(57)【要約】【課題】基礎杭による十分な支持力を確保しつつ、低コストで基礎杭の施工を行うこと。【解決手段】下端に回転羽根１を連結した管体２を地表面に突き立てて、この管体２を軸周りに回転させて回転羽根１を所定深さまで地中に埋め込む第一工程と、管体２内に、時間経過とともに固化する充填剤３を注入する第二工程と、回転羽根１と前記管体２との連結を解消して、充填剤３が完全に固化する前に管体２のみを地中から引き抜く第三工程とを順次行うことにより基礎杭を構成する。この基礎杭の施工において管体２を引き抜くため、この管体２を他の施工場所で再利用することができる。このため、コストの低減を図ることができる。さらに、注入した充填剤３が表層地盤Ｓ側に流動し、この表層地盤Ｓに接触した状態で固化するため、この表層地盤Ｓと充填剤３が固化して得られた杭本体４との間に周面摩擦が生じ、この基礎杭による十分な支持力を確保することができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
下端に回転羽根（１）を連結した管体（２）を地表面に突き立てて、この管体（２）を軸周りに回転させて前記回転羽根（１）を所定深さまで地中に埋め込む第一工程と、
前記管体（２）内に、時間経過とともに固化する充填剤（３）を注入する第二工程と、
前記回転羽根（１）と前記管体（２）との連結を解消して、前記充填剤（３）が完全に固化する前に前記管体（２）のみを地中から引き抜く第三工程と、
を順次行うことにより、前記回転羽根（１）上に前記充填剤（３）を固化した杭本体（４）を構成する基礎杭施工方法。
【請求項２】
前記充填剤（３）がセメント又は樹脂材である請求項１に記載の基礎杭施工方法。
【請求項３】
下端に回転羽根（１）を連結した長尺体（５）を地表面に突き立てて、この長尺体（５）を軸周りに回転させて前記回転羽根（１）を所定深さまで地中に埋め込む第一工程と、
前記回転羽根（１）と前記長尺体（５）との連結を解消して、この長尺体（５）のみを地中から引き抜く第二工程と、
地中の前記回転羽根（１）上に所定形状の杭本体（４）を突き立てる第三工程と、
を順次行うことにより、前記回転羽根（１）上に杭本体（４）を構成する基礎杭施工方法。
【請求項４】
下端に回転羽根（１）を連結した管体（２）を地表面に突き立てて、この管体（２）を軸周りに回転させて前記回転羽根（１）を所定深さまで地中に埋め込む第一工程と、
この管体（２）内に、前記回転羽根（１）に突き当たるまで所定形状の杭本体を挿し込む第二工程と、
前記回転羽根（１）と前記管体（２）との連結を解消して、この管体（２）のみを地中から引き抜く第三工程と、
を順次行うことにより、前記回転羽根（１）上に杭本体（４）を構成する基礎杭施工方法。
【請求項５】
前記所定形状の杭本体（４）が、木材、コンクリート、樹脂材のいずれか、あるいは、これらの複合材料から構成される請求項３又は４に記載の基礎杭施工方法。
【請求項６】
請求項１から５のいずれか一つに記載の基礎杭施工方法によって基礎杭を設け、この基礎杭を地盤補強材として用いる地盤補強材施工方法。
【請求項７】
地中に埋め込まれる回転羽根（１）と、この回転羽根（１）上に設けられる杭本体（４）とを備え、前記杭本体（４）が、前記回転羽根（１）を地中に埋め込む際に軸周りに回転させる回転部材（２、５）とは異なる部材であって、この杭本体（４）が地中に露出している基礎杭。
【請求項８】
前記杭本体（４）が、セメント、樹脂材、木材、コンクリートのいずれか、あるいは、これらの複合材料から構成される請求項７に記載の基礎杭。
【請求項９】
請求項７又は８に記載の基礎杭を建築物の基礎として用いる杭状地盤補強材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、建築物の基礎として使用される基礎杭の施工方法、その基礎杭、地盤補強材施工方法及び杭状地盤補強材に関する。
【背景技術】
【０００２】
