JP2018048505A - 充填材漏れ防止治具および同治具を用いた合成杭の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】充填材の漏れを確実に防止することにより、さらに高品質の合成杭を提供することができる、充填材漏れ防止治具および同治具を用いた合成杭の製造方法を提供する。【解決手段】ＰＨＣ杭１と、ＰＨＣ杭１の外周に隙間Ｓを確保し頭部を揃えて同心配置に設けられる鋼管２と、前記隙間Ｓに充填される充填材３とからなる合成杭１０の製造方法に用いる充填材漏れ防止治具２０である。この治具２０は、前記ＰＨＣ杭１の頭部に設けられた端板１ａにボルト接合可能で、前記隙間Ｓの開口部を閉塞するリング状又は円盤状の平板部１１と、前記平板部１１から前記鋼管２の外周面に沿って立ち上がる円筒部１２と、前記円筒部１２の外周面に突設され前記鋼管２とボルト接合可能なボルト取付部１３とからなる。【選択図】図３

Description

この発明は、コンクリート強度が８５Ｎ／ｍｍ^２以上の高強度を発揮するコンクリート杭（以下、ＰＨＣ杭という。）と、同ＰＨＣ杭の外周に隙間を確保し頭部を揃えて同心配置に設けられる鋼管と、前記隙間に充填される充填材とからなる合成杭の技術分野に属し、さらにいえば、前記合成杭の製造方法と同方法に用いる充填材漏れ防止治具に関する。

コンクリート杭（ＰＨＣ杭含む。）は、大きな軸応力（圧縮力）を保持できるものの、水平力（曲げ応力とせん断応力）に対しては脆性的に破壊するため、構造物（特には高層構造物、超高層建物）の基礎として使用した場合の水平力に十分耐えるとは言い難い。
一方、鋼管杭は、曲げ強度とせん断強度は大きいが、大きな軸応力を保持するには厚肉のものを使用しなければならず、経済的な問題がある。また、杭径が大きくなると局部座屈が発生するなどの問題もある。

そこで、これらの問題点を補う方法の一つとして、コンクリート杭と鋼管とを組み合わせてなる外殻鋼管付きコンクリート杭（以下適宜、ＳＣ杭という。）がある。
このＳＣ杭は、高強度コンクリートを鋼管の中空部に注入し、遠心成形法（遠心締固め）によって一体的に製造され、軸応力と曲げ応力とせん断応力に対し一体的に抵抗する。
このＳＣ杭は、軸応力に強いコンクリート杭の長所と曲げ応力、せん断応力に強い鋼管の長所とを併せもち、大きな曲げ変形を生じても、コンクリートが鋼管の局部座屈を防止し、コンクリートは鋼管により拘束されているので大きな靭性を有する利点があり、近年その需要も増大している。

しかし、前記ＳＣ杭は、上述したように、軸応力と曲げ応力とせん断応力に対し一体的に抵抗する構成であるが故に、必然的に、ＳＣ杭を構成するコンクリート杭に、軸応力のほか曲げ応力及びせん断応力も負担させることになる。具体的には、構造物に地震等の水平力（短期荷重）が作用した場合、前記コンクリート杭は、構造物の軸応力（長期鉛直荷重）を負担している状態で、曲げ応力及びせん断応力を負担することとなり、ＳＣ杭内部のコンクリート杭が、曲げ応力やせん断応力をどの程度負担しているのか不明であった。ひいては前記コンクリート杭の破壊性状が不明であった。
よって、前記ＳＣ杭は、軸応力はコンクリート杭が負担し、曲げ応力及びせん断応力は鋼管が負担するという役割分担（機能分担）が明確でないという問題があった。
建築構造物において、高層構造物又は超高層構造物は、２次設計（保有水平耐力法、時刻歴応答解析）が必須であり、構造物の許容応力度だけでなく終局耐力、靱性の評価等が設計上の重要項目となっている。そのため、杭の部材としての性能が不明（曖昧）なものは設計が難しく、且つ確たる設計方針での設計ができないという問題があった。
要するに、前記ＳＣ杭は、軸応力はコンクリート杭が負担し、曲げ応力及びせん断応力は鋼管が負担するという役割分担（機能分担）が明確でない以上、２次設計に十分対応できるだけの杭体の性能保証がされていない状況にあった。

ところで、上述したＳＣ杭のほかに、コンクリート杭と鋼管とを併用して杭を施工する発明は、種々開示されている（例えば、特許文献１〜５を参照）。
しかしながら、前記特許文献１〜５に係る発明は、軸応力、曲げ応力、及びせん断応力の役割分担を明確にすることを目的（課題）、構成としておらず、よって、軸応力はコンクリート杭が負担し、曲げ応力及びせん断応力は鋼管が負担するという役割分担を明確化できる構成の杭ではない（詳しくは、以下の特許文献６、７に係る［発明が解決しようとする課題］の項を参照）。

