JPH07901B2

JPH07901B2 - 基礎杭の無排土施工装置および基礎杭の無排土施工方法

Info

Publication number: JPH07901B2
Application number: JP3271252A
Authority: JP
Inventors: 信高橋
Original assignee: 信高橋
Priority date: 1991-10-18
Filing date: 1991-10-18
Publication date: 1995-01-11
Anticipated expiration: 2010-01-11
Also published as: JPH05106223A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、軟弱な地盤上に構築物
を支持するための基礎杭を、無排土で施工するための装
置、および、上記の装置を用いて基礎杭を無排土で施工
する方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】軟弱地盤上に構築物を支持するために基
礎杭を打設するという技術は古来から用いられており、
近代に入ってからは機械力を用いて高能率で施工するこ
とに技術的改良が集中された。しかし乍ら、近年に至っ
て杭打ち作業に伴う騒音公害が社会的問題となり、無振
動，無騒音の基礎杭施工技術の開発が進められている。
さらに、市街地における施工に際しては排土処理が難問
となっている。この排土の処理は技術的に不可能ではな
いが多大の労力や費用を要する上、作業場周辺の交通渋
滞を招いたりするおそれも有る。

【０００３】無振動，無騒音、かつ無排土といった社会
的要請を満たすため、スクリュー翼片、ケーシング等の
外周部に肉厚状の圧土面を形成してなるスクリューオー
ガを用いて掘孔時に上記圧土面の作用によって孔周壁を
強固に圧密して孔周の崩壊を防止しつつ基礎杭を施工す
る技術も開発研究されているが、スクリューオーガで圧
密・拡開した穴の中にケーシングもしくはパイルを挿入
する際、穴の内面との間に大きい摩擦抵抗を生じるの
で、この挿入作業に大きい動力と長い作業時間とを必要
としている。こうした不具合を軽減するための、本発明
に最も近い先行技術として特開昭５６−１４６５８４号
（特公昭５７−４４７９４）“基礎杭の施工装置”が公
知である。上記公知技術は、土壌を拡開・圧密しつつ先
進する螺旋状のオーガヘッドを円筒状のケーシングの下
端に取り付けたものであるが、上記のオーガヘッドのみ
では土壌の拡開・圧密が完全に行われないので、上記円
筒状のケーシングの外周面に螺旋状の突条を設けたこと
を特徴としている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記の公知技術におい
ては、ケーシングの外周面に螺旋状の突条を設けている
ので、この突条がスクリューコンベアとして作用し、若
干の排土を生じる。この排土の量は土質によって異なる
が、いずれの場合にも完全な無排土施工は出来ない。本
発明は上述の事情に鑑みて為されたものであって、軟弱
な地盤上に構築物を支持するための基礎杭を無振動，無
騒音、かつ完全無排土で施行し得る装置および工法を提
供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに創作した本発明の基本的原理について、本発明の１
実施例に相当する図１を参照しつつ略述すると次のごと
くである。オーガヘッド２はケーシング３の下端に取り
付けられて先進しつつ土壌を拡開・圧密する。本発明に
おいて土壌とは、砂，礫，粘土およびこれらの混合物を
含む広い概念である。上記オーガヘッド２の上方に隣接
せしめて、圧密シュー４ａ〜４ｄを配設し、ケーシング
３に固着する。この圧密シューの最大径はオーガヘッド
の外径よりも大きく、オーガヘッドが拡開・圧密した穴
の内周面をさらに拡開しつつ完全に圧密仕上げを行う。
これにより、ケーシング３は回転力を伝動する役目を受
け持てば足りるようになり、スクリューコンベアとして
の機能を兼ねる必要が無くなる。ただし、上記圧密シュ
ーが圧密仕上げをした穴の内周面を荒らさないように摺
動しつつ、該穴との同心状態を保つ必要があり、かつ、
上記の摺動に伴う摩擦を極力軽減することが望まれる。

