JP2002097649A - 既設杭を用いた基礎構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】上部構造物の建替え時において地盤内の既設杭
を有効利用する。 【構成】本発明に係る既設杭を用いた基礎構造１は、既
設杭２の杭頭３に一体化した既設床４と既設杭２の上方
に新設される上部構造物５の基礎部材である基礎スラブ
６の底面との間に摩擦支承７を介在させるとともに、上
部構造物５の地下部分に水平力支持部材としての杭状部
材８を設けてある。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、既設杭を用いた基
礎構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】杭基礎には支持杭形式と摩擦杭形式とが
あり、前者は、良質な支持層が地下深くにある場合に該
支持層まで打ち込んだ杭の上に上部構造物を構築するこ
とによって、構造物重量を支持層で安定支持する形式で
あり、後者は、良質な支持層がない場合に周辺地盤との
摩擦力によって上部構造物を支持する形式の基礎形式で
ある。

【０００３】ここで、上部構造物を建て替えるにあたっ
ては、従来、既設杭をそのまま放置し、その間隙をぬう
ようにして新設杭を打ち込むのが一般的であった。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、最近で
は、環境に配慮したゼロエミッションの考え方が生産分
野のみならず、あらゆる分野に浸透してきており、建築
分野においても、上部構造物の建替えの際、従来であれ
ば産業廃棄物として廃棄処分されていたコンクリートガ
ラなどの解体物を再生骨材や路盤材として再生し、リサ
イクルしようとする方向に急速に進みつつある。

【０００５】そして、既設杭にもこのようなゼロエミッ
ションの考え方を適用していこうという動きは当然なが
らあるが、既設杭を撤去して再利用を図るのは、引抜き
可能な状況でない限り、実際には困難である、撤去せず
に残したとしても既設杭では設計荷重を支持できないこ
とが多い、設計荷重を支持できたとしても新設される上
部構造物を既設杭に安全確実に接合するのは困難である
といった数々の問題があるため、結局、既設杭は、上述
したように再利用されないまま、放置せざるを得ないの
が現状である。

【０００６】本発明は、上述した事情を考慮してなされ
たもので、上部構造物の建替え時において地盤内の既設
杭を有効利用することが可能な既設杭を用いた基礎構造
を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明に係る既設杭を用いた基礎構造は請求項１に
記載したように、既設杭の杭頭又は該杭頭に一体化した
既設床と前記既設杭の上方に新設される上部構造物の基
礎部材底面との間に摩擦支承を介在させるとともに、前
記上部構造物の地下部分に所定の水平力支持部材を設け
たものである。

【０００８】また、本発明に係る既設杭を用いた基礎構
造は請求項２に記載したように、既設杭の杭頭又は該杭
頭に一体化した既設床と前記既設杭の上方に新設される
上部構造物の基礎部材底面との間に摩擦支承を介在させ
るとともに、所定の新設杭を前記上部構造物の基礎部材
底面に接合したものである。

【０００９】また、本発明に係る既設杭を用いた基礎構
造は、前記摩擦支承を滑り材で構成したものである。

【００１０】請求項１の発明に係る既設杭を用いた基礎
構造においては、上部構造物の鉛直荷重は既設杭によっ
て支持され、地震時における水平荷重は、その一部が既
設杭で、残りが水平力支持部材で支持される。

【００１１】すなわち、上部構造物からの地震時水平力
は、既設杭の杭頭には摩擦支承を介して間接的に、水平
力支持部材には上部構造物の地下部分を介して直接的に
作用するが、既設杭の杭頭に作用する地震時水平力は、
摩擦係数に応じた最大摩擦力がその限度となり、該最大
摩擦力を超えた水平力が作用することはない。一方、水
平力支持部材には、上部構造物からの地震時水平力のう
ち、既設杭が負担する分を除いた残りが作用することと
なる。

【００１２】なお、上部構造物の地震時水平力が最大摩
擦力以下の場合でも、地震時水平力がすべて既設杭に流
れるわけではなく、水平剛性の比率に応じて既設杭と水
平力支持部材とに適宜分配されて流れることは言うまで
もない。

【００１３】このように、既設杭は、上部構造物の鉛直
荷重と地震時水平力の一部を負担することとなり、かく
してその有効利用が図られることとなる。

【００１４】摩擦支承をどのように構成するかは任意で
あるが、その摩擦係数を適宜調整することによって、既
設杭及び水平力支持部材の水平力の負担割合を自在に調
整することができる。すなわち、既設杭の水平力抵抗性
能をできるだけ有効利用したいのであれば、その水平力
抵抗性能に応じて摩擦係数を大きく設定すればよいし、
既設杭に負担させる水平力をある程度抑えたいのであれ
ば、摩擦係数を小さくすることによって既設杭に流れる
地震時水平力を小さくするようにすればよい。

