(57)【要約】      （修正有）【課題】基礎構造体の補強に際し、補強杭を安定的に固定し、基礎補強部の押し抜き破壊を防止することができる基礎構造体の補強構造及びその方法を提供する。【解決手段】内部に補強筋１１，１２が配置される基礎構造体１を、補強杭２を用いて補強する方法は、基礎構造体１の補強杭２を設置する位置に、基礎構造体１を鉛直方向に貫通するように杭挿入孔１４を形成する挿入孔形成工程、下方広がりを有する杭挿入孔１４に補強杭２を、補強杭２の上端部が杭挿入孔１４内に位置するように挿入する杭挿入工程、及び杭挿入孔１４にグラウト材を注入して硬化させ、杭固定部３を形成する杭固定工程を行う。【選択図】図１
2020105719.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
補強杭を用いて基礎構造体を補強する基礎構造体の補強方法であって、
前記補強杭の設置箇所に、前記基礎構造体を鉛直方向に貫通するように杭挿入孔を形成する挿入孔形成工程と、
前記補強杭の上端部が前記杭挿入孔内に位置するように前記補強杭を前記杭挿入孔に挿入する杭挿入工程と、
前記杭挿入孔にグラウト材を注入して硬化させ、前記杭挿入孔内に前記補強杭の上部を固定する杭固定部を形成する杭固定工程とを行い、
前記杭挿入孔が下方に向かって広がるテーパー状挿入孔であり、前記杭挿入孔に挿入した前記補強杭と、前記杭挿入孔内に形成した前記杭固定部とで基礎補強部を構成する
基礎構造体の補強方法。
【請求項２】
前記挿入孔形成工程を、
前記基礎構造体における前記補強杭の前記設置箇所を円筒状の貫通孔を削孔する円筒削孔工程と、
前記貫通孔の側面を水平方向に掘削して、下方に向かって広がるテーパー状の拡張部を形成する拡張部形成工程とを行う
請求項１に記載の基礎構造体の補強方法。
【請求項３】
前記基礎構造体は、
内部における上下に鉄筋が配置されており、
前記拡張部を、上側の前記鉄筋と下側の前記鉄筋との間に形成する
請求項２に記載の基礎構造体の補強方法。
【請求項４】
前記杭挿入工程において、
前記補強杭を挿入した後、外周面に複数の貫通孔を有する補強管を前記杭挿入孔に挿入する
請求項１乃至３のうちいずれかに記載の基礎構造体の補強方法。
【請求項５】
前記補強管は、
下部に下プレートが設けられ、
該下プレートは、上記補強杭の上端を連結する連結孔が設けられている
請求項４に記載の基礎構造体の補強方法。
【請求項６】
前記貫通孔は、
前記補強管の外周面を切開して径方向に曲げて形成される
請求項４または５に記載の基礎構造体の補強方法。
【請求項７】
前記杭挿入孔における前記拡張部の一部に固定溝部が設けられる
請求項１乃至３のうちいずれかに記載の基礎構造体の補強方法。
【請求項８】
前記杭挿入工程は、
ボーリング機を用いて、地盤の最上層に位置する埋設層をボーリングすることにより、ボーリング部を形成するボーリング工程と、
ねじ込み式パイルである前記補強杭を前記ボーリング部に挿入し、該補強杭の端部分の吐出口から空気を注入しながら該補強杭を回転させることによって、前記埋設層の下に位置する前記地盤の一部を削孔する地盤削孔工程と、
回転する前記補強杭の吐出口からグラウト材を吐出させて前記地盤にグラウト注入を行い、該地盤の抵抗に基づく該補強杭のトルク値によって判別した支持層に前記補強杭を挿入する第１補強杭挿入工程と、
前記補強杭を支える前記支持層の支持力を増強させる支持力増強工程と、
前記補強杭の回転が所定の回転数まで回復したら、前記地盤にグラウト注入を行いながら、該補強杭を一定の深さまで挿入する第２補強杭挿入工程とを行う
請求項１乃至７のうちいずれかに記載の基礎構造体の補強方法。
【請求項９】
前記支持力増強工程において、
前記補強杭を挿入した底部から所定間隔引き上げ、
該地盤中に吐出された前記グラウト材が前記地盤と攪拌混合されるように前記補強杭を正転し、該地盤の支持力を増加させる
請求項８に記載の基礎構造体の補強方法。
【請求項１０】
前記支持力増強工程において、
前記補強杭を前記地盤から一定の長さ分を引き抜く杭引き抜きと、引き抜いた前記補強杭を前記地盤に貫入させる杭貫入とを繰り返し、前記地盤の支持力を増加させる
請求項８または９に記載の基礎構造体の補強方法。
【請求項１１】
前記支持力増強工程において、
前記補強杭の前記吐出口から空気を吐出させながら前記地盤を圧密して該地盤の支持力を増加させる
請求項８乃至１０のうちいずれかに記載の基礎構造体の補強方法。
【請求項１２】
前記地盤削孔工程の後、かつ前記第１補強杭挿入工程の前に、
前記地盤上に露出している設置済みの前記補強杭の上端に、挿入する前記補強杭を固定して結合させる結合工程を行う
請求項８乃至１１のうちいずれかに記載の基礎構造体の補強方法。
【請求項１３】
前記第２補強杭挿入工程後に、
前記補強杭の内部、前記補強杭が挿入された地盤、及び、前記地盤と挿入された前記補強杭との間の空間のうち少なくともいずれかに前記グラウト材を充填し、前記補強杭の荷重を増加させる
