JPWO2020256141A1 - コンクリート杭の製造方法及び製造装置 - Google Patents

Abstract

外型枠本体１０と、外型枠排水部６０、内型枠２０と、褄型枠３０からなる型枠を備えて構成されるコンクリート杭の製造装置１００は、型枠の成形面に外部に連通する排水孔６２ａが設けられ、型枠は、コンクリート杭を圧縮成形するために杭成形空間Ｓを縮小拡大することが可能にされている。杭成形空間にコンクリートを投入し、杭成形空間を縮小して当該コンクリートを圧縮成形し、当該圧縮成形により当該コンクリートから排出される水を排水孔から型枠の外部に排水し、所定時間保持して当該コンクリートを硬化させる。

Description

本発明は、コンクリート杭の製造方法及び製造装置に関する。

特許文献１には、大型の遠心力成形機に代わる低コスト、低騒音にコンクリート杭を製造する技術として、成形空間を縮小していくことでコンクリートを圧縮成形する技術が記載されている。
特許文献１にあっては、型枠内に硬質ウレタンなどの透水性材料からなる部材を配置して、圧縮成形によるコンクリートからの排水の貯留空間とする。

特開２０１５−１４２９６６号公報

上記従来技術によると、成形面の一部は、硬質ウレタンなどの透水性材料により構成され得るが、圧縮成形時の加圧により変形し、コンクリート杭を寸法精度よく成形することが難しい。また、変形を抑えるがために圧縮成形時の圧力を低く抑える場合には、コンクリート杭の強度を高められない。
また、コンクリートからの排水は、型枠内に配置された硬質ウレタンなどの透水性材料の保水容量に留まり、排水不足になるおそれがあるから、コンクリート杭を所望の含水率、所望の強度に製造することが難しい。

本発明は以上の従来技術における問題に鑑みてなされたものであって、コンクリート杭を、低コスト、低騒音にして、排水効率を高め、高精度及び高強度に製造することを課題とする。

本発明の一態様のコンクリート杭の製造方法は、成形面に外部に連通する排水孔が設けられ、杭成形空間を縮小拡大することが可能な型枠を用い、前記杭成形空間にコンクリートを投入し、前記杭成形空間を縮小して当該コンクリートを圧縮成形し、当該圧縮成形により当該コンクリートから排出される水を前記排水孔から前記型枠の外部に排水し、所定時間保持して当該コンクリートを硬化させる。

本発明の一態様のコンクリート杭の製造装置は、コンクリート杭を圧縮成形する型枠を備えたコンクリート杭の製造装置であって、前記型枠の成形面に外部に連通する排水孔が設けられ、前記型枠は、コンクリート杭を圧縮成形するために杭成形空間を縮小拡大することが可能にされている。

本発明の一態様のコンクリート杭の製造方法によれば、コンクリート杭を、低コスト、低騒音にして、高精度及び高強度に製造することができる。

本発明の一態様のコンクリート杭の製造装置によれば、コンクリート杭を、型枠以外の大規模な装置を用いなくとも、低コスト、低騒音にして、高精度及び高強度に製造することができる。

本発明の一実施形態に係るコンクリート杭の製造装置の軸方向断面図である。 図１ＡのＢ−Ｂ線における断面図である。 本発明の一実施形態に係るコンクリート杭の製造装置の軸方向断面図あり、一対の中子を装置中央に引き寄せた状態を示している。 本発明の一実施形態に係るコンクリート杭の製造装置の軸に垂直な方向の部分断面図であり、外型枠排水部の詳細を示す図である。マグネットの無い断面を示す。 本発明の一実施形態に係るコンクリート杭の製造装置の軸に垂直な部分断面図であり、外型枠排水部の詳細を示す図である。マグネットのある断面を示す。 本発明の一実施形態に係るコンクリート杭の製造装置の一部である外型枠排水部の詳細を示す斜視図である。 本発明の他の一実施形態に係るコンクリート杭の製造装置の軸に垂直な断面の模式図である。 本発明の他の一実施形態に係るコンクリート杭の製造装置の軸に垂直な断面の模式図である。 本発明の他の一実施形態に係るコンクリート杭の製造装置の軸に垂直な断面の模式図である。 本発明の他の一実施形態に係るコンクリート杭の製造装置の軸に垂直な断面の模式図である。 本発明の他の一実施形態に係るコンクリート杭の製造装置の軸に垂直な断面の模式図である。 本発明の一実施形態に係るコンクリート杭の製造装置の軸方向断面図あり、杭成形空間の軸方向長さより短い任意の長さの二本のコンクリート杭を製造する様子を示している。 本発明の一実施形態に係るコンクリート杭の製造装置の軸方向断面図あり、杭成形空間の軸方向長さより短い任意の長さの一本のコンクリート杭を製造する様子を示している。 本発明の他の一実施形態に係るコンクリート杭の製造装置の一部である外型枠排水部の詳細を示す斜視図である。 スリットの配置の一例を示す平面図である。 スリットの配置の他の一例を示す平面図である。 スリットの配置の他の一例を示す平面図である。 スリットの配置の他の一例を示す平面図である。 本発明の他の一実施形態に係るコンクリート杭の製造方法を説明するための製造設備の上面図である。 本発明の他の一実施形態に係るコンクリート杭の製造方法を説明するための緊張材及び製造設備の上面図である。 本発明の他の一実施形態に係るコンクリート杭の製造方法を説明するための製造風景の上面図である。 図２０に続く製造風景の上面図である。 図２１に続く製造風景の上面図である。 図２２に続く製造風景の上面図である。 図２３に続く製造風景の上面図である。 図２４に続く製造風景の上面図である。 本発明のさらに他の一実施形態に係るコンクリート杭の製造装置の一部である外型枠本体の断面図であり、開いた状態を示す。 本発明のさらに他の一実施形態に係るコンクリート杭の製造装置の一部である外型枠本体の断面図であり、閉じた状態を示す。

以下に本発明の一実施形態につき図面を参照して説明する。以下は本発明の一実施形態であって本発明を限定するものではない。

〔実施形態の概要１〕
（装置構成）
本実施形態のコンクリート杭の製造装置１００は、図１Ａ，１Ｂに示すように、略角筒状に組み付けられた外型枠本体１０と、外型枠本体１０の内部に配置される内型枠２０と、外型枠本体１０の両端の開口を塞ぐ褄型枠３０等を備えている。

