JP2014145241A - 基礎杭 - Google Patents

Abstract

【課題】連結用のボルト又はナットのねじ山を潰すことなく、杭頭プレートを含む地上露出部分を鍍金することができ、任意の接合金物を選択的に使用することが可能な基礎杭を提供する。
【解決手段】下側が地中に埋設され、地上に露出した上側で構造物を支持する金属製の基礎杭１０であって、丸又は角パイプからなる杭本体１０Ａと、杭本体１０Ａの上部開口に溶接され、ボルト１５Ａ又はナット１５Ｂを固定するための杭頭プレート１１と、を備え、杭頭プレート１１には、ボルト１５Ａの頭部又はナット１５Ｂを通過させることが可能な大きさの切欠部１１ａと、一端側が切欠部１１ａに連通する、ボルト１５Ａの軸部を挿通するための溝１１ｂとを設け、直接又は間接的に施した鍍金処理１０ａにより、杭本体１０Ａの少なくとも地上露出部分及び杭頭プレート１１を錆から保護した構成としてある。
【選択図】図２

Description

本発明は、例えば、地盤設置型ソーラシステム、農業用温室、農業用ハウス等の比較的軽量な建造物に使用される基礎杭に関し、特に、連結用のボルト又はナットのねじ山を潰すことなく、杭頭プレートを含む地上露出部分を鍍金することができる基礎杭に関する。

一般に、地盤に建造物を建築する際には、地中に杭を打ち込み、この上にコンクリートを打設して建造物の基礎を形成する。しかし、例えば、地盤設置型ソーラシステム、農業用温室、農業用ハウス等の比較的軽量な建造物の設置には、コンクリートを用いずに、地中に打ち込んだ鋼製の基礎杭に、建造物の支柱をボルト及びナットで締結する工法が採られる場合がある。

具体例として、一般的な地盤設置型ソーラシステムの構造を図１（ａ）、（ｂ）に示す。同図（ａ）は平面図であり、同図（ｂ）は側面図である。これら図面において、地盤設置型ソーラシステム１は、金属製の架材を組んで垂木、桁及び柱からなる架台３を構成し、この架台３に複数枚の太陽電池パネル２、２、２・・・を載置した構成となっている。架台３を構成する前後の各柱の下端は、横方向に延びる下架材３Ａ、３Ｂによって互いに連結してある。これら下架材３Ａ、３Ｂは、接合金物４、４、４・・・を介して、地中Ｇに打ち込んだ基礎杭１００、１００、１００・・・にボルト及びナットで締結してある。

特開２０１２−８２６２０号公報 特開２０１１−５２３９６号公報 特開２０１１−２４５３３号公報 特開２０１０−２３６３４４号公報 特開２００７−２０５１０８号公報 特許第３０４７０６３号公報 特許第２９８１２１３号公報

従来の鋼製の基礎杭１００は、全てを地中に打ち込み、その上にコンクリートを打設することを前提としていたので、肉厚の表面側１ｍｍを腐食代としていた。しかし、図１（ｂ）に示す工法では、基礎杭１００の上部が地上に露出して空気に曝されるので、地上露出部分の錆止め処理が必要となる。この錆止め処理として、基礎杭１００の少なくとも地上露出部分を鍍金することが考えられるが、杭頭プレートにあらかじめ溶接した連結用のボルト又はナットのねじ山に、鍍金が入り込んで潰れてしまうという問題があった。

このため、杭頭プレートにボルト又はナットを溶接した構成の基礎杭１００を鍍金して錆止め処理することはできず、地上露出部分を鍍金するには、特許文献３、５の基礎杭のように、その上部開口に接合金物を溶接し、連結用のボルト又はナットをあらかじめ溶接しない構成とするほかなかった。しかし、市場には多種多様の接合金物が流通しており、基礎杭と接合金物とを溶接してしまうと、任意の接合金物を選択的に使用する自由度が制限されてしまう問題がある。

また、従来の鋼製の基礎杭１００において、杭頭プレートにあらかじめ連結用のボルトを溶接した場合は、この杭頭プレートからボルトの軸部が突出してしまい、基礎杭１００を効率よく地中に打ち込むことができないという問題もあった。さらに、杭頭プレートにあらかじめ連結用のボルトを溶接した場合は、このボルトを長さの異なる別のボルトに交換することができず、施工現場の状況に柔軟に対応することができないという問題もあった。

一方、従来の鋼製の基礎杭１００において、杭頭プレートにあらかじめ連結用のナットを溶接した場合は、上述したボルトの問題は生じないが、本発明のように、接合金物との連結に高力ボルト及び高力ナットを使用することはできない。高力ボルト及び高力ナットは、部材間を強固に摩擦接合させる働きがあり、本発明は、接合金物と基礎杭との連結に高力ボルト及び高力ナットを適用し、調整用の長孔に沿った部材間の位置ずれ防止を図っている。しかし、一般的な高力ボルト及び高力ナットは、高力ナットを締め付けることで摩擦接合を発揮させているので、杭頭プレートに高力ナットを溶接してしまうと摩擦接合が発揮できなくなってしまう。

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、連結用のボルト又はナットのねじ山を潰すことなく、杭頭プレートを含む地上露出部分を鍍金することができ、任意の接合金物を選択的に使用することが可能な基礎杭の提供を目的とする。

（１）上記目的を達成するために、本発明の基礎杭は、下側が地中に埋設され、地上に露出した上側で構造物を支持する金属製の基礎杭であって、丸又は角パイプからなる杭本体と、前記杭本体の上部開口に溶接され、ボルト又はナットを固定するための杭頭プレートと、を備え、前記杭頭プレートには、前記ボルトの頭部又は前記ナットを通過させることが可能な大きさの切欠部と、一端側が前記切欠部に連通する、前記ボルトの軸部を挿通するための溝とを設け、直接又は間接的に施した鍍金処理により、前記杭本体の少なくとも地上露出部分及び前記杭頭プレートを錆から保護した構成としてある。

