JP2007070973A

JP2007070973A - 杭頭接合部材

Info

Publication number: JP2007070973A
Application number: JP2005261886A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Nishide; 博行西出; Takao Kawashima; 隆夫川島
Original assignee: Shimizu Construction Co Ltd; Shimizu Corp
Current assignee: Shimizu Construction Co Ltd; Shimizu Corp
Priority date: 2005-09-09
Filing date: 2005-09-09
Publication date: 2007-03-22
Anticipated expiration: 2025-09-09
Also published as: JP4538808B2

Abstract

【課題】杭頭部と基礎とを確実強固に一体化でき施工性にも優れる杭頭接合部材を提供する。
【解決手段】杭頭接合部材２０は、分割体２１を筒状に組み合わせて締結して杭頭部に装着し接着剤により固着する本体部と、本体部の周面に突出させた多数の定着具からなる。分割体の周面は多数の平坦面からなり、分割体どうしを締結するためのフランジ部２３ａを有し、定着具は各平坦面に植設されている。分割体の周面は短冊状の平鋼板２２とフランジ部となるアングル材２３が溶接されて形成され、各平鋼板に定着具としてのスタッド２５の基部が溶接されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、杭頭部と基礎とを構造的に一体に接合するための杭頭接合部材に関する。

既存建物を免震建物に改修するための免震化工法として、特許文献１には既存杭と既存基礎とを切り離して免震クリアランスを確保し、そこに積層ゴム等の免震装置を設置するという工法が提案されている。図４〜図５にその概要を示す。

図４（ａ）は免震化の対象である既存建物の基礎部を示すもので、１は既存杭、２は底盤３とフーチング４からなる既存基礎、５は最下階の床スラブ、６は柱である。この状態から免震化するには、（ｂ）に示すように既存杭１により既存基礎２を支持したままで既存基礎２の下方地盤を所定深度まで根切りして既存杭１の杭頭部を露出させ、その露出させた部分の根切り底付近に、後段で施工する新設基礎７を一体化するための筒状の鋼材８を装着する。

鋼材８は、図５に示すように既製鋼管を素材としてそれを縦割りして４分割し、その外周面にはフランジ部９と多数のスタッド１０を溶接したものであって、これを筒状に組み合わせて杭頭部に装着してフランジ部９どうしをボルト締結するとともに、既存杭１との間の隙間にはグラウト材１１を充填することによって杭頭部に対して強固に一体化されるものである。

上記の鋼材８を杭頭部に装着した後、図４（ｃ）に示すように既存基礎２の下方に免震クリアランス１２を確保した状態で新設基礎７を構築し、その新設基礎７中に上記の鋼材８を設置して既存杭１と新設基礎７とを鋼材８を介して構造的に確実強固に一体化させる。

そして、（ｄ）に示すように新設基礎７と既存基礎２との間にジャッキ等の仮設材１３を設置して既存基礎２およびその上部構造の全体を仮支持しつつ、免震クリアランス１２内に露出している既存杭１の杭頭部を切除して撤去し、そこに免震装置１４を設置して新設基礎７と既存基礎２との間に介装した後、仮設材１３を撤去すれば既存建物全体が免震装置１４により免震支持されて免震化がなされる。
特開２０００−３２８５８５号公報

上記従来の免震化工法は、既存基礎２の下方地盤を僅かに根切りして免震クリアランス１２を確保し、そこに免震装置１４を設置することのみで比較的簡易に免震化が可能であるので、今後広く普及する気運にあるが、それに用いる鋼材８については改良の余地を残しているものである。

