JP2002348859A - 拡径可能な既製杭およびその施工方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 既製杭を施工中または施工後に拡径可能な構
造とし、施工性の改善およびコストの低減を図る。 【解決手段】 中空の既製杭本体２の長手方向複数箇所
に杭中空部３から杭外面に貫通するガイド孔４を設け
る。杭中空部から杭外面に渡ってガイド孔４に拡径部材
５を収納する。拡径部材５が杭外面から突出しないよう
にして、杭本体２を地盤中に建て込む。その後、中空部
３の内側より拡径部材５を杭外面側に押し出して拡径さ
せる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本願発明は、既製杭を用いた
拡径杭およびその施工方法に関するものであり、主とし
て構造物の基礎に用いられ、特に中低層建物の基礎とし
ての用途に適している。

【０００２】

【従来の技術】基礎杭の支持力は、およそ先端支持力と
周面摩擦力の和として求められ、先端支持力については
杭の先端面積等を用いて算定され、周面摩擦力は杭の根
入れ長さや杭周面の周長等を用いて算定される。その
他、杭性能の判断要素としては、引抜き抵抗、負の周面
摩擦力、沈下、水平支持力等が挙げられる。

【０００３】また、杭の種類としては、大きく分けて既
製杭と現場打ち杭とがある。本願発明の対象とする既製
杭について、材料的にはＲＣ杭（遠心力鉄筋コンクリー
ト等）、ＰＣ杭、ＳＣ杭（外殻鋼管付きコンクリート
杭）、鋼管杭等の鋼杭等がある。

【０００４】また、このような既製杭の施工方法として
は、打込み杭工法の他、低騒音低振動の埋込み杭工法と
して、中掘り工法、プレボーリング工法等の施工方法が
ある。

【０００５】さらに、杭のコストの増加を抑えつつ、大
きな支持力を得るための構造としては、杭先端に拡径部
を設けた先端拡径杭（図７参照）や、杭の長手方向に所
定間隔で節状の突起を設けた節杭（図８参照）等があ
る。

【０００６】また、施工後に拡径部を形成するものとし
て、既製杭の先端に布製の袋体を装着し、土中への建込
み後、既製杭の中空部を通した注入管などを利用して袋
体内にコンクリート等の硬化材を充填するものがある
（例えば特許第３０３２３５１号公報参照）。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】既製杭としての先端拡
径杭や節杭は、杭の製造コストに比べ、大きな支持力が
期待できることから多用されているものであるが、杭の
先端または中間が拡径されていることで、地盤への貫入
抵抗が大きくなり、またプレポーリング工法の場合には
拡径部の径に応じた削孔を行わなければならない等、施
工装置や施工設備の大型化が避けられず、結局コスト増
となったり、騒音、振動の問題や施工現場の条件等によ
っては施工が困難となる場合がある。

【０００８】また、既製杭の保管や現場への輸送に関し
ても、拡径部が嵩張るために本数に比べ大きな保管スペ
ース、積載スペースを必要とし、積み上げた状態の安定
性も悪い。

【０００９】なお、袋体内にコンクリート等を充填する
ものについては、施工前の既製杭について拡径部が嵩張
るといった問題はないが、注入管を取り付けてコンクリ
ートを充填する等、コスト増となる。

【００１０】本願発明は上述のような課題の解決を目的
としたものであり、既製杭を施工中または施工後に拡径
部材をスライドさせるなどして拡径可能な構造とするこ
とで、輸送性や施工性の改善およびコストの低減を図っ
ている。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本願の請求項１に係る拡
径可能な既製杭は、中空の既製杭の長手方向複数箇所に
杭中空部内面から杭外面に貫通するガイド孔が形成され
ており、前記杭中空部から杭外面に渡る前記ガイド孔に
拡径部材が出入可能に設けられていることを特徴とする
ものである。

