JP2001020299A - 杭頭接合装置の設置方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 杭の耐震安全性能を向上させる方法として実
用化が進められている杭頭ピン接合・杭頭ローラー接合
・杭頭自由接合などの杭頭接合装置を傾斜した杭頭部に
水平に設置する施工方法を実現する。 【解決手段】 傾斜した杭体頭部の外周面と内周面に沿
って仮型枠による壁面を形成し、それに囲われた杭頭上
面に液体状の固結材料を流し込む。硬化後に仮型枠を撤
去し、固結材上面の水平面の上に杭頭接合装置を設置す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、杭基礎の耐震安全性能
を高めるために近年その実用化が試みられるようになっ
た「杭頭ピン接合」、「杭頭ローラー接合」、回転剛性
を任意に調節できる「杭頭自由接合」などを実現する各
種の「杭頭接合装置」の設置・施工方法に関するもので
ある。

【０００２】

【従来技術】軟弱地盤において構造物を支持する各種の
既成杭や場所打ちコンクリート杭などの杭体は、これま
で上部の構造物もしくは基礎フーチングに杭頭部の回転
変位を拘束するように剛結合により一体化する「杭頭固
定」接合が採用されてきた。

【０００３】しかし、杭頭固定接合を採用すると杭頭の
回転を拘束するために、杭頭部には地震時に大きな曲げ
モーメントとせん断力が発生する。近年、兵庫県南部地
震などでは極めて強い地震動が記録されたため、杭の耐
震安全性向上のために設計用地震力を高める努力がされ
ているが、その応力に耐える杭とするためには過剰な補
強が必要となり、時には設計不可能となる場合が発生し
ている。

【０００４】この杭頭に発生する過大な応力を緩和し、
杭体の耐震安全性を向上させることを目的として、杭頭
の結合条件を「杭頭ピン接合」、「杭頭ローラー接
合」、あるいは回転拘束度を任意の弾性ばね接合とする
「杭頭自由接合」などを実用化する試みが行われてお
り、そのための新しい「杭頭接合方法」や「杭頭接合装
置」が開発されつつある。しかし、現実の施工方法の詳
細までは未だ確立されていないのが現状である。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、地震時に発
生する杭頭応力を低減するために開発されている既成杭
用の「杭頭接合装置」を容易且つ迅速に設置できる「杭
頭接合装置の設置・施工方法」を提供することを主たる
課題とする。

【０００６】本発明が主対象とする杭頭接合装置は、杭
頭部に主として回転性能を付与する接合装置（以下「回
転型接合装置」と呼ぶ）と、主としてすべり機構もしく
は転がり機構により水平移動機能を付与する接合装置
（以下「すべり型接合装置」とよぶ）の２種類とする。
前者には、特願平１０−３２７４２７に示されているゴ
ム体を利用する接合装置、後者には文献１「杭頭新接合
方法（Ｐ／Ｒ−ＰＩＬＥ）の開発」（日本建築学会大会
梗概集９８年９月、Ｐ７２５）のローラー接合の提案な
どがある。

【０００７】これらの杭頭接合装置は、設置しようとす
る杭頭部上面が所定の高さに水平に打設されていること
を前提としている。ところが、現実の既成杭の現場打設
後の状況は、杭芯の水平位置がずれたり、杭頭部の高さ
が設計での予定高さと異なっている場合が多く、また杭
軸線が鉛直軸から傾斜している場合が少なくない。

【０００８】杭頭部が高止まりした場合に予定高さに合
わせて杭頭部を切断すると、切断面に不陸が生じて滑ら
かな水平面が得られないこと、杭頭高さは予定どおりで
も杭体が傾斜していると杭頭部上面も水平面から傾斜し
ていることになる。

【０００９】本発明が対象とする杭頭接合装置の内、す
べり型接合装置は杭頭のすべり面が傾斜していると、傾
斜面の下方に向かって滑りやすくなりその性能に問題が
生じることは容易に理解される。また、回転型接合装置
においても、ゴム体が傾斜して設置されることは好まし
くなく、杭頭上面が水平であることは重要な設置条件と
なる。

