JP2018159178A - 杭基礎構造およびその構築方法 - Google Patents

Abstract

【課題】基礎工事と柱設置が順次的に行える杭基礎構造およびその構築方法を提供する。【解決手段】地中に打ち込まれた杭１と、上記地中から出ている上記１杭の杭頭部１１の周囲を囲う鋼製の杭頭接合周囲体２と、上記杭頭接合周囲体２の上部側に設けられており、開口２２ａを有するとともに柱５を締結する締結部材（ボルト２２ｂ）が上側に突設されたトッププレート２２と、上記杭頭接合周囲体２内に充填されたコンクリート３と、を備える。【選択図】図２

Description

この発明は、地中に打ち込まれた杭の杭頭部に鋼管からなる接合体が設けられた杭基礎構造およびその構築方法に関する。

特許文献１には、地面に打ち込まれた鋼管杭の杭頭天面高さ位置から所定の寸法下方の位置において、鋼管杭の内部に内プレートが設置されると共に、鋼管杭の杭頭内部に内プレートを受けとしてコンクリートが打設され、該コンクリートにアンカーボルトが植設され、該アンカーボルトで鉄骨柱のベースプレートがジョイントされている鉄骨柱と鋼管杭のジョイント構造が開示されている。この構造であれは、杭が多少の芯ずれを起こして地面に打ち込まれたとしても、この杭と柱の接合部において上記芯ずれを吸収することが可能となる。

また、特許文献２には、上部外周に複数のずれ止めリングが取付けられ地盤に建込まれる杭と、該杭の杭頭部に設置される垂直位置調整治具と、コンクリートの充填穴を有し上部構造物が接合されるトッププレートが上端部に設けられ、下部内周面にずれ止めリングが取付けられて前記杭の上部に嵌合され前記トッププレートが前記垂直位置調整治具上に載置される接合治具と、該接合治具の下端部を閉塞する閉塞板と、前記充填穴から接合治具内に充填されるコンクリートとを備えた杭と上部構造物との接合構造が開示されている。

特許第４５４５４７０号 特許第４６５７０２８号

ところで、杭と柱の接合にアンカーボルトを用いると、上記柱に対する横方向の荷重によって、上記アンカーボルトが伸びて柱が傾き建物の層間変形が大きくなるおそれがある。この点、特許文献１に開示の技術では、柱と杭の接合箇所がコンクリートで固められるため、上記の柱傾きの恐れは小さい。しかしながら、特許文献１に開示の技術では、柱の設置と基礎工事を同時進行で行う必要がある。

一方、特許文献２に開示の技術でも、柱の設置と基礎工事を同時進行で行う必要がある。

この発明は、上記の事情に鑑み、基礎工事と柱設置が順次的に行える杭基礎構造およびその構築方法を提供することを目的とする。

この発明の杭基礎構造は、上記の課題を解決するために、地中に打ち込まれた杭と、上記地中から出ている上記杭の杭頭部の周囲を囲う鋼製の杭頭接合周囲体と、上記杭頭接合周囲体の上部側に設けられており、柱を締結する締結部材が上側に突設されたトッププレートと、上記杭頭接合周囲体内に投入されたコンクリートと、を備えることを特徴とする。

上記の構成であれば、上記コンクリートを上記杭頭接合周囲体内に投入して基礎工事が終わった後に、建て方において上記締結部材を用いて柱を建てる作業を行っていくことができる。

上記締結部材は高力ボルトまたは中ボルトであってもよい。これによれば、アンカーボルトを用いた場合のようなボルト伸びが抑制され、この伸びによる不具合も防止できる。

上記締結部材は上記柱を上記トッププレートに固定してもよい。或いは、上記締結部材は上記柱を上記トッププレートおよび上記コンクリートに固定してもよい。

上記杭頭接合周囲体の上端側周囲部が上記トッププレートよりも上側に位置しており、上記上端側周囲部を型枠として上記柱の上記締結部材による固定箇所がモルタルまたはコンクリートで覆われていてもよい。これによれば、柱の固定部が上記モルタルまたはコンクリートによって補強され、柱脚のせん断耐力を向上できる。また、別途の型枠が不要であるので、施工も簡略化できる。

上記杭頭接合周囲体の下部の内側に底板が設けられており、この底板には上記杭頭部を通す開口が形成されていてもよい。これにより、上記杭頭接合周囲体に基礎梁が接合されることに対する強度向上を図ることができる。また、上記杭頭接合周囲体の下端が上記底板よりも下方に突出していてもよい。

