JP2014020017A - 杭頭構造及びその施工方法 - Google Patents

Abstract

【課題】施工作業性を向上させ得るとともに、杭の水平支持力を高めることができる杭頭構造を提供する。
【解決手段】本杭頭構造は、地盤２に回転貫入された管状の杭３の上部外周側に外管４を据付け、杭及び外管の間に充填材を充填して充填部５を形成してなる杭頭構造１であって、充填部には、構造物のフレーム８を支持するベース部材９が配設され、ベース部材には、第１長孔１０及び第１長孔と交差する方向に延びる第２長孔１２が形成され、第１長孔には、杭に対してベース部材を取り付けるための第１ボルト１１が挿通され、第２長孔には、ベース部材に対してフレームを固定するための第２ボルト１３が挿通されている。
【選択図】図２

Description

本発明は、杭頭構造及びその施工方法に関し、さらに詳しくは、施工作業性を向上させ得るとともに、杭の水平支持力を高めることができる杭頭構造及びその施工方法に関する。

従来の杭頭構造として、地盤に回転貫入された管状の杭の上部外周側に外管を据付け、杭及び外管の間にコンクリート等の充填材を充填して充填部を形成してなるものが知られている（例えば、特許文献１の図１２等参照）。このように、充填部を設けることで杭の水平支持力が高められる。そして、上記従来の杭頭構造では、構造物のフレームは、通常、杭の上端部に直接的に取り付けられる。

特開２００２−６１１７６号公報

しかし、上記従来の杭頭構造では、構造物のフレームが杭の上端部に直接的に取り付けられるので、杭打ち時に極めて高い杭の芯出し精度が要求され、施工作業性が悪い。

本発明は、上記現状に鑑みてなされたものであり、施工作業性を向上させ得るとともに、杭の水平支持力を高めることができる杭頭構造及びその施工方法を提供することを目的とする。

上記問題を解決するために、請求項１に記載の発明は、地盤に回転貫入された管状の杭の上部外周側に外管を据付け、該杭及び該外管の間に充填材を充填して充填部を形成してなる杭頭構造であって、前記充填部には、構造物のフレームを支持するベース部材が配設され、該ベース部材には、第１長孔及び該第１長孔と交差する方向に延びる第２長孔が形成され、前記第１長孔には、前記杭に対して前記ベース部材を取り付けるための第１ボルトが挿通され、前記第２長孔には、前記ベース部材に対して前記フレームを固定するための第２ボルトが挿通されていることを要旨とする。
請求項２に記載の発明は、請求項１記載において、前記杭の上部には、該杭の内部を塞ぐように補強プレートが取り付けられ、該補強プレートに前記第１ボルトが取り付けられていることを要旨とする。
請求項３に記載の発明は、請求項１又は２記載において、前記杭の上部外周面には、杭打機のアタッチメントが係合可能な曲折棒状の係合部材が取り付けられ、該係合部材は、前記充填部内に埋設されていることを要旨とする。
請求項４に記載の発明は、請求項３記載において、前記係合部材の一端側は、前記杭の上部に取り付けられた補強プレートと略同じ高さ位置で前記杭の上部外周面に取り付けられていることを要旨とする。
請求項５に記載の発明は、請求項３又は４記載において、前記係合部材は、前記外管を据付けるときに該外管の内周面を案内するガイド機能を有することを要旨とする。
上記問題を解決するために、請求項６に記載の発明は、請求項１乃至５のいずれか一項に記載の杭頭構造の施工方法であって、前記杭を地盤に回転貫入する工程と、前記杭の上部外周側に前記外管を据付ける工程と、前記杭及び前記外管の間に前記充填材を充填する工程と、前記第１ボルトを前記第１長孔に挿通して前記杭に対して前記ベース部材を固定する工程と、前記第２ボルトを前記第２長孔に挿通して前記ベース部材に対して前記フレームを固定する工程と、を備えることを要旨とする。

