JPH0555657B2 - - Google Patents

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Publication number
JPH0555657B2
JPH0555657B2 JP60100432A JP10043285A JPH0555657B2 JP H0555657 B2 JPH0555657 B2 JP H0555657B2 JP 60100432 A JP60100432 A JP 60100432A JP 10043285 A JP10043285 A JP 10043285A JP H0555657 B2 JPH0555657 B2 JP H0555657B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
pile
layer
active layer
permafrost
frost
Prior art date
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Expired - Lifetime
Application number
JP60100432A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPS61261525A (en
Inventor
Takashi Takeda
Katsumi Oomori
Toshuki Ookuma
Kenji Kidera
Shigeru Nakagawa
Tetsuzo Hirose
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
JFE Engineering Corp
Original Assignee
Nippon Kokan Ltd
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Publication date
Application filed by Nippon Kokan Ltd filed Critical Nippon Kokan Ltd
Priority to JP10043285A priority Critical patent/JPS61261525A/en
Priority to CA000509072A priority patent/CA1254393A/en
Publication of JPS61261525A publication Critical patent/JPS61261525A/en
Priority to US07/164,967 priority patent/US4818148A/en
Publication of JPH0555657B2 publication Critical patent/JPH0555657B2/ja
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  • Piles And Underground Anchors (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

〔産業上の利用分野〕 本発明は、寒冷地帯における構造物基礎のう
ち、杭基礎に関し、さらに詳しくは土壌の凍結凍
上、融解沈下による杭への凍害を防止するための
凍害防止杭に関するものである。 〔従来技術〕 永久凍土地帯あるいは季節凍土地帯といつた寒
冷地に、パイプラインの架台その他各種の構造物
を建造する場合に、活動層及び季節凍土層の凍着
凍土、融解沈下といつた凍害から構造物を保護す
ることが必要不可欠であり、そのうち最も一般的
なものは杭基礎である。 なお、ここで述べる永久凍土地帯とは、例え
ば、アラスカ、カナダ、シベリヤ等の如く、季節
に関係なく年間を通じて凍結している地層(以下
永久凍土層という)が分布している地域をいい、
その年平均気温は0℃以下である。 活動層とは、地表から永久凍土層までの部分
で、年間の温度変化の影響を大きく受け、冬季は
凍結凍上し、夏季は融解沈下する地層をいう。 また季節凍土層とは、永久凍土層が存在しない
平均気温0℃以下の地域で、冬季は凍結し、夏季
は融解する地層をいう。なお、以下の説明では、
季節凍土層を活動層に含めることがある。 ところで、寒冷地における杭基礎は、永久凍土
内まで根入れし、永久凍土と杭表面の間の凍着強
度によつて、上部構造物の自重、凍着凍上力及び
ネガテイブフリクシヨンに対抗しようとするもの
