(57)【要約】      （修正有）【課題】杭体で支持される各種構造物の基礎構造において、杭体の杭頭部と杭基礎の構造部分とを一体的に接合させる杭基礎構造を提供する。【解決手段】杭頭部２が地盤面から所定の突出長をなして打設された杭１と、杭頭部２と接合される基礎梁１５と、平面視して環状形をなし、基礎梁１５の主筋端１７と継手接合される定着筋３１を保持し、杭頭部２が環状形の内周空間２６のほぼ中心に位置するように杭頭部２の周囲に設置される環状接合体２０とを備える。基礎梁１５は、環状接合体２０の外周面と所定の離隔部分を設けて設置され、基礎梁１５の主筋端１７と定着筋３１とが接合された状態で環状接合体２０と接合コンクリート３５で一体化され、環状接合体２０の内周空間２６が中詰めコンクリート３６で充填され、杭頭部２と基礎梁１５とが接合される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
杭頭部が地盤面から所定の突出長をなして打設された杭と、
前記杭頭部と接合される杭基礎の構造部分と、
平面視して環状形をなし、前記杭基礎の構造部分の主筋端と継手接合される定着筋を保持し、前記杭頭部が前記環状形の内周空間のほぼ中心に位置するように前記杭頭部の周囲に設置される環状接合体とを備え、
前記杭基礎の構造部分が、前記環状接合体の外周面と所定の離隔部分を設けて設置され、前記杭基礎の構造部分の主筋端と前記定着筋とが接合された状態で前記環状接合体と接合コンクリートで一体化され、
前記環状接合体の前記内周空間が中詰めコンクリートで充填され、
前記杭頭部と前記杭基礎の構造部分とが接合されたことを特徴とする杭基礎構造。
【請求項２】
前記環状接合体は、内部コンクリートの外周面と内周面とが鋼板で被覆されたプレキャストコンクリート部材である請求項１に記載の杭基礎構造。
【請求項３】
前記環状接合体は、前記定着筋を挿入保持可能な貫通孔が形成された請求項１に記載の杭基礎構造。
【請求項４】
前記定着筋は、前記環状接合体の前記内周空間側に所定の定着長だけ突出するように前記貫通孔に挿入保持された請求項３に記載の杭基礎構造。
【請求項５】
前記杭基礎の構造部分は、鉄筋コンクリート造の地中梁または基礎フーチングである請求項１に記載の杭基礎構造。
【請求項６】
前記環状接合体は、前記外周面の前記杭基礎の構造部分との接合位置にせん断抵抗体が形成された請求項１に記載の杭基礎構造。
【請求項７】
前記環状接合体は、前記内周面にせん断抵抗体が形成された請求項１に記載の杭基礎構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は杭基礎構造に係り、杭体で支持される各種構造物の基礎構造において、杭体の杭頭部と杭基礎の構造部分とを一体的に接合させることができる杭基礎構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
杭体の杭頭部と、鉄筋コンクリート構造の地中梁や基礎フーチング等の構造部分との接合構造では、杭頭部と杭基礎の構造部分とが一体として所定の強度剛性が確保されるように、狭い接合構造の空間内に多数の鉄筋が配筋され、労力を要する煩雑な配筋作業が必要とされている。
【０００３】
この問題を解消するために、梁主筋端部の定着部として機能する環状部材を鋼管杭の外周に遊嵌させるようにした梁と杭との接合構造が提案されている（特許文献１）。この接合構造では、梁主筋の端部が鋼管杭の外周に設けられた帯板を環状に配置した定着リングの所定位置に取り付けられた定着板に鉄筋端部が並ぶように取り付けられている。このため、梁主筋に太径鉄筋が用いられている場合、定着板と定着リングのみで構成した環状部材では、所定の定着長および接合構造の剛性を確保することが困難である。
【０００４】
これに対して、特許文献２には杭頭部と基礎フーチングとの剛性を高めた基礎構造が開示されている。この基礎構造では、杭頭部の外周位置に所定の空間（杭頭挿入部）を確保してプレキャスト基礎部材を設置し、杭頭挿入部に所定の応力伝達部材を設けて空間内に充填材を充填することで杭頭杭頭部とプレキャスト基礎部材とを一体化させるようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００１−３４２６８４号公報
【特許文献２】特開２０１６−７００２８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献２に開示された基礎構造では、プレキャスト基礎部材の上部に設置された脚柱部の仕口部で鉄骨梁の端部と剛接合され、その後仕口部全体をコンクリートで覆うようにフーチング全体のコンクリート打設が行われる。よって、特許文献２に開示された基礎構造は、地中梁の主筋端部が直接杭頭部側に十分な定着長を確保して接合される構造とは異なる構造形式からなる。このため、鉄筋コンクリート構造の地中梁や基礎フーチングとの接合構造では、梁端部主筋を容易かつ確実に、杭頭部側に接合、保持できる杭基礎構造が求められる。
