JP2013032682A

JP2013032682A - 建築用杭及び該建築用杭を用いる建築用杭の施工方法

Info

Publication number: JP2013032682A
Application number: JP2011264134A
Authority: JP
Inventors: Shodan Ri; 勝男李
Original assignee: Dehan Intellectual Technology Co Ltd
Current assignee: Dehan Intellectual Technology Co Ltd
Priority date: 2011-08-02
Filing date: 2011-12-01
Publication date: 2013-02-14
Also published as: TW201307653A; TWI553202B

Abstract

【課題】本発明は強い支持力を安定提供できると共に、半田付けを使用しなくても地上建物や他の建築用杭と強固に繋ぎ合うことができる建築用杭及び該建築用杭を用いる施工方法を提供する。
【解決手段】上下延伸する中心軸Ｌを有し、少なくとも１端に開口２１２がある管状に形成され、管内に少なくとも１つの強化ユニット２２が固定されている杭体２１を備えている建築用杭であって、強化ユニット２２は、中心軸Ｌと直交すると共に、両端がそれぞれ杭体２１の管壁２１１内に挿し込まれて固定されている金属棒２２１を有することを特徴とする建築用杭及び該建築用杭を用いる建築用杭の施工方法を提供する。
【選択図】図２

Description

本発明は建築用杭及び該建築用杭を用いる建築用杭の施工方法に関し、特に、強い支持力を安定提供できる建築用杭及び該建築用杭を用いる建築用杭の施工方法に関する。

従来の建築用杭は、例えば図１に示されているように、柱状に形成されて土の中に挿入され、上端側が地面に露出して地上の建物と接続するための複数本の接続用鉄筋１００を有している。

また、建築地の地盤状況によっては非常に長大な杭が必要とされるが、そのような長大な杭は工場で製造してから建築地に搬送することが不可能な場合がある。従って、従来では２本またはそれ以上の杭を繋ぎ合わせる方法を採用している。

繋ぎ合わせるために作成された従来の杭１は、例えば図示のように、コンクリートで作成された管体１１内に、該管体１１の延伸方向（上下方向）に沿って延伸する複数本の強化鉄筋１２が該管体１１の周縁方向に並んで埋め込まれており、そして管体１１の端部に接続用の金属リング１３が固定されている。１本目の管体１１のほぼ全体を土の中に挿入してから２本目の管体１１をその上にそれぞれが有する金属リング１３が当接するように同軸に重ね、そして当接している金属リング１３を半田付けで繋ぎ合わせた後、２本目の管体１１をも土の中に挿入し、それから膨張コンクリート１０１を管体１１の管内に注入して一体化する方法を使用している。

蕭文達、"土木施工学第六章基椿工程"、［online］、2007年10月12日、朝陽科技大学、［2011年11月17日検索］、インターネット〈URL：http://www.cyut.edu.tw/~wdshiau/teach/land/CH6.pdf〉

しかしながら、従来の杭接続方法では上下同軸に重なって配置された杭を半田付けで繋ぎ合わせるが、半田付けの品質は現場における半田付け作業員の技量によるところが多く、半田付けの品質が悪ければ杭全体の寿命、そして建物の安全性に悪い影響をもたらすことになる。

また、半田付けは金属を使用するので、土の中に埋め込まれていても土の中にある水分や酸性物質に腐食される恐れがあって、同じく建物の安全性に悪影響をもたらす。

更に、管体１１内に注入されるコンクリートと管体１１との一体化に働く力がコンクリートと管体１１との間の粘着力または摩擦抵抗のみなので、地上建物から強い荷重が掛かったり、地震などによる揺れがあったり、あるいは材料の経年劣化が生じたりすると、コンクリートが管体１１から外れるようになり、コンクリートが管体１１から外れると杭全体が提供できる支持力が弱化してしまう可能性が大である。

従って、本発明は半田付けを使用しなくても、地上建物や他の建築用杭と強固に繋ぎ合え、充填されたコンクリートが外力などによって正当位置からはずれることが起きにくく、支持力を確実に提供できる建築用杭及び該建築用杭を用いる施工方法を提供する。

上記目的を達成すべく、本発明は、上下延伸する中心軸を有し、少なくとも１端に開口がある管状に形成され、管内に少なくとも１つの強化ユニットが固定されている杭体を備えている建築用杭であって、前記強化ユニットは、前記中心軸と直交すると共に、両端がそれぞれ前記杭体の管壁内に挿し込まれて固定されている金属棒を有することを特徴とする建築用杭を提供する。

上記建築用杭において、前記強化ユニットは、上下に重なって前記中心軸で十字に交差してる２本の前記金属棒を有していることが好ましい。

上記建築用杭において、前記強化ユニットを複数備えており、各前記強化ユニットが有する前記金属棒は、他の強化ユニットが有する前記金属棒と上下に対応した位置にあるように構成されたことが好ましい。

