(57)【要約】【課題】既存建物の免震改修工事などを実施するために、基礎躯体下に杭を圧入（施工）する方法を提供する。【解決手段】杭に要求される設計降伏荷重を少し上回る圧入荷重を、杭体に載荷して圧入を進める。圧入荷重を載荷した杭体のクリープ沈下速度を計測し、クリープ沈下速度が予め設定した管理値以下となる深度まで杭体を圧入して終了する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
既存建物の基礎躯体下の地盤中へ、同基礎躯体に反力をとったジャッキにより杭体を圧入して圧入杭を施工する方法において、
杭に要求される設計降伏荷重を少し上回る圧入荷重を、杭体に載荷して圧入を進めること、
前記圧入荷重を載荷した杭体のクリープ沈下速度を計測し、同クリープ沈下速度が予め設定した管理値以下となる深度まで杭体を圧入して終了することを特徴とする、圧入杭の施工方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、既存建物の免震改修工事などを実施するために、基礎躯体下に杭を圧入（施工）する方法の技術分野に属する。
【０００２】
【従来の技術】
既存建物の免震改修工事などを実施するために、基礎躯体下に杭体を圧入して圧入杭（以下、単に杭と省略する場合がある。）を施工することは従来から行われている。
【０００３】
当該杭を設計する際には、同杭の設計荷重に対して確保すべき杭の設計降伏荷重が定められる。そのため、圧入した杭の降伏荷重は、前記杭の設計降伏荷重を上回ることが要求され、少なくとも杭の設計降伏荷重と略等しいことが要求される。ちなみに、理論上の杭の降伏荷重は、（Ａ）杭への荷重の負荷によってクリープ沈下が発生しない条件にある最大荷重と、（Ｂ）杭が弾性的に挙動する条件にある最大荷重とから定義される。
【０００４】
（１）杭に設計降伏荷重以上の降伏荷重を確保させることを目的とした圧入杭の施工方法としては、以下の（ｉ）〜（ｉｉｉ）の技術が知られている。
【０００５】
（ｉ）杭の設計降伏荷重の１．５倍程度の圧入荷重を杭体に載荷して圧入する方法。
【０００６】
（ｉｉ）杭の設計降伏荷重と等しい圧入荷重を杭体に載荷し、杭のクリープ沈下量が０になるまで荷重保持を行う方法。
【０００７】
（ｉｉｉ）杭の設計降伏荷重又は設計荷重の２倍の荷重のいずれか大きい方を圧入荷重として杭体に載荷し、一旦除荷する。その後、杭に載荷と除荷を繰り返し、残留沈下量の増分が管理値（非特許文献１では３ｍｍ）以内であることを確認する。更に圧入荷重の１／２の荷重を杭体に載荷してその状態で荷重保持し、杭体の沈下量が管理値（非特許文献１では０．０１ｍｍ）以内であることを確認する方法（非特許文献１の第１８頁の圧入施工管理法）。
【０００８】
（２）鋼管杭の圧入方法としては、以下の技術が開示されている。
特許文献１には、既存鋼管杭内に保持機構を挿入固定した後に、既存鋼管杭に隣接して圧入鋼管杭を立設する。前記保持機構に設けた昇降機構によって昇降する圧入機構で圧入鋼管杭を保持した後に、該圧入機構を下降して圧入鋼管杭を地中に圧入する鋼管杭の圧入方法が開示されている。
【０００９】
（３）既存杭の補強方法としては、以下の技術が開示されている。
特許文献２には、既存杭の外周に外巻き鋼管を圧入することによって、既存杭を補強する方法が開示されている。
【００１０】
【非特許文献１】
建築雑誌（増刊）第１１６集１４６６号「建築雑誌２００１．１増刊（日本建築学会技術報告書第１２号）」日本建築学会発行、平成１３年１月２０日発行
【特許文献１】
特公平７−３３６６８号公報
【特許文献２】
特開平１０−１３１１７６号公報
【００１１】
【本発明が解決しようとする課題】
