既製コンクリート杭
【課題】杭頭でフーチングとの接合部耐力を確保しつつ、杭頭部の中詰めコンクリートを不要にして施工性を向上させることができる既製コンクリート杭を提供すること。
【解決手段】本発明の既製コンクリート杭１０は、杭頭から杭先端の全長に亘り略円筒状の中空部を有し、杭頭部１２近傍における中空部１４の径が、杭頭部以外の部分１１の中空部１３の径より小さく形成されている。上記構成とすることで杭頭部１２が杭頭部以外の部分１１よりも肉厚になるため、杭頭でのせん断耐力が向上して杭頭接合部でのせん断破壊を防止することができ、杭頭におけるフーチングへの圧縮力伝達面積が大きくなるため支圧破壊を生じ難くなる。
【解決手段】本発明の既製コンクリート杭１０は、杭頭から杭先端の全長に亘り略円筒状の中空部を有し、杭頭部１２近傍における中空部１４の径が、杭頭部以外の部分１１の中空部１３の径より小さく形成されている。上記構成とすることで杭頭部１２が杭頭部以外の部分１１よりも肉厚になるため、杭頭でのせん断耐力が向上して杭頭接合部でのせん断破壊を防止することができ、杭頭におけるフーチングへの圧縮力伝達面積が大きくなるため支圧破壊を生じ難くなる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コンクリート製の既製杭に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、既製杭の施工方法として、プレボーリング工法が多く実施されている。このプレボーリング工法では、予めアースオーガーや掘削ロッドの先端から杭周面固定液を噴射・攪拌させながら地盤を支持層まで掘削してソイルセメント状の掘削孔を造成し、上記掘削ロッドを引き抜いた後、この掘削孔に先端が開放した杭を埋設し、ソイルセメントを杭の中空部に回り込ませて硬化させることによって、杭を地盤に定着させる。
【０００３】
図１０及び図１１は、上記の杭の杭頭部とフーチングとの接合方法の一例として埋め込み方式(図１０)と内籠方式（図１１）を示したものである。図に示すように、フーチング５００との接合箇所である杭頭部１１０には、杭頭として必要な強度を得るために、この部分に中詰めコンクリート２１０が充填してある。図１０に示す埋め込み方式では、杭１００の杭頭部内のソイルセメント１５０を除去して中空とした後に、フーチング５００の下側主鉄筋５１０を配置し、杭１００の中空部内の中詰めコンクリート２１０とフーチング５００のコンクリートを打設することにより杭頭部１１０をフーチング５００内に埋め込む。また、図１１に示す内籠方式では、杭１００の杭頭部内のソイルセメント１５０を除去して中空とした後に、中空部に鉄筋籠３００を配置し、杭１００の中空部内の中詰めコンクリート２１０とフーチング５００のコンクリートを打設することにより、鉄筋籠３００を介して杭１００とフーチング５００とを一体化させる（例えば特許文献１を参照）。
【０００４】
【特許文献１】特開平０６−２７２２４６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述したように、図１０、図１１いずれの方法においても、杭頭部の補強のために中詰めコンクリートを打設する際には、杭頭部内の固化したソイルセメントを除去し、中空部を清掃する必要がある。しかし、このソイルセメントの除去作業は多大な労力と時間を要する困難な作業であり、基礎施工における工期短縮の阻害要因となっている。
【０００６】
本発明は、上記の点に鑑み、杭頭でフーチングとの接合部耐力を確保しつつ、杭頭部の中詰めコンクリートを不要にして施工性を向上させることができる既製コンクリート杭を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の既製コンクリート杭は、構造物の基礎に用いられる既製コンクリート杭であって、杭頭から杭先端の全長に亘り略円筒状の中空部を有し、杭頭部における前記中空部の径が杭頭部以外の部分の前記中空部の径より小さくなっていることを特徴とする。
【０００８】
また、本発明の請求項２の既製コンクリート杭は、上記請求項１において、前記既製コンクリート杭の外径をＤとしたとき、前記杭頭部の長さが１．０Ｄ以上２．０Ｄ以下であることを特徴とする。
【０００９】
また、本発明の請求項３の既製コンクリート杭は、上記請求項１又は２において、前記既製コンクリート杭の外径をＤとしたとき、前記杭頭部における前記中空部の径が、０．１Ｄ以上０．５Ｄ以下であることを特徴とする。
【００１０】
また、本発明の請求項４の既製コンクリート杭は、上記請求項１から３のいずれか一つにおいて、全長に亘る部分が遠心成形されたものであることを特徴とする。
【００１１】
また、本発明の請求項５の既製コンクリート杭は、上記請求項１から４のいずれか一つにおいて、前記杭頭部におけるコンクリートに、複数の鉄筋を所定の間隔を置いて軸方向に埋設したことを特徴とする。
【００１２】
