(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】
(24)【登録日】2022-04-21
(45)【発行日】2022-05-02
(54)【発明の名称】場所打ちコンクリート杭の構築方法
(51)【国際特許分類】
E02D 5/44 20060101AFI20220422BHJP
E02D 5/34 20060101ALI20220422BHJP
E21B 7/28 20060101ALI20220422BHJP
【ＦＩ】
E02D5/44 A
E02D5/34 Z
E21B7/28
【請求項の数】
3
(21)【出願番号】P 2018082633
(22)【出願日】2018-04-23
(65)【公開番号】P2019190090
(43)【公開日】2019-10-31
【審査請求日】2021-02-15
(73)【特許権者】
【識別番号】000002299
【氏名又は名称】清水建設株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100149548
【弁理士】
【氏名又は名称】松沼 泰史
(74)【代理人】
【識別番号】100161506
【弁理士】
【氏名又は名称】川渕 健一
(74)【代理人】
【識別番号】100161207
【弁理士】
【氏名又は名称】西澤 和純
(72)【発明者】
【氏名】眞野 英之
【審査官】高橋 雅明
(56)【参考文献】
【文献】特開２００８－２４０２７０（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開平０３－２５０１１７（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００９－００２１５６（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１７－１０６２８０（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００８－０１３９７１（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｅ０２Ｄ ５／４４
Ｅ０２Ｄ ５／３４
Ｅ２１Ｂ ７／２８
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
円柱状の軸部と、該軸部の先端部を拡張してなる拡底部を備えた場所打ちコンクリート杭を構築する方法であって、杭用の掘削機を用いて地盤の所定の深度まで前記軸部の掘削孔を先行掘削して形成する工程と、
第１拡底用掘削機を前記軸部の掘削孔の先端部に挿入するとともに、前記第１拡底用掘削機の中心軸を前記軸部の中心軸に一致させて配置し、先行掘削して形成した前記軸部の掘削孔の先端部の孔壁を前記第１拡底用掘削機の拡張翼を拡げながら拡張するように掘削して前記軸部の掘削孔と同軸となる上段拡底部の掘削孔及び該上段拡底部より下方に延びる鉛直拡底部の掘削孔を形成する工程と、
第２拡底用掘削機を前記鉛直拡底部の掘削孔の所定深さの位置に挿入するとともに、前記第２拡底用掘削機の中心軸を前記軸部の中心軸に対して所定量偏心させて配置し、前記鉛直拡底部の掘削孔の孔壁を前記第２拡底用掘削機の拡張翼を拡げながら拡張するように掘削して少なくとも１つの下段拡底部の掘削孔を形成する工程と、
前記軸部、前記上段拡底部、前記鉛直拡底部、及び前記下段拡底部の各掘削孔にコンクリートを打設する工程と、
を有することを特徴とする場所打ちコンクリート杭の構築方法。
【請求項2】
前記鉛直拡底部の掘削孔における上下方向の掘削長さは、前記第２拡底用掘削機の全高以上であることを特徴とする請求項１に記載の場所打ちコンクリート杭の構築方法。
【請求項3】
