既製杭、基礎杭構造
【課題】垂直荷重、引抜き力、水平力のバランスが取れた高支持力の基礎杭構造を簡易に提供する。
【解決手段】既製杭１は、下端部２に環状突起１０Ａ、１０Ｂを有するコンクリート部３の環状突起１０Ａの上方（中間部、上部）に、鋼管１５を嵌装してなる。鋼管１５の下端１６は、コンクリート部３の段差部５に係止し、鋼管１５の外表面と小ストレート部６の外表面とは面一である。軸部２２の下方に拡大根固め部２３形成した杭穴２１を掘削し、杭穴２１内に、既製杭１を沈設し、拡大根固め部２３内に、環状突起１０Ａ、１０Ｂ、鋼管１５の下端１６を位置させて、基礎杭構造３０とする（ａ）。鋼管１５の下端部に円盤状突起２０をつけることもできる（ｂ）（ｃ）。
【解決手段】既製杭１は、下端部２に環状突起１０Ａ、１０Ｂを有するコンクリート部３の環状突起１０Ａの上方（中間部、上部）に、鋼管１５を嵌装してなる。鋼管１５の下端１６は、コンクリート部３の段差部５に係止し、鋼管１５の外表面と小ストレート部６の外表面とは面一である。軸部２２の下方に拡大根固め部２３形成した杭穴２１を掘削し、杭穴２１内に、既製杭１を沈設し、拡大根固め部２３内に、環状突起１０Ａ、１０Ｂ、鋼管１５の下端１６を位置させて、基礎杭構造３０とする（ａ）。鋼管１５の下端部に円盤状突起２０をつけることもできる（ｂ）（ｃ）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、ＳＣ杭とコンクリート杭の特徴を活かした基礎杭、およびこの基礎杭を杭穴内に埋設した基礎杭構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
（１） 杭穴内に既製杭を埋設してなる基礎杭構造では、１本の杭の長さは１０ｍ程度が限界であり、一般に上杭と下杭とを接合して、既製杭を構成していた。この場合、上杭には杭頭部での水平荷重を考慮して、曲げ耐力が大きな杭、例えば、いわゆるＳＣ杭（鋼管を巻いたコンクリート杭）、いわゆるＰＲＣ杭（ＰＣ鋼棒に並列して異形鉄筋を埋設したコンクリート杭）を使用していた。一般にこれらの杭は高価であるため、曲げ耐力をあまり必要としない下杭には、一般的なコンクリート杭を使用していた。
【０００３】
（２） また、最近、所定品質・形状寸法の仕様で杭穴の根固め部を築造し、杭穴内に、下端部に凸凹等を設けたコンクリート製の既製杭を埋設して、根固め部に、その凹凸部等を位置させる基礎杭構造が提案されていた。この基礎杭構造の場合、従来のコンクリート製の既製杭で凹凸等の無い円筒杭を使用した場合に比べて、約２倍の高い先端支持力を発現させることができた。
【０００４】
一般に、複数の既製杭を上下に連結した継ぎ杭の場合、端板（接合）が同径である必要があったため、杭穴の根固め部に位置する既製杭の外径と、根固め部より上方に位置する既製杭の外径が同径となっていた。この場合、根固め部で必要とされる各種耐力・強度を基準にして既製杭の外径を設計した場合、上方に位置する既製杭の外径もこれと同径になるため、必要とされる垂直荷重に対する耐力・水平荷重に対する耐力の面から、上方に位置する既製杭で、外径が不足する問題点があった。
【０００５】
（３） このような問題点を解決するために、発明者等は既に、コンクリート杭の途中で外径を変化させ、下端部が小径で、外径調節部を経て、上部が大径の既製杭を提案している（特許文献１）。この発明では、既製杭の外径調節部を根固め部内に位置させ、根固め部内では、小径の既製杭の部分が位置し、根固め部の上方には既製杭の大径の部分が位置する基礎杭構造となり、既製杭の全長に亘り鉛直耐力（圧縮強度）を満足させ、かつ鉛直支持力を確保させることができた。そして、その基礎杭構造は市場でも認められてきた。
【０００６】
また、コンクリート杭をベースとして、鋼材を用いて凸凹等を形成した基礎杭を使用して、その基礎杭を杭穴内に埋設して、鋼材を用いた凸凹等を杭穴の根固め部に位置させて、基礎杭構造を構成する発明も提案されている（特許文献２）。
【特許文献１】特開２００２−９７６３５
【特許文献２】特開２０００−４５２７４
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
（１） 前記従来の技術の内、引用文献１の場合、例えば、既製杭の内、上方に使用する既製杭（上杭）にいわゆるＳＣ杭（鋼管で被覆したコンクリート杭）を使用した場合に、ＳＣ杭部部分で高い鉛直耐力、水平耐力、引張耐力を確保できた。この場合、根固め部に位置する既製杭はコンクリート杭を使用するので、杭穴の根固め部で発揮する支持力を更に高くする場合に、根固め部に位置するコンクリート杭の外径を大きくする（杭肉厚を厚くする）ことにより、鉛直耐力を増強する必要があった。しかし、コンクリート杭の外径を大きくすることにより、鉛直支持力を増強する方法には限度があり、更なる高支持力化には対応できないことも考えられる。
【０００８】
また、下杭をコンクリート製の既製杭とした場合には、引抜き耐力が小さいため、引き抜き耐力が高い上杭とのバランスの悪い基礎杭構造となっていた。
【０００９】
従って、杭下端部を根固め部に埋設して使用する下杭の鉛直耐力および引抜き耐力の増強が必要であった。
【００１０】
（２） また、引用文献２の場合、下杭として鋼材を使用した鋼管杭等を用いて杭材自身の鉛直耐力および引抜き耐力を増強することを実現させていた。しかし、鋼材の複雑な凸凹形状の加工を必要し、この加工の為には高い技術力を要し、簡易に製造することが難しかった。よって、高支持力に耐えるような高強度の下杭を、安定して製造・供給することができず、かつ、鋼材を多く使用するため既製杭の杭材費用が高価となり過ぎ、コスト削減が難しく、汎用性が劣る問題点もあった。
【００１１】
従って、鉛直耐力、水平耐力、引抜き耐力をバランス良く満たし、かつ、経済性の良い基礎杭構造の実現が課題であった。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
既製杭に作用する水平力を鋼管で負担し、根固め部内には、コンクリート製の突起で対処できる構造としたので、前記問題点を解決した。
【００１３】
即ちこの発明は、コンクリート製の杭本体の下端部が所定軸径で形成され、当該下端部に異形凹凸部が形成され、前記杭本体の少なくとも上部の全部又は一部を長さＬの鋼管で被覆したことを特徴とする既製杭である。
【００１４】
また、前記において、杭本体で、鋼管を被覆していない部分の外径と、鋼管を被覆した部分の外径とを異なる径で形成したことを特徴とする既製杭である。また、前記において、根固め部を有する杭穴内に埋設して使用する既製杭であって、前記既成杭の下端部が前記杭穴の根固め部に位置するように構成した既製杭である。また、深さ方向に１つ以上の強度増強部を有する杭穴内に埋設して使用する既製杭であって、鋼管の下端が、前記杭穴の強度増強部内に位置するように、前記鋼管を構成した既製杭である。
【００１５】
また、他の発明は、所定軸径を有する複数の単位杭を上下に接合してなる既製杭であって、少なくとも１本の単位杭は、外周の全部又は一部を鋼管で被覆して構成し、少なくとも１本の単位杭は、外周の全部又は一部に異形凹凸部を形成して構成したことを特徴とする既製杭である。また、前記において、上下に位置する単位杭の軸径を異なる径で形成したことを特徴とする既製杭である。
【００１６】
また、根固め部を有する杭穴内に既製杭を埋設して構成する基礎杭構造において、前記既製杭は、所定軸径を有する複数の単位杭を上下に接合して構成し、前記単位杭の内、少なくとも１本の単位杭は、全部又は一部の外周を鋼管で被覆して構成し、少なくとも１本の単位杭は、異形凹凸部を形成して構成したことを特徴とする基礎杭構造である。
【００１７】