請求項８乃至１２のうちいずれかに記載の基礎構造体の補強方法。
【請求項１４】
前記杭挿入孔内に露出している前記補強杭の上端に杭切断プレートを取り付けるプレート取付け工程を行う
請求項８乃至１３のうちいずれかに記載の基礎構造体の補強方法。
【請求項１５】
補強杭を用いて基礎構造体を補強する基礎構造体の補強構造であって、
前記補強杭の設置箇所に、前記基礎構造体を鉛直方向に貫通するように削孔された杭挿入孔の内部に前記補強杭の上端部が位置するように前記杭挿入孔に挿入された前記補強杭と、
前記杭挿入孔に注入され、硬化したグラウト材によって構成され、前記杭挿入孔内における前記補強杭の上部を固定する杭固定部とが備えられ、
前記杭挿入孔が下方に向かって広がるテーパー状挿入孔であり、前記杭挿入孔に挿入した前記補強杭と、前記杭挿入孔内に形成した前記杭固定部とで基礎補強部を構成する
基礎構造体の補強構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、補強杭で補強する基礎構造体の補強構造並びにその方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
基礎構造体を補強するための方法として、例えば、基礎構造体の内部に挿入孔を削孔し、その挿入孔を通して径の小さい杭（以下において小径杭という）を挿入するとともに、グラウト注入を行い、地盤に固定する方法がある。このような補強方法は、小径杭の先端支持力及びグラウト材の周面摩擦によって地盤を補強するものである。
【０００３】
しかし、上述の補強方法には、小径杭を地盤に挿入する際に生じる偏心により小径杭が挿入孔の内部で一方に傾くことに起因し、グラウト材が小径杭の上端まで均等に充填されなかったり、グラウト材の厚さが均一にならないことで小径杭の上端が安定的に固定されないおそれがあった。  
さらに、小径杭を円筒形の挿入孔に挿入するとともに、グラウト材を注入し地中に固定すると、硬化したグラウト材と挿入孔との間において押し抜き破壊が生じるおそれがあった。
【０００４】
これらの問題に対し、特許文献１には、図１９に示すように挿入孔１２ａを形成し、固定アンカー１６を用いて固定する補強方法が開示されている。  
上記特許文献１に開示の補強方法は、傾斜させた固定アンカー１６を、挿入孔１２ａを超える大きさに広げて基礎構造体に固定するように構成されている。そのため、補強構造における構造安定性を向上させることはできるものの、構造が複雑で施工性が低く、管理が難しいため、品質の安定性が低いという課題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】韓国公開特許第１０−１６３３２８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
そこでこの発明は、基礎構造体の補強に際し、補強杭を安定的に固定し、基礎補強部の押し抜き破壊を防止することができる基礎構造体の補強構造及びその方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】
この発明は、補強杭を用いて基礎構造体を補強する基礎構造体の補強方法であって、前記補強杭の設置箇所に、前記基礎構造体を鉛直方向に貫通するように杭挿入孔を形成する挿入孔形成工程と、前記補強杭の上端部が前記杭挿入孔内に位置するように前記補強杭を前記杭挿入孔に挿入する杭挿入工程と、前記杭挿入孔にグラウト材を注入して硬化させ、前記杭挿入孔内に前記補強杭の上部を固定する杭固定部を形成する杭固定工程とを行い、前記杭挿入孔が下方に向かって広がるテーパー状挿入孔であり、前記杭挿入孔に挿入した前記補強杭と、前記杭挿入孔内に形成した前記杭固定部とで基礎補強部を構成することを特徴とする。
【０００８】
またこの発明は、補強杭を用いて基礎構造体を補強する基礎構造体の補強構造であって、前記補強杭の設置箇所に、前記基礎構造体を鉛直方向に貫通するように削孔された杭挿入孔の内部に前記補強杭の上端部が位置するように前記杭挿入孔に挿入された前記補強杭と、前記杭挿入孔に注入され、硬化したグラウト材によって構成され、前記杭挿入孔内における前記補強杭の上部を固定する杭固定部とが備えられ、前記杭挿入孔が下方に向かって広がるテーパー状挿入孔であり、前記杭挿入孔に挿入した前記補強杭と、前記杭挿入孔内に形成した前記杭固定部とで基礎補強部を構成することを特徴とする。
【０００９】
この発明により、基礎構造体の内部に下方広がりの円錐台形状の杭固定部が形成され、前記杭挿入孔に挿入した前記補強杭と、前記杭挿入孔内に形成した前記杭固定部とで基礎補強部を構成するため、接地圧または杭固定部の外周面の摩擦せん断力により、基礎補強部と基礎構造体における接触面との間の押し抜きせん断破壊を防止することができる。
【００１０】