本発明の杭頭構造によると、充填部には、構造物のフレームを支持するベース部材が配設され、ベース部材には、第１長孔及び第１長孔と交差する方向に延びる第２長孔が形成され、第１長孔には、杭に対してベース部材を取り付けるための第１ボルトが挿通され、第２長孔には、ベース部材に対してフレームを固定するための第２ボルトが挿通されているので、第１長孔の長手方向に対する第１ボルトの挿通位置を調整することで、杭に対するベース部材の固定位置が調整され、第２長孔の長手方向に対する第２ボルトの挿通位置を調整することで、ベース部材に対するフレームの固定位置が調整される。よって、杭に対してフレームの固定位置を水平方向に調整できるため、杭打ち時にそれ程高い杭の芯出し精度が要求されず、施工作業性を向上させることができる。さらに、杭及び外管の間に充填部が形成されているので、杭の水平支持力を高めることができる。
また、前記杭の上部に、該杭の内部を塞ぐように補強プレートが取り付けられ、該補強プレートに前記第１ボルトが取り付けられている場合は、補強プレートにより杭打ち時に捩れ力が加わっても杭の変形が抑制されるとともに、その補強プレートを利用して第１ボルトを取り付けることができる。また、杭、外管及び補強プレートで囲まれた空間に充填部が形成されるため、杭の水平支持力が更に高められる。
また、前記杭の上部外周面に、杭打機のアタッチメントが係合可能な曲折棒状の係合部材が取り付けられ、該係合部材が、前記充填部内に埋設されている場合は、杭打機の動力伝達用の係合部材を利用して杭上部を補強できる。よって、杭の水平支持力が更に高められる。
また、前記係合部材の一端側が、前記杭の上部に取り付けられた補強プレートと略同じ高さ位置で前記杭の上部外周面に取り付けられている場合は、補強プレートにより杭打ち時に杭の係合部材の近傍で生じる局所的な応力による変形が効果的に抑制される。
さらに、前記係合部材が、前記外管を据付けるときに該外管の内周面を案内するガイド機能を有する場合は、杭打機の動力伝達用の係合部材を利用して外管を芯出しすることができる。

本発明の杭頭構造の施工方法によると、杭を地盤に回転貫入する工程と、杭の上部外周側に外管を据付ける工程と、杭及び外管の間に充填材を充填する工程と、第１ボルトを第１長孔に挿通して杭に対してベース部材を固定する工程と、第２ボルトを第２長孔に挿通してベース部材に対してフレームを固定する工程と、を備えるので、第１長孔の長手方向に対する第１ボルトの挿通位置を調整することで、杭に対するベース部材の固定位置が調整され、第２長孔の長手方向に対する第２ボルトの挿通位置を調整することで、ベース部材に対するフレームの固定位置が調整される。よって、杭に対してフレームの固定位置を水平方向に調整できるため、杭打ち時にそれ程高い杭の芯出し精度が要求されず、施工作業性を向上させることができる。さらに、杭及び外管の間に充填部が形成されているので、杭の水平支持力を高めることができる。

本発明について、本発明による典型的な実施形態の非限定的な例を挙げ、言及された複数の図面を参照しつつ以下の詳細な記述にて更に説明するが、同様の参照符号は図面のいくつかの図を通して同様の部品を示す。
実施例に係る杭頭構造を示す縦断面図である。 図１の要部拡大図である。 図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図である。 図１のＩＶ−ＩＶ線断面図である。 上記杭頭構造の施工方法を説明するための説明図である。 上記杭頭構造の施工方法を説明するための説明図であり、（ａ）は杭を地盤に回転貫入した状態を示し、（ｂ）は補強プレートに第１ボルトを取り付けた状態を示し、（ｃ）は外管を据付けた状態を示す。 上記杭頭構造の施工方法を説明するための説明図であり、（ａ）は充填材を充填した状態を示し、（ｂ）はベース部材を固定した状態を示し、（ｃ）は（ｂ）のＣ矢視図を示す。 上記杭頭構造の施工方法を説明するための説明図であり、（ａ）は杭を地盤に回転貫入した状態を示し、（ｂ）は補強プレートに第１ボルトを取り付けた状態を示し、（ｃ）は外管を据付けた状態を示す。 上記杭頭構造の施工方法を説明するための説明図であり、（ａ）は充填材を充填した状態を示し、（ｂ）はベース部材を固定した状態を示す。

ここで示される事項は例示的なもの及び本発明の実施形態を例示的に説明するためのものであり、本発明の原理と概念的な特徴とを最も有効に且つ難なく理解できる説明であると思われるものを提供する目的で述べたものである。この点で、本発明の根本的な理解のために必要である程度以上に本発明の構造的な詳細を示すことを意図してはおらず、図面と合わせた説明によって本発明の幾つかの形態が実際にどのように具現化されるかを当業者に明らかにするものである。