【００１２】既製杭の運搬や地中への建込みの際には、
拡径部材が引っ込んだ状態、好ましくは杭の外周面から
実質的に突出しないようにガイド孔に、あるいは杭中空
部からガイド孔に渡って納めた状態で運搬や施工を行
い、所定の深さに建て込んだ後に、拡径部材をガイド孔
に沿って杭外周面から突出させることで、既製杭を拡径
杭として機能させることができる。

【００１３】すなわち、拡径部材が突出することで拡径
部材下面の面積に対応する先端支持力の増大が図れ、ま
た拡径部材が他の部分より突出することで周面摩擦力も
増大し、さらに引抜き抵抗等の増加も期待できる。

【００１４】ガイド孔および拡径部材については、既製
杭の杭全長に配置してもよいが、地盤条件や要求される
杭性能などに応じて、例えば杭先端部近傍のみに配置す
るなど長手方向の一部にのみ配置する場合もある。

【００１５】拡径前に拡径部材が杭外周面から突出した
り、あるいは杭中空部側へ抜け出すのを防止する手段と
しては、例えば粘着テープあるいは紙状のもので仮止め
したり、接着剤やモルタルなどで容易に剥がれる程度に
仮固定したり、あるいは容易に折れるまたは外れる仮止
め部材（樹脂製、金属製など材料は限定されない）で仮
固定しておくなど種々の手段が考えられ、その手段は特
に限定されない。

【００１６】また、施工方法や杭形状、ガイド孔、拡径
部材の形状などによっては、構造的に施工時の拡径部材
の突出や抜け出しが問題とならない場合もあり、何らか
の仮止め手段を設けるか否かも任意である。

【００１７】既製杭は、コンクリート杭、鋼管杭、ＳＣ
杭など特に限定されないが、請求項２は好ましいものと
して既製杭が中空コンクリート杭である場合を限定した
ものである。

【００１８】中空コンクリート杭の場合、遠心成形後、
オートクレーブ養生するのが一般的であるが、本願発明
の既製杭ではあらかじめ遠心成形用の型枠にガイド孔を
成形するための凸部を設けたり、発泡樹脂その他任意の
材料からなるブロックを型枠に取り付けるなどしてガイ
ド孔を成形することができる。

【００１９】あるいは、拡径部材の形状に合わせた薄い
シートあるいは板状の部材などからなる隔離材を遠心成
形用の型枠に取り付けて成形を行い、成形後、隔離材を
取り除くことで、既製杭本体と拡径部材を同時に成形す
ることも可能である。

【００２０】さらに、拡径部材として鋼など金属製の部
材を用いる場合や、あるいはコンクリート、強化プラス
チックその他の材料で既に成形された拡径部材を用いる
場合には、所定の形状に成形された拡径部材を型枠に取
り付けた状態で既製杭の成形を行うことも考えられる。

【００２１】その場合には、必要に応じ、拡径部材に剥
離剤を塗布しておいたり、あるいは隔離材を貼っておく
ことが考えられる。また、隔離材として熱あるいは薬品
などで溶ける材料を用いれば、ガイド孔と拡径部材との
間で複雑な形状のスライド機構や係合機構を成形するこ
とも可能である。なお、拡径部材の形状は特に限定され
ない。

【００２２】また、既製杭本体の断面性能に関しては、
ガイド孔による断面欠損の問題があるが、必要に応じガ
イド孔の孔壁部分を、孔断面に対応させた筒状の補強金
具ななどで補強することも考えられる。

【００２３】本願の請求項３に係る拡径可能な既製杭の
施工方法は、請求項１または２記載の既製杭を、前記拡
径部材が杭外面より突出しないように前記ガイド孔に保
持されている状態で地盤中に建て込んだ後、前記杭中空
部に中空部の内径より小さい外径を有する拡径用治具を
挿入し、該拡径用治具により前記拡径部材を前記杭中空
部の内側から杭外面方向に押し出して拡径させることを
特徴とするものである。

