JP5054449B2 - Rehabilitation method of pile foundation structure - Google Patents
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Description
本発明は、既存の構造物の耐震性を向上させることを目的とした、杭基礎構造の改修方法に関する。 The present invention relates to a method for repairing a pile foundation structure for the purpose of improving the earthquake resistance of an existing structure.
従来の杭基礎構造は、パイルキャップに剛接合された状態で基礎梁に接続されており、地震時に大きな横方向の外力が作用した際には、杭頭部および基礎梁端部に大きな曲げモーメントが発生する。ところが、既存の構造物の中には、基礎構造に対する耐震設計がなされておらず、曲げ耐力やせん断耐力が不十分なものがある。このように基礎の耐震性が不十分な既存の構造物は、地震時に杭頭や基礎梁に損傷が生じる場合がある。 The conventional pile foundation structure is connected to the foundation beam in a rigid connection with the pile cap. When a large lateral force is applied during an earthquake, a large bending moment is applied to the pile head and the end of the foundation beam. Will occur. However, some existing structures have not been seismically designed for the foundation structure and have insufficient bending strength and shear strength. Thus, existing structures with insufficient foundation earthquake resistance may cause damage to the pile heads or foundation beams during an earthquake.
そのため、従来、耐震性が不十分な既存の基礎構造に対して、耐力の増強を図る補強方法が多数開発されている。
例えば、特許文献１には、既存のコンクリート杭の頭部周面に、配筋を行った後、モルタルまたはコンクリートを吹き付けることにより、既存のコンクリート杭の断面を大きくして耐力を増強する補強方法が開示されている。
For this reason, a number of reinforcing methods have been developed in the past to increase the proof strength of existing foundation structures with insufficient earthquake resistance.
For example, Patent Literature 1 discloses a reinforcement method for increasing the proof stress by enlarging the cross section of an existing concrete pile by spraying mortar or concrete after performing bar arrangement on the head peripheral surface of the existing concrete pile. Is disclosed.
また、特許文献２には、既存の基礎の脇に竪孔を削孔した後、この竪孔を利用して、既存の基礎の直下であって、既存の支持杭の杭頭部周辺の地盤改良を行う補強方法が開示されている。これにより、既存の基礎に対する支持力が増強されるとともに、地盤改良体により杭に作用する応力が低減される。
Further, in
ところが、従来の補強方法は、外力に対して耐力を増強する補強を基本原理としているため、施工が大掛かりになるとともに、不経済であった。
例えば、前述の杭の断面を大きくする補強方法は、基礎直下の掘削、配筋、モルタルまたはコンクリート吹付け等の作業に手間を要し、多種多様の施工設備が必要となる。そのため、施工が大掛かりとなり、工期も長くなる。
また、後述の基礎直下の地盤改良を行う補強方法は、広範囲に地盤改良を行う必要があるために作業の手間や材料費が嵩むことや、大掛かりな重機が必要となることなどにより費用が嵩むこと等の問題点を有していた。
However, since the conventional reinforcement method is based on the reinforcement principle that enhances the yield strength against the external force, the construction becomes large and uneconomical.
For example, the above-described reinforcing method for enlarging the cross section of a pile requires time and labor for excavation, reinforcement, mortar, or concrete spraying directly under the foundation, and requires a wide variety of construction facilities. Therefore, the construction becomes large and the construction period becomes long.
In addition, the reinforcement method for improving the ground directly below the foundation described later requires a large amount of work and material costs due to the need for ground improvement over a wide area, and the cost increases due to the need for large heavy machinery. There was a problem such as that.
本発明は、前記の問題点を解決するためになされたものであり、施工性に優れ、かつ、経済的に既存の基礎構造の耐震性を向上させることを可能とした、杭基礎構造の改修方法を提案することを課題とする。 The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and is excellent in workability and economically improving the earthquake resistance of an existing foundation structure. The problem is to propose a method.
前記課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、既存の構造物が建っている状態で杭基礎構造を構成する杭と基礎部材との接合部を露出させる工程と、露出させた前記接合部の近傍のコンクリートを取り除く工程と、を備える杭基礎構造の改修方法であって、前記杭頭部の周縁のコンクリートを前記杭の上端に行くに従い当該杭の直径が狭まるように取り除くことで、前記接合部の断面積を縮小させて、前記接合部に隙間を形成し、前記基礎部材と剛接合されていた杭頭部を半剛接合化させることを特徴としている。 In order to solve the above-mentioned problem, the invention according to claim 1 exposes the step of exposing the joint between the pile and the foundation member constituting the pile foundation structure in a state where the existing structure is erected. Removing the concrete in the vicinity of the joint, and rehabilitating the pile foundation structure including removing the concrete at the periphery of the pile head so that the diameter of the pile becomes narrower as it goes to the upper end of the pile. Thus, the cross-sectional area of the joint is reduced, a gap is formed in the joint, and the pile head that is rigidly joined to the foundation member is semi-rigidly joined.
かかる杭基礎構造の改修方法によれば、前記接合部の近傍のコンクリートであって、基礎部材の接合部に対応する箇所または杭頭部の周縁のコンクリートを取り除くことで、簡易かつ経済的に杭基礎構造の耐震性の向上を図ることが可能となる。すなわち、杭頭部とパイルキャップ等の基礎部材との接合部の断面積が縮小されたことにより、地震時等において、接合部の回転変形が許容され、その結果、杭頭部に作用する曲げモーメントを低減させることが可能となる。 According to such a method for repairing a pile foundation structure, it is possible to easily and economically pile the concrete near the joint portion by removing the concrete corresponding to the joint portion of the foundation member or the periphery of the pile head. It becomes possible to improve the earthquake resistance of the foundation structure. In other words, by reducing the cross-sectional area of the joint between the pile head and the foundation member such as a pile cap, rotational deformation of the joint is permitted during an earthquake or the like, and as a result, the bending acting on the pile head The moment can be reduced.
