(57)【要約】  基礎杭の施工方法であって、基礎杭（１０）の先端部（１０ａ）の所定位置での外径設計値に対する拡大掘削部（５）の内径の割合を示す拡大比ωを複数設定する設定工程（Ｓ１３、Ｓ１４）と、基礎杭を実際に設ける施工現場で当該複数の拡大比の中から選択した一又は複数の拡大比の場合について載荷試験を実施し、当該拡大比における基礎杭の設計支持力を測定する設計支持力測定工程（Ｓ１６）と、当該設計支持力と使用する基礎杭の本数との積が基礎杭により形成される杭基礎に作用する所望の設計荷重以上であるか否か判定する設計支持力判定工程（Ｓ１７）と、設計支持力測定工程で複数の拡大比における基礎杭の設計支持力を測定した場合、当該積が設計荷重以上である条件を満たす拡大比のうち最小の拡大比を拡大掘削部の最適拡大比に決定する最適拡大比決定工程（Ｓ１８）と、最適拡大比に基づいて拡大掘削部を形成する拡大掘削部形成工程（Ｓ１９）とを含む。
2015129060.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
底部側に内径を拡大した拡大掘削部が形成された杭孔に基礎杭を設ける基礎杭の施工方法であって、
前記基礎杭の先端部の所定位置における外径設計値に対する前記拡大掘削部の内径の割合を示す拡大比を異なる値で複数設定する設定工程と、
前記基礎杭を実際に設ける施工現場において、前記設定工程にて設定した前記複数の拡大比の中から選択した一又は複数の拡大比のケースについてそれぞれ載荷試験を実施して、前記一又は複数の拡大比における前記基礎杭の設計支持力をそれぞれ測定する設計支持力測定工程と、
前記設計支持力測定工程で測定された前記一又は複数の前記設計支持力のそれぞれについて、前記設計支持力と使用する前記基礎杭の本数との積が、前記基礎杭により形成される杭基礎に作用する所望の設計荷重以上であるか否かについて判定する設計支持力判定工程と、
前記設計支持力測定工程で前記一の拡大比における前記基礎杭の設計支持力を測定する場合には、前記設計支持力判定工程で前記積が前記所望の設計荷重以上である条件を満たしたときに前記一の拡大比を前記拡大掘削部を形成するための最適拡大比に決定し、前記設計支持力測定工程で前記複数の拡大比における前記基礎杭の前記設計支持力を測定する場合には、前記設計支持力判定工程で前記積が前記所望の設計荷重以上である条件を満たす前記拡大比のうち最小の拡大比を前記拡大掘削部を形成するための前記最適拡大比に決定する最適拡大比決定工程と、
前記最適拡大比に基づいて前記拡大掘削部を形成する拡大掘削部形成工程と、を含むことを特徴とする基礎杭の施工方法。
【請求項２】
前記設定工程において前記複数の拡大比として、
少なくとも前記基礎杭が設けられる前記施工現場における地盤調査によって予め得られた土質データ、前記載荷試験の測定データ、及び前記基礎杭の過去の施工実績データを含む所定のデータに基づいて最適値に設定された設計値拡大比と、
前記設計値拡大比に所定の値を加算した上側拡大比と、
前記設計値拡大比から所定の値を減算した下側拡大比と、を設定することを特徴とする請求項１に記載の基礎杭の施工方法。
【請求項３】
前記設定工程において、前記複数の拡大比を設定した後に更に前記複数の拡大比のケースについて、前記拡大掘削部の軸方向の長さである拡大掘削部長をそれぞれ設定することを特徴とする請求項２に記載の基礎杭の施工方法。
【請求項４】
前記設計支持力判定工程において、前記設計値拡大比に基づいて測定された前記設計支持力と前記基礎杭の前記本数との積が、前記所望の設計荷重以上であるか否かについて判定し、前記設計支持力判定工程で前記積が前記所望の設計荷重以上である場合に、
少なくとも前記設計支持力測定工程で測定された前記設計支持力と前記設定工程にて設定された前記設計値拡大比について算出した前記設計支持力との差分を算出し、前記下側拡大比について算出した前記設計支持力に対して前記差分の大きさを補正して予測設計支持力を推定する予測設計支持力推定工程と、
前記予測設計支持力推定工程にて算出した前記予測設計支持力が、前記設計支持力測定工程にて前記設計値拡大比に基づいて測定された前記設計支持力より大きいか否かについて判定する予測設計支持力判定工程と、
を更に含むことを特徴とする請求項２に記載の基礎杭の施工方法。
【請求項５】
前記設計支持力判定工程において、前記支持力測定工程にて前記複数の拡大比ごとに測定された前記設計支持力と前記基礎杭の前記本数との積が、前記所望の設計荷重以上であるか否かについて、前記複数の拡大比の小さいものから順に判定することを特徴とする請求項２に記載の基礎杭の施工方法。
【請求項６】
前記基礎杭は、前記杭孔に建て込む既製杭であって、
前記設計工程では、該既製杭の先端部の外周面に設けられた凸部の外径に所望のクリアランス値を加算して前記外径設計値を求めることを特徴とする請求項１乃至請求項５の何れか１項に記載の基礎杭の施工方法。
【請求項７】
前記基礎杭は、前記杭孔に打設し、その軸部の先端部に拡径部が設けられる場所打ち杭であって、
前記設計工程では、前記軸部の外径を前記外径設計値とすることを特徴とする請求項１乃至請求項５の何れか１項に記載の基礎杭の施工方法。
【請求項８】
請求項１乃至請求項７の何れか１項に記載の基礎杭の施工方法をコンピュータに実行させるためのプログラム。
【請求項９】
請求項１乃至請求項７の何れか１項に記載の基礎杭の施工方法をコンピュータに実行させるためのプログラムを前記コンピュータで読み取り可能に記憶した記憶媒体。
【請求項１０】
請求項１乃至請求項７の何れか１項に記載の基礎杭の施工方法により地盤に設けられる基礎杭により形成される杭基礎。
【請求項１１】
底部側に内径を拡大した拡大掘削部が形成された杭孔に基礎杭を設ける基礎杭の施工システムであって、
少なくとも前記基礎杭が設けられる前記施工現場における地盤調査によって予め得られた土質データ、前記載荷試験の測定データ、及び前記基礎杭の過去の施工実績データを含む所定のデータをデータベース化して記憶する記憶部と、
少なくとも前記所定のデータに基づいてコンピュータで演算処理して、前記基礎杭の先端部の所定位置における外径設計値に対する前記拡大掘削部の内径の割合を示す拡大比を求める演算部と、
前記演算部に含まれ、少なくとも前記所定のデータに基づいて、前記拡大比として前記所定のデータに基づいて最適値に設定された設計値拡大比と、前記設計値拡大比に所定の値を加算した上側拡大比と、前記設計値拡大比から所定の値を減算した下側拡大比と、異なる値で複数設定する設定部と、
前記演算部に含まれ、前記設定部で設定された複数の前記拡大比の中から選択した一又は複数の拡大比のケースの載荷試験によって測定された設計支持力と使用する前記基礎杭の本数との積が、前記基礎杭により形成される杭基礎に作用する所望の設計荷重以上であるか否かについて判定する判定部と、
前記演算部に含まれ、前記載荷試験で前記一の拡大比における前記設計支持力を測定する場合には、前記積が前記所望の設計荷重以上である条件を満たしたときに前記一の拡大比を前記拡大掘削部を形成するための最適拡大比に決定し、前記載荷試験で前記複数の拡大比における前記設計支持力を測定する場合には、少なくとも前記判定部で前記積が前記所望の設計荷重以上である条件を満たす前記拡大比のうち最小の拡大比を、前記拡大掘削部を形成するための最適拡大比に決定する決定部と、を備えることを特徴とする基礎杭の施工システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、既製杭や場所打ち杭等の基礎杭の施工方法、プログラム、記憶媒体、杭基礎、及び基礎杭の施工システムに関する。本出願は、日本特許庁において２０１４年２月２５日に出願された国際特許出願ＰＣＴ／ＪＰ２０１４／０５４５４２号を基礎として優先権を主張するものであり、この出願を参照することにより、本出願に援用される。
【背景技術】
【０００２】
建造物等の基礎構造として、ＰＨＣ杭、ＲＣ杭、ＰＲＣ杭、鋼杭、ＳＣ杭、節杭等の既製杭を地盤に形成された杭孔内に埋設してなる杭基礎が多用されている。当該既製杭を建て込んで杭を施工する方法として、埋込み杭工法が知られている。埋込み杭工法は、打ち込み杭工法のような騒音、振動が少なく、特に市街地などで多用されている。埋込み杭工法には、予めアースオーガ等の掘削装置により掘削した孔内に既製杭を建て込むプレボーリング工法と、中空の既製杭の内部にアースオーガを挿入して、既製杭の先端下部の地盤を掘削し、掘削に伴って既製杭を孔内に建て込む中掘り工法等がある。【０００３】
埋込み杭工法では、まず、杭孔を掘削するとともに当該杭孔の底部に拡大掘削部を形成し、次に拡大掘削部内にセメントミルク等の根固め液を注入し、その内部に既製杭の先端部を挿入していわゆる根固め部を形成して先端支持力を増大させている。杭孔の底部に拡大掘削部を形成してから根固め部を形成する既製杭の施工方法として、特許文献１には、プレボーリング工法によるもの、特許文献２には、中掘り工法によるものがそれぞれ開示されている。また、特許文献３には、基礎杭を設計する際に、荷重作用時における根固め部の破壊を防止して、鋼管杭の先端から根固め部への荷重伝達を効果的に行うために、鋼管杭の外径に対する根固め部の外径の拡大比を所定の数値範囲となるように設定することが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−１０６４２６号公報
【特許文献２】特開２００６−３４２５６０号公報
【特許文献３】特開２００７−０３２０４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、プレボーリング工法や中掘り工法等の埋込み杭工法による既製杭の施工方法では、地盤強度が予測しにくい環境や地盤強度にバラツキが大きい環境において、地盤強度と既製杭の支持力を適合させることが難しい等の問題があった。すなわち、実際の施工現場で既製杭の載荷試験をした際に、地盤強度が予想より高い場合には、当該既製杭の設計支持力に対して過大な先端支持力が得られるため、いわゆるオーバースペックとなり、不経済的な設計となってしまう。一方、地盤強度が予想より低い場合には、当該設計支持力に対して過小な先端支持力しか得られないため、改めて拡大掘削部を含む杭孔を設計し直す必要がある。【０００６】
特に、根固め部を形成する際に、必要以上に余分に大きな拡大掘削部を掘削すると、いわゆるオーバースペックとなり、根固め部を形成するための根固め液の注入量や拡大掘削部を掘削する際に排出される排土量が余分に多くなり、材料等のコスト面や施工作業の効率面等において好ましくない。すなわち、既製杭を施工する過程において、根固め部を形成する際にオーバースペックとならないように、既製杭の先端部の外径に対する拡大掘削部の内径の割合を示す拡大比の最適な設計が極めて重要となる。また、同じく基礎杭である場所打ち杭でも、施工する過程において、拡径部を形成する際にオーバースペックとならないように、その先端側に有する拡径部の有効径に対する拡大掘削部の内径の割合を示す拡大比の最適な設計が極めて重要となる。【０００７】
特許文献１及び特許文献２では、アースオーガ等の掘削装置を用いて拡大掘削部を形成してから既製杭を建て込んで根固め部を形成する施工方法に関しては、言及しているが、拡大掘削部の拡大比の最適値を求めることに関しては、言及していない。また、特許文献３では、杭の外径に対する根固め部の外径の拡大比を所定の数値範囲となるように設定することに関しては、言及している。しかしながら、基礎杭が施工される実際の施工現場における地盤強度に基づいて、拡大比の最適値を算出して拡大掘削部を設計することに関しては、言及していない。【０００８】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、底部側に拡大掘削部を有する杭孔に基礎杭を設ける際に、実際の施工現場における地盤強度に合わせた基礎杭の経済的な設計及び施工を可能とする拡大比を効率的に設定する基礎杭の施工方法、プログラム、記憶媒体、杭基礎、及び基礎杭の施工システム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】
本発明の一態様は、底部側に内径を拡大した拡大掘削部が形成された杭孔に基礎杭を設ける基礎杭の施工方法であって、前記基礎杭の先端部の所定位置における外径設計値に対する前記拡大掘削部の内径の割合を示す拡大比を異なる値で複数設定する設定工程と、前記基礎杭を実際に設ける施工現場において、前記設定工程にて設定した前記複数の拡大比の中から選択した一又は複数の拡大比のケースについてそれぞれ載荷試験を実施して、前記一又は複数の拡大比における前記基礎杭の設計支持力をそれぞれ測定する設計支持力測定工程と、前記設計支持力測定工程で測定された前記一又は複数の前記設計支持力のそれぞれについて、前記設計支持力と使用する前記基礎杭の本数との積が、前記基礎杭により形成される杭基礎に作用する所望の設計荷重以上であるか否かについて判定する設計支持力判定工程と、前記設計支持力測定工程で前記一の拡大比における前記基礎杭の設計支持力を測定する場合には、前記設計支持力判定工程で前記積が前記所望の設計荷重以上である条件を満たしたときに前記一の拡大比を前記拡大掘削部を形成するための最適拡大比に決定し、前記設計支持力測定工程で前記複数の拡大比における前記基礎杭の前記設計支持力を測定する場合には、前記設計支持力判定工程で前記積が前記所望の設計荷重以上である条件を満たす前記拡大比のうち最小の拡大比を前記拡大掘削部を形成するための前記最適拡大比に決定する最適拡大比決定工程と、前記最適拡大比に基づいて前記拡大掘削部を形成する拡大掘削部形成工程と、を含むことを特徴とする基礎杭の施工方法。【００１０】
本発明の一態様によれば、実際の施工現場で行う載荷試験の結果と当該施工現場で事前に行った地盤調査の結果情報等に基づいて拡大比の最適値を算出できる。このため、地盤強度に合わせた基礎杭の経済的な設計を可能にする最適拡大比を効率的に設定することができる。これにより、拡大掘削部を形成する際におけるオーバースペックを低減できる。具体的に、基礎杭を実際に設ける施工現場において、設計支持力測定工程にて載荷試験を実施して設計支持力を求め、当該設計支持力に基づいて設計支持力判定工程及び最適拡大比決定工程を実施し、最小の拡大比を最適拡大比とすることで、当初設定した既製杭の仕様（杭種、杭径Ｄ、杭長Ｌ、材料強度等）の仕様を変更することなく、設計支持力を決定することができる。また、なるべく少ない回数の載荷試験で最適拡大比を設定可能とするため、載荷試験の手間及び試験期間を低減することができる。これにより、経済性を更に向上させることができる。さらに、既製杭に適用した場合に、既製杭は、プレボーリング工法や中掘り工法等の埋込み工法によって施工するため高止まりすることがなく、設計深度位置に確実に施工することができる。【００１１】
このとき、本発明の一態様では、前記設定工程において前記複数の拡大比として、少なくとも前記基礎杭が設けられる前記施工現場における地盤調査によって予め得られた土質データ、前記載荷試験の測定データ、及び前記基礎杭の過去の施工実績データを含む所定のデータに基づいて最適値に設定された設計値拡大比と、前記設計値拡大比に所定の値を加算した上側拡大比と、前記設計値拡大比から所定の値を減算した下側拡大比と、を設定することとしてもよい。【００１２】
