JP2000045274A - 支持杭の埋設施工方法および支持杭 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 埋め込み杭工法またはソイルセメント工法に
より、地盤の支持層に埋設施工する際、支持杭周面から
地盤に伝達される力を増大させることで、大きな支持力
を発揮させることができる、支持杭の埋設施工方法と、
支持杭を提供する。 【解決手段】 地盤中にコンクリート製または鋼管製支
持杭を埋設施工する際に、予め、地盤の支持層に埋設さ
せる支持杭の先端部領域の外周に突起部または拡径部を
形成しておき、この支持杭を立孔に挿入して該先端部領
域を地盤の支持層の根固め部に埋没させ、根固め部に注
入した根固め液を固化させて固定する支持杭の埋設施工
方法と、支持層の根固め部に埋没させる先端部領域の外
周に突起部または拡径部と突起部を形成した支持杭。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、土木建築構造物を
構築する場合において、埋め込み杭工法またはソイルセ
メント工法を採用して地盤に支持杭を埋設する場合に適
用される、支持杭の埋設施工法と、この施工方法で用い
られる支持杭に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】例えば、埋め込杭工法で施工された支持
杭の先端支持力を向上させるには、支持杭の先端部の径
を拡大することが有効であるとの知見があり、従来か
ら、 １）杭先端に取り付けた袋体に、これらに地上からモル
タル等を圧入して拡張させ拡大根固め部を形成する方法
（特開昭６３−１８１８１１号公報等） ２）杭先端のみに軸部より大きな径を有する拡大先端シ
ューを取り付けた方法 ３）杭先端から杭径の２倍〜４倍程度の範囲において、
軸部より大きな径を有する既製杭を地盤支持層に埋め込
む方法などが知られている。

【０００３】上記１）の方法では、先端部の径拡大部の
形状の確認が地中のためできないことや、形状に起因し
た径拡大部の耐力にばらつきが生じやすいことなど、品
質保証に難点があった。また、２）、３）の方法では、
予め先端部を地上にて加工するため、先端部構造の品質
保証上の問題はないが、以下に示すように、大きな支持
力が得られないという難点があった。杭先端部の地盤の
支持層に埋め込まれた部分の耐力は、杭先端が地盤を押
す支圧力により、地盤に伝達される力と、杭の支持層に
埋め込まれた部分の表面から地盤に伝達される力により
成り立つ。

【０００４】上記の方法では、杭の周面から地盤に伝達
される力は、杭表面と地盤の間の摩擦力による。すなわ
ち、杭先端に先端拡大シューを取り付ける２）の方法
は、杭先端部の面積を拡大し、先端が地盤を押す支圧力
により地盤に伝達される力を増加させることを狙ったも
のである。また、軸部より大きな径を有する既製杭を地
盤支持層に埋め込む３）の方法は、先端が地盤を押す支
圧力により地盤に伝達される力の増加に加えて、杭の周
面の表面積をも大きくすることで、杭周面から摩擦力に
より地盤に伝わる力の増大をも図ったものである。しか
しながら、上記の各構造では、杭の周面と地盤との間の
力の伝達は、摩擦力により伝達され、その力が小さいた
め、大きな支持力が得られないという難点があった。

【０００５】杭周面から地盤に伝わる力の増大を図った
方法としては、支圧用の突起が鋼管杭の先端に溶接され
たもの（特公平１−２５８４８号公報、実開平２−５０
４２９号公報）等が考案されているが、いずれも複雑な
鋼材の加工や溶接作業を必要とするため、コストがかか
るという問題があった。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、上記
の既存の支持杭の先端構造の難点を解決でき、地盤の支
持層に埋設される支持杭周面から地盤に伝達される力を
増大させることで、大きな支持力を発揮させることがで
きる、支持杭の埋設施工方法と、支持杭を提供すること
にある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
の本発明の要旨は、下記（１）〜（１０）に示す通りで
ある。 （１）埋め込み杭工法またはソイルセメント工法によ
り、地盤中にコンクリート製または鋼管製支持杭を埋設
施工する際に、予め、地盤の支持層の根固め部に埋没さ
せる支持杭の先端部領域の外周に、突起部または拡径部
と突起部を形成しておき、この支持杭を立孔に挿入して
該先端部領域を地盤の支持層の根固め部に埋没させ、根
固め部に注入の根固め液を固化させて地盤の支持層に固
定することを特徴とする支持杭の埋設施工方法。

