JPH11269871A - 基礎杭用複合パイル - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 水平方向の成分を含む負荷に対しても剪断破
壊などを生じることなく基礎工を確実に補償できる複合
パイルを提供する。 【解決手段】 下部側をコンクリート製の基部パイル１
とし、上部側をこの基部パイル１と同軸配置の補強パイ
ル２とした複合パイルであって、補強パイル２をコンク
リート製のパイルより水平方向の負荷や曲げに対して強
度が大きな鋼管を用いた構造体とし、建築物等からの圧
縮負荷だけでなく曲げについても高剛性の基礎杭とす
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、各種の土木建築用
の基礎杭に係り、特に建築物等の構造体を施工した後の
水平方向に作用する負荷に対して十分な強度の補償がで
きるようにした基礎杭用複合パイルに関する。

【０００２】

【従来の技術】土木建築の分野における基礎工事は、地
中に基礎杭を打ち込んだりこの基礎杭の打設と同時に地
盤硬化剤等の薬液を注入して地盤改良する施工が行われ
る。そして、このような基礎工事に使用される基礎杭と
しては、コンクリート製のパイルが一般に使用されてい
る。

【０００３】コンクリート製のパイルは、鉄筋を配筋し
た中空の円筒状のものであり、その肉厚を適切にするこ
とでハンマーによる打設時の衝撃や施工後の地上建築物
からの負荷に耐え得るようにした設計とされている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところが、コンクリー
トパイルは、鉄筋を配筋していてもコンクリート主体の
構造体であることから、たとえば鋼管を用いたパイルに
比べると弾性に乏しく、圧縮負荷が過度になると圧壊し
やすいという傾向がある。そして、圧縮負荷には比較的
大きな強度を持つものの、軸線と交差する方向とくに直
交する方向の負荷すなわち曲げに対しては、鋼管パイル
に比べてかなり強度が低下する。

【０００５】一方、地中に打設されたパイルに対する地
上建築物の負荷は、パイルが鉛直の姿勢として打設され
ていれば、全長の全断面における圧縮応力はほぼ一様な
分布となる。これに対し、地上側からの負荷が鉛直成分
だけでなく水平方向への成分を含むような場合、たとえ
ば地震が発生したときやパイルが斜めに打設されている
ときには、パイルに対する曲げモーメントは長さ方向に
異なる。すなわち、パイルの長さ方向に見た曲げモーメ
ントの分布は、上端側にピーク値を持ち下端側に向けて
減衰していくことが知られている。したがって、パイル
を打設した後に、軸線と交差する方向に過大な負荷が加
えられると、パイルの上端側に対する曲げ負荷によって
剪断破壊を生じることになる。

【０００６】このように、打設された後のパイルに加わ
る負荷に水平成分が含まれる条件となると、上端側のパ
イルが破損しやすい。そして、コンクリート製のパイル
では軸線と交差する向きの剪断負荷等には上限があるの
で、破壊によって基礎工の劣化を招く恐れがある。

【０００７】本発明において解決すべき課題は、水平方
向の成分を含む負荷に対しても剪断破壊などを生じるこ
となく基礎工を確実に補償できる複合パイルを提供する
ことにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、地中に打設し
て基礎杭とするパイルであって、下部側をコンクリート
製の基部パイルとし、上部側をこの基部パイルと同軸上
に配置された補強パイルとし、この補強パイルは、曲げ
強度を前記基部パイルのそれよりも大きな鋼管製の構造
体としてなることを特徴とする。

【０００９】このような構成において、前記基部パイル
は、周方向及び軸線方向にプレストレス用の鉄筋を網籠
状に編んで内蔵した遠心力締固め成形によるものであっ
て、前記補強パイルの下端面には前記基部パイルの上端
面に面接合される接合フランジを備え、コンクリート注
入後の遠心力締固め成形時において、前記鉄筋のうち軸
線方向に配列された鉄筋群の上端を前記接合フランジに
係合させて前記基部パイルと補強パイルとを連結したも
のとすることができる。

【００１０】また、前記基部パイルの上端面には金属の
フランジを一体に備え、前記補強パイルの下端面には前
記フランジに面接合される接合フランジを備え、これら
のフランジ及び接合フランジの接合面の外周を溶接によ
って連結してもよい。更に、前記基部パイルを中空円筒
状とし、前記補強パイルの下端には前記基部パイルの上
端面に着座して固定されるフランジを備え、更にこのフ
ランジには前記基部パイルの中に嵌合可能な嵌合スリー
ブを備えた構成としてもよい。

