JP3848518B2 - 杭式基礎構造物およびその施工方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、港湾等の水域における杭式横桟橋や、橋脚基礎などの鋼管杭を使用した杭式基礎構造物に関する。
【０００２】
【従来の技術】
通常、例えば、港湾等の水域における杭式桟橋，杭式防波堤あるいは河川等における橋脚基礎などに使用する鋼管杭９の頭部は、図２９に示すように鉄筋コンクリート製の梁や頂版コンクリートにより互いに連結されている杭式基礎構造物４０ａが知られている。
従来、この杭式基礎構造物４０ａにおける鉄筋コンクリート製の梁４３は、鋼管杭９を水底地盤に打設後、海洋上の現位置において施工する、いわゆる場所打ちコンクリート方式により施工されていた。すなわち、杭頭や杭間への配筋、支保工の設置、型枠の配置、コンクリートの打設、硬化養生，型枠等の撤去が鋼管杭９の打設後の海洋上の現位置において行われていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、前記の場所打ちコンクリート方式による杭式基礎構造物の場合には次の問題があった。
（１） 海上作業に長期間を要し、作業途中において波浪の影響を受け、支保工や型枠が破損し、手戻りが生じる場合があった。
（２） コンクリートの養生初期に波浪の影響を受けると、コンクリートの強度発現に問題を生じる場合があった。
（３） 上部工が鉄筋コンクリートの充実断面であるため、上部工が大重量となり、地震時に作用する慣性力が大きくなり、これに対抗するために大断面の鋼管杭９や多数本の鋼管杭９の使用を余儀なくされていた。
【０００４】
本発明は、前記従来の欠点を改良したもので、鋼管杭９の打設とその頭部連結構造の施工を全て海洋上で行うという従来の施工方法に変え、鋼管杭９の頭部連結構造を予め陸上ヤードなどで製作し、海洋の現場に搬送して、現場では、簡易に施工できる杭式基礎構造物およびその施工方法を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
前記の目的を達成するため、本発明における請求項１の杭式基礎構造物においては、複数の鞘管（１）同士が補強部材（２）により連結されてフレーム構造体（１９）が構成され、前記複数の鞘管（１）の内部には鋼管杭（９）が挿通され、前記鞘管（１）と前記鋼管杭（９）の間にはモルタル等の経時硬化性材料（１０）が充填されている杭式基礎構造物において、
前記補強部材（２）が、鋼管または外面突起付き鋼管、あるいはＨ形鋼またはフランジの外面に突起を有するＨ形鋼等の開断面部材を並設して中空空間が形成された中空部を有する部材等の中空部材であり、
吊り金具（４）を溶断して残され、かつ鞘管（１）に固着される縦鋼板（５ａ）の下部の両面に、直角にかつ間隔を置いて平行に縦鋼板からなる係止部材（５ｃ）の基部側が溶接により固着され、前記各係止部材の先端部が鞘管（１）の上端部内周面に当接されて溶接により固着されて構成される上部工付着係止部材（３）を備えており、
前記モルタルなどの経時硬化性材料（１０）が該上部工付着係止部材（３）を埋め込むように打設されていることを特徴とする。
【０００６】
第２発明においては、請求項１に記載の杭式基礎構造物において、吊り金具４の上部を溶断されている上部工付着係止部材３であることを特徴とする。
【０００７】
請求項３の発明においては、請求項１または２に記載の杭式基礎構造物において、前記鞘管１の下端部に底型枠１１が直接またはシール用緩衝材１２を介して当接されていることを特徴とする。
【０００８】
請求項４の発明においては、請求項３に記載の杭式基礎構造物において、前記底型枠１１同士が杭間隔保持部材１７により連結されていることを特徴とする。
【０００９】
また請求項５の杭式基礎構造物の施工方法においては、請求項１または２に記載の杭式基礎構造物を構築するための杭式基礎構造物の施工方法であって、間隔を置いて配置された複数の鞘管１が鋼管等の中空部を備えた補強部材２により連結されて予め製作された上部工用フレーム構造体を搬送して、間隔をおいて地盤に打設された複数の鋼管杭９の頭部の所定位置に配置すると共に前記各鋼管杭９に鞘管を嵌合し、吊り金具４の上部を溶断して上部工付着係止部材３を残し、次いで各鞘管と鋼管杭９との間にモルタル等の経時硬化性材料１０を充填・硬化し、前記補強部材２を支保材の一部として利用しながら上部工鉄筋の配筋および型枠の配設作業を行い、次いで前記上部工付着係止部材３，鞘管１，上部工鉄筋および補強部材２を埋め込むようにコンクリートを打設し、養生・硬化させることを特徴とする。
【００１０】
さらにまた請求項６の杭式基礎構造物の施工方法においては、請求項１または２に記載の杭式基礎構造物を構築するための杭式基礎構造物の施工方法であって、間隔を置いて配置された複数の鞘管１が鋼管等の中空部を備えた補強部材２により連結して上部工用フレーム構造体を構成すると共に、前記上部工用フレーム構造体に上部工鉄筋を配筋して構成した上部工鉄筋付き上部工用フレーム構造体を予め製作し、その上部工鉄筋付き上部工用フレーム構造体を搬送して、間隔をおいて地盤に打設された複数の鋼管杭９の頭部の所定位置に配置すると共に前記各鋼管杭９に鞘管を嵌合し、吊り金具４の上部を溶断して上部工付着係止部材３を残し、次いで各鞘管と鋼管杭９との間にモルタル等の経時硬化性材料１０を充填・硬化し、前記補強部材２を支保材の一部として利用しながら型枠の配設作業を行い、次いで前記上部工付着係止部材３，鞘管１，上部工鉄筋および補強部材２を埋め込むようにコンクリートを打設し、養生・硬化させることを特徴とする。
【００１１】
なおまた請求項７の杭式基礎構造物の施工方法においては、請求項１または２に記載の杭式基礎構造物を構築するための杭式基礎構造物の施工方法であって、間隔を置いて配置された複数の鞘管１が鋼管等の中空部を備えた補強部材２により連結して上部工用フレーム構造体を構成すると共に、前記上部工用フレーム構造体に上部工鉄筋および型枠ならびに支保工を一体に配設して構成した型枠支保工付き上部工用フレーム構造体を予め製作し、その型枠支保工付き上部工用フレーム構造体を搬送して、間隔をおいて地盤に打設された複数の鋼管杭９の頭部の所定位置に配置すると共に前記各鋼管杭９に鞘管を嵌合し、吊り金具４の上部を溶断して上部工付着係止部材３を残し、次いで各鞘管と鋼管杭９との間にモルタル等の経時硬化性材料１０を充填・硬化し、その後前記上部工付着係止部材３，鞘管１，上部工鉄筋および補強部材２を埋め込むようにコンクリートを打設し、養生・硬化させることを特徴とする。
【００１２】
また請求項８の杭式基礎構造物の施工方法においては、請求項１に記載の杭式基礎構造物を構築するための杭式基礎構造物の施工方法であって、間隔を置いて配置された複数の鞘管１が鋼管等の中空部を備えた補強部材２により連結して上部工用フレーム構造体を構成すると共に、前記上部工用フレーム構造体に上部工鉄筋を一体に配設し、その後前記上部工鉄筋および補強部材２を埋め込むようにコンクリートを打設し、養生・硬化させて構成した上部工用フレーム構造体付きプレキャスト鉄筋コンクリート製上部工を予め製作し、その上部工用フレーム構造体付きプレキャスト鉄筋コンクリート製上部工を搬送して、間隔をおいて地盤に打設された複数の鋼管杭９の頭部の所定位置に配置すると共に前記各鋼管杭９に鞘管を嵌合し、吊り金具４の上部を溶断して上部工付着係止部材３を残し、次いで各鞘管と鋼管杭９との間にモルタル等の経時硬化性材料１０を充填・硬化し、かつ上部工付着係止部材３を埋め込むようにコンクリートを打設することを特徴とする。
【００１３】
【発明の実施の形態】
次に本発明の実施の形態を、図面を参照しながら詳細に説明する。
図９から図１１は、本発明の杭式基礎構造物において使用される上部工用分割フレーム構造体１８を示すものであって、間隔をおいて同レベルにおいて縦向きに配置される短筒状鋼管からなる一対の鞘管１における各上部外面に、前記鞘管１の外周面と同様な円弧状内周面を備えたそれぞれ４枚の鉄筋定着用鋼板６がほぼ同レベル（ほぼ鉄筋径差に相当する板厚分のレベル差があるが）の同一平面上の上側下側において、周方向に等角度（９０度）間隔をおいて配置されて、それらの基端部が鞘管１の外周面に溶接により固着されて、上部鉄筋定着部６ａが構成され、また前記各鞘管１の下部に、前記鞘管１の外周面と同様な円弧状内周面を備えたそれぞれ４枚の鉄筋定着用鋼板６が周方向に等角度（９０度）間隔をおいて配置されて、その基端部が鞘管１の外周面に溶接により固着されて、下部鉄筋定着部６ｂが構成されている。また必要に応じ隣り合う各鉄筋定着用鋼板６は溶接により連結される。なお、杭頭連結梁用フレーム構造体を分割するのは、トレーラー等による陸上輸送を容易にするためである。
【００１４】
間隔をおいて隣り合う前記各鞘管１は、前記上部鉄筋定着部６ａと下部鉄筋定着部６ｂの間の下位側に配置されて端部が溶接等により固定された鋼管からなる補強部材２により連結され、また前記各鞘管１には、前記補強部材２の反対側において、端部が閉塞板により閉塞された短尺の鋼管からなる補強部材２の基部側が溶接により固着され、これにより短尺の端部張り出し補強部材２ａとされている。また前記補強部材２の中心線と直角方向に、床版端部側に配置される鋼管からなる端部張り出し補強部材２ｂの基部側が溶接により前記鞘管１に溶接により固定されている。前記端部張り出し補強部材２ａ，２ｂは、片持ち式の張り出し梁材を兼用した部材とされている。前記鞘管１には端部張り出し補強部材２ｂの反対側の同レベルにおいて、継手用短尺鋼管２ｃの基部側が溶接により固着されている。この継手用短尺鋼管２ｃは、後記するように、これに鋼管からなる補強部材２を当接して溶接により接合することにより、一対の分割上部工用フレーム構造体１８を一体化した上部工用フレーム構造体１９（図１２参照）を構成するために使用される。継手用短尺鋼管２ｃと補強部材２とは、これらに溶接により固定された水平リブにより補強され、また鞘管１と補強部材２（２ａ，２ｂ）と鉄筋定着用鋼板６とは、これらに溶接により固着された縦リブにより補強されている。
【００１５】
前記各鞘管１の上部には、後記の上部工用フレーム構造体１９における対角線方向に配置された縦鋼板５ａの上部に吊り孔５を備えた吊り金具４の下部が溶接により鞘管１の内周面に固着され、また前記縦鋼板５ａの下部の両面に、直角にかつ間隔を置いて平行に縦鋼板からなる係止部材５ｃの基部側が溶接により固着され、前記各係止部材の先端部が鞘管１の上端部内周面に当接されて溶接により固着されて、上部工付着係止部材３が構成されている。前記上部工付着係止部材３から上の部分、すなわち吊り金具４の上部部分は、上部工用フレームが鋼管杭９に配設された後において、適宜の時期に溶断により切断されて、上部工付着係止部材３のみが残される。
