JP2006046067A

JP2006046067A - ねじ込み杭の施工方法

Info

Publication number: JP2006046067A
Application number: JP2005250645A
Authority: JP
Inventors: Toshio Shinohara; 敏雄篠原; Hisatoshi Shimaoka; 久壽島岡; Gen Mori; 玄森; Masahiro Hayashi; 正宏林; Takashi Okamoto; 隆岡本; Kazuomi Ichikawa; 和臣市川
Original assignee: JFE Steel Corp; Chiyoda Geotech Co Ltd
Current assignee: JFE Steel Corp; Chiyoda Geotech Co Ltd
Priority date: 1998-09-01
Filing date: 2005-08-31
Publication date: 2006-02-16
Anticipated expiration: 2019-08-26
Also published as: JP4117574B2

Abstract

【課題】ねじ込み貫入の能率を向上すると共に回転トルクを大幅に低減し、かつ、大きな先端支持力を得ることのできるねじ込み杭の施工方法及びこれに使用するねじ込み杭を提供すること。
【解決手段】中空の杭体１の略先端部に固着した翼１０の木ネジ作用と、オーガー２０の地盤掘削作用とを利用して、杭打ち機３０により杭体１に回転力を与えると共に、同時にオーガー２０の頭部に回転力を与えて杭を地盤中に回転貫入させる施工方法であって、杭回転用モーターとオーガー回転用モーターは、互いに反対方向に回転することができ、杭体１の先端部が支持層の近傍に達したときは杭体１内にオーガー２０を挿入してオーガー２０に回転力を与え、杭体１の回転中に支持層にオーガーヘッド２２から硬化性流動物を噴出して所定の深さまで土砂と硬化性流動物を攪拌混合した後、杭体１を残置してオーガー２０を引き抜き、時間の経過とともに軟化した土砂を固化させる。
【選択図】図１

Description

本発明は、ねじ込み杭の施工方法に係り、さらに詳しくは、鋼管杭やコンクリート杭の如き既製杭の先端部又はその近傍に取付けた翼を利用し、杭体を回転させることにより翼の木ネジとしての作用によって地中に貫入するようにしたねじ込み杭の施工方法に関するものである。

地上に設置した杭打ち機によって回転力を与えることにより、先端部近傍に取付けた翼の木ネジとしての作用により鋼管杭を埋設する方法は、従来から種々提案されており、その一部は小径の鋼管杭を対象としたものではあるが実用化されている。以下、本発明に関連すると思われる従来の技術について説明する。

特公平２−６２６４８号公報に記載された鋼管杭の埋設工法は、鋼管製の杭本体の下端に底板を固設し、該底板に掘削刃を設けると共に、杭本体の下端部外周面に杭本体の外径のほぼ２倍強の外径を有する翼幅の大きな杭ネジ込み用の螺旋翼を、ほぼ一巻きにわたり突設した鋼管杭を、軟弱地盤にネジ込むように回転させながら地中に押圧し、下端の掘削刃によって杭本体先端の土砂を掘削軟化させて、杭側面の未掘削土砂中に螺旋翼を食い込ませて、土の耐力を反力として杭体を回転推進しつつ、掘削軟化した土砂を杭側面に押出し圧縮し、無俳土で地中に抗体をネジ込んでゆくようにしたものである（従来技術１）。

また、特開平７−２９２６６６号公報に記載された鋼管杭は、一枚の長さが半巻きで、外径が杭本体の１．５〜３倍程度である一対のラセン翼を、鋼管杭の下端部外周面の同じ高さ位置でラセン方向を同じにして互いに相対的に複数枚不連続に固定したものである（従来技術２）。

さらに、特開昭６１−９８８１８号公報に記載された回転圧入式鋼管杭は、鋼製円筒体の下部に、上下方向に延長する押込用傾斜前面を有する刃を設けると共に、その傾斜前面の下端部から円筒体回転方向の後方に向って斜めに上昇する傾斜ブレードを固定して環状のドリルヘッドを構成し、そのドリルヘッドの上端部に鋼管杭の下端部を取付けたものである（従来技術３）。