前記第１拡底用掘削機及び前記第２拡底用掘削機の少なくとも一方の掘削機本体の先端部には、該掘削機本体の中心軸と同軸で、かつ前記掘削機本体よりも下方に突出する位置決め凸部が設けられ、前記位置決め凸部を前記掘削孔の底面の地盤に突き刺すようにして掘削することを特徴とする請求項１又は２に記載の場所打ちコンクリート杭の構築方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、場所打ちコンクリート杭の構築方法に関する。
【背景技術】
【0002】
従来、超高層ビルなど重量の大きい建物では、杭基礎として場所打ちコンクリート拡底杭が多用されている。このような場所打ちコンクリート拡底杭（以下、場所打ちコンクリート杭という）では、例えば、特許文献１に示されるような、略一定の径の軸部と、軸部の先端部側を必要な支持力に合わせて拡底してなる略円錐台状の拡底部とを備えて構築され、杭先端部に拡底部を設けることで支持耐力を大幅に向上させる構造のものが知られている。
【0003】
場所打ちコンクリート杭を構築する際には、例えば、掘削機を用いて地表面から略一定の径の掘削孔を所定の深度まで安定液を充填しつつ掘削形成する。次に、ロッドの先端に接続した拡底用掘削機を挿入して掘削孔の先端部に配置した段階で、拡底用掘削機を拡張させつつロッドを中心軸周りに回転させて孔壁部分の地盤を掘削し、掘削孔の先端部を拡底する。そして、拡底した掘削孔に鉄筋籠を建て込むとともにトレミー管を用いて安定液と置換するようにコンクリートを打設し、必要に応じて杭頭部側を埋め戻したり、杭頭基礎を構築するなどし、場所打ちコンクリート拡底杭の施工が完了する。
【0004】
ここで、図８（ａ）に示すように、上記のように構築される場所打ちコンクリート杭１Ａは、各種工法ごとにその大きさが異なるが、現状では軸径（軸部１０の外径）が最大約３ｍ、拡底径（拡底部２０Ａの外径）が最大４．８ｍ～５．５ｍである。
一方、超高層ビルなど非常に大きな柱軸力を受ける場所打ちコンクリート杭１Ｂでは、最大拡底径でも支持力が不足する場合があり、支持力の不足を補うために、例えば図８（ｂ）に示すように、拡底部２０Ｂを軸部１０の上下方向に複数形成するなどの対策工法が提案、実用化されている。
一方、超高層ビルなど非常に大きな柱軸力を受ける場所打ちコンクリート杭１Ｂでは、最大拡底径でも支持力が不足する場合があり、支持力の不足を補うために、例えば図８（ｂ）に示すように、拡底部２０Ｂを軸部１０の上下方向に複数形成するなどの対策工法が提案、実用化されている。
【0005】
さらに、図８（ｃ）に示す場所打ちコンクリート杭１Ｃのように、杭の支持力を増大するため、拡底掘削長さを長くすることでビール瓶形状となるように掘削された拡底部２０Ｃを形成し、杭の周面摩擦を増大させる工法も行われている（例えば、非特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0006】
【文献】特許第２６０７９６６号公報
【非特許文献】
【0007】
【文献】平川 恭章、濱田 純次、山下 清、「あべのハルカスの基礎構造設計と施工」基礎工、２０１４．１１、ｐ．０２９－０３６
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0008】
しかしながら、拡底部を２つ以上離隔して形成する従来の場所打ちコンクリート杭では、増加した拡底部の分だけ硬質な支持層を掘削して杭長を長くする必要があり、工費、工程に与える影響が非常に大きい。このため、より効率的且つ効果的に支持耐力を向上させることを可能にする手法が強く望まれている。
【0009】
また、杭の支持力を増やすため図８（ｃ）に示すような拡底掘削長さを長くしてビール瓶状の拡底部２０Ｃを掘削し、杭の周面摩擦を増やした場所打ちコンクリート杭１Ｃの場合には、大きな支持力を確保できる先端支持力は従来と変わらず、周面摩擦力のみしか増えないため、支持力を大きくするためには支持層Ｇ２に根入れする杭の長さを大きくする必要があり、支持層Ｇ２の掘削量が増えるという課題があった。
さらに、この場合には、排土量や打設コンクリートの量が掘削径の自乗に比例するが、周面積は掘削径に比例するため、支持力を確保するためのコストが大きくなることから、その点で改善の余地があった。
