JPS6233926A - 積み重ね構造の杭基礎 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 この発明は、建物あるいは他の一般構造物の基礎杭とし
て地中部分に施工される杭基礎に係り、さらにいえば、
抗体を輪切りにしたに等しい杭プロックを順次−木の柱
状に一連に積み重ねて形成された基礎杭に関する。

従来の技術 従来、支持杭とか摩擦杭の別を問わず、抗体の設計に際
しては鉛直荷重と水平荷重の両者を考慮することが一般
的であった。即ち、抗体には軸力、せん断力、曲げモー
メントが作用し、杭はこれらの応力を負担して十分に抵
抗し耐える強度をもつ構造部材として設計、製作されて
いる。

従って、杭がコンクリートを主材料として製作される場
合は、既製杭、現場打ち杭の如何を問わず、引張り応力
を負担させて引張り強度を高める補強材料として鉄筋を
入れるのが普通であり、鉄筋量はかなり多いものとなっ
ていた。

発明が解決しようとする問題点 従来の抗体は、」二連した如く鉛直荷重及び水平荷重に
抵抗して耐える高強度、高剛性部材として多くの工数と
時間をかけて製作しており、従って高価な構造部材であ
った。しかし、大地震が起きた場合、杭基礎の破損例が
しばしば見られるという重大な問題点があった。

これら破損例の原因は、大部分が水平力により杭」一部
（杭頭部分）に作用する過大な曲げモーメントにより破
損したものと推定される。

従って、この発明の目的は、鉛直何重には抵抗するが、
水平力に対してはさして抵抗もせず、いわばしなやかに
変位（変形）して水平力エネルギーを吸収、放出する構
成であり、従って設計上は鉛直何重のみ考慮すれば足り
る積み重ね構造の杭基礎を提供することにある。

問題点を解決するための手段 上記問題点を解決するための手段として、この発明に係
る積み重ね構造の杭基礎は、図面に実施例を示している
通り、 まず杭体Ａ、Ｂ、Ｃとして必要な直径を有し、かつ軸方
法には短かいモジュール長さの杭ブロックト・・を工場
製作等して用意し、これを地中に先掘りした杭穴３内に
順次−木の柱状に一連に積み重ね、もって１本の杭体Ａ
、Ｂ、Ｃとして形成したことを特徴とするものである。

作　　用 この杭基礎は、所要数の杭ブロックト・・を順次一連に
積み重ねて形成されたものであるから、水平力に対して
は各杭ブロック１．１の重合面間にすべりを生じてほと
んど抵抗せず、即ち地層の水平変位に追従して変形する
しなやかさをもつ。

その上、杭ブロック１、ｌ相互の重合面間に摩擦抵抗低
減材８を入れるか又は杭ブロック１．１を全方向ジヨイ
ント１８で連結することにより、前記しなやかさを積極
的に生じさせ、もって軸力に対しては十分に抵抗し耐え
るけれども、曲げモーメントあるいはせん断力は発生し
ない杭基礎として構成することができる。

また、上記の作用をより有効に利用する態様として、こ
の杭基礎は、杭全長を杭ブロックト・・の積み重ねで形
成する場合のほか、例えば、曲げモーメントの作用が大
きい部分Ａ１のみ、又は地層の震動性状が異なる部分Ａ
、のみを杭ブロックト・・の積み重ねで形成し、もって
破損のおそれがない杭基礎とすることが可能である。

地盤の水平変位量の絶対値は、地震時においてもかなり
小さいため、各杭ブロックト・・は地盤が形成した筒（
杭穴３の壁面）に収容された形で地層と共に変位するの
で、重合面間に生ずるすべりも微小変位にすぎなく、よ
って形態の保持および軸力の負担には支障を生じない。

実施例 次に、この発明の好適な実施例を税引する。

まず第１図は、この発明に係る杭基礎の基本構成をモデ
ル的に簡単化して示している。

杭ブロックト・・は、その直径を杭体Ａとして必要な直
径、例えばφ１０００〜φ２０００位のオーダーとし、
かつ軸方向向の長さは取扱いにあまり不便でない大きさ
、重量に製作するために１例えば０．５ｍ〜３ｍ位のオ
ーダとして、普通コンクリート又は高強度コンクリート
によるコンクリート酸（又は鉄筋コンクリート酸）とし
て工場で製作する。

そしてこの杭ブロックト・・を対象地盤２中に順次一本
の柱状に一連に積み重ね、もって１本の所望長さの杭体
Ａが形成されている。

杭ブロックト・・は、　ｊｔ　Ｉ−の工場等において既
制品として製作しておくものであり、必要に応じて鉄筋
その他の補強材が含められる。

この杭体Ａの施工法としては、例えば第２図に示したよ
うに、穴３を先掘りし、杭ブロック１はクレーン等で吊
り、前記穴３中に順次吊り込み積み重ねる方法で施工す
ることができる。

あるいは第３図に示したように、穴３内の中心部に鋼棒
５を立て、他方、杭ブロック１の中心部軸方向には前記
鋼棒５を通す孔４を設けておき、クレーン等で吊った杭
ブロック１は鋼棒５をガイドにしてきちんと積み重ねる
方法で施工することができる。この場合、鋼棒５は最終
的には引き抜いても良く、又はそのまま埋殺しとしても
よい。

