JP2005097843A - 既存構造物の被圧水下の基礎補強方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 既存構造物が地下階を有し、その基礎スラブが被圧水下に位置する条件下で、基礎スラブを貫通する鋼管杭を圧入し、地下水の噴出を防止したによる鋼管杭の施工法を提供する。
【解決手段】 基礎スラブの杭増設部位の表層部を削り取って所定深さの凹部を形成し、凹部の底面から下向きに鋼管杭と同径で先端にリングビットを備えたケーシングパイプにより基礎スラブを残り厚部分が水圧に耐える深さまで削孔し、ケーシングパイプを内部に止水板を設置した鋼管杭ユニットと交換し、凹部の底面上に設置した止水材付の圧入ガイドの中へ鋼管杭ユニットを通し、鋼管杭ユニットの圧入により基礎スラブの残り厚部分を打ち抜き、圧入と溶接による継ぎ足しとを繰り返して所定の支持力が得られる深さまで鋼管杭の圧入を行った後、基礎スラブの凹部内に配筋等を行ってコンクリート等の充填材を打設し、鋼管杭と基礎スラブの間の止水処理と一体化処理を行う。
【選択図】 図１

Description

この発明は、既存構造物の改修、増築などによる荷重増加や液状化対策として、新たに鋼管杭を増設して基礎を補強する技術の分野、とりわけ図１に例示したように既存構造物１が地下階を有し、その基礎スラブ２が地下水の水位Ｗより以下（被圧水下）に位置する条件下で、その基礎スラブ２を貫通する鋼管杭３を圧入して増設する基礎補強方法であって、地下水の噴出を防止した圧入方式による鋼管杭の圧入施工法の技術分野に属する。

従来、既存構造物の改修、増築による荷重増加や液状化対策として、新たに鋼管杭を打設する技術は、既に実施もされており、例えば下記の特許文献１或いは２にも関連技術が開示されている。
特許文献１に開示された鋼製部材の溶接・圧入装置および溶接・圧入工法は、既存構造物の地下階の如く空間的制限、特に高さ制限がある場所での実施に好適な技術で、本願発明の実施にも利用可能な技術である。要するに、鋼製部材を掴み又は解放するクランプ手段を備え、単位長さで継ぎ足す鋼製部材の接合位置の上下を掴む一対のクランプ機構、および前記上下一対のクランプ機構を相互に接近させ又は離間させるアプセット用アクチュエータ、並びに鋼製部材の接合位置を溶接する溶接用電極を備えて成り、高さ制限がある場所でも鋼製部材の圧入工程と溶接工程を段取り替え無しで速やかに合理的に連続施工できる技術である。

特許文献２に開示された外巻き鋼管の圧入による既存杭の補強方法は、杭で支持された構造物の既存杭を使用状態のまま補強する方法であって、基礎スラブの下の地盤を掘削して既存杭の杭頭部を露出させる作業スペースを形成し、この作業スペースにおいて、杭頭部の外周に半割形状の外巻き鋼管ユニットを組み立てて巻き付ける。この外巻き鋼管ユニットは圧入装置により既存杭に沿って地中に圧入する。以下、同様な工程を繰り返して既存杭の補強対象範囲を外巻き鋼管で巻き、既存杭と外巻き鋼管の間隙に充填材を充填して固め耐震補強を行う技術である。

特開２００２−３８４７８号公報 特開平１０−１３１１７６号公報

上記した特許文献１及び２に開示された技術は、それぞれ有用な内容ではある。しかしながら、本発明が目的とするのは、図１に例示したように、既存構造物１が地下階を有しており、その基礎スラブ２が地下水の水位Ｗより以下（被圧水下）に位置する条件下で、その基礎スラブ２を貫通する鋼管杭３を圧入して増設する基礎補強方法であって、地下水の噴出を防止した圧入方式による鋼管杭の圧入施行法を開発することである。しかし、特許文献１及び２に開示された技術はこうした目的を達成する内容にはなっていない。その他にも、鋼管杭の圧入時における止水性を確保した施工法、或いは水の噴出を防止した圧入方式による鋼管杭の施工法は、現状のところ見当たらない。

本発明の目的は、既存構造物が地下階を有し、その基礎スラブが地下水の水位以下（被圧水下）に位置する条件下で、その基礎スラブを貫通する鋼管杭を圧入して増設する基礎補強方法であって、地下水の噴出を防止した圧入方式による鋼管杭の施工法を提供することである。

