JP2024047713A - 杭と上部構造物との接合方法 - Google Patents

Abstract

【課題】杭の鉛直方向の誤差修正作業と、杭及び上部構造物の芯出し作業を簡単に行うことで工期の短縮を図ることができる杭と上部構造物との接合方法を提供する。【解決手段】地盤２に建込んだ杭（コンクリート杭）１と、柱（上部構造物）１８の下端が接合されているベースプレート１７を上端部に設けて杭の杭頭部の周囲に被せて配置したキャップ鋼管１５と、を接合する方法である。杭の杭頭部に、建込み治具１０を固定する。次いで、建込み治具に支持されたベースプレートの鉛直方向及び水平方向の位置を調整する。次いで、鉛直方向及び水平方向の位置調整が完了したベースプレートを建込み治具に固定する。次いで、ベースプレートに設けた充填孔１７ｂを介してキャップ鋼管の内部及び杭の外周に充填材２０を充填する。【選択図】図１

Description

本発明は、地盤に建込まれた杭と、建築構造物や土木構造物の上部構造物との接合方法に関する。

従来、地盤に建込まれた杭と建築構造物の柱（上部構造物）との接合方法では、杭頭にフーチングを設置し、フーチングにアンカーボルトを固定し、アンカーボルトに、柱下端のベースプレートを固定していた。
この従来の施工方法に対して、フーチングを構築することなく、柱を直接杭に固定する施工方法が開発されている（例えば、特許文献１）。
特許文献１の杭及び上部構造物を接合する施工方法は、杭頭部の頂部に鉛直位置調整金具を設置し、鉛直位置調整金具に柱下端のキャップ構造の接合治具を被せ、接合治具の内部にコンクリートを充填して固定する方法である。鉛直位置調整金具は、平坦な上面と脚部とで側面ほぼコ字状に形成されている。

特開２００７－９４３８号公報

ところで、地盤に建込まれている杭は、鉛直方向に設置誤差が生じており、特許文献１の施工方法は、鉛直位置調整金具の脚部高さを加工調整することで、杭の鉛直方向の設置誤差を矯正している。また、杭と柱の芯出し作業が必要であるが、特許文献１の施工方法は他の治具を用いて芯出し作業を行っている。
しかし、特許文献１の杭と上部構造物の施工方法では、鉛直位置調整金具の脚部を調整加工する作業や、他の治具を用いた芯出し作業に多くの時間が費やされるので、工期が長くなるおそれがある。

そこで、本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、杭の鉛直方向の誤差修正作業と、杭及び上部構造物の芯出し作業を簡単に行うことで工期の短縮を図ることができる杭と上部構造物との接合方法を提供することを目的としている。

上記目的を達成するために、本発明に係る杭と上部構造物との接合方法は、地盤に建込んだ杭と、上部構造物の下端が接合されているベースプレートを上端部に設けて杭の杭頭部の周囲に被せて配置したキャップ鋼管と、を接合する方法であって、杭の杭頭部に建込み治具を固定する治具固定工程と、建込み治具に支持されたベースプレートの鉛直方向及び水平方向の位置を調整する位置調整工程と、鉛直方向及び水平方向の位置調整が完了したベースプレートを建込み治具に固定するキャップ鋼管固定工程と、ベースプレートに設けた充填孔を介して前記キャップ鋼管の内部及び前記杭の外周に充填材を充填する充填工程と、を備えている。

本発明に係る杭と上部構造物との接合方法によると、杭の杭頭部に固定した建込み治具でベースプレートの鉛直方向及び水平方向の位置調整を行い、建込み治具にベースプレートを固定することができるので、杭の鉛直方向の誤差修正作業と、杭及び上部構造物の芯出し作業を簡単に行うことで工期の短縮を図ることができる。

本発明に係る第１実施形態のコンクリート杭と上部構造物である柱との接合構造を模式的に示した図である。 図１のＡ－Ａ線矢視図である。 図１のＢ－Ｂ線矢視図である。 第１実施形態のコンクリート杭と柱との接合構造の施工手順を示した図である。 本発明に係る第２実施形態の鋼管杭と上部構造物である柱との接合構造を模式的に示した図である。

