【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
の基礎杭に関し、特に、ソイルセメント柱体の中にらせ
ん状羽根を有する既製杭を挿入してなるソイルセメント
合成杭に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、地盤改良によって造成されたソイ
ルセメント柱体の中に、補強部材としての鋼管等を挿入
して杭とする工法がある。このような工法の代表的な例
としては、特開昭60-238515号公報に開示された技術
（第１公知例）や、特許第2731806号の技術（第２公知
例）がある。第１公知例の技術は、土質固化ミルクを充
填しながら杭埋設孔を掘削し、杭埋設孔の下端部を拡大
掘削した後、少なくとも下端部にらせん翼を設けた基礎
杭を回転させながら貫入させるものである。
【０００３】また第２公知例の技術は、地盤とセメント
ミルク等の固化材を攪拌して削孔内を所定深度までソイ
ルセメント化し、削孔底部を、底まで注入した固化材よ
りも固化後の圧縮強度が大きくなる固化材で充満させ、
掘削・攪拌ロッドを引き上げて、内周面の下部に固化材
との付着力を向上させるための突起を有し且つ少なくと
も１枚のらせん翼が下端部に設けられている鋼管をソイ
ルセメント化した削孔内に挿入するものである。これら
従来技術において用いられるらせん翼は、全面ほぼ等厚
で形成されており、通常平鋼鈑から切り出されるため鋼
材のロスが多く、不経済であった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、製作時の鋼
材ロスの少ない合理的形状のらせん状羽根を有するソイ
ルセメント合成杭の提供を目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明者は、らせん状羽
根の厚さを、既製杭本体に接する根元部分は厚く、外周
に向かうにつれ薄く形成することに着目し、本発明を達
成した。すなわち、本発明は下記の通りである。ソイル
セメント柱体に、らせん状羽根付き既製杭をねじ込み貫
入させて得られるソイルセメント合成杭であって、らせ
ん状羽根の厚さが羽根の外周に向かうほど薄くなってい
ることを特徴とする、ソイルセメント合成杭。
【０００６】
【発明の実施の形態】以下、図により本発明のソイルセ
メント合成杭の施工方法の好ましい実施形態についてま
ず説明する。図１は本実施例に係る施工方法の施工工程
の概要を示す地盤の断面図である。この実施例において
は、既製杭として鋼管杭を用いた例を示すが、鋼管杭の
代わりにコンクリート杭を用いることもできる。コンク
リート杭の場合には、金属製バンド等を介してらせん状
羽根を取りつけることが好ましい。
【０００７】先ず、図１（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造成装置５を設
置し、機械式深層混合処理工法によってソイルセメント
柱体３を造成する。ここで、機械式深層混合処理工法と
は、セメント或いはセメントを主成分とした固化材と水
を混練して作製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。
【０００８】ソイルセメント柱体を造成する方法は機械
式深層混合処理工法のみならず、既製杭を用いる従来の
プレボーリング工法等でも良い。プレボーリング工法と
は既製杭沈設に先立ちオーガーを用いて杭沈設孔を予め
掘削し水やセメントを主成分とする固化材を注入して掘
削孔ソイルセメント柱体とするものである。柱体造成装
置５を地中に貫入させるにあたり、地表部分にソイルセ
メント柱体３を造成しない所定長さの非造成層６を設け
ることが好ましく、その場合ここではセメントミルクや
水も使用しない。柱体造成装置５が非造成層６以上の深
さに達したらソイルセメント柱体２の造成を開始する。
同図（ｂ）に示すように、ソイルセメント柱体３を完成
させるにあたり柱体造成装置５を引き上げるとき地表面
に近い非造成層６では回転やセメントミルク注入を止め
て引き抜くのが好ましい。
【０００９】同図（ｃ）に示すように、所定位置に複数
のらせん状羽根４を設けたらせん状羽根付鋼管杭（以
下、単に「鋼管杭」という）２を回転させつつ未硬化の
ソイルセメント柱体３にねじ込み貫入させる。鋼管杭２
をソイルセメント柱体３に貫入させて両者を一体化する
ことよって、同図（ｄ）に示すようなソイルセメント合
成鋼管杭が造成される。鋼管杭２の周囲に設けられるら
せん状羽根４は、図２に示すように、鋼管杭に溶接され
る根元部分は肉厚に、外周に向かうほど薄肉になるよう
形成されている。このらせん状羽根は、例えば、等厚帯
鋼鈑をロール加工により面内で曲げて製作することによ
り得られる。内周側は帯鋼鈑厚より厚く、外周側は薄く
形成される。
【００１０】また当初から不等厚帯板を用いこれをロー
ル加工して内面へ曲げ内径を更に厚く、外周側を更に薄
くして不等厚の差を大きくすることも可能である。強度
設計上、外周側の厚みを１としたとき、内周側厚みを
１．２〜３．０とすることが好ましく、より好ましくは
１．２〜１．５である。羽根の先端厚を相対的に薄くす
ることにより、鋼管杭のソイルセメント柱体へのねじ込
み貫入性が向上し、特にソイルセメント柱体の固化が進
み始めた段階でも、容易に貫入させることができる。鋼
管杭を固めのソイルセメント柱体に貫入することにより
排出土砂をなくすことができる。
【００１１】設計強度は、羽根の根元厚で決まるので、
等厚羽根を用いる場合に比し相対的に鋼材量を減らすこ
とができる。また、らせん状羽根を平鋼鈑から切り出す
場合に発生する切り出しロスも生じさせずに済む。鋼管
杭２は、杭頭部近傍および下端部近傍にらせん状羽根
を、さらにそれらの中間にも少なくとも１枚のらせん状
羽根を有していることが好ましい。従って、鋼管杭２に
は少なくとも３枚のらせん状羽根４が設けられることが
好ましい。
【００１２】また、らせん状羽根の直径は、同一でも異
なっていてもよい。ここで、杭頭部近傍とは、鋼管杭２
が接続されているフーチング、或いは布基礎の底面から
ソイルセメント柱体３の直径Ｄｃと等しい範囲内をい
う。また杭下端部近傍とは、杭下端部先端からソイルセ
メント柱体３の直径Ｄｃと等しい範囲内をいう。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、鋼管杭２の杭頭部
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３が圧縮され、鉛直荷重に対して鋼管杭２の
みならず、ソイルセメント柱体３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３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。
【００１３】本実施例に係るソイルセメント合成鋼管杭
にあっては、鋼管杭２の杭頭部近傍及び下端部近傍に夫
々らせん状羽根４を設けると共に、両者の間にも少なく
とも１枚のらせん状羽根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。尚、鋼管杭２の杭頭部の近傍
及び下端部近傍に設けたらせん状羽根４の間に於けるら
せん状羽根４の設置間隔は特に限定するものではなく、
１ｍ〜３ｍ程度で適宜設定することが好ましい。
