JP2005350917A - 深礎杭及びその施工方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 施工専有面積が狭くなり、工期を短くする深礎杭及びその施工方法を提供すること。
【解決手段】地盤を掘削して掘り込んだ杭穴に鉄筋かご１１，１２を建て込んでコンクリートを打設し、上端からアンカーボルト２７を突設させることにより、そのアンカーボルト２７に鋼製橋脚基部５１を結合させて鋼製橋５０脚を立設させるためのものであって、アンカーボルト２７が鉄筋かご１１を構成する縦筋２１に延長して連結された深礎杭１。
【選択図】 図１

Description

本発明は、鋼製橋脚を立設するための地盤中に埋設された深礎杭に関し、特に施工専有面積を狭くして、かつ工期を短くすることが可能な深礎杭及びその施工方法に関する。

従来の鋼製橋脚は、例えば特開平９−１９５２２５号公報に示すようにフーチングに結合して立設される。図５は、鋼製橋脚が立設されるフーチング部分を示した図である。鋼製橋脚１０１は、フーチング１０３との結合にアンカーフレーム方式が用いられている。アンカーフレーム方式は、フーチング１０３の中にアンカーフレーム１０８が埋設され、定着コンクリートを介して基礎と一体化するとともに、フーチング１０３の上端にベースプレート１０７が取り付けられる。アンカーフレーム１０８を埋設する際、アンカーボルト１１２はアンカーフレーム１０８にナット１１４で取り付けられ、ベースプレート１０７上の鋼製橋脚基部１１５上部に、ナット１１３の締め代を確保することができる長さでアンカーボルト１１２の先端が突き出される。そして、フーチング１０３の上端に設置されたベースプレート１０７上には、鋼製橋脚１０１に取り付けられた鋼製橋脚基部１１５が設置される。鋼製橋脚１０１は、その鋼製橋脚基部１１５がアンカーボルト１１２とナット１１３とで締結され、アンカーフレーム１０８及び定着コンクリートを介してフーチング１０３に結合させる。
特開平９−１９５２２５号公報（第２頁、図３）

しかし、こうした従来のフーチング１０３を備える基礎杭は、次のような問題があった。すなわち、図示していない下方の杭部分よりも径が大きなフーチング１０３を構築しなければならないため、鋼製橋脚１０１の施工に当たっての施工占有面積が大きくなってしまっていた。そして、その他にも径の大きなフーチング１０３を構築すること、およびそのフーチング１０３内にアンカーフレーム１０８を埋設してアンカーボルト１１２を突設する工程が必要であり、工期が長くなってしまっていた。特に、フーチング１０３内にアンカーフレーム１０８及びアンカーボルト１１２の設置空間を形成し、そこにアンカーフレーム１０８を入れて定着コンクリートで固めるが、その際アンカーボルト１１２の鉛直精度を出すために仮固定冶具を製作して固定する必要があり、設置および精度管理に時間がかかってしまっていた。

こうした鋼製橋脚１０１は、例えば交通量の多い道路の上を立体交差させる高架道路を支えるためのもとして建てられる。その場合、道路の中央分離帯に鋼製橋脚１０１を立設することになるが、フーチング１０３の構築に多大な施工占有面積を必要とするため、両側の道路を一部車線規制しなければならなくなり、交通渋滞を引き起こす原因となってしまう。従って、工事を短期に終えることが望ましいが、前述したように従来の構造では工期が長くなってしまうため工事が交通に与える影響は大きかった。

