JP2010144392A

JP2010144392A - 既成杭の杭頭部とフーチング結合材との連結構造及びその連結方法

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Publication number: JP2010144392A
Application number: JP2008321867A
Authority: JP
Inventors: Masaaki Tada; 正明夛田
Original assignee: MAETA SEIHIN HANBAI Ltd
Current assignee: MAETA SEIHIN HANBAI Ltd
Priority date: 2008-12-18
Filing date: 2008-12-18
Publication date: 2010-07-01
Anticipated expiration: 2028-12-18
Also published as: JP5150474B2

Abstract

【課題】杭頭部に発生する引張応力やせん断力に対して十分な補強効果を有する既成杭の杭頭部とフーチング結合材との連結構造を提供する。
【解決手段】杭頭部１Ａの外周面に第１せん断キー４を設けた既製杭１と、前記杭頭部１Ａに嵌合可能な鋼製リング６の内周面に前記第１せん断キー４と対応する第２せん断キー８を、外周面にフーチングに埋め込まれる定着筋７をそれぞれ備えたフーチング結合材５から構成され、前記フーチング結合材５の前記鋼製リング６を、前記第１せん断キー４と第２せん断キー８との係合による連結で前記既成杭１の杭頭部１Ａに固定する構成。
【選択図】図１

Description

本発明は、既製杭の杭頭部とフーチング結合材との連結構造に関し、特に軸引張力を考慮し、かつ杭頭部の耐曲げ応力と耐せん断力に優れた既製杭の杭頭部とフーチング結合材との連結構造及び施工が容易な既成杭の杭頭部とフーチングとの連結方法に関する。

地震や風などにより、支持杭や建物などの構造物には水平力が作用する。通常、支持杭の杭頭部と柱下フーチングとは鉄筋等で緊結されて剛接合されていが、水平力が作用することに伴い、前記杭頭部と構造物との接合部に曲げモーメントとせん断力が生じる。また水平力によって建物などの構造物が揺動し、杭頭部では鉛直軸力として圧縮応力に加え引張応力が発生する。

ところで近年では、高支持力杭工法が普及するに伴い杭の断面積が小さくなる傾向にある。そのため、杭頭部で最大となる曲げモーメントや引張軸力により生ずる引張応力やせん断応力の単位断面積あたりの負担が従来の杭と比較して大きくなっている。

また従来、既製杭とフーチング部を連結する場合には、杭体中空部に鉄筋籠を挿入するとゝもに、中詰めコンクリートを打設して鉄筋籠を定着し、杭上面から延伸する定着用鉄筋をコンクリートフーチング部に定着させて一体化する方法が広く用いられる。一方、鋼管杭や鋼管コンクリート複合杭の場合では、杭頭部外周面に上方に伸びる複数本の定着筋を溶接して固定し、フーチングコンクリート部と一体化する方法や、ネジ鉄筋を杭頭部の上面や外周面に設けたカプラーで固定する方法などもある。

しかし、こうした従来技術では、鉄筋籠を杭体中空部に挿入する場合、鉄筋が過密配筋となり施工が困難となること、定着筋を杭頭部の外周面に溶接する場合は、現場での溶接品質の信頼性に問題があることなどが指摘されている。又、ネジ鉄筋をカプラーで固定する場合には、カプラー材取付や現場でのネジ込み作業が煩雑であるといった欠点も挙げられている。

こうした従来技術に対し、杭頭部に杭外径より大きな内径を有する補強管を被せ、杭頭部の外周面と補強管の内周面との間の空間にコンクリートを充填し、一体化を図るという杭構造が提案されている（以下、従来型外管式杭頭構造）。この方法では、施工に要する時間が短くて済むことに加え、定着鉄筋の位置が杭本体より外側に位置しており、断面が大きくなって鉄筋量を減らすことが可能であるといった利点がある。

実開昭５９ー７６６４６号公報実公平２ー１３５５３号公報特開２００５ー１３９７３１号公報特開２００８ー１１１２５６号公報

しかし、これらの提案においても、杭頭部に発生する引張応力やせん断力に対して十分な対処が施されておらず、従来と同じ定着筋の付着力と杭頭部の外周面と補強管の内周面との間に取り付けられたズレ止めとコンクリートの支圧抵抗に依存する考え方となっている。また、杭頭部が拡頭構造となっていることから、杭頭部に発生する曲げモーメントに対して有利な反面、周囲のフーチング厚さを大きくしなければならないといった不利な面もある。なお、実公平２ー１３５５３号公報の発明は、外側補強管を杭本体上部に直接ネジ込む形式のものであるが、杭本体上部に雄ネジを形成しなければならず、施工に手間がかかるといった問題点もある。

