JP2020117902A - 支柱用組立て基礎およびその構築方法 - Google Patents

Abstract

【課題】広い設置面積を必要としないとともに、ボルト締めのような面倒な作業やコンクリートの養生、固化といった工程が不要であり、短時間に構築することが可能な柱の組立て式基礎およびその構築方法を提供する。【解決手段】同一形状の複数のブロック（１１）が地中内に鉛直方向に積み重ねられた状態で埋設されてなる支柱用組立て基礎において、前記ブロックは、設置対象の支柱（２０）の外径よりも大きな円形もしくは長円形の開口を中心部に有する円環状または円筒状に形成され、開口が連続するようにして積み重ねられ、複数のブロックの前記開口が連なった貫通孔（１２Ａ）に支柱の下部が挿入され、複数のブロックの内周と支柱の下部の外周との間には常温硬化性材料（１３Ａ）が充填されているようにした。【選択図】図１

Description

本発明は、組立て式の支柱用基礎に関し、例えば電気鉄道における送電用の架線を支持する電化柱や信号機等を支承する支柱の基礎およびその構築に利用して好適な技術に関する。

従来、電化柱（電柱）や信号機等の支柱は、柱の下端部（基礎部）を地中に埋設したコンクリート製の基礎によって固定する方法が一般的であった。
かかる基礎の構築は、基礎を設ける前に地面に穴を掘ったのち生コンクリートを流し込んで固化させるという方法であるため、コンクリートの養生、固化に一定の期間が必要であるので、工事日数が長くなる。また、鉄道線路沿線は狭隘箇所のためタンクローリーやミキサー車の搬入が困難であるとともに、基礎１箇所当たりに使用する生コンクリートの量が少ないためタンクローリーやミキサー車を使用した供給は非効率であり、設置現場にて砂とセメントに水を加えた材料を練って生コンクリートを造る作業を行うのが一般的で、作業員の負担が大きいという問題点があった。さらに、夜間作業で行い、かつ１度に使用するコンクリート量が少量であるため、生コンクリートの供給先が少なくコストアップを招くという問題点があった。

そこで、例えば特許文献１に記載されているように、中央に立方体状の突出部を有し側面に段差部を有するコンクリート製のコア部材と、該コア部材の側面の段差部に密接する形状を一側面に有する複数のコンクリート製の連結用部材とを予め工場にて製造し、それらを設置現場へ運搬して組み合わせて一体とすることで基礎を短時間に構築することができる組立て式の基礎に関する発明が提案されている。

特開２０１７−１３３２１９号公報 特開２０１３−８７５３３号公報

しかしながら、特許文献１に記載されている組立て式の基礎は、中心のコア部材から外側に向かって複数の連結用部材を順に係合させて行くものであるため、比較的広い設置面積が必要であるとともに、コア部材と複数の連結用部材を結合するために多数のボルトを使用する構成であるため、ボルトを締めるのに多くの作業と時間を要する。また、２種類のブロックが必要であり、コストアップを招くという課題がある。
一方、予め工場にて製造した複数のコンクリート製ブロックを組み合わせることで基礎を構築する発明として、特許文献２に記載されているものもある。この発明は、同一形状のブロックを横方向と縦方向へ積み重ねることで基礎を構築するというもので、１種類のブロックのみ使用するため低コスト化が可能であるという利点がある。

しかし、特許文献２に記載されている組立て式の基礎は、軟弱地盤においてボックスカルバートを支持することに向けてなされたもので、支柱用の基礎に適用することは難しいとともに、比較的広い設置面積が必要である。
本発明は上記のような課題に着目してなされたもので、その目的とするところは、広い設置面積を必要としないとともに、ボルト締めのような面倒な作業やコンクリートの養生、固化といった工程が不要であり、短時間に構築することが可能な支柱の組立て式基礎およびその構築方法を提供することにある。

