JP5471073B2

JP5471073B2 - 節付杭、節付杭の荷重支持方法

Info

Publication number: JP5471073B2
Application number: JP2009152774A
Authority: JP
Inventors: 眞弘佐藤; 敏己須藤; 康司渡邉
Original assignee: Obayashi Corp
Current assignee: Obayashi Corp
Priority date: 2009-06-26
Filing date: 2009-06-26
Publication date: 2014-04-16
Anticipated expiration: 2029-06-26
Also published as: JP2011006968A

Description

本発明は、中間部に外周に向かって突出する節部を備えた節付杭に関する。

従来より、杭の引抜耐力や押込耐力を向上すべく、例えば、図５に示すように杭本体２２０の中間部に、杭本体２２０よりも径の大きな節部２３０を備えた節付杭２１０が用いられている。同図に示すように、地盤１が十分な厚みを有する中間支持層２を備える場合には、節部２３０をこの中間支持層２の中央に位置するように設ける。かかる節付杭２１０によれば、押込荷重が作用した場合には、杭本体２２０の外周面に沿って作用する周面摩擦力及び杭２１０の底部が受ける地盤反力に加えて、節部２３０の下部に周囲の中間支持層２から上方に向かって支圧力が作用するため、より大きな押込荷重に対して抵抗することができる。また、建物に転倒モーメントが作用して、杭２１０に上方に向かう引抜荷重が作用した場合には、杭本体２２０の外周面に沿って作用する周面摩擦力に加えて、節部２３０に中間支持層２から下方に向かって支圧力が作用するため、より大きな引抜荷重に対して抵抗することができる（例えば、特許文献１参照）。

特開２００６―３２２２５６号公報

ここで、節部２３０による押込荷重及び引抜荷重に対する抵抗力は、節部２３０の中間支持層２への根入れ深さに依存するため、押込荷重に対して十分な抵抗力を得るためには、節部の下端から下方に根入れ深さを、一定の深さＤ_Ａ以上確保する必要があり、また、引抜荷重に対して十分な抵抗力を得るためには、節部の上端から上方に根入れ深さを、一定の深さＤ_Ｂ以上確保する必要がある。
このため、中間支持層２の厚みが小さい（Ｈ＋Ｄ_Ａ＋Ｄ_Ｂ以下、Ｈ：節部の長さ）場合には、十分な根入れ深さを確保できず、節部２２０による押込荷重への抵抗力は十分に得られず、図６（Ａ）に示すように、押込抵抗力を確保できるように中間支持層２の上部に節部２３０を形成するか、又は、同図（Ｂ）に示すように引抜抵抗力を確保できるように中間支持層２の下部に節部２３０を形成せざるを得なかった。

本発明は、上記の問題に鑑みなされたものであり、その目的は、中間支持層の厚みが小さい場合であっても、節付杭の押込抵抗力及び引抜抵抗力を確保することである。

本発明の節付杭は、中間支持層を備えた地盤に構築された節付杭であって、杭本体の表面から突出し、上方に向って径が小さくなるように傾斜する上側の傾斜部が前記中間支持層より上側に位置し、下方に向って径が小さくなるように傾斜する下側の傾斜部が前記中間支持層内に埋設されるように設けられた第１の節部と、杭本体の表面から突出し、下方に向って径が小さくなるように傾斜する下側の傾斜部が前記中間支持層よりも下側に位置し、上方に向って径が小さくなるように傾斜する上側の傾斜部が前記中間支持層内に埋設されるように、前記第１の節部の下方に設けられた第２の節部とを備えることを特徴とする。
上記の節付杭において、前記杭本体は、円柱状又は壁状であってもよい。

また、本発明の節付杭の荷重支持方法は、中間支持層を備えた地盤に構築された節付杭の荷重支持方法であって、前記節付杭は、杭本体の表面から突出し、上方に向って径が小さくなるように傾斜する上側の傾斜部が前記中間支持層より上側に位置し、下方に向って径が小さくなるように傾斜する下側の傾斜部が前記中間支持層内に埋設されるように設けられた第１の節部と、杭本体の表面から突出し、下方に向って径が小さくなるように傾斜する下側の傾斜部が前記中間支持層よりも下側に位置し、上方に向って径が小さくなるように傾斜する上側の傾斜部が前記中間支持層内に埋設されるように、前記第１の節部の下方に設けられた第２の節部とを備え、押込荷重に対しては、前記第１の節部の下側の傾斜部が前記中間支持層から上方に向かって支圧力を受けることにより抵抗し、引抜荷重に対しては、前記第２の節部の上側の傾斜部が前記中間支持層から下方に向かって支圧力を受けることにより抵抗することを特徴とする。

本発明によれば、第１の節部をその下端部を含む一部が中間支持層の上部に埋設されるように設け、第２の節部をその上端部を含む一部が中間支持層の下部に埋設されるように設けたため、第１の節部の下方の押込力に抵抗するために必要な根入れ深さに相当する部分と、第２の節部の上方の引抜力に抵抗するために必要な根入れ深さに相当する部分が重なり合う。このため、中間支持層の厚みが小さい場合であっても、押込力に対しても引抜力に対しても根入れ深さを十分に確保することができ、節付杭の押込抵抗力及び引抜抵抗力を確保することができる。

