JP5164778B2 - 杭頭接合構造 - Google Patents

Description

本発明は、鋼管杭の頭部に鉄筋を接合する杭頭接合構造に関するものである。

従来は、鋼管杭の頭部外周に鉄筋を接合する杭頭接合構造として、鋼管杭の外周面上に鉄筋を直接溶接することが周知であった。このような接合構造による場合は、施工現場において、鉄筋を立設させた状態で溶接作業を行うものであるため、作業の困難性を伴うものであった。そこで、作業性を向上させるべく接合構造が開発されており、その主たる技術は、スリーブ状の支持部材を鋼管杭の表面に固着し、これに鉄筋を挿通しつつ固定するものであった。

すなわち、鋼管杭の杭頭に鋼管（筒状部材）を溶接し、この鋼管（筒状部材）にネジ節鉄筋を挿通させた後、鋼管（筒状部材）から突出する両側にロックナットをはめて、この鋼管（筒状部材）に締め付ける構造があった（特許文献１）。

また、鋼管杭の頭部外周に有底外套管を垂直に溶接固定し、この有底外套管に、ネジ孔を有する継手を抜き出し可能に挿入する構造のものがあった（特許文献２）。この技術は、有底外套管の内部に継手を固定したうえで、施工現場において上記継手のネジ孔にネジ節鉄筋の下端を螺合するものである。従って、有底外套管に装着する継手の寸法により接合可能な鉄筋の大きさが決定するものであるから、鋼管杭の頭部に異種サイズの継手が混入して取り付けられていても、これを有底外套管から取り出して所定サイズの継手と入れ替えるだけの操作で取り替えることができるものである。

さらに、杭の頭部の外周に溶接された雌ネジが形成されてなるネジ部材と、この雌ネジに螺合される中継ぎボルトが接合された異形鉄筋とで構成され、上記ネジ部材に中継ぎボルトを螺合することにより、この中継ぎボルトに接合される異形鉄筋が基礎コンクリート内部において杭を固定する杭頭構造があった（特許文献３）。この杭頭構造においては、中継ぎボルトに異形鉄筋を接合するため、異形鉄筋先端にカプラが一体的に接合され、かつ、当該カプラの先端から所定深さにわたって、中継ぎボルトが螺合できる雌ネジを形成する構成としていた。
特開平１１−２４７１８４号公報（２頁、図３） 特開平９−２５０１４３号公報（２頁、図１） 特開２００３−５５９６３号公報（２頁、図１）

上記技術のうち、特許文献１の鉄筋取付構造においては、鋼管の上下両端にロックナットを締め付けるものであるが、鉄筋の軸線方向に沿った鉛直上向きの引張力に対しては、主として下端のロックナットで支えることとなり、ロックナットの締着力が鉄筋の引張力に対抗することになっていた。しかしながら、鋼管杭の杭頭に接続される鉄筋に対する外力は、鉛直上向きの方向に作用するものが最も大きく、そのため、下端のロックナットの締着力により鉄筋の固着力が左右されることから、当該鉄筋の固着の状態が均一ではなかった。

また、特許文献２の鉄筋接続具においては、ネジ節鉄筋を立設させた状態で、当該ネジ節鉄筋を回転させることにより、鉄筋接続具に螺合させる必要があり、作業工数の増大が予想されていた。同時に、ネジ節鉄筋の直径寸法毎に対応する継手を用意せざるを得ず、当該継手に要するコストの増大が懸念されていた。

さらに、特許文献３の杭頭構造においては、鋼管杭の外周に溶接されたネジ部材には、雌ネジが螺刻されており、異形鉄筋の先端には中継ぎボルトが接合されているため、鋼管杭に取り付けるためには、当該異形鉄筋自体を回転させる必要があり、この構造においても、作業工数の増大が予想されていた。また、中継ぎボルトと異形鉄筋を接合するためのカプラも必要となり、これらの部材に必要なコストの増大も考慮する必要があった。

本発明は、上記諸点に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、鋼管杭の頭部に鉄筋を接合するに際して、鋼管杭への鉄筋の固着状態を安定させつつ、簡易に取り付ける構造とすることにより、作業時間の短縮および作業工数の省略を図ることにある。

