JP7374469B2 - 杭基礎、ベース部材及び杭基礎の施工方法 - Google Patents

Description

本発明は杭基礎、ベース部材及び杭基礎の施工方法に関する。

構造物を地表に立設するための基礎の一つに、杭基礎がある。杭基礎は、地盤に杭を打ち込んで構造物を支える基礎である。杭基礎を用いた基礎工法の一つに、ピンファンデーション工法がある。ピンファンデーション工法では、鋼管（ピン）を地盤に対して斜めに打ち込んでその支持力によって構造物を支える。

特許文献１には、３本の鋼管と中央縦管とを溶接することで固定した建設工事用の支持具が開示されている。３本の鋼管には、杭としてのアンカー管が挿入される。特許文献２には、複数の杭が挿通される成形品である杭基礎用のベース部材が開示されている。ベース部材は、地表に設置され、杭及び支柱が挿入された後、支柱がベース部材に固定される。

特表２００３－５２６７４７号公報 特開２０１７－２０６８１６号公報

近年、国内において、台風や豪雨、地震といった災害が頻発している。これら災害の際には、数百～数千軒を超えるような多数の仮設住宅が速やかに必要となる場合がある。現在、仮設住宅は、コンクリートや木杭等を用いて基礎から組み立てる組立ハウスが主流であり、多くの人手や重機を必要とする。また、仮設住宅はあくまでも仮の住宅であるため、数年の使用の後に解体されるが、現在の基礎構造は解体後に再利用されずに廃棄されている。

また、災害時にトレーラーハウスが仮設住宅として提供される場合がある。トレーラーハウスは、牽引車により完成品を現地へ輸送可能であるため、上記の組立ハウス型の仮設住宅と比べて設置時の人手や費用が少なく、工期も短いというメリットがある。しかしながら、トレーラーハウスをそのまま設置するには、コンクリートの基礎打ちがなされた地盤など、整地された強固な地盤が必要であり、災害後にこのような地盤を有する土地を速やかに確保することは困難である。また、法整備上、トレーラーハウスは基礎を有さないため、安全上の問題等から仮設住宅として認められていない地域も多い。

そこで、本発明は、施工にかかる費用を抑えつつ、短い工期で構造物を設置できる杭基礎、ベース部材及び杭基礎の施工方法を提供することを目的とする。

本発明の杭基礎は、中央筒部と、前記中央筒部に対してそれぞれねじれの位置関係にある複数のガイド筒部と、が一体化されたベース部材と、前記中央筒部に挿通可能な支柱と、前記複数のガイド筒部にそれぞれ挿通可能な複数の杭と、を備え、前記中央筒部は、前記中央筒部を径方向に貫通する複数の貫通孔を有し、前記支柱は、前記貫通孔に挿通されるドリルにより穿孔可能な肉厚を有する金属管を含む、杭基礎である。

このような杭基礎によれば、支柱は、ベース部材に挿通された後、ベース部材の貫通孔に挿通されるドリルにより穿孔することができるため、予め支柱に穿孔する必要がない。このため、杭基礎を設置する地表の形状に応じて、現地で支柱を切断したり、支柱の埋込み量を調節したりすることで、支柱の高さを容易に調節したうえで、任意の長さの支柱をベース部材に固定することができる。したがって、施工にかかる費用を抑えつつ、短い工期で構造物を設置できる。

好ましくは、前記ベース部材は、単一部材である。このような構成によれば、中央筒部及び複数のガイド筒部を独立した別の部材として溶接等により接合する場合よりも、ベース部材の強度を向上させることができる。

好ましくは、前記ベース部材は、前記中央筒部を径方向の一方側と他方側に分割した２個の分割部材であり、前記２個の分割部材は、それぞれ前記貫通孔を有し、前記２個の分割部材を連結させる連結具をさらに備える。このような構成によれば、ベース部材を単一部材とする場合よりも部材１つの重量が軽くなり、作業員が人力で容易に運ぶことができる。したがって、杭基礎の施工の工期を短縮することができる。

好ましくは、前記２個の分割部材は、互いに同じ形状を有する。このような構成によれば、分割部材を製造するための鋳型や金型等の点数を少なくでき、鋳型や金型等の大きさも小さくできる。このため、製造コストを削減することができる。

本発明のベース部材は、杭基礎の一部材として用いられるベース部材であって、支柱が挿通される中央筒部と、前記中央筒部と一体化され、複数の杭が挿通されるガイド筒部と、を備え、前記複数のガイド筒部は、前記中央筒部に対してそれぞれねじれの位置関係にあり、前記中央筒部は、前記中央筒部を径方向に貫通する貫通孔を有し、前記中央筒部には、前記貫通孔に挿通されるドリルにより穿孔可能な肉厚を有する金属管を含む前記支柱が挿通される、ベース部材である。

このような構成によれば、ベース部材には、ベース部材の貫通孔に挿通されるドリルにより穿孔することができる支柱が挿通されるため、予め支柱に穿孔する必要がない。このため、ベース部材を用いる杭基礎を設置する地表の形状に応じて、現地で支柱を切断したり、支柱の埋込み量を調節したりすることで、支柱の高さを容易に調節したうえで、任意の長さの支柱をベース部材に固定することができる。したがって、施工にかかる費用を抑えつつ、短い工期で構造物を設置できる。

本発明の杭基礎の施工方法は、支柱が挿通される中央筒部と、前記中央筒部に対してそれぞれねじれの位置関係にあり、複数の杭が挿通されるガイド筒部と、が一体化されたベース部材を用いる杭基礎の施工方法であって、前記支柱及び前記複数の杭が挿通されている状態の前記ベース部材を準備する準備工程と、前記中央筒部を径方向に貫通する貫通孔を介して、ドリルにより前記中央筒部に挿通されている前記支柱に穿孔する穿孔工程と、前記穿孔工程により穿孔した前記支柱の孔へ、前記貫通孔を介してボルトを挿入し、前記中央筒部に前記支柱を固定する固定工程と、を備える、杭基礎の施工方法である。

このような構成によれば、支柱を施工の現場でベース部材に挿通した後、ドリルにより支柱を穿孔することができる。このため、地表の形状に応じて支柱の鉛直方向の高さを調節した後でも、中央筒部に支柱を容易に固定することができる。これにより、施工にかかる費用を抑えつつ、短い工期で構造物を設置できる。