そこで本発明は、従来の杭頭構造の欠点を解消し、かつ杭頭部に発生する引張応力やせん断力に対して十分な補強効果を有する既成杭の杭頭部とフーチング結合材との連結構造及び施工が容易な既成杭の杭頭部とフーチングとの連結方法を提供することを目的ととしたものである。

上記の目的を達成するため、本願の請求項１に記載の発明は、杭頭部の外周面に複数の第１せん断キーを設けた既製杭と、該既成杭の前記杭頭部に嵌合可能な鋼製リングの内周面に前記第１せん断キーと対応する第２せん断キーを、外周面にフーチングに埋め込まれる定着筋をそれぞれ備えたフーチング結合材から構成され、前記杭頭部を嵌合によって覆う前記フーチング結合材の鋼製リングを、前記第１せん断キーと第２せん断キーとの係合による連結で前記既成杭の杭頭部に固定する構成としたことを特徴とする。

また、上記の目的を達成するため、本願の請求項２に記載の発明は、前記第１せん断キーと第２せん断キーとの係合による連結が、前記第１せん断キーと第２せん断キーが互いのテーパ面で噛み合うくさび機構であり、前記フーチング結合材を軸方向又は周方向に移動させることで、前記くさび機構により前記フーチング結合材を鋼製リングを介して前記既成杭の杭頭部に固定する構成としたことを特徴とするものである。

そして、上記の目的を達成するため、本願の請求項３に記載の発明は、前記第１せん断キーと第２せん断キーとの係合による連結が、前記杭頭部の外周に設けた前記第１せん断キーの下端面と前記鋼製リングの内周面に設けた前記第２せん断キーの上端面との衝当による係止構造としたことを特徴とし、本願の請求項４記載の発明は、前記鋼製リングの壁面に、前記第１せん断キーの表面を押圧するボルトを進退可能となるように螺合によって装着し、該ボルトの前記第１せん断キーへ押圧力により前記フーチング結合材を所定位置に固定する構成としたことを特徴とするものである。

さらに、上記の目的を達成するため、本願の請求項５に記載の発明は、前記フーチング結合材の鋼製リングに装着した前記定着筋の上端に拡大部を備えたことを特徴とするものであり、本願の請求項６に記載の発明は、前記杭頭部を嵌合によって覆う前記フーチング結合材の鋼製リングの長さが、前記既成杭の杭径の０．５倍から１．０倍の長さを有する構成としたことを特徴とする。

そして更に、上記の目的を達成するため、本願の請求項７に記載の発明は、前記フーチング結合材の鋼製リングと、前記既成杭の杭本体外周との間に硬化性の充填材を充填することを特徴とするものであり、本願の請求項８に記載の発明は、前記既成杭が、鋼管杭，鋼管コンクリート複合杭または端板に溶接によって固定した補強バンド付きのプレストレストコンクリート杭であることを特徴とするものである。

また、本願の請求項９に記載の発明は、杭頭部の外周面に複数の第１せん断キーを備えた既製杭を地盤に設置する工程と、該既成杭の外径より大きな内径を有し且つ内周面に前記第１せん断キーと対応する第２せん断キーを備えたフーチング結合材の鋼製リングを前記既成杭の杭頭部に被せる工程と、前記第１せん断キー及び第２せん断キーを噛み合わせ又は係合させ、前記既成杭の杭頭部に鋼製リングを介してフーチング結合材を固定する工程と、前記フーチング結合材の鋼製リングに予め取付けられた定着筋とフーチング部のコンクリートとを一体化する工程を順次経ることを特徴とする既成杭の杭頭部とフーチングとの連結方法である。

そして、上記の目的を達成するため、本願の請求項１０に記載の発明は、前記第１せん断キー及び第２せん断キーを噛み合わせ又は係合させ、前記既成杭の杭頭部に鋼製リングを介してフーチング結合材を固定する工程が終了した後、前記杭頭部と前記鋼製リングとの間に硬化性の充填材を充填し、前記杭頭部と前記フーチング結合材とを前記硬化性の充填材を介して一体化する工程を経ることを特徴とする既成杭の杭頭部とフーチングとの連結方法である。