【００１５】なお、摩擦支承は、杭頭に直接設置するほ
か、建替え対象となっている古い構造物の既設床が杭頭
に一体化されているのであれば、その既設床に設置する
ようにしてもかまわない。

【００１６】水平力支持部材としては、杭状部材、地中
連続壁、上部構造物の地下外壁などで構成することが考
えられる。

【００１７】請求項２の発明に係る既設杭を用いた基礎
構造においては、上部構造物の鉛直荷重は既設杭及び新
設杭によって支持され、地震時における水平荷重につい
ても、その一部が既設杭で、残りが新設杭で支持され
る。

【００１８】すなわち、上部構造物からの地震時水平力
は、既設杭の杭頭には摩擦支承を介して間接的に、新設
杭には上部構造物の基礎部材底面を介して直接的に作用
するが、既設杭の杭頭に作用する地震時水平力は、摩擦
係数に応じた最大摩擦力がその限度となり、該最大摩擦
力を超えた水平力が作用することはない。一方、新設杭
には、上部構造物からの地震時水平力のうち、既設杭が
負担する分を除いた残りが作用することとなる。

【００１９】なお、上部構造物の地震時水平力が最大摩
擦力以下の場合でも、地震時水平力がすべて既設杭に流
れるわけではなく、水平剛性の比率に応じて既設杭と新
設杭とに適宜分配されて流れることは言うまでもない。

【００２０】このように、既設杭は、上部構造物の鉛直
荷重の一部と地震時水平力の一部をそれぞれ負担するこ
ととなり、かくしてその有効利用が図られることとな
る。

【００２１】摩擦支承をどのように構成するかは任意で
あるが、その摩擦係数を適宜調整することによって、既
設杭及び新設杭の水平力の負担割合を自在に調整するこ
とができる。すなわち、既設杭の水平力抵抗性能をでき
るだけ有効利用したいのであれば、その水平力抵抗性能
に応じて摩擦係数を大きく設定すればよいし、既設杭に
負担させる水平力をある程度抑えたいのであれば、摩擦
係数を小さくすることによって既設杭に流れる地震時水
平力を小さくするようにすればよい。

【００２２】なお、摩擦支承は、杭頭に直接設置するほ
か、建替え対象となっている古い構造物の既設床が杭頭
に一体化されているのであれば、その既設床に設置する
ようにしてもかまわない。

【００２３】請求項１及び請求項２に係る発明におい
て、摩擦支承については上述したように任意に構成する
ことができるが、該摩擦支承を滑り材で構成した場合に
おいては、上部構造物からの地震時水平力は、既設杭に
は実質的に作用しないこととなり、既設杭の利用を鉛直
荷重支持のみに限定し、設計を単純化することが可能と
なる。

【００２４】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る既設杭を用い
た基礎構造の実施の形態について、添付図面を参照して
説明する。なお、従来技術と実質的に同一の部品等につ
いては同一の符号を付してその説明を省略する。

【００２５】（第１実施形態）

【００２６】図１は、本実施形態に係る既設杭を用いた
基礎構造を示した全体図である。同図でわかるように、
本実施形態に係る既設杭を用いた基礎構造１は、既設杭
２の杭頭３に一体化した既設床４と既設杭２の上方に新
設される上部構造物５の基礎部材である基礎スラブ６の
底面との間に摩擦支承７を介在させるとともに、上部構
造物５の地下部分に水平力支持部材としての杭状部材８
を設けてある。

【００２７】摩擦支承７は、例えば既設床４の上面に取
り付けられた超高分子量ポリエチレンと基礎スラブ６の
底面に取り付けられたステンレスとを互いに当接させて
構成することができる。

【００２８】ここで、摩擦支承７は、その摩擦係数を適
宜調整することによって、既設杭２及び杭状部材８の水
平力の負担割合を所望の程度に調整することができる。
すなわち、既設杭２の水平力抵抗性能をできるだけ有効
利用したいのであれば、その水平力抵抗性能に応じて摩
擦係数を大きく設定すればよいし、逆に、既設杭２に負
担させる水平力をある程度抑えたいのであれば、摩擦係
数を小さくすることによって既設杭２に流れる地震時水
平力を小さくするようにすればよい。

【００２９】杭状部材８は、その頂部を上部構造物５の
地下部分である基礎スラブ６の底面に接合してあり、例
えば鋼管杭で構成するとともに、その長さを、負担させ
たい地震時水平力の大きさに応じて適宜調整しておくこ
とができる。

