(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
地盤に予め掘削され、全長に亘って実質的に同一の杭孔径を有する杭孔に挿入され、セメントミルクを根固め液として該杭孔の底部に充填してなる根固め液の固化体によって鋼管の開端部を拘束される開端鋼管杭において、
該開端鋼管杭を構成する鋼管は、１００〜２７０mmの範囲内の外径Ｄを有し且つその開端部に環状先端部材及び底部スペーサを一体的に取付けられており、
該環状先端部材は、鋼管の杭芯と直交する環状底面を形成するように鋼管の開端面に固着した環状鋼板を有し、
該鋼板の外周縁部は、鋼管の外周面から径方向外方に突出し、前記鋼板の内周縁部は、鋼管の内周面から径方向内方に突出しており、
前記鋼板の外周縁部は、１０〜６０mmの範囲内の所定寸法だけ鋼管の外周面から径方向外方に突出し、前記鋼板の内周縁部は、１０〜６０mmの範囲内の所定寸法だけ鋼管の内周面から径方向内方に突出し、杭芯と直交し且つ５０〜１００mmの範囲内の所定寸法に設定された幅を有する環状帯域が、前記鋼板によって鋼管の底面に形成されており、
前記底部スペーサは、前記鋼板から下方に突出し、前記杭孔の底面と前記鋼板の下面とを１００〜３００mmの距離だけ離間させており、
掘削時に前記杭孔の底部に注入された根固め液が、杭の沈設時に前記鋼板の開口部から鋼管の先端部内に充填されているとともに、杭の沈設時に前記鋼板と杭孔底面との間および鋼管の外周面と杭孔の孔壁との間に充填されており、
前記根固め液の固化体によって鋼管杭の開端部が拘束され、杭先端の有効断面積ApがπＤ2 ／４に設定されたことを特徴とする開端鋼管杭。
【請求項２】
前記環状先端部材は、鋼管内に配置され且つ前記鋼板の上面に固着した短管を有することを特徴とする請求項１に記載の開端鋼管杭。
【請求項３】
前記根固め液の充填高さは、４００〜１０００mmに設定され、前記根固め液の液面は、支持層の上面よりも１００mm以上高い位置に設定されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の開端鋼管杭。
【請求項４】
地盤に予め掘削された杭孔に外径Ｄの開端鋼管杭を沈設し、該杭孔の底部に充填された根固め液の固化体によって鋼管杭の開端部を拘束する開端鋼管杭の施工方法において、
全長に亘って実質的に同一の杭孔径を有する杭孔を地盤に掘削するとともに、根固め液としてセメントミルクを前記杭孔の底部に注入する工程と、
鋼管杭の杭芯と直交する環状底面を形成するように鋼管の開端面に環状鋼板を固着した鋼管杭を前記杭孔に挿入し、前記鋼板の中心部に形成された開口部から鋼管杭の先端部内に前記根固め液を充填するとともに、前記鋼板と杭孔底面との間および前記鋼管の外周面と杭孔壁との間に前記根固め液を充填する工程と、
前記根固め液の硬化により、該根固め液の固化体によって鋼管杭の開端部を拘束する工程とを有し、
前記開端部は、杭先端の有効断面積ApをπＤ2 ／４として設定すべく、前記鋼板の外周縁部を鋼管の外周面から径方向外方に突出し且つ前記鋼板の内周縁部を鋼管の内周面から径方向内方に突出した構造を有し、
前記鋼管の外径Ｄは、１００〜２７０mmの範囲内の所定寸法に設定され、前記鋼板の外周縁部は、１０〜６０mmの範囲内の所定寸法だけ鋼管の外周面から径方向外方に突出し、前記鋼板の内周縁部は、１０〜６０mmの範囲内の所定寸法だけ鋼管の内周面から径方向内方に突出し、杭芯と直交し且つ５０〜１００mmの範囲内の所定寸法に設定された幅を有する環状帯域が、前記鋼板によって鋼管の底面に形成され、
前記鋼板に取付けられ且つ該鋼板から下方に突出する底部スペーサにより、前記杭孔の底面と前記鋼板とが１００〜３００mmの距離だけ離間することを特徴とする開端鋼管杭の施工方法。
