JPH09170232A - 高信頼性の杭及びその製造方法 - Google Patents
高信頼性の杭及びその製造方法Info
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- Placing Or Removing Of Piles Or Sheet Piles, Or Accessories Thereof (AREA)
- Piles And Underground Anchors (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 建造物の基礎を構成する支持杭として利用さ
れる高信頼性の杭と、その製造方法を提供する。 【解決手段】 鋼管杭の中心部に、支持層に到達して先
端抵抗力を受ける芯杭が前記鋼管杭との間に若干の間隙
をあけて設置され、プレロードを与えられた芯杭と鋼管
杭との間隙に粘弾性体が充填されており、芯杭が上載荷
重を受けた際の周面摩擦抵抗力は粘弾性体及び鋼管杭を
介して地面に伝達される。
れる高信頼性の杭と、その製造方法を提供する。 【解決手段】 鋼管杭の中心部に、支持層に到達して先
端抵抗力を受ける芯杭が前記鋼管杭との間に若干の間隙
をあけて設置され、プレロードを与えられた芯杭と鋼管
杭との間隙に粘弾性体が充填されており、芯杭が上載荷
重を受けた際の周面摩擦抵抗力は粘弾性体及び鋼管杭を
介して地面に伝達される。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、主として建造物
の基礎を構成する支持杭として利用される高信頼性の杭
と、その製造方法（構築方法）に関する。
の基礎を構成する支持杭として利用される高信頼性の杭
と、その製造方法（構築方法）に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、建造物の支持杭の静的支持力の計
算法は、図２に例示したように、杭体ａの先端を支持層
ｂに到達させ、上載荷重Ｐを先端抵抗力ＱP と周面摩擦
抵抗力ＱF との合力Ｒで支持するものとして設計、施工
されている。即ち、Ｒ＝ＱP ＋ＱF とし、 Ｒa ＞Ｐ
の条件を満足するように、極限設計法では安全係数Ｆ
を考慮して Ｐ≦１／Ｆ（ＱP ＋ＱF ） の条件を満た
すように設計、施工されている。
算法は、図２に例示したように、杭体ａの先端を支持層
ｂに到達させ、上載荷重Ｐを先端抵抗力ＱP と周面摩擦
抵抗力ＱF との合力Ｒで支持するものとして設計、施工
されている。即ち、Ｒ＝ＱP ＋ＱF とし、 Ｒa ＞Ｐ
の条件を満足するように、極限設計法では安全係数Ｆ
を考慮して Ｐ≦１／Ｆ（ＱP ＋ＱF ） の条件を満た
すように設計、施工されている。
【０００３】
【本発明が解決しようとする課題】従来の支持杭に関す
る極限設計法では、力の大きさにのみに注目して、地盤
の歪と応力に基づく計算をしていないから合理性、信頼
性に欠ける。と云うのも、長い杭の支持力を先端抵抗力
と周面摩擦抵抗力の二面から検証してゆくと、杭の上載
荷重は、地表面から始まる地盤の歪と応力に起因する周
面摩擦抵抗力の働きによって大部分を支持するメカニズ
ムになっており、先端抵抗力はほとんど働いていない
（図３参照）。具体的に云えば、図３に応力−歪特性を
示しているように、杭の周面摩擦抵抗力ＱF は零点から
急勾配で上昇して、杭径とは無関係に杭の周面と地盤の
ずれが１０〜２０mmで極大（ピーク）に達する。他方、
先端抵抗力ＱP は極めて緩やかな上昇勾配を描き、かな
り大きな変形量（０．１Ｄ〜０．２５Ｄ）でやっと極大
に達する。従って、例えば変形量０．１Ｄを基準にとっ
た場合の抵抗合力Ｒa は、Ｒa ＝ＱFa＋ＱPa というこ
とになり、ＱFaはもとより、ＱPaは極大値ＱF ，ＱP に
比較すると数分の一の大きさでしかない。
る極限設計法では、力の大きさにのみに注目して、地盤
の歪と応力に基づく計算をしていないから合理性、信頼
性に欠ける。と云うのも、長い杭の支持力を先端抵抗力