上記構成からなる本発明の基礎杭では、まず、杭本体の上部開口に杭頭プレートを溶接し、次いで、杭本体の少なくとも地上露出部分に鍍金処理を施す。その後、杭頭プレートの切欠部を通過させて、連結用のボルトの頭部又はナットを杭頭プレートの裏側に位置させることができる。そして、切欠部に連通する溝に沿ってボルトの軸部を移動させることで、杭頭プレートの所定位置にボルトを位置決めすることができる。

このような本発明の基礎杭によれば、杭頭プレートを含む地上露出部分の鍍金処理の後に、連結用のボルト又はナットを杭頭プレートに締結させることができるようになり、連結用のボルト又はナットのねじ山を鍍金で潰すことなく、杭頭プレートを含む地上露出部分を鍍金することができ、任意の接合金物を選択的に使用することが可能となる。

また、杭本体を地中に打ち込んだ後に、ボルトを杭頭プレートに固定することができるので、杭本体を効率よく地中に打ち込むことができ、施工現場での状況に応じて、長さの異なる別のボルトに交換することも可能である。

なお、上述した本発明の基礎杭は、鍍金処理した杭本体に、同じく鍍金処理した杭頭プレートを事後的に溶接してもよい。この場合、杭本体と杭頭プレートとの溶接箇所の鍍金がとれてしまうが、この溶接箇所に錆止め塗料などをタッチアップして錆防止を図ることができる。

（２）好ましくは、上記（１）に記載した本発明の基礎杭において、前記杭本体の上部開口の内面に当接する外形を有し、前記杭頭プレートの溝に重複する貫通孔を設けた孔開きプレートと、前記杭頭プレートの溶接痕を超える厚さを有し、前記孔開きプレート及び前記杭頭プレートの間に介在するスペーサとを備えた構成にするとよい。

上記構成によれば、孔開きプレートの貫通孔にボルトの軸部を挿通することで、ボルトが杭頭プレートの溝に沿って移動することを制限でき、ボルトの事後的な脱落を防止することが可能となる。

また、杭頭プレートは、杭本体の上部開口の内面に隅肉溶接されるが、孔開きプレート及び杭頭プレートの間にスペーサを介在させることで、隅肉溶接の溶接痕を回避することができ、孔開きプレートと杭頭プレートとを、それぞれスペーサに面接触させることが可能となる。この結果、孔開きプレート、スペーサ及び杭頭プレートをボルト、ナットで良好に締結させることができる。

（３）好ましくは、上記（１）に記載した本発明の基礎杭において、前記杭本体の上部開口の内面に当接する外形を有し、前記杭頭プレートの溝に重複する貫通孔を設けた孔開きプレートを備え、該孔開きプレートが、前記杭頭プレートの溶接痕を超える厚さを有し、その裏面側の前記溶接痕に対応する箇所の厚さを減らし、前記溶接痕を回避した構成にするとよい。

上記構成によれば、孔開きプレートの裏面側の溶接痕に対応する箇所の厚さを減らすことで溶接痕を回避でき、孔開きプレートと杭頭プレートとを互いに面接触させることが可能となる。この結果、孔開きプレートと杭頭プレートをボルト、ナットで良好に締結させることができるとともに、上記（２）の構成におけるスペーサを省略し、構成の簡単化と部品点数の削減とを図ることが可能となる。

（４）好ましくは、上記（１）に記載した本発明の基礎杭において、前記杭本体の上部開口の内面に当接する外形を有し、前記杭頭プレートの溝に重複する貫通孔を設けた孔開きプレートを備え、該孔開きプレートの前記溶接痕に対応する箇所を切り欠いて、前記溶接痕を回避した構成にするとよい。

上記構成によれば、孔開きプレートの裏面側の溶接痕に対応する箇所を切り欠くことで溶接痕を回避でき、孔開きプレートと杭頭プレートとを互いに面接触させることが可能となる。この結果、孔開きプレートと杭頭プレートをボルト、ナットで良好に締結させることができるとともに、上記（２）の構成におけるスペーサを省略し、構成の簡単化と部品点数の削減とを図ることが可能となる。特に、上記（３）の構成と比較して、孔開きプレートの肉厚を薄くすることができ、使用材料の削減と重量の軽減とを図ることができる。

（５）好ましくは、上記（１）に記載した本発明の基礎杭において、前記杭頭プレートの溶接痕を超える厚さを有するスペーサと、前記ボルトとしての高力ボルトとを備え、前記構造物又は前記構造物を連結するための接合金物と、前記杭頭プレートとを、前記スペーサを介在させて前記高力ボルトにより締結した構成にするとよい。

上記構成によれば、高力ボルトの使用により、構造物又は接合金物とスペーサとの接触面全体、及びスペーサと杭頭プレートとの間の接触面全体がそれぞれ摩擦接合され、これら部材間の位置ずれを防止することができる。この結果、ボルトが杭頭プレートの溝に沿って移動することを制限でき、ボルトの事後的な脱落を防止することが可能となる。

（６）好ましくは、上記（１）〜（５）に記載したいずれかの本発明の基礎杭において、前記杭本体の少なくとも地上露出部分及び前記杭頭プレートに、前記鍍金処理を施した別部品の杭頭キャップを装着した構成にするとよい。

上記構成によれば、肉厚の表面側１ｍｍを腐食代とした一般的な杭本体に、鍍金処理を施した別部品を取り付けることにより、杭本体の地上露出部分の腐食を容易に防止することが可能となる。この結果、様々な全長の一般的な杭本体の地上露出部分に、本発明の腐食防止手段を広く適用することができるようになる。

（７）好ましくは、上記（１）〜（６）に記載したいずれかの本発明の基礎杭において、前記杭本体の内部に樹脂材料を充填し、前記杭本体の内部への空気の流入を阻止した構成にするとよい。

上記構成によれば、杭頭プレートの切欠部及び溝を通じて、杭本体の内部に空気が流入することを阻止でき、杭本体の内面側の腐食を防止することが可能となる。この結果、地上露部分の鍍金処理と、地中に打ち込んだ部分の腐食代と、内部への空気の流入阻止とが相俟って、基礎杭の全体にわたるより確実な腐食防止が実現する。

