JP6462298B2

JP6462298B2 - 基礎杭構造

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Publication number: JP6462298B2
Application number: JP2014203414A
Authority: JP
Inventors: 木谷　好伸; 好伸木谷
Original assignee: Mitani Sekisan Co Ltd
Current assignee: Mitani Sekisan Co Ltd
Priority date: 2014-10-01
Filing date: 2014-10-01
Publication date: 2019-01-30
Anticipated expiration: 2034-10-01
Also published as: JP2016070024A

Description

本発明は、杭穴を掘削して、杭穴内に既製杭を埋設してなる基礎杭を構築する構造であって、とりわけ、根固め部に狭底部を形成したことを特徴とする基礎杭構造に関する。

（１）従来は、できるだけ経済的な穴径で杭穴の軸部を掘削し、支持地盤に対応する根固め部を掘削して、根固め部内に既製杭の下端部を埋設していた。この場合、根固め部の径を軸部より大径（例えば、軸部径の１．４倍）に掘削して、高固化強度のセメントミルクを充填すれば、コンクリート製の既製杭の高強度に対応して、より大きな鉛直支持力を達成できた（特許文献１）。
この場合、根固め部の底（杭穴の底）は平坦な形状を想定していた。鉛直支持力の構造計算上、根固め部の底（杭穴の底）の面積が採用され、既製杭の底面と既製杭の周囲の突起の下面から円錐状下方に根固め部の底（杭穴の底）に至る面で、鉛直支持力を支えると考えられていたからである。

（２）また、杭穴底にさらに小径の穴を形成した従来例として、以下のようなものがあった。
鋼管杭（地中杭用筒体）を使った中掘工法で、鋼管杭の下端部に内筒体を内装して、鋼管杭の下方に（鋼管杭の外径に対応した杭穴が形成され、その杭穴の底面から）内筒体の内径に対応した小径の掘削穴を形成して、掘削穴と内筒体内にセメントミルクを一体に充填する提案があった（特許文献２）。
また、場所打ち杭で、鉄筋かごの下端に細径の鋼管を連結して、杭穴底に小径の掘削穴を掘削して鋼管を埋設する提案があった（特許文献３）。
また、軟弱地盤の改良で、細い導孔の周囲を押し広げて拡径の孔を形成して、拡径の孔底から小径の導孔が形成された中にコンクリートを充填する提案もあった（特許文献４）。
また、コンクリートと鋼管の合成杭で、杭穴内に鋼管を挿入して、鋼管に振動を与えて鋼管を杭穴底（支持地盤）から下方に向けて押し込み、鋼管の内外にコンクリートを充填する提案もあった（特許文献５）。

特開２００２−９７６３５号公報特公昭６１−４７９３１号公報特許２８２３９５３号公報特開平４−８０４９５号公報特開昭５６−７０３２３号公報

（１）前記従来の技術（特許文献１）では、杭穴底の構造については、考慮されていなかった。この発明は、杭穴の底に段差や小径の杭穴を、さらに形成して、先端支持力をより大きなものとする発明である。

（２）また、杭穴底に何らかの小径の穴を形成した発明、あるいは結果として小径の穴が形成された杭穴についての発明は、前記特許発明２〜５があったが、既製杭の底や側壁の突起から下方に向けての押圧について考慮したものは無かった。
すなわち、前記特許文献４では、軟弱地盤で、既製杭に相当するものはなく、導孔は単に拡径の孔を形成するための先行した導孔であり、拡径の孔の底で何らの作用をするものではなかった。
また、特許文献２では、掘削穴と内筒体内に共通のセメントミルクを充填して構造的な一体化を計っただけであり、地中杭用筒体の底面の作用については一切考慮されていないし、そもそも鋼管杭であるので、リング状部材で底を塞いであるものの底面の押圧を考慮するものではない。
また、特許文献３では、現場造成杭の鉄筋かごであり既製杭の底面に相当するものはなく、特許文献５では、鋼管の底を押し込むので、底面及び周辺の側壁は押し込まれた地盤に密着しているので、鋼管の底とコンクリートを充填した杭穴底との関係は何も考慮されていない。

本発明は、支持地盤内に位置する根固め部で杭穴底に、既製杭の径より大径の狭底部を形成して、狭底部内または狭底部の上方に既製杭の底面を位置させたので、より効率良く先端支持力を高めることができた。

