JP4451697B2 - 杭頭接合構造 - Google Patents

Description

本発明は、場所打ちコンクリート杭等の杭の杭頭接合構造に関する。

杭の杭頭部の上面と構造物の基礎部の下面とが接合部により互いに接合された杭頭接合構造が知られている（特許文献１）。この杭頭接合構造によれば、地震時に水平力の生じた時の杭頭部の曲げモーメントを減じることができる。

上述の杭頭接合構造によれば、接合部は杭と同軸で杭の杭径より小さい径の柱状に形成されているため、基礎部からの荷重が接合部を介して接合部の真下に位置する杭頭部の上面側の軸中央側に集中するという構成となっている。このため、杭頭部の上面側の軸中央側に加わる応力により、杭頭部の上面側において杭頭部の軸中央側から周面方向への力（引張力）が発生し、これにより、接合部の下面の周縁から杭頭部内部に向けて亀裂を生じたりして、杭頭部を損傷しやすい。
登録実用新案第３０５８７２３号公報

発明が解決しようとする課題は、上述の杭頭接合構造では、杭頭部の上面側の軸中央側への応力集中により、杭頭部を損傷しやすいという点である。

本発明は、杭の杭頭部の上面と構造物の基礎部の下面とが接合部により互いに接合され、接合部が杭と同軸で杭の杭径より小さい径の柱状に形成され、かつ、接合部には接合部の周面を取り囲むように取付けられた接合部補強筒体を備えた杭頭接合構造において、杭は、地中に設けた孔内に組付けられた主筋と帯筋とにより形成された補強用鉄筋構成体と、補強用鉄筋構成体が設置された孔内に打設されたコンクリートとにより形成され、補強用鉄筋構成体は、主筋と帯筋とが組付けられて形成されるとともに杭と同軸に配置されて杭頭部の上面より突出するように設けられる連結用鉄筋構成体と連結され、杭頭部の上面には、緩衝体により形成された型枠が連結用鉄筋構成体の周りを囲むように配置され、型枠が杭と同軸に位置された筒孔を備え、筒孔の上部の径が接合部補強筒体の外周径と同じに形成され、筒孔の下部の径が接合部補強筒体の内周径と同じに形成され、接合部補強筒体が筒孔の上部に設置されることで、接合部補強筒体の下端と杭頭部の上面との間に型枠が介在され、接合部は、上記連結用鉄筋構成体と、上記型枠及び接合部補強筒体の内側に打設され、上記補強用鉄筋構成体が設置された孔内に打設されたコンクリートにより形成された杭の杭頭部の上面に打ち継がれたコンクリートとにより形成され、接合部補強筒体が繊維シートにより形成され、杭頭部には繊維シートにより形成されて杭頭部の周面のみを取り囲むように取付けられた杭頭部補強筒体を備え、杭頭部補強筒体が杭頭部の周面を拘束して杭頭部の周方向への広がり変形を防止したことを特徴とする。

本発明によれば、杭頭部の周面のみを取り囲むように取付けられて杭頭部の周面を拘束して杭頭部の周方向への広がり変形を防止する杭頭部補強筒体を備えたので、杭頭部の上面側の軸中央側において接合部からの応力に対する強度（コンクリート支圧強度）を大きくできて、杭頭部の上面側の損傷を防止できる。また、杭頭部補強筒体を繊維シートにより形成したので、杭頭部補強筒体の厚さを薄くできるとともに、強度も確保できて、コストも低減できる。また、繊維シートを用いることによって杭頭部補強筒体を設ける作業を容易にできる。

図１（ａ）は本発明の最良形態による杭頭接合構造を示し、図１（ｂ）は図１（ａ）のＢ−Ｂ端面を示し、図１（ｃ）は図１（ａ）のＡ−Ａ端面を示し、図２は杭頭接合構造の内部を示す。