また、特開平８−２２６１２４号公報には、鋼管杭の先端近くの外周面に螺旋状の羽根を設けるとともに、先端より上方の鋼管内側に土砂の閉塞を促す開孔リブを設けて有孔筒状部を形成した杭とその埋設方法が記載されている。この技術は施工時に鋼管内に土砂が入ることを許すことによりトルク低減を図るとともに、有孔筒状部に土砂を閉塞して支持底部を形成させ先端支持力の確保を図るようにしたものである（従来技術４）。

また、特開平４−５８８５０号公報に記載された鋼管杭の埋設工法は、鋼管杭の下端を掘削刃とグラウト噴出口を有する底板で閉塞するとともに、鋼管の外径のほぼ２倍の外径を有する螺旋翼を鋼管杭の下端外周面にほぼ一巻きに固着した鋼管杭を、回転埋設中及び埋設後にグラウト噴射口よりセメントミルクを噴出して周辺地盤を強化するようにしたものである（従来技術５）。

従来技術１に係る鋼管杭は鋼管径が３００ｍｍ未満の範囲で広く実用化されている。鋼管先端が底板で閉塞されているために、比較的大きな先端支持力を確保することができるが、螺旋翼が地盤から受ける反力が大きいために、回転貫入に要するトルクは非常に大きくなるとともに、貫入能率が悪くなる。発明者の行った数回の現場試験によると、支持層貫入に必要なトルクは軟弱地盤貫入時のトルクの３〜５倍に増える。このため、抗体を回転するために大きな能力のモーターとこれを搭載するためのベースマシンが必要になるとともに、杭体のねじりモーメントが大きくなって設計上必要な厚さよりも大きな厚さの鋼管が施工上必要となる場合が多い。また、ねじりに弱いコンクリート杭には適用することができない。また、鋼管径が６００ｍｍを超えるとトルクが大きくなりすぎて特殊な大型機械が必要になり、実用的でない。
さらに、杭体の回転貫入時に螺旋翼および掘削能率を上げるための掘削刃により硬い支持層は乱されて翼直下に軟化した土砂の層ができるため、支持層本来の支持力を発揮することができない。

従来技術２の鋼管杭は、杭先端に底板が付くか否かは限定されていない。底板が付く場合は、従来技術１と同じ問題点がある。また、底板が付いていない場合は杭体内に土砂が入るため回転貫入に要するトルクはさほど大きくならない。しかし、杭先端が開放されていること及び螺旋翼による支持層地盤の攪拌のために、大きな先端支持力を得ることができない。

従来技術３の鋼管杭は、傾斜ブレードの幅が狭いために、施工時の回転トルクは小さいが、回転貫入のための推進力が小さいために貫入能率が悪い。また、翼の外径が小さいとともに先端開放杭であるために、従来技術２と同様に大きな先端支持力を得ることができない。

また、従来技術４の鋼管杭は、先端開放にすることにより回転トルクの低減と貫入能率の向上を図り、有孔筒状部を設けて支持層部の土砂を有孔筒状部に滞留させることにより閉塞効果を得て大きな先端支持力を得ようとするものである。しかし、支持層貫入時において十分な閉塞効果を得るためには開孔リブの内径を十分小さくして有孔筒状部の土砂が上方に移動しないようにする必要がある。このようにすると実際には杭先端を底板で閉塞したときと同じ状態、すなわち貫入能率が悪くなるとともに回転トルクが増大せざるを得ない。この種の技術は他にも提案されているが、実用的ではない。

