JP6629076B2 - 地盤補強工法 - Google Patents

Description

本発明は、セメントミルク等の固化材の固化により地盤中に杭を造成することで地盤を補強する地盤補強工法に用いる地盤補強用ケーシングと、当該地盤補強用ケーシングを利用した地盤補強工法に関するものである。

従来から、軟弱な地盤を補強する工法として、地盤にセメントミルク等の固化材を注入し、その固化より柱状杭を造成するものは知られているが、最近では、特許文献１に記載のように、周面摩擦力を利用して杭の支持力を強固にすると共に、産業廃棄物を出さない無排土にするために、削孔する際に出る土を排出せずに孔縁周辺の地盤側に押し退け圧密化することが提案されている。

特開平１０−２８０３８１号公報

杭の支持力をより一層強固にできれば、杭の本数を減らすことができ、造成及び廃棄の際の作業が楽になるが、周面積を大きくすることで周面摩擦力を一層増大しようとすると、ケーシングの螺旋羽根をより大きくして削孔能力を上げることになるが、無排土を前提とするため限界がある。

それ故、本発明は、新規な観点に基づいて工夫した構造の地盤補強用ケーシングを提供することを、その目的とする。

本発明は、上記目的を達成するためになされたものであり、請求項１の発明は、地盤補強用ケーシングを使用して削孔し、その孔に固化材を注入し、その注入された固化材の固化より柱状杭を造成することで地盤を補強する地盤補強工法において、前記地盤補強用ケーシングは、削孔方向を軸方向とする筒状ケーシング本体と、前記ケーシング本体の内側に挿入され前記ケーシング本体の下端より下側に延び出て下端は開口して吐出口となっている固化材の送給管と、前記ケーシング本体に外嵌され一体化された押上げ管と、前記ケーシング本体に軸方向に摺動可能に外嵌され、前記ケーシング本体の半径方向外方に張り出した外形を成す張出し部と、前記張出し部を前記ケーシング本体に対して所定の位置で軸方向に摺動不能に固定する固定手段とを備え、前記張出し部は、同径状に拡径した同径拡径部と、前記同径拡径部に削孔方向先側で連設し、削孔方向に向かって傾斜状に縮径した傾斜縮径部とで構成されており、前記固定手段は、前記張出し部の削孔方向後側に連設された固定用筒部の内周面と、前記ケーシング本体の外周面の境界を跨いで形成され、削孔方向に垂直に貫通した差込み孔と、別体の差込み軸で構成され、前記差込み孔に前記差込み軸が差し込まれると固定され、前記差込み軸が抜き取られると前記張出し部に対して前記ケーシング本体が摺動可能な状態になり、前記ケーシング本体の掘進作業中、前記張出し部が前記ケーシング本体に固定されたときに前記張出し部が埋設され、前記張出し部が摺動可能な状態にされたときに前記ケーシング本体は前記張出し部に対して摺動しながら下降し、前記ケーシング本体が引上げられるときに、前記張出し部が前記押上げ管に当たって押し上げられるまでは留め置かれることを特徴とする地盤補強工法である。

請求項２の発明は、請求項１に記載した地盤補強工法において、差込み孔を構成するケーシング本体側の凹部はその他より肉厚の有る部位に形成されていることを特徴とする地盤補強工法である。

請求項３の発明は、請求項１または２に記載した地盤補強工法において、張出し部が鋳物で形成されていることを特徴とする地盤補強工法である。

請求項４の発明は、請求項１から３のいずれかに記載した地盤補強工法において、ケーシング本体の先端部は、削孔方向に向かって傾斜状に縮径した管状テーパ部と、その削孔方向先側に連設された中実のビット部とで構成されており、前記管状テーパ部に吐出し孔が設けられていることを特徴とする地盤補強工法である。

請求項５の発明は、請求項１から３のいずれかに記載した地盤補強工法において、ケーシング本体の先端部は、削孔進行時の正回転では連れ回転し、逆の引抜き後退時の負回転では前記ケーシング本体から分断されるものであり、前記分断口からスラリー状の固化材が吐出されることを特徴とする地盤補強工法である。

請求項６の発明は、地盤に注入された固化材の固化より柱状杭を造成することで地盤を補強する地盤補強工法において、削孔方向を軸方向とする筒状ケーシング本体と、前記ケーシング本体に外嵌され、前記ケーシング本体の半径方向外方に張り出した外形を成す張出し部とを備え、前記張出し部は、同径状に拡径した同径拡径部と、前記同径拡径部に削孔方向先側で連設し、削孔方向に向かって傾斜状に縮径した傾斜縮径部とで構成されており、前記ケーシング本体に対して軸方向に摺動可能で、且つ適宜所定の位置に固定されるよう構成されている地盤補強用ケーシングを使用して削孔し、その孔に固化材を注入した後、前記固化材が固化完了する前に、曲げ補強用鋼管を造成する柱状杭と同軸状になるように差し込むことを特徴とする地盤補強工法である。

