(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
鋼管杭を回転圧入によって埋設してなる地盤食い込み型支持杭であって、
前記鋼管杭の周面に杭材内部より押圧されて拡開する少なくとも一葉の切片を有する複数のスリット開口部が設けられており、拡開した前記スリット開口部に固化材料を充填して形成した突部を有することを特徴とする地盤食い込み型支持杭。
【請求項２】
前記突部は、前記スリット開口部が拡開して外方に突出した前記切片と、前記切片に密着した前記固化材料とからなることを特徴とする請求項１に記載の地盤食い込み型支持杭。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、構造物の基礎に用いられる地盤食い込み型支持杭に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、基礎構造物用の杭として摩擦杭や支持杭が用いられてきたが、設置地盤の支持層が深い場合には杭長が長くなるため不経済であった。
そこで、杭長を長くせずに杭の支持力や引抜抵抗力の向上を図るため、鋼管杭の外周面に螺旋翼を配し、その螺旋翼付き鋼管杭を回転貫入させて施工する技術が提案されている（特許文献１参照。）。
また、螺旋翼付き鋼管杭の翼近傍の杭周面に複数の孔を設けるとともに、その孔から周囲地盤に固化材を注入することで、地盤改良をあわせて行う技術が提案されている（特許文献２参照。）。
また、鋼管杭の周面の数か所に切欠を設けるとともに内部に突状部材を配設し、その鋼管杭を地中に埋設した後、鋼管杭の上端から内部に根押し鋼管を押し込むことで、上から順に切欠から突状部材を外部に突出させるアンカー杭が知られている（特許文献３参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平８−２９１５１８号公報
【特許文献２】特開２００７−２５５１０８号公報
【特許文献３】特開２００４−５２３８３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記特許文献１，２の場合、螺旋翼付き鋼管杭を地盤に回転貫入するにあたっては、回転に伴う螺旋翼からのねじりモーメントが鋼管杭本体に伝達されるため、鋼管杭本体を厚くして補強する必要があり、コスト高になってしまうことがあった。また、その回転貫入には強大な回転力を要するため、大型の施工機械を使用することになるので、例えば狭隘な場所での施工が困難になることがあった。
また、上記特許文献３の場合、予め突状部材を製造しておかなければならず、その材料費や加工費が嵩むことがあった。また、切欠から突出させた突状部材が所定長地盤に入り込まなければ、それより下方の他の突状部材を地盤に挿入できなくなるばかりか、杭体に鉛直方向外力が作用した際に突状部材が押し戻される虞が払拭できない。
【０００５】
本発明の目的は、所望する場所に施工でき、低コストで支持力や引抜抵抗力の向上を図ることができる地盤食い込み型支持杭を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
以上の課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、
鋼管杭を回転圧入によって埋設してなる地盤食い込み型支持杭であって、
前記鋼管杭の周面に杭材内部より押圧されて拡開する少なくとも一葉の切片を有する複数のスリット開口部が設けられており、拡開した前記スリット開口部に固化材料を充填して形成した突部を有することを特徴とする。
【０００７】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の地盤食い込み型支持杭において、
前記突部は、前記スリット開口部が拡開して外方に突出した前記切片と、前記切片に密着した前記固化材料とからなることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、低コストで支持力や引抜抵抗力の向上を図った地盤食い込み型支持杭を所望する場所に施工することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明に係る地盤食い込み型支持杭を示す側面図である。
