JP3756385B2

JP3756385B2 - Composite pile and its construction method

Info

Publication number: JP3756385B2
Application number: JP2000192715A
Authority: JP
Inventors: 広志風間; 俊幸塩屋; 浩弥大久保; 靖三谷; 雅彦勝谷; 俊彦南部; 峰生佐藤; 研二友石
Original assignee: JFE Steel Corp; Obayashi Corp; Shimizu Corp
Current assignee: JFE Steel Corp; Obayashi Corp; Shimizu Corp
Priority date: 2000-06-27
Filing date: 2000-06-27
Publication date: 2006-03-15
Anticipated expiration: 2020-06-27
Also published as: JP2002004271A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は複合杭及びその施工方法に係り、特に大型橋脚等の基礎構造としての複合井筒基礎に適用可能な、場所打ち杭と鋼管矢板（鋼管杭）とからなる複合杭の継手部において十分な強度、耐力が得られるようにした複合杭及びその施工方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
大型の橋脚基礎に適用可能な複合井筒基礎として複合杭を用いた井筒基礎が出願人の一によって提案されている（特開平９−２５６３５６号公報参照）。この複合井筒基礎は、異種杭を上下方向に連結して構成した複合杭を、円形、小判形等の所定の基礎形状となるように、平面的に連続して造成して構築されている。個々の複合杭は、たとえば上部杭が大口径の鋼管矢板で、下部杭が鋼管杭と同等の直径あるいは鋼管杭より大きな外径の場所打ちコンクリート杭とから構成されている。また、上部杭と下部杭とはその鉛直継手部（以下、単に継手部と記す。）において杭体の応力が確実に伝達されるように設計されている。
【０００３】
図６は、前述した井筒基礎に用いられる複合杭５０の継手部５１の構成を模式的に示した部分構造図である。同図に示したように、継手部５１には重ね継手構造が採用されている。すなわち、この重ね継手構造では、下部杭側の場所打ちコンクリート杭６１の主筋６２上端の継手筋６３が、上部杭側のコンクリートが充填される鋼管矢板５２側に所定の継手長Ｌ₀だけ延在している。この継手筋６３と鋼管内面５２ａとの間にコンクリート６４を介した付着を考慮することで、上下の杭体の一体化を図っている。このとき、鋼管内面５２ａとコンクリート６４との間に十分な付着が得られるように、鋼管内面５２ａの全面に螺旋状の連続突起（図示せず）が形成された公知のスパイラル鋼管、中リブ付き鋼管等が用いられている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、図６に示したような複合杭では、上部杭としての鋼管矢板あるいは鋼管杭の直径に対して下部杭としての場所打ちコンクリート杭の直径が大きく設定され、鉛直継手部において直径の段差部が生じている。このため、この部分で杭材種及び杭断面積が変化し、杭体としての曲げ剛性、強度が急変する。このため、継手部が複合杭の構造弱部となることが予想される。
【０００５】
すなわち、単杭としての鋼管杭を所定ピッチをあけて平面的に多数打設して構成した多柱基礎や、鋼管矢板を平面的に連続させた複合井筒基礎のように、基礎底面全体で作用荷重に抵抗する場合、地震時に大きな水平方向力が上部構造に作用することにより下部構造には曲げモーメントが作用する。この曲げモーメントが過大な場合、基礎底面の一部に引張力が生じる。この場合、引張領域に配置された複合杭に作用する引張力により継手部が上下に分離しないようにすることが特に重要である。
【０００６】
また、上述した複合井筒基礎では、たとえば中間砂礫層等が介在するような地盤での施工では、上部の鋼管矢板の打設範囲を比較的打設の容易な地盤深さまでとし、砂礫層以深に対しては場所打ち杭を施工する方法をとるようにして、工期短縮、コスト低減等を図っている。ところが、地層境界面近傍では、地震時における水平方向の地盤の振動挙動が大きく異なる。地層境界面に大きな水平方向せん断力が作用し、従来の鉛直継手構造では、鋼管矢板と場所打ち杭との構造変更点が構造的弱部となりやすい。したがって、地層境界面で杭構造を変更するためにはこの位置において、地震時の水平方向せん断力に対して十分なせん断抵抗性を確保する必要がある。
【０００７】
そこで、本発明の目的は上述した従来の技術が有する問題点を解消し、上部杭としての鋼管コンクリート杭と下部杭としての場所打ちコンクリート杭とからなる複合杭において、確実に継手部でのせん断強度、耐力を確保できるようにした複合杭及びその施工方法を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は鋼管杭からなる上部杭と、場所打ちコンクリート杭からなる下部杭とを継手部で鉛直方向に接合して内部に中詰めコンクリートが充填されてなる複合杭において、前記継手部は、前記場所打ちコンクリート杭内に配筋される主筋上端に添接された継手鋼管が前記鋼管杭と場所打ちコンクリート杭とにそれぞれ所定の付着強度を確保可能な継手長だけ重なるように配置され、前記継手鋼管の外周面と前記鋼管杭の内周面との間に、前記中詰めコンクリートと異なるセメント硬化充填材が充填されたことを特徴とする。
【０００９】