上述した（ｉ）の圧入杭の施工方法は、杭体の圧入荷重が大きいので、反力をとる基礎躯体に大がかりな補強を施す必要がある。また、杭体を圧入しただけなので、圧入した杭が確実に設計降伏荷重以上の降伏荷重を確保したか否かを、杭体の圧入時に確認できない。しかも、杭が弾性状態であることを確認しながら杭体を圧入することができない。
【００１２】
上述した（ｉｉ）の圧入杭の施工方法は、クリープ沈下量が０となるまでに約１時間程度の荷重保持を実施する必要があり、杭体の打ち止めに長時間を要する問題点がある。しかも、クリープ沈下量が０となることを確認することは、振動などを発生する周辺施工環境等の影響でほとんど不可能であり、実現性に乏しい。
【００１３】
上述した（ｉｉｉ）の圧入杭の施工方法は、杭の設計降伏荷重又は設計荷重の２倍の荷重を杭体に載荷し、その状態で荷重保持していないので、クリープ沈下が生じないことは保証できず、杭の降伏荷重が設計降伏荷重以上であることを保証できない。また、杭の沈下量が管理値（０．０１ｍｍ）以内であることを確認することは、やはり振動などを発生する周辺施工環境等の影響でほとんど不可能であり、実現性に乏しい。
【００１４】
上述した（２）の鋼管杭の圧入方法は、杭に設計降伏荷重以上の降伏荷重を確保させる技術ではない。
【００１５】
上述した（３）の既存杭の補強方法は、圧入杭の施工方法の技術ではない。
【００１６】
本発明の目的は、杭体に圧入荷重を載荷した際のクリープ沈下速度を管理することで、杭が設計降伏荷重以上の降伏荷重を確保したか否かを短時間で確認でき、しかも杭が弾性状態であることを確認しながら杭体を圧入できる圧入杭の施工方法を提供することである。
【００１７】
本発明の次の目的は、杭体への圧入荷重を適正に設定することで、実用的で基礎躯体の補強を最小限に抑えることができる圧入杭の施工方法を提供することである。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
上記従来技術の課題を解決するための手段として、請求項１に記載した発明に係る圧入杭の施工方法は、
既存建物の基礎躯体下の地盤中へ、同基礎躯体に反力をとったジャッキにより杭体を圧入して圧入杭を施工する方法であって、
杭に要求される設計降伏荷重を少し上回る圧入荷重を、杭体に載荷して圧入を進めること、
前記圧入荷重を載荷した杭体のクリープ沈下速度を計測し、同クリープ沈下速度が予め設定した管理値以下となる深度まで杭体を圧入して終了することを特徴とする。
【００１９】
【本発明の実施形態、及び実施例】
以下に、請求項１に記載した発明に係る圧入杭の施工方法の実施形態を、図１〜図６に基づいて説明する。本発明の圧入杭の施工方法は、図１に示すように、既存建物１の免震改修工事などを実施するために、基礎躯体１ａの下に杭２を圧入する方法として好適に実施される。
【００２０】
先ず、通例の圧入杭の施工方法と略同様に、作業スペースを確保するために既存建物１の基礎躯体１ａ下の地盤３を掘削する。その掘削面に作業床４を打設し、前記基礎躯体１ａの下面へジャッキ５を設置する。前記基礎躯体１ａに反力をとったジャッキ５により、複数本の杭体２ａ…を順次継ぎ足して圧入し圧入杭２を施工する。
【００２１】
具体的には、杭２に要求される設計降伏荷重（本実施形態では２０００ｋＮ）を少し上回る圧入荷重を、杭体２ａに載荷して圧入を進める。前記圧入荷重は、（ａ）設計降伏荷重より大きく、（ｂ）クリープ沈下速度の管理が容易な約２ｍｍ／分以内となる荷重とし、予め試験杭の鉛直載荷試験を実施して得られた荷重とクリープ沈下速度との関係などに基づいて設定する。本実施形態では、前記荷重とクリープ沈下速度の関係を示した図２などに基づいて、杭体２ａへの圧入荷重を２１００ｋＮに設定する。この圧入荷重は、杭２に要求される設計降伏荷重の１．０５倍となり、反力をとる基礎躯体１ａの補強がほとんど必要なく、コストの削減等に寄与する。
【００２２】
