JP4723938B2

JP4723938B2 - 基礎構造の構築方法

Info

Publication number: JP4723938B2
Application number: JP2005207037A
Authority: JP
Inventors: 一樹青島; 正人真島
Original assignee: Taisei Corp
Current assignee: Taisei Corp
Priority date: 2005-07-15
Filing date: 2005-07-15
Publication date: 2011-07-13
Anticipated expiration: 2025-07-15
Also published as: JP2007023602A

Description

本発明は、地盤に埋設された既製杭の杭頭部に構造物基礎を載置してなる基礎構造の構築方法に関する。

高いせん断力伝達能力を確保しつつ、杭頭部に加わる曲げモーメントを低減できる半剛接合形式の基礎構造として、特許文献１には、地盤に埋設された既製杭の杭頭部に構造物基礎を載置してなる基礎構造が開示されている。

この基礎構造においては、前記構造物基礎の底面に設けた凹部に既製杭の杭頭部を入り込ませることで、高いせん断力伝達能力を確保し、凹部と前記杭頭部の側面との間に、下方に向かうにしたがって拡大する空隙を形成して杭頭部の回転を許容することで、杭頭部に加わる曲げモーメントを低減させている。

なお、既製杭を地盤に埋設する際には、特許文献２に開示されているように、既製杭を回転させつつ圧入する回転圧入装置が使用される。

特開２００４−１６２２５９号公報特開２００２−２１２９５２号公報

ところで、特許文献２にも記載されているように、回転圧入時に既製杭に発生する捩れを防止するために、既製杭の杭頭部には、回転圧入装置に係合する治具が突設されているところ、このような既製杭を用いて特許文献１の基礎構造を構築すると、杭頭部に残置された治具によって杭頭部の回転が拘束されることになるので、想定した設計性能を発揮できないこともある。

また、特許文献１の基礎構造を構築する場合には、内周面が傾斜した型枠を既製杭の杭頭部に覆い被せて杭頭部の周囲に所定の空隙を形成したうえで、構造物基礎を形成する基礎コンクリートを打設することになるが、基礎コンクリートを打設する際に、型枠にずれや変形が生じ易く、また、型枠によって形成された杭頭部周りの空隙に基礎コンクリートが浸入することもある。このような状態になると、杭頭部の回転が拘束されてしまうので、想定した設計性能を発揮できないことになる。

このように、特許文献１の基礎構造において、設計で見込んだ通りの接合状態を満足するためには、前記した種々の問題点を解決する必要がある。

このような観点から、本発明は、地盤に埋設された既製杭の杭頭部に構造物基礎を載置する形式の基礎構造の構築方法であって、既製杭と構造物基礎の接合状態を設計で見込んだ通りの半剛接合状態とすることができる基礎構造の構築方法を提供することを課題とする。

このような課題を解決する本発明は、地盤に埋設された既製杭の杭頭部に構造物基礎を載置してなる基礎構造の構築方法であって、回転圧入装置と係合する治具が杭頭部に突設された既製杭を、前記回転圧入装置を用いて地盤に埋設する工程と、前記治具を除去する工程と、内周面が傾斜した型枠を前記杭頭部に覆い被せ、前記杭頭部の側面と前記型枠の内周面との間に下方に向かうにしたがって拡大する空隙を形成する工程と、前記型枠の周囲に、均しコンクリートを打設する工程と、硬化した前記均しコンクリート上に構造物基礎となる基礎コンクリートを打設する工程と、を含むことを特徴とする。

このような手順で基礎構造を構築すると、既製杭と構造物基礎との接合状態を設計で見込んだ通りの半剛接合状態とすることができる。つまり、本発明においては、既製杭の杭頭部に型枠を覆い被せる前に、既製杭に設けられた回転圧入装置用の治具を除去するので、当該治具によって杭頭部の回転が拘束されるという不具合を解消することができる。なお、型枠を杭頭部に覆い被せたならば、前記型枠の下端部の外周に地盤材料を配置することが望ましい。また、本発明においては、均しコンクリートによって型枠を拘束することができるので、基礎コンクリートを打設したときに、型枠にずれや変形が生じ難く、さらには、型枠によって形成された杭頭部周りの空隙に基礎コンクリートが浸入することもない。