また、前記において、少なくとも１つの異形凹凸部を杭穴の根固め部内に位置させることを特徴とする基礎杭構造である。また、前記において、杭穴と既製杭との間に杭周固定液層を形成し、該杭周固定液層の所定の深さに強度増強部を形成し、１つ又は複数の鋼管の上端又は下端位置、単位杭の接合位置、異形凹凸部位置の各位置の一部又は全部を前記強度増強部に埋設したことを特徴とする基礎杭構造である。
【００１８】
更に、根固め部を有する杭穴内に既製杭を埋設して構成する基礎杭構造において、杭穴と既製杭との間に杭周固定液層を形成し、該杭周固定液層の所定の深さに強度増強部を形成し、前記既製杭は、コンクリート製の杭本体の少なくとも上部を長さＬの鋼管で被覆すると共に、前記コンクリート製の杭本体で、前記鋼管の上端又は下端に近接して異形凹凸部を形成して、前記異形凹凸部及び前記鋼管の上端又は下端を、前記根固め部内又は強度増強部内に、埋設したことを特徴とした基礎杭構造である。
【００１９】
前記における「異形凹凸部」とは、周囲の表面形状とは異なる凹部又は凸部、あるいは凹部と凸部の組合せを指す。更に、径を変化させた段差も含む。要は、鉛直支持力を増強するために下方に向けた面を形成し、また、引抜力を増強させるために上方に向けた面が形成されていれば良い。
【００２０】
また、前記における「強度増強部」は、主に先端支持力を発揮する支持地盤に対応した深さで杭穴に形成される根固め部である。根固め部では、杭穴軸部に比して富配合のセメントミルクを充填し固化させて根固め層を形成する。この場合、根固め部は杭穴軸部より拡大掘削して拡大根固め部とすることが望ましいが、杭穴軸部と同径とすることもできる。
【００２１】
また、「強度増強部」は先端支持力を発揮させる地盤に至る深さより浅い位置に中間支持層がある地盤では、中間支持層に対応させて、杭穴内に杭穴軸部に比して富配合のセメントミルクを充填し固化させて、「強度増強部」とすることもできる。この場合、富配合のセメントミルクを充填し固化させて、さらに、その深さでの杭穴径を周囲より大径に形成することもできる。また、セメントミルクは富配合とすることが望ましいがその深さでの杭穴径を周囲より大径に形成すれば、セメントミルクの配合は周囲の杭周固定液と同等とすることもできる。
【発明の効果】
【００２２】
杭本体の下端部に異形凹凸部を形成し、根固め部内に異形凹凸部を位置させれば、根固め部内に杭穴底に向けた下面又は地上に向けた上面を形成できるので、固化した根固め液層の機能を充分に発揮させて、既製杭に作用する垂直荷重又は引抜き力を有効に負担できる。更に、既製杭の上部を鋼管で覆ったので、既製杭に大きな水平力が作用した場合にでも上部を鋼管で覆った既製杭部で充分に対応できる。
【００２３】
従って、バランスの良い高支持力の基礎杭構造を実現でき、少ない本数又は小さな口径で、従来同様の杭基礎の耐力を達成できる。
【００２４】
また、コンクリート製の異形凹凸部であるので、根固め部内では根固め液との相性が良く、固化した根固め液層内にコンクリート製の異形凹凸部から効率よく力を伝搬することができる。
【００２５】
また、鋼管の下端部に突起を形成した場合には、引抜き力に対して、既製杭上部の鋼管部のみで負担することができ、既製杭下部のコンクリート部では引抜き力の影響が小さくなるため、コンクリート部については簡易な形態とする事が可能となる。更に、既製杭自体の引抜耐力を増強できるため、支持力、水平力、引抜き力など、バランスの取れた高耐力基礎杭構造が可能となる。
【００２６】
また、鋼管の下端部に突起を形成し、鋼管の下端部を杭穴の根固め部内に位置させた場合には、既製杭下端部のコンクリート部が完全に根固め部内に埋設され、コンクリート部は固化した根固め液に補強されることとなり、コンクリート部の強度は大幅に向上する。したがって、上部の鋼管部の性能を充分に発揮できる既製杭構造により、バランスの取れた高耐力基礎杭構造が実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
（１） この発明の既製杭は、コンクリート製の杭本体の下端部を外径Ｄ０で形成し、下端部以外（上部、中間部）の外径Ｄ１で形成する（Ｄ１≦Ｄ０）。外径Ｄ０の部分に環状突起（異形凹凸部）を形成する。環状突起は、外径Ｄ０との段差部（径が変化している部分）に隣接して構成する。杭本体の外径Ｄ１の部分は、長さＬ５だけ存在し、その部分に長さＬ５で外径Ｄの鋼管を被覆して、この発明の既製杭を構成する。前記の外径Ｄ１の部分の位置、すなわち鋼管を被覆した部分は、通常は水平耐力の強化が求められるので、杭本体の下端部以外に配置されるが、杭本体の下端部に配置することもできる。
【００２８】
（２） （１）において、杭本体の外径Ｄ０で、鋼管を被覆した部分の外径Ｄ１で、Ｄ１＜Ｄ０として、鋼管の外径Ｄ＝Ｄ０とすれば、鋼管の外径と杭本体の下端部の外径を同一として、表面に段差をなくすことができる。この場合には、杭の長さ方向で、異形凹凸部を除いて同径に形成されるので、埋設時の抵抗が少なく、埋設後の径変化部分で、応力の集中が生じるおそれが少ない。
【００２９】
しかし、Ｄ≠Ｄ０ として杭本体（コンクリート部分）の下端部外周と鋼管の外周とに段差を形成することもできる。また、杭本体（コンクリート部分）を、Ｄ１＝Ｄ０として、杭本体の径を上下で同径として、杭本体に段差を形成せずに、杭本体の下端部外周と鋼管の外周とに段差を形成とすることもできる。
【００３０】
（３） 既製杭の下端部、即ち、異形凹凸部は、根固め部内に位置させるように、設置することが望ましい。根固め部内は富配合のセメントミルクを充填して固化する根固め層が形成される。根固め層内に異形凹凸部が位置することにより、既製杭に作用した鉛直荷重が効率よく根固め層に伝わり、より大きな支持力を発揮できる。即ち、既製杭に鉛直荷重が作用した場合、異形凹凸部の下方に向けた面から、斜め下方に向けて荷重が分散的に根固め層の底面に伝わるからである。
【００３１】
従って、異形凹凸部は拡大根固め部内に位置させることが好ましいが、中間に支持層が位置する地盤では、杭穴の中間支持層付近の深さに強度増強部（根固め部と同等又は若干強度落ちる配合のセメントミルクを充填する。径は杭穴軸部同じ又は拡大する）を形成して、その中間支持層内に異形凹凸部を位置させることもできる。
【００３２】
また、異形凹凸部に形成される上方に向けた面が、同様に引抜力に作用する。
【００３３】
（４） 異形凹凸部として、環状突起を形成したが、断続的な突起とすることもでき、また下端部軸部に凹部又は溝を形成することもできる。要は、下端部軸部の表面より突出し、あるいは凹んだ構造の下端部軸部と径が異なる部分が形成され、これにより下方に向けた面（鉛直荷重支持用）、上方に向けた面（引抜力支持用）が形成されていれば良い。
【００３４】
（５） 鋼管の長さＬ５は、鋼管の下端が杭穴の根固め部内に位置させるように、設定することが望ましい。根固め部内は富配合のセメントミルクを充填して固化して根固め層を形成する。鋼管の下端は応力が集中しやすい傾向があるので、根固め層内に位置することにより、応力集中（とりわけ曲げ応力）の影響を受けることなく、既製杭から根固め層に鉛直荷重を確実に伝達できる。
【００３５】
また、中間に支持層が位置する地盤で、杭穴の中間支持層付近の深さに強度増強部を形成した場合、鋼管の下端を強度増強部内に位置させることもできる。
【００３６】
（６） 既製杭は、１本の既製杭から上記（１）の発明を構成するが、あるいは複数の単位既製杭を上下に連結して形成することもできる。この場合、上下に位置する単位杭の軸径を異なる径で形成することもでき、環状突起の有無、鋼管の被覆の有無など選択して、各深さで求められる既製杭の機能に応じて選択して、バランスの良い基礎杭構造を構成できる。
【００３７】
