JP4304039B2 - 既製コンクリート杭の杭上部せん断補強構造 - Google Patents

Description

本発明は既製コンクリート杭のせん断補強構造、詳しくは、既製コンクリート杭の上部
のせん断耐力を向上せしめた既製コンクリート杭の杭上部せん断補強構造に関する。

近年、コンクリート杭一本あたりの鉛直支持力を大きく取れるような工夫が行われてお
り、それに伴い、この鉛直支持力にほゞ比例する形で想定される水平荷重（一般に、鉛直
荷重の２０％程度）も大きく作用することになってきた。この水平荷重に対し、コンクリ
ート杭内の鉄筋を増加することによって曲げモーメントに対する抵抗力を高めることは可
能であるが、せん断力に対する抵抗力を高めることは困難である。

このせん断力に対する抵抗力を高めるという点について、既製コンクリート杭はその断
面形状が円筒形になっているので、その肉厚を外側（外径側）か或いは内側（内径側）に
増加せしめことにより既成コンクリート杭自体の肉厚を厚くする方法が考えられる。しか
し、これらの方法には解決しなければならない種々の問題点がある。

すなわち、既成コンクリート杭の外側（外径側）に肉厚を増加するためには、既存の型
枠を改造しまたは新規に製作して、杭自体の外径を大きくすることが考えられる。この場
合には、杭のせん断耐力を補強する上では効果的であるが、投資が大きすぎることと施工
費も高額となるので現実的な方法ではない。

他方、杭の内側（内径側）に肉厚を増加するためには、既存の型枠に軽微な改造を加え
ることにより中空部側に肉厚を増加するこができる。しかし、この場合も、製造上は比較
的容易であるものの、施工上は、広く行われている中堀工法、すなわち、杭の中空部に掘
削装置を挿入して杭を地盤中に設置する工法にあっては、杭の中空部を小さくするとこの
施工方法は適用できなくなるといった問題点がある。

また、一般にせん断耐力は断面積と許容せん断応力度に比例する。そしてその断面積は
直径の２乗に比例するため内側への肉厚の増加は抵抗力の増加にはあまり寄与せず、結果
的にはせん断耐力補強には大きな効果が期待できない。更に、外側又は内側への肉厚増加
は当然のことながら製品重量が重くなり、施工能率が低下する一方、それを回避しようと
すれば大きい杭打ち機が必要となり、費用も高額になるという問題が生じる。

従来、既製コンクリート杭のせん断耐力を向上せしめたものとして、杭頭の中空部に鉄
筋篭を挿入し、該中空部に現場打ちコンクリートを打設して杭頭部を補強するように構成
したものが、例えば、特開２０００ー２４００７０号公報，特開２００２ー１３８４９６
号公報，特開２００２ー２１２９６０号公報に開示されている。

特開２０００ー２４００７０号公報 特開２００２ー１３８４９６号公報 特開２００２ー２１２９６０号公報

しかし、上記引用文献等に開示された従来の方法では、曲げモーメントに対する抵抗力
を高めることは可能であるが、鉄筋篭を構成する軸筋に相当太さのものを使用しないとせ
ん断力に対する大きな抵抗力を高める効果はあまり期待することはできないとゝもに、材
料費，施工費が高額となるといった欠点がある。

本発明は、上記のような従来の問題点を解決するためになされたもので、既製コンクリ
ート杭の肉厚を外側（外径側）および内側（内径側）に増加せず、また杭の地盤への沈設
施工が完了する時点まで中空部を小さくすることなく、且つ十分なせん断耐力の補強効果
を発揮する既製コンクリート杭のせん断補強構造を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するため、本願の請求項１に係る発明は、既製コンクリート杭の中空
部の上部に付着防止層を介してプレストレストコンクリート構造部を形成した杭上部のせ
ん断補強構造であって、前記プレストレストコンクリート構造部が、前記既製コンクリー
ト杭の中空部の上部に打設した現場打ちコンクリートと、該現場打ちコンクリートが硬化
した後にプレストレスを導入したＰＣ鋼材とから構成され、前記付着防止層が、前記現場
打ちプレストレストコンクリート構造物と前記既製コンクリート杭の中空部の内周面との
間に介在する構造としたことを特徴としたものであり、請求項２に係る発明は、前記現場
打ちコンクリートが早強性のセメント又はレジンコンクリートであることを特徴したもの
である。

本願の請求項１に係る発明は、上記のような構成であるから、プレストレストコンクリ
ート構造部を現場打ちＰＣ構造物とすることで、設置する現場の状況に応じて自在に所望
のせん断耐力とした杭を得ることができる。さらに、前記現場打ちＰＣ構造物と既製コン
クリート杭の中空部の内周面との間に付着防止層を備えた構成とすることで、杭本体には
プレストレスが導入されることがなく、杭本体が備える曲げ耐力に悪影響を与えることが
ない。また、請求項２に係る発明によれば、前記現場打ちコンクリートが早強性のセメン
ト又はレジンコンクリートを使用することで、硬化するまでの日数，共用するまでの時間
の短縮が図られ、作業能率が向上する、といった諸効果がある。