そこで、本発明は、鋼管杭の頭部に鉄筋を接合する杭頭接合構造であって、上記鋼管杭の頭部外周面の複数個所に鉄筋係止部が設けられ、該鉄筋係止部の一部を上記鋼管杭の軸線方向に沿ったスリット状に開口してなる開口部が構成され、該開口部に上記鉄筋の一部を挿通させるとともに、上記鉄筋の先端を膨出させた膨出部に当接させつつ定着されている定着部と、該鉄筋の外周に螺挿されている締着ナットにより、上記鉄筋係止部を挟持することによって上記鉄筋を接合してなることを特徴とする杭頭接合構造を要旨とする。

上記構成によれば、鋼管杭の鉄筋係止部にスリット状の開口部を構成することにより、接合すべき鉄筋の先端に定着部が装着された状態のままで、開口部のスリットに鉄筋の軸線を合わせつつ挿通させることができることとなり、しかも締着ナットの締め付けにより鉄筋係止部を挟持させることから、鉄筋を接合させる場合に、鉄筋自体を回転させて取り付ける作業が不要となる。

また、鉄筋の先端を膨出させた膨出部に当接させた定着部は、膨出部によって移動が制限されることとなるから、鉄筋または定着部のいずれかが破壊されない限りにおいて、鉄筋の引き抜きに対抗し得ることとなる。これは、鉄筋をロックナット等のように締着する六角ナットの場合に比較すれば、遥かに鉄筋を垂直に引き抜く外力に耐えることができ、鉄筋接合部分の強度を向上させることができる。

また、本発明は、鋼管杭の頭部外周面の複数個所に、該鋼管杭の軸線方向に沿ったスリット状の開口部を有する鉄筋係止部を設け、この鉄筋係止部の内部に鉄筋を配置しつつ該鉄筋を鋼管杭の頭部に接合する杭頭接合構造であって、上記鉄筋は、径方向に対向する二つの平面部が長手方向に連続して構成され、曲面部分にネジ節が形成され、かつ、先端に定着部を備えたネジ節定着鉄筋であり、上記鉄筋係止部は、上記スリット状の開口部の開口寸法を、上記ネジ節定着鉄筋の対向する平面部の厚み寸法においてのみ挿通可能に調整してなる鉄筋係止部であり、上記ネジ節定着鉄筋の定着部を上記鉄筋係止部よりも下方に位置させつつ、該ネジ節定着鉄筋の最も薄肉の部分を該鉄筋係止部の開口部から侵入させて、該ネジ節定着鉄筋を該鉄筋係止部の内部に配置し、上記鉄筋係止部の内部において上記ネジ節定着鉄筋を周方向に略９０度だけ回転させ、上記ネジ節定着鉄筋のネジ節に螺合する締着ナットを上記鉄筋係止部の上方から下向きに螺進させて、該鉄筋係止部を上記ネジ節定着鉄筋の定着部との間で挟着してなることを特徴とする杭頭接合構造をも要旨とする。

上記構成によれば、接合すべき鉄筋がネジ節鉄筋であるとともに、鉄筋係止部に構成されるスリット状の開口部の開口寸法を鉄筋の薄肉部分においてのみ挿通できるように構成していることから、鉄筋を所定の向き、すなわち、対向する平面部がスリット状の開口部の開口端縁に接する向きに合わせることで、当該鉄筋の軸線方向を開口部のスリット方向と平行にした状態で当該開口部に挿通できることとなる。その結果、定着部が装着された状態においても、鉄筋を鉄筋係止部の内部に配置させることができる。さらに、鉄筋係止部の内部において鉄筋を周方向に回転させることにより、このように回転した鉄筋がスリット状の開口部に当接したとしても、対向する平面部がスリット状の開口部の開口端縁に接することがないことから、当該鉄筋がスリット状の開口部を挿通して外方に出ることを防止できるのである。

上記各発明において、上記鉄筋係止部は、一対の板状の係止部構成部材により構成され、この係止部構成部材を鋼管杭表面に突設するとともに、先端に向かって徐々に間隔を縮小させてなるハ字形に配設させることによりスリット状の開口部を構成している鉄筋係止部とすることもできる。

上記構成によれば、スリット状の開口部は、係止部構成部材の先端に形成される間隔によって構成されることとなり、接合すべき鉄筋の大きさ（対向する平面部の厚さ寸法）に対応する開口幅を容易に得ることができる。また、鉄筋係止部は、上記スリット状の開口部のほかに、鉄筋係止部の上方および下方も開口された状態であるから、鉄筋を鉄筋係止部に接合させた後に、コンクリートを打設した場合、鉄筋係止部の各開口部分から当該鉄筋係止部の内部にもコンクリートが流入するため、鉄筋係止部と鉄筋との接合を補助するグラウト剤等の接合補助剤が不要となる。