要は、複数の単杭を上下に連結して既製杭を構成する場合には、地盤に応じて、杭穴内で、1箇所又は複数個所に強度増強部を形成するので、この強度増強部に対応させて、鋼管を取り付けし、あるいは異形凹凸部を形成すればよい。強度増強部に配置によっては、総ての単杭に鋼管を形成し、あるいは異形凹凸部を形成する場合もある。
【００３８】
（７） （１）で、前記鋼管は、主に曲げ応力及びせん断応力に対して作用するので、少なくとも上端部を被覆してあればよく、中間部、下端部は、必要に応じて断続的に複数枚の鋼管で被覆することもできる。
【００３９】
（８） （１）のように、下端部軸径Ｄ０と鋼管の外径をＤ０として同一としたが（図３（ｂ））、
被覆した鋼管の外径＜杭本体の下端部の軸径
のように、異なる径で形成することもできる。杭本体の下端部には鋼管で被覆されないので、一般に鋼管より大径に形成することがバランス上望ましいが、逆に、
杭本体の下端部の軸径＜被覆した鋼管の外径
とすることもできる。
【００４０】
（９） 前記のようにして構成した既製杭を予め掘削した杭穴内に（又は杭穴を掘削しながら杭穴内）に埋設して、基礎杭構造を構成する。杭穴の先端部に根固め部（強度増強部）を形成する場合には、既製杭の環状突起（異形凹凸部）及び鋼管の下端は、杭穴の根固め部内に位置させる。
【００４１】
また、杭穴の軸部（上部又は中間部）には杭周固定液（一般に根固め液より貧配合のセメントミルク）が充填されるが、例えば、中間深さに比較的堅い中間支持層がある地盤では、その中間支持層に対応させて、セメントミルクを根固め層と同程度又若干落ちる配合として、強度増強部とすることもできる。
【００４２】
また、複数の異形凹凸部を形成した場合には、全部が根固め部又は他の強度増強部に位置させることが望ましいが、少なくとも１つの異形凹凸部を位置させれば目的は達成される。
【００４３】
また、鋼管の上端又は下端、即ち既製杭の表面で鋼管とコンクリートの継ぎ目部分も、一般に応力が集中するおそれがあるので、根固め部又は他の強度増強部に位置させることが望ましい。
【実施例１】
【００４４】
図面に基づきこの発明の実施例を説明する。
【００４５】
［１］既製杭１の構成
【００４６】
（１） 環状突起１０、１０を形成する凹部を有する型枠（図示していない）内に、長さＬ５、外径Ｄ０の鋼管１１を設置して、必要なＰＣ鋼棒、鉄筋を配置して、コンクリートを打設して、遠心成形して、この発明の既製杭１を構成する（図１（ａ））。
【００４７】
（２） この既製杭１は、下端部２に環状突起（異形凹凸部）１０Ａ、１０Ｂを有するコンクリート部３の環状突起（上側）１０Ａの上方（中間部、上部）に鋼管１５を嵌装した構造となっている。コンクリート部３は、鋼管１５を取り付けたストレート部４、鋼管１５の下端１６が係止した段差部５、段差部５と環状突起１０Ａの間の小ストレート部６、環状突起１０Ａ、１０Ｂの間の小ストレート部７、環状突起１０Ｂの下方の小ストレート部８から構成される。
【００４８】
鋼管１５の下端１６は、コンクリート部３の段差部５に係止し、鋼管１５の外表面と小ストレート部６の外表面とは面一に形成されている。
【００４９】
（３） 環状突起１０は、環状突起１０Ａ、１０Ｂの２つが、下端２ａからＨ１、Ｈ２の位置に、放射方向の長さ（出の長さ）Ｌ１で、形成されている。また、環状突起は、上下がテーパー状に形成され、傾斜上面１１、傾斜下面１２を夫々形成してある。
【００５０】
（４） 尚、図中１８、１９は、夫々上下の端板である。
【００５１】
（５） また、例えば、
鋼管の外径Ｄ０ ＝ ６０ｃｍ
環状突起の外径「Ｄ０＋２×Ｌ１」＝ ７５ｃｍ
環状突起１０Ａの高さＨ２＝ １５０ｃｍ
貴環状突起１０Ｂの高さＨ１＝ ５０ｃｍ
環状突起の間隔「Ｈ２−Ｈ１」＝ １００ｃｍ
で形成されている。
【００５２】
［２］基礎杭構造３０の構成
【００５３】
（１） 軸部２２の下方に拡大根固め部２３形成した所定の杭穴２１を掘削する（図１（ａ））。
【００５４】
（２） 杭穴２１内に、既製杭１を沈設し、拡大根固め部２３内に、２つの環状突起１０Ａ、１０Ｂ、鋼管１５の下端１６（コンクリート部２の段差部５）が位置するように設置する。この際、杭穴２１の拡大根固め部２３内には根固め液が、杭穴２１の軸部２２には、杭周固定液が夫々充填されている。根固め液及び杭周固定液が固化発現したならば、この発明の基礎杭構造３０を構成する。基礎杭構造３０は、既製杭１の環状突起１０Ａ、１０Ｂ及び鋼管１５の下端部（段差部５周辺）が根固め液が固化した根固め層２５内に、既製杭１の鋼管１５が杭周固定液が固化した杭周固定液層２６内に埋設される。
【００５５】
（３） 根固め液層２６の根固め液は、掘削泥土と置換したコンクリート、モルタル、セメントミルク、あるいは掘削泥土とセメントミルク等とを撹拌混合して、構成する。
【００５６】
また、根固め液層２６は、固化した後、既製杭１に垂直荷重が作用した際に、環状突起１０Ａ、１０Ｂの傾斜下面１２、１２及び／又は既製杭１の底２ａからせん断力が伝搬して、根固め液層２６が破壊されるまで（せん断力の伝搬方向に沿って亀裂が生じるまで）、より多くの荷重を負担できる。根固め液層２６を構成する根固め液はこのような作用を可能とする程度の固化強度となるように、調整されている。通常、根固め液層２６の根固め液の固化強度は、支持地盤の地盤強度と略同一としてある。
【００５７】
（４） また、基礎杭構造３０の基礎杭１に引抜力が作用した場合、垂直荷重と同様に、根固め液層２６内の環状突起１０Ａ、１０Ｂの傾斜上面１１、１１から斜め上方に向けてせん断力が伝搬して、根固め液層２６が破壊されるまで、より多くの引抜力を負担できる。
【００５８】
（５） また、地震時等で、基礎杭構造３０の既製杭１の杭頭部に水平荷重が作用した場合、既製杭１はコンクリート部３の外周が鋼管１５で被覆されているので、これを充分に負担できる。また、この際、鋼管１５を被覆していない部分、即ち鋼管１５の下端１６より下方は、根固め液層２６内に位置し、固化根固め液に覆われているので、水平荷重の影響を受けることが少なく、基礎杭構造３０の全体として、充分な耐水平力を有する。
【００５９】
［３］他の実施例
【００６０】
（１） 前記実施例において、環状突起を２つ形成したが、少なくとも１つ形成してあれば、可能である。また、環状突起を２つ以上形成した場合、根固め液層内でせん断力を有効に伝搬させる必要から、環状突起の間隔（Ｈ２−Ｈ１）は、各環状突起１０、１０の下面１２、１２から斜め下方、または環状突起１０、１０の上面１１から斜め上方へのせん断力の伝搬が重ならないような長さで形成する。
【００６１】
（２） 前記実施例において、鋼管１５の下端部に円盤状突起２０、２０を形成して基礎杭構造３０とすることもできる（図２（ｂ）（ｃ））。円盤状突起２０は、鋼管１５の下端１６に溶接し（図２（ｂ））、あるいは下端１６から距離Ｌ２を空けて上方に溶接することもできる（図２（ｃ））。
【００６２】
また、この場合、既製杭１を遠心成形する際に、予め鋼管１５にドーナッツ状の鋼板（またはドーナツ状の鋼板を半割りした２つ）を溶接しておくこともでき、あるいは遠心成型後に、鋼管１５の所定位置にドーナッツ状の鋼板を溶接を溶接して形成することができる。
【００６３】
また、いずれの場合でも円盤状突起２０は、杭穴２１の根固め液層２６内に位置するように、既製杭１を埋設して基礎杭構造３０を構成し、環状突起１０Ａ、１０Ｂと同じ機能を発揮する（図１（ｂ）（ｃ））。
【００６４】
（３） また、前記実施例において、コンクリート部３に段差部５を形成して、鋼管１５面と小ストレート部６の表面とを面一に形成したが、段差部５を省略して、ストレート部４と小ストレート部６とを連続的に形成することもできる（図示していない）。
【００６５】
（４） また、前記実施例において、既製杭１は単独で使用したが、既製杭１を下杭として、通常のＳＣ杭を上杭として連結して、杭穴２１内に埋設して、基礎杭構造３０とすることもできる（図示していない）。
