JP6900816B2 - 基礎構造、鋼管杭の杭頭構造、及び基礎構造の施工方法 - Google Patents

Description

本発明は、基礎構造、鋼管杭の杭頭構造、及び基礎構造の施工方法に関する。

従来、架構基礎では、架構の荷重条件に応じて必要な杭サイズや本数を決定し、それらを鉄筋コンクリート基礎で連結する構造が一般に用いられている。この構造は、杭の材質の自由度（鋼材やコンクリート等）が大きく、杭の打設誤差も吸収できる等の利点を有している。一方で、基礎構築に要する掘削範囲が大きいうえ、基礎コンクリートと連結するため、杭頭部に接続部材を施す必要があり、また基礎コンクリート構築の際に、型枠、鉄筋等の施工に手間がかかることから、工期が長くなり、施工費も高くなるという課題があった。

このような課題を解決するために、１本の柱を１本の鋼管杭で支持する構造が提案されている。この構造は、コンクリート基礎がなく、杭頭部と基礎コンクリートを連結する必要がないため、従来必要とされていた掘削工事や型枠、鉄筋等の施工を省略することができ、大幅な工期短縮が可能になる。また、杭の費用は相対的に高くなるものの、基礎コンクリート工事が不要となるため、工事費を低減することが可能である。しかし、鋼管杭の杭径が上部架構柱に固定されるベースプレートの大きさに依存するため、上部架構の荷重で決定される杭径以上の大きさのベースプレートとなってしまう場合には、杭径を必要以上に大きくせざるを得なくなり、これにより杭打工事にかかる費用が大きくなってしまう課題がある。

そこで、柱と杭との間を連結する鋼管からなる連結部材を設け、この連結部材を介して柱の荷重を鋼管杭に伝達する構造が提案されている。この構造によれば、上部架構柱のベースプレートの大きさで杭径が決定されることがなくなり、より合理的な杭径を選定できる。ところが、この場合の連結部材は、応力伝達を確実に行うために、柱脚部及び杭頭部を連結部材中に埋め込む必要があり、結果的に掘削深さが例えば杭径や柱サイズの２倍の深さになる等、従来の架構基礎よりも深くなることが多い。そのため、地下水位が浅い場合等は、揚水を行う必要が生じ、さらに連結部材の長さ寸法も長いため、コンクリートを充填するまでの期間中、仮固定する必要がある等、施工手間が増大する課題があった。

これに対して柱と杭の接合時の掘削深さを抑え、かつ連結部材の長さを短くした構造が、例えば特許文献１に提案されている。図１２は、特許文献１の構造を示しており、平面部（ベースプレート１０１）の円形の外径が鋼管杭３の径より大きく、他面が円錐状の連結部材１０２の曲面部を形成する金物内にコンクリート１０３を充填した接合用治具１００を使用し、予め接合用治具１００のベースプレート１０１を溶接し、上部架構柱２が所定の角度位置になるように円錐状の連結部材１０２の曲面部を鋼管杭３の上端部に溶接により結合する構成が知られている。

特開平８−４０２４号公報

しかしながら、特許文献１に示す従来の構造では、以下のような問題があった。
すなわち、鋼管杭は、杭打重機を用いて現場で地盤中に打設され、施工誤差が必ず生じるが、結果的にこれが鋼管杭の杭軸と上部架構柱の柱軸との水平方向のずれを生じさせることとなり、これを修正するために、鋼管杭の施工精度に合わせて、図１２に示すように、上部架構柱２のベースプレート１０１への取付け位置を修正したり、ベースプレート１０１の構造を変更したりせねばならず、施工が煩雑であるとともに、コストが増大する問題があった。
また、鋼管杭３と上部架構柱２の連結部材１０２の空間寸法が小さいため、必然的に上部架構柱２と連結部材１０２との接続手段は、現場での接合用治具１００の手段しかなく、上部架構柱２の荷重が大きい場合は、ベースプレート１０１や接合用治具１００を堅固な仕様にする必要があり、さらにコストを増大させる要因となっていた。
さらに、充填したコンクリート１０３は、上部架構柱２とベースプレート１０１とを設置した後に施工しないとならず、閉鎖空間への確実な充填を行うために、流動性の高い特殊なコンクリートや特殊な充填確認手段を用いる必要があり、施工の煩雑さとコストの上昇を助長していた。

