JP6996689B2 - 杭頭接合構造 - Google Patents

Description

本発明は、杭頭接合構造に関する。

鉄筋コンクリート等で形成されたコンクリート擁壁が知られている（例えば、特許文献１，２参照）。

特開平８－１１３９５２号公報 特開平５－２７２１４８号公報

ところで、杭の杭頭部に被せられる鋼管等の中空体と、中空体の内部に充填される充填コンクリートとを備える杭頭接合構造がある。この杭頭接合構造では、中空体が充填コンクリートの型枠として機能するため、杭頭部の周囲に仮設する在来型枠等を省略することができる。

しかしながら、コンクリート擁壁の近くに杭頭部がある場合、中空体がコンクリート擁壁に干渉し、当該中空体を杭頭部に被せることができない可能性がある。この場合、例えば、杭頭部の周囲に、充填コンクリート用の在来型枠を仮設しなければならず、充填コンクリートの施工に手間がかかる可能性がある。

本発明は、上記の事実を考慮し、コンクリート擁壁と隣り合う杭頭部に、中空体を被せることができる杭頭接合構造を得ることを目的とする。

第１態様に係る杭頭接合構造は、杭と、前記杭の杭頭部に被せられる中空体と、前記中空体の内部に充填される充填コンクリートと、前記中空体の外周部の一部が配置される開口部を有し、前記杭頭部の隣に配置されるコンクリート擁壁と、を備える。

第１態様に係る杭頭接合構造によれば、中空体は、杭の杭頭部に被せられる。この中空体の内部には、充填コンクリートが充填される。

ここで、杭頭部の隣には、コンクリート擁壁が配置される。コンクリート擁壁は、開口部を有する。この開口部には、中空体の外周部の一部が配置される。

このようにコンクリート擁壁の開口部に中空体の外周部の一部を配置することにより、コンクリート擁壁と中空体との干渉を抑制しつつ、杭頭部に中空体を被せることができる。これにより、杭頭部の周囲に仮設する充填コンクリート用の在来型枠を省略することができる。したがって、充填コンクリートの施工の手間が低減される。

第２態様に係る杭頭接合構造は、第１態様に係る杭頭接合構造において、前記中空体の高さは、前記開口部よりも高くされ、前記中空体の上部には、該中空体の前記外周部の一部が前記開口部に配置された状態で、前記コンクリート擁壁における前記開口部の上側の部位が配置される切欠き部が形成される。

第２態様に係る杭頭接合構造によれば、中空体の高さは、開口部よりも高くされる。この中空体の上部には、切欠き部が形成される。切欠き部には、中空体の外周部の一部をコンクリート擁壁の開口部に配置した状態で、コンクリート擁壁における開口部の上側の部位が配置される。この切欠き部によって、中空体の上部とコンクリート擁壁との干渉が回避される。この結果、中空体の外周部の一部が、コンクリート擁壁の開口部に配置可能になる。

このように中空体の上部に切欠き部を形成することにより、開口部の開口面積を小さくしつつ、杭頭部に中空体を被せることができる。したがって、土圧等によるコンクリート擁壁の破損等を抑制することができる。

第３態様に係る杭頭接合構造は、第１態様又は第２態様に係る杭頭接合構造において、前記開口部と前記中空体の前記外周部との隙間を塞ぐシール材を備える。

第３態様に係る杭頭接合構造によれば、コンクリート擁壁の開口部と中空体の外周部との隙間を塞ぐシール材を備える。これにより、杭頭部に中空体を被せつつ、開口部からコンクリート擁壁の内側へ浸入する雨水や地下水等を抑制することができる。

以上説明したように、本発明に係る杭頭接合構造によれば、コンクリート擁壁と隣り合う杭頭部に、中空体を被せることができる。

図１は、一実施形態に係る杭頭接合構造が適用された構造物の基礎の外周部を示す斜視図である。 図２は、図１に示される中空体を示す縦断面図である。 図３は、図１に示される中空体を示す側面図である。 図４は、図１に示される中空体を示す平断面図である。

以下、図面を参照しながら、一実施形態に係る杭頭接合構造について説明する。

（杭頭接合構造）
図１には、本実施形態に係る杭頭接合構造１０が適用された構造物１２の基礎の外周部が示されている。杭頭接合構造１０は、杭２０と、コンクリート擁壁３０と、中空体５０と、充填コンクリート５６と、柱６０と、複数の梁７０と、補強梁８０とを備えている。

（杭）
図２及び図３に示されるように、杭２０は、構造物１２の外周部に配置された外周杭とされており、地盤１４に設けられている。この杭２０は、例えば、コンクリート杭とされる。なお、杭２０は、コンクリート杭に限らず、鋼製杭であっても良い。