【００２４】既製杭の建て込み自体は、打込み杭工法、
各種埋込み杭工法など、特に限定されず、現場条件や設
計条件に適したものを採用すればよい。

【００２５】拡径部材をガイド孔に沿って杭外面より突
出させる手段も特に限定されず、拡径部材自体にバネや
動力その他の移動機構を設けることも考えられるが、既
製杭の中空部を利用して中空部の内側からスライドさせ
る形で押し出す方法が簡便であり、コスト的にも安価と
なる。

【００２６】拡径部材を押し出す拡径用治具としては、
例えば、杭中空部に挿入することで杭中空部に突出した
拡径部材の後部に当接させて押し出すようなものが考え
られる。その場合には、拡径部材の後端部やこれと当接
する拡径用治具の先端部などにテーパーを付けておくこ
とで、拡径部材の押し出しがスムーズとなる。

【００２７】もちろん、拡径用治具もこれに限定される
ものではない。ガイド孔に納められた拡径部材を、油圧
その他の機械的な押出し機構により個別に押し出すもの
や、水圧あるいは空気圧を利用して膨らませる形式の押
出し機構などでもよい。拡径用治具としては、その機構
に応じてコンクリート製、鋼製、ゴム製、樹脂製のもの
などが考えられる。

【００２８】本願の請求項４に係る拡径可能な既製杭
は、中空の既製杭の長手方向複数箇所に杭中空部内面か
ら杭外面に貫通するガイド孔が形成されており、前記杭
中空部から杭外面に渡る前記ガイド孔に拡径部材が出入
可能に設けられている杭部材と、前記杭部材の内径より
小さい外径を有し前記杭部材の中空部に挿入されること
で該中空部内で前記拡径部材の端部に当接し、前記拡径
部材を前記中空部の内側から杭外面方向に押し出す働き
をする内挿部材とからなることを特徴とするものであ
る。

【００２９】請求項４に係る発明は、請求項１、２に係
る既製杭の拡径部材を拡径用治具を用いて押し出す場合
について、拡径用治具が内挿部材として杭断面内に残置
される場合に相当する。ガイド孔、拡径部材について
は、請求項１、２に係る発明と同様に考えることができ
る。

【００３０】また、内挿部材として杭部材の中空部内に
密着状態で嵌合するようなそれ自体杭形状のものを用い
れば、内挿部材も杭の一部として鉛直方向の支持力を伝
達させることができ、かつ杭外面方向に押し出した拡径
部材が杭部材の中空部に戻ろうとするのを防止するスト
ッパーの機能も有する。

【００３１】以上述べた本願の請求項１〜４に係る発明
において、既製杭、拡径部材、ガイド孔、拡径用治具あ
るいは内挿部材等の寸法は特に限定されない。

【００３２】中低層建物用のコンクリート既製杭に適用
する場合の寸法例を挙げると、外径２００〜３００ｍ
ｍ、肉厚４０〜８０ｍｍ、長さ４〜１０ｍ程度の円筒状
の既製杭が用いられ、必要に応じ先端を円錐状とする。
この場合においてブロック状の拡径部材を用いた場合、
拡径時の拡径部材の杭外面からの突出長は２０〜５０ｍ
ｍ程度が好ましい。２０ｍｍ以下では製作コストに対す
る拡径のメリットが少なく、また突出長はできるだけ大
きいことが望ましいが、比較的小径の杭において５０ｍ
ｍ以上とするのは製作上難しい。

【００３３】

【発明の実施の形態】図１は、本願発明の拡径可能な既
製杭の施工手順を概念的に示したものであり、地盤中へ
の杭１の建込みは、図１(a) 、(b) に示すように一般の
既製杭の建込みと同様に行い、その後、拡径部材５を杭
外面に突出させることで、拡径杭として機能させること
ができる。