また、補強杭の上端が基礎構造体を貫通する挿入孔の拡張された部分に位置するため、グラウト材を補強杭の上部の周りに均等に充填することができる。さらに、杭固定部の厚さを均一に形成できるため、補強杭を安定的に固定することができ、補強杭の上端を堅固に固定することができる。
【００１１】
さらに、基礎構造体の補強に際し、本発明は、補強杭の上端が下方広がりの挿入孔内に位置するよう補強杭を地盤に挿入し、補強杭の上部にグラウト材によって杭固定部を形成するため、構造が単純であり施工が容易である。
【００１２】
さらにまた、本発明は、仮に、補強杭をねじ込み式パイルで構成し、ねじ込み式パイルで構成する補強杭を地盤の一定の深さまで挿入する場合においても、地盤に対するねじ込み式パイルの先端支持力を向上させることができ、かつ、ねじ込み式パイルを地盤に挿入するのに要する時間及び労力を大きく削減することができる。  
なお、グラウト材を注入するグラウト注入は薬液を注入する薬液注入であってもよい。また、ねじ込み式パイルはらせん杭ともいう。さらに、摩擦せん断力は周面摩擦力ともいう。
【００１３】
この発明の態様として、前記挿入孔形成工程を、前記基礎構造体における前記補強杭の前記設置箇所を円筒状の貫通孔を削孔する円筒削孔工程と、前記貫通孔の側面を水平方向に掘削して、下方に向かって広がるテーパー状の拡張部を形成する拡張部形成工程とを行ってもよい。
【００１４】
またこの発明の態様として、前記基礎構造体は、内部における上下に鉄筋が配置されており、前記拡張部を、上側の前記鉄筋と下側の前記鉄筋との間に形成してもよい。  
またこの発明の態様として、前記杭挿入工程において、前記補強杭を挿入した後、外周面に複数の貫通孔を有する補強管を前記杭挿入孔に挿入してもよい。
【００１５】
またこの発明の態様として、前記補強管は、下部に下プレートが設けられ、該下プレートは、上記補強杭の上端を連結する連結孔が設けられていてもよい。  
またこの発明の態様として、前記貫通孔は、前記補強管の外周面を切開して径方向に曲げて形成されてもよい。
【００１６】
またこの発明の態様として、前記杭挿入孔における前記拡張部の一部に固定溝部が設けられてもよい。  
またこの発明の態様として、前記杭挿入工程は、ボーリング機を用いて、地盤の最上層に位置する埋設層をボーリングすることにより、ボーリング部を形成するボーリング工程と、ねじ込み式パイルである前記補強杭を前記ボーリング部に挿入し、該補強杭の端部分の吐出口から空気を注入しながら該補強杭を回転させることによって、前記埋設層の下に位置する前記地盤の一部を削孔する地盤削孔工程と、回転する前記補強杭の吐出口からグラウト材を吐出させて前記地盤にグラウト注入を行い、該地盤の抵抗に基づく該補強杭のトルク値によって判別した支持層に前記補強杭を挿入する第１補強杭挿入工程と、前記補強杭を支える前記支持層の支持力を増強させる支持力増強工程と、前記補強杭の回転が所定の回転数まで回復したら、前記地盤にグラウト注入を行いながら、該補強杭を一定の深さまで挿入する第２補強杭挿入工程とを行ってもよい。
【００１７】
またこの発明の態様として、前記支持力増強工程において、前記補強杭を挿入した底部から所定間隔引き上げ、該地盤中に吐出された前記グラウト材が前記地盤と攪拌混合されるように前記補強杭を正転し、該地盤の支持力を増加させてもよい。
【００１８】
またこの発明の態様として、前記支持力増強工程において、前記補強杭を前記地盤から一定の長さ分を引き抜く杭引き抜きと、引き抜いた前記補強杭を前記地盤に貫入させる杭貫入とを繰り返し、前記地盤の支持力を増加させてもよい。
【００１９】
またこの発明の態様として、前記支持力増強工程において、前記補強杭の前記吐出口から空気を吐出させながら前記地盤を圧密して該地盤の支持力を増加させてもよい。
【００２０】
またこの発明の態様として、前記地盤削孔工程の後、かつ前記第１補強杭挿入工程の前に、前記地盤上に露出している設置済みの前記補強杭の上端に、挿入する前記補強杭を固定して結合させる結合工程を行ってもよい。
【００２１】
またこの発明の態様として、前記第２補強杭挿入工程後に、前記補強杭の内部、前記補強杭が挿入された地盤、及び、前記地盤と挿入された前記補強杭との間の空間のうち少なくともいずれかに前記グラウト材を充填し、前記補強杭の荷重を増加させてもよい。  
またこの発明の態様として、前記杭挿入孔内に露出している前記補強杭の上端に杭切断プレートを取り付けるプレート取付け工程を行ってもよい。
【発明の効果】
【００２２】
この発明により、基礎構造体の補強に際し、補強杭を安定的に固定し、基礎補強部の押し抜き破壊を防止することができる基礎構造体の補強構造及びその方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明による基礎構造体の補強方法の工程ごとの過程を示す図。
【図２】挿入孔を形成する施工順序を示す図。
【図３】杭固定部の荷重支持の概念を示す図。
【図４】補強管の一例を示す斜視図。
