特許 7301393 杭を形成するための道具及び方法

(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】2023-06-23

(45)【発行日】2023-07-03

(54)【発明の名称】杭を形成するための道具及び方法

(51)【国際特許分類】

   E02D 5/44 20060101AFI20230626BHJP

【ＦＩ】

E02D5/44 B

【請求項の数】 13

(21)【出願番号】P 2020550686

(86)(22)【出願日】2019-04-23

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2021-08-05

(86)【国際出願番号】 AU2019050359

(87)【国際公開番号】W WO2019204866

(87)【国際公開日】2019-10-31

【審査請求日】2022-04-04

(31)【優先権主張番号】2018901373

(32)【優先日】2018-04-25

(33)【優先権主張国・地域又は機関】AU

(73)【特許権者】

【識別番号】520357866

【氏名又は名称】ピーピーエックス テクノロジー ピーティーワイ リミテッド

【氏名又は名称原語表記】ＰＰＸ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ ＰＴＹ ＬＴＤ

【住所又は居所原語表記】３４ Ｏｓａｎｎａ Ｓｔｒｅｅｔ Ｄａｉｓｙ Ｈｉｌｌ， Ｑｕｅｅｎｓｌａｎｄ ４１２７， Ａｕｓｔｒａｌｉａ

(74)【代理人】

【識別番号】100167818

【弁理士】

【氏名又は名称】蓑和田 登

(72)【発明者】

【氏名】ザクシェフスキ， プシェミスワフ アダム

【審査官】石川 信也

(56)【参考文献】

【文献】欧州特許出願公開第００５１７３２９（ＥＰ，Ａ１）

【文献】欧州特許出願公開第０２６８５００６（ＥＰ，Ａ２）

【文献】欧州特許出願公開第００８５３１６２（ＥＰ，Ａ２）

【文献】独国特許出願公開第１９９３５８１３（ＤＥ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｅ０２Ｄ ５／４４

Ｅ０２Ｄ ７／２２

Ｅ０２Ｄ １５／０４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

拡底部を有する地下現場打ち杭を形成するための道具であって、
その下端側に第１の底部形成部材を有する第１の杭形成部材と、
その下端側に第２の底部形成部材を有する第２の杭形成部材と、ここで、前記第１及び第２の杭形成部材は、共線的に延在し、且つ、
前記第１及び第２の底部形成部材が互いに対して近接しており、その結果、前記第１及び第２の底部形成部材が前記道具の先端螺旋体であり、そのようにして、前記第１及び第２の杭形成部材が第一径を有する地下の延長する孔を形成するために地下に駆動され得る、掘削状態と、
前記延長する孔の深さで、前記第１の底部形成部材と前記第２の底部形成部材との間に地下空隙を形成するように長手方向に沿って前記第１及び第２の底部形成部材が互いから離間しており、前記第一径より大きな第二径を有する前記地下空隙は、前記地下現場打ち杭の前記拡底部を形成するように流動式充填材で充填可能である、底部形成状態と、の間を互いに対して前記長手方向に移動可能であり、
ジャッキねじ手段と、を備え、ここで前記ジャッキ手段ねじの回転が前記第１及び第２の杭形成部材間で長手方向の移動を生じさせる、道具。

【請求項2】

前記ジャッキねじ手段は、前記第１の杭形成部材と螺合して、その結果、前記ジャッキねじ手段が一方向に回転すると、前記第１及び第２の杭形成部材は前記掘削状態に移動し、前記ジャッキねじ手段が反対方向に回転すると、前記第１及び第２の杭形成部材は前記底部形成状態に移動する、請求項１に記載の道具。

【請求項3】

前記ジャッキねじ手段及び前記第２の杭形成部材は、互いに対して回転可能であるが、長手方向に移動可能でない、請求項２に記載の道具。

【請求項4】

前記第２の杭形成部材はカラーを備え、前記カラーを介して前記ジャッキねじ手段が固定されて、前記第２の杭形成部材及び前記ジャッキねじ手段の間の長手方向の移動を制限し、また前記ジャッキねじ手段と前記第２の杭形成部材との間にスラスト軸受が配設されて、これらの間の相対的な回転を可能にする、請求項３に記載の道具。