【０００７】
そこで、本発明の目的は上述した従来の技術が有する問題点を解消し、地中梁や基礎フーチングの鉄筋の定着端部を接合、保持可能なプレキャスト接合部材を用いて杭頭部と、地中梁や基礎フーチング等の構造部分との接合を容易、確実に行えるようにした杭基礎構造を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明は、杭頭部が地盤面から所定の突出長をなして打設された杭と、前記杭頭部と接合される杭基礎の構造部分と、平面視して環状形をなし、前記杭基礎の構造部分の主筋端と継手接合される定着筋を保持し、前記杭頭部が前記環状形の内周空間のほぼ中心に位置するように前記杭頭部の周囲に設置される環状接合体とを備え、前記杭基礎の構造部分が、前記環状接合体の外周面と所定の離隔部分を設けて設置され、前記杭基礎の構造部分の主筋端と前記定着筋とが接合された状態で前記環状接合体と接合コンクリートで一体化され、前記環状接合体の前記内周空間が中詰めコンクリートで充填され、前記杭頭部と前記杭基礎の構造部分とが接合されたことを特徴とする。
【０００９】
前記環状接合体は、内部コンクリートの外周面と内周面とが鋼板で被覆されたプレキャストコンクリート部材であることが好ましい。
【００１０】
前記環状接合体は、前記定着筋を挿入保持可能な貫通孔が形成されたことが好ましい。
【００１１】
前記定着筋は、前記環状接合体の前記内周空間側に所定の定着長だけ突出するように前記貫通孔に挿入保持されたことが好ましい。
【００１２】
前記杭基礎の構造部分は、鉄筋コンクリート造の地中梁または基礎フーチングであることが好ましい。
【００１３】
前記環状接合体は、前記外周面の前記杭基礎の構造部分との接合位置にせん断抵抗体が形成されたことが好ましい。
【００１４】
前記環状接合体は、前記内周面にせん断抵抗体が形成されたことが好ましい。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の杭基礎構造の一実施形態の内部構造を一部断面で示した平断面図。
【図２】杭基礎構造の内部構造を、図１中のＩＩ−ＩＩ断面線に沿って示した正断面図。
【図３】本発明の杭基礎構造に用いられる環状定着体の外観形状を示した平面図、断面図。
【図４】図３に示した環状定着体に端部定着筋を装着した状態を示した断面図。
【図５】図３に示した環状定着体の内外面にせん断抵抗体を取り付けた状態を示した平面図、断面図。
【図６】本発明の杭基礎構造の構築手順を示した説明図（その１:（ａ）−（ｃ））。
【図７】本発明の杭基礎構造の構築手順を示した説明図（その２：（ｄ），（ｅ））。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の杭基礎構造の構成について、添付図面を参照して説明する。図１、図２は、本発明の杭基礎構造の一実施形態として、杭体１の杭頭部の周囲に、平面視して縦横に配置された地中梁１５と杭体１の杭頭部２とを接合する杭基礎構造１０の外観および内部構成の一部を示している。
【００１７】
本実施形態の杭体１は、杭外径１，０００ｍｍφの鋼管杭からなり、図２に示したように、中詰めコンクリート（図示せず）で補剛された杭頭部２が地盤面５から所定長突出し、その天端面に柱脚プレート３を介して角形鋼管柱（５５０ｍｍ□）４が立設されている。
【００１８】
本実施形態の地中梁１５は、梁成２，０００ｍｍ、梁幅１，０００ｍｍのプレキャスト鉄筋コンクリート部材からなり、図１，２に示したように、杭頭部２を中心として設置された環状接合体の周囲に、所定の離隔部分１６をとって平面視して十字形をなすように縦横に配置され、地盤面５上に平坦に敷設されたベースコンクリート６上に載置され、接合コンクリート３５（後述する。）、環状接合体２０を介して杭体１の杭頭部２に接合されている。
【００１９】
