特許 7178645 支持杭および支持杭設置装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B1)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-11-17

(45)【発行日】2022-11-28

(54)【発明の名称】支持杭および支持杭設置装置

(51)【国際特許分類】

   E02D 7/18 20060101AFI20221118BHJP

   E02D 5/28 20060101ALI20221118BHJP

   E02D 5/44 20060101ALI20221118BHJP

   E02D 11/00 20060101ALI20221118BHJP

【ＦＩ】

E02D7/18

E02D5/28

E02D5/44 D

E02D11/00

【請求項の数】 2

(21)【出願番号】P 2021094709

(22)【出願日】2021-06-04

【審査請求日】2021-06-04

(73)【特許権者】

【識別番号】518152017

【氏名又は名称】株式会社Ｍｅａｒｙ

(74)【代理人】

【識別番号】100075557

【弁理士】

【氏名又は名称】西教 圭一郎

(72)【発明者】

【氏名】西井上 靖代

【審査官】松本 泰典

(56)【参考文献】

【文献】実開昭６１－１１６８３２（ＪＰ，Ｕ）

【文献】韓国登録特許第１０－１４４３０３４（ＫＲ，Ｂ１）

【文献】特開２００４－３２４３２１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００４－０６９２８１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０００－３０３４５６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００２－１８０４６１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開昭６１－２２１４１４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開昭５３－０３１３０７（ＪＰ，Ａ）

【文献】中国特許出願公開第１０４５６３９１１（ＣＮ，Ａ）

【文献】特開２０１６－０１４２２６（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｅ０２Ｄ ７／１８

Ｅ０２Ｄ ５／２８

Ｅ０２Ｄ ５／４４

Ｅ０２Ｄ １１／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

地上に構築された構築物を支持する支持杭であって、
前記構築物に連結される上端部および地中に挿入される下端部を有する長尺な支持部材と、
前記支持部材の前記下端部に、前記支持部材の中心軸線に垂直な第２軸線まわりに回動可能に連結される基端部を有し、前記基端部から前記支持部材の長手方向に沿って延びる閉鎖位置と、前記長手方向に垂直な開放位置とにわたって回動可能な支持体と、
前記支持部材に装着され、前記支持部材とともに前記中心軸線上を移動可能な移動体と、
前記移動体の下端部と、前記支持体の基端部の前記中心軸線寄りの部分と、を回動可能に連結する腕部と、
前記移動体の下端に配設される支持部であって、前記支持体が開放位置に配置されたとき、前記支持体が当接する当接部を有する支持部と、を備えていることを特徴とする支持杭。

【請求項2】

地上に構築された構築物を支持する支持杭であって、前記構築物に連結される上端部および地中に挿入される下端部を有する長尺な支持部材と、前記支持部材の前記下端部に、前記支持部材の中心軸線に垂直な第２軸線まわりに回動可能に連結される基端部を有し、前記基端部から前記支持部材の長手方向に沿って延びる閉鎖位置と、前記長手方向に垂直な開放位置とにわたって回動可能な支持体と、前記支持部材に装着され、前記支持部材とともに前記中心軸線上を移動可能な移動体と、前記移動体の下端部、および前記支持体の基端部の前記中心軸線寄りの部分を回動可能に連結する腕部と、を備える支持杭を地上から地盤に打ち込んで設置するための支持杭設置装置であって、
地上に立設された前記支持部材に支持された状態で、前記支持部材の前記中心軸線に沿って配設される振動を発生する振動発生体と、
前記振動発生体上に配設され、前記長手方向に移動するプランジャを有するジャッキと、
前記プランジャ上に配設される支圧部材と、
前記支圧部材と、前記支持体の遊端部および前記基端部の間の中間部と、を連結する連結棒材と、を備えることを特徴とする支持杭設置装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、地盤に貫入された状態で、地上に構築された構築物を支持する支持杭および支持杭を地盤に貫入して設置するための支持杭設置装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来技術の支持杭および支持杭設置装置は、たとえば特許文献１に記載されている。特許文献１に記載の支持杭は、機械的強度の高い硬質プラスチック材料によって形成される管状の杭本体と、杭本体の貫入方向先端に取り付けられるヘッドキャップと、ヘッドキャップに接続され、外周面に設けられたスクリュー羽根が回転しながら地盤に貫入される支持翼とを備えている。