外型枠本体１０は、所定方向に延在する鋼棒１と、その鋼棒１の両端に定着された一対の継手金物２とを内部に収容可能に組み立てられている。
鋼棒１は、例えばプレストレストコンクリート鋼棒（ＰＣ鋼棒）であり、コンクリート杭などコンクリート杭の補強鉄筋となる芯材である。すなわち、鋼棒１は、補強材であり、またプレストレストを導入するための緊張材である。緊張材として、ＰＣ鋼線、ＰＣ鋼より線、炭素繊維緊張材等の他の素材を適用してもよい。
継手金物２は、その中央側に開口が形成されている鋼製の板状部材であり、コンクリート杭などコンクリート杭の継手端板になる部材である。
この鋼棒１の両端がボルトなどの定着具によって継手金物２に固定されて、鋼棒１と一対の継手金物２とが一体になっている。なお、本実施形態では１２本の鋼棒１が一対の継手金物２間に架け渡されている。

内型枠２０は、外型枠本体１０に収容された鋼棒１が延在する方向（鋼棒１の軸方向）に沿って先端２１ａ，２２ａに向かって縮径するテーパー面を有し、その先端同士を対向配置させた一対の中子２１，２２で構成されている。
一方の中子２１の先端２１ａ側には開口部２３が設けられ、他方の中子２２の先端２２ａ側には開口部２３に挿通される突出部２４が設けられている。
中子２１の先端２１ａに設けられた開口部２３は円筒状の部材であり、その内周面に突出部２４が摺接するサイズを有している。
中子２２の先端２２ａに設けられた突出部２４は、鋼棒１の軸方向に沿って延在する円筒状の部材であり、その外周面が開口部２３に摺接して管軸方向に移動可能な形状を有している。また中子２１，２２それぞれの摺動面には相当の長さを確保するなどして内型枠２０の中弛みを防止するようにしておく。
したがって、この内型枠２０が外型枠本体１０内に設けられた状態で、内型枠２０のテーパー面と外型枠本体１０との間にコンクリートが投入される杭成形空間Ｓが形成される。

また、内型枠２０の一対の中子２１，２２は内側に中空部分を有しており、その中空部分に中子２１，２２を鋼棒１の軸方向に沿って移動させる移動手段であるシリンダ装置４０が設けられている。
シリンダ装置４０は、例えば複動式油圧シリンダであり、シリンダチューブ４１とピストンロッド４２を備えている。シリンダチューブ４１は一方の中子２１に連結され、ピストンロッド４２は他方の中子２２に連結されている。特に、シリンダチューブ４１は、遠隔操作によって開閉して着脱状態を切り替えることができる連結ピン４３を介して中子２１に連結されている。
このシリンダ装置４０を作動させてシリンダチューブ４１に対しピストンロッド４２を進退させることで、一方の中子２１の先端２１ａと他方の中子２２の先端２２ａを近接させたり離間させたりすることができる。そして、シリンダ装置４０によって一対の中子２１，２２を近接させたり離間させたりすることで、一方の中子２１の先端２１ａに設けられた開口部２３と、他方の中子２２の先端２２ａに設けられた突出部２４とが摺接して移動するように、一対の中子２１，２２を摺動させることができる。

褄型枠３０は、外型枠本体１０の長手方向の両端に配設されている。
この褄型枠３０には、内型枠２０を構成する中子２１，２２の後端部２１ｂ，２２ｂを摺動可能に支承する凹部３０ａが設けられている。
また、褄型枠３０の内面には弾力性を有する緩衝材５０が設けられており、外型枠本体１０に収容された鋼棒１の両端に定着されている一対の継手金物２は、緩衝材５０を介して褄型枠３０に当接している。この緩衝材５０は、例えば発泡スチロール製や硬質スポンジ等の板状部材であり、継手金物２と同様に中央側に開口が形成されている。

外型枠本体１０内の四隅には、外型枠排水部６０が配置されている。外型枠本体１０と外型枠排水部６０と合わせて、コンクリート杭の外壁面を成形する外型枠に相当している。
図３に示すように外型枠排水部６０は、保持部６１と、有孔成形プレート６２とを備える。有孔成形プレート６２が保持部６１に保持される。有孔成形プレート６２は、コンクリート杭の外壁面を成形する成形面を形成する。さらに構造によって保持部６１もコンクリート杭の外壁面を成形する成形面を形成するが、保持部６１よっては同成形面が形成されないように、すなわち、保持部６１が杭成形空間Ｓに露出しないように構成してもよい。
有孔成形プレート６２に排水孔６２ａが設けられている。排水孔６２ａは外部に連通する。

また、有孔成形プレート６２の排水孔６２ａが設けられた成形面に排水孔６２ａを覆うように透水フィルター６３が設置される。透水フィルター６３を使用することで、排水孔６２ａの目詰まりや有孔成形プレート６２へのコンクリートの付着を防ぐことができ、有孔成形プレート６２の繰り返しの使用における低メンテナンス性を実現でき生産性が向上する。また、透水フィルター６３を使用することで、コンクリート面に排水孔６２ａの跡が転写されることを防止又は軽減でき、コンクリート杭を精美に成形できる。透水フィルター６３は、使い捨て仕様として毎回未使用の透水フィルター６３に交換することで排水性を迅速に回復するとともに、有孔成形プレート６２の使用寿命も延命できるから、低メンテナンス性と低コスト性を実現しつつ、生産性を向上できる。
以上のように、本製造装置１００の型枠は、杭成形空間Ｓの軸の周りの四方に分散して排水孔６２ａが設けられる。排水孔６２ａの位置が分散し、排水性を良好にする。なお、杭成形空間Ｓについて「軸」というときは、杭成形空間Ｓによって成形されるコンクリート杭の軸に対応した軸線を指す。
本実施形態では、杭成形空間Ｓの軸方向に垂直な断面を、外型枠本体１０が形成する矩形断面の四角を外型枠排水部６０が形成する短い辺により切り取った態様の八角形断面とした。同八角形は、長い辺と短い辺とを交互に繋げた八角形で、短い辺の方に排水孔６２ａを配置することで、排水孔６２ａを四方に分散した。

保持部６１は、外型枠本体１０に一体の一部として形成したものや、外型枠本体１０に溶接等により固定したもので足りる。
排水孔６２ａは、図示したものに限らず、成形面上の開口端から外部に向かって広がる形状であってもよい。排水性をさらに良好にすることができる。