【請求項５】
側方に突出する側部スペーサを前記鋼管杭の外周面に取付け、前記杭孔の孔壁と前記鋼管杭の外周面とを離間させることを特徴とする請求項４に記載の施工方法。
【請求項６】
前記根固め液の充填高さは、４００〜１０００mmに設定され、前記根固め液の液面は、支持層の上面よりも１００mm以上高い位置に設定されることを特徴とする請求項４又は５に記載の施工方法。
【請求項７】
請求項１乃至３に記載された鋼管杭を用いた開端鋼管杭の施工方法であって、
地盤に予め掘削された杭孔に外径Ｄの前記鋼管杭を挿入し、前記根固め液の固化体によって鋼管杭の開端部を拘束し、杭先端の有効断面積ApをπＤ2 ／４に設定するようにしたことを特徴とする開端鋼管杭の施工方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、開端鋼管杭及びその施工方法に関するものであり、より詳細には、地盤に予め掘削された杭孔に挿入され、杭孔の底部に充填された根固め液の固化体によって開端部を拘束される開端鋼管杭及びその施工方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
構造物の基礎として、鋼管杭を用いた杭基礎が知られている。一般に、鋼管杭は、打込み杭、埋込み杭又は回転圧入杭として使用される。打込み杭方式の鋼管杭の施工方法として、油圧ハンマ等による打撃によって鋼管杭を地中に打ち込む打撃工法、バイブロハンマによって杭体に振動を付与しつつ杭を地中に設置する振動工法等が知られている。埋込み杭方式の鋼管杭の施工方法として、杭体の中空部を掘削しながら鋼管杭を地中に設置する中堀り杭工法、原地盤及びセメントによって造成されるソイルセメントと鋼管杭との合成構造である鋼管ソイルセメント工法等が知られている。また、回転圧入杭方式の鋼管杭の施工方法は、鋼管杭の高いねじり強度を活用した構成であり、先端（下端）に羽根を取付けた鋼管を回転させて地盤中に貫入させる工法である。
【０００３】
埋込み杭方式及び回転圧入杭方式の鋼管杭は、低振動・低騒音の施工が可能であり、しかも、建設発生土が比較的少なく、地盤から引き抜くことにより再利用（リサイクル）も可能であるという点で有利である。しかし、回転圧入杭の施工には、先端羽根を備えた特殊な鋼管を要するとともに、回転貫入機等の特殊な施工機械が必要とされる。また、中堀り杭工法及び鋼管ソイルセメント工法は、施工管理が比較的困難であるばかりでなく、排土処理等に比較的多くの手間を要する。
【０００４】
埋込み杭方式の鋼管杭施工方法おいて、杭孔を地盤に穿孔し且つ杭孔の底部を拡径した後、開端形鋼管杭を杭孔に挿入するとともに、先端支持力を確保すべく鋼管杭の杭底部にセメントミルクを注入して拡底根固め部を形成する工法が、特開平６−３１６９２７号公報（特許文献１）、特開２００２−３７１５４８号公報（特許文献２）等に記載されている。このような鋼管杭の施工方法は、施工管理及び排土処理等が比較的容易であり、しかも、この種の鋼管杭では、拡底固め部が比較的大きな横断面を有するので、地上構造体の鉛直荷重を支持するための比較的大きな支持力を拡底固め部によって確保し得るかもしれない。また、特許文献１及び２に記載された鋼管杭では、鋼管杭の先端部外周面に突起又はリブが突設され、突起又はリブは、根固め部を構成するセメント塊と鋼管杭先端部との付着力を増大させる。地上構造物等の荷重は、杭先端部の下側に位置するセメント塊部分に杭先端から伝達するとともに、突起又はリブから鋼管外周域のセメント塊部分に伝達する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平６−３１６９２７号公報
