(57)【要約】【課題】  地盤中の水平地盤反力と垂直方向の杭先端支持力を向上させ、かつ施工時にねじれを生じさせず、座屈を起こさない杭を提供する。【解決手段】  杭基礎に使用する杭において、杭本体の外周面上に取り付けられ該杭本体上端から軸方向下方へそれぞれ延在する４枚の羽根体から構成されかつ該４枚の羽根体の断面形状が十文字状に配置された上部十文字状羽根と、杭本体の外周面上に取り付けられ該杭本体下端から軸方向上方へそれぞれ延びる４枚の羽根体から構成されかつ該４枚の羽根体の断面形状が十文字状に配置された下部十文字状羽根とを有する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
杭基礎に使用する杭において、
杭本体の外周面上に取り付けられ該杭本体上端から軸方向下方へそれぞれ延在する４枚の羽根体から構成されかつ該４枚の羽根体の断面形状が十文字状に配置された上部十文字状羽根と、
杭本体の外周面上に取り付けられ該杭本体下端から軸方向上方へそれぞれ延びる４枚の羽根体から構成されかつ該４枚の羽根体の断面形状が十文字状に配置された下部十文字状羽根とを有することを特徴とする
羽根付き異形杭。
【請求項２】
前記上部十文字状羽根を構成する前記羽根体の各々において、前記軸方向の長さが前記杭本体の直径の３〜４倍であることを特徴とする請求項１に記載の羽根付き異形杭。
【請求項３】
前記下部十文字状羽根を構成する前記羽根体の各々において、前記軸方向の長さが前記杭本体の直径と同じであることを特徴とする請求項１又は２のいずれかに記載の羽根付き異形杭。
【請求項４】
前記上部十文字状羽根及び前記下部十文字状羽根を構成する前記羽根体の各々において、前記軸方向に垂直な方向の幅が前記杭本体の直径の１／２〜１倍であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の羽根付き異形杭。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかに記載の羽根付き異形杭を用いた工法において、
前記下部十文字状羽根が支持地盤中に埋設されるように前記羽根付き異形杭を打設する工程と、
前記上部十文字状羽根の上方側の一部がフーチングコンクリートに入り込むように前記羽根付き異形杭を固定する工程とを有することを特徴とする
羽根付き異形杭を用いた工法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、新規な構成を有する根付き異形杭と羽根付き異形杭を用いた工法
に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来のこの種の技術は、下記のようになっている。
１．通常、杭の横断面は円形で長さ方向にストレートである。
２．異形にした杭は、数種提案されているが、水平抵抗のみの増加を考慮している。
【０００３】
例えば、杭の外周の数ヶ所に板を付けたり、穴をあけて液状化（地震時に地盤が流動し地盤反力がなくなる現象）を防止するものがある。（特許文献１）
あるいは、十字状のジグを杭頭部に取付け、杭の水平抵抗を大きくしたものがある。（特許文献２）
【０００４】
【特許文献１】特開平７−１２７０５３号公報
【特許文献２】特開昭６２−２０２１１５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来の技術には、一応下記のような問題点を指摘することができる。
１．従来の横断面が円形状の杭では、コンクリート構造物との接合部が強固ではなく、地盤中の水平地盤反力と垂直方向の杭先端支持力が大きくとれない場合がある。
２．従来の横断面が円形状の杭では、施工時にねじれが生じ、打撃工法で杭を施工した場合、杭頭および杭先端部で座屈を起こし杭損傷の懸念がある。
本発明の目的は、これらの問題点を解決した杭及びその工法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、上述のような問題を解決するため、下記のようになるものである。
（１）請求項１に係る羽根付き異形杭は、杭基礎に使用する杭において、
杭本体の外周面上に取り付けられ該杭本体上端から軸方向下方へそれぞれ延在する４枚の羽根体から構成されかつ該４枚の羽根体の断面形状が十文字状に配置された上部十文字状羽根と、
杭本体の外周面上に取り付けられ該杭本体下端から軸方向上方へそれぞれ延びる４枚の羽根体から構成されかつ該４枚の羽根体の断面形状が十文字状に配置された下部十文字状羽根とを有することを特徴とする。
【０００７】
（２）請求項２に係る羽根付き異形杭は、請求項１において、前記上部十文字状羽根を構成する前記羽根体の各々において、前記軸方向の長さが前記杭本体の直径の３〜４倍であることを特徴とする。
【０００８】