そこで、本出願人は、特許文献６、７に示したように、軸応力と、曲げ応力及びせん断応力との役割分担を明確化できる、ＰＨＣ杭と鋼管とを組み合わせた合成杭を開発した。
この合成杭は、ＰＨＣ杭と、ＰＨＣ杭の外周に隙間を確保して同心配置に設けられる鋼管と、前記隙間に充填される充填材とからなり、前記ＰＨＣ杭と前記鋼管とを、平坦部上に載置した剥離板の上面に同心配置で鉛直方向に起立させ、前記ＰＨＣ杭の外周面と前記鋼管の内周面との間に形成した隙間に、上方から、充填材を前記鋼管と同等高さまで充填し、当該充填材を養生させて製造する（特許文献７の請求項１等を参照）。

特開平９−１７０２３２号公報 特開昭６１−１７６７１７号公報 特開平５−２８００４６号公報 特開平７−１１６３６号公報 特開２０１０−２６５７０２号公報 再表２０１２／１４７６９０号公報 特許第５８０５１８２号公報

ちなみに、従来、所謂合成杭は横向きに置いた状態で製造するのが主流で、充填材を鋼管とＰＨＣ杭との間に均等に充填することは難しかった。このため、ＰＨＣ杭等の杭素材を傾斜させて充填性を高める工夫が施されてはいたが、位置決め作業等に難渋し、製造効率を上げることができなかった。特に、充填材にセメントミルクやモルタル等のセメント系の材料を使う場合には均等な充填が難しく、流動性の確保が必要になったり、ブリージングによる空隙の発生も懸念されていた。

このような課題を踏まえ、本出願人が開発した上記特許文献７に係る合成杭は、ＰＨＣ杭と鋼管との向きを実使用時とは逆に、頭部を下向きにして製造する。すなわち、剥離板の上にＰＨＣ杭と鋼管とを同心配置に起立させ、上方から充填材を充填して製造するので、簡易、確実、かつ良好に充填作業を行うことができ、よって、施工性に優れ、高品質の合成杭を製造できる等の利点がある。
しかしながら、剥離板の上にＰＨＣ杭と鋼管を載置し各自重に任せて当該ＰＨＣ杭と鋼管とが形成する隙間に充填材を充填すると、剥離板とＰＨＣ杭及び鋼管とが何ら拘束されていない構成で充填する構成であるが故に、充填材の充填圧等により、剥離板とＰＨＣ杭又は鋼管との間から充填材が漏れることが懸念され、製造する合成杭の品質に悪影響を及ぼす虞が少なからずあった。
よって、前記充填材の漏れを確実に防止することができれば、より一層、高品質の合成杭を提供できることは明らかである。

本発明は、上述した背景技術の課題に鑑みて案出されたものであり、その目的とするところは、前記特許文献７に係る発明の利点を保持しつつ、さらに、充填材の漏れを確実に防止することにより、さらに高品質の合成杭を提供することができる、充填材漏れ防止治具および同治具を用いた合成杭の製造方法を提供することにある。

上記背景技術の課題を解決するための手段として、請求項１に記載した発明に係る充填材漏れ防止治具は、ＰＨＣ杭と、ＰＨＣ杭の外周に隙間を確保し頭部を揃えて同心配置に設けられる鋼管と、前記隙間に充填される充填材とからなる合成杭の製造方法に用いる充填材漏れ防止治具であって、
前記ＰＨＣ杭の頭部に設けられた端板にボルト接合可能で、前記隙間の開口部を閉塞するリング状又は円盤状の平板部と、前記平板部から前記鋼管の外周面に沿って立ち上がる円筒部と、前記円筒部の外周面に突設され前記鋼管とボルト接合可能なボルト取付部とからなることを特徴とする。

請求項２に記載した発明は、請求項１に記載した充填材漏れ防止治具において、前記平板部の上面に、前記隙間の開口部を塞ぐゴムパッキン等の止水材が設けられていることを特徴とする。

請求項３に記載した発明は、請求項１又は２に記載した充填材漏れ防止治具において、前記ＰＨＣ杭の頭部に設けられた端板に接合されたボルトの突き出し寸法よりも高い嵩上げ部を備えていることを特徴とする。

請求項４に記載した発明は、請求項１〜３のいずれか１項に記載した充填材漏れ防止治具において、前記ボルト取付部には予め、前記鋼管の軸方向に回動自在なデンデンボルト又はアイボルトが設けられていることを特徴とする。

請求項５に記載した発明に係る合成杭の製造方法は、ＰＨＣ杭と、ＰＨＣ杭の外周に隙間を確保し頭部を揃えて同心配置に設けられる鋼管と、前記隙間に充填される充填材とからなる合成杭の製造方法であって、
前記請求項１〜４のいずれかに記載した充填材漏れ防止治具の平板部を前記ＰＨＣ杭の頭部に設けられた端板にボルト接合すると共に、前記ボルト取付部と、前記鋼管の外周面に突設したボルト取付部とをボルト及びナットを用いてボルト接合することにより、同心配置とした前記ＰＨＣ杭と鋼管とが形成する隙間の開口部を前記平板部で閉塞し、当該充填材漏れ防止治具を下向きとして前記ＰＨＣ杭と鋼管とを同心配置で鉛直方向に起立させること、
前記隙間に上方から充填材を充填し、充填材が養生した後に、前記したすべてのボルト接合状態を解いて前記充填材漏れ防止治具を撤去してなることを特徴とする。