【図５】補強管が挿入された基礎構造体を示す側断面図。
【図６】補強管と補強杭との接続関係を示す側断面図。
【図７】屈曲板を有する補強管を示す側断面図。
【図８】拡張部の様々な例を示す図。
【図９】本発明による基礎補強方法の杭挿入工程を示す図。
【図１０】本発明による基礎補強方法の杭挿入工程を示す図。
【図１１】本発明による基礎補強方法の杭挿入工程を示す図。
【図１２】本発明による基礎補強方法の杭挿入工程を示す図。
【図１３】本発明による基礎補強方法の杭挿入工程を示す図。
【図１４】補強杭を用いて地盤の支持力を増加させる過程を示す図。
【図１５】補強杭を用いて地盤の支持力を増加させる過程を示す図。
【図１６】補強杭を用いて地盤の支持力を増加させる過程を示す図。
【図１７】基礎補強方法の工程を順に示す施工フローチャート。
【図１８】基礎補強方法の杭挿入工程を順に示す施工フローチャート。
【図１９】従来技術による基礎補強部を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。  
まず、図１乃至図９を参照しながら、本発明の基礎補強方法により補強する基礎補強構造について説明する。
【００２５】
本発明による基礎補強構造は、内部に補強筋１１，１２が配置された基礎構造体１を補強する構造であって、基礎構造体１における補強杭２の設置箇所に基礎構造体１を鉛直方向に貫通する杭挿入孔１４が形成され、下方広がりの杭挿入孔１４に挿入され、上端の一部が杭挿入孔１４内に位置するように地盤に貫入される補強杭２と、グラウト材を杭挿入孔１４に充填して形成された杭固定部３とで構成する基礎補強部Ｘで構成している。
【００２６】
基礎構造体１はコンクリート部１３で構成する鉄筋コンクリート基礎であり、コンクリート部１３の内部に補強筋１１，１２が配置される。杭固定部３は、基礎構造体１を鉛直方向に貫通する杭挿入孔１４に補強杭２を挿入して、グラウト注入して形成される。
【００２７】
補強杭２を挿入する杭挿入孔１４は、後述する下方広がりのテーパー形状を有している。  
杭挿入孔１４に挿入された補強杭２の上端の一部は杭挿入孔１４内に位置していて、とくに、補強杭２の上端は、杭挿入孔１４のうちの幅が拡張された拡張部１４２に配置されている。
【００２８】
杭挿入孔１４は、円筒部１４１及び拡張部１４２を有しており、拡張部１４２は上補強筋１１と下補強筋１２との間に形成されている。  
補強管４は、補強管４の下部が補強杭２の外側を囲むようにして、杭挿入孔１４に挿入されている。
【００２９】
加えて、補強管４の外周面には、図５に示すようにグラウト材が導通できる複数の貫通孔４１が形成されており、また、補強管４の下部の中心には、補強杭２の上端にネジ連結できるように、下プレート４２が結合されている。
【００３０】
このような基礎補強構造について、その補強方法とともに、以下において詳しく説明する。  
基礎構造体１の補強方法の工程ごとの過程を示す図である図１及び図１７に示すように、内部に補強筋１１，１２が配置される基礎構造体１を、補強杭２を用いて補強する方法は、基礎構造体１における補強杭２の設置箇所に、基礎構造体１を鉛直方向に貫通するように杭挿入孔１４を形成する挿入孔形成工程（ステップｓ１）、下方広がり状の杭挿入孔１４に補強杭２を、補強杭２の上端部が杭挿入孔１４内に位置するように挿入する杭挿入工程（ステップｓ２）、及び杭挿入孔１４にグラウト材を注入して硬化させ、杭固定部３を形成する杭固定工程（ステップｓ３）を行う。これにより、施工が容易で、補強杭２を安定的に固定することができ、基礎補強部Ｘの押し抜き破壊を防止することができる。
【００３１】
本発明による基礎補強方法においては、まず、図１（ａ）に示すように、基礎構造体１における補強杭２を設置する位置に、基礎構造体１を鉛直方向に貫通するように杭挿入孔１４を削孔する。
【００３２】
なお、補強筋１１，１２は、鉄筋コンクリートの基礎としての基礎構造体１を構成するコンクリート部１３の内部に配置された鉄筋である。  
また、図１（ａ）に示すように、杭挿入孔１４は下方が広がるテーパー状に形成する。
【００３３】
挿入孔を形成する施工順序を示す図である図２に示すように、基礎構造体１を鉛直方向に貫通し、下方に向けて徐々に広がるテーパー状である杭挿入孔１４は、基礎構造体１の補強杭２の設置箇所に削孔された、一様な直径を有する円筒部１４１と、円筒部１４１の側面を水平方向に掘削することにより下方広がりにした拡張部１４２とで構成している。
【００３４】
テーパー形状を有する杭挿入孔１４を一度の削孔で基礎構造体１に形成するのは困難である。  
したがって、鉛直方向に一様な直径を有する円筒形の円筒部１４１を、一般のボーリング機を用いて削孔し（図２（ａ）を参照）、その後、特殊装置を用いてコンクリート部１３を円筒部１４１の内側から、円筒部１４１の径外側方向に、下方に向かうほど切削量が多くなるように削ってテーパー状の拡張部１４２を形成する。このようにして、テーパー状の拡張部１４２を有する杭挿入孔１４を容易に施工することができる。（図２（ｂ）を参照）。
