JP2022080696A - Pile and its construction method and underground structure - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、杭とその施工方法および地中構造物に関する。 The present invention relates to piles, construction methods thereof, and underground structures.
家の建て直しのごとく、基礎杭の上に建つ既設構造物を撤去してそこに新たな構造物を構築する場合、既存杭の処理形態は主として(1)「直接利用」、(2)「存置」、(3)「撤去」の3つに分類される。「直接利用」は存置した既存杭を新築建造物に有効な形で直接的に利用する形態(例えば特許文献1参照)、「存置」は既存杭を敷地の一部として地中に残しつつ杭を新設する形態、「撤去」は既存杭を引き抜き新しい杭を打設する形態(例えば特許文献2参照)である(図28参照)。 When removing the existing structure built on the foundation pile and constructing a new structure there, like rebuilding a house, the treatment form of the existing pile is mainly (1) "direct use", (2) "retention". , (3) "Removal". "Direct use" is a form in which existing existing piles are directly used in a new building (see, for example, Patent Document 1), and "retention" is a pile while leaving the existing piles in the ground as a part of the site. "Removal" is a form in which an existing pile is pulled out and a new pile is placed (see, for example, Patent Document 2) (see FIG. 28).
しかし、これらの形態にはそれぞれ課題がある。すなわち、「直接利用」の場合、存置した既存杭によって所定の支持力が得られるかどうか未知数である。「存置」の場合、杭を新設するためのスペースを確保できるとは限らず、これはとくに敷地が狭小である場合に顕在化しやすい。また、「撤去」の場合、既存杭の撤去に伴う基礎工事の作業量は新設時の2~4倍となるのが一般的であり、また、施工後の敷地地盤の再評価が簡単でないというのが現状である。こういった現状に照らし、既存杭の処理の形態(再利用、存置、撤去)に応じた地盤調査の方法や基礎構造の設計方法の技術開発は喫緊の課題となっている。 However, each of these forms has its own challenges. That is, in the case of "direct use", it is unknown whether a predetermined bearing capacity can be obtained by the existing existing pile. In the case of "retention", it is not always possible to secure a space for constructing a new pile, which is likely to become apparent especially when the site is small. Also, in the case of "removal", the amount of work for foundation work associated with the removal of existing piles is generally two to four times that at the time of new construction, and it is not easy to re-evaluate the site ground after construction. is the current situation. In light of this situation, technological development of ground survey methods and foundation structure design methods according to the form of treatment of existing piles (reuse, retention, removal) has become an urgent issue.
そこで、本発明は、既存の杭などがある敷地に新たな構造物を構築する場合の既存杭の処理時における問題、とくに、既存杭を存置させつつ杭を新設する場合における新設スペース確保の問題を解消しうる杭とその施工方法および地中構造物を提供することを目的とする。 Therefore, the present invention presents a problem in processing existing piles when constructing a new structure on a site having existing piles, and in particular, a problem in securing new space when constructing new piles while preserving existing piles. The purpose is to provide piles, their construction methods, and underground structures that can solve the problem.
本発明の一態様は、地中に埋設されて地上の構造物を支持する杭であって、
開口した先端部と、
施工対象現場における地中の既設構造物を内包する杭本体部と、
を有する杭である。
One aspect of the present invention is a pile buried in the ground to support a structure on the ground.
With the open tip,
The pile body that contains the existing structure in the ground at the construction site, and
It is a stake with.
この杭は、既存杭をはじめとする既設構造物が内包された状態となるようにその外側へ被せるように設置することができる。このように構成された杭を利用することで、杭新設のためのスペースが確保し難いという問題を解消しつつ、既存杭を存置させた地盤に杭を新設することで新規構造物を支持するに足る支持力を確保することが可能となる。 This pile can be installed so as to cover the outside of the existing structure such as the existing pile so as to be contained therein. By using the piles constructed in this way, the problem that it is difficult to secure space for new piles will be solved, and new structures will be supported by constructing new piles on the ground where existing piles have been retained. It is possible to secure sufficient bearing capacity.
上記のごとき杭は、杭本体部に形成された羽根部をさらに備えていてもよい。 The pile as described above may further include a blade portion formed on the pile main body portion.
上記のごとき杭における羽根部は、先端部の周面にのみ設けられていてもよい。 The blade portion of the pile as described above may be provided only on the peripheral surface of the tip portion.