本願の請求項１に記載の発明は、上記のように、杭頭部の外周面に複数の第１せん断キーを設けた既製杭と、該既成杭の前記杭頭部に嵌合可能な鋼製リングの内周面に前記第１せん断キーと対応する位置に第２せん断キーを、外周面にフーチングに埋め込まれる定着筋をそれぞれ備えたフーチング結合材から構成され、前記杭頭部の外側に嵌合によって覆った前記フーチング結合材を、前記第１せん断キーと第２せん断キーとの係合による連結で前記既成杭の杭頭部に固定することを特徴とすることから、施工現場において定着筋を溶接する必要がなく、現場での溶接による品質の信頼性についての問題点が解消されるとゝもに、施工時間が短縮される。

また、本願の請求項２に記載の発明は、上記のように、前記第１せん断キーと第２せん断キーとの係合による連結が、前記第１せん断キーと第２せん断キーが互いのテーパ面で噛み合うくさび機構であり、前記フーチング結合材を軸方向又は周方向に移動させることで、前記くさび機構により前記フーチング結合材を鋼製リングを介して前記既成杭の杭頭部に固定する構成としたことを特徴とするものであるから、前記フーチング結合材を軸方向又は周方向に若干移動させるだけの簡単な作業で杭本体との一体化が極めて簡単になし得る。また、第１せん断キーと第２せん断キーの噛み合いによって杭頭部に発生する引っ張り応力が担保されるとゝもに、第１及び第２せん断キーの表面をそのまま引っ張り応力を担保する断面として設計することが可能であり、相対的にせん断キーの大きさや数を少なくする効果がある。

そして、本願の請求項３に記載の発明は、前記第１せん断キーと第２せん断キーとの係合による連結が、前記杭頭部の外周に設けた前記第１せん断キーの下端面と前記鋼製リングの内周面に設けた前記第２せん断キーの上端面との衝当による係止構造としたことを特徴とし、本願の請求項４記載の発明は、前記鋼製リングの壁面に、前記第１せん断キーの表面を押圧するボルトを進退可能となるように螺合によって装着し、該ボルトの前記第１せん断キーへ押圧力により前記フーチング結合材を所定位置に固定する構成としたことを特徴とすることから、前記発明の効果に加え、フーチング結合材と杭本体とを一体化するに際し、前記フーチング結合材の位置決めが確実となる。

また、本願の請求項５に記載の発明は、前記フーチング結合材の鋼製リングに装着した前記定着筋の上端に拡大部を備えたことを特徴とすることから、杭頭部に大きな引張応力が発生した場合であっても、フーチング下面の水平補強鉄筋位置からＬ0 ＋10ｄ(mm)長延伸された定着筋とフーチングコンクリートとの間に大きな定着力が発生するため、大きな引張応力に追従可能となる。

更に、本願の請求項６に記載の発明は、前記杭頭部を嵌合によって覆う前記フーチング結合材の鋼製リングが、前記既成杭の杭径の０．５倍から１．０倍の長さを備えてなる構成としたことを特徴とすることから、前記鋼製リングの高さを最小にして最大の杭頭部に発生する引っ張り応力を負担させることができるとゝもに、フーチング深さの無駄な延長を防止できる。すなわち、曲げ応力及び引張応力に対する抵抗力をほぼ維持したままコストの無駄を省くことができる。

そして、本願の請求項７に記載の発明は、前記フーチング結合材の鋼製リングと前記既成杭の杭本体外周との間に硬化性の充填材を埋め込んだことを特徴とすることから、杭頭部に発生する曲げ応力及びせん断応力に対しても鋼製リングの外径をもとに断面設計できるとゝもに、鋼製リングの引抜き応力を前記硬化性の充填材に担保させることができる効果がある。そして更に、本願の請求項８に記載の発明は、前記既成杭が、鋼管杭，鋼管コンクリート複合杭または端板に溶接によって固定した補強バンド付きのプレストレストコンクリート杭であることを特徴とするから、あらゆる既成杭に本発明を応用することができ、自由度が大きい。

また、本願の請求項９に記載の発明は、上記のように、杭頭部の外周面に複数の第１せん断キーを備えた既製杭を地盤に設置する工程と、該既成杭の外径より大きな内径を有し且つ内周面に前記第１せん断キーと対応する第２せん断キーを備えたフーチング結合材の鋼製リングを前記既成杭の杭頭部に被せる工程と、前記第１せん断キー及び第２せん断キーを噛み合わせ又は係合させ、前記既成杭の杭頭部に鋼製リングを介してフーチング結合材を固定する工程と、前記フーチング結合材の鋼製リングに予め取付けられた定着筋とフーチング部のコンクリートとを一体化する工程を順次経ることを特徴とするから、杭頭部とフーチング結合材の固定およびフーチング結合材の定着筋とフーチング部コンクリートの一体化が現場溶接の必要がなく、且つ容易に行える。

