JPH02232416A - 基礎杭構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、２地上構造物を支える基礎杭構造に関するも
のである。

［従来の技術と解決しようとする課題］従来より、基礎
杭として、構造物下部のＪ１！Ｉ盤内に、既製のコンク
リートパイルや鋼管パイルを複数本連結して所定深さま
で打設し、上部構造物を支える２！礎抗を造成する方法
がある。

このような基礎杭を設計し施工する場合、般には、上部
構造物の荷重及び構造物に働く水平力などを検討し、そ
の地盤に適した杭が選択され用いられるが、これが打設
される施工敷地内では、同一種類の杭が連結使用される
もので、特に杭の長さ方向で杭性能の異なる異種の杭を
連結して、基礎杭を造成することは全く行なわれていな
かった。

例えば、実際地盤に打設した場合に、大きな周而支持力
は期待できないが、水平耐力が大きい既製抗として、下
記の円筒パイルがあり、・円筒状のブリストレスコンク
リートパイル、高強度のブリストレスコンクリートパイ
ル（ＰＣ抗、ＰＨＣ抗） ・複合パイル（Ｍ管コンクリート複合パイル）・鋼管パ
イル また、水平耐力は余り期待できないが、周面支持力性能
に優れた既製抗として、節付きコンクリートパイル等の
摩擦杭があるが、上記のようにそれぞれ性能の異なる杭
を、地盤の性状に合わせて適宜連結して打設し、構造物
を支える基礎杭とすることは全く行なわれていなかった
。

殊に、実際地盤に打設された基礎杭には、軸力、曲げモ
ーメントのほかに、地盤によっては負の摩擦力も作用す
ることになり、更に地盤中には地震時に液状化の虞のあ
る地盤もあり、したがってこれらそれぞれに最適で且つ
最も経済的な基礎杭を造築することが望まれるが、一定
種類のパイルを連結して打設する従来方法では、前記の
基礎杭を造築することは到底でき得ないものである。

例えば、第１１図に示す地盤において、地盤の上層Ａは
軟弱な粘性の圧密地盤で、それより下層ＢはＮｌｉｉも
大きく抗の周面支持力、先端支持力が期待できる地盤で
あって、杭に作用する水平力、曲げモーメントが大きい
とする。

このような地盤において、曲げモーメン］・等を考慮し
て、水平耐力の大きいＰＨＣ抗や鋼管パイル等の円筒パ
イル（Ｐ）を図のように抗全長に用いた基礎杭とすると
、下層Ｂ地盤での周面支持力が不足することになる。

また、前記の地盤において鉛直支持力を考慮して、周面
支持力の大きい節付きコンクリートパイルを杭全長に用
いた基礎杭とすると、上層Ａ地盤での水平耐力が不足す
る。さらに周面支持力が大きいために、上層Ａ地盤が圧
密沈下すると、抗体上部に負の摩擦力が働き、その結果
、抗体は構築物荷重による軸力以外に、前記負の摩擦力
による軸力も負担することとなる。

それゆえ、従来は、同一種類の杭の抗径を大きくしたり
、抗長を長くしたり、杭数を増やしたリするきわめて不
経済な方法で基礎杭造成が行なわれていた。

本発明は、上記に鑑み、地盤の性状に適合した支持力を
持った安全でかつ経済的な基礎杭を造成すべくなしたも
のである。

〔課題を解決するための手段］ 本発明では、上記の課題を解決するために、比較的大き
な水平耐力が要求される上層地盤に、曲げ耐力の大きい
円筒状のブリストレスコンクリートパイルや鋼管パイル
等の円筒パイルを、周面支持力等の鉛直支持力の期待で
きる下層地盤に、周面支持力性能に優れた節付きコンク
リートパイルを用いることとしたものである。

すなわち、本発明の基礎杭構造は、構造物に動く水平Ｒ
重に支える基礎杭上部に既製の円筒パイルを、これより
下方部に既製の節付きコンクリートパイルを配して、こ
れら両パイルを連結して地盤に打設してなることを特徴
とする。

