(57)【要約】  【課題】鋼管杭とＳＣ杭をつなぎ合わせる場合において、荷重を健全、かつ円滑に伝達できるようにした基礎杭構造を提供する。  【解決手段】下杭としての鋼管杭１の上部に、上杭として鋼管杭１よりも曲げ耐力が大きいＳＣ杭２を接合する。鋼管杭１とＳＣ杭２は、鋼管杭１の外径が、ＳＣ杭２の外径より小さく、ＳＣ杭２の中空部の径より大きくなるようにする。鋼管杭１の上端部とＳＣ杭２のコンクリート２ｂ端部に設けられる端板２ｄとを溶接３により接合する。【選択図】    図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
鋼管杭の上部に上杭として、または上杭の一部として、前記鋼管杭よりも曲げ耐力が大きいＳＣ杭を接合してなり、前記鋼管杭の外径が、前記ＳＣ杭の外径より小さく、該ＳＣ杭の中空部の径より大きく、該鋼管杭の上端部と前記ＳＣ杭のコンクリート端部に設けられる端板とを溶接により接合してあることを特徴とする基礎杭構造。
【請求項２】
前記ＳＣ杭を構成する鋼管の端部内周面に一段または複数段の連続するまたは不連続な突起が設けられていることを特徴とする請求項１記載の基礎杭構造。
【請求項３】
前記突起が溶接ビードにより形成されていることを特徴とする請求項２記載の基礎杭構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鋼管杭とＳＣ杭（鋼管と該鋼管の内面側に一体化されたコンクリートとからなる鋼コンクリート複合パイル）を用いた基礎杭構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年の基礎杭の高支持力化や設計地震力の大規模化に伴って、従来は曲げ性能に優れると考えられてきた鋼管杭においても、地震時の建物からの水平力や地中部での地盤変位により発生する大きな荷重に対しては耐力が不足したり、必要耐力を得るためには相当に肉厚の大きい高価な鋼管杭が必要になったりする場合が生じている。
【０００３】
このような場合には鋼管杭打設後に該鋼管杭の中空部にコンクリートを打設し、鋼管−コンクリート構造とすることによって曲げ耐力の向上を図るなどの方法が採られたりしているが、この方法には以下に示す課題がある。
【０００４】
(1) 鋼管内に中空部が確保されており、かつ鋼管内周面は付着物のないきれいな状態であることが求められるため、鋼管内に土砂やセメントミルクが残置されている場合には、その除去や鋼管表面の清掃などが必要になり、実施が容易でない、あるいは困難になる。そのため、杭の施工法などに依存する適用の制約が大きい。
【０００５】
(2) 杭の施工が終了した後に、所定深度に落し蓋を設置し、コンクリートを打設する工程が増加するため、現場作業や工期が増加する。
【０００６】
(3) 現場でのコンクリート打設のため、また場合によっては水中、泥水中でコンクリートを打設する必要も生じることから、得られる強度や品質に限界がある。
【０００７】
そこで、本発明では、主として鋼管杭により構成される基礎杭のうち、地震時に大きな水平力が作用する地表面付近などの所要の部位に、鋼管杭よりも曲げ耐力の大きなＳＣ杭を適用して、鋼管杭とＳＣ杭をつなぎ合わせた基礎杭構造を提案することとした。
【０００８】
ＳＣ杭はあらかじめ工場で鋼管内周面に高強度コンクリートを一体化することにより製作される既製杭であるため、杭施工後に別工程でコンクリートを打設する必要はなく、上記の現場打ちコンクリートの場合の課題が解決される。
【０００９】
また、ＳＣ杭は工場製作であるため現場打設に比べてはるかに大きな強度のコンクリートを適用可能であるとともに、安定した品質が得られ、適切な強度・板厚の鋼管とコンクリート強度の組合せを選定することにより所要の曲げ耐力を有するものを製作可能である。
【００１０】
従来からも異種の既製杭、すなわち、既製コンクリート杭（ＰＣ杭、ＰＨＣ杭）や鋼コンクリート複合パイル（ＳＣ杭）、あるいは鋼管杭などをつなぎ合わせて用いる構造は知られている。
