(57)【要約】【課題】特に杭先端地盤の支持力を大きくすることができ、しかも杭先端支持力を自由に設定することができる先端地盤改良杭およびその施工方法を提供する。【解決手段】良好な支持層２内に形成されたソイルセメント柱３と、それより上方の地層４内に埋設された節杭５とから連続かつ一体的に形成する。ソイルセメント柱３は、支持層２が砂層か礫層の良好な支持層の場合、径が杭１の外径（掘削径）以上、深さが節杭５の先端からその最大径の３倍以上に形成する。ソイルセメント柱３は杭先端以深の支持層２を余掘りし、セメントミルクを注入して形成する。【選択図】                図１
2004332262.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
地中に設置された既製杭とその先端以深の支持層内に形成されたソイルセメント柱またはモルタル柱とからなり、前記ソイルセメント柱またはモルタル柱はその周面摩擦力を前記既製杭の支持力とみなせるように形成されてなることを特徴とする先端地盤改良杭。
【請求項２】
ソイルセメント柱またはモルタル柱は平均Ｎ値が３０以上の支持層内に形成されてなることを特徴とする請求項１記載の先端地盤改良杭。
【請求項３】
ソイルセメント柱またはモルタル柱は、既製杭の先端からその最大径の３倍以上の長さに形成されてなることを特徴とする請求項１または２記載の先端地盤改良杭。
【請求項４】
地中に設置した既製杭の先端以深の支持層を余掘りし、この余掘りした部分にソイルセメント柱またはモルタル柱を、その周面摩擦力を前記既製杭の支持力とみなせるように形成することを特徴とする先端地盤改良杭の施工方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本願発明は、先端地盤改良杭およびその施工方法に関し、特に杭先端支持力の増大を可能にしたものである。
【０００２】
【従来の技術】
ＰＨＣ杭などの既製杭をプレボーリング工法などの埋込み工法によって地中に埋設した場合、埋設後の既製杭は、そのままでは杭先端が支持層に載置されているにすぎないため支持力はきわめて小さい。このため「根固め」を行って支持力の増大が図られている。
【０００３】
この場合の根固めとしては、杭先端の支持層中にセメントミルクを注入することにより杭の先端と支持層とを一体化させる方法が行われている。
【０００４】
杭先端の根固め部（余掘り部）については、根固めの主な目的が杭からの荷重を支持層にスムーズに伝えることにあること等から、一般に根固めの深さ（長さ）は杭の最大径の２倍程度と浅く（短く）施工されているため、従来、根固め部の周面摩擦力は杭の支持力として特に考えられていなかった。
【０００５】
【特許文献１】
特開２０００−６４２７５
【特許文献２】
特開２００２−２０１６３８
【特許文献３】
特開平１−２５０５２３
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
従来、杭の設計に際し、杭の支持力が杭先端支持力と周面摩擦力とからなっているため、支持力をとるために強固な支持層に必要以上に杭を根入れさせていた。
【０００７】
また、例えば図３（ａ）に図示するように、支持層２０に不陸があるような場合で、高い支持層２０ａの場所においては、既製杭２１の杭長を短くせざるを得ず、その分、杭の周面摩擦力が小さくなってしまうという問題があった。
【０００８】
一方、低い支持層２０ｂの場所においては、例えば図３（ｂ）に図示するように、既製杭２１の杭長を支持層２０まで長くする必要があり、その分、コストが嵩むという問題があった。
【０００９】
また、例えば図４（ａ），（ｂ）に図示するように、途中までを既製杭２１で施工し、残る支持層２０までをソイルセメント柱２２で施工するソイルセメント合成杭も知られている（特許文献１，２参照）。
【００１０】
しかし、いずれの例においても、ソイルセメント柱２２の一部または全長が支持層２０より上の比較的軟弱な地層２３に形成されているため、周囲からの拘束力が小さく、このため地震時の過大な変形による力によってソイルセメント柱２２が破壊する恐れがあった。
【００１１】
本願発明は、以上の課題を解決するためになされたもので、特に杭先端地盤の支持力を大きくすることができ、しかも杭先端支持力を自由に設定することができる先端地盤改良杭およびその施工方法を提供することを目的とするものである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の先端地盤改良杭は、地中に設置された既製杭とその先端以深の支持層内に形成されたソイルセメント柱またはモルタル柱とからなり、前記ソイルセメント柱またはモルタル柱はその周面摩擦力を前記既製杭の支持力とみなせるように形成されてなることを特徴とするものである。
