JP2013256841A - 芯材を有するソイルセメント複合杭及びその施工方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ソイルセメントと芯材との付着力をより高めた芯材を有するソイルセメント複合杭及びその施工方法を提供する。
【解決手段】ソイルセンメント杭における芯材の外周面に環状突出部を有するソイルセメント杭において、芯材２の外径よりも内径が大きく、かつ環状突出部４の外径よりも外径の大きい環状リング５を、芯材２の外側に遊嵌した状態で、かつ環状突出部４に係合させてソイルセメント柱６に埋め込み固定する。また、芯材２の内径よりも外径が小さく、かつ環状突出部４の内径よりも内径の小さい環状リング５を、芯材２の内側に遊嵌した状態で、かつ環状突出部４に係合させてソイルセメント柱６に埋め込み固定する。
【選択図】図１

Description

本発明は、鋼管等の芯材を有するソイルセメント複合杭及びその施工方法に関するものである。

従来、ソイルセメント杭において、芯材の外周面に環状突出部を設けてソイルセメント柱との付着を高めるようにしたソイルセメント複合杭が知られている（例えば、特許文献１参照）。

また、ソイルセメント杭において、芯材の内周面に環状突出部を設けてソイルセメント柱との付着を高めるようにしたソイルセメント複合杭が知られている（例えば、特許文献２参照）。

特開２００９−１１４７４１号公報 特開２００７−１９１９９０号公報

ソイルセメント複合杭においては、芯材の外周側又は内周側に環状突出部を設けることにより、ソイルセメントと芯材との付着力を高めることができるが、その付着力をより高めることができれば、さらに高い建物の支持ができるようになる。

そこで本発明は、上述した問題点に鑑みて案出されたものであり、その目的とするところは、ソイルセメントと芯材との付着力をより高めた芯材を有するソイルセメント複合杭及びその施工方法を提供することにある。

請求項１に記載の芯材を有するソイルセメント複合杭は、ソイルセンメント杭における芯材の外周面に環状突出部を有するソイルセメント杭において、芯材の外径よりも内径が大きく、かつ前記環状突出部の外径よりも外径の大きい環状リングを、前記芯材の外側に遊嵌させた状態で、かつ前記環状突出部に係合させてソイルセメント柱に埋め込み固定したことを特徴とする。

請求項２に記載の芯材を有するソイルセメント複合杭は、ソイルセンメント杭における芯材の内周面に環状突出部を有するソイルセメント杭において、芯材の内径よりも外径が小さく、かつ前記環状突出部の内径よりも内径の小さい環状リングを、前記芯材の内側に遊嵌させた状態で、かつ前記環状突出部に係合させてソイルセメント柱に埋め込み固定したことを特徴とする。

請求項３に記載の芯材を有するソイルセメント複合杭は、請求項１に記載の芯材を有するソイルセメント複合杭において、芯材の内径よりも外径が小さく、かつ前記環状突出部の内径よりも内径の小さい環状リングを、前記芯材の内側に遊嵌させた状態で、かつ前記環状突出部に係合させてソイルセメント柱に埋め込み固定したことを特徴とする。

請求項４に記載の芯材を有するソイルセメント複合杭は、請求項１〜３のうち何れか１項に記載の芯材を有するソイルセメント複合杭において、前記環状リングは、環状突出部の下側に配置されていることを特徴とする。

請求項５に記載の芯材を有するソイルセメント複合杭は、請求項１〜３のうち何れか１項に記載の芯材を有するソイルセメント複合杭において、前記環状リングは、環状突出部の上側に配置されていることを特徴とする。

請求項６に記載の芯材を有するソイルセメント複合杭は、請求項１〜３のうち何れか１項に記載の芯材を有するソイルセメント複合杭において、前記環状リングは、上下の環状突出部の間で拘束されるように配置されていることを特徴とする。

請求項７に記載の芯材を有するソイルセメント複合杭は、請求項１〜６のうち何れか１項に記載の芯材を有するソイルセメント複合杭において、芯材の上端部に水平板体が設けられていることを特徴とする。