【実施例２】
【００６６】
前記実施例１では、既製杭１を単杭としたが、この実施例では、上下杭を連結して既製杭１を構成する。
【００６７】
［１］既製杭１の構成
【００６８】
（１） この実施例の既製杭１は、上杭３２と下杭３３とを連結継手３４で接合して構成する（図３（ｂ））。
【００６９】
（２） 上杭３２は、コンクリート基体３（外径Ｄ１）の周囲を鋼管１５（長さＬ５、外径Ｄ０、内径Ｄ１）で被覆し、上下に鋼製の端板１８、４１を設置して構成したいわゆるＳＣ杭である。下端板４１の外周に接合用の嵌合溝４３が形成されている。上杭３２は長さＬ４、外径Ｄ０で形成されている。
【００７０】
（３） 下杭３３は、長さＬ３のコンクリート杭で、外周に２つの環状突起１０Ａ、１０Ｂを形成してあり、上下に上端板４２、下端板１９を取り付けてある。環状突起１０Ａ、１０Ｂは、前記実施例１と同様で、下端３３ａからＨ１、Ｈ２の位置で、放射方向の長さ（出）Ｌ１で、２つ形成されている。また、上端板４２の外周に嵌合溝４３を形成してある。
【００７１】
また、上杭３３は、上端板４２と環状突起１０Ａの間の小ストレート部６、環状突起１０Ａ、１０Ｂの間の小ストレート部７、環状突起１０Ｂの下方の小ストレート部８を有する。
【００７２】
（４） 連結継手３４は、上杭３２、下杭３３の外周面（下端板４１、上端板４２）に密着できる内面を有する継手本体３５の外面に円盤状突起３６を突設して構成する。連結継手３４の内面に、上下杭３２、３３を重ねた状態の嵌合溝４３、４３に、対応して、これに嵌合できる嵌合突起３７、３７を形成してある。
【００７３】
また、連結継手３４は、円周方向に分割された３つの継手片３４ａ、３４ａから構成する。従って、継手本体３５は、３つの継手本体片３５ａ、３５ａから構成し、円盤状突起３６は、３つの円盤状突起片３６ａ、３６ａから、夫々構成する。
【００７４】
（５） 下杭３３の上方に、上杭３２を重ね、重ねた部分に連結継手片３４ａ、３４ａを、継手本体片３５ａ、３５ａの嵌合突起３７、３７を嵌合溝４３、４３に嵌挿しながら取付ける。各連結継手片３４ａ、３４ａと上杭３２、各連結継手片３４ａ、３４ａと下杭３３、を夫々溶接すると共に、必要ならば、重ねた連結継手片３４ａ、３４ａを相互を溶接して連結して、上下杭３２、３３を連結継手片３４ａ、３４ａを介して一体に接合する。以上のようにして、この発明の既製杭１を構成する（図２（ａ）（ｂ））。
【００７５】
（６） この実施例では、下杭３２を用意しておけば、任意の長さＬ４のＳＣ杭を組み合わせれば、この発明の既製杭１を構成できるので、使用する構築現場の地盤状況に応じて、対処が容易である。
【００７６】
［２］基礎杭構造３０の構成
【００７７】
（１） 実施例１と同様に、軸部２２の下方に拡大根固め部２３形成した所定の杭穴２１を掘削し、杭穴２１内に、既製杭１を沈設する（図３（ａ））。
【００７８】
２つの環状突起１０Ａ、１０Ｂを含む下杭３３、連結用継手３４、上杭３２の下端部は、杭穴２１の拡大根固め部２３内に位置し、拡大根固め部２３内の根固め液が固化発現後、根固め液層内に埋設される。また、上杭３２の中間部及び上部は、杭周固定液が充填された杭穴２１の軸部２２に位置し、杭周固定液層内に埋設され、基礎杭構造３０を構成する（図３（ａ））。
【００７９】
（３） 基礎杭１に垂直荷重、引抜力、水平力が作用した場合の作用効果は、前記実施例１（特に図１（ａ）（ｂ）、図２（ａ）（ｂ）の実施例）と同様である。
【００８０】
（４） 上杭３２と下杭３３の連結は、構築現場で行い、あるいは予め工場で連結することもできる。
【００８１】
［３］他の実施例
【００８２】
（１） 前記実施例において、円盤状突起３６を有する連結継手を使用したが、円盤状突起を有しない通常の連結継手を使用することもできる。この場合、従来の無溶接の連結継手を使用することもできる（いずれも図示していない）。また、連結継手を使用せず、溶接のみで上下杭３２、３３を接合することもできる（図示していない）。
【００８３】
（２） 他の実施例は、実施例１と同様である。
【図面の簡単な説明】
【００８４】
【図１】（ａ）〜（ｃ）は、この発明の実施例の基礎杭構造の正面図である。
【図２】（ａ）〜（ｃ）は、この発明の実施例の既製杭で、図１の基礎杭構造に対応した縦断面図である。
【図３】この発明の他の実施例で、（ａ）は基礎杭構造の正面図、（ｂ）は既製杭の縦断面図である。
【図４】図３（ｂ）のＡ部拡大図で、（ａ）は接合前、（ｂ）は接合後を夫々表す。
【図５】図３（ｂ）のＢ−Ｂ断面図である。
【符号の説明】
【００８５】
１ 既製杭
２ 既製杭の下端部
３ 既製杭のコンクリート部
５ コンクリート部の段差部
１０、１０Ａ、１０Ｂ 環状突起（異形凹凸部）
１１ 環状突起の傾斜上面
１２ 環状突起の傾斜下面
１５ 鋼管
１６ 鋼管の下端
１８ 端板（上）
１９ 端板（下）
２０ 円盤状突起
２１ 杭穴
２２ 杭穴の軸部
２３ 杭穴の拡底部
２４ 杭穴の根固め部
２５ 根固め液層
２６ 杭周固定液層
３０ 基礎杭構造
３２ 上杭
３３ 下杭
３４ 連結継手
３５ 連結継手の継手本体
３６ 連結継手の円盤状突起
３７ 連結継手の嵌合突起
４１ 上杭の下端板
４２ 下杭の上端板
４３ 端板の嵌合溝
【技術分野】
【０００１】
この発明は、ＳＣ杭とコンクリート杭の特徴を活かした基礎杭、およびこの基礎杭を杭穴内に埋設した基礎杭構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
（１） 杭穴内に既製杭を埋設してなる基礎杭構造では、１本の杭の長さは１０ｍ程度が限界であり、一般に上杭と下杭とを接合して、既製杭を構成していた。この場合、上杭には杭頭部での水平荷重を考慮して、曲げ耐力が大きな杭、例えば、いわゆるＳＣ杭（鋼管を巻いたコンクリート杭）、いわゆるＰＲＣ杭（ＰＣ鋼棒に並列して異形鉄筋を埋設したコンクリート杭）を使用していた。一般にこれらの杭は高価であるため、曲げ耐力をあまり必要としない下杭には、一般的なコンクリート杭を使用していた。
【０００３】
（２） また、最近、所定品質・形状寸法の仕様で杭穴の根固め部を築造し、杭穴内に、下端部に凸凹等を設けたコンクリート製の既製杭を埋設して、根固め部に、その凹凸部等を位置させる基礎杭構造が提案されていた。この基礎杭構造の場合、従来のコンクリート製の既製杭で凹凸等の無い円筒杭を使用した場合に比べて、約２倍の高い先端支持力を発現させることができた。
【０００４】
一般に、複数の既製杭を上下に連結した継ぎ杭の場合、端板（接合）が同径である必要があったため、杭穴の根固め部に位置する既製杭の外径と、根固め部より上方に位置する既製杭の外径が同径となっていた。この場合、根固め部で必要とされる各種耐力・強度を基準にして既製杭の外径を設計した場合、上方に位置する既製杭の外径もこれと同径になるため、必要とされる垂直荷重に対する耐力・水平荷重に対する耐力の面から、上方に位置する既製杭で、外径が不足する問題点があった。
【０００５】
（３） このような問題点を解決するために、発明者等は既に、コンクリート杭の途中で外径を変化させ、下端部が小径で、外径調節部を経て、上部が大径の既製杭を提案している（特許文献１）。この発明では、既製杭の外径調節部を根固め部内に位置させ、根固め部内では、小径の既製杭の部分が位置し、根固め部の上方には既製杭の大径の部分が位置する基礎杭構造となり、既製杭の全長に亘り鉛直耐力（圧縮強度）を満足させ、かつ鉛直支持力を確保させることができた。そして、その基礎杭構造は市場でも認められてきた。
【０００６】
また、コンクリート杭をベースとして、鋼材を用いて凸凹等を形成した基礎杭を使用して、その基礎杭を杭穴内に埋設して、鋼材を用いた凸凹等を杭穴の根固め部に位置させて、基礎杭構造を構成する発明も提案されている（特許文献２）。