そして、本願の請求項１０に記載の発明は、上記のように、前記第１せん断キー及び第２せん断キーを噛み合わせ又は係合させ、前記既成杭の杭頭部に鋼製リングを介してフーチング結合材を固定する工程が終了した後、前記杭頭部と前記鋼製リングとの間に硬化性の充填材を埋め込み、前記杭頭部と前記フーチング結合材とを前記硬化性の充填材を介して一体化する工程を経ることを特徴とするものであるから、杭頭部と前記フーチング結合材との一体化がより一層強固なものとなり、杭頭部に発生する引張応力やせん断力に対して十分な補強効果を有する既成杭の杭頭部とフーチング結合材との連結構造が得られる。

以下、本発明を図面に示す実施形態により詳細に説明する。図１乃至図４において、１はプレストレストコンクリート製の既成杭で、２は前記既成杭１の上端面に装着した金属製の端板である。３は前記既成杭１の上端部、すなわち前記既成杭１の杭頭部１Ａに巻き回した金属製の補強バンドで、該補強バンド３はその上端周縁において前記金属製の端板２と溶接によって固定されており、前記既成杭１の杭頭部１Ａを補強している。

４は前記既成杭１の杭頭部１Ａに設置した第１せん断キーで、杭頭部１Ａの外周に所定間隔をおいて複数個（図示では６個）装着されており、正面視矩形状とした金属製のこの第１せん断キー４の表面は、図４において、上端から下端に向け次第に内方向に下降傾斜する内方傾斜面４Ａで形成されている。

５は前記既成杭１の杭頭部１Ａに嵌合によって装着可能としたフーチング結合材で、前記既成杭１にあって、その杭頭部１Ａの外周に被せることができる大きさの内径を有する鋼製リング６と、該鋼製リング６の外周面に所定間隔をおいて装着した複数本の定着筋７と、前記鋼製リング６の内周面に所定間隔をおいて装着した複数個（図示では６個）の第２せん断キー８とからそれぞれ構成されている。

前記定着筋７は金属製の棒状体で、フーチング部のコンクリートに定着させて一体化するためのものであり、その下方部が前記鋼製リング６の外周面に溶接等により固定されている。そして、上方へ向け垂直に延びるこの定着筋７の上端には、図１４に示すように、例えばヘッド加工によって形成したり或いは円形のリテーナー等を装着することで形成した拡大部７Ａをそれぞれ備えている。

また、前記第２せん断キー８は、前記既成杭１の杭頭部１Ａに設置した前記第１せん断キー４と対応する位置に設置したもので、前記第１せん断キー４と同様に、正面視矩形状とした金属製のこの第２せん断キー８の表面は、上端から下端に向け次第に外方向に上昇傾斜する外方傾斜面８Ａで形成されており、この第２せん断キー８と前記第１せん断キー４が互いのテーパ面８Ａ，４Ａで噛み合うくさび機構を構成している。

そこで、図１乃至図４に示すような構成から成る既成杭１の杭頭部１Ａにフーチング結合材５を固定する場合には、図１に示すように、杭頭部１Ａに装着した各第１せん断キー４，４とフーチング結合材５の鋼製リング６に装着した各第２せん断キー８，８がそれぞれ同一の軸線上に位置しない状態、すなわち、各第２せん断キー８が第１せん断キー４と４の間に位置するように配設する。そして、図１に示す状態を維持しながらフーチング結合材５を下降させ、前記鋼製リング６を杭頭部１Ａの外側に嵌合させる。

そして、フーチング結合材５を更に下降させ、その鋼製リング６に装着した各第２せん断キー８，８が既成杭１の杭頭部１Ａに装着した各第１せん断キー４，４を完全に通過する図２の（イ）に示す状態となった位置で前記フーチング結合材５の下降を停止する。そして、図２の（イ）に示す状態で前記フーチング結合材５を反時計方向（矢印方向）に回転させ、図２の（ロ）に示ように、前記第１せん断キー４の下方位置に第２せん断キー８が位置するように、両せん断キー４，８を同じ軸線上に設置せしめる。

