JPH10299005A - 傾斜杭束を備えた基礎およびその施工方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 傾きや倒れに対する抵抗力を増加させた傾斜
杭束を備えた基礎およびその施工方法に関し、傾きや倒
れに対する抵抗力を増加させた杭の束により基礎を支持
させるようにすることを課題とする。 【解決手段】 複数本の杭を各杭の離間距離を下方ほど
広げて打設するとともに上端部を束ねた杭束と、該杭束
を所定範囲内に定められたパターンで複数束配設し前記
各杭束の束ねた上端部を基礎下端部に結合した構造物の
基礎とからなるように構成し、施工する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、傾きや倒れに対す
る抵抗力を増加させた傾斜杭束を備えた基礎およびその
施工方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、高架道路や高架橋等は、図１２，
１３に示すように、構築する橋脚１に近似した籠状に鉄
筋を組み上げた構造物（以下、鉄筋籠という）１ａ，３
ａを、外側から覆って壁を形成した型枠中にコンクリー
トを流し、コンクリートを硬化させて鉄筋コンクリート
の橋脚１を形成する。この橋脚１の基礎は、橋脚１を固
い岩盤の上に支えるため、橋脚構築箇所の地盤に、杭２
を固い岩盤に到達するまで略垂直に打設し、その杭２の
上に橋脚下端部のフーチング３を載せた状態に橋脚１を
構築する。

【０００３】フーチング３の下面が占める面積に対して
打設する杭２は、各杭２が支える荷重の荷重配分が均等
で、構造物に発生する応力が大きく集中することがない
ように間隔を狭くして、多数本配設するようにしてい
る。例えば、図１２，１３に示す例では、フーチング３
の下面を一辺が約 10 ｍの正方形とした場合、直径１ｍ
の杭を１辺あたり４本の割合で、全面積に対しては合計
１６本打設している。

【０００４】この杭２の打設は、杭２が細い場合には、
工場にて製作された鉄筋コンクリート杭を固い岩盤に到
達するまで振動を与えつつ打ち込み、固い岩盤までの長
さが足りなければ継ぎ足して打ち込む、また、杭２が太
い場合には、現場にて杭孔を掘削して補強用の鋼棒ある
いは鉄筋籠を挿入し、モルタルまたはコンクリートを注
入して鋼芯モルタル杭または鉄筋コンクリート杭を形成
させる等の方法により打設する。

【０００５】〔従来技術の問題点〕このような従来の技
術では、フーチング３の下方に立設した杭２はすべてが
略垂直に設けられているため、杭が抜ける方向の力に対
しては、地盤との接触面に生じる摩擦力により抵抗する
だけであるため、振動等の影響により上方へ移動し易
い、また、橋脚１の倒れに対してはフーチング３の下面
と杭２の上部との結合部が破断し易い。このため、地震
等に対する対策として橋脚等に対する基礎の補強を後か
ら施工しなければならなくなり、工事の作業性が悪く、
費用が高くなるという問題点があった。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、従来の技術
における問題点に鑑みてなされたものであり、その解消
を目的として設定する具体的な課題は、傾きや倒れに対
する抵抗力を増加させた杭の束により基礎を支持させる
ようにした傾斜杭束を備えた基礎およびその施工方法を
提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明における請求項１
に係る傾斜杭束を備えた基礎は、複数本の杭を各杭の離
間距離を下方ほど広げて打設するとともに上端部を束ね
た杭束と、該杭束を所定範囲内に定められたパターンで
複数束配設し前記各杭束の束ねた上端部を基礎下端部に
結合した構造物の基礎とからなることを特徴とするもの
である。

【０００８】また、請求項２に係る傾斜杭束を備えた基
礎は、前記杭を鋼芯モルタル杭とし、該鋼芯モルタル杭
の上端側の鋼芯部分を前記基礎下端部の鉄筋部分に結合
させたことを特徴とする。

【０００９】また、請求項３に係る傾斜杭束を備えた基
礎の施工方法は、複数本の杭を各杭の離間距離を下方ほ
ど広げて打設し、近接した各杭の上端部を束ねて杭束を
形成し、該杭束を所定範囲内に定められたパターンで複
数束配設し、配設された各杭束の上部に鉄筋籠を設け、
該鉄筋籠に前記各杭束の束ねた上端部を結合し、コンク
リートを打設して構造物の基礎を構築したことを特徴と
するものである。

