JP4800899B2 - 杭頭部の接合構造及び施工方法 - Google Patents

Description

本発明は、杭頭部の接合構造及び施工方法に関する。

従来、コンクリート充填鋼管杭や鋼管杭と基礎梁とを接続する際の杭頭部の接続構造として、例えば杭頭部よりひと回り大きな径を有する円筒状の鋼管を杭頭部の外側に巻いた状態に取り付け、杭頭部と外鋼管部との間にコンクリートを充填するとともに、外鋼管部或いは杭頭部の上端にアンカー筋の一端を溶接する二重管方式（例えば、特許文献１参照）が提案されている。
特許文献１では、杭頭部と外鋼管部との間の上下端面を閉塞する上ダイアフラムと下ダイアフラムとが設けられ、外鋼管部に複数のアンカー筋の一端を溶接し、その他端側を基礎コンクリートに埋設するようにした杭頭部の接合構造である。
特開２００５−１７１４８０号公報

しかしながら、特許文献１の杭頭部の接合構造では以下のような問題がある。
特許文献１では、例えば工場などで予めアンカー筋を外鋼管部に溶接して固着する場合には、アンカー筋を取り付けた状態で拡径部材を搬送することになる。そのため、拡径部材から突出したアンカー筋が変形などしないように重ねたり、傾けた状態でトラックに載せることができず、効率よく運搬できないという欠点があった。
また、拡径部材の取付け位置を変更できないため、杭が高止まりした場合に基礎の配筋の妨げになるという問題があった。

本発明は、上述する問題点に鑑みてなされたもので、本発明は、杭頭レベルを高さ調整して所定の取付け位置に拡径部材を設置できるうえ、運搬効率を低下させないようにした杭頭部の接合構造及び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、本発明に係る杭頭部の接合構造では、杭を構造物の基礎に接合するための杭頭部の接合構造であって、杭頭部の周囲を取り囲む外鋼管部、及び外鋼管部の下端に固着されて杭頭部を挿通可能に形成した水平ダイアフラムからなり、杭頭部の外周面に配置されてなる拡径部材と、拡径部材の上端部に載置される受け筋と、杭頭部と拡径部材との間に上下方向に向けて配置される複数のアンカー筋、及び複数のアンカー筋同士を連結させてなる円環状の横連結部材から形成されると共に、横連結部材の内径が杭径よりも大きい鉄筋かご体と、杭頭部と拡径部材との間に充填されてなる硬化材とを備え、受け筋に鉄筋かご体の横連結部材が載置され、鉄筋かご体は、アンカー筋の下端部が杭頭部の上端部より下方の位置まで挿入されると共に、横連結部材の上方には別の横連結部材が配置されていないことを特徴としている。
また、本発明に係る杭頭部の施工方法では、杭を構造物の基礎に接合する杭頭部の施工方法であって、杭頭部と、杭頭部の周囲を取り囲む外鋼管部、及び外鋼管部の下端に固着されて杭頭部を挿通可能に形成した水平ダイアフラムからなる拡径部材との間に上下方向に向けて配置される複数のアンカー筋、及び複数のアンカー筋同士を連結させてなる円環状の横連結部材から形成されると共に、横連結部材の内径が杭径よりも大きい鉄筋かご体を製作する工程と、拡径部材の上端部に受け筋を載置する工程と、アンカー筋の下端部を杭頭部の上端部より下方の位置まで挿入させると共に、受け筋上に横連結部材を載せることで、鉄筋かご体を拡径部材に設置する工程と、受け筋を拡径部材の上端部に固定手段により固定する工程と、拡径部材を杭頭部の外周面に配置する工程と、杭頭部と拡径部材との間に硬化材を充填する工程とを有していることを特徴としている。
本発明では、鉄筋かご体の横連結部材を受け筋に載せることで、複数のアンカー筋を備えた鉄筋かご体を拡径部材に対して所定位置に位置決めすることができる。これにより、複数のアンカー筋を、溶接作業を行なうことなく拡径部材と杭頭部との間に容易に且つ短時間で配置することができ、その配置後に拡径部材と杭頭部との間に硬化材を充填することで、複数のアンカー筋が杭頭部に強固に固定された杭頭部の接合構造を構築することができる。

