JP2007239420A - 構造物の浮き上がりを防止するための基礎の構造、その施工法及びその基礎又は施工法に用いる杭の構造 - Google Patents

Abstract

【課題】構造物の浮き上がりを防止するための基礎であって、杭孔に充填された硬化性材料からなる充填物の強度を低下させることなく定着体を前記杭孔の下方の地盤に配置した基礎の構造、その施工法及びその基礎又は施工法に用いる杭の構造を提供することである。
【解決手段】構造物の浮き上がりを防止するための基礎の構造は、前記構造物の下方の地盤に穿たれた杭孔の中に配置され、前記構造物を支持するように前記杭孔の底部まで該杭孔と同軸的に伸びる、中空部を有する既製杭と、前記杭孔の下方の地盤に該杭孔と同軸的に形成されたアンカー孔に配置された定着体と、該定着体に固定され、該定着体と前記構造物とを連結する連結手段であって、前記中空部及び前記アンカー孔に配置された連結手段と、前記アンカー孔及び前記中空部を満たす硬化性材料からなる充填物とを含む。
【選択図】図１

Description

本発明は、構造物の浮き上がりを防止するための基礎の構造、その施工法及びその基礎又は施工法に用いる杭の構造に関する。

構造物に地震や暴風による水平力が作用するとき、前記構造物の一部に上向きの力が作用する。また、地下水の水位が比較的高い地盤に建設された構造物には前記地下水の浮力により上向きの力が作用する。このため、構造物の基礎には、該構造物に上向きの力が作用したとき、該構造物が浮き上がるのを防止するものがある。

構造物の浮き上がりを防止するための基礎を施工する従来法では、まず、セメントミルクのような硬化性材料からなる充填物が充填された杭孔を地盤に形成する。次に、中空部を有する既製杭をその下端部が前記杭孔の底部から間隔を置いて配置されるように前記杭孔に挿入する。その後、前記充填物が固化する前に、定着体及びこれに連結された連結手段を前記定着体が前記既製杭の下端部及び前記杭孔の底部の間に配置され、前記連結手段が前記既製杭の下端部及び前記杭孔の底部の間と前記中空部とに配置されるように前記中空部に挿入する。その後、前記充填物が固化することによって前記定着体が地盤に定着され、該定着体と前記既製杭に支持されるように構築される構造物とを前記連結手段で連結することによって前記構造物の浮き上がりを防止する（特許文献１参照）。
特開昭６２−２６８４２３号公報

ところで、前記充填物は、該充填物が固化した後、前記既製杭を支持するのに必要な強度を発揮しなければならない。しかし、前記従来法では、前記定着体及びこれに連結された前記連結手段を前記中空部に挿入するとき、前記充填物に振動や衝撃を与える。これにより、前記充填物が固化した後に発揮される該充填物の強度が不足するという問題が生じる。

また、従来の他の施工法には、前記充填物が固化した後、該充填物及び前記杭孔の下方の地盤にアンカー孔を穿ち、該アンカー孔に前記定着体及びこれに連結された前記連結手段を挿入するものがある。しかし、前記他の施工法では、前記アンカー孔を前記充填物に穿つため、該充填物にひび割れを生じさせる。これにより前記充填物の強度を低下させるという問題が生じる。

本発明の目的は、構造物の浮き上がりを防止するための基礎であって、杭孔に充填された硬化性材料からなる充填物の強度を低下させることなく定着体を前記杭孔の下方の地盤に配置した基礎の構造、その施工法及びその基礎又は施工法に用いる杭の構造を提供することである。

本発明は、前記目的を達成するために、前記杭孔に中空部を有する既製杭を配置し、前記杭孔の下方にアンカー孔を穿ち、前記充填物に外力を加えることなく前記定着体を前記既製杭の中空部を経て前記アンカー孔に配置する。

本発明に係る、構造物の浮き上がりを防止するための基礎の施工法は、硬化性材料が満たされた杭孔を地盤に形成する第１ステップと、中空部を有しかつ下端部が閉鎖された既製杭を該下端部が前記杭孔の底部に達するまで前記杭孔に挿入する第２ステップと、前記杭孔の下方の地盤に前記中空部と連通するアンカー孔を穿つ第３ステップと、定着体及びこれに連結された連結手段を前記定着体が前記アンカー孔に配置され、前記連結手段が前記アンカー孔及び前記中空部に配置されるように前記中空部に挿入する第４ステップと、前記定着体及びこれに連結された前記連結手段の前記中空部への挿入の前又は後に前記アンカー孔及び前記中空部を硬化性材料で満たす第５ステップとを含む。