本発明は、上述する問題点に鑑みてなされたものであって、鋼管杭の杭軸と上部架構柱の柱軸の水平方向のずれを吸収して接合することが可能とし、上部架構柱やベースプレートの変更が不要になり、また色々な上部架構柱の固定方法を用いることが可能で、さらに充填コンクリートの施工において、特殊な材料や品質確認手段を講じる必要のない基礎構造、鋼管杭の杭頭構造、及び基礎構造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、本発明に係る基礎構造は、上部架構柱と、地中に打設された鋼管杭の杭頭部と、が接合された基礎構造であって、前記上部架構柱と前記鋼管杭との間に配置され、前記鋼管杭の杭径より大径の筒状鋼管、及び前記筒状鋼管の下端から下方に向けて縮径された円錐状鋼管を有する外鋼管と、前記外鋼管の内部に充填された充填コンクリートと、を備えた連結部材が設けられ、前記筒状鋼管は、下方に向けて拡径するテーパーに形成され、前記上部架構柱は、一部が前記充填コンクリートに固着される埋込具を介して前記外鋼管に接続され、前記連結部材は、前記鋼管杭の杭頭部内に前記円錐状鋼管の少なくとも一部が挿入された状態で、該円錐状鋼管が前記杭頭部との接点で溶着されていることを特徴としている。

また、本発明に係る基礎構造は、上部架構柱と、地中に打設された鋼管杭の杭頭部と、が接合された基礎構造であって、前記上部架構柱と前記鋼管杭との間に配置され、前記鋼管杭の杭径より大径の筒状鋼管、及び前記筒状鋼管の下端から下方に向けて縮径された円錐状鋼管を有する外鋼管と、前記外鋼管の内部に充填された充填コンクリートと、を備えた連結部材が設けられ、前記筒状鋼管は、下方に向けて拡径するテーパーに形成され、前記上部架構柱の下端部分は、前記充填コンクリートに埋設され、前記連結部材は、前記鋼管杭の杭頭部内に前記円錐状鋼管の少なくとも一部が挿入された状態で、該円錐状鋼管が前記杭頭部との接点で溶着されていることを特徴としている。

また、本発明に係る鋼管杭の杭頭構造は、上部架構柱に接合される鋼管杭の杭頭構造であって、地中に打設された鋼管杭の杭頭部と、前記上部架構柱と前記鋼管杭との間に配置され、前記鋼管杭の杭径より大径の筒状鋼管、及び前記筒状鋼管の下端から下方に向けて縮径された円錐状鋼管を有する外鋼管と、前記外鋼管の内部に充填された充填コンクリートと、を備えた連結部材が設けられ、前記筒状鋼管は、下方に向けて拡径するテーパーに形成され、前記上部架構柱は、前記外鋼管の内部に充填された前記充填コンクリートに固定され、前記連結部材は、前記鋼管杭の杭頭部内に前記円錐状鋼管の少なくとも一部が挿入された状態で、該円錐状鋼管が前記杭頭部との接点で溶着されていることを特徴としている。

また、本発明に係る基礎構造の施工方法は、上述した基礎構造の施工方法であって、前記杭頭部の内側に上方から前記円錐状鋼管を挿入させ、前記杭頭部と前記円錐状鋼管とが当接する接点を溶着する工程と、前記外鋼管の内側に前記上部架構柱を配置する工程と、前記外鋼管の内部にコンクリートを充填して充填コンクリートを設ける工程と、を有することを特徴としている。

本発明では、連結部材の筒状鋼管の内側に充填される充填コンクリート中に上部架構柱の一部、或いは埋込具を介した上部架構柱が埋設されて固定状態となるため、上部架構柱が鋼管杭の杭頭部に固定されている連結部材に接合されることになる。
そして、本発明では、筒状鋼管が下方に向けて拡径するようにテーパーに形成されているため、充填コンクリートが外鋼管から上部架構柱とともに上方に向けて抜け出すことを防止することができる。また、上部架構柱の荷重を充填コンクリートを介して外鋼管から鋼管杭へ確実に伝達できる。つまり、上部架構柱の荷重は先ず充填コンクリートに伝達され、この荷重がテーパー面をなす筒状鋼管に伝わり、さらに円錐状鋼管から鋼管杭に伝達されることになる。また、充填コンクリートと外鋼管との上下方向のずれを防止するためのずれ止め部材を別で必要としないため、低コストでかつ簡便に連結部材を形成することができる。