上記のごとき杭における羽根部は、本体部の周面に連続的かつスパイラル状に設けられていてもよい。 The blade portion of the pile as described above may be continuously and spirally provided on the peripheral surface of the main body portion.
上記のごとき杭における羽根部は、本体部の周面に断続的に設けられていてもよい。 The blade portion of the pile as described above may be provided intermittently on the peripheral surface of the main body portion.
上記のごとき杭において、杭本体部の内周側、先端部または周面に、既設構造物の一部に当接する掘削補助具が設けられていてもよい。 In the pile as described above, an excavation assisting tool that comes into contact with a part of the existing structure may be provided on the inner peripheral side, the tip portion or the peripheral surface of the pile main body portion.
本発明の別の一態様は、上記のごとき杭が埋設されて地中に構成された地中構造物である。 Another aspect of the present invention is an underground structure in which piles such as those described above are buried and constructed in the ground.
本発明のさらに別の一態様は、先端部が開口した杭を、施工対象現場における地中の既設構造物の周囲に、構造物を内包するように地盤に施工する、杭の施工方法である。 Yet another aspect of the present invention is a pile construction method in which a pile having an open tip is constructed on the ground so as to include the structure around the existing structure in the ground at the construction target site. ..
上記のごとき杭の施工方法において、地中にて当該杭の支持力を発揮する支持部を、当該地中にて所定の支持力が得られる土層中に位置させてもよい。 In the pile construction method as described above, the support portion that exerts the bearing capacity of the pile in the ground may be positioned in the soil layer where a predetermined bearing capacity can be obtained in the ground.
上記のごとき杭の施工方法において、先端部が既設構造物の下端よりも深くなる位置まで杭を地盤に施工してもよい。 In the pile construction method as described above, the pile may be constructed on the ground to a position where the tip portion is deeper than the lower end of the existing structure.
上記のごとき杭の施工方法において、杭の内部に水硬性材料を供給し、杭に内包される既設構造物と当該杭とを一体化させるようにしてもよい。 In the pile construction method as described above, a hydraulic material may be supplied to the inside of the pile to integrate the existing structure contained in the pile with the pile.
本発明によれば、既存の杭などがある敷地に新たな構造物を構築する場合の既存杭の処理時における問題、とくに、既存杭を存置させつつ杭を新設する場合における新設スペース確保の問題を解消しうる。 According to the present invention, there is a problem in processing existing piles when constructing a new structure on a site with existing piles, and in particular, a problem of securing new space when constructing new piles while keeping existing piles. Can be resolved.
以下、本発明の構成を図面に示す実施の形態の一例に基づいて詳細に説明する(図1等参照)。 Hereinafter, the configuration of the present invention will be described in detail based on an example of the embodiment shown in the drawings (see FIG. 1 and the like).
[第1の実施形態]
杭100は、地中に埋設されて構造物300を支持するように構成されている。本実施形態の杭100は、施工対象現場における地中の既存杭Pが内包された状態となるようにその外側へ被せるように設置される(図1参照)。杭100は、このように設置されるに適した構造、具体的には、対象とする既存杭Pを内包するに足る杭本体部110と、開口した先端部120とを有している開放端杭である。
