JPH0699903B2 - コンクリート杭の製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は大きな横力に耐えるコンクリート杭の製造法
に関するものである。

〔従来の技術〕

一般に構造物の基礎に施工される（基礎）杭は、構造物
の重量を支持するため鉛直方向つまり杭の軸方向の圧縮
力と、地震時における構造物の水平方向の慣性力による
曲げを受ける。

このうち鉛直方向の荷重に対してはコンクリート自体が
対圧縮力に強く、通常の中空鉄筋コンクリート杭や、高
強度プレストレストコンクリート杭で充分であり、また
これらの支持力の増強は、断面積を大きくするなどで充
分に対拠でき、現実、周知の前記コンクリート杭より支
持地盤の支持力の方が弱いため鉛直方向力を特に増加さ
せる必要はない。

一方、水平方向の耐力については、杭の頭部と上記構造
物の結合方法、地盤の性質が複雑に絡み、杭のどの部分
に特に大きな横力が作用するかは正確には予測し得ない
ところであるが、杭頭が強固に上部の構造物と固定され
た場合の曲げモーメント分布図は第６図グラフの曲線
Ａ、杭頭が上部構造物にピン止めされているときは曲線
Ｂのようなものに凡そなるものが、理論的にも水平載荷
試験の結果からも確かめられており、各設計指導機関に
おいても、ほゞ統一した計算式で計算して杭の安全性を
検討してよいとされている。

そこでコンクリート杭をこの曲げモーメントに耐えるよ
うにしたいわゆる耐曲げモーメント杭には大きく分けて
２つあり、その一つは鉄筋コンクリート杭において鉄筋
量を増加させることであり、他の一つは外側に鋼管を用
いた鋼管コンクリート複合杭がある。

ところが前者のものにおいて、鉄筋として用いるPC鋼棒
や、普通鉄筋を増加する場合、PC鋼鋼棒においては、こ
れにプレストレスを与える都合上、その両端を杭に固定
する端板を必要とし、その構造が複雑で、応力導入装置
にも特殊な治具を要し、応力導入にも手数を要し、資材
費及び製造工程数が多いため著しく製造コストが高くつ
き、かつプレストレスの量が非常に大きくなり、コンク
リート層にクリープが発生し易くなるため、コンクリー
ト層の強度を大きくするためにセメント量を増加させな
ければならない。また、大きなプレストレスのためコン
クリート層自体の耐圧縮力がその分減少し、打撃に対し
ては極端に弱くなる。

また杭頭を切断して切り揃えるときに、PC鋼棒の数が多
いと切断にも手間どるし、このPC鋼棒に沿って、コンク
リート層にひび割れが発生し易い。

またPC鋼棒はその両端の固定が面倒であるため、普通鉄
筋を増加した所謂PRC杭も開発されているが、鉄筋は相
当に太く（20〜40mm）なり、防錆のためにコンクリート
層の中央部に位置させなければならず、また相隣る鉄筋
との間隔が接近することとなり、コンクリート中の粗骨
材の大きさとの関係で好ましくなく、かつ鉄筋間の円周
方向の引張力が脆弱化し、打撃時に生じる杭円周方向引
張力や、中掘工法のように内側より圧力を受けるとき
に、縦方向のひび割が発性し易く、現実には必要量の鉄
筋を用いることができない。

また鉄筋を用いないで、中空コンクリート杭の外側を4.
5mm以上厚肉の鋼管で拘束した鋼管複合杭も知られてい
るが、（例えば特開昭50−86108号）、鋼管は鉄筋に比
較し、この出願時において極めて高価であり、また杭の
長さ方向に対して必要な部分のみ肉厚にすることは、更
に加工費が嵩み、結局一段階上の厚みの鋼管を全長に採
用しており、一般に鋼管の厚みは4.5mm以上のものが使
用されており、資材を無駄に使用している。

一般に本件出願時における前記厚みの鋼管を使用した鋼
管コンクリート複合杭は、他の高強度プレストレストコ
ンクリート杭や鉄筋コンクリート杭の２〜４倍の価格に
達している。

