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【発明の名称】 基礎の補強工法及びその補強杭の固定具
【発明者】 【氏名】江口 孝

【氏名】畑野 俊久

【氏名】中村 正博

【要約】 【課題】鉄塔等の地上構造物からの支持荷重増大や、地震等に対する基礎の耐力の向上を図るため、既設の基礎を容易かつ低コストで補強可能とする。

【解決手段】鉄塔の基礎1Bにおけるフーチング2の側面2aに近接した位置から、フーチング2の下方地盤G中の既設杭3の周囲へ、所要数の補強杭5を打設し、各補強杭5の杭頭に、鋼材等により製作した固定具4を取り付けると共に、この固定具4の基板41をフーチング2の側面2aにアンカー45によって定着する。
【特許請求の範囲】
【請求項1】 構造物におけるフーチングの側面に近接した位置から、前記フーチングの下方地盤中の既設杭の周囲へ所要数の補強杭を打設する工程と、前記補強杭の杭頭に固定具を取り付けると共にこの固定具を前記フーチングの側面に定着する工程と、からなることを特徴とする基礎の補強工法。
【請求項2】 縁部に沿って複数の結合孔が開設された所要の肉厚の鋼板等からなる基板と、この基板に突設され杭頭挿入孔が開設された結合板と、前記杭頭挿入孔に挿入した補強杭の杭頭を前記結合板に結合する結合部材群と、前記結合孔に挿通されてフーチングの側面に打ち込み又はねじ込まれることにより前記基板を定着する複数のアンカーと、からなることを特徴とする補強杭の固定具。
【発明の詳細な説明】【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、高圧の送電線を高架支持する電力用鉄塔等建築構造物における基礎を、補強するための施工技術に関する。
【0002】
【従来の技術】図7に示されるように、電力用鉄塔100等の構造物の基礎100Bは、地盤Gに打設された場所打ちコンクリート杭等からなる基礎杭101と、その杭頭101aと接合一体化されたコンクリートからなるフーチング102(図示のものは連続フーチング)で構成され、鉄塔100の柱脚103が前記フーチング102の上に構築されている。前記基礎杭101は通常、一つのフーチング102あたり、それぞれ1本乃至複数本、鉛直に打設される。
【0003】ところで近年、電力用鉄塔100の場合、近年の電力需要の増大に伴い、図示されていない送電線の重量が増大し、このため送電線の弛み量が増大(垂れ下がり)することになる。そして、このような垂れ下がりを補償するには、送電線の架設高さを高くする必要があり、このため鉄塔100の高さが高くなる傾向にある。その結果、鉄塔100の重量が増大し、これを支持する基礎杭101の耐力を向上させることが要求されている。
【0004】一方、大地震時において発生する鉄塔100の傾斜や倒壊といった被害は、基礎杭101の破損に起因するものであり、したがって耐震性を向上させる観点からも、基礎杭101の耐力を向上させることが要求されている。
【0005】従来、既設の基礎杭(以下、既設杭という)101を補強するための工法としては、図8に示されるようなものが知られている。すなわち、従来工法においては、まずフーチング102に、既設杭101の鉛直方向投影位置に隣接して、所要数の鉛直貫通孔102aを削孔し、この鉛直貫通孔102aを通じて、前記既設杭101の隣接地盤を鉛直方向にボーリングして、補強用の杭104を打ち込む。そして、各補強杭104の杭頭に支圧部材105を取り付け、これらの支圧部材105を埋めるように、前記フーチング102の上面に、所要の厚さで鉄筋コンクリート106を打ち継ぐ。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従来の既設基礎の補強技術によれば、鉄筋コンクリートからなるフーチング102に、いくつもの鉛直貫通孔102aを削孔したり、補強杭104の打設後に、支圧部材105を固定するために、前記フーチング102上に型枠を組み立てて配筋し、コンクリート106を増設するといった工程が必要であるため、施工が煩雑でコストが高くなるばかりか、工期も長くなるといった問題があった。