さらに、従来技術５の鋼管杭の埋設方法は、先端からセメントミルクを噴出して螺旋翼で土砂と攪拌混合するため、螺旋翼による支持層地盤の乱れは多少回復する。しかし、攪拌混合のための回転が螺旋翼だけの一方向であるために土砂とセメントミルクの十分な攪拌は期待できない。特に地盤が粘性土である場合、攪拌混合は不均一になりやすい。また、セメントミルクを噴出しない場合に比べて回転トルクは若干低減できるものの、杭先端が閉塞されており、杭先端付近の土砂が移動しにくいためトルクの大幅な低減は期待できない。

本発明は、上記の課題を解決するためなされたもので、ねじ込み貫入の能率を向上すると共に回転トルクを大幅に低減し、併せて地盤本来の支持能力を十分発揮させて大きな先端支持力を得ることのできるねじ込み杭の施工方法を提供することを目的とするものである。

本発明に係るねじ込み杭の施工方法は、中空の杭体の先端部又は先端部近傍に固着した翼の木ネジとしての作用と、前記杭体の中空部に挿入したオーガーの地盤掘削軟化作用とを利用して、杭打ち機に搭載した杭回転用モーターにより杭体に回転力を与えると共に、前記杭体の杭頭部又はその近傍に配置したオーガー回転用モーターによりオーガーの頭部に回転力を与えて杭を地盤中に回転貫入させる施工方法であって、前記杭回転用モーターと前記オーガー回転用モーターは、互いに反対方向に回転することができ、前記杭体の先端部が支持層の近傍に達したときは該杭体内にオーガーを挿入してその頭部にオーガー回転用モーターにより該オーガーに回転力を与え、
前記杭体の回転中に支持層にオーガーヘッドから硬化性流動物を噴射し、前記翼とオーガーヘッドの回転により土砂と前記硬化性流動物を攪拌混合し、所定の深さまで攪拌混合が終了したときは杭体を残置してオーガーを引き抜き、時間の経過とともに軟化した土砂を固化させるようにしたものである。

上記のオーガーヘッドの外径が杭先端部の外径より大きく、かつ翼の外径とほぼ同じか又はそれ以下の範囲で拡大できるオーガーを使用するようにした。
上記の杭体の先端部又は先端部近傍の外周に、螺旋状又は複数の平板から構成される翼が固着され、杭体上部の外径が杭体下部の外径より大きく、かつ前記翼の外径以下に構成されて上記の施工方法により施工するようにした。

本発明に係るねじ込み杭の施工方法は、中空の杭体の先端部または先端部近傍に固着した翼の木ネジとしての作用と、杭鯛の中空部に挿入したオーガーの地盤掘削軟化作用とを利用することにより、小さなトルクで杭を地盤中に回転貫入できると共に、大径の杭にもねじ込み工法を施工することができる。また、杭体とオーガーを互いに反対方向に回転できるようにしたので、杭打ち機に作用するトルクを低減することができ、その結果、杭打ち機を小型化することができる。
さらに、オーガーヘッドから噴出した硬化性流動物と土砂とを、翼とオーガーヘッドでオーガーヘッドを反対方向に回転させることにより、硬化性流動物と土砂を均一に攪拌混合することができる。
また、硬化性流動物を支持層のみに噴出するようにしたので、少ない硬化性流動物により大きな先端支持力を得ることができる。

［実施の形態１］
図１は本発明の実施の形態１を説明するめたの模式図である。図において、１は鋼管杭、コンクリート杭の如き中空で円形断面の既製杭（以下、杭体という）で、先端部外周又はその近傍には翼１０が設けられており、これら杭体１と翼１０とによりねじ込み杭を構成する。２０は杭体１内に挿入されたオーガー、３０は地上に設置された杭打ち機であるベースマシンで、互に反対方向に回転する２個の回転軸（外軸と内軸）を備えたモーター３２が搭載されている。

杭体１は先端部が開口されており、先端部のやや上方の外周には翼１０が取付けられている。この翼１０は、図２に示すように、ドーナツ状の鋼板を曲げ加工した螺旋状の翼１１を杭体１に溶接等により固着したもので、その始端部と終端部との間には開口した段差部１２が形成されている。