さらに、この場合には、排土量や打設コンクリートの量が掘削径の自乗に比例するが、周面積は掘削径に比例するため、支持力を確保するためのコストが大きくなることから、その点で改善の余地があった。
【0010】
本発明は、上述する問題点に鑑みてなされたもので、従来と比較し、より効率的且つ効果的に支持耐力を向上させることができ、施工費と施工時間の低減を図ることが可能な場所打ちコンクリート杭の構築方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0011】
上記目的を達成するため、本発明に係る場所打ちコンクリート杭の構築方法は、円柱状の軸部と、該軸部の先端部を拡張してなる拡底部を備えた場所打ちコンクリート杭を構築する方法であって、杭用の掘削機を用いて地盤の所定の深度まで前記軸部の掘削孔を先行掘削して形成する工程と、第１拡底用掘削機を前記軸部の掘削孔の先端部に挿入するとともに、前記第１拡底用掘削機の中心軸を前記軸部の中心軸に一致させて配置し、先行掘削して形成した前記軸部の掘削孔の先端部の孔壁を前記第１拡底用掘削機の拡張翼を拡げながら拡張するように掘削して前記軸部の掘削孔と同軸となる上段拡底部の掘削孔及び該上段拡底部より下方に延びる鉛直拡底部の掘削孔を形成する工程と、第２拡底用掘削機を前記鉛直拡底部の掘削孔の所定深さの位置に挿入するとともに、前記第２拡底用掘削機の中心軸を前記軸部の中心軸に対して所定量偏心させて配置し、前記鉛直拡底部の掘削孔の孔壁を前記第２拡底用掘削機の拡張翼を拡げながら拡張するように掘削して少なくとも１つの下段拡底部の掘削孔を形成する工程と、前記軸部、前記上段拡底部、前記鉛直拡底部、及び前記下段拡底部の各掘削孔にコンクリートを打設する工程と、を有することを特徴としている。
【0013】
本発明では、拡底用掘削機を偏心位置に移動する作業を行うことにより、上段拡底部より大きく拡底された下段拡底部を簡単に構築することができる。すなわち、本発明の場所打ちコンクリート杭は、下段拡底部（杭底面）が平断面視で鉛直拡底部の中心軸を中心とした鉛直拡底部の円形外面から径方向外側に突出する凸円弧部を備えた形状となり、下段拡底部における杭底面の底面積で拡底用掘削機の最大拡底径よりも約２倍以上の大きな拡底杭を構築することができる。
このように、本発明では、杭の底面積が大きいため、場所打ちコンクリート杭に大きな支持力を負担させることができる。そのため、従来のビール瓶状の拡底部を設ける場合のように拡底掘削を支持層全体で行ったり、複数の拡径部を設けるために支持層を深く掘削する必要がなくなることから、支持層の掘削量の増加を抑えることができ、施工費と施工時間の低減を図ることができる。
このように、本発明では、杭の底面積が大きいため、場所打ちコンクリート杭に大きな支持力を負担させることができる。そのため、従来のビール瓶状の拡底部を設ける場合のように拡底掘削を支持層全体で行ったり、複数の拡径部を設けるために支持層を深く掘削する必要がなくなることから、支持層の掘削量の増加を抑えることができ、施工費と施工時間の低減を図ることができる。
【0014】
また、本発明に係る場所打ちコンクリート杭の構築方法は、前記鉛直拡底部の掘削孔における上下方向の掘削長さは、前記第２拡底用掘削機の全高以上であることが好ましい。
【0015】
この場合には、鉛直拡底部をさらに掘削することなく、鉛直拡底部の掘削孔内で第２拡底用掘削機を水平方向にスライドさせて偏心できるので、施工にかかる作業効率を向上させることができる。
【0016】
また、本発明に係る場所打ちコンクリート杭の構築方法は、前記第１拡底用掘削機及び前記第２拡底用掘削機の少なくとも一方の掘削機本体の先端部には、該掘削機本体の中心軸と同軸で、かつ前記掘削機本体よりも下方に突出する位置決め凸部が設けられ、前記位置決め凸部を前記掘削孔の底面の地盤に突き刺すようにして掘削することを特徴としてもよい。
【0017】
