JP4425584B2 - 杭基礎の杭頭構造 - Google Patents

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本発明は、地盤に埋設される杭基礎の杭頭構造に関する。
基礎の役割は、建物を地盤に固定することであり、建物の自重などの鉛直荷重や地震力によって建物が沈下したり、横に移動したり、浮き上がったりしないようにすることである。
橋上駅や人工地盤などで線路を挟んで建物の柱を設ける場合には、施工を容易にするために地中梁を省略し、１本の柱を１本の杭基礎で支持する構造が標準的となっている。この構造は地震時の水平荷重に対する抵抗力が低下するため、建物が地震などにより水平力を受けると、例えば図６に示すように、杭基礎２と地盤１との間に隙間８が生じたり、地盤面１ａの盛り上がり９が生じたりするなどの悪影響がある。このため、杭頭部分での有害な変位を生じないように杭全長の杭径を大きくしたり、杭頭部分の杭径の大きい拡頭杭を用いたりする等の手段がとられる。
また、杭を囲むように溝を掘削して地盤改良壁を形成するとともに、杭頭付近の地盤面を掘削して床板状のコンクリート層を打設し、地盤改良壁及びコンクリート層によって地盤を拘束して地盤の変形を抑制する方法もある（例えば、特許文献１参照）。
特開平８−２７７５３２号公報
しかし水平荷重に対する抵抗力を高めるために、鉛直荷重を支えるのに必要な太さよりも杭径を大きくすることは、杭基礎に使用する材料が増え、不経済であった。
また、特許文献１の方法では、杭を囲むように溝を掘削して広い範囲にセメント系固化剤などの薬液を使用して地盤改良壁を形成するとともにコンクリート層を形成するため、使用する薬液のコストや、地盤改良壁やコンクリート層の硬化するまでの時間がかかるという問題があった。
本発明の課題は、施工にかかるコストや時間を抑え、より効率よく杭基礎の水平荷重に対する抵抗力を高めることのできる簡便な杭頭構造を提供することである。
以上の課題を解決するため、本発明は、杭基礎２の杭頭構造であって、例えば図１に示すように、地盤１に埋設された杭基礎２の上端に周囲の地盤１を拘束する拘束板４を設けたことを特徴とする。
本発明によれば、杭基礎２の上端に周囲の地盤１を拘束する拘束板４を設けたことで、地震等の水平力が杭基礎２に働いたときに、拘束板４の下面と地盤面１ａとの摩擦力によって水平力に抵抗することができる。また、地盤面１ａが盛り上がろうとする場合にも、地盤面１ａを拘束板４により押圧して盛り上がりを防ぐとともに、地盤面１ａから反力を受けて杭基礎２が傾くことを防ぐことができる。
また、本発明は、杭基礎２の杭頭構造であって、上端が前記拘束板４の下面に接合され下端が前記杭基礎２の外周面に接合される補強材６を備えることを特徴とする。
本発明によれば、上端が拘束板４の下面に接合され下端が杭基礎２の外周面に接合される補強材６が設けられていることにより、拘束板４の杭基礎２に対する角度を一定に保つことができ、大きな水平力が杭基礎２に作用し地盤面１ａが盛り上がろうとする場合にも、より強力に地盤面１ａを拘束板４により押圧して盛り上がりを防ぐとともに、地盤面１ａから反力を受けて杭基礎２が傾くことを防ぐことができる。
本発明は、杭基礎２の杭頭構造であって、杭基礎２の上端部に上下に移動自在に設けられ周囲の地盤１を拘束する環状の拘束板４を備えることを特徴とする。
本発明によれば、拘束板４が杭基礎２に対して上下に摺動自在に設けられるので、杭頭周辺の地盤１が沈下した場合でも、それに伴って拘束板４が杭基礎２に沿って下降するので、拘束板４と地盤１との間に隙間が生じず、拘束板４の下面と地盤面１ａとの間の摩擦力によって水平力に抵抗することができる。また、地盤面１ａが盛り上がろうとする場合にも、地盤面１ａを拘束板４により押圧して盛り上がりを防ぐとともに、地盤面１ａから反力を受けて杭基礎２が傾くことを防ぐことができる。
本発明は、杭基礎２の杭頭構造であって、前記拘束板４の下面には地盤面１ａとの摩擦力を増大させる突起５が設けられていることを特徴とする。
本発明によれば、拘束板４の下面に地盤面１ａとの摩擦力を増大させる突起５が設けられているので、より大きな水平力に抵抗しうる杭頭構造とすることができる。
本発明は、前記拘束板４は地盤面１ａに埋設されるアンカー７を備えることを特徴とする。
本発明によれば、アンカー７により拘束板４の直下の地盤１を拘束し、水平力に抵抗することができる。また、大きな水平力が杭基礎２に作用し地盤面１ａが盛り上がろうとする場合にも、地盤面１ａを拘束板４及びアンカーにより拘束して盛り上がりを防ぐとともに、地盤面１ａから反力を受けて杭基礎２が傾くことを防ぐことができる。
本発明によれば、杭基礎の周囲の地盤上に設けた拘束板により拡頭杭を用いた場合と同様の効果が得られ、より水平力に対する抵抗力を増した杭基礎を安価に提供することができる。
また、杭基礎の杭頭に拘束板を設けることで容易に施工することができるので、本発明は既存の杭の補強にも適用することができる。
