JPS5854211B2 - ねじり貫入式ｐｃらせん杭 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はねじり貫入式ＰＣらせん杭に関するものにして
、コンクリート杭を、直接土中に貫入せしめるという一
工程により基礎杭打作業を完了することを可能ならしめ
て、基礎工事の大幅な簡略化および完全な無振動、無騒
音化を実現することを目的とするものであって、その特
徴とするところは、らせん状つげ部を備えるＰＣ杭にお
いて、前記らせん状つげ部の上面角と下面角が相互に異
なるように形成せしめたねじり貫入式ＰＣらせん杭であ
る。

都市部などに建設される土木および建築構造物の施工場
所は住民地域に近接していることが多く、このことから
騒音、振動の発生が一時的にせよ地域内の住民の生活環
境に影響を及ぼしたり、建造物などに損傷を与えるなど
大きな社会問題になってきている。

このため、都市部またはその周辺部における建設工事は
工事時間の制限による工期の長期化、その施工方法およ
び工事内容の変更など工事の進行および工事費に著しく
支障をきたすケースが増える傾向にある。

特に、都市周辺の構造物、建築の基礎工事に不可欠な杭
打ちは騒音ならびに振動の規制もあって、従来のように
ディーゼルハンマーやバイブロノ＼ンマーなどによって
打設することは事実上不可能になってきているのが実状
である。

そこで、既製杭の打撃工法で発生する騒音、振動を大幅
に減らすという社会的要請から、打撃工法の代替工法と
して、通常いわれている無騒音・無振動工法が発展して
きた。

そして都市内の建設工事が増えるにつれておびただしい
種類の工法が「無騒音・無振動工法」の名のもとに出現
してきた。

しかし、これらの無騒音・無振動工法はいずれも工程数
が多いとともに工費が既製杭の打撃工法に比較して極端
に増大する。

しかもこれらの工法は工法自体が掘削を基本にしている
ため、地盤破壊やゆるみによる支持力不足が生ずる危険
性が犬である。

本発明はかかる実状に鑑みなされたもので、設計施工の
面から、経済的でかつ確実な支持力が得られる無騒音・
無振動工法用の杭として開発されたねじり貫入式ＰＣら
せん杭を提供するものである。

次に本発明を例示図面により説明する。

らせん状つば部１を備えるＰＣ杭において、第３図に示
すように前記らせん状つば部１の上面角αと下面角βと
が相互に異なるようにαを７５゜βを６０°に夫々形成
したねじり貫入式ＰＣらせん杭ａである。

さらに詳述するならば第１図に示すように鋼棒５、補強
鉄筋５ａおよびらせん状鉄筋５ｂを組立てて遠心力成型
用枠（図示せず）に入れ、鋼繊維３を混入した高強度コ
ンクリート４を投入して、上面角αと下面角βとが相互
ｔこ異なるらせん状のっぽ（フランジ）１をつけて遠心
力成型されたプレストレストコンクリート杭ａであって
、この杭ａに、トルクにより回転を与えて、土中に貫入
し、この杭ａ自身が摩擦杭または支持杭として支持力を
得ることができるようにしたものである。

２はコンクリート杭である。

この場合、杭ａに回転を与えてねじ込むためのつば１は
、従来の普通コンクリートでは転石への衝突や無理な貫
入等によって割れや欠けが生じるため、十分な貫入能力
を有する大きさのフランジを付けることが不可能とされ
ていた。

因に、コンクリートに直径が０．３〜０．５ ｍｍで、
長さが２５〜３０ｖｔｍ程度の鋼繊維３を一様に分散さ
せて混入した鋼繊維補強コンクリートは、普通コンクリ
ートには見られないような多くの長所を有している。

■、靭性が高く、衝撃力に対する抵抗性が大きい。

２、引張強度、曲げ強度が高い。

３、端部や隅角部における割れや欠けが少い。

４、耐疲労性が高い。

５、耐撚性や凍結融解に対する抵抗性が大きい。

したがって、このような鋼繊維補強コンクＩＪ ｍトを
用いることにより割れや欠けが生じにくい、十分な強度
を有するつば部１を形成することができる。

本発明のＰＣらせん杭ａに用いる鋼繊維コンクリートの
圧縮試験用供試体による２８日基準強度はσ２８ニア５
０ｋｇ／−以上であり、次表の如き売方配合で製造した
。

この配合による鋼繊維補強コンクリートの２８日圧縮強
度はσ２８−７６７ｋｇ／−であり、鋼繊維を混入しな
いコンクリートの圧縮強度σ２８＝７５３ｋｇ／ｃｙｓ
ｔとほぼ同じであるが引張強度はσｔ＝８３ｋｇ／ｃｒ
Ａに対してσｔ＝５９ｋｇ／ｃ１ｒＬであり、鋼繊維を
混入することにより約１．４倍に引張強度が上昇した。