【００３５】
杭固定部３の荷重支持の概念を示す図である図３に示すように、拡張部１４２は、上補強筋１１と下補強筋１２との間に形成している。  
断面にまったく変化がなく鉛直方向にのみ形成されている円筒部１４１は、底部の刃を回転させて削孔する一般のボーリング機を用いて形成することができる。仮に、削孔する際に、上補強筋１１や下補強筋１２が干渉しても、ボーリング機が上補強筋１１や下補強筋１２を容易に切断できるため、削孔作業は容易に実施できる。
【００３６】
一方、拡張部１４２は、円筒部１４１の側面から基礎構造体１を構成するコンクリート部１３を削ることによって形成されるものであり、拡張部１４２の形成するための横方向に切削する装置では上補強筋１１や下補強筋１２を切断することが困難なため、上補強筋１１や下補強筋１２が干渉すると削孔作業が非常に困難となる。
【００３７】
したがって、拡張部１４２を形成する際には施工者が補強筋１１，１２を切断することなく切削作業を実施できるよう、拡張部１４２は上補強筋１１と下補強筋１２の間に形成している。  
なお、拡張部１４２を上補強筋１１と下補強筋１２との間に部分的に形成されることで、図３に示すように、拡張部１４２の下部に段付きジョー部１４３がおのずと形成される。
【００３８】
段付きジョー部１４３は、補強杭２に下向きの引張力が与えられた際に杭固定部３が挿入孔１４から抜け出ることを防止できる。したがって、杭固定部３が基礎構造体１とともに上下方向に堅固に固定され、圧縮力及び引張力に対して荷重を安定的に伝達することができる（図３参照）。  
加えて、下補強筋１２の切断長さを最小限とすることができる。
【００３９】
次に、補強杭２を、補強杭２の上端部が杭挿入孔１４内に位置するように、杭挿入孔１４及び地盤に挿入する（図１（ｂ）を参照）。  
補強杭２を杭挿入孔１４に挿入した後、補強杭２の杭頭を、プラズマ切断機により杭挿入孔１４内で適切な長さに切断する。
【００４０】
このとき、補強杭２の上端は、後述する杭挿入孔１４の拡張部である拡張部１４２に位置することとなり、グラウト材を補強杭２の上部の周りに均等に充填して杭固定部３を形成することができる（図３参照）。さらに、杭固定部３の厚さを均一に形成できるため、補強杭２を安定的に固定することができる。  
なお、補強杭２を杭固定部３内に安定的に固定できるよう、せん断スタッド（図示省略）を補強杭２の上部の外周面に結合してもよい。
【００４１】
図１（ｃ）に示すように、杭挿入孔１４内に充填したグラウト材を硬化させて形成した杭固定部３は、杭挿入孔１４内において円錐台形状に形成され、補強杭２は接地圧または杭固定部３の外周面の摩擦せん断力により、杭固定部３と基礎構造体１の接触面との間の押し抜きせん断に効果的に抵抗することができる。  
望ましくは、グラウト材は基礎構造体１のコンクリート１３より高い強度を有するエポキシまたは無収縮モルタルである。
【００４２】
補強管４の一例を示す斜視図である図４、及び補強管４を挿入した基礎構造体１を示す側断面図である図５に示すように、杭挿入工程（ステップｓ２）において、補強杭２が挿入された後、外周面に複数の貫通孔４１を有する補強管４を杭挿入孔１４に挿入する。
【００４３】
補強管４は、外周面に形成された複数の貫通孔４１を有する。  
貫通孔４１は、グラウト材が補強管４の径内外方向に通過できるようにするものである。
【００４４】
杭挿入工程（ステップｓ２）において、補強管４は、補強杭２を杭挿入孔１４に挿入した後、杭挿入孔１４に挿入する。  
挿入した補強管４は、補強杭２の上部のグラウト材を水平方向に規制することによって、杭固定部３を補強する。  
補強管４は、補強杭２の上端から突出している突出部分を囲むようにして施工してよく、また、補強管４の上端は、杭挿入孔１４の上部まで伸ばしてもよい。
【００４５】
補強管４と補強杭２との間の接続関係を示す側断面図である図６に示すように、連結孔４２ａを有する下プレート４２が補強管４の下部の中心に設けられており、補強杭２の上端を連結孔４２ａに連結するように構成されている。
【００４６】
従来は、補強杭２の上端をグラウト材の充填により形成された杭固定部３に固定するためには、一定の面積を有する固定プレートを結合していたが、固定プレートを杭挿入孔１４に挿入する必要があり、杭挿入孔１４が必要以上に径大化する必要があった。
【００４７】
そこで、水平方向に大きな固定プレートは用いず、水平方向に大きな固定プレートの代わりに、鉛直方向に伸びた補強管４を用い、補強管４の下に設けられた下プレート４２に補強杭２の上端を連結して杭固定部３内で堅固に固定されるように構成している。
【００４８】
なお、補強管４の下に設けられた下プレート４２と、補強杭２の上端との連結は、本実施形態では、下プレート４２の連結孔４２ａの内周面に雌ネジ山を形成し、補強杭２の外周面にネジ山を形成して、補強杭２の上端と下プレート４２の連結孔４２ａとを螺合するように構成しているが、この方法に限定されない。  