有孔成形プレート６２は、排水孔６２ａと、排水孔６２ａが設けられた部位の成形面を構成するものであり、保持部６１に対して着脱可能とされる。例えば、有孔成形プレート６２を鋼板等の磁力吸着可能な材料とするとともに、図４及び図５に示すように保持部６１の所定箇所にマグネット６４を固定しておき、有孔成形プレート６２をマグネット６４の磁力で吸着保持可能とするとともに、取外し可能とする。有孔成形プレート６２を取り外すことで、排水孔６２ａの詰まりを解消するなどの清掃、メンテナンスを容易に行うことができる。また、杭製造後、その製造時に使用した有孔成形プレート６２を、新品又は清掃済みの有孔成形プレート６２と交換することで、次の杭製造に迅速に移行することができるとともに、使用済み有孔成形プレート６２のメンテナンス時間がとれるため、製造効率が向上する。
なお、マグネット６４を設ける箇所は、コンクリート杭の軸方向に相当する保持部６１の長手方向に沿って数か所から十数か所（長さによる）とし、マグネット６４同士の間は排水孔６２ａから外部への排水経路として空けておく。

（製造方法）
次に、コンクリート杭の製造装置１００を用いたコンクリート杭の製造方法について説明する。

まず、複数（例えば１２本）の鋼棒１を一対の継手金物２間に架け渡すように取り付ける。
この一対の継手金物２間に定着させた鋼棒１を内部に収容するように、鋼棒１の延在方向に長尺な角筒状の外型枠本体１０を組み立てる。
また、この外型枠本体１０の隅部の保持部６１に、透水フィルター６３を付設した有孔成形プレート６２を装着する（図３，４参照）。

次いで、一方の継手金物２の開口から一方の中子２１を挿し入れ、他方の継手金物２の開口から他方の中子２２を挿し入れる。なお、他方の中子２２にはピストンロッド４２が連結されており、中子２２側にシリンダ装置４０が取り付けられている。
そして、一対の継手金物２の間の略中央で、一方の中子２１の先端２１ａに設けられている開口部２３に、他方の中子２２の先端２２ａに設けられている突出部２４を挿入し、開口部２３に突出部２４が挿通された状態に一対の中子２１，２２を組み付ける。
また、中子２１の開口部２３に中子２２の突出部２４を挿入した際、他方の中子２２に取り付けられているシリンダ装置４０のシリンダチューブ４１が一方の中子２１内に挿入される。そのシリンダチューブ４１が中子２１内の所定位置に達したところで遠隔操作にて連結ピン４３を作動させて、シリンダチューブ４１を中子２１に連結する。
このようにシリンダ装置４０を介して一対の中子２１，２２を連結することで、シリンダ装置４０を作動させた場合に、一方の中子２１の先端２１ａと他方の中子２２の先端２２ａを近接させたり離間させたりすることが可能な内型枠２０が組み上がる。

次いで、継手金物２と褄型枠３０との間に緩衝材５０を挟み込んで、褄型枠３０を外型枠本体１０の両端に固設する。この際、内型枠２０を構成する中子２１，２２の後端部２１ｂ，２２ｂを褄型枠３０の凹部３０ａに合わせ入れて、褄型枠３０を外型枠本体１０に組み付ける。
こうして、図１Ａ，１Ｂに示す状態にコンクリート杭の製造装置１００が組み上がる。

次いで、外型枠本体１０に設けられている投入口（図示省略）からコンクリートを流し込み、一対の継手金物２間であって、外型枠本体１０と、外型枠排水部６０と内型枠２０の間の杭成形空間Ｓにコンクリートを投入する。このときシリンダ装置４０を作動させて、一対の中子２１，２２を近接離間させる進退を繰り返すようにすることで、コンクリートの流動性を促進しつつ、杭成形空間Ｓ内にコンクリートを充填させることが好ましい。
そして、所定量のコンクリートを杭成形空間Ｓに充填した後、投入口（図示省略）を閉蓋する。

次いで、図２に示すように、シリンダチューブ４１にピストンロッド４２を引き込むようにシリンダ装置４０を作動させ、一方の中子２１の先端２１ａと他方の中子２２の先端２２ａとを近接させる。
このように先端２１ａ，２２ａに向かって先細るテーパー形状を呈する一対の中子２１，２２が、互いの先端２１ａ，２２ａを近接させるように製造装置１００の中央側に引き寄せられることで、コンクリートが充填されている杭成形空間Ｓが圧縮されるようになり、杭成形空間Ｓ内の内圧が上昇してコンクリートは加圧された状態となる。コンクリートから排出される水は、排水孔６２ａから型枠の外部に排水される。
そして、製造装置１００内のコンクリートの内圧が設定値となるように、一対の中子２１，２２を装置の中央側に引き寄せた状態で所定時間保持し、コンクリートを硬化させる。
なお、図２において、杭成形空間Ｓに充填されたコンクリートの図示は省略している。

ここで、一対の中子２１，２２の互いの先端２１ａ，２２ａを近接させた状態を所定時間保持する工程について説明する。
一対の中子２１，２２を製造装置１００の中央側に引き寄せると、一対の継手金物２間の杭成形空間Ｓは圧縮され、その杭成形空間Ｓに充填されているコンクリートは均等に加圧されるので、杭成形空間Ｓに面している継手金物２には押圧力が作用し、一対の継手金物２は互いに離間する方向に押圧されて褄型枠３０に向けて押し付けられる。
このとき、継手金物２と褄型枠３０の間には、緩衝材５０が介装されているので、一対の継手金物２がそれぞれ褄型枠３０に向けて押し付けられる際の鋼棒１の伸びが緩衝材５０に吸収されて鋼棒１にプレテンションが導入される。
こうして杭成形空間Ｓに充填したコンクリートを加圧保持することで、鋼棒１にプレテンションを導入することができ、さらに所定時間コンクリートを加圧保持して硬化させることで、プレテンションが導入された鋼棒１によって内型枠２０の脱型後のコンクリートにプレストレストが導入されるようになる。
なお、一対の中子２１，２２を製造装置１００の中央側に引き寄せる移動量は、コンクリート中の余剰水や空気に依存するので、予めコンクリートの配合とコンクリートの容積変化および内圧変化との相関をとっておくことで、中子２１，２２の先端同士が当接した状態でコンクリートの内圧が所望の設定値となるように調整することができる。
また、中子２１，２２の先端同士が当接した状態でコンクリートを加圧保持して硬化させれば、硬化したコンクリートは中子２１，２２のテーパー面と接しているので、内型枠２０の脱型が容易になる。

