JP5540451B2 - 外殻鋼管付コンクリート杭及びその製造方法 - Google Patents
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Description
本発明は、橋や高架道路等のコンクリート構造物の基礎杭等に使用される外殻鋼管付コンクリート杭及びその製造方法に関する。
橋や高架道路等のコンクリート構造物の基礎には、地盤中に埋設させた基礎杭の杭頭部にフーチング等の構造物基礎部を接合させた杭基礎構造が用いられ、このような基礎杭には、筒状の鋼管の内側に遠心締め固めによりコンクリート層を形成してなる外殻鋼管付コンクリート杭（以下、ＳＣ杭という）が広く使用されている。
このＳＣ杭と構造物基礎部分との接合構造には、杭頭部に軸方向に向けて突出させた複数の補強鉄筋を杭の周方向に間隔を置いて設け、この補強鉄筋を構造物基礎部に定着させるようにした構造が知られている。
従来、この補強鉄筋は、ＳＣ杭を地中に埋設した後、施工現場にて外殻鋼管上端の外周面部に溶接により固定させていたが、このような施工現場での溶接作業は、作業環境が悪く品質の信頼性に欠け、また、溶接工の技量に左右され、優秀な溶接工の確保が大変困難であるという問題があり、そこで近年においては、ＳＣ杭に溶接に依らないで補強鉄筋を設置する手段が求められていた。
そこで、このような手段としては、ＳＣ杭においても他の既製杭（例えば、ＰＨＣ杭）と同様に、製造段階において杭頭部のコンクリート層内に予め補強鉄筋を埋設しておき、そのＳＣ杭を地表部より杭頭部を突出させた状態に埋設し、外殻鋼管の地表部より突出した部分を切り離して除去した後、コンクリート層の外周側を斫ることにより補強鉄筋を露出させるようにした方法が知られている（例えば、特許文献１）。
しかしながら、上述の如き従来の技術では、外殻鋼管の杭頭部分を切り離す作業及びコンクリート層を斫る作業を施工現場において行うため、作業が天候等の影響を受け易く工期が長期化する虞があり、そのため工費が嵩むという問題があった。
また、外殻鋼管の杭頭部分を切り離す際に、外殻鋼管の内側にコンクリート層が配置されているため、ガスバーナー等の切断手段による鋼管切断作業が非常に困難であり、作業効率が悪いという問題があった。
そこで、本発明は、このような従来の問題に鑑み、施工現場における作業を軽減し、且つ好適に補強鉄筋を杭頭部に備えることができる外殻鋼管付コンクリート杭及びその製造方法の提供を目的としてなされたものである。
上述の如き従来の問題を解決し、所期の目的を達成するための請求項1に記載の発明の特徴は、筒状の外殻鋼管と、該外殻鋼管の内側に一体的に形成された筒状のコンクリート体と、杭周方向に間隔を置いて配置され、且つ一端側を前記コンクリート体に埋設させ、他端側を前記コンクリート体の上端面より突出させた杭軸方向に向けた複数の補強鉄筋とを備えた外殻鋼管付コンクリート杭であって、前記外殻鋼管の上端側に該外殻鋼管と連続した配置に筒状の延長鋼管を切り離し可能に備えたことにある。
請求項２に記載の発明の特徴は、請求項１の構成に加え、前記延長鋼管は、上端面部に内側に張り出したフランジ状の端板を備え、該端板の下面部には、前記補強鉄筋の上端部が挿入される複数のブレ止め部材を周方向に間隔をおいて突設させたことにある。
請求項３に記載の発明の特徴は、請求項１又は２の構成に加え、前記延長鋼管の下端部と前記外殻鋼管の上端部とを接合手段により着脱可能に接合させたことにある。
請求項４に記載の発明の特徴は、請求項３の構成に加え、前記接合手段が溶接であることにある。
