(57)【要約】【課題】現場での杭頭への鉄板溶接といった作業を不要にできる杭頭キャップおよび基礎構造を提供する。【解決手段】杭頭キャップ１は、鋼鉄板部１１と、上記鉄板部１１の下面側から下方に突出し、上記鋼管杭５の杭頭５１に上から被せられた状態で上記杭頭５１の上縁側の内周面に対向する複数の突出部１２と、を備える。また、上記鉄板部１１の下面には、上記突出部１２に接続されて上記鉄板部１の剛性や強度を向上させるリブ部１３が設けられている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
板状部と、上記板状部の下面側から下方に突出し、鋼管杭の杭頭に被せられた状態で上記杭頭の上縁側の内周面と外周面の少なくとも一方に対向する突出部と、を備えることを特徴とする杭頭キャップ。
【請求項２】
請求項１に記載の杭頭キャップにおいて、上記板状部は、上記鋼管杭の杭頭の外形寸法よりも大きな外形寸法を有することを特徴とする杭頭キャップ。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の杭頭キャップにおいて、上記突出部として上記内周面に対向する突出部が点在配置で複数存在するとともに、上記複数の突出部に接続されるリブ部が設けられていることを特徴とする杭頭キャップ。
【請求項４】
請求項１または請求項２に記載の杭頭キャップにおいて、上記突出部として上記内周面に対向する突出部が壁状に連続形成されていることを特徴とする杭頭キャップ。
【請求項５】
請求項１または請求項２に記載の杭頭キャップにおいて、上記突出部として上記外周面に対向する突出部が壁状に連続形成されていることを特徴とする杭頭キャップ。
【請求項６】
請求項５に記載の杭頭キャップにおいて、上記外周面に対向する突出部における外形は、下側ほど小さくなる斜め形状をなすことを特徴とする杭頭キャップ。
【請求項７】
請求項１〜請求項６のいずれか１項に記載の杭頭キャップにおいて、上記板状部の上面に位置決め用の凹部を設けたことを特徴とする杭頭キャップ。
【請求項８】
鋼管杭および布基礎を備える建物基礎であって、上記鋼管杭の杭頭に設けられた請求項１〜請求項７のいずれか１項に記載の杭頭キャップ上に直接に、または捨てコンクリートを介して上記布基礎のフーチング部が位置することを特徴とする建物基礎。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、地盤に打ち込まれた鋼管杭の杭頭に装着される杭頭キャップおよびこの杭頭キャップを用いた建物基礎に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、軟弱地盤における建物の不同沈下を防止するために、円筒状の鋼管杭を地盤に打ち込む杭状地盤補強法が行われている。そして、この杭状地盤補強法では、上記鋼管杭の打ち込みの後、鋼管杭の杭頭に杭頭キャップを溶接により取り付けて一旦埋め戻す作業が行われ、その後に、基礎業者が埋め戻し箇所の土を掘り起こし、基礎工事を実施している。
【０００３】
なお、特許文献１には、軟弱地盤の地表から硬質な支持地盤まで、複数の鋼管杭を打設する鋼管杭打設工程と、打設されたこれらの鋼管杭の上端位置が均等となるよう該鋼管杭の上端側を切断する鋼管杭切断工程と、上記各鋼管杭にＨ型鋼を水平に固定するＨ型鋼固定工程と、を備える軟弱地盤の改良工法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−６０３６３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、現場で鋼管杭の杭頭に杭頭キャップとして鉄板を溶接により取り付ける工法では、天候によって溶接を実施できないことがある。
【０００６】