【０００６】上述の原理に基づく具体的な構成として、
本発明に係る無排土施工装置は、直径Ｄ₀なる基準円柱
面を想定し、上記基準円柱面と同心で、底円の直径がＤ
₁＜Ｄ₀なる円錐面を有するオーガヘッドベースと、上記
基準円柱面と同心で、上記基準円柱面に沿った圧土縁を
有し、上記オーガヘッドベースの円錐面に固着されたス
クリュー翼と、上記オーガヘッドベースの底円とほぼ同
径で、上記基準円柱面と同心で、上記オーガヘッドベー
スに固定された円筒状のケーシングと、上記オーガヘッ
ドベースに隣接せしめて、上記ケーシングの周囲に固着
された、外径寸法Ｄ₂＞Ｄ₀なる圧密シューと、上記ケー
シングの周囲に固着され、前記基準円柱面に沿った頂面
を有する複数本の突条と、を具備しており、かつ、上記
複数本の突条は、前記ケーシング外周面の展開図上にお
いて、該ケーシングの中心線に平行な線に対してその一
部は一定の正の傾斜角θをなして平行，等間隔に配列さ
れており、その残部は上記中心線に平行な線に対して一
定の負の傾斜角−θをなして平行，等間隔に配列されて
いることを特徴とする。

【０００７】また、前述の原理に基づく本発明の基礎杭
無排土施工方法は、上方に向けて拡大する円錐面および
周縁に圧土縁を有する螺旋面を備えたオーガヘッドを、
垂直な直円筒状のケーシングの下端に装着するととも
に、上記ケーシングの下端部付近の外周面に、前記の圧
土縁の外径よりも大径の圧密シューを固着し、かつ、前
記ケーシングの下端部以外の外周面に、その展開図上で
垂直線に対して正の角度で傾斜した多数の突条、および
負の角度で傾斜した多数の突条を固定し、上記ケーシン
グの上端部に回転力を与えつつオーガヘッドを地中に螺
入し、オーガヘッドが土壌中に拡開した穴の内周面を前
記の圧密シューで圧密しつつ更に拡開して、円筒状の圧
密土壁を形成し、前記ケーシングに設けた突条の頂面
を、上記圧密土壁の内周面に沿って滑らせて回転摩擦を
軽減しつつ前記オーガヘッドおよび圧密シューに回転エ
ネルギーを供給し、無排土で、土壌中に垂直円柱面を有
する穴を形成するとともに、前記の圧密土壁によって穴
内面の崩落を防止することを特徴とする。

【０００８】

【作用】上述の無排土施工装置を用いて上述の無排土施
工方法を実施すると、オーガヘッドのスクリュー翼が推
進力を生じ、円錐状のオーガヘッドベースが先行しつつ
土壌を拡開，圧密し、該スクリュー翼の圧土縁が周囲土
壌の圧密を進める。さらに圧密シューが土壌の圧密を完
成させて円筒状の圧密土壁を形成する。

【０００９】突条を設けたケーシングの外径は上記圧密
土壁の内径よりも小さく、該突条の頂面の描く円が圧密
土壁の内径とほぼ同径であるため、この突条は圧密土壁
の内周面を荒らすことなく、小さい摩擦で摺触する。そ
の結果、該圧密土壁の内周面を破壊して崩落させるおそ
れ無く、摩擦によって大きい動力損失を被ることなく、
ケーシングが圧密土壁と同心を保つように案内される。
そして、前記の突条は交互に正，負の角をなしていて、
螺旋状を為していないのでスクリューコンベアとして作
用せず、従って土壌を上方に運んで排土することなく、
完全な無排土施行が実現する。

【００１０】

【実施例】図１は本発明に係る基礎杭の無排土施工装置
の１実施例を示し、図１（Ｂ）は縦断面図であり、図１
（Ａ）はそのＡ−Ａ断面図である。本実施例の装置は上
記図１（Ｂ）に示すように、その長手方向を上下に垂直
に立てて使用される。従って以下の説明においては、こ
の使用状態の姿勢（Ｂ図）に基づいて上，下の呼称を用
いるものとする。

【００１１】直径Ｄ₀の垂直な直円柱を、基準円柱面と
して想定する。この基準円柱面は設計の基準として想定
した架空の円柱面である。上記の直径Ｄ₀よりも若干小
さい直径Ｄ₁の円を底円とし、頂点を下向けにして倒立
した円錐面を有する鋼板製の部材を構成し、これをオー
ガヘッドのベース部材２ａとする。上記のオーガヘッド
ベース２ａの周囲に、鋼板製のスクリュー翼２ｂを溶接
して固定するとともに、その周囲の縁を前記の基準円柱
面１に沿わせて折り上げた形の圧土縁２ｃを形成する。
以上のようにして構成したオーガヘッドベース２ａ，ス
クリュー翼２ｂおよび圧土縁２ｃよりなるオーガヘッド
２と同心に、外径Ｄ₁＜Ｄ₀なる鋼管よりなるケーシング
３を固着する。この固着はボルト（図示省略）によって
着脱可能なように取り付ける。