（３）請求項３に係る羽根付き異形杭は、請求項１又は２のいずれかにおいて、前記下部十文字状羽根を構成する前記羽根体の各々にて、前記軸方向の長さが前記杭本体の直径と同じであることを特徴とする。
【０００９】
（４）請求項４に係る羽根付き異形杭は、請求項１〜３のいずれかにおいて、前記上部十文字状羽根及び前記下部十文字状羽根を構成する前記羽根体の各々において、前記軸方向に垂直な方向の幅が前記杭本体の直径の１／２〜１倍であることを特徴とする。
【００１０】
（５）請求項５に係る羽根付き異形杭を用いた工法は、請求項１〜４のいずれかに記載の羽根付き異形杭を用いた工法において、
前記下部十文字状羽根が支持地盤中に埋設されるように前記羽根付き異形杭を打設する工程と、
前記上部十文字状羽根の上方側の一部がフーチングコンクリートに入り込むように前記羽根付き異形杭を固定する工程とを有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明は、上述のように構成されているので、下記のような効果を期待することができる。
【００１２】
１．第1発明（請求項１〜４に係る羽根付き異形杭）の場合
ａ）杭上部に上部十文字状羽根をつけることで、擬似的に杭径を大きくし、杭頭結合を強化することができると共に、杭の水平抵抗を大きく確保し、常時・地震時の地盤反力を増加させることができる。つまり、杭上部で杭径が擬似的に大きくなるためフーチングコンクリートと杭の結合部で水平支圧及び押抜きせん断力を小さく抑えることができる。そして、杭水平抵抗の関与範囲の杭上部で杭径を自由に大きくできるため、水平地盤反力が増加する。
ｂ）さらに、杭下部に下部十文字状羽根をつけることで、鉛直方向の杭先端支持力を増加させることができる。つまり、下部十文字状羽根を取り付けて支持地盤へ根入れすることで、杭先端面積・先端閉塞効果が増加することから大きな杭の先端支持力が確保される。
ｃ）杭本体の上部に上部十文字状羽根を、また下部に下部十文字状羽根を付けることで杭剛性が強化されるため、杭施工時におけるねじれを防ぎ、座屈を防止できる。
ｄ）大口径杭を制作し施工するのに比べて、構造物の杭諸元を減らすことができることから大幅な費用軽減が可能となる。
ｅ）まとめると、本発明の羽根付き異形杭は、橋梁、擁壁、管渠、覆道などの構造物基礎杭として利用することで、従来径の既成杭に対し、杭頭結合の強化、杭水平抵抗の増加、杭先端支持力の確保、杭座屈防止が期待できる。
【００１３】
２．第2発明（請求項５）の場合
ａ）杭本体に上部十文字状羽根と下部十文字状羽根を付けることで、杭打設中の座屈により杭の損傷を防止することができる。
ｂ）杭本体に上部十文字状羽根と下部十文字状羽根を付けることで、杭打設中のねじれを防止し、正確な杭間隔で杭を垂直に施工できる。
ｃ）羽根付き異形杭を群杭として使用することで、通常の杭を用いる場合に比較して大きな支持力を得ることができる。.
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
図面を参照して本発明の実施の形態の詳細を説明する。
第１発明は、羽根付き異形杭に関するものである。図１は、羽根付き異形杭の一実施例の外観を示す図である。図２は、図１の羽根付き異形杭１の上面図であり、図３は、図１のＸ−Ｘ断面図である。
【００１５】
図１に示す通り、羽根付き異形杭１は、杭本体2と、杭本体２の外周面の上部に取付けられた上部十文字状羽根３と、杭本体２の外周面の下部に取付けられた下部十文字状羽根４から構成されている。杭本体2は、例えば鋼管杭などと称されている公知の既成杭である。
【００１６】
上部十文字状羽根３は、杭本体２の上端から軸方向下方へそれぞれ延在する４枚の羽根体から構成されている。同じく、下部十文字状羽根４は、杭本体２の下端から軸方向上方へそれぞれ延びる４枚の羽根体から構成されている。
【００１７】
図２に示す通り、上部十文字状羽根３を構成する４枚の羽根体は、水平方向の断面形状が十文字状となるように配置されている。すなわち、杭本体2の上端から所定寸法下方に下がった位置までの範囲２ａにおいて、当該杭本体２を中心として前後方向をもって縦に添設された前後の羽根体３ａ、３ａと、杭本体２を中心として左右方向をもって縦に添設された左右の羽根体３ｂ、３ｂから構成されている。
【００１８】
この場合、前後の羽根体３ａ、３ａと左右の羽根体３ｂ、３ｂの各々は、幅３ｗが杭本体２の直径Ｄの１／２〜１倍程度で、かつ杭本体の軸方向に沿った長さ３ｈが杭本体２の直径Ｄの３〜４倍程度の縦長方形の鉄板で構成され、杭本体２の外周面上に溶接などで取付けられている。
【００１９】
図３に示す通り、下部十文字状羽根４を構成する４枚の羽根体もまた、水平方向の断面形状が十文字状となるように配置されている。すなわち、下部十文字状羽根４は、杭本体２の先端から所定寸法上方に上がった位置までの範囲２ｂにおいて、当該杭本体２を中心として前後方向をもって縦に添設された前後の羽根体４ａ、４ａと、杭本体を中心として左右方向をもって縦に添設された左右の羽根体４ｂ、４ｂから構成されている。
