JP4209314B2

JP4209314B2 - 杭頭部の接合構造及び杭体の築造方法

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Publication number: JP4209314B2
Application number: JP2003408136A
Authority: JP
Inventors: 和彦磯田; 明大槻; 宏征田中; 洋一小林
Original assignee: Sumitomo Metal Industries Ltd; Shimizu Corp
Current assignee: Sumitomo Metal Industries Ltd; Shimizu Corp
Priority date: 2003-12-05
Filing date: 2003-12-05
Publication date: 2009-01-14
Anticipated expiration: 2023-12-05
Also published as: JP2005171480A

Description

本発明は、杭頭部の接合構造及び杭体の築造方法に関する。

従来より、コンクリート充填鋼管杭や鋼管杭等の鋼管を用いた杭体と、基礎梁等の基礎水平部材とを接合する際の杭頭部の接合構造には、例えば特許文献１に示すように、杭頭部の外周面に複数のカップラーを設置し、該カップラーに対して前記基礎水平部材に他端が固定されるアンカー部材の一端を固定するカップラー方式や杭頭部の外周面にアンカー部材の一端を直接溶接するひげ筋方式、杭頭部より杭体の内方にアンカー筋の一端を挿入して固定する内籠方式、さらには特許文献２に示すように、前記杭体と比較して径の大きい外鋼管を杭頭部の外周に配置し、該外鋼管と杭体との間にコンクリートを充填し、該コンクリートにアンカー筋の一端を埋め込む二重鋼管方式等が提案されている。

なかでも、二重鋼管方式は、杭頭部が拡径されることからアンカー筋を環状に配置する際の配置径を杭体自身の径より大きくできるため、杭頭に生じる断面力を効率よく処理できる方法として広く知られている。
特公平０３−５４７３６号公報（第２図参照）特開２０００−２９７４７２号公報（第５図参照）

しかし、上述するような杭頭部の接合構造は、内籠方式では、アンカー部材が平面視で杭体の内部に配置されるから、曲げに対してのアンカー部材の断面効率が悪いため、杭頭固定時に生じる杭頭応力に対処できず、また、大きな曲げモーメントが生じる場合、アンカー部材が過密配筋となり、施工性に劣る。
ひげ筋方式では、アンカー部材が杭体の外周面に溶接されるから、内籠方式と比較して断面効率が高いものの、現場での施工性や溶接品質に課題があるだけでなく、杭頭曲げ応力が大きくなると必要数のアンカー筋を配置しきれず杭頭固定時の杭頭応力を処理できない場合がある。
カップラー方式では、アンカー筋の取り付けが容易なことから施工性及び品質ともに向上するものの、カップラーが高価なため工費が増大しやすい。
さらに、二重鋼管方式であっても内籠方式やひげ筋方式またはカップラー方式と比較して、杭体の中立軸からアンカー筋までの距離が大幅に大きくならないため、アンカー筋の軸力負担が軽減されず、また、鋼管杭頭部に生じる大きな曲げモーメントをアンカー筋で負担することが多いため、大地震時にも杭頭を剛接合するにはアンカー筋が密になりやすく、施工性に劣る。さらに、アンカー筋を外鋼管と杭体との間にあるコンクリートに定着することから、定着長を確保するために外鋼管の長さが長くなり、コストアップの要因となり易い。

上記事情に鑑み、本発明は、簡略な構成で施工性が良く、大地震時下においても杭頭部が破壊することなく基礎水平部材もしくは上部構造体との剛接合を確保できる杭頭部の接合構造、及び杭体の築造方法を提供することを目的としている。

請求項１記載の杭頭部の接合構造は、少なくとも杭頭部近傍に鋼管を備える杭体を、基礎水平部材もしくは上部構造体に接合するための杭頭部の接合構造であって、前記杭体の杭頭を拡径する拡径部材と、該拡径部材に一端を固定され他端を前記基礎水平部材もしくは上部構造体に埋め込まれる複数のアンカー部材とを備えてなり、前記拡径部材が、前記杭体の外径と比較して内径が大きく、杭頭部を内包するように配置される外鋼管と、中央部に前記杭体の外径に等しい径の貫通孔を有し、該貫通孔に前記杭体を挿通させて当接部を固着した状態で前記外鋼管の上端面及び下端面を閉塞するように水平に設置されて外周部が前記外鋼管に固着される上ダイアフラム及び下ダイアフラムと、前記外鋼管及び前記杭体に囲まれる領域に充填される硬化材により構成され、前記アンカー部材が、一端を前記拡径部材を構成する上ダイアフラムもしくは外鋼管に固着されることを特徴としている。

