JP2008202218A - 場所打ち鋼管コンクリート杭およびその施工方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】下部が鉄筋コンクリート構造であり、上部が直列に配置された複数の鋼管にて被覆された鋼管コンクリート構造の場所打ち杭における鋼管同士の接合部において、上下の鋼管2内側に渡って周方向に複数に分割された接合用の添接板11が配置され、各添接板11と鋼管2に予め設けられたボルト孔を貫通した高力ボルト14により締結されていることにより接合されていると共に、鋼管下部の内部には長尺鉄筋籠4の上部が配置され、上下の鋼管2の接合部の内側には上下方向に所定長さに渡って短尺補強鉄筋籠5を埋め込み配置することで、所定の耐力を有するように鋼管接合部を補強している場所打ち鋼管コンクリート杭1とその施工方法。
【選択図】図1
Description
(1)図11に示すように、上下の鋼管2相互の接合を溶接Wによる溶接接合構造した現場打ち鋼管コンクリート杭26とする場合(例えば、特許文献1参照)、(2)上下の鋼管相互の接合を鋼管の内外に添接板を配置し通常のボルト・ナット接合による全強継手構造とする場合(例えば、特許文献2参照)、(3)鋳鋼製の継手とロックピンを用いた接合や、その他機械継手とする場合(例えば、特許文献3、4参照)、(4)コンクリート充填の鋼管の接合構造として、上下の鋼管同士を接合せずに、鋼管内部のコンクリートに補強鉄筋を配置して接合する構造とする場合等が知られている(例えば、特許文献5参照)。なお、軸回転形トルシア形高力ボルトも知られている(例えば、特許文献6参照)。
また、前記(2)の上下の鋼管相互の接合を通常のボルト接合の場合で、図10に示すような全強継手とするには、鋼管24の内外に添接板11を配置し、内外の添接板をボルト・ナット25により摩擦接合し、内外2枚の添接板による2面せん断の摩擦接合となるため、添接板とボルト・ナットによる鋼管外部への突出量Tが大きくなり、鋼管24を地盤中に押し込む際の抵抗が大きくなり、大型の機械が必要になり、また周辺地盤を緩めるなどの問題があり、好ましくない。
さらに前記(3)の鋳鋼製の継手とロックピンを用いた接合や、その他機械継手の場合は、特に大口径の鋼管相互の接合では、接合部品が高価であるため、鋼管をケーシング機能のみとして繰り返し使用する場合には使用されるが、埋め込む構造の杭では、コスト高になり使用できないという問題がある。
前記(4)のコンクリート充填の鋼管の接合構造として、上下の鋼管同士を接合せずに、鋼管内部のコンクリートに補強鉄筋を配置して接合する構造は、鋼管を接合しないので、施工時に鋼管を地盤に押し込んだり、引抜いたり出来ないという問題がある。
本発明は、これらの課題を有利に解決することができ、鋼管相互の接合時間が短縮でき、安価で、鋼管を地盤に押し込む際に大きな抵抗とならないように、鋼管外側への突出量が小さな鋼管相互の安価な接合構造にでき、また、鋼管相互の接合部は鋼管外部への突出量が少なく周辺地盤を緩める恐れもなく、施工時における鋼管の押し込みおよび引き抜きを容易にでき、最終的な鋼管相互の接合部は全強継手構造と同等な接合部とした場所打ち鋼管コンクリート杭およびその施工方法を提供することを目的とする。
第2発明では、第1発明の場所打ち鋼管コンクリート杭において、前記高力ボルトが軸回転トルシア形高力ボルトであることを特徴とする。
第3発明では、第1発明または第2発明の場所打ち鋼管コンクリート杭において、上下の鋼管の接合部の内側に上下方向に所定長さに渡って配置された短尺補強鉄筋籠と、杭下部の鉄筋コンクリート構造部の長尺鉄筋籠とは、吊り下げ兼組み立て用の鉄筋により一体として籠状に形成されていることを特徴とする。
第4発明では、第3発明の場所打ち鋼管コンクリート杭において、上下方向に直列に3つ以上鋼管が配置されて、上下方向の接合部が複数箇所ある場合に、各接合部に配置された短尺補強鉄筋籠同士は、吊り下げ兼組み立て用鉄筋により一体とされていることを特徴とする。