前記において、円筒パイルの径は、節付きコンクリート
パイルの胴径が略同径のものとするほか、節付きコンク
リートパイルの胴径より大きいものとすることができる
。

また基礎杭上部の既製の円筒パイルの外周に、砂、砂利
、砕石等の充填材を充填するのが望ましい。

〔作　用〕

上記の構成よりなる本発明の基礎杭によれば、比較的大
きい曲げモーメントが作用する上層地盤においては、曲
げ耐力の大きい円筒パイルが用いられているため、上部
構造物に働く水平荷重を該円筒パイルによって充分に支
えることができる。しかもこの円筒パイルは周面摩擦支
持力が節付きコンクリートパイルに比して小さいため、
上層地盤が軟弱な粘性地盤であって圧密沈下することが
あっても、負の摩擦力が生じることがない。

また下層地盤では、周面支持力性能の大きい節付きコン
クリートパイルが用いられているため、胴部が円筒パイ
ルと同径であっても、これより径大の先端節部によって
先端支持力も大きくなり、これが節部による周面支持力
の増大と相俟って、不足なく充分な鉛直支持力を得るこ
とができる。

さらに円筒パイルの外周に砂、砂利、砕石等の充填材を
充填した場合には、これによって周辺地盤が締め固めら
れるため水平耐力が増大し、また砂利、砕石等の充填材
は地中間隙水のドレーン作用をも果す。

［実施例］ 次に本発明の実施例を図面に基いて説明する。

図において、（Ｐ）は上層地盤に用いられる既製の円筒
パイル、（Ｆ）は前記円筒パイルより下方部に用いられ
る既製の節付きコンクリートパイル（以下節付きパイル
という）を示し、これらの円筒パイル（Ｐ）と節付きパ
イル（Ｐ）とが、地盤性状、要求される杭の支持力等に
応じて、所要数本連結されて第１図のように地盤に打設
され、本発明に係る基礎杭が造成される。円筒パイル（
Ｐ）と節付きパイル（Ｆ）の連結は下記のように行なわ
れる。

第２図の実施例は、節付きパイル（Ｆ）の胴部（３）の
径と、円筒パイル（Ｐ）の径とが同径であるものを連結
した実施例を示している。円筒パイル（Ｐ）および節付
きパイル（Ｐ）の端部には、第３図のように端板（４ａ
）と側板（４ｂ）とよりなる端部金具（４）が固着され
ており、この端部金具（４）にパイル内部の主筋（５）
の端部が係着されている。前記パイル（Ｐ）　（Ｆ）の
連結は、この端部金具（４）（４）同士を溶着すること
によりなされる。

第４図は、上記第２図の実施例において、下部に連結さ
れる節付きパイル（Ｆ）の連結部での曲げ耐力を増強す
るために、節付きパイル（１？）上部の抗頭内部に、パ
イル主筋とは別に補強筋（５ａ）を設けた場合を示して
おり、特に連結される上下のパイルの曲げ耐力が大きく
異なる場合に有効となる。

第５図は、円筒パイル（Ｐ）が、節付きパイル（Ｐ）の
節部（２）の径と略同径もしくは大きいパイル径のもの
からなる実施例を示している。この場合、上下の円筒パ
イル（Ｐ）と節付きパイル（Ｆ）とは、図に示すように
テーバ状継ぎ手バイブ（Ｔ）により連結するもので、こ
の継ぎ手バイブ（Ｔ）としては、上部が円筒パイル（Ｐ
）の径と同径で、下部が節抗（Ｆ）の胴部（３）と同径
のテーバ状のバイブが用いられる。特にバイブ肉厚が、
円筒バイブ（Ｐ）の曲げ耐力と同程度か、もしくはそれ
より大きいものが用いられる。

この実施例の場合、基礎杭上部になる円筒パイル（Ｐ）
の径は、節付きパイル（Ｐ）の胴部（３）の径より大き
い径であるから、曲げ耐力が増大すると共に軸方向圧縮
耐力も増大する。