[First Embodiment]
The
この杭100は、既存杭Pの外側へ被せるように設置することができることから、杭を新設のためのスペースが確保し難いという問題を解消しつつ、既存杭Pを存置させた地盤に杭を新たに設け、新規構造物を支持するに足る支持力を確保することを可能とする(図1参照)。敷地が狭小である敷地(狭隘地)においては、既存杭Pを当該地盤に存置させつつそれらの隙間や四隅などに杭を新設することが難しいことがある。とくにこのような状況において、本実施形態の杭100は、既存杭Pを撤去することなく存置させたまま、既存杭Pの周囲の狭いスペースを利用して新しい杭を設置して支持力を増大させることを可能とする。なお、各図においては、他の部分との違いをわかりやすく示すために、既存杭Pを濃く表現し、あるいはハッチングを付して表現している(既存杭Pの断面を表しているのではない)。
Since this
[第2の実施形態]
本実施形態の杭100は、施工時における当該杭100の地中への推進力を向上させる推進力向上部を備えている。推進力向上部の具体例は、当該100の先端部120における底面121に設けられた掘削爪122(図2参照)、あるいは、先端部120の周面130に、底面121よりも先端側(鉛直下方)に突出するように設けられた掘削刃124(図3参照)などである。これら掘削爪122や掘削刃124は、打撃により杭100に推進力を作用させた際、あるいは杭100自体を回転させた際、地盤の一部を削って推進力を向上させる。
[Second Embodiment]
The
[第3の実施形態]
本実施形態の杭100は、杭本体部110に形成された羽根部140をさらに備えていてもよい。羽根部40は、地中にて当該杭100の支持力を発揮する支持部として機能することができ、また、その形態によっては(たとえば螺旋状に形成されていれば)杭100を回転させたときの推進力を向上させる部材(推進力向上部)として機能することもできる。羽根部140の具体例を挙げつつ説明する。
[Third Embodiment]
The
羽根部140の一例は、杭100の先端部120付近の周面130のみに設けられた螺旋状の羽根からなるものである(図4参照)。螺旋状の羽根部140の回転方向の端面141に、回転方向(周方向)に突出する掘削爪142が設けられていてもよい。螺旋状の羽根部140は、底面121から連なるように形成されていてもよいし(図5参照)、底面121との間にスペースが形成されるように底面から少し離れた位置に形成されていてもよい(図6参照)。あるいは、羽根部140は、杭本体部110の周面130に連続的かつスパイラル状に形成されていてもよいし(図8参照)、断続的に形成された複数の不連続な羽根によって形成されていてもよい(図7参照)。断続的に形成された複数の不連続な各羽根は、切れ目(シーム)の位置がそろっていてもよいし、交互やばらばらであってもよい。なお、羽根部140の径は一定でなくてもよい。特に図示していないが、羽根部140は、径の異なる複数の羽根で形成されていてもよいし、漸次あるいは段階的に径が異なる羽根を含むように形成されていてもよい。さらに付け加えるならば、羽根部140は螺旋状でなくともよい。
An example of the
上記のごとき各種羽根部140は、地中にて当該杭100の支持力を発揮する支持部として機能しうる。また、杭100を施工する際には、これら羽根部140の態様に基づいて当該杭100の深度を適宜設定・変更することとしてもよい。例えば、少なくとも先端部分が固い支持層Bに届くように施工された既存杭Pがある場合に、羽根部140が1枚状の羽根からなる杭100を、その先端部120が既存杭Pの先端よりも深くなる深度まで埋設し、羽根部140が支持層Bに入って十分な支持力が得られるように施工することができる(図9(A)参照)。あるいは、複数の羽根からなる羽根部140が形成されている杭100を、その先端部120が既存杭Pの先端よりも浅い深度で止まるように埋設し、羽根部140が支持層Bよりも上の軟弱層Aにある状態となるよう施工してもよい(図9(B)参照)。羽根部140が支持層Bに届いていなくても、複数の羽根を介して軟弱層Aから所定の支持力が得られるようにすることが可能である。なお、杭100を支持層Bの上で止める場合には、ここで説明した軟弱層Aの他、とくに図示はしていないが硬質な中間支持層がある場合(別言すれば、軟弱層Aの中に軟弱でない部分がある場合)はそこに止める場合もありえる。
The
[第4の実施形態]
本実施形態の杭100は、主としてプレボーリング工法によって施工された杭(既存杭P)の周囲に施工する場合にとくに適した構造となっている(図10等参照)。ここで、プレボーリング工法とは、地盤に掘削孔をあらかじめ孔を設けておき、そこに既製の杭を建て込み施工する工法のことである。かかるプレポーリング工法においては、掘削孔に根固め液(セメントミルクなど)を注入し、さらに杭周固定液を注入した後、杭を建て込むといったことが行われることがあり、こうした場合には、既存杭Pの底部付近には根固め液が固化した部分(根固め部P1)、それ以外の部分には杭周固定液が固化した部分(杭周固定部P2)が形成されていることがある(図11参照)。これら杭周固定部P2や根固め部P1が杭100の施工の妨げとなる場合が生じうるが、本実施形態では、新設する杭100として、杭本体部110の内周側に、既設構造物の一部(本実施形態であれば、杭周固定部P2や根固め部P1の一部)に当接する掘削補助具150が設けられた杭を適用する(図10参照)。掘削補助具150は、杭100を施工する際、杭周固定部P2の一部を削り取ることで杭内面の摩擦抵抗を小さくし、埋設しやすくする(図12参照)。掘削補助具150はこのように機能しうるものであれば形状、構造などが特に限定されることはなく、具体例を挙げれば、円形の掘削リング(図13参照)、内周に楔型の波状刃が形成された連続したリングからなる掘削リング(図14参照)、スパイラル状に形成された内周突部(図15参照)、中心を向いて突出する断続的な複数の爪(図16参照)などによって掘削補助具150を構成することができる。また、これらの掘削補助具150のようにも杭100の内周側に形成するほか、特に図示してはいないが、杭100の先端部120に設けた爪などによって掘削補助具150を構成することもできる。あるいは、こちらも特に図示していないが、掘削補助具150が杭本体部110の周面130に構成されていてもよい。数ある既存杭Pの中には、杭周固定部P2が施工者らの予想を超えて外側に張り出しているものが存在する可能性があり、このようなとき、杭本体部110の周面130に構成された掘削補助具150によれば、杭周固定部P2などを効率よく掘削できる場合がある。