【００１３】
本願発明は、杭先端以深の支持層内に形成されたソイルセメント柱またはモルタル柱の周面摩擦力を杭の支持力とみなし、これを杭の支持力として加算することで実際の杭長以上に杭の支持力を大きくとれるようにしたものである。
【００１４】
この場合、ソイルセメント柱またはモルタル柱の径を掘削径以上、長さ（深さ）を既製杭の先端からその最大径の少なくとも３倍以上とすることにより、ソイルセメント柱またはモルタル柱の周面摩擦力を既製杭の支持力とみなして既製杭の先端支持力に加算することができる。また、必要に応じてソイルセメント柱またはモルタル柱の径と長さ（深さ）を調節することで、支持力を任意に設定することができる。
【００１５】
また特に、ソイルセメント柱またはモルタル柱を形成するセメントミルクには、原則としてソイルセメント柱またはモルタル柱を杭体とみなせる程度の強度に形成できるセメントミルクが使用されているが、ソイルセメント柱またはモルタル柱を杭体とみなせる程度の強度に形成することが可能であれば、既製杭周面部のソイルセメントに使用されたセメントミルクと同じでよい。
【００１６】
また、ソイルセメント柱またはモルタル柱は良好な支持層内に形成されていることで、周囲の支持層による拘束効果により十分な強度を得ることができ、また杭先端には曲げがかからないので、ソイルセメント柱またはモルタル柱を鉄筋などで補強する必要もない。
【００１７】
一般に、ここにいう支持層としては、平均Ｎ値が３０〜４０程度の地層を想定することができる。また、既製杭としては、コンクリート杭や鋼管杭などを用いることができる。
【００１８】
なお、ここにいう支持層は、上部荷重との関係から相対的に決まる地層をいい、少なくとも上部構造物を安定して支持し得る地層を想定している。したがって、たとえＮ値が小さくても上部構造物を安定的に支持できる地層であれば、その地層はここにいう支持層である。
【００１９】
請求項２記載の先端地盤改良杭は、請求項１記載の先端地盤改良杭において、ソイルセメント柱またはモルタル柱は、平均Ｎ値が３０以上の支持層内に形成されてなることを特徴とするものである。
【００２０】
請求項３記載の先端地盤改良杭は、請求項１または２記載の先端地盤改良杭において、ソイルセメント柱またはモルタル柱は、既製杭の先端からその最大径の３倍以上の長さに形成されてなることを特徴とするものである。
【００２１】
請求項４記載の先端地盤改良杭の施工方法は、地中に設置した既製杭の先端以深の支持層を余掘りし、この余掘りした部分にソイルセメント柱またはモルタル柱を、その周面摩擦力を前記既製杭の支持力とみなせるように形成することを特徴とするものである。
【００２２】
【発明の実施の形態】
図１（ａ），（ｂ）は、本願発明の先端地盤改良杭およびその施工方法の一例を示し、先端地盤改良杭（以下「杭」という）１は、杭先端以深の良好な支持層２内に形成されたソイルセメント柱またはモルタル柱（以下「ソイルセメント柱」という）３と、それより上方の地層４内に既製杭として埋設された節杭５とから連続かつ一体的に形成されている。
【００２３】
ソイルセメント柱３は、支持層２が砂層か礫層の良好な支持層の場合で、径が杭１の外径（掘削径）以上、深さが節杭５の先端からその最大径の３倍以上にそれぞれ形成されている。
【００２４】
なお、ソイルセメント柱３は杭先端以深の支持層２を余掘りし、この余掘りした部分にセメントミルクを注入して形成されている。
【００２５】
この場合のセメントミルクには、原則としてソイルセメント柱３を杭体とみなせる程度の強度に形成できるセメントミルクが使用されているが、ソイルセメント柱３を杭体とみなせる程度の強度に形成することが可能であれば、節杭５周面部のソイルセメント５ａに使用されたセメントミルクと同じでよい。
【００２６】
節杭５は、セメントミルクを注入してソイルセメント５ａを形成しながらソイルセメント５ａ内に埋設され、節杭５の先端５ｂはソイルセメント柱３の上端部に節杭５の径程度かそれ以上根入れされていることで、ソイルセメント柱３と節杭５との連続かつ一体化が図られている。
【００２７】
なお、図１（ｂ）は、ソイルセメント柱３が拡径されている例を示したもので、特に余掘りが十分にできない場合に、拡径することで必要な周面摩擦力を確保することができる。
【００２８】
このような構成において、次に本願発明の杭の支持力について検討すると、通常のこの種の杭の先端支持力をＲｐ１  とした場合、本願発明の杭の先端支持力はＲｐ２  は、
