JP2651893B2

JP2651893B2 - 基礎杭構造

Info

Publication number: JP2651893B2
Application number: JP6135780A
Authority: JP
Inventors: 貞男藪内; 幸太郎平尾
Original assignee: JIOTOTSUPU KK
Current assignee: JIOTOTSUPU KK
Priority date: 1994-06-17
Filing date: 1994-06-17
Publication date: 1997-09-10
Anticipated expiration: 2012-09-10
Also published as: JPH0748833A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、地上構造物を支える基
礎杭構造に関するものである。

【０００２】

【従来の技術と発明が解決しようとする課題】従来よ
り、基礎杭として、構造物下部の地盤内に、既製のコン
クリートパイルや鋼管パイルを複数本連結して所定深さ
まで打設し、上部構造物を支える基礎杭を造成する方法
がある。

【０００３】このような基礎杭を設計し施工する場合、
一般には、上部構造物の荷重及び構造物に働く水平力な
どを検討し、その地盤に適した杭が選択され用いられる
が、これが打設される施工敷地内では、同一種類の杭が
連結使用されるもので、特に杭の長さ方向で杭性能の異
なる異種の杭を連結して、基礎杭を造成することは全く
行なわれていなかった。

【０００４】例えば、実際地盤に打設した場合に、大き
な周面支持力は期待できないが、水平耐力が大きい既製
杭として、下記の円筒パイルがあり、・円筒状のプリストレスコンクリートパイル、高強度の
プリストレスコンクリートパイル（ＰＣ杭、ＰＨＣ杭）・複合パイル（鋼管コンクリート複合パイル）・鋼管パイルまた、水平耐力は余り期待できないが、周面支持力性能
に優れた既製杭として、節付きコンクリートパイル等の
摩擦杭があるが、上記のようにそれぞれ性能の異なる杭
を、地盤の性状に合わせて適宜連結して打設し、構造物
を支える基礎杭とすることは全く行なわれていなかっ
た。

【０００５】殊に、実際地盤に打設された基礎杭には、
軸力、曲げモーメントのほかに、地盤によっては負の摩
擦力も作用することになり、更に地盤中には地震時に液
状化の虞のある地盤もあり、したがってこれらそれぞれ
に最適で且つ最も経済的な基礎杭を造築することが望ま
れるが、一定種類のパイルを連結して打設する従来方法
では、前記の基礎杭を造築することは到底でき得ないも
のである。

【０００６】例えば、図１０に示す地盤において、地盤
の上層Ａは軟弱な粘性の圧密地盤で、それより下層Ｂは
Ｎ値も大きく一定以上の杭の周面支持力、先端支持力が
期待できる地盤であって、杭に作用する水平力、曲げモ
ーメントが大きいとする。

【０００７】このような地盤において、曲げモーメント
等を考慮して、水平耐力の大きいＰＨＣ杭や鋼管パイル
等の円筒パイル(P) を図のように杭全長に用いた基礎杭
とすると、下層Ｂ地盤での周面支持力が不足することに
なる。

【０００８】また、前記の地盤において鉛直支持力を考
慮して、周面支持力の大きい節付きコンクリートパイル
を杭全長に用いた基礎杭とすると、上層Ａ地盤での水平
耐力が不足する。さらに周面支持力が大きいために、上
層Ａ地盤が圧密沈下すると、杭体上部に負の摩擦力が働
き、その結果、杭体は構築物荷重による軸力以外に、前
記負の摩擦力による軸力も負担することとなる。

【０００９】それゆえ、従来は、同一種類の杭の杭径を
大きくしたり、杭長を長くしたり、杭数を増やしたりす
るきわめて不経済な方法で基礎杭造成が行なわれてい
た。

【００１０】本発明は、上記に鑑み、地盤の性状に適合
した支持力を持った安全でかつ経済的な基礎杭を造成す
べくなしたものである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明では、上記の課題
を解決するために、比較的大きな水平耐力が要求される
上層地盤に、曲げ耐力の大きい円筒状のプリストレスコ
ンクリートパイルや鋼管パイル等の円筒パイルを、周面
支持力等の鉛直支持力の期待できる下層地盤に、周面支
持力性能に優れた節付きコンクリートパイルを用いるこ
ととしたものである。