また、第４図に示したように、地盤２に先掘りした穴３
の内壁面に沿って剛性の低い薄肉鋼管あるいは柔軟性の
ある合成樹脂管６を設置して穴壁面の保護を図り、もっ
て合成樹脂管６の内側に杭ブロックト・・を順次積み重
ねて施工する方法もある。

さらに第５図に示したように、所定数の杭ブロックト・
・を地上において予め鋼棒又は鋼線７により連結して一
本の柱状に一体化した所定長さの抗体となし、これを地
盤２に先掘りした穴３中に吊り込んで施工する方法もあ
る。この場合、抗体先端に円すい形の刃口１′を設ける
ことにより、打ち込み又は圧入の方法で施工することも
できる。

ところで、本発明の杭基礎は、各杭ブロックト・・を水
平力に対して生ずる地層の水平変位にしなやかに追従変
位させ、もって杭ブロックｌ、１間に発生するせん断応
力を低減させることに特徴を有する。

そのだめの積極的方法としては、例えば第６図に示した
ように、上下の杭ブロック１．１の重合面間にすべり摩
擦抵抗低減材８として砂、ゴムシート、あるいは潤滑材
をはさんだ鉄板、積層ゴムなどを入れる。

あるいは単に摩擦抵抗低減材８を入れるだけでなく、第
７図に示したように上位（又は下位）の詰プロー、〃１
の下姓面市ｊ１１蔗じ玉面キの西蔗Ｑ九し３１ 設け、下位−（又は上位）の杭ブロック１の上端面中央
部には凹部１０を設け、両者の重合面間に摩擦抵抗低減
材８を入れると共に前記凸部９と凹部１０をはめ合せ、
もって両統ブロック１．１間の最大すべり量を一定値以
下に制限する構成としても実施される。

さらには、第８図に示したように、杭ブロック１．１の
重合面間に橋梁のスライド支持に多用されている資産１
１を設置してピンローラ支持となさしめ、かつその両サ
イドに歯止め１２．１２を設置した構成で施工する方法
もある。

あるいは第９図に示したように、上位の杭ブロック１の
下端面１ａを球面状凸部として形成し、下位の杭ブロッ
ク１の上端面は局部的に鉄板などを使用した平坦面又は
球面状凹部１ｂとして形成して各々を当接させ、もって
回転及び水平変位（すべり）が容易な構造のものとして
施工することができる。

かくして杭ブロック１、ｌ相互の重合面を第６図〜第９
図のように施工する結果、この杭基礎は仇／−ツンＬＬ
Ｔノ１ゝ踊１田甲人佃にｒ凹Ｓυノロ油シγ鉛直荷重に
は抵抗して酎えるが、地層の水平変位には抵抗せずしな
やかに追従変形する柔構造となる。その故に、せん断力
も曲げモーメントも発生しないのであり、よって思いが
けず過大な水平力を受でもせん断破壊のおそれは皆無で
ある。

（種々な実施態様） （その１）上記の杭基礎は、通常の場合は、第１０図に
示した如く、杭ブロックト・・を単純に所要数だけ積み
重ねて１本の杭体Ａとなし、上部構造物１３の支持に用
いられる。

（その２）杭基礎の破損例を見ると、当然のことながら
、曲げモーメントの大きい杭頭部分及び地盤の浅い部分
に集中している。従って、第１１図に示した如く、モー
メントの大きい杭頭部分及び地盤の浅い部分だけを杭ブ
ロックト・・の積み重ねによる抗体Ａｌ　、として形成
し、それより深い部分は既製杭の圧入または場所打ち杭
１４による単一構造の杭体Ａ２として形成することによ
り、耐震性の向上を図ることができる。

（その３）第１２図に示したように、積取２の陥層構成
が境界層１５の上下において軟弱層と硬質層とに大きく
変化している場合は、杭頭部分のみならず境界層１５の
付近にも過大な曲げモーメントが作用し、即ち震動性状
が大きく異なる。そこで、このように震動性状が異なる
部分は、杭ブロックト・・の積み重ねによる抗体Ａｌ　
、として形成し、その余の部分は既製杭又は場所打ち杭
１４による単一構造の杭体Ａ２として形成すると、杭の
破損を防止できる。

（その４）第１３図に示したように、支持地盤１６が大
きく傾斜している場合には、その傾斜に沿って長さの異
なる杭を造るのが普通である。しかし、杭の長さが異な
ると、一般的に杭の水平力に対する剛性が杭毎に異なり
、短い杭の剛性が高く、結局短い杭に力が集中して短い
・杭が先に破壊するに至るという現象が往々みられる。

そこで、このように長さの異なる杭が施工される場合に
、これを杭ブロックト・・の積み重ねによる杭体Ａで形
成する。かくすると、６杭Ａ・・・の剛性をほぼ一様に
できて好都合である。

従来このような地層条件に対しては、は支持地盤１６に
より上方の軟弱上の置換又はラブルコンクリート（貧配
合コンクリートの１種）の打設により対処していたが、
これに代る方法として未実施態様が極めて有効的である
。

