JP6757003B2 - 二重管杭の施工方法、及び二重管杭 - Google Patents
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また、現状の既製コンクリート杭の製造できる杭径は最大でもφ1200mm であり、鉛直支持力が確保できたとしても、地震時水平力に対して設計が不可能となり、場所打ちコンクリート杭を採用せざるを得ない場合がある。
しかし、SC杭の場合、コンクリートに膨張性を持たせて鋼管と一体化させているものの、大きな地震力が作用した場合のコンクリートの圧壊や鋼管の局部座屈により、鉛直支持性能が喪失することが懸念されている。
しかし、先に貫入した鋼管杭の水平位置やレベルにずれを生じさせる可能性が考えられる。
また、外管の施工に際して施工機械の一部あるいはオーガーマシンの段取り替えが生じる。
しかし、特に粘着性の高い地盤の場合には、従来の鋼管杭を施工する場合よりも回転抵抗が大きくなり、施工するための機械が大型化する可能性が考えられる。
また、鋼管杭と外管の具体的な係合方法が示されておらず、両者を同時に回転させて施工することが困難と考えられる。
鉛直荷重を支持する本杭の頭部に、地震時水平力の一部を負担する外管を被せるように設置する二重管杭の施工方法であって、
地盤に前記本杭を上端部だけ地上に突出して挿入する仮設孔を掘削するとともに、その仮設孔の上部に前記外管を上端部だけ地上に突出して挿入する大径孔を掘削する仮設孔掘削工程と、
前記大径孔に前記外管を前記上端部だけ地上に突出して挿入する外管設置工程と、
前記外管及び前記仮設孔に前記本杭を前記上端部だけ地上に突出して挿入する本杭設置工程と、
前記本杭の前記頭部に前記外管を一体化結合する一体化工程と、
を備えることを特徴とする。
請求項1に記載の二重管杭の施工方法であって、
前記本杭の前記頭部外周と前記外管の内周との一方に、側方及び内方または外方に開放された溝を有するコ字型治具を設けて、他方に、外方または内方に突出する突起治具を設けておき、
前記一体化工程において、前記本杭を回転させて前記コ字型治具の前記溝に前記突起治具を挿入して、前記一体化結合することを特徴とする。
請求項1または2に記載の二重管杭の施工方法であって、
前記一体化工程の後に、
前記本杭の前記頭部に前記外管を前記一体化結合した二重管杭を前記本杭の吊り上げにより前記仮設孔から地上に引き抜く二重管杭引き抜き工程と、
地盤に掘削された本設孔に、前記二重管杭を前記本杭の吊り下ろしにより挿入する二重管杭設置工程と、
を備えることを特徴とする。
鉛直荷重を支持する本杭の頭部に、地震時水平力の一部を負担する外管を被せるように設置する二重管杭の施工方法であって、
地盤に前記本杭を上端部だけ地上に突出して挿入する仮設孔を掘削するとともに、その仮設孔の上部に前記外管を上端部だけ地上に突出して挿入する大径孔を掘削する仮設孔掘削工程と、
前記仮設孔に前記本杭を前記上端部だけ地上に突出して挿入する本杭設置工程と、
前記大径孔に前記外管を前記上端部だけ地上に突出して挿入する外管設置工程と、
を備えることを特徴とする。
請求項4に記載の二重管杭の施工方法であって、
前記本杭の前記頭部外周に、外方に突出する突起治具を設けて、
前記外管の内周に、内方及び下方に開放された溝を有する門型治具を設けておき、
前記外管設置工程において、前記外管の下降時に前記突起治具に前記溝で前記門型治具を被せて、前記本杭の前記頭部に前記外管を一体化結合することを特徴とする。
請求項5に記載の二重管杭の施工方法であって、
前記外管設置工程の後に、
前記一体化結合した二重管杭を前記本杭の吊り上げにより前記仮設孔から地上に引き抜く二重管杭引き抜き工程と、
地盤に掘削された本設孔に、前記二重管杭を前記本杭の吊り下ろしにより挿入する二重管杭設置工程と、
