JP2002294698A - 複合杭及び複合杭の形成工法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】ソイルセメント柱体と地盤との間の摩擦力を発
揮させるために、ソイルセメント柱体の中に荷重を伝達
させることができる芯材を設ける。 【解決手段】樹脂製杭芯３をソイルセメント柱体２の中
に挿入することにより、ソイルセメント柱体２と樹脂製
杭芯３を一体化させ、荷重の伝達を滑らかにした。樹脂
製杭芯３は直管部３ｃに節やらせん状羽根４を一体化し
て形成される。羽根は先端部よりも付け根の方が肉厚に
形成され、複合杭に作用する荷重が樹脂製杭芯３，ソイ
ルセメント２，地盤１に円滑に伝えられて分散される。
樹脂製杭芯３の素材に廃プラスチックを利用することに
より、循環型社会形成の促進に有用である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、建築現場で形成す
る場所打ち杭であって、鉛直抵抗を増大させることを実
現した複合杭と、この複合杭の形成工法とに関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】建築物の基礎杭を施工する工法として既
製杭工法と場所打ち工法があり、建築現場に於ける地盤
の条件に応じて選択的に施工されている。

【０００３】既製杭工法には、軟弱地盤の場合、ＰＣ杭
（プレキャスト杭）やＲＣ杭（鉄筋コンクリート杭）或
いは鋼管杭等の中から選択された既製杭を地下の支持地
盤まで貫入させて打ち込む工法と、前記支持地盤まで到
達させた杭孔を形成し該杭孔に選択された既製杭を挿入
して設置する埋め込み工法と、があり、これらの工法の
何れかを選択して施工するのが一般的である。

【０００４】また場所打ち工法は、地盤を削孔し、この
孔の中にコンクリート等を打設して基礎杭を形成する工
法である。

【０００５】上記各工法によって施工された杭に於い
て、鉛直抵抗は基本的に杭の鉛直投影面積部分に作用す
る土圧に依存するため、杭径分しか鉛直抵抗として有効
に作用しない。このため、鉛直抵抗を増大させるには、
杭径を大きくするか或いは杭の本数を増すことで対応し
ている。

【０００６】一方最近では、境界杭や標識杭或いは牧場
杭や枕木等をプラスチックを原料として製造することが
提案されている。例えば、特開昭48-21343号公報に開示
された技術は境界杭や標識杭として利用し得る合成樹脂
製杭に関するものであり、楔状の埋め込み部分と地表部
分とを有して形成されている。

【０００７】また特開昭49-23871号公報に開示された技
術はプラスチック廃棄物を利用した長尺状物の製造法に
関するものであり、少なくとも３０重量％の熱可塑性合
成樹脂を含む各種廃棄物を原料とし、該熱可塑性合成樹
脂を溶融させながらノズルから押し出して金型に充填す
ることで、牧場杭やパネル或いは枕木等の長尺状物を製
造するものである。

【０００８】上記各技術は何れも建築物の基礎杭として
の機能を有するものではない。即ち、上記各技術によっ
て製造された杭は、鉛直方向及び水平方向に大きな荷重
が作用することを想定したものではなく、大きな力を支
持し得るものでもない。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】上記既製杭工法或いは
場所打ち工法に於ける鉛直抵抗を増大させるための対策
法では、杭径を大きくするか本数を増加させることが必
要となり、杭自体のコストや施工費用が増大するという
問題がある。特に軟弱な地盤に基礎杭を施工する場合に
は大幅にコストが上昇することとなる。このため、低い
コストで鉛直抵抗を増大させることが出来る技術の速や
かな開発が望まれている。

【００１０】上記問題を解決するための一方法として、
本件出願人はソイルセメントと鋼管杭とからなる合成杭
を開発して既に特許出願している（特願2001-047799
号）。この技術は、地盤に造成したソイルセメント柱体
に鋼管杭を挿入して互いに付着させることで一体化をは
かり、これにより、大きなコスト上昇を招くことなく杭
の鉛直投影面積を増大させて鉛直抵抗を増大させたもの
である。

【００１１】本発明の目的の一つは、コスト上昇を最小
限に抑えて杭の鉛直抵抗を効果的に増大させることが出
来る杭と、この杭の施工法を提供することにある。また
他の目的は、今後家電製品や自動車部品等から大量に発
生することが予想される廃棄プラスチックの有効な再利
用の方法を提供することにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本件発明者等は場所打ち工法を実施する際の杭芯の材
質や形状に着目して開発を進めた。この結果、建築物の
荷重や地震或いは地殻変動等に伴って杭に発生する応力
を杭芯によって分散させることを実現した形状と、この
形状の持つ機能を効果的に発揮し得る材質、及びこのよ
うな杭を形成するための施工法を完成するに至った。

