JP3027341B2 - 杭を柱に利用した建築構造物に於ける杭の鉛直建て入れ方法及び該方法に用いる治具 - Google Patents

杭を柱に利用した建築構造物に於ける杭の鉛直建て入れ方法及び該方法に用いる治具

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は杭の上部を地上に
突出させて柱として利用した建築構造物に関するもので
あり、特に、該建築構造物に於ける杭の鉛直建て入れ方
法及び該方法に用いる治具に関するものである。
【0002】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】杭を柱
に利用した建築構造物として特開平6−81342が提
案されているが、そこでは杭の鉛直建て入れ方法につい
ては何ら言及がない。しかし、此種建築構造物は、杭が
僅かに傾いているだけで天端部では大きな誤差が生じて
しまい、柱として利用することができなくなる。
【0003】そこで、此種建築構造物に於ける杭の鉛直
建て精度を高めるために解決すべき技術的課題が生じて
くるのであり、本発明は該課題を解決することを目的と
する。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明は上記課題を解決
するために提案されたものであり、杭を地表近傍とその
上方との地上二箇所に設けた支持部にて支持し乍ら、該
杭の下部を掘削孔に挿入し、且つ、該杭の上部は地上に
存置して柱とする杭の建て入れ方法に於いて、前記掘削
孔内に杭周固定剤を充填するとともに、前記杭を所定深
さまで挿入した後、杭となる部位の基部を前記下方部の
支持部に固定し、その後、前記上方部の支持部にて該柱
を揺動させて杭が鉛直になるように調整し、その状態
掘削孔に充填した杭周固定剤の固化を待つ杭を柱に利
用した建築構造物に於ける杭の鉛直建て入れ方法を提供
するものである。
【0005】また、該方法に用いる治具であって、複数
個のフレームを連結することにより掘削孔口を周回する
ベースフレームを形成し、該ベースフレームに杭支持及
び固定板を着脱自在に係合するとともに、該杭支持及び
固定板は中央に設けた杭貫通口を中心として周方向に複
数個の分割片に分割され、更に、各分割片は半径方向に
摺動自在に形成されるとともに、隣接する分割片同士を
係合し、且つ、中心方向へ締め付ける手段が設けられ、
更に、前記ベースフレームの周りを略均等に複数分割し
た位置に夫々立フレームをベースフレームに着脱自在に
立設し、且つ、これらの立フレームの上方内側縁にて、
杭を囲繞する杭支持部を形成し、更に、各立フレームの
上方内側縁に半径方向へ伸縮する杭押し装置を設けた、
杭を柱に利用した建築構造物に於ける杭の鉛直建て入れ
方法に用いる治具を提供するものである。
【0006】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図1
乃至図6に従って詳述する。図1は敷地1に建築構造物
2の骨組を構築した状態を示し、地盤3には掘削孔4,
4…がアースオーガ等の掘削具にて掘削され、その先端
は支持層3aまで達している。そして、該掘削孔4,4
…内に杭周固定剤としてセメントミルク5を充填すると
ともに、杭6,6…を建て込む。ここでは該杭6,6…
としてPRCパイルを用いることとするが、特に之に限
定されるものではなく、その他のコンクリート杭、例え
ばPHCパイル、鋼管巻PCパイル等や鋼管又はH形鋼
等を用いても良い。
【0007】また、該杭6,6…はその全長が地中に埋
設されるのではなく、上部が地上に存置されてその天端
は建築構造物2の天井高さまで達することにより、該建
築構造物2の柱7,7…を形成している。そして、該柱
7,7…の天端上に桁8,8…が架設され、該桁8,8
…上に折板葺屋根9が被装されている。
【0008】このように建築構造物の基礎となる杭をそ
のまま柱として利用する場合には、杭の鉛直建ち精度を
可及的に高める必要がある。そこで、図2及び図3に示
す如く、杭6を建て込むのに先立ち、掘削孔4の孔口4
aを介して十字状に対向するように4個の主フレーム1
0,10,10,10を地表に載置し、且つ、アンカー