【００１２】すなわち、本発明の基礎杭構造は、基礎杭
上部に既製の円筒パイルを、下部に円筒パイルの径と略
同径の胴部を有する既製の節付きコンクリートパイルを
配して、これら両パイルを連結して上層が軟弱で下層が
支持力を有する地盤に打設したことを特徴とする。

【００１３】前記において、少なくとも円筒パイルの周
囲に、砂、砂利、砕石等の充填材を充填しておくことが
できる。さらに基礎杭上部の既製の円筒パイルを杭の内
外に連通する透水孔を有する孔明きパイルとし、この円
筒パイルの内外周に、砂、砂利、砕石等充填材を充填し
ておくこともできる。

【００１４】

【作用】上記の構成よりなる本発明の基礎杭によれば、
比較的大きい曲げモーメントが作用する上層地盤におい
ては、曲げ耐力の大きい円筒パイルが用いられているた
め、上部構造物に働く水平荷重を該円筒パイルによって
充分に支えることができる。しかも上層地盤が軟弱な粘
性地盤であって圧密沈下することがあっても、上杭とな
る円筒パイルは表面積が小さくて周面摩擦支持力が節付
きコンクリートパイルに比して小さいため、杭に作用す
る負の摩擦力が小さく、負の摩擦力による軸力の負担を
軽減できる。

【００１５】また下層地盤では、周面支持力性能の大き
い節付きコンクリートパイルが用いられているため、胴
部の径が円筒パイルと略同径であっても、これより径大
の先端節部によって大きな先端支持力を保有し、これが
節部による周面支持力の増大と相俟って、不足なく充分
な鉛直支持力を得ることができる。またこの節付コンク
リートパイルにより、杭下部が拡大された地盤アンカー
として作用し、杭の引抜き抵抗も大きくなる。

【００１６】特に、節付きコンクリートパイルの胴径が
上部の円筒パイルと略同径であるために、単なる円筒状
のパイルよりなるものに比して基礎杭全体としての支持
力が大きくなる。

【００１７】また、円筒パイルの外周に、砂、砂利、砕
石等の充填材を充填した場合には、これによって周辺地
盤が締め固められるため水平耐力が増大し、また砂利、
砕石等の充填材が地中間隙水のドレーン作用を果す。

【００１８】さらに円筒パイルを孔明きパイルにして、
その内外周に、砂、砂利、砕石等の充填材を充填した場
合には、これによって水平耐力が増大する上、内外の砂
利や砕石等の充填材の部分が透水性を有するとともに、
杭の内外が透水孔によって連通することになるため、杭
内孔が間隙水の逃水用通路となって地震時の過剰間隙水
のドレーン作用を果し、過剰間隙水圧の消散を効果的に
なし得る。

【００１９】

【実施例】次に本発明の実施例を図面に基いて具体的に
説明する。

【００２０】図において、(P) は上層地盤に用いられる
既製の円筒パイル、(F) は前記円筒パイルより下方部に
用いられる既製の節付きコンクリートパイル（以下節付
きパイルという）を示し、これらの円筒パイル(P) と節
付きパイル(F) とが、地盤性状、要求される杭の支持力
等に応じて、所要数本連結されて、図１に例示するよう
に地盤に打設され、基礎杭が造成される。

【００２１】本発明では、前記の下部の節付きパイル
(F) は、その胴部(3) の径を上部の円筒パイル(P) の径
と略同径として、例えば図２に示すように連結して地盤
に打設する。こうして連結される円筒パイル(P) と節付
きパイル(F) の端部には、図３のように端板(4a)と側板
(4b)とよりなる端部金具(4) が固着されており、この端
部金具(4) にパイル内部の主筋(5）の端部が係着されて
いる。前記パイル(P)(F)の連結は、この端部金具(4)(4)
同士を溶着することによりなされる。

