JPS61246419A - 外部補強型コンクリ−ト杭及びその成形法 - 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】 〔利用される技術分野〕 この発明は既成のコンクｌｊ　−ト杭の一部を補強した
杭及びその成形方法であり殊に大きな横力に耐える杭に
関するものである。

〔従来技術と問題点〕

一般に構造物に施工される基礎杭は、構造物の重量を支
持するため鉛直方向つまり杭の軸方向の圧縮力と、地震
時における構造物の水平方向の慣性力による曲げを受け
る。

このうち鉛直方向の荷重に対してはコンクリート自体が
耐圧縮力に強く、通常の中空鉄筋コンクリート杭や、Ｐ
Ｃコンクリート杭で充分であり、またこれらの支持力の
増強は、断面積を大きくするなどで充分に対処でき、現
実、周知の前記コンクＩ７−　ト杭より支持地盤の支持
力の方が弱いため鉛直方向力を特に増加させる必要はな
い。

一方、水平方向の支持力については、杭の頭部と上部構
造物の結合方法、地盤の性質が複雑に絡み、杭のどの部
分に特に大きな横力が作用するかは正確には予測し得な
いところであるが、杭頭が強固に上部の構造物と固定さ
れた場合の杭んの曲げモーメント分布図矛６図グラフの
曲線Ａ、杭頭が上部構造物にピン止めされているときの
杭Ｂｌのその曲げモーメント分布図は曲線Ｂのようなも
のに凡そなることが、理論的にも水平載荷試験の結果か
らも確かめられており、従って、杭Ａｚにおいては几の
部分、杭Ｂｌにおいては烏の部分に大きな横力が作用す
ることＫなり、各設計指導機関においても、はｙ統一し
た計算式で計算して杭の安全性を検討してよいとされて
いる。

そこでコンクリート杭をこの曲げモーメントに耐えるよ
うにしたいわゆる曲げモーメント杭には大きく分けて２
つあり、その一つは鉄筋コンクリート杭において鉄筋量
を増加させることであり、他の一つは外側に鋼管を用い
た鋼管コンクリート複合杭がある。

ところが前者のものにおいて、鉄筋として用いるＰＣ鋼
棒や、普通鉄筋を増加する場合、ＰＣ鋼棒においては、
これにプレストレスを与える都合上、その両端を杭に固
定する端板を必要とし、その構造が複雑で、応力導入装
置にも特殊な治具を要し、応力導入にも手数を要し、資
材費及び製造工程数が多いため著しく製造コストが高く
つき、かつプレストレスの量が非常に大きくなり、コン
クリート層にクリープが発生し易くなるため、コンクリ
ート層の強度を大きくするためにセメント量を増加させ
なければならない。また、大きなプレストレスのためコ
ンクリート層自体の耐圧縮力の数が多いと切断にも手間
どるし、このＰＣ鋼棒に沿って、コンクリート層にひび
割れが発生し易（１゜ またＰＣ鋼棒はその両端の固定が面倒であるため、普通
鉄筋を増加した所謂ＰＲＣ杭も開発されているが、鉄筋
は相当に太（（２０〜４０ｆｌ）なり、防錆のためにコ
ンクリート層の中央部に位置させなければならず、また
相隣る鉄筋との間隔が接近することとなり、コンクリー
ト中の粗骨材の大きさとの関係が好ましくなく、かつ鉄
筋間の円周方向の引張力が脆弱化し、打撃時に生じる抗
日周方向引張力や、中掘工法のように内側より圧力を受
けるときに、縦方向のひび割が発生し易く、現実には必
要量の鉄筋を用いることができない。