【0003】

特許文献１に記載の支持杭設置装置は、支持杭と、支持杭が装着されるリーダー付きロッドとを含んでいる。リーダー付きロッドの先端に、ヘッドキャップと支持翼とが接続された状態で、リーダー付きロッドを所定の方向に回転させながら下方に移動させることによって、支持杭は、回転して軟弱地盤を掘削しながら地盤に貫入される。リーダー付きロッドは、支持翼の先端が頑強な支持層に到達した後、支持杭との接続が解除されて引き抜かれ、支持翼は杭本体とヘッドキャップと共に地盤中に残り、支持杭として機能し得る状態で地盤に設置される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２００６－３４２４９９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

特許文献１に記載の支持杭では、地盤の強固な支持層に支持翼の先端が到達するまで支持杭を地盤に貫入させる必要があり、軟弱地盤では地上の構築物からの荷重に対して十分な地耐力を得ることが困難であり、支持翼の先端が支持層に到達するまで支持杭を地盤に貫入しなければならない。したがって、地盤の支持層が深い場合には、支持杭の全長が長くなり、支持杭を回転させるためのリーダー付きロッドを備えた支持杭設置装置も大型化してしまい、簡便に支持杭を設置することができないという課題がある。また、支持杭が支持する構築物が解体され、あるいは撤去された場合に、地中に打設された支持杭を地上へ回収するには多大な手間および労力を要し、不要となった支持杭を地盤から容易に撤去することができないという問題がある。

【0006】

本発明の目的は、地盤に簡便に設置することができ、工事が終了したとき、地盤から容易に撤去できる支持杭および支持杭設置装置を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0007】

また本発明は、地上に構築された構築物を支持する支持杭であって、
前記構築物に連結される上端部および地中に挿入される下端部を有する長尺な支持部材と、
前記支持部材の前記下端部に、前記支持部材の中心軸線に垂直な第２軸線まわりに回動可能に連結される基端部を有し、前記基端部から前記支持部材の長手方向に沿って延びる閉鎖位置と、前記長手方向に垂直な開放位置とにわたって回動可能な支持体と、
前記支持部材に装着され、前記支持部材とともに前記中心軸線上を移動可能な移動体と、
前記移動体の下端部と、前記支持体の基端部の前記中心軸線寄りの部分と、を回動可能に連結する腕部と、
前記移動体の下端に配設される支持部であって、前記支持体が開放位置に配置されたとき、前記支持体が当接する当接部を有する支持部と、を備えていることを特徴とする支持杭である。

【0008】

また本発明は、地上に構築された構築物を支持する支持杭であって、前記構築物に連結される上端部および地中に挿入される下端部を有する長尺な支持部材と、前記支持部材の前記下端部に、前記支持部材の中心軸線に垂直な第２軸線まわりに回動可能に連結される基端部を有し、前記基端部から前記支持部材の長手方向に沿って延びる閉鎖位置と、前記長手方向に垂直な開放位置とにわたって回動可能な支持体と、前記支持部材に装着され、前記支持部材とともに前記中心軸線上を移動可能な移動体と、前記移動体の下端部、および前記支持体の基端部の前記中心軸線寄りの部分を回動可能に連結する腕部と、を備える支持杭を地上から地盤に打ち込んで設置するための支持杭設置装置であって、
地上に立設された前記支持部材に支持された状態で、前記支持部材の前記中心軸線に沿って配設される振動を発生する振動発生体と、
前記振動発生体上に配設され、前記長手方向に移動するプランジャを有するジャッキと、
前記プランジャ上に配設される支圧部材と、
前記支圧部材と、前記支持体の遊端部および前記基端部の間の中間部と、を連結する連結棒材と、を備えることを特徴とする支持杭設置装置である。

