特許 7473110 根太基礎の施工方法

(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】2024-04-15

(45)【発行日】2024-04-23

(54)【発明の名称】根太基礎の施工方法

(51)【国際特許分類】

   E02D 27/00 20060101AFI20240416BHJP

【ＦＩ】

E02D27/00 C

【請求項の数】 1

(21)【出願番号】P 2020105782

(22)【出願日】2020-06-19

(65)【公開番号】P2022000555

(43)【公開日】2022-01-04

【審査請求日】2023-04-13

(73)【特許権者】

【識別番号】394023780

【氏名又は名称】株式会社相良製作所

(73)【特許権者】

【識別番号】510205722

【氏名又は名称】株式会社 ＧＴスパイラル

(74)【代理人】

【識別番号】100116687

【弁理士】

【氏名又は名称】田村 爾

(74)【代理人】

【識別番号】100098383

【弁理士】

【氏名又は名称】杉村 純子

(74)【代理人】

【識別番号】100155860

【弁理士】

【氏名又は名称】藤松 正雄

(72)【発明者】

【氏名】後藤 常郎

【審査官】石川 信也

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１５－０１４１４５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１２－０９７４５８（ＪＰ，Ａ）

【文献】登録実用新案第３２０３６８９（ＪＰ，Ｕ）

【文献】特開２０１０－１０１１６１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１５－０５５０５３（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｅ０２Ｄ ２７／００－２７／５２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

平鋼を捩じって形成されるスパイラル杭を用いて根太を地盤に固定する根太基礎の施工方法において、
根太の水平面と、該水平面に垂直な鉛直方向の両者に対して、該スパイラル杭を傾けて地盤内に配置し、該地盤内に配置した該スパイラル杭の頭部に該根太を固定する根太基礎の施工方法であって、
該スパイラル杭を該地盤内に配置する際には、該スパイラル杭を鉛直方向に地盤に捩じ込み、その後該スパイラル杭の頭部を該根太の方に引き寄せ該根太に固定することを特徴とする根太基礎の施工方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、構造物の基礎となる根太を地盤に固定するための根太基礎の施工方法に関し、特に、平鋼を捩じったスパイラル杭を用いて根太を固定する根太基礎の施工方法に関する。

【背景技術】

【0002】

構造物の基礎の一部に、平鋼を捩じった「ねじり平鋼」などをスパイラル杭を用いることが行われている。具体的には、スパイラル杭を地面に埋設し、建物等の構造物の基礎となる根太（横木）にスパイラル杭の頭部を固定し、根太を含む基礎部分を地面に固定するものである。

【0003】

特許文献１には、図１に示すように、断面がＬ字型の鋼材を用いた接続部材３を用いて、根太１をスパイラル杭２で固定することが開示されている。スパイラル杭は、平鋼を捩じったスパイラル部分２ａと、スパイラル部分２ａの先端にボルトを溶接等により接合したものである。

【0004】

図１の根太基礎では、スパイラル杭２を地盤に対して鉛直方向に埋設し、地表に露出したスパイラル杭２の頭部のボルト２ｂにナット２ｃで接続部材３を取り付けている。さらに、接続部材３は、他のボルト４等により、根太１に固定される。

【0005】

スパイラル杭は、通常の円柱状又は角柱状の杭と比較し、杭を埋設する際にスパイラル杭を回転しながら押し込むことで、容易に埋め込みができ、さらに、埋設状態では捩じった平鋼の表面にも地盤の土砂が入り込むため、杭を鉛直方向に引き抜く力（又は押し込む力）に対しては、地盤の土圧の作用や抵抗により極めて大きな抵抗力を発揮するという利点がある。

【0006】

地盤が比較的強固な場合は、図１に示す根太基礎でも十分に安定した強度を発揮することが可能であるが、田畑や干潟など、比較的軟弱な地盤に根太基礎を設置する際は、スパイラル杭を用いても十分な機械的強度が発揮できない場合がある。

【0007】

このような不具合を解消するため、特許文献２では、図２に示すように、スパイラル杭２の頭部と根太１とを接続する接続部材３に回動接続部（３０，３１）を設けることを、本発明者は提案した。具体的には、根太１が上方に移動（実線矢印）したり、下方に移動（点線矢印）した場合に、根太１に対する接続部材３の角度が変化し、スパイラル杭２を略水平方向に移動させ、地盤Ｇにスパイラル杭２を押し付け、根太１の浮き上がりや沈み込みに対する抵抗力を増加するものである。

