合成杭造成用鋼管杭及び合成杭造成方法
【課題】地盤強度を従来の地盤と同程度に補修し、また地盤への杭埋設と補修地盤築造との同時施工を容易にできる合成杭造成方法を提供する。
【解決手段】攪拌翼４が地盤補修液吐出孔８に先行して鋼管部２の周囲の土を鋼管部２の回転方向と同じ方向に押圧しながら地盤補修液を地盤補修液吐出孔８から吐出させて杭１を所定深度まで回転圧入し、杭１の回転圧入して、攪拌穴９を有する攪拌翼４と拡底翼３によって攪拌・混合し、補修地盤の構築と杭の地盤への埋設とを同時に行う合成杭造成方法とする。
【解決手段】攪拌翼４が地盤補修液吐出孔８に先行して鋼管部２の周囲の土を鋼管部２の回転方向と同じ方向に押圧しながら地盤補修液を地盤補修液吐出孔８から吐出させて杭１を所定深度まで回転圧入し、杭１の回転圧入して、攪拌穴９を有する攪拌翼４と拡底翼３によって攪拌・混合し、補修地盤の構築と杭の地盤への埋設とを同時に行う合成杭造成方法とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、合成杭造成用鋼管杭及びかかる鋼管杭を用いた合成杭造成方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、小規模建築物を構築する場合でも、基礎形成のために地盤改良が行われることが多くある。一般的に、セメント系固結材による柱状改良方法や湿式柱状改良方法及び、鋼管杭工法が知られており、鋼管杭の場合、先端翼付き鋼管杭を用いる方法があるが、先端翼部分で杭の周辺まで地盤を堀削することになるため、施工により周辺地盤を乱してしまう。本来、地盤（土および土砂）は土粒子が構造体を形成して、その構造骨格に基づいて力学的強度が生じている。従って、地盤（土の構造骨格）を乱した場合、一般的にその力学的強度は１／１０以下になることが知られている。そのため、杭施工時の掘削などにより地盤を乱したときは、乱した地盤に対して何らかの強度増加手法を用いることがある。
【０００３】
例えば、鋼管杭とソイルセメント改良体とを組み合わせた合成杭であるソイルセメント鋼管杭の造成による地盤強度増加方法が提案さている（例えば、特許文献１、特許文献２、特許文献３、特許文献４参照）。「ソイルセメント改良体」は、原位置の土とセメントミルク（セメント及び水）からなる、地盤改良体の一つである。「地盤改良」とは、強度の小さい地盤に対して固化材(主にセメントミルク)を添加、撹拌することで新たに必要な地盤強度を持つ人工的な地盤を築造することであり、地盤改良された地盤を「地盤改良体」という。鋼管杭及びその周面に形成されるソイルセメント改良体がソイルセメント鋼管杭となり、地盤改良し支持力を拡大する。
【０００４】
なお、合成杭等による基礎の構築ではないが、地盤を改良する方法として、地盤を堀削して注入ロッドで硬化材を注入して攪拌し、攪拌後に注入ロッドを引き抜くという方法で、地盤改良体を造成方法もある（例えば、特許文献５参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−０９７６３７号公報
【特許文献２】特開２００２−０１３１４２号公報
【特許文献３】特開２００４−３００８４７号公報
【特許文献４】特開２００７−３０３１８５号公報
【特許文献５】特開２０００−０１７６５０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１、特許文献２及び特許文献４のソイルセメント鋼管杭の造成による地盤強度増加方法では、開放型の杭先端部よりセメントミルクを地盤に投入する。しかし、これらの方法では、先端部には堀削された土砂が加圧された状態で存在するため、杭の回転圧入時に開放された杭先端より土が鋼管内に入り込み、セメントミルクの吐出が困難であるという問題がある。
【０００７】
また、まず特許文献５に記載されているような施工機械でセメントミルクによる地盤改良を行い、その後に改良体の中に鋼管杭を埋設する方法が一般的であり、かかる方法では工程が多くなり効率が悪いという問題があった。「鋼管杭の埋設」と「地盤改良体の築造」は同時施工されることは少なく、特許文献１、特許文献２及び特許文献４には、ソイルセメント改良体と鋼管杭とを同時施工する方法が記載されているが、十分均一になるまで地盤をほぐし（乱し）、その後固化材を均一撹拌混合して築造するため、撹拌混合するための装置は複雑なものとなるという問題があった。また、鋼管杭と改良体を同時施工するために鋼管杭に付属物を取り付けたような簡易な装置で信頼できる改良体を築造することは実際上は難しいという問題があった。
【０００８】
また、例えば特許文献３の柱状地盤改良体の構築方法では、先端堀削部で杭先端の土砂を掘進する一方で、堀削していない周囲の土砂の中にセメントミルクを供給し、セメントミルク供給口の上方の堀削刃部で、周囲の土砂を地面とほぼ平行に螺旋状にスライスして杭周囲の地盤を削り、堀削刃部でスライスされた土砂と供給されたセメントミルクとを、鋼管の長手方向に垂直な（堀進方向に垂直な）鍔状に設けられた攪拌部で攪拌するため、地盤改良する範囲全体にセメントミルクを行き渡らせることができないという問題があった。また、セメントミルク供給口付近には土砂が加圧された状態で存在するため、セメントミルク供給口から土砂が逆流するため逆止弁を要するという問題があった。
【０００９】
また、従来のソイルセメント改良体では、杭施工時の堀削前の地盤強度以上に地盤が強くなるため、小規模建築物を構築するには過剰設計となっているという問題があった。従来の方法では強度が大きく、少ない本数の杭で建物を十分支えられることになるので、床面積の大きい建物では杭と杭の間があきすぎて、建物の基礎梁に余分な力が加わるという問題があった。
【００１０】
そこで、本発明は、地盤強度を従来の地盤と同程度に補修し、また地盤への杭埋設と補修地盤築造との同時施工を容易にできる合成杭造成方法を提供することを第一の目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の第１の態様は、先端に底蓋を設けた鋼管部を有し、前記鋼管部の先端部側面に拡底翼と複数の攪拌翼とを有し、前記鋼管部の先端部側面の複数箇所に地盤補修液吐出孔を有し、前記拡底翼が、前記鋼管部外側に螺旋状に張り出しており、前記攪拌翼が、堀進方向に平行に設けられ且つ表裏面を貫通する攪拌穴を有し、前記地盤補修液吐出孔が、前記鋼管部を回転圧入させたときに攪拌翼に後行する位置かつ前記拡底翼の下方に設けられており、前記攪拌穴が、土の小塊を通過させるものであって、地盤補修液を前記地盤補修液吐出孔から吐出させて前記拡底翼及び前記攪拌翼によって土と混合・攪拌することを特徴とする合成杭造成用鋼管杭を提供する。本願において、「地盤補修液」はモルタルである。モルタルはセメントと砂と水の混合物である。