また、本発明では、外鋼管の内側の範囲（充填コンクリートの領域）において任意の位置に上部架構柱（或いは埋込具）を埋設することができるので、仮に打設されている鋼管杭の杭軸が上部架構柱の柱軸と水平方向にずれている場合であっても、その水平方向のずれを吸収して上部架構柱を設計通りの位置で連結部材に接合できる。つまり、鋼管杭の杭軸と上部架構柱の柱軸とが水平方向にずれた状態でも接合強度を低下させることなく接合することができる。

さらに、本発明では、連結部材の円錐状鋼管を鋼管杭の杭頭部に当接させて固着する構造となるので、鋼管杭の杭径に関わらず連結部材の大きさを変更することができる。そのため、外鋼管内の充填コンクリートに埋設される上部架構柱の荷重や大きさに応じて連結部材の大きさのみを変更することで対応することができ、経済的な鋼管杭の杭径を選定することが可能となる。
また、鋼管杭と連結部材の接点は、直接、溶接等で当接させて固着させるため、掘削深さが深くなることがなく接合作業が容易になる。

また、本発明に係る基礎構造では、前記上部架構柱の下端には、ベースプレートが設けられ、該ベースプレートは、前記筒状鋼管に充填された前記充填コンクリートの上面に当接された状態で前記埋込具を介して前記外鋼管に接続されていることを特徴としてもよい。

このような構成とすることにより、上部架構柱の下端に固定されたベースプレートを連結部材の上面に位置する充填コンクリートのコンクリート面に当接させて確実に設置することができる。

また、本発明に係る基礎構造における前記埋込具は、アンカーボルトであることを特徴とすることができる。

この場合には、連結部材の充填コンクリートの内部にアンカーボルトを予め埋設しておくことで、上部架構の建て込み作業と基礎の施工とを分離することができ、効率的な施工が可能となる。

また、本発明に係る基礎構造は、前記筒状鋼管の外面には、円周方向に延在するリング部材が設けられていることが好ましい。
また、本発明に係る鋼管杭の杭頭構造は、前記筒状鋼管の外面には、円周方向に延在するリング部材が設けられていることが好ましい。

このような構成とすることにより、上部架構柱の荷重が充填コンクリートを介して外鋼管の筒状鋼管に伝達されたときに、筒状鋼管の外面に円周方向に沿って延在するリング部材によって筒状鋼管が管軸を中心とした径方向外側への広がりを抑制できる。そのため、外鋼管の形状を保持することができ、外鋼管に対する充填コンクリートの付着状態を良好に維持することができる。

本発明の基礎構造、鋼管杭の杭頭構造、及び基礎構造の施工方法によれば、鋼管杭の杭軸と上部架構柱の柱軸の水平方向のずれを吸収して接合することを可能とし、上部架構柱やベースプレートの変更が不要になる。
また、本発明では、色々な上部架構柱の固定方法を用いることが可能で、さらに充填コンクリートの施工において、特殊な材料や品質確認手段を講じる必要がなくなる利点がある。

本発明の第１の実施の形態による基礎構造の構成を示す縦断面図である。 図１に示す基礎構造を上方から見た平面図である。 図１に示す基礎構造のうち鋼管杭に連結部材を接合した杭頭構造の構成を示す一部破断した斜視図である。 （ａ）〜（ｃ）は、基礎構造の施工手順を示す図である。 （ａ）、（ｂ）は、図４（ｃ）に続く基礎構造の施工手順を示す図である。 鋼管杭の杭軸に対して上部架構柱の柱軸が水平方向にずれた状態で接合された基礎構造を示す縦断面図である。 第２の実施の形態による基礎構造の構成を示す縦断面図である。 第１変形例による連結部材の構成を示す縦断面図である。 （ａ）、（ｂ）は、第２変形例による基礎構造の施工手順を示す図である。 第３変形例による基礎構造の構成を示す縦断面図である。 第４変形例による基礎構造の構成を示す縦断面図である。 従来の基礎構造の構成を示す縦断面図である。

