JP6233752B2 - 杭頭構造 - Google Patents

Description

本発明は、鋼管杭の頭部に形成される杭頭構造に関するものである。

地中に打ち込まれた鋼管杭の頭部と鉄筋コンクリート製のフーチングや基礎梁とを接合させるための構造として、杭頭の外周面に直接、定着鉄筋の下部を溶接したり、杭頭の内部に定着鉄筋の下部を埋設させたりする杭頭接合構造が知られている（特許文献１の従来技術の記載を参照）。

しかしながらこのような杭頭接合構造では、過密配筋となったり、現場での作業が手間取ったりするため、特許文献１，２に開示されているような円環状のベースプレートを使った接合構造が提案されている。

また、特許文献３には、定着鉄筋の下端を挿し込むための円筒状のカプラが取り付けられた一対のΩ状の金具によって杭頭を挟み、ボルトとナットの締付け力で杭頭に取り付けられる杭頭鉄筋接続金具が開示されている。

特許第３３８９１６２号公報 特開２０００−１５４５３６号公報 特開２００９−１１４７２７号公報

しかしながら特許文献１，２に開示されたような円環状のベースプレートでは、鋼管の外周面の形状及びベースプレートの内周縁の形状の製作精度が高くなければ、嵌められなかったり隙間が開きすぎたりするという問題が発生する。

また、特許文献３のようにボルトとナットで締結する構造では、摩擦力による固定となるため、大きな引抜き力や押込み力に対して抵抗可能となる接合となっているとは言い難い。

そこで、本発明は、現場での施工性が高いうえに、大きな引抜き力や押込み力に対して抵抗可能な杭頭構造を提供することを目的としている。

前記目的を達成するために、本発明の杭頭構造は、鋼管杭の頭部に形成される杭頭構造であって、前記鋼管杭の外周面を周方向に囲繞するように複数の板状部材によって形成されるベースプレート部と、前記鋼管杭の外周面に取り付けられて前記板状部材をその上に載置させる裏当て金と、前記板状部材の内周縁と前記鋼管杭の外周面とを接合させる溶接部とを備えたことを特徴とする。

ここで、前記板状部材は、半円状の部材とすることができる。また、前記板状部材には、前記鋼管杭の周方向に間隔を置いて複数の孔が穿孔されており、前記孔に定着鉄筋の下端を通して固定させる構成とすることができる。

このように構成された本発明の杭頭構造は、複数の板状部材によって鋼管杭の外周面を周方向に囲繞するベースプレート部が形成される。そして、裏当て金の上に板状部材を載置して、溶接部を介して板状部材の内周縁と鋼管杭の外周面とを接合させる。

このため、鋼管の外周面の形状に製造誤差があったとしても、板状部材を取り付けてベースプレート部を容易に形成することができる。また、裏当て金の上に載置された板状部材に対する溶接は、上方から実施することができるので、現場での施工性が高い。

さらに、溶接部を介して鋼管杭に板状部材を接合させるため、強固に一体化がされて、大きな引抜き力や押込み力に対しても抵抗させることが充分にできる。

また、板状部材が半円状の部材であれば、２つの板状部材を取り付けるだけでベースプレート部を形成することができるので、部品数が少なく施工性に優れている。

さらに、板状部材に鋼管杭の周方向に間隔を置いて複数の孔が穿孔されていれば、その孔に定着鉄筋の下端を通してナットなどで固定させることで、現場で迅速に定着鉄筋を取り付けることができる。

本実施の形態の鋼管杭の杭頭構造の構成を示した説明図である。 本実施の形態の鋼管杭の杭頭構造の構成を説明する断面図である。 実施例の鋼管杭の杭頭構造の構成を示した説明図である。 実施例の鋼管杭の杭頭構造の構成を説明する断面図である。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。図１，２は、本実施の形態の鋼管杭１の頭部に設けられる杭頭構造１１の構成を説明する図である。

本実施の形態の鋼管杭１は、鋼管１２を地中に埋設することによって構築される。鋼管１２には、既製の長さのものが使用され、杭として必要な長さになるように鋼管１２を逐次、継ぎ足していくことになる。

鋼管１２は、杭打ち機によって打ち込むことで地中に埋設することができる。また、最初に埋設させる鋼管１２の先端に羽根（回転翼）を設けておき、鋼管１２を回転させながら埋設していくこともできる。

一方、鋼管１２の単位長さの区切りで丁度打ち込みが終了することは少なく、地上に飛び出しすぎた部分は、ガスバーナーなどを使って切断される。図１は、鋼管１２の余分な部分を切断した後の鋼管杭１の頭部周辺を示している。