ロッド11,11…にて固定するとともに、隣接する主
フレーム10,10間に夫々火打フレーム12をボルト
締めして連結することにより、掘削孔口4aを周回する
ベースフレーム13を形成する。そして、図2及び図4
に示す如く、杭6の先端(下端)を掘削孔口4aに挿入
しつつ、各火打フレーム12,12,12,12上に杭
支持及び固定板14の分割片15,15,15,15を
載置してボルト締めする。
【0009】尚、このボルト締めに用いる火打フレーム
12,12,12,12のボルト穴は、長径がその火打
フレーム12の幅方向を向いた長穴16,16にて形成
されており、該長穴16,16の長径分だけ各分割片1
5,15,15,15を杭軸芯に対し半径方向へ摺動で
きるように形成されている。また、各分割片15,1
5,15,15に於ける杭軸芯側の角は円弧状に凹設さ
れ(凹設部17)、これによりこれらの分割片15,1
5,15,15を組み合わせて成る杭支持及び固定板1
4の中央には杭貫通口18が形成されている。従って、
各分割片15,15,15,15を半径方向へ摺動すれ
ば、この杭貫通口18の口径が拡縮する。
【0010】また、各分割片15,15,15,15の
凹設部17及び該凹設部17に連続する両端辺には、図
4に於いて紙面手前へフランジ19が突設されている。
そして、該フランジ19の凹設部17部分の杭軸芯側面
にはゴムパッキン20が貼付されており、該ゴムパッキ
ン20が杭6に摺擦することとなる。また、隣接する分
割片15,15のフランジ19,19同士がボルト21
にてボルト締めされることにより、各分割片15,1
5,15,15が一体になっている。但し、当初前記ボ
ルト21は杭6が沈下できる程度に若干弛めに締めてお
く。
【0011】更に、図2及び図5に示す如く、各主フレ
ーム10,10,10,10上に立フレーム22,2
2,22,22を立設し、両者をボルト締めする。立フ
レーム22,22,22,22の上端には夫々杭軸芯方
向へアーム23が横設されている。そして、各アーム2
3,23,23,23の先端が杭6に可及的に近接する
ことにより杭支持部24を形成して、建て入れ中の杭6
が傾かないように四方向から囲繞している。
【0012】また、該アーム23,23,23,23の
先端は平面視台形状に形成されており、夫々の側辺部2
3aが隣接する他のアーム23の側辺部23aと一定間
隙を隔てて対向している。この間隙にスペーサ25を介
装してボルト締めすることにより、隣接するアーム2
3,23同士を連結する。
【0013】斯くして、前記杭支持及び固定板14と前
記杭支持部24とにより、杭6を地表近傍とその上方と
の地上二箇所で支持しつつ、掘削孔4に略鉛直に建て入
れることができる。
【0014】尚、前記スペーサ25を縦方向に回動自在
に形成し、且つ、その外周にゴムパッキンを周設して該
ゴムパッキンが杭6に接触するようにすれば、該杭6を
確実に支承しつつ建て入れることができ、より効果的で
ある。また、前記主フレーム10,10,10,10の
上フランジに種々の杭径に応じたボルト穴を用意して、
立フレーム22,22,22,22の立設位置を調整で
きるようにしておけば、杭支持部24の口径を拡縮する
ことができるので、前記杭貫通口18の口径が拡縮自在
に形成されているのと相俟ち、種々の太さの杭6に対応
することができ汎用性が拡大する。
【0015】而して、杭6を規定の深さまで挿入した
後、前記ボルト21,21,21,21を緊締して杭貫
通口18の口径を収縮することにより、杭支持及び固定
板14にて杭6の地表近傍部分、即ち、柱7の基部を締
め付け固定する。そして、前記アーム23,23,2
3,23の下面に配設された杭押し装置26,26,2
6,26にて柱7を揺動させて杭6が完全に鉛直になる
ように微調整する。
【0016】即ち、杭押し装置26,26,26,26
は夫々杭軸芯方向へ向けたスクリュー27の先端にブロ
ック28を配設して成り、ブロック28の前面は杭6の
周面に合わせて凹設されている。そして、スクリュー2
7を回動することによりブロック28が前後動するよう
に形成されている。従って、杭6がある方向へ傾いてい
る場合には、その方向に位置するブロック28を前進さ