請求項２記載の杭頭部の接合構造は、少なくとも杭頭部近傍に鋼管を備える杭体を、基礎水平部材もしくは上部構造体に接合するための杭頭部の接合構造であって、前記杭体の杭頭を拡径する拡径部材と、該拡径部材に一端を固定され他端を前記基礎水平部材もしくは上部構造体に埋め込まれる複数のアンカー部材とを備えてなり、前記拡径部材が、前記杭体の外径と比較して内径が大きく、杭頭部を内包するように配置される外鋼管と、中央部に前記杭体の外径に等しい径の貫通孔を有し、該貫通孔に前記杭体を挿通させて当接部を固着した状態で前記外鋼管の上端面を閉塞するように水平に設置されて外周部が前記外鋼管に固着される上ダイアフラムと、前記外鋼管の内周面で周方向に延在するように備えられる凸部材と、前記外鋼管及び前記杭体に囲まれる領域に充填される硬化材により構成され、前記アンカー部材が、一端を前記拡径部材を構成する上ダイアフラムもしくは外鋼管に固着されることを特徴としている。

請求項３記載の杭頭部の接合構造は、前記上ダイアフラムに、前記硬化材の充填時に用いる充填孔及び空気孔が備えられることを特徴としている。

請求項４記載の杭頭部の接合構造は、少なくとも杭頭部近傍に鋼管を備える杭体を、基礎水平部材もしくは上部構造体に接合するための杭頭部の接合構造であって、前記杭体が杭頭を拡径する拡径部材と、該拡径部材に一端を固定され他端を前記基礎水平部材もしくは上部構造体に埋め込まれる複数のアンカー部材とを一体的に備えたプレキャスト部材として構成されており前記拡径部材が、前記杭体の外径と比較して内径が大きく、杭頭部を内包するように配置され、内周面に周方向に延在する凸部材を備える外鋼管と、前記外鋼管及び前記杭体に囲まれる領域に充填される硬化材により構成されており、前記アンカー部材が、他端を前記外鋼管から同軸方向に突出するように一端を前記外鋼管の内周面に固着され、また、前記外鋼管の内周面と向かい合う前記杭体の外周面に、周方向に延在する凸部材が備えられることを特徴としている。

請求項５記載の杭体の築造方法は、あらかじめ、前記杭体に拡径部材を一体的に設置しておき、前記拡径部材が設置されている杭体を打設し該杭体まわりの基礎底面を掘削した後、現場にて前記拡径部材に前記アンカー部材の一端を固着手段を介して固着することを特徴としている。

請求項６記載の杭体の築造方法は、あらかじめ、前記杭体を前記アンカー部材及び前記拡径部材が一体的に備えられたプレキャスト部材として製造し、現場にて該杭体を打設した後基礎底面を掘削し、前記アンカー部材の他端を露出させることを特徴としている。

請求項１から４に記載の杭頭部の接合構造によれば、アンカー部材を前記拡径部材の外周縁に沿うように環状に配置するとその配置径は、杭頭部自身にアンカー部材を配置していた従来のひげ筋方式や内籠方式と比較して大きい径を確保でき、またその大きさは、前記拡径部材に適用する前記外鋼管の断面径によって自在に調整できることから、杭頭部の曲げ耐力を容易に増大することができるため、上部構造体や基礎水平部材に対して剛に接合した場合にも、地震等の発生により杭頭接合部が破壊する現象を防止することが可能となる。

請求項１または２に記載の杭頭部の接合構造によれば、前記杭体の杭頭部に配置される拡径部材には、中央部に有する貫通孔に前記杭体を挿通させて当接部を固着した状態で外鋼管に設置されている上ダイヤフラムが少なくとも備えられ、少なくともその上ダイアフラムの外周部が外鋼管に固着されることから、従来より杭頭部の接合構造に用いられている二重鋼管方式と比較して、前記杭体の杭頭部を内包する前記外鋼管の部材長を短くすることができ、経済性とともに施工性を大幅に向上することが可能となる。

また、前記アンカー部材の一端を前記上ダイアフラムの表面もしくは前記外鋼管の外周面に固着することから、従来の二重鋼管方式のような杭体と外鋼管との隙間に充填される硬化材にアンカー部材の一端を埋設する場合に必要となっていた、アンカー部材の径に応じて外鋼管の長さを調整する煩雑な工程を省略することが可能となり、施工性及び品質をより向上することが可能となる。
さらに、従来の二重鋼管方式のような杭体と外鋼管との隙間に充填される硬化材にアンカー部材の一端を埋設しないことから、前記外鋼管の部材長に、アンカー部材を前記硬化材に定着させる際の定着長さを確保する必要がないため、外鋼管の長さを短くすることが可能となる。

請求項３に記載の杭頭部の接合構造によれば、前記上ダイアフラムには、前記硬化材の打設時に用いる充填孔及び空気孔が備えられることから、施工の条件や作業状況に応じて拡径部材を構成する硬化材の打設作業を工場及び現場の何れにおいても適宜実施することが可能となる。

