JP2007169988A - 支持杭の圧入方法および載荷試験方法 - Google Patents

Abstract

【課題】
既設構造物下への杭の打設のように、杭に圧入用の十分な荷重を掛けることができない場合であっても、杭を回転させることなく十分な支持力が得られる深さにまで圧入することができ、また打設後における載荷試験を簡単かつ正確に行うことができる方法を提供する。
【解決手段】
構造材１からの垂直加重と前記隣り合う支持杭４Ｂ、４Ｃの抜き上がり方向の反力との合力によって対象支持杭４Ａを下方に向かって加圧し、対象支持杭に十分な支持力が得られるまで地中に再圧入し、順次対象支持杭を変えて全ての支持杭が十分な支持力が得られるまで圧入する構成とした。
【選択図】 図２

Description

本発明は、建築物等の構造物の支持杭を十分な支持力が得られるように圧入するための方法および、圧入した支持杭が十分な支持力を得ていることの確認するための載荷試験方法に関し、特に既設の構造物の下方に支持杭を打設する際に好適な圧入方法および載荷試験方法に関する。

支持杭は、構造物の荷重を十分に支承することができ、しかも地震や地下水位の変動等の各種原因によって地盤が変化しても支持力が低下しないように打設されなければならない。

支持杭を打設する方法には従来から各種あるが、杭の上端に対し、既設の構造物の重量を利用して上方から圧力を加えて圧入する方法があり、一般にアンダーピーニング工法と呼ばれている。

具体的には、圧入しようとする支持杭の上端と構造物との間にジャッキを取り付け、このジャッキを伸長させることによって構造物をその重量に抗して上方に押し上げ、この押上げ力の反作用によって杭を地中に圧入する。

上述したアンダーピーニング工法は、既設の構造物の重量を利用して杭に荷重するので、構造物の荷重より大なる支持力は基本的に得られず、しかも、アンダーピーニング工法によって杭を圧入する場合、圧入対象となる杭に取り付けたジャッキと構造物との接点を力点、他の杭の上端と構造物との接点を支点、さらに他の杭の上端と構造物との接点を作用点とするてこが形成され、圧入対象となる杭の上方に位置する構造物の部分の荷重が十分に掛からずに持ち上がってしまい、対象となる杭の圧入に、構造物の全重量を掛けることができないという問題がある。

また、打設後の杭に十分な荷重を掛けることができないので、打設後の杭の載荷試験を正確に行うこともできない。

そこで、単に構造物の重量によって杭を圧入するのではなく、杭を回転させながら圧入して十分な支持力を得る回転圧入工法を併用する場合がある（例えば、特許文献１参照）。

すなわち、単なるアンダーピーニング工法では十分な支持力を得られないので、杭を回転させながら圧入することにより、杭を十分な支持力が得られる深さまで到達させようとする工法である。

しかしながら、アンダーピーニング工法に用いるジャッキ等の圧入用機器とは別に、回転圧入工法では杭を回転させるための機器が必要となり、装置コストが嵩むとともに機器の取り付け、設定等の作業に時間と費用が掛かるという問題がある。

また、回転圧入工法で打設された支持杭が所要の支持力が得ているか否かを判断するには、杭を回転させるトルクを測定し、同トルクの大小で支持力の判断をしているが、この回転トルク測定による支持力の判断は必ずしも満足する正確さが得られず、しかも測定には別途トルク測定用の機器が必要になるという問題もある。

特開平８−１００４３６号公報（第１〜４頁、図１〜９）

本発明は、既設の構造物の下方に支持杭を打設する場合のように、打設しようとする支持杭に圧入用の十分な荷重を掛けることができないような場合であっても、支持杭を回転圧入することなく十分な支持力が得られる深さにまで圧入することができ、また打設後における載荷試験を簡単かつ正確に行うことができる方法を提供することを目的としている。

上記課題を解決するために、本発明に係る圧入方法は、少なくとも３本以上の支持杭を個別に仮圧入した後、対象となる支持杭と隣り合う２本の支持杭の上方に構造材を臨ませ、隣り合う支持杭と前記構造材１とを接続し、この構造材の下面と打設対象支持杭の上端との間にジャッキを取り付け、このジャッキを伸長せしめることにより、前記構造材からの垂直加重と前記隣り合う支持杭の抜き上がり方向の反力との合力によって対象支持杭を下方に向かって加圧し、対象支持杭に十分な支持力が得られるまで地中に再圧入し、順次対象支持杭を変えて全ての支持杭が十分な支持力が得られるまで圧入する方法としてあり、また前記構造材を既設の構造物の基礎としている。