【００３４】なお、図１の例はオーガーなどを利用して
掘削孔Ａを先掘りして、既製杭を後から建て込む先掘り
工法による施工において、地盤中に埋め込まれた杭１の
周囲をソイルセメント７などの硬化により固める場合で
あるが、先端が開放された既製杭を用い、中掘り工法な
どで施工する場合も本願発明を適用することができる。

【００３５】図２は、拡径可能な既製杭の一実施形態を
示したもので、拡径前の状態を図２(a1)、(b1)に示し、
拡径後の状態を(a2)、(b2)に示している。

【００３６】この例では、中空コンクリート既製杭１の
杭本体２に矩形断面のガイド孔４を杭長手方向に千鳥状
に設け、このガイド孔４から拡径部材５を杭外面側に突
出させることができるようになっている。

【００３７】杭の保管、運送、および地盤中への打設あ
るいは建込み時には、図２(a1)、(b1)に示すように拡径
部材５の後端を中空部３内に突出させ、杭外面から突出
しないようにし、打設あるいは建込み後、拡径部材５を
中空部３側から拡径用治具を用いるなどして杭外面側へ
押し出すことで、図２(a2)、(b2)に示す拡径状態とな
る。

【００３８】図３〜図５は、ガイド孔および拡径部材の
形態について、代表例を示したものである。

【００３９】図３の例は、ガイド孔４ａおよび拡径部材
の上下面にテーパーを付け、拡径部材５を杭外面側に押
し出すことで、拡径部材５ａがガイド孔４ａに楔状に嵌
合し、拡径部材５ａの先端を地盤側に突出させた形で固
定される。この図３の形態は、拡径部材が水平方向の力
で押し出される場合を想定している。

【００４０】この例では鉛直断面について楔状となって
いるが、水平断面で見て、楔状となる場合や、鉛直断
面、水平断面の双方について楔状となる場合が考えられ
る。

【００４１】図４の例は、拡径部材５ｂの後端に傾斜の
異なる２段のテーパーを付けてあり、杭の中空部３に拡
径用治具として先端を尖らせた筒状または円柱状の部材
（例えば、後述する図６における内挿部材のような形状
のもの）を挿入することで、拡径部材５ｂが杭外面側に
押し出されるようになっている。

【００４２】すなわち、図４の形態は、鉛直方向の力を
テーパー部６で受けて、拡径部材が押し出される場合を
想定している。

【００４３】図５の例は、拡径部材５ｃとして鉛直断面
がＴ字状の鋼材を用いた場合であり、中空部３側から後
端のフランジ部分を押してウェブ部分を杭外面側に押し
出して突出させるようになっている。この場合には、杭
２自体の断面欠損が少なくて済む利点がある。

【００４４】図６は、本願の請求項４に係る発明の一実
施形態について、拡径の手順を示したもので、杭本体２
を構成する第１の杭部材にガイド孔４を形成し、そのガ
イド孔４に拡径部材５を後端が中空部３内に突出するよ
うに収納しておき（図６(a)参照）、この中空部３に上
方から内挿部材８として第２の杭部材を挿入すること
で、内挿部材８の先端で拡径部材５を杭外面に押し出し
て行く（図６(b) ）。

【００４５】この例では、ガイド孔４をわずかに下向き
に傾斜させてあり、また拡径部材４の後端にテーパーを
付け、先端が先細になった内挿部材８で拡径部材４をス
ムーズに押し出すことができるようになっている。

【００４６】また、内挿部材８の外面が杭本体１の中空
部３の内面にほぼ密着する形状としてあり（図６(c) 参
照）、内挿部材８も杭の一部として鉛直荷重や水平荷重
を負担できるようになっている。

【００４７】

【発明の効果】本願発明の既製杭は、拡径部材が杭外面
から出入可能になっているため、施工時は拡径部材を引
っ込めた状態で打設あるいは埋設することで、施工をス
ムーズに行うことができる。また、埋設工法の場合には
掘削径を小さくすることができる。したがって、周辺へ
の騒音や振動も少なくなる。

