(57)【要約】【課題】通常の鋼管やテーパ状の鋼管を打ち込む場合と比較して高い地盤の締め固め効果が得られ、かつ、施工コストや流体注入の制御の手間を抑制できる、より簡便な地盤補強工法、および当該工法で使用される地盤補強用鋼管を提供する。【解決手段】鋼管１００を使用した地盤補強工法において、鋼管１００を地中に打ち込んだ後、少なくとも一部が鋼管１００の内径よりも大きな外径を有する拡径部材１１０を鋼管１００のいずれか一方の端部から鋼管１００内に挿入し、鋼管１００内で拡径部材１１０を管軸方向に移動させることで、鋼管１００のうち拡径部材１１０が通過した部分を連続的に拡径するようにした。【選択図】図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
鋼管を使用した地盤補強工法であって、
前記鋼管を地中に打ち込んだ後、少なくとも一部が前記鋼管の内径よりも大きな外径を有する拡径部材を前記鋼管のいずれか一方の端部から前記鋼管内に挿入し、前記鋼管内で前記拡径部材を管軸方向に移動させることで、前記鋼管のうち前記拡径部材が通過した部分を連続的に拡径することを特徴とする、地盤補強工法。
【請求項２】
前記拡径部材を前記鋼管の地表側の端部から前記鋼管内に挿入し、地中に向かって圧入することで前記鋼管を拡径することを特徴とする、請求項１に記載の地盤補強工法。
【請求項３】
前記鋼管を地中に打ち込んだ後、前記拡径部材を前記鋼管の地中側の端部から地表に向かって引き上げることで前記鋼管を拡径することを特徴とする、請求項１に記載の地盤補強工法。
【請求項４】
前記拡径部材がその外径を拡縮可能であり、前記鋼管を地中に打ち込む際には前記拡径部材の外径が前記鋼管の外径以下であり、前記鋼管を地中に打ち込んだ後に前記拡径部材の外径を前記鋼管の外径よりも大きくなるように拡大し、その後に前記拡径部材を地表に向かって引き上げることを特徴とする、請求項３に記載の地盤補強工法。
【請求項５】
前記鋼管内で前記拡径部材を管軸方向に移動させる際に、前記拡径部材を回転させることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一項に記載の地盤補強工法。
【請求項６】
前記鋼管の外面から内面を貫通し、管軸方向に延びた複数の裂け目部を前記鋼管に設け、前記鋼管の拡径に伴って前記裂け目部を貫通孔に形成することを特徴とする、請求項１〜５のいずれか一項に記載の地盤補強工法。
【請求項７】
地中に打ち込まれて地盤補強に使用される地盤補強用鋼管であって、
前記鋼管の外面から内面を貫通し、管軸方向に延びた複数の裂け目部を有し、
前記裂け目部は、管軸方向に複数段配置されていることを特徴とする、地盤補強用鋼管。
【請求項８】
管軸方向で隣り合う前記裂け目部同士が、前記鋼管の円周方向で異なる位置に配置されていることを特徴とする、請求項７に記載の地盤補強用鋼管。
【請求項９】
前記裂け目部の長手方向が管軸方向から傾斜するように前記裂け目部が配置されており、
前記裂け目部の管軸方向に投影した長さ（Ｌａ）と円周方向に投影した長さ（Ｌｃ）との比（Ｌａ／Ｌｃ）が１以上であることを特徴とする、請求項７または８に記載の地盤補強用鋼管。
【請求項１０】
前記裂け目部が、その少なくとも両端に湾曲部を有することを特徴とする、請求項７〜９のいずれか一項に記載の地盤補強用鋼管。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、地盤補強工法および当該工法で使用される地盤補強用鋼管に関する。
【背景技術】
【０００２】
鋼管を地中に打ち込むと周囲の土が押し固められる。このようにして地中に打ち込んだ鋼管の周囲の地盤を締め固めることで液状化防止の効果があることが知られている（例えば、特許文献１を参照）。また、地盤の締め固め効果をさらに高めるために、鋼管の外径を連続的に変化させたテーパ状の鋼管を打ち込む工法も存在する。しかし、テーパ状の鋼管は通常の円筒状鋼管と比較し製造コストが高いという課題がある。円筒状鋼管を使用し、テーパ状の鋼管を使用した場合と同等以上の液状化防止効果を得るための手段として、地盤に鋼管を打ち込み後、鋼管を内側から押し広げて鋼管を塑性変形させることで、より積極的に鋼管周囲の土を押し固めることが考えられる。
【０００３】
鋼管を内側から押し広げる方法としては、地中に打ち込んだ鋼管の内部に高圧の流体を圧入して鋼管内部から水圧で広げることで、鋼管周囲の地盤を締め固めて補強する方法が提案されている（例えば、特許文献２を参照）。
【０００４】
また、トンネルの採掘補助工法において、トンネルの鏡補強・先受け補強に使用される鋼管の軸方向にあらかじめスリットを開け、切羽・天端などに挿入後、スリット部を断続的に拡径し引き抜き抵抗を得る方法がある（例えば、特許文献３を参照）。この特許文献３の方法を地盤の補強工法として利用できる可能性もある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１６−３７７１５号公報
【特許文献２】特開２０１４−２３１６７８号公報
【特許文献３】特開２０１６−１２１４４１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記特許文献２の方法のように、鋼管内部に高圧の流体を使用する場合、（１）大量の流体（例えば、水）と高圧ポンプを準備する必要があり、施工コストがかさむこと、および（２）鋼管周囲の地盤の拘束が弱い場合、圧力をかけ続けると鋼管が破断するまで広がってしまうため途中で高圧の流体を抜く必要があり、流体注入の制御の手間がかかることが予想される。
【０００７】
また、上記特許文献３の方法は、鋼管の引き抜き抵抗を高めるための方法であり、鋼管が拡径される箇所が拡径用スリット部とその近傍に限られるため、鋼管の拡径部が断続的となる。したがって、特許文献３の方法を地盤補強に用いる場合、地盤の締め固め効果が不十分となる恐れがある。
【０００８】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、通常の円筒状鋼管やテーパ状の鋼管を打ち込む場合と比較して高い地盤の締め固め効果が得られ、かつ、施工コストや流体注入の制御の手間を抑制できる、より簡便な地盤補強工法、および当該工法で使用される地盤補強用鋼管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】
【０００９】
前記の目的を達成するため、本発明は、鋼管を使用した地盤補強工法であって、前記鋼管を地中に打ち込んだ後、少なくとも一部が前記鋼管の内径よりも大きな外径を有する拡径部材を前記鋼管のいずれか一方の端部から前記鋼管内に挿入し、前記鋼管内で前記拡径部材を管軸方向に移動させることで、前記鋼管のうち前記拡径部材が通過した部分を連続的に拡径することを特徴としている。
【００１０】
