(57)【要約】【課題】沿岸の水域に設けられる港湾構造物等を対象として、耐ラメラティア破壊性能等を向上させた鋼管杭、杭頭構造及び杭式構造物等を提供する。【解決手段】本発明を適用した鋼管杭１は、沿岸の水域に設けられる杭式構造物７に用いられて、水底地盤８に立設される杭本体５と、杭本体５の天端側に設けられる杭頭構造２とを備える。杭頭構造２は、杭本体５に支持される上部コンクリート７１の内部の鉄筋７０が連結される鉄筋定着用鋼板３を有し、板厚方向の絞り値を１０％以上、かつ、硫黄（Ｓ）含有量を質量％で０．０１０％以下とした耐ラメラティア鋼からなる鋼管が、少なくとも鉄筋定着用鋼板３が溶接接合される接合箇所に用いられる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
沿岸の水域に設けられる杭式構造物の鋼管杭であって、
水底地盤に立設される杭本体と、前記杭本体の天端側に設けられる杭頭構造とを備え、
前記杭頭構造は、前記杭本体に支持される上部コンクリートの内部の鉄筋が連結される鉄筋定着用鋼板を有し、板厚方向の絞り値を１０％以上、かつ、硫黄（Ｓ）含有量を質量％で０．０１０％以下とした耐ラメラティア鋼からなる鋼管が、少なくとも前記鉄筋定着用鋼板が溶接接合される接合箇所に用いられること
を特徴とする鋼管杭。
【請求項２】
前記杭頭構造は、前記杭本体に取り付けられる鋼管を有し、
前記鋼管は、前記鉄筋定着用鋼板が溶接接合される接合箇所を包摂し、かつ、前記鉄筋定着用鋼板の板厚以上の範囲に、前記耐ラメラティア鋼からなる鋼管が用いられること
を特徴とする請求項１記載の鋼管杭。
【請求項３】
前記杭頭構造は、前記鋼管の上端部が、前記上部コンクリートの内部に埋め込まれるとともに、前記杭本体との境界となる前記鋼管の下端部が、前記上部コンクリートの下端面から上方に５０ｍｍ〜２００ｍｍの範囲まで離間させた位置に配置されること
を特徴とする請求項２記載の鋼管杭。
【請求項４】
前記杭頭構造は、前記鋼管の上端部が、前記上部コンクリートの内部に埋め込まれるとともに、前記杭本体との境界となる前記鋼管の下端部が、前記上部コンクリートの下端面から下方に、前記杭本体の管径の大きさ以上離間させた位置に配置されること
を特徴とする請求項２記載の鋼管杭。
【請求項５】
前記杭頭構造は、前記鋼管の上端部が、前記上部コンクリートの内部に埋め込まれるとともに、前記杭本体との境界となる前記鋼管の下端部が、干潮時水位よりも１ｍ程度下方となる位置に配置されること
を特徴とする請求項２記載の鋼管杭。
【請求項６】
前記杭頭構造は、前記杭本体との境界となる前記鋼管の下端部が、前記杭本体及び前記鋼管とともに被覆防食されること
を特徴とする請求項５記載の鋼管杭。
【請求項７】
前記杭頭構造は、高さ方向に延びる縦リブが、前記鋼管又は前記杭本体の側面及び前記鉄筋定着用鋼板に接合されて、
前記縦リブは、板厚方向に貫通させた孔部又は切欠部が形成されること
を特徴とする請求項１〜６の何れか１項記載の鋼管杭。
【請求項８】
前記鉄筋定着用鋼板は、板厚方向に貫通させた孔部又は切欠部が形成されること
を特徴とする請求項１〜７の何れか１項記載の鋼管杭。
【請求項９】
沿岸の水域に設けられる杭式構造物の鋼管杭であって、
水底地盤に立設される杭本体と、前記杭本体の天端側に設けられる杭頭構造とを備え、
前記杭頭構造は、前記杭本体に支持される上部コンクリートの内部の鉄筋が連結される鉄筋定着用鋼板を有し、高さ方向に延びる縦リブが、前記杭本体の側面及び前記鉄筋定着用鋼板に接合されること
を特徴とする鋼管杭。
【請求項１０】
沿岸の水域に設けられる杭式構造物の鋼管杭であって、
水底地盤に立設される杭本体と、前記杭本体の天端側に設けられる杭頭構造とを備え、
前記杭頭構造は、前記杭本体に支持される上部コンクリートの内部の鉄筋が連結される鉄筋定着用鋼板を有し、