ここで、「半剛接合化」とは、杭頭部の固定度を落とし、回転剛性を小さくすることで、杭と基礎部材との接合状態を、剛接合とピン接合との間の状態にすることをいう。これによって、地震時に杭頭部に作用する曲げモーメントが低減される。
また、本明細書における「基礎部材」とは、杭基礎構造において杭が接続される部材であって、例えば、基礎スラブ、パイルキャップ、フーチング、基礎梁等を表すものとする。
Here, “semi-rigid joint” means that the joint state between the pile and the foundation member is changed between the rigid joint and the pin joint by reducing the degree of fixation of the pile head and reducing the rotational rigidity. To do. This reduces the bending moment acting on the pile head during an earthquake.
Further, the “foundation member” in the present specification is a member to which a pile is connected in a pile foundation structure, and represents, for example, a foundation slab, a pile cap, a footing, a foundation beam, and the like.
また、前記杭頭部の周縁のコンクリートを取り除くことで、前記接合部の断面積を縮小させて、前記基礎部材と剛接合されていた該杭頭部を半剛接合化させるため、作業が容易であるとともに、廃棄物量を縮小することができる。 The front by removing a peripheral concrete Kikui head, by reducing the cross-sectional area of the joint, in order to semirigid bonding of the base member and the rigid該杭head has been joined, is working It is easy and the amount of waste can be reduced.
また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の杭基礎構造の改修方法であって、前記接合部の周縁において前記杭と前記基礎部材との間に跨って配設された鉄筋を切断することを特徴としている。
かかる杭基礎構造の改修方法によれば、杭頭部の回転変形により作用する引張応力を小さくすることが可能となるため、杭基礎構造の耐震性がさらに向上する。
Further, the invention according to
According to such a method for rehabilitating a pile foundation structure, it is possible to reduce the tensile stress acting due to the rotational deformation of the pile head, so that the earthquake resistance of the pile foundation structure is further improved.
また、請求項３に記載の発明は、請求項１または請求項２に記載の杭基礎構造の改修方法であって、断面積が縮小された前記接合部の直下の杭の周囲を補強部材で覆う工程を含むことを特徴としている。
かかる杭基礎構造の改修方法によれば、断面が縮小された接合部のコンクリート強度と靭性を向上させることが可能となる。
The invention according to claim 3 is the method for repairing a pile foundation structure according to
According to the method for repairing such a pile foundation structure, it is possible to improve the concrete strength and toughness of the joint with a reduced cross section.
本発明の杭基礎構造の改修方法によれば、施工性に優れ、かつ、経済的に既存の基礎構造の耐震性を向上させることが可能となる。 According to the method for repairing a pile foundation structure of the present invention, it is possible to improve the seismic resistance of an existing foundation structure with excellent workability and economically.
以下、本発明の好適な実施の形態について、図面を参照して説明する。なお、説明において、同一要素には同一の符号を用い、重複する説明は省略する。 DESCRIPTION OF EXEMPLARY EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of the invention will be described with reference to the drawings. In the description, the same reference numerals are used for the same elements, and duplicate descriptions are omitted.
＜第１の実施形態（参考実施形態）＞
第１の実施の形態に係る杭基礎構造の改修方法は、図１に示すように、杭基礎構造２により支持された既存の建物（構造物）１について、耐震性の向上を図ることを目的として行うものである。
ここで、図１は、本発明の好適な実施の形態に係る改修後の構造物の概要を示す立面図である。また、図２は、第１の実施の形態に係る杭基礎構造の改修方法を示す図であって、（ａ）は改修前の杭基礎構造を示す縦断面図、（ｂ）は改修前の杭を上方から望む平面図、（ｃ）は改修後の杭基礎構造を示す縦断面図、（ｄ）は改修後の杭を上方から望む平面図である。さらに、図３の（ａ）〜（ｄ）は、第１の実施の形態に係る杭基礎構造の改修方法の各工程を示す模式図である。
<First Embodiment (Reference Embodiment) >
The method of repairing a pile foundation structure according to the first embodiment aims to improve seismic resistance of an existing building (structure) 1 supported by a
Here, FIG. 1 is an elevational view showing an outline of a structure after repair according to a preferred embodiment of the present invention. Moreover, FIG. 2 is a figure which shows the repair method of the pile foundation structure which concerns on 1st Embodiment, Comprising: (a) is a longitudinal cross-sectional view which shows the pile foundation structure before repair, (b) is before repair. A plan view of the pile viewed from above, (c) is a longitudinal sectional view showing the pile foundation structure after repair, and (d) is a plan view of the pile after repair viewed from above. Furthermore, (a)-(d) of FIG. 3 is a schematic diagram which shows each process of the repair method of the pile foundation structure which concerns on 1st Embodiment.