【００１０】また、請求項４に係る傾斜杭束を備えた基
礎の施工方法は、前記杭を鋼芯モルタル杭とし、該鋼芯
モルタル杭の打設にはケーシング式掘削により掘削した
後にケーシングを土中に残置し、該ケーシング内に先端
パッカー付き二重注入管を挿入し、パッカー付き鋼棒を
残しつつ前記ケーシングとともに引き上げてグラウトパ
イプ先端よりモルタルを注入したことを特徴とする。

【００１１】

【発明の実施の形態】本発明における以下の実施の形態
では、杭として鋼芯モルタル杭を使用する場合について
説明する。なお、従来技術と同じ部分については同じ符
号を付して説明を省略する。ただし、この実施の形態
は、発明の趣旨をより良く理解させるため具体的に示し
たものであり、特に指定のないかぎり、発明内容を限定
するものではない。

【００１２】〔構成〕この実施の形態における基礎は、
図１，２に示すように、鉄筋籠３ａを補強用に内蔵した
鉄筋コンクリート橋脚１のフーチング３と、このフーチ
ング３を岩盤に支持させる杭２，４とからなり、そのう
ち、杭２を固い岩盤に到達するまで略垂直に打設し、ま
た、杭４を略同じ箇所を基点としてそれぞれ斜め下方の
別方向に向けて複数本打設し、それらの杭４の上端部４
ａを束ね、束ねた上端部４ａをフーチング３の鉄筋籠下
端部に固着した傾斜杭束（以下、単に杭束という）５と
する。また、杭束５の打設とともに通常の垂直に打設す
る杭２についても、必要に応じて、杭束５と干渉しない
位置に打設して、橋脚荷重に対する荷重支持の分散化を
計り、杭束５への集中荷重を避けるようにする。

【００１３】ここで使用される杭４はパッカー付き鋼棒
１４を芯材として有する鋼芯モルタル杭２４とする（図
１０参照）。そして、この鋼芯モルタル杭２４の打設に
は、先端パッカー付き二重注入管１０を使用して打設す
る。

【００１４】先端パッカー付き二重注入管１０は、図
３，４に示すように、ケーシング式掘削用のケーシング
１１に挿入される鋼棒導入管としての円筒管１２と、こ
の円筒管１２に挿入する複数の鋼棒パッカー１３を所定
間隔で外嵌したパッカー付き鋼棒１４と、円筒管１２の
外面側に併設して固着したグラウト注入パイプ１５と、
円筒管１２の先端部でケーシング内面と円筒管外面とグ
ラウト注入パイプ外面との間の空隙を封じる円筒管装着
用の先端パッカー１６とを具備した注入管を形成する。

【００１５】鋼棒パッカー１３は、略均等な間隔でパッ
カー付き鋼棒１４の鋼棒部分１４ａの周囲に複数個固着
し、円筒管１２にパッカー付き鋼棒１４を挿入する時の
支持機能と、モルタル注入時のパッカー付き鋼棒１４と
円筒管との間に形成される間隙のシール機能とを兼ね備
える。鋼棒パッカー１３は硬質合成ゴムからなり、耐圧
性および耐摩耗性が高く、経年変化の少ない材料を選択
して使用する。

【００１６】先端パッカー１６は、円筒管１２の先端部
に設けて、グラウト注入パイプ１５が固着された円筒管
１２とケーシング１１との間に形成される間隙のシール
機能を備え、グラウト注入時のシール機能を効果的に発
揮できるようにするため、硬質合成ゴムの中でも鋼棒パ
ッカー１３よりも軟質で柔軟性に富み、複雑形状になじ
んでシール性を高める材料を選択して使用する。

【００１７】グラウト注入パイプ１５は、円筒管１２に
平行に配置し、円筒管１２の先端よりも若干先方に突出
させ、円筒管１２との接触部を溶接等により固着して、
円筒管１２と一体に形成する。この一体化されたグラウ
ト注入パイプ１５と円筒管１２との外側面を先端パッカ
ー１６によって被覆し、ケーシング１１に挿入した場合
にケーシング１１との間の間隙を埋めるようにする。