【００１２】
本発明の第２の態様は、本発明の第１の態様の合成杭造成用鋼管杭を用い、前記攪拌翼が前記地盤補修液吐出孔に先行して前記鋼管部の周囲の土を前記鋼管部の回転方向と同じ方向に押圧しながら地盤補修液を前記地盤補修液吐出孔から吐出させて前記合成杭造成用鋼管杭を所定深度まで回転圧入させて、前記攪拌穴を有する前記攪拌翼と前記拡底翼によって攪拌・混合し、補修地盤の構築と杭の地盤への埋設とを同時に行い、合成杭造成用鋼管杭と地盤補修液で補修した地盤とを組み合わせたハイブリット杭を形成することを特徴とする合成杭造成方法を提供する。「補修地盤」には、地盤改良による地盤強度の拡大をせずに在来地盤本来の強度と同程度の強度に補修した地盤を含む。前記回転圧入は、地盤状況に合わせた圧入力と回転数及び圧入速度を調整しながら行うことが好ましい。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の合成杭造成用鋼管杭によれば、杭の埋設と補修地盤の築造とを同時に行うことができ、鋼管杭と地盤補修液で補修した補修地盤とを組み合わせたハイブリット杭（合成杭）を、容易に形成できる。そして、本発明の合成杭造成方法によれば、地盤強度を従来の地盤と同程度に補修し、また地盤への杭埋設と補修地盤築造との同時施工を容易にできる。補修地盤と鋼管杭との組み合わせにより支持力を発現させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の実施例１の合成杭造成用鋼管杭の構成図である。
【図２】本発明の実施例１の合成杭造成用鋼管杭主要部の正面図である。
【図３】本発明の実施例１の合成杭造成用鋼管杭主要部の背面図である。
【図４】本発明の実施例１の合成杭造成用鋼管杭主要部の左側面図である。
【図５】本発明の実施例１の合成杭造成用鋼管杭主要部の右側面図である。
【図６】本発明の実施例１の合成杭造成用鋼管杭主要部のＡ-Ａ面端面図である。
【図７】本発明の実施例１の合成杭造成用鋼管杭主要部のＢ-Ｂ面端面図である。
【図８】本発明の実施例１の合成杭造成方法の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本発明の合成杭造成用鋼管杭の一形態は、先端に底蓋を設けた鋼管部を有し、前記鋼管部の先端部側面に拡底翼と複数の攪拌翼とを有し、前記鋼管部の先端部側面の複数箇所に地盤補修液吐出孔を有し、前記拡底翼が、前記鋼管部外側に螺旋状に張り出しており、前記攪拌翼が、堀進方向に平行に設けられ且つ表裏面を貫通する攪拌穴を有し、前記地盤補修液吐出孔が、前記鋼管部を回転圧入させたときに攪拌翼に後行する位置かつ前記拡底翼の下方に設けられており、前記攪拌穴が、土の小塊を通過させるものであって、地盤補修液を前記地盤補修液吐出孔から吐出させて前記拡底翼及び前記攪拌翼によって土と混合・攪拌し、その土の小塊に付着したモルタルが接着材として、それぞれの小塊をつなぎ、元の地盤強度に修復される。
【００１６】
以下、本発明の合成杭造成方法及びこれを実現する合成杭造成用鋼管杭の一実施形態について、実施例を用いて具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【実施例１】
【００１７】
｛構成｝
図１は、本発明の実施例１の合成杭造成用鋼管杭の構成図である。図２は、本発明の実施例１の合成杭造成用鋼管杭主要部の正面図である。図３は、本発明の実施例１の合成杭造成用鋼管杭主要部の背面図である。図４は、本発明の実施例１の合成杭造成用鋼管杭主要部の左側面図である。図５は、本発明の実施例１の合成杭造成用鋼管杭主要部の右側面図である。図６は、本発明の実施例１の合成杭造成用鋼管杭主要部のＡ-Ａ面端面図である。図７は、本発明の実施例１の合成杭造成用鋼管杭主要部のＢ-Ｂ面端面図である。本実施例の合成杭造成用鋼管杭は、本発明の実施例１の合成杭造成用鋼管杭合成杭造成方法を実現するものである。本実施例の合成杭造成用鋼管杭である杭１は、地中に回転して圧入する鋼管部２を有する。鋼管部２の先端方向すなわち堀進方向を下方として説明する。堀進時（回転圧入時）における鋼管部２の回転方向は、図１に示した実施例１では鋼管部２の上方から見て時計回りとなる。
【００１８】
鋼管部２は中空円筒であり、先端部の外側の側面には、拡底翼３、複数の攪拌翼４が設けられ、複数箇所の地盤補修液吐出孔８が穿設されている。また、鋼管部２先端下部は、底蓋７で塞がれ、先端の尖った三角板状の先端切刃６が底蓋７の下面に立設されており、先端切刃６の正面側、裏面側には、それぞれ、下方の尖ったペンシル状の堀削刃５が鋼管部２の外側の側面先端の位置に立設されている。堀削刃５は鋼管部２の長手方向に斜めに設けられており、堀削刃５の尖っている先端部分が堀進時の回転方向前方側に出ている。
【００１９】
拡底翼３は、鋼管部２の円周に対し垂直に、鋼管部２の外側に翼状に張り出して、鋼管部２の先端付近から、堀進時における鋼管部２の回転方向と逆向きの螺旋状に鋼管部２の外側側面を一周するように立設した板である。
【００２０】
本実施例においては、鋼管部２の外径と、拡底翼３も含めた全体の外径との比は、約１：２である。鋼管部２の外径は、本実施例においては１６５．２ｍｍであるが、これに限定されず、例えば１００〜３００ｍｍであってもよい。
【００２１】
地盤補修液吐出孔８は、鋼管部２先端部の側面に設けられている。鋼管部２上端から鋼管部２内部に地盤補修液を圧入して地盤補修液吐出孔８から地中に地盤補修液を注入できる。地盤補修液としては、モルタルを用いる。モルタルは、セメントと砂と水の混合物であるので、セメントミルクのみの場合の約３〜５倍の強度が得られるため補修材として適している。また、攪拌によりソイルセメント改良体では低強度になりやすい粘性土についても従来の地盤強度の補修地盤が得られる。
【００２２】
攪拌翼４は、鋼管部２の円周に対し垂直かつ鋼管部２の長手方向に平行に立設してある。攪拌翼４ａは、杭１を所定深度まで回転圧入する際に、地盤補修液吐出孔８ａよりも回転方向前方に位置し、攪拌翼４ｂは地盤補修液吐出孔８ａよりも回転方向後方に位置する。攪拌翼４は、鋼管部２の回転によって、上方の土と下方の土とを入り混じらせて混合する。
【００２３】