かかる杭基礎構造２の改修方法は、図２（ａ）および（ｃ）に示すように、杭２１とパイルキャップ２２の既存の接合部２０の断面積を、杭頭部の周縁の除去部２０ａを取り除くことで、杭２１の断面積よりも縮小させることにより、剛接合されている杭頭部を半剛接合化させるものである。
As shown in FIGS. 2 (a) and 2 (c), the repair method of the
杭基礎構造２は、図１に示すように、複数本の杭２１，２１，…とこれらの杭２１，２１，…を連結する基礎梁２３とを備えて構成されている。各杭２１と基礎梁２３とは、パイルキャップ２２を介して連結されている。
かかる杭基礎構造２は、建物荷重等を基礎梁２３と杭２１を介して支持地盤層Ｇ２へと伝達するものである。
As shown in FIG. 1, the
This
杭２１は、軟弱地盤層Ｇ１を貫通し、所定の強度を有した支持地盤層Ｇ２に下端部が所定長挿入された支持杭である。第１の実施の形態では、現場打ち杭の場合について説明するが、杭２１が既製杭であってもよいことはいうまでもない。
杭２１は、図２（ａ）および（ｂ）に示すように、断面円形であって、主筋Ｒ１と帯筋Ｒ２とが所定のコンクリート被りを有して配筋されている。杭２１は、上端面をパイルキャップ２２に突き合わせた状態で、上端から突出した主筋Ｒ１がパイルキャップ２２に定着されていることで、パイルキャップ２２に剛接合されている。
The
As shown in FIGS. 2 (a) and 2 (b), the
パイルキャップ２２は、杭２１と基礎梁２３とを接合するために配置されたコンクリート部材である。
パイルキャップ２２には、下面から杭２１が接合されているとともに、側面には基礎梁２３が接合されている。さらに、パイルキャップ２２の上面には、建物１の柱２４が接合されている。
The
A
第１の実施の形態では、図２（ｃ）および（ｄ）に示すように、パイルキャップ２２に剛接合された杭頭部（接合部２０）の周縁の除去部２０ａを削り取るとともに、主筋Ｒ１を切断することにより、杭基礎構造２の耐震性の向上を図る。これにより、杭２１とパイルキャップ２２との接合が、半剛接合状態となり、接合部２０における杭頭部の回転変形が許容されるようになるため、杭頭部および基礎梁端部に作用する曲げモーメントを低減させることが可能となる。
In the first embodiment, as shown in FIGS. 2 (c) and 2 (d), the
次に、第１の実施の形態に係る杭基礎構造の改修方法について、図面を参照して説明する。
かかる杭基礎構造の改修方法は、（１）掘削工程と、（２）縮径工程と、（３）補強工程と、（４）埋め戻し工程とを備えている。
Next, the repair method of the pile foundation structure which concerns on 1st Embodiment is demonstrated with reference to drawings.
Such a method for repairing a pile foundation structure includes (1) an excavation process, (2) a diameter reduction process, (3) a reinforcement process, and (4) a backfilling process.
（１）掘削工程
掘削工程は、図３（ａ）および（ｂ）に示すように、杭基礎構造２の周囲の地盤Ｇを掘削することにより、杭２１とパイルキャップ２２との接合部２０を露出させる工程である。
接合部２０の周囲の掘削は、バックホウ等の掘削機械Ｍを利用して行い、必要に応じて、土留め工も行う。なお、第１の実施の形態では、掘削機械Ｍを利用して掘削を行うものとしたが、人力により掘削を行ってもよい。
(1) Excavation process As shown in FIGS. 3 (a) and 3 (b), the excavation process involves excavating the ground G around the
Excavation around the joint 20 is performed using an excavating machine M such as a backhoe, and earth retaining work is also performed as necessary. In the first embodiment, excavation is performed using the excavating machine M, but excavation may be performed manually.
（２）縮径工程
縮径工程は、図３（ｂ）に示すように、掘削工程により露出された接合部２０について、コンクリートカッタＣを利用してその周縁を削り取る工程である。
第１の実施の形態では、杭頭部の周縁を削り取ることにより接合部２０の縮径を行う。
(2) Diameter reduction process The diameter reduction process is a process of scraping the periphery of the joint 20 exposed by the excavation process using a concrete cutter C as shown in FIG.
In 1st Embodiment, the diameter of the
縮径工程では、まず、接合部（杭頭部）２０の直下に、支持部材Ｃ１を設置する。次に、この支持部材Ｃ１に支持されたコンクリートカッタＣを杭頭部の周縁に沿って移動させつつ、杭頭部の除去部２０ａを削り取ることにより、杭２１とパイルキャップ２２との接合部（杭頭部）２０の断面積を、改修前の杭２１の断面積よりも小さくする。第１の実施の形態では、杭頭部（接合部２０）の縮径を、主筋Ｒ１の内側まで行うことで、コンクリートとともに、主筋Ｒ１も切断して、除去する（図２参照）。
In the diameter reduction process, first, the support member C <b> 1 is installed directly below the joint (pile head) 20. Then, while the concrete cutter C which is supported by the support member C 1 is moved along the periphery of the pile head, by scraping the
支持部材Ｃ１は、コンクリートカッタＣを支持し、かつ安定した移動を可能とするための部材であって、複数に分割された鋼管を組み合わせることにより形成されている。なお、支持部材Ｃ１は鋼管に限定されないことはいうまでもない。 The support member C 1 is a concrete cutter C is supported, and a member for enabling the stable movement, are formed by combining a plurality of divided steel tube. The support member C 1 is of course not limited to the steel pipe.