上記の各実施例において、上部に連結される円筒パイル
円筒パイル（Ｐ）としては、円筒状のコンクリートパイ
ル（ＰＣ抗、ＰＨＣ杭等）のほか、複合パイル（鋼管コ
ンクリート複合パイル）、鋼管パイル（６）等を用いる
ことができ、構造物を支える杭の鉛直支持力、水平耐力
、地盤性状、施工方法の相違などに応じて、それぞれ適
宜使い分けする。

また、基礎杭には主として地上近辺の杭上部に曲げモー
メントが作用することから、上記のように連結される杭
上部の円筒パイル（Ｐ）としては、節付きパイル（Ｐ）
よりも曲げ耐力の大きいパイルを用いることが望ましい
。

さらに、円筒パイル（Ｐ）として、鋼管パイル（６）を
用いる場合には、要求される杭性能に合わせ、鋼管内外
面に縞状のリブを設けたリブ付き鋼管パイル（図示せず
）を用いたり、第６図のように鋼管壁面に複数の透水孔
＜７）を設けたｔ管バイル（６）を用いることができる
。透水孔（７）を設けた鋼管パイル（８）は、後記する
ように上層地盤が砂地盤であって、地震時に地盤が液状
化するのを防止する基礎杭として特に有効である。

打設する杭長が長く、複数本のパイル、例えば４本のパ
イルを連結して打設する場合には、最上部１本のみを円
筒パイル（Ｐ）として、それより下方部の３本を節付き
パイル（Ｆ）とし、あるいは上部２本を円筒パイル（Ｐ
）で下部２本を節付きパイル（Ｐ）とし、あるいは上部
３本を円筒パイル（Ｐ）で最下部のみ節付きパイル（Ｆ
）とすることができ、地盤、水平支持力、鉛直支持力Ｒ
等により適当なものを使用すればよい。

上記した連結構造による本発明の基礎杭を地盤に造成施
工する方法について、以下に説明する。

まず、打ち込み工法で行うには、第７図に示すように、
節付きパイル（Ｐ）を所定の地盤上に建て込み、ディー
ゼルハンマー（１０）等で打撃を与え地中に打ち込む。

この場合、節付きベイル（Ｐ）の貫入に伴い抗周より砂
利（１１）等を充填する〔同図（ａ）〕。打設する節付
きパイル長が長い場合には、さらに節付きバイル（Ｆ１
）を継ぎ足して、同様に打ち込む。

次に、円筒パイル（Ｐ）を端部金具（４）部分で溶着等
の手段により継ぎ足し打ち込むが、この際、節付きパイ
ル（Ｐ）の節部（２）の打ち込みにより生じた抗周間隙
には砂利（Ｈ）、或は砂等の充填材を充填する〔同図（
ｂ）〕。また所定長さ打設後、杭の水平耐力を増強する
目的で、円筒パイル（Ｐ）等の抗内孔上部に砂、砂利等
を充填してもよい。

なお、充填材として、砂利、砕石等を充填した場合には
、充填砂利等のドレーン効果により、地震時の過剰間隙
水圧の消散に有効になり、さらに上部の円筒パイル（Ｐ
）として、透水孔（７）を設けた鋼管パイル（６）を用
いた場合には、抗内外の砂利等の充填部が透水孔（７）
により連通しているため、充填砂利等のドレーン効果が
さらに増大し、地震時の過剰間隙水圧の消散に有効とな
り、地盤の液状化防止に効果がある。

円筒パイル（Ｐ）部分が長い場合には、さらに円筒パイ
ル（Ｐ）を前記同様に継ぎ足して打ち込めばよい。

以上によって、上層地盤には円筒パイル（Ｐ）を用い、
それより下方部の地盤には節付きパイル（Ｐ）を用いた
基礎杭が地中に造築される〔同図（Ｃ）〕。

上記の基礎杭を、セメントミルクエ法など低騒音の先掘
り工法で行うには次のようにする。

第８図（ａ）に示すように、スクリューオーガ−（１．
２）等で、節付きパイル（Ｐ）の節部（２）の径よりや
や大きい径で、所定深さまで地盤を掘孔する。このスク
リューオーガー（１２）の引き上げ時に、掘孔内（Ｋ）
にセメントミルク、モルタル等の硬化液（Ｍ）を充填す
る。