請求項７の発明は、請求項６に記載した地盤補強工法において、曲げ補強用鋼管が天端調整キャップで、その軸方向天側が閉塞されており、前記天端調整キャップには、半径方向外方に拡径した天端基準面と、前記天端基準面を貫通して管内と連通させる空気口が設けられていることを特徴とする地盤補強工法である。

本発明の地盤補強用ケーシングを用いれば、従来と同じ作業で、造成された柱状杭の支持力をより一層増大できる。

本発明の第１の実施の形態に係る地盤補強用ケーシングの斜視図である。 図１の地盤補強用ケーシングに備えられた張出し部の斜視図である。 図２の断面図である。 図２の張出し部の上下移動の説明図である。 図１の地盤補強用ケーシングに備えられた先端部の斜視図である。 図５の断面図である。 図１の地盤補強用ケーシングを使用した柱状杭の造成方法の説明図である。 図７に続く、説明図である。 図８に続く、説明図である。 図９に続く、説明図である。 図１０で造成された柱状杭の頭部における支持状態の説明図である。 本発明の第２の実施の形態に係る地盤補強用ケーシングの張出し部側の側面図である。 図１２の地盤補強用ケーシングの縦断面図である。 図１２の分解斜視図である。 図１２の組立状態を示す上面図である。 本発明の第３の実施の形態に係る地盤補強用ケーシングの全体側面図である。 図１６の地盤補強用ケーシングのケーシング本体の一部断面側面図である。 図１６の地盤補強用ケーシングの張出し部の一部断面側面図である。 図１６の地盤補強用ケーシングにおける張出し部の固定状態の一部断面側面図である。 図１６の地盤補強用ケーシングを使用した柱状杭の造成方法の説明図である。 地盤補強用ケーシングと共に、地盤補強工法に使用する曲げ補強用鋼管の側面図である。 図２１の曲げ補強用鋼管を使用した場合の柱状杭の造成方法の説明図である。

本発明の第１の実施の形態に係る地盤補強用ケーシング１について、図面にしたがって説明する。
図１に示すように、地盤補強用ケーシング１には、長い円筒状のケーシング本体３が備えられている。このケーシング本体３は両端側が共に開口しており、上側が基端側、下側が削孔側となっており、削孔側の外周面には、螺旋状のスクリュー羽根５が取り付けられている。
ケーシング本体３には張出し部７が配設されている。

張出し部７は略円筒状になっており、上側が同径の筒部９になっており、その下端には、下方に向かって窄まるよう傾斜状に縮径した逆円錐形の筒部１１が段差無しで連設されている。筒長は、上側同径筒部９は比較的短いが、下側傾斜筒部１１は緩やかな傾斜角度で長く延びている。また、下側傾斜筒部１１の下端には、段差部１３を介して、短い連結用筒部１５が連設されており、この連結用筒部１５は同径になっている。連結用筒部１５は段差部１３（図３参照）の分だけ下側傾斜筒部１１より縮径されている。

図２、図３に示すように、張出し用の筒部９、１１〜連結用筒部１５は、一対の半円弧状に湾曲した半割り状部材１７、１７が突き当てられ円筒状に成形されて作り出されている。
各半割り状部材１７には、張出し用の筒部９、１１の成形側の両縁に、合わせ片１９、１９が連設されている。この合わせ片１９は、縁側が折り曲げられて形成されており、上側同径筒部９の上端から下側傾斜筒部１１の下端近くまで連なりながら、筒内で径方向中心に向かって短く突設している。
また、連結用筒部１５の成形側の縁にも、合わせ片２１が連設されている。この合わせ片２１も、縁側が折り曲げられて形成されているが、筒外で放射方向に向かって短く突設している。

上記した合わせ片１９にはボルト挿通孔が設けられており、一方の半割り状部材１７側の合わせ片１９と、他方の半割り状部材１７側の合わせ片１９とをそれぞれ重ね合わせて、ボルト２３で締め付けると、上記したように一対の半割り状部材１７、１７が突き当てられて円筒状に張出し部７が成形される。
また、上記した合わせ片２１にはボルト挿通孔が設けられており、一方の合わせ片２１と、他方の合わせ片２１とをそれぞれ重ね合わせて、ボルト２３で締め付けると、上記したように連結用筒部１５が成形される。
図２では、半割り状部材１７、１７を識別し易いように、一方を１７Ａ、他方を１７Ｂと表記すると共に、その構成部分もＡ、Ｂと区別されて表記されている。

張出し部７（上側同径筒部９、下側傾斜筒部１１）〜連結用筒部１５は、半割り状部材１７、１７が上記したケーシング本体３を挟んで合わされ、ボルト締めされて筒状に成形されており、ケーシング本体３に外嵌される。従って、張出し部７がケーシング本体３に対して半径方向外方に張り出した外形を成しており、外側から見ると、上側同径筒部９が同径拡径部、下側傾斜筒部１１が傾斜縮径部になっている。

