鋼管コンクリート複合杭用鋼管、鋼管コンクリート複合杭及び杭頭結合構造

【課題】鋼管コンクリート複合杭でありながら工事現場で定着鉄筋をボルト接合できる技術を提供する。
【解決手段】本発明に係る鋼管コンクリート複合杭用の鋼管１は、杭頭部となる鋼管端部の内側に内端板３を有し、内端板３よりも先端側の鋼管部に定着鉄筋２３をボルト接合するためのボルト穴５が鋼管周方向に所定間隔で複数形成されてなることを特徴とするものである。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鋼管コンクリート複合杭用鋼管、該鋼管コンクリート複合杭用鋼管を用いた鋼管コンクリート複合杭、該鋼管コンクリート複合杭と鉄筋コンクリート構造物とを結合する杭頭結合構造に関する。
なお、杭と結合される鉄筋コンクリート構造物とは、杭と直接結合されるものが鉄筋コンクリート造であることを意味しており、その上部の構造物まで鉄筋コンクリートであることを意味するものではない。
【背景技術】
【０００２】
鋼管コンクリート複合杭と鉄筋コンクリート構造物を結合する杭頭結合構造の従来例として、例えば図１２に示されるように、鋼管コンクリート複合杭５１の杭頭部内周部に中詰め補強筋５３を配置して、該中詰め補強筋５３を介して基礎スラブ５５と杭頭部を結合するという道路橋示方書に方法Ｂとして示された杭頭結合方法がある。しかし、この方法では杭本体の強度に対して、十分な杭頭結合部の強度を得ることは難しく、結合部の強度不足により基礎構造全体が不安定となってしまう懸念がある。
【０００３】
また、道路橋示方書に記載の方法Ｂを強化した杭頭結合構造として、図１３に示されるような、鋼管コンクリート複合杭５１の杭頭外周に定着鉄筋５７を現場溶接する方法があるが、この方法は建設現場において鉄筋を鋼管コンクリート複合杭５１の鋼管部に溶接する作業を行うことから、雨天や強風などの悪天候時作業や溶接技術水準の差異により、溶接部の強度や耐久性が損なわれる恐れがある。
【０００４】
現場作業性の向上や品質のバラツキを抑える方法として、定着鉄筋５７を杭頭部にボルト接合可能にした「鉄筋の結合金具」が特許文献１に提案されている。特許文献１に提案された鉄筋の結合金具５９は、図１４に示すように、一端側が定着鉄筋５７の端部を挿入できる筒状になっており、他端側がボルト穴６１を有する板状部６３となっている。特許文献１においては、このような鉄筋の結合金具５９を用いることで、図１４に示すように、鋼管杭６５の杭頭部に定着鉄筋５７をボルト６７及びナット６９によって接合できるとしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開2007-2492号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
先行文献１に記載のものは、工事現場において、杭頭部に結合金具５９を介して定着鉄筋５７をボルト・ナットで接合するものである。そのため、杭頭部にボルト６７を相通することができ、かつ相通したボルト６７に対してナット６９で固定できることが必要である。
しかしながら、鋼管内部にコンクリートを充填した鋼管コンクリート複合杭の場合、内部コンクリートが存在するため、工事現場においてボルトを相通することができず、それ故にボルト接合ができない。
【０００７】
本発明はかかる課題を解決するためになされたものであり、鋼管コンクリート複合杭でありながら工事現場で定着鉄筋をボルト接合できる技術を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
（１）本発明に係る鋼管コンクリート複合杭用鋼管は、杭頭部となる鋼管端部の内側に内端板を有し、該内端板よりも先端側の鋼管部に定着鉄筋をボルト接合するためのボルト穴が鋼管周方向に所定間隔で複数形成されてなることを特徴とするものである。
【０００９】
（２）本発明に係る鋼管コンクリート複合杭は、上記（１）記載の鋼管コンクリート複合杭用鋼管の内部であって、前記内端板よりも下方側にコンクリートを充填してなることを特徴とするものである。
【００１０】
（３）また、上記（２）に記載のものであって、前記鋼管コンクリート複合杭は、コンクリートを鋼管の中空部に注入し、遠心締固めによって製造した外殻鋼管付きコンクリート杭であることを特徴とするものである。
【００１１】