本実施形態では、支持部材Ｃ１を、その上端面が、杭頭部の縮径の対象となる部分の下端面と一致するように配置することで、支持部材Ｃ１を杭頭部の縮径時の定規としての機能も発揮させる。つまり、コンクリートカッタＣのカッタ刃を、支持部材Ｃ１の上端面沿って移動させることにより、縮径部分の下端の位置が決定する。
また、支持部材Ｃ１の外径は、杭頭部の縮径幅とコンクリートカッタＣの刃の直径（長さ）に応じて決定されている。これにより、コンクリートカッタＣを支持部材Ｃ１の外面に沿って移動させることで、所望の幅による縮径が可能となる。
In this embodiment, the support member C 1, its upper end face, by arranging to match the lower end face of the portion to be reduced in diameter of the pile head, the support member C 1 of pile head condensation It also functions as a ruler for diameter. That is, the cutter blade of the concrete cutter C, by moving along the upper end surface of the support member C 1, the position of the lower end of the reduced diameter portion is determined.
The outer diameter of the support member C 1 is determined in accordance with the diameter of the blade of the reduced diameter width and concrete cutter C of the pile head (length). Thus, by moving the concrete cutter C along the outer surface of the support member C 1, it is possible to shrink due to the desired width.
（３）補強工程
補強工程は、図２（ｄ）および図３（ｃ）に示すように、縮径工程において杭頭部の周縁の削り取られた部分の周囲を補強部材２５で覆う工程である。
(3) Reinforcing step The reinforcing step is a step of covering the periphery of the portion of the periphery of the pile head with a reinforcing
第１の実施の形態では、まず、杭頭部（接合部２０）の縮径された部分の周囲を覆うように外殻２５ａを配置する。次に、外殻２５ａと杭２１との間に形成された隙間に、地上から送液管Ｐを介して圧送されたモルタルやコンクリート等の充填材２５ｂを充填することにより行う。外殻２５ａは、例えば、複数に分割された鋼管からなり、杭頭部の縮径された部分の周囲において、環状に組み合わせることにより形成されている。外殻２５ａは、組み合わされた状態で、縮径された杭頭部の外径よりも大きな内径を有しているとともに、縮径される前の杭頭部（杭）の外径よりも小さな外径を有している。
なお、第１の実施の形態では、外殻２５ａと充填材２５ｂとにより補強部材２５を構成するものとしたが、補強部材２５はこれに限定されるものではなく、例えば、繊維補強シートや鋼板等の他の補強部材を使用することが可能である。また、外殻２５ａは鋼管に限定されるものではない。また、充填材２５ｂとして使用する材料も限定されるものではない。さらに、第１の実施の形態では杭頭部の縮径された部分のみを補強部材２５により覆うものとしたが、杭頭部の縮径された部分を含めた形で杭２１の周縁を覆うものとしてもよい。
In the first embodiment, first, the
In the first embodiment, the reinforcing
（４）埋め戻し工程
埋め戻し工程は、図３（ｄ）に示すように、補強工程において、杭頭部（接合部２０）の補強が完了した箇所を埋め戻す工程である。埋め戻し工程が完了することで、杭基礎構造の改修方法が完了する。
(4) Backfilling step The backfilling step is a step of backfilling the place where the reinforcement of the pile head (joining portion 20) is completed in the reinforcing step, as shown in FIG. 3 (d). When the backfilling process is completed, the repair method of the pile foundation structure is completed.
以上、第１の実施の形態に係る杭基礎構造の改修方法によれば、剛接合されていた杭頭部を容易かつ安価に半剛接合化することが可能である。そして、杭頭部の半剛接合化により、杭２１や基礎梁２３に発生する断面力を、許容値を下回るように抑制することが可能となり、杭基礎構造２の耐震性の向上が実現される。
つまり、杭頭部（接合部２０）の断面積を縮径することで、杭２１とパイルキャップ２２との接合部２０に隙間を形成し、杭頭部の回転を許容する。これにより杭頭部および基礎梁端部に発生する曲げモーメントを小さくすることが可能となる。
As mentioned above, according to the repair method of the pile foundation structure which concerns on 1st Embodiment, it is possible to semi-rigidly join the pile head which was rigidly joined easily and cheaply. And by making semi-rigid joining of the pile head, it becomes possible to suppress the cross-sectional force generated in the
That is, by reducing the cross-sectional area of the pile head (joint portion 20), a gap is formed in the
また、大掛かりな重機や特殊な施工設備を必要とせず、工期の短縮が可能なため、経済的である。
また、施工に伴う廃棄物は、杭頭部の縮径により発生する少量のコンクリートガラと鉄筋のみなため、環境負荷が小さい。
In addition, it does not require large heavy machinery or special construction equipment, and the construction period can be shortened, which is economical.
Moreover, since the waste accompanying construction is only a small amount of concrete and reinforcing bars generated by the reduced diameter of the pile head, the environmental load is small.
また、改修工事中も、杭基礎構造２としての機能は維持されているため、建物１を継続利用することができる。
また、建て替えによらず、既存の建物１の耐震性を向上させることが可能なため、用途変更や増改築等の自由度が高まる。
Moreover, since the function as the
Moreover, since it is possible to improve the earthquake resistance of the existing building 1 regardless of rebuilding, the degree of freedom of application change, extension or reconstruction is increased.