請求項５に記載の発明の特徴は、請求項３の構成に加え、前記接合手段は、前記延長鋼管下端部と前記外殻鋼管上端部との間に跨って配置される接合用部材と、該接合用部材を前記延長鋼管及び外殻鋼管に固定するための固定部材とを以て構成されたことにある。
請求項６に記載の発明の特徴は、請求項１〜４又は５の構成に加え、前記延長鋼管は、前記コンクリート体の内空部と連通するように配置される保護用内管部を有する保護部材を着脱可能に備えたことにある。
請求項７に記載の発明の特徴は、筒状の外殻鋼管と、該外殻鋼管の内側に一体的に形成された筒状のコンクリート体と、杭周方向に間隔を置いて配置され、且つ一端側を前記コンクリート体に埋設させ、他端側を前記コンクリート体の上端面より突出させた杭軸方向に向けた複数の補強鉄筋とを備えた外殻鋼管付コンクリート杭の製造方法において、筒状の鋼管材内に前記複数の補強鉄筋を周方向に間隔をおいて配設するとともに、前記鋼管材の一方の端より杭軸方向内側に所定距離隔てた位置に仕切板を配置して型枠を形成し、該型枠内にコンクリートを打設して外殻鋼管の内側にコンクリート体を一体的に成形することにより、補強鉄筋の一端側を前記コンクリート体に埋設させるとともに、他端側を前記コンクリート体の上端面より突出させ、且つ前記鋼管材の端部に前記外殻鋼管と連続した配置に筒状の延長鋼管を形成することにある。
本発明に係る外殻鋼管付コンクリート杭は、上述したように、筒状の外殻鋼管と、該外殻鋼管の内側に一体的に形成された筒状のコンクリート体と、杭周方向に間隔を置いて配置され、且つ一端側を前記コンクリート体に埋設させ、他端側を前記コンクリート体の上端面より突出させた杭軸方向に向けた複数の補強鉄筋とを備えた外殻鋼管付コンクリート杭であって、前記外殻鋼管の上端側に該外殻鋼管と連続した配置に筒状の延長鋼管を切り離し可能に備えたことにより、杭頭部をフーチング等の構造物基礎部と接合する際に、延長鋼管を外殻鋼管より切り離す作業のみで補強鉄筋を露出させることができ、施工現場における作業を簡略化し、工期の短縮及び工費の低減を図ることができる。
また本発明において、前記延長鋼管は、上端面部に内側に張り出したフランジ状の端板を備え、該端板の下面部には、前記補強鉄筋の上端部が挿入される複数のブレ止め部材を周方向に間隔をおいて突設させたことにより、延長鋼管内に補強鉄筋の上端側部を安定した状態で保持することができる。
更に本発明において、前記延長鋼管の下端部と前記外殻鋼管の上端部とを接合手段により着脱可能に接合させたことにより、延長鋼管と外殻鋼管とを好適に一体化させることができる一方、外殻鋼管より延長鋼管を容易に切り離すことができる。
更にまた、本発明において、前記接合手段が溶接であることにより、延長鋼管と外殻鋼管とを確実に一体化させることができる。
一方、本発明において、前記接合手段は、前記延長鋼管下端部と前記外殻鋼管上端部との間に跨って配置される接合用部材と、該接合用部材を前記延長鋼管及び外殻鋼管に固定するための固定部材とを以て構成されたことにより、延長鋼管と外殻鋼管とを容易且つ確実に着脱させることができる。
また、本発明において、前記延長鋼管は、前記コンクリート体の内空部と連通するように配置される保護用内管部を有する保護部材を着脱可能に備えたことにより、中掘り工法に対応することができ、その際、スパイラルロッドが延長鋼管内部、特に補強鉄筋に干渉することを防止することができるとともに、延長鋼管内への土等の侵入を防止することができる。
