JP4946695B2 - 二重管式杭頭構造の構築方法 - Google Patents

Description

本発明は、杭基礎における二重管式杭頭構造の構築方法に関する。

地盤内に貫入させた杭の頭部を建造物のフーチングに接続する構造の杭基礎においては、地震時に杭頭部に大きな水平力が作用するため、杭頭部を大断面に拡大したり、地中梁を設けるなどの対策が講じられている。
杭頭部を拡径する構造では拡径部と杭軸部との連結加工に膨大な手間がかかり、しかもその下部に弱点部が残るなどの問題点がある。また鋼管杭の場合は杭打設の施工能力にも問題が生じる。地中梁は施工が大工事となり経済的に問題である。

そこで通常の杭を使用しながら水平耐力を向上させる杭基礎として、二重管式杭頭構造が提案されている。
特許文献１には、下杭の鉄筋コンクリート杭に植え込む鉛直抵抗用部材としての内部鋼管と、これを取り囲む水平抵抗用部材としての前記内部鋼管よりも短い外部鋼管とからなり、外部鋼管をその頭部以外では内部鋼管や下杭に接触しないように設置した二重管式の杭頭構造が記載されている。これを図４により簡単に説明する。１Ａは下杭の鉄筋コンクリート杭、１は内部鋼管、２は外部鋼管、３Ａは充填材である。外部鋼管２と内部鋼管１との間隙は、空間のままとするか、軟弱土またはポリウレタン等の軟弱な充填材３Ａを充填するとしている。

また特許文献２には、同じく二重管式の杭頭構造が記載されており、その施工方法としてまず内管を支持層内に貫入させ、ついで外管を内管の杭頭部にかぶせるようにして貫入させることが記載されている。図５に示すのは特許文献２に記載の内管１ならびに外管２の斜視図であり、いずれも下端部分に羽根１１、２１を有し、回転貫入させるものである。
特公平１−１９４８７号公報 特開２００２−６１１７６号公報

二重管式の杭頭構造は、経済的に地震耐力を向上させるものとして優れているが、これまで実際の施工を考慮した細部の構成や施工手順などについてはほとんど提案されていない。地盤内に既製杭を建て込む工法には中掘り（インサイドボーリング）方式とプレボーリング方式の２つが一般的であるが、このうち特に中掘り方式に好適な二重管式杭頭構造の構築方法についてはほとんどこれまで検討がなされていない。

本発明は、現実の施工を考慮した二重管式杭頭構造の構築方法を提案することを目的とする。

請求項１に記載の本発明は、外面の上端部位置に突起を設けた鋼管杭を地盤内に貫入させた後、前記鋼管杭の外径に近い内径を有するフランジおよび掘削刃、または掘削刃のみを下端部に取り付けた、前記鋼管杭より短い外管を前記突起をスペーサとして前記鋼管杭の杭頭部にかぶせ、この外管を回転させながら前記鋼管杭の外側に沈めてゆくことを特徴とする二重管式杭頭構造の構築方法である。

請求項２に記載の本発明は、前記鋼管杭の貫入が、前記突起により周囲の地盤を乱して外管の埋設を容易にする回転貫入である請求項１に記載の二重管式杭頭構造の構築方法である。
請求項３に記載の本発明は、前記突起を最終重なり状態における外管の下端部位置にも設け、前記突起が外管を埋設する際のストッパとなるものである請求項１または２に記載の二重管式杭頭構造の構築方法である。

請求項４に記載の本発明は、地盤内に貫入させようとする鋼管杭に、この鋼管杭の外径に近い内径を有するフランジおよび掘削刃、または掘削刃のみを下端部に取り付けた、前記鋼管杭よりも短い外管をこの鋼管杭の杭頭部にかぶせ、前記鋼管杭に取り付けた突起にこの外管を係合させ、両者を同時に回転させながら地盤内に貫入させることを特徴とする二重管式杭頭構造の構築方法である。

請求項５に記載の本発明は、外管を雇い杭に代用し、外管と鋼管杭を両者を同時に回転させながら地盤内に貫入させることを特徴とする請求項４に記載の二重管式杭頭構造の構築方法である。
請求項６に記載の本発明は、前記外管と内側の鋼管杭との間の空間内にモルタルを充填する請求項１ないし５のいずれかに記載の二重管式杭頭構造の構築方法である。

本発明によれば、現実的な施工手順により、二重管式杭頭構造の構築が容易となり、地震耐力に優れた杭基礎が経済的に実現できるという、すぐれた効果を奏する。

地盤内に既製杭を建て込む工法には中掘り（インサイドボーリング）方式とプレボーリング方式とがあり、本発明はそのいずれにおいても可能であるが、以下中掘り方式の場合を例として説明する。図１は本発明実施例の二重管式杭頭構造の構築方法を説明する概念図である。（ａ）は、既製杭である鋼管杭１の内部にオーガを建て込み、杭先端部の地盤を掘削しながら所定深さまで鋼管杭１を貫入させている状態を示し、Ａはオーガマシン、Ｂはオーガ先端の掘削ビット、Ｍは攪拌翼である。（ｂ）は鋼管杭１を支持層まで貫入させた後、掘削ビットを拡張して先端に根固め部Ｆを形成した状態を示す。つづいてオーガを引き上げ、セメントミルクを噴出しながら攪拌翼Ｍによって鋼管杭１の内部を攪拌してソイルセメントを形成し、硬化させる。