すなわち、第一の発明は、地上から支持地盤まで杭穴を掘削して、杭穴内に、コンクリート製の既製杭を配置してなり、以下のように構成したことを特徴とする基礎杭構造である。
(1) 前記杭穴は、軸部に続いて下方に前記支持地盤に対応した深さ位置に根固め部を有し、前記根固め部は根固め部本体と狭底部とかなり、前記根固め部本体の下端部を径Ｄ_１１で高さＨ _１の円筒状とし、前記根固め部本体の下端に連続して、径Ｄ_１２（Ｄ _１２＜Ｄ_１１）で所定長さＨ_２を有する円筒状の狭底部を形成し、かつ前記根固め部本体と前記狭底部との間に上を向いた円環部を形成した。
(2) 前記既製杭は、地上構造物を支持し必要な強度を発揮するのに必要な断面を有する主構造を有し、かつ少なくとも前記杭穴の根固め部に位置する部分にリブを形成した構造とした。
(3) 前記既製杭の主構造の下端部を、前記狭底部内に配置し、かつ前記リブのうち少なくとも一つを前記狭底部に位置させた。
(4) 前記杭穴の軸部に杭周固定液層を形成し、前記狭底部を含めた根固め部の側壁面及び底面と、前記既製杭の外側面及び底面との間隙に、前記杭周固定液層より富配合のセメントミルクからなる根固め液を充填して根固め層を形成した。

また、第二の発明は、地上から支持地盤まで杭穴を掘削して、杭穴内に、コンクリート製の既製杭を配置してなり、以下のように構成したことを特徴とする基礎杭構造である。
(1) 前記杭穴は軸部に続いて下方に前記支持地盤に対応した深さ位置に根固め部を有し、前記根固め部は、径Ｄ _１２で長さＨ _２の円筒状の狭底部の上方を、根固め部本体として、根固め部本体の下端部を径Ｄ _１１（Ｄ _１２＜Ｄ _１１）で高さＨ _１の円筒状とし、し、かつ前記根固め部本体と前記狭底部との間に上を向いた円環部を形成した。
(2) 前記既製杭は、地上構造物を支持し必要な強度を発揮するのに必要な断面を有する主構造を有し、かつ少なくとも前記杭穴の根固め部に位置する部分にリブを形成した構造とした。
(3) 前記既製杭の主構造の下端部を、前記狭底部内に配置し、かつ前記リブのうち少なくとも一つを前記狭底部に位置させた。
(4) 前記杭穴の軸部に杭周固定液層を形成し、前記狭底部を含めた根固め部の側壁面及び底面と、前記既製杭の外側面及び底面との間隙に、前記杭周固定液層より富配合のセメントミルクからなる根固め液を充填して根固め層を形成した。

また、第三の発明は、地上から支持地盤まで杭穴を掘削して、杭穴内に、コンクリート製の既製杭を配置してなり、以下のように構成したことを特徴とする基礎杭構造である。
(1) 軸部に続いて下方に前記支持地盤に対応した深さ位置に「仮根固め部」を有する「仮杭穴」を形成し、前記既製杭を前記「仮杭穴」内に埋設して、施工上必要な設計支持力を確保して「仮基礎杭」を構成する。
(2) 前記既製杭は、地上構造物を支持し必要な強度を発揮するのに必要な断面を有する主構造を有し、かつ少なくとも前記杭穴の仮根固め部に位置する部分にリブを形成した構造とした。
(3)前記「仮根固め部」の下端部を縮径して、径Ｄ_１２（径Ｄ_１２＞Ｄ_０１）で所定長さＨ_２を有する円筒状の狭底部を形成し、
前記狭底部を形成した「仮根固め部」を「根固め部」として、
前記根固め部で前記狭底部の上方を径Ｄ_１１（Ｄ_１１＞Ｄ_１２）で高さＨ _１の円筒状「根固め部本体」とし、
前記杭穴を、前記狭底部及ぶ根固め部本体からなる根固め部を有する構成とし、かつ前記根固め部本体と前記狭底部との間に上を向いた円環部を形成した。
(4) 前記既製杭の主構造の下端部を、前記狭底部内に配置し、かつ前記リブのうち少なくとも一つを前記狭底部に位置させた。
(5) 前記杭穴の軸部に杭周固定液層を形成し、前記狭底部を含めた根固め部の側壁面及び底面と、前記既製杭の外側面及び底面との間隙に、前記杭周固定液層より富配合のセメントミルクからなる根固め液を充填して根固め層を形成した。

また、前記第一〜第三の発明において、以下のように形成する基礎杭構造である。
(1) 既製杭の少なくとも下端部に、主構造の外周で、異なる高さ位置に複数の環状突起を形成した。
(2) 杭穴の根固め部の狭底部内に、少なくとも２つの環状突起が配置されるように、前記既製杭を埋設した。

また、前記第一〜第三の発明において、以下のように形成する基礎杭構造である。
(1) 円環部は、前記根固め部の底外周を構成するドーナツ状の円環部として、「略水平の面」または「傾斜した上向き面」を有する構造とした。

この発明は、支持地盤に対応して根固め部を形成した杭穴内に既製杭を埋設してなる基礎杭で、大径の根固め部の下部側を縮径して狭底部を形成し、その狭底部を既製杭の外径より大径としたので、根固め部の大径を一部小さな径として、杭穴の掘削作業を軽減した。さらに、大径の根固め部本体と狭底部との境界に、上を向いた段差部を形成するので、段差部の締め固め効果により、全体を大径のままの根固め部とした場合に較べて、同等の支持力を発揮できる。よって、全体として、基礎杭構造の施工効率を高めることができる。
また、既存の基礎杭構造で、必要な支持力を発揮している基礎杭構造で、根固め部の底に、根固め部の穴径より小径の狭底部をさらに掘削して形成すれば、少ない作業で、基礎杭構造の支持力をさらに増強させることができる。

