JP3158624U

JP3158624U - 軟弱地盤における基礎杭構造

Info

Publication number: JP3158624U
Application number: JP2010000514U
Authority: JP
Inventors: 克明横塚; 清二赤間
Original assignee: 株式会社アール免震; 多摩火薬機工株式会社
Priority date: 2010-01-29
Filing date: 2010-01-29
Publication date: 2010-04-08
Anticipated expiration: 2020-01-29

Abstract

【課題】軟弱地盤において軽荷重の各種機械設備の設置に好適な基礎杭構造を提供する。【解決手段】この構造は、軟弱地盤に掘削された孔に鉄筋１１を挿入し、孔内にセメントミルク１２を充填固化することにより、合成杭１を軟弱地盤に埋め込み形成し、この軟弱地盤上で合成杭１の鉄筋１１の上端部の周囲にボイド管２１を設置し、ボイド管２１内にアンカーボルト２２を立設してコンクリート２３を打設することにより、合成杭１に杭頭部２を一体的に形成し、この杭頭部２の頂面にグラウトにより機械設備に任意の支持角度を付けるための支持角度調整部材３を付設する。【選択図】図１

Description

本考案は軟弱地盤における基礎杭構造に関し、特に、廃棄物処分場や埋立地などの軟弱地盤において軽荷重の各種機械設備の設置に使用する軟弱地盤における基礎杭構造に関する。

一般廃棄物や産業廃棄物の廃棄物処分場が、周知のとおり、内陸や、海岸、海域などに作られている。特に、内陸では、広大なスペースが掘削造成され、堰堤や鉛直壁で囲った大きな処分場になっており、この処分場に廃棄物が埋設されていく。
この種の処分場では、廃棄物が容量一杯に埋設されると、最終の覆土により埋め立てが終了し、閉鎖となる。この処分場跡地は直ちには一般に供されないケースが多く、最終の覆土後、廃棄物の圧密沈下や廃棄物の分解によって発生するガスが減少するまで、およそ１０年から３０年の間、放置されることになる。

ところで、このような処分場跡地に放置期間だけでも仮設的な機械設備を設置してこの機械設備を使用できれば、放置期間の処分場跡地の有効利用、土地の有効活用の点で望ましい。例えば、太陽光発電を用いた発電所などの機械設備は比較的大きな設置面を必要とするため、また、この機械設備は軽荷重のため、内陸の処分場跡地はこの種の機械設備の設置に適するところが多い。とはいえ、この処分場跡地は軟弱地盤で、地盤支持力が小さく、また引き続き圧密が進行することから、この跡地に機械設備を設置するには、この機械設備の設置に適する基礎杭構造が必要となる。この種の基礎杭構造が特許文献１に記載されている。

この文献１は軟弱地盤における基礎杭構造に関するもので、この構造では、地盤に杭頭位置付近に大径部を有する杭穴を掘削し、この杭穴に既製杭を建て込むとともに、杭穴と大径部に充填固化材を充填し、既製杭を内挿するように大径部に蓋体を備えた枠体を埋設し、この枠体の蓋体と既製杭の杭頭とを近接して配置するようになっている。このようにして、コストの上昇を最小限に抑えつつ、杭の水平抵抗及び鉛直支持力を効果的に増大させるものである。

特開２００４−１３２０４７公報

しかしながら、上記従来(特許文献１) の基礎杭構造では、次のような問題がある。
（１）地盤に杭頭位置付近に大径部を有する杭穴を掘削し、杭穴に既製杭を建て込むとともに、杭穴と大径部に充填固化材を充填し、既製杭を内挿するように大径部に蓋体を備えた枠体を埋設し、この枠体の蓋体と既製杭の杭頭とを近接して配置するので、仮設的な機械設備のための基礎杭としては大掛かりな施工が必要で、コストを低く押えることが困難である。
（２）地盤に杭頭位置付近に大径部を有する杭穴を掘削し、杭穴に既製杭を建て込むとともに、杭穴と大径部に充填固化材を充填し、既製杭を内挿するように大径部に蓋体を備えた枠体を埋設し、この枠体の蓋体と既製杭の杭頭とを近接して配置する構造（以下、従来の基礎杭構造という。）では、仮設的な機械設備のための基礎杭として求められる基礎杭の設置及び撤去の容易性を得ることは難しい。
（３）軟弱地盤は地盤支持力が小さいうえ、引き続き圧密が進行することから、軟弱地盤上に設置された機械設備は不等沈下（不同沈下）が生じやすく、この機械設備に不等沈下が生じた場合に、従来の基礎杭構造では、この不等沈下を修正することができない。太陽光発電所などの機械設備の場合、太陽光発電パネルの不等沈下により、太陽光発電パネルの方位、角度が変わってしまい、所期の発電能力を発揮することができないなど機械設備の性能に悪い影響を及ぼすこととなり、好ましくない。

