JP6158398B1

JP6158398B1 - 合成基礎杭

Info

Publication number: JP6158398B1
Application number: JP2016110990A
Authority: JP
Inventors: 誠堀田
Original assignee: 株式会社ガイナ
Priority date: 2016-06-02
Filing date: 2016-06-02
Publication date: 2017-07-05
Anticipated expiration: 2036-06-02
Also published as: JP2017214810A

Abstract

【課題】住宅等の小規模建物の基礎杭に適し、特に高い支持力と液状化時の排水機能を備有し、かつ低コスト施工の可能な合成基礎杭を提供する。【解決手段】圧密沈下が懸念される上部層２と長期にわたって大きな沈下のおそれの少ない下部層５とからなる地盤内に施工される合成基礎杭１において、上部層２内に下部層５まで連続して施工された砕石杭３と、砕石杭３内に下部層５まで連続して施工された既製杭４と、既製杭４および砕石杭３直下の下部層５内に施工された根固め部６とから構成する。根固め部６は砕石または砂利から施工する。【選択図】図１

Description

本発明は、主として住宅などの小規模建物の基礎杭として施工される合成基礎杭に関し、住宅などの小規模建物の基礎杭として高い支持力と液状化時の排水機能を備え、かつ低コストで施工できるようにしたものである。

一般に、住宅などの小規模建物の基礎杭にはRC杭や鋼杭などの既製杭が用いられる。この種の既製杭は圧入工法やプレボーリング工法などにより、原則先端が支持層に到達するように施工される。

しかし、腐植土地盤や盛土地盤などの圧密沈下が懸念される地盤、或いは軟弱層地盤の上に建設される住宅などの小規模建物の基礎杭をRC杭や鋼管ぐい等の既製杭で施工すると、杭の支持力が原地盤の支持力に比べてはるかに大きく、このため杭の支持力のみで建物を支えることになって、きわめて不経済な設計になりやすいという課題があった。

そこで出願人は、これまで住宅などの小規模建物の基礎杭として、掘削した縦孔内に砕石を充填して柱状に施工する砕石杭を開発している。当該砕石杭は、原地盤と協働して地盤面全体で建物を支えるように施工することができ、また、低コスト施工が可能なことにより特に住宅などの小規模建物の基礎杭として実績を上げている。

なお、特許文献１には、対象地盤の支持層に支持された杭と、当該杭の外周面に沿って、対象地盤の地下水位より深い位置にわたって形成された、砕石または砂からなるドレーン部とからなる地盤改良構造の発明が開示されている。

また、特許文献２には、RC杭や鋼管杭などの既製杭の外周にドレーン材を既製杭の材軸方向に連続して充填することにより施工されたドレーン層付き杭が開示されている。

特開2012-188830号公報特開平0７-286324号公報

しかし、RC杭や鋼管杭などの既製杭は、支持層の深い地盤では杭長が長くなりその分コストが嵩むという課題がある。また、既製杭を摩擦ぐいとして施工するには、杭の周面摩擦を増大させるために、特に節ぐい等を用いる必要があった。一方、砕石杭は、腐植土地盤や盛土地盤などの圧密沈下が懸念される地盤では、原地盤と共に沈下するという問題があった。

さらに、特許文献１や２開示されたドレーン層付き杭は、建物を支える支持杭として機能する部分は既製杭のみであるため、これまでのRC杭や鋼管杭などの既製杭からなる基礎杭と何ら変わらない。

本発明は、以上の課題を解決するためになされたもので、特に住宅などの小規模建物の基礎杭として高い支持力と液状化時の排水機能を備え、かつ低コストで施工可能な合成基礎杭を提供することを目的とするものである。

本発明は、腐植土層や盛土層などといった圧密沈下が懸念される上部層と長期にわたって大きな沈下のおそれの少ない下部層とからなる地盤内に施工される合成基礎杭において、砕石杭と当該砕石杭内に施工された既製杭と当該砕石杭および既製杭の直下に施工された、砕石または砂利からなる根固め部とから構成され、かつ前記砕石杭および既製杭は前記上部層を貫通し、前記下部層内まで連続して施工されていることを特徴とするものである。

上部層には圧密沈下が懸念される腐植土層や盛土層、あるいは軟弱層などと、長期にわたって大きな沈下のおそれの少ない通常の粘土層や砂層などが交互に積層されている互層も含む。