このように、設計値拡大比より小さい拡大比となる下側拡大比と大きい拡大比となる上側拡大比を含めて、設定工程で設定された設計値拡大比の妥当性をより精査することができる。また、下側拡大比で施工すれば、その分、施工能率がアップするだけでなく、掘削量や硬化性材料の使用量を低減することができ、施工機材のスペックを抑制することができる。さらに、上側拡大比で施工すれば、その分、掘削量や先端根固め部の硬化性材料の使用量は増すが、より安全な設計・施工が可能となる。また、拡大掘削部を形成するために設定する複数の拡大比として、最適値となる設計拡大比を基準値として、その上下の値を取るので、拡大比の上限値、下限値に影響を受けない。【００１３】
また、本発明の一態様では、前記設定工程において、前記複数の拡大比を設定した後に更に前記複数の拡大比のケースについて、前記拡大掘削部の軸方向の長さである拡大掘削部長をそれぞれ設定することとしてもよい。【００１４】
このようにすれば、拡大掘削部の拡大比と軸方向長さの妥当性を検討した上で最適な拡大比と拡大掘削部長を決定するので、より好適な拡大掘削部の大きさを確保することができる。また、基礎杭として既製杭を施工する場合に、拡大掘削部と根固め部とを軸方向に異なる大きさとすることができる。【００１５】
また、本発明の一態様では、前記設計支持力判定工程において、前記設計値拡大比に基づいて測定された前記設計支持力と前記基礎杭の前記本数との積が、前記所望の設計荷重以上であるか否かについて判定し、前記設計支持力判定工程で前記積が前記所望の設計荷重以上である場合に、少なくとも前記設計支持力測定工程で測定された前記設計支持力と前記設定工程にて設定された前記設計値拡大比について算出した前記設計支持力との差分を算出し、前記下側拡大比について算出した前記設計支持力に対して前記差分の大きさを補正して予測設計支持力を推定する予測設計支持力推定工程と、前記予測設計支持力推定工程にて算出した前記予測設計支持力が、前記設計支持力測定工程にて前記設計値拡大比に基づいて測定された前記設計支持力より大きいか否かについて判定する予測設計支持力判定工程と、を更に含むこととしてもよい。【００１６】
このようにすれば、下側拡大比にて載荷試験を実施した場合において、基礎杭の本数と設計支持力の積が所望の設計荷重以上の条件を満たす可能性が高まるので、設定工程で設定した設計値拡大比の妥当性をより精査した上でより好適な最適拡大比を確実に設定することができる。【００１７】
また、本発明の一態様では、前記設計支持力判定工程において、前記支持力測定工程にて前記複数の拡大比ごとに測定された前記設計支持力と前記基礎杭の前記本数との積が、前記所望の設計荷重以上であるか否かについて、前記複数の拡大比の小さいものから順に判定することとしてもよい。【００１８】
このようにすれば、オーバースペックとならない最適拡大比をより効率よく確実に設定することができる。【００１９】
また、本発明の一態様では、前記基礎杭は、前記杭孔に建て込む既製杭であって、前記設計工程では、該既製杭の先端部の外周面に設けられた凸部の外径に所望のクリアランス値を加算して前記外径設計値を求めることとしてもよい。【００２０】
このようにすれば、根固め部との一体性を向上させることができる。また、特に、既製杭の先端部の外周面に凸部が設けられた節杭を施工する際におけるオーバースペックや高止まりを低減できる。【００２１】
また、本発明の一態様では、前記基礎杭は、前記杭孔に打設し、その軸部の先端部に拡径部が設けられる場所打ち杭であって、前記設計工程では、前記軸部の外径を前記外径設計値とすることとしてもよい。【００２２】
このようにすれば、場所打ち杭を施工する際におけるオーバースペックを確実に低減できる。【００２３】
また、本発明の他の態様は、上述した何れかに記載の基礎杭の施工方法をコンピュータに実行させるためのプログラムである。【００２４】
本発明の他の態様によれば、かかるプログラムに沿って、なるべく少ない回数の載荷試験で杭孔の底部側に形成される拡大掘削部の最適拡大比を設定することができる。【００２５】
また、本発明の他の態様は、上述した何れかに記載の基礎杭の施工方法をコンピュータに実行させるためのプログラムを前記コンピュータで読み取り可能に記憶した記憶媒体である。【００２６】
本発明の他の態様によれば、記憶媒体に記憶されたプログラムに沿って、なるべく少ない回数の載荷試験で杭孔の底部側に形成される拡大掘削部の最適拡大比を設定することができる。【００２７】
また、本発明の他の態様は、上述した何れかに記載の基礎杭の施工方法により地盤に設けられる基礎杭により形成される杭基礎である。【００２８】
本発明の他の態様によれば、基礎杭を地盤に設ける際におけるオーバースペックや高止まりを低減できるので、かかる基礎杭からなる杭基礎を施工する際のコストを低減し、かつ施工作業効率を向上させられる。【００２９】
また、本発明の他の態様は、底部側に内径を拡大した拡大掘削部が形成された杭孔に基礎杭を設ける基礎杭の施工システムであって、少なくとも前記基礎杭が設けられる前記施工現場における地盤調査によって予め得られた土質データ、前記載荷試験の測定データ、及び前記基礎杭の過去の施工実績データを含む所定のデータをデータベース化して記憶する記憶部と、少なくとも前記所定のデータに基づいてコンピュータで演算処理して、前記基礎杭の先端部の所定位置における外径設計値に対する前記拡大掘削部の内径の割合を示す拡大比を求める演算部と、前記演算部に含まれ、少なくとも前記所定のデータに基づいて、前記拡大比として前記所定のデータに基づいて最適値に設定された設計値拡大比と、前記設計値拡大比に所定の値を加算した上側拡大比と、前記設計値拡大比から所定の値を減算した下側拡大比と異なる値で複数設定する設定部と、前記演算部に含まれ、前記設定部で設定された複数の前記拡大比の中から選択した一又は複数の拡大比のケースの載荷試験によって測定された設計支持力と使用する前記基礎杭の本数との積が、前記基礎杭により形成される杭基礎に作用する所望の設計荷重以上であるか否かについて判定する判定部と、前記演算部に含まれ、前記載荷試験で前記一の拡大比における前記設計支持力を測定する場合には、前記積が前記所望の設計荷重以上である条件を満たしたときに前記一の拡大比を前記拡大掘削部を形成するための最適拡大比に決定し、前記載荷試験で前記複数の拡大比における前記設計支持力を測定する場合には、少なくとも前記判定部で前記積が前記所望の設計荷重以上である条件を満たす前記拡大比のうち最小の拡大比を、前記拡大掘削部を形成するための最適拡大比に決定する決定部と、を備えることを特徴とする。【００３０】
本発明の他の態様によれば、実際の施工現場で行う載荷試験の結果と当該施工現場で事前に行った地盤調査の結果情報等に基づいて、なるべく少ない回数の載荷試験で杭孔の底部側に形成される拡大掘削部の最適拡大比を設定することができる。このため、拡大掘削部を形成する際におけるオーバースペックや高止まりを効率的に低減できる。また、基礎杭の施工に係る所定のデータに基づいて最適拡大比を設定することによって、より実際の地盤に好適な最適拡大比に基づいた拡大掘削部を形成することができる。
【発明の効果】
【００３１】
以上説明したように本発明によれば、底部側に内径を拡大した拡大掘削部が形成された杭孔に基礎杭を設ける際に、実際の施工現場における地盤強度に合わせた基礎杭の経済的な設計及び施工を可能とする拡大比を効率的に設定できる。また、本発明によれば、基礎杭として既製杭を施工する場合には、プレボーリング工法や中掘り工法等の埋込み工法によって施工するため、高止まりすることなく、設計深度位置に確実に施工することができる。さらに、本発明によれば、杭孔に基礎杭を設ける際に、なるべく少ない回数の載荷試験で杭孔の底部側に形成される拡大掘削部の最適拡大比を設定できる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】図１は、本発明の一実施形態に係る基礎杭の施工方法で建て込まれる既製杭により形成される杭基礎の一部を示す概略構成図である。
【図２】図２は、本発明の一実施形態に係る基礎杭の施工システムの全体構成を示すブロック図である。
【図３】図３は、本発明の一実施形態に係る基礎杭の施工方法の概略を示すフロー図である。
【図４】図４は、本発明の一実施形態に係る基礎杭の施工方法における基礎杭の設計支持力の計算値と設計支持力の測定値との関係を示すグラフである。
【図５】図５は、本発明の一実施形態に係る基礎杭の施工方法の詳細を示すフロー図である。
【図６】図６は、本発明の一実施形態に係る基礎杭の施工方法の変形例の詳細を示すフロー図である。
【図７】図７は、本発明の他の一実施形態に係る基礎杭の施工方法の詳細を示すフロー図である。
【図８】図８は、本発明の他の一実施形態に係る基礎杭の施工方法の変形例の詳細を示すフロー図である。
【図９】図９は、本発明の他の一実施形態に係る基礎杭の施工方法で設けられる場所打ち杭により形成される杭基礎の一部を示す概略構成図である。
【図１０】図１０は、本発明の他の一実施形態に係る基礎杭の施工方法で設けられる場所打ち杭の他の変形例の概略構成図である。
【図１１】図１１は、本発明の他の一実施形態に係る基礎杭の施工方法で設けられる場所打ち杭の他の変形例の概略構成図である。
【図１２】図１２は、本発明の他の一実施形態に係る基礎杭の施工方法で設けられる場所打ち杭の他の変形例の概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
以下、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、以下に説明する本実施形態は、特許請求の範囲に記載された本発明の内容を不当に限定するものではなく、本実施形態で説明される構成の全てが本発明の解決手段として必須であるとは限らない。
【００３４】
（第１の実施形態）
まず、本発明の一実施形態に係る基礎杭の施工方法で建て込まれる既製杭と、当該既製杭により形成される杭基礎の構成の概略について図面を使用しながら説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る基礎杭の施工方法で建て込まれる既製杭により形成される杭基礎の一部を示す概略構成図である。なお、図１は、本実施形態に係る基礎杭の施工方法のうち、特に、プレボーリング工法によって施工された既製杭の先端根固め部の構造を示す図となっている。
【００３５】
図１に示すように、杭基礎１は、地盤ＧＮの所定の位置に掘削された杭孔３に建て込まれた既製杭１０により形成されている。すなわち、地盤ＧＮの所定の位置に複数の杭孔３が掘削され、各杭孔３に既製杭１０がそれぞれ建て込まれ、これらの既製杭１０により杭基礎１が形成されている。本実施形態では、既製杭１０として、先端部１０ａの外周面１０ｂに複数の凸部１２が設けられる節杭が建て込まれている。なお、本実施形態に係る施工方法において、施工対象となる既製杭１０は、節杭に限定されず、ストレート杭等の他の既製杭にも適用可能である。
【００３６】
また、既製杭１０の先端側には、先端支持力を確保するために、根固め部１４が設けられている。根固め部１４は、杭孔３の底部側に硬化材となるセメントミルクを注入してから掘削土と撹拌混合してソイルセメントとし、このソイルセメント層内に、既製杭１０の先端部１０ａを沈設し、ソイルセメントを固化させて一体化することにより形成される。本実施形態では、根固め部１４は、より大きな先端支持力を確保するために、その外径が杭孔３の上部の内径より大きい拡大球根状となっている。このような拡大球根状の根固め部１４を形成するために、杭孔３の底部側に内径を拡大した拡大掘削部５が形成される。
【００３７】
本実施形態では、図１に示すように、先端根固め部１４の外径Ｄｅは、拡大掘削部５の内径Ｄｅと略同一となっている。そして、先端根固め部１４の軸方向の長さＬｄは、拡大掘削部５の軸方向の長さである拡大掘削部長Ｌωより短い構成となっている。具体的には、拡大掘削部長Ｌωの軸方向の長さは、２ｍ以上かつ杭孔３に建て込む既製杭１０の杭長の５０％以下であり、先端根固め部１４の軸方向の長さＬｄは、２ｍ又は先端根固め部１４の外径Ｄｅの何れか大きい方の値とする。なお、根固め部１４の長さＬｄは、拡大掘削部長Ｌωと略同一としてもよい。
【００３８】
また、既製杭１０の所望の先端支持力を確保するためには、既製杭１０の先端部１０ａの外径Ｄｏｎに対する根固め部１４の外径Ｄｅ、すなわち、根固め部１４を形成するために掘削される拡大掘削部５の内径Ｄｅの割合を示す拡大比ωの調整が必要となる。かかる拡大比ωは、既製杭１０の施工前に行う事前の地質調査結果や統計データ、過去の施工データ等の既製杭１０の施工に係る所定のデータに基づいて設計値が設定される。しかしながら、実際の施工現場で杭孔３を掘削した際に、地盤ＧＮの地層構成や土質が事前の調査結果と異なることがあり、当該拡大比ωの設定値のままで既製杭１０を施工すると、オーバースペックや高止まりを発生させる可能性がある。
【００３９】
このように、実際の施工現場における地盤ＧＮの地層構成や土質が事前の調査結果と異なったり、地盤強度が予測しにくい環境や地盤強度にバラツキが大きい環境において、地盤強度と既製杭１０の支持力を適合させることが難しい。すなわち、既製杭１０を施工する際には、実際の施工現場における地盤ＧＮの地質状況を見極めて、適切な杭孔３の深さＬ、拡大掘削部５の拡大比ω、及び拡大掘削部長Ｌωを最適値にする必要がある。
【００４０】
特に、拡大掘削部５の拡大比ωは、根固め部１４の外径Ｄｅを決定する値となり、また、事前に求めた設計値と実際の施工現場における実測値との誤差が大きい場合に、いわゆるオーバースペックとなって、材料等のコスト面や施工作業の効率面等において好ましくない。すなわち、所望の既製杭１０の先端支持力を確保するために、根固め部１４の長さＬｄは、硬化剤となるセメントミルクの投入量を調整することによって適宜調整できる。
【００４１】
しかしながら、根固め部１４の外径Ｄｅは、掘削部５の内径Ｄｅによって直接決まるので、拡大掘削部５を掘削後に調整することが難しい。換言すると、オーバースペックとならないようにした上で、所望の既製杭１０の先端支持力を確保するためには、拡大掘削部５の拡大比ωの最適値を求めることが極めて重要となる。また、当該拡大比ωの最適値を求めるには、実際の施工現場となる地盤ＧＮでの載荷試験の結果に基づいて、当該最適値を効率的に求めることが重要となる。
【００４２】
このため、本実施形態では、以下で説明する施工システム１００（図２参照）による基礎杭の施工方法を実施して、実際の施工現場における実測値を踏まえて、より効率良く確実に拡大比ωの最適値を求めて、オーバースペックを低減させている。また、既製杭１０を地盤ＧＮに建て込む際におけるオーバースペックや高止まりを抑制して、当該既製杭１０からなる杭基礎１を施工する際のコストを低減し、かつ施工作業の効率を向上させるようにしている。
【００４３】
また、本実施形態では、根固め部１４の拡大比ω、すなわち拡大掘削部５の拡大比ωは、拡大掘削部５の内径をＤｅ、既製杭１０の凸部１２の外径Ｄｏｎに所望のクリアランス値ｘを加算して求めた外径設計値Ｄｓ（Ｄｓ＝Ｄｏｎ＋ｘ）を用いて、下記の式（１）により定義される。
ω＝Ｄｅ／Ｄｓ  ・・・・・（１）
【００４４】
本実施形態において、拡大比ωは、例えば１．０〜２．０の範囲で設定されているが、拡大比ωの上限値は、２．０に限定されるものではない。また、本実施形態では、既製杭１０や杭孔３、拡大掘削部５の設計誤差等を考慮した上でより好適な拡大掘削部５の拡大比ωを求めるために、上記式（１）の分母には、既製杭１０の先端部１０ａの外径Ｄｏｎの値でなく、当該外径Ｄｏｎに調整値となる所望のクリアランス値ｘを加算して求めた外径設計値Ｄｓを用いている。すなわち、本実施形態では、拡大比ωの算出に使用する既製杭１０の先端部１０ａの所定位置における外径設計値Ｄｓとして、既製杭１０の先端部１０ａに設けられる凸部１２の外径Ｄｏｎに所望のクリアランス値ｘを加算して求めた値を用いる。