隣接する鋼管矢板との間に水平継手が形成される鋼管矢板からなる上部杭と、場所打ちコンクリート杭からなる下部杭とを継手部で鉛直方向に接合して内部に中詰めコンクリートが充填されてなる複合杭において、前記継手部は、前記場所打ちコンクリート杭内に配筋される主筋上端に添接された継手鋼管が前記鋼管矢板と場所打ちコンクリート杭とにそれぞれ所定の付着強度を確保可能な継手長だけ重なるように配置され、前記継手鋼管外周面と前記鋼管矢板内周面と間に、前記中詰めコンクリートと異なるセメント硬化充填材が充填されたことを特徴とする。
【００１０】
前記継手鋼管の一部に、鉄筋の先端に所定寸法のプレートを固着した端部加工筋からなる引張抵抗部材が設けることが好ましい。
【００１１】
そのの施工方法として、地中所定深さまで打設された鋼管杭の下側に場所打ちコンクリート杭孔を掘削し、該孔内に継手鋼管が主筋上端に添接された鉄筋かごを挿入し、前記鋼管杭及び前記場所打ちコンクリート杭の継手位置に前記継手鋼管を配置し、中詰めコンクリートを前記場所打ちコンクリートと前記継手鋼管の天端近傍まで打設し、次いで該継手鋼管の外周部分と前記鋼管杭の内周部分との間に、前記中詰めコンクリートと異なるセメント硬化充填材を充填し、再度前記鋼管杭内に前記中詰めコンクリートの打設を行うようにしたことを特徴とする。
【００１２】
また、地中所定深さまで打設された鋼管矢板の下側に場所打ちコンクリート杭孔を掘削し、該孔内に継手鋼管が主筋上端に添接された鉄筋かごを挿入し、前記鋼管矢板及び前記場所打ちコンクリート杭の継手位置に前記継手鋼管を配置し、中詰めコンクリートを前記場所打ちコンクリートと前記継手鋼管の天端近傍まで打設し、次いで該継手鋼管の外周部分と前記鋼管矢板の内周部分との間に、前記中詰めコンクリートと異なるセメント硬化充填材を充填し、再度前記鋼管矢板内に前記中詰めコンクリートの打設を行うようにしたことを特徴とする。
【００１３】
このとき前記継手鋼管は、前記セメント硬化充填材の注入用鋼管が、該継手鋼管の外周部分と前記鋼管杭の内周部分との間の継手位置に設置することが好ましい。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の複合杭及びその施工方法の一実施の形態について、添付図面を参照して説明する。
まず、上部杭としての鋼管コンクリート杭（鋼管矢板）と下部杭としての場所打ちコンクリート杭とからなる複合杭の構成について、図１〜図３を参照して説明する。なお、図面及び以下の説明では、複合杭を単杭として取り扱って説明するため、上部杭としてJIS A 5525、SKK400、SSK490に規定されている鋼管杭をベースとした鋼管を用いた例をもとに以下の説明を行うが、上述した複合井筒構造のために使用する鋼管矢板（たとえばJIS A 5530、SKY400、SKY490）についても、まったく同様の継手構造を実現できることはいうまでもない。
【００１５】
図１において、符号１０は、たとえばアースドリル工法、リバース工法あるいはケーシング工法等の公知の施工方法によって造成された場所打ちコンクリート杭の上端部を示している。このコンクリート杭１０は本実施の形態では、直径φ_c＝２０００mmに設計され、下端は図示しない支持地盤に所定の根入れ長分だけ貫入させて施工されている。また、中詰めコンクリート４で満たされたコンクリート杭１０内には所定鉄筋量の主筋１１と、この主筋１１を保持するように配筋された帯鉄筋１２とがかご状に組み立てられてなる鉄筋かご１３が上下方向に所定の継手部（図示せず）を形成して連接されている（図２（ｄ）参照）。
【００１６】
一方、場所打ちコンクリート杭１０の上側には上部杭としての鋼管杭２０が下部杭と構造的に一体的となるように接合されている。この鋼管杭２０には、本実施の形態では、直径φ_s＝１６００mm、肉厚t=１６mmの内面にリブ２０ａが形成されたリブ付きスパイラル鋼管（以下、リブ付き鋼管と記す。）が採用されている（図２（ａ）参照）。この鋼管杭２０は、単杭の場合は、継手部より上方の設定杭頭位置まで、複合井筒基礎の場合は、締切工として利用される場合は所定水位以上までの杭長分が地盤内に埋設されている。なお、リブ付きスパイラル鋼管は、公知のリブ付き圧延帯鋼板を所定の角度で螺旋状に巻き上げて所定直径に造管した特殊鋼管であり、内部に充填されるコンクリートとの高い一体性が確保できる。
なお、場所打ちコンクリート杭１０の直径は、使用する鋼管杭２０の直径に対応させて一定の比率で変化させることが好ましいが、地盤条件によっては、両者の直径が等しくなるように、あるいは場所打ちコンクリート杭の直径は、上記値より大きく（たとえば（φ_c＝２５００mm）程度に設定することも可能である。
【００１７】
さらに、場所打ちコンクリート杭１０内の鉄筋かご１３の主筋１１の上端には外径φ_i、長さＬの継手鋼管３０が固着されている。この継手鋼管３０は同図に示したように、全長Ｌの下半部Ｌ_cが場所打ちコンクリート杭１０内に、上半部Ｌ_sが鋼管杭２０内に位置し、下半部に鉄筋かご１３の主筋１１が溶接接合されている（図２（ｃ）参照）。
【００１８】
図２各図は、上述した継手構造近傍の断面形状を模式的に示した横断面図である。図２（ｂ）に示したように、継手鋼管３０の周面には３本のスペーサ１５が配設されており、継手鋼管３０が上部杭の鋼管杭２０内において同心状に配管されるようになっている。
【００１９】
また、この継手鋼管３０と鋼管杭２０との間の円筒形状部分には、本実施の形態ではセメント硬化充填材としてのモルタル２が充填されている（図２（ｂ）参照）。このモルタル２の打設方法は、図５を参照して後述する。さらに継手鋼管３０内及びリブ付き鋼管２０内には場所打ちコンクリート杭１０の中詰めコンクリート４と同等強度を有する中詰めコンクリート５が充填されている。特にリブ付き鋼管２０内では鋼管の内周に形成されているスパイラル状（螺旋状）のリブ２１により中詰めコンクリート５と鋼管杭２０との一体化が図られている。なお、セメント硬化充填材としては、普通モルタル、高強度モルタル、コンクリート等を適宜使用することができる。
【００２０】