攪拌翼４ａは拡底翼３先端の下面の鋼管部２の円周上に立設された板状の翼で、攪拌翼４ｂは拡底翼３中間部の下面の鋼管部２の円周上に立設されており、攪拌翼４ｃは拡底翼３末端（上端）の上面の鋼管部２の円周上に立設されている。攪拌翼４ｂは攪拌翼４ａより上方に、攪拌翼４ｃは攪拌翼４ｂより上方に位置し、攪拌翼４ａと攪拌翼４ｂは、鋼管部２を挟んで互いに反対側にあり、攪拌翼４ｂと攪拌翼４ｃも、鋼管部２を挟んで互いに反対側にある。攪拌翼４ｃは攪拌翼４ａの上に位置する。鋼管部２の長手方向を縦とすれば、攪拌翼４は縦板、拡底翼３は螺旋状の横板といえる。攪拌翼４は、拡底翼３に取り付けられた面の対面が、鋼管部２に取り付けられた辺から外側の辺に向かって、鋼管部２に接する内側の辺の長さより外側の辺の長さの方が短くなるように傾斜がつけられている。
【００２４】
攪拌翼４には、それぞれ、中央付近に、表面側から裏面側まで貫通する攪拌穴９が設けられており、杭１の回転圧入時には、土は攪拌穴９を通って、攪拌翼４の回転方向前方側から後方側、すなわち鋼管部２の回転方向と逆方向に押し出される。土は、攪拌穴９から、ブロック状の小さな塊になって吐出される。攪拌翼４は、回転方向前方の土と後方の土とを入り混じらせて混合する。
【００２５】
地盤補修液吐出孔８は２つ孔の組で２か所設けられており、先端に近い２つ孔の組である地盤補修液吐出孔８ａは、攪拌翼４ａ近辺に設けられている。地盤補修液吐出孔８ａよりやや上方に位置する２つ孔の組である地盤補修液吐出孔８ｂは、攪拌翼４ｂ近辺に設けられている。地盤補修液吐出孔８ａは、回転堀進時に攪拌翼４ａの回転方向すぐ後方側となる位置に設けられており、回転堀進時に攪拌翼４ｂよりも回転方向前方側となる。地盤補修液吐出孔８ｂは、回転堀進時に攪拌翼４ｂの回転方向すぐ後方側となる位置に設けられている。攪拌翼４ａの攪拌穴９ａから押し出された土は、地盤補修液吐出孔８ａから吐出された地盤補修液と混合され、攪拌翼４ｂによって攪拌される。攪拌翼４ｂの攪拌穴９ｂから押し出された土は、地盤補修液吐出孔８ｂから吐出された地盤補修液と混合され、攪拌翼４ｃによって攪拌される。地盤補修液吐出孔８ａ、８ｂは、拡底翼の下方に位置し、本実施例では、攪拌翼４ａ、４ｂについて、それぞれ、鋼管部を回転圧入させたときに攪拌翼４ａ、４ｂの方が先行する位置、言い換えれば、地盤補修液吐出孔８ａ、８ｂが攪拌翼４ａ、４ｂに後行する位置に設けてある。
【００２６】
本実施例では、堀進時、鋼管部２の回転につれ、先端切刃６と堀削刃５によって杭１先端の土を掘削し、さらに、回転方向に垂直に設けられた攪拌翼４が地盤補修液吐出孔８に先行して鋼管部２の周囲の土を鋼管部２の回転方向と同じ方向に押圧する。攪拌翼４が地盤を押しのけるため、攪拌翼４の後方が一時的に真空のような状態（ここでは疑似真空状態という。）になり、攪拌翼４の後方に位置する地盤補修液吐出孔８周辺も疑似真空状態となるため、攪拌翼４は、地盤補修液吐出孔８へ土が入り込むことを防止するとともに、地盤補修液が吐出されやすくなる。
【００２７】
本実施例によれば、杭１側面より若干離れた補修地盤の最も外周の付近まで（少なくとも拡底翼３の外側のライン付近まで）地盤補修液を確実に充填することができる。
【００２８】
攪拌穴９から小塊となって押し出された土は、土骨格が完全には破壊されていない。地盤補修液吐出孔８と拡底翼２と攪拌翼４の作用により、かかる土の小塊と地盤補修液を混合・接着させることにより、土壌が有していた元々の強度を保つことができる。
【００２９】
また、地盤補修液吐出孔８から充填された地盤補修液は、杭１を正回転しながら上下に圧入・引上げを繰り返し、攪拌翼４の作用によって、攪拌穴９から土の小塊として押し出されて緩やかに混合しつつ、拡底翼３のすきま（拡底翼３により二分された流路）を通過させることにより、より確実に補修地盤の範囲の間隙に充填することができる。
【００３０】
したがって、本発明の実施例１の合成杭造成用鋼管杭によれば、地盤補修液吐出孔内外で気圧差を発生させることにより、堀進時に地盤補修液吐出孔８から鋼管部２内部へ土が入り込む恐れが少なくなる。よって、地盤補修液吐出孔８が目詰まりせず、地盤補修液の吐出が容易である。また、本発明の実施例１の合成杭造成用鋼管杭によれば、地盤補修液吐出孔８と拡底翼３と攪拌翼４との相乗効果により、地盤補修液を補修地盤の範囲内に行き渡らせることができる。
【００３１】
さらに、堀進後、杭１を回転しながら上下すると、攪拌翼４により地盤である土と地盤補修液とがよく混合され、補修地盤が形成される。本発明の実施例１の合成杭造成用鋼管杭によれば、杭の埋設と補修地盤の築造とを同時に行うことができ、鋼管杭と地盤補修液で補修した補修地盤とを組み合わせたハイブリット杭（合成杭）を、容易に形成できる。ハイブリット杭は、拡底翼が鋼管杭の外側から張り出した分の幅を、鋼管杭の径に加えた太さとなる。
【００３２】
また、本発明の実施例１の合成杭造成用鋼管杭の地盤補修液はモルタルであるので、コンクリートより低コストである。鋼管杭は、杭と地盤との摩擦力で支持されるが、本発明の実施例１の合成杭造成用鋼管杭によれば、特に周面摩擦力が増加し、地震等に対しても強い水平支持力・鉛直支持力を発揮する。ブロック状の土塊の状態で全体を復元させ、元の強度に戻すという発想であるので、従来の地盤改良体のように設計基準強度８００ｋＮ／ｍ２以上に強くする必要がないので、むらが少なく誤差が小さいため施工管理がしやすく、したがって施工ミスによる大事故が防止できる。また、コストが安いので、建物に相応した杭間隔で杭を配置できる。
【００３３】
｛施工方法｝
本発明の実施例１の合成杭造成方法は、上述した合成杭造成用鋼管杭を用いて行う方法であって、以下に示すステップを含む。すなわち上述した合成杭造成用鋼管杭を用い、前記攪拌翼が前記地盤補修液吐出孔に先行して前記鋼管部の周囲の土を前記鋼管部の回転方向と同じ方向に押圧しながら地盤補修液を前記地盤補修液吐出孔から吐出させて前記合成杭造成用鋼管杭を所定深度まで回転圧入させて、前記攪拌穴を有する前記攪拌翼と前記拡底翼によって攪拌・混合し、補修地盤の構築と杭の地盤への埋設とを同時に行い、合成杭造成用鋼管杭と地盤補修液で補修した地盤とを組み合わせたハイブリット杭を形成するものである。図８は、本発明の実施例１の合成杭造成方法の説明図である。図８において、１から４の順に施工を行い、設計深度が深く杭を継ぐ場合は、３の工程を終了後に杭を継ぎ足し、２〜３の工程を繰り返して作業を行う。以下、より具体的に説明する。
【００３４】
（ステップ１）