すなわち、上記の免震化工法においては既存杭１と新設基礎７とを一体化するために既存杭１の杭頭部に鋼材８を装着するのであるが、その鋼材８としては既製鋼管を素材としてそれを４分割して使用していることから、様々な口径の既存杭１に対応して様々な寸法の既製鋼管を加工して最適な寸法の鋼材８を製作することは必ずしも容易にかつ安価に行えるものではない。また、既存杭１に対する鋼材８の一体化強度はそれらの間の隙間に充填するグラウト材１１の充填量と強度に大きく依存するのであるが、上記のように鋼材８の寸法を既存杭１の口径に対して必ずしも最適には設定し難いことからグラウト材の充填も適正に行うことができない場合があり、その際には必ずしも一体化強度を十分に確保できないことも想定される。さらに、鋼材８の外周面にはスタッド１０を溶接するのであるが、鋼材８の外周面は当然に円弧面であることから精度の良い溶接を行うことも必ずしも容易ではない。

上記事情に鑑み、本発明は、杭頭部と基礎とを確実強固に一体化することができるばかりでなく、容易にかつ安価に製作できて施工性にも優れる有効適切な杭頭接合部材を提供することを目的としている。

請求項１記載の発明は、杭頭部に装着されて基礎中に設置されることにより、杭頭部と基礎との間に介在してそれらを一体に接合するための杭頭接合部材であって、鋼材からなる複数の分割体が筒状に組み合わせられて締結されることにより杭頭部に装着されるとともに杭頭部に対して接着剤により一体に固着される本体部と、該本体部の周面から外側に突出している多数の定着具からなり、各分割体はその周面が多数の平坦面から形成されているとともに、該周面の両側縁部には分割体どうしを相互に締結するためのフランジ部が設けられていて、それら分割体をフランジ部どうしの締結により筒状に組み合わせて形成される本体部は横断面形状が多角形の筒状となり、かつ、前記定着具は各分割体の周面の各平坦面にそれぞれ植設されていることを特徴とする。

請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明の杭頭接合部材であって、各分割体の周面は多数の短冊状の平鋼板の側縁どうしが直接的に溶接されることで形成され、該周面の両側部に位置する平鋼板にはフランジ部となるアングル材が溶接され、各平鋼板には定着具としてのスタッドの基部が溶接されていることを特徴とする。

本発明の杭頭接合部材は、杭頭部に装着されるとともに接着剤により固着された状態で基礎中に設置されるものであるので、この杭頭接合部材を介して杭と基礎とを構造的に確実に一体化することが可能である。また、周面が多数の平坦面から形成された分割体を組み合わせることで全体が多角形筒状のものであるので、これを装着するべき杭の寸法に対応した最適な寸法のものを容易に製作可能であるし、周面に対する定着具の植設は平坦面に対して行うことになるのでその植設作業も容易に行うことができる。特に、単なる平鋼板と単なるアングル材とを単に溶接して分割体を形成することとすれば、それら平鋼板とアングル材の幅寸法と枚数の増減のみで様々な寸法の分割体を自由に製作可能であるし、平鋼板に対するスタッドの溶接も精度良く容易に行うことができ、従来のように既製鋼管を素材とするものに比べて格段に合理的であり有効である。

図１〜図２は本発明の実施形態である杭頭接合部材２０の概略構成を示す図、図３はその杭頭接合部材２０を用いて既存建物を免震化した後の基礎部の状態を示す図である。なお、図３において図４に示した従来のものと共通の構成要素については同一符号を付して説明を簡略化する。

本実施形態の杭頭接合部材２０は、基本的には上述した従来の免震化工法において用いていた鋼材８と同様に機能するものであって、図３に示すように既存杭１の杭頭部に装着されて新設基礎７中に設置されることにより既存杭１と新設基礎７とを構造的に一体化するものであるが、従来の鋼材８は図５に示したように既製鋼管を素材としてそれを縦割り（４分割）したものであったのに対し、本実施形態の杭頭接合部材２０は図１〜図２に示すように半割筒状とされた同一形状、同一寸法の２つの分割体２１を組み合わせる構成とされている。そして、各分割体２１の周面は単なる円弧面ではなく多数の平坦面から形成されており、したがって本実施形態の杭頭接合部材２０は２つの分割体２１を組み合わせた状態では全体として横断面形状が多角形筒状をなすものとされている。

