(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
建築物が建設される地盤を強化する地盤強化システムであって、
前記地盤に形成される掘孔と、
前記掘孔の下方に砕石を締め固めて形成されてその径が前記掘孔の径よりも大きく球状に張り出す形状を有する根固め部と、
高分子材料から成り、前記掘孔内にあって前記根固め部の上に設置されて、前記掘孔の径と略等しい径を有する筒状の通水シートと、
前記通水シートの中空部に充填した砕石を締め固めて形成される柱状部と、
前記柱状部の中心軸に一致して垂直方向に配置される鋼管と、
を有し、
前記鋼管は、前記根固め部の上に形成された前記柱状部の基礎部に圧入されることにより、その先端部が前記基礎部上部の砕石に食い込んで当該鋼管の前記柱状部内における直立姿勢を保持するための先端刃を有する、ことを特徴とする地盤強化システム。
【請求項２】
前記通水シートは、ジオグリッド素材により構成することを特徴とする請求項１に記載の地盤強化システム。
【請求項３】
前記柱状部と前記建築物の基礎との間に浸透層が設けられることを特徴とする請求項１に記載の地盤強化システム。
【請求項４】
建築物が建設される地盤を強化する方法であって、
（ａ）先端開口を閉塞ロッドにて閉塞しているケーシングにて地盤に掘孔を形成する工程と、
（ｂ）前記掘孔の形成後、前記ケーシングを残して前記閉塞ロッドを引き上げて、前記ケーシングに砕石を投入する工程と、
（ｃ）投入した砕石を前記ケーシングに挿入する転圧ロッドにて前記ケーシングから押し出すと共に転圧することで砕石を締め固めてその径が前記掘孔の径よりも大きく球状に張り出す形状を有する根固め部を形成する工程と、
（ｄ）高分子材料から成る筒状の通水シートを前記ケーシングに挿入して前記根固め部の上方に設置する工程と、
（ｅ）前記ケーシングを前記掘孔から引き上げて前記掘孔に残留している前記通水シートの中心軸に一致させて前記通水シートの径より小さい径の鋼管を挿入する工程と、
（ｆ）前記鋼管と前記通水シートの間に前記砕石を投入し締め固めて柱状部を形成する工程と、
を備えた地盤強化方法。
【請求項５】
前記工程（ｅ）において、前記鋼管を前記通水シートに挿入する前に、前記通水シートの中空部へ砕石を投入し、投入した砕石を前記転圧ロッドの転圧動作により締め固めて前記柱状部の基礎部を形成し、前記基礎部の上部に前記鋼管を設置することを特徴とする請求項４に記載の地盤強化方法。
【請求項６】
前記工程（ｅ）において、前記砕石の投入を複数回に分けて行い、投入の都度、前記転圧ロッドが正転と逆転とを行いながら下降して前記砕石を転圧することを特徴とする請求項５に記載の地盤強化方法。
【請求項７】
前記工程（ｆ）において、前記鋼管は、上方の先端部が圧入治具を介して前記転圧ロッドに接続されて、前記転圧ロッドの下降により前記鋼管が前記砕石を転圧することを特徴とする請求項５に記載の地盤強化方法。
【請求項８】
前記工程（ｆ）において、前記鋼管と前記通水シートの間への前記砕石の投入は複数回に分けて行い、投入の都度、前記転圧ロッドが正転と逆転とを行いながら下降することで前記鋼管が周囲の前記砕石を転圧することを特徴とする請求項７に記載の地盤強化方法。
【請求項９】
前記柱状部の頭部に目漬砂利を投入する工程を更に含む請求項４に記載の地盤強化方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、建築物が立つ土地の地盤強化を図るための軟弱地盤の強化技術及び地盤の液状化に対応する液状化防止技術に関し、特に、戸建住宅の土地地盤強化を低コストで実現すると共に地盤の液状化を低減化するための地盤強化システム及び地盤強化方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ビルディングやマンション等の比較的大規模な鉄筋コンクリート建築物や鉄骨建築物は、立脚する土地の地中深くの強固な地盤基礎層に届く基礎杭構造物を埋設し、当該基礎杭構造物の上に構築される。これらの大規模建築物の基礎杭構造物の施工法としては、鋼管、ＰＨＣ杭等の種々の基礎杭材を、土地を切削または打撃や油圧によって地中に埋め込む種々の埋設工法により構築する。