を備えることを特徴とする。
請求項3または6に記載の二重管杭の施工方法であって、
前記本設孔の上部には、前記外管を挿入する大径孔を掘削しておくことを特徴とする。
請求項3、6または7のいずれか一項に記載の二重管杭の施工方法であって、
前記二重管杭引き抜き工程において、前記外管の下端部が地上に引き出された状態で、前記外管の下端部と前記本杭の頭部外周との間にクリアランスを確保するスペーサーを取り付けることを特徴とする。
鉛直荷重を支持する本杭の頭部に、地震時水平力の一部を負担する外管を被せるように設置する二重管杭の施工方法であって、
地盤に前記本杭を挿入する本設孔を掘削するとともに、その本設孔の上部に前記外管を挿入する大径孔を掘削する本設孔掘削工程と、
前記本設孔に前記本杭を挿入する本杭設置工程と、
前記大径孔に前記外管を挿入する外管設置工程と、
を備えることを特徴とする。
請求項9に記載の二重管杭の施工方法であって、
前記外管の内周の上下端部(もしくは本杭の前記頭部外周)に、前記本杭の前記頭部外周(前記外管の内周の上下端部)との間のクリアランスを確保するスペーサーを取り付けておき、
前記外管設置工程において、前記本杭の前記頭部外周に対し前記スペーサーによりクリアランスを確保して前記外管を設置することを特徴とする。
鉛直荷重を支持する本杭の頭部に、地震時水平力の一部を負担する外管が被せるように設置される二重管杭であって、
前記本杭の前記頭部外周と前記外管の内周との一方に、側方及び内方または外方に開放された溝を有するコ字型治具が設けられて、他方に、外方または内方に突出する突起治具が設けられており、
前記コ字型治具の前記溝に前記突起治具を挿入して、前記本杭の前記頭部に前記外管が一体化結合されていることを特徴とする。
請求項11に記載の二重管杭であって、
前記外管の下端部と前記本杭の前記頭部外周との間にクリアランスを確保するスペーサーが設けられていることを特徴とする。
本発明は、鉛直荷重を支持する本杭の耐震性の向上を目的として、本杭の頭部に、本杭よりも大径かつ長さの短い鋼管による外管を被せるように設置して、地震時水平力の一部を外管に負担させ、本杭に作用する地震時水平力を低減させる二重管杭である。
本発明により、二重管杭の本杭に生じる地震時応力を従来よりも低減させることで、今まで設計できなかった地震時水平力に対しても、既製コンクリート杭で設計可能となる。
また、在来工法に比べて、杭の仕様あるいは杭径を低減できることから、杭のコストダウンが可能になる。
(実施形態)
図1及び図2は本発明を適用した杭頭部の二重管構造の一実施形態の構成を示すもので、1は本杭、2は外管、3はパイルキャップである。
そして、本杭1及び外管2ともに、パイルキャップ3と接合するための鉄筋4・5を設置する。すなわち、パイルキャップ3には、本杭1の天端に設けた定着筋4と、外管2の天端に設けた定着筋5も埋め込まれている。
また、在来工法に比べて、杭の仕様あるいは杭径を低減できることから、杭のコストダウンが可能になる。
なお、本杭1と外管2の径や深度などに応じて、より効率的な施工方法を選択できる。
そして、図5に示すように、その掘削孔hに、施工性及び孔壁の崩壊を防止するために水を注入し、本杭1及び外管2を建て込む。
二重管杭を仮設孔hから本設孔Hに移動する際、外管2下端部と本杭1間に所定のクリアランスを確保するためにスペーサーを設置する(図21参照)。
この場合には、外管2内面もしくは本杭1外周にスペーサーを設置し、所定の間隔を確保する(図22参照)。
[標準ケース(外管径=本杭径+300mm)の場合]
1)二重管杭を構築するための仮設孔hを掘削する。外管2と本杭1それぞれの径が異なる部分を同時に掘削する。
このとき、外管長に該当する深さの範囲の拡径部分は外管長−1.0m程度まで同時に掘削されるよう調整する。
