JP5456947B1

JP5456947B1 - 複合杭

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Publication number: JP5456947B1
Application number: JP2013552767A
Authority: JP
Inventors: 陽一浅井
Original assignee: Toyo Asano Foundation Co Ltd
Current assignee: Toyo Asano Foundation Co Ltd
Priority date: 2013-07-23
Filing date: 2013-07-23
Publication date: 2014-04-02
Anticipated expiration: 2033-07-23
Also published as: JPWO2015011777A1; WO2015011777A1

Abstract

製造時に外殻鋼管付きコンクリート部とプレストレストコンクリート部との境界部の破損が生じ難く、外殻鋼管付きコンクリート杭（ＳＣ杭）とプレストレストコンクリート杭（ＰＣ杭）の両性能が効果的に得られる複合杭である。複合杭１は、ＳＣ部２とＰＣ部３とからなる中空管である。ＳＣ部２において、ＰＣ部３との境界から軸方向に定着部４がある。両端には環状の端板１０が設けられている。高強度コンクリート６からなる管肉の略中央には、軸方向の全長に渡ってＰＣ鋼材７が環状に配設され、該ＰＣ鋼材７の外周には全長に渡って螺旋筋８が配設されている。ＳＣ部２の鋼管５は、ＰＣ部３に接続される側の鋼管５端部の管肉が、管内面側から管外面側に向かって傾斜して先細り状になっている。また、管肉が先細り状となったＳＣ部２の鋼管５端部付近の鋼管内面にリング筋８が周方向に１個以上取付けられている。

Description

本発明は、外殻鋼管付きコンクリート杭とプレストレストコンクリート杭の性能を併せ持つ杭であって、軟弱地盤での施工、施工効率が求められる施工などに好適な複合杭に関する。

杭基礎施工においては、施工目的に応じて様々な種類の既製杭が使用されている。既製杭の種類としては、中空コンクリート杭、外殻鋼管付きコンクリート杭（ＳＣ杭）、鉄筋コンクリート杭（ＲＣ杭）、プレストレストコンクリート杭（ＰＣ杭）、プレストレスト鉄筋コンクリート杭（ＰＲＣ杭）、プレストレスト高強度コンクリート杭（ＰＨＣ杭）、拡径プレストレストコンクリート杭（ＳＴ杭）、節付きプレストレストコンクリート杭（節杭）などが知られている。

このうち、本発明に関係するものとしては、外殻鋼管付きコンクリート杭（ＳＣ杭）、プレストレストコンクリート杭（ＰＣ杭）、プレストレスト高強度コンクリート杭（ＰＨＣ杭）、拡径プレストレストコンクリート杭（ＳＴ杭）、節付きプレストレストコンクリート杭（節杭）などである。

外殻鋼管付きコンクリート杭（ＳＣ杭）はコンクリートを鋼管の中空部に注入し遠心締め固めによって製造したものであり、大きな曲げ変形を生じてもコンクリートが鋼管の局部座屈を防止しコンクリートは鋼管により拘束されているので非常に大きな靭性を有し、主に杭基礎の上杭として使用されている。設計基準強度５０Ｎ／ｍｍ²以上の高強度コンクリートを遠心成形したものであれば特に限定されない。また、鋼管の降伏点又は耐力は２３５Ｎ／ｍｍ²以上のものが一般的に使用されている。

また、プレストレストコンクリート杭（ＰＣ杭）は遠心成形コンクリート杭の一種であり、ＰＣ鋼材に螺旋筋を取付けた鉄筋かごを鋼製の円筒形型枠に配置した後、設計基準強度５０Ｎ／ｍｍ²以上の高強度コンクリートを投入し、遠心締め固めによって製造した円空形状の製品である。軸方向には、プレテンション方式でＰＣ鋼材によりコンクリートに圧縮応力（プレストレス）が与えられている。プレストレス量には、Ａ種（４Ｎ／ｍｍ²）、Ｂ種（８Ｎ／ｍｍ²）、Ｃ種（１０Ｎ／ｍｍ²）などがある。杭に圧縮応力を与えているため、鉄筋コンクリート杭（ＲＣ杭）よりも曲げ特性に優れるとともに、打ち込み時の衝撃に対して強い杭である。