【特許文献２】特開２００２−３７１５４８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及び２に記載された埋込み杭方式の鋼管杭の施工方法は、鋼管杭の許容支持力を拡底根固め部の形成に実質的に依存した構成のものであるので、このような工法においては、拡底根固め部に依る先端閉塞効果を所望の如く確保すべく、比較的大きな拡底根固め部を杭底部に確実に形成する必要が生じる。しかし、地中に形成された拡底根固め部の状態又は性状は、施工後に容易に確認し難く、拡底根固め部が発揮する支持力等を施工後に正確に把握することも、事実上、極めて困難である。
【０００７】
他方、このような拡底根固め部を縮小又は省略した場合、開端鋼管杭の先端の有効断面積は、閉端杭の有効断面積に比べて比較的大きく低減するので、鋼管杭の支持力が低下するという問題が生じる。
【０００８】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、拡底根固め部を形成することなく、鋼管杭の先端部の閉塞断面積に相当する杭先端の有効断面積を確保することができる開端鋼管杭及びその施工方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成すべく、本発明は、地盤に予め掘削され、全長に亘って実質的に同一の杭孔径を有する杭孔に挿入され、セメントミルクを根固め液として該杭孔の底部に充填してなる根固め液の固化体によって鋼管の開端部を拘束される開端鋼管杭において、
該開端鋼管杭を構成する鋼管は、１００〜２７０mmの範囲内の外径Ｄを有し且つその開端部に環状先端部材及び底部スペーサを一体的に取付けられており、
該環状先端部材は、鋼管の杭芯と直交する環状底面を形成するように鋼管の開端面に固着した環状鋼板を有し、
該鋼板の外周縁部は、鋼管の外周面から径方向外方に突出し、前記鋼板の内周縁部は、鋼管の内周面から径方向内方に突出しており、
前記鋼板の外周縁部は、１０〜６０mmの範囲内の所定寸法だけ鋼管の外周面から径方向外方に突出し、前記鋼板の内周縁部は、１０〜６０mmの範囲内の所定寸法だけ鋼管の内周面から径方向内方に突出し、杭芯と直交し且つ５０〜１００mmの範囲内の所定寸法に設定された幅を有する環状帯域が、前記鋼板によって鋼管の底面に形成されており、
前記底部スペーサは、前記鋼板から下方に突出し、前記杭孔の底面と前記鋼板の下面とを１００〜３００mmの距離だけ離間させており、
掘削時に前記杭孔の底部に注入された根固め液が、杭の沈設時に前記鋼板の開口部から鋼管の先端部内に充填されているとともに、杭の沈設時に前記鋼板と杭孔底面との間および鋼管の外周面と杭孔の孔壁との間に充填されており、
前記根固め液の固化体によって鋼管杭の開端部が拘束され、杭先端の有効断面積ApがπＤ2 ／４に設定されたことを特徴とする開端鋼管杭を提供する。
【００１０】
本発明の上記構成によれば、開端部の径方向外方及び径方向内方に延びる環状の鍔又は拡大底板が上記環状鋼板によって鋼管杭の開端部に形成される。環状鋼板は、根固め液の固化体と鋼管杭の開端部との定着性を向上するばかりでなく、開端部の端面の幅を拡大し、鋼管杭の先端支持力を向上させる。本発明者等の実験によれば、このような構造の鋼管杭を用いた場合、拡底根固め部を形成するか否かにかかわらず、杭先端の有効断面積ApをπＤ2 ／４、即ち、鋼管杭の先端部の閉塞断面積と等しく設定し得ることが判明した。
【００１１】
本発明は又、上記構成の鋼管杭を用いた開端鋼管杭の施工方法であって、
地盤に予め掘削された杭孔に外径Ｄの前記鋼管杭を挿入し、前記根固め液の固化体によって鋼管杭の開端部を拘束し、杭先端の有効断面積ApをπＤ2 ／４に設定するようにしたことを特徴とする開端鋼管杭の施工方法を提供する。
