JP2014227736A - 杭基礎構造、及び、杭基礎構造の構築方法 - Google Patents

Abstract

【課題】既存の杭を健全性にかかわらずに再利用する。
【解決手段】地中に埋設された杭と、前記杭の周囲を囲むように設けられた複数のアングル鋼と、前記杭の杭頭部を埋設して形成された基礎と、を備え、前記複数のアングル鋼は、前記杭の強度を補強する補強部と、前記基礎に定着される定着部と、をそれぞれ有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、杭基礎構造、及び、杭基礎構造の構築方法に関する。

構造物（例えば建物）の建設において、浅い基礎では建物を支えることができない地盤の場合に、地中深くに杭を形成して、建物を支えるようにした杭基礎構造が知られている。

また、建物の建替えに際し、古い建物に使用されていた既存の杭を撤去せずに、新築建物の杭として再利用することがある（例えば特許文献１参照）。また、この場合に、杭を掘り起こすことなく、且つ、非破壊で、健全性（ひび割れの有無など）を評価する方法も知られている（例えば、特許文献２参照）。

特開平８−１０９６５３号公報 特開２００６−３２２７３４号公報

しかしながら、上述したような健全性の評価において、杭が健全でない（ひび割れがある）という評価結果が得られた場合は、当該杭を新築建物の杭として再利用することができず、代わりの杭を新たに打設しなければならないという問題があった。

本発明はかかる従来の課題に鑑みてなされたもので、その主な目的は、既存の杭を健全性にかかわらずに再利用することにある。

かかる目的を達成するために本発明の杭基礎構造は、地中に埋設された杭と、前記杭の周囲を囲むように設けられた複数のアングル鋼と、前記杭の杭頭部を埋設して形成された基礎と、を備え、前記複数のアングル鋼は、前記杭の強度を補強する補強部と、前記基礎に定着される定着部と、をそれぞれ有することを特徴とする。
このような杭基礎構造によれば、既存の杭を健全性にかかわらずに再利用することが可能である。

かかる杭基礎構造であって、前記杭は鉄筋コンクリートにより形成されたコンクリート杭であってもよい。
このような杭基礎構造によれば、ひび割れなどの損傷があっても杭を再利用することが可能である。

かかる杭基礎構造であって、前記杭の杭頭部から鉄筋が突出しており、前記杭頭部から突出した前記鉄筋と、前記基礎に配筋された鉄筋とが接合されていることが望ましい。
このような杭基礎構造によれば、杭と基礎との定着性を高めることが可能である。

かかる杭基礎構造であって前記杭は中空部を有していてもよい。
このような杭基礎構造によれば、中空部を有する杭を再利用することが可能である。

かかる杭基礎構造であって、前記杭の中空部に前記杭と前記基礎とを定着させる定着材が挿入されていることが望ましい。
このような杭基礎構造によれば、杭と基礎との定着性を高めることが可能である。

かかる杭基礎構造であって、前記アングル鋼と、前記基礎に配筋された鉄筋とが接合されていることが望ましい。
このような杭基礎構造によれば、アングル鋼と基礎との定着性をより高めることが可能である。

また、本発明の杭基礎構造の構築方法は、地中に埋設された杭の周囲を囲むように複数のアングル鋼を地中に圧入するアングル鋼圧入工程と、前記杭の杭頭部を埋設して基礎を形成する基礎形成工程と、を有し、前記複数のアングル鋼は、前記杭を補強する補強部と、前記基礎に定着される定着部と、をそれぞれ有することを特徴とする。

本発明によれば、既存の杭を健全性にかかわらずに再利用することが可能である。

第１実施形態に係る杭基礎構造の説明図である。 第１実施形態に係る杭基礎構造の構築方法の手順を示すフロー図である。 杭１０の杭頭部１０Ａを掘り出した状態を示す斜視図である。 杭１０の周囲にアングル鋼を圧入した状態を示す斜視図である。 第２実施形態に係る杭基礎構造の構築方法の手順を示すフロー図である。 第２実施形態に係る杭基礎構造の説明図である。 第３実施形態に係る杭基礎構造の説明図である。 第４実施形態に係る杭基礎構造の説明図である。

