説明

合成摩擦杭

【課題】広い範囲にわたって高い支持力の得られる合成摩擦杭を実現する。
【解決手段】地盤を柱状に掘削し、掘削土砂とセメントミルクとを混合攪拌して形成したソイルセメント柱状体の中心部分に、杭体を貫入させてなる合成摩擦杭において、杭体1の表面に縦鉄筋2aとらせん鉄筋2bとを複合させて取り付ける。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、軟弱地盤の基礎杭等に使用する合成摩擦杭に関する。
【背景技術】
【0002】
軟弱地盤等においては、セメントミルクと掘削土砂とを攪拌してなるソイルセメントやコンクリート等の柱状体の中心部分に、この柱状体が硬化しないうちに芯材として鋼管杭やコンクリート杭等の既製杭を貫入させる合成摩擦杭がよく使用される。図3はこの合成摩擦杭を示す概念図で、Gは地盤、Sはソイルセメント(柱状体)、1は芯材(既製杭)である。芯材1の頭部が図示しない構造物のフーチングに接続されて荷重を受け、柱状体Sの外周が周囲の地盤Gと接触して摩擦支持する構造である。
【0003】
合成摩擦杭においては芯材とソイルセメント柱状体との付着、すなわち一体化が重要である。特許文献1には、芯材である鋼管の表面に圧延により突起を形成したり、溶接ビードや鉄筋の溶接により突起を設けることが記載されている。
図4は表面に突起を取り付けた鋼管を示す正面図、図5は同じく斜視図で、(a)は鋼管1の表面に縦鉄筋2aを取り付けたもの、(b)は同じく鋼管1の表面にらせん鉄筋2bを取り付けたもの、(c)は環状鉄筋2cを取り付けたもので、らせんの水平面となす角度をθとすれば、(a)はθ=90度、(c)はθ=0度に相当する。太線で示したのは溶接部分である。
【0004】
図6はこのうちの(a)と(b)について、荷重と変位との関係を示すグラフである。鉛直方向の変位δは、すなわち杭頭部の沈下量である。縦鉄筋の場合は小さい荷重ですぐに支持力が発揮される反面、沈下が進むにつれて支持力が減少するので許容される沈下量が少ない場合に用いられる。一方、らせん鉄筋ではゆるやかに支持力が発揮されるので、許容される沈下量が大きい場合に用いられる。したがって、許容される沈下量が杭径の10%であるため、小径の杭では縦鉄筋が、中径杭ではらせん鉄筋が最適とされる。
【0005】
なお、環状鉄筋を設けた鋼管杭は、特許文献2に記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0006】
【特許文献1】特開昭62−268422号公報
【特許文献2】特開2001−323459号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
本発明は、表面に縦鉄筋を取り付けた杭体、らせん鉄筋を取り付けた杭体のそれぞれの特性を生かし、広い範囲にわたって高い支持力の得られる合成摩擦杭を実現することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0008】
本発明は、地盤を柱状に掘削し、掘削土砂とセメントミルクとを混合攪拌して形成したソイルセメント柱状体の中心部分に、この柱状体が硬化しないうちに芯材を貫入させ、これらが一体となって周面摩擦力を発揮するようにした合成摩擦杭において、前記芯材が、杭体の表面に縦鉄筋とらせん鉄筋とを複合させて取り付けたものであることを特徴とする合成摩擦杭であり、望ましくは地盤の性能から見た必要な支持力に応じて、前記縦鉄筋とらせん鉄筋の構成割合が調整されていることを特徴とする前記の合成摩擦杭である。
【発明の効果】
【0009】
本発明によれば、縦鉄筋、らせん鉄筋の構成割合を調整することにより、広い範囲にわたって高い支持力の得られる合成摩擦杭が容易に得られ、軟弱地盤等における効率的な基礎構造が実現するという、すぐれた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【0010】
【図1】本発明実施例の合成摩擦杭を示す斜視図である。
【図2】図1に示した実施例における支持力特性を示すグラフである。
【図3】本発明に係わる合成摩擦杭を示す概念図である。
【図4】従来の技術における表面に突起を取り付けた鋼管を示す正面図である。
【図5】同じく従来の技術における表面に突起を取り付けた鋼管を示す斜視図である。
【図6】従来の技術における表面に突起を取り付けた鋼管の荷重と変位との関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【0011】