また、本発明に係る杭頭部の接合構造では、アンカー筋には、アンカー筋の上下端部のうち少なくとも下端部に、突起状に形成された定着部材が設けられていることが好ましい。
本発明では、定着部材は、アンカー筋の軸方向に作用する引抜き力に抵抗することになり、アンカー筋の定着強度を高める働きをなしている。

また、本発明に係る杭頭部の接合構造では、横連結部材は第一横連結部材であり、鉄筋かご体には、第一横連結部材の下方に硬化材に定着する第二横連結部材が設けられていることが好ましい。
本発明では、第二横連結部材が硬化材に定着し、鉄筋かご体の定着強度を増強させることができる。

また、本発明に係る杭頭部の接合構造では、外鋼管部の内面上端部及び杭頭部の外面上端部の少なくとも一方に突起部材が固定されていることが好ましい。
本発明では、硬化材と拡径部材と杭頭部とのそれぞれの付着力を向上させることができる。さらに、硬化材に埋設されるアンカー筋の下端付近に突起状の定着部材が埋設されている場合には、アンカー筋に引抜力が作用したときに、硬化材内の定着部材よって生じる破壊の影響領域（引抜き破壊線）を小さくすることができる。そして、定着部材から発生する引抜き破壊線を突起部材に当接させることで、その引抜き破壊線が硬化材の上面に達することを抑制し、アンカー筋の定着力が低下すること防止することができる。

また、本発明に係る杭頭部の接合構造では、受け筋は、拡径部材の上端部に固定手段により固定されていることが好ましい。
本発明では、受け筋を設けることで、拡径部材を杭頭から所定の位置に容易にセットできるばかりでなく、受け筋上に鉄筋かご体の横連結部材を載せる作業において、受け筋が動いてずれることがないことから、鉄筋かご体を所定箇所に位置合わせする作業が容易となるうえ、受け筋に対して安定した状態で鉄筋かご体を配置することができる。

本発明の杭頭部の接合構造及び施工方法によれば、杭頭レベルが変化しても所定の位置に拡径部材を取り付けることができるため、杭の高止まりに対応することができ、施工が容易となる。つまり、受け筋を拡径部材の上端部に取り付けたことで、杭頭部が高止まりして所定の高さ位置に杭頭レベルがない場合に、杭頭を切断して所定の高さの杭頭レベルに合わせて高さ調整をした後に拡径部材を設置することができる。
また、工場などで製作した拡径部材は、アンカー筋を備えた状態でないためトラック上で重ねたり適宜並べた状態で運搬することができることから、運搬効率の低下をなくすことができる。
さらに、溶接作業を行なうことなく鉄筋かご体の横連結部材を受け筋に載せることで、複数のアンカー筋を備えた鉄筋かご体を所定位置に位置決めすることができ、複数のアンカー筋を拡径部材と杭頭部との間に容易に且つ短時間で配置することができる。そのため、従来のように現場でアンカー筋を溶接する作業をなくすことができ、溶接作業の手間をなくして作業工数を削減できることから工費の低減が図れる。

以下、本発明に係る杭頭部の接合構造及び施工方法の実施の形態について、図１乃至図４に基づいて説明する。
図１は本発明の実施の形態による杭頭部の接合構造を示す立断面図、図２は硬化材充填前における杭頭部の接合構造を示す平面図、図３は鉄筋かご体の全体概要を示す斜視図、図４は拡径部材内における硬化材の引抜き破壊線を示す図である。