【００１１】

【発明の実施の形態】図１は本発明の複合パイルを示す
概略図である。図において、複合パイルは遠心力鉄筋コ
ンクリート管製の基部パイル１とこの基部パイル１に同
軸上に結合した鋼管製の補強パイル２とから構成された
ものである。

【００１２】基部パイル１は、プレストレス用の鉄筋１
ａを軸線方向に複数本配筋するとともに円周方向にも補
強鉄筋１ｂを配筋したもので、遠心力締固め成形によっ
て製造される鉄筋コンクリート管であり、その肉厚は９
０ｍｍ程度である。

【００１３】補強パイル２は、建築土木用の基礎杭とし
て耐え得る９〜１２ｍｍ程度の肉厚であって長さが３ｍ
程度の鋼管を利用したものであり、その外径を基部パイ
ル１と同じとしたものである。そして、この補強パイル
２は下端を基部パイル１の上端に連結して上端部は開放
したままで地中に打設される。

【００１４】ここで、複合パイルの全体の長さは基礎工
の規模によって様々に変わるが、たとえば全長を１０ｍ
とした場合では、基部パイル１は７ｍ程度で補強パイル
２は３ｍ程度とすればよい。そして、基礎工の完成後に
建築物が構築されたとき、複合パイルの全長には圧縮が
加わるが、何らかの理由で水平荷重が加わったときでも
基礎工の地表面から３ｍ程度の範囲でこの水平荷重は吸
収される。したがって、複合パイルの全長が２０ｍや２
５ｍとなっても、補強パイル２は３ｍ〜５ｍ程度の範囲
のものを準備しておけばよく、全長の長さは基部パイル
１の長さによって調整すればよい。

【００１５】図２は基部パイル１と補強パイル２との連
結部分の詳細を示す要部の概略斜視図、図３は要部の縦
断面図である。

【００１６】鋼管を利用した補強パイル２の下端には、
基部パイル１の鉄筋１ａを利用して固定するためのアタ
ッチメント３を予め組み込む。このアタッチメント３
は、基部パイル１の上端面とほぼ同じ形状の接合フラン
ジ３ａと、この接合フランジ３ａの一面に配列固定した
支持リブ３ｂとを設けたものであり、接合フランジ３ａ
には鉄筋１ａを通すための孔３ｃを開けている。接合フ
ランジ３ａ及び支持リブ３ｂは補強パイル２に用いる鋼
管の肉厚と同じ９〜１２ｍｍ程度の鋼板を用いたもので
ある。

【００１７】支持リブ３ｂは図３に示すように、接合フ
ランジ３ａの半径方向の全長に亘る基底の長さを持つ。
図示の例では、支持リブ３ｂは８枚設けられ、図３に示
すようにれらの支持リブ３ｂが補強パイル２の内周に嵌
合し、この嵌合面を溶接することによって、補強パイル
２にアタッチメント３が強固に固定される。

【００１８】ここで、基部パイル１を遠心力締固め成形
によって製造するとき、遠心成形型の中にアタッチメン
ト３を予め固定した補強パイル２をセットし、基部パイ
ル１の成形と同時に補強パイル２も同時にこの基部パイ
ル１に連結する。すなわち、図２及び図３に示すよう
に、プレストレス用のために配筋する高張力の鉄筋１ａ
の上端にはボルト状のヘッド１ａ−１を形成したものと
し、このヘッド１ａ−１を成形される基部パイル１の上
端よりも上に少し突きるように遠心成形型の中にセット
する。そして、このセットのときには、補強パイル１も
遠心成形型の中に位置決めしてセットし、図３に示すよ
うに鉄筋１ａを補強パイル２の上端から差し込んで接合
フランジ３ａの孔３ｃに通し、ヘッド１ａ−１によって
接合フランジ３ａの上面に突き当てる。

【００１９】更に、鉄筋１ａの周りに高張力の補強鉄筋
１ｂを溶接によって固定していく。この補強鉄筋１ｂ
は、複数本の鉄筋１ａの周りにテンションを与えながら
巻いて締め付けたプレストレス用のものである。