【００１０】本発明は、杭頭接合装置が所要の性能を発
揮できるように、上面に不陸があったり傾斜している杭
頭上部に滑らかな水平面を形成し、杭頭接合装置を水平
に設置できる現場での簡易な施工方法を提供することを
主課題とするものである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】傾斜している杭頭上面を
水平面に補正する方法としては、厚さのことなる薄い鋼
板製シムを傾斜に応じて複数枚敷く方法、あるいは厚さ
が徐々に変化しているテーパー付きリング状シムを杭頭
に挟む方法が考えられる。しかし、杭頭部の実際の傾斜
角度は杭１本１本全て異なっており、現場で杭頭部を掘
り出すまでその傾斜角度は判らない。そのため、厚さの
異なる多くのシムを用意する必要があるシムによる補正
方法は、あまり賢明な方法とは言えない。

【００１２】そこで本発明は、傾斜している杭頭上面に
固結する液体状の物質を流し込み、その物質が硬化・固
結することによって水平面を自動的に構成するセルフレ
ベリング方式を杭頭上面に適用して本課題を解決しよう
とするものである。

【００１３】

【実施例】以下、本発明を実施例を示す図面に基づいて
説明する。

【００１４】図１は、従来の一般的な杭頭と基礎フーチ
ングとの接合方法、即ち杭頭固定の接合方法を示してい
る。杭頭を基礎フーチング内に呑み込み、杭頭部の鉄筋
等を基礎ブーチングコンクリート内に定着し、杭頭の曲
げモーメントが伝達されるように配慮している。

【００１４】図２は、本発明の対象とする杭頭接合装置
の代表例であり、杭頭部に若干の水平変位と主として回
転性能を付与する「回転型接合装置」を示している。杭
体頭部に連結用鋼管５４をかぶせ、その上部にある２枚
の鋼板に挟まれたゴム体５１の水平せん断変形と回転変
形により杭頭固定度をかなり自由に設定できる「杭頭自
由接合」を実現した装置である。

【００１５】図３は、文献１に示されている「すべり型
接合装置」の例で、杭頭部にＰＴＦＥ（ポリテトラフル
オロエチレン）等の固体潤滑剤面を設けた滑り材６１を
取り付け、フーチング底面に配置されたすべり板６２と
の接触面で低摩擦のすべりを発生させようとするもので
ある。

【００１６】これら図２・図３に示した杭頭接合装置
は、いずれも杭体が鉛直に打設されており、杭頭上面が
水平面になっていることを前提としているが、現実の杭
体は傾斜角１／１００前後の傾きを有して施工されてい
るのが実状である。杭の打設数が多数の場合には鉛直に
施工されている杭体も含まれるが、傾きがない杭体は偶
然の産物と考えるべきであり、現実には全ての杭にある
程度の傾きを許容せざるを得ない。

【００１７】本発明は、図２・図３のような杭頭接合装
置を現場設置する際に、その前提条件となる杭頭上面を
水平面に形成する施工方法を提供するものであり、その
手順を示したものが図４である。

【００１８】図４の（１）は、施工現場において打設さ
れた杭頭を地中より掘り出した状態を示しており、杭体
は鉛直軸に対して傾斜角θだけ傾いている状態を示して
いる。従って、杭頭上面も図上破線で示されている水平
面に対して同じくθだけ傾斜している。

【００１９】先ず、図４の（２）に示すように、杭頭部
の周囲側面と杭体中央の孔の内面に沿って仮型枠を設け
る。その方法は請求項２および３に示す方法によるが、
詳細は後述する。杭頭部の外周・内周両面に仮型枠３２
・３３を立ち上げ、杭頭部と仮型枠の接触線（杭頭の周
縁部）に沿って液体が漏れないようにシールを行う。

【００２０】次に図４の（３）に示すように、仮型枠に
囲まれた杭頭上面に液体状の固結材料を流し込む。この
とき、固結材料の粘度が高く、自己流動性による水平面
の形成が充分でないと思われる場合にはある程度強制的
に水平均しを行い、最後は杭体周囲を軽くたたくなどに
より振動を与えて、流し込んだ固結材料自体の流動性に
より水平面を形成させる。

【００２１】次に固結材料が硬化するのを待って、仮型
枠を撤去し、杭頭部に水平面が形成された図４の（４）
の状態として、この上から杭頭接合装置を設置する。図
４の（５）は、本方法により傾いた杭体上面を水平に補
正した後に、回転型接合装置を設置した状態を示してい
る。その後は、接合装置上面が水平に設置されているの
で、その上に基礎フーチングの配筋を行いコンクリート
を打設して基礎フーチングを施工すればよい。以上の図
４で示した手順が請求項１に示す杭頭接合装置の設置方
法である。