【０００８】（２）埋め込み杭工法またはソイルセメン
ト工法により、地盤中に鋼管製支持杭を埋設施工する際
に、予め、地盤の支持層に埋没させる鋼管製支持杭の先
端部領域の所定の部分を、内部から局部拡径して外周に
突起部または拡径部と突起部を形成しておき、この支持
杭を立孔に挿入して該先端部領域を地盤の支持層の根固
め部に埋没させ、根固め部に注入の根固め液を固化させ
て地盤の支持層に固定することを特徴とする鋼管製支持
杭の埋設施工方法。

【０００９】（３）埋め込み杭工法またはソイルセメン
ト工法により、地盤中に鋼管製支持杭を埋設施工する際
に、予め、地盤の支持層に埋没させる鋼管製支持杭の先
端部領域の所定の部分を、内部から局部拡径して、外周
に突起部または拡径部と突起部を形成しておき、この支
持杭を立孔に挿入して該先端部領域を地盤の支持層の根
固め部に埋没させ、根固め部に注入の根固め液を固化さ
せて地盤の支持層に固定するとともに、この支持杭の内
部にコンクリートなどの充填固化材を充填して固化させ
ることを特徴とする鋼管製支持杭の埋設施工方法。

【００１０】（４） 埋め込み杭工法またはソイルセメ
ント工法により地盤に埋設施工されるコンクリート製支
持杭であって、少なくとも地盤の支持層の根固め部に埋
没される先端部領域の外周に、突起部が１以上形成され
たことを特徴とするコンクリート製支持杭。 （５） 前記（４）において、少なくとも地盤の支持層
の根固め部に埋没される先端部領域に、その上部領域よ
り外径の大きい拡径部が形成され、この拡径部の外周に
突起部が１以上形成されたことを特徴とするコンクリー
ト製支持杭。 （６） 前記（４）または（５）において、少なくとも
地盤の支持層に埋没される先端部領域の外表面が、当該
部分の表面形状に相応する表面形状を有する鋼殻によっ
て形成されたことを特徴とするコンクリート製支持杭。

【００１１】（７） 埋め込み杭工法またはソイルセメ
ント工法により地盤に埋設施工される鋼管製支持杭であ
って、少なくとも地盤の支持層に埋没される先端部領域
の外周に、突起部を１以上形成したことを特徴とする鋼
管製支持杭。 （８） 埋め込み杭工法またはソイルセメント工法によ
り地盤に埋設施工される鋼管製支持杭であって、少なく
とも地盤の支持層の根固め部に埋没される先端部領域
に、その上部領域より外径の大きい拡径部を形成し、こ
の拡径部の外周に突起部を１以上形成したことを特徴と
する鋼管製支持杭。

【００１２】（９） 前記（７）または（８）におい
て、コンクリートが内張りまたは充填されたことを特徴
とする鋼管製支持杭。 （１０） 前記（７）〜（９）のいずれか１項におい
て、鋼管製支持杭が、内面と外面のいずれか一方または
双方にスパイラル状または横縞状の突条を有することを
特徴とする鋼管製支持杭。

【００１３】

【発明の実施の形態】本発明は、埋め込み杭工法または
ソイルセメント工法により、支持杭の先端部を地盤の支
持層に埋設施工する場合に適用される支持杭の埋設施工
方法と、この施工法を実施するために用いるコンクリー
ト製支持杭と鋼管製支持杭である。

【００１４】本発明では、埋め込み杭工法またはソイル
セメント工法により、支持杭の先端部を地盤の支持層に
埋設施工する場合に、予め、支持層に埋設する支持杭の
先端部領域の外周に突起部または拡径部を形成してお
き、この支持杭を立孔に挿入して、該先端部領域を地盤
の支持層の根固め部に埋没させ、根固め部に注入の根固
液を固化させて固定するものであり、主として支持杭の
軸方向の荷重に対して周面摩擦力を増大させることによ
り、杭周面からの反力を増大させ、先端部の反力と合わ
せて全体として支持層での地盤の生じる圧力球根を大き
くして、支持杭による支持力を強化するものである。コ
ンクリート製支持杭を用いる場合には、先端部領域に鋼
殻を型枠代替材および補強材として用いることもでき
る。

【００１５】本発明で用いる支持杭としては、コンクリ
ート製支持杭と鋼管製支持杭があり、地盤の支持層に埋
設する先端部領域での突起部または拡径部の形成法は異
なるが、支持層に埋設する支持杭の先端部領域の外周に
形成する突起部または拡径部と突起部は共通的に機能す
るものである。