また、本発明の請求項６の既製コンクリート杭は、上記請求項５において、前記鉄筋の上端に、杭頭とフーチングとを接合するアンカー筋を螺合させるためのねじ孔を形成し、該ねじ孔を前記杭頭部の上面に露出させたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の既製コンクリート杭によれば、杭頭部における中空部の径を杭頭部以外の部分の中空部の径より小さくしたことで、杭頭部が杭頭部以外の部分よりも肉厚になるため、杭頭でのせん断耐力が向上して杭頭接合部でのせん断破壊を防止することができ、また、杭頭におけるフーチングへの圧縮力伝達面積が大きくなることで支圧破壊を生じ難くなる。その結果、杭頭とフーチングとの接合部を施工する際に、杭頭を中詰めコンクリートで補強する必要がなくなるため、多くの労力を要してきた杭頭のソイルセメント除去作業が不要となり、基礎施工における工期を大幅に短縮させることが可能となる。また、杭上端部に鉄筋を埋設し、フーチングにアンカーする鉄筋と一体化することで、引張力に対する耐力を向上させることが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下に、添付図面を参照して、本発明に係る既製コンクリート杭の好適な実施形態について詳細に説明する。
【００１５】
図１、図３、図５、図７は本発明に係る既製コンクリート杭における各実施の形態である杭頭部を正面から見た断面図であり、図２、図４、図６、図８は、図１、図３、図５、図７に示された各既製コンクリート杭の平面図である。
【００１６】
本実施の形態で適用対象となる既製コンクリート杭１０（以下、省略して「コンクリート杭１０」という。）は、ＰＨＣ杭（プレテンション方式遠心力高強度コンクリート杭）、ＳＣ杭（外殻鋼管付遠心力コンクリート杭）、及び、ＰＲＣ杭（異形鉄筋または平鋼入りの高靭性プレストレストコンクリート杭）等、プレボーリング工法に適用される中空のコンクリート杭であればすべて適用可能である。図１〜図４では、ＰＣ鋼棒が埋設されたＰＨＣ杭を適用した例を示しており、図５〜図８では、鋼管巻きのＳＣ杭を適用した例を示している。
【００１７】
図１及び図２に示すように、第１の実施の形態であるコンクリート杭１０は、杭頭から杭先端の全長に亘り略円筒状の中空部を有し、杭頭部と、杭頭部より下の部分すなわち杭頭部下部から杭先端に至るまでの部分とから構成されている。以下、この杭頭部より下の部分を一般部１１と呼び、杭頭部を補強部１２と呼ぶことにする。
【００１８】
一般部１１は、先端部２０が開放され、コンクリート２１の厚みを一様に形成した円筒形状を成し、中空部１３を備えている。
【００１９】
補強部１２は、一般部１１の上端（杭頭側）に一体に形成された杭頭部分であり、外径を一般部１１の外径Ｄと等しくした円筒形状を成すものであり、中空部１３と連通し且つ中空部１３の径ｄ1よりも小さい径ｄ2を有する孔（中空部）１４を備えている。孔１４は、コンクリート杭１０を地盤に埋設する際に、杭先端開放部分から侵入する水、空気、ソイルセメント等を排出するためのものであり、コンクリート杭１０を地盤に埋設した後は、固化したソイルセメントが充填される。図１に示すように、コンクリート杭１０は、補強部１２の孔１４を一般部１１の中空部１３よりも小さく形成することで、補強部１２のコンクリート２２を、一般部１１のコンクリート２１と比べて内側に肉厚に形成した構成となっており、杭頭部と一般部のコンクリートを同一の肉厚に形成した従来のコンクリート杭と比べて、杭頭部に作用するせん断力に対する耐力を増強させたものとなっている。
【００２０】
また、コンクリート杭１０はＰＨＣ杭であり、複数のＰＣ鋼棒３１と、ＰＣ鋼棒３１に巻き付けられたらせん筋３３を備えている。ＰＣ鋼棒３１は、その両端部が補強部１２の上端と一般部１１の下端（図示せず）にそれぞれ固着された端板３０に接合され、所定の間隔を置いて、コンクリート内に軸方向に埋設されている。なお、図１に示すように、本実施の形態では、杭頭部分のせん断耐力向上のために、補強部１２のみにせん断補強筋３２を配置させている。また、杭頭部分のせん断耐力向上のために、ＰＣ鋼棒３１としてウルボン（高強度異形ＰＣ鋼棒）等の高強度材を適用してもよい。
【００２１】
杭頭部分のせん断耐力を増強させるためには、補強部１２のコンクリート２２をできるだけ肉厚に形成するのが好ましい。すなわち、補強部１２の孔１４の径ｄ2は、水やソイルセメント等の流体が流通できる程度の大きさが確保されれば十分である。具体的には、コンクリート杭１０の外径Ｄに対し、一般部１１の中空部１３の径ｄ1が０．６８Ｄ以上０．７５Ｄ以下であるのに対し、補強部１２の孔１４の径ｄ2は、０．１Ｄ以上０．５Ｄ以下の範囲とするのが好ましい。補強部１２の孔１４の径ｄ2が０．１Ｄよりも小さい場合、コンクリート杭１０を地盤に埋設する際に杭先端開放部分から侵入した流体を外部へ排出しにくくなる。また、孔１４の径ｄ2が０．５Ｄを超えた場合には、補強効果が小さくなり、杭頭部分に最低限必要となるせん断耐力を確保できなくなるおそれがある。また、補強部１２の上下方向の長さＬは、１．０Ｄ以上２．０Ｄ以下の範囲であれば、杭頭部分のせん断耐力が十分に確保される。
【００２２】