縮径された杭頭部は、補強部材２５（外殻２５ａおよび充填材２５ｂ）により補強されているため、回転変形等に伴い作用する杭頭部への圧縮力や地震時のせん断力等に対して保護がなされている。
Since the pile head reduced in diameter is reinforced by the reinforcing member 25 (
＜第２の実施形態＞
第２の実施の形態に係る杭基礎構造の改修方法は、第１の実施の形態と同様に、図１に示す杭基礎構造２により支持された既存の建物（構造物）１について、耐震性の向上を図ることを目的として行うものである。
ここで、図４は、第２の実施の形態に係る杭基礎構造の改修方法を示す図であって、（ａ）は改修前の杭基礎構造を示す縦断面図、（ｂ）は改修前の杭を上方から望む平面図、（ｃ）は改修後の杭基礎構造を示す縦断面図、（ｄ）は改修後の杭を上方から望む平面図である。また、図５の（ａ）〜（ｄ）は、第２の実施の形態に係る杭基礎構造の改修方法の各工程を示す模式図である。
<Second Embodiment>
As with the first embodiment, the method for repairing a pile foundation structure according to the second embodiment is earthquake resistant with respect to an existing building (structure) 1 supported by the
Here, FIG. 4 is a figure which shows the repair method of the pile foundation structure which concerns on 2nd Embodiment, (a) is a longitudinal cross-sectional view which shows the pile foundation structure before repair, (b) is before repair. The top view which desires the pile of (2) from above, (c) is a longitudinal cross-sectional view which shows the pile foundation structure after repair, (d) is a top view which desires the pile after repair from the top. Moreover, (a)-(d) of FIG. 5 is a schematic diagram which shows each process of the repair method of the pile foundation structure which concerns on 2nd Embodiment.
第２の実施の形態に係る杭基礎構造の改修方法は、図４（ａ）および（ｃ）に示すように、杭２１とパイルキャップ２２の既存の接合部２０の断面積を、杭２１の断面積よりも縮小させることにより、剛接合されている杭頭部を半剛接合化させるものである。
ここで、第２の実施の形態では、接合部２０をテーパ状に形成することにより接合部２０の縮径を行い、さらに接合部２０直下の杭の周囲に補強部材２７を配した点で、接合部（縮径部分）の直径が一定に縮径される第１の実施の形態に係る杭基礎構造の改修方法と異なっている。
As shown in FIGS. 4A and 4C, the pile foundation structure repair method according to the second embodiment uses the cross-sectional area of the existing
Here, in the second embodiment, the diameter of the
なお、杭基礎構造２の各構成は、第１の実施の形態で示した内容と同様のため、詳細な説明は省略する。
In addition, since each structure of the
第２の実施の形態では、図４（ｃ）および（ｄ）に示すように、パイルキャップ２２に剛接合された杭頭部（接合部２０）の周縁を削り取ることにより、接合部２０にテーパ２６を形成する。また、主筋Ｒ１を切断することにより、杭基礎構造２の耐震性の向上を図る。これにより、杭２１とパイルキャップ２２との接合が、半剛接合状態となり、杭頭部２０における回転変形が許容されることで、杭頭部および基礎梁端部に作用する曲げモーメントを低減させることが可能となる。
In the second embodiment, as shown in FIGS. 4C and 4D, the joint 20 is tapered by scraping the periphery of the pile head (joint 20) rigidly joined to the
次に、第２の実施の形態に係る杭基礎構造の改修方法について、図面を参照して説明する。
かかる杭基礎構造の改修方法は、（１）掘削工程と、（２）縮径工程と、（３）補強工程と、（４）埋め戻し工程とを備えている。
Next, the repair method of the pile foundation structure which concerns on 2nd Embodiment is demonstrated with reference to drawings.
Such a method for repairing a pile foundation structure includes (1) an excavation process, (2) a diameter reduction process, (3) a reinforcement process, and (4) a backfilling process.
（１）掘削工程
掘削工程は、図５（ａ）および（ｂ）に示すように、杭基礎構造２の周囲の地盤Ｇを掘削することにより、杭２１とパイルキャップ２２との接合部２０を露出させる工程である。
接合部２０の周囲の掘削は、バックホウ等の掘削機械Ｍを利用して行い、必要に応じて、土留め工も行う。なお、第２の実施の形態では、掘削機械Ｍを利用して掘削を行うものとしたが、人力により掘削を行ってもよい。
(1) Excavation process As shown in FIGS. 5 (a) and 5 (b), the excavation process involves excavating the ground G around the
Excavation around the joint 20 is performed using an excavating machine M such as a backhoe, and earth retaining work is also performed as necessary. In the second embodiment, excavation machine M is used for excavation, but excavation may be performed by human power.
（２）縮径工程
縮径工程は、図５（ｂ）に示すように、掘削工程により露出された接合部２０について、コンクリートカッタＣを利用して接合部２０を縮径する工程である。
第２の実施の形態では、杭頭部の周縁を削り取ることにより接合部２０の縮径を行う。
(2) Diameter reduction process The diameter reduction process is a process of reducing the diameter of the joint 20 using the concrete cutter C with respect to the joint 20 exposed in the excavation process, as shown in FIG.