本考案は、このような従来の課題を解決するものであり、この種の基礎杭構造において、仮設的な機械設備のための基礎杭として簡易な施工により低コストを実現すること、仮設的な機械設備のための基礎杭として基礎杭を設置しやすく撤去しやすくすること、軟弱地盤上に設置された機械設備に不等沈下（不同沈下）が生じた場合でも、機械設備の不等沈下を修正し、当該機械設備の性能を良好に維持すること、を目的とする。

上記目的を達成するために、本考案は、軟弱地盤上に軽荷重の機械設備を建てるための軟弱地盤における基礎杭構造であって、前記軟弱地盤に孔を掘削し、当該孔に杭芯材を挿入し、当該杭芯材の上端部を前記軟弱地盤上から突出させて、前記孔内に膨張性を有する充填固化材を充填固化することにより、前記軟弱地盤に埋め込み形成する合成杭と、前記軟弱地盤上で前記合成杭の前記杭芯材の上端部の周囲に筒状枠体を設置し、前記筒状枠体の上部にアンカーを当該アンカーの上部側を前記筒状枠体の上部から突出させて立設し、前記筒状枠体内にコンクリートを打設することにより、前記合成杭に一体的に形成する杭頭部と、前記杭頭部に付設し、前記杭頭部と前記機械設備との間に介在して、前記機械設備に任意の支持角度を付けるための支持角度調整部材と、を備え、前記機械設備を前記杭頭部上に前記アンカーを介して支持固定し、前記機械設備の支持角度を前記支持角度調整部材により調整する、ことを要旨とする。
この場合、合成杭の杭芯材に鉄筋、充填固化材に生石灰を添加した膨張性セメントミルクを採用することが好ましい。また、支持角度調整部材にグラウト又はコンクリート版又はライナープレート又はこれらの組み合わせを採用することが好ましい。

本考案の軟弱地盤における基礎杭構造は、上記の構成により、仮設的な機械設備のための基礎杭として簡易な施工により低コストを実現することができ、仮設的な機械設備のための基礎杭として基礎杭を設置しやすく撤去しやすくすることができ、軟弱地盤上に設置された機械設備に不等沈下（不同沈下）が生じた場合でも、機械設備の不等沈下を修正し、当該機械設備の性能を良好に維持することができる、という効果を奏する。

本考案の一実施の形態における軟弱地盤における基礎杭構造を示す断面図同基礎杭構造を用いた太陽光発電所の機械設備の設置例を示す図同基礎杭構造を用いた太陽光発電所の機械設備のまた別の設置例を示す図

次に、この考案を実施するための形態について図を用いて説明する。なお、この実施の形態では、特に、内陸の広大な廃棄物処分場の跡地に、仮設的な軽荷重の機械設備として太陽光発電を用いた発電所の機械設備を設置する場合に好適な軟弱地盤における基礎杭構造を例示している。図１に軟弱地盤における基礎杭構造を示している。図２及び図３にそれぞれ、この基礎杭構造を用いた太陽光発電所の機械設備の設置例を示している。

図１に示すように、この基礎杭構造は軟弱地盤Ｇに埋め込まれる合成杭１と、合成杭１の上部に一体的に形成され、軟弱地盤Ｇ上に固定設置される杭頭部２と、この杭頭部２に付設される機械設備Ｍのための支持角度調整部材３とを備えて構成される。なお、この基礎杭構造の施工に当たり、処分場跡地の廃棄物を封じ込めるため、約０．５〜１．０ｍ程度の覆土を行い、この覆土の上部約３０．０〜５０．０ｃｍ程度を良質の土砂を用いて転圧し、その表面に砕石などを１０ｃｍ程度敷きならして不陸調整を行っておく。