【００４５】
クリアランス値ｘは、既製杭１０が施工される地盤強度を示すＮ値や過去の施工データ、土質データ等の施工に係る所定のデータに基づいて適宜決定される。例えば、既製杭１０の先端部１０ａの外径Ｄｏｎが１．０ｍの場合に、クリアランス値ｘは、０．０５ｍ〜０．１ｍのものが使用される。なお、クリアランス値ｘは、Ｎ値等によっては、０となることもある。また、クリアランス値ｘは、最大で０．２ｍである。さらに、本実施形態では、図１に示すように、既製杭１０として節杭が使用されているので、既製杭１０の外径Ｄｏｎとして、凸部１２の外径が使用されているが、既製杭１０がストレート杭の場合には、当該ストレート杭の軸部の外径が使用される。
【００４６】
次に、本発明の第１の実施形態に係る基礎杭の施工システムの構成について、図面を使用しながら説明する。図２は、本発明の一実施形態に係る基礎杭の施工システムの全体構成を示すブロック図である。なお、図２では、杭孔に設ける基礎杭として既製杭に適用した場合について説明しているが、本実施形態に係る基礎杭の施工システムは、場所打ち杭を杭孔に打設する際にも適用可能である。
【００４７】
図２に示すように、本実施形態に係る基礎杭の施工システム１００は、ユーザが保有するコンピュータ１０１が既製杭１０の施工に係る所定のデータを記憶するデータベースを有するデータベースサーバにアクセスして検索処理を行いながら、拡大掘削部５の拡大比ωの最適値を求める。なお、本明細書中において、「ユーザ」とは、既製杭１０等の基礎杭の設計又は施工業務を行う者をいう。また、「コンピュータ」とは、例えば、スーパーコンピュータ、汎用コンピュータ、オフィスコンピュータ、制御用コンピュータ、パソコン、携帯情報端末等の各種演算処理が可能な演算装置を備えた情報端末装置をいう。
【００４８】
本実施形態の施工システム１００は、底部側に内径を拡大した拡大掘削部５が形成された杭孔３に既製杭１０を建て込む際に使用され、コンピュータ１０１と、設計支持力測定装置１２８と、掘削装置１３０とを備える。当該施工システム１００は、既製杭１０を建て込む実際の施工現場における設計支持力測定装置１２８の測定データ等に基づいて、コンピュータ１０１で最適な拡大比ωを算出して、当該拡大比ωに基づいて掘削装置１３０で拡大掘削部５を有する杭孔３を掘削する。なお、施工システム１００の構成は、図２に限定されず、その構成要素の一部を省略したり、他の構成要素を追加する等の種々の変形実施が可能である。
【００４９】
コンピュータ１０１は、図２に示すように、記憶部１０２、ＣＰＵ（ Central Processing Unit ）１１０、入力部１２０、出力部１２２、通信部１２４、ＲＯＭ（Read Only Memory）１０８、ＲＡＭ（Random access Memory）１０６、及び記憶媒体１０４を備え、これらの構成要素がシステムバス１２５を介して相互に電気的に接続されている。従って、ＣＰＵ１１０は、記憶部１０２、ＲＯＭ１０８、ＲＡＭ１０６、記憶媒体１０４へのアクセス、入力部１２０に対する操作状態の把握、出力部１２２に対するデータの出力、通信部１２４を介したインターネット１２６に対する各種情報の送受信等を行える。
【００５０】
記憶部１０２は、少なくとも既製杭１０等の基礎杭の施工に係る所定のデータを記憶する機能を有するデータサーバである。本実施形態では、記憶部１０２は、当該所定のデータとして、少なくとも既製杭１０や場所打ち杭２０（図９参照）が設けられる実際の施工現場における地盤ＧＮの土質データ、杭材及び施工仕様とそれを実際の施工現場で設計支持力測定装置１２８により載荷試験した測定データ、及び既製杭１０の過去の施工実績データをデータベース化して記憶している。
【００５１】
このような既製杭の施工に係る所定のデータに基づいて、拡大掘削部５の最適拡大比ωを設定することによって、より実際の施工現場の地盤ＧＮにおける地層構成情報、土質情報等を含む地質データ等に基づいた好適な最適拡大比ωで拡大掘削部５を形成できるようになる。また、これらのデータを記憶部１０２に蓄積することにより、既製杭１０を別の施工場所に建て込む際に、記憶部１０２に記憶された蓄積データを利用して、拡大掘削部５の拡大比ωと拡大掘削部長Ｌωの最適値をより高精度に求められるようになる。
【００５２】
ＣＰＵ１１０は、通信部１２４を介して受信したデータや、ＲＯＭ１０８や記憶媒体１０４に記憶されている各種プログラムに従って、施工システム１００に備わる各構成要素の動作を制御する機能を有する。また、ＣＰＵ１１０は、これら各種処理を実行する際に、必要なデータ等を一時的に記憶するＲＡＭ１０６に適宜記憶させる機能を有する。
【００５３】
本実施形態では、ＣＰＵ１１０は、既製杭１０の施工に係る所定のデータに基づいてコンピュータで演算処理して、拡大掘削部５の拡大比ωを求めるために必要となる各種演算処理を行う演算部として機能する。すなわち、ＣＰＵ１１０は、少なくとも当該所定のデータに基づいてコンピュータ１０１で演算処理して、既製杭１０の先端部１０ａの所定位置における外径設計値Ｄｓに対する拡大掘削部５の内径Ｄｅの割合を示す拡大比ωを求める機能を有する。具体的には、ＣＰＵ１１０は、既製杭１０の先端部１０ａの外径Ｄｏｎに所望のクリアランス値ｘを加算して求めた外径設計値Ｄｓに対する拡大掘削部５の内径Ｄｅの割合を示す拡大比ωを求める機能を有する。
【００５４】
また、本実施形態では、ＣＰＵ１１０は、設定部１１２と、判定部１１４と、決定部１１６とを備える。なお、本明細書中において、既製杭１０の施工に係る「所定のデータ」とは、少なくとも既製杭１０が建て込まれる実際の施工現場における地質調査によって予め得られた地盤ＧＮの土質データ、当該施工現場で実施した設計支持力測定装置１２８による載荷試験の測定データ、及び既製杭１０の過去の施工実績データ等の各種データをいう。すなわち、「所定のデータ」とは、既製杭１０を施工する過程で、拡大掘削部５を有する杭孔３を掘削する際に、当該拡大掘削部５の拡大比ωや拡大掘削部長Ｌωの最適値ωopt、Ｌωoptを決めるのに必要となる各種データをいい、杭種を決定する上でも利用される。
【００５５】
設定部１１２は、施工システム１００で既製杭１０を施工する過程において、既製杭１０の施工に係る所定のデータに基づいて、既製杭１０の設計荷重（柱荷重）Ｐや当該杭の設計支持力Ｒ、拡大掘削部５の拡大比ω、拡大掘削部長Ｌω等の設定を要する各種データを算出する機能を有する。本実施形態では、設定部１１２は、少なくとも既製杭１０の施工に係る所定のデータに基づいて、拡大掘削部５の拡大比ωを異なる値で複数設定する機能を有する。具体的には、設定部１１２は、基礎杭の施工に係る所定のデータに基づいて、かかる拡大比として、その最適値となる設計値拡大比と当該設計値拡大比に所定の値を加算した上側拡大比、及び設計値拡大比に所定の値を減算した下側拡大比とそれぞれ異なる値で複数設定する機能を有する。また、本実施形態では、拡大比ωに対応する拡大掘削部長Ｌωも複数設定する機能を有する。
【００５６】
判定部１１４は、施工システム１００で既製杭１０を施工する過程において、既製杭１０の施工に係る所定のデータに基づいて設定された各種データの妥当性を判定する機能を有する。本実施形態では、判定部１１４は、少なくとも設計支持力測定装置１２８で測定された設計支持力Ｒのそれぞれについて、当該設計支持力Ｒと使用する基礎杭となる既製杭１０の本数Ｊとの積が、既製杭１０により形成される杭基礎１に作用する所望の設計荷重（柱荷重）Ｐ以上であるか否かについて判定する機能を有する。
【００５７】
決定部１１６は、判定部１１４での判定結果に基づいて、既製杭１０の施工に係る所定のデータに基づいて設定された各種データの最適値を決定する機能を有する。本実施形態では、決定部１１６は、載荷試験で複数の拡大比ωにおける設計支持力Ｒを測定する場合には、少なくとも判定部１１４で設計支持力Ｒと既製杭１０の本数Ｊとの積が所望の設計荷重（柱荷重）Ｐ以上である条件を満たす拡大比ωのうち、最小の拡大比ωを拡大掘削部５を形成するための最適拡大比ωoptに決定する機能を有する。また、決定部１１６は、載荷試験で一の拡大比ωにおける設計支持力Ｒを測定する場合には、設計支持力Ｒと既製杭１０の本数Ｊとの積が所望の設計荷重以上である条件を満たしたときに当該一の拡大比ωを拡大掘削部５を形成するための最適拡大比ωoptに決定する機能を有する。さらに、本実施形態では、決定部１１６は、最適拡大比ωoptに対応する最適拡大掘削部長Ｌωoptも決定する機能を有する。
【００５８】
入力部１２０は、既製杭１０の施工に係る所定のデータ等の各種データを入力する機能を有し、例えば、マウスやキーボード、タッチパネル等が用いられる。本実施形態では、入力部１２０により、例えば、設定部１１２、判定部１１４、決定部１１６を作動させる際の文字入力や、設計支持力測定装置１２８の測定データの入力が行われる。また、本実施形態では、入力部１２０は、少なくとも既製杭１０の施工に係る所定のデータに基づいた拡大掘削部５の拡大比ωや拡大掘削部長Ｌωの最適値ωopt、Ｌωoptを求める際に必要なデータ等を入力するときにも使用される。すなわち、入力部１２０は、記憶部１０２に記憶される各種データを入力する際や、拡大比ωや拡大掘削部長Ｌωの最適値ωopt、Ｌωoptを求めるための各種データを入力する際に使用される。
【００５９】
出力部１２２は、ＣＰＵ１１０による演算結果やデータベースとなる記憶部１０２の情報等を出力する機能を有する。出力部１２２としては、例えば、表示モニタ等が用いられる。本実施形態では、出力部１２２により、例えば、設定部１１２、判定部１１４、決定部１１６を作動させる際の画面表示が行われる。
【００６０】
記憶媒体１０４は、コンピュータ１０１により読み取り可能な媒体であり、プログラムやデータ等を格納する機能を有する。また、当該記憶媒体１０４の機能は、光ディスク（ＣＤ、ＤＶＤ）、ＨＤＤ、或いはＵＳＢ等の各種メモリ等により実現できる。記憶媒体１０４には、本実施形態に係る施工システム１００の各構成要素の機能を実現させるためのプログラムが、コンピュータ１０１で読み取り可能に記憶されている。このため、当該プログラムによって、本実施形態に係る既製杭１０の施工方法における各工程を、当該施工システム１００の各構成要素の機能を実現させることによって実行させるようになる。なお、当該プログラムにより実行される本実施形態に係る既製杭１０の施工方法の詳細については、後述する。
【００６１】
設計支持力測定装置１２８は、既製杭１０を建て込む実際の施工現場における地盤ＧＮに形成された試験用杭孔３´に試験用の既製杭１０´（以下、試験杭１０´という）を施工してから載荷試験を実施して、当該試験杭１０´の極限支持力を測定する機能を有する。本実施形態では、設計支持力測定装置１２８は、設定部１１２で設定された複数の拡大比ωの中から選択した一又は複数の拡大比ωのケースについて、実際の施工現場において、それぞれ載荷試験を実施して、当該一又は複数の拡大比ωにおける既製杭１０の極限支持力をそれぞれ測定する。
【００６２】
具体的には、設計支持力測定装置１２８は、設定部１１２で設定された複数の拡大比ωの中から選択した一又は複数の拡大比ωのケースに対応する試験杭１０´の載荷試験を実際に既製杭１０が建て込まれる施工現場において実施して、試験杭１０´の極限支持力を測定する。また、設計支持力測定装置１２８は、試験杭１０´の極限支持力を測定する過程において、既製杭１０の施工前に試験用杭孔３´をボーリングした際に、既製杭１０を施工する地盤ＧＮの地質データやＮ値を確認する際にも利用される。なお、設計支持力測定装置１２８は、載荷試験装置と称する場合もある。
【００６３】
掘削装置１３０は、地盤ＧＮに所望の径と深さを有する杭孔３を掘削する機能を有する。掘削装置１３０として、周囲にスクリュー状の掘削刃１３２が設けられた掘削ロッド１３１と当該掘削ロッド１３１の先端側に外径方向に拡大可能な可動掘削部１３４が設けられたアースオーガ等が使用される。本実施形態では、掘削装置１３０で杭孔３を掘削する際には、ＣＰＵ１１０の決定部１１６で決定された拡大掘削部５の最適拡大比ωoptと拡大掘削部５の最適拡大掘削部長Ｌωoptに基づいて拡大掘削部５を形成する。
【００６４】
このように、本実施形態の施工システム１００によれば、既製杭１０を実際に建て込む施工現場で実施した載荷試験の試験データの解析結果を反映させながら、なるべく少ない回数の載荷試験で杭孔３の底部側に形成される拡大掘削部５の最適拡大比ωoptを設定することができる。このため、既製杭１０を施工する過程において、実際の施工現場における地盤強度に適合させた上で、拡大掘削部５を形成する際におけるオーバースペックや高止まりを効率的かつ経済的に低減できる。
【００６５】
また、複数の拡大比ωを設定してから、これらの拡大比ωの中から最適値ωoptを決める際に行われる載荷試験の回数を必要以上に多くしないで、すなわち、より少ない載荷試験回数で当該最適値ωoptを決定できる。このため、時間的にも、費用的にも多くの負担を要する載荷試験の回数を減らすことによって、既製杭１０を施工する際における労力、時間、及び費用コストを低減できるので、より効率的かつ経済的な既製杭１０の設計と施工を行えるようになる。
【００６６】
次に、本発明の一実施形態に係る基礎杭の施工方法の概略について、図面を使用しながら説明する。図３は、本発明の一実施形態に係る基礎杭の施工方法の概略を示すフロー図である。
【００６７】
本発明の一実施形態に係る基礎杭の施工方法は、図３に示すように、底部側に内径を拡大した拡大掘削部５が形成された杭孔３に既製杭１０を建て込む既製杭１０の施工過程において、特に、実際に既製杭１０を杭孔３に建て込む施工現場で実施した載荷試験の測定結果に基づいて、より好適な拡大掘削部５の最適拡大比ωoptを求めることに主眼を置いている。なお、図３では、杭孔３に設ける基礎杭として既製杭１０に適用した場合について説明しているが、本実施形態に係る基礎杭の施工方法は、場所打ち杭の施工にも適用可能である。
【００６８】
まず、設計荷重（柱荷重）Ｐを設定する（工程Ｓ１０）。設計荷重（柱荷重）Ｐは、杭基礎１の上に建てられる建物の自重、上載荷重等に基づいて所望の大きさに設定される。次に、既製杭１０の設計支持力Ｒと杭本数Ｊを設定する（工程Ｓ１１）。既製杭１０の設計支持力Ｒと杭本数Ｊは、下記の条件式（２）を満たすように設定される。
杭本数Ｊ×杭の設計支持力Ｒ≧マージンＭ×設計荷重（柱荷重）Ｐ・・・・（２）
【００６９】
杭の設計支持力Ｒは、例えば、下記の式（３）から算出される。
設計支持力Ｒ＝１／μ×｛αＮaＡp＋(β・Ｎs・Ｌs+γ・ｑｕ・Ｌc)・Φ}  （３）
【００７０】
上記式（３）において、μは安全率、αは杭先端支持力係数、Ｎaは杭先端部のＮ値の平均値、Ａpは杭先端面積、βは砂質・礫質地盤中の杭周面摩擦力係数、Ｎsは杭周囲の地盤のうち砂質地盤のＮ値の平均値、Ｌsは杭周囲の地盤のうち砂質・礫質地盤に接する長さの合計、γは粘土質地盤中の杭周面摩擦力係数、ｑuは杭周囲の地盤のうち粘土質地盤の一軸圧縮強さの平均値、Ｌcは杭周囲の地盤のうち粘土質地盤に接する長の合計、Φは杭の周長を示す。なお、上記式（３）より算出される杭の設計支持力Ｒを、以下では設計支持力Ｒの計算値という。
【００７１】
