JP2011047202A

JP2011047202A - 場所打ちコンクリート杭又は円柱状地盤改良体の施工方法

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Publication number: JP2011047202A
Application number: JP2009197023A
Authority: JP
Inventors: Shigeya Ogita; 成也荻田
Original assignee: Ryoken Kiso Co Ltd
Current assignee: Ryoken Kiso Co Ltd
Priority date: 2009-08-27
Filing date: 2009-08-27
Publication date: 2011-03-10
Anticipated expiration: 2029-08-27
Also published as: JP5036775B2

Abstract

【課題】場所打ちコンクリート杭にプレストレスを導入して杭を小型化すると共に、施工装置も小型簡易化できる施工方法を提供する。
【解決手段】地上１０１から地中１００にアンカー鋼棒１を挿入し、アンカー鋼棒１の下端を支持地盤中に定着する定着部２を設け、次いで、このアンカー鋼棒１の周囲に場所打ちコンクリート杭孔１０を穿設し、次いで、この杭孔１０にコンクリートを打設して場所打ちコンクリート杭２０を施工し、その後、コンクリート杭２０の上面に支圧板４を載置し、次いでアンカー鋼棒１を緊張して場所打ちコンクリート杭２０に圧縮応力を導入する。
【選択図】図１

Description

本発明は、場所打ちコンクリート杭又は円柱状地盤改良体の施工方法に関する。

場所打ちコンクリート杭は、地中に杭孔を掘削し、この杭孔中に鉄筋篭を挿入した後、コンクリートを流入して杭体を形成して施工される。

円柱状地盤改良体は、軟弱地盤にセメントミルク等を供給しながら撹拌装置にて地盤を撹拌混合し、円柱状の地盤改良体（杭体）を形成するものである。

これらの場所打ちコンクリート杭又は円柱状地盤改良体は、近年、大深度化、大口径化が進み、その施工機械は大型化し、重量増加の傾向にある。そのため、施工条件や各種の規制等の諸条件により、機械の選定不能になったり、施工不可能な状況が発生している。また、作業基準整備による工費の増大が生じ問題視されている。

また、場所打ち杭に引抜力が作用する場合、通常、引抜力に対しては杭の自重及び杭の周面摩擦力の総和で対抗しているが、地震等の上部構造の変動によって杭に引抜力が発生する場合にはこれらだけで対抗することができない場合がある。この場合、杭径の増加変更や本数の増加変更によりこれに対処しているが、工費が増大する。

また、杭の支持層は、一般に、調査ボーリング等により確認している。地層が不整合のときには多数の調査ボーリングが必要となる。事前調査ボーリングの本数が増加すると、支持層深度の精度は向上するものの、調査費が増大するという問題がある。

なお、杭施工時のスライムの判定や、掘削機の回転トルクの変化に着目して支持層を確認することも行われているが、このような施工時の物理現象によって支持地盤の存在を推定する手段では、杭の不等沈下等を生ずる場合があり、問題が生ずることがある。そして、掘削による地盤の緩みやスライム処理不十分等によって杭先端支持力度が低下するというおそれがある。

このような杭先端支持力低下のおそれのある場合に、杭施工時に杭の先端にコンクリートリングを貫入し、先端地盤を改善する工法が開発されている。この場合、杭施工後に載荷試験等を実施し、杭の支持力を確認し、場合によっては反力杭を、別途施工している。なお、杭施工後に先端地盤を改善する工法はない。載荷試験は費用が高く、載荷試験は施工する全杭を対象とすることは困難である。

また、場所打ちコンクリート杭の杭孔掘削の鉛直精度は、施工時の計測に依存しており、杭孔施工時にトランシット等による計測を実施し、杭孔に曲がりが生ずればその場で修正している。杭孔掘削後に超音波孔壁測定を行い再度鉛直性を確認して曲りの修正を行うこともある。杭孔の曲りの修正はオペレータの技術に左右されるが、熟練工の減少により施工精度が低下しており、孔曲がりに起因する打設コンクリート量の増大が工費の増加を招来している場合もある。

鉄筋篭建て込みの鉛直精度は、鉄筋篭の外周にスペーサを取り付け、鉄筋篭建て込み時の測量と杭頭部の位置確認によって行っている。鉄筋篭の建て込み鉛直精度は、掘削孔壁状態に左右され施工後の確認が困難であり、信頼性が低い。従って、鉄筋篭の外周にスペーサを付ける等の対策を実施している。鉄筋篭が傾斜した場合、鉄筋のコンクリートの被りが薄くなり、杭の性能に問題を生ずる。

以上のような場所打ちコンクリート杭の問題を解決するために、場所打ちコンクリート杭にプレストレスを導入して杭の強度を高める技術も知られている（例えば、特許文献１〜４参照。）。

