JP4496553B2 - 基礎杭の造成方法及び既製杭 - Google Patents
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Description
この発明は、既製杭を使用した基礎杭の造成方法において、主として、螺旋翼付き既製杭を用いて、従来より高支持力および掘削時の排土低減を実現する基礎杭の造成方法及びこの造成方法に使用する既製杭に関するものである。
従来の杭基礎の造成方法：主として先端支持力が利用されているコンクリート製の既製杭を用いた杭基礎は、その経済性確保のために、主として掘削速度が寄与する施工性がある程度確保され実用化されているが、杭穴造成時に発生する掘削土が土泥として多量に排出されているのが実体であり、性能、経済性を維持しながら環境面からの排土の低減が長年の課題であった。
（１）従来のコンクリート杭の中掘工法
中掘工法では、コンクリート製の円筒形既製杭の中空部に、杭の上方から掘削ヘッド付きロッドを挿通させ、既製杭の下端から突出させた掘削ヘッドを広げ、掘削ロッドを介してそのロッドを回転させて地盤を掘削し、ほぼ杭径寸法の杭穴を形成しながら該杭を漸次下降させ沈設させて、基礎杭を造成していた。従って、比較的掘削し易いあるいは崩落しやすい地盤等には有効であった。
このような中掘工法では、施工性を良くするために（既製杭の沈設速度を早くするために）、掘削土の上方への排出性を良くする必要がある。従って、この杭穴掘削時に、掘削水あるいはエアをロッドを通じて注出させて掘削土を粉砕化し、かつ、ロッドはスパイラル形状として掘削土を押し上げ・搬出し易くしており、杭の押し入れ時に土泥による押し入れ障害が少なくなるように排土性に各種工夫が行われて来ている。
また、中掘用の掘削ロッドは、杭穴内壁への接触可能部分が少ないために、土泥の練り付け用ドラムの装着も難しいため、掘削土を杭穴内壁に練りつけ地盤補強することも難しいため周面摩擦力が不充分となり、かつ掘削土がそのまま掘削量に比例して排出されているので排土量も多い工法となっている。
即ち、環境面から、排土を低減することは既製杭の沈設が困難で施工性が悪くなり一般的には実務上採用できないレベルであった。
中掘工法では、コンクリート製の円筒形既製杭の中空部に、杭の上方から掘削ヘッド付きロッドを挿通させ、既製杭の下端から突出させた掘削ヘッドを広げ、掘削ロッドを介してそのロッドを回転させて地盤を掘削し、ほぼ杭径寸法の杭穴を形成しながら該杭を漸次下降させ沈設させて、基礎杭を造成していた。従って、比較的掘削し易いあるいは崩落しやすい地盤等には有効であった。
このような中掘工法では、施工性を良くするために（既製杭の沈設速度を早くするために）、掘削土の上方への排出性を良くする必要がある。従って、この杭穴掘削時に、掘削水あるいはエアをロッドを通じて注出させて掘削土を粉砕化し、かつ、ロッドはスパイラル形状として掘削土を押し上げ・搬出し易くしており、杭の押し入れ時に土泥による押し入れ障害が少なくなるように排土性に各種工夫が行われて来ている。
また、中掘用の掘削ロッドは、杭穴内壁への接触可能部分が少ないために、土泥の練り付け用ドラムの装着も難しいため、掘削土を杭穴内壁に練りつけ地盤補強することも難しいため周面摩擦力が不充分となり、かつ掘削土がそのまま掘削量に比例して排出されているので排土量も多い工法となっている。
即ち、環境面から、排土を低減することは既製杭の沈設が困難で施工性が悪くなり一般的には実務上採用できないレベルであった。
（２）従来のコンクリート杭の先掘工法
掘削ヘッドと撹拌棒、場合によっては練り付けドラムを装着した掘削ロッドを用いて、掘削ロッドを回転させながら地盤を掘削して、杭の最大外径に見合う杭穴を形成する。途中、掘削性を良くするために水等の掘削水を注水しながら掘削している。また、必要により、掘削土とセメントミルク等の固化材を撹拌混合して所定固化強度のソイルセメント層を形成した後、既製杭を沈設して、基礎杭を造成していた。
中掘り工法に比べ、ロッドに練りつけドラム等が複数装着できるために、掘削土が杭穴内壁に練り付けられ、その内壁が補強され周辺摩擦力はかなり改善され、同時に、掘削土の排出もある程度低減されているが、基本的には掘削土と固化材あるいは水等の混合した土泥が多量に排出されているので、その排土処理の経済性の問題とあわせて環境面から問題であった。
即ち、環境面から、排土を大幅に低減することは、通常の地盤ではコンクリート杭を沈設することが実務上採用できないレベルであった。
また、打撃工法もあるが、衝撃・振動が激しくて住宅地では日常生活が困難なレベルであった。
掘削ヘッドと撹拌棒、場合によっては練り付けドラムを装着した掘削ロッドを用いて、掘削ロッドを回転させながら地盤を掘削して、杭の最大外径に見合う杭穴を形成する。途中、掘削性を良くするために水等の掘削水を注水しながら掘削している。また、必要により、掘削土とセメントミルク等の固化材を撹拌混合して所定固化強度のソイルセメント層を形成した後、既製杭を沈設して、基礎杭を造成していた。
中掘り工法に比べ、ロッドに練りつけドラム等が複数装着できるために、掘削土が杭穴内壁に練り付けられ、その内壁が補強され周辺摩擦力はかなり改善され、同時に、掘削土の排出もある程度低減されているが、基本的には掘削土と固化材あるいは水等の混合した土泥が多量に排出されているので、その排土処理の経済性の問題とあわせて環境面から問題であった。
即ち、環境面から、排土を大幅に低減することは、通常の地盤ではコンクリート杭を沈設することが実務上採用できないレベルであった。
また、打撃工法もあるが、衝撃・振動が激しくて住宅地では日常生活が困難なレベルであった。
（３）螺旋翼付き鋼管杭をねじ込み沈設する杭基礎の施工方法
螺旋翼付き鋼管杭をねじ込み沈設するので、排土が殆どなく環境に優しい工法となっている。一般に、ねじ込み時の地盤からの反力が少ない、即ち地盤強度の良くない軟弱な地盤において有効な工法である。
即ち、ねじ込み強度を向上するには、捻りに耐えなければならず、鋼管の肉厚を厚くする必要が生じ、支持力に必要な厚さと整合せず、必要以上に厚くなるので、軟らかくない地盤では、コンクリート杭に比較して経済的に成り立たなかった。
また、掘削することなく、螺旋翼により杭をねじ込み排土しないので、杭穴軸部の地盤をあまり乱すことなく杭を沈設しているので、螺旋翼を用いてのいわゆる周面摩擦力が効率的に利用できている。
しかし、杭の先端支持力に関しては全く不充分で、コンクリート製杭による杭基礎の先端支持力に比べ約半分となっていること及び、施工地盤が限られていることからも耐荷重の点から用途が限定されており、さらに、鋼管杭がコンクリート杭に比較して高価なことによる経済性の点から用途が限定されていた。
このような中、螺旋翼付きのコンクリート製の既製杭の提案が成されている（特許文献１〜４）。
実公平４−１４５００
特公昭５８−５４２１１
特開平１−９４１１２
特開昭６０−１２３６２０
特公平７−４９６５５
特開２００２−６１１７９