以下、本発明の実施の形態による基礎構造、鋼管杭の杭頭構造、及び基礎構造の施工方法について、図面に基づいて説明する。

（第１の実施の形態）
図１に示すように、本実施の形態による基礎構造１は、上部架構の上部架構柱２と、地中に打設された鋼管杭３の杭頭部３Ａと、が連結部材４を介して接合された構造である。なお、本実施の形態では、杭頭部３Ａの全体が地中に位置し、連結部材４の上側の一部が地上に露出した状態で配置されている。

上部架構柱２は、Ｈ形鋼材からなり、柱軸Ｏ１が鋼管杭３の杭軸Ｏ２及び連結部材４の管軸Ｏ３と同軸となるように鋼管杭３に接続されている。上部架構柱２の下端には、プレート面を柱軸Ｏ１方向に直交させたベースプレート２１が溶着されている（図２参照）。ベースプレート２１はアンカーボルト２２（埋込具）によって連結部材４の後述する充填コンクリート４２の上面４２ａに当接された状態で配置され、これにより上部架構柱２が連結部材４を介して鋼管杭３に接合されている。

アンカーボルト２２は、ベースプレート２１に設けられた貫通穴２１ａに上方から挿通され、ベースプレート２１の下面側に突出した部分が充填コンクリート４２に定着されている。このときのアンカーボルト２２のベースプレート２１の下面からの突出長は、ベースプレート２１を所定の高さに配置させた状態で、連結部材４の内面に当接しない長さ寸法であって、かつ充填コンクリート４２に対して十分な定着強度を確保できる長さ寸法に設定されている。

鋼管杭３は、円筒状の鋼管が用いられ、杭軸Ｏ２を鉛直方向に向けて上部架構柱２よりも先行して地中に打設されている。

図１及び図３に示すように、連結部材４は、外鋼管４１と、外鋼管４１の内部に充填された充填コンクリート４２と、を備えている。連結部材４は、管軸Ｏ３が鋼管杭３の杭軸Ｏ２に一致するように鋼管杭３に固定されている。
外鋼管４１は、上部架構柱２と鋼管杭３との間に配置され、鋼管杭３の杭径Ｄ１より大径（符号Ｄ２）の筒状鋼管４３と、筒状鋼管４３の下端から下方に向けて縮径された円錐状鋼管４４と、を備えている。

筒状鋼管４３は、厚みが一定であり、上端から下端に向けて漸次拡径するテーパーに形成されている。この筒状鋼管４３のテーパーの斜度θ（管軸Ｏ３方向に対する傾斜角度）は、加わる外力から計算により求めることができる。なお、このテーパーの斜度θが大きくなると、コンクリートの施工が困難となることから、施工性を考慮して必要最小限の角度に設定されることが好ましい。

円錐状鋼管４４は、縮径された下端に開口４４ａが形成されている。なお、この開口４４ａは閉塞されていてもよい。円錐状鋼管４４の傾斜角（上端から下端に向かう傾斜面の角度）は、適宜設定することができる。
連結部材４は、杭頭部３Ａの内側に円錐状鋼管４４の略下半部分が挿入された状態で、円錐状鋼管４４が杭頭部３Ａとの接点（溶着部Ｗ）で溶着されている。

次に、上述した基礎構造１の施工方法について、図面に基づいて詳細に説明する。
先ず、図４（ａ）〜（ｃ）に示すように、先行して打設された鋼管杭３の杭頭部３Ａに連結部材４を接合する。具体的には、図４（ａ）に示すように、連結部材４のうち外鋼管４１を、この管軸Ｏ３が杭軸Ｏ２と一致するようにして杭頭部３Ａ内に上方から挿入させ、図４（ｂ）に示すように杭頭部３Ａの上端部３ａと外鋼管４１とが当接した当接部を杭頭部３Ａの外側から全周にわたって溶接し、溶着部Ｗによって杭頭部３Ａと連結部材４を接合する。