【特許文献１】特開２００２−９７６３５
【特許文献２】特開２０００−４５２７４
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
（１） 前記従来の技術の内、引用文献１の場合、例えば、既製杭の内、上方に使用する既製杭（上杭）にいわゆるＳＣ杭（鋼管で被覆したコンクリート杭）を使用した場合に、ＳＣ杭部部分で高い鉛直耐力、水平耐力、引張耐力を確保できた。この場合、根固め部に位置する既製杭はコンクリート杭を使用するので、杭穴の根固め部で発揮する支持力を更に高くする場合に、根固め部に位置するコンクリート杭の外径を大きくする（杭肉厚を厚くする）ことにより、鉛直耐力を増強する必要があった。しかし、コンクリート杭の外径を大きくすることにより、鉛直支持力を増強する方法には限度があり、更なる高支持力化には対応できないことも考えられる。
【０００８】
また、下杭をコンクリート製の既製杭とした場合には、引抜き耐力が小さいため、引き抜き耐力が高い上杭とのバランスの悪い基礎杭構造となっていた。
【０００９】
従って、杭下端部を根固め部に埋設して使用する下杭の鉛直耐力および引抜き耐力の増強が必要であった。
【００１０】
（２） また、引用文献２の場合、下杭として鋼材を使用した鋼管杭等を用いて杭材自身の鉛直耐力および引抜き耐力を増強することを実現させていた。しかし、鋼材の複雑な凸凹形状の加工を必要し、この加工の為には高い技術力を要し、簡易に製造することが難しかった。よって、高支持力に耐えるような高強度の下杭を、安定して製造・供給することができず、かつ、鋼材を多く使用するため既製杭の杭材費用が高価となり過ぎ、コスト削減が難しく、汎用性が劣る問題点もあった。
【００１１】
従って、鉛直耐力、水平耐力、引抜き耐力をバランス良く満たし、かつ、経済性の良い基礎杭構造の実現が課題であった。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
既製杭に作用する水平力を鋼管で負担し、根固め部内には、コンクリート製の突起で対処できる構造としたので、前記問題点を解決した。
【００１３】
即ちこの発明は、コンクリート製の杭本体の下端部が所定軸径で形成され、当該下端部に異形凹凸部が形成され、前記杭本体の少なくとも上部の全部又は一部を長さＬの鋼管で被覆したことを特徴とする既製杭である。
【００１４】
また、前記において、杭本体で、鋼管を被覆していない部分の外径と、鋼管を被覆した部分の外径とを異なる径で形成したことを特徴とする既製杭である。また、前記において、根固め部を有する杭穴内に埋設して使用する既製杭であって、前記既成杭の下端部が前記杭穴の根固め部に位置するように構成した既製杭である。また、深さ方向に１つ以上の強度増強部を有する杭穴内に埋設して使用する既製杭であって、鋼管の下端が、前記杭穴の強度増強部内に位置するように、前記鋼管を構成した既製杭である。
【００１５】
また、他の発明は、所定軸径を有する複数の単位杭を上下に接合してなる既製杭であって、少なくとも１本の単位杭は、外周の全部又は一部を鋼管で被覆して構成し、少なくとも１本の単位杭は、外周の全部又は一部に異形凹凸部を形成して構成したことを特徴とする既製杭である。また、前記において、上下に位置する単位杭の軸径を異なる径で形成したことを特徴とする既製杭である。
【００１６】
また、根固め部を有する杭穴内に既製杭を埋設して構成する基礎杭構造において、前記既製杭は、所定軸径を有する複数の単位杭を上下に接合して構成し、前記単位杭の内、少なくとも１本の単位杭は、全部又は一部の外周を鋼管で被覆して構成し、少なくとも１本の単位杭は、異形凹凸部を形成して構成したことを特徴とする基礎杭構造である。
【００１７】
また、前記において、少なくとも１つの異形凹凸部を杭穴の根固め部内に位置させることを特徴とする基礎杭構造である。また、前記において、杭穴と既製杭との間に杭周固定液層を形成し、該杭周固定液層の所定の深さに強度増強部を形成し、１つ又は複数の鋼管の上端又は下端位置、単位杭の接合位置、異形凹凸部位置の各位置の一部又は全部を前記強度増強部に埋設したことを特徴とする基礎杭構造である。
【００１８】
更に、根固め部を有する杭穴内に既製杭を埋設して構成する基礎杭構造において、杭穴と既製杭との間に杭周固定液層を形成し、該杭周固定液層の所定の深さに強度増強部を形成し、前記既製杭は、コンクリート製の杭本体の少なくとも上部を長さＬの鋼管で被覆すると共に、前記コンクリート製の杭本体で、前記鋼管の上端又は下端に近接して異形凹凸部を形成して、前記異形凹凸部及び前記鋼管の上端又は下端を、前記根固め部内又は強度増強部内に、埋設したことを特徴とした基礎杭構造である。
【００１９】
前記における「異形凹凸部」とは、周囲の表面形状とは異なる凹部又は凸部、あるいは凹部と凸部の組合せを指す。更に、径を変化させた段差も含む。要は、鉛直支持力を増強するために下方に向けた面を形成し、また、引抜力を増強させるために上方に向けた面が形成されていれば良い。
【００２０】
また、前記における「強度増強部」は、主に先端支持力を発揮する支持地盤に対応した深さで杭穴に形成される根固め部である。根固め部では、杭穴軸部に比して富配合のセメントミルクを充填し固化させて根固め層を形成する。この場合、根固め部は杭穴軸部より拡大掘削して拡大根固め部とすることが望ましいが、杭穴軸部と同径とすることもできる。
【００２１】
また、「強度増強部」は先端支持力を発揮させる地盤に至る深さより浅い位置に中間支持層がある地盤では、中間支持層に対応させて、杭穴内に杭穴軸部に比して富配合のセメントミルクを充填し固化させて、「強度増強部」とすることもできる。この場合、富配合のセメントミルクを充填し固化させて、さらに、その深さでの杭穴径を周囲より大径に形成することもできる。また、セメントミルクは富配合とすることが望ましいがその深さでの杭穴径を周囲より大径に形成すれば、セメントミルクの配合は周囲の杭周固定液と同等とすることもできる。
【発明の効果】
【００２２】
杭本体の下端部に異形凹凸部を形成し、根固め部内に異形凹凸部を位置させれば、根固め部内に杭穴底に向けた下面又は地上に向けた上面を形成できるので、固化した根固め液層の機能を充分に発揮させて、既製杭に作用する垂直荷重又は引抜き力を有効に負担できる。更に、既製杭の上部を鋼管で覆ったので、既製杭に大きな水平力が作用した場合にでも上部を鋼管で覆った既製杭部で充分に対応できる。
【００２３】
従って、バランスの良い高支持力の基礎杭構造を実現でき、少ない本数又は小さな口径で、従来同様の杭基礎の耐力を達成できる。
【００２４】
また、コンクリート製の異形凹凸部であるので、根固め部内では根固め液との相性が良く、固化した根固め液層内にコンクリート製の異形凹凸部から効率よく力を伝搬することができる。
【００２５】
また、鋼管の下端部に突起を形成した場合には、引抜き力に対して、既製杭上部の鋼管部のみで負担することができ、既製杭下部のコンクリート部では引抜き力の影響が小さくなるため、コンクリート部については簡易な形態とする事が可能となる。更に、既製杭自体の引抜耐力を増強できるため、支持力、水平力、引抜き力など、バランスの取れた高耐力基礎杭構造が可能となる。
【００２６】
また、鋼管の下端部に突起を形成し、鋼管の下端部を杭穴の根固め部内に位置させた場合には、既製杭下端部のコンクリート部が完全に根固め部内に埋設され、コンクリート部は固化した根固め液に補強されることとなり、コンクリート部の強度は大幅に向上する。したがって、上部の鋼管部の性能を充分に発揮できる既製杭構造により、バランスの取れた高耐力基礎杭構造が実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
