JPH0458522B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔利用される技術分野〕 この発明は既成のコンクリート杭の一部を補強
した杭及びその成形方法であり殊に大きな横力に
耐える杭に関するものである。

〔従来技術と問題点〕

一般に構造物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
ト自体が耐圧縮力に強く、通常の中空鉄筋コンク
リート杭や、PC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
るなどで充分に対処でき、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、水平方向の支持力については、杭の頭部
と上部構造物の結合方法、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杭A₁の
曲げモーメント分布図第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の杭
B₁のその曲げモーメント分布図は曲線Ｂのよう
なものに凡そなることが、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、従つて、杭
A₁においてはR₁の部分、杭B₁においてはR₂の部
分に大きな横力が作用することになり、各設計指
導機関においても、ほヾ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
棒に沿つて、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
さとの関係が好ましくなく、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生し易く、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。ま本件
出願時における上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PCコンクリート杭、
普通鉄筋コンクリート杭の２〜４倍の価格に達し
ている。

また、横力を大きく受ける橋梁や、港湾構造物
用の杭として、内外２重の鋼管を現場で組み立て
これらの中間に凝結充填材としてセメントコンク
リート又はモルタルを充填する方法が特公昭51−
47964に開示されているが、内外管が鋼管であり、
極めて高価であり、かつ、曲げ耐力を受けるため
に内外管中に埋設されている半径方向に設けた突
条材や、更に径の小さい鋼管を埋設してコンクリ
ートを充填し、内外管を一体化したものが開示さ
れているが、内側鋼管寄りに設けられたジベル
や、リブになる程曲げに対する耐引張材としての
効率が悪く、鋼材使用効率が悪く、結局この公知
技術のものは、内外の鋼管によつて、圧縮、曲げ
に対する耐力を得ているもので鋼材の使用量が多
く、得に内側の鋼管を用いないではこの技術は成
立せず、きわめて高価なものとなる。

また充填されるコンクリートモルタルなど現場
打ちのものでは、内外の鋼管とも附着力が不充分
となるおそれがあり、外径も大きくなり過ぎる傾
向となり、構成資材の増加は勿論のこと杭が大径
になり過ぎ、杭施工費が嵩む。

〔目的〕

この発明の目的とするところは、通常の鉄筋コ
ンクリート杭や、PCコンクリート杭よりなる既
成のコンクリート杭を補強するためのもので、製
造方法が簡単で、その製品たる杭は大きな横力に
耐える杭とすることである。

〔問題を解決するための手段〕

この発明は既成コンクリート杭の長さ方向の必
要場所に、これよりも長さの短かい軸筋を母線方
向に軸線の周りに等角間隔をおいて６本以上の必
要本数が配設してあり、これら軸筋囲繞するに充
分な直径をもつ薄肉鋼管、強化合成樹脂管の一種
よりなる外套管で囲繞してあり、前記既成コンク
リート杭と外套管との間のすべての間隙には膨脹
性生コンクリートを充填して、硬化と共に膨脹さ
せたコンクリート層が形成してあることを特徴と
する外部補強型コンクリート杭とすることによつ
て問題点を解決した。

また他の発明は既成コンクリート杭に、これよ
りも長さが短かく、前記既成コンクリート杭の外
周面との間に後述の軸筋挿入可能な間隙のできる
内径をもつ薄肉鋼管乃至強化合成樹脂管のうちの
一種よりなる外套管を前記既成コンクリート杭の
外側の必要場所に同心に嵌合し、前記既成コンク
リート杭と外套管との間には６本以上の必要本数
の軸筋を前記既成コンクリート杭と、外套管の間
隙にこれらの軸線周りに等間隔に配設し、前記外
套管の両端をリング状の端板で塞ぎ、一方の端板
の一部切欠部より前記すべての間隙に膨脹性生コ
ンクリートを充填し後コンクリートの硬化と共に
膨脹させて、コンクリート層を形成することを特
徴とする外部補強型コンクリート杭の成形法とす
ることによつて問題点を解決した。