また、外鋼管４１の内部には、上述したアンカーボルト２２を打設するために必要なアンカー打設領域２２Ａを確保するための箱抜き部材４６を複数（アンカーボルト２２と同数）配置する。箱抜き部材４６は、充填コンクリート４２が硬化した後に脱型される型枠であって有底筒状をなし、開口端４６ａを外鋼管４１の上端４１ａに一致させた状態で仮固定されている。このときの箱抜き部材４６の設置位置は、上部架構柱２の位置に合わせて調整される。すなわち上部架構柱２に固定されるベースプレート２１に固定されるアンカーボルト２２の位置を確認し、そのアンカーボルト２２が箱抜き部材４６の凹部に挿入可能な位置に位置決めして仮固定される。

続いて、図４（ｃ）に示すように、外鋼管４１の内側にコンクリートＣを充填し、充填コンクリート４２を形成する。このとき、円錐状鋼管４４の開口４４ａを適宜な手段により閉塞しておくことが好ましい。そして、充填コンクリート４２が硬化した適宜なタイミングで図４（ｂ）に示す箱抜き部材４６を取り外すことで、アンカー打設領域２２Ａが形成される。
このように、杭頭部３Ａに接合した外鋼管４１内に充填コンクリート４２が充填された状態で連結部材４の杭頭部３Ａに対する接合が完了となる。

次に、図５（ａ）、（ｂ）に示すように、連結部材４に上部架構柱２を接合する。具体的には、図５（ａ）に示すように、アンカー打設領域２２Ａにアンカーボルト２２を連結部材４よりも上方に突出させた状態で配置する。なお、上部架構柱２の接地面のレベル調整のために、充填コンクリート４２の上面に、レベル調整用のグラウト等を施工する手順とすれば、その前工程である連結部材４および充填コンクリート４２の施工において、高さ方向のレベル出しの手間が軽減され、より効率的な施工が可能となる。
その後、図５（ｂ）に示すように、アンカー打設領域２２Ａにモルタル材４７を充填し、アンカーボルト２２をモルタル材４７に定着させる。その後、上部架構柱２に固着されているベースプレート２１の貫通穴２１ａにアンカーボルト２２を挿通させてナット２３で締め付けることで、上部架構柱２がアンカーボルト２２を介して連結部材４に固定され、基礎構造１の施工が完了となる。

以上説明した基礎構造、鋼管杭の杭頭構造、及び基礎構造の施工方法によれば、図１に示すように、連結部材４の筒状鋼管４３の内側に充填される充填コンクリート４２中に、アンカーボルト２２を介した上部架構柱２が埋設されて固定状態となるため、上部架構柱２が鋼管杭３の杭頭部３Ａに固定されている連結部材４に接合されることになる。

そして、本実施の形態では、筒状鋼管４３が下方に向けて拡径するようにテーパーに形成されているため、充填コンクリート４２が外鋼管４１から上部架構柱２とともに上方に向けて抜け出すことを防止することができる。また、上部架構柱２の荷重を充填コンクリート４２を介して外鋼管４１から鋼管杭３へ確実に伝達できる。つまり、上部架構柱２の荷重は先ず充填コンクリート４２に伝達され、この荷重がテーパー面をなす筒状鋼管４３に伝わり、さらに円錐状鋼管４４から鋼管杭３に伝達されることになる。
また、充填コンクリート４２と外鋼管４１との上下方向のずれを防止するためのずれ止め部材を別で必要としないため、低コストでかつ簡便に連結部材４を形成することができる。
しかも、本実施の形態では、筒状鋼管４３にテーパーが形成されているので、外鋼管４１に作用する応力が低減され、テーパーの筒状鋼管４３の重量を小さく抑えることができ、部材コストを低減することが可能となる。

また、本実施の形態では、図６に示すように、外鋼管４１の内側の範囲（充填コンクリート４２の領域）において任意の位置に上部架構柱２のアンカーボルト２２を埋設することができるので、仮に打設されている鋼管杭３の杭軸Ｏ２が上部架構柱２の柱軸Ｏ１と水平方向にずれている場合であっても、その水平方向のずれを吸収して上部架構柱２を設計通りの位置で連結部材４に接合できる。つまり、鋼管杭３の杭軸Ｏ２と上部架構柱２の柱軸Ｏ１とが水平方向にずれた状態でも接合強度を低下させることなく接合することができる。

