どのような建設プロジェクトでも、まずはしっかりとした長持ちする土台を作ることから始めなければならない. 基礎の種類の中でも、杭基礎は揺れたり不安定な地盤に建てられた構造物にとって非常に重要である。. 安定性と安全性を確保するため、これらの基礎は建物の重量をより深く安定した土層に移動させる。.
杭基礎は、鋼鉄製、木製、コンクリート製の細長い柱で構成されています。. これらの杭は、建物の重量を支えるのに十分な強度を持つ岩や土の層に到達するまで、地中に掘削または打ち込まれる。. この技術は、従来の浅い基礎が不適切な場合に特に役立ちます。.
プロジェクトに最適な基礎を選択する際には、様々な杭の種類と設置技術を理解することが不可欠である。. 表面抵抗によって荷重を伝達する摩擦杭や、強固な土層の上に載る端部支持杭など、杭の種類によって利点や用途が異なる。.
この記事では、様々な杭基礎の設計と図を検討し、その構成部分と機能原理を概説する。. 最後までお読みいただければ、杭基礎の設計と、杭基礎が建物の安定性にどのように寄与するかについて、ご理解いただけるでしょう。.
杭基礎の種類
支持要素の種類によって、杭基礎の種類は異なる。.
に分かれている：
- ラックパイル. 杭は、密な層と強く接触するまで地中に埋設される。. ラックパイルは最大の強度と耐荷重を持ち、最も重く重要な建物や構造物に使用される。.
- 吊り杭. 緻密な土層では支持力を持たず、トランクの側壁の摩擦力によって支持される。. 耐荷重は杭の長さtに依存する.e. 地中への浸漬深さから. 緻密な地層が深すぎる場合に使用される。. 吊り杭の欠点は、水理地質学的条件の変化（地下水位の季節的変化）により発生する急激な沈下が可能なことである。.
材料は山ほどある：
- 木製. 伝統的な外観で、当初は使用されていたが、現在はほとんど使用されていない。.
- 金属杭. 杭は、レール、チャンネル、ローブなどのセグメントを使用する。.D. 特別に作られたサンプルはスクリュー杭のみ. 金属杭には重要な利点があります。それは、杭が可塑性であるため、凍結融解や地盤変動による側面荷重に柔軟に対応できることです。. 金属杭の欠点は、主に電気化学的な腐食傾向である。. このため、金属杭の耐用年数は75年（平均40～50年）と比較的低い。.
- 鉄筋コンクリート. これらの杭は、最も重要な支持構造物に使用される。. 専門企業で製造することも、現場で直接打設することもできる。. 鉄筋コンクリート杭の耐用年数は150年に達する。.
飛び込みの種類によって：
- ドライバー. 基本的には、プレストレスをかけた鉄筋コンクリート杭が使用される。. 最大荷重に耐えることができ、最大の耐荷力を持つ。. 金属製杭の使用頻度はかなり低い.
- ラムド（またはボーリング）. あらかじめ掘削・補強された井戸に液状コンクリートを充填し、現場で直接製造する方法。. この技術を使用する場合、輸送や積み下ろし作業の必要性が大幅に減少する。. そのため、個々の開発業者の間では、ボーリング杭が好まれている。.
- ねじ. これは、スクリューの原理を使用して地面に打ち込まれる杭の別のタイプです。. 機械的および手作業による浸漬と抽出の能力を有すること。. スクリュー杭の特徴は、一般的に敷地計画や掘削工事が必要ないことです。. さらに、斜面や地形のひだの上に建てることも可能である。. 欠点：腐食によって金属が破壊される.
杭基礎の設計が可能です：
- 杭打ち.
- パイル・スクリュー.
- パイルテープ.
- 杭スラブ.
杭テープ式と杭打ち式を1つのグループにまとめた資料もある。. しかし、専門家の中には、両者には荷重の分散方法に根本的な違いがあると考える者もいる。.
金属パイプの種類
スクリュー杭は、螺旋状の切断刃と、鋳造または溶接された鋭利な先端を持つ、最小肉厚4 mmの金属パイプで作られる。.
スクリュー杭の打ち込みは、基本的にセルフタッピングスクリューのねじ込みと同じです。先端が地面に打ち込まれ、バレルが回転した後、ブレードが徐々にバレルを締め付けていきます。.
筋力だけで、手作業で沈めることができると考えられている。.
これは正確だが、ある程度までしかできない. 例えば、最も一般的な直径108mmのスクリュー杭を手作業で積み込むのはほぼ困難である。.
専門家は、たとえ小さな杭であっても、手作業で杭を打つことは避けるようアドバイスしている。.