螺旋翼付き鋼管杭をねじ込み沈設するので、排土が殆どなく環境に優しい工法となっている。一般に、ねじ込み時の地盤からの反力が少ない、即ち地盤強度の良くない軟弱な地盤において有効な工法である。
即ち、ねじ込み強度を向上するには、捻りに耐えなければならず、鋼管の肉厚を厚くする必要が生じ、支持力に必要な厚さと整合せず、必要以上に厚くなるので、軟らかくない地盤では、コンクリート杭に比較して経済的に成り立たなかった。
また、掘削することなく、螺旋翼により杭をねじ込み排土しないので、杭穴軸部の地盤をあまり乱すことなく杭を沈設しているので、螺旋翼を用いてのいわゆる周面摩擦力が効率的に利用できている。
しかし、杭の先端支持力に関しては全く不充分で、コンクリート製杭による杭基礎の先端支持力に比べ約半分となっていること及び、施工地盤が限られていることからも耐荷重の点から用途が限定されており、さらに、鋼管杭がコンクリート杭に比較して高価なことによる経済性の点から用途が限定されていた。
このような中、螺旋翼付きのコンクリート製の既製杭の提案が成されている（特許文献１〜４）。
上記各従来技術は、以下のような問題点があった。
（１）特許文献１：実公平４−１４５００
この公報は、大径のらせん状つばを有する先端コンクリート杭の上部に小径コンクリートパイルを連結し、前記先端コンクリート杭に螺旋つば付き推進ケースを掛合して、推進ケースを介して杭に回転力を与え、杭をねじ込みながら沈設し、杭沈設後に推進ケースを抜き取る考案が、開示されている。
この発明では、排土は減少すると記載されているが、先端コンクリート杭のつばがコンクリート製であるため、ねじ込み時の強度が不足しており、施工地盤が柔らかい特定の地盤に限定されており、実務上の効果が不確かであり、更に、杭基礎構造として高耐力（せん断が効率的に伝搬する構造）化ヘの配慮も不足している。
この公報は、大径のらせん状つばを有する先端コンクリート杭の上部に小径コンクリートパイルを連結し、前記先端コンクリート杭に螺旋つば付き推進ケースを掛合して、推進ケースを介して杭に回転力を与え、杭をねじ込みながら沈設し、杭沈設後に推進ケースを抜き取る考案が、開示されている。
この発明では、排土は減少すると記載されているが、先端コンクリート杭のつばがコンクリート製であるため、ねじ込み時の強度が不足しており、施工地盤が柔らかい特定の地盤に限定されており、実務上の効果が不確かであり、更に、杭基礎構造として高耐力（せん断が効率的に伝搬する構造）化ヘの配慮も不足している。
（２）特許文献２：特公昭５８−５４２１１
この公報に記載の発明は、らせん状つば部を有するコンクリート杭において、らせん状つばの形状およびコンクリート杭の強度などを工夫してねじり込みによる杭の貫入性を改善している。
この発明では、杭貫入時に、コンクリート製のらせん状つばの上下面の角度を調整してねじりのトルクを調整して、杭の貫人性と掘削土の排土性を改良しているとしているが、強度の低いコンクリート製の杭では多少改良しても施工可能な地盤が限られており、さらに杭基礎構造として耐荷重の増強（せん断が効率的に伝搬する構造）への配慮も不足している。
この公報に記載の発明は、らせん状つば部を有するコンクリート杭において、らせん状つばの形状およびコンクリート杭の強度などを工夫してねじり込みによる杭の貫入性を改善している。
この発明では、杭貫入時に、コンクリート製のらせん状つばの上下面の角度を調整してねじりのトルクを調整して、杭の貫人性と掘削土の排土性を改良しているとしているが、強度の低いコンクリート製の杭では多少改良しても施工可能な地盤が限られており、さらに杭基礎構造として耐荷重の増強（せん断が効率的に伝搬する構造）への配慮も不足している。
（３）特許文献３：特開平１−９４１１２
この公報に記載の発明は、杭先端内壁にねじ状突起を形成した鋼管杭の中空部に、スパイラルオーガーを挿入し、杭の先端部を掘削しながら杭を圧入し、先端が支持層部に到達したならば杭をねじ込み貫入し、最後に打撃して杭を固定させ先端支持力を確保している。
この発明では、杭先端内壁のねじ状突起及びスパイラルオーガーを排土に利用しているので、掘削土の押し上げが容易となり杭の貫入速度は改善されており、支持力もかなり得られていると記載されているが、掘削土の排出は従来通り多量であり、耐荷重の増強に関しても杭基礎構造としての記載がなく配慮（せん断が効率的に伝搬する構造）が不足している。
この公報に記載の発明は、杭先端内壁にねじ状突起を形成した鋼管杭の中空部に、スパイラルオーガーを挿入し、杭の先端部を掘削しながら杭を圧入し、先端が支持層部に到達したならば杭をねじ込み貫入し、最後に打撃して杭を固定させ先端支持力を確保している。
この発明では、杭先端内壁のねじ状突起及びスパイラルオーガーを排土に利用しているので、掘削土の押し上げが容易となり杭の貫入速度は改善されており、支持力もかなり得られていると記載されているが、掘削土の排出は従来通り多量であり、耐荷重の増強に関しても杭基礎構造としての記載がなく配慮（せん断が効率的に伝搬する構造）が不足している。
（４）特許文献４：特開昭６０−１２３６２０
この公報では、杭先端に、らせん形ブレイドを設けた鋼管コンクリート複合杭の中央部に、角形の嵌合孔を形成し、角形ブロックの回転シャフトを挿入して回転力を与えながら杭の沈設をする工法が開示されている。
この発明では、らせん形ブレイド等杭の外殻材が鋼材であるので、回転押し込み時の強度に対して、らせん形ブレイド自身の強度は充分であるが、回転シヤフトと該ブレイド間に介在させているコンクリート部（ねじり強度の小さい）にねじり強度が作用しているために、施工地盤が柔らかい特定の土質に限られ、更に上載荷重が限られている。
更に、各種杭材で適用可能としてあるが、継ぎ杭の場合には各継ぎ杭に同様な回転力を与える嵌合部を形成する必要があり、沈設長に限度がある。また、耐荷重の増強に対しても基礎杭構造として配慮（せん断が効率的に伝搬する構造）が不足している。
この公報では、杭先端に、らせん形ブレイドを設けた鋼管コンクリート複合杭の中央部に、角形の嵌合孔を形成し、角形ブロックの回転シャフトを挿入して回転力を与えながら杭の沈設をする工法が開示されている。
この発明では、らせん形ブレイド等杭の外殻材が鋼材であるので、回転押し込み時の強度に対して、らせん形ブレイド自身の強度は充分であるが、回転シヤフトと該ブレイド間に介在させているコンクリート部（ねじり強度の小さい）にねじり強度が作用しているために、施工地盤が柔らかい特定の土質に限られ、更に上載荷重が限られている。
更に、各種杭材で適用可能としてあるが、継ぎ杭の場合には各継ぎ杭に同様な回転力を与える嵌合部を形成する必要があり、沈設長に限度がある。また、耐荷重の増強に対しても基礎杭構造として配慮（せん断が効率的に伝搬する構造）が不足している。
（５）特許文献５：特公平７−４９６５５
この公報には、螺旋翼付き推進パイルの基盤部に、中空パイルの端部を嵌合した遊動環を固定し、該遊動環と中空パイルの端板とを熔接接合した基礎杭の発明が記載されている。
