特許 6335039 地盤改良杭

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6335039

(24)【登録日】2018年5月11日

(45)【発行日】2018年5月30日

(54)【発明の名称】地盤改良杭

(51)【国際特許分類】

   E02D 5/46 20060101AFI20180521BHJP

   E02D 3/12 20060101ALI20180521BHJP

【ＦＩ】

   E02D5/46

   E02D3/12 102

【請求項の数】5

【全頁数】13

(21)【出願番号】特願2014-127093(P2014-127093)

(22)【出願日】2014年6月20日

(65)【公開番号】特開2016-6264(P2016-6264A)

(43)【公開日】2016年1月14日

【審査請求日】2017年4月24日

【新規性喪失の例外の表示】特許法第３０条第２項適用 まちなかキャンパス長岡にて開催された第４１土木学会関東支部技術研究会（平成２６年３月１３日）で発表、第４１回土木学会関東支部技術研究発表会講演概要集（ＣＤ）（平成２６年３月１３日）にて発表

(73)【特許権者】

【識別番号】000221616

【氏名又は名称】東日本旅客鉄道株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001254

【氏名又は名称】特許業務法人光陽国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】鈴木 啓晋

(72)【発明者】

【氏名】冨田 直幹

(72)【発明者】

【氏名】西川 晃司

(72)【発明者】

【氏名】藤原 寅士良

(72)【発明者】

【氏名】大塚 隆人

(72)【発明者】

【氏名】川中島 寛幸

【審査官】 亀谷 英樹

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００１−２９５２７０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−２５６８４１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０６−１１６９４７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 実開昭６１−０５４０３７（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 特開平１１−３０３０６２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−０１４９８９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１１−２９３６６７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 欧州特許出願公開第０１７１９８４１（ＥＰ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｅ０２Ｄ ５／２２−５／８０

Ｅ０２Ｄ ３／１２

Ｅ０２Ｄ ５／００−５／２０

Ｅ０２Ｄ ２７／４２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

地盤に鉛直な向きに形成された掘削孔内に設けられた固化改良体と、前記固化改良体中に埋め込まれた芯材と、を有する地盤改良杭であって、
前記芯材は、
前記固化改良体の軸心に沿って延在する条鋼と、
前記条鋼の延在方向と交差する一の方向に張り出すように前記条鋼の周囲に巻き付けられ、前記条鋼の周面の少なくとも一部に線接触した箇所が溶接されている複数の第１鉄筋と、
前記条鋼の延在方向と交差するとともに前記一の方向と交差する方向に張り出すように前記条鋼の周囲に巻き付けられ、前記条鋼の周面の少なくとも一部に溶接されている複数の第２鉄筋と、
を備え、
前記第１鉄筋と前記第２鉄筋は、それぞれ前記条鋼の延在方向に任意の間隔をおいて配設されており、
前記第１鉄筋が前記条鋼から前記一の方向に沿い外方に張り出した部分と、前記第２鉄筋が前記条鋼から前記一の方向と交差する方向に沿い外方に張り出した部分は、互いに交差した箇所以外、前記条鋼の延在方向に重ならない配置にあることを特徴とする地盤改良杭。

【請求項2】

前記第１鉄筋と前記第２鉄筋は、前記条鋼の下端側ほど狭い間隔で設けられていることを特徴とする請求項１に記載の地盤改良杭。

【請求項3】

前記第１鉄筋と前記第２鉄筋が互いに接触する配置で、前記第１鉄筋が前記第２鉄筋の上側に位置するように配設されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の地盤改良杭。

【請求項4】

前記条鋼の周面に前記第１鉄筋が溶接された箇所で、その第１鉄筋の上側に接触する配置で前記条鋼の周面に溶接された補強部材が設けられていることを特徴とする請求項３に記載の地盤改良杭。

【請求項5】

前記掘削孔の内側であって、前記芯材の周囲および前記掘削孔の底部と前記条鋼の下端部との間に、前記固化改良体が介在されるように前記芯材が設けられていることを特徴とする請求項１〜４の何れか一項に記載の地盤改良杭。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、杭の支持力を増強する地盤改良杭に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、地盤を鉛直向きに掘削した掘削孔内で土砂とセメントミルクを混合して形成したソイルセメントからなる改良体中に、条鋼の周囲に鉄筋を巻き付けた構造を有する芯材を建てこんで形成した地盤改良杭に関する発明がある（例えば、特許文献１参照。）。
この発明において、条鋼にスパイラル状に巻き付けられた鉄筋は、条鋼と改良体との付着力を高めて、地盤改良杭の支持力を増強するために設けられている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開平６−１１６９４７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、上記特許文献１の発明の場合、条鋼と鉄筋とは点接触しており、その接触面積が小さな箇所を溶接しているだけであるため、芯材を改良体中に埋め込むように挿入する際に溶接箇所が破断し易いという問題がある。
そして、例えば、溶接箇所の接合強度が確保されていなかった場合に、溶接箇所の多くで破断が発生してしまうと、芯材と改良体との付着力が低下して、地盤改良杭の支持力が低下してしまう虞があった。

