(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
セメントミルク等の硬化性材料を使用した基礎杭工法に使用する既製杭であって、
杭穴の根固め層に埋設される環状リブを有する下杭に上杭を連結してなり、該上杭及び下杭は外壁面に長さ方向の溝又は突条を、複数本形成し、前記溝又は突起は、前記環状リブを含め、接合用の端板間のコンクリート部分の全長かつ全周に亘り、かつ前記上杭及び下杭で同一位置に形成したことを特徴とする既製杭。
【請求項２】
既製杭は、下杭及び所定本数の上杭とから構成し、前記下杭の下部軸部の周囲に複数の環状リブを形成し、最上に位置する環状リブに連続して、前記下部軸部より大径の上部軸部を連続して形成して構成し、前記上杭は、前記下杭の上部軸部と同径で形成したことを特徴とする請求項１記載の既製杭。
【請求項３】
既製杭を杭穴内に埋設してなる基礎杭構造であって、外壁面に長さ方向の溝又は突条を形成した既製杭を、該既製杭の中空部及び既製杭と杭穴外壁との間に、セメントミルク等の杭穴充填物からなる改良体を形成し、前記杭穴内で、前記改良体と前記既製杭とを一体化してなり、
前記既製杭は、杭穴の根固め層に埋設される環状リブを有する下杭に上杭を連結してなり、前記溝又は突起は、前記環状リブを含め、接合用の端板間のコンクリート部分の全長かつ全周に亘り、かつ前記上杭及び下杭で同一位置に形成したことを特徴とする基礎杭構造。
【請求項４】
杭穴は拡底根固め部を形成し、既製杭は、下部軸部に複数の環状リブを形成し、最上に位置する環状リブに連続して、前記下部軸部より大径の上部軸部を連続して形成してなる下杭と上杭とを接合して構成し、前記環状リブを前記杭穴の拡底部内に位置させたことを特徴とする請求項３記載の基礎杭構造。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、既製杭及び杭穴内に既製杭を埋設してなる基礎杭構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、セメントミルク等の充填物を用いる基礎杭工法において使用する既製杭としては、円筒杭（ＰＨＣ杭、ＰＲＣ杭、鋼管杭等）や外周に節部を設けた節杭等があった。これらの杭３２は、横断面で、外周が円形となるような、一律の曲面形状に形成され、杭穴３４内のセメントミルク層からなる改良体３３内に埋設され、基礎杭構造３５を形成していた（図３（ｃ））。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記した既製杭３２を使用した場合、鉛直方向の荷重に対しては根固部での杭先端支持力及び、該既製杭３２とセメントミルク等の充填物との付着による杭周面摩擦力が働くため、基礎杭構造３５として比較的大きな支持力が確保できる。
【０００４】
しかし、地震時等に作用する水平力Ｆが作用した場合、既製杭３２外周面３２ａが一律曲面形状であるため、改良体３３のセメントミルク等の充填物と既製杭３２外周面３２ａの付着部分において、基礎杭構造３５の外方から伝達してきた水平応力Ｆが該付着部分で滑りを起こし、改良体３３と既製杭３２とがそれぞれ分かれて応力を負担することとなり、改良体３３と既製杭３２が一体して強固に水平力Ｆを負担するものではなかった（図３（ｃ））。また、このとき伝達してきた応力によって、既製杭３２と改良体３３との付着が、既製杭３２の外周面３２ａで剥がれ易いことも問題になっていた。
【０００５】
