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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】2024-11-22
(45)【発行日】2024-12-02
(54)【発明の名称】杭打設用ケーシング及び杭打設工法
(51)【国際特許分類】
E02D 5/26 20060101AFI20241125BHJP
E02D 5/56 20060101ALI20241125BHJP
E02D 5/60 20060101ALI20241125BHJP
E02D 5/72 20060101ALI20241125BHJP
E02D 7/22 20060101ALI20241125BHJP
【ＦＩ】
E02D5/26
E02D5/56
E02D5/60
E02D5/72
E02D7/22
【請求項の数】
5
(21)【出願番号】P 2021067683
(22)【出願日】2021-04-13
(65)【公開番号】P2022162718
(43)【公開日】2022-10-25
【審査請求日】2023-12-19
(73)【特許権者】
【識別番号】591226586
【氏名又は名称】兼松サステック株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100082418
【弁理士】
【氏名又は名称】山口 朔生
(74)【代理人】
【識別番号】100167601
【弁理士】
【氏名又は名称】大島 信之
(74)【代理人】
【識別番号】100201329
【弁理士】
【氏名又は名称】山口 真二郎
(74)【代理人】
【識別番号】100220917
【弁理士】
【氏名又は名称】松本 忠大
(72)【発明者】
【氏名】竹田 雅春
【審査官】荒井 良子
(56)【参考文献】
【文献】特開２０１３－１５１８５０（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０２０－００２５９８（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００４－０５２５３８（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００５－１３３２８９（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００５－２９９２０６（ＪＰ，Ａ）
【文献】米国特許出願公開第２０１３／０００４２４３（ＵＳ，Ａ１）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｅ０２Ｄ ５／２２－１３／１０
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
円筒状のケーシング本体と、前記ケーシング本体の下端付近の外周に放射状に複数設ける掘削フィンと、からなり、
前記掘削フィンは、下方から上方にかけて前記ケーシング本体から離れる方向に傾斜した傾斜部を有する断面三角形状である、
杭打設用ケーシング。
【請求項2】
請求項１に記載の杭打設用ケーシングにおいて、前記ケーシング本体の下部に、ケーシング掘削刃を設けることを特徴とする、
杭打設用ケーシング。
【請求項3】
請求項１又は２に記載の杭打設用ケーシングにおいて、前記ケーシング本体の前記掘削フィンの下部に、前記ケーシング本体の外周から水平に突設する平板状の転圧翼を有することを特徴とする、
杭打設用ケーシング。
【請求項4】
請求項１又は２に記載の杭打設用ケーシングを用いた杭打設工法であって、先端に先端掘削具を設けた杭を前記杭打設用ケーシングに挿入し、
前記杭打設用ケーシングを回転し、前記杭打設用ケーシングと前記杭を地盤中に貫入し、
