| 【発明の名称】 |
杭頭処理機能付きの回転キャップ、杭頭処理方法、杭の埋設方法 |
| 【発明者】 |
【氏名】高井 浩明
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| 【要約】 |
【課題】既製杭の頭部を損傷することなく、埋設する工程の一連の流れの中で、作業を中断することなく、確実に杭頭処理ができる。
【解決手段】掘削後、杭周固定液４１等が充填された杭穴２２に、回転キャップ１６の係止腕１４に既製杭２８を吊り込み、既製杭２８を地面２４よりＨ１ 下方に沈設する。既製杭２８を保持したまま、回転キャップ１６のノズル１０から流速１５m/s 程度高圧水を放出する（ａ）。杭頭部２９、杭穴上端部の杭周固定液が排除されて薄められ、固化強度を低下させた低強度層３４、３５を形成し回転キャップを取り外す（ｂ）。既製杭２８が定着後、地面２４から深さＨ３まで根切りし、既製杭２８の中空部３０の低強度層３４を除去し（ｃ）、鉄筋かご３７を挿入し既製杭２８の杭頭部２９と一体のフーチング３８を構築する（ｄ）。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 既製杭の杭頭部に取り付けて、該既製杭の埋設に使用される回転キャップであって、上部に杭打ち機に連結するための中空の軸部を有し、下部に既製杭の杭頭部を把持する杭把持部を有し、前記中空軸部の下端部に連通するように、前記既製杭の中空部内に薄め液を吐出できるノズルを取り付けたことを特徴とする杭頭処理機能付きの回転キャップ。
【請求項２】 中空軸部の下端部に、高圧液を吐出できるジェットノズルを着脱自在に取り付けたことを特徴とする請求項１記載の杭頭処理機能付きの回転キャップ。
【請求項３】 既製杭の杭頭部に回転キャップを取り付けて、該既製杭を下降させた後、既製杭の中空部内に、前記回転キャップに取り付けたノズルから薄め液を吐出させ、前記既製杭の杭頭部の中空部内に充填された硬化性材料の濃度を薄くし、固化強度を低下させることを特徴とした杭頭処理方法。
【請求項４】 既製杭の杭頭部に回転キャップを取り付けて、杭穴内に前記既製杭を埋設する方法であって、前記既製杭を所定深さに位置させる前に、あるいは位置させた後に、前記既製杭の中空部及び杭穴の上端部に充填された硬化性材料が固化する前に、前記回転キャップに取り付けたノズルから薄め液を吐出して、該部の硬化性材料の濃度を薄くした後、前記既製杭の中空部の硬化性材料及び前記既製杭と杭穴壁の上端部との間の硬化性材料を固化強度を低下させて固化させることを特徴とした杭の埋設方法。
【請求項５】 既製杭の杭頭部に回転キャップを取り付けて、杭穴内に前記既製杭を埋設する方法であって、前記既製杭を所定深さに位置させる前に、前記既製杭の中空部内に、前記回転キャップに取り付けたノズルから薄め液を吐出して、前記既製杭の下端から前記中空部内に充填される硬化性材料の濃度を、杭頭部のみ薄くし、更に前記既製杭の杭頭部と前記杭穴壁との間の硬化性材料の濃度も薄くし、前記既製杭を所定深さに位置させた後、前記既製杭の中空部の硬化性材料及び前記既製杭と杭穴壁の上端部との間の硬化性材料を固化強度を低下させて固化させることを特徴とした杭の埋設方法。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、既製杭の上端部にフーチングのような支持構造物を構築するために使用する、杭頭処理機能付きの回転キャップ、杭頭処理方法、杭の埋設方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】地中に埋設した既製杭の上に、地上構造物を構築する際には、地上構造物とこれを支持するために地中に埋設された既製杭とを一体に形成する必要があった。地上構造物のフーチングと一体的に接続するために、既製杭の杭頭部を処理しなければならない。
【０００３】この場合、中空部を有する既製杭は、根固液や杭周固定液等の硬化性材料（セメントミルクなど）が充填された杭穴に挿入して埋設され、硬化性材料は杭外周と杭穴壁との間だけでなく、既製杭の中空部をも満たしている。
【０００４】従って、フーチングと一体的に接続する為の杭頭処理方法としては、例えば杭中空部内に充填されて固化した硬化性材料を掘り下げて鉄筋かごを挿入し、この鉄筋かごを、フーチング内に埋設するようにコンクリートを打設する方法が取られていた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】前記従来の場合、配置する鉄筋かごとの定着を考慮して、既製杭の杭頭部分の硬化性材料を、少なくとも杭径の１〜２倍程度の位置まで除去しなければならなかった。