（４）また、上記（２）又は（３）に記載のものにおいて、鋼管の先端部に鋼管の形状を保持する形状保持部材を有することを特徴とするものである。
【００１２】
（５）本発明に係る杭頭結合構造は、上記（２）乃至（４）のいずれかに記載の鋼管コンクリート複合杭と鉄筋コンクリート構造物とを定着鉄筋を介して結合する杭頭結合構造であって、前記定着鉄筋の一端側にボルトを挿通できる挿通孔を有する接合板を固着し、該接合板の挿通孔と前記鋼管コンクリート複合杭の杭頭部に形成したボルト穴に接合用ボルトを挿通してボルト接合してなることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１３】
本発明に係る鋼管コンクリート複合杭用鋼管は、鋼管の杭頭部となる端部に杭頭部の外側に設ける定着鉄筋をボルト接合するためのボルト接合部を備えてなるので、本発明の鋼管コンクリート複合杭用鋼管を用いて鋼管コンクリート複合杭を製造すれば、鋼管コンクリート複合杭でありながら、従来不可能であった定着鉄筋のボルト接合が可能なものとなり、杭頭結合構造の施工に際して、従来の現場溶接による定着鉄筋の取り付け作業を不要にでき、その結果、施工性、品質信頼性の高い杭頭結合構造を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の一実施の形態に係る鋼管コンクリート複合杭用の鋼管の説明図であって、鋼管における杭頭部側の端部の断面を示す図である。
【図２】本発明の一実施の形態に係る鋼管コンクリート複合杭用の鋼管の他の態様の説明図であって、鋼管における杭頭部側の端部の断面を示す図である。
【図３】図２に示した鋼管コンクリート複合杭用の鋼管の平面図である。
【図４】図２に示した鋼管コンクリート複合杭用の鋼管における形状保持部材の他の態様の説明図である。
【図５】本発明の一実施の形態に係る鋼管コンクリート複合杭の説明図であって、杭頭部側の端部の断面を示す図である。
【図６】本発明の一実施の形態に係る鋼管コンクリート複合杭の他の態様の説明図であって、杭頭部側の端部の断面を示す図である。
【図７】本発明の一実施の形態に係る杭頭結合構造の説明図である。
【図８】本発明の一実施の形態に係る杭頭結合構造の他の態様の説明図である。
【図９】本発明の一実施の形態に係る杭頭結合構造の他の態様の説明図である。
【図１０】本発明の一実施の形態に係る杭頭結合構造の他の態様の説明図である。
【図１１】本発明の一実施の形態に係る杭頭結合構造の他の態様の説明図である。
【図１２】従来例の説明図である。
【図１３】従来例の説明図である。
【図１４】従来例の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
［実施の形態１］
本実施の形態に係る鋼管コンクリート複合杭用の鋼管１は、図１に示すように、杭頭部となる端部の内側に内端板３を有し、該内端板３よりも先端側の鋼管部に定着鉄筋をボルト接合するためのボルト穴５が鋼管周方向に所定間隔で複数形成されてなるものである。
ボルト穴５は、鉄筋径やボルト径に応じて、鋼管１の周囲に所定のピッチ、例えば80mm〜400mm程度のピッチで設けられる。
実施の形態２で説明するように鋼管１にコンクリートを注入して遠心力成形する場合、内端板３は、鋼管１の支持部として機能する。なお、内端板３には、コンクリート充填が可能なように開口部が設けられている（図示なし）。
【００１６】
上記のように構成された本実施の形態の鋼管１は、実施の形態２で説明するように、鋼管内部における端板よりも下方部分にコンクリートが充填され、鋼管コンクリート複合杭１１となる（図５参照）。
本実施の形態の鋼管１を用いて鋼管コンクリート複合杭を製造すれば当該鋼管コンクリート複合杭には、杭頭部となる鋼管端部にボルト接合可能なボルト穴５が形成されているので、鋼管コンクリート複合杭でありながら、従来不可能であった定着鉄筋のボルト接合が可能となる。
【００１７】
なお、鋼管１を運搬する際や、鋼管１にコンクリートを充填して鋼管コンクリート複合杭とした場合において、該杭を運搬する際や地中に打設する際、内端板３の上方のコンクリート非充填部位（鋼管のみで構成される部位）の損傷を防止し、杭の形状保持をするため、図２、図３に示すように、鋼管１の先端部にリング状板からなる形状保持部材７を設置するようにしてもよい。
形状保持部材７の形状は特に限定されるものではなく、図４に示すように、十字形状のものであってもよい。もっとも、鋼管１の端部に形成したボルト穴５を用いて定着鉄筋のボルト接合作業をする必要があるので、作業に必要な開口を設ける必要はある。