特許文献１の技術は、杭孔の下方にアンカー鋼棒の定着部を設け、アンカー鋼棒を挿入してその下端を地中に定着し、このアンカー鋼棒にテンションを負荷しながらモルタルを杭孔に注入して場所打ちコンクリート杭を造成するものである。この技術は場所打ちプレテンション方式のプレストレストコンクリート杭とも云うべきものであるが、アンカー鋼棒にテンションを負荷するとき、コンクリートに反力を支持させることはできないので、反力装置が莫大なものになるという難点がある。

特許文献２の技術は、杭孔の下方にアンカー鋼棒の定着部を設け、アンカー鋼棒を挿入してその下端を地中に定着し、杭孔中に場所打ちコンクリートを打設した後、この場所打ちコンクリート杭体に荷重を負荷して杭体を地中に沈下させ安定化させる技術である。この技術は、後にアンカー鋼棒を除去するもので、杭を沈下安定させる技術であって、プレストレストコンクリート杭の技術ではない。

特許文献３の技術は、場所打ちコンクリート杭中に長さ方向にボーリング孔を削孔し、このボーリング孔に引張材を挿入し、この引張材の下端をコンクリート中に定着し、この引張材を緊張し、コンクリート杭の上方部分に圧縮力を与えるものである。引張材の下端を確実にコンクリート中に定着することが困難であり、施工上の難点がある。また、この技術は、地盤改良体には適用できない。地盤改良体中に引張材の下端を定着することができないからである。

特許文献４の技術は、配筋する杭の鉄筋に降伏強度３５ｋｇｆ／ｍｍ^２以上の棒鋼を用い、棒鋼の杭上方区間の部分をアンボンドにしておき、棒鋼に緊張力を付与して杭の上方区間部分のコンクリートにプレストレスを付与する技術である。この技術は、定着部として棒鋼の下端側に長尺の非アンボンド部分を必要とするので、プレストレスを導入すべきアンボンド部分の長さが制約を受ける。またこの技術は、地盤改良体には適用することができない。

以上のように、場所打ちコンクリート杭に応力を導入して強度向上を図る技術は従来もあるが、それらの技術の施工は、必ずしも容易ではなく、改善する余地がある。また、これらの従来技術は地盤改良体の強化に対しては適用できない。

特開昭５０−１３３６１５号公報特開平７−３２４３３０号公報特開平９−１１１７５８号公報特開昭６１−３１５２３号公報

場所打ちコンクリート杭に長手方向に圧縮力を加える、プレテンション又はポストテンション方式のプレストレストコンクリート杭とも云うべき技術は従来からあるが、これを実現するための施工方法は簡単ではなく、さらに改善する余地がある。

本発明は、上記問題点を解決すると共に、円柱状地盤改良体にも適用できる技術であって、プレストレスを導入することができ、従来より小型化することができ、施工装置も大掛かりな装置を必要としないような、場所打ちコンクリート杭又は円柱状地盤改良体の適切な施工方法を提供することを目的とするものである。

本発明は、場所打ちコンクリート杭又は円柱状地盤改良体の施工に当り、（Ａ）地中にアンカー鋼棒を挿入してその下端を地盤に定着させ、（Ｂ）このアンカー鋼棒を囲む場所打ちコンクリート杭孔を穿設し、この杭孔にコンクリートを打設して場所打ちコンクリート杭を施工するか、又はこのアンカー鋼棒の周囲を撹拌して地盤改良体を形成し、（Ｃ）次いで前記アンカー鋼棒を緊張して前記場所打ちコンクリート杭又は前記地盤改良体に圧縮応力を導入することを特徴とする場所打ちコンクリート杭又は円柱状地盤改良体の施工方法である。

この場合に、地中に場所打ちコンクリート杭又は円柱状地盤改良体を施工し、コンクリート杭又は地盤改良体の中心部を貫通して支持地盤に達するアンカー孔を穿設し、このアンカー孔にアンカー鋼棒を挿入してその下端を支持地盤中に定着し、次いで前記アンカー鋼棒を緊張して前記場所打ちコンクリート杭又は前記地盤改良体に圧縮応力を導入することとすれば、好適である。

さらに、上記本発明において、地中に場所打ちコンクリート杭孔又は円柱状地盤改良体の孔を掘削し、この掘削した孔内にアンカー鋼棒又はアンカー鋼棒と鉄筋篭を挿入し、このアンカー鋼棒の下端をさらに支持地盤中に進入させて定着し、前記掘削孔内に場所打ちコンクリートを打設するか又は地盤強化材料を投入し、前記アンカー鋼棒を緊張して前記場所打ちコンクリート杭又は前記地盤改良体に圧縮応力を導入することとすれば、下端が支持地盤中にしっかりと固定されたアンカー鋼棒により応力導入を行うことができるので、好適である。