さきに図6において説明したように、縦鉄筋では小さい荷重ですぐに支持力が発揮されるが、沈下が進むにつれて支持力が減少するのに対して、らせん鉄筋では沈下量が大きく、沈下につれてゆるやかに支持力が発揮される。そこでこれらを複合するとこれらの特性が合成され、本発明の杭体では、縦鉄筋の部分の作用により小さい沈下量領域から高い支持力が発現され、その後沈下量が増えるとともにらせん鉄筋の作用によって高い支持力がそのまま維持されるという特性が得られ、結果的に沈下量によらずほぼ一定の高い支持力が確保できる。
【0012】
本発明において杭体としては、鋼管杭または既製コンクリート杭を使用することができる。既製コンクリート杭としては、鉄筋コンクリート杭(RC杭)、プレストレストコンクリート杭(PC杭)、高強度プレストレストコンクリート杭(PHC杭)、外殻鋼管付きコンクリート杭(SC杭)、高強度コンクリート拡径杭(ST杭)等を例示することができる。
【0013】
杭体の表面に突起付き線材を取り付ける方法としては、杭体が鋼管杭、または外殻鋼管付きコンクリート杭(SC杭)の場合には、溶接によるのが好ましい。このとき、突起付き線材の線長の全てにわたって溶接する必要はなく、所定のピッチを設けて離散的に溶接すればよい。
また、杭体が鉄筋コンクリート杭(RC杭)、プレストレストコンクリート杭(PC杭)、高強度プレストレストコンクリート杭(PHC杭)、高強度コンクリート拡径杭(ST杭)等の既製コンクリート杭の場合には、これら既製コンクリート杭を製造する際に複数の鋼片等が表面(外周面)に露出するように形成し、これらの鋼片等に突起付き線材を溶接により取り付けるか、またはアンカー等を用いて既製コンクリート杭の表面(外周面)に複数の線材取り付け金具を設け、これらの線材取り付け金具に突起付き線材を取り付ける方法などによることができる。
【0014】
上記のように、本発明においては杭体として鋼管杭や既製コンクリート杭を用いることができるが、突起付き線材の取り付けの容易性からみて、鋼管杭、あるいは外殻鋼管付きコンクリート杭(SC杭)が好ましく、鋼管杭がもっとも好ましい。
以下においては杭体として鋼管(鋼管杭)を用いた場合を例として説明するが、既製コンクリート杭の場合においても以下の説明は全く同じである。
【0015】
改良地盤の柱状体に貫入させる摩擦杭の場合、柱状体を含めた合成杭全体の支持力は、地盤と柱状体との間の摩擦力と、柱状体と芯材(摩擦杭)との間の付着力との和である。一方がいかに強固に結合されていても、他方が滑ってしまえばトータルの支持力は得られない。
杭の支持力は、杭にある変位が生じたときに杭に作用している荷重値として評価される。一般的に杭の許容変位をδaとし、そのときに作用している鉛直荷重Wを杭の支持力と考える。杭の許容変位δaは、一般に杭径の10%に相当する変位量に設定される。例えば杭径が1000mmであれば100mm変位(沈下)したときに作用している鉛直荷重が、杭径が100mmであれば10mm変位(沈下)したときの鉛直荷重が支持力である。よって杭径が小さいほど、小さい変位量で所定の支持力を発現する必要があり、杭に必要な荷重〜変位性能は、杭径によって規定される。
【実施例】
【0016】
本発明の実施例を図面により説明する。図1は合成摩擦杭における芯材の3とおりの実施例を示す斜視図で、いずれも芯材としての杭体が鋼管の場合である。鋼管1の表面には縦鉄筋2aとらせん鉄筋2bが複合させて取り付けられているが、図1(a)は縦鉄筋2aを主体として、らせん鉄筋2bはピッチを大きくしてまばらに配置している。ここでは一例として、縦鉄筋2aが4本、らせん鉄筋2bが杭垂直方向に対して角度70°として取り付けられている例を示す。当該例は、初期沈下時に大きな支持力を得たいが、物理的に鋼管に対して縦鉄筋のみを配置できない場合に用いられる。縦鉄筋のみでは、所定の支持力100,000Nを超える300,000N以上の支持力を得ることができない。当該例においては、らせん鉄筋2bを杭垂直方向に対して70°の角度でまばらに配置して、主体である縦鉄筋2aに付着力を付加させれば、300,000N+αの支持力を発揮できるという効果を有する。
【0017】