この発明は、上記の事情に鑑み、現場での杭頭への鉄板溶接といった作業を不要にできる杭頭キャップおよび建物基礎を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明の杭頭キャップは、上記の課題を解決するために、板状部と、上記板状部の下面側から下方に突出し、鋼管杭の杭頭に被せられた状態で上記杭頭の上縁側の内周面と外周面の少なくとも一方に対向する突出部と、を備えることを特徴とする。
【０００８】
上記構成であれば、鋼管杭の杭頭に上から杭頭キャップを被せるだけで装着することができるので、現場での溶接作業が不要になる。そして、上記板状部に上方向への持ち上げ力が作用して杭頭キャップが杭頭から離脱したとしても、溶接ではないので、再度、杭頭キャップを杭頭に上から被せるだけで装着できる。一方、上記板状部に横方向の力が加わるときには、上記突出部が上記杭頭の上縁側周面に当たるので、杭頭キャップは杭頭から外れ難いし、また、位置ずれも生じ難い。さらに、上記板状部の外周縁に斜め上方向の力が加わった場合、上記板状部が斜めになるときに上記突出部の下端側が上記杭頭の上縁側周面に当たるようにできるので、真上方向以外の方向の力について、杭頭キャップを杭頭から外れ難くすることができる。
【０００９】
ところで、上記鋼管杭の支持力が向上したことによって、鋼管杭の径が小さくなり、また、鋼管杭の打ち込みピッチが大きくなると、基礎コンクリートの底盤の小さな領域で建物荷重を受け止めることになり、基礎コンクリートに局所的に大きな負担がかかるという問題が生じる。上記板状部が上記鋼管杭の杭頭の外形寸法よりも大きな外形寸法を有する構成であれば、基礎コンクリートに局所的に加わる負担を小さくでき、高支持力を有する鋼管杭の性能を十分に発揮させることができる。
【００１０】
上記突出部として上記内周面に対向する突出部が点在配置で複数存在するとともに、上記複数の突出部に接続されるリブ部が設けられていてもよい。これによれば、上記リブ部によって杭頭キャップの強度が向上し、割れや破損を低減することができ、また、杭頭キャップの剛性も向上し、杭頭キャップの変形も生じ難くなり、建物荷重を鋼管杭に略均一に伝えることができる。また、２個の杭頭キャップをその突出部の形成側を互いに向き合わせ且つ突出部の位置をずらしてコンパクトに重ねて搬送時等の容積低減に寄与することも可能になる。
【００１１】
或いは、上記突出部として上記内周面に対向する突出部が壁状に連続形成されていてもよい。これによれば、上記のような容積低減には寄与できないものの、杭頭キャップの強度が向上し、割れや破損を低減することができ、また、杭頭キャップの剛性も向上し、杭頭キャップの変形も生じ難くなり、建物荷重を鋼管杭に略均一に伝えることができる。
【００１２】
上記突出部として上記外周面に対向する突出部が壁状に連続形成されていてもよい。これによれば、上記のような容積低減には寄与できないものの、杭頭キャップの強度が向上し、割れや破損を低減することができ、また、杭頭キャップの剛性も向上し、杭頭キャップの変形も生じ難くなり、建物荷重を鋼管杭に略均一に伝えることができる。
【００１３】
上記外周面に対向する突出部における外形は、下側ほど小さくなる斜め形状をなしてもよい。これによれば、当該杭頭キャップが上記鋼管杭の杭頭に被せられた状態において、上記外周面に対向する上記突出部の外形は、下側ほど上記鋼管杭の外周面に近づくので、当該突出部の下端面における上記鋼管杭の外周面からの突出量を極力小さくすることができる。これにより、鋼管杭の周囲の土の掘り起こしに際して重機のバケットの爪が杭頭キャップに引っ掛かるのを抑制できる。
【００１４】
上記板状部の上面に位置決め用の凹部が形成されていてもよい。これによれば、上記凹部を利用して測量ポールを位置決めすることができ、杭施工後の杭芯ずれを測定する光波測距等を迅速に行うことができる。
【００１５】