せることにより、前記柱7の基部を支点として杭6が起
き上がり、鉛直状態に修正される。そして、その状態で
前記セメントミルク5の固化を待つ。
【0017】セメントミルク5がある程度固化したら、
立フレーム22,22,22,22をベースフレーム1
3から取り外し、他の杭6の鉛直建て入れに転用する。
従って、立フレーム22の必要セット数はベースフレー
ム13の数の半分程度で良い。そして、セメントミルク
5が完全に固化したら、杭支持及び固定板14及びベー
スフレーム13を分解して撤去する。これらは各部材が
ボルトにて柱7の周方向に連結されているだけであるの
で、このボルトを取り外せば簡単に分解・撤去でき、柱
7の天端まで引き揚げて抜き取る必要はない。斯くし
て、建築構造物2の杭6が鉛直に建て入れされる。
【0018】而して、図1に示す如く、この建築構造物
2には杭6,6間を繋ぐ地中梁を設けていない。然ると
きは、自重や地震時の水平力等に対する所要強度の確保
が問題となる。そこで、発明者は図6に示すモデルを用
いて外力による杭変形の解析を行った。具体的には、杭
のモデルとして線材Lを考え、該線材Lの全長を130
00mmとするとともに、地中へ9000mm打ち込み、地
上に4000mm突出させることとした。また、該線材L
の先端(下端)をピン支持するとともに、地中に埋設さ
れた部分には、杭が地盤から受ける弾性復原力に相当す
るものとして、合計9個のバネk1 ,k2 …k9 を10
00mm間隔で水平に接続した。更に、線材Lの天端に外
力として軸力P及び水平力Hを加えた。
【0019】そして、そのケーススタディ結果より、前
記バネk1 ,k2 …k9 のうち線材Lの変形モードを支
配する度合が最も大きいものは最上部のバネk1 であ
り、残りのバネk2 〜k9 は影響度が小さいことが判明
した。即ち、これらのバネk1,k2 …k9 のバネ定数
を種々の大きさに設定して線材Lの変形モードがどのよ
うに変化するかを調べたところ、バネk1 のバネ定数が
変わると線材Lの変形モードも大きく変化するが、その
他のバネk2 〜k9 のバネ定数が変わっただけでは線材
Lの変形モードにそれほど大きな変化は見られなかった
のである。
【0020】このことは実際の杭を柱に利用した建築構
造物に於いて、表層(地表から深さ1m程度)の地盤特
性についてのみ、精度良く評価することができれば、柱
となる部分の変形量を制御できることを意味し、その結
果、該建築構造物の所要強度も充分確保できることにな
る。ところで、地盤のボーリングデータから各深さ毎の
バネ定数を定め、前述した解析モデルに当て嵌めようと
しても、通常ボーリングデータ自体のばらつきが大きい
ので信頼の置ける評価は望めない。しかし、評価の対象
が表層だけであれば斯かる問題も解消する。
【0021】即ち、図1に示す如く、地盤3の表層3b
に地表から固化剤を注入することにより地盤改良する。
この地盤改良部29の深さは大略1m程度であるが、建
築構造物2の高さや柱7,7…に加わる荷重並びに固化
剤の物性(硬度等)等に応じて増減させる。また、敷地
1の全面を地盤改良するのがベストであるが、杭6,6
…間を縦横に結ぶ格子状に形成すれば経済的であり、且
つ、地中梁と同様の作用を奏するので機能的にも優れて
いる。また、杭6,6…の周縁だけを囲繞するように形
成しても良い。
【0022】このように表層3bを人為的に改良するこ
とにより、該表層3bの剛性を高めつつその地盤特性を
精度良く評価することができる。斯くして、柱7,7…
の変形量が制御可能になり、従って、地中梁が無くても
建築構造物2の所要強度を充分に確保することができ
る。
【0023】一方、表層3bの剛性が高まるとは言って
も地中梁と比較すると該地盤改良部29の方が柔軟であ
るので、地表部分に於ける杭6,6…の地震時変形が大
きくなる。そこで、土間コンクリート30を打設する際
に、前記杭6,6…の周囲に数mm〜数cm程度の間隙(縁
切り部31,31…)を設けて、土間コンクリート30
と杭6,6…とを縁切りする。これにより杭6,6…が
地震で変形しても土間コンクリート30と接触すること
がなく、従って、該杭6,6…及び土間コンクリート3