上述した従来技術の課題を解決するための手段として、請求項１に記載した発明に係る既存構造物の被圧水下の基礎補強方法は、
既存構造物１の被圧水下の基礎スラブ２を貫通する鋼管杭３を圧入して増設する基礎補強方法であって、
基礎スラブ２の杭増設部位の表層部を削り取って所定深さの凹部５を形成する段階と、
前記凹部５の底面から下向きに鋼管杭３と同径で先端にリングビット７を備えたケーシングパイプ６により基礎スラブ２を残り厚部分が水圧に耐える深さまで削孔する段階と、
前記ケーシングパイプ６を引き抜いて、内部に止水板９を設置した鋼管杭ユニット３ａと交換し、前記凹部５の底面上に止水材付の圧入ガイド１０を設置し、前記圧入ガイド１０の中へ前記鋼管杭ユニット３ａを通し、この鋼管杭ユニット３ａの圧入により、基礎スラブ２の前記残り厚部分を打ち抜く段階と、
以下、鋼管杭ユニット３ａの圧入と、溶接による継ぎ足しとを繰り返して所定の支持力が得られる深さまで鋼管杭３の圧入を行う段階と、
鋼管杭３の圧入打ち止めを確認した後に、基礎スラブ２の前記凹部５内に配筋を行うなどしてコンクリート等の充填材１５を打設し、鋼管杭３と基礎スラブ２の間の止水処理と一体化処理を行う段階とよりなることをそれぞれ特徴とする。

請求項１に記載した発明に係る既存構造物の被圧水下の基礎補強方法によれば、地下階を有する既存構造物１の被圧水下の基礎スラブ２を貫通する鋼管杭３を圧入して増設することが可能であるから、同既存構造物１の改修、増築などによる自重荷重の増加や増床面積に対する基礎の補強対策として、或いは液状化に対する耐震補強対策として広く応用実施でき、もって既存構造物１の用途や機能の拡大、充実に大いに寄与する。

先ず、既存構造物１の被圧水下の基礎スラブ２の杭増設部位の表層部を削り取って所定深さの凹部５を形成する。次に、前記凹部５の底面から下向きに、鋼管杭３と同径で先端にリングビット７を備えたケーシングパイプ６により、基礎スラブ２を残り厚部分が水圧に耐える深さまで削孔する。しかる後に、前記ケーシングパイプ６を引き抜き、代わりに内部に止水板９を設置した鋼管杭ユニット３ａを用意する。前記凹部５の底面上に止水材付の圧入ガイド１０を設置し、この圧入ガイド１０の中へ前記鋼管杭ユニット３ａを通す。この鋼管杭ユニット３ａの圧入により、基礎スラブ２の前記残り厚部分を打ち抜く。以下、鋼管杭ユニット３ａの圧入と、溶接による継ぎ足しとを繰り返して所定の支持力が得られる深さまで鋼管杭３の圧入を行う。こうして鋼管杭３の圧入打ち止めを確認した後に、基礎スラブ２の前記凹部５内に配筋を行うなどしてコンクリート等の充填材１５を打設して、鋼管杭３と基礎スラブ２の間の止水処理と一体化処理を行う。

図２は、図１に例示したように地下階を有する既存構造物１において、地下水の水位より下方の被圧水下に位置する基礎スラブ２を貫通する鋼管杭３を圧入して増設する基礎補強方法の実施にあたり、先ず基礎スラブ２の杭増設部位の表層部を削り取って（又は、はつりとって）所定深さの凹部５を形成した段階を示す。因みに、この凹部５の広さと平面形状及び深さに関しては、図４に示すように止水材付の圧入ガイド１０を設置したり、あるいは、図７に示すようにコンクリート等の充填材１５を打設して前記の圧入ガイド１０を埋め殺し、且つ鋼管杭３と基礎スラブ２の間の止水処理と一体化処理を行い、好ましくは基礎スラブ２の上面に平坦面を復元するのに好適な寸法仕様とする。

図３は、上記のように形成した凹部５の底面から下向きに、鋼管杭３と同径（ちなみに鋼管杭３の外径は４５０mm程度）で先端にリングビット７を備えたケーシングパイプ６により、基礎スラブ２を、残りの厚さ部分が水圧に耐える限界の深さまで、例えば残り数mmないし１０数mm程度まで削孔した段階を示す。したがって、この段階で、掘削部から地下水が噴出することは決してない。ケーシングパイプ６により基礎スラブ２を掘削する具体的手段としては、図示することは省略したが、ケーシングパイプ６を回転しつつ下向きに掘進させる公知の回転式掘削装置を使用して行う。

図４は、上記のようにケーシングパイプ６で基礎スラブ２を残りの厚さ部分が水圧に耐える限界の深さまで掘削した後に、前記ケーシングパイプ６を引き抜き、代わりに中空部内の上端部近傍に止水板９を設置した鋼管杭ユニット３ａと交換し、その一方で、前記凹部５の底面上に止水材付の圧入ガイド１０を設置し、前記圧入ガイド１０の中へ前記鋼管杭ユニット３ａを通し、この鋼管杭ユニット３ａの圧入により、基礎スラブ２の前記のように残された厚さ部分を打ち抜いた段階を示す。鋼管杭ユニット３ａの圧入には、例えば上記特許文献１に開示されたような圧入装置を使用する。鋼管杭ユニット３ａは、当然のことながら、地下階構造における上階スラブの高さ制限に適合する単位長さに用意して圧入装置へセットし圧入作業を行う。鋼管杭ユニット３ａは、その内部の上端部近傍に止水板９を設置した構造であるから、基礎スラブ２を打ち抜いた段階で地下水が鋼管杭ユニット３ａを通じて噴出する事故も生じない。