基礎杭は、推進パイルの螺旋翼の推進作用で沈設するので、上部に連結された中空パイルにはねじりモーメントは作用せず保護されるが、先端に位置する推進パイルはコンクリート部にねじりモーメントが作用し、強度が不足しており施工範囲（施工地盤および上載荷重等）が限られる。また、耐荷重の増強に関しても基礎杭構造として配慮（せん断が効率的に伝搬する構造）が不足している。
この公報には、螺旋翼付き推進パイルの基盤部に、中空パイルの端部を嵌合した遊動環を固定し、該遊動環と中空パイルの端板とを熔接接合した基礎杭の発明が記載されている。
基礎杭は、推進パイルの螺旋翼の推進作用で沈設するので、上部に連結された中空パイルにはねじりモーメントは作用せず保護されるが、先端に位置する推進パイルはコンクリート部にねじりモーメントが作用し、強度が不足しており施工範囲（施工地盤および上載荷重等）が限られる。また、耐荷重の増強に関しても基礎杭構造として配慮（せん断が効率的に伝搬する構造）が不足している。
（６）特許文献６：特開２００２−６１１７９
この公報に記載の発明では、螺旋翼付き杭の中空部を挿通した中掘り用掘削ヘッドで地盤を掘削しながら貫入させ、杭先端部の支持層では、掘削ヘッドで杭の下端を閉栓すると共に、更にねじ込み、掘削ロッドを掘削ヘッド部から分離し、該掘削ヘッド部を残置して支持力高めている。
この発明では、中空杭は下開端で従来の中掘り方式であるので容易に貫入でき、先端支持力に関しては、杭先端の地盤に掘削ヘッドが押し込みされ、通常の螺旋翼付き杭より高い支持力が期待されるが、掘削ヘッドを残置するので経済的にロスがあることおよび、効果が記載されていないが多量の掘削土の排出が見込まれ、さらに、耐荷重の増強に関する基礎杭構造としての配慮（せん断が効率的に伝搬する構造）が不足している。
この公報に記載の発明では、螺旋翼付き杭の中空部を挿通した中掘り用掘削ヘッドで地盤を掘削しながら貫入させ、杭先端部の支持層では、掘削ヘッドで杭の下端を閉栓すると共に、更にねじ込み、掘削ロッドを掘削ヘッド部から分離し、該掘削ヘッド部を残置して支持力高めている。
この発明では、中空杭は下開端で従来の中掘り方式であるので容易に貫入でき、先端支持力に関しては、杭先端の地盤に掘削ヘッドが押し込みされ、通常の螺旋翼付き杭より高い支持力が期待されるが、掘削ヘッドを残置するので経済的にロスがあることおよび、効果が記載されていないが多量の掘削土の排出が見込まれ、さらに、耐荷重の増強に関する基礎杭構造としての配慮（せん断が効率的に伝搬する構造）が不足している。
以上、（１）〜（６）のように、螺旋翼付きコンクリート杭等においては、ねじ込みに各種提案がなされているが、各種強度の施工地盤で、螺旋付翼をねじ込むときに必要な杭全体の耐力が不足しており、かつ、螺旋翼面で、効率的な支持が得られていないので、低排土と経済性が両立する工法となっていないのが実情であった。
然るにこの発明では、外側を鋼管で被覆したコンクリート製の杭本体の下端部外周に螺旋羽根を形成して既製杭を構成し、掘削液を使用せずに杭穴を掘削し、あるいはほぐした地盤とすると共に、螺旋羽根で杭穴の周辺地盤にねじ込みながら既製杭を埋設するので、前記各問題点を解決した。
即ち、この方法の発明は、
(1) 外側を鋼管で被覆したコンクリート製の杭本体の下端部外周に螺旋羽根を形成して既製杭を構成する。
(2) 下端部に掘削刃を形成したヘッド本体に、先端に掘削刃を形成した掘削腕を揺動自在に取り付けて掘削ヘッドを構成し、該掘削ヘッドを、排土手段を形成していない掘削ロッドの先端に取り付ける。
(3) 前記既製杭の中空部を、排土手段を形成していない掘削ロッドを貫通し、該掘削ロッドの掘削ヘッドを前記既製杭の下端から突出させる。
(4) 前記掘削ヘッドを正回転して、前記掘削腕を一側に揺動して、地盤強度に対応して前記既製杭のねじ込みが可能となる径で、掘削液を使用せず、かつ排土をせずに杭穴を掘削しながら、前記掘削ヘッドでほぐされた掘削土を杭穴内に留めながら、ほぐした地盤を形成する。これと同時に又は交互に、前記既製杭を回転して、前記螺旋羽根で地盤にねじ込みながら前記既製杭を地盤に貫入する。
(5) 前記掘削ヘッドが支持地盤に達したならば、前記掘削ロッドを逆回転して、掘削腕を他側に揺動させて、前記掘削ヘッドで所定の支持地盤に拡大根固め部を形成したならば、前記掘削ヘッドを収容して、前記既製杭の中空部を通って、地上に引き上げると共に、前記根固め部内に前記螺旋羽根が位置するように、前記既製杭を埋設して、基礎杭を造成する。
(6) 以上のようにして、既製杭を埋設することを特徴とする基礎杭の造成方法である。
(1) 外側を鋼管で被覆したコンクリート製の杭本体の下端部外周に螺旋羽根を形成して既製杭を構成する。
(2) 下端部に掘削刃を形成したヘッド本体に、先端に掘削刃を形成した掘削腕を揺動自在に取り付けて掘削ヘッドを構成し、該掘削ヘッドを、排土手段を形成していない掘削ロッドの先端に取り付ける。
(3) 前記既製杭の中空部を、排土手段を形成していない掘削ロッドを貫通し、該掘削ロッドの掘削ヘッドを前記既製杭の下端から突出させる。
(4) 前記掘削ヘッドを正回転して、前記掘削腕を一側に揺動して、地盤強度に対応して前記既製杭のねじ込みが可能となる径で、掘削液を使用せず、かつ排土をせずに杭穴を掘削しながら、前記掘削ヘッドでほぐされた掘削土を杭穴内に留めながら、ほぐした地盤を形成する。これと同時に又は交互に、前記既製杭を回転して、前記螺旋羽根で地盤にねじ込みながら前記既製杭を地盤に貫入する。
(5) 前記掘削ヘッドが支持地盤に達したならば、前記掘削ロッドを逆回転して、掘削腕を他側に揺動させて、前記掘削ヘッドで所定の支持地盤に拡大根固め部を形成したならば、前記掘削ヘッドを収容して、前記既製杭の中空部を通って、地上に引き上げると共に、前記根固め部内に前記螺旋羽根が位置するように、前記既製杭を埋設して、基礎杭を造成する。
(6) 以上のようにして、既製杭を埋設することを特徴とする基礎杭の造成方法である。
また、他の方法の発明は、
(1) 外側を鋼管で被覆したコンクリート製の杭本体の下端部外周に螺旋羽根を形成して、既製杭を構成する。
(2) 下端部に掘削刃を形成したヘッド本体に、先端に掘削刃を形成した掘削腕を揺動自在に取り付けて掘削ヘッドを構成し、該掘削ヘッドを、排土手段を形成していない掘削ロッドの先端に取り付ける。
(3) 前記掘削ロッドを正回転して、前記掘削腕を一側に揺動して、前記掘削ロッドの先端の掘削ヘッドで、地盤強度に対応して前記既製杭のねじ込みが可能となる径で、掘削液を使用せずに、かつ排土をせずに、地盤を掘削しながら地盤をほぐして、前記掘削ヘッドでほぐされた掘削土を杭穴内に留めながら、所定の支持地盤に拡大根固め部を有する杭穴を形成する。前記拡大根固め部は、前記掘削ロッドを逆回転して、前記掘削腕を他側に揺動させて掘削する。
(4) 前記杭穴内に、前記既製杭を回転しつつ、前記螺旋羽根で、杭穴壁周辺の地盤にねじ込みながら貫入し、前記螺旋羽根が前記根固め部内に位置するように、前記既製杭を埋設して、基礎杭を造成する。