また、プレストレスト高強度コンクリート杭（ＰＨＣ杭）は、上記ＰＣ杭において設計基準強度８０Ｎ／ｍｍ²以上の高強度コンクリートを用いて製造したものであり、上記ＰＣ杭の特性を備えるとともに高強度でひび割れし難く、中高層建築物や地盤対策建築物の基礎杭として使用されている。

また、拡径プレストレストコンクリート杭（ＳＴ杭）は、支持力を大きくするために、上記ＰＣ杭の一端を拡大した製品である。拡径部外径は杭本体径より５〜２０ｃｍ大きく、拡径部の長さは拡径部外径の２倍としたものが一般的に使用されている。ＳＴ杭を用いると先端支持力が大きくなるため上杭に大きな水平力が与えられる。

また、節付きプレストレストコンクリート杭（節杭）は、周面摩擦力および支持力を大きくするために上記ＰＣ杭に所定の間隔で突起を設けた杭である。節間隔は１ｍ、節外径は杭本体径＋１５０〜２００ｍｍのものが一般的に使用されている。節杭を用いると周面摩擦力および支持力が大きくなるため上杭に大きな水平力が与えられる。

また、２種類の上記既製杭を接続あるいは一体化して複合杭として用いることも知られている。例えば、軟弱地盤で大きな水平力が作用する場所での杭基礎施工では、上記外殻鋼管付きコンクリート杭（ＳＣ杭）とプレストレスト高強度コンクリート杭（ＰＨＣ杭）、鋼管杭とコンクリート杭（ＰＣ杭、ＰＨＣ杭）などが接続して用いられている。

これら複合杭に関する特許も幾つか出願されており、例えば、特許文献１には、鋼管杭とＳＣ杭とを接合した杭であってＳＣ杭を構成する鋼管の内周面下部に一段または複数段の突起を設けたものが開示されている。

また、特許文献２には、一端側に外殻鋼管付きコンクリート複合部を、これより他方端までコンクリート部をそれぞれ形成するように一体成形したものであって、前記外殻鋼管付きコンクリート複合部の全長または一部分と前記コンクリート部の全長に渡って軸方向鉄筋が配置され、前記コンクリート部には螺旋筋を配設した鋼管・鉄筋コンクリート複合杭が開示されている。

日本国特開２００７−２８５０１９号公報日本国特開２０１２−０５７４４３号公報

特許文献１に開示されるように、鋼管杭とＳＣ杭など２種類の既製杭を接続金具や溶接で接続した複合杭があるが、このような２種類の杭を接続するものは接続に手間がかかりコスト高となる。

また、特許文献２に開示されるように、外殻鋼管付きコンクリート杭（ＳＣ杭）と鉄筋コンクリート杭（ＲＣ杭）とを一体化した複合杭はあるものの、特許文献２の段落００１４に記載されるように、ＳＣ杭とＰＨＣ杭のようなプレストレスを導入した杭（ＰＣ杭）とを一体化したものを得ようとすると、製造上の問題として、コンクリート硬化後の脱型時に緊張板の固定を解除してプレストレスを導入する際、ＳＣ部とＰＨＣ部との境界部に軸力が集中してクラックなどが生じ、該境界部が破損し易いといった問題がある。

この問題に対応すべく特許文献２ではコンクリート部だけに螺旋筋を配設しているが、このようにコンクリート部だけに螺旋筋を配設しただけでは十分ではない。また、定着部が長いとコンクリートと鋼管が一体挙動しない外殻鋼管付きコンクリート部が多くなったりコスト高になったりする。