次に、図面を参照して、本発明に係る実施形態を説明する。以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号を付している。ただし、図面は模式的なものであり、厚みと平面寸法との関係、各層の厚みの比率等は現実のものとは異なることに留意すべきである。したがって、具体的な厚みや寸法は以下の説明を参酌して判断すべきものである。また、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることはもちろんである。
また、以下に示す実施形態は、本発明の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであって、本発明の技術的思想は、構成部品の材質、形状、構造、配置等を下記のものに特定するものでない。本発明の技術的思想は、特許請求の範囲に記載された請求項が規定する技術的範囲内において、種々の変更を加えることができる。

［第１実施形態］
図１は、本発明の第1実施形態に係るコンクリート杭と上部構造物との接合構造の模式的説明図、図２は図１のＡ－Ａ断面図、図３は図１のＢ－Ｂ断面図である。
図1の符号１は、地盤２に建込まれたコンクリート杭であり、コンクリート製の円筒管で形成され、上部は根切り３から突出している。コンクリート杭１の杭頭部には杭頭鋼板リング４が一体化されており、コンクリート杭１の中空部には上部まで、土砂、杭固定用セメントミルクなどの杭内部残滓５が充填されている。

図１の符号１０は建込み治具であり、固定プレート１１と、固定プレート１１の上面に溶接により接合されて垂直に立ち上がっている４本の長ナット１２ａ～１２ｄと、これら長ナット１２にねじ込まれている４本のアンカーボルト１３と、各アンカーボルト１３にねじ込まれている固定ナット１４Ａ及びレベル調整ナット１４Ｂと、を備えている。固定ナット１４Ａは、２個のナット１４ａ１，１４ａ２で構成されるダブルナットであり、レベル調整ナット１４Ｂも、２個のナット１４ｂ１，１４ｂ２で構成されるダブルナットである。固定プレート１１にはコンクリート充填孔１１ａが形成されている。

図２に示すように、杭頭鋼板リング４の上面には、複数の杭頭把持部材６及び支持プレート７が周方向に離間した状態で溶接により接合されている。杭頭把持部材６は、杭打ち機でコンクリート杭１を地盤２に打込む際に杭打ち機が把持する部材である。
固定プレート１１は、複数の支持プレート７の上面に溶接により接合されることで、コンクリート杭１の最上部に水平に固定されている。
ここで、図２に示すように、固定プレート１１の上面に固定した４本の長ナット１２の直下に支持プレート７が位置している。また、固定プレート１１は、図２に示すように、１対の長ナット１２ａ，１２ｃの対角線と、他の１対の長ナット１２ｂ，１２ｄの対角線とが交差する位置が、コンクリート杭１の軸芯Ｐに一致するように配置されている。

符号１５はコンクリート杭１と柱１８とを接合するキャップ鋼管である。このキャップ鋼管１５は、内径がコンクリート杭１の外径より大径筒状に形成されている筒状本体部１６と、筒状本体部１６の上端部に固定されたベースプレート１７と、ベースプレート１７に溶接により固定されている上部構造物としてのＨ形断面の柱１８と、を備えている。ベースプレート１７には、建込み治具１０の複数本のアンカーボルト１３が通過する複数のボルト通過孔１７ａが形成されているとともに、コンクリート充填孔１７ｂが形成されている。

ベースプレート１７のボルト通過孔１７ａに、建込み治具１０のアンカーボルト１３を下側から挿通し、筒状本体部１６の下端を根切り３の底面に形成した捨てコン１９に載せた状態で、コンクリート杭１の杭頭部の周囲にキャップ鋼管１５を被せている。
そして、各アンカーボルト１３に係合した複数のレベル調整ナット１４Ｂの各々の鉛直方向の位置を適宜調整することで、ベースプレート１７の鉛直方向の位置が設定されるとともに、コンクリート杭１と柱１８の芯出しが行われている。また、複数の固定ナット１４Ａをアンカーボルト１３に係合することで、複数のレベル調整ナット１４Ｂとでベースプレート１７を挟み込んでキャップ鋼管１５を固定する。
そして、キャップ鋼管１５の内部と、コンクリート杭１内部の最上部にコンクリート２０が充填されている。