(5) 以上のようにして、既製杭を埋設することを特徴とする基礎杭の造成方法である。
(1) 外側を鋼管で被覆したコンクリート製の杭本体の下端部外周に螺旋羽根を形成して、既製杭を構成する。
(2) 下端部に掘削刃を形成したヘッド本体に、先端に掘削刃を形成した掘削腕を揺動自在に取り付けて掘削ヘッドを構成し、該掘削ヘッドを、排土手段を形成していない掘削ロッドの先端に取り付ける。
(3) 前記掘削ロッドを正回転して、前記掘削腕を一側に揺動して、前記掘削ロッドの先端の掘削ヘッドで、地盤強度に対応して前記既製杭のねじ込みが可能となる径で、掘削液を使用せずに、かつ排土をせずに、地盤を掘削しながら地盤をほぐして、前記掘削ヘッドでほぐされた掘削土を杭穴内に留めながら、所定の支持地盤に拡大根固め部を有する杭穴を形成する。前記拡大根固め部は、前記掘削ロッドを逆回転して、前記掘削腕を他側に揺動させて掘削する。
(4) 前記杭穴内に、前記既製杭を回転しつつ、前記螺旋羽根で、杭穴壁周辺の地盤にねじ込みながら貫入し、前記螺旋羽根が前記根固め部内に位置するように、前記既製杭を埋設して、基礎杭を造成する。
(5) 以上のようにして、既製杭を埋設することを特徴とする基礎杭の造成方法である。
前記方法の発明において、掘削ヘッドで、螺旋羽根の外径と同等又はより大径の拡大根固め部を掘削し、該拡大根固め部内に形成するソイルセメント層内に、既製杭の螺旋羽根を位置させる基礎杭の造成方法である。また、掘削ヘッドで、杭本体の外径と同等又は大径で掘削しつつ、杭穴又はほぐした地盤を形成する基礎杭の造成方法である。また、外側を鋼管で被覆したコンクリート製の杭本体の下端部外周に螺旋羽根を形成して構成した既製杭を下杭として、他のコンクリート杭を上杭として、埋設する対象の既製杭を構成し、上杭を被覆したケーシングの下端部を前記下杭に係止し、該ケーシングの上端部を回転して、前記下杭を回転させる基礎杭の造成方法である。
また、既製杭の発明は、外側を鋼管で被覆したコンクリート製の杭本体で、下端部外周に螺旋羽根を形成し、前記杭本体の下端部に、半周分の半ドーナッツ状の螺旋羽根片の２つを、回転対称な位置に螺旋状に固定して螺旋羽根とし、該螺旋羽根の下端に掘削突片を突設し、前記杭本体で前記螺旋羽根の上方に、前記螺旋羽根の径より小径の補助螺旋羽根を形成したことを特徴とする既製杭である。
また、前記において、杭本体の下端を塞ぐと共に、該杭本体の下端に、掘削手段を突設したことを特徴とする既製杭である。更に、杭本体で、螺旋羽根の上方に、補助螺旋羽根より小径の螺旋条を形成した既製杭である。
前記における「ほぐした地盤」は、杭穴壁が明確には形成されず、崩された杭穴内に、ほぐされた掘削土が詰まったような状態となっている。
(1) この発明では、既製杭の螺旋羽根を杭穴の根固め部内の所定深度に位置するように、既製杭を埋設して基礎杭を構成するので、大径の螺旋羽根を有する既製杭で、螺旋羽根の上下面を支持力として利用でき、基礎杭の鉛直支持力を増強することができる効果がある。従来使用される螺旋羽根付きの既製杭に比して、螺旋羽根の使用面積当りで従来の約２倍の支持力が得ることができる。
また、引抜き力に関しても。同様な効果が得られる。
また、引抜き力に関しても。同様な効果が得られる。
(2) コンクリート体を有する既製杭で、排土手段を有さない掘削ロッドを使用して、杭穴を掘削するので、コンクリート杭において、前記の高い支持力を維持しながら掘削土の排出を大幅に削減できる。セメントミルクを注入して、根固め部にセメントミルク層を形成する場合であっても、排土量は、注入したセメントミルクに相当する分量に留めることができる。
(3) 先行して、杭埋設地盤をほぐして、螺旋羽根付きのコンクリート体を有する既製杭を埋設するので、従来の２倍の高い支持力を維持しながら、螺旋羽根付きのコンクリート体を有する既製杭を、特定な軟弱な地盤に限定されることなく、通常の地盤で埋設して基礎杭を構成できる効果がある。また、この場合、通常の実用的な掘削速度で無排土の既製杭の貫入を実現できる。
(4) 杭穴軸部の掘削径を大きく（例えば、根固め部の最大径程度まで）形成することにより、螺旋羽根付きの既製杭のねじ込む際に、生じるねじりを小さく制御できるので、外郭鋼管や螺旋羽根の厚さを薄くするなど、既製杭のねじ込み強度に限定されることなく、施工地盤に必要とされる支持力に応じて既製杭の設計をすることができる。従って、施工地盤に限定されることなく、本発明を適用でき、経済的にも合致させることができる。
(5) また、杭穴軸部の地盤が良くない場合には、その軸部地盤のみを地盤改良して、安定かつ所定の高い支持力を得ることもできる。
(6) 施工地盤の強度によっては、掘削刃による軸部掘削径（地盤をほぐす範囲）を既製杭の杭径より小さくして、軸部の周辺部摩擦抵抗を有効に利用することもできる。
(1) コンクリート体２の外側を外郭鋼管４で被覆した杭本体１の下端部外周に螺旋羽根８、補助螺旋羽根１２を形成して既製杭１６を構成する（図２）。既製杭１６の中空部３は上下に開放している。
(2) 既製杭１６の中空部３を、排土手段を形成していないロッド本体１９の先端に掘削ヘッド２０を連結してなる掘削ロッド１８を貫通し、掘削ヘッド２０を既製杭１６の下端から突出させる（図４（ａ））。
(3) 掘削ヘッド２０を回転して、杭本体より若干大径のＤ２１の杭穴軸部２４を、掘削液を使用せず、かつ、排土をせずに掘削し地盤をほぐしていく（図４（ｂ））。これと同時に又は交互に、既製杭１６を回転しながら押し込め、螺旋羽根８で地盤にねじ込みながら既製杭１６を地盤に貫入する（図４（ｂ））。
(4) 掘削ヘッド２０で所定の支持地盤に径Ｄ２２の拡大根固め部２５を形成する（図４（ｃ））。
(5) 掘削ヘッド２０の下端部から拡大根固め部２５内の掘削土内に、セメントミルクを注入して、撹拌混合してソイルセメント層２６を形成した後、掘削ヘッド２０を既製杭１６の中空部３を通って、地上に引き上げる。ソイルセメント層２６を形成した後に、拡大根固め部２５のソイルセメント層２６内に螺旋羽根８、補助螺旋羽根１２が位置するように、既製杭をねじ込み埋設して、基礎杭２８を造成する（図４（ｄ）（ｅ））。
(6) この基礎杭２８は、掘削ヘッド２０の掘削径Ｄ２１を調節することにより、この既製杭１６に生じるねじりを小さくすることができるので、求められる基礎杭の支持力に応じて厚さを設定でき、外郭鋼管４の厚さ等を薄くすることができる。つまり、この基礎杭では、掘削ヘッド２０が掘削する掘削径Ｄ２１を調節することにより、地盤のほぐし具合、即ち既製杭１６に生じるねじり力を制御するので、汎用の鋼管を使用して既製杭１６を製造できる。尚、この厚さは、既製杭の外径、螺旋羽根の外径等により多少異なる。
(2) 既製杭１６の中空部３を、排土手段を形成していないロッド本体１９の先端に掘削ヘッド２０を連結してなる掘削ロッド１８を貫通し、掘削ヘッド２０を既製杭１６の下端から突出させる（図４（ａ））。
