(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
上杭に連結する下杭であって、かつ支持地盤の杭穴拡底部内に埋設される中空部を有する既製杭において、上端連結部は上杭の軸径と同一の連結径で形成し、少なくとも下部において、下方に向けて、徐々に小径となるように軸部を形成し、前記上端連結部は、前記上杭と略同一の軸部肉厚で形成し、前記中空部の内径を徐々に小径となるように形成し、
前記軸部の少なくとも下端部を含む位置に突起を形成したことを特徴とする既製杭。
【請求項２】
支持地盤に拡底部を有する杭穴内に埋設される中空部を有する既製杭であって、少なくとも下部において、下方に向けて徐々に小径となるように軸部を形成し、前記中空部の内径を徐々に小径となるように形成し、
前記既製杭の前記拡底部内に埋設される部分において、前記軸部の少なくとも下端部を含む位置に突起を形成し、前記既製杭は、前記軸部及び前記突起の構造を、遠心成形によりコンクリートで一体に形成したことを特徴とする既製杭。
【請求項３】
突起は環状突起とし、前記突起は下端部及び他の任意位置に複数個形成し、前記複数の突起は、外径を下方に向けて大径に形成した請求項１又は請求項２記載の既製杭。
【請求項４】
突起は環状突起とし、前記突起は下端部及び他の任意位置に複数個形成し、前記複数の突起は、外径を下方に向けて小径に形成した請求項１又は請求項２記載の既製杭。
【請求項５】
突起は環状突起とし、前記突起は下端部及び他の任意位置に複数個形成し、前記複数の突起は、外径を略同一に形成した請求項１又は請求項２記載の既製杭。
【請求項６】
軸方向の主鉄筋を、全長に亘り、肉厚内で半径方向の略中央位置に配置する請求項１又は請求項２記載の既製杭
【請求項７】
軸部に続き支持地盤に拡底部を有する杭穴を掘削し、該杭穴拡底部及び杭穴軸部に注入したセメントミルクと掘削土とを撹拌混合したソイルセメントが充填され、あるいは掘削土がセメントミルクに置換された杭穴内に、中空部を有する既製杭を埋設した基礎杭構造であって、前記既製杭は、少なくともその下部において、下方に向けて徐々に小径となるように軸部を形成し、前記中空部の内径を徐々に小径となるように形成し、
該軸部の少なくとも下端部に突起部を設けて構成すると共に、前記既製杭の該突起部を前記拡底部内に埋設し、前記既製杭は、前記軸部及び前記突起の構造を、遠心成形によりコンクリートで一体に形成したことを特徴とする基礎杭構造。
【請求項８】
既製杭は、１又は複数の上杭と下杭とを連結した構造であって、前記下杭を、少なくともその下部において、下方に向けて徐々に小径となるように軸部を形成し、該軸部の少なくとも下端部に突起部を形成して構成し、前記上杭を前記下杭の上端連結径とほぼ同径に形成したことを特徴とする請求項７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、杭穴内に埋設して建造物の基礎杭構造を構成する既製杭及び基礎杭構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
杭穴内にセメントミルク等の充填物と共に埋設する突起付きの基礎杭であって、その上部に他の既製杭を連結できる基礎杭については、以下の技術が提案されている。
【０００３】
▲１▼「基礎杭構造」（特開平７−４８８３３）
▲２▼「基礎杭構造」（特開平２−２３２４１６）
▲３▼「既製コンクリート杭の連結杭工法」（特開平８−４１８７０）
【０００４】
これらは、いずれも、セメントミルクなどの充填物の充填されたストレート状の杭穴内に埋設され、比較的弱い地盤において、鉛直支持力は、主として下部の節杭全長での周面摩擦力で確保し、曲げモーメント力は、主として上部の円筒杭で分担していた。これら継ぎ杭は比較的鉛直、水平支持力をそれほど必要としない建造物に利用されるのが実態であった。従って、高支持力及び高曲げモーメント力の必要な建造物の基礎杭構造には適用が困難であった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