また、杭の設計支持力Ｒの計算値と杭本数Ｊは、設計荷重（柱荷重）Ｐと略同一となる杭１本当たりの設計支持力Ｒの計算値と杭本数Ｊの最適な組み合わせとなるように設定する。基本的には、杭本数Ｊを減らすように杭の設計支持力Ｒの計算値と杭本数Ｊを設定するが、コスト等を比較して柱ごとに最も効果的（経済的）な杭本数Ｊと杭の設計支持力Ｒの計算値を設定する。なお、余裕度を示すマージンＭは、設計条件等により決定されるが、通常では、１以上の値であり、一般的に１．１程度の値が用いられるが、Ｍ＝１．１に限定されるものではない。
【００７２】
以下で、式（３）の右辺を構成する各値の一例を示す。なお、以下で示す値は一例であり、この値に限定されるものではない。
【００７３】
安全率μは、設計条件等に基づいて適宜決定される値であって、例えば２や２．５、３である。
【００７４】
杭先端支持力係数αは、砂質地盤、礫質地盤の場合において、例えば、拡大比ωを用いて、下記で示す式（４）から算出される。
α＝２４０ω１．５＋９０ω……（４）
【００７５】
また、粘土質地盤の場合において、例えば、下記で示す式（５）から算出される。
α＝２１０ω１．２５＋９０ω……（５）
【００７６】
杭先端部のＮ値の平均値Ｎaは、杭先端地盤が砂地盤、礫質地盤の場合において下記の式（６）より算出する。
Ｎa＝（Ｎｕ＋３ＮＬ）／４・・・・（６）
【００７７】
但し、Ｎaは３以上とし、Ｎa ＞６０ではＮa を６０とする。ここで、上記式（６）で示されるＮｕは、杭先端から上方へ２ｍの位置までの間のＮ値の平均値、ＮＬは、杭先端から下方へ（Ｄｅ＋Ｄｏｎ）の位置までの間のＮ値の平均値である。
【００７８】
一方、杭先端部の平均値Ｎa は、杭先端地盤が粘土質地盤の場合において、下記の式（７）より算出する。
Ｎa ＝（Ｎｕ＋２ＮＬ）／３・・・・（７）
【００７９】
但し、Ｎa ＞５８．３では、当該Ｎaは、上記式（７）で算出せずに、Ｎa を５８．３とする。
【００８０】
杭先端面積Ａpは、Ａp＝π・（Ｄon／２）２から算出する。
【００８１】
砂質・礫質地盤中の杭周面摩擦力係数βは、杭のストレート部分においてβ＝５〜８である。また、杭の節部分においてβ＝９．５ωや、β・Ｎs＝（３０＋５．５Ｎs）・ωを満たす値である。
【００８２】
杭周囲の地盤のうち、砂質地盤の平均値Ｎsは、１以上とし、Ｎs＞３０では、Nsを３０とする。一方、杭周囲の地盤のうち、砂質・礫質地盤に接する長さの合計Ｌsは、杭先端から上方へ２ｍの位置までの間は、除いて算出する。
【００８３】
粘土質地盤中の杭周面摩擦力係数γは、杭のストレート部分において、β＝０．７〜９．０である。また、杭の節部分においてγ＝１．０ωやγ・ｑu＝（２０＋０．５ｑu）・ωを満たす値である。
【００８４】
杭周囲の地盤のうち、粘土質地盤の一軸圧縮強さの平均値ｑuは、１０ｋＮ／ｍ２以上とし、ｑｕ＞２００ｋＮ／ｍ２では、ｑｕを２００ｋＮ／ｍ２とする。杭周囲の地盤のうち、粘土質地盤に接する長さの合計Lcは、杭先端から上方へ２ｍの位置までの間は、除いて算出する。
【００８５】
杭の周長Φは、Φ=π・Ｄにて算出する。ここで、Ｄは杭径（ｍ）である。節杭の場合は節径とし、拡頭杭を含むストレート杭の場合は、軸部径とする。
【００８６】
なお、式（３）中における安全率μ、杭先端支持力係数α、杭周面摩擦力係数β,γ等は、地質等の現場状況に応じて適宜、設定される。
【００８７】
工程Ｓ１１が終わったら、次に、拡大掘削部５の拡大比ωの計算値を決めるために、既製杭１０に係る各種データを検討して、それぞれを調整する（工程Ｓ１２）。本工程Ｓ１２では、検討する既製杭１０に係る各種データとして、具体的に、施工される既製杭１０の杭長Ｌ、杭径Ｄ（本実施形態では、節径Ｄｏｎ）、ＰＨＣ杭、ＲＣ杭、ＰＲＣ杭、鋼杭、ＳＣ杭、節杭等の杭種、先端根固め部１４を形成するための拡大掘削部５の拡大比ω、及び拡大掘削部長Ｌω等が挙げられる。前述した式（１）に示すように、本実施形態では、拡大比ωは、既製杭１０の先端部１０ａの外径Ｄｏｎに所望のクリアランス値ｘを加算して求めた外径設計値Ｄｓに対する拡大掘削部５の内径Ｄｅの割合を示す。
【００８８】
一般に、杭長Ｌを長く、杭径Ｄを大きくし、かつ拡大比ωを大きく、拡大掘削部長Ｌωを長くすると、既製杭１０の支持力が増大する。既製杭１０の支持力を増大させると、当該既製杭１０のコンクリート強度をアップさせたり、鋼管の板厚をアップさせる等して材料強度をアップさせる必要がある。また、施工時に油圧拡大装置等の施工機材を必要とする。このため、施工機材のスペックが上がりコストが嵩む。
【００８９】
なお、本実施形態では、工程Ｓ１１の後に工程Ｓ１２を実施する場合について説明したが、工程Ｓ１１と工程Ｓ１２とを同時に実施してもよい。すなわち、杭本数Ｊ及び杭の設計支持力Ｒの計算値を設定すると同時に、杭長Ｌ、杭径Ｄ、杭種、拡大比ω及び拡大掘削部長Ｌωを設定してもよい。
【００９０】
工程Ｓ１２で調整した既製杭１０に係る各種データに基づいて求めた最適値となる設計値拡大比ωdと拡大掘削部長Ｌωdを設定する（設定工程Ｓ１３）。その後、設計値拡大比ωdに対して拡大比を小さくしてコストを優先させた拡大比ωc（ωc＜ωd）、設計値拡大比ωdに対して拡大比を大きくして安全性を重視した拡大比ωs（ωs＞ωd）をそれぞれ設定する（設定工程Ｓ１４）。また、本実施形態では、工程Ｓ１４において、拡大掘削部長Ｌωdに対して拡大掘削部長を短くしてコストを優先した拡大掘削部長Ｌωc（Ｌωc＜Ｌωd）と、拡大掘削部長Ｌωdに対して拡大掘削部長を長くして安全性を重視した拡大掘削部長Ｌωs（Ｌωs＞Ｌωd）をそれぞれ設定する。
【００９１】
なお、拡大掘削部５の設計値拡大比ωdと拡大掘削部長Ｌωdは、地盤調査で作成される地盤柱状図によるデータ、施工実績、過去の蓄積データ等に基づいて設定される。また、本実施形態では、コストを優先した拡大比ωcは、設計値拡大比ωdから所定の値を減算した下側拡大比として算出され、安全性を重視した拡大比ωsは、設計値拡大比ωdに所定の値を加算した上側拡大比として算出される。具体的には、拡大比ωc、拡大比ωsは、それぞれ下記に示す式（８）、式（９）から算出して設定する。
ωc＝ωd−σ  ……（８）
ωs＝ωd＋σ  ……（９）
【００９２】
ここで、式（８）及び（９）で所定の値として加算、減算されるσは、偏差であり、例えば０．１〜０．３である。当該偏差は、地盤調査で作成される地盤柱状図によるデータ、施工実績、過去の蓄積データ等に基づいて設定される。
【００９３】
本実施形態では、設定工程Ｓ１３、Ｓ１４において、拡大掘削部５の拡大比ωを既製杭１０の施工に係る所定のデータに基づいて異なる値で複数設定される。具体的には、少なくとも所定のデータに基づいて最適値に設定された設計値拡大比ωdと、設計値拡大比ωdより所定の値を減算して値を小さくしたコスト優先拡大比ωcと、設計値拡大比ωdに所定の値を加算して値を大きくした安全性優先拡大比ωsとを設定する。また、各拡大比ωd、ωc、ωsのケースについて、それぞれ拡大掘削部長Ｌωd、Ｌωc、Ｌωsをそれぞれ設定する。
【００９４】
なお、本実施形態では、拡大比ω及び拡大掘削部Ｌωをそれぞれ３通りずつ設定しているが、拡大比ωや拡大掘削部長Ｌωの設計値の妥当性を精査するためには、少なくとも２通り以上を設定していればよく、より当該設計値の妥当性を精査する場合には、４通り以上設けてもよい。また、本実施形態では、拡大比ω及び拡大掘削部長Ｌωをそれぞれ３通りずつ設定しているが、少なくとも拡大比ωの妥当性を検討する必要があるので、拡大比ωのみを複数通り設けるようにしてもよい。
【００９５】
このように、本実施形態では、設定工程Ｓ１３、Ｓ１４において、設計値拡大比ωdと、当該設計値拡大比ωdより小さい拡大比ωcと、設計値拡大比ωdより大きい拡大比ωsとを設定している。このため、事前に計算で求めた設計値拡大比ωdと、施工現場で実施される載荷試験で測定した実測値に基づいて求められる拡大比ωとの違いが生じた場合においても、設計値拡大比ωdの妥当性をより精査した上で最終的な最適拡大比ωoptを決められるようになる。また、各拡大比ωd、ωc、ωsのそれぞれのケースに対応した拡大掘削部長Ｌωd、Ｌωc、Ｌωsを求めることによって、拡大掘削部長Ｌωも含めた設計値の妥当性も精査した上で最終的な拡大掘削部５の大きさを確保することができる。
【００９６】
設定工程Ｓ１３、Ｓ１４を終えると、次に試験杭１０´の施工を実施する（試験杭施工工程Ｓ１５）。試験杭１０´の施工は、実際に既製杭１０を建て込む施工現場の地盤ＧＮで行う。試験杭施工工程Ｓ１５においては、各拡大比ωd、ωc、ωsに対応した試験杭１０´の施行を全て行う場合と、必要に応じて別々に行う場合がある。試験杭施工工程Ｓ１５の詳細については、後述する。
【００９７】
次に、これら複数の拡大比ωd、ωc、ωsの中から選択した一又は複数の拡大比のケースについてそれぞれ載荷試験を実施して、当該一又は複数の拡大比ωにおける既製杭１０の設計支持力Ｒをそれぞれ測定する（設計支持力測定工程Ｓ１６）。本実施形態では、設計値の妥当性を精査するために、拡大比ω及び拡大掘削部Ｌωをそれぞれ３通りずつ設定しているが、これらのケースについて全て載荷試験を実施すると、時間的にも、費用的にも負担が大きい。このため、本実施形態に係る既製杭１０の施工方法では、実際に既製杭１０を杭孔３に建て込む施工現場における載荷試験を必要最小限の回数で抑えるために、載荷試験を実施する手順に工夫を凝らしている。なお、設計支持力測定工程Ｓ１６の詳細については、後述する。
【００９８】
設計支持力測定工程Ｓ１６を終えると、次に当該設計支持力測定工程Ｓ１６で測定された設計支持力ＲのそれぞれＲωｉ（Ｒωｉは、Ｒωd、Ｒωc、Ｒωsのうちの少なくとも１つ）について、当該設計支持力Ｒωｉと使用する既製杭１０の本数Ｊとの積が求められる。そして、当該積が既製杭１０により形成される杭基礎１に作用する所望の設計荷重（柱荷重）Ｐ以上であるか否かについての判定が行われる（設計支持力判定工程Ｓ１７）。本実施形態では、載荷試験を実施した拡大比ωのケースについて、それぞれ設計支持力Ｒωｉが下記の式（１０）の条件式を満たすか否かの判定が行われる。
杭本数Ｊ×設計支持力Ｒωｉ≧マージンＭ×設計荷重（柱荷重）Ｐ・・・・（１０）
【００９９】
次に、設計支持力判定工程Ｓ１７において、設計支持力Ｒωｉと使用する既製杭１０の本数Ｊとの積が所望の設計荷重（柱荷重）Ｐ以上、すなわち、マージンＭと設計荷重（柱荷重）Ｐとの積以上である条件を満たす拡大比ωd、ωc、ωsのうち、最小の拡大比ωｉを拡大掘削部５を形成するための最適拡大比ωoptに決定する（最適拡大比決定工程Ｓ１８）。本実施形態では、最適拡大比決定工程Ｓ１８において拡大比ωと当該拡大比ωに対応する拡大掘削部長Ｌωの最適値ωopt、Ｌωoptが決められる。そして、杭孔３を掘削する過程で最適拡大比ωopt及び最適拡大掘削部長Ｌωoptに基づいて、拡大掘削部５を形成する（拡大掘削部形成工程Ｓ１９）。その後は、掘削された杭孔３に既製杭１０を建て込んで施工するための各種工程が行われる。
【０１００】
このように、本実施形態の施工方法では、既製杭１０を実際に建て込む施工現場で実施した載荷試験の試験データを反映させながら、なるべく少ない回数の載荷試験で杭孔３の底部側に形成される拡大掘削部５の最適拡大比ωoptを設定することができる。このため、載荷試験の手間及びコストを低減しつつ、実際の施工現場での測定結果を反映させて最適拡大比ωoptを決定するので、拡大掘削部５を形成する際におけるオーバースペックを確実に低減することができる。また、本実施形態の施工方法では、既製杭１０の高止まりを確実に防止できるので、設計深度位置に確実に施工することができる。さらに、地盤強度に合わせて、杭の種類や杭径、杭長、先端根固め部の拡大比、先端根固め部の拡大掘削部長等に応じて杭の支持力を設定できるので、既製杭１０の最適かつ経済的な設計と施工を行うことができる。
【０１０１】
なお、設定工程Ｓ１４において、既製杭の施工に係る所定のデータ等に基づいて拡大比ωc、ωsを設定する方法として、以下に記載する方法（Ａ）乃至（Ｃ）によっても設定することができる。
【０１０２】
（方法（Ａ）による設定）
杭の極限支持力に基づき、以下の手順により設定する。この手順について下記の表１を用いて説明する。
【０１０３】
【表１】
2015129060.tif 000003
【０１０４】
まず、地質条件、荷重条件等に基づいて、前述したような杭設定のコスト比較により、表１に示すように、設計値拡大比ωd（表１ではωd＝１．３）、拡大掘削部長Ｌωd（Ｌωd＝１０ｍ）、安全率μd（μd＝２．５）及び設計支持力Ｒωd(計算値)（Ｒωd＝３６００ｋＮ）を設定する。このとき、安全率μは、載荷試験で確認すべき設計支持力に対する倍率や過去の実績データ等に基づいて設定する。表１の場合、載荷試験において設計支持力の２．５倍を確認することを想定している。
【０１０５】
次に、設定した設計支持力Ｒωd（計算値）及び安全率μｄ（＝２．５）を下記で示す式（１１）に代入して、極限支持力Ｒｕｄ（Ｒｕｄ＝９０００ｋＮ）を算出する。
Ｒｕｄ＝Ｒωd(計算値)×μｄ  ……（１１）
【０１０６】
次に、拡大比ωc、ωsのケースにそれぞれ対応する安全率μｃ、μｓ（μｃ＝２、μｓ＝３）を設定する。なお、安全率μc＝２、μs＝３は、拡大比ωc、ωsを設定する際にのみ適用されるものであり、杭の他の仕様、例えば設計支持力Ｒ（計算値）等を設定する際には、適用されない。即ち、杭の他の仕様は、安全率μ＝２．５にて算出される。
【０１０７】
続いて、前述で算出した設計支持力Ｒωd(計算値)及び各安全率μc、μsを下記で示す式（１２）及び式（１３）にそれぞれ代入して、極限支持力Ｒuc、Ｒus（Ｒuc＝７２００ｋＮ、Ｒus＝１０８００ｋＮ）を算出する。
Ｒuc＝Ｒωd(計算値)×μc  ……（１２）
Ｒus＝Ｒωd(計算値)×μs  ……（１３）
【０１０８】
そして、杭の仕様(杭径、杭長等)を変更することなく、極限支持力Ｒuc（Ｒuc＝７２００ｋＮ）を満たす拡大比ωc（ωc＝１．１）及び拡大部長Ｌωc（Ｌωc＝８ｍ）を算出する。
【０１０９】
また、極限支持力Ｒucと同様に、極限支持力Ｒus（Ｒus＝１０８００ｋＮ）を満たす拡大比ωs（ωs＝１．５）及び拡大掘削部長Ｌωs（Ｌωs＝９ｍ）を算出する。
【０１１０】
（方法（Ｂ）による設定）
前述した式（３）より算出される杭の設計支持力Ｒ（計算値）と、載荷試験によって測定される杭の設計支持力Ｒとの関係に基づいて設定する。なお、載荷試験によって測定される杭の設計支持力Ｒを以下、設計支持力Ｒ（測定値）という。
【０１１１】
図４は、杭の設計支持力Ｒ（計算値）と設計支持力Ｒ（測定値）との関係を示す図である。図４中の一点鎖線は、設計支持力Ｒ（計算値）と設計支持力Ｒ（測定値）とが１対１の関係を示す場合の直線（図中の凡例では、Ｒac＝Ｒatと示す）である。
【０１１２】
図４に示すように、杭の設計支持力Ｒ（測定値）は、設計支持力Ｒ（計算値）よりも大きくなる。設計支持力Ｒ（測定値）と設計支持力Ｒ（計算値）との間には、相関関係が確認される。本実施形態において、複数の設計支持力Ｒ（計算値）に対する各設計支持力Ｒ（測定値）の比率（測定値／計算値）の平均値（図４中の点線）は、例えば約１．２倍となっている。
【０１１３】
その平均値や平均値−１．０６σよりコスト優先の拡大比ωcを検討して設定する。例えば、平均値の値１．２を採用すると、設計値拡大比ωdによる極限支持力の計算値が６０００ｋＮの場合に、極限支持力が６０００ｋＮを値１．２で除することにより５０００ｋＮとなる拡大比ωcを設定する。
【０１１４】