【０００６】この硬化性材料は固化強度が５ｋｇ／ｃｍ２〜３００ｋｇ／ｃｍ２程度あり、比較的強度の強いものであるため、該硬化性材料を固化後に、除去し掘り下げるために多大な時間と労費がかかると共に、既製杭の頭部を損傷させる問題点があった。
【０００７】
【課題を解決するための手段】然るにこの発明では、回転キャップに薄め液を吐出できるノズルを取り付け、あるいは回転キャップのノズルから薄め液を吐出させて杭を埋設するので、前記問題点を解決した。
【０００８】即ちこの発明は、既製杭の杭頭部に取り付けて、該既製杭の埋設に使用される回転キャップであって、上部に杭打ち機に連結するための中空の軸部を有し、下部に既製杭の杭頭部を把持する杭把持部を有し、前記中空軸部の下端部に連通するように、前記既製杭の中空部内に薄め液を吐出できるノズルを取り付けたことを特徴とする杭頭処理機能付きの回転キャップである。また、前記において、中空軸部の下端部に、高圧液を吐出できるジェットノズルを着脱自在に取り付けることが望ましい。
【０００９】また、杭頭処理方法の発明は、既製杭の杭頭部に回転キャップを取り付けて、該既製杭を下降させた後、既製杭の中空部内に、前記回転キャップに取り付けたノズルから薄め液を吐出させ、前記既製杭の杭頭部の中空部内に充填された硬化性材料の濃度を薄くし、固化強度を低下させることを特徴とした杭頭処理方法である。
【００１０】また、杭の埋設方法の発明は、既製杭の杭頭部に回転キャップを取り付けて、杭穴内に前記既製杭を埋設する方法であって、前記既製杭を所定深さに位置させる前に、あるいは位置させた後に、前記既製杭の中空部及び杭穴の上端部に充填された硬化性材料が固化する前に、前記回転キャップに取り付けたノズルから薄め液を吐出して、該部の硬化性材料の濃度を薄くした後、前記既製杭の中空部の硬化性材料及び前記既製杭と杭穴壁の上端部との間の硬化性材料を固化強度を低下させて固化させることを特徴とした杭の埋設方法である。
【００１１】更に、他の杭の埋設方法の発明は、既製杭の杭頭部に回転キャップを取り付けて、杭穴内に前記既製杭を埋設する方法であって、前記既製杭を所定深さに位置させる前に、前記既製杭の中空部内に、前記回転キャップに取り付けたノズルから薄め液を吐出して、前記既製杭の下端から前記中空部内に充填される硬化性材料の濃度を、杭頭部のみ薄くし、更に前記既製杭の杭頭部と前記杭穴壁との間の硬化性材料の濃度も薄くし、前記既製杭を所定深さに位置させた後、前記既製杭の中空部の硬化性材料及び前記既製杭と杭穴壁の上端部との間の硬化性材料を固化強度を低下させて固化させることを特徴とした杭の埋設方法である。
【００１２】前記における硬化性材料とは、杭穴の根固め液や杭周固定液として使用されるセメントミルク、セメントミルクと掘削泥土とを混合したソイルセメント等を指す。
【００１３】また、前記における薄め液とは、主に水であるが、硬化性材料の性質に応じて、硬化性材料を薄めて、硬化性材料の固化強度を低下させる材料であれば、各種添加剤などを混入した材料であっても可能である。更に、硬化性材料と混合した際に硬化性材料より比重が軽くなり、硬化性材料の上層部に溜まり、中空部の杭頭付近に留まる性質を有する材料である。
【００１４】
【発明の実施の形態】掘削ロッド１８と連結する為の中空軸７を突設した基体１に、掘削ロッド１８と連結する為の中空軸７を突設する。基体１に既製杭２８の係止部材３２と係止できる係止腕１４、１４を下方に向けて突設する。基体１内に、中空軸７の中空部と連通するノズル（ジェットノズル）１０を下方に向けて、着脱自在に取付け、回転キャップ１６を構成する（図１）。
【００１５】
【実施例１】図面に基づきこの発明の実施例を説明する。
【００１６】中空部３を有する上円盤（ドーナッツ状）２と、同じく中空部５を有する下円盤（ドーナッツ状）４とを所定間隔に並列し、連結材６、６で固定して、基体１を構成する。前記基体１の上円盤２に、掘削ロッド１８と連結する為の中空軸７を突設する。前記中空軸７の中空部８は、上円盤２の中空部３に連通している。
【００１７】前記基体１の下円盤４に既製杭２８の係止部材３２と係止できる係止腕（杭把持手段）１４、１４を下方に向けて突設する。前記係止腕１４の下部には、係止部材３２を保持できる突出部１５が形成されている。