この発明の実施態様の縦断面図である。（ａ）は、この発明の実施態様の縦断面図で、（ｂ）は（ａ）に対応する従来構造を表す。この発明の他の実施態様の縦断面図である。この発明の他の実施態様で、狭底部と既製杭の下端部との位置関係の異なる態様を表す縦断面図である。（ａ）〜（ｃ）は、この発明の他の実施態様で、形状調整部の異なる態様を表す縦断面図である。

図面に基づき、この発明の実施態様を説明する。

（１）既製杭１は、長さ方向全長に渡り、環状のリブ３、３を形成したコンクリート製であり、軸部２の外径Ｄ_００、リブ（突起部）３の外径Ｄ_０１（Ｄ_０１＞Ｄ_００）、で形成される。通常は、単位既製杭１Ａ、１Ｂ、・・・を連結して、所定長さの既製杭１を構成する。

（２）つぎに、掘削ヘッド（図示していない）を、杭穴１０の軸部１１を径Ｄ_１０（Ｄ_１０＞Ｄ_０１）で掘削し、支持地盤９に至ったならば、軸部１１に続いて、下方に根固め部１２を掘削する。
根固め部１２は、掘削ヘッドを大径に設定して、大径Ｄ_１１（Ｄ_１１＞Ｄ_１０）での根固め部本体１３と、根固め部本体１３から下方に続く、小径Ｄ_１２（Ｄ_１１＞Ｄ_１２＞Ｄ_０１）で底狭部１５とを掘削して形成する。
ここで、根固め部本体１３は高さＨ_１で、狭底部１５は高さＨ_２で形成される。また、根固め部本体１３と狭底部１５の境界、すなわち根固め部本体１３の底（＝狭底部１５の上端）に、水平の円環部１４が形成され、上を向いた段部となっている。

（３）続いて、杭穴１０内に、単位既製杭１Ａ、１Ｂ、・・・、１Ｄを連結しながら、必要長さの既製杭１を構成するように、埋設して、基礎杭構造２０を構成する（図１、図２（ａ））。この際、予め杭穴１０内にセメントミルクを注入してあり、根固め部１２で既製杭１との間に根固め層（比較的富配合のセメントミルク）が、軸部１１内で既製杭１との間に杭周固定液層（ソイルセメントや比較的貧配合のセメントミルク）、が、それぞれ形成されている。また、既製杭１の下端部（すなわち、最下端の単位既製杭１Ａ）は、狭底部１５内に位置し、リブ３が２つ狭底部１５内に配置される。

（４）また、杭穴１０内で内壁構造に応じてセメントミルクが固化するので、軸部１１に対応して、固化杭周固定液層２２が形成され、根固め部１２に対応して固化根固め液層２３が形成される。固化根固め液層２３では、円環部１４に対応して円環段部２４が、狭底部１５に対応して細径部２５が形成される。したがって、杭穴１０内では、既製杭１を中心側に埋設した状態で、既製杭１と一体で固化杭周固定液層２２とその下方に固化根固め液層２３が形成される。また、杭穴１の内壁面と固化杭周固定液層２２及び固化根固め液層２３の外周面は密着するので、杭穴１の円環部（上方に向く面）１４の上面と固化根固め液層２３の円環段部（下方に向く面）２４も密着する。

（５）また、地盤条件などをこの実施態様と同じとした場合、従来の設計状態では、「Ｈ_１＋Ｈ_２」で径Ｄ_１１の仮根固め部１２ａを有する仮杭穴１０ａ内に既製杭１を埋設した仮基礎杭構造２０ａとなり、必要な支持力を発揮できる構造となっている（図２（ｂ））。この設計状態で、仮根固め部１２ａの下端部に径Ｄ_１２の狭底部１５を形成して、この発明の基礎杭構造２０としたものである（図２（ａ））。

（６）この基礎杭構造２０では、地上構造物の荷重は、フーチング（図示していない）を介して、既製杭１に伝達される。既製杭１の上端から下面５までの既製杭１の側面の表面積などに応じて、固化根固め液層２３及び固化杭周固定液層２２に摩擦力として伝達され、固化根固め液層２３及び固化杭周固定液層２２の外面から（杭穴１の内壁面から）各周辺地盤に伝達される。
また、この場合、根固め部１２（固化根固め液層２３）では、既製杭１の下面４から、さらに既製杭１の各リブ３、３の下方に向かう面から、固化根固め液層２３内へ斜め下方に向けて円錐状に押圧力（せん断力）が伝達され、固化根固め液層２３のセメントミルクの固化強度を、５〜２０Ｎ／ｍｍ２程度の大きな値を採用すれば、リブ３の外径Ｄ_０１に応じて、より大きな先端支持力を負担できる。

