(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
軟弱地盤に地盤沈下が発生した際に負の摩擦力の作用する長さ領域部分の外径が、その下の正の摩擦力の作用する長さ領域部分の外径よりも小に設定されている鋼管杭からなる支持杭を、スリップレイヤー無しで、軟弱地盤を介して、その下の支持地盤に達するよう、回転しながら圧入していくことにより打ち込んで形成された杭基礎であって、
前記外径の小さい長さ領域部分の鋼管内にはコンクリート等の構造用充填材が充填されていることを特徴とする杭基礎。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、杭基礎、杭基礎の施工方法及び支持杭に関する。
【０００２】
【従来の技術】
軟弱層が厚く堆積した広域地盤沈下帯では、軟弱地盤の地盤沈下により、杭に負の下向きの摩擦力が働き、建設後に不同沈下を生じることがある。そのため、その対策として、従来より、軟弱地盤の下に存在する支持地盤への杭の根入れを深くし、杭先端の支持力と正の摩擦力を大きくすることや、負の摩擦力の作用する杭上部にコールタールを塗布してスリップレイヤーを設け、杭に作用する負の摩擦力を小さくすることなどが行われていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、支持地盤への杭の根入れを深くすることは、施工上の困難性が大きいという問題がある。即ち、杭打ち中、杭には、その全長にわたって正の摩擦力が作用するため、相当大きな力で杭打ちを行わなければ、支持地盤への杭の根入れを深くすることは難しい。そのため、例えば住宅用の小型杭打ち機では、施工は困難である。
【０００４】
また、スリップレイヤーを設けることは、コストを上昇させると共に、施工に手間を要するという問題がある。例えば住宅用のなどに用いられる杭では、このスリップレイヤーの採用は難しい。
【０００５】
本発明は、上記のような従来の問題点に鑑み、小さな杭打ち力で支持地盤への支持杭の根入れを深くすることができ、しかも、軟弱地盤の地盤沈下による不同沈下の発生をスリップレイヤーを設けなくとも有効的、効果的に防ぐことができる構造の杭基礎、杭基礎の施工方法及び支持杭を提供することを課題とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記の課題は、支持杭が軟弱地盤を介してその下の支持地盤に達するよう打ち込まれた杭基礎において、この支持杭は、軟弱地盤に地盤沈下が発生した際に負の摩擦力の作用する長さ領域部分の横断面外周長さ寸法が、その下の正の摩擦力の作用する長さ領域部分の横断面外周長さ寸法よりも小に設定されていることを特徴とする杭基礎及びその支持杭によって解決される。
【０００７】
この構造では、軟弱地盤に地盤沈下が発生して、支持杭に、負の摩擦力が作用しても、この負の摩擦力の作用する部分の横断面外周長さ寸法は小さく設定されているので、軟弱地盤との接触面積は小さく、そのため、負の摩擦力は小さく抑えられる。従って、支持地盤への支持杭の根入れをあまり深くしなくとも、また、スリップレイヤーを設けなくとも、不同沈下の発生を有効的、効果的に防ぐことができる。
【０００８】
しかも、負の摩擦力の作用する長さ領域部分は、正の摩擦力の作用する長さ領域部分の上方に位置しているから、支持杭の打込みの過程では、正の摩擦力の作用する長さ領域部分と周囲地盤との打込み摩擦力は大きいけれども、負の摩擦力の作用する長さ領域部分と周囲地盤との摩擦力は非常に小さく、そのため、支持杭を、小さな打込み力で、支持地盤に深く根入れすることができ、小型の杭打ち機での施工も可能となる。従ってまた、このように根入れ深さを大きくすることができることでも、軟弱地盤の地盤沈下による不同沈下の発生を有効的、効果的に防ぐことができる。
【０００９】
また、支持杭は、負の摩擦力の作用する部分の横断面外周長さ寸法を小さく設定しているから、杭の材料コストを削減することが可能である。
【００１０】
上記の杭基礎において、支持杭が鋼管杭からなり、軟弱地盤に地盤沈下が発生した際に負の摩擦力の作用する長さ領域部分の外径が、その下の正の摩擦力の作用する長さ領域部分の外径よりも小に設定され、かつ、外径の小さい長さ領域部分の鋼管内にはコンクリート等の構造用充填材が充填されている構造とする場合は、外径の小さい長さ領域部分の耐力を高めることができる。従ってまた、このように充填材の充填で外径の小さい長さ領域部分の耐力が高められるから、外径の小さいこの長さ領域部分の外径をより一層小さくすることができて、軟弱地盤の地盤沈下による負の摩擦力をより一層小さいものにすることができる。
【００１１】
上記の杭基礎の施工を、支持杭の先端部に掘削刃を備えさせ、支持杭を回転させながら圧入していくという方法で行うことにより、支持層への支持杭の貫入を小さな力でより深くすることが可能となる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１３】
図１は、支持杭の打設時の状態を示すもので、１は軟弱地盤、２はその下の支持地盤である。図１（イ）は、実施形態の支持杭３を用いた場合のものであり、図１（ロ）は、従来の支持杭５３を用いた場合のものである。
【００１４】