と周面摩擦抵抗力の二面から検証してゆくと、杭の上載
荷重は、地表面から始まる地盤の歪と応力に起因する周
面摩擦抵抗力の働きによって大部分を支持するメカニズ
ムになっており、先端抵抗力はほとんど働いていない
（図３参照）。具体的に云えば、図３に応力−歪特性を
示しているように、杭の周面摩擦抵抗力ＱF は零点から
急勾配で上昇して、杭径とは無関係に杭の周面と地盤の
ずれが１０〜２０mmで極大（ピーク）に達する。他方、
先端抵抗力ＱP は極めて緩やかな上昇勾配を描き、かな
り大きな変形量（０．１Ｄ〜０．２５Ｄ）でやっと極大
に達する。従って、例えば変形量０．１Ｄを基準にとっ
た場合の抵抗合力Ｒa は、Ｒa ＝ＱFa＋ＱPa というこ
とになり、ＱFaはもとより、ＱPaは極大値ＱF ，ＱP に
比較すると数分の一の大きさでしかない。
【０００４】にもかかわらず、現状の設計手法は、極大
値ＱF ，ＱP を前提とした合力Ｒ＝ＱF ＋ＱP に安全係
数１／Ｆを乗じて信頼性を確保しているので、大変大雑
把で合理性、信頼性に欠ける設計、施工になっている。
従って、本発明の目的は、応力と歪の挙動に基づいた杭
の周面摩擦抵抗力及び先端抵抗力を可及的に有効に重畳
的に働かせることにより高信頼性を発揮する杭とその製
造方法を提供することである。
値ＱF ，ＱP を前提とした合力Ｒ＝ＱF ＋ＱP に安全係
数１／Ｆを乗じて信頼性を確保しているので、大変大雑
把で合理性、信頼性に欠ける設計、施工になっている。
従って、本発明の目的は、応力と歪の挙動に基づいた杭
の周面摩擦抵抗力及び先端抵抗力を可及的に有効に重畳
的に働かせることにより高信頼性を発揮する杭とその製
造方法を提供することである。
【０００５】本発明の次の目的は、杭の実際的な荷重支
持機能に有効で経済的な設計、施工が可能な高信頼性の
杭及びその製造方法を提供することである。
持機能に有効で経済的な設計、施工が可能な高信頼性の
杭及びその製造方法を提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記従来技術の課題を解
決するための手段として、請求項１に記載した発明に係
る高信頼性の杭は、鋼管杭の中心部に、支持層に到達し
て先端抵抗力を受ける芯杭が前記鋼管杭との間に若干の
間隙をあけて設置され、プレロードを与えられた芯杭と
鋼管杭との間隙に粘弾性体が充填されており、芯杭が上
載荷重を受けた際の周面摩擦抵抗力は粘弾性体及び鋼管
杭を介して地面に伝達されることを特徴とする。
決するための手段として、請求項１に記載した発明に係
る高信頼性の杭は、鋼管杭の中心部に、支持層に到達し
て先端抵抗力を受ける芯杭が前記鋼管杭との間に若干の
間隙をあけて設置され、プレロードを与えられた芯杭と
鋼管杭との間隙に粘弾性体が充填されており、芯杭が上
載荷重を受けた際の周面摩擦抵抗力は粘弾性体及び鋼管
杭を介して地面に伝達されることを特徴とする。
【０００７】また、請求項２の発明に係る高信頼性の杭
の製造方法は、中掘り工法により鋼管杭を地中に建込
み、前記鋼管杭の中空部内の中心部に前記鋼管杭との間
に若干の間隙をあける直径の芯杭を支持層に到達する状
態に設置し、前記芯杭にプレロードを与えた後に、芯杭
と鋼管杭との隙間に粘弾性体を充填する工程から成るこ
とを特徴とする。
の製造方法は、中掘り工法により鋼管杭を地中に建込
み、前記鋼管杭の中空部内の中心部に前記鋼管杭との間
に若干の間隙をあける直径の芯杭を支持層に到達する状
態に設置し、前記芯杭にプレロードを与えた後に、芯杭
と鋼管杭との隙間に粘弾性体を充填する工程から成るこ
とを特徴とする。
【０００８】前記請求項１に記載した粘弾性体は、シー
ル材、砂、又はベントナイトであることを特徴とする。
また、前記請求項１に記載した芯杭は、プレキャストコ
ンクリート杭又は鉄筋コンクリート造乃至鉄骨鉄筋コン
クリート造の杭又は鋼管巻き場所打ちコンクリート杭で
あることも特徴とする。
ル材、砂、又はベントナイトであることを特徴とする。
また、前記請求項１に記載した芯杭は、プレキャストコ