上記構成を有するコンクリート杭１０は、以下に説明するように遠心成形にて製造される。まず、鋼管からなる型枠内において、一般部１１と補強部１２との境界となる位置に環状の薄鋼板を溶接し、この薄鋼板の中心部分にコンクリート止めを設置した後、型枠の一般部側の端部開口から一般部内にスクリューを挿入して生コンクリートを投入し、次いで補強部側の端部開口から補強部内にスクリューを挿入して生コンクリートを投入し、遠心成形する。成形後、生コンクリート止めを取り外し、薄鋼板をコンクリート内に埋め殺しにする。上記手順により、一般部１１と補強部１２とが一体に形成されたコンクリート杭１０を製造することができる。
【００２３】
次に本発明の第２の実施形態について説明する。図３及び図４は、第２の実施の形態であるコンクリート杭１０を示している。なお、図３は、コンクリート杭１０をプレボーリング工法により予め形成された掘削孔に埋設させ、掘削孔内の土と杭周面固定液とが混ざり合ったソイルセメント１５を先端部２０（図１を参照）から中空部１３に回り込ませて硬化させることによって、杭を地盤（図示せず）に定着させた状態、すなわち、ソイルセメント１５を杭の中空部１３及び孔１４に充填させた状態が示されている。
【００２４】
第２の実施の形態であるコンクリート杭１０は、第１の実施の形態のコンクリート杭の補強部１２に、さらに鉄筋３５を軸方向に配設した構成となっている。鉄筋３５は、その上端部に、アンカー筋３６を螺合させるためのカプラー（雌ねじ）３４が一体に形成されており、補強部１２のコンクリート２２内のＰＣ鋼棒３１より内側の部分に、カプラー３４のねじ孔を補強部１２の上面に露出させる態様で、コンクリート２２に埋設されている。補強部１２とフーチング５０との接合を施工する際には、図３に示すように、先端にねじ部が形成されたアンカー筋３６をカプラー３４のねじ孔に螺合させることによって鉄筋３５とアンカー筋３６とを接合して補強部１２の上面からアンカー筋３６を延出させ、補強部１２の上端部分とアンカー筋３６をフーチング５０のコンクリートに埋め込ませる態様で、コンクリート杭１０とフーチング５０とを一体化させる。コンクリート杭の内面は凹凸がなく、中詰めコンクリートとの付着はほとんど期待できず、図９や図１０に示す従来の接合法では引張りに対する耐力はほとんどなかった。これに対し、上記構成とすることにより、引張力に対する耐力を向上させることができる。
【００２５】
次に、本発明の第３の実施の形態について説明する。図５及び図６に示すように、第３の実施の形態ではコンクリート杭１０としてＳＣ杭を適用している。この第３の実施の形態であるコンクリート杭１０は、外殻として鋼管４０を備え、鋼管４０の内側にコンクリートを遠心成形することにより形成されるものである。このコンクリート杭１０は、上記実施の形態と同様に、先端部２０が開放され、中空部１３を有しコンクリート２１の厚みを一様に形成した円筒形状を成す一般部１１と、中空部１３と連通し且つ中空部１３よりも小さい径ｄ2を有する孔１４を備えるとともに一般部１１と外径を等しくした補強部１２とを備えており、一般部１１の上端（杭頭側）に、補強部１２を一体に形成したものである。補強部１２の孔１４の杭径Ｄに対する比率は、上記実施の形態と同様である。この第３の実施の形態のコンクリート杭１０も、補強部１２の孔１４を中空部１３よりも小さく形成することで、補強部１２のコンクリート２２を、一般部１１のコンクリート２１と比べて内側に肉厚に形成した構成となっており、杭頭部と一般部のコンクリートを同一の肉厚に形成した従来のコンクリート杭と比べて、杭頭部に作用するせん断力に対する耐力を増強させたものとなっている。
【００２６】
次に本発明の第４の実施の形態について説明する。図７及び図８は、第４の実施の形態であるコンクリート杭１０を示している。なお、図７は、コンクリート杭１０をプレボーリング工法により予め形成された掘削孔に埋設させ、掘削孔内の土と杭周面固定液とが混ざり合ったソイルセメント１５を先端部２０（図５を参照）から中空部１３に回り込ませて硬化させることによって、杭を地盤（図示せず）に定着させた状態、すなわち、ソイルセメント１５を杭の中空部１３及び孔１４に充填させた状態が示されている。
【００２７】
第４の実施の形態であるコンクリート杭１０は、第３の実施の形態のコンクリート杭の補強部１２に、さらに鉄筋３７を軸方向に配設した構成となっている。鉄筋３７は、補強部１２の上端に固着された端板３０の下面に溶接され、補強部１２のコンクリート２２に埋設されている。このコンクリート杭１０の杭頭部分とフーチング５０とを接合する際には、図７に示すように、アンカー筋３８を端板３０の上面に溶接することによって補強部１２の上面からアンカー筋３８を延出させ、補強部１２の上端部分とアンカー筋３８をフーチング５０のコンクリートに埋め込ませる態様でコンクリート杭１０とフーチング５０とを一体化させる。上記構成とすることにより、第３の実施の形態よりも曲げ耐力を向上させることができる。
【００２８】