符号２５はストッパー金具を示し、一対の半割り状金具２７で構成されている。各半割り状金具２７は細帯状素材を折り曲げて形成されており、中間が半円状に湾曲して抱込み部２９になっており、その両端側が径方向外方に向かって折り曲げられて、一対の合わせ片３１、３１になっている。この合わせ片３１にはボルト挿通孔が設けられており、一対の半割り状金具２７、２７のそれぞれの合わせ片３１、３１どうしを重ね合わせて、ボルト３３で締め付けると、抱込み部２９、２９の内周面が円環状に繋がって、ストッパー金具２５となる。
図２では、半割り状金具２７、２７を識別し易いように、一方を２７Ａ、他方を２７Ｂと表記すると共に、その構成部分もＡ、Ｂと区別されて表記されている。

図３中、符号３５はＯリングを示す。
Ｏリング３５をケーシング本体３に弾性的に圧縮された状態で外嵌させ、更に、一対の半割り状金具２７、２７を、それぞれの抱込み部２９、２９でＯリング３５を介してケーシング本体３を抱込みながら、合わせ片３１、３１を重ね合わせてボルト締めすると、ケーシング本体３に強固に取り付けることができる。
上記した張出し部７はケーシング本体３に外嵌された状態では摺動可能になっているため、摺動不能及び軸回りの回転不能に固定するのに、上記のストッパー金具２５とＯリング３５を利用しており、筒状の張出し部７を上下から挟み込む形で二つのストッパー金具２５がそれぞれＯリング３５を介してケーシング本体３に取り付けられている。下側のストッパー金具２５は、連結用筒部１５の筒縁に下側から押し当てられ、上側のストッパー金具２５は、張出し部７の下側傾斜筒部１１に入り込んで、その段差部１３に押し当てられている。

上記の構成により、図４に示すように、張出し部７はケーシング本体３の任意の位置に安定的に取り付けることができるようになっている。
図４（１）は、張出し部７がケーシング本体３の上端側に取付けられている。図４（２）は、図４（１）よりは下の位置で、張出し部７がケーシング本体３に取付けられている。このように、柱状杭の深さに応じて取付け位置を調整することができ、深さ毎にケーシングを複数用意する必要が無くなっている。
また、張出し部７やストッパー金具２５を半割り様で構成しているので、いずれも長尺のケーシング本体３を通す面倒は、現場作業には要求されない。
なお、図示省略したが、半割り状部材１７の内周面には、補強リブが上下方向に突条として連なるように取り付けられており、十分な強度が確保されている。

次に、削孔の先端側について説明する。
図１に示すように、ケーシング本体３の内側には、送給管３７が同軸状に挿入されており、所謂二重管構造になっている。この送給管３７は、削孔した地盤に注入するセメントミルク等の固化材を送給するためのものであり、図５に示すように、削孔の先端側、すなわち図中下端側はケーシング本体３の下端より下側に延び出て、その下端は開口して吐出口３９になっている。
この延び出た下端部の外周面には、押しブロック４１が突設されている。この押しブロック４１は略直方形で、上下方向側が長くなっているが、その外周面の輪郭は軸方向断面側から見ると円弧状になっている。押しブロック４１は、送給管３７を挟んで直径方向に対向した状態で二つ配設されている。

ケーシング本体３の削孔方向先端側には、別体の先端部４３が配置されている。この先端部４３は鋳物製であり、同径円筒状の連結部４５に先端が円錐状に先鋭化されたビット部４７が連設されている。連結部４５側は中空になっており、ケーシング本体３との連結側は開口している。
この連結部４５の内周面側には、一対の受けブロック４９、４９が嵌め込まれて固定されており、中心側に突設している。各受けブロック４９は、連結部４５の内周面に相似して軸方向断面側が外周側も内周側も円弧状に形成されており、上半部５１は１／４円弧よりもやや大きくなっているが、下半部５３は切欠けられて、上半部５１の１／３以下となっており、全体としては逆Ｌ形になっている。

連結部４５の内部では、一対の受けブロック４９、４９が軸中心に対して回転対称配置されており、軸中心部分は上下方向に開放されている。また、周側部分は受けブロック４９と受けブロック４９の間に、隙間が形成されている。
従って、図５の矢印に示すように、送給管３７に対して連結部４５の軸中心部分を同軸状に合わせると共に、押しブロック４１に対して受けブロック４９、４９どうしの間の隙間が相対するように合わせて、先端部４３を送給管３７に向かって近づけると、押しブロック４１、４１が隙間を通り抜けて、送給管３７が連結部４５の軸中心部分に深く入り込む。

この入り込んだ状態では、図６に示すように、送給管３７が軸回り回転すると、送給管３７側の押しブロック４１の移動軌跡に、先端部４３側の受けブロック４９の下半部５３が位置する。
送給管３７が、ケーシング本体３の削孔時には、矢印に示すように正方向に軸回り回転し、押しブロック４１が先端部４３の下半部５３の受け面５５を押すことになり、先端部４３が送給管３７と連れ回転する。
一方、送給管３７がケーシング本体３と共に、引抜きのために後退するときには、矢印に示すように負方向に軸回り回転し、押しブロック４１は受け面５５から離れ、更に上半部５１も欠落した隙間部分に至る。この隙間部分は押しブロック４１が通り抜けるには十分な広さになっているので、押しブロック４１はこの隙間部分を通り抜け、送給管３７は先端部４３を残したまま引き上げられる。