（７）この場合、杭穴１０の根固め部１２で、高さＨ２だけ小径Ｄ_１２の狭底部１５を形成したにもかかわらず、高さＨ２部分を根固め部本体１３と同じＤ _１１で形成した場合に較べ、効率良く支持力を発揮できると考えられる。

（ア）図２において、（ａ）の本件発明の基礎杭構造２０を、（ｂ）の従来（特許文献１）の基礎杭構造２０ａとを比較する。
従来例の基礎杭構造２０ａでは、根固め部１２ａ（高さ「Ｈ_１＋Ｈ_２」）の全体を大径Ｄ_１１に形成して杭穴１０ａとして、杭穴１０ａ内に、この発明の同じ既製杭１を埋設してある。また、杭穴１０ａ内には、この発明と同様にセメントミルクが注入され、根固め部１２ａ内に固化根固め液層２３、軸部１１内には固化杭周固定液層２２が形成されている。また、根固め部１２ａの底１６（の径Ｄ_１１の面積をＡ３とする（図２（ｂ））。
また、この発明では径１１の根固め部本体１３の外周部分のドーナツ状の円環部１４の面積（すなわち固化根固め液層２３の円環段部２４の面積）をＡ_１、径Ｄ_１２の狭底部１５の底１６（固化根固め液層２３の細径部２５下面２６）の面積をＡ_２とすると、
Ａ_３＝Ａ_１＋Ａ_２
となる。よって、この発明の基礎杭構造２０と、従来例の基礎杭構造２０ａとで、根固め部１２、根固め部１２ａで、底の面積が同じであるので、根固め部の底の面積に起因する支持力は同じになると仮定する。

（イ）一方、固化根固め液層２３の外周面と地盤（すなわち、杭穴１０の根固め部１２の内周面）との摩擦力を考えると、固化根固め液層２３の外周面と地盤との「摩擦が作用する面」に、垂直に作用する力（すなわち、図上の水平方向の力）は、この発明ではＰ１（図２（ａ））、従来例ではＰ２（図２（ｂ））となる。
仮に、Ｐ１とＰ２とが同じとすると、この摩擦力は根固め部の外側面積（「摩擦が作用する面」）の面積の大きさに起因する。したがって、この発明は、狭底部１５の外側面積（図２（ａ））が、従来例より狭いので、この発明の基礎杭構造２０では、従来例の基礎杭構造２０ａに較べて、根固め部の外周と地盤との摩擦力に起因する支持力は、少なくなるとも考えられる。

（ウ）しかし、（イ）において、根固め部１２に円環部１４が存在することによって、杭穴１０の狭底部１５では、固化根固め液層２３の下方を向いた円環段部（下方を向いている）２４が根固め部１２の円環部（上方を向いている）を押圧することにより、この押圧力が根固め部１２の狭底部１５の外周面側（すなわち地盤）に作用するので（図２（ａ））、狭底部１５の外周面（すなわち、固化根固め液層２３の細径部２５の外周面に向けて）に締め固め力が作用する。よって、水平方向の力Ｐ１、Ｐ２で、
Ｐ１（この発明）＞Ｐ２（従来例）
となる。
よって、図２（ａ）において、水平方向の力Ｐ１は、従来の設計方法によるものより増強されると考えられる。したがって、（イ）で述べたように「摩擦が作用する面積」についてはこの発明の方が狭いことを考慮し、かつ固化根固め液層２３と地盤とが接する面の摩擦係数がほぼ同一としても、結果として、固化根固め液層２３の外周面と地盤との摩擦力に起因する支持力（この発明の増強されたＰ１）は、Ｐ１が増強される前の数値（従来の設計方法であればＰ２と同様の値となる）である場合に較べて、大幅に増強される。
すなわち、円環部１４（円環段部２４）の面積Ａ１の面には、
「円環部１４の上方の固化杭穴充填物（固化杭周固定液層２２、固化根固め液層２３）の荷重」および
「既製杭１に作用する鉛直荷重が、既製杭１の外周面及びリブ３、３から固化杭穴充填物（固化杭周固定液層２２、固化根固め液層２３）に作用する荷重」
とが作用すると考えれる。これらの荷重により、固化根固め液層２３の円環段部２４の面積Ａ１の面から下方に向けて押圧する力が作用し、この下方に向けて押圧する力の水平方向の成分が、Ｐ１に加算されることになる。この発明では、狭底部１５（固化根固め液層２３の細径部２５）を外側から締め固めるように作用する。
よって、Ｐ１＞Ｐ２となり、前記（イ）と併せて考えれば、上記のように、固化根固め液層２４の外周面と地盤との摩擦力に起因する支持力は、この発明の基礎杭構造２０では、従来例の基礎杭構造２０ａと比較して、根固め部１２を形成することにより付加される支持力を効率良く増強できると考えられる。