【００１２】
本発明は更に、地盤に予め掘削された杭孔に外径Ｄの開端鋼管杭を沈設し、該杭孔の底部に充填された根固め液の固化体によって鋼管杭の開端部を拘束する開端鋼管杭の施工方法において、
全長に亘って実質的に同一の杭孔径を有する杭孔を地盤に掘削するとともに、根固め液としてセメントミルクを前記杭孔の底部に注入する工程と、
鋼管杭の杭芯と直交する環状底面を形成するように鋼管の開端面に環状鋼板を固着した鋼管杭を前記杭孔に挿入し、前記鋼板の中心部に形成された開口部から鋼管杭の先端部内に前記根固め液を充填するとともに、前記鋼板と杭孔底面との間および前記鋼管の外周面と杭孔壁との間に前記根固め液を充填する工程と、
前記根固め液の硬化により、該根固め液の固化体によって鋼管杭の開端部を拘束する工程とを有し、
前記開端部は、杭先端の有効断面積ApをπＤ2 ／４として設定すべく、前記鋼板の外周縁部を鋼管の外周面から径方向外方に突出し且つ前記鋼板の内周縁部を鋼管の内周面から径方向内方に突出した構造を有し、
前記鋼管の外径Ｄは、１００〜２７０mmの範囲内の所定寸法に設定され、前記鋼板の外周縁部は、１０〜６０mmの範囲内の所定寸法だけ鋼管の外周面から径方向外方に突出し、前記鋼板の内周縁部は、１０〜６０mmの範囲内の所定寸法だけ鋼管の内周面から径方向内方に突出し、杭芯と直交し且つ５０〜１００mmの範囲内の所定寸法に設定された幅を有する環状帯域が、前記鋼板によって鋼管の底面に形成され、
前記鋼板に取付けられ且つ該鋼板から下方に突出する底部スペーサにより、前記杭孔の底面と前記鋼板とが１００〜３００mmの距離だけ離間することを特徴とする開端鋼管杭の施工方法を提供する。
【００１３】
上記構成の施工方法によれば、杭孔の拡底部を形成せず、全長に亘って実質的に同一の杭孔径を有する杭孔を地盤に掘削するにもかかわらず、鋼管杭の先端部の閉塞断面積に相当する杭先端の有効断面積を確保することができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の上記構成によれば、拡底根固め部を形成することなく、鋼管杭の先端部の閉塞断面積に相当する杭先端の有効断面積を確保することができる開端鋼管杭及びその施工方法を提供することができる。
【００１５】
また、このような開端鋼管杭を用い、全長に亘って実質的に同一の杭孔径を有する杭孔を地盤に掘削する本発明の施工方法によれば、施工時に原地盤をかき乱す範囲は、オーガー等の掘削装置の外径に相当する範囲内に限定されるので、杭孔壁の崩落等を確実に防止するとともに、杭周囲の周面摩擦力を十分に確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】図１（Ａ）及び図１（Ｂ）は、本発明に係る開端鋼管杭の先端部を示す縦断面図及び底面図である。
【図２】図２(Ａ)は、図１に示す開端鋼管杭の縦断面図であり、図２（Ｂ）は、図２（Ａ）のＩ−Ｉ線における断面図である。
【図３】図３は、開端鋼管杭の先端部と杭孔底部との関係を概念的に示す斜視図である。
【図４】図４は、開端鋼管杭の施工方法を概略的に示す縦断面図であり、開端鋼管杭を挿入するための杭孔を掘削する工程が図４に示されている。
【図５】図５は、開端鋼管杭の施工方法を概略的に示す縦断面図であり、開端鋼管杭を杭孔に建込む工程が示されている。
【図６】図６（Ａ）は、開端鋼管杭の先端部を杭孔底部の根固め液の固化体に埋入した状態を示す縦断面図であり、図６（Ｂ）は、図６（Ａ）のII−II線における断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
