JP5286611B2 - Improved pile foundation and its construction method - Google Patents
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Description
本発明は、杭基礎において杭を囲む軟弱な地盤を改良する工法で、更に施工性を良くしてコストの嵩まない改良体とその構築工法に関するものである。 The present invention relates to a construction method for improving a soft ground surrounding a pile in a pile foundation, and further relates to an improved body with improved workability and less cost and a construction method thereof.
従来、軟弱な表層地盤の下方に支持地盤がある地盤において、杭基礎の水平剛性を高めたものとして、図8に示すように、前記支持層に先端部が支持された支持杭21が配設され、地盤に配設された支持杭21の通り芯に沿った表層地盤に、セメント系固化材を混合した高剛性な浅層改良体22が設けられたものが知られている(特許文献1参照)。
Conventionally, in a ground having a supporting ground below a soft surface layer ground, as shown in FIG. 8, a supporting
前記浅層改良体は、格子状に配設された改良体による改良工法を効率的に行うようにしている。前記支持杭21を、表層地盤の下の支持層に杭先端部を支持させるようにして打設する。該支持杭21の通り芯に沿って格子状の浅層改良体22を浅層混合処理工法で形成するものである。
The shallow layer improvement body efficiently performs the improvement method using the improvement bodies arranged in a lattice shape. The
しかし、従来の杭基礎の浅層改良体とその構築工法においては、隣接する杭21同士のスパンが長いと、改良体22を連続的に施工するにはコストが嵩み、施工の工期も長くなる。また、深層改良体の場合は、多軸(3軸または5軸)オーガでのSMW工法(Soil Mixing Wall) において、隣接の穿孔をセミラップさせる場合などでは、連続する部分を2日間に亘って施工する必要があって工期が長期化するものである。更に、軟弱地盤の水平抵抗力を改良させる際の設置状況に応じた改良体の配置の自由度も低いものである。本発明に係る杭基礎の改良体とその構築工法は、このような課題を解決するとともに杭の水平抵抗の改良効果を従来よりも低下させないようにするために提案されたものである。
However, in the conventional pile foundation shallow body improvement body and its construction method, if the span between
本発明に係る杭基礎の改良体の上記課題を解決して目的を達成するための要旨は、軟弱な表層地盤の下方における支持層に先端部が支持された支持杭が配設され、前記表層地盤における前記支持杭の通り芯に沿って形成される改良体において、前記改良体は、支持杭毎に個別に設けられ、支持杭の頭部から所要深さで水平方向に十字状に張り出して隣接の改良体と非連続的に形成されていることである。 The gist for achieving the object by solving the above problems of the improved pile foundation according to the present invention is that a support pile having a tip supported by a support layer below a soft surface layer ground is disposed, and the surface layer In the improved body formed along the core of the support pile in the ground, the improved body is provided individually for each support pile and protrudes in a cross shape horizontally from the head of the support pile to the required depth. It is formed discontinuously with the adjacent improvement body.
前記改良体で深層改良する場合には、単軸若しくは多軸の掘削機で表層地盤を掘削して連続壁を十字状に配設して前記改良体が形成されていること、;
十字状の改良体の長さ:(2B)を、支持杭間のスパン:(L)に対して、浅層改良の場合には30%≦(2B/L)×100≦55%にすること、若しくは、深層改良の場合には16%≦(2B/L)×100≦80%にすることを含むものである。
In the case of deep improvement with the improved body, the improved body is formed by excavating the surface layer ground with a single-axis or multi-axis excavator and arranging continuous walls in a cross shape;
The length of the cross-shaped improved body: (2B) should be 30% ≦ (2B / L) × 100 ≦ 55% in the case of shallow layer improvement with respect to the span between support piles: (L) Alternatively, in the case of deep layer improvement, it is included that 16% ≦ (2B / L) × 100 ≦ 80%.
本発明に係る改良体の構築工法における上記課題を解決して目的を達成する要旨は、支持杭の頭部に十字状の上記の改良体を有した杭基礎を軟弱地盤に配設して杭頭部の水平剛性によって地盤の水平変位を低減させる改良体の構築工法において、前記支持杭を支持層に支持させて格子状に配設した後に、前記支持杭の対角線と前記改良体の張出し部の軸芯とが略平行になるようにして、前記改良体を形成し、隣接の改良体同士が非連続になるように配設したことである。 The gist of achieving the object by solving the above problems in the construction method of the improved body according to the present invention is that a pile foundation having the cross-shaped improved body is arranged on the soft ground in the head of the support pile. In the construction method of the improved body that reduces the horizontal displacement of the ground due to the horizontal rigidity of the head, the support pile is supported by the support layer and arranged in a lattice shape, and then the diagonal line of the support pile and the overhang portion of the improved body The improvement body was formed so that the shaft core was substantially parallel to each other, and the adjacent improvement bodies were arranged so as to be discontinuous with each other.