本発明によれば、鋼管が管軸方向で連続的に拡径されるように塑性変形するため、通常の円筒状鋼管やテーパ状の鋼管を打ち込む場合と比較して高い地盤の締め固め効果を得ることができる。また、本発明によれば、流体以外の拡径部材を鋼管の押し広げに利用することで、施工コストや流体注入の制御の手間を抑制することができる。さらに、本発明によれば、鋼管の拡径に所定の外径を有する拡径部材を準備して使用することで、過不足無く所望の程度に鋼管を拡径することができる。
【００１１】
前記地盤補強工法において、前記拡径部材を前記鋼管の地表側の端部から前記鋼管内に挿入し、地中に向かって圧入することで前記鋼管を拡径してもよい。
【００１２】
前記地盤補強工法において、前記鋼管を地中に打ち込んだ後、前記拡径部材を前記鋼管の地中側の端部から地表に向かって引き上げることで前記鋼管を拡径してもよい。
【００１３】
この場合において、前記拡径部材がその外径を拡縮可能であり、前記鋼管を地中に打ち込む際には前記拡径部材の外径が前記鋼管の外径以下であり、前記鋼管を地中に打ち込んだ後に前記拡径部材の外径を前記鋼管の外径よりも大きくなるように拡大し、その後に前記拡径部材を地表に向かって引き上げてもよい。
【００１４】
前記地盤補強工法において、前記鋼管内で前記拡径部材を管軸方向に移動させる際に、前記拡径部材を回転させてもよい。
【００１５】
前記地盤補強工法において、前記鋼管の外面から内面を貫通し、管軸方向に延びた複数の裂け目部を前記鋼管に設け、前記鋼管の拡径に伴って前記裂け目部を貫通孔に形成してもよい。
【００１６】
別な観点による本発明は、地中に打ち込まれて地盤補強に使用される地盤補強用鋼管であって、前記鋼管の外面から内面を貫通し、管軸方向に延びた複数の裂け目部を有し、前記裂け目部は、管軸方向に複数段配置されていることを特徴とする、地盤補強用鋼管である。
【００１７】
本発明によれば、鋼管がその周面の管軸方向に複数の裂け目部を有していることで、鋼管の拡径（塑性変形）時に裂け目部が広がって貫通孔となり、排水効果が得られる。すなわち、鋼管の拡径時にできた貫通孔が、地震発生時に液状化の原因となる過剰間隙水圧を逃がし、液状化防止効果を更に高めることができる。
【００１８】
前記地盤補強用鋼管において、管軸方向で隣り合う前記裂け目部同士が、前記鋼管の円周方向で異なる位置に配置されてもよい。
【００１９】
前記地盤補強用鋼管において、前記裂け目部の長手方向が管軸方向から傾斜するように前記裂け目部が配置されており、前記裂け目部の管軸方向に投影した長さ（Ｌａ）と円周方向に投影した長さ（Ｌｃ）との比（Ｌａ／Ｌｃ）が１以上であることが好ましい。
【００２０】
前記地盤補強用鋼管において、前記裂け目部が、その少なくとも両端に湾曲部を有していてもよい。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、鋼管が管軸方向で連続的に拡径されるため、通常の鋼管やテーパ状の鋼管を打ち込む場合と比較して高い地盤の締め固め効果を得ることができる。その結果、鋼管の打ち込み本数を減らすことが可能となる。また、本発明によれば、流体以外の拡径部材を鋼管の押し広げに利用することで、施工コストや流体注入の制御の手間を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の第１実施形態にかかる地盤補強工法に用いる装置の一例を示す説明図である。
【図２】本発明の第１実施形態にかかる地盤補強工法に用いる装置の他の例を示す説明図である。
【図３】本発明の第１実施形態にかかる地盤補強工法で使用する鋼管に裂け目部が形成されている場合の例を示す説明図である。
【図４】本発明の第１実施形態にかかる裂け目部の形状の例を示す説明図である。
【図５】鋼管の拡径により裂け目部に亀裂が生じた例を示す説明図である。
【図６】本発明の第１実施形態にかかる裂け目部の好適な形状の例を示す説明図である。
【図７】本発明の第１実施形態にかかる地盤補強工法における各工程の流れを示す説明図である。
【図８】本発明の第２実施形態にかかる地盤補強工法に用いる装置の一例を示す説明図である。
【図９】本発明の第２実施形態にかかる地盤補強工法で使用する拡径部材の構成の一例を示す説明図である。
【図１０】本発明の第２実施形態にかかる地盤補強工法における各工程の流れを示す説明図である。
【図１１】本発明の第２実施形態の変更例にかかる地盤補強工法における各工程の流れを示す説明図である。
【図１２】本発明の第３実施形態にかかる地盤補強工法に用いる装置の一例を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。なお、本明細書および図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
【００２４】
（第１実施形態）
先ず、図１〜図７を参照しながら、本発明の第１実施形態にかかる地盤補強工法およびこの工法に使用される地盤補強用鋼管について説明する。図１は、本実施形態にかかる地盤補強工法に用いる装置の一例を示す説明図である。図２は、本実施形態にかかる地盤補強工法に用いる装置の他の例を示す説明図である。図３は、本実施形態にかかる地盤補強工法で使用する鋼管に裂け目部が形成されている場合の例を示す説明図である。図４は、本実施形態にかかる裂け目部の形状の例を示す説明図である。図５は、鋼管の拡径により裂け目部に亀裂が生じた例を示す説明図である。図６は、本実施形態にかかる裂け目部の好適な形状の例を示す説明図である。図７は、本実施形態にかかる地盤補強工法における各工程の流れを示す説明図である。
【００２５】
本実施形態にかかる地盤補強工法は、鋼管を地盤内で拡径することで地盤を補強するとともに、液状化現象の抑止および斜面崩壊の防止などに資する方法である。詳しくは後述するが、本実施形態にかかる地盤補強工法では、図１に示すように、鋼管１００を地中に打ち込んだ後、少なくとも一部が鋼管１００の内径Ｒ１よりも大きな外径Ｒ２を有する拡径部材１１０を鋼管１００のいずれか一方の端部（本実施形態では、地表側の端部１００ａ）から鋼管１００内に挿入する。この挿入された鋼管１００内で拡径部材１１０を管軸方向に移動させることで、鋼管１００のうち拡径部材１１０が通過した部分が連続的に拡径される。本実施形態では、鋼管１００内で拡径部材１１０を押し進めることで、所定の長さの鋼管１００を連続的に押し広げることで拡径する。このように、拡径部材１１０により鋼管１００が押し広げられることで、鋼管１００が拡径された状態で塑性変形する。その結果、拡径された状態で塑性変形した鋼管１００の周囲の土を押し固め、鋼管１００の周囲の地盤を締め固めることができる。なお、拡径部材１１０を鋼管１００内に挿入可能であれば、拡径部材１１０の全ての部分の外径が、鋼管１００の内径Ｒ１よりも大きくても差し支えないが、拡径部材１１０の鋼管１００内への挿入性を高めるため、鋼管１００に始めに挿入される部分の外径は、鋼管１００の内径Ｒ１より小さいことが好ましい。
【００２６】