【００１４】尚、本実施例では、鋼管杭２の下端部近
傍，杭頭部近傍以外に２枚のらせん状羽根４が設けられ
ており、全体では４枚のらせん状羽根４が設けられてい
る。本実施例では非造成層６が存在することによりこれ
が蓋となり、掘削時に掘削土砂がほとんど地上へ排出し
ない。また、杭埋設も回転による埋設であるから地盤を
乱すことなく羽根のピッチで貫入するので、非造成層は
蓋として十分機能し、杭貫入によって土砂が地上へ排出
されることはほとんどない。
【００１５】非造成層６の厚みはソイルセメント柱体の
外径の半分以上であることが好ましく、より好ましくは
外径以上である。また鋼管杭２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、長手方向に連続させて溶接或いはネジ込み等の手段
によって複数本を接続した継杭を用いても良い。上記の
如く構成された鋼管杭２では、下端部が底板によって閉
塞されていれば鋼管杭２がソイルセメント柱体３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。
【００１６】また、空洞状態である鋼管杭２内部に、良
質なセメントミルク、モルタル、コンクリートを充填す
ることも可能であり、鋼管杭２の内部に充填物を充填す
ると、鋼管杭２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よ
り大きくすることができる。ソイルセメント柱体３と鋼
管杭２との一体性や、鉛直荷重の分散を効果的にするた
めには、図１（ｄ）に示すように、鋼管杭２の本体の直
径をｄとし、最大径を有するらせん状羽根４の直径をＤ
とし、ソイルセメント柱体３の直径をＤｃとしたとき、
最大径を有するらせん状羽根４の直径Ｄは、荷重の分散
および鋼管杭とソイルセメントの一体効果の観点から鋼
管杭２の直径ｄの1.5倍以上が好ましく、らせん状羽根
４に発生する曲げ応力を抑制する観点から3.0倍以下の
範囲が好ましい。
【００１７】ソイルセメント柱体３と鋼管杭２との一体
性や鉛直荷重の分散を効果的にするには、ソイルセメン
ト柱体３の直径Ｄｃを最大径を有するらせん状羽根４の
直径Ｄの1.０倍〜2.０倍の範囲にすることが好ましく、
1.2倍〜1.5倍の範囲にすることがより好ましい。鋼管杭
２のソイルセメント柱体３への貫入速度をＶｐ（ｍ／
分）、鋼管杭２のねじ込み時の回転数を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、鋼管杭２をソイルセメント柱体３に貫入させる
方法としては鋼管杭２が１回転する間にらせん状羽根４
のピッチ分、或いはピッチ分以下だけ貫入させる方法、
即ち、鋼管杭２のソイルセメント柱体２への貫入速度Ｖ
ｐを、Ｖｐ≦Ｒｐ・ｔｐとすることが望ましい。鋼管杭
２の貫入速度を前記の如く設定することで、鋼管杭２と
ソイルセメント柱体３との一体性を効果的に確保するこ
とができる。
【００１８】また、本発明においてソイルセメント柱体
と鋼管杭の頭部は一致させる必要は無く、鋼管杭頭部は
ソイルセメント柱体から飛び出て、地表付近まで出てい
てもかまわない。以上、実施例を鋼管杭を用いる場合に
ついて説明したが、コンクリート杭の場合にも同じこと
がいえる。
【００１９】
【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明に係
るソイルセメント合成杭では、ソイルセメント柱体と既
製杭とが一体化し、らせん状羽根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
とができ、さらに掘削時、杭沈設時の掘削土砂の排出を
少なくすることができる。また、羽根の先端厚を相対的
に薄くすることにより、既製杭のソイルセメント柱体へ
のねじ込み貫入性が向上し、特にソイルセメント柱体の
固化が進み始めた段階でも、容易に貫入させることがで
きる。既製杭を固めのソイルセメント柱体に貫入するこ
とにより排出土砂をなくすことができる。
【００２０】設計強度は、羽根の根元厚で決まるので、
等厚羽根を用いる場合に比し相対的に鋼材量を減らすこ
とができる。さらに、らせん状羽根を平鋼鈑から切り出
す場合に発生する切り出しロスも生じさせずに済む。Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a foundation pile for civil engineering and building structures, and more particularly, to a precast pile having a spiral blade inserted in a soil cement column. Related to soil cement composite piles. 2. Description of the Related Art Conventionally, there is a construction method in which a steel pipe or the like as a reinforcing member is inserted into a soil cement column formed by ground improvement to form a pile. Representative examples of such a method include a technique disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 60-238515 (first known example) and a technique disclosed in Japanese Patent No. 2731806 (second known example). The technique of the first known example is to excavate a pile burial hole while filling the soil with solidified milk, expand and excavate the lower end of the pile burial hole, and then penetrate while rotating a foundation pile provided with a spiral wing at least at the lower end. It is to let. [0003] Further, in the technique of the second known example, the ground and the solidified material such as cement milk are stirred to make the inside of the borehole soil cement to a predetermined depth, and the bottom of the borehole is solidified more than the solidified material injected to the bottom. Filled with solidified material that increases the compressive strength of