【0005】

本発明の目的は、より安定した支持力を有する地盤改良杭を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上記目的を達成するため、この発明は、
地盤に鉛直な向きに形成された掘削孔内に設けられた固化改良体と、前記固化改良体中に埋め込まれた芯材と、を有する地盤改良杭であって、
前記芯材は、
前記固化改良体の軸心に沿って延在する条鋼と、
前記条鋼の延在方向と交差する一の方向に張り出すように前記条鋼の周囲に巻き付けられ、前記条鋼の周面の少なくとも一部に線接触した箇所が溶接されている複数の第１鉄筋と、
前記条鋼の延在方向と交差するとともに前記一の方向と交差する方向に張り出すように前記条鋼の周囲に巻き付けられ、前記条鋼の周面の少なくとも一部に溶接されている複数の第２鉄筋と、
を備え、
前記第１鉄筋と前記第２鉄筋は、それぞれ前記条鋼の延在方向に任意の間隔をおいて配設されており、
前記第１鉄筋が前記条鋼から前記一の方向に沿い外方に張り出した部分と、前記第２鉄筋が前記条鋼から前記一の方向と交差する方向に沿い外方に張り出した部分は、互いに交差した箇所以外、前記条鋼の延在方向に重ならない配置にあるようにした。

【0007】

かかる構成によれば、地盤改良杭の芯材の条鋼には、一の方向に張り出すように溶接された複数の第１鉄筋と、他の方向に張り出すように溶接された複数の第２鉄筋とが設けられ、それら第１鉄筋と第２鉄筋は条鋼の延在方向に任意の間隔をおいて例えば交互に配設されているので、固化改良体中に埋め込まれた芯材は、固化改良体と一体化し易くなっている。
つまり、かかる構成の地盤改良杭であれば、芯材と固化改良体の付着力を向上させて、芯材と固化改良体の一体構造を安定させることができ、より安定した支持力を有する地盤改良杭としての機能を発揮することができる。
特に、互いに交差した配置をとる第１鉄筋と第２鉄筋のうち、第１鉄筋が条鋼の周面の一部に線接触した箇所を溶接して比較的強固に条鋼に固定することで、条鋼に溶接された全ての鉄筋（第１鉄筋、第２鉄筋）が破断してしまうことなく、少なくとも第１鉄筋が条鋼の周面に固定された状態を維持するようにしているので、芯材と固化改良体の一体構造を安定させることができる。

【0008】

また、望ましくは、
前記第１鉄筋と前記第２鉄筋は、前記条鋼の下端側ほど狭い間隔で設けられているようにする。
条鋼の下端側により多くの第１鉄筋と第２鉄筋が設けられた芯材を有する地盤改良杭は、強固な先端支持力を有する支持構造体として機能するようになる。

【0009】

また、望ましくは、
前記第１鉄筋と前記第２鉄筋が互いに接触する配置で、前記第１鉄筋が前記第２鉄筋の上側に位置するように配設されているようにする。
この第１鉄筋は、条鋼の周面の少なくとも一部に線接触した箇所が溶接されており、条鋼の周面の少なくとも一部に例えば点接触した箇所が溶接されている第２鉄筋よりも強固に条鋼に固定されているので、第１鉄筋と第２鉄筋とが互いに接触し且つ第１鉄筋が上側に位置する配置をとることによって、芯材を固化改良体中に挿入する際に第１鉄筋が第２鉄筋を支えることが可能になり、第２鉄筋の溶接部分の破断を低減することができる。

【0010】

また、望ましくは、
前記条鋼の周面に前記第１鉄筋が溶接された箇所で、その第１鉄筋の上側に接触する配置で前記条鋼の周面に溶接された補強部材が設けられているようにする。
第１鉄筋に接するように条鋼の周面に溶接された補強部材によって第１鉄筋を補強することができる。そして、この補強部材によって条鋼と第１鉄筋と第２鉄筋との溶接部分の破断をより一層低減することができる。

