特開 2022-185959 杭基礎及び杭基礎の周面摩擦力の評価方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022185959

(43)【公開日】2022-12-15

(54)【発明の名称】杭基礎及び杭基礎の周面摩擦力の評価方法

(51)【国際特許分類】

   E02D 5/50 20060101AFI20221208BHJP

   E02D 5/44 20060101ALI20221208BHJP

   E02D 7/00 20060101ALI20221208BHJP

【ＦＩ】

E02D5/50

E02D5/44

E02D7/00 Z

【審査請求】未請求

【請求項の数】5

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021093909

(22)【出願日】2021-06-03

【新規性喪失の例外の表示】特許法第３０条第２項適用申請有り （リーフレット） 発行者：ジャパンパイル株式会社、 刊行物名：Ｓｍａｒｔ－ＭＡＧＮＵＭ工法 リーフレット 発行年月日：２０２１年１月２２日 （論文雑誌１） 発行所：一般社団法人コンクリートパイル・ポール協会 刊行物名：ＣＯＰＩＴＡ２０２１．４．Ｎｏ５４ 発行年月日：２０２１年４月１日 （自社ウェブサイト） 掲載アドレス： ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｊａｐａｎｐｉｌｅ．ｃｏ．ｊｐ／ｍｅｔｈｏｄ／ｂｕｉｌｄｉｎｇｔｅｃｈ／ｓｍａｒｔ－ｍａｇｎｕｍ／ 掲載年月日：２０２１年１月２２日 （パンフレット） 発行者：ジャパンパイル株式会社 刊行物名：パンフレット「Ｓｍａｒｔ－ＭＡＧＮＵＭ工法」 発行年月日：２０２１年２月１５日 （講習会） 集会名：ＭＡＧＮＵＭ工法講習会 開催場所：第一セントラルビル１号館（岡山県岡山市北区本町６番３０号）、 開催日：２０２１年２月２１日 その他１３回（計１４回） （新聞１） 発行者：株式会社 日刊建設工業新聞社 刊行物名：日刊建設工業新聞 発行年月日：２０２１年１月２２日 （論文雑誌２） 発行者：ジャパンパイル株式会社 刊行物名：Ｓｍａｒｔ－ＭＡＧＮＵＭ工法 施工指針・同解説 発行年月日：２０２１年２月１日 （論文雑誌３） 発行所：株式会社 建築技術 発行人：橋戸 幹彦 刊行物名：建築技術，三月号，第八五四号 発行年月日：２０２１年２月１７日 （論文雑誌４） 発行所：株式会社 総合土木研究所 刊行物名：基礎工，２０２１ Ｖｏｌ．４９，Ｎｏ．４ 発行年月日：２０２１年４月１５日 （新聞２） 発行者：株式会社 セメント新聞社 刊行物名：セメント新聞 発行年月日：２０２１年１月２５日 （論文雑誌５） 発行所：株式会社 近代建築社 刊行物名：近代建築，２０２１ ２月号 発行年月日：２０２１年２月５日（２０２１年２月９日発売） その他：３回（計４回）

(71)【出願人】

【識別番号】515277300

【氏名又は名称】ジャパンパイル株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100193286

【弁理士】

【氏名又は名称】圷 正夫

(72)【発明者】

【氏名】本間 裕介

(72)【発明者】

【氏名】小梅 慎平

【テーマコード（参考）】

2D041

2D050

【Ｆターム（参考）】

2D041AA03

2D041BA12

2D041BA21

2D041CA03

2D041DA12

2D041DB02

2D041DB03

2D041EB05

2D041FA02

2D041FA07

2D050AA01

2D050CA05

2D050CB09

(57)【要約】

【課題】杭穴の上端側まで周面摩擦力が大きい杭基礎、及び、当該杭基礎における杭周面部の周面摩擦力を正確に評価可能な杭基礎の周面摩擦力の評価方法を提供する。
【解決手段】下端側に第１掘削部を有するとともに第１掘削部よりも上方に第２掘削部を有する杭穴に埋設された既製杭と、硬化性材料によって構成される根固め部と、硬化性材料によって構成される杭周面部と、を備える杭基礎において、第１掘削部の直径は、第１掘削部に配置される既製杭の部分の外径に基づいて定まる第１基準掘削径の１．１倍以上２．０倍以下であり、第２掘削部の直径は、第２掘削部に配置される既製杭の部分の外径に基づいて定まる第２基準掘削径の１．１倍以上２．０倍以下であって、第１掘削部の直径よりも小さく一定であり、第２掘削部は、第１掘削部の上端から既製杭の杭頭部まで延在している。
【選択図】 図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