以上説明したように、上記第１〜第４の実施の形態の既製コンクリート杭によれば、中空部１３と連通し且つ中空部よりも小さい径で流体を流通させることのできる孔１４を備えるとともに一般部１１と外径Ｄを等しくした補強部１２を、一般部１１の上端に一体に形成したことで、杭頭部が一般部よりも肉厚に形成される。すなわち、本実施の形態によれば、補強部１２の孔１４の内径ｄを、杭径Ｄとして、０．１Ｄ以上０．５Ｄ以下とし、杭を地盤に埋設する際に中空部内に侵入した水、空気、ソイルセメントを排出するのに必要最小限の大きさとしたことで、従来のコンクリート杭と比べて杭頭部が肉厚に形成され、フーチングとの接合面（圧縮力伝達面積）も大きくなる。このような構成とすることで、杭頭でのせん断耐力が向上し、杭頭接合部でのせん断破壊を防止することができる。また、圧縮力伝達面積が大きくなることで、杭頭に接する基礎フーチングのコンクリートが支圧破壊を生じ難くなる。その結果、杭頭とフーチングとの接合部を施工する際に、杭頭を中詰めコンクリートで補強する必要がなくなるため、多くの労力を要してきた杭頭のソイルセメント除去作業が不要となり、基礎施工における工期を大幅に短縮させることが可能となる。
【００２９】
また、上記第１〜第４の実施の形態の既製コンクリート杭によれば、補強部１２を一般部１１と比べて内側に肉厚に形成したことで、杭頭の外径を大きくせずに杭頭の強度を増大させることができる。従って、プレボーリング工法により掘削孔を造成する際に掘削孔を大きくする必要がなく、従来と同じ径の掘削孔に杭を埋設することができる。
【００３０】
さらに、上記第１〜第４の実施の形態の既製コンクリート杭によれば、杭頭のコンクリート量を一般部のコンクリート量よりわずかに増して遠心成形することにより、容易に製造することができるため、杭頭の強度向上を低コストで実現することができる。
【００３１】
さらに、上記第２、第４の実施の形態の既製コンクリート杭によれば、補強部１２のコンクリート２２に、所定の間隔を置いて複数の鉄筋を軸方向に埋設したことで、杭頭の引っ張り強度、曲げ強度を向上させることができる。また、鉄筋の上端に、杭頭とフーチングとを接合するアンカー筋３６を螺合させるためのねじ孔を形成し、このねじ孔を補強部１２の上面に露出させたことで、杭工事の際にアンカー筋３６が邪魔になることがなく、また、基礎工事の際にアンカー筋３６を補強部１２に接合する作業が容易になり、施工性をさらに向上させることができる。
【産業上の利用可能性】
【００３２】
以上説明したように、本発明の既製コンクリート杭によれば、杭頭を中詰めコンクリートで補強する必要がなくなるため、基礎施工に掛かる労力と時間が大幅に軽減され、施工性に優れる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】図１は、本発明の第１の実施の形態における既製コンクリート杭の杭頭部を正面から見た断面図である。
【図２】図２は、図１の既製コンクリート杭の平面図である。
【図３】図３は、本発明の第２の実施の形態における既製コンクリート杭の杭頭部を正面から見た断面図である。
【図４】図４は、図３の既製コンクリート杭の平面図である。
【図５】図５は、本発明の第３の実施の形態における既製コンクリート杭の杭頭部を正面から見た断面図である。
【図６】図６は、図５の既製コンクリート杭の平面図である。
【図７】図７は、本発明の第４の実施の形態における既製コンクリート杭の杭頭部を正面から見た断面図である。
【図８】図８は、図７の既製コンクリート杭の平面図である。
【図９】図９は、従来の既製コンクリート杭の一例を示す図である。
【図１０】図１０は、従来の既製コンクリート杭の一例を示す図である。
【符号の説明】
【００３４】
１０ 既製コンクリート杭
１１ 一般部（杭頭部下部から杭先端に至る部分）
１２ 補強部（杭頭部）
１３ 中空部（一般部における中空部）
１４ 孔（補強部における中空部）
２０ 先端部
２１，２２ コンクリート
３４ ねじ孔（カプラー）
３５，３７ 鉄筋
５０ フーチング
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コンクリート製の既製杭に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、既製杭の施工方法として、プレボーリング工法が多く実施されている。このプレボーリング工法では、予めアースオーガーや掘削ロッドの先端から杭周面固定液を噴射・攪拌させながら地盤を支持層まで掘削してソイルセメント状の掘削孔を造成し、上記掘削ロッドを引き抜いた後、この掘削孔に先端が開放した杭を埋設し、ソイルセメントを杭の中空部に回り込ませて硬化させることによって、杭を地盤に定着させる。
【０００３】