In 2nd Embodiment, the diameter of the
縮径工程では、まず、接合部（杭頭部）２０の直下に、支持部材Ｃ１を設置する。次に、この支持部材Ｃ１に支持されたコンクリートカッタＣを杭頭部の周縁に沿って移動させつつ、杭頭部を削ることにより、杭２１とパイルキャップ２２との接合部（杭頭部）２０の断面積を、改修前の杭２１の断面積よりも小さくする。
第２の実施の形態では、図４（ｃ）に示すように、杭２１の杭頭部を、杭２１の上端に行くに従い、杭２１の直径が狭まるように取り除いてテーパ２６を形成する。また、本実施形態では、杭２１の上端面の外周縁が、円を成すように配置された主筋Ｒ１の内側に位置するように、杭頭部の縮径を行い、あわせて、主筋Ｒ１も切断する。
In the diameter reduction process, first, the support member C <b> 1 is installed directly below the joint (pile head) 20. Then, while the concrete cutter C which is supported by the support member C 1 is moved along the periphery of the pile head, joint by cutting the pile head, the
In 2nd Embodiment, as shown in FIG.4 (c), the
支持部材Ｃ１は、コンクリートカッタＣを支持し、かつ安定した移動を可能とするための部材であって、複数に分割された鋼管を組み合わせることにより形成されている。本実施形態では、支持部材Ｃ１を、その上端面が、杭頭部の縮径の対象となる部分の下端面と一致するように配置することで、支持部材Ｃ１を杭頭部の縮径時の定規としての機能も発揮させる。
なお、支持部材Ｃ１は鋼管に限定されないことはいうまでもない。
The support member C 1 is a concrete cutter C is supported, and a member for enabling the stable movement, are formed by combining a plurality of divided steel tube. In this embodiment, the support member C 1, its upper end face, by arranging to match the lower end face of the portion to be reduced in diameter of the pile head, the support member C 1 of pile head condensation It also functions as a ruler for diameter.
The support member C 1 is of course not limited to the steel pipe.
（３）補強工程
補強工程は、図４（ｃ）、（ｄ）および図５（ｃ）に示すように、縮径工程において周縁が削り取られることにより形成されたテーパ２６の直下の杭２１の周囲を補強部材２７で覆う工程である。
(3) Reinforcing process As shown in FIGS. 4 (c), 4 (d) and 5 (c), the reinforcing process is performed with the
第２の実施の形態では、まず、接合部２０（テーパ２６）の直下の杭（杭頭部）２１の周囲を覆うように外殻２７ａを配置する。次に、外殻２７ａと杭頭部との間に形成された隙間に、地上から送液管Ｐを介して圧送されたモルタルやコンクリート等の充填材２７ｂを充填する。本実施形態では、外殻２７ａとして、複数に分割された鋼管を使用するものとし、この鋼管を杭頭部２１の周囲において円環状に組み合わせることにより構成する。
なお、第２の実施の形態では、外殻２７ａと充填材２７ｂとにより補強部材２７を構成するものとしたが、補強部材２７はこれに限定されるものではなく、例えば、繊維補強シートや鋼板等の他の補強部材を使用することが可能である。また、外殻２７ａは鋼管に限定されない。また、テーパ部２６についても補強部材２７により補強する構成としてもよい。さらに、補強部材２７で支持部材Ｃ１を代替させ、支持部材Ｃ１を省略することも可能である。
In the second embodiment, first, the
In the second embodiment, the reinforcing
（４）埋め戻し工程
埋め戻し工程は、図５（ｄ）に示すように、補強工程において、接合部２０の補強が完了した箇所を埋め戻す工程である。埋め戻し工程が完了することで、杭基礎構造の改修方法が完了する。
(4) Backfilling step The backfilling step is a step of backfilling the portion where the reinforcement of the
以上、第２の実施の形態に係る杭基礎構造の改修方法によれば、杭頭部にテーパ２６が形成されていることで、杭２１とパイルキャップ２２との接合部２０に隙間を形成し、杭頭部の回転を許容する。これにより杭頭部および基礎梁端部に発生する曲げモーメントを小さくすることが可能となる。したがって、剛接合されていた杭頭部を容易かつ安価に半剛接合化することができる。
As mentioned above, according to the repair method of the pile foundation structure which concerns on 2nd Embodiment, the clearance gap is formed in the
また、杭２１には、接合部２０の直下に対して補強部材２７により補強しているため、回転変形等に伴い杭２１に圧縮力やせん断力が作用した場合でも、杭２１における破損が防止される。
Further, since the
この他の第２の実施の形態に係る杭基礎構造の改修方法による作用効果は、第１の実施の形態で示した内容と同様なため、詳細な説明は省略する。 Since the effect by the repair method of the pile foundation structure which concerns on this other 2nd Embodiment is the same as the content shown in 1st Embodiment, detailed description is abbreviate | omitted.
次に、本発明の杭基礎構造の改修方法による作用効果を検証した結果を示す。
ここで、図６は、構造物に横方向の荷重が作用した際の応力状態を示す模式図であって、（ａ）は従来の杭基礎構造を備える構造物、（ｂ）は本発明の杭基礎構造の改修方法により改修された杭基礎構造を備える構造物を示している。また、図７は、図６に示す構造物の杭基礎構造を示す図であって、（ａ）は従来の杭基礎構造の接合部の拡大図、（ｂ）は本発明の杭基礎構造の改修方法により改修された杭基礎構造の接合部の拡大図、（ｃ）は（ａ）および（ｂ）に示す接合部の曲げモーメントと回転変形との関係を示すグラフである。
Next, the result of having verified the effect by the repair method of the pile foundation structure of this invention is shown.
Here, FIG. 6 is a schematic diagram showing a stress state when a lateral load is applied to the structure, where (a) is a structure having a conventional pile foundation structure, and (b) is the present invention. The structure provided with the pile foundation structure repaired by the pile foundation structure repair method is shown. Moreover, FIG. 7 is a figure which shows the pile foundation structure of the structure shown in FIG. 6, Comprising: (a) is an enlarged view of the junction part of the conventional pile foundation structure, (b) is the pile foundation structure of this invention. The enlarged view of the junction part of the pile foundation structure renovated by the repair method, (c) is a graph which shows the relationship between the bending moment and rotational deformation of the junction part shown to (a) and (b).