下端側に第１掘削部を有するとともに前記第１掘削部よりも上方に第２掘削部を有する杭穴に埋設された既製杭と、
前記第１掘削部の壁面と前記既製杭との間に設けられ、硬化性材料によって構成される根固め部と、
少なくとも前記第２掘削部の壁面と前記既製杭との間に設けられ、硬化性材料によって構成される杭周面部と、を備える杭基礎において、
前記第１掘削部の直径は、前記第１掘削部に配置される前記既製杭の部分の外径に基づいて定まる第１基準掘削径の１．１倍以上２．０倍以下であり、
前記第２掘削部の直径は、前記第２掘削部に配置される前記既製杭の部分の外径に基づいて定まる第２基準掘削径の１．１倍以上２．０倍以下であって、前記第１掘削部の直径よりも小さく一定であり、
前記第２掘削部は、前記第１掘削部の上端から前記既製杭の杭頭部まで延在している
ことを特徴とする杭基礎。

【請求項2】

前記第１掘削部の直径は、前記第２掘削部の直径の１．４倍以内である
ことを特徴とする請求項１に記載の杭基礎。

【請求項3】

前記第１掘削部の下側部分の内部に前記根固め部が配置され、
前記第１掘削部の上側部分及び前記第２掘削部の内部に前記杭周面部が配置されている
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の杭基礎。

【請求項4】

前記既製杭は、前記根固め部によって囲まれる部分及び前記杭周面部によって囲まれる部分に、軸部及び軸部と一体の突部を有する
ことを特徴とする請求項３に記載の杭基礎。

【請求項5】

請求項４に記載の杭基礎の周面摩擦力の評価方法であって、
前記第１掘削部の上側部分に配置された前記杭周面部の部分の周面摩擦力と、前記第２掘削部に配置された前記杭周面部の部分の周面摩擦力を別々に求める
ことを特徴とする杭基礎の周面摩擦力の評価方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は杭基礎及び杭基礎の周面摩擦力の評価方法に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１は、杭穴に既製杭が埋設された杭基礎において、杭穴の下端側を、根固め部が設けられる範囲のみならず杭周面部が設けられる範囲まで拡大掘削するものを開示している。
特許文献２は、杭穴に既製杭が埋設された杭基礎において、杭穴の下端側の拡大掘削されている範囲において、掘削径を異ならせたものを開示している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００４－２０４５１６号公報

【特許文献2】特開２０１１－１１７１９２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

特許文献１及び特許文献２が開示する杭基礎では、杭穴の下端側が上端側に比べて拡大掘削されているが、杭穴の上端側の掘削径は、既製杭の外径に基づいて定まる基準掘削径のままである。このため、特許文献１及び特許文献２が開示する杭基礎は、杭穴の上端側において摩擦力を十分に発揮できていない。
上述の事情に鑑みて、本発明の少なくとも一実施形態の目的は、杭穴の上端側まで周面摩擦力が大きい杭基礎、及び、当該杭基礎における杭周面部の周面摩擦力を正確に評価可能な杭基礎の周面摩擦力の評価方法を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0005】

（１）本発明の少なくとも一実施形態に係る杭基礎は、
下端側に第１掘削部を有するとともに前記第１掘削部よりも上方に第２掘削部を有する杭穴に埋設された既製杭と、
前記第１掘削部の壁面と前記既製杭との間に設けられ、硬化性材料によって構成される根固め部と、
少なくとも前記第２掘削部の壁面と前記既製杭との間に設けられ、硬化性材料によって構成される杭周面部と、を備える杭基礎において、
前記第１掘削部の直径は、前記第１掘削部に配置される前記既製杭の部分の外径に基づいて定まる第１基準掘削径の１．１倍以上２．０倍以下であり、
前記第２掘削部の直径は、前記第２掘削部に配置される前記既製杭の部分の外径に基づいて定まる第２基準掘削径の１．１倍以上２．０倍以下であって、前記第１掘削部の直径よりも小さく一定であり、
前記第２掘削部は、前記第１掘削部の上端から前記既製杭の杭頭部まで延在している。