基礎杭は、住宅やビルディング等の建築物を建築する際に用いられるものである。この基礎杭で建築物を安定的に支持することによって、この建築物に不同沈下等の不具合が発生するのを防止している。特許文献１に開示された基礎杭を例示して説明すると、この基礎杭（鋼管杭）は、杭本体の先端部に、二枚の回転羽根（羽根板）を互いに平行にかつ軸方向から所定角度だけ傾斜させて設けたものである。この杭本体を軸周りに回転させると、回転羽根が地表面にめり込んで地中に埋め込まれる。この回転羽根が地表面に近い表層地盤に埋め込まれるだけでもある程度の支持力（支持安定性）を得ることができるが、この表層地盤よりも深い位置にある強固な支持地盤に回転羽根が埋め込まれることによって、より高い支持力を得ることができる。
【０００３】
この支持力は基礎杭の底面積が大きいほど高まり、本特許文献に係る構成のように羽根板を採用する場合、この回転羽根の面積（羽根径）が大きいほど、高い支持力を得ることができる。
【０００４】
上記のように基礎杭を施工して、その基礎杭の上に建築物を建築する以外に、水平力を負担させない地盤補強として用いる杭（以下、杭状地盤補強材という。）を構築し、この杭状地盤補強材の上に建築物を建築することもある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−２９１５２３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に係る基礎杭は、好ましくは表層地盤よりも深い位置にある支持地盤まで回転羽根を埋め込む必要があり、この支持地盤が地中深くに位置する場合、長尺の鋼管からなる杭本体を使用する必要がある。ところが、近年の鋼材価格の上昇に伴い、長尺の鋼管を使用する工法は、コストが嵩むという問題がある。
【０００７】
また、鋼管を杭本体とする基礎杭は、その支持力の大部分が回転羽根によって発揮されるのみで、杭本体によってほとんど発揮されない。鋼管からなる杭本体の表面が滑らかであって、この杭本体の表面と地盤との間の周面摩擦がほとんど生じず、この周面摩擦による支持力が期待できないからである。このため、十分な支持力を確保するには、ある程度面積の大きな回転羽根が必要となり、この回転羽根の製作にコストが嵩むという問題もある。
【０００８】
また、地盤補強工事は、狭い土地や建築物の密集地では困難であり、前記杭状地盤補強材として土とセメント系固化材を混合して用いる場合は、混合割合が不均一であることが多い等、セメントや鋼管杭等の均質な補強材と比較して強度的に劣るという問題がある。
【０００９】
そこで、この発明は、基礎杭による十分な支持力を確保しつつ、低コストで基礎杭の施工を行うことを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記の課題を解決するため、この発明は、基礎杭の施工方法において、下端に回転羽根を連結した管体を地表面に突き立てて、この管体を軸周りに回転させて前記回転羽根を所定深さまで地中に埋め込む第一工程と、前記管体内に、時間経過とともに固化する充填剤を注入する第二工程と、前記回転羽根と前記管体との連結を解消して、前記充填剤が完全に固化する前に前記管体のみを地中から引き抜く第三工程と、を順次行うことにより、前記回転羽根上に前記充填剤を固化した杭本体を設けて基礎杭を構成した。
【００１１】
この施工方法によると、地中から引き抜いた管体を他の施工場所に再利用することができる。このため、高価格の管体を施工場所の数だけ用意する必要がなく、材料コストの大幅な削減を図ることができる。また、充填剤を管体内に注入するだけの施工で、作業として非常に簡便なため、作業コストの削減を図ることもできる。
【００１２】
また、充填剤が完全に固化する前に管体を引き抜くことによって、この充填剤がその自重によって対面する表層地盤側に流動し、この表層地盤の表面に接触した状態で固化する。この充填剤と接触する表層地盤の表面は、回転羽根によって掘削されて荒れた状態となっているため、この表層地盤と、前記充填剤が固化することによって構成される杭本体との間に高い周面摩擦が得られ、基礎杭による高い支持力を発揮することができる。また、この周面摩擦によって得られる支持力の分だけ、回転羽根の大きさを相対的に小さくすることもできる。このため、この回転羽根の製作コストも削減し得る。
【００１３】
前記構成においては、充填剤をセメント又は樹脂材とすることができる。
【００１４】