鋼管１００としては、例えば、外径が５０ｍｍ〜４００ｍｍ、肉厚が２ｍｍ〜１６ｍｍのものを使用することが好ましい。鋼管１００の外径が大きくなりすぎると、拡径部材１１０による鋼管１００の押し広げに必要な荷重が大きくなりすぎること、拡径部材１１０自体の重さが大きくなりすぎることなどのためである。また、拡径部材１１０と鋼管１００との焼き付きを防止したり、鋼管１００の内周面の潤滑性をよくすることで拡径部材１１０の摺動性を向上させたりするため、拡径部材１１０の外表面および／または鋼管１００の内周面に、潤滑剤を塗布することが好ましい。また、潤滑剤の性能を向上させる皮膜処理（例えばりん酸塩皮膜処理）と潤滑剤塗布を併用してもよい。もしくは、拡径部材１１０の外表面および／または鋼管１００の内周面に、二硫化モリブデンや黒鉛などの潤滑剤を含んだ固体潤滑皮膜処理を施してもよい。
【００２７】
鋼管１００を押し広げる方法として、本実施形態では、図１に示すように、鋼管１００の内部で鋼管１００の内径Ｒ１よりも大きな外径Ｒ２を有する拡径部材１１０を通過させる方法を採用している。この拡径部材１１０は、少なくとも一部が鋼管１００の内径Ｒ１よりも大きな外径Ｒ２を有していればよいが、例えば、テーパ形状を有している。本実施形態にかかる拡径部材１１０は、先端部（拡径部材１１０が鋼管１００に挿入された際に地中側となる端部）から後端部（拡径部材１１０が鋼管１００に挿入された際に地表側となる端部）に向けて、次第に外径が大きくなるように形成されており、先端部の外径がＲ１以下であり、後端部の外径がＲ２となっている。拡径部材１１０がこのような形状を有していることにより、拡径部材１１０を鋼管１００の端部１００ａから鋼管１００内に挿入することができる。また、拡径部材１１０を鋼管１００内で地中（より具体的には、鋼管１００の地中側の端部１００ｂ）に向かって圧力をかけて押し進める（圧入する）ことで、鋼管１００のうち拡径部材１１０が通過した部分を拡径部材１１０の外径分だけ押し広げることができる。例えば、拡径部材１１０の後端部が通過した部分の鋼管１００の内径は、元の内径Ｒ１からＲ２（拡径部材１１０の後端部の外径と同じ径）まで拡径される。
【００２８】
上述したように拡径部材１１０を鋼管１００内に圧入する際には、図１に示すように、公知の杭打ち機１０等の施工機械を使用することができる。杭打ち機１０は、建設機械の一種であって、構造物の上部構造を支持したり、地滑り防止に用いられたりする鋼管等を地盤１に貫入する回転圧入機である。本実施形態では、この杭打ち機１０を用いて、上述した拡径部材１１０を地盤１に打ち込まれた鋼管１００内に圧入する。
【００２９】
杭打ち機１０は、車両部分となる本体部１１と、地盤１に近接する位置で本体部１１に支持されて圧入作業時に拡径部材１１０の後端部側に接続された軸部１５０を支持する施工治具１３と、本体部１１に取り付けられて地盤１から離間した位置で軸部１５０を支持し、軸部１５０を介して拡径部材１１０を回転圧入する力を付与する駆動機構１５とを備えている。
【００３０】
本体部１１は、軸部１５０を介して拡径部材１１０を鋼管１００内に圧入するため、施工治具１３および駆動機構１５を移動させる。施工治具１３は、地盤１に近接した位置で本体部１１に取り付けられた固定部１７を介して支持されるとともに、軸部１５０を外側から支持する。駆動機構１５は、軸部１５０を上部で把持して、本体部１１から供給される動力によって軸部１５０を介して拡径部材１１０に回転力および押圧力を付与して地盤１に回転圧入する。
【００３１】
本実施形態にかかる杭打ち機１０は、上述したように回転圧入機である。この場合には、鋼管１００内で拡径部材１１０を管軸方向に移動させる（本実施形態では、地中に向けて押し進める）際に、拡径部材１１０を回転させながら移動させ（押し進め）てもよい。このように、拡径部材１１０を鋼管１００内で回転させながら少しずつ押し込むことで、押し込み荷重を低減させることができる。なお、本実施形態にかかる地盤補強工法において、拡径部材１１０の鋼管１００内への圧入に用いる杭打ち機等の施工装置は、回転圧入機でなくてもよく、この場合は、拡径部材１１０を回転させずに鋼管１００内を移動させる。
【００３２】
また、拡径部材１１０を鋼管１００内に圧入する際には、図２に示すように、既に地盤１に打ち込まれた別の鋼管（鋼管杭）６の地表側の上端（杭頭）６ａを杭打ち機２０等の施工機械に保持させることで、拡径部材１１０を鋼管１００内で押し進める際の反力を受けるようにしてもよい。
【００３３】
より詳細に説明すると、杭打ち機２０は、図２に示すように、拡径部材１１０の後端部に接続された軸部１５０をチャック装置２４で掴んで地盤１に圧入する。杭打ち機２０は、既に地中に埋設された既設の鋼管（鋼管杭）６の上端６ａ側を掴んで支持するクランプ装置２１を備えたサドル２２と、サドル２２に対して前後動および左右に旋回可能なリーダーマスト２３と、リーダーマスト２３の前面に昇降可能に取り付けられたチャック装置２４と、リーダーマスト２３に対してチャック装置２４を昇降駆動するシリンダ２５と、軸部１５０を回転させるモータ２６等を備えている。
【００３４】
クランプ装置２１は、サドル２２の下面に設けられており、既設の鋼管６を掴んで保持することで、杭打ち機２０を既設の鋼管６の上端６ａに固定する固定手段として機能する。クランプ装置２１は、掴んで保持した既設の鋼管６から反力を取って、杭打ち機２０が拡径部材１１０を鋼管１００内に圧入することができるように、杭打ち機２０を既設の鋼管６の上端６ａに固定し設置するようになっている。リーダーマスト２３は、サドル２２上で前後に移動する。また、リーダーマスト２３は、サドル２２上で左右に旋回してチャック装置２４の向きを変えることが可能となっている。チャック装置２４は、その背面側がリーダーマスト２３の前面側に昇降可能に嵌合した状態とされるとともに、リーダーマスト２３とチャック装置２４に接続されたシリンダ２５により昇降駆動されるようになっている。このチャック装置２４には、拡径部材１１０に接続された軸部１５０が挿通されている。
【００３５】
以上のような杭打ち機２０を使用すれば、拡径部材１１０を鋼管１００内に圧入する際に、クランプ装置２１により保持した既設の鋼管６から反力を受けることができるので、拡径部材１１０を押し込む際の押し込み荷重を低減させることができる。
【００３６】
ここで、本実施形態にかかる地盤補強工法では、図３（ａ）に示すように、鋼管１００の外面から内面を貫通し、管軸方向に延びた複数の裂け目部１０１を鋼管１００に設け、図３（ｂ）に示すように、鋼管１００の拡径に伴って裂け目部１０１を貫通孔１０３に形成するようにしてもよい。上述したように、鋼管１００を拡径部材１１０により押し広げる際、例えば、図３（ｃ）に示すように、鋼管１００の周面に肉厚（外面から内面）を貫通する裂け目部１０１をあらかじめ設けておくことで、鋼管１００が押し広げられて拡径する際に、図３（ｄ）に示すように、裂け目部１０１が広がって貫通孔１０３となる。この貫通孔１０３は、地震等の発生時に、液状化の原因となる過剰間隙水圧を逃がすことができ、これにより優れた液状化防止効果を得ることができる。
【００３７】