【００１１】
しかし、これらは例えば 特許文献１、特許文献２にあるように、主として既製コンクリート杭からなる基礎杭の所要の箇所に鋼管杭をつなぎ合わせるもの、すなわち、地震時に大きな水平力が作用する地表面付近などの部位に対して既製コンクリート杭に代わって、それより曲げ耐力の大きな鋼管杭を適用しようとするものである。
【００１２】
この他に、既製コンクリート杭の上杭に同様の理由から同径のＳＣ杭をつなぎ合わせる構造も実用化されているが、主として鋼管杭からなる基礎杭の所要の箇所にさらに曲げ耐力の大きな既製杭を適用することを考えたものではなかった。
【００１３】
他方、既製杭をつなぎ合わせる場合の接合にも課題があり、既製コンクリート杭の場合には端板を利用して、現場での突き合せ溶接が行われることが多く、これまでも品質や強度面における課題が指摘されてきた。さらに鋼管杭とＳＣ杭をつなぎ合わせる場合には、既製コンクリート杭どうしの接合のように端板での面接触とはならず、接合部において断面が急激に変化するため、杭基礎に作用する鉛直荷重や水平荷重の円滑、かつ健全な伝達の観点からも配慮が必要となる。
【００１４】
そのような異種の既製杭の接合における課題を解決する手段としては、特許文献３に示す方法が開示されている。これは、ＳＣ杭とその他の既製杭を接合する手段を提供するものであり、ＳＣ杭の鋼管の端部をそのままコンクリートの端部より所定長さ突出させることによって、該鋼管の突出部の内側に凹部を形成し、この凹部に他方の杭の端部を嵌入する方法である。
【００１５】
しかし、この方法では鋼管杭とＳＣ杭の接合の観点からは以下の課題がある。
【００１６】
(1) 鉛直荷重の伝達は鋼管杭端面とＳＣ杭の端板の接触によって行わなければならず、構造物からの押し込み荷重を円滑、かつ健全に伝達することが難しい。安定的に押し込み荷重を伝達するためには、少なくとも鋼管端面と端板の点接触を避けるため両者の端面精度、杭継ぎ時の鉛直精度などが必要になる他、断面変化点となる鋼管杭端面にリブ補強を施すなどの処置が必要である。さらに引き抜き方向の荷重の伝達に関しては、鋼管杭端面とＳＣ杭の端板が離反し得る構造となるためさらに不安定になる。
【００１７】
(2) 突出したＳＣ杭の鋼管の内側に形成した凹部に鋼管杭を嵌入することになるため、ＳＣ杭の鋼管の内径と、これに接合する鋼管杭の外径をほぼ等しくしておく必要があるが、鋼管の寸法精度や現場施工の精度や環境を考えると本手法による鋼管杭とＳＣ杭の接合は容易ではない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１８】
【特許文献１】特公平０５−０４７６８５号公報
【特許文献２】特開２００３-２３２０３３号公報
【特許文献３】特許第３７２４９３３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１９】
本発明は、鋼管杭の高支持力化や設計地震動の大規模化などに伴う水平耐力不足の問題を解消するためになされたものであって、鋼管杭とそれよりも曲げ耐力の大きなＳＣ杭をつなぎ合わせ、押し込み・引き抜き・曲げ（水平）の各荷重を健全、かつ円滑に伝達できるようにした基礎杭構造を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
同時に発明された比較発明１としての基礎杭構造は、鋼管杭の上部に上杭として、または上杭の一部として、前記鋼管杭よりも曲げ耐力が大きいＳＣ杭を接合してなり、前記ＳＣ杭を構成する鋼管の内周面下部に一段または複数段の突起が設けられていることを特徴とするものである。
【００２１】
上杭にＳＣ杭を用いるのは、地震時に大きな水平力が作用する地表面付近などの部位に対し、鋼管杭より曲げ耐力の大きな杭を適用しようとするものであるが、その場合、接合部における断面急変による応力伝達の問題がある。