【００１６】（１）突起部 突起部としては、周方向に連続する一条または複数条の
断面が半円状のリング状の突条（節形状の突起部）や螺
旋状の突条、周方向に不連続的にして配設される複数条
の断面半円状の突条、あるいは、独立して配設される複
数の半球状の突起等を用いることができる。

【００１７】この突起部の形成方法としては、コンクリ
ート製支持杭の場合では、型枠内にコンクリート材を流
し込み、固化・成形する方法を用いることができる。こ
の場合、少なくとも先端部領域に突起部を形成した鋼殻
を型枠に代替して用い、コンクリートを流し込み、固化
・成形した後、この鋼殻をそのままの状態で残し、コン
クリート補強材として機能させることも有効である。

【００１８】また、鋼管製支持杭の場合では、内部に拡
径機構を挿入・配置し、所定部分を拡径する方法を用い
ることができる。この突起部の高さは、コンクリート支
持杭の場合も、鋼管製支持杭の場合でも、外径の５％以
上にすることが好ましい。ただし、突起部の高さが高す
ぎると、支持杭を埋設するための孔径を大きくする必要
があり、孔の掘削コスト負担が大きくなる。また、鋼管
製支持杭の場合では、突起部は内部から拡径して形成さ
れるため、突起部の厚みがそれだけ薄くなり強度が低下
する。

【００１９】これらのことも考慮すると、この突起部の
高さは、最大でも支持杭の外径の３５％程度に押さえる
ことが好ましい。鋼管製支持杭の場合では、突起部は、
拡径して形成する場合に厚みが薄くなり強度が低下する
ので、少なくともこの突起部を形成した先端部領域の内
部に、コンクリートを内張り、または充填・固化させて
補強することが有効である。

【００２０】（２）拡径部 拡径部は、地盤支持層に埋設する支持杭の先端部領域に
形成するものであり、この拡径部は、地盤支持層にすっ
ぽり埋没させるものであり、その外径を上部領域の支持
杭の外径より大きくして、先端部領域で軸方向の荷重に
対する支圧力を強化するものである。この拡径部には、
突起部を形成して、拡径部効果と突起部効果を同時に得
ることが有効である。

【００２１】この拡径部の形成方法としては、コンクリ
ート製支持杭の場合では、型枠内にコンクリート材を流
し込み、固化・成形する方法を用いることができる。こ
の場合、少なくとも先端部領域に鋼殻を型枠に代替して
用い、コンクリートを流し込み、固化・成形した後、こ
の鋼殻をそのままの状態で残し、コンクリート補強材と
して機能させることも有効である。

【００２２】このような鋼殻は、円形鋼管の内部に拡径
装置等を挿入し鋼管を塑性変形させることで容易に製作
できるので、複雑な加工や溶接が不要であり、製作コス
トが低いという利点がある。拡径部に突起部を形成する
場合には、型枠または鋼殻の内面に所望の突起部を形成
する凹凸を形成すればよい。

【００２３】また、鋼管製支持杭の場合には、先端部領
域とその上部領域を径の異なる鋼管で構成し、先端部領
域の鋼管の径を上部領域の鋼管の径より大きい径にし、
この上下の鋼管をリング状の円板を介して、または上部
領域の鋼管の下部を拡管して、溶接により接続して先端
部領域に拡径部を形成することができる。または、鋼管
製支持杭の先端部領域を内部から拡径することによって
も拡径部を形成することができる。

【００２４】この鋼管製支持杭の先端部領域の拡径部に
突起部を形成する場合、先端部領域を構成する鋼管とし
て予め突起を形成した鋼管（例えば縞鋼板を曲げ加工し
て溶接した鋼管）を用いたり、先端部領域を内部から局
部的に拡径することによって、突起を形成することがで
きる。なお、鋼管製支持杭として、内面と外面のいずれ
か一方または双方にスパイラル状または横縞状の突起を
有するものを用いてもよく、この支持杭の先端部領域に
上記の拡径部形成方法を選択して、先端部領域に拡径部
と突起部を形成してもよい。

【００２５】本発明では、突起部を形成した杭の先端部
領域を地盤の支持層へ埋設することにより、突起部が支
持層を押すため、杭先端と同様に支圧力による伝達が行
われるため、杭周面より地盤に伝達される力が増大し
て、杭の支持力を向上させることができる。このことを
発明者らは、有限要素法による数値解析により確認し
た。