また、既製杭の下部に形成した環状リブを、杭穴の拡底根固め部に埋設し、この環状リブを先端支持力増強に利用した基礎杭構造の場合には、従来の環状リブを設けない既製杭を使用した基礎杭構造に比べて、約２倍の高支持力が得られる。ここで、上杭としては、通常鉛直支持力の伝達バランスを良くする為に下杭である環状リブ付きの軸部径と略同径の円筒杭を利用する。この場合、下杭の高支持力に対して、上杭の相対的に必要とされる水平力が不足し、下杭の高支持力を最大限に活かした伝達バランスのとれた連結杭が得られなかった。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
然るにこの発明では、外壁面に長さ方向の溝又は突条を形成して既製杭を構成すると共に、既製杭を杭穴内の改良体と一体化して基礎杭構造としたので、前記問題点を解決した。
【０００７】
即ち、この発明は、セメントミルク等の硬化性材料を使用した基礎杭工法に使用する既製杭であって、杭穴の根固め層に埋設される環状リブを有する下杭に上杭を連結してなり、該上杭及び下杭は外壁面に長さ方向の溝又は突条を、複数本形成し、前記溝又は突起は、前記環状リブを含め、接合用の端板間のコンクリート部分の全長かつ全周に亘り、かつ前記上杭及び下杭で同一位置に形成したことを特徴とする既製杭である。
【０００８】
また、前記において、既製杭は、下杭及び所定本数の上杭とから構成し、前記下杭の下部軸部の周囲に複数の環状リブを形成し、最上に位置する環状リブに連続して、前記下部軸部より大径の上部軸部を連続して形成して構成し、前記上杭は、前記下杭の上部軸部と同径で形成したことを特徴とする既製杭である。
【０００９】
また、他の発明は、既製杭を杭穴内に埋設してなる基礎杭構造であって、外壁面に長さ方向の溝又は突条を形成した既製杭を、該既製杭の中空部及び既製杭と杭穴外壁との間に、セメントミルク等の杭穴充填物からなる改良体を形成し、前記杭穴内で、前記改良体と前記既製杭とを一体化してなり、前記既製杭は、杭穴の根固め層に埋設される環状リブを有する下杭に上杭を連結してなり、前記溝又は突起は、前記環状リブを含め、接合用の端板間のコンクリート部分の全長かつ全周に亘り、かつ前記上杭及び下杭で同一位置に形成したことを特徴とする基礎杭構造である。
【００１０】
また、前記において、杭穴は拡底根固め部を形成し、既製杭は、下部軸部に複数の環状リブを形成し、最上に位置する環状リブに連続して、前記下部軸部より大径の上部軸部を連続して形成してなる下杭と上杭とを接合して構成し、前記環状リブを前記杭穴の拡底部内に位置させたことを特徴とする基礎杭構造である。
【００１１】
【発明の実施の形態】
上杭３、下杭２の全長に亘り、縦溝１２、１２を形成してなり、上杭３と下杭２とを接合して、基礎杭１を構成する（図１）。杭穴軸部２１の底側に杭穴拡底部２２を形成した杭穴２０を掘削する（図２（ｂ））。続いて、掘削ヘッド１５の吐出口１８から拡底部２２内でセメントミルクを注入し、拡底部２２内にソイルセメント層２４を形成する。続いて、掘削ヘッド１５を引き上げながら、杭穴軸部２１で吐出口１８からセメントミルクを注入し、杭穴軸部２１にソイルセメント層２５を形成する。両ソイルセメント層２４、２５から改良体２６とする（図２（ｃ））。杭穴２０内に、前記基礎杭１を埋設して、改良体２６と既製杭１とが一体の基礎杭構造３０を構成する（図３（ａ））。
【００１２】
前記における杭穴拡底部２２内でのセメントミルクの注入方法、即ちソイルセメント層２４の形成は、該ソイルセメント層２４の品質のばらつきを少なくするために、以下のようにすることが望ましい。即ち、杭穴２０掘削完了後、掘削ヘッド１５を杭穴底２２ａに保持した状態で掘削ヘッド１５で撹拌しながら、掘削ヘッド１５下端の吐出口１８から全セメントミルク量の３分の１宛セメントミルクを吐出する。続いて、掘削ヘッド１５で撹拌しながら、掘削ロッド１４を杭穴２０の拡底部２２の上縁２２ｂ付近まで上昇させながら全セメントミルク量の３分の１を吐出する。次に、掘削ヘッド１５を拡底部２２内で（杭穴底２２ａと拡底部の上縁２２ｂとの間を）複数回昇降させながら、残りのセメントミルクの３分の１を吐出して、撹拌及び混合を行い掘削ロッドを引き上げて拡底部２２内にソイルセメント層２４からなる根固め層を形成する（図２（ｂ）（ｃ））。
