(57)【要約】【課題】橋脚等の基礎工として十分な曲げ耐力を備え、且つ安価に構築可能な基礎用杭体及びその構築方法の提供。【解決手段】地盤上層部２に沈設された複数の短円筒体１３，１３…を中心軸方向に連ねて一体化した長尺筒状のＰＣウェル部１１と、ＰＣウェル部１１の内側空間に至るまでコンクリートを打設することによって、ＰＣウェル部１１と一体化し、地盤２下層部に配置された場所打ち杭部１２とを備える。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
地盤上層部に沈設された複数の短円筒体を中心軸方向に連ねて一体化した長尺筒状のＰＣウェル部と、前記ＰＣウェル部の内側空間に至るまでコンクリートを打設することによって、前記ＰＣウェル部と一体化し、地盤下層部に配置された場所打ち杭部とを備えたことを特徴としてなる基礎用杭体。
【請求項２】
短円筒体は、筒状の鋼管と、該鋼管の内周部に打設されたコンクリート筒状体とを有する請求項１に記載の基礎用杭体。
【請求項３】
短円筒体は、円環を二以上に分割した形状の弧状ブロックを円周方向に連接することにより形成された請求項１又は２に記載の基礎用杭体。
【請求項４】
複数の短円筒体を中心軸方向に連ねて一体化させた長尺筒状のＰＣウェル部を地盤の上層部分に沈設した後、該ＰＣウェル部の内側空間と連続するように地盤を下方に向かって掘削し、その掘削した場所打ち用穴に場所打ちによりコンクリートを打設するとともに、該コンクリートを前記ＰＣウェル部の内側空間に至るまで打設し、前記ＰＣウェル部と一体化した場所打ち杭部を形成することを特徴としてなる基礎用杭体の構築方法。
【請求項５】
円環を二以上に分割した形状の弧状ブロックを円周方向に連接して短円筒体を形成する請求項４に記載の基礎用杭体の構築方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、主に橋脚等の基礎工として用いられる基礎用杭体及びその構築方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、橋脚等の基礎工に関し、砂礫等からなる支持層が深い位置にあり、また、地表から支持層までの間の中間層において高い曲げ耐力が必要とされるような場合には、ＰＣウェル工法を利用した構造体を基礎工として用いることが行われている（例えば、特許文献１を参照）。
【０００３】
このＰＣウェル工法は、プレキャストコンクリート製の複数の短円筒体１，１…を圧入しながら沈設して、図８に示すように、地盤２内に一体化された長尺筒状のウェル構造物３を構築し、そのＰＣウェル構造物３の中心軸方向全長に亘ってＰＣ鋼材を配し、それを緊張させることによって構造物全体にプレストレスを付与し、大きい曲げ耐力が得られるようにしている。
【０００４】
尚、図８（ａ）は、基礎用ＰＣウェル構造物３が沈設される地盤の地層の状態を表す断面図、図８（ｂ）は地盤強度（Ｎ値）を表すグラフを示しており、地盤の深い位置に地盤強度（Ｎ値）の高い砂礫等からなる支持層が形成され、支持層から地表までの間に、比較的地盤強度の低い粘土、砂、シルト等の層が積層されている。
【０００５】
【特許文献１】
特開平１１−１５２７４６号公報（００１８段落、００２６段落等）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上述のような従来の技術では、各短円筒体間の接合がその接合面を直接突き合わせる構造であり、短円筒体の接合端面の製作精度を非常に高くする必要があるため、短円筒体の製作に費用が嵩み、支持層が深い位置にある場合に、基礎用構造物の全長をＰＣウェル工法によって構築すると、非常に高価なものとなってしまうという問題があった。
【０００７】
本発明は、このような従来の技術の状況を鑑み、橋脚等の基礎工として十分な曲げ耐力を備え、且つ安価に構築可能な基礎用杭体及びその構築方法の提供を目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上述の如き従来の問題を解決し、所期の目的を達成するための請求項１の発明は、地盤上層部に沈設された複数の短円筒体を中心軸方向に連ねて一体化した長尺筒状のＰＣウェル部と、前記ＰＣウェル部の内側空間に至るまでコンクリートを打設することによって、前記ＰＣウェル部と一体化し、地盤下層部に配置された場所打ち杭部とを備えたことを特徴とする。