また、本発明は上記建築用杭を使用し、前記杭体の延伸方向に沿って複数の接続用鉄筋それぞれの一端部を前記杭体の開口端から該杭体の管内に挿し込んだ後に、生コンクリートを前記杭体の管内に注入して、前記生コンクリートの固化で前記杭体と前記強化ユニットと前記接続用鉄筋とを一体化させることを特徴とする建築用杭の施工方法をも提供する。

上記建築用杭の施工方法は、２本の前記杭体を用意してそれぞれ上杭体と下杭体とし、前記下杭体の前記開口から前記下杭体の延伸方向に沿って、前記一端部が前記下杭体の管内に入り込み且つ該一端部の反対側にある他端部が下杭体の前記開口から露出するように、複数の接続用鉄筋を前記下杭体に挿し込んでから、前記複数の接続用鉄筋の前記他端部が前記上杭体の管内に入り込み且つ前記上杭体の開口端と前記下杭体の開口端とが向かい合うように、前記上杭体を前記下杭体に上下同軸に重ねた後に、生コンクリートを前記杭体の管内に注入して、前記生コンクリートの固化で前記上杭体と前記下杭体と前記強化ユニットと前記接続用鉄筋とを一体化させるように行うことができる。

また、上記建築用杭の施工方法において、前記下杭体として上端が開口し、下端が封止され且つ前記下端の先端が尖るように形成された前記杭体を使用することができる。

上記構成により、本発明の建築用杭は、杭体の中心軸と直交すると共に、両端がそれぞれ前記杭体の管壁内に挿し込まれて固定されている金属棒を有する強化ユニットが固定されているので、杭体の管内にコンクリートが注入されて固化すると、固化したコンクリートを、それと杭体との間の粘着力または摩擦抵抗のみでなく、杭体から強化ユニットを介して伝わる保持力をも用いて杭体と強く一体化させることができる。

次に、この建築用杭を使用する本発明の施工方法では、コンクリートは、本発明の強化ユニットを有する建築用杭の杭体の管内に注入されて固化するので、固化した後、強化ユニットの介在によって杭体と強く一体化することができる。

前記一体化の強まることにより、地上建物から強い荷重が掛かったり、地震などによる揺れがあったりしても、固化したコンクリートは杭体からはずれることなく、常に強化ユニットと共に杭体と一体になって地上建物を支持するので、従来より遥かに高い許容支持力及び建物全体の構造強度を提供することができる。

また、上下の杭体の接合は、半田付け法でなく、コンクリートと接続用鉄筋との間の一体化によるので、腐食による経年劣化が起こらない。

従来の建築用杭の一例の縦断面図である。本発明の建築用杭の第１の実施形態の縦断面図である。図２と同じ建築用杭の横断面図である。本発明の建築用杭の第２の実施形態の縦断面図である。本発明の建築用杭の第３の実施形態の縦断面図である。本発明の建築用杭を使用する本発明の建築用杭の施工方法が示される説明図である。本発明の建築用杭の施工方法の応用例が示される説明図である。

以下では各図面を参照しながら、本発明の建築用杭及び該建築用杭を用いる建築用杭の施工方法について詳しく説明する。

図２は本発明の建築用杭の縦断面図であり、図３は同じ建築用杭の横断面図である。

図２に示されているように、本発明の建築用杭の第１の実施形態は、上下延伸する中心軸Ｌを有し、上下両端共に開口２１２を有する管状に形成され、それら２つの開口近くの管内にそれぞれ３つの強化ユニット２２が固定されている杭体２１を備えている。

各強化ユニット２２は、それぞれ杭体２１の開口２１２の近くに配置されており、いずれも２本の金属棒２２１を有している。各強化ユニット２２が有する２本の金属棒２２１は、それぞれ中心軸Ｌと直交すると共に、互いに上下に重なって中心軸Ｌで十字に交差し、両端がそれぞれ杭体２１の管壁２１１内に挿し込まれて固定されている。また、各強化ユニット２２が有する２本の金属棒２２１は、他の強化ユニット２２が有する２本の金属棒２２１の真上または真下に配置され、上下対応位置にあるようになっているので、図３の横断面図では１つの強化ユニット２２が有する十字交差の２本の金属棒２２１のみが示され、他の強化ユニット２２が有する金属棒２２１は図示の強化ユニット２２によって遮られている。

この実施形態において、開口２１２近くに配置された各強化ユニット２２の間の距離は２５ｃｍであり、各強化ユニット２２が有する金属棒２２１は直径が１９ｍｍで高い引張強度を持つ鉄筋である。各鉄筋の断面積は２.８４ｃｍ^２であり、降伏強度ｆｙは４２００ｋｇ／ｃｍ^２である。無論実際に使用される鉄筋はこれに限らず、必要に応じて他種類の強化材を使用することができる。