前記杭打設用ケーシングのみを回転させながら引き上げて、前記掘削フィンにより、貫入した前記杭の周囲の土砂を掘削して落下させながら前記杭打設用ケーシングを引き抜き、前記杭を地盤中に残置することを特徴とする、
杭打設工法。
【請求項5】
請求項３に記載の杭打設用ケーシングを用いた杭打設工法であって、先端に先端掘削具を設けた杭を前記杭打設用ケーシングに挿入する挿入工程と、
前記杭打設用ケーシングを回転し、前記杭打設用ケーシングと前記杭を地盤中に貫入する貫入工程と、
前記杭打設用ケーシングのみを回転させながら所定の高さまで引き上げて、前記掘削フィンにより、貫入した前記杭の周囲の土砂を掘削して落下させる、掘削工程と、
前記杭打設用ケーシングを押し下げて、前記転圧翼によって前記杭の周囲の土砂を転圧する転圧工程と、
前記掘削工程と、前記転圧工程を、地盤中に残置した前記杭の略全長に亘って繰り返して行うことを特徴とする、
杭打設工法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、杭打設用ケーシング及び杭打設工法に関するものである。
【背景技術】
【0002】
近年、小規模住宅を支える支持杭として、鋼管杭やコンクリートパイルと比較してコストが安く、自然材であるため環境にも優しい木杭の需要が高まっている。
【0003】
木杭はねじり力に弱いため、そのまま鋼管杭のように回転圧入をすることができない。
このため、例えば特許文献１のように、先端に掘削具を設けた木杭をケーシング（スリーブ管）と一体として回転圧入し、ケーシングのみを回収して木杭を残置する地盤補強工法が提案されている。
このため、例えば特許文献１のように、先端に掘削具を設けた木杭をケーシング（スリーブ管）と一体として回転圧入し、ケーシングのみを回収して木杭を残置する地盤補強工法が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【文献】特開２０１２－２１４９９３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の地盤補強工法は、ケーシングを回収することで地盤と木杭周面との間に空隙が生じ、施工時に木杭が空隙内で傾き、安定しないおそれがある。
【0006】
本発明は、杭を回転圧入するとともに、安定した状態とすることができる、杭打設用ケーシング及び杭打設工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】
【0007】
上記目的を達成するためになされた本願の第１発明は、円筒状のケーシング本体と、前記ケーシング本体の下端付近の外周に放射状に複数設ける掘削フィンと、からなり、前記掘削フィンは、下方から上方にかけて前記ケーシング本体から離れる方向に傾斜した傾斜部を有する、杭打設用ケーシングを提供する。
本願の第２発明は、第１発明の杭打設用ケーシングにおいて、前記ケーシング本体の下部に、ケーシング掘削刃を設けることを特徴とする、杭打設用ケーシングを提供する。
本願の第３発明は、第１発明又は第２発明の杭打設用ケーシングにおいて、前記ケーシング本体の前記掘削フィンの下部に、前記ケーシング本体の外周から水平に突設する平板状の転圧翼を有することを特徴とする、杭打設用ケーシングを提供する。
本願の第４発明は、第１発明又は第２発明の杭打設用ケーシングを用いた杭打設工法であって、先端に先端掘削具を設けた杭を前記杭打設用ケーシングに挿入し、前記杭打設用ケーシングを回転し、前記杭打設用ケーシングと前記杭を地盤中に貫入し、前記杭打設用ケーシングのみを回転させながら引き上げて、前記掘削フィンにより、貫入した前記杭の周囲の土砂を掘削して落下させながら前記杭打設用ケーシングを引き抜き、前記杭を地盤中に残置することを特徴とする、杭打設工法を提供する。