【００１８】
［実施の形態２］
本実施の形態に係る鋼管コンクリート複合杭１１は、実施の形態１で説明した鋼管１の内部にコンクリートを充填してなるものであり、その一例が図５に示されている。図５において、図１と同一部分には同一の符号を付してある。図６〜図１１において同じ。
本実施の形態に係る鋼管コンクリート複合杭１１は、鋼管１における内端板３の下方側にコンクリートを注入して遠心成形することによって、鋼管１の内面に所定の厚みのコンクリート層１５を形成した遠心力成形の外殻鋼管付コンクリート杭としたものである。
【００１９】
上記のように構成された本実施の形態の鋼管コンクリート複合杭１１においては、内端板３の先端側にはボルト穴５が形成されているので、内部にコンクリートが充填された鋼管コンクリート複合杭でありながら、定着鉄筋をボルト接合可能な構造となっている。それ故に、定着鉄筋をボルト接合することに伴う種々の効果、例えば現場溶接が不要となり、現場溶接で生ずるような溶接不良が発生せず、品質信頼性の高い「杭頭結合構造」を実現できる。
【００２０】
なお、図５には本発明の鋼管コンクリート複合杭の一例として遠心力成形の外殻鋼管付コンクリート杭を示したが、本発明の鋼管コンクリート複合杭はこれに限られるものではなく、図６に示す鋼管コンクリート複合杭１２のように、鋼管１の内部に中実になるようにコンクリート１７を充填したものであってもよい。
【００２１】
［実施の形態３］
本実施の形態は杭頭結合構造に関するものである。図７に基づいて本発明の実施の形態３を説明する。
本発明の実施の形態３に係る杭頭結合構造１９は、図７に示すように、鋼管コンクリート複合杭１１と鉄筋コンクリート構造物である基礎梁２１とを結合する杭頭結合構造であって、鋼管コンクリート複合杭１１の杭頭部にボルト接合された定着鉄筋２３を備えたものである。
以下、詳細に説明する。
【００２２】
＜鋼管コンクリート複合杭＞
鋼管コンクリート複合杭１１は、鋼管端部に周方向に所定間隔で形成した複数のボルト穴５と、ボルト穴５の下方側に設置した内端板３とを有する鋼管１の内端板３よりも下方側の鋼管内部にコンクリートを注入して遠心成形した外殻鋼管付コンクリート杭である。
【００２３】
＜基礎梁＞
基礎梁２１は、本発明の鉄筋コンクリート構造物に相当するものである。
なお、本発明の鉄筋コンクリート構造物は、鋼管コンクリート複合杭１１と直接結合する部分を指している。したがって、鋼管コンクリート複合杭１１と直接結合される部分が鉄筋コンクリート構造物であれば、その上部構造物が例えば鉄骨造などの鉄筋コンクリート構造物ではない構造物であってもよい。
【００２４】
＜定着鉄筋＞
定着鉄筋２３はその下端部が杭頭部にボルト接合されている。ボルト接合を可能にするため、定着鉄筋２３の下端部に接合用ボルト２５を挿通するための挿通孔２７を有する接合板２９が設けられている。そして、接合板２９に設けた挿通孔２７に接合用ボルト２５をボルト穴５を介して杭頭部の外側から内側に向って挿入し、杭頭部内面でナット３１に螺合させて定着している。
【００２５】
上記のように構成された本実施の形態においては、内部にコンクリートが充填された鋼管コンクリート複合杭でありながら、定着鉄筋２３をボルト接合した構造であり、現場溶接を用いていないことから、現場溶接で生ずるような溶接不良が発生していないので、品質信頼性の高い「杭頭結合構造」になっている。
【００２６】
なお、本実施の形態の杭頭結合構造を構築するにあたり、設計要素となる(i)「杭（鋼管１）および鋼管１の杭頭部に設けたボルト穴５の強度」、(ii)「接合板２９および接合板２９に設けた挿通孔２７の強度」、(iii)「接合用ボルト２５および鋼管内面側に設置するナット３１の定着強度」、(iv)「定着鉄筋２３の引張り強度」の4つの部位のうち，(iv)「定着鉄筋２３の引張り強度」が最も小さくなるよう設計することが、杭頭結合部の性能安定上望ましい。
【００２７】
次に上記のように構成された杭頭結合構造１９の施工方法について説明する。
鋼管コンクリート複合杭１１を地盤に打設する。鋼管コンクリート複合杭１１を打設する際にボルト穴５が塞がれないようにシール部材を設置するようにしてもよい。