請求項８に記載の芯材を有するソイルセメント複合杭の施工方法は、ソイルセンメント杭における芯材の外周面に環状突出部を有するソイルセメント杭の施工方法において、芯材の外径よりも内径が大きく、かつ前記環状突出部の外径よりも外径の大きい環状リングを、前記芯材の外側に遊嵌させた状態で、前記芯材を固化前のソイルセメント柱内に押し込むことにより、前記環状リングを前記環状突出部に係合させて、ソイルセメント柱に埋め込み固定することを特徴とする。

請求項９に記載の芯材を有するソイルセメント複合杭の施工方法は、ソイルセンメント杭における芯材の内周面に環状突出部を有するソイルセメント杭の施工方法において、芯材の内径よりも外径が小さく、かつ前記環状突出部の内径よりも内径の小さい環状リングを、前記芯材の内側に遊嵌させた状態で、前記芯材を固化前のソイルセメント柱に押し込むことにより、前記環状リングを前記環状突出部に係合させて、ソイルセメント柱に埋め込み固定することを特徴とする。

請求項１０に記載の芯材を有するソイルセメント複合杭の施工方法は、請求項８又９に記載の芯材を有するソイルセメント複合杭の施工方法において、環状リングを芯材の長手方向に移動させて、環状リングを環状突出部に係合させることを特徴とする。

請求項１１に記載の芯材を有するソイルセメント複合杭の施工方法は、請求項８〜１０のうち何れか１項記載の芯材を有するソイルセメント複合杭の施工方法において、上端部に水平板体を設けている芯材が用いられていることを特徴とする。

本発明によると、芯材に設けられた環状突出部に係合する環状リングを芯材に対して遊嵌状態で設けるだけで、従来の芯材を用いたソイルセメント複合杭の場合より、ソイルセメントと芯材との付着力を格段に高めたソイルセメント複合杭とすることができ、施工も容易である等の効果が得られる。また、上端部に水平板体を設けている芯材が用いられていると、芯材を有するソイルセメント複合杭が完成した後においては、上部からの荷重をより効率良くソイルセメント柱及び芯材に分担させ、さらに支持力を増加させるための、載荷板又は受圧板として機能させることができる。また、ソイルセメント柱の硬化前においては、前記水平板体がソイルセメントに支持されることで、芯材がソイルセメント柱の下方に降下することを防止できるため、芯材の抜け落ち（降下）を防止する抜け落ち（降下）防止板として機能させることもできる。

（ａ）は本発明の第１実施形態の芯材を有するソイルセメント複合杭を示す一部縦断正面図、（ｂ）は（ａ）のａ−ａ線断面図、（ｃ）は（ａ）の一部を拡大して示す縦断正面図、（ｄ）は芯材にガイドを設けた形態を示す一部縦断正面図である。 （ａ）は本発明の第２実施形態の芯材を有するソイルセメント複合杭を示す一部縦断正面図、（ｂ）は（ａ）のｂ−ｂ線断面図、（ｃ）は（ａ）の一部を拡大して示す縦断正面図、（ｄ）は芯材にガイドを設けた形態を示す一部縦断正面図である。 （ａ）は本発明の第３実施形態の芯材を有するソイルセメント複合杭を示す一部縦断正面図、（ｂ）は（ａ）のｃ−ｃ線断面図、（ｃ）は（ａ）の一部を拡大して示す縦断正面図である。 （ａ）は本発明の第４実施形態の芯材を有するソイルセメント複合杭を示す一部縦断正面図、（ｂ）は（ａ）のｄ−ｄ線断面図、（ｃ）は（ａ）の一部を拡大して示す縦断正面図である。 （ａ）は本発明の第５実施形態の芯材を有するソイルセメント複合杭を示す一部縦断正面図、（ｂ）は（ａ）のｅ−ｅ線断面図、（ｃ）は（ａ）の一部を拡大して示す縦断正面図である。 （ａ）（ｂ）は環状突出部の他の形態と、環状リングとの関係を示す縦断正面図である。 （ａ）は本発明の第６実施形態の芯材を有するソイルセメント複合杭を示す一部縦断正面図、（ｂ）は（ａ）のｆ−ｆ線断面図、（ｃ）は（ａ）の一部を拡大して示す縦断正面図である。 （ａ）は本発明の第７実施形態の芯材を有するソイルセメント複合杭を示す一部縦断正面図、（ｂ）は（ａ）のｇ−ｇ線断面図、（ｃ）は（ａ）の一部を拡大して示す縦断正面図である。 （ａ）は本発明の第８実施形態の芯材を有するソイルセメント複合杭を示す一部縦断正面図、（ｂ）は（ａ）のｈ−ｈ線断面図、（ｃ）は（ａ）の一部を拡大して示す縦断正面図である。

