(57)【要約】【課題】埋設穴内既製杭の特に支持力（地耐力）を増す必要のある軟弱層へ重点的に任意かつ効果的に高強度、かつ低コストで拡径部を形成する。【解決手段】地盤補強杭の埋設時に、予め形成された掘削穴３に対し既製杭４を挿入するに際し、正転時には既掘削穴径以下で逆転時には既掘削穴径以上の掘削径の掘削を可能にする回動拡径掘削爪５を前記既製杭４に対し部分的に設け、該逆転時に回動拡径掘削爪５により掘削された拡径掘削穴内へ前記既製杭４に設けられた回動拡径掘削爪５を地盤強化材と共に一体固化する地盤補強杭埋設工法と埋設掘削爪装置である。【選択図】　　　　図５
2004143722.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
地盤補強杭の埋設時に、予め形成された掘削穴に対し既製杭を挿入するに際し、正転時には既掘削穴径以下で逆転時には既掘削穴径以上の掘削径の掘削を可能にする回動拡径掘削爪を前記既製杭に対し部分的に設け、該逆転時に回動拡径掘削爪により掘削された拡径掘削穴内へ前記既製杭に設けられた回動拡径掘削爪をセメントミルク等の地盤強化材と共に一体固化する地盤補強杭埋設工法。
【請求項２】
回動拡径掘削爪の既製杭に対する設置個所又は設置個数を軟弱地盤層の存在箇所に応じて配置する請求項１記載の地盤補強杭埋設工法。
【請求項３】
既製杭の軟弱地盤層の位置に装着される掘削爪であって、既製杭への装着基部側にヒンジ部を設け、該ヒンジ部に正転時には既掘削穴径以下で逆転時には既掘削穴径以上となる回動拡径掘削爪を設けた埋設掘削爪装置。
【請求項４】
回動拡径掘削爪は、ヒンジ部側を鋼管杭に溶接させた請求項３記載の埋設掘削爪装置。
【請求項５】
ヒンジ部側をバンドに固定し、コンクリート杭又は鋼管杭に装着してなる請求項３記載の埋設掘削爪装置。
【請求項６】
回動拡径掘削爪が地盤強化材と一体固化されて周面摩擦力を増すように配筋を兼ねた棒状又は板状である請求項３記載の埋設掘削爪装置。
【請求項７】
回動拡径掘削爪が地盤の軟弱度に応じた長さである請求項３又は６記載の埋設掘削爪装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、主として軟弱な地盤に施工される補強杭の周面摩擦力を増すのに有効な地盤補強杭埋設工法及び埋設掘削爪装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、建築物の基礎等を下方で支えて地盤を補強する工法として、予め埋設穴をオーガ等の回転切削装置により掘って、その中へ補強杭として既製杭を挿入し、セメントミルクや合成樹脂等の地盤強化材を流し込んで固めるといった先行掘り工法が行われている（例えば、特許文献１）。既製杭としては、ＰＨＣ（遠心力プレストレストコンクリート杭）、ＳＣ（外殻鋼管付コンクリート杭）、ＰＲＣ（プレストレスト鉄筋コンクリート杭）、鋼管杭等（以下コンクリート杭又は鋼管杭等と称す）が用いられている。
【０００３】
これらの既製杭の支持力は、特に軟弱な地盤で増強される必要があるため、埋設穴内杭の下部位置に拡大されたコンクリート層を設けている（例えば、特許文献２）。また、この拡大されたコンクリート層にリングや鉄筋等の剪断抵抗増加材を附設した例もある（例えば、特許文献３）。更に、埋設穴内へほぼ等間隔で拡径部を形成した後、挿入された既製杭のセメントミルク等の地盤強化材による固定と同時に節状の凸部を形成して支持力を増す試みもある。
【０００４】
【特許文献１】
特開２０００−２８２４６１号公報（第１頁、図１）
【特許文献２】
特開平５−２４７９３６号公報（第１頁、図１）
【特許文献３】
特開平７−７６８３０号公報（第１頁、図１）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、埋設穴内杭の下部位置に拡大されたコンクリート層を形成しても（特許文献２）、形成位置が更に軟弱であると支持力を増す作用が発揮されないし、杭の下部を掘削する手間が大変である。加えて、地盤沈下に伴い作用する負の摩擦力に抗することができない。同様なことは、コンクリート層にリングや鉄筋等の剪断抵抗増加材を附設した場合もいえる。また、既製杭のセメントミルク等の地盤強化材による節状の凸部を形成しても、地盤強化材による凸部の強度に問題があって、充分な支持力が得られない。また、埋設穴内へほぼ等間隔で拡径部を形成するための装置が大がかりとなり、更に、補強の不要な層にまで拡径部を作ることとなり、経費も労力も無駄が多い難点がある。
