JP2006291641A - 杭基礎構造およびその施工方法 - Google Patents

Abstract

【課題】
現場施工の大幅な省力化、効率化、さらに工期の大幅短縮化等を可能にした杭基礎構造およびその施工方法を提供する。
【解決手段】
地中に複数の基礎杭１を施工する。当該基礎杭１の各杭頭部にせん断補強部材としてリング形状のキャップリング２をそれぞれ被せる。基礎杭１の上部にフーチング基礎３を各杭頭部のキャップリング２と一体に構築する。当該フーチング基礎３の上に積層ゴム４を設置する。キャップリング２とフーチング基礎３をプレキャストコンクリートによって一体に形成する。積層ゴム４の上に上部構造の床スラブ５を構築する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、基礎杭と当該基礎杭の上部に構築されたフーチング基礎とからなる杭基礎構造およびその施工方法に関し、特に現場施工の省力化、効率化さらに工期短縮化等を可能にしたものである。

建物の床下に積層ゴム等の免震部材を設置して建物を免震構造とする場合、上部構造の荷重を安全に地盤に伝達するための基礎を地盤上に構築し、当該基礎とその上側に構築された上部構造（床スラブ等）との間に免震部材を設置し、特に小規模建物の場合には、基礎に建設コストの低減、工期短縮等の観点からフーチング基礎を採用し、また支持地盤の深いところでは、フーチング基礎の直下に上部構造からの荷重を支持地盤に伝達する基礎杭を施工する（特許文献１参照）。

また、杭頭部と基礎とを半固定状態に接合することにより、杭頭部に作用するせん断力と鉛直力(軸圧縮力)のみを基礎杭側に伝え、回転(曲げ力)は基礎杭側に伝わらないようにすることで、地震時の過大な曲げ力と引抜き力による基礎杭頭部の損傷等を防ぐようにした杭基礎構造として、当出願人は基礎杭の杭頭部にリング形状のキャップリング材を嵌合するとともに、当該キャップリング材に突設された定着部材をその上側に構築された基礎のコンクリート内に定着して基礎杭頭部と基礎とを一体化させた杭基礎構造（特許文献２参照）を開発した。

また、同様の杭基礎構造として、基礎杭の杭芯に軸鉄筋を配筋し、この軸鉄筋の上端側を基礎のコンクリート内に定着して基礎杭頭部と基礎とを一体化させた杭基礎構造（特許文献３参照）が知られている。
特許３１７８３９０号 特許３５９９０５０号 特開２００２−３３９３５１号公報

しかし、特許文献１、２および３のいずれにおいても、基礎は場所打ちコンクリートによって構築するため、基礎工事における型枠の組立ておよび解体、配筋、さらにはコンクリートの打設等の作業が錯綜して工事が煩雑化するだけでなく、工期の長期化が避けられない等の課題があった。

また特に、特許文献１においては、フーチング基礎が杭頭部と一体的に構築されているため、杭頭部に作用するせん断力と鉛直力(軸圧縮力)、さらには回転力による地震時の過大な曲げ力と引抜き力によって基礎杭の杭頭部や免震部材が大きく損傷するおそれがあった。

また、特許文献３においては、軸鉄筋を配筋することで曲げ抵抗も発生するため、半固定性能の効果が低減するのを免れず、むしろ軸鉄筋によって接合部の固定度が高くなりかねないという問題があった。

さらに施工に際しても、特に基礎杭のコンクリートを打設する際、軸鉄筋の位置保持にかなりの手間がかかり、しかも杭頭部の上部基礎に定着される部分には軸鉄筋が軸芯まわりに配筋されているため、杭頭部の処理(杭頭部のコンクリートを一部はつり、軸鉄筋を上部基礎への定着部として露出させるための処理)がきわめて困難であり、非常に手間がかかるという施工上の課題もあった。

本発明は、以上の課題を解決するためになされたもので、特に現場施工の大幅な省力化、効率化、さらに工期の大幅短縮化等を可能にした杭基礎構造およびその施工方法を提供することを目的とする。

請求項１記載の杭基礎構造は、基礎杭と当該基礎杭の杭頭部に外接されたリング形状のキャップリングと前記基礎杭の上部に前記キャップリングと一体に構築されたフーチング基礎とからなる杭基礎構造において、前記キャップリングとフーチング基礎はプレキャストコンクリートから形成されてなることを特徴とするものである。

本発明は、特にフーチング基礎がプレキャストコンクリートによって形成されていることで、これまでの基礎工事における型枠の組立および解体、配筋、さらにはコンクリートの打設等の現場作業をなくして現場施工の大幅な省力化と建設コストの低減、さらに工期の大幅な短縮化等を可能にしたものである。

特に、建物の床下に免震部材を設置して免震構造の建物とする場合、フーチング基礎の上端部に積層ゴム等の免震部材を予め取り付けておくことにより免震部材の設置もフーチング基礎の施工と同時に行うことができて、施工の効率化がさらに図ることができる。