前記従来の技術の内、▲１▼の構造であると、杭穴は既製杭の突起部の外径よりも若干大きく掘削されるため、既製杭の軸部とほぼ同径の上杭を接続すると、杭穴、の側壁と上杭の表面との間に、大きな間隙を生じ、杭穴内への充填物の量が多くなる問題点があった。また、既製杭の突起部の外径は杭穴軸部の径より小さく形成しなければならないので、杭穴軸部の径及び下杭の軸部の径に比して、上杭の径を大きくできないために、地震時などの過大な曲げモーメントが生じた場合の耐力が不足する問題点があった。
【０００６】
また、前記▲２▼の構造の場合、上杭と下杭との間に、専用の継手（継手パイプ）を使用するため、継手を上杭と下杭の両方に溶接などの手段を用いなければならず、二度手間となり、施工も煩雑化しコストの増加を招く問題点があった。
【０００７】
加えて、継手の強度的な問題から設計計算において、継手の低減率を大きく取らなければならず、継手の強度を比較的重視しない基礎の施工にしか利用できないのが実状であった。
【０００８】
また、前記▲３▼の構造では、下杭の上端部に大径となる連結部を有する構造であるため、遠心成形では既製杭の軸部の肉厚と連結部の肉厚が一定に形成されないので、既製杭の全長で均一な軸力強度を確保できない問題点があった。
【０００９】
また、前記▲３▼の構造では、既製杭の軸部と連結部との肉厚の違いに加え、軸部の途中に大径となる連結部が存在するため、既製杭の肉厚内に埋設される主鉄筋（ＰＣ鋼棒など）が肉厚内の中央部に均等に配置することができないので、プレストレスを導入した場合、軸部と連結部とでストレス量が一定にならず、既製杭の軸力の不均等が生じる問題点があった。従って、過大な曲げモーメントや垂直荷重が加わった場合、大径となる連結部付近において、応力集中が生じ、連結部下部の軸部付近で破壊が生じ易い問題点があった。
【００１０】
総じて、前記各構造は、上杭の曲げモーメントに対する耐力だけを考慮した摩擦杭の延長として提案されたものであり、従来の支持杭の約２倍以上の高垂直荷重に耐えることができる高支持杭の基礎構造としては、技術設計面及び経済面から実現が困難であった。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
然るにこの発明では、少なくとも下部において下方に向けて徐々に小径となるように軸部を形成し、拡底部内に埋設される部分に突起を形成して既製杭を構成し、または、基礎構造としたので、前記問題点を解決した。
【００１２】
即ちこの発明は、上杭に連結する下杭であって、かつ支持地盤の杭穴拡底部内に埋設される中空部を有する既製杭において、上端連結部は上杭の軸径と同一の連結径で形成し、少なくとも下部において、下方に向けて、徐々に小径となるように軸部を形成し、前記上端連結部は、前記上杭と略同一の軸部肉厚で形成し、前記中空部の内径を徐々に小径となるように形成し、前記軸部の少なくとも下端部を含む位置に突起を形成したことを特徴とする既製杭である。
【００１３】
また、他の発明は、支持地盤に拡底部を有する杭穴内に埋設される中空部を有する既製杭であって、少なくとも下部において、下方に向けて徐々に小径となるように軸部を形成し、前記中空部の内径を徐々に小径となるように形成し、前記既製杭の前記拡底部内に埋設される部分において、前記軸部の少なくとも下端部を含む位置に突起を形成し、前記既製杭は、前記軸部及び前記突起の構造を、遠心成形によりコンクリートで一体に形成したことを特徴とする既製杭である。
【００１４】
また、前記両既製杭において、突起は環状突起とし、前記突起は下端部及び他の任意位置に複数個形成し、前記複数の突起は、外径を下方に向けて大径に形成した既製杭である。また、突起は環状突起とし、前記突起は下端部及び他の任意位置に複数個形成し、前記複数の突起は、外径を下方に向けて小径に形成した既製杭である。また、突起は環状突起とし、前記突起は下端部及び他の任意位置に複数個形成し、前記複数の突起は、外径を略同一に形成した既製杭である。また、軸方向の主鉄筋を、全長に亘り、肉厚内で半径方向の略中央位置に配置する既製杭である。