なお、前記均しコンクリートを打設する前に、固着具を用いて前記型枠を前記杭頭部に固定し、前記基礎コンクリートを打設する前に、前記固着具を取り外すと、均しコンクリートを打設する際に発生する可能性のある型枠の微細なずれを確実に防ぐことができるので、設計で見込んだ通りの接合状態をより一層確実に得ることができる。

また、前記型枠の外周面に、その下端縁に沿って目印を記しておき、前記均しコンクリートを打設する前に、前記型枠の下端部の外周に、前記目印の位置まで地盤材料を配置するとよい。型枠の下端部の外周に地盤材料を配置すると、杭頭部の側面と型枠の内周面との間に形成された空隙へのコンクリートの流入を防止することができるので、杭頭部周りの空隙を確実に確保することができる。ここで、地盤材料とは、砕石（礫）、砂、粘土、現場発生土などの総称である。なお、地盤材料を型枠の周囲に配置するには、例えば、型枠の外周に砕石などを盛るか、あるいは、型枠の下端部を地盤（床付面）に埋設すればよい。

本発明に係る基礎構造の構築方法によると、既製杭と構造物基礎との接合状態を設計で見込んだ通りの半剛接合状態とすることができる。

以下、本発明を実施するための最良の形態を、添付した図面を参照しつつ詳細に説明する。

まず、本実施形態に係る基礎構造を説明する。本実施形態に係る基礎構造は、せん断力伝達能力を確保しつつ、杭頭部に加わる曲げモーメントを低減する半剛接合形式の基礎構造であって、図１の（ａ）に示すように、地盤Ｇに埋設された既製杭１の杭頭部に構造物基礎であるパイルキャップ２を載置してなる。なお、既製杭１の杭頭部には、内周面が傾斜した有頂筒状の型枠３が覆い被せられている。また、地盤Ｇとパイルキャップ２との間には、砕石層Ｓと均しコンクリート層Ｃとが積層されている。

既製杭１は、図２の（ｂ）に示すように、内部が中空になった円筒状部材１１と、この円筒状部材１１の上端面に取り付けられた環状の端板１２と、端板１２に突設された治具１３とを備えている。

円筒状部材１１は、所望の強度を得ることができるものであれば、その材質は問わないが、例えば、異径鉄筋又は平鋼入りのコンクリート、外殻鋼管付のコンクリート、鋼管などで形成することができる。

端板１２は、鋼製の部材からなる。端板１２には、複数の雌ネジ穴１２ａ，１２ａ，…が周方向に間隔をあけて形成されている。

端板１２は、円筒状部材１１がコンクリート製である場合には、端板１２の底面に突設された図示せぬアンカーを円筒状部材１１に埋設することにより、円筒状部材１１の端面に固着され、円筒状部材１１が鋼製である場合には、溶接により固着される。なお、円筒状部材１１が鋼製である場合には、端板１２を省略することも可能である。

治具１３は、図示せぬ回転圧入装置の駆動軸と係合し、回転圧入時に既製杭１に発生する捩れを防止する。治具１３は、本実施形態では、逆Ｌ字形状を呈する鋼材からなり、溶接により端板１２に固着されている。なお、機械的接合方法を利用して治具１３を着脱自在に端板１２に固着してもよい。また、円筒状部材１１が鋼管や外殻鋼管付のコンクリートで形成されている場合には、円筒状部材１１の上端部の側面に溶接等により治具１３を固着してもよい。

図１の（ａ）に示すパイルキャップ（構造物基礎）２は、鉄筋コンクリート製の構造体であり、その底面に凹部２１が形成されている。凹部２１は、型枠３を既製杭１の杭頭部に覆い被せた状態で、パイルキャップ２となる基礎コンクリートを打設することによって成形される。

型枠３は、既製杭１の上端面（すなわち、端板１２の上面）に当接する円板状の頂部３１と、既製杭１の杭頭部を取り囲む側部３２とを備えていて、図２の（ａ）に示すように、円錐台状の外観を呈している。