また、この発明の杭基礎構造を構築する方法は、杭を地中に打ち込む工程と、上記地中から出ている上記杭の杭頭部を囲うように杭頭接合周囲体を配置する工程と、上記杭頭接合周囲体内にコンクリートを投入する工程と、を含むことを特徴とする。かかる方法であれば、上記コンクリートを投入する基礎工事が終わった後に、建て方において柱を建てる作業を行っていくことができる。

本発明であれば、基礎工事と柱設置を順次的に行える。また、上記締結部材として高力ボルトまたは中ボルトを用いることができるので、アンカーボルトを用いた場合のようなボルト伸びが抑制され、この伸びによる不具合も防止できるという効果を奏する。

本発明の実施形態にかかる杭基礎構造を構築する方法の途中段階を示した説明図である。 図１の実施形態にかかる杭基礎構造の断面を示した説明図である。 図１の実施形態にかかる杭基礎構造の斜視説明図である。 本発明の他の実施形態にかかる杭基礎構造を示した説明図である。 本発明の他の実施形態にかかる杭基礎構造を示した説明図である。 本発明の他の実施形態にかかる杭基礎構造を示した説明図である。

以下、この発明の実施形態に係る杭基礎構造を添付図面に基づいて説明する。図１は、この実施形態に係る杭基礎構造を構築する方法の途中段階を示しており、図２および図３はこの実施形態に係る杭基礎構造を示している。

この実施形態に係る杭基礎構造では、円形鋼管からなる杭１が根切り箇所１００の地中に打ち込まれている。この杭１の上端は、例えば、上記根切り箇所１００の底面から当該杭１の外径以上の高さで突出している。上記杭１の上端には、例えば上記杭１の外径よりも大きな直径を有する円盤状の杭頭部１１が設けられている。また、上記杭頭部１１には上記杭１の内径よりも小さな開口１１ａが形成されている。そして、上記杭１の上部側にコンクリート１２が１ｍ程度の深さで充填されている。なお、上記杭１の上端よりも下側の位置に円盤状の杭頭部１１を形成してもよいし、また、円盤状の杭頭部１１に限らず、上記杭１の上端側に鉄筋等を設けて杭頭部とすることができる。

上記杭頭部１１の周囲を囲うように円形鋼管からなる杭頭接合周囲体２が配置されている。上記杭頭接合周囲体２の下部の内側には水平に底板２１が設けられており、この底板２１には上記杭頭部１１を通す開口２１ａが形成されている。この開口２１ａの直径は、上記杭１の打ち込み誤差（例えば、１００ｍｍ程度）を吸収できるように設定されており、上記杭頭部１１よりも大きされている。また、上記底板２１は、上記杭頭接合周囲体２の下端よりも上側となる位置に設けられており、上記杭頭接合周囲体２の下端が上記底板２１よりも下側に突き出た構造となっている。また、上記底板２１は通しダイヤフラム状に上記杭頭接合周囲体２の外側に突出するように設けられている。

上記杭頭接合周囲体２の上面部には、トッププレート２２が設けられている。このトッププレート２２には、上記杭頭接合周囲体２内にコンクリート３を投入することができる例えば円形の開口２２ａが形成されている。また、上記トッププレート２２には、上記開口２２ａの外周より外側の部位において、締結部材であるボルト（高力ボルトまたは中ボルト）２２ｂが、その頭部を上記杭頭接合周囲体２内に位置させ、螺子部を上側に突出させて設けられている。上記ボルト２２ｂは、例えば、上記トッププレート２２に形成された挿通孔に通された状態で上記トッププレート２２の上面側で仮止めナット２２ｃによって仮止めされる。上記仮止めナット２２ｃは、上記コンクリート３の硬化後に取り外せばよい。また、上記ボルト２２ｂのセットは、上記コンクリート３が未投入の段階で、作業者が上記開口２２ａから手を入れて行うことが可能である。また、このトッププレート２２の縁面が上記杭頭接合周囲体２の外側に突出しており、この突出部が地中梁４の接合箇所となる。

上記杭頭接合周囲体２の側面には、地中梁４が取り付けられる。もちろん、地中梁４に限らず、地中に完全に埋まらない基礎梁とすることもできる。上記地中梁４は、例えば、Ｈ形鋼からなり、下フランジが上記底板２１の突出部の縁面に溶接され、上フランジが上記トッププレート２２の縁面に溶接され、ウェブが上記杭頭接合周囲体２の外面に溶接される。もちろん、このような溶接によって上記杭頭接合周囲体２に上記地中梁４が接合されることに限定されるものではない。