【００１５】
また、この発明は、軸部に続き支持地盤に拡底部を有する杭穴を掘削し、該杭穴拡底部及び杭穴軸部に注入したセメントミルクと掘削土とを撹拌混合したソイルセメントが充填され、あるいは掘削土がセメントミルクに置換された杭穴内に、中空部を有する既製杭を埋設した基礎杭構造であって、前記既製杭は、少なくともその下部において、下方に向けて徐々に小径となるように軸部を形成し、前記中空部の内径を徐々に小径となるように形成し、該軸部の少なくとも下端部に突起部を設けて構成すると共に、前記既製杭の該突起部を前記拡底部内に埋設し、前記既製杭は、前記軸部及び前記突起の構造を、遠心成形によりコンクリートで一体に形成したことを特徴とする基礎杭構造である。更に、既製杭は、１又は複数の上杭と下杭とを連結した構造であって、前記下杭を、少なくともその下部において、下方に向けて徐々に小径となるように軸部を形成し、該軸部の少なくとも下端部に突起部を形成して構成し、前記上杭を前記下杭の上端連結径とほぼ同径に形成したことを特徴とする基礎杭構造である。
【００１６】
前記における「徐々に小径」とは、テーパー状に連続的に小径となる場合、階段状に段差を設けて小径となる場合、あるいは、これらの組合せで小径となる場合のいずれも含む。
【００１７】
また、前記における「下方に向けて徐々に小径」とは、既製杭の全長に亘り徐々に小径となる場合に限らず、少なくとも既製杭の下側が下方に向けて徐々に小径に形成されていれば、上側や中間部の形状は任意であり、ストレート状あるいは下方に向けて小径又は大径、あるいはこれらの組合せとすることができる。この構造は、既製杭を埋設する支持地盤や、深さ毎の地盤の状況により適宜選択することができる。
【００１８】
また、前記における「軸部の少なくとも下端部を含む位置に突起を形成」とは、軸部の下端部に一の突起を形成し、必要ならば、他の任意位置（下端部、中間部あるいは上端部）に１つ又は複数の突起を形成する構造を指す。
【００１９】
【発明の実施の形態】
この発明の既製杭１８は、突起部７、１０（環状リブ）が杭穴２０の拡底部２２内に埋設され、いわゆる高支持力を発現させるための根固め用の既製杭であり、下方に向けて徐々に小径となるように、軸部１を形成し、該軸部１の少なくとも下端部に突起部を設けて構成する。
【００２０】
既製杭１８を埋設する杭穴２０は、軸部２１の下端を大径とした拡底部２２が形成されている。杭穴２０内にセメントミルクを注入して、掘削土と撹拌してソイルセメントとし、あるいは必要により、強度品質上良くないシルト等の混入を最小限とする場合には、掘削土をセメントミルクに置換してある。
【００２１】
杭穴２０内に、既製杭１８を埋設し、既製杭１８の突起部７、１０（環状リブ）を拡底部２２内に位置させれば、この発明の基礎杭構造３０を構築できる。基礎杭構造３０では、既製杭１８の、下方に向けて徐々に小径となる軸部１と突起部７、１０（環状リブ）とが、杭穴２０の拡底部２２内に位置する。
【００２２】
このように、構成した基礎杭構造３０では、垂直荷重Ｐが生じた際に、応力は既製杭の下面から杭穴底方向Ｖ1 と、各突起部の下面から斜め下方Ｖ2 に向けて作用する。更に、軸部１が下方に向けて徐々に小径となりテーパー状に形成してあるので、軸部表面から斜め下方に応力Ｖ3 が伝播する。ここで、Ｖ1 、Ｖ2 、Ｖ3 は垂直荷重Ｐが伝播する向きであるので、これに対する支持力の向きは、Ｖ1 、Ｖ2 、Ｖ3 とは反対に、上向き及び外側斜め上方に作用する。また、この際せん断力はＳ1 、Ｓ2 、Ｓ3 のように、既製杭１８の下端、突起部の下面の周縁で円錐状（垂直と３０°程度の角度）に杭穴底２３に向けて伝搬して、円錐状の底面に相当する部分で支圧力が生じる（図８（ａ））。従って、既製杭１８の下端部の伝わる応力は、様々な方向に分散するため、突起部７、１０（環状リブ）だけでなく、軸部１のテーパー部分の周面も有効に活かした構造となる。