また鉄筋を用いないで、中空コンクリート杭の外側を４
．５Ｈ以上厚肉の鋼管で拘束した鋼管複合杭も知られて
いるが（例えば特開昭５０−８６１０８号）、鋼管は鉄
筋に比較し、この出願時において極めて高価であり、ま
た杭の長さ方向に対して必要な部分のみ肉厚にすること
は、更に加工費が嵩み、結局−股上の厚みの鋼管を全長
に採用しており、一般に鋼管の厚みは４．５ｆ１以上の
ものが使用されており、資材を無駄に使用している。ま
本件出願時における上記厚みの鋼管を使用した鋼管コン
クリート複合杭は、他のＰＣコンクリート杭、普通鉄筋
コンクリート杭の２〜４倍の価格に達している。

また、横力を大きく受ける橋梁や、港湾構造物用の杭と
して、内外２重の鋼管を現場で組み立てこれらの中間に
凝結充填材としてセメントコンクリート又はモルタルを
充填する方法が特公昭５１−４７９６４に開示されてい
るが、内外管が鋼管であり、極めて高価であり、かつ、
曲げ耐力を受けるために内外管中に埋設されている半径
方向に設けた突条材や、更に径の小さい鋼管を埋設して
コンクリアトを充填し、内外管を一体化したものが開示
されているが、内側鋼管寄りに設けられたジベルや、リ
プになる程曲げに対する耐引張材としての効率が悪く、
鋼材使用効率が悪く、結局この公知技術のものは、内外
の鋼管によって、圧縮、曲げに対する耐力を得ているも
ので鋼材の使用量が多く、特に内側の鋼管を用いないで
はこの技術は成立せず、きわめて高価なものとなる。

また充填されるコンクリートモルタルなど現場打ちのも
のでは、内外の鋼管とも附着力が不充分となるおそれカ
ミあり、外径も大きくなり過ぎる傾向となり、構成資材
の増加は勿論のこと杭が大径になり過ぎ、杭施工費が嵩
む。

〔目　的〕

この発明の目的とするところは、通常の鉄筋コンクリー
ト杭や、ＰＣコンクリート杭よりなる既成のコンクリー
ト杭を補強するためのもので、製造方法が簡単で、その
製品たる杭は大きな横力に耐える杭とすることである。

〔問題を解決するための手段〕

この発明は既成コンクリート杭の長さ方向の必要場所Ｋ
、これよりも−長さの短かい軸筋を母線方向に軸線の周
りに等角間隔をおいて６本以上の必要本数が配設してあ
り、これら軸筋囲繞するに充−分な直径をもつ薄肉鋼管
、強化合成樹脂管の一種よりなる外套管で囲繞してあり
、前記既成コンクリート杭と外套管との間のすべての間
隙には膨脹性生コンクリートを充填して、硬化と共に膨
脹さたコンクリート層が形成してあることを特徴とする
外部補強型コンクリート杭とするととＫよつ【問題点を
解決した。

また他の発明は既成コンクリート杭に、これよりも長さ
が短かく、前記既成コンクリート杭の外周面との間に後
述の軸筋挿入可能な間隙のできる内径をもつ薄肉鋼管乃
至強化合成樹脂管のうちの一種よりなる外套管を前記既
成コンクリート杭の外側の必要場所に同心に嵌合し、前
記既成コンクリート杭と外套管との間には善Φ件会管６
本以上の必要本数の軸筋を前記既成コンクリート杭と、
外套管の間隙にこれらの軸線周りに等間隔に配設し、前
記外套管の両端をリング状の端板で塞ぎ、一方の端板の
一部切欠部より前記すべての間隙に膨脹性生コンクリー
トを充填し後コンクリートのことによって問題点を解決
した。

今この発明を図示の代表的な実施態様に基づいて説明す
る。

〔構成部材の説明〕

１０は既成のコンクリート杭であり、通常鉄筋又はＰＣ
鋼棒入の鉄筋コンクリート杭、プレストレスコンクリー
ト杭、若くは薄肉鋼管コンクリート複合杭の５ちの一種
であれば特に限定はない。