この上部工付着係止部材３を備えているので、鋼管杭９と鞘管１の間にモルタル１０ａが充填され，かつ上部工コンクリート８がこれらを埋め込むように打設されることにより、前記上部工用分割フレーム構造体１８または上部工用フレーム構造体１９と鋼管杭９とを強固に一体化することができ、また後記するように、上部工用フレーム構造体１９に梁鉄筋を含む上部工鉄筋Ａを備えた上部工鉄筋付き上部工用フレーム構造体１９、さらにこれに支保工および型枠を一体に組み込んだ形態、またその型枠内にコンクリートを打設し、必要に応じ脱型してプレキャスト化したプレキャストコンクリート上部工５０までのいずれかのユニット化された変形形態の上部工用ユニットと鋼管杭９とを強固に一体化することができる。
【００１６】
前記鞘管１の内周面には、上下方向に間隔をおいて、円環状の鉄筋が溶接により固定されて突起２２が設けられ、前記突起２２により鞘管１内に充填されるモルタルの硬化により、鋼管杭９とのずれ止め作用が図られる。また前記突起２２は、図１１および図２１に示すように、鋼管杭９の外周面に設けられる突起２１と上下方向のレベル差がつけられて設けられている。鋼管杭９における前記鞘管１に対応する範囲の外周面には、上下方向に間隔をおいて、環状に鉄筋が配設されていると共に溶接により固定されて突起２１が形成され、鞘管１内の突起２２と鋼管杭９の外表面の突起２１とにより、モルタル１０ａを介して鞘管１と鋼管杭９との一体化およびずれ止め作用が図られ、また鋼管杭９上部の上部工に作用する地震時慣性力，上載荷重，波浪等の外力（水平力および上向きおよび下向きの力）を確実に鋼管杭９に伝達することができる。
【００１７】
また図２１に示すように、鞘管１の上端面に、周方向に等角度間隔をおいて複数（３つあるいは４つ）の揺動防止治具２３を設けるようにしてもよい。この揺動防止治具２３は、鞘管１の上端面に鋼板からなるボルト保持部材２３ａが溶接により固定され、前記ボルト保持部材２３ａには、鋼管杭９の中心に向かうように横雌ねじ孔２３ｂが設けられ、前記横雌ねじ孔２３ｂには、揺動防止用ボルト２３ｃが螺合されている。前記揺動防止用ボルト２３ｃの先端部を鋼管杭９の外表面に圧着することにより、鞘管１の揺動を防止することができ、すなわち分割フレーム構造体１８あるいはフレーム構造体１９の揺動を防止することができ、鞘管１内に打設されるモルタル１０ａの初期養生を確実にすることができる。なお、前記揺動防止治具２３は鞘管１に直接雌ねじ孔を設けるようにしてもよく、このようにすると、鞘管１から鋼管杭９を上方に突出させることなく、図３に示す実施形態のように鞘管１内に鋼管杭９の上部を納めることができる。
【００１８】
また図１９に示すように、鞘管１の内周面の中間部または上部に、周方向に間隔をおいて鋼製等の半円状のスペーサー３２の基端部を溶接等により固定するようにして、スペーサー３２を設けるようにすると、鞘管１を備えた分割フレーム構造体１８またはフレーム構造体１９あるいはこれを備えたプレキャスト製コンクリート製上部工５０を嵌設するときに、鞘管１内に配置されたスペーサ−３２をガイドにしながら鋼管杭９に高精度で配設することができ、かつ所定のかぶりを確保することができる。
【００１９】
図１２は、上部工用フレーム構造体１９を示したものであって、一対の前記上部工用分割フレーム構造体１８を、同レベルで間隔をおいて平行に、かつ前記継手用鋼管２ｃが対向するように配置し、かつ対向する継手用鋼管２ｃの端部に補強用鋼管２ｄの端部が溶接により固定されて、ほぼ平面矩形状、または平面井桁状の上部工用フレーム構造体１９が構成されている。
【００２０】
前記平面井桁状の上部工用フレーム構造体１９に、図１３から図１５に示すように、上部工鉄筋Ａの一部を構成する多数の上部主筋６ｃが、鋼管からなる補強部材２の上方において、対向する鞘管１間の上部鉄筋定着部６ａ間に渡って、前後方向または左右方向に間隔を置いて平行に配置されて端部が溶接により固着され、また各鞘管１の外側に端部側上部主筋２ｄが片持ち式の端部補強部材２の上方において片持ち式に配置されて、鞘管１における端部側の上部鉄筋定着部６ａに溶接により固着され、また多数の下部主筋６ｄが鋼管からなる補強部材２の下方において、対向する鞘管１間の下部鉄筋定着部６ｂ間に渡って、前後方向または左右方向に間隔をおいて平行にかつ前記上部主筋６ｃに対向するように配置されて端部が溶接により固着され、また各鞘管１の外側に端部側下部主筋２ｅが、片持ち式の端部補強部材２の下方において片持ち式に端部側上部主筋２ｄに対向するように配置されて、鞘管１における端部側の下部鉄筋定着部６ｂに溶接により固着されている。また前記上部主筋６ｃおよび下部主筋６ｄを囲むように肋筋２５が間隔をおいて多数配置されて上部主筋６ｃまたは下部主筋６ｄに溶接または番線等により固定されている。
【００２１】
さらに前記片持ち式の端部側上部主筋２ｄの先端部に渡って間隔をおいて平行に端部側上部周縁鉄筋２ｆが配置されて番線等により端部側上部主筋２ｄに固着され、また端部側下部主筋２ｅの先端部に渡って間隔をおいて平行に、かつ前記端部側上部周縁鉄筋２ｆに対向するように端部側下部周縁鉄筋２ｇが配置されて番線等により端部側下部主筋２ｅに固着され、前記端部側上部周縁鉄筋２ｆおよび端部側下部周縁鉄筋２ｇを囲むように肋筋２５が配置されて番線等により端部側上部周縁鉄筋２ｆまたは端部側下部周縁鉄筋２ｇに固着されている。また各周縁鉄筋２ｆ，２ｇの直交する端部交差部においては、それぞれ番線等により固着されている。また隅部には適宜ハンチ筋（図示を省略した）が配置されて、番線等により端部周縁鉄筋２ｆ，２ｇまたは上部主筋６ｃ，２ｄまたは下部主筋６ｄ，２ｅ等に固着されている。
【００２２】
このように構成されて、対向する鞘管１間において、鋼管からなる補強部材２を囲むように主鉄筋梁２６が中空鋼管からなる補強部材２を囲むように構成されると共に、鞘管１から片持ち式に張り出すように、張り出し鉄筋梁２７が端部側補強部材２を囲むように構成され、また張り出し鉄筋梁２７の端部に渡って、周縁鉄筋梁２８が形成され、かつ前記周縁鉄筋梁２８は上部工周縁部を補強するように矩形環状に構成されている。前記主鉄筋梁２６と張り出し鉄筋梁２７と周縁鉄筋梁２８とにより上部工鉄筋Ａが構成され、必要に応じて、開口部を有しないフレーム構造体付き鉄筋コンクリート上部工５０にするために、前記主鉄筋梁２６と張り出し鉄筋梁２７と周縁鉄筋梁２８との上部にわたって床鉄筋（図示を省略した）が配設される。
【００２３】
前述のような分割フレーム構造体１８またはフレーム構造体１９あるいは上部工鉄筋付きフレーム構造体１９を予め工場または陸上ヤード等で製作して、地盤に打設された鋼管杭９に、適宜陸上または海上輸送により搬送し、配置するようにしてもよく、あるいは上部工鉄筋付きフレーム構造体１９の周囲に型枠（図示を省略した）を一体に配設すると共に支保工（図示を省略した）を一体に配設した状態まで、予め工場または陸上ヤード等で製作して、これを搬送するようにしてもよく、あるいは上部工鉄筋付きフレーム構造体１９を埋め込むようにコンクリートを打設し、養生・硬化したフレーム構造体付きプレキャスト鉄筋コンクリート製上部工５０を予め工場または陸上ヤード等で製作して、これを地盤に打設された鋼管杭９に、適宜陸上または海上輸送により搬送し、配置するようにしてもよい。
【００２４】
このフレーム構造体付きプレキャスト鉄筋コンクリート製上部工５０における鞘管１の部分においては、下端は開口している。なお、図１３〜図１５においては、上部工付着係止部材３および吊り金具４を省略している。
【００２５】
図１６は本発明において使用される鞘管１の下端部に配置される底型枠１１を示すものであって、鋼管杭９の上方部の所定位置に、半環状上部支承板１１ａおよび半円筒状筒体１１ｂ並びにボルト挿通用横孔を有する連結用フランジ１１ｃを備えた半分割円筒状の一対の底型枠ユニット１１ｄがそれらの横孔に挿通された連結用ボルト１１ｅにより連結されて底型枠１１が構成され、前記底型枠１１は、その上面がプレキャスト鉄筋コンクリート製上部工５０における鞘管１の下端レベルになるように鋼管杭９に配設され、かつ前記連結用ボルト１１ｅが緊締されて鋼管杭９を締め付けるように、前記底型枠ユニット１１ｄが鋼管杭９に強固に圧着固定される（図１８参照）。このような底型枠１１を使用する場合には、図２２に示すように、底型枠１１の上面に、ゴムや弾性的性質を有する気泡体等の環状のシール用緩衝材１２を載置して、これに鞘管１の下端面を載置すると、鞘管１を緩衝しながら載置することができると共に、鞘管１内に充填されるモルタル１０ａ等の経時硬化性材料１０の漏洩を防止することができる。
【００２６】
また前記底型枠１１に代えて鞘管１にシール材１３を設けるようにしてもよい。この場合には、図２１に示すように、鞘管１の下部内周面に、一対の鋼製環状内向きフランジからなるシール材把持用突設部材１４（１４ａ，１４ｂ）が上下方向に間隔をおいて当接するように配置されて、それらの一方または両方の基端部（外周縁部）が溶接により前記鞘管１に固定され、前記各シール材把持用突設部材１４ａ，１４ｂの間に、ポリエチレン気泡体あるいは独立気泡を有する架橋ポリオレフィン気泡体等の弾性的性質を有する気泡体等の環状シール材１３の基端部（外周縁部）が当接するように配置され、前記各シール材把持用突設部材１４ａ，１４ｂとシール材１３とに周方向に間隔をおいて設けられたシール材係止ボルト挿通用縦孔１５に渡ってシール材係止用ボルト１６が挿通されると共に、これに螺合されたナットにより緊締されて、前記シール材１３はシール材把持用突設部材１４ａ，１４ｂに固定されている。また前記シール材１３の内径寸法は鋼管杭９の外径寸法よりも小さく設定され、かつ前記シール材１３の内周面は、図２０に示すように、上縁部に向かって、鋭角になるように漸次傾斜して、上縁部が薄肉先端部１３ａになるように形成されている。したがって、図２１に示すように、鞘管１を鋼管杭９に上側から嵌設するとシール材１３が鋼管杭９の外表面に屈曲した状態で、鋼管杭９の外表面に密接に圧接することができ、そのためシール材１３を鞘管１の底部のシール装置として利用することができ、鋼管杭９と鞘管１の間にモルタル１０ａ等の経時硬化性充填材１０を充填しても、これを保持することができる。
【００２７】