本実施形態の杭頭接合部材２０における各分割体２１は、多数（図示例のものは１２枚）の短冊状の平鋼板（フラットバー）２２の側縁どうしを若干の角度を持たせて直接的に溶接することで形成されたものである。また、各分割体２１の両側部にはアングル材（等辺山形鋼）２３が溶接されていて、そのアングル材２３の一片はそのまま周面の一部となり、他片は周面から起立したフランジ部２３ａとされてそこにはボルト孔が形成されている。

そして、各分割体２１の周面には多数の定着具としてのスタッド２５が外方に突出する状態で植設されている。図示例のものでは分割体２１の周面を形成している各平鋼板２２のそれぞれに対してスタッド２５が１本ずつまたは２本ずつ交互に溶接され、それにより各分割体２１には計１８本のスタッド２５が設けられたものとなっている。なお、スタッド２５としては所望の定着強度に応じてその寸法や本数を設定すれば良いが、たとえば１３〜１６ｍｍφ×６０〜８０ｍｍ程度の汎用の頭付きスタッドが好適に採用可能である。

上記の杭頭接合部材２０は、２つの分割体２１を組み合わせてそれらのフランジ部２３ａどうしを締結して締め付けることで既存杭１の杭頭部に装着されるのであるが、その際には図２に示すように接着剤２６による固着も併用することを前提とするものである。そのため、この杭頭接合部材２０の製作の際にはその寸法を既存杭１の外径や外周長に応じて厳密に設定する必要があり、特に各分割体２１の内周長は既存杭１の外周長の１／２と同等ないしそれよりも僅かに小さい程度に設定することが好ましく、それに応じて平鋼板２２およびアングル材２３の幅寸法と平鋼板２２の所要枚数とを決定することとする。

具体的な一例を挙げれば、たとえば既存杭１の外径が４５０ｍｍ（周長が約１４１３ｍｍ）である場合には、各分割体２１の内周長（アングル材２３の一片も含む）を７００ｍｍに設定し、したがって幅寸法が５０ｍｍの平鋼板２２を１２枚と、同じく幅寸法が５０ｍｍのアングル材２３を２本用いることとする。これにより、各分割体２１の内周長は厳密に７００ｍｍとなり、２つの分割体２１をきっちりと組み合わせて締結した場合の内周長の総和は既存杭１の外周調よりもわずかに小さい１４００ｍｍとなるから、これを実際に上記寸法の既存杭１に装着した際には双方の分割体２１のフランジ部２３ａ（アングル材２３の起立片）の間に数ｍｍ程度の僅かな隙間が生じることになる。なお、杭頭接合部材２０の高さ寸法（軸方向の長さ寸法）は、既存杭１と新設基礎７との間に要求される一体化強度や、新設基礎７の高さ寸法等を考慮して設定すれば良いが、通常は４５０〜６００ｍｍ程度とすることが良い。また、平鋼板２２やアングル材２３の肉厚は６〜９ｍｍ程度で良い。

そして、上記の杭頭接合部材２０を既存杭１に装着する際には、各分割体２１の内面、あるいは既存杭１の外周面、好ましくはその双方に、予め接着剤２６を塗布し、分割体２１を両側から既存杭１に装着して双方のフランジ部２３ａどうしを対向させ、それらフランジ部２３のボルト孔にボルト２７を挿通して締結する。これにより、双方の分割体２１が互いに引き寄せられて既存杭１に対して締め付け固定されるばかりでなく、分割体２１の内面と既存杭１の外面との間の隙間全体に接着剤２６が完全に充填され、所定の硬化時間を経た後にはその接着力によっても十分な一体化強度が得られる。なお、接着剤２６としてはダレ落ちてしまうことなく隙間内でそのまま硬化して確実強固な接着力が得られる材料であればよく、パテ状樹脂あるいはペースト樹脂等がある。一例として常温硬化型の２液型のパテ状エポキシ樹脂があり、その塗布量は分割体２１を締め付けた際に隙間から溢れ出す程度に多めに設定して、溢れ出した接着剤２６を直ちに拭き取ることが好ましく、それにより接着剤２６を既存杭１と杭頭接合部材２０との間に完全に充填できるし、接着剤２６がダレ落ちてしまうことなく隙間内でそのまま硬化して確実強固な接着力が得られる。