前記従来技術の欠点を改良すべく、本件発明者は、軸筋
が外周寄に偏在してなる複合コンクリート杭として、
「外周面が鋼管、強化合成樹脂管のうちの一種よりなる
外套管で拘束して、内部に膨張性コンクリートを遠心力
成形し後膨脹させ、前記外套管とコンクリート層にプレ
ストレスを与えて形成してなる複合コンクリート杭を前
提条件とし、軸筋を等角間隔をおいて、少なくとも６本
以上前記外套管の内周面に、各軸筋の全長に亘って接触
させ前記コンクリート層中の外周寄に偏在させて各々埋
設して成形してなるコンクリート杭」を開発し、かつそ
の製造方法をも開発し、最も少ない軸筋の使用量で最大
の耐曲げ効果を発揮するという第１の所期目的を充分達
成したものを過日出願した。しかしながら過日出願のも
のにおいては外套管として鋼管、強化合成樹脂管を用
い、かつ、コンクリートとして、膨張性コンクリートを
用いるためコンクリート杭の原価が公知の鋼管コンクリ
ート複合杭よりは廉価となるが、実用化には今一歩の感
がある。また鋼管を使用したものは腐蝕の問題を避ける
ことはできない。

〔発明が解決しようとする課題〕

本件発明は、前記先願を更に改良し、合成樹脂外皮層で
コンクリート層周面を被覆し、コンクリート層とこの外
皮層の境界部に位置する軸筋を外部と遮閉する構造とす
ることにより、これら軸筋の腐蝕、破損を先出願のもの
よりも更に良好に防止し、かつ曲げ耐力を高め、プレス
トレス導入装置を不要化し、設計上の自由度を大幅に高
めたコンクリート杭を製造する方法を市場に提供する。

〔課題を解決するための手段〕

所定ピッチでスパイラル状に形成されたフープ筋を一本
と、軸筋を少なくとも６本用意し、このフープ筋の内側
に亘り各軸筋を相互平行に等角間隔をおいて配筋し、各
軸筋とフープ筋をその交差部で適宜一体に固着し、鉄筋
篭を形成し、この鉄筋篭を前記フープ筋外周面が型枠内
面にほゞ接する状態で型枠内にセットし、この型枠内に
コンクリートを注入乃至盛り込み、遠心力成形によりコ
ンクリート締め固めを行い、前記鉄筋篭が外周寄に埋設
固定された所定厚さのコンクリート層を型枠内で形成し
杭主体部を得た後、この杭主体部を型枠から外し、この
杭主体部のコンクリート層外周面全面を薄肉の合成樹脂
外皮層により被覆することを特徴とするコンクリート杭
の製造方法である。

〔この方法で製造された杭の実施例を次に説明する。〕

第１図、第２図及び第３図において、10は、合成樹脂外
皮層であり、厚さ２乃至3mmのポリエチレン樹脂からな
るが、これに限定されるわけではなく、カーボン繊維入
れの樹脂層でもよく、要は通気性及び透水性がなく、化
学的に安定し、杭の建込み時に破損、剥離せず、杭の曲
げ破壊状態まで亀裂しない延性を有する合成樹脂外皮層
であれば、樹脂の種類に限定はない。

11は、コンクリート層であり、その外周面は全周に亘り
前記合成樹脂外皮層10で被覆されている。12は、軸筋の
一種である異形の棒鋼であり、直径9mm乃至32mmで６〜2
0本程度、好ましくは８乃至12本の棒鋼12が、長手方向
に延在して等角間隔で、相互密着された前記外側の合成
樹脂外皮層10とコンクリート層11の境界部において、コ
ンクリート層11内に各々埋設配筋されて、コンクリート
杭Ａとなる。

13は、ピッチ50mm乃至100mmでスパイラル状に形成され
た一本の普通鉄線、又は普通鉄筋製のフープ筋であり、
前記棒鋼12をコンクリート層11に埋設する以前に、各棒
鋼12は、このフープ筋13の内側に亘り相互平行に等角間
隔をおいて配筋された各棒鋼12とフープ筋13の交差部で
溶接等により一体に固着され、鉄筋篭14を形成してい
る。この鉄筋篭14が、前記棒鋼12が前記境界部に位置す
る状態でコンクリート層11内に埋設されている。