であり、そのためには、永久凍土と杭間の確実な
凍着強度及び永久凍土内への杭の充分な根入長が
必要である。 しかしながら、永久凍土層は必ずしも均一な性
質を有しておらず、土質、温度によつて凍着強度
に大きな相違があるため、設計上は充分な凍着強
度を持つように永久凍土内に長く根入れしても、
現実に構造物が凍害を受けることがしばしばあ
り、安全率を上乗せした設計に基づいて根入れ長
をとらなければならないので、施工性及び経済性
に大きな問題がある。 このような前提条件があるため、その対策とし
て、杭基礎に作用する凍着凍上力を軽減化するた
めの幾つかの方法が従来考えられている。 従来行われている杭基礎の凍着凍上力低減方法
としては、第4図〜第6図に示したように永久凍
土地帯及び季節凍土地帯に対して杭体を挿入する
ものであり、具体的には第4図に於けるようなサ
ーマルパイル方式、第5図の凍土防止杭方式、第
6図に示したような凍着強度増大杭方式がある。 第4図はサーマルパイル方式の一例を示す縦断
面図で、1は鋼管杭、コンクリート杭等からな
る、杭体2は凍着強度増大のため杭体1の外周に
設けた波付け、3は杭体1内に装入したヒートパ
イプ、4はラジエータである。5は永久凍土層、
6は活動層であり、杭体1は活動層6と永久凍土
層5に設けられた掘削孔7内に根入れされ、砂ス
ラリー8により埋戻されている。 なお、Hは杭体1の根入長を、またhは活動層
6の厚さを示す。 このほうなサーマルパイル方式においては、根
入部分の永久凍土5の温度をヒートパイプ3によ
り、冬季間に強制的に冷却して冷熱を蓄えること
によつて、凍結融解厚さ(活動層6の厚さh)を
減少させ、これにより、凍着凍土防止効果を大き
くしようとするものである。 さらに、このサーマルパイルは、夏季に上部構
造からの入熱により、杭体1の周面の永久凍土が
融解するのを防止することができる。 すなわち、サーマルパイル方式によれば、杭周
囲の永久凍土の融解沈下に伴つてネガテイブフリ
クシヨンが杭に働くことと、冬季にこの融解部が
凍結して杭に余分な凍着凍上力が働くことを防止
できる。 つぎの凍上防止杭方式は、活動層と杭周面との
間に、杭と凍土間の付着を切るような材料を充填
したもので、そのうち第5図aに示すものは、杭
体1の外側にこれと同心的にケーシング9を配置
して二重管方式とし、杭体1とケーシング9との
間を、濃度の高いオイルとワツクスとの混合物1
0で満たし、ケーシング9の外側を砂スラリー8
で埋戻すことにより、凍着凍土力を分離するよう
にしたものである。 なお、9aはケーシングの下端に設けたフラン
ジである。 また第5図bに示すものは、土、オイルおよび
ワツクスを混合した材料10aを建込み穴7の活
動層6の部分に埋戻し材料として使用したもので
ある。 さらにまた、第6図に示した凍着強度増大杭方
式は、杭体1の永久凍土5内への根入部に、ノツ
チや波付け2を設けることにより、永久凍土5と
杭体1との間の凍着強度を増加させ、活動層6の
凍着凍土力に対抗させるようにしたものである。 〔発明が解決しようとする問題点〕 しかしながら、サーマルパイルは、活動層6の
層厚hを多少薄くすることはできるが、凍着凍上
力とネガテイブフリクシヨンをそれほど低減する
ことができず、依然として構造物の凍害を防ぐこ
とはできない。 例えば、使用開始1年目の冬には、地盤深部温
度の低下により、サーマルパイルをしない場合よ
りもかえつて凍土量が増加し、大きな凍着凍上力
が発生することがある。 また、2年目以降も、活動層の温度低下が凍着
凍上力を増加させる傾向をもたらすことが考えら
れる。 従来の使用例では、サーマルパイルの永久凍土
内への根入長Hをかなり長くして凍害防止をはか
つており、施工性、経済性上からも問題がある。 また、第5図で示したような凍上防止杭方式
は、杭周面にオイルとワツクス等の混合物を充填
したり埋戻したりしているが、これは現地におい
て施工しなければならず、そのための機械や装置
を必要とするばかりでなく、施工性の点でもあま
り良好ではない。 また、オイルとワツクス等の混合物は、現場で
埋戻し可能な程度の流動性を有しているため、夏
季に埋戻し材料が周囲地盤へ浸透して分散し、こ
のため再充填の必要が生じたり、凝固点降下のた
め永久凍土を溶かすといつた環境破壊が生じる。 加えて、二重管方式では、活動層の凍結融解に
伴つてケーシングが持上りと沈下を起こし、これ
が上部構造に悪影響を及ぼすことがある。 さらに、凍着強度増大杭方式では、杭体1の根
入部の永久凍土の性質を必ずしも均一でなく、凍
着強度にばらつきが生じること、ノツチや波付け