本実施の形態の杭頭構造１１は、鋼管杭１の外周面を周方向に囲繞するように形成されるベースプレート部２と、ベースプレート部２をその上に載置させる裏当て金３と、ベースプレート部２を鋼管杭１に接合させる溶接部４とによって主に構成される。

ベースプレート部２は、複数の板状部材としての円弧プレート２１，２１によって形成される。この円弧プレート２１は、円環状に成形された鋼板を２分割した半円状の部材である。

また、ベースプレート部２は、円弧プレート２１，２１を取り付けたときに鋼管杭１の外周面１２ａを周（円周）方向に囲繞するように形成される。ここで、「周方向に囲繞するように」とは、円弧プレート２１，２１どうしの対峙する端面２１２，２１２間が接触している状態から離隔した状態までを含んでいる。

例えば、２つの円弧プレート２１，２１の内周縁２１１，２１１を合わせた周長と鋼管杭１の外周面１２ａの周長とが一致している場合は、端面２１２，２１２間は密着する。

これに対して、鋼管杭１の外周面１２ａの周長の方が長い場合は、端面２１２，２１２間は離隔した状態となる。さらには、鋼管杭１の外周面１２ａの周長の方が短い場合は、円弧プレート２１，２１の端面２１２，２１２の位置を上下に僅かにずらして取り付ければよい。

要するに、円弧プレート２１，２１の端面２１２，２１２間に少しの隙間があったり上下に円弧プレート２１の板厚程度のずれがあったりしても、ベースプレート部２全体の機能に影響を与えることはない。

円弧プレート２１の厚さは、引抜き力や押込み力に対する抵抗部材として所望される性能に合わせて任意に設定することができる。すなわち、円弧プレート２１の材質、厚さ及び幅によって、負担可能な引抜き力又は押込み力が変わることになる。

円弧プレート２１は、鋼管杭１の外周面１２ａに環状に取り付けられた裏当て金３の上に載置される。裏当て金３は、溶接部４による接合を行うまでの仮支持部材となる。

裏当て金３には、抵抗部材としての強度が要求されないため、薄い鋼板などをスポット溶接などによって取り付けるだけでもよい。また、図１には、連続した円環状の裏当て金３を図示したが、これに限定されるものではなく、周方向に間隔を置いて円弧状又は片状の部材を取り付けるだけでもよい。

溶接部４は、円弧プレート２１の内周縁２１１と鋼管１２の外周面１２ａとを接合させる。溶接部４は、開先（グルーブ）溶接によって強固な接合にする。なお、所望する強度が得られるのであれば、すみ肉溶接にすることもできる。

図２は、地盤Ｇに打ち込まれた鋼管杭１の杭頭構造１１が、フーチング部５に接合されている状態を示している。ここで、杭頭構造１１は、地盤Ｇよりも上方に突出している。

また、杭頭構造１１を形成する鋼管１２の内部は、中蓋１３によって仕切られており、中蓋１３より上方には中詰コンクリート１４が充填されている。そして、杭頭構造１１は、フーチング部５の鉄筋コンクリートの内部に埋設されている。

次に、本実施の形態の鋼管杭１の杭頭構造１１の構築方法について説明する。まず、鋼管杭１を構成する鋼管１２を、地盤Ｇに打ち込む。最初の鋼管１２を所定の長さ打ち込んだ後に、打ち込み作業を中断して、後行の鋼管１２の下端を先行の鋼管１２の上端に溶接によって接合する。

そして、一体化された鋼管１２，１２を引き続き地盤Ｇに打ち込んでいく。この鋼管１２を継ぎ足す作業は、杭として必要な長さが地盤Ｇに埋設されるまで繰り返し続けられる。

鋼管１２が打ち止まった後には、地盤Ｇの上方に突出した余分な部分をガスバーナーによって切断する。そして、杭頭構造１１となる地上に露出している鋼管１２の外周面１２ａに、スポット溶接によって裏当て金３を取り付ける。

続いて裏当て金３の上に１つ目の円弧プレート２１の内周縁２１１を載せ、上方から開先溶接を行って溶接部４を設ける。さらに、図１に示すように、２つ目の円弧プレート２１の内周縁２１１を裏当て金３の上に載せ、同じく溶接部４による接合を行う。

また、杭頭構造１１を設ける鋼管１２の内空には、上から円板状の中蓋１３をスポット溶接で取り付ける（図２参照）。さらに、フーチング部５及び杭頭構造１１の周囲に必要な配筋を行う。