この場合には、先行掘削した掘削孔の底面がすり鉢状に形成されていたり、砂礫などの崩れやすい地盤であっても、後行掘削によって拡底部の掘削を行う際に、掘削孔の中心軸から偏心した位置の底面に拡底用掘削機の位置決め凸部が突き刺すようにして拡底用掘削機を配置することができる。そのため、拡底用掘削機が安定し、この状態で拡底用掘削機が中心軸周りに回転して掘削孔の孔壁を拡底掘削することができる。すなわち、偏心位置に配置した拡底用掘削機が芯ずれすることなく拡底掘削を行うことができ、確実で好適に拡底用掘削機の最大拡底径を超えた場所打ちコンクリート杭を構築することができる。
【発明の効果】
【0018】
本発明の場所打ちコンクリート杭の構築方法によれば、従来と比較し、より効率的且つ効果的に支持耐力を向上させることができ、施工費と施工時間の低減を図ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【0019】
【図1】本発明の実施形態による場所打ちコンクリート杭の掘削孔の構成を示す側面図である。
【図2】（ａ）、（ｂ）は、従来の拡底掘削機を用いて拡底部を形成した場合を示す側面、及び各掘削部の外径を示す平面図である。
【図3】場所打ちコンクリート杭の構築方法を示す側面図であって、（ａ）は軸部を示す図、（ｂ）は上段拡底部及び鉛直拡底部の拡底掘削を行っている状態を示す図である。
【図4】（ａ）、（ｂ）は、場所打ちコンクリート杭の構築方法を示す側面図であって、拡底用掘削機を偏心位置に配置させた状態を示す図である。
【図5】（ａ）、（ｂ）は、場所打ちコンクリート杭の構築方法を示す側面図であって、拡底用掘削機によって下段拡底部の拡底掘削を行っている状態を示す図である。
【図6】場所打ちコンクリート杭の構築方法を示す平面図であって、（ａ）は４箇所の偏心位置で拡底掘削を行った場合の図、（ｂ）は６箇所の偏心位置で拡底掘削を行った場合の図、（ｃ）は８箇所の偏心位置で拡底掘削を行った場合の図である。
【図8】（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、従来の場所打ちコンクリート杭を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0020】
以下、本発明の実施形態による場所打ちコンクリート杭の構築方法について、図面に基づいて説明する。
【0021】
本実施形態の場所打ちコンクリート杭１の構築方法では、図１に示すように、円柱状の軸部１０と、この軸部１０の先端部を拡張してなる拡底部２（２１、２２、２３）と、を構築するための方法である。場所打ちコンクリート杭１は、通常の地盤（ここでは軟弱層Ｇ１）の下層に位置する支持層Ｇ２に、軸部１０の先端部１０ａ、すなわち拡底部２の一部（本実施形態では後述する下段拡底部２３の一部）が配置されるように構築される。
【0022】
拡底部２（２１、２２、２３）は、詳しくは後述するが、図２（ａ）、（ｂ）に示すように、周知の拡底用掘削機３を用いて形成される。拡底用掘削機３としては、例えばφ２．１～３．０ｍ等のある範囲の径の軸部１０（大径軸１１、小径軸１２）において拡底部２の掘削孔２Ａを掘削することにより形成できる装置が採用される。ここで、図２（ａ）、（ｂ）は、軸部１０の先端部に１つの拡底部２のみを設けた従来の場所打ちコンクリート杭の構築方法を示している。
【0023】
場所打ちコンクリート杭１の構築方法では、先ず、図３（ａ）に示すように、従来と同様に、アースドリル等の杭用の掘削機（図示省略）を用いて地表面から地盤の所定の深度まで安定液を充填しつつ掘削し、場所打ちコンクリート杭１の略一定の軸径（例えば３．０ｍ等）の軸部１０の第１掘削孔１０Ａを形成する。
【0024】
次に、図３（ｂ）に示すように、例えば最大拡底径が４．０ｍ以上の拡底用掘削機３（第１拡底用掘削機、第２拡底用掘削機）を使用し、その拡底用掘削機３を軸部１０の第１掘削孔１０Ａの先端部に挿入するとともに、拡底用掘削機３の中心軸（ロッド軸Ｃ１）を軸部１０の中心軸Ｏに一致させた後に拡張翼３３を拡げながら掘削する（図３（ｂ）の符号Ｐ１の二点鎖線の位置）。