【００１２】上記ケーシング３の下端部の周囲に、前記
オーガヘッドベース２ａの底面に隣接せしめて、４個の
圧密シュー４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄを固着する。これら
の圧密シューは図１（Ａ）に表わされているように、そ
の周方向の長さはＬ／Ｎよりも短く構成してある。ただ
し、Ｌはケーシング３の外周寸法であり、Ｎは圧密シュ
ーの設置個数であって２以上の整数である。すなわち、
複数個の圧密シューでケーシング３を取り巻き、かつ、
圧密シュー相互を離間させて配設する。上記の圧密シュ
ーは図１（Ｂ）に表わされているように、上方が大径で
あって前記の基準円柱面から外側に突出し、下方（オー
ガヘッド寄り）は小径であって上記の基準円柱面よりも
内側に収まっている。図１（Ａ）に示した直径Ｄ₂は複
数個（本例では４個）の圧密シューの最大外周部の径を
示しており、Ｄ₂＞Ｄ₀である。

【００１３】図１（Ａ）に表わされているように、ケー
シング３の外周に多数（本例では１２本）の突条５ａ〜
５ｌが配列され、該ケーシング３に固着されている。こ
の内の任意の１本、例えば突条５ａについてみると、図
１（Ｂ）に表わされているように、ケーシング３の長さ
に比して１／Ｎ以下の突条５ａ₁，５ａが上下方向（ケ
ーシング３の軸心方向、すなわち基準円柱面１の軸心方
向）に並べられている。突条５ａ以外の各突条もこれと
同様に、ケーシング３の長さの１／Ｎ以下の長さに構成
され、縦方向に並べるとともに上下に離間させて配設さ
れている。

【００１４】図１（Ｂ）に表わされているように、１２
本の突条５ａ〜５ｌがケーシング３の周囲を取り巻いて
列設されている。上記１２本の突条５ａ〜５ｌの下方に
離間して１２本の突条５ａ₁〜５ｌ₁（本図には６本のみ
現われている）が、ケーシング３の周囲を取り巻いて列
設されている。また、上記１２本の突条５ａ〜５ｌの上
方に離間して１２本の突条５ａ₃〜５ｌ₃（本図では６本
のみ現われている）が同様に列設されている。その展開
図を図３に示す。また、全体的な外観の概要は図２
（Ａ）に現われている。図３に示した線ｚ−ｚは円筒状
ケーシングの中心線と平行な線である。多数の突条５ａ
〜５ｌは、上記の線ｚ−ｚに対して一定の正の傾斜角θ
を有するように、互いに平行に配列されている。また、
多数の突条５ａ₁〜５ｌ₁，５ａ₃〜５ｌ₃は前記の線ｚ−
ｚに対して一定の負の角−θをなすように、互いに平行
に配列されている。図１（Ａ）に表わされているよう
に、複数本の突条５ａ〜５ｌは、その頂面を直径Ｄ₀の
円に揃えて、すなわち基準円柱面１に揃えて配置してあ
る。前記ケーシング３およびオーガヘッド２の中心線に
沿わせてモルタル送給管６を配置し、その下端は開口６
ａとなっている。本例のモルタル送給管６の先端は、円
錐状のオーガヘッドベース２ａの頂面に開口している
が、本発明を実施する際モルタル送給管の先端は必ずし
もオーガヘッドベース２ａの頂点に開口させなくても良
く、オーガヘッド２の付近に開口していれば良い。

【００１５】上記のように構成された無排土施工装置
（図１）を用いて本発明の無排土施工方法を実施した１
例について、図２を参照しつつ次に述べる。ケーシング
３の上端を回転駆動装置ＭＤに取り付けて、円弧矢印Ｂ
のごとく回転させると、オーガヘッド２のスクリュー翼
２ｂが土壌中に螺進して下向きの推進力を生じる。この
推進力および装置の自重により円錐状のオーガヘッドベ
ース２ａが土壌内へ圧下され、土壌を拡開し圧密しつつ
先進する。これに伴ってケーシング３が土壌内へ垂直に
進入してゆく。オーガヘッドベース２ａで拡開された穴
は、その内周面に圧密シュー４ｃが圧接しつつさらに拡
開され、内周面の土壌はさらに圧密されて固化し、円筒
状の圧密層８が形成される（図２(Ａ)参照）ケーシング
３の周囲に設けられている突条５は、ケーシング３と共
に回転しつつ、その頂面が圧密層８の内周面を摺動す
る。上記圧密層８は圧密シュー４によって拡開されてい
て、その内径は約Ｄ₂である。そして突条５の頂面の回
転軌跡円の直径は前記基準円柱面の径Ｄ₀である。この
ため、突条５の頂面は圧密層８の内周面に軽く触れつつ
摺動し、大きい摩擦抵抗を受けず、また内周面を崩壊さ
せるおそれが無い。そして、上述のように突条５の頂面
を圧密層８の内周面に軽く触れさせつつ、ケース３は垂
直姿勢を保つように案内される。このようにして、上記
円筒状の圧密層８を形成しつつオーガヘッド２およびケ
ーシング３が土壌中に進入してゆくので、この操作は完
全に無排土で行われる。

