JP2011106241A - 杭頭接合構造 - Google Patents

Abstract

【課題】杭頭部外周面にスタッドボルトを接合することを前提として、平板部を有するアンカー鉄筋を作業性良く接続することが可能であると共に、スタッドボルトのがたつきや片当たりを防止して杭頭部外周面に対し高い接合性能でアンカー鉄筋を接続することが可能であり、また種々の杭径に対して汎用性高く適用し得る杭頭接合構造を提供する。
【解決手段】杭頭部外周面１ａに接合したスタッドボルト２に、スタッドボルトが貫通する挿通孔５を有するアンカー鉄筋３端部の平板部４を挿通し、スタッドボルトにナット７を螺着することで、アンカー鉄筋を杭頭部に接続する杭頭接合構造であって、挿通孔はスタッドボルトに対してルーズホールで形成され、杭頭部外周面に面する平板部表面４ａには、内面が杭頭部外周面との間に隙間を空けた状態で一対の開口縁部が当該杭頭部外周面と当接すると共に挿通孔と連通される溝６が、アンカー鉄筋の長さ方向に形成される。
【選択図】図２

Description

本発明は、鋼管コンクリート杭や鋼管杭の杭頭部にアンカー鉄筋（杭頭鉄筋）を接合する杭頭接合構造に関する。より詳しくは、杭頭部外周面に接合したスタッドボルトと、平板部を一端に形成したアンカー鉄筋とを接続するにあたり、これらスタッドボルトと平板部をがたつきなく接続して、杭頭部の接合性能を向上する杭頭接合構造に関する。

近年、需要が増えつつある高強度の杭において、その杭と基礎コンクリートやフーチングなどの基礎躯体とを剛接合する場合には、一般的な杭頭部の仕様よりも、曲げ耐力などの接合性能を高める必要がある。

その際、杭頭部に生じる応力に抵抗できるだけのアンカー鉄筋を杭頭部の端板に設置することになるが、アンカー鉄筋の本数を増やすことは、フーチングなどの配筋に問題があり、太径のアンカー鉄筋を用いたとしても、アンカー鉄筋間に所定の間隔を設ける必要があるため、設置本数に限界があり、杭頭部の端板に接合することは難しい。また、鉄筋径を変えずに高強度材のアンカー鉄筋を端板に接合することは、当該端板への接合条件や定着長さの確保などの点で問題がある。他方、鋼管杭について言えば、杭頭部に端板が設けられていない場合もある。

これら問題点を解決するために、杭頭部外周面に溶接接合したカプラーを介してアンカー鉄筋を杭に接合したり、杭頭部外周面に直接、アンカー鉄筋を溶接するなどの構造が種々知られており、これにより、アンカー鉄筋の本数増大を図ったり、アンカー鉄筋を太径化したり、高強度化することなく、高い接合性能を得るようにしている。

しかしながら、これら従来技術では、現場にて縦向きの溶接を行う必要があり、手間がかかると共に、熟練工を要する。また、カプラーや接続金具を長さ方向全長に亘って溶接する必要があり、溶接量が多い。さらに、溶接作業スペースを確保しなければならない関係上、隣り合うカプラー等の間隔を広く空けなければならず、結局アンカー鉄筋の設置本数が制約される。また、アンカー鉄筋に生じる力が杭に伝達される際、溶接部分に直接力が作用するため、溶接については十分な施工管理が必要となる。しかも、現場溶接作業となるため、ブローホールなどの溶接不良が発生するおそれが常にあり、溶接性能（耐力）の信頼性が懸念される。

一方、特許文献１には、複数の貫通孔を周方向に亘って穿設した鋼管杭の杭頭部と、一端が平坦部に加工され、その平坦部に貫通孔を形成したアンカー鉄筋とを、これら貫通孔に挿入したボルトによって接合する杭頭接合構造が開示されている。また、特許文献２には、杭頭部外周面に溶接接合したスタッドボルトを挿通する挿通孔及びアンカー鉄筋を螺入する雌ねじ孔を形成した接続金具を介して、杭頭部にアンカー鉄筋を接続する構造が開示されている。