請求項６に記載した発明は、請求項５に記載した合成杭の製造方法において、前記したすべてのボルト接合状態を解いた後に、前記鋼管の外周面に突設したボルト取付部を撤去することを特徴とする。

請求項７に記載した発明は、請求項５又は６に記載した合成杭の製造方法において、前記鋼管の軸方向長さは、前記ＰＨＣ杭の軸方向長さよりも短いことを特徴とする。

請求項８に記載した発明は、請求項５〜７のいずれか１項に記載した合成杭の製造方法において、前記充填材は、セメントミルク、ソイルセメント、モルタル、樹脂モルタル、アスファルトコンクリート、又は相対密度が８０％以上の密詰めの砂とすることを特徴とする。

請求項９に記載した発明は、請求項５〜８のいずれか１項に記載した合成杭の製造方法において、前記充填材は、前記鋼管に曲げ変形が生じても当該鋼管の局部座屈を防止できる強度及び剛性を有し、かつ前記ＰＨＣ杭よりも強度及び剛性が小さい材料からなる充填材とすることを特徴とする。

本発明に係る充填材漏れ防止治具２０および同治具２０を用いた合成杭１０の製造方法によれば、以下の作用効果を奏する。
（１）ＰＨＣ杭１と鋼管２とを充填材漏れ防止治具２０を介して一体的にボルト接合できる上に、前記ボルト接合作業が完了すると同時に、自動的に、ＰＨＣ杭１と鋼管２とを同心配置に位置決め固定できる。すなわち、従来面倒であった同心配置の位置決め作業を容易、確実、かつ迅速に行うことができるので、施工性に優れている。
（２）ＰＨＣ杭１と鋼管２とが形成する隙間３内に充填された充填材３は、前記隙間Ｓの下端部が治具２０の平板部１１で閉塞され、しかも同下端部の内径方向は、その全周にわたり、ＰＨＣ杭１と平板部１１とのボルト接合効果により確実に閉塞され、同下端部の外径方向は、その全周にわたり、鋼管２と平板部１１とのボルト接合効果により確実に閉塞されるので、充填圧による漏れ（主に液漏れ）が生じる虞のない密閉状態を確実に実現できる。充填材漏れ防止治具２０の平板部１１にゴムパッキン等の止水材を装着して実施すれば、さらに気密性の高い密閉状態を実現できる。よって、高品質の合成杭を実現することができる。
（３）充填材漏れ防止治具２０は、ＰＨＣ杭１、鋼管２のそれぞれに対してボルトのみで機械的に接合されているので、充填材３の養生後はボルトを取り外せば接合状態を容易に解除でき、速やかに撤去（回収）できる。よって、施工性に優れている。

Ａは、本発明に係る合成杭の製造方法により製造した合成杭の使用状態を示した立断面図であり、Ｂは、ＡのＢ−Ｂ線矢視断面図であり、Ｃは、Ａの平面図である。 Ａは、本発明に係る合成杭の製造方法の充填準備工程を示した正面図であり、Ｂは、同断面図である。 Ａ、Ｂはそれぞれ、図２Ａ、Ｂの下部の拡大図である。 図３ＡのＡ−Ａ線矢視断面図である。 Ａは、本発明に係る充填材漏れ防止治具の実施例を示した平面図であり、Ｂは、同正面図であり、Ｃは、ＡのＣ−Ｃ線矢視断面図である。 Ａは、図５に係る充填材漏れ防止治具の底面図であり、Ｂは、同右側面図である。 本発明に係る充填材漏れ防止治具のＰＨＣ杭および鋼管への取付手法の一例を示した説明図である。 本発明に係る充填材漏れ防止治具の異なる実施例を示した立断面図である。

次に、本発明に係る合成杭の製造方法と、同製造方法に用いる充填材漏れ防止治具の実施例を図面に基づいて説明する。

（本発明に係る合成杭の製造方法により製造した合成杭について）
先ず、図１Ａ〜Ｃに基づいて、本発明に係る合成杭の製造方法により製造した合成杭について説明する。
この合成杭１０は、ＰＨＣ杭１と、ＰＨＣ杭１の外周に隙間Ｓ（図２〜図４参照）を確保し頭部を揃えて同心配置に設けられた鋼管２と、前記隙間Ｓに充填された充填材３とからなり、地盤Ｇ中に建て込まれ、その上に構造物の基礎（図示省略）が構築される。
前記鋼管２は、その上端部が構造物の基礎と水平力を伝達可能な構成で接合される。鋼管２の上端部を構造物の基礎に接合する手段は種々あるが、例えば、前記鋼管２の上端部の外周面に上方へ突き出る鉄筋（ひげ鉄筋）を溶接接合し、基礎コンクリートを打設して鋼管２の上端部と構造物の基礎とを水平力を伝達可能に接合する。
ちなみに図１は、合成杭１０を地盤Ｇからの深度が深い（例えば３０ｍ程度の）支持層Ｊに支持杭として適用する場合の実施例を示している。この場合、前記合成杭１０の下方には、通常の単なるＰＨＣ杭１が継ぎ足されている。つまり、前記合成杭１０は、支持杭の最上位に設けられる。
図示例に係る合成杭１０の天端は、地盤Ｇの上面から若干突き出した構成で実施しているが、構造物基礎の施工法に応じ、例えば地盤Ｇレベルと同等レベル、又はそれよりも低いレベルに設定した構成で実施することも勿論できる。
前記構造物は、低層構造物でも、高層構造物あるいは超高層構造物でもよい。前記合成杭１０を含む支持杭は、支持層Ｊに到達しない構成でももちろん実施できる。