ここで、上記（７）における「杭本体の内部に樹脂材料を充填し」には、例えば、発砲樹脂などの流動性を有する樹脂材料を杭本体の内部に充填して事後的に硬化させる場合、又はゴム栓などの定形性を有する樹脂材料からなる部品を杭本体の内部に圧入させる場合等が含まれる。

本発明の基礎杭によれば、連結用のボルト又はナットのねじ山を潰すことなく、杭頭プレートを含む地上露出部分を鍍金することができ、任意の接合金物を選択的に使用することが可能となる。

メガソーラーなどを構成する一般的な地盤設置型ソーラシステムの構造を示すものであり、同図（ａ）は平面図、同図（ｂ）は側面図である。 本発明の第１実施形態に係る基礎杭を示す断面図である。 同図（ａ）〜（ｃ）は、それぞれ上記基礎杭を構成する杭頭プレート、スペーサ及び孔開きプレートの平面図であり、同図（ｄ）は杭頭プレート、スペーサ及び孔開きプレートを互いに重ね合わせた状態の平面図である。 本発明の第２実施形態に係る基礎杭を示す断面図である。 同図（ａ）は、上記基礎杭を構成する杭頭プレートを示す平面図であり、同図（ｂ）は杭頭プレート、スペーサ及び孔開きプレートを互いに重ね合わせた状態の平面図である。 本発明の第３実施形態に係る基礎杭を示す断面図である。 同図（ａ）は、上記基礎杭を構成する孔開きプレートを示す平面図であり、同図（ｂ）は同図（ａ）の断面図である。 本発明の第４実施形態に係る基礎杭を示す断面図である。 同図（ａ）、（ｂ）は、それぞれ上記基礎杭を構成する杭頭プレート及び孔開きプレートの平面図であり、同図（ｃ）は杭頭プレート及び孔開きプレートの積層状態を示す平面図である。 本発明の第５実施形態に係る基礎杭を示す断面図である。 図１０の要部拡大図である。 本発明の第６実施形態に係る基礎杭を示す断面図である。 本発明の第７実施形態に係る基礎杭を示す断面図である。 基礎杭と建造物とを接合するための接合金物を示すものであり、同図（ａ）は平面図、同図（ｂ）は同図（ａ）の断面図である。 上記と異なる構成の接合金物を示すものであり、同図（ａ）は平面図、同図（ｂ）は同図（ａ）の断面図である。 上記と異なる構成の接合金物を示すものであり、同図（ａ）は平面図、同図（ｂ）は同図（ａ）の断面図である。

＜第１実施形態＞
本発明の第１実施形態に係る基礎杭について、図２及び図３を参照しつつ説明する。

＜＜全体構成＞＞
図２において、本実施形態の基礎杭１０は、鋼製丸パイプからなる杭本体１０Ａの上部開口に、ボルト１５Ａを固定するための杭頭プレート１１を溶接するとともに、該杭頭プレート１１を含む地上露出部分に鍍金１０ａを施した構成となっている。なお、図面の簡略化のため、図２では、杭本体１０Ａの外側のみに鍍金１０ａの層を記載したが、実際は、杭本体１０Ａの外側、内側及び端面の全てに鍍金処理が施してある。このことは、後述する図４、図６、図８、図１０、図１１及び図１３も同様である。

杭頭プレート１１は、鋼管の内径とほぼ等しい直径を有している。この杭頭プレート１１の上には、杭本体１０Ａの内径よりも小さい直径のスペーサ１２が介在させてあり、このスペーサ１２の上に円形の孔開きプレート１３を重ねて、杭本体１０Ａの上部開口を塞いでいる。

このような基礎杭１０は、下側が地中Ｇに埋設され、地上に露出した上側で構造物を支持する。例えば、図１に示すような地盤設置型ソーラシステム１に基礎杭１０を適用する場合は、基礎杭１０のボルト１５Ａに接合金物４を締結するとともに、この接合金物４を、架台３を構成する断面コ字形の下架材３Ａ又は３Ｂに連結する。

ここで、図１４（ａ）及び（ｂ）に示すように、接合金物４には、図中の横方向に延びる中央の長孔４ａと、図中の縦方向に延びる左右一対の長孔４ｂ、４ｂとが設けてある。図２において、接合金物４の横方向の長孔４ａに、基礎杭１０のボルト１５Ａを挿通し、ナット１５Ｂを締結することで、基礎杭１０の上端部に接合金物４が連結される。

一方、図２に示す架台３の下架材３Ａ又は３Ｂには、所定の間隔をおいて長孔３ａ、３ａが設けてある。これら長孔３ａ、３ａは、接合金物４の左右一対の長孔４ｂ、４ｂと直交する方向に延びており、対応する長孔３ａ及び４ｂどうしを部分的に重ね合わせて連通させる。そして、長孔３ａ及び４ｂどうしを連通させた箇所にボルト１６Ａを挿通し、このボルト１６Ａにナット１６Ｂを締結することで、下架材３Ａ又は３Ｂが接合金物４に連結される。このとき、基礎杭１０と下架材３Ａ又は３Ｂとの間に生じた位置ずれを、各長孔３ａ、４ａ、４ｂの全長の範囲内で吸収することができる。

＜＜各部の説明＞＞
本実施例の基礎杭１０を構成する杭頭プレート１１、スペーサ１２及び孔開きプレート１３について、図３（ａ）〜（ｄ）を参照しつつ説明する。

＜＜＜杭頭プレート＞＞＞
図３（ａ）に示すように、杭頭プレート１１は、杭本体１０Ａに溶接可能な鋼材などの金属製円板からなり、その円周の一部に、ボルト１５Ａの頭部を通過させることが可能な大きさの切欠部１１ａが形成してある。切欠部１１ａの形状は、特に限定されるものではなく、本実施形態では、円周に接近するほど幅が広くなる略台形としている。このような構成とした場合は、図２に示すボルト１５Ａの頭部を切欠部１１ａに挿通しやすくなる。