本発明に係る外殻鋼管付コンクリート杭の製造方法は、上述したように、筒状の外殻鋼管と、該外殻鋼管の内側に一体的に形成された筒状のコンクリート体と、杭周方向に間隔を置いて配置され、且つ一端側を前記コンクリート体に埋設させ、他端側を前記コンクリート体の上端面より突出させた杭軸方向に向けた複数の補強鉄筋とを備えた外殻鋼管付コンクリート杭の製造方法において、筒状の鋼管材の一方の端部に前記複数の補強鉄筋を周方向に間隔をおいて配設するとともに、前記鋼管材の補強鉄筋が配設された側の端より杭軸方向内側に所定距離隔てた位置に仕切板を配置して型枠を形成し、該型枠内にコンクリートを打設して外殻鋼管の内側にコンクリート体を一体的に成形することにより、補強鉄筋の一端側を前記コンクリート体に埋設させるとともに、他端側を前記コンクリート体の上端面より突出させ、且つ前記鋼管材の端部に前記外殻鋼管と連続した配置に筒状の延長鋼管を形成することにより、容易に外殻鋼管の一端側に連続配置に延長鋼管を形成することができる。
次に、本発明に係る外殻鋼管２付コンクリート杭の実施の態様を図１〜図３に示す実施例に基づいて説明する。尚、図中符号１は外殻鋼管付コンクリート杭である。
この外殻鋼管付コンクリート杭（以下、ＳＣ杭という）１は、筒状の外殻鋼管２と、外殻鋼管２の内側に一体的に形成された筒状のコンクリート体３と、一端側をコンクリート体３上端部に埋設させ、他端側をコンクリート体３上端面より突出させた杭軸方向に向けた複数の補強鉄筋４，４...とを備えている。
また、このＳＣ杭１には、外殻鋼管２の上端側に外殻鋼管２と連続した配置に延長鋼管５を備え、この延長鋼管５が杭頭部をフーチング等の構造物基礎部Ａと接合させる際に図中一点鎖線で示す切り離し線ＣＬより切り離されるようになっている。
外殻鋼管２と延長鋼管５とは、円筒状の鋼管材６をもって一体に形成され、この鋼管材６の切り離し線ＣＬより下側部分が外殻鋼管２を、鋼管材６の切り離し線ＣＬより上側部分が延長鋼管５をそれぞれ構成し、切り離し線ＣＬをガスバーナーやカッター等の切断手段により切断することにより外殻鋼管２と延長鋼管５とが切り離されるようになっている。
また、ＳＣ杭１内部は、仕切板７を介して外殻鋼管２部と延長鋼管５部とに仕切られており、この仕切板７より下側、即ち、外殻鋼管２の内側には、コンクリート体３が遠心締め固めにより成形され、仕切板７より上側、即ち、延長鋼管５の内側は空洞となっている。
仕切板７は、鋼板材をもって中央部に板厚方向に貫通した連通孔７ａを有する中空円盤状に形成され、コンクリート体３成形時においては型枠用板材として機能し、延長鋼管５を外殻鋼管２より切り離した後は延長鋼管５とともに撤去されるようになっている。
この仕切板７は、上面外縁部に周方向に間隔を置いて固定部材８，８...が固定され、この固定部材８を介して仕切板７を鋼管材６の延長鋼管５部に着脱可能に固定することにより、延長鋼管５を外殻鋼管２より切り離した後、延長鋼管５より取り外して再利用できるようになっている。
この固定部材８は、仕切板７上面に溶接等により固定される平板状の固定部８ａと、固定部８ａの外側縁より上向きに立ち上げた形状の立ち上げ板部８ｂとをもってＬ字状に形成され、鋼管材６及び立ち上げ板部８ｂにボルト９を貫通させ、ボルト９にナット１０を螺合させ、それを締め付けることにより鋼管材６の内側に仕切板７を固定するようになっている。尚、ボルト９の位置は、切り離し線ＣＬより上側に位置している。
また、仕切板７には、周方向に間隔を置いて板厚方向に貫通した複数の挿通孔１１が形成され、一端側をコンクリート体３上端部に埋設させた補強鉄筋４の他端側がこの挿通孔１１を通してコンクリート体３上端面より上向きに突出するようになっている。