【００１８】〔施工方法〕橋脚１の施工は杭打設用の掘
削から橋脚打設までを図５〜１１に例示する。まず、構
築すべき橋脚１のフーチング下面が占める位置の杭打設
箇所のうち、杭束５を打設する位置を定め、杭束５の各
杭４の打設方向に従って、ケーシング式掘削用の掘削軸
１７を取り付けたボーリングマシン１８を駆動して地盤
に杭孔を穿孔する（図５）。穿孔にあたっては、所定深
さに達するまでに掘削軸１７の長さが足りなければ継ぎ
足し、所定深さに達するまで継ぎ足しを繰り返す。所定
深さに達すると、掘削軸１７のロッド１９だけを引き抜
いて撤去し、ケーシング１１を土中に残す。（図６）。

【００１９】その後、ケーシング１１の中に抜き取った
ロッド１９の代わりに先端パッカー付き二重注入管１０
を挿入し、ケーシング１１の先端よりも先端パッカー付
き二重注入管１０の先端の方が若干先方（下方）へ突出
するように位置させる（図７）。そして、図示しないグ
ラウト注入用配管をグラウト注入パイプ１５と接続して
モルタル等のグラウトを穿孔した杭孔へ注入できるよう
にする。

【００２０】パッカー付き鋼棒１４に取り付けた最下端
の鋼棒パッカー１３の位置に先端パッカー１６が位置す
るまで、パッカー付き鋼棒１４を除くすべての部材を引
き上げ、グラウト注入パイプ１５からグラウトを注入
し、穿孔した杭孔から周辺の地盤へ硬化剤を浸透させて
穿孔よりも大きな外形の杭を形成させて、最下端の鋼棒
パッカー１３よりも下方に位置する鋼棒部分１４ａを心
棒とするモルタル杭２４の最下端部２４ａを形成させ、
根固めする（図８）。

【００２１】根固めした後、再度、パッカー付き鋼棒１
４を除くすべての部材を１つ上の段の鋼棒パッカー１３
の位置まで引き上げ、グラウト注入パイプ１５からモル
タルを注入して根固めしたモルタル杭２４の最下端部２
４ａの上部にモルタル杭２４の一部２４ｂを形成させる
（図９）。そして、この工程を下方から順に必要段数繰
り返し、モルタル杭２４の一部を最下端部２４ａから最
上端部２４ｅまでのすべてを形成させて、所定長さのモ
ルタル杭２４を形成させる（図１０）。垂直に打設する
杭２の場合には、単に傾斜を付けずに杭孔を穿孔し、そ
の他は上記施工方法と同様に行い鋼芯モルタル杭２４を
形成する。

【００２２】このようにして形成された鋼芯モルタル杭
２４を、略同じ箇所を基点として斜め下方の別方向に向
けて複数本（図中３本）形成し、上端部２４ｆを束ね、
この複数本束ねて杭束５とし、この杭束５の上端部２４
ｆの鋼棒部分をフーチング用の梁２５および鉄筋籠３ａ
の下端部に溶接したり、あるいはフーチング用の鉄筋を
巻き付けたり、フックを形成した端部を重ね継ぎして、
コンクリートの打設に支障のないように固着する（図１
１）。このような杭束５をフーチング下面側の設計位置
に所定数配設してフーチング３の荷重を均等に分散させ
るようにする（図１，２）。

【００２３】杭束５および図示しない略垂直に打設する
杭２を必要数形成し、鉄筋籠３ａの上部および橋脚１の
鉄筋籠１ａを組み立てた後、鉄筋籠１ａ，３ａを設けた
箇所にコンクリートを流し込んで、一定期間養生し、鉄
筋コンクリート橋脚１を形成する（図１，２）。

【００２４】〔作用・効果〕鋼芯モルタル杭２４の杭束
５を基礎杭として有する鉄筋コンクリート橋脚１では、
橋脚１のフーチング３を直接に杭束５の上端部と固着さ
せ、杭束５の各杭４の方向を斜め下方に向けたため、地
震等によって橋脚１が傾く場合に、フーチング３の一端
を浮き上がらせる方向の力に対しては、フーチング３か
ら下方に延びた杭束５のいずれかの鋼芯モルタル杭２４
が杭軸方向以外の方向の分力が作用して抵抗し、フーチ
ング３の一端が地盤から浮き上がることを防止して、橋
脚１の傾きが戻される方向へ力を作用させ、橋脚１の倒
れを防止する。