そこで、本発明は、かかる課題を解決すべく、施工専有面積が狭くなり、工期を短くする深礎杭及びその施工方法を提供することを目的とする。

本発明の深礎杭は、地盤を掘削して掘り込んだ杭穴に鉄筋かごを建て込んでコンクリートを打設し、上端からアンカーボルトを突設させ、そのアンカーボルトに鋼製橋脚基部を結合させて鋼製橋脚を立設させるためのものであって、前記アンカーボルトは、鉄筋かごを構成する縦筋に対して連結されたものであることを特徴とする。
また、本発明の深礎杭は、複数の鉄筋かごがほぼ同軸上に配置され、前記アンカーボルトは外側の鉄筋かごに連結されたものであることを特徴とする。
また、本発明の深礎杭は、同一円周上に貫通孔が形成された環形状のアンカーフレームを有し、そのアンカーフレームは、貫通孔を貫いた前記アンカーボルトに取り付けられ、各アンカーボルトの位置決めを行うようにしたものであることを特徴とする。
また、本発明の深礎杭は、前記アンカーフレームは貫通孔が複数の円周上に形成され、一の鉄筋かごを構成する前記アンカーボルトと他の鉄筋かごを構成する縦筋とが、その貫通孔をそれぞれ貫いて当該アンカーフレームによって連結されものであることを特徴とする。

本発明に係る深礎杭の施工方法は、チュービング装置によってケーシングチューブを地盤に回転圧入させ、そのケーシングチューブ内を掘削して杭穴を掘り込む工程と、その杭穴内に鉄筋かごを挿入する工程と、鉄筋かごの縦筋に仮固定治具を取り付けて杭穴内にコンクリートを途中まで流し込んで打設する工程と、アンカーフレームで拘束した前記アンカーボルトを前記鉄筋かごの縦筋と連結する工程と、前記アンカーボルトが所定長さ突き出るように杭穴内にコンクリートを再び流し込んで打設する工程とを有することを特徴とする。

本発明の深礎杭およびその施工方法では、杭穴内に建て込んだ鉄筋かごの縦筋にアンカーボルトを連結し、コンクリートを打設するものであるため、従来例のように幅広のフーチングを設ける必要がなくなり、施工専有面積を狭くすることができる。また、従来のようにフーチングに別途アンカフレームを埋設して位置決め後アンカボルトを突設する作業がなくなり、工数を減らして工期を短縮することができる。

次に、本発明に係る深礎杭及びその施工方法について、その一実施形態を図面を参照しながら以下に説明する。鋼製橋脚は、地盤を掘削した杭穴内に鉄筋かごを建て込み、そこにコンクリートを流し込んで造った基礎となる深礎杭に結合して立設される。そうした鋼製橋脚の結合は、従来と同様に深礎杭から上方に突き出されたアンカーボルトに鋼製橋脚基部がはめ合わされ、ナットによって締め付けられる。図１は、本実施形態の深礎杭と、そこに立設された鋼製橋脚を簡略化して示した断面図である。

深礎杭１は、地盤に掘り込まれた杭穴内に円筒形状に組まれた鉄筋かご１１，１２が建て込まれ、そこにコンクリートが流し込まれて打設される。図１に示す本実施形態の深礎杭１では、強度を上げるため径の異なる円筒形状の鉄筋かご１１，１２を二重に設けた複鉄筋になっている。そのうち外側の鉄筋かご１１は、太さの異なる縦筋２１，２３がカップラ２４によって連結されている。具体的には、鉄筋かご１１，１２の縦筋２１，２２は、その直径が５１ｍｍであり、鉄筋かご１１の縦筋２３はの直径は１００ｍｍである。

そして、鉄筋かご１１，１２は、いずれも縦筋２１，２３や縦筋２２が複数円周上に並べられ、それらが不図示の環状筋によってそれぞれ一体に形成されている。ところで、外側の鉄筋かご１１の縦筋２１は、内側の鉄筋かご１２の縦筋２２よりも短く形成され、その上端にはカップラ２６によってアンカーボルト２７が連結されている。すなわち、本実施形態の深礎杭１では、縦筋２１に連結されたアンカーボルト２７が鉄筋かご１１と一体に構成されている。そのアンカーボルト２７は、鉄筋かご１１の縦筋２３と同じ直径が１００ｍｍの太さのものである。

内側の鉄筋かご１２では、縦筋２２が杭穴の深さに応じた本来の長さで形成されている。従って、鉄筋かご１２の縦筋２２は深礎杭１の上端から出ない長さであるが、鉄筋かご１１を構成するアンカーボルト２７は深礎杭１の上端から所定長さだけ突き出されている。すなわち、アンカーボルト２７は、その先端が鋼製橋脚基部５１上部にナット５２の締め代を確保することができる長さで突き出されるようになっている。

