JPH10219683A - 地中杭の成形方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】砕石或いはコンクリート、鉱さい等による地中
杭の成形を簡単かつ能率よく行う。 【解決手段】地中杭１の成形を、原地盤７に杭先端のシ
ュー（沓）２を棒（ロッド）３を介して地中へ圧入（圧
密）しながら杭穴８を形成し、この杭穴８へ材料４を連
続的に供給し、杭先端のシュー２を所定の位置で残置す
ることによって行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、地中に砕石或いは
コンクリート、鉱さい等による杭を成形し構造物及び建
物基礎工、道路や鉄道及び滑走路の路盤工、堤防の基礎
工、また、土地造成や地すべり対策工等を行う地中杭の
成形方法及び装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、新規に住宅や商店および工場、事
務所の土地造成をする場合、軟弱な沖積世の土地を開発
する事が多く、古来多くの軟弱地盤対策工が考えられ、
また実施されてきた。この対策工は地盤が土粒子（固
体）と地下水（液体）や空気（気体）の間隙（間隙が締
め固められる可能性を相対密度で示す）で構成されてい
る事に着目し、間隙を締め固めて土粒子同士の骨格を密
実化するか、または、固結材や接着剤を用いて間隙を固
化する２方法が各工法の基本的な考え方である。なお、
地下水位が高い軟弱地盤の間隙は主に水が占めている。
そして、各工法については建設産業調査会の発行「基礎
設計・施工ハンドブック」「軟弱地盤ハンドブック」が
機能別に分類し記載しており、それぞれの工法別特徴は
次のとおりである。

【０００３】即ち、置き換え工法は、良質の土に置換す
るので確実性が高く、古くから実績を多く有するが、排
除する建設発生土の処理に難がある。また締め固め工法
は、沈下抑制と地震時の液状化防止の効果は大きいが、
近隣に与える施工中の振動や騒音など環境の面で難があ
る。

【０００４】また場所打ち杭工法は、機械掘削により大
孔径で支持層へ確実に到達させるので、既成品の杭工法
と同様に大きな杭支持力が得られるが、開削に伴う地山
の孔壁保護や沈澱物除去など孔底処理が煩雑となり、更
にコンクリートを充填する際に孔内の地下水や泥水によ
り材料が分離する等形状や材質の品質管理が難しい。ま
た固結工法は、硬化材注入により、限定された範囲を精
度よく施工ができ、作業も無騒音無振動で出来る事か
ら、各種工事の地盤改良として広い分野で適用されてい
るが、地盤に適した硬化材の選択や改良効果の確認が難
しく、工事費も高価であり地下水汚染にも注意が必要で
ある。

【０００５】また強制圧密工法は、地盤を強制的に圧縮
して、圧密作用と同様に土の強度を増強させるものであ
る。この工法の載荷法には静荷重と動荷重があり、静荷
重は圧密終了までに長い期間を必要とし、動荷重は作動
時の振動や衝撃音、また、圧密効果のバラツキ等に難が
ある。また脱水工法は、地盤の圧密を促進させるため、
粘土層の土中水を脱水するものであるが、地中に於ける
ドレーン材の目詰まりや連続性など施工性の問題、理論
解析に必要な原地盤の複雑な土質条件の選定やそれに基
ずく予測と実施効果の整合性が難しい。

【０００６】そして、上記の各工法は、土質力学の重要
なＣｏｕｌｏｍｂの公式に基づくと、同式はせん断強さ
（τ）をτ＝ｃ＋σ＊ｔａｎφで示し、ｃを粘着力、φ
をせん断抵抗角、σを直圧力としており、粘性土はｃが
大きくφは小さい、砂質土は逆でありσの影響を受け
る。この事は粘性土と砂質土の対策工の差異を単的に示
しており、前述の各工法も対象とする土質に限定した画
一的なものが多く、複雑で不均一な軟弱地盤の地層では
施工精度にバラツキが生じる事となる。

【０００７】さらに、上記のものと関連する特公平０３
−２４９２５号公報には、半透水布状物を用いた地中柱
状体の造成方法の技術が示されているが、この手段では
作業工程が煩雑であり、開削孔の安定や硬化材の固化状
態の確認が難しい。一方、住宅や小規模な構造物の基礎
工事は地盤に関する知識不足、または、基礎の不等沈下
や地盤が地震時に液状化すること等の知識を有していて
も、作業環境である施工場所が狭隘なこと。加えて、工
事により発生する泥土や硬化材注入に伴う廃液等の建設
廃棄物の処理、施工機械の騒音や排気ガス、振動等の規
制や制約から、十分な地盤対策工を施すことなく基礎工
事が実施され、前述の建造物等は地盤の支持力不足によ
り基礎の変形やすべり破壊による多くの被害が発生して
いる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】軟弱地盤の対策工は上
記の通り各種あるが、複雑で不均一な軟弱地盤の地層に
幅広く対応できないため、施工には予測調査や理論解
析、硬化材注入、改良効果の確認など多様な検討や施工
中のトラブル対策が必要となり、施工機械や経験豊富な
技術者が特定され、この結果、工期が長くなり工事費も
高価となる。さらに、環境の面では施工機械の振動や騒
音に加えて建設発生土の処理、廃液や泥水の処置等多く
の問題がある。一方、住宅地域で工事を施工する場合、
上記の制約に加え大型機械の運搬路や作業スペースの確
保、排気ガス等の問題があり、基礎の対策工を必要とし
ながら工事が出来ないなど多くの課題を有する。