【００１３】即ち、場所打ち杭を構成する杭芯について
着目した結果、形成が容易で、溶接や接着等による接合
が煩雑で該接合部の強度が他の部位よりも弱くなる金属
や木材ではなく、溶融物を型に圧入し或いは流し込むこ
とにより接合部の強度が他の部位の強度と同等か強化す
ることが出来、且つ耐水性や耐腐蝕性に優れた樹脂で杭
芯を製造することで、上記課題を解決することが出来る
ことを見出した。

【００１４】従って、本発明に係る複合杭は、樹脂製杭
芯とソイルセメントからなるものであり、樹脂製杭芯を
ソイルセメントに貫入して硬化させることで鉛直抵抗を
増大させたものである。

【００１５】上記複合杭に於いて、樹脂製杭芯に於ける
熱可塑性樹脂成分が少なくとも２０重量％は必要であ
り、５０重量％以上であることが好ましい。杭芯の機械
的性質を改良する目的で、木材チップ，廃木材の破砕
片，古紙，ウエス等の廃繊維系有機物や、炭酸カルシウ
ム，ガラス繊維，スラッジ，コンクリート粉等の無機物
や金属を樹脂に添加することも有効である。

【００１６】しかし、何れの場合であっても、杭芯の金
型に樹脂分を加熱可塑化して注入する関係上、夫々の補
強材を含有熱させた樹脂中の熱可塑性樹脂分が２０％以
下では溶融物の流動性が不足し、成形することが出来な
かった。従って、樹脂製杭芯に於ける熱可塑樹脂成分
は、少なくとも２０％であることが必要である。

【００１７】また樹脂製杭芯を形成する樹脂が廃棄プラ
スチックであることが好ましい。特に、樹脂成分として
は、容器リサイクル法や家電リサイクル法に基づいて、
或いは産業廃棄物から発生する廃棄プラスチックを利用
することが、循環型社会形成推進基本法及び資源有効利
用促進法の趣旨から有益である。

【００１８】また本件発明者等の実験では、杭芯に必要
な強度を発揮させるために、廃棄プラスチックを選別し
たり、補強材，相溶化材等を添加することが経済的にも
環境的にも優れていることが判明した。更に、廃棄プラ
スチックを利用する場合、杭芯の設計形状によるもの
の、成形品肉厚をより肉薄で強度を発揮させるために
は、塩化ビニル樹脂（ＰＶＣ）やポリアセタール（ＰＯ
Ｍ）等の成形時に熱分解し易い樹脂を比重選別等で分別
除去して利用することも有効である。但し、発泡成形で
あって軽量化，高剛性化に有効な場合はこの限りではな
い。

【００１９】本発明に於いて、「樹脂」とは主に熱可塑
性樹脂のことであり、ＰＰ（ポリプロピレン），ＬＤＰ
Ｅ（低密度ポリエチレン），ＨＤＰＥ（高密度ポリエチ
レン），ＬＬＤＰＥ（直鎖低密度ポリエチレン），ＥＶ
Ａ（エチレン酢酸ビニル樹脂）等のオレフィン系樹脂、
最近開発されて市場に提供されているメタセロン触媒を
利用して製造したオレフィン系樹脂も含み、ＰＳ（ポリ
スチレン），ＡＳ（アクリロニトリル−スチレン共重合
樹脂），ＡＢＳ（アクリロニトリル−ブタジェン−スチ
レン共重合樹脂），ＰＰＥ（ポリフェニレンエーテル）
等の所謂スチレン系樹脂、ＰＶＣ（塩化ビニル樹脂），
ＳＢ（スチレン−ブタジェン）ブロックポリマー等のゴ
ム系樹脂、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）．Ｐ
ＢＴ（ポリブチレンテレフタレート），ＰＡ（ポリアミ
ド），ＰＯＭ（ポリオキシメチレン），ＰＣ（ポリカー
ボネート），ＰＰＥ（ポリフェニレンエーテル）等のエ
ンジニアリング樹脂、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファ
イド），ＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン），Ｐ
ＥＳ（ポリエーテルサルホン），ＬＣＰ（液晶ポリマ
ー）等のスーパーエンジニアリング樹脂等をいう。

【００２０】本発明に於ける廃棄プラスチックは上記し
た熱可塑性樹脂が主成分であり、好ましくはこれ等の混
合物から、互いに相溶性があり、剥離等のない樹脂郡の
混合物、又は相溶化材を添加し物性を改良したものをい
う。しかし、設計仕様によっては必ずしも相溶性を必須
とするものではなく、これらの樹脂の混合物でも良い。
更に、樹脂混合物内に熱硬化性樹脂が混入していても良
い。