【００２２】図５は、傾斜した杭体上面を同じ手順によ
り水平に補正し、すべり型接合装置を設置した状態を示
している。傾斜している杭体の上面にすべり材６１は水
平に設置され、更にその上にすべり板６２が水平に設置
されるので、所要の性能を発揮することができる。水平
に設置された接合装置上面の基礎フーチングの配筋とコ
ンクリート打設は従来どおりの方法で施工することがで
きる。

【００２３】図６は請求項２および３に示す杭頭部の仮
型枠の施工方法を示すものである。図６の（１）は、杭
頭外周面３１および内周面３２にプラスチック製フィル
ム等の膜状体を巻き付けて仮型枠の壁面を構成するもの
で、杭頭部と膜状体の境目には液体状の固結材料が漏れ
ないようにシール３４を施す。

【００２４】図６の（２）は、杭頭部の周縁部に沿って
粘土状塑性物資３５を細く接着盛りつけ、土手状の液溜
を形成し、その内部に液体状の固結材料を流し込む方法
である。以上の図６の（１）（２）が請求項２の方法で
ある。

【００２５】図６の（３）は、杭頭部の周囲に円筒形の
仮型枠を設置するもので、型枠が杭体の下へ下がらない
ように型枠厚さを２段にしている。また、外周型枠は厚
さを均一にして、杭体周囲の土により型枠高さを保持す
ることもできる。

【００２６】図６の（４）は、杭頭部周囲の円筒形仮型
枠の直径をテーパー付きとするもので、外周面型枠は下
方の直径が大きく、内周面型枠は逆に下方の直径が小さ
いテーパー付きとすることにより、杭径に製作誤差があ
る場合にも杭径と型枠径を必ず一致させることができ
る。尚、この場合にも、型枠と杭頭部との境目には液体
状の固結材料が漏れないようにシールを施すのがよい。

【００２７】請求項４は、杭頭上面に流し込む液体状の
固結材料を規定したものである。材料として要求される
性能は、セルフレベリング機能を発揮できる流動性を有
し、且つ硬化・固結後には上部構造体の重量に耐えるだ
けの充分な圧縮強度を有していることが必要である。こ
の固結材料には通常２００〜３００（ｋｇ／ｃｍ^２）程
度の長期圧縮応力度が作用する可能性があるので、その
３倍以上の圧縮強度を有する材料が望まれる。

【００２７】この要求を満足できる材料として、石膏系
高強度セルフレベリング材、セメント系高強度モルタ
ル、エポキシ系樹脂などの高分子材料等が使用可能であ
るが、採用に際しては強度条件を満足していることを確
認した上で使用することが必要である。

【００２８】

【発明の効果】以上のとおり、本発明の施工方法を採用
することにより、杭体の打設にある程度の傾斜が発生し
た場合にも、杭頭接合装置を杭頭に水平に設置すること
ができる。本発明の施工方法は、以下のような長所と効
果を有している。 杭頭接合装置は杭頭に水平に設置する必要があるが、
本発明の設置方法を採用する場合は、杭体の打設精度は
従来通りの施工精度でよい。 本設置方法を採用しない場合には、杭体の鉛直精度を
極めて厳しく施工する必要が生じ、工事手間と時間が大
幅に上昇し、工事費が大きくアップする。現実には、施
工精度を守ることが不可能である場合が多発する。 傾斜した杭の杭頭部を水平に補正する本発明の方法
は、発生する杭の傾斜角度によらず同じ方法で補正でき
るので、補正用シムを挟む方法のように、傾斜角度を想
定して幾通りもの補正材料を用意する必要がない。 傾斜した杭の杭頭部を水平に補正する本発明の方法
は、発生する杭の傾斜角度によらず杭体上部に水平面を
必ず形成することができ、杭体と杭頭接合装置は密着す
るので、施工精度・支持強度両面において信頼性が高
く、安心できる。 短工期で施工できる経済的な方法である。

【００２４】阪神大震災等の震害経験を教訓として、杭
体の耐震安全性を改善・向上させるために、杭体の地震
時応力を大幅に低減できる「杭頭ピン接合」、「ローラ
ー接合」あるいは任意の弾性回転ばねを実現できる「杭
頭自由接合」等の実用化が推進されている。本発明は、
これらの杭頭接合装置を現場施工された杭体に簡便に設
置できる現実的な施工方法を実現したものであり、本発
明によりこれらの新しい杭頭接合方法が現実に採用可能
となった。