上記目的を達成するため、この発明は、
同一形状の複数のブロックが地中内に鉛直方向に積み重ねられた状態で埋設されてなる支柱用組立て基礎において、
前記ブロックは、設置対象の支柱の外径よりも大きな円形もしくは長円形の開口を中心部に有する円環状に形成され、
前記複数のブロックは、前記開口が連続するようにして積み重ねられ、前記複数のブロックの前記開口が連なった貫通孔に支柱の下部が挿入され、前記複数のブロックの内周と前記支柱の下部の外周との間には常温硬化性材料が充填されているように構成したものである。

上記のような構成を有する支柱用組立て基礎によれば、複数のブロックを横方向に並べるのではなく縦方向に積み重ねて基礎を構築するため、広い設置面積を必要としないとともに、ボルト締めのような面倒な作業が不要であり、短時間に構築作業を完了することができる。また、ブロックの内周と支柱の下部の外周との間に充填する常温硬化性材料（コンクリート）の量が少なく短時間に硬化（固化）するため、長時間にわたるコンクリートの養生、固化といった工程が不要となる。

ここで、望ましくは、積み重ねられた前記複数のブロックの周囲には井筒または鋼管が配設され、前記井筒または鋼管の内周と前記複数のブロックの外周との間には常温硬化性材料が充填されているように構成する。
これにより、積み重ねられた複数のブロックが互いにずれにくくなるとともに、井筒または鋼管によってブロックを外側から抑える力が作用するため、基礎の安定性や強度を高めることができる。

また、望ましくは、前記ブロックの上面には、２以上の埋込みナットが対称的に位置するように設ける。
これにより、埋込みナットにアイボルトを螺合することができ、吊り上げ用ワイヤの端部のフックをアイボルトに係合させることでブロックを軌陸車のクレーン等で持ち上げて容易に移動させて所定位置に設置することができ、作業性が向上する。

さらに、望ましくは、前記ブロックの下面の前記埋込みナットに対応する部位には、前記埋込みナットに螺合されるアイボルトを収容可能な凹部が形成されているようにする。
これにより、埋め込みナットに螺合したアイボルトを外さずに付けたままでブロックを積み重ねることができ、作業時間を短縮することができる。

また、望ましくは、 前記ブロックおよび前記支柱の下方には、前記ブロックおよび前記支柱の下面に接するように底板が設置されているように構成する。
これにより、底板で支柱の下面を支えることができるため、設置した支柱の安定性を高めることができる。

本出願の他の発明に係る支柱用組立て基礎の構築方法は、
支柱の設置位置に所定の深さの埋設用の穴を掘削する工程と、
前記埋設用の穴内に、井筒または鋼管を挿入する工程と、
前記井筒または鋼管の内側に、設置対象の支柱の外径よりも大きな円形もしくは長円形の開口を中心部に有する円環状に形成された複数のブロックを、前記開口が連続するようにして積み重ねる工程と、
積み重ねられた前記複数のブロックの連続した貫通孔に支柱の下部を挿入する工程と、
積み重ねられた前記複数のブロックの内周と前記支柱の下部の外周との間および前記井筒または鋼管の内周と前記複数のブロックの外周との間に常温硬化性材料を充填する工程と、を含むようにしたものである。

上記のような手順に従った支柱用組立て基礎の構築方法によれば、ボルト締めのような面倒な作業が不要であり、短時間に構築作業を完了することができる。また、ブロックの内周と支柱の下部の外周との間に充填する常温硬化性材料（コンクリート）の量が少なく短時間に硬化（固化）するため、長時間にわたるコンクリートの養生、固化といった工程が不要となる。

本発明の支柱用組立て式基礎および構築方法によれば、広い設置面積を必要としないとともに、ボルト締めのような面倒な作業やコンクリートの養生、固化といった工程が不要であり、短時間に基礎を構築することができるという効果がある。