オーガー２０の軸方向には、後述のセメントミルクや地盤固化用薬液などの硬化性流動物を先端部に圧送するための貫通穴２１が設けられており、先端部に設けたオーガーヘッド２２には、この硬化性流動物を噴出する噴出口２３が設けられている。また、オーガーヘッド２２の上方にはスパイラル羽根２４が設けられており、土砂を上方へ押し上げ又は下方に押し下げる機能を有する。
４０は例えばセメントミルクや地盤固化用薬液などの硬化性流動物のプラント（以下、硬化材プラントという）で、オーガー２０に設けた貫通穴２１とはホース４１によりオーガー２０が回転自在に連結されている。

次に、上記のように構成した本実施の形態の施工方法の一例を図３、図４により説明する。なお、図３、図４にはベースマシン３０及び硬化材プラント４０は省略してある。
（１）図３（ａ）に示すように、杭体１内に杭体１より若干長いオーガー２０を挿入する。なお、設計上、後述の地盤を固化する範囲が支持層だけの場合は、杭体１を地中に貫入し、杭先端部が支持層の近傍に達したときに杭体１内にオーガー２０を挿入してもよい。

（２）図５に示すように、杭体１の杭頭部をモーター３２の外軸３３に連結し、オーガー２０の頭部を内軸３４に連結する。なお、設計杭頭位置が施工地盤面より下方にあってヤットコを使用する場合は、外軸３３をヤットコの上部に連結する。また、硬化材プラント４０のホース４１をオーガー２０の貫通穴２１に回転自在の継手（図示せず）を介して連結する。このとき、オーガー２０の先端部（オーガーヘッド２２）は、図３（ａ）に示すように、杭体１の先端部から突出するが、その突出長は、翼１０の外径とほぼ等しいかそれ以下であることが望ましい。

（３）モーター３２により、例えば、杭体１を正方向に、オーガー２０を逆方向に回転させる。
これにより、図３（ｂ）に示すように、オーガーヘッド２２は杭体１に先行して先端部近傍の地盤を掘削軟化し、杭体１は翼１０の木ネジとしての作用により地盤中に貫入される。このとき、杭体１の先端部近傍の土砂は、翼１０の段差部１２を通過して翼１０の上方の杭体１の外周部に移動し、一部の土砂はオーガー２０のスパイラル羽根２４により杭体１内に取り込まれる。

オーガー２０により杭体１内に取り込まれる土砂の量は、杭体１の先端開口部の大きさやオーガーヘッド２２の寸法、形状等によって異なるため、これらを調整することにより土砂が杭体１から溢れないようにする。この場合、杭体１内に取り込む土砂の量が多いほどトルクは小さくなる。また、杭体１内に取り込む土砂の量が少ないほど杭体１の周囲の土砂の密度が高くなり、大きな周面摩擦力を発揮する。

杭体１の貫入にあたっては、オーガーヘッド２２により翼１０に先行して地盤を掘削軟化させるために、杭体１の回転に必要なトルクはオーガー２０を使用しない場合に比べて大幅に減少する。また、杭体１とオーガー２０の回転方向が逆であるため、ベースマシン３０に作用するモーター３２からの反力も、両者のトルクの差による反力になるため、大幅に減少する。

（４）杭体１を適当な深さまで貫入したら、図３（ｂ）に示すように、硬化材プラント４０を駆動し、ホース４１を介してオーガー２０の貫通穴２１に硬化性流動物４２を圧送してオーガーヘッド２２の先端部に設けた噴出口２３から噴出させ、オーガーヘッド２２及び翼１０の回転により軟化した土砂と攪拌して混合させる。このとき、杭体１とオーガー２０の回転方向が反対のため、硬化性流動物４２と土砂はよく攪拌されて均一性の高い混合物５０となる。
硬化性流動物４２の噴出区間は、設計上必要な杭体１の周面摩擦に応じて決定されるもので、杭頭部から杭先端部までの全区間でもよいし、杭先端部の近傍だけでもよい。