また、この発明の建物基礎は、鋼管杭および布基礎を備える建物基礎であって、上記鋼管杭の杭頭に設けられた上記いずれかの杭頭キャップ上に直接に、または捨てコンクリートを介して上記布基礎のフーチング部が位置することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明であれば、現場での杭頭への鉄板溶接といった作業を不要にできるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の実施形態に係る杭頭キャップおよび鋼管杭を示した透視斜視図である。
【図２】同図（Ａ）は図１の杭頭キャップを上側から見た透視斜視図であり、同図（Ｂ）は図１の杭頭キャップを下側から見た斜視図である。
【図３】図１の杭頭キャップを２枚重ね合わせた状態を示した透視斜視図である。
【図４】本発明の実施形態に係る建物基礎を示した説明図である。
【図５】図４の建物基礎の平面図である。
【図６】本発明の他の実施形態に係る杭頭キャップおよび鋼管杭を示した透視斜視図である。
【図７】図６の杭頭キャップを下側から見た透視斜視図である。
【図８】同図（Ａ）は図６の杭頭キャップが鋼管杭に装着された状態の透視斜視図であり、同図（Ｂ）は同透視側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
（実施形態１）
以下、この発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
図１、図２（Ａ）および図２（Ｂ）に示すように、この実施形態にかかる杭頭キャップ１は、例えば、板状部である上面が平坦な円形の鉄板部１１と、上記鉄板部１１の下面側から下方に突出する突出部１２と、を備えており、地盤に埋め込まれた円筒状の鋼管杭５の上端開口を塞ぐように杭頭５１に装着される。この杭頭キャップ１は、例えば、鋳造により製作される。
【００１９】
上記鉄板部１１は、上記鋼管杭５の外形寸法（一例として外径）よりも大きな外形寸法（一例として直径）を有する。また、上記鉄板部１１の下面（底面）の荷重の影響を受け難い箇所には、円形の薄肉領域１１ａが形成されて軽量化が図られている。また、上記鉄板部１１の上面（表面）の中心位置には、位置決め用の凹部１１ｂが形成されている。上記凹部１１ｂは、例えば、逆円錐状をなす。
【００２０】
また、上記突出部１２は、上記鋼管杭５の杭頭５１に被せられた状態で、上記杭頭５１の管内側に位置し、上記杭頭５１の上端側の内周面に対向する。この実施形態では、４個の突出部１２が、円形の鉄板部１の中心を中心にして周方向に９０度間隔で、上記薄肉領域１１ａの外側において、点在配置されている。また、上記鉄板部１１の下面には、上記突出部１２に接続されて上記鉄板部１の剛性や強度を向上させるリブ部１３が設けられている。上記リブ部１３は、突出部１２よりも高さが低く、上記薄肉領域１１ａを通るように形成されている。なお、杭頭キャップ１を作製する材料の量が増えるが、上記リブ部１３の高さを突出部１２と同程度の高さにしてもよく、また、上記薄肉領域１１ａが形成されない形状にしてもよい。
【００２１】
また、上記リブ部１３は、向かい合う２個の突出部１２同士を接続しており、上記鉄板部１１の中央側を通って十字状に形成されている。もちろん、上記突出部１２の数は、４個に限らず、上記周方向に１２０度間隔で３個配置して上記リブ部１３を三又状に形成してもよいし、或いは、上記周方向に１８０度間隔で２個配置して上記リブ部１３を一文字状に形成してもよい。或いは、上記突出部１２の数を５個以上としてもよい。
【００２２】
図４および図５に、上記杭頭キャップ１を用いたこの実施形態の建物基礎１００を示す。この建物基礎１００においては、グランドレベルＧＬよりも掘り下げられた箇所に鋼管杭５の杭頭５１が位置しており、この杭頭５１上に上記杭頭キャップ１が装着されている。そして、上記杭頭キャップ１上によって布基礎６のフーチング部６１が捨てコンクリート６２を介して支持されている。なお、上記捨てコンクリート６２を介さないで、直接に、上記杭頭キャップ１上に布基礎６のフーチング部６１が支持される構造としてもよい。