以下、このような裂け目部１０１を有する本実施形態にかかる地盤補強用鋼管１００（以下、単に「鋼管１００」と記載する。）の構成を詳述する。鋼管１００は、本実施形態にかかる地盤補強工法において、地中に打ち込まれて地盤補強に使用される鋼管である。この鋼管１００は、その外面から内面を貫通し、管軸方向に延びた複数の裂け目部１０１を有している。裂け目部１０１は、管軸方向に複数段配置されている。また、裂け目部１０１は、鋼管１００の円周方向には、１つのみ配置されていてもよいし、複数配置されていてもよい。上述した排水効果を高めるためには、裂け目部１０１は、鋼管１００の円周方向にも複数配置されていることが好ましい。また、鋼管１００の管軸方向で隣り合う裂け目部１０１同士は、鋼管１００の円周方向で同じ位置に配置されると、その位置の鋼管の強度が部分的に低下するため、鋼管１００の円周方向で異なる位置に配置（例えば、千鳥配置）されていてもよい。
【００３８】
鋼管１００を押し広げる前に裂け目部１０１から石等の異物が混入すると、押し広げの際に拡径部材１１０と鋼管１００の間に異物が挟まり、損傷する恐れがある。地盤工学会基準ＪＧＳ００５１では砂と石（礫）の区分を粒径２ｍｍ、礫のうち細礫と中礫の区分を粒径４．７５ｍｍで分けており、裂け目部１０１の幅は、例えば放電加工、エンドミル加工、機械のこぎり等で形成する場合は５ｍｍ以下、より好ましくは２ｍｍ以下とすることが適当である。より安価な裂け目部１０１の形成方法としてガスを用いた溶断を用いる場合、ＪＩＳ  Ｂ０４１７に記載のガス切断加工鋼板普通許容差（板厚６ｍｍ以上２７ｍｍ未満、切断長さ１０００ｍｍ以下）のＢ等級公差±２ｍｍを考慮し、裂け目部１０１の幅は１０ｍｍ以下、より好ましくは６ｍｍ以下とすることが適切である。なお、異物の混入を避けるため、裂け目部１０１の外側または内側にプラスチック、布などの保護材を配置することもできる。保護材は鋼管１００の押し広げによって破損、または離脱し、貫通孔１０３からの排水を妨げない材質である必要がある。
【００３９】
裂け目部１０１の長さに特に制限はないが、短すぎると排水効果が小さく、長すぎると鋼管の強度を低下させるため、鋼管の外径をＤとすると、例えば１０ｍｍ〜１／２Ｄ程度とすることが好ましい。また、裂け目部１０１の管軸方向の間隔が短すぎると裂け目部と裂け目部の間に押し広げの際の応力が集中し、破壊する。一方で間隔が長すぎると押し広げ後の貫通孔１０３の数が少なく、十分な排水効果が得られない。裂け目部１０１の長さをＬとすれば、裂け目部どうしの間隔は３Ｌ〜５Ｌ程度が好ましい。
【００４０】
裂け目部１０１は、図４（ａ）に示すように、その長手方向が鋼管１００の管軸方向と平行になるように配置されていてもよいし、図４（ｂ）に示すように、長手方向が管軸方向から傾斜するように配置されていてもよい。なお、傾斜の方向は限定されず、管軸方向から右または左のいずれに傾斜していてもよい。
【００４１】
また、裂け目部１０１の形状は図４（ａ）および（ｂ）のように直線状である場合のみならず、図４（ｃ）に示すように、曲線状であってもよい。
【００４２】
本実施形態にかかる地盤補強工法では、鋼管１００を主に円周方向に押し広げることになるため、裂け目部１０１が鋼管１００の管軸方向に長い形状の方が上手く貫通孔１０３が形成されやすい。したがって、裂け目部１０１の長手方向が鋼管１００の管軸方向から傾斜するように配置されている場合、図４（ｂ）および図４（ｃ）に示すように、裂け目部１０１の管軸方向に投影した長さ（Ｌａ）と円周方向に投影した長さ（Ｌｃ）との比（Ｌａ／Ｌｃ）が１以上（すなわち、Ｌａ≧Ｌｃ）であることが好ましい。
【００４３】
一方、裂け目部１０１が、図４（ｄ）に示すように、その長手方向が鋼管１００の円周方向と平行に配置されていると、拡径部材１１０により鋼管１００が拡径した際に、裂け目部１０１が開く方向に力がかかりにくいため、貫通孔１０３を形成することが困難となる。さらに、裂け目部１０１が鋼管１００の管軸方向と平行に配置される場合と比較し、同じ裂け目の数で鋼管１００の円周方向の断面欠損が大きくなるため、鋼管の強度が低下するおそれもある。同様に、図４（ｅ）に示すように、Ｌａ／Ｌｃが１未満（すなわちＬａ＜Ｌｃ）であると、拡径部材１１０により鋼管１００が拡径した際に、図４（ｄ）の配置ほどではないにしろ、裂け目部１０１が開く方向に力がかかりにくいため、貫通孔１０３の開口面積が小さくなり、排水効果が十分に発揮されなくなる場合がある。排水効果を最大限に発揮するためには、図４（ａ）に示すように、裂け目部１０１の長手方向が鋼管１００の管軸方向と平行になるように配置されることが好ましい。
【００４４】
また、図５（ａ）に示すように、裂け目部１０１の端部が鋭い形状をしていると、鋼管１００の拡径の際に、裂け目部１０１の端部に応力が集中し、図５（ｂ）に示すように、裂け目部１０１が開口した貫通孔１０３の端部を起点として、亀裂１０３ａが進展する可能性がある。そこで、このような亀裂１０３ａを抑止するため、図６に示すように、裂け目部１０１の両端に湾曲部１０１ａが形成され、裂け目部１０１が、その端部への応力集中を緩和する形状を有することが好ましい。亀裂抑止のためには、裂け目部１０１は、その少なくとも両端に湾曲部１０１ａを有していればよく、特にその形態は制限されるものではない。具体例としては、図６（ａ）に示すように、裂け目部１０１（１０１−１）の両端部に略円形の孔状の応力緩和部１０１ｂが形成されている（応力緩和部１０１ｂの外周のＲ形状部が湾曲部１０１ａとなっている）形態や、図６（ｂ）に示すように、裂け目部１０１（１０１−２）全体が単なる線状ではなく、多少の幅（上述したように、１０ｍｍ以下であることが好ましい。）を持ち、その両端部にＲ形状の湾曲部１０１ａを有する形態などが挙げられる。
【００４５】
以上述べたように、鋼管１００を拡径部材１１０により内側から押し広げる際に、鋼管１００周面の管軸方向にあらかじめ複数の裂け目部１０１を形成しておくことで、鋼管１００の拡径（塑性変形）時に裂け目部１０１が広がって貫通孔１０３となり、排水効果が得られる。すなわち、これらの貫通孔１０３が、地震発生時に液状化の原因となる過剰間隙水圧を逃がし、液状化防止効果を更に高めることができる。
【００４６】
なお、上述した特許文献１の工法では、テーパ状の鋼管（地盤改良杭）の側面部に複数の貫通孔が設けられている。この貫通孔により、本実施形態にかかる貫通孔１０３と同様に、地下水の排水効果が得られる。また、これらの貫通孔は、地震発生時、液状化の原因となる過剰間隙水圧を逃がし液状化防止効果を与えることが考えられる。しかしながら、特許文献１には、本実施形態にかかる地盤補強方法のように、鋼管を内側から押し広げて鋼管を拡径し、鋼管周囲の地盤を締め固めることは開示されていない。また、テーパ状の鋼管は通常の円筒状鋼管よりもコストが高いとう課題がある。
【００４７】
一方、上述した特許文献２には、鋼管を内側から押し広げることは開示されているが、本実施形態におけるように、鋼管にあらかじめ裂け目部を設け、鋼管を押し広げる際に貫通孔に形成することは開示されていない。また、仮に、特許文献２の工法において、特許文献１における貫通孔を適用すると、特許文献２の方法では、高圧の流体により鋼管を内側から押し広げることから、鋼管に貫通孔が形成されている場合は、高圧の流体が貫通孔から逃げるため、鋼管を押し広げることはできない。
【００４８】