１．杭頭構造
本実施形態１．に係る杭頭構造は、地盤（２）に回転貫入された管状の杭（３）の上部外周側に外管（４）を据付け、杭及び外管の間に充填材を充填して充填部（５）を形成してなる杭頭構造（１）であって、充填部には、構造物のフレーム（８）を支持するベース部材（９）が配設され、ベース部材には、第１長孔（１０）及び第１長孔と交差する方向に延びる第２長孔（１２）が形成され、第１長孔には、杭に対してベース部材を取り付けるための第１ボルト（１１）が挿通され、第２長孔には、ベース部材に対してフレームを固定するための第２ボルト（１３）が挿通されていることを特徴とする（例えば、図１〜図４等参照）。なお、上記第１長孔（１０）及び第２長孔（１２）の長手方向の長さとしては、例えば、６０〜２００ｍｍ（好ましくは５０〜１５０ｍｍ）を挙げることができる（例えば、図３等参照）。

本実施形態１．に係る杭頭構造としては、例えば、上記杭（３）の上部には、杭の内部を塞ぐように補強プレート（１５）が取り付けられ、補強プレートに第１ボルト（１１）が取り付けられている形態（例えば、図２等参照）を挙げることができる。

本実施形態１．に係る杭頭構造としては、例えば、上記杭（３）の上部外周面には、杭打機のアタッチメント（１９）が係合可能である曲折棒状の係合部材（２０）が取り付けられ、係合部材は、充填部（５）内に埋設されている形態（例えば、図２等参照）を挙げることができる。

上述の形態の場合、例えば、上記係合部材（２０）の一端側は、杭（３）の上部に取り付けられた補強プレート（１５）と略同じ高さ位置で杭の上部外周面に取り付けられていることができる（例えば、図２等参照）。

上述の形態の場合、例えば、上記係合部材（２０）は、上記外管（４）を据付けるときに外管の内周面を案内するガイド機能を有することができる（例えば、図２等参照）。

２．杭頭構造の施工方法
本実施形態２．に係る杭頭構造の施工方法は、上記実施形態１．に係る杭頭構造の施工方法であって、杭（３）を地盤（２）に回転貫入する工程と、杭の上部外周側に外管（４）を据付ける工程と、杭及び外管の間に充填材を充填する工程と、第１ボルト（１１）を第１長孔（１０）に挿通して杭（３）に対してベース部材（９）を固定する工程と、第２ボルト（１３）を第２長孔（１２）に挿通してベース部材（９）に対してフレーム（８）を固定する工程と、を備えることを特徴とする（例えば、図５〜図９等参照）。なお、本実施形態２．に係る杭頭構造の施工方法は、例えば、上記補強プレート（１５）に第１ボルト（１１）を取り付ける工程を備えることができる（例えば、図６（ｂ）等参照）。

以下、図面を用いて実施例により本発明を具体的に説明する。

本実施例に係る杭頭構造１は、図１に示すように、地盤２に回転貫入された金属製で管状の杭３の上部外周側にポリ塩化ビニル製の外管４を据付け、これら杭３及び外管４の間にコンクリート、モルタル等の充填材を充填して充填部５を形成してなる構造である。この杭３の先端側には先端拡大翼７が設けられている。また、外管４は、その上端が杭３の上端より上方に位置した状態で据付けられる。よって、上記充填部５は、杭３の内外周面、外管４の内周面、及び後述する補強プレートの上面で囲まれた空間に形成されている。

上記充填部５には、図２及び図３に示すように、構造物（図示省略）のフレーム８を支持する金属製のベース部材９が配設されている。このベース部材９は、底板９ａと、この底板９ａの両側端から立ち上がる立上がり板９ｂと、これら各立上がり板９ｂから外側方に延びる側板９ｃと、を備えている。この底板９ａには、所定方向に延びる第１長孔１０が貫通形成されている。この第１長孔１０には、杭３に対してベース部材９を取り付けるための第１ボルト（スタッドボルト）１１が挿通されている。また、各側板９ｃには、第１長孔１０と略直交する方向に延びる第２長孔１２が貫通形成されている。これら各第２長孔１２には、ベース部材９に対してフレーム８を固定するための第２ボルト１３が挿通されている。