【００２２】図４は、節付きパイル(F) の連結部での曲
げ耐力を増強するために、節付きパイル(F) 上部の杭頭
内部に、パイル主筋とは別に、補強筋(5a)を設けた場合
を示しており、特に連結される上下のパイルの曲げ耐力
が大きく異なる場合に特に有効となる。

【００２３】上記の実施例において、上部に連結される
円筒パイル(P) としては、円筒状のコンクリートパイル
（ＰＣ杭、ＰＨＣ杭等）のほか、複合パイル（鋼管コン
クリート複合パイル）、鋼管パイル(6) 等を用いること
ができ、構造物を支える杭の鉛直支持力、水平耐力、地
盤性状、施工方法の相違などに応じて、それぞれ適宜使
い分けする。

【００２４】また、基礎杭には主として地上近辺の杭上
部に曲げモーメントが作用することから、上記のように
連結される杭上部の円筒パイル(P) としては、必要に応
じて鋼管コンクリートパイルや鋼管パイルなど、節付き
パイル(F) よりも曲げ耐力の大きいパイルを用いること
が望ましい。

【００２５】さらに、円筒パイル(P) として、例えば鋼
管パイル(6) を用いる場合には、要求される杭性能に合
わせ、鋼管内外面に縞状のリブを設けたリブ付き鋼管パ
イル（図示せず）を用いたり、図５に例示するように鋼
管壁面に複数の透水孔(7) を設けた孔明きの鋼管パイル
(6) を用いることができる。透水孔(7) を設けた孔明き
のパイル(6) は、後記するように上層地盤が砂地盤であ
って、地震時に地盤が液状化するのを防止する基礎杭と
して特に有効である。

【００２６】また、打設する杭長が長く、複数本のパイ
ル、例えば４本のパイルを連結して打設する場合には、
最上部１本のみを円筒パイル(P) として、それより下方
部の３本を節付きパイル(F) とし、あるいは上部２本を
円筒パイル(P) で下部２本を節付きパイル(F) とし、あ
るいは上部３本を円筒パイル(P) で最下部のみ節付きパ
イル(F) とすることができ、地盤、水平支持力、鉛直支
持力Ｒ等により適当なものを使用すればよい。

【００２７】上記した連結構造による本発明の基礎杭を
地盤に造成し施工する方法について、以下に説明する。

【００２８】まず、打ち込み工法で行うには、図６に示
すように、節付きパイル(F) を所定の地盤上に建て込
み、ディーゼルハンマー(10)等で打撃を与え地中に打ち
込む。この場合、節付きパイル(F) の貫入に伴い杭周よ
り砂利(11)等を充填する〔同図（ａ）〕。打設する節付
きパイル長が長い場合には、さらに節付きパイル(F1)を
継ぎ足して、同様に打ち込む。

【００２９】次に、円筒パイル(P) を端部金具(4) 部分
で溶着等の手段により継ぎ足して打ち込むが、この際、
節付きパイル(F) の節部(2) の打ち込みにより生じた杭
周間隙には砂利(11)、或は砂等の充填材を充填する〔同
図（ｂ）〕。

【００３０】なお、充填材として、砂利、砕石等を充填
した場合には、充填砂利等のドレーン効果により、地震
時の過剰間隙水圧の消散に有効になり、さらに上部の円
筒パイル(P) として、透水孔(7) を設けた鋼管パイル
(6) 等を用いた場合には、杭内外の砂利等の充填材が透
水孔(7) により連通しているため、充填砂利等のドレー
ン効果がさらに増大し、地震時の過剰間隙水圧の消散に
有効となり、地盤の液状化防止に効果がある。

【００３１】円筒パイル(P) 部分が長い場合には、さら
に円筒パイル(P) を前記同様に継ぎ足して打ち込めばよ
い。

【００３２】以上によって、上層地盤には円筒パイル
(P) を用い、それより下方部の地盤には節付きパイル
(F) を用いた基礎杭が地中に造築される〔同図
（ｃ）〕。

【００３３】上記の基礎杭を、セメントミルク工法など
低騒音の先掘り工法で行うには次のようにする。

【００３４】図７（ａ）に示すように、スクリューオー
ガー(12)等で、節付きパイル(F) の節部(2) の径よりや
や大きい径で、所定深さまで地盤を掘孔する。このスク
リューオーガー(12)の引き上げ時に、掘孔内(K) にセメ
ントミルク、モルタル等の硬化液(M) を充填する。

