JP2005061171A - 杭基礎の杭頭構造及び杭基礎の杭頭の施工方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】杭基礎の土粒子から受ける水平方向の有効応力を大きくし、地震時の水平荷重に対する抵抗力を増大させる。
【解決手段】地盤1に埋設される杭基礎2の杭頭から放射状に突出する鉛直板20を設けた杭頭構造である。杭頭から突出する鉛直板20により、地盤1の土粒子から受ける水平方向の有効応力を大きくすることができ、地震時に杭頭に働く水平荷重に対する抵抗力を増大させることができる。また鉛直板20を放射状に設けることにより、どのような方向の水平力にも抵抗することができる。また、鉛直板20の間の土粒子を拘束するため、側方へ変位する土粒子からも水平応力を受けることができ、単に杭径を大きくする場合よりも、土粒子から受ける水平方向の有効応力を大きくすることができる。
【選択図】図1
【解決手段】地盤1に埋設される杭基礎2の杭頭から放射状に突出する鉛直板20を設けた杭頭構造である。杭頭から突出する鉛直板20により、地盤1の土粒子から受ける水平方向の有効応力を大きくすることができ、地震時に杭頭に働く水平荷重に対する抵抗力を増大させることができる。また鉛直板20を放射状に設けることにより、どのような方向の水平力にも抵抗することができる。また、鉛直板20の間の土粒子を拘束するため、側方へ変位する土粒子からも水平応力を受けることができ、単に杭径を大きくする場合よりも、土粒子から受ける水平方向の有効応力を大きくすることができる。
【選択図】図1
Description
本発明は、地盤に埋設される杭基礎の杭頭構造及び杭基礎の杭頭の施工方法に関する。
基礎の役割は、建物を地盤に固定することであり、建物の自重などの鉛直荷重や地震力によって建物が沈下したり、横に移動したり、浮き上がったりしないようにすることである。
橋上駅や人工地盤などで線路を挟んで建物の柱を設ける場合には、施工を容易にするために地中梁を省略し、1本の柱を1本の杭基礎で支持する構造が標準的となっている。この構造は地震時の水平荷重に対する抵抗力が低下するため、杭頭部分での有害な変位を生じないように杭径を大きくする等の手段がとられる。
また、周方向及び深さ方向に所定の間隔を空けて鉛直板を設けた杭基礎を打ち込み、土粒子から受ける水平方向の有効応力を増加させる構造もある(例えば特許文献1参照)。
特許2715261号公報
しかし水平荷重に対する抵抗力を高めるために、鉛直荷重を支えるのに必要な太さよりも杭径を大きくすることは、杭基礎に使用する材料が増え、不経済であった。また例えば杭径を2倍にしても、杭の水平抵抗力は2倍まで増加しないため、大きな効果を得ることは難しかった。
また、周方向及び深さ方向に所定の間隔を空けて鉛直板を設けた杭基礎を打ち込む方法では、鉛直板を取り付けた杭を地盤に打ち込まねばならず、線路の間など狭い場所での施工が困難であった。
本発明の課題は、杭基礎の土粒子から受ける水平方向の有効応力を大きくし、地震時の水平荷重に対する抵抗力を増大させることである。
上記課題を解決するため、請求項1に記載の発明は、杭基礎の杭頭構造であって、例えば図1に示すように、地盤1に埋設される杭基礎2の杭頭から放射状に突出する鉛直板20を設けたことを特徴とする。
請求項1に記載の発明によれば、杭基礎2の杭頭から突出する鉛直板20により、地盤1の土粒子から受ける水平方向の有効応力を大きくすることができ、地震時に杭頭に働く水平荷重に対する抵抗力を増大させることができる。また鉛直板20を放射状に設けることにより、どのような方向の水平力にも抵抗することができる。
また、鉛直板20の間の土粒子を拘束するため、側方へ変位する土粒子からも水平応力を受けることができ、単に杭径を大きくする場合よりも、土粒子から受ける水平方向の有効応力を大きくすることができる。
請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の杭基礎の杭頭構造であって、前記鉛直板20は杭基礎2の杭頭に埋設される口元管10の外周面に放射状に突設されていることを特徴とする。
請求項2に記載の発明によれば、杭基礎2の杭頭に埋設される口元管10の外周面に鉛直板20を放射状に突設することにより、地盤1の土粒子から受ける水平方向の有効応力を大きくすることができ、地震時に杭頭に働く水平荷重に対する抵抗力を増大させることができる。
請求項3に記載の発明は、請求項2に記載の杭基礎の杭頭構造であって、前記口元管10には前記鉛直板20を貫通させるスリット11が設けられていることを特徴とする。