【0008】

図２の根太基礎は、根太１に急激な力（衝撃力）が加わり、根太１が上下方向に移動する場合は、十分な効果が期待されるが、長期に渡りゆっくりと根太１が沈下する場合には、十分な抵抗力を発揮することができないという問題がある。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0009】

【文献】特開２０１５－１４１４５号公報

【文献】特開２０１５－５５０５３号公報

【文献】特開２０１３－１６３９０９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0010】

本発明が解決しようとする課題は、上述した問題を解消し、軟弱地盤であっても、安定した基礎を提供することが可能な、根太基礎の施工方法を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0011】

上記課題を解決するため、本発明の根太基礎の施工方法は、以下のような特徴を有する。
（１） 平鋼を捩じって形成されるスパイラル杭を用いて根太を地盤に固定する根太基礎の施工方法において、根太の水平面と、該水平面に垂直な鉛直方向の両者に対して、該スパイラル杭を傾けて地盤内に配置し、該地盤内に配置した該スパイラル杭の頭部に該根太を固定することを特徴とする。

【0012】

（２） 上記（１）に記載の根太基礎の施工方法において、該スパイラル杭を該地盤内に配置する際には、該スパイラル杭を傾けて地盤に捩じ込むことを特徴とする。

【0013】

（３） 上記（３）に記載の根太基礎の施工方法において、該スパイラル杭を該地盤内に配置する際には、該スパイラル杭を鉛直方向に地盤に捩じ込み、その後該スパイラル杭の頭部を該根太の方に引き寄せ該根太に固定することを特徴とする。

【発明の効果】

【0014】

本発明は、平鋼を捩じって形成されるスパイラル杭を用いて根太を地盤に固定する根太基礎の施工方法において、根太の水平面と、該水平面に垂直な鉛直方向の両者に対して、該スパイラル杭を傾けて地盤内に配置し、該地盤内に配置した該スパイラル杭の頭部に該根太を固定するため、捩じった平鋼が地盤中に斜めに配置されることとなる。このため、捩じった平鋼に地盤の土砂が入り込みやすくなり、地盤によるスパイラル杭の保持力をより高めることができ、軟弱地盤であっても安定した基礎を提供することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】スパイラル杭を用いた根太基礎の従来例を説明する構造図である。

【図2】スパイラル杭を用いた根太基礎の他の従来例を説明する構造図である。

【図3】スパイラル杭を鉛直方向（一点鎖線Ａ）に対して斜め方向に埋め込んだ状態を説明する図である。

【図4】スパイラル杭を鉛直方向（一点鎖線Ａ）に埋め込み、その後、根太１の方にスパイラル杭を引き寄せた場合の状態を説明する図である。

【図5】図４の根太基礎の施工手順を示す図である。

【図6】本発明の根太基礎の施工方法に使用される接続部材（金具）の一例を示す図である。

【図7】本発明の根太基礎の施工方法に使用される接続部材（金具）の他の例を示す図である。

【図8】本発明の根太基礎の施工方法に使用される接続部材（金具）のさらに別の例を示す図である。

【図9】根太１を挟んで両側にスパイラル杭を配置した状態を説明する図である。

【図10】根太１に対してスパイラル杭の配置位置を説明する図である。

【図11】異なる方向に配置したスパイラル杭を一つの接続部材（金具）を用いて根太１に接続する例を示す図である。

【図12】スパイラル杭のスパイラル部分とボルト部分とを別体で構成する例を説明する図である。

【発明を実施するための形態】

【0016】

本発明に係る根太基礎の施工方法について、以下に詳細に説明する。
本発明は、図３又は４に示すように、平鋼を捩じって形成されるスパイラル杭２を用いて根太基礎を地盤に固定する根太基礎の施工方法において、根太１の水平面（図面の左右方向）と、該水平面に垂直な鉛直方向（図面の上下方向。一点鎖線Ａ参照）の両者に対して、該スパイラル杭２を傾けて地盤内に配置し、該地盤内に配置した該スパイラル杭の頭部に該根太１を固定することを特徴とする。

