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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2022-06-15
(45)【発行日】2022-06-23
(54)【発明の名称】基礎およびその構築方法
(51)【国際特許分類】
   E02D 27/12 20060101AFI20220616BHJP
   E02D 5/56 20060101ALI20220616BHJP
   E02D 5/28 20060101ALI20220616BHJP
   E02D 13/04 20060101ALI20220616BHJP
【FI】
E02D27/12 Z
E02D5/56
E02D5/28
E02D13/04
【請求項の数】 2
(21)【出願番号】P 2018076465
(22)【出願日】2018-04-11
(65)【公開番号】P2019183522
(43)【公開日】2019-10-24
【審査請求日】2021-03-23
(73)【特許権者】
【識別番号】000206211
【氏名又は名称】大成建設株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100124084
【弁理士】
【氏名又は名称】黒岩 久人
(72)【発明者】
【氏名】岸田 恒明
(72)【発明者】
【氏名】重光 達
(72)【発明者】
【氏名】美斉津 宏史
【審査官】亀谷 英樹
(56)【参考文献】
【文献】特開2015-166527(JP,A)
【文献】特開2014-074278(JP,A)
【文献】特開2016-003431(JP,A)
【文献】特開2016-108874(JP,A)
【文献】特開2000-273833(JP,A)
【文献】特開2015-148135(JP,A)
【文献】特開2014-105477(JP,A)
【文献】特開2015-229838(JP,A)
【文献】特開2017-110362(JP,A)
【文献】特開2017-186788(JP,A)
【文献】特開2012-092532(JP,A)
【文献】国際公開第2014/014033(WO,A1)
【文献】米国特許第05039256(US,A)
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
E02D 27/00-27/52
E02D 5/22-5/80
E02D 7/00-13/10
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
地表面に設けられた基礎用治具と、当該基礎用治具から地中に直線状に延びる4本の鋼管および1本のスパイラル杭と、を備え、
前記基礎用治具は、平面視で矩形状であり、
前記スパイラル杭は、前記基礎用治具から鉛直方向下方に延びてかつ平面視で右ねじ状の螺旋形状であり、
前記4本の鋼管は、前記基礎用治具から前記スパイラル杭に対して傾斜してかつ互いに干渉することなく下方に延びるとともに、平面視で前記基礎用治具の4つの出隅部から下方に向かうに従って右側の出隅部に向かって延びることを特徴とする基礎。
【請求項2】
4つの筒部が設けられた基礎用治具と、当該基礎用治具の筒部に挿通されて固定された4本の鋼管と、前記基礎用治具の中心部に固定された1本のスパイラル杭と、を備える基礎の構築方法であって、
前記基礎用治具は、平面視で矩形状であり、
前記スパイラル杭は、前記基礎用治具から鉛直方向下方に延びてかつ右ねじ状の螺旋形状であり、
前記4本の鋼管は、前記基礎用治具から前記スパイラル杭に対して傾斜してかつ互いに干渉することなく下方に延びるとともに、平面視で前記基礎用治具の4つの出隅部から下方に向かうに従って右側の出隅部に向かって延びており、
前記スパイラル杭を地中に打ち込む工程と、
前記基礎用治具を地表面に配置するとともに前記スパイラル杭の頂部に固定する工程と、
前記基礎用治具の筒部に鋼管を挿通して、当該鋼管の少なくとも先端部を地中に打ち込む工程と、を備えることを特徴とする基礎構築方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、構造物を支持するための基礎およびその構築方法に関する。
【背景技術】
【0002】
従来より、公園における遊具や東屋、フェンス、仮設住宅などの簡易な構造物の基礎として、以下のような簡易基礎が提案されている。
すなわち、簡易基礎は、基礎用治具と、この基礎用治具に固定されて地中に差し込まれた4本の杭部材と、を備える。
【0003】
固定定規を用いて基礎用治具を仮固定することで、簡易基礎の位置ずれを防止することが提案されている(特許文献2参照)。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【文献】特許第5896529号公報
【文献】特許第5931126号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