前記中空部を有しかつ前記下端部が閉鎖された前記既製杭を用いることによって、該既製杭を前記杭孔に挿入するとき、前記硬化性材料からなる充填物が前記中空部に入るのを防止することができる。また、前記下端部を前記杭孔の底部に到達させることによって、前記中空部と前記杭孔の下方の地盤とを隣接させることができる。これにより、前記充填物を経ることなく前記アンカー孔を穿つことができる。また、前記中空部及び前記アンカー孔には前記充填物が充填されていないため、前記定着体を前記アンカー孔に配置するときに前記充填物に外力を加えることはない。

前記第２ステップは、下端部に固定された、中央部に開口を有する板部材と前記開口と同軸的に配置され、前記板部材に取り付けられた管状部材と該管状部材の下端部を閉鎖する閉鎖部材とを備えた、中空部を有する既製杭を前記閉鎖部材が前記杭孔の底部に達するまで前記杭孔に挿入することを含むことができる。この場合、前記第３ステップは、前記管状部材を経る掘削手段により前記杭孔の下方の地盤を掘削することにより行い、前記第４ステップは、前記定着体及びこれに連結された前記連結手段が前記管状部材を経るように前記定着体及びこれに連結された前記連結手段を前記中空部に挿入する。

前記掘削手段を前記管状部材に通すことによって、前記管状部材で前記掘削手段を案内することができる。これにより前記掘削手段の位置決めを容易に行うことができる。また、前記定着体及びこれに連結された前記連結手段を前記管状部材に通すことによって、前記管状部材で前記定着体及びこれに連結された前記連結手段を案内することができる。これにより、前記定着体及びこれに連結された前記連結手段の配置を容易に行うことができる。

本発明に係る、構造物の浮き上がりを防止するための基礎の構造は、前記構造物の下方の地盤に穿たれた杭孔の中に配置され、前記構造物を支持するように前記杭孔の底部まで該杭孔と同軸的に伸びる、中空部を有する既製杭と、前記杭孔の下方の地盤に該杭孔と同軸的に形成されたアンカー孔に配置された定着体と、該定着体に固定され、該定着体と前記構造物とを連結する連結手段であって、前記中空部及び前記アンカー孔に配置された連結手段と、前記アンカー孔及び前記中空部を満たす硬化性材料からなる充填物とを含む。前記連結手段は、一端が前記定着体に固定された連結部材と、該連結部材の全部又は一部を被覆するシースとを含むことができる。

本発明に係る、構造物の浮き上がりを防止するための基礎に用いる既製杭の構造は、中空部を有しかつ下端部を閉鎖する閉鎖手段を備える既製杭からなる。前記閉鎖手段は、前記下端部に固定された、中央部に開口を有する板部材と、前記開口と同軸的に配置され、前記板部材に取り付けられた管状部材と、該管状部材の下端部を閉鎖する閉鎖部材とを含むことができる。前記管状部材は、前記アンカー孔を穿つとき、前記掘削手段を案内することができる。また、前記管状部材は、前記定着体及びこれに連結された前記連結手段を配置するとき、前記定着体及びこれに連結された前記連結手段を案内することができる。

前記既製杭は、該既製杭の内面に隣接して前記板部材上に設けられた、前記既製杭の内面から前記開口に向けて高さが漸減する傾斜部材を備えることができる。前記傾斜部材は、前記アンカー孔を穿つとき、前記掘削手段を前記管状部材へ案内することができる。また、前記傾斜部材は、前記定着体及びこれに連結された前記連結手段を配置するとき、前記定着体及びこれに連結された前記連結手段を前記管状部材へ案内することができる。

本発明によれば、前記杭孔に充填された硬化性材料からなる充填物に外力を加えることなく前記定着体を前記杭孔の下方の地盤に配置することができ、前記充填物の強度を低下させることがない。

図１に示すように、構造物１０の浮き上がりを防止するための該構造物の基礎１２の構造は、構造物１０の下方の地盤１４に穿たれた杭孔１６の中に配置された中空部１８を有する既製杭２０と、杭孔１６の下方の地盤に形成されたアンカー孔２２に配置された定着体２４と、該定着体と構造物１０とを連結する連結手段２６と、アンカー孔２２及び中空部１８を満たす硬化性材料からなる第１充填物２８とを含む。杭孔１６の底部１６ａは地盤１４の比較的硬い層（図示せず）に達しており、既製杭２０はこの比較的硬い層に支持されている。