前記実施例においては、軸筋12として異形棒鋼を示した
が、丸棒でも、平鋼でもこの発明としては同一であり、
軸筋12の配置は、第１図のようにンクリート杭Ａ全長で
も、第２図のように、コンクリート杭Ａ上端寄りで最大
曲げ力を受ける部分に設けてある。

叙上のような杭を製造する方法の代表的な実施例を次に
説明する。

実施例１ 特許請求の範囲第１項、第３項、第４項及び第５項を含
むものであり、先ず、スパイラル状のフープ筋13を１本
と、軸筋の一種である異形棒鋼12を少なくとも６本、好
ましくは８本乃至12本用意し、このフープ筋13のスパイ
ラルな直径を所期の寸法として、この内側に亘り、軸線
と平行で、かつ相互に平行に前記各棒鋼12を等角間隔を
おいて配筋し、各異形棒鋼12とフープ筋13をそれぞれの
交差部において溶接などにより一体に固着し、鉄筋篭14
を形成する。

次いで、この鉄筋篭14を、前記フープ筋13外周面が成形
型枠Ｂ内面にほゞ接する状態でこの型枠Ｂ内にセットし
た後、この型枠Ｂ内にコンクリートを必要量ポンプによ
り注入するか、盛り込み、型枠Ｂをその長手軸線周りで
回転させ、遠心成形によりコンクリート締め固めを行
い、鉄筋篭14が外周寄に埋設固定された所定厚さのコン
クリート層11を型枠Ｂ内で形成し適宜養生によりコンク
リート層11を硬化させ杭主体部A₀を製造する＜第４図参
照＞。

このように製造した杭主体部Aoを型枠Ｂから外し、この
杭主体部Aoのコンクリート層11外周面全面を厚さ2mmの
薄肉の合成樹脂外皮層10により被覆し、この内側のコン
クリート層11と外側の合成樹脂外皮層10を一体に密着
し、軸筋12が外側に偏在した前記コンクリート杭Ａを製
造する。

この合成樹脂外皮層10の成形方法は、この杭主体部Aoの
周面に、押出機Ｄより押し出されるポリエチレン等の溶
融合成樹脂を巻付け後冷却固化する方法とする。

実施例２ 特許請求の範囲第１項、第２項、第３項を含むものであ
り、実施例１と同様の方法によりコンクリート杭を先ず
遠心力成形し、脱型後、熱収縮性の合成樹脂製チューブ
をこの杭主体部Aoに嵌めた後熱収縮させ、コンクリート
層11周面に密着固定する。

実施例３ 特許請求の範囲第１項、第２項及び第３項を含むもので
実施例１と同じ方法により遠心力成形された杭を合成樹
脂液中に杭主体部Aoを浸漬したり、合成樹脂液を杭主体
部Aoに吹付け乃至刷毛塗りする合成樹脂の厚みは3mmと
した。

実施例４ 実施例１と同様の方法により、コンクリート杭を製造し
た後、コンクリート杭表面にラテックス、アスファルト
のうちの一種を塗着し、この外側に実施例１、実施例２
または実施例３の方法により合成樹脂を形成する。

〔方法発明の効果〕

先ず従来例のようにプレストレス導入装置を利用しなく
とも通常の型枠Ｂ内に前記鉄筋篭14をそのフープ筋13の
外周面を前記型枠Ｂの内周面に接触させてセットでき、
特に中釣のための治具も必要としない。

よって、型枠に生コンクリートを充填する方法も、型枠
を閉じる前に盛り込むことも、或いは円筒形に組み立て
た後端面より注入する何れの方法をも採用できる。更に
前述の通り鉄筋篭14の外周は型枠Ｂで直接支持されてい
るから、遠心成形に伴う遠心力は、前記鉄筋篭14自体及
び生コンクリートに作用するが鉄筋篭14は前記の通りに
支持されているから変形偏寄りのおそれは絶無で、成形
後の杭主体部Aoの表面部の所期の場所に鉄筋篭14を位置
させたものが形成でき、その作業は従来の鉄筋コンクリ
ート杭よりも遥かに容易かつ短時間にできる。