【００２２】
比較発明１によれば、ＳＣ杭を構成する鋼管の内周面下部に突起を設けたことで、ＳＣ杭のコンクリート部分で分担されて伝達される荷重が、ＳＣ杭の鋼管の内周面下部に位置する突起を介して次第に鋼管側へ移行し、鉛直荷重を下杭としての鋼管杭へ安定的に伝達することができる。
【００２３】
本願の請求項１に係る基礎杭構造は、鋼管杭の上部に上杭として、または上杭の一部として、前記鋼管杭よりも曲げ耐力が大きいＳＣ杭を接合してなり、前記鋼管杭の外径が、前記ＳＣ杭の外径より小さく、該ＳＣ杭の中空部の径より大きく、該鋼管杭の上端部と前記ＳＣ杭のコンクリート端部に設けられる端板とを溶接により接合してあることを特徴とするものである。
【００２４】
基本的な考え方は比較発明１と同様であり、上杭にＳＣ杭を用いる場合の接合部における断面急変による応力伝達の問題を解決するものであるが、本願の請求項１に係る発明では、ＳＣ杭の端板の外縁と内縁の間に鋼管杭が接合されることになるため、端板から鋼管杭の端部付近に伝達される曲げが両方向から打ち消しあう形となり、鋼管杭に鉛直荷重を安定的に伝達し、円滑な鉛直荷重の伝達が実現できる。
【００２５】
同時に発明された比較発明２としての基礎杭構造は、鋼管杭の上部に上杭として、または上杭の一部として、前記鋼管杭よりも曲げ耐力が大きいＳＣ杭を接合してなり、前記ＳＣ杭のコンクリート内面側に内面側鋼管が一体化されており、該内面側鋼管の下部がコンクリートの端部より所要長突出し、前記鋼管杭の上端部に前記内面側鋼管の下端部が接合されていることを特徴とするものである。
【００２６】
比較発明２の基礎杭構造も、上杭にＳＣ杭を用いる場合の接合部における断面急変による応力伝達の問題を解決するという点において、比較発明１および本願の請求項１に係る発明と共通するものであり、ＳＣ杭上部では鋼管とコンクリートで分担されて伝達される荷重が次第に内面側鋼管へ伝達され、鉛直荷重を下杭としての鋼管杭に安定的に伝達することができる。
【００２７】
なお、以上の請求項１に係る発明および比較発明１、２は、実施形態によっては１つの基礎杭構造において併用可能な関係にあるものである。
【００２８】
比較発明１用のＳＣ杭は、鋼管の内周面にコンクリートが一体化されたＳＣ杭において、前記鋼管の端部内周面に一段または複数段の連続するまたは不連続な突起が設けられていることを特徴とするものである。
【００２９】
この比較発明１用のＳＣ杭はそのまま比較発明１の基礎杭構造に適用することができるものである。
【００３０】
比較発明１用のＳＣ杭においては、さらに前記突起が溶接ビードにより形成されたものとすることができる。
【００３１】
比較発明１においてＳＣ杭を構成する鋼管の内周面に設けられる突起は、基礎杭構造に適用する場合、その下部、製品としてのＳＣ杭についてはその端部に形成されていればよく、また断面急変部近傍における応力伝達に必要とする突起の高さ（５ｍｍ〜１５ｍｍ程度）との関係から、溶接ビードにより形成するのが効率的であり、製作コストも安価となる。
【００３２】
比較発明２用のＳＣ杭は、鋼管の内周面にコンクリートが一体化された中空のＳＣ杭において、前記ＳＣ杭のコンクリート内面側に内面側鋼管が一体化されており、該内面側鋼管の少なくとも一端がコンクリートの端部より所要長突出していることを特徴とするものである。
【００３３】
この比較発明２用のＳＣ杭はそのまま比較発明２の基礎杭構造に適用することができるものである。
【００３４】
比較発明２用のＳＣ杭においては、前記鋼管の端部内周面および／または前記内面側鋼管の外周面に一段または複数段の連続するまたは不連続な突起が設けられているものとすることができる。
【００３５】
突起により、鋼管とコンクリートとの間の付着力が増すが、そのような突起をＳＣ杭の外側の鋼管については端部内周面に設けることで、鋼管杭など他の杭と接合した場合の断面急変部における円滑な応力伝達が図れる。
