JP4966675B2

JP4966675B2 - Ｈ型ｐｃ杭の根固め方法

Info

Publication number: JP4966675B2
Application number: JP2007012994A
Authority: JP
Inventors: 将博中井; 洋一砂子; 辰保別所; 優根葉; 伸康村井
Original assignee: 株式会社ピーエス三菱
Priority date: 2007-01-23
Filing date: 2007-01-23
Publication date: 2012-07-04
Anticipated expiration: 2027-01-23
Also published as: JP2008179957A

Description

本発明は、Ｈ型ＰＣ杭の根固め方法に関し、さらに詳しくは、Ｈ型ＰＣ杭を上部構造の支持杭として用いることができるようにＨ型ＰＣ杭の下端を支持地盤に確実に支持させる根固め技術に関する。

本出願人は、横断面が２枚のフランジとこれを連結するウエブとから成るＨ型をなすプレキャストプレストレストコンクリート杭（以下Ｈ型ＰＣ杭）を開発している（例えば、特許文献１参照。）。

上記Ｈ型ＰＣ杭は、多数個をそれらのフランジ端部を連接させて地中に連続壁を形成するように沈設し、隣り合う杭同士が形成する空所にコンクリートを打設して、強度が大きく水密な地中壁を形成したり、この地中壁の一方の側面の土砂を掘削することによって好適な土留壁又は擁壁を容易に施工することができるというすぐれた特性を有している。

平面交差道路を立体交差に変更するアンダーパスの施工時に、従来は、シートパイル等を地中に打込んで仮土留を行い、この仮土留の内部にアンダーパスのコンクリート躯体を場所打ちコンクリートによって施工していたのを、Ｈ型ＰＣ杭を用いて、省力的に合理的に改善した工法を本出願人は提案している。Ｈ型ＰＣ杭を地中に沈設して利用する技術は例えば、上述のアンダーパス造成工事のほか、地下駐輪場側壁、河川の護岸や防水提などの造成にも実用されている。これらは、土圧および水圧が水平に作用する壁高の高い（８ｍ程度）土留め擁壁としての実績もある。

このようなＨ型ＰＣ杭による地中壁の施工に当っては、Ｈ型ＰＣ杭の沈下に対してＨ型ＰＣ杭の軸方向凹溝内にオーガードリルを添装し、オーガードリルを回転させながら地盤を掘削して揚土し、Ｈ型ＰＣ杭を地中に沈下させる、いわゆる中掘圧入工法を採用している。

この場合、必要に応じて、オーガードリル先端の拡径翼を杭より下方の地盤内に突出させて杭より下方の地盤を掘削しつつ杭を圧入することも行われている。

中掘圧入工法によって、Ｈ型ＰＣ杭を地中に圧入する場合、対象地盤は、Ｎ値が４０程度までの土砂を主体とする地盤に限られている。このため例えば、Ｈ型ＰＣ杭の根入れが不十分となって、地中壁自身が地中壁の土圧による曲げモーメントを支持することが困難な場合が生ずるが、これに対しても根入長さを別の技術によって補うすぐれた地中壁構築技術を本出願人は提供している（例えば特許文献２参照。）。

中掘り杭工法による杭下端の極限支持力度は、工法の内容に応じて定めることが規定され、プレキャスト杭の先端（下端）処理のうち、コンクリート打設による場合、場所打ち杭の極限支持力度を適用することが定められている（例えば、非特許文献１参照。）。

この場合、杭先端部が杭外径Ｄに対して、支持層中に深さ１Ｄ以上挿入され、コンクリート打設高さは杭内径ｄに対して４ｄ以上とすることが定められている（例えば非特許文献２参照）。
特開２００５−２３５７６号公報（第３〜５頁、図１）特願２００６−２３４３３４号出願日本道路協会：『道路橋示方書・同解説』：平成１４年３月発行ＩＶ下部構造編ｐ３５８〜３５９地盤工学会：『杭の鉛直載荷試験方法・同解説』：平成年発行ｐ２〜４

Ｈ型ＰＣ杭を地中に沈設して地中壁を形成し、これを土留めとして使用するほか、上部構造の支持手段として用いる場合に、従来の中掘圧入工法ではＨ型ＰＣ杭を地中に圧入することが不可能な硬質地盤や岩盤層がある場合には、Ｈ型ＰＣ杭を支持地盤と強固に一体化させて支持力を確保することができなかった。

本発明はこのような場合に支持地盤中にＨ型ＰＣ杭の下端に補強部を設け、Ｈ型ＰＣ杭を上部工の荷重を支持する支持杭として安定性を確保することができる技術を提供することを目的とする。