【００２３】
また、この発明の既製杭１８は、単杭とする場合と連結杭とする場合とがある。単杭の場合には、杭穴２０の拡底部２２に位置する部分を「軸部が下方に向けて徐々に小径となりテーパー状で、突起部を設ける」構造とする。連結杭とする場合には、上杭２８ａ、２８ｂ、・・・に連結する下杭であって、拡底部２２に配置される既製杭１８（通常は最下端に位置する既製杭）を「軸部が下方に向けて徐々に小径となりテーパー状で、突起部を設ける」構造とする。
【００２４】
連結杭とする場合には、上端連結部１５は上杭２８ｂの軸径と同一の連結径で形成するので、本発明の既製杭１８は根固め部専用の既製杭として、杭長を杭穴拡底部（根固め部）の深さ程度とすれば、比較的短い構成にでき、連結する上杭の使用範囲が拡大する。例えば、上杭２８ａ、２８ｂ、・・・を地表までの地層の変化に応じて選択して使用し、構造的かつ経済的に最適の基礎杭構造を選定できる（図８（ｂ））。また、下杭１８を短く製造できるので、軽量化でき、根固め部専用の既製杭として形状、寸法の標準化ができ、量産可能となる。また、突起部があるので、一般に輸送中等に破損しやすいが、短い寸法で製造できるので、運搬時及び施工時の取扱いにおける破損も少なくでき、突起部を複数個設ければ安定性が増し、更に破損防止につながる。
【００２５】
【実施例１】
図１〜３に基づきこの発明の実施例を説明する。
【００２６】
軸部１の上端２ａに金属製の上連結用端板１５を有し、該軸部１は、上端２ａ（即ち上連結用端板１５）の外径Ｄ1 で、下端３ａ（即ち下連結用端板１６）の外径はＤ2 で形成され、上端２ａから下端３ａに向けて、連続的に（テーパー状に）徐々に外径が小さく形成されている。また、軸部１肉厚は上端ｔ1 、下端ｔ2 で形成され、ｔ1 ＞ｔ2 で、上端２ａから下端３ａまでの全長に亘りテーパー状に連続して、徐々に肉厚が変化している。また、中空部５の内径は、上端２ａでＤ11、下端３ａでＤ22に形成され、徐々に径が小さく形成されている（図１（ａ））。
【００２７】
軸部１の下端部３及び中間部４に、夫々環状リブ１０、７を形成する。該環状リブ１０、７の外径はＤＤ1 （ＤＤ1 ＞Ｄ1 ）で、同一に形成され、環状リブ１０、７の上下の縁部は軸部１外壁にかけて斜面８、９が、環状リブ１０の上下の縁部は軸部１外壁にかけて斜面１１、１２が、夫々形成されている。
【００２８】
また、軸部１肉厚内で、全長に亘り半径方向で略中央位置に、等間隔で環状に沿ってＰＣ鋼棒（主鉄筋）１３、１３が埋設されている（図１（ｃ）（ｄ））。即ち、隣接するＰＣ鋼棒１３、１３の間隔は下方に向けて狭く形成される。また、前記ＰＣ鋼棒１３、１３の外周に螺旋状に補強鉄筋１４、１４が埋設されている。
【００２９】
前記上連結用端板１５の外径Ｄ1 、肉厚ｔ1 は、連結予定の上杭２８（上杭２８の連結用端板２９）の外径Ｄ0 、ｔ0 と、夫々同一に形成されている（図１（ｂ））。
【００３０】
以上のような軸部１及び環状突起７、１０の構造を、所定型枠内に、鉄筋かごを組みコンクリートを投入して、ＰＣ鋼棒１４にプレストレスを導入し、遠心成形により、コンクリートで一体に形成して、この発明の既製杭１８を構成する（図１（ａ））。
【００３１】
次に、この発明の既製杭１８の使用、即ち基礎杭構造３０の実施例について説明する。
【００３２】
（１）掘削ロッド２４を正回転して、掘削土を練付ドラム２４ａ、２４ａによって、杭穴壁に練付けながら杭穴壁を整え、所定の軸部２１を掘削する。所定の支持地盤に到達したならば、掘削ロッド２４を逆回転して拡底部２２を形成し、軸部２１、拡底部２２からなる杭穴２０を形成する（図３（ａ））。
【００３３】
（２）掘削しながら又は掘削完了後に、杭穴２０の拡底部２２内に根固め液（セメントミルク）を注入して、掘削土と撹拌・混練して、あるいは掘削土と置換して根固め液層２５を形成する。また同様に、杭穴２０の軸部２１内に杭周固定液（セメントミルク）を注入して、掘削土と撹拌・混練して、ほぼ杭穴口までソイルセメント化した杭周固定液層２６を形成する（図３（ｂ））。