つぎに、図２の（ロ）に示状態を維持しながら前記フーチング結合材５を上昇させることで、前記各第１せん断キー４と前記各第２せん断キー８とがそれぞれのテーパ面４Ａ，８Ａで互いに噛み合った図３および図４に示す状態とする。前記第１せん断キー４と第２せん断キー８とが上記のくさび機構による噛み合い係合となることで、前記フーチング結合材５は既成杭１の杭頭部１Ａに固定され一体化となる。

図５乃至図７は本発明の第２の実施例で、前記図１乃至図４に示す第１の実施例のものとは、既成杭１の杭頭部１Ａに装着した第１せん断キーと、フーチング結合材５の鋼製リング６に装着した第２せん断キーとの形態がそれぞれ相違するだけで、その他の構成は同じである。したがって、図５乃至図７に示す第２の実施例では、同一部分は同一の符号を使用してその詳細は省略し、以下に相違する部分とその作用についてのみ詳述する。

図５乃至図７において、１４は既成杭１の杭頭部１Ａに装着した第１せん断キーで、正面視矩形状とした金属製のこの第１せん断キー１４の表面は、図５において、上端から下端に向け次第に外方向に上昇傾斜する外方傾斜面４Ａで形成されている。

５は前記既成杭１の杭頭部１Ａに嵌合によって装着可能としたフーチング結合材で、前記既成杭１にあってその杭頭部１Ａ外周に被せることができる大きさの内径を有する鋼製リング６と、該鋼製リング６の外周面に所定間隔をおいて装着した複数本の定着筋７と、前記鋼製リング６の内周面に所定間隔をおいて装着した複数個（図示では６個）の第２せん断キー１８とからそれぞれ構成されている。

そして、前記各第２せん断キー１８は前記杭頭部１Ａに設置した前記各第１せん断キー１４とそれぞれ対応する位置に設置したもので、前記第１せん断キー１４と同様に、正面視矩形状とした金属製のこの第２せん断キー１８の表面は、図５において、上端側から下端側に向け次第に内方向に傾斜する内方傾斜面１８Ａで形成されており、この第２せん断キー１８と前記第１せん断キー１４がそれぞれのテーパ面１８Ａ，１４Ａで噛み合うくさび機構を構成している。

そこで、図５乃至図７に示すような構成から成る既成杭１の杭頭部１Ａにフーチング結合材５を固定する場合には、図５に示すように、杭頭部１Ａに装着した各第１せん断キー１４，１４とフーチング結合材５の鋼製リング６に装着した各第２せん断キー１８，１８がそれぞれ同一の軸線上に位置する状態、すなわち、各第２せん断キー１８が各第１せん断キー１４と同一軸線上に位置するように配設する。そして、図５に示す状態を維持しながらフーチング結合材５を下降させ、図６の（イ）に示すように、その鋼製リング６を杭頭部１Ａの外側に嵌合させる。

そして、フーチング結合材５を図６の（イ）に示す状態から更に下降させ、その鋼製リング６に装着した各第２せん断キー１８，１８と既成杭１の杭頭部１Ａに装着した各第１せん断キー１４，１４とが、図６の（ロ）に示す位置、すなわち、各第１せん断キー１４１４と各第２せん断キー１８とがそれぞれのテーパ面１８Ａ，１４Ａで噛み合うことになる。そして、前記第１せん断キー１４と第２せん断キー１８との上記のくさび機構による噛み合い係合により、前記フーチング結合材５は既成杭１の杭頭部１Ａに固定され一体化となる。

図８乃至図１０は本発明の第３の実施例で、前記図１乃至図７に示す第１及び第２の実施例のものとは、既成杭１の杭頭部１Ａに装着した第１せん断キーと、フーチング結合材５の鋼製リング６に装着した第２せん断キーとの形態がそれぞれ相違するだけで、その他の構成は同じである。したがって、図８乃至図１０に示す第３の実施例では、同一部分は同一の符号を使用してその詳細は省略し、以下に相違する部分とその作用についてのみ詳述する。

図８乃至図１０において、２４は既成杭１の杭頭部１Ａに装着した第１せん断キーで、正面視矩形状とした金属製のこの第１せん断キー２４の表面は、図８において、左端側から右端側に向け次第に外方向に上昇する上昇傾斜面２４Ａで形成されている。

５は前記既成杭１の杭頭部１Ａに嵌合によって装着可能としたフーチング結合材で、前記既成杭１にあって、その杭頭部１Ａの外周に被せることができる大きさの内径を有する鋼製リング６と、該鋼製リング６の外周面に所定間隔をおいて装着した複数本の定着筋７と、前記鋼製リング６の内周面に所定間隔をおいて装着した複数個（図示では６個）の第２せん断キー２８とからそれぞれ構成されている。