例えば、アンダーパス交差点部の上部工を支持する杭には鉛直荷重が作用するが、このような杭として使用できるように、Ｈ型ＰＣ杭の先端処理を行うことを目的とする。

本発明は上記課題を解決するために提案されたもので、Ｈ型ＰＣ杭の下端を支持地盤に支持させる根固め方法において、Ｈ型ＰＣ杭の下端に袴状治具を取付け、Ｈ型ＰＣ杭の左右の縦凹溝中に添装したオーガードリル下端の拡径ビットにより前記袴状治具内の支持地盤を掘削しつつ杭を圧下し、前記袴状治具を支持地盤中に貫入した後、該袴状治具及びＨ型ＰＣ杭の空洞内に所定高さのコンクリートを打設することを特徴とするＨ型ＰＣ杭の根固め方法である。

前記袴状治具は隣接杭との係合部を除く杭断面の外縁を包絡する形状の鋼板製筒状で、杭下端より杭断面の短辺長の１倍以上の長さが下方に延出している中空体とすれば好適である。

袴状治具内及び杭下端部内に打設するコンクリートの所定高さは杭の短辺長の４倍以上とする。

本発明の先端処理方法は、道路橋示方書ＩＶ下部構造編に記載されている、中掘り杭工法のコンクリート打設方法を基本とするもので、杭先端に下方に延出した鋼製の袴状治具を取付け、その部分および所要杭高さの範囲にコンクリートを打設するものである。

本発明によれば次の効果を得ることができる。

（１）Ｈ型ＰＣ杭の下端に薄い鋼板の袴状治具を取付けているため、Ｎ値の高い支持層中へＨ型ＰＣ杭を容易に貫入させることができる。

（２）拡翼ビットが杭下端の袴状治具先端より下方に突出しないため、支持地盤層を乱さない。

（３）杭の全断面積の支圧により鋼製の袴状治具内のコンクリートに鉛直力が伝達されるため、確実に鉛直支持力度を確保することができる。

（４）杭下端部のコンクリートが鋼製の袴状治具の中空部内にコンファインドされているため、コンクリートの圧縮強度の向上に寄与する。従って、低強度のコンクリートを使用することができる。

本出願人は、上述のように、アンダーパス工法にマッチしたＨ型ＰＣ杭を開発した。このようなＨ型ＰＣ杭開発のコンセプトは、
１．施工時の環境負荷低減、
２．止水性の確保、
３．地震時安全性の担保、
４．工期の短縮
であり、それらを勘案し、杭断面形状・曲げ耐力・施工方法が決定されていた。また、上記コンセプトを検証するために、
（イ）掘削・圧入時の振動・騒音の計測
（ロ）短期高水圧（０．２ＭＰａ）および長期（２年）低水圧に対する止水性能確認試験
（ハ）場所打ちコンクリートとの剛結合耐震性能確認試験
（ニ）歩掛り調査
を実施した。その結果、優れた性能を確認し、道路擁壁・地下駐輪場の側壁・河川護岸および防水堤として既に施工実績を有している。

本発明は、このようなＨ型ＰＣ杭を、上部構造の鉛直荷重を支持する支持杭として用いることが出来るように、杭下端を支持地盤に強固に一体化させる技術である。

以下図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。

杭下端が支持地盤に到達するまでのＨ型ＰＣ杭の沈下方法としては、次の（ａ），（ｂ）の何れかとすればよい。

（ａ）杭断面を内包する掘削径を有する大径のオーガードリルを用いて支持地盤までプレボーリングを行い、その中に本発明の袴状治具を取付けたＨ型ＰＣ杭を挿入する。

（ｂ）袴状治具を取付けた杭に２連のオーガードリルを添装してオーガードリルを作動させながら地上から支持地盤まで杭を沈下させる。

以上の（ａ），（ｂ）のいずれかの工程により、杭下端が支持地盤に到達したら本発明の根固め方法を行う。すなわち、下端に袴状治具を取付けたＨ型ＰＣ杭の左右の縦凹溝中に添装したオーガードリルの下端の拡径ビットを拡径して、袴状治具内の支持地盤を掘削しつつＨ型ＰＣ杭を支持地盤中に圧下し、前記袴状治具を支持地盤中に貫入させる。

図１は本発明のＨ型ＰＣ杭１０の根固めの掘削工程を示す杭下端近傍の横断面図、図２はそのときのＨ型ＰＣ杭１０の下端近傍の縦断面図である。

図１，図２に示すようにＨ型ＰＣ杭１０は、ウエブ１１と２枚のフランジ１２とをＨ型に形成した横断面を有し、両側部に縦凹溝１３を備えた、長尺のプレキャストプレストレストコンクリート杭である。図１，図２に示す実施例ではＨ型ＰＣ杭１０の下端部１５に外周を覆う中空の筒体から成る袴状治具２０が取付けられている。袴状治具２０は、例えば鋼板を組立てた筒体でＨ型ＰＣ杭１０の外表面１６を覆ってぴったり接触し、Ｈ型ＰＣ杭１０の下端１４より下方に延出している。