(3) 掘削ヘッド２０を回転して、杭本体より若干大径のＤ２１の杭穴軸部２４を、掘削液を使用せず、かつ、排土をせずに掘削し地盤をほぐしていく（図４（ｂ））。これと同時に又は交互に、既製杭１６を回転しながら押し込め、螺旋羽根８で地盤にねじ込みながら既製杭１６を地盤に貫入する（図４（ｂ））。
(4) 掘削ヘッド２０で所定の支持地盤に径Ｄ２２の拡大根固め部２５を形成する（図４（ｃ））。
(5) 掘削ヘッド２０の下端部から拡大根固め部２５内の掘削土内に、セメントミルクを注入して、撹拌混合してソイルセメント層２６を形成した後、掘削ヘッド２０を既製杭１６の中空部３を通って、地上に引き上げる。ソイルセメント層２６を形成した後に、拡大根固め部２５のソイルセメント層２６内に螺旋羽根８、補助螺旋羽根１２が位置するように、既製杭をねじ込み埋設して、基礎杭２８を造成する（図４（ｄ）（ｅ））。
(6) この基礎杭２８は、掘削ヘッド２０の掘削径Ｄ２１を調節することにより、この既製杭１６に生じるねじりを小さくすることができるので、求められる基礎杭の支持力に応じて厚さを設定でき、外郭鋼管４の厚さ等を薄くすることができる。つまり、この基礎杭では、掘削ヘッド２０が掘削する掘削径Ｄ２１を調節することにより、地盤のほぐし具合、即ち既製杭１６に生じるねじり力を制御するので、汎用の鋼管を使用して既製杭１６を製造できる。尚、この厚さは、既製杭の外径、螺旋羽根の外径等により多少異なる。
図１、図２、図５に基づきこの発明の基礎杭の実施例を説明する。
［Ａ］基礎杭の構成
中空部３を有するコンクリート体２の外周を、外径Ｄ１１、厚さｔ１１、長さＬ１１の外郭鋼管４で被覆して、杭本体１を形成する。
杭本体１の下端１ａ、即ち端板７の下面に、掘削羽根（掘削手段）６、６が突設されている。掘削羽根６は、杭本体１の中心軸部分が高い三角形状の板片を等間隔に３枚配置して形成されている。また、ここで、端板７には、中空部７ａが形成されており、コンクリート体２の中空部３と連通している。
杭本体１の下端部外周に、ドーナツ状の半周分の螺旋羽根片９の２つを、同一の回転方向で回転対称の位置に（位相を１８０°ずらした位置に。あるいは直線対称な位置に。いずれも同じ等価な構造である）固着して、螺旋羽根８を構成する。螺旋羽根片９は、外径Ｄ１２で、厚さｔ１２の鋼板からなり、上端９ｂから下端９ａまでの距離Ｌ１２となるように、螺旋状に捻って固着されている。また、螺旋羽根８の下端９ａは、杭本体１の下端１ａより若干下方に突出し、下端部に掘削用の掘削突片１０、１０が突設されている。掘削突片１０、１０は、掘削羽根８の下方をもれなく掘削できるように、平面視で、位置を違えて配置されている（図１（ｃ））。
杭本体１の下端部外周で、螺旋羽根８の上方に、外径Ｄ１４、厚さｔ１４のドーナツ状の１周分の鋼板を螺旋状に捻って固着し、補助螺旋羽根１２を構成する。補助螺旋羽根１２は、ねじ込み時の土圧抵抗の少ない螺旋状（スパイラル形状）がねじ込み時の杭のねじり込み力を低減できるので望ましい。また、補助螺旋羽根１２の上端から下端までの長さＬ１４で形成されている。また、螺旋羽根８と補助螺旋羽根１２の間隔はＬ１３で形成されている。通常間隔Ｌ１３は、ねじ込み効率や根固め層内でのせん断力の伝搬の確実性等を考慮すれば、杭径Ｄ１１程度可能ならばそれ以上とするのが好ましいが、要は作用する荷重に耐え得るソイルセメントの固化した拡底根固め部自体の圧縮強度を満たす範囲で調節すれば良い。
以上のようにして、既製杭を構成する（図１）。
［Ｂ］他の実施例
(1) 前記実施例において、おいて、杭本体１の外周部で、補助螺旋羽根１２の上方に、異形鉄筋１４を螺旋状に巻き付け固着することもできる（図１鎖線図示）。
(2) また、前記実施例において、中空部３を塞ぐように、端板７に蓋５を固定して、蓋５の下面に掘削羽根６、６を固定することもできる（図１（ｄ））。また、地盤強度により、掘削羽根６、６を省略することもできる（図示していない）。
(3) また、前記実施例において、中掘工法に使用する場合には、掘削羽根６を取り外して、かつ蓋５を使用せず、中空部３を上下に開放して、既製杭１６を構成する（図２）。
(4) また、前記実施例において、杭本体１を少なくとも螺旋羽根８及び補助螺旋羽根１２を含む長さＬ０として（図１（ａ））、既製杭１７を構成することもできる（図５（ｂ））。この場合、既製杭１７の上方に、他の各種のコンクリート杭３１（鋼管被覆コンクリート杭、コンクリート杭）を連結して、使用する（図５（ｂ））。
(5) また、前記実施例において、補助螺旋羽根１２も螺旋羽根８と同様に、２枚の半周分のドーナッツ状の鋼板を使用して、同一の回転方向で回転対称の位置に（位相を１８０°ずらした位置に。または直線対称な位置に。いずれも同じ等価な構造である）配置して、構成することもできる（図示していない）。これにより、支持力を補強できると共に、既製杭のねじ込み性が更に良くなり、螺旋羽根８のねじ込み耐力も低減できる。
(6) また、前記実施例において、補助螺旋羽根１２を省略することもできる。また、螺旋羽根８は、下端部に少なくとも１つ形成されていれば良く、逆に、杭本体１の全長に亘り複数個追加して設けることもできる（図示していない）。即ち、ソイルセメントとの付着強度、せん断耐力を考慮して、所要支持力に適合させるべく適宜形成する。
(7) また、前記実施例において、螺旋羽根８は、ドーナツ状の半周分の螺旋羽根片９の２つを使用したので、既製杭１５（１６）を地盤にねじ込み易いので好ましいが、地盤強度によっては、補助螺旋羽根１２と同様に、ドーナツ状の１周分の鋼板を螺旋状に捻って構成することもできる（図示していない）。
図２〜図５に基づき、上記実施例１の下端を開放した既製杭１６を使用し、中掘工法による基礎杭２８の造成方法を説明する。
［Ａ］掘削ロッド１８の構成
使用する掘削ロッド１８は、排土用のスパイラルを形成していないストレート状のロッド本体１９の下端部に、掘削ヘッド２０を取り付けて構成する（図３）。掘削ヘッド２０は、下端部に掘削刃２１ａ、２１ａを形成したヘッド本体２１に、先端に掘削刃２２ａ、２２ａを形成した掘削腕２２、２２の基端部を揺動自在に取り付けて構成する。
尚、掘削ロッド１８は、土質が悪く砕け難い施工地盤の場合には、ロッド本体１９の中間部に撹拌棒等を突設して、掘削ヘッド２０による地盤のほぐしを補助することもできる。
掘削腕２２は、一側に揺動して（図３）、通常の杭穴軸部径に対応した掘削ができ、他側に揺動して杭穴の拡底部に対応した拡大掘削ができ、揺動せずに下方に垂れた状態で、既製杭の中空部を通過できるようになっている。
ここで、掘削ヘッド２０の掘削径Ｄ２１は、既製杭を押し込む際に生じるねじり力を、使用する既製杭１６が保有するねじり耐力に適合するように調節している。
［Ｂ］基礎杭の造成方法
(1) 掘削ロッド１８を既製杭１６の中空部３を挿通して、既製杭１６の先端１ａから掘削ヘッド２０を突出した状態で、既製杭１６及び掘削ロッド１８を杭打ち機（図示していない）に支持する（図４（ａ））。