図６（ａ）および（ｂ）に示すように、建物（構造物）１に地震等による大きな横方向の荷重Ｙが作用すると、接合部２０’と杭２１に応力が作用する。
As shown in FIGS. 6A and 6B, when a large lateral load Y due to an earthquake or the like acts on the building (structure) 1, stress acts on the joint 20 ′ and the
図６（ａ）に示すように、杭２１がパイルキャップ２２に剛接合された杭基礎構造２’において杭２１に作用する応力Ｍは、杭２１の上端の接合部２０’で最大となっている。また、接合部２０’では、大きな基礎梁端部の曲げモーメントＭ３が作用している。
As shown in FIG. 6 (a), the stress M acting on the
一方、半剛接合による基礎構造２を備える建物１は、図６（ｂ）に示すように、杭２１の上端に作用する応力Ｍ１が、改修前の杭基礎構造（図６（ａ）参照）と比較して、７割程度に低減されていることで、杭２１の中間部に作用する応力Ｍ２と同程度である。また、接合部２０に作用する基礎梁端部の曲げモーメントＭ３も、剛接合された杭基礎構造（図６（ａ）参照）と比較して７割程度に小さくなっている。
On the other hand, in the building 1 including the
図７（ａ）および（ｃ）に示すように、杭２１とパイルキャップ２２が剛接合された杭基礎構造２’の接合部２０’は、曲げモーメントＭａによる回転変形θの抵抗が大きい。そのため、図７（ｃ）に示すように、曲げモーメントＭａが急激に上昇した後、杭頭部に破損が生じてしまう。
As shown in FIGS. 7A and 7C, the joint 20 ′ of the
一方、半剛接合による杭基礎構造２は、図７（ｂ）および（ｃ）に示すように、回転変形θが許容されているため、接合部２０における曲げモーメントＭｂを抑制することが可能となり、極端に曲げモーメントＭｂが上昇することがない。そのため、接合部２０の破損を防止することが可能となり、杭基礎構造２の耐震性の向上が図れる。
On the other hand, as shown in FIGS. 7B and 7C, the
以上、本発明について、好適な実施形態について説明したが、本発明は前記の実施形態に限られず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜設計変更が可能である。
例えば、前記各実施形態では、支持杭により構成された杭基礎構造について、改修工事を行う場合について説明したが、杭の形式は限定されるものではなく、例えば摩擦杭であってもよい。
As mentioned above, although preferred embodiment was described about this invention, this invention is not limited to the said embodiment, A design change is possible suitably in the range which does not deviate from the meaning of this invention.
For example, in each said embodiment, although the case where repair work was performed about the pile foundation structure comprised by the support pile was demonstrated, the form of a pile is not limited, For example, a friction pile may be sufficient.
また、前記各実施形態では、杭頭部を縮径する場合について説明したが、パイルキャップ（基礎部材）を削ることにより、杭とパイルキャップとの接合部を縮径してもよい。 Moreover, although the said each embodiment demonstrated the case where a pile head diameter was reduced, you may reduce the diameter of the junction part of a pile and a pile cap by shaving a pile cap (foundation member).
また、前記各実施形態では、接合部を縮径するものとしたが、杭頭（接合部）を取り除くことで、杭と基礎部材とを分離し、分離された杭と基礎部材との間に杭の断面積よりも小さい面積を有する接合部材を配置することで、剛接合されている杭頭部を半剛接合化させてもよい。
かかる杭基礎構造の改修方法は、既存の構造物の杭基礎構造を構成する杭と基礎部材との接合部を露出させる掘削工程と、前記基礎部材を仮支承する仮支承工程と、露出された接合部を取り除くことで杭と基礎部材とを分離する分離工程と、分離された杭と基礎部材との間に該杭の断面積よりも小さい面積を有する接合部材を配置する接合工程とを備えている。
Moreover, in each said embodiment, although the joint part shall be reduced in diameter, a pile and a foundation member are isolate | separated by removing a pile head (joint part), and between the separated pile and a foundation member. By placing a joining member having an area smaller than the cross-sectional area of the pile, the pile heads that are rigidly joined may be semi-rigidly joined.
Such a method for rehabilitating a pile foundation structure includes an excavation process for exposing a joint portion between a pile and a foundation member constituting a pile foundation structure of an existing structure, a temporary support process for temporarily supporting the foundation member, A separation step of separating the pile and the foundation member by removing the joint portion, and a joining step of arranging a joining member having an area smaller than the cross-sectional area of the pile between the separated pile and the foundation member. ing.
また、前記各実施形態では、杭がパイルキャップに接合されている場合について説明したが、例えば、杭が基礎スラブ、フーチング、基礎梁などに接合されていてもよく、杭と接合される基礎部材はパイルキャップに限定されるものではない。
また、建物の基礎形式は、前記各実施形態に示したものに限定されるものではなく、例えば、パイルドラフト形式などであってもよい。
Moreover, in each said embodiment, although the case where the pile was joined to the pile cap was demonstrated, for example, the pile may be joined to a foundation slab, a footing, a foundation beam, etc., and the foundation member joined to a pile Is not limited to pile caps.
Moreover, the basic form of a building is not limited to what was shown to each said embodiment, For example, a piled raft form etc. may be sufficient.