図１０及び図１１は、上記の杭の杭頭部とフーチングとの接合方法の一例として埋め込み方式(図１０)と内籠方式（図１１）を示したものである。図に示すように、フーチング５００との接合箇所である杭頭部１１０には、杭頭として必要な強度を得るために、この部分に中詰めコンクリート２１０が充填してある。図１０に示す埋め込み方式では、杭１００の杭頭部内のソイルセメント１５０を除去して中空とした後に、フーチング５００の下側主鉄筋５１０を配置し、杭１００の中空部内の中詰めコンクリート２１０とフーチング５００のコンクリートを打設することにより杭頭部１１０をフーチング５００内に埋め込む。また、図１１に示す内籠方式では、杭１００の杭頭部内のソイルセメント１５０を除去して中空とした後に、中空部に鉄筋籠３００を配置し、杭１００の中空部内の中詰めコンクリート２１０とフーチング５００のコンクリートを打設することにより、鉄筋籠３００を介して杭１００とフーチング５００とを一体化させる（例えば特許文献１を参照）。
【０００４】
【特許文献１】特開平０６−２７２２４６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述したように、図１０、図１１いずれの方法においても、杭頭部の補強のために中詰めコンクリートを打設する際には、杭頭部内の固化したソイルセメントを除去し、中空部を清掃する必要がある。しかし、このソイルセメントの除去作業は多大な労力と時間を要する困難な作業であり、基礎施工における工期短縮の阻害要因となっている。
【０００６】
本発明は、上記の点に鑑み、杭頭でフーチングとの接合部耐力を確保しつつ、杭頭部の中詰めコンクリートを不要にして施工性を向上させることができる既製コンクリート杭を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の既製コンクリート杭は、構造物の基礎に用いられる既製コンクリート杭であって、杭頭から杭先端の全長に亘り略円筒状の中空部を有し、杭頭部における前記中空部の径が杭頭部以外の部分の前記中空部の径より小さくなっていることを特徴とする。
【０００８】
また、本発明の請求項２の既製コンクリート杭は、上記請求項１において、前記既製コンクリート杭の外径をＤとしたとき、前記杭頭部の長さが１．０Ｄ以上２．０Ｄ以下であることを特徴とする。
【０００９】
また、本発明の請求項３の既製コンクリート杭は、上記請求項１又は２において、前記既製コンクリート杭の外径をＤとしたとき、前記杭頭部における前記中空部の径が、０．１Ｄ以上０．５Ｄ以下であることを特徴とする。
【００１０】
また、本発明の請求項４の既製コンクリート杭は、上記請求項１から３のいずれか一つにおいて、全長に亘る部分が遠心成形されたものであることを特徴とする。
【００１１】
また、本発明の請求項５の既製コンクリート杭は、上記請求項１から４のいずれか一つにおいて、前記杭頭部におけるコンクリートに、複数の鉄筋を所定の間隔を置いて軸方向に埋設したことを特徴とする。
【００１２】
また、本発明の請求項６の既製コンクリート杭は、上記請求項５において、前記鉄筋の上端に、杭頭とフーチングとを接合するアンカー筋を螺合させるためのねじ孔を形成し、該ねじ孔を前記杭頭部の上面に露出させたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の既製コンクリート杭によれば、杭頭部における中空部の径を杭頭部以外の部分の中空部の径より小さくしたことで、杭頭部が杭頭部以外の部分よりも肉厚になるため、杭頭でのせん断耐力が向上して杭頭接合部でのせん断破壊を防止することができ、また、杭頭におけるフーチングへの圧縮力伝達面積が大きくなることで支圧破壊を生じ難くなる。その結果、杭頭とフーチングとの接合部を施工する際に、杭頭を中詰めコンクリートで補強する必要がなくなるため、多くの労力を要してきた杭頭のソイルセメント除去作業が不要となり、基礎施工における工期を大幅に短縮させることが可能となる。また、杭上端部に鉄筋を埋設し、フーチングにアンカーする鉄筋と一体化することで、引張力に対する耐力を向上させることが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下に、添付図面を参照して、本発明に係る既製コンクリート杭の好適な実施形態について詳細に説明する。
【００１５】
図１、図３、図５、図７は本発明に係る既製コンクリート杭における各実施の形態である杭頭部を正面から見た断面図であり、図２、図４、図６、図８は、図１、図３、図５、図７に示された各既製コンクリート杭の平面図である。
【００１６】
本実施の形態で適用対象となる既製コンクリート杭１０（以下、省略して「コンクリート杭１０」という。）は、ＰＨＣ杭（プレテンション方式遠心力高強度コンクリート杭）、ＳＣ杭（外殻鋼管付遠心力コンクリート杭）、及び、ＰＲＣ杭（異形鉄筋または平鋼入りの高靭性プレストレストコンクリート杭）等、プレボーリング工法に適用される中空のコンクリート杭であればすべて適用可能である。図１〜図４では、ＰＣ鋼棒が埋設されたＰＨＣ杭を適用した例を示しており、図５〜図８では、鋼管巻きのＳＣ杭を適用した例を示している。
【００１７】
図１及び図２に示すように、第１の実施の形態であるコンクリート杭１０は、杭頭から杭先端の全長に亘り略円筒状の中空部を有し、杭頭部と、杭頭部より下の部分すなわち杭頭部下部から杭先端に至るまでの部分とから構成されている。以下、この杭頭部より下の部分を一般部１１と呼び、杭頭部を補強部１２と呼ぶことにする。
【００１８】