長さは特に限定はないが、１０乃至１５２７Ｊの長尺物
が好ましい。

１１は薄肉鋼管、強化合成樹脂管よりなる外套管であり
、その厚みは後述の膨脹性生コンクリートの膨脹を充分
に拘束できるだけの強度と、杭施工後の腐蝕に耐えるだ
けの厚みがあれば充分で、薄肉鋼管の場合は２乃至６ｍ
ｍ１１好ましくは２乃至３ｎの継目なし、又は軸方向に
継目のある鋼管を用い、強化合成樹脂の場合は引張力に
耐える繊維入の例えばＦＲＰなどを用い厚さは４乃至１
０ｆｆ程度のものを用いである。この外套管１１の長さ
は前記既成コンクリート杭１０よりも短かく、６乃至１
０ｍ程度が好ましく、その内径は軸筋１３が既成コンク
リート杭、１０と外套管１１の間に丁度挿入できる寸法
としである。

前記軸筋１３としては、平鋼板１３ａを用い、その断面
は実施例において幅ｂ＝３０〜６０Ｈ１厚さｔ＝６〜１
６ｍ１程のものを用いる。最も軸筋１３は前記形状に限
定されることなく、断面は円形、又は異形の普通鉄筋、
高強度鉄筋など杭の曲げＫよる軸方向の引張力に耐える
強度をもつ例えばＪＩＳＧ−３１１２、（１９６４年）
Ｋ含まれ若くはこれと同程度の強度であれば特に限定は
ないｊ 各軸筋の長さは図示の例においては外套管１１とまｙ同
一長さのものを図示したが、若干短かくともよく、また
長短２種以上のものを全周に平均して分布配設してもこ
の発明としては同一である〔製造方法の実施態様及び物
の実施態様〕前記既成のコンクリート杭ｌＯの外側であ
り、その杭が施工されたとき、最も横力が作用する部分
烏又は烏を覆う位置に嵌合しく矛６図参照）、前記既成
のコンクリート杭１０と外套管１１０間Ｋ例えば平鋼板
１３ａを、その広い面が外套管１１の円周方向になるよ
う、６本以上の必要本数等間隔をおいて挿入し、それぞ
れの軸筋１３は外套管１１の内周面に接触させ、ドーナ
ツ型の端板１４によって外套管１１の両端を塞ぎ、これ
ら全体を傾斜させ、下方の端板１４の切欠部より膨脹性
生コンクリートを既成コンクリート杭１０と外套管１１
０間のすべての間隙に充填し、コンクリートを硬化と共
に適当な養生法によって、膨脹させ、既成コンクリート
杭１０と外套管１１の間にコンクリート層１５を形成し
、既成コンクリート杭１０の外側に外套管１１及び軸筋
１３群が一体に結合されたこの発明の杭が製造される。

前記方法に使用される膨脹性生コンクリートとしては膨
脹剤を混線時に混入したもの若くは膨脹性セメントを用
い、前記の膨脹剤としては１６００℃以上で焼成された
マグネシア粉末、ドロマイトミ酸化カルシュウムが適し
ており、また硬化コンクリートの膨脹率は１〜５％程度
のものを用いる。

この発明の前記コンクリート層１５０強度は６００〜９
００ｋｆｌ／ｄ程度の圧縮強度のものが好ましい０従つ
【養生法は、自然養生、常圧蒸気養生法、オートクレー
ブ養生法など膨脹剤に応じた養生を行つＯ前記の外套管
１１の内径は、矛３図、第５図に示すように丁度軸筋１
３が既成コンクリート杭ｌＯとの間に挿入できるに充分
な外径があれば一般にはよいが、より大きな曲げ力を受
ける杭においては前記軸筋１３の直径又は厚さよりも、
既成コンクリート杭１０との間忙大きな間隙のできる内
径をもつもの（第４図参照）でもこの物の発明としては
同一である。