また、杭頭プレート１１には、一端側が切欠部１１ａに連通する溝１１ｂが設けてある。この溝１１ｂは、ボルト１５Ａの軸部を挿通するためのものであり、その他端側がボルト１５Ａの軸部よりも若干大きい直径の半円形となっている。この半円形の他端側は、杭頭プレート１１の中心に位置する。

このような杭頭プレート１１の各部の寸法を例示すると、例えば、外径８９．１ｍｍの鋼管に対して、杭頭プレート１１の直径を８１．５ｍｍ、厚さを９ｍｍ、切欠部１１ａの最小幅を３３ｍｍ、溝１１ｂの幅を１８ｍｍにすることができる。

＜＜＜スペーサ＞＞＞
図３（ｂ）に示すように、スペーサ１２は、金属製の円形座金であり、杭本体１０Ａの内径よりも小さい直径を有している。スペーサ１２の中心には、ボルト１５Ａの軸部よりも若干大きい直径の貫通孔１２ａが設けてある。このようなスペーサ１２は、図２に示す溶接痕１４を超える厚さを有しており、溶接痕１４に干渉することなく、杭頭プレート１１の上面及び孔開きプレート１３の下面にそれぞれ面接触する。

このようなスペーサ１２の各部の寸法を例示すると、例えば、外径８９．１ｍｍの鋼管に対して、スペーサ１２の直径を４０ｍｍ、厚さを９ｍｍ、貫通孔１２ａの直径を１８ｍｍとすることができる。

＜＜＜孔開きプレート＞＞＞
図３（ｃ）に示すように、孔開きプレート１３は、杭頭プレート１１と同様に、鋼材などの金属製円板からなり、杭本体１０Ａの内径とほぼ等しい直径を有する。孔開きプレート１３の中心には、ボルト１５Ａの軸部よりも若干大きい直径の貫通孔１３ａが設けてある。このような孔開きプレート１３は、杭本体１０Ａの内面に嵌合して上部開口を塞ぐ。

＜＜＜ボルトの脱落防止＞＞＞
上述した杭頭プレート１１、スペーサ１２及び孔開きプレート１３の積層状態を、図３（ｄ）の平面図に示す。同図において、最も下に位置する杭頭プレート１１は、図中の×印に示す周縁部を、図２に示す杭本体１０Ａの内面に隅肉溶接してある。図３（ｄ）には示していないが、杭頭プレート１１の切欠部１１ａには、上下を逆にしたボルト１５Ａの頭部が挿通され、溝１１ｂに沿ってボルト１５Ａの軸部が、溝１１ｂの半円形の他端側に位置決めされる。

このボルト１５Ａの軸部を貫通孔１２ａに挿通させて、スペーサ１２を杭頭プレート１１の上に載置する。スペーサ１２の円形の貫通孔１２ａは、ボルト１５Ａの軸部に位置決めされ、杭頭プレート１１に設けた溝１１ｂの半円形の他端側に一致する。その後、ボルト１５Ａの軸部を貫通孔１３ａに挿通させて、孔開きプレート１３をスペーサ１２の上に載置する。スペーサ１２の上面が、杭頭プレート１１の溶接痕１４を超える高さに位置しているので、孔開きプレート１３は、溶接痕１４に干渉することなく、スペーサ１２の上面に面接触して重なり合う。そして、孔開きプレート１３の周縁部が、図２に示す杭本体１０Ａの内面に当接し、基礎杭１０の上部開口を塞ぐとともに、ボルト１５Ａが溝１１ｂに沿って移動することを阻止する。これにより、ボルト１５Ａの杭本体１０Ａ内への脱落が防止される。

＜＜＜基礎杭の地上露出部分の鍍金処理＞＞＞
本実施形態の基礎杭１０は、杭本体１０Ａの内面に杭頭プレート１１を隅肉溶接した後、この杭頭プレート１１を含む地上露出部分の表面に鍍金処理している（杭本体１０Ａの地上露出部分については図２の符号１０ａを参照）。一方、スペーサ１２及び孔開きプレート１３は、杭本体１０Ａに組み付ける前に、それぞれ単体で表面全体を鍍金処理している。このような鍍金処理により、基礎杭１０の地上露出部分の腐食を確実に防止することが可能となる。

＜＜作用効果＞＞
本実施形態の基礎杭１０によれば、杭頭プレート１１を含む地上露出部分の鍍金処理の後に、連結用のボルト１５Ａを杭頭プレート１１に締結させることができるようになり、連結用のボルト１５Ａのねじ山を鍍金で潰すことなく、杭頭プレート１１を含む地上露出部分を鍍金することができ、任意の接合金物４を選択的に使用することが可能となる。

また、杭本体１０Ａを地中に打ち込んだ後に、ボルト１５Ａを杭頭プレート１１に固定することができるので、杭本体１０Ａを効率よく地中に打ち込むことができ、施工現場での状況に応じて、ボルト１５Ａを長さの異なる別のボルトに交換することも可能である。

なお、上述した本実施形態の基礎杭１０は、鍍金処理をした杭本体１０Ａに、同じく鍍金処理した杭頭プレート１１を事後的に溶接してもよい。この場合、杭本体１０Ａと杭頭プレート１１との溶接箇所の鍍金がとれてしまうが、この溶接箇所に錆止め塗料などをタッチアップして錆防止を図ることができる。

＜第２実施形態＞
次に、本発明の第２実施形態に係る基礎杭について、図４及び図５を参照しつつ説明する。なお、本実施形態において、上述した第１実施形態と同様の箇所は、同一の符号を付して詳細な説明は省略する。

本実施形態に係る基礎杭２０を図４に示す。この基礎杭２０は、第１実施形態と同様に、鋼製丸パイプからなる杭本体１０Ａの上部開口に杭頭プレート２１を隅肉溶接し、その上にスペーサ１２及び孔開きプレート１３を重ね合わせた構成となっている。

ここで、本発明における杭頭プレートは、図３に示した第１実施形態の形状に限定されるものではない。図５（ａ）に示す本実施形態の杭頭プレート２１のように、金属製円板の一部を、中心線と平行な線に沿って真直ぐに切断した切欠部２１ａを設けてもよい。この切欠部２１ａには、杭頭プレート２１の中心にボルト１５Ａを案内する溝２１ｂの一端側が連通している。