さらに、本実施の形態では、連結部材４の大きさに関わらず、連結部材４の円錐状鋼管４４を鋼管杭３の杭頭部３Ａに当接させて固着することができるので、鋼管杭３の杭径に関わらず連結部材４の大きさを変更することができる。そのため、外鋼管４１内の充填コンクリート４２に埋設される上部架構柱２の大きさに応じて連結部材４の大きさのみを変更させればよく、経済的な鋼管杭３の杭径を選定することが可能となる。

さらにまた、円錐状鋼管４４は、いかなる杭径の鋼管杭３に対して密着させて当接させることが可能であるから、合理的な鋼管杭３を選定できる利点がある。
また、鋼管杭３と連結部材４との接点は、直接、溶接等で当接させて固着させるため、掘削深さが深くなることがなく接合作業が容易になる。

また、本実施の形態では、上部架構柱２の下端に固定されたベースプレート２１を連結部材４の上面に位置する充填コンクリート４２のコンクリート面に当接させて確実に設置することができる。

また、本実施の形態では、連結部材４の充填コンクリート４２の内部にアンカーボルト２２を予め埋設しておくことで、上部架構の建て込み作業と基礎の施工とを分離することができ、効率的な施工が可能となる。

さらに、本実施の形態の場合には、図４（ａ）〜（ｃ）に示すように、充填コンクリート４２の充填前において、外鋼管４１の内側のアンカーボルト２２を打設する位置に箱抜き部材４６を配置してから充填コンクリート４２を充填し、この充填コンクリート４２が硬化した後に、箱抜き部材４６を取り除くことで、連結部材４の充填コンクリート４２の内部にアンカーボルト２２よりも大きい空間のアンカー打設領域２２Ａを設けることができる。そのため、基礎築造時にアンカーボルト２２を精度よく位置決めする必要がなくなり、作業効率の向上を図ることができる。

上述のように本実施の形態による基礎構造、鋼管杭の杭頭構造、及び基礎構造の施工方法では、上部架構柱２の柱軸Ｏ１と鋼管杭３の杭軸Ｏ２との水平方向のずれを吸収して接合することが可能となり、上部構造の変更が不要になってコストの増大を抑えることができる。

次に、本発明の基礎構造、鋼管杭の杭頭構造、及び基礎構造の施工方法による他の実施の形態について、添付図面に基づいて説明するが、上述の第１の実施の形態と同一又は同様な部材、部分には同一の符号を用いて説明を省略し、第１の実施の形態と異なる構成について説明する。

（第２の実施の形態）
図７に示すように、第２の実施の形態による基礎構造１Ａは、上部架構柱２の下端部２ａが直接、連結部材４の外鋼管４１の内部に充填されている充填コンクリート４２内に埋設された構成となっている。この場合には、上部架構柱２の下端部２ａを直接、連結部材４の外鋼管４１の内部に配置した後、外鋼管４１内に充填コンクリート４２を充填させて硬化させる方法により施工される。

第２の実施の形態では、上述した第１の実施の形態のようなアンカーボルト２２（図１参照）からなる埋込具を充填コンクリート４２に埋め込む構成ではないことから、ベースプレート２１や埋込具を省略した簡単な構成とすることができる。
なお、第２の実施の形態において、上部架構柱２の下端にベースプレート２１を固定させた状態で充填コンクリート４２に埋設する構成であってもよい。

（第１変形例）
図８に示す第１変形例による基礎構造１Ｂは、筒状鋼管４３の外面４３ａには、管軸Ｏ３を中心とする円周方向に全周にわたって延在する複数段（ここでは３段）のリング部材４５が管軸Ｏ３方向に間隔をあけて例えば溶着により固定された状態で設けられている。各リング部材４５は、本実施の形態では平鋼からなる。

第１変形例では、上部架構柱２の荷重が充填コンクリート４２を介して外鋼管４１の筒状鋼管４３に伝達されたときに、筒状鋼管４３の外面４３ａに円周方向に沿って延在するリング部材４５によって筒状鋼管４３が管軸Ｏ３を中心とした径方向外側への広がりを抑制できる。そのため、外鋼管４１の形状を保持することができ、外鋼管４１に対する充填コンクリート４２の付着状態を良好に維持することができる。