頂部３１は、既製杭１の上端面と同一の平面形状を備えている。また、頂部３１には、端板１２の雌ネジ穴１２ａに対応する透孔３１ａが複数個所に形成されている。

側部３２は、頂部３１の外周縁に形成されていて、その内径は、下に向かうにしたがって漸増している（図１の（ａ）参照）。また、側部３２の外周面には、側部３２を砕石層Ｓや地盤Ｇ（図１の（ａ）参照）へ埋め込む際の目安となる目印３２ａが型枠３の下端縁に沿って記されている。目印３２ａは、型枠３の下端縁から少なくとも２ｃｍ上がった位置に形成するとよい。なお、図示の目印３２ａは、側部３２の全周に亘って連続して記されているが、これに限定されることはなく、断続して記されていても差し支えない。

そして、このような基礎構造によると、図１の（ｂ）に示すように、既製杭１の杭頭部の周囲に空隙Ｅが存在しているので、地震時等においては、杭頭部の回転が許容される。つまり、地震や風等に起因して構造物に作用した水平力（せん断力）Ｑが既製杭１に作用しても、その杭頭部に大きな曲げモーメントが発生することがない。

次に、基礎構造の構築方法を詳細に説明する。まず、図３の（ａ）に示すように、回転圧入装置（図示略）を用いて既製杭１を地盤Ｇに埋設する。この段階では、既製杭１の杭頭部には、治具１３が残置されている。なお、既製杭１を回転圧入する際に端板１２の雌ネジ穴１２ａ（図２の（ａ）参照）に土砂等が詰まらないように、雌ネジ穴１２ａにボルトＢ１を螺合しておく。

既製杭１の埋設が完了したら、図３の（ｂ）に示すように、既製杭１の周囲にある地盤Ｇを掘り下げて杭頭部を露出させる。

次に、治具１３を適宜な方法で除去し、図３の（ｃ）に示すように、既製杭１の上端面を平滑にする。具体的には、例えば、治具１３が溶接により端板１２に固着されている場合には、治具１３の根元を溶断し、切断面をグラインダー等により研磨すればよい。なお、雌ネジ穴１２ａに螺合させたボルトＢ１も取り外す。

また、治具１３を除去する前後に、床付面Ｇ１の不陸を整正したうえで、床付面Ｇ１上に砕石を敷設・転圧して砕石層Ｓを形成する。なお、地盤条件等によっては、砕石層Ｓを省略してもよい。

次に、図４の（ａ）に示すように、型枠３の頂部３１を既製杭１の上端面に密着させた状態で型枠３を既製杭１の杭頭部に覆い被せ、杭頭部の側面１１ａと型枠３の内周面３２ｂとの間に下方に向かうにしたがって拡大する空隙Ｅを形成する。なお、型枠３を杭頭部（端板１２）に覆い被せる際に、型枠３の透孔３１ａ（図２の（ａ）参照）と端板１２の雌ネジ穴１２ａ（図２の（ｂ）参照）の位置を合せておく。

型枠３を既製杭１の杭頭部に覆い被せたら、雌ネジ穴１２ａ（図２の（ｂ）参照）に螺合するボルト（固着具）Ｂ２を用いて型枠３を杭頭部に仮に固定する。なお、端板１２に雌ネジ穴１２ａが形成されていない場合には、杭頭部の回転性能を低下させない程度の強度で、接着や溶接等により型枠３を杭頭部に固定する。

型枠３を既製杭１の杭頭部に仮固定したら、型枠３の下端部の外周に砕石や土砂などの地盤材料Ｓ’を盛るなどして、型枠３の下端縁と砕石層Ｓの上面との間にある隙間を閉塞する。地盤材料Ｓ’は、型枠３の外周面に記した目印３２ａ（図２の（ａ）参照）まで配置すればよい。