Ｒｐ２  ＝Ｒｐ１  ＋ΔＲｆ  となる。
ここで、ΔＲｆ  は増加摩擦力（ソイルセメント柱の周面摩擦力）である。
【００２９】
また、ソイルセメント柱（余掘り部）３の摩擦力について（長期支持力の場合）について検討すると、
平均Ｎ値が５０の良好な地盤に既成杭として最大径Ｄ＝６００の節杭５をφ７００の掘削径で埋設し、ソイルセメント柱（余掘り部）３の径は掘削径φ７００、その深さは節杭５の径の５倍の３０００ｍｍとした場合を想定する。
【００３０】
ソイルセメント柱（余掘り部）３の強度は杭体とみなせる程度なので、摩擦力は掘削径で評価できる。
【００３１】
仮に、周面摩擦力度をｆｓ  ＝（３０＋５Ｎｓ  ）／３［ｋＮ／ｍ２  ］の節杭５の砂層に対応する認定式から算出する場合を考える。ただし、Ｎｓ  はソイルセメント柱（余掘り部）３の周囲地盤の平均Ｎ値とする。
【００３２】
2004332262.tif 000003
より、掘削径がφ７００ｍｍ、深さＬが３０００ｍｍのソイルセメント柱（余掘り部）３の摩擦力Ｒｆは、
2004332262.tif 000004
となる。つまり、同径、同長の杭より支持力が４９２［ｋＮ］増加する。
【００３３】
また、掘削径がφ７００ｍｍの単位長さ辺りの増加摩擦力△Ｒｆは、
2004332262.tif 000005
となる。これを利用すれば、節杭５の杭長にかかわらずソイルセメント柱（余掘り部）３の長さ（深さ）を調節することで容易に支持力を設定することができる。
【００３４】
同様に、既成杭として最大径がφ６００ｍｍの直杭をφ７００ｍｍの掘削径で埋設した場合は、仮に周面摩擦力度をｆｓ  ＝１０／３Ｎｓ  の告示式から算出すれば、支持力設定が容易に行える。
【００３５】
次に、不陸の対処法について説明すると、良好な支持層に不陸のある場合を想定する。
【００３６】
従来の施工法では、図３（ａ）に図示するように、高い支持層２０ａの場所においては、既製杭２１の杭長を短くせざるを得ず、支持力（周面摩擦力）が小さくなってしまうが、本願発明では、図２（ａ）に図示するように、高い支持層２ａの場所においては、節杭５の杭長が短くても、ソイルセメント柱（余掘り部）３を長く（深く）することにより同等の支持力が得られる。
【００３７】
同様に、従来の施工法では、図３（ｂ）に図示するように、低い支持層２０ｂの場所においては、既製杭２１の杭長を長くするしかないが、本発明では図２（ｂ）に図示するように、低い支持層２ｂの場所においては、節杭５の杭長をそのままにしてソイルセメント柱（余掘り部）３を長く（深く）することで、同じ杭長でも同等以上の支持力が得られる。
【００３８】
【発明の効果】
本願発明は以上説明した通りであり、特に既製杭の先端以深の支持層内に形成されたソイルセメント柱が、その周面摩擦力を前記既製杭の支持力とみなせるように形成されているので、既製杭の長さが一定であっても実際の杭長以上に杭の支持力を大きくとることができる。
【００３９】
また、ソイルセメント柱の径と長さ（余掘り部の深さ）を調節することにより、杭の先端支持力を自由に設定することができる。
【００４０】
また、ソイルセメント柱は、杭先端以深の良好な支持層内に形成されていることで、良好な支持層の拘束効果により十分な強度を確保することができ、地震時の過大な変形による力にも十分耐え得る強度を備えている。
【００４１】
また、支持層に不陸がある場合でも、ソイルセメント柱（余掘り部）の長さと径を調節することにより、同等の強度を得ることができる。
【００４２】
また、既製杭のソイルセメント柱（余掘り部）への根入れ（飲込み）を調節することにより、杭頭を揃えることも簡単に行うことができるため、不陸のある支持層に対しても杭長を変更せずに対応することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ），（ｂ）は先端地盤改良杭の一例を示す縦断面図である。
【図２】（ａ），（ｂ）は先端地盤改良杭の施工例を示す縦断面図である。
【図３】（ａ），（ｂ）は従来の既製杭の施工例を示す縦断面図である。
【図４】（ａ），（ｂ）は従来の既製杭の施工例を示す縦断面図である。
【符号の説明】
１  杭（先端地盤改良杭）
２  支持層
３  ソイルセメント柱（ソイルセメント柱またはモルタル柱）
４  支持層より上の地層
５  節杭（既製杭）
５ａ  ソイルセメント
【図１】
2004332262.tif 000006
【図２】
2004332262.tif 000007
【図３】
2004332262.tif 000008
【図４】
2004332262.tif 000009