好ましくは、前記ベース部材は、単一部材であり、前記準備工程は、前記中央筒部の軸心方向を鉛直方向にして、前記ベース部材を地面に設置するベース部材設置工程と、前記ベース部材設置工程の後、前記複数の杭を、前記複数のガイド筒部を介してそれぞれ地中に貫入する杭貫入工程と、前記支柱を径方向に切断して、前記支柱の軸心方向の長さを調節する支柱準備工程と、前記杭貫入工程及び前記支柱準備工程の後、前記支柱を、前記中央筒部に挿通する支柱挿通工程と、を有する。このような構成によれば、地表の形状に応じて、支柱を適切な長さに切断することで、支柱の鉛直方向の高さを容易に調節することができる。

好ましくは、前記ベース部材は、前記中央筒部を径方向の一方側と他方側に分割した２個の分割部材であり、前記準備工程は、前記支柱の軸心方向を鉛直方向として前記支柱の一部を地中に貫入する支柱貫入工程と、前記支柱貫入工程の後、前記支柱のうち地上に突出する部分を前記２個の分割部材により前記支柱の径方向の一方側及び他方側からそれぞれ覆った状態で、前記２個の分割部材を連結する、ベース部材設置工程と、前記ベース部材設置工程の後、前記複数の杭を、前記複数のガイド筒部を介してそれぞれ地中に貫入する杭貫入工程と、を有する。

このような構成によれば、支柱を地中に貫入する量により支柱の長さ（高さ）調節を容易に行うことができる。また、２個の分割部材を、支柱の径方向の一方側および他方側からそれぞれ覆うことでベース部材を設置するため、一部に中央筒部の内径よりも大きい外径を有する支柱や、既に構造物を支持している状態の支柱に対しても、ベース部材を設置することができる。このため、施工現場の状況に応じた柔軟な施工が可能となる。

本発明によれば、施工にかかる費用を抑えつつ、短い工期で構造物を設置できる杭基礎、ベース部材及び杭基礎の施工方法を提供することが可能となる。

本発明の第１実施形態に係る杭基礎により支持される構造物を示す模式図である。 本発明の第１実施形態に係るベース部材を斜め上方から見下ろした斜視図である。 図２の矢印III方向から見たベース部材を示す側面図である。 図３に示すベース部材に支柱及び複数の杭が挿通された状態の杭基礎を示す側面図である。 図３の矢印Ｖで示す切断線上の断面図である。 図２の矢印ＶＩ方向から見たベース部材を示す平面図である。 本発明の第１実施形態に係る杭基礎の施工方法についての各工程を示すフローチャートである。 図７の準備工程の詳細を示すフローチャートである。 本発明の第１実施形態に係る杭基礎の施工方法についての各工程の様子を示す説明図である。 本発明の第１実施形態に係る杭基礎の作用を示す説明図である。 本発明の第２実施形態に係る杭基礎を斜め上方から見下ろした斜視図である。 図１１に示す杭基礎のうち一部のベース部材のみを示す斜視図である。 図１１の矢印ＸＩＩＩ方向から見た杭基礎を示す側面図である。 図１１の矢印ＸＩＶ方向から見た杭基礎のうち一部のベース部材のみを示す平面図である。 本発明の第２実施形態に係る準備工程の詳細を示すフローチャートである。 本発明の第２実施形態に係る杭基礎の施工方法についての各工程の様子を示す説明図である。 本発明の第１実施形態に係る杭基礎により支持される構造物の変形例を示す模式図である。 本発明の変形例に係る支柱が杭基礎に挿通された状態を示す斜視図である。

〔１．第１実施形態〕
以下、本発明の第１実施形態に係る杭基礎及び杭基礎の施工方法について、トレーラーハウスを支持する杭基礎を例にとって、図面を参照しながら説明する。なお、本発明において、杭基礎が支持する構造物としては、トレーラーハウスに限られず、コンテナハウス、ユニットハウス、階段、通路又はソーラーパネル用架台など、各種の構造物にも適用することができる。

〔１．１ 杭基礎及び構造物の全体像〕
図１は、第１実施形態に係る杭基礎１と、杭基礎１に支持されるトレーラーハウス９を示す模式図である。トレーラーハウス９は、ハウス９１と、車輪９２と、牽引具９３とを有し、複数の杭基礎１（例えば、３０個の杭基礎１）に支持される。ハウス９１の底部には、ボルトの取付部分（図示省略）が形成されており、ハウス９１の底部と杭基礎１の上部とをボルトにより締結することで、トレーラーハウス９は杭基礎１を介して地面Ｇ１に固定される。トレーラーハウス９は、杭基礎１により支持されるため、そのまま地面Ｇ１に据え置かれる従来の場合と比べて高い安定性を有する。地面Ｇ１に固定される前のトレーラーハウス９は、牽引具９３を牽引車に接続した状態で、牽引車に牽引されることで移動可能である。

地面Ｇ１は、例えば坂道のように水平方向に対して傾斜（傾斜角度Ａｎ）を有する面である。第１実施形態に係る杭基礎１は、高さ方向（鉛直方向）に対して、後述する高さ調節を容易に行うことが可能である。このため、傾斜を有する地面Ｇ１において、斜面上側（図１の左側）に位置する杭基礎１の高さを低く調節し、斜面下側（図１の右側）に位置する杭基礎１の高さを高く調節することで、トレーラーハウス９を水平に設置することができる。

〔１．２ 杭基礎の構成〕
杭基礎１について、図２から図６を適宜参照しながら説明する。図２は、ベース部材２を斜め上方から見下ろした斜視図である。図３は、図２の矢印III方向から見たベース部材２を示す側面図である。図４は、図３に示すベース部材２に支柱３及び複数の杭４が挿通された状態の杭基礎１を示す側面図である。図５は、図３の矢印Ｖで示す切断線上の断面図である。図６は、図２の矢印ＶＩ方向から見たベース部材２を示す平面図である。

図４を参照する。杭基礎１は、ベース部材２と、支柱３と、複数の杭４とを備える。杭基礎１は、ベース部材２に支柱３及び複数の杭４が挿通された状態で、支柱３の上部に構造物を支持する。