＝＝＝第１実施形態＝＝＝
＜杭基礎構造について＞
図１は、第１実施形態に係る杭基礎構造の説明図である。

図１に示すように、本実施形態の杭基礎構造は、杭１０、アングル鋼２０、基礎３０を有している。

杭１０は、古い建物（不図示）に使用されていた杭（既存杭）であり新築建物の杭として再利用されている。杭１０のうち杭頭部１０Ａ側の部位は新築建物の基礎３０に埋設されており、それよりも下側（鉛直方向下側）の部位は地中に埋設されている。なお、本実施形態の杭１０は、場所打ちコンクリート杭（中実杭）であり、不図示の損傷部位（ひび割れ部）を有している。

アングル鋼（山形鋼ともいう）２０は、断面がＬ字型の鉄製の部材である。本実施形態のアングル鋼２０は、Ｌ字の各辺の長さが等しい等辺山形鋼である。また、アングル鋼２０の稜線方向の長さは、少なくとも杭１０の杭頭部１０Ａからひび割れ部までの長さ以上である。本実施形態では、杭１０の周囲を囲むように、４つのアングル鋼２０が設けられており、各アングル鋼２０は、それぞれ、内側面が杭１０の外周面と対向するように配置されている。また、各アングル鋼２０は、それぞれ、地中に圧入されている部位（図において破線で示す部位）と、基礎３０に埋設されている部位（図において実線で示す部位）を有している。

基礎３０は、新築建物の下部構造であり、新築建物の重量を安定に支えるために設けられている。本実施形態の基礎３０は鉄筋コンクリートで形成されている。

＜杭基礎構造の構築方法について＞
図２は第１実施形態に係る杭基礎構造の構築方法の手順を示すフロー図である。また、図３は、杭１０の杭頭部１０Ａを掘り出した状態を示す斜視図であり、図４は、杭１０の周囲にアングル鋼２０を圧入した状態を示す斜視図である。

以下、古い建物（基礎を含む）が撤去された状態から説明を始める。古い建物が撤去されることにより、当該建物に使用されていた杭１０が地中に埋設された状態で残っている。

まず、図３に示すように、杭１０の杭頭部１０Ａの周囲の土壌を除去して、杭１０のうちの杭頭部１０Ａの端から長さＬ（本実施形態では５０ｃｍ程度）分の部位を露出させる（杭頭部掘り出し工程Ｓ１０１）。このとき杭１０の他の部位は地中に埋設されたままである。

次に、図４に示すように、杭１０の周囲（地中）にアングル鋼２０を圧入する（アングル鋼圧入工程Ｓ１０２）。このときアングル鋼２０の上端を杭頭部１０Ａとほぼ同じ位置にすることが望ましい。これはアングル鋼２０と基礎３０との定着性を高めるためである。また、アングル鋼２０の下端は、少なくとも杭１０のひび割れ部よりも下側に位置するように圧入する。なお、アングル鋼２０と杭１０との間の土はそのままにしていてもよいし、除去してもよい。

本実施形態では、杭１０の補強材としてアングル鋼２０を用いているので、他の鋼材（例えば鋼管）を用いる場合と比べて、地中に圧入するときの圧入抵抗が小さい（圧入しやすい）。これにより、容易に杭１０の補強を行うことができる。また、図のように杭１０の周囲にアングル鋼２０を配置することにより、せん断力に対する抵抗力（補強効果）を高めることができる。

その後、新築建物の基礎３０を形成するための鉄筋の配筋や型枠の設置を行ない、型枠にコンクリートを打設する（基礎配筋・コンクリート打設工程Ｓ１０３）。こうして、新築建物用の基礎３０を形成するとともに、杭１０杭頭部１０Ａやアングル鋼２０の上部（図１で実線で示す部位）を基礎３０に埋設させる（埋め込み定着工程Ｓ１０４）。

