(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
翼付鋼管杭の杭頭の外周に、２個以上の弧状の鋼板からなる杭頭支圧金具を各杭頭支圧金具と隣接する杭頭支圧金具の間に隙間を設けてリング状に配置し杭軸と直交する方向へ鍔状に突出するように取付け、杭頭をコンクリートに埋設してある翼付鋼管杭の杭頭接合構造であって、前記杭頭支圧金具は、鋼板を型抜きして製造したものであり、前記杭頭支圧金具の有効面積（Ｍ２）は、少なくとも、翼の有効面積（Ｍ１）の「地盤の支圧の強さ（Ｑ１）／フーチングの支圧の強さ（Ｑ２）」倍であることを特徴とする翼付鋼管杭の杭頭接合構造。
【請求項２】
翼付鋼管杭の杭頭の外周に、２個以上の弧状の鋼板からなる杭頭支圧金具を各杭頭支圧金具と隣接する杭頭支圧金具の間に隙間を設けてリング状に配置し杭軸と直交する方向へ鍔状に突出するように取付け、杭頭をコンクリートに埋設する翼付鋼管杭の杭頭接合構造の構築方法であって、前記杭頭支圧金具は、鋼板を型抜きして製造したものであり、杭頭支圧金具の有効面積（Ｍ２）は、少なくとも、翼の有効面積（Ｍ１）の「地盤の支圧の強さ（Ｑ１）／フーチングの支圧の強さ（Ｑ２）」倍であることを特徴とする翼付鋼管杭の杭頭接合構造の構築方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鋼管杭の先端に翼(羽根)を取付けた翼付鋼管杭の杭頭接合構造とその構築方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来鋼管杭の杭頭接合構造において、上部構造物からフーチングに伝達される引抜荷重及び押込荷重に対して杭頭の引抜方向支持力及び押込方向支持力を高くするため、杭頭の外周にリング状のフランジを取付けてフーチング内に埋設する構造のものが提案されている（特許文献１参照）。  
図４により従来の鋼管杭の杭頭接合構造について説明する。
図４（ａ）は、杭頭接合構造の側面図（地盤、フーチングは断面図）、図４（ｂ）は、図４（ａ）のＡ１−Ａ１部分の矢印方向の断面図、図４（ｃ）は、図４（ａ）のフランジの平面図である。
鋼管杭１１は、地盤２２に埋設され、その杭頭は、フーチング２１に埋設されている。鋼管杭１１の杭頭には、リング状（ドーナツ状）のフランジ１２を取付けてある。フランジ１２は、開口部１２１を鋼管杭１１に嵌め込み、開口部１２１の内周に沿って鋼管杭１１に溶接してある。１３は、溶接により形成された溶接部である。
フランジ１２の開口部１２１の口径は、鋼管杭１１の外径よりも大きく形成しなければならないが、あまり大きくすると鋼管杭１１とフランジ１２の溶接が困難になり、小さいと鋼管杭１１に嵌め込む作業が難しくなる。
【０００３】
またフーチング２１を構築するとき、鋼管杭１１の杭頭にフランジ１２を取付けてコンクリートを打設するから、フランジ１２の下面に空気が滞留して空気滞留部２１１が生成する。空気滞留部２１１の空気は、抜く（放出する）ことが困難であるためフーチング２１内に空洞が生成してフーチング２１の強度が低下する。空気滞留部２１１は、フランジ１２の面積（鋼管杭の杭軸（長手方向）に直交する面の面積）が大きいほど大きくなるが、杭先端に翼を取付けた鋼管杭（翼付鋼管杭）の杭頭接合構造にフランジ１２を用いると、フランジ１２の面積が大きくなり、空気滞留部２１１も大きくなる。即ち翼付鋼管杭は、杭先端の翼により杭に引抜方向支持力及び押込方向支持力が付加されるから、上部構造物の引抜荷重及び押込荷重によりフーチング２１が破壊する、或いは杭頭から抜けるのを防止するためには、フランジ１２の面積をその付加された引抜方向支持力及び押込方向支持力に対応する引抜方向支持力及び押込方向支持力を奏することができる大きさにしなければならないから、空気滞留部２１１も大きくなる。    