【0011】

また、望ましくは、
前記掘削孔の内側であって、前記芯材の周囲および前記掘削孔の底部と前記条鋼の下端部との間に、前記固化改良体が介在されるように前記芯材が設けられているようにする。
このように、掘削孔の底部と条鋼の下端部との間に固化改良体が介在されることで、地盤の下層が軟弱な場合であっても、地盤改良杭の芯材が下降してしまうようなことを防ぐことができ、芯材と固化改良体の一体構造が安定したものになる。

【発明の効果】

【0012】

本発明によれば、より安定した支持力を有する地盤改良杭が得られる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】本実施形態の地盤改良杭を一方から側面視した説明図（ａ）と、その向きの地盤改良杭を上面視した説明図（ｂ）である。

【図2】本実施形態の地盤改良杭を他方から側面視した説明図（ａ）と、その向きの地盤改良杭を上面視した説明図（ｂ）である。

【図3】地盤改良杭の芯材における第１鉄筋と第２鉄筋の向きを説明するための斜視図である。

【図4】地盤改良杭の芯材の一例を示す側面図である。

【図5】地盤改良杭の造成方法に関する説明図であり、固化改良体形成工程（ａ）と、芯材埋設工程（ｂ）と、養生工程（ｃ）を示している。

【図6】地盤改良杭における芯材と固化改良体との付着力を確認するための試験の関する説明図であり、「ＣＡＳＥ−I」の試験体（ａ）、「ＣＡＳＥ−II」の試験体（ｂ）、「ＣＡＳＥ−III」の試験体（ｃ）を示している。

【図7】地盤改良杭における芯材と固化改良体の付着力確認試験の測定結果を示す線図である。

【図8】地盤改良杭に対して行った鉛直載荷試験の測定結果を示す線図である。

【図9】地盤改良杭の芯材の変形例を示す斜視図である。

【発明を実施するための形態】

【0014】

以下、図面を参照して、本発明に係る地盤改良杭の実施形態について詳細に説明する。但し、以下に述べる実施形態には、本発明を実施するために技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明の範囲を以下の実施形態及び図示例に限定するものではない。

【0015】

図１（ａ）は地盤改良杭１００を一方から側面視した説明図、図１（ｂ）はその向きの地盤改良杭１００を上面視した説明図である。図２（ａ）は地盤改良杭１００を他方から側面視した説明図、図２（ｂ）はその向きの地盤改良杭１００を上面視した説明図である。
地盤改良杭１００は、図１、図２に示すように、地盤Ｇに鉛直な向きの掘削孔Ｈ内に設けられた固化改良体１０と、固化改良体１０中に埋め込まれた芯材２０と、を有している。この地盤改良杭１００は、例えば、鉄道線路下に構造物を新設する場合など工事桁を要する施工現場において、その工事桁を下支えするために構築される支持体である。
なお、図中、地盤改良杭１００における芯材２０の配置を視認しやすくするため、固化改良体１０を透視した状態で図示している。

【0016】

固化改良体１０は、地盤Ｇが切削された土砂と、セメントスラリー等の固化材とを地中で混合してそれを固化させた柱状体であり、地盤Ｇに鉛直な向きに埋設されている。
例えば、固化改良体１０は、地盤Ｇを掘削しつつ掘削孔Ｈ内に固化材を注入し、土砂と固化材を混合撹拌する範囲を鉛直方向に広げるようにして形成される。本実施形態では、直径８００ｍｍの円柱形状の固化改良体１０を形成して用いている。

【0017】

芯材２０は、固化改良体１０の軸心に沿って延在する条鋼２４と、条鋼２４の延在方向と直交する一の方向に張り出すように設けられた第１鉄筋２１と、条鋼２４の延在方向と直交するとともに一の方向と交差する他の方向に張り出すように設けられた第２鉄筋２２と、を備えている。
この芯材２０には、複数の第１鉄筋２１と複数の第２鉄筋２２が設けられており、第１鉄筋２１と第２鉄筋２２は、条鋼２４の延在方向に交互に配設されている。また、第１鉄筋２１と第２鉄筋２２は、互いに直交する向きに条鋼２４から張り出して配設されている。
これら第１鉄筋２１と第２鉄筋２２は、条鋼２４の下端側ほど狭い間隔で高密度に設けられている。