【０００９】本発明は、工事費が安価で汎用性の高い工
法とするため、容易に原地盤の支持力を高めて、地盤沈
下や地震時の液状化を抑制する事ができること。即ち、
原地盤の相対密度に着目しこれを把握した上で、原地盤
に棒（ロッド）を介してその先端のシュー（沓）を圧入
すること。圧入により（圧密されて）生じた杭穴には地
盤強化に必要な材料を突き固めて充填し、杭を成形する
と共に原地盤を密実にすること。また、圧入により生じ
る杭穴の壁（孔壁）は直ちに杭穴へ材料を連続して隙間
なく均等に充填し、杭穴壁面に働く原地盤の土圧を充填
材料と圧力バランスさせて孔壁面の崩壊を防止するこ
と。なお、従来の場所打ち杭工法はこの工程が重要管理
項目であると同時に、このトラブルが最大の災害となる
ため経験豊富な技術者の配置を必要としたが、これらを
不要にし作業の安全と工程の簡素化を図ること。

【００１０】さらに、地盤の圧密を促進するため充填材
料に砕石など高透水性材料を用いて、地中杭の透水性を
利用して地下水を容易に排除すること。また、杭先端の
シューは地中杭の形状と先端支持力を保持させると同時
に、圧入の方向性を維持させること。さらに、杭の圧入
抵抗を低減して棒の圧入力を省力化すること。土のシキ
ソトロピーを考慮して圧入作業は連続で行うこと。そし
て、本工法による成形後の地盤支持力が既存の簡便な載
荷試験などで測定が容易にできること等の利点を有する
高能率で廉価な地中杭の成形方法及び装置を提供するも
のである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の地中杭の成形方法は、第１にシュー（沓）
を棒（ロッド）で地中に圧入して柱状の杭穴を形成しな
がら、上方から材料を充填し、シューが所定の深さに至
ったとき、該シューを杭底に残置させた状態で材料によ
る杭柱を地中に形成することを特徴としている。

【００１２】第２に地中杭成形後に棒を往復動させなが
ら引き抜くことを特徴としている。

【００１３】第３に杭穴の成形時にシュー又は棒に芯材
を保持させて、地中杭を形成することを特徴としてい
る。

【００１４】第４に杭穴の成形時に、着脱可能に地面に
設置されるホッパーによって該杭穴内に材料を充填させ
ながら地中杭を形成すること等を特徴としている。

【００１５】また、本発明の地中杭の成形装置は、第１
に圧入動作される棒の先端部にシューを分離可能に設け
ると共に、該シューで形成される杭穴の上部に材料供給
用の供給装置を設け、杭穴を形成しながら該杭穴内に材
料を供給し地中杭を成形することを特徴としている。

【００１６】第２にシューの突入部を先鋭な錐形面に形
成すると共に、該錐形面に突入用の突条を斜設すること
を特徴としている。

【００１７】第３にシューの外周に杭穴成形用のガイド
を形成することを特徴としている。

【００１８】第４に棒の先端部にシューを仮保持機構を
介して取り付けることを特徴としている。

【００１９】第５に装置の作動状態を感知し検出機構を
介して自動制御することを特徴としている。

【００２０】

【本発明の実施の形態】発明の一実施形態を図面に基づ
いて説明する。図１〜図３に示す実施形態は地中杭の成
形方法と装置を示すものである。図１に地中杭を成形す
る方法と装置の構成を示しており、地中杭１を形成する
には棒（ロッド）３に押圧力（回転力）６を加えて杭先
端部のシュー（沓）２を圧入すると共に、該棒３を引き
抜きながら往復動させ、地中杭１に充填する材料４を突
き固める。上記シュー２は地中杭１の形状を保ちながら
所要の位置まで圧入されると棒３と切り離して杭底に残
置する。