本発明に係る載荷試験方法は、対象となる支持杭と隣り合う２本の支持杭の上方に構造材を臨ませ、隣り合う支持杭と前記構造材１とを接続し、この構造材の下面と打設対象支持杭の上端との間にジャッキを取り付け、このジャッキを伸長せしめることにより、前記構造材からの垂直加重と前記隣り合う支持杭の抜き上がり方向の反力との合力によって対象支持杭を下方に向かって所要の圧力で載荷し、この載荷状態における対象支持杭の沈下量を測定し、この沈下量から支持杭の耐力を測定する方法としてあり、前記構造材を既設の構造物の基礎としている。

本発明に係る圧入方法によれば、既設構造物の基礎等の構造材の荷重に加えて、予め仮圧入した隣り合う杭の抜き上がり応力をも利用して杭を圧入することができるので、回転圧入工法を採用しなくても杭に十分な荷重を掛けて圧入することができる。
したがって、信頼性の高い支持杭の施工を最小限の機器と工数で行うことができる。

本発明に係る載荷試験方法によれば、打設後の支持杭に十分な荷重を掛けて試験を行うことができ、したがって信頼性の高い支持杭を施工することができ、構造物の安全性を十分に得ることができる。

以下、本発明に係る圧入方法の実施例を、既設構造物の基礎下に支持杭を打設する場合の具体例に基づいて詳細に説明する。
まず、構造物の基礎１における支持杭の打設予定位置２、２のうち、少なくとも３箇所の予定位置まわりに作業用の穴３を掘り、通常のアンダーピーニング工法によって３本の支持杭４、４を打設（仮圧入）する。

具体的には、短尺の鋼管杭５の上端に油圧ジャッキ６を取り付け、この油圧ジャッキのロッド上端を基礎１の下面に当接させてロッドを伸ばし、構造物の重量による反作用によって鋼管杭を地中に圧入し、鋼管杭５、５どうしを適宜の接続具、例えば鋼管杭５の内側に嵌る外径の短管５ａを接続具としてこの短管を鋼管杭に溶接するなどの手段により順次接続して、構造物の重量によって圧入可能な深さまで打設する。

次に、図３に示されるように対象となる支持杭４Ａと、この支持杭に隣り合う他の支持杭４Ｂ、４Ｃの各上端にブラケット７を取り付け、隣り合う支持杭４Ｂ、４Ｃにおけるブラケット７、７と基礎１間を例えばボルト、ナットよりなる接続具８で連結する。

上記接続具８は、ブラケット７と基礎１との間の引っ張り方向の力に耐えるように接続すればよく、例えば図４に示されるように下部に支持杭４の外周に締結されるホルダ部９を備え、上部に基礎１のフーチング部分１ａを抱き込む構成の掛け止め部１０を備え、これらホルダ部と掛け止め部間をアーム１１で連結した構成の接続具も好適に使用することができる。

そして、打設の対象とする中央の支持杭４Ａのブラケット７と基礎１下面との間に油圧ジャッキ６を取り付け、この油圧ジャッキのロッドを伸長せしめて支持杭４Ａを地中に打設（本圧入）する。

かくすると、油圧ジャッキ６は構造物からの荷重に加えて隣り合う支持杭４Ｂ、４Ｃの抜き上がり方向の抗力を反力として支持杭４Ａが圧入され、したがって支持杭４Ａをより深く圧入することができる。

この際、地層の構成によっては支持杭４Ａ外周と周囲の土砂（地山）との間の摩擦力が大で支持杭の圧入抵抗が大となる場合があるが、この場合には予め支持杭４Ａまわりの適宜の位置における外周、例えば支持杭先端寄りの外周に突起物を取り付け、この突起物によって支持杭外周の地山を削り、支持杭外周と地山との間の摩擦力を低減させ（フリクションカット）ておき、かくすることによって支持杭４Ａをより深く、より大なる支持力を得られる位置まで圧入することができる。