地盤１４の根切り底１４Ｌ上には、砂利２２を介して土間コンクリート２４が敷設されている。この土間コンクリート２４から、杭２０の杭頭部２０Ｈが上方へ突出されている。また、杭頭部２０Ｈは、コンクリート擁壁３０の隣に配置されている。換言すると、杭頭部２０Ｈは、コンクリート擁壁３０の内壁面と対向している。

なお、砂利２２及び土間コンクリート２４は、適宜省略可能である。

（コンクリート擁壁）
コンクリート擁壁３０は、地盤１４中に設けられ、山留め壁として機能する。このコンクリート擁壁３０は、鉄筋コンクリート造とされている。また、コンクリート擁壁３０は、現場打ちコンクリートによって形成されている。

図１及び図２に示されるように、コンクリート擁壁３０の下部には、開口部３２が形成されている。開口部３２は、矩形状に形成されている。この開口部３２には、後述する中空体５０の外周部の一部５０Ｐが配置されている。なお、図１には、コンクリート擁壁３０の外形が二点鎖線で示されている。

図４に示されるように、開口部３２と中空体５０の外周部との隙間には、シール材３４が設けられている。このシール材３４によって、開口部３２と中空体５０の外周部の一部５０Ｐとの隙間が塞がれている。これにより、開口部３２を介してコンクリート擁壁３０の内側に地下水等が浸入することが抑制される。なお、シール材３４は、適宜省略可能である。

（プレキャスト擁壁）
図１に示されるように、コンクリート擁壁３０の両側には、プレキャスト擁壁４０が配置されている。プレキャスト擁壁４０は、地盤１４中に設けられ、前述したコンクリート擁壁３０と共に山留め壁として機能する。このプレキャスト擁壁４０は、プレキャストコンクリートによってＬ字形状に形成されている。

図３に示されるように、プレキャスト擁壁４０は、ベース部４０Ａと、壁部４０Ｂとを有している。ベース部４０Ａは、砂利２２等を介して地盤１４の根切り底１４Ｌに設置される。壁部４０Ｂは、ベース部４０Ａの一端部から立ち上げられており、コンクリート擁壁３０と一体化されている。

（中空体）
図２に示されるように、コンクリート擁壁３０の内側には、中空体５０が配置されている。中空体５０は、丸形鋼管等の鋼製円筒状部材によって形成されている。この中空体５０は、その下部の外周部の一部５０Ｐがコンクリート擁壁３０の開口部３２に配置された状態で、杭頭部２０Ｈに被せられている。

より具体的には、中空体５０の高さＨは、コンクリート擁壁３０の開口部３２の高さｈよりも高くされている。この中空体５０の上部には、コンクリート擁壁３０における開口部３２の上側の部位（以下、この部位を「開口上壁部３０Ｘ」という）との干渉を避ける切欠き部５２が形成されている。

切欠き部５２は、中空体５０の立面視にて、矩形状の開口とされている。この切欠き部５２には、中空体５０が杭頭部２０Ｈに被せられた状態で、コンクリート擁壁３０の開口上壁部３０Ｘが配置される。これにより、開口上壁部３０Ｘと中空体５０との干渉を回避しつつ、中空体５０の下部の一部５０Ｐをコンクリート擁壁３０の開口部３２に配置し、中空体５０を杭頭部２０Ｈに被せることができる。

（柱）
図１に示されるように、柱６０は、例えば、ＣＦＴ造とされている。この柱６０は、鋼管６２と、鋼管６２に充填されるコンクリート６４とを有している。また、柱６０の柱脚部６０Ｌは、杭頭部２０Ｈの上方に配置されている。つまり、柱脚部６０Ｌと杭頭部２０Ｈとは、上下方向に間隔を空けて配置されている。この柱脚部６０Ｌと杭頭部２０Ｈとは、後述する充填コンクリート５６を介して接合（半剛接合）されている。

なお、柱６０は、ＣＦＴ造に限らず、鉄骨造や、鉄筋コンクリート造、鉄骨鉄筋コンクリート造であっても良い。また、柱６０の柱脚部６０Ｌと杭２０の杭頭部２０Ｈとは、半剛接合に限らず、剛接合であっても良い。

（梁）
柱６０の柱脚部６０Ｌには、３本の梁７０が接合されている。各梁７０は、Ｈ形鋼によって形成されている。図２に示されるように、各梁７０は、ウェブ部７０Ａと、ウェブ部７０Ａの下端部に設けられた下側フランジ部７０Ｂと、ウェブ部７０Ａの上端部に設けられた上側フランジ部７０Ｃとを有している。