今この発明を図示の代表的な実施態様に基づい
て説明する。

〔構成部材の説明〕

１０は既成のコンクリート杭であり、通常鉄筋
又はPC鋼棒入の鉄筋コンクリート杭、プレスト
レスコンクリート杭、若しくは薄肉鋼管コンクリ
ート複合杭のうちの一種であれば特に限定はな
い。長さは特に限定はないが、10乃至15ｍの長尺
物が好ましい。

１１は薄肉鋼管、強化合成樹脂管よりなる外套
管であり、その厚みは後述の膨脹性生コンクリー
トの膨脹を充分に拘束できるだけの強度と、杭施
工後の腐蝕に耐えるだけの厚みがあれば充分で、
薄肉鋼管の場合は２乃至６mm好ましくは２乃至３
mmの継目なし、又は軸方向に継目のある鋼管を用
い、強化合成樹脂の場合は引張力に耐える繊維入
の例えばFRPなどを用い厚さは４乃至10mm程度
のものを用いてある。この外套管１１の長さは前
記既成コンクリート杭１０よりも短かく、６乃至
10ｍ程度が好ましく、その内径は軸筋１３が既成
コンクリート杭１０と外套管１１の間に丁度挿入
できる寸法としてある。

前記軸筋１３としては、平鋼板１３ａを用い、
その断面は実施例において幅ｂ＝30〜60mm、厚さ
ｔ＝６〜16mm程のものを用いる。最も軸筋１３は
前記形状に限定されることなく、断面は円形、又
は異形の普通鉄筋、高強度鉄筋など杭の曲げによ
る軸方向の引張力に耐える強度をもつ例えば
JISG−3112、（1964年）に含まれ若くはこれと同
程度の強度であれば特に限定はない。

各軸筋の長さは図示の例においては外套管１１
とまゞ同一長さのものを図示したが、若干短かく
ともよく、また長短２種以上のものを全周に平均
して分布配設してもこの発明としては同一であ
る。

〔製造方法の実施態様及び物の実施態様〕

前記既成のコンクリート杭１０の外側であり、
その杭が施工されたとき、最も横力が作用する部
分R₁又はR₂を覆う位置に嵌合し（第６図参照）、
前記既成のコンクリート杭１０と外套管１１の間
に例えば平鋼板１３ａを、その広い面が外套管１
１の円周方向になるよう、６本以上の必要本数等
間隔をおいて挿入し、それぞれの軸筋１３は外套
管１１の内周面に接触させ、ドーナツ型の端板１
４によつて外套管１１の両端を塞ぎ、これら全体
を傾斜させ、下方の端板１４の切欠部より膨脹性
生コンクリートを既成コンクリート杭１０と外套
管１１の間のすべての間隙に充填し、コンクリー
トを硬化と共に適当な養生法によつて、膨脹さ
せ、既成コンクリート杭１０と外套管１１の間に
コンクリート層１５を形成し、既成コンクリート
杭１０の外側に外套管１１及び軸筋１３群が一体
に結合されたこの発明の杭が製造される。

前記方法に使用される膨脹性生コンクリートと
しては膨脹剤を混練時に混入したもの若くは膨脹
性セメントを用い、前記の膨脹剤としては1600℃
以上で焼成されたマグネシア粉末、ドロマイド、
酸化カルシユウムが適しており、また硬化コンク
リートの膨脹率は１〜５％程度のものを用いる。
この発明の前記コンクリート層１５の強度は600
〜900Kg／cm²程度の圧縮強度のものが好ましい。
従つて養生法は、自然養生、常圧蒸気養生法、オ
ートクレーブ養生法など膨脹剤に応じた養生を行
う。

前記の外套管１１の内径は、第３図、第５図に
示すように丁度軸筋１３が既成コンクリート杭１
０との間に挿入できるに充分な外径があれば一般
にはよいが、より大きな曲げ力を受ける杭におい
ては前記軸筋１３の直径又は厚さよりも、既成コ
ンクリート杭１０との間に大きな間隙のできる内
径をもつもの（第４図参照）でもこの物の発明と
しては同一である。