このように上端が下プレート４２に固定された補強杭２は下プレート４２によって杭固定部３内に固定され、補強管４の貫通孔４１に充填されるグラウト材によってさらに安定的に固定される。
【００４９】
屈曲板を有する補強管を示す側断面図である図７に示すように、補強管４に設けた貫通孔４１は、補強管４の外周面を切開して内側または外側に向けて曲げて形成されており、貫通孔４１を形成するために補強管４を切開して曲げることで屈曲板４３が形成されるが、貫通孔４１を他の方法で補強管４の径内外方向に貫通するように形成してもよい。
【００５０】
なお、屈曲板４３は、杭固定部３内に挿入されて、固定力を増加することができるが、図７に示すように、補強管４を杭挿入孔１４に挿入する際に杭挿入孔１４と干渉しないよう、補強管４の内側に向けて曲げることが望ましい。
【００５１】
拡張部１４２の様々な例を示す図８に示すように、拡張部１４２は、杭固定部３の固定力を増加させるための固定溝部１４４を備えてもよい。  
固定溝部１４４は、円筒部１４１あるいは拡張部１４２の側面を削ることにより形成される。固定溝部１４４は、図８（ａ）に示すように、複数段のテーパー状に形成してもよく、または、図８（ｂ）に示すように、拡張部１４２の一部を横方向にさらに拡張して形成してもよい。
【００５２】
本発明による基礎補強方法の杭挿入工程（ステップｓ２）を示す図である図９乃至図１３、補強杭２を用いて地盤の支持力を増加させる過程を示す図である図１４乃至図１６、基礎補強方法のボーリング工程（ステップｓ２１）乃至第２補強杭挿入工程（ステップｓ２５）を順に示す施工フローチャートである図１８とともに、杭挿入工程（ステップｓ２）について説明する。
【００５３】
図９乃至図１２及び図１８に示すように、杭挿入工程（ステップｓ２）は、ボーリング機５を用いて、地盤の最上層に位置する埋設層６４をボーリングすることによって、ボーリング部６４ａを形成するボーリング工程（ステップｓ２１）、ねじ込み式パイルである補強杭２をボーリング部６４ａに挿入し、補強杭２の端部分の吐出口２２から空気を注入しながら補強杭２を回転させることによって、埋設層６４の下に位置するシルト質砂層６３の一部に削孔する地盤挿入孔形成工程（ステップｓ２２）、回転させた補強杭２の吐出口２３からグラウト材を吐出させて地盤にグラウト注入を行い、地盤の抵抗に基づく補強杭２のトルク値によって判別した支持層まで補強杭２を挿入する第１補強杭挿入工程（ステップｓ２３）、補強杭２を支持する支持層の支持力を増加させる支持力増強工程（ステップｓ２４）及び、補強杭２の回転が所定の回転数まで回復したら、地盤にグラウト注入を行いながら、補強杭２を一定の深さまで挿入する第２補強杭挿入工程（ステップｓ２５）を行う。
【００５４】
まず、ボーリング工程（ステップｓ２１）乃至第２補強杭挿入工程（ステップｓ２５）に使用する、ねじ込み式パイルである補強杭２の構造を説明する。  
図１０乃至図１２に示すように、ねじ込み式パイルである補強杭２は、管状ロッド部２１と、管状ロッド部２１の外周面に形成されたスパイラル部２５とで構成している。
【００５５】
管状ロッド部２１は、水や空気などの流体の流路として長手方向の中心に形成されている中空孔（図示省略）を有しており、地盤を削孔する際には、施工者が削孔作業を容易に行えるよう、管状ロッド部２１の端部分から流体を噴出する。  
中空孔から地盤に空気を注入すると、地盤が緩まり、削孔効率が向上し、削孔後の土砂を迅速にスパイラル部２５に移動されることができる。
【００５６】
このように、中空孔は、地盤を形成する挿入孔形成工程（ステップｓ１）及び杭を設置する杭挿入工程（ステップｓ２）において流体注入路として使用されるが、また、第１補強杭挿入工程（ステップｓ２３）においてグラウト材を注入するグラウト材注入路としても使用される。
【００５７】
さらに、水や空気などの流体を中空孔と連通して外部に吐出する吐出口２２が、管状ロッド部２１の下端部分に形成されている。  
吐出口２２は、一方の端部に形成され、中空孔と連通し、中空孔よりも小さい直径を有する。
【００５８】
ねじ込み式パイルである補強杭２によって地盤に削孔しながら、削孔した地盤にグラウト材を注入するための複数の吐出口２３が、管状ロッド部２１の側面に形成されている。  
吐出口２３は、管状ロッド部２１の外周面に沿って一定の間隔を空けて形成されている。
【００５９】
スパイラル部２５は管状ロッド部２１の外周面に、スパイラル形状に設けられている。スパイラル部２５は、地盤に削孔する際に管状ロッド部２１を回転により容易に地盤に挿入できるようにするものであり、ねじ込み式パイルである補強杭２により削孔した地盤の削孔部の直径を拡張し、地盤に対するねじ込み式パイルである補強杭２の周摩擦力を向上することができる。
【００６０】