上記管体の素材として、施工の際のねじ込みトルク、及び、施工後の支持力に耐え得るように鋼材が用いられるのが一般的である。この鋼材は、近年の材料コストの上昇に伴って高価なものとなっている。その一方で、セメントや樹脂材は、鋼材と比較すると安価であり、鋼材をセメント等に置き換えることによって、材料コストの大幅な削減を期待できる。しかも、セメントは周知の構造材であって十分な強度を備え、樹脂材についても構造材として使用し得る強度の素材を適宜選択すれば、強度面において何ら問題は生じない。
【００１５】
また、この発明においては、下端に回転羽根を連結した長尺体を地表面に突き立てて、この長尺体を軸周りに回転させて前記回転羽根を所定深さまで地中に埋め込む第一工程と、前記回転羽根と前記長尺体との連結を解消して、この長尺体のみを地中から引き抜く第二工程と、地中の前記回転羽根上に所定形状の杭本体を突き立てる第三工程と、を順次行うことにより、前記回転羽根上に杭本体を設けて基礎杭を構成することもできる。
【００１６】
この施工方法によると、引き抜いた長尺体を他の施工場所で再利用することができるため、上記と同様に、材料コストの削減を図ることができる。この工法に用いる長尺体は、管体あるいは中実体のいずれでもよい。杭本体を回転羽根上に突き立てる前にこの長尺体は地中から引き抜かれ、管体あるいは中実体のいずれを用いた場合でも、杭本体を挿し込むための穴は形成されるためである。
【００１７】
あるいは、下端に回転羽根を連結した管体を地表面に突き立てて、この管体を軸周りに回転させて前記回転羽根を所定深さまで地中に埋め込む第一工程と、この管体内に、前記回転羽根に突き当たるまで所定形状の杭本体を挿し込む第二工程と、前記回転羽根と前記管体との連結を解消して、この管体のみを地中から引き抜く第三工程と、を順次行うことにより、前記回転羽根上に杭本体を設けて基礎杭を構成することもできる。
【００１８】
この管体に杭本体を挿し込んだ後に、管体のみを引き抜くようにしても、上記と同様に管体の再利用に伴うコスト削減効果を発揮し得る。さらに、挿し込んだ杭本体の表面が、ある程度の凹凸を有していれば、管体を引き抜いた後にこの杭本体と各地盤との間に周面摩擦が生じ、この基礎杭による高い支持力を得ることができる。
【００１９】
前記所定形状の杭本体を用いる構成においては、その杭本体を、木材、コンクリート、樹脂材のいずれか、あるいは、これらの複合材料から構成することができる。
【００２０】
これらの素材のうち、木材、コンクリートは従来から構造材として一般的に用いられてきたものであって十分な強度を備え、樹脂材についても構造材として使用し得る強度の素材を適宜選択すれば、強度面において何ら問題は生じない。しかも、いずれの素材も安価に調達できるため、材料コストを大幅に削減することができる。
【００２１】
上記の基礎杭施工方法によって施工された基礎杭は、この基礎杭を地盤補強材として用いる地盤補強材施工方法に用いることができる。
【００２２】
この基礎杭施工方法によって複数箇所に基礎杭を施工することによって、地盤補強工事によって得られるのと同等の地盤補強効果を得ることができるためである。また、一般的な地盤補強工事は、狭い土地等では施工が困難であるのに対して、基礎杭施工方法を適用することによって、狭い土地等でも問題なく施工できるというメリットもある。
【００２３】
上記の基礎杭は、地中に埋め込まれる回転羽根と、この回転羽根上に設けられる杭本体とを備え、前記杭本体が、前記回転羽根を地中に埋め込む際に軸周りに回転させる回転部材とは異なる部材であって、この杭本体が地中に露出しているものである。
【００２４】
前記回転部材として、回転羽根を確実に回転し得る強度を備えた鋼材を用いるのが一般的である。この鋼材を基礎杭の完成とともに、杭本体として地中に埋めたままにしてしまう代わりに、この鋼材よりも安価な素材を杭本体に採用することにより、材料コストを大幅に削減することができる。
【００２５】
この材料コストの削減効果は、杭本体の素材として、セメント、樹脂材、木材、コンクリートのいずれか、あるいは、これらの複合材料を用いたときに高まる。これらは、管体等に通常用いる素材（主に鋼材）と比較して大幅に安価であるためである。
【００２６】
このようにして施工された基礎杭は均質であって、土とセメント系固化剤を混ぜただけの一般的な杭状地盤補強材と比較して高い強度を備える。このため、この基礎杭を地盤補強材として用いることで、高い地盤補強効果が発揮される。