【００２１】補強材としては、木材チップ，廃木材の破
砕片，古紙，ウエス等の廃繊維系有機物や、炭酸カルシ
ウム，ガラス繊維，スラッジ，コンクリート粉等の無機
物が好ましい。相溶化材としてはスチレン−ブタジェン
系ブロックポリマーや無水マレイン酸変性したブタジェ
ンゴム等の各種樹脂，飽和型スチレン系エラストマー等
の所謂樹脂相溶化材が有効である。

【００２２】また上記複合杭に於いて、樹脂製杭芯が節
状又は羽根状の凹凸を有することが好ましい。このよう
に凹凸を有する杭芯では、垂直方向の荷重を円滑に分散
させることが出来る。

【００２３】上記凹凸としては樹脂製杭芯に設けた節状
或いは羽根状であることが好ましい。例えば最下端部に
らせん状羽根を有し、少なくとも杭頭部付近近傍に１枚
のらせん状羽根を有し、前記杭頭部近傍に設けられたら
せん状羽根を含め中間部に複数枚のらせん状羽根を設け
た杭芯である。また杭芯には必要に応じて羽根と節を組
み合わせても良い。

【００２４】上記らせん状羽根は均一な肉厚を有するも
のでも良いが、杭芯の軸心部（直管部、本体部分）付近
では肉厚で先端部は相対的に肉薄のものが、施工上，及
び材料を削減し得る点で，更に軽量化の点から見て好ま
しい。また杭芯の軸心部或いは直管部に於ける羽根の付
け根付近に、該羽根の撓みを防止するために、補強リブ
を設けたり肉厚にすることが有効であり、特に杭頭部等
の応力が集中する部分には、羽根枚数を増強したり、補
強リブや肉厚部を集中させて増強することが有効であ
る。この場合、杭芯の主成分が樹脂であるため、補強リ
ブや肉厚部の形成に対する対応が容易である。

【００２５】また杭芯の軸心部或いは直管部の形状は、
円柱，円管が一般的であるが、三角形，四角形を含む多
角形の中実柱或いは管でも良い。また羽根の形状は、円
板状，らせん状，節状であって良い。杭芯の直管部と、
節状或いは羽根状の凹凸は互いに一体化していることが
取り扱い上も好ましい。このように，直管部と凹凸を一
体化させるには、溶融して流動化した材料を成形型に注
入して成形することで得ることが出来る。

【００２６】また直管部を管状とした場合、最下端部に
蓋を取り付け、管の中空部にソイルセメントが入り込ま
ない構造にすると、施工時に直管部の体積に相当する
分、ソイルセメントの圧力が増加して掘削孔の側壁に作
用し、杭の性能を向上させるのに有利である。

【００２７】本件発明者等の実験では、複合杭を構成す
る杭芯の軸心部或いは直管部の直径をｄとし、節状或い
は羽根状の凹凸部の直径をＤとし、ソイルセメント柱体
の直径をＤｓとしたとき、Ｄ／ｄが１．２〜１０の範囲
にあり、Ｄｓ／Ｄが１．２〜５の範囲にあることが好ま
しいことが判明した。

【００２８】ソイルセメント柱体の直径Ｄｓとらせん状
羽根の直径Ｄの比率が１．２未満の場合、ソイルセメン
ト柱体の周面積が小さくなり、地盤との摩擦力が小さく
なるため複合杭の支持力が減少する。両者の比率が５を
越えると、不必要に広い範囲の地盤を改良することにな
り、効果が変わることなく材料を多く使用するという不
経済な結果となる。

【００２９】また本発明に係る複合杭の形成工法は、機
械式混合処理工法によって造成されたソイルセメント柱
体に樹脂製杭芯を挿入して形成することを特徴とするも
のである。

【００３０】

【発明の実施の形態】以下、図により本発明の複合杭
と、この複合杭の形成工法の好ましい実施形態について
説明する。

【００３１】図１は本実施例に係る場所打ち杭の施工工
程の概要を示す地盤の断面図である。先ず、同図（ａ）
に示すように、地盤１に於ける目的の位置にソイルセメ
ント柱体掘削装置５を設置し、機械式混合処理工法によ
ってソイルセメント柱体２を造成する。同図（ｂ）に示
すように、ソイルセメント柱体２を造成した後であっ
て、硬化前に位置出しを行い、同図（ｃ）に示すよう
に、所定位置に複数のらせん状羽根４を設けたら樹脂製
杭芯３を回転させつつソイルセメント柱体２にねじり込
み貫入させる。樹脂製杭芯３をソイルセメント柱体２に
貫入させて両者を一体化することによって、同図（ｄ）
に示すようなソイルセメントと樹脂製杭芯からなる複合
杭が形成される。