【発明の効果】

【0009】

本発明の支持杭によれば、支持体が支持部材に、開放位置と閉鎖位置とに回動可能に設けられており、地盤に支持杭を簡便に設置することができる。支持層が地盤の深い位置に位置している場合には、軟弱地盤において、支持体を開放位置で保持することによって十分な支持力が得られる。さらに、支持部材の上端部に設けられた孔部に、たとえばクレーンのフックを係合して、支持杭を容易に地盤から引き抜いて撤去することができる。

【0010】

また、本発明の支持杭設置装置によれば、振動発生体が発生する振動を支持体に作用させながら、支持体を回動させることができ、これによって土砂への支持体の挿入が容易となる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】第１実施形態に係る支持体２が閉鎖位置に位置する支持杭１の正面図である。

【図2】支持体２が開放位置に回動した状態の支持杭１の正面図である。

【図3】図２に示す支持杭１を切断面線ＩＩＩ－ＩＩＩから見た断面図である。

【図4】中心軸線Ｌ１の周方向に９０°の角度位置毎に４箇所配設した支持体２が開放位置にある状態を示す平面図である。

【図5】第２実施形態に係る支持体２が閉鎖位置に位置する支持杭設置装置５１の正面図である。

【図6】図５に示す支持杭１を切断面線ＶＩ－ＶＩから見た断面図である。

【図7】支持体２が開放位置に位置する支持杭設置装置５１の正面図である。

【図8】図７に示す支持杭１を切断面線ＶＩＩＩ－ＶＩＩＩから見た断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

図１は、第１実施形態に係る支持体２が閉鎖位置に位置する支持杭１の正面図である。図２は、支持体２が開放位置に回動した状態の支持杭１の正面図である。

【0013】

第１実施形態に係る支持杭１について説明する。支持杭１は、鋼鉄製であって、地盤に貫入された状態で、地上に構築された図示しない構築物を支持する。支持杭１は、長手方向上端部１１が構築物を支持する筒状の支持部材３を備えている。支持杭１は、さらに支持部材３の長手方向下端部１２に配設される支持部２３を備えている。支持部２３には、支持部材３の中心軸線Ｌ１に対して対称となるように、一対の支持体２が配設されている。支持体２は、支持部材３の中心軸線Ｌ１に垂直な第２軸線Ｌ２まわりに回動可能に支持される基端部５と、基端部５の、第２軸線Ｌ２に垂直な方向に連設され、基端部５とともに開放位置に回動して、地盤に挿入される遊端部６とを有している。支持体２は、図１に示す、支持部材３の長手方向に沿って延びる閉鎖位置と、図２に示す、支持部材３の長手方向に垂直な、開放位置とにわたって回動可能である。

【0014】

支持部材３は、各支持体２が負荷する圧縮力を許容する高い圧縮強度を有する構造用鋼管から成る。

【0015】

図３は、図２に示す支持杭１を切断面線ＩＩＩ－ＩＩＩから見た断面図であり、図４は、中心軸線Ｌ１の周方向に９０°の角度位置毎に４箇所配設した支持体２が開放位置にある状態を示す平面図である。本実施形態においては、図３に示すように、支持部材３の中心軸線Ｌ１に対して軸対称となるように一対の支持体２が配設されているが、これに限定されるものではない。支持体２は、１つのみ配設されるものでもよく、あるいは図４に示すように、中心軸線Ｌ１の周方向に９０°の角度位置毎に４箇所配設されるものでもよい。支持体２は、第２軸線Ｌ２に平行な幅方向の長さＷが大きく、地盤と接する面積が大きいので、地盤からの大きな反力を得ることができる。