【００３４】
（３）続いて、この発明の既製杭１８を下杭として、既製杭１８の上連結用端板１５に、上杭として、ストレート状の既製杭２８の連結用端板２９を接続する（図１（ｂ））。接続は、従来同様の溶接などの手段により行い、構築現場で施工時に、あるいは工場等で予め施工前に接続しておいてもよい。また、既製杭２８の構造は、いわゆるＰＨＣ杭、ＰＲＣ杭、ＳＣ杭など任意である。
【００３５】
接続した既製杭１８、２８を、必要ならば回転して、杭穴２０内に下降し、既製杭１８の環状リブ７、１０を拡底部２２内に位置させた状態で埋設する。この際、既製杭１８（下杭）は軸部１が下方に向けて細径に形成されているので、杭穴内に挿入しやすい。
【００３６】
また、この際、既製杭１８の下端３ａと杭穴底２３との間に、耐垂直荷重強度確保のため、所定間隙Ｈ1 を設ける。更に、既製杭１８の拡底部２２内で最上部の環状リブ７と拡底部２２の最上面Ｘとの間に、耐引抜力強度確保のため、所定間隙Ｈ2 を設けてある。そして、両間隙Ｈ1 、Ｈ2 にも、ソイルセメント又はセメントミルクが充填される。
【００３７】
以上のようにして、根固め液層２５、杭周固定液層２６が既製杭１８、２８と共に一体に固化した状態で、基礎杭構造３０を構成する（図３（ｄ））。
【００３８】
（４）上連結用端板１５の外径Ｄ1 、肉厚ｔ1 は、連結予定の上杭２８（上杭２８の連結用端板２９）の外径Ｄ0 、ｔ0 と、夫々同一寸法に形成されているので、曲げモーメントに対する耐力が向上すると共に、垂直荷重及び引抜力に対する耐力支圧も向上できる
即ち、このように形成された基礎杭構造３０は、基礎杭構造３０（既製杭２８、１８）に垂直荷重が作用する場合、既製杭１８の下端３ａ面、環状リブ１０の下側の斜面１２、環状リブ７の下側の斜面９の周縁でせん断力が、鎖線３２、３２ａ、３２ｂのように円錐状（垂直と３０°程度の角度）に杭穴底２３に向けて伝搬して、円錐状の底面に相当する部分で支圧力が生じる（図３（ｄ））。杭穴拡底部２２内で、環状リブ７、１０と固化した根固め液層２５との一体性が高いので、垂直荷重は、基礎杭構造３０の拡底部２２内の全体で作用する。
【００３９】
また、基礎杭構造３０（既製杭２８、１８）に引抜応力が作用した場合には、環状リブ７、１０の上側の斜面８、１１の周縁でせん断力が、鎖線３３ａ、３３ｂのように円錐状（垂直と３０°程度の角度）に上方に向けて伝搬し、引き抜き抵抗は、既製杭１８と固化した根固め液層２５とで一体に作用して、拡底部２２の内の全体で発現できる（図３（ｄ））。尚、環状リブ７、１０の上下の間隔は、既製杭に垂直荷重、引抜力が作用したとき、環状リブ７、１０からのせん断力の伝播に基づく支圧力が充分発現できるように余裕をもって配置されている。
【００４０】
（５）他の実施例
前記実施例において、環状リブ７、１０の外径ＤＤ1 は、ＤＤ1 ＞Ｄ1 、としたが、ＤＤ1 ＝Ｄ1 に形成することもできる（図２（ｃ））。この場合には、既製杭１８で、軸部１の上端２ａが最大径になるので、掘削すべき杭穴２０の軸部２１の掘削径を小さくし、軸部２１側壁と既製杭２８（上杭）の外壁との間隙をより狭くして、杭周固定液の使用量を削減できる。
【００４１】
また、複数の環状リブ７、１０の外径は同一に形成したが、下方に向けて、大径となるように形成し（図２（ａ）。上側の環状リブ７の外径ＤＤ1 ＜下側の環状リブ１０の外径ＤＤ2 ）、あるいは下方に向けて、小径となるように形成することもできる（図２（ｂ）。上側の環状リブ７の外径ＤＤ1 ＞下側の環状リブ１０の外径ＤＤ2 ）。これらによって、過大な垂直荷重、引抜力が加わった際に、環状リブ７、１０における支圧力を増強できるだけでなく、比較的大きな力を受ける大径の環状リブが先に破損しても、小径の環状リブは破損せず、支圧の役割を果たす。
【００４２】
また、前記実施例において、環状リブ７、１０は軸部１と一体に形成したが、軸部１を形成した後で、別部材として接合することもできる（図示していない）。また、軸部外面に突起が形成できれば、環状リブ７、１０に代え、断続した突起（平面十字状）などとすることもできる（図示していない）。