〔物の発明の使用法〕

、この発明の杭を使用するときは、外套管１１が挿入で
きるだけの孔を、既成コンクリート杭１０の部分の長さ
だけ、予め掘削し、この発明の杭を建て込むか、或は既
成コンクリート杭の径が大きいときは、中掘工法を用い
て、この発明の杭をその先端が支持層に達するまで沈め
、第１図実施例のように外套管１１と既成コンクリート
杭１０部の上端が一致している態様のものにおいては外
套管１１と既成コンクリート杭１０の部分を共に切り揃
え、軸筋１３ａ及び既成コンクリート杭１０部の鉄筋１
６を共に露出させて、これらを上部構造物と結合する。

才２図に示す態様のものにおいては、既成コンクリート
杭１０部のみを従来公知と同様の杭頭処理を行う。

〔物の発明の効果〕

以上のように構成し、使用できるこの発明のものにおい
℃は、既成コンクリート杭１０の外側に曲げモーメント
の分布の大きい部分＆又は山が前記のよ５に太く、完全
に一体化し、その境界面においても、コンクリート層１
５の附着力と膨脹による圧接力によってすべりを起さず
、地震などによる横力に充分耐えるものであり、特にこ
の発明の杭に加えられる曲げ力による引張力は主として
前記軸筋１３で受けるものであり、かつ軸筋１３群はそ
れぞれ外套管１１の内周面１２に接触した状態で設けら
れているから、その有効半径は太き〜１゜ よって外套管１１の径はそれ程大きくする必要がなく、
この外套管１１の強度についても硬化しながら膨脹する
コンクリート層１５の膨脹力を充分に拘束でき、杭の耐
用年数の期間の腐蝕に耐える厚みがあればよく、薄肉鋼
管の場合は２〜６ｍｌ好ましくは２〜３Ｍあれば充分で
あり（鋼管の腐蝕厚みは１Ｍ１１７６０年と云われてい
る）、強化合成樹脂管の場合でも３〜１０ｆｆ程度でよ
い。

％に外套管１１は軸筋１３群を外気や、地下水から遮断
しこれらが腐蝕しない。

またこの発明のものは、外套管１１は薄肉鋼管又は強化
合成樹脂管であるから切断も容易で、軸筋１３を切断す
る必要があるときも外套管１１を切除すればこれら軸筋
１３はその部分において外部に露出し、切断する必要の
あるときも切断し易く、杭頭処理がし易い。

軸筋数は６本以上必要本数等角間隔に配しているから耐
曲げ力に方向性がない。

〔物の発明の実施態様の効果〕

軸筋１３として平鋼板１３ａを用い、それらの幅の広面
をそれぞれ外套管１１０円周方向に添せたものにおいて
は、外套管１１の外径に対する軸筋１３の有効半径を最
も大きくとることができる他のＪＩＳＧ−３１１２（１
９６４年）に規定されるような断面円形又は異径の普通
鉄筋又は異径鉄筋を用いたものにおいては、入手が容易
で、比較的廉価である。

外套管１１に薄肉鋼管を用いたものは外周面が頑丈で取
扱い易いし、この部分が腐蝕するまではこの外套管１１
によっても耐曲げ力を有するが、設計上は軸筋１３が引
張力を受けるものであるから、施工径長期間経過後に外
套管１１が完全に腐蝕したとしても、直ちに耐曲げ力が
低下するわけではない。勿論腐蝕式以上の厚みのあると
きは残余の外套管１１は有効な引張材の役目をなす。

外套管１１として強化合成樹脂管を用いたものにおいて
は、上部構造物の耐用年数以上の長期期間においてもこ
れが腐蝕゛せず、長期間所期の耐曲げ力を保持する。

〔方法発明の効果〕

この発明の方法は、既成コンクリート杭１０を使用し、
この外側に外套管１１を嵌め、これらの中間に軸筋１３
を上述のよ５に挿入した後膨脹性生コンクリートを充填
する方法であるから、上記外套管１１は膨脹性生コンク
リートを打設するときの一種の外型枠の役目をなし、聾
枠を必要とせずしかも膨脹性生コンクリートを前記のよ
うに既成コンクリート杭１０と外套管１１０間に充填す
る方法であるから、コンクリート層１５は膨脹し既成コ
ンクリート杭１０．外套１１及び軸筋１３が完全に密着
一体化し、杭に横力を受けても、これらの密着面にすべ
りを起さず強固な杭を製造することができる。