補強鉄筋４は、異形鉄筋等をもって構成され、杭頭部をフーチング等のコンクリート構造物基礎部Ａと接合させた際に構造物基礎部を構成するコンクリートに定着されるようになっている。尚、図中符号１２は各補強鉄筋４，４...を周方向に連結するフープ筋であり、このフープ筋１２と補強鉄筋４とをもって鉄筋籠１３が形成されている。
延長鋼管５は、円筒状に形成され、外殻鋼管２の上端側に外殻鋼管２と連続して配置され、上端開口縁部より内側に張り出した配置に端板１４を備えている。尚、延長鋼管５の長さは、補強鉄筋４のコンクリート体３上端面より突出した部分の長さに合わせて決定される。
端板１４は、鋼板材等をもって中央部に板厚方向に貫通した中空孔１４ａを有する中空円盤状に形成され、下面部に周方向に間隔を置いて複数のブレ止め部材１５，１５...が溶接等により下向きに突設されている。
このブレ止め部材１５は、内径が補強鉄筋４の外径よりやや大きい円筒状に形成され、補強鉄筋４の上端部が挿入され、補強鉄筋４の軸径方向の移動を規制し延長鋼管５内に補強鉄筋４を安定した状態で保持させるようになっている。
このように構成されたＳＣ杭１は、外殻鋼管２の上側に連続配置に延長鋼管５を備えたことにより、ＳＣ杭１の運搬作業時や地中への施工時においては、延長鋼管５部が杭頭部として機能するとともに、補強鉄筋４のコンクリート体３上端面より突出した部分を保護するようになっている。
一方、ＳＣ杭１の杭頭部とフーチング等の構造物基礎部Ａとの接合に際しては、従来のように作業現場においてコンクリートを斫る作業や補強鉄筋４を溶接する作業を必要とせず、外殻鋼管２より延長鋼管５を切り離すことのみで補強鉄筋４を露出させることができる。
また、外殻鋼管２より延長鋼管５を切り離す作業においても、延長鋼管５内が空洞であるため、ガスバーナーやカッター等の切断手段により鋼管材６を切断する作業を容易に行えるようになっている。
尚、このＳＣ杭１には、図３に示すように、中空孔１４ａを通して延長鋼管５内に配置される保護用内管部２０を有する保護部材２１を着脱可能に備えてもよい。
保護部材２１は、鋼材をもって構成され、円筒状の保護用内管部２０と、保護用内管部２０の上端部に外向きに張り出した形状のフランジ部２２とを備えている。
保護用内管部２０は、内径がコンクリート体３の内径と略同径の円筒状に形成され、保護部材２１が延長鋼管５に取り付けられた際にコンクリート体内空部３ａと連続配置を成し、コンクリート体内空部３ａとともにＳＣ杭１の軸方向に貫通した貫通路２３を形成するようになっている。
フランジ部２２には、周方向に間隔を置いて複数の挿通孔２４，２４...が形成され、この挿通孔２４を貫通して固定用のボルト２５を端板１４に螺合させることにより、保護部材２１が保護用内管部２０をコンクリート体３の内空部と連続配置となるように固定することができる。
ＳＣ杭１では、このような保護部材２１を備えることによって、延長鋼管５部の強度補強を図ることができるとともに、中掘り工法で使用する際に貫通路２３を通してスパイラルロッドを地中に挿入することができ、また、その際にスパイラルロッドが補強鉄筋４，４...に干渉するのを防ぐことができるようになっている。
また、保護部材２１を備えることにより、ＳＣ杭１の地盤への埋設作業時において、スパイラルロッド等により切削された土が延長鋼管５内に侵入するのを防止することができ、ＳＣ杭１の杭頭部とフーチング等の構造物基礎部Ａとを接合させる際に当該土が及ぼす影響、例えば、土が介在したことによる接合強度の低下や土を除去する作業を要することによる時間的ロスを排除できるようになっている。
次に、上述した外殻鋼管付コンクリート杭の製造方法について説明する。尚、上述の実施例と同様の部分には同一符号を付して説明を省略する。