【０００６】
そこで、本発明者は埋設穴内既製杭の特に支持力（地耐力）を増す必要のある軟弱層へ重点的に任意かつ効果的に拡径部を形成し、しかも、該拡径部へ地盤強化材により形成される凸部が高強度、かつ低コストで実施可能な地盤補強杭埋設工法と埋設掘削爪装置について検討した。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を検討した結果、地盤補強杭の埋設時に、予め形成された掘削穴に対し既製杭を挿入するに際し、正転時には既掘削穴径以下で逆転時には既掘削穴径以上の掘削径の掘削を可能にする回動拡径掘削爪を前記既製杭に対し部分的に設け、該逆転時に回動拡径掘削爪により掘削された拡径掘削穴内へ前記既製杭に設けられた回動拡径掘削爪を地盤強化材と共に一体固化する地盤補強杭埋設工法とした。
【０００８】
前記既製穴は、先端に穿孔爪を備え、かつ中空のセメントミルク注入孔を有するオーガ使用の穿孔装置が適している。単に穿孔機能を開先に有しただけのものを使用して既製穴を穿孔しても構わない。
【０００９】
埋設掘削爪装置は、既製杭の軟弱地盤層の位置に掘削爪を有する構造である。具体的には既製杭への装着基部側にヒンジ部を設け、該ヒンジ部に正転時には既掘削穴径以下で逆転時には既掘削穴径以上となる回動拡径掘削爪を設けた構造が好ましい。既製杭が鋼管杭の場合はヒンジ部側を杭の壁面へ溶接する。また、ヒンジ部側をバンドに固定し、コンクリート杭又は鋼管杭等の既製杭に装着するのも好ましい。回動拡径掘削爪は地盤強化材と一体固化された場合に周面摩擦力を増すよう配筋を兼ねた棒状又は板状が好ましい。また、回動拡径掘削爪は地盤の軟弱度に応じた長さにすることができる。
【００１０】
このような、地盤補強杭埋設工法及び埋設掘削爪装置によると、地盤に挿入された既製杭の軟弱地盤層の位置に重点的に拡径部を形成することができる。拡径部へのセメントミルク等の地盤強化材充填によって周面摩擦力を高めた上に、この拡径部へ回動拡径掘削爪が配筋としての役目を果たしながらセメントミルク等の地盤強化材によって一体に固化されて、補強効果を高める。これらによって既製杭の周面摩擦力を高度に高めるのである。
【００１１】
【発明の実施の形態】
図１〜図７は本発明の地盤補強杭埋設工法の実施例を示す断面図である。本発明では、図１にみられるように、公知の掘削手段、この例ではオーガ１と螺旋掘削刃２とからなる回転切削装置により穴を掘り、図２のように、螺旋掘削刃２を抜き取る。これにより掘削穴３を予め形成しておく。この掘削穴３の掘削時に地盤の内で軟弱な層が判明する。同時にソイルセメント杭、柱状杭にする。
【００１２】
次に、この掘削穴３へコンクリート杭又は鋼管杭等の既製杭４を図３のように挿入するが、その際に既製杭４に対し回動拡径掘削爪５を装着して用いる。回動拡径掘削爪５の装着は地盤の内で軟弱な層が存在する位置にしている。挿入は正転状態で回転させながら先端に設けた適当な掘削刃６を利用して邪魔物を除きながら既製杭４を降ろしていくのである。このとき回動拡径掘削爪５は閉じた状態で既掘削穴径以下で回転し連れ回りしている。既製杭４の中心にはセメントミルク等の地盤強化材の注入管７を内挿した状態で一体に降下させる。注入管７の先端にも掘削刃を設けるとよい。
【００１３】
既製杭４を継ぎ足しながら図４のように先端が所定の深さまで達すると、図５のように既製杭４を逆転させる。これに伴って回動拡径掘削爪５も回転するが、土砂の抵抗によって爪が回動して開き、これにより回動拡径掘削爪５のある部分が既掘削穴３の径以上に掘削される。そこで、図６のように既製杭４の周囲に凹凸のある穴が形成される。この穴にはセメントミルク等の地盤強化材の注入によって、図７のように既製杭４の周囲に凹凸のあるセメントミルク等の地盤強化材による補強層８が形成される。このとき、回動拡径掘削爪５も地盤強化材と共に補強層８中に一体固化されるのである。