請求項４に記載の杭頭部の接合構造によれば、上述するような前記上ダイアフラムを有する拡径部材と比較して前記外鋼管の部材長は長くなるものの、鋼材の加工量が少ないため、工費を大幅に削減することが可能となる。
また、前記杭体を杭頭部にアンカー部材及び拡径部材の両者が一体的に備えられたプレキャスト部材として構成したため、高品質で信頼性の高い杭頭部の接合構造を形成することが可能となる。

請求項５に記載の杭体の築造方法によれば、あらかじめ前記杭体に拡径部材を一体的に設置することから、該拡径部材を構成する硬化材にコンクリートを用いる場合にはその作業をＰＣ工場において気中コンクリートで打設することができるため、品質管理された高強度コンクリートを使用することが可能になるとともに、現場での作業量を大幅に削減でき工期短縮に大きく寄与することが可能となる。

また、前記拡径部材を一体的に設置した杭体を地盤の所定位置に打設した後、拡径部材に前記アンカー部材を接合することから、杭体を打設する際の作業性及びアンカー部材の接合に係る作業性を大幅に向上することが可能となる。
さらに、前記アンカー部材にパイルスタッドを用いたパイルスタッド工法を採用すれば、より施工期間を短縮することが可能となる。

請求項５及び６に記載の杭体の築造方法によれば、前記アンカー部材が杭体の打設後に拡径部材の上ダイアフラムまたは外鋼管に固着される、もしくはあらかじめ前記アンカー部材が拡径部材に固着された上で杭体の打設作業が行われることから、杭体を打設した後に従来のひげ筋方式のようなアンカー部材を設置することを目的とした杭頭部周辺の地盤掘削作業を実施する必要がないため、施工時の安全性を向上できるとともに施工性を大幅に向上でき、工費削減、工期短縮に大きく寄与することが可能となる。

また、従来より一般に実施されている場所打ちコンクリート拡頭杭の施工方法を踏襲できることから、特別な機器や設備が不要で容易に杭体を築造することが可能となる。

本発明の杭頭部の接合構造及び杭体の築造方法を、図１から図６に示す。本発明は、少なくとも杭頭部近傍に鋼管を備える杭体の杭頭部に拡径部材を配置し、該拡径部材に上部構造体もしくは基礎水平部材との接合に用いるアンカー部材を接合することで、杭頭部の接合構造を簡略化し、さらにこれらをプレキャスト化することで施工性を向上するものである。

（第１の実施の形態）
図１（ａ）に示すように、外周面に鋼管を備える杭体１の杭頭部には、拡径部材２とアンカー部材３が備えられており、該拡径部材２は、外鋼管４、上ダイアフラム５、下ダイアフラム８、及び硬化材１０により構成されている。

該外鋼管４は、前記杭体１を構成する鋼管の外径Ｄ_１と比較してその内径が大きい鋼管よりなり、その部材長は、杭体１を構成する鋼管の外径Ｄ_１の約0.5〜1.0倍程度を確保している。また、上ダイアフラム５及び下ダイアフラム８は、柱や梁等、建材どうしの取り合い部材として一般に広く用いられている鋼板であり、前記外鋼管４の断面より略大きい面積を有している。また、図１（ｂ）に示すように、中央部に杭体１の外径と同径の貫通孔５ａ、８ａを有するいわゆる外ダイアフラムであり、該貫通孔５ａ、８ａに杭体１が挿通される。

これらは、図１（ｂ）に示すように、前記外鋼管４が前記杭体１に対して同軸上でかつ杭頭部近傍を内包するように配置されており、また、前記上ダイアフラム５及び下ダイアフラム８が前記貫通孔５ａ、８ａに杭体１を挿通された状態で前記外鋼管４の上端面及び下端面各々を閉塞するように配置され、貫通孔５ａ、８ａの孔縁と前記杭体１を構成する鋼管の外周面、及び前記外鋼管４の上端面及び下端面と前記上ダイアフラム５及び下ダイアフラム８の裏面５ｂ、８ｂどうしはそれぞれ溶接等の固着手段を介して固着されている。このとき、前記上ダイアフラム５の表面５ｃが前記杭体１の杭頭面とほぼ同一水平面を形成する高さに位置するよう、外鋼管４及び下ダイアフラム８も配置されている。
なお、本実施の形態において前記上ダイアフラム５及び下ダイアフラム８の貫通孔５ａ、８ａの孔縁と前記杭体１を構成する鋼管の外周面は、溶接により一体化されている。

このような構成により、前記杭体１の杭頭部近傍には前記外鋼管４、上ダイアフラム５及び下ダイアフラム８に囲まれた空隙が形成されており、該空隙にコンクリート等の硬化材１０が充填されて拡径部材２が形成されることとなる。これら拡径部材２は、杭頭を拡径できるのみでなく、杭頭部近傍を補剛する機能をも有している。

