JP2762158B2 - 地上構造物と地盤沈下との同調工法及び同調装置 - Google Patents

地上構造物と地盤沈下との同調工法及び同調装置

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Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 この発明は、例えば関西新空港とか六甲アイランドの
ように特に埋立後の時間的経過が短く、地盤沈下が激し
い軟弱地盤上に構築される建物その他の地上構造物(地
下構造部分を含む。以下同じ)の地盤沈下の対策手段と
して実施される、地上構造物と地盤沈下との同調工法及
び同調装置に関する。
従来の技術 従来、上述のように地盤沈下が激しい軟弱地盤(圧密
層)の上に大規模な地上構造物を建設する場合は、第10
図に例示したように、軟弱地盤Dの下の堅固な支持層A
に届く支持杭Bを構築し、この支持杭Bの杭頭の上に上
部構築物Cを構築して支持させることが一般的に行なわ
れている。
本発明が解決しようとする課題 上述のような軟弱地盤Dは、支持杭Bの杭頭の上に上
部構造物Cを構築する途中の段階、及び構築後も一定の
期間は、軟弱地盤Dの地盤沈下が経時的に進行する。一
方、支持杭Bの上に支持された上部構造物Cは沈下しな
いため、第11図のように、上部構造物Cの基礎底盤と軟
弱地盤Dの地表面との間に隙間Sが発生する。その結
果、次のような弊害が起る。
支持杭Bの杭頭が地表面上へ突出し、その横方向拘
束が消失するので、地震時の水平力によって杭頭部に過
大な応力が発生し危険である。
地中に設置した外部設備配管と、地上建物内の設備
配管との取合い部に支障が生ずる。
地上建物への出入口に段差が発生する。
地盤沈下によるネガティブフリクションによって不
同沈下が発生しやすい。
従来、上記の問題は配管の取り合い部にフレキシブ
ル管を使用することで対処し、の問題は後打ちの段階
を増設することで対処している。についてもフリクシ
ョンカットによりある程度解決可能である。しかし、
の問題については、これと云って良い対策方法がないの
が実情である。いずれにしても上記〜が本発明の解
決すべき課題になっている。
課題を解決するための手段 (第1〜4の発明) 上記従来技術の課題を解決するための手段として、こ
の発明に係る地上構造物と地盤沈下との同調工法は、図
面の第1図〜第5図に実施例を示したとおり、 イ) 杭施工時に予め杭先端部にジャッキ1を付設し、
杭周面のフリクションカット15を施して地中杭2を構築
する段階と、 ロ) 杭の強度が発現された段階で、杭先端に付設され
たジャッキ1のジャッキアップを行ない、各地中杭2の
杭頭の高さレベルを揃える段階と、 ハ) 前記地中杭2の上に地上構造物3を構築する段階
と、 ニ) 前記地上構造物3の構築の途中又は完成後に、地
盤沈下によって発生した地表面4aと地上構造物3の基礎
底盤3aとの隙間Sに相当する量だけ杭先端のジャッキダ
ウンを行ない、地上構造物全体を下降させ、基礎底盤3a
と地表面4aとのレベル差を解消する段階と、 ホ) 地盤沈下が収束しジャッキ1のジャッキダウンを
完了した時点で、杭先端のジャッキ1を不動状態に固定
化する段階と、 より成ることを特徴とする。
本発明に係る地上構造物と地盤沈下との同調工法はま
た、 第一に、埋立地等の粘性土によって摩擦力が小さい条
件下でのフリクションカット15は、自然状態に任せるこ
と、 第二に、杭先端に付設したジャッキ1のジャッキアッ
プは、場所打ちコンクリート杭の場合はコンクリートの
強度が発現された段階で行ない、既製杭の場合は先端根
固め部の強度が発現された段階で行なうこと、 第三に、ジャッキ1を付設した杭先端部は、堅固な支
持層5又はこれと同様にジャッキ1の支持反力がとれる
ように地盤改良等で処理された根固め部6に位置せしめ
ること、 をそれぞれ特徴とする。
作用 フリクションカット15を施された地中杭2は、ジャッ