（１） この発明の既製杭は、コンクリート製の杭本体の下端部を外径Ｄ０で形成し、下端部以外（上部、中間部）の外径Ｄ１で形成する（Ｄ１≦Ｄ０）。外径Ｄ０の部分に環状突起（異形凹凸部）を形成する。環状突起は、外径Ｄ０との段差部（径が変化している部分）に隣接して構成する。杭本体の外径Ｄ１の部分は、長さＬ５だけ存在し、その部分に長さＬ５で外径Ｄの鋼管を被覆して、この発明の既製杭を構成する。前記の外径Ｄ１の部分の位置、すなわち鋼管を被覆した部分は、通常は水平耐力の強化が求められるので、杭本体の下端部以外に配置されるが、杭本体の下端部に配置することもできる。
【００２８】
（２） （１）において、杭本体の外径Ｄ０で、鋼管を被覆した部分の外径Ｄ１で、Ｄ１＜Ｄ０として、鋼管の外径Ｄ＝Ｄ０とすれば、鋼管の外径と杭本体の下端部の外径を同一として、表面に段差をなくすことができる。この場合には、杭の長さ方向で、異形凹凸部を除いて同径に形成されるので、埋設時の抵抗が少なく、埋設後の径変化部分で、応力の集中が生じるおそれが少ない。
【００２９】
しかし、Ｄ≠Ｄ０ として杭本体（コンクリート部分）の下端部外周と鋼管の外周とに段差を形成することもできる。また、杭本体（コンクリート部分）を、Ｄ１＝Ｄ０として、杭本体の径を上下で同径として、杭本体に段差を形成せずに、杭本体の下端部外周と鋼管の外周とに段差を形成とすることもできる。
【００３０】
（３） 既製杭の下端部、即ち、異形凹凸部は、根固め部内に位置させるように、設置することが望ましい。根固め部内は富配合のセメントミルクを充填して固化する根固め層が形成される。根固め層内に異形凹凸部が位置することにより、既製杭に作用した鉛直荷重が効率よく根固め層に伝わり、より大きな支持力を発揮できる。即ち、既製杭に鉛直荷重が作用した場合、異形凹凸部の下方に向けた面から、斜め下方に向けて荷重が分散的に根固め層の底面に伝わるからである。
【００３１】
従って、異形凹凸部は拡大根固め部内に位置させることが好ましいが、中間に支持層が位置する地盤では、杭穴の中間支持層付近の深さに強度増強部（根固め部と同等又は若干強度落ちる配合のセメントミルクを充填する。径は杭穴軸部同じ又は拡大する）を形成して、その中間支持層内に異形凹凸部を位置させることもできる。
【００３２】
また、異形凹凸部に形成される上方に向けた面が、同様に引抜力に作用する。
【００３３】
（４） 異形凹凸部として、環状突起を形成したが、断続的な突起とすることもでき、また下端部軸部に凹部又は溝を形成することもできる。要は、下端部軸部の表面より突出し、あるいは凹んだ構造の下端部軸部と径が異なる部分が形成され、これにより下方に向けた面（鉛直荷重支持用）、上方に向けた面（引抜力支持用）が形成されていれば良い。
【００３４】
（５） 鋼管の長さＬ５は、鋼管の下端が杭穴の根固め部内に位置させるように、設定することが望ましい。根固め部内は富配合のセメントミルクを充填して固化して根固め層を形成する。鋼管の下端は応力が集中しやすい傾向があるので、根固め層内に位置することにより、応力集中（とりわけ曲げ応力）の影響を受けることなく、既製杭から根固め層に鉛直荷重を確実に伝達できる。
【００３５】
また、中間に支持層が位置する地盤で、杭穴の中間支持層付近の深さに強度増強部を形成した場合、鋼管の下端を強度増強部内に位置させることもできる。
【００３６】
（６） 既製杭は、１本の既製杭から上記（１）の発明を構成するが、あるいは複数の単位既製杭を上下に連結して形成することもできる。この場合、上下に位置する単位杭の軸径を異なる径で形成することもでき、環状突起の有無、鋼管の被覆の有無など選択して、各深さで求められる既製杭の機能に応じて選択して、バランスの良い基礎杭構造を構成できる。
【００３７】
要は、複数の単杭を上下に連結して既製杭を構成する場合には、地盤に応じて、杭穴内で、1箇所又は複数個所に強度増強部を形成するので、この強度増強部に対応させて、鋼管を取り付けし、あるいは異形凹凸部を形成すればよい。強度増強部に配置によっては、総ての単杭に鋼管を形成し、あるいは異形凹凸部を形成する場合もある。
【００３８】
（７） （１）で、前記鋼管は、主に曲げ応力及びせん断応力に対して作用するので、少なくとも上端部を被覆してあればよく、中間部、下端部は、必要に応じて断続的に複数枚の鋼管で被覆することもできる。
【００３９】
（８） （１）のように、下端部軸径Ｄ０と鋼管の外径をＤ０として同一としたが（図３（ｂ））、
被覆した鋼管の外径＜杭本体の下端部の軸径
のように、異なる径で形成することもできる。杭本体の下端部には鋼管で被覆されないので、一般に鋼管より大径に形成することがバランス上望ましいが、逆に、
杭本体の下端部の軸径＜被覆した鋼管の外径
とすることもできる。
【００４０】
（９） 前記のようにして構成した既製杭を予め掘削した杭穴内に（又は杭穴を掘削しながら杭穴内）に埋設して、基礎杭構造を構成する。杭穴の先端部に根固め部（強度増強部）を形成する場合には、既製杭の環状突起（異形凹凸部）及び鋼管の下端は、杭穴の根固め部内に位置させる。
【００４１】
また、杭穴の軸部（上部又は中間部）には杭周固定液（一般に根固め液より貧配合のセメントミルク）が充填されるが、例えば、中間深さに比較的堅い中間支持層がある地盤では、その中間支持層に対応させて、セメントミルクを根固め層と同程度又若干落ちる配合として、強度増強部とすることもできる。
【００４２】
また、複数の異形凹凸部を形成した場合には、全部が根固め部又は他の強度増強部に位置させることが望ましいが、少なくとも１つの異形凹凸部を位置させれば目的は達成される。
【００４３】
また、鋼管の上端又は下端、即ち既製杭の表面で鋼管とコンクリートの継ぎ目部分も、一般に応力が集中するおそれがあるので、根固め部又は他の強度増強部に位置させることが望ましい。
【実施例１】
【００４４】
図面に基づきこの発明の実施例を説明する。
【００４５】
［１］既製杭１の構成
【００４６】
（１） 環状突起１０、１０を形成する凹部を有する型枠（図示していない）内に、長さＬ５、外径Ｄ０の鋼管１１を設置して、必要なＰＣ鋼棒、鉄筋を配置して、コンクリートを打設して、遠心成形して、この発明の既製杭１を構成する（図１（ａ））。
【００４７】
（２） この既製杭１は、下端部２に環状突起（異形凹凸部）１０Ａ、１０Ｂを有するコンクリート部３の環状突起（上側）１０Ａの上方（中間部、上部）に鋼管１５を嵌装した構造となっている。コンクリート部３は、鋼管１５を取り付けたストレート部４、鋼管１５の下端１６が係止した段差部５、段差部５と環状突起１０Ａの間の小ストレート部６、環状突起１０Ａ、１０Ｂの間の小ストレート部７、環状突起１０Ｂの下方の小ストレート部８から構成される。
【００４８】
鋼管１５の下端１６は、コンクリート部３の段差部５に係止し、鋼管１５の外表面と小ストレート部６の外表面とは面一に形成されている。
【００４９】
（３） 環状突起１０は、環状突起１０Ａ、１０Ｂの２つが、下端２ａからＨ１、Ｈ２の位置に、放射方向の長さ（出の長さ）Ｌ１で、形成されている。また、環状突起は、上下がテーパー状に形成され、傾斜上面１１、傾斜下面１２を夫々形成してある。
【００５０】
（４） 尚、図中１８、１９は、夫々上下の端板である。
【００５１】
（５） また、例えば、
鋼管の外径Ｄ０ ＝ ６０ｃｍ
環状突起の外径「Ｄ０＋２×Ｌ１」＝ ７５ｃｍ
環状突起１０Ａの高さＨ２＝ １５０ｃｍ
貴環状突起１０Ｂの高さＨ１＝ ５０ｃｍ
環状突起の間隔「Ｈ２−Ｈ１」＝ １００ｃｍ
で形成されている。
【００５２】
［２］基礎杭構造３０の構成
【００５３】
（１） 軸部２２の下方に拡大根固め部２３形成した所定の杭穴２１を掘削する（図１（ａ））。
【００５４】