また軸筋１３の数、材質、表面形状、長さなど予測され
る曲げモーメント分布に応じて自由に選定でき、地盤、
上部構造物に適合させて製造できる。

また外套管１１の厚み、材質なども目的に応じ自由に選
定でき、設計の自由度がきわめて高く、比較的低廉な杭
が製造でき、実用性がきわめて高％ｓ　。

〔方法の実施態様の効果〕

外套管１１にも、曲げＫよる引張力を負担させることも
でき、％に製造時のコンクリート層１５の膨脹を充分に
拘束する効果を有する。

外套管１１として強化合成樹脂を用いる方法においては
長期間の強度保持ができる杭が製造できるし、軽量であ
り取扱い易い。

【図面の簡単な説明】

図面はこの発明に係るものを示すものであり、矛１図は
物の発明の代表的な実施態様の一部縦断正面図、２２図
は他の実施態様の外観側面図、矛３図、矛４図及び矛５
図は、それぞれ横断平面図、矛６図は曲げモーメント分
布図である。 図中 １０・・・・・・既成コンクリート杭、１１・・・・・
・外套管、　　　　　１３・・・・・・軸筋、１５・・
・・・・コンクリート層。 特許出願人　　東扇アサノポール株式会社石

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）既成コンクリート杭の長さ方向の必要場所に、これ
   よりも長さの短かい軸筋を母線方向に軸線の周りに等角
   間隔をおいて６本以上の必要本数が配設してあり、これ
   ら軸筋囲繞するに充分な直径をもつ薄肉鋼管、強化合成
   樹脂管の一種よりなる外套管で囲繞してあり、前記既成
   コンクリート杭と外套管との間のすべての間隙には膨脹
   性生コンクリートを充填して、硬化と共に膨脹させたコ
   ンクリート層が形成してあることを特徴とする外部補強
   型コンクリート杭。 ２）前記既成コンクリート杭としては、鉄筋コンクリー
   ト杭、鋼管コンクリート複合杭のうちの一種であること
   を特徴とする特許請求の範囲第１項記載の外部補強型コ
   ンクリート杭。 ３）前記軸筋としては平鋼板よりなり、これらの幅の広
   い面が外套管の円周方向であることを特徴とする特許請
   求の範囲第１項記載の外部補強型コンクリート杭。 ４）前記軸筋としては、断面は円形、異形のうちの一つ
   であつて普通鉄筋、高強度の鉄筋のうちの一種であるこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の外部補強型
   コンクリート杭。 ５）前記外套管は肉厚が２乃至６ｍｍの継目なし、軸方
   向継目有鋼管のうちの一種であることを特徴とする特許
   請求の範囲第１項記載の外部補強型コンクリート杭。 ６）既成コンクリート杭に、これよりも長さが短かく、
   前記既成コンクリート杭の外周面との間に後述の軸筋挿
   入可能な間隙のできる内径をもつ薄肉鋼管乃至強化合成
   樹脂管のうちの一種よりなる外套管を前記既成コンクリ
   ート杭の外側の必要場所に同心に嵌合し、前記既成コン
   クリート杭と外套管との間には、６本以上の必要本 数の軸筋を前記既成コンクリーナ杭と、外套管の間隙に
   これらの軸線周りに等間隔に配設し、前記外套管の両端
   をリング状の端板で塞ぎ、一方の端板の一部切欠部より
   前記すべての間隙に膨脹性生コンクリートを充填し後コ
   ンクリートの硬化と共に膨脹させて、コンクリート層を
   形成することを特徴とする外部補強型コンクリート杭の
   成形法。