次に、本発明を図示の実施形態に基づいて詳細に説明する。

図１には、本発明の第１実施形態の芯材を有するソイルセメント複合杭１が示されている。図示の形態では、鋼管からなる芯材２の外周面３に、間隔をおいて一つ又は複数（図示の場合）の環状鉄筋が溶接により固定されて、芯材２の軸方向に間隔をおいて一つ又は複数の環状突出部４が形成されている。

そして、各環状突出部４の下側には、芯材２の外径よりも内径が大きく、かつ環状突出部４の外径よりも外径の大きい、鉄筋又は鋼板からなる環状リング５が、芯材２の外側に遊嵌した状態で環状突出部４に係合されている。芯材２と環状リング５との間には、水平方向でギャップＧが形成されている。環状リング５は、芯材２に固定された（又は後記の実施形態のように芯材２に一体に形成された）環状突出部４間に配置する場合には、一部切り欠きリング状とした環状リング素材を芯材２に嵌合して、一部切り欠きの環状リング素材の両端を半径方向に溶接、又は一部切り欠きの環状リング素材の両端を周方向に重ねる場合には重ねた部分を周方向に溶接等により固定することで、環状リング５として配置することができる。芯材２に鉄筋等を固定することで、環状突出部４を形成する場合には、芯材２の長手方向に、環状リング５と環状突出部４とを交互に溶接により固着することで、配設することができる。

芯材２の先端部側に配置されている先端部の環状リング５については、芯材２に固定されていなくてもよい。先端部の環状リング５を、これを支持できる程度の粘性のある又は硬化養生されたソイルセメント柱６の表面に載置した後、先端部に環状突出部４を有する芯材２をソイルセメント柱６上の前記環状リング５内に挿入するように圧入することで、下端側の環状リング５を、下端側の環状突出部４に芯材２の長手方向に移動させて、ソイルセメント柱６内に配設することができる。また、他の環状リング５は、芯材２の挿入前においては、下降して下位の環状突出部４の上に支持されるように移動しているが、芯材２をソイルセメント柱６内に挿入することで、図１（ａ）に２点鎖線及び矢印Ａで示すように環状リング５を芯材２の長手方向の上位のレベルに相対的に上昇移動させて、環状突出部４の下側に係合するように上昇移動させることができる。なお、芯材２をソイルセメント柱６内に圧入する時には、先端部にＬ形フック部を有する棒状金具（図示省略）を用いて、環状突出部４の下側に環状リング５を誘導するようにしてもよい。なお、前記ソイルセメント柱６は、例えば、原位置土とセメントミルクを混合して造成されたソイルセメント柱、又は縦溝１２内に流動状態のソイルセメントを充填されたソイルセメント柱である。

なお、図１（ｄ）に示すように、環状突出部４の下側において、芯材２の外周面３に、環状リング５の内径よりも小さくなるように、三角形等の鋼片からなるガイド部材９を周方向に、間隔をおいて又は連続して設け、ガイド部材９のガイド斜面９ａにより、環状リング５を芯材２とほぼ同心状となるようにガイドするようにしてもよい。このようにすると、芯材２の外側における環状リング５の偏心配置が防止される。

本発明の第１実施形態では、ソイルセメント柱６内に芯材２を配設して、ソイルセメント７を養生硬化させて、環状突出部４の下側に環状リング５を有する芯材２とソイルセメント柱６を一体化した、ソイルセメント複合杭１を築造する。このようなソイルセメント複合杭１では、ソイルセメント複合杭１の上側から作用する荷重を環状突出部４から環状リング５を介してソイルセメント７に伝達させることができ、周囲地盤１１に伝達させることができ、また逆に、ソイルセメント７から環状リング５及び環状突出部４を介して芯材２に荷重を伝達ことができる。