なお、型枠３の下端部が砕石層Ｓの上面よりも下方に位置する場合には、型枠３の下端部を目印３２ａの位置まで砕石層Ｓに埋め込めば、型枠３の下端部の外周に地盤材料が配置されることになる。また、型枠３の下端部が床付面Ｇ１よりも下方に位置する場合には、図５に示すように、床付面Ｇ１を掘り下げたうえで、その外周に砕石や土砂などの地盤材料Ｓ’を配置するか、あるいは、図６の（ａ）に示すように、型枠３の下端部を地盤材料である地盤Ｇに埋め込んだうえで、床付面Ｇ１上に砕石層Ｓを形成すればよい。

なお、本実施形態では、砕石層Ｓを形成した後に型枠３を杭頭部に覆い被せたが、これに限定されることはなく、砕石層Ｓを形成する前に型枠３を杭頭部に覆い被せても差し支えない。また、本実施形態では、型枠３の外周に地盤材料Ｓ’を盛る前に、ボルトＢ２を用いて型枠３を杭頭部に固定したが、これに限定されることはなく、地盤材料Ｓ’を盛った後に固定してもよい。また、砕石層Ｓを形成する前に型枠３を杭頭部に覆い被せる場合においては、砕石層Ｓを形成する前に、ボルトＢ２を用いて型枠３を杭頭部に固定してもよい。

型枠３の下端部の外周に地盤材料Ｓ’を配置したら、図４の（ｂ）に示すように、型枠３の周囲に、均しコンクリートを打設して、均しコンクリート層Ｃを形成する。なお、型枠３の下端部の周囲に盛った地盤材料Ｓ’によって、空隙Ｅが密閉されているので、均しコンクリートが空隙Ｅに流入することはない。均しコンクリート層Ｃの厚さに、特に制限はないが、好適には、均しコンクリート層Ｃの上面から型枠３の上面までの高さが５ｃｍ以上となるように設定することが望ましい。

均しコンクリートが硬化したら、ボルトＢ２を取り外す。このとき、型枠３の頂部３１を木槌等で叩いて、頂部３１が既製杭１の上端面に密着していることを再度確認するとともに、側部３２を木槌等で叩いて、空隙Ｅに均しコンクリートが流入していないことを確認する。

その後、均しコンクリート層Ｃの上に図示せぬ鉄筋や型枠を設置し、図４の（ｃ）に示すように、均しコンクリート層Ｃの上にパイルキャップ２となる基礎コンクリートを打設して硬化させると、基礎構造の構築が完了する。

以上のような手順で基礎構造を構築すると、既製杭１とパイルキャップ２との接合状態を設計で見込んだ通りの半剛接合状態とすることができる。つまり、既製杭１の杭頭部に型枠３を覆い被せる前に、既製杭１に設けられた回転圧入装置用の治具１３を除去するので（図３の（ｃ）参照）、治具１３によって杭頭部の回転が拘束されるという不具合を解消することができる。また、均しコンクリート層Ｃによって型枠３を拘束することができるので（図４の（ｂ）参照）、基礎コンクリートを打設したときに、型枠３にずれや変形が生じ難く、さらには、型枠３によって形成された杭頭部周りの空隙Ｅに基礎コンクリートが浸入することもない。

また、均しコンクリートを打設する前に、ボルトＢ２を用いて型枠３を既製杭１の杭頭部に固定したので（図４の（ａ）参照）、均しコンクリートを打設する際に発生する型枠３の微細なずれを確実に防ぐことができ、その結果、設計で見込んだ通りの接合状態をより一層確実に得ることができる。なお、ボルトＢ２は、基礎コンクリートを打設する前に取り外すので（図４の（ｃ）参照）、杭頭部の回転が拘束されることはない。

なお、前記した実施形態は、既製杭１に引抜力が作用しない場合に好適に用いることができる。既製杭１に引抜力が作用する場合には、図６の（ａ）に示すように、既製杭１の上端面に引抜抵抗棒１４を立設し、これをパイルキャップ２に埋め込めばよい。引抜抵抗棒１４には、例えば、ＰＣ鋼棒や建設構造用圧延棒鋼（ＳＮＲ）を使用することができるが、その本数や強度は、半剛接合状態を維持できる程度に設定する。なお、引抜抵抗棒１４は、例えば、既製杭１の端板１２に形成した雌ネジ穴１２ａ（図２の（ａ）参照）を利用して取り付けることができる。