前記合成杭１０を構成するＰＨＣ杭１は、その軸方向両端部にリング状の端板１ａを備えており、大きな鉛直荷重を支持できる１００Ｎ／ｍｍ^２以上の強度（Ｆｃ）を有するものが好適に用いられる。前記ＰＨＣ杭１は、一般に、外径（Ｄ）が３００〜１２００ｍｍ程度、長さ（Ｌ）が５〜１５ｍ程度で製造されている。
なお、前記ＰＨＣ杭１の大きさは勿論これに限定されず、支持する構造物の形態、或いは地盤Ｇの性状等に応じて適宜設計変更可能である。

前記合成杭１０を構成する鋼管２は、外径（Ｄ）が４００〜１４００ｍｍ程度、肉厚（ｔ）が６〜２５ｍｍ程度、長さ（Ｌ）が３〜１５ｍ程度の大きさが好適に用いられる。
具体的に、外径が６００ｍｍ程度のＰＨＣ杭１を用いるときは、外径が７００〜８００ｍｍ程度の鋼管２を用い、外径が１２００ｍｍ程度のＰＨＣ杭１を用いるときは、外径が１３００〜１４００ｍｍ程度の鋼管２を用いる等、充填材３を充填する隙間Ｓを２０〜１００ｍｍ程度確保した同心配置に鋼管２を配設する。
なお、前記鋼管２の長さは、合成杭１０が支持する構造物の形態、或いは構造物に作用する水平力（曲げ応力及びせん断応力）に対し、効果的に抵抗できる長さとされる。目安として、ＰＨＣ杭１の杭径の５倍程度が好ましいとされるが、地盤Ｇの性状に応じて適宜設計変更される。
前記鋼管２の軸方向長さは、前記ＰＨＣ杭１の軸方向長さよりも短尺で実施することが好ましい。その理由は、経済的であることは勿論のこと、図１Ａに示したように、支持層Ｊまでの深さが深くて通常のＰＨＣ杭１と工場等で製造した合成杭１０とを現場で継ぎ足す必要がある場合、鋼管２が邪魔にならないスムーズな継ぎ足し作業を行い得るからである。
また、充填材３を充填する隙間Ｓの大きさは、前記２０〜１００ｍｍ程度に限定されるものではなく、合成杭１０に作用する水平力（曲げ応力及びせん断応力）の大きさに応じて適宜設計変更される。

前記合成杭１０を構成する充填材３は、前記ＰＨＣ杭１の外周面と前記鋼管２の内周面とが形成する隙間Ｓに、当該鋼管２のほぼ全長にわたって密実に充填されている。
本実施例に係る充填材３は、セメントミルク、ソイルセメント、モルタル、樹脂モルタル、アスファルトコンクリート、又は相対密度が８０％以上の密詰めの砂が好適に用いられる。前記充填材３として塑性性能を有する樹脂モルタルを用いれば、エネルギー吸収材としての機能をさらに期待できる。また、前記密詰めの砂を用いれば、圧縮特性が高く、かつ鋼管２とＰＨＣ杭１との間で発生するせん断応力に対してダイレタンシー効果によって体積圧縮を防ぐこともできる。
さらに、前記充填材３は、前記ＰＨＣ杭１よりも強度及び剛性が低い材料（目安として２０〜５０Ｎ／ｍｍ^２程度の強度）とすることが好ましい。また、一定の靱性をもち、鋼管２の局部座屈を防止できる程度の強度及び剛性を有していることが好ましい。

前記した材料からなる前記充填材３は、ＰＨＣ杭１の強度及び剛性よりも小さな材質を有することで鋼管２の曲げ応力（曲げモーメント）、及びせん断応力を効果的に吸収し、隣接するＰＨＣ杭１へ伝達し難くする構成を実現できる。また、前記充填材３は、ＰＨＣ杭１よりも剛性（鉛直剛性）が小さいので、構造物の鉛直荷重の大部分をＰＨＣ杭１のみで負担させる構成を実現できる。

前記合成杭１０は、現場で構築することもできるし、予め工場等で製造しておき現場へ搬入することもできる。

（本発明に係る合成杭の製造方法に用いる充填材漏れ防止治具について）
次に、図２〜図６に基づいて、本発明に係る合成杭の製造方法に用いる充填材漏れ防止治具について説明する。
この充填材漏れ防止治具２０は、金属製が好適であり、前記ＰＨＣ杭１の頭部に設けられたリング状の端板１ａにボルト接合可能で、前記ＰＨＣ杭１と鋼管２とが形成する隙間Ｓの開口部を閉塞するリング状の平板部１１と、前記平板部１１から前記鋼管２の外周面に沿って立ち上がる円筒部１２と、前記円筒部１２の外周面に突設され前記鋼管２とボルト接合可能なボルト取付部１３とからなる。
要するに、本発明に係る充填材漏れ防止治具２０は、前記平板部１１にＰＨＣ杭１とのボルト接合手段を備え、前記円筒部１２に鋼管２とのボルト接合手段を備えた構成で実施される。
なお、前記平板部１１はリング状のほか、図８に示したように、円盤状でも実施できる（符号１１’参照）。