また底型枠１１を使用する場合には、これに鞘管１を嵌合載置することにより、フレーム構造体１９等を支持させることができるが、図２１に示すモルタル１０ａを保持するためのシール材１３を使用する場合には、鋼管杭９の上端面に鞘管１の上部に固定した上部工付着係止部材３を直接または適宜スペーサーを介在させて載置するようにしてもよい。また適宜鋼管杭９外周面に鞘管１を支持するためのブラケット（図示を省略した）を設けるようにしてもよい。
【００２８】
また、図１７および図１８に示すように、各鋼管杭９に装着された底型枠１１における半環状上部支承板１１ａ相互を、前後方向および左右方向ならびに対角線方向にＬ型形鋼等の杭間隔保持部材１７により溶接またはボルトにより連結固定すると、前後方向および左右方向に隣り合う鋼管杭９の間隔を所定の間隔にすることができるため、プレキャスト鉄筋コンクリート上部工５０等における鞘管１を正確にかつ確実に鋼管杭９に嵌合装着することができる。
【００２９】
図１から図８は本発明における桟橋等の杭式基礎構造物４０またはこれを直列に多数設けて構成した桟橋５１を示すものであって、陸側から沖側または陸側に沿って、前後方向および左右方向に間隔を置いて支持層２０ａに支持させるように水底地盤２０に複数の鋼管杭９が４本一組のユニットとして打設され、前記鋼管杭９の打設間隔は、前記プレキャストコンクリート製上部工５０またはフレーム構造体１９あるいは分割型フレーム構造体１８における鞘管１間の間隔に設定されている。なお、各鋼管杭９には、飛沫帯に対応する部分に重防食被覆４２が施されている。
【００３０】
このような配置間隔に設定された状態で打設された鋼管杭９に嵌合されたプレキャストコンクリート製上部工５０と鋼管杭９とを、鋼管杭９と鞘管１の間に充填されるモルタル１０ａ等の経時硬化性充填材１０により充填硬化して一体化する。この実施形態の場合には、プレキャスト製コンクリート上部工５０と鋼管杭９とを一体化するだけであるので、施工期間を大幅に短縮することができる。このため、桟橋５１の構築費用を大幅に低減することができるばかりでなく、中空補強部材を有するフレーム構造体１９を使用する場合には、プレキャスト製コンクリート上部工の軽量化をはかることができる。なお図１の場合は、上部工全面がほぼ閉塞した状態のプレキャスト鉄筋コンクリート製上部工５０が使用された形態が示されている。
【００３１】
前記プレキャストコンクリート製上部工５０を予め製作して桟橋５１を構築するばかりでなく、本発明の場合は、下記において説明するように、種々のユニット化された変形形態においても実施可能であるので、これらの変形形態について施工する場合について説明する。
例えば、図１２に示す上部工用フレーム構造体１９を予め工場または陸上ヤード等に於いて製作して、これを搬送して鋼管杭９に配置するようにしてもよい。
この場合には、鋼管杭９に対し上部工用フレーム構造体１９における各鞘管１の部分をほぼ同心状に配置し、鞘管１と鋼管杭９との間にモルタル１０ａ等の経時硬化性材料１０を充填して、鋼管杭９と上部工用フレーム構造体１９とを一体化し、鞘管１間に配置されている芯材を兼ねる補強部材２を支保材の一部として活用しながら、上部工鉄筋Ａの配筋作業，型枠５８，６０の配設および底部型枠保持部材５７（図２７および図２８参照）等の支保工を設置し、型枠５８，６０内にコンクリート８を打設して、養生・硬化させて、一ユニットの鋼管杭式基礎構造物４０を構築する。
このような工程を複数個所同時に施工するかまたは適宜繰り返し施工して、図１に示すような連続した桟橋５１を構築するようにする。この実施形態の場合には、上部工用フレームが構造体化されているので、施工期間を比較的短縮することができ、また桟橋５１の構築費用を比較的低減することができるばかりでなく、上部工５０の軽量化をはかることができる。特に上部工用フレーム構造体１９により鋼管杭９の杭頭が強固に連結されるので、上部工の施工途中において、波浪の影響を受けずらい。またフレーム構造体１８，１９は予め工場や陸上ヤード等で製作できるため、従来のように海洋上等の現位置における作業時間が極めて短くて済む。
【００３２】
また、上部工用フレーム構造体１９とこれに梁鉄筋を含む上部工鉄筋Ａを予め溶接等により固着した上部工鉄筋付き上部工用フレーム構造体１９を予め工場または陸上ヤード等に於いて製作して、これを搬送して鋼管杭９に配置するようにしてもよい。
この場合には、上部工鉄筋付き上部工用フレーム構造体１９における各鞘管１部分を同心状に配置し、鞘管１と鋼管杭９との間にモルタル１０ａ等の経時硬化性材料１０を充填して、鋼管杭９と上部工鉄筋付き上部工用フレーム構造体１９とを一体化し、各鞘管１間に配置されている芯材を兼ねる補強部材２を支保材の一部として活用しながら、型枠５８，６０および底部型枠保持部材５５（図２７および図２８参照）等の支保工を設置し、型枠５８，６０内にコンクリート８を打設して、養生・硬化させ、一ユニットの杭式基礎構造物４０を構築する。このような工程を複数同時に施工するかまたは適宜繰り返し施工して、図１に示すような連続した桟橋５１を構築するようにする。
【００３３】
また、図２７および図２８に示すように、上部工用フレーム構造体１９とこれに梁鉄筋を含む上部工鉄筋Ａを予め溶接等により固着した上部工鉄筋付き上部工用フレーム構造体１９に底部型枠保持部材５５等の支保工および型枠５８，６０を組み立てた状態のものを予め工場または陸上ヤード等に於いて製作し、これを搬送して鋼管杭９に配置するようにしてもよい。なお、型枠は通常脱型するが、埋め殺し型枠とする場合には、繊維補強コンクリート（ＧＲＣ）からなる繊維補強コンクリート版を使用する場合が多い。
この形態について、さらに詳細に説明すると、鋼管等の中空部材からなる補強部材２（２ａ，２ｂ）に、その長手方向に間隔をおいて、ほぼ逆Ｕ字状あるいは逆凹字状等の鋼棒からなる多数の底部型枠保持部材５５が配置されると共に、その各底部型枠保持部材５５における半円状上部５６が嵌合載置されると共に溶接により固定されて、各補強部材２（２ａ，２ｂ）に底部型枠保持部材５５が補強部材２（２ａ，２ｂ）に支持され、また前記底部型枠保持部材５５の螺杆からなる各脚部５７が分割型等の底部型枠５８の透孔に挿通されて、前記各脚部５７に螺合されると共に前記底部型枠５８の下面に係合されたナット等の係止部材５９により、底部型枠５８は支持されている。
また底部型枠５８は、底型枠１１の外周側面に当接されるように配設されるか、または鞘管１の下端円形外周面に当接されるように配置され、鞘管１に当接される場合には、鞘管１との当接部が円弧状側面（図示を省略）を備えている。また補強部材２（２ａ，２ｂ）の両側あるいは端部側周縁鉄筋２ｆ，２ｇの両側に間隔をおいて対向するように配置されている分割型等の側部型枠６０は前記底部型枠５８に載置されると共に、型枠相互の連結金具（図示を省略した）により、底部型枠５８に側部型枠６０が着脱自在に取り付けられると共に、対向するように配置された前記各側部型枠６０は、両端部に型枠固定用ナットおよび型枠支承部材およびセパレータ等の型枠間隔保持具６１により所定の間隔を保持されて配設されている。
なお、小梁側すなわち端部側周縁鉄筋２ｆ，２ｇの下方に配置される底部型枠５８の中間部を支持する必要のある場合には、図２８ａに２点鎖線で示すように、前記補強部材２に固定されている底部型枠保持部材５５の下端部に、前後方向または左右方向に延長するように、水平に溝形鋼またはＨ形鋼等の底部型枠支持部材６２の上端部を支持させ、その底部型枠支持部材に載置するように端部側周縁の底部型枠５８を載置するようにしてもよい。
また、端部側に張り出すように設けられている補強部材２に取り付けられている複数の底部型枠保持部材５７により、端部側の底部型枠５８は支持されている。
この実施形態の場合には、上部工鉄筋付き上部工用フレーム構造体１９に、支保部材を兼ねる補強部材２および底部型枠保持部材５５等の型枠を保持する支保工および型枠５８，６０を組み立てた状態における各鞘管１部分を鋼管杭９にほぼ同心状に配置し、鞘管１と鋼管杭９との間にモルタル１０ａ等の経時硬化性材料１０を充填して、鋼管杭９と上部工鉄筋付き上部工用フレーム構造体１９とを一体化し、各鞘管１間に配置されている芯材を兼ねる補強部材２を支保材の一部として活用しながら、型枠５８，６０および支保工を設置し、型枠５８，６０内にコンクリート８を打設して、養生・硬化させて、一ユニットの杭式基礎構造物４０を構築する。このような工程を複数同時に施工するかまたは適宜繰り返し施工して、図１に示すような連続した桟橋５１を構築するようにする。
【００３４】
また、前記実施形態のように、上部工用フレーム構造体１９とこれに梁鉄筋を含む上部工鉄筋Ａを予め溶接等により固着した上部工鉄筋付き上部工用フレーム構造体１９に支保工および型枠５８，６０を組み立てコンクリート８を打設し、脱型して上部工用フレーム構造体１９を内臓したプレキャスト製鉄筋コンクリート上部工５０としたものを予め工場または陸上ヤード等に於いて製作して、これを搬送して鋼管杭９に配置するようにしてもよい。
この場合には、プレキャスト製鉄筋コンクリート上部工５０における各鞘管１部分を鋼管杭９にほぼ同心状に配置し、鞘管１と鋼管杭９との間にモルタル１０ａ等の経時硬化性材料１０を充填して、鋼管杭９とプレキャスト製鉄筋コンクリート上部工５０とを一体化し、一ユニットの杭式基礎構造物４０を構築する。このような工程を複数同時に施工するかまたは適宜繰り返し施工して、図１に示すような連続した桟橋５１を構築するようにする。
【０００４６】
本発明を実施する場合に、鞘管１と鋼管杭９との一体化を高めるために、図２３に示すような、帯状鋼板の表面に間隔をおいて断面台形の線状突起を長手方向に連続して設けた帯状鋼板をコイル状に構成した線状突起付きコイル３７から、これをスパイラル製管機により製作し、図２５に示すような内面に突起２１が一体に設けられた内面突起付き鋼管３１を所要の寸法に切断して鞘管１の本体を構成することもできる。このようにすると、鞘管１内に鉄筋を溶接により固定する工程を省略することができる。
【００３５】
また本発明を実施する場合に、補強部材２としては、通常の鋼管に代えて、図 ２３に示すような線状突起付きコイル３７からスパイラル製管機により製作した図２４に示すような外面突起付き鋼管３０からなる中空部材３４（３３）としてもよく、また図２６（Ａ）に示すように、鋼製Ｈ型鋼あるいは溝形鋼等の側方が開口した開断面部材３８を並設して、（必要に応じ、隣り合うフランジ４１相互を長手方向に間隔を置いた部分溶接または連続溶接により固着し、）これにより長手方向に中空部分を備えた中空部材３５（３３）からなる中空の補強部材２を構成してもよく、その長手方向の端部を鞘管１に溶接により固定するようにして、分割フレーム構造体１８あるいはフレーム構造体１９を構成するようにしてもよく、またこの場合に上部工コンクリート８との一体化を高めるために、図２６（Ｂ）、（Ｃ）に示すように、各フランジ外表面に長手方向に間隔をおいて、多数の突起３９を設けるようにするとよい。このように中空部材３３を使用するとコンクリート８の打設量を減らすことができ、上部工部分の軽量化を図ることができるばかりでなく、上部工５０を強固に補強することができ、地震時等に隣り合う鋼管杭９相互を離反させるような力が作用しても、それに対する抵抗力を高めることができる。
