JPS6033932B2 - 地中杭の施工方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は地中に打ち込まれた杭の支持力をきわめて簡単
にかつ効率よく確認しつつ、施工する新規な施工方法に
関する。

地上構築物たとえば送電線用鉄塔などを支持するため、
その基礎部分に地中に杭を打ち込み補強支持することは
知られている。

この場合、ビルなどの建築物ではきわめて足場のよいと
ころに構築されることから、杭の打ち込みもドロップハ
ンマーがジーゼル、ハンマーなど大型高能率の打ち込み
装置が用いられているが、送電線用鉄塔の場合には、お
おむね山間僻地や田園地帯あるいは原野などとなり、そ
のような大型機械の搬入が不可能ら場合が大部分である
。このため、第１図に示すように杭１の先端にスクリュ
ー２を取付け、杭１とスクリュー２とを同時回転させな
がら、これらを地中に打ち込んでいく工程が効果的に運
用できる。

この工程によれば打ち込み装置は簡単な回転付与装置で
足り、小型なもので足りることとなるｂ従来この種杭の
支持力を知るには、当該杭の打ち込まれる地点のボーリ
ングを行ない、そこの土壌を実験室に持ち帰ってその地
層の構成をつぶさに調べ、杭表面と各地層の摩擦力を算
出して理論的推論によって概括的に求めていた。

しかし、この方法ではボーリングや地層分析という余分
な仕事がある上、別途実験室に搬出することにする時間
的あるいは地理的離隔はさげ得ず、煩雑化はまぬがれ得
ない。本発明はかかるボーリングも地層分析もなんら行
なわず、現地作業をしながらそのまま、いわゆる“ｉｎ
ｓｉｔｕ’’に杭と当該杭の打ち込まれた地層との摩擦
力を求め、当該杭の支持力を確認して施工することを可
能とした画期的施工方法を提供しようとするものである
。

本発明に係る方法によれば、現に杭が打ち込まれている
それぞれの深さでの杭の支持力を知ることができ、杭が
設計通りの支持力を有する状態にあるか否かをその場で
直ちに知ることができるものであって、その作業効率の
改善と信頼性の向上は計り知れないものがある。以下に
本発明の実施例について詳細に説明する。

本発明においては、杭を長手方向に単位長さずつに区分
する。

この区分けする単位長さについては、打ち込まれる杭の
長さや径ばかりでなく、打ち込む地点の地層の構成によ
り選択される。すなわち、地層が深い堆積層の一層によ
りなることが予想される地点であれば、単位長さは長く
なろうし、つぎつぎにちがつた薄い地層が出現すること
が予想されれば短く選んだ方が検知精度がよくなる。本
発明の技術思想は施工に際し、この単位長さ入る度に生
ずるトルクの変化分かち順次摩擦力に引き直して支持力
を知ろうとするにある。

まず本発明の理論から述べる。

杭のスクリュー２部分のトルク特性を求める。

スクリュー羽根Ｓは、第３図に示すように近似的に半径
Ｒｓなる円板にシミュレートされる。羽根Ｓの片面での
半径ｒ部分の微４・中部分ｄｒの微小環状面に生ずる摩
擦力は次式であらわされるＣＸ２汀ｒＸｄｒここにＣは
単位面積当りの土壌の摩擦力である。

スクリューの回転軸はここでは考えないで、羽根部分に
ついてみると、スクリュー羽根Ｓの片面の全摩擦トルク
ＱｓはＱＳ＝′官ＳＰＣＸ２汀ｒＸｄｒ＝ＣＸ（さけば
Ｓ−喜びＲ１３ｐ） 竿（Ｒ３Ｓ‐Ｒ′３ｐ） ．・・…【１’つぎに
杭１部のトルク特性を求める。

杭１を単位長さＬ‘こ区分けして場合土壌のせん断の表
面をＡｐ、当該せん断面までの半径を第４図に示すよう
にＲｐとした場合Ａｐニ２中Ｒｐ・Ｌ 従って、この全表面の摩擦によって生ずるトルクを求め
るとＡＰＸＣＸＲｐニ２汀Ｒ２ｐＸＬＸＣ，．，，．，
｛２｝以上の計算によって、スクリューと杭との単位面
積当りの摩擦力に関する基本的な計算式が入手できたこ
とになる。