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−７４０７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、翼付鋼管杭の杭頭接合構造にフランジを用いた場合の上記問題点に鑑み、製造、加工、杭への取付けが容易で、杭先端の翼により付加された引抜方向支持力及び押込方向支持力に対応する引抜方向支持力及び押込方向支持力を奏することができる大きさの杭頭支圧金具を用いて、フーチングのコンクリート打設時に杭頭支圧金具の下面に空気滞留部が生成しない構造の翼付鋼管杭の杭頭接合構造とその杭頭接合構造の構築方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、その目的を達成するため、請求項１に記載の翼付鋼管杭の杭頭接合構造は、翼付鋼管杭の杭頭の外周に、２個以上の弧状の鋼板からなる杭頭支圧金具を各杭頭支圧金具と隣接する杭頭支圧金具の間に隙間を設けてリング状に配置し杭軸と直交する方向へ鍔状に突出するように取付け、杭頭をコンクリートに埋設してある翼付鋼管杭の杭頭接合構造であって、前記杭頭支圧金具は、鋼板を型抜きして製造したものであり、前記杭頭支圧金具の有効面積（Ｍ２）は、少なくとも、翼の有効面積（Ｍ１）の「地盤の支圧の強さ（Ｑ１）／フーチングの支圧の強さ（Ｑ２）」倍であることを特徴とする。
請求項２に記載の翼付鋼管杭の杭頭接合構造の構築方法は、翼付鋼管杭の杭頭の外周に、２個以上の弧状の鋼板からなる杭頭支圧金具を各杭頭支圧金具と隣接する杭頭支圧金具の間に隙間を設けてリング状に配置し杭軸と直交する方向へ鍔状に突出するように取付け、杭頭をコンクリートに埋設する翼付鋼管杭の杭頭接合構造の構築方法であって、前記杭頭支圧金具は、鋼板を型抜きして製造したものであり、杭頭支圧金具の有効面積（Ｍ２）は、少なくとも、翼の有効面積（Ｍ１）の「地盤の支圧の強さ（Ｑ１）／フーチングの支圧の強さ（Ｑ２）」倍であることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の杭頭接合構造は、２個以上の弧状の杭頭支圧金具を用いるから、工事現場において杭頭に杭頭支圧金具を容易に取付けることができる。また本発明の杭頭支圧金具は、２個以上に分割した弧状の鋼板からなるから、鋼板を型抜きして製造するとき、無駄な鋼板を少なくすることができる。
本発明の杭頭接合構造は、杭頭の外周に２個以上の杭頭支圧金具を隙間を設けて配置し取付けてあるから、フーチングの構築時にコンクリートを打設すると、空気は杭頭支圧金具の下面に滞留することなくその隙間から放出され、フーチング内に空洞が生成することはない。したがって本発明の杭頭接合構造は、鋼管杭の先端の翼により付加された引抜方向支持力及び押込方向支持力に対応する引抜方向支持力及び押込方向支持力を奏する大きさの杭頭支圧金具を用いても、杭頭支圧金具の下面に空気が滞留することはない。
本発明の杭頭接合構造は、杭頭支圧金具の有効面積（Ｍ２）を、翼の有効面積（Ｍ１）の「地盤の支圧の強さ（Ｑ１）／フーチングの支圧の強さ（Ｑ２）」倍に設定してあるから、上部構造物の引抜荷重及び押込荷重によりフーチングが破壊する、或いは杭頭から抜けることがない。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】図１は、本発明の実施例に係る翼付鋼管杭の杭頭接合構造を示す。
【図２】図２は、図１において、杭頭支圧金具を上下にずらし例を示す。
【図３】図３は、図１の杭頭支圧金具と図４の従来のフランジの製造例を示す。