図２及び図３を参照する。ベース部材２は、中央筒部２１と、中央筒部２１に対してそれぞれねじれの位置関係にある複数のガイド筒部２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２２ｄとが一体化された部材である。それぞれのガイド筒部２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２２ｄは、特に区別しない場合、単に「ガイド筒部２２」と称する。本実施形態において、ガイド筒部２２及び杭４はそれぞれ４個であるが、本発明の実施においてはこれに限られず、例えば２個又は３個であってもよいし、５個以上であってもよい。

中央筒部２１及びガイド筒部２２は、それぞれ内部に中空を有する筒である。本実施形態において、中央筒部２１及びガイド筒部２２の筒の断面形状は円形（図６参照）であるが、多角形状や楕円形状であっても良い。中央筒部２１及びガイド筒部２２の筒の断面形状は、後述する支柱３及び杭４の断面形状に応じた形状とされる。中央筒部２１は、ベース部材２の中央に位置する。中央筒部２１の軸心は、ベース部材２の中心線Ｃ１と一致する。

ガイド筒部２２は、中央筒部２１の周方向（すなわち中心線Ｃ１の周方向）に沿って等間隔に配置される。本実施形態では、ガイド筒部２２は９０度の間隔を空けて配置される。ガイド筒部２２の軸心は、中央筒部２１の軸心に対してねじれの位置関係にある。また、ガイド筒部２２の軸心は、中央筒部２１の周方向に隣接する他のガイド筒部２２の軸心に対しても、互いにねじれの位置関係にある。

具体的には、ガイド筒部２２ａの軸心Ａ１は、周方向に隣接するガイド筒部２２ｂの軸心Ａ２と互いにねじれの位置関係にあり、ガイド筒部２２ｂの軸心Ａ２は、周方向に隣接するガイド筒部２２ｃの軸心Ａ３と互いにねじれの位置関係にあり、ガイド筒部２２ｃの軸心Ａ３は、周方向に隣接するガイド筒部２２ｄの軸心Ａ４と互いにねじれの位置関係にあり、ガイド筒部２２ｄの軸心Ａ４は、周方向に隣接するガイド筒部２２ａの軸心Ａ１と互いにねじれの位置関係にある。すなわち、４個のガイド筒部２２は、互いにねじれの位置関係となるように中央筒部２１の周方向に沿って配置される。

中央筒部２１とガイド筒部２２ａは、軸心Ａ１方向に延びる連結部分２３ａにおいて連結されることにより、一体化されている。すなわち、連結部分２３ａにより、中央筒部２１とガイド筒部２２ａの位置関係が固定されている。同様に、中央筒部２１とガイド筒部２２ｂ、２２ｃ、２２ｄは、それぞれ軸心Ａ２、Ａ３、Ａ４方向に延びる連結部分２３ｂ、２３ｃ、２３ｄにおいて連結されることにより、一体化されている。連結部分２３ａ、２３ｂ、２３ｃ、２３ｄは、特に区別しない場合、単に「連結部分２３」と称する。本実施形態において、それぞれの連結部分２３は、中央筒部２１の外周面において接続している。しかしながら、複数の連結部分２３は、後述する第２実施形態のように互いに離れていてもよい。

本実施形態におけるベース部材２は、鋳造により中央筒部２１及び複数のガイド筒部２２が一体成形された鋳鋼である。すなわち、ベース部材２は、単一部材である。このように、ベース部材２に単一部材を用いることで、中央筒部２１及び複数のガイド筒部２２を独立した別の部材として接合する場合よりも、ベース部材２の強度を向上させることができる。また、鋳造により成形するため、複雑な形状であっても容易に成形することができる。

中央筒部２１は、軸心方向の端部２１１、２１２を有する。端部２１１は、ベース部材２を地表に設置した際に鉛直方向の上側となる端部である。端部２１１は上方に開放されており、端部２１１から支柱３を挿通することができる。本実施形態において、端部２１２は下方に開放されており、中央筒部２１は上方及び下方に開口した筒である。しかしながら、端部２１２は底面により閉塞されていてもよい。以下、端部２１１を「上端２１１」と称し、端部２１２を「下端２１２」と称する。

中央筒部２１のうち、連結部分２３が形成されない周壁には、中央筒部２１を径方向に貫通する貫通孔２１３、２１４、２１５が形成されている。貫通孔２１３は、連結部分２３よりも軸心方向一方側（図３の上側）に２個形成されている。換言すれば、貫通孔２１３は、中央筒部２１の周壁のうち、連結部分２３と上端２１１の間に形成されている。貫通孔２１４は、連結部分２３よりも軸心方向一方側であり、貫通孔２１３よりも軸心方向他方側（図３の下側）に２個形成されている。換言すれば、貫通孔２１４は、中央筒部２１の周壁のうち、連結部分２３と貫通孔２１３の間に形成される。

貫通孔２１３及び貫通孔２１４の直径は、例えば１５ｍｍである。貫通孔２１３及び貫通孔２１４は、中央筒部２１に挿通された支柱３を穿孔する際に電動ドリルを案内するためのドリル案内孔として機能する。また、貫通孔２１３及び貫通孔２１４は、中央筒部２１の外周側からボルトを挿通させるためのボルト案内孔としても機能する。挿通されたボルトは、ナットと締結することでベース部材２と支柱３とを固定する。

貫通孔２１５は、中央筒部２１の周方向に延びる貫通孔であり、中央筒部２１の周壁に２個形成されている。貫通孔２１５は、ベース部材２の軽量化のために設けられる。貫通孔２１５の大きさとしては、ベース部材２の重量と、要求される中央筒部２１の強度に応じて、適宜の大きさが選ばれる。このように中央筒部２１に貫通孔２１５を設けることで、ベース部材２の重量を軽くすることができ、杭基礎１の施工において、ベース部材２を人力で運びやすくすることで、杭基礎１の施工の工期を短縮することができる。

図５を参照する。２個の貫通孔２１３は、中央筒部２１の径方向一方側及び他方側に、それぞれ中心線Ｃ１に対して対称となる位置に配置される。このように２個の貫通孔２１３が中心線Ｃ１を挟んで向かい合う位置に配置されることで、支柱３を電動ドリルにより穿孔した後、１本のボルトを一方の貫通孔２１３から挿通し、他方の貫通孔２１３から突出させて、ナットで締結することができる。同様に、２個の貫通孔２１４は、中央筒部２１の径方向一方側及び他方側に、それぞれ中心線Ｃ１に対して対称となる位置に配置される。