本実施形態の節付杭を示す鉛直断面図である。地盤から節部及び拡径部に作用する力を示す図であり、（Ａ）は節付杭に押込荷重が作用した場合を、（Ｂ）は節付杭に引抜荷重が作用した場合を示す。節付杭を構築する施工手順を説明するための図である。節付壁杭に本発明を適用した実施形態を示す図である。従来の節付杭を示す鉛直断面図である。従来の節付杭における節部の設けられる位置を説明するための図である。

以下、本発明の節付杭の一実施形態を図面を参照しながら詳細に説明する。
図１は、本実施形態の節付杭１０を示す鉛直断面図である。同図に示すように、本実施形態の節付杭１０は、支持層３と、厚みの小さい中間支持層２を備える地盤１に構築され、上部に接続された建物（不図示）を支持するものである。なお、中間支持層２とは、上下の層に比べて強度が高く、支持力が期待できる層をいい、Ｎ値の大きい砂礫層や土丹層がこれにあたる。

節付杭１０は、円柱状の杭本体２０に、第１の節部３０と、第２の節部４０と、拡径部５０とが形成されてなる。第１及び第２の節部３０、４０は、杭本体２０に比べて径の大きな鉛直部３２、４２と、鉛直部３２、４２の上下端から上下に向かって杭本体２０と径が等しくなるように傾斜する傾斜部３１、３３、４１、４３とからなる。上側の第１の節部３０は、鉛直部３２及び下方の傾斜部３３が中間支持層２の上部に埋設されるように設けられており、また、下側の第２の節部４０は、鉛直部４２及び上方の傾斜部４１が中間支持層２の下部に埋設されるように設けられている。また、拡径部５０は、杭本体２０に比べて径の大きな鉛直部５２と、上方の傾斜部５１の上端から上方に向かって杭本体２０と径が等しくなるように傾斜する傾斜部５１とからなる。

図２（Ａ）は、かかる節付杭１０に押込荷重が作用した場合に、地盤１から節部３０、４０及び拡径部５０に作用する力を示す図である。同図に示すように、節付杭１０に押込荷重が作用すると、拡径部５０の下面に支持層３から支圧力が作用し、第１の節部３０の下方の傾斜部３３の下面に支圧力が作用する。この際、第１の節部３０の下方の傾斜部３３が中間支持層２に埋設され、さらに、この下方の傾斜部３３の下方において所定の深さＤ_Ａ以上の根入れ深さが確保されているので、傾斜部３３には大きな支圧力が作用する。なお、図中、Ｈ_Ａは、第１の節部３０の下方の傾斜部３３の高さを示す。また、Ｄ_Ａは、節部の直径以上の値とすることが望ましい。

また、図２（Ｂ）は、節付杭１０に引抜荷重が作用した場合に、地盤１から節部３０、４０及び拡径部５０に作用する力を示す図である。同図に示すように、節付杭１０に引抜荷重が作用すると、拡径部５０の傾斜部５１に地盤１から支圧力が作用し、第２の節部４０の上方の傾斜部４１に支圧力が作用する。この際、第２の節部４０の上方の傾斜部４１が中間支持層２に埋設され、さらに、この上方の傾斜部４１の上方においてＤ_Ｂ以上の根入れ深さが確保されているので、傾斜部４１には大きな支圧力が作用する。なお、図中Ｈ_Ｂは、第２の節部４０の上方の傾斜部４１の高さを示す。また、Ｄ_Ｂは、節部４０と杭本体の径の差の３〜４倍以上とすることが望ましい。

従来技術の欄で図５を参照して説明したように、従来の節付杭は、中間支持層の厚さがＤ_Ａ＋Ｄ_Ｂ＋Ｈ（Ｈ：節の高さ）よりも小さい場合には、押込抵抗力又は引抜抵抗力の何れかのみしか十分に確保することができなかった。これに対して、本実施形態では、第１の節部３０の傾斜部３３の下側の中間支持層２への根入れ深さの部分と、第２の節部４０の傾斜部４１の上方の中間支持層２への根入れ深さの部分が重なり合う。このため、中間支持層２の厚みがＤ_Ａ＋Ｈ_Ａ及びＤ_Ｂ＋Ｈ_Ｂよりも大きければ、十分な押込抵抗力及び引抜抵抗力を確保することができる。

次に、節付杭１０の構築方法について説明する。図３は、節付杭１０を構築する施工手順を説明するための図である。
まず、地盤１をボーリング調査し、中間支持層２の上部及び下部の深さを特定する。

次に、図３（Ａ）に示すように、拡径機能を備えたバケット３００を用いて、節付杭１０の形状に合わせた掘削孔６０を形成する。この際、第１の節部３０の鉛直部３２及び下方の傾斜部３３が中間支持層２内に位置し、第２の節部４０の上方の傾斜部３１及び鉛直部３２が中間支持層２内に位置するように、掘削孔６０を形成する。