第5発明の場所打ち鋼管コンクリート杭の施工方法においては、複数の鋼管を鋼管の内側に配置された添接板および高力ボルトにより締結すると共に鋼管内部を掘削しながら鋼管を地中に設置し、下端部に位置する長尺鉄筋籠と、その長尺鉄筋籠よりも上位に位置し、かつ上下の鋼管の接合部の内側に上下方向に所定長さに渡って位置するように配置された短尺補強鉄筋籠とを、吊り下げ兼組み立て用鉄筋により一体として籠状とした短尺補強鉄筋籠付き籠状体を前記鋼管内に配置し、次いで、前記鋼管内にコンクリートを打設すると共に、鋼管継手部が短尺補強鉄筋籠の位置に位置するように、鋼管を所定高さ引き上げ、上部側に位置する所定長さに渡る鋼管を撤去することを特徴とする。
また本発明の場所打ち鋼管コンクリート杭は、鋼管相互の接合部は鋼管外部への突出量が少なく周辺地盤を緩める恐れもなく、品質のよい場所打ち鋼管コンクリート杭とすることができる。また、鋼管相互は圧縮および引張に抵抗できる連結構造とされているため、施工時における鋼管の押し込みおよび引き抜きを容易にでき、さらに最終的な鋼管相互の接合部は全強継手構造と同等な接合部とすることができる。
第2発明によると、前記高力ボルトが軸回転トルシア形高力ボルトであるので、所定のトルクでボルト頭部の軸部を捻り切断して締め付けトルクを管理された摩擦接合とすることができ、添接板による上下の鋼管を確実に接合した場所打ち鋼管コンクリート杭とすることができる。
第3発明によると、上下の鋼管の接合部の内側に上下方向に所定長さに渡って配置された短尺補強鉄筋籠と、杭下部の鉄筋コンクリート構造部の長尺鉄筋籠とは、吊り下げ兼組み立て用の鉄筋により一体として籠状に形成されているので、短尺補強鉄筋籠と下部の長尺鉄筋籠を確実に所定の位置に埋め込み配置することができる。
第4発明によると、上下方向の接合部が複数箇所ある場合にも、吊り下げ兼組み立て用の鉄筋により各短尺補強鉄筋籠が一体とされているので、短尺補強鉄筋籠を確実に継ぎ手部の所定の位置に埋め込み配置することができる。
第5発明によると、上下の鋼管同士の接合を鋼管内側にのみ配置した添接板により接合強度を施工時に必要とする強度とした複数の鋼管をその鋼管内の土砂を排土し、上位に位置する短尺補強鉄筋籠の挿入は下部の長尺鉄筋籠の挿入と同時に行うことが出来るため、工程及びコストに対する影響が最小限であり、結果としてコスト及び工程を削減しつつ、強固な接合構造が構築できる。また、上位に位置する短尺補強鉄筋籠と下部の長尺鉄筋籠とを吊り下げ兼組み立て用鉄筋により一体として籠状とした短尺補強鉄筋籠付き籠状体を挿入する施工方法であるので、施工も簡単である。
まず、本発明の場所打ち鋼管コンクリート杭1(図1から3参照)の一実施形態において使用され、鋼管2内に配置される短尺補強鉄筋籠付き籠状体3の一実施形態について、図7および図8を参照して説明する。
短尺補強鉄筋籠付き籠状体3は、最下部の鋼管2の下部に位置する長尺鉄筋籠4と、上下の各鋼管2の接合部に渡って各鋼管2の内側に配置される短尺補強鉄筋籠5を備えていると共に、これらを接続し一体化している複数の吊り下げ兼組み立て用鉄筋6とからなっている。
鋼管2の下部より下方に配置される長尺鉄筋籠4は、周方向にほぼ等角度間隔をおいて設置された長尺縦鉄筋7とこれらの外側に設置された多数の環状鉄筋8を上下方向に間隔をおいて一体に備えた籠状体とされ、また、短尺補強鉄筋籠5は、周方向にほぼ等角度間隔をおいて設置された短尺縦鉄筋9とこれらの外側に配置されて固定された多数の環状鉄筋8とを上下方向に間隔をおいて備えた短尺籠状体とされ、長尺鉄筋籠4と、一つまたは複数の短尺補強鉄筋籠5とを、これらの環状鉄筋8の内側に配置されて一体化された複数の吊り下げ兼組み立て用鉄筋6を備えた短尺補強鉄筋籠付き籠状体3とされている。
次に、本発明においては、場所打ち鋼管コンクリート杭1における上下の鋼管2の接合部の構造にも特徴があるので、この部分の構造について説明する。