【００２０】このように鉄筋１ａと補強鉄筋１ｂと、鉄
筋１ａにヘッド１ａ−１によって係合させた補強パイル
２を遠心力締固め成形用の型にセットする。このとき、
アタッチメント３の接合フランジ３ａ部分に適切な強度
を持つカバープレート（図示せず）を差し込み、基部パ
イル１をコンクリートで成形する型の空間側と補強パイ
ル２の内部側とを遮断する。これにより、補強パイル２
へのコンクリートの流れ込みは阻止される。なお、カバ
ープレートは成形の後に取り除いても、そのまま中に残
したままとしてもよい。

【００２１】次いで、遠心力締固め成形用の型の中にコ
ンクリートを注入して型を高速回転させることによっ
て、中空状の基部パイル１が成形される。そして、この
遠心力締固め成形では、補強鉄筋１ｂに対して内圧が負
荷されるので、半径方向へプレストレスが加えられる。
また、この補強鉄筋１ｂに溶接されている鉄筋１ａにも
プレストレスが与えられ、基部パイル１に圧縮を加え
る。したがって、ヘッド１ａ−１によって拘束されてい
る接合フランジ３ａは基部パイル１側に強く押し付けら
れ、これによって補強パイル２が基部パイル１に強固に
連結される。

【００２２】以上の構成において、基部パイル１と補強
パイル２との複合パイルは図１に示すように地中に打設
される。この打設作業は、杭打機（図示せず）のハンマ
ーによる打撃を利用して行われるが、基部パイル１の上
端と補強パイル２との間は接合フランジ３ａによって面
接触しているので、基部パイル１の上端部に対しては面
圧が負荷される。したがって、基部パイル１と補強パイ
ル２との２部材を連結したものであっても、基部パイル
１を鉛直方向に正しく打設していくことができる。

【００２３】地中に打設された複合パイルに対して、地
上の建築物から水平方向への負荷は、地上側に近い補強
パイル２へ加わる。そして、補強パイル２は鋼管を利用
したものなので、コンクリート製のパイルに比べると曲
げモーメントを大きくとることができる。したがって、
補強パイル２の曲げ変形や剪断による折損を発生するこ
とがなく、耐久性に富む基礎工を得ることができる。

【００２４】また、打設時における接合ジュランジ３ａ
に作用する反力は、接合フランジ３ａに一体化した支持
リブ３ｂによって補強パイル２側に逃がすことができ、
鉄筋１ａと接合フランジ３ａとの連結部分に対する応力
の集中が緩和される。そして、接合フランジ３ａは８枚
の支持リブ３ｂによって裏打ちされているので、補強パ
イル２の上端が水平荷重を受けて基部パイル１に対して
斜めに押されるようになっても、基部パイル１との接合
部分で補強パイル２が屈曲するようなこともない。すな
わち、複数の支持リブ３ｂによって接合フランジ３ａに
加わる負荷を分散させて補強パイル２に逃がせるので、
接合フランジ３ａの曲げ変形等を伴うことがなく、基部
パイル１との接合が外れてしまうこともない。

【００２５】このように、接合フランジ３ａにより基部
パイル１と補強パイル２とを剛的に一体連結できるの
で、基部パイル１と補強パイル２の２部材の連結構造で
あっても、全体の剛性を上げることができ、基礎杭の曲
がりを生じることがない。

【００２６】図４は基部パイル１と補強パイル２との連
結構造の別の例を示す要部の概略斜視図、図５は要部の
縦断面図である。なお、図１〜図３で示した例と同じ部
材については共通の符号で指示しその詳細な説明は省略
する。

【００２７】この例は、基部パイプ１の上端に鋼板を利
用したフランジ１ｃを予め一体に設けたもので、このよ
うなフランジ１ｃを備えたものはコンクリート製のパイ
ルでは従来から一般的な既製品として使用されているも
のである。そして、基部パイル１と補強パイル２とは、
先の例で示したものと同様なアタッチメント３によって
結合することによって一体化される。

【００２８】アタッチメント３は図２に示した例のもの
と比較して孔３ｃを開けていない点だけが異なり、支持
リブ３ｂを補強パイル２に差し込んで溶接によって一体
化する構成は全く同じである。そして、図５に示すよう
に基部パイル１と同軸配置として、フランジ１ｃと接合
フランジ３ａとを重ね合わせ、これらのフランジ１ｃと
接合フランジ３ａの外周面の全周を溶接して溶接ビード
４を形成して連結する。この溶接による連結組立ての際
には、溶接ビード４はアタッチメント３の接合フランジ
３ａだけでなく鋼管製の補強パイル２の下端縁を含めて
肉盛りして形成することで、接合強度を上げることが好
ましい。