キ1のジャッキアップにより軟弱地盤4の地表面4a上に
突き出てくる。このときのジャッキアップ量は、軟弱地
盤4に見込まれる最終的な沈下量よりは若干大きいくら
いとされる。
ジャッキ1のジャッキダウンによって地上構造物3の
全体がその自重作用によって下降され、その基礎底盤3
は軟弱地盤4の地盤沈下に追従し、隙間Sは零に解消さ
れる。要するに地上構造物3は、地中杭2を介してジャ
ッキ1で支持されている。
ジャッキ1を固定化することによって、地中杭2によ
る地上構造物3の支持状態は恒久化される。
(第5,6の発明) 同じく上述した従来技術の課題を解決する手段とし
て、この発明に係る地上構造物と地盤沈下との同調装置
は、図面の第1図〜第5図及び第6図〜第8図に実施例
を示したとおり、 周面にフリクションカット15を施された地中杭2と、
前記地中杭2の先端部に付設された地上においてジャッ
キアップ又はダウンの操作が可能なジャッキ1とより成
り、前記ジャッキ1を介して地中杭2上に構築された地
上構造物3を支え、地上構造物全体をジャッキダウンに
より順次に下降させることが可能であることを特徴とす
る。
また、本発明の同調装置における、ジャッキ1は、既
製杭先端の鉄板又は場所打ちコンクリート杭の鉄筋11の
先端部と結合された削孔壁との仕切板1aの下側に、油圧
又は水圧用のジャッキ機構1bを設置し、ジャッキ機構1b
の下底部には削孔10の底面に定着される底板1cを付設し
て成り、油圧又は水圧パイプ8及びジャッキ固定化用の
セメントミルク等注入用のパイプ9は削孔10を通じて地
上に配設されていることも特徴とする。
作用 フリクションカット15を施された地中杭2は、軟弱地
盤4中を上下に移動可能であり、ジャッキ1によるジャ
ッキアップ、又は地上構造物3の重量を利用したジャッ
キダウンが可能である。ジャッキ1のジャッキアップ又
はジャッキダウンの操作は、削孔10を通じて地上に配設
された2本のパイプ8,8に油圧又は水圧の給排を行なう
ことにより実行される。そのためジャッキ1は、削孔10
の孔壁との間を仕切板1aで仕切り、ジャッキ機構1bの周
囲が打設コンクリートで埋まる(固化される)ことのな
いように処理される。
注入用のパイプ9を通じてセメントミルク等を注入す
ることにより、ジャッキ機構1bの周囲が固化物で埋ま
り、ジャッキ1は不動状態に固定化される。
実 施 例 次に、図示した本発明の実施例を説明する。
第1図〜第5図は、本発明に係る同調工法の枢要な工
程図を示している。
まず、第1図は、杭施工時に予め杭先端にジャッキ1
を付設し、かつ杭周面のフリクションカット15を施し
て、地中杭(支持杭)2が軟弱地盤(圧密層)4中に構
築された段階を示している。
杭先端にジャッキ1を付設する手段としては、図示例
のように現場打コンクリート杭の場合には、その鉄筋11
の先端に溶接等で取付け、同鉄筋11と共に削孔10の孔底
部に下して定着される。この場合、後から打設されるコ
ンクリートによってジャッキ機能が害されることのない
ように、第6図〜8図に示したとおり、ジャッキ1はそ
の上端部に仕切板1aを有する。仕切板1aの外周縁には、
削孔10の孔壁(実質的には内管12の内面=第6図)との
間をコンクリートが漏れない程度に仕切るパッカー14等
が取付けられている。仕切板1aの下側にジャッキ機構1b
が設けられている。ジャッキ機構1bは、第8図に示した
ように、油圧又は水圧で駆動されるピストン1dとシリン
ダ1eとより成る。また、ジャッキ機構1b(のシリンダ1
b)の下底部には、削孔10の底面に定着される底板1cが
付設されている。ジャッキ機構1bを駆動する油圧又は水
圧を供給し又は排出する2本のパイプ8,8及びジャッキ
1の仕切板1aと底板1cとの空間部に接続されたジャッキ
固定用のセメントミルク等注入用のパイプ9は、それぞ
れ削孔10を通じて地上の油圧又は水圧発生装置、及びセ
メントミルク等注入ポンプユニット等と接続されてい
る。
地中杭2が既製杭で構築される場合、ジャッキ1は同
