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Microsoft PowerPoint - Kiso_Lec_13

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Academic year: 2021

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全文

(1)

建築基礎構造講義(13)

杭基礎の設計

(2)

到達目標

z

杭基礎の分類について説明できる。

z

打込み杭、埋込み杭、場所打ち杭の違いとそ

の施行法について説明できる。

(3)

杭基礎

z

建物規模が大きくなると基礎の底部は良好な

地盤に達していなければならない。

z

地表から軟弱地盤が厚く堆積し,この地盤に

構造物を直接支持させることが困難な場合に

杭基礎が採用される。

(4)

杭の支持機構による分類

z

支持杭

{

杭先端の地盤支持力によって支持する。

z

摩擦杭

{

支持地盤に到達させないで,杭周摩擦力で支持す

る。

z

支持杭と摩擦杭を併用した杭

z

引抜き抵抗杭

(5)
(6)

引き抜き抵抗杭

地震時や地下水位が高い場合など に、建物の荷重バランスが崩れて転 倒あるいは浮上がらないように、杭 に引抜きに対する抵抗力を持たせる。 これまでは、地盤アンカーを多数打 設したり、建物下部のスラブを厚くし て建物を安定化させるなどして引抜 き抵抗力を持たせていた。地震時に はスレンダーな建物や、上部が重い 安定性の低い建物ほど引抜き力は 大きくなる。

(7)

杭材料による分類

z

既成コンクリート杭

{

RC杭(遠心力成形の鉄筋コンクリート杭)

{

PC杭(遠心力成形のプレストレストコンクリート杭)

{

PHC杭(遠心力成形の高強度プレストレストコンクリート杭)

{

PRC杭(遠心力成形の高強度プレストレスト鉄筋コンクリート杭)

{

SC杭(遠心力成形の外殻鋼管付コンクリート杭)

z

場所打ちコンクリート杭

{

場所打ち鉄筋コンクリート杭

{

場所打ち鋼管コンクリート杭

{

地中壁杭

z

鋼杭

{

鋼管杭

{

H形鋼杭

PHC杭

(8)

杭の施工法による分類

z

既成杭

{ 打撃工法 z ディーゼルハンマー z 油圧ハンマー { 埋込み工法 z プレボーリング工法 z 中堀り工法 z 回転根固め工法

z

場所打ち杭

{ 機械掘削 z オールケーシング工法 z アースドリル工法 z リバースサーキュレーション工法 z 地中壁杭工法 { 人工掘削 z 深礎工法

(9)

打撃工法

z

既成杭をハンマーによって

杭頭に衝撃力を与え,地盤

中に打ち込んでゆく方法で

す。

z

ハンマーとしては,ディーゼ

ルハンマーや油圧ハンマー

があり,現在は,騒音や油

煙の飛散からディーゼルハ

ンマーは市街地ではほとん

ど利用されません。

(10)

ディーゼルハンマの作動機構

z ディーゼルハンマーは, ディーゼルエンジンのピス トン(ラム)をシリンダー内 で自由落下させます。 z シリンダー内のディーゼル 油の混合空気は圧縮され 着火し爆発します。 z 爆発力はラムを上方に跳 ね返すのと同時に杭頭を 下方に打ち込む力となり ます。 z ラムは再度,自由落下し, 爆発を繰り返すことにより, 杭を打ち込んで行きます。

(11)

油圧ハンマー

z

油圧ハンマーは油圧によっ

てラムを所定の高さに持ち

上げ,油圧を解放すること

によってラムを落下させ杭

頭を打撃して杭を打ち込む

方法です。

z

ディーゼルハンマーに比較

して油煙の飛散がなく騒音

や振動が少ない工法です。

(12)

埋込み工法

z

打ち込み杭の欠点として騒音と振動があり,

この欠点を減少させた工法が埋込み杭工法

です。

z

埋込み杭工法は,地盤に杭を挿入するため

の孔を掘削し,この孔に既成杭を埋設する工

法です。

(13)

プレボーリング工法

z プレボーリング工法は,アース オーがーで地盤に孔を掘削し, 掘削孔に既成杭を挿入する工法 で,杭先端の支持力を得るため に打撃や圧入によって支持層へ の定着を行います。 z 支持層に定着させるため打撃を 行う工法をプレボーリング最終打 撃工法と呼びます。 z 支持層に圧入する工法は,掘削 部に根固め用のセメントミルクを 注入したのち杭を圧入するもの をプレボーリング根固め工法と呼 び,杭先端部の杭口径を拡大掘 削し,セメントミルクを注入する工 法をプレボーリング拡大根固め 工法と呼びます。

(14)
(15)