【0006】

上記構成（１）によれば、第２掘削部が既製杭の杭頭部まで延在しており、従来よりも第２掘削部の存在範囲が上方に拡大されている。これにより、上記構成（１）の杭基礎は、より大きな周面摩擦力を発揮することができる。

【0007】

（２）上記構成（１）において、
前記第１掘削部の直径は、前記第２掘削部の直径の１．４倍以内である。
上記構成（２）によれば、一つの機械式の拡翼掘削ドリルによって、第１掘削部及び第２掘削部を連続して掘削することが確実に可能になる。

【0008】

（３）上記構成（１）又は（２）において、
前記第１掘削部の下側部分の内部に前記根固め部が配置され、
前記第１掘削部の上側部分及び前記第２掘削部の内部に前記杭周面部が配置されている。
上記構成（３）によれば、杭周面部の下側を第１掘削部の内部に配置し、杭周面部の上側を第２掘削部分の内部に配置することにより、所望の摩擦支持力を得ることができる。

【0009】

（４）上記構成（３）において、
前記既製杭は、前記根固め部によって囲まれる部分及び前記杭周面部によって囲まれる部分に、軸部及び軸部と一体の突部を有する。
上記構成（４）によれば、既製杭が、杭周面部に囲まれる部分に突部を有することで、杭周面部と既製杭の一体性が高くなり、周面摩擦力を高めることができる。

【0010】

（５）本発明の少なくとも一実施形態に係る杭基礎の周面摩擦力の評価方法は、
上記構成（４）に記載の杭基礎の周面摩擦力の評価方法であって、
前記第１掘削部の上側部分に配置された前記杭周面部の部分の周面摩擦力と、前記第２掘削部に配置された前記杭周面部の部分の周面摩擦力を別々に求める。

【0011】

上記構成（５）によれば、第１掘削部の上側部分に配置された杭周面部の部分の周面摩擦力と、第２掘削部に配置された杭周面部の部分の周面摩擦力を別々に求めることで、杭基礎の周面摩擦力を正確に評価することができる。

【発明の効果】

【0012】

本発明の少なくとも一実施形態によれば、杭穴の上端側まで周面摩擦力が大きい杭基礎、及び、当該杭基礎における杭周面部の周面摩擦力を正確に評価可能な杭基礎の周面摩擦力の評価方法が提供される。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】本発明の一実施形態に係る杭基礎を概略的に示す断面図である。

【図2】他の実施形態に係る杭基礎の構成を概略的に示す断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0014】

以下、添付図面を参照して本発明の幾つかの実施形態について説明する。ただし、実施形態として記載されている又は図面に示されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、本発明の範囲をこれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。
例えば、四角形状や円筒形状等の形状を表す表現は、幾何学的に厳密な意味での四角形状や円筒形状等の形状を表すのみならず、同じ効果が得られる範囲で、凹凸部や面取り部等を含む形状も表すものとする。

【0015】

図１は、本発明の一実施形態に係る杭基礎を概略的に示す断面図である。
図１に示したように、杭基礎は、プレボーリング工法や中堀工法といった埋込工法によって築造されるものであり、杭穴２内に埋設された既製杭４を備えている。既製杭４は、例えば、ＰＣ杭（プレストレストコンクリート杭）、ＰＲＣ杭（プレストレスト鉄筋コンクリート杭）、ＰＨＣ杭（高強度プレストレストコンクリート杭）、ＳＣ杭（外殻鋼管付きコンクリート杭）等のコンクリート杭、又は、鋼管杭等によって構成され、単杭であっても継ぎ杭であってもよい。

【0016】

また、既製杭４は、外径が一定のストレート杭、下端部が拡大された拡底杭、上端部が拡大された拡頭杭であってもよい。更に、既製杭４は、軸部及び軸部から径方向外側に突出する節部を有する節杭であってもよい。なお、節部は、軸部から径方向外側に突出する突部の一態様であって、環形状を有し、軸部を全周に渡って囲んでいるが、突部の形状はこれに限定されることはない。突部は、既製杭４と周囲の一体性を高めるものであればよい。例えば、突部は、軸部の周方向に断続的に設けられていてもよい。また、軸部に凹部を設けたことで、実質的に軸部が縮径され、突部が設けられていてもよい。