【0007】本発明は、上述のような問題に鑑みてなされたもので、その主な技術的課題とするところは、鉄塔等の地上構造物からの支持荷重増大や地震等に対する基礎の耐力の向上を図るため、既設の基礎を容易かつ低コストで補強可能な工法を提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】上述の技術的課題は、本発明によって有効に解決することができる。すなわち本発明に係る基礎の補強工法は、構造物におけるフーチングの側面に近接した位置から、前記フーチングの下方地盤中の既設杭の周囲へ所要数の補強杭を打設し、前記補強杭の杭頭に固定具を取り付けると共にこの固定具を前記フーチングの側面に定着するものである。
【0009】また、本発明に係る補強杭の固定具は、縁部に沿って複数の結合孔が開設された所要の肉厚の鋼板等からなる基板と、この基板に突設され杭頭挿入孔が開設された結合板と、前記杭頭挿入孔に挿入した補強杭の杭頭を前記結合板に結合する結合部材群と、前記結合孔に挿通されてフーチングの側面に打ち込み又はねじ込まれることにより前記基板を定着する複数のアンカーとからなる。
【0010】
【発明の実施の形態】以下、本発明に係る基礎の補強工法の好適な一実施形態を、図1乃至図6を参照しながら説明する。
【0011】まず図1は、電力用鉄塔の基礎1Bを、本発明の工法により補強した状態を概略的に示すものである。すなわち、この図において、参照符号1は、鉄骨等により構築された電力用の鉄塔であり、その基礎1Bは、前記鉄塔1の柱脚11の下端に接合され地盤Gの表層部に鉄筋コンクリートにより構築されたフーチング2と、杭頭3aが前記フーチング2に接合され地盤Gへ鉛直に打設された場所打ちコンクリート杭等からなる既設の基礎杭(以下、既設杭という)3からなる。
【0012】基礎1Bにおけるフーチング2の側面2aには、複数の固定具4が図示の断面と直交する方向へ適当な間隔で配置されており、フーチング2の周囲から既設杭3と平行(鉛直)に打設された複数の補強杭5の各杭頭5aが、前記固定具4を介して前記フーチング2の側面2aに固定されている。
【0013】固定具4は、図2の斜視図及び図3の断面図に示されるように、外周部に複数の結合孔41aが開設された所要の肉厚の鋼板等からなる基板41と、この基板41の中央部にその面に対して垂直に突設された鋼板等からなる結合板42と、この結合板42の幅方向両側に位置して、前記基板41及び結合板42の双方に対して垂直に設けられた鋼板等からなる一対の補強板43と、前記結合板42と補強杭5とを接合する結合部材群44と、前記基板41の結合孔41aに挿通されてフーチング2の側面2aに打ち込み又はねじ込まれることにより、この固定具4を強固に定着する複数のアンカー45とを備える。また、前記基板41、結合板42及び補強板43は、溶接等により互いに一体化され、めっきあるいは施工後の塗装や吹き付け等によって防錆される。
【0014】補強杭5としては、公知の構造を有する比較的小径(例えばφ300mm以下)の、かつ高耐力を有するものが好適に採用される。すなわち、この補強杭5は、図3に示されるように、地盤Gにおける軟弱層G1の下端又はそれより深くまで挿入されると共に、頭部を固定具4の結合板42にそれぞれ結合部材群44を介して接合された鋼管51と、この鋼管51の内周に挿通され、この鋼管51の下部開口から更に下側へ延びる下端52aが、前記軟弱層G1より下層にある堅固な支持層G2内へ達すると共に、頭部が前記結合板42にそれぞれ前記結合部材群44を介して接合された金属芯材としての異形鉄筋52と、前記鋼管51及び地盤Gと異形鉄筋52との間に充填された固結材としてのグラウト53とからなるものである。グラウト53は、鋼管51の下側(支持層G2内)では拡径されたペデスタル状に形成されており、また、このグラウト53の一部は鋼管51の外周側に回り込んで、地盤Gの削孔面に定着されている。