【0025】
拡底用掘削機３は、図３（ｂ）に示すように、例えば地上に配置された不図示の回転支持装置によって回転可能に支持されたロッド３１と、ロッド３１の先端（下端）に設けられた筒状の掘削機本体３２と、掘削機本体３２の外周面３２ａからロッド３１のロッド軸Ｃ１に対して直交する径方向に出没可能に設けられた左右一対の拡張翼３３と、掘削機本体３２の底面３２ｂ（先端部）の中心部からロッド軸Ｃ１と同軸で下方に向けて突出するスタビライザー３４（位置決め凸部）と、を備えている。
【0026】
ロッド３１は、ロッド軸Ｃ１方向を鉛直方向に向けてロッド軸Ｃ１を中心に回転可能に支持され、ロッド下端が掘削機本体３２の上面中心に一体的に固定されている。掘削機本体３２は、ロッド３１の回転とともにロッド軸Ｃ１を中心に回転される。
【0027】
拡張翼３３は、側面視で上から下に向けて径方向の外側となる略三角形板状をなし、上から斜め下方に延びる傾斜部３３ａにはその傾斜方向に沿って複数の掘削刃（図示省略）が設けられている。拡張翼３３は、掘削機本体３２から最も突出したときの外径が拡底用掘削機３の最大拡底径となる。一対の拡張翼３３は、ロッド軸Ｃ１方向から見て掘削機本体３２を挟んだ両側にそれぞれが対向する位置に設けられている。
【0028】
スタビライザー３４は、図４（ａ）に示すように、各掘削孔の底面に突き当たって突き刺すことによって拡底用掘削機３を安定させるための位置決め凸部を構成している。なお、本実施形態のスタビライザー３４は、その突出方向の先端部がテーパー状、尖った形で形成されている。また、ドリルやオーガー状にして下方地盤に突き刺さりやすくしても良い。
【0029】
次に、図３（ｂ）に示すように、先行掘削して形成した軸部１０の第１掘削孔１０Ａの先端部１０ａ（図３（ａ）参照）の孔壁を拡底用掘削機３の拡張翼３３を拡げながら拡張するように掘削して軸部１０の第１掘削孔１０Ａと同軸となる拡底部２、すなわち上段拡底部２１の第２掘削孔２１Ａ及び上段拡底部２１より下方に延びる鉛直拡底部２２の第３掘削孔２２Ａを形成する。上段拡底部２１は、平断面視で軸部１０の中心軸を中心とした円形部を備えた形で形成される。
【0030】
具体的な施工方法としては、ロッド３１の下端に接続した掘削機本体３２を軸部１０の第１掘削孔１０Ａの先端部まで挿入して配置する（図３（ｂ）に示す符号Ｐ１の二点鎖線の位置）。このとき、拡底用掘削機３のスタビライザー３４を軸部１０の第１掘削孔１０Ａの杭底面の地盤に突き刺し、掘削機本体３２が左右方向にずれないように位置決めした状態にした方が安定性を高めるためには好ましい。
【0031】
続いて、拡底用掘削機３を拡張しつつロッド軸Ｃ１周りに回転させて軸部１０の第１掘削孔１０Ａの孔壁部分を拡底掘削することで、軸部１０の第１掘削孔１０Ａの先端部に略円錐台状の拡底部２の掘削孔が形成される。ここで、拡底用掘削機３の拡張翼３３は、最大に拡げられた状態で拡張されるが、このとき設定される拡底部２の拡底径寸法に応じて拡張量を設定すればよい。
【0032】
軸部１０の第１掘削孔１０Ａの先端部に略円錐台状の拡底部２が形成された後、拡底用掘削機３を回転させ、ロッド３１とともに掘削機本体３２を所定の深さの位置（ここでは上段拡底部２１の位置）まで引き上げながら掘削することで、ビール瓶形状の拡底部２が形成されることになる。つまり、拡張翼３３における掘削刃を有する傾斜部３３ａが上向きに配置されているので、掘削機本体３２を引き上げて軸部１０の第１掘削孔１０Ａを拡径掘削することで、軸部１０の中心軸Ｏと同軸で、かつ拡張翼３３を張り出したときの最大拡底径の鉛直拡底部２２が形成される。そして、掘削機本体３２の引き上げを停止させた所定位置（図３（ｂ）に示す符号Ｐ３の実線の位置）には、上段拡底部２１が形成される。
なお、図３（ｂ）において、符号Ｐ２の二点鎖線の位置にある拡底用掘削機３は、Ｐ１の位置からＰ３の位置へ引き上げる途中の状態を示している。