本実施形態において、貫通孔２１３は、貫通孔２１４の真上に形成される。しかしながら、貫通孔２１３は、貫通孔２１４の真上でない場所に配置されても良い。例えば、２個の貫通孔２１４が、それぞれ連結部分２３ａ、２３ｃの上方に形成され、２個の貫通孔２１３が、それぞれ連結部分２３ｂ、２３ｄの上方に形成されても良い。すなわち、貫通孔２１３と貫通孔２１４は、互いに９０度ずつ異なる角度で配置されても良い。

図４を参照する。支柱３は、金属管３１と、取付具３２とを有する。金属管３１は、本実施形態では鋼管である。金属管３１の直径は、例えば８０ｍｍから１００ｍｍであり、好ましくは８９ｍｍである。金属管３１は、貫通孔２１３又は貫通孔２１４に挿通されるドリルにより穿孔可能な肉厚を有する。ここで、「ドリルにより穿孔可能な肉厚」とは、基礎の施工現場の作業員が手持ち可能な電動ドリルにより、３０秒以内、好ましくは１０秒以内に穿孔可能な肉厚を意味する。具体的には、鋼管の場合、５ｍｍ以下であり、例えば、３ｍｍから４ｍｍまでの肉厚である。支柱３の肉厚は、ドリルによる穿孔時間と、支柱３に要求される強度に応じて、適宜の肉厚が選ばれる。

また、支柱３は、カッターにより切断可能な肉厚及び直径を有する。具体的には、基礎の施工現場の作業員が手持ち可能な電動切断具（例えば、電動カッター、電動ノコギリ等）により、５分以内、好ましくは１分以内に切断可能な肉厚を意味する。

取付具３２は、ハウス９１の底部にある取付部分とボルトで締結するための取付金具である。取付具３２は、金属製の円板部分３２１と、金属管３１に嵌め込まれる嵌込部分３２２とを有する。円板部分３２１には、ボルトを締結するための複数の孔３２３が形成されている。本実施形態において、取付具３２と金属管３１は別々の部材を一体化したものであるが、取付具３２と金属管３１は一体形成された単一の部材であってもよい。

図５を参照する。ドリルにより穿孔される前の支柱３は、ベース部材２の中央筒部２１の中空部分に挿通される。支柱３は、中央筒部２１の中央に位置し、支柱３の軸心は、中央筒部２１の軸心と一致する。すなわち、支柱３の軸心は、ベース部材２の中心線Ｃ１と一致する。支柱３の外径は、中央筒部２１の内径と等しく（又は、中央筒部２１の内径よりわずかに小さく）、支柱３が中央筒部２１に挿通されると、支柱３の外周面と中央筒部２１の内周面は、接触した状態となる。このとき、貫通孔２１３、２１４は、支柱３により中央筒部２１の内周面側に塞がれた状態となる。

図４を参照する。杭４は、金属管（例えば、鋼管）である。杭４の直径は、例えば４０ｍｍから６０ｍｍであり、好ましくは４９ｍｍである。杭４の肉厚は、例えば２ｍｍから４ｍｍであり、好ましくは３ｍｍである。４個の杭４は、４個のガイド筒部２２にそれぞれ挿通される。杭４の外径は、ガイド筒部２２の内径と等しく（又は、ガイド筒部２２の内径よりわずかに小さく）、杭４がガイド筒部２２に挿通されると、杭４の外周面とガイド筒部２２の内周面は、接触した状態となる。このように、ガイド筒部２２の内周面と接することで、杭４は、ガイド筒部２２により地中への貫入角度を固定される。

ガイド筒部２２は、それぞれねじれの位置関係にあるため、ガイド筒部２２を介して地中に貫入される杭４も、それぞれねじれの位置関係にある。また、杭４は、ガイド筒部２２と同じく９０度の間隔を空けて配置される。このため、ベース部材２はガイド筒部２２により地中へガイドされた杭４によって、バランスよく支持される。

〔１．３ 杭基礎の施工方法〕
次に、以上に説明した杭基礎１の施工方法を説明する。杭基礎１は、以下に説明する施工方法を作業員が実行することにより、施工される。図７は、第１実施形態に係る杭基礎１の施工方法についての各工程を示すフローチャートである。図８は、図７の準備工程Ｓ１１の詳細を示すフローチャートである。図９は、第１実施形態に係る杭基礎１の施工方法についての各工程の様子を示す説明図である。図９において、説明の簡単のため、地面Ｇ１は水平面として示す。

図７を参照する。杭基礎１の施工方法では、支柱３及び複数の杭４が挿通されている状態のベース部材２を準備する準備工程Ｓ１１と、中央筒部２１を径方向に貫通する貫通孔２１３、２１４を介して、ドリルにより中央筒部２１に挿通されている支柱３に穿孔する穿孔工程Ｓ１２と、穿孔工程Ｓ１２により穿孔した支柱３の孔へ、貫通孔２１３、２１４を介してボルトを挿入し、中央筒部２１に支柱３を固定する固定工程Ｓ１３と、を実行する。

図８を参照する。準備工程Ｓ１１が開始されると、はじめに、中央筒部２１の軸心方向を鉛直方向にして、作業員がベース部材２を地面Ｇ１に設置する（ベース部材設置工程Ｓ２１）。図９（ａ）は、ベース部材設置工程Ｓ２１終了後の様子を示す図である。図９（ａ）に示すように、中央筒部２１は、上端２１１を鉛直方向の上方に向け、下端２１２を鉛直方向の下方に向け、下端２１２が地面Ｇ１に接する姿勢で、地面Ｇ１に設置される。ベース部材２は、作業員による人力で運ばれ、地面Ｇ１に設置される。

次に、作業員は、４個の杭４を、４個のガイド筒部２２を介してそれぞれ地中に貫入する（杭貫入工程Ｓ２２）。地中への杭４の貫入は、作業員が手持ち可能な電動ハンマーなどの電動工具を用いて、杭４の上端部を打撃することにより行う。図９（ｂ）は、杭貫入工程Ｓ２２において、作業員が杭を貫入している様子を示す図である。