【０００９】
このように構成することによって、十分な曲げ耐力を確保しつつ、高価な短円筒体の数量を減らして安価に構築することができる。
【００１０】
請求項２の発明は、請求項１の構成に加え、短円筒体が、筒状の鋼管と、該鋼管の内周部に打設されたコンクリート筒状体とを有することを特徴とする。
【００１１】
このように構成することによって、同じ杭径であれば、ＰＣウェル部の曲げ耐力を、鋼管ソイルセメント杭工法によるもの、鋼管杭及び場所打ち杭等に比べて大きくすることができる。
【００１２】
請求項３の発明は、請求項１又は２の構成に加え、短円筒体が、円環を二以上に分割した形状の弧状ブロックを円周方向に連結することにより形成されたことを特徴とする。
【００１３】
このように構成することによって、杭径の大きいものにも好適に対応させることができる。
【００１４】
請求項４の発明は、複数の短円筒体を中心軸方向に連ねて一体化させた長尺筒状のＰＣウェル部を地盤の上層部分に沈設した後、該ＰＣウェル部の内側空間と連続するように地中を下方に向かって掘削し、その掘削した場所打ち用穴にコンクリートを打設するとともに、該コンクリートを前記ＰＣウェル部の内側空間に至るまで打設し、端部が前記ＰＣウェル部の内側部に嵌合した場所打ち杭部を形成することを特徴とする。
【００１５】
このように構成することによって、基礎工として十分な耐力を備え、且つ安価に構築することができる。
【００１６】
請求項５の発明は、請求項４の構成に加え、円環を二以上に分割した形状の弧状ブロックを円周方向に連接して短円筒体を形成することを特徴とする。
【００１７】
このように構成することによって、杭径の大きいものであっても好適に適応することができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
次に、本発明に係る基礎用杭体の実施の形態を図について説明する。尚、上述の実施例と同一の部分には、同一符号を付して説明する。
【００１９】
図１（ｃ）は、本発明に係る基礎用杭体が地中に沈設された状態を示し、符号１０は基礎用杭体、２は地盤である。
【００２０】
尚、図１（ａ）は、基礎用杭体１０が沈設される地盤の地層の状態を表す断面図、図１（ｂ）は、基礎用杭体１０が沈設される地盤の地盤強度（Ｎ値）を表すグラフを示しており、地盤２は、図８に示す従来例と同様に、基礎用杭体を支持するのに適した地盤強度が高い砂礫等からなる支持層が地盤の深い位置にあり、支持層から地表までの間に、粘土、砂、シルト等のように比較的地盤強度（Ｎ値）の低い層が積層されている。
【００２１】
基礎用杭体１０は、ＰＣウェル部１１と、ＰＣウェル部１１の下縁より突出した場所打ち杭部１２とを備え、ＰＣウェル部１１と場所打ち杭部１２とが一体的に形成されている。
【００２２】
ＰＣウェル部１１は、複数の短円筒体１３，１３…を中心軸方向に連ねて一体化させた長尺筒状に形成され、その周壁には、中心軸方向全長に亘ってＰＣ鋼材１４が挿通され、そのＰＣ鋼材１４を緊張することによってＰＣウェル部１１全体にプレストレスが付与されている。
【００２３】
ＰＣ鋼材１４は、図２に示すように、各短円筒体１３の上端において緊張し、カプラー１５を使用して上部支圧板上１６に定着させ、その上に上方側のＰＣ鋼材１４を連結し、順次プレストレスを付与すると同時に互いに上下に連なる各短円筒体同士を連結している。
【００２４】
ＰＣウェル部１１の全長、即ち中心軸方向に連ねる短円筒体の個数は、杭体に作用する水平方向応力、曲げモーメント及び各地層部の強度等に応じて、十分な曲げ耐力を備える長さに決定される。
【００２５】
短円筒体１３は、図３に示すように、筒状の鋼管１７と、鋼管１７の内周部に筒状に打設されたコンクリート筒状体１８とを有し、この鋼管１７とコンクリート筒状体１８とが一体化されている。尚、図中符号１９は、ＰＣ鋼材１４が層通される挿通孔である。