【0017】

杭穴２は、下端側に第１掘削部６を有するとともに、第１掘削部６よりも上方に第２掘削部８を有する。
第１掘削部６の壁面と既製杭４の間には、硬化性材料によって構成される根固め部（拡大根固め部）１０が設けられている。根固め部１０を構成する硬化性材料は、例えば、掘削土とセメントミルクを混合したソイルセメントである。

【0018】

第２掘削部８の壁面と既製杭４の間には、硬化性材料によって構成される杭周面部１２が設けられている。杭周面部１２を構成する硬化性材料は、例えば、掘削土とセメントミルクを混合したソイルセメントである。杭周面部１２の硬化性材料のセメント濃度は、根固め部１０の硬化性材料よりも低い。また、杭周面部１２の硬化性材料は、摩擦力を高めるための強化材（無水石膏、二水石膏等）を含んでいてもよい。杭周面部１２が強化材を含む場合、周面強化型若しくは膨張型と称し、強化材を含まない場合には標準型と称する。

【0019】

ここで、第１掘削部６の内部に配置される既製杭４の部分の最大の外径Ｄｏｎに基づいて定まる第１基準掘削径Ｄｓｎに対する、杭穴２の第１掘削部６の直径（掘削径）Ｄｅｎの比（根固め部の拡大比）ωｐは、１．１倍以上２．０倍以下である。

【0020】

第１基準掘削径Ｄｓｎは、既製杭４を埋設するために必要となる直径であり、以下に示すように、第１掘削部６に配置される既製杭４の部分の外径Ｄｏｎに所定の余裕代として０．０５ｍを加算した値である。ただし、余裕代は０．０５ｍに限定されることはなく、０．１ｍ等であってもよい。
Ｄｓｎ＝Ｄｏｎ＋０．０５

【0021】

なお外径Ｄｏｎは、第１掘削部６に配置される既製杭４の部分の最大径であり、当該既製杭４の部分が、軸部及び軸部から径方向外側に一体に突出する突部を有している場合には突部の外径である。外径Ｄｏｎは、通常、３００ｍｍ以上１３００ｍｍ以下である。

【0022】

ここで、第２掘削部８の内部に配置される既製杭４の部分の外径Ｄｏｓに基づいて定まる第２基準掘削径Ｄｓｓに対する、杭穴２の第２掘削部８の直径（掘削径）Ｄｅｓの比（杭周面部拡大比）ωｓは、１．１倍以上２．０倍以下である。

【0023】

第２基準掘削径Ｄｓｓは、既製杭４を埋設するために必要となる直径であり、以下に示すように、第２掘削部８に配置される既製杭４の部分の外径Ｄｏｓに所定の余裕代として０．０５ｍを加算した値である。ただし、余裕代は０．０５ｍに限定されることはなく、０．１ｍ等であってもよい。
Ｄｓｓ＝Ｄｏｓ＋０．０５

【0024】

なお外径Ｄｏｓは、第２掘削部８に配置される既製杭４の部分の最大径であり、当該既製杭４の部分が、軸部及び軸部から径方向外側に一体に突出する突部（節部）を有している場合には突部の外径である。外径Ｄｏｓは、通常、３００ｍｍ以上１３００ｍｍ以下である。
また、図１に示したように、第２掘削部８に配置される既製杭４の部分が節杭とストレート杭によって構成されている場合、外径Ｄｏｓ及び杭周面部の拡大比ωｓを個々の範囲Ｉ，ＩＩの外径Ｄｏｓ１,Ｄｏｓ２、杭周面部の拡大比ωｓ１、ωｓ２として別々に取り扱う。

【0025】

第２掘削部８の直径（掘削径）Ｄｅｓは、第１掘削部６の直径Ｄｅｎよりも小さく（Ｄｅｓ＜Ｄｅｎ）、上下方向全域に渡って一定である。
そして、第２掘削部８は、第１掘削部６の上端から既製杭４の杭頭部まで延在している。なお通常、杭頭部とは、パイルキャップやフーチング等のコンクリートブロックに埋設される部分であるが、既製杭４の杭頭部の直径が拡大されている場合には、杭頭部とは、拡大されている部分の下端までとする。

【0026】

上記構成によれば、第２掘削部８が既製杭４の杭頭部まで延在しており、従来よりも第２掘削部８の存在範囲が上方に拡大されている。これにより、上記構成の杭基礎は、より大きな周面摩擦力を発揮することができる。