既製杭先端の鉄板とジャッキ1の仕切板1aとを溶接等で
結合して付設される。パイプ8及び9は既製杭の中空部
内を通じて地上に配設される。
杭周面のフリクションカット15を施す方法としては、
例えば第6図に例示したように同心配置でゆるくはめら
れた内管12と外管13とを削孔10の中に埋設し、内管12の
内側に地中杭2を構築し、内管12と外管13との間がフリ
クションカットの状態となるように施工する。あるいは
軟弱地盤4が埋立地等であってその粘性土によって杭周
面の摩擦力が小さい場合には、地中杭2のフリクション
カットは自然状態のままに任せることでも良い。また、
既製杭の場合のフリクションカットは、杭周面に潤滑剤
を塗布し、その上にプラスチックフィルムを巻く方法を
実施できる。
地中杭2の具体的な構築法は、場所打ち杭の場合には
削孔10中に鉄筋11を埋設した後コンクリート打設をす
る。既製杭による場合はその埋込みによる。
かくして構築された地中杭2の上端は、第1図のよう
に、地表面4aよりも若干の寸法Hだけ沈み込んだ状態と
される。杭構築中の地盤沈下に対して杭頭の高さレベル
の調整を容易ならしめるためである。この段階では、ジ
ャッキ1は最も収縮した状態とされている(第1図)。
上記のようにして構築された地中杭2の強度が発現さ
れた段階、即ち既製杭を構築した場合にはその先端根固
め打の強度が発現された後に、また現場打ちコンクリー
ト杭を構築した場合には、コンクリートの強度が発現さ
れた後に、杭先端に埋設されたジャッキ1のジャッキア
ップ操作を行なう。即ち、第2図のように杭頭の高さレ
ベルを例えばこの後に構築される地上構造物の基礎底盤
の高さ位置、図示例では地表面4aと同じ高さレベルに揃
えるのである。
第3図は、地中杭2…の上に地上構造物3(例えば建
物)を構築した段階を示している。
第4図は、前記地上構造物3を構築する途中、又は構
築を完成した後に、軟弱地盤4の経時的な地盤沈下によ
って地表面4aと地上構造物3の基礎底盤3aとの間に隙間
Sが発生した段階を示している。要するに、地上構造物
3は、地中杭2及びその先端のジャッキ1によって地上
に支持されている。
第5図は、地上構造物3の全体を下降させ、その基礎
底面3aと地表面4aとのレベル差を解消した段階を示して
いる。こうしたジャッキダウン操作は、地盤沈下による
隙間Sの発生及びその増長がある程度進行した時点ごと
に、地盤沈下が完全に収束するまで長期間にわたり行な
われる。
上述したように、ジャッキ1は杭先端に位置して地上
構造物3の重量を地盤に伝達し支持反力を得る必要があ
るため、杭先端のジャッキ1の位置は、通例支持力の大
きい支持層5に置かれる。但し、適当な深さ位置に支持
層5が存在しない場合、又は支持層5の支持力が十分で
ない場合は、例えば第6図に示したように、杭先端部に
セメントミルク等による地盤改良で根固め部6を形成
し、この根固め部6の上に杭先端のジャッキ1が位置す
るものとされる。
軟弱地盤4の地盤沈下が一応収束したとみなせる段階
に至ると、最終的なジャッキダウンによって地上構造物
3の基礎底盤3aと地表面4aとのレベル差を解消した後
に、パイプ9を通じてセメントミルク等の凝固材をジャ
ッキ1の周囲に密実に充填して固め、ジャッキ1を不動
状態に固定化し、同調工程をすべて完了する。
なお、大径の場所打ちコンクリート杭の施工に際して
は、第9図に例示した如く仕切板1aと底板1cとの間にジ
ャッキ機構1bを数基組合せた構成の大型ジャッキが使用
される。
本発明が奏する効果 本発明に係る地上構造物と地盤沈下との同調工法によ
れば、軟弱地盤4の地盤沈下に起因する建物その他の地
上構造物3の構造上及び使用上並びに外観上の不具合
を、地盤沈下の進行に追従する形で極めて合理的に比較
的安価に、かつ簡単に、しかも適正に同調処理して解決
することができるから、地上構造物3の安全性と耐久性
の向上、及び使い勝手の良さに大きく貢献するのであ
る。
【図面の簡単な説明】