【０００３】
一方、戸建住宅や比較的小規模のアパートメント用住宅等の建設においては、上記のような本格的な基礎杭工事の施工は、多くの場合コストの問題からも困難であり、土地の地盤調査によって一定の基準を満たしていないと判定された軟弱地盤の場合には、土地の表層改良工事（土の置換等）を行いその上に簡単な鉄筋コンクリートの住宅用基礎が施されて住宅建設が行われるのが通常である。
【０００４】
また、近年頻発する大きな地震や大雨による土砂災害等による家屋地盤の崩壊は、もともと田や河川又は海の埋立地であった軟弱な地盤上や傾斜地に建設された場所に多く発生している。
【０００５】
軟弱地盤の上に住宅を建設する場合、従来から行われてきた土地の表層改良工事による地盤強化策だけでは、一定規模以上の地震によって生じる地盤の陥没や隆起又は液状化に対応できないことが明らかになっている。
【０００６】
そのため、液状化地層まで土砂を排出しながらケーシングを建込み、その後、ケーシングの中心に一致させて該ケーシング内径より小さい内径の基礎杭を支持地盤の深さまで打設し、ケーシングと基礎杭の隙間に砕石を充填した後、ケーシングを抜き出し、その後、基礎杭上部の地表面にも砕石を連続して敷設する工法が知られている（例えば、特許文献１を参照）。この従来技術は、基礎杭により建物を支えると共に、地震動で地下水位が上昇し地盤内に押し上げられてきたとき、水を基礎杭の周囲に配設した砕石を通過させて地表に排水しようとするものである。
【０００７】
また、切削土、ガラス廃材又は解体ガラス等にセメント系（カルシウム又は石灰系）の吸水によって膨張材を混ぜた中詰材をジオテキスタイル（高分子化学繊維材により構成された通水性シート）で円筒状に密に巻きつけてこれを補強杭とする技術も知られている（例えば、特許文献２を参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平１０−２５７３２号公報
【特許文献２】特開平７−３０５３３４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかし、特許文献１の場合は、基礎杭の剛性が強いと、Ｎ値が４以下の軟弱地盤の場合は、地震により地盤に与えられる変形歪力によって座屈してしまう可能性が高く危険である。特に、地盤の中間層がＮ値で４以下の場合は、座屈の危険性が特に高くなる。そして、液状化対策の面でも、年月の経過により基礎杭の周囲に配設した砕石の間に土が入り込みドレーン通路としての機能が果たせなくなるという問題もある。
【００１０】
一方、特許文献２の場合は、筒状のジオテキスタイルと中詰部材による補強杭は柔構造を有しているために、剛性の基礎杭と比べて地震による変形歪力で座屈する可能性は低くなる。しかし、液状化対策の面では、ジオテキスタイルの中詰部材は、地盤の掘削土、ガラス廃材、又は解体ガラス等を用いて、膨張材にて体積を膨張させるために構成のため排水性が悪く排水ドレーンとしての機能を有していない。
【００１１】
上記点から本発明は、地盤上の建物を強固に支持することができて、地盤の変形にも追随し得る変形性を有すると共に、排水ドレーンの機能をも併せ持つ地盤強化方法及び地盤強化システムを提供することを課題としている。