JP4496471B2 - 杭頭部の接合構造およびその施工方法 - Google Patents

Description

本発明は、杭頭部の接合構造およびその施工方法に関する。

地震等による大きな水平力が杭基礎に作用すると、杭頭部に生じる過大な応力によって杭頭部が破壊されることがある。このため、杭頭部をピン接合または半剛接合として、杭頭部に生じる応力を緩和する杭頭部の接合構造が提案されている。例えば、特許文献１では、杭頭部に設置される下部球面部材と、基礎底面に設置されて下部球面部材と摺接する上部球面部材と、下部球面部材および上部球面部材を挿通する高力ボルトとからなる杭頭構造が提案されている。また、特許文献２では、杭頭部と基礎との接合部を円錐台状とし、杭体の主鉄筋を杭頭部に止めて杭芯近傍に配置した接合鉄筋によって基礎との連結を図る構造物基礎の支持構造が提案されている。
特開２００１−３４８８８５号公報（第２−３頁、第１図） 特開２００２−２４２２０７号公報（第３−４頁、第１−３図）

しかしながら、特許文献１に記載された杭頭ピン構造の場合、高価なデバイスを用いなければならず、コストアップが避けられないし、また特許文献２に記載された半剛接合構造の場合、杭頭接合部の形状を円錐台状とするなどして杭頭を回転しやすくしなければならず、施工に手間が掛かるという問題がある。

本発明は、上述する問題点に鑑みてなされたもので、杭頭部に生じる応力を低減して杭頭部の破壊を防止するとともに、施工性が良く工期および工費の縮減が図れる杭頭部の接合構造およびその施工方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明に係る杭頭部の接合構造は、杭の杭頭部と当該杭によって支持される基礎との接合構造であって、前記杭頭部より小さな径を有するとともに中心部に貫通口を有するコンクリートマットが前記杭頭部に載置されて前記基礎との間に介装されるとともに、前記杭頭部の断面中心部に配設されて前記杭頭部から延出する接合鉄筋が前記コンクリートマットの貫通口を貫通して前記基礎内に埋設されていることを特徴とする
コンクリートマットは、基礎から杭体への軸力の確実な伝達と接合鉄筋の保護、さらには地震時の杭頭部の回転を円滑にするという機能を有している。
本発明では、杭頭部より小さな径を有するコンクリートマットが杭頭部と基礎との間に介装されるとともに、杭頭部の断面中心部に配設された接合鉄筋によって杭頭部と基礎とが連結されているので、杭頭接合部の剛性が低下し、杭頭部に作用する曲げモーメントが大幅に低減される。その結果、大地震に対しても杭頭部が損傷することがない。また、杭頭部応力の低減に伴い、杭体断面および基礎躯体断面が縮減され、掘削搬出土砂量も減少し、建設コストの削減および工期の短縮を図ることができ、環境負荷も軽減される。

また、本発明に係る杭頭部の接合構造では、前記コンクリートマットは、中心部に貫通口を有し外周部が袋状である袋体内にコンクリートを充填して形成されて前記杭頭部に載置されたものであることを特徴とする。
本発明では、ビニールや薄いゴムや炭素繊維補強シートなどからなる袋体を杭上面に設置し、当該袋体内にコンクリートを充填してコンクリートマットを形成するので、特殊な技術や工具を必要とせず、容易にコンクリートマットを製造することができる。

また、本発明に係る杭頭部の接合構造では、前記コンクリートマットを囲繞する埋戻砂に粒状発泡材が混入されていてもよい。
本発明では、コンクリートマットを囲繞する杭頭上の埋戻砂に発泡ポリエチレンビーズなどの粒状発泡材を混入することにより、杭頭部の回転が阻害されず、地震時に杭頭部が円滑に回転することができる。

また、本発明に係る杭頭接合部の施工方法は、杭の杭頭部と当該杭によって支持される基礎との接合部の施工方法であって、地盤に形成された杭孔の断面中心部に、杭頭部から延出するように接合鉄筋を配設し、当該杭孔にコンクリートを打設する工程と、中心部に貫通口を有し外周部が袋状となった袋体の前記貫通口に前記接合鉄筋を挿通して、前記袋体を杭頭部上に載置した後、前記袋体にコンクリートを充填し、前記杭頭部より小さな径を有するコンクリートマットを前記杭頭部上に形成する工程と、前記コンクリートマットの周囲を、砂若しくは粒状発泡材を混入した砂で埋め戻した後、前記コンクリートマット上に基礎を形成する工程とを備えることを特徴とする。
本発明では、袋体の中心部に設けられた貫通口に接合鉄筋を挿通して、袋体を杭頭部上にセットし、袋体内にコンクリートを充填することで、杭頭部を容易に半剛接合とすることができる。また、ビニールや薄いゴムや炭素繊維補強シートなどからなる袋体を使用すれば、杭頭面を特別に平滑にしなくてもコンクリートをなじませることができる。