[Fourth Embodiment]
The
[第5の実施形態]
本実施形態では、既存杭Pと新設する杭100とを一体化させることにより、新設杭100の強度を向上させる工法を採用する。一体化させるための具体的な手段の一例としては、施工中に杭100の基端から水硬性材料Qを供給し、杭100の内部(別言すれば、杭100と既存杭Pとの間の空間)に(好ましくはその全体に)充填することが挙げられる(図17参照)。あるいは、杭100の基端から水硬性材料Qを供給し、杭100の内部(別言すれば、杭100と既存杭Pとの間の空間)のうち先端部120のあたりにおいて既存杭Pと杭100とを一体化させることもできる(図18参照)。水硬性材料としてはセメントミルク、グラウト、コンクリート等を使用することができる。
[Fifth Embodiment]
In this embodiment, a construction method is adopted in which the strength of the newly constructed
[第6の実施形態]
本実施形態では、既存杭Pの一部に羽根部、拡底部といった他よりも太径の部分ないしは他よりも外側に突出している部分(以下「拡大部」といい図中において符号Pfで示す)がある場合にも施工可能または容易とする杭100ないしは工法を採用する。これは、羽根付き鋼管杭、拡底現場造成杭などといった既存杭Pを対象とする場合にとくに有用である。以下、具体例を挙げて説明する(図19~図21参照)。
[Sixth Embodiment]
In the present embodiment, a part of the existing pile P has a larger diameter than the other such as a blade portion and an expanded bottom portion, or a portion protruding outward from the others (hereinafter referred to as “enlarged portion”, which is indicated by the reference numeral Pf in the figure. ) Will be adopted, and the
杭100として、本実施形態では、その内径が対象とする既存杭Pの拡大部Pfより大きく、少なくとも当該拡大部Pfを内包した状態とすることができる杭を採用する。このような杭100は、外径、内径、断面形状ともに一律のものであってもよいし(図19参照)、先端部120を含む部分のみ、拡大部Pfを内包可能な大きさに拡径した形状のものであってもよい(図20参照)。あるいは、既存杭Pの拡大部Pfよりも内径が小さい杭100を、拡大部Pfと干渉する前の深さまで埋設するという工法を採用してもよい(図21参照)。これらのような各種杭100ないしは施工方法を採用することで、杭100が既存杭Pに干渉することに起因して施工に支障が生じるのを回避することができる。
As the
[第7の実施形態]
上記した第6の実施形態とは逆に、既存杭Pの杭頭部に羽根部、拡底部といった他よりも太径の部分ないしは他よりも外側に突出している部分(拡大部Pf)がある場合、以下のごとき杭100ないしは工法を採用して杭施工を可能または容易とすることができる。すなわち、杭100として、その内径が対象とする既存杭Pの拡大部Pfより大きく、少なくとも当該拡大部Pfを内包した状態とすることができる杭を採用する。このような杭100は、外径、内径、断面形状ともに一律のものであってもよいし(図22参照)、外径、内径、断面形状が途中で変わるものであってもよい(図示省略)。あるいは、既存杭Pのうち拡大部Pfのみを先に撤去し、その後、当該既存杭Pの残りの部分の周囲に杭10を施工するという工法を採用してもよい(図23参照)。
[7th Embodiment]
Contrary to the sixth embodiment described above, the pile head of the existing pile P has a portion having a larger diameter than the others, such as a blade portion and a bottom expansion portion, or a portion protruding outward from the others (enlarged portion Pf). In this case, the following
[第8の実施形態]
既存杭Pをはじめとする既設構造物が真っすぐの状態であればよいが常にそうであるとは限らず、施工時に作用する力あるいは施工後の外力などの影響により地盤の中で曲がった状態となっていることが起こりうる(図24等参照)。本実施形態では、このような既存杭Pをはじめとする既設構造物の周囲に杭100を施工する場合にも杭施工を可能または容易とするべく、以下のごとき杭100ないしは工法を採用する。具体例を挙げて説明する(図24~図27参照)。
[Eighth Embodiment]
It suffices if the existing structure such as the existing pile P is in a straight state, but this is not always the case. (See Fig. 24, etc.). In the present embodiment, the following