【００４３】
また、環状リブ７、１０は２つ設けたが、下端部に更に環状リブ１０を増設して、３つの環状リブ６、７、１０を設けることもでき（図２（ｃ））あるいは、４つ以上設けることもできる（図示していない）。この場合、既製杭１８の埋設時に、少なくとも下端側の環状リブの２つを杭穴２０の拡底部２１内に位置させれば、上方の環状リブは杭穴２０の軸部２１内に位置させることもできる（図示していない）。
【００４４】
また、拡底部２２内に位置する環状リブの数は、該環状リブの破損を考慮して複数設けることが望ましいが、支持力強度上、充分余裕があれば、１つ設けれるだけでもよい。
【００４５】
また、前記実施例において、上連結用端板１５の外径Ｄ1 、肉厚ｔ1 は、連結予定の上杭２８（上杭２８の連結用端板２９）の外径Ｄ0 、ｔ0 と、夫々同一に形成したが、外径Ｄ1 、肉厚ｔ1 は、上杭２８の連結用端板２９と互いに連結できる大きさであれば、略同一でも可能である。
【００４６】
また、前記実施例において、軸部１の肉厚は、上端２ａ、下端３ａで、ｔ1 ＞ｔ2 としたが、ｔ1 ＜ｔ2 、とすることもできる（図示していない）。この場合にも、上端２ａから下端３ａに亘り肉厚は徐々に変化し、ＰＣ鋼棒は全長に亘り、肉厚内半径方向の中央位置に埋設される。同様に、ｔ1 ＝ｔ2 、とすることもできる（図示していない）。要は、下杭の軸部１の上端２ａの外径Ｄ1 、肉厚ｔ1 が、連結される上杭の外径Ｄ0 、肉厚ｔ0 とほぼ同一であればよい。
【００４７】
また、前記実施例において、既製杭１８は連結杭として使用される下杭として形成したが、既製杭２８と一体の単杭で構成することもできる（図示していない）。
【００４８】
また、前記実施例において、コンクリート杭としたが、同様構造の鋼管杭あるいは、これらの組合せ構造で形成することもできる（図示していない）。
【００４９】
【実験例】
前記実施例１の構成に基づき、既製杭（下杭）１８の軸部１を、
Ｄ1 ＝７００ｍｍ
ｔ1 ＝１００ｍｍ（Ｄ11＝５００ｍｍ）
Ｄ2 ＝６００ｍｍ
ｔ2 ＝  ９０ｍｍ（Ｄ22＝４２０ｍｍ）
で形成する。また、環状リブ７、１０で、下端３ａからの距離を夫々Ｌ1 、Ｌ2 とした場合、
ＤＤ1 ＝ＤＤ2＝７５０ｍｍ、
Ｌ1 ＝１５００ｍｍ
Ｌ2 ＝  ５００ｍｍ
で形成する。また、下杭１８の全体は、コンクリート圧縮強度を、１０００ｋｇ／ｃｍ2 で形成する。
【００５０】
上杭２８は、外径はＤ1 と同一の７００ｍｍ、肉厚、内径は夫々ｔ1 、Ｄ11と同一の１００ｍｍ、５００ｍｍとしてあり、全体のコンクリート圧縮強度は、８５０ｋｇ／ｃｍ2 で形成されている。
【００５１】
ここでは、杭の軸力強度を一定にする目的で、下杭１８と上杭２８のコンクリート圧縮強度を可変させたが、他の手段で軸力強度を一定にできる場合や軸力強度の均一性を必要としない場合等には、コンクリート圧縮強度を統一してもよい。
【００５２】
また、拡底部２２の平均Ｎ値４０の地盤において、杭穴２０を軸部２１の径を７８０ｍｍ、拡底部２２の径１１００ｍｍ（長さ２５００ｍｍ）で掘削し、杭穴拡底部２２内には、固化強度３００ｋｇ／ｃｍ2 のセメントミルクを注入して掘削土と撹拌混合しソイルセメント化して根固め液を形成してある。また、杭穴軸部２１には、固化強度２００ｋｇ／ｃｍ2 のセメントミルクを注入して、掘削土と撹拌混合してソイルセメント化（強度３０ｋｇ／ｃｍ2 程度）して杭周固定液を形成してある。
【００５３】
上杭２８と下杭１８とを連結して、杭穴２０内に、Ｈ1 ＝５００ｍｍ、Ｈ2 ＝５００ｍｍとなるように埋設して、基礎杭構造３０とする。
【００５４】
以上のように構成した基礎杭構造３０では、耐垂直荷重１０００ｋｇ／ｃｍ2 以上、耐引抜力１０ｔ／ｃｍ2 以上が確認でき、従来に比して大幅な耐垂直荷重、耐引抜力の改善ができた。
【００５５】
【実施例２】