先ず、掘削ロッド9を杭心にセットし(ステップS1、図7(a))、掘削ロッド9の先端部と中間部に備える径の異なる掘削ビット10・12により本杭部h1と大径部である外管部h2を同時掘削する(ステップS2、図7(b))。
建て込み時に、所定の高さに設置された一体化治具が嵌合するように、本杭1を回転させて一体化させる(図18参照)。
杭頭部の本杭1と外管2の間隔及びレベル精度は一体化治具18・20により確保される(図19参照)。
また、本杭1を回転させなくても、杭頭部の本杭1と外管2の間隔及びレベル精度は一体化治具21・23により確保される(図20参照)。
二重管杭を移動する際に、引き上げた状態で外管2先端部もしくは本杭1にスペーサー24を設置することにより(図21参照)、外管2と本杭1の所定の間隔を確保することが可能になる。
先ず、仮設孔hの地上部に杭受け用の架台14を設置してから(ステップS11、図9(b))、外管部(大径孔)h2に外管2を挿入して設置(ステップS12、図9(c))する。このとき、外管2を上端部だけ地上に残して突出させておく。
次に、外管2内から本杭部h1に本杭1を挿入して設置する(ステップS13、図9(d))。このとき、本杭1を上端部だけ地上に残して外管2よりも突出させておく。
先ず、既に掘削されて杭周固定液13を注入した本設孔Hに本杭(下杭)1を建て込んで、地上部に設置された架台14に保持させておく(ステップS21、図11(a))。
そして、前工程の二重管杭製造工程で外管2を一体化した二重管杭を建て込んで接続し(ステップS22、図11(b))、その二重管杭の建て込みレベルを確認する(ステップS23、図11(c))。
[標準ケース以外(外管径>本杭径+300mmかつ二重管杭の杭頭深度が浅い場合)の場合]
標準ケース以外の場合、標準ケースと同様に仮設孔で構築する他、以下に示す手順によって本設孔Hで二重管杭を構築できる。
外管2を先に建込む場合と本杭1を先に建込む場合がある。
先ず、仮設孔の掘削と同様、掘削ロッド9を杭心にセットし(ステップS31)、掘削ロッド9の先端部と中間部に備える径の異なる掘削ビット10・12により本杭部H1と外管部(大径部)H2を同時掘削してから(ステップS32)、その本設孔Hに杭周固定液13を注入する(ステップS33)。
次に、本設孔Hに外管2を建て込んで、地上部に設置された架台14に保持させてから(ステップS34、図13(a)(b))、本杭(下杭)1を建て込んで保持していく(ステップS35、図13(c))。
そして、本杭(上杭)1を建て込んで接続し(ステップS36、図13(c))、その二重管杭のレベルを確認する(ステップS37、図13(d))。
先ず、掘削ロッド9を杭心にセットし(ステップS41、図15(a))、掘削ロッド9の先端部と中間部に備える径の異なる掘削ビット10・12により本杭部H1と外管部H2を同時掘削してから(ステップS42、図15(b))、その本設孔Hに杭周固定液13を注入する(ステップS43、図15(c))。
次に、本設孔Hに本杭(下杭)1を建て込んで、地上部に設置された架台14に保持させてから(ステップS44、図15(d))、本杭(上杭)1を建て込んで接続する(ステップS45、図15(e))。
そして、本杭(上杭)1を沈設し(ステップS46、図15(f))、外管2を建て込んで二重管杭のレベルを確認する(ステップS47、図15(g))。
図16は地上の架台14と外管2を示すとともに、本杭1の建て込みを示すもので、図示のように、地上に置かれる平面視コ字型架台14には、二股状の内方に設けた一対の固定具に掛けられたワイヤ15で外管2の天端略外周が保持されるとともに、中央上面に設けた突部16に掛けられたワイヤ15で外管2の天端一部が保持される。その他、図17の保持治具17を用いて外管2を架台14に保持しておくことも可能である。