【発明の効果】
【００２７】
この発明は、回転羽根を下端に取り付けた管体を地表面に突き立ててこの回転羽根を地中に埋め込み、この管体に充填剤を充填し、この充填剤が完全に固化する前に管体を引き抜いて、充填剤を固化させることによって杭本体を構成した。この構成によると、引き抜いた管体を他の施工場所で再利用できるため、材料コストを削減することができる。また、充填剤として、固化時に十分な強度を備えたものを採用することで、基礎杭としての支持力も確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本願発明に係る基礎杭施工方法の第一実施形態を示す側面図であって、（ａ）は回転羽根を支持地盤まで埋め込んだ状態、（ｂ）は管体内に充填剤を注入した状態、（ｃ）は管体のみ地中から引き抜いた状態、（ｄ）は基礎杭が完成した状態
【図２】本願発明に係る基礎杭施工方法の第二実施形態を示す側面図であって、（ａ）は回転羽根を支持地盤まで埋め込んだ状態、（ｂ）は長尺体のみ地中から引き抜いた状態、（ｃ）は杭本体を挿し込みつつある状態、（ｄ）は基礎杭が完成した状態
【図３】本願発明に係る基礎杭施工方法の第三実施形態を示す側面図であって、（ａ）は回転羽根を支持地盤まで埋め込んだ状態、（ｂ）は管体内に杭本体を挿し込みつつある状態、（ｃ）は管体のみ地中から引き抜いた状態、（ｄ）は基礎杭が完成した状態
【発明を実施するための形態】
【００２９】
この発明に係る基礎杭施工方法の第一実施形態を図１に示す。この施工方法においては、第一工程として、下端に回転羽根１を連結した管体２を地表面に突き立てて、この管体２を杭打ち機Ｍで軸周りに回転させて、回転羽根１を表層地盤Ｓを通して支持地盤Ｇまで埋め込む（同図（ａ）を参照）。この管体２の素材として、回転羽根１を支障なく支持地盤Ｇまでねじ込み得る程度の強度を備える鋼材が用いられている。回転羽根１の形状、大きさ、羽根枚数、素材等は、地盤の固さや土質等の諸要因に対応して、適宜変更することができるが、その素材として、強度に優れた鋼材を用いるのが一般的である。
【００３０】
次に第二工程として、管体２内に、充填剤３としてセメントを注入する（同図（ｂ）を参照）。この充填剤３は、時間経過とともに固化して、その固化後に杭本体４として機能する。
【００３１】
さらに第三工程として、回転羽根１と管体２との連結を解消して、充填剤３が完全に固化する前に管体２のみを地中から引き抜く（同図（ｃ）を参照）。前記連結の解消は、例えば、回転羽根１に対して管体２をその軸周りに特定方向に特定角度だけ回転させて引き抜くことにより、その連結を解消する機構を採用することによってなされる。このように管体２のみを引き抜くと、この管体２内の完全に固化していない充填剤３が、その自重によって表層地盤Ｓ側に流動し、この表層地盤Ｓに接触した状態で固化する。この固化によって杭本体４が構成されて基礎杭が完成する（同図（ｄ）を参照）。
【００３２】
この充填剤３と接触する表層地盤Ｓの表面は、回転羽根１によって掘削されて荒れた状態となっているため、この表層地盤Ｓと、充填剤３が固化することによって構成される杭本体４との間に高い周面摩擦が得られ、基礎杭による高い支持力が発揮される。
【００３３】
この発明に係る基礎杭施工方法の第二実施形態を図２に示す。この施工方法においては、第一工程として、下端に回転羽根１を連結した長尺体５を地表面に突き立てて、この長尺体５を軸周りに回転させて、回転羽根１を表層地盤Ｓを通して支持地盤Ｇまで埋め込む（同図（ａ）を参照）。この長尺体５の素材として、回転羽根１を支障なく支持地盤Ｇまでねじ込み得る程度の強度を備える鋼材が用いられている。回転羽根１の形状や大きさは、第一実施形態の場合と同様に適宜決定することができる。ここで「長尺体」としたのは、以下において説明するように、この長尺体５は回転羽根１が支持地盤Ｇに埋め込まれた後にすぐに引き抜かれるため、回転羽根１を支持地盤Ｇまでねじ込み得る程度の長さがありさえすれば、中実部材あるいは中空部材（管体）のいずれでもよいためである。
【００３４】
次に第二工程として、回転羽根１と長尺体５との連結を解消して、この長尺体５のみを地中から引き抜く（同図（ｂ）を参照）。これにより、地表面から回転羽根１に至る穴６が形成される。