【００２６】本発明のような、先端部領域の外周に突起
部を形成した場合、突起部と地盤の支持層間で支圧力に
よる伝達が行われるため、突起部には非常に大きな力が
作用するため、コンクリート製支持杭の場合では突起部
根元の剪断耐力が不足する場合があるが、その表面を鋼
殻で覆うことにより突起部根元の剪断耐力を向上させる
ことができるため、より大きな力を地盤に伝達すること
ができるので、支持杭の支持力をさらに向上させること
ができる。

【００２７】また、コンクリート杭を製作するために必
要な突起部形状を持ったコンクリート打設用の型枠が不
要となるため、製作コスト上も有利である。また、鋼管
製支持杭の場合では、強度などについて品質管理された
円筒型のコンクリート等の固化体を内張りしたり、固化
体を充填することにより、鋼管のみの場合のような杭体
の耐力低下を確実に防ぐことができる。

【００２８】鋼管製支持杭の場合には、一般に、突起部
を有する鋼管の軸方向耐力は、突起部のない鋼管に比べ
て小さいが、鋼管内部にも充満する根固め液が固結する
ことで、耐力低下が押さえられるため、コンクリート製
支持杭を埋設した場合と同様の効果が期待できる。さら
に、地盤の支持層に埋設される先端部領域の外径を、そ
の上部領域の外径より大きくすることによっても、支持
杭先端の支持力を向上することができ、この拡径部に突
起部を形成することによって、支持杭先端の支持力を一
段と向上させることができる。

【００２９】上記した本発明による支持杭は、埋め込み
杭工法の他、ソイルセメント工法において建て込む支持
杭としても適用することができる。また、鋼管製支持杭
の場合、内面と外面のいずれか一方または双方にスパイ
ラル状または横縞状の突起を有するものを用いれば、鋼
管表面の摩擦による力の伝達をも向上させることがで
き、地盤の支持層に埋設される先端部領域を拡径させれ
ば、支持杭先端の支持力を一段と向上させることもでき
る。

【００３０】

【実施例】本発明による支持杭の実施例について、図面
に基づいて説明する。図１は、本発明によるコンクリー
ト製支持杭の先端部構造例を示したものである。この例
でのコンクリート製の中空の支持杭１は、地盤の支持層
に形成した根固め部２に埋没される先端部領域の外周
に、周方向に連続する断面半円径形のリング状の突起部
３を軸方向に４列配設したものである。

【００３１】図２は、本発明によるコンクリート製支持
杭の先端部構造例を示したものである。この例でのコン
クリート製支持杭４は、地盤の支持層に形成される根固
め部２に埋没される先端部領域の外周に、周方向に不連
続の独立した半球状の多数の突起部５を千鳥状に配設し
たものである。

【００３２】図３は、本発明によるコンクリート製支持
杭の先端部構造例を示したものである。この例でのコン
クリート製の中空の支持杭６は、地盤の支持層に形成し
た根固め部２に没設される先端部領域の外周に、周方向
に連続する断面半円径形のリング状の突起部７を軸方向
に４列配設したものであり、コンクリート表面に鋼殻８
を被覆したものである。

【００３３】図４は、本発明によるコンクリート製支持
杭の他の先端部構造例を示したものである。この例での
コンクリート製の中空の支持杭９は、地盤の支持層に形
成する根固め部２に埋没される先端部領域に拡径部１０
を形成し、その外周に、周方向に連続する断面半円径形
のリング状の突起部１１を軸方向に４列配設したもので
ある。

【００３４】図５は、本発明によるコンクリート製支持
杭の他の先端部構造例を示したものである。この例での
コンクリート製の中空の支持杭１２は、地盤の支持層に
形成する根固め部２に埋没される先端部領域に拡径部１
０を形成し、その外周に、周方向に連続する断面半円径
形のリング状の突起部１３を軸方向に４列配設したもの
であり、コンクリート１４の表面に鋼殻１５を被覆した
ものである。

【００３５】図６は、本発明による鋼管製支持杭の先端
部構造例を示したものである。この例での鋼管製支持杭
１６は、地盤の支持層に形成した根固め部２に埋没され
る先端部領域の外周に、周方向に連続する断面半円径形
のリング状の突起部１７を軸方向に４列配設したもので
ある。