本発明に係る支柱用組立て基礎の第１実施形態を示す斜視図である。 第１実施形態の組立て基礎の底面図である。 第１実施形態の組立て基礎の完成状態を示す図である。 （Ａ）は第１実施形態の組立て基礎を構成するコンクリート製ブロックの具体例を示す平面図、（Ｂ）はその正面図である。 第１実施形態の組立て基礎の構築手順の一例を示すフローチャートである。 本発明に係る支柱用組立て基礎の第２実施形態を示す斜視図である。 第２実施形態の組立て基礎の底面図である。 （Ａ）は第２実施形態の組立て基礎を構成するコンクリート製ブロックの具体例を示す平面図、（Ｂ）はその正面図である。 （Ａ）は第２実施形態の組立て基礎を構成するコンクリート製ブロックの具体例を示す側面図、（Ｂ）は自在形アイボルトを取り付けた状態を示す正面図である。

以下、図面を参照して、本発明に係る支柱用組立て基礎およびその構築方法の実施形態について詳細に説明する。
（第１実施形態）
図１〜図４は本発明に係る支柱用組立て基礎の第１実施形態を示すもので、このうち、図１は組立て基礎の斜視図、図２は組立て基礎の一部断面平面図、図３は組立て基礎を地中に埋設した状態を示す断面正面図、図４（Ａ）、（Ｂ）は基礎を構成するコンクリート製ブロックの具体例を示す平面図および正面図である。

図１に示すように、本実施形態の支柱用組立て基礎１０は、予め工場等にて製造された円環状をなすプレキャストコンクリート製のブロック１１を複数個鉛直方向に積み重ねた積層体１２を主体として構成されている。そして、上記コンクリート製ブロック１１の積層体１２の中央に形成された貫通孔１２Ａに電化柱２０の下部が挿入され、積層体１２の内周面と電化柱２０の外周面との間の隙間に生コンクリートやセメントミルク等の常温で硬化する硬化材が充填されて固化（硬化）した間隙材１３Ａが設けられている。貫通孔１２Ａの大きさ（直径）は、挿入される電化柱２０の径よりも数センチ（例えば１０ｃｍ）程度大きな値に設定されている。

また、コンクリート製ブロック１１の積層体１２の外側には、図２および図３に示すように、生コンクリートを用いてコンクリート製の円柱を形成する際に一般に用いられる型枠としての井筒１４が数センチ（例えば５ｃｍ）の間隔を置いて配設され、コンクリート製ブロック１１の積層体１２の外周面と井筒１４の内周面との間の隙間に上記同じ硬化材が充填されて固化（硬化）した間隙材１３Ｂが設けられている。井筒１４は、例えば合成樹脂やＦＲＰ（繊維強化樹脂）のような剛性が高く軽量な材料によって形成される。

さらに、本実施形態の支柱用組立て基礎１０においては、図３に示すように、コンクリート製ブロック１１の積層体１２およびその貫通孔１２Ａに挿入された電化柱２０の下方に、コンクリート等の剛性の高い材料で形成された底板１５が設置されている。また、特に限定されるものでないが、コンクリート製ブロック１１の積層体１２の上面には、見栄えを良くするとともに雨水の浸入を防止するための円筒状の化粧材１６が設置されている。なお、図３において、符号Ｇで示されているのは、地表面である。

本実施形態の支柱用組立て基礎１０を構成するコンクリート製ブロック１１は、図４に示すように、中央に上記貫通孔１２Ａを形成する円形の開口１１Ａを有し、上面の対称的な位置に一対のアイボルト１７Ａ，１７Ｂが設けられている。コンクリート製ブロック１１の上部には、上端に雌ネジ部を有する埋込み栓としてのＹインサート１８Ａ，１８Ｂが埋設されており、上記一対のアイボルト１７Ａ，１７ＢはＹインサート１８Ａ，１８Ｂに螺合されることでブロック１１に装着されている。また、コンクリート製ブロック１１の下面の上記Ｙインサート１８Ａ，１８Ｂに対応する位置には、アイボルト１７Ａ，１７Ｂを収容可能な大きさを有する截頭円錐形の凹部１１ａ，１１ｂが設けられている。
なお、図示しないが、ブロック１１は、内部に格子状に鉄筋が配されている。