【0016】

たとえば、地上に構築された構築物が撤去されて、構築物を支持する支持杭１が不要になった場合には、図２に示す支持部材３の上端部１１を上方に引き上げることによって、支持体２を開放位置から閉鎖位置に移動させながら、支持杭１を地盤から容易に引き抜いて、地盤から撤去することができる。

【0017】

支持部２３には、支持体２の閉鎖位置から開放位置へ向かう回動方向下流側に位置し、支持体２が開放位置に回動した状態で、支持体２の下流側の面３０が当接する当接部３１が設けられている。

【0018】

このように、支持体２が開放位置に回動した状態で、支持体２の下流側の面３０が当接する当接部３１を備えているので、支持体２が開放位置を超えて回動することを防止することができる。

【0019】

支持杭１は、中心軸線Ｌ１上を支持部材３とともに移動可能な移動体７７を備えている。移動体７７は筒状であり、移動体７７の下端部３２には、移動体７７の下端部３２を支持体２の基端部５に回動可能に連結する一対の腕部７８がリンク部材として配設されている。腕部７８の一端部７４は、中心軸線Ｌ１上であって、移動体７７の下端部３２に位置する第５軸線Ｌ５まわりに回動可能に連結されており、腕部７８の他端部７３は、支持体２の基端部５に位置し、中心軸線Ｌ２と平行な第６軸線Ｌ６まわりに各々回動可能に連結されている。腕部７８は、移動体７７の下端部３２と、支持体２の基端部５の中心軸線Ｌ１寄りの部分とを、回転可能に連結する。

【0020】

図５は、第２実施形態に係る支持体２が閉鎖位置に位置する支持杭設置装置５１の正面図である。図６は、図５に示す支持杭設置装置５１を切断面線ＶＩ－ＶＩから見た断面図である。図７は、支持体２が開放位置に位置する支持杭設置装置５１の正面図である。図８は、図７に示す支持杭１を切断面線ＶＩＩＩ－ＶＩＩＩから見た断面図である。

【0021】

ここで第２実施形態に係る支持杭設置装置５１について説明する。支持杭１の説明と重複する部分については、説明を省略し、同一の参照符を用いる。支持杭設置装置５１は、支持杭１を地上から地盤に打ち込んで設置するための装置である。支持杭設置装置５１は、支持部２３に配設される長尺な支持部材３と、支持部材３の上端面に配設される、振動を発生する振動発生体５３と、振動発生体５３上に配設され、長手方向に移動可能なプランジャ５７を有するジャッキ５８と、プランジャ５７上に配設される支圧部材６１と、支持体２の遊端部６と基端部５との間の中間部８と支圧部材６１とを連結する連結棒材６２と、を備える。

【0022】

連結棒材６２は、連結棒材６２の一端部６３が支圧部材６１に回動可能に連結され、連結棒材６２の他端部６８が遊端部６と基端部５との間の中間部８に回動可能に連結される。一対の支持体２は、プランジャ５７の上下方向の伸長に伴って、遊端部６が基端部５の下方に位置し、下流側の面３０とは反対側に位置する上流側の面３７同士が向かい合う閉鎖位置の状態から、一対の支持体２同士が互いに離間する開放位置まで回動する。

【0023】

振動発生体５３が発生する振動は、振動発生体５３が配設される支持部材３および支持部２３を介して支持体２に作用させることができ、また、振動発生体５３が発生する振動は、振動発生体５３上に配設されるジャッキ５８、ジャッキ５８のプランジャ５７上に配設される支圧部材６１および支圧部材６１と支持体２とを連結する連結棒材６２とを介して、支持体２に作用させることもできる。作業者は、振動発生体５３が発生する振動を支持体２に作用させながら、該支持体２を回動させることができ、支持体２に作用する地盤の抵抗を抑制することができる。これによって、支持体２を容易に回動させて、遊端部６を地盤に挿入させることができる。