次に、図３（Ｂ）に示すように、上記形成した形成した掘削孔６０内に鉄筋かご７０を挿入する。
次に、図３（Ｃ）に示すように、掘削孔６０内にコンクリート８０を下方より上方に向かって打設する。打設したコンクリート８０が硬化することで、節付杭１０の構築作業が完了する。

本実施形態によれば、第１の節部３０をその下部が中間支持層２の上部に埋設されるように設け、第２の節部４０をその上部が中間支持層２の下部に埋設されるように設けたため、第１の節部３０の下方の押込抵抗力を確保すべく中間支持層２内に埋設すべき部分と、第２の節部４０の上方の引抜力に抵抗するために必要な根入れ深さに相当する部分が重なり合う。このため、中間支持層２の厚みが小さい場合であっても、押込力に対しても、引抜力に対しても十分な根入れ深さを確保することができる。

これにより、節付杭１０に押込荷重が作用した場合には、第１の節部３０の下方の傾斜部３３に中間支持層２から大きな支圧力が作用し、節付杭１０に引抜荷重が作用した場合には、第２の節部４０の上方の傾斜部４１に大きな支圧力が作用することとなり、大きな押込抵抗力及び引抜抵抗力を確保することができる。

なお、本実施形態では、上下の傾斜部及び鉛直部を有する第１及び第２の節部３０，４０を形成するものとしたが、節部の形状はこれに限らず、例えば、鉛直断面が半円状の節部を形成してもよく、要するに杭本体より側方に向かって突出する形状であればよい。
また、本実施形態では、鉛直部３２及び下方の傾斜部３３が中間支持層２内に埋設されるように、第１の節部３０を設けることとしたが、これに限らず、少なくとも下方の傾斜部３３の下端部を含む一部が中間支持層２内に埋設されていればよい。これと同様に、鉛直部４２及び上方の傾斜部４１が中間支持層２内に埋設されるように、第２の節部４０を設けることとしたが、これに限らず、少なくとも上方の傾斜部４１の上端部を含む一部が中間支持層２内に埋設されていればよい。

また、本実施形態では、円柱状の杭本体２０に節部３０、４０が形成された節付丸杭について説明したが、これに限らず、図４に示すように、壁杭本体１２０に節部１３０、１４０が形成された節付壁杭１１０にも本発明を適用できる。かかる場合であっても、その下部が中間支持層２内に埋設されるように壁杭本体１２０表面から突出する第１の節部１３０を形成し、その上部が中間支持層２内に埋設されるように壁杭本体１２０表面から突出する第２の節部１３０を形成することで、上記の実施形態と同様の効果が得られる。

また、本実施形態では、中間支持層が一層のみ存在する地盤において節杭を構築する場合について説明したが、これに限らず、複数層の中間支持層が存在する地盤において節杭を構築する場合についても本発明を適用することができ、かかる場合には、何れか１層に対して、第１及び第２の節部を設けてもよいし、複数の中間支持層に対して第１及び第２の節部を設けてもよい。

１地盤２中間支持層
３支持層１０節付杭
２０杭本体３０、４０節部
３１、４１上方の傾斜部３２、４２鉛直部
３３，４３下方の傾斜部５０拡径部
５１傾斜部５２鉛直部
６０掘削孔８０コンクリート
１１０節付壁杭１２０壁杭本体
１３０節部

Claims

中間支持層を備えた地盤に構築された節付杭であって、
杭本体の表面から突出し、上方に向って径が小さくなるように傾斜する上側の傾斜部が前記中間支持層より上側に位置し、下方に向って径が小さくなるように傾斜する下側の傾斜部が前記中間支持層内に埋設されるように設けられた第１の節部と、
杭本体の表面から突出し、下方に向って径が小さくなるように傾斜する下側の傾斜部が前記中間支持層よりも下側に位置し、上方に向って径が小さくなるように傾斜する上側の傾斜部が前記中間支持層内に埋設されるように、前記第１の節部の下方に設けられた第２の節部とを備えることを特徴とする節付杭。
請求項１記載の節付杭であって、
前記杭本体は、円柱状又は壁状であることを特徴とする節付杭。
中間支持層を備えた地盤に構築された節付杭の荷重支持方法であって、
前記節付杭は、杭本体の表面から突出し、上方に向って径が小さくなるように傾斜する上側の傾斜部が前記中間支持層より上側に位置し、下方に向って径が小さくなるように傾斜する下側の傾斜部が前記中間支持層内に埋設されるように設けられた第１の節部と、
杭本体の表面から突出し、下方に向って径が小さくなるように傾斜する下側の傾斜部が前記中間支持層よりも下側に位置し、上方に向って径が小さくなるように傾斜する上側の傾斜部が前記中間支持層内に埋設されるように、前記第１の節部の下方に設けられた第２の節部とを備え、
押込荷重に対しては、前記第１の節部の下側の傾斜部が前記中間支持層から上方に向かって支圧力を受けることにより抵抗し、
引抜荷重に対しては、前記第２の節部の上側の傾斜部が前記中間支持層から下方に向かって支圧力を受けることにより抵抗することを特徴とする節付杭の荷重支持方法。