上記のようにコンクリート製ブロック１１の上面の対称的な位置に一対のアイボルト１７Ａ，１７Ｂが設けられているため、アイボルト１７Ａ，１７Ｂに、吊り上げ用ワイヤの端部のフックを引っ掛けることで、軌陸車のクレーン等によりコンクリート製ブロック１１を吊り上げて移動させることができる。また、コンクリート製ブロック１１の下面にアイボルト１７Ａ，１７Ｂを収容可能な凹部１１ａ，１１ｂが設けられているため、吊り上げるのに使用したアイボルト１７Ａ，１７Ｂを付けたままで次のブロック１１を積み重ねることができる。
その結果、アイボルト１７Ａ，１７Ｂを取り外すことなく作業を進めることができ、作業時間を短縮することができる。ただし、化粧材１６を配設するような場合には最上段のブロック１１の上面のアイボルト１７Ａ，１７Ｂは取り外すのが良い。図１〜図３は、最上段のブロック１１の上面のアイボルト１７Ａ，１７Ｂを取り外した状態を示している。

上記実施形態の支柱用組立て基礎によれば、予め工場等にて製造されたコンクリート製ブロック１１を積み重ねることで基礎を構築することができるため、設置現場で生コンクリートを造るといった作業が不要となるとともに、ボルト締めのような面倒な作業やコンクリートの養生、固化といった工程が不要であるため、短時間に基礎を構築することができる。また、対象となる電化柱の高さ等に応じて積み重ねるコンクリート製ブロック１１の数を任意に選択できるので、所望の強度を有する基礎を構築することができるという利点がある。

次に、上記実施形態の支柱用組立て基礎の構築方法の手順を、図５のフローチャートを用いて説明する。
図１に示す支柱用組立て基礎１０の構築を開始するに当たっては、対象となる電化柱の高さ等に応じて積み重ねるコンクリート製ブロック１１の径および数が決定され、それに応じて使用する井筒１４が選択され、電化柱２０と共に作業現場に運搬されているものとする。

基礎の構築が開始されると、先ず対象となる電化柱の設置位置に、選択した井筒１４の径と同等な大きさの埋設用の穴を掘削し（ステップＳ１）、掘削した埋設用の穴の中に井筒１４を挿入しながら穴を掘り下げる（ステップＳ２）。
続いて、コンクリート製ブロック１１の上面のＹインサート１８Ａ，１８Ｂにアイボルト１７Ａ，１７Ｂを螺合させて取り付け、該アイボルト１７Ａ，１７Ｂに吊り上げ用ワイヤの端部のフックを通す（ステップＳ３）。

その後、クレーン等でブロック１１を吊り上げて、ステップＳ２で設置した井筒１４の内部に、所定数のコンクリート製ブロック１１を開口１１Ａが連続するように積み重ねて積層体１２を設置する（ステップＳ４）。続いて、積層体１２の一番上のコンクリート製ブロック１１の上面に装着されているアイボルト１７Ａ，１７Ｂを外す（ステップＳ５）。

次に、設置対象の電化柱２０をクレーンで吊り上げて、積み重ねたコンクリート製ブロック１１の積層体１２の中央の連続する貫通孔１２Ａ内に電化柱２０の下部を挿入させ、電化柱２０が中央に位置しかつ鉛直姿勢となるように位置および姿勢を調整し（ステップＳ６）、積層体１２の内周面と電化柱２０の外周面との間の隙間とコンクリート製ブロック１１の積層体１２の外周面と井筒１４の内周面との間の隙間に常温硬化性材料を充填する（ステップＳ７）。そして、次のステップＳ８で所定時間放置して常温硬化性材料を固化（硬化）させた後、一番上のブロックの上面に土を被せて（ステップＳ９）、基礎の構築が終了する。化粧材１６を使用する場合には、ステップＳ９の前に配設を行う。

（第２実施形態）
次に、図６〜図９を用いて本発明に係る支柱用組立て基礎の第２の実施形態について説明する。図６〜図９のうち、図６は組立て基礎の斜視図、図７は組立て基礎の一部断面平面図、図８（Ａ）、（Ｂ）は基礎を構成するコンクリート製ブロックの具体例を示す平面図および正面図、図９（Ａ）はコンクリート製ブロックの側面図、図９（Ｂ）はコンクリート製ブロックの上面に自在形アイボルトを付けた状態を示す正面図である。

