JP6217102B2 - 場所打ちコンクリート杭の頭部と基礎との接合構造及び方法 - Google Patents

Description

本発明は、場所打ちコンクリート杭の頭部と基礎との接合構造及び方法に関する。

場所打ちコンクリート杭の頭部と基礎との接合構造として、場所打ちコンクリート杭の頭部に配筋された鉄筋と基礎に配筋された鉄筋とを機械式継手等により継手したものが知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開２０００−１０４３３６号公報 実公昭６１−２０１０８号公報

特許文献１に記載の構造では、機械式継手が、杭頭部の塑性ヒンジ領域に設けられているため、杭頭部の塑性変形性能を確保できない可能性がある。また、泥水工法によって場所打ちコンクリート杭を造成する場合、杭頭部のコンクリートの品質を確保するために、杭頭部に余盛りコンクリートを打設してこの余盛りコンクリートを斫り取り、杭頭部に気中施工によりコンクリートを後打ちしなければならないが（例えば、特許文献２参照）、余盛りコンクリートに埋設された鉄筋の存在が、斫り作業の妨げになる。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、場所打ちコンクリート杭の頭部の塑性変形性能を確保すると共に、余盛りコンクリートの斫り作業の作業性を向上することを課題とするものである。

上記課題を解決するために、本発明に係る場所打ちコンクリート杭の頭部と基礎との接合構造は、場所打ちコンクリート杭の頭部と基礎との接合構造であって、前記場所打ちコンクリート杭は、泥水中にコンクリートを打設することで形成された先打ちコンクリート部と、気中でコンクリートを打設することで前記先打ちコンクリート部の上に形成された後打ちコンクリート部と、前記先打ちコンクリート部の天端近傍から下方に延びるように配筋された杭側の鉄筋と、前記先打ちコンクリート部の天端に設けられ、前記杭側の鉄筋が挿入されたスリーブ式の機械式継手とを備え、当該機械式継手はその上端が前記先打ちコンクリート部の天端の高さに位置するように配置されており、
前記基礎は、前記機械式継手により前記杭側の鉄筋と連結された基礎側の鉄筋を備える。

所打ちコンクリート杭の頭部と基礎との接合構造において、前記基礎と前記後打ちコンクリート部とは互いに離間してもよく、杭径よりも小径の小径部を介して接合されてもよい。

また、本発明に係る場所打ちコンクリート杭の頭部と基礎との接合方法は、余盛り部ができるように泥水中にコンクリートを打設して前記余盛部を斫ることで先打ちコンクリート部を形成し、気中でコンクリートを打設して前記先打ちコンクリート部の上に後打ちコンクリート部を形成することによって場所打ちコンクリート杭を構築し、前記場所打ちコンクリート杭の上に基礎を構築する場所打ちコンクリート杭の頭部と基礎との接合方法であって、前記先打ちコンクリート部を形成する際に、天端近傍から下方に延びるように杭側の鉄筋を配筋すると共に、天端に前記杭側の鉄筋が挿入されるスリーブ式の機械式継手を、当該機械式継手の上端が前記天端の高さに位置するように配置し、前記余盛り部の斫り作業の後であって前記後打ちコンクリート部を形成する前に、基礎側の鉄筋を前記機械式継手により前記杭側の鉄筋に連結するものである。

前記場所打ちコンクリート杭の頭部と基礎との接合方法において、前記余盛り部の斫り作業の後であって前記後打ちコンクリート部を形成する前に、前記先打ちコンクリート部の上に杭径よりも小径の環状部材を設置し、前記後打ちコンクリート部を形成する際に、前記環状部材の下部が埋るようにコンクリートを打設し、前記基礎を構築する際に、前記環状部材の上部が埋るようにコンクリートを打設してもよい。