図１を参照し、本発明の最良形態による杭頭接合構造を説明する。１は場所打ちコンクリート杭、２は構造物の基礎部としてのフーチングである。杭頭接合構造は、場所打ちコンクリート杭１の杭頭部３の上面４とフーチング２の下面５とが柱状の接合部８により互いに接合されてなる。接合部８は、場所打ちコンクリート杭１と同軸で場所打ちコンクリート杭１の杭径より小さい径のコンクリート柱体により形成される。従って、接合部８の下面７は杭頭部３の上面４の面積より小さい。また、接合部８の上面６はフーチング２の下面５の面領域内で接合され、接合部８の上面６の面積はフーチング２の下面５の面積より小さい。杭頭部３には杭頭部３の周面９のみを取り囲むように当該周面９に内周面１０が接着剤等の取付手段で取付けられた杭頭部補強筒体１１を備える。
即ち、接合部８は場所打ちコンクリート杭１と同軸で場所打ちコンクリート杭１の杭径より小さい径の柱状に形成され、接合部８の下面７は杭頭部３の上面４の面積より小さく、接合部８の上面６の面積より大きいフーチング２からの荷重が接合部８を介して接合部８の真下に位置する杭頭部３の上面４側の軸中央側に集中するという構成となっている。このため、杭頭部３の上面４側の軸中央側に加わる応力により、杭頭部３の上面４側において杭頭部３の軸中央側から周面９の方向への力（引張力）が発生する。しかし、杭頭部補強筒体１１により、杭頭部３の上面４側の周面９のみが拘束されて、上記力（引張力）に抵抗することができて、杭頭部の周方向への広がり変形が防止される。即ち、杭頭部３の上面４側の軸中央側において、接合部８からの応力に対する強度（コンクリート支圧強度）を大きくできるため、杭頭部３の上面４側の損傷を防止できる。
接合部８には接合部８の周面１２を取り囲むように当該周面１２に内周面１３が接着剤等の取付手段で取付けられた接合部補強筒体１４を備える。この接合部補強筒体１４により、接合部８の周面１２を拘束できることから、接合部８の靭性を確保できて、接合部８の強度を上げることができ、接合部８の破壊を防止できる。
接合部補強筒体１４の下端１５と杭頭部３の上面４との間には少なくとも１ｃｍ程度以上の隙間Ｈを設け、例えば、この隙間Ｈには隙間Ｈを埋める発泡スチロール等の緩衝体１６が設けられる。

次に杭頭接合施工方法を説明する。まず、場所打ちコンクリート杭１は、図外のアースオーガーやドリルによって地中１７に孔１８をあけ、孔１８内に主筋２０と帯筋２１とを組付けた補強用鉄筋構成体２２を設置した後に生コンクリートを打設することで形成される。杭頭部３を形成する際には、場所打ちコンクリート杭１と同軸に配置されて杭頭部３の上面４より突出させる連結用鉄筋構成体２５を予め上記補強用鉄筋構成体２２に連結しておいてから生コンクリートを打設する。連結用鉄筋構成体２５は主筋２６と帯筋２７とが組付けられてなる。杭頭部３の上面４側の周面９に場所打ちコンクリート杭１の杭径の１／４程度の寸法幅の帯状の繊維シート（例えば、炭素繊維シート）を巻き付けて杭頭部３の上面４側の周面９に繊維シートの内面を接着剤等で接着することで杭頭部３の上面４側の周面９に繊維シートで形成された杭頭部補強筒体１１が取付けられる。これにより、杭頭部３の周面９の上端から下方にかけて場所打ちコンクリート杭１の杭径の１／４程度の高さの杭頭部補強筒体１１が設けられる。即ち、杭頭部３の上面４側の周面９のみに繊維シートで形成された杭頭部補強筒体１１が取付けられる。尚、場所打ちコンクリート杭１の杭頭部３の上端側をコンクリートの打ち継ぎにより作成する際に、繊維シートで形成したリング枠を杭頭部３の上端側のコンクリートの打ち継ぎ用の型枠として用いれば、リング枠がコンクリートの打ち継ぎ後に杭頭部３の上端側の周面９のみに残るので、このリング枠を杭頭部補強筒体１１として機能させることができる。