既製杭２０は、構造物１０を支持し、杭孔１６の底部１６ａまで該杭孔の軸線に沿って伸びる。既製杭２０は杭孔１６に充填された硬化性材料からなる第２充填物３０によって地盤１４に固定されている。前記硬化性材料はセメントミルク、モルタル、コンクリート等のセメント系材料とすることができる。前記セメント系材料はベントナイトを含んでもよい。既製杭２０は、コンクリート製でも鋼製でもよく、連結された複数の杭で構成されていてもよい。

既製杭２０は該既製杭の下端部を閉鎖する閉鎖手段３２を備える。閉鎖手段３２は、図３に示す例では、既製杭２０の下端部に固定された、中央部に開口３４を有する板部材３６と、開口３４と同軸的に配置され、板部材３６に取り付けられた管状部材３８と、該管状部材の下端部を閉鎖する閉鎖部材４０とからなる。閉鎖手段３２は、既製杭２０を杭孔１６に挿入するとき、第２充填物３０が中空部１８に入るのを防止することができる。

管状部材３８は、アンカー孔２２を穿つとき、該アンカー孔２２を穿つのに用いる掘削手段４２（図４）を案内することができる。これにより掘削手段４２の位置決めを容易に行うことができる。また、管状部材３８は、定着体２４及びこれに連結された連結手段２６を配置するとき、定着体２４及びこれに連結された連結手段２６を案内することができる。これにより、定着体２４及びこれに連結された連結手段２６の配置を容易に行うことができる。掘削手段４２又は定着体２４及びこれに連結された連結手段２６の案内を容易にするために、開口３４及び管状部材３８はアンカー孔２２の直径とほぼ等しい直径を有することが望ましい。

閉鎖部材４０は、杭孔１６の底部１６ａに接しており、アンカー孔２２を穿つときに掘削手段４２によって破壊される（図４）。閉鎖部材４０は掘削手段４２によって容易に破壊することができるように合板又は厚さ１ｍｍ程度の鋼板が望ましい。閉鎖部材４０は、管状部材３８を含む上記の例に代え、既製杭２０の下端部に固定された閉鎖板（図示せず）、すなわち管状部材３８を含まない一枚の板であってもよい。

また、既製杭２０は、該既製杭の内面に隣接して板部材３６上に設けられた傾斜部材４４を備えることができる。傾斜部材４４の高さは既製杭２０の内面から開口３４に向けて漸減する。傾斜部材４４は、例えば、モルタルにより形成されている。傾斜部材４４が傾斜部４４ａを有することによって、アンカー孔２２を穿つとき、掘削手段４２を傾斜部４４ａに沿って管状部材３８へ案内することができる。これにより、掘削手段４２の管状部材３８への挿入を容易に行うことができる。また、傾斜部材４４は、掘削手段４２の場合と同様に、定着体２４及びこれに連結された連結手段２６を配置するとき、定着体２４及びこれに連結された連結手段２６を管状部材３８へ案内することができる。

定着体２４は、図１に示したように、アンカー孔２２に配置され、硬化性材料からなる第１充填物２８によって地盤１４に定着されている。前記硬化性材料はセメントミルク、モルタル、コンクリート等のセメント系材料とすることができる。連結手段２６は、アンカー孔２２及び中空部１８に配置され、定着体２４と構造物１０とを連結する。定着体２４と構造物１０とが連結手段２６で連結されていることによって、構造物１０に上向きの力が作用したときの該構造物の浮き上がりを防止することができる。

連結手段２６は一端が定着体２４に固定された連結部材４６と該連結部材の全部又は一部を被覆するシース４８とからなり、連結部材４６の他端は構造物１０に固定されている。連結部材４６はＰＣ鋼棒、ＰＣ鋼線又はＰＣ鋼撚り線とすることができ、連結部材４６には張力が導入されていてもよい。連結部材４６がシース４８で被覆されていることによって、連結部材４６への張力の導入は第１充填物２８が固化した後に行うことができる。

