(57)【要約】【課題】安価で簡単に既設鋼管杭を補強することができる既設鋼管杭基礎の補強方法、並びに、鋼管杭の施工方法および鋼管杭を提供する。【解決手段】構造物１１を支持する既設鋼管杭１０の補強方法であって、既設鋼管杭１０は、一部又は全部が地盤１５中に設置され、内部に土が残置されている鋼管杭であり、既設鋼管杭１０の内部に固化材を添加して、既設鋼管杭１０の内部の既設鋼管杭１０長さ方向の一部又は全部に、土壌と固化材との改良体２０を形成する工程を有する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
既設鋼管杭により構造物を支持する既設鋼管杭基礎の補強方法であって、
前記既設鋼管杭は、一部又は全部が地盤中に設置され、内部に土が残置されている鋼管杭であり、
前記既設鋼管杭の内部の前記既設鋼管杭長さ方向の一部又は全部に、固化材を用いて改良体を形成する工程を有することを特徴とする既設鋼管杭基礎の補強方法。
【請求項２】
前記改良体を、前記既設鋼管杭の内壁に接するように形成することを特徴とする請求項１に記載の既設鋼管杭基礎の補強方法。
【請求項３】
前記既設鋼管杭の内部にノズルを挿入し、該ノズルから前記既設鋼管杭の内部の土中に前記固化材を高圧噴射することにより、前記固化材を前記土と混合攪拌することを特徴とする請求項１又は２に記載の既設鋼管杭基礎の補強方法。
【請求項４】
前記改良体の圧縮強度が１ＭＰａ以上であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の既設鋼管杭基礎の補強方法。
【請求項５】
前記既設鋼管杭の内部の前記既設鋼管杭長さ方向の一部の、地震時に局部座屈の発生が予測される箇所に、前記改良体を形成す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既設鋼管杭基礎の補強方法。
【請求項６】
構造物を支持する鋼管杭の施工方法であって、
地盤中に、中空の鋼管杭の一部または全部を設置する工程と、
設置された前記鋼管杭の内部の前記鋼管杭長さ方向の一部又は全部に、固化材を用いて改良体を形成することを特徴とする鋼管杭の施工方法。
【請求項７】
前記改良体を、前記鋼管杭の内壁に接するように形成することを特徴とする請求項６に記載の鋼管杭の施工方法。
【請求項８】
前記鋼管杭の内部にノズルを挿入し、該ノズルから前記鋼管杭の内部の土中に前記固化材を高圧噴射することにより、前記固化材を前記土と混合攪拌することを特徴とする請求項６又は７に記載の鋼管杭の施工方法。
【請求項９】
前記改良体の圧縮強度が１ＭＰａ以上であることを特徴とする請求項６〜８のいずれか一項に記載の鋼管杭の施工方法。
【請求項１０】
前記鋼管杭の内部の前記鋼管杭長さ方向の一部の、地震時に局部座屈の発生が予測される箇所に、前記改良体を形成することを特徴とする請求項６〜９のいずれか一項に記載の鋼管杭の施工方法。
【請求項１１】
一部又は全部が地盤中に設置され外周面が前記地盤に接する鋼管杭であって、前記鋼管杭の内部の前記鋼管杭長さ方向の一部又は全部に、土と固化材で形成された改良体が設けられていること特徴とする鋼管杭。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、桟橋、橋脚、建築物、煙突、貯槽等の構造物を鋼管杭により支持する既設鋼管杭基礎の補強方法、鋼管杭の施工方法および鋼管杭に関する。
【背景技術】
【０００２】
建設当初には地盤の液状化を考慮しないで建設された基礎構造等に関して、建築後の設計地震の見直し等により、液状化対策が必要となった場合、基礎構造の周辺の地盤に対して地盤改良を行なって補強するのが一般的である。
【０００３】
例えば、鋼管杭によって構造物を支持する基礎構造（鋼管杭基礎）の鋼管杭周辺の地盤に対して地盤改良を行う技術として、斜め削孔による薬液注入（浸透固化工法）の技術（非特許文献１等参照）や、地盤の鋼管杭が設けられていない領域にセメント系固化材のスラリーを高圧噴射攪拌工法で混合攪拌して円柱状の固結体を多数造成する技術がある（非特許文献２参照）。