また、基礎杭の杭頭部とフーチング基礎とをリング形状のキャップリングを用いて半固定状態に接合することで、上部構造からの軸圧縮力とせん断力を基礎杭に確実に伝達させることができるとともに、基礎杭の杭頭部に集中する地震時の過大な応力、特に引抜き力と曲げ力を緩和することにより基礎杭の杭頭部の損傷等を防止することができる。

したがって、建物の床下に免震部材を設置して免震構造の建物とする場合に、上記したように杭頭部に集中する地震時の過大な応力、特に引抜き力と曲げ力が緩和されるため、免震部材に作用する曲げ力などの応力も低減されるため、免震装置の損傷も防止することができ、また小型化等も可能になる。

なお、この場合の基礎杭には、ＲＣ杭やＰＣ杭などの既製杭だけでなく場所打ちコンクリート杭も採用することができ、さらにリング形状のキャップリングとフーチング基礎はプレキャストコンクリート部材として容易に形成することができるだけでなく、キャップリングは必要に応じて内側または外側に鋼板プレートリングを取り付けて拘束力、耐力、変形性能などを高めることができる。

請求項２記載の杭基礎構造は、請求項１記載の杭基礎構造において、フーチング基礎の下端部にレベル調整部材が取り付けられていることを特徴とするものである。

この場合のレベル調整部材としては、例えばフーチング基礎の下端部の、少なくとも３ヶ所にインサートを垂直に埋設し、この各インサートに回転自在に螺合した高さ調整用のボルト等が考えられ、この高さ調整ボルトを基礎杭の周囲に打設された捨てコンクリートの上で回し、その突出長さを変えることでフーチング基礎の水平および高さを自由決定することができる。

なお、フーチング基礎の水平および高さ調整の結果、捨てコンクリートとフーチング基礎との間、および基礎杭頭部のキャップリング内に隙間が発生することも想定されるが、後からモルタル等の充填材を充填することにより処理することができる。

請求項３記載の杭基礎構造は、請求項１または２記載の杭基礎構造において、フーチング基礎の上端部に免震部材が設置されてなることを特徴とするものである。建物の床下に積層ゴムなどの免震部材を設置して免震構造の建物とする場合、フーチング基礎の上端部に積層ゴム等の免震部材を予め取り付けておくことにより免震部材の設置もフーチング基礎の施工と同時に行うことができ、施工の効率化が図れる。

請求項４記載の杭基礎構造の施工方法は、基礎杭と当該基礎杭の杭頭部に外接されたキャップリングと前記基礎杭の上部に前記キャップリングと一体に構築されたフーチング基礎とからなる杭基礎構造の施工方法において、基礎杭を施工した後、当該基礎杭の上部にプレキャストコンクリートからなるキャップリングとフーチング基礎を設置すると共に、前記キャップリングを前記基礎杭の杭頭部に外接し、次に前記杭頭部と前記フーチング基礎との間に前記フーチング基礎に設けられた充填用孔からグラウト材を充填することを特徴するものである。

本発明は特に、フーチング基礎をプレキャストコンクリートで形成することで、
これまでのフーチング基礎の型枠工事、鉄筋工事およびコンクリート工事などの現場作業をなくして現場施工の大幅な省力化と建設コストの低減、さらに工期の大幅な短縮化等を図ることができる。

特に、建物の床下に積層ゴム等の免震部材を設置して免震構造の建物とする場合、フーチング基礎の上端部に予め免震部材を設置しておくことによりフーチング基礎の施工と同時に免震部材を設置することができ、現場施工の省力化等をさらに一層図ることができる。

また、基礎杭の杭頭部とフーチング基礎とをリング形状のキャップリングを介して半固定状態に接合することで、上部構造からの軸圧縮力とせん断力を基礎杭に確実に伝達させることができるとともに、基礎杭の杭頭部に集中する地震時の過大な応力、特に引抜き力と曲げ力を緩和することにより基礎杭の杭頭部および免震部材の損傷等を未然に防止することもできる。

図１〜図３は、本発明に係る杭基礎構造の一例を示し、図において、地中に複数の基礎杭１が施工され、当該基礎杭１の各杭頭部にせん断補強部材としてリング形状のキャップリング２がそれぞれ被せられている。

また、これらの基礎杭１の上部にフーチング基礎３が各杭頭部のキャップリング２と一体に構築され、当該フーチング基礎３の上に免震部材として積層ゴム４が設置され、さらに当該積層ゴム４の上に上部構造として建物の床スラブ５が構築されている。

基礎杭１はＲＣ杭、ＰＣ杭、ＰＨＣ杭、ＳＣ杭、鋼管杭などの既製杭、または複数の軸鉄筋とその外周にリング状に配筋された複数のせん断補強筋とからなる鉄筋かごを補強筋とする場所打ちコンクリート杭などによって構築されている。

キャップリング２は、複数の軸鉄筋６と当該軸鉄筋６の外周にスパイラル状またはリング状に配筋された複数のせん断補強筋７を補強筋とするプレキャントコンクリートによって形成され、その内周には鋼板リング８が取り付けられている。

各軸鉄筋６の上端部６ａはフーチング基礎３への定着部材として円周方向に所定間隔おきに立ち上げられ、キャップリング２の上端部分とともにフーチング基礎３のコンクリート内に埋設されている。