ンクリート杭又は鉄筋コンクリート造乃至鉄骨鉄筋コン
クリート造の杭又は鋼管巻き場所打ちコンクリート杭で
あることも特徴とする。
【０００９】本発明のように、鋼管杭の中に設置した芯
杭にプレロード（上載荷重）を与えると、このプレロー
ドは杭体を通じて先端の支持層へ直接的に伝達され、支
持層から受ける先端抵抗力によって支持される。従っ
て、この時の先端抵抗力Ｑ´Pは図３中に示したように
周面摩擦抵抗力が働く以前に急勾配で上昇する。 プレ
ロードは芯杭が０．０３Ｄ程度の歪を発生する大きさま
で付与される。その後、鋼管杭と芯杭との隙間に粘弾性
体が充填されるので、芯杭が上載荷重を受けると、同芯
杭の沈下に伴い周面の粘弾性体の歪に伴って発生する応
力に起因する周面摩擦抵抗力ＱF が増大してゆき、両者
の合力（Ｑ´P ＋ＱF ）で前記上載荷重を支持すること
になる。この場合、先端抵抗力Ｑ´P が卓越した内容で
あり、基準となる変形量０．１Ｄの近辺で先端抵抗力Ｑ
´P 及び周面摩擦抵抗力ＱF がピークを迎えるので、両
者の合力Ｒa ＝Ｑ´P ＋ＱFa は実質的な働きとして発
揮され、もって高い信頼性の杭となる。
杭にプレロード（上載荷重）を与えると、このプレロー
ドは杭体を通じて先端の支持層へ直接的に伝達され、支
持層から受ける先端抵抗力によって支持される。従っ
て、この時の先端抵抗力Ｑ´Pは図３中に示したように
周面摩擦抵抗力が働く以前に急勾配で上昇する。 プレ
ロードは芯杭が０．０３Ｄ程度の歪を発生する大きさま
で付与される。その後、鋼管杭と芯杭との隙間に粘弾性
体が充填されるので、芯杭が上載荷重を受けると、同芯
杭の沈下に伴い周面の粘弾性体の歪に伴って発生する応
力に起因する周面摩擦抵抗力ＱF が増大してゆき、両者
の合力（Ｑ´P ＋ＱF ）で前記上載荷重を支持すること
になる。この場合、先端抵抗力Ｑ´P が卓越した内容で
あり、基準となる変形量０．１Ｄの近辺で先端抵抗力Ｑ
´P 及び周面摩擦抵抗力ＱF がピークを迎えるので、両
者の合力Ｒa ＝Ｑ´P ＋ＱFa は実質的な働きとして発
揮され、もって高い信頼性の杭となる。
【００１０】
【発明の実施の形態、実施例】以下に、図示した本発明
の実施例を説明する。図１に示した支持杭１は、中心部
の芯杭２が、粘弾性体を充填する以前に、杭先端を地下
の支持層５に到達させられ、直接先端抵抗力を受ける
（支持される）状態で設置される。鋼管杭３は、前記芯
杭２の外周に２０cm〜３０cm程度の均等な隙間をあける
内径のものとされ、地中に必要十分な深さまで設置され
ている。芯杭２には、それが０．０３Ｄ程度歪む大きさ
のプレロード（上載荷重）を付与される。プレロードの
付与後に、前記芯杭２と鋼管杭３との隙間中にシール
材、砂、ベントナイト等の粘弾性体４が密実に充填され
る。従って、芯杭２の外周面と粘弾性体４及び鋼管杭３
の間に摩擦抵抗力が発生し、該抵抗力は粘弾性体４から
鋼管杭３を経て周辺地盤へ伝達する構成とされる。粘弾
性体４の材質、性能は前記の機能を奏する物質であれば
よく、特に前記例示のものに限らない。この高支持力杭
１を構成する芯杭２の外径は一般的に２．５ｍ、鋼管杭
３の外径は３．０ｍぐらいの大きさとされる。芯杭２に
はプレキャストコンクリート杭、又は鉄筋コンクリート
造乃至鉄骨鉄筋コンクリート造の場所打ち杭、又は鋼管
巻き場所打ちコンクリート杭などが適用される。鋼管杭
３の深さは、粘弾性体４を介して伝達される芯杭２の周
面摩擦抵抗力を周辺地盤へ伝達するのに有効な深さであ
れば足り、必ずしも図示例のように支持層５へ到達させ
ることを要しない。
の実施例を説明する。図１に示した支持杭１は、中心部
の芯杭２が、粘弾性体を充填する以前に、杭先端を地下
の支持層５に到達させられ、直接先端抵抗力を受ける
（支持される）状態で設置される。鋼管杭３は、前記芯
杭２の外周に２０cm〜３０cm程度の均等な隙間をあける
内径のものとされ、地中に必要十分な深さまで設置され
ている。芯杭２には、それが０．０３Ｄ程度歪む大きさ