前記鉄筋定着用鋼板は、板厚方向に貫通させた孔部又は切欠部が形成されること
を特徴とする鋼管杭。
【請求項１１】
沿岸の水域に設けられる杭式構造物の鋼管杭の杭頭構造であって、
水底地盤に立設される杭本体の天端側で前記杭本体に取り付けられる鋼管と、前記杭本体に支持される上部コンクリートの内部の鉄筋が連結される鉄筋定着用鋼板とを備え、
前記鋼管は、板厚方向の絞り値を１０％以上、かつ、硫黄（Ｓ）含有量を質量％で０．０１０％以下とした耐ラメラティア鋼からなる鋼管が、少なくとも前記鉄筋定着用鋼板が溶接接合される接合箇所に用いられること
を特徴とする杭頭構造。
【請求項１２】
沿岸の水域に設けられる杭式構造物であって、
水底地盤に立設される複数の杭本体と、前記杭本体の天端側に設けられる杭頭構造と、複数の前記杭本体に支持される上部コンクリートとを備え、
前記杭頭構造は、前記杭本体に取り付けられる鋼管と、前記上部コンクリートの内部の鉄筋が連結される鉄筋定着用鋼板とを有し、板厚方向の絞り値を１０％以上、かつ、硫黄（Ｓ）含有量を質量％で０．０１０％以下とした耐ラメラティア鋼からなる鋼管が、前記鋼管における少なくとも前記鉄筋定着用鋼板が溶接接合される接合箇所に用いられること
を特徴とする杭式構造物。
【請求項１３】
沿岸の水域に設けられる杭式構造物の鋼管杭の施工方法であって、
水底地盤に杭本体を立設する立設工程と、前記杭本体の天端側に杭頭構造を設ける接合工程とを備え、
前記接合工程では、前記杭頭構造において鉄筋定着用鋼板が溶接接合される接合箇所の鋼管に、板厚方向の絞り値を１０％以上、かつ、硫黄（Ｓ）含有量を質量％で０．０１０％以下とした耐ラメラティア鋼からなる鋼管を用いて、水底地盤に立設された前記杭本体に前記鋼管を取り付けること
を特徴とする鋼管杭の施工方法。
【請求項１４】
沿岸の水域に設けられる杭式構造物の施工方法であって、
水底地盤に複数の杭本体を立設する立設工程と、前記杭本体の天端側に杭頭構造を設ける接合工程と、上部コンクリートの内部に前記杭頭構造を埋め込む埋設工程とを備え、
前記接合工程では、前記杭頭構造において鉄筋定着用鋼板が溶接接合される接合箇所の鋼管に、板厚方向の絞り値を１０％以上、かつ、硫黄（Ｓ）含有量を質量％で０．０１０％以下とした耐ラメラティア鋼からなる鋼管を用いて、水底地盤に立設された前記杭本体に前記鋼管を取り付けて、
前記埋設工程では、前記鉄筋定着用鋼板に鉄筋を連結してから、前記上部コンクリートとなるコンクリートを打設して、前記上部コンクリートの内部に前記杭頭構造を埋め込むことで、前記上部コンクリートの内部で鉄筋が前記鉄筋定着用鋼板に連結されること
を特徴とする杭式構造物の施工方法
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、沿岸の水域に設けられる杭式構造物の鋼管杭、杭頭構造、杭式構造物、鋼管杭の施工方法、及び杭式構造物の施工方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、板厚を厚くしたり径を大きくしたりすることなく所定レベルの地震に対する要求性能を満足するものとして、例えば、特許文献１に開示される鋼管杭式桟橋が提案されている。また、運搬・施工が容易であり、なおかつ、動揺を充分抑制できるものとして、例えば、特許文献２に開示される桟橋構造物が提案されている。
【０００３】
ここで、特許文献１に開示された鋼管杭式桟橋は、海底地盤に根入れされた複数の鋼管杭によって構成される鋼管杭列と、該鋼管杭列における海水面上に突出した部位に構築される上部工とで構成される鋼管杭式桟橋において、前記鋼管杭の直径と前記鋼管杭の全塑性モーメントに対応する曲率とが所定の関係を満足することを特徴とする。
【０００４】