図１に示すように、本実施の形態による杭頭部の接合構造では、例えば鋼管杭、ＳＣ杭（鋼管で被覆した既成コンクリート杭）、コンクリート充填鋼管杭などの杭体２を対象としている。
図１及び図２に示すように、杭頭部の接合構造１は、杭頭部２Ａの周囲の所定位置に設けられる拡径部材３と、拡径部材３の上端部３ａに載置される受け筋４と、杭頭部２Ａと拡径部材３との間に上下方向に向けて配置される複数のアンカー筋６、６、…及び複数のアンカー筋６、６、…同士を連結させてなるフープ筋７（横連結部材）から形成された鉄筋かご体５と、杭頭部２Ａと拡径部材３との間に充填されてなる硬化材８とから概略構成されている。

図１に示すように、拡径部材３は、杭頭部２Ａの周囲から取り囲む円筒形状の鋼管からなる外鋼管部９と、外鋼管部９の下端９ａと杭頭部２Ａとの間隙を閉塞する水平ダイアフラム１０とから構成されている。外鋼管部９は、その内径が杭体２の外径Ｄと比較して大きい鋼管からなり、外鋼管部９の部材長はその杭体２の外径Ｄの約０．５〜１倍程度となっている。

図１及び図２に示すように、水平ダイアフラム１０は、杭頭部２Ａを挿通する円孔１０ａ（図２参照）を有している。その円孔１０ａは、杭体２の外径Ｄよりわずかに大きい径に形成されている。そして、水平ダイアフラム１０の外周部は、外鋼管部９の下端９ａに溶接などの固定手段によって固着されている。一方、その内周部をなす円孔１０ａに、杭頭部２Ａが非固着状態で挿通され、仕切り部材１１（後述）に載置した状態となっている。このとき、仕切り部材１１と水平ダイアフラム１１とは溶接などで固着されない構造となっている。
なお、拡径部材３は、外鋼管部９と水平ダイアフラム１０とを溶接などにより固定する作業を、例えば工場などの作業性のよい場所で実施することができる。

また、図１に示すように、拡径部材３（杭頭部２Ａ）の周囲には、拡径部材３を取り付けるための作業領域を確保するために所定領域が掘削されている。そして、本実施の形態では、掘削した掘削底盤１３に後述する仕切り部材１１を載置し、さらにその仕切り部材１１上に拡径部材３の水平ダイアフラム１０を載せることにより、拡径部材３は杭頭部２Ａの周囲の所定位置に位置決めされて配置される。
また、拡径部材３内（外鋼管部９と杭頭部２Ａとの間の空間）には、コンクリート、モルタル等からなる硬化材８が充填されている。これにより、拡径部材３と杭頭部２Ａとは剛接合となる。

図２に示すように、受け筋４は、棒状の鉄筋や鋼材などであって、拡径部材３の上端３ａに複数（本実施の形態では二本）が所定間隔をもって略平行に載置されている。さらに具体的には、各受け筋４の両端部４ａ、４ａが拡径部材３の上端部３ａに載置した状態となっている。
なお、これらの受け筋４、４は、溶接或いは止め具などの固定手段によってずれないように固定するようにしてもよい。この場合、受け筋４、４上に鉄筋かご体５のフープ筋７を載せる作業において、受け筋４、４が動いてずれることがないことから、鉄筋かご体５を所定箇所に位置合わせをする作業が容易となるうえ、受け筋４、４に対して安定した状態で鉄筋かご体５を配置することができる。

図３に示すように、鉄筋かご体５を形成するアンカー筋６、６、…は、それぞれの上下端部６ａ、６ｂに側面視でＴ型、Ｊ型などの突起状をなす定着部材６Ａ、６Ｂを固定又は形成している。そして、本実施の形態では、Ｔ型状をなす定着部材６Ａ、６Ｂとして、例えば高周波誘導加熱法を用いて鉄筋端部に加工した定着部材を採用している。定着部材６Ａ、６Ｂは、アンカー筋６の軸方向に作用する引抜き力に抵抗することになり、アンカー筋６の定着強度を高める働きをなしている。