既製杭には鋼管杭の他、RC杭やPC杭、形鋼杭、さらには木杭や単管なども含み、先端部に砕石杭内を回転掘進可能な掘削羽根を取り付けることにより砕石杭内に容易に設置することができ、また設置後は杭の支持力を高めることができる(図3(a)参照)。

さらに、支持層となる下部層が深く、砕石杭で対応可能な上部層が浅い場合は、根固め部を下部層まで柱状に連続して施工することにより既製杭の杭長を短くすることができて経済施工が可能になる(図3(b)参照)。

根固め部は、柱状に施工して周面摩擦力を増大させたり、あるいは拡径して接地面積を増大させて杭の支持力を高めることができる。

また、根固め部は、下部層の上に施工しても特に問題はないが(図3(b)参照)、下部層内に一定深さまで連続して施工されている方が望ましい(図1(a)参照)。下部層の上面より概ねＨ=1.0ｍ程度の深さまで施工してあるのが望ましい(図1(a)参照)。

砕石杭と既製杭の上端部を上部層の地表面下20〜30ｃｍ程度の位置に形成し、当該砕石杭と既製杭の上端部に鉄鋼やプレキャストコンクリート等からなる杭頭盤を敷設することにより、杭に作用する上部荷重を既製杭と砕石杭の両方に適切に分散させることができる(図3(a)参照)。なお、杭頭盤の径D₂は砕石杭の杭径D₁の1/3程度あればよい。また、杭頭盤の上側は砕石や砂利などで埋めればよい。

杭に作用する上部荷重や地盤状況、さらには施工条件等に応じて、砕石杭と既製杭の杭径比を決定することができる。例えば、上部荷重が比較的小さい場合や液状化が懸念される場合は、砕石杭の杭径を既製杭の杭径に比して大きめにすることで、砕石杭のドレーン効果による排水機能を重視した基礎杭を提供することができる。

逆に、特に液状化の恐れがないはないが、上部荷重がかなり大きい場合は、既製杭の杭径を砕石杭の杭径に比して大きめとすることにより、合理的で無駄のないきわめて経済的な設計が可能になる。

本発明は、砕石杭およびその中心に施工された既製杭と原地盤が協働し、地盤面全体で上部荷重を支えるように構成されているため、住宅などの小規模建物の基礎杭として高い支持力を有し、また低コストで施工が可能である。

また、砕石杭内に既製杭が施工されていることにより、現地盤が圧密沈下を起こしたとしても、建物に影響を及ぼすほどに沈下することはない。さらに、砕石杭のドレーン効果によって地震時の液状化を防止することができる。

腐植土層からなる上部層と通常の粘土層からなる下部層とからなる地盤内に施工された合成基礎杭を図示したものであり、図1(a)は縦断面図、図1(b)は横断面図である。図2(a)〜(d)は、図１に図示する合成基礎杭の施工手順を示す説明図である。図3(a),(b)は、本発明の他の実施形態を図示したものであり、合成基礎杭の縦断面図である。

図1(a),(b)は、本発明の一実施形態を図示したものであり、圧密沈下が懸念される腐植土層や盛土層、あるいは軟弱層(以下「上部層」)と、長期にわたって大きな沈下のおそれのない通常の砂または粘土層(以下「下部層」)とからなる地盤内に施工された合成基礎杭である。

図において、合成基礎杭１は、上部層２内に施工された砕石杭３と、当該砕石杭３の中心に施工された既製杭４と、当該砕石杭３および既製杭４直下の下部層５内に施工された根固め部６より施工されている。

砕石杭３は上部層２を貫通し、下部層５の所定深さまで柱状に連続して施工され、根固め部６の上に到達している。既製杭４は砕石杭３の中心に施工され、その先端部4aは砕石杭３を貫通し、根固め部６内に到達している。また、既製杭４は鋼管杭の他、RC杭やPC杭、形鋼杭、さらには木杭や単管などによって施工されている。

根固め部６は、砕石または砂利、砂などから砕石杭３および既製杭４直下の下部層５内に所定長の柱状に施工され、必要に応じて接地面積を増大させて杭の支持力を高めるために拡径されている。