次いで、製造装置１００の中央側に一対の中子２１，２２を引き寄せた状態を維持し、製造装置１００内のコンクリートを所定時間加圧保持してコンクリートを硬化させた後、シリンダチューブ４１からピストンロッド４２を押し出すようにシリンダ装置４０を作動させ、一対の中子２１，２２の先端２１ａ，２２ａを離間させるように移動させて内型枠２０を脱型する。
また、褄型枠３０を脱型した後、遠隔操作にて連結ピン４３を作動させて、シリンダチューブ４１を中子２１から外して、一方の中子２１と他方の中子２２をそれぞれ取り外す。さらに、外型枠本体１０を脱型してコンクリート杭が得られる。
そして、脱型されたコンクリート杭は、例えば個別にシートで覆って蒸気養生するなど高温での湿潤養生を行った後に完成する。
このようにプレテンションが導入された鋼棒１によってコンクリートにプレストレストが導入されているプレストレストコンクリート杭（ＰＣ杭）を製造することができる。
なお、以上説明したプレテンション方式に加え、ポストテンション方式のＰＣ杭も本製造装置１００で製造することが可能である。ポストテンション方式のＰＣ杭を製造する場合の要点は次の通りである。上記鋼棒１に代えてシース及び当該シースに通したＰＣ鋼材を一対の継手金物２間を繋ぐように外型枠本体１０内に設置する。その際、ＰＣ鋼材の両端それぞれが一対の継手金物２に設けた孔を通って延出するように設置する。緩衝材５０の設置は不要である。その他は同様に実施して、脱型したコンクリート杭のコンクリートが固まった後、上記ＰＣ鋼材の両端を引っ張る形で緊張し、一対の継手金物２からのプレストレスをコンクリートに導入する。ＰＣ鋼材の緊張後、シース内にグラウトを注入しコンクリートとＰＣ鋼材を一体化する。

以上のように、本実施形態のコンクリート杭の製造装置１００は、その構造が簡易であって製造装置１００の設置や撤去を容易に行うことができるので、この製造装置１００を施工現場に設置して、各施工現場においてレディーミクストコンクリートや現場練りコンクリートを用いてコンクリート杭を製造することが可能になる。
そして、施工現場にてコンクリート杭を製造することができれば、大きな工場設備が不要となるとともに、工場から施工現場へ重量物であるコンクリート杭を搬送するコストを削減することができるので、製品コストや施工コストの低減を図ることができる。
また、このコンクリート杭の製造装置１００を用いた製造方法では、従来技術のような遠心力成形や振動締固めを行うことがないので、型枠に過大な補強を施す必要がなく、また型枠が損傷することも少なくメンテナンスが容易であるため、製造装置１００の維持費を削減でき、製品コストや施工コストの低減を図ることができる。さらに、騒音や振動を伴わないので、現場周辺環境への影響がない。
つまり、本実施形態のコンクリート杭の製造装置１００を用いたコンクリート杭の製造方法によれば、コンクリート杭などのコンクリート杭を低コストで製造することができ、低コストでの施工が可能になる。

また、シリンダ装置４０によって近接離間する一対の中子２１，２２で構成された内型枠２０をこの製造装置１００に採用したことで、製造装置１００内の杭成形空間Ｓに充填したコンクリートを好適に加圧することができ、コンクリートに含まれている余剰水や空気を良好に排出することができるので、遠心力や振動などの締固めを行わなくても密実なコンクリートを形成することができ、高強度で高品質なコンクリート杭を製造することができる。
また、この製造装置１００における外型枠本体１０の隅部に外型枠排水部６０を設けることによって、コンクリートの余剰水の排水が容易となってＷ／Ｃ（水セメント比）を小さくすることができ、コンクリート杭の強度向上を図ることができる。このとき、外型枠排水部６０は、鋼板等の構造材に排水孔６２ａを設けた有孔成形プレート６２によって成形面を形成しているので、圧縮成形時の加圧により変形するおそれがなく、コンクリート杭を精度よく成形することができる。また、排水孔６２ａは外部に連通するから、排水不足になるおそれがなく、コンクリート杭を所望のＷ／Ｃ（水セメント比）、所望の強度に製造することができる。

また、コンクリートを硬化させる際に、内型枠２０の中子２１，２２によってコンクリートが加圧されることより、一対の継手金物２には互いに離間する方向への押圧力が作用して、継手金物２に定着した鋼棒１にはその軸方向にプレテンションが導入されるので、内型枠２０の脱型後にコンクリートにはプレストレストが導入されるようになっている。
したがって、コンクリート杭を製造する際に、鋼棒１にプレテンションを導入するための特殊な工具や装置を別途用意する必要がなく、予め鋼棒１にプレテンションを導入するための手間を省くことができる。つまり、シリンダ装置４０によって近接離間する一対の中子２１，２２で構成された内型枠２０を備えたコンクリート杭の製造装置１００によれば、容易にプレストレストが導入されたコンクリート杭を製造することができる。

なお、以上の実施の形態においては、シリンダ装置４０によって一対の中子２１，２２をともに移動させて互いの先端を近接させるように製造装置１００の中央側に引き寄せるようにしたが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば一方の中子２１は褄型枠３０側に固定されていて、シリンダ装置４０の作動によって他方の中子２２を移動させて、一方の中子２１に近接させるようにしてもよい。
また、中子２１，２２の先端側にシリンダ装置４０を設けることに限らず、例えば一方の中子２１の後端部２１ｂにシリンダ装置４０を設け、ピストンロッド４２を他方の中子の後端部２２ｂまで貫通させて連結するような構成であってもよいし、中子２１，２２の後端部２１ｂ，２２ｂ側にそれぞれシリンダ装置を設けて、中子２１，２２を装置中央側へ押し出す構成であってもよい。さらには、中子２１，２２の先端同士を予め当接させておき、コンクリート投入の際のポンプ圧で加圧するようにしてもよい。