本発明は上記課題を鑑みてなしたものであり、製造時に外殻鋼管付きコンクリート部とプレストレストコンクリート部との境界部の破損が生じ難く、外殻鋼管付きコンクリート杭（ＳＣ杭）とプレストレストコンクリート杭（ＰＣ杭）の両性能が効果的に得られる複合杭を提供することを主目的とする。また、定着部の長さが短い上記複合杭を得ることを副目的とする。

本発明は、「外殻鋼管付きコンクリート杭とプレストレストコンクリート杭の性能を併せ持った複合杭であって、一端側に形成された外殻鋼管付きコンクリート部と、これより他方端まで形成されたコンクリート部とが一体化してなり、軸方向の全長に渡ってＰＣ鋼材と螺旋筋が配設され、前記外殻鋼管付きコンクリート部における前記コンクリート部に接続される側の鋼管端部の管肉が、管内面側から管外面側に向かって傾斜して先細り状になっていることを特徴とする複合杭」である。

本発明の複合杭は、一端側に形成された外殻鋼管付きコンクリート部（以下、「ＳＣ部」と称する）と、これより他方端まで形成されたコンクリート部（以下、「ＰＣ部」と称する）とが一体成形され一体化してなる中空管である。

ＳＣ部の外径・内径（鋼管の外径、コンクリート管の内径）とＰＣ部の外径・内径（コンクリート管の外径・内径）とは同じ寸法でも異なっていても良い。また、ＰＣ部には節杭のように節が設けられていても良い。複合杭の両端部には端板が取付けられている。

上記ＳＣ部は従来の外殻鋼管付きコンクリート杭（以下、「ＳＣ杭」と称する）に対応するものである。ＳＣ部に用いられる鋼管はＳＣ杭に用いられているものであれば特に限定されない。また、鋼管の内側に形成されるコンクリート管は従来から用いられているものであれば特に限定されないが、設計基準強度５０Ｎ／ｍｍ²以上の高強度コンクリート、更には設計基準強度８０Ｎ／ｍｍ²以上の高強度コンクリートからなるものが好ましい。

上記ＰＣ部は従来のプレストレストコンクリート杭（以下、「ＰＣ杭」と称する）に対応するものである。従来のＰＣ杭に用いられるコンクリートを遠心成形したものであれば特に限定されないが、コンクリートとして設計基準強度５０Ｎ／ｍｍ²以上のものを用いるのが好ましく、設計基準強度８０Ｎ／ｍｍ²以上の高強度コンクリートを用いるのがより好ましい。設計基準強度８０Ｎ／ｍｍ²以上の高強度コンクリートを用いれば、ＰＣ部はプレストレスト高強度コンクリート杭（ＰＨＣ杭）に対応するものとなり、ＳＣ杭とＰＨＣ杭の両方の性能を兼ね備えた高強度・高耐久性の杭となる。

上記ＰＣ部は、基本的には上記の通りＰＣ杭に対応するものであるが、必ずしもこれに限定されるものではなく、上記のように高強度コンクリートを用いてＰＨＣ杭に対応するものにしたり、拡径部を設けてＳＴ杭に対応するものにしたり、節を設けて節杭に対応するものにしたりすることができる、広い概念のものである。

本発明の複合杭の外径は特に限定されないが、好ましくは０．３〜１．５ｍである。また、１本の長さは４〜１５ｍが好ましい。また、上記ＳＣ部の長さは３ｍ以上が好ましい。上記ＳＣ部は地面に近く地盤の弱い地盤上部に配置されるが、３ｍ未満であるとＳＣ杭としての作用効果が十分得られず、地盤上部の補強が弱くなる虞がある。

本発明の複合杭では、軸方向の全長に渡ってＰＣ鋼材が環状に配設されている。ＰＣ部だけでなくＳＣ部にも配設することによりＳＣ部のコンクリートおよび鋼管にもプレストレスが作用するため、外殻鋼管付きコンクリート杭（ＳＣ杭）とプレストレストコンクリート杭（ＰＣ杭）の両性能が効果的に得られる。ＰＣ鋼材は従来からＰＣ杭に使用されているものであれば特に限定されない。また、ＰＣ鋼材の配設形態は従来のＰＣ杭と同様である。