の形状、間隔によつて凍着凍上力が変化するた
め、これによつて大きな凍着強度を得るために
は、端部の異形棒鋼状処理等にかなりの精度に製
作加工を必要とするなどの問題がある。 また、凍害防止杭は、設置場所における活動層
6の厚さhに対応した長さのものを用いなければ
ならないが、活動層6の厚さhは、地域、場所等
によつて著しく相違するため、活動層6の厚さに
対応した各種長さの杭を準備しなければならな
い。 このようなことから、凍害防止杭を例えばパイ
プラインの架台として長距離に亙つて杭基礎を設
置する場合は、従来、各種長さの杭をあらかじめ
工場で作製し、現地へ輸送して活動層6の厚さに
対応した杭を選んで設置していた。 このため梱包が面倒であるばかりでなく、荷が
大きくなつて輸送が面倒であり、また大量生産に
適さないためコストが上昇し、工費の増大を来す
等の問題があつた。 〔問題点を解決するための手段〕 本発明は、上述のような従来の問題点を解決す
べく検討を加えた結果到達したものであつて、表
面にネガテイブフリクシヨンを低減する層を形成
し、寒冷地の冬季には凍結凍上し夏季には融解沈
下する活動層を貫いて永久凍土又は固定地盤に打
設又は埋設される凍害防止杭において、 該杭の表面に形成されるネガテイブフリクシヨ
ンを低減する層が、少なくとも前記活動層に渡つ
て前記杭を被覆形成する長さ0.5〜5mの弾性被
覆体であり、 該弾性被覆体が、前記杭の外面に凍上時に発生
する剪断応力以上の接着力を有する接着層を介し
て形成されたことを特徴とする凍害防止杭に関す
るものである。 〔作用〕 以下図面に基づいて説明する。 第1図は、本発明を具体的に実施した際の一実
施例を示した縦断面図である。 なお、第4図〜第6図と同じ部分には同じ符号
を付し、説明を省略する。 図において、1は杭体で、その表面に活動層6
の厚さ(h)以上の長さにわたつて必要に応じて接着
性材料11を介して弾性体12の被覆層を形成し
たものである。 なお、被覆層12は、凍着凍上力をより低減さ
せるために、その下端部12aが活動層の底部付
近またはその下方に、また上端部12bは地表面
より上方に位置するように被覆することが好まし
い。 本発明でいう弾性被覆層12とは、分子鎖が網
目構造をした弾性体もしくは分子主鎖が、ソフト
セグメントとハードセグメントで構成された高分
子弾性体を主成分とした材料を指す。 具体的には、天然ゴム、イソプレンゴム、スチ
レン・ブタジエンゴム、ブタジエンゴム、クロロ
プレンゴム、ブチルゴム、エチレン・プロピレン
ゴム、エチレン・プロピレン・ジエンゴム、クロ
ロスルホン化ゴム、ニトリル・ブタジエンゴム、
フツ素ゴム、ニトロソゴム、ポリエステルウレタ
ンゴム、ポリエーテルウレタンゴム、フツ化シリ
コンゴム、フエニル・メチルシリコンゴム、メチ
ルシリコンゴム、ビニルシリコンゴム、多硫化ゴ
ム、ポリオレフイン系エラストマー、ウレタン系
熱可塑性エラストマー、ポリアミド系熱可塑性エ
ラストマー、エチレン・酢酸ビニル共重合体、エ
チレン・エチレンアクリレート共重合体の中から
選ばれた1種もしくは2種以上の複合体(ブレン
ド、共重合体あるいはラミネートであつてもよ
い)の単独またはこれと無機系フイラーと混合し
て得た複合材料などがある。 これらの中から選択して形成した、弾性被覆層
12は、土壌の凍結凍上もしくは融解沈下によつ
て弾性体内に生じる剪断応力、あるいは土壌と弾
性体間に生じる摩擦力より大きな杭体への接着力
が必要である。 そのために、必要に応じて接着層11を設けな
ければならない。 杭体に強固に接着された弾性被覆層12は、土
壌の凍結凍上による杭体への剪断応力をその弾性
変形によつて吸収すると共に、低温時の応力緩和
性と弾性回復性によつて比較的小さな力で元の状
態に戻るのである。 このため、土壌の大きな変形に耐えられ、しか
も長期間の使用が可能となるのである。 なお、弾性被覆層12は、土壌の上下動によつ
て土壌と杭体の間に生じる剪断応力(τ)が τ∝E/t (E:弾性被覆層の弾性率、t:被覆膜層)の関
係を有することから、低弾性率でしかも膜は厚い
方が好ましい。 本発明の凍害防止杭は、第1図に示したような
構成を有しておりその最外層が弾性被覆層12で
あるから、これの運搬時や現場施工時における損
傷を防ぐためにさらにその外側に保護被覆層を設
けてもよい。 この場合、保護被覆層は、弾性被覆層12に必
ずしも接着させる必要はなく、また建て込み時の
最にこれを取外す必要もない。 上記のような各種要件によつて構成する凍害防
止杭は、通常つぎのような工法により施工する。 (1) 活動層6および永久凍土層5を、杭10の埋