前記各実施形態では、補強部材を設置するものとしたが、杭頭部の強度が十分に確保されていれば、補強部材は省略してもよい。
また、杭頭部の回転変形が可能であれば、主筋は切断しなくてもよい。
In each said embodiment, although the reinforcement member shall be installed, if the intensity | strength of a pile head is fully ensured, you may abbreviate | omit a reinforcement member.
Moreover, if the pile head can be rotationally deformed, the main bars need not be cut.
また、前記第１の実施の形態では、杭径よりも小さい外径を有する補強部材により、縮径された接合部の周囲を覆うことでコンクリートが取り除かれた部分を補強する構成としたが、コンクリートが取り除かれた部分にモルタルやコンクリート等を充填することで補強してもよい。
つまり、既存の建物が建っている状態で、杭と基礎部材との接合部を露出させた後、接合部の近傍のコンクリートを取り除くとともに杭と基礎部材との間に跨って配設された鉄筋を切断し、このコンクリートが取り除かれた部分に、モルタルやコンクリート等の充填材を充填することで、基礎部材と剛接合されていた杭頭部を半剛接合化させてもよい。
In the first embodiment, the reinforcing member having an outer diameter smaller than the pile diameter is used to reinforce the portion from which the concrete has been removed by covering the periphery of the reduced diameter joint portion. You may reinforce by filling the part from which concrete was removed with mortar, concrete, etc.
In other words, after the joint between the pile and the foundation member is exposed in the state where the existing building is built, the concrete in the vicinity of the joint is removed and the reinforcing bars arranged between the pile and the foundation member The pile head that has been rigidly joined to the foundation member may be made semi-rigidly joined by filling the portion from which the concrete has been removed with a filler such as mortar or concrete.
かかる杭基礎構造の改修方法によれば、接合部に配筋された鉄筋が切断されることで、杭頭部の固定度が低下し、回転剛性を小さくなるため、杭と基礎部材との接合状態を、剛接合とピン接合との間の状態にすることが可能となる。また、接合部のコンクリートが除去された部分には、充填材が充填されるため、軸力に対しては、既存の杭基礎構造と同等の耐力を発現する。
さらに、充填材が充填された接合部の外周囲を外殻で覆うことで、さらなる補強を行ってもよい。
According to such a method for rehabilitating a pile foundation, since the reinforcing bars arranged at the joint are cut, the fixing degree of the pile head is lowered and the rotational rigidity is reduced. It becomes possible to change the state between a rigid joint and a pin joint. Moreover, since the part from which the concrete of the joint part was removed is filled with the filler, the same proof stress as that of the existing pile foundation structure is expressed with respect to the axial force.
Furthermore, you may perform the further reinforcement | strengthening by covering the outer periphery of the junction part with which the filler was filled with the outer shell.
また、前記各実施形態では、接合部を縮径するものとしたが、杭頭（接合部）を取り除くことで、杭と基礎部材とを分離し、取り除かれた部分にモルタルやコンクリート等の充填材を充填することで、接合部の断面積を維持したまま、杭と基礎部材との間に跨って配設された鉄筋を切断し、杭基礎構造に剛接合されている杭頭部を半剛接合化させてもよい。
かかる杭基礎構造の改修方法は、既存の構造物の杭基礎構造を構成する杭と基礎部材との接合部を露出させる掘削工程と、前記基礎部材を仮支承する仮支承工程と、露出された接合部を取り除くことで杭と基礎部材とを分離する分離工程と、分離された杭と基礎部材との間に充填材を充填する充填工程とを備えている。
さらに、充填材が充填された接合部の外周囲を補強部材で覆う工程を含んでいてもよい。
In each of the above embodiments, the diameter of the joint is reduced. However, by removing the pile head (joint), the pile and the base member are separated, and the removed portion is filled with mortar, concrete, or the like. By filling the material, the reinforcing bars arranged between the pile and the foundation member are cut while maintaining the cross-sectional area of the joint, and the pile head rigidly joined to the pile foundation structure is cut in half. It may be rigidly joined.
Such a method for rehabilitating a pile foundation structure includes an excavation process for exposing a joint portion between a pile and a foundation member constituting a pile foundation structure of an existing structure, a temporary support process for temporarily supporting the foundation member, A separation step of separating the pile and the foundation member by removing the joint portion and a filling step of filling a filler between the separated pile and the foundation member are provided.
Furthermore, the process of covering the outer periphery of the junction part with which the filler was filled with a reinforcement member may be included.
１ 建物（構造物）
２ 杭基礎構造
２０ 接合部
２１ 杭
２２ パイルキャップ（基礎部材）
２３ 基礎梁
２５ 補強部材
1 Building (structure)
2
23
Claims (3)
露出させた前記接合部の近傍のコンクリートを取り除く工程と、を備える杭基礎構造の改修方法であって、
前記杭頭部の周縁のコンクリートを前記杭の上端に行くに従い当該杭の直径が狭まるように取り除くことで、前記接合部の断面積を縮小させて、前記接合部に隙間を形成し、前記基礎部材と剛接合されていた該杭頭部を半剛接合化させることを特徴とする、杭基礎構造の改修方法。 A step of exposing a joint between a pile and a foundation member constituting the pile foundation structure in a state where an existing structure is built; and
Removing the concrete in the vicinity of the exposed joint, and a method for repairing a pile foundation structure comprising:
Before by removing as the diameter of the pile is narrowed as it goes to the peripheral edge of the concrete Kikui head to the upper end of the pile, by reducing the cross-sectional area of the joint, a gap is formed the joint, the A method for repairing a pile foundation structure , characterized in that the pile head that has been rigidly joined to the foundation member is semi-rigidly joined.
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