特開２００６−２４１６９６号公報 特開２００４−３０８３５９号公報

特許文献１では、鋼管杭に複数の貫通孔を設けているため、杭自体の断面性能が低下してしまい、当初設計した鋼管杭の厚さよりも厚くした杭に設計変更するか、もしくは、杭頭部に別途補強を施す必要がある。また、貫通孔から鋼管杭端部までの縁空きや、隣り合う貫通孔同士の間隔が狭いと、杭の鋼管が破断してしまうため、アンカー鉄筋の取付位置や設置本数に制約を受けることとなっていた。また、アンカー鉄筋の平坦部は、弧状の杭頭部外周面に対し、当接箇所が一箇所となるため、例えばボルト一本で固定しようとするとアンカー鉄筋が回転し易いなど、アンカー鉄筋を杭頭部外周面に固定する際の作業性や取付精度が悪かった。

特許文献２では、杭頭部外周面へスタッドボルトを溶接接合している。スタッドボルトの溶接接合は、高い施工精度・位置精度を確保することが難しく、このためスタッドボルト用の挿通孔を、当該スタッドボルトの外径よりも大径にする必要がある。アンカー鉄筋１本当たりに使用するスタッドボルト本数を増やすと、融通を利かせるために、挿通孔の孔径をさらに大径にする必要がある。また、接続金具は、杭頭部外周面に当接する面が当該外周面輪郭に合わせた弧状に形成されている。以上の点を検討すると、挿通孔の大径化による接続金具とスタッドボルトとのがたつき、そしてそれに伴う接合性能（固定度合い）の低下や、大径の挿通孔内部でスタッドボルトが片当たりすることによるせん断耐力の低下、接続金具の弧状部を杭頭部外周面に合わせる必要から、杭毎に接続金具を作製・用意する必要があり、接続金具の仕様が膨大になるといった課題があった。

本発明は上記従来の課題に鑑みて創案されたものであって、杭頭部外周面にスタッドボルトを接合することを前提として、平板部を有するアンカー鉄筋を作業性良く接続することが可能であると共に、スタッドボルトのがたつきや片当たりを防止して杭頭部外周面に対し高い接合性能でアンカー鉄筋を接続することが可能であり、また種々の杭径に対して汎用性高く適用し得る杭頭接合構造を提供することを目的とする。

本発明にかかる杭頭接合構造は、杭の杭頭部外周面を形成する鋼管にこれより外方へ向かって横向きに接合したスタッドボルトに、該スタッドボルトが貫通する挿通孔を有するアンカー鉄筋端部の平板部を挿通し、該平板部を貫通させた該スタッドボルトにナットを螺着することで、該アンカー鉄筋を該杭頭部に接続するようにした杭頭接合構造であって、上記挿通孔は上記スタッドボルトに対してルーズホールで形成され、上記杭頭部外周面に面する上記平板部表面には、内面が該杭頭部外周面との間に隙間を空けた状態で一対の開口縁部が当該杭頭部外周面と当接すると共に上記挿通孔と連通される溝が、上記アンカー鉄筋の長さ方向に形成されることを特徴とする。

また、本発明にかかる杭頭接合構造は、杭の杭頭部外周面を形成する鋼管にこれより外方へ向かって横向きに接合したスタッドボルトに、該スタッドボルトが貫通する挿通孔を有するアンカー鉄筋端部の平板部を挿通し、該平板部を貫通させた該スタッドボルトにナットを螺着することで、該アンカー鉄筋を該杭頭部に接続するようにした杭頭接合構造であって、上記杭頭部外周面と上記平板部との間には、上記スタッドボルトが貫通する貫通孔が形成された平板状の金物が配設され、上記貫通孔および上記挿通孔は上記スタッドボルトに対してルーズホールで形成され、上記杭頭部外周面に面する上記金物表面には、内面が該杭頭部外周面との間に隙間を空けた状態で一対の開口縁部が当該杭頭部外周面と当接すると共に上記貫通孔と連通される溝が、上下方向縦向きに形成されることを特徴とする。