次に、上記のように構成した第１実施形態のコンクリート杭１と柱１８とを接合する施工手順の一例について、図４（ａ）～（ｄ）及び図1を参照して説明する。
先ず、図４（ａ）に示すように、地盤２に上部を根切り３から突出させた状態でコンクリート杭１を建込む。コンクリート杭１の杭頭部には、複数の杭頭把持部材６を溶接した杭頭鋼板リング４が一体化されている。次いで、図４（ｂ）に示すように、コンクリート杭１の杭頭部に、４本の支持プレート７を載せ、それらの対角線がコンクリート杭１の軸芯Ｐに一致するように配置して溶接により接合する。

次いで、図４（ｃ）に示すように、４本の支持プレート７の真上に長ナット１２が位置するように固定プレート１１を配置し、複数の支持プレート７及び杭頭把持部材６に固定プレート１１を溶接により接合する。ここで、コンクリート杭１が偏心している場合には、固定プレート１１を水平方向に位置調整して支持プレート７に溶接で接合することで、コンクリート杭１の水平方向の正しい位置出しが可能となる。

次いで、図４（ｄ）に示すように、固定プレートの４本の長ナット１２にアンカーボルト１３をねじ込んだ後、各アンカーボルト１３にレベル調整ナット１４Ｂを係合する。そして、各レベル調整ナット１４Ｂの天端がキャップ鋼管１５のベースプレート１７の底面の鉛直方向位置となるように、各レベル調整ナット１４Ｂの鉛直方向の位置を調整する。そして、調整が終了したレベル調整ナット１４Ｂを構成するダブルナット（ナット１４ｂ１，１４ｂ２）の本締めを行うことでダブルナットの緩みを防止する。次いで、キャップ鋼管１５のベースプレート１７のボルト通過孔１７ａに下側からアンカーボルト１３を挿通し、ベースプレート１７の下面が鉛直方向の位置を調整したレベル調整ナット１４Ｂに載せる。これにより、ベースプレート１７の水平位置が設計通りに配置されるとともに、コンクリート杭１と柱１８の芯出しが完了する。

次いで、図１に示すように、複数の固定ナット１４Ａをアンカーボルト１３に係合することで、複数のレベル調整ナット１４Ｂとでベースプレート１７を挟み込んでキャップ鋼管１５を固定する。そして、固定ナット１４Ａを構成するダブルナット（ナット１４ｂ１，１４ｂ２）の本締めを行うことでダブルナットの緩みを防止する。
次いで、ベースプレート１７のコンクリート充填孔１７ｂからキャップ鋼管１５内部にコンクリート２０を充填する。充填されたコンクリート２０は、固定プレート１１のコンクリート充填孔１１ａからコンクリート杭１の内部に入り込み、杭内部残滓５の上部にも充填されて施工が完了する。

次に、本実施形態のコンクリート杭１と柱１８とを接合する方法の効果について説明する。
本実施形態は、建込み治具１０のアンカーボルト１３に係合したレベル調整ナット１４Ｂを鉛直方向に移動させるだけでキャップ鋼管１５のベースプレート１７の水平位置調整、コンクリート杭１と柱１８の芯出しが間時間で完了するので、鉛直位置調整金具の脚部を調整加工する作業、他の治具を用いた芯出し作業を必要とする従来の施工方法と比較して、大幅に施工期間を短縮することができる。

また、コンクリート杭１及びキャップ鋼管１５のベースプレート１７は、建込み治具１０の４本のアンカーボルト１３を介して固定されているが、４本のアンカーボルト１３の真下に固定プレート１１を介して支持プレート７が配置されており、柱１８に作用する荷重によってアンカーボルト１３に引き抜き力や水平力が作用しても、支持プレート７を介してコンクリート杭１が受けるので、柱１８をコンクリート杭１に安定して固定することができる。