【0018】

条鋼２４は、例えばＨ形鋼であり、本実施形態では「Ｈ−３５０×３５０×１２×１９」のＨ形鋼を用いている。この条鋼２４は、地盤改良杭１００の上端側で固化改良体１０から突出し、露出した状態に設けられている。
なお、条鋼２４は、継手Ｔ（図４参照）を介して複数のＨ形鋼を繋いで所望する長さに形成することができる。

【0019】

第１鉄筋２１と第２鉄筋２２は、例えば鉄筋「Ｄ１３」を折り曲げて両端を溶接してなる略長方形の枠状部材である。
第１鉄筋２１は、図３に示すように、条鋼２４の延在方向（上下方向）をＺ軸方向としたとき、条鋼２４から第１鉄筋２１の両側がＸ軸方向（一の方向）に張り出すように、条鋼２４の周囲に鉄筋「Ｄ１３」が巻き付けられて形成されている。そして、第１鉄筋２１が条鋼２４の周面の少なくとも一部に線接触した箇所、ここではＨ形鋼のフランジの外面に線接触した箇所が溶接されて、第１鉄筋２１が条鋼２４に固定されている。
第２鉄筋２２は、図３に示すように、条鋼２４の延在方向（上下方向）をＺ軸方向としたとき、条鋼２４から第２鉄筋２２の両側がＹ軸方向（他の方向）に張り出すように、条鋼２４の周囲に鉄筋「Ｄ１３」が巻き付けられて形成されている。そして、第２鉄筋２２が条鋼２４の周面の少なくとも一部に接触した箇所、ここではＨ形鋼のフランジの端部に点接触した箇所が溶接されて、第２鉄筋２２が条鋼２４に固定されている。

【0020】

特に、第１鉄筋２１と第２鉄筋２２は互いに接触する配置で、第１鉄筋２１が第２鉄筋２２の上側に位置するように配設されている。
ここで、第１鉄筋２１は、条鋼２４であるＨ形鋼のフランジの外面に線接触した箇所が溶接されており、Ｈ形鋼のフランジの端部に点接触した箇所が溶接されている第２鉄筋２２よりも強固に条鋼２４に固定されているので、第１鉄筋２１と第２鉄筋２２とが互いに接触する配置をとることによって、第１鉄筋２１が第２鉄筋２２を支えることを可能にする。
本実施形態では、第１鉄筋２１が第２鉄筋２２の上側に配設されているので、例えば、芯材２０を固化改良体１０に埋め込む際に、第１鉄筋２１によって第２鉄筋２２が上にずれることを防止し、第２鉄筋２２の溶接部分の破断を低減することができる。

【0021】

さらに、条鋼２４の周面に第１鉄筋２１が溶接された箇所で、その第１鉄筋２１の上側に接触する配置で条鋼２４の周面（Ｈ形鋼のフランジの外面）に溶接された補強部材２３が設けられている。補強部材２３は、例えば鉄板や鋼板が所定の大きさに形成されたプレート状の部材である。
例えば、左右一対の補強部材２３を条鋼２４の周面に溶接することで、条鋼２４の周面に溶接された第１鉄筋２１を補強することができる。この補強によって第１鉄筋２１及び第２鉄筋２２の溶接部分の破断をより一層低減することができる。

【0022】

そして、本実施形態の地盤改良杭１００では、条鋼２４に溶接された第１鉄筋２１と第２鉄筋２２と補強部材２３とで構成される補強鉄筋組体３０を一構造体として捉えることができる。
図１、図２に示した地盤改良杭１００の芯材２０には、条鋼２４の下端側に５段（５組）の補強鉄筋組体３０が設けられ、条鋼２４の中央側に２段（２組）の補強鉄筋組体３０が設けられている。
なお、地盤改良杭１００の長さや補強鉄筋組体３０の段数は任意であり、例えば、図４に示すように、条鋼２４の下端側に２００ｍｍ間隔で５段の補強鉄筋組体３０を設け、その条鋼２４の上方１０００ｍｍ毎に５００ｍｍ間隔で２段の補強鉄筋組体３０を設けるように芯材２０を組み立てることで、所望する長さの地盤改良杭１００を造成することができる。