＜平板部１１について＞
前記リング状の平板部１１は、同心配置に位置決めされる前記ＰＨＣ杭１と鋼管２との頭部へ設置（面タッチ）可能な大きさで実施される。ちなみに、図示例に係るリング状の平板部１１は、一例として内径が４６０ｍｍ、外径が８０８ｍｍ、板厚が１９ｍｍの大きさで実施される。このサイズの平板部１１に対し、本実施例では、一例として杭径（外径）が７００ｍｍ（内径５００ｍｍ）のＰＨＣ杭１と、外径が８００ｍｍ（肉厚９ｍｍ）の鋼管２が、隙間Ｓ＝４１ｍｍを確保して同心配置に載置される。すなわち、図３Ｂ等に示したように、前記リング状の平板部１１の内径と外径との間に、前記ＰＨＣ杭１と鋼管２が収まる形態で実施される。
ちなみに、前記リング状の平板部１１の内径側（内周縁部）には、周方向に連続する立ち上がりリブ１４（一例として平板部１１の上面からの高さが４０ｍｍ）が形成されている。
なお、図示は省略したが、漏れ（主に液漏れ）防止効果を更に高めるべく、前記リング状の平板部１１の内径と外径との間の全面、又は少なくとも前記隙間Ｓに対応する部位に、前記隙間Ｓの開口部を塞ぐリング状のゴムパッキン等の止水材を貼着する等して設けておくことが好ましい。

また、前記平板部１１は、前記ＰＨＣ杭１の端板１ａに予め設けられているネジ孔を利用して接合するべく、当該ネジ孔のうち複数のネジ孔に対応する部位に、バランスよく（図示例では５個）、ボルト通し孔（貫通孔）１１ａが設けられている（図５Ａ等参照）。 なお、前記端板１ａの既設のネジ孔は、通常、ＰＣ鋼線設置位置に対応する箇所に所定のピッチで相当数（杭径に応じて８〜３２個程度）設けられている。前記ボルト通し孔１１ａの数量は５個で実施しているが、勿論これに限定されず、前記平板部１１を前記端板１ａへ強固に定着でき、かつ、前記隙間Ｓに充填する充填材３の漏れを防止できることを条件に適宜設計変更（増減）可能である。

＜円筒部１２について＞
前記リング状の平板部１１の外径側（外周縁部）には、ほぼ直角方向に立ち上がる円筒部１２が溶接等の接合手段で周方向に連続する形態で設けられている。この円筒部１２は、合成杭１０の外周を構成する鋼管２の位置決め作業を良好に行うほか、前記ボルト取付部１３を強固に定着させるために設けられる。ちなみに図示例に係る円筒部１２は、一例として平板部１１の上面からの高さが８０ｍｍ程度で実施されている。

前記円筒部１２は、本実施例では、嵩上げ部１５を兼ねた合理的な構成で実施している。すなわち、図３Ｂ等に示したように、内径が前記平板部１１の外径と略一致する８０８ｍｍ、外径が８３２ｍｍ、肉厚が１２ｍｍで、高さが１２０ｍｍ程度の円筒部１２を、前記平板部１１の外周縁部に沿って外付けする際に、当該円筒部１２の内壁面の若干下寄り位置に（嵩上げ寸法Ｈ（図３Ｂ参照）を２０ｍｍ確保した位置に）前記平板部１１を位置決めし、溶接等の接合手段で一体的に接合して実施している。
この嵩上げ部１５は、平板部１１を介して前記ＰＨＣ杭１の端板１ａにボルト接合するためのボルト２１の頭部よりも若干高く形成することで、充填材漏れ防止治具２０を下向きにして地面等の平坦部に設置する際に、当該治具２０がガタツキのない安定した水平姿勢を保持する役割を果たすほか、ボルト２１の破損防止の役割も果たす。
なお、この嵩上げ部１５は、上記したような、下部に嵩上げの役割を持たせた長尺の円筒部１２を用いて実施するほか、円筒部１２とは別々に設けて実施することも勿論できる。例えば、平板部１１の下面に、前記ボルト２１の頭部よりも若干せいが高いリング状又は方形状の嵩上げ部（リブ）を設けたり、角材や脚部材等の突設部材をバランスよく点在させたりして実施することもできる。