本実施形態の杭頭プレート２１、スペーサ１２及び孔開きプレート１３の積層状態を、図５（ｂ）の平面図に示す。同図において、最も下に位置する杭頭プレート２１は、図中の×印に示す周縁部を、杭本体１０Ａの内面に隅肉溶接してある。本実施形態の杭頭プレート２１によれば、開口面積の大きい切欠部２１ａに、上下を逆にしたボルト１５Ａ（図４を参照）の頭部を容易に挿通することができる。

そして、杭頭プレート２１の溝２１ｂに沿ってボルト１５Ａの軸部を中心に位置決めし、この軸部を貫通孔１２ａ、１３ａに挿通させて、スペーサ１２と孔開きプレート１３とを順番に、杭頭プレート２１の上に載置する。第１実施形態と同様に、スペーサ１２の上面が、杭頭プレート１１の溶接痕１４を超える高さに位置しているので、孔開きプレート１３は、溶接痕１４に干渉することなく、スペーサ１０の上面に面接触して重なり合う。また、孔開きプレート１３の周縁部が、図４に示す杭本体１０Ａの内面に当接し、基礎杭２０の上部開口を塞ぐとともに、ボルト１５Ａが溝２１ｂに沿って移動することを阻止する。これにより、ボルト１５Ａの杭本体１０Ａ内への脱落が防止される。

本実施形態に係る杭頭プレート２１は、開口面積の大きい切欠部２１ａによって、ボルト１５Ａの頭部を容易に挿通することができるが、第１実施形態の杭頭プレート１１と比較して、杭本体１０Ａの内面に隅肉溶接する周縁部の長さが短くなる。そこで、実施形態に係る杭頭プレート２１は、許容荷重の比較的小さい杭本体に適用することが好ましい。

本実施形態の基礎杭２０によれば、第１実施形態と同様に、杭頭プレート２１を含む地上露出部分の鍍金処理の後に、連結用のボルト１５Ａを杭頭プレート２１に締結させることができるようになり、連結用のボルト１５Ａのねじ山を鍍金で潰すことなく、杭頭プレート２１を含む地上露出部分を鍍金することができ、任意の接合金物４を選択的に使用することが可能となる。これに加え、杭頭プレート２１を杭本体１０Ａの内面に隅肉溶接した後に、切欠部２１ａによって形成される開口面積を大きくすることができ、ボルト１５Ａの頭部を容易に挿通することが可能となる。

＜第３実施形態＞
次に、本発明の第３実施形態に係る基礎杭について、図６及び図７を参照しつつ説明する。なお、本実施形態において、上述した第１実施形態と同様の箇所は、同一の符号を付して詳細な説明は省略する。

本実施形態に係る基礎杭３０を図６に示す。この基礎杭３０は、第１及び第２実施形態と異なり、鋼製丸パイプからなる杭本体１０Ａの上部開口に隅肉溶接した杭頭プレート１１の上に、スペーサ１２を介在させずに、直接、孔開きプレート３１を重ね合わせた２枚構成となっている。

図７（ａ）、（ｂ）に示すように、本実施形態の孔開きプレート３１は、第１実施形態の孔開きプレート１３と異なり、杭頭プレート１１の溶接痕１４（図６を参照）を超える厚さを有し、その裏面側の周縁部には、溶接痕１４に対応する箇所の厚さを減らしたテーパー状の減厚部３１ｂが形成してある。その他は、第１実施形態の孔開きプレート１３と同様であり、孔開きプレート３１は、杭本体１０Ａの上部開口の内面に当接する外形を有し、杭頭プレート１１の溝１１ｂに重複する貫通孔３１ａを設けた構成となっている。

本実施形態の基礎杭３０によれば、孔開きプレート３１の裏面側の溶接痕１４に対応する箇所の厚さを減らすことで溶接痕１４を回避でき、孔開きプレート３１と杭頭プレート１１とを互いに面接触させることが可能となる。この結果、孔開きプレート３１と杭頭プレート１１をボルト１５Ａ、ナット１５Ｂで良好に締結させることができるとともに、第１及び第２実施形態の構成におけるスペーサ１２を省略し、構成の簡単化と部品点数の削減とを図ることが可能となる。

なお、本実施形態では、第１実施形態の杭頭プレート１１に孔開きプレート３１を適用した構成を例示したが、第２実施形態の杭頭プレート２１に孔開きプレート３１を適用しても、第１〜第３実施形態と同様の作用効果が得られる（以下に述べる実施形態についても同様）。

＜第４実施形態＞
次に、本発明の第４実施形態に係る基礎杭について、図８及び図９を参照しつつ説明する。なお、本実施形態において、上述した第１実施形態と同様の箇所は、同一の符号を付して詳細な説明は省略する。

本実施形態に係る基礎杭４０を図８に示す。この基礎杭４０は、第３実施形態と同様に、鋼製丸パイプからなる杭本体１０Ａの上部開口に隅肉溶接した杭頭プレート１１の上に、スペーサ１２を介在させずに、直接、孔開きプレート４１を重ね合わせた２枚構成となっている。しかし、本実施形態では、杭頭プレート１１及び孔開きプレート４１が、第１〜第３実施形態と異なっている。

まず、図９（ａ）に示すように、本実施形態の杭頭プレート１１は、切欠部１１ａの反対側に他の切欠部１１ｃを設けた構成となっている。この他の切欠部１１ｃは、ボルト１５Ａの頭部を挿通するためのものではなく、杭頭プレート１１の周縁部に非溶接個所を形成するためのものである。このような本実施形態の杭頭プレート１１は、切欠部１１ａ、１１ｃ以外の一対の円弧状の周縁部を隅肉溶接する（同図（ｃ）の×印を参照）。