以上の構成において、継手鋼管３０の直径φ_sはリブ付き鋼管２０の内周面とのクリアランスＣが１００mm以上となるように設定することが好ましい。また、全長Ｌは、付着力の確保のための必要長以上に設定されている。全長Ｌのうち、Ｌ_sは上部の鋼管コンクリート杭内での継手長、Ｌ_cは場所打ちコンクリート杭内での継手長である。このとき、継手強度として上部の鋼管コンクリート杭と同程度の強度を必要とする場合にはＬ_sは、Ｌ_s＝１．５×φ_i程度とすることが好ましい。発生応力が小さいと予想される場合には、上式以下に低減することも可能である。Ｌ_cも同様に継手部での応力をもとに算定するが、継手鋼管３０下部が場所打ちコンクリート杭１０の主筋１１の上端に溶接によって固着されている。この部分の主筋１１はさらに帯鉄筋１２ａによって補強されている。継手鋼管３０と主筋１１との溶接が、必要十分な強度を有している場合には、１２ａを省略することもできる。Ｌ_cとしては、継手位置が地層境界面の場合には、鋼管杭の直径φ_sに対して、Ｌ_c＝２〜３×φ_s、同一地層内ではＬ_c＝〜１．５×φ_s程度とする。発生応力が小さいと予想される場合には、上式の値以下に低減することも可能である。継手鋼管３０の肉厚は、発生応力に対応して設定することになるが、鋼管杭２０の厚さと同等あるいはそれより厚く設定することが好ましい。
【００２１】
図３各図は、継手構造部分に設けられた引張抵抗部材３１の構成について示した部分構成図である。前述したように、地震時に複合杭に引張力が生じた場合、継手鋼管３０を介して上下の杭体の一体化を図る必要がある。そこで、本発明では必要に応じて図３各図に示したような引張抵抗部材３１を付加するようにしている。なお、図３の各図において、図の簡単化のために上部杭としての鋼管内面のリブは表示していない。
【００２２】
図３（ａ）は、継手鋼管３０の上端部分に引き抜き防止鉄筋３２を配筋した例を示している。同図に示したように、引き抜き防止鉄筋３２は異形鉄筋の先端に所定寸法のプレート３３を固着した端部加工鉄筋で、たとえば、商品名「Ｔヘッドバー」として知られた端部加工鉄筋を使用できる。この種の端部加工鉄筋は、従来のフック状に曲げ加工された通常の異形鉄筋に比べて高い引き抜き抵抗性を示す。なお、本実施の形態では、継手鋼管３０の外周に沿って８本の引き抜き防止鉄筋３２を溶接接合したが、想定する引張力に対して必要な本数を配筋すればよい。
【００２３】
図３（ｂ）は、継手鋼管３０の上部の外周に複数本の引き抜き抵抗バンド３４を固着した例を示している。同図に示したように、引き抜き抵抗バンド３４は、所定幅の帯鋼板を継手鋼管３０の周囲に複数列に巻回して溶接止めし、継手鋼管３０の外周面の付着抵抗を増加させることにより継手鋼管３０での引き抜き抵抗性を高めたものである。
【００２４】
図３（ｃ）は、継手鋼管３０として、鋼管杭２０に使用したものと同様の構成のリブ付き鋼管を使用した例を示している。継手鋼管３０内面のリブ３０ａの作用により、継手鋼管３０内に充填されたコンクリートとの一体化が図られ、これにより高い引き抜き抵抗性を示す。なお、以上に述べた各引張抵抗部材を複数併用することも有効である。
【００２５】
以上の構成からなる複合杭の施工手順について説明する。まず鋼管杭２０を対象地盤の所定深さまで公知の打設方法により埋設し、鋼管内の土砂を取り除き、この鋼管内を挿通した状態で、拡径可能な掘削へッドを備えた掘削装置を鋼管下側に配備し、鋼管下方に向けて所定外径の場所打ち杭孔の掘削を行う。この掘削孔は、掘削工法に応じてケーシングや、泥水で孔壁の安定を図る。掘削孔下端が支持層内に所定深さだけ到達した段階で鉄筋かご１３を泥水中に沈設していく。このとき最上段の鉄筋かご１３の上部には上述した継手鋼管３０を溶接しておき、鉄筋かごの最終設置段階で、継手鋼管３０が上部の鋼管杭２０と場所打ちコンクリート杭１０とに所定の重なり量となる位置に調整する。なお、この継手鋼管３０の外周面には注入用鋼管３５が取り付けられており、この注入用鋼管３５の上端に注入用ホース３７を連結した状態で鉄筋かご１３を孔内の所定位置に設置する（図４参照）。
【００２６】
次に、場所打ちコンクリート杭１０の中詰めコンクリート４、継手鋼管３０の外周位置のセメント硬化充填材としてのコンクリートまたはモルタル２及びリブ付き鋼管２０内の中詰めコンクリート５の打設を行う施工手順について図４、図５を参照して説明する（以下、セメント硬化充填材としてモルタルを使用した例について説明する。）。
図４は、継手鋼管３０の外周位置にモルタル２（図５（ｃ）参照）を注入するための注入鋼管３５の取り付け状態を示した継手構造の断面図である。同図に示したように、継手鋼管３０の外周位置には３本の注入用鋼管３５が継手鋼管３０の外周面に沿って等間隔をあけて溶接接合されている。各注入用鋼管３５の上端はわずかに内方に屈曲され、ジョイント金物３６を介して地上からの注入用ホース３７に接続されている。図示したように注入用鋼管３５を直接継手鋼管３０の外周面に固着することにより、より大きな管径の鋼管を使用することができる。なお、地上から延設された注入用ホース３７を図示しない取付金具を介して継手鋼管３０の外周面に取り付けるようにし、この状態で継手鋼管３０を鉄筋かご１３に取り付けるようにしてもよい。
【００２７】
以下、中詰め用コンクリート４，５及び継手部補強用のモルタル２の注入手順について図５各図を参照して説明する。
図５（ａ）には、図示しない地上のコンクリートポンプから延設されたトレミー管７の下端が、継手鋼管３０内を通って場所打ちコンクリート杭１０内の所定深さまで配管された状態が示されている。この状態で場所打ちコンクリート杭１０内には、中詰めコンクリート４がトレミー管７を介して打設されている。この状態からコンクリート打設に合わせて、継手鋼管３０内のコンクリート天端面４ａ位置の変化を逐次確認し、コンクリート天端面４ａが継手鋼管３０天端直前の高さとなった時点でコンクリート打設を一時中止する（図５（ｂ）参照）。次いで、モルタル注入用鋼管３５を介して、継手鋼管３０の外周と鋼管杭２０内周との間にセメント硬化充填材２を注入する。このセメント硬化充填材２の注入作業において、各注入鋼管３５からの吐出量を調整し、モルタル面２ａの上昇が全周にわたりほぼ均等になるようにする。このモルタル面２ａが継手鋼管３０の頂部を超えると、モルタル２の一部は継手鋼管３０内の中詰めコンクリート４の天端に溢れ出る（図５（ｃ）参照）。このことが確認できたら、図５（ｄ）に示したように、再度トレミー管７から中詰めコンクリート５を打設し、継手鋼管３０を介して供給されるコンクリートを鋼管杭２０内に充填する。