図２及び図３に示すように、フープ筋７は、円環状をなし、杭径Ｄ（図１参照）より大きく、拡径部材３の外鋼管部９の内径より小さな径寸法をなしている。そして、好ましくは、外鋼管部９の内径に近い径寸法とされる。つまり、拡径部材３内（杭頭部２Ａと外鋼管部９とに囲われた空間）に平面視リング状に配置されるアンカー筋６、６、…は、なるべくその径寸法が大きくなるように配置されることが好ましい。
そして、このようなフープ筋７は、アンカー筋６の上下方向の所定箇所に、例えば溶接、結束線、フープクリップ７ａ（図３参照）などの固定手段によって２段設けられている。ここでは、上段の第一フープ筋を符号７Ａとし、下段の第二フープ筋を符号７Ｂと区別して用いる。

第一フープ筋７Ａの取り付け位置は、アンカー筋６の定着長（すなわち硬化材８に埋設される長さ寸法）の定着上端６ｃ（図３参照）とされる。つまり、図２に示すように、第一フープ筋７Ａを上述した両受け筋４、４に載置させることで、鉄筋かご体５が拡径部材３に対して所定位置に位置決めされる。このときの第一フープ筋７Ａより下方部分のアンカー筋６が硬化材８に定着される部分となる。
第二フープ筋７Ｂの取り付け位置は、アンカー筋６の下端部６ｂより少し上の位置６ｄ（図３参照）、例えばアンカー筋６の下端部６ｂからアンカー筋６の径寸法の２倍の長さ寸法だけ上部の位置に取り付けられる。第二フープ筋７Ｂは、硬化材８に定着して鉄筋かご体５の定着強度を増強させる働きをなしている。
このように構成される鉄筋かご体５は、工場などで予め製作し、施工現場に運搬することができる。なお、この組み立て作業は、現場で行なっても勿論かまわない。

また、図１及び図４に示すように、本接合構造１には、杭頭部２Ａと拡径部材３との間に充填する硬化材８が、拡径部材３の水平ダイアフラム１０と杭頭部２Ａとの間の隙間から漏れないように仕切り部材１１が設けられている。
この仕切り部材１１は、弾性を有する材料からなるリング形状をなし、杭頭部２Ａの外周部を囲うように配置され、上述した杭頭部２Ａの周囲の所定領域を掘削してなる掘削底盤１３上に設置されている。そして、仕切り部材１１の上面が所定の高さ位置（拡径部材３が仕切り部材１１に載置したときに、その拡径部材３が所定の高さに配置される位置）となるように配置される。そのため、仕切り部材１１は、掘削地盤１３と拡径部材３の下面との両者に隙間なく密接した状態で配置されることになる。そして、拡径部材３と杭頭部２Ａとの間に硬化材８を充填したとき、その硬化材８は仕切り部材１１よってそれより外方への流出が阻止されることになる。

さらに、図４に示すように、拡径部材３（外鋼管部９）の内面上端部及び杭頭部２Ａの外面上端部には、平鋼材などの突起部材１２、１２が溶接などの固定手段によって固定されている。この突起部材１２は、硬化材８と拡径部材３と杭頭部２Ａとのそれぞれの付着力を向上させる作用を有する。さらにまた、本実施の形態ではＴ型状の定着部材６Ｂが硬化材８に埋設されているため、アンカー筋６に引抜力（図４でアンカー筋６の軸方向で図４の上方に向けて作用する力）が作用したときに、硬化材８内の定着部材６Ｂよって生じる破壊の影響領域（図４に示す引抜き破壊線Ｓ）を小さくすることができる。つまり、定着部材６Ｂから発生する引抜き破壊線Ｓを突起部材１２に当接させることで、その引抜き破壊線Ｓが硬化材８の上面に達することを抑制し、アンカー筋６の定着力が低下すること防止することができる。