本発明は、硬質地盤であっても、短時間かつ高精度で構築できる基礎およびその構築方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0006】
請求項1に記載の基礎(例えば、後述の基礎1)は、基礎用治具(例えば、後述の基礎用治具10)と、当該基礎用治具に固定された4本の鋼管(例えば、後述の鋼管20)および1本のスパイラル杭(例えば、後述のスパイラル杭30)と、を備え、前記スパイラル杭は、前記基礎用治具の鉛直方向に延びる中心軸に沿って延びており、前記4本の鋼管は、前記基礎用治具の中心軸に対して傾斜してかつ互いに干渉することなく延びていることを特徴とする。
【0007】
請求項2に記載の基礎構築方法は、4つの筒部(例えば、後述の筒部12)が設けられた基礎用治具(例えば、後述の基礎用治具10)と、当該基礎用治具の筒部に挿通されて固定された4本の鋼管(例えば、後述の鋼管20)と、前記基礎用治具の中心部に固定された1本のスパイラル杭(例えば、後述のスパイラル杭30)と、を備え、前記スパイラル杭は、前記基礎用治具の鉛直方向に延びる中心軸に沿って延びており、前記4本の鋼管は、前記基礎用治具の中心軸に対して傾斜してかつ互いに干渉することなく延びている基礎(例えば、後述の基礎1)の構築方法であって、前記スパイラル杭を地中に打ち込む工程(例えば、後述のステップS3)と、前記スパイラル杭の頂部に前記基礎用治具を固定する工程(例えば、後述のステップS5)と、前記基礎用治具の筒部に鋼管を挿通して、当該鋼管の少なくとも先端部を地中に打ち込む工程(例えば、後述のステップS6)と、を備えることを特徴とする。
【0008】
この発明によれば、スパイラル杭を地中に打ち込んでおき、このスパイラル杭の頂部に基礎用治具を固定することで、基礎用治具を位置決めする。この状態で、基礎用治具の筒部に鋼管を挿通して地中に打ち込んで、杭として機能させる。よって、鋼管を基礎用治具の中心軸に対して斜めに打ち込んでも、基礎用治具の位置ずれを防止できるので、基礎を容易に高精度で構築できる。
また、スパイラル杭は、押し込み抵抗力および引抜き抵抗力が大きいため、スパイラル杭を設けることで、支持力を確保できるので、鋼管の長さを短くできる。よって、硬質地盤であっても、鋼管を地中に容易に打ち込むことができ、基礎を短時間で構築できる。なお、スパイラル杭は水平抵抗力が小さいが、水平力に対しては鋼管が抵抗するため、本発明の基礎は、力学的バランスに優れた構造となっている。
【0009】
基礎構築方法として、前記スパイラル杭を地中に打ち込む工程では、スリット(例えば、後述のスリット46)が形成されたスパイラル杭打設用定規(例えば、後述のスパイラル杭打設用定規40)を地表面にセットし、当該スリットに前記スパイラル杭の先端を嵌め込んで下方に押し込むことで、前記スパイラル杭を地盤に打ち込んでもよい。
スパイラル杭は、ねじり平鋼であるので、スパイラル杭の水平断面は、どの高さ位置においても常に直線状である。よって、この発明によれば、スパイラル杭打設用定規を所定位置にセットし、このスパイラル杭打設用定規のスリットにスパイラル杭の先端を嵌め込んで下方に押し込むだけで、スパイラル杭を精度良く地盤に打ち込むことができる。
【発明の効果】
【0010】
本発明によれば、基礎用治具をスパイラル杭に固定した状態で、基礎用治具の筒部に鋼管を挿通して地中に打ち込んで、杭として機能させる。よって、鋼管を基礎用治具の中心軸に対して斜めに打ち込んでも、基礎用治具の位置ずれを防止して、基礎を容易に構築できる。また、スパイラル杭を設けたので、このスパイラル杭による支持力を確保できるから、鋼管の長さを短くできる。よって、硬質地盤であっても、鋼管を地中に容易に打ち込むことができ、基礎を短時間で構築できる。
【図面の簡単な説明】
【0011】
図1】本発明の一実施形態に係る基礎が適用された構造物の支持構造の平面図である。
図2】前記実施形態に係る基礎の斜視図である。
図3】前記実施形態に係る基礎の平面図である。
図4】前記実施形態に係る基礎の上部の斜視図である。
図5】前記実施形態に係る基礎用治具の平面図である。
図6図5のA-A断面図である。
図7】前記実施形態に係る基礎用治具の筒部の拡大断面図である。
図8】前記実施形態に係る基礎の縦断面図である。
図9】前記実施形態に係る基礎の構築手順のフローチャートである。
図10】前記実施形態に係る基礎の構築に用いられるスパイラル杭打設用定規の平面図である。
図11】前記実施形態に係るスパイラル杭打設用定規の一部の拡大平面図である。
図12】前記実施形態に係る基礎の構築に用いられるボルト保護治具の縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【0012】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図1は、本発明の一実施形態に係る基礎1が適用された構造物の支持構造2の平面図である。図2は、基礎1の斜視図であり、図3は、基礎1の平面図である。図4は、基礎1の上部の斜視図である。