【００２９】このように、フランジ１ｃと接合フランジ
３ａとを溶接によって形成される溶接ビード４によって
連結するものでも、先の例と同様に耐久性に富む基礎工
を得ることができる。そして、基部パイル１と補強パイ
ル２とを溶接作業によって現場で組み立てられるので、
施工性も向上する。

【００３０】図６は基部パイル１と補強パイル２との連
結構造の更に他の例を示す要部の概略斜視図、図７は要
部の縦断面図である。

【００３１】この例では、基部パイル１の上端に、複数
のたとえばＪ字状のアンカーボルト１ｄを予め立ち上げ
たものを使用する。これらのアンカーボルト１ｄは基部
パイル１をコンクリートによって型成形するときに鉄筋
１ａ及び補強鉄筋１ｂとともに予め型にセットし、その
ネジ部だけを基部パイル１の上端面から突き出して配置
したものである。

【００３２】補強パイル２の下端部には、基部パイル１
の上端面に着座して固定するためのフランジ５ａを設け
る。このフランジ５ａは、図１〜図３の例におけるアタ
ッチメント３と同様に、補強パイル２の内周面に溶接に
よって固定した支持リブ５ｂの下面と補強パイル２の下
端面とを接合面とし、溶接によって一体化されたもので
ある。そして、フランジ５ａには、アンカーボルト１ｄ
を通すためのボルト孔５ｃを支持リブ５ｂと干渉しない
位置に設けている。

【００３３】フランジ５ａには基部パイル１の中空部分
にきっちりと嵌まり込む外径を持つ嵌合スリーブ６を同
軸上に連結する。この嵌合スリーブ６は補強パイル２と
同じ程度の肉厚を持つ鋼管を用いたものであり、図７に
示すようにその上端の外周面をフランジ５ａの内周に突
き合わせて溶接によって固定したものである。

【００３４】また、このような固定構造に代えて、図８
の部分断面図に示すように、支持リブ５ｂが内側に臨む
面を長くしてフランジ５ａの内周面と連なる接合面５ｂ
−１を持つ形状としておき、嵌合スリーブ６をこの接合
面５ｂ−１に当たるまで補強パイル２に差し込む連結構
造としてもよい。この場合では、嵌合スリーブ６はフラ
ンジ５ａとの溶接だけでなく軸線方向に長さを持つ複数
の支持リブ５ｂの接合面との間でも溶接することによっ
て、嵌合スリーブ６をより一層剛的に補強パイル２に連
結することができる。

【００３５】基部パイル１と補強パイル２との連結は、
アンカーボルト１ｄをボルト孔５ｃに通して基部パイル
１と補強パイル２とを同軸配置となるように姿勢を決
め、ナット１ｅをアンカーボルト１ｄに手で掛けて仮締
めする。そして、ナット１ｅを工具によって本締めして
いき、全てのナット１ｅが同じ締め付け力となるように
均等に締め上げる。なお、この作業は、補強パイル２の
長さが３ｍ程度なので、長尺のマグネット付き等の工具
を補強パイル２の上端側から差し込むようにすれば、支
障なく行うことができる。

【００３６】この例においても、基部パイル１と補強パ
イル２との２部材を連結したものであっても、基部パイ
ル１の上端面とフランジ５ａとの面接合によって、基部
パイル１を鉛直方向に正しく打設していくことができ
る。

【００３７】また、補強パイル２と基部パイル１との連
結は、フランジ５ａによる面支持とアンカーボルト１ｄ
とナット１ｅとによる締結に加えて、補強パイル２に一
体とした嵌合スリーブ６を基部パイル１の中に嵌合した
構造となっている。このため、補強パイル２の上端が水
平荷重を受けて基部パイル１に対して斜めに押されるよ
うになっても、フランジ５ａとの接合部分で補強パイル
２が屈曲するようなこともない。すなわち、嵌合スリー
ブ６を基部パイル１の中に通すことにより、嵌合スリー
ブ６の周りを基部パイル１の周壁によって裏打ちするよ
うに補強されるので、基部パイル１と補強パイル２の２
部材の連結構造であっても、全体の剛性を上げることが
でき、基礎杭の曲がりを生じることがない。