【００３６】
一方、内面側鋼管については、それ自体が断面急変部における円滑な応力伝達を図っているものであり、突起の位置は特に限定されない。
【００３７】
比較発明２用のＳＣ杭においては、さらに前記突起の一部または全部が溶接ビードにより形成されているものとすることができる。
【００３８】
ＳＣ杭の外側の鋼管の端部内周面に形成される突起を溶接ビードにより形成する理由は、比較発明１用のＳＣ杭の場合と同様の理由である。内面側鋼管の外周面についてもコンクリートとの応力伝達や加工性を考慮した場合、溶接ビードにより形成するのが比較的効率的であり、製作コストも安価となる。
【００３９】
ただし、一方のみ溶接ビードで形成し、他方は例えば縞付鋼板の突起を利用するなど他の種類の突起と併用してもかまわない。
【発明の効果】
【００４０】
本願の請求項１に係る基礎杭構造によれば、下杭としての鋼管杭の上部に上杭としてその鋼管杭よりも曲げ耐力が大きいＳＣ杭を接合することで、地震時に大きな水平力が作用する部分についての耐力が確保でき、かつＳＣ杭の端板の外縁と内縁の間に鋼管杭が接合されることになるため、端板から鋼管杭の端部付近に伝達される曲げが両方向から打ち消しあう形となり、鋼管杭に鉛直荷重を安定的に伝達し、円滑な鉛直荷重の伝達が実現できる。
【００４１】
なお、比較発明１の基礎杭構造によれば、下杭としての鋼管杭の上部に上杭としてその鋼管杭よりも曲げ耐力が大きいＳＣ杭を接合することで、地震時に大きな水平力が作用する部分についての耐力が確保でき、かつＳＣ杭を構成する鋼管の内周面下部に突起を設けたことで、ＳＣ杭のコンクリート部分で分担されて伝達される荷重が、ＳＣ杭の鋼管の内周面下部に位置する突起を介して次第に鋼管側へ移行し、鉛直荷重を下杭としての鋼管杭へ安定的に伝達することができる。
【００４２】
また、比較発明２の基礎杭構造によれば、下杭としての鋼管杭の上部に上杭としてその鋼管杭よりも曲げ耐力が大きいＳＣ杭を接合することで、地震時に大きな水平力が作用する部分についての耐力が確保でき、かつＳＣ杭上部では鋼管とコンクリートで分担されて伝達される荷重が次第に内面側鋼管へ伝達され、鉛直荷重を下杭としての鋼管杭に安定的に伝達することができる。
【００４３】
比較発明１用のＳＣ杭は、上記請求項１に係る基礎杭構造に適用することで、上述の効果を発揮することができる。また、断面急変部における応力伝達を円滑にするための突起を溶接ビードで形成すれば、効率的であり、製作コストも安価となる。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】比較発明１の一実施形態を示す断面図である。
【図２】(a)、(b)は比較発明１の他の実施形態における下杭と上杭の接合部を示す断面図、(c)は比較例における下杭と上杭の接合部を示す断面図である。
【図３】(a)、(b)は比較発明１における荷重伝達機構の説明図、(c)は比較例における荷重伝達機構の説明図である。
【図４】溶接ビードによる突起の説明図である。
【図５】請求項１に係る発明の一実施形態を示す断面図である。
【図６】請求項１に係る発明の他の実施形態における下杭と上杭の接合部を示す断面図である。
【図７】請求項１に係る発明における荷重伝達機構の説明図である。
【図８】請求項１に係る発明における下杭と上杭の溶接による接合部の説明図である。
【図９】比較発明２の一実施形態における下杭と上杭の接合部を示す断面図である。
【図１０】(a)〜(c)は比較発明２で用いるＳＣ杭の他の実施形態を示す断面図である。
【図１１】(a)、(b)は比較発明２における荷重伝達機構の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００４５】
図１は比較発明１用のＳＣ杭を用いて、比較発明１の基礎杭構造を構成した場合の一実施形態を示したものであり、下杭としての鋼管杭１の上部に、上杭としてのＳＣ杭２を接合してなる。