なお、図１（ｃ）に示すように、前記上ダイアフラム５には、該貫通孔５ａの周囲に充填孔６及び複数の空気孔７が備えられており、該充填孔６及び複数の空気孔７を利用して前記硬化材１０を充填する。
また、本実施の形態において、拡径部材２は、鋼管を備える前記杭体１に適用したが、該杭体１は、コンクリート充填鋼管杭や外郭鋼管付きコンクリート杭、鋼管巻きＰＨＣ杭（ＳＣ杭）等、杭頭部近傍の外周面に鋼管を備えた構成であればいずれの杭体１に適用してもよい。

ところで、該拡径部材２には、前記アンカー部材３が備えられている。該アンカー部材３は、図１（ｂ）（ｃ）に示すように、他端が前記拡径部材２から外鋼管４と同軸方向に突出するように一端を前記上ダイアフラム５の表面５ｃに溶接等の固着手段により固着されており、前記外鋼管４の端面、つまり拡径部材２の外周縁に沿うように所定の離間間隔をもって環状に複数配置されている。該アンカー部材３は、他端が前記杭体１の上方に構築される基礎水平部材や上部構造体等に埋設されるもので、このような構成により、前記杭体１の杭頭部には、基礎水平部材や上部構造体等との接合構造が形成される。

なお、本実施の形態ではアンカー部材３として、一般に広く用いられているパイルスタッドを用いているが、必ずしもこれにこだわるものではない。例えば、図２（ａ）に示すようなカプラーを用いる構成や、図２（ｂ）に示すような鉄筋等を用いる構成等、後に前記杭体１の上部に構築される基礎水平部材や上部構造体等と接合する際のアンカー部材３として機能するものであれば、いずれを用いてもよい。ただし、該アンカー部材３にカプラーを用いる場合には、カプラーにねじ節鉄筋等のアンカー筋が嵌合されることとなる。
また、前記アンカー部材３は、基礎水平部材や上部構造体等に埋設される他端が拡径されている頭部付き鉄筋やプレートナット工法を使用しても良く、これによりアンカー長さを短くすることもできる。

さらに、前記アンカー部材３は、必ずしも一端を上ダイアフラム５の表面５ｃに固着するものではなく、他端が前記拡径部材２から外鋼管４と同軸方向に突出するように固着されて上方に構築される基礎水平部材や上部構造体等に埋設できる構成であれば、図２（ｃ）に示すように、前記外鋼管４の外周面に固着する構成としても良い。
ただし、この場合には、前記上ダイアフラム５及び下ダイアフラム８の平面視形状を前記外鋼管４の内断面と同様の大きさに成形し、該上ダイアフラム５及び下ダイアフラム８の外側端面と前記外鋼管４の内周面とを溶接等の固着手段を介して固着する構成とする。

このような構成の杭頭部の接合構造は、前記拡径部材２を構成する上ダイアフラム５及び下ダイアフラム８が前記杭体１を構成する鋼管の外周面に固着されることから、従来の二重鋼管方式と比較して上部構造体や基礎水平部材から杭体への応力伝達がより確実でスムーズに行われる。このため、従来では外径Ｄ_１の２倍程度を必要としていた外鋼管４の部材長を0.5〜1.0倍程度に短小化できるものである。
なお、前記アンカー部材３の一端は前記拡径部材２の上ダイアフラム５に固着されていることから前記硬化材１０に埋設する必要がない。このため、アンカー部材３の径に応じて調整する前記硬化材１０への定着長さによって前記外鋼管４の部材長を考慮する煩雑な作業も不要となる。

また、前記拡径部材２は前記杭体１の杭頭部を拡径する機能を有し、該拡径部材２の上ダイアフラム５に前記アンカー部材３が固着されることから、環状に配置されたアンカー部材３の配置径Ｄ_２を杭体１自身に固着する場合と比較して大きくとれるため、地震等が生じた際に生じやすい杭頭接合部の破壊を防止することができるものである。なお、アンカー部材３の配置径Ｄ_２は、拡径部材２を構成する外鋼管４の断面径を調整することでその大きさを適宜調整でき、これに伴い杭頭部の曲げ耐力を容易に増大させることができるものである。この結果、靱性に劣る杭頭接合部でなく、変形性能の大きい杭体１一般部で曲げ降伏させることが可能となる。

上述する構成の杭頭部の接合構造を有する杭体１の築造方法を図３を参照しながら以下に示す。

第１に、図３（ａ）に示すように、前記上ダイアフラム５及び下ダイアフラム８を前記外鋼管４の上端面及び下端面各々に溶接等の固着手段を介して固着した後、上ダイアフラム５の表面５ｃが杭頭面と同一水平面を形成する高さに位置するように上ダイアフラム５及び下ダイアフラム８の貫通穴５ａ、８ａに前記杭体１を挿通し、貫通孔５ａ、８ａの孔縁と杭体１を構成する鋼管の外周面とを溶接等の固着手段を介して固着する。