0が破壊されることはない。
【0024】尚、本発明は、本発明の精神を逸脱しない
限り種々の改変を為すことができ、そして、本発明が該
改変されたものに及ぶことは当然である。
【0025】
【発明の効果】請求項1記載の発明は、杭の挿入中は地
表近傍とその上方との地上二箇所に設けた支持部にて該
杭を支持し乍ら挿入するので、該杭は略鉛直に建て入れ
ることができるのであるが、先ず、掘削孔には杭周固定
剤が充填されており、そして、前記杭を該掘削孔に所定
深さまで挿入した後、杭の基部を前記下方部の支持部に
固定し、その後、前記上方部の支持部にて該杭を揺動さ
せて該杭が完全に鉛直になるように微調整し、その状態
で該掘削孔に充填した前記杭周固定剤の固化を待つこと
により、該杭は前述したように完全に鉛直に立設された
状態で該掘削孔に建て入れられて固定する。
【0026】また、請求項2記載の治具を用いることに
より、斯かる杭の鉛直建て入れを容易に行うことができ
るだけでなく、該治具は各部材が柱の周方向に連結され
ているので、之を分解することにより簡単に撤去するこ
とができ、柱の天端まで引き揚げて抜き取る必要はな
い。
【図面の簡単な説明】
【図1】杭を柱に利用した建築構造物の斜視図。
【図2】請求項2記載の治具の一実施の形態を示す解説
縦断面図。
【図3】ベースフレームの平面図。
【図4】ベースフレーム上に杭支持及び固定板を載置し
た状態の平面図。
【図5】図2の平面図。
【図6】外力による杭の変形を調べる解析モデルの解説
図。
【符号の説明】
2 建築構造物 4 掘削孔 5 セメントミルク 6 杭 7 柱 10 主フレーム 12 火打フレーム 13 ベースフレーム 14 杭支持及び固定板 15 分割片 16 長穴 18 杭貫通口 19 フランジ 21 ボルト 22 立フレーム 23 アーム 24 杭支持部 26 杭押し装置
フロントページの続き (72)発明者 渡辺 英彦 東京都新宿区津久戸町2番1号 株式会 社熊谷組東京本社内 (56)参考文献 特開 昭59−145834(JP,A) 特開 平5−140953(JP,A) 特開 昭58−526(JP,A) 特開 昭62−107109(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) E02D 7/00 - 13/10 E02D 27/12

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 杭を地表近傍とその上方との地上二箇所
    に設けた支持部にて支持し乍ら、該杭の下部を掘削孔に
    挿入し、且つ、該杭の上部は地上に存置して柱とする杭
    の建て入れ方法に於いて、前記掘削孔内に杭周固定剤を
    充填するとともに、前記杭を所定深さまで挿入した後、
    杭となる部位の基部を前記下方部の支持部に固定し、そ
    の後、前記上方部の支持部にて該柱を揺動させて杭が鉛
    直になるように調整し、その状態で掘削孔に充填した
    杭周固定剤の固化を待つことを特徴とする杭を柱に利用
    した建築構造物に於ける杭の鉛直建て入れ方法。
  2. 【請求項2】 複数個のフレームを連結することにより
    掘削孔口を周回するベースフレームを形成し、該ベース
    フレームに杭支持及び固定板を着脱自在に係合するとと
    もに、該杭支持及び固定板は中央に設けた杭貫通口を中
    心として周方向に複数個の分割片に分割され、更に、各
    分割片は半径方向に摺動自在に形成されるとともに、隣
    接する分割片同士を係合し、且つ、中心方向へ締め付け
    る手段が設けられ、更に、前記ベースフレームの周りを
    略均等に複数分割した位置に夫々立フレームをベースフ
    レームに着脱自在に立設し、且つ、これらの立フレーム
    の上方内側縁にて、杭を囲繞する杭支持部を形成し、更
    に、各立フレームの上方内側縁に半径方向へ伸縮する杭
    押し装置を設けた請求項1記載の杭を柱に利用した建築
    構造物に於ける杭の鉛直建て入れ方法に用いる治具。
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