さらに、特許文献３には、本実施形態における裂け目部と一見類似するスリットが形成されているが、本実施形態の裂け目部は、特許文献３のように所定幅以上を有するスリットとは異なるものであり、また、特許文献３では、鋼管の一部が断続的に拡径されるのに対し、本実施形態では、鋼管が連続的に拡径される点でも相違する。
【００４９】
本実施形態にかかる地盤補強工法の概要およびこの工法に使用する地盤補強用鋼管の構成は上述した通りである。続いて、本実施形態にかかる地盤補強工法における各工程の具体例について、図７を参照しながらさらに具体的に説明する。
【００５０】
先ず、図７（ａ）に示すように、本実施形態にかかる地盤補強工法で使用する鋼管１００の外径に近い下穴Ｈｇを掘削する。下穴Ｈｇを掘削するための装置としては特に制限されないが、図７（ａ）に示すようなオーガー３０等を用いることができる。オーガー３０は、例えば、軸部３１と羽根部３２とオーガーヘッド３３とからなる。羽根部３２は、軸部３１の外周面から径方向外側に突出し、軸部３１の下端から上端に向かって、周方向に漸次捩れるように形成された螺旋羽根である。オーガーヘッド３３は、軸部３１の先端に取り付けられたオーガー３０の刃先部である。このオーガー３０は、クレーン装置３５（クレーン装置の詳細は図示せず。）や図１または図２に示すような杭打ち機に取り付けて駆動させることができる。このような下穴Ｈｇが無くても、例えば、回転圧入装置等により鋼管１００を地中の所定深度まで圧入することが可能な場合には、図７（ａ）に示す下穴Ｈｇを掘削する工程は省略することができる。
【００５１】
なお、以後の工程において、鋼管１００を拡径部材１１０により押し広げる際、鋼管１００の内部に土や砂利等が存在すると、拡径部材１１０との焼き付きの原因となり得るため、鋼管１００の端部１００ｂ（地中側の端部）には、あらかじめ端部１００ｂの開口を覆うための蓋１０５などを装着しておくことが好ましい。
【００５２】
次に、図７（ｂ）に示すように、図７（ａ）で掘削された下穴Ｈｇに鋼管１００を地中の所定深度まで挿入する。鋼管１００の挿入にはクレーン等を用いればよい。図７（ａ）の下穴Ｈｇの掘削工程を省略する場合には、図１に示した杭打ち機１０や図２に示した杭打ち機２０などを用いて、鋼管１００を地中に打ち込む。鋼管１００の打ち込み方法としては、打撃、圧入、回転圧入などの方法を用いることができる。
【００５３】
次に、図７（ｃ）に示すように、鋼管１００の端部１００ａ（地表側の端部）から拡径部材１１０を鋼管１００内部に挿入し、図７（ｄ）および（ｅ）に示すように、鋼管１００内部で拡径部材１１０を地中に向かって圧入しながら、管軸方向に押し進める。拡径部材１１０の挿入および圧入には、例えば、図１に示す杭打ち機１０や図２に示す杭打ち機２０を利用することができるが、これらの装置に制限されるものではない。
【００５４】
拡径部材１１０を地中内の所定の深度まで押し進めたところで鋼管１００の拡径を完了する。本実施形態にかかる地盤補強方法のように、拡径部材１１０を地表から地中に向かって押し進める場合には、図７（ｅ）に示すように、鋼管１００の地中側の端部１００ｂの位置まで押し進めてもよいが、必ずしも鋼管１００の全長分押し進める必要はなく、地表に近い部分のみ地盤の締め固めが必要な場合は、例えば、図７（ｄ）に示す鋼管１００の中間位置等、途中で拡径部材１１０の押し進めを止めても構わない。
【００５５】
最後に、図７（ｆ）に示すように、杭打ち機１０等の拡径部材１１０の押し進めに使用した装置を取り除き、鋼管１００の施工を完了する。なお、拡径部材１１０を地中から回収できる場合には回収しても構わない。ただし、図７に示すように、拡径部材１１０が地中に向かって外径が小さくなるテーパ状などの形状を有している場合には、拡径部材１１０を地中から引き抜く際に大きな引き抜き抵抗がかかるため拡径部材１１０の引き抜きが困難となることから、図７（ｆ）に示したように、拡径部材１１０を地中に残したままでも差し支えない。
【００５６】
本実施形態にかかる地盤補強工法によれば、鋼管１００が管軸方向で連続的に拡径されるように塑性変形するため、通常の鋼管や特許文献１のようなテーパ状の鋼管を打ち込む場合と比較して高い地盤の締め固め効果を得ることができる。その結果、鋼管１００の打ち込み本数を減らすことが可能となる。また、本実施形態によれば、流体以外の拡径部材１１０を鋼管１００の押し広げに利用することで、施工コストや流体注入の制御の手間を抑制することができる。
【００５７】
さらに、本実施形態によれば、鋼管１００の拡径に所定の外径を有する拡径部材１１０を準備して使用することで、過不足無く所望の拡径率で鋼管１００を拡径することができる。ここで、鋼管１００の拡径率（％）は、［（鋼管１００の外径の変化量）／（鋼管１００の拡径前の外径）］×１００で求められる。なお、好ましい鋼管１００の拡径率は、５〜３０％である。
【００５８】
（第２実施形態）
続いて、図８〜図１１を参照しながら、本発明の第２実施形態にかかる地盤補強工法およびこの工法に使用される地盤補強用鋼管について説明する。図８は、本実施形態にかかる地盤補強工法に用いる装置の一例を示す説明図である。図９は、本実施形態にかかる地盤補強工法で使用する拡径部材の構成の一例を示す説明図である。図１０は、本実施形態にかかる地盤補強工法における各工程の流れを示す説明図である。図１１は、本実施形態の変更例にかかる地盤補強工法における各工程の流れを示す説明図である。
【００５９】
本実施形態にかかる地盤補強工法は、第１実施形態にかかる地盤補強工法と同様に、鋼管を地盤内で拡径することで地盤を補強するとともに、液状化現象の抑止および斜面崩壊の防止などに資する方法である。第１実施形態にかかる地盤補強工法では、拡径部材を鋼管の地表側から地中に向けて押し込むことで鋼管を押し広げていたが、本実施形態では、拡径部材を鋼管の地中側から地表に向けて引き上げることで鋼管を押し広げる点で、上述した第１実施形態とは異なる。
【００６０】
すなわち、詳しくは後述するが、本実施形態にかかる地盤補強工法では、図８に示すように、鋼管１００（上述した第１実施形態と同様の構成を有する鋼管）を地中に打ち込む前に鋼管１００の端部１００ｂ（地中側の端部）に、少なくとも一部が鋼管１００の内径Ｒ１よりも大きな外径Ｒ２を有する拡径部材２１０を取り付け、拡径部材２１０を取り付けた端部１００ｂ側から鋼管１００を地中に打ち込む。その後、拡径部材２１０を鋼管１００の地中側の端部１００ｂから地表に向かって引き上げるようにして鋼管１００内を管軸方向に移動させることで、鋼管１００を拡径する。本実施形態では、鋼管１００内で拡径部材２１０を引き上げることで、所定の長さの鋼管１００を連続的に押し広げることで拡径する。本実施形態のように、拡径部材２１０を引き上げることで鋼管１００を拡径する場合、拡径部材２１０を地上で回収し、再使用が可能となる。
【００６１】