【図２】地盤食い込み型支持杭を構築するために用いる鋼管杭を示す側面図である。
【図３】鋼管杭のスリット開口部を示す拡大図である。
【図４】スリット開口部を拡開するための押圧装置を示す概略断面図である。
【図５】押圧装置によってスリット開口部を拡開した状態を示す概略断面図である。
【図６】拡開したスリット開口部を示す拡大図である。
【図７】鋼管杭内に固化材料を加圧充填するための注入装置を示す概略断面図である。
【図８】既設堤体を地盤食い込み型支持杭によって補強した構造を示す概略断面図である。
【図９】スリット開口部の変形例であり、略＋字形状のスリット開口部（ａ）、略Ｈ字形状のスリット開口部（ｂ）、略Ｕ字形状のスリット開口部（ｃ）を示している。
【図１０】押圧装置の変形例を示し、スリット開口部の拡開前（ａ）と、スリット開口部の拡開後（ｂ）を示している。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、図面を参照して、本発明に係る地盤食い込み型支持杭及びその造成方法の実施形態について詳細に説明する。
【００１３】
本発明に係る地盤食い込み型支持杭１０（以下、支持杭１０）は、図１に示すように、鋼管杭１の周面に突出した複数の突部１０ａが設けられたものである。
この突部１０ａは、鋼管杭１の周面に設けられた後述するスリット開口部１０ｂが拡開された箇所に、後述する固化材料２０が充填されて形成された突起である。
【００１４】
ここで、まず支持杭１０を構築するために用いる鋼管杭１（施工前の支持杭）について説明する。
鋼管杭１は、図２に示すように、杭材内部より押圧されて拡開する複数のスリット開口部１０ｂを有している。
スリット開口部１０ｂは、例えば、鋼管杭１の軸心を挟んで対向する位置に対を成して形成されている。なお、スリット開口部１０ｂの数や位置は杭の目的や地盤（地層）の状況に応じて任意に決められ、この態様に限られるものではない。
このスリット開口部１０ｂは、例えば、図３に示すように、杭材の周面に設けられた略Ｘ字形状を呈する切込み状の開口と、スリット開口部１０ｂが拡開した際に外方へ突出する四葉の切片１０ｃを有している。
【００１５】
次に、上記した鋼管杭１を用いて、本発明に係る支持杭１０を造成する方法について説明する。
【００１６】
まず、杭材の周面にスリット開口部１０ｂが設けられた鋼管杭１を、所定の施工位置に埋設する。鋼管杭１の埋設は、回転圧入で行うことが好ましい。回転圧入であれば、既設の構造物を打ち抜けるうえ、地盤が硬質であっても騒音・振動もなく圧入でき、既設構造物および周辺地盤への影響を抑えることができる。
鋼管杭１内部の土砂は、鋼管杭１の埋設時あるいは埋設後、掘削・排土する。
【００１７】
次いで、図４に示すように、スリット開口部１０ｂを拡開するための押圧装置４０を鋼管杭１内に挿入する。
押圧装置４０は、例えば、図４に示すように、装置本体４１と、装置本体４１に設けられて押圧部４２を左右方向に進退させるシリンダ４３と、装置本体４１の姿勢を安定させるとともに上下に移動させるための懸垂部４４等を備えている。
そして、図示しないセンサーによってスリット開口部１０ｂを検出したり、また図示しないカメラを用いてスリット開口部１０ｂの位置を目視確認したりするなどして、押圧装置４０の上下位置や向きを調整する。
この押圧装置４０が適正な位置に配設された状態で、図５に示すように、シリンダ４３を駆動させて押圧部４２をスリット開口部１０ｂに向けて押し出し、杭材内部より押圧してスリット開口部１０ｂを拡開する。シリンダストロークを管理することで切片１０ｃの突出量を制御できる。
各地点で押圧装置４０を作動させて、図６に示すように、全てのスリット開口部１０ｂを拡開して切片１０ｃを外方に突出させた後、押圧装置４０を鋼管杭１内から引き上げる。
【００１８】