【請求項5】

前記第１及び第２の底部形成部材が互いに離間され得る前記長手方向の最大距離を限定するための限定手段を更に備える、請求項１～４のいずれか一項に記載の道具。

【請求項6】

前記限定手段は前記ジャッキねじ手段から延在するカラーを備え、前記第１及び第２の杭形成部材が前記底部形成状態に移動すると、前記第１の杭形成部材は前記カラーと係合し、それによって前記第１及び第２の杭形成部材間の長手方向の移動を限定し、それにより、前記第１及び第２の底部形成部材間の間隙が更に増加される、請求項５に記載の道具。

【請求項7】

前記第１及び第２の杭形成部材は、前記第１及び第２の杭形成部材の一方が、前記第１及び第２の杭形成部材のもう一方から独立して回転することができないように、入れ子式に伸縮自在に配置及び構成される、請求項１～６のいずれか一項に記載の道具。

【請求項8】

前記第１の杭形成部材は第１のねじ杭であり、
前記第２の杭形成部材は第２のねじ杭であり、
前記第１の底部形成部材は第１の螺旋体であり、
前記第２の底部形成部材は第２の螺旋体である、請求項１～７のいずれか一項に記載の道具。

【請求項9】

前記第１の杭形成部材は第１の羽根杭であり、
前記第２の杭形成部材は第２の羽根杭であり、
前記第１の底部形成部材は第１の羽根であり、
前記第２の底部形成部材は第２の羽根である、請求項１～７のいずれか一項に記載の道具。

【請求項10】

シャフト及び拡底部を有する地下現場打ち杭を形成する方法であって、請求項１～９のいずれか一項に記載の道具を使用し、また、
（ａ）前記第１及び第２の杭形成部材が前記掘削状態にあるとき、前記第１及び第２の杭形成部材を前記延長する孔を形成するために地下の所定の深さまで駆動する工程と、
（ｂ）前記第１及び第２の杭形成部材を前記底部形成状態に向けて移動させて、前記延長する孔の深さで、流動式充填材が供給され得る地下空隙を形成する工程と、
（ｃ）前記第１及び第２の杭形成部材を前記底部形成状態に向けて移動させる間に、前記流動式充填材を前記地下空隙に供給して、前記地下現場打ち杭の前記拡底部を形成する工程と、
（ｄ）前記流動式充填材を地下に供給して前記地下現場打ち杭の前記シャフトを形成する間に、前記第１及び第２の杭形成部材を地上へと駆動する工程と、を含む、方法。

【請求項11】

工程（ｂ）は、
（ｉ）前記第１及び第２の杭形成部材を前記底部形成状態に向けて移動させる間に、前記第１及び第２の杭形成部材を前記底部形成状態に向けて移動させるのに必要な力の規模を決定する工程と、
（ｉｉ）前記決定された力の前記規模が閾値量を下回る場合、前記決定された力の前記規模が前記閾値量以上となるまで、より深い地下深さで工程（ａ）及び（ｂ）を繰り返す工程と、
（ｉｉｉ）前記決定された力の前記規模が前記閾値量以上である場合、前記流動式充填材を前記地下空隙に供給して前記拡底部を形成する間に、前記第１及び第２の杭形成部材を前記底部形成状態に向けて移動させることを継続する、工程と、を更に含む、請求項１０に記載の方法。

【請求項12】

前記力は、前記第１及び第２の杭形成部材を前記底部形成状態に向けて移動させるために構成された前記道具のジャッキねじ手段に印加されるトルク力に関連する、請求項１１に記載の方法。

【請求項13】

前記力は、一方又は両方の前記第１及び第２の杭形成部材によって支えられる軸方向力に関連する、請求項１１に記載の方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、現場打ち基礎杭を形成するための道具に関する。 本発明はまた、上記の道具を用いた現場打ち基礎杭を形成するための方法にも関する。

【背景技術】

【0002】

基礎杭を構築するコストは、とりわけ、杭を構築するのに必要な材料の量に応じて変わる。必要な材料の量を低減するための２つの慣例は、（１）拡底部を備える杭を構築すること、及び（２）杭底部にプレロードを付与することである。