地盤補強用ケーシング１は、上記した特徴有る構成を軸方向両端側に備えている。
この地盤補強用ケーシング１は、従来の柱状杭の造成タイプと同様に作業をすることになる。
すなわち、図７に示すように、ケーシング１（ケーシング本体３＋先端部４３）を正回転させながら所定の深度まで掘進させて、地盤Ｇを削孔する。所定の深さまで到達すると、図８に示すように、張出し部７が丁度完全に埋まった状態となる。

その後、図９に示すように、セメントミルク等の固化材Ｓを吐出口３９から吐出しつつ、負回転させ、先端部４３を分断した上でケーシング本体３のみを引き上げる。
上記引き上げに並行して、先端部４３の中空内及びその周囲、更には孔内も順次固化材Ｓが注入され充填されていき、図１０に示すように全て孔内が充填される。これが固化されると、柱状杭Ｋが造成されたことになる。
固化材Ｓは吐出口３９から下方に向けて吐出されるので、周囲の地盤を乱すことはない。

図１１に示すように、造成された柱状杭Ｋの周囲は圧密壁（Ｐ）となっており、矢印に示すように、杭軸（Ｋ１）の周囲には周面摩擦力（ａ）が確保されるので、十分な大きさの杭軸方向支持力（Ａ）が確保される。
また、張出し部７が有った部分は、拡径した杭頭（Ｋ２）になっている。拡大図は、その一部に相当するものであるが、視認の便宜のために、傾斜部分は傾斜角度が大きくデフォルメされている。
この拡大図に示すように、杭頭（Ｋ２）は杭軸（Ｋ１）より半径方向外方に拡がっている。杭頭（Ｋ２）の下面側は傾斜しているので、その周囲にも圧密壁Ｐが形成されており、周面摩擦力（ｂ）が確保される。従って、柱状杭Ｋの軸（Ｋ１）の周囲でも、この杭頭（Ｋ２）が直接基礎に擬した働きをして、地盤支持力（Ｂ）が確保される。

上記のように、地盤補強用ケーシング１を用いれば、従来と同じ軸の太さでも、複合的な支持力を確保できるので、支持力を一層増大できる。
柱状杭一つ当たりの支持力が増大したので、従来と同様な支持力で十分な場合には、杭の造成間隔を従来より広げることで柱状杭の本数を減らすことができる。また、柱状杭の軸長を従来より縮めることも可能であり、この面からも有利である。
地盤支持力は、張出し部７の形状に依存し、上側同径筒部９の筒長や筒径、更には、下側傾斜筒部１１の傾斜角度の設定条件を変更することで調整できるので、地盤に各別に対応できる。

本発明の第２の実施の形態に係る地盤補強用ケーシング６１について、図面にしたがって説明する。
図１２、図１３に示すように、地盤補強用ケーシング６１にも、長い円筒状のケーシング本体３が備えられている。このケーシング本体３の基端側には張出し部６３が配設されている。

張出し部６３は略円筒状になっており、上側が同径の大きな筒部６５で、中間が下方に向かって窄まるよう傾斜状に縮径した逆円錐形の筒部６７で、下側が同径の小さな筒部６９になっており、段差無しで連設されて一体になっている。中間傾斜筒部６７は傾斜角度が３０°になっている。
張出し部６３は、ケーシング本体３に外嵌される。従って、張出し部６３がケーシング本体３に対して半径方向外方に張り出した外形を成しており、外側から見ると、上側同径筒部６５が同径拡径部、中間傾斜筒部６７が傾斜縮径部になっている。

図１４に示すように、張出し部６３は上下方向に開口しているが、上端には一対の合わせ部７１、７１が設けられている。この合わせ部７１は、外周側及び内周側が１／４円弧のプレートで構成されており、内周側には、下側に折り曲げられて下片７３が連設されている。合わせ部７１、７１は軸中心に対して対向した状態で配置されており、内周側どうしは間隔をあけて相対している。合わせ部７１にはピン７５の差込み孔７２Ａが設けられている。

符号７７は半割り状の持ち上がり防止金具を示し、この持ち上がり防止金具７７は上記した合わせ部７１と同じプレート状をなし、さらにピン７５の差込み孔７２Ｂも設けられている。この持ち上がり防止金具７７の内周縁からは壁部７９が立ち上がっている。この壁部７９は、一方側は金具のプレート面を超えて延出しており、上面視では円弧状になっており、半円弧よりは稍小さい。壁部７９の両端側は折り曲げられており、取付け部８１になっている。この取付け部８１にはボルト８３の挿通孔８２が設けられている。
持ち上がり防止金具７７は二つ用意されており、図１５に示すように、それぞれ張出し部６３の合わせ部７１に上側から重ね合され、それぞれの差込み孔７２Ａ、７２Ｂが上下方向で連通している。この差込み孔に上側からピン７５が差し込まれて、持ち上がり防止金具７７、７７は張出し部６３に対して固定されて、持ち上がりが防止されている。