設深さ(h+H)だけ掘削し、その掘削孔7に
杭10を建て込んで杭10の周囲に砂スラリ8
を埋めもどす。 (2) 永久凍土層5の強度が比較的小さい場合、ま
たは未だ凍結していない土壌に根入れする場合
は、活動層6のみを掘削し、掘削孔7に杭10
を建て込んだのち、杭打ち機により永久凍土内
または未だ凍結していない土壌内に打ち込み、
最後に活動層6の杭10の周囲に砂スラリ8を
埋め戻す。 という工程により凍害防止杭の施工を行うのであ
る。 なお、本発明の本来の目的は、上述の説明で明
らかなように凍害防止杭に関するものであるが、
ここに記載した各要件の一部を利用して、杭の他
に例えば、寒冷地における鋼管柱、消化栓、水道
管などの凍害防止を計ることが可能であることは
いうまでもない。 〔実施例〕 寒冷地において、従来の鋼管杭をそのまま使用
した場合と本発明によう凍害防止杭を使用した場
合との屋外実験結果について説明する。 実験にあたつては、第2図に示したような装置
を使用したが、このものは、被覆層を固着した模
型杭の凍着凍上力を北海道で屋外計測した場合の
概略図である。 図中、13は、横5000mm、縦5000mm、深さ2000
mmのコンクリート製の土槽であり、この土槽13
の内の底部に200mmの厚さで礫層14が基盤層と
して敷かれ、その上部に凍上性の強いシルト質土
15を厚さ1700mm充填している。 なお、土槽13は、在来地盤を掘削して埋め込
まれており、この土槽13上の端面は、在来地盤
の地表面高さと一致している。 16は、コンクリートマス内に根入れして立設
されたH形鋼のフレームであり、シルト槽15内
に模型杭18を建て込んだのち、反力フレーム1
9をわたし、模型杭18と反力フレーム19との
間にロードセル20を備えており、また同時に地
表面変位を測定するための変位計21、および地
表面からの凍結深度を測定する凍結深度計22を
セツトしている。 使用材料 (1) 鋼管杭(在来のもの) 外径60.5mm、長さ2500mm、埋め込み長1800mm (2) 凍害防止杭(第1図で示したもの) 杭体:前記(1)と同じもの 弾性被覆槽: A クロロプレンゴム 膜厚30mm、被覆長2000mm、 ウレタン系接着材使用 B ポリオレフイン系熱可塑性エラストマー膜
厚20mm、被覆長2000mm、 変成ポリオレフインを接着剤として使用 上述のような在来の鋼管杭(1)と本発明の凍害防
止杭(2)A、Bとを第2図に示した装置にセツトし
土壌の変位および凍着凍上力を経時的に計測した
ところ、土壌の凍結が開始して2カ月経過した時
点で土壌の凍上量が約200mmで、凍着凍上力は次
の表のようになつた。
[Industrial Application Field] The present invention relates to pile foundations among the foundations of structures in cold regions, and more specifically to frost damage prevention piles for preventing frost damage to piles due to freezing and heaving of soil, thawing and subsidence. be. [Prior art] When constructing pipeline frames and various other structures in cold regions such as permafrost or seasonal frozen land, frost damage such as frozen ground, thawing, and subsidence in the active layer and seasonal frozen layer must be avoided. It is essential to protect structures from damage, the most common of which is pile foundations. The permafrost zone mentioned here refers to an area where a stratum that is frozen throughout the year (hereinafter referred to as permafrost) is distributed, such as Alaska, Canada, Siberia, etc.