図４に示されるように、３本の梁７０は、平面視にてＴ字状に配置されている。これらの梁７０は、柱６０の柱脚部６０Ｌに三方向から接合されている。より具体的には、３本の梁７０のうち２本の梁７０は、コンクリート擁壁３０及びプレキャスト擁壁４０の内壁面に沿って配置されるとともに、柱脚部６０Ｌの両側に配置されている。一方、３本の梁７０のうち１本の梁７０は、柱脚部６０Ｌに対してコンクリート擁壁３０と反対側に配置されている。

各梁７０は、端部に梁ブラケット７２を有している。つまり、梁７０は、ブラケット形式の鉄骨梁とされている。梁ブラケット７２は、中空体５０に形成された開口５４（図４参照）に挿入された状態で、柱６０の柱脚部６０Ｌに溶接等によって接合されている。なお、開口５４は、梁ブラケット７２のウェブ部７０Ａに溶接されたリブ７４によって塞がれている。

（補強梁）
図２に示されるように、柱６０の柱脚部６０Ｌには、補強梁８０が接合されている。補強梁８０は、例えば、Ｔ形鋼によって形成されている。この補強梁８０は、ウェブ部８０Ａと、ウェブ部８０Ａの下端部に設けられた下側フランジ部８０Ｂとを有している。

補強梁８０は、中空体５０の内部に配置されている。また、補強梁８０は、柱６０の柱脚部６０Ｌに対してコンクリート擁壁３０側に配置されている。換言すると、補強梁８０は、柱脚部６０Ｌに対して梁７０と反対側に配置されている。この補強梁８０の一端部は、柱脚部６０Ｌに溶接等によって接合されている。また、補強梁８０の他端部は、中空体５０の内周面に溶接等によって接合されている。

補強梁８０の梁成ｔは、梁７０の梁成Ｔよりも低くされている。より具体的には、補強梁８０のウェブ部８０Ａの高さが、梁７０のウェブ部７０Ａの高さよりも低くされている。この補強梁８０は、切欠き部５２から露出しないように、中空体５０の下部に配置されている。これにより、補強梁８０とコンクリート擁壁３０の開口上壁部３０Ｘとの干渉が抑制されている。

なお、本実施形態では、補強梁８０の下側フランジ部８０Ｂは、梁７０の下側フランジ部７０Ｂと略同じ高さに配置されているが、これらの下側フランジ部７０Ｂ，８０Ｂは異なる高さに配置されても良い。また、補強梁８０は、Ｔ形鋼に限らず、例えば、Ｌ形鋼やＣ形鋼によって形成されても良い。また、補強梁８０は、適宜省略可能である。

（充填コンクリート）
中空体５０には、充填コンクリート５６が充填されている。充填コンクリート５６は、中空体５０の内部に柱６０の柱脚部６０Ｌ、梁ブラケット７２の端部、及び補強梁８０が配置された状態で、中空体５０の内部に充填される。これにより、充填コンクリート５６に、柱６０の柱脚部６０Ｌ、梁ブラケット７２、及び補強梁８０が埋設されている。また、充填コンクリート５６を介して、柱６０の柱脚部６０Ｌ、梁ブラケット７２、及び補強梁８０が中空体５０と接合（一体化）されている。

（杭頭接合構造の施工方法）
次に、本実施形態に係る杭頭接合構造の施工方法の一例について説明する。

先ず、掘削された地盤１４に、杭２０を施工する。この際、杭２０の杭頭部２０Ｈは、地盤１４の根切り底１４Ｌから上方へ突出させておく。また、杭頭部２０Ｈは、後述する土間コンクリート２４から上方へ突出するようにしておく。

次に、地盤１４の根切り底１４Ｌ上に砂利２２等を敷設するとともに、杭２０の杭頭部２０Ｈの両側に、一対のプレキャスト擁壁４０を設置する。この際、プレキャスト擁壁４０は、ベース部４０Ａを構造物１２の内側へ向けた状態で設置する。また、一対のプレキャスト擁壁４０は、間隔を空けて設定する。これにより、一対のプレキャスト擁壁４０の壁部４０Ｂの間に、中空体５０の外周部の設置スペースを確保する。

次に、砂利２２及びプレキャスト擁壁４０のベース部４０Ａ上に、鉄筋を適宜配筋する。この状態で、砂利２２及びプレキャスト擁壁４０上にコンクリートを打設し、土間コンクリート２４を施工する。