（５）杭先端部が支持層に達したときは、図４（ａ）に示すように、翼１０とオーガーヘッド２２とにより支持層を十分攪拌して土砂と硬化性流動物４２とをよく混合したのち、杭体１及びオーガー２０の回転を停止する。
（６）ついで、図４（ｂ）に示すように、杭体１をモーター３２から外し、杭体１を地中に残置した状態でオーガー２０を反対方向に回転させながらモーター３２を上昇させれば、オーガー２０は杭体１から引上げられ、杭体１は地盤中に埋設されて施工は終了する。

本実施の形態に係るねじ込み杭の施工方法は、杭体１内に挿入したオーガー２０のオーガーヘッド２２により杭先端部近傍の地盤を先行掘削するため、杭体１を回転するためのトルクを軽減することができ、これにより、杭体１の貫入能率が向上すると共に、オーガー２０やベースマシン３０を小型化することができる。また、杭体１に作用するねじりモーメントが小さいため、肉厚の薄い鋼管杭やねじりに弱いコンクリート杭にもねじ込み杭を適用することができる。さらに、従来ねじ込み式が困難とされていた外径が６００ｍｍを超える大型の杭体にも適用することができる。

また、オーガー２０の先端部から噴出される硬化性流動物４２と土砂が攪拌混合されて、乱された地盤が固化するために大きな先端支持力を発揮することができる。さらに、翼１０とオーガー２０は互いに反対方向に回転することができるために、硬化性流動物４２と土砂が均一に攪拌混合される。

また、上記のように杭体１とオーガー２０とは互いに反対方向に回転することができるために、それぞれのトルクが打ち消し合ってモーター３２からベースマシン３０に作用する反力を低減することができ、そのため、ベースマシン３０を小型化しても安定性を確保することができる。

［実施の形態２］
図６は本実施の形態の説明図である。なお、実施の形態１と同じ部分にはこれと同じ符号を付し、説明を省略する。
本実施の形態は、杭体１を回転させる杭体回転用モーター３５を、ベースマシン３０のリーダ３１の下部に設けて杭体１の胴部に取付けるようになっており、ベースマシン３０のリーダ３１から吊り下げられてオーガー２０を回転させるオーガー回転用モーター３６を、杭頭部又はその近傍に配設したものである。

本実施の形態の作用は、実施の形態１の場合とほぼ同様であるが、オーガー回転用モーター３６を実施の形態１で示した２個の回転軸を持つモーター３２より小型かつ軽量化できる。そのため、高い位置に配置される物（モーター）の重量が小さくなるので、ベースマシン３０の安定性を増すことができる。

上記の説明では、オーガー回転用モーター３６をベースマシン３０のリーダ３１の頭部から吊り下げた場合を示したが、オーガー回転用モーター３６を杭体１の杭頭部に固定し、杭体１を反力体としてオーガー２０に回転力を与えるようにしてもよい。このように構成することによりリーダ３１の長さを短くできると共に、ベースマシン３０に作用するトルクがさらに低減するので、ベースマシン３０を小型化することができる。

［実施の形態３］
図７は地表面から支持層までの地盤条件の一例を示すもので、以下、実施の形態１又は２に係る施工方法により、杭体をこの地盤に貫入する本実施の形態によるねじ込み杭の施工方法について説明する。
図７において、地表面に近い上部軟弱層は、翼１０や杭体１に作用する貫入抵抗が小さいため、オーガーヘッド２２による地盤の掘削軟化を必要としない。このため、オーガー２０の回転を停止して杭体１の回転だけで貫入する。

このとき、翼１０により軟化した土砂は、オーガー２０のスパイラル羽根２４に邪魔されて杭体１内にはほとんど侵入せず、翼１０の段差部１２を通過して杭体１の周囲に移動し、圧縮されて高密度の土となり、その結果、設計上大きな周面摩擦力や水平抵抗を見込むことができる。