締め付け用の高力ボルト14としては、図9に示すように、ボルト頭部15とピンテ−ル16との間の軸部に断面V字状の環状溝による破断用小断面軸部16aを有する軸回転トルシア形超高力ボルト14を用いることができる。軸回転トルシア形超高力ボルト14は、専用回動工具にてボルト頭部先端のピンテ−ル16を掴み、ボルト自身を回転させて行う。この際、六角座金17は軸回転トルシア形超高力ボルト14を締め付けるための反力を採るために利用している。反力は六角座金17と被接合材としての鋼管2との接触面での摩擦力で被接合材側へ伝達し処理している。最終的に小断面軸部16aで破断させてピンテ−ル16を除去して、締付作業を完了する。
(1)図4(a)(b)に示すように、掘削機21を水平に据付け、鋼管中心と杭芯を合わせるように設置する。
(2)図4(b)に示すように、所定長さの鋼管2を地盤18に揺動(回転)・押し込みながらハンマーグラブ22で鋼管2内の土砂を掘削する。
(3)図4(c)に示すように、鋼管2を所定長さ押し込んだら、該鋼管2の上端にさらに所定長さの鋼管2を、鋼管内側に配置される添接板11および鋼管2外側からねじ込まれる高力ボルトにより鋼管相互を縦方向に接合して、さらに掘削と鋼管2の揺動(回転)・押し込みを繰り返し、掘削全長にわたって鋼管2を押し込む。
(4)図4(d)に示すように、鋼管2下端部が支持層23に到達確認後、根入れ掘削を行う。
(5)図4(e)に示すように、底ざらい掘削後、沈殿バケット27を縦孔19の孔底へ投入し、沈殿待ちの後スライムと共に引き上げる。
(6)図4(f)に示すように、地上で、かご状に加工した短尺補強鉄筋籠付き籠状体3を、杭孔内中央に鉛直に建て込む。
(7)図4(g)に示すようにトレミー管20を挿入する。
(8)図4(h)に示すようにトレミー管20でコンクリートを打込む。
(9)図4(i)に示すように、コンクリート打込みに伴い鋼管2およびトレミー管20を引抜き回収するが、鋼管2については、設計上必要な長さを地中に存置させ、それ以降はトレミー管20のみを引き上げつつコンクリート10を打込む。
(10)図4(j)に示すように、空堀部分の埋め戻し28を行う。
上下の鋼管2を従来のように、溶接により接合した場合と、半径方向で鋼管2の内外両側に2枚の添接板11を配置して、鋼管2の内外2枚の添接板による2面せん断構造とした場合と、本発明のように、鋼管2の内側に1枚の添接板11を配置して、鋼管2の外側から高力ボルト14により接合する形態とした場合で、鋼管2の直径(D)が1600mmで厚さ22mm、下記人数の作業者にて作業した場合の差異は以下のようになる。
(1)溶接接合の場合は、作業者2人で、接合時間が2.5時間、鋼管2の外面への突出長はほとんど0mm。
(2)2面せん断高力ボルト摩擦接合(全強接合の場合)、 M30の高力ボルトが150本(上下の各鋼管にそれぞれ75本を使用して接合するとした場合、75×2上下)。
この場合の接合時間は、60分程度(作業者2人)、鋼管外面への突出長は54mm+α(添板16mm+ナット頭ワッシャー38mm)となる。
前記の高力ボルトは、摩擦接合用高力六角ボルト(例えばJIS B1186使用)、また、αはボルトのナットからの飛び出し長さである。
3)本発明の1面せん断高力ボルト接合(施工時荷重のみ=全強強度の約半分)
M30の高力ボルトが150本(上下の各鋼管にそれぞれ75本を使用して接合するとした場合、75本×2上下)
この場合の接合時間は60分程度(作業者2人)で、鋼管外面への突出長は25mm(ボルト頭19mm+ワッシャー6mmのみ)となる。ただし、軸回転トルシア形超高力ボルト使用。
4)本発明の1面せん断高力ボルト接合(施工時荷重のみ=全強強度の約1/4の場合)
M30の高力ボルトが76本(上下の各鋼管にそれぞれ38本を使用して接合するとした場合、38本×2上下)で2人作業で作業した場合。