次に、掘削ロッド１８を正回転して、外径Ｄ２１の杭穴軸部２４を掘削し地盤をほぐす。同時に、掘削ヘッド２０の上方で、既製杭１６の外郭鋼管４を正回転させて既製杭１６を正回転して、螺旋羽根８で、ねじ込む（図４（ｂ））。この際、大径の螺旋羽根８の上方で、小径の補助螺旋羽根１２を回転させているので、容易に地盤にねじ込みながら、押し固めることができる。
また、この際、掘削ロッド１８のロッド本体１９に排土用のスパイラルが形成されていないので、掘削ヘッド２０でほぐされた掘削土は、地上２９に排出されずに、杭穴内に留まる。
また、ここで、掘削ヘッド２０の上方で、既製杭１６の螺旋羽根８までの間は径Ｄ２１の杭穴軸部２４が形成されるが、螺旋羽根８の上方では、地盤に螺旋羽根８でねじ込まれているので、径Ｄ２１の杭穴壁は崩され、既製杭１６の外周にほぐされた掘削土が押し込まれた状態となっている。
(2) 掘削ヘッド２０が、所定の支持地盤に達したならば、既製杭１６の沈下を停止し、掘削ロッド１８の回転を正回転から逆回転に切り替え、掘削ヘッド２０の掘削腕２２、２２を他側に揺動させて、掘削ヘッド２０で、外径Ｄ２２の拡大根固め部２５を掘削する（図４（ｃ））。掘削ヘッド２０で、掘削しながら、掘削土を撹拌し、更に、掘削ロッド１８の中空部を通して、掘削ヘッド２０から所定固化強度のセメンミルクを吐出し、拡大根固め部２５内に均質なソイルセメント層２６を形成する。
(3) 続いて、掘削ロッド１の回転を一旦止め、掘削腕２２、２２を下方に垂れた状態とし、既製杭１６の中空部３を通して地上２９に引き上げ（図４（ｄ））、回収する。同時に、既製杭１６を回転させて所定固化強度のソイルセメント層２６内に、ねじ込み、螺旋羽根８が、拡大根固め部２５の下端部の所定の位置するまで既製杭１６を沈下させる。
(4) ソイルセメント層２６が固化発現したならば、基礎杭２８の築造が完了する（図４（ｅ））。
前記において、杭穴は全長Ｌ２３で、外径Ｄ２１の杭穴軸部は長さＬ２１、外径Ｄ２２の杭穴拡底部２５は長さＬ２２で形成される（図４（ｅ））。
）。
［Ｃ］他の実施例
(1) 前記実施例において、長さＬ０の杭本体１を使用して構成した既製杭１７を使用して、上部にコンクリート杭（既製杭。外郭鋼管の被覆が無い）３１を連結した場合には、コンクリート杭３１の外側を鋼管（ケーシング）３３で覆い、鋼管３３の下端部３４を既製杭１７の外郭鋼管４と係止して施工する。係止は、例えば、外郭鋼管４の外面に突出した突起３６に鋼管３１の切欠きを係止して行う（図５（ａ））。
即ち、鋼管３３を被覆した既製杭３１、１７の中空部３を掘削ロッド１７を挿通して、前記同様に掘削ヘッド２２で、地盤を崩しながら、鋼管３３を介して、既製杭１７を回転させて、地盤にねじ込みながら沈設する（図５（ａ））。既製杭１７を回転する際には、杭打ち機で、鋼管３３の上端部３４ａを回転させて、既製杭１７に回転推進力を付与して行えば、コンクリート杭３１に構造上、害のある捻りを作用させないので、好ましい。また、更に、Ｌ０が短いので既製杭１７の肉厚ｔ１１も薄くできる。
所定支持地盤まで、既製杭１７を沈設させたならば、鋼管３３を取り外して、地上に回収して（図５（ｂ））、既製杭１７、３１を杭穴内に埋設した基礎杭を構成できる。この場合、鋼管３３は、他の基礎杭造成における既製杭１７に対しても繰り返し使用できる。
この場合、既製杭１７とコンクリート杭３１との連結部を拡大根固め部２５（ソイルセメント層２６）内に位置させて、埋め込むことが望ましい。これにより、連結部の強度を補強することもできる。
(2) また、前記実施例において、支持地盤に比して、杭穴軸部２４の地盤強度が弱い場合には、杭穴軸部２４でも地盤改良することができる（図示していない）。地盤改良は、例えば、各種固化強度のセメントミルクを杭穴軸部内に注入して、行う。ただし、その注入分だけ排土が生じる。
(3) また、前記実施例において、掘削ヘッド２０は、薄型で、下方に向けて先細となるヘッド本体２１に、薄型でかつ下方に向けてのヘッド本体２１に沿って内側に屈曲され下端部で更に外側に向けて屈曲して外側に向けた掘削刃２２ａが突設されている（図示していない。図６同様）。従って、掘削時に掘削効率が良く、引き上げ時にも掘削土の抵抗を受け難い形状となっているが、図６の形状構造の掘削ヘッド４０を使用すれば、更に、掘削効率を高めて、実施例３に記載の諸効果を得られる。
また、掘削ヘッド２０、４０を使用することが望ましいが、他の構造の中掘用の掘削ヘッドを使用することもできる（図示していない）。
次に、図１、図６、図７に基づき、先掘工法に適用した場合について、説明する。
［Ａ］掘削ロッド３８の構成
この発明の実施例に使用する掘削ロッド３８も実施例２と同様に、スパイラルその他の排土を促進する手段や練り付け手段、撹拌手段を取り付けていないストレート状のロッド本体３９の下端に掘削ヘッド４０を取り付けて構成する（図６（ａ）（ｂ））。
掘削ヘッド４０は、下端部に固定した掘削刃２１ａ、２１ａを形成し、ロッド本体３９に接合できるヘッド本体２１に、先端に掘削刃２２ａ、２２ａを形成した掘削腕２２、２２の基端部を揺動自在に取り付けて構成する。
ヘッド本体２１には、正回転時に掘削腕２２の揺動の最大振幅を規制して、杭穴の軸部掘削径Ｄ２１を規定するストッパー４１、４１、また、逆回転時に掘削腕２２の揺動の最大振幅を規制して、杭穴の拡底部径Ｄ２２を規定するストッパー４２、４２が夫々取り付けられている。また、逆回転時に掘削腕２２の裏面と係合して、掘削腕２２の揺動の最大振幅を維持する為のストッパー４３も取り付けられている（図６（ｂ）（ｃ））。
ここで、軸部掘削径Ｄ２１は、既製杭１５が押し込み時に生じるねじり込み力が、既製杭１５が保有するねじり耐力に適合するように調節されている。
尚、掘削ロッド３８は、実施例２と同様に、土質が悪く砕け難い施工地盤の場合には、ロッド本体３９の中間部に撹拌棒等を突設して、掘削ヘッド４０による地盤のほぐしを補助することもできる。
以上のようにして、掘削ロッド３８を構成する（図６）。
この掘削ヘッド４０では、ヘッド本体２１が、平面視で板状の直方体形状となっておりかつ下方向けて先細に形成されている（図６（ａ）（ｂ）（ｃ））。また、掘削腕２２、２２も薄い形状であり、ヘッド本体２１に沿って、下方に向けて内側に屈曲されており、下端部で外側に向けて更に屈曲され、外側に向けた掘削刃２２ａ、２２ａが取付けられている（図６（ｂ））。
従って、掘削ヘッド４０では掘削時には、掘削刃２２ａ、２２ａ周辺の掘削土は、直上には揚上されるので、掘削刃２１ａ、２２ａの押し上げ抵抗を軽減して掘削速度を向上させることができる。よって、掘削効率が良い。また、掘削径Ｄ２１に比して、掘削ヘッド４０が占める横断面積が小さいので（図６（ｄ））、引き上げる際に、杭穴内に存在する掘削土の抵抗を受け難いので、引き上げが容易である。ここで、掘削ヘッド４０の横断面積が、掘削横断面の６０％以下であることが必要であり、３分の１以下が望ましい。この掘削ヘッド４０を使用することにより、総体として、掘削土を排土することなく、施工地盤を掘削してほぐし易く、掘削ヘッド４０が容易に引き抜きできる経済的な工法としての本発明の実施に好適である。