構造物１０の浮き上がりを防止するための該構造物の基礎１２を施工するとき、まず、図２に示すように、第２充填物３０が充填された杭孔１６を地盤１４に形成する。このとき、杭孔１６の底部１６ａを地盤１４の比較的硬い層（図示せず）に到達させる。杭孔１６を穿つときはアースオーガーのような掘削機（図示せず）を用い、第２充填物３０の充填は、杭孔１６を穿つことと同時に行ってもよいし、杭孔１６を穿つことの後に行ってもよい。

第２充填物３０が固化する前に、図３に示すように、既製杭２０をその下端部が杭孔１６の底部１６ａに達するまで杭孔１６に挿入する。これにより、図示の例では、閉鎖部材４０が杭孔１６の底部１６ａに接した状態になる。このように前記下端部を杭孔１６の底部１６ａに到達させることによって、中空部１８と杭孔１６の下方の地盤とを隣接させることができる。また、下端部が閉鎖された既製杭２０を用いることによって、中空部１８に第２充填物３０が入るのを防止することができる。

なお、既製杭２０を杭孔１６に挿入するとき、既製杭２０には浮力が生じる。このため、前記浮力に抵抗するために、既製杭２０の杭孔１６への挿入は、中空部１８に水を入れつつ行うのが望ましい。中空部１８に入れられた水は、後に中空部１８を第１充填物２８で満たすとき、該第１充填物を中空部１８に充填することによって排除される。

次に、図４に示すように、杭孔１６の下方の地盤に中空部１８と連通するアンカー孔２２を穿つ。このとき、先端に掘削ビット５０を備える外管５２と該外管に挿入された、先端に掘削ビット（図示せず）を備える内管（図示せず）とからなる掘削手段４２を用いる。アンカー孔２２を穿つとき、まず、掘削手段４２を中空部１８に挿入し、管状部材３８を経て閉鎖部材４０に到達させる。次に、各掘削ビットで閉鎖部材４０を破壊し、その後、掘削手段４２を杭孔１６の下方の地盤に下降させつつ各掘削ビットで該地盤を掘削する。これにより中空部１８と連通するアンカー孔２２を形成する。このとき、掘削手段４２を管状部材３８に通すことによって、管状部材３８で掘削手段４２を案内することができる。これにより掘削手段４２を所定の位置に容易に配置することができる。また、掘削手段４２を管状部材３８に挿入するとき、掘削手段４２は傾斜部材４４によって管状部材３８へ案内される。これにより掘削手段４２の管状部材３８への挿入は容易となる。

アンカー孔２２を形成するとき、中空部１８と杭孔１６の下方の地盤とは隣接しているため、アンカー孔２２の形成は、第２充填物３０を掘削することなく行うことができる。このため、アンカー孔２２を穿つとき、第２充填物３０に外力を加えることはない。また、中空部１８及びアンカー孔２２には第２充填物３０が充填されていないため、後に定着体２４及びこれに連結された連結手段２６を配置するとき、第２充填物３０に外力を加えることはない。

アンカー孔２２を穿った後、図５に示すように、アンカー孔２２及び中空部１８に第１充填物２８を充填し、該第１充填物が固化する前に定着体２４及びこれに連結された連結手段２６を中空部１８に挿入する。これにより、定着体２４をアンカー孔２２に配置し、連結手段２６をアンカー孔２２及び中空部１８に配置する。このとき、定着体２４及びこれに連結された連結手段２６は、傾斜部材４４によって管状部材３８へ案内され、さらに、該管状部材によってアンカー孔２２へ案内される。その後、第１充填物２８が固化することにより定着体２４は地盤１４に定着される。定着体２４及びこれに連結された連結手段２６の中空部１８への挿入は、アンカー孔２２及び中空部１８に第１充填物２８を充填することに先立って行ってもよい。

定着体２４及びこれに連結された連結手段２６の中空部１８への挿入には、アンカー孔２２を穿つときに用いた掘削手段４２の外管５２を利用することができる。この場合、アンカー孔２２を穿った後、掘削手段４２の前記内管を外管５２から抜き取り、該外管は中空部１８及びアンカー孔２２に残しておく。その後、外管５２の中及び中空部１８に第１充填物２８を充填し、該第１充填物が固化する前に定着体２４及びこれに連結された連結手段２６を外管５２に挿入する。外管５２は、アンカー孔２２の崩壊を防止するとともに、定着体２４及びこれに連結された連結手段２６を案内する。これにより定着体２４のアンカー孔２２への配置が容易となる。その後、外管５２をアンカー孔２２及び中空部１８から抜き取る（図５）。