構造物の支持構造2は、5つずつ2列に配置された合計10個の基礎1と、これら基礎1の上部で支持された構造物3と、を備える。
各基礎1は、基礎用治具10と、この基礎用治具10に固定された4本の鋼管20および1本のスパイラル杭30と、を備える。
【0013】
図5は、基礎用治具10の平面図である。図6は、図5のA-A断面図である。
基礎用治具10は、ダクタイル鋳鉄による鋳造物であり、椀状の本体11と、この本体11に設けられて鋼管20が挿通される4つの筒状の筒部12と、これら筒部12に鋼管20を固定するボルト13およびナット14と、を備える。
なお、本実施形態では、基礎用治具10を鋳造としたが、これに限らず、基礎用治具をコンクリート製としてもよい。
【0014】
本体11は、平面視で矩形状であり、中心軸Cが略鉛直となるように地表面4に配置される。この本体11は、伏せた椀状つまり中央部が上方に向かって膨出した形状であり、本体11の四隅には、下方に向かって突出した脚部15が形成されている。
また、本体11の中央部には、スパイラル杭30を本体11に連結するための貫通孔16が形成されている。
【0015】
4つの筒部12は、円筒形状であり、本体11の四隅に本体11に一体に設けられ、4つの筒部12の中心軸は、本体11の鉛直方向に延びる中心軸Cに対して傾斜してかつ互いに干渉することなく延びている。
【0016】
4本の鋼管20は、それぞれ、円筒形状であり、筒部12に挿通されている。よって、4本の鋼管20は、中心軸Cに対して傾斜してかつ互いに干渉することなく延びている。本体11が地表面4に設置された状態では、これら鋼管20は、少なくとも一部が地中に打ち込まれており、杭として機能する。
【0017】
図7は、筒部12の拡大断面図である。この図7では、理解の容易のため、筒部12の軸方向が図7中上下方向となるように表現している。
筒部12の上端側には、この筒部12を貫通する貫通孔17A、17Bが形成されている。また、鋼管20には、この鋼管20を貫通する貫通孔21A、21Bが形成されている。
これら貫通孔17A、17B、21A、21Bには、ボルト13が挿通されて、このボルト13の先端側には、ナット14が螺合されている。これにより、鋼管20が筒部12に固定されている。
【0018】
図8は、基礎1の縦断面図である。
スパイラル杭30は、平鋼をねじったねじり平鋼である。したがって、このスパイラル杭30の水平断面は、どの高さ位置においても常に直線状となっている。このスパイラル杭30の頂部には、ボルト31が溶接固定されている。
以上の基礎用治具10では、スパイラル杭30のボルト31が本体11の貫通孔16に挿通されており、ボルト31に螺合された下側ナット32と2つの上側ナット33とで本体11を挟み込むことで、基礎用治具10がスパイラル杭30に固定される。
【0019】
次に、以上の基礎1を構築する手順について、図9のフローチャートを参照しながら説明する。
【0020】
ステップS1では、地表面4上にスパイラル杭打設用定規40の位置を墨出しする。
図10は、スパイラル杭打設用定規40の平面図である。スパイラル杭打設用定規40は、互いに略平行に延びる一対の定規本体41と、これら定規本体41同士を所定間隔おきに連結する連結部材42と、定規本体41の所定箇所に取り付けられた10個のスリット定規43と、を備える。これら定規本体41、連結部材42、およびスリット定規43は、山形鋼で形成されている。
図11は、スパイラル杭打設用定規40を構成するスリット定規43の拡大平面図である。
スリット定規43は、略水平に延びる矩形状の水平部44と、この水平部44に立設された鉛直部45と、を備える。スリット定規43の水平部の先端側の辺には、スリット46が形成されている。スリット定規43の鉛直部45は、定規本体41にボルト47およびナット48で固定されている。図10にも示すように、スリット定規43は、定規本体41に10個取り付けられているが、各スリット定規43のスリット46の向きは、全て同じになっている。
【0021】
ステップS2では、スパイラル杭打設用定規40を地表面4の墨出しした位置にセットする。
ステップS3では、図11および図12に示すように、スパイラル杭打設用定規40を用いて、10本のスパイラル杭30を打ち込む。
すなわち、まず、図12に示すように、ボルト保護治具50を用意する。ボルト保護治具50は円柱形状であり、下端面にボルト31が挿入される保護穴51が形成され、上端面に、油圧ハンマーのハンマー先端が挿入される打撃穴52が形成されている。
次に、スパイラル杭打設用定規40のスリット46にスパイラル杭30の先端を嵌め込んで、このスパイラル杭30上端のボルト31にボルト保護治具50を取り付ける。
次に、図示しない油圧ハンマーのハンマー先端をボルト保護治具50の打撃穴52に差し込み、スパイラル杭30を下方つまり図12中白抜き矢印方向に押し込む。すると、スパイラル杭30は、先端面で地盤を切って回転しながら下方に移動し、地盤に打ち込まれる。