【００２８】
上述したような中詰めコンクリート４，５及びモルタル２の打設手順をとることにより、継手構造部分に泥分、中詰めコンクリートのレイタンス等を残さないようにして高強度のモルタルを確実に充填することができる。モルタルあるいはコンクリート等のセメント硬化充填材を高強度配合とすれば、継手強度が確実に確保できるので、材齢２８日試験体強度としてσ＝４０N/mm²以上が得られる配合を設定することが好ましい。
【００２９】
【発明の効果】
以上に述べたように、複合杭において、鋼管杭下端と場所打ちコンクリート杭との接続に継手鋼管を用い、さらにその周囲に、コンクリートやモルタル等のセメント硬化充填材を充填したことにより、高強度の継手構造を実現することができ、複合杭、複合矢板構造に引張力等の作用した場合にも、十分な耐力を発揮することができる。
【００３０】
また、鋼管杭を堅固な支持層深く打設する必要がなく、工期、工費の低減や施工精度の向上や杭体の破損を防止することができる。
【００３１】
さらに、上述したように上部杭として鋼管矢板を用いた場合、隣接する鋼管矢板との間に水平継手を形成するとともに、隣接する下部杭の一部が平面的に重なる外径に場所打ちコンクリート杭を造成し、所定の基礎平面形状に前記複合杭を造成することにより、継手構造において十分な構造耐力を有する大型の複合井筒基礎を構築することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による複合杭の一実施の形態を示した部分断面図。
【図２】図１に示したIIa-IIa〜IId-IId断面線の各断面図。
【図３】継手鋼管の上端に設けられる引張抵抗部材の例を示した部分断面図。
【図４】注入用鋼管の配置状態の一例を示した部分断面図。
【図５】中詰めコンクリート、セメント硬化充填材の注入手順を示した施工順序図。
【図６】従来の複合杭の一例を示した部分断面図。
【符号の説明】
２セメント硬化充填材
４，５中詰めコンクリート
７トレミー管
１０場所打ちコンクリート杭
１３鉄筋かご
２０鋼管杭
３０継手鋼管
３１引張抵抗部材
３５モルタル注入用鋼管[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a composite pile and its construction method, and is particularly applicable to a joint portion of a composite pile composed of a cast-in-place pile and a steel pipe sheet pile (steel pipe pile) that can be applied to a composite well foundation as a foundation structure such as a large pier. The present invention relates to a composite pile in which strength and proof stress can be obtained and a construction method thereof.
[0002]
[Prior art]
A well foundation using a composite pile as a composite well foundation applicable to a large pier foundation has been proposed by one of the applicants (see Japanese Patent Laid-Open No. 9-256356). The composite well foundation is constructed by continuously forming a composite pile formed by connecting different types of piles in the vertical direction so as to have a predetermined foundation shape such as a circular shape or an oval shape. Each composite pile is composed of, for example, a steel pipe sheet pile having a large diameter at the upper pile and a cast-in-place concrete pile having a diameter equal to that of the steel pipe pile or an outer diameter larger than that of the steel pipe pile. Moreover, the upper pile and the lower pile are designed so that the stress of the pile body is reliably transmitted at the vertical joint portion (hereinafter simply referred to as the joint portion).