＜ボルト取付部１３について＞
前記円筒部１２の外周面には、ボルト取付部１３が突設されている。本実施例に係るボルト取付部１３は、前記円筒部１２の外周面の四方にバランスよく計４箇所設けて実施している（図５Ａ等参照）。本実施例に係るボルト取付部１３は、平行する２枚の金属製プレートからなる所謂ブラケットであり、一例として、縦７０ｍｍ、横７５ｍｍ、板厚９ｍの略方形状の一対の金属製プレートを、２０ｍｍ程度の間隔をあけて、前記円筒部１２の外周面に両腕状に配置して溶接等の接合手段で一体的に設けられている。この２枚の金属製プレートにはそれぞれ、略中央部に、ボルト１６を貫通させるためのボルト通し孔が設けられている。
ちなみに本実施例では、２枚の金属製プレートの間にデンデンボルト１８（アイボルトでも可）を配置し、各金属製プレートに設けた前記ボルト通し孔と、デンデンボルトのボルト通し孔（芯孔）との芯を一致させ、当該芯が一致した３つのボルト通し孔にボルト１６を通し、同ボルト１６の両端部にワッシャを通してナット１７、１７を締め付けることにより、前記デンデンボルト１８が、そのボルト通し孔（芯孔）を基点として鋼管２の軸方向（上下方向）に回動自在な構成で実施されている。

なお、前記ボルト取付部１３は、四方に計４箇所設けて実施しているが、勿論これに限定されず、前記鋼管２と良好にボルト接合でき、かつ、前記隙間Ｓに充填する充填材３の漏れを防止できることを条件に適宜設計変更（増減）可能である。
また、前記デンデンボルト１８の長さは、一例として、孔芯から１３０ｍｍ程度で実施しているが、勿論これに限定されず、鋼管２側に設けるボルト取付部１９（後述）と良好な接合状態を実現するのに適正な長さで実施される。

（上述した本発明に係る充填材漏れ防止治具を用いた合成杭の製造方法について）
次に、上記構成の充填材漏れ防止治具２０を用いた合成杭１０の製造方法について説明する。
この合成杭１０の製造方法は、先ず、前記充填材漏れ防止治具２０の平板部１１を前記ＰＨＣ杭１の頭部に設けられた端板１ａにボルト接合すると共に、前記ボルト取付部１３と、前記鋼管２の外周面に突設したボルト取付部１９とをボルト（デンデンボルト１８）及びナット２２を用いてボルト接合することにより、同心配置とした前記ＰＨＣ杭１と鋼管２とが形成する隙間Ｓの開口部を前記平板部１１で閉塞し、当該充填材漏れ防止治具２０を下向きとして前記ＰＨＣ杭１と鋼管２とを同心配置で鉛直方向に起立させる（充填準備工程）。
しかる後、前記隙間Ｓに上方から充填材３を充填し、前記充填材３が養生した後に、前記したすべてのボルト接合状態を解いて前記充填材漏れ防止治具２０を撤去してなる（充填作業等工程）。

＜充填準備工程について＞
前記充填準備工程は、要するに、ＰＨＣ杭１と鋼管２とを充填材漏れ防止治具２０を介して同心配置で一体的にボルト接合する工程をいう。
すなわち、前記充填材漏れ防止治具２０（以下適宜、治具２０と略す。）は、充填材３の漏れを防止する本来の役割に加え、ＰＨＣ杭１と鋼管２とを同心配置に位置決め固定する役割も果たす。

前記治具２０を前記ＰＨＣ杭１及び鋼管２にボルト接合する手法は種々ある。例えば本実施例では、図７に示したように、工場や現場で、支持台（例えばＨ形鋼）３２の上に設置した鋼管２に、作業員が、ＰＨＣ杭１をナイロンスリングを利用して重機で吊り上げる等して貫通させる作業を行い、当該貫通させたＰＨＣ杭１の両端部にも支持台（例えばＨ形鋼）３１を設置する。
ここで、前記支持台３１の高さは、支持台３２の高さよりも若干（理想的には、形成する隙間Ｓの分だけ）高いものを用いることにより、前記ＰＨＣ杭１と鋼管２とを略同心配置とすることが好ましい。また、支持台３１、３２上における前記ＰＨＣ杭１、鋼管２の両脇には、揺動（回動）防止用のずれ止め材（例えば角材）を載置しておいた方が好ましい。

なお、前記鋼管２は予め、その外周面における前記治具２０側に設けたボルト取付部１３に対応する部位に、同数（本実施例では四方に計４個）のボルト取付部１９を溶接等の接合手段で設けておく。
前記ボルト取付部１９は、本実施例では、一例として、長さ（突き出し寸法）が８０ｍｍ程度で、ウエブが７５ｍｍ、フランジが４０ｍｍのチャンネル材（Ｃ形鋼）を用い、そのウエブの外方中央部に、前記デンデンボルト１８のボルト軸を受け入れ可能な切欠部１９ａが形成されている（図３Ａ、図４参照）。ちなみに、このボルト取付部１９の鋼管２への取り付け部位は、当該鋼管２の外周面の曲率に合わせた形状とする等の工夫は適宜行われるところである。

続いて、前記治具２０を、その平板部１１を前記ＰＨＣ杭１の頭部に設けられた端板１ａにボルト２１で接合（５箇所止め）して固定する。その後、治具２０を頭部に装着したＰＨＣ杭１を、必要に応じて重機を用いる等して鋼管２側へ移動させ（又は、鋼管２をＰＨＣ杭１側へ移動させ）、治具２０の平板部１１を鋼管２の頭部へ当接させる。そうすると、必然的に、前記ＰＨＣ杭１と鋼管２の頭部が揃えられる（図３Ｂを援用して参照）。