杭100として、途中が曲がっている既存杭Pの一部または全部を内包できる程度の内径の杭100を採用し、当該杭100を既存杭Pの傾斜・曲がりに沿った斜杭として施工することとしてもよい(図24参照)。あるいは、杭100の先端部120に掘削補助爪といった補助的な破壊用治具152を設けておき、既存杭Pのうち当該杭100よりも径方向外側に出っ張る部分を破壊しながら施工することとしてもよい(図25参照)。あるいは、杭100の先端部120付近にローラーといった補助的な誘導用治具154を設けておき、既存杭Pの湾曲に沿って杭100が追随するように誘導しながら施工することとしてもよい(図26参照)。あるいは、杭100の途中(たとえば長手方向の中間部あたり)に蛇腹を設けるなどして軸力を十分に伝達し尚かつフレキシブルに曲がる継手部156を形成し、既存杭Pの湾曲に沿って杭100が追随するように曲がりながら施工することとしてもよい(図27参照)。
As the
なお、上述の実施形態は本発明の好適な実施の一例ではあるがこれに限定されるものではなく本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々変形実施可能である。例えば、上述の各実施形態では地中に埋設されて構造物を支持する杭100を施工する例を主として説明したが、ここでいう杭は文字通り単純な杭として地上などの構造物の重量を支えるものの他、その他の種々の杭ないしは杭状の補強物などに対しても本発明を適用しうることはいうまでもない。また、施工された杭100は、地中に構成される地中構造物の一部となってもよい。
Although the above-described embodiment is an example of a preferred embodiment of the present invention, the present invention is not limited to this, and various modifications can be made without departing from the gist of the present invention. For example, in each of the above-described embodiments, an example of constructing a
また、上述の各実施形態では既存杭Pの周囲に杭100を施工する場合について説明したが、既存杭Pは、施工対象現場における地中の既設構造物の一例にすぎない。既存杭の他、直接基礎、柱状改良体等といった既設の各種構造物、別言すれば地中にて障害になりうる物の周囲に杭100を施工する場合に本発明を適用することも当然に可能である。
Further, in each of the above-described embodiments, the case where the
本発明は、杭とその施工方法および地中構造物に適用して好適である。 The present invention is suitable for application to piles, construction methods thereof, and underground structures.
100…開放端杭(杭)
110…杭本体部
120…先端部
121…底面
122…掘削爪
124…掘削刃
130…周面
140…羽根部(支持部)
141…羽根部の回転方向の端面
142…掘削爪
150…掘削補助具
152…掘削補助爪(補助的な破壊用治具)
154…誘導用治具
156…継手部
300…構造物
A…軟弱層
B…支持層
P…既存杭(既設構造物)
P1…根固め部
P2…杭周固定部
Pf…既存杭の拡大部
100 ... Open end pile (pile)
110 ...
141 ... End face in the direction of rotation of the
154 ...
P1 ... Root consolidation part P2 ... Pile circumference fixing part Pf ... Enlarged part of existing pile
Claims (11)
開口した先端部と、
施工対象現場における地中の既設構造物を内包する杭本体部と、
を有する杭。 A pile that is buried in the ground and supports structures on the ground.
With the open tip,
The pile body that contains the existing structure in the ground at the construction site, and
Stakes with.
先端部が開口した杭を、施工対象現場における地中の既設構造物の周囲に、前記既設構造物を内包するように地盤に施工する、杭の施工方法。 It ’s a pile construction method.
A pile construction method in which a pile with an open tip is constructed on the ground so as to include the existing structure around the existing structure in the ground at the construction target site.
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Legal Events
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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20230906 |
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