【００２５】また、複数本の鋼芯モルタル杭２４を各鋼
芯モルタル杭２４の離間距離を下方ほど広げて打設し、
近接した各鋼芯モルタル杭２４の上端部を束ねて杭束５
を形成したため、橋脚の倒れに対する抵抗力が増加し、
橋脚完成後の補強工事を不要にすることができるととも
に橋脚保全性能が向上し、トータルコストを低減させる
ことができる。さらにまた、この杭束５を所定範囲内に
定められたパターンで複数束配設し、配設された各杭束
５の上部にフーチング３の鉄筋籠３ａを設け、この鉄筋
籠３ａに各杭束５の束ねた上端部を固着して、橋脚１を
強固に支持させたことにより、橋脚１のフーチング３と
杭束５との結合部の結合強度が向上し、その結合部の破
断を防止することにより、地震等による不慮の災害に対
して致命的な破損を受けることが回避できるようにな
る。

【００２６】杭束を備えた基礎の施工では、鋼芯モルタ
ル杭２４を有する杭束５の打設を効率良く施工すること
ができ、施工時間を短縮させてコスト低減に寄与するこ
とができるとともに、土中に残したケーシング１１の中
に先端パッカー付き二重注入管１０を挿入してグラウト
を注入するため施工精度が高くなり、杭の施工品質が向
上する。また、杭孔の穿孔には比較的小型のボーリング
マシンを利用することができ、しかも斜め方向への穿孔
も容易であるため、迅速に施工することができるととも
に施工コストを低減させることができる。

【００２７】〔別態様〕この実施の形態は、発明の趣旨
をより良く理解させるために、具体的に説明したもので
あって、別態様を制限するものではないから、発明の趣
旨を変えない範囲で変更可能である。例えば、鋼棒導入
管は円筒管に限定することはなく、その断面が円以外の
一部潰れた円、楕円、あるいは多角形およびそれらの近
似形状等の断面であっても良い。また、先端パッカーは
硬質合成ゴムとしたが、発泡性プラスチック等の耐久性
が劣る材料でも使用期間を短期間に限定した場合であれ
ば用いることができる。さらに、グラウト注入パイプを
含むケーシングと円筒管との間の間隙を均一にするため
に、先端パッカーの他に、先端以外の位置にも円筒管外
周側のパッカーを中間パッカーとして設けても良い。さ
らにまた、鋼棒導入管としての円筒管へのグラウト注入
パイプの固着についても溶接の他にベルトを使用したク
ランプ止め、あるいはリベット止め等を使用しても良
い。

【００２８】

【発明の効果】以上のように本発明の請求項１に係る傾
斜杭束を備えた基礎では、地震等の強い力が作用した場
合であっても、傾斜させて打設した杭の杭束が抜ける方
向の力に対して抵抗力を発揮して、橋脚等の構造物の基
礎を地盤から浮き上がらないようにさせ、倒れや破損等
を防止することができ、構造物の保全性を向上させるこ
とができる。

【００２９】また、請求項２に係る傾斜杭束を備えた基
礎では、杭を鋼芯モルタル杭としたため、作業性良くか
つ低コストで杭束を打設できるとともに従来よりも基礎
との結合強度を高めることができ、費用を低減させると
ともに信頼性を向上させることができる。

【００３０】また、請求項３に係る傾斜杭束を備えた基
礎の施工方法では、杭束の各杭が下方ほど各杭の離間距
離を広げているため、抜ける方向に対する抵抗力が強く
なり、上部に結合している基礎の地盤からの浮き上がり
を効果的に防止できるように施工することができるとと
もに施工の信頼性を高め、しかも、杭の打設方向を変え
ているだけであって垂直方向へ打設する杭と実質的に工
程上の差異はほとんどなく、従来の工程を大幅に変更す
ることなく施工することができる。