まず、約６ｍ程度の長さの杭１を地盤面に立てて、杭芯が地盤面に鉛直となるように調整し、セットする（図８中の１：杭芯セット）。
【００３５】
（ステップ２）
次に、杭１を建て込み、地盤補修液を投入しながら所定深度まで回転圧入（図８では時計回り）により埋設する。先端切刃６と堀削刃５によって鋼管部２の回転に連れて杭１先端の土を掘削する。同時に地盤補修液（モルタル）を杭１の鋼管部２上端（杭頭）から内部に圧送しながら投入する。攪拌翼４ａが地盤補修液吐出孔８ａに先行して鋼管部２の周囲の土を鋼管部２の回転方向と同じ方向に押圧する。また、攪拌翼４ｂが地盤補修液吐出孔８ｂに先行して鋼管部２の周囲の土を鋼管部２の回転方向と同じ方向に押圧する。攪拌翼４ａ、４ｂが地盤を押しのけるため、攪拌翼４ａ、４ｂの後方が、それぞれ、一時的に真空のような状態（ここでは疑似真空状態という。）になり、攪拌翼４ａ、４ｂの後方に位置する地盤補修液吐出孔８ａ、８ｂ周辺も疑似真空状態となるため、地盤補修液吐出孔８ａ、８ｂの内側よりも地盤補修液吐出孔８ａ、８ｂの外側の方が気圧が低くなるので、土が地盤補修液吐出孔８ａ、８ｂ内に入り込むのを防止できる。また、地盤補修液吐出孔８ａ、８ｂから地盤補修液を出しやすくなる。拡底翼３によりスライスされた地盤はブロック状の小塊になり、攪拌翼４で適度に小塊を分断するが、地盤改良ではないので、土骨格が完全に破壊されるまで土の小塊を細かくし均質にすることはしない。ブロック状に堀削された土塊は、攪拌翼４により鋼管部２周辺に移動させる（図８中の２：地盤補修液注入及び杭回転圧入）。
【００３６】
（ステップ３）
予定深度まで到達したら、地盤状況に合わせて次の作業（ステップ３、４、５）を行うこともある。地盤補修液（モルタル）を杭１の鋼管部２上端（杭頭）から内部に圧送しながら投入し、杭１を逆回転（図８では反時計回り）して、杭１を地表面まで引き上げる。杭１先端部分の側面にある地盤補修液吐出孔８ａから吐出させた地盤補修液は、鋼管部２が逆回転しているため、吐出後すぐに攪拌翼４ａによって、土と混合され、攪拌され、攪拌穴９を通りさらに混合される。また、地盤補修液吐出孔８ｂから吐出させた地盤補修液は、吐出後すぐに攪拌翼４ｂによって、土と混合され、攪拌され、攪拌穴９を通りさらに混合される。砂質土やレキ質土の場合は土粒子の間隙に、また粘性土の場合は土塊の割れ目に、地盤補修液を充填させる。
【００３７】
（ステップ４）
杭１を地表面まで引き上げた後、杭１を回転させながら上下させ、杭長にわたり杭１周辺の地盤と地盤補修液を混合し、攪拌する。土と地盤補修液との混合物が攪拌翼４の攪拌穴９を通ることにより、混合・攪拌が促進される。土粒子の間隙または土塊の割れ目に地盤補修液を充填させた後に再度鋼管部を上下回転させることで補修地盤を築造する。
【００３８】
（ステップ５）
杭１を上下しての攪拌後、再度、地表面まで引き上げ、杭１を順回転（図８では時計回り）させながら、地盤補修液を再度圧送して地盤補修液吐出孔８から吐出させて間隙を充填しながら、再度所定深度まで杭を埋設する（図８中の３：回転圧入終了）。これにより、地盤である土と地盤補修液とが程よく混合した補修地盤が形成される。補修地盤は改良地盤と異なり、周囲の地盤の強さと比べ硬すぎないので、過剰設計になりにくい。拡底翼３より下方については、杭１を再度所定深度まで埋設することでモルタルを充填させる。これは支持地盤の深度方向にも地盤補修液を注入させるためである。
【００３９】
（ステップ６）
設計深度が深くて杭を継ぐ（継ぎ杭の）場合は、次に、杭を継ぎ足しステップ２〜ステップ５を繰り返す。
【００４０】
（ステップ７）
最後に、予定深度まで埋設したことを確認し、施工を完了する（図８中の４：施工終了）。
【００４１】
本発明の実施例１の合成杭造成方法によれば、地盤補修液を補修地盤の範囲内に行き渡らせることができる。また、地盤強度を従来の地盤と同程度に補修し、また地盤への杭埋設と補修地盤築造との同時施工を容易にできる。補修地盤と鋼管杭との組み合わせにより支持力を発現させることができる。
【００４２】
本実施例によれば、施工機械でセメントミルクによる地盤改良を行ってからその後杭体を埋設する２工程の方法と違い、先端部分に翼を有する鋼管杭の地盤への埋設とモルタルによる補修地盤の築造とを同時に行うことができるので、基礎工事にかける時間が少なくて済み、作業時間減少によるコスト削減を可能にする。
【００４３】
本実施例によれば、地盤改良して過剰に強固な地盤を形成するのではなく、土の不均一を考慮し、杭施工時の堀削により、乱してしまった杭周辺地盤の構造を、乱す前の状態程度に「補修」することができる。特に、杭の支持力の大きな力の要素である杭先端に対して、モルタル吐出後、鋼管部２の頭部より先端部の拡底翼（掘削径と同径）を介して地盤に鉛直方向に圧力を加えることで、先端が施工により乱れた場合でも地盤中に補修液を浸透させることが可能になる。
【符号の説明】
【００４４】
１ 杭
２ 鋼管部
３ 拡底翼
４ 攪拌翼
５ 堀削刃
６ 先端切刃
７ 底蓋
８ 地盤補修液吐出孔
９ 攪拌穴
【技術分野】
【０００１】
本発明は、合成杭造成用鋼管杭及びかかる鋼管杭を用いた合成杭造成方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、小規模建築物を構築する場合でも、基礎形成のために地盤改良が行われることが多くある。一般的に、セメント系固結材による柱状改良方法や湿式柱状改良方法及び、鋼管杭工法が知られており、鋼管杭の場合、先端翼付き鋼管杭を用いる方法があるが、先端翼部分で杭の周辺まで地盤を堀削することになるため、施工により周辺地盤を乱してしまう。本来、地盤（土および土砂）は土粒子が構造体を形成して、その構造骨格に基づいて力学的強度が生じている。従って、地盤（土の構造骨格）を乱した場合、一般的にその力学的強度は１／１０以下になることが知られている。そのため、杭施工時の掘削などにより地盤を乱したときは、乱した地盤に対して何らかの強度増加手法を用いることがある。
【０００３】
例えば、鋼管杭とソイルセメント改良体とを組み合わせた合成杭であるソイルセメント鋼管杭の造成による地盤強度増加方法が提案さている（例えば、特許文献１、特許文献２、特許文献３、特許文献４参照）。「ソイルセメント改良体」は、原位置の土とセメントミルク（セメント及び水）からなる、地盤改良体の一つである。「地盤改良」とは、強度の小さい地盤に対して固化材(主にセメントミルク)を添加、撹拌することで新たに必要な地盤強度を持つ人工的な地盤を築造することであり、地盤改良された地盤を「地盤改良体」という。鋼管杭及びその周面に形成されるソイルセメント改良体がソイルセメント鋼管杭となり、地盤改良し支持力を拡大する。