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記課題を解決するために、本発明は、建築物が建設される地盤を強化する地盤強化システムであって、前記地盤に形成される掘孔と、前記掘孔の下方に砕石を締め固めて形成されてその径が前記掘孔の径よりも大きく球状に張り出す形状を有する根固め部と、高分子材料から成り、前記掘孔内にあって前記根固め部の上に設置されて、前記掘孔の径と略等しい径を有する筒状の通水シートと、前記通水シートの中空部に充填した砕石を締め固めて形成される柱状部と、前記柱状部の中心軸に一致して垂直方向に配置される鋼管と、を有し、前記鋼管は、前記根固め部の上に形成された前記柱状部の基礎部に圧入されることにより、その先端部が前記基礎部上部の砕石に食い込んで当該鋼管の前記柱状部内における直立姿勢を保持するための先端刃を有する、ことを特徴とする地盤強化システムである。
【００１３】
そして、前記通水シートは、ジオグリッド素材により構成することを特徴とする。また、前記柱状部と前記建築物の基礎との間に浸透層が設けられることを特徴とする。
【００１４】
本発明による地盤強化方法は、建築物が建設される地盤を強化する方法であって、（ａ）先端開口を閉塞ロッドにて閉塞しているケーシングにて地盤に掘孔を形成する工程と、（ｂ）前記掘孔の形成後、前記ケーシングを残して前記閉塞ロッドを引き上げて、前記ケーシングに砕石を投入する工程と、（ｃ）投入した砕石を前記ケーシングに挿入する転圧ロッドにて前記ケーシングから押し出すと共に転圧することで砕石を締め固めてその径が前記掘孔の径よりも大きく球状に張り出す形状を有する根固め部を形成する工程と、（ｄ）高分子材料から成る筒状の通水シートを前記ケーシングに挿入して前記根固め部の上方に設置する工程と、（ｅ）前記ケーシングを前記掘孔から引き上げて前記掘孔に残留している前記通水シートの中心軸に一致させて前記通水シートの径より小さい径の鋼管を挿入する工程と、（ｆ）前記鋼管と前記通水シートの間に前記砕石を投入し締め固めて柱状部を形成する工程と、を備えたことを特徴とする地盤強化方法である。
【００１５】
そして、前記工程（ｅ）において、前記鋼管を前記通水シートに挿入する前に、前記通水シートの中空部へ砕石を投入し、投入した砕石を前記転圧ロッドの転圧動作により締め固めて前記柱状部の基礎部を形成し、前記基礎部の上部に前記鋼管を設置することを特徴とする。
【００１６】
さらに、前記工程（ｅ）において、前記砕石の投入を複数回に分けて行い、投入の都度、前記転圧ロッドが正転と逆転とを行いながら下降して前記砕石を転圧することを特徴とする。
【００１７】
また、前記工程（ｆ）において、前記鋼管は、上方の先端部が圧入治具を介して前記転圧ロッドに接続されて、前記転圧ロッドの下降により前記鋼管が前記砕石を転圧することを特徴とする。
【００１８】
さらに、前記工程（ｆ）において、前記鋼管と前記通水シートの間への前記砕石の投入は複数回に分けて行い、投入の都度、前記転圧ロッドが正転と逆転とを行いながら下降することで前記鋼管が周囲の前記砕石を転圧することを特徴とする。
【００１９】
そして、前記柱状部の頭部に目漬砂利を投入する工程を更に含むことを特徴としている。
【発明の効果】
【００２０】
本発明による地盤強化システム及び地盤強化方法は、地表からの建築物などの荷重が伝達されると、地盤と根固め部との周面摩擦でこの荷重を支持するが、通水シートに中詰めされた柱状部の砕石はせん断強度が大きく、砕石は、上からの荷重と下からの根固め部の先端支持力との両方からの圧縮力を受けて横に張り出そうとするのを通水シートの耐引張力によって抑制され、その結果、柱状部の内部圧力が高まることになり地盤の支持力が向上する。しかも、砕石による柱状部の芯に鋼管を設けることにより、このときの支持力を一層高めることができる。
【００２１】
また、砕石と通水性シートとの組み合わせによる柔構造により、地震動の力を受けた際、地盤と一体となって変形するため座屈することがなく、上からの荷重に対する支持を維持することができる。そして、地震動等で地下水圧が上昇したときも、柱状部の砕石がドレーンとして機能して地下水を地盤の表面に排水するために、地盤の液状化が防止される。
【００２２】