（８）このように、Ｄ_２１の従来例の根固め部１２ａ（図２（ｂ））の下端部を、小径Ｄ_１１（Ｄ_１１＜Ｄ_２１）に形成した狭底部１５とした場合であっても、狭底部１５が無い基礎杭構造２０ａより、狭底部１５がある基礎杭構造２０の方が効率良く支持力を得られることになる。
したがって、この発明の基礎杭構造２０では、根固め部１２ａの下端部を小径Ｄ_２１の掘削で済むので、とりわけ固い支持地盤９の掘削作業及び根固め部１２内に充填するセメントミルク量（固化材量）を軽減して、総体として、効率的な支持力の増強を図ることができる。
また、逆に、従来の径Ｄ_１１の根固め部１２ａの底１６ａから小径Ｄ_１２（Ｄ_１２＜Ｄ_１１）の狭底部１５を掘削して、既製杭１の下端部を配置すれば、少ない施工負担で、支持力の増加を図ることもできる。

図面に基づき、この発明の実施例を説明する。

１．既製杭１の構成

（１）この発明の既製杭１は、中空円筒型の軸部２に、長さ方向全長に渡り、環状のリブ３、３を形成したコンクリート製であり、
軸部２の外径Ｄ_００
リブ（突起部）３の外径Ｄ_０１
で形成される。

（２）既製杭１は、通常、１０ｍ程度の単位既製杭１Ａ、１Ｂ、・・・を上下に連結して、数十ｍの深さに対応するものであり、既製杭１の長さ方向（深さ方向）で、杭穴１０の根固め部１２に位置する部分（全体の下端部）にのみリブ３を有する構造として、他の長さ方向（深さ方向）の位置ではリブ３、３の無いストレートな構造とすることもできる。
さらに、杭穴１０の根固め部１２に位置する部分では、既製杭１はリブ３を有する構造が好ましい。

また、杭穴１０の根固め部１２に配置される以外の既製杭１（既製杭１の根固め部１２に位置しない部分の構造）は、全く任意であり、従来使用される組合わせを適宜採用することができる。

２．掘削ヘッド

（１）この発明の実施に使用する掘削ヘッドは、地上からの回転させることができるヘッド本体に水平軸を形成して、水平軸の周りに揺動する掘削腕を形成して構成する（図示していない）。ヘッド本体の下端部に下方に向けて突出した固定掘削刃、掘削腕の先端部に先端側に突出した移動掘削刃を形成してある。ヘッド本体を掘削ロッドの周り（縦軸周り）に回転することにより杭穴の底部分を掘削し、ヘッド本体の回転により掘削腕が土圧などにより揺動して杭穴底の周囲と杭穴側面を削ぐように掘削できる。

（２）また、掘削ヘッドは、掘削ロッドの正回転と逆回転に応じて、あるいは正回転で２種類のストッパーを設定することにより掘削腕の揺動角度を変更して、第１掘削径（小径）と第２掘削径（大径）とを設定できるようになっている。

３．杭穴１０の形成

（１）掘削ヘッドを第１掘削径（小径）に設定して、地面８から径Ｄ_１０の杭穴１０の軸部１１を掘削し、支持地盤９に至ったならば（あるいは、支持地盤９のやや上方から）掘削ヘッドを第２掘削径（大径）に切り替えて、径Ｄ_１１（Ｄ_１１＞Ｄ_１０で、支持地盤９内に至る根固め部１２を形成する。
通常、径Ｄ_１０は、使用する既製杭１の最大外径Ｄ_０１に対して、
Ｄ_１０＝Ｄ_０１＋３ｃｍ
程度に形成して、既製杭１の外周面が、埋設中に杭穴壁に当たらないような径を採用する。

（２）根固め部１０は、大径Ｄ_１１の根固め部本体１３と、根固め部本体１３の下端に連続する小径Ｄ_１２の狭底部１５とから構成する。

（３）すなわち、所定の長さ（深さ）Ｈ_１の根固め部本体１３の掘削が完了したならば、掘削ヘッドを第１掘削径（小径）に設定して、長さＨ_１の杭穴底（根固め部本体１３の底）から、軸を一致させて、径Ｄ_１２の狭底部１５を掘削する。径Ｄ_１２の狭底部１５は、長さ（深さ）Ｈ_２で形成する。
ここで、所定の長さ（深さ）Ｈ_１は、構造計算上、通常の先端支持力を発揮できる根固め部１２の深さである。すなわち、この杭穴１０は、「予め所定の支持力を満足するように、軸部１１および根固め部本体１３からなる仮根固め部を有する仮杭穴」として設計した仮杭穴で、さらに、仮根固め部の底に狭底部１５を形成して構成したものである。したがって、仮根固め部（＝根固め部本体１３）と狭底部１５とで、根固め部１２を構成する。