【００１４】
以上のような本発明の地盤補強杭埋設工法に用いる回動拡径掘削爪５の詳細例を以下に図８〜図１３で示す。図示した例は既製杭４がコンクリート杭のような場合で回動拡径掘削爪５を溶接一体化できない時に、回動拡径掘削爪５を締結バンド９に一体化した状態で締結固定するタイプのものである。回動拡径掘削爪５の取付け個数は既製杭４の外径、地盤の軟弱度等によって２〜５個の範囲内で適当に設ける。図８，図９に図示した例では締結バンド９に回動拡径掘削爪５を３個設けている。これらは既製杭４が鋼管杭の場合には溶接一体化して装着することができる。
【００１５】
図８は沈下中の正転時でありその側面図を図１０に示す。この時の回動拡径掘削爪５の拡大断面図を図１２に示す。回動拡径掘削爪５の構造は締結バンド９に固着したベース１０に軸（ヒンジ部）１１があり、この軸１１に対して回動爪１２を軸支している。図９は掘削中の逆転時でありその側面図を図１１に示す。回動拡径掘削爪５にはベース１０の正転方向前方に規制縁１３があって、回動爪１２の回動が一定の角度以上にはしないよう規制される。逆転時にはこの状態となることにより、既掘削穴３の径以上に掘削されるのである。回動爪１２の基部は回動を許容するものであればよく、ヒンジ部としては必ずしも軸１１による軸支構造でなくても、逆転時に回動爪１２のヒンジとして部分的な曲がりを可能にする可撓性の金属等であってもよい。
【００１６】
【発明の効果】
本発明によって、埋設穴内既製杭の特に支持力（地耐力）を増す必要のある軟弱層へ重点的かつ任意に拡径部を形成することができる。これにより、既製杭が地盤強化材と一体固化された場合に周面摩擦力を増す。しかも、回動拡径掘削爪が配筋となって地盤強化材中に埋設された状態となるので、拡径部へ地盤強化材により形成される凸部が高強度である。また、施工場所に応じて補強の必要な軟弱地盤層のみに回動拡径掘削爪を配置することができるので、効率がよく、低コスト化を可能にすると共に、回転掘削装置のエネルギーロスを最小にして施工できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の地盤補強杭埋設工法の実施例を示す断面図である。
【図２】本発明の地盤補強杭埋設工法の実施例を示す断面図である。
【図３】本発明の地盤補強杭埋設工法の実施例を示す断面図である。
【図４】本発明の地盤補強杭埋設工法の実施例を示す断面図である。
【図５】本発明の地盤補強杭埋設工法の実施例を示す断面図である。
【図６】本発明の地盤補強杭埋設工法の実施例を示す断面図である。
【図７】本発明の地盤補強杭埋設工法の実施例を示す断面図である。
【図８】本発明の回動拡径掘削爪の正転時の斜視図である。
【図９】本発明の回動拡径掘削爪の逆転時の斜視図である。
【図１０】本発明の回動拡径掘削爪の正転時の側面図である。
【図１１】本発明の回動拡径掘削爪の逆転時の側面図である。
【図１２】本発明の回動拡径掘削爪の正転時の拡大断面図である。
【図１３】本発明の回動拡径掘削爪の逆転時の拡大断面図である。
【符号の説明】
１　オーガ
２　螺旋掘削刃
３　掘削穴
４　既製杭
５　回動拡径掘削爪
６　掘削刃
７　注入管
８　補強層
９　締結バンド
１０　ベース
１１　軸（ヒンジ部）
１２　回動爪
１３　規制縁
【図１】
2004143722.tif 000003
【図２】
2004143722.tif 000004
【図３】
2004143722.tif 000005
【図４】
2004143722.tif 000006
【図５】
2004143722.tif 000007
【図６】
2004143722.tif 000008
【図７】
2004143722.tif 000009
【図８】
2004143722.tif 000010
【図９】
2004143722.tif 000011
【図１０】
2004143722.tif 000012
【図１１】
2004143722.tif 000013
【図１２】
2004143722.tif 000014
【図１３】
2004143722.tif 000015