したがって、本発明による地盤強化システム及び地盤強化方法は、地表からの荷重、地震動による横からの衝撃及び地下水圧の上昇の何れにも対処できるため、確実に地盤を強化することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明に係る地盤強化システムを説明する説明図である。
【図２】本発明に係る地盤強化方法の工程を説明する説明図である。
【図３】図２に続いて本発明に係る地盤強化方法の工程を説明する説明図である。
【図４】本発明に係る地盤強化方法を施工する施工機について説明する説明図である。
【図５】施工機の閉塞ロッド部分を説明する説明図で、（ａ）部は側断面、（ｂ）は平断面図、（ｃ）部はプレートの側面図をそれぞれ示している。
【図６】転圧ロッドを下方から示す平面図である。
【図７】鋼管を側面図により説明する説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
本発明に係る地盤強化システムの構造を図１に示す。地盤１は建築物（図示せず）とその基礎２を支えており、地盤１による支持力を強化するために、地盤１の内部には、杭３を水平方向へ互いに間隔をおいて縦横方向に地盤１の軟弱度に応じた間隔を開けて複数体埋設している。そして、地盤１の表面と杭３との間には０．５ｍ程度の隙間があり、この隙間に基礎２の埋設部分と浸透層８とが設けられる。
【００２５】
図１において一部の杭３に破断線を入れて説明しているように、杭３は、砕石６を高分子繊維材により構成される網目を有する通水性シート４によって拘束して成る柱状部３Ａと、柱状部３Ａの下方にあって同じ砕石６を押し固めて柱状部３Ａの径よりも大きく球状に張り出す形状を有する根固め部３Ｂと、柱状部３Ａの中心に垂直方向に配置される鋼管３Ｃとから構成される。砕石６の粒径は、通水性シート４の網目の寸法に応じて２０ｍｍから１００ｍｍの範囲で適宜選択される。
【００２６】
通水性シート４は、土木用に使用される引張強度が大きい高分子材料の繊維により構成されており、その素材としては、例えば、ジオテキスタイルが使用される。ジオテキスタイルには、狭義の意味のジオテキスタイル、ジオグリッド、ジオネットなどがあり、更に、この狭義のジオテキスタイルには、織布（ジオウォーブン）、不織布（ジオノンウォーブン）、編物（ジオニット）がある。このようなジオテキスタイルの各種類の中でも、地盤補強の分野においては、耐引張り特性や耐クリープ特性に特に優れたジオグリッドが最も好ましい。
【００２７】
杭３の根固め部３Ｂは、砕石６を、例えば約５００ｋｎ／ｍ２の圧力で転圧して締め固めることで形成しており、柱状部３Ａの径よりも大きく球状に張り出す形状とすることで、杭３の先端支持力を大きくしている。
【００２８】
柱状部３Ａにおいて、鋼管３Ｃより下方に位置している砕石６及び鋼管３Ｃを取り囲む砕石６は転圧により締め固められた状態で通水シート４によって拘束されている。砕石はせん断に柔軟な性質を有するが、締め固めることで柔軟性を更に高めている。
【００２９】
上記構成の杭３は、地盤１の上に構築された建築物及び基礎２の荷重が伝達されると、地盤１と柱状部３Ａとの周面摩擦と根固め部３Ｂでこの荷重を支持することになる。このとき、通水シート４の中で締め固められた中詰めの砕石６はせん断抵抗が大きく、砕石６は、上からの荷重と下からの根固め部３Ｂの先端支持力とから上下方向に圧縮力を受けると、横に張り出そうとする。しかし、砕石６が横に張り出そうとするのを通水シート４の耐引張力が抑制して形状変化を抑えるために、柱状部３Ａは、上下からの荷重に応じて内部圧力を高めることになる。これにより、杭３は、地盤１上の建築物の荷重に対して大きな強度を有して建築物及び基礎工を支持することができる。
【００３０】