【００４６】
ＳＣ杭２を構成する鋼管２ａの内周面下部には複数段の突起２ｃが設けられており、ＳＣ杭２の両端には接合用の端板２ｄが設けられている。
【００４７】
この基礎杭構造において、鋼管杭１とＳＣ杭２の接合は、通常の既製杭どうしの縦継ぎと同様に現場での溶接などにより行うこともできる。あるいは事前に所定長さの鋼管杭１とＳＣ杭２を工場溶接などで接合した後に現場に搬入し、現場での縦継ぎは一般的な鋼管杭どうしを接合する形とすることもできる。
【００４８】
比較発明１では、ＳＣ杭２として作用軸力下における曲げ耐力が接合される鋼管杭１の曲げ耐力よりも大きいものを用いる。ＳＣ杭２の耐力は、ＳＣ杭２の外周に用いる鋼管２ａの材質、板厚や、内周側のコンクリート２ｂの強度によって変わることから、所要の耐力が得られるように、これらの組合せを選定すればよい。
【００４９】
例えば、ＳＣ杭２を構成する鋼管２ａの板厚を、それに接続される鋼管杭１の板厚と同等、あるいはそれ以上としておくことが考えられる。また、鋼管杭１に比べて径の大きなＳＣ杭２を用いる場合、鋼管杭１よりも曲げ耐力の大きなＳＣ杭２を構成しやすく、鋼管２ａの材質・板厚、コンクリート２ｂの強度の組合せも考慮すれば、鋼管杭１に比べて曲げ耐力を大幅に増すことも可能である。
【００５０】
図２(a)、(b)は比較発明１用のＳＣ杭を用いた比較発明１の他の実施形態における下杭と上杭の接合部を示したもので、図２(c)はそれに対する比較例を示したものである。
【００５１】
鋼管杭１とＳＣ杭２の接合は、前述した図１のように、ＳＣ杭２の端板２ｄと鋼管杭１を溶接にて接合する方法や、ＳＣ杭２の鋼管２ａと鋼管杭１とを溶接にて接合する方法（比較例としての図２(c)と同様の形態）、さらにはこの図２(a)のようにＳＣ杭２の鋼管２ａをコンクリート２ｂより所定長だけ突出させておき、この部分を利用して鋼管杭１と溶接にて接合する方法などを採用することができる。
【００５２】
また、ＳＣ杭２の鋼管２ａを突出させておく場合には、図２(b)のように鋼管杭１との接合に機械式の継手４を用いることもできる。
【００５３】
ＳＣ杭２の鋼管２ａと鋼管杭１を接合する方式の場合には、ＳＣ杭２下部の端板を省略することができ、あるいは製造上必要な最小限の簡易な端板とするなどの合理化も可能である。
【００５４】
一方、図１のようにＳＣ杭２の端板２ａを利用して鋼管杭１と接合する方式の場合には、鋼管杭１との接合が容易であり、また鋼管杭１への荷重伝達がより安定的なものとなるように形状などを工夫した専用の板を利用する方式とすることもできる。
【００５５】
比較発明１では、ＳＣ杭２に必要な耐力、杭の施工法、ＳＣ杭２と鋼管杭１の接合方法、ＳＣ杭２の製造・運搬の制約など様々な条件を勘案して最適な構成を選択することができる。
【００５６】
図３(a)、(b)は比較発明１における荷重伝達機構の説明図、図３(c)は比較例における荷重伝達機構の説明図である。
【００５７】
図１や図２(a)、(b)のように、内周面に所定段数の突起２ｃを有する鋼管を用いたＳＣ杭２を用い、これと鋼管杭１をつなぎ合わせた構成とすることにより、図３(a)、(b)に示すように円滑に鉛直荷重を伝達することが可能となる。
【００５８】
すなわち、ＳＣ杭２上部で鋼管２ａとコンクリート２ｂで分担されて伝達される荷重のうち、コンクリート２ｂで分担されている荷重が突起２ｃを介して次第にＳＣ杭２の鋼管２ａへ移行し、鋼管杭１との接合部においてはコンクリート２ｂの分担荷重がゼロに近い非常に小さい状態となることによって、鋼管杭１へ安定的に鉛直荷重を伝達できるようになる。
【００５９】
なお、コンクリート２ｂの分担荷重をＳＣ杭２の鋼管２ａへ移行させるための十分な突起段数が確保されていれば、構造的な観点からは必ずしもＳＣ杭２の下端の端板２ｄは必要ではなく、図２(a)、(b)およびこれらに対応する図３(b)のような端板２ｄのない構成とすることもできる。あるいは、製造上の理由などから端板２ｄの省略ができない場合でも、最低限必要な簡易な端板を使用するなど形状、材料の合理化を図ることもできる。