以下、本発明の第１の実施の形態について詳細に説明する。本発明の第１の実施の形態では、図１に示すように、地盤１に杭基礎２が埋設されている。杭基礎２には、建造物の柱３等が設けられる。
杭基礎２の上端には杭頭周辺の地盤１を拘束する拘束板４が杭基礎２と直角に接合されている。拘束板４には、杭基礎２が水平力を受けることによって生じる地盤面１ａの盛り上がりを防ぐとともに、地盤面１ａとの摩擦により水平力に抵抗するという機能を有している。拘束板４としては、例えばＲＣ板や、鋼板などを用いることができる。
また、拘束板４の下面には、地盤面１ａとの摩擦力を増大させる突起５が設けられている。突起５は図２に示すように、拘束板４の下面に同心円状に設けられている。あるいは拘束板４の下面に一様にスパイク状の突起５を設けてもよい。このように突起５が同心円状に設けられていることにより、いずれの方向から作用する水平力に対しても地盤面１ａとの摩擦力により抵抗して杭基礎２を地盤１に固定することができる。
また、拘束板４の下面の周縁部には、補強材６が取り付けられている。補強材６は、上端が拘束板４に取り付けられるとともに、下端が杭基礎２の外周面に取り付けられている。補強材６は必要に応じて設けられ、拘束板４が杭基礎２から離れないように補強するとともに、拘束板４を地盤１に密着させる。補強材６としては、例えば鋼棒などを用いてもよい。あるいは、アングル材などを用いてもよい。
このような杭頭構造を有する杭基礎２では、建造物が水平力を受けても、図３のように、拘束板４の下面と地盤面１ａとの間の摩擦力により水平力に抵抗することができる。
また杭基礎２を傾けようとするほどに建造物に作用する水平力が大きい場合にも、図４に示すように、地盤面１ａを拘束板４により押圧して盛り上がりを防ぐとともに、地盤面１ａから反力を受けて杭基礎２が傾くことを防ぐことができる。
また、このような杭頭構造では、図３及び図４に破線で示すように、杭基礎２と拘束板４により杭頭付近に逆三角錐形状に土粒子が拘束されるため、拡頭杭を用いた場合と同様の効果を得ることができる。
次に、本発明の第２の実施の形態について説明する。本実施の形態では、図５に示すように、地盤１に埋設した杭基礎２の周辺の地盤１を拘束する拘束板４が設けられているが、第１の実施の形態と異なるところは、拘束板４が杭基礎２の上端に接合されていない点である。
拘束板４の中央部分には杭基礎２の上端の外径よりも若干大きい内径の孔があいておりその内周面は杭基礎２の外周面と接している。拘束板４は杭基礎２に対して上下方向に摺動自在であるが、孔の内周面が杭基礎２の外周面と接しているため、杭基礎２と拘束板４との角度はほぼ直角に保たれる。また、拘束板４の周縁部には、拘束板４直下の地盤１と拘束板４とを密着させるアンカー７が設けられている。
本実施の形態によれば、杭頭周辺の地盤１が沈下した場合でも、それに伴って拘束板４が杭基礎２に沿って下降するので、拘束板４と地盤１との間に隙間が生じず、第１の実施の形態と同様にして拘束板４の下面と地盤面１ａとの間の摩擦力により水平力に抵抗することができる。
また、拘束板４は杭基礎に対して垂直に保たれるため、地盤面１ａを拘束板４により押圧して盛り上がりを防ぐとともに、地盤面１ａから反力を受けて杭基礎２が傾くことを防ぐことができる。
また、本発明は、杭基礎２の杭頭に拘束板４を設けることで容易に施工することができるので、既存の杭の補強にも適用することができる。
なお以上の実施の形態においては、円板状の拘束板４を用いたが、本発明はこれに限らず、方形や多角形状の拘束板４を用いてもよい。また、拘束板４の下面に設けられる突起５の形状や配置についても適宜変更可能である。また補強材６やアンカー７の形状や配置等、その他具体的な細部構造についても適宜変更可能であることはもちろんである。
本発明の杭基礎の杭頭構造の一例を示す図であり、鉛直断面図である。 同、平面図である。 同、鉛直断面図である。 同、鉛直断面図である。 同、鉛直断面図である。 従来の杭基礎の杭等構造を示す鉛直断面図である。
符号の説明
１ 地盤
１ａ 地盤面
２ 杭基礎
４ 拘束板
５ 突起
６ 補強材
７ アンカー

Claims (3)

  1. 地盤に埋設される杭基礎と、その杭基礎に支持される柱と、杭基礎の上端部に杭基礎に沿って上下に摺動自在に設けられて周囲の地盤を拘束する板状の拘束板と、を備え、
    前記拘束板の中央部には、前記杭基礎の上端部が嵌まり込む孔が設けられ、その孔の内周面が杭基礎の外周面と接していることを特徴とする杭基礎の杭頭構造。
  2. 前記拘束板の下面には地盤面との摩擦力を増大させる突起が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の杭基礎の杭頭構造。
  3. 前記拘束板は地盤面に埋設されるアンカーを備えることを特徴とする請求項１又は２に記載の杭基礎の杭頭構造。
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