一般部１１は、先端部２０が開放され、コンクリート２１の厚みを一様に形成した円筒形状を成し、中空部１３を備えている。
【００１９】
補強部１２は、一般部１１の上端（杭頭側）に一体に形成された杭頭部分であり、外径を一般部１１の外径Ｄと等しくした円筒形状を成すものであり、中空部１３と連通し且つ中空部１３の径ｄ1よりも小さい径ｄ2を有する孔（中空部）１４を備えている。孔１４は、コンクリート杭１０を地盤に埋設する際に、杭先端開放部分から侵入する水、空気、ソイルセメント等を排出するためのものであり、コンクリート杭１０を地盤に埋設した後は、固化したソイルセメントが充填される。図１に示すように、コンクリート杭１０は、補強部１２の孔１４を一般部１１の中空部１３よりも小さく形成することで、補強部１２のコンクリート２２を、一般部１１のコンクリート２１と比べて内側に肉厚に形成した構成となっており、杭頭部と一般部のコンクリートを同一の肉厚に形成した従来のコンクリート杭と比べて、杭頭部に作用するせん断力に対する耐力を増強させたものとなっている。
【００２０】
また、コンクリート杭１０はＰＨＣ杭であり、複数のＰＣ鋼棒３１と、ＰＣ鋼棒３１に巻き付けられたらせん筋３３を備えている。ＰＣ鋼棒３１は、その両端部が補強部１２の上端と一般部１１の下端（図示せず）にそれぞれ固着された端板３０に接合され、所定の間隔を置いて、コンクリート内に軸方向に埋設されている。なお、図１に示すように、本実施の形態では、杭頭部分のせん断耐力向上のために、補強部１２のみにせん断補強筋３２を配置させている。また、杭頭部分のせん断耐力向上のために、ＰＣ鋼棒３１としてウルボン（高強度異形ＰＣ鋼棒）等の高強度材を適用してもよい。
【００２１】
杭頭部分のせん断耐力を増強させるためには、補強部１２のコンクリート２２をできるだけ肉厚に形成するのが好ましい。すなわち、補強部１２の孔１４の径ｄ2は、水やソイルセメント等の流体が流通できる程度の大きさが確保されれば十分である。具体的には、コンクリート杭１０の外径Ｄに対し、一般部１１の中空部１３の径ｄ1が０．６８Ｄ以上０．７５Ｄ以下であるのに対し、補強部１２の孔１４の径ｄ2は、０．１Ｄ以上０．５Ｄ以下の範囲とするのが好ましい。補強部１２の孔１４の径ｄ2が０．１Ｄよりも小さい場合、コンクリート杭１０を地盤に埋設する際に杭先端開放部分から侵入した流体を外部へ排出しにくくなる。また、孔１４の径ｄ2が０．５Ｄを超えた場合には、補強効果が小さくなり、杭頭部分に最低限必要となるせん断耐力を確保できなくなるおそれがある。また、補強部１２の上下方向の長さＬは、１．０Ｄ以上２．０Ｄ以下の範囲であれば、杭頭部分のせん断耐力が十分に確保される。
【００２２】
上記構成を有するコンクリート杭１０は、以下に説明するように遠心成形にて製造される。まず、鋼管からなる型枠内において、一般部１１と補強部１２との境界となる位置に環状の薄鋼板を溶接し、この薄鋼板の中心部分にコンクリート止めを設置した後、型枠の一般部側の端部開口から一般部内にスクリューを挿入して生コンクリートを投入し、次いで補強部側の端部開口から補強部内にスクリューを挿入して生コンクリートを投入し、遠心成形する。成形後、生コンクリート止めを取り外し、薄鋼板をコンクリート内に埋め殺しにする。上記手順により、一般部１１と補強部１２とが一体に形成されたコンクリート杭１０を製造することができる。
【００２３】
次に本発明の第２の実施形態について説明する。図３及び図４は、第２の実施の形態であるコンクリート杭１０を示している。なお、図３は、コンクリート杭１０をプレボーリング工法により予め形成された掘削孔に埋設させ、掘削孔内の土と杭周面固定液とが混ざり合ったソイルセメント１５を先端部２０（図１を参照）から中空部１３に回り込ませて硬化させることによって、杭を地盤（図示せず）に定着させた状態、すなわち、ソイルセメント１５を杭の中空部１３及び孔１４に充填させた状態が示されている。
【００２４】
第２の実施の形態であるコンクリート杭１０は、第１の実施の形態のコンクリート杭の補強部１２に、さらに鉄筋３５を軸方向に配設した構成となっている。鉄筋３５は、その上端部に、アンカー筋３６を螺合させるためのカプラー（雌ねじ）３４が一体に形成されており、補強部１２のコンクリート２２内のＰＣ鋼棒３１より内側の部分に、カプラー３４のねじ孔を補強部１２の上面に露出させる態様で、コンクリート２２に埋設されている。補強部１２とフーチング５０との接合を施工する際には、図３に示すように、先端にねじ部が形成されたアンカー筋３６をカプラー３４のねじ孔に螺合させることによって鉄筋３５とアンカー筋３６とを接合して補強部１２の上面からアンカー筋３６を延出させ、補強部１２の上端部分とアンカー筋３６をフーチング５０のコンクリートに埋め込ませる態様で、コンクリート杭１０とフーチング５０とを一体化させる。コンクリート杭の内面は凹凸がなく、中詰めコンクリートとの付着はほとんど期待できず、図９や図１０に示す従来の接合法では引張りに対する耐力はほとんどなかった。これに対し、上記構成とすることにより、引張力に対する耐力を向上させることができる。
【００２５】