図６に示すように、本実施形態の支柱用組立て基礎１０は、予め工場等にて製造された円筒状をなすプレキャストコンクリート製のブロック１１を複数個鉛直方向に積み重ねた積層体１２を主体として構成されている。第１実施形態のもの比べてコンクリート製ブロック１１の径は小さく、高さは相対的に大きく設計されている。
本実施形態の支柱用組立て基礎１０においては、第１実施形態と同様、上記コンクリート製ブロック１１の積層体１２の中央に形成された貫通孔１２Ａに電化柱２０の下部が挿入され、コンクリート製ブロック１１の積層体１２の内周面と電化柱２０の外周面との間の隙間に生コンクリートやセメントミルク等の常温で硬化する硬化材が充填されて固化（硬化）した間隙材１３Ａが設けられている。貫通孔１２Ａの大きさ（直径）は、挿入される電化柱２０の径よりも数センチ（例えば５ｃｍ）程度大きな値に設定されている。

また、コンクリート製ブロック１１の積層体の外側には、図７および図８に示すように、一般に用いられる鋼管杭１９が数センチ（例えば１ｃｍ）の間隔を置いて配設され、コンクリート製ブロック１１の積層体１２の外周面と井筒１４の内周面との間の隙間に上記と同じ硬化材が充填されて固化（硬化）した間隙材１３Ｂが設けられている。
鋼管杭１９は、上端にフランジ部１９ａが形成されており、杭打機と呼ばれる重機もしくは軌陸車のアームによってフランジ部１９ａを把持して、スクリューで穴を掘りつつ押し下げることで地中に埋設される。フランジ部１９ａは、平面視で矩形状をなしており、コンクリート製ブロック１１の積層体１２の長さよりも長い鋼管杭１９が使用される。

本実施形態の支柱用組立て基礎１０を構成するコンクリート製ブロック１１の上面には、図８（Ａ）に示すように、９０度の角度をおいて上端に雌ネジ部を有する４個のＹインサート１８Ａ〜１８Ｄの埋設されており、このうち対称的な位置にある一対のＹインサート１８Ａ，１８Ｃにアイボルト１７Ａ，１７Ｂが螺合されている。また、残る一対のＹインサート１８Ｃ，１８Ｄには、図９（Ｂ）に示すように、フレノリングボルトあるいはマルチアイボルト（登録商標）と呼ばれる直交２軸を中心に回転自在なリングを有する自在形アイボルト２７Ａ，２７Ｂが螺合可能にされている。
さらに、コンクリート製ブロック１１の下端には、図９に示すように、上記一対のアイボルト１７Ａ，１７Ｂに対応する位置に、アイボルト１７Ａ，１７Ｂを収容可能な大きさを有する切欠き部１１ｃ，１１ｄが設けられている。

上記のようにコンクリート製ブロック１１の下面にアイボルト１７Ａ，１７Ｂを収容可能な切欠き部１１ｃ，１１ｄが設けられているため、吊り上げるのに使用したアイボルト１７Ａ，１７Ｂを付けたままで次のブロック１１を積み重ねることができる。
また、コンクリート製ブロック１１の上面の対称的な位置に一対の自在形アイボルト２７Ａ，２７Ｂが設けられているため、運搬直後に横たわるように載置されているコンクリート製ブロック１１の自在形アイボルト２７Ａ，２７Ｂに、吊り上げ用ワイヤの端部のフックを引っ掛けて軌陸車のクレーン等により持ち上げることができる。そして、その際に、自在形アイボルトのリング部が回転することでＹインサート１８Ｃ，１８Ｄに大きなねじれ応力が作用して破損されるのを回避しつつ、コンクリート製ブロック１１を垂直に起こしてから吊り上げて移動させることができる。