【0003】

拡底部を備える基礎杭は、拡底部を備えていない基礎杭と比較して、同様又は更にはより少ない材料（コンクリート又はグラウトなどの材料）を用いながら、同様又はより高い荷重及び／又は引き抜き能力を達成することができる。

【0004】

拡底部を備える基礎杭を構築するための既存の道具及び方法は、典型的には、その底部に球根部を形成するために杭シャフトのアンダーリーミングを必要とする。こうした道具及び方法は、しばしば、鋼製ケーシングなどの形態の一時的孔支持体及びいくつかの異なる道具の使用を必要とする。

【0005】

杭の底部にプレロードを付与する（又はプレストレスを付与する）ことで、基礎杭を実際に使用する前に沈下を生じさせることにより、杭の性能を改善することができる。 これにより、材料の使用量、掘削深さ、及び／又は杭直径をより良好に情報提供することができる。

【0006】

しかしながら、杭底部にプレロードを付与するための既存の方法は、典型的には、高圧下でのグラウト、及び様々なタイプの膨張式スリーブ又はバッグの使用を必要とする。 圧力グラウチングを用いて杭底部にプレロードを付与するには、中空部分又はグラウト管及び膨張本体が地下空隙内に予め設置されていなくてはならない。 更に、圧力グラウチングが実施され得る前に、杭シャフトが形成されて、十分な強度を有していなくてはならず、また、用地への二次的な動員が必要となる場合が多い。

【0007】

拡底部を備える杭を形成するため、及び杭にプレロードを付与するための既存の道具及び方法は、比較的多大な時間、労力、及び材料を必要とし、従って高コストになり得る。

【0008】

更に、既存の杭打ち道具及び方法を用いて基礎杭の実際の耐荷重能力を決定することは困難である場合がある。そのため、基礎杭は、３つ以上の設計安全性係数を備えて過剰性能となる場合が多い。このため、杭打ち請負業者が、実際に必要であるよりも深く掘削し、またより広い且つ／又は深い基礎杭を設置して、それにより材料及び労務コストが増加する結果がもたらされる。

【0009】

既存の杭打ち道具及び／又は方法に伴う１つ以上の問題を克服又は軽減すること、或いは少なくとも有用な代替手段を提供することが所望される。

【発明の概要】

【0010】

本発明の第１の態様によれば、拡底部を有する地下現場打ち杭を形成するための道具であって、その下端側に第１の底部形成部材を有する第１の杭形成部材と、その下端側に第２の底部形成部材を有する第２の杭形成部材と、ここで、第１及び第２の杭形成部材は、共線的に延在し、且つ、第１及び第２の底部形成部材が互いに対して近接しており、その結果、第１及び第２の底部形成部材が道具の先端螺旋体であり、そのようにして、第１及び第２の杭形成部材が第一径を有する地下の延長する孔を形成するために地下に駆動され得る、掘削状態と、延長する孔の深さで、第１の底部形成部材と第２の底部形成部材との間に地下空隙を形成するように長手方向に沿って第１及び第２の底部形成部材が互いから離間しており、第一径より大きな第二径を有する地下空隙は、地下現場打ち杭の拡底部を形成するように流動式充填材で充填可能である、底部形成状態と、の間を互いに対して長手方向に移動可能であり、ジャッキねじ手段と、を備え、ここでジャッキ手段ねじの回転が第１及び第２の杭形成部材間で長手方向の移動を生じさせる、道具が提供される。掘削状態においては、底部形成部材は互いに物理的に係合することができ、杭形成部材は地中へと下向きに駆動され得る。所定の深さまで掘削されると、ジャッキねじ手段は、底部形成部材が互いから長手方向に分離されるように回転され得る。底部形成部材のこの分離によって、地下に底部形成部材の直径に近似する直径を有する名目上の空隙が形成される。この名目上の空隙は、空隙が生み出され、その結果地下現場打ち杭の拡底部が形成されると、モルタル、コンクリート、又はグラウトなどの流動式充填材で徐々に充填され得る。