このように、杭３は、地震動の力を受けたとき地盤１と一体となって変形するため破壊されることが無く、上からの荷重に対する支持を維持することができる。しかしながら、例えば、通水シート４の中身部材を膨張材や固化材にて固めて構成した場合などにおいては柔構造を有しておらず、地震動の強さによっては破壊されて建築物の荷重に対する地盤１の支持力を一挙に喪失し、建築物の倒壊や地滑りを引き起こす恐れがある。
【００３１】
また、杭３は、地震動等で地下水圧が上昇したときは、柱状部３Ａは地下水の流れに対し砕石ドレーンとなって地盤１の地表面から地上に排水するために地盤１の液状化が防止される。そして、砕石６は浸透層８より雨水等が上から下への流水となり長い年月の間に砕石６の間に杭３の周囲の土が侵入するのを阻止でき、砕石ドレーンとしての機能が低下することもない。
【００３２】
次に、上記の杭３を地盤１中に形成することで達成される地盤強化方法について説明する。
【００３３】
図２及び図３は、本発明の工法を断面にて示す説明図であり、施工機５を用いて地盤１に掘孔７を形成し、掘孔７に杭３を形成する（図３の（Ｐ）部）。本実施例においては、地盤１の表面から５０ｃｍ下方の位置を天端とする長さ２．５ｍの杭３を形成する場合を説明しており、杭３の柱状部３Ａ及び鋼管３Ｃの各長さ寸法は、それぞれ２ｍと１．５ｍ、根固め部３Ｂの高さ方向の寸法は５０ｃｍでそれぞれ構成している。そして、砕石６は同じサイズのものを使用するのが良く、この実施例では、通水性シート４の網目の寸法に応じて、サイズが２０ｍｍ乃至４０ｍｍの範囲内の砕石群か、６０ｍｍ乃至１００ｍｍの範囲内の砕石群の何れかが用いられる。
【００３４】
先ず、施工機５について説明すると、図４に示すように、施工機５は、昇降運動を行う駆動部８と、駆動部８を鉛直方向にガイドする略１０ｍの高さを有するリーダ１７とを備えている。駆動部８は、２つの駆動軸８Ａ、８Ｂを有して、駆動軸８Ａには、断面の直径が３５５ｍｍの円筒体であるケーシング１０と閉塞ロッド１４とが取り付けられ、駆動軸８Ｂには転圧ロッド１１が取り付けられている。
【００３５】
駆動部８は、駆動軸８Ａ、８Ｂに対してそれぞれ個別に、上下に往復運動させると同時に正転及び逆転の回転力を付与する。そして、駆動部８は、駆動軸８Ａ、８Ｂを水平面上の所定の周回軌道上を動かすことで、地盤１の表面に対する水平方向での駆動軸８Ａ、８Ｂの位置を変えることができる。
【００３６】
閉塞ロッド１４は、ケーシング１０の内側に長手方向に沿って配置されており、連結部１５によってケーシング１０と接続される。そして、閉塞ロッド１４は、駆動軸８Ａに接続されて、駆動軸８Ａの回転運動及び上下運動が閉塞ロッド１４に伝達されると、連結部１５を介してケーシング１０にも伝達されて両者が共に駆動する。連結部１５は、閉塞ロッド１４とケーシング１０との接続及び切離しが自在であり、切り離されたときは閉塞ロッド１４のみが駆動する。
【００３７】
ケーシング１０と閉塞ロッド１４の構成を図５により詳しく説明する。図４の（ａ）部はケーシング１０と閉塞ロッド１４の側断面図を示し、閉塞ロッド１４は断面が角パイプ口（１００ｍｍ×１００ｍｍ）のロッド軸１４ａとロッド軸収容部１４ｂとから構成され、伸縮自在なようロッド軸１４ａとロッド軸収容部１４ｂとを入れ子構造で接続している。閉塞ロッド１４のロッド軸１４ａには、先端に円錐形状を有する掘削用のビット１４ｃと、ビット１４ｃの上部に円形のプレート２４とが設けられており、ロッド軸１４ａがロッド軸収容部１４ｂから伸び出た状態でプレート２４はケーシング１０の先端開口部を閉塞する。このように、閉塞ロッド１４が伸長した状態は、ストッパ１９の操作によりロックして保持することができ、この操作は、ケーシング１０に設けた操作窓９を通じて行うことができる。そして、閉塞ロッド１４が伸長してビット１４ｃがケーシング１０から突出している状態でケーシング１０を地盤１内に回転圧入することで地盤１に掘孔７を形成するための掘削が行われる。
【００３８】