[0003]
FIG. 6 is a partial structural view schematically showing the configuration of the joint portion 51 of the composite pile 50 used for the well foundation described above. As shown in the figure, the joint portion 51 has a lap joint structure. That is, in this lap joint structure, the joint bar 63 at the upper end of the main bar 62 of the cast-in-place concrete pile 61 on the lower pile side extends by a predetermined joint length L ₀ toward the steel pipe sheet pile 52 side filled with the concrete on the upper pile side. is doing. By considering the adhesion through the concrete 64 between the joint bar 63 and the steel pipe inner surface 52a, the upper and lower pile bodies are integrated. At this time, in order to obtain sufficient adhesion between the steel pipe inner surface 52a and the concrete 64, a known spiral steel pipe having a spiral continuous protrusion (not shown) formed on the entire surface of the steel pipe inner surface 52a, with an intermediate rib Steel pipes are used.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, in the composite pile as shown in FIG. 6, the diameter of the cast-in-place concrete pile as the lower pile is set larger than the diameter of the steel pipe sheet pile or the steel pipe pile as the upper pile, and the stepped portion of the diameter in the vertical joint portion. Has occurred. For this reason, a pile material type and a pile cross-sectional area change in this part, and bending rigidity and strength as a pile body change suddenly. For this reason, it is anticipated that a joint part becomes a structural weak part of a composite pile.
[0005]
In other words, it acts on the entire bottom surface of a foundation, such as a multi-column foundation constructed by placing a large number of steel pipe piles as a single pile at a predetermined pitch in a plane, or a composite tubular foundation with steel pipe sheet piles arranged in a plane. When resisting the load, a large horizontal force acts on the superstructure during an earthquake, and a bending moment acts on the substructure. When this bending moment is excessive, a tensile force is generated on a part of the bottom surface of the foundation. In this case, it is particularly important to prevent the joint part from being vertically separated by a tensile force acting on the composite pile disposed in the tensile region.
[0006]
In addition, in the above-mentioned composite well foundation, for example, in construction where the intermediate gravel layer is interposed, the upper steel pipe sheet pile placement range is set to a ground depth that is relatively easy to place, and deeper than the gravel layer. On the other hand, the construction method of cast-in-place piles is taken to shorten the construction period and reduce costs. However, in the vicinity of the stratum interface, the vibration behavior of the ground in the horizontal direction during an earthquake is greatly different. A large horizontal shear force acts on the stratum interface, and in the conventional vertical joint structure, the structural change between the steel pipe sheet pile and the cast-in-place pile tends to be a structural weak part. Therefore, in order to change the pile structure at the stratum interface, it is necessary to ensure sufficient shear resistance against the horizontal shear force at the time of the earthquake at this position.
[0007]
Therefore, the object of the present invention is to solve the above-mentioned problems of the prior art, and in a composite pile composed of a steel pipe concrete pile as an upper pile and a cast-in-place concrete pile as a lower pile, the shear at the joint portion is surely achieved. An object of the present invention is to provide a composite pile capable of securing strength and proof stress and a construction method thereof.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the present invention provides a composite pile in which an upper pile made of steel pipe pile and a lower pile made of cast-in-place concrete pile are joined in a vertical direction at a joint portion and filled with filled concrete. In the above, the joint portion is only a joint length at which the joint steel pipe attached to the upper end of the main reinforcing bar arranged in the cast-in-place concrete pile can secure a predetermined adhesion strength to the steel pipe pile and the cast-in-place concrete pile, respectively. It is arrange | positioned so that it may overlap, The cement hardening filler different from the said filling concrete is filled between the outer peripheral surface of the said joint steel pipe, and the inner peripheral surface of the said steel pipe pile.
[0009]
An upper pile made of a steel pipe sheet pile in which a horizontal joint is formed between adjacent steel pipe sheet piles and a lower pile made of cast-in-place concrete piles are joined in the vertical direction at the joint portion and filled with filled concrete. In the composite pile, the joint portion can secure a predetermined bond strength between the steel pipe sheet pile and the cast-in-place concrete pile, with the joint steel pipe attached to the upper end of the main reinforcing bar arranged in the cast-in-place concrete pile. It arrange | positions so that only the joint length may overlap, The cement hardening filler different from the said filling concrete is filled between the said joint steel pipe outer peripheral surface and the said steel pipe sheet pile inner peripheral surface .
[0010]
It is preferable that a part of the joint steel pipe is provided with a tensile resistance member composed of an end machining bar in which a plate having a predetermined size is fixed to the tip of the reinforcing bar .
[0011]
As its construction method, a cast-in-place concrete pile hole is excavated below the steel pipe pile placed to a predetermined depth in the ground, and a reinforcing steel cage with a joint steel pipe attached to the upper end of the main reinforcement is inserted into the hole, The joint steel pipe is disposed at the joint position of the steel pipe pile and the cast-in-place concrete pile, and the inside-filled concrete is placed near the top end of the cast-in-place concrete and the joint steel pipe, and then the outer peripheral portion of the joint steel pipe and the between the inner peripheral portion of the steel pipe pile, filling the in packed concrete different cement filler, characterized in that to perform the pouring in said packed concrete into the steel pipe in the pile again.
[0012]
Further, a cast-in-place concrete pile hole is excavated below the steel pipe sheet pile placed to a predetermined depth in the ground, and a reinforcing steel cage with a joint steel pipe attached to the upper end of the main reinforcement is inserted into the hole, and the steel pipe sheet pile and The joint steel pipe is disposed at the joint position of the cast-in-place concrete pile, and the infilled concrete is cast to the cast-in-place concrete and the top end of the joint steel pipe, and then the outer peripheral portion of the joint steel pipe and the steel pipe sheet pile It is characterized in that a cement-hardened filler different from the inside concrete is filled between the peripheral portions and the inside concrete is placed again in the steel pipe sheet pile .
[0013]
At this time, the joint steel pipe is preferably installed at a joint position between the outer peripheral portion of the joint steel pipe and the inner peripheral portion of the steel pipe pile .