【００２１】また、該シュー２は材料４と一体となって
圧入し、この時生じた杭穴８は直ちに材料４を連続充填
し土圧バランスを図って杭穴壁９の崩壊を防止すると共
に材料４の分離を防ぐ事ができる。上記材料４を供給す
るホッパー５は材料４の流動促進と飛散防止を図ると共
に杭の位置に着脱できる構造とし地面に固定する脚５ａ
と供給部５ｂを設けている。

【００２２】即ち、地中杭１は杭の先端にシュー２を設
け、該シュー２を棒３で圧入し、生じた杭穴８へ材料４
を注ぎかつ突き固めて成形する事ができる。これによ
り、複雑で不均一な軟弱地盤の地層或いは不規則な支持
層でも、地中に於ける杭の断面形状や長さ及び進入角度
を適正に維持させて、容易に成形できる事を特徴として
いる。この場合、上記した棒３、或いはシュー２、材料
供給装置５等の作動状態を感知し検出機構を介して地中
杭１の形成状態をチェックしながら、所望の杭を自動制
御して仕上げる装置としてもよい。

【００２３】図示例に於いて、材料４は砕石を用いた地
中杭１を示すが、これによれば土構造のうち主に地下水
を排除して杭体の容積を確保するので、該地中杭１の成
形に伴う泥や土砂の建設発生土がなく、今まで定常的に
必要とされてきた建設発生土の処理に伴う諸々の対策工
や経費を不要にすると共に作業場も発生土に汚染されず
作業環境も衛生的になる。なお、充填する材料４は上記
の他にコンクリート、鉱さい等を施工条件によって適宜
選択して同様に行う事ができる。

【００２４】図２は前記した杭先端部に装着可能な各シ
ューの構造を示すものである。図２（Ａ）は通常の軟弱
地盤に使用するシュー２の例を示す。該シュー２は突入
部を円形で先鋭な錐形２ａに形成させると共に、圧入用
の棒（ロッド）３と仮保持を含め着脱可能に支持できる
ように挿脱孔２ｂとフック２ｃを設けている。これによ
り、該シュー２は上記棒３に追従させて圧入する事が出
来るので、通常の軟弱地盤に使用する上で構成が簡単で
好適となる。図２（Ｂ）は、上記シュー２の突入部を先
鋭な角形２ｄにした例を示しており、該シュー２は回転
する時きりの作用を働かせて、杭先端地盤の固結力を低
下させるので上記より硬い地盤に使用する事ができる。

【００２５】図２（Ｃ）は、図２（Ａ）、（Ｂ）に示す
シュー２に突入用の突条２ｅ、即ちスクリューを付けて
ネジの作用をさせ地盤への進入を容易にする事ができる
例を示す。該シュー２は部分的に固い土質を含んでいる
土層、また、前記したシュー２が空回りし易い砂やシル
トの多い地盤に好適に使用する事ができる。図２（Ｄ）
は、図２（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）に示すシュー２に筒状
のガイド板２ｆを連接することにより、該シュー２の圧
入角度を適正に維持させて穴振れを抑制する事ができる
例を示す。これによれば、特に後述する斜杭１ｂに好適
に使用する事ができる。

【００２６】図２（Ｅ）に示すように地中杭１に鉄筋な
ど芯材１１を保持させる場合には、上記シュー２と棒３
の間に、鉄筋など芯材１１が定着できる金具１０を設け
るとよい。この時の棒３は該金具１０が共に回転しない
様に支持部３ａを遊嵌した構造とし、該金具１０も棒３
が軸架できる環部１０ａを設けるとよい。一方、圧入に
回転を必要としない場合は該金具１０をシュー２に固定
してもよい。なお、該金具１０はシュー２と同様に杭穴
８内に残置させる事により、地中杭１の引張りや曲げ強
度を高めた鉄筋コンクリート杭等を簡単な工法で能率よ
く製作施工する事ができる。

【００２７】以上の方法及び装置によれば、上記シュー
（沓）２は多様な土質や斜杭など施工条件に合わせて幅
広く選択する事ができ、種々の条件下で最適な穴形成に
よる地中杭１を成形し得るものである。即ち、棒３とシ
ュー２は仮保持機構により着脱可能であり、所定の深さ
でシュー２を残置して安定した後述の先端支持力７ａが
確保される。そして、該シュー２は棒（ロッド）３で圧
入され材料４を一体的に注ぎ、突き固めて地中杭１を成
形するので、杭の形状や充填する材料４が設計条件に合
わせ任意に採用できるので、材料４に産業廃棄物を利用
した再生骨材や鉱さい等の使用も可能であり、再生資源
の利用促進と工事費の低減が図れる等汎用性の高い工法
とする事ができる。