図５は、上記した止水材付き圧入ガイド１０の詳細な設置構造を拡大して示す。これは中央部に鋼管杭３の外径よりも少し大きい口径の貫通孔を有する底板１０ａと、底板１０ａの上に前記貫通孔と同心の配置で固定されたガイド筒１０ｂとから成る。底板１０ａは凹部５の底面との間にリング状の止水材１３を敷き込んだ上で、凹部５の底面に予めホールインアンカー等の手段で設置したアンカーボルト１２と緊結して強固に固定されている。前記ガイド筒１０ｂの内周面には、鋼管杭３（又は鋼管杭ユニット３ａ）の圧入動作を案内するベアリング材１４、およびその下方部位には鋼管杭３との隙間を水封処理する止水材１３’がそれぞれ設置されている。したがって、鋼管杭ユニット３ａが、上記したように基礎スラブ２を打ち抜いた段階で地下水が噴出する事故の虞はないのである。もっとも、止水材付き圧入ガイド１０の構成は前記の限りではなく、同様の作用効果を奏するものであれば、適宜に選択して採用し実施できる。

図６は、以下同様にして、鋼管杭ユニット３ａの圧入と、鋼管杭ユニット３ａ相互の継ぎ目８を溶接により接合して継ぎ足す作業を繰り返して、所定の支持力が得られる深さまで鋼管杭３の圧入を進める途中の段階を示している。

図７は、上記のようにして鋼管杭３を所定の支持力が得られる深さまで圧入したことが計測手段により確認され、もって鋼管杭３の圧入打ち止めが確認された後に、基礎スラブ２の前記凹部５内に配筋を行うなどしてコンクリートやモルタルその他の固結充填材１５を打設して、上記の止水材付き圧入ガイド１０をそのまま埋め殺すと共に、鋼管杭３と基礎スラブ２の間の止水処理、および一体化処理を行った最終段階を示している。
したがって、基礎スラブ２から鋼管杭３へと鉛直荷重の伝達が行われる。図示例の場合、鋼管杭３は、その杭頭部が凹部５へ打設した充填材１５の中へ埋め殺しとなる高さに切除され、充填材１５の上面は基礎スラブ２の上面とほぼ面一の平坦面に形成されている。
もっとも、最終段階の形態は図７の限りではなく、例えば鋼管杭３の杭頭を基礎スラブ２の上面よりも高く突き出させて、上階構造との取り合いにより鉛直荷重を鋼管杭３へ効果的に伝達する機構その他を構築することも、機能的必要性に応じて適宜に実施される。

地下階を有する既存構造物の被圧水下の基礎スラブを貫通する鋼管杭を圧入して増設する実施形態を例示した断面図である。 基礎スラブへ凹部を形成した状態を示す断面図である。 凹部の底面をケーシングパイプで削孔する段階を示した断面図である。 凹部の底面へ止水材付き圧入ガイドを設置し鋼管杭ユニットによる削孔を進める段階を示した断面図である。 止水材付き圧入ガイドを拡大して示す断面図である。 鋼管杭ユニットを継ぎ足して圧入を進める段階を示した断面図である。 鋼管杭の圧入を完了し杭頭部の処理も行った段階を示す断面図である。

符号の説明

１ 既存構造物
２ 基礎スラブ
３ 鋼管杭
５ 凹部
６ ケーシングパイプ
７ リングビット
３ａ 鋼管杭ユニット
９ 止水板
１０ 圧入ガイド
１３、１３’止水材
１５ 充填材

Claims (1)

1. 既存構造物の被圧水下の基礎スラブを貫通する鋼管杭を圧入して増設する基礎補強方法であって、
   基礎スラブの杭増設部位の表層部を削り取って所定深さの凹部を形成する段階と、
   前記凹部の底面から下向きに鋼管杭と同径で先端にリングビットを備えたケーシングパイプにより基礎スラブを残り厚部分が水圧に耐える深さまで削孔する段階と、
   前記ケーシングパイプを引き抜いて、内部に止水板を設置した鋼管杭ユニットと交換し、前記凹部の底面上に止水材付の圧入ガイドを設置し、前記圧入ガイドの中へ前記鋼管杭ユニットを通し、この鋼管杭ユニットの圧入により、基礎スラブの前記残り厚部分を打ち抜く段階と、
   以下、鋼管杭ユニットの圧入と、溶接による継ぎ足しとを繰り返して所定の支持力が得られる深さまで鋼管杭の圧入を行う段階と、
   鋼管杭の圧入打ち止めを確認した後に、基礎スラブの前記凹部内に配筋を行うなどしてコンクリート等の充填材を打設し、鋼管杭と基礎スラブ間の止水処理と一体化処理を行う段階とよりなることをそれぞれ特徴とする、既存構造物の被圧水下の基礎補強方法。
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   

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