本発明によれば、定着部を有する鉄筋を使用するため、鉄筋本体に作用する軸線方向に沿った鉛直上向きの外力に対して十分な強度を有することとなる。これと同時に、鉄筋係止部の開口部のスリットに合わせて鉄筋を挿通することができるため、鉄筋の先端から鉄筋係止部に挿入する場合と異なり、作業時間の短縮および作業工数の省略を図ることができる。

また、鉄筋に取り付けられた先端の定着部と締着ナットによって鉄筋係止部を上下方向から挟持することにより、鉄筋を鋼管杭の外周面に立設させることができる。このとき、締着ナットの端面を大きくするか、または、所定の表面積を有する座金を介在させることにより、鉄筋係止部の上部端面に適宜面積の密着部分を構成することができる。また、定着部の表面を鉄筋係止部の下部端面に適宜面積で密着させることができる。これらにより、鋼管杭の外周面に立設される鉄筋の姿勢を安定させることとなる。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。第一の実施形態は、図
１に示すように、鋼管杭１の外周面に鉄筋２を立設する構成であり、鉄筋係止部３を介して両者を接合するものである。

鋼管杭１は、円筒状に形成されたコンクリートの外周に鋼管が巻かれている杭である。この鋼管杭１の大部分が地中に打設されて、杭頭の一部が地表に表出するようになっている。地表に表出している鋼管杭１の頭部外周面には、鉄筋２を係止させるための鉄筋係止部３が複数個所に設けられている。

鉄筋２は、図２に示すように、外周面にネジ状の凹凸部が設けられたネジ節鉄筋が使用される。この鉄筋２の先端付近において、定着部４が膨出部２１によって、または、膨出部２１および隆起部２２によって、装着されたいわゆる定着鉄筋が使用されている。定着部４は、円板状に形成されて、中央には貫通孔４１が設けられており、この貫通孔４１に鉄筋２が挿通されて鍔状に定着部４が装着される。定着部４の装着には、膨出部２１が定着部４の貫通孔４１の内部でも膨張して固定するもの（図２（ａ））のほかに、定着部４の鉄筋先端側に膨出部２１を構成し、他端側に隆起部２２を構成するもの（図２（ｂ））がある。この構成では、膨出部２１は、定着部４の引き抜きを防止するためのものであり、隆起部２２は、定着部４の設置状態を維持するためのものである。

上記定着鉄筋における膨出部２１は、鉄筋２の先端を軸線方向に加圧させることにより形成させることができ、定着部４の貫通孔４１の内径よりも大きくなるように周方向に膨出させるのである。また、膨出部２１の反対側に隆起部２２を設ける構成では、隆起部２２と膨出部２１の中間に定着部４が配設される構成となっている。上記のように、貫通孔４１の孔径よりも膨出部２１および隆起部２２の外径を大きくすることで、鉄筋２に挿通された定着部４を引き抜くことができないのである。

このように、本実施形態では、ネジ節定着鉄筋（ネジ節鉄筋の先端に定着部を構成したもの）を使用するものであるが、ネジ節鉄筋の場合には、鉄筋２の外周面の一部は、軸方向において互いに平行となるような平面部２３，２４を有している（図１および図３参照）。これは、ネジ状の凹凸（特に、凸状のネジ山部分）が連続しないように構成したものであるが、このため、鉄筋２の径方向の寸法は、二方向において異なる構成となっている。すなわち、ネジ状の凹凸が存在する部分では対向する弧状面の直径Ｄと、対向する平面部２３，２４の厚さ寸法である短幅Ｈの幅とに区分されるのである。

鉄筋係止部３は、図３に示すように、鋼管杭１の頭部外周面上に配設された一対の係止部構成部材３１，３２により構成されるものである。この係止部構成部材３１，３２は、長方形の板状に形成されて平面部分が対向するように配設されており、長手方向を鋼管杭１の軸線方向に向けて配置されている。係止部構成部材３１，３２における長方形の長辺に相当する一の端面は、鋼管杭１の頭部外周面上に溶接され、他方の端面は、相互に対向しつつ所定の間隔を有しており、この間隔によりスリット状の開口部ＯＰが構成されるようになっている。そして、この開口部ＯＰに構成される間隔は、溶接側端面よりも狭くなるように配置されており、その結果として、この係止部構成部材３１，３２の上部端面がハ字形となっている。