この状態では、壁部７９、７９が環状に連なり、その中をケーシング本体３が通っている。
そして、一方の持ち上がり防止金具７７の取付け部８１が、他方の持ち上がり防止金具７７の延出側の取付け部８１と対向し、当該一方の持ち上がり防止金具７７の取付け部８１が、当該他方の持ち上がり防止金具７７の延出側の取付け部８１と対向する。
また、ケーシング本体３との間にはゴムパッキン８５が介装されている。
対向した取付け部８１、８１どうしは重ね合わされ、挿通孔にボルト８３が通されボルトナット締結されて、持ち上がり防止金具７７、７７はケーシング本体３に対して強固に固定されている。この固定により、張出し部６３はケーシング本体３に対して取り付けられたことになる。

下側筒部６９とケーシング本体３との間にも、ゴムパッキン８７が介装されており、上下でゴムパッキン８５、８７が介装されてケーシング本体３との隙間への土等の流入が阻止されている。
上記の構成により、張出し部６３はケーシング本体３の基端側の任意の位置に安定的に取り付けることができるようになっている。
この張出し部６３でも、第１の実施の形態に係る張出し部７と同様の効果が得られる。さらに、張出し部６３は元から一体になっており、ケーシング本体３に通す必要があるが、現場での組立作業自体は容易になっている。

ケーシング本体３の内側には、送給管３７が同軸状に挿入されており、所謂二重管構造になっているが、この送給管３７はケーシング本体３の上端より抜け出ている。ケーシング本体３の上端は内方フランジ８９により開口が狭まっており、その抜け出た部分の外周に連結片９１が取付けられている。この連結片９１がケーシング本体３の内方フランジ８９に固定されており、ケーシング本体３に対して送給管３７が移動不能になっている。

本発明の第３の実施の形態に係る地盤補強用ケーシング９３について、図面にしたがって説明する。
図１６に示すように、地盤補強用ケーシング９３にも、同様に、長い円筒状のケーシング本体９５が備えられている。
このケーシング本体９５には、途中に短尺な固定用筒部９７が介挿されて溶接により一体化されている。図１７の一部断面側面図に示すように、この固定用筒部９７の外径は段差無く連なっているが、固定用筒部９７は肉厚になっており、その分だけ、内径は小さくなっている。

この固定用筒部９７の外周面側は、ＡＡ矢視による断面図に示すように、ケーシング本体９５の軸方向、換言すれば削孔方向に垂直に直状に切欠かれて両端に至っており、この切り欠かれた部位が軸中心側に断面円弧状に凹んだ溝状の凹条部９９になっている。従って、凹条部９９の凹壁は軸中心に近い中間で最も高く両端側に向かって低くなっている。凹条部９９は一対設けられており、軸中心を挟んで対向している。

また、固定用筒部９７より削孔方向先側には押上げ管１０１が外嵌され溶接により一体化されている。スクリュー羽根５はこの押上げ管１０１よりも削孔方向先側に配置されている。
スクリュー羽根５より削孔方向先側には、短尺の吐出し用筒部１０３が連設され、溶接により一体化されている。この吐出し用筒部１０３は絞り加工が施されて傾斜状に縮径しており、先側に向かってテーパ状に先細りしている。吐出し用筒部１０３には一対の吐出し孔１０５、１０５が形成されている。吐出し孔１０５は軸中心を挟んで対向している。図中では、位置の関係で一つのみが示されている。
吐出し用筒部１０３の短口側、すなわち削孔方向先側には別体のビット部１０７が配置されている。このビット部１０７は鋳物製であり、先端が円錐状に先鋭化されている。このビット部１０７は吐出し用筒部１０３に溶接されて一体化している。

ケーシング本体９５には、張出し部１０９が配設されている。
図１８の一部断面側面図に示すように、張出し部１０９は略円筒状になっている。中間が同径の筒部１１１になっており、その下端には、下方に向かって窄まるよう傾斜状に縮径した逆円錐形の筒部１１３が段差無しで連設されている。筒長は、上側同径筒部１１１は比較的短いが、下側傾斜筒部１１３は緩やかな傾斜角度で長く延びている。
下側傾斜筒部１１３の下端には、保護筒部１１５が段差無しで連設されている。保護筒部１１５は同径で短尺になっている。

一方、上側同径筒部１１１の上端にも、同径の固定用筒部１１７が連設されている。この固定用筒部１１７の外径は上側同径筒部１１１の外径よりも小さくなっている。固定用筒部１１７は上側同径筒部１１１との連設側は外周面が内方に曲面状に凹んだ曲面１１９になっており、段差無く上側同径筒部１１１に遷移している。
張出し部１０９（固定用筒部１１７〜上側同径筒部１１１〜下側傾斜筒部１１３〜保護筒部１１５）は、アルミ系の鋳物で一体的に形成されており、内側には軸方向に同径の挿通孔１２１が貫通している。

張出し部１０９はケーシング本体９５に摺動可能に外嵌されており、保護筒部１１５側が削孔方向先側になっている。
この張出し部１０９側の固定用筒部１１７の内周面がケーシング本体９５側の固定用筒部９７の外周面に対向したときに、一対の差込み孔１２３、１２３（図１９）が形成されるようになっている。