（２） 杭穴２１内に、既製杭１を沈設し、拡大根固め部２３内に、２つの環状突起１０Ａ、１０Ｂ、鋼管１５の下端１６（コンクリート部２の段差部５）が位置するように設置する。この際、杭穴２１の拡大根固め部２３内には根固め液が、杭穴２１の軸部２２には、杭周固定液が夫々充填されている。根固め液及び杭周固定液が固化発現したならば、この発明の基礎杭構造３０を構成する。基礎杭構造３０は、既製杭１の環状突起１０Ａ、１０Ｂ及び鋼管１５の下端部（段差部５周辺）が根固め液が固化した根固め層２５内に、既製杭１の鋼管１５が杭周固定液が固化した杭周固定液層２６内に埋設される。
【００５５】
（３） 根固め液層２６の根固め液は、掘削泥土と置換したコンクリート、モルタル、セメントミルク、あるいは掘削泥土とセメントミルク等とを撹拌混合して、構成する。
【００５６】
また、根固め液層２６は、固化した後、既製杭１に垂直荷重が作用した際に、環状突起１０Ａ、１０Ｂの傾斜下面１２、１２及び／又は既製杭１の底２ａからせん断力が伝搬して、根固め液層２６が破壊されるまで（せん断力の伝搬方向に沿って亀裂が生じるまで）、より多くの荷重を負担できる。根固め液層２６を構成する根固め液はこのような作用を可能とする程度の固化強度となるように、調整されている。通常、根固め液層２６の根固め液の固化強度は、支持地盤の地盤強度と略同一としてある。
【００５７】
（４） また、基礎杭構造３０の基礎杭１に引抜力が作用した場合、垂直荷重と同様に、根固め液層２６内の環状突起１０Ａ、１０Ｂの傾斜上面１１、１１から斜め上方に向けてせん断力が伝搬して、根固め液層２６が破壊されるまで、より多くの引抜力を負担できる。
【００５８】
（５） また、地震時等で、基礎杭構造３０の既製杭１の杭頭部に水平荷重が作用した場合、既製杭１はコンクリート部３の外周が鋼管１５で被覆されているので、これを充分に負担できる。また、この際、鋼管１５を被覆していない部分、即ち鋼管１５の下端１６より下方は、根固め液層２６内に位置し、固化根固め液に覆われているので、水平荷重の影響を受けることが少なく、基礎杭構造３０の全体として、充分な耐水平力を有する。
【００５９】
［３］他の実施例
【００６０】
（１） 前記実施例において、環状突起を２つ形成したが、少なくとも１つ形成してあれば、可能である。また、環状突起を２つ以上形成した場合、根固め液層内でせん断力を有効に伝搬させる必要から、環状突起の間隔（Ｈ２−Ｈ１）は、各環状突起１０、１０の下面１２、１２から斜め下方、または環状突起１０、１０の上面１１から斜め上方へのせん断力の伝搬が重ならないような長さで形成する。
【００６１】
（２） 前記実施例において、鋼管１５の下端部に円盤状突起２０、２０を形成して基礎杭構造３０とすることもできる（図２（ｂ）（ｃ））。円盤状突起２０は、鋼管１５の下端１６に溶接し（図２（ｂ））、あるいは下端１６から距離Ｌ２を空けて上方に溶接することもできる（図２（ｃ））。
【００６２】
また、この場合、既製杭１を遠心成形する際に、予め鋼管１５にドーナッツ状の鋼板（またはドーナツ状の鋼板を半割りした２つ）を溶接しておくこともでき、あるいは遠心成型後に、鋼管１５の所定位置にドーナッツ状の鋼板を溶接を溶接して形成することができる。
【００６３】
また、いずれの場合でも円盤状突起２０は、杭穴２１の根固め液層２６内に位置するように、既製杭１を埋設して基礎杭構造３０を構成し、環状突起１０Ａ、１０Ｂと同じ機能を発揮する（図１（ｂ）（ｃ））。
【００６４】
（３） また、前記実施例において、コンクリート部３に段差部５を形成して、鋼管１５面と小ストレート部６の表面とを面一に形成したが、段差部５を省略して、ストレート部４と小ストレート部６とを連続的に形成することもできる（図示していない）。
【００６５】
（４） また、前記実施例において、既製杭１は単独で使用したが、既製杭１を下杭として、通常のＳＣ杭を上杭として連結して、杭穴２１内に埋設して、基礎杭構造３０とすることもできる（図示していない）。
【実施例２】
【００６６】
前記実施例１では、既製杭１を単杭としたが、この実施例では、上下杭を連結して既製杭１を構成する。
【００６７】
［１］既製杭１の構成
【００６８】
（１） この実施例の既製杭１は、上杭３２と下杭３３とを連結継手３４で接合して構成する（図３（ｂ））。
【００６９】
（２） 上杭３２は、コンクリート基体３（外径Ｄ１）の周囲を鋼管１５（長さＬ５、外径Ｄ０、内径Ｄ１）で被覆し、上下に鋼製の端板１８、４１を設置して構成したいわゆるＳＣ杭である。下端板４１の外周に接合用の嵌合溝４３が形成されている。上杭３２は長さＬ４、外径Ｄ０で形成されている。
【００７０】
（３） 下杭３３は、長さＬ３のコンクリート杭で、外周に２つの環状突起１０Ａ、１０Ｂを形成してあり、上下に上端板４２、下端板１９を取り付けてある。環状突起１０Ａ、１０Ｂは、前記実施例１と同様で、下端３３ａからＨ１、Ｈ２の位置で、放射方向の長さ（出）Ｌ１で、２つ形成されている。また、上端板４２の外周に嵌合溝４３を形成してある。
【００７１】
また、上杭３３は、上端板４２と環状突起１０Ａの間の小ストレート部６、環状突起１０Ａ、１０Ｂの間の小ストレート部７、環状突起１０Ｂの下方の小ストレート部８を有する。
【００７２】
（４） 連結継手３４は、上杭３２、下杭３３の外周面（下端板４１、上端板４２）に密着できる内面を有する継手本体３５の外面に円盤状突起３６を突設して構成する。連結継手３４の内面に、上下杭３２、３３を重ねた状態の嵌合溝４３、４３に、対応して、これに嵌合できる嵌合突起３７、３７を形成してある。
【００７３】
また、連結継手３４は、円周方向に分割された３つの継手片３４ａ、３４ａから構成する。従って、継手本体３５は、３つの継手本体片３５ａ、３５ａから構成し、円盤状突起３６は、３つの円盤状突起片３６ａ、３６ａから、夫々構成する。
【００７４】
（５） 下杭３３の上方に、上杭３２を重ね、重ねた部分に連結継手片３４ａ、３４ａを、継手本体片３５ａ、３５ａの嵌合突起３７、３７を嵌合溝４３、４３に嵌挿しながら取付ける。各連結継手片３４ａ、３４ａと上杭３２、各連結継手片３４ａ、３４ａと下杭３３、を夫々溶接すると共に、必要ならば、重ねた連結継手片３４ａ、３４ａを相互を溶接して連結して、上下杭３２、３３を連結継手片３４ａ、３４ａを介して一体に接合する。以上のようにして、この発明の既製杭１を構成する（図２（ａ）（ｂ））。
【００７５】
（６） この実施例では、下杭３２を用意しておけば、任意の長さＬ４のＳＣ杭を組み合わせれば、この発明の既製杭１を構成できるので、使用する構築現場の地盤状況に応じて、対処が容易である。
【００７６】
［２］基礎杭構造３０の構成
【００７７】
（１） 実施例１と同様に、軸部２２の下方に拡大根固め部２３形成した所定の杭穴２１を掘削し、杭穴２１内に、既製杭１を沈設する（図３（ａ））。
【００７８】
２つの環状突起１０Ａ、１０Ｂを含む下杭３３、連結用継手３４、上杭３２の下端部は、杭穴２１の拡大根固め部２３内に位置し、拡大根固め部２３内の根固め液が固化発現後、根固め液層内に埋設される。また、上杭３２の中間部及び上部は、杭周固定液が充填された杭穴２１の軸部２２に位置し、杭周固定液層内に埋設され、基礎杭構造３０を構成する（図３（ａ））。
【００７９】
（３） 基礎杭１に垂直荷重、引抜力、水平力が作用した場合の作用効果は、前記実施例１（特に図１（ａ）（ｂ）、図２（ａ）（ｂ）の実施例）と同様である。
【００８０】
（４） 上杭３２と下杭３３の連結は、構築現場で行い、あるいは予め工場で連結することもできる。
【００８１】
［３］他の実施例
【００８２】
（１） 前記実施例において、円盤状突起３６を有する連結継手を使用したが、円盤状突起を有しない通常の連結継手を使用することもできる。この場合、従来の無溶接の連結継手を使用することもできる（いずれも図示していない）。また、連結継手を使用せず、溶接のみで上下杭３２、３３を接合することもできる（図示していない）。