また、前記第２せん断キー２８は前記杭頭部１Ａに設置した前記第１せん断キー２４と対応する位置に設置したもので、前記第１せん断キー２４と同様に、正面視矩形状とした金属製のこの第２せん断キー２８の表面は、図８において、右端側から左端側に向け次第に内方向に下降傾斜する内方傾斜面２８Ａで形成されており、この第２せん断キー２８と前記第１せん断キー２４が互いのテーパ面１８Ａ，１４Ａで噛み合うくさび機構を構成している。

そこで、図８乃至図１０に示すような構成から成る既成杭１の杭頭部１Ａにフーチング結合材５を固定する場合には、図８に示すように、杭頭部１Ａに装着した各第１せん断キー２４，２４とフーチング結合材５の鋼製リング６に装着した各第２せん断キー２８，２８がそれぞれ同一の軸線上に位置しない状態、すなわち、各第２せん断キー２８が第１せん断キー２４と２４の間に位置するように配設する。そして、図８に示す状態を維持しながらフーチング結合材５を下降させ、図９の（イ）に示すように、その鋼製リング６を杭頭部１Ａの外側に嵌合させる。

そして、フーチング結合材５の鋼製リング６に装着した各第２せん断キー２８，２８と既成杭１の杭頭部１Ａに装着した各第１せん断キー２４，２４とが、図９の（イ）に示す位置、すなわち、各第１せん断キー２４，２４と各第２せん断キー２８，２８とが横並び状態となった位置で前記フーチング結合材５の下降を停止する。

図９の（イ）に示す状態で、フーチング結合材５を反時計方向（矢印方向）に回転させることで、第１せん断キー２４と第２せん断キー２８とは互いのテーパ面２４Ａ，２８Ａで、図９の（ロ）および図１０に示す状態で噛み合うことになる。そして、前記第１せん断キー２４と第２せん断キー２８との上記のくさび機構による噛み合い係合により、フーチング結合材５は既成杭１の杭頭部１Ａに固定され一体化となる。

図１１乃至図１３は本発明の第４の実施例で、前記図１乃至図１０に示す各実施例のものとは、既成杭１の杭頭部１Ａに装着した第１せん断キーと、フーチング結合材５の鋼製リング６に装着した各第２せん断キーの形態が相違するだけで、その他の構造は同じである。したがって、図７乃至図９に示す第３の実施例では、同一部分は同一の符号を使用してその詳細は省略し、以下に相違する部分とその作用についてのみ詳述する。

図１１乃至図１３において、３４は既成杭１の杭頭部１Ａに装着した第１せん断キーで、ほゞ直方体からなる金属製のこの第１せん断キー３４の下端面３４Ａは水平面で形成されている。

５は前記既成杭１の杭頭部１Ａに嵌合によって装着可能としたフーチング結合材で、前記既成杭１にあって、その杭頭部１Ａの外周に被せることができる大きさの内径を有する鋼製リング６と、該鋼製リング６の外周面に所定間隔をおいて装着した複数本の定着筋７と、前記鋼製リング６の内周面に所定間隔をおいて装着した複数個（図示では６個）の第２せん断キー３８とからそれぞれ構成されている。

そして、前記第２せん断キー３８は前記杭頭部１Ａに設置した前記第１せん断キー３４と対応する位置に設置したもので、前記第１せん断キー３４と同様に、ほゞ直方体からなる第２せん断キー３８の上端面３８Ａは水平面で形成されている。

そこで、図１１乃至図１３に示すような構成から成る既成杭１の杭頭部１Ａにフーチング結合材５を固定する場合には、図１１に示すように、杭頭部１Ａに装着した各第１せん断キー３４とフーチング結合材５の鋼製リング６に装着した各第２せん断キー３８がそれぞれ同一の軸線上に位置しない状態、すなわち、各第２せん断キー３８が各第１せん断キー３４と３４との間に位置するように配設する。

そして、この状態を維持しながらフーチング結合材５を下降させ、フーチング結合材５の鋼製リング６を杭頭部１Ａの外側に嵌合させる。この状態を維持させながらフーチング結合材５を更に下降させ、図１２の（イ）に示すように、鋼製リング６に装着した第２せん断キー３８が杭頭部１Ａに装着した各第１せん断キー３４，３４間を通過し、第２せん断キー３８の上端面３８Ａが杭頭部１Ａに装着した各第１せん断キー３４の下端面３４Ａを通過した時点で、前記フーチング結合材５の下降を停止させる。