The annual average temperature is below 0℃. The active layer is the area from the earth's surface to the permafrost layer, which is greatly affected by annual temperature changes, freezing and heaving in the winter, and thawing and sinking in the summer. Furthermore, the seasonal frozen layer refers to a geological layer that freezes in the winter and thaws in the summer in areas where there is no permafrost and the average temperature is below 0°C. In addition, in the following explanation,
The active layer may include the seasonal frozen layer. By the way, pile foundations in cold regions are rooted deep into the permafrost, and use the strength of freezing between the permafrost and the pile surface to counteract the superstructure's own weight, frost heave force, and negative friction. To achieve this, it is necessary to have reliable freezing strength between the permafrost and the piles and a sufficient depth of penetration of the piles into the permafrost. However, the permafrost layer does not necessarily have uniform properties, and the freezing strength varies greatly depending on the soil quality and temperature. Even if you take root,
In reality, structures often suffer from frost damage, and the depth of penetration must be determined based on a design that takes into account a safety factor, which poses a major problem in terms of workability and economy. Due to these prerequisites, several methods have been considered to reduce the frost heaving force acting on pile foundations as a countermeasure. The conventional method for reducing frost heave force of pile foundations is to insert pile bodies into permafrost and seasonally frozen land zones, as shown in Figures 4 to 6. There are three types of pile systems: the thermal pile system as shown in Figure 4, the frozen ground prevention pile system as shown in Figure 5, and the freezing strength increasing pile system as shown in Figure 6. Figure 4 is a longitudinal cross-sectional view showing an example of a thermal pile system, in which 1 is made of steel pipe piles, concrete piles, etc., pile body 2 is corrugated on the outer periphery of pile body 1 to increase freezing strength, and 3 is a vertical cross-sectional view showing an example of a thermal pile system. A heat pipe 4 is inserted into the pile body 1 and a radiator. 5 is permafrost,
Reference numeral 6 indicates an active layer, and the pile body 1 is embedded in an excavated hole 7 provided in the active layer 6 and the permafrost layer 5, and is backfilled with sand slurry 8. In addition, H indicates the rooting length of the pile body 1, and h indicates the thickness of the active layer 6. In this type of thermal pile method, the temperature of the permafrost 5 in the rooted part is forcibly cooled down during the winter using a heat pipe 3, and cold energy is stored. The objective is to reduce the thickness h), thereby increasing the effect of preventing frozen soil. Furthermore, this thermal pile can prevent the permafrost on the circumferential surface of the pile body 1 from melting due to heat input from the upper structure in the summer. In other words, according to the thermal pile method, negative friction acts on the pile as the permafrost around the pile thaws and sinks, and when this thawing area freezes in winter, extra frost heave force acts on the pile. can be prevented. The following frost heaving prevention pile method is one in which a material is filled between the active layer and the surrounding surface of the pile to break the adhesion between the pile and the frozen soil. A casing 9 is arranged concentrically on the outside to form a double pipe system, and a mixture 1 of highly concentrated oil and wax is installed between the pile body 1 and the casing 9.
0 and fill the outside of the casing 9 with sand slurry 8.
By backfilling with water, the frozen soil force is separated. Note that 9a is a flange provided at the lower end of the casing. In the case shown in FIG. 5b, a material 10a made of a mixture of soil, oil and wax is used as a backfilling material in the active layer 6 of the built-in hole 7. Furthermore, the freezing strength increasing pile system shown in FIG. The freezing strength between the layers is increased to counteract the frozen ground force of the active layer 6. [Problems to be Solved by the Invention] However, although thermal piles can reduce the layer thickness h of the active layer 6 to a certain extent, they cannot significantly reduce the freezing heave force and negative friction, and are still It is not possible to prevent structures from freezing. For example, in the winter of the first year of use, due to a drop in the deep ground temperature, the amount of frozen soil may increase even more than if thermal piles were not installed, and a large frost heave force may occur. It is also conceivable that from the second year onwards, the temperature drop in the active layer tends to increase the freezing heave force. In conventional usage, the penetration length H of the thermal pile into the permafrost has been considerably increased to prevent frost damage, which poses problems in terms of workability and economy. In addition, the frost heaving prevention pile method shown in Figure 5 involves filling or backfilling the surrounding surface of the pile with a mixture of oil, wax, etc., but this must be done on-site. Not only does it require several machines and equipment, but it is also not very easy to construct. In addition, since mixtures such as oil and wax have enough fluidity to allow backfilling on site, the backfilling material permeates and disperses into the surrounding ground during the summer, resulting in the need for refilling. It also causes environmental damage by melting permafrost due to freezing point depression. In addition, in the double-pipe system, the casing may lift and sink as the active layer freezes and thaws, which can adversely affect the superstructure. Furthermore, in the pile method with increased freezing strength, the properties of the permafrost at the root of the pile body 1 are not