このように施工された合成基礎杭１は、周囲の原地盤と協働し地盤面全体で上部荷重を支えることができる。また、砕石杭３の中心に既製杭４が設置されていることにより、原地盤が圧密沈下を起こしたとしても、上部の建物に影響を及ぼすほどに沈下することはない。さらに、砕石杭３のドレーン効果によって地震時の液状化を防止することができる。

次に、本発明の合成基礎杭１の施工法を簡単に説明する。

(1)最初に、上部層２内にオーガーなどの掘削機を用いて杭孔７を施工する。杭孔７は根固め部６を施工する深さを含めて下部層５の上面よりＨ=1.0ｍ程度までの深さとするのがよい。なお、無排土掘削で施工することにより掘削残土の処理が不要になり、コスト削減を図ることができる。

(2)次に、杭孔７の底部に砕石や砂利、砂を投入し、入念に突き固めて根固め部６を施工する。なお、根固め部６は柱状に施工して周面摩擦力を増大したり、あるいは拡径して接地面積を増大することにより杭の支持力を高めることができる。

(3)次に、杭孔７内に砕石または砂利を投入して根固め部６の上端部から上部層２の地表面まで柱状に連続する砕石杭３を施工する。

(4)次に、砕石杭３の中心に既製杭４を施工する。既製ぐい４は砕石杭３を貫通し、先端部4aが根固め部６内に貫入するまで圧入する。

なお、既製杭４の施工にはくい打ち機を利用することができる。また、砕石杭３内に既製杭４を圧入することが困難な場合は、先に既製杭４を施工し、その後既製杭４の周囲に砕石または砂利を入念に突き固めながら充填することで、砕石杭３を既製杭４と一体に施工することができると共に、砕石杭３周囲の原地盤を締め固めることができる。

図3(a)は、本発明の他の実施形態を図示したものであり、上部層２の地表面より20〜30ｃｍ程度下がった位置に、砕石杭３と既製杭４の杭頭部が形成されている。

そして、砕石杭３と既製杭４の杭頭部に鉄鋼やプレキャストコンクリートなどからなる杭頭盤８が敷設され、その上に砕石または砂利９が充填されている。また、既製杭４の先端部4aに砕石杭３内を回転掘進可能な掘削羽根10が取り付けられている。

この実施形態によれば、杭に作用する上部荷重を砕石杭３と既製杭４の両方に杭頭盤８を介して適切に分散させることができる。

なお、杭頭盤８の径D₂は、砕石杭３の杭径D₁の1/3程度あればよい。また、既製杭４を砕石杭３の中心に施工する際に、回転掘進可能な掘削羽根10の働きにより砕石杭３の中心に容易に施工することができ、また、施工後は杭の支持力を高めることができる。

図3(b)は、同じく本発明の他の実施形態を図示したものであり、特に下部層５が深く、砕石杭３で対応可能な上部層２が浅い場合、根固め部６を下部層５まで柱状に連続して施工することにより既製杭４の杭長を短くすることができてきわめて経済施工が可能になる。

本発明は、住宅などの小規模建物の基礎杭に適し、住宅などの小規模建物の基礎杭として高い支持力と液状化時の排水機能を有し、また低コストで施工することができる。

１合成基礎杭
２上部層(圧密沈下が懸念される地層)
３砕石杭
４既製杭
５下部層(長期にわたって大きな沈下のおそれの少ない地層)
６根固め部
７杭孔
８杭頭盤
９砕石または砂利
10 掘削羽根

Claims

圧密沈下が懸念される上部層と長期にわたって大きな沈下のおそれの少ない下部層とからなる地盤内に施工される合成基礎杭において、砕石杭と当該砕石杭内に施工された既製杭と当該砕石杭および既製杭の直下に施工された、砕石または砂利からなる根固め部とから構成され、かつ前記砕石杭および既製杭は前記上部層を貫通し、前記下部層内まで連続して施工されていることを特徴とする合成基礎杭。
請求項１記載の合成基礎杭において、砕石杭と既製杭の杭頭部に上部荷重を砕石杭と既製杭に分散させるための杭頭盤が敷設されていることを特徴とする合成基礎杭。
請求項１または２に記載の合成基礎杭において、既製杭の先端部に砕石杭内を回転掘進可能な掘削羽根が取り付けられていることを特徴とする合成基礎杭。