【０００４】
なお、合成杭等による基礎の構築ではないが、地盤を改良する方法として、地盤を堀削して注入ロッドで硬化材を注入して攪拌し、攪拌後に注入ロッドを引き抜くという方法で、地盤改良体を造成方法もある（例えば、特許文献５参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−０９７６３７号公報
【特許文献２】特開２００２−０１３１４２号公報
【特許文献３】特開２００４−３００８４７号公報
【特許文献４】特開２００７−３０３１８５号公報
【特許文献５】特開２０００−０１７６５０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１、特許文献２及び特許文献４のソイルセメント鋼管杭の造成による地盤強度増加方法では、開放型の杭先端部よりセメントミルクを地盤に投入する。しかし、これらの方法では、先端部には堀削された土砂が加圧された状態で存在するため、杭の回転圧入時に開放された杭先端より土が鋼管内に入り込み、セメントミルクの吐出が困難であるという問題がある。
【０００７】
また、まず特許文献５に記載されているような施工機械でセメントミルクによる地盤改良を行い、その後に改良体の中に鋼管杭を埋設する方法が一般的であり、かかる方法では工程が多くなり効率が悪いという問題があった。「鋼管杭の埋設」と「地盤改良体の築造」は同時施工されることは少なく、特許文献１、特許文献２及び特許文献４には、ソイルセメント改良体と鋼管杭とを同時施工する方法が記載されているが、十分均一になるまで地盤をほぐし（乱し）、その後固化材を均一撹拌混合して築造するため、撹拌混合するための装置は複雑なものとなるという問題があった。また、鋼管杭と改良体を同時施工するために鋼管杭に付属物を取り付けたような簡易な装置で信頼できる改良体を築造することは実際上は難しいという問題があった。
【０００８】
また、例えば特許文献３の柱状地盤改良体の構築方法では、先端堀削部で杭先端の土砂を掘進する一方で、堀削していない周囲の土砂の中にセメントミルクを供給し、セメントミルク供給口の上方の堀削刃部で、周囲の土砂を地面とほぼ平行に螺旋状にスライスして杭周囲の地盤を削り、堀削刃部でスライスされた土砂と供給されたセメントミルクとを、鋼管の長手方向に垂直な（堀進方向に垂直な）鍔状に設けられた攪拌部で攪拌するため、地盤改良する範囲全体にセメントミルクを行き渡らせることができないという問題があった。また、セメントミルク供給口付近には土砂が加圧された状態で存在するため、セメントミルク供給口から土砂が逆流するため逆止弁を要するという問題があった。
【０００９】
また、従来のソイルセメント改良体では、杭施工時の堀削前の地盤強度以上に地盤が強くなるため、小規模建築物を構築するには過剰設計となっているという問題があった。従来の方法では強度が大きく、少ない本数の杭で建物を十分支えられることになるので、床面積の大きい建物では杭と杭の間があきすぎて、建物の基礎梁に余分な力が加わるという問題があった。
【００１０】
そこで、本発明は、地盤強度を従来の地盤と同程度に補修し、また地盤への杭埋設と補修地盤築造との同時施工を容易にできる合成杭造成方法を提供することを第一の目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の第１の態様は、先端に底蓋を設けた鋼管部を有し、前記鋼管部の先端部側面に拡底翼と複数の攪拌翼とを有し、前記鋼管部の先端部側面の複数箇所に地盤補修液吐出孔を有し、前記拡底翼が、前記鋼管部外側に螺旋状に張り出しており、前記攪拌翼が、堀進方向に平行に設けられ且つ表裏面を貫通する攪拌穴を有し、前記地盤補修液吐出孔が、前記鋼管部を回転圧入させたときに攪拌翼に後行する位置かつ前記拡底翼の下方に設けられており、前記攪拌穴が、土の小塊を通過させるものであって、地盤補修液を前記地盤補修液吐出孔から吐出させて前記拡底翼及び前記攪拌翼によって土と混合・攪拌することを特徴とする合成杭造成用鋼管杭を提供する。本願において、「地盤補修液」はモルタルである。モルタルはセメントと砂と水の混合物である。
【００１２】
本発明の第２の態様は、本発明の第１の態様の合成杭造成用鋼管杭を用い、前記攪拌翼が前記地盤補修液吐出孔に先行して前記鋼管部の周囲の土を前記鋼管部の回転方向と同じ方向に押圧しながら地盤補修液を前記地盤補修液吐出孔から吐出させて前記合成杭造成用鋼管杭を所定深度まで回転圧入させて、前記攪拌穴を有する前記攪拌翼と前記拡底翼によって攪拌・混合し、補修地盤の構築と杭の地盤への埋設とを同時に行い、合成杭造成用鋼管杭と地盤補修液で補修した地盤とを組み合わせたハイブリット杭を形成することを特徴とする合成杭造成方法を提供する。「補修地盤」には、地盤改良による地盤強度の拡大をせずに在来地盤本来の強度と同程度の強度に補修した地盤を含む。前記回転圧入は、地盤状況に合わせた圧入力と回転数及び圧入速度を調整しながら行うことが好ましい。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の合成杭造成用鋼管杭によれば、杭の埋設と補修地盤の築造とを同時に行うことができ、鋼管杭と地盤補修液で補修した補修地盤とを組み合わせたハイブリット杭（合成杭）を、容易に形成できる。そして、本発明の合成杭造成方法によれば、地盤強度を従来の地盤と同程度に補修し、また地盤への杭埋設と補修地盤築造との同時施工を容易にできる。補修地盤と鋼管杭との組み合わせにより支持力を発現させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の実施例１の合成杭造成用鋼管杭の構成図である。
【図２】本発明の実施例１の合成杭造成用鋼管杭主要部の正面図である。
【図３】本発明の実施例１の合成杭造成用鋼管杭主要部の背面図である。
【図４】本発明の実施例１の合成杭造成用鋼管杭主要部の左側面図である。
【図５】本発明の実施例１の合成杭造成用鋼管杭主要部の右側面図である。
【図６】本発明の実施例１の合成杭造成用鋼管杭主要部のＡ-Ａ面端面図である。
【図７】本発明の実施例１の合成杭造成用鋼管杭主要部のＢ-Ｂ面端面図である。