互いにねじれの位置関係にある軸心Ａ１、Ａ２、Ａ３、Ａ４方向に沿って、それぞれの杭４が地面Ｇ１に打設されることにより、ベース部材２はそれぞれの軸心Ａ１、Ａ２、Ａ３、Ａ４方向から杭４により支持される。このため、ベース部材２は、杭４により地面Ｇ１に対して固定され、ベース部材２が水平方向および鉛直方向に移動することを防止することができる。これにより、後述する支柱挿通工程Ｓ２４によりベース部材２に挿通される支柱３を立設するのに十分な支持力を確保することができる。

次に、作業員は、支柱３を径方向に切断して、支柱３の軸心方向の長さを調節する（支柱準備工程Ｓ２３）。作業員は、手持ちの電動カッターにより、支柱３を径方向に切断することで、軸心方向に所望の長さを有する支柱３を準備する。ここで、支柱３の軸心方向の長さは、後述する支柱挿通工程Ｓ２４により支柱３を中央筒部２１に挿通した後において、支柱３の高さとなる。この点で、支柱準備工程Ｓ２３は、支柱３の高さを調節する調節工程ともいえる。

次に、作業員は、杭貫入工程Ｓ２２及び支柱準備工程Ｓ２３の後、軸心方向の長さを調節した支柱３を、中央筒部２１に挿通する（支柱挿通工程Ｓ２４）。支柱３の外径は、中央筒部２１の内径と等しいため、支柱３の外周面と中央筒部２１の内周面とが摺接しながら、支柱３は中央筒部２１に挿通される。図９（ｃ）は、支柱挿通工程Ｓ２４終了後の様子を示す。以上により、準備工程Ｓ１１が終了する。

図７を参照する。準備工程Ｓ１１の後、穿孔工程Ｓ１２を行う。穿孔工程Ｓ１２において、作業員は、手持ちの電動ドリルを貫通孔２１３から径方向に挿入し、支柱３の周面を穿孔する。同様に、電動ドリルを貫通孔２１４から径方向に挿入し、支柱３の周面を穿孔する。本実施形態において、２個の貫通孔２１３、２個の貫通孔２１４に対し、それぞれ１箇所ずつ支柱３を穿孔する。これにより、支柱３には４個の孔が形成される。支柱３の周面のうち、貫通孔２１３、２１４に対応するすべての箇所に孔が形成されると、穿孔工程Ｓ１２が終了する。図９（ｄ）は、穿孔工程Ｓ１２において支柱３を穿孔している様子を示す図である。

次に、固定工程Ｓ１３を行う。固定工程Ｓ１３が開始されると、２本のボルト５１を、それぞれ貫通孔２１３、２１４に挿入して、中央筒部２１に支柱３を固定する。具体的には、一方の貫通孔２１３からボルト５１を挿入し、穿孔工程Ｓ１２により穿孔した支柱３の孔を経由して、他方の貫通孔２１３からボルト５１の端部を突出させる。そして、突出したボルト５１にナットを締結する。同様に、一方の貫通孔２１４からボルト５１を挿入し、支柱３の孔を経由して他方の貫通孔２１４からボルトの端部を突出させ、突出したボルト５１にナットを締結する。図９（ｅ）は、固定工程Ｓ１３において中央筒部２１及び支柱３にボルト５１を挿入している様子を示す図である。ここで、ボルト５１の直径は、貫通孔２１３、２１４の直径よりも小さく、例えば１２ｍｍである。また、ボルト５１の長さは、中央筒部２１の外径よりも長く、例えば１１０ｍｍである。

〔１．４ 第１実施形態の作用と効果〕
以上のように、第１実施形態に係る杭基礎１は、ベース部材２のガイド筒部２２に挿通される複数の杭４によりベース部材２が支持される。また、ベース部材２の中央筒部２１に挿通される支柱３は、貫通孔２１３、２１４に挿通されるドリルにより穿孔可能な肉厚を有する金属管３１を含む。これにより、支柱３を施工の現場でベース部材２に挿通した後、ドリルにより支柱３を穿孔することができる。このような杭基礎１は、整地されていない凹凸を有する地面にトレーラーハウス９を固定する場合に、特に有用である。

図１０は、本発明の第１実施形態に係る杭基礎１の作用を示す説明図である。図１０において、車輪９２は図示省略する。トレーラーハウス９を設置する土地は、高さの異なる地面Ｇ２、Ｇ３を有する。施工の現場にて、ベース部材設置工程Ｓ２１及び杭貫入工程Ｓ２２を実行した後、地面Ｇ２、Ｇ３のそれぞれからハウス９１のボルトの取付部分までの長さ（Ｌ１、Ｌ２）を測定し、支柱準備工程Ｓ２３において、支柱３を当該長さに応じた長さに切断する。これにより、地表の形状に応じて支柱３の鉛直方向の高さを容易に調節することができる。

その後、支柱挿通工程Ｓ２４、穿孔工程Ｓ１２及び固定工程Ｓ１３を実行すると、ハウス９１のボルトの取付部分までの高さが揃った複数の杭基礎１が地面Ｇ２、Ｇ３に設置される。その後、トレーラーハウス９を杭基礎１の直上に移動させ、ハウス９１の取付部分と取付具３２とをボルトで固定することで、複数の杭基礎１が構造物たるトレーラーハウス９を支持する状態になる。

以上の工程は、すべて手持ちの工具で施工が可能であり、大規模な重機を用いる必要がないため、施工にかかる費用を抑えることができる。また、コンクリート基礎を用いないため、施工にかかる期間を短くすることができる。また、複数の杭基礎１により、たとえ図１０のように凹凸のある土地や、不陸の土地であったとしても、トレーラーハウス９を地面に固定することができる。このため、トレーラーハウス９を安定して設置するための地盤整備（例えば、地面を均す等の造成作業）を行う必要がなく、仮設住宅としてのトレーラーハウス９を設置するための費用や工期を短縮することができる。

また、トレーラーハウス９がその土地での役割を終えた際には、取付具３２とハウス９１の取付部分とを締結するボルトを外した後、トレーラーハウス９を牽引車により牽引することで、その土地からトレーラーハウス９を容易に移動することができる。トレーラーハウス９は、その後別の用途（例えば、他の災害時の仮設住宅として用いる等）に再利用することができる。そして、ベース部材２自体には、施工時に穿孔や変形などの加工を行っていないため、支柱３や杭４を抜いた後、ベース部材２も再利用することができる。このため、木杭やコンクリート基礎を用いる従来の仮設住宅の施工と比べ、仮設住宅の解体後の廃棄物の量を低減することができる。このため、廃棄物処理費等を含む解体費用を削減することができる。