【００２８】更に、圧入する棒３の押圧力６は直接地盤
７と接触する杭先端シュー２の反力及び深さに伴って増
加する棒３外周面に接する材料４との摩擦抵抗で算定さ
れる。この反力及び抵抗力を上記したシュー２の効果並
びに棒３の摩擦抵抗を動摩擦抵抗にして低減させてい
る。従って、該押圧力６は棒３の径が小さいことから、
主として杭先端のシュー２の直径に左右される事にな
る。これにより、従来のケーシング工法よりも小型の動
力で施工が可能となり、低騒音、低振動かつ小型機械を
用いて能率のよい安定した押圧作業ができる。

【００２９】図３は材料４が粒子同士のかみ合いや粘着
性によって杭穴８内で閉塞し材料４の連続充填が不能と
なる場合これを解決する装置の例を示す。即ち、図３
（Ａ）に示すものは、棒（ロッド）３に突起３ａを付け
て杭穴８内の閉塞状態を棒３を往復動作させる事によ
り、材料４の閉塞状態を崩して材料４の注入を円滑にす
ると同時に、引き抜きから差し込み動作により上記突起
３ａによって突き固めが容易にできる構造としたもので
ある。なお、この動作は圧入成形時又は棒３の引き抜き
時に適宜必要に応じて行う事ができる。

【００３０】また、図３（Ｂ）に示すものは、棒３に上
下対象な突起３ｂを付けて、材料４の閉塞状態を崩しな
がら、前記した杭穴壁９面側に材料４を指向させて密着
させ杭穴壁９の安定を図る構造としたものである。図３
（Ｃ）は、管１２ａにスクリュー部１２ｂを設けて、材
料４をかき混ぜ閉塞状態を崩す事ができるスライド管１
２の例を示す。該スライド管１２は現地に備えておき、
圧入作業中に棒３の進入と注入する材料４の量に異状が
生じたときには、直ちにスライド管１２を棒３に嵌通さ
せて、該スライド管１２に回転等押圧動作を加えて材料
４の閉塞状態を崩して材料４の注入を促進させるもので
ある。なお、この場合注入状況を確認して該スライド管
１２は取り外してもよい。

【００３１】図４は前述した図１の装置による地中杭の
成形工程を示している。まず、杭の施工位置を決めて、
次に、位置決め及び材料の充填作業を補助する材料供給
装置のホッパー５を同図（Ａ）に示すようにセットす
る。次に同図（Ｂ）に示すように前記のシュー２を置き
棒（ロッド）３を取り付ける。そして、同図（Ｃ）に示
すように棒３を作動させてシュー２を圧入する。この時
圧入によって形成される杭穴８内に材料４を該シュー２
の圧入に合わせ均等に連続充填し、杭穴壁９の崩壊防止
と材料４の分離を防止する。

【００３２】そして、同図（Ｄ）に示すように棒３が所
定の位置（深さ）に到達、あるいは所定の圧入反力を検
出する等の手段によって所定圧入を認知し作業を終了す
る。次いで、該棒３を上昇させる事によってシュー２と
の接合は分離されるので、シュー２は杭穴８内の先端の
杭底に残置される。この状態において同図（Ｅ）に示す
ように棒３を引き抜きながら往復動させると、棒３は下
方から順次材料４を突き固めて杭穴壁９面側に材料４を
指向させて密着させ杭穴壁９の安定を図ると共に、密実
な材料４が得られる。これにより、同図（Ｆ）に示すよ
うに杭穴８内に全長にわたり材料４が密実に形成され強
固な地中杭１の成形工程が終了する。

【００３３】以上の手段によって、地中杭は断面や長さ
が高精度、高性能に成形され安定した杭の支持力と同時
に、杭の充填材料が軟弱地盤を密実にするので地盤支持
力を容易に増強する事ができる。そして、作業工程を簡
素化し連続作業とするので、工期の短縮が図れると同時
に安全かつ安価な工事費で地中杭を簡単に成形する事が
できる。

【００３４】図５は地中杭を計画や設計の際の検討を容
易にするため、従来の軟弱地盤対策工に準拠した分類例
に対応させ地中杭の実施形態を分類して示したものであ
る。図５（Ａ）は地中杭１を支持層１５まで到達させ支
持杭として設計する例を示す。なお、この場合は地中杭
外周に作用する地盤沈下によるネガテブフリクション９
ａを配慮しておく。また、図５（Ｂ）は地中杭１の先端
支持力７ａと地中杭外周面の地盤摩擦力７ｂにより支持
する摩擦杭の設計例を示す。

【００３５】そして、図５（Ｃ）は地盤改良を必要とす
る範囲内に地中杭１を多数設けて、原地盤７と性質を異
にする地中杭１の充填材料４が周辺の原地盤７と人工的
に一体化させ複合地盤の領域１３を形成する設計例を示
す。これによれば原地盤７が密実になり地盤支持力を高
め、地盤沈下や地震時の液状化の抑制を図ることを目的
とした複合地盤の設計が可能となる。そして、図５
（Ｄ）は原地盤７の圧密を促進するため、地中杭１に高
透水性の充填材料４を採用し、その杭頭部に排水施設４
ａを設け、周辺地盤７の地下水を地中杭１より排除する
ことを目的としたドレーン杭の設計例を示す。