また、本発明の複合杭では、軸方向の全長に渡って螺旋筋が配設されている。このようにすることによりＳＣ部に配置されたＰＣ鋼材が投入されたコンクリートによってバラバラにならず、ＳＣ部のコンクリートおよび鋼管にも効率良くプレストレスが作用するといった効果が得られる。

螺旋筋は普通鉄線または高強度螺旋筋とし、例えば、外径５００ｍｍ以下の螺旋では線径３ｍｍ以上、外径６００ｍｍの螺旋では線径４ｍｍ以上、外径７００〜１０００ｍｍの螺旋では線径５ｍｍ以上とするのが好ましい。ピッチはいずれも１１０ｍｍ以下が好ましい。これらの範囲を外れると螺旋筋としての効果が十分得られなくなる可能性がある。

また、本発明では、上記ＳＣ部において上記ＰＣ部に接続される側の鋼管端部の管肉が、管内面側から管外面側に向かって傾斜して先細り状になっている。このようにすることによって脱型時（プレストレス導入時）の鋼管端部作用力は、鋼管端部のテーパによって、軸方向力と管内面方向へ分散される。そのため、鋼管端部のコンクリートに作用する力が小さくなるので、製造での脱型時（プレストレス導入時）に上記ＳＣ部と上記ＰＣ部との境界部の破損が生じ難くなる。

なお、傾斜した鋼管端部の先端は尖がっていても良いが、安全性や作業性を考慮して１〜３ｍｍ程度の平面にしておくのが好ましい。

以上の通り、軸方向の全長に渡ってＰＣ鋼材を配設し、かつ、軸方向の全長に渡って螺旋筋を配設し、かつ、上記ＳＣ部において上記ＰＣ部に接続される側の鋼管端部の管肉を、管内面側から管外面側に向かって傾斜した先細り状とすることにより、前記本発明の主目的が効果的に達成できる。

本発明の複合杭は、さらに、「外殻鋼管付きコンクリート部とコンクリート部のコンクリートが設計基準強度５０Ｎ／ｍｍ²以上の高強度コンクリートである」ようにすることが好ましい。

外殻鋼管付きコンクリート部とコンクリート部（ＰＣ部）に用いるコンクリートを設計基準強度５０Ｎ／ｍｍ²以上の高強度コンクリートにすることにより、前記境界部の破損が生じ難くなるとともに、前述の通り、ＳＣ杭とＰＨＣ杭の両方の性能を兼ね備えた高強度・高耐久性の杭が得られる。

本発明の複合杭は、さらに、「管肉が先細り状となった鋼管端部付近の鋼管内面にはリング筋が取付けられている」ようにすることが好ましい。

一般的に、ＳＣ杭に対応するＳＣ部とＰＣ杭に対応するＰＣ部からなる複合杭では、両者の境界からＳＣ部方向に向かって杭径の１〜１．５倍程度は定着部と言われている。この定着部は、脱型時（プレストレス導入時）のプレストレス力をコンクリートと鋼管の付着力によって鋼管に伝達するといった作用効果を有する部分である。この定着部の長さが長いとコンクリートと鋼管が一体挙動しないＳＣ部が多くなるので好ましくない。

本発明ではこの定着部の長さを短くするべく、管肉が先細り状となった前記ＳＣ部の鋼管端部付近の鋼管内面にリング筋を取付けた。このようにすることにより鋼管内部のコンクリートと鋼管の付着力に加えてリング筋の支圧力によっても脱型時（プレストレス導入時）のプレストレス力を鋼管に伝達することになるのでリング筋を設けない場合に比べ定着部の長さを短くできる。

リング筋は鋼製の筋であり、筋の断面形状は円形だけでなく楕円径、四角形、三角形など様々な形状のものがとり得る。リング筋の太さは６ｍｍ以上が好ましい。６ｍｍ未満だと前記定着部に作用する力の分散効果が十分得られないことがある。