続いて、前記治具２０側に設けたボルト取付部１３と、鋼管２側に設けたボルト取付部１９とのボルト接合作業を横向き（水平）姿勢のまま行う。
このボルト接合作業は、先ず、前記ボルト取付部１３とボルト取付部１９との位置合わせを行った後、前記ボルト取付部１３側のデンデンボルト１８を、そのボルト軸が、対応する鋼管２側のボルト取付部１９の切欠部１９ａ内の奥端へ突き当たるまで回動させる。そして前記デンデンボルト１８の先端部にワッシャを通してナット２２を締め付けることにより、前記ボルト取付部１３、１９同士がボルト接合（結合）される。なお、前記ワッシャ及びナット２２は予め、デンデンボルト１８の先端部に装着しておいた方が作業上好ましい。
このボルト接合作業を、デンデンボルト１８（ボルト取付部１３）の個数に応じて繰り返し行うことにより、もって、前記治具２０と鋼管２とがボルト接合され、ひいては、同心配置で、かつ頭部が揃えられたＰＨＣ杭１と鋼管２とが治具２０を介して一体的にボルト接合される（図２Ｂ、図３Ｂを援用して参照）。

続いて、前記横向き姿勢の合成杭１０の素材（ＰＨＣ杭１、鋼管２）を、重機を利用して、地面等の平坦部に、治具２０を下向きとして鉛直方向に起立させる。
前記治具２０は、その下部に嵩上げ部１５が形成されているので、ボルト２１の存在如何にかかわらず、前記平坦部上に、ガタツキのない安定した水平姿勢を保持して設置することができる。

＜充填作業等工程について＞
次に、前記ＰＨＣ杭１と鋼管２とが形成する円筒形状の隙間Ｓの空間内に、上方から前記充填材３を充填（圧入）する作業を行う。この充填作業は、未充填部が生じないように、充填量、充填速度を適宜調整しながら密実に行う。隙間３内に挿入可能な細径の注入管（サニーホース）を用いた落とし込み充填工法を採用したり、前記隙間Ｓの内部にセンサーを設けて自動的な注入管理を採用したりする等の工夫は適宜行われるところである。なお、前記充填作業は、通常、前記鋼管２と同等高さに達するまで行うが、これに限定されるものではない。

前記隙間３内に充填された充填材３は、前記隙間Ｓの下端部が治具２０の平板部１１で閉塞され、しかも同下端部の内径方向は、その全周にわたり、ＰＨＣ杭１と平板部１１とのボルト接合効果により確実に閉塞され、同下端部の外径方向は、その全周にわたり、鋼管２と平板部１１とのボルト接合効果により確実に閉塞されているので、充填圧による漏れ（主に液漏れ）が生じる虞のない密閉状態を実現できる。前記ゴムパッキン等の止水材を装着して実施すれば、さらに気密性の高い密閉状態を実現できる。

次に、前記下端部が密閉状態を呈する隙間Ｓ内に密実に充填された充填材３の養生を待って、前記したすべてのボルト接合状態を解く。具体的には、前記５箇所止めのボルト２１をすべて取り外してＰＨＳ杭１と治具２０との接合状態を解除すると共に、前記４箇所止めのデンデンボルト１８をナット２２を緩めて回動させて鋼管２と治具２０との接合状態を解除する。そして、すべての接合状態が解かれた治具２０を撤去して回収する。

かくして、ＰＨＣ杭１と、ＰＨＣ杭１の外周に隙間Ｓを確保し頭部を揃えて同心配置に設けられた鋼管２と、前記隙間Ｓに充填された充填材３とからなる高品質の合成杭１０を製造することができるのである。
なお、鋼管２の外周面に設けられたボルト取付部１９は、その後、現場で支持杭を構成するにあたり、重機により地盤Ｇ中に建て込む際の吊り支点として利用等する場合はそのまま残してもよいし、適宜ガスバーナで切断して撤去してもよい。

以上、実施例を図面に基づいて説明したが、本発明は、図示例の限りではなく、その技術的思想を逸脱しない範囲において、当業者が通常に行う設計変更、応用のバリエーションの範囲を含むことを念のために言及する。

例えば、前記ＰＨＣ杭１側のボルト取付部１３と鋼管２側のボルト取付部１９との構成を入れ替えて、鋼管２側のボルト取付部１９をデンデンボルト１８を備えた構成として実施することもできる。なお、前記ボルト取付部１３、１９の構造は図示例に限定されず、それぞれ、芯が一致するボルト貫通孔を有する鋼材とし、当該ボルト貫通孔にボルトをＰＨＣ杭１および鋼管２の軸線方向に通し、同ボルトの両端部にワッシャを通しナットで締め付ける構成で実施することもできる。