請求項3に記載の発明によれば、スリット11を設けた口元管10を地盤1に埋設し、口元管10の内部からスリット11を貫通させて鉛直板20を地盤1内に突出させることで、杭基礎2及び口元管10を埋設するのに必要な最小限の面積で鉛直板20を埋設することができる。
請求項4に記載の発明は、請求項2に記載の杭基礎の杭頭構造であって、前記口元管10の外周面には前記鉛直板20の一端と係合する継手12が周方向に等間隔に設けられていることを特徴とする。
請求項4に記載の発明によれば、口元管10の外周面には周方向に等間隔に鉛直板20の一端と係合する継手12が設けられているので、口元管10と鉛直板20とを別々に地盤1に埋設することができる。
請求項5に記載の発明は、杭基礎の杭頭の施工方法であって、周方向に等間隔にスリット11が設けられた口元管10を地盤1に埋設された杭基礎2の杭頭に埋設し、次いで口元管10内に鉛直板20を挿入し前記スリット11から鉛直板20を地盤1内に突出させ、その後口元管10内に充填材3を打設することを特徴とする。
請求項5に記載の発明によれば、スリット11を設けた口元管10を地盤1に埋設し、口元管10の内部からスリット11を貫通させて鉛直板20を地盤1内に突出させ、その後口元管10内に充填材3を打設することにより、鉛直板20を口元管10に固定することができる。
請求項6に記載の発明は、杭基礎の杭頭の施工方法であって、鉛直板20と係合する継手12が設けられた口元管10を地盤1に埋設された杭基礎2の杭頭に埋設し、次いで地盤面から鉛直板20を圧入して前記継手12と係合させることを特徴とする。
請求項6に記載の発明によれば、鉛直板20の一端と係合する継手12が設けられた口元管10を埋設した後に、鉛直板20を地盤面から圧入して継手12に係合させることで、鉛直板20を設けることができる。
本発明によれば、杭基礎の杭頭から突出する鉛直板により、地盤の土粒子から受ける水平方向の有効応力を大きくすることができ、地震時の水平荷重に対する抵抗力を増大させることができる。したがって、杭径を減ずることができ、杭基礎に使用する材料を節約するとともに、狭いスペースでも充分な強度を有する杭頭構造が得られる。
以下、本発明の実施の形態例について詳細に示す。第1の実施の形態の杭頭構造は、図1、図2に示すように、杭基礎2と、口元管10と、鉛直板20とからなる。この杭頭構造の上に柱4などからなる建造物を建造する。
杭基礎2は地盤1に鉛直に埋設される。杭基礎2は、既成の杭を打ち込んで設けてもよいし、あるいは地盤1を削孔してその削孔内にコンクリート等の充填材を打設して設けてもよい。
杭基礎2の杭頭には、口元管10が埋設されている。口元管10は地盤1の表面付近の土壌が崩落することを防ぐとともに、杭基礎2と柱4とを連結する役割を果たす。口元管10内には、柱4が挿入された状態で、コンクリート等の充填材3が打設される。柱4は口元管10内に打設された充填材3により杭基礎2に固定される。
口元管10には、図2に示すように、スリット11が周方向に等間隔に設けられている。スリット11には、鉛直板20が貫通している。
鉛直板20は、基部21と、突出部22とからなり、その水平断面はT字形となっている。基部21は口元管10の内側に位置している。基部21は板状であり、その一方の面の中央で突出部22と接合している。基部21の幅は、図3に示すように、スリット11よりも広い。基部21は口元管10内に打設される充填材3により杭基礎2に固定される。
突出部22はスリット11を貫通して口元管10の外側の地盤1へ突出している。杭頭構造は、突出部22により水平方向投影面積を増大し、杭頭部分で地盤1から受ける水平方向の有効応力を増大させることができる。
鉛直板20の長さは口元管10の内径よりも小さく、口元管10の上部開口から内部に入れることができる。鉛直板20は、例えば鋼板等で形成してもよいし、あるいはプレキャストコンクリート板で形成してもよい。
ここで、本実施の形態の杭頭の施工方法について説明する。まず地盤1に杭基礎2を埋設するとともに、図3に示すように、杭基礎2の杭頭に口元管10を埋設する。
次に、口元管10に鉛直板20の突出部22を挿入し、油圧ジャッキ等を用いてスリット11から地盤1内に突出させる。全てのスリット11から突出部22を突出させたら、口元管10内に柱4を挿入するとともに、充填材3を打設する。以上のようにして杭基礎2に柱4を固定したら、柱4を用いて建物等の構造物を建築する。