なお、図３（ｂ）において、符号Ｐ２の二点鎖線の位置にある拡底用掘削機３は、Ｐ１の位置からＰ３の位置へ引き上げる途中の状態を示している。
【0033】
鉛直拡底部２２の第３掘削孔の掘削長さＬ１（軸部１０の底面からの高さ）は、図４（ａ）に示すように、拡底用掘削機３における掘削機本体３２とスタビライザー３４の先端部までのロッド軸Ｃ１方向の長さ（全高）Ｌｍ以上に設定されている。
【0034】
図４（ａ）、（ｂ）に示すように、掘削される上段拡底部２１の第２掘削孔２１Ａの下端外径、及び鉛直拡底部２２の第３掘削孔２２Ａの外径は、掘削機本体３２が鉛直拡底部２２内に配置された状態において、ロッド３１が軸部１０の孔壁に当接する位置、及び拡張翼３３が閉じた状態の掘削機本体３２の外周面３２ａが鉛直拡底部２２の第３掘削孔２２Ａの孔壁に当接する位置のうち少なくとも一方（本実施形態では両方）で決められる。
【0035】
次に、図４（ａ）、（ｂ）に示すように、拡底用掘削機３を鉛直拡底部２２の第３掘削孔２２Ａの所定深さの位置（孔底近傍の位置、図４（ａ）に示す二点鎖線Ｑ１の位置）に挿入するとともに、拡底用掘削機３のロッド軸Ｃ１を軸部１０の中心軸Ｏに対して所定の偏心量Ｎで水平方向にスライドすることにより偏心させて配置する。本実施形態における拡底用掘削機３の偏心位置（図４（ａ）の符号Ｑ２の位置、及び図４（ｂ）の符号Ｑ３の位置）は、ロッド３１が軸部１０の孔壁に当接する位置で、かつ拡張翼３３が閉じた状態の掘削機本体３２の外周面３２ａが鉛直拡底部２２の第３掘削孔２２Ａの孔壁に当接する位置に配置される。このとき、図４（ｂ）に示すように、拡底用掘削機３のスタビライザー３４を鉛直拡底部２２の第３掘削孔２２Ａの底面の地盤に突き刺し、掘削機本体３２が左右方向にずれないように位置決めした状態（符号Ｑ３の状態）にする。
【0036】
なお、本実施形態では、拡底用掘削機３を偏心させる際に、ロッド３１を所定の偏心位置に案内する偏心拡底掘削用ガイド等の図示しない位置決め保持手段を使用してもよい。この場合、拡底用掘削機３をロッド軸Ｃ１周りに回転させ孔壁を拡底掘削すると、拡底用掘削機３が上記位置決め保持手段によってその偏心位置で保持され、好適に拡底掘削を行うことができる。
【0037】
次に、図５（ａ）に示すように、鉛直拡底部２２の第３掘削孔２２Ａの孔壁を偏心した位置に配置された掘削機本体３２から拡張翼３３を拡げつつロッド軸Ｃ１周りに回転させて拡張するように拡底掘削して下段拡底部２３の第４掘削孔２３Ａを形成する（図６（ａ）、（ｂ）、（ｃ）参照）。このときの拡底用掘削機３の拡張翼３３は、最大に拡げられた状態で拡張されるが、形成する下段拡底部２３の第４掘削孔２３Ａの拡底径寸法に応じて拡張量が設定される。下段拡底部２３は、平断面視で鉛直拡底部２２から径方向の外側に突出する凸円弧部２３ａを備えた形で構築される。下段拡底部２３の凸円弧部２３ａは、上段拡底部２１の円形部よりも径方向の外側に位置している。
【0038】
次いで、図５（ｂ）に示すように、拡底用掘削機３を図４（ａ）に示す符号Ｑ３の位置から水平方向にスライドすることにより別の偏心位置（符号Ｑ４の位置）に配置する。そして、上述したように拡底用掘削機３のスタビライザー３４を鉛直拡底部２２の第３掘削孔２２Ａの底面の地盤に固定した後、拡張翼３３を拡げながら拡底掘削して、その符号Ｑ４の位置において下段拡底部２３の第４掘削孔２３Ａを形成する。
【0039】
このような拡底掘削を複数の偏心位置において数回掘削を行うことで、図６（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示すような拡底用掘削機３の最大拡底径を超えた場所打ちコンクリート杭１を構築することができる。図７（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、図６（ａ）、（ｂ）、（ｃ）において、それぞれ２箇所の偏心位置の拡底用掘削機３のみを示した図である。図６（ａ）は、軸部１０周りに一定の間隔をあけた4箇所の下段拡底部２３の第４掘削孔２３Ａを形成した状態を示している。すなわち、図６（ａ）は、４箇所の偏心位置毎に拡底用掘削機３を配置して４回の拡底掘削を行ったものである。図６（ｂ）は、６箇所の偏心位置毎に拡底用掘削機３を配置して６回の拡底掘削を行ったものである。図６（ｃ）は、８箇所の偏心位置毎に拡底用掘削機３を配置して８回の拡底掘削を行ったものである。