【０００４】
その他の鋼管杭を用いた基礎構造の地震への対策として、橋脚等の構造物を支持する内部が中空の鋼管杭を、鋼管杭の頭部に穴を設け該穴から鋼管杭の内部にコンクリートを充填することにより、補強する技術が開示されている（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平１１−２２９４１９号公報
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】（財）沿岸技術研究センター：浸透固化処理工法技術マニュアル（２０１０年版），２０１０．
【非特許文献２】辻  直樹，川副哲史：居ながらに既存建物基礎の補強を可能にした高圧噴射撹拌工法，基礎工，ｐｐ．１〜４，２０１６．７
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、非特許文献１や非特許文献２のように、基礎構造の周辺の地盤に対して地盤改良を行なう技術では、条件にもよるが広範囲の地盤改良を行う必要があり、大規模な工事となり容易ではなく、補強コストが増大してしまう。また、特許文献１の技術では鋼管杭の内部が中空である必要があり、多くの場合鋼管杭の内部に土が残置されているため、特許文献１の技術を適用しようとすると、鋼管杭の内部の土を除去する必要があり、手間がかかり容易ではなく、鋼管杭に穴をあけるため、一時的に構造を支える補強材を配置したり、周辺の土を掘削して除去する必要があるので、補強コストが増大してしまう。
【０００８】
したがって、その他の補強方法が望まれる。また、既設の鋼管杭に限らず、鋼管杭を新設する際にも地震への対策は必要である。
【０００９】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであって、安価で簡単に既設鋼管杭基礎を補強することができる既設鋼管杭基礎の補強方法、並びに、鋼管杭の施工方法および鋼管杭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】
【００１０】
本発明者らは上記課題を解決するために検討した結果、土が残置した鋼管杭の内部に固化材を用いて改良体を形成するという方法で鋼管杭内部の地盤改良を行なうことによって、降伏後の耐力に優れた鋼管杭となることを知見し、本発明を完成させた。
【００１１】
本発明は以上のような知見に基づいてなされたものであり、要旨は以下のとおりである。
【００１２】
［１］  既設鋼管杭により構造物を支持する既設鋼管杭基礎の補強方法であって、
前記既設鋼管杭は、一部又は全部が地盤中に設置され、内部に土が残置されている鋼管杭であり、
前記既設鋼管杭の内部の前記既設鋼管杭長さ方向の一部又は全部に、固化材を用いて改良体を形成する工程を有することを特徴とする既設鋼管杭基礎の補強方法。
【００１３】
［２］  前記改良体を、前記既設鋼管杭の内壁に接するように形成することを特徴とする［１］に記載の既設鋼管杭基礎の補強方法。
【００１４】
［３］  前記既設鋼管杭の内部にノズルを挿入し、該ノズルから前記既設鋼管杭の内部の土中に前記固化材を高圧噴射することにより、前記固化材を前記土と混合攪拌することを特徴とする［１］又は［２］に記載の既設鋼管杭基礎の補強方法。
【００１５】
［４］  前記改良体の圧縮強度が１ＭＰａ以上であることを特徴とする［１］〜［３］のいずれか一つに記載の既設鋼管杭基礎の補強方法。
【００１６】
［５］  前記既設鋼管杭の内部の前記既設鋼管杭長さ方向の一部の、地震時に局部座屈の発生が予測される箇所に、前記改良体を形成することを特徴とする［１］〜［４］のいずれか一つに記載の既設鋼管杭基礎の補強方法。
【００１７】
［６］  構造物を支持する鋼管杭の施工方法であって、
地盤中に、中空の鋼管杭の一部または全部を設置する工程と、
設置された前記鋼管杭の内部の前記鋼管杭長さ方向の一部又は全部に、固化材を用いて改良体を形成することを特徴とする鋼管杭の施工方法。
【００１８】