以上本発明者によってなされた発明を実施形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施形態に限定されるものではない。例えば、前記実施形態においては、井筒１４または鋼管杭１９の内周と複数のコンクリート製ブロックの外周との間に常温硬化性材料としてセメントミルクを充填する工程と、および積み重ねられた複数のコンクリート製ブロックの内周と支柱の下部の外周との間にセメントミルクを充填する工程を同時に行なっているが、別々に行うようにしても良い。
また、前記実施形態においては、常温硬化性材料としてセメントミルクを使用しているが、合成樹脂や接着剤などを充填するようにしても良い。

さらに、コンクリート製ブロック１１に形成する開口１１Ａは、円形に限定されず長円形等であっても良い。開口１１Ａを長円形とすることで、支柱２０の下端部を挿入した後に、支柱２０をずらして位置を調整することができるようになる。
また、前記第１実施形態においては、コンクリート製ブロック１１の上面にアイボルト１７Ａ，１７Ｂが螺合可能な一対のＹインサート１８Ａ，１８Ｂを埋設しているが、Ｙインサートの数は、２個に限定されず、対称的な配置であれば３個以上設けても良い。また、ブロック１１は、コンクリート製に限定されず、合成樹脂等の剛性材料で形成されたものであっても良い。

さらに、前記実施形態において説明した方法によって組立て基礎を構築した後に、井筒１４や鋼管杭１９の周囲の土壌に、例えばセメントスラリーのような固化剤を注入して固化させることで基礎の強度を高めるようにしても良い。
また、前記実施形態においては、電化柱の基礎の構築に適用したものを説明したが、本発明は電化柱に限定されず、信号機や器具箱等を支承する支柱の基礎の構築にも利用することができる。

１０ 支柱用組立て基礎
１１ コンクリート製ブロック
１１Ａ 開口
１２ 積層体
１２Ａ 貫通孔
１３Ａ,１３Ｂ 間隙材
１４ 井筒
１７Ａ，１７Ｂ アイボルト
１８Ａ〜１８Ｄ Ｙインサート（埋込みナット）
２７Ａ，２７Ｂ 自在形アイボルト
１９ 鋼管杭
２０ 電化柱

Claims (6)

1. 同一形状の複数のブロックが地中内に鉛直方向に積み重ねられた状態で埋設されてなる支柱用組立て基礎であって、
   前記ブロックは、設置対象の支柱の外径よりも大きな円形もしくは長円形の開口を中心部に有する円環状または円筒状に形成され、
   前記複数のブロックは、前記開口が連続するようにして積み重ねられ、前記複数のブロックの前記開口が連なった貫通孔に支柱の下部が挿入され、前記複数のブロックの内周と前記支柱の下部の外周との間には常温硬化性材料が充填されていることを特徴とする支柱用組立て基礎。
2. 積み重ねられた前記複数のブロックの周囲には井筒または鋼管が配設され、前記井筒または鋼管の内周と前記複数のブロックの外周との間には常温硬化性材料が充填されていることを特徴とする請求項１に記載の支柱用組立て基礎。
3. 前記ブロックの上面には、２以上の埋込みナットが対称的に位置するように設けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載の支柱用組立て基礎。
4. 前記ブロックの下面の前記埋込みナットに対応する部位には、前記埋込みナットに螺合されるアイボルトを収容可能な凹部が形成されていることを特徴とする請求項３に記載の支柱用組立て基礎。
5. 前記ブロックおよび前記支柱の下方には、前記ブロックおよび前記支柱の下面に接するように底板が設置されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の支柱用組立て基礎。
6. 支柱の設置位置に所定の深さの埋設用の穴を掘削する工程と、
   前記埋設用の穴内に、井筒または鋼管を挿入する工程と、
   前記井筒または鋼管の内側に、設置対象の支柱の外径よりも大きな円形もしくは長円形の開口を中心部に有する円環状に形成された複数のブロックを、前記開口が連続するようにして積み重ねる工程と、
   積み重ねられた前記複数のブロックの連続した貫通孔に支柱の下部を挿入する工程と、
   積み重ねられた前記複数のブロックの内周と前記支柱の下部の外周との間および前記井筒または鋼管の内周と前記複数のブロックの外周との間に常温硬化性材料を充填する工程と、
   を含むことを特徴とする支柱用組立て基礎の構築方法。

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