図２には、本発明の第２実施形態の芯材を有するソイルセメント複合杭１が示されている。この形態と第１実施形態と相違している部分は、この形態では、環状突出部４の上側に、鉄筋を環状に形成された環状リング５が配置されている形態とされている点で第１実施形態と相違している。それ以外の部分は、第１実施形態と同様であるので、同様な部分については同様な符号を付している。このような形態では、中間部及び下端部の環状リング５では、ソイルセメント７の粘性が低い場合で、環状リング５がその自重により自然降下を期待できるような場合で、引抜き力が卓越するような場所の複合杭として利用することができる。なお、最上位の環状リング５は、地上側から芯材２に嵌め込んで押し込むことで、環状突出部４に係合させることができる。その他、最上位の環状リング５以外は、環状突出部４に溶接により固定した形態として、最上位の環状リング５を鋼材又は角材等の押し込み部材により地上側から押し込んで、環状突出部４に係合させるようにしてもよい。

なお、図２（ｄ）に示すように、環状突出部４の上側において、芯材２の外周面３に、環状リング５の内径よりも小さくなるように、三角形等の鋼片からなるガイド部材９を周方向に、間隔をおいて又は連続して設けて、ガイド部材９のガイド斜面９ａにより環状リング５を、芯材２とほぼ同心状となるようにガイドするようにしてもよい。このようにすると、芯材２の内側における環状リング５の偏心配置が防止される。

図３には、本発明の第３実施形態の芯材を有するソイルセメント複合杭１が示されている。この形態と第１実施形態と相違している部分は、環状リング５の下側に、さらに環状突出部４を設けて、各上下の環状突出部４の間で各環状リング５の芯材２の長手方向の移動を拘束するようにした形態である。このような形態であると、環状リング５が、上下の環状突出部４に移動が拘束されて、所定の位置に各環状リング５を埋め込み配置することができる。

図４には、本発明の第４実施形態の芯材を有するソイルセメント複合杭１が示されている。この形態では、芯材２の内周面１０に鉄筋が溶接により固定されて、内向きに突出する環状突出部４が形成され、環状突出部４の下側に、芯材２の内径よりも外径が小さく、かつ環状突出部４の内径よりも内径の小さい環状リング５を、芯材２の内側に遊嵌した状態で、かつ環状突出部４に係合させてソイルセメント柱６に埋め込み固定したソイルセメント複合杭１とした形態である。図示の形態のソイルセメント複合杭１では、芯材２の下端部の内側に環状突出部４と環状リング５を配置した形態としているが、中間部及び上端部に、第１〜第３実施形態の環状突出部４と環状リング５を適用して、芯材２の内外に環状突出部４及び環状リング５を有するソイルセメント複合杭１としてもよい。下端部の環状リング５は、例えば、原位置土とセメントミルクを混合して造成中のソイルセメント柱６が、環状リング５を支持できる程度の粘性になった後に、最初にソイルセメント７の表面に載置して、芯材２内に下端部の環状リング５を挿入するようにして、芯材２を造成中のソイルセメント柱６内に圧入することで施工することができる。このような形態では、芯材２に作用する押し込み力が卓越するような場所のソイルセメント複合杭１に適用するようにしてもよい。

図５には、本発明の第５実施形態の芯材を有するソイルセメント複合杭１が示されている。この形態では、芯材２の内側に内向きに突出する環状突出部４が形成され、環状突出部４の上側に、芯材２の内径よりも外径が小さく、かつ環状突出部４の内径よりも内径の小さい環状リング５を、芯材２の内側に遊嵌した状態で、かつ環状突出部４に係合させてソイルセメント柱６に埋め込み固定したソイルセメント複合杭１とした形態である。図示の形態のソイルセメント複合杭１では、芯材２の下端部の内側に環状突出部４と環状リング５を配置した形態としているが、中間部及び上端部に、第１〜第３実施形態の環状突出部４と環状リング５を適用して、芯材２の内外に環状突出部４及び環状リング５を有するソイルセメント複合杭１としてもよい。下端部の環状リング５は、例えば、原位置土とセメントミルクを混合して造成中のソイルセメント柱６が、環状リング５を降下できる程度の粘性時に、芯材２と共に造成直後のソイルセメント柱６内に挿入することで施工することができる。この場合には、芯材２を一次的に地上部の支持材（図示省略）により支持し他状態で養生硬化させる。このような形態では、芯材２に作用する引抜き力が卓越するような場所のソイルセメント複合杭１に適用するようにしてもよい。