【００３６】
前記実施形態においては、工場から建設地点までの輸送の制約を考慮して、半分割フレーム構造体１８により分割フレーム構造体１９を構成するようにしたが、本発明を実施する場合、半分割フレーム構造体１８の継手用短尺鋼管２ｃを端部張り出し補強部材２ｂ程度若干長くすると共にその端部を閉塞して構成した、半分割フレーム構造体１８をフレーム構造体１９として、間隔をおいて直列に打設された鋼管杭９に装着して、杭式基礎構造物４０を構成するようにしてもよい。
【００３７】
前記実施形態においては、鞘管１以外の上部工部分に開口部を備えたプレキャスト製鉄筋コンクリート製上部工５０あるいは全面が閉塞したプレキャスト製鉄筋コンクリート製上部工５０を使用する形態を示したが、いずれの形態を使用するかは、適宜設計に応じて選択すればよい。
【００３８】
【発明の効果】
本発明によれば、下記のような効果を奏することができる。
（１）上部工付着係止部材３（吊り金具４の上部が溶断される上部工付着係止部材３）を有するフレーム構造体により杭頭が強固に連結されるので、上部工の施工途中において、波浪の影響を受けずらい。
（２）分割フレーム構造体またはフレーム構造体あるいは上部工鉄筋付きフレーム構造体さらにはフレーム構造体を内臓したプレキャスト鉄筋コンクリート製上部工を予め工場や陸上ヤード等で製作するため、従来のように海洋上等の現位置における作業時間が極めて短くて済む。
（３）上部工付着係止部材３は鋼管杭９に作用する押し込み力を鞘管を介して上部工に確実に伝達する役割も果たすため構造安定性が向上する。
（４）補強部材２に中空部材を使用すると上部工が軽くなり、地震時に上部工に作用する貫性力が小さくなるため、鋼管杭９の断面積の軽減や本数の低減が可能となり経済的な杭式基礎構造物の構築が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 （Ａ）は本発明の杭式基礎構造物を多数設置して杭式桟橋を築造した状態を示す概略平面図であり、（Ｂ）はその平面図である。
【図２】 図１の拡大した側面図である。
【図３】 （Ａ）は本発明において使用される一実施形態のプレキャストコンクリート上部工と杭とを結合した状態を示す平面図であり、（Ｂ）は（Ａ）のＩ−Ｉ線断面図であり、（Ｃ）は（Ａ）のＩＩ−ＩＩ線断面図である。
【図４】 （Ａ）は図３（Ａ）におけるＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図であり、（Ｂ）は図３（Ａ）におけるＩＶ−ＩＶ線断面図である。
【図５】 （Ａ）は図３（Ａ）における右側面図であり、（Ｂ）は図３（Ａ）における背面図であり、（Ｃ）は図３（Ａ）における正面図である。
【図６】 上部工鉄筋を省略した状態のプレキャストコンクリート上部工と鋼管杭との結合部を示す縦断正面図である。
【図７】 図６のＶ―Ｖ線断面図である。
【図８】 図６のＶＩ−ＶＩ線断面図である。
【図９】 （Ａ）は本発明において使用される分割フレーム構造体を示す平面図であり、（Ｂ）は（Ａ）の正面図である。
【図１０】 図９（Ａ）の側面図である。
【図１１】 図９（Ａ）の一部縦断側面図である。
【図１２】 分割フレーム構造体相互を連結用補強部材を溶接により連結して井桁状のフレーム構造体を構成した状態を示す平面図である。
【図１３】 上部工鉄筋を配置した状態を示す一部横断平面図である。
【図１４】 （Ａ）は図１３のＶＩＩ−ＶＩＩ線断面図であり、（Ｂ）は図１３のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線断面図であり、（Ｃ）は図１３のＩＸ−ＩＸ線断面図であり、（Ｄ）は図１３のＸ−Ｘ線断面図である。
【図１５】 （Ａ）は図１３のＸＩ−ＸＩ線断面図であり、（Ｂ）は図１３のＸＩＩ−ＸＩＩ線断面図であり、（Ｃ）は図１３のＸＩＩＩ−ＸＩＩＩ線断面図であり、（Ｄ）は図１３のＸＩＶ−ＸＩＶ線断面図である。
【図１６】 （Ａ）は底型枠の正面図であり、（Ｂ）はその平面図である。
【図１７】 隣り合う鋼管杭を底型枠に取り付けた杭間隔保持部材により連結した状態を示す平面図である。
【図１８】 図１７の一部を拡大して示す一部縦断正面図である。
【図１９】 鞘管にスペーサーを取り付けた状態および鋼管杭との関係を示す一部縦断正面図である。
【図２０】 鞘管にシール材を取り付けた状態の鞘管の下部を示す縦断正面図である。
【図２１】 鞘管内に鋼管杭を挿入位置し、鞘管と鋼管杭との間にモルタル等の経時硬化性充填材を充填した状態を示す縦断正面図である。
【図２２】 底型枠と鞘管との間にシール用緩衝材を配設した状態を示す縦断正面図である。
【図２３】 線状突起付き帯状鋼板をコイル状に巻き取った状態を示す斜視図である。
【図２４】 外面突起付き鋼管の一形態を示す概略斜視図である。
【図２５】 内面突起付き鋼管の一形態を示す斜視図である。
【図２６】 （Ａ）は側方に開口する開断面部材（Ｈ形鋼）を並設して、中空部材からなる補強部材を構成する形態を示す斜視図であり、（Ｂ）は開断面部材（Ｈ形鋼）におけるフランジに突起を設けた形態の一形態を示す正面図であり、（Ｃ）はその側面図である。
【図２７】 上部工用鉄筋付きフレーム構造体の周囲に支保工および型枠を配設した状態を示す概略平面図である。
【図２８】 （ａ）は図２７のＸＶ−ＸＶ線断面図であり、（ｂ）は（ａ）の一部を拡大して示す断面図である。
【図２９】 従来の杭式基礎構造物を示す一部縦断正面図である。
【符号の説明】
１ 鞘管
２ 補強部材
２ａ 端部張り出し補強部材
２ｂ 端部張り出し補強部材
２ｃ 継手用短尺鋼管
２ｄ 端部側上部主筋
２ｅ 端部側下部主筋
２ｆ 端部側上部周縁鉄筋
２ｇ 端部側下部周縁鉄筋
３ 上部工付着係止部材
４ 吊り金具
５ 吊り孔
５ａ 縦鋼板
５ｃ 係止部材
６ 鉄筋定着用鋼板
６ａ 上部鉄筋定着部
６ｂ 下部鉄筋定着部
６ｃ 上部主筋
６ｄ 下部主筋
７ 鉄筋
８ コンクリート
９ 鋼管杭
１０ 経時硬化性材料
１０ａ モルタル
１１ 底型枠
１１ａ 半環状上部支承板
１１ｂ 半円筒状筒体
１１ｃ 連結用フランジ
１１ｄ 底型枠ユニット
１１ｅ 連結用ボルト
１２ シール用緩衝材
１３ シール材
１３ａ 薄肉先端部
１４ シール材把持用突設部材
１４ａ シール材把持用突設部材
１４ｂ シール材把持用突設部材
１５ シール材係止ボルト挿通用孔
１６ シール材係止ボルト
１７ 杭間隔保持部材
１８ 分割フレーム構造体
１９ フレーム構造体
２０ 水底地盤
２０ａ 岩盤
２１ 突起
２１ａ 線状突起
２２ 突起
２３ 揺動防止治具
２３ａ ボルト保持部材
２３ｂ 横雌ねじ孔
２３ｃ 揺動防止用ボルト
２４ 型枠
２５ 肋筋
２６ 主鉄筋梁
２７ 張り出し鉄筋梁
２８ 周縁鉄筋梁
２９ 突起
３０ 外面突起付き鋼管
３１ 内面突起付き鋼管
３２ スペーサー
３３ 中空部材
３４ 外面突起付き鋼管等の中空部材
３５ Ｈ型鋼等の開断面部材を並設して中空空間を形成せしめた中空部材
３６ フランジの外面に突起を有するＨ形鋼等の開断面部材を並設して中空空間を形成せしめた中空部材
３７ 線状突起付きコイル
３８ 開断面部材
３９ 突起
４０ 杭式基礎構造物
４０ａ 従来の杭式基礎構造物
４１ フランジ
４２ 重防食被覆
４３ 鉄筋コンクリート製の梁
５０ プレキャストコンクリート製上部工
５１ 桟橋
５５ 底部型枠保持部材
５６ 半円状上部
５７ 底部型枠保持部材
５８ 型枠
５９ 係止部材
６０ 型枠
６１ 型枠間隔保持具
６２ 底部型枠支持部材
Ａ 上部工鉄筋
【発明の属する技術分野】
本発明は、港湾等の水域における杭式横桟橋や、橋脚基礎などの鋼管杭を使用した杭式基礎構造物に関する。
【０００２】
【従来の技術】
通常、例えば、港湾等の水域における杭式桟橋，杭式防波堤あるいは河川等における橋脚基礎などに使用する鋼管杭９の頭部は、図２９に示すように鉄筋コンクリート製の梁や頂版コンクリートにより互いに連結されている杭式基礎構造物４０ａが知られている。
従来、この杭式基礎構造物４０ａにおける鉄筋コンクリート製の梁４３は、鋼管杭９を水底地盤に打設後、海洋上の現位置において施工する、いわゆる場所打ちコンクリート方式により施工されていた。すなわち、杭頭や杭間への配筋、支保工の設置、型枠の配置、コンクリートの打設、硬化養生，型枠等の撤去が鋼管杭９の打設後の海洋上の現位置において行われていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、前記の場所打ちコンクリート方式による杭式基礎構造物の場合には次の問題があった。
（１） 海上作業に長期間を要し、作業途中において波浪の影響を受け、支保工や型枠が破損し、手戻りが生じる場合があった。
（２） コンクリートの養生初期に波浪の影響を受けると、コンクリートの強度発現に問題を生じる場合があった。
（３） 上部工が鉄筋コンクリートの充実断面であるため、上部工が大重量となり、地震時に作用する慣性力が大きくなり、これに対抗するために大断面の鋼管杭９や多数本の鋼管杭９の使用を余儀なくされていた。
【０００４】
本発明は、前記従来の欠点を改良したもので、鋼管杭９の打設とその頭部連結構造の施工を全て海洋上で行うという従来の施工方法に変え、鋼管杭９の頭部連結構造を予め陸上ヤードなどで製作し、海洋の現場に搬送して、現場では、簡易に施工できる杭式基礎構造物およびその施工方法を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
前記の目的を達成するため、本発明における請求項１の杭式基礎構造物においては、複数の鞘管（１）同士が補強部材（２）により連結されてフレーム構造体（１９）が構成され、前記複数の鞘管（１）の内部には鋼管杭（９）が挿通され、前記鞘管（１）と前記鋼管杭（９）の間にはモルタル等の経時硬化性材料（１０）が充填されている杭式基礎構造物において、
前記補強部材（２）が、鋼管または外面突起付き鋼管、あるいはＨ形鋼またはフランジの外面に突起を有するＨ形鋼等の開断面部材を並設して中空空間が形成された中空部を有する部材等の中空部材であり、