上記のように構成された建築用杭は、各強化ユニット２２が有する金属棒２２１の許容せん断応力を保守的に評価してｆｙの０.４倍として算出すると１６８０ｋｇ／ｃｍ^２であり、発明者は各強化ユニット２２が有する２本の金属棒２２１はそれぞれ９.５３トン（２.８４ｃｍ^２×１６８０ｋｇ／ｃｍ^２×２）の許容せん断応力を提供できると予想し、よってこの実施形態において計６つの強化ユニット２２が合わせて提供できる許容せん断応力は１１４トンと算出できる。この数値は図１に示される従来の杭１においてコンクリートで作成された管体１１と膨張コンクリート１０１との間の摩擦力により提供される許容せん断応力を遥かに上回るので、本発明の建築用杭は従来より遥かに高い許容支持力及び建物全体の構造強度を提供することができる。

また、本発明の建築用杭の第２及び第３の実施形態は、図４及び図５に示されているように、上端のみ開口２１２を有し、下端が封止されて先端２１３が尖るように形成されることも可能である。

図４に示されている第２の実施形態における尖った先端２１３は中心軸Ｌ上にあり、そして図５に示されている第３の実施形態における尖った先端２１３は一側（図示では右側）寄りに形成されている。

ちなみに、本発明の建築用杭の杭体２１に固定される強化ユニット２２は、例えば図５に示されている第３の実施形態のように、１つのみ設置することも可能である。

図６及び図７では上記建築用杭を使用する本発明の建築用杭の施工方法が示されている。

本発明の建築用杭の施工方法は、まず図６（ａ）に示されているように、例えば図４に示されている第２の実施形態の建築用杭の杭体２１を使用し、各強化ユニット２２の下側に止め板５を取り付けてから、杭体２１を地面Ｇから土中に垂直に挿し込んで、上端の開口２１２及び開口２１２の近くにある上端部２１５が地面Ｇから露出するように設置する。

続いて図６（ｂ）に示されているように、杭体２１の延伸方向、即ち垂直方向に沿って複数の接続用鉄筋３を、それぞれの上端部３２が開口２１２の上側に露出すると共に、下端部３１が開口２１２を経て杭体２１の管内で止め板５に当接するまで杭体２１に挿入して仮固定する。

各接続用鉄筋３の仮固定が完了した後に、図６（ｃ）に示されているように、生コンクリート４を開口２１２から杭体２１の管内に注入して、生コンクリート４の固化で杭体２１と各強化ユニット２２と杭体２１内に挿し込まれた各接続用鉄筋３とを一体化させる。

このように行われる本発明の建築用杭の施工方法は、水平方向で延伸する各強化ユニット２２の金属棒２２１と、垂直方向で延伸する杭体２１及び接続用鉄筋３を、固化したコンクリートで強く一体化することができると共に、土中に挿しこまれている杭の上端一部分を打ち壊すことによって地上建物と接続する鉄筋を露出させるという従来では必要であった杭頭処理も行う必要がなくなる。

次いで、図７を用いて本発明の建築用杭の施工方法のもう１つの応用例について詳しく説明する。この応用例は、図２、図３に示された第１の実施形態の杭体２１を複数用いてそれらを繋ぎ合わせる方法である。

杭体を繋ぎ合わせてより長い建築用杭を形成するので、少なくとも２本の杭体２１を用意し、それぞれ下杭体２１ａと上杭体２１ｂとする。まずは図７（ａ）に示されているように、下杭体２１ａの開口２１２を上に配し、各強化ユニット２２の下側に止め板５を取り付けてから、上端の一部のみが地面から露出するように、下杭体２１ａを土中に打ち込み、そして下杭体２１ａの開口２１２から、下杭体２１ａの延伸方向（垂直方向）に沿って、複数の接続用鉄筋３を、下端部３１が下杭体２１ａの管内で止め板５に当接し且つ上端部３２が下杭体２１ａの該開口から露出するように、下杭体２１ａに挿し込んで仮固定する。

続いて、図７（ｂ）に示されているように、各接続用鉄筋３の上端部３２が上杭体２１ｂの管内に入り込み且つ上杭体２１ｂの開口端と下杭体２１ａの開口端とが向き合うように、上杭体２１ｂを下杭体２１ａに上下同軸に重ねる。

続いて、図７（ｃ）に示されているように、生コンクリート４を繋ぎ合わせた下杭体２１ａと上杭体２１ｂの管内に注入して、生コンクリート４の固化で下杭体２１ａと上杭体２１ｂと各強化ユニット２２と各接続用鉄筋３とを一体化させてから、上杭体２１ｂをも土中に打ち込む。