中間砂層は比較的硬いため杭体１の回転だけで貫入させるためには大きなトルクが必要になるので、同時にオーガー２０を回転させて地盤を掘削軟化させる。この場合、オーガー２０は地盤を下方に押し下げる方向に回転させる。これにより、掘削軟化された土砂の大部分は杭体１内に侵入せず、翼１０の段差部１２を通過して杭体１の周囲に移動する。

支持層は非常に硬いので、積極的に土砂を杭体１内に取り込んで貫入能率を高めると共に、トルクの低減をはかる。勿論、オーガー２０は土砂を上方に押上げる方向に回転させる。支持層では、大量の土砂を杭体１内に取り込むが、硬化性流動物で軟化した土砂を固化するため、支持力上なんら問題はない。
以上のように、本実施の形態においては、オーガー２０の回転の有無や回転方向を地盤条件に応じて調整することにより、杭体内への土砂の侵入の抑制や貫入能率の制御を行うことができる。

［実施の形態４］
図８は本発明の実施の形態４の要部の模式図である。
本実施の形態は、杭体１内に挿入されたオーガー２０のオーガーヘッド２２を、地上からの操作などによって拡大できる構造にしたものである。この場合、オーガーヘッド２２の拡大は、杭体１の外径以上で、かつ翼１０の外径とほぼ同じか又はそれ以下の範囲であることが望ましい。

本実施の形態の施工方法も実施の形態１〜３の場合とほぼ同様であるが、オーガーヘッド２２は、オーガー２０を杭体１内に挿入した杭先端部から突出させたのち最初から拡大してもよく、あるいは、オーガー２０の先端部が支持層の近傍に達したときに拡大してもよい。この場合、オーガーヘッド２２の杭先端部からの突出量をできるだけ少なくすることにより、硬化性流動物と土砂との攪拌混合効率を高めることができる。そして、杭体１の埋設が終了したときは、オーガーヘッド２２を縮小して元の状態に戻し、杭体１を地中に残置してオーガー２０を引き上げる。

本実施の形態においても実施の形態１の場合と同様の効果が得られるが、さらに、拡大されたオーガーヘッド２２により土砂を掘削軟化させる範囲が広くなるため、杭体１を回転するためのトルクをより小さくすることができる。
また、図９に示すように、翼１０で乱された翼１０の下方の土砂も翼１０の上方の土砂も硬化性流動物によって固化されるため、支持層５１の支持能力を十分に発揮させることが出来、先端支持力をさらに向上させることができる。

［実施の形態５］
図１０は本実施の形態の要部を示す斜視図、図１１はその下面図である。図において、１０は螺旋状の翼であり、杭体１の先端部を斜めに切除した部分に固着したものである。翼１０の外径Ｄ₁ は杭体１の外径Ｄ₂ の１．３〜２．０倍であり、上方から透視したときの翼１０の内角は３３０°〜３６０°の範囲にある。また、翼１０の内径Ｄ₃は杭体１の外径Ｄ₂よりも小さくなっているが、オーガーヘッド２２の外径よりも大きく形成されている。

一般に、ねじ込み杭の翼の外径は、杭体の外径の１．５〜２．５倍程度の範囲にあるが、実施の形態１〜４に示す施工方法においては、杭先端部周辺に硬化性流動物を噴出して軟化した土砂を固化するため、翼１０の単位面積当りの支持力が大きくなる。この結果、翼１０の面積が小さくても十分大きな支持力を確保することができる。
この場合、翼１０の外径Ｄ₁を杭体１の外径Ｄ₂の１．３倍未満にすると、木ネジとしての貫入機能が低下すると共に支持力が小さくなって経済性が低下する。また、翼１０の外径Ｄ₁が杭体１の外径Ｄ₂の２倍を超えることは設計上不必要であり、その上翼１０の厚さが非常に厚くなり、製造コストが高くなる。