固定用筒部１１７には、軸方向、換言すれば削孔方向に垂直に貫孔されているが、ＢＢ矢視による断面図に示すように、固定用筒部１１７の外周面から管肉内に入り込み、内周面で抜け出て、再び管肉内に入り込んだ後、固定用筒部１１７の外周面から抜け出ている。従って、管肉内には、一直線状に貫通孔１２５、１２５が形成されており、その間には断面円弧上に凹んだ凹条部１２７が形成されている。
この凹条部１２７が、ケーシング本体９５側の凹条部９９に対向すると、断面円形の孔になり、軸方向両側の貫通孔１２５、１２５も連なって、一つの差込み孔１２３が形成される。

図１９に示すように、ケーシング本体９３に対して張出し部１０９を摺動させて所定の固定位置にもってくる。すなわち、ケーシング本体９５側の固定用筒部９７と張出し部１０９側の固定用筒部１１７を対向させ、それぞれの凹条部９９と凹条部１２７を正対させる。凹条部９９と凹条部１２７により、断面円状空洞部が形成され、その空洞部の両端にそれぞれ貫通孔１２５、１２５が連なり、直状の差込み孔１２３となる。
この差込み孔１２３にピン軸１２９を差し込むと、張出し部１０９がケーシング本体９５に対して軸方向及び軸回りに移動不能に固定される。

地盤補強用ケーシング９３を使用した場合も、第１の実施の形態と同様に作業をすることになる。
図２０（Ａ）に示すように、張出し部１０９を固定した状態で、ケーシング本体９５の軸方向を地盤Ｇの削孔方向にセットし、正回転させながら所定の深度まで掘進させて、地盤Ｇを削孔する。そして、図２０（Ｂ）に示す位置にくると、張出し部１０９が所定の深さまで埋設できたとして、差込み孔１２３からピン軸１２９を抜き取り、張出し部１０９に対してケーシング本体９５を摺動可能な状態とする。

そして、図２０（Ｃ）に示すように、更に堀進させて、図２０（Ｄ）に示すように、ケーシング本体９５の先のビット部１０７を所定の深さまで到達させて、堀進作業を終了する。 なお、掘進中は、ケーシング本体９５は張出し部１０９に対して摺動しながら下降することになり、張出し部１０９はそのまま留め置かれた状態となっている。

その後、図２０（Ｅ）〜（Ｆ）に示すように、セメントミルク等の固化材Ｓを吐出し孔１０５から吐出しつつ、負回転させ、ケーシング本体９５を引き上げる。 吐出し用筒部１０３はテーパ状になっており、削孔によりできた孔縁との間には隙間ができており、そこに固化材Ｓが吐出されるので、周囲の地盤を乱すことはない。

図２０（Ｆ）に示す位置にくると、張出し部１０９側の保護筒部１１５に、ケーシング本体９５側の押上げ管１０１が当たり、それ以降の引上げでは、押上げ管１０１が保護筒部１１５を押し上げる。
従って、図２０（Ｇ）に示すように、ケーシング本体９５と共に張出し部１０９も地盤Ｇから引き抜かれて、張出し部１０９の留まっていた空間も含めて、削孔全体に固化材Ｓが注入され充填される。
これが固化されると、図２０（Ｈ）に示すように、第１の実施の形態と同様に、柱状杭Ｋが造成されたことになる。

張出し部１０９は鋳物で構成されているので、第１の実施の形態の張出し部７と異なり、現場で組み立てる必要がない。しかも、アルミ製なので、強度的にも十分なものとなっている。
更に形状的工夫として、押上げ管１０１が下側傾斜筒部１１３に直接当たるのではなく、保護筒部１１５に当たるようになっているので、引上げの際に下側傾斜筒部１１３へ掛かる負荷が少なくなっている。
また、ケーシング本体９５側の固定用筒部１１７は、張出し部１０９の全体の重量を軽量化するためと、ピン軸１２９の軸長を短くするために、連設された上側同径筒部１１１より小径になっており、そのまま連設すると垂直な段差ができるので、その段差角部に負荷が掛かるとそこから亀裂が入り易くなるが、曲面１１９にすることで亀裂対策がなされている。

また、先端部も地盤Ｇに留め置かれず、ケーシング本体９５と共に引き上げられて回収されるので繰り返し使用できる。加えて、吐出し用筒部１０３はケーシング本体９５を絞って成形したものであり、その先に単純な形状の鋳物のビット部１０７を溶接して一体化して、先端部を構成しており、製作自体も容易となっている。

次に、曲げ補強用鋼管１３１を使用した例を示す。
上記した柱状杭は、下方向に掛かる荷重に耐え得るように設計されたものであり、木造建築物への適用が主に想定されている。
一方、鉄骨系建築物に対しては、杭側と基礎側とを剛接合して、上記した荷重だけでなく、柱を曲げようとする力が基礎に伝えられる構造になっているものが多い。そのため、杭側は鋼管杭を利用するのが主流になっている。
而して、上記した柱状杭では曲げ補強用鋼管１３１を容易に差し込めるので、鋼管杭の代用品として利用しつつ、柱状杭としての利点もそのまま生かすことができ、一戸建住宅用では、木造建築物用の規模の基礎工事で、従来の剛接合と同等の強度を持たせることができると考えられる。