ねじ込み式パイルである補強杭２を用いる杭挿入工程（ステップｓ２）は、以下のステップで構成することができる。  
本実施形態において、図９に示すように、地盤は、最下側に位置する下部の岩石層６１の上側に、砂質礫層６２、シルト質砂層６３及び埋設層６４が順に積み重なって形成されているとする。
【００６１】
図９に示すように、杭挿入工程（ステップｓ２）において、ボーリング機５を用いて、地盤の最上層に位置し、約５ｍの深さを有する埋設層６４をボーリングすることによってボーリング部６４ａを形成するボーリング工程（ステップｓ２１）を行う。  
例えば、ボーリング部６４ａの直径は８インチである。
【００６２】
さらに、図１０に示すように、地盤削孔工程（ステップｓ２２）において、ねじ込み式パイルである補強杭２をボーリング部６４ａに挿入し、補強杭２の端部にある吐出口２２から空気を注入しながら補強杭２を、例えば、約１４ｒｐｍの回転数で回転させて、埋設層６４の下に位置するシルト質砂層６３の一部を削孔する。
【００６３】
なお、ねじ込み式パイルである補強杭２を回転させる回転速度は、シルト質砂層６３の地盤強度に従ってコントロールしてもよい。その場合、ねじ込み式パイルである補強杭２が破損しない範囲内で補強杭２を回転させながら地盤を削孔するように、シルト質砂層６３の地盤強度が高い場合は回転速度を上げ、地盤強度が低い場合は回転速度を下げることが望ましい。
【００６４】
補強杭２が埋設層６４の下のシルト質砂層６３を一定の深さまで削孔した後、地盤上に露出している補強杭２の上端に次の補強杭２を固定結合する工程を行ってよい。  
なお、次の補強杭２を挿入済みの補強杭２に固定結合するには様々な方法があり、例えば、フランジ形状部材を補強杭２の上端に設けて、フランジ形状部材をボルト及びナットを用いて補強杭２に連結することができる。
【００６５】
その後、図１１に示すように、第１補強杭挿入工程（ステップｓ２３）において、回転させた補強杭２の吐出口２３からグラウト材を吐出させて地盤にグラウト注入を行い、地盤の抵抗に基づく補強杭２のトルク値によって支持層を判別し、補強杭２を支持層まで挿入する。  
第１補強杭挿入工程（ステップｓ２３）において、判別された支持層まで補強杭２を挿入するため、回転させた補強杭２の吐出口２３からグラウト材を吐出させて地盤にグラウト注入を行う。
【００６６】
次に、支持力増強工程（ステップｓ２４）において、補強杭２を支持する支持層の支持力が増加される。  
支持層の支持力が増加されると、支持層に挿入された補強杭２を安定的に支持することができる。
【００６７】
詳細には、支持層の支持力を増加させるため、図１４に示すように、補強杭２を挿入底部である地盤から一定の間隔引き抜き、地盤中に吐出されたグラウト材が地盤と攪拌混合されるように正転させて、地盤の支持力を増加させるようにする。この例においては、砂質礫層６２の上の空間がグラウト材で充填されて地盤の支持力が増加する。
【００６８】
または、図１５に示すように、補強杭２を地盤から一定の距離まで引き抜いた後に地盤に貫入させる過程を繰り返し実施して、地盤の支持力を増加させるようにする。この場合は、砂質礫層６２の上部が圧密されて地盤の支持力が増加する。
【００６９】
さらに、図１６に示すように、補強杭２の吐出口２２から空気を吐出させながら地盤を圧密して地盤の支持力を増加させるようにする。この場合は、砂質礫層６２の上部が圧密されて地盤の支持力が増加する。
【００７０】
上記方法のうちの一つによって支持層の支持力が増加された後、図１２に示すように、第２補強杭挿入工程（ステップｓ２５）において、補強杭２の回転が所定の回転数まで回復したら、地盤にグラウト注入を行い、補強杭２をさらに一定の深さまで挿入する。
【００７１】
補強杭２の回転が所定の回転数まで回復したら、補強杭２を再び回転させて、地盤にグラウト注入を行い、かつ、補強杭２を、補強杭２がそれ以上入らない深さまで、砂質礫層６２に貫入させて、補強杭２が地盤によって安定的に支持されるようにする。
【００７２】
第２補強杭挿入工程（ステップｓ２５）の後、補強杭２の内部、補強杭２が挿入された地盤、及び、地盤と挿入された補強杭２との間の空間にグラウト材を充填し、補強杭２の荷重を増加させるようにする。  
したがって、補強杭２と地盤との間の支持強度が増加される。
【００７３】
図１３に示すように、補強杭２が地盤に完全に挿入され、地盤から露出している補強杭２の上端が安定的に支持されたら、杭挿入孔１４内に露出している補強杭２の上端に杭切断プレート２４を取り付けて基礎工事を完了する。
【００７４】
以下の表１は、本発明による基礎補強方法により、ねじ込み式パイルである補強杭２を地盤に挿入した後、杭挿入工程（ステップｓ２）のボーリング工程（ステップｓ２１）乃至第２補強杭挿入工程（ステップｓ２５）を実施した時の荷重−沈下解析、全体沈下量〈entire settlement〉及び残留沈下量の結果を示す。
【表１】