The excavating / stirring rod was pulled up, and a steel pipe having a projection at the lower portion of the inner peripheral surface for improving the adhesive force with the solidified material and having at least one spiral wing provided at the lower end was made into soil cement. It is to be inserted into the hole. The spiral wings used in these prior arts are formed to have substantially the same thickness over the entire surface, and are usually cut out from a flat steel plate. SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a soil cement composite pile having a helically shaped blade having a reasonable shape with less loss of steel material during manufacturing. The inventor of the present invention has focused on the fact that the spiral blades are formed so that the thickness of the spiral blade is thicker at the root portion in contact with the ready-made pile body and thinner toward the outer periphery. Achieved. That is, the present invention is as follows. A soil cement composite pile obtained by screwing a ready-made pile with a spiral blade into a soil cement column, wherein the thickness of the spiral blade is thinner toward the outer periphery of the blade, Soil cement composite pile. DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A preferred embodiment of the soil cement composite pile construction method according to the present invention will be described first with reference to the drawings. FIG. 1 is a sectional view of the ground showing an outline of a construction process of a construction method according to the present embodiment. In this embodiment, an example is shown in which a steel pipe pile is used as a ready-made pile, but a concrete pile can be used instead of the steel pipe pile. In the case of a concrete pile, it is preferable to attach a spiral blade via a metal band or the like. First, as shown in FIG. 1A, a soil cement column forming apparatus 5 is installed at a target position on the ground 1, and a soil cement column 3 is formed by a mechanical deep mixing method. . Here, the mechanical deep mixing method is a method in which a slurry produced by kneading cement or a solidifying material containing cement as a main component and water is injected into the ground,
This refers to a ground improvement method in which soil and slurry are mechanically stirred and mixed by a stirring and mixing device provided with a drilling blade and a stirring blade to form a soil cement column. [0008] The method of forming the soil cement column may be not only a mechanical deep mixing method, but also a conventional pre-boring method using a ready-made pile. The pre-boring method is to excavate a pile pit using an auger before laying a ready-made pile, and inject a solidifying material containing water or cement as a main component to form a soil cement column of a pit. In penetrating the column forming apparatus 5 into the ground, it is preferable to provide a non-forming layer 6 of a predetermined length which does not form the soil cement column 3 on the surface of the ground. In this case, neither cement milk nor water is used. When the column forming device 5 reaches the depth of the non-formed layer 6 or more, the formation of the soil cement column 2 is started.