【００２０】
この場合、前後の羽根体４ａ、４ａと左右の羽根体４ｂ、４ｂの各々は、幅４ｗが杭本体２の直径Ｄの１／２〜１倍程度で、かつ杭本体の軸方向に沿った長さ３ｈが杭本体２の直径Ｄの３〜４倍程度の縦長方形の鉄板で構成され、杭本体２の外周面上に溶接などで取付けられている。
【００２１】
第２発明は、第１発明の羽根付き異形杭１を用いた工法に関するものである。  図４は、本発明の工法により単杭を設置した地盤中の羽根付き異形杭１を示す模式的な構成図である。
【００２２】
尚、羽根付き異形杭１を施工する対象地盤を地盤５とし、地盤５の所定の深度以下には比較的強固な支持地盤６がある。施工後は、羽根付き異形杭１の先端部が比較的強固な支持地盤６中に位置することとなる。
【００２３】
・第１工程
羽根付き異形杭１の先端部が支持地盤６に達する状態で、単杭を打設する。すなわち、下部十文字状羽根４が支持地盤６中に埋設されるように打ち込む（Ｃの範囲）。
・第２工程
通常の結合法と同様に、羽根付き異形杭１の上部をフーチングコンクリート７に対して杭径Ｄより短い長さＥだけ入れ、固定する。すなわち、上部十文字状羽根３の上方側の一部がフーチングコンクリート７に入り込むように固定される（Ａの範囲）。一方、上部十文字状羽根３の下方側は地盤５中に位置する（Ｂの範囲）。
【００２４】
以上の通り、施工された羽根付き異形杭１においては、Ａの範囲の部分で杭頭の結合の強化を実現できる。また、Ｂの範囲の部分で水平地盤力の増加を実現できる。さらに、Ｃの範囲の部分で先端支持力を確保できる。そして、全体として構成強化、座屈防止の効果を実現できる。
【００２５】
図５は、本発明の工法により群杭を設置した地盤中の複数の羽根付き異形杭１を示す模式的な構成図である。図６は、図５の上面図である。
【００２６】
複数の羽根付き異形杭１を施工する対象地盤を地盤５とし、地盤５の所定の深度以下には比較的強固な支持地盤６がある。施工後は、複数の羽根付き異形杭１の先端部が比較的強固な支持地盤６中に位置することとなる。
【００２７】
・第１工程
羽根付き異形杭１の先端部が支持地盤６に達する状態で群杭形状で打設する。すなわち、下部十文字状羽根４が支持地盤６中に埋設されるように打ち込む。この場合、隣接する各羽根付き異形杭１同士の間隔Ｆは、通常の杭と同様に２．５Ｄ以上とする。
【００２８】
また、図６に示すように、隣接する各羽根付き異形杭１同士の羽根体の向きは、左右および前後で同一となるよう施工する。杭の設計では、加重に対し軸と軸直角に照査するためである。
【００２９】
・第２工程
通常の結合法と同様に、複数の羽根付き異形杭１の上部をフーチングコンクリート７に対して杭径Ｄより短い長さだけ入れ、固定する。すなわち、上部十文字状羽根３の上方側の一部がフーチングコンクリート７に入り込むように固定される。一方、上部十文字状羽根３の下方側は地盤５中に位置する
【実施例】
【００３０】
実施例は下記の通りである。
模型杭を用いて、本発明の羽根付き異形杭１の効果を遠心力模型で試験した。
図７は、模型杭の形状を示す外観図である。模型杭の形状は、杭本体の杭径Ｄが１０mm、長さＬが４００ｍｍであり、羽根体３の長さ３ｈが１００mm、幅３ｗが５mmである。杭本体２の上端にフーチングを模した重り１７を取り付けた。杭本体２の下端を加振台上にソイルセメントで固定し、杭本体２は模型地盤中に配置した。また、杭応力を測定するために複数のひずみゲージ１９を杭本体２の外周面上の所定位置に取り付けた。試験は５０Ｇ場での杭水平載荷試験と正弦波による加振実験とした。
【００３１】
水平載荷試験と加振実験を行い、羽根３を付けることで、付けない場合より杭の水平抵抗が常時で約２倍、地震時で約３倍増加することを検証した。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】羽根付き異形杭の一実施例の外観を示す図である。
【図２】図１の羽根付き異形杭１の上面図である。
【図３】図１のＸ−Ｘ断面図である。
【図４】本発明の工法により単杭を設置した地盤中の羽根付き異形杭１を示す模式的な構成図である。
【図５】本発明の工法により群杭を設置した地盤中の複数の羽根付き異形杭１を示す模式的な構成図である。
【図６】図５の上面図である。
【図７】試験用模型杭の形状を示す外観図である。
【符号の説明】
【００３３】
１  羽根付き異形杭
２  杭本体
３  上部十文字状羽根
３ａ  前後の羽根体
３ｂ  左右の羽根体
４  下部十文字状羽根
４ａ  前後の羽根体
４ｂ  左右の羽根体
５  地盤
６  支持地盤
７  フーチングコンクリート
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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