【００３８】

【発明の効果】請求項１の発明では、水平荷重を受けや
すい上端側を曲げモーメントが大きな構造体の複合パイ
ルとすることによって、従来のコンクリート製のパイル
に比べると水平荷重に対する強度が補償され、安定した
基礎工が得られる。

【００３９】請求項２の発明では、基部パイルの上端面
に対して接合フランジにより補強パイルを面接合するの
で、補強パイルから基部パイル側に圧縮負荷を伝えるこ
とができ、補強パイルへの荷重の集中が防止される。ま
た、遠心力締固め成形時において補強パイルを基部パイ
ルのプレストレス用の鉄筋に係合させて連結できるの
で、工場で一体成形品として製造することができ、現場
での組立て作業が不要となる。

【００４０】請求項３の発明では、基部パイルと補強パ
イルとをそれぞれに設けたフランジ及び接合フランジの
溶接によって一体化できるので、基部パイルと補強パイ
ルとを別にした運搬及び現場での組立てが可能となり、
施工性が向上する。

【００４１】請求項４の発明では、嵌合スリーブを基部
パイルの中に嵌合することにより、基部パイルと補強パ
イルとの接続部分への水平方向の負荷に対しても両者一
体の構造体として受けることができ、その折損等が防止
される。したがって、基部パイルと補強パイルの２部材
の連結構造であっても、圧縮及び水平方向の負荷に対す
る剛性が高い基礎杭を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の複合パイルを地中に打設したときの
概略図である。

【図２】 基部パイルと補強パイルとの連結部分の詳細
を分解して示す概略斜視図である。

【図３】 基部パイルと補強パイルの連結部分の要部の
縦断面図である。

【図４】 基部パイルと補強パイルの他の連結構造を分
解して示す要部の概略斜視図である。

【図５】 図４の例における基部パイルと補強パイルの
連結部分の縦断面図である。

【図６】 基部パイルと補強パイルの更に他の連結構造
を分解して示す要部の概略斜視図である。

【図７】 図６の例における基部パイルと補強パイルの
連結部分の縦断面図である。

【図８】 図６の例において嵌合スリーブを支持リブの
中まで差し込んで一体化する例を示す要部の縦断面図で
ある。

【符号の説明】

１ 基部パイル １ａ 鉄筋 １ａ−１ ヘッド １ｂ 補強鉄筋 １ｃ フランジ １ｄ アンカーボルト １ｅ ナット ２ 補強パイル ３ アタッチメント ３ａ 接合フランジ ３ｂ 支持リブ ３ｃ 孔 ４ 溶接ビード ５ａ フランジ ５ｂ 支持リブ ５ｃ ボルト孔 ６ 嵌合スリーブ

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 地中に打設して基礎杭とするパイルであ
   って、下部側をコンクリート製の基部パイルとし、上部
   側をこの基部パイルと同軸上に配置された補強パイルと
   し、この補強パイルは、曲げ強度を前記基部パイルのそ
   れよりも大きな鋼管製の構造体としてなる基礎杭用複合
   パイル。
2. 【請求項２】 前記基部パイルは、周方向及び軸線方向
   にプレストレス用の鉄筋を網籠状に編んで内蔵した遠心
   力締固め成形によるものであって、前記補強パイルの下
   端面には前記基部パイルの上端面に面接合される接合フ
   ランジを備え、コンクリート注入後の遠心力締固め成形
   時において、前記鉄筋のうち軸線方向に配列された鉄筋
   群の上端を前記接合フランジに係合させて前記基部パイ
   ルと補強パイルとを連結してなる請求項１記載の基礎杭
   用複合パイル。
3. 【請求項３】 前記基部パイルの上端面には金属のフラ
   ンジを一体に備え、前記補強パイルの下端面には前記フ
   ランジに面接合される接合フランジを備え、これらのフ
   ランジ及び接合フランジの接合面の外周を溶接によって
   連結してなる請求項１記載の基礎杭用複合パイル。
4. 【請求項４】 前記基部パイルを中空円筒状とし、前記
   補強パイルの下端には前記基部パイルの上端面に着座し
   て固定されるフランジを備え、更にこのフランジには前
   記基部パイルの中に嵌合可能な嵌合スリーブを備えてな
   る請求項１記載の基礎杭用複合パイル。