図２は、軟弱地盤１に地盤沈下を生じた際の状態を示す。図２（イ）は、実施形態の支持杭３を用いた杭基礎４の場合のもので、図２（ロ）は従来の支持杭５３を用いた杭基礎５４の場合のものである。
【００１５】
実施形態の支持杭３は、鋼管杭からなり、軟弱地盤１を介してその下の支持地盤２に達するよう打ち込まれる。この支持杭３は、図２（イ）に示すように、軟弱地盤１に地盤沈下が発生した際に負の摩擦力Ｒｎｆの作用する長さ領域部分５の外周直径が、その下の正の摩擦力Ｒｆの作用する長さ領域部分６の外周直径よりも小に設定されているもので、大径鋼管６を下杭とし、小径鋼管５を上杭として、これら外径の異なる上下の杭材５，６を連結して構成されているものである。下杭である大径鋼管６の先端部には、掘削刃７が取り付けられている。小径鋼管５には、図示しないが、その内部にコンクリートあるいはモルタルなどからなる構造用充填材が充填され、それにより、小径鋼管５の耐力が確保されている。
【００１６】
一方、従来の支持杭５３も同じく鋼管杭からなり、その全長にわたって、その外径が同一であり、その外径は、実施形態の支持杭３における大径鋼管６の外径と同じものである。
【００１７】
図１（イ）に示すように、実施形態の支持杭３では、回転圧入による打設の過程で、大径鋼管部分６の外周面は、周囲の地盤１，２と接触し、その接触面積も大きいが、小径鋼管部分５は、大径鋼管部分６によって掘られた穴８の内周面から離間して軟弱地盤１に入っていくので、周囲の地盤１との接触はないか、あるいは、あってもわずかである。従って、打設時に実施形態の支持杭３に作用する正の摩擦力Ｒｆは、主として大径鋼管部分６において作用するだけであり、そのため、この支持杭３を、小さな杭打ち力で、支持地盤２に深く根入れすることができる。掘削刃７はその効果をより一層大きなものにする。
【００１８】
これに対し、従来の支持杭５３では、図１（ロ）に示すように、打設の過程で、その外周面がその全長にわたって周囲の地盤１，２と接触し、その接触面積が、実施形態の支持杭３の場合とは比べものにならないほど大きい。そのため、打設時の正の摩擦力Ｒｆは、支持杭５３の全長にわたって作用し、そのため、この支持杭５３は、これを大きな杭打ち力で打ち込んでいかなければならず、にもかかわらず、支持地盤２に深く根入れするのはなかなかに難しい。
【００１９】
このように、実施形態の支持杭３によれば、小さな杭打ち力で支持地盤２への支持杭３の根入れを深くすることができる。
【００２０】
そして、軟弱地盤１に地盤沈下が発生した場合は、図２（イ）に示すように、負の摩擦力Ｒｎｆは、主として小径鋼管５の外周面に作用し、この小径鋼管５は、外径が小さく、そのため周囲地盤１との接触面積が小さいから、支持杭３に作用する負の摩擦力Ｒｎｆは小さい。そのため、軟弱地盤１に地盤沈下による不同沈下の発生は防がれる。また、上記のように支持地盤２への根入れ深さを大きくし得ることからも、不同沈下の発生をより一層有効的に防ぐことができる。更に、小径鋼管部分５には、その内部に構造用充填材が充填されているから、この部分が軟弱地盤１の地盤沈下による軸方向圧縮力によって座屈してしまうこともない。なお、Ｐは杭頭荷重、Ｒｐは杭先端の支持力である。
【００２１】
これに対し、従来の支持杭５３では、軟弱地盤１に地盤沈下が発生した場合は、図２（ロ）に示すように、軟弱地盤１中における支持杭５３と地盤１との接触面積は非常に大きいから、支持杭５３に作用する負の摩擦力Ｒｎｆが非常に大きい。そのため、この負の摩擦力Ｒｎｆの作用によって、軟弱地盤１の地盤沈下による不同沈下の発生を生じることが起こり得る。
【００２２】
このように、実施形態の支持杭３によれば、軟弱地盤１に地盤沈下を生じても、不同沈下の発生を有効的、効果的に防ぐことができる。
【００２３】
以上に、本発明の実施形態を従来例との比較において示したが、本発明はこれに限られるものではなく、発明思想を逸脱しない範囲で、各種の変更が可能である。例えば、本発明は、支持杭３の真上を基礎とする杭基礎４に適用される場合に限らず、その他、不同沈下建物の水平修復のために、基礎の側近に支持杭を打ち、この支持杭に偏心荷重を負担させる形式の修復用杭基礎構造に適用されてもよい。この水平修復工法に本発明構造を用いることで、修復用の支持杭を小さな杭打ち機で深く打ち込んでいくことが可能である。また、本発明の支持杭の施工は、回転圧入法以外の打込み法で行われてもよいことはいうまでもない。
【００２４】
【発明の効果】
上述の次第で、本発明は、上記のような構成を有するものであるから、小さな杭打ち力で支持地盤への支持杭の根入れを深くすることができ、しかも、軟弱地盤の地盤沈下による不同沈下の発生をスリップレイヤーを設けなくとも有効的、効果的に防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】支持杭の打設時の状態を示すもので、図（イ）は実施形態を、図（ロ）は従来を示す断面側面図である。
【図２】軟弱地盤に地盤沈下を生じた状態を示すもので、図（イ）は実施形態を、図（ロ）は従来例を示す断面側面図である。
【符号の説明】
１…軟弱地盤
２…支持地盤
３…支持杭
４…杭基礎
５…小径鋼管（負の摩擦力の作用する長さ領域部分）
６…大径鋼管（正の摩擦力の作用する長さ領域部分）
７…掘削刃
【図１】
0004202548.tif 000002
【図２】
0004202548.tif 000003