リング筋の設置位置は前記ＳＣ部の鋼管端部付近である。リング筋はリングがＳＣ部の軸方向と直角方向になるように周方向に設置する。該リング筋の設置数は１個に限らず、２〜３個を軸方向に１０〜２０ｃｍの間隔で設置してもよい。リング筋の鋼管内面の取付け方法は特に限定されない。例えば、溶着、ボルト等の締結金具による。
本発明の複合杭は、さらに、「前記傾斜の傾斜角θが３０〜５０°」であるようにすることが好ましい。

本発明では、上記ＳＣ部において上記ＰＣ部に接続される側の鋼管端部の管肉が、管内面側から管外面側に向かって傾斜して先細り状になっているが、その傾斜角θは３０〜５０°であるのが好ましい。３０°未満では鋼管端部のコンクリートに作用する軸方向力が大きくなり、上記ＳＣ部と上記ＰＣ部との境界部の破損が生じやすくなり、５０°を超えると端部が変形しやすくなる。なお、本発明で言う「傾斜角θ」は、杭軸方向に直角な垂線と傾斜面とのなす角である。

上記本発明の複合杭は、軟弱地盤での施工、施工効率が求められる施工などの杭施工に好適に使用することができる。

本発明のＳＣ部とＰＣ部とからなる複合杭では、軸方向の全長に渡ってＰＣ鋼材を配設し、かつ、軸方向の全長に渡って螺旋筋を配設し、かつ、前記ＳＣ部において前記ＰＣ部に接続される側の鋼管端部の管肉を、管内面側から管外面側に向かって傾斜した先細り状としたので、製造での脱型時（プレストレス導入時）にＳＣ部とＰＣ部との境界部の破損が生じ難く、外殻鋼管付きコンクリート杭（ＳＣ杭）とプレストレストコンクリート杭（ＰＣ杭）の両性能が効果的に得られる。

また、ＳＣ部の定着部において、管肉が先細り状となった鋼管端部付近の鋼管内面にリング筋を取付けることにより、定着部の長さが短い複合杭を得ることができる。

本発明の複合杭の一例における全体の概略を示す側面図である。図１の境界部の部分の拡大図である。本発明の複合杭におけるリング筋が無い場合の力学的作用機構を示す図である。本発明の複合杭におけるリング筋がある場合の力学的作用機構を示す図である。本発明の複合杭の図１とは異なる他例における全体の概略を示す側面図である。本発明の複合杭の図１、図５とは異なる他例における全体の概略を示す側面図である。本発明のリング筋を備えた複合杭における、固定金具によるリング筋の鋼管内面への取付け例を示す側面図である。

以下、本発明の実施形態について、図面に基づいて詳細に説明する。なお、本発明は、以下に説明する実施形態に限定されるものではない。
図１は、本発明の複合杭１の一例における全体の概略を示す側面図である。

複合杭１は、ＳＣ部２とＰＣ部３とからなる中空管である。また、ＳＣ部２において、ＰＣ部３との境界から軸方向に約１ｍは定着部４となっている。また、両端には環状の端板１０が設けられている。

この例では、複合杭１長さは１０ｍであり、ＳＣ部２とＰＣ部３の長さ比は、おおよそＳＣ部：ＰＣ部＝２：１となっている。この比はこれに限定されるものではなく、ＳＣ部２の長さが３ｍ以上あれば、あらゆる比をとることができる。施工地盤との関係でＳＣ杭としての効果をより強く得たければ、ＳＣ部２の長さ比を高くすればよい。また、管の外径は１００ｃｍであり内径は７４ｃｍである。

