JP2006063711A - 鋼管杭圧入による既存構造物の基礎補強工法 - Google Patents

Abstract

【課題】既存構造物の内部から新たに鋼管杭を地盤中へ圧入することによる既存構造物の基礎補強工法を提供する。
【解決手段】既存構造物の基礎スラブ上に、アンカー鉄筋等の繋ぎ材を介して基礎梁と構造的に一体化した鉄筋コンクリート造の新設フーチングを構築し新設フーチングに鋼管杭の圧入用孔を形成しアンカー材により新設フーチングに支持されてほぼ垂直に立ち上がる複数本のＰＣ鋼材を設置し圧入用孔の直下の基礎スラブを掘削して開口を設け、圧入用孔及び開口を通じて鋼管杭を挿入して地盤上に立てる。ＰＣ鋼材の上部に反力盤を取り付け同反力盤の下側に鋼管杭圧入用のジャッキを設置し鋼管杭をジャッキにより地盤中へ圧入する。鋼管杭の杭頭部外周にスタッド等の応力伝達要素を取り付け、補強鉄筋を配筋し鋼管杭の杭頭部と新設フーチングとの間にコンクリート等の固結材を充填する。
【選択図】 図１

Description

この発明は、既存構造物の改修に際しての荷重増加対策、或いは地盤の液状化対策として実施する基礎補強工法、特に既存構造物の内部から新たに鋼管杭を地盤中へ圧入することによる既存構造物の基礎補強工法の技術分野に属する。

既存構造物の改修に際し、規模の拡大に伴う荷重の増加対策、或いは地盤の液状化対策として、特に既存構造物の内部から新たに鋼管杭を地盤中へ圧入することによる基礎補強工法が、実施化に向けて種々研究・開発されている。
例えば下記の特許文献１には、既設の基礎梁のベース部を挟むアンカー部材を設置し、このアンカー部材に下端を固定して垂直に立ち上がらせた倒立Ｕ字形状の支持枠の中間部に反力桁を取り付け、この反力桁にジャッキを設置し、地盤上に立てた杭体を前記ジャッキにより圧入する装置及び基礎補強工法が開示されている。但し、この工法は、基礎梁の横断面が倒立Ｔ字形状をなし、ベース部を有することを前提としており、前記条件を満たさないと実施は不可能である。また、ベース部を挟むアンカー部材を設置するためには、ベース部を掘り出す必要がある。その際に、もし仮に基礎スラブが存在すれば（通例は存在する）、これを作業上必要とされる範囲までを解体しなければならない。

また、下記の特許文献２には、地盤沈下等により既存構造物の基礎が不等沈下した場合に、基礎梁の側面部に反力治具を取り付け、この反力治具に支持されたジャッキで地盤中に杭を圧入して構造物基礎の水平度を修正する工法が開示されている。
更に特許文献３には、高さ制限のある既存構造物等の内部から地盤中へ鋼管杭を圧入する場合に、作業に適切な単位長さの鋼製杭部材を順次継ぎ足して地盤中へ圧入する装置及び工法が開示されている。

特開平９−７８５８０号公報 特許第３０２９７９７号公報 特開２００２−３８４７８号公報

上記した特許文献１〜３に開示された基礎補強装置及び工法はそれぞれ固有の特徴を有するが、特有のアンカー部材や反力治具或いは溶接圧入装置を使用することが前提条件であるから、必然、それらを使用可能な条件が整えられることが必須不可欠であり、普遍的に実施可能な技術と云うには問題がある。

本発明の目的は、従来技術の上述した問題点を解決すること、具体的には既存構造物に基礎梁が存在し、又は残存しておれば、普遍的に確実に容易に実施することが可能であり、鋼管杭を地盤中へ圧入して基礎及び地盤の補強を行うことが出来、ひいては既存構造物の改修に際しての荷重増加対策や地盤の液状化対策としての実効をあらしめる基礎補強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鋼管杭圧入による既存構造物の基礎補強工法は、
既存構造物の基礎スラブ１上に、アンカー鉄筋２等の繋ぎ材を介して基礎梁３と構造的に一体化した鉄筋コンクリート造の新設フーチング４を構築すると共に、同新設フーチング４に鋼管杭５の圧入用孔６を形成し、且つアンカー材７により新設フーチング４に支持されてほぼ垂直に立ち上がる複数本のＰＣ鋼材８を設置する段階と、
前記新設フーチング４のコンクリートが所定の強度を発現した後に、前記圧入用孔６の直下の基礎スラブ１を掘削して開口１１を設け、前記圧入用孔６及び開口１１を通じて鋼管杭５を挿入して地盤上に立てる。また、前記ＰＣ鋼材８の上部に反力盤１２を取り付け、同反力盤１２の下側に鋼管杭圧入用のジャッキ１３を設置し、前記鋼管杭５を前記ジャッキ１３により地盤中へ圧入する段階と、
鋼管杭５を地盤中へ所定の深度まで圧入した打ち止め確認後に、同鋼管杭５の杭頭部外周にスタッド１５等の応力伝達要素を取り付け、補強鉄筋１６を配筋し、鋼管杭５の杭頭部と新設フーチング４との間にコンクリート１７等の固結材を充填して鋼管杭５と新設フーチング４を構造的に一体化する段階と、から成ることを特徴とする。