また先願の方法のように外層部に薄肉鋼管や、合成樹脂
管を使用する方法においては、鉄筋篭の挿入時又はその
準備段階においてもこれらの管を鉄筋篭や、型枠に衝突
させたりすると、これらが簡単に潰れたり、曲がったり
して使用不能になるおそれがあり、取扱いには細心の注
意を要し、作業管理がむずかしいが、この方法において
は、杭主体部Aoの成形は前記の通り通常の鉄筋コンクリ
ート杭よりも更に容易となり作業性が格段によい。

更に前記合成樹脂外皮層10は杭主体部Aoを形成後に刷毛
塗り、スプレーなどによる塗着、浸漬、溶融樹脂の巻付
け、熱収縮性合成樹脂チューブを被覆後収縮させて成形
する方法など適宜選択して実施でき、実用性が極めて高
い。

次にこの発明の方法は次の効果を奏するコンクリート杭
Ａを成形することができる。

前記コンクリート層11の周面は合成樹脂外皮層10で被覆
され、一体に密着され、鋼管を外套管として利用しない
ため、コンクリート杭Ａの製造価格を低減できると共
に、このコンクリート杭Ａに接続する地上構造物の耐用
年数よりも長期間に亘り耐腐蝕性を維持する前記合成樹
脂外皮層10により、コンクリート層11の外周面寄りに位
置する前記軸筋12は外部と完全に遮閉されているため、
軸筋12の腐蝕をより良好に阻止でき、コンクリートの曲
げ耐力特性を設計値に維持できる。

前記軸筋12は、前記合成樹脂外皮層10とコンクリート層
11の境界部近傍でコンクリート層11内に埋設されている
ため、コンクリート層11の最大半径位置に軸筋12が位置
することとなり、最も少ない軸筋量の使用で、コンクリ
ート杭の耐曲げ効果を最大限に発揮できる。

軸筋12は、曲げ力を受ける部分に主として設けてあり、
等角間隔で少なくとも６本コンクリート層11内に埋設配
筋されているため、コンクリート杭Ａの軸線周り、どの
方向からの曲げ力に対しても、ほゞ同じ耐力を発揮し、
かつ最少限の軸筋12で最大の効果を発揮する。この軸筋
12の本数が６本以下の時には、コンクリート杭の耐横力
に方向性が生じる。

前記コンクリート杭Ａを地中に中掘工法等により建込み
施工後、その上端を切断し地上構造物と接続する際の杭
頭処理作業においても、外套管として鋼管は存在せず、
コンクリート層11の外周面には薄肉の前記合成樹脂外皮
層10のみが接着及び被膜固定されているのみであるの
で、この合成樹脂外皮層10を刃物、ホットナイフ、軽量
手持ちグラインダにより容易に切断でき、内側のコンク
リート層10を油圧パイルカッターで通常通り破砕し、コ
ンクリート杭Ａ上端に所定接続寸法軸筋12を容易に露呈
することができる。

よって上記軸筋12を直角に外側に折り曲げたり、上部構
造物と接合するためのＬ字型アンカー筋Ｃとの溶接など
による接続も容易である。

〔実施例の効果〕

前記外皮層10を刷毛、スプレーなど塗布する方法におい
ては、特別な装置を必要としないし、肉厚は塗布回数に
より自由に定められる。

溶融合成樹脂を押出しながら杭主体部Aoに巻き付ける方
法においては一度に所期の肉厚の皮層10が成形できる。

浸漬方法は大きな浸漬槽を必要とするが、前記外皮層10
の形成が短時間にできる。

熱収縮性合成樹脂チューブを用いる方法は外皮層10の肉
厚が一定し、杭主体部Aoとの結合も単なる圧接であり、
成形後の前記外皮層10が杭の取扱中や、施工後において
も杭の変形によっては前記外皮層10が破断し難いものが
得られる。