まず、図４に示すように、複数の補強鉄筋４，４...とフープ筋１２とを組み合わせて円筒形状の鉄筋籠１３を形成するとともに、各補強鉄筋４，４...の先端側を挿通孔１１，１１...に通して鉄筋籠１３の一方側より所定の距離を隔てた位置に仕切板７を配置する。
そして、この鉄筋籠１３を鋼管材６内に挿入し、固定部材８，８...をボルト締めにより鋼管材６の所定の位置に固定する。
これにより鋼管材６、仕切板７及び図示しない鋼管材６の他方の端部に配置された端板を以て遠心成形用の型枠３０が形成される。
一方、鋼管材６の端部に端板１４を各ブレ止め部材１５，１５...に各補強鉄筋４，４...の先端部（上端部）が挿入されるように配置し、その位置において端板１４を鋼管材６に固定する。
そして、杭軸中心を回転軸として鋼管材６を回転させつつ型枠３０内にコンクリートを打設し、遠心締め固めによりコンクリート体３を成形する。
これにより、鋼管材６の仕切板７を介して一方側部には、外殻鋼管２と、外殻鋼管２の内側に一体的に成形されたコンクリート体３と、杭周方向に間隔を置いて配置され、且つ一端側をコンクリート体３上端部に埋設させ、他端側をコンクリート体３の上端面より突出させた杭軸方向に向けた複数の補強鉄筋４，４...とを備えた杭体が形成される。
一方、鋼管材６の仕切板７を介して他端側部には、鋼管材６の端部に外殻鋼管２と連続した配置に内部が空洞の延長鋼管５が形成され、作業が完了する。
尚、上述の実施例では、延長鋼管５と外殻鋼管２とが鋼管材６をもって一体に形成された例について説明したが、例えば、図５、図６に示すように、延長鋼管４０を外殻鋼管２とは別個に形成し、それを外殻鋼管２の上端側に接合手段により着脱可能に接合させたものであってもよい。尚、上述の実施例と同様の部分には同一符号を付して説明を省略する。
図５に示す例では、仕切板７を外殻鋼管２の上端部に溶接等により固定し、この仕切板７を介して延長鋼管４０が外殻鋼管２と連続する配置に備えられている。
この延長鋼管４０は、外殻鋼管２と同径の鋼管材をもって円筒状に形成され、その接合側端部に内側に張り出したフランジ状に配置された端板４１を備えている。
そして、この端板４１を仕切板７と重ね合わせ、延長鋼管４０と外殻鋼管２とを互いに突き合わせることにより延長鋼管４０を外殻鋼管２と連続するように配置し、外殻鋼管２と延長鋼管４０との突き合わせ部４１，７外周を溶接（接合手段）により接合させるようになっている。尚、図中符号４２は溶接部である。
そして、この延長鋼管４０は、溶接部４２をガスバーナー等の切断手段により切断することにより外殻鋼管２より切り離せるようになっている。
一方、接合手段は、図６に示す無溶接継手のように、延長鋼管４０下端部と外殻鋼管２上端部との間に跨って配置される接合用部材５０，５０...と、接合用部材５０を延長鋼管４０及び外殻鋼管２にそれぞれ固定するためのボルト等の固定部材５１，５１...とを以て構成されたものであってもよい。
この無溶接継手による接合手段では、接合部材５０に形成された挿通孔５２及び鋼管２，４０に形成された挿通孔５３にボルト５１を貫通させ、鋼管２，４０の内面側に配置された図示しないナット等からなる定着部材にボルト５１を螺合させるとともにこれを締め付けることにより接合部材５０を両鋼管２，４０間に跨った配置に固定させ、それにより両鋼管２，４０を接合させるようになっている。
一方、外殻鋼管２より延長鋼管４０を切り離すには、ボルト５１を緩めて接合部材５０を両鋼管２，４０より取り外せばよい。
尚、上述のＳＣ杭において補強鉄筋４，４...は、杭頭部のみに配筋してもよく、杭軸方向の全長に亘って配筋したものであってもよい。