拡径部材２１０の構成としては、上述した拡径部材１１０とほぼ同様であるが、本実施形態では、拡径部材２１０を地中から地表に向けて引き上げることで鋼管１００を押し広げることから、本実施形態にかかる拡径部材２１０は、先端部（先端に拡径部材２１０が取り付けられた鋼管１００が地中に打ち込まれた際に地中側となる端部）から後端部（先端に拡径部材２１０が取り付けられた鋼管１００が地中に打ち込まれた際に地表側となる端部）に向けて、次第に外径が小さくなるように形成されており、先端部の外径がＲ２であり、後端部の外径がＲ１以下となっている。拡径部材２１０がこのような形状を有していることにより、拡径部材２１０を鋼管１００の端部１００ｂ側から地表に向けて引き上げることができる。また、拡径部材２１０を鋼管１００内で地表（より具体的には、鋼管１００の地表側の端部１００ａ）に向かって引き上げることで、鋼管１００のうち拡径部材２１０が通過した部分を拡径部材２１０の外径分だけ押し広げることができる。例えば、拡径部材２１０の先端部が通過した部分の鋼管１００の内径は、元の内径Ｒ１からＲ２（拡径部材１１０の先端部の外径と同じ径）まで拡径される。
【００６２】
本実施形態のように拡径部材２１０を地中から地表に向かって引き上げる場合、拡径部材２１０の外径が鋼管１００の外径より大きいと、鋼管１００の地中への挿入のための下穴をあける場合は、拡径部材２１０より大きい下穴をあける必要があるため、後に拡径部材２１０を引き上げる際に、鋼管１００周囲の地盤の締め固め効果が発生しない。また、下穴をあけずに拡径部材２１０を先端に取り付けた鋼管１００を地中に打ち込む場合でも、先端の拡径部材２１０の外径と同じ範囲の土が、鋼管１００の打ち込み時に撹拌されるため、後に拡径部材２１０を引き上げる際の地盤の締め固め効果が減少する可能性がある。このような締め固め効果の不発生および減少を防ぐためには、拡径部材２１０の外径を鋼管１００の外径と略同一にし、拡径部材２１０を地中から地表に向かって引き上げる際に、鋼管１００の肉厚分のみを押し広げるようにする方法が考えられる。あるいは、図９に一例を示すように、外径を拡縮可能な拡径部材２２０を用い、外径を鋼管１００の外径以下に縮小した状態で鋼管１００の先端に取り付け、鋼管１００を地中に打ち込んだ後、拡径部材２２０の外径を鋼管１００の外径よりも大きな径に拡大し、その後に拡径部材２２０を地表に向かって引き上げる方法が考えられる。
【００６３】
ここで、図９を参照しながら、外径を拡縮可能な拡径部材２２０の構成の一例を述べる。拡径部材２２０は、本実施形態にかかる地盤補強工法で使用可能な外径を拡縮可能な拡径部材の単なる一例であり、本実施形態にかかる地盤補強工法で使用可能な外径を拡縮可能な拡径部材は、以下に述べる構成に限られるものではない。なお、図９（ａ）は拡径部材２２０の縮径状態を、図９（ｂ）は拡径部材２２０の拡径状態を示している。
【００６４】
図９に示すように、拡径部材２２０は、基体部２２１と拡径部２２３と底板部２２５とからなる。基体部２２１は、先端部（先端に拡径部材２２０が取り付けられた鋼管１００が地中に打ち込まれた際に地中側となる端部）から後端部（先端に拡径部材２２０が取り付けられた鋼管１００が地中に打ち込まれた際に地表側となる端部）に向けて、次第に外径が小さくなるように形成された略テーパ状の形状をしている。したがって、基体部２２１の底部２２１ｂが最も外径が大きくなっている。この基体部２２１の先端部側には、底板部２２５が取り付けられている。底板部２２５の外径は、基体部２２１の底部２２１ｂの外径よりもやや大きくなっている。また、基体部２２１の後端部側には、拡径部材２２０を地中から引き上げるための軸部２５０が取り付けられている。拡径部２２３も同様に先端部から後端部に向けて次第に外径が小さくなるように形成された略テーパ状の形状をしている。この拡径部２２３は、略テーパ状の外周面２２３ａとその先端部側に略円筒状の外周面２２３ｂを有しており、外周面２２３ｂの外径が拡径部２２３における最大径となっている。また、拡径部２２３は、基体部２２１とは異なり、内部に中空部２２３ｃを有している。さらに、拡径部２２３は、拡径時には複数の部分に分離するように構成されている。
【００６５】
拡径部材２２０が縮径状態のときは、図９（ａ）に示すように、基体部２２１の外周面（テーパ状の面）２２１ａの後端部側の一部が、拡径部２２３の中空部２２３ｃの内周面と接触して中空部２２３ｃ内に収容されている。このとき、底板部２２５の外径と拡径部２２３の最も大きな外径（外周面２２３ｂの部分の外径）とが略同一になっており、これらの外径が鋼管１００の外径以下となっている。底板部２２５の外径と拡径部２２３の最も大きな外径とは、必ずしも略同一でなくてもよいが、いずれの外径も鋼管１００の外径以下である必要がある。
【００６６】
拡径部材２２０は、縮径状態で鋼管１００の地中側の端部１００ｂに取り付けられ、その状態で鋼管１００が地中に打ち込まれる。その後、拡径部材２２０を地中から引き上げる。より詳細には、軸部２５０を介して基体部２２１を地中から引き上げる。この基体部２２１の引き上げにより、基体部２２１の外周面２２１ａが、拡径部２２３の中空部２２３ｃの内周面を押圧し、拡径部２２３が複数に分離するとともに鋼管１００の円周方向外側に移動する。この状態でさらに基体部２２１を引き上げると、分離した拡径部２２３の各々が鋼管１００の円周方向外側に徐々に移動するとともに、基体部２２１が拡径部２２３の中空部２２３ｃ内に収納されていく。このようにして、図９（ｂ）に示すように、基体部２２１が拡径部２２３の中空部２２３ｃに完全に収容されると、基体部２２１の底部２２１ｂおよび拡径部２２３の底部２２３ｄの一部と、底板部２２５の天面２２５ａとが接触し、拡径状態となる。この拡径状態においては、拡径部材２２０の外径は鋼管１００の外径よりも大きくなる。拡径状態となった拡径部材２２０を、軸部２５０を介してさらに地表に向かって引き上げると、底板部２２５の天面２２５ａにより基体部２２１の底部２２１ｂおよび拡径部２２３の底部２２３ｄの一部が押圧されるため、拡径部材２２０は、拡径状態のまま地表に向かって引き上げられる。その結果、鋼管１００の外径よりも大きな外径を有する拡径状態の拡径部材２２０が鋼管１００内を管軸方向に沿って移動するため、鋼管１００が内側から押し広げられ、鋼管１００が拡径される。
【００６７】
上述したように拡径部材２１０または拡径部材２２０を鋼管１００の地中側の端部１００ｂから引き上げる際には、図８に示すように、杭打ち機１０（図１を参照）等の施工機械を使用することができる。また、杭打ち機１０が回転圧入式の杭打ち機である場合には、鋼管１００内で拡径部材２１０または拡径部材２２０を管軸方向に移動させる（本実施形態では、地表に向けて引き上げる）際に、拡径部材２１０または拡径部材２２０を回転させながら移動させ（引き上げ）てもよい。このように、拡径部材２１０または拡径部材２２０を鋼管１００内で回転させながら少しずつ引き上げることで、引き上げ荷重を低減させることができる。
【００６８】