【００３６】図７は、本発明による鋼管製支持杭の先端
部構造例を示したものである。この例での鋼管製支持杭
１８は、地盤の支持層に形成される根固め部２に埋没さ
れる先端部領域の外周に、周方向に不連続の独立した半
球状の多数の突起部１９を千鳥状に配設したものであ
る。

【００３７】図８は、本発明による鋼管製支持杭の先端
部構造例を示したものである。この例での鋼管製支持杭
２０は、地盤の支持層に形成した根固め部２に埋没され
る先端部領域の外周に、周方向に連続する断面半円径形
のリング状の突起部２１を軸方向に４列配設し、内部に
コンクリート２２を充填したものである。

【００３８】図９は、本発明による鋼管製支持杭の他の
先端部構造例を示したものである。この例での鋼管製支
持杭２３は、地盤の支持層に形成する根固め部２に埋没
される先端部領域に拡径部２４を形成し、その外周に、
周方向に連続する断面半円径形のリング状の突起部２５
を軸方向に４列配設し、内部にコンクリート２６を内張
したものである。

【００３９】なお、本発明の支持杭は、上記の各例に限
定されるものではない。この支持杭の構造条件は、地盤
条件、支持構造物条件、荷重条件、要求される支持圧条
件、埋設施工条件等に応じて、上記請求項を満足する範
囲内で適宜変更し得るものである。

【００４０】前記図３および図５に示したコンクリート
支持杭６、１２の鋼殻８、１５の突起部、図６〜図９に
示した鋼管製支持杭１６、１８、２０、２３の突起部お
よび拡径部は、例えば図１０に示すように、鋼管２７内
に挿入して鋼管を拡径する拡径機構２８と、この拡径機
構の進退機構２９を備えた拡径装置３０によって形成す
ることができる。

【００４１】この拡径装置３０の拡径機構２８は、より
具体的には、図１１および図１２に示すように、油圧室
３１と受圧板３２よりなる放射状に配置された、６つの
シリンダー３３ａ〜３３ｆと、各シリンダーの受圧板３
２に連結されたロッド３４の先端部にそれぞれ連結され
た６つの拡径ブロック３５ａ〜３５ｆからなり、油圧室
３１にホース３６を介して油を圧送することにより、受
圧板３２を半径方向に押し出し、受圧板３２に連結され
たロッド３４を介して各拡径ブロック３５ａ〜３５ｆを
半径方向に移動させることによって、その外径を拡径す
ることができる。

【００４２】この６つの拡径ブロック３５ａ〜３５ｆの
拡径によって、鋼管２７の内面に強力な拡径力を作用さ
せ、鋼管２７を局部拡径することができ、進退機構２９
により拡径領域（位置）を調整することができる。拡径
機構２８による拡径部の形状は、拡径ブロック３５ａ〜
３５ｆの外面形状によって決まる。この例では、拡径ブ
ロック３５ａ〜３５ｆの外面形状は、形成する突起部や
拡径部条件に応じて選択すればよい。

【００４３】ここでは、図６に示すような、周方向に連
続する断面半円形のリング状の突起部（突条）１７を形
成できる形状になっており、図６に示すように軸方向に
４列形成する場合には、ここでは進退機構２９で拡径機
構２８の軸方向の位置を変えて、４回の拡径動作を行え
ばよい。なお、拡径ブロック３５ａ〜３５ｆを鋼管の軸
方向に２列〜３列配置することによって、拡径機構によ
る拡径動作の回数を減らすことができる。

【００４４】本発明による支持杭の埋設施工方法（手
順）を、埋め込み杭工法を適用する場合を例として、図
１３の（１）〜（５）に基づき説明する。この例は、地
盤の支持層に形成する根固め部に埋没させる先端部領域
を拡径し、この拡径部１０の外周に、周方向に連続する
断面半円径形のリング状の突起部１１を軸方向に４列配
設した、前記図４に示したコンクリート製支持杭９を使
用した例で示している。

【００４５】（１）地盤ａに掘削装置３７で孔３８を穿
孔する。 （２）大掘削装置３９でこの孔３８を拡大しながら地盤
ａの支持層ａｓに、この拡大孔４０より大径の根固め部
２を形成する。 （３）拡大孔４０に根固め液４１、周囲固め液４２を注
入する。 （４）拡大孔４０に支持杭９を挿入する。 （５）拡径部１０と突起部１１を形成した支持杭９の先
端部領域を、根固め部２の根固め液４１中に埋没するよ
うに位置させ、周囲固め液４２、根固め液４１を養生・
固化させる。