［Ｂ］基礎杭２８の造成方法
(1) 掘削ロッド３８を所定位置に支持して、正回転して、掘削腕２２を一側に揺動して（図６（ｃ）（ｄ）鎖線図示２２Ａ）、押し込み、径Ｄ２１、長さＬ２１の杭穴軸部２４を掘削する（図７（ａ））。この際、掘削水を使用せず、排土をしない。
(2) 掘削ヘッド４０が、所定の支持地盤に達したならば、沈下を停止し、掘削ロッド４０の回転を正回転から逆回転に切り替え、掘削腕２２を他側に揺動して（図６（ｃ）（ｄ）鎖線図示２２Ｂ）、径Ｄ２２、長さＬ２２の杭穴拡底部２５を掘削する。
続いて、掘削ロッド３８の中空部を通して、掘削ヘッド４０から所定固化強度のセメンミルクを吐出し、拡大根固め部２５内に均質なソイルセメント層２６を形成し（図７（ｂ））、掘削ロッド３８を地上２９に引き上げる。
この際、地上２９に排土をしていないので、杭穴軸部２４内は、空洞が形成されておらず、ほぐされた掘削土が詰まった状態になっている。
(3) 続いて、下端に掘削羽根６、６を突出させた既製杭１５を使用して（図１（ａ）〜（ｃ））、杭穴内に既製杭１５を回転しながら、螺旋羽根８で、杭穴壁の地盤にねじ込みつつ、下降する。螺旋羽根８、補助螺旋羽根１２をソイルセメント層２６の所定位置に位置させ、保持する。
ソイルセメント層２６が固化発現したならば、基礎杭２８を構成する（図７（ｃ））。
［Ｃ］他の実施例
(1) 前記実施例において、長さＬ０の既製杭１７を使用して、他のコンクリート杭３１を連結して使用する場合には（図５（ｂ）参照）、前記実施例２と同様に、既製杭１７、３１の外側を鋼管３３で被覆して、下端部３４を外郭鋼管４に係止した鋼管３１を回転して行う（図５（ａ）参照）。
この場合、既製杭１７とコンクリート杭３１との連結部を拡大根固め部２５（ソイルセメント層２６）内に位置させて、埋め込むことが望ましい。これにより、連結部の強度を補強することもできる。
(2) また、前記実施例において、掘削ロッド３９（掘削ヘッド４０）を使用したが、例えば、前記実施例２の掘削ロッド２０等他の掘削ロッドを使用することもできる（図示していない）。
(3) また、前記実施例において、既製杭１５を使用したが、底に蓋５を被せた既製杭１５（図１（ｄ））、掘削羽根６、６を省略した既製杭１６（図２）を使用することもできる。
底に蓋５を設けず、中空部３を開放した場合には、掘削土を中空部３に入れることもできるので、必要とするねじ込み力を軽減させることができる。また、底に蓋５を固定して、中空部３を閉塞した構造とした場合には、既製杭１５を埋設した後又は埋設中に、既製杭１５の中空部３に固化強度の高いセメントミルクや生コンクリートを充填することができ、より高強度の基礎杭を構成できる（図示していない）。
(4) また、前記実施例において、拡大根固め部２５を形成したが、軸部径Ｄ２１の根固め部とすることもできる（図示していない）。
(5) また、前記実施例において、撹拌翼４５を取り付けた他の掘削ヘッド４０を使用することもできる（図８）。この掘削ヘッド４０は、撹拌翼４５を除けば、前記図６に記載の掘削ヘッド４０と同一構造である。
即ち、掘削ロッド３８は、ロッド本体３９の下端に掘削ヘッド４０を取り付けて構成する（図８）。
掘削ヘッド４０は、下端部に固定した掘削刃２１ａ、２１ａを形成しロッド本体３９に接合できるヘッド本体２１に、先端に掘削刃２２ａ、２２ａを形成した掘削腕２２、２２の基端部を揺動自在に取り付けて構成する。
ヘッド本体２１は下部に角形状の膨大部４４が形成され、上部と膨大部４４とに撹拌翼４５を取り付けてある。また、ヘッド本体３８には、正回転時に掘削腕２２の揺動の最大振幅を規制して、杭穴の軸部掘削径Ｄ２１を規定するストッパー４１、４１、また、逆回転時に掘削腕２２の揺動の最大振幅を規制して、杭穴の拡底部径Ｄ２２を規定するストッパー４２、４２が夫々取り付けられている。また、逆回転時に掘削腕２２の裏面と係合して、掘削腕２２の揺動の最大振幅を維持する為のストッパー４３も取り付けられている（図８（ｂ）（ｃ））。
以上のようにして、掘削ロッド３３を構成する（図８）。
この掘削ヘッド４０では、ヘッド本体２１が、平面視で板状の直方体形状となっておりかつ下方に向けて先細に形成されている（図８（ａ）（ｂ）（ｃ））。また、掘削腕２２、２２も薄い形状であり、ヘッド本体２１に沿って、下方に向けて内側に屈曲されており、下端部で外側に向けて更に屈曲され、外側に向けた掘削刃２２ａ、２２ａが取付けられている（図８（ｂ））。
従って、掘削ヘッド４０では掘削時には、掘削刃２１ａ、２２ａ周辺の掘削土は、直上に揚上されるので、掘削刃２２ａ、２２ａの押し上げ抵抗を軽減して掘削速度を向上させることができる。掘削土掘削効率が良い。また、掘削径Ｄ２１に比して、掘削ヘッド４０が占める横断面積が小さいので（図８（ｄ））、引き上げる際に、杭穴内に存在するソイルセメントの抵抗を受け難いので、引き上げが容易である。ここで、掘削ヘッド４０の横断面積が、掘削横断面の６０％以下であることが必要であり、３分の１以下が望ましい。
実施例３のいわゆる先掘工法で、既製杭１５を埋設して形成した基礎杭２８について（図７（ｃ））、鉛直載荷試験等を行った。
［Ａ］基礎杭２８の構築
（１）施工地盤性状
既製杭１５の先端部の平均Ｎ値：３０
土質：砂質土
既製杭１５の先端部の平均Ｎ値：３０
土質：砂質土
（２）既製杭１５の仕様
既製杭１５の杭本体１の長さＬ１１＝１５ｍ
既製杭１５の杭本体１の外径Ｄ１１＝６００ｍｍ
既製杭１５の杭本体１の外郭鋼管４の肉厚ｔ１１＝１２ｍｍ
螺旋羽根８の外径Ｄ１２＝１２００ｍｍ
螺旋羽根８の板厚ｔ１２＝４０ｍｍ
螺旋羽根８の上下端９ｂ、９ａ間の長さＬ１２＝２００ｍｍ
補助螺旋羽根１２の外径Ｄ１４＝９００ｍｍ
補助螺旋羽根１２の板厚ｔ１４＝４０ｍｍ
補助螺旋羽根１２の上下端の長さＬ１４＝２００ｍｍ
螺旋羽根８と補助螺旋羽根１２の間隔Ｌ１３＝６００ｍｍ
既製杭１５の杭本体１の長さＬ１１＝１５ｍ
既製杭１５の杭本体１の外径Ｄ１１＝６００ｍｍ
既製杭１５の杭本体１の外郭鋼管４の肉厚ｔ１１＝１２ｍｍ
螺旋羽根８の外径Ｄ１２＝１２００ｍｍ
螺旋羽根８の板厚ｔ１２＝４０ｍｍ
螺旋羽根８の上下端９ｂ、９ａ間の長さＬ１２＝２００ｍｍ
補助螺旋羽根１２の外径Ｄ１４＝９００ｍｍ
補助螺旋羽根１２の板厚ｔ１４＝４０ｍｍ
補助螺旋羽根１２の上下端の長さＬ１４＝２００ｍｍ
螺旋羽根８と補助螺旋羽根１２の間隔Ｌ１３＝６００ｍｍ
（３）杭穴の仕様
杭穴：拡大根固め部あり
軸部２４の掘削経Ｄ２１＝６００＋３０ｍｍ
軸部２４の掘削長Ｌ２１＝１３．５ｍ
拡大根固め部２５の径Ｄ２２＝１２００ｍｍ
拡大根固め部２５の長さＬ２２＝２５００ｍｍ
拡大根固め部２５でのソイルセメント固化強度：２０Ｎ／ｍｍ２
杭穴：拡大根固め部あり
軸部２４の掘削経Ｄ２１＝６００＋３０ｍｍ
軸部２４の掘削長Ｌ２１＝１３．５ｍ
拡大根固め部２５の径Ｄ２２＝１２００ｍｍ