また、本実施形態では、継手金物２と褄型枠３０の間に緩衝材５０を配設することによって鋼棒１にプレテンションを導入するようにしたが、継手金物２と褄型枠３０の間に緩衝材５０が配設されていない場合には、内型枠２０の脱型前に鋼棒１にテンションをかけて、脱型後のコンクリートにプレストレストを導入するようにすればよい。

〔実施形態の概要２〕
さらに以上の実施形態を基本にした各種の他の実施形態につき説明する。
（１）コンクリート杭の外壁面を成形する成形面に排水孔６２ａを設ける場合にあっては、その部位は任意に選択できる。隅部でなくとも、図６に示すように最も面積が大きい平面に排水孔６２ａを設けてもよい。この場合も、排水孔６２ａを覆う透水フィルターを設けて実施してもよい。

（２）また、使用する型枠は、図７に示すようにコンクリート杭の中空部内壁面を成形する成形面に排水孔６２ａが設けられていてもよい。この場合も、排水孔６２ａを覆う透水フィルターを設けて実施してもよい。コンクリート杭の外壁面を成形する成形面に設けなくて済むため、排水孔６２ａの跡がコンクリート面に残る場合に、外部に露出させないことができる。
これに拘泥せず、コンクリート杭の外壁面を成形する成形面と、コンクリート杭の中空部内壁面を成形する成形面の双方に排水孔６２ａが設けられていてもよい。排水性が良好となる。

（３）図８に示すように外型枠本体１０の一部１０Ａを隣接する他の部分１０Ｂに対して、杭成形空間Ｓの軸方向に垂直な方向に沿って摺動させるシリンダ装置などの移動手段７１を備え、当該移動手段７１により杭成形空間Ｓを縮小拡大することが可能にされた製造装置を用いてもよい。図８には、移動する一部１０Ａを製造時上面部とする例を示したが、当該移動する一部を製造時片側面部や、製造時両側面部としてもよい。なお、「製造時」としたのは、コンクリート杭を横倒しにした配置で製造するときの配置を言うにすぎないからである。
また、移動する一部１０Ａの移動の態様も任意であり、傾動せずに移動したり、傾動しつつ移動したりすることにより、コンクリート杭の軸方向に垂直な断面を正方形、長方形、台形、平行四辺形等の断面に作り分けてもよい。また、型枠部材同士の連結を後述（図２６，図２７）のヒンジ構造とすることを併せて又は単独で実施することでヒンジ部の連結角度により断面形状を変形可能にし、断面形状を容易に作り分けることができる。

（４）また、図９に示すように杭成形空間Ｓの軸の周りの四方に分散して鋼棒１を配置する方法を実施してもよい。例えば、図９に示すように鋼棒１を四隅の計４本に限定してコンクリート杭に内在させるようにしてもよい。鋼棒１の数を抑えることができるので、鋼棒１を配置する作業時間を短縮することができる。

（５）一方、図１０に示すように鋼棒１を４本より多い本数設置してもよい。
継手金物２は鋼棒１の接続孔２ａを有するものとし、接続孔２ａの数、配置及び内径のうちいずれか一又は二以上が異なる継手金物を２種以上製作しておく。
その上で、２種以上の継手金物の中から１種を選択し、選択した当該継手金物に対応した鋼棒を選択し配設する。
これにより、鋼棒１の径や本数、設置位置を容易に選択することができる。

（６）また、製造装置１００の杭成形空間Ｓの全長に亘る全部を使用する必要もない。
杭成形空間Ｓに、杭成形空間Ｓを軸方向に仕切る仕切りを当該軸方向の任意の位置に設置し、当該仕切りの片側又は両側にコンクリートを投入することで、杭成形空間Ｓの軸方向長さより短い任意の長さのコンクリート杭を製造することができる。
例えば図１１に示すように杭成形空間Ｓ内の長さＬａの範囲に、鋼棒１とその両端に定着された一対の継手金物２の一組を設置し、長さＬｂの範囲に、他の鋼棒１とその両端に定着された一対の継手金物２の他の一組を設置し、コンクリートを充填し、成形する。これにより、長さＬａのコンクリート杭と、長さＬｂのコンクリート杭を一度に製造することができる。なお、継手金物２が仕切りとして十分機能する場合は、これを仕切りとして適用する。他の仕切り部材を挿入してもよい。
また、図１２に示すようにコンクリートを投入しない片側の空間（長さＬｃ相当部）に、型箱８０を設置することで、コンクリートを投入する側の空間（長さＬｄ相当部）を保持しやすくできる。なお、コンクリートの漏出を阻止するために中子２１，２２を摺動可能にして封止するシール部材（８１）を適宜に設ける。
以上の製造方法によれば、１つの型枠で長さの異なるコンクリート杭を製造することができ、長さの異なる型枠を用意する必要がない。また、一度に複数本のコンクリート杭を製造することもできる。
図１１、図１２には、仕切りを一か所として杭成形空間Ｓを２分割する場合を記載したが、仕切りを二か所以上として杭成形空間Ｓを３分割以上に分けて実施することも可能である。

（７）スリット状の排水孔
上述した排水孔６２ａをスリット状の排水孔（スリット）とし、同様の実施することができる。
上述した有孔成形プレート６２に設けられた排水孔６２ａをスリット状とする例を、図１３に示す。
図１３に示す例では、スリット状の排水孔６２ａが、有孔成形プレート６２の中央に長手方向（軸方向）に長く形成されている。図１４に平面図を示した。
図１５，図１６に他の例を示す。図１５に示す例では、スリット状の排水孔６２ａ，６２ａが並列して複数設けられている。並列数は任意である。
スリット状の排水孔６２ａは、長手方向に複数に分割して設けてもよい。図１６に示す例では、スリット状の排水孔６２ａ，６２ａ・・・を隣同士でオフセットした３列とし、長手方向に複数に分割した。
以上の構成では、スリット状の排水孔６２ａの１つを１部品により構成した。
スリット状の排水孔６２ａの１つを２以上の部品により構成してもよい。例えば、図１７に示すように、有孔成形プレート６２の側縁部に切り欠きを設けて、有孔成形プレート６２と保持部６１との間に生じる隙間により、スリット状の排水孔６２ａを構成することができる。このように、図１７に例ではスリットを当該スリットの幅方向に分割可能な部品分けにしている。
以上のようなスリット状の排水孔６２ａの幅を狭くすることで、透水フィルター６３を使用せずともコンクリートと水の分離性を十分に確保することができ、装置構成及び作業の簡素化が可能である。
また、スリット状の排水孔６２ａの幅を狭くすることで、排水孔６２ａに毛細管現象が働き、それにより、排水能力が発揮される。
スリット状の排水孔６２ａの長さを長くすることで、排水孔面積を大きく確保し、十分な排水能力を確保することができる。
スリット状の排水孔６２ａを適用すれば、図５に示したような丸穴と比較して、毛細管現象が作用するので必要な排水能力を確保するための排水孔６２ａの総面積は小さくて済む。排水孔６２ａの数は、丸穴と比較して総面積が小さい分少なくできるだけでなく、軸方向に長く形成できるので丸穴と比較して大幅に少なくすることが可能である。排水孔６２ａの数と総面積が少ないと、排水孔６２ａの一つ一つの目詰まり除去などの清掃作業が容易であるという効果もある。清掃作業が容易であるため清掃時間が短縮され次の製造に早期に移行できるので、１製造サイクルが短縮されて生産性が向上する。
また、上記のようにスリット状の排水孔６２ａの１つを２以上の部品により構成した場合は、分解して清掃作業が可能であるため、さらに清掃作業が容易である。スリットを当該スリットの幅方向に分割可能にする場合は、分解によりスリット内が大きく開放されるため、さらに清掃作業が容易である。