【００２３】
上記構成の杭頭キャップ１であれば、鋼管杭５の杭頭に上から杭頭キャップ１を被せるだけで装着することができるので、現場での溶接作業が不要になる。そして、上記鉄板部１１に上方向への持ち上げ力が作用して杭頭キャップ１が杭頭５１から離脱したとしても、溶接ではないので、再度、杭頭キャップ１を杭頭５１に上から被せるだけで装着できる。一方、上記鉄板部１１に横方向の力が加わるときには、上記突出部１２が上記杭頭５１の上縁側周面に当たるので、杭頭キャップ１は杭頭５１から外れ難いし、また、位置ずれも生じ難い。さらに、上記鉄板部１１の外周縁に斜め上方向の力が加わって上記鉄板部１１が斜めになるときに、上記突出部１２の下端側が上記杭頭５１の上縁側周面に当たるように、上記突出部１２の長さおよび突出部１２と上記杭頭５１の内周面との隙間を設定しておくと、真上方向以外の方向の力について、杭頭キャップ１を杭頭５１から外れ難くできる。
【００２４】
また、鋼管杭５の外形寸法よりも大きな外形寸法を有する鉄板部１１が杭頭５１上に位置するので、基礎コンクリートに局所的に加わる負担を小さくでき、高支持力を有する鋼管杭５の性能を十分に発揮させることができる。なお、上記鉄板部１１の外形寸法が鋼管杭５の外形寸法よりも大きいことに限定されない。本願発明は、鉄板部１１の外形寸法が鋼管杭５の外形寸法と同じとする構成を包含する。
【００２５】
上記突出部１２が点在配置で複数存在するとともに、これら複数の突出部１２に接続するリブ部１３が設けられていると、上記リブ部１３によって杭頭キャップ１の強度が向上し、割れや破損を低減することができ、また、杭頭キャップ１の剛性も向上し、杭頭キャップ１の変形も生じ難くなり、建物荷重を鋼管杭に略均一に伝えることができる。なお、杭頭キャップ１が多少変形するとしても、上記突出部１２を、上記鋼管杭５の内周面に極力近接させて配置することにより、杭頭キャップ１が僅かに変形した段階で、上記突出部１２を上記鋼管杭５の内周面に圧着させ、当該鋼管杭５によって杭頭キャップ１の変形を抑えるようにすることができる。
【００２６】
また、図３に示すように、２個の杭頭キャップ１をその突出部１２の形成側を互いに向き合わせ且つ突出部１２の位置をずらしてコンパクトに重ねて搬送時等の容積低減に寄与することも可能になる。
【００２７】
上記鉄板部１１の上面に位置決め用の凹部１１ｂが形成されていると、上記凹部１１ｂを利用して測量ポールを位置決めして立てることができ、杭施工後の杭芯ずれを測定する光波測距等を迅速に行うことができる。
【００２８】
なお、上記十字状のリブ部１３ではなく、四角形のリブ部を形成してもよいし、また、上記三又状のリブ部１３ではなく、三角形のリブ部を形成してもよい。また、鉄板部１１は円形に限らないものである。
【００２９】
また、上記のようにコンパクトに重ねることはできないが、上記突出部を点在配置ではなく、壁状に連続形成してもよいものである。このような構成でも、杭頭キャップの強度が向上し、割れや破損を低減することができ、また、杭頭キャップの剛性も向上し、杭頭キャップの変形も生じ難くなり、建物荷重を鋼管杭に略均一に伝えることができる。
【００３０】
なお、上記鋼管杭５の外形寸法に対する上記鉄板部１１の外形寸法の大きさの程度は、例えば、上記鉄板部１１の直径をＲとし、上記鋼管杭５の外径をｒとした場合に、１．１ｒ≦Ｒ≦１．３ｒの範囲にあるのが望ましい。以下の実施形態においても同様である。
【００３１】
（実施形態２）
次に、この発明の他の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
図６、図７、図８（Ａ）および図８（Ｂ）に示すように、この実施形態にかかる杭頭キャップ２は、鋼管杭５の外形寸法よりも大きな外形寸法を有する円形の鉄板部（板状部）２１と、上記鉄板部２１の下面側から下方に突出し、上記鋼管杭５の杭頭５１に被せられた状態で上記杭頭５１の上縁側の内周面に対向する内側突出部２２、および外周面に対向する外側突出部２３と、を備えている。また、上記鉄板部２１の上面の中心位置には、位置決め用の凹部２１ａが形成されている。