次に、鉄筋２と鉄筋係止部３との接合方法について説明する。上記のように、本実施形態の鉄筋係止部３は、鋼管杭１の外周面上に配設され、係止部構成部材３１，３２は上部端面がハ字形となるように溶接されており、先端においてスリット状の開口部ＯＰが設けられる構成となっている。

そこで、図３に示すように、スリット状の開口部ＯＰの幅は、鉄筋２の短幅Ｈよりも広く、かつ、直径Ｄよりは狭い幅となるように係止部構成部材３１，３２の突出角度を調整することにより、鉄筋２の短幅Ｈにおいてのみ当該開口部ＯＰを挿通できるように構成し得るのである（図３（ａ）および（ｂ）参照）。そして、このように鉄筋係止部３を構成することによって、上記開口部ＯＰの開口間隔に鉄筋２の短幅Ｈから挿通させ、この鉄筋２を係止部構成部材３１，３２の中間に配置させたところで、周方向に正負いずれかに約９０度回転させる（図３（ｃ）参照）ことによって、鉄筋２は再びスリット状の開口部ＯＰを通過して鉄筋係止部３の外方に出ることができないこととなるのである。すなわち、鉄筋２を周方向に回転させることにより、スリット状の開口部ＯＰに対して短幅Ｈではなく直径Ｄが対向する状態となり、この直径Ｄの幅は、短幅Ｈよりも大きく、従って、開口部ＯＰの開口間隔よりも広いことから、開口部ＯＰを鉄筋２が通過することはないのである（図３（ｄ）参照）。

このように、鉄筋係止部３の内部に鉄筋２を配置した状態において、図４に示すように、挿入された鉄筋２の先端に設けられている定着部４の上部平面部分を係止部構成部材３１，３２の下部端面に当接させ、鉄筋係止部３の上方において鉄筋２に螺挿させた締着ナット（六角ナット）５を係止部構成部材３１，３２の上部端面に向かって螺進させることにより、当該六角ナット５の端面を係止部構成部材３１，３２の上部端面に当接させつつ締着させることができる。この締着により、上記定着部４と当該六角ナット５により係止部構成部材３１，３２を挟持させることができることとなる。

このとき、六角ナット５の下方には、係止部構成部材３１，３２の上面に適宜面積で当接するワッシャ６を配置する形態とすることができる。すなわち鉄筋係止部３と六角ナット５との中間にワッシャ６を配置するのである。このような形態の場合には、ワッシャ６の表面が係止部構成部材３１，３２の上部端面に相当程度の面積で当接するから、六角ナット５による締着力が係止部構成部材３１，３２の上部端面に対してワッシャ６を密着させ、当該ワッシャ６の平面が係止部構成部材３１，３２の上部端面に平行となるため、鉄筋２の軸線をワッシャ６の平面に対して垂直方向に維持させることができるのである。これにより、鉄筋２は、鋼管杭１の表面において軸線を鉛直方向に向けつつ鉄筋係止部３に接合されることとなるのである。

次に、第二の実施形態について説明する。本実施形態は、図５に示すように、鉄筋係止部における係止部構成部材１３１は、断面Ｃ字形の略円筒状に形成されており、長尺方向にはスリット状の開口部ＯＰ２が形成されているものである。

この開口部ＯＰ２は、第一の実施形態と同様に、ネジ節鉄筋の対向する平面部２３，２４の厚み寸法においてのみ挿通可能な開口寸法で構成され、鉄筋２を短幅Ｈ方向から挿通させることにより、鉄筋係止部の内部に配置できるようになっている。

そして、鉄筋２を係止部構成部材１３１内部に配置させた後、鉄筋２を周方向に（約９０度が適当であるが鉄筋の平面部２３，２４の位置が変化する程度に）回転させ、定着部４および六角ナット５により係止部構成部材１３１を挟持させることにより、鉄筋２を鋼管杭１に接合させることができるのである。この場合であっても、第一の実施形態と同様の効果を得ることができる。