本発明の第１の発明では、先ず地中にアンカー鋼棒を挿入して、その下端を支持地盤中に定着し、このアンカー鋼棒を利用して杭孔を形成する。従って、先行アンカー鋼棒の挿入時に地盤状況を把握することができ、事前調査ボーリングを兼ねることができる。また、アンカー鋼棒に杭孔掘装置の掘削押し込み力の反力をとることにより掘削機の小型化、重量軽減を図ることができる。

また、アンカー鋼棒を杭孔掘削機のガイドとして使用し、杭孔の鉛値精度の向上を図ることが出来る。さらに、先行アンカー鋼棒を鉄筋篭建て込みガイドとして使用することにより鉄筋篭建て込み精度を向上させることができる。

コンクリート打設後に、コンクリートに反力をとって、小型の簡易な反力装置を用いて、アンカー鋼棒を緊張することによって、打設された場所打ちコンクリート杭に圧縮応力を導入することができ、場所打ちコンクリートにポストテンション方式でプレストレスを導入することができる。また、杭施工後アンカーを反力として杭頭に事前荷重を作用させる事が出来る。

このようにして形成された場所打ちコンクリート杭は、上部構造による引抜力をアンカーに作用させることにより通常の杭より大きな引抜力に対抗させることが出来るという優れた効果を奏する。

次に、本発明の第２の発明では、まず地中に場所打ちコンクリート又は円柱状地盤改良体を施工し、その中心部を上下に貫通して支持地盤に到達するアンカー孔を穿設し、このアンカー鋼棒の下端を支持地盤中に定着し、その後このアンカー鋼棒を緊張してコンクリート杭又は地盤改良体にプレストレスを導入するので、容易にポストテンション方式のプレストレストコンクリート杭又は地盤改良体を形成することができ、杭又は地盤改良体の寸法を小さくすることができ杭孔施工装置の小型軽量化、杭施工工程の簡略化を達成することができ、
さらに本発明の第３の発明では、まず、地中に場所打ちコンクリート杭孔又は円柱状地盤改良体の孔を掘削し、この掘削した孔内にアンカー鋼棒又はアンカー鋼棒と鉄筋篭を挿入し、アンカー鋼棒の下端をさらに支持地盤中に進入させて定着し、前記掘削孔内に場所打ちコンクリートを打設するか、又は地盤強化材料を投入し、前記アンカー鋼棒を緊張してこの場所打ちコンクリート杭又は地盤改良体に圧縮応力を導入する。この方法ではコンクリート打設後に、コンクリートに反力をとって簡易な反力装置を用いてアンカー鋼棒を緊張することができる。また、高強度の場所打ちコンクリート杭又は地盤改良体を容易に形成することができ、施工装置の大型化を必要とすることなく、場所打ちプレストレスト構造物を造成することが可能となった。

第１の実施例の工程を示す説明図である。第２の実施例の工程を示す説明図である。第３の実施例の工程を示す説明図である。

以下図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。

図１は本発明の実施例の工程を示す説明図である。

まず、図１（ａ）に示すように、地表１０１から地中１００にアンカー鋼棒１を挿入し、その下端を支持地盤の上面１０２より下方に進入させ、アンカー鋼棒１の下端に地中定着部２を形成する。地中定着部２の形成は、通常のアンカー鋼棒先端定着の技術を用いるとよく、例えば拡径翼によって支持地盤を撹拌し、セメントミルク等を注入して行う。

次に図１（ｂ）に示すように、アンカー鋼棒１の周囲に杭孔１０を掘削する。この場合、アンカー鋼棒１に係着させた掘削装置を用いることによって、掘削装置の小型化、簡略化を図ることができると共に、孔曲り等を生ずるおそれがないので、簡易、迅速、正確に施工することができる。

図１（ｃ）は杭孔１０内に鉄筋篭（図示省略）を挿入した後場所打ちコンクリートを打設してコンクリート杭体２０を形成した工程を示す。この場合に、杭先端部の支持地盤層が強固でない場合、必要に応じて杭底補強部材２２を配設する。

図１（ｂ），（ｃ）において、コンクリート杭体２０ではなく、円柱状地盤改良体２１を形成する場合は、杭孔１０を掘削するのではなく、アンカー鋼棒１に係止させた撹拌機によって地盤を撹拌しながら、セメントミルク等の固化材を地盤に注入して地盤改良体２１を形成する。この場合、杭底補強材２２はない。