トランクとブレードを取り囲む土壌は、力の不均等な分散と軸振動によってかなり弱くなり、支持体の耐力が低下する。.
スクリューパイルには、ユニークな特徴を持つさまざまなデザインがあります。.
- 先端タイプ – 溶接または鋳造.
- ブレードの数 – 1枚、2枚、3枚.
- 亜鉛メッキの保護層の有無.
スクリュー杭の塗装は水没すると完全に剥がれるため、保護層とはみなせない. 溶融亜鉛メッキの保護層が唯一効果的である。. アクセスできない場合は、代替手段を探すことが望ましい。.
幹と羽根の直径の比率にもバリエーションがある。. 緩く柔らかい地盤に大きな支持面積を確保するため、大口径の杭を使用する。.
多回転式スクリュー杭は、岩盤や砕屑性土壌に使用されるが、個別建設には使用すべきでない。. さらに、永久凍土に沈めるためのマウンドがある。.
井戸に沈めるため、先端が尖っておらず、刃の直径は比較的小さい（1mm以下）。.幹の5倍.
ベース構造
杭の種類にかかわらず、杭基礎のレイアウトはほぼ常に同じである。.
基礎の構成
- 支持エレメント（杭） – 土壌の深い緻密な層に静止している、または摩擦力によって動かない垂直のロッド.
- グリレッジ – 家の壁が設置されている帯状のもの。.
- ストラップ – 金属（スクリュー）杭のグリレージに加えて使用され、すべてのトランクを1つのシステムに接続し、杭場の剛性と強度を高める。.
杭を適切に地中に沈めた後、杭の上部を切り詰めて、現場全体に均一な水平面を作る。. その後、金属製または木製のストラップ・ベルトが取り付けられる取り付け台が付いた独自のキャップが取り付けられる。.
キャップの代わりに型枠を組み立て、鉄筋コンクリートのグリレージには、杭フレームに強固に固定された装甲ベルト付きのモノリシック・ストリップを打設する。. グリレージとすべての杭の間の最も強固で剛性の高い接続を確保することが第一の課題であり、別々のコンポーネントを1つのシステムに統合する。.
これにより、住宅の重量をグリレージで支え、すべての支持体に分散させ、荷重を固い土層に伝えることができる。.
スクリュー杭の設計
壁厚4mm以上の金属パイプ片はスクリュー杭として知られている。.
既製品で、長さは1.5mから2.5mまである。.5 m～5 m（またはそれ以上）. パイプの片側の尖った円錐形の先端には、らせん状の切断刃が取り付けられている。.
完成形では、チップはパイプに溶接されるか、ブレードと一体化した鋳造品となる。. さらに、先端に溶接された同じパイプから切り出された花びらが接合されている。. この場合、ブレードは別々に溶接される。.
固形物を含む密度の高い土壌には、鋳造チップを利用する。.
溶接された先端部は、密集した地層に沈むと崩れて杭に損傷を与える可能性があるため、比較的軟らかい地盤で使用されるのが一般的である。.
杭の上部には、浸漬に使用できる技術的な穴があり、そこにバールが通されている.
長いレバーのように杭を回転させるパイプで覆われています。. 他の人が幹を回転させ、地面に沈める間に、一人が幹の前に立ち、その位置を調整する。.
建設機械により、より速く、より正確に、ほとんどミスのない施工が可能。.
杭の施工手順を順番に示した打設図を事前に作成することが重要.
そうしないと、内部の支柱には届くが、外部の支柱には届かないという事態が発生する可能性がある。.
設置時に杭を反転させることは許されない。. さらに、前の支柱を取り除いた穴の中に杭を沈めることは許されない。. 刃が土をほぐすため、土は密度を失い、回復に時間がかかる。.
どのようなグリレージがあるか
グリレージには主に3つのカテゴリーがある：
- 木材. 150mm：200mmまたは200mm：200mmの材を使用する。. 1本の頑丈な梁の代わりに、厚さ50mm、幅200mmの縁切りされた板のパックを使用することもある。. このオプションでは、この材料にありがちな深いひび割れの形成やネジによるねじれをなくすことができる。. 梁は頭部に敷設され、脚立とボルトで固定される. 杭と杭は半木の状態でジュートライニングで連結される。.
- 金属. Iビーム、レール、またはアングルを頭部に置き、溶接によって互いにしっかりと接続し、さらにねじ接続によって固定する。. チャンネル・バーにはヘッドを使用しない。圧延製品は、金属パイプ（スクリュー・パイル）の上部に直接棚を上にして敷設する。.