[0014]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment of a composite pile according to the present invention and a construction method thereof will be described with reference to the accompanying drawings.
First, the structure of the composite pile which consists of the steel pipe concrete pile (steel pipe sheet pile) as an upper pile and the cast-in-place concrete pile as a lower pile is demonstrated with reference to FIGS. In the drawings and the following explanation, the composite pile is treated as a single pile, so that the upper pile is based on an example using a steel pipe based on a steel pipe pile specified in JIS A 5525, SKK400, SSK490. However, it is needless to say that the same joint structure can be realized for the steel pipe sheet pile (for example, JIS A 5530, SKY400, SKY490) used for the above-described composite well structure.
[0015]
In FIG. 1, the code | symbol 10 has shown the upper end part of the cast-in-place concrete pile constructed | assembled by well-known construction methods, such as an earth drill construction method, a reverse construction method, or a casing construction method, for example. In this embodiment, the concrete pile 10 is designed to have a diameter φ _c = 2000 mm, and the lower end is constructed by penetrating a predetermined ground penetration length into a support ground (not shown). Further, in the concrete pile 10 filled with the filling concrete 4, a reinforcing bar cage in which a main bar 11 having a predetermined reinforcing bar amount and a band reinforcing bar 12 arranged to hold the main bar 11 are assembled in a cage shape. 13 are connected in the vertical direction by forming a predetermined joint (not shown) (see FIG. 2D).
[0016]
On the other hand, a steel pipe pile 20 as an upper pile is joined to the upper side of the cast-in-place concrete pile 10 so as to be structurally integrated with the lower pile. In this embodiment, a ribbed spiral steel pipe (hereinafter referred to as a ribbed steel pipe) in which ribs 20a are formed on the inner surface of diameter φ _s = 1600 mm and wall thickness t = 16 mm is employed for the steel pipe pile 20. (See FIG. 2 (a)). In the case of a single pile, this steel pipe pile 20 has a pile length up to a predetermined water level in the ground up to a set pile head position above the joint part, and in the case of a composite well foundation, when used as a deadline. Buried. The spiral steel pipe with ribs is a special steel pipe in which a known rolled steel sheet with ribs is spirally wound at a predetermined angle to form a predetermined diameter, and high integrity with the concrete filled therein can be ensured. .
The diameter of the cast-in-place concrete pile 10 is preferably changed at a constant ratio corresponding to the diameter of the steel pipe pile 20 to be used. The diameter of the concrete pile can be set larger than the above value (for example, (φ _c = 2500 mm).
[0017]
Further, a joint steel pipe 30 having an outer diameter φ _i and a length L is fixed to the upper end of the main bar 11 of the reinforcing bar 13 in the cast-in-place concrete pile 10. The joint steel pipe 30, as shown in the figure, the lower half portion L _c is in place concrete piles 10 of the total length L, and the upper half portion L _s is located within the steel pipe pile 20, rebar cage in the lower half Thirteen main bars 11 are welded (see FIG. 2C).
[0018]
2 is a cross-sectional view schematically showing a cross-sectional shape in the vicinity of the joint structure described above. As shown in FIG. 2B, three spacers 15 are arranged on the peripheral surface of the joint steel pipe 30 so that the joint steel pipe 30 is concentrically piped in the steel pipe pile 20 of the upper pile. It has become.
[0019]
Moreover, the cylindrical part between this joint steel pipe 30 and the steel pipe pile 20 is filled with the mortar 2 as a cement hardening filler in this Embodiment (refer FIG.2 (b)). The method for placing the mortar 2 will be described later with reference to FIG. Furthermore, the filling steel pipe 30 and the ribbed steel pipe 20 are filled with filling concrete 5 having the same strength as the filling concrete 4 of the cast-in-place concrete pile 10. Particularly in the ribbed steel pipe 20, the filling concrete 5 and the steel pipe pile 20 are integrated by a spiral (spiral) rib 21 formed on the inner periphery of the steel pipe. In addition, as a cement hardening filler, a normal mortar, a high intensity | strength mortar, concrete, etc. can be used suitably.
[0020]
In the above configuration, the diameter φ _s of the joint steel pipe 30 is preferably set so that the clearance C with the inner peripheral surface of the ribbed steel pipe 20 is 100 mm or more. Moreover, the full length L is set more than the required length for ensuring adhesive force. Of the total length L, L _s is the joint length in the upper steel pipe concrete pile, and L _c is the joint length in the cast-in-place concrete pile. At this time, L _s in the case of requiring a steel concrete pile with comparable strength of the upper as joint strength, it is preferably about L _s = 1.5 × φ _i. If the generated stress is expected to be small, it can be reduced to the above equation or less. Similarly, L _c is calculated based on the stress at the joint, but the lower part of the joint steel pipe 30 is fixed to the upper end of the main bar 11 of the cast-in-place concrete pile 10 by welding. This portion of the main reinforcement 11 is further reinforced by a band reinforcement 12a. When the weld between the joint steel pipe 30 and the main reinforcing bar 11 has a necessary and sufficient strength, 12a can be omitted. As L _c , when the joint position is the formation boundary surface, L _c = 2 to 3 × φ _{s with} respect to the diameter φ _{s of the} steel pipe pile, and L _c = ˜1.5 × φ _s in the same formation. To the extent. When the generated stress is expected to be small, it can be reduced to a value equal to or less than the value of the above formula. The thickness of the joint steel pipe 30 is set in accordance with the generated stress, but it is preferable to set it equal to or thicker than the thickness of the steel pipe pile 20.