【0015】図4乃至図6に、固定具4と補強杭5との種々の接合構造が例示されるように、固定具4の結合板42には、それぞれ補強杭5の鋼管51を、適当な遊びをもって挿通可能な杭頭挿入孔42aが開設されている。
【0016】図4に示される例においては、結合部材群44は、結合板42の下側に位置するように、補強杭5における鋼管51の頭部近傍の外周に溶接等により固定される鋼製の下部フランジ441と、前記結合板42の杭頭挿入孔42aから上側へ突出した前記鋼管51の頭部外周に、溶接等により固定される鋼製の上部フランジ442と、この上部フランジ442の上に配置され、複数の螺子部材443の緊結によって、前記結合板42との間に上部フランジ442を挟着した状態で補強杭5の杭頭を押さえる鋼製の支圧板444とで構成される。支圧板444の中央には螺子孔444aが開設されており、補強杭5における異形鉄筋52の頭部が、この螺子孔444aに螺合されることによって、前記支圧板444に固定されるようになっている。
【0017】また、図5に示される例においては、結合部材群44は、結合板42の下側に位置するように、補強杭5における鋼管51の頭部近傍の外周に溶接等により固定される鋼製の下部フランジ441と、前記結合板42の杭頭挿入孔42aから上側へ突出した前記鋼管51の頭部を覆うと共に、外周下面が前記結合板42に当接するように配置され、溶接又は螺合等により前記鋼管51に固定される鋼製の支圧キャップ445と、前記支圧キャップ445の上部中央に開設した鉄筋挿通孔445aに、補強杭5における異形鉄筋52の頭部を挿通状態に固定する一対のナット446,446とで構成される。
【0018】また、図6に示される例においては、結合部材群44は、結合板42の下側に位置するように、補強杭5における鋼管51の頭部近傍の外周に溶接等により固定される鋼製の下部フランジ441と、前記結合板42の杭頭挿入孔42aから上側へ突出した前記鋼管51の頭部外周に、溶接等により固定される鋼製の上部フランジ442と、この上部フランジ442の上に配置され、複数のボルト447によって、前記結合板42との間に上部フランジ442を挟着した状態で補強杭5の杭頭を押さえる鋼製の支圧板444と、この支圧板444の中央に開設された鉄筋挿通孔444bに、補強杭5における異形鉄筋52の頭部を挿通状態に固定する一対のナット446,446とで構成される。
【0019】上述の補強工法によれば、鉄塔1及びこれに架設された送電線(図示省略)の重量による荷重は、柱脚11からフーチング2を介して既成杭3に伝達されると共に、前記フーチング2から、固定具4を介して各補強杭5にも伝達される。このため前記荷重に対する基礎1Bの支持耐力が増大するので、例えば電力需要の増大に対処して、図1に実線で示される既設の鉄塔1を、一点鎖線で示されるような、サイズの大きな鉄塔1’に建て替えることによる荷重の増大に対応することができる。
【0020】また、補強杭5によって、地震による水平加速度が鉄塔1に加えられた場合の水平慣性力に対する耐力や、鉄塔1の揺れによるモーメント及び引き抜き力に対する耐力が向上する。このため、杭全体としての剪断強度が増強され、大地震発生時の既設杭3の破壊や、あるいはフーチング2と既設杭3との接合部等の破壊に起因する鉄塔1の傾斜や倒壊を防止するための、耐震補強工法としても有用である。
【0021】以下、この実施形態の補強工法による施工手順を説明すると、図2に示されるように、まず、フーチング2の周囲の地盤Gを所要の深さに掘削して、前記フーチング2の側面2aを露出させる。
【0022】次に、フーチング2の側面2aと近接した位置から、補強杭5を鉛直に打設する。補強杭5の打設位置は、前記側面2aに固定具4を固定した場合の結合板42における杭頭挿入孔42aの位置を考慮して決定し、また、補強杭5の打設本数や打設間隔は、目的とする強度を考慮して適切に決定する。