【００２６】
場所打ち杭部１２は、内部に鉄筋籠２０を有する鉄筋コンクリート構造の棒状に形成され、場所打ちのコンクリートがＰＣウェル部１１の内側空間１１ａまで打設され、ＰＣウェル部１１に対して一体化されている。
【００２７】
この場所打ち杭部１２の外径は、ＰＣウェル部１１の外径よりも小さく形成されている。
【００２８】
鉄筋籠２０は、多数の縦筋２１，２１…を円周方向に間隔を隔てた平行配置に設け、縦筋２１，２１…の円形配置の外側に横拘束筋２２，２２…を円環状又は螺旋状に配置して、縦筋２１と横拘束筋２２とを籠状に組み合わせている。
【００２９】
尚、縦筋２１の本数は、設置される部分の地盤層、各地盤層の強度、作用する水平耐力、曲げモーメント等を考慮して決定される。また、上下部で縦筋の本数の異なる２段配置としてもよい。
【００３０】
この基礎用杭体１０は、大きな水平耐力を要する地盤上層部に曲げ耐力の大きいＰＣウェル部１１を用い、地盤下層部に施行費用が安価な場所打ちコンクリートによる場所打ち杭部１２を用いることによって、例えば、図５に示す例のように、地盤中の曲げモーメントに対して、ＰＣウェル部及び場所打ち杭部のいずれにおいても抵抗曲げモーメントが曲げモーメントを上回り、基礎工としての十分な曲げ耐力を備えているとともに、杭の全長がＰＣウェル構造により構築された基礎用杭体に比べて、高価なＰＣウェル構造部分の割合を減らすことができ、安価に構築することができる。
【００３１】
次に、上述の基礎用杭体の構築方法について図６、図７により説明する。
【００３２】
まず、図６（ａ）に示すように、基礎用杭体の施工現場において、その地表部分にＰＣウェル部構築用のガイド枠２３を設置、固定する。
【００３３】
次に、図６（ｂ）に示すように、短円筒体１３の下端に鋼製刃口２４を取り付け、短円筒体１３と鋼製刃口２４からなる刃口ブロック２５を形成し、この刃口ブロック２５をガイド枠２３内に据え置き、刃口ブロック２５の水平度を計測し、必要に応じて図示しない沈設用ジャッキにより圧力を加え、刃口ブロック２５の水平を確保する。
【００３４】
そして、短円筒体１３に沈設用ジャッキを連結し、沈設用ジャッキによる加圧と合わせて、短円筒体１３内部の掘削を行い刃口ブロック２５を沈設する。
【００３５】
次に、刃口ブロック２５（短円筒体１３）の上に短円筒体１３を接合端面にエポキシ樹脂接着剤等の樹脂系の接着剤を塗布して重ね、更に短円筒体内部の掘削を行って全体を降下させる。
【００３６】
この動作を最上段の短円筒体１３を連結するまで繰り返す（図６（ｃ））。
【００３７】
一方、この作業の際に、ＰＣ鋼材１４を各短円筒体１３の上端において緊張し、カプラー１５を使用して上部支圧板上１６に定着させ、その上に上方側のＰＣ鋼材１４を連結し、順次プレストレスを付与すると同時に互いに上下に連なる各短円筒体同士を連結している。
【００３８】
そして、各短円筒体１３，１３…の周壁部を挿通させたＰＣ鋼材１４を、図６（ｄ）に示すように、ＰＣウェル部１１の上端において緊張し、長尺筒状のＰＣウェル部１１全体に中心軸方向のプレストレスを付与する。
【００３９】
尚、ＰＣ鋼材１４が挿通された各短円筒体の挿通孔１９は、グラウト等が充填される。
【００４０】
そして、図６（ｅ）に示すように、短円筒体１３内部の掘削を行うとともに、沈設用装置２６により圧入してＰＣウェル部１１全体を所望の深さまで降下させる。
【００４１】
この沈設用装置２６は、ＰＣウェル部１１の上端部にジャッキ２６ａ、２６ａを有する加圧板２６ｂを配置し、ジャッキ２６ａでガイド枠２３に支持された圧入用ロット２６ｃを引張することにより、加圧板２６ｂをガイド枠２３に反力をとって下方に引き下げ、加圧板２６ｂでＰＣウェル部１１を押圧して地盤中に圧入させるようになっている。
【００４２】
これにより、ＰＣウェル部１１の構築工程が終了する。
【００４３】
次に、地盤中に沈設されたＰＣウェル部１１の内底部を下方に向けて掘削し、ＰＣウェル部の内側空間１１ａと連続した場所打ち用穴２７を形成する。
【００４４】