【００３５】
さらに第三工程として、この穴６に所定形状の杭本体４を挿し込み（同図（ｃ）を参照）、地中の回転羽根１上にこの杭本体４を突き立てて基礎杭を完成する（同図（ｄ）を参照）。この所定形状とは、回転羽根１に当接しつつ地上の建築物を支持し得る程度の長さと太さを有する形状であることを意味する。この杭本体４の素材として、木材、コンクリート、樹脂材のいずれか、あるいは、これらの複合材料からなるものを採用するのが好ましい。これらの素材は、安価で調達が容易であるとともに、その施工も、長尺体５を引き抜いた後の穴６に杭本体４を挿し込むだけなので非常に簡便である。木材及びコンクリートは、従来から構造材として一般的に用いられているように強度面での信頼性が高く、樹脂材についても所定の強度のものを選択すれば十分な強度を確保でき、基礎杭として建築物を安定的に支持することができる。
【００３６】
この発明に係る基礎杭施工方法の第三実施形態を図３に示す。この施工方法においては、第一工程として、下端に回転羽根１を連結した管体２を地表面に突き立てて、この管体２を軸周りに回転させて、回転羽根１を表層地盤Ｓを通して支持地盤Ｇまで埋め込む（同図（ａ）を参照）。この管体２の素材として、回転羽根１を支障なく支持地盤Ｇまでねじ込み得る程度の強度を備える鋼材が用いられている。回転羽根１の形状や大きさは、第一実施形態等の場合と同様に適宜決定することができる。
【００３７】
次に第二工程として、管体２内に、回転羽根１に突き当たるまで所定形状の杭本体４を挿し込む（同図（ｂ）を参照）。この所定形状とは、回転羽根１に当接しつつ地上の建築物を支持し得る程度の長さと太さを有する形状であることを意味する。この杭本体４の素材として、木材、コンクリート、樹脂材のいずれか、あるいは、これらの複合材料からなるものを採用するのが好ましい。これらの素材は、安価で調達が容易であるとともに、その施工も、管体２内に杭本体４を挿し込むだけなので非常に簡便である。木材及びコンクリートは、従来から構造材として一般的に用いられているように強度面での信頼性が高く、樹脂材についても所定の強度のものを選択すれば十分な強度を確保でき、基礎杭として建築物を安定的に支持することができる。
【００３８】
さらに第三工程として、回転羽根１と管体２の連結を解消し、この管体２のみを地中から引き抜くことによって（同図（ｃ）を参照）、基礎杭が完成する（同図（ｄ）を参照）。
【００３９】
このように、予め所定形状とした杭本体４を管体２内に挿し込む代わりに、未固化状態のセメント等の充填剤３を管体内に注入して、この充填剤３が完全に固化して、所定形状の杭本体４が形成された後に、管体２のみを引き抜くようにすることもできる。
【００４０】
上記の各実施形態においては、杭本体４の素材として、セメント、樹脂材、木材、コンクリートのいずれか、あるいは、これらの複合材料を例示したが、これらはあくまで一例であって、基礎杭としての強度を確保できるのであれば、これら以外の素材も当然採用することができる。
【００４１】
また、上記の各実施形態においては、各工程の前後に、各実施形態において記載されていない工程、例えば、第二実施形態において、長尺体５によって形成した穴６の内面を補強する工程を含むものであってもよい。
【００４２】
上記の各実施形態によって得られた基礎杭は、地中に埋め込まれる回転羽根１と、この回転羽根１上に設けられる杭本体４とを備え、この杭本体４が、回転羽根１を地中に埋め込む際に軸周りに回転させる回転部材（管体２又は長尺体５）とは異なる部材となっている。そして、この杭本体４が地中に露出した状態となっている。この回転部材の素材として、強度確保の観点から鋼材を用いるのが通常であり、この鋼材と比較すると、杭本体４として用いるセメント、樹脂材、木材、コンクリートのいずれか、あるいは、これらの複合材料は安価である。このため、材料コストの削減を図ることができる。
【符号の説明】
【００４３】
１  回転羽根
２  管体（回転部材）
３  充填剤
４  杭本体
５  長尺体（回転部材）
６  穴
Ｓ  表層地盤
Ｇ  支持地盤
Ｍ  杭打ち機
【図１】
2014025255.tif 000003
【図２】
2014025255.tif 000004
【図３】
2014025255.tif 000005