【0023】

また、本実施形態の地盤改良杭１００は、芯材２０の周囲を覆うように固化改良体１０が設けられており、特に、掘削孔Ｈの底部と条鋼２４の下端部との間に、固化改良体１０を介在させた状態で芯材２０が配設されている。
掘削孔Ｈの底部と条鋼２４の下端部との間に固化改良体１０を介在させることで、地盤改良杭１００の芯材２０のみが下降してしまうようなことを防ぐことができ、芯材２０と固化改良体１０の付着力を向上させ、芯材２０と固化改良体１０の一体構造が安定したものになる。
例えば、固化改良体１０の下面から条鋼２４の下端部が露出したり突出したりしているような場合では、地盤改良杭１００の上端側の条鋼２４で支持した工事桁の重量などの負荷が比較的細い条鋼２４に集中し、条鋼２４が地盤Ｇに入り込むように移動しやすくなっている。条鋼２４が地盤Ｇに入り込むように移動してしまうと、芯材２０と固化改良体１０の一体構造が崩れ、地盤改良杭１００の強度が低下してしまう不具合が生じることがある。そのため、掘削孔Ｈの底部と条鋼２４の下端部との間に固化改良体１０を介在させて、芯材２０のみが移動することを規制し、条鋼２４に作用した負荷を比較的広い固化改良体１０の下面で地盤Ｇに伝達させるようにしている。

【0024】

次に、地盤改良杭１００の造成方法を図５に基づいて説明する。

【0025】

まず、周知の機械撹拌・高圧噴射併用工法（メカジェット工法）などによって、地中に柱状の固化改良体１０を形成する。
具体的に、地盤Ｇ上に設置した固化材圧送機（図示省略）の注入管１を回転させ、注入管１の先端部に設けられた掘削ビット２で地盤Ｇを切削しながら、注入管１を地中に鉛直に挿入する。なお、固化材圧送機は周知のものと同様であるので、ここでは詳述しない。
掘削ビット２が所定の深度に達し、地盤Ｇに鉛直な向きの掘削孔Ｈを形成した後、図５（ａ）に示すように、注入管１を逆回転させつつ徐々に引き上げる。その際に、注入管１を通じて固化材を供給することによって、掘削ビット２の噴射口から固化材を放出し、注入管１や掘削ビット２に設けられた撹拌羽根で固化材と土砂を掘削孔Ｈ内で混合撹拌する。こうして固化改良体１０を下方から上方へ向かって鉛直に形成する。なお、注入管１を地中から引き上げる時に固化材を放出するのではなく、注入管１を地中に挿入する際に固化材を放出するようにしてもよい。

【0026】

次いで、図５（ｂ）に示すように、掘削孔Ｈ内に形成された固化改良体１０が流動性を有しているうちに、条鋼２４に第１鉄筋２１と第２鉄筋２２と補強部材２３を溶接して組み上げた芯材２０を、その固化改良体１０中に鉛直向きに埋め込む。

【0027】

次いで、図５（ｃ）に示すように、掘削孔Ｈの底部と芯材２０の条鋼２４の下端部との間に固化改良体１０を介在させた状態で所定時間放置するように養生して、固化材と土砂の混合体である固化改良体１０を固化（硬化）させる。この養生によって硬化した固化改良体１０は剛性を有するようになって、地中に鉛直向きに埋設された地盤改良杭１００が造成される。
なお、掘削孔Ｈの底部と芯材２０の条鋼２４の下端部との間に介在させる固化改良体１０の厚みは任意であって、地盤改良杭１００の長さや地盤Ｇの強度などに応じて適宜調整すればよい。

【0028】

次に、本実施形態の地盤改良杭１００における芯材２０と固化改良体１０との付着力を確認するために行った試験について説明する。

【0029】

図６に示すように、試験架台に載置した厚さ３０ｍｍ、９００ｍｍ四方の鉄製プレートＰの上に、地盤改良杭１００の試験体を設置して、付着力確認試験を行った。なお、鉄製プレートＰには、試験体のＨ形鋼が挿通可能な略Ｈ形の貫通孔Ｑが形成されている。
図６（ａ）は、試験「ＣＡＳＥ−I」の試験体を示している。「ＣＡＳＥ−I」の試験体は、直径８００ｍｍ、高さ１０００ｍｍの固化改良体１０中に、長さ１４００ｍｍの条鋼２４が埋設されてなる比較試験用の試験体である。
図６（ｂ）は、試験「ＣＡＳＥ−II」の試験体を示している。「ＣＡＳＥ−II」の試験体は、直径８００ｍｍ、高さ１０００ｍｍの固化改良体１０中に、長さ１４００ｍｍの条鋼２４の下部に５段の補強鉄筋組体３０が設けられた芯材２０が埋設されてなる試験体である。
図６（ｃ）は、試験「ＣＡＳＥ−III」の試験体を示している。「ＣＡＳＥ−III」の試験体は、直径８００ｍｍ、高さ１０００ｍｍの固化改良体１０中に、長さ１４００ｍｍの条鋼２４の下部に３段の補強鉄筋組体３０が設けられた芯材２０が埋設されてなる試験体である。
なお、この試験体の固化改良体１０は、洗い砂に固化材「Mjet−２号」を添加量６００［ｋｇ／ｍ^３］、水セメント比（Ｗ／Ｃ）８０［％］で混合して調整している。また、条鋼２４は「Ｈ−３５０×３５０×１２×１９」のＨ形鋼を用い、補強鉄筋組体３０の第１鉄筋２１と第２鉄筋２２は「Ｄ１３」の鉄筋材を用いた。