複合杭１は設計基準強度１０５Ｎ／ｍｍ²の高強度コンクリート管からなり、ＳＣ部２は肉厚６ｍｍの鋼管５で被覆されている。

鋼管５は、ＰＣ部３に接続される側の鋼管５端部の管肉が、管内面側から管外面側に向かって傾斜して先細り状になっている。傾斜面が杭軸方向に直角な垂線（仮想線）となす傾斜角θは３０〜５０°が好ましい。この例では４５°である。このようにすることによって鋼管端部のコンクリートに作用する力が杭軸方向や管内面方向に分散されることとなるので、製造での脱型時（プレストレス導入時）にＳＣ部２とＰＣ部３との境界部の破損が生じ難くなる。

この例では、ＳＣ部２の外径・内径（鋼管の外径、コンクリート管の内径）とＰＣ部３の外径・内径（コンクリート管の外径・内径）とは同じ寸法である。

本発明の複合杭１では、高強度コンクリート６からなる管肉の略中央には、軸方向の全長に渡ってＰＣ鋼材７が環状に配設されている。ＰＣ鋼材７は従来からＰＣ杭に用いられているものと同様のものであり、両側の端板１０に取付けられている。ＰＣ鋼材７をＰＣ部３だけでなくＳＣ部２まで延長して配設することによりＳＣ部にもプレストレスが作用するのでＳＣ部を強化したより高性能な複合杭が得られる。

また、図に示すように、ＰＣ鋼材７の外周には全長に渡って螺旋筋８が配設されている。この例では、螺旋筋８は太さ５ｍｍの鉄筋からなり筋のピッチは１００ｍｍである。このように螺旋筋８を配設することにより、ＰＣ鋼材７が製造投入されたコンクリートによってバラバラにならず、ＳＣ部にもプレストレスが確実に作用するといった作用効果が得られる。

また、ＳＣ部２においてＰＣ部３に接続される側の鋼管５端部の管肉が、図に示すように、管内面側から管外面側に向かって傾斜して先細り状になっている。このようにすることによって脱型時（プレストレス導入時）の鋼管端部の作用力（圧縮力）は、該端部のテーパによって、軸方向力と管内面方向へ分散される。そのため、鋼管端部のコンクリートに作用する作用力が小さくなるので、製造での脱型時（プレストレス導入時）にＳＣ部２とＰＣ部３との境界部の破損が生じ難くなる。

更に、図に示すように、管肉が先細り状となったＳＣ部２の鋼管５端部付近の鋼管内面にリング筋９が周方向に１個溶着により取付けられている。リング筋９は断面円形の鉄筋であり、その太さは６ｍｍである。リング筋９を設けることにより高強度コンクリート６と鋼管５との付着力に加えてリング筋による支圧力が増加するために、定着部４の長さがリング筋９を設けない場合に比べ４割〜８割程度にまで短縮できる。そして、定着部４を短縮することによりコンクリートと鋼管が一体挙動しないＳＣ部が少なくなるので、ＳＣ杭とＰＣ杭の両性能がより効果的に得られる複合杭となる。

図２は、図１の境界部Ａの部分の拡大図である。枠内は、管肉が先細り状となった鋼管５のテーパ部の拡大図である。

ＳＣ部２の鋼管５の管肉は、図に示すように、ＰＣ部３方向の先端にテーパ１１が設けられ、傾斜角θで傾斜している。「傾斜角θ」の定義は前述の通りであり、傾斜面（テーパ１１）が仮想垂線１５となす角である。傾斜角θは３０〜５０°が好ましい。また、テーパ１１の少し内側の鋼管５内面にリング筋９が溶着部１２により固定されている。

このように、鋼管５の管肉にテーパ１１を設け、かつ、テーパ１１付近の鋼管５内面にリング筋９を取付ければ、境界部Ａでの高強度コンクリート６のひび割れ等による破損が生じ難くなるとともに定着部４の長さが短くできるので、高品質で高性能の複合杭１が得られる。なお、テーパ１１の先端は、安全性や作業性を考慮して幅２ｍｍ程度の平面１４にしてある。