このように基礎１２を施工した後、図１に示したように、既製杭２０に支持されるように構造物１０を構築する。構造物１０を構築した後、連結部材４６を構造物１０に固定する。このとき連結部材４６に張力を導入してもよい。このように構造物１０と定着体２４とを連結することによって構造物１０の浮き上がりを防止する。

本発明によれば、第２充填物３０に外力を加えることなく定着体２４を杭孔１６の下方の地盤に配置することができ、第２充填物３０の強度を低下させることがない。

本発明に係る構造物の基礎の縦断面図。 地盤に形成された杭孔の縦断面図。 杭孔に挿入された既製杭の縦断面図。 アンカー孔が穿たれた後の既製杭の縦断面図。 構造物が構築される前の基礎の縦断面図。

符号の説明

１０ 構造物
１２ 基礎
１４ 地盤
１６ 杭孔
１６ａ 底部
１８ 中空部
２０ 既製杭
２２ アンカー孔
２４ 定着体
２６ 連結手段
２８ 第１充填物
３２ 閉鎖手段
３４ 開口
３６ 板部材
３８ 管状部材
４０ 閉鎖部材
４４ 傾斜部材
４６ 連結部材
４８ シース

Claims (7)

1. 構造物の浮き上がりを防止するための基礎の構造であって、前記構造物の下方の地盤に穿たれた杭孔の中に配置され、前記構造物を支持するように前記杭孔の底部まで該杭孔と同軸的に伸びる、中空部を有する既製杭と、前記杭孔の下方の地盤に該杭孔と同軸的に形成されたアンカー孔に配置された定着体と、該定着体に固定され、該定着体と前記構造物とを連結する連結手段であって、前記中空部及び前記アンカー孔に配置された連結手段と、前記アンカー孔及び前記中空部を満たす硬化性材料からなる充填物とを含む、基礎の構造。
2. 前記連結手段は、一端が前記定着体に固定された連結部材と、該連結部材の全部又は一部を被覆するシースとを含む、請求項１に記載の基礎の構造。
3. 構造物の浮き上がりを防止するための基礎に用いる杭の構造であって、中空部を有しかつ下端部を閉鎖する閉鎖手段を備える既製杭からなる、杭の構造。
4. 前記閉鎖手段は、前記下端部に固定された、中央部に開口を有する板部材と、前記開口と同軸的に配置され、前記板部材に取り付けられた管状部材と、該管状部材の下端部を閉鎖する閉鎖部材とを含む、請求項３に記載の杭の構造。
5. 前記既製杭は、該既製杭の内面に隣接して前記板部材上に設けられた、前記既製杭の内面から前記開口に向けて高さが漸減する傾斜部材を備える、請求項４に記載の杭の構造。
6. 構造物の浮き上がりを防止するための基礎の施工法であって、硬化性材料が満たされた杭孔を地盤に形成する第１ステップと、中空部を有しかつ下端部が閉鎖された既製杭を該下端部が前記杭孔の底部に達するまで前記杭孔に挿入する第２ステップと、前記杭孔の下方の地盤に前記中空部と連通するアンカー孔を穿つ第３ステップと、定着体及びこれに連結された連結手段を前記定着体が前記アンカー孔に配置され、前記連結手段が前記アンカー孔及び前記中空部に配置されるように前記中空部に挿入する第４ステップと、前記定着体及びこれに連結された前記連結手段の前記中空部への挿入の前又は後に前記アンカー孔及び前記中空部を硬化性材料で満たす第５ステップとを含む、基礎の施工法。
7. 前記第２ステップは、下端部に固定された、中央部に開口を有する板部材と前記開口と同軸的に配置され、前記板部材に取り付けられた管状部材と該管状部材の下端部を閉鎖する閉鎖部材とを備えた、中空部を有する既製杭を前記閉鎖部材が前記杭孔の底部に達するまで前記杭孔に挿入することを含み、前記第３ステップは、前記管状部材を経る掘削手段により前記杭孔の下方の地盤を掘削することにより行い、前記第４ステップは、前記定着体及びこれに連結された前記連結手段が前記管状部材を経るように前記定着体及びこれに連結された前記連結手段を前記中空部に挿入することを含む、請求項６に記載の基礎の施工法。
   
   

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