【００６０】
図２(c)は比較例として、突起２ｃをＳＣ杭２を構成する鋼管２ａの内周面全体に設けた場合を示したものである。この場合、鋼管２ａの材料として縞付鋼板などを用いることも考えられるが、ＳＣ杭２と鋼管杭１との接合部における断面急変に対しコンクリート２ｂの分担荷重を徐々にＳＣ杭２の鋼管２ａへ移行させるという点では効果的ではなく無駄が多い。
【００６１】
事前に突起２ｃを設けた鋼管２ａを用いてコンクリート２ｂを打設、養生することにより、図２および図３のようなＳＣ杭２が製造可能であり、鋼管２ａ内周面の突起２ｃは少なくとも一方の端部に、ＳＣ杭２のコンクリート２ｂと鋼管２ａとの間で荷重を伝達するために必要な段数を設置しておけばよい。なお、この場合の突起２ｃの連続、不連続は問わず、また突起２ｃが段ごと厳密に分かれている必要はなく、適度に分散した状態でもよい。
【００６２】
また、図２(a)、(b)に示すように、ＳＣ杭のコンクリート部よりも鋼管をそのまま延長して突出させた構成とし、前述のようにこの突出部を利用して下杭としての鋼管杭１と接合する構成とすることもできる。
【００６３】
図２(a)、(b)は下側の端板２ｄがない場合を示しているが、下側の端板２ｄがある場合でも比較例としての図２(c)と同様に端板２ｄの外周部が鋼管２ａの内周面に接する構造とすれば、同様に鋼管２ａをコンクリート２ｂより所定長突出させた構造とすることもできる。
【００６４】
鋼管杭１とＳＣ杭２の接合は、前述のように現場においてそれらを順次打設した後に縦継ぎする方式、工場にてあらかじめＳＣ杭２の下部に所定長の鋼管杭１を接合した状態で１本ものとして現場に搬入して通常の鋼管杭１の縦継ぎと同様に鋼管どうしを周継ぎ溶接する方式、さらに、図２(b)に示したように機械式継手４を利用する方式など多様な方法が可能であり、杭の施工法やＳＣ杭２の長さなどに応じて適切な方法を選択すればよい。
【００６５】
比較例としての図３(c)は、内周面に突起がない通常のＳＣ杭２と鋼管杭１をつなぎ合わせた構成を示しているが、この場合にはＳＣ杭２と鋼管杭１の接合部で断面が急激に変化し、接合部直下の鋼管杭１断面が構造上の弱点となりやすい。
【００６６】
すなわち、ＳＣ杭２部分では鋼管２ａとコンクリート２ｂで分担されて伝達される荷重が接合部において鋼管杭１断面に集約されるが、このとき鋼管杭１端部付近には単純な軸方向力だけでなく、ＳＣ杭２の端板２ｄからの曲げが作用するため構造的な弱所となる場合がある。
【００６７】
したがって、このことを考慮して鋼管杭１の板厚は、軸力の伝達に必要な板厚よりも大きめのものを用いるか、あるいは補剛材の配置など構造的な対処などが必要となる。
【００６８】
なお、図３(a)、(b)の構成とする場合には、ＳＣ杭２の下部ではＳＣ杭２の鋼管２ａで鉛直方向荷重の全て、あるいは大部分を分担すること、特に図３(b)の構成では鋼管どうしを溶接することも考え合わせると、ＳＣ杭２の鋼管２ａの板厚は、これと接合する鋼管杭１の板厚と同等、あるいはそれ以上であることが望ましい。
【００６９】
突起２ｃは平鋼や棒鋼を溶接して形成したものなどを用いることができ、コンクリート２ｂ−鋼管２ａ間の荷重の伝達が可能なものであれば特に材料は限定されないが、図４に示すような、溶接ビードによる突起２ｃを直接形成した溶接成型突起を適用することもできる。
【００７０】
図４における好ましい寸法例を挙げると、ＳＣ杭２の鋼管２ａの板厚ｔが９ｍｍ以上として、突起幅Ｂ0が６〜１０ｍｍ、突起高さｔ0が８〜１２ｍｍである。
【００７１】
ＳＣ杭２のコンクリート被り厚さや製造時のコンクリート充填性などを考慮すると、あまり高さの大きな突起２ｃは好ましくなく、突起高さｔ0は１５ｍｍ程度までとするのが望ましい。そのことを勘案すると、溶接ビードによる突起成型が好適であり、突起材料の省略、製造工程の短縮、コストダウンが図れる。