第1図〜第5図は本発明に係る地上構造物と地盤沈下と
の同調工法の枢要な工程図、第6図は杭先端部とジャッ
キの関係を示した立面図、第7図は同前の斜視図、第8
図はジャッキの簡単化された断面図、第9図はジャッキ
の異なる例を示した斜視図である。第10図と第11図は従
来技術の断面図である。 1……ジャッキ、15……フリクションカット 2……地中杭、3……地上構造物 4a……地表面、3a……基礎底盤 S……隙間、5……支持層 6……根固め部、1a……仕切板 1b……ジャッキ機構、1c……底板 8,9……パイプ、10……削孔
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭50−69806(JP,A) 特開 昭63−118421(JP,A) 特開 昭62−182323(JP,A)

Claims (6)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】イ) 杭施工時に予め杭先端にジャッキを
    付設し、杭周面のフリクションカットを施して地中杭を
    構築する段階と、 ロ) 杭の強度が発現された段階で、杭先端に埋設され
    たジャッキのジャッキアップを行ない、各地中杭の杭頭
    の高さレベルを揃える段階と、 ハ) 前記地中杭の上に地上構造物を構築する段階と、 ニ) 前記地上構造物の構築の途中又は完成後に、地盤
    沈下によって発生した地表面と地上構造物の基礎底盤と
    の隙間に相当する量だけ杭先端のジャッキダウンを行な
    い、地上構造物全体を下降させ基礎底盤と地表面とのレ
    ベル差を解消する段階と、 ホ) 地盤沈下が収束しジャッキのジャッキダウンを完
    了した時点で杭先端のジャッキを不動状態に固定化する
    段階と、 より成ることを特徴とする地上構造物と地盤沈下との同
    調工法。
  2. 【請求項2】埋立地等の粘性土によって摩擦力が小さい
    条件下でのフリクションカットは、自然状態に任せるこ
    とを特徴とする特許請求の範囲第1項に記載した地上構
    造物の地盤沈下との同調工法。
  3. 【請求項3】杭先端に付設したジャッキのジャッキアッ
    プは、場所打ちコンクリート杭の場合はコンクリートの
    強度が発現された段階で行ない、既製杭の場合は先端根
    固め部の強度が発現された段階で行なうことを特徴とす
    る特許請求の範囲第1項に記載した地上構築物と地盤沈
    下との同調工法。
  4. 【請求項4】ジャッキを付設した杭先端部は、支持層又
    はこれと同様にジャッキの支持反力がとれるように地盤
    改良等で処理された根固め部に位置せしめることを特徴
    とする特許請求の範囲第1項に記載した地上構造物と地
    盤沈下との同調工法。
  5. 【請求項5】周面にフリクションカットを施された地中
    杭と、前記地中杭の先端部に付設されたジャッキアップ
    又はダウンの操作が可能なジャッキとより成り、前記ジ
    ャッキを介して地中杭上に構築された地上構造物を支
    え、地上構造物全体をジャッキダウンにより順次に下降
    させることが可能に構成されていることを特徴とする地
    上構造物と地盤沈下との同調装置。
  6. 【請求項6】ジャッキは、既製杭先端の鉄板又は場所打
    ちコンクリート杭の鉄筋の先端部と結合された削孔壁と
    の仕切板の下側に、油圧又は水圧用のジャッキ機構が設
    置され、ジャッキ機構の下底部には削孔底面に定着され
    る底板が付設されて成り、油圧又は水圧パイプ及びジャ
    ッキ固定化用のセメントミルク等注入用のパイプは削孔
    を通じて地上に配設されていることを特徴とする特許請
    求の範囲第5項に記載した地上構造物と地盤沈下との同
    調装置。
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