なお、上記突起物には例えば鉄筋を支持杭まわりに巻き付けたり、鉄板を支持杭外周に溶接等によって固定したりという手段を採用することができる。

上述の工程により支持杭４Ａの圧入を完了した後、隣の支持杭４Ｂまたは４Ｃ（図５では４Ｃ）のさらに隣の支持杭４Ｄを仮圧入し、この支持杭４Ｄと圧入を完了した支持杭４Ａの上端と基礎１との間に前記接続具８を取り付け、支持杭４Ｂまたは４Ｃ（図５では４Ｃ）の圧入を行い、順次隣り合う支持杭の仮圧入と本圧入を繰り返し、全ての支持杭に対して圧入を完了する。

上述のように打設を完了した支持杭に対し、十分な支持力が得られたか否かを判定するために、以下の手順によって本発明に係る載荷試験を行う。

図６に示されるように、支持杭４の圧入の際と同じく試験対象となる支持杭４Ａと、この支持杭に隣り合う他の支持杭４Ｂ、４Ｃの各上端にブラケット７を取り付け、隣り合う支持杭４Ｂ、４Ｃにおけるブラケット７、７と基礎１間を例えばボルト、ナットよりなる接続具８で連結する。

次に試験対象となる支持杭４Ａと基礎１下面との間に試験用の油圧ジャッキ１２を取り付ける。この油圧ジャッキは、圧力計や検力計が取り付けられ、かつ載荷による支持杭の沈下量を精密に測定するダイヤルゲージ等の沈下量測定器１３を取り付けてある。

上述した状態で、油圧ジャッキ１２のロッドを伸長させることによって支持杭４Ａに荷重し、試験に必要な所要の荷重強さに到達させる。

この際、上記所要の荷重強さは構造物から支持杭４Ａに掛かる荷重に加えて隣り合う支持杭４Ｂ、４Ｃの引き抜き方向への応力も反力として加わり、したがって十分な荷重強さを得ることができ、信頼性の高い載荷試験を行うことができる。

上述した載荷試験を終え、全ての支持杭に十分な支持力が得られたことを確認した後、試験用の機器を取り外して支持杭４、４の上端と基礎１下面との間を適宜固定し、作業用に掘った穴を埋め戻して打設作業と載荷試験を全て終了する。

構造物の基礎と杭の打設位置との関係を示す平面図。 本発明の圧入方法における仮圧入の工程を示す縦断面図。 本発明の圧入方法における本圧入の工程を示す縦断面図。 接続具の他の例を示す縦断面図。 本発明の圧入方法における本圧入後の工程を示す縦断面図。 本発明の載荷試験方法の実施状態の一例を示す縦断面図。

符号の説明

１ 構造物の基礎
２ 支持杭の打設予定位置
３ 作業用の穴
４、４Ａ、４Ｂ、４Ｃ、４Ｄ 支持杭
５ 鋼管杭
６ 油圧ジャッキ
７ ブラケット
８ 接続具
９ ホルダ部
１０ 掛け止め部
１１ アーム
１２ 油圧ジャッキ
１３ 沈下量測定器

Claims (4)

1. 少なくとも３本以上の支持杭を個別に仮圧入した後、対象となる支持杭と隣り合う２本の支持杭の上方に構造材を臨ませ、隣り合う支持杭と前記構造材１とを接続し、この構造材の下面と打設対象支持杭の上端との間にジャッキを取り付け、このジャッキを伸長せしめることにより、前記構造材からの垂直加重と前記隣り合う支持杭の抜き上がり方向の反力との合力によって対象支持杭を下方に向かって加圧し、対象支持杭に十分な支持力が得られるまで地中に再圧入し、順次対象支持杭を変えて全ての支持杭が十分な支持力が得られるまで圧入する支持杭の圧入方法。
2. 前記構造材が既設の構造物の基礎である請求項１に記載の支持杭の圧入方法。
3. 対象となる支持杭と隣り合う２本の支持杭の上方に構造材を臨ませ、隣り合う支持杭と前記構造材１とを接続し、この構造材の下面と打設対象支持杭の上端との間にジャッキを取り付け、このジャッキを伸長せしめることにより、前記構造材からの垂直加重と前記隣り合う支持杭の抜き上がり方向の反力との合力によって対象支持杭を下方に向かって所要の圧力で載荷し、この載荷状態における対象支持杭の沈下量を測定し、この沈下量から支持杭の耐力を測定する支持杭の載荷試験方法。
4. 前記構造材が既設の構造物の基礎である請求項４に記載の支持杭の載荷試験方法。

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