本発明によれば、場所打ちコンクリート杭の頭部の塑性変形性能を確保すると共に、余盛りコンクリートの斫り作業の作業性を向上することができる。

一実施形態に係る杭の頭部と基礎との接合構造を示す立断面図である。 一実施形態に係る杭と基礎との施工手順を示す立断面図である。 一実施形態に係る杭と基礎との施工手順を示す立断面図である。 一実施形態に係る杭と基礎との施工手順を示す立断面図である。 一実施形態に係る杭と基礎との施工手順を示す立断面図である。 一実施形態に係る杭と基礎との施工手順を示す立断面図である。 比較例に係る杭と基礎との施工手順を示す立断面図である。 他の実施形態に係る杭の頭部と基礎との接合構造を示す立断面図である。 他の実施形態に係る杭の頭部と基礎との施工手順を示す立断面図である。 他の実施形態に係る杭の頭部と基礎との施工手順を示す立断面図である。

以下、本発明の一実施形態を、図面を参照しながら説明する。図１は、一実施形態に係る杭２０の頭部と基礎３０との接合構造１０を示す立断面図である。この図に示すように、接合構造１０では、場所打ちコンクリート杭である杭２０の頭部と基礎３０の底部とが接合されている。杭２０の外周部には複数の主筋２２とフープ筋２３とが配筋されている。一方、基礎３０には、複数の主筋３２が配筋されている。この主筋３２は、主筋２２の延長線上に配筋され、主筋３２の下端は、基礎３０の底面から下方へ突出している。

また、杭２０の頭部には複数のスリーブ式の機械式継手２６が埋設されている。各機械式継手２６には、主筋２２の上端及び主筋３２の下端が挿入されてグラウトが充填されており、上下の主筋２２、３２が機械式継手２６により連結されている。

杭２０は、泥水工法により先打ちされた先打ちコンクリート部２１と、気中施工により先打ちコンクリート部２１の上に後打ちした後打ちコンクリート部２８とを備えており、後打ちコンクリート部２８が基礎３０の底部に接合されている。杭２０側の主筋２２は、先打ちコンクリート部２１の天端近傍から下方へ延びている。また、後打ちコンクリート部２８の厚さは、０．５Ｄ（Ｄ：杭径）以上に設定されている。

ここで、機械式継手２６は、上端の開口面と先打ちコンクリート部２１の天端面とが面一となるように、先打ちコンクリート部２１の天端に埋設されている。即ち、機械式継手２６と基礎３０の底面との間には、厚さ０．５Ｄ以上の後打ちコンクリート部２８が介在しており、機械式継手２６は、杭２０の天端から０．５Ｄ以上離間している。

図２〜図６は、杭２０と基礎３０との施工手順を示す立断面図である。まず、図２及び図３に示すように、泥水工法により先打ちコンクリート部２１を形成する。この工程では、図２に示すように、杭２０の造成領域を掘削する。この際、掘削孔１内を泥水で満たして孔壁の安定を図りつつ掘削する。そして、掘削孔１内に主筋２２及びフープ筋２３を配筋する。また、機械式継手２６を、その内部に主筋２２の上端が挿入され、上端が先打ちコンクリート部２１の天端の高さに位置するように配置する。ここで、機械式継手２６の内部にコンクリートが入り込まないように、機械式継手２６の上下の開口をテープで塞いでおく。

そして、図３に示すように、泥水で満たされた掘削孔１内にコンクリートを打設する。ここで、造成する杭２０の天端は、地表面ＧＬより下側に位置するところ、造成する杭２０の天端と地表面ＧＬとの間に余盛りコンクリート２を打設する。

次に、図４に示すように、余盛りコンクリート２の周囲を、造成する基礎３０の底面の深さまで掘削した後、余盛りコンクリート２の斫り作業を実施する。この斫り作業では、機械式継手２６の上端が露出するまで余盛りコンクリート２を斫り取る。ここで、余盛りコンクリート２の中に主筋２２や主筋３２を存在させないことによって、斫り作業の施工性を向上させている。