次に、本発明の第３の実施の形態について説明する。図５及び図６に示すように、第３の実施の形態ではコンクリート杭１０としてＳＣ杭を適用している。この第３の実施の形態であるコンクリート杭１０は、外殻として鋼管４０を備え、鋼管４０の内側にコンクリートを遠心成形することにより形成されるものである。このコンクリート杭１０は、上記実施の形態と同様に、先端部２０が開放され、中空部１３を有しコンクリート２１の厚みを一様に形成した円筒形状を成す一般部１１と、中空部１３と連通し且つ中空部１３よりも小さい径ｄ2を有する孔１４を備えるとともに一般部１１と外径を等しくした補強部１２とを備えており、一般部１１の上端（杭頭側）に、補強部１２を一体に形成したものである。補強部１２の孔１４の杭径Ｄに対する比率は、上記実施の形態と同様である。この第３の実施の形態のコンクリート杭１０も、補強部１２の孔１４を中空部１３よりも小さく形成することで、補強部１２のコンクリート２２を、一般部１１のコンクリート２１と比べて内側に肉厚に形成した構成となっており、杭頭部と一般部のコンクリートを同一の肉厚に形成した従来のコンクリート杭と比べて、杭頭部に作用するせん断力に対する耐力を増強させたものとなっている。
【００２６】
次に本発明の第４の実施の形態について説明する。図７及び図８は、第４の実施の形態であるコンクリート杭１０を示している。なお、図７は、コンクリート杭１０をプレボーリング工法により予め形成された掘削孔に埋設させ、掘削孔内の土と杭周面固定液とが混ざり合ったソイルセメント１５を先端部２０（図５を参照）から中空部１３に回り込ませて硬化させることによって、杭を地盤（図示せず）に定着させた状態、すなわち、ソイルセメント１５を杭の中空部１３及び孔１４に充填させた状態が示されている。
【００２７】
第４の実施の形態であるコンクリート杭１０は、第３の実施の形態のコンクリート杭の補強部１２に、さらに鉄筋３７を軸方向に配設した構成となっている。鉄筋３７は、補強部１２の上端に固着された端板３０の下面に溶接され、補強部１２のコンクリート２２に埋設されている。このコンクリート杭１０の杭頭部分とフーチング５０とを接合する際には、図７に示すように、アンカー筋３８を端板３０の上面に溶接することによって補強部１２の上面からアンカー筋３８を延出させ、補強部１２の上端部分とアンカー筋３８をフーチング５０のコンクリートに埋め込ませる態様でコンクリート杭１０とフーチング５０とを一体化させる。上記構成とすることにより、第３の実施の形態よりも曲げ耐力を向上させることができる。
【００２８】
以上説明したように、上記第１〜第４の実施の形態の既製コンクリート杭によれば、中空部１３と連通し且つ中空部よりも小さい径で流体を流通させることのできる孔１４を備えるとともに一般部１１と外径Ｄを等しくした補強部１２を、一般部１１の上端に一体に形成したことで、杭頭部が一般部よりも肉厚に形成される。すなわち、本実施の形態によれば、補強部１２の孔１４の内径ｄを、杭径Ｄとして、０．１Ｄ以上０．５Ｄ以下とし、杭を地盤に埋設する際に中空部内に侵入した水、空気、ソイルセメントを排出するのに必要最小限の大きさとしたことで、従来のコンクリート杭と比べて杭頭部が肉厚に形成され、フーチングとの接合面（圧縮力伝達面積）も大きくなる。このような構成とすることで、杭頭でのせん断耐力が向上し、杭頭接合部でのせん断破壊を防止することができる。また、圧縮力伝達面積が大きくなることで、杭頭に接する基礎フーチングのコンクリートが支圧破壊を生じ難くなる。その結果、杭頭とフーチングとの接合部を施工する際に、杭頭を中詰めコンクリートで補強する必要がなくなるため、多くの労力を要してきた杭頭のソイルセメント除去作業が不要となり、基礎施工における工期を大幅に短縮させることが可能となる。
【００２９】
また、上記第１〜第４の実施の形態の既製コンクリート杭によれば、補強部１２を一般部１１と比べて内側に肉厚に形成したことで、杭頭の外径を大きくせずに杭頭の強度を増大させることができる。従って、プレボーリング工法により掘削孔を造成する際に掘削孔を大きくする必要がなく、従来と同じ径の掘削孔に杭を埋設することができる。
【００３０】
さらに、上記第１〜第４の実施の形態の既製コンクリート杭によれば、杭頭のコンクリート量を一般部のコンクリート量よりわずかに増して遠心成形することにより、容易に製造することができるため、杭頭の強度向上を低コストで実現することができる。
【００３１】
さらに、上記第２、第４の実施の形態の既製コンクリート杭によれば、補強部１２のコンクリート２２に、所定の間隔を置いて複数の鉄筋を軸方向に埋設したことで、杭頭の引っ張り強度、曲げ強度を向上させることができる。また、鉄筋の上端に、杭頭とフーチングとを接合するアンカー筋３６を螺合させるためのねじ孔を形成し、このねじ孔を補強部１２の上面に露出させたことで、杭工事の際にアンカー筋３６が邪魔になることがなく、また、基礎工事の際にアンカー筋３６を補強部１２に接合する作業が容易になり、施工性をさらに向上させることができる。
【産業上の利用可能性】
【００３２】