また、前記治具２０の平板部１１はリング状で実施しているが、図８に示したように、中央部に孔が形成されていない円盤状の平板部１１’で実施することも勿論できる。

さらに、本実施例では、図７に示したように、治具２０とＰＨＣ杭１、鋼管２とのボルト接合作業を横向きの姿勢で実施しているが、これに限定されず、図８に示すように、地盤等の平坦部上に略円柱状のベース部材３３を設置し、この上に治具２０を載せ、ＰＨＣ杭１と鋼管２とを重機で吊り支持することにより、縦向き姿勢でボルト接合作業を実施することもできる。この場合、前記ベース部材３３の形態は、作業員がボルト２１の接合作業をスムーズに行えるように、外径はＰＨＣ杭１の内径よりも小さく、高さは良好な作業姿勢を確保できる高さで実施することが好ましい。

その他、前記合成杭１０の製造方法は、所定の広さと深さを備えた合成杭製造用ピット（図示省略）内で行うと、当該ピットの深さ分だけ高所作業を低減化でき、充填材３の充填作業、重機の吊り上げ作業等の作業効率を高めることができる。この合成杭製造用ピットの広さは、製造する合成杭１０の本数に応じて適宜設計変更され、深さは鋼管２の高さ程度が充填作業上好ましい。このピットは、作業効率を高めるほか、地上よりも温度を一定に保つことに優れている等、養生効果も期待でき、養生管理をより適正に行うことができる利点もある。

１ ＰＨＣ杭
１ａ 端板
２ 鋼管
Ｓ 隙間
３ 充填材
１０ 合成杭
Ｇ 地盤
Ｊ 支持層
１１ 平板部
１１ａ ボルト通し孔
１２ 円筒部
１３ ボルト取付部
１４ 立ち上がりリブ
１５ 嵩上げ部
Ｈ 嵩上げ寸法
１６ ボルト
１７ ナット
１８ デンデンボルト
１９ ボルト取付部
１９ａ 切欠部
２０ 充填材漏れ防止治具
２１ ボルト
２２ ナット
３１ 支持台
３２ 支持台
３３ ベース部材

Claims (9)

1. ＰＨＣ杭と、ＰＨＣ杭の外周に隙間を確保し頭部を揃えて同心配置に設けられる鋼管と、前記隙間に充填される充填材とからなる合成杭の製造方法に用いる充填材漏れ防止治具であって、
   前記ＰＨＣ杭の頭部に設けられた端板にボルト接合可能で、前記隙間の開口部を閉塞するリング状又は円盤状の平板部と、前記平板部から前記鋼管の外周面に沿って立ち上がる円筒部と、前記円筒部の外周面に突設され前記鋼管とボルト接合可能なボルト取付部とからなることを特徴とする、充填材漏れ防止治具。
2. 前記平板部の上面に、前記隙間の開口部を塞ぐゴムパッキン等の止水材が設けられていることを特徴とする、請求項１に記載した充填材漏れ防止治具。
3. 前記ＰＨＣ杭の頭部に設けられた端板に接合されたボルトの突き出し寸法よりも高い嵩上げ部を備えていることを特徴とする、請求項１又は２に記載した充填材漏れ防止治具。
4. 前記ボルト取付部には予め、前記鋼管の軸方向に回動自在なデンデンボルト又はアイボルトが設けられていることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載した充填材漏れ防止治具。
5. ＰＨＣ杭と、ＰＨＣ杭の外周に隙間を確保し頭部を揃えて同心配置に設けられる鋼管と、前記隙間に充填される充填材とからなる合成杭の製造方法であって、
   前記請求項１〜４のいずれかに記載した充填材漏れ防止治具の平板部を前記ＰＨＣ杭の頭部に設けられた端板にボルト接合すると共に、前記ボルト取付部と、前記鋼管の外周面に突設したボルト取付部とをボルト及びナットを用いてボルト接合することにより、同心配置とした前記ＰＨＣ杭と鋼管とが形成する隙間の開口部を前記平板部で閉塞し、当該充填材漏れ防止治具を下向きとして前記ＰＨＣ杭と鋼管とを同心配置で鉛直方向に起立させること、
   前記隙間に上方から充填材を充填し、充填材が養生した後に、前記したすべてのボルト接合状態を解いて前記充填材漏れ防止治具を撤去してなることを特徴とする、合成杭の製造方法。
6. 前記したすべてのボルト接合状態を解いた後に、前記鋼管の外周面に突設したボルト取付部を撤去することを特徴とする、請求項５に記載した合成杭の製造方法。
7. 前記鋼管の軸方向長さは、前記ＰＨＣ杭の軸方向長さよりも短いことを特徴とする、請求項５又は６に記載した合成杭の製造方法。
8. 前記充填材は、セメントミルク、ソイルセメント、モルタル、樹脂モルタル、アスファルトコンクリート、又は相対密度が８０％以上の密詰めの砂とすることを特徴とする、請求項５〜７のいずれか１項に記載した合成杭の製造方法。
9. 前記充填材は、前記鋼管に曲げ変形が生じても当該鋼管の局部座屈を防止できる強度及び剛性を有し、かつ前記ＰＨＣ杭よりも強度及び剛性が小さい材料からなる充填材とすることを特徴とする、請求項５〜８のいずれか１項に記載した合成杭の製造方法。

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