【００３０】本実施形態に係る既設杭を用いた基礎構造
を構築するには、既設杭２及びその杭頭３に一体化され
た既設床４が残るようにして古い上部構造物を解体し、
しかる後に、既設床４の上に摩擦支承７を設置するとと
もに杭状部材８を適宜地盤内に埋設し、次いで、上部構
造物５をその基礎スラブ６に杭状部材８の頂部が接合さ
れるようにかつ摩擦支承７が該基礎スラブ６の底面に当
接されるように構築し、以下、上部構造物５を順次構築
する。

【００３１】本実施形態に係る既設杭を用いた基礎構造
においては、上部構造物５の鉛直荷重は既設杭２によっ
て支持され、地震時における水平荷重は、その一部が既
設杭２で、残りが水平力支持部材である杭状部材８で支
持される。

【００３２】すなわち、上部構造物５からの地震時水平
力は、既設杭２の杭頭には摩擦支承７を介して間接的
に、杭状部材８には上部構造物の地下部分である基礎ス
ラブ６を介して直接的に作用するが、既設杭２の杭頭に
作用する地震時水平力は、摩擦係数に応じた最大摩擦力
がその限度となり、該最大摩擦力を超えた水平力が作用
することはない。一方、杭状部材８には、上部構造物か
らの地震時水平力のうち、既設杭２が負担する分を除い
た残りが作用することとなる。

【００３３】なお、上部構造物５の地震時水平力が最大
摩擦力以下の場合でも、地震時水平力がすべて既設杭２
に流れるわけではなく、水平剛性の比率に応じて既設杭
２と杭状部材８とに適宜分配されて流れることは言うま
でもない。

【００３４】以上説明したように、本実施形態に係る既
設杭を用いた基礎構造によれば、既設杭２に上部構造物
５の鉛直荷重と地震時水平力の一部を負担させることが
可能となり、かくして既設杭２の有効利用を図ることが
可能となる。

【００３５】したがって、新設杭が不要となるととも
に、既設杭だけでは不足する水平支持力を補うだけの杭
状部材８を設置すれば足りることとなり、基礎の構築コ
ストを大幅に引き下げることが可能となる。

【００３６】本実施形態では、水平力支持部材として杭
状部材８を選択したが、これに代えて、図２(a)に示す
ように連続地中壁１１を水平力支持部材としてもよい
し、同図(b)に示すように上部構造物の地下外壁１２を
水平力支持部材としてもよい。

【００３７】また、本実施形態では、既設杭２の杭頭３
に一体化した既設床４の上に摩擦支承７を設置するよう
にしたが、これに代えて、図３に示すように杭頭３の上
に摩擦支承７を直接設置するようにしてもかまわない。

【００３８】また、本実施形態では、摩擦支承７を上部
構造物５の基礎部材である基礎スラブ６の底面に設置す
るようにしたが、これに代えて例えばフーチングを基礎
部材としてもかまわない。

【００３９】また、本実施形態では特に言及しなかった
が、摩擦支承７をテフロン（登録商標）等の滑り材で構
成した場合においては、上部構造物５からの地震時水平
力は、既設杭２には実質的に作用しないこととなり、既
設杭２の利用を鉛直荷重支持のみに限定し、設計を単純
化することが可能となる。

【００４０】（第２実施形態）

【００４１】次に、第２実施形態について説明する。な
お、第１実施形態と実質的に同一の部品等については同
一の符号を付してその説明を省略する。

【００４２】図４は、本実施形態に係る既設杭を用いた
基礎構造を示した全体図である。同図でわかるように、
本実施形態に係る既設杭を用いた基礎構造２１は、既設
杭２の杭頭３と既設杭２の上方に新設される上部構造物
５の基礎部材である基礎スラブ６の底面との間に摩擦支
承７を介在させるとともに、新設杭２２を上部構造物５
の基礎部材である基礎スラブ６の底面に接合してある。

【００４３】摩擦支承７は、第１実施形態でも述べた通
り、その摩擦係数を適宜調整することによって、既設杭
２及び新設杭２２の水平力の負担割合を所望の程度に調
整することができる。すなわち、既設杭２の水平力抵抗
性能をできるだけ有効利用したいのであれば、その水平
力抵抗性能に応じて摩擦係数を大きく設定すればよい
し、逆に、既設杭２に負担させる水平力をある程度抑え
たいのであれば、摩擦係数を小さくすることによって既
設杭２に流れる地震時水平力を小さくするようにすれば
よい。

【００４４】本実施形態に係る既設杭を用いた基礎構造
を構築するには、既設杭２が残るようにして古い上部構
造物を解体し、しかる後に、既設杭２の杭頭３の上に摩
擦支承７を設置するとともに新設杭２２を適宜地盤内に
埋設し、次いで、上部構造物５をその基礎スラブ６に新
設杭２２の杭頭が接合されるようにかつ摩擦支承７が該
基礎スラブ６の底面に当接されるように構築し、以下、
上部構造物５を順次構築する。