また、拡大比ωsは、実績の中から設計支持力Ｒ（測定値）を下回ったものにより、同一又は最低値より設定する。例えば、設計支持力Ｒ（計算値）を下回った設計支持力Ｒ（測定値）のデータの設計支持力Ｒ（計算値）との比率（測定値／計算値）が０．９５であり、それを用いて拡大比ωsを設定しようとすると、設計値拡大比ωdによる極限支持力Ｒudの計算値が例えば６０００ｋＮの場合に、極限支持力Ｒudの計算値６０００ｋＮを０．９５で除することにより、６３２０ｋＮとなる拡大比ωsを設定する。
【０１１５】
（方法（ｃ）による設定）
地盤柱状図等を用いて、過去の先端支持力のデータに基づいて設定する。すなわち、過去の載荷試験のデータに基づいて杭の先端支持力を評価できる場合は、そのデータに基づいて設定する。
【０１１６】
次に、本実施形態の基礎杭の施工システムによる基礎杭の施工方法の詳細ついて、図面を使用しながら説明する。図５は、本発明の一実施形態に係る基礎杭の施工方法の詳細を示すフロー図である。図５では、特に拡大比ωの設定工程Ｓ１３、Ｓ１４を経てから、試験杭の設定、設計支持力の測定、当該設計支持力の妥当性の判定、及び最適拡大比の決定をするまでの詳細なフローについて説明する。
【０１１７】
図５に示すように、まず、実際に既製杭１０を建て込む施工現場の地盤ＧＮの近傍において、試験杭１０´の施工を実施する（試験杭施工工程Ｓ１５）。本実施形態では、各拡大比ωd、ωc、ωsに対応した試験杭１０´の施行を全て行う。
【０１１８】
次に、各拡大比ωd、ωc、ωsにそれぞれ対応する試験杭１０´のうち、既製杭１０に係る各種データに基づいて事前に求めた最適値となる設計値拡大比ωdに対応する試験杭１０´の載荷試験を実施する（工程Ｓ１６−１）。すなわち、本実施形態では、設計値拡大比ωdの妥当性の検討を最優先するために、設計値拡大比ωdのケースから載荷試験を実施して、設計値拡大比ωdに対応する設計支持力Ｒωdを測定する。
【０１１９】
設計支持力Ｒωdを測定したら、次に設計支持力判定工程Ｓ１７−１に移行して、設計値拡大比ωdに基づいて測定された設計支持力Ｒωdと既製杭１０の本数Ｊとの積が、既製杭１０により形成される杭基礎１に作用する所望の設計荷重（柱荷重）ＰとマージンＭとの積以上であるか否かについて判定する。すなわち、前述した条件式（１０）を満たすか否かについて検討する。
【０１２０】
設計支持力判定工程Ｓ１７−１で設計支持力Ｒωdと既製杭１０の本数Ｊとの積が、マージンＭと設計荷重（柱荷重）Ｐとの積以上である場合には、続いて設計支持力測定工程Ｓ１６−１で測定された設計支持力Ｒωdに基づいて予測設計支持力Ｒωc´を推定する（予測設計支持力推定工程Ｓ１７−１ａ）。予測設計支持力Ｒωc´は、設定した設計値拡大比ωd、拡大比ωcの各ケースについてそれぞれ算出した極限支持力Ｒud（計算値）、Ｒuc(計算値)と、載荷試験により測定された設計支持力Ｒωd（測定値）に基づいて算出した極限支持力Ｒud（測定値）との比から推定する。
【０１２１】
具体的には、下記で示す式（１４）を用いて推定する。
Ｒωc´＝Ｒud（測定値）／（Ｒud（計算値）／Ｒuc（計算値））・・・・・（１４）
【０１２２】
なお、拡大比ωによる影響を極限支持力の２／３とした場合は、下記で示す式（１５）を用いて推定する。
Ｒωc´＝｛Ｒud（測定値）−Ｒud（計算値）｝×２／３＋Ｒuc（計算値）・・・（１５）
【０１２３】
このようにすれば、設定工程Ｓ１３で設定した設計値拡大比ωdの妥当性をより精査した上でより好適な最適拡大比ωoptを確実に設定することができる。
【０１２４】
前述した式（１４）又は式（１５）より予測設計支持力Ｒωc´を推定する方法について、前述した表１及び下記の表２を用いて具体的に説明する。
【０１２５】
【表２】
2015129060.tif 000004
【０１２６】
前述した表１に示すように、拡大比ωd＝１．３のケースにおける安全率μdを２．５に、拡大比ωc＝１．１のケースにおける安全率μcを２に設定する。続いて、各拡大比ωd、ωc及び安全率μd、μcをそれぞれ前述した式（１１）及び式（１２）に代入して、極限支持力Ｒud（計算値）、Ｒuc（計算値）を算出する。（具体的には、極限支持力Ｒud（計算値）＝９０００ｋＮ、極限支持力Ｒuc（計算値）＝７２００ｋＮ）
【０１２７】
次に、表２に示すように、載荷試験により測定した設計支持力Ｒ（測定値）に基づいて極限支持力Ｒud（測定値）＝１１５００ｋＮを算出する。そして、算出した極限支持力Ｒud（計算値）、Ｒuc（計算値）及び極限支持力Ｒud（測定値）を前述した式（１４）に代入して、予測設計支持力Ｒωc´を算出する。このようにして、設計支持力測定工程Ｓ１６−１で測定された設計支持力Ｒωdに基づいて予測設計支持力Ｒωc´を推定して求める。
【０１２８】
すなわち、予測設計支持力推定工程Ｓ１７−１ａでは、設計支持力Ｒωd（計算値）と、実際の設計支持力Ｒωd（測定値）とを比較して、設計支持力Ｒωd（計算値）の補正値の候補となる当該計算値とのずれ具合を示す差分を把握する。そして、設計支持力Ｒωc（計算値）を当該差分だけ補正して予測設計支持力Ｒωc´を推定する。換言すると、予測設計支持力推定工程Ｓ１７−１ａでは、少なくとも設計支持力測定工程Ｓ１６で測定された設計支持力Ｒωd（実測値）と設定工程Ｓ１３にて設定された設計値拡大比ωdについて算出した設計支持力Ｒωd（計算値）との差分を算出し、下側拡大比となるコスト優先拡大比ωcについて算出した設計支持力Ｒωcに対して、当該差分の大きさを補正して予測設計支持力Ｒωc´を推定する。
【０１２９】
図５に示すように、予測設計支持力Ｒωc´を推定後には、予測設計支持力Ｒωc´が設計支持力Ｒωd（計算値）より大きいかの条件を満たすか否かについて検討する（予測設計支持力判定工程Ｓ１７−１ｂ）。すなわち、予測設計支持力判定工程Ｓ１７−１ｂでは、予測設計支持力推定工程Ｓ１７−１ａにて算出した予測設計支持力Ｒωc´が、設計支持力測定工程Ｓ１６にて設計値拡大比ωdに基づいて測定された設計支持力Ｒωd（実測値）より大きいか否かについて判定する。
【０１３０】
予測設計支持力判定工程１７−１ｂで予測設計支持力Ｒωc´が設計支持力Ｒωd（実測値）より大きい場合には、次に、コスト優先拡大比ωcのケースについて載荷試験を実施する（工程Ｓ１６−２）。そして、この載荷試験でコスト優先拡大比ωcに対応する設計支持力Ｒωc（測定値）を測定する。
【０１３１】
次に、杭本数Ｊと設計支持力Ｒωc(測定値)の積が、マージンＭと設計荷重（柱荷重）Ｐとの積以上であるか否かについて判定する（工程Ｓ１７−２）。そして、工程Ｓ１７−２で杭本数Ｊと設計支持力Ｒωc(測定値)の積が、マージンＭと設計荷重（柱荷重）Ｐとの積以上の条件を満たす場合に、コスト優先の拡大比ωcを最適拡大比ωoptと決定する（工程Ｓ１８−１）。当該工程Ｓ１８−１では、最適拡大比ωoptを決定すると同時に拡大比ωcに対応する工程Ｓ１４で定めた拡大掘削部長Ｌωcを最適拡大部長Lωoptと決定する。
【０１３２】
その後、工程Ｓ１９に移行して、工程Ｓ１８−１で決定した最適拡大比ωopt、最適拡大掘削部長Ｌωoptのケースに基づいて本杭施工を実施する。これにより、設計値拡大比ωdのケースに基づいて本杭施工を実施するよりも施工コストを低減することができる。
【０１３３】
一方、工程Ｓ１７−２での検討の結果、杭本数Ｊと設計支持力Ｒωc(測定値)の積が、マージンＭと設計荷重（柱荷重）Ｐとの積よりも小さい場合には、設計値拡大比ωdを最適拡大比ωoptに決定し、設計値拡大比ωdに対応する拡大掘削部長Ｌωdを最適拡大部長Ｌωoptと決定する（工程１８−２）。そして、工程Ｓ１９に移行して、最適拡大比ωopt、最適拡大掘削部長Ｌωoptのケースに基づいて、本杭施工を実施する。
【０１３４】
また、予測設計支持力判定工程Ｓ１７−１ｂでの検討の結果、予測設計支持力Ｒωc´が設計支持力Ｒωd（計算値）より小さい場合には、設計値拡大比ωdを最適拡大比ωoptに決定し、設計値拡大比ωdに対応する拡大掘削部長Ｌωdを最適拡大部長Ｌωoptと決定する（工程１８−２）。そして、工程Ｓ１９に移行して、最適拡大比ωopt、最適拡大掘削部長Ｌωoptのケースに基づいて、本杭施工を実施する。
【０１３５】
従って、この場合には、コスト優先の拡大比ωcのケースについての載荷試験を行わずに済ませられる。載荷試験は、時間及びコストを多く要するので、なるべく少ない回数で済ませることが好ましい。このため、予測設計支持力判定工程Ｓ１７−１ｂから工程Ｓ１８−２へ移行する際には、工程Ｓ１６−２の載荷試験を実施することは避けることが望ましい。具体的には、工程Ｓ１６−２を実施したにも関わらず、工程Ｓ１７−２において、杭本数Ｊと設計支持力Ｒωc(測定値)の積がマージンＭと設計荷重（柱荷重）Ｐの積よりも小さくなり、結局、工程Ｓ１８−２及び工程Ｓ１９にて設計値拡大比ωdによる拡大掘削部を形成すること、即ち拡大比ωcにおける載荷試験が無駄になることは避けることが望ましい。
【０１３６】
上述したように、本実施形態では、予測設計支持力Ｒωc´を推定することで、工程Ｓ１７−２において、杭本数Ｊと設計支持力Ｒωc(測定値)の積がマージンＭと設計荷重（柱荷重）Ｐの積以上となる確率を著しく向上させることができる。これにより、無駄となる拡大比ωcのケースについての載荷試験を省略できるので、工期短縮や更なるコスト削減等を図ることができる。
【０１３７】
これに加えて、本実施形態では、拡大比ωに基づく設計支持力Ｒの計算値と実測値の測定結果に基づいて、よりオーバースペックとならない拡大掘削部５を形成するために、拡大比ωを設定値拡大比ωd、コスト優先の拡大比ωc、及び安全性優先の拡大比ωsの３つを設定する。そして、実際の載荷試験結果に基づいて、より好適な最適拡大比ωoptを設定する。かかる場合に、拡大比ωの中央値となる設計値拡大比ωdの妥当性をより精査した上で好適な最適拡大比ωoptを決めるので、実際に既製杭１０を杭孔３に建て込む施工現場で実施する載荷試験を必要最小限の回数で済ませながら、確実に当該載荷試験の試験データを反映させた好適な最適拡大比ωoptを設定できる。
【０１３８】
一方、工程Ｓ１７−１において、設計支持力Ｒωd（測定値）と既製杭１０の本数Ｊとの積が、マージンＭと設計荷重（柱荷重）Ｐの積より小さいと判定された場合は、安全優先の拡大比ωsのケースについて載荷試験を実施して、既製杭１０の設計支持力Ｒωsを測定する（工程Ｓ１６−３）。その後、杭本数Ｊと設計支持力Ｒωs（測定値）の積が、マージンＭと設計荷重（柱荷重）Ｐの積以上か否かについて検討する。すなわち、設計支持力Ｒωs（測定値）の場合において、前述した条件式（２）を満たすか否かについて検討する（工程Ｓ１７−３）。
【０１３９】
そして、工程Ｓ１７−３において、杭本数Ｊと設計支持力Ｒωs（測定値）の積が、マージンＭと設計荷重（柱荷重）Ｐの積以上の場合に、安全性優先の拡大比ωsを最適拡大比ωoptと決定する（工程Ｓ１８−３）。当該工程Ｓ１８−３では、最適拡大比ωoptを決定すると同時に、拡大比ωsに対応する工程Ｓ１４で定めた拡大掘削部長Ｌωsを最適拡大部長Lωoptと決定する。その後、工程Ｓ１９に移行して、工程Ｓ１８−３で決定した最適拡大比ωopt、最適拡大掘削部長Ｌωoptのケースに基づいて本杭施工を実施する。
【０１４０】
一方、工程Ｓ１７−３において、杭本数Ｊと設計支持力Ｒωs（測定値）の積が、マージンＭと設計荷重（柱荷重）Ｐの積よりも小さいと判定された場合には、新たな設計支持力Ｒを設定し、新たに杭本数Ｊを計算する（工程Ｓ１７−３ａ）。例えば、新たな設計支持力Ｒの設定に伴い、新たな杭本数Ｊ（＝Ｊ＋１）として杭本数を１本増やすようにする。そして、設計値拡大比ωd、拡大比ωsの中からコストを比較して安価な方を最適拡大比ωoptに決定して、同時に当該拡大比ωoptに対応する工程Ｓ１４で定めた拡大掘削部長Ｌωd、Ｌωsの何れかを最適拡大部長Ｌωoptに決定する（工程１８−４）。その後、工程Ｓ１９に移行して、工程Ｓ１８−４で決定した最適拡大比ωopt、最適拡大掘削部長Ｌωoptのケースに基づいて本杭施工を実施する。
【０１４１】
以上説明したように、本実施形態では、前述したフローに従って、複数通りに設定した拡大比ωの中央値となる設計値拡大比ωdの妥当性をより精査してから、実際の施工現場で実施する載荷試験結果に基づいた好適な最適拡大比ωoptを決める。このため、載荷試験を必要最小限の回数で済ませつつ、より確実に実際の載荷試験のデータを踏まえた好適な最適拡大比ωoptを設定できるので、より短時間かつ少ないコストで拡大掘削部５を形成する際におけるオーバースペックを低減することができる。また、既製杭１０の高止まりを確実に防止できるので、設計深度位置に確実に施工することができる。さらに、本実施形態では、載荷試験を行う回数を必ず２回以内に抑えられるので、既製杭１０を施工する過程において作業工程が組み易くなる。
【０１４２】
なお、本実施形態では、試験杭施工工程Ｓ１５において、各拡大比ωd、ωc、ωsに対応した試験杭１０´の施行を全て行っているが、必要に応じて別々に行ってもよい。このようにすれば、試験杭１０´の施工も必要最小限で済ませることができる。図６は、本発明の一実施形態に係る基礎杭の施工方法の変形例の詳細を示すフロー図である。
【０１４３】
図６に示すように、本実施形態の変形例では、まず、実際に既製杭１０を建て込む地盤ＧＮの近傍において、設計値拡大比ωdのケースについて、既製杭１０に対応する試験杭１０´の施工を実施する（試験杭施工工程Ｓ１５−１）。次に、設計値拡大比ωdに対応する試験杭１０´の載荷試験を実施して（工程Ｓ１６−１）設計支持力Ｒωdを測定する。
【０１４４】
工程Ｓ１６−１の載荷試験において、設計支持力Ｒωdを測定したら、前述したように設計支持力判定工程Ｓ１７−１から予測設計支持力判定工程Ｓ１７−１ｂまでを実施する。
【０１４５】
予測設計支持力判定工程１７−１ｂにおいて、予測設計支持力Ｒωc´が設計支持力Ｒωd（計算値）よりも大きい場合には、次に、コスト優先の拡大比ωcのケースについて試験杭１０´の施工をする（工程Ｓ１５−２）。
【０１４６】
そして、前述したように工程Ｓ１６−２から工程Ｓ１８−１までを実施する。その後、工程Ｓ１９に移行して、工程Ｓ１８−１で決定した最適拡大比ωopt、最適拡大掘削部長Ｌωoptのケースに基づいて本杭施工を実施する。
【０１４７】
一方、予測設計支持力判定工程Ｓ１７−１ｂにおいて、予測設計支持力Ｒωc´が設計支持力Ｒωd（計算値）以下の場合には、前述したように工程１８−２を実施する。その後、工程Ｓ１９に移行して、本杭施工を実施する。
【０１４８】
また、工程Ｓ１７−１において、設計支持力Ｒωdと既製杭１０の本数Ｊとの積が、マージンＭと設計荷重（柱荷重）Ｐの積より小さいと判定された場合は、続いて設計支持力測定工程Ｓ１６−１で測定された設計支持力Ｒωdに基づいて予測設計支持力Ｒωs´を推定する（予測設計支持力推定工程Ｓ１７−１ｃ）。なお、予測設計支持力推定工程Ｓ１７−１ｃにおける予測設計支持力Ｒωs´の推定方法については、前述と同様であるので、その説明は、省略する。
【０１４９】
その後、安全優先の拡大比ωsのケースについて試験施工を実施してする（工程Ｓ１５−３）。そして、前述したように、工程Ｓ１６−３から工程Ｓ１８−３又は工程１８−４までを実施する。その後、工程Ｓ１９に移行して、工程Ｓ１８−３又は工程１８−４で決定した最適拡大比ωopt、最適拡大掘削部長Ｌωoptのケースに基づいて本杭施工を実施する。
【０１５０】
このように、本実施形態の変形例では、各拡大比ωd、ωc、ωsに対応する試験杭１０´の施工を最初から全て実施せずに、設計値拡大比ωdを含めて必要最小限の試験施工のみを行って、当該試験施工を行った拡大比ωに対応する試験杭１０´の載荷試験を実施するようにしている。このため、必要以上に試験孔３´を掘削する必要がなくなり、より無駄な掘削作業を減らすことができる。