その後、鋼管１２の中蓋１３よりも上方及びフーチング部５にコンクリートを流し込み、鋼管杭１の頭部とフーチング部５との杭頭の接合構造を完成させる。

次に、本実施の形態の鋼管杭１の杭頭構造１１の作用について説明する。

このように構成された本実施の形態の杭頭構造１１では、２つの円弧プレート２１，２１によって鋼管杭１の外周面１２ａを周方向に囲繞するベースプレート部２が形成される。

そして、裏当て金３の上に円弧プレート２１，２１をそれぞれ載置して、溶接部４を介して円弧プレート２１，２１の内周縁２１１，２１１と鋼管杭１の外周面１２ａとを接合させる。

このため、鋼管１２の外周面１２ａの形状に製造誤差があったとしても、一つ一つの円弧プレート２１の取り付けには影響がないため、ベースプレート部２を容易に形成することができる。

また、裏当て金３を先に鋼管１２に取り付け、その上に載置された円弧プレート２１に対して溶接作業をおこなうため、上方から実施することができる。仮に円弧プレート２１の下から溶接を行う場合は、溶接の作業スペースを確保するために余掘りが必要になる。このような場合に比べて、上から溶接作業が実施できる本実施の形態の杭頭構造１１は、現場での施工性が非常に高いといえる。

また、半円状の円弧プレート２１，２１を使用する場合は、２つの部材を取り付けるだけでベースプレート部２を形成することができるので、部品数が少なく施工性に優れている。

さらに、開先溶接のようにいずれの方向から作用する力に対しても強度の高い溶接部４を介して鋼管杭１に円弧プレート２１，２１を接合させることによって、大きな引抜き力や押込み力に対して充分に抵抗させることができる。

例えば、高架橋の橋脚を支持させる基礎を独立型のフーチング部５と複数の鋼管杭１，・・・とによって構成した場合、地震時などの水平力が高架橋に作用すると、鋼管杭１，・・・に大きな引抜き力や押込み力が作用することが知られている。

従来はこのような引抜き力や押込み力に対抗させるために、内挿鉄筋やずれ止めを多数設置していたが、過密配置になって施工性などに問題があった。これに対して、鋼管１２の外周面１２ａに取り付けられるベースプレート部２であれば、過密配筋になることもないうえに、上方からの溶接作業で取り付けられるので、施工性に優れている。

そして、溶接部４によって鋼管杭１に強固に接合されたベースプレート部２は、引抜き力及び押込み力に対する抵抗部材として充分に機能させることができる。また、鋼管杭１内部の過密配筋だけでなくフーチング部５内の過密配筋も解消され、コンクリートの充填性もよくなる。

このように充分に引抜き力及び押込み力に対抗できる鋼管杭１の杭頭接合構造であれば、施工スペースの制限や軟弱地盤などで大型の重機が使用できない場合や、高架橋下などの上空の使用範囲に制限のある施工箇所においても、群杭として鋼管杭１，・・・を適用してより大径の杭に代えることが可能になる。

以下、前記した実施の形態とは別の形態の実施例について、図３，４を参照しながら説明する。なお、前記実施の形態で説明した内容と同一乃至均等な部分の説明については、同一用語又は同一符号を付して説明する。

前記実施の形態では、ベースプレート部２のみで抵抗部材を構成する鋼管杭１の杭頭構造１１について説明したが、本実施例では、ベースプレート部２Ａに加えて定着鉄筋６，・・・を引抜き抵抗部材として配置する鋼管杭１Ａの杭頭構造１１Ａについて説明する。

図３は、前記実施の形態で説明したベースプレート部２と同様のベースプレート部２Ａが溶接部４を介して鋼管杭１Ａに接合された状態を示している。このベースプレート部２Ａには、板状部材としての円弧プレート２１Ａ，２１Ａの端面２１２，２１２間に僅かな隙間がある。

また、円弧プレート２１Ａには、鋼管杭１Ａの周方向に間隔を置いて複数の孔２２，・・・が穿孔されている。この孔２２は、円弧プレート２１Ａを厚さ方向に貫通する孔で、定着鉄筋６の直径に合わせた大きさに成形される。

定着鉄筋６は、異形鉄筋や丸鋼などの下端６ａにねじ溝が刻まれた棒状部材である。定着鉄筋６の下端６ａには、円弧プレート２１Ａを挟んで下ナット６１と上ナット６２が装着される。

また、丸鋼など周面付着性能が低い棒状部材を使用する場合や必要とされる定着力が大きい場合は、定着鉄筋６の上端６ｂに定着金具を取り付けたり、フック状（Ｕ字状）に折り曲げ加工したりして、定着力を高めることができる。