つぎに、図１２（イ）に示すこの状態からフーチング結合材５を反時計回り方向（矢印方向）に回動させることで、第１せん断キー３４の下端面３４Ａと第２せん断キー３８の上端面３８Ａとが、図１２（ロ）に示すように面接して衝当し、前記第１せん断キー３４と第２せん断キー３８との衝当による係合により、前記フーチング結合材５は既成杭１の杭頭部１Ａに固定され一体化となる。

ここで、フーチング結合材５を反時計回り方向（矢印方向）に回動させた際に、第１せん断キー３４の下端面３４Ａと第２せん断キー３８の上端面３８Ａとが図１２（ロ）に示すように面接して衝当させるが、フーチング結合材５がその自重等により下降し、第１せん断キー３４の下端面３４Ａと第２せん断キー３８の上端面３８Ａとの間に隙間ができる場合がある。

このような事態の発生を防止するため、前記フーチング結合材５にあってその鋼製リング６の側面に雌ねじ孔３０を形成し、該雌ねじ孔３０に螺合せしめたボルト３１をねじ込むことでその先端部３０Ａを螺進せしめ、この先端部３０Ａで前記第１せん断キー３４の表面３４Ｂを杭頭部１Ａの軸心方向に押圧する。これにより、フーチング結合材５は杭頭部１Ａにボルト３０を介して確実に固定されることになり、フーチング結合材５がその自重等により下降することがない。

つぎに、本発明に係る施工方法について、図１５及び図１６により説明すると、先ず杭頭部１Ａの外周面に複数の第１せん断キー４を備えた既製杭１を地盤Ｇに設置する（第１工程ーＡ）。つぎに、前記図１乃至図４に示す第１実施例にあって、前記既成杭１の外径より大きな内径を有し且つ内周面に前記第１せん断キー４と対応する第２せん断キー８を備えたフーチング結合材５の鋼製リング６を前記既成杭１の杭頭部１Ａに被せる（第２工程ーＢ）。

そして、前記既成杭１の杭頭部１Ａに被せた前記フーチング結合材５を所定位置まで下降させ、前記第１せん断キー４と第２せん断キー８を同一軸線上に設置するために、前記フーチング結合材５を周方向に回転させた後、前記フーチング結合材５を下から上方向に持ち上げることで、杭頭部１Ａの外周面に装着した前記第１せん断キー４と、フーチング結合材５の鋼製リング６に装着した第２せん断キー８とを互いのテーパー面で噛み合わせたクサビ機構により、前記既成杭１の杭頭部１Ａに鋼製リング６を介してフーチング結合材５を固定する（第３工程ーＣ）。

つぎに、フーチング結合材５の鋼製リング６に予め取付けられた前記定着筋７をフーチング部のコンクリートＫ内に埋設し、定着筋７をフーチング部のコンクリートＫに定着させ、一体化する（第４工程ーＤ）。そして、必要に応じて、前記第３の工程Ｃが完了した後に、前記杭頭部１Ａと前記鋼製リング６との間に硬化性の充填材Ｒを充填し、前記杭頭部１Ａと前記フーチング結合材５とを前記硬化性の充填材Ｒを介してより強固に一体化する（第５工程ーＥ）。なお、図中Ｐはパッキングである。

図１７に示すものは、図５乃至図７に示す第２の実施例による施工方法であり、更に図１８に示すものは、図１１乃至１３に示す第４の実施例による施工方法である。そして夫々の施工方法は上記の各実施例で説明した通りであるので、詳細な説明は省略する。

本発明に係る既成杭の杭頭部とフーチング結合材の組み立て前の斜視図である。同組み立てる状態を示す作用説明図である。同じく同組み立てる状態を示す作用説明斜視図である。本発明の固定部の断面説明図である。本発明の第２の実施例の組み立て前の斜視図である。同じく同組み立てる状態を示す作用説明斜視図である。本発明の固定部の第２の実施例の断面説明図である。本発明の第３の実施例の組み立て前の斜視図である。同じく同組み立てる状態を示す作用説明斜視図である。本発明の固定部の第３の実施例の平面図である。本発明の第４の実施例の組み立て前の斜視図である。同じく同組み立てる状態を示す作用説明斜視図である。本発明の固定部の第４の実施例の平面図である。フーチング結合材の定着筋先端部の異なる実施例である。本発明に係る既成杭の杭頭部とフーチングとの連結工程を示すブロック図である。本発明の第１の実施形態による杭頭部とフーチングとの連結状態を示す断面説明図である。同第２の実施形態による連結状態の断面説明図である。同第４の実施形態による連結状態の断面説明図である。