【図８】本発明の実施例１の合成杭造成方法の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本発明の合成杭造成用鋼管杭の一形態は、先端に底蓋を設けた鋼管部を有し、前記鋼管部の先端部側面に拡底翼と複数の攪拌翼とを有し、前記鋼管部の先端部側面の複数箇所に地盤補修液吐出孔を有し、前記拡底翼が、前記鋼管部外側に螺旋状に張り出しており、前記攪拌翼が、堀進方向に平行に設けられ且つ表裏面を貫通する攪拌穴を有し、前記地盤補修液吐出孔が、前記鋼管部を回転圧入させたときに攪拌翼に後行する位置かつ前記拡底翼の下方に設けられており、前記攪拌穴が、土の小塊を通過させるものであって、地盤補修液を前記地盤補修液吐出孔から吐出させて前記拡底翼及び前記攪拌翼によって土と混合・攪拌し、その土の小塊に付着したモルタルが接着材として、それぞれの小塊をつなぎ、元の地盤強度に修復される。
【００１６】
以下、本発明の合成杭造成方法及びこれを実現する合成杭造成用鋼管杭の一実施形態について、実施例を用いて具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【実施例１】
【００１７】
｛構成｝
図１は、本発明の実施例１の合成杭造成用鋼管杭の構成図である。図２は、本発明の実施例１の合成杭造成用鋼管杭主要部の正面図である。図３は、本発明の実施例１の合成杭造成用鋼管杭主要部の背面図である。図４は、本発明の実施例１の合成杭造成用鋼管杭主要部の左側面図である。図５は、本発明の実施例１の合成杭造成用鋼管杭主要部の右側面図である。図６は、本発明の実施例１の合成杭造成用鋼管杭主要部のＡ-Ａ面端面図である。図７は、本発明の実施例１の合成杭造成用鋼管杭主要部のＢ-Ｂ面端面図である。本実施例の合成杭造成用鋼管杭は、本発明の実施例１の合成杭造成用鋼管杭合成杭造成方法を実現するものである。本実施例の合成杭造成用鋼管杭である杭１は、地中に回転して圧入する鋼管部２を有する。鋼管部２の先端方向すなわち堀進方向を下方として説明する。堀進時（回転圧入時）における鋼管部２の回転方向は、図１に示した実施例１では鋼管部２の上方から見て時計回りとなる。
【００１８】
鋼管部２は中空円筒であり、先端部の外側の側面には、拡底翼３、複数の攪拌翼４が設けられ、複数箇所の地盤補修液吐出孔８が穿設されている。また、鋼管部２先端下部は、底蓋７で塞がれ、先端の尖った三角板状の先端切刃６が底蓋７の下面に立設されており、先端切刃６の正面側、裏面側には、それぞれ、下方の尖ったペンシル状の堀削刃５が鋼管部２の外側の側面先端の位置に立設されている。堀削刃５は鋼管部２の長手方向に斜めに設けられており、堀削刃５の尖っている先端部分が堀進時の回転方向前方側に出ている。
【００１９】
拡底翼３は、鋼管部２の円周に対し垂直に、鋼管部２の外側に翼状に張り出して、鋼管部２の先端付近から、堀進時における鋼管部２の回転方向と逆向きの螺旋状に鋼管部２の外側側面を一周するように立設した板である。
【００２０】
本実施例においては、鋼管部２の外径と、拡底翼３も含めた全体の外径との比は、約１：２である。鋼管部２の外径は、本実施例においては１６５．２ｍｍであるが、これに限定されず、例えば１００〜３００ｍｍであってもよい。
【００２１】
地盤補修液吐出孔８は、鋼管部２先端部の側面に設けられている。鋼管部２上端から鋼管部２内部に地盤補修液を圧入して地盤補修液吐出孔８から地中に地盤補修液を注入できる。地盤補修液としては、モルタルを用いる。モルタルは、セメントと砂と水の混合物であるので、セメントミルクのみの場合の約３〜５倍の強度が得られるため補修材として適している。また、攪拌によりソイルセメント改良体では低強度になりやすい粘性土についても従来の地盤強度の補修地盤が得られる。
【００２２】
攪拌翼４は、鋼管部２の円周に対し垂直かつ鋼管部２の長手方向に平行に立設してある。攪拌翼４ａは、杭１を所定深度まで回転圧入する際に、地盤補修液吐出孔８ａよりも回転方向前方に位置し、攪拌翼４ｂは地盤補修液吐出孔８ａよりも回転方向後方に位置する。攪拌翼４は、鋼管部２の回転によって、上方の土と下方の土とを入り混じらせて混合する。
【００２３】
攪拌翼４ａは拡底翼３先端の下面の鋼管部２の円周上に立設された板状の翼で、攪拌翼４ｂは拡底翼３中間部の下面の鋼管部２の円周上に立設されており、攪拌翼４ｃは拡底翼３末端（上端）の上面の鋼管部２の円周上に立設されている。攪拌翼４ｂは攪拌翼４ａより上方に、攪拌翼４ｃは攪拌翼４ｂより上方に位置し、攪拌翼４ａと攪拌翼４ｂは、鋼管部２を挟んで互いに反対側にあり、攪拌翼４ｂと攪拌翼４ｃも、鋼管部２を挟んで互いに反対側にある。攪拌翼４ｃは攪拌翼４ａの上に位置する。鋼管部２の長手方向を縦とすれば、攪拌翼４は縦板、拡底翼３は螺旋状の横板といえる。攪拌翼４は、拡底翼３に取り付けられた面の対面が、鋼管部２に取り付けられた辺から外側の辺に向かって、鋼管部２に接する内側の辺の長さより外側の辺の長さの方が短くなるように傾斜がつけられている。
【００２４】
攪拌翼４には、それぞれ、中央付近に、表面側から裏面側まで貫通する攪拌穴９が設けられており、杭１の回転圧入時には、土は攪拌穴９を通って、攪拌翼４の回転方向前方側から後方側、すなわち鋼管部２の回転方向と逆方向に押し出される。土は、攪拌穴９から、ブロック状の小さな塊になって吐出される。攪拌翼４は、回転方向前方の土と後方の土とを入り混じらせて混合する。
【００２５】
地盤補修液吐出孔８は２つ孔の組で２か所設けられており、先端に近い２つ孔の組である地盤補修液吐出孔８ａは、攪拌翼４ａ近辺に設けられている。地盤補修液吐出孔８ａよりやや上方に位置する２つ孔の組である地盤補修液吐出孔８ｂは、攪拌翼４ｂ近辺に設けられている。地盤補修液吐出孔８ａは、回転堀進時に攪拌翼４ａの回転方向すぐ後方側となる位置に設けられており、回転堀進時に攪拌翼４ｂよりも回転方向前方側となる。地盤補修液吐出孔８ｂは、回転堀進時に攪拌翼４ｂの回転方向すぐ後方側となる位置に設けられている。攪拌翼４ａの攪拌穴９ａから押し出された土は、地盤補修液吐出孔８ａから吐出された地盤補修液と混合され、攪拌翼４ｂによって攪拌される。攪拌翼４ｂの攪拌穴９ｂから押し出された土は、地盤補修液吐出孔８ｂから吐出された地盤補修液と混合され、攪拌翼４ｃによって攪拌される。地盤補修液吐出孔８ａ、８ｂは、拡底翼の下方に位置し、本実施例では、攪拌翼４ａ、４ｂについて、それぞれ、鋼管部を回転圧入させたときに攪拌翼４ａ、４ｂの方が先行する位置、言い換えれば、地盤補修液吐出孔８ａ、８ｂが攪拌翼４ａ、４ｂに後行する位置に設けてある。
【００２６】