【0030】

上記のような試験体の芯材２０（条鋼２４）の上端部にジャッキＪ（ここでは７０００ｋＮジャッキ）を押し当て、鉛直方向に段階的に連続に載荷する試験を行い、芯材２０（条鋼２４）の変位と、ジャッキＪの荷重との相関を求めた。その試験結果を図７に示し、ＣＡＳＥ−Iの測定結果を図７の折れ線Ｌ１、ＣＡＳＥ−IIの測定結果を図７の折れ線Ｌ２、ＣＡＳＥ−IIIの測定結果を図７の折れ線Ｌ３に示す。
図７に示すように、ＣＡＳＥ−Iの試験体（補強鉄筋組体３０の無い、無補強の条鋼２４）での最大荷重が１２０７［ｋＮ］であるのに対し、ＣＡＳＥ−IIの試験体（補強鉄筋組体３０；５段／ｍ）の最大荷重が６５０６［ｋＮ］、ＣＡＳＥ−IIIの試験体（補強鉄筋組体３０；３段／ｍ）の最大荷重が２８７４［ｋＮ］であった。なお、ＣＡＳＥ−IIの試験体に対する測定は、載荷可能な最大荷重に達した時点で試験終了とした。
このように、ＣＡＳＥ−Iに比べ、ＣＡＳＥ−II、ＣＡＳＥ−IIIの最大荷重が大きいことから、補強鉄筋組体３０によって芯材２０と固化改良体１０との付着力が増大されていることが分かる。また、ＣＡＳＥ−IIIよりもＣＡＳＥ−IIの値が大きいことより、補強鉄筋組体３０の段数が付着力の増大に寄与していることが分かる。

【0031】

次に、本実施形態の地盤改良杭１００に対して行った鉛直載荷試験について説明する。
ここでは、根入れ長の異なる試験杭Ｎｏ．１と試験杭Ｎｏ．２を用意して鉛直載荷試験を行った。
試験杭Ｎｏ．１は、長さ９ｍの条鋼２４の下端側に５段の補強鉄筋組体３０が設けられた芯材２０と直径８００ｍｍの固化改良体１０を有する「ＣＡＳＥ−II」タイプの地盤改良杭１００であり、その補強鉄筋組体３０部分が地中の砂質土層に達している。
試験杭Ｎｏ．２は、長さ１１．５ｍの条鋼２４の下端側に５段の補強鉄筋組体３０が設けられた芯材２０と直径８００ｍｍの固化改良体１０を有する「ＣＡＳＥ−II」タイプの地盤改良杭１００であり、その補強鉄筋組体３０部分が地中の砂礫層に達している。
なお、この試験は、地表（０ｍ）から地中７．４５ｍまでが粘性土層、７．４５ｍから１０．１５ｍまでが砂質土層、１０．１５ｍから１２．４５ｍまでが砂礫層となるように造成された試験用地盤において行った。
また、地盤改良杭１００の条鋼２４は「Ｈ−３５０×３５０×１２×１９」のＨ形鋼を用い、補強鉄筋組体３０の第１鉄筋２１と第２鉄筋２２は「Ｄ１３」の鉄筋材を用いた。