上記の杭頭接合部材２０を用いて既存建物を免震化する場合の施工手順は、杭頭接合部材２０の製作とその装着工程を除いては基本的に図４に示した従来の免震化工法と同様である。すなわち、既存杭１の寸法に対応する分割体２１を上記のようにして予め製作するとともに、既存基礎２の下方地盤を所定深度まで根切りして既存杭１の杭頭部を露出させ、その表面を超高圧水洗浄等により清浄化する。そして、上述のように分割体２１の内面、または既存杭１の外面、もしくはその双方に接着剤２６を塗布し、分割体２１を既存杭１に装着して締め付け固定するとともに、接着剤２６を硬化させて既存杭１に一体化する。

しかる後に、図３に示しているように新設基礎７を形成して既存基礎２との間に免震クリアランス１２を確保し、新設基礎７と既存基礎２との間にジャッキ等の仮設材１３を介装して既存建物の荷重を仮支持しつつ、免震クリアランス１２内における既存杭１の露出部を切除し、免震装置１４を設置した後、仮設材１３を撤去して既存建物を免震装置１４により免震支持すれば免震化の完了となる。なお、図３における符号２８は新設基礎７における基礎鉄筋、２９は免震装置１４の上下に設ける架台である。

以上のように、本実施形態の杭頭接合部材２０は、その周面が多数の平鋼板２２による平坦面から形成された多角形筒状であるので、これを装着するべき既存杭１の寸法に対応した最適な寸法のものを容易に製作可能であるし、周面に対するスタッド２５の溶接は平坦面に対して行うことになるのでその溶接を精度良く容易に行うことができる。特に、単なる平鋼板２２（フラットバー）と単なるアングル材２３（等辺山形鋼）とを単に溶接して分割体２１を形成することとすれば、それらの幅寸法と平鋼板２２の枚数の増減のみで様々な寸法の分割体を自由に製作可能であり、従来のように既製鋼管を素材としてそれを加工して鋼材８を製作する場合に比べて合理的であり有効である。

また、上記の杭頭接合部材２０を用いる免震化工法によれば、その杭頭接合部材２０を杭頭部に対して機械的に締め付け固定するばかりでなく、パテ状エポキシ樹脂等の強力な接着剤２６を併用して既存杭１に対して固着するので、杭頭接合部材２０を既存杭１に対して自ずと確実強固に一体化でき、また多数のスタッド２５によって新設基礎７に対しても自ずと確実強固に一体化できる。したがって、この杭頭接合部材２０を介して既存杭１と新設基礎７とを構造的に確実に一体化することができ、この種の免震化工法の施工性を改善できるばかりでなく、その信頼性を向上させることができる。

以上で本発明の一実施形態を説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものでは勿論なく、たとえば以下に列挙するような様々な応用や設計的変更が可能である。

上記実施形態の杭頭接合部材２０は２つの分割体２１を組み合わせる２分割タイプのものとしたが、大口径の場合等には３分割タイプや４分割タイプないしそれ以上のものとすることも勿論可能である。

上記実施形態の分割体２１の製作手順としては、まず平鋼板２２どうしを溶接して周面を形成してから各平鋼板２２に対してスタッド２５を溶接することでも良いが、予め平鋼板２２に１本あるいは２本のスタッド２５を溶接してから平鋼板２２どうしを溶接して周面を形成することでも良く、その場合の方がスタッド２５の位置決めや溶接作業をより容易にかつ精度良く行うことが可能である。勿論、定着具としてはスタッド２５を用いることに限らないし、定着具の位置や本数も任意に設定すれば良く、さらにフランジ部２３ａもアングル材２３によることなくたとえば平鋼板や既製のフランジ部材を用いて形成することもできる。