[0021]
3 is a partial configuration diagram showing the configuration of the tensile resistance member 31 provided in the joint structure portion. As described above, when a tensile force is generated in the composite pile during an earthquake, it is necessary to integrate the upper and lower pile bodies via the joint steel pipe 30. Therefore, in the present invention, a tensile resistance member 31 as shown in each drawing of FIG. 3 is added as necessary. In addition, in each figure of FIG. 3, the rib of the steel pipe inner surface as an upper pile is not displayed for the simplification of a figure.
[0022]
FIG. 3A shows an example in which a pull-out preventing rebar 32 is arranged at the upper end portion of the joint steel pipe 30. As shown in the figure, the anti-drawing reinforcing bar 32 is an end processed reinforcing bar in which a plate 33 having a predetermined size is fixed to the end of a deformed reinforcing bar. For example, an end processed reinforcing bar known as a trade name “T head bar” is used. Can be used. This type of end-processed reinforcing bar has a higher pulling resistance than a conventional deformed reinforcing bar bent into a conventional hook shape. In the present embodiment, the eight pull-out preventing reinforcing bars 32 are welded and joined along the outer periphery of the joint steel pipe 30. However, the necessary number of bars may be arranged for the assumed tensile force.
[0023]
FIG. 3B shows an example in which a plurality of pulling resistance bands 34 are fixed to the outer periphery of the upper portion of the joint steel pipe 30. As shown in the figure, the pull-out resistance band 34 is formed by winding a steel strip having a predetermined width around the joint steel pipe 30 in a plurality of rows and welding and increasing the adhesion resistance of the outer peripheral surface of the joint steel pipe 30. The pulling resistance in the joint steel pipe 30 is improved.
[0024]
FIG. 3 (c) shows an example in which a ribbed steel pipe having the same configuration as that used for the steel pipe pile 20 is used as the joint steel pipe 30. By the action of the rib 30a on the inner surface of the joint steel pipe 30, integration with the concrete filled in the joint steel pipe 30 is achieved, thereby showing high pulling resistance. It is also effective to use a plurality of each of the tensile resistance members described above.
[0025]
The construction procedure of the composite pile having the above configuration will be described. First, a steel pipe pile 20 is buried by a known placement method to a predetermined depth of the target ground, the earth and sand in the steel pipe is removed, and a drilling device equipped with a drilling head capable of expanding the diameter is inserted through the steel pipe. The cast-in-place pile hole with a predetermined outer diameter is excavated at the bottom of the steel pipe toward the bottom of the steel pipe. This drilling hole stabilizes the hole wall with a casing or muddy water according to the excavation method. When the lower end of the excavation hole reaches a predetermined depth in the support layer, the rebar cage 13 is submerged in the muddy water. At this time, the above-described joint steel pipe 30 is welded to the upper part of the uppermost reinforcing steel basket 13, and the joint steel pipe 30 is fixed to the upper steel pipe pile 20 and the cast-in-place concrete pile 10 at the final installation stage of the reinforcing steel car. Adjust to the position that will be the amount of overlap. An injection steel pipe 35 is attached to the outer peripheral surface of the joint steel pipe 30, and the rebar cage 13 is installed at a predetermined position in the hole with the injection hose 37 connected to the upper end of the injection steel pipe 35. (See FIG. 4).
[0026]
Next, regarding the construction procedure for placing the inside-filled concrete 4 in the cast-in-place concrete pile 10, the concrete as the cement hardening filler at the outer peripheral position of the joint steel pipe 30, or the inside-filled concrete 5 in the ribbed steel pipe 20 This will be described with reference to FIG. 4 and FIG. 5 (hereinafter, an example in which mortar is used as the cement hardening filler will be described).
FIG. 4 is a cross-sectional view of the joint structure showing an attachment state of the injection steel pipe 35 for injecting the mortar 2 (see FIG. 5C) to the outer peripheral position of the joint steel pipe 30. As shown in the figure, three steel pipes 35 for injection are welded to the outer peripheral position of the joint steel pipe 30 along the outer peripheral surface of the joint steel pipe 30 at equal intervals. The upper end of each injection steel pipe 35 is bent slightly inward and is connected to an injection hose 37 from the ground via a joint hardware 36. As shown in the drawing, a steel pipe having a larger pipe diameter can be used by fixing the injection steel pipe 35 directly to the outer peripheral surface of the joint steel pipe 30. In addition, the injection hose 37 extended from the ground may be attached to the outer peripheral surface of the joint steel pipe 30 via an attachment fitting (not shown), and the joint steel pipe 30 may be attached to the reinforcing bar 13 in this state.
[0027]
Hereinafter, a procedure for injecting the filling concrete 4 and 5 and the mortar 2 for reinforcing the joint portion will be described with reference to FIGS.
FIG. 5A shows a state in which the lower end of the tremy pipe 7 extended from a ground concrete pump (not shown) is piped to a predetermined depth in the cast-in-place concrete pile 10 through the joint steel pipe 30. ing. In this state, the inside-filled concrete 4 is placed in the cast-in-place concrete pile 10 via the tremy pipe 7. From this state, according to the concrete placement, the change in the position of the concrete top end face 4a in the joint steel pipe 30 is sequentially confirmed, and the concrete placement is temporarily performed when the concrete top end face 4a reaches the height immediately before the top end of the joint steel pipe 30. Stop (see FIG. 5B). Next, the cement hardening filler 2 is injected between the outer periphery of the joint steel pipe 30 and the inner periphery of the steel pipe pile 20 through the mortar injection steel pipe 35. In the operation of injecting the cement hardened filler 2, the discharge amount from each of the injected steel pipes 35 is adjusted so that the rise of the mortar surface 2a is substantially uniform over the entire circumference. When the mortar surface 2a exceeds the top of the joint steel pipe 30, a part of the mortar 2 overflows to the top end of the filling concrete 4 in the joint steel pipe 30 (see FIG. 5C). If this can be confirmed, as shown in FIG. 5 (d), the filling concrete 5 is again placed from the tremy pipe 7, and the concrete supplied through the joint steel pipe 30 is filled into the steel pipe pile 20. .