上記トッププレート２２の上記開口２２ａからコンクリート３が充填されると、上記杭頭接合周囲体２内において、上記杭頭部１１の周囲に上記コンクリート３が存在した構造となる。さらに、上記開口２１ａから下方へのコンクリート流出によって、上記底板２１の下側にも上記コンクリート３が存在する。上記コンクリート３が硬化したら、上記仮止めナット２２ｃを取り外し、柱５を上記トッププレート２２に固定できるようになる。上記柱５のベースプレート５ａには、上記ボルト２２ｂが挿通される挿通孔が形成されており、この挿通孔に上記ボルト２２ｂを挿通させてナット５５を締め付ける。なお、上記トッププレート２２の上記開口２２ａからコンクリート３が充填されることに限らず、上記杭頭接合周囲体２の下側からコンクリート３を充填してもよく、また、上記トッププレート２２に空気抜け孔２２ｄを形成しておいてもよい。また、上記コンクリート３を上記杭頭接合周囲体２内にフルに充填するのではなく、上記トッププレート２２の下面の例えば下５０ｍｍ程度のところまで投入し、このコンクリート３上に無収縮モルタルを充填するようにしてもよい。

ここで、上記杭頭接合周囲体２は、例えば、クレーンによって持ち上げられて、当該杭頭接合周囲体２内に上記杭頭部１１が入り込むように降下される。このとき、上記杭１の打ち込み位置に誤差が生じていたとしても、上記底板２１に形成された上記開口２１ａの直径は、上記杭１の打ち込み誤差を吸収できる大きさに設定されているので、当該杭頭接合周囲体２をずらして規定の位置に設置することができる。この設置においては、例えば、上記杭頭接合周囲体２の下端の４か所に断面略Ｌ字形の部材を介在させて当該杭頭接合周囲体２の設置高さ調整等を行うことができる。また、この設置においては、上記杭頭接合周囲体２の下側および上記底板２１の下側において、上記根切り箇所１００の底面との間には隙間が形成されることになる。上記杭頭接合周囲体２内に充填された上記コンクリート３が上記隙間から漏れ出るような場合には、上記杭頭接合周囲体２の下部の外周側に堰き止め板（枠）６を配置して上記隙間から漏れ出ようとする上記コンクリート３を堰き止めるようにしてもよい。

また、上記杭基礎構造を構築する方法の一形態は、上述したように、杭１を地中に打ち込む工程と、上記地中から出ている上記杭１の杭頭部１１を囲うように杭頭接合周囲体２を配置する工程と、上記杭頭接合周囲体２の上部側に設けられたトッププレート２２に柱接合用の締結部材（ボルト２２ｂ）を設ける工程と、上記トッププレート２２に形成されている開口からコンクリートを充填する工程と、を含む。なお、上記コンクリート３の充填は土間コンクリートを打つ際に行うことができる。

上記杭基礎構造であれば、上記杭頭部１１の周囲を囲う鋼製の杭頭接合周囲体２とこの杭頭接合周囲体２内に充填された上記コンクリート３とによって、柱脚部分においていわゆるＣＦＴ（Concrete Filled Steel Tube）構造が得られる。また、上記コンクリート３を充填する基礎工事が終わった後に、建て方において上記締結部材（ボルト２２ｂ）を用いて柱５を建てる作業を行っていくことができる。すなわち、柱５の設置と基礎工事を同時進行で行うという制約を受けずに済むため、特に住宅建設において望ましい施工手順を実現できる。

また、上記ボルト２２ｂが高力ボルトまたは中ボルトであると、アンカーボルトようにコンクリートで定着されないため、アンカーボルトを用いた場合の伸びが抑制され、これによる不具合も防止でき、また、上記ボルト２２ｂを用いることで、上記トッププレート２２に上記柱５のベースプレート５ａを剛接合することができる。

また、上記杭頭接合周囲体２の下端が上記底板２１の下方に突出する構造としたが、これに限らず、上記杭頭接合周囲体２の下端と上記底板２１とを面一にしてもよいものである。

図４に他の実施形態の杭基礎構造を示す。この杭基礎構造では、キャップ５６を用いて上記トッププレート２２に上記ボルト２２ｂを仮固定している。上記キャップ５６は例えば溶接によって上記トッププレート２２の底面に固定される。上記キャップ５６を用いると、上記コンクリート３を上記トッププレート２２直下までフル充填しなくてもよく、また、仮固定用のナット２２ｃを省略することもできる。なお、図１およびこの図４構成においては、上記トッププレート２２を後述の図５の構造に比べて厚くしておく。また、上記トッププレート２２に上記ボルト２２ｂを溶接固定したり、タップを切って螺合させておくことにより、仮固定用のナット２２ｃを省略し、また、上記フル充填を回避することもできる。