［７］  前記改良体を、前記鋼管杭の内壁に接するように形成することを特徴とする［６］に記載の鋼管杭の施工方法。
【００１９】
［８］  前記鋼管杭の内部にノズルを挿入し、該ノズルから前記鋼管杭の内部の土中に前記固化材を高圧噴射することにより、前記固化材を前記土と混合攪拌することを特徴とする［６］又は［７］に記載の鋼管杭の施工方法。
【００２０】
［９］  前記改良体の圧縮強度が１ＭＰａ以上であることを特徴とする［６］〜［８］のいずれか一つに記載の鋼管杭の施工方法。
【００２１】
［１０］  前記鋼管杭の内部の前記鋼管杭長さ方向の一部の、地震時に局部座屈の発生が予測される箇所に、前記改良体を形成することを特徴とする［６］〜［９］のいずれか一つに記載の鋼管杭の施工方法。
【００２２】
［１１］  一部又は全部が地盤中に設置され外周面が前記地盤に接する鋼管杭であって、前記鋼管杭の内部の前記鋼管杭長さ方向の一部又は全部に、土と固化材で形成された改良体が設けられていること特徴とする鋼管杭。
【発明の効果】
【００２３】
土が残置した鋼管杭の内部に固化材を用いて改良体を形成するという鋼管杭内部の地盤改良を行なうことによって、安価で簡単な方法で、鋼管杭を補強して降伏後の耐力に優れた鋼管杭とすることができ、鋼管杭基礎を補強することができる。また、支持する構造物を既存の状態を維持したまま、鋼管杭を補強することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】構造物を鋼管杭で支持する基礎構造を示す模式図である。
【図２】本発明の既設鋼管杭基礎の補強方法を説明する模式的断面図である。
【図３】本発明の既設鋼管杭基礎の補強方法を説明する模式的断面図である。
【図４】本発明の既設鋼管杭基礎の補強方法を説明する模式的断面図である。
【図５】本発明の既設鋼管杭基礎の補強方法を行なった基礎構造の一例を示す模式図である。
【図６】本発明の既設鋼管杭基礎の補強方法を行なった基礎構造の一例を示す模式図である。
【図７】本発明の既設鋼管杭基礎の補強方法を行なった基礎構造の一例を示す模式図である。
【図８】本発明の鋼管杭の施工方法を説明する模式的断面図である。
【図９】鋼管杭の曲げモーメントと端部のたわみ角との関係を示す図である。
【図１０】鋼管杭の曲げモーメントと端部のたわみ角との関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
本発明の既設鋼管杭基礎の補強方法は、既設鋼管杭により構造物を支持する既設鋼管杭基礎の補強方法であって、既設鋼管杭は、一部又は全部が地盤中に設置され、内部に土が残置されている鋼管杭であり、既設鋼管杭の内部の既設鋼管杭長さ方向の一部又は全部に、固化材を用いて改良体を形成する工程を有することを特徴とする。
【００２６】
このような本発明の既設鋼管杭基礎の補強方法について、図１〜図７を用いて以下に説明する。図１は、構造物を鋼管杭で支持する基礎構造を示す模式図である。図２〜図４は、本発明の既設鋼管杭基礎の補強方法を説明する模式的断面図であり、１本の鋼管杭について説明する図である。図５〜図７は、それぞれ本発明の既設鋼管杭基礎の補強方法を行なった基礎構造の一例を示す模式図である。
【００２７】
本発明の補強対象である既設鋼管杭基礎は、地盤１５中に設置された既設鋼管杭１０で、胸壁（防潮堤）堤体、橋脚、建築物、煙突、貯槽、配管の支柱、ベルトコンベアー支柱１等の構造物１１を支持している鋼管杭基礎、移動式のクレーン用のレールの鋼管杭基礎である。さらには、一部が地上（海面上）に突出した鋼管杭式桟橋の鋼管杭、鋼管矢板式岸壁で用いられる鋼管矢板や控え工用の鋼管杭を対象としている。図１においては、構造物１１としてベルトコンベアー支柱１を示している。詳述すると、図１および図２に示すように、基礎構造として、構造物１１を支持するための中空で筒状の既設鋼管杭１０が、一部又は全部が地盤１５中に設置されており、図１においては、地表面１４から地盤１５が有する液状化層１６よりも深い位置にある硬い支持層１７まで達している。液状化層１６とは、地震により液状化する可能性のある層である。