ビット１４ｃとプレート２４の構成を図４の（ｂ）部及び（ｃ）部によって説明すると、ビット１４ｃは基部２５を介して閉塞ロッド１４に固定されている。プレート２４は分離可能な２枚の半円板２４ａ、２４ｂから構成されており、半円板２４ａ、２４ｂの直線部分の縁部には凹部がそれぞれ形成されて、両者を組み合わせてプレート２４を構成したとき、これら凹部にて形成される孔部にビット１４ｃの基部２５が嵌合することで、プレート２４を閉塞ロッド１４に取り付けることができる。
【００３９】
半円板２４ａは、適当な厚みを備えた半円形のゴム部材２８ａを６．０ｍｍの厚みを有する上下一対の鉄板２６により挟み込んで構成し、同様に、半円板２４ｂは、ゴム部材２８ａと同じ厚さを有するゴム部材２８ｂを６．０ｍｍの厚みを有する上下一対の鉄板２７により挟み込んで構成している。半円板２４ａ、２４ｂを組み合わせたプレート２４の直径は３４６ｍｍで、ゴム部材２８ａ、２８ｂの周縁部は鉄板２６、２７よりもケーシング１０の内周壁に向けて突出するような寸法差を設けている。そして、ゴム部材２８ａ、２８ｂの周縁部とケーシング１０の内周壁との間には５ｍｍの隙間寸法を設けている。
【００４０】
また、ロッド軸１４ａとロッド軸収容部１４ｂの中空内にはフレキシブルパイプ３０を上下方向に配設しており、図示しないエアコンプレッサからバルブ３１を通して導入される圧縮空気を圧縮空気送気管３２から下方に噴射するようになっている。
【００４１】
転圧ロッド１１には、図６で示すように先端部の端面の周縁に等間隔で３個の先端刃１１ａが設けられている。
【００４２】
図２の説明に戻って施工機５を用いた地盤強化方法の工程について説明する。最初に駆動部８が駆動軸８Ａを水平移動させて、ケーシング１０及び閉塞ロッド１４を地盤１の掘孔７を形成する対象ポイントの上方にセットする。このとき、閉塞ロッド１４は、プレート２４がケーシング１０の先端開口部を閉塞し、ビット１４ｃがケーシング１０から突出している状態でストッパ１９によりロックされている。また、閉塞ロッド１４とケーシング１０とは、連結部１５にて連結された状態にある。
【００４３】
この状態で、駆動部８が駆動軸８Ａを高トルクで回転させながら下方へ移動させると、ケーシング１０と閉塞ロッド１４とは地盤１へ回転圧入して掘孔動作を行う（図２の（Ａ）部）。このとき、ケーシング１０の周囲の方向に押し出されて回転するケーシング１０の側部により周囲の土に押し固められていく。このように、掘削により生じた土を地表に排出するのではなく、この土をケーシング１０の周囲に締め固めて圧密状態とすることで、強固な壁面を有する掘孔７が形成される。この掘孔工程においては、ケーシング１０の鉛直状態を保ちながら地表面から正確に垂直に掘削していくことが、完成した杭３の品質を確保する上で重要となる。
【００４４】
図２の（Ｂ）部は、ケーシング１０の下端部が地表面から２．５ｍ程度まで達して、掘孔が終了した状態を示している。この状態で、ケーシング１０と閉塞ロッド１４との連結部１５による連結を切り離し、その後、駆動部８が駆動軸８Ａを上方に移動させると、閉塞ロッド１４だけが掘孔７の上方に引き上げられて、ケーシング１０は掘孔７に取り残される（図２の（Ｃ）部）。このとき、ケーシング１０内から閉塞ロッド１４を引き上げるとき、急激な引き上げにより掘孔７の内部に真空状態が発生して掘孔７の壁が崩落する事態が防止する必要があり、その対応として、閉塞ロッド１４を引き上げるとき、圧縮空気送気管３２から圧縮空気を送りながら引き上げる。
【００４５】
閉塞ロッド１４をケーシング１０から引き出した状態において、矢印で示すように砕石６を投入する（図２の（Ｄ）部）。このときの砕石６の投入量は、ケーシング１０の下端から３０ｃｍ程度まで砕石６が積み上がる量である。また、この際、半円板２４ａ、２４ｂを分離して、プレート２４を閉塞ロッド１４から取り外すと共に、ストッパ１９を操作して閉塞ロッド１４のロック状態を解除して、ロッド軸１４ａをフリーな状態とする。