図５に他の実施形態の杭基礎構造を示す。この杭基礎構造では、上記ボルト２２ｂに代えてボルト２２ｅを備える。このボルト２２ｅは頭部側において定着板２２ｄを有する。この定着板２２ｄは、硬化したコンクリート３に固定されるので、上記柱５は上記コンクリート３および上記トッププレート２２に固定されることになる。図１、図４、図５のなかで図４におけるトッププレート２２が最も厚くされ、次に図１におけるトッププレート２２が厚くされ、図５のトッププレート２２が最も薄くできる。なお、上記コンクリート３が充填される前においては、上記トッププレート２２の上面および下面に設けた仮固定用のナット２２ｃによって上記ボルト２２ｅを上記トッププレート２２に仮固定しておく。上記コンクリート３が硬化した後に、上側のナット２２ｃを取り外し、上記ベースプレート５ａの挿通孔を上記ボルト２２ｅに通してナット５５で柱５固定することができる。

図６に他の実施形態の杭基礎構造を示す。この杭基礎構造では、上記杭頭接合周囲体２の上端側周囲部２ｂが上記トッププレート２２よりも上側に位置している。そして、上記上端側周囲部２ｂを型枠として上記柱５の上記締結部材（ボルト２２ｂ）による固定箇所がモルタル３１（またはコンクリート）で覆われている。これによれば、柱５の固定部が上記モルタル３１によって補強され、柱脚のせん断耐力を向上できる。また、別途の型枠が不要であるので、施工も簡略化できる。

また、以上の例では、上記杭頭接合周囲体２は円形鋼管であったが、角形鋼管とすることもできる。

以上、図面を参照してこの発明の実施形態を説明したが、この発明は、図示した実施形態のものに限定されない。図示した実施形態に対して、この発明と同一の範囲内において、あるいは均等の範囲内において、種々の修正や変形を加えることが可能である。

１ ：杭
２ ：杭頭接合周囲体
２ｂ ：上端側周囲部
３ ：コンクリート
４ ：地中梁
５ ：柱
５ａ ：ベースプレート
６ ：堰き止め板
１１ ：杭頭部
１１Ａ ：杭頭部
１１ａ ：ボルト状部材
１１ｂ ：ナット
１１ｃ ：両切りボルト状部材
１２ ：コンクリート
１３ ：板部
１４ ：ナット
２１ ：底板
２１ａ ：開口
２２ ：トッププレート
２２ａ ：開口
２２ｂ ：ボルト
２２ｃ ：仮止めナット
３１ ：モルタル
４１ ：ボルト・ナット
１００ ：根切り箇所

Claims (8)

1. 地中に打ち込まれた杭と、上記地中から出ている上記杭の杭頭部の周囲を囲う鋼製の杭頭接合周囲体と、上記杭頭接合周囲体の上部側に設けられており、柱を締結する締結部材が上側に突設されたトッププレートと、上記杭頭接合周囲体内に投入されたコンクリートと、を備えることを特徴とする杭基礎構造。
2. 請求項１に記載の杭基礎構造において、上記締結部材は高力ボルトまたは中ボルトであることを特徴とする杭基礎構造。
3. 請求項１または請求項２に記載の杭基礎構造において、上記締結部材は上記柱を上記トッププレートに固定することを特徴とする杭基礎構造。
4. 請求項１または請求項２に記載の杭基礎構造において、上記締結部材は上記柱を上記トッププレートおよび上記コンクリートに固定することを特徴とする杭基礎構造。
5. 請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の杭基礎構造において、上記杭頭接合周囲体の上端側周囲部が上記トッププレートよりも上側に位置しており、上記上端側周囲部を型枠として上記柱の上記締結部材による固定箇所がモルタルまたはコンクリートで覆われていることを特徴とする杭基礎構造。
6. 請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載の杭基礎構造において、上記杭頭接合周囲体の下部の内側に底板が設けられており、この底板には上記杭頭部を通す開口が形成されていることを特徴とする杭基礎構造。
7. 請求項６に記載の杭基礎構造において、上記杭頭接合周囲体の下端が上記底板よりも下方に突出していることを特徴とする杭基礎構造。
8. 杭を地中に打ち込む工程と、上記地中から出ている上記杭の杭頭部を囲うように杭頭接合周囲体を配置する工程と、上記杭頭接合周囲体内にコンクリートを投入する工程と、を含むことを特徴とする杭基礎構造の構築方法。

Images