次いで、図９（ｂ）に示すように、本実施形態の孔開きプレート４１は、第３実施形態の孔開きプレート３１と異なり、上述した杭頭プレート１１の溶接痕１４に対応する箇所を切り欠いて、一対の円弧状の切欠部４１ｂ、４１ｃを設けた構成としてある。このような孔開きプレート４１は、全体の概略形状が杭頭プレート１１よりも一回り小さい円板形であり、杭頭プレート１１の切欠部１１ａ、１１ｃに対応する周縁部の残存部分が、鋼管の内面との当接部となる。第１〜３実施形態と同様に、孔開きプレート４１の中心には、ボルト１５Ａを挿通するための挿通孔４１ａが設けてある。

本実施形態の杭頭プレート１１及び孔開きプレート４１の積層状態を、図９（ｃ）の平面図に示す。同図において、下に位置する杭頭プレート１１は、図中の×印に示す一対の円弧状の周縁部を、杭本体１０Ａの内面に隅肉溶接してある。第１実施形態と同様に、杭頭プレート１１の切欠部１１ａに、上下を逆にしたボルト１５Ａ（図４を参照）の頭部を挿通し、杭頭プレート１１の溝１１ｂに沿ってボルト１５Ａの軸部を中心に位置決めする。

このボルト１５Ａの軸部を貫通孔４１ａに挿通させて、孔開きプレート４１を杭頭プレート１１の上に載置する。本実施形態では、孔開きプレート４１の溶接痕１４に対応する箇所に切欠部４１ｂ、４１ｃを設けているので、孔開きプレート４１は、溶接痕１４に干渉することなく、杭頭プレート１１の上面に面接触して重なり合う。また、孔開きプレート４１の残存する周縁部が、図８に示す杭本体１０Ａの内面に当接し、杭本体１０Ａの内面に嵌合する。これにより、ボルト１５Ａが溝１１ｂに沿って移動することを阻止し、ボルト１５Ａの杭本体１０Ａ内への脱落が防止される。

本実施形態の基礎杭４０によれば、孔開きプレート４１の裏面側の溶接痕１４に対応する箇所を切り欠くことで溶接痕１４を回避でき、孔開きプレート４１と杭頭プレート１１とを互いに面接触させることが可能となる。この結果、孔開きプレート４１と杭頭プレート１１をボルト１５Ａ、ナット１５Ｂで良好に締結させることができるとともに、第１及び第２実施形態の構成におけるスペーサ１２を省略し、構成の簡単化と部品点数の削減とを図ることが可能となる。特に、第３実施形態の孔開きプレート３１と比較して、孔開きプレート４１の肉厚を薄くすることができ、使用材料の削減と重量の軽減とを図ることができる。

＜第５実施形態＞
次に、本発明の第５実施形態に係る基礎杭について、図１０及び図１１を参照しつつ説明する。なお、本実施形態において、上述した第１実施形態と同様の箇所は、同一の符号を付して詳細な説明は省略する。

本実施形態に係る基礎杭５０を図１０に示す。この基礎杭５０は、第１〜第４実施形態と異なり、連結用のボルト及びナットとして、高力ボルト５１Ａ及び高力ナット５１Ｂを採用し、鋼製丸パイプからなる杭本体１０Ａの上部開口に隅肉溶接した杭頭プレート１１の上に、スペーサ１２のみを介在させて、接合金物４を締結した構成となっている。すなわち、本実施形態では、第１〜第４実施形態のような孔開きプレート１３、３１、４１を用いていない。

図１１に示すように、杭頭プレート１１、スペーサ１２及び接合金物４を連結する高力ボルト５１Ａ、５１Ｂは、第１〜第４実施形態で用いた通常のボルト１５Ａ、ナット１５Ｂ（図２を参照）と比較して、高い強度を有し、高い引張力に耐え得るとともに、ボルト５１Ａの締付力が均一となる性能を有する。本実施形態では、この高力ボルト５１Ａ、５１Ｂを用いて、杭頭プレート１１、スペーサ１２及び接合金物４を互いに摩擦接合している。

高力ボルト５１Ａ及び高力ナット５１Ｂによる摩擦接合は、図１１中の太線の矢印Ｔ、両矢印Ｔμに示す力を伝達する。高力ナット５１Ｂを締め付けて高力ボルト５１Ａにトルクを与えると、高力ボルト５１Ａに軸力Ｔが伝達され、その反力Ｔと、板材１１、１２、１４の摩擦係数μとを乗じた摩擦力Ｔμが伝達される。このような摩擦接合では、杭頭プレート１１、スペーサ１２及び接合金物４の接触面全体で力が伝達されるので、高力ボルト５１Ａの軸部にせん断力、支圧力が作用せず、ボルト張力が変化しない。

本実施形態の基礎杭５０によれば、高力ボルト５１Ａ及び高力ナット５１Ｂの使用により、接合金物４とスペーサ１２との接触面全体、及びスペーサ１２と杭頭プレート１１との間の接触面全体がそれぞれ摩擦接合され、これら部材間の位置ずれを防止することができる。この結果、高力ボルト５１Ａが杭頭プレート１１の溝１１ｂに沿って移動することを制限でき、第１〜第４実施形態のような孔開きプレート１３、３１、４１を用いずに、高力ボルト５１Ａの事後的な脱落を防止することが可能となる。これに加え、高力ボルト５１Ａ及び高力ナット５１Ｂの使用によって、接合金物４の長孔４ａと、これに挿通した高力ボルト５１Ａとの相対的な位置ずれを防止することもできる。

＜第６実施形態＞
次に、本発明の第６実施形態に係る基礎杭について、図１２を参照しつつ説明する。なお、本実施形態において、上述した第４実施形態と同様の箇所は、同一の符号を付して詳細な説明は省略する。

本実施形態に係る基礎杭６０を図１２に示す。この基礎杭６０は、長尺の鋼製丸パイプからなる杭本体６０Ａの上部に、これよりも直径の大きい鋼製丸パイプからなる杭頭キャップ６０Ｂを装着した構成になっている。この杭頭キャップ６０Ｂ上部開口は、図３（ｃ）に示す孔開きプレート１３と同様の金属製円板６１で塞いである。この金属製円板６１には、ボルト１５Ａを挿通するための貫通孔６１ａが設けてある。