吊り金具（４）を溶断して残され、かつ鞘管（１）に固着される縦鋼板（５ａ）の下部の両面に、直角にかつ間隔を置いて平行に縦鋼板からなる係止部材（５ｃ）の基部側が溶接により固着され、前記各係止部材の先端部が鞘管（１）の上端部内周面に当接されて溶接により固着されて構成される上部工付着係止部材（３）を備えており、
前記モルタルなどの経時硬化性材料（１０）が該上部工付着係止部材（３）を埋め込むように打設されていることを特徴とする。
【０００６】
第２発明においては、請求項１に記載の杭式基礎構造物において、吊り金具４の上部を溶断されている上部工付着係止部材３であることを特徴とする。
【０００７】
請求項３の発明においては、請求項１または２に記載の杭式基礎構造物において、前記鞘管１の下端部に底型枠１１が直接またはシール用緩衝材１２を介して当接されていることを特徴とする。
【０００８】
請求項４の発明においては、請求項３に記載の杭式基礎構造物において、前記底型枠１１同士が杭間隔保持部材１７により連結されていることを特徴とする。
【０００９】
また請求項５の杭式基礎構造物の施工方法においては、請求項１または２に記載の杭式基礎構造物を構築するための杭式基礎構造物の施工方法であって、間隔を置いて配置された複数の鞘管１が鋼管等の中空部を備えた補強部材２により連結されて予め製作された上部工用フレーム構造体を搬送して、間隔をおいて地盤に打設された複数の鋼管杭９の頭部の所定位置に配置すると共に前記各鋼管杭９に鞘管を嵌合し、吊り金具４の上部を溶断して上部工付着係止部材３を残し、次いで各鞘管と鋼管杭９との間にモルタル等の経時硬化性材料１０を充填・硬化し、前記補強部材２を支保材の一部として利用しながら上部工鉄筋の配筋および型枠の配設作業を行い、次いで前記上部工付着係止部材３，鞘管１，上部工鉄筋および補強部材２を埋め込むようにコンクリートを打設し、養生・硬化させることを特徴とする。
【００１０】
さらにまた請求項６の杭式基礎構造物の施工方法においては、請求項１または２に記載の杭式基礎構造物を構築するための杭式基礎構造物の施工方法であって、間隔を置いて配置された複数の鞘管１が鋼管等の中空部を備えた補強部材２により連結して上部工用フレーム構造体を構成すると共に、前記上部工用フレーム構造体に上部工鉄筋を配筋して構成した上部工鉄筋付き上部工用フレーム構造体を予め製作し、その上部工鉄筋付き上部工用フレーム構造体を搬送して、間隔をおいて地盤に打設された複数の鋼管杭９の頭部の所定位置に配置すると共に前記各鋼管杭９に鞘管を嵌合し、吊り金具４の上部を溶断して上部工付着係止部材３を残し、次いで各鞘管と鋼管杭９との間にモルタル等の経時硬化性材料１０を充填・硬化し、前記補強部材２を支保材の一部として利用しながら型枠の配設作業を行い、次いで前記上部工付着係止部材３，鞘管１，上部工鉄筋および補強部材２を埋め込むようにコンクリートを打設し、養生・硬化させることを特徴とする。
【００１１】
なおまた請求項７の杭式基礎構造物の施工方法においては、請求項１または２に記載の杭式基礎構造物を構築するための杭式基礎構造物の施工方法であって、間隔を置いて配置された複数の鞘管１が鋼管等の中空部を備えた補強部材２により連結して上部工用フレーム構造体を構成すると共に、前記上部工用フレーム構造体に上部工鉄筋および型枠ならびに支保工を一体に配設して構成した型枠支保工付き上部工用フレーム構造体を予め製作し、その型枠支保工付き上部工用フレーム構造体を搬送して、間隔をおいて地盤に打設された複数の鋼管杭９の頭部の所定位置に配置すると共に前記各鋼管杭９に鞘管を嵌合し、吊り金具４の上部を溶断して上部工付着係止部材３を残し、次いで各鞘管と鋼管杭９との間にモルタル等の経時硬化性材料１０を充填・硬化し、その後前記上部工付着係止部材３，鞘管１，上部工鉄筋および補強部材２を埋め込むようにコンクリートを打設し、養生・硬化させることを特徴とする。
【００１２】
また請求項８の杭式基礎構造物の施工方法においては、請求項１に記載の杭式基礎構造物を構築するための杭式基礎構造物の施工方法であって、間隔を置いて配置された複数の鞘管１が鋼管等の中空部を備えた補強部材２により連結して上部工用フレーム構造体を構成すると共に、前記上部工用フレーム構造体に上部工鉄筋を一体に配設し、その後前記上部工鉄筋および補強部材２を埋め込むようにコンクリートを打設し、養生・硬化させて構成した上部工用フレーム構造体付きプレキャスト鉄筋コンクリート製上部工を予め製作し、その上部工用フレーム構造体付きプレキャスト鉄筋コンクリート製上部工を搬送して、間隔をおいて地盤に打設された複数の鋼管杭９の頭部の所定位置に配置すると共に前記各鋼管杭９に鞘管を嵌合し、吊り金具４の上部を溶断して上部工付着係止部材３を残し、次いで各鞘管と鋼管杭９との間にモルタル等の経時硬化性材料１０を充填・硬化し、かつ上部工付着係止部材３を埋め込むようにコンクリートを打設することを特徴とする。
【００１３】
【発明の実施の形態】
次に本発明の実施の形態を、図面を参照しながら詳細に説明する。
図９から図１１は、本発明の杭式基礎構造物において使用される上部工用分割フレーム構造体１８を示すものであって、間隔をおいて同レベルにおいて縦向きに配置される短筒状鋼管からなる一対の鞘管１における各上部外面に、前記鞘管１の外周面と同様な円弧状内周面を備えたそれぞれ４枚の鉄筋定着用鋼板６がほぼ同レベル（ほぼ鉄筋径差に相当する板厚分のレベル差があるが）の同一平面上の上側下側において、周方向に等角度（９０度）間隔をおいて配置されて、それらの基端部が鞘管１の外周面に溶接により固着されて、上部鉄筋定着部６ａが構成され、また前記各鞘管１の下部に、前記鞘管１の外周面と同様な円弧状内周面を備えたそれぞれ４枚の鉄筋定着用鋼板６が周方向に等角度（９０度）間隔をおいて配置されて、その基端部が鞘管１の外周面に溶接により固着されて、下部鉄筋定着部６ｂが構成されている。また必要に応じ隣り合う各鉄筋定着用鋼板６は溶接により連結される。なお、杭頭連結梁用フレーム構造体を分割するのは、トレーラー等による陸上輸送を容易にするためである。
【００１４】
間隔をおいて隣り合う前記各鞘管１は、前記上部鉄筋定着部６ａと下部鉄筋定着部６ｂの間の下位側に配置されて端部が溶接等により固定された鋼管からなる補強部材２により連結され、また前記各鞘管１には、前記補強部材２の反対側において、端部が閉塞板により閉塞された短尺の鋼管からなる補強部材２の基部側が溶接により固着され、これにより短尺の端部張り出し補強部材２ａとされている。また前記補強部材２の中心線と直角方向に、床版端部側に配置される鋼管からなる端部張り出し補強部材２ｂの基部側が溶接により前記鞘管１に溶接により固定されている。前記端部張り出し補強部材２ａ，２ｂは、片持ち式の張り出し梁材を兼用した部材とされている。前記鞘管１には端部張り出し補強部材２ｂの反対側の同レベルにおいて、継手用短尺鋼管２ｃの基部側が溶接により固着されている。この継手用短尺鋼管２ｃは、後記するように、これに鋼管からなる補強部材２を当接して溶接により接合することにより、一対の分割上部工用フレーム構造体１８を一体化した上部工用フレーム構造体１９（図１２参照）を構成するために使用される。継手用短尺鋼管２ｃと補強部材２とは、これらに溶接により固定された水平リブにより補強され、また鞘管１と補強部材２（２ａ，２ｂ）と鉄筋定着用鋼板６とは、これらに溶接により固着された縦リブにより補強されている。
【００１５】
前記各鞘管１の上部には、後記の上部工用フレーム構造体１９における対角線方向に配置された縦鋼板５ａの上部に吊り孔５を備えた吊り金具４の下部が溶接により鞘管１の内周面に固着され、また前記縦鋼板５ａの下部の両面に、直角にかつ間隔を置いて平行に縦鋼板からなる係止部材５ｃの基部側が溶接により固着され、前記各係止部材の先端部が鞘管１の上端部内周面に当接されて溶接により固着されて、上部工付着係止部材３が構成されている。前記上部工付着係止部材３から上の部分、すなわち吊り金具４の上部部分は、上部工用フレームが鋼管杭９に配設された後において、適宜の時期に溶断により切断されて、上部工付着係止部材３のみが残される。
この上部工付着係止部材３を備えているので、鋼管杭９と鞘管１の間にモルタル１０ａが充填され，かつ上部工コンクリート８がこれらを埋め込むように打設されることにより、前記上部工用分割フレーム構造体１８または上部工用フレーム構造体１９と鋼管杭９とを強固に一体化することができ、また後記するように、上部工用フレーム構造体１９に梁鉄筋を含む上部工鉄筋Ａを備えた上部工鉄筋付き上部工用フレーム構造体１９、さらにこれに支保工および型枠を一体に組み込んだ形態、またその型枠内にコンクリートを打設し、必要に応じ脱型してプレキャスト化したプレキャストコンクリート上部工５０までのいずれかのユニット化された変形形態の上部工用ユニットと鋼管杭９とを強固に一体化することができる。
【００１６】
前記鞘管１の内周面には、上下方向に間隔をおいて、円環状の鉄筋が溶接により固定されて突起２２が設けられ、前記突起２２により鞘管１内に充填されるモルタルの硬化により、鋼管杭９とのずれ止め作用が図られる。また前記突起２２は、図１１および図２１に示すように、鋼管杭９の外周面に設けられる突起２１と上下方向のレベル差がつけられて設けられている。鋼管杭９における前記鞘管１に対応する範囲の外周面には、上下方向に間隔をおいて、環状に鉄筋が配設されていると共に溶接により固定されて突起２１が形成され、鞘管１内の突起２２と鋼管杭９の外表面の突起２１とにより、モルタル１０ａを介して鞘管１と鋼管杭９との一体化およびずれ止め作用が図られ、また鋼管杭９上部の上部工に作用する地震時慣性力，上載荷重，波浪等の外力（水平力および上向きおよび下向きの力）を確実に鋼管杭９に伝達することができる。
【００１７】
また図２１に示すように、鞘管１の上端面に、周方向に等角度間隔をおいて複数（３つあるいは４つ）の揺動防止治具２３を設けるようにしてもよい。この揺動防止治具２３は、鞘管１の上端面に鋼板からなるボルト保持部材２３ａが溶接により固定され、前記ボルト保持部材２３ａには、鋼管杭９の中心に向かうように横雌ねじ孔２３ｂが設けられ、前記横雌ねじ孔２３ｂには、揺動防止用ボルト２３ｃが螺合されている。前記揺動防止用ボルト２３ｃの先端部を鋼管杭９の外表面に圧着することにより、鞘管１の揺動を防止することができ、すなわち分割フレーム構造体１８あるいはフレーム構造体１９の揺動を防止することができ、鞘管１内に打設されるモルタル１０ａの初期養生を確実にすることができる。なお、前記揺動防止治具２３は鞘管１に直接雌ねじ孔を設けるようにしてもよく、このようにすると、鞘管１から鋼管杭９を上方に突出させることなく、図３に示す実施形態のように鞘管１内に鋼管杭９の上部を納めることができる。