【００３２】ここで、機械式混合処理工法とは、セメン
ト或いはセメントを主成分とした固化材と水を混練して
作成したスラリーを地盤中に注入しながら、掘削翼と攪
拌翼を備えた攪拌混合装置により、地盤とスラリーを機
械的に攪拌混合してソイルセメント柱体を造成する地盤
改良工法のことをいうものである。

【００３３】樹脂製杭芯３の下端部は底板３ａによって
閉塞され、且つ最下端部の外周にらせん状羽根４が設け
られている。また杭頭部３ｂの近傍の外周にもらせん状
羽根４が設けられており、更に、前記らせん状羽根４を
含んで、最下端部に設けたらせん状羽根４との間に複数
のらせん状羽根４が設けられている。従って、樹脂製杭
芯３には少なくとも３枚のらせん状羽根４が設けられる
こととなる。

【００３４】尚、本実施例では、樹脂製杭芯３の最下端
部，杭頭部３ｂの近傍以外に１ｍ毎に１個のらせん状羽
根４が設けられている。従って、全長１０ｍの樹脂製杭
芯３では、少なくとも１１枚のらせん状羽根４が設けら
れている。

【００３５】上記樹脂製杭芯３に於いて、底板３ａには
図示しない掘削爪を装着することが可能であり、この掘
削爪を装着することによって、ソイルセメント柱体２に
対する貫入が容易になる。

【００３６】また樹脂製杭芯３は、単体で用いる場合も
あるが、必ずしも単体での使用に限定するものではな
く、単位長さのユニットを形成すると共に該ユニットの
端部にネジ或いはボルト，ナット等のつなぎ合わせ手段
を設け、このつなぎ合わせ手段を利用して長手方向に複
数本を接続した継杭として用いても良い。この場合、樹
脂製杭芯の輸送や取り扱いを容易にすることが可能とな
る。

【００３７】樹脂製杭芯３を構成する直管部３ｃ及び該
直管部３ｃに設けたらせん状羽根は、対応する形状を持
って形成された成形金型に溶融させた樹脂を流し込んで
一体的に成形することが好ましい。このように、溶融さ
せて一体化させた樹脂製杭芯３では素材の流れが連続し
ており、例えば鋼管杭のように本体部分に対してらせん
状羽根部分を溶接して製作したものに比較して高い信頼
性を発揮することが可能である。このような樹脂製杭芯
は、公知の技術、例えば特開平6-134788号公報等に開示
された方法を採用することで実現可能である。

【００３８】上記の如く構成された樹脂製杭芯３では、
下端部が底板３ａによって閉塞されているため、樹脂製
杭芯３がソイルセメント柱体２に貫入するのに従って貫
入した体積分のソイルセメントが加圧され、ソイルセメ
ントの強度を増加させることが可能である。

【００３９】図２は、ソイルセメント合成杭に於けるソ
イルセメント柱体２と樹脂製杭芯３との関係を説明する
図である。ソイルセメント柱体２と樹脂製杭芯３との一
体性や、鉛直荷重の分散性を効率的にするためには、図
に示すように、樹脂製杭芯３の軸心部或いは直管部３ｃ
の直径（樹脂製杭芯３の直径）をｄとし、らせん状羽根
４の直径をＤとし、ソイルセメント柱体２の直径をＤｓ
としたとき、らせん状羽根４の直径Ｄは樹脂製杭芯３の
直径ｄの１．２倍〜１０倍の範囲に設定されている。

【００４０】らせん状羽根４の直径Ｄが樹脂製杭芯３の
直径ｄの１．２倍未満であっても、荷重は樹脂製杭芯３
かららせん状羽根４を介してソイルセメント柱体２に分
散されるが、その効果は小さい。特に、らせん状羽根４
とソイルセメント柱体２との付着面積が少なくなるた
め、樹脂製杭芯３とソイルセメント柱体２との接触面積
が小さくなり、樹脂製杭芯３とソイルセメント柱体２と
の一体効果が減少することになる。

【００４１】またらせん状羽根４の直径Ｄが樹脂製杭芯
３の直径ｄの１０倍を超えてしまうと、らせん状羽根４
に発生する曲げ応力が大きくなり、らせん状羽根４が撓
み易くなって杭の機能が低下する。

【００４２】ソイルセメント柱体２と樹脂製杭芯３との
一体性や鉛直荷重の分散性を更に効率的にするために、
ソイルセメント柱体２の直径Ｄｓは、らせん状羽根４の
直径Ｄの１．２倍〜５倍の範囲に設定されている。

【００４３】ソイルセメント柱体２の直径Ｄｓをらせん
状羽根４の直径Ｄの１．２倍未満に設定した場合、ソイ
ルセメント柱体２の周面積が小さくなり、地盤１との摩
擦力が小さくなるため、ソイルセメント合成杭の支持力
が減少する方向となる。またソイルセメント柱体２の直
径Ｄｓをらせん状羽根４の直径Ｄの５倍を超えて設定し
た場合、不必要に広い範囲の地盤１を改良することにな
り、効果は上記範囲のものと変わらずに材料を多く使う
という不経済な結果となる。