〔２．第２実施形態〕
次に、本発明の第２実施形態について説明する。以下の第２実施形態において、第１実施形態と同様の構成については、同じ符号を付して説明を省略する。

〔２．１ 杭基礎の構成〕
図１１は、第２実施形態に係る杭基礎１ａを斜め上方から見下ろした斜視図である。図１２は、図１１に示す杭基礎１ａのうち一部のベース部材２ａのみを示す斜視図である。図１３は、図１１の矢印ＸＩＩＩ方向から見た杭基礎１ａを示す側面図である。図１４は、図１１の矢印ＸＩＶ方向から見た杭基礎１ａのうち一部のベース部材２ａのみを示す平面図である。

第１実施形態において、ベース部材２は単一部材である。これに対し、第２実施形態において、ベース部材２ａは中央筒部２１ａを径方向の一方側と他方側に分割した２個の分割部材６１である。２個の分割部材６１は、互いに同じ形状を有する。また、ベース部材２ａは、２個の分割部材６１を連結させるための連結具６２を有する。

図１２及び図１３を参照する。図１２は、ベース部材２ａのうち、１個の分割部材６１のみを示す図である。図１３は、ベース部材２ａに支柱３ａ及び複数の杭４が挿通された状態の杭基礎１ａを示す側面図である。分割部材６１は、支柱３ａを径方向の一方側から覆う半筒部６１１を有する。半筒部６１１は、図１４に示すように半円形状を有する。図１１に示すように、２個の半筒部６１１が周方向に組み合されることで、中央筒部２１ａが形成される。１個の分割部材６１は、中央筒部２１ａとねじれの位置関係にある２個のガイド筒部２４と、貫通孔２１３ａ、２１４ａを１個ずつ有する。

分割部材６１において、貫通孔２１３ａは、連結部分２３よりも軸心方向一方側（図１３の上側）に１個形成されている。換言すれば、貫通孔２１３ａは、分割部材６１の周壁のうち、連結部分２３と上端２１１の間に形成されている。分割部材６１において、貫通孔２１４ａは、連結部分２３よりも軸心方向他方側（図１３の下側）に１個形成されている。換言すれば、貫通孔２１４ａは、分割部材６１の周壁のうち、連結部分２３と下端２１２の間に形成される。

連結具６２は、図１２に示すようにボルトを挿通可能な貫通孔６２１を有する。連結具６２は、分割部材６１と一体化されている。２個の分割部材６１を径方向の一方側と他方側とで向かい合せると、互いの連結具６２の貫通孔６２１は同じ位置に位置する。そして、２個の分割部材６１を組合せた状態で貫通孔６２１にボルトを挿通してナットを締結することで、２個の分割部材６１を連結することができる。

連結具６２により２個の分割部材６１を連結すると、それぞれの分割部材６１に形成されている貫通孔２１３ａが中心線Ｃ１を中心に向かい合う。同様に、２個の貫通孔２１４ａも、中心線Ｃ１を中心に向かい合う。

ガイド筒部２４のうち、連結部分２３が形成されない周壁には、軸心方向に延びる形状の貫通孔２４１が形成されている。貫通孔２４１は、ベース部材２ａの軽量化のために設けられる。貫通孔２４１の大きさとしては、ベース部材２ａの重量と、要求されるガイド筒部２４の強度に応じて、適宜の大きさが選ばれる。このようにガイド筒部２４に貫通孔２４１を設けることで、ベース部材２ａの重量を軽くすることができ、杭基礎１ａの施工において、ベース部材２ａを人力で運びやすくすることで、杭基礎１ａの施工の工期を短縮することができる。

本実施形態における分割部材６１は、鋳造により半筒部６１１、２個のガイド筒部２４及び連結具６２が一体成型された鋳鋼である。すなわち、１個の分割部材６１は、単一部材である。このように、分割部材６１に単一部材を用いることで、半筒部６１１、２個のガイド筒部２４及び連結具６２を独立した別の部材として溶接等により接合する場合よりも、分割部材６１の強度を向上させることができる。

図１３を参照する。第１実施形態に係る支柱３は、中央筒部２１に挿通された後、中央筒部２１の内部で、地面に設置される。これに対し、第２実施形態に係る支柱３ａは、取付具３２が接続される端部とは異なる端部３３にスパイラル構造を有する杭（スクリュー管又はスパイラル管ともいう）である。支柱３ａは、電動ドリルなどの電動工具により、端部３３及び端部３３側の一部の金属管３１を地中に打込み可能である。

以上のように、第２実施形態では、ベース部材２ａとして、２個の分割部材６１を用いる。このため、ベース部材を単一部材とする場合よりも部材１つの重量が軽くなり、作業員が人力で容易に運ぶことができる。したがって、杭基礎１ａの施工の期間を短縮することができる。また、２個の分割部材６１は同じ形状を有するため、鋳型や金型等の点数を少なくでき、鋳型や金型等の大きさも小さくできる。このため、製造コストを削減することができる。また、分割部材６１を用いることで、後述するように現場の状況に応じた柔軟な施工が可能となる。

〔２．２ 杭基礎の施工方法〕
次に、以上に説明した杭基礎１ａの施工方法を説明する。杭基礎１ａは、以下に説明する施工方法を作業員が実行することにより、施工される。第２実施形態の施工方法は、第１実施形態と、準備工程Ｓ１１の内容が相違し、その他の点では共通するため、共通点については説明を省略する。図１５は、第２実施形態に係る準備工程Ｓ１１の詳細を示すフローチャートである。図１６は、第２実施形態に係る杭基礎１ａの施工方法についての各工程の様子を示す説明図である。図１６において、説明の簡単のため、地面Ｇ１は水平面として示す。

図１５を参照する。準備工程Ｓ１１が開始されると、はじめに、支柱３ａの軸心方向を鉛直方向にして、作業員が支柱３ａの端部３３及び一部の金属管３１を地中に貫入する（支柱貫入工程Ｓ３１）。支柱貫入工程Ｓ３１において、作業員は、支柱３ａの設置場所まで支柱３ａを人力で運んだ後、支柱３ａの端部３３を地面Ｇ１に突き刺す。そして、電動ドライバーなどの電動工具を用いて、支柱３ａをスパイラル構造に沿う周方向に回転させながら地中に打込む。