【００１８】前記上円盤２の下面に臨んでいる中空軸７の下端部の内壁面に、螺糸部９が形成されている。前記螺糸部９に、先細のノズル（ジェットノズル）１０の上端部の螺糸部１２を螺合して取付け、回転キャップ１６を構成する（図１）。回転キャップ１６に既製杭２８を取り付けた際に、前記ノズル１０の先端１１は、既製杭２８の上面３１より上方に位置するように形成されている（図１（ａ）図２）。前記ノズル１０は、いわゆるジェットノズルを使用し、先端を絞った形状とししており、高圧水に耐える為に、硬質材料で製作されている。
【００１９】前記実施例において、ノズル１０は螺糸部１２を形成して、基体１から着脱自在としたが、ボルトやピンで基体に固定して着脱自在とすることもできる（図示していない）。また、ノズル１０は、着脱自在とすれば、ノズルの長さや太さが異なる種々の物を選択して使用できるので好ましいが、ノズル１０は、基体１に固定することもできる（図示していない）。
【００２０】また、前記実施例において、ノズル１０の先端位置が、既製杭２８の上面３１より上方に位置するように設定したので、硬化性材料を除去させる効率が良いので好ましいが、ノズル１０の先端１１位置が、既製杭２８の中空部３０内に位置するように設定することもできる（図示していない）。
【００２１】また、前記実施例において、ノズル１０は、上下円盤２、４間に位置するので、破損するおそれが無いが、下円盤４から下方に突出させることもできる（図示していない）。
【００２２】また、前記実施例において、ノズル１０には、先端１１に下方に向けた吐出口１１ａのみ設けたが（図５（ａ））、斜め下方にも噴射できるようにノズル１０の側面にも、斜め下方に向けた吐出口１１ｂ、１１ｂを設けることもできる（図５（ｂ））。このノズル１０は、ノズル１０の先端１１を下円盤４より下方に突出させた場合に、有効な構造である。
【００２３】また、前記実施例において、基体１は、上下円盤２、４と連結材６とから構成したが、中空軸７、係止腕１４を取り付けられれば、他の構造とすることもできる（図示していない）。
【００２４】また、前記実施例において、係止腕１４は、既製杭２８の係止部材３２と形成できれば、その構造は任意である。
【００２５】また、前記実施例において、ジェットノズルを使用することが望ましいが、他のノズルを使用することもできる（図示していない）。
【００２６】
【実施例２】次に、前記実施例１の回転キャップ１６を使用した既製杭２８の埋設方法について説明する。
【００２７】（１） 使用する掘削ロッド１８は、先端に掘削ヘッド１９を有し、中間部に練付ドラム２０、２０及び撹拌バー２１、２１を取り付けてある。前記掘削ロッド１８を回転させて、掘削ロッド１８の先端から掘削液（水等）を吐出しながら掘削し、それにともない生じる泥水を掘削ロッド１８に取り付けられた撹拌バー２１で撹拌すると共に、練付ドラム２０、２０によって杭穴壁２３に練り付ける。こうして、使用する既製杭２８の外径よりも若干大径の杭穴２２を支持層に至るまで所定深さ掘削する（図３（ａ））。
【００２８】（２） 杭穴２２の掘削完了後に、掘削ロッド１８の先端から（あるいは他の手段注入パイプ等で）で、杭穴２２底付近にセメントミルク等の根固め液（硬化性材料）を注入しながら根固め液層４０を形成して、掘削ロッド１８を引き上げる。続いて、掘削ロッド１８を引き上げながら、根固め液層４０の上方で、セメントミルク等の杭周固定液（硬化性材料）を注入して杭周固定液層４１を形成する（図３（ｂ））。
【００２９】（３）杭周固定液の注入完了後、掘削ロッド１８を杭穴２２内から引き抜き、掘削ロッド１８を、既製杭の埋設に要する長さを残して、他の不要部分を切り離しす。続いて、この掘削ロッド１８の先端に回転キャップ１６を取付ける（図３（ｃ））。
【００３０】（４）次に、杭頭部２９に係止部材３２、３２が取り付けられ、中空部３０を有する既製杭２８を吊り込み、杭穴２２の上方に既製杭２８を配置し、既製杭２８の杭頭部２９に、回転キャップ１６を取付ける。この際、回転キャップ１６を既製杭２８に押し込み、回転して、回転キャップ１６の係止腕１４、１４を、既製杭２８の杭頭部２９の係止突起３２、３２に係止して保持する（図３（ｃ））。
【００３１】（５）掘削ロッド１８を操作し、回転キャップ１６を介して、既製杭２８を所定深さまで押し込む。この際、必要ならば既製杭２８を回転させながら押し込む。既製杭２８の埋設に従って、杭穴壁２３と既製杭２８の外壁との間、既製杭２８の中空部３０に、深さに応じて、根固め液又は杭周固定液が充填される。また、既製杭２８の上面３１が地面２４より深さＨ１だけ低い位置で、既製杭２８は沈設される（図２）。