（８）他の製造方法
上述した製造方法にあっては、緊張材へのプレテンション（引張応力）の導入を一対の中子２１，２２の軸方向の収縮によりコンクリートの圧縮成形と同時に行ったが、以下のようにして、コンクリートの圧縮成形前に行う方法もある。
そのために製造装置は上記構成に加えて以下の構成を有するものとする。図１８−図２５は上から見た図である。
図１８に示すように、一対の褄型枠３０，３０は、杭成形空間Ｓ内を軸方向に延在する緊張材（鋼棒１）の両端部が貫通して当該褄型枠３０の外側へ延出可能にする孔部３０ｂを有するものとする。
図１９等に示すように孔部３０ｂから延出する緊張材（鋼棒１）の両端部を一対の中子２１，２２に係止する第１係止具９１ａ，９２ａ，９１ｂ，９２ｂと、図１８等に示すように孔部３０ｂから延出する緊張材（鋼棒１）の両端部を一対の褄型枠３０，３０に係止する第２係止具９３ａ，９３ｂとを備えるものとする。
第１係止具９１ａ，９２ａ，９１ｂ，９２ｂは、中子２１，２２の端部外周に固定されたフランジ９１ａ，９１ｂと、緊張材（鋼棒１）に締結するナット又はクサビ式締結具等の締結具９２ａ，９２ｂとからなる。第２係止具９３ａ，９３ｂとしても、緊張材（鋼棒１）に締結するナット又はクサビ式締結具等の締結具９３ａ，９３ｂを適用する。締結具９２ａ，９２ｂ，９３ａ，９３ｂは、緊張材の種類により適宜に選択する。螺子が使えないものには、クサビ式締結具などの摩擦式締結具を使用するとよい。
なお、上述した実施形態で設置していた緩衝材５０（図１Ａ参照）はこの実施形態では不要である。また、図１８に示すように緊張材（鋼棒１）の褄型枠３０の外側へ延出する部分は、カプラー９４ａ，９４ｂを用いて他の鋼棒等を継ぎ足すことで延長し、必要な長さを確保してもよい（図２０−図２５ではカプラー無し）。コンクリート杭に組み込まれない部分を短くしておくことができる。カプラーと延長に用いた他の鋼棒材等は繰り返し使用することができ、後述の切断される緊張材（鋼棒１）の不要な飛び出し部分が減少し、コンクリート杭の製造コストを削減することができる。

そして製造過程を次の通りに実施する。
図２０に示すように外型枠本体１０（上蓋部１０ｕを除く）、内型枠２０（図１Ａ参照）、褄型枠３０を組立て杭成形空間Ｓの四方、底面を構成し、杭成形空間Ｓに杭成形空間Ｓの軸方向に延在する緊張材（鋼棒１）を収める。上記の一対の継手金物２も必要により杭成形空間Ｓ内に収めるが、図示を省略する。褄型枠３０，３０と必要本数の緊張材（鋼棒１）は、図１８に示すように事前に組み立てておくとよい。
緊張材（鋼棒１）の両端部のうち一方を中子２１に第１係止具９１ａ，９２ａにより係止し、他方を中子２２に第１係止具９１ｂ，９２ｂにより係止する。
以上のように第１係止具９１ａ，９２ａ，９１ｂ，９２ｂを利用した上で移動手段（シリンダ装置４０）を用いて一対の中子２１，２２を軸方向に伸長させて杭成形空間Ｓを拡大するとともに、緊張材（鋼棒１）に引張応力を生じさせる。この状態が図２０である。
次に、外型枠本体１０及び褄型枠３０，３０により緊張材（鋼棒１）を引張応力が生じた状態に拘束する。それには第２係止具を利用する。図２１に示すように第２係止具の方の締結具９３ａ，９３ｂを緊張材（鋼棒１）に締結して当該締結具９３ａ，９３ｂが褄型枠３０，３０の外面に押圧される状態とする。
次に、図２２に示すように杭成形空間ＳにコンクリートＣを投入する。
次に、図２３に示すように第１係止具の方の締結具９２ａ，９２ｂを緊張材（鋼棒１）から取り外す。外型枠本体１０のうちの上蓋部１０ｕを組付け、型締めする。
この後のコンクリート成形工程は、上記製造方法と同様である。すなわち、図２４に示すように移動手段（シリンダ装置４０）を用いて一対の中子２１，２２を軸方向に収縮させて杭成形空間Ｓを縮小して当該コンクリートＣを圧縮成形し、当該圧縮成形により当該コンクリートＣから排出される水を排水孔６２ａから型枠の外部に排水し、所定時間保持して緊張材（鋼棒１）に引張応力を生じさせた状態で当該コンクリートＣを硬化させる。
コンクリートＣの硬化後、図２５に示すように脱型し、加圧プレストレストコンクリート杭ＰＣ１を取り出す。締結具９３ａ，９３ｂを緩めれば褄型枠３０，３０を取り外し可能であり、緊張材（鋼棒１）の不要な飛び出し部分は切断する。
以上の製造方法によれば、中子２１，２２の伸縮機能を有効利用して機械構成の大規模化を抑えつつ、コンクリートの圧縮成形工程から独立して緊張材へのプレテンション（引張応力）の導入工程を行えるので、より高いプレテンションなど所望のプレテンションを有した加圧プレストレストコンクリート杭を製造することができる。中子２１，２２の伸縮という共通の機械機能を利用して、コンクリートの圧縮状態と、緊張材のプレテンションの大きさとを互いに独立して制御できる。