また、地盤２に建込んだコンクリート杭１が偏心している場合には、固定プレート１１を支持プレート７に接合する際に固定プレート１１の水平方向の位置を調整するだけで、コンクリート杭１の水平方向の正しい位置出しを行うことができ、コンクリート杭１の偏心を容易に矯正することができる。
また、建込み治具１０の固定プレート１１から立ち上がっているアンカーボルト１３は、固定プレート１１に溶接で接合された長ナット１２に螺合して固定されており、アンカーボルト１３を固定プレート１１に直接溶接で接合する構造と比較して、長ナット１２の溶接による円周長を長くすることでアンカーボルト１３の固定強度を高くすることができる。

また、レベル調整ナット１４Ｂをダブルナット（ナット１４ｂ１，１４ｂ２）で構成したことで、キャップ鋼管１５のベースプレート１７の水平位置調整を完了した後にナット１４ｂ１，１４ｂ２を本締めするだけで、レベル調整ナット１４Ｂの固定動作を簡単に行うことができる。
また、固定ナット１４Ａをダブルナット（ナット１４ａ１，１４ａ２）で構成したことで、ナット１４ａ１，１４ａ２を本締めするだけで、レベル調整ナット１４Ｂとでキャップ鋼管１５のベースプレート１７を鉛直方向から簡単に挟持することができる。

また、キャップ鋼管１５のベースプレート１７にコンクリート充填孔１７ａを設けたことで、キャップ鋼管１５の内部へのコンクリート２０の充填作業を容易に行いことができる。
さらに、建込み治具１０の固定プレート１１にコンクリート充填孔１１ａを設けたことで、キャップ鋼管１５の内部に充填したコンクリート２０が、固定プレート１１の内部に入り込み、コンクリート杭１の杭内部残滓５の上部にも充填されるので、固定プレート１１の変形を防止することができる。

［第２実施形態］
次に、図５は、本発明の第２実施形態に係る鋼管杭と上部構造物との接合構造の模式的説明図である。図１から図４で示した第１実施形態と同一構成部分には、同一符号を付して説明は省略する。
図５の符号２１は、地盤２に建込まれた鋼管杭であり、鉄製の円筒管で形成され、上部は根切り３から突出している。鋼管杭２１の杭頭部には蓋鋼板２２が一体化されており、鋼管杭２１の中空部には上部まで、土砂、杭固定用セメントミルクなどの杭内部残滓５が充填されている。蓋鋼板２２には、コンクリート充填孔２２ａが形成されている。また、本実施形態の建込み治具１０の固定プレート１１は、鋼管杭２１の蓋鋼板２２に溶接により接合されている。

そして、本実施形態の鋼管杭２１と柱１８とを接合する施工では、建込み治具１０の固定プレート１１を鋼管杭２１の蓋鋼板２２に固定することと、ベースプレート１７のコンクリート充填孔１７ｂからキャップ鋼管１５内部に充填したコンクリート２０が、固定プレート１１のコンクリート充填孔１１ａ及び蓋鋼板２２のコンクリート充填孔２２ａから鋼管杭２１の内部に入り込むこと以外は、第１実施形態のコンクリート杭１と柱１８との接合方法と同一構成である。
したがって、本実施形態の鋼管杭２１と柱１８との接合方法も、建込み治具１０のアンカーボルト１３に係合したレベル調整ナット１４Ｂを鉛直方向に移動させるだけでキャップ鋼管１５のベースプレート１７の鉛直位置調整、鋼管杭２１と柱１８の芯出しが短時間で完了するので、従来の施工方法と比較して、大幅に施工期間を短縮することができる。

また、鋼管杭２１及びキャップ鋼管１５のベースプレート１７は、建込み治具１０の４本のアンカーボルト１３の真下に蓋鋼板２２が配置されており、柱１８に作用する荷重によってアンカーボルト１３に引き抜き力や水平力が作用しても、蓋鋼板２２を介して鋼管杭２１が受けるので、柱１８を鋼管杭２１に安定して固定することができる。
また、地盤２に建込んだ鋼管杭２１が偏心している場合には、固定プレート１１を蓋鋼板２２に接合する際に固定プレート１１の水平方向の位置を調整するだけで、鋼管杭２１の水平方向の正しい位置出しを行うことができ、鋼管杭２１の偏心を容易に矯正することができる。