【００３１】また、請求項４に係る傾斜杭束を備えた基
礎の施工方法では、比較的高い圧力でグラウトを注入し
て、比較的に大径の杭を形成させることができ、しかも
杭の略中心部にパッカー付き鋼棒の鋼棒部分によって強
力に補強された杭ができて、杭の強度を大きくすること
ができ、さらに、現場打ち鋼芯モルタル杭を作業性良
く、高精度で比較的安価に施工できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態に係る橋脚を示す側面説明
図である。

【図２】本発明の実施の形態に係る橋脚の下面側に施工
する傾斜杭束を示す平面説明図である。

【図３】本発明の実施の形態に係る先端パッカー付き二
重注入管を示す横断面図である。

【図４】本発明の実施の形態に係る先端パッカー付き二
重注入管を示す部分縦断面図である。

【図５】本発明の実施の形態に係る鋼芯モルタル杭の施
工方法における穿孔を示す側面断面説明図である。

【図６】本発明の実施の形態に係る鋼芯モルタル杭の施
工方法におけるロッド撤去を示す側面断面説明図であ
る。

【図７】本発明の実施の形態に係る鋼芯モルタル杭の施
工方法における先端パッカー付き二重注入管の挿入を示
す側面断面説明図である。

【図８】本発明の実施の形態に係る鋼芯モルタル杭の施
工方法における根固めを示す側面断面説明図である。

【図９】本発明の実施の形態に係る鋼芯モルタル杭の施
工方法におけるモルタル注入手順を示す側面断面説明図
である。

【図１０】本発明の実施の形態に係る鋼芯モルタル杭の
施工方法における完成した鋼芯モルタル杭を示す側面断
面説明図である。

【図１１】本発明の実施の形態に係る橋脚の鉄筋籠に傾
斜杭束を固着した状態を示す側面断面説明図である。

【図１２】従来の橋脚下部を示す側面部分断面説明図で
ある。

【図１３】従来の橋脚下部を示す平面断面説明図であ
る。

【符号の説明】

１ 橋脚 ２ 杭 ３ フーチング ３ａ 鉄筋籠 ４ 杭 ５ （傾斜）杭束 １０ 先端パッカー付き二重注入管 １１ ケーシング １２ 円筒管（鋼棒導入管） １３ 鋼棒パッカー １４ パッカー付き鋼棒 １５ グラウト注入パイプ １６ 先端パッカー １７ （ケーシング式掘削用の）掘削軸 １８ ボーリングマシン １９ ロッド ２４ 鋼芯モルタル杭

フロントページの続き (72)発明者 糸山 直太 東京都大田区南蒲田２丁目16番２号 利根 地下技術株式会社内 (72)発明者 馬場 雄計 神奈川県大和市上和田字城山2060 ティジ ィティ・エンジニアリング株式会社内

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】複数本の杭を各杭の離間距離を下方ほど広
   げて打設するとともに上端部を束ねた杭束と、該杭束を
   所定範囲内に定められたパターンで複数束配設し前記各
   杭束の束ねた上端部を基礎下端部に結合した構造物の基
   礎とからなることを特徴とする傾斜杭束を備えた基礎。
2. 【請求項２】前記杭を鋼芯モルタル杭とし、該鋼芯モル
   タル杭の上端側の鋼芯部分を前記基礎下端部の鉄筋部分
   に結合させたことを特徴とする請求項１記載の傾斜杭束
   を備えた基礎。
3. 【請求項３】複数本の杭を各杭の離間距離を下方ほど広
   げて打設し、近接した各杭の上端部を束ねて杭束を形成
   し、該杭束を所定範囲内に定められたパターンで複数束
   配設し、配設された各杭束の上部に鉄筋籠を設け、該鉄
   筋籠に前記各杭束の束ねた上端部を結合し、コンクリー
   トを打設して構造物の基礎を構築したことを特徴とする
   傾斜杭束を備えた基礎の施工方法。
4. 【請求項４】前記杭を鋼芯モルタル杭とし、該鋼芯モル
   タル杭の打設にはケーシング式掘削により掘削した後に
   ケーシングを土中に残置し、該ケーシング内に先端パッ
   カー付き二重注入管を挿入し、パッカー付き鋼棒を残し
   つつ前記ケーシングとともに引き上げてグラウトパイプ
   先端よりモルタルを注入したことを特徴とする請求項３
   記載の傾斜杭束を備えた基礎の施工方法。