また、従来、翼の内角は３６０°であったが、転石など粒径の大きな礫地盤の場合、礫などが翼の段差部１２を通過することができなくなって施工性が低下する。本実施の形態によれば、礫の径に応じて翼１０の内角を調整することにより、礫地盤でも容易に施工することができる。この場合、翼１０の内角の和が３３０°未満の場合は支持力が低下し、３６０°を超えると土砂が翼１０の段差部１２を通過することきの抵抗が大きくなる。

図１２〜図１５は本実施の形態に係る翼１０の他の例を示すものである。
図１２の例は、ドーナツ状の円形鋼板を中央から２分割して平板状の鋼製翼１３ａ，１３ｂを形成し、この鋼製翼１３ａ，１３ｂを杭体の先端部外周に、溶接により螺旋状に連続して固着して翼１０を構成したものである。
また、図１３の例は、杭体１の先端部を２分割してそれぞれ同方向に傾斜した取付部を設け、この取付部に鋼製翼１３ａ，１３ｂを固着したものである。

図１４の例は、図１３の例において、両鋼製翼１３ａ，１３ｂの中心部に形成された穴に、外径が杭体１の内径より小さく、内径がオーガーヘッド２２の外径より大きい円筒部材１４を溶接により取付けて、両鋼製翼１３ａ，１３ｂの安定性を増すようにしたものである。
また、図１５の例は、杭体１の先端部に螺旋状部又は２分割してそれぞれ同方向に傾斜した傾斜部を形成し、杭体１の外周にこの螺旋状部又は傾斜部に沿って螺旋翼１１又は鋼製翼１３ａ，１３ｂを固着したものである。
以上、本発明に係る杭体１に設ける翼１０の例について説明したが、本発明はこれに限定するものではなく、他の形状又は構造に係る翼を杭体に設けてもよい。

［実施の形態６］
図１６は本実施の形態に係る杭体の一例の正面図である。本実施の形態に係る杭体１は、杭体上部１ａの外径を杭体下部１ｂの外径より大きく、かつ翼１０の外径以下に構成し、杭体上部１ａと杭体下部１ｂを短尺のテーパ管１ｃを介して接続したものである。そして、杭体下部１ｂの先端部に、図１３に示すようなほぼ半円状の２枚の鋼製翼を交差させて取付けて翼１０を構成したが、他の構造の翼を設けてもよい。なお、本実施の形態に係る杭の施工方法は、実施の形態１〜４の場合とほぼ同様である。

地震時に杭に作用する水平力が大きい場合や、地表付近の地盤が非常に軟弱な場合、あるいは地震時に液状化を生じるような地盤の場合、杭体上部には大きな曲げモーメントが作用すると共に、水平変位量も大きくなる。このような条件のもとでは、杭体上部の板厚や強度を増すよりも、杭体上部の外径を大きくして剛性を高めた杭（頭部拡大杭）を使用するほうが設計上経済的であることがよく知られている。実際、場所打ちコンクリート杭では頭部拡大杭が多用されている。
しかし、既成杭の分野では過去に何度か試みられたが、十分な実用化は行われていない。その最大の理由は、杭は製造できても、施工時に杭径が変化する部分（拡径部）で大きな貫入抵抗が発生して施工が難しくなるためである。

しかしながら、実施の形態１〜４の施工方法を用いることにより、本実施の形態に係る頭部拡大杭を容易に実用化することができる。なぜならば、杭体１の周囲の土砂は、杭体上部１ａの外径より大きい外径の翼１０により掘削軟化され、かつ圧縮されて土の間隙水圧が上昇しているため、施工中は非常に軟らかい。このため、拡径部においても大きな貫入抵抗を受けないためである。