また、鋼繊維補強コンクリートの衝撃力による割れや欠
けに対する抵抗性を鋼繊維を混入しないコンクリートと
比較するために、材令２８日の曲げ試験用供試体をスパ
ン４５ｃｒＩＬで単純支持し、そのスパン中央に重さ７
．５に４１の鋼球を高さ３０ＣｒｒＬから繰り返し落下
させ、ひび割れが発生する回数および破壊回数を調べた
。

その結果、鋼繊維を混入しないコンクリートでは３回の
衝撃回数でひび割れが発生し、これと同時に破壊したが
、鋼繊維を混入したコンクリートでは４１回の衝撃回数
でひび割れが発生し、１４６回で破壊するに至った。

しかして、らせん杭ａの十分な貫入能力に必要な大きさ
のつば部１が、転石への衝突や無理な貫入等による割れ
や欠けに対して十分な耐久性を有していることがわかっ
た。

本発明のＰＣらせん杭ａは、標準圧縮試験用供試体によ
る２８日基準強度がσ２８＝７５０ｋｇ／ｄ以上という
高強度の鋼繊維補強コンクリートを使用する。

又、ＰＣらせん杭ａは遠心力成型するので、十分な縮固
めと脱水により、さらに強度は２０％程度増加する。

このような高強度コンクリートにおいては引張強度も当
然増加し、圧縮強度の約１５分の１の引張強度を有して
いる。

さらに鋼繊維で補強することにより引張強度は約１．３
倍に増加する。

さらに杭にトルクを作用させると杭の断面にはせん断力
が発生し、杭の外周に最も大きいせん断応力が発生する
。

杭の外周の表面をとり出すと、トルクにより純せん断応
力状態となっている。

この場合のせん断応力をτとすると、主応力σ および
σ２は、 １） σ１−−σ２−τ となり、杭軸に対する主応力σ１の方向は、ｔａｎ ２
ψ＝■、ψ＝４５゜ となり、杭軸方向と４５°の方向（こσ１−τの引張応
力が生じ、これに直交してσ２−−での圧縮応力が生ず
る。

この主応力σ１がコンクリートの引張強度σｔに達する
と引張応力に直交する方向にひび割れが発生すると考え
てよい。

すなわち、ひび割れが発生するせん断心力はτ二σｔで
ある。

次に杭σ。

（圧縮応力）のプレストレスを導入すると杭にトルクを
作用させたときの、杭の外周の表面の応力状態は、杭軸
方向にσ。

の圧縮応力とせん断心力τを同時に受ける組合せ応力状
態となり、この場合の主応力σ１およびσ２はとなり、
杭軸に対する主応力σ１の方向は、となる。

すなわち、杭軸方向とψの方向にσ１の引張応力が、こ
れに直交する方向にσ２の圧縮応力が生ずる。

この主応力σ１がコンクリートの引張強度σｔに達する
とひび割れが発生すると考えてよいことになる。

これにより、ひび割れが発生するせん断心力τｃｒは、 となり、杭軸に対するひび割れの方向は、となる。

本発明ＰＣらせん杭ａで用いる材令２８日の基準残寒が
σ２ａ ＝ ７５０ ｋｇｌ−のコンクリートでは、遠
心力成型することにより、圧縮強度は約２０％増加し、
σｃ ＝ ９００ｋｇ／ｃｗｔ程度となる。

これに対する引張強度は圧縮強度の約１５分の１で、σ
ｔ＝６０ｋｇｌ−であり、鋼繊維で補強することにより
約１．３倍の引張強度σｔ ＝７８ ｋｇ／ｃｙ？ｉが
得られる。