拡大根固め部２５の長さＬ２２＝２５００ｍｍ
拡大根固め部２５でのソイルセメント固化強度：２０Ｎ／ｍｍ２
［Ｂ］試験結果
（１）鉛直載荷試験の結果
長期先端支持力Ｒｐの式で、
Ｒｐ＝α×Ｎｐ×Ａｐ
Ｎｐ：杭先端平均Ｎ値 杭下端より下方Ｄ、上方４Ｄ間の平均値
Ｄ＝既製杭の外径（＝Ｄ１２）
Ａｐ：既製杭の螺旋羽根８を含む断面積（有効利用部分）
において、支持力係数α＝４００ 程度の値が得られた。
長期先端支持力Ｒｐの式で、
Ｒｐ＝α×Ｎｐ×Ａｐ
Ｎｐ：杭先端平均Ｎ値 杭下端より下方Ｄ、上方４Ｄ間の平均値
Ｄ＝既製杭の外径（＝Ｄ１２）
Ａｐ：既製杭の螺旋羽根８を含む断面積（有効利用部分）
において、支持力係数α＝４００ 程度の値が得られた。
（２） 地上２９への排土量は、杭穴の根固め部等に注入したセメントミルクの量程度であった。
（３） 従来の施工速度と同程度で、既製杭の埋設ができた。
１ 杭本体
２ コンクリート体
３ 中空部
４ 外郭鋼管
５ 蓋
６ 掘削羽根（掘削手段）
７ 端板
８ 螺旋羽根
９ 螺旋羽根片
１０ 掘削突片
１２ 補助螺旋羽根
１４ 異形鉄筋（螺旋条）
１５ 既製杭
１６ 既製杭
１７ 既製杭
１８ 掘削ロッド
１９ ロッド本体
２０ 掘削ヘッド
２１ ヘッド本体
２２ 掘削腕
２４ 杭穴軸部
２５ 拡大根固め部
２６ ソイルセメント層
２８ 基礎杭
２９ 地上
３１ コンクリート杭
３３ 鋼管（ケーシング）
３８ 掘削ロッド
３９ ロッド本体
４０ 掘削ヘッド
４１ ストッパー
４２ ストッパー
４３ ストッパー
２ コンクリート体
３ 中空部
４ 外郭鋼管
５ 蓋
６ 掘削羽根（掘削手段）
７ 端板
８ 螺旋羽根
９ 螺旋羽根片
１０ 掘削突片
１２ 補助螺旋羽根
１４ 異形鉄筋（螺旋条）
１５ 既製杭
１６ 既製杭
１７ 既製杭
１８ 掘削ロッド
１９ ロッド本体
２０ 掘削ヘッド
２１ ヘッド本体
２２ 掘削腕
２４ 杭穴軸部
２５ 拡大根固め部
２６ ソイルセメント層
２８ 基礎杭
２９ 地上
３１ コンクリート杭
３３ 鋼管（ケーシング）
３８ 掘削ロッド
３９ ロッド本体
４０ 掘削ヘッド
４１ ストッパー
４２ ストッパー
４３ ストッパー
Claims (8)
- (1) 外側を鋼管で被覆したコンクリート製の杭本体の下端部外周に螺旋羽根を形成して既製杭を構成する。
(2) 下端部に掘削刃を形成したヘッド本体に、先端に掘削刃を形成した掘削腕を揺動自在に取り付けて掘削ヘッドを構成し、該掘削ヘッドを、排土手段を形成していない掘削ロッドの先端に取り付ける。
(3) 前記既製杭の中空部を、排土手段を形成していない掘削ロッドを貫通し、該掘削ロッドの掘削ヘッドを前記既製杭の下端から突出させる。
(4) 前記掘削ヘッドを正回転して、前記掘削腕を一側に揺動して、地盤強度に対応して前記既製杭のねじ込みが可能となる径で、掘削液を使用せず、かつ排土をせずに杭穴を掘削しながら、前記掘削ヘッドでほぐされた掘削土を杭穴内に留めながら、ほぐした地盤を形成する。これと同時に又は交互に、前記既製杭を回転して、前記螺旋羽根で地盤にねじ込みながら前記既製杭を地盤に貫入する。
(5) 前記掘削ヘッドが支持地盤に達したならば、前記掘削ロッドを逆回転して、掘削腕を他側に揺動させて、前記掘削ヘッドで所定の支持地盤に拡大根固め部を形成したならば、前記掘削ヘッドを収容して、前記既製杭の中空部を通って、地上に引き上げると共に、前記根固め部内に前記螺旋羽根が位置するように、前記既製杭を埋設して、基礎杭を造成する。
(6) 以上のようにして、既製杭を埋設することを特徴とする基礎杭の造成方法。 - (1) 外側を鋼管で被覆したコンクリート製の杭本体の下端部外周に螺旋羽根を形成して、既製杭を構成する。
(2) 下端部に掘削刃を形成したヘッド本体に、先端に掘削刃を形成した掘削腕を揺動自在に取り付けて掘削ヘッドを構成し、該掘削ヘッドを、排土手段を形成していない掘削ロッドの先端に取り付ける。
(3) 前記掘削ロッドを正回転して、前記掘削腕を一側に揺動して、前記掘削ロッドの先端の掘削ヘッドで、地盤強度に対応して前記既製杭のねじ込みが可能となる径で、掘削液を使用せずに、かつ排土をせずに、地盤を掘削しながら地盤をほぐして、前記掘削ヘッドでほぐされた掘削土を杭穴内に留めながら、所定の支持地盤に拡大根固め部を有する杭穴を形成する。前記拡大根固め部は、前記掘削ロッドを逆回転して、前記掘削腕を他側に揺動させて掘削する。
(4) 前記杭穴内に、前記既製杭を回転しつつ、前記螺旋羽根で、杭穴壁周辺の地盤にねじ込みながら貫入し、前記螺旋羽根が前記根固め部内に位置するように、前記既製杭を埋設して、基礎杭を造成する。
(5) 以上のようにして、既製杭を埋設することを特徴とする基礎杭の造成方法。
- 掘削ヘッドで、螺旋羽根の外径と同等又はより大径の拡大根固め部を掘削し、該拡大根固め部内に形成するソイルセメント層内に、既製杭の螺旋羽根を位置させる請求項１又は２記載の基礎杭の造成方法。
- 掘削ヘッドで、杭本体の外径と同等又は大径で掘削しつつ、杭穴又はほぐした地盤を形成する請求項１乃至３のいずれか１項に記載の基礎杭の造成方法。
- 外側を鋼管で被覆したコンクリート製の杭本体の下端部外周に螺旋羽根を形成して構成した既製杭を下杭として、他のコンクリート杭を上杭として、埋設する対象の既製杭を構成し、
上杭を被覆したケーシングの下端部を前記下杭に係止し、該ケーシングの上端部を回転して、前記下杭を回転させる請求項１乃至４のいずれか１項に記載の基礎杭の造成方法。 - 外側を鋼管で被覆したコンクリート製の杭本体で、下端部外周に螺旋羽根を形成し、前記杭本体の下端部に、半周分の半ドーナッツ状の螺旋羽根片の２つを、回転対称な位置に螺旋状に固定して螺旋羽根とし、該螺旋羽根の下端に掘削突片を突設し、前記杭本体で前記螺旋羽根の上方に、前記螺旋羽根の径より小径の補助螺旋羽根を形成したことを特徴とする既製杭。
- 杭本体の下端を塞ぐと共に、該杭本体の下端に、掘削手段を突設したことを特徴とする請求項６記載の既製杭。
- 杭本体で、螺旋羽根の上方に、補助螺旋羽根より小径の螺旋条を形成した請求項６記載の既製杭。
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| CN103938624A (zh) * | 2014-04-30 | 2014-07-23 | 杭州小尔科技有限公司 | 梅花形高强度钻孔桩及成形方法 |
| CN104032735A (zh) * | 2014-04-29 | 2014-09-10 | 周兆弟 | 三角形梅花水泥土搅拌桩及成形方法 |
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- 2004-02-17 JP JP2004039553A patent/JP4496553B2/ja not_active Expired - Lifetime
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