次に、図５に示すように、基礎３０側の主筋３２を、その下端が機械式継手２６に挿入されるように配筋し、機械式継手２６内にグラウトを充填することで、上下の主筋２２、３２を機械式継手２６により連結する。なお、この工程を実施する前に、機械式継手２６の開口を塞ぐテープを外しておく。

次に、図６に示すように、先打ちコンクリート部２１の天端面の上に、気中施工によりコンクリートを後打ちすることで後打ちコンクリート部２８を形成する。その後、基礎３０の型枠の設置や配筋等を実施した後に、基礎３０のコンクリートを打設する。以上により図１に示す杭２０の頭部と基礎３０との接合構造１０が構築される。

以上説明したように、本実施形態に係る杭２０の頭部と基礎３０との接合構造１０では、杭２０側の主筋２２が先打ちコンクリート部２１の天端近傍から下方に延びるように配筋され、機械式継手２６が、先打ちコンクリート部２１の天端に設けられ、杭２０側の主筋２２が挿入されおり、基礎３０に配筋された主筋３２が、機械式継手２６により杭２０側の主筋２２と連結されている。

ここで、大規模地震荷重を受けた際に杭の主筋が降伏することを前提とする場合、現在の継手工法では、継手を、杭の主筋の降伏領域から外れた位置（杭の天端から０．５Ｄ〜１．５Ｄ程度離れた位置）に設けなければならない。それに対して、本実施形態に係る接合構造１０では、機械式継手２６を先打ちコンクリート部２１の天端に配し、その上に厚さ０．５Ｄ以上の後打ちコンクリート部２８を形成したことにより、機械式継手２６を、杭２０の天端から０．５Ｄ以上離れた位置、即ち主筋２２、３２の降伏領域から外れた位置に配することができている。従って、主筋２２、３２の塑性変形性能を確保することができる。

また、図７に示す比較例のように、主筋４を、杭２０の天端から上方に突出するように、即ち杭２０と基礎３０とに跨るように配筋した場合には、余盛りコンクリート２の中に主筋４が存在するため、余盛りコンクリート２の斫り作業が難しくなる。それに対して、本実施形態に係る接合構造１０では、先打ちコンクリート部２１の天端に配した機械式継手２６により、基礎３０側の主筋２２と基礎３０側の主筋３２とを連結するように構成したことによって、余盛りコンクリート２の斫り作業を実施した後に、基礎３０側の主筋３２を配筋することができる。従って、余盛りコンクリート２の斫り作業を、余盛りコンクリート２の中に主筋が存在しない状態で実施できるので、作業性を向上することができる。

図８は、他の実施形態に係る杭２０と基礎３０との接合構造１００をを示す立断面図である。この図に示すように、接合構造１００では、地震時の水平力により杭頭部に生じる曲げモーメントを低減することを目的として、場所打ちコンクリート杭である杭２０の頭部と基礎３０の底部とが、杭径よりも小径の鋼管コンクリート１１０を介して接合されている。

杭２０の外周部には複数の主筋２２とフープ筋２３とが配筋され、杭２０の頭部の内周部には複数の芯鉄筋２４が配筋されている。一方、基礎３０には、複数の芯鉄筋３４が配筋されている。この芯鉄筋３４は、芯鉄筋２４の延長線上に配筋され、芯鉄筋３４の下端は、基礎３０の底面から下方へ突出している。また、各機械式継手２６には、芯鉄筋２４の上端及び芯鉄筋３４の下端が挿入されてグラウトが充填されており、上下の芯鉄筋２４、３４が機械式継手２６により連結されている。

鋼管コンクリート１１０は、上部が基礎３０に埋り込み、下部が後打ちコンクリート部２８に埋り込むように配されている。また、鋼管コンクリート１１０の周囲には、砕石等の緩衝材１０２が配されており、この緩衝材１０２が、後打ちコンクリート部２８と基礎３０との底面との間に介在している。また、鋼管コンクリート１１０は、杭径よりも小径の鋼管１１２と、その内部に充填されたコンクリートとを備えている。鋼管１１２には、芯鉄筋３４が挿通されている。