【0024】

支持部材３の材料としては、振動発生体５３が発生した振動を支持部２３に伝達し易いものが好ましく、たとえば金属製のパイプ材などが用いられる。支持部材３として金属製のパイプ材を用いる場合に、パイプ材の断面形状は、特に限定されるものではなく、たとえば四角形、円形のものが使用可能である。振動発生体５３は、油圧、空気圧、電気、内燃機関などを利用して振動を発生させることができる。

【0025】

支持杭設置装置５１は、支持体２が閉鎖位置に位置した状態で、支持体２の遊端部６が下孔５５の底面７１に接地するように設置される。

【0026】

この状態で、ジャッキ５８が駆動されてプランジャ５７が伸長すると、一対の支持体２は、プランジャ５７の伸長に伴って、遊端部６が基端部５の下方に位置した閉鎖位置の状態から、互いに離間するように回動する。このとき、振動発生体５３が駆動されて振動を発生するので、振動発生体５３が発生する振動を一対の支持体２に作用させて、支持体２の回転方向前方にある土砂の払い除け作用によって支持体２を容易に回動させることができる。ジャッキ５８としては、油圧ジャッキが用いられる。振動発生体５３の振動数は、たとえば６０～５００ｒｐｍである。

【0027】

図５に示すように、支持体２は、正面視において、閉鎖位置に位置した状態で、基端部５よりも遊端部６の方が、中心軸線Ｌ１から離隔しており、中心軸線Ｌ１を中心とする一対の支持体２間の隙間は、基端部５よりも遊端部６の方が大きい。このような構成であれば、下孔５５の底面７１に配設された支持杭設置装置５１の支持体２を開放位置に向かって回動させ易くなる。

【0028】

支持杭設置装置５１は、支持部材３に装着され、支持部材３とともに中心軸線Ｌ１上を移動可能な移動体７７を備えている。移動体７７は鋼管から成り、腕部７８は、構造用鋼板から成る。支持部材３は、移動体７７の底壁９０上に配設されている。移動体７７の下端部には、移動体７７の下端部と一対の支持体２の基端部５とをそれぞれ回動可能に連結する一対の腕部７８が配設されている。腕部７８の一端部は、移動体７７の下端部３２の中心軸線Ｌ１上に位置し、中心軸線Ｌ１に垂直な第５軸線Ｌ５まわりに回動可能に連結されており、腕部７８の他端部は、支持体２の基端部５に位置する一対の第６軸線Ｌ６まわりに回動可能に連結されている。

【0029】

一対の第６軸線Ｌ６は、支持体２が閉鎖位置に位置した状態で、第２軸線Ｌ２より中心軸線Ｌ１寄りに設けられている。第２軸線Ｌ２と第６軸線Ｌ６とを繋ぐ直線と、第６軸線Ｌ６と第４軸線Ｌ４とを繋ぐ直線との成す角が略９０°となるように配設されている。

【0030】

このため、支持体２の中間部８に連結された連結棒材６２と第２軸線Ｌ２との間の距離が短く、閉鎖位置から開放位置への回動開始時に、支持体２に作用する回転力が小さい場合であっても、移動体７７に作用する中心軸線Ｌ１方向下向きの力によって、閉鎖位置に位置する支持体２を開放位置に向かって容易に回動させることができる。

【0031】

図５に示すように、一対の腕部７８の成す角度θは、支持体２が閉鎖位置に位置した状態で鋭角であり、支持体２が閉鎖位置から開放位置に向かって回動するに従って大きくなる。角度θは、図７に示すように、支持体２が開放位置に位置した状態で１８０°となり、一対の腕部７８は、水平面上に位置するようになる。