既設鋼管杭１０は筒状の鋼管が地盤１５中に設置されたものであるため、既設鋼管杭１０の内部には土が残置している。すなわち、既設鋼管杭１０の内部には、既設鋼管杭１０を設置する前の地盤１５の土がそのまま残されている。そして、既設鋼管杭１０がその上方の地表面１４の構造物１１を支持している。この既設鋼管杭１０、ひいては既設鋼管杭１０で構造物１１を支持する構造である既設鋼管杭基礎が、本発明の補強方法の対象である。なお、図１においては、既設鋼管杭１０の全部が地盤１５中に設置されている例を示したが、既設鋼管杭１０の一部が地盤１５中に設置され他は地表面１４よりも上方に位置していてもよい。また、図１においては、既設鋼管杭１０が支持層１７まで達する例を示したがこれに限定されず、既設鋼管杭１０は支持層１７まで達していなくてもよい。既設鋼管杭１０が支持層１７まで達していない場合は、例えば地盤１５と既設鋼管杭１０の表面の摩擦で既設鋼管杭１０を支える等すればよい。既設鋼管杭１０を地盤１５中に設置する方法は特に限定されず、例えば、鋼管杭を打ち込む方法、ジャッキ等を使って静的に鋼管杭を圧入する方法、鋼管杭を回転させながら所定の位置まで到達させる方法や、孔を掘ってから鋼管杭を差し込む方法等が挙げられる。
【００２８】
既設鋼管杭１０は特に限定されないが、例えば寸法は、直径（内径）は４００〜２６００ｍｍ、板厚は６〜３０ｍｍ程度である。また、上記では既設鋼管杭１０として筒状のものを示したが、形状も限定されず、例えば中空の多角形の角柱状でもよい。
【００２９】
ここで、このような地表面１４に設けられた構造物１１をその下方に設けられた既設鋼管杭１０で支持している基礎構造では、地震時に、周辺地盤が液状化することによって、地盤反力が減少し、既設鋼管杭１０の変形が増大する。その際、限界となる変位を超えると既設鋼管杭１０に局部座屈が生じてしまう。局部座屈が生じると耐力が急激に低下し、その上部に設けられた上部のベルトコンベアー支柱１等の構造物１１の荷重を確実に受け止め難くなる。したがって建設当初には地盤の液状化を考慮しないで建設された基礎構造等は、この液状化への対策が必要である。そこで、本発明においては、既設の構造物を支持している既設の鋼管杭（既設鋼管杭）１０を補強して、既設鋼管杭１０の耐震性能を向上させる、特には、既設鋼管杭１０の降伏後の耐力を上げる。
【００３０】
このような既設鋼管杭１０に対して、本発明においては、既設鋼管杭１０の内部の既設鋼管杭１０の長さ方向の一部又は全部に、固化材（地盤改良材）を用いて改良体２０を形成する。
【００３１】
具体的には、例えば、図３に示すように、構造物１１の基礎コンクリート面２１等の構造物１１の下部に既設鋼管杭１０の内部へと続く穴１２を開け、該穴１２からノズル２２をその先端に有する固化材導入手段２３を、既設鋼管杭１０の内部に挿入する。そして、ノズル２２から固化材を既設鋼管杭１０の内部に導入して改良体２０を形成する。例えば、図３に示すように、ノズル２２を、既設鋼管杭１０の内部の液状化層１６の支持層１７との境界近傍に位置するように挿入し、ノズル２２を既設鋼管杭１０の周方向に回転させながら、ノズル２２から固化材を既設鋼管杭１０の内壁２５に向かって土中に高圧噴射する。これにより、既設鋼管杭１０内部の土が高圧噴射された固化材により切削され、土と固化材とが混合攪拌され、硬化することにより、改良体（硬化部）２０を形成する。図３においては、改良体２０は、既設鋼管杭１０の内壁２５に接するように形成されている。換言すると、柱状（図３においては略円柱状）の改良体２０がその外周面が既設鋼管杭１０の内壁２５に接するように形成されている。既設鋼管杭１０の内部から内壁２５に向かって固化材を高圧で噴射することにより改良体２０を形成すると、固化材は内壁２５まで十分に達するため、改良体２０はその外周全体が既設鋼管杭１０の内壁２５に密着して形成される。
【００３２】
そして、例えばノズル２２から固化材を高圧噴射しつつノズル２２を徐々に上方へと引き上げて行き、固化材と土とを混合攪拌し硬化させることにより、図４および図５に示すように、既設鋼管杭１０の内部の既設鋼管杭１０の液状化層１６が残置していた領域全部に改良体２０が形成される。ノズル２２を上方に移動させたり下方に移動させたりすることにより、改良体２０を形成するようにしてもよい。