その後、連結用鉄筋構成体２５の周りを囲むように杭頭部３の上面４に例えば発泡スチロール等の緩衝体１６により形成された円筒状の型枠１６Ａを配置する。この型枠１６Ａは、外周径が杭頭部補強筒体１１の外周径と同じ寸法に形成される。型枠１６Ａは上下に貫通する筒孔３０を有する。筒孔３０は杭頭部３の上面４に場所打ちコンクリート杭１と同軸の接合部８を形成するための生コンクリート充填孔である。この筒孔３０の下部３１の径は接合部８の径と同じである。筒孔３０の上部３２は下部３１と同軸で、筒孔３０の上部３２の径は下部３１の径より接合部補強筒体１４の厚さ分だけ大きい寸法に形成される。筒孔３０の上部３２に接合部補強筒体１４が設置される。即ち、筒孔３０の上部３２の径は接合部補強筒体１４の外周径と同じであり、筒孔３０の下部３１の径は接合部補強筒体１４の内周径と同じである。型枠１６Ａを杭頭部３の上面４に設置し、型枠１６Ａの外周面１６ａと杭頭部補強筒体１１の外周面１１ａとを一致させる。これにより、筒孔３０は場所打ちコンクリート杭１と同軸に位置される。接合部補強筒体１４は予め筒孔３０の上部３２に嵌め込んでおいてもよいし、型枠１６Ａを設置した後に筒孔３０の上部３２に嵌め込んでもよい。このように設置された型枠１６Ａの外周面１６ａ側に土砂３５を盛り、図外の基礎形成用型枠を設置した後に、型枠１６Ａ内及び図外の基礎形成用型枠内に生コンクリートを打設することで、接合部８、フーチング２、基礎梁３６を形成する。その後、フーチング２の上に柱３７を形成する。尚、例えば、接合部８の径寸法は、場所打ちコンクリート杭１の杭径の０．７倍程度、接合部８の高さ寸法は、場所打ちコンクリート杭１の杭径の０．１倍程度以下とすることが好ましい。

上記によれば、杭頭部補強筒体１１が杭頭部３の周面９のみを取り囲むように取付けられ、杭頭部補強筒体１１が杭頭部３の周面９を拘束して杭頭部３の周方向への広がり変形を防止する構成としたので、上述したように、杭頭部３の上面４側の軸中央側において、接合部８からの応力に対する強度（コンクリート支圧強度）を大きくできるため、杭頭部３の上面４側の損傷を防止できる。

ちなみに、特許文献１の図２で示されているような場所打ち鋼管コンクリート杭を用いれば上記と同様の効果が得られるが、この場合、地中に孔をあけた後に、孔内に長い鋼管を挿入しなければならず、このような長い鋼管を用いることによるコストの増加は避けられない。一方、本願の最良実施形態では、場所打ちコンクリート杭１を用いて場所打ち鋼管コンクリート杭と同様な効果を得ることが可能となる。

さらに、接合部８の周面１２に接合部補強筒体１４を備えるので、接合部８の靭性を確保でき、接合部８の破壊を防止できる。また、接合部補強筒体１４の下端１５と杭頭部３の上面４との間の隙間Ｈを埋めるように発泡スチロール等の緩衝体１６を介在させたので、この緩衝体１６により、接合部補強筒体１４の下端１５と杭頭部３の上面４との接触を防止できるとともに、接合部補強筒体１４による杭頭部３の上面４への応力の伝達を少なくできることから、杭頭部３のひび割れ防止効果や損傷防止効果を高めることができる。即ち、接合部補強筒体１４の下端１５と杭頭部３の上面４とが接触している構造（剛体接続構造）に比べて、接合部補強筒体１４による杭頭部３の上面４への応力の伝達を少なくできて、杭頭部３のひび割れや損傷を防止できる。

また、杭頭部補強筒体１１や接合部補強筒体１４を繊維シートにより形成したので、杭頭部補強筒体１１や接合部補強筒体１４の厚さを１ｍｍ程度と薄くできるとともに、強度も確保できて、コストも低減できる。繊維シートを用いることによって、繊維シートを巻き付けて杭頭部補強筒体１１や接合部補強筒体１４を取付けることができ、杭頭部補強筒体１１や接合部補強筒体１４を設ける作業を容易にできる。即ち、杭頭部３の上面４に杭頭部３と同軸の柱体状の接合部８を形成した後に、接合部８の上面６側の周面１２に帯状の繊維シートを巻き付けて周面１２に繊維シートの内面を接着剤等で接着することで周面１２に繊維シートで形成された接合部補強筒体１４を取付けることも可能となる。この場合、接合部８に接合部補強筒体１４を取付けた後に、少なくとも杭頭部３の上面４と接合部補強筒体１４の下端１５との間を１ｃｍ程度以上の隙間Ｈを設け、この隙間Ｈに発泡スチロール等の緩衝体１６を設け、その後、接合部８の上面６の周囲に土砂を盛って当該上面６の周囲の土砂上面が接合部８の上面６と同一平面となるようにした後、基礎部形成用型枠を設置してフーチング等のフーチング２や基礎梁３６を形成するようにしてもよい。この場合でも、上述したように、緩衝体１６によって、杭頭部３のひび割れ防止効果や損傷防止効果を高めることができる。