ここで、本実施形態にかかる地盤補強工法においても、図３（ａ）に示すように、鋼管１００の外面から内面を貫通し、管軸方向に延びた複数の裂け目部１０１を鋼管１００に設け、図３（ｂ）に示すように、鋼管１００の拡径に伴って裂け目部１０１を貫通孔１０３に形成するようにしてもよい。このように、鋼管１００を拡径部材２１０により内側から押し広げる際に、鋼管１００周面の管軸方向にあらかじめ複数の裂け目部１０１を形成しておくことで、鋼管１００の拡径（塑性変形）時に裂け目部１０１が広がって貫通孔１０３となり、排水効果が得られる。すなわち、これらの貫通孔１０３が、地震発生時に液状化の原因となる過剰間隙水圧を逃がし、液状化防止効果を更に高めることができる。その他、裂け目部１０１の構成、機能等については、上述した第１実施形態と同様であるので、ここでは詳細な説明を省略する。
【００６９】
本実施形態にかかる地盤補強工法の概要およびこの工法に使用する地盤補強用鋼管の構成は上述した通りである。続いて、本実施形態にかかる地盤補強工法における各工程の具体例について、図１０を参照しながらさらに具体的に説明する。図１０は、外径を拡縮可能な拡径部材２２０を用いて鋼管１００を拡径する例を示している。
【００７０】
先ず、図１０（ａ）に示すように、本実施形態にかかる地盤補強工法で使用する鋼管１００の外径に近い下穴Ｈｇを掘削する。下穴Ｈｇの掘削方法は、上述した第１実施形態と同様であるので、詳細な説明を省略する。また、下穴Ｈｇが無くても鋼管１００を地中の所定深度まで圧入することが可能な場合には、図１０（ａ）に示す下穴Ｈｇを掘削する工程を省略することができる点も第１実施形態と同様である。
【００７１】
なお、本実施形態にかかる地盤補強工法では、拡径部材２２０（または拡径部材２１０）を鋼管１００の地中側の端部１００ｂに取り付ける。そのため、鋼管１００の端部１００ｂに、上述した第１実施形態にかかる蓋１０５を装着しなくても、拡径部材２２０（または拡径部材２１０）が蓋１０５と同じ役割を果たすことができる。したがって、本実施形態にかかる地盤補強工法では、第１実施形態のように、鋼管１００の端部１００ｂに蓋１０５を装着しなくてもよい。
【００７２】
次に、鋼管１００の端部１００ｂに縮径状態（図９（ａ）を参照）の拡径部材２２０を装着し、図１０（ａ）で掘削された下穴Ｈｇに、拡径部材２２０が装着された鋼管１００を地中の所定深度まで挿入する。鋼管１００の挿入にはクレーン等を用いればよい。あるいは、その後に拡径部材２２０をそのまま引き上げられるように、図１に示した杭打ち機１０等を用いてもよい。図１０（ａ）の下穴Ｈｇの掘削工程を省略する場合には、図１に示した杭打ち機１０や図２に示した杭打ち機２０などを用いて、鋼管１００を地中に打ち込む。鋼管１００の打ち込み方法としては、打撃、圧入、回転圧入などの方法を用いることができる。
【００７３】
次に、図１０（ｂ）に示すように、杭打ち機１０等の装置が、拡径部材２２０の基体部２２１に取り付けた軸部２５０を介して、拡径部材２２０を鋼管１００の端部１００ｂ側から地表に向かって引き上げ始める。拡径部材２２０を引き上げ始めると、上述したように、基体部２２１の引き上げ（上昇）に伴い、拡径部２２３が鋼管１００の円周方向に移動することで、拡径部材２２０が拡径状態（図９（ｂ）を参照）となる。さらに、図１０（ｃ）および（ｄ）に示すように、鋼管１００内部で拡径状態となった拡径部材２２０を地表に向かって引き上げながら、管軸方向に移動させる。拡径部材２２０の引き上げには、例えば、図１に示す杭打ち機１０などを利用することができるが、これらの装置に制限されるものではない。
【００７４】
拡径部材２２０を地表または地中内の所定の深度まで引き上げたところで鋼管１００の拡径を完了する。本実施形態にかかる地盤補強方法のように、拡径部材２２０を地中から地表に向かって引き上げる場合には、図１０（ｅ）に示すように、拡径部材２２０を完全に地表まで引き上げてもよい。このように、拡径部材２２０を地表まで引き上げた場合には、拡径部材２２０を再使用することが可能となる。ただし、必ずしも拡径部材２２０を鋼管１００の全長分引き上げる必要はなく、地表に近い部分のみ地盤の締め固めが不要な場合は、例えば、図１０（ｃ）に示す鋼管１００の中間位置等、途中で拡径部材２２０の引き上げを止めても構わない。
【００７５】
最後に、図１０（ｅ）に示すように、杭打ち機１０等の拡径部材２２０の引き上げに使用した装置を取り除き、鋼管１００の施工を完了する。
【００７６】
なお、本実施形態において、拡縮可能な拡径部材２２０を用いる場合、鋼管１００に拡径部材２２０を装着するタイミングは、鋼管１００を打ち込む前であってもよいし、あるいは打ち込んだ後でもよい。すなわち、上述では図１０（ｂ）に示したように、鋼管１００の端部１００ｂに縮径状態の拡径部材２２０を装着した後、当該拡径部材２２０が装着された鋼管１００を地中の所定深度まで打ち込んでいた。これに対して、鋼管１００を地中に打ち込んだ後、縮径状態の拡径部材２２０を鋼管１００の端部１００ｂに装着してもよい。但し、この場合、鋼管１００を地中に打ち込む際には、鋼管１００の端部１００ｂに蓋１０５を装着する。
【００７７】
（第２実施形態の変更例にかかる地盤補強工法）
続いて、本実施形態の変更例にかかる地盤補強工法における各工程の具体例について、図１１を参照しながらさらに具体的に説明する。図１１は、鋼管１００の外径と略同一の外径を有する拡径部材２１０を用いて鋼管１００の肉厚分のみを押し広げる例を示している。
【００７８】
先ず、上述した図１０の場合と同様に、図１１（ａ）に示すように、本変更例にかかる地盤補強工法で使用する鋼管１００の外径に近い下穴Ｈｇを掘削する。なお、本変更例にかかる地盤補強工法では、第１実施形態のように、鋼管１００の端部１００ｂに蓋１０５を装着しなくてもよい点についても図１０の場合と同様である。
【００７９】
次に、鋼管１００の端部１００ｂに鋼管１００の外径と略同一の外径を有する拡径部材２１０（図１１に示す例では、拡径部材２１０の最大径が鋼管１００の外径と略同一）を装着し、図１１（ａ）で掘削された下穴Ｈｇに、拡径部材２１０が装着された鋼管１００を地中の所定深度まで挿入する。鋼管１００の挿入方法や下穴Ｈｇの掘削を省略した場合の鋼管１００の地中への打ち込み方法は、図１０の場合と同様である。
【００８０】
次に、図１１（ｂ）に示すように、杭打ち機１０等の装置が、拡径部材２１０に取り付けた軸部２５０を介して、拡径部材２１０を鋼管１００の端部１００ｂ側から地表に向かって引き上げ始める。さらに、図１１（ｃ）および（ｄ）に示すように、鋼管１００内部で拡径部材２１０を地表に向かって引き上げながら、管軸方向に移動させる。拡径部材２１０の引き上げには、例えば、図１に示す杭打ち機１０などを利用することができるが、これらの装置に制限されるものではない。
【００８１】
拡径部材２１０を地表または地中内の所定の深度まで引き上げたところで鋼管１００の拡径を完了する。本変更例にかかる地盤補強方法のように、拡径部材２１０を地中から地表に向かって引き上げる場合には、図１１（ｅ）に示すように、拡径部材２１０を完全に地表まで引き上げてもよい。このように、拡径部材２１０を地表まで引き上げた場合には、拡径部材２１０を再使用することが可能となる。
【００８２】
最後に、図１１（ｅ）に示すように、杭打ち機１０等の拡径部材２１０の引き上げに使用した装置を取り除き、鋼管１００の施工を完了する。
【００８３】