このような杭頭キャップ６０Ｂは、基礎杭６０の地上露出部分を、杭本体６０Ａとは別部品としたものであり、金属製円板６１を含む表面全体に鍍金６０ａが施してある。したがって、本実施形態では、杭本体６０Ａ及び杭頭プレート１１の表面を鍍金処理していない。また、金属製円板６１の貫通孔６１ａと、接合金物４の長孔４ａとの間には、パッキン６２が介在させてあり、杭本体６０Ａ内への水、空気の侵入を防止している。

本実施形態の基礎杭６０によれば、肉厚の表面側１ｍｍを腐食代とした一般的な鋼製丸パイプからなる杭本体６０Ａに、鍍金６０ａを施した杭頭キャップ６０Ｂを取り付けることにより、本基礎杭６０の地上露出部分の腐食を容易に防止することが可能となる。この結果、様々な全長の一般的な杭本体の地上露出部分に、本発明の腐食防止手段を広く適用することができるようになる。特に、本実施形態のように杭本体６０Ａの全長が長い場合には、これを鍍金処理する必要がなくなり、コストを削減することが可能となる。

＜第７実施形態＞
次に、本発明の第７実施形態に係る基礎杭について、図１３を参照しつつ説明する。なお、本実施形態において、上述した第１実施形態と同様の箇所は、同一の符号を付して詳細な説明は省略する。

本実施形態に係る基礎杭７０を図１３に示す。同図において、本実施形態では、全長の短い複数本の杭本体７０Ａ、７０Ｂ・・・を互いに溶接して、１本の長い基礎杭７０を形成している。地上に露出する最も上の杭本体７０Ａのみ、その表面全体に鍍金１０ａが施してある。これ以外の地上に露出しない杭頭本体７０Ｂ・・・に鍍金１０ａは施していない。

そして、地上に露出する最も上の杭本体７０Ａの内部には、樹脂材料であるウレタンフォーム７１が充填してあり、杭本体１０Ａの内部への空気の流入を阻止した構成となっている。

ウレタンフォーム７１は、杭本体７０Ａの上部開口又は下部開口から充填する。例えば、杭頭プレート１１を隅肉溶接する前であれば、杭本体７０Ａの上部開口からウレタンフォーム７１を充填する。これとは逆に、杭頭プレート１１を隅肉溶接した後であれば、杭本体７０Ａの下部開口からウレタンフォーム７１を充填する。いずれの場合も、杭頭プレート１１を隅肉溶接するときの熱、又は杭本体７０Ｂを溶接するときの熱がウレタンフォーム７１を溶解しないよう、ウレタンフォーム７１は、杭本体７０Ａの上部開口又は下部開口から十分に離れた位置に充填するとよい。

本実施形態の基礎杭７０によれば、杭頭プレート１１の切欠部１１ａ（１１ｃ）及び溝１１ｂを通じて、杭本体７０Ａの内部に空気が流入することを阻止でき、杭本体７０Ａ、７０Ｂ・・・の内面側の腐食を防止することが可能となる。この結果、地上露部分の鍍金処理と、地中に打ち込んだ部分の腐食代と、鋼管内部への空気の流入阻止とが相俟って、基礎杭７０の全体にわたるより確実な腐食防止が実現する。

なお、本実施形態では、流動性を有するウレタンフォーム７１を杭本体７０Ａ内に充填して事後的に硬化させる構成としたが、本発明は、この構成に限定されるものではなく、例えば、杭本体７０Ａの内径に対応する外径を有するゴム栓などの樹脂部品を、杭本体７０Ａの内部に圧入させる構成としてもよい。

＜接合金物の具体例＞
上述した各実施形態の基礎杭１０〜７０は、市場に流通している多種多様の接合金物を自由に選択して適用することが可能である。以下、本基礎杭１０〜７０に適用可能な接合金物の具体例について、図１４〜図１６を参照しつつ説明する。
＜＜具体例１＞＞

具体例１として、上述した第１〜第７実施形態で使用した接合金物４を図１４（ａ）、（ｂ）に示す。この接合金物４は、矩形の平らな鋼板からなるフランジ部４Ａと、略Ｕ型に折り曲げた鋼板からなるボックス部４Ｂとを溶接した構成になっている。

図１４（ａ）に示すように、接合金物４のフランジ部４Ａの左右両側には、図中の縦方向に延びる一対の長孔４ｂ、４ｂが設けてある。また、ボックス部４Ｂの底面中央には、図中の横方向に延びる長孔４ａが設けてある。例えば、図２に示すように、フランジ部４Ａの各長孔４ｂ、４ｂには、架台３の下架材３Ａ又は３Ｂに設けた長孔３ａに連結するためのボルト１６Ａが挿通される。一方、ボックス部４Ｂの長孔４ａには、上述した第１〜第７実施形態の基礎杭１０〜７０と連結するためのボルト１５Ａ又は高力ボルト５１Ａが挿通される。

例えば、下架材３Ａ又は３Ｂと連結するためのボルト１６Ａの直径を１２ｍｍとした場合は、フランジ部４Ａの各長孔４ｂ、４ｂの幅を１４ｍｍ程度に設定する。これと同様に、基礎杭１０〜７０と連結するためのボルト１５Ａ又は高力ボルト５１Ａの直径を１６ｍｍとした場合は、ボックス部４Ｂの長孔４ａの幅を１８ｍｍ程度に設定する。長孔４ａ、４ｂ、４ｂの長さは、挿通したボルト１５Ａ、１６Ａ、５１Ａが長孔４ａ、４ｂ、４ｂの中心から正逆方向にそれぞれ３０ｍｍ程度移動可能な寸法にするとよい。

フランジ部４Ａの中央には、矩形の開口部が形成してあり、この開口部を介してボックス部４Ｂの長孔４ａに挿通したボルト１５Ａ又は高力ボルト５１Ａ、ナット１５Ｂ又は高力ナット５１Ｂにアクセス可能となっている。さらに、鋼板を略Ｕ型に折り曲げたボックス部４Ｂは、図１（ｂ）における正面及び背面が開口しており、この開口からボルト１５Ａ又は高力ボルト５１Ａ、ナット１５Ｂ又は高力ナット５１Ｂにアクセスすることも可能である。