符号の説明

１既成杭
１Ａ杭頭部
２端板
３補強バンド
４第１せん断キー
４Ａテーパー面
５フーチング結合材
６鋼製リング
７定着筋
７Ａ定着筋の上端部
８第２せん断キー
８Ａテーパー面
Ｒ硬化性の充填材

Claims

杭頭部の外周面に複数の第１せん断キーを設けた既製杭と、該既成杭の前記杭頭部に嵌合可能な鋼製リングの内周面に前記第１せん断キーと対応する第２せん断キーを、外周面にフーチングに埋め込まれる定着筋をそれぞれ備えたフーチング結合材から構成され、前記杭頭部を嵌合によって覆う前記フーチング結合材の鋼製リングを、前記第１せん断キーと第２せん断キーとの係合による連結で前記既成杭の杭頭部に固定する構成としたことを特徴とする既成杭の杭頭部とフーチング結合材との連結構造。
前記第１せん断キーと第２せん断キーとの係合による連結が、前記第１せん断キーと第２せん断キーが互いのテーパ面で噛み合うくさび機構であり、前記フーチング結合材を軸方向又は周方向に移動させることで、前記くさび機構により前記フーチング結合材を前記鋼製リングを介して前記既成杭の杭頭部に固定する構成としたことを特徴とする請求項１記載の既成杭の杭頭部とフーチング結合材との連結構造。
前記第１せん断キーと第２せん断キーとの係合による連結が、前記杭頭部の外周に設けた前記第１せん断キーの下端面と前記鋼製リングの内周面に設けた前記第２せん断キーの上端面との衝当による係止構造としたことを特徴とする請求項１記載の既成杭の杭頭部とフーチング結合材との連結構造。
前記鋼製リングの壁面に、前記第１せん断キーの表面を押圧するボルトを進退可能となるように螺合によって装着し、該ボルトの前記第１せん断キーへ押圧力により前記フーチング結合材を所定位置に固定する構成としたことを特徴とする請求項３記載の既成杭の杭頭部とフーチング結合材との連結構造。
前記フーチング結合材の鋼製リングに装着した前記定着筋の上端に拡大部を備えたことを特徴とする請求項１〜４のうちいずれか一つに記載の既成杭の杭頭部とフーチング結合材との連結構造。
前記杭頭部を嵌合によって覆う前記フーチング結合材の鋼製リングの長さが、前記既成杭の杭径の０．５倍から１．０倍の長さを有する構成としたことを特徴とする請求項１〜５のうちいずれか一つに記載の既成杭の杭頭部とフーチング結合材との連結構造。
前記フーチング結合材の鋼製リングと前記既成杭の杭頭部との間に硬化性の充填材を充填したことを特徴とする請求項１〜６のうちいずれか一つに記載の既成杭の杭頭部とフーチング結合材との連結構造。
前記既成杭が、鋼管杭，鋼管コンクリート複合杭または端板に溶接によって固定した補強バンド付きのプレストレストコンクリート杭であることを特徴とする請求項１〜７のうちいずれか一つに記載の既成杭の杭頭部とフーチング結合材との連結構造。
杭頭部の外周面に複数の第１せん断キーを備えた既製杭を地盤に設置する工程と、該既成杭の外径より大きな内径を有し且つ内周面に前記第１せん断キーと対応する第２せん断キーを備えたフーチング結合材の鋼製リングを前記既成杭の杭頭部に被せる工程と、前記第１せん断キー及び第２せん断キーを噛み合わせ又は係合させ、前記既成杭の杭頭部に鋼製リングを介してフーチング結合材を固定する工程と、前記フーチング結合材の鋼製リングに予め取付けられた定着筋とフーチング部のコンクリートとを一体化する工程を順次経ることを特徴とする既成杭の杭頭部とフーチングとの連結方法。
前記第１せん断キー及び第２せん断キーを噛み合わせ又は係合させ、前記既成杭の杭頭部に鋼製リングを介してフーチング結合材を固定する工程が終了した後、前記杭頭部と前記鋼製リングとの間に硬化性の充填材を充填し、前記杭頭部と前記フーチング結合材とを前記硬化性の充填材を介して一体化する工程を経ることを特徴とする請求項９記載の既成杭の杭頭部とフーチングとの連結方法。