【0011】

本発明の実施形態では、ジャッキねじ手段は、第１の杭形成部材と螺合して、その結果、ジャッキねじ手段が一方向に回転すると、第１及び第２の杭形成部材は掘削状態に移動し、ジャッキねじ手段が反対方向に回転すると、第１及び第２の杭形成部材は底部形成状態に移動する。 杭形成部材を互いに対して移動させるためのパワースクリュー機構は、操作が単純であり、また、ジャッキねじ手段を駆動するの用いられ得る回転ヘッドに既に装備されている場合の多い既存の掘削機及び杭打ちリグに取り付けられ、且つこれらによって用いられることが可能である。

【0012】

本発明の実施形態では、ジャッキねじ手段及び第２の杭形成部材は、互いに対して回転可能であるが、長手方向に移動可能でない。この目的のために、第２の杭形成部材はカラーを備え、カラーを介してジャッキねじ手段が固定されて、第２の杭形成部材及びジャッキねじ手段の間の長手方向の移動を制限し、またジャッキねじ手段と第２の杭形成部材との間にスラスト軸受が配設されて、これらの間の相対的な回転を可能にすることができる。 このようにして、底部形成部材を底部形成状態に向けて駆動する方向にジャッキねじが回転すると、一方の杭形成部材が地中により深く駆動されるか、又はもう一方の杭形成部材が持ち上げられるかのいずれかの結果がもたらされるが、これは前者又は後者の移動のどちらがより小さいトルクを必要とするかに応じて変わる。これは、杭形成部材が入った土地の組成に影響を受けることになる。

【0013】

本発明の実施形態では、道具は更に、第１及び第２の底部形成部材が互いに離間され得る長手方向の最大距離を限定するための限定手段を更に備える。限定手段は、ジャッキねじ手段から延在するカラーの形態を取ってもよい。このようにして、杭形成部材が底部形成状態に移動すると、第１の杭形成部材がカラーと接触させられてこれと係合し、それによって杭形成部材間の更なる長手方向の移動を制限し、それにより、底部形成部材間の間隙が更に増加される。

【0014】

本発明の実施形態では、第１及び第２の杭形成部材は、第１及び第２の杭形成部材の一方が、第１及び第２の杭形成部材のもう一方から独立して回転することができないように、入れ子式に伸縮自在に配置及び構成される。

【0015】

本発明の実施形態では、第１の杭形成部材は第１のねじ杭であり、第２の杭形成部材は第２のねじ杭であり、第１の底部形成部材は第１の螺旋体であり、第２の底部形成部材は第２の螺旋体である。かくして、本発明の道具は、既知のねじ／螺旋杭配置によって実現され得る。

【0016】

本発明の実施形態では、第１の杭形成部材は第１の羽根杭であり、第２の杭形成部材は第２の羽根杭であり、第１の底部形成部材は第１の羽根であり、第２の底部形成部材は第２の羽根である。かくして、本発明の道具は、既知の羽根杭配置によって実現され得る。

【0017】

本発明の第２の態様によれば、シャフト及び拡底部を有する地下現場打ち杭を形成する方法であって、本発明の第１の態様の道具を使用し、また、（ａ）第１及び第２の杭形成部材が掘削状態にあるとき、第１及び第２の杭形成部材を延長する孔を形成するために地下の所定の深さまで駆動する工程と、（ｂ）第１及び第２の杭形成部材を底部形成状態に向けて移動させて、延長する孔の深さで、流動式充填材が供給され得る地下空隙を形成する工程と、（ｃ）第１及び第２の杭形成部材を底部形成状態に向けて移動させる間に、流動式充填材を地下空隙に供給して、地下現場打ち杭の拡底部を形成する工程と、（ｄ）流動式充填材を地下に供給して地下現場打ち杭のシャフトを形成する間に、第１及び第２の杭形成部材を地上へと駆動する工程と、を含む方法が提供される。