【０１５１】
また、本実施形態の変形例では、前述したフローに従って、複数通りに設定した拡大比ωの中央値となる設計値拡大比ωdの妥当性をより精査してから、実際の載荷試験の結果に基づいた好適な最適拡大比ωoptを決める。このため、載荷試験を必要最小限の回数で済ませつつ、より確実に実際の載荷試験のデータを反映させた好適な最適拡大比ωoptを設定できるようになる。
【０１５２】
（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態に係る基礎杭の施工方法の詳細ついて、図面を使用しながら説明する。図７は、本発明の他の一実施形態に係る基礎杭の施工方法の詳細を示すフロー図である。図７では、特に、拡大比ωの設定工程Ｓ１３、Ｓ１４を経てから、試験杭の設定、設計支持力Ｒの測定、当該設計支持力Ｒの妥当性の判定、及び最適拡大比ωoptの決定をするまでの詳細なフローについて説明する。
【０１５３】
図７に示すように、本実施形態では、オーバースペックとならない最適拡大比ωoptをより効率よく確実に設定するために、複数の拡大比ωd、ωc、ωsのうち、小さいものから順に設計支持力Ｒの判定を行うことを特徴とする。すなわち、設定工程Ｓ１３、Ｓ１４（図３参照）で設定した拡大比ωd、ωc、ωsのうち、コスト優先の拡大比ωcに対応する試験杭１０´から載荷試験を行う。
【０１５４】
まず、実際に既製杭１０を建て込む地盤ＧＮの近傍において、既製杭１０に対応する試験杭１０´の施工を実施する（試験杭施工工程Ｓ２５）。本実施形態では、各拡大比ωd、ωc、ωsに対応した試験杭１０´の施行を全て行う。
【０１５５】
次に、各拡大比ωd、ωc、ωsにそれぞれ対応する試験杭１０´のうち、コスト優先拡大比ωcに対応する試験杭１０´の載荷試験を実施する（工程Ｓ２６−１）。すなわち、本実施形態では、値の小さいコスト優先の拡大比ωcの妥当性の検討を最優先するために、拡大比ωcのケースから載荷試験を実施して、当該拡大比ωcに対応する設計支持力Ｒωcを測定する。
【０１５６】
設計支持力Ｒωcを測定したら、次に設計支持力判定工程Ｓ２７−１に移行して、設計値拡大比ωcに基づいて測定された設計支持力Ｒωc（以下、設計支持力Ｒωc（測定値）という）と既製杭１０の本数Ｊとの積が、マージンＭと設計荷重（柱荷重）Ｐとの積以上であるか否かについて判定する。
【０１５７】
設計支持力判定工程Ｓ２７−１において、設計支持力Ｒωc（測定値）と既製杭１０の本数Ｊとの積が、マージンＭと設計荷重（柱荷重）Ｐとの積以上である場合には、コスト優先の拡大比ωcを最適拡大比ωoptと決定して、同時に当該拡大比ωcに対応する工程Ｓ１４で定めた拡大掘削部長Ｌωcを最適拡大部長Lωoptと決定する（工程Ｓ２８−１）。
【０１５８】
そして、工程Ｓ１９に移行して、工程Ｓ２８−１で決定した最適拡大比ωopt、最適拡大掘削部長Ｌωoptのケースに基づいて本杭施工を実施する。これにより、拡大比ωdのケースに基づいて本杭施工を実施するよりも施工コストを低減することができる。
【０１５９】
一方、工程Ｓ２７−１において、設計支持力Ｒωc（測定値）と既製杭１０の本数Ｊとの積が、マージンＭと設計荷重（柱荷重）Ｐとの積より小さいと判定された場合は、設計値拡大比ωdのケースについて載荷試験を実施して、既製杭１０の設計支持力Ｒωdを測定する（工程Ｓ２６−２）。
【０１６０】
その後、杭本数Ｊと設計支持力Ｒωd（測定値）の積が、マージンＭと設計荷重（柱荷重）Ｐとの積以上か否かについて検討する（工程Ｓ２７−２）。すなわち、設計支持力Ｒωdの場合において、前述した条件式（２）を満たすか否かについて検討する。
【０１６１】
そして、工程Ｓ２７−２において、杭本数Ｊと設計支持力Ｒωd（測定値）の積が、マージンＭと設計荷重（柱荷重）Ｐとの積以上の場合には、設計値拡大比ωdを最適拡大比ωoptと決定し、同時に当該拡大比ωdに対応する工程Ｓ１４で定めた拡大掘削部長Ｌωdを最適拡大部長Lωoptと決定する（工程Ｓ２８−２）。当該工程Ｓ２８−２では、拡大比ωdを最適拡大値ωoptに決定すると、その後、工程Ｓ１９に移行して、工程Ｓ２８−２で決定した最適拡大比ωopt、最適拡大掘削部長Ｌωoptのケースに基づいて本杭施工を実施する。
【０１６２】
一方、工程Ｓ２７−２において、設計支持力Ｒωd（測定値）と既製杭１０の本数Ｊとの積が、マージンＭと設計荷重（柱荷重）Ｐとの積より小さいと判定された場合は、安全性の拡大比ωsのケースについて載荷試験を実施して、既製杭１０の設計支持力Ｒωsを測定する（工程Ｓ２６−３）。
【０１６３】
その後、杭本数Ｊと設計支持力Ｒωs（測定値）の積が、マージンＭと設計荷重（柱荷重）Ｐとの積以上か否かについて検討する（工程Ｓ２７−３）。すなわち、設計支持力Ｒωs（測定値）の場合において、前述した条件式（２）を満たすか否かについて検討する。
【０１６４】
そして、工程Ｓ２７−３において、杭本数Ｊと設計支持力Ｒωs（測定値）の積が、マージンＭと設計荷重（柱荷重）Ｐとの積以上の場合には、拡大比ωsを最適拡大比ωoptと決定し、同時に当該拡大比ωsに対応する工程Ｓ１４で定めた拡大掘削部長Ｌωsを最適拡大部長Lωoptと決定する（工程Ｓ２８−３）。当該工程Ｓ２８−３では、拡大比ωsを最適拡大値ωoptに決定すると、その後、工程Ｓ１９に移行して、工程Ｓ２８−３で決定した最適拡大比ωopt、最適拡大掘削部長Ｌωoptのケースに基づいて本杭施工を実施する。
【０１６５】
一方、工程Ｓ２７−３において、杭本数Ｊと設計支持力Ｒωs（測定値）の積が、マージンＭと設計荷重（柱荷重）Ｐとの積よりも小さい場合には、新たな設計支持力Ｒを設定し、新たに杭本数Ｊを計算する（工程Ｓ２７−３ａ）。例えば、新たな設計支持力Ｒの設定に伴い、新たな杭本数Ｊを（Ｊ＋１）として杭本数を１本増やすようにする。そして、拡大比ωd、ωsの中からコストを比較して安価な方を最適拡大比ωoptに決定して、同時に当該拡大比ωoptに対応する工程Ｓ１４で定めた拡大掘削部長Ｌωd、Ｌωsの何れかを最適拡大部長Ｌωoptに決定する（工程Ｓ２８−４）。その後、工程Ｓ１９に移行して、工程Ｓ２８−４で決定した最適拡大比ωopt、最適拡大掘削部長Ｌωoptのケースに基づいて本杭施工を実施する。
【０１６６】
このように、本実施形態では、実際に既製杭１０を建て込む施工現場においてコスト優先の拡大比ωcに対応する試験杭１０´から載荷試験を実施するので、実際の施工現場での載荷試験結果を踏まえた最適な拡大比ωを確実に求められる。このため、実際の施工現場での地盤強度等を踏まえて、より効率的にオーバースペックとならない拡大比ωの最適値ωoptを設定することができる。
【０１６７】
また、コスト優先の拡大比ωcに対応する試験杭１０´から載荷試験を実施するので、最適拡大比ωoptがより小さい値の拡大比ωに設定される場合には、当該拡大比ωに対応する設計支持力Ｒの載荷試験の実施回数を必要最小限に抑えることができる。すなわち、コスト優先拡大比ωcを最適拡大比ωoptに決定する場合には、載荷試験の実施回数を１回のみで済ませられるので、より効率的にオーバースペックとならない拡大比ωの最適値ωoptを設定することができる。
【０１６８】
なお、本実施形態では、試験杭施工工程Ｓ２５において、各拡大比ωd、ωc、ωsに対応した試験杭１０´の施行を全て行っているが、必要に応じて別々に行ってもよい。このようにすれば、試験杭１０´の施工も必要最小限で済ませることができる。図８は、本発明の他の実施形態に係る基礎杭の施工方法の変形例の詳細を示すフロー図である。
【０１６９】
図８に示すように、本実施形態の変形例では、オーバースペックとならない最適拡大比ωoptをより効率よく確実に設定するために、まず、実際に既製杭１０を建て込む地盤ＧＮの近傍において、拡大比ωcのケースについて、既製杭１０に対応する試験杭１０´の施工を実施する（試験杭施工工程Ｓ２５−１）。
【０１７０】
次に、前述したように、工程Ｓ２６−１を実施し、その後、工程Ｓ２７−１を経て工程Ｓ２８−１を実施する。
【０１７１】
そして、工程Ｓ１９に移行して、工程Ｓ２８−１で決定した最適拡大比ωopt、最適拡大掘削部長Ｌωoptのケースに基づいて、本杭施工を実施する。これにより、拡大比ωdのケースに基づいて本杭施工を実施するよりも施工コストを低減することができる。
【０１７２】
一方、工程Ｓ２７−１において、設計支持力Ｒωc（測定値）と既製杭１０の本数Ｊとの積が、マージンＭと設計荷重（柱荷重）Ｐの積より小さいと判定された場合は、工程Ｓ２７−１で測定された設計支持力Ｒωc（測定値）に基づいて予測設計支持力Ｒωd´を推定する（予測設計支持力推定工程Ｓ２７−１ａ）。なお、予測設計支持力推定工程Ｓ２７−１ａにおける予測設計支持力Ｒωd´の推定方法については、前述と同様であるので、その説明は、省略する。
【０１７３】
その後、設計値拡大比ωdのケースについて、既製杭１０に対応する試験杭１０´の施工を実施する（試験杭施工工程Ｓ２５−２）。
【０１７４】
次に、前述したように、工程Ｓ２６−２を実施し、その後、工程Ｓ２７−２を経て工程Ｓ２８−２を実施する。そして、工程Ｓ１９に移行して、工程Ｓ２８−２で決定した最適拡大比ωopt、最適拡大掘削部長Ｌωoptのケースに基づいて本杭施工を実施する。
【０１７５】
一方、工程Ｓ２７−２において、設計支持力Ｒωd（測定値）と既製杭１０の本数Ｊとの積が、マージンＭと設計荷重（柱荷重）Ｐの積より小さいと判定された場合には、工程Ｓ２６−２で測定された設計支持力Ｒωd（測定値）に基づいて予測設計支持力Ｒωs´を推定する（予測設計支持力推定工程Ｓ２７−２ａ）。なお、予測設計支持力推定工程Ｓ２７−２ａにおける予測設計支持力Ｒωs´の推定方法については、前述と同様であるので、その説明は、省略する。
【０１７６】
その後、拡大比ωsのケースについて、既製杭１０に対応する試験杭１０´の施工を実施する（試験杭施工工程Ｓ２５−３）。
【０１７７】
次に、前述したように、工程Ｓ２６−３を実施し、その後、工程Ｓ２７−３を経て工程Ｓ２８−３を実施する。そして、工程Ｓ１９に移行して、工程Ｓ２８−３で決定した最適拡大比ωopt、最適拡大掘削部長Ｌωoptのケースに基づいて本杭施工を実施する。
【０１７８】
一方、工程Ｓ２７−３において、設計支持力Ｒωs（測定値）と既製杭１０の本数Ｊとの積が、マージンＭと設計荷重（柱荷重）Ｐの積より小さいと判定された場合には、前述したように、工程Ｓ２７−３ａ及び工程Ｓ２８−４を実施する。
【０１７９】
その後、工程Ｓ１９に移行して、工程Ｓ２８−４で決定した最適拡大比ωopt、最適拡大掘削部長Ｌωoptのケースに基づいて本杭施工を実施する。
【０１８０】
このように、本実施形態では、実際に既製杭１０を建て込む施工現場において拡大比ωの小さいコスト優先の拡大比ωcに対応する試験杭１０´から載荷試験を実施するので、実際の施工現場での載荷試験の結果を踏まえた最適な拡大比ωを確実に求められる。このため、実際の施工現場での地盤強度等を踏まえて、より効率的にオーバースペックとならない拡大比ωの最適値ωoptを設定することができる。また、コスト優先の拡大比ωcに対応する試験杭１０´から載荷試験を実施するので、最適拡大比ωoptがより小さい値の拡大比ωに設定される場合には、当該拡大比ωに対応する設計支持力Ｒの載荷試験の実施回数を必要最小限に抑えることができる。
【０１８１】
（第３の実施形態）
次に、本発明の他の実施形態に係る基礎杭の施工方法で設けられる場所打ち杭の概略構成について、図面を使用しながら説明する。図９は、本発明の他の実施形態に係る基礎杭の施工方法で設けられる場所打ち杭により形成される杭基礎の一部を示す概略構成図である。
【０１８２】
本実施形態では、杭基礎２は、図９に示すように、地盤ＧＮの所定の位置に掘削された杭孔２３に打設された場所打ち杭２０により形成されている。すなわち、地盤ＧＮの所定の位置に複数の杭孔２３が掘削され、各杭孔２３にコンクリート等を流し込むことによって場所打ち杭２０がそれぞれ打設され、これらの場所打ち杭２０により杭基礎２が形成されている。
【０１８３】
本実施形態に係る場所打ち杭２０は、先端支持力を確保するために、軸部２２の先端部２２ａに、下方に向けて外径が拡大する略円錐形状の拡径部２４が設けられている。本実施形態では、拡径部２４は、より大きな先端支持力を確保するために、その外径が軸部２２の内径より大きい拡大球根状となっている。このような拡大球根状の拡径部２４を形成するために、杭孔２３の底部側には、拡径部２４と略同一形状となるように、内径を拡大した拡大掘削部２５が形成される。
【０１８４】
本実施形態では、図９に示すように、拡径部２４の外径Ｄｅは、拡大掘削部２５の内径Ｄｅと略同一となっている。そして、拡径部２４の軸方向の長さＬｄは、拡大掘削部２５の軸方向の長さである拡大掘削部長Ｌωと略同一となる構成になっている。
【０１８５】
また、場所打ち杭２０の所望の先端支持力を確保するためには、場所打ち杭２０の軸部２２の外径Ｄｏｎに対する拡径部２４の最大径部分となる底部２４ａの外径Ｄｅ、すなわち、拡径部２４を形成するために掘削される拡大掘削部２５の内径Ｄｅの割合を示す拡大比ωの調整が必要となる。かかる拡大比ωは、場所打ち杭２０の施工前に行う事前の地質調査結果や統計データ、過去の施工データ等の場所打ち杭２０の施工に係る所定のデータに基づいて設計値が設定される。しかしながら、実際の施工現場で杭孔２３を掘削した際に、地盤ＧＮの地層構成や土質が事前の調査結果と異なることがあり、当該拡大比ωの設定値のままで場所打ち杭２０を施工すると、オーバースペックを発生させる可能性がある。
【０１８６】
このように、地盤ＧＮの地層構成や土質が事前の調査結果と異なったり、地盤強度が予測しにくい環境や地盤強度にバラツキが大きい環境において、地盤強度と場所打ち杭２０の支持力を適合させることが難しい。すなわち、場所打ち杭２０を施工する際には、地盤ＧＮの地質状況を見極めて、適切な杭孔２３の深さＬ、拡大掘削部２５の拡大比ω、及び拡大掘削部長Ｌωを最適値にする必要がある。
【０１８７】
特に、拡大掘削部２５の拡大比ωは、拡径部２４の外径Ｄｅを決定する値となり、また、設計値と実測値との誤差が大きい場合に、いわゆるオーバースペックとなって、材料等のコスト面や施工作業の効率面等において好ましくない。特に、拡径部２４の外径Ｄｅは、拡大掘削部２５の内径Ｄｅによって直接決まるので、拡大掘削部２５を掘削後に調整することが難しい。換言すると、オーバースペックとならないようにした上で、所望の場所打ち杭２０の先端支持力を確保するためには、拡大掘削部２５の拡大比ωの最適値を求めることが極めて重要となる。また、当該拡大比ωの最適値を求めるには、実際の現場となる地盤ＧＮでの載荷試験の結果に基づいて、当該最適値を効率的に求めることが重要となる。
【０１８８】
このため、本実施形態では、前述した施工システム１００（図２参照）による基礎杭の施工方法を前述した図３、図５乃至図８のフローに沿って実施して、より効率良く確実に拡大比ωの最適値を求めて、オーバースペックを低減させている。また、場所打ち杭杭２０を地盤ＧＮに打設する際におけるオーバースペックを抑制して、当該場所打ち杭２０からなる杭基礎２を施工する際のコストを低減し、かつ施工作業効率を向上させるようにしている。
【０１８９】
また、本実施形態では、拡径部２４の拡大比ω、すなわち拡大掘削部２５の拡大比ωは、拡大掘削部２５の内径をＤｅ、場所打ち杭２０の軸部２２の外径Ｄｏｎを外径設計値Ｄｓとするので、下記の式（１６）により定義される。
ω＝Ｄｅ／Ｄｏｎ＝Ｄｅ／Ｄｓ・・・・・（１６）
【０１９０】