【００４８】打設または埋設後に拡径することができる
ため、従来の節杭その他の突起付き既製杭の場合と同様
の支持力その他杭性能の向上が期待できる。また、特に
内挿部材を用いた場合は杭の補強効果が大きい。

【００４９】既製杭の保管や運搬に関しても、拡径部材
を引っ込めた状態で保管、運搬できるため、従来の拡径
杭のように嵩張ることがない。

【００５０】特に、戸建て住宅用の基礎杭として用いる
場合等においては、地盤の弱いところで大きな効果を発
揮するとともに、拡径機構についても比較的簡易な形態
で対処可能であり、杭自体の長さや断面を縮小できるこ
とで、経済的効果が大きい。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本願発明の拡径可能な既製杭の施工手順を概
念的に示した鉛直断面図である。

【図２】 本願発明の拡径可能な既製杭の一実施形態を
示したもので、(a1)は拡径前の水平断面図、(b1)は拡径
前の正面図、(a2)は拡径後の水平断面図、(b2)は拡径後
の正面図である。

【図３】 本願発明における拡径部材の一形態を示した
もので、(a) は拡径前の鉛直断面図、(b) は拡径後の鉛
直断面図である。

【図４】 本願発明における拡径部材の他の形態を示し
たもので、(a) は拡径前の鉛直断面図、(b) は拡径後の
鉛直断面図である。

【図５】 本願発明における拡径部材のさらに他の形態
を示したもので、(a) は拡径前の鉛直断面図、(b) は拡
径後の鉛直断面図である。

【図６】 本願の請求項４に係る発明の一実施形態につ
いて、拡径の手順を示す鉛直断面図である。

【図７】 従来技術としての先端拡径杭を示したもの
で、(a) は平面図、(b) は正面図である。

【図８】 従来技術としての節杭を示したもので、(a)
は平面図、(b) は正面図である。

【符号の説明】

１…拡径可能な既製杭、２…杭本体、３…中空部、４，
４ａ，４ｂ，４ｃ…ガイド孔、５，５ａ，５ｂ，５ｃ…
拡径部材、６…テーパー部、７…ソイルセメント、８…
内挿部材、１１…先端拡径杭、１１ａ…拡径部、１２…
節杭、１２ａ…節部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 榊原 善朗 千葉県佐倉市大作２−４−２ 太平洋セメ ント株式会社中央研究所内 Ｆターム(参考） 2D041 AA02 BA12 BA21 BA32 CA03 CB06 DB03 FA02

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 中空の既製杭の長手方向複数箇所に杭中
   空部内面から杭外面に貫通するガイド孔が形成されてお
   り、前記杭中空部から杭外面に渡る前記ガイド孔に拡径
   部材が出入可能に設けられていることを特徴とする拡径
   可能な既製杭。
2. 【請求項２】 前記既製杭が中空コンクリート杭である
   請求項１記載の拡径可能な既製杭。
3. 【請求項３】 請求項１または２記載の既製杭を、前記
   拡径部材が杭外面より突出しないように前記ガイド孔に
   保持されている状態で地盤中に建て込んだ後、前記杭中
   空部に中空部の内径より小さい外径を有する拡径用治具
   を挿入し、該拡径用治具により前記拡径部材を前記杭中
   空部の内側から杭外面方向に押し出して拡径させること
   を特徴とする拡径可能な既製杭の施工方法。
4. 【請求項４】 中空の既製杭の長手方向複数箇所に杭中
   空部内面から杭外面に貫通するガイド孔が形成されてお
   り、前記杭中空部から杭外面に渡る前記ガイド孔に拡径
   部材が出入可能に設けられている杭部材と、前記杭部材
   の内径より小さい外径を有し前記杭部材の中空部に挿入
   されることで該中空部内で前記拡径部材の端部に当接
   し、前記拡径部材を前記中空部の内側から杭外面方向に
   押し出す働きをする内挿部材とからなることを特徴とす
   る拡径可能な既製杭。