（４）前記において、狭底部１５の掘削外径Ｄ_１１は、
通常、径Ｄ_１１は、使用する既製杭１の最大外径（リブ３の外径）Ｄ_０１に対して、
Ｄ_１１＞Ｄ_０１＋３ｃｍ
程度で設定する。
また、狭底部１５の長さ（深さ）Ｈ_２は、既製杭の最大径Ｄ_０１（軸部径Ｄ_００）に対して、
Ｈ_２＞Ｄ_０１×３
とすることが好ましい。また、この長さＨ_２は、後述するように、既製杭１の下面５を狭底部１５の底１６から若干上方に位置させても、少なくとも２つのリブ３、３を収納できる長さとなっている。
なお、大きな支持力を望まない場合には、少なくとも、
Ｈ_２＞Ｄ_０１×１
で形成される。

（５）また、径Ｄ_１０の根固め部本体１３の下端（すなわち、径Ｄ_１１の狭底部１５の上端）に、外径Ｄ_１０、内径Ｄ_１１のドーナツ状の円環部１４が形成され、円環部１４が径Ｄ_１０から径Ｄ_１１への寸法調整部となっている。

（６）所定の杭穴１０の掘削が完了したならば、掘削ヘッドからセメントミルクを吐出して、根固め部１２内（狭底部１５および根固め部本体１３内）の掘削泥土をセメントミルクで置換して、セメントミルクからなる根固め層を形成する。
続いて、根固め部１２の上方の杭穴の軸部１１で、掘削ヘッドからセメントミルクを吐出して杭穴１０内の掘削泥土と撹拌混合して、ソイルセメントを形成して、杭穴１０の軸部１１にソイルセメントからなる杭周固定液層を形成する。
続いて、掘削ヘッドを地上に引き上げる。

（７）前記において、杭穴１０は、掘削ヘッドを第１掘削径（小径）としてＤ_１０の杭穴１０の軸部１１を掘削し、続いて第２掘削径（大径）として根固め部１２の根固め部本体１３を掘削し、その後第１掘削径（小径）に戻して、根固め部１２の狭底部１５を掘削したが、他の掘削手順とすることもできる。
たとえば、掘削ヘッドを第１掘削径（小径）として、Ｄ_１０で、先ず、杭穴１０の軸部１１の全体、根固め部本体１３の中心側のみ、狭底部１５の全体を底１６まで掘削する。その後、掘削ヘッドを若干、上昇させて第２掘削径（大径）にして、高さＨ_１分だけ大径Ｄ_１１で杭穴壁を削いで根固め部本体１３の外周側を掘削することもできる。

４．基礎杭構造２０の形成

（１）続いて、杭穴１０内に、既製杭１を埋設する。この際、単位既製杭１Ａ、１Ｂ、・・・、１Ｄを連結しながら、必要長さの既製杭１を構成するように、埋設する。
既製杭１の最下端（最下端に位置する単位既製杭１Ａ）では、先端部を狭底部１５内に挿入する。この際、既製杭１の下面４は、狭底部１５の底１６（杭穴１０の底１６）から若干離して（例えば、既製杭１の軸部径Ｄ_００程度）、既製杭１の下面４と狭底部１５の底１６との間にセメントミルクが介在するように形成する。また、狭底部１５には既製杭１のリブ３、３が２つ入るように埋設する。
既製杭１（総ての単位既製杭）の埋設が完了したならば、セメントミルク（根固め層）、ソイルセメント（杭周固定液層）が固化するまで、既製杭１の上端部（最上段の単位既製杭１Ｄの上端部）を地上で保持する。

（２）セメントミルク（根固め層）、ソイルセメント（杭周固定液層）が固化したならば、この発明の基礎杭構造２０（既製杭１の埋設構造）が完成する。その後、既製杭１の上端部に、通常の場合と同様に、地上構造物のフーチングを連結する。

（３）この基礎杭構造２０では、地上構造物の荷重は、フーチング（図示していない）を介して、既製杭１に伝達される。既製杭１の上端から下面５までの既製杭１の側面の表面積に応じて、根固め層、杭周固定液層の固化セメントミルク、固化ソイルセメントに摩擦力として伝達され、各周辺地盤に伝達される。
また、この場合、根固め部１２では、既製杭１の下面４から、さらに既製杭１の各リブ３、３の下方に向かう面から、根固め層内へ下方に向けて押圧力が伝達され、根固め層のセメントミルクの固化強度を、５〜２０Ｎ／ｍｍ^２程度で、かつ根固め部１２の周辺の地盤強度より大きな値を採用すれば、リブ３の外径Ｄ_０１に応じて、より大きな先端支持力を負担できる。
また、円環部１４では、円環部１４が段差となり、固化した根固め部１２の円環部１４が支持地盤９の円環部１４に係止し、既製杭１を下方に押さえる力を負担できる。この際、円環部１４で支持地盤９を押圧することにより、円環部１４の直下で、狭底部１５の周壁が支持地盤９から締め固められ、強固な狭底部１５が形成され、不慮の大きな外力を受けた場合であっても、狭底部１５の破壊を遅らせることができ、結果として、根固め部１２の全体の破壊を遅らせることができる。
また、締め固めによって、前記のように、狭底部１５の外側面に作用する摩擦力の増強が図れるので、小径ながら大きな支持力を発揮できる。