【0018】

本方法の実施形態では、工程（ｂ）は更に、（ｉ）第１及び第２の杭形成部材を底部形成状態に向けて移動させる間に、第１及び第２の杭形成部材を底部形成状態に向けて移動させるのに必要な力の規模を決定する工程と、（ｉｉ）決定された力の規模が閾値量を下回る場合、決定された力の規模が閾値量以上となるまで、より深い地下深さで工程（ａ）及び（ｂ）を繰り返す工程と、 （ｉｉｉ）決定された力の規模が閾値量以上である場合、流動式充填材を地下空隙に供給して拡底部を形成する間に、第１及び第２の杭形成部材を底部形成状態に向けて移動させることを継続する、工程と、を含む。基礎杭の荷重負担能力を、底部形成部材を分離させるのに必要な力と関連付けすることが可能である。かくして、本方法は、特定の深さで構築された場合の基礎杭の荷重負担能力を、基礎杭が設置される前により正確に推定することを可能にする

【0019】

本方法の実施形態では、力は、第１及び第２の杭形成部材を底部形成状態に向けて移動させるために構成された道具のジャッキねじ手段に印加されるトルク力に関連する。したがって、杭形成部材を底部形成状態に向けて移動させるためにジャッキねじ手段に印加されることが必要なトルクは、地下の特定の深さで構築された基礎杭の荷重負担能力を示すことができる。

【0020】

本方法の実施形態では、力は、一方又は両方の第１及び第２の杭形成部材によって支えられる軸方向荷重に関連する。この軸方向荷重は、杭形成部材又は各杭形成部材に取り付けられた、１つ以上の歪みゲージによって測定され得る。軸方向荷重、及びひいては歪みゲージ（複数可）からの測定値もまた、地下の特定の深さで構築された基礎杭の荷重負担能力を示すことができる。

【図面の簡単な説明】

【0021】

【図1】杭打ちリグに取り付けられた、本発明の実施形態による道具の側面図である。

【図2】掘削状態にある、図１の道具の断面側面図である。

【図3】図１の道具の杭形成部材間の境界面における断面端面図である。

【図4】道具が地下へと駆動された、図１の道具及び杭打ちリグの側面図である。

【図5】その杭形成が掘削状態と底部形成状態との間にある、図１の道具の断面側面図である。

【図6】底部形成状態にある、図１の道具の断面側面図である。

【図7】掘削機に取り付けられた、本発明の実施形態による道具の側面図である。

【図8】本発明の代替的な実施形態による、道具の断面側面図である。

【発明を実施するための形態】

【0022】

図１は、道具４に取り付けられて本発明を具現化する杭打ちリグ２を示す。道具４は、長手方向に延在する杭形成部材及びジャッキねじ手段１０を備える。杭打ちリグ２の回転ヘッド１２は、ジャッキねじ手段１０及び杭形成部材を選択的に駆動するように用いることが可能である。

【0023】

図２は、道具４をより詳細に示す。道具４は、拡底部を有する地下現場打ち杭を形成するために用いることができる。道具４は、図内で外ねじ杭６として描かれる第１の杭形成部材を備える。外ねじ杭６は、図内で上部螺旋体１４として描かれる第１の底部形成部材を有する。道具４は更に、図内で内ねじ杭８として描かれる第２の杭形成部材を備える。内ねじ杭８は、図内で下部螺旋体１６として描かれる第２の底部形成部材を有する。

【0024】

２つの杭６及び８は、一方がもう一方に対して長手方向に移動することができるように、互いに共線的に延在し、且つ入れ子式に伸縮自在に配置される。道具４は更に、ジャッキねじ手段１０を備え、これは、以下、ジャッキねじ１０と称される。ジャッキねじ１０の回転は、２つのねじ杭６及び８の間で相対的な長手方向の並進を生じさせるように構成される。

【0025】

内ねじ杭８は、管状であり、また、長手方向に延在する内部チャネル１８を備え、これを通して、モルタル、セメント、又はグラウトなどの流動式充填材が上方から供給され得る。現場打ち杭のシャフト部分を形成するために、道具が地上へと駆動されると、流動式充填材は、内ねじ杭８の下端部における出口２０を通して外に出ることができる。内ねじ杭８の下端部は、下部螺旋体１６を支える。道具４の特定の実施形態では、道具が地下を貫通している間、出口２０は、連続飛行オーガー杭に関して用いられるものとは非類似でない犠牲キャップによって閉鎖される。当然ながら、出口２０は、杭６及び８が地下へと駆動されるときに内杭８のチャネル１８に土が入るのを防ぐためのその他の手段によって閉鎖されてもよい。