すなわち、本実施形態では、拡大比ωの算出に使用する場所打ち杭２０の先端部２２ａの所定位置における外径設計値Ｄｓとして、場所打ち杭２０の軸部２２の外径Ｄｏｎを用いる。なお、本実施形態において、拡大比ωは、例えば１．０〜２．０の範囲で設定されているが、拡大比ωの上限値は、２．０に限定されるものではない。
【０１９１】
また、本発明の他の実施形態に係る基礎杭の施工方法で設けられる場所打ち杭２０に設けられる拡径部２４の形状、個数についても、図９に示す態様に限定されない。すなわち、本発明の他の実施形態に係る基礎杭の施工方法では、図１０に示すように、場所打ち杭３０の軸部３２の底部側に略円柱形状の拡径部３４、３６が２つ設けられる構成としてもよい。また、図１１に示すように、場所打ち杭４０の軸部４２の底部側に側面が曲面となるような略円柱形状の拡径部４４、４６が２つ設けられる構成や、図１２に示すように、場所打ち杭５０の軸部５２の底部側に１つの略円柱形状の拡径部５４が設けられる構成としてもよい。なお、場所打ち杭３０、４０、５０の先端支持力を確保するためには、図１０に示すように、複数段の拡径部３４、３６を設けることが好ましい。
【０１９２】
これらの場所打ち杭３０、４０、５０を施工する場合も、本発明の他の実施形態に係る基礎杭の施工方法を適用することによって、外径設計値となる軸部３２、４２、５２の外径Ｄｏｎに対する拡径部３４、３６、４４、４６、５４の外径、すなわち杭孔３３、４３、５３の拡大掘削部３５、３７、４５、４７、５５の内径Ｄｅの拡大比ωの最適値を効率よく確実に求められる。
【０１９３】
なお、上記のように本発明の各実施形態について詳細に説明したが、本発明の新規事項及び効果から実体的に逸脱しない多くの変形が可能であることは、当業者には、容易に理解できるであろう。従って、このような変形例は、全て本発明の範囲に含まれるものとする。
【０１９４】
例えば、明細書又は図面において、少なくとも一度、より広義又は同義な異なる用語と共に記載された用語は、明細書又は図面のいかなる箇所においても、その異なる用語に置き換えることができる。また、基礎杭の施工システムの構成や、基礎杭の施工方法の動作も本発明の各実施形態で説明したものに限定されず、種々の変形実施が可能である。
【符号の説明】
【０１９５】
１、２  杭基礎、３、２３、３３、４３、５３  杭孔、５、２５、３５、３７、４５、４７、５５  拡大掘削部、１０  既製杭（基礎杭）、１０´  試験杭、１０ａ  先端部、１０ｂ  外周面、１２  凸部、１４  根固め部、２０、３０、４０、５０  場所打ち杭（基礎杭）、２２、３２、４２、５２、  軸部、２２ａ  先端部、２４、３４、３６、４４、４６、５４  拡径部、１００  （基礎杭の）施工システム、１０１  コンピュータ、１０２  記憶部、１０４  記憶媒体、１０６  ＲＡＭ、１０８  ＲＯＭ、１１０  ＣＰＵ（演算部）、１１２  設定部、１１４  判定部、１１６  決定部、１２０  入力部、１２２  出力部、１２４  通信部、１２５  システムバス、１２６  インターネット、１２８  設計支持力測定装置、１３０  掘削装置、１３１  掘削ロッド、１３２  掘削刃、１３４  可動掘削部、Ｓ１３、Ｓ１４  設定工程、Ｓ１６  設計支持力測定工程、Ｓ１７、Ｓ１７−１  設計支持力判定工程、Ｓ１７−１ａ  予測設計支持力推定工程、Ｓ１７−１ｂ  予測設計支持力判定工程、Ｓ１８  最適拡大比決定工程、Ｓ１９  拡大掘削部形成工程
【図１】
2015129060.tif 000005
【図２】
2015129060.tif 000006
【図３】
2015129060.tif 000007
【図４】
2015129060.tif 000008
【図５】
2015129060.tif 000009
【図６】
2015129060.tif 000010
【図７】
2015129060.tif 000011
【図８】
2015129060.tif 000012
【図９】
2015129060.tif 000013
【図１０】
2015129060.tif 000014
【図１１】
2015129060.tif 000015
【図１２】
2015129060.tif 000016
【手続補正書】
【提出日】平成27年12月25日(2015.12.25)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
底部側に内径を拡大した拡大掘削部が形成された杭孔に基礎杭を設ける基礎杭の施工方法であって、
前記基礎杭の先端部の所定位置における外径設計値に対する前記拡大掘削部の内径の割合を示す拡大比を異なる値で複数設定する設定工程と、
前記基礎杭を実際に設ける施工現場で前記設定工程にて設定した前記複数の拡大比の中から選択した一又は複数の拡大比のケースについてそれぞれ載荷試験を実施して、前記一又は複数の拡大比における前記基礎杭の設計支持力をそれぞれ測定する設計支持力測定工程と、
前記設計支持力測定工程において前記施工現場で実施した載荷試験にて測定された前記一又は複数の前記設計支持力のそれぞれについて、前記設計支持力と使用する前記基礎杭の本数との積が、前記基礎杭により形成される杭基礎に作用する所望の設計荷重以上であるか否かについて判定する設計支持力判定工程と、
前記設計支持力測定工程で前記一の拡大比における前記基礎杭の設計支持力を測定する場合には、前記設計支持力判定工程で前記積が前記所望の設計荷重以上である条件を満たしたときに前記一の拡大比を前記拡大掘削部を形成するための最適拡大比に決定し、前記設計支持力測定工程で前記複数の拡大比における前記基礎杭の前記設計支持力を測定する場合には、前記設計支持力判定工程で前記積が前記所望の設計荷重以上である条件を満たす前記拡大比のうち最小の拡大比を前記拡大掘削部を形成するための前記最適拡大比に決定する最適拡大比決定工程と、
前記最適拡大比に基づいて前記拡大掘削部を形成する拡大掘削部形成工程と、を含み、
前記設定工程における前記複数の拡大比として、
少なくとも前記基礎杭を実際に設ける前記施工現場の地盤調査によって予め得られた土質データ、前記載荷試験の測定データ、及び前記基礎杭の過去の施工実績データを含む所定のデータに基づいて最適値に設定された設計値拡大比と、
前記設計値拡大比に所定の値を加算した上側拡大比と、
前記設計値拡大比から所定の値を減算した下側拡大比と、を設定することを特徴とする基礎杭の施工方法。
【請求項２】
前記設定工程は、前記複数の拡大比を設定する際に、
前記所定のデータに基づいて、少なくとも前記設計値拡大比、前記上側拡大比、及び前記下側拡大比に対する安全率及び設計支持力をそれぞれ設定する工程と、
前記設計値拡大比、前記上側拡大比、及び前記下側拡大比に対応する前記設計支持力と前記安全率を積算して前記基礎杭の極限支持力をそれぞれ算出する工程と、
前記極限支持力を満たす前記設計値拡大比、前記上側拡大比、及び前記下側拡大比をそれぞれ算出する工程と、を含むことを特徴とする請求項１に記載の基礎杭の施工方法。
【請求項３】
前記設定工程では、前記複数の拡大比を設定する際に、
所定の式により算出される設計支持力と、前記載荷試験によって測定される設計支持力との比率に応じて、前記設計値拡大比、前記上側拡大比、及び前記下側拡大比を算出することを特徴とする請求項１に記載の基礎杭の施工方法。
【請求項４】
前記設計支持力判定工程において、前記設計値拡大比に基づいて測定された前記設計支持力と前記基礎杭の前記本数との積が、前記所望の設計荷重以上であるか否かについて判定し、前記設計支持力判定工程で前記積が前記所望の設計荷重以上である場合に、
少なくとも前記設計支持力測定工程で測定された前記設計支持力と前記設定工程にて設定された前記設計値拡大比について算出した前記設計支持力との差分を算出し、前記下側拡大比について算出した前記設計支持力に対して前記差分の大きさを補正して予測設計支持力を推定する予測設計支持力推定工程と、
前記予測設計支持力推定工程にて算出した前記予測設計支持力が、前記設計支持力測定工程にて前記設計値拡大比に基づいて測定された前記設計支持力より大きいか否かについて判定する予測設計支持力判定工程と、
を更に含むことを特徴とする請求項１に記載の基礎杭の施工方法。
【請求項５】
前記設計支持力判定工程において、前記支持力測定工程にて前記複数の拡大比ごとに測定された前記設計支持力と前記基礎杭の前記本数との積が、前記所望の設計荷重以上であるか否かについて、前記複数の拡大比の小さいものから順に判定することを特徴とする請求項１に記載の基礎杭の施工方法。
【請求項６】
前記基礎杭は、前記杭孔に建て込む既製杭であって、
前記設計工程では、該既製杭の先端部の外周面に設けられた凸部の外径に所望のクリアランス値を加算して前記外径設計値を求めることを特徴とする請求項１乃至請求項５の何れか１項に記載の基礎杭の施工方法。
【請求項７】
前記基礎杭は、前記杭孔に打設し、その軸部の先端部に拡径部が設けられる場所打ち杭であって、
前記設計工程では、前記軸部の外径を前記外径設計値とすることを特徴とする請求項１乃至請求項５の何れか１項に記載の基礎杭の施工方法。
【請求項８】
請求項１乃至請求項７の何れか１項に記載の基礎杭の施工方法をコンピュータに実行させるためのプログラム。
【請求項９】
請求項１乃至請求項７の何れか１項に記載の基礎杭の施工方法をコンピュータに実行させるためのプログラムを前記コンピュータで読み取り可能に記憶した記憶媒体。
【請求項１０】
請求項１乃至請求項７の何れか１項に記載の基礎杭の施工方法により地盤に設けられる基礎杭により形成される杭基礎。
【請求項１１】
底部側に内径を拡大した拡大掘削部が形成された杭孔に基礎杭を設ける基礎杭の施工システムであって、
少なくとも前記基礎杭が設けられる施工現場における地盤調査によって予め得られた土質データ、前記施工現場で実施される載荷試験の測定データ、及び前記基礎杭の過去の施工実績データを含む所定のデータをデータベース化して記憶する記憶部と、
少なくとも前記所定のデータに基づいてコンピュータで演算処理して、前記基礎杭の先端部の所定位置における外径設計値に対する前記拡大掘削部の内径の割合を示す拡大比を求める演算部と、
前記演算部に含まれ、少なくとも前記所定のデータに基づいて、前記拡大比として前記所定のデータに基づいて最適値に設定された設計値拡大比と、前記設計値拡大比に所定の値を加算した上側拡大比と、前記設計値拡大比から所定の値を減算した下側拡大比と、異なる値で複数設定する設定部と、
前記演算部に含まれ、前記設定部で設定された複数の前記拡大比の中から選択した一又は複数の拡大比のケースの載荷試験によって測定された設計支持力と使用する前記基礎杭の本数との積が、前記基礎杭により形成される杭基礎に作用する所望の設計荷重以上であるか否かについて判定する判定部と、
前記演算部に含まれ、前記載荷試験で前記一の拡大比における前記設計支持力を測定する場合には、前記積が前記所望の設計荷重以上である条件を満たしたときに前記一の拡大比を前記拡大掘削部を形成するための最適拡大比に決定し、前記載荷試験で前記複数の拡大比における前記設計支持力を測定する場合には、少なくとも前記判定部で前記積が前記所望の設計荷重以上である条件を満たす前記拡大比のうち最小の拡大比を、前記拡大掘削部を形成するための最適拡大比に決定する決定部と、を備えることを特徴とする基礎杭の施工システム。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００３】
る拡大掘削部の内径の割合を示す拡大比の最適な設計が極めて重要となる。
［０００７］
特許文献１及び特許文献２では、アースオーガ等の掘削装置を用いて拡大掘削部を形成してから既製杭を建て込んで根固め部を形成する施工方法に関しては、言及しているが、拡大掘削部の拡大比の最適値を求めることに関しては、言及していない。また、特許文献３では、杭の外径に対する根固め部の外径の拡大比を所定の数値範囲となるように設定することに関しては、言及している。しかしながら、基礎杭が施工される実際の施工現場における地盤強度に基づいて、拡大比の最適値を算出して拡大掘削部を設計することに関しては、言及していない。
［０００８］
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、底部側に拡大掘削部を有する杭孔に基礎杭を設ける際に、実際の施工現場における地盤強度に合わせた基礎杭の経済的な設計及び施工を可能とする拡大比を効率的に設定する基礎杭の施工方法、プログラム、記憶媒体、杭基礎、及び基礎杭の施工システム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］
本発明の一態様は、底部側に内径を拡大した拡大掘削部が形成された杭孔に基礎杭を設ける基礎杭の施工方法であって、前記基礎杭の先端部の所定位置における外径設計値に対する前記拡大掘削部の内径の割合を示す拡大比を異なる値で複数設定する設定工程と、前記基礎杭を実際に設ける施工現場で前記設定工程にて設定した前記複数の拡大比の中から選択した一又は複数の拡大比のケースについてそれぞれ載荷試験を実施して、前記一又は複数の拡大比における前記基礎杭の設計支持力をそれぞれ測定する設計支持力測定工程と、前記設計支持力測定工程において前記施工現場で実施した載荷試験にて測定された前記一又は複数の前記設計支持力のそれぞれについて、前記設計支持力と使用する前記基礎杭の本数との積が、前記基礎杭により形成される杭基礎に作用する所望の設計荷重以上であるか否かについて判定する設計支持力判定工程と、前記設計支持力測定工程で前記一の拡大比における前記基礎杭の設計支持力を測定する場合には、前記設計支持力判定工程で前記積
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００４】
が前記所望の設計荷重以上である条件を満たしたときに前記一の拡大比を前記拡大掘削部を形成するための最適拡大比に決定し、前記設計支持力測定工程で前記複数の拡大比における前記基礎杭の前記設計支持力を測定する場合には、前記設計支持力判定工程で前記積が前記所望の設計荷重以上である条件を満たす前記拡大比のうち最小の拡大比を前記拡大掘削部を形成するための前記最適拡大比に決定する最適拡大比決定工程と、前記最適拡大比に基づいて前記拡大掘削部を形成する拡大掘削部形成工程と、を含み、前記設定工程における前記複数の拡大比として、少なくとも前記基礎杭を実際に設ける前記施工現場の地盤調査によって予め得られた土質データ、前記載荷試験の測定データ、及び前記基礎杭の過去の施工実績データを含む所定のデータに基づいて最適値に設定された設計値拡大比と、前記設計値拡大比に所定の値を加算した上側拡大比と、前記設計値拡大比から所定の値を減算した下側拡大比と、を設定することを特徴とする。
［００１０］
本発明の一態様によれば、実際の施工現場で行う載荷試験の結果と当該施工現場で事前に行った地盤調査の結果情報等に基づいて拡大比の最適値を算出できる。このため、地盤強度に合わせた基礎杭の経済的な設計を可能にする最適拡大比を効率的に設定することができる。これにより、拡大掘削部を形成する際におけるオーバースペックを低減できる。具体的に、基礎杭を実際に設ける施工現場において、設計支持力測定工程にて載荷試験を実施して設計支持力を求め、当該設計支持力に基づいて設計支持力判定工程及び最適拡大比決定工程を実施し、最小の拡大比を最適拡大比とすることで、当初設定した既製杭の仕様（杭種、杭径Ｄ、杭長Ｌ、材料強度等）の仕様を変更することなく、設計支持力を決定することができる。また、なるべく少ない回数の載荷試験で最適拡大比を設定可能とするため、載荷試験の手間及び試験期間を低減することができる。これにより、経済性を更に向上させることができる。さらに、既製杭に適用した場合に、既製杭は、プレボーリング工法や中掘り工法等の埋込み工法によって施工するため高止まりすることがなく、設計深度位置に確実に施工することができる。さらに、設計値拡大比より