こうして、架台14に外管2が保持される。
また同様に、本杭1も架台14に保持される。
(第1の一体化治具)
図18は本杭1と外管2を一体化する治具の概要を示し、図19は本杭1及び外管2の天端部を示すもので、図示のように、外管2の天端内周面に側面視コ字型治具18を設けて、本杭1の天端外周面に突起治具20を設けておく。具体的には、円周方向等間隔の3箇所以上に側面視コ字型治具18及び突起治具20を設ける。なお、コ字型治具18を本杭1の天端外周面に、突起治具20を外管2の天端外周面に設けておくこともできる。
これにより、クレーンで本杭1を吊り上げて仮設孔hから本設孔Hへの移動時において、本杭1と外管2の間隔とレベル(高さ方向のずれ)を確保することができる。
図20は本杭1及び外管2の天端部で他の治具例を示すもので、図示のように、外管2の天端内周面に正面視門型治具21を設けて、本杭1の天端外周面に突起治具23を設けておく。具体的には、円周方向等間隔の3箇所以上に正面視門型治具21及び突起治具23を設ける。
これにより、クレーンで本杭1を吊り上げて仮設孔hから本設孔Hへの移動時において、本杭1と外管2の間隔とレベル(高さ方向のずれ)を確保することができる。
(第1のスペーサー)
図21は本杭1と外管2下部との間に設けるスペーサー24を示すもので、図示のように、鉄筋やフラットバーで製作したスペーサー24を、外管2の下端部と本杭1との間に溶接して架け渡す。具体的には、円周方向等間隔の少なくとも3箇所にスペーサー24を設ける。
図22は本杭1と外管2上下部との間に設ける他のスペーサー25の例を示すもので、図示のように、鉄筋やフラットバーで製作した側面視略三角形状のスペーサー25を、外管2の上下内周に溶接して取り付ける。具体的には、円周方向等間隔の少なくとも3箇所にスペーサー25を設ける。
この側面視略三角形状のスペーサー25の外管2内方への突出量は、少なくとも許容値(100mm)を確保する(図22(b)参照)。
その他、スペーサーとしては、外管2の内面もしくは本杭1の外周面に厚さ100mm以上の発泡ポリエチレンなど、ソイルセメントよりも剛性の小さな材料を貼付することなども可能である。
以上の実施形態の他、具体的な細部構造や手法等について適宜に変更可能であることは勿論である。
2 外管
3 パイルキャップ
4 本杭定着筋
5 外管定着筋
6 先端根固め部
7 杭周固定部
8 ソイルセメントまたは水(もしくは土・泥水・空隙)
9 掘削ロッド
10 掘削ビット
11 掘削ロッド
12 拡大掘削ビット
13 杭周固定液もしくは泥水
14 架台
15 ワイヤ
16 突部
17 保持治具
18 コ字型治具
19 溝
20 突起治具
21 門型治具
22 溝
23 突起治具
24 スペーサー
25 スペーサー
h 仮設孔
h1 本杭部
h2 外管部(大径部)
H 本設孔
H1 本杭部
H2 外管部(大径部)
Claims (12)
- 鉛直荷重を支持する本杭の頭部に、地震時水平力の一部を負担する外管を被せるように設置する二重管杭の施工方法であって、
地盤に前記本杭を上端部だけ地上に突出して挿入する仮設孔を掘削するとともに、その仮設孔の上部に前記外管を上端部だけ地上に突出して挿入する大径孔を掘削する仮設孔掘削工程と、
前記大径孔に前記外管を前記上端部だけ地上に突出して挿入する外管設置工程と、
前記外管及び前記仮設孔に前記本杭を前記上端部だけ地上に突出して挿入する本杭設置工程と、
前記本杭の前記頭部に前記外管を一体化結合する一体化工程と、
を備えることを特徴とする二重管杭の施工方法。 - 前記本杭の前記頭部外周と前記外管の内周との一方に、側方及び内方または外方に開放された溝を有するコ字型治具を設けて、他方に、外方または内方に突出する突起治具を設けておき、