この後、図３（ｂ）に示すように、前記上ダイアフラム５に備えられた充填孔６を利用して杭体１、外鋼管４、上ダイアフラム５及び下ダイアフラム８の間に形成された空隙部に硬化材１０を充填し、拡径部材２を製造する。このとき、前記上ダイアフラム５には前記空気孔７が備えられているため、上ダイアフラム５及び下ダイアフラム８、杭体１及び外鋼管４に挟まれた空隙部に隙間無く均質に硬化材１０を充填できるものである

これらの作業は、現場に搬送される前にあらかじめ工場等にて実施されるものであり、前記拡径部材２を備えた杭体１は、工場等で製造されるプレキャスト部材となる。したがって、硬化材１０としてコンクリートを用いる場合にＰＣ工場で気中コンクリートが打設できることから、拡径部材２を構成する硬化材１０を品質管理された高強度コンクリートとすることができるものである。

第２に、図３（ｃ）に示すように、現場にて地盤１１中の所定位置に図示しない支持地盤に達する深さまで杭孔１２を削孔する。次いで、図３（ｄ）に示すように、第１の工程で製造した前記拡径部材２が杭頭部に一体的に設置された杭体１を現場に搬送し、これを杭先端が支持地盤に支持されるように掘削された前記杭孔１２に鉛直に設置しコンクリートを打設する。なお、前記杭孔１２の削孔は、従来より一般に行われている場所打ちコンクリート拡頭杭を築造する場合と同様の手順で実施すればよい。
この後、図３（ｅ）に示すように、杭体１周辺の地盤１１を掘削し基礎底面１３に達した後、前記拡径部材２を構成する上ダイアフラム５の表面５ｃで所定位置に前記アンカー部材３の一端を溶接等の固着手段を介して固着する。

（第２の実施の形態）
第１の実施の形態では、前記拡径部材２に外鋼管４、硬化材１０、上ダイアフラム５及び下ダイアフラム８を用いる構成を示したが、第２の実施の形態では、下ダイアフラム８に代わり外鋼管４に凸部材９を備えた拡径部材２の他の事例を示す。
図４（ａ）に示すように、前記杭体１の杭頭部に備えられている拡径部材２は、第1の実施の形態と同様で上ダイアフラム５の表面５ｃが杭頭面と同一水平面を形成する位置に配置されており、その表面５ｃには前記アンカー部材３が備えられている。なお、該アンカー部材３は、第1の実施の形態と同様に、パイルスタッド、鉄筋、カップラー等、後に前記杭体１の上部に構築される基礎水平部材や上部構造体等と接合する際のアンカー部材３として機能するものであればいずれを用いてもよく、また外鋼管４の外周面に固着しても良い。

これらは、図４（ｂ）に示すよう、第1の実施の形態と同様で外鋼管４が杭体１と同軸上で杭頭部を内包するように配置されており、該外鋼管４、杭体１及び上ダイアフラム５に囲われた空隙部に硬化材１０が充填されているが、前記下ダイアフラム８を有しないため前記硬化材１０と前記外鋼管４との付着力を高めて杭体１に引張力が作用した際のズレを防止することを目的に、該外鋼管４の内周面に、周方向に延在するする凸部材９が形成されている。
また、該凸部材９は、外鋼管４のみでなく前記杭体１を構成する鋼管の前記外鋼管４と向かい合う高さ位置の外周面にも備えられており、該外鋼管４、杭体１及び上ダイアフラム５に囲われた空隙部における硬化材１０の定着力をより高めている。

該凸部材９は鉄筋または平鋼をリング状に加工したものであり、外鋼管４には外周面が外鋼管４の内周面と周方向で接するように成形したもの、杭体１には内周面が杭体１の外周面と周方向で接するように成形したものが各々、溶接等の固着手段を介して固着されている。
しかし、該凸部材９の形状は必ずしもこれにこだわるものではなく、平鋼等の鋼材チップを複数用いて外鋼管４の内周面もしくは前記杭体１を構成する鋼管の外周面に固着手段を用いて固着する構成や、前記外鋼管４及び前記杭体１を構成する鋼管にあらかじめ凸部材９に変わる凸形状が一体的に成形されている部材を用いる等、前記外鋼管４の内周面及び前記杭体１を構成する鋼管の外周面に凸形状が形成でき、前記硬化材１０との付着力を高める凸部材９として機能できる構成であればいずれを用いてもよい。

このような構成の杭頭部の接合構造を備える杭体１の築造方法は、第１の実施の形態で示した手順と同一であるが、拡径部材２を製造する際に、前記外鋼管４及び杭体１の所定位置に前記凸部材９を溶接等の固着手段を介して固着した上で、杭体１、外鋼管４及び上ダイアフラム５の間に形成された空隙部に硬化材１０を充填する。
なお、第１の実施の形態及び第２の実施の形態いずれの場合においても、前記拡径部材２を構成する硬化材１０は、必ずしもＰＣ工場で打設する必要はなく、現場への運搬時の軽量化を図る場合には、現場ヤードで打設してもよい。