このような基礎構造であっても、既製杭１の杭頭部の周囲に空隙Ｅが存在しているので、図６の（ｂ）に示すように、杭頭部の回転が許容される。つまり、地震や風等に起因して構造物に作用した水平力（せん断力）が既製杭１に作用しても、その杭頭部に大きな曲げモーメントが発生することがない。

（ａ）は本発明の実施形態に係る基礎構造を示す断面図、（ｂ）は半剛接合状態を説明するための断面図である。（ａ）は型枠を示す斜視図、（ｂ）は既製杭を示す斜視図である。本発明の実施形態に係る基礎構造の構築方法を説明するための断面図であって、（ａ）は既製杭を打設した状態を示す断面図、（ｂ）は地盤を掘り下げて杭頭部を露出させた状態を示す断面図、（ｃ）は治具を撤去した状態を示す断面図である。本発明の実施形態に係る基礎構造の構築方法を説明するための断面図であって、（ａ）は杭頭部に型枠を覆い被せた状態を示す断面図、（ｂ）は均しコンクリートを打設した状態を示す断面図、（ｃ）は基礎コンクリートを打設した状態を示す断面図である。本発明の実施形態に係る基礎構造の変形例を示す断面図である。（ａ）は本発明の実施形態に係る基礎構造の他の変形例を示す断面図、（ｂ）は半剛接合状態を説明するための断面図である。

符号の説明

１既製杭
１３治具
２パイルキャップ（構造物基礎）
３型枠
Ｃ均しコンクリート層
Ｅ空隙
Ｂ２ボルト（固着具）

Claims

地盤に埋設された既製杭の杭頭部に構造物基礎を載置してなる基礎構造の構築方法であって、
回転圧入装置と係合する治具が杭頭部に突設された既製杭を、前記回転圧入装置を用いて地盤に埋設する工程と、
前記治具を除去する工程と、
内周面が傾斜した型枠を前記杭頭部に覆い被せ、前記杭頭部の側面と前記型枠の内周面との間に下方に向かって拡大する空隙を形成するとともに、前記型枠の下端部の外周に地盤材料を配置する工程と、
前記型枠の周囲に、均しコンクリートを打設する工程と、
硬化した前記均しコンクリートで前記型枠を拘束した状態で、前記均しコンクリート上に構造物基礎となる基礎コンクリートを打設する工程と、を含むことを特徴とする基礎構造の構築方法。
地盤に埋設された既製杭の杭頭部に構造物基礎を載置してなる基礎構造の構築方法であって、
回転圧入装置と係合する治具が杭頭部に突設された既製杭を、前記回転圧入装置を用いて地盤に埋設する工程と、
前記治具を除去する工程と、
内周面が傾斜した型枠を前記杭頭部に覆い被せ、前記杭頭部の側面と前記型枠の内周面との間に下方に向かって拡大する空隙を形成する工程と、
前記型枠の周囲に、均しコンクリートを打設する工程と、
硬化した前記均しコンクリート上に構造物基礎となる基礎コンクリートを打設する工程と、を含み、
前記均しコンクリートを打設する前に、固着具を用いて前記型枠を前記杭頭部に固定し、前記基礎コンクリートを打設する前に、前記固着具を取り外すことを特徴とする基礎構造の構築方法。
地盤に埋設された既製杭の杭頭部に構造物基礎を載置してなる基礎構造の構築方法であって、
回転圧入装置と係合する治具が杭頭部に突設された既製杭を、前記回転圧入装置を用いて地盤に埋設する工程と、
前記治具を除去する工程と、
内周面が傾斜した型枠を前記杭頭部に覆い被せ、前記杭頭部の側面と前記型枠の内周面との間に下方に向かって拡大する空隙を形成する工程と、
前記型枠の周囲に、均しコンクリートを打設する工程と、
硬化した前記均しコンクリート上に構造物基礎となる基礎コンクリートを打設する工程と、を含み、
前記型枠の外周面には、その下端縁に沿って目印が記されており、
前記均しコンクリートを打設する前に、前記型枠の下端部の外周に、前記目印の位置まで地盤材料を配置することを特徴とする基礎構造の構築方法。