本発明の好適な実施形態において、上記環状先端部材は、鋼管内に配置され且つ上記鋼板の上面に固着した短管を有する。短管は、鋼板を補強するとともに、鋼板を開端部に固着する際に鋼板を開端部に位置決めするための位置決め手段として使用し得る。
【００１９】
所望により、鋼管の外周面と杭孔の孔壁とを離間させる側部スペーサが鋼管の外周面に取付けられる。
【００２０】
好適には、上記杭孔の直径は、上記鋼管の外径よりも１００〜３００mm大きい寸法に設定される。好ましくは、地盤の支持層の上面と鋼板とのレベル差は、鋼管の外径寸法と同一寸法、或いは、鋼管の外径寸法以上の寸法に設定される。上記根固め液の充填高さは、４００〜１０００mm、例えば、５００mmに設定され、根固め液の液面は、支持層の上面よりも１００mm以上高い位置に設定される。
【実施例１】
【００２１】
以下、添付図面を参照して本発明の好適な実施例について詳細に説明する。
【００２２】
図１は、本発明に係る開端鋼管杭の先端部を示す縦断面図及び底面図であり、図２は、図１に示す開端鋼管杭の縦断面図及びＩ−Ｉ線断面図である。図３は、開端鋼管杭の先端部と杭孔の底部との関係を概念的に示す斜視図である。
【００２３】
図１及び図２には、開端鋼管杭１の先端部の構造が示されている。開端鋼管杭１は、鋼管２の開端部３に環状先端部材１０を固定した構造を有する。開端鋼管杭１は、杭径（外径）Ｄの真円形断面を有する。杭径Ｄは、１００〜５００mm、例えば、約２７０mmに設定される。また、鋼管２の管壁は、５〜１０mm、例えば、約７mmの厚さを有する。鋼管２の外周面には、開端鋼管杭１を杭孔に挿入する際に杭孔壁と開端鋼管杭１の外周面とを確実に離間させるための側部スペーサ４（一点鎖線で概略的に図１に示す）が取付けられる。
【００２４】
環状先端部材１０は、溶接手段等により開端部３に固着された板厚ｔの鋼板１１と、溶接手段等により鋼板１１の上面に固着された短管１２と、溶接手段等により鋼板１１の下面に固着された底部スペーサ２０（一点鎖線で概略的に図１に示す）とから構成される。鋼板１１の上面及び下面は、鋼管２の中心軸線Ｃに直交する水平面内に配置される。鋼板１１の板厚ｔは、５〜３０mm、例えば、９mmに設定される。
【００２５】
鋼板１１は、中心軸線Ｃを中心とした直径ｄ１、ｄ２の真円形外縁１３及び真円形内縁１４を有し、円形開口部１５が鋼板１１の中心部に形成される。鋼板１１は、鋼管２の外周面から径方向外方に距離ｄ３＝（ｄ１−Ｄ）／２だけ突出するとともに、鋼板２の内周面から径方向内方に距離ｄ４≒（Ｄ−ｄ２）／２だけ突出する。中心軸線Ｃと直交する幅Ｗ＝ｄ１−ｄ２の環状帯域が、鋼板１１によって開端鋼管杭１の底面に形成される。幅Ｗは、５０〜１００mm、例えば、約７０mmに設定され、距離ｄ３は、１０〜６０mmの範囲、例えば、約２５mmに設定され、距離ｄ４は、１０〜６０mmの範囲、例えば、約３５mmに設定される。
【００２６】
短管１２は、円形開口部１５と同心状に配置された真円形断面の鋼管からなる。短管１２の管壁は、５〜１０mm、例えば、約６mmの厚さを有する。短管１２の全長（全高）は、３０〜１００mm、例えば、約５０mmに設定される。短管１２は、鋼管２の内径よりも僅かに小さい外径、例えば、約２４０mmの外径を有する。短管１２は、鋼板１１を補強するとともに、鋼板１１を開端部３に固着する際に鋼板１１を開端部３に位置決めするための位置決め手段として使用される。
【００２７】
底部スペーサ２０は、中心軸線Ｃ廻りに１２０度の角度間隔を隔てて鋼板１１の下面に固定される。各スペーサ２０は、例えば、溝形又はＣ形断面等の形鋼を切断した鋼材片からなり、各スペーサ２０の高さｈは、５０〜３００mm、例えば、１００mmに設定される。スペーサ２０は、開端鋼管杭１を杭孔に挿入する際に杭孔の底面と鋼板１１とを確実に離間させるように機能する。
【００２８】