【００４５】第２実施形態に係る既設杭を用いた基礎構
造においては、上部構造物５の鉛直荷重は既設杭２及び
新設杭２２によって支持され、地震時における水平荷重
についても、その一部が既設杭２で、残りが新設杭２２
で支持される。

【００４６】すなわち、上部構造物５からの地震時水平
力は、既設杭２の杭頭には摩擦支承７を介して間接的
に、新設杭２２には上部構造物５の基礎部材である基礎
スラブ６の底面を介して直接的に作用するが、既設杭２
の杭頭に作用する地震時水平力は、摩擦係数に応じた最
大摩擦力がその限度となり、該最大摩擦力を超えた水平
力が作用することはない。一方、新設杭２２には、上部
構造物からの地震時水平力のうち、既設杭２が負担する
分を除いた残りが作用することとなる。

【００４７】なお、上部構造物５の地震時水平力が最大
摩擦力以下の場合でも、地震時水平力がすべて既設杭２
に流れるわけではなく、水平剛性の比率に応じて既設杭
２と新設杭２２とに適宜分配されて流れることは言うま
でもない。

【００４８】以上説明したように、本実施形態に係る既
設杭を用いた基礎構造によれば、既設杭２に上部構造物
５の鉛直荷重の一部と地震時水平力の一部をそれぞれ負
担させることが可能となり、かくして既設杭２の有効利
用を図ることが可能となる。

【００４９】したがって、新設杭２２の数量が少なくて
済むこととなり、基礎の構築コストを大幅に引き下げる
ことが可能となる。

【００５０】また、本実施形態では、杭頭３の上に摩擦
支承７を直接設置するようにしたが、これに代えて、第
１実施形態と同様、既設杭２の杭頭３に一体化した既設
床４の上に摩擦支承７を設置してもかまわない。

【００５１】なお、この場合、新設杭２２については、
図５に示すように、既設床４の一部を除去して開口２３
を設け、該開口を貫通するようにしてその杭頭を基礎ス
ラブ６の底面に接合するのがよい。

【００５２】また、本実施形態では、摩擦支承７を上部
構造物５の基礎部材である基礎スラブ６の底面に設置す
るようにしたが、第１実施形態と同様、例えばフーチン
グを基礎部材としてもかまわない。

【００５３】また、本実施形態では特に言及しなかった
が、第１実施形態でも述べたように、摩擦支承７をテフ
ロン等の滑り材で構成した場合においては、上部構造物
５からの地震時水平力は、既設杭２には実質的に作用し
ないこととなり、既設杭２の利用を鉛直荷重支持のみに
限定し、設計を単純化することが可能となる。

【００５４】

【発明の効果】以上述べたように、本発明に係る既設杭
を用いた基礎構造によれば、既設杭に上部構造物の鉛直
荷重の全部又は一部を負担させるとともに、場合によっ
ては地震時水平力をも一部負担させることが可能とな
り、既設杭の有効利用を図ることが可能となる。

【００５５】

【図面の簡単な説明】

【図１】第１実施形態に係る既設杭を用いた基礎構造の
断面図。

【図２】変形例に係る既設杭を用いた基礎構造の断面
図。

【図３】別の変形例に係る既設杭を用いた基礎構造の断
面図。

【図４】第２実施形態に係る既設杭を用いた基礎構造の
断面図。

【図５】変形例に係る既設杭を用いた基礎構造の断面
図。

【符号の説明】

１、２１ 基礎構造 ２ 既設杭 ３ 杭頭 ４ 既設床 ５ 上部構造物 ６ 基礎スラブ（基礎部材） ７ 摩擦支承 ８ 杭状部材（水平力支持部
材） １１ 連続地中壁（水平力支持
部材） １２ 地下外壁（水平力支持部
材） ２２ 新設杭

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 平野 浩二 大阪市中央区北浜東４―33 株式会社大林 組大阪本店内 Ｆターム(参考） 2D046 CA01

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 既設杭の杭頭又は該杭頭に一体化した既
   設床と前記既設杭の上方に新設される上部構造物の基礎
   部材底面との間に摩擦支承を介在させるとともに、前記
   上部構造物の地下部分に所定の水平力支持部材を設けた
   ことを特徴とする既設杭を用いた基礎構造。
2. 【請求項２】 既設杭の杭頭又は該杭頭に一体化した既
   設床と前記既設杭の上方に新設される上部構造物の基礎
   部材底面との間に摩擦支承を介在させるとともに、所定
   の新設杭を前記上部構造物の基礎部材底面に接合したこ
   とを特徴とする既設杭を用いた基礎構造。
3. 【請求項３】 前記摩擦支承を滑り材で構成した請求項
   １又は請求項２記載の既設杭を用いた基礎構造。