JP6219912B2 - 橋梁 - Google Patents

Description

本発明は、建物や橋梁等構造物の荷重を支える基礎杭と、その基礎杭の施工方法に関する。

従来より、建物等の荷重を支持する基礎部材として杭が用いられている。
この場合、杭に作用する荷重に対しては、杭の外周面に沿って作用する周面摩擦力、及び杭の底部が受ける地盤反力で抵抗することになるが、荷重が大きい場合には杭径・杭長や本数を大きくする必要があり、不経済であった。

これに対し、特許文献１において、杭の鉛直方向中間部や底部に、他の部位に比べて径が大きい節部や拡径部を設けた節付杭が提案されている。
このような節付杭によれば、建物の荷重により下方に向かって押し込み荷重が作用した場合には、杭の外周面に沿って作用する周面摩擦力、及び杭の底部が受ける地盤反力に加えて、節部の下部に周囲の地盤より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、上方に向かう引抜荷重が作用した場合には、杭の外周面に沿って作用する周面摩擦力に加えて、節部及び拡径部の上部に地盤より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。

特開２００９−１１４６９６号公報

しかし、土中において、杭の中間部や先端部に、特許文献１のような拡径部を設けるためには、拡径機能を備えたバケットを用いて、高濃度の泥水等で孔壁を保持しながら節付杭の形状に合わせた掘削孔を形成する。次に、その掘削孔に鉄筋かごを挿入する。そして、コンクリートを下方より上方に向かって泥水と置き換えながら打設する。
従って、泥水のためのプラントやコンクリートプラントなどの設備の設置、削孔のための大型機械の配置など施工面積が大きくなるばかりか施工に手間と時間を要す。

本発明の課題は、軟弱地盤であっても鉛直支持力、水平反力を増大でき、杭本数、杭径、杭長を減らし、省面積で、短い工期、低コストで構築可能な基礎杭と、その施工方法、並びに橋梁を提供することである。

以上の課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、橋梁であって、橋梁下部工として基礎杭と、橋梁幅方向に延設された梁と、を備える橋梁であって、
前記基礎杭は、頭部を残して地中に埋設される筒状体と、前記筒状体を挿通する開口を上部に有し、下向きに開く笠状で、地表近傍に貫入される笠状部材と、からなり、
前記筒状体の前記頭部が前記笠状部材より上方に延長されて橋脚となり、前記梁を支持し、橋梁幅方向について１本のみの前記基礎杭により橋梁上部工が支持されたことを特徴とする。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の橋梁であって、前記筒状体は、断面円形で外径一様である。

本発明によれば、軟弱な地盤であっても大きな支持力が得られ、省面積で、施工が簡便な基礎杭を構築できるので、例えば災害復旧時に必要となる仮設桟橋等が容易に構築できる。

本発明を適用した基礎杭の一実施形態の構成を示すもので、筒状体を計画位置に設置した図（ａ）、筒状体に笠状部材を設置した図（ｂ）、笠状部材を貫入した図（ｃ）、筒状体に笠状部材を一体化した基礎杭の完成状態の図（ｄ）である。 本発明の基礎杭による鉛直力Ｐに対する作用を説明する図（ａ）と、同じく水平力Ｈに対する作用を説明する図（ｂ）である。 本発明の基礎杭を仮設桟橋に適用した例を示す平面図である。 図３の側面図である。

以下、図を参照して本発明を実施するための形態を詳細に説明する。
（実施形態）
図１は本発明を適用した基礎杭の一実施形態の構成を示すもので、１は筒状体、２は笠状部材、３は基礎杭である。

すなわち、図１（ａ）は筒状体１を計画位置に設置した状態を示している。
図示のように、筒状体１を、その頭部を残して地中に埋設させて打設する。

筒状体１は、コンクリート管または鋼管であり、その断面は、回転圧入できるようにするため、円形が好ましい。

図１（ｂ）は筒状体１に笠状部材２を設置した状態を示している。
図示のように、笠状部材２の開口に筒状体１の頭部を挿通させて、筒状体１に沿わせて笠状部材２を、その略上半部を残して地表近傍に打設する。