本発明では、杭頭部より小さな径を有するコンクリートマットが袋体内にコンクリートを充填して形成されて杭頭部に載置されることにより杭頭部と基礎との間に介装されるとともに、杭頭部の断面中心部に配設されてコンクリートマットの中心部の貫通口を挿通している接合鉄筋によって杭頭部と基礎とが連結されているので、杭頭回転がしやすく、杭頭部に生じる応力が低減されて杭頭部の破壊が防止される。また、杭頭部応力の低減に伴い、杭体断面および基礎躯体断面が縮減され、掘削搬出土砂量も減少し、工期および工費の縮減を図ることができる。

以下、本発明に係る杭頭部の接合構造の実施形態について図面に基づいて説明する。
［杭頭部の接合構造］
図１は、本発明に係る杭頭部の接合構造の一実施形態を示す立断面図である。なお、図が煩雑となるため、同図において基礎の配筋および杭の横筋は図示していない。

本実施形態において対象とする杭は場所打ちコンクリート杭である。
杭頭面２ａの中央部には、杭頭部２より小さな径を有するコンクリートマット３が載置され、コンクリートマット３上に鉄筋コンクリート造の基礎６が構築されている。
また、杭頭部２の断面中心部には棒状の接合鉄筋４が配設されており、接合鉄筋４は杭頭部２から延出してコンクリートマット３を貫通し、基礎６内にアンカーされている。一方、杭１の外周部に配設される主筋５は、基礎６内にアンカーされず、杭頭部２内に留まっている。

図２は、コンクリートマット３の斜視図である。
コンクリートマット３は、中心部に貫通口３ｂを有し外周部３ａが袋状となったビニールまたは薄いゴム製または炭素繊維補強シート製の袋体の外周部３ａ内にコンクリートを充填したものであり、車のタイヤもしくは浮き輪のような形状をしている。そのため、特殊な技術や工具を必要とせず、容易に製造することができる。

コンクリートマット３を囲繞する埋戻土には、良質砂若しくは発泡ポリエチレンビーズなどの粒状発泡材が混入された砂７を使用する。これにより、杭頭部２の回転抵抗を阻害せず、地震時に杭頭部２が円滑に回転することができる。

本実施形態による杭頭部の接合構造では、杭頭部２より小さな径を有するコンクリートマット３が杭頭部２に載置されて基礎６との間に介装されるとともに、杭頭部２の断面中心部に配設された接合鉄筋４によって杭頭部２と基礎６とが連結されているので、杭頭部２に作用する曲げモーメントが大幅に低減され、大地震に対しても杭頭部２が損傷することがない。また、杭頭部応力の低減に伴い、杭体断面および基礎躯体断面を縮小することができるうえ、掘削搬出土砂量も減少するため、建設コストおよび工期の縮減を図ることができる。
さらに、本実施形態による杭頭部の接合構造では、コンクリートマット３の強度やサイズ、あるいは接合鉄筋４の径や本数を変えることにより、引張力にも対応でき、作用荷重の大きさに容易に対応することができる。

［杭頭接合部の施工方法］
次に、本発明に係る杭頭接合部の施工方法について説明する。
図３は、本発明に係る杭頭接合部の施工方法を順を追って示したものである。なお、本図も図１と同様、図が煩雑となるため、基礎の配筋および杭の横筋は図示していない。