〔物の発明の使用法〕

この発明の杭を使用するときは、外套管１１が
挿入できるだけの孔を、既成コンクリート杭１０
の部分の長さだけ、予め掘削し、この発明の杭を
建て込むか、或は既成コンクリート杭の径が大き
いときは、中掘工法を用いて、この発明の杭をそ
の先端が支持層に達するまで沈め、第１図実施例
のように外套管１１と既成コンクリート杭１０部
の上端が一致している態様のものにおいては外套
管１１と既成コンクリート杭１０の部分を共に切
り揃え、軸筋１３ａ及び既成コンクリート杭１０
部の鉄筋１６を共に露出させて、これらを上部構
造物と結合する。

第２図に示す態様のものにおいては、既成コン
クリート杭１０部のみを従来公知と同様の杭頭処
理を行う。

〔物の発明の効果〕

以上のように構成し、使用できるこの発明のも
のにおいては、既成コンクリート杭１０の外側に
曲げモーメントの分布の大きい部分R₁又はR₂が
前記のように太く、完全に一体化し、その境界面
においても、コンクリート層１５の附着力と膨脹
による圧接力によつてすべりを起さず、地震など
による横力に充分耐えるものであり、特にこの発
明の杭に加えられる曲げ力による引張力は主とし
て前記軸筋１３で受けるものであり、かつ軸筋１
３群はそれぞれ外套管１１の内周面１２に接触し
た状態で設けられているから、その有効半径は大
きい。

よつて外套管１１の径はそれ程大きくする必要
がなく、この外套管１１の強度についても硬化し
ながら膨脹するコンクリート層１５の膨脹力を充
分に拘束でき、杭の耐用年数の期間の腐蝕に耐え
る厚みがあればよく、薄肉鋼管の場合は２〜６mm
好ましくは２〜３mmあれば充分であり（鋼管の腐
蝕厚みは１mm／60年と云われている）、強化合成
樹脂管の場合でも３〜10mm程度でよい。

特に外套管１１は軸筋１３群を外気や、地下水
から遮断しこれらが腐蝕しない。

またこの発明のものは、外套管１１は薄肉鋼管
又は強化合成樹脂管であるから切断も容易で、軸
筋１３を切断する必要があるときも外套管１１を
切除すればこれら軸筋１３はその部分において外
部に露出し、切断する必要のあるときも切断し易
く、杭頭処理がし易い。

軸筋数は６本以上必要本数等角間隔に配してい
るから耐曲げ力に方向性がない。

〔物の発明の実施態様の効果〕

軸筋１３として平鋼板１３ａを用い、それらの
幅の広面をそれぞれ外套管１１の円周方向に添せ
たものにおいては、外套管１１の外径に対する軸
筋１３の有効半径を最も大きくとることができ
る。

他のJISG−3112（1964年）に規定されるような
断面円形又は異径の普通鉄筋又は異径鉄筋を用い
たものにおいては、入手が容易で、比較的廉価で
ある。

外套管１１に薄肉鋼管を用いたものは外周面が
頑丈で取扱い易いし、この部分が腐蝕するまでは
この外套管１１によつても耐曲げ力を有するが、
設計上は軸筋１３が引張力を受けるものであるか
ら、施工後長期間経過後に外套管１１が完全に腐
蝕したとしても、直ちに耐曲げ力が低下するわけ
ではない。勿論腐蝕代以上の厚みのあるときは残
余の外套管１１は有効な引張材の役目をなす。