つぎにこれらに基づき、実用サイズに当てはめ、具体的
に支持力を求める方法について説明する。

第５図に示すように、スクリューの鯛部の長さを１０フ
ィートすなわち３００仇肌ことる。

杭の単位区分長さも、従って１０フィートすなわち３０
０仇吻とする。スクリューの羽根をそれぞれＳ，，Ｓ２
，Ｓ３，Ｓ４とする。前式【１ー式および【２ー式から
、スクリュー部分のトルク定数Ｋｓを求める。

Ｋｓ＝２ｍＲ′２ｐｘ３０００ 十妻汀｛（Ｒ３Ｓ・一Ｒ′３ｐ） 十（Ｒ３ｓ２−Ｒ３ｐ） 十（Ｒ３ｓ３−Ｒ′ｐ３）｝ ｘ２ 十妻灯｛（Ｒ３Ｓ４−Ｒｐ３）十（Ｒも４−Ｒ３ｐ）｝
同じく杭部のトルク定数Ｋｐを求める。

Ｋｐニ２汀Ｒ２ｐＸ３０００ いま Ｑｎ：ｎフィート深さの場合のトルク Ｃｎ．ｍ：深さｎフィートから深さｍフィートまでの単
位面積当りの平均摩擦力とした場合、第２図に示したよ
うに各１０フィート打込みごとのＱｎはＱＩ。

ニＫＳＸＣＭ。Ｑ２０ニＫＳＸＣＩ〇，数十ＫＰＸＣ〇
，１０Ｑ。

ニＫＳＸＣ数，恥十Ｋｐ（ＣＭ。十Ｃ，小の）Ｑ。＝Ｋ
ＳＸＣ弧，節十ＫＰＸ（ＣＯ．１。十Ｃ，小数十Ｃ２０
，の十Ｃ３０，４０十Ｃ小則）これをＣｎ．ｍでまとめ
ると Ｃｏ．，。

＝Ｑ譜Ｃ…弧−Ｑ２０−ＱＩ。

−Ｃｏ．１。（Ｋｐ【ＫＳ）ＫＳＣ小松・Ｑ３０−Ｑ２
０−ＣＩ〇，幻瓜ｐ・ＫＳ）ＫＳＣ３。

・め−Ｑ４。−Ｑ３。−Ｃ数‐のびｐ−ＫまＫＳＣ小磯
二Ｑ５０一Ｑ４０一Ｃの．鮒（Ｋｐ・ＫＳ）ＫＳＣ５０
，弧；Ｑ６０一Ｑ５０一Ｃゆ，則（Ｋｐ一ＫＳ）ＫＳ以
上により各単位長さ打ち込んだときのトルクが求まれば
、そのときの土壌と杭との現実の摩擦力が計算で求め得
ることがわかる。然すれば、所要深さに杭を打ち込んだ
ときの最終支持力Ｐｆｕはせん断単位表面積Ａｐｎ．ｍ
とＣｎ．ｍの積の総和として求め得る。

すなわち、Ｐｆｕ＝ＺＡｐｎ．ｍ×Ｃｎ．ｍ となる。

これは現実に杭を打ち込みながら、そのときの回転トル
クを読み取るのみで、直ちに現場でその支持力を求め得
るものであって、従来例の実験室的方法に比べれば、そ
の便宜度合は、はかり知れない。

本方法による場合、多少の誤差分は止むを得ないが、こ
れは従来例とて変りがなく、実用に際しては所定の安全
率を見たものを実用値とすれば、何らの問題はないので
ある。

またＫｓ、ＫＰなどは理論計算値と実験値の差異を別途
確認して補正値を使ってＣｎ４ｍ＞Ｐｆｕを求めれば、
更に精度は高めることができる。

以上、本発明に係る施工方法をもってすれば、杭を打ち
込んだ深さに応じ、そのときの支持力を確認して打ち込
むことが可能となり、信頼性を格段に向上できる上、そ
の実用上の高能率化はけだし甚大なものがある。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明に係る方法が対象する杭の説明的見取
図、第２図は杭が各深さに打ち込まれていく様子を示す
説明図、第３〜５図は計算式の誘導のための説明図であ
る。 １…杭、２…スクリュー。 が′図 矛３図 才４図 オタ図 汁乙囚

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ スクリユー回転方式により地中に杭を打ち込む場合
   において、杭を長手方向に単位長さずつに区分けし、当
   該単位長さずつ地中に打ち込まれた時の杭に加わるトル
   クを検知することにより、当該単位長さごとの杭と土壌
   との摩擦力を求め、所要長さ打ち込まれたときの杭の前
   記各単位長さでの外周面とそこにおける前記摩擦力の積
   の総和を求めることにより、そのときの杭全体の支持力
   を検知施工することを特徴とする地中杭の施工方法。