（第２変形例）
上述した第１の実施の形態では、基礎構造１の施工時において、アンカーボルト２２を打設するためのアンカー打設領域２２Ａを確保するための箱抜き部材４６を型枠として配置しているが、この箱抜き部材４６を省略して施工することも可能である。
すなわち、図９（ａ）に示す第２変形例による基礎構造１の施工方法では、連結部材４において、充填コンクリート４２の充填前に、アンカーボルト２２を外鋼管４１の内側の所定位置に仮固定した状態で配置し、その後、充填コンクリート４２を充填する。図９（ｂ）に示すように、充填コンクリート４２が硬化した後に、充填コンクリート４２に定着したアンカーボルト２２に上部架構柱２に固着されたベースプレート２１を固定する。
この場合も、外鋼管４１の内側の範囲（充填コンクリートの領域）において任意の位置に上部架構柱２のアンカーボルト２２を埋設することができるので、鋼管杭３の杭軸Ｏ２が上部架構柱２の柱軸Ｏ１と水平方向にずれている場合であっても、その水平方向のずれを吸収して上部架構柱２を設計通りの位置で連結部材４に接合することができる。

また、上述した箱抜き部材４６を省略する他の形態として、例えば表面にリブ加工を施した円筒状の薄鋼板（いわゆるワインディングパイプ）を連結部材の充填コンクリート内に埋設し、脱型することなくそのままアンカーボルト用の孔として用いる一般的な構造を採用することも勿論可能である。
また、予め箱抜きを形成せず、何も細工しないで充填コンクリートを打設し、コンクリートが硬化した後に、コアボーリングにより孔（箱抜き）を設けるようにしてもよい。

（第３変形例）
また、図１０に示す第３変形例による基礎構造１Ｃは、埋込具として、上述したようなアンカーボルト２２であることに限定されることはなく、複数の鉄筋２４をベースプレート２１の下面に垂設させた構成としたものである。
基礎構造１Ｃは、ベースプレート２１が充填コンクリート４２の上面４２ａに位置するように配置され、このとき複数の鉄筋２４が連結部材４の外鋼管４１の内側の充填コンクリート４２中に埋設された状態となる。そして、ベースプレート２１とともに連結部材４が鋼管杭３に接合された後、そのベースプレート２１上に上部架構柱２の下端を溶接により固定することで基礎構造１Ｃが施工される。

（第４変形例）
また、図１１に示すように、第４変形例による基礎構造１Ｄは、上述した第１の実施の形態において、連結部材４の充填コンクリート４２上に高さ調整用のグラウト部２６を介してベースプレート２１が配置された構成となっている。この場合、アンカーボルト２２とともに打設された充填コンクリート４２の上面４２ａにモルタルからなるグラウト部２６を打設する。このとき、グラウト部２６の高さ寸法を上部架構柱２の下端位置に対応するよう高さ調整した後、ベースプレート２１を設置するとともに、ベースプレート２１上に上部架構柱２を建て込む手順により施工される。
このようにグラウト部２６を設けることで、上部架構柱２の接地面の精度（とくに高さ精度）をより確実に確保することができる。

以上、本発明による基礎構造、鋼管杭の杭頭構造、及び基礎構造の施工方法の実施の形態について説明したが、本発明は上記の実施の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、上述した第１変形例による基礎構造１Ｂでは、３段のリング部材４５を筒状鋼管４３の外面４３ａに設けた構成としているが、リング部材４５の断面形状、位置、数量などの構成に限定されることはない。第１変形例では、リング部材４５として平鋼を採用しているが、例えば棒鋼などの部材であってもかまわない。

また、連結部材４の筒状鋼管４３、円錐状鋼管４４の径寸法、高さ、厚さ等の構成は、上部架構柱２の形状、上部構造の荷重等の条件に応じて適宜設定することができる。

その他、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、上記した実施の形態における構成要素を周知の構成要素に置き換えることは適宜可能である。