ところで、鉄筋かご１１は太さの異なる縦筋２１，２３がカップラ２４で連結されているが、こうした径の太い縦筋２３の長さと径の大きさは、深礎杭１を構築する場所の地盤などを考慮し、十分な耐震強度が得られるように設計される。例えば、高架道路を支える橋脚５０に地震による横揺れが生じた場合、その橋脚５０が結合した深礎杭１にはモーメントが働く。このとき、地盤に埋設された状態の深礎杭１はモーメントが地盤によってバネ支持状態で受け止められるが、表面近くの軟弱層では地盤自体が塑性化して十分に支持されないため、深礎杭１には地震による高架道路の横揺れにより更に大きなモーメントが作用することになる。そこで、そうした地盤の地層状況を予めボーリング調査によって確認し、横揺れによるモーメントの解析を行うなどして、縦筋２３の必要な長さと径の大きさが決められる。

本実施形態では、アンカーフレーム２５がアンカーボルト２７と縦筋２２と一体に固定するように取り付けられる。従って、鉄筋かご１１，１２は、アンカーフレーム２５を介して連結されることにより、地震が起きた際の横揺れによるモーメントを一体になって受けるように構成されている。
コンクリートが打設された深礎杭１からは、鉛直に且つ等間隔にアンカーボルト２７が突設され、そこに鋼製橋脚５０の鋼製橋脚基部５１がはめ合わされる。鋼製橋脚５０は、その鋼製橋脚基部５１を上方に貫いたアンカーボルト２７の先端にナット５２が締め付けられて深礎杭１に結合して立設する。

その鋼製橋脚５０は、下端に鋼製橋脚基部５１が形成され、そこには同一円周上に複数のボルト孔が穿設されている。従って、鋼製橋脚５０は、深礎杭１の上端から突き出したアンカーボルト２７に対して鋼製橋脚基部５１がはめ合わされる。従って、複数のアンカーボルト２７が鋼製橋脚基部５１のボルト孔と一致するように位置決めする必要がある。そこで、複数のアンカーボルト２７は、互いが規制されるアンカーフレーム２５によって位置決めするように束ねられている。
そして、本実施形態では内側の鉄筋かご１２を構成する縦筋２２も同じアンカーフレーム２５を貫いて束ねられ、鉄筋かご１１，１２が一体に連結されている。アンカーフレーム２５は、図３に示すようにドーナッツ形状をしたものであり、二重にアンカーボルト２７と縦筋２１とが貫通する貫通孔３１，３２が形成されている。

ところで、鉄筋かご１１，１２が建て込まれ、杭穴内にコンクリートが流し込まれる場合、この時点でアンカーフレーム２５は取り付けられていない。そのため、流し込まれるコンクリートの圧力によって鉄筋かご１１，１２の縦筋２１，２３や縦筋２２の間隔がずれてしまうことがある。従って、コンクリートを流し込む際には、図３に示すアンカーフレームと同じ環形状のプレートであって、貫通孔が形成された固定治具２８のその貫通孔に縦筋２３と縦筋２２とを通し、それらの位置を拘束している。

図１には二重の鉄筋かご１１，１２で構成する深礎杭１を示して説明したが、図２に示すように一つの鉄筋かご１１からなる単鉄筋の深礎杭２の場合もある。
この深礎杭２も、地盤に掘り込まれた杭穴内に円筒形状に組まれた一つの鉄筋かご１１が建て込まれ、そこにコンクリートが流し込まれて打設される。鉄筋かご１１は、縦筋２３の上端にカップラ２６を介してアンカーボルト２７が連結されている。そして、複数のアンカーボルト２７は、アンカーフレーム２９をはめ合わして固定することにより位置決めされ、一体的に連結されている。そうした深礎杭２には、突設されたアンカーボルト２７に鋼製橋脚基部５１がはめ合わされてナット５２が締め付けられ、鋼製橋脚５０は深礎杭２に結合して立設する。