本願の第５発明は、第３発明の杭打設用ケーシングを用いた杭打設工法であって、先端に先端掘削具を設けた杭を前記杭打設用ケーシングに挿入する挿入工程と、前記杭打設用ケーシングを回転し、前記杭打設用ケーシングと前記杭を地盤中に貫入する貫入工程と、前記杭打設用ケーシングのみを回転させながら所定の高さまで引き上げて、前記掘削フィンにより、貫入した前記杭の周囲の土砂を掘削して落下させる、掘削工程と、前記杭打設用ケーシングを押し下げて、前記転圧翼によって前記杭の周囲の土砂を転圧する転圧工程と、前記掘削工程と、前記転圧工程を、地盤中に残置した前記杭の略全長に亘って繰り返して行うことを特徴とする、杭打設工法を提供する。
本願の第２発明は、第１発明の杭打設用ケーシングにおいて、前記ケーシング本体の下部に、ケーシング掘削刃を設けることを特徴とする、杭打設用ケーシングを提供する。
本願の第３発明は、第１発明又は第２発明の杭打設用ケーシングにおいて、前記ケーシング本体の前記掘削フィンの下部に、前記ケーシング本体の外周から水平に突設する平板状の転圧翼を有することを特徴とする、杭打設用ケーシングを提供する。
本願の第４発明は、第１発明又は第２発明の杭打設用ケーシングを用いた杭打設工法であって、先端に先端掘削具を設けた杭を前記杭打設用ケーシングに挿入し、前記杭打設用ケーシングを回転し、前記杭打設用ケーシングと前記杭を地盤中に貫入し、前記杭打設用ケーシングのみを回転させながら引き上げて、前記掘削フィンにより、貫入した前記杭の周囲の土砂を掘削して落下させながら前記杭打設用ケーシングを引き抜き、前記杭を地盤中に残置することを特徴とする、杭打設工法を提供する。
本願の第５発明は、第３発明の杭打設用ケーシングを用いた杭打設工法であって、先端に先端掘削具を設けた杭を前記杭打設用ケーシングに挿入する挿入工程と、前記杭打設用ケーシングを回転し、前記杭打設用ケーシングと前記杭を地盤中に貫入する貫入工程と、前記杭打設用ケーシングのみを回転させながら所定の高さまで引き上げて、前記掘削フィンにより、貫入した前記杭の周囲の土砂を掘削して落下させる、掘削工程と、前記杭打設用ケーシングを押し下げて、前記転圧翼によって前記杭の周囲の土砂を転圧する転圧工程と、前記掘削工程と、前記転圧工程を、地盤中に残置した前記杭の略全長に亘って繰り返して行うことを特徴とする、杭打設工法を提供する。
【発明の効果】
【0008】
本発明は、上記した課題を解決するための手段により、次のような効果の少なくとも一つを得ることができる。
（１）ケーシング本体と先端掘削具とともに、杭を回転圧入できる。
（２）掘削フィンにより掘削された土砂が下方に落下して杭と孔壁との空隙を埋めるため、土砂により杭を拘束し、杭が安定した状態となる。
（１）ケーシング本体と先端掘削具とともに、杭を回転圧入できる。
（２）掘削フィンにより掘削された土砂が下方に落下して杭と孔壁との空隙を埋めるため、土砂により杭を拘束し、杭が安定した状態となる。
【図面の簡単な説明】
【0009】
【図1】本発明の杭打設用ケーシングの説明図（１）
【図2】本発明の杭打設用ケーシングと杭の説明図
【図3】本発明の杭打設用ケーシングと先端掘削具の平面図（１）
【図4】本発明の杭打設用ケーシングを用いた杭打設工法の説明図（１）
【図5】本発明の杭打設用ケーシングの説明図（２）
【図6】本発明の杭打設用ケーシングと先端掘削具の平面図（２）
【図7】本発明の杭打設用ケーシングを用いた杭打設工法の説明図（２）
【図8】本発明の杭打設用ケーシングの説明図（３）
【発明を実施するための形態】
【0010】
以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態について説明する。
【0011】
［実施例１］
［１］杭打設用ケーシングの構成
＜１＞全体構成
本発明の杭打設用ケーシングは、ケーシング本体１とケーシング本体１の外周に設ける掘削フィン２とからなる（図１）。