図３は、本発明の複合杭１におけるリング筋９が無い場合の力学的作用機構を示す図である。枠内は、管肉が先細り状となった鋼管５のテーパ部の拡大図である。

ＳＣ部２には、矢印の方向にコンクリートと鋼管の付着力Ｆが働いている。また、ＰＣ部３には、矢印の方向にＰＣ鋼材７によるプレストレス導入によりプレストレスによる圧縮力（Ｐ）が働いている。

ＳＣ部２の鋼管５には、コンクリートと鋼管の付着力（Ｆ）によってプレストレスが作用する。この付着力（Ｆ）は、高強度コンクリート６の鋼管５に対する付着応力に定着部４の表面積を乗じたものである。

上記プレストレスによる圧縮力（Ｐ）に対しコンクリートと鋼管の付着力（Ｆ）で抵抗し、力学的にはコンクリートと鋼管の付着力（Ｆ）≦プレストレスによる圧縮力（Ｐ）となる。

図４は、本発明の複合杭１におけるリング筋９がある場合の力学的作用機構を示す図である。枠内は、管肉が先細り状となった鋼管５のテーパ部の拡大図である。

ＳＣ部２には、矢印の方向にコンクリートと鋼管の付着力（Ｆ）とリング筋によるコンクリートの支圧力（Ｎ）が働いている。また、ＰＣ部３には、矢印の方向にＰＣ鋼材７によるプレストレス導入によりプレストレスによる圧縮力（Ｐ）が働いている。

付着力（Ｆ）は、高強度コンクリート６の鋼管５に対する付着応力に定着部４の表面積を乗じたもの、リング筋による支圧力（Ｎ）は、リング筋９の軸方向断面積に高強度コンクリート６の支圧強度を乗じたものである。

上記プレストレスによる圧縮力（Ｐ）に対しコンクリートと鋼管の付着力（Ｆ）とリング筋によるコンクリートの支圧力（Ｎ）で抵抗し、力学的にはコンクリートと鋼管の付着力（Ｆ）＋リング筋によるコンクリートの支圧力（Ｎ）≦プレストレスによる圧縮力（Ｐ）となる。

図３と図４を比較してわかるように、リング筋９を取付けた場合はコンクリートと鋼管の付着力（Ｆ）に加えてリング筋９によるコンクリートの支圧力（Ｎ）が働くので、その分定着部の長さ１３を短縮できる。定着部の長さ１３を短縮すればプレストレスをＳＣ部２に与えるに必要な定着部４の鋼管代が節約されるとともにＳＣ部２にも確実にプレストレスを付与することができるので好ましい。
図５は、本発明の複合杭１の図１とは異なる他例における全体の概略を示す側面図である。

この例も複合杭１はＳＣ部２とＰＣ部３とからなるが、該ＰＣ部３がＳＴ杭に対応する拡径部１６を有するものとなっている点で図１のものとは異なる。拡径部１６を設けている以外の構成、作用機構は図１に示すものと同じである。

この例では、図に示すように、ＰＣ部３の長さの約半分弱が拡径部１６になっているがこれに限定されるものではなく、拡径部１６の長さを任意に設けても良い。拡径部１６の外径は杭本体径より１０ｃｍ大きくなっている。拡径部の長さ、外径等は拡径部１６に作用する杭先端荷重に抵抗できるように決められる。

ＰＣ部３に拡径部１６を設けてＳＴ杭に対応するものとしたことにより水平支持力の高い杭が得られる。したがって、この複合杭１は地表面付近の地盤が粘土やシルトのような微細な粒子に富んだ柔らかい土、間隙の大きい有機質土又は泥炭、ゆるい砂といったものからなる地盤強度が低い軟弱地盤での杭基礎施工に有効である。
図６は、本発明の複合杭１の図１、図５とは異なる他例における全体の概略を示す側面図である。

この例も複合杭１はＳＣ部２とＰＣ部３とからなるが、該ＰＣ部３が節杭に対応する節１７を有するものとなっている点で図１、図５のものとは異なる。節１７を設けている以外の構成、作用機構は図１に示すものと同じである。