図３に示す如く、開端鋼管杭１の先端部は、根固め液Ｍを注入した杭孔Ｂの杭底部Ｂｃに沈設される。好ましくは、根固め液Ｍとして、セメントに適量の水を調合してなるセメントミルクが使用される。杭孔Ｂは、全長に亘って均一な直径Ｒを有し、鋼管２の外周面は、杭孔Ｂの孔壁Ｂａから間隔Ｒ１を隔てて離間し、鋼板１１の外縁１３は、杭孔壁Ｂａから間隔Ｒ２を隔てて離間する。直径Ｒは、２００〜８００mm、例えば、４００mmに設定され、間隔Ｒ１は、４０〜１６０mm、例えば、約７０mmに設定され、間隔Ｒ２は、３０〜１００mm、例えば、約４０mmに設定される。
【００２９】
鋼板１１の下面は、底部スペーサ２０の高さｈに相当する距離だけ杭孔Ｂの杭孔底面Ｂｂから間隔を隔てて位置決めされる。鋼板１１と杭孔底面Ｂｂとの間には、根固め液Ｍが充填されるとともに、鋼板１１の上側に位置する鋼管２の外周面と杭孔壁Ｂａとの間にも根固め液Ｍが充填される。根固め液Ｍが固化することにより、根固め液の硬化塊が鋼板１１と支持地盤との間に形成される。従って、開端鋼管杭１に鉛直下方に作用する軸力は、根固め液Ｍの硬化塊を介して鋼板１１の下面から支持地盤に伝達する。後述する如く、このような環状先端部材１０を備えた開端鋼管杭１においては、杭先端の有効断面積ＡｐをπＤ2 ／４、即ち、杭先端部の閉塞断面積に等しく設定することができる。
【００３０】
図４及び図５は、開端鋼管杭１の施工方法を概略的に示す縦断面図である。
【００３１】
図４には、開端鋼管杭１を用いた杭基礎を施工すべき地盤が示されている。図４（Ａ）及び図４（Ｂ）に示す如く、開端鋼管杭１の先端部が地盤の支持層ＳＬに到達するように杭孔Ｂが掘削される。掘削工程は、アースオーガー５１の先端ビットを地盤面ＧＬにおいて杭芯位置に位置決めし、アースオーガー５１のスクリュー部を回転させて地盤を削孔することにより実施される。掘削中、アースオーガー５１は、杭孔壁Ｂａの崩壊を防止するために掘削液をオーガー先端から噴出し、オーガー先端が所定深度に到達した後、掘削液に換えて根固め液Ｍ（セメントミルク）をオーガー先端から流出させる。杭孔底面Ｂｂの深度は、支持層ＳＬの上面から少なくとも杭径Ｄ＋１００mm以上深い深度、例えば、支持層ＳＬの上面から４００mm下方の深度に設定される。
【００３２】
図４（Ｃ）に示す如く、アースオーガー５１は、所定量の根固め液Ｍを杭底部Ｂｃに注入した後、根固め液Ｍに換えて周辺固定液Ｅを流出させながら引き上げられる。根固め液Ｍの注入高さＨは、４００〜１０００mm、例えば、５００mmに設定される。好ましくは、根固め液Ｍの上面が支持層ＳＬの上面から少なくとも１００mm上方に位置するように注入高さＨが設定される。
【００３３】
杭底部に根固め液Ｃを注入した杭孔Ｂがかくして形成されると、図５に示す杭建込み工程が実施される。杭建込み工程は、図５（Ａ）及び図５（Ｂ）に示す如く、全長約６mmの開端鋼管杭１を吊り上げて杭孔Ｂに挿入し、２本目以後の鋼管５を溶接手段によって順次継ぎ足し且つ開端鋼管杭１を全体的に回転させながら杭孔Ｂ内に挿入することにより実施される。開端鋼管杭１は、図５（Ｃ）に示す如くスペーサ２０が杭孔底面に到達するまで杭孔Ｂに挿入される。根固め液Ｍは、環状先端部材１０の円形開口部１５から開端鋼管杭１の先端部内に流入し、環状先端部材１０を含む開端鋼管杭１の先端部は、根固め液Ｍ内に埋入する。所望により、開端鋼管杭１の先端部を確実に根固め液Ｍ内に埋入させるために、杭建込み工程の最終段階において過渡的又は一時的に開端鋼管杭１に荷重を載荷し又は開端鋼管杭１を過渡的又は一時的に回転圧入しても良い。所定時間経過後に根固め液Ｍが硬化し、所期の強度を発現すると、開端鋼管杭１の先端外周部は、根固め液Ｍの固化体Ｋによって拘束される。
【００３４】