よって、本実施形態の深礎杭１，２では、鉄筋かご１１の縦筋２１にアンカーボルト２７を連結する構成としたので、アンカーフレーム２５，２９が位置する部分では多少径が大きくなっているが、図５に示す従来例のように幅広のフーチング１０３を設ける必要がなくなり、鋼製橋脚５０を立設させる際の施工専有面積を大幅に狭めることができた。
また、本実施形態の深礎杭１，２では、アンカーボルト２７を鉄筋かご１１の縦筋２３と連結し、アンカーフレーム２５，２９を取り付ける簡単な位置決め作業などで連結、コンクリート打設ができるため、従来のようにフーチング１０３に別途アンカフレーム１０８を埋設してアンカーボルト１１２を突設するものに比べて工数を減らして工期を短縮することが可能になった。

次に、こうした構成の深礎杭の施工方法について説明する。図４は、深礎杭の施工方法を示した図である。
先ず、鋼製橋脚５０を立設する位置に深礎杭１を構築するめの杭穴の掘り込みが行われる。それにはチュービング装置６０によって把持されたケーシングチューブ７０が図４（ａ）に示すように地盤に回転圧入される。すなわち、チュービング装置６０は、ケーシングチューブ７０をチャック部材で把持し、そのチャック部材が一体に設けられた回転体に駆動モータの回転が与えられ、更にその回転体を昇降シリンダによって下降させる。これによりケーシングチューブ７０は、回転とともに下降する。

ケーシングチューブ７０は、下端に掘削刃が取り付けられているため、チュービング装置６０の駆動によりケーシングチューブ７０が地盤を削孔しながら回転圧入される。そして、地盤に回転圧入されたケーシングチューブ７０内には、ハンマグラブ８０が落とし込まれ、中の土砂がかき出される。深礎杭１を打設する場合、軟弱な表層を通り抜けてその下にある硬い地盤の支持層まで掘削が行われる。ケーシングチューブ７０は、例えば直径が３ｍで、長さが６ｍのものが順次継ぎ足されてチュービング装置６０によって回転圧入され、支持層に達するまで杭穴が掘り込まれる。

杭穴が掘り込まれると、そこには図４（ｂ）に示すように、鉄筋かご１１及び、縦筋２２のみからなる鉄筋かご１２（不図示）が二重に建て込まれる。その後、杭穴内にトレミー管９０が挿入され、それによってコンクリートが流し込まれる。
続いて、図４（ｃ）に示すように、チュービング装置６０によってケーシングチューブ７０に逆回転を与えて引き上げることにより、杭穴からケーシングチューブ７０の抜き取りが行われる。このとき、鉄筋かご１１，１２の共上がりに注意し、コンクリートを打設しながらケーシングチューブ７０の引抜き撤去が行われる。

杭穴内にコンクリートが流し込まれる場合、前述したように鉄筋かご１１，１２の縦筋２３や縦筋２２の位置決めのため、固定治具２８が取り付けられる。そして、コンクリートによる第１打設は、先ず図４（ｄ）に示すように杭穴の途中、すなわち固定治具２８から縦筋２３上端（カップラ２６の連結部分）の間にまで注入される。
こうしてコンクリートの第１打設が行われた後、アンカーフレーム２５によって一体になったアンカーボルト２７が鉄筋かご１１の縦筋２３にカップラ２６によって連結される。このとき、鉄筋かご１２の縦筋２２にアンカーフレーム２５がはめ合わされる。

鉄器かご１１，１２は、アンカーボルト２７と縦筋２２とがアンカーフレーム２５によって連結され、鋼製橋脚５０からのモーメントを一体になって受けるようになる。また、このアンカーフレーム２５は、均等に形成された貫通孔３１，３２にアンカーボルト２７や縦筋２２が入れられ、特に複数のアンカーボルト２７同士の間隔調整が行われる。これは、鋼製橋脚５０の鋼製橋脚基部５１に形成された複数の貫通孔がアンカーボルト２７に全て正しくはまり込むようにするためである。