【0017】

スパイラル杭を傾けて地盤内に配置する方法としては、図３に示すように、鉛直方向Ａに対して、スパイラル杭を地盤に捩じ込む方向（一点鎖線Ｂ）を傾けることで、容易に実現することができる。鉛直方向Ａと傾ける方向Ｂとの角度θは、０より大きく、４５度の以下の範囲で任意の角度を選択することが可能である。特に地盤の固さが軟弱である程、角度θは大きくなる。角度θが大きくなる程、スパイラル杭の沈み込みが抑制され、根太の位置が安定する。ただし、角度θが大きくなると、スパイラル杭を鉛直方向に抑えつける地盤の圧力が弱まるため、角度θを４５度以下に保持することが好ましい。より好ましくは、３０度を中心に±５～１０度の範囲に設定される。

【0018】

次に、図４に示すように地盤内に配置されたスパイラル杭の設置方法について、図５を用いて説明する。図５（ａ）に示すように、根太１から距離Ｌだけ離れた位置に、スパイラル杭２をほぼ鉛直方向に埋設し、図５（ｂ）のように、スパイラル杭２の頭部に接続部材３である金具（根太への取付位置とスパイラル杭への取付位置との距離ｌ）を仮止めする。その後、スパイラル杭の頭部を、根太１の方に引き寄せ、前記金具３を根太１に取り付ける。これにより、スパイラル杭の頭部は、当初埋設された位置から「Ｌ－ｌ」の長さだけ、根太１の方向に移動させられる。

【0019】

図４のように、地盤内に埋設されたスパイラル杭２の頭部を水平方向に移動させることにより、移動方向に対して垂直となるスパイラル杭の部分（図４の節Ｄで示す部分）で徐々に曲げが発生する。その結果、図４の一点鎖線Ｃのように、スパイラル杭２が全体的に曲がった状態で、地盤内に埋設されることとなる。

【0020】

スパイラル杭は、平鋼を捩じることで構成されており、通常の円柱状の杭と比較して、横方向の曲げに弱い部分が存在する。これは、図４及び図５に示すように、一点鎖線Ａ方向に配置したスパイラル杭を図面の左方向に曲げようとすると、曲げる方向に垂直となる図４の節Ｄの部分では、他の箇所と比較し、曲げる力に対する機械的強度が弱くなる。このようなスパイラル杭の特性は、従来はスパイラル杭の欠点とされていたが、本発明では、この曲げに弱い部分を積極的に利用し、スパイラル杭全体を大きく撓らせることが可能であることを見出し、本発明を想到したものである。しかも、スパイラル杭は、長手方向に対して垂直な方向については、どの方向に対しても、図４の節Ｄに相当する部分が必ず存在するため、スパイラル杭をどの方向に対しても大きく撓らせることができる。

【0021】

全体的に撓りを持ったスパイラル杭においては、スパイラル杭の上部側は、スパイラル杭の頭部を移動させた方向（撓んだスパイラル杭の内側（図４の左側））の地盤の土砂が、スパイラル杭の捩じった平鋼の表面に入り込み、スパイラル杭を地面に埋め込む力に対して大きな抵抗力を発揮する。また、スパイラル杭の下部側は、スパイラル杭の頭部を移動させた方向と反対側（撓んだスパイラル杭の外側（図４の右側））に、スパイラル杭の復元力が働き、地盤の土砂に捩じった平鋼の表面が押し付けられ、スパイラル杭の沈み込みに大きな抵抗力を発揮する。スパイラル杭の節部分は、曲がる一方で、元の位置に復元する復元力も備える必要があるため、スパイラル杭に使用する平鋼は、曲げに強い厚さを備える必要がある。また、平鋼の幅も幅広く設定することで、地盤の土砂との接触面積が増大させより大きな抵抗力を発揮することができる。

【0022】

有機質土・高有機質土（腐植土）、Ｎ値３以下の粘性土、Ｎ値５以下の砂質土などの軟弱地盤においては、スパイラル杭を地中にねじ込む際の機械的強度が確保できれば、平鋼の厚さは薄くても良い。ただし、軟弱地盤には平鋼の幅は広い方がより好ましい。また、地盤の強度が強い場合には、一般的に、スパイラル杭の平鋼の厚さは厚く、幅も広い方が良い。スパイラル杭を地中にねじ込む際には、杭の先端を回転し、地中に杭を押し込む重機が不可欠であるが、軟弱地盤では、杭をねじ込む強さも低くなるため、重量が軽い機械でも対応が可能となる。さらに、より柔らかい地盤では、人力で杭をねじ込むことも可能となる。