１、１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、１Ｄ 基礎構造
２ 上部架構柱
３ 鋼管杭
３Ａ 杭頭部
４ 連結部材
２１ ベースプレート
２２ アンカーボルト（埋込具）
２２Ａ アンカー打設領域
４１ 外鋼管
４２ 充填コンクリート
４３ 筒状鋼管
４３ａ 外面
４４ 円錐状鋼管
４５ リング部材
４６ 箱抜き部材
Ｏ１ 柱軸
Ｏ２ 杭軸
Ｏ３ 管軸

Claims (8)

1. 上部架構柱と、地中に打設された鋼管杭の杭頭部と、が接合された基礎構造であって、
   前記上部架構柱と前記鋼管杭との間に配置され、前記鋼管杭の杭径より大径の筒状鋼管、及び前記筒状鋼管の下端から下方に向けて縮径された円錐状鋼管を有する外鋼管と、
   前記外鋼管の内部に充填された充填コンクリートと、
   を備えた連結部材が設けられ、
   前記筒状鋼管は、下方に向けて拡径するテーパーに形成され、
   前記上部架構柱は、一部が前記充填コンクリートに固着される埋込具を介して前記外鋼管に接続され、
   前記連結部材は、前記鋼管杭の杭頭部内に前記円錐状鋼管の少なくとも一部が挿入された状態で、該円錐状鋼管が前記杭頭部との接点で溶着されていることを特徴とする基礎構造。
2. 前記上部架構柱の下端には、ベースプレートが設けられ、
   該ベースプレートは、前記筒状鋼管に充填された前記充填コンクリートの上面に当接された状態で前記埋込具を介して前記外鋼管に接続されていることを特徴とする請求項１に記載の基礎構造。
3. 前記埋込具は、アンカーボルトであることを特徴とする請求項１又は２に記載の基礎構造。
4. 上部架構柱と、地中に打設された鋼管杭の杭頭部と、が接合された基礎構造であって、
   前記上部架構柱と前記鋼管杭との間に配置され、前記鋼管杭の杭径より大径の筒状鋼管、及び前記筒状鋼管の下端から下方に向けて縮径された円錐状鋼管を有する外鋼管と、
   前記外鋼管の内部に充填された充填コンクリートと、
   を備えた連結部材が設けられ、
   前記筒状鋼管は、下方に向けて拡径するテーパーに形成され、
   前記上部架構柱の下端部分は、前記充填コンクリートに埋設され、
   前記連結部材は、前記鋼管杭の杭頭部内に前記円錐状鋼管の少なくとも一部が挿入された状態で、該円錐状鋼管が前記杭頭部との接点で溶着されていることを特徴とする基礎構造。
5. 前記筒状鋼管の外面には、円周方向に延在するリング部材が設けられていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の基礎構造。
6. 上部架構柱に接合される鋼管杭の杭頭構造であって、
   地中に打設された鋼管杭の杭頭部と、
   前記上部架構柱と前記鋼管杭との間に配置され、前記鋼管杭の杭径より大径の筒状鋼管、及び前記筒状鋼管の下端から下方に向けて縮径された円錐状鋼管を有する外鋼管と、
   前記外鋼管の内部に充填された充填コンクリートと、
   を備えた連結部材が設けられ、
   前記筒状鋼管は、下方に向けて拡径するテーパーに形成され、
   前記上部架構柱は、前記外鋼管の内部に充填された前記充填コンクリートに固定され、
   前記連結部材は、前記鋼管杭の杭頭部内に前記円錐状鋼管の少なくとも一部が挿入された状態で、該円錐状鋼管が前記杭頭部との接点で溶着されていることを特徴とする鋼管杭の杭頭構造。
7. 前記筒状鋼管の外面には、円周方向に延在するリング部材が設けられていることを特徴とする請求項６に記載の鋼管杭の杭頭構造。
8. 請求項１乃至５のいずれか１項に記載の基礎構造の施工方法であって、
   前記杭頭部の内側に上方から前記円錐状鋼管を挿入させ、前記杭頭部と前記円錐状鋼管とが当接する接点を溶着する工程と、
   前記外鋼管の内側に前記上部架構柱を配置する工程と、
   前記外鋼管の内部にコンクリートを充填して充填コンクリートを設ける工程と、
   を有することを特徴とする基礎構造の施工方法。

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