【0027】

幾つかの実施形態では、第１掘削部６の直径Ｄｅｎは、第２掘削部８の直径の１．４倍以内である。
上記構成によれば、一つの機械式の拡翼掘削ドリルによって、第１掘削部６及び第２掘削部８を連続して掘削することが確実に可能になる。

【0028】

図２は、他の実施形態に係る杭基礎の構成を概略的に示す断面図である。なお、上述した実施形態と同一又は類似の構成については、同一の符号を付して説明を省略又は簡略化する。
幾つかの実施形態では、図２に示したように、第１掘削部６の下側部分の内部に根固め部１０が配置され、第１掘削部６の上側部分及び第２掘削部８の内部に杭周面部１２が配置されている。図２に示したように、第１掘削部６の下側部分の内部に根固め部１０が配置され、第１掘削部６の上側部分及び第２掘削部８の内部に杭周面部１２が配置されている場合、外径Ｄｏｓ及び杭周面部の拡大比ωｓを、個々の範囲Ｉ，ＩＩ，ＩＩＩの外径Ｄｏｓ１,Ｄｏｓ２，Ｄｏｓ３、杭周面部の拡大比ωｓ１、ωｓ２，ωｓ３として別々に取り扱う。
上記構成によれば、杭周面部１２の下側を第１掘削部６の内部に配置し、杭周面部１２の上側を第２掘削部分８の内部に配置することにより、所望の摩擦支持力を得ることができる。

【0029】

幾つかの実施形態では、図１及び図２に示したように、既製杭４は、根固め部１０によって囲まれる部分及び杭周面部１２によって囲まれる部分に、軸部及び軸部と一体の突部（節部）を有する。
上記構成によれば、既製杭４が、杭周面部１２に囲まれる部分に突部を有することで、杭周面部１２と既製杭４の一体性が高くなり、周面摩擦力を高めることができる。

【0030】

以下、本発明の少なくとも一実施形態に係る杭基礎の周面摩擦力の評価方法（以下、単に評価方法とも称する）について説明する。
評価方法は、図２の杭基礎のように、杭周面部１２によって囲まれる部分に、既製杭４軸部及び軸部と一体の突部（節部）を有し、第１掘削部６の上側部分に杭周面部１２の下側部分が配置されている杭基礎の周面摩擦力の評価方法である。
当該評価方法にあっては、杭周面部１２の周面摩擦力を、第１掘削部６の上側部分に配置された杭周面部１２の部分の周面摩擦力と、第２掘削部８に配置された杭周面部１２の部分の周面摩擦力として別々に求める。

【0031】

上記構成によれば、第１掘削部６の上側部分に配置された杭周面部１２の部分の周面摩擦力と、第２掘削部８に配置された杭周面部１２の部分の周面摩擦力を別々に求めることで、杭基礎の周面摩擦力を正確に評価することができる。

【0032】

具体的は、以下のように、杭基礎の許容支持力を評価する際に、周面摩擦力を別々に求める。
まず、長期に生ずる力に対する地盤の許容支持力Ｒａ（単位：ｋＮ）、及び、短期に生ずる力に対する地盤の許容支持力Ｒａ’は、それぞれ以下の式（１）、（１’）によって表される。右辺の中括弧内の２項目が周面摩擦力である。

【0033】

【数1】

【0034】

【数2】

【0035】

【数3】

【0036】

【数4】

【0037】

【数5】

【0038】

【数6】

【0039】

【数7】

【0040】

【数8】

【0041】

【数9】

【0042】

そして、図１の杭基礎の摩擦支持力を評価する際には、周囲の地盤が砂質・礫質地盤又は粘土質地盤であるかを考慮しながら、範囲I、範囲ＩＩ、範囲ＩＩＩの周面摩擦力の和として、上記式（１），（１’）の右辺の中括弧内の第２項目を求める。以下の式は、周囲の地盤が砂質・礫質地盤のみであるとした場合の２項目を表している。

【0043】

【数10】

【0044】

【数11】

【0045】

最後に、本発明は上述した幾つかの実施形態に限定されることはなく、上述した実施形態に変形を加えた形態やこれら形態を組み合わせた形態を含む。

【符号の説明】

【0046】

２ 杭穴
４ 既製杭
６ 第１掘削部
８ 第２掘削部
１０ 根固め部
１２ 杭周面部

【図1】

【図2】