（ｃ）は、鋼管杭１の杭頭部に鋼管杭よりも短い外管２をかぶせ、これを回転させながら沈めている状態を示す。
杭頭部の位置が地表よりも深い場合、杭の貫入に雇い杭（いわゆる「やっとこ」）を使用することになるが、外管を同じ深さに沈めるにはこの雇い杭を地中に残しておいて外管には別の雇い杭を使用してもよいし、杭を打ち止めた後地切りし、雇い杭を使わずに直接沈めてもよい。

図２は本発明の好ましい一実施例を示す説明図で、図１の（ｃ）の段階に相当する。鋼管杭１には所定の位置に突起１２が設けられている。一方、外管２にはその下端部に掘削刃２１が取り付けられている。鋼管杭１を所定の深さに貫入させた後、図２（ａ）に示すように、オーガマシンを段取り変えして、鋼管杭１にかぶせた外管２を回転させながら沈めてゆくのであるが、鋼管杭１に取り付けられている突起１２の位置が、外管２を沈める深さに相当するように、最終重なり状態における外管の下端部位置としてあるので、鋼管杭１の建て込みの際、この深さまでの地盤が鋼管杭１の径よりも広い範囲で乱され、外管２を沈める作業が容易である。さらに、外管２を所定の深さまで沈めると、（ｂ）に示すように突起１２がストッパとして働き、外管２を精度よく所定の埋設位置に設置することができる。また、始めから鋼管杭１と外管２とを（ｂ）の状態に組み合わせ、外管２を雇い杭に代用して鋼管杭１と外管２とを同時に貫入させることも可能である。

この他、特に図示しないが、鋼管杭１の上端部にも突起を取り付けると、後から外管２をかぶせる際の位置決めが容易であり、鋼管杭１と外管２とのクリアランスを均等に確保できるので好ましい。
図３は実施例の外管２を示す斜視図である。（ａ）に示すものは、下端部にフランジ２２があり、掘削刃２１はこのフランジ２２に取り付けられている。フランジの内径は鋼管杭１の外径にできるだけ近い方がよい。（ｂ）に示すものはフランジがなく、外管２の下端部に直接掘削刃２１が取り付けられている。（ａ）に示すものは、沈めてゆく過程で周囲の土砂が内部に侵入しないので空間のままであり、埋設後に内部にモルタル頭を注入して高強度の杭頭構造を実現することができる。一方、（ｂ）に示すものは埋設に伴い外管２の内側には掘削土砂が侵入するので、セメントミルク等と混合させて所定の強度を有する充填材とすることができる。

以上、鋼管杭を地盤内に貫入させた後、外管をかぶせて埋設する例について説明したが、予め鋼管杭の杭頭部に外管をかぶせ、両者を係合させて同時に回転させながら貫入させるようにしてもよい。そして雇い杭を使用する場合には、外管を雇い杭に代用することもできる。またこの場合も、鋼管杭の外面の所定位置に突起を設けておけば、外管をかぶせる際の位置決めに利用できるばかりでなく、外管が貫入する際に予め地盤を乱しておく効果も期待できる。

本発明実施例の二重管式杭頭構造の構築方法を示す概念図である。 本発明実施例の二重管式杭頭構造の構築方法の一部を示す説明図である。 本発明実施例の外管を示す斜視図である。 従来の技術における二重管式杭頭構造の一例を示す断面図である。 他の従来の技術における二重管式杭頭構造の内管および外管の斜視図である。

符号の説明

１ 鋼管杭（内管、内部鋼管）
１Ａ 下杭
２ 外管（外部鋼管）
３Ａ 充填材
１１ 羽根
１２ 突起
２１ 掘削刃（羽根）
２２ フランジ
Ａ オーガマシン
Ｂ 掘削ビット
Ｆ 根固め部
Ｍ 攪拌翼

Claims (6)

1. 外面の上端部位置に突起を設けた鋼管杭を地盤内に貫入させた後、前記鋼管杭の外径に近い内径を有するフランジおよび掘削刃、または掘削刃のみを下端部に取り付けた、前記鋼管杭より短い外管を前記突起をスペーサとして前記鋼管杭の杭頭部にかぶせ、この外管を回転させながら前記鋼管杭の外側に沈めてゆくことを特徴とする二重管式杭頭構造の構築方法。
2. 前記鋼管杭の貫入が、前記突起により周囲の地盤を乱して外管の埋設を容易にする回転貫入である請求項１に記載の二重管式杭頭構造の構築方法。
3. 前記突起を最終重なり状態における外管の下端部位置にも設け、前記突起が外管を埋設する際のストッパとなるものである請求項１または２に記載の二重管式杭頭構造の構築方法。
4. 地盤内に貫入させようとする鋼管杭に、この鋼管杭の外径に近い内径を有するフランジおよび掘削刃、または掘削刃のみを下端部に取り付けた、前記鋼管杭よりも短い外管をこの鋼管杭の杭頭部にかぶせ、前記鋼管杭に取り付けた突起にこの外管を係合させ、両者を同時に回転させながら地盤内に貫入させることを特徴とする二重管式杭頭構造の構築方法。
5. 外管を雇い杭に代用し、外管と鋼管杭を両者を同時に回転させながら地盤内に貫入させることを特徴とする請求項４に記載の二重管式杭頭構造の構築方法。
6. 前記外管と内側の鋼管杭との間の空間内にモルタルを充填する請求項１ないし５のいずれかに記載の二重管式杭頭構造の構築方法。

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