この場合の接合時間は30分程度で、鋼管外面への突出長は25mm(ボルト頭19mm+ワッシャー6mmのみ)となる。ただし、軸回転トルシア形超高力ボルト使用。
前記(3)および(4)に示すように、本発明の場合は、高力ボルト本数と鋼管2の内側に配置する添接板の強度との各種の組合せ設計ができ、設計の自由度が高い。
前記のように、本発明では、場所打ち鋼管コンクリート杭1を構築すべく施工する場合、上下方向の鋼管2相互の継手構造は、施工時には、地盤掘削時の孔壁保護のために地中に押し込み、コンクリート打設時に引抜くときに必要となる必要最低限の強度のみあればよく、一方で、場所打ち鋼管コンクリート杭1の完成時には、鋼管2内部に充填されたコンクリート10と鋼管2とが合成構造としての部材の耐力を発揮するように、強固に接合されていなければならない。
そこで、施工時には、上下の鋼管2相互の接合構造として、鋼管2の内側に添接板11を添接した一面せん断のボルト接合構造とし、鋼管2の地盤18中への施工時に必要最小限の強度を確保するようにしている。このとき、鋼管2の外側への突出部はボルトの頭のみであるので、鋼管2を地盤18に押し込む際に大きな抵抗とならない。
2 鋼管
3 短尺補強鉄筋籠付き籠状体
4 長尺鉄筋籠
5 短尺補強鉄筋籠
6 吊り下げ兼組み立て用鉄筋
7 長尺縦鉄筋
8 環状鉄筋
9 短尺縦鉄筋
10 コンクリート
11 添接板
12 ナット
13 下部杭体
14 高力ボルト
15 ボルト頭部
16 ピンテ−ル
16a 破断用小断面軸部
17 六角座金
18 地盤
19 縦孔
20 トレミー管
21 掘削機
22 ハンマーグラブ
23 支持層
24 鋼管
25 ボルト・ナット
26 鋼管コンクリート杭
27 沈殿バケット
28 埋め戻し
Claims (5)
- 下部が鉄筋コンクリート構造であり、上部が直列に配置された複数の鋼管にて被覆された鋼管コンクリート構造の場所打ち杭における鋼管同士の接合部において、上下の鋼管内側に渡って周方向に複数に分割された接合用の添接板が配置され、各添接板と鋼管に予め設けられたボルト孔を貫通した高力ボルトにより締結されていることにより接合されていると共に、鋼管下部の内部には長尺鉄筋籠の上部が配置され、上下の鋼管の接合部の内側には上下方向に所定長さに渡って短尺補強鉄筋籠を埋め込み配置することで、所定の耐力を有するように鋼管接合部を補強したことを特徴とする場所打ち鋼管コンクリート杭。
- 前記高力ボルトが軸回転トルシア形高力ボルトであることを特徴とする請求項1に記載の場所打ち鋼管コンクリート杭。
- 上下の鋼管の接合部の内側に上下方向に所定長さに渡って配置された短尺補強鉄筋籠と、杭下部の鉄筋コンクリート構造部の鉄筋籠とは、吊り下げ兼組み立て用の鉄筋により一体として籠状に形成されていることを特徴とする請求項1または2に記載の場所打ち鋼管コンクリート杭。
- 上下方向に直列に3つ以上鋼管が配置されて、上下方向の接合部が複数箇所ある場合は、各接合部に配置された短尺補強鉄筋籠同士は、吊り下げ兼組み立て用鉄筋により一体とされていることを特徴とする請求項3に記載の場所打ち鋼管コンクリート杭。
- 複数の鋼管を鋼管の内側に配置された添接板および高力ボルトにより締結すると共に鋼管内部を掘削しながら鋼管を地中に設置し、下端部に位置する長尺鉄筋籠と、その長尺鉄筋籠よりも上位に位置し、かつ上下の鋼管の接合部の内側に上下方向に所定長さに渡って位置するように配置された短尺補強鉄筋籠とを、吊り下げ兼組み立て用鉄筋により一体として籠状とした短尺補強鉄筋籠付き籠状体を前記鋼管内に配置し、次いで、前記鋼管内にコンクリートを打設すると共に、鋼管継手部が短尺補強鉄筋籠の位置に位置するように、鋼管を所定高さ引き上げ、上部側に位置する所定長さに渡る鋼管を撤去することを特徴とする場所打ち鋼管コンクリート杭の施工方法。
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