【００３３】
このような高圧噴射で固化材を導入する固化材導入手段２３としての高圧噴射装置としては、例えば、非特許文献２に記載された施工機械を用いることができる。
【００３４】
上記では、構造物１１の下部に既設鋼管杭１０の内部へと続く穴１２を開け該穴１２から既設鋼管杭１０内部に高圧噴射により固化材を導入して改良体２０を形成した例を示したが、改良体２０を既設鋼管杭１０内部に形成する方法は上記方法に限定されず、既設鋼管杭１０内部に改良体２０を形成できれば手法は問われない。例えば、既設鋼管杭１０自体の上部に穴を開け該穴から地盤改良剤を既設鋼管杭１０内部に導入して改良体２０を形成するようにしてもよい。また、固化材を注入器で土の隙間に注入して改良体２０を形成するようにしてもよい。さらに、既設鋼管杭１０で支持された上部の構造物１１を作り直す場合には、上部の構造物１１を撤去して既設鋼管杭１０だけの状態にして、改良体２０を形成することができる。
【００３５】
固化材は、本発明の補強方法を行なう前に既設鋼管杭１０の内部に残置されていた土と混合されて、該土よりも硬い改良体２０を形成する土固化材であり、例えば、セメント系固化材、石灰、鉄鋼スラグから選択される少なくとも一種である。
【００３６】
このようなセメント系固化材、石灰、鉄鋼スラグ等の固化材は、水と混合してスラリー状にして、または、水を混合せずにそのままの状態で、既設鋼管杭１０内部の土と混合等されると共に水と反応して硬化して改良体２０が形成される。なお、固化材を水と混合せずに用いて、既設鋼管杭１０内部の土に含まれる水と反応させて硬化させて改良体２０を形成することもできる。
【００３７】
改良体２０の強度は、地盤や設定する地震の程度にも異なるが、例えば、１ＭＰａ以上であることが好ましい。また、改良体２０の強度は、１８ＭＰａ未満であることが好ましい。なお、上記改良体２０の強度は、ＪＩＳ  Ａ  １２１６に準じて測定される圧縮強度（一軸圧縮強度）であり、材齢２８日における圧縮強度（形成されてから２８日経過した時の圧縮強度）である。以下での記載においても同様である。
【００３８】
このように、既設鋼管杭１０の内部に、改良体２０を形成することにより、既設鋼管杭１０の降伏後の耐力を向上させることができる。したがって、地震により地盤の液状化が発生しても既設鋼管杭１０の局部座屈の発生による耐力の低下を抑制することができるため、その上部に設けられた上部のベルトコンベアー支柱１等の構造物１１の荷重を確実に受け止めることができ、基礎構造の安定性を保つことができる。
【００３９】
そして、本発明においては、既設鋼管杭１０の内部の限られた範囲の地盤改良であり、また、内部に土が残置されている状態のまま地盤改良しているため、安価且つ簡単である。
【００４０】
また、本発明においては、既設鋼管杭１０が支持する上方の構造物１１を既存の状態を維持したまま、例えば、構造物１１を使用しながら、既設鋼管杭１０を補強することができる。
【００４１】
なお、本発明においては、鋼管杭内部に残置した土と固化材を用いて改良体２０を形成することで既設鋼管杭１０の降伏後の耐力を向上させているが、後述する実施例（数値解析）にも示すように、既設鋼管杭１０の内部を改良体２０の代わりに改良体２０よりも硬いコンクリート単独とした場合と同程度に、降伏後の耐力に優れた鋼管杭とすることができる。
【００４２】
上記では、既設鋼管杭１０の内部の液状化層１６が残置していた領域全部に改良体２０を形成した例を示したが、改良体２０を設ける位置は特に限定されず、改良体２０は液状化層１６が残置していた領域の一部のみ、例えば図６に示すように、地震時に局部座屈の発生が予測される箇所および必要に応じてその近傍のみに形成してもよい。軟弱な地盤、例えば粘土地盤に対しても適用可能である。図６は、本発明の既設鋼管杭基礎の補強方法を行なった基礎構造の一例を示す模式図であり、改良体２０を液状化層１６が残置していた領域の長さ方向の一部のみに形成した例である。図６においては、地盤１５の性状が明確で、地震時に局部座屈の発生が予測される箇所を特定することができ、地震時に局部座屈の発生が予測される箇所が液状化層１６の構造体１１との境界近傍、および、液状化層１６の支持層１７との境界近傍であるため、これらの箇所およびその近傍に、それぞれ、改良体２０ａおよび２０ｂを設けた例を示している。