のプレロード（上載荷重）を付与される。プレロードの
付与後に、前記芯杭２と鋼管杭３との隙間中にシール
材、砂、ベントナイト等の粘弾性体４が密実に充填され
る。従って、芯杭２の外周面と粘弾性体４及び鋼管杭３
の間に摩擦抵抗力が発生し、該抵抗力は粘弾性体４から
鋼管杭３を経て周辺地盤へ伝達する構成とされる。粘弾
性体４の材質、性能は前記の機能を奏する物質であれば
よく、特に前記例示のものに限らない。この高支持力杭
１を構成する芯杭２の外径は一般的に２．５ｍ、鋼管杭
３の外径は３．０ｍぐらいの大きさとされる。芯杭２に
はプレキャストコンクリート杭、又は鉄筋コンクリート
造乃至鉄骨鉄筋コンクリート造の場所打ち杭、又は鋼管
巻き場所打ちコンクリート杭などが適用される。鋼管杭
３の深さは、粘弾性体４を介して伝達される芯杭２の周
面摩擦抵抗力を周辺地盤へ伝達するのに有効な深さであ
れば足り、必ずしも図示例のように支持層５へ到達させ
ることを要しない。
【００１１】上記高信頼性の杭１を製造する方法は、ま
ずドリリングバケット等の掘削機を使用した中掘り工法
により、鋼管杭３の建込みを行う。鋼管杭３を所要の深
さに設置した後に、その中空部内の中心部へ芯杭２を設
置して、その先端を支持層５へ到達させ、所定大きさの
プレロード（上載荷重）を付与する。かくして芯杭２に
先端抵抗力が発生する状態とした上で、該芯杭２と鋼管
杭３との隙間へ粘弾性体４を密実に充填する工程が実施
される。
ずドリリングバケット等の掘削機を使用した中掘り工法
により、鋼管杭３の建込みを行う。鋼管杭３を所要の深
さに設置した後に、その中空部内の中心部へ芯杭２を設
置して、その先端を支持層５へ到達させ、所定大きさの
プレロード（上載荷重）を付与する。かくして芯杭２に
先端抵抗力が発生する状態とした上で、該芯杭２と鋼管
杭３との隙間へ粘弾性体４を密実に充填する工程が実施
される。
【００１２】芯杭２の先端部に受ける先端抵抗力を可及
的に大きくする手段として、芯杭先端面を水平な大径面
として形成すること、そして、芯杭２と粘弾性体４との
間の周面摩擦抵抗力、及び鋼管杭と粘弾性体及び周辺地
盤との間の周面摩擦抵抗力を可及的に増大する手段とし
て、芯杭２の外周面、及び鋼管杭の内・外周面の水平方
向に環状（フランジ状）の凸条又は溝状（凹状）を形成
し、あるいは凹凸を設けることも好適に実施される。
的に大きくする手段として、芯杭先端面を水平な大径面
として形成すること、そして、芯杭２と粘弾性体４との
間の周面摩擦抵抗力、及び鋼管杭と粘弾性体及び周辺地
盤との間の周面摩擦抵抗力を可及的に増大する手段とし
て、芯杭２の外周面、及び鋼管杭の内・外周面の水平方
向に環状（フランジ状）の凸条又は溝状（凹状）を形成
し、あるいは凹凸を設けることも好適に実施される。
【００１３】
【本発明が奏する効果】本発明に係る高信頼性の杭及び
その製造方法によれば、先端抵抗力が卓越した支持力を
期待できると共に、地盤の歪と応力に基づいて先端抵抗
力と周面摩擦抵抗力とが重畳、重複して確実に働くこと
を期待でき、合理的で高信頼性の支持杭等として利用で
きるのである。
その製造方法によれば、先端抵抗力が卓越した支持力を
期待できると共に、地盤の歪と応力に基づいて先端抵抗
力と周面摩擦抵抗力とが重畳、重複して確実に働くこと
を期待でき、合理的で高信頼性の支持杭等として利用で
きるのである。
【図１】本発明の高信頼性の杭の実施例を簡単に示した
断面図である。
断面図である。
【図２】従来の杭及びその支持機能を示した断面図であ
る。
る。
【図３】杭に働く先端抵抗力と周面摩擦抵抗力の働きを
応力−変形で示した特性図である。
応力−変形で示した特性図である。
１ 高信頼性の杭 ２ 芯杭 ３ 鋼管杭 ４ 粘弾性体 ５ 支持層
Claims (4)
- 【請求項１】 鋼管杭の中心部に、支持層に到達して先
端抵抗力を受ける芯杭が前記鋼管杭との間に若干の間隙
をあけて設置され、プレロードを与えられた芯杭と鋼管
杭との間隙に粘弾性体が充填されており、芯杭が上載荷