【００１８】
また図１９に示すように、鞘管１の内周面の中間部または上部に、周方向に間隔をおいて鋼製等の半円状のスペーサー３２の基端部を溶接等により固定するようにして、スペーサー３２を設けるようにすると、鞘管１を備えた分割フレーム構造体１８またはフレーム構造体１９あるいはこれを備えたプレキャスト製コンクリート製上部工５０を嵌設するときに、鞘管１内に配置されたスペーサ−３２をガイドにしながら鋼管杭９に高精度で配設することができ、かつ所定のかぶりを確保することができる。
【００１９】
図１２は、上部工用フレーム構造体１９を示したものであって、一対の前記上部工用分割フレーム構造体１８を、同レベルで間隔をおいて平行に、かつ前記継手用鋼管２ｃが対向するように配置し、かつ対向する継手用鋼管２ｃの端部に補強用鋼管２ｄの端部が溶接により固定されて、ほぼ平面矩形状、または平面井桁状の上部工用フレーム構造体１９が構成されている。
【００２０】
前記平面井桁状の上部工用フレーム構造体１９に、図１３から図１５に示すように、上部工鉄筋Ａの一部を構成する多数の上部主筋６ｃが、鋼管からなる補強部材２の上方において、対向する鞘管１間の上部鉄筋定着部６ａ間に渡って、前後方向または左右方向に間隔を置いて平行に配置されて端部が溶接により固着され、また各鞘管１の外側に端部側上部主筋２ｄが片持ち式の端部補強部材２の上方において片持ち式に配置されて、鞘管１における端部側の上部鉄筋定着部６ａに溶接により固着され、また多数の下部主筋６ｄが鋼管からなる補強部材２の下方において、対向する鞘管１間の下部鉄筋定着部６ｂ間に渡って、前後方向または左右方向に間隔をおいて平行にかつ前記上部主筋６ｃに対向するように配置されて端部が溶接により固着され、また各鞘管１の外側に端部側下部主筋２ｅが、片持ち式の端部補強部材２の下方において片持ち式に端部側上部主筋２ｄに対向するように配置されて、鞘管１における端部側の下部鉄筋定着部６ｂに溶接により固着されている。また前記上部主筋６ｃおよび下部主筋６ｄを囲むように肋筋２５が間隔をおいて多数配置されて上部主筋６ｃまたは下部主筋６ｄに溶接または番線等により固定されている。
【００２１】
さらに前記片持ち式の端部側上部主筋２ｄの先端部に渡って間隔をおいて平行に端部側上部周縁鉄筋２ｆが配置されて番線等により端部側上部主筋２ｄに固着され、また端部側下部主筋２ｅの先端部に渡って間隔をおいて平行に、かつ前記端部側上部周縁鉄筋２ｆに対向するように端部側下部周縁鉄筋２ｇが配置されて番線等により端部側下部主筋２ｅに固着され、前記端部側上部周縁鉄筋２ｆおよび端部側下部周縁鉄筋２ｇを囲むように肋筋２５が配置されて番線等により端部側上部周縁鉄筋２ｆまたは端部側下部周縁鉄筋２ｇに固着されている。また各周縁鉄筋２ｆ，２ｇの直交する端部交差部においては、それぞれ番線等により固着されている。また隅部には適宜ハンチ筋（図示を省略した）が配置されて、番線等により端部周縁鉄筋２ｆ，２ｇまたは上部主筋６ｃ，２ｄまたは下部主筋６ｄ，２ｅ等に固着されている。
【００２２】
このように構成されて、対向する鞘管１間において、鋼管からなる補強部材２を囲むように主鉄筋梁２６が中空鋼管からなる補強部材２を囲むように構成されると共に、鞘管１から片持ち式に張り出すように、張り出し鉄筋梁２７が端部側補強部材２を囲むように構成され、また張り出し鉄筋梁２７の端部に渡って、周縁鉄筋梁２８が形成され、かつ前記周縁鉄筋梁２８は上部工周縁部を補強するように矩形環状に構成されている。前記主鉄筋梁２６と張り出し鉄筋梁２７と周縁鉄筋梁２８とにより上部工鉄筋Ａが構成され、必要に応じて、開口部を有しないフレーム構造体付き鉄筋コンクリート上部工５０にするために、前記主鉄筋梁２６と張り出し鉄筋梁２７と周縁鉄筋梁２８との上部にわたって床鉄筋（図示を省略した）が配設される。
【００２３】
前述のような分割フレーム構造体１８またはフレーム構造体１９あるいは上部工鉄筋付きフレーム構造体１９を予め工場または陸上ヤード等で製作して、地盤に打設された鋼管杭９に、適宜陸上または海上輸送により搬送し、配置するようにしてもよく、あるいは上部工鉄筋付きフレーム構造体１９の周囲に型枠（図示を省略した）を一体に配設すると共に支保工（図示を省略した）を一体に配設した状態まで、予め工場または陸上ヤード等で製作して、これを搬送するようにしてもよく、あるいは上部工鉄筋付きフレーム構造体１９を埋め込むようにコンクリートを打設し、養生・硬化したフレーム構造体付きプレキャスト鉄筋コンクリート製上部工５０を予め工場または陸上ヤード等で製作して、これを地盤に打設された鋼管杭９に、適宜陸上または海上輸送により搬送し、配置するようにしてもよい。
【００２４】
このフレーム構造体付きプレキャスト鉄筋コンクリート製上部工５０における鞘管１の部分においては、下端は開口している。なお、図１３〜図１５においては、上部工付着係止部材３および吊り金具４を省略している。
【００２５】
図１６は本発明において使用される鞘管１の下端部に配置される底型枠１１を示すものであって、鋼管杭９の上方部の所定位置に、半環状上部支承板１１ａおよび半円筒状筒体１１ｂ並びにボルト挿通用横孔を有する連結用フランジ１１ｃを備えた半分割円筒状の一対の底型枠ユニット１１ｄがそれらの横孔に挿通された連結用ボルト１１ｅにより連結されて底型枠１１が構成され、前記底型枠１１は、その上面がプレキャスト鉄筋コンクリート製上部工５０における鞘管１の下端レベルになるように鋼管杭９に配設され、かつ前記連結用ボルト１１ｅが緊締されて鋼管杭９を締め付けるように、前記底型枠ユニット１１ｄが鋼管杭９に強固に圧着固定される（図１８参照）。このような底型枠１１を使用する場合には、図２２に示すように、底型枠１１の上面に、ゴムや弾性的性質を有する気泡体等の環状のシール用緩衝材１２を載置して、これに鞘管１の下端面を載置すると、鞘管１を緩衝しながら載置することができると共に、鞘管１内に充填されるモルタル１０ａ等の経時硬化性材料１０の漏洩を防止することができる。
【００２６】
また前記底型枠１１に代えて鞘管１にシール材１３を設けるようにしてもよい。この場合には、図２１に示すように、鞘管１の下部内周面に、一対の鋼製環状内向きフランジからなるシール材把持用突設部材１４（１４ａ，１４ｂ）が上下方向に間隔をおいて当接するように配置されて、それらの一方または両方の基端部（外周縁部）が溶接により前記鞘管１に固定され、前記各シール材把持用突設部材１４ａ，１４ｂの間に、ポリエチレン気泡体あるいは独立気泡を有する架橋ポリオレフィン気泡体等の弾性的性質を有する気泡体等の環状シール材１３の基端部（外周縁部）が当接するように配置され、前記各シール材把持用突設部材１４ａ，１４ｂとシール材１３とに周方向に間隔をおいて設けられたシール材係止ボルト挿通用縦孔１５に渡ってシール材係止用ボルト１６が挿通されると共に、これに螺合されたナットにより緊締されて、前記シール材１３はシール材把持用突設部材１４ａ，１４ｂに固定されている。また前記シール材１３の内径寸法は鋼管杭９の外径寸法よりも小さく設定され、かつ前記シール材１３の内周面は、図２０に示すように、上縁部に向かって、鋭角になるように漸次傾斜して、上縁部が薄肉先端部１３ａになるように形成されている。したがって、図２１に示すように、鞘管１を鋼管杭９に上側から嵌設するとシール材１３が鋼管杭９の外表面に屈曲した状態で、鋼管杭９の外表面に密接に圧接することができ、そのためシール材１３を鞘管１の底部のシール装置として利用することができ、鋼管杭９と鞘管１の間にモルタル１０ａ等の経時硬化性充填材１０を充填しても、これを保持することができる。
【００２７】
また底型枠１１を使用する場合には、これに鞘管１を嵌合載置することにより、フレーム構造体１９等を支持させることができるが、図２１に示すモルタル１０ａを保持するためのシール材１３を使用する場合には、鋼管杭９の上端面に鞘管１の上部に固定した上部工付着係止部材３を直接または適宜スペーサーを介在させて載置するようにしてもよい。また適宜鋼管杭９外周面に鞘管１を支持するためのブラケット（図示を省略した）を設けるようにしてもよい。
【００２８】
また、図１７および図１８に示すように、各鋼管杭９に装着された底型枠１１における半環状上部支承板１１ａ相互を、前後方向および左右方向ならびに対角線方向にＬ型形鋼等の杭間隔保持部材１７により溶接またはボルトにより連結固定すると、前後方向および左右方向に隣り合う鋼管杭９の間隔を所定の間隔にすることができるため、プレキャスト鉄筋コンクリート上部工５０等における鞘管１を正確にかつ確実に鋼管杭９に嵌合装着することができる。
【００２９】
図１から図８は本発明における桟橋等の杭式基礎構造物４０またはこれを直列に多数設けて構成した桟橋５１を示すものであって、陸側から沖側または陸側に沿って、前後方向および左右方向に間隔を置いて支持層２０ａに支持させるように水底地盤２０に複数の鋼管杭９が４本一組のユニットとして打設され、前記鋼管杭９の打設間隔は、前記プレキャストコンクリート製上部工５０またはフレーム構造体１９あるいは分割型フレーム構造体１８における鞘管１間の間隔に設定されている。なお、各鋼管杭９には、飛沫帯に対応する部分に重防食被覆４２が施されている。
【００３０】
このような配置間隔に設定された状態で打設された鋼管杭９に嵌合されたプレキャストコンクリート製上部工５０と鋼管杭９とを、鋼管杭９と鞘管１の間に充填されるモルタル１０ａ等の経時硬化性充填材１０により充填硬化して一体化する。この実施形態の場合には、プレキャスト製コンクリート上部工５０と鋼管杭９とを一体化するだけであるので、施工期間を大幅に短縮することができる。このため、桟橋５１の構築費用を大幅に低減することができるばかりでなく、中空補強部材を有するフレーム構造体１９を使用する場合には、プレキャスト製コンクリート上部工の軽量化をはかることができる。なお図１の場合は、上部工全面がほぼ閉塞した状態のプレキャスト鉄筋コンクリート製上部工５０が使用された形態が示されている。
【００３１】
前記プレキャストコンクリート製上部工５０を予め製作して桟橋５１を構築するばかりでなく、本発明の場合は、下記において説明するように、種々のユニット化された変形形態においても実施可能であるので、これらの変形形態について施工する場合について説明する。
例えば、図１２に示す上部工用フレーム構造体１９を予め工場または陸上ヤード等に於いて製作して、これを搬送して鋼管杭９に配置するようにしてもよい。