（第３の実施の形態）
第１の実施の形態及び第２の実施の形態では、前記拡径部材２に少なくとも上ダイアフラム５を備えた構成を示したが、第３の実施の形態では、上ダイアフラム５をも用いない拡径部材２の他の事例を示す。

図５（ａ）（ｂ）に示すように、前記杭体１の杭頭部に備えられている拡径部材２は、杭体１と同軸上で杭頭部を内包するように配置された外鋼管４、該外鋼管４及び杭体１に囲われた空隙部に充填された硬化材１０、及び前記外鋼管４の内周面で周方向に延在する凸部材９により構成されており、これらは何れも第１の実施の形態もしくは第２の実施の形態で用いたものと同様の部材を用いている。また、第２の実施の形態と同様で図５（ｂ）に示すように、前記凸部材９は、前記杭体１を構成する鋼管の前記外鋼管４と向かい合う高さ位置の外周面にも同様に備えられている。

これらは、上ダイアフラム５を有しないことから、図５（ｂ）に示すように、外鋼管４の上端面が杭体１の上端面と同一水平レベルに配置されており、また、複数の前記アンカー部材３は、一端を前記外鋼管４の内包に挿入された状態で内周面に所定離間間隔をもって溶接等の固着手段を介して固着され、これにより、他端が前記外鋼管４から同軸方向に突出するように配置されている。

なお、本実施の形態において、前記アンカー部材３には鉄筋が用いられているが、必ずしもこれにこだわるものではなく、図５（ｃ）に示すように、カップラーを用いる構成とし、カップラーの軸方向を鉛直に向けてその側面を前記外鋼管４の内周面に固着手段を介して固着する構成としてもよい。このとき、該アンカー部材３にカプラーを用いる場合には、カプラーにねじ節鉄筋等のアンカー筋が嵌合されることとなる。
また、本実施の形態では、固着手段としてフレアー溶接を用いて前記アンカー部材３を外鋼管４の内周面に固着している。

このような構成により前記杭体１の杭頭部には、基礎水平部材もしくは上部構造体との接合構造が形成されるものである。これらは前記拡径部材２が上ダイアフラム５及び下ダイアフラム８のいずれをも有しないため、第１の実施の形態及び第２の実施の形態で示した拡径部材２と比較して外鋼管４の部材長を長く取る必要があるものの、上ダイアフラム５及び下ダイアフラム８に係る鋼材の使用量および加工量が削減されるため、工費を大幅に削減できるものである。なお、前記外鋼管４の部材長は、前記拡径部材２を杭体１に一体的に設置した際の両者の重ね長さに、杭径Ｄ_１の２倍程度を確保できる長さに成形しておく。

上述する構成の杭頭部の接合構造を有する杭体１の築造方法を図６を参照しながら以下に示す。
第１に、拡径部材２を構成する外鋼管４の内方に複数の前記アンカー部材３の一端を挿入し、外鋼管４の内周面に所定の離間間隔をもってこれらアンカー部材３を固着手段を介して固着する。また、前記凸部材９を前記外鋼管４の内周面及び前記杭体１を構成する鋼管の前記外鋼管４と向かい合う高さ位置に固着手段を介して固着する。
この後、該外鋼管４の上端面が所定の水平レベルに位置して前記杭体１の杭頭部近傍が外鋼管４に内包されるように杭体１に外鋼管４を配置した上で、両者に挟まれた領域に形成された空隙部に硬化材１０を充填し、図６（ａ）に示すように、拡径部材２を製造する。このとき、前記外鋼管４の上端面は、少なくとも前記外鋼管４と杭体１との重ね長さに杭径Ｄ_１の２倍程度を確保できれる水平レベルとしておく。

これらの作業は、現場に搬送される前にあらかじめ実施されるものであり、前記拡径部材２及び前記アンカー部材３を杭頭部に一体的に備えた杭体１は、工場等で製造されるプレキャスト部材となる。したがって、硬化材１０としてコンクリートを用いる場合には第1及び第2の実施の形態と同様、ＰＣ工場で気中コンクリートが打設できることから、拡径部材２を構成する硬化材１０を品質管理された高強度コンクリートとすることができるものである。また、アンカー部材３の固着手段に溶接を用いる場合にも、品質管理のしやすい工場で実施できるため、信頼性の高い接合部を構成とすることができるものである。

第２に、図６（ｂ）に示すように、現場にて地盤１１中の所定位置に図示しない支持地盤に達するまで杭孔１２を削孔し、第1の工程で製造した杭頭部に拡径部材２及び前記アンカー部材３が備えられた杭体１を現場に搬送して、図６（ｃ）に示すように、これを杭先端が支持地盤に支持されるように掘削された杭孔１２に鉛直に設置しコンクリートを打設する。なお、第１の実施の形態及び第２の実施の形態と同様、地盤１１の削孔は、従来より一般に行われている場所打ちコンクリート拡頭杭を築造する場合と同様の手順で実施すればよい。