【0032】

上記のような地盤に埋設された試験杭（Ｎｏ．１、Ｎｏ．２）を、鉛直方向へ断続的に荷重をかける試験を行い、試験杭の杭頭変位量と荷重の関係と、試験杭の杭先端変位量と荷重の関係を求めた。
その試験結果を図８に示す。試験杭Ｎｏ．１の杭頭変位量と荷重の相関を図８（ａ）の折れ線Ｌｔ、試験杭Ｎｏ．１の杭先端変位量と荷重の相関を図８（ａ）の折れ線Ｌｄに示した。また、試験杭Ｎｏ．２の杭頭変位量と荷重の相関を図８（ｂ）の折れ線Ｌｔ、試験杭Ｎｏ．２の杭先端変位量と荷重の相関を図８（ｂ）の折れ線Ｌｄに示した。

【0033】

図８（ａ）に示すように、直径８００ｍｍ（＝Ｄ）の固化改良体１０を有する試験杭Ｎｏ．１の第２限界抵抗力は、変位量が０．１Ｄ（＝８０ｍｍ）のポイントで２８３７［ｋＮ］であった。一方、所定の計算式である鉄道標準式による試験杭Ｎｏ．１の極限鉛直支持力Ｌは１４６２［ｋＮ］であった。このように、試験杭Ｎｏ．１の第２限界抵抗力（２８３７［ｋＮ］）が、鉄道標準式による極限鉛直支持力（１４６２［ｋＮ］）よりも大きいことから、固化改良体１０の周面支持力（周面摩擦力）が試験杭Ｎｏ．１の支持力として好適に寄与していることが分かる。
また、図８（ｂ）に示すように、直径８００ｍｍ（＝Ｄ）の固化改良体１０を有する試験杭Ｎｏ．２の第２限界抵抗力は、変位量が０．１Ｄ（＝８０ｍｍ）のポイントで５５００［ｋＮ］であった。一方、所定の計算式である鉄道標準式による試験杭Ｎｏ．２の極限鉛直支持力Ｌは３００８［ｋＮ］であった。このように、試験杭Ｎｏ．２の第２限界抵抗力（５５００［ｋＮ］）が、鉄道標準式による極限鉛直支持力（３００８［ｋＮ］）よりも大きいことから、固化改良体１０の周面支持力（周面摩擦力）が試験杭Ｎｏ．２の支持力として好適に寄与していることが分かる。
つまり、補強鉄筋組体３０によって芯材２０と固化改良体１０との付着力が増大したことにより、固化改良体１０の周面支持力が地盤改良杭１００の支持力として好適に寄与するようになっており、地盤改良杭１００は、条鋼２４を含む固化改良体１０の断面サイズに応じた支持力を確保することが可能になっている。

【0034】

以上のように、本実施形態の地盤改良杭１００は、互いに接触した配置で条鋼２４に溶接された第１鉄筋２１と第２鉄筋２２を備えている芯材２０を有しており、その第１鉄筋２１は条鋼２４に線接触した箇所が溶接されているので、条鋼２４に強固に固定されている第１鉄筋２１は第２鉄筋２２を補強するように支えることができる。
つまり、互いに接触した配置で条鋼２４に溶接されている第１鉄筋２１と第２鉄筋２２のうち、第１鉄筋２１が条鋼２４に線接触した箇所で溶接されて強固に固定されていることで、条鋼２４と第１鉄筋２１と第２鉄筋２２との溶接部分の破断を低減することができる。
さらに、第１鉄筋２１に接するように条鋼２４の周面に溶接された補強部材２３によって第１鉄筋２１を補強することができ、この補強部材２３によって条鋼２４と第１鉄筋２１と第２鉄筋２２との溶接部分の破断をより一層低減することができる。

【0035】

このように、第１鉄筋２１と第２鉄筋２２が条鋼２４から破断し難い芯材２０を有する地盤改良杭１００であれば、芯材２０と固化改良体１０との付着力が強力な状態を維持することができるので、その耐久性を向上させた地盤改良杭１００をより安定した支持力を有する支持体として機能させて好適に使用することができる。

【0036】

そして、第１鉄筋２１と第２鉄筋２２（あるいは第１鉄筋２１と第２鉄筋２２を含む補強鉄筋組体３０）によって芯材２０と固化改良体１０との付着力が増大したことにより、固化改良体１０の周面支持力が地盤改良杭１００の支持力として好適に寄与するようになっており、地盤改良杭１００は、条鋼２４を含む固化改良体１０の断面サイズに応じた支持力を確保することが可能になっている。
また、地盤改良杭１００は、条鋼２４の下端側により多くの第１鉄筋２１と第２鉄筋２２（あるいは第１鉄筋２１と第２鉄筋２２を含む補強鉄筋組体３０）を備えているので、強固な先端支持力を有する支持体として機能することができる。
つまり、強力な付着力で一体となっている芯材２０と固化改良体１０を備えた地盤改良杭１００は、周面支持力と先端支持力を兼ね備え、良好に増大した支持力を有する支持体として機能するので、例えば、鋼管杭を用いて工事桁を支える支持体を構築する場合に比べて、杭長（根入れ長）を短縮することが可能になる。