（４）具体的な構成

図１において、この発明の基礎杭構造２０は、例えば、以下のような寸法などで構成する。
・支持地盤９のＮ値：３０以上
・既製杭１軸部２外径Ｄ_００＝１００ｃｍ
リブ３外径（最大外径）Ｄ_０１＝１２０ｃｍ
上下のリブ３の間隔（中心距離）＝１００ｃｍ
・既製杭１の強度＝１０５Ｎｍｍ^２
・杭穴１０軸部１１の掘削径Ｄ_１０＝１２０＋３＝１２３ｃｍ
根固め部本体１３の掘削径Ｄ_１１（＝Ｄ_１０）＝２００ｃｍ
根固め部本体１３の長さ（深さ）Ｈ_１＝２００ｃｍ
狭底部１５の掘削径Ｄ_１２＝１７０ｃｍ
狭底部１５の長さ（深さ）Ｈ_２＝２００ｃｍ
・根固め部１２の根固め部液の固化強度＝５〜２０Ｎ／ｍｍ^２
・軸部１１の杭周固定液の固化強度＝０．５〜５Ｎ／ｍｍ^２

５．他の構成

（１）前記実施例において、全長に亘り、リブ３、３が形成された既製杭１を使用したが、少なくとも根固め部１２内に埋設される単位既製杭１のみ（既製杭１の根固め部１２内に位置する部分にのみ）必要なリブ３、３が形成されていれば良く、それ以外の上方の単位既製杭１は、ストレート状とすることもできる（図示していない）。
また、前記実施例において、既製杭１の軸部２の径を全長に渡り同径としたが、最上段の既製杭を水平耐力上大径とし、あるいは途中の地盤強度の大きな層に対応する部分の径を大きくするなど、任意である（図示していない）。また、最上段の既製杭を大径とする代わりに、鋼管被覆コンクリート杭（ＳＣ杭）からなる既製杭とすることもできる（図示していない）。

（２）また、前記実施例において、杭穴１０の掘削手順について、径Ｄ_１０（＝Ｄ_１１）の軸部１１及び径Ｄ_１１根固め部本体１３を掘削した後で下方に径Ｄ_１２の狭底部１５を掘削したが、掘削手順は任意である。例えば、掘削ヘッドを第１掘削径（小径）に設定して、軸部１１の中心側、根固め部本体１３の中心側、狭底部を径Ｄ_１１で掘削した後に、掘削ヘッドを第２掘削径（大径）に設定して、狭底部１５の底１６からＨ_２上方から地上８まで、杭穴壁を削ぐようＤ_１１に拡大して、根固め部本体１３の外周側、軸部１１の外周側を掘削することもできる（図示していない）。

（３）また、前記実施例において、根固め部本体１３の下端部（すなわち、狭底部１５に接続した付近）は径Ｄ_１１（Ｄ_１２＜Ｄ_１１）で形成する必要があるが、根固め部本体１３の上部および中間部、杭穴の軸部１１の径は、既製杭１が納まれば任意である。
例えば、杭穴１の軸部１１の径Ｄ_１０と、根固め部１２の根固め部本体１３（高さＨ_１）の径Ｄ_１１とを同一に形成し（Ｄ_１１＝Ｄ_１０）、根固め部本体１３の下方に同様に、狭底部１５（高さＨ_２）を形成して、基礎杭構造２０とすることもできる（図３）。

（４）また、前記実施例において、既製杭１の２つのリブ３、３を狭底部１５に配置することが望ましいが（図１、図２（ａ）、図３）、少なくとも１つのリブ３が狭底部１５内に配置され、かつ少なくとも１つのリブが根固め部本体１３内に配置されている構成とすることもできる（図４）。

（５）また、前記実施例で、円環部１４は、水平に形成したが、鉛直に対してθ（＝４５度程度）の傾斜面とすることもでき（図５（ａ）、また、θ（＝２０度程度）の傾斜面とすることもできる（図５（ｂ））。また、円環部１４は、平坦な面に限らず、傾斜面でかつ凹凸面とすることもできる（図５（ｃ））。また、水平面の場合（図１）でも凹凸面とすることもできる（図示していない）。

１既製杭
１Ａ最下端の既製杭
１Ｄ最上端の既製杭
２既製杭の軸部
３既製杭のリブ（環状突起）
４既製杭の下面
８地面
９支持地盤
１０杭穴
１０ａ杭穴（従来例）
１１杭穴の軸部
１２杭穴の根固め部
１２ａ杭穴の根固め部（従来例）
１３根固め部本体
１４根固め部本体の円環部（寸法調整部）
１５根固め部の狭底部
１６狭底部の底
１６ａ根固め部の底（従来例）
２０基礎杭構造
２０ａ基礎杭構造（従来例）
２２固化杭周固定液層
２３固化根固め液層
２４固化根固め液層の円環段部
２５固化根固め液層の細径部
２６細径部の下面