この後、図６（ｄ）に示すように、杭体１周辺の地盤１１を掘削し基礎底面１３を形成し、また、前記アンカー部材３の他端を露出させる。なお、該アンカー部材３は、あらかじめ発泡スチレンやテープ等の養生部材１４で養生しておくこととし、前記拡径部材２を製造する工程における硬化材１０打設後のはつり作業や、基礎底面１３の形成時に杭頭余盛り部分のはつり作業でアンカー部材３を損傷させないよう保護しておく。

第１から第３の実施の形態で示す構成の接合構造によれば、アンカー部材３を前記拡径部材２の外周縁に沿って環状に配置すると、その配置径Ｄ_２は杭頭部自身にアンカー部材を配置していた従来のひげ筋方式や内籠方式と比較して大きい径を確保でき、またその大きさは、前記拡径部材２に適用する前記外鋼管４の断面径によって自在に調整できることから、杭頭部の曲げ耐力を容易に増大することができる。そのため、上部構造体や基礎水平部材に対して杭頭部を剛に接合した場合にも、地震等の発生により杭頭接合部が破壊する現象を防止することが可能となる。

第１の及び第２の実施の形態で示す杭頭部の接合構造によれば、前記杭体１の杭頭部に配置される拡径部材２には、中央部に有する貫通孔５ａに前記杭体１を挿通させて当接部を固着した状態で外鋼管４に設置されている上ダイヤフラム５が少なくとも備えられることから、従来より杭頭部の接合構造に用いられている二重鋼管方式と比較して、前記杭体１の杭頭部を内包する前記外鋼管４の部材長を短くすることができ、経済性とともに施工性を大幅に向上することが可能となる。

また、前記アンカー部材３の一端を前記外鋼管４と一体化した前記上ダイヤフラム５の表面に固着することから、アンカー部材３を接合するための前記外鋼管４の必要長さは、従来の二重鋼管方式のような杭体１と外鋼管４との隙間に充填される硬化材１０にアンカー部材３の一端を埋設する場合と比較して短くなり、また、従来の二重鋼管方式で必要となっていたアンカー部材３の径に応じて外鋼管４の長さを調整する煩雑な工程を省略することが可能となり、経済性、施工性及び品質をより向上することが可能となる。

さらに、前記上ダイアフラム５に、前記硬化材１０の打設時に用いる充填孔６及び空気孔７が備えられることから、施工の条件や作業状況に応じて、拡径部材２を構成する硬化材１０の打設作業を工場及び現場の何れにおいても適宜実施することが可能となる。

第３の実施の形態で示す杭頭部の接合構造によれば、少なくとも前記上ダイアフラム５を有する拡径部材２と比較して前記外鋼管４の部材長は長くなるものの、上ダイアフラム５及び下ダイアフラム８がないことから鋼材の加工量が少ないため、工費を大幅に削減することが可能となる。
また、前記杭体１を杭頭部にアンカー部材３及び拡径部材２が一体的に備えられたプレキャスト部材として構成したため、高品質で信頼性の高い杭頭部の接合構造を形成することが可能となる。

第１の実施の形態及び第２の実施の形態で示すような杭頭部の接合構造を有する杭体１の築造方法によれば、あらかじめ前記杭体１に拡径部材２を一体的に設置することから、該拡径部材２を構成する硬化材１０としてコンクリートを用いる場合には、その作業をＰＣ工場において気中コンクリートで打設することができるため、硬化材１０に品質管理された高強度コンクリートを使用することが可能になるとともに、現場での作業量を大幅に削減でき工期短縮に大きく寄与することが可能となる。

また、前記拡径部材２を一体的に設置した杭体１を地盤の所定位置に打設した後、基礎底面１３まで掘削した後に拡径部材２に前記アンカー部材３を接合することから、前記杭体１を打設する際の作業性及びアンカー部材３の接合の係る作業性を大幅に向上することが可能となる。
さらに、前記アンカー部材３にパイルスタッドを用いたパイルスタッド工法を採用すれば、より施工期間を短縮することが可能となる。

上述した何れの杭頭部の接合構造を有する杭体の築造方法においても、前記アンカー部材３が杭体１の打設後に拡径部材２の上ダイアフラム５に固着される、もしくはあらかじめ前記アンカー部材３が拡径部材２に固着された上で杭体１の打設作業が行われることから、杭体１を打設した後に従来のひげ筋方式のようなアンカー部材３を設置することを目的とした杭頭部周辺の地盤掘削作業を実施する必要がないため、施工時の安全性を向上できるとともに施工性を大幅に向上でき、工費削減、工期短縮に大きく寄与することが可能となる。