以上説明したように、本発明の既製コンクリート杭によれば、杭頭を中詰めコンクリートで補強する必要がなくなるため、基礎施工に掛かる労力と時間が大幅に軽減され、施工性に優れる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】図１は、本発明の第１の実施の形態における既製コンクリート杭の杭頭部を正面から見た断面図である。
【図２】図２は、図１の既製コンクリート杭の平面図である。
【図３】図３は、本発明の第２の実施の形態における既製コンクリート杭の杭頭部を正面から見た断面図である。
【図４】図４は、図３の既製コンクリート杭の平面図である。
【図５】図５は、本発明の第３の実施の形態における既製コンクリート杭の杭頭部を正面から見た断面図である。
【図６】図６は、図５の既製コンクリート杭の平面図である。
【図７】図７は、本発明の第４の実施の形態における既製コンクリート杭の杭頭部を正面から見た断面図である。
【図８】図８は、図７の既製コンクリート杭の平面図である。
【図９】図９は、従来の既製コンクリート杭の一例を示す図である。
【図１０】図１０は、従来の既製コンクリート杭の一例を示す図である。
【符号の説明】
【００３４】
１０ 既製コンクリート杭
１１ 一般部（杭頭部下部から杭先端に至る部分）
１２ 補強部（杭頭部）
１３ 中空部（一般部における中空部）
１４ 孔（補強部における中空部）
２０ 先端部
２１，２２ コンクリート
３４ ねじ孔（カプラー）
３５，３７ 鉄筋
５０ フーチング
【特許請求の範囲】
【請求項１】
構造物の基礎に用いられる既製コンクリート杭であって、
杭頭から杭先端の全長に亘り略円筒状の中空部を有し、
杭頭部における前記中空部の径が杭頭部以外の部分の前記中空部の径より小さくなっていることを特徴とする既製コンクリート杭。
【請求項２】
前記既製コンクリート杭の外径をＤとしたとき、前記杭頭部の長さが１．０Ｄ以上２．０Ｄ以下であることを特徴とする請求項１に記載の既製コンクリート杭。
【請求項３】
前記既製コンクリート杭の外径をＤとしたとき、前記杭頭部における前記中空部の径が、０．１Ｄ以上０．５Ｄ以下であることを特徴とする請求項１又は２に記載の既製コンクリート杭。
【請求項４】
全長に亘る部分が遠心成形されたものであることを特徴とする請求項１から３のいずれか一つに記載の既製コンクリート杭。
【請求項５】
前記杭頭部におけるコンクリートに、複数の鉄筋を所定の間隔を置いて軸方向に埋設したことを特徴とする請求項１から４のいずれか一つに記載の既製コンクリート杭。
【請求項６】
前記鉄筋の上端に、杭頭とフーチングとを接合するアンカー筋を螺合させるためのねじ孔を形成し、該ねじ孔を前記杭頭部の上面に露出させたことを特徴とする請求項５に記載の既製コンクリート杭。
【請求項１】
構造物の基礎に用いられる既製コンクリート杭であって、
杭頭から杭先端の全長に亘り略円筒状の中空部を有し、
杭頭部における前記中空部の径が杭頭部以外の部分の前記中空部の径より小さくなっていることを特徴とする既製コンクリート杭。
【請求項２】
前記既製コンクリート杭の外径をＤとしたとき、前記杭頭部の長さが１．０Ｄ以上２．０Ｄ以下であることを特徴とする請求項１に記載の既製コンクリート杭。
【請求項３】
前記既製コンクリート杭の外径をＤとしたとき、前記杭頭部における前記中空部の径が、０．１Ｄ以上０．５Ｄ以下であることを特徴とする請求項１又は２に記載の既製コンクリート杭。
【請求項４】
全長に亘る部分が遠心成形されたものであることを特徴とする請求項１から３のいずれか一つに記載の既製コンクリート杭。
【請求項５】
前記杭頭部におけるコンクリートに、複数の鉄筋を所定の間隔を置いて軸方向に埋設したことを特徴とする請求項１から４のいずれか一つに記載の既製コンクリート杭。
【請求項６】
前記鉄筋の上端に、杭頭とフーチングとを接合するアンカー筋を螺合させるためのねじ孔を形成し、該ねじ孔を前記杭頭部の上面に露出させたことを特徴とする請求項５に記載の既製コンクリート杭。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２００８−１５０９１０（Ｐ２００８−１５０９１０Ａ）
【公開日】平成２０年７月３日（２００８．７．３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−３４１８９５（Ｐ２００６−３４１８９５）
【出願日】平成１８年１２月１９日（２００６．１２．１９）
【出願人】（０００００２２９９）清水建設株式会社 (2,433)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年７月３日（２００８．７．３）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年１２月１９日（２００６．１２．１９）
【出願人】（０００００２２９９）清水建設株式会社 (2,433)
【Ｆターム（参考）】
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