この場合のひび割れが発生する時のせん断心力はプレス
トレスを導入しない場合、τｃｒ−σｔ＝ ７８ ｋｙ
／／Ｃ１？Ｌとなるが、１００ｋｇ／ｃｒｉＹのプレス
トレスを導入すると、σｏ＝ １００ ｋｇｌｃｒｔｔ
を用いて、ｒｃｒ ＝ １１８ ｋｇｌｃ１１ｔ、とな
り、ひび割れの方向はψ、−２５°となる。

また、２００ ｋｇｌｃａのプレストレスを導入すると
τｃｒ ＝ １４７ｋｇ／ｃｒ？ｒとなり、ひび割れの
方向は、１８°となる。

すなわち、１００ｋｇ／−のプレストレスを杭に導入す
ると、ひび割れが発生するトルクは、プレストレスを導
入しない場合の約１．５倍に、２００ ｋＦｌ／ｃｒｉ
ｔのプレストレスに対しては約１．９倍となる。

また、ひび割れの方向は、プレストレスを導入しない場
合、杭軸に対して４５°であるが、プレストレスを導入
することにより杭軸方向に傾き、ひび割れの角度が小さ
くなる。

これらのことにより、プレストレスの導入応力が大きい
ほどひび割れが発生するトルクを増大させることができ
、ひび割れの角度を杭軸に対して小さくすることができ
る。

これにより、トルクを与えて回転させ、土中に貫入する
ＰＣらせん杭においては、高強度コンクリートを用いて
プレストレスを大きくした方が有利である。

またらせん鉄筋５ｂをひび割れ方向と直角に近く配筋す
ることにより、さらにひび割れが発生するトルクを増大
させることができる。

次に、外径３００ｍｒｎ、肉厚６０關の従来のＰＣ杭と
長さ１．２ｍの本発明のＰＣらせん杭ａでねじり試験を
行なったが下表の如き結果であった。

鋼繊維補強コンクリートで得られる程度のひび割れねじ
りモーメントを有していれば、杭基礎を必要とする地盤
へのねじりによる貫入は安全率を考慮しても十分可能で
ある。

本発明の太きいねじり強度を有するＰＣらせん杭のつば
部１の大きさ、形状およびピッチを変化させることによ
り、砂質土から粘性土に至るまで、さらにゆるんだ地盤
から硬い地盤に至るまであらゆる条件に対してもトルク
により回転を与えて土中に貫入することが可能である。

すなわち、ねじりによる貫入実験によると、つばの高さ
が大きく、ピンチが大きい場合には土の排出量は多いが
、杭をねじり貫入させるに必要なトルクは小さく硬いし
まった土に適している。

このような場合には、貫入された杭のつば部の下側に空
隙が生じ摩擦杭としての支持力の減少が危惧される場合
には杭の中空部よりモルタルの圧入等により杭先端より
この空隙をモルタルで充填することにより、より大きい
支持力が期待できる。

つばの高さが小さく、ピッチが小さい場合には、土の排
出量は少く他の無振動無騒音工法のように地盤破壊やゆ
るみを生ずることなくむしろ地盤を締固めさらに杭自身
にフランジを有するため地盤との摩擦を極端に増大させ
ることができるため、大きい支持力が期待できる。

このような場合にはねじり貫入させるのに必要なトルク
は太きくゆるんだ地盤に適している。

また本ＰＣらせん杭ａを軟弱地盤に貫入することにより
、無振動・無騒音で地盤の改良を行うことができる。

なお実公昭４７−２９６８１号公報のようにらせん状つ
は部の上面角と下面角が同一角度に形成されている場合
は、杭を初めは貫入することができてもある程度貫入が
進むと空回り状態になってそれ以上進入することが非常
に困難だが、本発明では第３図に示すようにらせん状つ
ば部１の上面角αと下面角βとが相互に異なるように形
成されているため最後までねじり貫入が完了でき大きな
支持力が得られ施工も安全、確実なものである。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の実施例であり、第１図はＰＣらせん杭の
一部切欠状態を示す要部の正面図、第２図は要部の正面
図、第３図はっは部の断面図である。 １・・・・・・つば部、２・・・・・・コンクリート杭
、３・・・・・・鋼繊維。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ らせん状つば部を備えるＰＣ杭において、前記らせ
   ん状つげ部の上面角と下面角が相互に異なるように形成
   したことを特徴とするねじり貫入式ＰＣらせん杭。