【0023】各補強杭5の打設作業は、よく知られているように、まず、この補強杭5の鋼管51よりも適宜大径の管状ケーシング(図示省略)を用いてボーリング(ケーシング掘り)を行い、地盤Gにおける支持層G2内に達する削孔を形成する。そのとき、前記鋼管51はボーリングに合わせてケーシングと共に地盤Gの支持層G2まで一緒に挿入される。削孔が形成されたら、前記鋼管51を地盤G内に残し、ケーシングだけを引き抜く。次に、異形鉄筋52を鋼管51内に挿入するが、この異形鉄筋52にはグラウト53を圧入する装置が取り付けられていて、一緒に挿入される。挿入が完了したら、前記圧入装置を用い、前記削孔内にグラウト53を圧入し、これに合わせて、鋼管51を所定の高さまで引き上げる。グラウト53が十分に充填されたら、再度前記鋼管51を挿入し、同時にグラウト53も再度圧入する。そしてこの時の加圧力によって、前記鋼管51の下側でグラウト53がペデスタル状に拡散される。
【0024】補強杭5としては、先に説明したようにφ300mm以下の小径で高耐力を有するものが好適に採用されるため、フーチング2の側面2aに近接した位置からでも容易に打設することができ、しかも比較的小型の重機による打設が可能である。また、補強杭5の打設のためにフーチング2に図8のような鉛直貫通孔102aを削孔する必要がないため、補強杭5の打設における施工コストが低減される。
【0025】打設された各補強杭5の鋼管51の頭部近傍には、先に説明した図4乃至図6に示されるように、結合部材群44の一部である下部フランジ441が予め溶接等により接合される。そして、フーチング2の周囲の掘削空間Sに突出した各補強杭5の杭頭に、それぞれ固定具4を配置して、その結合板42の杭頭挿入孔42aに前記杭頭(鋼管51の頭部)を通すと共に、この固定具4の基板41を、複数のアンカー45によってフーチング2の側面2aに固定する。このとき、フーチング2には特にコンクリートを増設する必要はなく、しかも固定具4は鋼板等によって安価に製作可能であるため、ここでも施工コストが低減される。
【0026】次に、前記結合板42と補強杭5の杭頭とを、結合部材群44によって、図4乃至図6に示されるような方法で結合する。その後は、必要に応じて、塗装や吹き付け等によって、防錆加工を施してから、フーチング2の周囲の掘削空間Sを掘削土により埋め戻し、施工を完了する。
【0027】なお、上記実施形態においては、補強杭5に、いわゆるマイクロパイルを用いるものとして説明したが、本発明は、これには限定されず、固定具4により固定可能で、所要の耐力を発揮するものであれば良い。
【0028】
【発明の効果】以上詳述したように、本発明に係る基礎の補強工法によれば次のような効果が実現される。まず施工上においては、フーチングへの孔開けやコンクリートの増設等が不要であるため、大掛かりな工事にならず、フーチングの周囲の狭い空間でも施工可能であるため、容易にかつ低コストで実施可能である。
【0029】また、この工法による既設杭の補強を行うことによって、鉛直荷重に対する基礎の支持耐力や、地震時における水平耐力が向上するので、鉄塔等の地上構造物の建て替えによる支持荷重の増大に対処することができ、また、大地震時の基礎杭の破壊に起因して発生する前記構造物の傾斜や倒壊といった被害を防止するための有効な対策となる。
【出願人】 【識別番号】000112668
【氏名又は名称】株式会社フジタ
【出願日】 平成12年3月14日(2000.3.14)
【代理人】 【識別番号】100071205
【弁理士】
【氏名又は名称】野本 陽一
【公開番号】 特開2001−254368(P2001−254368A)
【公開日】 平成13年9月21日(2001.9.21)
【出願番号】 特願2000−69897(P2000−69897)