2020105719.tif 000003
【００７５】
試験に使用したねじ込み式パイルである補強杭２は、直径が７６．３ｍｍで貫入長が１６．３ｍのロッド部と、１５２．６ｍｍのネジ径（この例においては、ロッド部の下部を深さ１０．６ｍに取り付ける）を有しており、上記結果はねじ込み式パイルの引抜き載荷試験により得られたものである。  
【００７６】
表１に示す通り、P-S、logP-logS、S-logt及びP-ds/D（logt）の解析法によれば、ねじ込み式パイルである補強杭２の降伏荷重は５２．５ｔであり、安全係数２．０を考慮した許容支持力は２６．２５ｔであった。
【００７７】
さらに、沈下による解析法によれば、全体沈下量量が２５．４ｍｍである場合の荷重は５５．５ｔであり、安全係数１．５を考慮した許容支持力は３７．０ｔであった。残留沈下量が１２．７ｍｍである場合の荷重は５４．５ｔであり、安全係数２．０を考慮した許容支持力は２７．２５ｔであった。
【００７８】
試験の結果、ねじ込み式パイルの許容支持力は２６．２５ｔで、これは解析結果の最小値であり、最大引抜き支持力７ｔを十分に満足するものであった。  
試験の結果、ねじ込み式パイルの許容支持力は２６．２５ｔで、これは解析結果の最小値であり、ボストン市建築基準法（Boston Building Standard
Law）の残留沈下量を十分に満足するものであった。
【００７９】
この発明の構成と、上述の実施形態との対応において、この発明の補強杭は補強杭２に対応し、
以下同様に、  
基礎構造体は基礎構造体１に対応し、
杭挿入孔は杭挿入孔１４に対応し、
挿入孔形成工程は挿入孔形成工程（ステップｓ１）に対応し、
杭挿入工程は杭挿入工程（ステップｓ２）に対応し、
杭固定部は杭固定部３に対応し、
杭固定工程は杭固定工程（ステップｓ３）に対応し、
基礎補強部は基礎補強部Ｘに対応し、
貫通孔は円筒部１４１に対応し、
拡張部は拡張部１４２に対応し、
上側の鉄筋は上補強筋１１に対応し、
下側の鉄筋は下補強筋１２に対応し、
補強管は補強管４に対応し、
下プレートは下プレート４２に対応し、
連結孔は連結孔４２ａに対応し、
固定溝部は杭挿入孔１４４に対応し、
ボーリング機はボーリング機５に対応し、
最上層に位置する埋設層は埋設層６４に対応し、
ボーリング部はボーリング部６４ａに対応し、
ボーリング工程はボーリング工程（ステップｓ２１）に対応し、
吐出口は吐出口２２に対応し、
埋設層の下はシルト質砂層６３に対応し、
地盤削孔工程は地盤削孔工程（ステップｓ２２）に対応し、
吐出口は吐出口２３に対応し、
支持層は支持層に対応し、
第１補強杭挿入工程は第１補強杭挿入工程（ステップｓ２３）に対応し、
支持力増強工程は支持力増強工程（ステップｓ２４）に対応し、
第２補強杭挿入工程は第２補強杭挿入工程（ステップｓ２５）に対応し、
杭切断プレートは杭切断プレート２４に対応するも、  
この発明は、上述の実施例の構成のみに限定されるものではなく、請求項に示される技術思想に基づいて応用することができ、多くの実施の形態を得ることができる。
【符号の説明】
【００８０】
１…基礎構造体
２…補強杭
３…杭固定部
４…補強管
５…ボーリング機
１１…上補強筋
１２…下補強筋
１４…杭挿入孔
２２…吐出口
２３…吐出口
２４…杭切断プレート
４２…下プレート
４２ａ…連結孔
６３…シルト質砂層
６４…埋設層
６４ａ…ボーリング部
１４１…円筒部
１４２…拡張部
１４４…杭挿入孔
Ｘ…基礎補強部
ステップｓ１…挿入孔形成工程
ステップｓ２…杭挿入工程
ステップｓ３…杭固定工程
ステップｓ２１…ボーリング工程
ステップｓ２２…地盤削孔工程
ステップｓ２３…第１補強杭挿入工程
ステップｓ２４…支持力増強工程
ステップｓ２５…第２補強杭挿入工程
【図１】
2020105719.tif 000004
【図２】
2020105719.tif 000005
【図３】
2020105719.tif 000006
【図４】
2020105719.tif 000007
【図５】
2020105719.tif 000008
【図６】
2020105719.tif 000009
【図７】
2020105719.tif 000010
【図８】
2020105719.tif 000011
【図９】
2020105719.tif 000012
【図１０】
2020105719.tif 000013
【図１１】
2020105719.tif 000014
【図１２】
2020105719.tif 000015
【図１３】
2020105719.tif 000016
【図１４】
2020105719.tif 000017
【図１５】
2020105719.tif 000018
【図１６】
2020105719.tif 000019
【図１７】
2020105719.tif 000020
【図１８】
2020105719.tif 000021
【図１９】
2020105719.tif 000022