図６は、開端鋼管杭１の先端部を根固め液Ｍの固化体Ｋに埋入した状態を示す縦断面図及びII−II線断面図である。
【００３５】
図６に示す如く、固化体Ｋの直径は、杭孔Ｂの直径Ｒと実質的に同一であり、従って、開端鋼管杭１は、拡底根固め部を備えず、杭孔直径Ｒに相当する直径の根固め部を備えるにすぎない。開端鋼管杭１に作用する鉛直下方の軸力Ｐは、開端鋼管杭１の管壁端面から環状先端部材１０に伝達して、鋼板１１の直下の固化体Ｋの部分に伝達し、支持層ＳＬの地盤によって支持される。
【００３６】
一般に、この種の杭基礎における地盤の長期許容支持力Raは、次式で求められる。
Ra＝１／３{α・Ｎ・Ap＋（β・Ns・Ls＋γ・qu・Lc）・φ}(kN)
α：杭先端の支持力係数
β：砂質地盤における杭周面摩擦力係数
γ：粘土質地盤における杭周面摩擦力係数
Ｎ：杭先端地盤の平均N値
Ap：杭先端の有効断面積（ｍ2）
Ns：杭周囲の砂質地盤の平均N値
qu：杭周囲の粘土質地盤の平均一軸圧縮強さ（kN／ｍ2）
Ls：杭周囲の砂質地盤に接する有効長さ（ｍ）
Lc：杭周囲の粘土質地盤に接する有効長さ（ｍ）
φ：杭の周長（ ｍ ）
【００３７】
本発明者等の実験によれば、上記構成の開端鋼管杭１を用いた杭基礎においては、長期許容支持力Raを求めるための杭先端の有効断面積Apとして、開端鋼管杭１の先端部の閉塞断面積、即ち、Ap＝πＤ2 ／４を採用し得ることが判明した。これは、拡底根固め部を形成するか否かにかかわらず、杭先端の有効断面積ApをπＤ2 ／４、即ち、杭先端部の閉塞断面積として設定し得ることを意味する。
【００３８】
以上、本発明の好適な実施例について詳細に説明したが、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の範囲内で種々の変形又は変更が可能であることはいうまでもない。
【００３９】
例えば、上記実施例においては、根固め液を杭孔の底部のみに充填しているが、根固め液を更に上方のレベルまで充填しても良く、また、根固め液による拡底部を付加的に形成しても良い。
【００４０】
また、上記実施例においては、鋼管杭の側面及び底面にスペーサが設けられているが、この種のスペーサは、省略することも可能である。
【００４１】
更に、上記実施例においては、環状先端部材は、環状鋼板の上側に短管を固着した構成を有するが、短管に換えてスチフナ等の手段を用いて環状鋼板を鋼管先端に位置決めし且つ環状鋼板を補強しても良い。
【００４２】
また、環状先端部材の開口部の輪郭は、円形に限定されるものではなく、方形、楕円形等の輪郭を採用し、或いは、開口部を横断し又は部分的に閉塞する補強材、線形部材等を開口部に架設又は張設しても良い。
【産業上の利用可能性】
【００４３】
本発明は、地盤に予め掘削された杭孔に挿入され、杭孔の底部に充填された根固め液の固化体によって開端部を拘束される開端鋼管杭及びその施工方法に適用される。本発明の開端鋼管杭及びその施工方法によれば、拡底根固め部を形成することなく、杭先端部の閉塞断面積に相当する杭先端の有効断面積を確保することができるので、その実用的効果は、顕著である。
【符号の説明】
【００４４】
１  開端鋼管杭
２  鋼管
３  開端部
４  側部スペーサ
１０  環状先端部材
１１  環状鋼板
１２  短管
１３  真円形外縁
１４  真円形内縁
１５  円形開口部
２０  底部スペーサ
Ｂ  杭孔
Ｂａ  杭孔壁
Ｂｂ  杭孔底面
Ｂｃ  杭底部
Ｄ  杭径
Ｍ  根固め液
Ｋ  固化体
ＧＬ  地盤面
ＳＬ  支持層
【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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