（その５）第１４図に示したように、１１！！盤２が軟
弱地盤であるときは、従来の如く地盤改良を施工する代
りに、支持層１６に到達する杭体Ａを杭ブロックト・・
の積み重ねにより形成する。かくすれば、上部構造物１
３は安全に支持させることができる。

第２の実施例 上述した第１実施例の杭基礎Ａは、鉛直荷重は負担する
が、曲げモーメントもせん断力も発生しない性能のもの
である。これに対して、第１５図には、積み重ねた杭ブ
ロック１．１の重合面間を全方向ジヨイント１８にて連
結し、もって曲げモーメントは伝達しないけれども、せ
ん断力は伝達する構造の杭体Ｂから成る杭基礎を示して
いる。

従って、杭体Ｂは引抜き力に対しても抵抗可能な構造で
ある。

第３の実施例 第１６図には、積み重ねた杭ブロックト・・を、その中
心部軸方向に設けた孔２１に通したＰＣ鋼線（又は鋼棒
）２０を介して所定のプレストレスを加えるまで緊結し
た杭体Ｃより成る杭基礎を示している。

孔２１の口径は、ＰＣ鋼線２０を通してもなお地層の水
平変位に追従して各杭ブロック・・・の重合面間に必要
十分なすべりを生じさせる大きさとされている。また、
各杭ブロック１．１の重合面間には必要に応じて摩擦抵
抗低減材８を入れる。

この杭基礎の場合、構造上せん断力は負担しないが、曲
げモーメントは伝達する。そして、プレストレスの大き
さにより、杭体Ｃが負担し得る曲げモーメントの大きさ
を調節することが可能である。

軸力は勿論負担するが、引き抜き力にも抵抗可能な構造
である。

発明が奏する効果 ■　以上に実施例と併せて詳述したとおりであって、こ
の発明の杭基礎は、杭体Ａ、Ｂ、Ｃの設計に際しては鉛
直荷重（軸力）のみ考慮すれば足り、基本的に引張り鉄
筋は不用であり、その分のコストダウンが図れる。

■　杭ブロックト・・は、全て地上において工場等で量
産することが可能であり、従って、杭体Ａ、Ｂ、Ｃの製
作精度が向上し、品質管理も容易となる ■　長尺杭の場合にも杭ブロック１の数が増えるだけで
あるため、杭体Ａ、Ｂ、Ｃの長短のバラツキに対応しや
すく、運搬や保管が容易である。

■　地震時に杭体Ａ、Ｂ、Ｃに過大な水平力が負荷する
ことがなく、破損のおそれのない杭基礎構造となり、耐
震効果に優れる。

【図面の簡単な説明】 第１図はこの発明に係る杭基礎を簡単にモデル化して示
した断面図、第２図〜第５図は前記杭基図、第６図〜第
９図は前記杭ブロック重合面部の異なる構造例を示した
立面図、第１０図〜第１４図は杭基礎の種々な実施態様
を示した断面図、第１５図と第１６図は杭基礎の異なる
実施例を示した部分図である。 出願人　　　　　株式会社竹中工務店 区　　　　　　　　　　区 へ　　　　　　　　　　ｍ 目　　　　　　　　区 く　　　　　　　　　　　　　い 鵬 第１４図 第１５図 第１６図 警

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ［１］杭体として必要な直径を有し、かつ軸方向には短
   かいモジュール長さの杭ブロック（１）・・・を順次一
   連に積み重ねて形成されていることを特徴とする積み重
   ね構造の杭基礎。 ［２］杭全長のうち水平力による曲げモーメントの作用
   が大きい部分のみ又は地層構成が変化して震動性状が異
   なる部分だけ杭ブロック（１）・・・を順次一連に積み
   重ねて形成し、その余の部分は既製杭又は場所打ち杭と
   して単一構造に形成されていることを特徴とする特許請
   求の範囲第１項記載した積み重ね構造の杭基礎。 ［３］杭ブロック（１）の重合面間に摩擦抵抗低減材（
   ８）を入れたことを特徴とする特許請求範囲第１項又は
   第２項に記載した積み重ね構造の杭基礎。 ［４］各杭ブロック（１）の重合面部は全方向ジョイン
   ト（１８）で連結していることを特徴とする特許請求の
   範囲第１項又は第２項に記載した積み重ね杭基礎。 ［５］杭ブロック（１）・・・をその重合面間のすべり
   に必要な大きさの径の孔（２１）に通したＰＣ鋼材（２
   ０）を介して所定のプレストレスを加えるまで緊結し、
   かつ杭ブロック（１）の重合面間には摩擦抵抗低減材（
   ８）を入れたことを特徴とする特許請求の範囲第１項又
   は第２項又は第３項に記載した積み重ね構造の杭基礎。 ［６］各杭ブロック（１）（１）の重合面部に、すべり
   量の大きさを制限するため相互にはまる凸部（９）と凹
   部（１０）、又は歯止め（１２）を設けたことを特徴と
   する特許請求の範囲第３項に記載した積み重ね構造の杭
   基礎。