図４〜６に基づきこの発明の他の実施例を説明する。前記実施例１では、既製杭１８の外径は、Ｄ1 からＤ2 まで、テーパー状で連続的に変化させたが、この実施例では階段状に断続的に変化させたものである。
【００５６】
軸部１の上端２ａに金属製の上連結用端板１５を有し、該軸部１は、上端部２（上連結用端板１５を含む）の外径Ｄ1 で、下端部３（下連結用端板１６を含む）の外径はＤ2 で形成され、中間部４の外径はＤ3 で形成され、上端２ａから下端３ａに向けて階段状に徐々に外径が小さく形成されている（Ｄ1 ＞Ｄ3 ＞Ｄ2 ）。
【００５７】
また、軸部１肉厚は上端部ｔ1 、下端部ｔ2 、中間部ｔ3 で形成され、ｔ1 ＞ｔ3 ＞ｔ2 、で形成され、中空部５の内径は、上端でＤ11、下端でＤ22で、Ｄ11＝Ｄ22、で形成されている（図４（ａ））。
【００５８】
軸部１の下端部３、中間部４及び上端部２の各段差部分に、夫々環状リブ７、１０を形成する。該環状リブ７、１０の外径はＤＤ1 （ＤＤ1＞Ｄ1 ）で、同一に形成され、環状リブ７の上下の縁部は軸部１外壁にかけて斜面８、９が、環状リブ１０の上下の縁部は軸部１外壁にかけて斜面１１、１２が形成されている。
【００５９】
また、軸部１肉厚内で、全長に亘り、等間隔環状にＰＣ鋼棒（主鉄筋）１３、１３が埋設されている（図４（ａ）（ｂ））。前記軸部１の段を多段に構成することにより、実施例１と同様に、ＰＣ鋼棒１３、１３を斜めに、軸部１ほぼ全長に亘り、肉厚内のほぼ中央位置に配置している。また、前記ＰＣ鋼棒１３、１３の外周に螺旋状に補強鉄筋１４、１４が埋設されている（図４（ｂ））。
【００６０】
前記上連結用端板１５の外径Ｄ1 、肉厚ｔ1 は、実施例１と同様に、連結予定の上杭２８（連結用端板２９）の外径Ｄ0 、ｔ0 と、夫々同一に形成されている。
【００６１】
以上のような軸部１及び環状突起７、８の構造をコンクリートで一体に形成して、この発明の既製杭１８を構成する（図４（ａ））。前記において、例えば、Ｄ1＝７００ｍｍ、 Ｄ3 ＝６５０ｍｍ、Ｄ2 ＝６００ｍｍ、ＤＤ1 ＝７５０ｍｍで形成される。
【００６２】
この実施例２のように、多段的に段差を設けて、下方に向けて小径の軸部を形成すれば、製造に当たり、部分的に型枠の短縮、延長で対応できるので、同一外径の型枠の取り付け、取り外しにより、各種寸法の既製杭を容易に製造できる。
【００６３】
前記実施例に基づくこの発明の既製杭１８の使用については、実施例１と同様である。
【００６４】
次に、他の実施例について、説明する。
【００６５】
前記実施例において、軸部１の下端部３の下端側に更に環状リブ１７を設けて、該環状リブ１７の下端を軸部１の下端３ａとして、膨出部状とし、下連結用端板１６を設けることもできる（図６（ｃ））。この場合、環状リブ１７の外径は、軸部１の上端部の外径Ｄ1 と同一にしてある。杭下端部を膨出部状とすることによって、杭下端部の面積が増加して、杭穴内のソイルセメントとの一体性が向上し、基礎杭構造の支持力が増加する。
【００６６】
また、膨出部状とした部分にも鉄筋を配筋することもでき、更に安定した支持力が得られる。また、膨出部状の環状リブ１７の外径を上端部外径と同一寸法としたことによって、杭穴内の所定位置に既製杭を埋設し易く、基礎杭構造の偏心を防止できる。
【００６７】
また、前記実施例において、環状リブ７、１０の外径は同一のＤＤ1 としたが、環状リブ７の外径をＤＤ1 、環状リブ１０の外径をＤＤ2 とし、ＤＤ1 ＞ＤＤ2 とすることもできる（図６（ａ））。また、ＤＤ1 ＜ＤＤ2 とし、環状リブ７と環状リブ１０の外端と軸部１の上端２ａとを同一直線上（同一円錐上）とすることもできる（図６（ｂ））。これらによって、過大な垂直荷重、引抜力が加わった際に、環状リブ７、１０における支圧力を増強できるだけでなく、比較的大きな力を受ける大径の環状リブが先に破損しても、小径の環状リブは破損せず、支圧の役割を果たす。
【００６８】