【図４】図４は、従来の杭頭接合構造を示す。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
図１〜３により本発明の実施例に係る翼付鋼管杭の杭頭接合構造を説明する。
【実施例】
【００１０】
図１において、図１（ａ）は、地盤に埋設した翼付鋼管杭と杭頭接合構造の側面図（地盤とフーチングは断面図）である。図１（ｂ１）は、図１（ａ）のＡ２，Ａ２部分の矢印方向の断面図、図１（ｂ２）は、図１（ａ）の杭頭支圧金具の平面図、図１（ｃ）は、図１（ａ）のＡ３，Ａ３部分の矢印方向の断面図である。
翼付鋼管杭３１の杭頭には、その外周に杭頭支圧金具３３１，３３２をリング状に配置し溶接してある。３４１，３４２は、溶接により形成された溶接部である。杭頭支圧金具３３１，３３２は、ドーナツ状の鋼板を２分割したのと同じ形状の弧状（三日月状）鋼板からなり、翼付鋼管杭３１の杭軸と直交する方向へ鍔状に突出している。
【００１１】
杭頭支圧金具３３１，３３２の翼付鋼管杭３１の外周に接触する部分（内側の外周）３３４の曲率半径は、翼付鋼管杭３１の外周の曲率半径とほぼ同じ（外周の曲率半径と同じか少し大きい）である。翼付鋼管杭３１の外周に取付けた杭頭支圧金具３３１，３３２は、両杭頭支圧金具の端部３３５(内側の外周３３４と直交する端面)の間に隙間３３３(例えば１０ｍｍ程度)を設けてある。即ち杭頭支圧金具３３１，３３２は、隙間３３３を設けて翼付鋼管杭３１の杭頭の外周にリング状に配置して取付けてある。
また翼付鋼管杭３１の先端には、２個の翼３２１、３２２を取付けてある。
【００１２】
杭頭支圧金具３３１，３３２の端部３３５は、隙間３３３離れて対向するから、フーチング２１を構築するときコンクリートを打設すると、杭頭支圧金具３３１，３３２の下面部２１２の空気は、隙間３３３から放出され、下面部２１２に滞留することがない。即ち隙間３３３は、空気放出部となる。また杭頭支圧金具３３１，３３２は、２個に分かれているから、内側の外周３３４を翼付鋼管杭３１の外周に接触させて溶接するのみで取り付けることができ、従来のリング状フランジのように翼付鋼管杭３１に嵌め込む必要がないから、翼付鋼管杭３１の外周に容易に取付けることができる。
【００１３】
図２は、図１において、杭頭支圧金具３３１，３３２の取付け位置を杭軸の上下方向にずらした例で、他の構成は、図１と同じである。なお図２は、図１の一部を省略してある。
図１の杭頭支圧金具３３１，３３２は、杭軸（長手方向）と直交する面上にリング状に配置して隙間３３３を設けてあるが、図２の杭頭支圧金具３３１，３３２は、杭軸の上下方向にずらして図２のようにリング状に配置し、両杭頭支圧金具の間に隙間３３６を設けてある。即ち杭頭支圧金具３３１，３３２は、図１も図２も、杭頭から杭軸方向を見てリング状に配置してある。隙間３３６は、隙間３３３と同様に、フーチング２１の構築時にコンクリートを打設すると、空気放出部として作用する。
【００１４】
杭頭支圧金具３３１，３３２や従来のフランジ１２は、図３のように鋼板５１，５２を型抜きして形成するが、その際従来のフランジ１２の場合、図３（ｂ）のように鋼板５２の円板部５２１（直径は鋼管杭の外径に相当する）の部分が無駄になるが、杭頭支圧金具３３１，３３２の場合、図３（ａ）のように双方の杭頭支圧金具が噛み合うように型抜きできるから、鋼板５１の無駄が少なくなる。
【００１５】
次に翼３２１，３２２の引抜方向支持力と杭頭支圧金具３３１，３３２の引抜方向支持力について説明する。
なお以下引抜方向支持力について説明するが、押込方向支持力についても同じである。
翼３２１，３２２の引抜方向支持力ｔＲａ１（ｋＮ）は、次式で表すことができる。
ｔＲａ１＝（２／３）ｋ１・Ｎｔ１・Ｍ１＋Ｗｐ＝Ｑ１・Ｍ１＋Ｗｐ・・・・（１）