上記杭３の上部内周面には、図２に示すように、杭３の内部を塞ぐように金属製の補強プレート１５の外周縁が溶着されている。この補強プレート１５には、第１ボルト１１が挿通する挿通孔１６が形成されている。また、補強プレート１５の下面には、第１ボルト１１が螺合するナット１７が挿通孔１６と軸芯を一致して溶着されている。

上記杭３の上部外周面には、図２及び図４に示すように、公知の杭打機のアタッチメント１９（図５参照）が係合可能な曲折棒状の複数（図中４つ）の係合部材２０が円周方向に略等間隔（例えば、９０度間隔）で溶着されている。これら各係合部材２０は、杭３の外周面から側方に延びる上下の第１棒部２０ａ、２０ｂと、これら各第１棒部２０ａ、２０ｂの一端側に連なり上下方向に延びる第２棒部２０ｃと、を備えている。この上側の第１棒部２０ａの他端側は、補強プレート１５と略同じ高さ位置で杭３の上部外周面に溶着されている。さらに、各係合部材２０は、外管４を据付けるときに外管４の内周面を案内するガイド機能を有している。

（２）杭頭構造の施工方法
次に、上記構成の杭頭構造１の施工方法について説明する。先ず、図５に示すように、杭打機のアタッチメント１９に杭３の上端部を装着して、アタッチメント１９が係合部材２０に係合する。そして、杭打機の動力が係合部材２０を介して杭３に伝達されて杭３が地盤２に回転貫入される（図６（ａ）及び図８（ａ）参照）。次に、杭３の上部に溶着された補強プレート１５のナット１７に第１ボルト１１を螺合する（図６（ｂ）及び図８（ｂ）参照）。次いで、杭３の上部外周側に外管４を据付ける（図６（ｃ）及び図８（ｃ）参照）。このとき、係合部材２０により外管４の内周面が案内されて芯出しされる。

次いで、杭３の外周面、外管４の内周面及び補強プレート１５の上面で囲まれた空間に、コンクリート、モルタル等の充填材を充填する（図７（ａ）及び図９（ａ）参照）。このとき、係合部材２０は充填部５内に埋設される。その後、第１ボルト１１をベース部材９の第１長孔１０に挿通し、第１ボルト１１にナット２３を螺合することで杭３に対してベース部材９を固定する（図７（ｂ）（ｃ）及び図９（ｂ）参照）。次に、図２に示すように、ベース部材９上にフレーム８を載置して第２ボルト１３を第２長孔１２に挿通し、第２ボルト１３にナット２４を螺合することでベース部材９に対してフレーム８を固定すれば、杭頭構造１が施工される。

（３）実施例の効果
以上より、本実施例の杭頭構造１によると、充填部５には、構造物のフレーム８を支持するベース部材９が配設され、ベース部材９には、第１長孔１０及び第１長孔１０と交差する方向に延びる第２長孔１２が形成され、第１長孔１０には、杭３に対してベース部材９を取り付けるための第１ボルト１１が挿通され、第２長孔１２には、ベース部材９に対してフレーム８を固定するための第２ボルト１３が挿通されているので、第１長孔１０の長手方向に対する第１ボルト１１の挿通位置を調整することで、杭３に対するベース部材９の固定位置が調整され、第２長孔１２の長手方向に対する第２ボルト１３の挿通位置を調整することで、ベース部材９に対するフレーム８の固定位置が調整される。よって、杭３に対してフレーム８の固定位置を水平方向に調整できるため、杭打ち時にそれ程高い杭の芯出し精度が要求されず、施工作業性を向上させることができる。さらに、杭３及び外管４の間に充填部５が形成されているので、杭３の水平支持力を高めることができる。

また、本実施例では、杭３の上部には、杭３の内部を塞ぐように補強プレート１５が取り付けられ、補強プレート１５に第１ボルト１１が取り付けられているので、補強プレート１５により杭打ち時に捩れ力が加わっても杭３の変形が抑制されるとともに、その補強プレート１５を利用して第１ボルト１１を取り付けることができる。また、杭３、外管４及び補強プレート１５で囲まれた空間に充填部５が形成されるため、杭３の水平支持力が更に高められる。

また、本実施例では、補強プレート１５には、第１ボルト１１が螺合するナット１７が取り付けられているので、第１ボルト１１を補強プレート１５に容易且つ迅速に取り付けることができる。