合成杭１は杭芯材１１と膨張性を有する充填固化材１２とにより形成される。この場合、杭芯材１１に鉄筋、ここでは特に一方の端部（上端部）にねじ１１ｓを切られた異形鉄筋を採用する。また、充填固化材１２に生石灰を添加した膨張性セメントミルクを採用する。この合成杭１を施工する場合、まず、オーガスクリューなどにより軟弱地盤Ｇに孔ｈを掘削して、この孔ｈに鉄筋１１を挿入する。この場合、鉄筋１１の上端部を所定の長さだけ軟弱地盤Ｇ上から突出させる。そして、孔ｈ内に生石灰を添加した膨張性セメントミルク１２を注入充填し固化させる。このようにして合成杭１を軟弱地盤Ｇに埋め込み形成する。なお、この合成杭１の直上の軟弱地盤Ｇ上には歩道板を併せて形成しておく。

杭頭部２は筒状枠体２１とアンカー２２とコンクリート２４とにより形成される。この場合、筒状枠体２１に厚紙などからなるボイド管を、アンカー２２にアンカーボルトを採用する。この杭頭部２を施工する場合、まず、座金１３を合成杭１の鉄筋１１に通して合成杭１の直上の歩道板上に設置し、鉄筋１１上端部のねじ１１ｓにナット１４を螺合して、これを締め込む。この状態で、軟弱地盤Ｇ上の鉄筋１１の上端部の周囲にボイド管２１を設置し、このボイド管２１内の上部にアンカーボルト２２をこのアンカーボルト２２の上部側をボイド管２１の上部から上方に突出させて立設する。そして、このボイド管２１内に鉄筋１１の上端部を芯材としてコンクリート２４を打設する。このようにして杭頭部２を合成杭１に一体的に形成する。

支持角度調整部材３は杭頭部２の頂面に付設される。この場合、支持角度調整部材３にセメントを主成分とするグラウトを採用する。この支持角度調整部材３を施工する場合、杭頭部２の頂面にグラウトにより支持角度調整部材３を付設し、杭頭部２の頂面と機械設備Ｍの架台（この場合、下部ベースＢ）との間に介在させる。

なお、この基礎杭構造の各部の寸法は、図１に記載したとおりである。

このようにこの基礎杭構造では、合成杭１がセメントミルク１２の膨張によって合成杭１周辺の地盤改良が促進される結果、基礎杭としての強度が向上し、軟弱地盤Ｇの基礎杭に要求される十分な支持力が得られる。そして、機械設備Ｍの架台（この場合、下部ベースＢ）を杭頭部２上にアンカーボルト２２を介して載せ、アンカーボルト２２にナット２３を締め込むことにより支持固定し、機械設備Ｍの支持角度を支持角度調整部材３によって調整する。
機械設備Ｍの据え付け初期においては、支持角度調整部材３がグラウトにより杭頭部の頂面に略水平に形成され、機械設備Ｍの架台はこの支持角度調整部材３の略水平の支持面により支持される。
そして、機械設備Ｍの据え付け後、軟弱地盤Ｇに引き続き圧密が進行し、軟弱地盤Ｇ上に設置された機械設備Ｍに不等沈下（不同沈下）が生じた場合には、機械設備Ｍの架台の支持角度を支持角度調整部材３によって調整する。すなわち、機械設備Ｍの不等沈下に応じて、架台を固定するアンカーボルト２２とナット２３とを螺合調整しながら、杭頭部２の支持角度調整部材３上の架台を適宜の角度に修正し、この架台に対する支持角度調整部材３の支持面の角度を架台（この場合、下部ベースＢ）と支持角度調整部材３との間に新たなグラウトを注入することにより調整する。これにより、修正後の機械設備Ｍの架台は支持角度調整部材３の新たな支持面で支持され、機械設備Ｍへの予期せぬ内部応力が開放される。