本実施例では、堀進時、鋼管部２の回転につれ、先端切刃６と堀削刃５によって杭１先端の土を掘削し、さらに、回転方向に垂直に設けられた攪拌翼４が地盤補修液吐出孔８に先行して鋼管部２の周囲の土を鋼管部２の回転方向と同じ方向に押圧する。攪拌翼４が地盤を押しのけるため、攪拌翼４の後方が一時的に真空のような状態（ここでは疑似真空状態という。）になり、攪拌翼４の後方に位置する地盤補修液吐出孔８周辺も疑似真空状態となるため、攪拌翼４は、地盤補修液吐出孔８へ土が入り込むことを防止するとともに、地盤補修液が吐出されやすくなる。
【００２７】
本実施例によれば、杭１側面より若干離れた補修地盤の最も外周の付近まで（少なくとも拡底翼３の外側のライン付近まで）地盤補修液を確実に充填することができる。
【００２８】
攪拌穴９から小塊となって押し出された土は、土骨格が完全には破壊されていない。地盤補修液吐出孔８と拡底翼２と攪拌翼４の作用により、かかる土の小塊と地盤補修液を混合・接着させることにより、土壌が有していた元々の強度を保つことができる。
【００２９】
また、地盤補修液吐出孔８から充填された地盤補修液は、杭１を正回転しながら上下に圧入・引上げを繰り返し、攪拌翼４の作用によって、攪拌穴９から土の小塊として押し出されて緩やかに混合しつつ、拡底翼３のすきま（拡底翼３により二分された流路）を通過させることにより、より確実に補修地盤の範囲の間隙に充填することができる。
【００３０】
したがって、本発明の実施例１の合成杭造成用鋼管杭によれば、地盤補修液吐出孔内外で気圧差を発生させることにより、堀進時に地盤補修液吐出孔８から鋼管部２内部へ土が入り込む恐れが少なくなる。よって、地盤補修液吐出孔８が目詰まりせず、地盤補修液の吐出が容易である。また、本発明の実施例１の合成杭造成用鋼管杭によれば、地盤補修液吐出孔８と拡底翼３と攪拌翼４との相乗効果により、地盤補修液を補修地盤の範囲内に行き渡らせることができる。
【００３１】
さらに、堀進後、杭１を回転しながら上下すると、攪拌翼４により地盤である土と地盤補修液とがよく混合され、補修地盤が形成される。本発明の実施例１の合成杭造成用鋼管杭によれば、杭の埋設と補修地盤の築造とを同時に行うことができ、鋼管杭と地盤補修液で補修した補修地盤とを組み合わせたハイブリット杭（合成杭）を、容易に形成できる。ハイブリット杭は、拡底翼が鋼管杭の外側から張り出した分の幅を、鋼管杭の径に加えた太さとなる。
【００３２】
また、本発明の実施例１の合成杭造成用鋼管杭の地盤補修液はモルタルであるので、コンクリートより低コストである。鋼管杭は、杭と地盤との摩擦力で支持されるが、本発明の実施例１の合成杭造成用鋼管杭によれば、特に周面摩擦力が増加し、地震等に対しても強い水平支持力・鉛直支持力を発揮する。ブロック状の土塊の状態で全体を復元させ、元の強度に戻すという発想であるので、従来の地盤改良体のように設計基準強度８００ｋＮ／ｍ２以上に強くする必要がないので、むらが少なく誤差が小さいため施工管理がしやすく、したがって施工ミスによる大事故が防止できる。また、コストが安いので、建物に相応した杭間隔で杭を配置できる。
【００３３】
｛施工方法｝
本発明の実施例１の合成杭造成方法は、上述した合成杭造成用鋼管杭を用いて行う方法であって、以下に示すステップを含む。すなわち上述した合成杭造成用鋼管杭を用い、前記攪拌翼が前記地盤補修液吐出孔に先行して前記鋼管部の周囲の土を前記鋼管部の回転方向と同じ方向に押圧しながら地盤補修液を前記地盤補修液吐出孔から吐出させて前記合成杭造成用鋼管杭を所定深度まで回転圧入させて、前記攪拌穴を有する前記攪拌翼と前記拡底翼によって攪拌・混合し、補修地盤の構築と杭の地盤への埋設とを同時に行い、合成杭造成用鋼管杭と地盤補修液で補修した地盤とを組み合わせたハイブリット杭を形成するものである。図８は、本発明の実施例１の合成杭造成方法の説明図である。図８において、１から４の順に施工を行い、設計深度が深く杭を継ぐ場合は、３の工程を終了後に杭を継ぎ足し、２〜３の工程を繰り返して作業を行う。以下、より具体的に説明する。
【００３４】
（ステップ１）
まず、約６ｍ程度の長さの杭１を地盤面に立てて、杭芯が地盤面に鉛直となるように調整し、セットする（図８中の１：杭芯セット）。
【００３５】
（ステップ２）
次に、杭１を建て込み、地盤補修液を投入しながら所定深度まで回転圧入（図８では時計回り）により埋設する。先端切刃６と堀削刃５によって鋼管部２の回転に連れて杭１先端の土を掘削する。同時に地盤補修液（モルタル）を杭１の鋼管部２上端（杭頭）から内部に圧送しながら投入する。攪拌翼４ａが地盤補修液吐出孔８ａに先行して鋼管部２の周囲の土を鋼管部２の回転方向と同じ方向に押圧する。また、攪拌翼４ｂが地盤補修液吐出孔８ｂに先行して鋼管部２の周囲の土を鋼管部２の回転方向と同じ方向に押圧する。攪拌翼４ａ、４ｂが地盤を押しのけるため、攪拌翼４ａ、４ｂの後方が、それぞれ、一時的に真空のような状態（ここでは疑似真空状態という。）になり、攪拌翼４ａ、４ｂの後方に位置する地盤補修液吐出孔８ａ、８ｂ周辺も疑似真空状態となるため、地盤補修液吐出孔８ａ、８ｂの内側よりも地盤補修液吐出孔８ａ、８ｂの外側の方が気圧が低くなるので、土が地盤補修液吐出孔８ａ、８ｂ内に入り込むのを防止できる。また、地盤補修液吐出孔８ａ、８ｂから地盤補修液を出しやすくなる。拡底翼３によりスライスされた地盤はブロック状の小塊になり、攪拌翼４で適度に小塊を分断するが、地盤改良ではないので、土骨格が完全に破壊されるまで土の小塊を細かくし均質にすることはしない。ブロック状に堀削された土塊は、攪拌翼４により鋼管部２周辺に移動させる（図８中の２：地盤補修液注入及び杭回転圧入）。
【００３６】
（ステップ３）
予定深度まで到達したら、地盤状況に合わせて次の作業（ステップ３、４、５）を行うこともある。地盤補修液（モルタル）を杭１の鋼管部２上端（杭頭）から内部に圧送しながら投入し、杭１を逆回転（図８では反時計回り）して、杭１を地表面まで引き上げる。杭１先端部分の側面にある地盤補修液吐出孔８ａから吐出させた地盤補修液は、鋼管部２が逆回転しているため、吐出後すぐに攪拌翼４ａによって、土と混合され、攪拌され、攪拌穴９を通りさらに混合される。また、地盤補修液吐出孔８ｂから吐出させた地盤補修液は、吐出後すぐに攪拌翼４ｂによって、土と混合され、攪拌され、攪拌穴９を通りさらに混合される。砂質土やレキ質土の場合は土粒子の間隙に、また粘性土の場合は土塊の割れ目に、地盤補修液を充填させる。
【００３７】
（ステップ４）