【００３６】以上の分類により、本工法の地中杭１は既
存の理論解析を利用する事ができるので基礎設計に幅広
く適用する事が可能となる。また、杭の成形後の品質管
理も簡便な載荷試験等で確認する事ができる等の利点が
ある。従って、本工法は作業環境に合わせて大規模な大
型施工機械による地盤の改良工事から小規模な一般家屋
の基礎工事及び人力施工までの適応性を有した汎用性の
高い工法となる。

【００３７】図６は地中杭の耐力を増強する実施形態の
例を示したものである。図６（Ａ）は鉄筋を芯材１１と
して地中杭１を成形する例を示す。即ち、シュー２の上
に金具１０を据え、棒（ロッド）３をセットし、金具１
０内に鉄筋の芯材１１を保持させこれらを一体的に支持
させながら同時に挿入及び圧入するが、圧入に合わせて
鉄筋の芯材１１はあばら筋１１ａを緊結しながら杭穴８
の深さ毎に順次接合し、一連の芯材１１を形成させる。
この時芯材１１と共にコンクリート等充填材料４を補給
しながら地中杭１を成形するとよく、これによって引っ
張り強度と曲げ強度を所望に増強することができる。

【００３８】図６（Ｂ）は芯材１１に鋼管１４類を用い
る使用例を示しており、鋼管１４等の管先端部１４ａは
シュー２と棒３の着脱に支障がないように前述の鉄筋の
金具１０と同様の構造とし、この時の棒３は前記した通
り鋼管１４類を一体的に支持させながら圧入する事がで
きる支持部３ａとしている。一方、鋼管１４類をシュー
２に固定して棒（ロッド）３の替わりにして作業工程を
省いてもよく、また、管内は必要に応じて充填する。

【００３９】図６（Ｃ）は多段の異径地中杭を形成する
例を示している。即ち、下段の地中杭１を所定の位置ま
で成形した後で、その頭部にシュー２を再圧入させて杭
の径を拡大させる。なお、上記シュー２の径は自在であ
り、また、多段階の地中杭１を成形する場合はこの工程
を繰り返せばよい。これにより、杭支持力並びに杭頭部
の曲げ強度と水平力の耐力を容易に増強する事ができ
る。

【００４０】図７は海上など水面を有する場所での作
業、また、泥炭層（ピート層）地帯やヘドロ層の超軟弱
地盤での作業など、前述の方法ではシュー（沓）が自沈
したり、安定して材料が投入出来ない場合の好適な施工
方法を示す実施形態である。即ち、上記施工手順は、ま
ず図７（Ａ）に示すとおり棒３に対して図示する手段又
は適宜な手段からなる吊り具（仮保持機構）２ｇによっ
て、仮保持状態に取り付け支持されているシュー２、材
料４を収容したガイド管１６を併設セットして、これら
全体をクレーン等の吊りロープ１６ａを介して吊り揚げ
施工位置に移動し、位置決めする。

【００４１】次に、図７（Ｂ）に示す如く上記の通り一
体化したガイド管１６をシュー２と共に下げると、両者
の自重によって泥土中を沈下する。また、ガイド管１６
は図示の通り材料４を上部より連続的に注ぐ事ができる
構造としている。次に、図７（Ｃ）に示すようにガイド
管１６に取り付けてあるシュー２の吊り具２ｇを切断等
任意な手段によって解除し、棒（ロッド）３を作動させ
てシュー２の圧入を開始すると共に地中杭１の材料４を
連続的に供給しながら所定の深さまで到達させる。そし
て以降の作業を前述の図４（Ｅ）、（Ｆ）により、材料
４を突き固めて地中杭１を形成し、図７（Ｄ）に示す如
く棒３やガイド管１６等を取り外して作業を終了する。
なお、上記シュー２の仮保持の図示例については吊り具
２ｇを該シュー２のフック２ｃを利用してロープ等によ
りガイド管１６と一体的にして、クレーン等により移動
する事ができる。

【００４２】従って、本発明の工法は砕石或いはコンク
リート等による地中杭１の形成が困難とされている海中
に於いても、海上からこれら材料による地中杭１を極め
て簡単かつ高能率で低コストに形成する事を可能にする
ものである。

【００４３】次に、図８において、本発明の別実施形態
に係る斜杭１ｂを成形する際の一施工例について説明す
る。即ち、前記した図７のガイド管１６に代わる杭穴口
対策の先導装置１７は杭穴口の崩壊防止用のさや管１７
ａ、材料供給口１７ｂ、圧入角度を保持し先導装置１７
の安定を図る支持台１７ｃ、圧入角度を管理する斜度計
１７ｄから構成している。