ちなみに、この杭体を繋ぎ合わせる建築用杭の施工方法は、まず接続用鉄筋３が仮固定されている下杭体２１ａを一定の深さまで土中に打ち込んでから上杭体２１ｂを設置して生コンクリート４で一体化させ、それから下杭体２１ａと上杭体２１ｂとを共に土中に打ち込む順番になっているが、これに限らず、例えば土中に打ち込む前に生コンクリート４で一体化させたり、あるいは下杭体２１ａと上杭体２１ｂとを共に土中に打ち込んでから生コンクリート４で一体化させたりするなどの順番を採用することも可能である。

また、この杭体を繋ぎ合わせる建築用杭の施工方法は、２本の杭体の繋ぎ合わせに限らず、もっと多くの杭体を繋ぎ合わせてより長い１本の建築用杭を形成することも可能であり、そして最も上側にある杭体に図６に示された施工方法を応用して、地上建物と接続する接続用鉄筋を設置することも可能である。

このように、本発明の建築用杭の施工方法は、杭体同士の繋ぎ合わせにも応用することができる。本発明の建築用杭の施工方法を用いれば、半田付けをしなくても杭体を繋ぎ合わせることができるようになるので、杭体が繋がり合う強度は半田付けの品質に影響されず、そして金属材料を使用する強化ユニットや接続用鉄筋はすべてコンクリートにより包まれるので、土の中にある水分や酸性物質に腐食される恐れもなくなり、地面に建てられる建物の安全性を高めることができる。

上記構成により、本発明の建築用杭は強化ユニットを有するので、固化したコンクリートは強化ユニットの介在によって杭体と強く一体化するようになり、従って地上建物から強い荷重が掛かったり、地震などによる揺れがあったりしても固化したコンクリートは杭体からはずれることなく、強化ユニットと共に杭体と一体になって地上建物を支持するので、従来より遥かに高い許容支持力及び建物全体の構造強度を提供することができる。

また、本発明の該建築用杭を用いる建築用杭の施工方法は、半田付けでなく、コンクリートと接続用鉄筋との間の一体化により、地上建物や他の建築用杭と強固に繋ぎ合わせるので、腐食による経年劣化が起こらない。

１杭
１１管体
１２強化鉄筋
１３金属リング
１００接続用鉄筋
１０１膨張コンクリート
２１杭体
２１１管壁
２１２開口
２１３先端
２１５上端部
２１ａ下杭体
２１ｂ上杭体
２２強化ユニット
２２１金属棒
３接続用鉄筋
３１下端部
３２上端部
４生コンクリート
５止め板
Ｌ中心軸

Claims

上下延伸する中心軸を有し、少なくとも１端に開口がある管状に形成され、管内に少なくとも１つの強化ユニットが固定されている杭体を備えている建築用杭であって、
前記強化ユニットは、前記中心軸と直交すると共に、両端がそれぞれ前記杭体の管壁内に挿し込まれて固定されている金属棒を有することを特徴とする
建築用杭。
前記強化ユニットは、上下に重なって前記中心軸で十字に交差している２本の前記金属棒を有していることを特徴とする
請求項１に記載の建築用杭。
前記強化ユニットを複数備えており、
各前記強化ユニットが有する前記金属棒は、他の強化ユニットが有する前記金属棒と上下対応位置にあることを特徴とする
請求項１または請求項２に記載の建築用杭。
請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の建築用杭を使用し、
前記杭体の延伸方向に沿って複数の接続用鉄筋それぞれの一端部を前記杭体の開口端から該杭体の管内に挿し込んだ後に、
挿し込んだ該一端部を前記強化ユニットが有するいずれか一本の前記金属棒に取り付けてから、
生コンクリートを前記杭体の管内に注入して、前記生コンクリートの固化で前記杭体と前記強化ユニットと前記接続用鉄筋とを一体化させることを特徴とする
建築用杭の施工方法。
２本の前記杭体を用意してそれぞれ上杭体と下杭体とし、
前記下杭体の延伸方向に沿って複数の接続用鉄筋を、前記一端部が前記下杭体の管内に入り込み且つ前記一端部の反対側にある他端部が前記下杭体の前記開口から露出するように、前記下杭体の前記開口から挿し込んでから、
複数の前記接続用鉄筋の前記他端部が前記上杭体の管内に入り込み且つ前記上杭体の開口端と前記下杭体の開口端とが向かい合うように、前記上杭体を前記下杭体に上下同軸に重ねた後に、
生コンクリートを前記上杭体及び前記下杭体の管内に注入して、前記生コンクリートの固化で前記上杭体と前記下杭体と前記強化ユニットと前記接続用鉄筋とを一体化させることを特徴とする
請求項４に記載の建築用杭の施工方法。
前記下杭体として上端が開口し、下端が封止され且つ該下端の先端が尖るように形成された前記杭体を使用することを特徴とする
請求項５に記載の建築用杭の施工方法。