次に、本実施例の鋼管杭１Ａの杭頭構造１１Ａの構築方法について説明する。ここで、鋼管１２を地盤Ｇに打ち込み、杭として必要な長さになるまで継足しを繰り返し、余分な部分を切断する工程までは、前記実施の形態で説明した鋼管杭１の構築方法と同じである。

そして、杭頭構造１１Ａとなる地上に露出している鋼管１２の外周面１２ａに、スポット溶接によって裏当て金３を取り付ける。続いて裏当て金３の上に円弧プレート２１Ａ，２１Ａの内周縁２１１，２１１をそれぞれ載せ、上方から開先溶接を行って溶接部４を設ける。

また、杭頭構造１１Ａを設ける鋼管１２の内空には、上から円板状の中蓋１３をスポット溶接で取り付ける（図４参照）。続いて、下端６ａに上ナット６２がねじ込まれた定着鉄筋６を、図３に示すように、上から円弧プレート２１Ａの孔２２に挿し込む。

そして、孔２２から下方に突出した下端６ａのねじ溝に、下ナット６１をねじ込む。このようにして上下のナット（６１，６２）で締め付けられることによって、定着鉄筋６が円弧プレート２１Ａに固定される。

すべての定着鉄筋６，・・・を装着した後は、フーチング部５及び杭頭構造１１Ａの周囲にも必要な配筋を行う。その後、鋼管１２の中蓋１３よりも上方及びフーチング部５にコンクリートを流し込み、鋼管杭１Ａの頭部とフーチング部５との接合構造を完成させる。

このように構成された本実施例の杭頭構造１１Ａでは、円弧プレート２１Ａに鋼管杭１Ａの周方向に間隔を置いて複数の孔２２，・・・が穿孔されている。このため、その孔２２に定着鉄筋６の下端６ａを通してナット（６１，６２）で固定させることで、現場で迅速に引抜き抵抗部材となる定着鉄筋６，・・・を取り付けることができる。

なお、他の構成及び作用効果については、前記実施の形態と略同様であるので説明を省略する。

以上、図面を参照して、本発明の実施の形態及び実施例を詳述してきたが、具体的な構成は、この実施の形態及び実施例に限らず、本発明の要旨を逸脱しない程度の設計的変更は、本発明に含まれる。

例えば前記実施の形態及び実施例では、鋼管杭１，１Ａの頭部（杭頭構造１１，１１Ａ）をフーチング部５に埋設する場合について説明したが、これに限定されるものではなく、基礎梁や床版に埋設させる場合にも本発明を適用することができる。

また、前記実施の形態及び実施例では、ベースプレート部２を２分割する構成について説明したが、これに限定されるものではなく、円環を３分割又は４分割以上にした板状部材によってベースプレート部を形成することができる。

さらに、前記実施の形態及び実施例では、円環状のベースプレート部２について説明したが、これに限定されるものではなく、六角形や八角形などの多角形の環状となるベースプレート部であってもよい。

また、前記実施例では、定着鉄筋６の下端６ａをナット（６１，６２）で円弧プレート２１Ａに固定する場合について説明したが、これに限定されるものではない。例えば前記実施の形態で説明した孔の無い円弧プレート２１の上面に、溶接で定着鉄筋の下端を固定することもできる。さらに、実施例の円弧プレート２１Ａの孔２２に、定着鉄筋の下端を挿し込んで溶接で接合させることもできる。

１，１Ａ 鋼管杭
１１，１１Ａ 杭頭構造
１２ 鋼管
１２ａ 外周面
２，２Ａ ベースプレート部
２１，２１Ａ 円弧プレート（板状部材）
２１１ 内周縁
２２ 孔
３ 裏当て金
４ 溶接部
６ 定着鉄筋
６ａ 下端

Claims (3)

1. 鋼管杭の頭部に形成される杭頭構造であって、
   前記鋼管杭の外周面を周方向に囲繞するように複数の板状部材によって形成されるベースプレート部と、
   前記鋼管杭の外周面に取り付けられて前記板状部材をその上に載置させる裏当て金と、
   前記板状部材の内周縁と前記鋼管杭の外周面とを接合させる溶接部とを備え、
   前記複数の板状部材間は周方向では接合されていないことを特徴とする杭頭構造。
2. 前記板状部材は、半円状の部材であることを特徴とする請求項１に記載の杭頭構造。
3. 前記板状部材には、前記鋼管杭の周方向に間隔を置いて複数の孔が穿孔されており、前記孔に定着鉄筋の下端を通して固定させることを特徴とする請求項１又は２に記載の杭頭構造。