先ず、アースドリル（図示省略）などを用いて地盤Ｇを掘削して杭孔１０を形成する。次いで、杭孔１０に鉄筋籠５’を建て込んだ後、杭孔１０の断面中心部に杭頭部２から延出するように棒状の接合鉄筋４を配設する（図３（ａ）参照）。この際、接合鉄筋４は鉄筋籠５’を構成する主筋５などから控えをとる。なお、接合鉄筋４を鉄筋籠５’と一体に組み、同時に建て込んでもよい。
そして、トレミー管（図示省略）を杭孔１０に挿入し、トレミー管をから杭孔１０内にコンクリート８を打設する（図３（ｂ）参照）。
コンクリート８が硬化すると、余盛りコンクリート８ａの周囲Ｒを掘削し、余盛りコンクリート８ａを斫って除去する（図３（ｃ）参照）。場所打ちコンクリート杭では、杭頭部２に泥やスライム等が集中してコンクリート８の品質が低下するため、設計杭天端より５００〜８００ｍｍ程度余分にコンクリート８を打設し、コンクリート８硬化後に余盛りコンクリート８ａを斫って除去し、杭１の品質を確保している。
その後、中心部に貫通口３ｂを有し外周部３ａが袋状となったビニールや薄いゴムなどからなる袋体の貫通口３ｂに接合鉄筋４を挿通して、袋体を杭頭面２ａの中央部に載置した後、袋体の外周部３ａ内にコンクリートを充填して、タイヤ状のコンクリートマット３を形成する（図３（ｄ）参照）。
次いで、コンクリートマット３の周囲Ｒを、良質砂若しくは発泡ポリエチレンビーズなどの粒状発泡材が混入された砂７で埋め戻した後、コンクリートマット３上に基礎鉄筋（図示省略）を配筋して、基礎６の型枠（図示省略）を建込み、型枠内にコンクリートを打設して基礎６を構築する（図３（ｅ）参照）。型枠内にコンクリートを打設する際、コンクリートマット３中心部の貫通口３ｂにもコンクリートを充填し、コンクリートマット３と杭頭部２および基礎６との一体化を図るようにする。

本実施形態による杭頭接合部の施工方法では、袋体の中心部に設けられた貫通口３ｂに接合鉄筋４を挿通して、袋体を杭頭面２ａにセットし、袋体の外周部３ａ内にコンクリートを充填することで、コンクリートマット３をその中心部に接合鉄筋４を挿通させ、かつ杭頭部２に載置した状態で容易に施工でき、杭頭部２を容易に半剛接合とすることができる。また、ビニールや薄いゴムや炭素繊維シートなどからなる袋体を使用することで、杭頭面２ａを特別に平滑にしなくてもコンクリートをなじませることができる。

以上、本発明に係る杭頭部の接合構造の実施形態について説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。例えば、上記の実施形態では、車のタイヤもしくは浮き輪の形状をした袋体を使用しているが、扁平な多角柱状の袋体の中心部に貫通口が形成されたものでもよい。要は、本発明において所期の機能が得られればよいのである。

本発明に係る杭頭部の接合構造の一実施形態を示す立断面図である。 コンクリートマットの斜視図である。 本発明に係る杭頭接合部の施工方法を示す立断面図である。

符号の説明

１ 杭
２ 杭頭部
２ａ 杭頭面
３ コンクリートマット
３ａ 外周部
３ｂ 貫通口
４ 接合鉄筋
５ 主筋
５’ 鉄筋籠
６ 基礎
７ 砂
８ コンクリート
８ａ 余盛りコンクリート
１０ 杭孔
Ｇ 地盤

Claims (3)

1. 杭の杭頭部と当該杭によって支持される基礎との接合構造であって、
   前記杭頭部より小さな径を有するとともに中心部に貫通口を有するコンクリートマットが前記杭頭部に載置されて前記基礎との間に介装されるとともに、前記杭頭部の断面中心部に配設されて前記杭頭部から延出する接合鉄筋が前記コンクリートマットの貫通口を貫通して前記基礎内に埋設され、
   前記コンクリートマットは、中心部に貫通口を有し外周部が袋状である袋体内にコンクリートを充填して形成されて前記杭頭部に載置されたものであることを特徴とする杭頭部の接合構造。
2. 前記コンクリートマットを囲繞する杭頭部周辺地盤が、砂若しくは粒状発泡材を混入した砂で埋戻しされていることを特徴とする請求項１に記載の杭頭部の接合構造。
3. 杭の杭頭部と当該杭によって支持される基礎との接合部の施工方法であって、
   地盤に形成された杭孔の断面中心部に、杭頭部から延出するように接合鉄筋を配設し、当該杭孔にコンクリートを打設する工程と、
   中心部に貫通口を有し外周部が袋状となった袋体の前記貫通口に前記接合鉄筋を挿通して、前記袋体を杭頭部上に載置した後、前記袋体にコンクリートを充填し、前記杭頭部より小さな径を有するコンクリートマットを前記杭頭部上に形成する工程と、
   前記コンクリートマットの周囲を、砂若しくは粒状発泡材を混入した砂で埋め戻した後、前記コンクリートマット上に基礎を形成する工程とを備えることを特徴とする杭頭接合部の施工方法。

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