【0026】

外ねじ杭６は、長手方向に延在して、内杭８が貫通するチャネル２２を画定する。外杭６は、上部螺旋体１４を支える下部シャフト区画２４と、上部ねじ山付き区画２６と、を備える。上部ねじ山付き区画２６は、下部シャフト区画２４の外径よりも大きい外径を有する。ねじ山付き区画２６は、外杭６がジャッキねじ１０とパワースクリュー係合を形成することを可能にする内ねじ山３０を有する管状空洞部を備える。

【0027】

ジャッキねじ１０は、管状本体３２を備え、これを通して内ねじ杭８が長手方向に延在する。管状本体３２の上端部は、内杭８に着脱自在に固定されている。この目的のために、ジャッキねじ１０は上部リム３４を備え、内杭は、その直径がジャッキねじ１０の管状本体３２の内径よりも大きい対応するカラー３６を備える。かくして、内杭８が上方からジャッキねじ１０に挿入された場合、内杭８のカラー３６はジャッキねじ１０のリム３４に当接し、それにより内杭８がジャッキねじ１０を通って更に移動することを防ぐ。道具４の描かれた実施形態では、スラスト軸受３８がジャッキねじ１０のリム３４とカラー３６との間に配設される。スラスト軸受３８は、リム３４から上方に突出するジャッキねじ１０の環状側壁部４０内に収容される。第２のスラスト軸受３９は、内杭８の周囲に取り付けられ、且つカラー３６上に乗っている。内杭８が貫通する上部プレート４２は、第２のスラスト軸受３９の周りに取り付けられ、ボルト４４を介してジャッキねじ１０のリム３４に固定される。内杭８とジャッキねじ１０との間のスラスト軸受３８と３９との係合は、これらの間の回転を可能にし、長手方向の並進を制限する。

【0028】

ジャッキねじ１０の管状本体３２の下端部は、外杭６のねじ山付き上部区画２６と螺合可能な外ねじ山４６を支える。このようにして、ジャッキねじ１０の第１の方向への回転により、ねじ杭６及び８の互いに対する長手方向の並進が生じる。換言すると、ジャッキねじ１０に加えられる回転力（すなわち、トルク）は、ねじ杭６及び８の互いに対する直線運動へと変換される。

【0029】

図２は、掘削状態にある道具４を示す。掘削状態では、外杭６の上部螺旋体１４は、上方から下部螺旋体１６と物理的に係合する。螺旋体１４と１６との間のこの物理的係合により、ジャッキねじ１０及び外杭６の両方が、ジャッキねじ１０及び外杭６の互いからのねじ緩めをもたらすような方法で回転することを防がれる。換言すると、下部螺旋体１６が、上部螺旋体１４、及びひいては外杭６の運動を遮断することによって、外杭６がジャッキねじ１０からねじ緩めされることが防がれる。

【0030】

ねじ杭６及び８の両方が、互いに回転的にロックされる。図３を参照すると、杭６及び８は、ねじ杭６及び８のどちらも他方から独立して回転することができないように、スロット－キー配置４８で互いに係合する。換言すると、一方の杭の回転により、他方の回転が生じる。当然ながら、スロット及びキーの数は変化してもよく、杭６と８との間の雄及び雌ロック関係は、図３に描かれるものとは反転してもよい。

【0031】

図２を再度参照すると、道具４が掘削状態にあるとき、ねじ杭６及び８は、地中の所定の深さまで駆動され得る。この目的のために、ジャッキねじ１０を第１の方向に回転させるように、（例えば、杭打ちリグ２の回転ヘッド１２から）ジャッキねじ１０にトルクが加えられ、これは、ジャッキねじ１０及び外杭６を互いから名目上でねじ緩めする。螺旋体１４と１６との間の物理的係合がこうしたねじ緩め（上述の通り）を防ぐため、ジャッキねじ１０の第１の方向の回転は、単にねじ杭６及び８の両方を回転させ、その結果、これらは地中の所定の深さまで駆動され得る。各杭６及び８の螺旋体１４及び１６は互いに係合している状態で、ねじ杭６及び８は、図４に示すように地中にねじ込みされ得る。