笠状部材２は、コンクリート製または鋼製であり、その中心部に図示しない開口を有し、筒状体１の外周面に略平行な外壁面２１と、その外壁面２１の上部から開口に向かう斜壁面２２と、その斜壁面２２の上部から開口に沿って上方に突出され、筒状体１の外径より僅かに大きい内径を有するカラー部２３と、を備える形状となっている。

図１（ｃ）は笠状部材２を貫入した状態を示している。
図示のように、筒状体１に沿わせて笠状部材２を、その頭部のカラー部２３のみを残して地表に貫入させる。

図１（ｄ）は筒状体１に笠状部材２を一体化した基礎杭３の完成状態を示している。
図示のように、筒状体１に対し笠状部材２のカラー部２３の上縁を接合させて一体化する。

なお、笠状部材２の頭部のカラー部２３に予め係止手段を配しておくとよい。その係止手段としては、例えば楔、ボルト接合、溶接等で接合に好適なものである。

図２（ａ）は基礎杭３による鉛直力Ｐに対する作用を説明するもので、鉛直力Ｐに対して、大口径の笠状部材２によって表層部でも大きな支持力が得られる。
すなわち、鉛直力Ｐに対しては、図示のように、基礎杭３の筒状体１の下端による杭先端反力と周面の摩擦力に加えて、笠状部材２の下面による地盤反力と外壁面２２の摩擦力が得られる。

図２（ｂ）は基礎杭３による水平力Ｈに対する作用を説明するもので、水平力Ｈに対して、杭の特性値である１／βの範囲に大口径の笠状部材２を置くことで、大きな水平反力が得られる。
そして、笠状部材２がモーメントＭに対抗するため、笠状部材２が支点効果をもたらし、笠状部材２に対して地盤回転バネＫＲが作用する。
すなわち、水平力Ｈに対しては、図示のように、基礎杭３の筒状体１の下端による杭先端抵抗力ＫＶ１と周面の抵抗力ＫＨ２に加えて、笠状部材２の下面による地盤抵抗力ＫＶ２と外壁面２２の抵抗力ＫＨ１が得られる。

以上、実施形態の基礎杭３によれば、筒状体１の先端支持力、周面摩擦力に加え、笠状部材２の底面の支持力が杭に作用する鉛直荷重に対抗するため、杭径・杭長・本数を低減できる。
しかも、構造が簡便であるため、容易に撤去ができる。
そして、笠状部材２の打設に伴って、笠状部材２に内包された土砂が圧密され、下部の地盤が補強される。
また、地表近傍に配した笠状部材２の壁面の支圧面積が筒状体１より大径であるため、筒状体１に作用する水平力Ｈに対して、杭径・杭長・本数を低減できる。
さらに、施工が簡便であるため、省面積でよく、工期が短くて済み、よって経済的である。

図３及び図４は基礎杭３を仮設桟橋に適用した例を示すもので、４は橋梁上部工、５は梁である。また、３と５との組合せは橋梁下部工である。

すなわち、筒状体１に笠状部材２を一体化した基礎杭３で、梁５を支持しており、図４に示すように、筒状体１の頭部を延長して梁５を支持している。

このように、筒状体１の頭部を延長して梁５を支持することで、容易に橋梁下部工を構築できる。

（変形例）
以上の実施形態において、筒状体の断面形状、笠状部材の形状等も任意であり、その他、具体的な細部構造等についても適宜に変更可能であることは勿論である。

１ 筒状体
２ 笠状部材
２１ 外壁面
２２ 斜壁面
２３ カラー部
３ 基礎杭
４ 仮設桟橋
５ 橋梁下部工

Claims (2)

1. 橋梁下部工として基礎杭と、橋梁幅方向に延設された梁と、を備える橋梁であって、
   前記基礎杭は、頭部を残して地中に埋設される筒状体と、前記筒状体を挿通する開口を上部に有し、下向きに開く笠状で、地表近傍に貫入される笠状部材と、からなり、
   前記筒状体の前記頭部が前記笠状部材より上方に延長されて橋脚となり、前記梁を支持し、橋梁幅方向について１本のみの前記基礎杭により橋梁上部工が支持されたことを特徴とする橋梁。
2. 前記筒状体は、断面円形で外径一様であることを特徴とする請求項１に記載の橋梁。

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