本発明にかかる杭頭接合構造にあっては、杭頭部外周面にスタッドボルトを接合することを前提として、平板部を有するアンカー鉄筋を作業性良く接続することができると共に、スタッドボルトのがたつきや片当たりを防止して杭頭部外周面に対し高い接合性能でアンカー鉄筋を接続することができ、また種々の杭径に対して汎用性高く適用することができる。

本発明に係る杭頭接合構造の第１実施形態を示す杭頭部の一部断面側面図である。 本発明に係る杭頭接合構造の第１実施形態を示す分解図である。 第１実施形態に適用されるアンカー鉄筋の正面図である。 図３中、Ａ−Ａ線矢視断面図である。 本発明に係る杭頭接合構造の第２実施形態を示す杭頭部の一部断面側面図である。 本発明に係る杭頭接合構造の第２実施形態を示す分解図である。 第２実施形態に適用される平板状の金物の正面図である。 図７中、Ｂ−Ｂ線矢視断面図である。 第２実施形態に適用されるアンカー鉄筋の正面図である。 図９中、Ｃ−Ｃ線矢視断面図である。

以下に、本発明にかかる杭頭接合構造の好適な実施形態を、添付図面を参照して詳細に説明する。図１から図４には、第１実施形態にかかる杭頭接合構造が示されている。鋼管杭や図１に示した鋼管コンクリート杭１は、杭頭部を含め、外周面が鋼管で形成されている。杭頭部外周面１ａには、その周方向に沿って互いに間隔を隔てて、スタッドボルト２が溶接接合される。

スタッドボルト２は、杭頭部外周面１ａにこれより杭１の径方向外方へ向かって、水平方向横向きに接合される。図示例にあっては、スタッドボルト２は、一本のアンカー鉄筋３に対し、上下二本が一組で配設されている。スタッドボルト２はもちろん、一本のアンカー鉄筋３に対し、一本であっても、あるいは三本以上であっても良い。また、スタッドボルト２は、上下方向に限らず、周方向に複数本設けても良い。

アンカー鉄筋３は公知のように、その下端部を平坦に加工することで、一体的に平板部４を有している。平板部４は、鋼製平板材をアンカー鉄筋３の下端部に一体的に溶接接合するなどして設けるようにしても良い。

平板部４には、スタッドボルト２が貫通する挿通孔５が形成される。図示例にあっては、挿通孔５は、杭頭部外周面１ａへのスタッドボルト２の接合位置に合わせて、二つ形成されている。これら挿通孔５はともに、スタッドボルト２の接合位置精度が高くないことを考慮して、融通を利かせてこれらスタッドボルト２を貫通させ得るように、ルーズホールで形成される。ルーズホールとされる挿通孔５は、上下方向もしくは左右方向に長孔状に形成しても、全体的に孔径を大きく形成しても良い。

平板部４には、杭頭部外周面１ａに面する表面４ａに、アンカー鉄筋３の長さ方向もしくは上下方向縦向きに溝６が形成される。溝６は、平板部４を貫通する挿通孔５と連通するように、挿通孔５位置を経過するように形成される。溝６は、平板部４の表面４ａを杭頭部外周面１ａに押し当てた際、その内面６ａが杭頭部外周面１ａとの間に隙間Ｃを空けた状態となる形態で形成される。

また溝６は、平板部４の表面４ａを杭頭部外周面１ａに押し当てた際、左右両側の一対の開口縁部６ｂが二箇所で杭頭部外周面１ａと当接する形態で形成される。このような溝６は例えば、断面弧状の形態とした場合、その湾曲面となる内面６ａの曲率半径を杭頭部外周面１ａの曲率半径よりも小さくすればよい。また、溝６を断面長方形状とする形態では、杭頭部外周面１ａが溝６の内面６ａに接しないように、溝６の開口幅寸法を狭めるか、溝６の深さを深くすればよい。