以上の実施形態では、外型枠本体１０の軸方向に垂直な断面形状は矩形状を呈し、杭成形空間Ｓの軸方向に垂直な断面形状は八角形を呈するが、本発明はこれに限定されるものではなく、その断面形状は任意である。例えば、外型枠本体１０の断面形状を円形とし、すなわち、杭成形空間Ｓを円筒形とし、有孔成形プレートを当該円筒の外周面の一部に嵌る円弧状の板としてもよい。また、中子２１，２２も同様にその断面形状は任意である。
また、本発明の技術はコンクリート杭としてＰＣ杭を製造することに限らず、補強材として鉄筋を適用して鉄筋コンクリート杭（ＲＣ杭）の製造にも適用することができる。

上記実施形態では、スリット状の排水孔６２ａを有孔成形プレート６２又は有孔成形プレート６２と保持部６１との間に形成したが、スリット状の排水孔６２ａも外型枠本体１０、内型枠２０、褄型枠３０等の様々な個所に設けることができる。
図２６、図２７に示すように外型枠本体１０の底面部１０ｂと側面部１０Ｌ，１０Ｒとの間の隙間をスリット状の排水孔６２ａとすることもよい。
この場合、底面部型枠部材１０ｂと側面部型枠部材１０Ｌ，１０Ｒとをヒンジ連結により開閉するようにし、図２７に示すように型締めしたときスリット状の排水孔６２ａが所定の隙間寸法となって排水孔として機能するようにできる。この場合のスリット状の排水孔６２ａは、軸方向に所定寸法連続する。スリットを設けない部分は部材同士が接している構造とすればよい。また、図２６に示すように型開きしたときには、スリット状の排水孔６２ａの内部も大きく開かれるので清掃が容易となる。上記の有孔成形プレート６２のような排水孔を設けるための特別の部品が不要になり、型枠の構成が簡素化する。
図示しないが上蓋部１０ｕと側面部１０Ｌ，１０Ｒとの間にも隙間を設けこれをスリット状の排水孔とすることもよい。その場合、上蓋部１０ｕと一方の側面部１０Ｌ又は１０Ｒとをヒンジ連結して上蓋部１０ｕが開閉できるようにすることで同様に実施できる。
また、上蓋部１０ｕ、側面部１０Ｌ，１０Ｒ、底面部１０ｂ等の外型枠１０の構成部同士の連結は、ヒンジ連結でなくともよい。外型枠１０を組み立てて型締めしたときに隣り合う構成部同士の間に隙間がスリット状に残るように構成し、この隙間をスリット状の排水孔６２ａとすればよい。

本発明は、コンクリート杭の製造に利用することができる。

１ 鋼棒
２ 継手金物
２ａ 接続孔
１０ 外型枠本体
２０ 内型枠
２１，２２ 中子
３０ 褄型枠
４０ シリンダ装置
４１ シリンダチューブ
４２ ピストンロッド
４３ 連結ピン
５０ 緩衝材
６０ 外型枠排水部
６１ 保持部
６２ 有孔成形プレート
６２ａ 排水孔
６３ 透水フィルター
６４ マグネット
７１ 移動手段
１００ 製造装置
Ｓ 杭成形空間

Claims (32)