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００５】
小さい拡大比となる下側拡大比と大きい拡大比となる上側拡大比を含めて、設定工程で設定された設計値拡大比の妥当性をより精査することができる。また、下側拡大比で施工すれば、その分、施工能率がアップするだけでなく、掘削量や硬化性材料の使用量を低減することができ、施工機材のスペックを抑制することができる。さらに、上側拡大比で施工すれば、その分、掘削量や先端根固め部の硬化性材料の使用量は増すが、より安全な設計・施工が可能となる。また、拡大掘削部を形成するために設定する複数の拡大比として、最適値となる設計拡大比を基準値として、その上下の値を取るので、拡大比の上限値、下限値に影響を受けない。
［００１１］
このとき、本発明の一態様では、前記設定工程は、前記複数の拡大比を設定する際に、前記所定のデータに基づいて、少なくとも前記設計値拡大比、前記上側拡大比、及び前記下側拡大比に対する安全率及び設計支持力をそれぞれ設定する工程と、前記設計値拡大比、前記上側拡大比、及び前記下側拡大比に対応する前記設計支持力と前記安全率を積算して前記基礎杭の極限支持力をそれぞれ算出する工程と、前記極限支持力を満たす前記設計値拡大比、前記上側拡大比、及び前記下側拡大比をそれぞれ算出する工程と、を含むこととしてもよい。
［００１２］
［００１３］
また、本発明の一態様では、前記設定工程では、前記複数の拡大比を設定する際に、所定の式により算出される設計支持力と、前記載荷試験によって測定される設計支持力との比率に応じて、前記設計値拡大比、前記上側拡大比、及び前記下側拡大比を算出することとしてもよい。
［００１４］
［００１５］
また、本発明の一態様では、前記設計支持力判定工程において、前記設計値拡大比に基づいて測定された前記設計支持力と前記基礎杭の前記本数との積が、前記所望の設計荷重以上であるか否かについて判定し、前記設計支持力判定工程で前記積が前記所望の設計荷重以上である場合に、少なくとも前記設計支持力測定工程で測定された前記設計支持力と前記設定工程にて設定された前記設計値拡大比について算出した前記設計支持力との差分を算出し、前記下側拡大比について算出した前記設計支持力に対して前記差分の大きさを補正して予測設計支持力を推定する予測設計支持力推定工程と、前記予測設計支持力推定工程にて算出した前記予測設計支持力が、前記設計支持力測定工程にて前記設計値拡大比に基づいて測定された前記設計支持力より大きいか否かについて判定する予測設計支持力判定工程と、を更に含むことと
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００７】
［００２５］
また、本発明の他の態様は、上述した何れかに記載の基礎杭の施工方法をコンピュータに実行させるためのプログラムを前記コンピュータで読み取り可能に記憶した記憶媒体である。
［００２６］
本発明の他の態様によれば、記憶媒体に記憶されたプログラムに沿って、なるべく少ない回数の載荷試験で杭孔の底部側に形成される拡大掘削部の最適拡大比を設定することができる。
［００２７］
また、本発明の他の態様は、上述した何れかに記載の基礎杭の施工方法により地盤に設けられる基礎杭により形成される杭基礎である。
［００２８］
本発明の他の態様によれば、基礎杭を地盤に設ける際におけるオーバースペックや高止まりを低減できるので、かかる基礎杭からなる杭基礎を施工する際のコストを低減し、かつ施工作業効率を向上させられる。
［００２９］
また、本発明の他の態様は、底部側に内径を拡大した拡大掘削部が形成された杭孔に基礎杭を設ける基礎杭の施工システムであって、少なくとも前記基礎杭が設けられる施工現場における地盤調査によって予め得られた土質データ、前記施工現場で実施される載荷試験の測定データ、及び前記基礎杭の過去の施工実績データを含む所定のデータをデータベース化して記憶する記憶部と、少なくとも前記所定のデータに基づいてコンピュータで演算処理して、前記基礎杭の先端部の所定位置における外径設計値に対する前記拡大掘削部の内径の割合を示す拡大比を求める演算部と、前記演算部に含まれ、少なくとも前記所定のデータに基づいて、前記拡大比として前記所定のデータに基づいて最適値に設定された設計値拡大比と、前記設計値拡大比に所定の値を加算した上側拡大比と、前記設計値拡大比から所定の値を減算した下側拡大比と異なる値で複数設定する設定部と、前記演算部に含まれ、前記設定部で設定された複数の前記拡大比の中から選択した一又は複数の拡大比のケースの載荷試験によって測定された設計支持力と使用する前記基礎杭の本数との積が、前記基礎杭により形成される杭基礎に作用する所望の設計荷重以上であるか否かについて判定する判定部と、前記演算部に含まれ、前記載荷試験で前記一の拡大比における前記設計支持力を測定する場合には、前記積
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
が前記所望の設計荷重以上である条件を満たしたときに前記一の拡大比を前記拡大掘削部を形成するための最適拡大比に決定し、前記載荷試験で前記複数の拡大比における前記設計支持力を測定する場合には、少なくとも前記判定部で前記積が前記所望の設計荷重以上である条件を満たす前記拡大比のうち最小の拡大比を、前記拡大掘削部を形成するための最適拡大比に決定する決定部と、を備えることを特徴とする。
［００３０］
本発明の他の態様によれば、実際の施工現場で行う載荷試験の結果と当該施工現場で事前に行った地盤調査の結果情報等に基づいて、なるべく少ない回数の載荷試験で杭孔の底部側に形成される拡大掘削部の最適拡大比を設定することができる。このため、拡大掘削部を形成する際におけるオーバースペックや高止まりを効率的に低減できる。また、基礎杭の施工に係る所定のデータに基づいて最適拡大比を設定することによって、より実際の地盤に好適な最適拡大比に基づいた拡大掘削部を形成することができる。
発明の効果
［００３１］
以上説明したように本発明によれば、底部側に内径を拡大した拡大掘削部が形成された杭孔に基礎杭を設ける際に、実際の施工現場における地盤強度に合わせた基礎杭の経済的な設計及び施工を可能とする拡大比を効率的に設定できる。また、本発明によれば、基礎杭として既製杭を施工する場合には、プレボーリング工法や中掘り工法等の埋込み工法によって施工するため、高止まりすることなく、設計深度位置に確実に施工することができる。さらに、本発明によれば、杭孔に基礎杭を設ける際に、なるべく少ない回数の載荷試験で杭孔の底部側に形成される拡大掘削部の最適拡大比を設定できる。
図面の簡単な説明
［００３２］
［図１］図１は、本発明の一実施形態に係る基礎杭の施工方法で建て込まれる既製杭により形成される杭基礎の一部を示す概略構成図である。
［図２］図２は、本発明の一実施形態に係る基礎杭の施工システムの全体構成を示すブロック図である。
［図３］図３は、本発明の一実施形態に係る基礎杭の施工方法の概略を示すフロ
【手続補正書】
【提出日】平成28年9月16日(2016.9.16)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
底部側に内径を拡大した拡大掘削部が形成された杭孔に基礎杭を設ける基礎杭の施工方法であって、
前記基礎杭の先端部の所定位置における外径設計値に対する前記拡大掘削部の内径の割合を示す拡大比を異なる値で複数設定する設定工程と、
前記基礎杭を実際に設ける施工現場で前記設定工程にて設定した前記複数の拡大比の中から選択した一又は複数の拡大比のケースについてそれぞれ載荷試験を実施して、前記一又は複数の拡大比における前記基礎杭の設計支持力をそれぞれ測定する設計支持力測定工程と、
前記設計支持力測定工程において前記施工現場で実施した載荷試験にて測定された前記一又は複数の前記設計支持力のそれぞれについて、前記設計支持力と使用する前記基礎杭の本数との積が、前記基礎杭により形成される杭基礎に作用する所望の設計荷重以上であるか否かについて判定する設計支持力判定工程と、
前記設計支持力測定工程で前記一の拡大比における前記基礎杭の設計支持力を測定する場合には、前記設計支持力判定工程で前記積が前記所望の設計荷重以上である条件を満たしたときに前記一の拡大比を前記拡大掘削部を形成するための最適拡大比に決定し、前記設計支持力測定工程で前記複数の拡大比における前記基礎杭の前記設計支持力を測定する場合には、前記設計支持力判定工程で前記積が前記所望の設計荷重以上である条件を満たす前記拡大比のうち最小の拡大比を前記拡大掘削部を形成するための前記最適拡大比に決定する最適拡大比決定工程と、
前記最適拡大比に基づいて前記拡大掘削部を形成する拡大掘削部形成工程と、を含み、
前記設定工程における前記複数の拡大比として、
少なくとも前記基礎杭を実際に設ける前記施工現場の地盤調査によって予め得られた土質データ、前記載荷試験の測定データ、及び前記基礎杭の過去の施工実績データを含む所定のデータに基づいて最適値に設定された設計値拡大比と、
前記設計値拡大比に所定の値を加算した上側拡大比と、
前記設計値拡大比から所定の値を減算した下側拡大比と、を設定することを特徴とする基礎杭の施工方法。
【請求項２】
前記設定工程は、前記複数の拡大比を設定する際に、
前記所定のデータに基づいて、少なくとも前記設計値拡大比、前記上側拡大比、及び前記下側拡大比に対する安全率及び設計支持力をそれぞれ設定する工程と、
前記設計値拡大比、前記上側拡大比、及び前記下側拡大比に対応する前記設計支持力と前記安全率を積算して前記基礎杭の極限支持力をそれぞれ算出する工程と、
前記極限支持力を満たす前記設計値拡大比、前記上側拡大比、及び前記下側拡大比をそれぞれ算出する工程と、を含むことを特徴とする請求項１に記載の基礎杭の施工方法。
【請求項３】
前記設定工程では、前記複数の拡大比を設定する際に、
所定の式により算出される設計支持力と、前記載荷試験によって測定される設計支持力との比率に応じて、前記設計値拡大比、前記上側拡大比、及び前記下側拡大比を算出することを特徴とする請求項１に記載の基礎杭の施工方法。
【請求項４】
前記設計支持力判定工程において、前記設計値拡大比に基づいて測定された前記設計支持力と前記基礎杭の前記本数との積が、前記所望の設計荷重以上であるか否かについて判定し、前記設計支持力判定工程で前記積が前記所望の設計荷重以上である場合に、
少なくとも前記設計支持力測定工程で測定された前記設計支持力と前記設定工程にて設定された前記設計値拡大比について算出した前記設計支持力との差分を算出し、前記下側拡大比について算出した前記設計支持力に対して前記差分の大きさを補正して予測設計支持力を推定する予測設計支持力推定工程と、
前記予測設計支持力推定工程にて算出した前記予測設計支持力が、前記設計支持力測定工程にて前記設計値拡大比に基づいて測定された前記設計支持力より大きいか否かについて判定する予測設計支持力判定工程と、
を更に含むことを特徴とする請求項１に記載の基礎杭の施工方法。
【請求項５】
前記設計支持力判定工程において、前記支持力測定工程にて前記複数の拡大比ごとに測定された前記設計支持力と前記基礎杭の前記本数との積が、前記所望の設計荷重以上であるか否かについて、前記複数の拡大比の小さいものから順に判定することを特徴とする請求項１に記載の基礎杭の施工方法。
【請求項６】
前記基礎杭は、前記杭孔に建て込む既製杭であって、
前記設計工程では、該既製杭の先端部の外周面に設けられた凸部の外径に所望のクリアランス値を加算して前記外径設計値を求めることを特徴とする請求項１乃至請求項５の何れか１項に記載の基礎杭の施工方法。
【請求項７】
前記基礎杭は、前記杭孔に打設し、その軸部の先端部に拡径部が設けられる場所打ち杭であって、
前記設計工程では、前記軸部の外径を前記外径設計値とすることを特徴とする請求項１乃至請求項５の何れか１項に記載の基礎杭の施工方法。
【請求項８】
請求項１乃至請求項７の何れか１項に記載の基礎杭の施工方法をコンピュータに実行させるためのプログラム。
【請求項９】
請求項１乃至請求項７の何れか１項に記載の基礎杭の施工方法をコンピュータに実行させるためのプログラムを前記コンピュータで読み取り可能に記憶した記憶媒体。
【請求項１０】
底部側に内径を拡大した拡大掘削部が形成された杭孔に基礎杭を設ける基礎杭の施工システムであって、
少なくとも前記基礎杭が設けられる施工現場における地盤調査によって予め得られた土質データ、前記施工現場で実施される載荷試験の測定データ、及び前記基礎杭の過去の施工実績データを含む所定のデータをデータベース化して記憶する記憶部と、
少なくとも前記所定のデータに基づいてコンピュータで演算処理して、前記基礎杭の先端部の所定位置における外径設計値に対する前記拡大掘削部の内径の割合を示す拡大比を求める演算部と、
前記演算部に含まれ、少なくとも前記所定のデータに基づいて、前記拡大比として前記所定のデータに基づいて最適値に設定された設計値拡大比と、前記設計値拡大比に所定の値を加算した上側拡大比と、前記設計値拡大比から所定の値を減算した下側拡大比と、異なる値で複数設定する設定部と、
前記演算部に含まれ、前記設定部で設定された複数の前記拡大比の中から選択した一又は複数の拡大比のケースの載荷試験によって測定された設計支持力と使用する前記基礎杭の本数との積が、前記基礎杭により形成される杭基礎に作用する所望の設計荷重以上であるか否かについて判定する判定部と、
前記演算部に含まれ、前記載荷試験で前記一の拡大比における前記設計支持力を測定する場合には、前記積が前記所望の設計荷重以上である条件を満たしたときに前記一の拡大比を前記拡大掘削部を形成するための最適拡大比に決定し、前記載荷試験で前記複数の拡大比における前記設計支持力を測定する場合には、少なくとも前記判定部で前記積が前記所望の設計荷重以上である条件を満たす前記拡大比のうち最小の拡大比を、前記拡大掘削部を形成するための最適拡大比に決定する決定部と、を備えることを特徴とする基礎杭の施工システム。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００１】
本発明は、既製杭や場所打ち杭等の基礎杭の施工方法、プログラム、記憶媒体、及び基礎杭の施工システムに関する。本出願は、日本特許庁において２０１４年２月２５日に出願された国際特許出願ＰＣＴ／ＪＰ２０１４／０５４５４２号を基礎として優先権を主張するものであり、この出願を参照することにより、本出願に援用される。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、底部側に拡大掘削部を有する杭孔に基礎杭を設ける際に、実際の施工現場における地盤強度に合わせた基礎杭の経済的な設計及び施工を可能とする拡大比を効率的に設定する基礎杭の施工方法、プログラム、記憶媒体、及び基礎杭の施工システムを提供することを目的とする。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２７
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２８
【補正方法】削除
【補正の内容】
【国際調査報告】
2015129060.tif 000017
2015129060.tif 000018