このように構築した本実施形態の場所打ちコンクリート杭１は、その杭底面１ａが平断面視で軸部１０の中心軸Ｏを中心とした鉛直拡底部２２の円形外面（第３掘削孔２２Ａの孔壁）から径方向外側に突出する凸円弧部を備えた形で構築される。
このように構築した本実施形態の場所打ちコンクリート杭１は、その杭底面１ａが平断面視で軸部１０の中心軸Ｏを中心とした鉛直拡底部２２の円形外面（第３掘削孔２２Ａの孔壁）から径方向外側に突出する凸円弧部を備えた形で構築される。
【0040】
次に、図１に示すように、軸部１０、上段拡底部２１、鉛直拡底部２２、及び下段拡底部２３の各掘削孔１０Ａ、２１Ａ、２２Ａ、２３Ａにトレミー管を用いて安定液と置換するようにコンクリートを打設し場所打ちコンクリート杭１を構築する。なお、各掘削孔１０Ａ、２１Ａ、２２Ａ、２３Ａ内に鉄筋篭を挿入したり、必要に応じて杭頭部側を埋め戻したり、杭頭基礎を構築する等を行い、場所打ちコンクリート拡底杭の施工が完了する。
【0041】
次に、場所打ちコンクリート杭１の構築方法の作用について、図面に基づいて詳細に説明する。
本実施形態の場所打ちコンクリート杭１の構築方法によれば、図１、図５（ａ）、（ｂ）及び図６（ａ）～（ｃ）に示すように、拡底用掘削機３を偏心位置に移動する作業を行うことにより、上段拡底部２１より大きく拡底された下段拡底部２３を簡単に構築することができる。すなわち、本実施形態の場所打ちコンクリート杭１は、下段拡底部２３の杭底面が平断面視で鉛直拡底部２２の中心軸Ｏを中心とした鉛直拡底部２２の円形外面から径方向外側に突出する凸円弧部２３ａ（図６（ａ）～（ｃ）参照）を備えた形状となり、下段拡底部２３における杭底面２３ｂの底面積で拡底用掘削機３の最大拡底径よりも約２倍以上の大きな拡底杭を構築することができる。
本実施形態の場所打ちコンクリート杭１の構築方法によれば、図１、図５（ａ）、（ｂ）及び図６（ａ）～（ｃ）に示すように、拡底用掘削機３を偏心位置に移動する作業を行うことにより、上段拡底部２１より大きく拡底された下段拡底部２３を簡単に構築することができる。すなわち、本実施形態の場所打ちコンクリート杭１は、下段拡底部２３の杭底面が平断面視で鉛直拡底部２２の中心軸Ｏを中心とした鉛直拡底部２２の円形外面から径方向外側に突出する凸円弧部２３ａ（図６（ａ）～（ｃ）参照）を備えた形状となり、下段拡底部２３における杭底面２３ｂの底面積で拡底用掘削機３の最大拡底径よりも約２倍以上の大きな拡底杭を構築することができる。
【0042】
このように、本実施形態では、杭の底面積が大きいため、場所打ちコンクリート杭１に大きな支持力を負担させることができる。従来のビール瓶状の拡底部を設ける場合のように拡底掘削を支持層全体で行ったり、複数の拡径部を設けるために支持層を深く掘削する必要がなくなることから、支持層Ｇ２の掘削量の増加を抑えることができ、施工費と施工時間の低減を図ることができる。
【0043】
また、本実施形態では、鉛直拡底部２２の第３掘削孔２２Ａにおける上下方向の掘削長さＬ１が拡底用掘削機３の全高Ｌｍ以上であるので、鉛直拡底部２２をさらに掘削することなく、鉛直拡底部２２の第３掘削孔２２Ａ内で拡底用掘削機３を水平方向にスライドさせて偏心でき、施工にかかる作業効率を向上させることができる。
【0044】