1. 成形面に外部に連通する排水孔が設けられ、杭成形空間を縮小拡大することが可能な型枠を用い、
   前記杭成形空間にコンクリートを投入し、前記杭成形空間を縮小して当該コンクリートを圧縮成形し、当該圧縮成形により当該コンクリートから排出される水を前記排水孔から前記型枠の外部に排水し、所定時間保持して当該コンクリートを硬化させるコンクリート杭の製造方法。
2. 前記排水孔が設けられた成形面に、前記排水孔を覆うようにコンクリートから水をろ過分離する透水フィルターを設置した上で前記杭成形空間にコンクリートを投入する請求項１に記載のコンクリート杭の製造方法。
3. 前記型枠は、コンクリート杭の外壁面を成形する成形面に前記排水孔が設けられる請求項１又は請求項２に記載のコンクリート杭の製造方法。
4. 前記型枠は、前記杭成形空間の軸の周りの四方に分散して前記排水孔が設けられる請求項３に記載のコンクリート杭の製造方法。
5. 前記型枠は、コンクリート杭の中空部内壁面を成形する成形面に前記排水孔が設けられる請求項１から請求項４のうちいずれか一に記載のコンクリート杭の製造方法。
6. 前記排水孔は、成形面上の開口端から外部に向かって広がる形状である請求項１から請求項５のうちいずれか一に記載のコンクリート杭の製造方法。
7. 前記型枠は、前記排水孔と、前記排水孔が設けられた部位の成形面を構成する着脱可能な有孔成形プレートを有する請求項１から請求項６のうちいずれか一に記載のコンクリート杭の製造方法。
8. 前記型枠は、コンクリート杭の外壁面を成形する外型枠と、コンクリート杭の中空部内壁面を成形する内型枠と、コンクリート杭の上下端面を成形する一対の褄型枠とを有する請求項１から請求項７うちいずれか一に記載のコンクリート杭の製造方法。
9. 前記内型枠は、前記杭成形空間の軸方向に沿って先端に向かって縮径するテーパー面を有し、その先端同士を対向配置させた一対の中子で構成されており、
   前記褄型枠により、前記一対の中子の後端部を摺動可能に支承し、
   前記一対の中子の互いの先端を近接離間させるように、少なくとも一方の中子を前記軸方向に沿って摺動させる移動手段を用い、当該移動手段により前記杭成形空間を縮小拡大する請求項８に記載のコンクリート杭の製造方法。
10. 前記外型枠の一部を隣接する他の部分に対して、前記杭成形空間の軸方向に垂直な方向に沿って摺動させる移動手段を用い、当該移動手段により前記杭成形空間を縮小拡大する請求項８又は請求項９に記載のコンクリート杭の製造方法。
11. 前記杭成形空間に、補強材を収めた上で、コンクリートを圧縮成形する請求項１から請求項１０のうちいずれか一に記載のコンクリート杭の製造方法。
12. 前記杭成形空間に、前記杭成形空間の軸方向に延在する緊張材と、その緊張材の両端に定着された一対の継手金物とを収めた上で、コンクリートを圧縮成形する請求項１から請求項１１のうちいずれか一に記載のコンクリート杭の製造方法。
13. 前記杭成形空間の軸の周りの四方に分散して前記緊張材を配置する請求項１２に記載のコンクリート杭の製造方法。
14. 前記緊張材に引張応力を生じさせた状態でコンクリートを硬化させる請求項１２又は請求項１３に記載のコンクリート杭の製造方法。
15. 前記継手金物は前記緊張材の接続孔を有し、
    前記接続孔の数、配置及び内径のうちいずれか一又は二以上が異なる前記継手金物を２種以上製作し、
    前記２種以上の継手金物の中から１種を選択し、選択した当該継手金物に対応して前記緊張材を配設する請求項１２から請求項１４のうちいずれか一に記載のコンクリート杭の製造方法。
16. 前記杭成形空間に、前記杭成形空間を軸方向に仕切る仕切りを当該軸方向の任意の位置に設置し、当該仕切りの片側又は両側にコンクリートを投入することで、前記杭成形空間の軸方向長さより短い任意の長さのコンクリート杭を製造する請求項１から請求項１５のうちいずれか一に記載のコンクリート杭の製造方法。
17. 前記排水孔がスリット状である請求項１から請求項１６のうちずれか一に記載のコンクリート杭の製造方法。
18. 前記杭成形空間に、前記杭成形空間の軸方向に延在する緊張材を収め、
    前記緊張材の両端部のうち一方を前記一対の中子のうち一方に係止し、前記緊張材の両端部のうち他方を前記一対の中子のうち他方に係止し、
    前記移動手段を用いて前記一対の中子を前記軸方向に伸長させて前記杭成形空間を拡大するとともに、前記緊張材に引張応力を生じさせ、
    前記外型枠及び前記褄型枠により前記緊張材を前記引張応力が生じた状態に拘束し、
    前記杭成形空間にコンクリートを投入し、前記移動手段を用いて前記一対の中子を前記軸方向に収縮させて前記杭成形空間を縮小して当該コンクリートを圧縮成形し、当該圧縮成形により当該コンクリートから排出される水を前記排水孔から前記型枠の外部に排水し、所定時間保持して前記緊張材に引張応力を生じさせた状態で当該コンクリートを硬化させる請求項９に記載のコンクリート杭の製造方法。
19. コンクリート杭を圧縮成形する型枠を備えたコンクリート杭の製造装置であって、
    前記型枠の成形面に外部に連通する排水孔が設けられ、
    前記型枠は、コンクリート杭を圧縮成形するために杭成形空間を縮小拡大することが可能にされたコンクリート杭の製造装置。
20. 前記排水孔が設けられた成形面に前記排水孔を覆うように透水フィルターが設置される請求項１９に記載のコンクリート杭の製造装置。
21. 前記型枠は、コンクリート杭の外壁面を成形する成形面に前記排水孔が設けられる請求項１９又は請求項２０に記載のコンクリート杭の製造装置。
22. 前記型枠は、前記杭成形空間の軸の周りの四方に分散して前記排水孔が設けられる請求項２１に記載のコンクリート杭の製造装置。
23. 前記型枠は、コンクリート杭の中空部内壁面を成形する成形面に前記排水孔が設けられる請求項１９から請求項２２のうちいずれか一に記載のコンクリート杭の製造装置。
24. 前記排水孔は、成形面上の開口端から外部に向かって広がる形状である請求項１９から請求項２３のうちいずれか一に記載のコンクリート杭の製造装置。
25. 前記型枠は、前記排水孔と、前記排水孔が設けられた部位の成形面を構成する着脱可能な有孔成形プレートを有する請求項１９から請求項２４のうちいずれか一に記載のコンクリート杭の製造装置。
26. 前記型枠は、コンクリート杭の外壁面を成形する外型枠と、コンクリート杭の中空部内壁面を成形する内型枠と、コンクリート杭の上下端面を成形する一対の褄型枠とを有する請求項１９から請求項２５のうちいずれか一に記載のコンクリート杭の製造装置。
27. 前記内型枠は、前記杭成形空間の軸方向に沿って先端に向かって縮径するテーパー面を有し、その先端同士を対向配置させた一対の中子で構成され、
    前記褄型枠は、前記一対の中子の後端部を摺動可能に支承可能にされ、
    前記一対の中子の互いの先端を近接離間させるように、少なくとも一方の中子を前記軸方向に沿って摺動させる移動手段を備え、当該移動手段により前記杭成形空間を縮小拡大することが可能にされた請求項２６に記載のコンクリート杭の製造装置。
28. 前記外型枠の一部を隣接する他の部分に対して、前記杭成形空間の軸方向に垂直な方向に沿って摺動させる移動手段を備え、当該移動手段により前記杭成形空間を縮小拡大することが可能にされた請求項２６又は請求項２７に記載のコンクリート杭の製造装置。
29. 前記外型枠が複数の構成部により構成され、型締め時に隣り合う当該構成部同士の隙間により前記排水孔が構成される請求項２６から請求項２８のうちいずれか一に記載のコンクリート杭の製造装置。
30. 前記複数の構成部同士がヒンジ連結されている請求項２９に記載のコンクリート杭の製造装置。
31. 前記排水孔がスリット状である請求項１９から請求項３０のうちずれか一に記載のコンクリート杭の製造装置。
32. 前記一対の褄型枠は、前記杭成形空間内を前記軸方向に延在する緊張材の両端部が貫通して当該褄型枠の外側へ延出可能にする孔部を有し、
    前記孔部から延出する緊張材の両端部を前記一対の中子に係止する第１係止具と、前記孔部から延出する緊張材の両端部を前記一対の褄型枠に係止する第２係止具とを備え、
    前記第１係止具を利用した上で前記移動手段を用いて前記一対の中子を前記軸方向に伸長させて前記杭成形空間を拡大するとともに、前記緊張材に引張応力を生じさせることが可能とされ、
    前記第２係止具を利用して前記外型枠及び前記褄型枠により前記緊張材を前記引張応力が生じた状態に拘束することが可能にされた請求項２７に記載のコンクリート杭の製造装置。

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