【００４４】上記先導装置１７を用いた斜杭１ｂの施工
手順は、まず、図２（Ｄ）のシュー２を棒（ロッド）３
に連結し先導装置１７のさや管１７ａと該シュー２を密
着させて一体にセットした後、杭の施工位置に先導装置
１７を移動する。そして所定の角度に据え付けて斜度計
１７ｄで確認をする。次に材料供給口１７ｂより材料４
を注ぎながら先導装置１７を地中に挿入し、所定の位置
で支持台１７ｃを操作して先導装置１７の安定と圧入角
度を保持する。

【００４５】次に、棒３を作動させて前記のシュー２を
圧入する。以降の作業は前記した図４及び図７に示した
工程により斜杭１ｂを成形し、そして棒３や先導装置１
７を取り外して作業を完了する。これにより、現状の場
所打ち杭工法では困難とされる斜杭を容易に成形する事
ができる。なお、本先導装置１７は直杭１ａの杭穴口対
策に使用してもよい。

【００４６】図９は予め杭穴をあけ、この穴に本発明に
よる工法で地中杭を成形する実施形態を示す。即ち、地
表付近が硬く予め開削しても穴壁が自立安定し穴崩れが
生じない地盤では、この穴を利用して地中杭を成形する
事が可能であり、その施工手順は、まず、図９（Ａ）に
示すように杭穴８は予め別途開削し、この杭穴８の地上
部に前記したホッパー５を据え付ける。次に、図９
（Ｂ）に示すように棒（ロッド）３はシュー（沓）２が
離脱しないように吊り具（仮保持機構）２ｇ等で両者を
連結し、施工場所に位置決めされたホッパー５の供給部
５ｂの口にセットする。そして、地中杭１の材料４を注
ぎながら杭穴８の底１８まで到達させる。

【００４７】次に、図９（Ｃ）に示すように、上記作業
のシュー２の吊り具２ｇを設定深さにおいて切断等の手
段によって分離する。これにより、初期の地中杭１の成
形を促進させた後は棒３を作動しシュー２の圧入を開始
し、材料４を注ぎながら圧入すると、図９（Ｄ）に示す
ように、更に長い地中杭１を連続的に簡単かつ能率よく
延長形成する事ができる。そして、シュー２の圧入を終
了した状態に於いて、前記した棒３の往復動による突き
固め作業によって、所定の長い地中杭１が簡単に形成で
きる。

【００４８】これによれば、本工法は杭の貫入が困難と
される道路舗装や硬質の表土（凍土含む）を従来の各工
法の如く全面的に除去する事なく、穴口補強も兼ねて所
要の杭穴のみ開削する事により、地山の崩壊をより有効
に防止できる利点がある。

【００４９】図１０は、盛土７ｃの安定を図るため地中
杭１を前記の通り成形し、円弧すべりの抵抗力１９ａを
高めることができる施工例を示すものである。即ち、原
地盤７の相対密度を調べこれに見合う地中杭１を連続的
に併設する。この時には該地中杭１を円弧すべり面１９
の深さや盛度高さに応じた長さに成形して、地盤支持力
を増強し原地盤７の円弧すべりの抵抗力１９ａを高める
ことができる。なお、この場合地中杭１はせん断強度が
大きく締め固めが容易な材料４を用いるとよい。

【００５０】図１１は、道路の盛土７ｄ等周辺の原地盤
７の地下水を排除し圧密を促進するため、地中杭１を前
記の通り成形し、該地中杭１の頭部に高透水性材料４ｂ
を層状に敷き均し、また排水を容易にするため排水施設
４ａを設けて排水路へ誘導する施工例を示す。即ち、地
中杭１の施工には原地盤７の相対密度から地盤が許容で
きる杭体容積を予測し、この容積に見合う地中杭１を成
形するので、地盤の圧密沈下を早期に終了させると共
に、前記した杭の支持力と同時に杭の充填材料が軟弱地
盤を密実にするので、地盤支持力を容易に増強する事が
できる等利点がある。なお、該地中杭１には高透水性で
目詰まりしない材料４を充填するとよい。

【００５１】図１２は、橋台２０ａ等基礎２０ｂに水平
力２０ｃが作用する時、地中杭１を支持杭として直杭１
ａと前記した図２（Ｄ）のシュー２を使用して斜杭１ｂ
に成形した施工例を示す。なお、斜杭１ｂの施工手順は
前記した図８の先導装置１７を使用した作業に準拠する
ものとする。これによって、斜杭１ｂを簡単かつ能率よ
く成形する事ができるので、斜杭１ｂは構造物並びに建
物基礎に作用する地震時の水平力や土圧に抵抗できる対
策工として好適化する事ができる等の利点を創出する。