ここで、鋼管コンクリート１１０の底部と先打ちコンクリート部２１の天端面との間には後打ちコンクリート部２８のコンクリートが介在しており、その厚さの分だけ、機械式継手２６が鋼管コンクリート１１０の底部から離間している。そして、本実施形態においても、機械式継手２６は、杭２０の天端から０．５Ｄ以上離間している。

図９及び図１０は、本実施形態に係る杭２０と基礎３０との接合部の施工手順を示す立断面図である。なお、余盛りコンクリート２の斫り作業までの手順は、上述の実施形態と同様であり、余盛りコンクリート２の中に芯鉄筋２４や芯鉄筋３４を存在させないことによって、斫り作業の施工性を向上させている点は同様である。

余盛りコンクリート２の斫り作業の後は、図９に示すように、基礎３０側の芯鉄筋３４を、下端が機械式継手２６に挿入されるように配筋し、機械式継手２６内にグラウトを充填して上下の芯鉄筋３４を継手する。なお、この工程を実施する前に、機械式継手２６の開口を塞ぐテープを外しておく。また、鋼管コンクリート１１０の鋼管１１２を、先打ちコンクリート部２１の天端面上に設置する。ここで、鋼管１１２の下部に脚部１１４を設けておき、鋼管１１２を先打ちコンクリート部２１の天端面から浮いた状態にする。

次に、図１０に示すように、先打ちコンクリート部２１の天端面の上に、気中施工によりコンクリートを後打ちすることで後打ちコンクリート部２８を構築する。その後、緩衝材１０２を、鋼管１１２の周囲且つ先打ちコンクリート部２１の天端面の上に敷設し、基礎３０の型枠の設置や配筋を実施した後に、基礎３０のコンクリートを打設する。この際、コンクリートを鋼管１１２の中に充填して鋼管コンクリート１１０を形成する。以上により、図８に示す杭２０の頭部と基礎３０との接合構造１００が構築される。

以上説明したように、本実施形態に係る杭２０の頭部と基礎３０との接合構造１００では、基礎３０と後打ちコンクリート部２８とが互いに離間し、杭径よりも小径の小径部である鋼管コンクリート１１０を介して接合されている。これによって、地震力が作用した際に杭２０の頭部に生じる曲げモーメントを低減することができる。

そして、杭２０側の芯鉄筋２４が先打ちコンクリート部２１の天端近傍から下方に延びるように配筋され、機械式継手２６が、先打ちコンクリート部２１の天端に設けられ、杭２０側の芯鉄筋２４が挿入されおり、基礎３０に配筋された芯鉄筋３４が、機械式継手２６により杭２０側の芯鉄筋２４と連結されている。これによって、機械式継手２６を、杭２０の天端から０．５Ｄ以上離れた位置、即ち芯鉄筋２４、３４の降伏領域から外れた位置に配することができ、芯鉄筋２４、３４の塑性変形性能を確保することができる。

また、上述の実施形態に係る接合構造１０と同様に、先打ちコンクリート部２１の天端に配した機械式継手２６により杭２０側の芯鉄筋２４と基礎３０側の芯鉄筋３４とを連結するように構成したことによって、余盛りコンクリート２の斫り作業を実施した後に、基礎３０側の芯鉄筋３４を配筋することができる。従って、余盛りコンクリート２の斫り作業を、余盛りコンクリート２の中に芯鉄筋が存在しない状態で実施できるので、作業性を向上することができる。

