杭基礎工事は建設プロジェクトの最初のリンクである。建物の安定性と安全性に関わる。本稿では、杭基礎の基礎知識、プレストレスト鋼管杭の施工方法、杭打機の選定と使用方法、杭工事の注意点、プレストレスト鋼管杭の品質管理のポイントについて解説する。
杭基礎の基礎知識
杭基礎の定義と構成
杭基礎は、最も広く使われている深礎の形式であり、主に、土中に沈められた杭と、杭の上部に接続されたキャップまたはキャップビームから構成される。その機能は、上部建物の荷重を強い支持力を持つ深い土層に伝達すること、または基礎地盤の支持力と密度を向上させるために軟らかい土層を圧縮することである。
杭の分類
杭は力の条件によって端部支持杭と摩擦杭に分けられる。
端部支持杭は、軟弱地盤層を通って硬い地盤層や岩盤層に到達し、上部構造物の荷重は主に岩盤層の抵抗によって負担される。摩擦杭は完全に軟弱地盤層に設置され、地盤を締め固めることによって支持力を向上させる。
施工方法によって、プレキャスト杭と場所打ち杭に分けられる。プレキャスト杭には、打込杭、水中杭、振動杭、静圧杭があり、場所打ち杭には、場所打ち杭と掘削場所打ち杭がある。
(より）： ASCE LBRARY)
プレストレス鋼管杭の施工法
パイプパイルの適用範囲
プレストレス高強度コンクリート管杭（PHC）.
プレストレスト・コンクリート鋼管杭（PC）は、工業建築物や土木建築物の基礎に適しており、鉄道、高速道路、橋梁、港湾、水利、都市工学などの基礎設計にも使用できる。
プレストレストコンクリート薄肉鋼管杭（PTC）は、産業・土木建築物の基礎に適しているが、耐震強度7度以上の地域は別途検証が必要。
主な工法
パイプ杭基礎の工法には、打設工法、静圧工法、孔打（圧入）工法、掘削・杭打ち工法、中央掘削工法などがある。打ち込み工法はディーゼルハンマーや油圧ハンマーを使用し、静圧工法はクランプ式油圧杭打機などを使用する。
杭打機の選択と使用
パイルキャップとクッションのセット
杭蓋は十分な強度、剛性、耐打撃性を有し、円筒形にする。杭頭部を覆う円筒の深さは350～400mmとし、内径は管杭の外径より20～30mm大きくする。杭打ちの際には、杭頭蓋と杭頭との間に弾性パッドを設置する。パッドの厚さは均一であるべきで、打設・締固め後の厚さは120mmを下回ってはならない。
パイルドライバーとパッドセッティング
杭打ち機は円筒形に作られ、十分な強度、剛性、耐打撃性を持つべきである。杭打機の長さは、杭打ち集中の要件を満たすものでなければならず、上端面と下端面は平らで、杭打機の中心軸に対して垂直でなければならない。杭打機の下端面は、杭の内部空洞と外界とを連通させるために開口していなければならない。
杭打ちの注意事項
パイルハンマーの使用
杭打機は、杭打機が杭頭に完全に設置され、必要な準備と検査がすべて完了する前に始動してはならない。事故防止のため、杭打機が杭枠ガイドレールから外れている状態や、パッド上に駐車している状態では、杭打機を始動させてはならない。偏心杭打ちを防止するため、杭の軸線と杭の中心線はできるだけ近づけ、杭頭に均等な応力がかかるようにする。
建設現場の土質を理解する
ハンマーを追いかける現象を避けるため、建設現場の土質を把握する必要がある。自沈杭搬入後、慌てて歯車工事に入らないこと。ランディングギアのフックで上部ピストンをある程度の高さまで上げ、自由に落下できるようにし、自重でニュートラルに打ち込む操作を繰り返す。その後、杭の土中への貫入を観察する。貫入が1.7m以下になったら、ギアを入れることができる。
プレストレス杭の品質管理のポイント
施工前の品質管理
完成した杭は、選択された標準図面または設計図面に従って外観品質を検査する。突き合わせ杭の溶接棒、杭の沈下、その他の材料や設備の検査。
建設中の品質管理
打込み深さ（静圧）、停止ハンマーの制御基準（杭の沈下抵抗）、杭体（フレーム）の垂直度。杭接合部の品質、杭接合部の間隔時間、杭頂部の完全性。貫入1mあたりのハンマー打撃回数（杭沈下抵抗力）、最後の1mのハンマー打撃回数（杭沈下動抵抗力）、最後の3アレーの貫入量、杭先端の高さなど。
施工後の品質管理
杭穴照明を通して、杭沈下後の杭体品質と溶接品質を検査する。杭の位置偏差、杭の頂上高さ、貫入、低ひずみ動的測定、静的荷重試験。
概要
杭基礎工事の品質は建物の安定性に直結する。杭基礎工事の準備作業はしっかりと行う必要がある。例えば、適切な杭の種類や杭打ち設備などを選択する。
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参考文献:
バウアーグループ テクニカルマニュアル:高度な杭打ち設備仕様