ケーシング本体１は、木杭３を内挿する。木杭３の先端（下端）にはケーシング連結部４２を有する先端掘削具４を固定し、ケーシング連結部４２とケーシング本体１に設けた凸片１１と、ケーシング本体１の正回転により連結、逆回転により連結解除する構成により、ケーシング本体１と先端掘削具４とを係合する。ただし、この構成に限らず、ケーシング本体１と先端掘削具４との係合は、正回転により連結、逆回転により連結解除する構成であれば適宜用いることができる。
以下に各構成部品を説明する。
なお、本実施例及び後述する実施例２は木杭３として説明するが、木製に限らず、鋼管やコンクリート製の杭にも本発明は適用可能である。
［１］杭打設用ケーシングの構成
＜１＞全体構成
本発明の杭打設用ケーシングは、ケーシング本体１とケーシング本体１の外周に設ける掘削フィン２とからなる（図１）。
ケーシング本体１は、木杭３を内挿する。木杭３の先端（下端）にはケーシング連結部４２を有する先端掘削具４を固定し、ケーシング連結部４２とケーシング本体１に設けた凸片１１と、ケーシング本体１の正回転により連結、逆回転により連結解除する構成により、ケーシング本体１と先端掘削具４とを係合する。ただし、この構成に限らず、ケーシング本体１と先端掘削具４との係合は、正回転により連結、逆回転により連結解除する構成であれば適宜用いることができる。
以下に各構成部品を説明する。
なお、本実施例及び後述する実施例２は木杭３として説明するが、木製に限らず、鋼管やコンクリート製の杭にも本発明は適用可能である。
【0012】
＜２＞ケーシング本体
ケーシング本体１は、木杭３を内挿可能な内径を有する鋼管からなる。
ケーシング本体１は、打設する木杭３よりも長尺とする。
ケーシング本体１は、木杭３を内挿可能な内径を有する鋼管からなる。
ケーシング本体１は、打設する木杭３よりも長尺とする。
【0013】
＜３＞掘削フィン
掘削フィン２は、ケーシング本体１の下端付近の外周に放射状に複数設ける金属製の部材である。
掘削フィン２は、下方から上方にかけてケーシング本体１から離れる方向に傾斜した傾斜部２１を有する、断面三角形状とする。
掘削フィン２は、ケーシング本体１の下端付近の外周に放射状に複数設ける金属製の部材である。
掘削フィン２は、下方から上方にかけてケーシング本体１から離れる方向に傾斜した傾斜部２１を有する、断面三角形状とする。
【0014】
［２］杭打設用ケーシングを用いた杭打設工法
次に、本発明の杭打設用ケーシングを用いた杭打設工法を説明する。
次に、本発明の杭打設用ケーシングを用いた杭打設工法を説明する。
【0015】
＜１＞木杭、先端掘削具
木杭３は、従来用いられている杉や唐松等からなる木製の杭であり、特別な加工を要しない。
先端掘削具４は、木杭３の先端（下端）を嵌挿して固定する鋼製の部材である。
本実施例においては、螺旋状の掘削刃４１を有するが、従来、回転圧入杭に用いられている先端刃部材を適宜利用してもよい。
ただし、掘削フィン２の最大掘削径ｒ１は、先端掘削具４の最大掘削径ｒ２よりも大きくする。
木杭３は、従来用いられている杉や唐松等からなる木製の杭であり、特別な加工を要しない。
先端掘削具４は、木杭３の先端（下端）を嵌挿して固定する鋼製の部材である。
本実施例においては、螺旋状の掘削刃４１を有するが、従来、回転圧入杭に用いられている先端刃部材を適宜利用してもよい。
ただし、掘削フィン２の最大掘削径ｒ１は、先端掘削具４の最大掘削径ｒ２よりも大きくする。
【0016】
＜２＞工程
＜２．１＞貫入工程
木杭３を挿入し、下端を先端掘削具４と連結したケーシング本体１を杭打機（図示せず）によって把持して地盤中に正回転させながら回転圧入する。木杭３はケーシング本体１に内挿された状態で、ケーシング本体１、先端掘削具４と共に貫入される。