ここで、ｋ１：地盤の杭先端の抵抗係数
Ｎｔ１：地盤の平均Ｎ値（平均打撃回数）
Ｍ１：翼３２１，３２２の有効面積（両翼合計の有効面積）（ｍ2）
Ｗｐ：杭の自重（ｋＮ）
Ｑ１：地盤の支圧の強さ＝（２／３）ｋ１・Ｎｔ１
なお翼３２１，３２２の有効面積Ｍ１は、翼３２１，３２２の翼付鋼管杭３１の外周より外側の部分の面積である。
【００１６】
一方フーチング２１内の杭頭支圧金具３３１，３３２の引抜方向支持力ｔＲａ２（ｋＮ）は、次式で表すことができる。
ｔＲａ２＝（２／３）ｋ２・Ｎｔ２・Ｍ２＋Ｗｐ＝Ｑ２・Ｍ２＋Ｗｐ・・・・（２）
ここで、ｋ２：フーチング（コンクリート）の杭先端の抵抗係数
Ｎｔ２：フーチング（コンクリート）の平均Ｎ値（平均打撃回数）
Ｍ２：杭頭支圧金具３３１，３３２の有効面積（両杭頭支圧金具合計の有効面積）（ｍ2）
Ｗｐ：杭の自重（ｋＮ）
Ｑ２：フーチング（コンクリート）の支圧の強さ＝（２／３）ｋ２・Ｎｔ２
なお杭頭支圧金具３３１，３３２の有効面積Ｍ２は、翼付鋼管杭３１の杭軸と直交する面の面積であり、隙間３３３の面積は含まない。
【００１７】
翼３２１，３２２の引抜方向支持力がｔＲａ１の場合、フーチング２１が上部構造物の引抜荷重により破壊しない、或いは杭頭から抜けないようにするには、
ｔＲａ２＝ｔＲａ１・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・（３）
となるように杭頭支圧金具３３１，３３２の有効面積Ｍ２を設定すればよい。
式（１）、（２）において杭の自重Ｗｐを省略すると、（３）式は、
Ｑ２・Ｍ２ ＝ Ｑ１・Ｍ１・・・・・・・・・・・・・・・・・・（４）
となり、そのときの杭頭支圧金具３３１，３３２の有効面積Ｍ２は、
Ｍ２＝（Ｑ１／Ｑ２）・Ｍ１・・・・・・・・・・・・・・・・・（５）
となる。
したがって杭頭支圧金具３３１，３３２の有効面積Ｍ２を、少なくとも翼３２１，３２２の有効面積Ｍ１の（Ｑ１／Ｑ２）倍に設定すると、フーチング２１は上部構造物の引抜荷重により破壊する或いは杭頭から抜けることはない。即ち杭頭支圧金具３３１，３３２の有効面積Ｍ２は、（Ｑ１／Ｑ２）・Ｍ１に設定するか、或いはＱ１／Ｑ２）・Ｍ１よりも大きく設定する。
【００１８】
なお通常、地盤の支圧の強さＱ１＜コンクリートの支圧の強さＱ２となるから、杭頭支圧金具３３１，３３２は、翼３２１，３２２に比べて面積を小さくすることができる。
また本実施例の杭頭接合構造は、杭頭支圧金具３３１，３３２の端部３３５の間に隙間３３３、又は隙間３３６を設けてあるから、鋼管杭の先端の翼により付加された引抜方向支持力に対応する引抜方向支持力を奏する大きさの杭頭支圧金具を杭頭の周囲に鍔状に取付けても、フーチング２１のコンクリート打設時に杭頭支圧金具３３１，３３２の下面に空気が滞留することはない。
【００１９】
前記実施例は、２個の杭頭支圧金具３３１，３３２を用いる例について説明したが、杭頭支圧金具の個数は、２個に限らず２個以上でよい。
また翼３２１，３２２の形状は、図１の形状に限らず、従来提案されている種々の形状の翼であっても良い。
【符号の説明】
【００２０】
２１  フーチング
２２  地盤
３１  翼付鋼管杭
３２１，３２２  杭先端の翼
３３１，３３２  杭頭支圧金具
３３３  隙間３３４  杭頭支圧金具の内側の外周（翼付鋼管杭３１の外周に接触する部分）
３３５  杭頭支圧金具３３１，３３２の端部
３３６  隙間
３４１，３４２  溶接部
５１，５２  鋼板
【図１】
0005608311.tif 000002
【図２】
0005608311.tif 000003
【図３】
0005608311.tif 000004
【図４】
0005608311.tif 000005