【００４４】尚、図２に示すように、本実施例に於い
て、らせん状羽根４は充分な厚さを持って形成されてお
り、特に、先端部分の厚さよりも樹脂製杭芯３の付け根
部分の方が厚く形成されている。他の図に於けるらせん
状羽根４は厚さのないフィン状に記載したが、全て図２
と同様に形成されている。

【００４５】次に、樹脂製杭芯３の好ましい例について
図３を参照しながら説明する。図に示す樹脂製杭芯３
は、直管部３ｃの外径が300mmで肉厚が30mmに形成され
ており、らせん状羽根４は、外径が450mm，羽根の先端
部分に於ける肉厚が20mm，羽根の付け根部分の肉厚が60
mmの寸法を有して形成されている。またらせんのピッチ
は60mmに設定されている。

【００４６】本実施例に於いて、樹脂製杭芯３は、直管
部３ｃをパイプ押出成形法で製作しておき、製作された
直管部３ｃの所定位置を、上下方向或いは左右方向に二
つ割にした羽根形成用金型によって２０kg／cm²の圧力
で挟み込み、該羽根形成用金型に溶融した樹脂を押出注
入して成形されている。この場合、らせん状羽根と直管
部３ｃとを、成形時に於ける樹脂の温度によって溶融さ
せて一体化させた樹脂製杭芯として形成されている。
尚、樹脂製杭芯３の生産性を若干低下させても一体性を
重視する場合は、金型構造が若干複雑になるが直管・パ
イプ部と羽根部を同時に同様の要領で一体成形しても良
い。

【００４７】本実施例では、樹脂製杭芯３を５ｍと10ｍ
の長さを持った１本ものとして製作したが、何れも直管
部３ｃとらせん状羽根４とが良好な状態で一体化した樹
脂製杭芯３として製作することが可能であった。

【００４８】また他の実施例では、らせん状羽根を１個
〜数個形成した長さが１ｍと２ｍのユニット化した樹脂
製杭芯を形成した。この場合、直管部３ｃの内部を形成
するために内割状に構成されると共に径の縮小機構を有
する内型と、らせん状羽根を形成する外型とからなる成
形金型を利用し、この成形金型に溶融樹脂を押出注入し
て直管部３ｃとらせん状羽根とが一体化された樹脂製杭
芯のユニットを成形した。そして、これらのユニットを
接合することで、目的の長さを持った樹脂製杭芯３を製
作することが可能であった。

【００４９】上記の如く、樹脂製杭芯３を複数のユニッ
トを接合して製作することで、複合杭の構築現場の状況
に対応させて、らせん状羽根４の位置や数が最適なユニ
ットを選択して組み合わせ使用することで、最適化され
た樹脂製杭芯３を形成することが可能となり、更に、樹
脂製杭芯３の輸送や取り扱いを容易に行なうことが可能
となる。

【００５０】上記実施例に於いて、樹脂製杭芯３を構成
する樹脂として、ゴム補強ポリスチレン（ＨＩＰＳ）を
利用したもの、容器リサイクル法に基づいて収集された
廃棄プラスチックを比重選別によってＰＶＣやアルミニ
ウム等を除去したＰＯ系樹脂が主体となっている樹脂を
利用した。

【００５１】図３に示すように、樹脂製杭芯３の内部に
形成された中空部に、セメントミルクやモルタル或いは
コンクリート等の中から選択された充填物６を充填する
ことが可能である。このように、樹脂製杭芯３の内部に
充填物６を充填することで、樹脂製杭芯３の有効断面積
を大きくすると共に断面形状の変形を防止することが可
能である。この結果、ソイルセメント合成杭が負担し得
る鉛直荷重や水平荷重を大きくすることが可能となる。

【００５２】特に、樹脂製杭芯３の下端部が底板３ａに
よって閉塞されており、該樹脂製杭芯３をソイルセメン
ト柱体２に貫入させても樹脂製杭芯３の内部にソイルセ
メントが入り込むことがない。このため、樹脂製杭芯３
の内部は完全に空洞状態にあり、良質なセメントミル
ク、モルタル、コンクリートを充填することが可能であ
る。