＜＜具体例２＞＞
具体例２に係る接合金物５を図１５（ａ）、（ｂ）に示す。この接合金物５は、矩形の平らな鋼板からなる金物本体の中央に横方向の長孔５ａ、左右両側に縦方向の長孔５ｂ、５ｂを形成した構成となっている。長孔５ａには、基礎杭１０〜７０と連結するためのボルト１５Ａ又は高力ボルト５１Ａが挿通される。一方、長孔５ｂ、５ｂには、架台３の下架材３Ａ又は３Ｂに設けた長孔３ａに連結するためのボルト１６Ａが挿通される。

＜＜具体例３＞＞
具体例３に係る接合金物６を図１６（ａ）、（ｂ）に示す。この接合金物６は、円板状の鋼板からなる金物本体の中央に貫通孔６Ａを設け、この貫通孔６Ａを中心にして、同一直線状に位置する４対の長孔６ａ及び６ａ、６ｂ及び６ｂ、６ｃ及び６ｃ、６ｄ及び６ｄを、それぞれ放射状に設けた構成としてある。中心の貫通孔６Ａには、基礎杭１０〜７０と連結するためのボルト１５Ａ又は高力ボルト５１Ａが挿通される。一方、長孔６ａ及び６ａ、６ｂ及び６ｂ、６ｃ及び６ｃ、６ｄ及び６ｄのいずれか１対には、架台３の下架材３Ａ又は３Ｂに設けた長孔３ａに連結するためのボルト１６Ａが挿通される。

＜その他の変更＞
本発明の基礎杭は、上述した第１〜７実施形態の構成に限定されるものではない。例えば、本発明の基礎杭は、地盤設置型ソーラシステムに限らず、農業用温室、農業用ハウス等の比較的軽量な建造物の支持に用いることができる。また、杭頭プレート、スペーサ、孔開きプレートの形状は、図面に示したものには限定されず、様々な形状に変更することが可能である。さらに、上述した第１〜７実施形態では、いずれも杭本体を丸パイプとしたが、杭本体は角パイプであってもよい。これに加え、本発明の基礎杭に適用可能な接合金物は、上述した具体例１〜３に限定されるものではなく、市場に流通している多種多様な接合金物を適用することができる。

１ 地盤設置型ソーラシステム
２ 太陽電池パネル
３ 架台
３Ａ、３Ｂ 下架材
４、５、６ 接合金物
４Ａ フランジ部
４Ｂ ボックス部
３ａ、４ａ、４ｂ、５ａ、５ｂ、６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄ 長孔
１０、２０、３０、４０、５０、６０、７０ 基礎杭
１０Ａ、６０Ａ、７０Ａ、７０Ｂ 杭本体
１０ａ、６０ａ 鍍金
１１、２１ 杭頭プレート
１１ａ、１１ｃ、２１ａ、４１ｃ、４１ｂ 切欠部
１１ｂ、２１ｂ 溝
１２ スペーサ
１３、３１、４１ 孔開きプレート
６Ａ、１２ａ、１３ａ、３１ａ、４１ａ、６１ａ 貫通孔
１４ 溶接痕
１５Ａ、１６Ａ ボルト
１５Ｂ、１６Ｂ ナット
３１ｂ 減厚部
５１Ａ 高力ボルト
５１Ｂ 高力ナット
６０Ｂ 杭頭キャップ
６１ 金属製円板
６２ パッキン
７１ ウレタンフォーム（合成樹脂）

Claims (7)

1. 下側が地中に埋設され、地上に露出した上側で構造物を支持する金属製の基礎杭であって、
   丸又は角パイプからなる杭本体と、前記杭本体の上部開口に溶接され、ボルト又はナットを固定するための杭頭プレートと、を備え、
   前記杭頭プレートには、前記ボルトの頭部又は前記ナットを通過させることが可能な大きさの切欠部と、一端側が前記切欠部に連通する、前記ボルトの軸部を挿通するための溝とを設け、
   直接又は間接的に施した鍍金処理により、前記杭本体の少なくとも地上露出部分及び前記杭頭プレートを錆から保護した、
   ことを特徴とする基礎杭。
2. 前記杭本体の上部開口の内面に当接する外形を有し、前記杭頭プレートの溝に重複する貫通孔を設けた孔開きプレートと、前記杭頭プレートの溶接痕を超える厚さを有し、前記孔開きプレート及び前記杭頭プレートの間に介在するスペーサとを備えた、請求項１に記載の基礎杭。
3. 前記杭本体の上部開口の内面に当接する外形を有し、前記杭頭プレートの溝に重複する貫通孔を設けた孔開きプレートを備え、該孔開きプレートが、前記杭頭プレートの溶接痕を超える厚さを有し、その裏面側の前記溶接痕に対応する箇所の厚さを減らし、前記溶接痕を回避した、請求項１に記載の基礎杭。
4. 前記杭本体の上部開口の内面に当接する外形を有し、前記杭頭プレートの溝に重複する貫通孔を設けた孔開きプレートを備え、該孔開きプレートの前記溶接痕に対応する箇所を切り欠いて、前記溶接痕を回避した、請求項１に記載の基礎杭。
5. 前記杭頭プレートの溶接痕を超える厚さを有するスペーサと、前記ボルトとしての高力ボルトとを備え、前記構造物又は前記構造物を連結するための接合金物と、前記杭頭プレートとを、前記スペーサを介在させて前記高力ボルトにより締結した、請求項１に記載の基礎杭。
6. 前記杭本体の少なくとも地上露出部分及び前記杭頭プレートに、前記鍍金処理を施した別部品の杭頭キャップを装着した、請求項１〜５のいずれか１項に記載の基礎杭。
7. 前記杭本体の内部に樹脂材料を充填し、前記杭本体の内部への空気の流入を阻止した、請求項１〜６のいずれか１項に記載の基礎杭。