さらに、平板部４の挿通孔５を貫通したスタッドボルト２に螺着するためのナット７が設けられる。

次に、第１実施形態に係る杭頭接合構造の作用について説明する。まず、杭頭部外周面１ａに、スタッドボルト２を溶接接合する。次いで、スタッドボルト２を挿通孔５に挿通して、平板部４をスタッドボルト２に装着する。この際、溝６の一対の開口縁部６ｂが二箇所で、曲面である杭頭部外周面１ａに当接する。図示例にあっては、二本のスタッドボルト２を二つの挿通孔５に挿通するので、杭頭部外周面１ａに対し傾くことなく、アンカー鉄筋３を取り付けることができる。

その後、ナット７をスタッドボルト２に螺着することで、アンカー鉄筋３を杭１の杭頭部に接続する。このようにアンカー鉄筋３を杭１に接続した状態では、スタッドボルト２とルーズホールである挿通孔５とは融通が利く状態であると共に、杭頭部外周面１ａと溝内面６ａとの間には隙間Ｃが空いている。

その後、杭１の杭頭部周辺にコンクリートを打設した際、そのコンクリートやノロ等が杭頭部外周面１ａと平板部４の溝内面６ａとの間の隙間Ｃへ流れ込む。隙間Ｃへ流れ込んだノロ等は、当該隙間Ｃを埋めると共に、溝６と連通する挿通孔５内へと流れ込む。挿通孔５内へ流れ込んだノロ等は、スタッドボルト２と挿通孔５の間に充填されることとなる。ノロ等はその後、隙間Ｃ及び挿通孔５内で固化する。

以上説明した第１実施形態に係る杭頭接合構造にあっては、溝６から挿通孔５へ流れ込むノロ等により、挿通孔５内部を埋めることができ、その内方でスタッドボルト２ががたついたり片当たりすることを防止できるとともに、ノロ等の介在により、アンカー鉄筋３に作用する力をスタッドボルト２の長さ方向ほぼ全断面で負担させることができ、スタッドボルト２側の杭頭部外周面１ａと、平板部４側のアンカー鉄筋３との固定度合やせん断耐力など、接合性能を格段に向上することができる。

また、溝６の一対の開口縁部６ｂによって、曲面である杭頭部外周面１ａを挟み込むように二箇所で平板部４を当接させることができるので、平板部４を含むアンカー鉄筋３を安定的に杭頭部外周面１ａに押し当てることができ、アンカー鉄筋３を杭頭部外周面１ａへ接続する際の作業性を向上することができる。また、溝６の一対の開口縁部６ｂは、杭頭部外周面１ａを挟む形態であるので、種々の杭径の杭頭部外周面１ａに対応させることができ、汎用性高く適用することができる。

図５から図１０には、第２実施形態にかかる杭頭接合構造が示されている。第２実施形態は、杭頭部外周面１ａとアンカー鉄筋３の平板部４との間に、鋼製平板状の金物８を配設したものである。金物８には、平板部４の挿通孔５と連通する貫通孔９が形成される。貫通孔９には、スタッドボルト２が貫通される。貫通孔９は、挿通孔５と同様に、スタッドボルト２に対してルーズホールで形成される。

第２実施形態では、第１実施形態で平板部表面４ａに形成した溝６が、杭頭部外周面１ａに面する金物表面８ａに上下方向縦向きに形成される。溝６の構成は第１実施形態と同様である。これにより、アンカー鉄筋３の平板部４は、溝６を有しない無垢な状態で形成され、互いに向かい合う平板部表面４ａと金物裏面８ｂとは、相互に適合し合う平坦面で形成される。

次に、第２実施形態に係る杭頭接合構造の作用について説明すると、杭頭部外周面１ａに溶接接合したスタッドボルト２を貫通孔９に挿通して、金物８をスタッドボルト２に装着する。次いで、スタッドボルト２を挿通孔５に挿通して、平板部４をスタッドボルト２に装着する。その後、ナット７をスタッドボルト２に螺着することで、金物８及びアンカー鉄筋３を一括して杭１の杭頭部に接続する。

アンカー鉄筋３を杭１に接続した状態では、スタッドボルト２とルーズホールである貫通孔９及び挿通孔５とは融通が利く状態であると共に、杭頭部外周面１ａと溝内面６ａとの間には隙間Ｃが空いている。