Ａ 構造物基礎部（フーチング）
ＣＬ 切り離し線
１ ＳＣ杭
２ 外殻鋼管
３ コンクリート体
４ 補強鉄筋
５ 延長鋼管
６ 鋼管材
７ 仕切板
８ 固定部材
９ ボルト
１０ ナット
１１ 挿通孔
１２ フープ筋
１３ 鉄筋籠
１４ 端板
１５ ブレ止め部材
２０ 保護用内管部
２１ 保護部材
２２ フランジ部
２３ 貫通路
２４ 挿通孔
２５ ボルト
３０ 型枠
４０ 延長鋼管
４１ 端板
４２ 溶接部
５０ 接合用部材
５１ 固定部材
５２，５３ 挿通孔
ＣＬ 切り離し線
１ ＳＣ杭
２ 外殻鋼管
３ コンクリート体
４ 補強鉄筋
５ 延長鋼管
６ 鋼管材
７ 仕切板
８ 固定部材
９ ボルト
１０ ナット
１１ 挿通孔
１２ フープ筋
１３ 鉄筋籠
１４ 端板
１５ ブレ止め部材
２０ 保護用内管部
２１ 保護部材
２２ フランジ部
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２５ ボルト
３０ 型枠
４０ 延長鋼管
４１ 端板
４２ 溶接部
５０ 接合用部材
５１ 固定部材
５２，５３ 挿通孔
Claims (7)
- 筒状の外殻鋼管と、該外殻鋼管の内側に一体的に形成された筒状のコンクリート体と、杭周方向に間隔を置いて配置され、且つ一端側を前記コンクリート体に埋設させ、他端側を前記コンクリート体の上端面より突出させた杭軸方向に向けた複数の補強鉄筋とを備えた外殻鋼管付コンクリート杭であって、
前記外殻鋼管の上端側に該外殻鋼管と連続した配置に筒状の延長鋼管を切り離し可能に備えたことを特徴としてなる外殻鋼管付コンクリート杭。 - 前記延長鋼管は、上端面部に内側に張り出したフランジ状の端板を備え、該端板の下面部には、前記補強鉄筋の上端部が挿入される複数のブレ止め部材を周方向に間隔をおいて突設させた請求項１に記載の外殻鋼管付コンクリート杭。
- 前記延長鋼管の下端部と前記外殻鋼管の上端部とを接合手段により着脱可能に接合させた請求項１又は２に記載の外殻鋼管付コンクリート杭。
- 前記接合手段が溶接である請求項３に記載の外殻鋼管付コンクリート杭。
- 前記接合手段は、前記延長鋼管下端部と前記外殻鋼管上端部との間に跨って配置される接合用部材と、該接合用部材を前記延長鋼管及び外殻鋼管に固定するための固定部材とを以て構成された請求項３に記載の外殻鋼管付コンクリート杭。
- 前記延長鋼管は、前記コンクリート体の内空部と連通するように配置される保護用内管部を有する保護部材を着脱可能に備えた請求項１〜４又は５に記載の外殻鋼管付コンクリート杭。
- 筒状の外殻鋼管と、該外殻鋼管の内側に一体的に形成された筒状のコンクリート体と、杭周方向に間隔を置いて配置され、且つ一端側を前記コンクリート体に埋設させ、他端側を前記コンクリート体の上端面より突出させた杭軸方向に向けた複数の補強鉄筋とを備えた外殻鋼管付コンクリート杭の製造方法において、
筒状の鋼管材の一方の端部に前記複数の補強鉄筋を周方向に間隔をおいて配設するとともに、前記鋼管材の補強鉄筋が配設された側の端より杭軸方向内側に所定距離隔てた位置に仕切板を配置して型枠を形成し、該型枠内にコンクリートを打設して外殻鋼管の内側にコンクリート体を一体的に成形することにより、補強鉄筋の一端側を前記コンクリート体に埋設させるとともに、他端側を前記コンクリート体の上端面より突出させ、且つ前記鋼管材の端部に前記外殻鋼管と連続した配置に筒状の延長鋼管を形成することを特徴としてなる外殻鋼管付コンクリート杭の製造方法。
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