【００４６】このようにして、図１３に示すように、コ
ンクリート製支持杭９の先端部領域に形成した、外周に
突起１１を形成した拡径部１０を、地盤の支持層ａｓに
形成した根固め部２に埋没させ、固化した根固め液４１
を介して固定することができ、拡径部１０と突起１１の
効果で、このコンクリート製支持杭９における支持力を
強化することができる。なお、ここではコンクリート製
支持杭９を用いたが、他のコンクリート製支持杭でもよ
く、鋼管製支持杭であっても同様にして埋設施工するこ
とができる。

【００４７】上記の埋設施工方法は、埋め込み杭工法に
ついて説明したが、ソイルセメント工法を用いて、支持
杭の先端部領域を、根固め部において根固め液で固化し
て固定する埋設施工方法での適用も可能である。なお、
本発明の埋設施工方法は、上記の例に限定されるもので
はない。使用する支持杭の構造条件、施工手順等は、地
盤条件、支持構造物条件、荷重条件、要求される支持圧
条件、埋設施工条件等に応じて、上記請求項を満足する
範囲内で適宜変更し得るものである。

【００４８】［実験例］本発明による支持杭例での支持
力について、数値解析に基づいて評価実験を行った。こ
の評価実験で用いられたコンクリート製支持杭例を、図
１５に縦断面図で示し、その評価結果を図１６に示し
た。この評価実験では、先端から２０００mmを地盤の支
持層に埋設する先端部領域として、この領域での形状条
件の異なる４種のコンクリート製支持杭を用いた。

【００４９】図１５において、（ａ）は８００mm径を有
する杭例を示す。（ｂ）には、８００mm径で、先端部の
みを１０００mmに拡径した断面台形のリング状の突起部
を一つ有する杭例を示す。（ｃ）は、８００mm径で、支
持層に埋設する先端部領域を全長さにわたり、１０００
mmに拡径した杭例を示す。（ｄ）は本発明の杭例であ
り、８００mm径で、支持層に埋設する先端部領域に、１
０００mmに拡径し断面台形のリング状の突起部を４個形
成した杭例を示す先端構造を示す。図１６は、上記の４
つの先端部形状（寸法）の異なる杭の評価結果を示した
ものであり、ここでは、杭に加わる垂直荷重と、杭の沈
下変位の関係を有限要素モデルを用いて解析した結果で
評価する。

【００５０】各杭における荷重と沈下変位の関係につい
て、以下に簡単に説明する。８００mm径で、先端部のみ
を１０００mmに拡径した突起部を一つ有する図１５
（ｂ）の杭の場合（ｂ）や、支持層に埋設する先端部領
域を全長さにわたり１０００mmに拡径した図１５（ｃ）
の杭の場合（ｃ）は、８００mm径を有する図１５（ａ）
の杭の場合（ａ）よりも同じ荷重を載荷したときの沈下
変位が小さく、杭としての支持力機能が優れていること
がわかる。

【００５１】しかし、さらに８００mm径で、支持層に埋
設する先端部領域に、１０００mmに拡径した断面台形の
リング状の突起部を４個形成した図１５（ｄ）の本発明
の杭の場合（ｄ）は、８００mm径で先端部を１０００mm
に拡径し断面台形のリング状の突起部を一つ形成した図
１５（ｂ）の杭の場合（ｂ）や、支持層に埋設する先端
部領域の全長さ１０００mmを拡径した図１５（ｃ）の杭
の場合（ｃ）よりも同じ荷重を載荷したときの沈下変位
が明らかに小さく、杭としての支持力機能が最も優れて
いることがわかった。

【００５２】なお、図１５（ｃ）の支持杭の場合で、拡
径部を支持層に形成した根固め部内に完全に埋没させ、
根固め液で固定した場合には、段差効果により支持力機
能を向上させることができることがわかった。したがっ
て、図１５（ｃ）の支持杭で、本発明を適用して拡径部
の外周に突起部を形成して、支持層に形成した根固め部
内に完全に埋没させれば、図１５（ｃ）の支持杭よりさ
らに支持力機能を向上させることができることもわかっ
た。

【００５３】なお、この実験例は、コンクリート製支持
杭の場合のものであるが、コンクリート充填の鋼管製支
持杭の場合（底部閉鎖タイプ）でも同様の形状のもの
は、支持力は同様に評価できることも別途確認されてい
る。また、鋼管製支持杭の単独の場合では、強度面では
同様とはいえない場合もあるが、同様の形状のものは、
拡径部を支持層に形成した根固め部内に完全に埋没さ
せ、根固め液で固定することを条件とすれば、支持力は
同様に評価できることも別途確認されている。