ケーシング本体１の下端には先端掘削具４を連結しているため、ケーシング本体１の回転に伴って先端掘削具４も回転して地盤を掘削し、容易に回転圧入することができる。
回転圧入時のねじり力は、杭打機により把持したケーシング本体１と、ケーシング本体１と連結した先端掘削具４に作用するが、杭打機により把持していない木杭３には作用しない。そして、ケーシング本体１と先端掘削具４はいずれも鋼製のため、ねじり力によって変形、破損することがなく、ケーシング本体１と先端掘削具４とともに、木杭３を回転圧入できる。また、回転圧入であるため、先行掘りが不要となり、排土が発生することなく、無騒音、無振動で施工することができる。
ケーシング本体１の外周に設ける掘削フィン２は、傾斜部２１が上方から下方にかけてケーシング本体１側に傾斜しているため、周囲の地盤を必要以上に乱すことがない。
＜２．１＞貫入工程
木杭３を挿入し、下端を先端掘削具４と連結したケーシング本体１を杭打機（図示せず）によって把持して地盤中に正回転させながら回転圧入する。木杭３はケーシング本体１に内挿された状態で、ケーシング本体１、先端掘削具４と共に貫入される。
ケーシング本体１の下端には先端掘削具４を連結しているため、ケーシング本体１の回転に伴って先端掘削具４も回転して地盤を掘削し、容易に回転圧入することができる。
回転圧入時のねじり力は、杭打機により把持したケーシング本体１と、ケーシング本体１と連結した先端掘削具４に作用するが、杭打機により把持していない木杭３には作用しない。そして、ケーシング本体１と先端掘削具４はいずれも鋼製のため、ねじり力によって変形、破損することがなく、ケーシング本体１と先端掘削具４とともに、木杭３を回転圧入できる。また、回転圧入であるため、先行掘りが不要となり、排土が発生することなく、無騒音、無振動で施工することができる。
ケーシング本体１の外周に設ける掘削フィン２は、傾斜部２１が上方から下方にかけてケーシング本体１側に傾斜しているため、周囲の地盤を必要以上に乱すことがない。
【0017】
＜２．２＞ケーシング本体による周囲の地盤の掘削工程
先端掘削具４が支持層に到達するまでケーシング本体１を回転圧入した後、ケーシング本体１を逆回転して先端掘削具４との連結を解除する。
そして、ケーシング本体１を引上げながら回転させることで、掘削フィン２により周囲の地盤を掘削する。
木杭３はケーシング本体１に内挿しており、また先端掘削具４も木杭３より大径のため、ケーシング本体１をそのまま引き上げると、木杭３と掘削でできた孔壁との間には空隙が生じ、木杭３が空隙内で傾き、安定しないおそれがある。本発明においては、大径の掘削フィン２により掘削された土砂が下方に落下してこの空隙を埋めて木杭３を拘束するため、木杭３が安定した状態となる。
先端掘削具４が支持層に到達するまでケーシング本体１を回転圧入した後、ケーシング本体１を逆回転して先端掘削具４との連結を解除する。
そして、ケーシング本体１を引上げながら回転させることで、掘削フィン２により周囲の地盤を掘削する。
木杭３はケーシング本体１に内挿しており、また先端掘削具４も木杭３より大径のため、ケーシング本体１をそのまま引き上げると、木杭３と掘削でできた孔壁との間には空隙が生じ、木杭３が空隙内で傾き、安定しないおそれがある。本発明においては、大径の掘削フィン２により掘削された土砂が下方に落下してこの空隙を埋めて木杭３を拘束するため、木杭３が安定した状態となる。
【0018】
［実施例２］
＜１＞転圧翼
杭打設用ケーシングのケーシング本体１には、掘削フィン２の下部に転圧翼５を設けてもよい（図５）。
転圧翼５は、ケーシング本体１の外周に水平に突設する金属製の平板である。転圧翼５の最大径ｒ３は、掘削フィン２の最大掘削径ｒ１よりも小さく、先端掘削具４の最大掘削径ｒ２と略同一とする（図６）。
転圧翼５は、ケーシング本体１の周方向に連続させず、間隔Ｓを設ける。