芯材２としては、断面円形鋼管以外にも、断面矩形鋼管等の芯材２を用いてもよく、芯材２の断面形態に合せて、矩形環状の環状突出部４及び矩形環状の環状リング５を用いるようにすればよい。従って、芯材２の断面形態に応じて、環状突出部４及び環状リング５を同心状等に形成するようにすればよい。

図６は、環状突出部４及び環状リング５を形成する場合に、鉄筋に代えて、リング状の鋼板を用いてもよいことを示したものである。図６（ａ）の場合は、鋼管等の芯材２の外周面３にリング状の鋼板が溶接により固定されて、環状突出部４が形成され、その環状突出部４の下側に環状リング５を係合させている。また、図６（ｂ）の場合には、環状突出部４の上側に環状リング５を係合させている。図６で示しているのは、鉄筋から鋼板に代えた環状突出部４と環状リング５が芯材２の外側に配置させた場合であるが、その他の実施形態としては、鉄筋を鋼板に代えた環状突出部４と環状リング５を図４及び図５のように芯材２の内側に配置させたものであってもよい。なお、環状突出部４を形成する場合に、リング状の鉄筋又は鋼板の周方向に鉄筋端部相互又は鋼板端部相互に、重なり代を設けて、周方向の溶接長を長くして一体化するとよい。

図７及び図８には、本発明の第６及び第７実施形態の芯材を有するソイルセメント複合杭１が示されている。この形態では、環状突出部４を形成する場合に、芯材２自体の管壁を外側（図示の場合）又は内側（図示を省略）に張り出すように加工して、環状突出部４を形成するようにしてもよい。環状突出部４の断面形態は、図７に示すように、２等辺三角形等の断面山形、図８に示すように断面台形形態の環状突出部４としてもよく、そのような環状突出部４に、環状リング５を係合させるようにしてもよい。また、図示を省略するが、芯材２の内側に張り出す環状突出部４に係合するように環状リングを設ける形態のソイルセメント複合杭１としてもよい。

図９には、本発明の第８実施形態の芯材を有するソイルセメント複合杭１が示されている。この実施形態は、本発明を実施する場合に、芯材２の上端部に、鋼板等の水平板体１３を設け、水平板体１３をソイルセメント柱６の上面に浮かせるように配置してもよいことを示す代表形態である。図示の形態では、円形鋼板等の水平板体１３の下部に鋼製筒体等の筒体１４が一体に設けられ、筒体１４を芯材２の上端部に嵌合して、筒体１４の下端部等を溶接Ｗ（図示の場合）により芯材２に固定したり、又は図示を省略するが、芯材２と筒体１４とに渡ってボルトを挿通すると共にナットにより固定したりして設けられている。或いは図示を省略するが、筒体１４を備えた水平板体１３における筒体１４を、芯材２の外周面或いは内周面に圧入して固定するようにしてもよい。芯材２の上端部に水平板体１３を設けると、芯材を有するソイルセメント複合杭１が完成した後においては、上部からの荷重をより効率良くソイルセメント柱６及び芯材２に分担させ、さらに支持力を増加させるための、載荷板又は受圧板として機能させることができる。また、水平板体１３を芯材２に固定した場合で、ソイルセメント柱６の硬化前においては、水平板体１３がソイルセメント７に支持されることで、芯材２がソイルセメント柱６の下方に降下することを防止できるため、芯材２の抜け落ち（降下）を防止する抜け落ち（降下）防止板として機能させることもできる。また、筒体１４により、又はより筒体１４を芯材２の下方部に長く嵌合すること（載荷板又は受圧板としての水平板体１３の固定部を延長すること）で、結果的に、芯材２の上部（又は上端部）が、芯材２自体と筒体１４とによる２重構造となり、芯材２に水平力が生じた場合に、筒体１４を芯材２の補強部材として補強することができる等の効果もある。

図１〜３、７〜９等の実施形態では、環状リング５を間隔をおいて３枚設けているが、３枚に限定されることなく、１又は複数枚設ける形態としてもよく、また、本発明のソイルセメント複合杭１を設計又は施工する場合に、環状リング５を一つ備えることで上部からの荷重を十分に受け持つ場合には、複数の環状リング５を設けなくてもよい。なお、水平板体１３の外径は、ソイルセメント柱６の外径と同等又は小さい外径とされ、筒体１４を省略する場合には、芯材２に溶接により固定されている。