杭１の杭頭部周辺に打設したコンクリートやそのノロ等は、杭頭部外周面１ａと金物８の溝内面６ａとの間の隙間Ｃへ流れ込む。隙間Ｃへ流れ込んだノロ等は、当該隙間Ｃを埋めると共に、溝６と連通する貫通孔９及び挿通孔５内へと流れ込む。これら貫通孔９及び挿通孔５内へ流れ込んだノロ等は、スタッドボルト２と貫通孔９及び挿通孔５の間に充填されることとなる。ノロ等はその後、隙間Ｃ、貫通孔９及び挿通孔６内で固化する。

以上説明した第２実施形態に係る杭頭接合構造にあっても、上記第１実施形態と同様の作用効果を奏することはもちろんである。第２実施形態にあっては、金物８を介在させることで、アンカー鉄筋３の一部である平板部４を、杭頭部外周面１ａ側に全面接触で接続することができ、接合安定性を向上することができる。

上記いずれの実施形態にあっても、挿通孔５または貫通孔９は、スタッドボルト２のスタッド溶接に伴うフラッシュ１０の影響を受けないような大きな孔径で形成することが望ましい。孔径を大きくすることに代えて、挿通孔５または貫通孔９の開口縁にザクリを形成し、これによりフラッシュ１０との干渉を避けるようにしても良い。また、溝６の幅寸法を広げることで、フラッシュ１０との干渉を避けるようにしても良い。

コンクリートのノロ等が挿通孔５や貫通孔９へ流入しやすくするために、挿通孔５や貫通孔９の開口縁を口広に形成しても良く、当該構成を上記ザグリで兼用するようにしても良い。上記実施形態では、コンクリートのノロ等を挿通孔５等へ充填するようにしたが、溝６を介して予め別途グラウト材を充填しておくようにしても良い。また、図１及び図５において仮想線で示すように、アンカー鉄筋３は、杭頭部の端板１１に対しても適宜に接合するようにしても良い。

１ 杭
１ａ 杭頭部外周面
２ スタッドボルト
３ アンカー鉄筋
４ 平板部
４ａ 平板部表面
５ 挿通孔
６ 溝
６ａ 溝の内面
６ｂ 溝の開口縁部
７ ナット
８ 金物
８ａ 金物表面
９ 貫通孔
Ｃ 隙間

Claims (2)

1. 杭の杭頭部外周面を形成する鋼管にこれより外方へ向かって横向きに接合したスタッドボルトに、該スタッドボルトが貫通する挿通孔を有するアンカー鉄筋端部の平板部を挿通し、該平板部を貫通させた該スタッドボルトにナットを螺着することで、該アンカー鉄筋を該杭頭部に接続するようにした杭頭接合構造であって、
   上記挿通孔は上記スタッドボルトに対してルーズホールで形成され、
   上記杭頭部外周面に面する上記平板部表面には、内面が該杭頭部外周面との間に隙間を空けた状態で一対の開口縁部が当該杭頭部外周面と当接すると共に上記挿通孔と連通される溝が、上記アンカー鉄筋の長さ方向に形成されることを特徴とする杭頭接合構造。
2. 杭の杭頭部外周面を形成する鋼管にこれより外方へ向かって横向きに接合したスタッドボルトに、該スタッドボルトが貫通する挿通孔を有するアンカー鉄筋端部の平板部を挿通し、該平板部を貫通させた該スタッドボルトにナットを螺着することで、該アンカー鉄筋を該杭頭部に接続するようにした杭頭接合構造であって、
   上記杭頭部外周面と上記平板部との間には、上記スタッドボルトが貫通する貫通孔が形成された平板状の金物が配設され、
   上記貫通孔および上記挿通孔は上記スタッドボルトに対してルーズホールで形成され、
   上記杭頭部外周面に面する上記金物表面には、内面が該杭頭部外周面との間に隙間を空けた状態で一対の開口縁部が当該杭頭部外周面と当接すると共に上記貫通孔と連通される溝が、上下方向縦向きに形成されることを特徴とする杭頭接合構造。

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