次に、杭２０の杭頭部２０Ｈに、中空体５０を被せる。この際、中空体５０における切欠き部５２側の外周部の一部５０Ｐを、一対のプレキャスト擁壁４０の壁部４０Ｂ間の設置スペースに配置する。なお、中空体５０には、柱６０の柱脚部６０Ｌ、複数の梁ブラケット７２、及び補強梁８０を予め接合しておく。

次に、一対のプレキャスト擁壁４０の壁部４０Ｂ間の設置スペースに、コンクリート擁壁３０用の図示しない型枠を設置する。この際、型枠は、設置スペースに配置された中空体５０の外周部の一部５０Ｐと干渉しないように、当該一部５０Ｐの両側及び上側（切欠き部５２）に設置する。

なお、コンクリート擁壁３０は、在来型枠であっても良いし、埋設型枠（捨て型枠）であっても良い。

次に、コンクリート擁壁３０用の型枠内にコンクリートを打設し、コンクリート擁壁３０を施工する。また、中空体５０の内部に充填コンクリート５６を打設する。これにより、充填コンクリート５６を介して、柱６０の柱脚部６０Ｌ、梁７０、及び補強梁８０と中空体５０とを接合する。

その後、コンクリート擁壁３０及びプレキャスト擁壁４０の外側の掘削領域を埋め戻す。これにより、コンクリート擁壁３０及びプレキャスト擁壁４０には、地盤１４から土圧が作用する。

（作用）
次に、本実施形態の作用について説明する。

図２に示されるように、本実施形態に係る杭頭接合構造１０によれば、中空体５０は、杭２０の杭頭部２０Ｈに被せられている。この中空体５０の内部には、充填コンクリート５６が充填されている。また、杭頭部２０Ｈの隣には、コンクリート擁壁３０が配置されている。このコンクリート擁壁３０は、開口部３２を有している。

ここで、中空体５０の高さＨは、開口部３２の高さｈよりも高くされている。この中空体５０の上部には、切欠き部５２が形成されている。この切欠き部５２には、中空体５０の下部の外周部の一部５０Ｐをコンクリート擁壁３０の開口部３２に配置した状態で、コンクリート擁壁３０の開口上壁部３０Ｘが配置されている。

換言すると、中空体５０の切欠き部５２にコンクリート擁壁３０の開口上壁部３０Ｘを配置することにより、中空体５０の上部とコンクリート擁壁３０の開口上壁部３０Ｘとの干渉を介しつつ、コンクリート擁壁３０の開口部３２に中空体５０の下部の一部５０Ｐを配置することができる。

このように本実施形態では、コンクリート擁壁３０と中空体５０との干渉を抑制しつつ、杭頭部２０Ｈに中空体５０を被せることができる。これにより、杭頭部２０Ｈの周囲に仮設する充填コンクリート５６用の在来型枠を省略することができる。したがって、充填コンクリート５６の施工の手間が低減される。

また、中空体５０及び充填コンクリート５６の上部には、切欠き部５２による断面欠損があるが、中空体５０及び充填コンクリート５６の下部には断面欠損がない。これにより、地震時に、柱６０に作用するせん断力を、中空体５０及び充填コンクリート５６の下部を介して杭頭部２０Ｈに効率的に伝達することができる。

さらに、図１及び図２に示されるように、柱６０の柱脚部６０Ｌには、補強梁８０が接合されている。この補強梁８０は、中空体５０の切欠き部５２側に配置されるとともに、切欠き部５２から露出しないように中空体５０の下部に収容されている。これにより、コンクリート擁壁３０と補強梁８０との干渉を抑制しつつ、柱６０の柱脚部６０Ｌに補強梁８０を接合することができる。

ここで、比較例として、コンクリート擁壁３０から離れた構造物１２の内部（一般部）では、一般に、平面視にて十字状に配置された４本の梁が柱の柱脚部に接合される。この場合、柱の軸力は、４本の梁の下側フランジ部の下面を介して中空体内の充填コンクリートに伝達される。

一方、構造物１２の外周部では、コンクリート擁壁３０に干渉しないように、平面視にてＬ字状に配置された２本の梁、又は平面視にてＴ字状に配置された３本の梁が柱の柱脚部に接合される。この場合、柱の軸力は、２本又は３本の梁の下側フランジ部の下面を介して中空体内の充填コンクリートに伝達されるため、前述した構造物１２の内部と比較して、充填コンクリートに作用する応力度（圧縮応力度）が高くなる。そのため、構造物１２の外周部では、構造物の内部と比較して、中空体の外径等が大きくなる可能性がある。