以下、本発明を図面に示す実施形態により詳細に説明する。図において、１は既成コン
クリート杭（ＰＨＣ杭）で、その中空部２内にあって、前記ＰＨＣ杭１の上端から３〜５
ｍの下部位置にはプレストレストコンクリート構造部Ｔを備えている。

前記プレストレストコンクリート構造部Ｔは、図１に示す実施形態では断面円形のプレ
キャストコンクリート部材３Ａであり、その内部に埋設されている緊張したＰＣ鋼材４に
より、前記プレキャストコンクリート部材３Ａにはプレストレスが導入されている。５は
前記プレキャストコンクリート部材３Ａと前記ＰＨＣ杭１の中空部２との間に充填したセ
メント又はモルタルで、該セメント又はモルタル５により前記プレキャストコンクリート
部材３Ａを前記ＰＨＣ杭１の中空部２内に付着させ、一体構造としたものである。

このような構成とすることにより、ＰＨＣ杭の中空部にプレストレスが導入されていな
いプレキャストコンクリート部材を設置した場合と比較して大幅なせん断耐力の向上が図
られる。例えば、ＰＨＣ杭として直径６０ｃｍ，肉厚９ｃｍ，中空部内直径４２ｃｍのも
のを使用し、該ＰＨＣ杭の中空部内に直径４０ｃｍのプレキャストコンクリート部材を設
置したものにあって、該プレキャストコンクリート部材にプレストレスを導入しないＲＣ
構造のものを設置した場合、ＰＨＣ杭全体のせん断補強効果は１４．５ｔである。これに
対し、前記プレキャストコンクリート部材にプレストレスを導入したＰＣ構造のものを設
置した場合、ＰＨＣ杭全体のせん断補強効果は４２．９ｔであり、大幅（２．９５倍）な
せん断耐力の向上が図られる。

ここで、前記プレストレストコンクリート構造部Ｔの形状としては、上記図１に示すよ
うな断面円形の他に、断面矩形や断面多角形、或いは中心に中空部を有する筒状の形態の
ものが考えられる。これらの形態のものはいづれのものであっても本発明の目的は達成で
きるが、プレストレストコンクリート構造部Ｔとして、特に断面正方形のものを使用した
場合について図２により説明する。なお、前記セメント又はモルタル５に早強性のセメン
ト又はレジンモルタルを使用した場合には、前記プレキャストコンクリート部材３Ａと前
記ＰＨＣ杭１との早期一体化が図られ、製造期間の短縮，早期使用が可能となる。

図２は本発明の他の実施形態を示すもので、上記のように、プレストレストコンクリー
ト構造部Ｔとして断面正方形のプレキャストコンクリート部材３Ｂを設置した構成のもの
である。この場合、断面円形或いは多角形のものより製造が容易であるといった利点はあ
るが、これをＰＨＣ杭１の中空部２内に設置した際に、中空部２の内周面と前記プレスト
レストコンクリート部材３Ｂとの間隙が大きくなり、この間隙の大きさに応じて充填する
セメント又はレジンモルタル５の肉厚も大きくなるので、前記断面円形のプレキャストコ
ンクリート部材３Ａを使用した場合よりＰＨＣ杭全体のせん断補強効果は多少小さくなる
が、プレストレスを導入しないＲＣ構造のものを使用した場合と比較してせん断補強効果
は大きく、本発明の目的は達成できる。

図３は本発明の更に他の実施形態を示すもので、前記図１及び図２に示すものとは、前
記プレストレストコンクリート構造部Ｔをプレキャストコンクリート部材３Ａ．３Ｂでは
なく、現場打ちコンクリートにより形成した点で相違する。詳述すると、図３において、
１３はプレストレストコンクリート部材で、前記ＰＨＣ杭１の中空部２内に打設した現場
打ちコンクリート１４と、該現場打ちコンクリート１４の上下両端にそれぞれ設置した上
部端板１５，下部端板１６と、前記現場打ちコンクリート１４中にあって、外周にアンボ
ンドスリーブ１８を備えるとゝもに、上下両端が前記上部端板１５，下部端板１６にそれ
ぞれ緊張状態で固定されたＰＣ鋼材１７とから主に構成されており、硬化した前記現場打
ちコンクリート１４には緊張状態の前記ＰＣ鋼材１７によりプレストレスが導入された構
成としている。