【００７２】
その他、圧延により突起を設けた鋼板を製管した内面突起付き鋼管を適用することも可能で、これにより突起溶接の手間を省略することができる。
【００７３】
図５は本願の請求項１に係る発明の一実施形態を示したもので、下杭としての鋼管杭１の上に上杭として、外径が鋼管杭１の外径よりも大きく、中空部の径が鋼管杭１の外径よりも小さいＳＣ杭２をつなぎ合わせている。
【００７４】
ＳＣ杭２として作用軸力下における曲げ耐力が接合される鋼管杭１の曲げ耐力よりも大きいものを用いる点は、比較発明１に対応する図１の場合と同様である。ＳＣ杭２部分に必要な耐力、杭の施工法、ＳＣ杭２と鋼管杭１の接合方法、ＳＣ杭２の製造・運搬の制約など様々の条件を勘案して最適な構成を選択することができる。
【００７５】
この場合も、鋼管杭１とＳＣ杭２の接合は、通常の既製杭どうしの縦継ぎと同様に現場での溶接などにより行うこともできる。あるいは、事前にＳＣ杭２と所定長さの鋼管杭１を工場溶接などで接合した後に現場に搬入し、現場での縦継ぎは一般的な鋼管杭どうしを接合する形とすることもできる。
【００７６】
ＳＣ杭２の耐力は、用いる鋼管２ａの材質、板厚、コンクリート２ｂの強度によって変化することから、所要の耐力が得られるように、これらの組合せを選定すればよい。
【００７７】
また、本願の請求項１では鋼管杭１に比べて外径の大きなＳＣ杭２を用いるため、鋼管杭１よりも曲げ耐力の大きなＳＣ杭２を構成しやすく、鋼管２ａの材質・板厚、コンクリート２ｂ強度の組合せも考慮すれば、鋼管杭１に比べて曲げ耐力を大幅に増すことができる。
【００７８】
また、図６は本願の請求項１に係る発明において、鋼管２ａの下部内周面に突起２ｃを設けたＳＣ杭２を適用した場合であり、比較発明１の実施形態にも相当する。また、ＳＣ杭２自体は比較発明１用のＳＣ杭に相当する。
【００７９】
図７は本願の請求項１に係る発明における荷重伝達機構の説明図である。
【００８０】
図５にように外径が鋼管杭１の径よりも大きく、中空部の径が鋼管杭１の外径よりも小さいＳＣ杭２を用いた場合には、接合部で断面が急激に変化するものの、図７に示すようにＳＣ杭２の端板２ｄの外縁と内縁の間に鋼管杭１が接合されているため、端板２ｄから鋼管杭１の端部付近に伝達される曲げが両方向から打ち消しあう形となり、鋼管杭１に鉛直荷重を安定的に伝達することが可能になる。すなわち、端板２ｄの板厚や形状、鋼管杭１の接合位置を調整することにより、円滑な鉛直荷重の伝達が実現できる。
【００８１】
図８は本願の請求項１に係る発明における下杭としての鋼管杭１と上杭としてのＳＣ杭２の溶接に関し、端板２ｄの断面形状の例（片側のみ）を示したもので、鋼管杭１を接合する場所にもガイド兼裏あてのための突出部５を設けたものである。
【００８２】
さらに、この突出部５は鉛直方向の荷重伝達においては端板２ｄの剛性を高め変形を防止するための補剛材の役割を果たし、鋼管杭１への円滑な荷重伝達にも寄与する構造となっている。
【００８３】
図９は、比較発明２の基礎杭構造（全体構造は、図１あるいは図５の場合と同様であるので省略する）の一実施形態における下杭としての鋼管杭１と上杭としてのＳＣ杭２の接合部を示したものである。
【００８４】
この例では、ＳＣ杭２のコンクリート２ｂ内面側にも鋼管２ｅが一体化され、さらに内面側鋼管２ｅの外周面のコンクリート２ｂと接する部分に突起２ｆが設けられ、一端がコンクリート２ｂの端部より所定長突出する構成となっている。この突出した内面側鋼管２ｅと同径の鋼管杭１を溶接３などによりつなぎ合わせることで、頭部を拡頭した基礎杭が築造されることになる。
【００８５】