本発明の杭基礎の改良体とその改良体を用いた構築工法によれば、改良体を隣接するものに連続させないので、表層地盤の水平変位は連続させた改良体に対しては減少するものの、改良長さの減少の割には表層地盤の水平変位の減少の割合が大きい。よって、改良長さ当たりの改良効果が大きく、それにより改良体を形成する材料費が低減され及び工期が短縮されてコストダウンとなる。
改良体を単軸もしくは多軸のオーガで連続壁に形成する場合、隣接させる連続壁とラップさせて格子状にしないので、効率的な施工が可能となる。
十字状の改良体を、各支持杭毎に形成するので、例えば、図7−B(a)に示すように、支持杭の通り芯a方向にこだわることなく施工が可能となり、軟弱地盤の改良状況に応じて、改良体の配置の自由度が高まる。例えば、改良体3,4を支持杭2,2の対角線b方向に沿って前記改良体の張出し部3a,4aの軸芯とが略平行になるように配設することで、この対角線b方向のせん断力に抵抗することになる。
According to the improved pile foundation of the present invention and the construction method using the improved body, since the improved body is not continued to the adjacent one, the horizontal displacement of the surface ground is reduced for the continuous improved body. However, the reduction rate of the horizontal displacement of the surface ground is large for the reduction of the improved length. Therefore, the improvement effect per improvement length is large, thereby reducing the material cost for forming the improved body and shortening the construction period, thereby reducing the cost.
When the improved body is formed on a continuous wall with a single-axis or multi-axis auger, it is not wrapped in a grid shape with the adjacent continuous wall, so that efficient construction is possible.
Since a cross-shaped improved body is formed for each support pile, for example, as shown in FIG. 7-B (a), construction is possible without sticking to the core a direction of the support pile, and improvement of soft ground Depending on the situation, the degree of freedom of arrangement of the improved body increases. For example, by arranging the improved
本発明に係る杭基礎の改良体と改良体の構築工法は、図1に示すように、軟弱地盤の改良に当たり、各支持杭の頭部に表層地盤にセメント系固化材を混合した高剛性な十字状の改良体を設けて、当該改良体の材料費の削減と施工の工期短縮を図ると共に、併せて改良体の配置の自由度を高めるものである。 As shown in FIG. 1, the pile foundation improvement body according to the present invention and the construction method of the improvement body are high rigidity, in which a cement-based solidified material is mixed with the surface layer ground on the head of each support pile, as shown in FIG. A cross-shaped improved body is provided to reduce the material cost of the improved body and shorten the construction work period, and at the same time, increase the degree of freedom in arranging the improved body.
本発明に係る杭基礎1の改良体3について説明する。図1に示すように、軟弱な表層地盤5の下方における支持層に先端部が支持された支持杭2が配設され、前記表層地盤5における前記支持杭2の通り芯に沿って形成される、表層地盤にセメント系固化材を混合した高剛性な改良体3において、前記改良体3は、支持杭2,2…毎に個別に設けられ、支持杭2の頭部から水平方向に所要深さで十字状に張り出してバットレス状にし、隣接の改良体3と非連続的に形成されている。
The improved
前記十字状の改良体3は、浅層改良の場合のものである。該改良体3の大きさは、バットレス長さBが、4.05m,2.25m,1.2m,0.6m及び0mの5ポイントを解析用に用意し、幅Wが1.2m(幅Wが杭径の2倍以上)、深さHが0.9m(深さHは杭径の2倍かつ2m以内、50cm以上)である。解析的検討のモデルは図2に示すように、支持杭2は、その杭径が0.6m(杭径は主として0.3m〜1.2m)で、杭長さが10mであり、杭定数としてヤング係数が4×107 kN/m2、中実断面である。支持杭2,2間のスパンLは9mである。また、軟弱な表層地盤5の剛性は5MN/m2で、浅層の改良体3の剛性は80MN/m2(改良体の剛性は表層地盤の10倍以上の剛性)である。
The
上記のような条件で、杭頭に水平力として荷重100kNを加える。3次元有限要素法(FEM)による解析結果を、図3(a),(b)に示す。横軸は、改良体3の改良長であるバットレス長さBの2倍がスパンLに占める割合(%)であり、縦軸は、上記バットレス長さBの5ポイントにおける、変位低減効果、変位低減におけるコストダウン効果、曲げ低減効果、曲げ低減におけるコストダウン効果を表したものである。
Under the above conditions, a load of 100 kN is applied as a horizontal force to the pile head. The analysis results by the three-dimensional finite element method (FEM) are shown in FIGS. The horizontal axis represents the percentage (%) of the buttress length B, which is the improved length of the improved
例えば、図3(a)に示すように、バットレス長さBを4.05mとすると、(2B/L)は90%であり、そのときの変位低減効果は80%程度となり、90%よりも低く、下図のコストダウン効果もマイナスになっていて、手間が掛かる割には材料費の低減効果が発揮されず、効率的な効果を上げていない。 For example, as shown in FIG. 3A, when the buttress length B is 4.05 m, (2B / L) is 90%, and the displacement reduction effect at that time is about 80%, which is more than 90%. The cost reduction effect shown in the figure below is also negative, and although it takes time, the effect of reducing the material cost is not exhibited and the efficient effect is not achieved.