[0028]
By taking the procedure for placing the filling concrete 4 and 5 and the mortar 2 as described above, the high strength mortar is surely filled without leaving mud, medium filling concrete latency or the like in the joint structure. be able to. If the mortar or cement filler such as concrete and high strength formulation, since joint strength can be reliably secured, to set the formulations σ = 40N / mm ² or more is obtained as the age of 28 days Specimen strength preferable.
[0029]
【The invention's effect】
As described above, in composite piles, joint steel pipes are used to connect the bottom ends of steel pipe piles and cast-in-place concrete piles, and the surroundings are filled with cement hardening fillers such as concrete and mortar, resulting in high strength. Thus, even when a tensile force or the like acts on the composite pile or composite sheet pile structure, sufficient proof stress can be exhibited.
[0030]
In addition, it is not necessary to drive the steel pipe pile deeply into a solid support layer, and the construction period and cost can be reduced, construction accuracy can be improved, and damage to the pile body can be prevented.
[0031]
Furthermore, when a steel pipe sheet pile is used as an upper pile as described above, a horizontal joint is formed between adjacent steel pipe sheet piles, and a cast-in-place concrete pile with an outer diameter where a part of the adjacent lower pile overlaps in plan view , And a composite pile foundation having a sufficient structural strength in the joint structure can be constructed by forming the composite pile in a predetermined foundation plane shape.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a partial sectional view showing an embodiment of a composite pile according to the present invention.
2 is a cross-sectional view taken along line IIa-IIa to IId-IId shown in FIG.
FIG. 3 is a partial cross-sectional view showing an example of a tensile resistance member provided at the upper end of a joint steel pipe.
FIG. 4 is a partial cross-sectional view showing an example of an arrangement state of steel pipes for injection.
FIG. 5 is a construction sequence diagram showing an injection procedure for filling concrete and hardened cement filler.
FIG. 6 is a partial cross-sectional view showing an example of a conventional composite pile.
[Explanation of symbols]
2 Cement-hardened fillers 4, 5 Filled concrete 7 Tremy pipe 10 Cast-in-place concrete pile 13 Reinforcing bar 20 Steel pipe pile 30 Joint steel pipe 31 Tensile resistance member 35 Steel pipe for mortar injection

Claims

In a composite pile in which an upper pile made of a steel pipe pile and a lower pile made of a cast-in-place concrete pile are joined in a vertical direction at a joint portion and filled with filled concrete , the joint portion is made of the cast-in-place concrete The joint steel pipes attached to the upper ends of the main bars arranged in the pile are arranged so as to overlap the steel pipe pile and the cast-in-place concrete pile by a joint length that can ensure a predetermined bond strength , respectively, and the outer circumference of the joint steel pipe A composite pile characterized in that a cement-hardened filler different from the above-mentioned filled concrete is filled between the surface and the inner peripheral surface of the steel pipe pile.

An upper pile made of a steel pipe sheet pile in which a horizontal joint is formed between adjacent steel pipe sheet piles and a lower pile made of cast-in-place concrete piles are joined in the vertical direction at the joint portion and filled with filled concrete. In the composite pile, the joint portion can secure a predetermined bond strength between the steel pipe sheet pile and the cast-in-place concrete pile, with the joint steel pipe attached to the upper end of the main reinforcing bar arranged in the cast-in-place concrete pile. A composite pile, which is disposed so as to overlap by a joint length, and is filled with a cement hardening filler different from the filling concrete between the outer peripheral surface of the joint steel pipe and the inner peripheral surface of the steel pipe sheet pile.

The composite pile according to claim 1 or 2, wherein a tensile resistance member made of an end machining bar having a plate of a predetermined size fixed to a tip of a reinforcing bar is provided on a part of the joint steel pipe.

A cast-in-place concrete pile hole is excavated below the steel pipe pile placed to a predetermined depth in the ground, and a rebar cage with a joint steel pipe attached to the upper end of the main reinforcement is inserted into the hole. The joint steel pipe is arranged at the joint position of the cast-in-place concrete pile, and the inside-filled concrete is placed near the top end of the cast-in-place concrete and the joint steel pipe, and then the outer peripheral part of the joint steel pipe and the inner peripheral part of the steel pipe pile A method for constructing a composite pile characterized by filling a cement-hardened filler different from that of the inside-filled concrete and placing the inside-filled concrete in the steel pipe pile again .

A cast-in-place concrete pile hole is excavated below the steel pipe sheet pile placed to a predetermined depth in the ground, and a rebar cage with a joint steel pipe attached to the upper end of the main reinforcement is inserted into the hole, and the steel pipe sheet pile and the place The joint steel pipe is arranged at the joint position of the cast-in-place concrete pile, and the inside-filled concrete is cast up to the top end of the cast-in-place concrete and the joint steel pipe, and then the outer peripheral part of the joint steel pipe and the inner peripheral part of the steel pipe sheet pile A method for constructing a composite pile characterized by filling a cement-hardened filler different from the inside-filled concrete and placing the inside-filled concrete again in the steel pipe sheet pile.

The said joint steel pipe is installed in the joint position between the outer peripheral part of the said joint steel pipe, and the inner peripheral part of the said steel pipe pile, as for the steel pipe for injection | pouring of the said cement hardening filler. The construction method of the composite pile of claim | item 5.