【００１６】ケーシング３を所定の深さまで下降させる
と、該ケーシング３を反矢印Ｂ方向に逆転させつつ、図
示しないクレーン装置でケーシング３およびオーガヘッ
ト２を吊り上げ、このときモルタル送給管６から拡開穴
内へセメントモルタルを注入し、拡開された穴の約７０
％をセメントモルタルで満たす。引き続いて図２（Ｂ）
に示したように、拡開された穴の中のセメントモルタル
９内へ既製コンクリートパイル１０を吊り降ろし、該セ
メントモルタルを固化させて既製コンクリートパイル１
０を植設する。このようにして既製コンクリートパイル
１０の打設を完全無排土で、しかも、衝撃杭打機のよう
な騒音を発することなく、かつ振動杭打機のような振動
を周辺に伝えることなく遂行することができる。

【００１７】図示を省略するが前述のようにしてセメン
トモルタルを注入しつつケーシング３およびオーガヘッ
ド２を吊り上げた後、拡開穴内のセメントモルタル中
に、鉄筋（鉄篭や芯材であっても良い）を挿入してセメ
ントモルタルを固化させて、いわゆる場所打ち杭を構成
することもできる。このように施工しても完全無排土
で、無騒音無振動で基礎杭を施工し得る。

【００１８】さらに異なる実施例として、前述のように
してセメントモルタルを注入しつつケーシング３および
オーガヘッド２を吊り上げた後、ケーシングからオーガ
ヘッドを取り外し、このケーシング３を再び吊り降ろし
て拡開穴内に挿入し、セメントモルタルを固化させるこ
ともできる。このように施工するとケーシング３が地中
に埋設されるので強靭な、特に曲げ応力に強い場所打ち
杭を構成することができる。この実施例の際、ケーシン
グ３を吊り降ろして埋設する代りに、該ケーシング３と
略同径の鋼管パイルを吊り降ろして埋設することもでき
る。

【００１９】

【発明の効果】以上の実施例によって明らかならしめた
ように、本発明の基礎杭の無排土施工装置を用いて本発
明の無排土施工方法を実施すると、無振動，無騒音、か
つ完全無排土で基礎杭を打設することができるという優
れた実用的効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る基礎杭の無排土施工装置の１実施
例を示し、（Ｂ）は縦断面図であり、（Ａ）はそのＡ−
Ａ断面図である。

【図２】本発明に係る基礎杭の無排土施工方法の１実施
例を示す工程説明図であって、（Ａ）は掘進中の状態を
描き、（Ｂ）はコンクリートパイル打設後の状態を描い
てある。