請求項２に記載した発明は、請求項１に記載した鋼管杭圧入による既存構造物の基礎補強工法において、
新設フーチング４と接する基礎梁３の表面に応力伝達性能を高める凹凸形状を形成する表面処理を行い、また、基礎スラブ１にスタッド９等の応力伝達要素を取り付けて、基礎梁３及び基礎スラブ１と構造的に一体化した新設フーチング４を構築することを特徴とする。

請求項３に記載した発明は、請求項１に記載した鋼管杭圧入による既存構造物の基礎補強工法において、
新設フーチング４に形成する鋼管杭５の圧入用孔６の孔壁部に、鋼管杭５との間に充填するコンクリート１７等の固結材との構造的な一体化性能を高める凹凸形状１８を設けることを特徴とする。

本発明に係る鋼管杭圧入による既存構造物の基礎補強工法は、既存構造物の基礎梁３が存在し、反力要素として利用できるかぎり、この基礎梁３と構造的に一体化した新設フーチング４を構築し、更に反力体としてのＰＣ鋼材８を設置することにより、既存構造物の内側からでも可及的速やかに効率よく鋼管杭５を地盤中へ圧入して基礎及び地盤の補強を行うことが出来る。その結果、既存構造物の改修に際して、規模の拡大等に伴う荷重増加の対策、或いは地盤の液状化対策に実効をあらしめる。
かくして鋼管杭５による基礎の補強が達成される結果、既存構造物の床面積を拡大する造床が可能となる。

既存構造物の基礎スラブ１上に、アンカー鉄筋２等の繋ぎ材（剪断力伝達要素）を介して基礎梁３と構造的に一体化した鉄筋コンクリート造の新設フーチング４を構築する。同新設フーチング４には鋼管杭５の圧入用孔６を形成し、且つアンカー材（アンカープレート７）により新設フーチング４に支持されてほぼ垂直に立ち上がる複数本のＰＣ鋼材８を設置する。
前記新設フーチング４のコンクリートが所定の強度を発現した後に、前記圧入用孔６の直下の基礎スラブ１を掘削して開口１１を設け、前記圧入用孔６及び開口１１を通じて鋼管杭５を挿入して地盤上に立てる。また、前記ＰＣ鋼材８の上部に反力盤１２を取り付け、同反力盤１２の下側に鋼管圧入用のジャッキ１３を設置し、前記鋼管杭５をジャッキ１３により地盤中へ圧入する。
鋼管杭５を地盤中へ所定の深度まで圧入した打ち止め確認後に、同鋼管杭５の杭頭部外周にスタッド１５等の応力伝達要素を取り付け、補強鉄筋１６を配筋し、鋼管杭５の杭頭部と新設フーチング４との間にコンクリート１７等の固結材を充填して鋼管杭５と新設フーチング４を構造的に一体化する。

本発明の実施例を示す図１と図２の場合は、既存構造物の基礎スラブ１上に、剪断力を伝達する繋ぎ材である複数本のアンカー鉄筋２…を介して基礎梁３と構造的に一体化した鉄筋コンクリート造の新設フーチング４を構築すると共に、同新設フーチング４には鋼管杭５の圧入用孔６を形成し、且つアンカー材として採用した複数のアンカープレート７を新設フーチング４中に埋設して支持されほぼ垂直に立ち上がる複数本のＰＣ鋼材８、８を設置している。アンカー鉄筋２は、基礎梁３に穴を掘り、一端部を基礎梁３の中へ十分深く埋め込むと共に、新設フーチング４との構造的な一体化に必要な本数を設置する。前記圧入用孔６の口径は、鋼管杭５の外径よりも、鋼管杭圧入作業が容易な程度に十分大きく形成する。

図１と図２の場合、新設フーチング４は、平面的に見て柱１０を基点に直角２方向に配置された２本の基礎梁３、３に囲まれた内隅部に構造的に一体化した構成で構築しているが、この限りではない。単一の基礎梁３の一側面に隣接する配置で構築して同様に実施することもできる。新設フーチング４の規模（床面積および高さ）は、鋼管杭５の圧入に必要な反力の大きさに応じて決定される。図１中の符号１０ａは柱１０のフーチング基礎を示す。

明瞭に図示することは省略したが、新設フーチング４と接する基礎梁３の表面には、相互間の剪断応力伝達性能を高める凹凸形状を形成し、又は目荒らし等する表面処理を行うことが好ましい。また、図２のように基礎スラブ１に応力伝達要素としてスタッド９を取り付けて、基礎スラブ１と構造的に一体化した新設フーチング４を構築することも好ましい（請求項２記載の発明）。
新設フーチング４に形成する鋼管杭圧入用孔６の孔壁部には、後述するように鋼管杭５との間に充填するコンクリート１７等の固結材との構造的な一体化性能（剪断力の伝達性能）を高める凹凸形状１８を設けることが好ましい（請求項３記載の発明）。