【図面の簡単な説明】

【図１】 杭と基礎フーチングの従来の杭頭固定の接合
方法

【図２】 回転型接合装置による杭頭自由接合の例

【図３】 すべり型接合装置によるローラー接合の例

【図４】 本発明による杭頭部の傾き補正方法と杭頭接
合装置の設置手順 （１）杭打設後における傾斜した杭の杭頭部の状態 （２）杭頭部の外周面および内周面に仮型枠を設置した
状態 （３）仮型枠内部の杭頭上面へ液体状の固結材料を注入 （４）固結材料硬化後に仮型枠を撤去し、杭頭上面が水
平に補正された状態 （５）傾斜杭頭部に回転型接合装置が水平に設置された
状態

【図５】 傾斜した杭頭部にすべり型接合装置が水平に
設置された状態

【図６】 杭頭部への仮型枠設置方法 （１）プラスチック製フィルム等の膜状体を外周面およ
び内周面に巻き付ける方法 （２）杭頭上面の円周外縁部に粘土状塑性物質を接着し
て杭頭上面の周囲に土手状の立ち上がり面を設ける方法 （３）段付き円筒状型枠を設置する方法 （４）杭頭外周面には下方が大径の、内周面には下方が
小径となったテーパー付き円筒型枠を設置する方法

【符号の説明】

１：捨てコンクリート ２：基礎フーチング ３：杭体頭部 ３０：打設後の傾斜した杭体頭部 ３１：杭頭部の傾斜角θ ３２：プラスチック製フィルム等による膜状体の仮型枠
（杭外周面用） ３３：プラスチック製フィルム等による膜状体の仮型枠
（杭内周面用） ３４：仮型枠と杭頭上面のシール材 ３５：粘土状塑性物質による液状固結材料貯留用土手 ３６：段付き円筒型枠（外周面用） ３７：段付き円筒型枠（内周面用） ３８：テーパー付き円筒型枠（外周面用） ３９：テーパー付き円筒型枠（内周面用） ４１：液状の固結材料（硬化前） ４２：杭頭固結材料（硬化後） ５：回転型杭頭接合装置 ５１：杭頭自由接合用ゴム体 ５２：下側フランジ鋼板 ５３：上側フランジ鋼板 ５４：杭体との連結鋼管 ５５：水平変形制限用ストッパー ５６：スタッドボルト ６：すべり型杭頭接合装置 ６１：固体潤滑材面を有するすべり材 ６２：基礎フーチング底面に設置されたすべり板

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 構造物を支持する杭体の頭部と構造物若
   しくは構造物の基礎フーチングとの間に配置される杭頭
   接合装置を設置する施工方法であり、地盤に打設された
   既成杭の杭頭部周囲側面および杭体内部の孔の側面に沿
   って若干の立ち上がり面を設け、立ち上がり面で囲われ
   た内側の杭体上部に自己流動性を有する液体状固結材料
   を流し込み、固結材料の硬化固結後に立ち上がり面を除
   去し、水平面となった固結材料の上部に杭頭接合装置を
   設置することを特徴とする杭頭接合装置の設置方法。
2. 【請求項２】 上記請求項１の杭頭部周囲側面および杭
   体内部孔の側面に沿って設ける立ち上がり面を、プラス
   チック製フィルム等の膜状体を側面に沿って巻き付ける
   方法、もしくは粘土状塑性物質を杭体上部の周縁部に土
   手状に接着配置する方法によって立ち上がり面を設ける
   ことを特徴とする杭頭接合装置の設置方法。
3. 【請求項３】 上記請求項１の杭頭部周囲側面および杭
   体内部孔の側面に沿って設ける立ち上がり面を、外側側
   面および内側孔側面に円筒形型枠を設置して構成する方
   法であり、その円筒形型枠の直径が２段構成となってい
   ること、もしくは杭体外周面円筒は下方が大径に、杭体
   内周面円筒は下方が小径となったテーパー付き円筒形型
   枠となっていることを特徴とする杭頭接合装置の設置方
   法。
4. 【請求項４】 上記請求項１の自己流動性を有する液体
   状固結材料に石膏系セルフレベリング材料、セメント系
   モルタル材料、もしくはエポキシ系樹脂等の高分子材料
   を用いることを特徴とする杭頭接合装置の設置方法。