これに対して本実施形態では、柱６０の柱脚部６０Ｌには、３本の梁７０に加えて補強梁８０が接合されている。そのため、柱６０の軸力は、梁７０及び補強梁８０の下側フランジ部７０Ｂ，８０Ｂの下面から充填コンクリート５６に分散して伝達される。これにより、本実施形態では、構造物１２の外周部の充填コンクリート５６に作用する応力度（圧縮応力度）を、構造物１２の内部の充填コンクリートと同様にすることができる。したがって、本実施形態では、充填コンクリート５６の耐力を確保しつつ、構造物１２の外周部の中空体５０の外径を構造物１２の内部（一般部）の中空体の外径と同様にすることができる。

また、柱６０の柱脚部６０Ｌの両側には、梁７０及び補強梁８０が接合されている。これにより、地震時に柱６０に作用する曲げモーメントが、梁７０及び補強梁８０の下側フランジ部７０Ｂ，８０Ｂから充填コンクリート５６を介して杭頭部２０Ｈに効率的に伝達される。したがって、耐震性能が向上する。

一方、中空体５０の上部に切欠き部５２を形成し、この切欠き部５２にコンクリート擁壁３０の開口上壁部３０Ｘを配置することにより、コンクリート擁壁３０の開口部３２の開口面積を小さくすることができる。したがって、土圧等によるコンクリート擁壁３０の破損等を抑制することができる。

また、図４に示されるように、コンクリート擁壁３０の開口部３２と中空体５０の外周部との隙間は、シール材３４によって塞がれている。これにより、杭頭部２０Ｈに中空体５０を被せつつ、開口部３２からコンクリート擁壁３０の内側へ浸入する雨水や地下水等を抑制することができる。

（変形例）
次に、上記実施形態の変形例について説明する。

上記実施形態では、コンクリート擁壁３０が現場打ちコンクリートによって形成されるが、上記実施形態はこれに限らない。コンクリート擁壁は、例えば、プレキャストコンクリートによって形成されても良い。この場合、コンクリート擁壁には、中空体５０の下部の外周部の一部５０Ｐが配置される開口部が形成される。

また、上記実施形態では、中空体５０に切欠き部５２が形成されるが、上記実施形態はこれに限らない。例えば、中空体の高さＨが、コンクリート擁壁３０の開口部３２の高さｈよりも低い場合は、中空体の上部に切欠き部を形成せずに、中空体の外周部の一部をコンクリート擁壁３０の開口部３２に配置することができる。

また、上記実施形態では、柱６０の柱脚部６０Ｌに３本の梁７０が接合されるが、上記実施形態はこれに限らない。柱６０の柱脚部６０Ｌに接合する梁７０の数は、適宜変更可能である。また、梁７０及び補強梁８０は、適宜省略可能である。

また、上記実施形態では、中空体５０が円筒状に形成されるが、上記実施形態はこれに限らない。中空体は、例えば、角形鋼管等のように断面矩形状の筒状部材によって形成されても良い。

以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明はこうした実施形態に限定されるものでなく、一実施形態及び各種の変形例を適宜組み合わせて用いても良いし、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々なる態様で実施し得ることは勿論である。

１０ 杭頭接合構造
２０ 杭
２０Ｈ 杭頭部
３０ コンクリート擁壁
３０Ｘ 開口上壁部（コンクリート擁壁における開口部の上側の部位）
３２ 開口部
３４ シール材
５０ 中空体
５０Ｐ 一部（中空体の外周部の一部）
５２ 切欠き部
５６ 充填コンクリート
Ｈ 中空体の高さ
ｈ 開口部の高さ

Claims (3)

1. 構造物の外周部に配置されるとともに、掘削された地盤の根切り底から杭頭部が上方へ突出する杭と、
   前記杭頭部が、中空部に挿入される筒状の中空体と、
   前記中空体の前記中空部に充填される充填コンクリートと、
   壁状の壁部と、前記壁部を該壁部の厚み方向及び水平方向に貫通する開口部と、を有し、前記地盤の掘削領域に設けられるとともに、前記開口部に前記中空体の外周部における周方向の一部が配置される、前記構造物の基礎としてのコンクリート擁壁と、
   を備える杭頭接合構造。
2. 前記中空体の高さは、前記開口部よりも高くされ、
   前記中空体の上部には、該中空体の前記外周部の前記一部が前記開口部に配置された状態で、前記壁部における前記開口部の上側の部位が配置される切欠き部が形成される、
   請求項１に記載の杭頭接合構造。
3. 前記開口部と前記中空体の前記外周部との隙間を塞ぐシール材を備える、
   請求項１又は請求項２に記載の杭頭接合構造。

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