この例では、図に示すように、ＰＣ部３に２列の節（環状突起）１７が約１００ｃｍの間隔で設けられている。節１７の外径は杭本体径＋１５０ｍｍとなっている。節１７の設け方はこれに限定されるものではなく、１列もしくは３列以上の多数列からなる節を設けたり、節１７の外径が杭本体径＋２００ｍｍとなるように大きく突出させて設けても良い。節の大きさ、節間の間隔等は杭先端支持力によって決められる。

ＰＣ部３に節１７を設けて節杭に対応するものとしたことにより周面摩擦力、水平支持力の高い杭が得られる。したがって、この複合杭１は、前記拡径部１６を有するものと同様、地表面付近の地盤が粘土やシルトのような微細な粒子に富んだ柔らかい土、間隙の大きい有機質土又は泥炭、ゆるい砂といったものからなる地盤強度が低い軟弱地盤での杭基礎施工に有効である。

図７は、本発明のリング筋９を備えた複合杭１における、固定金具１８によるリング筋９の鋼管５内面への取付け例を示す側面図である。

図に示すように、リング筋９を湾曲した固定金具１８で挟み込み、予め鋼管５に穿けられたボルト孔にボルト１９を挿入してボルト１９で固定する。固定金具１８は周方向に４か所以上取付けられる。固定金具１８の周方向の幅は特に限定されない。この取付け方法によれば、リング筋９を鋼管５の内面に確実に取付けることができる。
次に、図１に示す本発明の複合杭１の製造方法の概略を示す。

リング筋９を設ける場合は、鋼管５にあらかじめリング筋９を溶着、固定金具等で取付ける。次に従来通りの方法でＰＣ鋼材７に螺旋筋８を取付け鉄筋かごを製作する。鋼管５に設置されている端板１０に、その鉄筋かごの端部を取付ける。鋼管５と鉄筋かごを型枠に設置し高強度コンクリート６を投入した後、プレストレスを導入するために、ＰＣ鋼材７を緊張する。その後、従来通りの中空杭の製造方法で遠心成型、養生を行う。養生後、脱型をすることによってプレストレスを導入しＳＣ部２およびＰＣ部３に作用させる。

リング筋９を設けない場合は、リング筋９を取付けていない鋼管５を用いる。製造方法は上記リング筋９を設ける場合と同様である。

１…複合杭、２…ＳＣ部、３…ＰＣ部、４…定着部、５…鋼管、６…高強度コンクリート、７…ＰＣ鋼材、８…螺旋筋、９…リング筋、１０…端板、Ａ…境界部、１１…テーパ、１２…溶着部、１３…定着部の長さ、１４…平面、１５…仮想垂線、１６…拡径部、１７…節、１８…固定金具、１９…ボルト、Ｆ…コンクリートと鋼管の付着力、Ｐ…プレストレスによる圧縮力、Ｎ…リング筋によるコンクリートの支圧力

Claims

外殻鋼管付きコンクリート杭とプレストレストコンクリート杭の性能を併せ持った複合杭であって、一端側に形成された外殻鋼管付きコンクリート部と、これより他方端まで形成されたコンクリート部とが一体化してなり、軸方向の全長に渡ってＰＣ鋼材と螺旋筋が配設され、前記外殻鋼管付きコンクリート部における前記コンクリート部に接続される側の鋼管端部の管肉が、管内面側から管外面側に向かって傾斜して先細り状になっていることを特徴とする複合杭。
請求項１記載の複合杭において、前記外殻鋼管付きコンクリート部と前記コンクリート部のコンクリートが設計基準強度５０Ｎ／ｍｍ^２以上の高強度コンクリートであることを特徴とする複合杭。
請求項１又は２記載の複合杭において、管肉が先細り状となった前記鋼管端部付近の鋼管内面にはリング筋が取付けられていることを特徴とする複合杭。
請求項１、２又は３記載の複合杭において、前記傾斜の傾斜角θが３０〜５０°であることを特徴とする複合杭。