次に、本発明の実施の形態による杭頭部の施工方法について、図面に基づいて説明する。
先ず、工場などで図１及び図２に示す拡径部材３を製作し、同じく工場或いは現場において鉄筋かご体５を製作しておく。
そして、鉄筋かご体５を拡径部材３の内周側に挿入させ、上下部フープ筋７Ａ、７Ｂの上下方向の間の位置に受け筋４、４を挿通させて拡径部材３の上端部３ａ上に配置し、拡径部材３と略同軸となるように配置された受け筋４、４上に上部フープ筋７Ａを載せ、鉄筋かご体５を位置決めする。これにより、複数のアンカー筋６、６、…が拡径部材３内の所定位置に配置されることになる。さらに、拡径部材３（外鋼管部９）の内面上端部及び杭頭部２Ａの外面上端部には、突起部材１２、１２を固着させる。

そして、図１に示すように、施工現場では、地盤に埋設されている既設の杭体２の杭頭部２Ａを露出させるため、杭頭部２Ａの周囲の所定領域を掘削する。このとき、拡径部材３を所定位置に載置させ得るように、掘削領域における掘削底盤１３を形成しておく。続いて、仕切り部材１１を、露出した杭頭部２Ａの外周部の掘削底盤１３上に配置する。最後に、予め製作しておいた拡径部材３を、その水平ダイアフラム１０の円孔１０ａを杭頭部２Ａに被せるようにして仕切り部材１１上に載置する。その後、拡径部材３と杭頭部２Ａとの間の空間に硬化材８を充填する。
このような手順により、複数のアンカー筋６、６、…が杭頭部２Ａに強固に固定された杭頭部の接合構造１を構築することができる。

上述のように実施の形態による杭頭部の接合構造及び施工方法では、杭頭レベルが変化しても所定の位置に拡径部材３を取り付けることができるため、杭の高止まりに対応することができ、施工が容易となる。つまり、受け筋４、４を拡径部材３の上端部３ａに取り付けたことで、杭頭部が高止まりして所定の高さ位置に杭頭レベルがない場合に、杭頭を切断して所定の高さの杭頭レベルに合わせて高さ調整をした後に拡径部材３を設置することができる。
また、工場などで製作した拡径部材３は、アンカー筋６を備えた状態でないためトラック上で重ねたり適宜並べた状態で運搬することができることから、運搬効率の低下をなくすことができる。
さらに、溶接作業を行なうことなく第一フープ筋７Ａを受け筋４、４に載せることで、複数のアンカー筋６、６、…を備えた鉄筋かご体５を所定位置に位置決めすることができ、複数のアンカー筋６、６、…を拡径部材３と杭頭部２Ａとの間に容易に且つ短時間で配置することができる。そのため、従来のように現場でアンカー筋を溶接する作業をなくすことができ、溶接作業の手間をなくして作業工数を削減できることから工費の低減が図れる。

以上、本発明による杭頭部の接合構造及び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、本実施の形態では１箇所の第二フープ筋７Ｂをアンカー筋６の下端部材６ｂ付近に備えているが、これに限定されることはなく、例えば第１フープ筋７Ａのみでもよく、第二フープ筋７Ｂを二本以上設けるようにしてもかまわない。
また、本実施の形態では受け筋４、４を２本平行に配置しているが、数量や平行であることに限定されず、３本以上を設けてもよい。また、配置間隔も適宜設定することができる。
さらに、仕切り部材１１、突起部材１２等の具体的な構造、形状、数量、設置位置についても、何ら上記のものに限定されることはない。突起部材１２は、外鋼管部９の内面上端部及び杭頭部２Ａの外面上端部の少なくとも一方に固定されていればよいとされる。
さらにまた、定着部材６Ａ、６Ｂは、必要に応じて適宜設けることができる。アンカー筋の上端部は、例えば構造物の基礎に埋設される箇所であり、本実施の形態の定着部材６Ａであることに限定されない。そのため、定着部材６Ｂは、例えばアンカー筋６の下端部のみに設けるようにしてもかまわない。
また、アンカー筋は外鋼管の外周或いは内周面に溶接し、受け筋を外鋼管上端部に溶接する方法としてもよい。