以上説明したように、この基礎杭構造では、軟弱地盤Ｇに孔ｈを掘削し、この孔ｈに鉄筋１１を挿入し、鉄筋１１の上端部を軟弱地盤Ｇ上から突出させて、孔ｈ内に生石灰を添加した膨張性セメントミルク１２を充填固化することにより、合成杭１を軟弱地盤Ｇに埋め込み形成し、この軟弱地盤Ｇ上で合成杭１の鉄筋１１の上端部の周囲にボイド管２１を設置し、ボイド管２１内の上部にアンカーボルト２２をアンカーボルト２２の上部側をボイド管２１の上部から上方に突出させて立設し、ボイド管２１内にコンクリート２３を打設することにより、合成杭１に杭頭部２を一体的に形成し、この杭頭部２にグラウトにより杭頭部２と機械設備Ｍとの間に介在して機械設備Ｍに任意の支持角度を付けるための支持角度調整部材３を付設して、機械設備Ｍ（の下部ベースＢ）を杭頭部２上にアンカーボルト２２を介して支持固定し、機械設備Ｍの支持角度を支持角度調整部材３により調整するようにしたので、仮設的な機械設備Ｍのための基礎杭として簡易な施工により低コストを実現することができ、また、仮設的な機械設備Ｍのための基礎杭として基礎杭を設置しやすく撤去しやすくすることができ、さらに、軟弱地盤Ｇ上に設置された機械設備Ｍに不等沈下（不同沈下）が生じた場合でも、機械設備Ｍの不等沈下を修正し、機械設備Ｍの性能を良好に維持することができる。したがって、この基礎杭構造を太陽光発電所の機械設備の設置に適用した場合に、太陽光発電パネルの不等沈下により、太陽光発電パネルの方位、角度が変わっても、太陽光発電パネルの方位、角度を修正して、所期の発電能力を良好に維持することができる。

なお、この基礎杭構造では、支持角度調整部材３にグラウトを採用したが、この支持角度調整部材３にグラウト又はコンクリート版又はライナープレート（鉄板ライナー）又はこれらの組み合わせを採用して、架台と杭頭部の間に介在させるようにしてもよく、このようにしても上記実施の形態と同様の作用効果を得ることができる。
また、この実施の形態では、この基礎杭構造を用いて廃棄物処分場の跡地に太陽光発電所の機械設備を設置する場合について説明したが、この基礎杭構造は軽荷重の各種機械設備の設置にも同様に適用できることは言うまでもない。

１合成杭
１１鉄筋（杭芯材）
１１ｓねじ
１２生石灰を混合したセメントミルク（膨張性を有する充填固化材）
１３座金
１４ナット
２杭頭部
２１ボイド管（筒状枠体）
２２アンカーボルト（アンカー）
２３ナット
２４コンクリート
３支持角度調整部材（グラウト）
Ｇ軟弱地盤
ｈ孔
Ｍ機械設備
Ｂ下部ベース

Claims

軟弱地盤上に軽荷重の機械設備を建てるための軟弱地盤における基礎杭構造であって、
前記軟弱地盤に孔を掘削し、当該孔に杭芯材を挿入し、当該杭芯材の上端部を前記軟弱地盤上から突出させて、前記孔内に膨張性を有する充填固化材を充填固化することにより、前記軟弱地盤に埋め込み形成する合成杭と、
前記軟弱地盤上で前記合成杭の前記杭芯材の上端部の周囲に筒状枠体を設置し、前記筒状枠体の上部にアンカーを当該アンカーの上部側を前記筒状枠体の上部から突出させて立設し、前記筒状枠体内にコンクリートを打設することにより、前記合成杭に一体的に形成する杭頭部と、
前記杭頭部に付設し、前記杭頭部と前記機械設備との間に介在して、前記機械設備に任意の支持角度を付けるための支持角度調整部材と、
を備え、
前記機械設備を前記杭頭部上に前記アンカーを介して支持固定し、前記機械設備の支持角度を前記支持角度調整部材により調整する、
ことを特徴とする軟弱地盤における基礎杭構造。
合成杭の杭芯材に鉄筋、充填固化材に生石灰を添加した膨張性セメントミルクを採用する請求項１に記載の軟弱地盤における基礎杭構造。
支持角度調整部材にグラウト又はコンクリート版又はライナープレート又はこれらの組み合わせを採用する請求項1又は２に記載の軟弱地盤における基礎杭構造。