As shown in FIG. 3B, when the soil-cement column 3 is completed, when the column forming device 5 is pulled up, it is preferable to stop the rotation or the cement milk injection and pull out the non-formation layer 6 near the ground surface. As shown in FIG. 1 (c), a plurality of spiral blades 4 are provided at predetermined positions, and a steel pipe pile with a spiral blade (hereinafter simply referred to as a "steel pipe pile") 2 is rotated while an uncured soil is rotated. The cement column 3 is screwed and penetrated. Steel pipe pile 2
Is penetrated into the soil cement column 3 to integrate the two into a soil cement composite steel pipe pile as shown in FIG. As shown in FIG. 2, the spiral blade 4 provided around the steel pipe pile 2 is formed such that the root portion to be welded to the steel pipe pile is thicker and thinner toward the outer periphery. The spiral blade is obtained, for example, by bending an in-plane steel plate with equal thickness in a plane by rolling. The inner peripheral side is formed thicker than the strip steel sheet thickness, and the outer peripheral side is formed thinner. [0010] It is also possible to use an unequal thickness strip from the beginning and roll it and bend it to the inner surface to further increase the inner diameter, and further reduce the outer circumference to increase the difference in unequal thickness. In terms of strength design, when the thickness on the outer peripheral side is 1, the thickness on the inner peripheral side is preferably 1.2 to 3.0, and more preferably 1.2 to 1.5. By making the tip thickness of the blade relatively thin, the penetration of the screw into the soil cement column of the steel pipe pile is improved, and even when the solidification of the soil cement column starts to progress, it can be easily penetrated. . The excavated earth and sand can be eliminated by penetrating the steel pipe pile into the solid soil cement column. [0011] Since the design strength is determined by the root thickness of the blade,
The amount of steel material can be relatively reduced as compared with the case of using blades of equal thickness. Further, it is not necessary to cause a cutting loss that occurs when the spiral blade is cut from a flat steel plate. The steel pipe pile 2 preferably has spiral blades near the pile head and near the lower end, and at least one spiral blade between them. Therefore, it is preferable that the steel pipe pile 2 is provided with at least three spiral blades 4. The diameters of the spiral blades may be the same or different. Here, the vicinity of the pile head means the steel pipe pile 2
Is within the range equal to the diameter Dc of the soil cement column 3 from the bottom surface of the footing or cloth foundation to which it is connected. Further, the vicinity of the lower end of the pile refers to a range equal to the diameter Dc of the soil cement column 3 from the lower end of the pile. Generally, the largest vertical load acts on the foundation pile of civil engineering and building structures at the pile head. Therefore, if the steel pipe pile 2 has the spiral blade 4 near the pile head, the spiral blade 4
, The soil cement column 3 below the spiral blade 4 is compressed, and it becomes possible to resist not only the steel pipe pile 2 but also the soil cement column 3 against a vertical load. Further, even with respect to a horizontal load, the horizontal rigidity can be increased by the pressing effect of the spiral blade 4 and the restraining effect of the soil cement column 3. In the soil cement composite steel pipe pile according to the present embodiment, spiral blades 4 are provided near the pile head and the lower end of the steel pipe pile 2, respectively, and at least one spiral is provided between the two. Since the blades 4 are provided, the load is dispersed from the spiral blades 4, and the entire vertical supporting load can be increased. In addition, the installation interval of the spiral blade 4 between the spiral blades 4 provided near the pile head and the lower end of the steel pipe pile 2 is not particularly limited.