本発明の実施の形態による杭頭部の接合構造を示す立断面図である。 硬化材充填前における杭頭部の接合構造を示す平面図である。 鉄筋かご体の全体概要を示す斜視図である。 拡径部材内における硬化材の引抜き破壊線を示す図である。

符号の説明

１ 接合構造
２Ａ 杭頭部
３ 拡径部材
４ 受け筋
５ 鉄筋かご体
６ アンカー筋
７ フープ筋（横連結部材）
７Ａ 第一フープ筋（第一横連結部材）
７Ｂ 第二フープ筋（第二横連結部材）
８ 硬化材
９ 外鋼管部
１０ 水平ダイアフラム
１１ 仕切り部材
１２ 突起部材

Claims (6)

1. 杭を構造物の基礎に接合するための杭頭部の接合構造であって、
   前記杭頭部の周囲を取り囲む外鋼管部、及び該外鋼管部の下端に固着されて前記杭頭部を挿通可能に形成した水平ダイアフラムからなり、前記杭頭部の外周面に配置されてなる拡径部材と、
   前記拡径部材の上端部に載置される受け筋と、
   前記杭頭部と前記拡径部材との間に上下方向に向けて配置される複数のアンカー筋、及び該複数のアンカー筋同士を連結させてなる円環状の横連結部材から形成されると共に、前記横連結部材の内径が前記杭径よりも大きい鉄筋かご体と、
   前記杭頭部と前記拡径部材との間に充填されてなる硬化材と、
   を備え、
   前記受け筋に前記鉄筋かご体の前記横連結部材が載置され、
   前記鉄筋かご体は、前記アンカー筋の下端部が前記杭頭部の上端部より下方の位置まで挿入されると共に、前記横連結部材の上方には別の横連結部材が配置されていないことを特徴とする杭頭部の接合構造。
2. 前記アンカー筋には、該アンカー筋の上下端部のうち少なくとも下端部に、突起状に形成された定着部材が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の杭頭部の接合構造。
3. 前記横連結部材は第一横連結部材であり、
   前記鉄筋かご体には、該第一横連結部材の下方に前記硬化材に定着する第二横連結部材が設けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載の杭頭部の接合構造。
4. 前記外鋼管部の内面上端部及び前記杭頭部の外面上端部の少なくとも一方に突起部材が固定されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の杭頭部の接合構造。
5. 前記受け筋は、前記拡径部材の上端部に固定手段により固定されていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の杭頭部の接合構造。
6. 杭を構造物の基礎に接合する杭頭部の施工方法であって、
   前記杭頭部と、前記杭頭部の周囲を取り囲む外鋼管部、及び該外鋼管部の下端に固着されて前記杭頭部を挿通可能に形成した水平ダイアフラムからなる拡径部材との間に上下方向に向けて配置される複数のアンカー筋、及び該複数のアンカー筋同士を連結させてなる円環状の横連結部材から形成されると共に、前記横連結部材の内径が前記杭径よりも大きい鉄筋かご体を製作する工程と、
   前記拡径部材の上端部に受け筋を載置する工程と、
   前記アンカー筋の下端部を前記杭頭部の上端部より下方の位置まで挿入させると共に、前記受け筋上に前記横連結部材を載せることで、前記鉄筋かご体を前記拡径部材に設置する工程と、
   前記受け筋を前記拡径部材の上端部に固定手段により固定する工程と、
   前記拡径部材を前記杭頭部の外周面に配置する工程と、
   前記杭頭部と前記拡径部材との間に硬化材を充填する工程と、
   を有していることを特徴とする杭頭部の施工方法。

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