外套管１１として強化合成樹脂管を用いたもの
においては、上部構造物の耐用年数以上の長期期
間においてもこれが腐蝕せず、長期間所期の耐曲
げ力を保持する。

〔方法発明の効果〕

この発明の方法は、既成コンクリート杭１０を
使用し、この外側に外套管１１を嵌め、これらの
中間に軸筋１３を上述のように挿入した後膨脹性
生コンクリートを充填する方法であるから、上記
外套管１１は膨脹性生コンクリートを打設すると
きの一種の外型枠の役目をなし、型枠を必要とせ
ずしかも膨脹性生コンクリートを前記のように既
成コンクリート杭１０と外套管１１の間に充填す
る方法であるから、コンクリート層１５は膨脹し
既成コンクリート杭１０、外套１１及び軸筋１３
が完全に密着一体化し、杭に横力を受けても、こ
れらの密着面にすべりを起さず強固な杭を製造す
ることができる。

また軸筋１３の数、材質、表面形状、長さなど
予測される曲げモーメント分布に応じて自由に選
定でき、地盤、上部構造物に適合させて製造でき
る。

また外套管１１の厚み、材質なども目的に応じ
自由に選定でき、設計の自由度がきわめて高く、
比較的低廉な杭が製造でき、実用性がきわめて高
い。

〔方法の実施態様の効果〕

外套管１１にも、曲げによる引張力を負担させ
ることもでき、特に製造時のコンクリート層１５
の膨脹を充分に拘束する効果を有する。

外套管１１として強化合成樹脂を用いる方法に
おいては長期間の強度保持ができる杭が製造でき
るし、軽量であり取扱い易い。

【図面の簡単な説明】

図面はこの発明に係るものを示すものであり、
第１図は物の発明の代表的な実施態様の一部縦断
正面図、第２図は他の実施態様の外観側面図、第
３図、第４図及び第５図は、それぞれ横断平面
図、第６図は曲げモーメント分布図である。 図中、１０……既成コンクリート杭、１１……
外套管、１３……軸筋、１５……コンクリート
層。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 既成コンクリート杭の長さ方向の必要場所
   に、これよりも長さの短かい軸筋を母線方向に軸
   線の周りに等角間隔をおいて６本以上の必要本数
   が配設してあり、これら軸筋囲繞するに充分な直
   径をもつ薄肉鋼管、強化合成樹脂管の一種よりな
   る外套管で囲繞してあり、前記既成コンクリート
   杭と外套管との間のすべての間隙には膨脹性生コ
   ンクリートを充填して、硬化と共に膨脹させたコ
   ンクリート層が形成してあることを特徴とする外
   部補強型コンクリート杭。 ２ 前記既成コンクリート杭としては、鉄筋コン
   クリート杭、鋼管コンクリート複合杭のうちの一
   種であることを特徴とする特許請求の範囲第１項
   記載の外部補強型コンクリート杭。 ３ 前記軸筋としては平鋼板よりなり、これらの
   幅の広い面が外套管の円周方向であることを特徴
   とする特許請求の範囲第１項記載の外部補強型コ
   ンクリート杭。 ４ 前記軸筋としては、断面は円形、異形のうち
   の一つであつて普通鉄筋、高強度の鉄筋のうちの
   一種であることを特徴とする特許請求の範囲第１
   項記載の外部補強型コンクリート杭。 ５ 前記外套管は肉厚が２乃至６mmの継目なし、
   軸方向継目有鋼管のうちの一種であることを特徴
   とする特許請求の範囲第１項記載の外部補強型コ
   ンクリート杭。 ６ 既成コンクリート杭に、これよりも長さが短
   かく、前記既成コンクリート杭の外周面との間に
   後述の軸筋挿入可能な間隙のできる内径をもつ薄
   肉鋼管乃至強化合成樹脂管のうちの一種よりなる
   外套管を前記既成コンクリート杭の外側の必要場
   所に同心に嵌合し、前記既成コンクリート杭と外
   套管との間には、６本以上の必要本数の軸筋を前
   記既成コンクリーナ杭と、外套管の間隙にこれら
   の軸線周りに等間隔に配設し、前記外套管の両端
   をリング状の端板で塞ぎ、一方の端板の一部切欠
   部より前記すべての間隙に膨脹性生コンクリート
   を充填し後コンクリートの硬化と共に膨脹させ
   て、コンクリート層を形成することを特徴とする
   外部補強型コンクリート杭の成形法。