【００４３】
また、上記では、既設鋼管杭１０の既設鋼管杭１０長さ方向の一部に改良体２０を形成した例を示したが、例えば図７に示すように、改良体２０は既設鋼管杭１０の長さ方向の全部に改良体２０を形成してもよい。図７は、本発明の既設鋼管杭基礎の補強方法を行なった基礎構造の一例を示す模式図であり、既設鋼管杭１０は支持層１７まで達しておらず、改良体２０を既設鋼管杭１０の既設鋼管杭１０長さ方向の全部に形成した例である。
【００４４】
以上、既設の鋼管杭を補強する方法について説明したが、本発明の知見は、鋼管杭の新設に適用することもできる。すなわち本発明の鋼管杭の施工方法は、構造物を支持する鋼管杭の施工方法であって、地盤中に、中空の鋼管杭の一部または全部を設置する工程と、設置する鋼管杭の内部の鋼管杭長さ方向の一部又は全部に、固化材を用いて改良体を形成することを特徴とする。
【００４５】
このような本発明の鋼管杭の施工方法について、図８を用いて説明する。図８は、本発明の鋼管杭の施工方法を説明する模式的断面図である。なお、本発明の鋼管杭の施工方法についての説明は、上記本発明の既設鋼管杭基礎の補強方法と重複する記載は一部省略する。
【００４６】
まず、図８に示すように、上記と同様の構造物１１を支持するための筒状の鋼管杭３０を、その一部又は全部を地盤１５中に設置する。図８においては鋼管杭３０は、地表面１４から地盤１５が有する液状化層１６よりも深い位置にある固い支持層１７まで達するように設置する例を示したが、支持層１７まで達していないように設置してもよい。鋼管杭３０は中空の鋼管であるため、地盤１５に設置すると、鋼管杭３０の内部には土が残置される。図８においては、鋼管杭３０の全部を地盤１５に設置した例を示したが、鋼管杭３０の一部が地盤１５に設置され他は地表面１４よりも上方に位置するようにしてもよい。鋼管杭３０は、上記既設鋼管杭１０と同様であり、寸法や形状は上記のとおりである。また、鋼管杭３０を設置する方法も、上記既設鋼管杭１０を設置する方法と同様である。
【００４７】
次いで、地盤１５に設置された鋼管杭３０の内部に、上記本発明の既設鋼管杭基礎の補強方法と同様に、鋼管杭３０の内部の鋼管杭３０の長さ方向の一部又は全部に、固化材を用いて改良体２０を形成する。具体的には、例えば、鋼管杭３０の上部から、上記本発明の鋼管杭基礎の補強方法と同様に、ノズルをその先端に有する固化材導入手段を、鋼管杭３０の内部に挿入し、ノズルから固化材を鋼管杭３０の内部に導入して改良体を形成する。例えば、ノズルを鋼管杭３０の内部の液状化層１６の支持層１７との境界近傍に位置するように挿入し、ノズルを鋼管杭３０の周方向に回転させながら鋼管杭３０の内壁に向かって固化材を土中に高圧噴射する。これにより、鋼管杭３０内部の土が高圧噴射された固化材により切削され、土と固化材とが混合され攪拌され、硬化することにより、改良体を形成する。改良体は、鋼管杭３０の内壁に接するように形成することが好ましく、改良体の外周全体は、鋼管杭３０の内壁２５に密着していることがさらに好ましい。そして、例えばノズルから固化材を高圧噴射しつつノズルを徐々に上方へと引き上げて行き、固化材と土とを混合攪拌し硬化させることにより、鋼管杭３０の内部の鋼管杭３０の長さ方向の液状化層１６が残置していた領域全部に改良体が形成される。なお、固化材、該固化材を用いて改良体を形成する方法や、形成する改良体についても、上記本発明の既設鋼管杭基礎の補強方法と同様である。このようにして、内部の鋼管杭３０の長さ方向の一部又は全部に、改良体が形成された鋼管杭３０を得た後は、構造物１１をその上方に設ければよい。
【００４８】