【0032】

ねじ杭６及び８が所定の深さまで駆動されたら、杭打ちリグの操作者は、拡底部が構築される名目上の空隙の形成を開始することができる。図５を参照すると、ジャッキねじ１０を第２の方向に回転させるように、ジャッキねじ１０に加えられるトルクの方向は反転している。これにより、ジャッキねじ１０及び外杭６は互いに向かってねじ込みする。その結果、螺旋体１４及び１６は互いから遠ざかるように駆動され、その結果、参照番号Ｌ１によって示されるように、これらは互いから長手方向に離間する。螺旋体１４及び１６の互いからの分離によって、螺旋体１４及び１６の直径に近似する直径、及び上部螺旋体１４と下部螺旋体１６との間の長手方向距離Ｌ１に近似する高さを備える、名目上の地下空隙が作り出される。この名目上の空隙が形成されると、道具４を通して流動式充填材が供給されて、空隙を充填し、拡底部を形成するように、その側部出口２１（図６に示す）から外に出る。

【0033】

図６を参照すると、ジャッキねじ１０の第２の方向への連続した回転により、ねじ杭６及び８が底部形成状態へと移動し、螺旋体１４及び１６は、参照番号Ｌ２によって示されるように互いから最大限に離間される。道具４は、螺旋体１４と１６との間の更なる分離を制限する限定手段を備える。 図６に示す実施形態では、ジャッキねじ１０は、外部に突出するカラー５０の形態の限定手段を備える。カラー５０は、ジャッキねじ１０が第２の方向に回転され続けた場合に外杭６の上部リム５２が当接する表面を画定する。カラー５０に物理的に当接する外杭６のために、ジャッキねじ１０の第２の方向の更なる回転は、螺旋体１４と１６とを互いから更に分離するようには作用しない。かくして、限定手段は、螺旋体１４と１６とが長手方向に互いに離間され得る最大距離Ｌ２を画定するように作用する。

【0034】

ここで、道具４を用いる方法を説明する。図１を参照すると、道具４は、地面の上方に位置付けされ、ねじ杭６及び８は（例えば、ジャッキねじ１０を介して）移動され、その結果、これらは、螺旋体１４及び１６が互いに近接し、且つ好ましくは係合する掘削状態を取る。換言すると、図２に示すように、螺旋体１４及び１６は、実質的に互いから長手方向に離間されていない。続いて、ねじ杭６及び８は、図４に示すように、地下の所定の深さまで掘削され得る。

【0035】

図５を参照すると、ねじ杭６及び８が所定の深さまで掘削されると、杭打ちリグの操作者は、螺旋体１４と１６とを互いから分離し始めることができるように、回転ヘッド１２を介してジャッキねじ１０（又は外杭６）に、ジャッキねじ１０及び外杭６を互いに向かってねじ込みさせる方向のトルクを加えることができる。

【0036】

螺旋体１４と１６とを分離させるのに必要なトルクは、土地の組成、及びひいては土地の品質及び安定性を示すことができる。拡底部が所定の深さで形成されたら、このトルクの大きさを用いて、拡底部の耐荷重能力を推定することができる。かくして、杭打ちの操作者が２つの螺旋体１４と１６とを互いから分離するとき、操作者は、加えたトルクの大きさを記録してもよい。十分に頑丈な拡底部を示す閾値量をトルクが下回る場合、操作者は螺旋体１４及び１６の分離を中断し、その代わりに、ねじ杭６及び８を移動して掘削状態へと戻し、掘削を第２の所定の深さまでより深くへと継続してよく、ここで操作者は螺旋体の分離を再開し、また、加えられたトルクが閾値量以上であるかどうかを判定してよい。このように、基礎杭が設置されるべき深さは、単に螺旋体１４と１６とを分離するのに必要なトルクを考慮することによって、迅速かつ容易に推定することができる。これにより、 荷重負担の不確実性による基礎杭の過剰性能化の代替形態（例えば、必要よりも遥かに深く掘削すること、及び基礎杭を必要よりもはるかに大きな直径で構築すること）が防がれる。