ところで、図４にはアンカーフレーム２５の他に図１及び図２には示されていないガイド３５がアンカーボルト２７に固定されている。このガイド３５は、鋼製橋脚５０の鋼製橋脚基部５１を導くためのものである。
杭穴は、こうしてアンカーフレーム２５などを取り付けるため、地表近くの径が多少大きくなっており、次にこの部分にコンクリートが流し込まれて第２打設が行われる。すなわち、アンカーボルト２７が縦筋２３に連結された後、図４（ｅ）に示すように、アンカーボルト２７やガイド３５が所定の長さだけ突き出る高さまで再びコンクリートが注入される。そして、コンクリートが固まって深礎杭１が造られると、突設されたアンカーボルト２７に鋼製橋脚基部５１がはめ合わされてナット５２が締め付けられ、鋼製橋脚５０は深礎杭２に結合して立設する。

よって、本実施形態の深礎杭の施工方法では、鉄筋かご１１，１２を杭穴内へ建て込んでコンクリートで打設し、カップラ２６を用いてアンカーボルト２７を簡単に連結することができるようになり、またアンカーフレーム２５による位置決めも簡単な作業であるため、従来のようにフーチング１０３に別途アンカフレーム１０８を埋設してアンカーボルト１１２を突設するものに比べて工数を減らして工期を短縮することが可能になった。
また、アンカーフレーム２５が位置する部分では多少径が大きくなっているが、図５に示す従来例のように幅広のフーチング１０３を設ける必要がなくなり、鋼製橋脚５０を立設させる際の施工専有面積を大幅に狭めることができた。

以上、本発明に係る深礎杭及びその施工方法について、その一実施形態を説明したが、本発明はこれに限定されることなく、その趣旨を逸脱しない範囲で様々な変更が可能である。

一実施形態の深礎杭と、そこに立設された鋼製橋脚を簡略化して示した断面図である。 他の実施形態の深礎杭と、そこに立設された鋼製橋脚を簡略化して示した断面図である。 アンカーボルトに取り付けられるアンカーフレームを示した平面図である。 一実施形態の深礎杭の施工方法を示した図である。 鋼製橋脚が立設されるフーチング部分を示した図である。

符号の説明

１ 深礎杭
１１，１２ 鉄筋かご
２１，２２ 縦筋
２３ アンカーボルト
２４ カップラ
２５ アンカーフレーム
５０ 鋼製橋脚
５１ 鋼製橋脚基部

Claims (5)

1. 地盤を掘削して掘り込んだ杭穴に鉄筋かごを建て込んでコンクリートを打設し、上端からアンカーボルトを突設させ、そのアンカーボルトに鋼製橋脚基部を結合させて鋼製橋脚を立設させるための深礎杭において、
   前記アンカーボルトは、鉄筋かごを構成する縦筋に対して連結されたものであることを特徴とする深礎杭。
2. 請求項１に記載する深礎杭において、
   複数の鉄筋かごがほぼ同軸上に配置され、前記アンカーボルトは外側の鉄筋かごに連結されたものであることを特徴とする深礎杭。
3. 請求項１又は請求項２に記載する深礎杭において、
   同一円周上に貫通孔が形成された環形状のアンカーフレームを有し、そのアンカーフレームは、貫通孔を貫いた前記アンカーボルトに取り付けられ、各アンカーボルトの位置決めを行うようにしたものであることを特徴とする深礎杭。
4. 請求項３に記載する深礎杭において、
   前記アンカーフレームは貫通孔が複数の円周上に形成され、一の鉄筋かごを構成する前記アンカーボルトと他の鉄筋かごを構成する縦筋とが、その貫通孔をそれぞれ貫いて当該アンカーフレームによって連結されものであることを特徴とする深礎杭。
5. チュービング装置によってケーシングチューブを地盤に回転圧入させ、そのケーシングチューブ内を掘削して杭穴を掘り込む工程と、
   その杭穴内に鉄筋かごを挿入する工程と、
   鉄筋かごの縦筋に仮固定治具を取り付けて杭穴内にコンクリートを途中まで流し込んで打設する工程と、
   アンカーフレームで拘束した前記アンカーボルトを前記鉄筋かごの縦筋と連結する工程と、
   前記アンカーボルトが所定長さ突き出るように杭穴内にコンクリートを再び流し込んで打設する工程とを有することを特徴とする深礎杭の施工方法。

Images