necessarily uniform, and the freezing strength may vary, and the shape and spacing of the notches and corrugations may cause freezing heave. Since the force changes, in order to obtain a large freezing strength, there are problems such as the need for manufacturing and processing with considerable precision in processing the end portion into a deformed steel bar. In addition, frost damage prevention piles must have a length that corresponds to the thickness h of the active layer 6 at the installation location, but the thickness h of the active layer 6 varies significantly depending on the region, location, etc. Therefore, piles of various lengths corresponding to the thickness of the active layer 6 must be prepared. For this reason, when installing a pile foundation over a long distance using frost damage prevention piles, for example, as a pedestal for a pipeline, conventionally, piles of various lengths are manufactured in advance at a factory, transported to the site, and removed from the active layer. The piles corresponding to the thickness of 6 were selected and installed. For this reason, not only is it troublesome to pack, but the cargo becomes large, making transportation troublesome, and it is not suitable for mass production, resulting in increased costs and labor costs. [Means for Solving the Problems] The present invention was arrived at as a result of studies to solve the above-mentioned conventional problems, and includes forming a layer on the surface to reduce negative friction. The negative friction that forms on the surface of a frost damage prevention pile that is driven or buried in permafrost or fixed ground through an active layer that freezes up in the winter and thaws and sinks in the summer in cold regions. The reducing layer is an elastic covering with a length of 0.5 to 5 m that covers the pile at least over the active layer, and the elastic covering has an adhesion force greater than the shear stress generated during frost heaving on the outer surface of the pile. The present invention relates to a frost damage prevention pile characterized in that it is formed through a strong adhesive layer. [Operation] The following will be explained based on the drawings. FIG. 1 is a longitudinal cross-sectional view showing one embodiment of the present invention. Note that the same parts as in FIGS. 4 to 6 are designated by the same reference numerals, and explanations thereof will be omitted. In the figure, 1 is a pile body with an active layer 6 on its surface.
A covering layer of an elastic body 12 is formed over a length equal to or more than the thickness (h) of the elastic body 12 with an adhesive material 11 interposed therebetween as necessary. In addition, in order to further reduce the freezing heave force, the coating layer 12 should be coated so that its lower end 12a is located near or below the bottom of the active layer, and its upper end 12b is located above the ground surface. is preferred. The elastic coating layer 12 in the present invention refers to a material whose main component is an elastic body whose molecular chains have a network structure or a polymeric elastic body whose molecular main chain is composed of soft segments and hard segments. Specifically, natural rubber, isoprene rubber, styrene-butadiene rubber, butadiene rubber, chloroprene rubber, butyl rubber, ethylene-propylene rubber, ethylene-propylene-diene rubber, chlorosulfonated rubber, nitrile-butadiene rubber,
Fluorine rubber, nitroso rubber, polyester urethane rubber, polyether urethane rubber, fluoride silicone rubber, phenyl methyl silicone rubber, methyl silicone rubber, vinyl silicone rubber, polysulfide rubber, polyolefin elastomer, urethane thermoplastic elastomer, polyamide type One or more composites (which may be blends, copolymers, or laminates) selected from thermoplastic elastomers, ethylene/vinyl acetate copolymers, and ethylene/ethylene acrylate copolymers Alternatively, there are composite materials obtained by mixing this with an inorganic filler. The elastic covering layer 12 formed by selecting from among these is capable of adhesion to the pile body that is greater than the shear stress generated within the elastic body due to frozen heaving or thawing of the soil, or the frictional force generated between the soil and the elastic body. Power is required. For this purpose, the adhesive layer 11 must be provided as necessary. The elastic coating layer 12 firmly adhered to the pile body absorbs the shear stress on the pile body due to freezing and frost heaving of the soil through its elastic deformation, and also has a comparatively high stress relaxation property and elastic recovery property at low temperatures. It returns to its original state with a small amount of force. Therefore, it can withstand large deformations in the soil and can be used for a long period of time. In addition, the elastic coating layer 12 has a shear stress (τ) generated between the soil and the pile body due to the vertical movement of the soil, which is τ∝E/t (E: elastic modulus of the elastic coating layer, t: coating membrane layer). ), it is preferable that the film has a low elastic modulus and is thick. The frost damage prevention pile of the present invention has the configuration shown in FIG. 1, and the outermost layer is the elastic coating layer 12. Therefore, in order to prevent damage during transportation or on-site construction, the frost damage prevention pile has the structure shown in FIG. A protective coating layer may be provided. In this case, the protective coating layer does not necessarily need to be adhered to the elastic coating layer 12, nor does it need to be removed at the time of installation. Freeze damage prevention piles constructed according to the various requirements mentioned above are usually constructed using the following construction methods. (1) The active layer 6 and the permafrost layer 5 are excavated by the burial depth of the pile 10 (h+H), the pile 10 is built into the excavated hole 7, and the area around the pile 10 is filled with sand slurry 8.