場所打ち用穴２７の掘削は、リバース工法により行い、図７（ａ）に示すように、リバース管２８の先端に設けた掘削ヘッド２９を回転させることによって地盤２を掘削するとともに、リバース管２８を通して掘削土砂を地上に排出するようにしている。
【００４５】
そして、地盤を所定の深さ、即ち、支持層に到達する深さとなるまで掘削することにより場所打ち用穴２７が形成される。
【００４６】
次に、図７（ｂ）に示すように、鉄筋籠２０をＰＣウェル部の内側空間１１ａを通して場所打ち用穴２７内に吊り降ろしたら、図７（ｃ）に示すように、トレミー管３０を設置し、場所打ち用穴２７内に水中コンクリートを場所打ちにより打設し、場所打ち杭部１２を形成する（図７（ｄ））。
【００４７】
このとき、図７（ｅ）に示すように、水中コンクリートをＰＣウェル部１１に到達する位置まで打設（充填）し、その後必要な固化養生をさせることにより、場所打ち杭部１２の端部がＰＣウェル部１１の内側に嵌合されたようになり、ＰＣウェル部１１と場所打ち杭部１２とが一体化される。
【００４８】
このようにして、比較的大きい曲げ耐力が必要とされる地盤上層部にＰＣウェル部１１を配し、地盤下層部に安価な場所打ちコンクリートにより形成された場所打ち杭部１２を配した基礎用杭体１０が構築される。
【００４９】
尚、短円筒体１３は、円環を二以上に分割した形状の弧状ブロックを円周方向に連結させて円筒状とする構造であってもよい。
【００５０】
また、上述の実施例では、場所打ち用穴２７の掘削をリバース工法で行った例について説明したが、その他の工法により掘削してもよい。
【００５１】
【発明の効果】
上述のように、本発明に係る基礎用杭体は、比較的大きい曲げ耐力が必要とされる地盤上層部には、曲げ耐力の大きいＰＣウェル部を用い、地盤下層部には、安価に構築することができる場所打ち杭部を用いたことにより、基礎工としての十分な曲げ耐力を満たすとともに、高価なＰＣウェル構造部分を地盤上層部に対応する部分のみにすることで、施工の簡便化及び省略化ができ、杭体全体としての費用を抑え、安価に構築することができる。
【００５２】
筒状の鋼管と、該鋼管の内周部に打設されたコンクリート筒状体とを有することによって、同じ杭径であれば、ＰＣウェル部の曲げ耐力を、鋼管ソイルセメント杭工法によるもの、鋼管杭及び場所打ち杭等に比べて大きくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）は本発明に係る基礎用杭体が沈設される地盤の地層を示す説明用断面図、（ｂ）は同地盤強度を示すグラフ、（ｃ）は同基礎用杭体の実施の一例を示す縦断面図である。
【図２】図１中のＰＣウェル部の連結状態を示す部分拡大断面図である。
【図３】同上の短円筒体を示す断面図である。
【図４】図１中の場所打ち杭部を示す部分拡大断面図である。
【図５】同上の基礎用杭体の曲げモーメント図の一例を示すグラフである。
【図６】（ａ）〜（ｅ）は、図１中のＰＣウェル部の構築工程を示す説明図である。
【図７】（ａ）〜（ｅ）は、図１中の場所打ち杭部の構築工程を示す説明図である。
【図８】（ａ）は従来の基礎用構造物が沈設される地盤の地層状態を示す説明用断面図、（ｂ）は同地盤強度を示すグラフ、（ｃ）は同基礎用構造物の一例を示す縦断面図である。
【符号の説明】
１０  基礎用杭体
１１  ＰＣウェル部
１２  場所打ち杭部
１３  短円筒体
１４  ＰＣ鋼材
１５  カプラー
１６  上部支圧板
１７  鋼管
１８  コンクリート筒状体
１９  挿通孔
２０  鉄筋籠
２１  縦筋
２２  横拘束筋
２３  ガイド枠
２４  鋼製刃口
２５  刃口ブロック
２６  沈設用装置
２７  場所打ち用穴
２８  リバース管
２９  掘削ヘッド
３０  トレミー管
【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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【図８】
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