本実施形態の環状接合体２０は、杭体１の杭頭部２と地中梁１５とを接合する本発明の主構成部材である。環状接合体２０は、図３各図に示したように、平断面が環状をなす中空円筒形状をなし、外周面及び内周面が外周鋼板２１及び内周鋼板２２で被覆され、外周鋼板２１と内周鋼板２２との間に内部コンクリート２３が密実に充填されたプレキャストコンクリート鋼板複合部材からなる。本実施形態における環状接合体２０の寸法は、外径２，３００ｍｍ、内径１，３００ｍｍ、高さ２，２００ｍｍ、内部コンクリート２３の厚さ５００ｍｍである。これらの寸法は、工場製作された環状接合体２０を車載可能な車両の荷台寸法をもとに設定されたものであり、運搬時の寸法制限がない場合には、上記寸法より大きくすることもできる。また、環状接合体２０の内径は、打設された杭位置の施工誤差を考慮して設定することが好ましい。たとえば環状接合体２０の内径は、杭外径の１５％以上とすることが好ましい。環状接合体２０の設置位置を調整することで杭体１の打設位置のずれ等を吸収することができ、この結果、地中梁１５を精度よく設置することができる。本実施形態の外周鋼板２１、内周鋼板２２の板厚は１６ｍｍである。また、内部コンクリート２３のコンクリート強度は２７Ｎ／ｍｍ2である。鋼板厚さ、内部コンクリート２３、後述する中詰めコンクリート３６の強度は杭基礎構造１０の設計条件によって適宜設定することが好ましい。なお、高強度コンクリートを利用した場合、環状接合体２０を外周鋼板２１及び内周鋼板２２を有しないプレキャストコンクリート部材とすることもできる。また内部コンクリート２３と外周鋼板２１、内周鋼板２２との一体化を図るために、鋼板の内面側（内部コンクリート２３側）に平鋼、丸鋼等のせん断抵抗材を配設することが好ましい。
【００２０】
環状接合体２０の上部及び下部には、図３に示したように、それぞれ上下２段、水平方向に６本の貫通孔２４が配列されている。貫通孔２４は両端が鋼板２１，２２に支持されるように所定位置に埋設された所定管径のシース管２５からなる。本実施形態で用いられたシース管２５は内径４２ｍｍφからなり、シース管２５内にＤ３５程度の異形棒鋼を挿入し、グラウト充填により鉄筋を孔内に保持させるようになっている。シース管２５の内径は貫通孔２４に挿入される短尺鉄筋３１の径に応じて設定すればよい（図４参照）。
【００２１】
環状接合体２０の貫通孔２４を介して、図１，図２に示したように、あらかじめ環状接合体２０側に装着されていた梁端定着筋としての短尺の定着鉄筋（以下、短尺鉄筋３１と記す。）と地中梁１５の梁主筋１７の端部とが接合され、環状接合体２０と地中梁１５端面との間の所定の離隔部分１６部分には接合コンクリート３５が現場打ちコンクリートとして打設される。また環状接合体２０の内周空間２６内には中詰めコンクリート３６が打設されている。これにより杭体の杭頭部２、環状接合体２０、地中梁１５本体が一体的に構築され、杭基礎構造１０の各部材の剛接合が実現している。
【００２２】
図４各図は、施工現場に搬入された環状接合体２０の各貫通孔２４に梁端定着筋としての短尺鉄筋３１が挿入され充填グラウトにより固定保持された状態を示している。この短尺鉄筋３１は上述したように、接合される地中梁１５の梁主筋１７と同径からなり、機械継手を介して梁主筋１７と接合される（図１，２参照）。また短尺鉄筋３１の端部には定着ナット３２が螺着されている。また、短尺鉄筋３１の定着ナット３２側の突出長は、定着ナット３２の定着効果を考慮して、地中梁１５の梁主筋１７の必要定着長が確保されるように設定されている。
【００２３】
図５各図は、環状接合体２０の外周面の梁接合面及び内周面に設けられたせん断抵抗部材を示している。プレキャストコンクリート部材である環状接合体２０と地中梁１５とは、図１，２に示したように、両者間に鉄筋接合継手を含む程度の所定の離隔部分１６を設けて設置されている。そして、この離隔部分１６には、現場にて後打ちされる接合コンクリート３５が打設され、環状接合体２０と地中梁１５とは一体的に接合される。また環状接合体２０の内周空間２６内には設置後に中詰めコンクリート３６が打設される。これらの接合コンクリート３５及び中詰めコンクリート３６により地中梁１５と環状接合体２０と杭頭部２との一体化が図られる。
【００２４】
環状接合体２０と接合コンクリート３５との接合面、及び環状接合体２０と中詰めコンクリート３６との接合面に発生するせん断力に抵抗するために、せん断抵抗部材としてのせん断キーが環状接合体２０の外周鋼板２１及び内周鋼板２２に取り付けられている。外周鋼板２１では、図５（ａ）に仮想線で示したように、地中梁１５との接合範囲にせん断キーが取り付けられている。せん断キーとしては複数本の異形棒鋼３７や形鋼３８が環状接合体２０の高さ方向にわたって所定間隔をあけて外周鋼板２１に取り付けられている。同図（ｂ）には異形棒鋼３７（右半図）、形鋼３８（左半図）が取り付け例が示されている。
【００２５】