Claims

地上から支持地盤まで杭穴を掘削して、杭穴内に、コンクリート製の既製杭を配置してなり、以下のように構成したことを特徴とする基礎杭構造。
(1) 前記杭穴は、軸部に続いて下方に前記支持地盤に対応した深さ位置に根固め部を有し、前記根固め部は根固め部本体と狭底部とかなり、前記根固め部本体の下端部を径Ｄ_１１で高さＨ _１の円筒状とし、前記根固め部本体の下端に連続して、径Ｄ_１２（Ｄ _１２＜Ｄ_１１）で所定長さＨ_２を有する円筒状の狭底部を形成し、かつ前記根固め部本体と前記狭底部との間に上を向いた円環部を形成した。
(2) 前記既製杭は、地上構造物を支持し必要な強度を発揮するのに必要な断面を有する主構造を有し、かつ少なくとも前記杭穴の根固め部に位置する部分にリブを形成した構造とした。
(3) 前記既製杭の主構造の下端部を、前記狭底部内に配置し、かつ前記リブのうち少なくとも一つを前記狭底部に位置させた。
(4) 前記杭穴の軸部に杭周固定液層を形成し、前記狭底部を含めた根固め部の側壁面及び底面と、前記既製杭の外側面及び底面との間隙に、前記杭周固定液層より富配合のセメントミルクからなる根固め液を充填して根固め層を形成した。
地上から支持地盤まで杭穴を掘削して、杭穴内に、コンクリート製の既製杭を配置してなり、以下のように構成したことを特徴とする基礎杭構造。
(1) 前記杭穴は軸部に続いて下方に前記支持地盤に対応した深さ位置に根固め部を有し、前記根固め部は、径Ｄ _１２で長さＨ _２の円筒状の狭底部の上方を、根固め部本体として、根固め部本体の下端部を径Ｄ _１１（Ｄ _１２＜Ｄ _１１）で高さＨ _１の円筒状とし、し、かつ前記根固め部本体と前記狭底部との間に上を向いた円環部を形成した。
(2) 前記既製杭は、地上構造物を支持し必要な強度を発揮するのに必要な断面を有する主構造を有し、かつ少なくとも前記杭穴の根固め部に位置する部分にリブを形成した構造とした。
(3) 前記既製杭の主構造の下端部を、前記狭底部内に配置し、かつ前記リブのうち少なくとも一つを前記狭底部に位置させた。
(4) 前記杭穴の軸部に杭周固定液層を形成し、前記狭底部を含めた根固め部の側壁面及び底面と、前記既製杭の外側面及び底面との間隙に、前記杭周固定液層より富配合のセメントミルクからなる根固め液を充填して根固め層を形成した。
地上から支持地盤まで杭穴を掘削して、杭穴内に、コンクリート製の既製杭を配置してなり、以下のように構成したことを特徴とする基礎杭構造。
(1) 軸部に続いて下方に前記支持地盤に対応した深さ位置に「仮根固め部」を有する「仮杭穴」を形成し、前記既製杭を前記「仮杭穴」内に埋設して、施工上必要な設計支持力を確保して「仮基礎杭」を構成する。
(2) 前記既製杭は、地上構造物を支持し必要な強度を発揮するのに必要な断面を有する主構造を有し、かつ少なくとも前記杭穴の仮根固め部に位置する部分にリブを形成した構造とした。
(3)前記「仮根固め部」の下端部を縮径して、径Ｄ_１２（径Ｄ_１２＞Ｄ_０１）で所定長さＨ_２を有する円筒状の狭底部を形成し、
前記狭底部を形成した「仮根固め部」を「根固め部」として、
前記根固め部で前記狭底部の上方を径Ｄ_１１（Ｄ_１１＞Ｄ_１２）で高さＨ _１の円筒状「根固め部本体」とし、
前記杭穴を、前記狭底部及ぶ根固め部本体からなる根固め部を有する構成とし、かつ前記根固め部本体と前記狭底部との間に上を向いた円環部を形成した。
(4) 前記既製杭の主構造の下端部を、前記狭底部内に配置し、かつ前記リブのうち少なくとも一つを前記狭底部に位置させた。
(5) 前記杭穴の軸部に杭周固定液層を形成し、前記狭底部を含めた根固め部の側壁面及び底面と、前記既製杭の外側面及び底面との間隙に、前記杭周固定液層より富配合のセメントミルクからなる根固め液を充填して根固め層を形成した。
以下のように形成する請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の基礎杭構造。
(1) 既製杭の少なくとも下端部に、主構造の外周で、異なる高さ位置に複数の環状突起を形成した。
(2) 杭穴の根固め部の狭底部内に、少なくとも２つの環状突起が配置されるように、前記既製杭を埋設した。
以下のように形成する請求項１、２、３の何れか１項に記載の基礎杭構造。
(1)円環部は、前記根固め部の底外周を構成するドーナツ状の円環部として、「略水平の面」または「傾斜した上向き面」を有する構造とした。