図１７は本実施の形態に係る杭体の他の例を示す正面図で、杭体上部１ａと杭体下部１ｂとを円形鋼板１ｄを介して接合し、頭部拡大杭１を構成したものである。
発明者らは、先端部に、外径１０００ｍｍの鋼製翼を交差して取付けた外径５０８ｍｍの翼付き鋼管（杭体下部１ｂ）の上端部に、厚さ４０ｍｍ、外径８００ｍｍの円形鋼板１ｄを介して外径８００ｍｍの鋼管（杭体上部１ａ）を接合し、長さ４３ｍのねじ込み杭を製作し、実際の地盤で施工性を調査する試験を行った。
その結果、外径５０８ｍｍの通常の翼付きねじ込み杭の施工能率とほとんど同じ能率で施工できることを確認した。

図１８に示す杭体１は、杭体１の内壁面に曲げ加工した鉄筋や山形鋼などを溶接等により取付けて、凸部３を設けたもので、これにより、土砂と硬化性流動物との混合物の杭体１の内面への付着力を高め、先端支持力をより確実にしたものである。
この凸部３を設ける範囲は、杭体１の先端部から杭体１の外径Ｄの１／２から２倍程度の範囲が望ましい。

本発明の実施の形態１を説明するための説明図である。図１の杭体先端部の説明図である。実施の形態１の施工方法の説明図である。実施の形態１の施工方法の説明図である。実施の形態１のモーターと杭体及びオーガーとの連結状態を示す模式図である。本発明の実施の形態２の説明図である。本発明の実施の形態３の説明図である。本発明の実施の形態４の要部の説明図である。実施の形態４の施工結果を示す説明図である。本発明の実施の形態５の要部の斜視図である。図１０の下面図である。実施の形態５の他の例の斜視図である。実施の形態５の他の例の斜視図である。実施の形態５の他の例の説明図である。実施の形態５の他の例の説明図である。本発明の実施の形態６の説明図である。本発明の実施の形態６の他の例の説明図である。杭体の他の例の説明図である。

符号の説明

１杭体
１ａ杭体上部
１ｂ杭体下部
３凸部
１０翼
１１螺旋状翼
１２段差部
１３ａ，１３ｂ鋼製翼
２０オーガー
２１貫通穴
２２オーガーヘッド
２３噴出口
２４スパイラル羽根
３０ベースマシン
３２モーター
３３杭体回転用モーター
３４オーガー回転用モーター
４０硬化材プラント
４２硬化性流動物
５０土砂と硬化性流動物の混合物

Claims

中空の杭体の先端部又は先端部近傍に固着した翼の木ネジとしての作用と、前記杭体の中空部に挿入したオーガーの地盤掘削軟化作用とを利用して、杭打ち機に搭載した杭回転用モーターにより杭体に回転力を与えると共に、前記杭体の杭頭部又はその近傍に配置したオーガー回転用モーターによりオーガーの頭部に回転力を与えて杭を地盤中に回転貫入させる施工方法であって、
前記杭回転用モーターと前記オーガー回転用モーターは、互いに反対方向に回転することができ、前記杭体の先端部が支持層の近傍に達したときは該杭体内にオーガーを挿入してその頭部にオーガー回転用モーターにより該オーガーに回転力を与え、
前記杭体の回転中に支持層にオーガーヘッドから硬化性流動物を噴出し、前記翼とオーガーヘッドの回転により土砂と前記硬化性流動物を撹拌混合し、
所定の深さまで撹拌混合が終了したときは杭体を残置してオーガーを引き抜き、時間の経過とともに軟化した土砂を固化させることを特徴とするねじ込み杭の施工方法。
前記オーガーヘッドの外径が杭先端部の外径より大きく、かつ翼の外径とほぼ同じか又はそれ以下の範囲で拡大できるオーガーを使用することを特徴とする請求項１記載のねじ込み杭の施工方法。
前記杭体の先端部又は先端部近傍の外周に、螺旋状又は複数の平板から構成される翼が固着され、
杭体上部の外径が杭体下部の外径より大きく、かつ前記翼の外径以下に構成され、
請求項１又は２の施工方法により施工されることを特徴とするねじ込み杭の施工方法。