fill it back up. (2) If the strength of the permafrost layer 5 is relatively low, or if the soil is to be embedded in unfrozen soil, only the active layer 6 is excavated and the piles 10 are installed in the excavated hole 7.
After erecting the pile, use a pile driver to drive it into permafrost or unfrozen soil.
Finally, the area around the piles 10 in the active layer 6 is backfilled with sand slurry 8. This process is used to construct frost damage prevention piles. Incidentally, the original purpose of the present invention is related to frost damage prevention piles, as is clear from the above explanation.
It goes without saying that by using some of the requirements described here, it is possible to prevent frost damage not only to piles but also to steel pipe columns, fire hydrants, water pipes, etc. in cold regions. [Example] The results of an outdoor experiment in a cold region using conventional steel pipe piles as they are and using frost damage prevention piles according to the present invention will be described. For the experiment, we used the equipment shown in Figure 2, which is a schematic diagram of the frost heaving force of a model pile with a covering layer fixed to it, measured outdoors in Hokkaido. In the figure, 13 is 5000mm wide, 5000mm long, and 2000mm deep.
mm concrete earthen tank, and this earthen tank 13
A gravel layer 14 with a thickness of 200 mm is laid as a base layer at the bottom of the bed, and the top layer is filled with silty soil 15 with a thickness of 1700 mm, which is highly susceptible to frost heaving. Note that the earth tank 13 is buried by excavating the native ground, and the end surface of the earth tank 13 matches the ground surface height of the native ground. Reference numeral 16 indicates a frame of H-beam steel that is erected by being embedded in a concrete mass.
9, a load cell 20 is provided between the model pile 18 and the reaction frame 19, and at the same time a displacement gauge 21 for measuring ground surface displacement and a freezing depth gauge for measuring the freezing depth from the ground surface. 22 is set. Materials used (1) Steel pipe piles (conventional) External diameter 60.5 mm, length 2500 mm, embedded depth 1800 mm (2) Freeze damage prevention piles (as shown in Figure 1) Pile body: Same as (1) above Elastic sheathing tank: A Chloroprene rubber film thickness 30mm, covering length 2000mm, urethane adhesive used B Polyolefin thermoplastic elastomer film thickness 20mm, covering length 2000mm, modified polyolefin used as adhesive Conventional steel pipe piles as mentioned above (1) and frost damage prevention piles (2) A and B of the present invention were set in the device shown in Fig. 2, and soil displacement and freezing heave force were measured over time. As a result, soil freezing started. After two months had passed, the amount of frost heave on the soil was approximately 200 mm, and the frost heave force was as shown in the table below.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

本発明に従つて得た凍害防止杭を用いることに
より次に述べるような効果を期待することができ
る。 (1) 杭体に対する活動槽の凍着凍上力を大幅に低
減することができるので、寒冷地における構造
物を凍害から充分に保護することができる。 (2) 杭体に作用する凍着凍上力を低減できるの
で、杭の根入れ長を大幅に短縮することが可能
となり、さらに、メインテナンスを考慮すると
全体的なコストの大幅な低減が可能となる。 (3) 杭体の構造が簡単であるため容易に製造する
ことができ、しかも杭体の表面に形成された固
体被膜は、防食効果を有しているため長期の使
用に耐えることができる。 (4) 大量生産が可能であり、梱包、輸送で容易で
あるためコストの低減が図れる。