- 鉄筋コンクリート. 浅いストリップ基礎のほぼ完全な類似品であり、地面に支えられた溝ではなく、杭の上に点々と設置されるだけである。. 同時に、このテープは補強材と杭フレームを強固に連結して打設されるため、すべての要素が1つのコンクリート打設物となる. 鉄筋コンクリートの格子は、最大荷重に耐え、腐敗せず、長い耐用年数を保証します。.
杭基礎は、構造物の重量をより深く安定した地層に移動させるため、特に軟弱地盤や不安定地盤にある建物にとっては、建設に不可欠な要素である。. この記事のチュートリアルでは、杭基礎の種類、利点、および一般的な設置技術について説明する。. 杭基礎がどのように機能するかをイメージしやすくするため、分かりやすい図もご用意しました。.
構成?
鉄筋コンクリートに限ったことではないが、杭打ち基礎は従来のテープに似た帯状の基礎である。. 杭基礎の位置は、杭場の外周にある内外の耐力壁の下にあり、テープの配置と完全に同じです。.
浅く埋設されることもありますが、その場合は杭ストリップ基礎となります。.
古典的なグリレージは、地上高にある杭の上に設置されるのが特徴です。.
これにより、雪や雪解け水が表皮に接触するのを防ぎ、保守点検のために構造物へのアクセスを可能にする。.
施工技術の簡単な説明
手順は以下の通り：
- 敷地の準備. 余分な植物や物を取り除き、必要であれば敷地の計画を立てる。.
- マーキング. ペグを使い、ウェルの中心に印をつける。. 測定の正確さと精度を維持し、対角線の対応をチェックする必要がある。.
- 井戸の掘削. 井戸は所定の（または可能な）深さまで掘削され、必要に応じて拡張が行われる。.
- スリーブを空洞に下ろす– プラスチックパイプ、屋根用フェルトを筒状に巻いたもの. スリーブは型枠のような役割を果たし、コンクリートから水が周囲の土に流れ込むのを防ぐ。.
- 補強カゴを組み立て、井戸に下ろす. 井筒の長さは、後にグリレージの装甲ベルトと接続するために十分な長さを残すようにする。.
- ウェルにコンクリートを流し込む。. 気泡を取り除きながら、慎重にバヨネットを打ち込む。. この後、杭は完全に固まるまで保管される（28日間）。.
- コンクリートが乾くまで、型枠と鉄筋かごを組み立てる。. 手順は、ストリップ基礎の施工方法とほぼ同じである。.
- 機会があれば、グリレージを流し込む。. コンクリートをバヨネットで打ち、空気を抜き、ポリエチレンで覆って28日間保管する。. 型枠は打設10日後に取り外すことができる。.
テープが完全に固まったら、さらなる組み立てに移ることができる。.
便利なビデオ
杭基礎のレイアウトを断面で見ることができます：
| 図 コンポーネント | 説明 |
| 杭キャップ | 杭基礎の上部で、構造物からの荷重を杭に分散させる。. |
| 杭シャフト | 杭の細長い部分で、荷重を弱い土層からより強固な深い土層へと伝える。. |
| 地盤レベル | 杭基礎が設置される地表面. |
| 支持層 | 杭の先端を支える強固で深い土や岩の層。. |
| 補強 | 杭の強度と耐久性を高めるため、杭の内側に配置される鉄筋またはメッシュ。. |
| コンクリート | 杭を形成するために使用される材料で、構造的完全性と耐荷力を提供する。. |
| 荷重 | 構造物が杭基礎に及ぼす重量または力. |
建築や改修プロジェクトに携わる人なら誰でも、杭基礎の図について熟知している必要があります。. これらの基礎は、揺れたり不安定な地盤の上に建てられた構造物に必要な支持力を与えることで、安定性と長寿命を確保する。.
杭基礎にはいくつかの種類があり、それぞれが特定の土壌パラメータや構造上のニーズに適しています。. 適切なものを選択することは、建物の寿命と安全性に大きな影響を与えます。. 図に目を通し、杭基礎の背後にある考え方を理解することで、建築プロジェクトに賢く選択することができます。.
この知識を活用することで、プロジェクトが安全規制を遵守していることを保証できるとともに、より高品質な工事を行うことができます。. 杭基礎の基本を知ることで、プロの建設業者として働いていても、DIY愛好家であっても、自信を持って建設に挑むことができるようになります。.
建設を成功させるためには、強固な基礎が不可欠であることを思い出してください。. 杭基礎を理解し、正しく適用するために時間をかければ、どのような構造物でも堅固で安全な基礎が得られるという長期的な利点があります。.