【００３５】このミルク等の硬化液(M) は、節付きパイ
ル(F) の周囲や先端根固め部分には強度の大きいものを
〔図８の(M1)部分〕、円筒パイル(P）の周囲には強度の
低い液を〔同図(M2)部分〕充填する等、杭の深さ方向で
配合を変えることもできる。杭の鉛直支持力を期待する
部分には大きな強度の発現できる充填液を用いるのが望
ましい。

【００３６】こうして掘孔内(K) に節付きパイル(F) を
吊り下げ圧入する。この際、所定本数の節付きパイル
(F) を継ぎ足す。次に円筒パイル(P) を継ぎ足し、上記
と同様に掘孔内(K) 吊り下げ圧入する。

【００３７】これにより、上層地盤には円筒パイル(P)
を用い、それより下方部の地盤には節付きパイル(F) を
用いた基礎杭が地中に造築されることになる。

【００３８】前記の円筒パイル(P) の周囲には上記のセ
メントミルク等硬化液(M) に変え、砂利(11)、砂(13)等
を充填する場合もある〔図５および図９〕。この場合
は、地上の杭周辺より砂利(11)等を間隙に投下充填して
もよい。また、円筒パイル(P)の沈設圧入後に、杭周囲
の間隙に別個にケーシングを吊り下ろし、ケーシングで
突き固めながら砂利等を充填してもよい。この場合さら
に水平耐力の増強に効果がある。

【００３９】また、杭上部の円筒パイル(F) が鋼管パイ
ル(6) 等の場合に、杭の外周のみでなく、パイルの内孔
にも砂利など充填する場合があるのは、上記打ち込み工
法の場合と同様である。

【００４０】本発明の基礎杭は、上記のほか、地盤の土
砂と注入硬化液とをミキシングしたセメントソイル掘孔
内に、既製のパイルを圧入するミキシング工法でも実施
できる。この場合の方法は先掘り工法と略同様である。

【００４１】上記のようにして造築される本発明の基礎
杭にあっては、上層地盤では、曲げ耐力の大きい円筒パ
イル(P) として、特にＰＣパイル、ＰＨＣパイル等のプ
リストレス量の大きいコンクリートパイル、あるいは曲
げ耐力の大きい複合パイル（鋼管コンクリート複合パイ
ル）や鋼管パイル(6) 等を、基礎杭に作用する軸力、あ
るいは曲げモーメントの大きさや地盤性状に応じて、適
宜選択して用いており、この円筒パイル(P) によって上
部構造物に働く水平荷重を充分に支えることができる。

【００４２】また下層地盤では、節部(2) の存在によっ
て大きな周面支持力Ｒを期待できる節付きパイル(F) を
用いているため、基礎杭全体として十分な支持力を発揮
できる。

【００４３】殊に、軟弱な粘性地盤では上層地盤が圧密
沈下すると、杭体上部に負の摩擦力が働くため、この部
分の周面支持力が大きいと、杭体は構築物荷重による軸
力以外に、前記の負の摩擦力による軸力も負担すること
となるが、上記の本発明の基礎杭によれば、上層地盤に
は表面積が小さく周面支持力の小さい円筒パイルを用い
ているために、杭体に作用する負の摩擦力が比較的小さ
くて、負の摩擦力による軸力の負担を軽減できる。その
一方、正の摩擦力が発揮される下部分に周面摩擦力の大
きい節付きパイルを用いたことで充分な支持力が得られ
る。

【００４４】それゆえ、地盤に適合した支持力を持つ安
全、強固な経済的な基礎杭を得ることができ、特に上層
が軟弱で圧密による沈下が予想され、中間層及び下層に
ある程度以上の支持力を有する層のある地盤において好
適に実施できる。

【００４５】さらに、節付きパイル(F) の先端部は通常
支持層に根入れされるが、この場合において、先端節部
(2) により充分な先端支持力を保有し、またこの節付き
パイル(F) が拡大された地盤アンカーとして作用し、引
抜き力が作用した場合の抵抗も大きくなる。