前記一体化工程において、前記本杭を回転させて前記コ字型治具の前記溝に前記突起治具を挿入して、前記一体化結合することを特徴とする請求項1に記載の二重管杭の施工方法。 - 前記一体化工程の後に、
前記本杭の前記頭部に前記外管を前記一体化結合した二重管杭を前記本杭の吊り上げにより前記仮設孔から地上に引き抜く二重管杭引き抜き工程と、
地盤に掘削された本設孔に、前記二重管杭を前記本杭の吊り下ろしにより挿入する二重管杭設置工程と、
を備えることを特徴とする請求項1または2に記載の二重管杭の施工方法。 - 鉛直荷重を支持する本杭の頭部に、地震時水平力の一部を負担する外管を被せるように設置する二重管杭の施工方法であって、
地盤に前記本杭を上端部だけ地上に突出して挿入する仮設孔を掘削するとともに、その仮設孔の上部に前記外管を上端部だけ地上に突出して挿入する大径孔を掘削する仮設孔掘削工程と、
前記仮設孔に前記本杭を前記上端部だけ地上に突出して挿入する本杭設置工程と、
前記大径孔に前記外管を前記上端部だけ地上に突出して挿入する外管設置工程と、
を備えることを特徴とする二重管杭の施工方法。 - 前記本杭の前記頭部外周に、外方に突出する突起治具を設けて、
前記外管の内周に、内方及び下方に開放された溝を有する門型治具を設けておき、
前記外管設置工程において、前記外管の下降時に前記突起治具に前記溝で前記門型治具を被せて、前記本杭の前記頭部に前記外管を一体化結合することを特徴とする請求項4に記載の二重管杭の施工方法。 - 前記外管設置工程の後に、
前記一体化結合した二重管杭を前記本杭の吊り上げにより前記仮設孔から地上に引き抜く二重管杭引き抜き工程と、
地盤に掘削された本設孔に、前記二重管杭を前記本杭の吊り下ろしにより挿入する二重管杭設置工程と、
を備えることを特徴とする請求項5に記載の二重管杭の施工方法。 - 前記本設孔の上部には、前記外管を挿入する大径孔を掘削しておくことを特徴とする請
求項3または6に記載の二重管杭の施工方法。 - 前記二重管杭引き抜き工程において、前記外管の下端部が地上に引き出された状態で、前記外管の下端部と前記本杭の頭部外周との間にクリアランスを確保するスペーサーを取り付けることを特徴とする請求項3、6または7のいずれか一項に記載の二重管杭の施工方法。
- 鉛直荷重を支持する本杭の頭部に、地震時水平力の一部を負担する外管を被せるように設置する二重管杭の施工方法であって、
地盤に前記本杭を挿入する本設孔を掘削するとともに、その本設孔の上部に前記外管を挿入する大径孔を掘削する本設孔掘削工程と、
前記本設孔に前記本杭を挿入する本杭設置工程と、
前記大径孔に前記外管を挿入する外管設置工程と、
を備えることを特徴とする二重管杭の施工方法。 - 前記外管の内周の上下端部に、前記本杭の前記頭部外周との間のクリアランスを確保するスペーサーを取り付けておき、
前記外管設置工程において、前記本杭の前記頭部外周に対し前記スペーサーによりクリアランスを確保して前記外管を設置することを特徴とする請求項9に記載の二重管杭の施工方法。 - 鉛直荷重を支持する本杭の頭部に、地震時水平力の一部を負担する外管が被せるように設置される二重管杭であって、
前記本杭の前記頭部外周と前記外管の内周との一方に、側方及び内方または外方に開放された溝を有するコ字型治具が設けられて、他方に、外方または内方に突出する突起治具が設けられており、
前記コ字型治具の前記溝に前記突起治具を挿入して、前記本杭の前記頭部に前記外管が一体化結合されていることを特徴とする二重管杭。 - 前記外管の下端部と前記本杭の前記頭部外周との間にクリアランスを確保するスペーサーが設けられていることを特徴とする請求項11に記載の二重管杭。
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