この場合には、鋼管杭９に対し上部工用フレーム構造体１９における各鞘管１の部分をほぼ同心状に配置し、鞘管１と鋼管杭９との間にモルタル１０ａ等の経時硬化性材料１０を充填して、鋼管杭９と上部工用フレーム構造体１９とを一体化し、鞘管１間に配置されている芯材を兼ねる補強部材２を支保材の一部として活用しながら、上部工鉄筋Ａの配筋作業，型枠５８，６０の配設および底部型枠保持部材５７（図２７および図２８参照）等の支保工を設置し、型枠５８，６０内にコンクリート８を打設して、養生・硬化させて、一ユニットの鋼管杭式基礎構造物４０を構築する。
このような工程を複数個所同時に施工するかまたは適宜繰り返し施工して、図１に示すような連続した桟橋５１を構築するようにする。この実施形態の場合には、上部工用フレームが構造体化されているので、施工期間を比較的短縮することができ、また桟橋５１の構築費用を比較的低減することができるばかりでなく、上部工５０の軽量化をはかることができる。特に上部工用フレーム構造体１９により鋼管杭９の杭頭が強固に連結されるので、上部工の施工途中において、波浪の影響を受けずらい。またフレーム構造体１８，１９は予め工場や陸上ヤード等で製作できるため、従来のように海洋上等の現位置における作業時間が極めて短くて済む。
【００３２】
また、上部工用フレーム構造体１９とこれに梁鉄筋を含む上部工鉄筋Ａを予め溶接等により固着した上部工鉄筋付き上部工用フレーム構造体１９を予め工場または陸上ヤード等に於いて製作して、これを搬送して鋼管杭９に配置するようにしてもよい。
この場合には、上部工鉄筋付き上部工用フレーム構造体１９における各鞘管１部分を同心状に配置し、鞘管１と鋼管杭９との間にモルタル１０ａ等の経時硬化性材料１０を充填して、鋼管杭９と上部工鉄筋付き上部工用フレーム構造体１９とを一体化し、各鞘管１間に配置されている芯材を兼ねる補強部材２を支保材の一部として活用しながら、型枠５８，６０および底部型枠保持部材５５（図２７および図２８参照）等の支保工を設置し、型枠５８，６０内にコンクリート８を打設して、養生・硬化させ、一ユニットの杭式基礎構造物４０を構築する。このような工程を複数同時に施工するかまたは適宜繰り返し施工して、図１に示すような連続した桟橋５１を構築するようにする。
【００３３】
また、図２７および図２８に示すように、上部工用フレーム構造体１９とこれに梁鉄筋を含む上部工鉄筋Ａを予め溶接等により固着した上部工鉄筋付き上部工用フレーム構造体１９に底部型枠保持部材５５等の支保工および型枠５８，６０を組み立てた状態のものを予め工場または陸上ヤード等に於いて製作し、これを搬送して鋼管杭９に配置するようにしてもよい。なお、型枠は通常脱型するが、埋め殺し型枠とする場合には、繊維補強コンクリート（ＧＲＣ）からなる繊維補強コンクリート版を使用する場合が多い。
この形態について、さらに詳細に説明すると、鋼管等の中空部材からなる補強部材２（２ａ，２ｂ）に、その長手方向に間隔をおいて、ほぼ逆Ｕ字状あるいは逆凹字状等の鋼棒からなる多数の底部型枠保持部材５５が配置されると共に、その各底部型枠保持部材５５における半円状上部５６が嵌合載置されると共に溶接により固定されて、各補強部材２（２ａ，２ｂ）に底部型枠保持部材５５が補強部材２（２ａ，２ｂ）に支持され、また前記底部型枠保持部材５５の螺杆からなる各脚部５７が分割型等の底部型枠５８の透孔に挿通されて、前記各脚部５７に螺合されると共に前記底部型枠５８の下面に係合されたナット等の係止部材５９により、底部型枠５８は支持されている。
また底部型枠５８は、底型枠１１の外周側面に当接されるように配設されるか、または鞘管１の下端円形外周面に当接されるように配置され、鞘管１に当接される場合には、鞘管１との当接部が円弧状側面（図示を省略）を備えている。また補強部材２（２ａ，２ｂ）の両側あるいは端部側周縁鉄筋２ｆ，２ｇの両側に間隔をおいて対向するように配置されている分割型等の側部型枠６０は前記底部型枠５８に載置されると共に、型枠相互の連結金具（図示を省略した）により、底部型枠５８に側部型枠６０が着脱自在に取り付けられると共に、対向するように配置された前記各側部型枠６０は、両端部に型枠固定用ナットおよび型枠支承部材およびセパレータ等の型枠間隔保持具６１により所定の間隔を保持されて配設されている。
なお、小梁側すなわち端部側周縁鉄筋２ｆ，２ｇの下方に配置される底部型枠５８の中間部を支持する必要のある場合には、図２８ａに２点鎖線で示すように、前記補強部材２に固定されている底部型枠保持部材５５の下端部に、前後方向または左右方向に延長するように、水平に溝形鋼またはＨ形鋼等の底部型枠支持部材６２の上端部を支持させ、その底部型枠支持部材に載置するように端部側周縁の底部型枠５８を載置するようにしてもよい。
また、端部側に張り出すように設けられている補強部材２に取り付けられている複数の底部型枠保持部材５７により、端部側の底部型枠５８は支持されている。
この実施形態の場合には、上部工鉄筋付き上部工用フレーム構造体１９に、支保部材を兼ねる補強部材２および底部型枠保持部材５５等の型枠を保持する支保工および型枠５８，６０を組み立てた状態における各鞘管１部分を鋼管杭９にほぼ同心状に配置し、鞘管１と鋼管杭９との間にモルタル１０ａ等の経時硬化性材料１０を充填して、鋼管杭９と上部工鉄筋付き上部工用フレーム構造体１９とを一体化し、各鞘管１間に配置されている芯材を兼ねる補強部材２を支保材の一部として活用しながら、型枠５８，６０および支保工を設置し、型枠５８，６０内にコンクリート８を打設して、養生・硬化させて、一ユニットの杭式基礎構造物４０を構築する。このような工程を複数同時に施工するかまたは適宜繰り返し施工して、図１に示すような連続した桟橋５１を構築するようにする。
【００３４】
また、前記実施形態のように、上部工用フレーム構造体１９とこれに梁鉄筋を含む上部工鉄筋Ａを予め溶接等により固着した上部工鉄筋付き上部工用フレーム構造体１９に支保工および型枠５８，６０を組み立てコンクリート８を打設し、脱型して上部工用フレーム構造体１９を内臓したプレキャスト製鉄筋コンクリート上部工５０としたものを予め工場または陸上ヤード等に於いて製作して、これを搬送して鋼管杭９に配置するようにしてもよい。
この場合には、プレキャスト製鉄筋コンクリート上部工５０における各鞘管１部分を鋼管杭９にほぼ同心状に配置し、鞘管１と鋼管杭９との間にモルタル１０ａ等の経時硬化性材料１０を充填して、鋼管杭９とプレキャスト製鉄筋コンクリート上部工５０とを一体化し、一ユニットの杭式基礎構造物４０を構築する。このような工程を複数同時に施工するかまたは適宜繰り返し施工して、図１に示すような連続した桟橋５１を構築するようにする。
【０００４６】
本発明を実施する場合に、鞘管１と鋼管杭９との一体化を高めるために、図２３に示すような、帯状鋼板の表面に間隔をおいて断面台形の線状突起を長手方向に連続して設けた帯状鋼板をコイル状に構成した線状突起付きコイル３７から、これをスパイラル製管機により製作し、図２５に示すような内面に突起２１が一体に設けられた内面突起付き鋼管３１を所要の寸法に切断して鞘管１の本体を構成することもできる。このようにすると、鞘管１内に鉄筋を溶接により固定する工程を省略することができる。
【００３５】
また本発明を実施する場合に、補強部材２としては、通常の鋼管に代えて、図 ２３に示すような線状突起付きコイル３７からスパイラル製管機により製作した図２４に示すような外面突起付き鋼管３０からなる中空部材３４（３３）としてもよく、また図２６（Ａ）に示すように、鋼製Ｈ型鋼あるいは溝形鋼等の側方が開口した開断面部材３８を並設して、（必要に応じ、隣り合うフランジ４１相互を長手方向に間隔を置いた部分溶接または連続溶接により固着し、）これにより長手方向に中空部分を備えた中空部材３５（３３）からなる中空の補強部材２を構成してもよく、その長手方向の端部を鞘管１に溶接により固定するようにして、分割フレーム構造体１８あるいはフレーム構造体１９を構成するようにしてもよく、またこの場合に上部工コンクリート８との一体化を高めるために、図２６（Ｂ）、（Ｃ）に示すように、各フランジ外表面に長手方向に間隔をおいて、多数の突起３９を設けるようにするとよい。このように中空部材３３を使用するとコンクリート８の打設量を減らすことができ、上部工部分の軽量化を図ることができるばかりでなく、上部工５０を強固に補強することができ、地震時等に隣り合う鋼管杭９相互を離反させるような力が作用しても、それに対する抵抗力を高めることができる。
【００３６】
前記実施形態においては、工場から建設地点までの輸送の制約を考慮して、半分割フレーム構造体１８により分割フレーム構造体１９を構成するようにしたが、本発明を実施する場合、半分割フレーム構造体１８の継手用短尺鋼管２ｃを端部張り出し補強部材２ｂ程度若干長くすると共にその端部を閉塞して構成した、半分割フレーム構造体１８をフレーム構造体１９として、間隔をおいて直列に打設された鋼管杭９に装着して、杭式基礎構造物４０を構成するようにしてもよい。
【００３７】
前記実施形態においては、鞘管１以外の上部工部分に開口部を備えたプレキャスト製鉄筋コンクリート製上部工５０あるいは全面が閉塞したプレキャスト製鉄筋コンクリート製上部工５０を使用する形態を示したが、いずれの形態を使用するかは、適宜設計に応じて選択すればよい。
【００３８】
【発明の効果】
本発明によれば、下記のような効果を奏することができる。
（１）上部工付着係止部材３（吊り金具４の上部が溶断される上部工付着係止部材３）を有するフレーム構造体により杭頭が強固に連結されるので、上部工の施工途中において、波浪の影響を受けずらい。
（２）分割フレーム構造体またはフレーム構造体あるいは上部工鉄筋付きフレーム構造体さらにはフレーム構造体を内臓したプレキャスト鉄筋コンクリート製上部工を予め工場や陸上ヤード等で製作するため、従来のように海洋上等の現位置における作業時間が極めて短くて済む。
（３）上部工付着係止部材３は鋼管杭９に作用する押し込み力を鞘管を介して上部工に確実に伝達する役割も果たすため構造安定性が向上する。
（４）補強部材２に中空部材を使用すると上部工が軽くなり、地震時に上部工に作用する貫性力が小さくなるため、鋼管杭９の断面積の軽減や本数の低減が可能となり経済的な杭式基礎構造物の構築が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 （Ａ）は本発明の杭式基礎構造物を多数設置して杭式桟橋を築造した状態を示す概略平面図であり、（Ｂ）はその平面図である。
【図２】 図１の拡大した側面図である。