図３〜図５は袴状治具２０の一実施例を示すもので、図３は平面図、図４は正面図、図５は側面図である。袴状治具２０は、側板２１，２２，２３からなる中空矩形断面をもつ筒体である。側板２１，２２，２３にはＨ型ＰＣ杭１０への取付部２５が設けられている。袴状治具２０のＨ型ＰＣ杭１０への取付は、例えばＨ型ＰＣ杭１０にインサート（図示省略）を埋設しておき、袴状治具２０の取付部２５をボルトの挿入孔とし、多数のボルトをこの孔を通ってＨ型ＰＣ杭１０のインサートに螺入し、袴状治具２０を杭１０に強固に固定することができる。

側板２１，２２，２３は溶接接合により組立てられる。なお、必要に応じて、袴状治具２０にリブや隅角部補強材等の補強部材を取付けて、薄鋼板で圧縮強度の十分な形状とするのがよい。

袴状治具２０のＨ型ＰＣ杭１０の下端面１４から下方への延出長さは、杭断面の短辺長の１倍以上とする。

図１，図２はオーガードリル３０を添装して支持地盤４０内を掘削沈下する工程を示している。オーガードリル３０はスパイラル羽根３１を備え、掘削刃物３３によって掘削した土砂を地上に排出する。

袴状治具２０先端よりオーガードリル３０の先端３２を杭断面の短辺長（Ｄとする）の分だけ突出させて掘削しながら、Ｈ型ＰＣ杭を圧入し、オーガードリル３０の先端３３が支持地盤表面より２Ｄ分の深度に到達した時点で、掘削の進行を止め、オーガードリルで土を排土しながら、前記２Ｄ分の深度までＨ型ＰＣ杭を圧入する。

次いで、袴状治具２０内及びＨ型ＰＣ杭１０内の下端近傍にコンクリートを打設する。コンクリート打設高さは、Ｈ型ＰＣ杭１０の断面の短辺長の４倍以上の高さとした。これらは上述の道路橋示方書の規定に準ずるものである。

本発明方法によって施工したＨ型ＰＣ杭の鉛直載荷試験を行った。試験は、地盤工学会「杭の鉛直載荷試験方法・同解説」に基づく多サイクル方式で行った。Ｈ型ＰＣ杭として、断面高さ６４０ｍｍ、杭長さ１４．５ｍの杭を使用し、支持地盤がＮ値４５の砂質土で実施した。

上記地盤における計算上の杭先端の極限支持力は２１７０ｋＮである。今回の実験で確認された支持力は２７５０ｋＮであり、本発明方法が適正であること、および本試験条件における設計上の許容支持力が明確になった。

本発明のＨ型ＰＣ杭の根固めの掘削工程を示す杭の横断面図である。本発明のＨ型ＰＣ杭の根固めの掘削工程を示す杭の下端部の縦断面図である。袴状治具の一実施例を示す平面図である。袴状治具の一実施例を示す正面図である。袴状治具の一実施例を示す側面図である。

符号の説明

１０Ｈ型ＰＣ杭
１１ウエブ
１２フランジ
１３縦凹溝
１４下端面
１５下端部
１６外表面
２０袴状治具
２１，２２，２３側板
２５取付部
３０オーガードリル
３１スパイラル羽根
３２先端部
３３掘削刃物
３４拡径ビット
３５オーガードリル羽根先端の軌跡
３６拡径刃先の軌跡
４０支持地盤

Claims

Ｈ型ＰＣ杭の下端を支持地盤に支持させる根固め方法において、Ｈ型ＰＣ杭の下端に袴状治具を取付け、Ｈ型ＰＣ杭の左右の縦凹溝中に添装したオーガードリル下端の拡径ビットにより前記袴状治具内の支持地盤を掘削しつつ杭を圧下し、前記袴状治具を支持地盤中に貫入した後、該袴状治具及びＨ型ＰＣ杭の空洞内に所定高さのコンクリートを打設することを特徴とするＨ型ＰＣ杭の根固め方法。
前記袴状治具は隣接杭との係合部を除く杭断面の外縁を包絡する形状の鋼板製筒状で、杭下端より杭断面の短辺長の１倍以上の長さが下方に延出している中空体であることを特徴とする請求項１記載のＨ型ＰＣ杭の根固め方法。
前記所定高さは杭断面の短辺長の４倍以上であることを特徴とする請求項１又は２記載のＨ型ＰＣ杭の根固め方法。