【0023】

スパイラル杭が撓むためには、スパイラル杭の頭部を水平方向に移動させることが可能な程度の固さを有する地盤であることが必要となる。特に、田畑や干潟、砂地や砂利などが積層された場所などの軟弱な地盤では、本発明の根太基礎の施工方法を採用する利点が大きい。

【0024】

図３又は４の根太１は、断面が長方形の角材を使用しているが、根太１はこれらの材料に限定されず、Ｈ型鋼など種々の材料を使用することが可能である。

【0025】

図６～図８は、スパイラル杭と根太を接続する接続部材（金具）の例を示したものである。図６は、平鋼を曲げ、ネジ穴３２及び３３を開けたものである。ネジ穴３２は、根太１に金具３をボルトとナットで取り付けるための穴であり、根太の長手方向に対して長円状の穴を設けることで、根太と金具との間の位置調整を可能なように設定することができる。

【0026】

また、図６（ａ）の穴３３の形状は円形であるが、特許文献１に示すように、穴３３の形状についても、穴３２と同様に、長円状とすることも可能である。穴３３が形成されている面は、図６（ａ）に示すように、スパイラル杭を埋設する角度に合わせて、地面に平行な面に対して、少し折り曲げられている。

【0027】

図６（ｂ）は、図６（ａ）の金具３を用いて、スパイラル杭２を根太１に固定した状態を示している。スパイラル杭の頭部のボルト２ｂに、金具３の穴に挿入し、ナット２ｃを用いて両者を結合している。さらに、根太１と金具３とは、別のボルト４などの結合部材を用いて結合されている。

【0028】

図７は、接続部材（金具）を、棒状の鋼材３００を折り曲げて作成している。棒状の鋼材３００を図７（ａ）のように曲げ、両方の先端にネジ山を形成している。根太１に予め形成した穴に鋼材の先端部を貫通させて、根太１の両側からナット３０１で締め付け、固定している。根太とナットとの間には、必要に応じて座金を配置することも可能である。

【0029】

図７に示す接続部材（金具）は、棒状の鋼材３００をＵ字型に折り曲げ、先端部分（スパイラル杭を保持する部分）を傾斜させただけの構成であるため、比較的製造が容易である。しかも、スパイラル杭の頭部の位置調整も、Ｕ字型の傾斜させた部分の範囲で、移動調整が可能に設定できる。図７（ｂ）は、金具３００を用いて、スパイラル杭２を根太１に固定した様子を示したものである。金具３００とスパイラル杭との固定に際しては、必要に応じて、座金２ｄを用いて、ナット２ｃの締め付け力を、金具の広い範囲に及ぼすことができ、より確実な保持力を発揮することが可能となる。

【0030】

図８に示す接続部材（金具３１０）は、スパイラル杭の頭部に設けられたボルトを用いて、根太の方向に引き寄せる場合に、ボルト２ｂに加わる負荷を低減させるものである。ボルト２ｂだけでなく、スパイラル杭の捩じり平鋼の先端付近も一緒に引き寄せるよう構成することで、スパイラル杭の破損を防止している。具体的には、図８（ａ）に示すように、スパイラル杭の先端部分を収容可能な円筒部３１１を、接続部材（金具３１０）の連結部３１２の一端に固定する。円筒部３１１に収容するスパイラル杭の先端部分は、スパイラル部を捩じった部分が最低半回転以上含まれるように設定することが好ましい。連結部３１２の他端には、根太に固定する固定部３１３が接合されている。金具３１０を根太に固定した際に、スパイラル杭を地面の鉛直方向に対して傾けて保持するため、円筒部３１１を傾けて連結部３１２に固定している。

【0031】

図８（ｂ）は、接続部材にスパイラル杭を固定配置した状態を示したものである。ただし、図８（ａ）の連結部３１２は、特許文献２に示すような回転接続部を利用している。具体的には、連結部を２つに分け（符号３１２－１と３１２－２）、回転軸３１２－３で両者が回転可能に連結している。このような回転接続部を用いることで、スパイラル杭が埋設された角度が変化しても、同じ接続部材で対応が可能となる。また、特許文献２にも記載されているような、根太の上下方向に移動に対応して、スパイラル杭の頭部を水平方向に移動させ、スパイラル杭を地盤に押し付ける作用を発揮することできる。