【００４６】
そして、駆動部８により駆動軸８Ｂを水平移動させて、ケーシング１０が残留している掘孔７の上方に転圧ロッド１１をセットし、砕石６を追加投入しながら駆動軸８Ｂを上下動させて、転圧ロッド１１をケーシング１０内で往復移動させる（図２の（Ｅ）部）。これにより、転圧ロッド１１は、先端刃１１ａをケーシング１０の下端に堆積されている砕石６及び追加投入の砕石６に食い込ませながらケーシング１０から押し出し、砕石６は地盤１中に拡散して杭３の根固め部３Ｂを形成する。
【００４７】
このような、転圧ロッド１１による転圧の結果、根固め部３Ｂはこの後に形成する杭３の柱状部３Ａの径よりも大きく球状に張り出すまで締め固められることになる。根固め部３Ｂを形成することで、杭３は、地盤１の地表面に構築される建築物の荷重に対する先端支持力を保持する。
【００４８】
根固め部３Ｂを形成すると、図示しないが、ケレン棒によりケーシング１０の内面に付着している土を削ぎ落とした後、ジオグリッドから成る筒状の通水シート４をケーシング１０内に挿入して根固め部３Ｂ部の上方に設置する（図２の（Ｆ）部）。通水シート４の径はケーシング１０の内径より僅かに小さい程度で略一致させている。
【００４９】
そして、通水シート４の下端開口に土嚢袋３４をセットして、土嚢袋３４内に所定量の砕石６を充填すると共に、プレート２４が取り外されている状態の閉塞ロッド１４が掘孔７の上方に位置するように、駆動部８により駆動軸８Ａを水平移動させる（図２の（Ｇ）部）。
【００５０】
次に、駆動部８は、閉塞ロッド１４を通水シート４内に挿入し、ビット１４ｃが土嚢袋３４内の砕石６に達するまで下降するよう駆動軸８Ａを駆動し、連結部１５がケーシング１０の上端と当接したとき、ケーシング１０と閉塞ロッド１４とを連結部１５により連結する（図２の（Ｈ）部）。このとき、閉塞ロッド１４はロックが解除されてロッド軸１４ａをフリーな状態にあるため、土嚢袋３４内の砕石６には駆動軸８Ａから下方への押圧力は伝達されずロッド軸１４ａの自重だけが加えられる。
【００５１】
閉塞ロッド１４とケーシング１０とを連結部１５により連結した後、駆動部８により駆動軸８Ａを上方へ移動させて、閉塞ロッド１４とケーシング１０とを共に掘孔７から引き上げる（図３の（Ｉ）部）。
【００５２】
引き上げの終了により、遮蔽板３６で一時的に掘孔７の開口部を覆うと共に、半円板２４ａと半円板２４ｂとを組み合わせて、半円板２４ａ、２４ｂの直線部分の縁部の凹部で基部２５を挟み込むことで、プレート２４を閉塞ロッド１４に取り付ける（図３の（Ｊ）部）。プレート２４の取り付け後、駆動部８は、閉塞ロッド１４とケーシング１０とが遮蔽板３６に達するまで駆動軸８Ａを下降させる。これにより、プレート２４がケーシング１０内に格納されて、ビット１４ｃのみがケーシング１０から突出している図２の（Ａ）部や（Ｂ）部で示すような状態にまで下降したとき、この状態でストッパ１９を操作して閉塞ロッド１４をロックして初期状態に戻す。
【００５３】
そして、杭３の柱状部３Ａを形成する工程となるが、先ず駆動部８により駆動軸８Ｂを水平移動させて転圧ロッド１１を掘孔７の上方にセットし、砕石投入ホッパー２０を掘孔７の開口を覆うようセットする。砕石投入ホッパー２０は、漏斗形状を有しており、上方から投入された砕石６を通水シート４の中空部へ導入する。このときの砕石６の投入量は、通水シート４内に堆積されて柱状部３Ａが１０ｃｍ程度形成される量であり、砕石投入ホッパー２０を通して砕石６を万方から投入することで、通水シート４内には砕石６が均一に堆積される。
【００５４】
砕石６の投入後、駆動部８は駆動軸８Ｂを駆動させ、転圧ロッド１１は正転と逆転とを行いながら下降して７０ｋｎの荷重を砕石６に掛けて砕石６を転圧する。このとき、転圧ロッド１１は、砕石投入ホッパー２０の中心を貫通して通水シート４内を１５ｃｍのストロークで移動する。そして、駆動部８は転圧ロッド１１を引き上げ、再び柱状部３Ａが１０ｃｍ程度形成される量の砕石６を砕石投入ホッパー２０により万方から投入した後、転圧ロッド１１が正転と逆転とを行いながら１５ｃｍのストロークで下降して７０ｋｎの荷重を砕石６に掛けて転圧する（図３の（Ｋ）部）。