支柱３ａのうち地上に突出する部分の軸心方向の長さ（高さ）は、支柱３ａを地中に打込みながら調節する。すなわち、軸心方向の長さをより短くしたい場合には、より深く支柱３ａを打込むようにする。この点で、支柱貫入工程Ｓ３１は、支柱３ａの高さを調節する調節工程としても機能する。図１６（ａ）は、支柱貫入工程Ｓ３１終了後の様子を示す図である。

次に、ベース部材設置工程Ｓ３２を行う。ベース部材設置工程Ｓ３２が開始されると、作業員は、支柱３ａのうち地上に突出する部分を２個の分割部材６１により支柱３ａの径方向の一方側および他方側からそれぞれ覆う。図１６（ｂ）は、支柱３ａのうち地上に突出する部分を２個の分割部材６１により覆う様子を示す図である。次に、作業員は、連結具６２の貫通孔６２１にボルトを挿通してナットを締結することで、支柱３ａを覆った状態で２個の分割部材６１を連結する。図１６（ｃ）は、２個の分割部材６１をボルトで連結した後の様子を示す図である。以上により、ベース部材設置工程Ｓ３２が終了する。

次に、作業員は、４個の杭４を、４個のガイド筒部２４を介してそれぞれ地中に貫入する（杭貫入工程Ｓ３３）。地中への杭４の貫入は、作業員が手持ち可能な電動ハンマーなどの電動工具を用いて、杭４の上端部を打撃することにより行う。図１６（ｄ）は、杭貫入工程Ｓ３３において、作業員が杭を貫入している様子を示す図である。

以上により、第２実施形態に係る準備工程Ｓ１１が終了する。その後、第１実施形態と同様に、中央筒部２１ａを径方向に貫通する貫通孔２１３ａ、２１４ａを介して、ドリルにより中央筒部２１ａに挿通されている支柱３ａに穿孔する穿孔工程Ｓ１２と、穿孔工程Ｓ１２により穿孔した支柱３ａの孔へ、貫通孔２１３ａ、２１４ａを介してボルト５１を挿入し、中央筒部２１ａに支柱３ａを固定する固定工程Ｓ１３と、を行う。図１６（ｅ）は穿孔工程Ｓ１２の様子を、図１６（ｆ）は固定工程Ｓ１３の様子を、それぞれ示す図である。

〔２．３ 第２実施形態の作用と効果〕
以上のように、第２実施形態では、ベース部材２ａとして２個の分割部材６１を用い、支柱３ａを地中に打込んで、支柱３ａのうち地上に突出する部分の長さ調節をした後に、ベース部材２ａを設置して、支柱３ａに固定する。このため、支柱３ａの打込み量により支柱３ａの長さ（高さ）調節を容易に行うことができる。また、支柱３ａは貫通孔２１３ａ、２１４ａに挿通されるドリルにより穿孔可能な肉厚を有する金属管３１を含む。したがって、金属管３１であればいずれの周面にもドリルにより穿孔可能であるため、支柱３ａの打込み量により長さ調節をした後にベース部材２ａを設置した場合であっても、支柱３ａにドリルにより穿孔した孔を用いて、支柱３ａとベース部材２ａとの固定を容易に行うことができる。

取付具３２の円板部分３２１の外径は、中央筒部２１ａの内径よりも大きいため、そのままでは中央筒部２１ａは図１６（ａ）に示す状態の支柱３ａに挿通することはできない。しかしながら、本実施形態では、ベース部材２ａを２個の分割部材６１とすることで、支柱３ａを径方向の一方側および他方側からそれぞれの分割部材６１で覆うことができる。このため、取付具３２を予め金属管３１に固定した状態で用いることができる。これにより、施工の現場における作業数を減らすことができ、施工の期間を短縮することができる。

〔３．変形例〕
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は前述した形態以外にも種々の変更を行うことが可能である。以下、本発明の実施形態に係る変形例について説明する。以下の変形例において、実施形態と同様の構成については、同じ符号を付して説明を省略する。

〔３．１ 構造物の変形例〕
上記の第１実施形態及び第２実施形態では、車輪９２のついたトレーラーハウス９が複数の杭基礎１により支持される。しかしながら、杭基礎１により支持される構造物はトレーラーハウス９に限られない。図１７は、杭基礎１（第１実施形態に係る杭基礎１と同様の杭基礎である）と、杭基礎１に支持されるコンテナハウス９ａを示す模式図である。コンテナハウス９ａは、ハウス９１ａを有する。コンテナハウス９ａは、例えば既に組み立てられた状態でトラックの荷台等に積載され、設置先へ輸送される。ハウス９１ａの底部には、ボルトの取付部分（図示省略）が形成されており、ハウス９１ａの底部と杭基礎１の上部とをボルトにより締結することで、コンテナハウス９ａは杭基礎１を介して地面Ｇ１に固定される。

〔３．２ 取付具の変形例〕
上記の第１実施形態及び第２実施形態に係る取付具３２は、円板部分３２１を有する。しかしながら、本発明の実施は、これに限られない。図１８は、変形例に係る支柱３ｂを示す斜視図である。支柱３ｂは、円板部分３２１に代えて金属製の矩形板部分３２１ａを有する点で、第１実施形態に係る支柱３と相違し、その他の点では共通する。このため、図１８において、第１実施形態と同じ部分については同じ符号を付し、説明を省略する。なお、図１８において、ベース部材２の貫通孔２１３、２１４には、既にボルト５１がそれぞれ挿通されている状態を示す。矩形板部分３２１ａは、長方形状の板である。矩形板部分３２３ａには、ボルトを締結するための複数の孔３２３ａ（図１８中には２個）が形成されている。このような支柱３ｂによっても、構造物を支持することができる。

〔３．３ 杭基礎の施工方法の変形例〕
上記の第１実施形態及び第２実施形態では、複数の杭基礎を地面に固定した後、構造物を杭基礎の上部に固定する。しかしながら、上記の第２実施形態に係る２個の分割部材６１を有する杭基礎１ａであれば、既に構造物が固定された基礎を杭により後から補強するという用途に供することもできる。