【0037】

なお、本発明は上記実施形態に限られるものではない。
上記実施形態の地盤改良杭１００では、第１鉄筋２１と第２鉄筋２２は互いに接触した配置で条鋼２４に溶接されていたが、例えば、図９に示すように、第１鉄筋２１と第２鉄筋２２が離間し、条鋼２４の延在方向に任意の間隔をあけた配置で条鋼２４に溶接されている芯材２０を用いた地盤改良杭１００であってもよい。

【0038】

そして、図９に示すように、条鋼２４からＸ軸方向に張り出している第１鉄筋２１が条鋼２４の周面に線接触して溶接された箇所で、その第１鉄筋２１の上側に接触する配置でＨ形鋼のフランジの幅とほぼ同じサイズの補強部材２５を条鋼２４の周面に溶接して、第１鉄筋２１の溶接箇所を補強するようにしてもよい。

【0039】

また、図９に示すように、条鋼２４からＹ軸方向に張り出している第２鉄筋２２が条鋼２４に点接触して溶接された箇所で、その第２鉄筋２２の上側に接触する配置でＨ形鋼のフランジの端部を挟み込みＨ形鋼のフランジに線接触させて取り付けたＵ字形状を呈する補強部材２６を条鋼２４に溶接して、第２鉄筋２２の溶接箇所を補強するようにしてもよい。
同様に、図９に示すように、条鋼２４からＹ軸方向に張り出している第２鉄筋２２が条鋼２４に点接触して溶接された箇所で、その第２鉄筋２２を挟み込みＨ形鋼のフランジの外面に線接触させて取り付けたＵ字形状を呈する補強部材２７を条鋼２４に溶接して、第２鉄筋２２の溶接箇所を補強するようにしてもよい。
このＵ字形状を呈する補強部材２６と補強部材２７は、鉄筋「Ｄ１３」をＵ字状に折り曲げて形成することができる。

【0040】

また、図９に示すように、Ｈ形鋼のフランジの端部を挟み込みＨ形鋼のフランジに線接触する補強部材２６を用いて、第１鉄筋２１の溶接箇所を補強するようにしてもよい。

【0041】

なお、以上の実施の形態においては、第１鉄筋２１と第２鉄筋２２は、略長方形状を呈する枠状の部材であるとしたが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、半円と直線とで構成される略オーバル形状を呈する第１鉄筋２１や第２鉄筋２２であってもよく、第１鉄筋２１や第２鉄筋２２が条鋼２４から張り出す部分の形状は任意である。

【0042】

また、以上の実施の形態においては、第１鉄筋２１と第２鉄筋２２が互いに接触した配置で、第１鉄筋２１が第２鉄筋２２の上側に位置するように配設したが、本発明はこれに限定されるものではなく、第１鉄筋２１と第２鉄筋２２が互いに接触した配置で、第２鉄筋２２が第１鉄筋２１の上側に位置するように配設してもよい。
また、第１鉄筋２１の上側に接触する配置で条鋼２４の周面に補強部材２３を溶接して固定することに限らず、第１鉄筋２１の下側に接触する配置に補強部材２３を固定するようにしてもよい。
これら第１鉄筋２１、第２鉄筋２２、補強部材２３の上下の位置関係は、互いを補強し合う効果や目的、また第１鉄筋２１や第２鉄筋２２に作用する負荷の向きなどに応じて適宜変更すればよい。

【0043】

また、以上の実施の形態においては、Ｈ形鋼を条鋼２４として用いたが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、断面Ｔ字形の条鋼や、断面Ｌ字形の条鋼や、断面コ字形の条鋼など、第１鉄筋２１を線接触させて溶接することが可能な条鋼であれば、任意の条鋼を用いることができる。

【0044】

また、その他、具体的な細部構造等についても適宜に変更可能であることは勿論である。

【符号の説明】

【0045】

１０ 固化改良体
２０ 芯材
２１ 第１鉄筋
２２ 第２鉄筋
２３ 補強部材
２４ 条鋼
３０ 補強鉄筋組体
１００ 地盤改良杭
Ｇ 地盤
Ｈ 掘削孔

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】