図４はその製造方法を示すもので、前記ＰＨＣ杭１の中空部２にあって、該杭１の上端
から３〜５ｍの深さ位置に隔壁１９を設置する。この隔壁１９は前記中空部２の内径とほ
ゞ同じ大きさとした円板で、図示しないが、前記ＰＨＣ杭１の上端縁に金属線の一端を引
っかけ、垂下するこの金属線の他端を前記隔壁１９の周縁に固定した構造のものを使用す
ることにより設置したものである。また、前記隔壁１９に替えて、空気を注入することで
膨らむ風船体を使用し、膨らませたこの風船体を前記隔壁として利用する方法もある。

つぎに、図４（ａ）に示すように、前記中空部２の内径とほゞ同じ大きさの外径とした
付着防止用の薄い板材からなる円筒体或いは円筒状に巻いたもの２０をＰＨＣ杭１の前記
中空部２内に挿入し、該円筒状体２０の下端が前記隔壁１９と衝当する位置まで落とし込
む。更に、前記円筒状体２０内に、下端を下部端板１６に固定するとゝもに、外側にアン
ボンドスリーブ１８を備えた複数本のＰＣ鋼材１７を前記下部端板１６側から挿入して前
記隔壁１９まで落とし込み、図４（ｂ）に示すようにセットする。

つぎに、前記中空部２内にその上方開口部から現場打ちコンクリート１４を打設し、こ
の現場打ちコンクリート１４が硬化する前または硬化した後、図４（ｃ）に示すように、
該硬化した現場打ちコンクリート１４の上端面に上部端板１５をセットする。そして、該
上部端板１５から上方へ突出する前記ＰＣ鋼材１７の上端部をジャッキ等により引っ張っ
て前記ＰＣ鋼材１７を緊張せしめ、この状態で前記ＰＣ鋼材１７に螺合したナット２１に
より前記ＰＣ鋼材１７の上端部を前記上部端板１５に定着する。これにより、前記硬化し
た現場打ちコンクリート１４にはプレストレスが導入され、ＰＨＣ杭１全体のせん断耐力
が向上する。

しかも、前記硬化した現場打ちコンクリート１４は、前記ＰＨＣ杭１とその中空部２に
おいて前記付着防止用の円筒状体２０により仕切られ、一体化が防止されるているので、
現場打ちコンクリート１４に導入されたプレストレスが前記ＰＨＣ杭１に悪影響を与える
ことがない。すなわち、現場打ちコンクリート１４に導入されたプレストレスがＰＨＣ杭
１に付与されると、このＰＨＣ杭１には設計値以上の応力が加算されることになり、圧縮
側が許容値を越える可能性があり、これを避けなければならない。本発明では前記の構成
とすることにより、上記のような問題点は解消される。

ここで、硬化した現場打ちコンクリート１４と、ＰＨＣ杭１の中空部２の内壁との間に
付着防止用の円筒状体２０を設置したが、これに替わるものとして、前記中空部２の内壁
面に付着防止用の薄膜を装着したり、或いは付着防止用の塗布材を塗布し、その後に前記
現場打ちコンクリート１４を打設したりすることによっても本発明の前記目的は達成する
ことができる。

本発明に係る既製コンクリート杭の平面図（ａ）と要部の縦断面図（ｂ）である。 本発明の他の実施形態係である既製コンクリート杭の平面図（ａ）と要部の縦断面図（ｂ）である。 本発明の更に他の実施形態係である既製コンクリート杭の横断面図（ａ）と要部の縦断面図（ｂ）である。 製造方法を示す工程説明図である。

符号の説明

１ 既成コンクリート杭（ＰＨＣ杭）
２ 中空部
３Ａ，３Ｂ プレキャストコンクリート部材
４，１７ ＰＣ鋼材
５ セメント又はモルタル
１３ プレストレストコンクリート部材
１４ 現場打ちコンクリート
１５ 上部端板
１６ 下部端板
１８ アンボンドスリーブ
２０ 付着防止用の円筒状体
Ｔ プレストレストコンクリート構造部

Claims (2)

1. 既製コンクリート杭の中空部の上部に付着防止層を介してプレストレストコンクリート
   構造部を形成した杭上部のせん断補強構造であって、前記プレストレストコンクリート構
   造部が、前記既製コンクリート杭の中空部の上部に打設した現場打ちコンクリートと、該
   現場打ちコンクリートが硬化した後にプレストレスを導入したＰＣ鋼材とから構成され、
   前記付着防止層が、前記現場打ちプレストレストコンクリート構造物と前記既製コンクリ
   ート杭の中空部の内周面との間に介在する構造としたことを特徴とする既製コンクリート
   杭の杭上部せん断補強構造。
2. 前記現場打ちコンクリートが早強性のセメント又はレジンコンクリートであることを特
   徴とする請求項１記載の既製コンクリート杭の杭上部せん断補強構造。

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