本実施の形態の杭頭構造によれば、杭基礎2の杭頭に設けた鉛直板20により、土粒子から受ける水平方向の有効応力を大きくすることができ、地震時の水平荷重に対する抵抗力を増大させることができる。
また、杭基礎2を単に太くしただけでは、杭頭が水平方向に変位した場合に、円筒形の杭基礎2の外周面に押された土粒子が側方へ変位し、土粒子から受ける水平方向の応力が小さくなる恐れがあるが、本発明の杭頭構造では、図4に示すように、鉛直板20の間の土粒子を拘束するため、側方へ変位する土粒子からも水平応力を受けることができ、単に杭径を大きくする場合よりも、土粒子から受ける水平方向の有効応力を大きくすることができる。
また、スリット11を設けた口元管10を地盤1に埋設し、口元管10の内部から鉛直板20を地盤1内に突出させるので、地上の作業スペースは杭基礎2及び口元管10を打ち込むのに必要な最小限の面積で済ませることができる。このような方法を用いれば、たとえば線路の間のように狭い箇所でも施工することができる。
次に、本発明の第2の実施の形態について説明する。図5、図6に示すように、本実施の形態では、口元管10にはスリット11がなく、その代わりに、外周面に鉛直板20の基部21と係合する継手12が周方向に等間隔に設けられている。また、鉛直板20は基部21を継手12と係合させて埋設されている。
ここで、本実施の形態の杭頭の施工方法について説明する。まず第1の実施の形態と同様にして、口元管10を杭基礎2の杭頭に埋設する。次いで、図5に示すように、基部21が継手12と係合するようにしなから鉛直板20を地盤面から圧入する。以上のようにして杭頭構造を施工する。
本実施の形態では、鉛直板20を地盤面から圧入するため、第1の実施の形態の施工方法よりも地上の作業スペースを必要とするが、鉛直板20の圧入と平行して口元管10内部での柱の固定やコンクリートの打設等を行うことができるという利点がある。
なお、以上の実施の形態においては、円柱状の杭基礎2及び口元管10を用いたが、その形状は多角柱状等、任意である。また鉛直板20や継手12の形状等についても適宜変更可能であることはもちろんである。
1 地盤
2 杭基礎
3 充填材
4 柱
10 口元管
10 後口元管
11 スリット
12 継手
20 鉛直板
2 杭基礎
3 充填材
4 柱
10 口元管
10 後口元管
11 スリット
12 継手
20 鉛直板
Claims (6)
- 地盤に埋設される杭基礎の杭頭から放射状に突出する鉛直板を設けたことを特徴とする杭基礎の杭頭構造。
- 前記鉛直板は杭基礎の杭頭に埋設される口元管の外周面に放射状に突設されていることを特徴とする請求項1に記載の杭基礎の杭頭構造。
- 前記口元管には前記鉛直板を貫通させるスリットが設けられていることを特徴とする請求項2に記載の杭基礎の杭頭構造。
- 前記口元管の外周面には前記鉛直板の一端と係合する継手が設けられていることを特徴とする請求項2に記載の杭基礎の杭頭構造。
- 周方向に等間隔にスリットが設けられた口元管を地盤に埋設された杭基礎の杭頭に埋設し、次いで口元管内に鉛直板を挿入し前記スリットから鉛直板を地盤内に突出させ、その後口元管内に充填材を打設することを特徴とする杭基礎の杭頭の施工方法。
- 鉛直板と係合する継手が設けられた口元管を地盤に埋設された杭基礎の杭頭に埋設し、次いで地盤面から鉛直板を圧入して前記継手と係合させることを特徴とする杭基礎の杭頭の施工方法。
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JP2003296273A JP2005061171A (ja) | 2003-08-20 | 2003-08-20 | 杭基礎の杭頭構造及び杭基礎の杭頭の施工方法 |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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CN115162336A (zh) * | 2022-07-04 | 2022-10-11 | 龚锋猛 | 一种隧道施工用桩基防偏结构 |
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-
2003
- 2003-08-20 JP JP2003296273A patent/JP2005061171A/ja active Pending
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