外皮層10の成形時に非腐蝕性の補強繊維を混合したり、
ラミネートする方法を付加した方法では更に前記外皮層
10が丈夫なものが得られる。

〔実施例の方法により成形された杭の効果〕

軸筋12として平鋼板を用いた方法によるものにおいて
は、杭頭のコンクリート層部を破断してコンクリート層
11より露出する軸筋12の断面積が大きく地上構造物との
溶接用のＬ字型アンカー鉄筋Ｃとの溶接も容易であり２
本のアンカー鉄筋Ｃを一本の軸筋12に溶接することもで
き、強固な連続ができる＜第７図参照＞。

軸筋12として、異形鋼棒を用いる方法を採用したものに
おいては、コンクリート層11との間に滑りを生じるおそ
れはなく、曲げ耐力を充分発揮でき、軸筋12として丸棒
を用いたものは、材料費を低減できる。

実施例４の方法により製造されたものにおいては、コン
クリート層11と外皮層10とは強固に接着せず相互に滑り
を生ずるから、杭の運搬時や施工時並びに施工後に杭に
横力を受けて杭が湾曲したり、或いは一部のコンクリー
ト層に亀裂が入ったとしても、外皮層10にまで亀裂や破
断が伝播せず、外皮層によるシール効果は継続保持さ
れ、コンクリート層の外面に軸筋12又はフープ筋13が露
出していたとしてもこれらを腐蝕させるおそれは殆どな
く、腐蝕による支持力の低下を来たさない。

【図面の簡単な説明】

図は、この発明に係るもので、第１図は、軸筋を杭の全
長と同一のものを用いた方法により成形された特定のコ
ンクリート杭の一部縦断断面図、第２図は、軸筋を横力
を受ける部分にのみ挿入する方法により成形された一部
縦断断面図、第３図は、第１図の３−３線に沿う横断面
図、第４図は、第１図の杭主体部の成形工程を示す概略
図、第５図は、この杭主体部外周面に押出成形機より押
し出した溶融樹脂をコーテイングする工程を示す概略
図、第６図は、杭の受ける曲げにモーメント分布図、第
７図は、軸筋と地上構造物との接合状態を示す縦断面図
である。 図中の主な記号の説明 Ａ……コンクリート杭、 Ao……杭主体部、 10……合成樹脂外皮層、 11……コンクリート層、 12……軸筋、 13……フープ筋。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】所定ピッチでスパイラル状に形成されたフ
   ープ筋を一本と、軸筋を少なくとも６本用意し、このフ
   ープ筋の内側に亘り各軸筋を相互平行に等角間隔をおい
   て配筋し、各軸筋とフープ筋をその交差部で適宜一体に
   固着し、鉄筋篭を形成し、この鉄筋篭を前記フープ筋外
   周面が型枠内面にほゞ接する状態で型枠内にセットし、
   この型枠内にコンクリートを注入乃至盛り込み、遠心力
   成形によりコンクリート締め固めを行い、前記鉄筋篭が
   外周寄に埋設固定された所定厚さのコンクリート層を型
   枠内で形成し杭主体部を得た後、この杭主体部を型枠か
   ら外し、この杭主体部のコンクリート層外周面全面を薄
   肉の合成樹脂外皮層により被覆することを特徴とするコ
   ンクリート杭の製造方法。
2. 【請求項２】前記合成樹脂外皮層の成形方法は、熱収縮
   性の合成樹脂製チューブを杭主体部に嵌めた後熱収縮さ
   せ、接着固定する方法、溶融樹脂を杭主体部に巻き付け
   乃至コーテイング後冷却個化させる方法、合成樹脂液中
   に杭主体部を浸漬する方法のうちの一種である特許請求
   の範囲第１項記載のコンクリート杭の製造方法。
3. 【請求項３】前記合成樹脂外皮層の厚さを2mm乃至3mmに
   成形する特許請求の範囲第１項記載のコンクリート杭の
   製造方法。
4. 【請求項４】前記軸筋として異形鉄筋、丸棒、平鋼のう
   ちの一種を使用する特許請求の範囲第１項又は第２項記
   載のコンクリート杭の製造方法。
5. 【請求項５】前記フープ筋として、ピッチ50乃至100m
   m、直径4mm乃至9mmのスパイラル状の普通鉄線を用い、
   軸筋として直径9mm乃至32mmの異形鉄筋を用いる特許請
   求の範囲第１項又は第２項記載のコンクリート杭の製造
   方法。