この曲げ補強用鋼管１３１は、図２１に示すように、軸方向両端が開口した直状の鋼管１３３を本体としている。この鋼管本体１３３の軸方向一端側に、天端調整キャップ１３５が取り付けられている。
この天端調整キャップ１３５の嵌込み用筒部１３７の軸方向一端（図では上端）側に円形の天板１３９が取り付けられて閉塞されている。この天板１３９は嵌込み用筒部１３７より半径方向外方に拡径しており、上面が天端基準面１４０となっている。この天板１３９の中心には、板厚方向に貫通して空気穴１４１が形成されている。
天端調整キャップ１３５の嵌込み用筒部１３７が鋼管１３３に外嵌されて一体化されており、上端側は、上記した空気穴１４１を介して管内が管外と連通している。

上記した曲げ補強用鋼管１３１を、地盤補強用ケーシング９３（第３の実施の形態）を使用して造成する柱状杭Ｋに差し込んで一体化した例を、図２２で示す。
図２０（Ｇ）までは、同じように作業を行い、ケーシング本体９５と共に張出し部１０９も地盤Ｇから引き抜かれて、張出し部１０９の留まっていた空間も含めて、削孔全体に固化材Ｓが注入され充填された状態とする。この状態は図２２では、図２２（ａ）に対応する。
この後に、図２２（ｂ）、（ｃ）に示すように曲げ補強用鋼管１３１を差し込む。固化材Ｓはセメントミルク等の液状体であり、土等は含まれていないのでこの差込み作業は容易に実施できる。空気穴１４１を通って管内の空気は逃げていくので、管内も固化材Ｓが充填された状態となる。
天板１３９の上面である天端基準面１４０が露出して、周囲の固化材Ｓの上面と面一になるまで差し込まれて、作業が終了となる。

天端基準面１４０を構成する天板１３９は拡径されており、落とし込み防止作用が働くので、固化材Ｓ中に沈降することはなく、天端基準面１４０は露出した状態が維持される。
これを天端レベル止めの際の調整の目安に利用することができる。固化材Ｓが固化する前に、図２２（ｄ）に示すように、検尺棒１４３を天端基準面１４０の上に立たせて、レベル器１４５を用いてレベル測定できるので、天端基準面１４０が予め若干高くなるように差込み、その後に測定結果を基に差込み深さを微調整すれば、天端レベル止めを正確に且つ容易に行うことができる。また、天端が金属の滑面で綺麗になっているので見栄えも良い。
なお、ブリーディング現象は固化材Ｓに抑制剤を配合することによりかなり抑えられているが、それでも若干出てしまって、曲げ補強用鋼管１３１の周囲の柱状杭Ｋの上面が若干下がる場合があるが、その場合には、モルタル等を塗り込むことで、天端基準面１４０を面一になるように調整すればよい。また、固化材Ｓを少し多めに注入した場合には、逆に、天端基準面１４０の周囲の固化材Ｓは盛り上がった状態となるが、その場合には、その盛り上がった部分を削り取ることで、天端基準面１４０を面一になるように調整すればよい。

その後、固化材Ｓが固化されると、図２２（e）に示すように、柱状杭Ｋが造成されたことになる。そして、曲げ補強用鋼管１３１は柱状杭Ｋで囲まれて固定された状態となる。

なお、図２２では、曲げ補強用鋼管１３１は長く、柱状杭Ｋの殆ど全長にわたって延びているが、曲げモーメントは基礎に近い側に主に掛かることから、柱状杭Ｋが長くなる場合には、曲げ補強用鋼管１３１はそれよりは短く、例えば１／３程度に設計する場合も考えられるが、そのような場合でも、天端調整キャップ１３５の落とし込み防止作用が働くので、天端基準面１４０は露出した状態が維持される。

以上、本発明の実施の形態について詳述してきたが、具体的構成は、この実施の形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における設計の変更などがあっても発明に含まれる。