すなわち、第２実施形態において、複数の支柱３ａを地中に貫入し、その後、ベース部材２ａが未設置の状態で、先にトレーラーハウス９を複数の支柱３ａの上部に載置し、トレーラーハウス９と複数の支柱３ａとをボルトにより締結する。これにより、トレーラーハウス９は複数の支柱３ａにより支持される。そして、トレーラーハウス９を支持する複数の支柱３ａのうち、一部の支柱３ａに対してのみ、２個の分割部材６１を用いて上記のベース部材設置工程Ｓ３２、杭貫入工程Ｓ３３、穿孔工程Ｓ１２及び固定工程Ｓ１３を行い、当該一部の支柱３ａを補強する。例えば、特に荷重のかかる支柱３ａや、特に地盤が軟弱な位置に貫入される支柱３ａに対して、選択的にベース部材２ａが設置される。なお、全ての支柱３ａに対してベース部材２ａが設置されても良い。

また、早急にトレーラーハウス９の設置が必要とされる場合、上記と同様にベース部材２ａ未設置の状態で、先にトレーラーハウス９を複数の支柱３ａにより固定し、仮設住宅として用いる最中に、必要に応じて後から分割部材６１及び杭４を用いて補強するという用い方もできる。

このように施工されることにより、現場の状況に応じた柔軟な施工が可能であり、また予め地盤を補強する工事が不要であることから、トレーラーハウス９等の構造物を設置するための工期を短縮することができる。

〔４．その他〕
なお、上述の実施形態及び各種の変形例については、その少なくとも一部を、相互に任意に組み合わせてもよい。また、今回開示された実施形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。

１、１ａ 杭基礎
２、２ａ ベース部材
２１、２１ａ 中央筒部
２１１ 端部（上端）
２１２ 端部（下端）
２１３ 貫通孔
２１４ 貫通孔
２１５ 貫通孔
２２、２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２２ｄ、２４ ガイド筒部
２３、２３ａ、２３ｂ、２３ｃ、２３ｄ 連結部分
３、３ａ、３ｂ 支柱
３１ 金属管
３２ 取付具
３２１ 円板部分
３２１ａ 矩形板部分
３２２ 嵌込部分
３２３、３２３ａ 孔
３３ 端部
４ 杭
５１ ボルト
６１ 分割部材
６１１ 半筒部
６２ 連結具
６２１ 貫通孔
９ トレーラーハウス
９ａ コンテナハウス
９１、９１ａ ハウス
９２ 車輪
９３ 牽引具
Ｇ１、Ｇ２、Ｇ３ 地面
Ｃ１ 中心線
Ａ１、Ａ２、Ａ３、Ａ４ （ガイド筒部の）軸心
Ａｎ 傾斜角度

Claims (8)

1. 中央筒部と、前記中央筒部に対してそれぞれねじれの位置関係にある複数のガイド筒部と、が一体化されたベース部材と、
   前記中央筒部に挿通可能な支柱と、
   前記複数のガイド筒部にそれぞれ挿通可能な複数の杭と、
   を備え、
   前記中央筒部は、前記中央筒部を径方向に貫通する複数の貫通孔を有し、
   前記支柱は、前記貫通孔に挿通されるドリルにより穿孔可能な肉厚を有する金属管を含み、
   前記ベース部材は、前記中央筒部を径方向の一方側と他方側に分割した２個の分割部材であり、
   前記２個の分割部材は、それぞれ前記貫通孔、及び前記２個の分割部材を連結させる連結具を有し、
   前記２個の分割部材は、互いに同じ形状を有し、
   前記分割部材は、前記支柱を径方向の一方側から覆う半筒部、及び前記複数のガイド筒部の半数の前記ガイド筒部を有し、
   前記２個の分割部材は、それぞれの前記半筒部が、周方向に組み合されることで、前記中央筒部を形成されるように構成され、
   周方向に組み合される２個の前記半筒部は、互いの接触面が噛み合うように構成された凸部及び凹部を有し、
   前記連結具により前記２個の分割部材を連結すると、それぞれの前記分割部材に形成されている前記貫通孔が前記中央筒部の軸線を中心に向かい合うように構成されている、
   杭基礎。
2. 前記凸部及び前記凹部は、前記半筒部において、前記中央筒部の上側の端部となる領域に配置されている、
   請求項１に記載の杭基礎。
3. 前記ガイド筒部は、その周壁に軽量化用貫通孔を有する、
   請求項１に記載の杭基礎。
4. 前記連結具は、ボルトを挿通可能な連結用貫通孔を有し、
   前記２個の分割部材を径方向の一方側と他方側とで向かい合せると、互いの前記連結具の前記連結用貫通孔は同じ位置に位置するように構成されている、
   請求項１に記載の杭基礎。
5. 前記分割部材は、鋳造により前記半筒部、前記ガイド筒部及び前記連結具が一体成型された鋳鋼である、
   請求項１に記載の杭基礎。
6. 請求項１～５のいずれか１項に記載の杭基礎の一部材として用いられるベース部材。
7. 請求項１～５のいずれか１項に記載の杭基礎の施工方法であって、
   前記支柱及び前記複数の杭が挿通されている状態の前記ベース部材を準備する準備工程と、
   前記中央筒部を径方向に貫通する貫通孔を介して、ドリルにより前記中央筒部に挿通されている前記支柱に穿孔する穿孔工程と、
   前記穿孔工程により穿孔した前記支柱の孔へ、前記貫通孔を介してボルトを挿入し、前記中央筒部に前記支柱を固定する固定工程と、
   を備える、
   杭基礎の施工方法。
8. 前記準備工程は、
   前記支柱の軸心方向を鉛直方向として前記支柱の一部を地中に貫入する支柱貫入工程と、
   前記支柱貫入工程の後、前記支柱のうち地上に突出する部分を前記２個の分割部材により前記支柱の径方向の一方側及び他方側からそれぞれ覆った状態で、前記２個の分割部材を連結する、ベース部材設置工程と、
   前記ベース部材設置工程の後、前記複数の杭を、前記複数のガイド筒部を介してそれぞれ地中に貫入する杭貫入工程と、
   を有する、
   請求項７に記載の杭基礎の施工方法。
   

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