【００５２】図１３は、敷地の土留め擁壁２１ａの基礎
２１ｂに地中杭１を支持杭として用い、不規則な支持層
１５の高低に合わせ地中杭１を自在に長さを選択して施
工形成する例を示す。この場合の地中杭１の支持力管理
は、前記した棒（ロッド）３圧入時の軸力６をチェック
し所望の支持力が得られるものである。なお、該地中杭
１には所望の支持力に応じて前記の充填材料４ならびに
芯材１１を組み合わせて用いる。なお、上記支持層の高
低差対策は、従来の杭打工では不安定なヤットコの使用
或いは杭を地上に打ち残して後日において切断する等無
駄な作業が多かった。一方、本工法の場合は高低に合わ
せ自在に長さが選択できるので、従来の作業を簡素化し
て工期の短縮が図れると同時に安全かつ安価な工事費で
地中杭を簡単に成形する事ができる等の利点がある。

【００５３】図１４は、前述の機械施工による地中杭の
成形方法と装置を人力で成形する方法に応用した施工例
を示したものである。図１４（Ａ）に示すようにシュー
（沓）２に棒（ロッド）３をねじ等で連結させて、杭位
置に据え付ける。次に、図１４（Ｂ）に示すように該棒
３をハンマー等で衝打６して圧入させ、この時できる杭
穴８には材料４を充填する。

【００５４】次に、図１４（Ｃ）に示すように該棒３が
所定の位置まで到達した後、先端のシュー２と該棒３の
連結を解除し該シュー２を杭穴８に残置して、棒３を引
き抜きながら衝打６を与えて、材料４を突き固める。そ
して、図１４（０）に示すように地中杭１より棒３を引
き抜き、材料４を締め固めるため杭頭部に再度衝打し
て、周辺地盤と一体になるよう成形する。なお、図１４
（Ａ）においてシュー２と棒３を固定した場合には、棒
３を残置した状態で、材料４を別途突き固めて地中杭１
を成形してもよい。

【００５５】

【発明の効果】本発明は以上の構成により、以下の効果
を奏する。

【００５６】請求項１の発明により、先端部に設けたシ
ュー（沓）を棒（ロッド）で圧入しながら材料を充填す
る事により地中杭を形成し、上記シューを残置させるよ
うにしたので、簡単な方法で所望の断面や長さの地中杭
を施工する事ができる。また、杭先端支持力が確実に得
られるところの精度の高い地中杭を能率よく低コストに
成形する事ができる。

【００５７】また、この際材料の選定が自由であり、地
中杭に高透水性の材料を用いた場合には、該地中杭を利
用して地下水が排除できるので、地盤の圧密が促進され
圧密沈下を早期に終了させる事ができる。また、原地盤
の間隙は材料の充填に加えて上記圧密作用によりさらに
密実化される。これにより、原地盤の支持力を増強させ
る事ができる共に、地盤沈下や地震時の液状化を抑制す
る事ができる等の効果を生ずる。

【００５８】請求項２の発明により、充填する材料が棒
で突き固められ密実で高品質の充填材料が得られるの
で、地盤強化に必要な精度の高い地中杭を成形する事が
できる。また、地中で充填材料が突き固められるので強
固な地中杭を能率よく成形する事ができる。そして、シ
ューを圧入する棒を利用して突き固め具として兼用させ
る事により、この方法を達成する装置を簡潔で廉価なも
のにする事ができる。

【００５９】請求項３の発明により、杭穴成形時にシュ
ー又は棒に鉄筋等芯材を保持させながら地中杭の成形時
にコンクリートと鉄筋や鋼管等を組み合わせ、杭体の引
張り力と曲げ強度を高める事が可能な地中杭を成形施工
する事ができると共に作業を簡単かつ能率よく行う事が
できる。また、材料は杭穴内にシューや棒と一体的に注
入されるので地中での材料分離を防ぐ事ができるところ
の精度が高く恒久的な地中杭を的確に成形することがで
きる。

【００６０】請求項４の発明により、シューの圧入に合
わせてホッパーから材料を供給することにより、杭成形
時の杭穴壁の保護等を不要にして地中杭を能率よく簡単
に成形する事ができる。これにより、施工を連続的かつ
円滑に行う事ができ、工期の短縮を図ると共に安定工法
が容易に得られるので工事費を大幅に低減する事ができ
る。