一方、環状接合体２０の内周空間２６に充填される中詰めコンクリート３６との一体化を図るために、外周鋼板２１と同様のせん断キーが内周鋼板２２に取り付けられている。せん断キーによって内周空間２６に充填される中詰めコンクリート３６と環状接合体２０の内部コンクリート２３とが密着し、環状接合体２０と中詰めコンクリート３６との一体化が実現する。また、内周鋼板２２の一部を取り除いて内部コンクリート２３の表面を露出させて、この露出部位によって環状接合体２０と中詰めコンクリート３６との一体化を図ってもよい。なお、中詰めコンクリート３６内に短尺鉄筋３１の一部と定着ナット３２とが突出して埋設されるため、短尺鉄筋３１に十分な定着効果が得られる。
【００２６】
以下、図６（ａ）−（ｃ），図７（ｄ），（ｅ）を参照して本発明の杭基礎構造１０を構築する施工手順について説明する。
【００２７】
杭体１として鋼管杭等の既製杭を打設し、杭頭部２の杭内に補剛用の中詰めコンクリート（図示せず）を打設する（図６（ａ））。環状接合体２０の短尺鉄筋３１の保持位置と、短尺鉄筋３１が接合される梁主筋１７の配筋位置、すなわち地中梁１５の軸芯方向とが正確に合致するように、環状接合体２０を、ほぼ水平に整形された地盤面５上に設置する。このとき環状接合体２０の断面中心と杭の断面中心とはほぼ同心であればよく、地中梁１５の設置位置に対する杭施工位置の誤差はこの段階で吸収することができる（図６（ｂ））。このとき環状接合体２０の各貫通孔２４には、同図に示したように、短尺鉄筋３１をあらかじめ所定位置に挿入保持されているため、地中梁１５の梁主筋１７との位置決め作業は容易かつ高精度で行える。この段階で、各杭頭部２上には柱脚プレート３を介して鋼管柱４が立設されている（図６（ｃ））次いで、環状接合体２０に接続させる地中梁１５を設置するための、ベースコンクリートを打設し、ベースコンクリート上の所定位置にプレキャストコンクリート製の地中梁１５を載置する。さらに地中梁１５の端部から突出している主筋端と環状接合体２０の短尺鉄筋３１とを機械式継手１８によって接合する（図７（ｄ））。本実施形態では、機械式継手１８として地中梁１５の梁主筋１７にあらかじめ装着されたスリーブあるいはカップラーを用いて地中梁１５の梁主筋１７と環状接合体２０の短尺鉄筋３１とが接合されている。
【００２８】
最終的に杭頭部２と基礎構造としての地中梁１５とを一体化させるために、環状接合体２０とプレキャストコンクリート地中梁１５との間の離隔部分１６に接合コンクリート３５を打設する。そのために、環状接合体２０と地中梁１５との間の離隔部分１６に追加の配筋を行い、梁幅に相当する側面型枠（図示せず）を取り付け、型枠内に地中梁１５のコンクリート強度と同強度の接合コンクリート３５を打設する。合わせて環状接合体２０の内周空間２６内に中詰めコンクリート３６を打設し、杭頭部２及び柱４の柱脚部の根固めを行う。これにより杭頭部２（パイルキャップ）を剛構造とするとともに、杭頭部２と地中梁１５と剛接合させた杭基礎構造１０を構築することができる（図７（ｅ））。
【００２９】
なお、添付された各図には環状接合体２０に対して直交する４方向から地中梁１５が接合する態様が描かれているが、地中梁１５が平面視してＬ字形ないしＴ字形をなすように杭頭部２に接合されるような外周杭、隅角部杭に適用することができる。この場合には、環状接合体２０に設ける貫通孔２４は、たとえば地中梁１５の延長方向に合わせて直角２方向あるいは直角３方向の位置に設ければよい。また、環状接合体２０に接合される構造部分が上述した地中梁１５の他、基礎フーチングの一部であるような場合も想定できる。その場合には、環状接合体２０の貫通孔２４は、基礎フーチングの配筋の一部が環状接合体２０と確実に接合できる位置に設けることが好ましい。
【００３０】
なお、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、各請求項に示した範囲内での種々の変更が可能である。すなわち、請求項に示した範囲内で適宜変更した技術的手段を組み合わせて得られる実施形態も、本発明の技術的範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００３１】
１  杭体
２  杭頭部
４  柱（鋼管柱）
１０  杭基礎構造
１５  地中梁（構造部分）
１６  離隔部分
１７  梁主筋
１８  機械式継手
２０  環状接合体
２１  外周鋼板
２２  内周鋼板
２３  内部コンクリート
２４  貫通孔
２６  内周空間
３１  定着筋（短尺鉄筋）
３５  接合コンクリート
３６  中詰めコンクリート
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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