【００５３】尚、図に於いて、７は上部建築物の基礎と
なるフーチングである。

【００５４】一般に土木・建築構造物の基礎杭には、杭
頭部に於いて最も大きな鉛直荷重が作用する。このた
め、樹脂製杭芯３の杭頭部３ｂの近傍にらせん状羽根４
を有していると、らせん状羽根４の押さえ効果により該
らせん状羽根４の下方のソイルセメント柱体２が圧縮さ
れ、鉛直荷重に対して樹脂製杭芯３のみならず、ソイル
セメント柱体２と共に抵抗することが可能となる。更
に、水平荷重に対しても、らせん状羽根４の押さえ効果
と、ソイルセメント柱体２による拘束効果とにより水平
剛性を高めることが可能となる。

【００５５】図４（ａ）に示すように樹脂製杭芯３の杭
頭部３ｂの近傍にらせん状羽根４を設けた場合と、同図
（ｂ）に示すように樹脂製杭芯３の杭頭部３ｂの近傍に
らせん状羽根４を設けていない場合について比較する。
ここで、杭頭部３ｂの近傍とは、樹脂製杭芯３が接続さ
れているフーチング７、或いは布基礎の底面からおおよ
そソイルセメント柱体２の直径Ｄｓと等しい範囲内をい
うものとする。

【００５６】同図（ａ）に示すように、樹脂製杭芯３の
杭頭部３ｂの近傍にらせん状羽根４を設けた場合では、
このらせん状羽根４の押さえ効果によって鉛直荷重が滑
らかに分散されてソイルセメント柱体２と樹脂製杭芯３
が一体となって挙動することが可能である。

【００５７】これに対し、同図（ｂ）に示すように、樹
脂製杭芯３の杭頭部３ｂの近傍にらせん状羽根４を設け
ていない場合では、杭頭部３ｂと該杭頭部３ｂから見て
一番目のらせん状羽根４との間の付着力が切れ、該らせ
ん状羽根４直上のソイルセメント柱体２に輪切り状のき
れつ８が生じ、この間の摩擦力が低下することがある。

【００５８】従って、同図（ａ）に示すように、本実施
例に係るソイルセメント複合杭にあっては、樹脂製杭芯
３の杭頭部３ｂの近傍及び最下端部に夫々らせん状羽根
４を設けると共に、両者の間にも複数のらせん状羽根４
を設けているため、荷重が各らせん状羽根４から分散
し、全体の鉛直支持荷重を大きくすることが可能であ
る。

【００５９】上記の如く構成された樹脂製杭芯３をソイ
ルセメント柱体２に貫入させる際の方法について図５に
より説明する。

【００６０】樹脂製杭芯３のソイルセメント柱体２への
貫入速度をＶｐ（ｍ／分）、樹脂製杭芯３のねじり込み
時の回転数をＲｐ（回／分）、らせん状羽根４のらせん
ピッチをｔｐ（ｍ）としたとき、樹脂製杭芯３をソイル
セメント柱体２に貫入させる方法としては樹脂製杭芯３
が１回転する間に概略らせん状羽根４のピッチ分だけ貫
入させる方法、即ち、樹脂製杭芯３のソイルセメント柱
体２への貫入速度Ｖｐを概略Ｒｐ×ｔｐとすることが望
ましい。ここでいう概略とは、±10％程度の範囲を見込
んでおけば良い。樹脂製杭芯３の貫入速度を前記の如く
設定することで、樹脂製杭芯３とソイルセメント柱体２
との一体性を確保することが可能である。

【００６１】上記のような適正な貫入速度で貫入させる
場合に於いては、らせん状羽根４の効果により樹脂製杭
芯３を回転させるだけで、樹脂製杭芯３が抵抗なくソイ
ルセメント柱体２の中に貫入する。しかし、速く貫入さ
せるとソイルセメントを下に押し込むため、抵抗が強く
なって貫入しにくくなる。また遅く貫入させると、ソイ
ルセメントを上方へ排出する現象が生じる。これら何れ
の場合も、良い施工状態とはいえない。

【００６２】樹脂製杭芯３をソイルセメント柱体２に貫
入させる場合、ソイルセメント柱体２を造成した際に用
いたソイルセメント柱体造成装置５の駆動装置11を用い
る場合と、このソイルセメント柱体造成装置５の駆動装
置11とは異なる専用の施工機械を用いる場合とがある。

【００６３】図６はソイルセメント柱体造成装置５の駆
動装置11によって、樹脂製杭芯３をソイルセメント柱体
２に貫入させる手順を示すものである。ここで、ソイル
セメント柱体造成装置５は、オーガモータ11ａと、該オ
ーガモータ11ａの回転を伝達する回転軸11ｂとからなる
駆動装置11と、回転軸11ｂに接続した攪拌混合装置12と
によって構成されている。