このミルク等の硬化液（Ｍ）は、節付きパイル（Ｆ）の
周囲や先端根固め部分には強度の大きいものを〔第９図
の（Ｍ１）部分〕、円筒パイル（Ｐ）の周囲には強度の
低い液を〔同（Ｍ２）部分〕充填する等、杭の深さ方向
で配合を変えることもできる。杭の鉛直支持力を期待す
る部分には大きな強度の発現できる充填液を用いるのが
望ましい。

こうして掘孔内（Ｋ）に節付きパイル（Ｐ）を吊り下げ
圧入する。この際、所定本数の節付きパイル（Ｆ）を継
ぎ足す。次に円筒パイル（Ｐ）を継ぎ足し、上記と同様
に掘孔内（Ｋ）吊り下げ圧人する。

これにより、上層地盤には円筒パイル（Ｐ）を用い、そ
れより下方部の地盤には節付きパイル（Ｐ）を用いた基
礎杭が地中に造蘂されることになる。

前記の円筒パイル（Ｐ）の周囲には上記のセメントミル
ク等硬化液（Ｍ）に変え、砂（１３）、砂利（１ｌ）等
を充填する場合もある〔第５図および第１０図）。この
場合は、地上の抗周辺より砂利（ＩＩ）等をｒｉ５隙に
投下充填してもよい。また、円筒パイル（Ｐ）の沈設圧
人後に、抗周囲の間隙に別個にケーシングを吊り下ろし
、ケーシングで突き固めながら砂利等を充填してもよい
。この場合さらに水平耐力の増強に効果がある。

また、杭上部の円筒パイル（Ｆ）が鋼管バイル（６）等
の場合に、杭の外周のみでなく、内孔にも砂利など充填
する場合があるのは、上記打ち込み工法の場合と同様で
ある。

なお、本発明の基礎杭は、地盤の土砂と注入硬化液とを
ミキシングしたセメントソイル掘孔内に、既製のパイル
を圧入するミキシングエ法でも実施できる。この場合の
方法は先掘り工法と略同様である。

上記のようにして造築される本発明の基礎杭にあっては
、上層地盤では、曲げ耐力の大きい円筒パイル（Ｐ）と
して、特にＰＣパイル、ＰＨＣバ・イル等のブリストレ
ス量の大きいコンクリートパイル、あるいは曲げ耐力の
大きい複合パイル（鋼管コンクリート複合パイル）や鋼
管バイル（８）、あるいは下方に連結される節付きパイ
ル（Ｆ）の胴部（３）と同径もしくは大きい径のもの等
を、基礎杭に作用する軸力、曲げモーメントの大きさや
地盤性状に応じて、適宜選択して用いており、この円筒
パイル（Ｐ）によって上部構造物に働く水平荷重を充分
に支えることができる。また下層地盤では、節部（２）
の存在によって大きな周面支持力Ｒを期待できる節付き
パイル（Ｐ）を用いているため、不足なく充分な鉛直支
持力を得ることができ、これにより上部での鉛直支持力
の不足を補い得る。それゆえ、地盤に適合した支持力を
持つ安全、強固な経済的な基礎杭を得ることができる。

殊に、節付きパイル（Ｆ）の先端部は通常支持層に根入
れされるが、前記円筒パイル（Ｐ）が節付きパイル（Ｆ
）の胴部（３）円筒パイル（Ｐ）と同径のものであって
も、節付きパイル（Ｐ）の先端節部が胴径より大きいた
め、先端支持力も大きくなり、経済的でかつ一層安全な
基礎杭となる。

また、基礎杭上部の円筒パイル（Ｐ）として、節付きパ
イル（Ｆ）の胴部（３）よりも大きい径のものや、節部
（２）と略同径のものを用いた場合には、杭の軸方向強
度がさらに増大し、鉛直支持力もさらに増大する。