【図３】上記実施例における多数の突条の配列を説明す
るための展開図である。

【符号の説明】

１…基準円柱面、２…オーガヘッド、２ａ…オーガヘッ
ドベース、２ｂ…スクリュー翼、２ｃ…圧土縁、３…ケ
ーシング、４，４ａ〜４ｄ…圧密シュー、５，５ａ〜５
ｌ…突条、５ａ₁〜５ｌ₁…突条、５ａ₃〜５ｌ₃…突条、
６…モルタル送給管、６ａ…開口、８…圧密層、９…セ
メントモルタル、１０…既製パイル。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】直径Ｄ₀なる基準円柱面を想定し、上記基準円柱面と同心で、底円の直径がＤ₁＜Ｄ₀なる円
錐面を有するオーガヘッドベースと、上記基準円柱面と同心で、上記基準円柱面に沿った圧土
縁を有し、上記オーガヘッドベースの円錐面に固着され
たスクリュー翼と、上記オーガヘッドベースの底円とほぼ同径で、上記基準
円柱面と同心で、上記オーガヘッドベースに固定された
円筒状のケーシングと、上記オーガヘッドベースに隣接せしめて、上記ケーシン
グの周囲に固着された、外径寸法Ｄ₂＞Ｄ₀なる圧密シュ
ーと、上記ケーシングの周囲に固着され、前記基準円柱面に沿
った頂面を有する複数本の突条と、を具備しており、か
つ、上記複数本の突条は、前記ケーシング外周面の展開図上
において、該ケーシングの中心線に対してその一部は一
定の正の傾斜角θをなして平行，等間隔に配列されてお
り、その残部は上記中心線に対して一定の負の傾斜角−
θをなして平行，等間隔に配列されていることを特徴と
する、基礎杭の無排土施工装置。
【請求項２】前記の突条は、その長さ方向の寸法が前
記ケーシングの長さ寸法の半分よりも短く、突条相互を
縦方向に離間せしめて配列され、縦方向に対向する突条
同志は前記傾斜角の正負を異にしていることを特徴とす
る、請求項１に記載した基礎杭の無排土施工装置。
【請求項３】前記圧密シューは、前記のケーシングを
取り巻く形に設けられた帯状の部材であって、その周方
向の長さ寸法はケーシングの周囲寸法の半分よりも短
く、該ケーシングの表面に周方向に並べるとともに、圧
密シュー相互を円周方向に離間せしめて配列されている
ことを特徴とする、請求項１もしくは請求項２に記載し
た基礎杭の無排土施工装置。
【請求項４】前記の圧密シューは、オーガヘッドベー
スに近い方が小径であり、オーガヘッドベースから遠い
方が大径となっていて、この大径部の外径寸法Ｄ₂が、
Ｄ₂＞Ｄ₀であることを特徴とする、請求項３に記載した
基礎杭の無排土施工装置。
【請求項５】前記のオーガヘッドベースおよびケーシ
ング内に、その軸心とほぼ一致せしめてモルタル送給管
が配設されており、該モルタル送給管の先端は円錐状の
オーガヘッドの付近に開口していることを特徴とする、
請求項１に記載した基礎杭の無排土施工装置。
【請求項６】上方に向けて拡大する円錐面および周縁
に圧土縁を有する螺旋面を備えたオーガヘッドを、垂直
な直円筒状のケーシングの下端に装着するとともに、上
記ケーシングの下端部付近の外周面に、前記の圧土縁の
外径よりも大径の圧密シューを固着し、かつ、前記ケーシングの下端部以外の外周面に、その展開図上
で垂直線に対して正の角度で傾斜した多数の突条、およ
び負の角度で傾斜した多数の突条を固定し、上記ケーシングの上端部に回転力を与えつつオーガヘッ
ドを地中に螺入し、オーガヘッドが土壌中に拡開した穴の内周面を前記の圧
密シューで圧密しつつ更に拡開して、円筒状の圧密土壁
を形成し、前記ケーシングに設けた突条の頂面を、上記圧密土壁の
内周面に沿って滑らせて回転摩擦を軽減しつつ前記オー
ガヘッドおよび圧密シューに回転エネルギーを供給し、無排土で、土壌中に垂直円柱面を有する穴を形成すると
ともに、前記の圧密土壁によって穴内面の崩落を防止す
ることを特徴とする、基礎杭の無排土施工方法。
【請求項７】前記のケーシングおよびオーガヘッドの
中心線に沿わしめて、該オーガヘッド付近に開口するモ
ルタル送給管を用いて、前記垂直円柱面状の穴を形成し
た後、上記の穴の中にモルタルを注入しつつ、オーガヘ
ッドおよびケーシングを逆転させながら引き上げること
を特徴とする、請求項６に記載した基礎杭の無排土施工
方法。
【請求項８】前記の垂直円柱面状の穴にモルタルを注
入しつつオーガヘッドおよびケーシングを地上に引き上
げて抜去した後、上記のモルタル中に既製コンクリート
パイルを吊り降ろして植設することを特徴とする、請求
項７に記載した基礎杭の無排土施工方法。
【請求項９】前記の垂直円柱面状の穴にモルタルを注
入しつつオーガヘッドおよびケーシングを地上に引き上
げて抜去した後、上記のモルタル中に鉄筋を吊り降ろし
て挿入し、モルタルを固化させることを特徴とする、請
求項７に記載した基礎杭の無排土施工方法。
【請求項１０】前記の垂直円柱面状の穴にモルタルを
注入しつつオーガヘッドおよびケーシングを地上に引き
上げて抜去した後、上記のモルタル中に、オーガヘッド
を取り外したケーシング、若しくはケーシングと略同径
の鋼管パイルを吊り降ろし、モルタルを固化させること
を特徴とする、請求項７に記載した基礎杭の無排土施工
方法。