次いで、図７に示すように、鋼管杭１の内部に固化材料２０を加圧充填するための注入装置５０を鋼管杭１内に挿入する。なお、固化材料２０としては、流動状態から固化して強度を有するものであればよく、例えば、コンクリートや樹脂などを用いることができる。
注入装置５０は、例えば、図７に示すように、固化材料２０の流路である注入管５１と、中央の開口部分に注入管５１が固定された円盤状の隔壁５２と、隔壁５２の周囲に設けられ鋼管杭１の内面に密着するシール部５３と、固化材料２０の流入量を切り替える開閉部５４と、隔壁５２の下面に設けられた圧力センサー５５と、装置支持体５６に取り付けられた加圧手段５７と係止手段５８とを備えている。
そして、所定の位置で係止手段５８を作動させると、シリンダの駆動によって進退する当接部５８ａが鋼管杭１の内面に当接して、注入装置５０の姿勢を安定させることができる。
この注入装置５０が適正な位置に配設された状態で、注入管５１を通じて隔壁５２の開口から鋼管杭１内に固化材料２０を注入する。そして、隔壁５２まで固化材料２０が満たされたら、加圧手段５７を作動させ、シリンダの駆動によって隔壁５２を下方に押し下げることで、予め設定された圧力で固化材料２０を加圧する。この加圧によって鋼管杭１内に固化材料２０を加圧充填すると、杭材周面のスリット開口部１０ｂから固化材料２０が漏出しつつ、スリット開口部１０ｂが拡開した箇所に固化材料２０が充填される。なお、この際、固化材料２０中の余剰水や空気もスリット開口部１０ｂから排出される。
鋼管杭１内に固化材料２０を所定量注入した後、加圧手段５７と係止手段５８を停止させ、注入装置５０を鋼管杭１内から引き上げる。
【００１９】
所定時間後、固化材料２０が固化することで、外方に突出した切片１０ｃとその切片１０ｃに密着した固化材料２０とからなる突部１０ａが形成され、支持杭１０が構築される。
【００２０】
このように、地盤などに埋設した鋼管杭１におけるスリット開口部１０ｂが拡開されて外方に突出した切片１０ｃが地山に当接し、さらには押圧することで、地山を圧密補強する効果が見込まれる。
さらに、その鋼管杭１内に固化材料２０を充填することで、拡開した切片１０ｃが硬化した固化材料２０によって補強されるので、鋼管杭１に鉛直外力が作用しても外方に突出した切片１０ｃが押し戻されることはない。
そして、杭材周面に突出した複数の突部１０ａが引抜き・押込み抵抗となるので、その突部１０ａを有する支持杭１０の支持力や引抜抵抗力は向上する。
つまり、複数の突部１０ａを有する支持杭１０は、支持力や引抜抵抗力が向上した優れた支持杭として、各種基礎構造物の施工に用いることができる。
【００２１】
特に、この支持杭１０は、支持力や引抜抵抗力が向上した分、根入れ長（杭長）を短くすることができ、工期の短縮や工費の削減を図ることが可能になる。
また、この支持杭１０は、複数のスリット開口部１０ｂを設けた鋼管杭１と、複数のスリット開口部１０ｂを拡開した鋼管杭１内に加圧充填する固化材料２０とからなる比較的簡易な構成であるので、材料費を安価に抑えて工費の削減を図ることができる。
また、この支持杭１０は、鋼管杭１を施工位置に圧入する従来周知の作業工程と、圧入した鋼管杭１内に押圧装置４０や注入装置５０を挿入しての作業工程によって造成することができ、大型の施工機械を使用することはないので、狭隘な場所であっても施工可能であり、所望する場所に施工することができる優れた技術である。
【００２２】
また、杭材周面のスリット開口部１０ｂから漏出した固化材料２０が杭材を地山に密着させ、さらに地山を圧密し、突部１０ａと相まって引抜き・押込み抵抗として機能するので、支持杭１０の支持力や引抜抵抗力がより一層向上する。
また、支持杭１０内（鋼管杭１内）に固化材料２０が充填されていることで、支持杭１０の耐力や靱性が大幅に向上し、支持杭１０の強度がより一層向上する。
また、支持杭１０（鋼管杭１）の開端部から押し出された固化材料２０は、支持杭１０直下の地盤を圧密補強するとともに支持杭１０の根固めとして機能することは言うまでもない。
【００２３】