【００３２】
上記内側突出部２２は、４個存在し、円形の鉄板部２１の中心を中心にして周方向に９０度間隔で点在配置されている。一方、上記外側突出部２３は、壁状に連続形成されている。上記内側突出部２２と上記外側突出部２３との間隔は、上記杭頭５１の肉厚よりも広くされるが、上記内側突出部２２と上記外側突出部２３との間隔を極力狭くし、また、上記内側突出部２２および上記外側突出部２３の突出長さを長くするほど、上記鉄板部２１が斜めになるときに、上記突出部２２，２３の下端側が上記杭頭５１の上縁側周面に当たるようになるので、杭頭キャップ２を上記杭頭５１から外れ難くできる。なお、上記内側突出部２２を備えない形態の杭頭キャップとすることもできる。
【００３３】
また、上記外側突出部２３の外形（一例として外径）は、上下で同じではなく、下側ほど小さくなる斜め形状をなしている。換言すれば、上記外側突出部２３の外側面２３ａは鉛直ではなく、下側ほど上記鉄板部２１の中心側に近づくように傾斜している。
【００３４】
上記外側突出部２３における外形の斜め形状において、上記外側突出部２３の外側面２３ａと水平面とのなす角度αは、例えば、４５度よりも大きく、望ましくは、６０度よりも大きくされる。また、上記斜め形状の上端側の外形は、上記鉄板部２１の外形に一致し、当該鉄板部２１の周面の下端との間に段差が生じないようにしている。なお、上記角度αが９０度近くになると、鋼管杭５と上記鉄板部２１とにおける大きさの差異が小さくなり、また、上記外側突出部２３の厚みが薄くなるので、上記角度αは８０度以下であるのが望ましい。
【００３５】
上記の構成であれば、上記外側突出部２３は、壁状に形成されているので、上記内側突出部２２を接続するリブ部が無くても、杭頭キャップ２の強度が向上し、割れや破損を低減することができ、また、杭頭キャップ２の剛性も向上し、杭頭キャップ２の変形も生じ難くなり、建物荷重を鋼管杭に略均一に伝えることができる。
【００３６】
また、上記外側突出部２３における外形が下側ほど小さくなる斜め形状をなしていると、当該杭頭キャップが２上記鋼管杭５の杭頭５１に被せられた状態において、上記外側突出部２３の外側面２３ａは、下側ほど上記鋼管杭５の外周面に近づくことになる。これにより、当該外側突出部２３の下端面における上記鋼管杭５の外周面からの水平方向の突出量ｐを極力小さくすることができ、上記鋼管杭５の周囲の土の掘り起こしに際して重機のバケットの爪が杭頭キャップに引っ掛かるのを抑制できる。
【００３７】
以上、図面を参照してこの発明の実施形態を説明したが、この発明は、図示した実施形態のものに限定されない。図示した実施形態に対して、この発明と同一の範囲内において、あるいは均等の範囲内において、種々の修正や変形を加えることが可能である。
【符号の説明】
【００３８】
１      ：杭頭キャップ
２      ：杭頭キャップ
５      ：鋼管杭
６      ：布基礎
１１    ：鉄板部（板状部）
１１ａ  ：薄肉領域
１１ｂ  ：凹部
１２    ：突出部
１３    ：リブ部
２１    ：鉄板部(板状部)
２１ａ  ：凹部
２２    ：内側突出部（突出部）
２３    ：外側突出部（突出部）
２３ａ  ：外側面
５１    ：杭頭
６１    ：フーチング部
６２    ：捨てコンクリート
１００  ：建物基礎
【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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【図８】
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