内面側鋼管２ｅの突起２ｆには、例えば図１に示したＳＣ杭２の鋼管２ａの内周面の突起２ｃと同様に、平鋼や棒鋼を溶接して形成したものなどを用いることもでき、コンクリート２ｂ−内面側鋼管２ｅ間の荷重の伝達が可能なものであれば特に材料は限定されない。また、図４に示した溶接ビードによる突起（溶接成型突起）を適用することもできる。
【００８６】
図１０(a)〜(c)は比較発明２の基礎杭構造で用いられるＳＣ杭２の他の実施形態を示したものである。
【００８７】
図１０(a)は内面側鋼管２ｅに、外周面に突起２ｆを設けた鋼管を使用した場合の例を示したものであり、ＳＣ杭２の外周面側の鋼管２ａには突起がない。この図１０(a)では内面側鋼管２ｅの外周面突起２ｆによってＳＣ杭２から内面側鋼管２ｅに鉛直方向の押込み荷重が伝達できる構成となっており、ＳＣ杭２下端の端板２ｄは省略されている。
【００８８】
引抜き方向の荷重がない場合などでは、本例のように端板２ｄを省略したり、製造時のコンクリート２ｂ打設のための型枠の役割のみを果たす簡易なものとすることなどができる。
【００８９】
図１０(b)は、図９のＳＣ杭２における突起２ｆを設けた内面側鋼管２ｅに代わり、縞付鋼板から成形される外面縞付鋼管を内面側鋼管２ｅとして用いた場合である。
【００９０】
両側の鋼管２ａ、２ｅに突起２ｃ、２ｆを設けることにより、より安定的に鉛直方向の押込み荷重の伝達を図ることができ、かつ、引抜き方向の荷重に対しても円滑な伝達が可能となる。本構造においても図９の場合と同様に突出した内面側鋼管２ｅと同径の鋼管杭をつなぎ合わせることにより、頭部を拡頭した基礎杭を築造することができる。
【００９１】
図１０(c)の例は、ＳＣ杭２下端の端板２ｄと内面側鋼管２ｅとを溶接３などで固定したり、あるいは固定していなくても十分な剛性を有する端板を用いることで引抜き方向の荷重に対しても安定的に荷重伝達が可能な構造とするものである。
【００９２】
なお、図１０(c)では内面側鋼管２ｅの頭部に端板２ｇを設けた構造の例を示しているが、これは杭頭処理の際に中空部頭部に充填するコンクリート１２を活用してコンクリー内面側鋼管２ｅに鉛直方向荷重を伝達する役割を期待したものである。
【００９３】
図１１(a)、(b)は、図１０(a)、(b)のＳＣ杭２を用いた場合の荷重伝達の機構を示したものである。
【００９４】
図１１(a)に示す図１０(a)のＳＣ杭２を用いた構造では、ＳＣ杭２上部では鋼管２ａとコンクリート２ｂで分担されて伝達される荷重が２ｆを介して次第に内面側鋼管２ｅへ伝達され、コンクリート２ｂ下面においてはコンクリートの分担荷重がゼロとなり、全てが内面側鋼管２ｅへ伝達され、さらには鋼管杭１へと伝達される。
【００９５】
図１１(b)に示す図１０(b)のＳＣ杭２を用いた構造では、荷重の伝達がより明解で安定的となる。すなわち、ＳＣ杭２上部では鋼管２ａとコンクリート２ｂで分担されて伝達される荷重のうち、鋼管２ａでの分担荷重がＳＣ杭２の鋼管２ａの内周面突起２ｃによってコンクリート２ｂへ伝達され、これとコンクリート２ｂ部分の分担荷重が外周面の突起２ｆを介して内面側鋼管２ｅへ伝達され、さらに、鋼管杭１へと伝達されることになる。
【００９６】
また、図１１(b)の構造では引抜き方向の荷重に対しても安定的に荷重伝達を行うことができる。この場合、両側の鋼管２ａ、２ｅに十分な突起段数が確保されていれば、構造的な観点からは必ずしもＳＣ杭２の下端の端板２ｄは必要ではなく、図１１(a)と同様に端板を省略したり、簡易な端板を使用するなど合理化を図ることもできる。
【符号の説明】
【００９７】
１…鋼管杭、２…ＳＣ杭、２ａ…鋼管、２ｂ…コンクリート、２ｃ…突起、２ｄ…端板、２ｅ…内面側鋼管、２ｆ…突起、２ｇ…端板、３…溶接、４…機械式継手、
１１…フーチング、１２…コンクリート、
２１…地盤上部、２２…支持地盤
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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