【００６４】そして、同図（ａ），（ｂ）に示すよう
に、駆動装置11に攪拌混合装置12を接続して地盤１にソ
イルセメント柱体２を造成した後、同図（ｃ）に示すよ
うに、駆動装置11から攪拌混合装置12を取り外すと共
に、該駆動装置11に樹脂製杭芯３を回転圧入させる治具
13を取り付け、更に、同図（ｄ）に示すように、治具13
に樹脂製杭芯３を取り付ける。次いで、同図（ｅ），
（ｆ）に示すように、駆動装置11を駆動して樹脂製杭芯
３をソイルセメント柱体２に貫入させ、その後、樹脂製
杭芯３から治具13を切り離すことで、地盤１に複合杭を
形成することが可能である。

【００６５】図７はソイルセメント柱体造成装置５によ
ってソイルセメント柱体２を造成した後、該ソイルセメ
ント柱体造成装置５の駆動装置11とは異なる駆動装置を
用いて樹脂製杭芯３をソイルセメント柱体２に貫入させ
る場合の手順を示すものである。

【００６６】同図（ａ），（ｂ）に示すように、ソイル
セメント柱体造成装置５によって地盤１にソイルセメン
ト柱体２を造成した後、ソイルセメント柱体造成装置５
を撤去し、同図（ｃ）に示すように、駆動装置としての
オーガモータ14に治具13を取り付けてソイルセメント柱
体２に対向させて設置する。その後、同図（ｄ）〜
（ｆ）に示すように、樹脂製杭芯３を治具13に取り付け
ると共にオーガモータ14を駆動して樹脂製杭芯３をソイ
ルセメント柱体２に貫入させ、更に、治具13を樹脂製杭
芯３から切り離すことで、地盤１に複合杭を形成するこ
とが可能である。

【００６７】機械式混合処理工法の場合、地盤１にソイ
ルセメント柱体２を造成する際に用いるソイルセメント
柱体造成装置５は、オーガモータ11ａと該オーガモータ
11ａの回転力を伝達する回転軸11ｂとからなる駆動装置
11を有し、前記回転軸11ｂに攪拌混合装置12を接続して
構成されている。

【００６８】ここで、攪拌混合装置12について図８によ
り説明する。同図（ａ）に示すように、ソイルセメント
柱体の造成に用いる攪拌混合装置12は、掘削翼12ａと、
攪拌翼12ｂと、攪拌軸12ｃとを有して構成されており、
該攪拌軸12ｃが駆動装置11の回転軸11ｂに接続されてい
る。従って、掘削翼12ａを地盤１に圧接させてオーガモ
ータ11ａを駆動することで地盤１を掘削することが可能
であり、且つ掘削した地盤１にセメント或いはセメント
を主成分とする固化材と水を混練したスラリーを注入し
て地盤とスラリーを機械的に攪拌混合してソイルセメン
ト柱体２を造成することが可能である。

【００６９】尚、攪拌混合装置12としては、掘削翼12
ａ，攪拌翼12ｂ，攪拌軸12ｃに加えて、同図（ｂ），
（ｃ）に示すように、掘削径よりも大きい径を持った供
回り防止翼12ｄを装着することが好ましく、このような
供回り防止翼12ｄを装着することによって、攪拌混合装
置12によって合理的に地盤とスラリーを攪拌混合するこ
とが可能である。また攪拌混合装置12としては、攪拌軸
12ｃを正転，逆転させる正逆転機構を備えることが好ま
しい。

【００７０】図９は、本実施例に係る複合杭を鉛直載荷
試験した結果得られた鉛直荷重に対する鉛直変位量を示
すものである。図に於いて、20はソイルセメント柱体２
に最下端部及び杭頭部近傍３ｂと該杭頭部近傍３ｂを含
む複数の位置にらせん状羽根４を設けた樹脂製杭芯３を
貫入させて構成した複合杭の鉛直荷重に対する鉛直変位
量を示し、21は樹脂製杭芯を用いないでソイルセメント
柱体のみの場合の、また22はソイルセメント柱体を用い
ず樹脂製杭芯のみの場合の鉛直荷重荷重に対する鉛直変
位量の関係を示すものである。使用した樹脂製杭芯の寸
法、及びソイルセメント柱体の寸法は図10に示す通りで
ある。また試験地盤は、平均Ｎ値２の粘性土地盤であっ
た。このように、本実施例に係る複合杭では充分に鉛直
耐力を向上させることが可能である。

【００７１】上記の如く、本実施例の複合杭では鉛直荷
重に対し、高い支持力を発揮することが可能である。即
ち、ソイルセメント柱体２のみの場合、圧縮強度が小さ
いため鉛直荷重の作用に伴って上端部分の潰れが発生し
て少ない変位量で破壊に至る。樹脂製杭芯３のみの場
合、ソイルセメント柱体２よりも圧縮強度が大きく潰れ
が発生する虞は少ないが、過大な荷重が作用したとき、
地盤との接触面に於ける付着が切断されて沈下するた
め、変位量は大きくなる。このため、両者を複合した杭
では、ソイルセメント柱体２と樹脂製杭芯３の長所が発
揮され、より好ましい基礎杭を構成することが可能であ
る。