フーチング基礎３は、キャップリング２と同様にプレキャストコンクリートによって形成され、下端部にキャップリング２の上端部分を埋設し、キャップリング２と一体に形成されている。

また、フーチング基礎３には、側面部から下端部の各キャップリグ２内に連通する複数の充填用孔９が形成され、当該充填用孔９を介して各基礎杭１の杭頭部とフーチング基礎３との間にモルタル等の充填材１０が充填されている。なお、この場合の充填用孔９は、フーチング基礎３の成形時にチューブ等を埋設する等して形成されている。

また、フーチング基礎３の下端部には、少なくとも３ヶ所にフーチング基礎３の水平と高さを調整するためのレベル調整部材１１が取り付けられている。この場合のレベル調整部材１１としては、例えばフーチング基礎３の下端部に垂直に埋設されたインサートに回転自在に螺合された高さ調整用のボルト等であり、このボルトを基礎杭１の周囲に打設された捨てコンクリート１２の上で回し、その突出長さを変えることによりフーチング基礎３の水平と高さを決定することができる。

このような構成において、各基礎杭１の杭頭部とフーチング基礎３がキャップリング２を介して半固定状態に接合されていることで、杭頭部に集中する地震時の過大な応力を緩和することができ、杭頭部の損傷を軽減することができる。

また、建物の床スラブ５からフーチング基礎３を介して伝えられるせん断力はキャップリング２を介して基礎杭１側に確実に伝達される。

次に、本発明の杭基礎構造の施工方法を図４（ａ）〜（ｃ）に基いて説明すると、最初に既製杭または場所打ちコンクリートによって基礎杭１を施工する。

次に、基礎杭１の周囲に対して根切りを行い、続いて根切り底に割栗地業１３を行い、さらに割栗地業１３の上に捨てコンクリート１２を打設する。また、必要に応じて基礎杭１の杭頭処理を行う。

次に、予め一体に形成されたキャップリング２とフーチング基礎３を基礎杭１の上部に設置し、各キャップリング２を基礎杭１の杭頭部と嵌合させ、レベル調整部材１１によってフーチング基礎３の水平および高さを決定する。

次に、各基礎１の杭頭部とフーチング基礎３との間に、フーチング基礎３の側面部から充填用孔９を介してモルタル等の充填材１０を充填する。この場合、充填材１０はフーチング基礎３と捨てコンクリート１２との間にも基礎杭１とキャップリング２との隙間を介して充填される。

なお、免震構造の基礎を構築するには、フーチング基礎３の上に予め積層ゴム４を取り付け、積層ゴム４もキャップリング２およびフーチング基礎３と一緒に基礎杭１の上部に設置するものとする。この場合の積層ゴム４は、取付け後のメンテナンス等を考慮すると、フーチング基礎３の上にアンカーボルト１４等で脱着自在に取り付けるのが望ましい。

本発明は、特に現場施工の省力化、効率化さらに工期短縮化等を図ることができる。また、基礎杭頭部とフーチング基礎とを半固定状態とすることにより地震時の過大な曲げ等による基礎杭頭部の損傷を未然に防止することができる。

杭基礎構造の一例を示す縦断面図である。 基礎杭の頭部、リング形状のキャップリング、フーチング基礎および免震部材の位置関係を示す分解縦断面図である。 リング形状のキャップリングを示し、(ａ)はその縦断面図、(ｂ)は(ａ)におけるイ−イ線断面図である。 （ａ），(ｂ)，(ｃ)は施工手順を示す縦断面図である。

符号の説明

１ 基礎杭
２ リング形状のキップリング
３ フーチング基礎
４ 積層ゴム（免震部材）
５ 床スラブ（上部構造）
６ 軸鉄筋
７ せん断補強筋
８ 鋼板リング
９ 充填用孔
１０ 充填材
１１ レベル調整部材
１２ 捨てコンクリート
１３ 割栗地業
１４ アンカーボルト

Claims (4)

1. 基礎杭と当該基礎杭の杭頭部に外接されたリング形状のキャップリングと前記基礎杭の上部に前記キャップリングと一体に構築されたフーチング基礎とからなる杭基礎構造において、前記キャップリングとフーチング基礎がプレキャストコンクリートから形成されてなることを特徴とする杭基礎構造。
2. フーチング基礎の下端部にレベル調整部材が取り付けられてなることを特徴とする請求項１記載の杭基礎構造。
3. フーチング基礎の上端部に免震部材が設置されてなることを特徴とする請求項１または２記載の杭基礎構造。
4. 基礎杭と当該基礎杭の杭頭部に外接されたリング形状のキャップリングと前記基礎杭の上部に前記キャップリングと一体に構築されたフーチング基礎とからなる杭基礎構造の施工方法において、基礎杭を施工した後、当該基礎杭の上部にプレキャストコンクリートからなるリング形状のキャップリングとフーチング基礎を設置すると共に、前記キャップリングを前記基礎杭の杭頭部に外接し、次に前記杭頭部と前記フーチング基礎との間に前記フーチング基礎に設けられた充填用孔からグラウト材を充填することを特徴する杭基礎構造の施工方法。

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