It is preferable to appropriately set the length to about 1 m to 3 m. In this embodiment, two spiral blades 4 are provided near the lower end of the steel pipe pile 2 and near the pile head, and four spiral blades 4 are provided as a whole. I have. In the present embodiment, the presence of the non-formation layer 6 serves as a lid, so that the excavated soil is hardly discharged to the ground during excavation. In addition, since piles are also buried by rotation, they penetrate at the pitch of the blades without disturbing the ground, so that the non-formation layer functions sufficiently as a lid, and the piles hardly discharge earth and sand to the ground. The thickness of the non-formation layer 6 is preferably at least half the outer diameter of the soil cement column, more preferably at least the outer diameter. In some cases, the steel pipe pile 2 may be used alone, but is not necessarily limited to the use of a single piece, and a plurality of steel pipe piles connected by means of welding or screwing in the longitudinal direction are used. Is also good. In the steel pipe pile 2 configured as described above, if the lower end is closed by the bottom plate, as the steel pipe pile 2 penetrates into the soil cement column 3, the soil cement of the volume penetrated is pressurized, and It is possible to increase the strength. It is also possible to fill the hollow steel pipe pile 2 with high quality cement milk, mortar and concrete. When the filler is filled inside the steel pipe pile 2, the effective cutting of the steel pipe pile 2 can be achieved. It is possible to increase the area and prevent deformation of the cross-sectional shape. As a result, the vertical load and the horizontal load that the soil cement composite pile can bear can be further increased. In order to effectively integrate the soil cement column 3 with the steel pipe pile 2 and to disperse the vertical load, as shown in FIG. The diameter of the spiral blade 4 having a diameter is D
And when the diameter of the soil cement column 3 is Dc,
The diameter D of the spiral blade 4 having the largest diameter is preferably at least 1.5 times the diameter d of the steel pipe pile 2 from the viewpoint of load distribution and the effect of integrating the steel pipe pile and soil cement, and the bending stress generated in the spiral blade 4 The range of 3.0 times or less is preferable from the viewpoint of suppressing the above. In order to effectively integrate the soil cement column 3 with the steel pipe pile 2 and to disperse the vertical load, the diameter Dc of the soil cement column 3 is set to the diameter D of the spiral blade 4 having the maximum diameter. It is preferable to be in the range of 1.0 to 2.0 times,
More preferably, it is in the range of 1.2 times to 1.5 times. The penetration speed of the steel pipe pile 2 into the soil cement column 3 is Vp (m /
), The rotation speed at the time of screwing the steel pipe pile 2 is Rp (times /
Minute), when the spiral pitch of the spiral blades 4 is tp (m), a method of penetrating the steel pipe pile 2 into the soil cement column 3 is as follows.
Method to penetrate only the pitch or less than the pitch,
That is, the penetration speed V of the steel pipe pile 2 into the soil cement column 2
It is desirable that p be Vp ≦ Rp · tp. By setting the penetration speed of the steel pipe pile 2 as described above, the integrity of the steel pipe pile 2 and the soil cement column 3 can be effectively secured. Further, in the present invention, it is not necessary that the head of the soil cement column and the head of the steel pipe pile coincide with each other, and the head of the steel pipe pile may jump out of the soil cement column and protrude to near the ground surface. Although the embodiment has been described above using the steel pipe pile, the same can be said for a concrete pile. As described above in detail, in the soil cement composite pile according to the present invention, since the soil cement column and the ready-made pile are integrated, the load is smoothly transmitted from the spiral blade. In addition, a large frictional force can be exerted with the ground, and the discharge of excavated earth and sand at the time of excavation and pile setting can be reduced. In addition, by making the tip thickness of the blade relatively thin, the penetration of the ready-made pile into the soil cement column is improved.Especially, even when the solidification of the soil cement column starts to progress, it can be easily penetrated. Can be. By extruding the ready-made pile into the solid soil cement column, the discharged soil can be eliminated. Since the design strength is determined by the root thickness of the blade,
The amount of steel material can be relatively reduced as compared with the case of using blades of equal thickness. Furthermore, it is not necessary to cause a cutting loss that occurs when the spiral blade is cut from a flat steel plate.
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例に係るソイルセメント鋼管杭の施工工程
概要を示す地盤の断面図である。
【図２】実施例に係るソイルセメント合成鋼管杭に用い
られる鋼管杭の部分縦断面図である。
【符号の説明】
Ｄ 最大径を有するらせん状羽根４の直径
ｄ 鋼管杭本体の直径
Ｄｃ ソイルセメント柱体の直径
１ 地盤
２ 鋼管杭
３ ソイルセメント柱体
４ らせん状羽根
５ ソイルセメント柱体造成装置
６ 非造成層BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a sectional view of a ground showing an outline of a construction process of a soil cement steel pipe pile according to an embodiment. FIG. 2 is a partial longitudinal sectional view of a steel pipe pile used for a soil cement synthetic steel pipe pile according to an example. [Description of Signs] D Diameter of spiral blade 4 having maximum diameter d Diameter of steel pipe pile body Dc Diameter of soil cement column 1 Ground 2 Steel pipe pile 3 Soil cement column 4 Spiral blade 5 Soil cement column forming device 6 Non-stratified layer