【００４６】また、円筒パイル(P) と節付きパイル(F)
の胴部(3) とが略同径であるため、上部の円筒パイル
(P) と下部の節付きパイル(F) との水平力の伝達に大き
な段差が生じずスムーズな伝達が行なわれることにな
る。

【００４７】また本発明基礎杭を先掘り工法で実施する
場合において、掘孔内に充填注入するセメントミルク等
の硬化液の強度を変え、下層地盤には強度の高い硬化液
を注入し、上層地盤には強度の低い硬化液を注入すれ
ば、上記と同様に、円筒パイルにかかる負の摩擦力が低
減され、安全な基礎杭をより経済的に造築できる。

【００４８】

【発明の効果】上記したように本発明の基礎杭構造によ
れば、比較的大きな水平耐力が要求される上層地盤に曲
げ耐力の大きい円筒パイルを、下層地盤に周面支持力性
能の優れる節付きコンクリートパイルを用いて、これら
を連結して打設したことにより、上層地盤での水平耐
力、および下層地盤での鉛直支持力に優れる安全な基礎
杭を造築することができる。また上層が軟弱な粘性地盤
であって圧密沈下することがあっても、上層地盤には表
面積の小さい円筒パイルが使用されているために、杭体
に作用する負の摩擦力による軸力を軽減できる。そのた
め杭上部の水平耐力および下方部での節付きコンククリ
ートパイルによる大きな支持力とも相俟って、上層が軟
弱な粘性地盤において特に好適なものとなる。

【００４９】また、本発明の場合、節付きコンクリート
パイルの胴径が上部の円筒パイルと略同径であって、こ
れより径大の節部を有しているため、単なる円筒状のパ
イルによる場合に比して、基礎杭全体として地盤に適合
した十分な支持力を持つ基礎杭を経済的に造成できる。

【００５０】さらに円筒パイルを孔明きパイルとして、
この円筒パイルの内外周に、砂、砂利、砕石等の充填材
を充填した場合、これによる締め固めにより周辺地盤の
水平支持力が増大するばかりか、特にこの充填材が砂
利、砕石等であれば、そのドレーン効果により、地震時
の過剰間隙水圧の消散を効果的になし、地盤の液状化防
止にも効果のある強固な基礎杭を築造できることにな
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】円筒パイルと節付きコンクリートパイルとを連
結した本発明の基礎杭構造の実施例を示す略示正面図。

【図２】同上の部分拡大正面図。

【図３】パイル端部の部分断面図。

【図４】同上の他の例を示す部分正面図。

【図５】他の実施例を示す部分断面図。

【図６】（ａ）（ｂ）（ｃ）は本発明の基礎杭構造の施
工状態を説明する略示断面図。

【図７】（ａ）（ｂ）（ｃ）は本発明の基礎杭構造の他
の施工状態を説明する略示断面図。

【図８】同上の部分拡大図。

【図９】他の例を示す部分拡大断面図。

【図１０】従来例の説明図である。

【符号の説明】

(P) ……円筒パイル (F) ……節付きコンクリートパイル (2) ……節部 (3) ……胴部 (4) ……端部金具 (5) ……主筋 (5a)……補助筋 (6) ……鋼管パイル (7) ……透水孔 (11)……砂利 (13)……砂 (M) ……硬化液

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】基礎杭上部に既製の円筒パイルを、下部に
円筒パイルの径と略同径の胴部を有する既製の節付きコ
ンクリートパイルを配して、これら両パイルを連結して
上層が軟弱で下層が支持力を有する地盤に打設したこと
を特徴とする基礎杭構造。
【請求項２】少なくとも円筒パイルの周囲に、砂、砂
利、砕石等の充填材を充填してなる請求項１に記載の基
礎杭構造。
【請求項３】基礎杭上部の既製の円筒パイルが杭の内外
に連通する透水孔を有する孔明きパイルであって、円筒
パイルの内外周に、砂、砂利、砕石等充填材を充填して
なる請求項１に記載の基礎杭構造。