杭頭部補強筒体１１は、接合部８の上面６側の周面１２に帯状の繊維シートを巻き付けた後に、接合部８の上面６側の周面１２に巻き付けられた繊維シートの２個所の周面を杭頭部３の上面４を跨いで帯状の繊維シートで連結するようにしてもよい。

杭頭部補強筒体１１や接合部補強筒体１４を、薄い金属板等で形成してもよい。

杭頭部補強筒体１１と接合部補強筒体１４とを１まとめにした形状の補強体、即ち、杭頭部３の上面４側の周面、杭頭部３の上面４、接合部８の周面１２に接触する内面を備えた上下に開放の帽子形状の補強体を作成して、この補強体を接合部８の形成後に上から被せて取付けるようにしてもよい。

上記接合部補強筒体１４の下端１５と杭頭部３の上面４との間に形成した隙間Ｈを埋めるように発泡スチロール等の緩衝体１６を介在させたが、少なくとも１ｃｍ程度の隙間Ｈを設けて隙間Ｈを土砂等で埋めてもよい。このようにしても、地震時において、接合部補強筒体１４の下端１５と杭頭部３の上面４との接触を防止できることから、接合部補強筒体１４の下端１５と杭頭部３の上面４とが接触している構造（即ち、剛体接続構造）に比べて、接合部補強筒体１４による杭頭部３の上面４への応力の伝達を少なくできて、杭頭部３のひび割れや損傷を防止できる。尚、隙間Ｈを空間のままとしてもよい。

尚、上記隙間Ｈは、図３に示すように、フーチング２の下面５と接合部補強筒体１４の上端１４ｔと間に形成してもよい。また、図４に示すように、接合部補強筒体１４を接合部８の上面６側の周面９と接合部８の下面７側の周面９とに別々に設けて、これら上下の接合部補強筒体１４（１４ａ；１４ｂ）を隙間Ｈを隔てて設けてもよい。このような隙間Ｈを設けても、上述と同様に杭頭部３のひび割れや損傷を防止できる。

本発明は、既製コンクリート杭等の杭の杭頭接合構造にも適用可能である。

（ａ）は本発明の最良形態による杭頭接合構造を示す図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ端面図、（ｃ）は（ａ）のＡ−Ａ端面図。 最良形態による杭頭接合構造の内部構成を示す縦断面図。 本発明の杭頭接合構造の他の例を示す図。 本発明の杭頭接合構造の他の例を示す図。

符号の説明

１ 場所打ちコンクリート杭（杭）、２ フーチング（構造物の基礎部）、
３ 杭頭部、４ 杭頭部の上面、５ フーチングの下面、６ 接合部の上面、
７ 接合部の下面、８ 接合部、９ 杭頭部の周面、１１ 杭頭部補強筒体。

Claims (1)

1. 杭の杭頭部の上面と構造物の基礎部の下面とが接合部により互いに接合され、接合部が杭と同軸で杭の杭径より小さい径の柱状に形成され、かつ、接合部には接合部の周面を取り囲むように取付けられた接合部補強筒体を備えた杭頭接合構造において、
   杭は、地中に設けた孔内に組付けられた主筋と帯筋とにより形成された補強用鉄筋構成体と、補強用鉄筋構成体が設置された孔内に打設されたコンクリートとにより形成され、
   補強用鉄筋構成体は、主筋と帯筋とが組付けられて形成されるとともに杭と同軸に配置されて杭頭部の上面より突出するように設けられる連結用鉄筋構成体と連結され、
   杭頭部の上面には、緩衝体により形成された型枠が連結用鉄筋構成体の周りを囲むように配置され、
   型枠が杭と同軸に位置された筒孔を備え、筒孔の上部の径が接合部補強筒体の外周径と同じに形成され、筒孔の下部の径が接合部補強筒体の内周径と同じに形成され、接合部補強筒体が筒孔の上部に設置されることで、接合部補強筒体の下端と杭頭部の上面との間に型枠が介在され、
   接合部は、上記連結用鉄筋構成体と、上記型枠及び接合部補強筒体の内側に打設され、上記補強用鉄筋構成体が設置された孔内に打設されたコンクリートにより形成された杭の杭頭部の上面に打ち継がれたコンクリートとにより形成され、
   接合部補強筒体が繊維シートにより形成され、
   杭頭部には繊維シートにより形成されて杭頭部の周面のみを取り囲むように取付けられた杭頭部補強筒体を備え、杭頭部補強筒体が杭頭部の周面を拘束して杭頭部の周方向への広がり変形を防止したことを特徴とする杭頭接合構造。

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