【００６１】請求項５の発明により、地中杭の先端に残
置されるシュー、該シューを圧入する棒、材料を供給す
る供給装置を設けて、地中杭を連続作業で円滑に成形す
るように構成したので、地中杭を所望の深さに的確かつ
能率よく成形する事ができる。また、本工法は海上等特
殊な場所での施工でも、ガイド管やクレーンなどを併用
する事も可能であり、地中杭の成形を容易に行う事がで
きる。

【００６２】請求項６の発明により、シューの突入部に
突条や角錐等のガイドを取り付けて作業を行う事によ
り、圧入抵抗を低減して地中杭を容易に成形する事がで
きる。即ち、該シューの突条は棒（ロッド）の回転力を
ネジの作用で進入方向の推進力を得る。また角錐はきり
の作用で杭先端の土の固結力を弱めて推進する。また、
杭径が大きい場合でも、従来工法のケーシングを不要に
して圧入する事ができる。

【００６３】請求項７の発明により、シューにガイド板
を設けて作業を行う事により、多様な軟弱地盤並びに現
状の場所打ち杭工法では困難とされる斜杭を含め、基礎
設計に幅広く適用することができる。

【００６４】請求項８の発明により、棒にシューを仮保
持させた状態で作業が可能となり、装置を簡単に移動す
る事ができる。また、シューそのものに各種の材料を支
持させる事が容易になり、多様な作業を能率よく行う事
ができる。

【００６５】請求項９の発明により、作動状態が検出機
構において的確に監視できるので、装置の自動化が可能
となると共に作業の標準化が容易になり、所望の地中杭
が高品質でかつ能率よく簡単に成形する事ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による地中杭の成形方法及び装置の構造
を示す断面図である。

【図２】上記の施工に使用する杭先端部に用いられるシ
ュー（沓）の実施形態を示す斜視図である。

【図３】充填材料が杭穴内で閉塞した場合に使用する装
置の実施形態を示す側面図である。

【図４】地中杭を成形する施工順序の説明図である。

【図５】従来工法に準拠して本発明の地中杭を分類して
示す説明図である。

【図６】本発明による地中杭の杭体を補強する場合の実
施形態を示す断面図である。

【図７】海上施工など特殊な場所での杭体の施工順序を
示す説明図である。

【図８】斜杭の成形に必要な先導装置の構成を示す断面
図である。

【図９】既設の杭穴に地中杭を成形する施工手段の説明
図である。

【図１０】本発明の杭工法を用いてすべり破壊を防止す
る施工例を示す説明図である。

【図１１】地中杭に高透水性材料を用いて地下水を排除
する施工例を示す断面図である。

【図１２】基礎に水平力が作用する場合に好適な斜杭の
施工例を示す断面図である。

【図１３】支持層の深さに合わせて杭体を形成する施工
例を示す断面図である。

【図１４】人力施工による杭体の施工順序を示す説明図
である。

【符号の説明】 １ 地中杭 ２ シュー（沓） ３ 棒（ロッド） ４ 材料（充填材料） ５ ホッパー（材料供給装置） ６ 押圧力 ７ 原地盤 ８ 杭穴（孔） ９ 杭穴壁（孔壁） １１、１４ 芯材 １２ スライド管 １５ 支持層 １６ ガイド管 １７ 先導装置

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】シューを棒で地中に圧入して柱状の杭穴を
   形成しながら、上方から材料を充填し、シューが所定の
   深さに至ったとき、該シューを杭底に残置させた状態で
   材料による杭柱を地中に形成することを特徴とする地中
   杭の成形方法。
2. 【請求項２】地中杭成形後に棒を往復動させながら引き
   抜く請求項１の地中杭の成形方法。
3. 【請求項３】杭穴の成形時にシュー又は棒に芯材を保持
   させて、地中杭を形成する請求項１又は２の地中杭の成
   形方法。
4. 【請求項４】杭穴の成形時に、着脱可能に地面に設置さ
   れるホッパーによって該杭穴内に材料を充填させながら
   地中杭を形成する請求項１又は２又は３の地中杭の成形
   方法。
5. 【請求項５】圧入動作される棒の先端部にシューを分離
   可能に設けると共に、該シューで形成される杭穴の上部
   に材料供給用の供給装置を設け、杭穴を形成しながら該
   杭穴内に材料を供給し地中杭を成形する地中杭の成形装
   置。
6. 【請求項６】シューの突入部を先鋭な錐形面に形成する
   と共に、該錐形面に突入用の突条を斜設する請求項５の
   地中杭の成形装置。
7. 【請求項７】シューの外周に杭穴成形用のガイドを形成
   する請求項５又は６の地中杭の成形装置。
8. 【請求項８】棒の先端部にシューを仮保持機構を介して
   取り付ける請求項５又は６又は７の地中杭の成形装置。
9. 【請求項９】装置の作動状態を感知し検出機構を介して
   自動制御する請求項５又は６又は７又は８の地中杭の成
   形装置。