次いで、図１（ｄ）に示すように杭体２０又は地盤改良体２１の上面に支圧板４を載置し、油圧ジャッキ等によりアンカー鋼棒１を緊張してこれを定着装置５により支圧板４に定着する。これにより、現場所打ちコンクリート２０又は地盤改良体２１は圧縮応力を付加され、あたかもポストテンション方式のプレストレスト杭体又は改良体となる。この杭体又は改良体は、その上方に構築される上部構造の支持要素として用いられる。

本実施例によれば従来の通常の杭体より小径で高強度のコンクリート杭又は地盤改良体を形成することができ、施工装置の小型簡易化、施工工程の簡易化、コストの低減化を図ることができる。

図２は本発明の第２の発明の実施例の工程を示す説明図である。

図２（ａ）に示すように、地表１０１から地中１００に場所打ちコンクリート杭２０又は円柱状地盤改良体２１を施工し、この場所打ちコンクリート杭２０又は円柱状地盤改良体２１の中心部を貫通して支持地盤上面１０２より下方の支持地盤中に達するアンカー孔７を掘削し、このアンカー孔７内にアンカー鋼棒１を矢印６で示すように挿入する。

挿入後、図２（ｂ）に示すように、アンカー鋼棒１の下端部の支持地盤中に定着部３を形成して、定着する。

次いで図２（ｃ）に示すようにコンクリート杭２０又は地盤改良体２１の上面に支圧板４を載置し、アンカー鋼棒１を緊張し、その上端を定着装置５により定着する。

このようにして、高強度の場所打ちコンクリート杭２０又は円柱状地盤改良体２１を容易に形成することができる。

図３は本発明の第３の方法の実施例を示す工程説明図である。

まず図３（ａ）に示すように、地表１０１から地中１００内に場所打ちコンクリート杭孔１０を掘削する。この杭孔１０は、支持地盤の上面１０２より下方に先端が達するように掘削する。

次に図３（ｂ）に示すように、この杭孔内に鉄筋篭３０を挿入すると共に、アンカー鋼棒１を支持地盤層内まで挿入し、その下端部の支持地盤層内に定着部３を造成する。

次に図３（ｃ）に示すように杭孔１０内にコンクリートを打設して場所打ちコンクリート杭２０を形成する。

次いで図３（ｄ）に示すように、場所打ちコンクリート杭２０の上端に支圧板４を載置してアンカー鋼棒１を緊張しその上端を定着装置５で定着する。このようにして、ＰＲＣ構造の杭を形成することができる。

図１と同様の杭底補強部材２２を用いてもよい。また、コンクリート杭２０の代りに地盤改良体２１を形成してもよい。

１アンカー鋼棒
２地中定着部
３定着部
４支圧板
５定着装置
６矢印
７アンカー孔
１０杭孔
２０コンクリート杭
２１地盤改良体
２２杭底補強部材
３０鉄筋篭
１００地中
１０１地表
１０２支持地盤上面

Claims

場所打ちコンクリート杭又は円柱状地盤改良体の施工に当り、（Ａ）地中にアンカー鋼棒を挿入してその下端を地盤に定着させ、（Ｂ）該アンカー鋼棒を囲む場所打ちコンクリート杭孔を穿設し、この杭孔にコンクリートを打設して場所打ちコンクリート杭を施工するか、又は該アンカー鋼棒の周囲を撹拌して地盤改良体を形成し、（Ｃ）次いで前記アンカー鋼棒を緊張して前記場所打ちコンクリート杭又は前記地盤改良体に圧縮応力を導入することを特徴とする場所打ちコンクリート杭又は円柱状地盤改良体の施工方法。
場所打ちコンクリート杭又は円柱状地盤改良体の施工に当り、地中に場所打ちコンクリート杭又は円柱状地盤改良体を施工し、該コンクリート杭又は該地盤改良体の中心部を貫通して支持地盤に達するアンカー孔を穿設し、該アンカー孔にアンカー鋼棒を挿入してその下端を支持地盤中に定着し、次いで前記アンカー鋼棒を緊張して前記場所打ちコンクリート杭又は前記地盤改良体に圧縮応力を導入することを特徴とする場所打ちコンクリート杭又は円柱状地盤改良体の施工方法。
場所打ちコンクリート杭又は円柱状地盤改良体の施工に当り、地中に場所打ちコンクリート杭孔又は円柱状地盤改良体の孔を掘削し、該掘削した孔内にアンカー鋼棒又はアンカー鋼棒と鉄筋篭を挿入し、該アンカー鋼棒の下端をさらに支持地盤中に進入させて定着し、前記掘削孔内に場所打ちコンクリートを打設するか又は地盤強化材料を投入し、前記アンカー鋼棒を緊張して前記場所打ちコンクリート杭又は前記地盤改良体に圧縮応力を導入することを特徴とする場所打ちコンクリート杭又は円柱状地盤改良体の施工方法。