【図３】 （Ａ）は本発明において使用される一実施形態のプレキャストコンクリート上部工と杭とを結合した状態を示す平面図であり、（Ｂ）は（Ａ）のＩ−Ｉ線断面図であり、（Ｃ）は（Ａ）のＩＩ−ＩＩ線断面図である。
【図４】 （Ａ）は図３（Ａ）におけるＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図であり、（Ｂ）は図３（Ａ）におけるＩＶ−ＩＶ線断面図である。
【図５】 （Ａ）は図３（Ａ）における右側面図であり、（Ｂ）は図３（Ａ）における背面図であり、（Ｃ）は図３（Ａ）における正面図である。
【図６】 上部工鉄筋を省略した状態のプレキャストコンクリート上部工と鋼管杭との結合部を示す縦断正面図である。
【図７】 図６のＶ―Ｖ線断面図である。
【図８】 図６のＶＩ−ＶＩ線断面図である。
【図９】 （Ａ）は本発明において使用される分割フレーム構造体を示す平面図であり、（Ｂ）は（Ａ）の正面図である。
【図１０】 図９（Ａ）の側面図である。
【図１１】 図９（Ａ）の一部縦断側面図である。
【図１２】 分割フレーム構造体相互を連結用補強部材を溶接により連結して井桁状のフレーム構造体を構成した状態を示す平面図である。
【図１３】 上部工鉄筋を配置した状態を示す一部横断平面図である。
【図１４】 （Ａ）は図１３のＶＩＩ−ＶＩＩ線断面図であり、（Ｂ）は図１３のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線断面図であり、（Ｃ）は図１３のＩＸ−ＩＸ線断面図であり、（Ｄ）は図１３のＸ−Ｘ線断面図である。
【図１５】 （Ａ）は図１３のＸＩ−ＸＩ線断面図であり、（Ｂ）は図１３のＸＩＩ−ＸＩＩ線断面図であり、（Ｃ）は図１３のＸＩＩＩ−ＸＩＩＩ線断面図であり、（Ｄ）は図１３のＸＩＶ−ＸＩＶ線断面図である。
【図１６】 （Ａ）は底型枠の正面図であり、（Ｂ）はその平面図である。
【図１７】 隣り合う鋼管杭を底型枠に取り付けた杭間隔保持部材により連結した状態を示す平面図である。
【図１８】 図１７の一部を拡大して示す一部縦断正面図である。
【図１９】 鞘管にスペーサーを取り付けた状態および鋼管杭との関係を示す一部縦断正面図である。
【図２０】 鞘管にシール材を取り付けた状態の鞘管の下部を示す縦断正面図である。
【図２１】 鞘管内に鋼管杭を挿入位置し、鞘管と鋼管杭との間にモルタル等の経時硬化性充填材を充填した状態を示す縦断正面図である。
【図２２】 底型枠と鞘管との間にシール用緩衝材を配設した状態を示す縦断正面図である。
【図２３】 線状突起付き帯状鋼板をコイル状に巻き取った状態を示す斜視図である。
【図２４】 外面突起付き鋼管の一形態を示す概略斜視図である。
【図２５】 内面突起付き鋼管の一形態を示す斜視図である。
【図２６】 （Ａ）は側方に開口する開断面部材（Ｈ形鋼）を並設して、中空部材からなる補強部材を構成する形態を示す斜視図であり、（Ｂ）は開断面部材（Ｈ形鋼）におけるフランジに突起を設けた形態の一形態を示す正面図であり、（Ｃ）はその側面図である。
【図２７】 上部工用鉄筋付きフレーム構造体の周囲に支保工および型枠を配設した状態を示す概略平面図である。
【図２８】 （ａ）は図２７のＸＶ−ＸＶ線断面図であり、（ｂ）は（ａ）の一部を拡大して示す断面図である。
【図２９】 従来の杭式基礎構造物を示す一部縦断正面図である。
【符号の説明】
１ 鞘管
２ 補強部材
２ａ 端部張り出し補強部材
２ｂ 端部張り出し補強部材
２ｃ 継手用短尺鋼管
２ｄ 端部側上部主筋
２ｅ 端部側下部主筋
２ｆ 端部側上部周縁鉄筋
２ｇ 端部側下部周縁鉄筋
３ 上部工付着係止部材
４ 吊り金具
５ 吊り孔
５ａ 縦鋼板
５ｃ 係止部材
６ 鉄筋定着用鋼板
６ａ 上部鉄筋定着部
６ｂ 下部鉄筋定着部
６ｃ 上部主筋
６ｄ 下部主筋
７ 鉄筋
８ コンクリート
９ 鋼管杭
１０ 経時硬化性材料
１０ａ モルタル
１１ 底型枠
１１ａ 半環状上部支承板
１１ｂ 半円筒状筒体
１１ｃ 連結用フランジ
１１ｄ 底型枠ユニット
１１ｅ 連結用ボルト
１２ シール用緩衝材
１３ シール材
１３ａ 薄肉先端部
１４ シール材把持用突設部材
１４ａ シール材把持用突設部材
１４ｂ シール材把持用突設部材
１５ シール材係止ボルト挿通用孔
１６ シール材係止ボルト
１７ 杭間隔保持部材
１８ 分割フレーム構造体
１９ フレーム構造体
２０ 水底地盤
２０ａ 岩盤
２１ 突起
２１ａ 線状突起
２２ 突起
２３ 揺動防止治具
２３ａ ボルト保持部材
２３ｂ 横雌ねじ孔
２３ｃ 揺動防止用ボルト
２４ 型枠
２５ 肋筋
２６ 主鉄筋梁
２７ 張り出し鉄筋梁
２８ 周縁鉄筋梁
２９ 突起
３０ 外面突起付き鋼管
３１ 内面突起付き鋼管
３２ スペーサー
３３ 中空部材
３４ 外面突起付き鋼管等の中空部材
３５ Ｈ型鋼等の開断面部材を並設して中空空間を形成せしめた中空部材
３６ フランジの外面に突起を有するＨ形鋼等の開断面部材を並設して中空空間を形成せしめた中空部材
３７ 線状突起付きコイル
３８ 開断面部材
３９ 突起
４０ 杭式基礎構造物
４０ａ 従来の杭式基礎構造物
４１ フランジ
４２ 重防食被覆
４３ 鉄筋コンクリート製の梁
５０ プレキャストコンクリート製上部工
５１ 桟橋
５５ 底部型枠保持部材
５６ 半円状上部
５７ 底部型枠保持部材
５８ 型枠
５９ 係止部材
６０ 型枠
６１ 型枠間隔保持具
６２ 底部型枠支持部材
Ａ 上部工鉄筋
Claims (8)
- 複数の鞘管（１）同士が補強部材（２）により連結されてフレーム構造体（１９）が構成され、前記複数の鞘管（１）の内部には鋼管杭（９）が挿通され、前記鞘管（１）と前記鋼管杭（９）の間にはモルタル等の経時硬化性材料（１０）が充填されている杭式基礎構造物において、
前記補強部材（２）が、鋼管または外面突起付き鋼管、あるいはＨ形鋼またはフランジの外面に突起を有するＨ形鋼等の開断面部材を並設して中空空間が形成された中空部を有する部材等の中空部材であり、
鞘管（１）に固着される縦鋼板（５ａ）の下部の両面に、直角にかつ間隔を置いて平行に縦鋼板からなる係止部材（５ｃ）の基部側が溶接により固着され、前記各係止部材の先端部が鞘管（１）の上端部内周面に当接されて溶接により固着されて構成される上部工付着係止部材（３）を備えており、
上部工付着係止部材（３）を埋め込むようにコンクリートが打設されていることを特徴とする杭式基礎構造物。 - 吊り金具（４）の上部を溶断されている上部工付着係止部材（３）であることを特徴とする請求項１に記載の杭式基礎構造物。
- 前記鞘管（１）の下端部に底型枠が直接またはシール用緩衝材を介して当接されていることを特徴とする請求項１または２に記載の杭式基礎構造物。
- 底型枠同士が杭間隔保持部材により連結されていることを特徴とする請求項３に記載の杭式基礎構造物。
- 請求項１または２に記載の杭式基礎構造物を構築するための杭式基礎構造物の施工方法であって、間隔を置いて配置された複数の鞘管が鋼管等の中空部を備えた補強部材により連結されて予め製作された上部工用フレーム構造体を搬送して、間隔をおいて地盤に打設された複数の鋼管杭の頭部の所定位置に配置すると共に前記各鋼管杭に鞘管を嵌合し、吊り金具（４）の上部を溶断して上部工付着係止部材（３）を残し、次いで各鞘管と鋼管杭との間にモルタル等の経時硬化性材料を充填・硬化し、前記補強部材を支保材の一部として利用しながら上部工鉄筋の配筋および型枠の配設作業を行い、次いで前記上部工付着係止部材（３），鞘管，上部工鉄筋および補強部材を埋め込むようにコンクリートを打設し、養生・硬化させることを特徴とする杭式基礎構造物の施工方法。
- 請求項１または２に記載の杭式基礎構造物を構築するための杭式基礎構造物の施工方法であって、間隔を置いて配置された複数の鞘管が鋼管等の中空部を備えた補強部材により連結されて上部工用フレーム構造体を構成すると共に、前記上部工用フレーム構造体に上部工鉄筋を配筋して構成した上部工鉄筋付き上部工用フレーム構造体を予め製作し、その上部工鉄筋付き上部工用フレーム構造体を搬送して、間隔をおいて地盤に打設された複数の鋼管杭の頭部の所定位置に配置すると共に前記各鋼管杭に鞘管を嵌合し、吊り金具（４）の上部を溶断して上部工付着係止部材（３）を残し、次いで各鞘管と鋼管杭との間にモルタル等の経時硬化性材料を充填・硬化し、前記補強部材を支保材の一部として利用しながら型枠の配設作業を行い、次いで前記上部工付着係止部材（３），鞘管，上部工鉄筋および補強部材を埋め込むようにコンクリートを打設し、養生・硬化させることを特徴とする杭式基礎構造物の施工方法。
- 請求項１または２に記載の杭式基礎構造物を構築するための杭式基礎構造物の施工方法であって、間隔を置いて配置された複数の鞘管が鋼管等の中空部を備えた補強部材により連結されて上部工用フレーム構造体を構成すると共に、前記上部工用フレーム構造体に上部工鉄筋および型枠ならびに支保工を一体に配設して構成した型枠支保工付き上部工用フレーム構造体を予め製作し、その型枠支保工付き上部工用フレーム構造体を搬送して、間隔をおいて地盤に打設された複数の鋼管杭の頭部の所定位置に配置すると共に前記各鋼管杭に鞘管を嵌合し、吊り金具（４）の上部を溶断して上部工付着係止部材（ ３）を残し、次いで各鞘管と鋼管杭との間にモルタル等の経時硬化性材料を充填・硬化し、その後前記上部工付着係止部材（３），鞘管，上部工鉄筋および補強部材を埋め込むようにコンクリートを打設し、養生・硬化させることを特徴とする杭式基礎構造物の施工方法。
- 請求項１または２に記載の杭式基礎構造物を構築するための杭式基礎構造物の施工方法であって、間隔を置いて配置された複数の鞘管が鋼管等の中空部を備えた補強部材により連結して上部工用フレーム構造体を構成すると共に、前記上部工用フレーム構造体に上部工鉄筋を一体に配設し、その後前記上部工鉄筋および補強部材（２）を埋め込むようにコンクリートを打設し、養生・硬化させて構成した上部工用フレーム構造体付きプレキャスト鉄筋コンクリート製上部工を予め製作し、その上部工用フレーム構造体付きプレキャスト鉄筋コンクリート製上部工を搬送して、間隔をおいて地盤に打設された複数の鋼管杭の頭部の所定位置に配置すると共に前記各鋼管杭に鞘管を嵌合し、吊り金具（４）の上部を溶断して上部工付着係止部材（３）を残し、次いで各鞘管と鋼管杭との間にモルタル等の経時硬化性材料を充填・硬化し、かつ上部工付着係止部材（３）を埋め込むようにコンクリートを打設することを特徴とする杭式基礎構造物の施工方法。
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