中堀り工法

z 中堀り工法は,既成杭の中空部 にスパイラルオーガーを挿入し, このオーガーによって,杭先端地 盤を掘削し,また杭の中空部を 利用して,掘削土を排出させ,自 重および圧入装置により,杭を 所定の深さまで埋設される工法 です。 z 杭先端部の支持力を得る方法と しては,プレボーリング工法と同 じであり,杭先端の施工法によっ て,中堀り打撃工法,中堀り根固 め工法,中堀り拡大根固め工法 があります。

(16)

中堀り工法

の工法図

(17)

中堀工法の

先端処理法

の例

(18)

杭回転根固め工法

z

杭回転根固め工法は杭先

端に特殊金具を装備し,杭

の中空部に挿入したロッド

の回転と先端からの水の

噴出により地盤を軟化させ,

杭を回転圧入させる工法で

す。

z

支持層に達したら杭先端に

セメントミルクを注入し,杭

先端を根固めすることによ

り支持力を発現させます。

(19)
(20)

場所打ち杭工法

z

場所打ち杭工法は,地盤を機械または人力で掘削

した後,コンクリートを打設して構築する杭です。

z

場所打ち杭は,騒音,振動が比較的小さく,大口径

の杭が施工できること,支持層の確認や杭長さの変

更が容易です。

z

場所打ち杭の施工では,泥水,泥土の処理が必要

であり,スライム除去や掘削孔内泥水管理が難しい。

スライム:場所打ち杭の掘削段階で,水や安定液を使用する工 法において孔底に緩く体積する土の堀屑。

(21)

オールケーシング工法(ベノト工法)

z 鋼製のケーシングチューブを動 揺圧入し,これにより掘削孔壁の 崩壊を防止しながら,ハンマーク ラブによりケーシング内の土砂を 掘削し,支持層に達したら孔内に 鉄筋を挿入し,コンクリートを打 設して杭を構築します。 z ケーシング内の掘削では,ヒービ ングやボイリングを防止するため, 孔内に注水し水位を一定に保持 します。 z 泥水は用いないのでスライムの 除去は容易です。 ヒービング ボイリング 土砂の持ち上がり 土砂の沸きだし

(22)
(23)

アースドリル工法

z アースドリル工法は,地表部の みに鋼製のケーシングを用い, ロッド先端に掘削ドリルと土砂搬 出のバケットを兼ねたドリリング バケットがついており,ロッドを回 転させ掘削します。 z 孔壁の崩壊防止はベントナイトを 主とする安定液を用います。 z 支持地盤に達したら孔内に鉄筋 を挿入し,コンクリートを打設して 杭を構築します。 z 孔壁保護に泥水を用いているの で,スライムの除去はベノト工法 に比較して大変です。 z 杭先端部を拡大して先端支持力 を増す,各種の拡底杭工法が開 発されています。

(24)
(25)
(26)

リバースサーキュレーション工法

z 地表部分にケーシングを兼ねたスタ ンドパイプを設置し,ビットを回転さ せて地盤を掘削します。 z 掘削土の地上への排出はロッド管を 用いて水とともに泥水として吸い出 す工法です。 z 一般のボーリングではロッドを通して 水を送り,先端ビットから水を噴出し て土砂を地上まで排出しており,こ の水の循環を正循環と呼びます。リ バースサーキュレーション工法では, 泥水を掘削先端部から吸いだし,水 を逆循環させるので,この工法名が 付いています。 z 循環水で土砂を排出するので,多量 の泥水が発生するため,大規模の 沈殿槽が必要になります。

(27)
(28)

深礎工法

z

周辺地山を鋼板で土留めし

ながら縦穴を主として人力

で掘削し、その中に鉄筋コ

ンクリートを打ち込んで、比

較的太径の杭基礎を造る

工法

(29)
(30)

施工法の長所と短所

z

打ち込み杭は,支持層への貫入および支持力の確認が容

易で,工期が短く,工費が安く,砂地盤では締め固め効果が

あり,施工管理が容易である等の長所がある。短所としては,

騒音や振動が大きく大口径杭の施工が困難である。

z

埋込み杭の長所としては,騒音,振動が小さく杭長の変更が

可能などがある。短所としては,工期が長く,工費が高い,泥

水,泥土の処理,施工管理が難しいなどがある。杭先端の

土質が確認できる工法もあるが,一般に支持力の確認が大

変である。

z

場所打ち杭の長所は,騒音,振動が少なく杭長の変更が容

易,大径杭が可能で,支持層の土質の確認が可能などがあ

る。短所としては,泥水,泥土の処理,スライムの除去が難し

い,支持力の確認が困難,施工管理が難しいなどがある。

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