以上説明した本実施形態（変更例を含む。）にかかる地盤補強工法によれば、鋼管１００が管軸方向で連続的に拡径されるように塑性変形するため、通常の鋼管や特許文献１のようなテーパ状の鋼管を打ち込む場合と比較して高い地盤の締め固め効果を得ることができる。その結果、鋼管１００の打ち込み本数を減らすことが可能となる。また、本実施形態によれば、流体以外の拡径部材２１０または拡径部材２２０を鋼管１００の押し広げに利用することで、施工コストや流体注入の制御の手間を抑制することができる。
【００８４】
さらに、本実施形態（変更例を含む。）によれば、鋼管１００の拡径に所定の外径を有する拡径部材２１０または拡径部材２２０を準備して使用することで、過不足無く所望の拡径率で鋼管１００を拡径することができる。その他の点に関しては、第１実施形態と同様である。
【００８５】
なお、第１実施形態および第２実施形態のように、本発明を平坦な地盤で適用した場合、拡径後の鋼管は地盤補強に資するのみならず、構造物を支える基礎杭として使用することもできる。
【００８６】
（第３実施形態）
続いて、図１２を参照しながら、本発明の第３実施形態にかかる地盤補強工法およびこの工法に使用される地盤補強用鋼管について説明する。図１２は、本実施形態にかかる地盤補強工法に用いる装置の一例を示す説明図である。
【００８７】
本実施形態にかかる地盤補強工法は、鋼管を地盤内で拡径することで地盤を補強する方法であるが、第１実施形態および第２実施形態のように、本発明にかかる地盤補強工法を平坦な地盤に適用する場合とは異なり、斜面に適用する場合の例である。本実施形態のように、斜面に適用する場合は、（１）斜面に鋼管１００を打ち込んだ後に鋼管１００を内側から押し広げることで、地盤の滑動力に対するせん断抵抗が増加する働き、および（２）鋼管１００の押し広げによる地盤の締め固め効果により斜面の崩壊を防ぐ働きがある。以下、図１２を参照しながら、本実施形態にかかる地盤補強工法について詳述する。
【００８８】
図１２に示すように、斜面の地盤２は、地中にすべり面３を有し、すべり面３より法面側が移動層４となり、すべり面３より地中の深い側が不動層５となっている。複数の鋼管１００がすべり面３よりも深く打ち込まれることによって、地盤２のせん断抵抗が増加し、地盤が安定化する。また、地盤２に打ち込んだ鋼管１００を内側から押し広げることで、地盤の締め固め効果により斜面の崩壊を防ぐことができる。鋼管１００の押し広げは、例えば、地盤２のすべり面３より深い位置に鋼管１００を打ち込んだ後に、鋼管１００内に上述した第１実施形態にかかる拡径部材１１０を挿入し、地表から地中に向かって押し進めることで、鋼管１００を内側から押し広げることができる。あるいは、第２実施形態にかかる拡径部材２１０または拡径部材２２０を先端に取り付けた鋼管１００を地盤２のすべり面３より深い位置に鋼管１００を打ち込んだ後に、拡径部材２１０または拡径部材２２０を地中から地表に向かって引き出すことでも、鋼管１００を内側から押し広げることができる。なお、図１２には、第１実施形態にかかる拡径部材１１０を使用する方法を例示しているが、本実施形態における鋼管１００の押し広げ方法としては、これに限られるものではなく、例えば、上記のように、第２実施形態にかかる拡径部材２１０または拡径部材２２０を使用する方法、あるいはその他の方法を用いることができる。
【００８９】
拡径部材１１０を鋼管１００内へ挿入し、押し進めるための駆動装置としては、例えば、図１２に示す水平ボーリング装置４０などを用いることができる。水平ボーリング装置４０は、建設機械の一種であって、鋼管やドリル等を用いて地盤２を水平ボーリングする装置である。本実施形態では、この水平ボーリング装置４０を用いて、拡径部材１１０を地盤２に略水平方向または水平方向から所定角度傾けて打ち込まれた鋼管１００内に圧入する。
【００９０】
水平ボーリング装置４０は、基体部分となる基体部４１と、地盤２に近接する位置で基体部４１に支持されて圧入作業時に拡径部材１１０の後端部側に接続された軸部１５０を支持する施工治具４３と、基体部４１に取り付けられて地盤２から離間した位置で軸部１５０を支持し、軸部１５０を介して拡径部材１１０を回転圧入する力を付与する駆動機構４５とを備えている。
【００９１】
基体部４１は、軸部１５０を介して拡径部材１１０を鋼管１００内に圧入するため、施工治具４３および駆動機構４５を下方から支持する。施工治具４３は、地盤２に近接した位置で基体部４１に支持されるとともに、軸部１５０を外側から回転可能に支持する。駆動機構４５は、軸部１５０を上部で把持して、基体部４１から供給される動力によって軸部１５０を介して拡径部材１１０に回転力および押圧力を付与して地盤２に回転圧入する。
【００９２】
本実施形態において、鋼管１００を斜面の地盤２に打ち込む角度は、図１２（ａ）に示すように略水平、図１２（ｂ）に示すように水平より上向きの角度、図１２（ｃ）に示すように水平より下向きの角度のいずれでもよい。ただし、上述したように、鋼管１００に裂け目部１０１を設けた場合、斜面の地盤２では、降雨等により浸透する水を排水する効果を発揮する。その場合、排水効果を高めるために、鋼管１００の斜面の地盤２への打込み角度は、鋼管１００を斜面に対して水平もしくは水平より下向きの角度で打ち込むことが好ましく、水平より下向きの角度にすることがより好ましい。すなわち、鋼管１００を斜面に対して水平もしくは水平より下向きの角度で打ち込んだ後、鋼管１００を内側から押し広げることで、降雨等により地盤２に浸透する水を排水する効果を十分に発揮することができる。
【００９３】
なお、図１２（ｂ）および（ｃ）に示すように、鋼管１００を水平より傾斜して地盤２に打ち込む場合には、水平ボーリング装置４０を水平より上向きの角度に保持するための架台４７や、水平ボーリング装置４０を水平より下向きの角度に保持するための架台４９を用いることができる。
【００９４】
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施の形態について説明したが、本発明はかかる例に限定されない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【産業上の利用可能性】
【００９５】
本発明は、例えば地盤補強工法および当該工法で使用される地盤補強用鋼管に有用である。
【符号の説明】
【００９６】
１    地盤
２    （斜面の）地盤
１０    杭打ち機
２０    杭打ち機
３０    オーガー
３５    クレーン装置
４０    水平ボーリング装置
１００    鋼管
１００ａ    鋼管端部（地表側）
１００ｂ    鋼管端部（地中側）
１０１    裂け目部
１０１ａ    湾曲部
１０３    貫通孔
１１０    拡径部材
２１０    拡径部材
２２０    拡径部材
２２１    基台部
２２３    拡径部
２２３ｃ    中空部
２２５    底板部
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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