【0022】
ステップS4では、スパイラル杭打設用定規40を撤去する。各スリット定規43のスリット46の向きは全て同じであるので、スパイラル杭打設用定規40を図10および図11中矢印方向にスライドさせることで、10本のスパイラル杭30からスパイラル杭打設用定規40を一斉に取り外す。
【0023】
ステップS5では、スパイラル杭30の頂部に基礎用治具10を固定する。すなわち、まず、スパイラル杭30のボルト31に下側ナット32を螺合する。このとき、各スパイラル杭30について下側ナット32上端の高さ位置を揃えておく。次に、スパイラル杭30のボルト31に基礎用治具10の貫通孔16を挿通し、次に、このボルト31に上側ナット33を螺合して締め付ける。これにより、基礎用治具10の高さ位置を揃えることができる。
【0024】
ステップS6では、基礎用治具10に鋼管20を打ち込む。具体的には、鋼管20の先端側を基礎用治具10の筒部12に差し込んで、図示しない油圧ハンマーにより鋼管20を地盤に打ち込む。なお、この鋼管20は、まだ貫通孔21A、21Bが形成されていない状態である。
ステップS7では、基礎用治具10の筒部12に鋼管20を固定する。すなわち、まず、基礎用治具10の筒部12の一方の貫通孔17Aに図示しないドリルを差し込んで、他方の貫通孔17Bに向かって前進させ、鋼管20に貫通孔21A、21Bを形成する。次に、これら貫通孔17A、17B、21A、21Bにボルト13を挿通して、このボルト13の先端側にナット14を螺合して締め付ける。
【0025】
本実施形態によれば、以下のような効果がある。
(1)スパイラル杭30を地中に打ち込んでおき、このスパイラル杭30の頂部に基礎用治具10を固定することで、基礎用治具10を位置決めする。この状態で、基礎用治具10の筒部12に鋼管20を挿通して地中に打ち込んで、杭として機能させる。よって、鋼管20を基礎用治具10の中心軸に対して斜めに打ち込んでも、基礎用治具10の位置ずれを防止できるので、基礎1を容易に高精度で構築できる。
【0026】
(2)スパイラル杭30を設けることで、このスパイラル杭30による支持力を確保できるから、鋼管20の長さを短くできる。よって、硬質地盤であっても、鋼管20を地中に容易に打ち込むことができ、基礎1を短時間で構築できる。
従来では、スパイラル杭を設けず、4本の鋼管のみで基礎用治具を支持していたので、鋼管の長さを3m~4m程度とする必要があった。この場合、地盤が硬質になると、鋼管の打ち込みに時間がかかる場合があった。
しかしながら、本発明によれば、スパイラル杭を設けることで、鋼管の長さを従来に比べて60%~70%程度に短くできる。例えば、スパイラル杭は、幅100mm厚さ6mmの平鋼を加工したものであり、杭長が1.0m~1.8mである。また、鋼管は、外径が42.7mmあるいは48.6mmであり、杭長が2.0m~3.0mである。
【0027】
(3)鋼管20を筒部12に固定したので、基礎用治具10に引き抜き力や押し込み力が作用しても、この基礎用治具10が鋼管20に対して相対移動するのを防止できる。よって、鋼管20による支持力を基礎用治具10に確実に伝達できる。
【0028】
(4)ボルト13を貫通孔17A、17B、21A、21Bに挿通してナット14を締め付けることで、鋼管20が筒部12に確実に固定されて、基礎用治具10が鋼管20に対して相対移動するのを容易に防止できる。
【0029】
(5)スパイラル杭打設用定規40を用いたので、このスパイラル杭打設用定規40のスリット46にスパイラル杭30の先端を嵌め込んで下方に押し込むだけで、スパイラル杭30を精度良く地盤に打ち込むことができる。
【0030】
なお、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。
例えば、上述の実施形態では、ボルト13を用いて鋼管20を固定したが、これに限らず、ねじあるいは芋ねじを用いてもよい。
【0031】
また、鋼管20の腐食防止のため、筒部12を覆うようにモルタルやコンクリートを打設してもよい。
また、鋼管20には、腐食防止のため、溶融亜鉛めっき、溶融アルミめっき、その他耐塩基性金属による溶融めっきを施してもよい。
また、鋼管20の厚みは、鋼管の腐食速度を考慮して、適宜設定されてもよい。
【符号の説明】
【0032】
1…基礎 2…構造物の支持構造 3…構造物 4…地表面
10…基礎用治具 11…本体 12…筒部 13…ボルト 14…脚部
15…脚部 16…貫通孔 17A、17B…貫通孔
20…鋼管 21A、21B…貫通孔
30…スパイラル杭 31…ボルト 32…下側ナット 33…上側ナット
40…スパイラル杭打設用定規 41…定規本体 42…連結部材
43…スリット定規 44…水平部 45…鉛直部 46…スリット
47…ボルト 48…ナット
50…ボルト保護治具 51…保護穴 52…打撃穴
図1
図2
図3
図4
図5
図6
図7
図8
図9
図10
図11
図12