このようにして、図１に示す杭基礎構造が構築される。各アングル鋼２０の上部（実線で示す部位）は基礎３０に埋設されることによって基礎３０に定着している。すなわち、当該部位は定着部を構成している。また、その部位よりも下側の部位（破線で示す部位）は、杭１０の周囲に配置されることにより杭１０を補強している。すなわち、当該部位は補強部を構成している。このように、本実施形態の杭基礎構造においてアングル鋼２０は、基礎３０に定着する定着部と、杭１０を補強する補強部とを有している。

以上説明したように、本実施形態の杭基礎構造は、地中に埋設された杭１０と、杭１０の周囲を囲むように設けられた４つのアングル鋼２０と、杭１０の杭頭部１０Ａを埋設して形成された基礎３０とを備えている。そして、各アングル鋼２０は、地中に圧入されて杭１０を補強する補強部と、基礎３０に埋設されることで基礎３０に定着される定着部をそれぞれ有している。

これにより、既存の杭１０にひび割れ部がある場合においても、杭１０を新築建物の杭として再利用することができる。また、本実施形態では、アングル鋼２０を用いているので地中に圧入しやすい（施工が容易である）。また、せん断応力に対しての補強効果を高めることができる。

なお、各アングル鋼２０の上端と基礎３０に配筋された鉄筋（不図示）とを例えば溶接などによって接合するようにしてもよい。この場合、基礎３０への定着性をより高めることができる。また、例えば図４の状態において、隣接するアングル鋼２０同士をそれぞれ連結（接合）させても良い。

＝＝＝第２実施形態＝＝＝
第２実施形態では、杭１０の杭頭部１０Ａを露出させた後の処理が第１実施形態と異なっている。

図５は、第２実施形態に係る杭基礎構造の構築方法の手順を示すフロー図である。図５において、図２と同一工程には同一番号（ステップ番号）を付し説明を省略する。

第２実施形態では、杭１０の杭頭部１０Ａを露出させた後（杭頭部掘り出し工程Ｓ１０１の後）、杭頭処理を行なっている（杭頭処理工程Ｓ１０１´）。杭頭処理とは、杭の頂部（頭部）をはつり取る処理である。この杭頭処理により、杭１０の内部に埋設されていた鉄筋が露出する。

図６は、第２実施形態に係る杭基礎構造の説明図である。なお、図６において、図１と同一構成の部分については同一符号を付し説明を省略する。

第２実施形態では、前述した杭頭処理を行うことにより、杭１０の杭頭部１０Ａの端に鉄筋１１が２０ｃｍ程度露出している。そして、第２実施形態では、杭頭処理により露出した鉄筋１１と、基礎３０に配筋された鉄筋（不図示）とを、例えば溶接により接合する。これにより杭１０と基礎３０との定着性をより高めることができる。なお、さらに基礎３０に配筋された鉄筋（不図示）と、各アングル鋼２０の上端とを溶接などにより接合するようにしてもよい。

＝＝＝第３実施形態＝＝＝
第３実施形態では、杭基礎構造に用いられる杭の種類が前述の実施形態と異なっている。図７は、第３実施形態に係る杭基礎構造の説明図である。なお、図７において、図１と同一構成の部分については同一符号を付し説明を省略する。

第３実施形態では、既存杭として杭１００が用いられている。
杭１００は中空部を有する杭（例えば、ＰＣ杭、ＰＨＣ杭、鋼管など）である。

なお、杭基礎構造の構築方法は第１実施形態（図２）とほぼ同様である。

このように第３実施形態では、図７のように杭１００の周囲にアングル鋼２０を設ける（圧入する）ことにより、杭１００の健全性にかかわらずに、杭１００を新築建物の杭として再利用することができる。