また、本実施例では、杭３の上部外周面には、杭打機のアタッチメント１９が係合可能な曲折棒状の係合部材２０が取り付けられ、係合部材２０が、充填部５内に埋設されているので、杭打機の動力伝達用の係合部材２０を利用して杭３の上部を補強できる。よって、杭３の水平支持力が更に高められる。

また、本実施例では、係合部材２０の一端側は、杭３の上部に取り付けられた補強プレート１５と略同じ高さ位置で杭３の上部外周面に取り付けられているので、補強プレート１５により杭打ち時に杭３の係合部材２０の近傍で生じる局所的な応力による変形が効果的に抑制される。

さらに、本実施例では、係合部材２０は、外管４を据付けるときに外管４の内周面を案内するガイド機能を有するので、杭打機の動力伝達用の係合部材２０を利用して外管４を芯出しすることができる。

尚、本発明においては、上記実施例に限られず、目的、用途に応じて本発明の範囲内で種々変更した実施例とすることができる。即ち、上記実施例では、杭３及び外管４の間に充填材を充填してから、第１ボルト１１で杭３に対してベース部材９を固定するようにしたが、これに限定されず、例えば、第１ボルト１１で杭３に対してベース部材９を固定してから、杭３及び外管４の間に充填材を充填するようにしてもよい。この場合、例えば、１又は２以上のナットを用いて杭に対してベース部材９の高さ方向の固定位置を調整することができる。

また、上記実施例では、充填部５上に載置されたベース部材９を例示したが、これに限定されず、例えば、充填部５内に一部が埋設されたベース部材としてもよい。

また、上記実施例では、略直交する第１及び第２長孔１０、１２を例示したが、これに限定されず、例えば、鈍角又は鋭角で交わる第１及び第２長孔としてもよい。

さらに、上記実施例では、先端拡大翼７を有する杭３を例示したが、これに限定されず、例えば、先端拡大翼を有さない杭としてもよい。また、杭は、単一の杭で構成されてもよいし、２以上の杭を連結して構成されてもよい。

構造物の基礎となる杭頭構造に関する技術として広く利用される。

１；杭頭構造、２；地盤、３；杭、４；外管、５；充填部、８；フレーム、９；ベース部材、１０；第１長孔、１１；第１ボルト、１２；第２長孔、１３；第２ボルト、１５；補強プレート、１９；アタッチメント、２０；係合部材。

Claims (6)

1. 地盤に回転貫入された管状の杭の上部外周側に外管を据付け、該杭及び該外管の間に充填材を充填して充填部を形成してなる杭頭構造であって、
   前記充填部には、構造物のフレームを支持するベース部材が配設され、該ベース部材には、第１長孔及び該第１長孔と交差する方向に延びる第２長孔が形成され、前記第１長孔には、前記杭に対して前記ベース部材を取り付けるための第１ボルトが挿通され、前記第２長孔には、前記ベース部材に対して前記フレームを固定するための第２ボルトが挿通されていることを特徴とする杭頭構造。
2. 前記杭の上部には、該杭の内部を塞ぐように補強プレートが取り付けられ、該補強プレートに前記第１ボルトが取り付けられている請求項１記載の杭頭構造。
3. 前記杭の上部外周面には、杭打機のアタッチメントが係合可能な曲折棒状の係合部材が取り付けられ、該係合部材は、前記充填部内に埋設されている請求項１又は２に記載の杭頭構造。
4. 前記係合部材の一端側は、前記杭の上部に取り付けられた補強プレートと略同じ高さ位置で前記杭の上部外周面に取り付けられている請求項３記載の杭頭構造。
5. 前記係合部材は、前記外管を据付けるときに該外管の内周面を案内するガイド機能を有する請求項３又は４に記載の杭頭構造。
6. 請求項１乃至５のいずれか一項に記載の杭頭構造の施工方法であって、
   前記杭を地盤に回転貫入する工程と、
   前記杭の上部外周側に前記外管を据付ける工程と、
   前記杭及び前記外管の間に前記充填材を充填する工程と、
   前記第１ボルトを前記第１長孔に挿通して前記杭に対して前記ベース部材を固定する工程と、
   前記第２ボルトを前記第２長孔に挿通して前記ベース部材に対して前記フレームを固定する工程と、を備えることを特徴とする杭頭構造の施工方法。

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