By using the frost damage prevention pile obtained according to the present invention, the following effects can be expected. (1) Since the freezing heave force of the active tank against the pile body can be significantly reduced, structures in cold regions can be sufficiently protected from frost damage. (2) Since the freezing heave force acting on the pile body can be reduced, it is possible to significantly shorten the pile penetration length, and furthermore, when considering maintenance, it is possible to significantly reduce the overall cost. . (3) The structure of the pile is simple, so it can be manufactured easily, and the solid coating formed on the surface of the pile has an anticorrosion effect, so it can withstand long-term use. (4) Mass production is possible, and costs can be reduced because packaging and transportation are easy.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は、本発明に従つて形成した凍害防止杭
の断面図、第2図は実験装置の平面図、第3図は
実験装置の側面図、第4図〜第6図は従来の杭基
礎を説明する断面図である。 1……杭、2……波付け、3……ヒートパイ
プ、4……ラジエータ、5……永久凍土層、6…
…活動層、7……掘削孔、8……砂スラリ、9…
…ケーシング、10……オイルとワツクスの混合
物、11……接着性材料、12……弾性体、13
……土槽、14……礫層、15……シルト質土、
16……H形鋼のフレーム、18……模型杭、1
9……反力フレーム、20……ロードセル、21
……変位計、22……凍結深度計。
Fig. 1 is a cross-sectional view of a frost damage prevention pile formed according to the present invention, Fig. 2 is a plan view of the experimental equipment, Fig. 3 is a side view of the experimental equipment, and Figs. 4 to 6 are conventional piles. It is a sectional view explaining a foundation. 1...Pile, 2...Corrugation, 3...Heat pipe, 4...Radiator, 5...Permafrost layer, 6...
...Active layer, 7...Drilling hole, 8...Sand slurry, 9...
...Casing, 10...Mixture of oil and wax, 11...Adhesive material, 12...Elastic body, 13
...earth tank, 14...gravel layer, 15...silty soil,
16... H-shaped steel frame, 18... Model pile, 1
9...Reaction force frame, 20...Load cell, 21
... Displacement meter, 22 ... Freezing depth meter.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 表面にネガテイブフリクシヨンを低減する層
を形成し、寒冷地の冬季には凍結凍上し夏季には
融解沈下する活動層を貫いて永久凍土又は固定地
盤に打設又は埋設される凍害防止杭において、 該杭の表面に形成されるネガテイブフリクシヨ
ンを低減する層が、少なくとも前記活動層に亙つ
て前記杭を被覆形成する長さ0.5〜5mの弾性被
覆体であり、 該弾性被覆体が、前記杭の外面に凍上時に発生
する剪断応力以上の接着力を有する接着層を介し
て形成されたものであることを特徴とする凍害防
止杭。 2 前記弾性被覆体が、分子鎖が編み目構造を有
した弾性体もしくは主鎖がハードセグメントとソ
フトセグメントで構成された高分子弾性体を主成
分とした材料で構成されたことを特徴とする特許
請求の範囲第1項に記載の凍害防止杭。
[Scope of Claims] 1. A layer that reduces negative friction is formed on the surface, and is cast or buried in permafrost or fixed ground through an active layer that freezes up in the winter and thaws and sinks in the summer in cold regions. In a frost damage prevention pile, the layer for reducing negative friction formed on the surface of the pile is an elastic covering with a length of 0.5 to 5 m that covers the pile at least over the active layer, and A frost damage prevention pile characterized in that the elastic covering is formed on the outer surface of the pile via an adhesive layer having an adhesive force greater than the shear stress generated during frost heaving. 2. A patent characterized in that the elastic covering is made of a material whose main component is an elastic body whose molecular chains have a mesh structure or a polymeric elastic body whose main chain is composed of hard segments and soft segments. A frost damage prevention pile according to claim 1.
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JPS5185216A (en) * 1975-01-10 1976-07-26 Nippon Steel Corp FUMASATSURYOKUKEIGENYOHIFUKUZAIO JUSURUKISOKUI

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