また軟弱な粘性地盤では上層地盤が圧密沈下すると、抗
体上部に負の摩擦力が働くため、周面支持力が大きいと
、抗体は構築物荷重による軸力以外に、上記負の摩擦力
による軸力も負担することとなるが、上記の本発明の基
礎杭によれば、上層地盤には周而支持力の小さい円筒パ
イルが使用されているために、負のＮ擦力による軸力を
負担することがない。

また本発明基礎杭を先掘り工法で実施する場合において
、掘孔内に充填注入するセメントミルク等の硬化液の強
度を変え、下層地盤には強度の高い硬化液を注入し、上
層地盤には強度の低い硬化液を注入すれば、上記と同様
に、円筒パイルにかかる負の摩擦力が低減され、安全な
基礎杭をより経済的に造築できる。

［発明の効果］ 上記したように本発明の基礎杭構造によれば、比較的大
きな水平耐力が要求される上層地盤に曲げ耐力の大きい
円筒パイルを、周而支持力等鉛直支持力の期待できる下
層地盤に周面支持力性能の優れた節付きコンクリートパ
イルを用いて、これらを連結して打設したものであるか
ら、上層地盤での水平耐力、および下層地盤での鉛直支
持力に優れ、地盤に適合した支持力を持つ安全で経済的
な基礎杭を造築することができる。

殊に、上層地盤が軟弱な粘性地盤である場合において、
上層地盤が圧密沈下して負の摩擦力が働くことがあって
も、この上層地盤には周面支持力の小さい円筒パイルが
使用されているために、負の摩擦力による軸力を負担す
ることがない。それゆえ抗上部の水平耐力および下方部
での鉛直支持力とも相俟って、軟弱な粘性地盤において
特に好適なものとなる。

さらに円筒パイルの外周に砂、砂利、砕石等の充填材を
充填した場合、これによる締め固めにより周辺地盤の水
平支持力が増大するばかりか、，特にこの充填材が砂利
、砕石等であれば、そのドレーン効果により、地震時の
．過剰間隙！｝（圧の消散を効果的になし、地盤の液浄
化防止にも効果のある強固な基礎杭を築造できることに
なる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の１実施例を示す略示正面図、第２図は
同上の部分拡大正面図、第３図はバイル端部の部分断面
図、第４図および第５図は他の実施例を示す部分正面図
、第６図は他さらに他の実施例を示す部分断面図、第７
図（ａ　）（ｂ　）（Ｃ）は本発明基礎杭の施工状態を
示す略示断面図、第８図（ａ　）（ｂ　）（ｃ　）は本
発明基礎杭の他の施工状態を示す略示断面図、第９図は
同上の部分拡大図、第１０図は他の実施例を示す部分拡
大断面図、第１１図は従来例の説明図である。 （Ｐ）・・・円筒パイル、（Ｐ）・・・節付きコンクリ
ートパイル、（２）・・・節部、（３）・・・胴部、（
４）・・・端部金具、（５）・・・主筋、（５ａ）・・
・補助筋、（６）・・・鋼管パイル、（７）・・・透水
孔、（１１）・・・砂利、（ｌ３）・・・砂、（Ｍ）・
・・硬化液。 特許出願人　株式会社武智工務所 第７図 第５図 第６図 第９図 第１０図 １ｌ図 Ｎ植

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、構造物に働く水平荷重に支える基礎杭上部に既製の
   円筒パイルを、これより下方部に既製の節付きコンクリ
   ートパイルを配して、これら両パイルを連結して地盤に
   打設してなることを特徴とする基礎杭構造。 ２、連結された円筒パイルの径と、節付きコンクリート
   パイルの胴径が略同径のものからなる請求項１に記載の
   基礎杭構造。 ３、連結された円筒パイルの径が、節付きコンクリート
   パイルの胴径より大きいものからなる請求項１に記載の
   基礎杭構造。 ４、基礎杭上部の既製の円筒パイルの外周に、砂、砂利
   、砕石等の充填材を充填してなる請求項１に記載の基礎
   杭構造。