杭１を地表面まで引き上げた後、杭１を回転させながら上下させ、杭長にわたり杭１周辺の地盤と地盤補修液を混合し、攪拌する。土と地盤補修液との混合物が攪拌翼４の攪拌穴９を通ることにより、混合・攪拌が促進される。土粒子の間隙または土塊の割れ目に地盤補修液を充填させた後に再度鋼管部を上下回転させることで補修地盤を築造する。
【００３８】
（ステップ５）
杭１を上下しての攪拌後、再度、地表面まで引き上げ、杭１を順回転（図８では時計回り）させながら、地盤補修液を再度圧送して地盤補修液吐出孔８から吐出させて間隙を充填しながら、再度所定深度まで杭を埋設する（図８中の３：回転圧入終了）。これにより、地盤である土と地盤補修液とが程よく混合した補修地盤が形成される。補修地盤は改良地盤と異なり、周囲の地盤の強さと比べ硬すぎないので、過剰設計になりにくい。拡底翼３より下方については、杭１を再度所定深度まで埋設することでモルタルを充填させる。これは支持地盤の深度方向にも地盤補修液を注入させるためである。
【００３９】
（ステップ６）
設計深度が深くて杭を継ぐ（継ぎ杭の）場合は、次に、杭を継ぎ足しステップ２〜ステップ５を繰り返す。
【００４０】
（ステップ７）
最後に、予定深度まで埋設したことを確認し、施工を完了する（図８中の４：施工終了）。
【００４１】
本発明の実施例１の合成杭造成方法によれば、地盤補修液を補修地盤の範囲内に行き渡らせることができる。また、地盤強度を従来の地盤と同程度に補修し、また地盤への杭埋設と補修地盤築造との同時施工を容易にできる。補修地盤と鋼管杭との組み合わせにより支持力を発現させることができる。
【００４２】
本実施例によれば、施工機械でセメントミルクによる地盤改良を行ってからその後杭体を埋設する２工程の方法と違い、先端部分に翼を有する鋼管杭の地盤への埋設とモルタルによる補修地盤の築造とを同時に行うことができるので、基礎工事にかける時間が少なくて済み、作業時間減少によるコスト削減を可能にする。
【００４３】
本実施例によれば、地盤改良して過剰に強固な地盤を形成するのではなく、土の不均一を考慮し、杭施工時の堀削により、乱してしまった杭周辺地盤の構造を、乱す前の状態程度に「補修」することができる。特に、杭の支持力の大きな力の要素である杭先端に対して、モルタル吐出後、鋼管部２の頭部より先端部の拡底翼（掘削径と同径）を介して地盤に鉛直方向に圧力を加えることで、先端が施工により乱れた場合でも地盤中に補修液を浸透させることが可能になる。
【符号の説明】
【００４４】
１ 杭
２ 鋼管部
３ 拡底翼
４ 攪拌翼
５ 堀削刃
６ 先端切刃
７ 底蓋
８ 地盤補修液吐出孔
９ 攪拌穴
【特許請求の範囲】
【請求項１】
先端に底蓋を設けた鋼管部を有し、前記鋼管部の先端部側面に拡底翼と複数の攪拌翼とを有し、前記鋼管部の先端部側面の複数箇所に地盤補修液吐出孔を有し、前記拡底翼が、前記鋼管部外側に螺旋状に張り出しており、前記攪拌翼が、堀進方向に平行に設けられ且つ表裏面を貫通する攪拌穴を有し、前記地盤補修液吐出孔が、前記鋼管部を回転圧入させたときに攪拌翼に後行する位置かつ前記拡底翼の下方に設けられており、前記攪拌穴が、土の小塊を通過させるものであって、地盤補修液を前記地盤補修液吐出孔から吐出させて前記拡底翼及び前記攪拌翼によって土と混合・攪拌することを特徴とする合成杭造成用鋼管杭。
【請求項２】
請求項１記載の合成杭造成用鋼管杭を用い、前記攪拌翼が前記地盤補修液吐出孔に先行して前記鋼管部の周囲の土を前記鋼管部の回転方向と同じ方向に押圧しながら地盤補修液を前記地盤補修液吐出孔から吐出させて前記合成杭造成用鋼管杭を所定深度まで回転圧入させて、前記攪拌穴を有する前記攪拌翼と前記拡底翼によって攪拌・混合し、補修地盤の構築と杭の地盤への埋設とを同時に行い、合成杭造成用鋼管杭と地盤補修液で補修した地盤とを組み合わせたハイブリット杭を形成することを特徴とする合成杭造成方法。
【請求項１】
先端に底蓋を設けた鋼管部を有し、前記鋼管部の先端部側面に拡底翼と複数の攪拌翼とを有し、前記鋼管部の先端部側面の複数箇所に地盤補修液吐出孔を有し、前記拡底翼が、前記鋼管部外側に螺旋状に張り出しており、前記攪拌翼が、堀進方向に平行に設けられ且つ表裏面を貫通する攪拌穴を有し、前記地盤補修液吐出孔が、前記鋼管部を回転圧入させたときに攪拌翼に後行する位置かつ前記拡底翼の下方に設けられており、前記攪拌穴が、土の小塊を通過させるものであって、地盤補修液を前記地盤補修液吐出孔から吐出させて前記拡底翼及び前記攪拌翼によって土と混合・攪拌することを特徴とする合成杭造成用鋼管杭。
【請求項２】
請求項１記載の合成杭造成用鋼管杭を用い、前記攪拌翼が前記地盤補修液吐出孔に先行して前記鋼管部の周囲の土を前記鋼管部の回転方向と同じ方向に押圧しながら地盤補修液を前記地盤補修液吐出孔から吐出させて前記合成杭造成用鋼管杭を所定深度まで回転圧入させて、前記攪拌穴を有する前記攪拌翼と前記拡底翼によって攪拌・混合し、補修地盤の構築と杭の地盤への埋設とを同時に行い、合成杭造成用鋼管杭と地盤補修液で補修した地盤とを組み合わせたハイブリット杭を形成することを特徴とする合成杭造成方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１１−９４４３５（Ｐ２０１１−９４４３５Ａ）
【公開日】平成２３年５月１２日（２０１１．５．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２５１５７７（Ｐ２００９−２５１５７７）
【出願日】平成２１年１１月２日（２００９．１１．２）
【特許番号】特許第４４８３９９８号（Ｐ４４８３９９８）
【特許公報発行日】平成２２年６月１６日（２０１０．６．１６）
【出願人】（５０６１６２４９３）有限会社ピーステージ (2)
【出願人】（５９５０８３３８３）株式会社総合地質コンサルタント (2)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年５月１２日（２０１１．５．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１１月２日（２００９．１１．２）
【特許番号】特許第４４８３９９８号（Ｐ４４８３９９８）
【特許公報発行日】平成２２年６月１６日（２０１０．６．１６）
【出願人】（５０６１６２４９３）有限会社ピーステージ (2)
【出願人】（５９５０８３３８３）株式会社総合地質コンサルタント (2)
【Ｆターム（参考）】
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