本実施形態においては、係止部構成部材１３１が断面Ｃ字形であるため、内部表面が弧状に形成されている。従って、この弧状面をネジ節鉄筋２のネジ部（平面部２３，２４を除く凹凸が形成される部分）の外径寸法に合わせることにより、鉄筋係止部の内部に配置された鉄筋２は、多少の遊びを有するものの略円筒状の鉄筋係止部の軸線方向に鉄筋２の軸線を合致させつつ配置されることとなる。これにより、定着部４と六角ナット５による挟持は、鉄筋２が上下方向に移動しない程度でよく、鉄筋２が立設されたときの姿勢を維持させる程度の挟持は不要となる。

本発明の実施形態は上記のとおりであるが、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の態様をとることができる。例えば、定着部４を鉄筋２に装着させる構造について、鉄筋２の先端に膨出部２１を構成する際に、定着部４を装着すべき位置の鉄筋が同時に膨出し、貫通孔４１の表面に到達することによって、定着部４を圧着するものである。この定着部４の圧着は、極端に強固である必要はなく、定着部４の設置状態が維持される程度であればよい。

また、鉄筋２について本実施形態では、ネジ節鉄筋を使用しているが、汎用の異形鉄筋を使用することも可能である。この場合は、六角ナットで締着させる範囲において、この異形鉄筋の外周に雄ネジを螺刻することが必要となる。

本発明の実施形態を示す斜視図である。 鉄筋に定着部を挿入した詳細図である。 鉄筋を鉄筋係止部に挿入する際の説明図である。 本発明の実施形態を示すＩＶ−ＩＶ断面図である。 本発明の他の実施形態を示す斜視図である。

符号の説明

１ 鋼管杭
２ 鉄筋
３ 鉄筋係止部
４ 定着部
５ 六角ナット（締着ナット）
６ ワッシャ
２１ 膨出部
２２ 隆起部
２３，２４ 平面部
３１，３２ 係止部構成部材
４１ 貫通孔

Claims (4)

1. 鋼管杭の頭部に鉄筋を接合する杭頭接合構造であって、上記鋼管杭の頭部外周面の複数個所に鉄筋係止部が設けられ、該鉄筋係止部の一部を上記鋼管杭の軸線方向に沿ったスリット状に開口してなる開口部が構成され、該開口部に上記鉄筋の一部を挿通させるとともに、上記鉄筋の先端を膨出させた膨出部に当接させつつ定着されている定着部と、該鉄筋の外周に螺挿されている締着ナットにより、上記鉄筋係止部を挟持することによって上記鉄筋を接合してなることを特徴とする杭頭接合構造。
2. 鋼管杭の頭部外周面の複数個所に、該鋼管杭の軸線方向に沿ったスリット状の開口部を有する鉄筋係止部を設け、この鉄筋係止部の内部に鉄筋を配置しつつ該鉄筋を鋼管杭の頭部に接合する杭頭接合構造であって、上記鉄筋は、径方向に対向する二つの平面部が長手方向に連続して構成され、曲面部分にネジ節が形成され、かつ、先端に定着部を備えたネジ節定着鉄筋であり、上記鉄筋係止部は、上記スリット状の開口部の開口寸法を、上記ネジ節定着鉄筋の対向する平面部の厚み寸法においてのみ挿通可能に調整してなる鉄筋係止部であり、上記ネジ節定着鉄筋の定着部を上記鉄筋係止部よりも下方に位置させつつ、該ネジ節定着鉄筋の最も薄肉の部分を該鉄筋係止部の開口部から侵入させて、該ネジ節定着鉄筋を該鉄筋係止部の内部に配置し、上記鉄筋係止部の内部において上記ネジ節定着鉄筋を周方向に略９０度だけ回転させ、上記ネジ節定着鉄筋のネジ節に螺合する締着ナットを上記鉄筋係止部の上方から下向きに螺進させて、該鉄筋係止部を上記ネジ節定着鉄筋の定着部との間で挟着してなることを特徴とする杭頭接合構造。
3. 前記鉄筋は、軸方向に平行する二つの平面部を有するネジ節鉄筋である請求項１記載の杭頭接合構造。
4. 前記鉄筋係止部は、一対の板状の係止部構成部材により構成され、該係止部構成部材を前記鋼管杭表面に突設するとともに、先端に向かって徐々に間隔を縮小させてなるハ字形に配設させることによりスリット状の開口部を形成してなる鉄筋係止部である請求項１ないし３のいずれかに記載の杭頭接合構造。

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