【００５４】

【発明の効果】本発明では、埋め込み杭工法またはソイ
ルセメント工法により、地盤の支持層に埋設施工する場
合に、支持層に埋設する支持杭の先端部領域に突起部や
拡径部を形成するものであり、杭先端部の周面部の支圧
力を増大させることにより、従来の先端部の杭周面部に
突起部のない杭に比較し、杭先端部の圧力球根を増大さ
せることができ、次のような優れた効果を得ることがで
きる。

【００５５】（１）杭先端部領域の外径を実質的に拡大
させることができるので、大きな鉛直支持力を得ること
ができる。そのため、一本当たりの鉛直支持力を増大さ
せることができるので、 ａ．杭体材料強度を限界一杯まで使用できる経済設計が
できる、 ｂ．杭体に高強度材が使用できるので、杭体の材料費を
低減できる、 ｃ．杭体の施工本数を削減できるので、施工費を低減で
きる、など杭体施工工事を大幅に削減できる。 （２）また、鋼殻を使用したコンクリート製支持杭を使
用の場合では、 ａ．先端部領域に、鋼殻を型枠として用いることができ
るので、杭体の製作費用を大幅に削減できる、 ｂ．施工時の杭体の建て込み作業時に、鋼殻で突起部の
角欠けが防止できるので、杭の施工管理が容易になる、
などの効果も期待できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のコンクリート製支持杭の先端部領域の
構造例を示す一部断面側面説明図。

【図２】本発明のコンクリート製支持杭の先端部領域の
他の構造例を示す一部断面側面説明図。

【図３】本発明のコンクリート製支持杭の先端部領域の
他の構造例を示す一部断面側面説明図。

【図４】本発明のコンクリート製支持杭の先端部領域の
他の構造例を示す一部断面側面説明図。

【図５】本発明のコンクリート製支持杭の先端部領域の
他の構造例を示す一部断面側面説明図。

【図６】本発明の鋼管製支持杭の先端部領域の構造例を
示す一部断面側面説明図。

【図７】本発明の鋼管製支持杭の先端部領域の他の構造
例を示す一部断面側面説明図。

【図８】本発明の鋼管製支持杭の先端部領域の他の構造
例を示す一部断面側面説明図。

【図９】本発明の鋼管製支持杭の先端部領域の他の構造
例を示す一部断面側面説明図。

【図１０】本発明で鋼管製支持杭の先端部領域に拡径部
や突起部を形成するために用いる拡径装置の一部断面側
面説明図。

【図１１】図１２における拡径機構の構造例を示す一部
断面側面説明図。

【図１２】図１３のＡａ−Ａｂ矢視一部切欠断面説明
図。

【図１３】本発明による支持杭の埋設施工例（手順例）
を示す側断面説明図。

【図１４】図１３における支持杭の先端部領域の拡大説
明図。

【図１５】本発明の実験例で用いた支持杭の先端部領域
の形状例を示す側断面説明図。

【図１６】図１５に示した各支持杭における荷重と沈下
量との関係を、有限要素モデルを用いて解析した結果を
示す説明図。

【符号の説明】

１：コンクリート製支持杭（１例） ２：根固め部 ａ：地盤 ａｓ：支持層 ３：突起部（突条） ４：コンクリート
製支持杭（２例） ５：突起部 ６：コンクリート
製支持杭（３例） ７：突起部（突条） ８：鋼殻 ９：コンクリート製支持杭（４例） １０：拡径部 １１：突起部 １２：コンクリ
ート製支持杭（５例） １３：突起部（突条） １４：コンクリ
ート １５：鋼殻 １６：鋼管製支
持杭（６例） １７：突起部（突条） １８：鋼管製支
持杭（７例） １９：突起部 ２０：鋼管製支
持杭（８例） ２１：突起部（突条） ２２：コンクリ
ート ２３：鋼管製支持杭（９例） ２４：拡径部 ２５：突起部（突条） ２６：コンクリ
ート ２７：鋼管 ２８：拡径機構 ２９：退機構 ３０：拡径装置 ３１：油圧室 ３２：受圧板 ３３ａ〜３３ｆ：油圧シリンダー ３４：ロッド ３５ａ〜３５ｆ：拡径ブロック ３６：油圧ホー
ス ３７：掘削装置 ３８：孔 ３９：大掘削装置 ４０：拡大孔 ４１：根固め液 ４２：周囲固め
液