なお、上述の実施形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定するものではない。本発明はその趣旨を逸脱することなく、変更、改良され得ると共に本発明にはその等価物が含まれることは勿論である。例えば、上述の実施形態では、機械式継手２６を、その上端面と先打ちコンクリート部２１の天端面とが面一となるように先打ちコンクリート部２１に埋設したが、機械式継手２６を、その上端が先打ちコンクリート部２１の天端より上に位置するように先打ちコンクリート部２１に埋設してもよい。また、大規模地震荷重を受けた際に主筋や芯鉄筋が降伏することを前提にしない場合には、機械式継手２６を、杭２０の天端から０．５Ｄ以上離して配することは必須ではない。

また、基礎３０側の主筋３２及び芯鉄筋３４を、直線状の鉄筋としたが、途中で屈曲させてもよい。例えば、基礎３０の厚みが小さい場合に鉄筋の定着長を確保するために、Ｌ字状に構成すればよい。さらに、上述の他の実施形態では、小径部を構成する環状部材として鋼管を用いたが、プレキャストコンクリート造のリング等の他の環状部材を用いてもよい。

１ 掘削孔、２ 余盛りコンクリート、４ 主筋、１０ 接合構造、２０ 杭、２１ 先打ちコンクリート部、２２ 主筋、２３ フープ筋、２４ 芯鉄筋、２６ 機械式継手、２８ 後打ちコンクリート部、３０ 基礎、３２ 主筋、３４ 芯鉄筋、１００ 接合構造、１０２ 緩衝材、１１０ 鋼管コンクリート、１１２ 鋼管、１１４ 脚部

Claims (4)

1. 場所打ちコンクリート杭の頭部と基礎との接合構造であって、
   前記場所打ちコンクリート杭は、泥水中にコンクリートを打設することで形成された先打ちコンクリート部と、気中でコンクリートを打設することで前記先打ちコンクリート部の上に形成された後打ちコンクリート部と、前記先打ちコンクリート部の天端近傍から下方に延びるように配筋された杭側の鉄筋と、前記先打ちコンクリート部の天端に設けられ、前記杭側の鉄筋が挿入されたスリーブ式の機械式継手とを備え、当該機械式継手はその上端が前記先打ちコンクリート部の天端の高さに位置するように配置されており、
   前記基礎は、前記機械式継手により前記杭側の鉄筋と連結された基礎側の鉄筋を備える場所打ちコンクリート杭の頭部と基礎との接合構造。
2. 前記基礎と前記後打ちコンクリート部とは互いに離間し、杭径よりも小径の小径部を介して接合されている請求項１に記載の場所打ちコンクリート杭の頭部と基礎との接合構造。
3. 余盛り部ができるように泥水中にコンクリートを打設して前記余盛部を斫ることで先打ちコンクリート部を形成し、気中でコンクリートを打設して前記先打ちコンクリート部の上に後打ちコンクリート部を形成することによって場所打ちコンクリート杭を構築し、前記場所打ちコンクリート杭の上に基礎を構築する場所打ちコンクリート杭の頭部と基礎との接合方法であって、
   前記先打ちコンクリート部を形成する際に、天端近傍から下方に延びるように杭側の鉄筋を配筋すると共に、天端に前記杭側の鉄筋が挿入されるスリーブ式の機械式継手を、当該機械式継手の上端が前記天端の高さに位置するように配置し、
   前記余盛り部の斫り作業の後であって前記後打ちコンクリート部を形成する前に、基礎側の鉄筋を前記機械式継手により前記杭側の鉄筋に連結する場所打ちコンクリート杭の頭部と基礎との接合方法。
4. 前記余盛り部の斫り作業の後であって前記後打ちコンクリート部を形成する前に、前記先打ちコンクリート部の上に杭径よりも小径の環状部材を設置し、
   前記後打ちコンクリート部を形成する際に、前記環状部材の下部が埋るようにコンクリートを打設し、前記基礎を構築する際に、前記環状部材の上部が埋るようにコンクリートを打設する請求項３に記載の場所打ちコンクリート杭の頭部と基礎との接合方法。