【００１３】
また、他の望ましいセメントミルクの注入方法は、先ず、掘削ヘッド１５のセメントミルクの注入口１８を杭穴の拡底部の底２２ａ（構築予定の根固め層の底部）のほぼ中央に設置し、撹拌・吐出しながら拡底部２２内を上下２往復させて、最上部２２ｂで注入を完了させる（図２（ｂ）（ｃ））。
【００１４】
また、拡底部２２の底２２ａで、掘削ヘッド１５の吐出口１８からセメントミルクを注入して、拡底部２２内の掘削泥土を押し上げて、セメントミルクと置換してセメントミルク層を形成することもできる（図２（ｃ））。
【００１５】
また、杭穴軸部内でのセメントミルクの注入方法、即ちソイルセメント層の形成についても、杭穴拡底部より上方に、掘削長さに応じて１又は複数の所定深度を決め、杭穴拡底部上面からセメントミルクの注入を開始し、その所定深度間ごとに往復して、掘削土と撹拌・混合しながら、杭周固定層を形成する。
【００１６】
【実施例１】
図１に基づきこの発明の既製杭の実施例を説明する。
【００１７】
この実施例に使用する既製杭１は、上杭３と下杭２とから構成される。
【００１８】
前記下杭２は、下部軸部５は外径Ｄ１（Ｄ１＝６００ｍｍ）で、下部軸部５の下端部及び中間部に環状リブ（外径Ｄ２＝７５０ｍｍ）６、７が２つ形成され、上端部は、最上に位置する環状リブ７に連続して、外径Ｄ３（Ｄ３＝７００ｍｍ）のストレート杭状の上部軸部８を形成した環状リブ付きの既製杭から構成する。上部軸部８の上端には上端板９が形成されている。
【００１９】
また、前記上杭３は、前記下杭２の上部軸部８の外径Ｄ３と同一の外径Ｄ３（Ｄ３＝７００ｍｍ）の円筒状の既製杭から構成する。前記上杭３の下端には、前記下杭２の上端板８と接合できる下端板１０が形成されている。
【００２０】
前記既製杭（上杭３、下杭２）１は、端板９、１０を鋼材で形成し、全体はコンクリート系材料から形成されている。ここで、下杭２及び上杭３の両方とも予め長さ方向に縦溝（深さ２０ｍｍ）１２、１２を複数箇所設けてある。この実施例では、縦溝１２は、１６本を等間隔で形成する。また、上杭３と下杭２とは縦溝１２の位置を一致するように接合する。
【００２１】
前記実施例において、縦溝１２は１６本形成したが、少なくとも３本を等間隔に形成すれば、本数は、溝の広さ、深さなどにより適宜変更することができる（図示していない）。
【００２２】
また、前記実施例において、下杭２と上杭３を接続する際、上下杭２、３の縦溝１２位置を一致させたが、縦溝１２位置は、ずらして接続することも可能である（図示していない）。
【００２３】
また、基礎杭１は、連結杭構造とした場合、一般に上部に比較的大きな水平力が作用するので、上杭３にのみ縦溝１２、１２を設け、下杭２には縦溝１２を形成しない構成とした既製杭を使用することもできる（図示していない）。また、同様に、上杭３に縦溝１２、１２を密に（多い本数で）形成し、下杭２に縦溝１２、１２を疎に（少ない本数で）形成することもできる（図示していない）。また、地盤性状に応じて、上部以外で水平力の負荷が大きい箇所にのみ縦溝１２を設けた既製杭を用いてもよい（図示していない）。
【００２４】
また、杭穴の底部を拡底するか否かに関係なく、杭穴底部に根固め層を形成した杭穴に埋設される既製杭１において、該根固め層以外、即ち杭周固定層に位置する箇所の既製杭１の外壁面にのみ縦溝１２を設けてることもできる（図示していない）。これによって、根固め層における先端支持力と杭周固定層における周面摩擦力がバランス良く適合し、水平支持力を含めた総体的な支持力が向上する。
【００２５】