＝＝＝第４実施形態＝＝＝
第４実施形態では、杭１００の中空部に定着材を挿入しているところが第３実施形態と異なっている。

図８は、第４実施形態に係る杭基礎構造の説明図である。なお、図８において、図７と同一構成の部分については同一符号を付し説明を省略する。

図８に示すように第４実施形態では、杭１００の中空部に鉄筋籠２００が挿入されている。また、鉄筋籠２００の上端は杭１００の杭頭部１００Ａよりも突出している。なお、鉄筋籠２００が挿入された中空部１００Ｂには、例えばコンクリートなどの充填材（不図示）が充填されている。

そして、鉄筋籠２００の鉄筋（杭１００の杭頭部１００Ａから突出した鉄筋）と、基礎３０に配筋された鉄筋とが例えば溶接などによって接合されている。

この場合、杭１００と基礎３０との定着性をより高めることができる。なお、さらに基礎３０に配筋された鉄筋（不図示）と、各アングル鋼２０の上端とを溶接などにより接合するようにしてもよい。

＝＝＝その他の実施形態について＝＝＝
上記実施形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定して解釈するためのものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更、改良され得ると共に、本発明にはその等価物が含まれることはいうまでもない。特に、以下に述べる実施形態であっても、本発明に含まれるものである。

＜杭について＞
前述の実施形態では、杭（杭１０、杭１００）は、ひび割れ部を有していた（不健全であった）が、これには限られず、健全であってもよい。この場合においても、アングル鋼２０を杭の周囲に配置して補強を行なうようにしてもよい。

＜アングル鋼２０について＞
前述の実施形態のアングル鋼２０は辺の長さが等しい等辺山形鋼を用いていたが、辺の長さが異なる不等辺山形鋼を用いてもよい。

また前述の実施形態では、杭（杭１０、杭１００）の周囲にアングル鋼２０を４つ配置していたが、杭の周囲に配置するアングル鋼の数は４つには限られず、複数（２つ以上）であればよい。例えば、２つの場合、各辺の長さがアングル鋼２０の約２倍のアングル鋼を用いて、杭の周囲を囲むように配置（圧入）すればよい。

１０ 杭（中実杭）
１０Ａ 杭頭部
１１ 鉄筋
２０ アングル鋼
３０ 基礎
１００ 杭（中空杭）
１００Ａ 杭頭部
１００Ｂ 中空部
２００ 鉄筋籠

Claims (7)

1. 地中に埋設された杭と、
   前記杭の周囲を囲むように設けられた複数のアングル鋼と、
   前記杭の杭頭部を埋設して形成された基礎と、
   を備え、
   前記複数のアングル鋼は、前記杭を補強する補強部と、前記基礎に定着される定着部と、をそれぞれ有することを特徴とする杭基礎構造。
2. 請求項１に記載の杭基礎構造であって、
   前記杭は鉄筋コンクリートにより形成されたコンクリート杭である、
   ことを特徴とする杭基礎構造。
3. 請求項２に記載の杭基礎構造であって、
   前記杭の杭頭部から鉄筋が突出しており、
   前記杭頭部から突出した前記鉄筋と、前記基礎に配筋された鉄筋とが接合されている、
   ことを特徴とする杭基礎構造。
4. 請求項１に記載の杭基礎構造であって、
   前記杭は中空部を有する、
   ことを特徴とする杭基礎構造。
5. 請求項４に記載の杭基礎構造であって、
   前記杭の中空部に前記杭と前記基礎とを定着させる定着材が挿入されている、
   ことを特徴とする杭基礎構造。
6. 請求項１乃至請求項５の何れかに記載の杭基礎構造であって、
   前記アングル鋼と、前記基礎に配筋された鉄筋とが接合されている、
   ことを特徴とする杭基礎構造。
7. 地中に埋設された杭の周囲を囲むように複数のアングル鋼を地中に圧入するアングル鋼圧入工程と、
   前記杭の杭頭部を埋設して基礎を形成する基礎形成工程と、
   を有し、
   前記複数のアングル鋼は、前記杭を補強する補強部と、前記基礎に定着される定着部と、をそれぞれ有することを特徴とする杭基礎構造の構築方法。

Images