【0032】

図３のスパイラル杭２は、根太１の沈み込みに対して、スパイラル杭２は一点鎖線Ｂの上方向に近い押上げ力を発揮するため、根太１が図の左方向に押されることとなる。また、図４のスパイラル杭２は、杭の長さ長いほど、一点鎖線Ｃの位置から一点鎖線Ａの位置に復元しようとする力が働き、根太１を図の右方向に引っ張る力が働く。このように、本発明の根太基礎の施工方法を用いた根太に対しては水平方向の力が働くため、複数のスパイラル杭を用いて、水平方向の力を互いに打ち消し合う構成を採用することが、好ましい。

【0033】

図９では、２つのスパイラル杭（２，２’）を一つの根太１に対して、互いに対向するように配置し、接続部材（３，３’）で根太１に固定している。このような構成により、一方のスパイラル杭により根太1に加わる水平方向の力を、他方のスパイラル杭で、互いに打ち消すよう設定することができる。さらに、図１０に示すように、根太１を上方から平面視した場合に、図１０（ａ）の一点鎖線から矢印Ｅの領域に示すように、１本の根太１に対して、互いに対向する位置にスパイラル杭（図では、杭の頭部を固定する金具のみ表示）を配置することができる。また、より多くのスパイラル杭を持ちることができる場合は、図１０（ａ）の一点鎖線の矢印Ｆの領域に示すように、１本の根太１の左右に、千鳥状（互い違い状態）でスパイラル杭を配置することも可能である。さらに、図１０（ｂ）に示すように、平面上に組み合わされて構成された根太１（図では４角形の根太の組体）に対して、根太１の全体に加わる水平方向の力が互いに打ち消し合うように、複数のスパイラル杭の配置を決定することも可能である。図１０（ｂ）では、根太１の組体全体の互いに対向する位置にスパイラル杭を配置している。

【0034】

さらに、図１１に示すように、一つの接続部材（金具３）で、複数本（図では２本）のスパイラル杭を固定することで、スパイラル杭が発生する水平方向の力を打ち消す方法もある。図１１（ａ）が示すように、接続部材（金具３）は、金具３の先端部分（スパイラル杭の頭部を挿入する穴（３３，３３’）を設けた部分）を、異なる方向に折り曲げている。図１１（ｂ）に示すように、複数のスパイラル杭（２，２’）を異なる方向に埋設し、各スパイラル杭の頭部のボルトを一つの金具３で一体的に固定することで、極めて強固に安定した基礎を設置することが可能となる。

【0035】

本発明で使用するスパイラル杭は、平鋼を捩じった先端にボルトを溶接したものに限定されず、特許文献３に開示され、図１１にも示すように、捩じった平鋼２ａの頭部に、円形や六角形等の多角形の板状体２ｆを溶接し、平鋼２ａの頭部の隙間２ｅに、ボルト２ｂの頭部２ｇを差し込み固定したスパイラル杭を採用することも可能である。図１１のスパイラル杭では、埋込の際に最初は手で捩じ込み、その後はインパクトレンチなどで板状体２ｆ叩くことで、スパイラル杭を容易に地盤に埋め込むことが可能となる。

【0036】

本発明で説明した根太基礎は、種々な構造物の杭基礎として用いることができるが、工期が短い簡単な工事で基礎を構築することができるので、例えば、農作物を栽培する農業用ハウスや、干拓地や干潟に設置される観測塔、ソーラーパネル支持架台などといった簡易構造物の杭基礎に用いて好適である。また、本発明で用いる「根太」は、床板を支持するための横木だけでなく、床材を支持せずに支柱を支持するためなどの横木をも包含するものである。例えば、農作物を栽培するビニールハウス等の床のない簡易構造物の基礎に本発明を適用する場合には、ハウスの支柱を支持するために地面に這わせる横木（根太）を設置固定する杭基礎にも適用することができる。

【産業上の利用可能性】

【0037】

本発明は、軟弱地盤であっても、安定した基礎を提供することが可能な、根太基礎の施工方法を提供することが可能となる。

【符号の説明】

【0038】

１ 根太
２ スパイラル杭
３ 接続部材（金具）

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】