本発明を実施する場合、芯材２の上部をソイルセメント柱６から突出させ、適宜鉄筋或いはフランジ等の接続部を芯材２の上部に設け、コンクリート製等の上部構造物と結合させるようにしてもよく、このようにすると、上部構造物に地震時等に水平力が作用した場合に、ソイルセメント柱６に支持力ばかりでなく、引抜き抵抗を発揮させることができる。

なお、本発明を実施する場合、深度の深いソイルセメント複合杭１とする場合に、複数の芯材２を直列に連結して、長尺の芯材２としてもよい。

１ ソイルセメント複合杭
２ 芯材
３ 外周面
４ 環状突出部
５ 環状リング
６ ソイルセメント柱
７ ソイルセメント
９ ガイド部材
９ａ ガイド斜面
１０ 内周面
１１ 周囲地盤
１２ 縦溝
１３ 水平板体
１４ 筒体
Ａ 矢印
Ｇ ギャップ
Ｗ 溶接

Claims (11)

1. ソイルセンメント杭における芯材の外周面に環状突出部を有するソイルセメント杭において、芯材の外径よりも内径が大きく、かつ前記環状突出部の外径よりも外径の大きい環状リングを、前記芯材の外側に遊嵌させた状態で、かつ前記環状突出部に係合させてソイルセメント柱に埋め込み固定したことを特徴とする芯材を有するソイルセメント複合杭。
2. ソイルセンメント杭における芯材の内周面に環状突出部を有するソイルセメント杭において、芯材の内径よりも外径が小さく、かつ前記環状突出部の内径よりも内径の小さい環状リングを、前記芯材の内側に遊嵌させた状態で、かつ前記環状突出部に係合させてソイルセメント柱に埋め込み固定したことを特徴とする芯材を有するソイルセメント複合杭。
3. 芯材の内径よりも外径が小さく、かつ前記環状突出部の内径よりも内径の小さい環状リングを、前記芯材の内側に遊嵌させた状態で、かつ前記環状突出部に係合させてソイルセメント柱に埋め込み固定したことを特徴とする請求項１に記載の芯材を有するソイルセメント複合杭。
4. 前記環状リングは、環状突出部の下側に配置されていることを特徴とする請求項１〜３のうち何れか１項に記載の芯材を有するソイルセメント複合杭。
5. 前記環状リングは、環状突出部の上側に配置されていることを特徴とする請求項１〜３のうち何れか１項に記載の芯材を有するソイルセメント複合杭。
6. 前記環状リングは、上下の環状突出部の間で拘束されるように配置されていることを特徴とする請求項１〜３のうち何れか１項に記載の芯材を有するソイルセメント複合杭。
7. 芯材の上端部に水平板体が設けられていることを特徴とする請求項１〜６のうち何れか１項に記載の芯材を有するソイルセメント複合杭。
8. ソイルセンメント杭における芯材の外周面に環状突出部を有するソイルセメント杭の施工方法において、芯材の外径よりも内径が大きく、かつ前記環状突出部の外径よりも外径の大きい環状リングを、前記芯材の外側に遊嵌させた状態で、前記芯材を固化前のソイルセメント柱内に押し込むことにより、前記環状リングを前記環状突出部に係合させて、ソイルセメント柱に埋め込み固定することを特徴とする芯材を有するソイルセメント複合杭の施工方法。
9. ソイルセンメント杭における芯材の内周面に環状突出部を有するソイルセメント杭の施工方法において、芯材の内径よりも外径が小さく、かつ前記環状突出部の内径よりも内径の小さい環状リングを、前記芯材の内側に遊嵌させた状態で、前記芯材を固化前のソイルセメント柱に押し込むことにより、前記環状リングを前記環状突出部に係合させて、ソイルセメント柱に埋め込み固定することを特徴とする芯材を有するソイルセメント複合杭の施工方法。
10. 環状リングを芯材の長手方向に移動させて、環状リングを環状突出部に係合させることを特徴とする請求項８又は９に記載の芯材を有するソイルセメント複合杭の施工方法。
11. 上端部に水平板体を設けている芯材が用いられていることを特徴とする請求項８〜１０のうち何れか１項に記載の芯材を有するソイルセメント複合杭の施工方法。

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