また、前記実施例において、軸部１の上端部２、中間部４、下端部３の間の各段部に環状リブ７、１０を形成したが、軸部１の上端部２の中間位置、軸部１の中間部４の中間位置に夫々環状リブ７、１０を形成することもできる（図７）。この場合、軸部１の上端部２、中間部４、下端部３の間の各段部１９ａ、１９ｂが表面に現れる。これによって、各段部にかかる応力が分散され、段部における応力の集中による破損を防止できる。
【００６９】
また、前記実施例において、前記ＰＣ鋼棒１３は、軸部１内に斜めに埋設して、全長に亘り、肉厚内のほぼ中央部に位置させることが望ましいが、コンクリートの圧縮強度を可変させたり、軸部１上端部２の肉厚ｔ2 内に補強鉄筋など（図示していない）を配置することによって、前記ＰＣ鋼棒１３を、下端部３で肉厚ｔ2 内で半径方向略中央部に形成し、上方に向けて中空部５の内壁から同一位置に埋設することもできる（図５（ａ）〜（ｄ））。
【００７０】
また、他の実施例は、実施例１と同様である。
【００７１】
【発明の効果】
この発明の既製杭は、上端連結部は上杭の軸径と同一の連結径で形成し、少なくともその下部において、下方に向けて、徐々に小径となるように軸部を形成したので、連結部分に、応力の集中が生じることなく、既製杭に対する垂直荷重などを、下方の杭穴拡底部及び支持地盤に確実に伝えることができる効果がある。また、上端連結部は上杭の軸径と同一の連結径で形成したので、支持力を高めることができると共に、同口径の上下杭の通常の連結手段により容易に連結できる。
【００７２】
また、既製杭の軸部を、テーパー状又は段差形状等として下方に向け徐々に小径となるように形成したので、突起部の高さ（外径）を比較的大きくでき、また、既製杭の外径に比して、掘削する杭穴の軸径との間隙を小さくでき、かつセメントミルクなどの杭穴充填物の量を削減すると共に、杭穴拡底部内に表面積の大きい突起部を配置できるので、杭穴拡底部での一体性が向上し、基礎杭構造全体としての支持力を、従来の２倍以上に高めることができる効果がある。
【００７３】
また、徐々に小径となるように軸部を形成したので、杭穴内に埋設する際に下降し易く施工効率を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）はこの発明の実施例１の正面図、（ｂ）は上杭を接合した状態の概略した縦断面図、（ｃ）は（ｂ）のＡ−Ａ線における断面図、（ｄ）は（ｂ）のＢ−Ｂ線における断面図である。
【図２】（ａ）（ｂ）（ｃ）は他の実施例の正面図である。
【図３】（ａ）乃至（ｂ）は、この発明の既製杭を使用した基礎杭構造の構築課程を表す縦断面図である。
【図４】（ａ）はこの発明の実施例２の正面図、（ｂ）は（ａ）のＧ−Ｇ線における断面図である。
【図５】（ａ）はこの発明の実施例２で他の実施例の正面図、（ｂ）は（ａ）のＣ−Ｃ線における断面図、（ｃ）は（ａ）のＥ−Ｅ線における断面図、（ｄ）は（ａ）のＦ−Ｆ線における断面図である。
【図６】（ａ）（ｂ）（ｃ）は同じく他の実施例の正面図である。
【図７】同じく他の実施例の正面図である。
【図８】この発明の既製杭又は基礎杭構造の概念図で、（ａ）は杭穴拡底部内での応力の伝播を表し、（ｂ）は全体の構成の一例を表す。
【符号の説明】
１    軸部
２    上端部（軸部）
２ａ  上端（軸部）
３    下端部（軸部）
３ａ  下端（軸部）
４    中間部（軸部）
５    中空部（軸部）
６    環状リブ
７    環状リブ
１０  環状リブ
１３  ＰＣ鋼棒（主鉄筋）
１４  補強鉄筋
１５  上連結用端板
１６  下連結用端板
１７  環状リブ
１８  既製杭（下杭）
１９ａ、１９ｂ  段部
２０  杭穴
２１  杭穴の軸部
２２  杭穴の拡底部
２３  杭穴の底
２５  根固め液層
２６  杭周固定液層
２８  上杭（既製杭）
２９  上杭の端板
３０  基礎杭構造
【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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