次に、改良体3のバットレス長さBを2.25mにすると、(2B/L)は50%であり、そのときの変位低減効果は60%以上となり、50%よりも遙かに高く、下図のコストダウン効果も10%以上になっている。よって、バットレス長さBを短くした割には、水平抵抗力が強く、コストダウンも図れているものである。
Next, when the buttress length B of the improved
このようにして考察すると、図3(b)に示す曲げの場合の効果も参酌して、低減効果が50%以上でコストダウン効果が10%以上となるような範囲を条件とすると、バットレス長さBは、30%≦(2B/L)×100≦55%にすることが最も好ましいものである。 In view of this, in consideration of the effect of bending shown in FIG. 3B, if the range is such that the reduction effect is 50% or more and the cost reduction effect is 10% or more, the buttress length The thickness B is most preferably 30% ≦ (2B / L) × 100 ≦ 55%.
また、図4に示すように、十字状の改良体4で深層改良する場合には、多軸(図示の場合は5軸の場合を示す)の掘削機で表層地盤5を掘削して連続壁を十字状に配設して前記改良体4が形成される。3軸や5軸のオーガを使用すれば、一つの改良体4を一度に穿孔することができて、隣接の改良体4にセミラップさせる必要がないので、工期短縮される。
In addition, as shown in FIG. 4, in the case of deep improvement with the
解析的検討のモデルは、図5に示すように、前記改良体4の大きさは、孔径が600mm(施工径は550〜900mm)、深さHが5m(深さHは3m以上で10m以内)、支持杭2は前記と同様。支持杭2,2間のスパンLは9mである。また、軟弱な表層地盤5の剛性は、5MN/m2で、深層の改良体4の剛性は350MN/m2(改良体の剛性は100MN/m2以上)である。
As shown in FIG. 5, the model of the analytical study is that the improved
前記改良体4に前述と同様に杭頭に水平力として荷重100kNを加える。深層改良体の解析において、改良体が杭を押す影響を考慮した、通常の単杭の境界とは相違した研究成果を踏まえた図4に示す境界条件を用いている。解析結果は図6(a),(b)に示すようになる。変位について検討すると、低減効果が50%以上でコストダウン効果が5%以上となるような範囲を条件とすると、バットレス長さBは、16%≦(2B/L)×100≦80%にすることが最も好ましいものである。これに、杭に生じる曲げモーメントも同様なコストダウンと変位低減効果を参酌すると、バットレス長さBは、38%≦(2B/L)×100≦50%にすることが最も好ましいものとなる。
A load of 100 kN is applied to the
一連の解析結果はスパンLが9mのケースであるが、スパンLが6m〜10mでも同様な結果となる。スパンLは一連の説明では正方形スパンLを用いたが、図7−Aに示すように、構造物の形状に対応させた結果、改良体の張出し部の長さが異なる場合における、横L1、縦L2でも同様に、2B1/L1,2B2/L2により、上記と同様な結果となる。 A series of analysis results are cases where the span L is 9 m, but the same result is obtained when the span L is 6 m to 10 m. As the span L, the square span L was used in the series of explanations. However, as shown in FIG. 7-A, as a result of making the length correspond to the shape of the structure, Similarly in the case of the vertical L2, 2B1 / L1, 2B2 / L2 gives the same result as above.