【００７２】

【発明の効果】以上詳細に説明したように本発明に係る
複合杭では、ソイルセメント柱体と樹脂製杭芯とが一体
化し、らせん状羽根や節状の凹凸から滑らかに荷重が伝
達されるため、地盤との間で大きな摩擦力を発揮するこ
とが出来る。特に、樹脂製杭芯の杭頭部の近傍にらせん
状羽根を設けることにより、前記杭頭部の近傍に設けた
らせん状羽根に隣接したらせん状羽根の直上のソイルセ
メント柱体に輪切り状のきれつが生じることがない。

【００７３】また樹脂製杭芯を構成する直管部３ｃと、
該直管部３ｃに設けたらせん状羽根や節状の凹凸が一体
化されるため、高い鉛直抵抗及び水平抵抗を持った複合
杭とすることが出来る

【００７４】複合杭の杭芯を樹脂により製作することに
よってユニット化することが可能となり、施工現場に最
適な複合杭を設計すると共に施工することが出来、且つ
杭芯の軽量化をはかると共に輸送効率の向上，取り扱い
の簡便化をはかり、更に耐腐蝕製に優れた長寿命で信頼
性の高い複合杭とすることが出来る。

【００７５】また樹脂製杭芯を廃棄プラスチックを利用
して構成した場合、循環型社会の形成上、最も要望され
ている廃棄プラスチックの機能部品へのリサイクルの道
を開くことが出来るという効果を発揮することが出来
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本実施例に係る複合杭の形成方法の施工工程の
概要を示す地盤の断面図である。

【図２】複合杭に於けるソイルセメント柱体２と樹脂製
杭芯３との関係を説明する図である。

【図３】樹脂製杭芯の中空部にセメントミルクやモルタ
ル或いはコンクリートを充填した状態を説明する図であ
る。

【図４】樹脂製杭芯の杭頭部近傍に設けたらせん状羽根
の作用を説明する図である

【図５】樹脂製杭芯をソイルセメント柱体に貫入させる
際の貫入速度と回転数の関係を説明する図である。

【図６】ソイルセメント柱体を造成する装置によって鋼
管杭を貫入させる手順を説明する図である。

【図７】ソイルセメント柱体を造成する装置とは異なる
装置によって鋼管杭を嵌入させる手順を説明する図であ
る。

【図８】攪拌混合装置の例を説明する図である。

【図９】鉛直載荷試験の結果を示す図である。

【図10】鉛直載荷試験で使用した複合杭の寸法を示す図
である。

【符号の説明】

Ｄ らせん状羽根４の直径 ｄ 樹脂製杭芯の本体（直
管部）の直径 Ｄｓ ソイルセメント柱体の
直径 １ 地盤 ２ ソイルセメント柱体 ３ 樹脂製杭芯 ３ａ 底板 ３ｂ 杭頭部 ３ｃ 直管部３ｃ ４ らせん状羽根 ５ ソイルセメント柱体造
成装置 ６ 充填物 ７ フーチング ８ きれつ 11 駆動装置 11ａ オーガモータ 11ｂ 回転軸 12 攪拌混合装置 12ａ 掘削翼 12ｂ 攪拌翼 12ｃ 攪拌軸 12ｄ 共回り防止翼 13 治具 14 オーガモータ 15 攪拌部材 16 掘削ビット 17 掘削ロッド

フロントページの続き (72)発明者 三上 宏 神奈川県川崎市川崎区夜光１丁目３番１号 旭化成株式会社 (72)発明者 利光 伊知朗 神奈川県川崎市川崎区夜光１丁目３番１号 旭化成株式会社 Ｆターム(参考） 2D041 AA03 BA22 CA01 CA03 CA05 CB03 CB05 CB06 DA12 DB00 EA04 EB07 FA04

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 樹脂製杭芯とソイルセメントからなるこ
   とを特徴とする複合杭。
2. 【請求項２】 前記樹脂製杭芯に於ける熱可塑性樹脂成
   分が少なくとも２０重量％であることを特徴とする請求
   項１に記載した複合杭。
3. 【請求項３】 前記樹脂製杭芯を形成する樹脂が廃棄プ
   ラスチックであることを特徴とする請求項１又は２に記
   載した複合杭。
4. 【請求項４】 前記樹脂製杭芯が節状又は羽根状の凹凸
   を有することを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記
   載した複合杭。
5. 【請求項５】 機械式混合処理工法によって造成された
   ソイルセメント柱体に樹脂製杭芯を挿入して形成するこ
   とを特徴とする複合杭の形成工法。