また、前記実施例において、既製杭１に縦溝１２を形成したが、杭穴内で改良体との一体性が高められれば、既製杭１の表面に複数の縦突条１３、１３を形成することもできる（図４）。この場合、環状リブ６、７を形成した杭では、環状リブ６、７間の軸部にのみ縦突条１３、１３を形成することもできる（図４（ａ））。また、端板９、１０間のコンクリート部分の全長に縦突条１３、１３を形成することもできる（図４（ｂ））。
【００２６】
また、１本の既製杭で、縦溝１２、縦突条１３を混在し複合させた既製杭を構成することもできる。また、上杭３を縦突条１３（又は縦溝１２）、下杭２を縦溝１２（又は縦突条１３）で構成し、両杭２、３を接合することもできる（いずれも図示していない）。
【００２７】
また、縦突条１３、１３を形成する場合において、環状リブ６、７を有し最上に位置する環状リブ（外径Ｄ２）７に連続して上部軸部（外径Ｄ３）８を形成した下杭２に、上部軸部８と略同一径の上杭３を連結してなる既製杭１を使用する際、上部軸部８及び上杭３に、長さ方向の縦突条１３、１３を複数本連続して、外径Ｄ２と同一外径で形成することもできる（図５）。この場合には、環状リブ径Ｄ３より若干大径に形成された杭穴２０軸部の間隙をそのまま有効利用して上杭３を埋設でき、無駄なく、より経済的な施工ができる。尚、縦溝１２を形成する場合にも、同様に、下杭２の上部軸部８と上杭３の外壁面にのみ、縦溝１２、１２を形成して基礎杭１を構成することもできる（図５）。
【００２８】
また、ここで、ほぼ全長に亘って環状リブを形成した既製杭を使用して、これを杭穴２０のほぼ全長に亘って環状リブが配置するように埋設した場合、前記既製杭の環状リブ間の軸部に縦突条を設けることによって、その縦突条が鉛直方向、水平方向の両方の荷重に対する補強としても作用することになる（図示していない）。
【００２９】
また、前記実施例において、既製杭１としては、コンクリート杭を使用したが、ＳＣ杭（外殻鋼管巻きコンクリート杭）や鋼管杭等にも鋼管部分に、縦溝１２、１２や縦突条１３、１３を設けて構成することもできる（図示していない）。
【００３０】
また、前記縦溝１２、縦突条１３の表面に種々の滑り止め加工を行うこともできる（図示していない）。
【００３１】
【実施例２】
次に、前記実施例の既製杭１を使用した基礎杭構造３０について説明する。
【００３２】
まず、掘削ヘッド１５により、杭穴軸部２１を径Ｄ１１（Ｄ１１＝７８０ｍｍ）で、杭穴壁を練付ドラム１６で均しながら掘削する（図２（ａ））。続いて、軸部２１の底側に、径Ｄ１２（Ｄ１２＝１１００ｍｍ）の拡底部２２を形成し、杭穴２０を掘削を完了する（図２（ｂ））。図中１７は、撹拌バーである。
【００３３】
ついで、拡底部２２内に所定固化強度（２０Ｎ／ｍｍ２）のセメントミルクを注入し、掘削土と撹拌混合したソイルセメント層（２０Ｎ／ｍｍ２以上）２４を形成する。また、杭穴軸部２１には、所定固化強度（２０Ｎ／ｍｍ２）のセメントミルクを注入し、掘削土と撹拌混合して生成されたソイルセメント層（２Ｎ／ｍｍ２程度）２５がほぼ杭穴口２３まで形成され、杭穴２０内に改良体２６を構築する（図２（ｃ））。
【００３４】
続いて、杭穴２０内に、下杭２、上杭３を順次挿入し、下杭２と上杭３とを端板９、１０で互いに接続した既製杭１を所定位置まで下降する。既製杭１は、下杭２の下端部及び中間部の環状リブ６、７が、杭穴２０の拡底部２２内の所定位置に埋設されるように設置される。
【００３５】
こうして設置された既製杭１は、杭外周面２８及び中空部２９内において改良体と強固に一体化し、基礎杭構造３０を構築する（図３（ａ）（ｂ））。このとき、上下杭の縦溝１２、１２内にも杭穴拡底部２２、杭穴軸部２１で、ソイルセメントが付着充填し、一体に固結する。
【００３６】