【0037】

ジャッキねじに加えられるトルク以外の力を、基礎杭の耐荷重能力を予測するために用いることができることに留意されたい。例えば、１つ以上の歪みゲージを、杭６及び８の一方又は両方に取り付けて、杭６及び８が互いから遠ざかるように移動されるときに、それらの軸方向荷重を測定することができる。このような方法で、杭６及び８又は各杭６及び８における軸方向力も、基礎杭の荷重負担能力を予測するために用いることができる。

【0038】

杭打ちリグの操作者が、螺旋体１４と１６とを分離するのに必要なトルク又は軸方向力の大きさが、十分に頑丈な拡底部を示す閾値量以上であると判定したら、操作者は、流動式充填材を、道具４のチャネル１８を通して供給して、内杭８の側部出口２１から出す間に、螺旋体１４と１６との分離を継続してもよい。こうして、流動式充填材は、螺旋体１４と１６との分離によって作り出された名目上の空隙を徐々に充填し、それによって基礎杭の拡底部を形成する。

【0039】

続いて、ねじ杭６及び８は、地面から徐々に引き抜かれてもよい（例えば、ねじ戻しによって）。杭６及び８が引き抜かれると、道具４の長さによって作り出された名目上の空隙を充填して、それによって現場打ち杭のシャフトを形成することができるように、流動式充填材が道具４のチャネル１８を通して供給されて、出口２０から出る。シャフトの直径は、螺旋体１４及び１６のより大きな直径ではなく、ねじ杭６及び８の管状本体のより小さな直径に近似する。このようにして、現場打ち基礎杭は拡底部を備えて形成され得、また基礎杭の耐荷重能力をより高い精度で知ることができる。

【0040】

本発明を具現化する道具４は、掘削機５４などのその他の機械に取り付けることもでき、且つそれらと共に用いることができる。一例を図７に示す。

【0041】

図８は、本発明の実施形態による道具４を示す。描かれる道具は、上記の道具４と実質的に同様であり、且つ、外杭６がジャッキねじ１０からねじ緩めされることに同じく抵抗する追加の限定手段５５を備える。描かれる実施形態では、限定手段は、ジャッキねじ１０の周りに取り付けられた管状カラー５５の形態である。限定カラー５５は、ジャッキねじ１０の突出するカラー５０に接して置かれた内向きに延在する上部フランジ５６を備える。限定カラー５５は更に、内向きに延在する下部フランジ５７を備える長手方向且つ環状の通路５８は、カラー５５の内側、且つその上部フランジ５６と下部フランジ５７との間に画定される。ジャッキねじ１０の突出するカラー５０が杭６と８との間の長手方向の並進を制限して、これが螺旋体１４と１６とを更に分離するのと同様に、限定カラー５５の下部フランジ５７は、杭６と８との間の長手方向の並進を制限し、これが外杭６とジャッキねじ１０とを互いから更にねじ緩めする。図８に見られるように、ジャッキねじ１０と外杭６との互いからの更なるねじ緩めは、外杭６の上部リム５２と限定カラー５５の下部フランジ５７との間の物理的係合によって制限される。

【0042】

本発明の様々な実施形態を説明したが、これらは例示のみを目的として示されており、限定を目的とするものではないことを理解されたい。関連する技術分野の当業者には、本発明の趣旨及び範囲から逸脱することなく、これらの実施形態中で形態及び詳細における様々な変更がなされ得ることは明らかであろう。例えば、内杭８の機能、能力、及び特徴は、代わりに外杭６に伴われてもよく、その逆もまた可能である。したがって、本発明は、説明される例示的な実施形態のいずれによっても限定されるべきではない。

【0043】

本明細書、及び後続の特許請求の範囲の全体を通して、文脈上他の意味に解すべき場合を除き、単語「備える」及び「備える」又は「備える」などの変化型は、記載されている整数若しくは工程又は整数若しくは工程の群を含めることを暗示するが、任意の他の整数若しくは工程又は整数若しくは工程の群を除外するものではないことが理解されるであろう。

【0044】

本明細書における、任意の先行公報（又はそれに由来する情報）、又は既知の任意の事項に対する参照は、先行文献（（又はそれに由来する情報）、又は既知の事項が、本明細書が関連する努力分野における共通の一般知識の一部を形成することの同意若しくは承認又は何らかの形の示唆ではなく、またそうみなされるべきでない。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】