【００８３】
（２） 他の実施例は、実施例１と同様である。
【図面の簡単な説明】
【００８４】
【図１】（ａ）〜（ｃ）は、この発明の実施例の基礎杭構造の正面図である。
【図２】（ａ）〜（ｃ）は、この発明の実施例の既製杭で、図１の基礎杭構造に対応した縦断面図である。
【図３】この発明の他の実施例で、（ａ）は基礎杭構造の正面図、（ｂ）は既製杭の縦断面図である。
【図４】図３（ｂ）のＡ部拡大図で、（ａ）は接合前、（ｂ）は接合後を夫々表す。
【図５】図３（ｂ）のＢ−Ｂ断面図である。
【符号の説明】
【００８５】
１ 既製杭
２ 既製杭の下端部
３ 既製杭のコンクリート部
５ コンクリート部の段差部
１０、１０Ａ、１０Ｂ 環状突起（異形凹凸部）
１１ 環状突起の傾斜上面
１２ 環状突起の傾斜下面
１５ 鋼管
１６ 鋼管の下端
１８ 端板（上）
１９ 端板（下）
２０ 円盤状突起
２１ 杭穴
２２ 杭穴の軸部
２３ 杭穴の拡底部
２４ 杭穴の根固め部
２５ 根固め液層
２６ 杭周固定液層
３０ 基礎杭構造
３２ 上杭
３３ 下杭
３４ 連結継手
３５ 連結継手の継手本体
３６ 連結継手の円盤状突起
３７ 連結継手の嵌合突起
４１ 上杭の下端板
４２ 下杭の上端板
４３ 端板の嵌合溝
【特許請求の範囲】
【請求項１】
コンクリート製の杭本体の下端部が所定軸径で形成され、当該下端部に異形凹凸部が形成され、前記杭本体の少なくとも上部の全部又は一部を長さＬの鋼管で被覆したことを特徴とする既製杭。
【請求項２】
杭本体で、鋼管を被覆していない部分の外径と、鋼管を被覆した部分の外径とを異なる径で形成したことを特徴とする請求項１に記載の既製杭。
【請求項３】
根固め部を有する杭穴内に埋設して使用する既製杭であって、前記既成杭の下端部が前記杭穴の根固め部に位置するように構成したことを特徴とする請求項１〜２記載の既製杭。
【請求項４】
深さ方向に１つ以上の強度増強部を有する杭穴内に埋設して使用する既製杭であって、鋼管の下端が、前記杭穴の強度増強部内に位置するように、前記鋼管を構成したことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の既製杭。
【請求項５】
所定軸径を有する複数の単位杭を上下に接合してなる既製杭であって、
少なくとも１本の単位杭は、外周の全部又は一部を鋼管で被覆して構成し、少なくとも１本の単位杭は、外周の全部又は一部に異形凹凸部を形成して構成したことを特徴とする既製杭。
【請求項６】
上下に位置する単位杭の軸径を異なる径で形成したことを特徴とする請求項５記載の既製杭。
【請求項７】
根固め部を有する杭穴内に既製杭を埋設して構成する基礎杭構造において、前記既製杭は、所定軸径を有する複数の単位杭を上下に接合して構成し、前記単位杭の内、少なくとも１本の単位杭は、全部又は一部の外周を鋼管で被覆して構成し、少なくとも１本の単位杭は、異形凹凸部を形成して構成したことを特徴とする基礎杭構造。
【請求項８】
少なくとも１つの異形凹凸部を杭穴の根固め部内に位置させることを特徴とする請求項７記載の基礎杭構造。
【請求項９】
杭穴と既製杭との間に杭周固定液層を形成し、該杭周固定液層の所定の深さに強度増強部を形成し、１つ又は複数の鋼管の上端又は下端位置、単位杭の接合位置、異形凹凸部位置の各位置の一部又は全部を前記強度増強部に埋設したことを特徴とする請求項７記載の基礎杭構造。
【請求項１０】
根固め部を有する杭穴内に既製杭を埋設して構成する基礎杭構造において、杭穴と既製杭との間に杭周固定液層を形成し、該杭周固定液層の所定の深さに強度増強部を形成し、前記既製杭は、コンクリート製の杭本体の少なくとも上部を長さＬの鋼管で被覆すると共に、前記コンクリート製の杭本体で、前記鋼管の上端又は下端に近接して異形凹凸部を形成して、前記異形凹凸部及び前記鋼管の上端又は下端を、前記根固め部内又は強度増強部内に、埋設したことを特徴とした基礎杭構造。
【請求項１】
コンクリート製の杭本体の下端部が所定軸径で形成され、当該下端部に異形凹凸部が形成され、前記杭本体の少なくとも上部の全部又は一部を長さＬの鋼管で被覆したことを特徴とする既製杭。
【請求項２】
杭本体で、鋼管を被覆していない部分の外径と、鋼管を被覆した部分の外径とを異なる径で形成したことを特徴とする請求項１に記載の既製杭。
【請求項３】
根固め部を有する杭穴内に埋設して使用する既製杭であって、前記既成杭の下端部が前記杭穴の根固め部に位置するように構成したことを特徴とする請求項１〜２記載の既製杭。
【請求項４】
深さ方向に１つ以上の強度増強部を有する杭穴内に埋設して使用する既製杭であって、鋼管の下端が、前記杭穴の強度増強部内に位置するように、前記鋼管を構成したことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の既製杭。
【請求項５】
所定軸径を有する複数の単位杭を上下に接合してなる既製杭であって、
少なくとも１本の単位杭は、外周の全部又は一部を鋼管で被覆して構成し、少なくとも１本の単位杭は、外周の全部又は一部に異形凹凸部を形成して構成したことを特徴とする既製杭。
【請求項６】
上下に位置する単位杭の軸径を異なる径で形成したことを特徴とする請求項５記載の既製杭。
【請求項７】
根固め部を有する杭穴内に既製杭を埋設して構成する基礎杭構造において、前記既製杭は、所定軸径を有する複数の単位杭を上下に接合して構成し、前記単位杭の内、少なくとも１本の単位杭は、全部又は一部の外周を鋼管で被覆して構成し、少なくとも１本の単位杭は、異形凹凸部を形成して構成したことを特徴とする基礎杭構造。
【請求項８】
少なくとも１つの異形凹凸部を杭穴の根固め部内に位置させることを特徴とする請求項７記載の基礎杭構造。
【請求項９】
杭穴と既製杭との間に杭周固定液層を形成し、該杭周固定液層の所定の深さに強度増強部を形成し、１つ又は複数の鋼管の上端又は下端位置、単位杭の接合位置、異形凹凸部位置の各位置の一部又は全部を前記強度増強部に埋設したことを特徴とする請求項７記載の基礎杭構造。
【請求項１０】
根固め部を有する杭穴内に既製杭を埋設して構成する基礎杭構造において、杭穴と既製杭との間に杭周固定液層を形成し、該杭周固定液層の所定の深さに強度増強部を形成し、前記既製杭は、コンクリート製の杭本体の少なくとも上部を長さＬの鋼管で被覆すると共に、前記コンクリート製の杭本体で、前記鋼管の上端又は下端に近接して異形凹凸部を形成して、前記異形凹凸部及び前記鋼管の上端又は下端を、前記根固め部内又は強度増強部内に、埋設したことを特徴とした基礎杭構造。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２００７−３９９５５（Ｐ２００７−３９９５５Ａ）
【公開日】平成１９年２月１５日（２００７．２．１５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−２２４７５８（Ｐ２００５−２２４７５８）
【出願日】平成１７年８月２日（２００５．８．２）
【出願人】（０００１７６５１２）三谷セキサン株式会社 (91)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年２月１５日（２００７．２．１５）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年８月２日（２００５．８．２）
【出願人】（０００１７６５１２）三谷セキサン株式会社 (91)
【Ｆターム（参考）】
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