＜１＞転圧翼
杭打設用ケーシングのケーシング本体１には、掘削フィン２の下部に転圧翼５を設けてもよい（図５）。
転圧翼５は、ケーシング本体１の外周に水平に突設する金属製の平板である。転圧翼５の最大径ｒ３は、掘削フィン２の最大掘削径ｒ１よりも小さく、先端掘削具４の最大掘削径ｒ２と略同一とする（図６）。
転圧翼５は、ケーシング本体１の周方向に連続させず、間隔Ｓを設ける。
【0019】
＜２＞転圧翼による転圧工程
杭打設用ケーシングに転圧翼５を設けた場合は、まず先端掘削具４が支持層に到達するまでケーシング本体１を回転圧入して木杭３を地盤中に貫入した後、ケーシング本体１を逆回転して先端掘削具４との連結を解除し、ケーシング本体１を引上げながら回転させることで、掘削フィン２により周囲の地盤を掘削する（図７（ａ））。転圧翼５は間隔Ｓを設けて立設するため、掘削フィン２により掘削された土砂は間隔Ｓを通じて下方に落下し、木杭３を孔壁との間の隙間を埋める。
そして、所定の高さまでケーシング本体１を引上げた後、ケーシング本体１を押し下げて、転圧翼５により、転圧翼５下方の土砂を転圧する（図７（ｂ））。土砂を転圧することにより、木杭３の拘束力が増し、より安定した状態とすることができる。
転圧後は、前回よりも高い位置まで、ケーシング本体１を引上げながら回転させて、掘削フィン２により周囲の地盤を掘削し（図７（ｃ））、ケーシング本体１を押し下げて、転圧翼５により転圧を行う（図７（ｄ））。転圧翼５は間隔Ｓを設けて立設するため、ケーシング本体１を回転し、転圧翼５の位置を前回の転圧時には間隔Ｓだった箇所に合わせて転圧することで、より均一に木杭３の周囲を転圧することができる。
そして、この周囲の掘削工程と転圧工程を繰り返すことにより、木杭３の全長に亘って周囲の土砂を転圧することができ、土砂による木杭３の拘束力が大きくなり、安定した支持構造とすることができる。
杭打設用ケーシングに転圧翼５を設けた場合は、まず先端掘削具４が支持層に到達するまでケーシング本体１を回転圧入して木杭３を地盤中に貫入した後、ケーシング本体１を逆回転して先端掘削具４との連結を解除し、ケーシング本体１を引上げながら回転させることで、掘削フィン２により周囲の地盤を掘削する（図７（ａ））。転圧翼５は間隔Ｓを設けて立設するため、掘削フィン２により掘削された土砂は間隔Ｓを通じて下方に落下し、木杭３を孔壁との間の隙間を埋める。
そして、所定の高さまでケーシング本体１を引上げた後、ケーシング本体１を押し下げて、転圧翼５により、転圧翼５下方の土砂を転圧する（図７（ｂ））。土砂を転圧することにより、木杭３の拘束力が増し、より安定した状態とすることができる。
転圧後は、前回よりも高い位置まで、ケーシング本体１を引上げながら回転させて、掘削フィン２により周囲の地盤を掘削し（図７（ｃ））、ケーシング本体１を押し下げて、転圧翼５により転圧を行う（図７（ｄ））。転圧翼５は間隔Ｓを設けて立設するため、ケーシング本体１を回転し、転圧翼５の位置を前回の転圧時には間隔Ｓだった箇所に合わせて転圧することで、より均一に木杭３の周囲を転圧することができる。
そして、この周囲の掘削工程と転圧工程を繰り返すことにより、木杭３の全長に亘って周囲の土砂を転圧することができ、土砂による木杭３の拘束力が大きくなり、安定した支持構造とすることができる。
【0020】
【符号の説明】
【0021】
１…ケーシング本体、１１…凸片
２…掘削フィン、２１…傾斜部
３…木杭
４…先端掘削具、４１…掘削刃、４２…ケーシング連結部
５…転圧翼
６…ケーシング掘削刃
２…掘削フィン、２１…傾斜部
３…木杭
４…先端掘削具、４１…掘削刃、４２…ケーシング連結部
５…転圧翼
６…ケーシング掘削刃
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】