【００５５】
この動作の繰り返しにより、７０ｃｍの高さまで柱状部３Ａを形成するとその部分が柱状部３Ａの基礎部３５となり、この基礎部３５の上に通水シート４の中空部の中心軸に一致して鋼管３Ｃを鉛直状態にセットする。鋼管３Ｃは、長さが１．５ｍで且つ径が１０ｃｍで下端は閉塞されており、図７で示すように、下端の外側壁には一対の先端刃３３が対向して設けられている。
【００５６】
鋼管３Ｃは、鋼管圧入治具２１によって転圧ロッド１１と接続されて、駆動部８による駆動軸８Ｂの駆動により転圧ロッド１１から７０ｋｎの圧入力を受けて基礎部３５の上部に先端刃３３で食い込んで直立姿勢を保持する。このとき、鋼管３Ｃの上端部は、杭３の天端の平面と一致するようレベル調整される（図３の（Ｌ）部）。鋼管圧入治具２１は、鋼管３Ｃの直立を保持した状態でセットするために用いられる。
【００５７】
転圧ロッド１１による鋼管３Ｃのセット後、砕石投入ホッパー２０から１０ｃｍの柱状部３Ａを形成する量の砕石６を万方から投入し、その都度、投入した砕石６を締め固める動作を再開する。この場合の転圧動作は、鋼管３Ｃと通水シート４の間に砕石６が充填されて、駆動軸８Ｂの駆動により、転圧ロッド１１が正転と逆転とを行いながら１５ｃｍのストロークで下降すると、その回転力と７０ｋｎの荷重は鋼管３Ｃに伝達される。これにより、鋼管３Ｃの周囲の砕石６が転圧により締め固められる（図３の（Ｍ）部）。
【００５８】
砕石６の投入と転圧との繰り返しにより杭３の天端まで柱状部３Ａを形成すると、砕石投入ホッパー２０を掘孔７から取り除き、適量の砕石６を投入し、転圧ロッド１１により杭３の天端を７０ｋｎの圧入力で転圧して、再度、杭３を地盤１中に圧入する（図３の（Ｎ）部）。転圧終了後、杭３の頭部に目漬砂利２３を矢印で示すように上方から投入し、図示しない胴突（いわゆるタコ）により突き固めて（図３の（Ｏ）部）、杭３が完成する（図３の（Ｐ）部）。
【産業上の利用可能性】
【００５９】
本発明は、建築物が立つ土地の地盤を強化する地盤強化システム及び地盤強化方法を提供するものであり、産業上の利用可能性を有する。
【符号の説明】
【００６０】
１      地盤
２      基礎
３      杭
３Ａ    柱状部
３Ｂ    根固め部
３Ｃ    鋼管
４      通水シート
５      施工機
６      砕石
７      掘孔
８      浸透層
１０    ケーシング
１１    転圧ロッド
１４    閉塞ロッド
２３    目漬砂利
３５    基礎部
【要約】
【課題】地盤への強固な支持と共に排水ドレーンの機能を併せ持つ地盤強化システムを提供する。
【解決手段】砕石６を締め固めて形成されてその径が前記掘孔の径よりも大きく球状に張り出す形状を有する根固め部３Ｂと、砕石６を高分子材料から成る筒状の通水シート４にて拘束して形成される柱状部と３Ａと、柱状部３Ａの中心軸に一致して垂直方向に配置される鋼管３Ｃとから成る杭３を、地盤１に形成した掘孔７内に設ける。杭３は、地盤１上からの荷重と、下からの根固め部３Ｂの先端支持力とから上下方向に圧縮力を受けて横に張り出そうとするのを、通水シート４の耐引張力にて抑制することで内部圧力を高めて強度を維持する一方、その柔構造から地盤１の横からの変形に対し追随する柔軟性を有する。そして、杭３は、砕石ドレーンとして雨水や地下水圧が上昇した場合は速やかに地盤１の外へ排水する。
【選択図】図１【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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