上記実施形態の分割体２１における平鋼板２２どうしの溶接や、平鋼板２２とアングル材２３どうしの溶接は、それらの全長にわたって行うことでも良いが、分割体２１は最終的には接着剤２６によって既存杭１に対して一体に固着されてしまうのでさしたる溶接強度は必要とされず、したがって既存杭１に対する装着の際にボルト締結による締め付け力に耐え得る程度の強度で溶接すれば良く、通常は図１に示しているように外面側からのタップ溶接３０を部分的に行うことで十分である。

既に述べたように、接着剤２６としてはパテ状ないしペースト状の接着剤、特に常温硬化型の２液型のパテ状エポキシ樹脂が接着力や作業性の点で好ましく、また分割体２１の内面と既存杭１の外面の双方に接着剤２６を塗布することが好ましいが、所望の接着力が得られるものであればそれに限るものでもない。また、硬化開始時間を調整可能なタイプの接着剤や、遅硬性の接着剤を採用可能な場合には、分割体２１を製作した時点でその内面に接着剤２６を塗布して保護フィルムで被覆しておくことも考えられ、その場合は現場での接着剤塗布工程を省略することが可能となる。

本発明の杭頭接合部材は、上記実施形態のように平鋼板２２とアングル材２３とを直接的に溶接することで分割体２１を形成する構成とすることが好ましく、それが現実的でもあるが、それに限るものでもなく、１枚の大判の帯鋼板を少しずつ順次折り曲げ加工することで同様の形態の分割体２１を製作することも不可能ではない。

本発明の杭頭接合部材は、上記実施形態のように既存建物の免震化に際して既存杭１と新設基礎７とを一体に接合するためのものとして最適であるが、それに限るものでもなく、必要であれば新設建物の施工に際して新設杭の杭頭部と新設基礎との接合部に適用することも妨げるものではない。

勿論、本発明の杭頭接合部材を用いて既存建物を免震化する場合の具体的な施工手順や細部の構成、たとえば新設基礎中における杭頭接合部材の設置位置、仮設材による仮設支持の手法、免震装置の形式やその設置位置、その他については、上記で例示したものに限定されることなく適宜の変更が可能であることは言うまでもない。

本発明の実施形態である杭頭接合部材の概略構成を示す斜視図である。同、杭頭接合部材を既存杭に装着した状態を示す水平断面図である。同、杭頭接合部材を用いて既存建物を免震化した後の状態を示す基礎部の断面図である。従来の免震化工法における一連の工程を示す図である。同、既存杭に鋼材を装着した状態を示す水平断面図である。

符号の説明

１既存杭（杭）
２既設基礎
７新設基礎（基礎）
１２免震クリアランス
１３仮設材
１４免震装置
２０杭頭接合部材
２１分割体
２２平鋼板
２３アングル材
２３ａフランジ部
２５スタッド（定着具）
２６接着剤
３０タップ溶接

Claims

杭頭部に装着されて基礎中に設置されることにより、杭頭部と基礎との間に介在してそれらを一体に接合するための杭頭接合部材であって、
鋼材からなる複数の分割体が筒状に組み合わせられて締結されることにより杭頭部に装着されるとともに杭頭部に対して接着剤により一体に固着される本体部と、該本体部の周面から外側に突出している多数の定着具からなり、
各分割体はその周面が多数の平坦面から形成されているとともに、該周面の両側縁部には分割体どうしを相互に締結するためのフランジ部が設けられていて、それら分割体をフランジ部どうしの締結により筒状に組み合わせて形成される本体部は横断面形状が多角形の筒状となり、
かつ、前記定着具は各分割体の周面の各平坦面にそれぞれ植設されていることを特徴とする杭頭接合部材。
請求項１記載の杭頭接合部材であって、
各分割体の周面は多数の短冊状の平鋼板の側縁どうしが直接的に溶接されることで形成され、該周面の両側部に位置する平鋼板にはフランジ部となるアングル材が溶接され、各平鋼板には定着具としてのスタッドの基部が溶接されていることを特徴とする杭頭接合部材。