また、本実施形態では、先行掘削した掘削孔の底面がすり鉢状に形成されていたり、砂礫などの崩れやすい地盤であっても、後行掘削によって拡底部２の掘削を行う際に、掘削孔の中心軸からロッド軸Ｃ１を所定量偏心させた位置の底面に拡底用掘削機３のスタビライザー３４が突き刺すようにして拡底用掘削機３を配置することができる。そのため、拡底用掘削機３が安定し、この状態で拡底用掘削機３がロッド軸Ｃ１周りに回転して掘削孔の孔壁を拡底掘削することができる。すなわち、偏心位置に配置した拡底用掘削機３が芯ずれすることなく拡底掘削を行うことができ、確実で好適に拡底用掘削機３の最大拡底径を超えた場所打ちコンクリート杭１を構築することができる。
【0045】
上述のように本実施形態による場所打ちコンクリート杭の構築方法では、従来と比較し、より効率的且つ効果的に支持耐力を向上させることができ、施工費と施工時間の低減を図ることが可能となる。
【0046】
以上、本発明による場所打ちコンクリート杭の構築方法の実施形態について説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
【0047】
例えば、本実施形態のように、上段拡底部２１の第２掘削孔２１Ａ及び下段拡底部２３の第４掘削孔２３Ａの拡底径を、拡底用掘削機３の拡張翼３３を最大に広げた最大拡底径により形成されていることに限定されることはない。つまり、設定される必要な拡底面積で拡底部を構築できればよいので、その拡底面積に対応した径になるように拡張翼３３を広げて拡底すればよい。
【0048】
また、本実施形態では、上段拡底部２１の第２掘削孔２１Ａ及び鉛直拡底部２２の第３掘削孔２２Ａを掘削する拡底用掘削機３と、下段拡底部２３の第４掘削孔２３Ａを掘削する拡底用掘削機３とが同じ掘削機としているが、それぞれ構成の異なる掘削機を使用してもよい。また、拡底用掘削機３の形状や構成についても、上述した実施の形態に制限されることはない。
【0049】
さらに、上段拡底部２１の第２掘削孔２１Ａ及び鉛直拡底部２２の第３掘削孔２２Ａの掘削方法として、軸部１０の先端に掘削機本体３２を配置して拡張翼３３を広げつつ上方に引き上げることで掘削する方法としているが、このような本実施の形態の方法に限定されることはなく、他の施工方法を採用することも可能である。例えば先ず上段拡底部２１を施工してから拡底用掘削機３の拡張翼３３を突出させた状態で回転させながら軸部１０の先端まで拡底掘削するような施工方法を採用することもできる。
【0050】
また、例えば、予め、杭底部直下の地盤全体やスタビライザー３４が突き当たる部分の地盤（偏心位置の杭底部直下の地盤）を、深層地盤改良工法などを用いて地盤改良しておいてもよい。この場合には、後行掘削によって拡底部の掘削を行う際に、さらに拡底用掘削機を安定した状態にして掘削孔の孔壁を拡底掘削することができ、より確実で好適に拡底用掘削機の最大拡底径を超えた拡底杭を構築することが可能になる。
【0051】
その他、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、上記した実施形態における構成要素を周知の構成要素に置き換えることは適宜可能である。
【符号の説明】
【0052】
１ 場所打ちコンクリート杭
２ 拡底部
３ 拡底用掘削機（第１拡底用掘削機、第２拡底用掘削機）
１０ 軸部
１０Ａ 軸部の第１掘削孔
２１ 上段拡底部
２１Ａ 第２掘削孔
２２ 鉛直拡底部
２２Ａ 第３掘削孔
２３ 下段拡底部
２３Ａ 第４掘削孔
２３ａ 凸円弧部
２３ｂ 杭底面
３１ ロッド
３２ 掘削機本体
３３ 拡張翼
３４ スタビライザー（位置決め凸部）
Ｃ１ ロッド軸（拡底用掘削機の中心軸）
Ｏ 軸部の中心部
Ｇ１ 軟弱層
Ｇ２ 支持層
２ 拡底部
３ 拡底用掘削機（第１拡底用掘削機、第２拡底用掘削機）
１０ 軸部
１０Ａ 軸部の第１掘削孔
２１ 上段拡底部
２１Ａ 第２掘削孔
２２ 鉛直拡底部
２２Ａ 第３掘削孔
２３ 下段拡底部
２３Ａ 第４掘削孔
２３ａ 凸円弧部
２３ｂ 杭底面
３１ ロッド
３２ 掘削機本体
３３ 拡張翼
３４ スタビライザー（位置決め凸部）
Ｃ１ ロッド軸（拡底用掘削機の中心軸）
Ｏ 軸部の中心部
Ｇ１ 軟弱層
Ｇ２ 支持層
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】