本発明に係る杭頭部の接合構造（第１の実施の形態）の詳細を示す図である。本発明に係る杭頭部の接合構造（第１の実施の形態）の他の事例詳細を示す図である。本発明に係る杭頭部の接合構造（第１の実施の形態）を備える杭体の築造方法を示す図である。本発明に係る杭頭部の接合構造（第２の実施の形態）の詳細を示す図である。本発明に係る杭頭部の接合構造（第３の実施の形態）の詳細を示す図である。本発明に係る杭頭部の接合構造（第３の実施の形態）を備える杭体の築造方法を示す図である。

符号の説明

１杭体
２拡径部材
３アンカー部材
４外鋼管
５上ダイアフラム
６充填孔
７空気孔
８下ダイアフラム
９凸部材
１０硬化材
１１地盤
１２杭孔
１３基礎底面
１４養生部材

Claims

少なくとも杭頭部近傍に鋼管を備える杭体を、基礎水平部材もしくは上部構造体に接合するための杭頭部の接合構造であって、前記杭体の杭頭を拡径する拡径部材と、該拡径部材に一端を固定され他端を前記基礎水平部材もしくは上部構造体に埋め込まれる複数のアンカー部材とを備えてなり、
前記拡径部材が、前記杭体の外径と比較して内径が大きく、杭頭部を内包するように配置される外鋼管と、
中央部に前記杭体の外径に等しい径の貫通孔を有し、該貫通孔に前記杭体を挿通させて当接部を固着した状態で前記外鋼管の上端面及び下端面を閉塞するように水平に設置されて外周部が前記外鋼管に固着される上ダイアフラム及び下ダイアフラムと、
前記外鋼管及び前記杭体に囲まれる領域に充填される硬化材により構成され、
前記アンカー部材が、一端を前記拡径部材を構成する上ダイアフラムもしくは外鋼管に固着されることを特徴とする杭頭部の接合構造。
少なくとも杭頭部近傍に鋼管を備える杭体を、基礎水平部材もしくは上部構造体に接合するための杭頭部の接合構造であって、前記杭体の杭頭を拡径する拡径部材と、該拡径部材に一端を固定され他端を前記基礎水平部材もしくは上部構造体に埋め込まれる複数のアンカー部材とを備えてなり、
前記拡径部材が、前記杭体の外径と比較して内径が大きく、杭頭部を内包するように配置される外鋼管と、
中央部に前記杭体の外径に等しい径の貫通孔を有し、該貫通孔に前記杭体を挿通させて当接部を固着した状態で前記外鋼管の上端面を閉塞するように水平に設置されて外周部が前記外鋼管に固着される上ダイアフラムと、
前記外鋼管の内周面で周方向に延在するように備えられる凸部材と、
前記外鋼管及び前記杭体に囲まれる領域に充填される硬化材により構成され、
前記アンカー部材が、一端を前記拡径部材を構成する上ダイアフラムもしくは外鋼管に固着されることを特徴とする杭頭部の接合構造。
請求項１または２に記載の杭頭部の接合構造において、
前記上ダイアフラムに、前記硬化材の充填時に用いる充填孔及び空気孔が備えられることを特徴とする杭頭部の接合構造。
少なくとも杭頭部近傍に鋼管を備える杭体を、基礎水平部材もしくは上部構造体に接合するための杭頭部の接合構造であって、前記杭体が杭頭を拡径する拡径部材と、該拡径部材に一端を固定され他端を前記基礎水平部材もしくは上部構造体に埋め込まれる複数のアンカー部材とを一体的に備えたプレキャスト部材として構成されており
前記拡径部材が、前記杭体の外径と比較して内径が大きく、杭頭部を内包するように配置され、内周面に周方向に延在する凸部材を備える外鋼管と、
前記外鋼管及び前記杭体に囲まれる領域に充填される硬化材により構成されており、
前記アンカー部材が、他端を前記外鋼管から同軸方向に突出するように一端を前記外鋼管の内周面に固着され、また、前記外鋼管の内周面と向かい合う前記杭体の外周面に、周方向に延在する凸部材が備えられることを特徴とする杭頭部の接合構造。
請求項１から３いずれかに記載の杭頭部の接合構造を備える杭体の築造方法であって、
あらかじめ、前記杭体に拡径部材を一体的に設置しておき、前記拡径部材が設置されている杭体を打設し該杭体まわりの基礎底面を掘削した後、現場にて前記拡径部材に前記アンカー部材の一端を固着手段を介して固着することを特徴とする杭体の築造方法。
請求項４に記載の杭頭部の接合構造を備える杭体の築造方法であって、
あらかじめ、前記杭体を前記アンカー部材及び前記拡径部材が一体的に備えられたプレキャスト部材として製造し、現場にて該杭体を打設した後基礎底面を掘削し、前記アンカー部材の他端を露出させることを特徴とする杭体の築造方法。