重を受けた際の周面摩擦抵抗力は粘弾性体及び鋼管杭を
介して地面に伝達されることを特徴とする、高信頼性の
杭。 - 【請求項２】 中掘り工法により鋼管杭を地中に建込
み、前記鋼管杭の中空部内の中心部に前記鋼管杭との間
に若干の間隙をあける直径の芯杭を支持層に到達する状
態に設置し、前記芯杭にプレロードを与えた後に、芯杭
と鋼管杭との隙間に粘弾性体を充填する工程から成るこ
とを特徴とする、高信頼性の杭を製造する方法。 - 【請求項３】 請求項１に記載した粘弾性体は、シール
材、砂、又はベントナイトであることを特徴とする、高
信頼性の杭。 - 【請求項４】 請求項１に記載した芯杭は、プレキャス
トコンクリート杭又は鉄筋コンクリート造乃至鉄骨鉄筋
コンクリート造の杭又は鋼管巻き場所打ちコンクリート
杭であることを特徴とする、高信頼性の杭。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33308295A JP3600885B2 (ja) | 1995-12-21 | 1995-12-21 | 高信頼性の杭及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33308295A JP3600885B2 (ja) | 1995-12-21 | 1995-12-21 | 高信頼性の杭及びその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09170232A true JPH09170232A (ja) | 1997-06-30 |
| JP3600885B2 JP3600885B2 (ja) | 2004-12-15 |
Family
ID=18262077
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP33308295A Expired - Fee Related JP3600885B2 (ja) | 1995-12-21 | 1995-12-21 | 高信頼性の杭及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3600885B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108532651A (zh) * | 2018-04-19 | 2018-09-14 | 东南大学 | 一种检测钢管桩内外摩阻力的装置 |
| CN111702132A (zh) * | 2020-06-11 | 2020-09-25 | 江苏威尔森环保设备有限公司 | 一种用于环形加强筋的制备工艺 |
-
1995
- 1995-12-21 JP JP33308295A patent/JP3600885B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108532651A (zh) * | 2018-04-19 | 2018-09-14 | 东南大学 | 一种检测钢管桩内外摩阻力的装置 |
| CN111702132A (zh) * | 2020-06-11 | 2020-09-25 | 江苏威尔森环保设备有限公司 | 一种用于环形加强筋的制备工艺 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3600885B2 (ja) | 2004-12-15 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20040217 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20040402 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A821 Effective date: 20040402 |
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