前記改良体3,4において、変位低減効果やコストダウンの効果を参酌して、バットレス長さBを技術的に最も好ましい範囲として、浅層の場合と深層の場合の当該バットレス長さBを技術的に範囲限定するものである。
In the
また、本発明の改良体3,4は、隣接の改良体と連続していないので、設置回転角度が自由になり、例えば、図7−B(a)に示すように、支持杭の頭部に十字状の張出し部3a,4aでなる改良体を有した杭基礎を軟弱地盤に配設して、杭頭部の水平剛性によって地盤の水平変位を低減させる改良体の構築工法において、前記支持杭2を支持層に支持させて格子状に配設した後に、前記支持杭2の対角線bと前記改良体の張出し部3a,4aの軸芯とが略平行になるようにして、前記改良体3,4を形成し配設することができる。これにより、軟弱な表層地盤5の水平抵抗力を増強したい方向が、格子状に配設された支持杭2の対角線b上にあるような場合に、主せん断面に抵抗するように配置することができるなど、図7−B(b)に示す格子状配置ばかりでなく、設計自由度が高まるものである。
Moreover, since the
本発明の杭基礎の改良体と改良体の構築工法は、コスト低減と工期短縮の効率的な施工を求める地盤改良工事に適している。また、改良体の自由度が大きいので、複雑な地形の軟弱地盤にも適した工法である。 The pile foundation improvement body and the improvement body construction method of the present invention are suitable for ground improvement work that requires efficient construction for cost reduction and shortening of the construction period. In addition, since the degree of freedom of the improved body is large, this method is suitable for soft ground with complex terrain.
1 杭基礎、
2 支持杭、
3 浅層の改良体、 3a 張出し部、
4 深層の改良体、 4a 張出し部、
5 軟弱な表層地盤、
21 支持杭、
22 浅層改良体、
B バットレス長さ、
W 幅、
H 深さ、
a 通り芯、
b 対角線。
1 pile foundation,
2 support piles,
3 Improved shallow layer, 3a Overhang,
4 Deep improvement body, 4a Overhang part,
5 Soft surface ground,
21 Support pile,
22 Shallow improvement body,
B Buttress length,
W width,
H depth,
a Street core,
b Diagonal line.
Claims (4)
前記改良体は、支持杭毎に個別に設けられ、支持杭の頭部から所要深さで水平方向に十字状に張り出して隣接の改良体と非連続的に形成されていること、
を特徴とする杭基礎の改良体。 In the improved body in which the support pile supported at the tip is supported by the support layer below the soft surface ground, and is formed along the core of the support pile in the surface ground,
The improved body is individually provided for each support pile, and is formed discontinuously with the adjacent improved body by projecting in a cross shape in the horizontal direction from the head of the support pile at a required depth.
Improved pile foundation characterized by
を特徴とする請求項1に記載の杭基礎の改良体。 In the case of deep improvement with an improved body, the improved body is formed by excavating the surface ground with a single-axis or multi-axis excavator and arranging continuous walls in a cross shape,
The improvement body of the pile foundation of Claim 1 characterized by these.
浅層改良の場合には30%≦(2B/L)×100≦55%にすること、若しくは、
深層改良の場合には16%≦(2B/L)×100≦80%にすること、
を特徴とする請求項1又は2に記載の杭基礎の改良体。 The length of the cross-shaped improved body: (2B), the span between the support piles: (L),
In the case of shallow layer improvement, 30% ≦ (2B / L) × 100 ≦ 55%, or
In the case of deep layer improvement, 16% ≦ (2B / L) × 100 ≦ 80%,
An improved body of a pile foundation according to claim 1 or 2.
前記支持杭を支持層に支持させて格子状に配設した後に、前記支持杭の対角線と前記改良体の張出し部の軸芯とが略平行になるようにして、前記改良体を形成し配設したこと、
を特徴とする改良体の構築工法。 A pile foundation having the improved body according to any one of claims 1 to 3 formed in a cross-shaped projecting portion at a head portion of a support pile is disposed on a soft ground, and horizontal displacement of the ground is reduced by horizontal rigidity of the pile head. In the improved construction method,
After the support pile is supported by the support layer and arranged in a lattice pattern, the improved body is formed and arranged so that the diagonal line of the support pile and the axis of the overhang portion of the improved body are substantially parallel. Set up,
A construction method for improved bodies.
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