杭が打設されると、定着鉄筋２３をボルト接合する。定着鉄筋２３のボルト接合は、定着鉄筋２３の下端に設けた接合板２９の挿通孔２７を杭頭部のボルト穴５に位置合わせし、その状態で接合用ボルト２５を杭頭部の外側から内側に向って挿入し、ナット３１で定着する。
杭頭部の全周に亘って定着鉄筋２３をボルト接合した後、定着鉄筋２３を囲むように型枠を設置して基礎梁用のコンクリートを打設する。
【００２８】
上記のように構成された本実施の形態の施工方法においては、内部にコンクリートが充填された鋼管コンクリート複合杭でありながら、工事現場で定着鉄筋２３を溶接することなく定着鉄筋２３を杭頭部に設置でき、現場溶接で生ずるような溶接不良が発生しないので、品質信頼性の高い「杭頭結合構造」を実現できる。
【００２９】
なお、上記の説明では、鋼管コンクリート複合杭１１を打設後に定着鉄筋２３をボルト接合する例を示したが、定着鉄筋２３を予め杭頭部にボルト接合した後、定着鉄筋２３がボルト接合された鋼管コンクリート複合杭１１を地盤に打設するようにしてもよい。
【００３０】
また、上記の実施の形態３では、鋼管コンクリート複合杭として外殻鋼管付コンクリート杭を用いた例を示したが、杭頭部にボルト穴５を有する鋼管コンクリート複合杭であれば、鋼管内にコンクリートを中実になるように充填してなる鋼管コンクリート複合杭１２（図６参照）を用いても同様の構造が実現できることは言うまでもない（図８参照）。
また、杭頭部の先端に形状保持部材７を設置したものであっても、図９に示すように、同様の構造が実現できる。
【００３１】
実施の形態３で示した杭頭結合構造１９は、鋼管コンクリート複合杭を対象としているが、鋼管コンクリート複合杭構造の合理化を追及した場合、杭の鋼管部を薄肉化することが最適構造となる場合が多い。そのため、実施の形態３で示したように定着鉄筋２３をボルト・ナットで接合する構造にすると、薄肉化した杭頭部の鋼管部が弱点となる可能性がある。
そこで、この弱点を補って薄肉化した杭頭部の鋼管部が破壊すること防止するため、図１０に示すように、杭頭部内周に、接合用の接合ボルトが挿通できるボルト挿通孔３３を設けた補強バンド３５を巻きつけて補強するようにしてもよい。なお、補強バンド３５と杭の鋼管部は溶接や接着材などの何らかの方法で固定しておくのが望ましい。補強バンド３５は杭頭部の内周部を一周するように連続するものであるが、そのような補強バンド３５に代えて杭頭部に設けた各ボルト穴５の周辺部を各周辺部ごとに補強する例えば略矩形状の補強部材であってもよい。
補強バンドまたは補強部材は、図１１に示すように、鋼管部の外周部に設けるようにしてもよい。
図１０、図１１には、接合用ボルト２５を杭頭部の内側から外側に向って挿入し、ナット３１で定着する例を示したが、補強バンド３５を設ける場合においても、図７〜図９に示したように接合用ボルト２５を杭頭部の外側から内側に向って挿入し、ナット３１で定着するようにしてもよい。
【符号の説明】
【００３２】
１鋼管
３内端板
５ボルト穴
７形状保持部材
１１、１２鋼管コンクリート複合杭
１５コンクリート層
１７コンクリート
１９杭頭結合構造
２１基礎梁
２３定着鉄筋
２５接合用ボルト
２７挿通孔
２９接合板
３１ナット
３３ボルト挿通孔
３５補強バンド

【特許請求の範囲】
【請求項１】
杭頭部となる鋼管端部の内側に内端板を有し、該内端板よりも先端側の鋼管部に定着鉄筋をボルト接合するためのボルト穴が鋼管周方向に所定間隔で複数形成されてなることを特徴とする鋼管コンクリート複合杭用鋼管。
【請求項２】
請求項１記載の鋼管コンクリート複合杭用鋼管の内部であって、前記内端板よりも下方側にコンクリートを充填してなることを特徴とする鋼管コンクリート複合杭。
【請求項３】
前記鋼管コンクリート複合杭は、コンクリートを鋼管の中空部に注入し、遠心締固めによって製造した外殻鋼管付きコンクリート杭であることを特徴とする請求項２記載の鋼管コンクリート複合杭。
【請求項４】
鋼管の先端部に鋼管の形状を保持する形状保持部材を有することを特徴とする請求項２又は３記載の鋼管コンクリート複合杭。
【請求項５】
請求項２乃至４のいずれかに記載の鋼管コンクリート複合杭と鉄筋コンクリート構造物とを定着鉄筋を介して結合する杭頭結合構造であって、
前記定着鉄筋の一端側にボルトを挿通できる挿通孔を有する接合板を固着し、該接合板の挿通孔と前記鋼管コンクリート複合杭の杭頭部に形成したボルト穴に接合用ボルトを挿通してボルト接合してなることを特徴とする鋼管コンクリート複合杭用鋼管を用いた杭頭結合構造。

【図１】