前記基礎杭構造３０に水平力が作用し、横方向の応力Ｆが働いたときでも、基礎杭構造３０の外方から伝播してきた応力Ｆが、改良体２６内を伝わり、既製杭１の外周面２８に伝播した時に、該既製杭１の外周面２８に縦溝１２、１２が設けられているために応力の滑りが生じない（図３（ｂ））。そのため、水平力を改良体２６と既製杭１で分離して負担するのではなく、改良体２６と既製杭１を一体化した基礎杭構造３０全体で負担することができる。これによって、従来比約１．２倍の水平力を負担することが可能である。
【００３７】
前記実施例において、下杭２の上部軸部（外径Ｄ３）８と上杭３とにのみ、長さ方向の縦溝１２又は縦突条１３を複数本連続して形成した基礎杭１を使用することもできる（図５）。この場合には、杭穴２０の拡底部２２においては環状リブ６、７等の効果による高先端支持力を発揮でき、更にこれに対応した杭穴２０軸部２１における周面摩擦力を得ることができる。尚、実施例１でも述べたように、図５の基礎杭１を使用した場合には、縦突条１３を使用した場合であっても、環状リブ６、７の径Ｄ３より若干大径（Ｄ１１）に形成された杭穴２０軸部２１の間隙をそのまま有効利用して上杭３を埋設でき、無駄なく、より経済的な施工ができる。
【００３８】
【発明の効果】
既製杭の外周面の長手方向に縦溝を設けた既製杭を使用して、セメントミルク等を充填した改良体と既製杭を一体に形成して、基礎杭構造とすることにより、水平力が作用した際に横方向に働く応力が改良体と既製杭外周面との付着部分で滑りを生じることがなく、基礎杭構造全体で水平力を負担することができる。また、縦溝又は縦突条を形成することにより既製杭の表面積が大きくなり、その増加分に比例して、改良体への応力伝達面積を増加させることができる。従って、同一径の既製杭を使用した場合で、従来に比して、より大きな水平力を負担できる。
【００３９】
また、既製杭の外周面の縦溝を所定間隔ごとに杭全周に亘って設けることにより、どの方位（３６０°）から水平力が作用しても基礎杭構造全体で該水平力を負担することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）はこの発明の既製杭の実施例の正面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線における拡大断面図で、（ｃ）は（ａ）のＢ−Ｂ線における拡大断面図である。
【図２】この発明の基礎杭構造の構築を説明する図で、（ａ）（ｂ）は杭穴の掘削途中、（ｃ）は掘削完了後の杭穴を表す。
【図３】（ａ）はこの発明の実施例の基礎杭構造、（ｂ）は基礎杭構造への水平力の伝搬を説明する拡大横断面図、（ｂ）は同じく従来例の拡大横断面図を表す。
【図４】（ａ）は他の実施例の基礎杭の一部正面図、（ｂ）は同じく一部斜視図を表す。
【図５】同じく他の実施例の基礎杭の正面図である。
【符号の説明】
１    既製杭
２    下杭
３    上杭
５    下部軸部
６    環状リブ
７    環状リブ
８    上部軸部
９    上端板
１０  下端板
１２  縦溝
１３  縦突条
１４  掘削ロッド
１５  掘削ヘッド
１８  吐出口
２０  杭穴
２１  杭穴軸部
２２  杭穴拡底部
２２ａ  拡底部底（杭穴底）
２２ｂ  拡底部上縁
２４  ソイルセメント層
２５  ソイルセメント層
２６  改良体
２８  杭外周面
２９  杭中空部
３０  基礎杭構造
３２  既製杭（従来例）
３３  ソイルセメント層（従来例）
３４  杭穴（従来例）
２５  基礎杭構造（従来例）
【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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