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 寺崎 滋樹 東京都千代田区大手町２−６−３ 新日本 製鐵株式会社内 (72)発明者 羽上田 裕章 東京都千代田区大手町２−６−３ 新日本 製鐵株式会社内 (72)発明者 矢野 嘉孝 東京都千代田区大手町２−６−３ 新日本 製鐵株式会社内 Ｆターム(参考） 2D041 AA03 BA12 BA13 CA03 CA05 DA12 DB02 DB03 2D050 AA03 AA06 CA05

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 埋め込み杭工法またはソイルセメント工
   法により、地盤中にコンクリート製または鋼管製支持杭
   を埋設施工する際に、予め、地盤の支持層の根固め部に
   埋没させる支持杭の先端部領域の外周に、突起部または
   拡径部と突起部を形成しておき、この支持杭を立孔に挿
   入して該先端部領域を地盤の支持層の根固め部に埋没さ
   せ、根固め部に注入の根固め液を固化させて地盤の支持
   層に固定することを特徴とする支持杭の埋設施工方法。
2. 【請求項２】 埋め込み杭工法またはソイルセメント工
   法により、地盤中に鋼管製支持杭を埋設施工する際に、
   予め、地盤の支持層に埋没させる鋼管製支持杭の先端部
   領域の所定の部分を、内部から局部拡径して外周に突起
   部または拡径部と突起部を形成しておき、この支持杭を
   立孔に挿入して該先端部領域を地盤の支持層の根固め部
   に埋没させ、根固め部に注入の根固め液を固化させて地
   盤の支持層に固定することを特徴とする鋼管製支持杭の
   埋設施工方法。
3. 【請求項３】 埋め込み杭工法またはソイルセメント工
   法により、地盤中に鋼管製支持杭を埋設施工する際に、
   予め、地盤の支持層に埋没させる鋼管製支持杭の先端部
   領域の所定の部分を、内部から局部拡径して、外周に突
   起部または拡径部と突起部を形成しておき、この支持杭
   を立孔に挿入して該先端部領域を地盤の支持層の根固め
   部に埋没させ、根固め部に注入の根固め液を固化させて
   地盤の支持層に固定するとともに、この支持杭の内部に
   コンクリートなどの充填固化材を充填して固化させるこ
   とを特徴とする鋼管製支持杭の埋設施工方法。
4. 【請求項４】 埋め込み杭工法またはソイルセメント工
   法により地盤に埋設施工されるコンクリート製支持杭で
   あって、少なくとも地盤の支持層の根固め部に埋没され
   る先端部領域の外周に、突起部が１以上形成されたこと
   を特徴とするコンクリート製支持杭。
5. 【請求項５】 少なくとも地盤の支持層の根固め部に埋
   没される先端部領域に、その上部領域より外径の大きい
   拡径部が形成され、この拡径部の外周に突起部が１以上
   形成されたことを特徴とする請求項４に記載のコンクリ
   ート製支持杭。
6. 【請求項６】 少なくとも地盤の支持層の根固め部に埋
   没される先端部領域の外表面が、当該部分の表面形状に
   相応する表面形状を有する鋼殻によって形成されたこと
   を特徴とする請求項４または５に記載のコンクリート製
   支持杭。
7. 【請求項７】 埋め込み杭工法またはソイルセメント工
   法により地盤に埋設施工される鋼管製支持杭であって、
   少なくとも地盤の支持層の根固め部に埋没される先端部
   領域の外周に、突起部を１以上形成したことを特徴とす
   る鋼管製支持杭。
8. 【請求項８】 埋め込み杭工法またはソイルセメント工
   法により地盤に埋設施工される鋼管製支持杭であって、
   少なくとも地盤の支持層の根固め部に埋没される先端部
   領域に、その上部領域より外径の大きい拡径部を形成
   し、この拡径部の外周に突起部を１以上形成したことを
   特徴とする鋼管製支持杭。
9. 【請求項９】 内部にコンクリートが内張りまたは充填
   されたことを特徴とする請求項７または８に記載の鋼管
   製支持杭。
10. 【請求項１０】 鋼管製支持杭が、内面と外面のいずれ
    か一方または双方にスパイラル状または横縞状の突条を
    有することを特徴とする請求項７乃至９のいずれか１項
    に記載の鋼管製支持杭。