また、第１実施形態と同様に、固定プレート１１に固定した長ナット１２の溶接による円周長を長くすることで、建込み治具１０のアンカーボルト１３の固定強度を高くすることができ、レベル調整ナット１４Ｂをダブルナット（ナット１４ｂ１，１４ｂ２）で構成したことでレベル調整ナット１４Ｂの固定動作を簡単に行うことができ、固定ナット１４Ａをダブルナット（ナット１４ａ１，１４ａ２）で構成したことで、キャップ鋼管１５のベースプレート１７を鉛直方向から簡単に挟持することができる。
さらに、蓋鋼板２２にコンクリート充填孔２２ａを設けたことで、キャップ鋼管１５の内部に充填したコンクリート２０が、固定プレート１１の内部に入り込み、鋼管杭２１の杭内部残滓５の上部にも充填されるので、固定プレート１１の変形を防止することができる。

１ コンクリート杭
２ 地盤
３ 根切り
４ 杭頭鋼板リング
５ 杭内部残滓
６ 杭頭把持部材
７ 支持プレート
１０ 建込み治具
１１ 固定プレート
１２ 長ナット
１３ アンカーボルト
１４Ａ 固定ナット
１４Ｂ レベル調整ナット
１４ａ１，１４ａ２ ナット
１４ｂ１，１４ｂ２ ナット
１１ａ コンクリート充填孔
１５ キャップ鋼管
１６ 筒状本体部
１７ ベースプレート
１７ａ ボルト通過孔
１７ｂ コンクリート充填孔（充填孔）
１８ 柱
１９ 捨てコン
２０ コンクリート（充填材）
２１ 鋼管杭
２２ 蓋鋼板
２２ａ コンクリート充填孔（充填孔）

Claims (6)

1. 地盤に建込んだ杭と、上部構造物の下端が接合されているベースプレートを上端部に設けて前記杭の杭頭部の周囲に被せて配置したキャップ鋼管と、を接合する方法であって、
   前記杭の杭頭部に、建込み治具を固定する治具固定工程と、
   前記建込み治具に支持された前記ベースプレートの鉛直方向及び水平方向の位置を調整する位置調整工程と、
   鉛直方向及び水平方向の位置調整が完了した前記ベースプレートを前記建込み治具に固定するキャップ鋼管固定工程と、
   前記ベースプレートに設けた充填孔を介して前記キャップ鋼管の内部及び前記杭の外周に充填材を充填する充填工程と、を備えていることを特徴とする杭と上部構造物との接合方法。
2. 前記建込み治具は、
   前記杭の杭頭部に下面が固定される固定プレートと、
   前記固定プレートの上面から垂直に立ち上がって連結されており、前記ベースプレートに設けたボルト挿通孔に下側から挿通する複数のアンカーボルトと、
   前記複数のアンカーボルトに係合しているレベル調整ナット及び固定ナットと、を備えており、
   前記位置調整工程において、前記ベースプレートの下面に当接する前記レベル調整ナットを鉛直方向に移動させることで前記ベースプレートの鉛直方向及び水平方向の位置を調整し、
   前記キャップ鋼管固定工程において、前記ベースプレートの上面に当接する前記固定ナットと前記レベル調整ナットとで前記ベースプレートを挟持することを特徴とする請求項１記載の杭と上部構造物との接合方法。
3. 前記固定プレートの上面に複数の長ナットが固定されており、これら複数の長ナットに前記アンカーボルトがねじ込まれていることを特徴とする請求項２記載の杭と上部構造物との接合方法。
4. 前記レベル調整ナット及び前記固定ナットはダブルナットで構成されていることを特徴とする請求項２又は３記載の杭と上部構造物との接合方法。
5. 前記杭は、コンクリート杭で構成されており、
   治具固定工程において、前記コンクリート杭の前記杭頭部に設けた杭頭鋼板リングに固定した支持プレートを介して前記建込み治具を固定することを特徴とする請求項１又は２に記載の杭と上部構造物との接合方法。
6. 前記杭は、鋼管杭で構成されており、
   前記治具固定工程において、前記鋼管杭の前記杭頭部に設けた蓋鋼板に前記建込み治具を固定することを特徴とする請求項１又は２に記載の杭と上部構造物との接合方法。

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