【0032】

このように、地上に構築された構築物を支持する支持杭１は、構築物を支持する上端部１１および地中に挿入される下端部１２を有する支持部材３と、支持部材３の下端部１２に、支持部材３の中心軸線Ｌ１に垂直な第２軸線Ｌ２まわりに回動可能に連結される基端部５を有し、基端部５から支持部材３の長手方向に沿って延びる閉鎖位置と、長手方向に垂直な開放位置とにわたって回動可能な支持体２と、支持部材３に装着され、支持部材３とともに中心軸線Ｌ１上を移動可能な移動体７７と、移動体７７の下端部３２と、支持体２の基端部５の中心軸線Ｌ１寄りの部分と、を回動可能に連結する腕部７８と、を備えている。支持部材３の下端部外周には、円筒状のガイド９２が設けられており、これによって腕部７８の一端部７４が連結される第５軸線Ｌ５は、中心軸線Ｌ１上を移動することができる。

【0033】

このように、支持杭１を地上から地盤に打ち込んで設置するための支持杭設置装置５１は、中心軸線Ｌ１に沿って配設される長尺な支持部材３と、支持部材３に配設される、振動を発生する振動発生体５３と、振動発生体５３上に配設され、長手方向に移動するプランジャ５７を有するジャッキ５８と、プランジャ５７上に配設される支圧部材６１と、支圧部材６１と、支持体２の遊端部６および基端部５の間の中間部８と、を連結する連結棒材６２と、を備えることを特徴とする。

【0034】

このような支持杭設置装置５１によれば、振動発生体５３が発生する振動を支持体２に作用させながら、支持体２を回動させることができ、これによって支持体２に作用する地盤の抵抗を抑制することができる。

【0035】

支持杭１を地中に埋設した状態で、地面８１のレベルとなる位置を、予め支持部材３にマーキングすることによって、作業者は、支持部材３のマーキングと地面８１とが一致する位置まで支持杭１を打ち込んで、支持杭１を所望の深さに設置することができる。

【0036】

連結棒材６２のうち、支持体２が開放位置に移動した状態で、地上に露出している部分は、地中に埋設された部分から分離して、振動発生体５３、ジャッキ５８、支圧部材６１とともに撤去される。連結棒材６２の地中に埋設された部分は、支持杭１の一部として地中に残される。

【0037】

なお、地中に設置された支持杭１を、地中に設置された状態で永久に保持する場合には、支持部材３を構成するパイプ材内にモルタルまたはセメントを注入して、硬化させて固めることができる。これによって支持杭１の強度を長期的に向上させることができる。

【符号の説明】

【0038】

１ 支持杭
２ 支持体
３ 支持部材
５ 基端部
６ 遊端部
８ 中間部
１１ 上端部
１２，３２ 下端部
１６，６３，６５，７４ 一端部
２３ 支持部
３０，３７ 面
３１ 当接部
４０ 他端部
４１ 突出部
４２ 下端部
４４ 支持部材
５１ 支持杭設置装置
５３ 振動発生体
５５ 下孔
５４，６７，６８，７３ 他端部
５７ プランジャ
５８ ジャッキ
６１ 支圧部材
６２ 連結棒材
６４ 第１連結棒
６９ 第２連結棒
７１ 底面
７７ 移動体
７８ 腕部
８１ 地面
９０ 底壁
９２ ガイド
Ｌ１ 中心軸線
Ｌ２ 第２軸線
Ｌ４ 第４軸線
Ｌ５ 第５軸線
Ｌ６ 第６軸線

【要約】

【課題】 地盤に簡便に設置することができ、工事が終了したとき、地盤から容易に撤去できる支持杭を提供する。
【解決手段】 地上に構築された構築物に連結される支持杭は、構築物に連結される上端部および地中に挿入される下端部を有する棒状体と、棒状体の下端部に、棒状体の中心軸線に垂直な第２軸線まわりに回動可能に連結される基端部を有し、基端部から棒状体の長手方向に沿って延びる閉鎖位置と、長手方向に垂直な開放位置とにわたって回動可能な支持体と、棒状体に装着され、棒状体とともに中心軸線上を移動可能な移動体と、移動体の下端部と、支持体の基端部の中心軸線寄りの部分と、を回動可能に連結する腕部と、を備えている。
【選択図】 図１

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】