図1(c)はらせん鉄筋2bを主体として密に巻き付け、縦鉄筋2aを少量配置している。ここでは一例として、縦鉄筋2aが1本、らせん鉄筋2bが杭垂直方向に対して角度30°として取り付けられている例を示す。当該例は、支持力的にはらせん鉄筋のみでよいが、沈下量を抑制するために、初期剛性を向上させたい場合に用いられる。当該例においては、所定の支持力100,000Nはらせん鉄筋2bのみで十分確保できるが、さらに縦鉄筋2aを1本追加することにより、初期剛性が増加し、沈下量も低減させるという効果を有する。
【0018】
図1(b)は両者の中間で、縦鉄筋2a、らせん鉄筋2bをそれぞれほぼ同等に配置している。ここでは一例として、縦鉄筋2aが2本、らせん鉄筋2bが杭垂直方向に対して角度50°として取り付けられている例を示す。当該例は、沈下量の広い範囲にわたって所定の支持力を安定して発揮させたい場合に用いられる。らせん鉄筋2bのみだけでは、所定の支持力100,000Nは初期に発揮できない。当該例においては、縦鉄筋2aを2本配置し、付着力を付加させることにより、初期不足分の支持力を補い、トータルとして100,000N以上の支持力を維持させるという効果を有する。
【0019】
以下、図1(a)〜図1(c)をそれぞれ実施例1〜3とする。
図2は、図1に示した実施例1〜3それぞれの杭体の有する支持力特性をグラフで示したものである。各実施例の支持力特性は、縦鉄筋の特性とらせん鉄筋の特性とを合成したものであり、沈下量の微小な部分では縦鉄筋の効果が、また沈下の大きい部分ではらせん鉄筋の効果が表れ、沈下量の広い範囲にわたって、所定の支持力を発揮する。
【0020】
本発明における支持力特性は、縦鉄筋とらせん鉄筋との構成の割合を調整することによってさまざまに変えることができる。図2において、縦鉄筋の割合の高い(a)では微小な沈下量からすぐに支持力を発揮でき、逆にらせん鉄筋の割合の高い(c)では沈下量が大きくなっても高い支持力を持続する。
したがって、縦鉄筋を主体とする(a)のタイプは、初期(微小)沈下時に大きな支持力を得たいが、物理的に鋼管に対して縦鉄筋のみを配置できない場合に用いるとよい。逆にらせん鉄筋主体の(c)のタイプは、支持力の面ではらせん鉄筋のみでよいが、初期沈下量を抑制するために初期剛性を向上させたい場合に用いるとよい。
【0021】
これらの中間である(b)のタイプは、沈下量の広い範囲にわたって所定の支持力を安定して発揮させたい場合に用いるとよい。
本発明の複合突起を設けた芯材を使用すれば、精密機械工場などの沈下量制限が厳しい建屋基礎において支持力特性をうまく活用することができる。
また、縦鉄筋、らせん鉄筋の取り付け割合によってそれぞれの支持力特性の発揮割合を調整できるので、杭全体としての支持力〜沈下量特性を容易にコントロールすることができる。
【産業上の利用可能性】
【0022】
本発明によれば、縦鉄筋、らせん鉄筋の構成割合を調整することにより、広い範囲にわたって高い支持力の得られる合成摩擦杭が容易に得られ、軟弱地盤等における効率的な基礎構造を実現できるので、産業上格段の効果を奏する。
【符号の説明】
【0023】
1 芯材(既製杭、鋼管)
2 突起
2a 縦鉄筋
2b らせん鉄筋
2c 環状鉄筋
G 地盤
S ソイルセメント柱状体

【特許請求の範囲】
【請求項1】
地盤を柱状に掘削し、掘削土砂とセメントミルクとを混合攪拌して形成したソイルセメント柱状体の中心部分に、この柱状体が硬化しないうちに芯材を貫入させ、これらが一体となって周面摩擦力を発揮するようにした合成摩擦杭において、
前記芯材が、杭体の表面に縦鉄筋とらせん鉄筋とを複合させて取り付けたものであることを特徴とする合成摩擦杭。
【請求項2】
地盤の性能から見た必要な支持力に応じて、前記縦鉄筋とらせん鉄筋の構成割合が調整されていることを特徴とする請求項1に記載の合成摩擦杭。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【図5】
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【図6】
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【公開番号】特開2012−177264(P2012−177264A)
【公開日】平成24年9月13日(2012.9.13)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2011−41026(P2011−41026)
【出願日】平成23年2月28日(2011.2.28)
【出願人】(000001258)JFEスチール株式会社 (8,589)
【Fターム(参考)】