上記圧入荷重を杭体２ａに載荷し、その状態で一定時間（一例として５分間）荷重保持する（図３を参照）。前記荷重保持した杭体２ａのクリープ沈下速度を計測し、同クリープ沈下速度が予め設定した管理値以下に一定時間連続して収束するか否かを確認（管理）する。
【００２３】
前記管理値は、予め杭体２ａへの圧入荷重である２１００ｋＮの荷重を複数本の試験杭に載荷して圧入し、そのときの各試験杭のクリープ沈下速度を計測し平均した値であり、本実施形態では０．５ｍｍ／分に設定する。つまり、杭体２ａに２１００ｋＮの圧入荷重を載荷してその状態を５分間保持し、クリープ沈下速度が連続して０．５ｍｍ／分以下に収束するか否かを確認する。そして、杭体２ａのクリープ沈下速度が収束している場合は打ち止めする。収束していない場合は、杭体２ａのクリープ沈下速度が収束するまで前記杭体２ａの上端部に新たな杭体２ａ’（図１を参照）を設置して上記の工程を繰り返す。ちなみに、前記杭体２ａのクリープ沈下速度は、図４に示すように杭体２ａに取り付けた変位計６によって計測する。
【００２４】
本発明の圧入杭の施工方法は杭体２ａのクリープ沈下速度を管理することで、杭２が設計降伏荷重以上の降伏荷重を確保したか否かを短時間に確認でき、施工時間の短縮に寄与する。しかも、杭２が弾性状態であることを確認しながら圧入できる。
【００２５】
図５及び図６は、本発明の圧入杭の施工方法によって圧入した杭の鉛直載荷試験結果を示している。図５は荷重と沈下量の関係を示し、図６は圧入終了荷重と降伏荷重の関係を示している。図中の事例Ａの値は砂質土地盤において２本の杭を圧入して、杭の鉛直載荷試験を実施した値である。図中の事例Ｂの値は粘性土地盤において７本の杭を圧入して、杭の鉛直載荷試験を実施した値である。図５に示すとおり、全ての杭が設計降伏荷重（２０００ｋＮ）まで荷重と沈下量との関係にばらつきが比較的少なく、弾性的な挙動を示すことが確認できる。また、図６に示すとおり、全ての杭が設計降伏荷重以上の降伏荷重を確保していることが確認できる。
【００２６】
なお、上記実施形態の管理値は、試験杭の鉛直載荷試験を実施して設定したが、これに限らない。すなわち、従来に実施した試験杭の鉛直載荷試験の結果に基づいて設定しても良く、文献等に開示されている試験杭の鉛直載荷試験の結果に基づいて設定しても良い。
【００２７】
【本発明の奏する効果】
請求項１に記載した発明に係る圧入杭の施工方法は、杭体に圧入荷重を載荷した際のクリープ沈下速度を計測することで、杭が設計降伏荷重以上の降伏荷重を確保したか否かを短時間で確認でき、しかも杭が弾性状態であることを確認しながら杭を圧入できる。
【００２８】
また、杭体への圧入荷重を適正に設定することで、実用的で基礎躯体の補強を最小限に抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る圧入杭の施工方法の実施形態を示した立面図である。
【図２】荷重とクリープ沈下速度の関係を示した図である。
【図３】杭に加える圧入荷重と時間の関係を示した図である。
【図４】杭頭周辺を示した立面図である。
【図５】鉛直載荷試験の荷重と沈下量の関係を示した図である。
【図６】鉛直載荷試験の圧入終了荷重と降伏荷重の関係を示した図である。
【符号の説明】
１                  既存建物
１ａ                基礎躯体
２                  杭
２ａ、２ａ’        杭体
３                  地盤
５                  ジャッキ
【図１】
2005023562.tif 000003
【図２】
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【図３】
2005023562.tif 000005
【図４】
2005023562.tif 000006
【図５】
2005023562.tif 000007
【図６】
2005023562.tif 000008