次に、上記のようにして構築した新設フーチング４のコンクリートが所定の強度を発現した後に、上記圧入用孔６の直下の基礎スラブ１をほぼ同形、同大に掘削して開口１１を設ける。そして、前記圧入用孔６及び開口１１を通じて鋼管杭５を垂直に挿入して地盤上に立てる。一方、前記ＰＣ鋼材８、８の上部に反力盤１２を反力の伝達が可能な構造に取り付け、同反力盤１２の下側に鋼管杭圧入用として例えば静的な油圧駆動式等のジャッキ１３を設置し、鋼管杭５を同ジャッキ１３により地盤中へ圧入する。

勿論、高さ制限のある既存構造物の中における鋼管杭５の圧入作業であることを前提にすると、地盤上に立てる鋼管杭５の高さに限度がある。よって、図３に示すように、鋼管杭５は既存構造物の中への搬入および前記ジャッキ１３の直下への建て込みが容易な長さに製作した単位鋼管を用意し、それを溶接継手１４により順次継ぎ足して、鋼管杭５を予定の深度まで圧入する。

上記のようにして鋼管杭５を地盤中へ所定の深度まで圧入した打ち止め確認後（又はその直前）に、同鋼管杭５の杭頭部外周に応力伝達要素として例えばスタッド１５を取り付け、更に補強鉄筋１６を配筋し、鋼管杭５の杭頭部と新設フーチング４との隙間（鋼管杭圧入用孔６）にコンクリート１７等の固結材を充填し、鋼管杭５の杭頭部と新設フーチング４とを構造的に一体化処理する（図４参照）。このとき、上記したように鋼管杭圧入用孔６の孔壁部に凹凸形状１８を設けておくと、充填したコンクリート等の固結材１７による構造的な一体化の性能（剪断力の伝達性能）を高めることに大いに効果的である。
かくして既存構造物の基礎は鋼管杭５による支持に更新されるので、荷重支持力は大きく増強される。また、地盤に液状化現象の懸念があっても、鋼管杭５に支持される杭基礎となるので不等沈下等の心配もなくなる。

以上に本発明を実施例に基づいて説明したが、勿論、図示した実施例の限りではない。本発明の要旨及び技術的思想を逸脱しないかぎり、当業者の変形、応用にしたがい種々な実施例が成立することを、敢えてここに言及する次第である。

鋼管杭の圧入作業の状況を示す平面図である。 図１の垂直断面図である。 鋼管杭の圧入・打ち継ぎ要領の説明図である。 杭頭部を新設フーチングと一体化した構造を示す断面図である。

符号の説明

１ 基礎スラブ
２ アンカー鉄筋（繋ぎ材）
３ 基礎梁
４ 新設フーチング
５ 鋼管杭
６ 圧入用孔
７ アンカー材（アンカープレート）
８ ＰＣ鋼材
１１ 開口
１２ 反力盤
１３ ジャッキ
１５ スタッド（応力伝達要素）
１６ 補強鉄筋
１７ 固結材（コンクリート）
９ スタッド（応力伝達要素）
１８ 凹凸形状

Claims (3)

1. 既存構造物の基礎スラブ上に、アンカー鉄筋等の繋ぎ材を介して基礎梁と構造的に一体化した鉄筋コンクリート造の新設フーチングを構築すると共に、同新設フーチングに鋼管杭の圧入用孔を形成し、且つアンカー材により新設フーチングに支持されてほぼ垂直に立ち上がる複数本のＰＣ鋼材を設置する段階と、
   前記新設フーチングのコンクリートが所定の強度を発現した後に、前記圧入用孔の直下の基礎スラブを掘削して開口を設け、前記圧入用孔及び開口を通じて鋼管杭を挿入して地盤上に立て、また、前記ＰＣ鋼材の上部に反力盤を取り付け、同反力盤の下側に鋼管杭圧入用のジャッキを設置し、前記鋼管杭をジャッキにより地盤中へ圧入する段階と、
   鋼管杭を地盤中へ所定の深度まで圧入した打ち止め確認後に、同鋼管杭の杭頭部外周にスタッド等の応力伝達要素を取り付け、補強鉄筋を配筋し、鋼管杭の杭頭部と新設フーチングとの間にコンクリート等の固結材を充填して鋼管杭と新設フーチングを構造的に一体化する段階と、
   から成ることを特徴とする、鋼管杭圧入による既存構造物の基礎補強工法。
2. 新設フーチングと接する基礎梁の表面に応力伝達性能を高める凹凸形状を形成する表面処理を行い、また、基礎スラブにスタッド等の応力伝達要素を取り付けて、基礎梁及び基礎スラブと構造的に一体化した新設フーチングを構築することを特徴とする、請求項１に記載した鋼管杭圧入による既存構造物の基礎補強工法。
3. 新設フーチングに形成する鋼管杭の圧入用孔の孔壁部に、鋼管杭との間に充填するコンクリート等の固結材との構造的な一体化性能を高める凹凸形状を設けることを特徴とする、請求項１に記載した鋼管杭圧入による既存構造物の基礎補強工法。
   
   
   

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