図８は、堤防である既設堤体３０に本発明を適用し、拡開したスリット開口部１０ｂに固化材料２０を充填してなる突部１０ａを有する支持杭１０によって、既設堤体３０を補強した事例を示している。
既設堤体３０は、例えば、図８に示すように、基礎砕石３１ａを被覆石３１ｂで覆ってなる基礎３１と、中詰砂３２ａが詰められて基礎３１の上に載置されたケーソン３２等からなる構造物であり、表層地盤Ｇ１上に築成されている。
この既設堤体３０の頂部から、スリット開口部１０ｂが設けられた鋼管杭１を圧入し、鋼管杭１の下端側の基盤層Ｇ２に相当する部分に突部１０ａを形成し、また鋼管杭１の上端側のケーソン３２部分にも突部１０ａを形成することによって、既設堤体３０を地盤（基盤層Ｇ２）に一体化する補強を行うことができる。
支持杭１０は、優れた支持力や引抜抵抗力を有しているので、良好に既設堤体３０を補強することができ、既設堤体３０の沈下・浮き上がりを抑止することができる。
【００２４】
なお、本発明は上記実施形態に限られるものではなく、支持杭１０に突部１０ａを形成するために鋼管杭１に設けるスリット開口部１０ｂは、略Ｘ字形状を呈するものに限定されない。
例えば、図９（ａ）に示すように、スリット開口部１０ｂは、杭材の周面に設けられた略＋字形状を呈する切込み状の開口と、スリット開口部１０ｂが拡開した際に外方へ突出する四葉の切片１０ｃを有するものでもよい。
また、図９（ｂ）に示すように、スリット開口部１０ｂは、杭材の周面に設けられた略Ｈ字形状を呈する切込み状の開口と、スリット開口部１０ｂが拡開した際に外方へ突出する二葉の切片１０ｃを有するものでもよい。
また、図９（ｃ）に示すように、スリット開口部１０ｂは、杭材の周面に設けられた略Ｕ字形状あるいは略Ｖ字形状を呈する切込み状の開口と、スリット開口部１０ｂが拡開した際に外方へ突出する一葉の切片１０ｃを有するものでもよい。
また、スリット幅を横長とすれば、鉛直方向荷重に対して突部１０ａの受圧面積を大きくできるので、突部１０ａの数量を少なくでき好適である。
【００２５】
また、押圧装置は、左右方向に押圧部４２を進退させるシリンダ４３を備えた押圧装置４０に限らず、例えば、図１０に示す押圧装置６０であってもよい。
押圧装置６０は、例えば、図１０（ａ）に示すように、装置本体６１と、装置本体６１に設けられて押圧部６２を上下方向に進退させるシリンダ６３と、押圧部６２とシリンダ６３に連結されたリンク機構部６５と、装置本体６１の姿勢を安定させるとともに上下に移動させるための懸垂部６４等を備えている。
この押圧装置６０が適正な位置に配設された状態で、図１０（ｂ）に示すように、シリンダ６３を駆動させて押圧部６２をシリンダ６３側に引き付けることで、リンク機構部６５を折り曲げ、そのリンク機構部６５の節部６５ａをスリット開口部１０ｂに向けて押し出すことで、杭材内部より押圧してスリット開口部１０ｂを拡開することができる。
【００２６】
なお、本発明の適用は上述した実施形態に限定されることなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
【符号の説明】
【００２７】
１      鋼管杭（支持杭）
１０    地盤食い込み型支持杭
１０ａ  突部
１０ｂ  スリット開口部
１０ｃ  切片
２０    固化材料
３０    既設堤体
４０    押圧装置
４２    押圧部
５０    注入装置
６０    押圧装置
６２    押圧部
６５    リンク機構部
【図１】
0005551750.tif 000002
【図２】
0005551750.tif 000003
【図３】
0005551750.tif 000004
【図４】
0005551750.tif 000005
【図５】
0005551750.tif 000006
【図６】
0005551750.tif 000007
【図７】
0005551750.tif 000008
【図８】
0005551750.tif 000009
【図９】
0005551750.tif 000010
【図１０】
0005551750.tif 000011