【００３２】（６）続いて、回転キャップ１６で既製杭２８を保持した状態で、既製杭２８の上方から既製杭２８の中空部３０に向けて、回転キャップ１６のノズル１０の吐出口１１ａから下方に向けて（図５（ａ））、高圧（流速１０〜３０ｍ／ｓ程度）の水を放出する（図４（ａ））。高圧の水により、杭頭部２９の杭周固定液が排除されて水に置き換わり、あるいは杭周固定液が水で薄められ、固化強度を低下させた低強度層３４が形成される。あわせて、杭穴２２の上端部の杭周固定液も同様に、水と置き換わり、あるいは水で薄められ、同様に低強度層３５が形成される。水や薄められた杭周固定液からなる低強度層３４、３５は、下方の杭周固定液層４０より比重が軽いので、杭周固定液の固化まで、杭穴２２の上端部に留まる。ここで、低強度層３４、３５は、既製杭２８の上面３１からＨ２（Ｈ２＝既製杭の杭径Ｄの２倍程度）の深さで形成される（図４（ｂ））。
【００３３】（７）続いて、水の吐出を中止して、回転キャップ１６を回転させ、係止腕１４、１４と係止部材３２、３２との係止を解除する。続いて、回転キャップ１６を既製杭２８から切り離す。
【００３４】（８）杭周固定液などが固化し、既製杭２８が定着した後、地面２４から深さＨ３まで（杭頭部２９が露出するまで）地盤を根切りする。この際、杭穴２２上端部は、低強度層３５が形成されるので、容易にこれを除去できる。続いて、既製杭２８の中空部３０の上端部（既製杭２８の上面３１から深さＨ２まで）の低強度層３４を除去すれば、容易に上端部の中空部３０を空にできる（図４（ｃ））。図中４１ａは、固化した杭周固定液層である。
【００３５】（９）続いて、既製杭２８の中空部３０に鉄筋かご３７を挿入し、既製杭２８の上方に所定の配筋（図示していない）をして、コンクリートを打設して既製杭２８の杭頭部２９と一体のフーチング３８を構築する（図４（ｄ））。
【００３６】（１０）他の実施例前記実施例において、吐出する水等の流速は、杭頭処理深さ、硬化性材料の固化強度等を考慮して適宜変化させることができる。
【００３７】また、前記実施例において、既製杭２８を所定位置に沈設した後に、ノズルから水を吐出したが、杭頭部２９の位置が現状地面２４より深い場合には、杭埋設時に、既製杭２８の杭頭部２９が現状地面２４より下方に挿入され始めた時点で、水等の吐出を開始することもできる。
【００３８】また、前記実施例において、杭穴内に、杭周固定液が充填された後に、既製杭を下降させたが、杭周固定液を注入するノズル類を他に設ければ、杭周固定液を注入しながら既製杭を下降させ、ノズル１０から水を吐出して杭頭部のみ杭周固定液の濃度を薄く形成することもできる。
【００３９】
【発明の効果】この発明は、回転キャップにノズルを設けたので、あるいはノズルから既製杭の中空部に向けて薄め液を吐出でき、杭埋設と同時に、杭頭部中空部内の硬化性材料の固化強度を低下あるいは排除することができ、フーチング等を構築する際に既製杭の頭部を損傷させることなく、固化した硬化性材料を容易に排除することができる効果がある。また、回転キャップのノズルから薄め液を吐出するので、既製杭を埋設する工程の一連の流れの中で、作業を中断することなく杭頭処理ができる効果がある。
【００４０】また、ジェットノズルを使用することにより、所定の硬化性材料の固化強度を確実に低下させることができ、通常のノズルを使用した場合に比べてノズル長を短くできるため、杭吊り込み時にノズルが破損することを防止することができる。
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| 【出願人】 |
【識別番号】０００１７６５１２
【氏名又は名称】三谷セキサン株式会社
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| 【出願日】 |
平成１２年５月２９日（２０００．５．２９） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１０００５９２８１
【弁理士】
【氏名又は名称】鈴木 正次 （外１名）
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| 【公開番号】 |
特開２００１−３３６１４７（Ｐ２００１−３３６１４７Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１３年１２月７日（２００１．１２．７） |
| 【出願番号】 |
特願２０００−１５８７３３（Ｐ２０００−１５８７３３） |
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