このように、鋼管杭３０の内部に、改良体２０を形成することにより、鋼管杭３０の降伏後の耐力を向上させることができる。したがって、地震により地盤の液状化が発生しても鋼管杭３０の局部座屈の発生による耐力の低下を抑制することができるため、その上部に設けられた上部のベルトコンベアー支柱１等の構造物１１の荷重を確実に受け止めることができ、基礎構造の安定性を保つことができる。そして、本発明においては、鋼管杭３０の内部に残置されている土を利用して改良体２０を形成しているため、安価且つ簡単である。
【００４９】
また、本発明の鋼管杭は、上記本発明の既設鋼管杭基礎の補強方法で補強された既設鋼管杭や、上記本発明の鋼管杭の施工方法で得られた鋼管杭である。すなわち、本発明の鋼管杭は、一部又は全部が地盤中に設置され外周面が地盤に接する鋼管杭であって、鋼管杭の内部の鋼管杭長さ方向の一部又は全部に、土と固化材で形成された改良体が設けられていること特徴とする。
【００５０】
本発明の鋼管杭は、構造物１１を支持するための鋼管杭（既設鋼管杭１０、鋼管杭３０）であり、その一部又は全部が地盤１５中に設置されており、液状化層１６よりも深い位置にある固い支持層１７まで達するように設置され又は支持層１７まで達しないように設置され、その外周面は地盤１５に接している。
【００５１】
そして、鋼管杭の内部には、内部の鋼管杭の長さ方向の一部又は全部に、土と固化材で形成された改良体２０が設けられている。なお、改良体が鋼管杭の内部の、鋼管杭の長さ方向の一部に設けられている場合は、鋼管杭１０の長さ方向の一部には土が残置されていることになる。
【実施例】
【００５２】
以下に、本発明の更なる理解のために数値解析を用いて説明するが、なんら本発明を限定するものではない。
【００５３】
直径（外径）７００ｍｍ、板厚１２ｍｍ、長さ５．４ｍ、降伏強度３１４Ｎ／ｍｍ２、ヤング率２．０×１０５Ｎ／ｍｍ２の円筒状の鋼管杭の内部の、鋼管杭の長さ方向中央部に、ＪＩＳ  Ａ  １２１６に準じて測定される圧縮強度（一軸圧縮強度）が１．０ＭＰａであり厚さ１ｍの円柱状の改良体をその周面全体が鋼管杭の内壁に接するように配置し、鋼管杭の両端に曲げモーメントを作用させた場合の数値解析を行なった。数値解析条件は、鋼管杭の降伏後の二次勾配を一次勾配の１／７０、ポアソン比を０．３とし、また、改良体の二次勾配をゼロとした。数値解析で得られた鋼管杭の曲げモーメントと端部のたわみ角との関係を、図９の実線で示す。なお、図９において、破線は上記改良体を強度２３．５ＭＰａ（コンクリートに相当する強度）とした場合の鋼管杭の曲げモーメントと端部のたわみ角との関係である。また、改良体を配置しなかった以外は同様の鋼管杭について、両端に曲げモーメントを作用させた場合の、鋼管杭の曲げモーメントと端部のたわみ角との関係を、図１０に示す。
【００５４】
図９および図１０に示すように、図１０ではたわみ角が０．１ｒａｄを超えると座屈が生じ耐力低下が起こっているのに対し、鋼管杭内部に改良体を形成した場合は図９の実線に示すように、たわみ角が大きくなっても座屈が生じず耐力を維持していた。そして、図９に示すように、鋼管杭内部に強度１．０ＭＰａの改良体を形成した実線は、強度２３．５ＭＰａのコンクリートに相当する高強度とした破線と同様の挙動であった。したがって、鋼管杭の内部に改良体を形成する本発明の構成とすることで、局部座屈による耐力低下を抑えることができると言える。そして、改良体の強度はコンクリート強度よりも大幅に弱い１ＭＰａでも十分な効果があると言える。
【符号の説明】
【００５５】
１  ベルトコンベアー支柱
１０  既設鋼管杭
１１  構造物
１２  穴
１４  地表面
１５  地盤
１６  液状化層
１７  支持層
２０、２０ａ、２０  改良体
２１  基礎コンクリート面
２２  ノズル
２３  固化材導入手段
２５  内壁
３０  鋼管杭
【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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