１…地盤補強用ケーシング（第１の実施の形態）
３…ケーシング本体 ５…スクリュー羽根 ７…張出し部
９…上側同径筒部 １１…下側傾斜筒部 １３…段差部
１５…連結用筒部 １７…半割り状部材 １９…合わせ片
２１…合わせ片 ２３…ボルト ２５…ストッパー金具
２７…半割り状金具 ２９…抱込み部 ３１…合わせ片
３３…ボルト ３５…Ｏリング ３７…送給管
３９…吐出口 ４１…押しブロック ４３…先端部
４５…連結部 ４７…ビット部 ４９…受けブロック
５１…上半部 ５３…下半部
６１…地盤補強用ケーシング（第２の実施の形態）
６３…張出し部 ６５…上側同径筒部 ６７…中間傾斜筒部
６９…下側同径筒部 ７１…合わせ部 ７３…下片
７２…差込み孔 ７５…ピン ７７…持ち上がり防止金具
７９…壁部 ８１…取付け部 ８２…挿通孔
８３…ボルト ８５…ゴムパッキン ８７…ゴムパッキン
８９…内方フランジ ９１…連結片
９３…地盤補強用ケーシング（第３の実施の形態）
９５…ケーシング本体 ９７…固定用筒部 ９９…凹条部
１０１…押上げ管 １０３…吐出し用筒部 １０５…吐出し孔
１０７…ビット部 １０９…張出し部 １１１…上側同径筒部
１１３…下側傾斜筒部 １１５…保護筒部 １１７…固定用筒部
１１９…曲面 １２１…挿通孔 １２３…差込み孔
１２５…貫通孔 １２７…凹条部 １２９…ピン軸
１３１…曲げ補強用鋼管 １３３…鋼管本体 １３５…天端調整キャップ
１３７…嵌込み用筒部 １３９…天板 １４０…天端基準面
１４１…空気穴 １４３…検尺棒 １４５…レベル器
Ｇ…地盤 Ｐ…圧密壁 Ｓ…固化材
Ｋ…柱状杭 Ｈ…頭部
Ａ…杭状支持力 ａ…周面摩擦力
Ｂ…地盤支持力 ｂ…周面支持力

Claims (7)

1. 地盤補強用ケーシングを使用して削孔し、その孔に固化材を注入し、その注入された固化材の固化より柱状杭を造成することで地盤を補強する地盤補強工法において、
   前記地盤補強用ケーシングは、削孔方向を軸方向とする筒状ケーシング本体と、前記ケーシング本体の内側に挿入され前記ケーシング本体の下端より下側に延び出て下端は開口して吐出口となっている固化材の送給管と、前記ケーシング本体に外嵌され一体化された押上げ管と、前記ケーシング本体に軸方向に摺動可能に外嵌され、前記ケーシング本体の半径方向外方に張り出した外形を成す張出し部と、前記張出し部を前記ケーシング本体に対して所定の位置で軸方向に摺動不能に固定する固定手段とを備え、
   前記張出し部は、同径状に拡径した同径拡径部と、前記同径拡径部に削孔方向先側で連設し、削孔方向に向かって傾斜状に縮径した傾斜縮径部とで構成されており、
   前記固定手段は、前記張出し部の削孔方向後側に連設された固定用筒部の内周面と、前記ケーシング本体の外周面の境界を跨いで形成され、削孔方向に垂直に貫通した差込み孔と、別体の差込み軸で構成され、前記差込み孔に前記差込み軸が差し込まれると固定され、前記差込み軸が抜き取られると前記張出し部に対して前記ケーシング本体が摺動可能な状態になり、
   前記ケーシング本体の掘進作業中、前記張出し部が前記ケーシング本体に固定されたときに前記張出し部が埋設され、前記張出し部が摺動可能な状態にされたときに前記ケーシング本体は前記張出し部に対して摺動しながら下降し、
   前記ケーシング本体が引上げられるときに、前記張出し部が前記押上げ管に当たって押し上げられるまでは留め置かれることを特徴とする地盤補強工法。
2. 請求項１に記載した地盤補強工法において、
   差込み孔を構成するケーシング本体側の凹部はその他より肉厚の有る部位に形成されていることを特徴とする地盤補強工法。
3. 請求項１または２に記載した地盤補強工法において、
   張出し部が鋳物で形成されていることを特徴とする地盤補強工法。
4. 請求項１から３のいずれかに記載した地盤補強工法において、
   ケーシング本体の先端部は、削孔方向に向かって傾斜状に縮径した管状テーパ部と、その削孔方向先側に連設された中実のビット部とで構成されており、前記管状テーパ部に吐出し孔が設けられていることを特徴とする地盤補強工法。
5. 請求項１から３のいずれかに記載した地盤補強工法において、
   ケーシング本体の先端部は、削孔進行時の正回転では連れ回転し、逆の引抜き後退時の負回転では前記ケーシング本体から分断されるものであり、
   前記分断口からスラリー状の固化材が吐出されることを特徴とする地盤補強工法。
6. 地盤に注入された固化材の固化より柱状杭を造成することで地盤を補強する地盤補強工法において、
   削孔方向を軸方向とする筒状ケーシング本体と、前記ケーシング本体に外嵌され、前記ケーシング本体の半径方向外方に張り出した外形を成す張出し部とを備え、前記張出し部は、同径状に拡径した同径拡径部と、前記同径拡径部に削孔方向先側で連設し、削孔方向に向かって傾斜状に縮径した傾斜縮径部とで構成されており、前記ケーシング本体に対して軸方向に摺動可能で、且つ適宜所定の位置に固定されるよう構成されている地盤補強用ケーシングを使用して削孔し、
   その孔に固化材を注入した後、前記固化材が固化完了する前に、曲げ補強用鋼管を造成する柱状杭と同軸状になるように差し込むことを特徴とする地盤補強工法。
7. 請求項６に記載した地盤補強工法において、
   曲げ補強用鋼管が天端調整キャップで、その軸方向天側が閉塞されており、
   前記天端調整キャップには、半径方向外方に拡径した天端基準面と、前記天端基準面を貫通して管内と連通させる空気口が設けられていることを特徴とする地盤補強工法。

Images