また、特許文献２に開示された桟橋構造物は、水底の地盤中にその下端部が打設された複数の杭と、該杭の上端部により支持された上部構造とを備えてなる桟橋式構造物であって、前記杭同士は、前記上部構造と独立した構造とされたフレーム構造体を介して、少なくとも水平方向の相対移動が互いに規制されていることを特徴とする。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１５−１５５６４５号公報
【特許文献２】特開平１１−２６４１２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
一般に、鋼管杭の側面には上部コンクリートに配筋される鉄筋が溶接された鉄筋定着用鋼板が溶接されている。このため、鉄筋に発生した引張力は鉄筋定着用鋼板を介して溶接接合箇所より鋼管杭の側面をその板厚方向に引っ張る力として作用するため、板厚方向の引張力により鋼管杭にラメラティア破壊を発生させることが懸念されていた。
【０００７】
ここで、特許文献１に開示された鋼管杭式桟橋は、従来よりも変形性能が高い鋼管杭を用いることで、鋼管杭の板厚を厚くしたり径を大きくしたりすることなく、所定レベルの地震に対する要求性能を満足するとされている。しかし、特許文献１に開示された鋼管杭式桟橋は、各々の鋼管杭に発生し得るラメラティア破壊については考慮されていない。
【０００８】
また、特許文献２に開示された桟橋構造物は、フレーム構造体が上部構造と独立の構造となっているため、杭同士を固定して構造物に生じる動揺を抑制するにあたって、大規模な剛構造を上部構造の下方に設置する必要がないものとされている。しかし、特許文献２に開示された桟橋構造物も、各々の鋼管杭に発生し得るラメラティア破壊については考慮されておらず、鋼管杭のラメラティア破壊への対策がなされていない。
【０００９】
そこで、本発明は、上述した問題点に鑑みて案出されたものであって、その目的とするところは、沿岸の水域に設けられる港湾構造物等を対象として、耐ラメラティア破壊性能を向上させた鋼管杭、杭頭構造、杭式構造物、鋼管杭の施工方法、及び杭式構造物の施工方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
第１発明の鋼管杭は、沿岸の水域に設けられる杭式構造物の鋼管杭であって、水底地盤に立設される杭本体と、前記杭本体の天端側に設けられる杭頭構造とを備え、前記杭頭構造は、前記杭本体に支持される上部コンクリートの内部の鉄筋が連結される鉄筋定着用鋼板を有し、板厚方向の絞り値を１０％以上、かつ、硫黄（Ｓ）含有量を質量％で０．０１０％以下とした耐ラメラティア鋼からなる鋼管が、少なくとも前記鉄筋定着用鋼板が溶接接合される接合箇所に用いられることを特徴とする。
【００１１】
第２発明の鋼管杭は、第１発明において、前記杭頭構造は、前記杭本体に取り付けられる鋼管を有し、前記鋼管は、前記鉄筋定着用鋼板が溶接接合される接合箇所を包摂し、かつ、前記鉄筋定着用鋼板の板厚以上の範囲に、前記耐ラメラティア鋼からなる鋼管が用いられることを特徴とする。
【００１２】
第３発明の鋼管杭は、第２発明において、前記杭頭構造は、前記鋼管の上端部が、前記上部コンクリートの内部に埋め込まれるとともに、前記杭本体との境界となる前記鋼管の下端部が、前記上部コンクリートの下端面から上方に５０ｍｍ〜２００ｍｍの範囲まで離間させた位置に配置されることを特徴とする。
【００１３】
第４発明の鋼管杭は、第２発明において、前記杭頭構造は、前記鋼管の上端部が、前記上部コンクリートの内部に埋め込まれるとともに、前記杭本体との境界となる前記鋼管の下端部が、前記上部コンクリートの下端面から下方に、前記杭本体の管径の大きさ以上離間させた位置に配置されることを特徴とする。
【００１４】
第５発明の鋼管杭は、第２発明において、前記杭頭構造は、前記鋼管の上端部が、前記上部コンクリートの内部に埋め込まれるとともに、前記杭本体との境界となる前記鋼管の下端部が、干潮時水位よりも１ｍ程度下方となる位置に配置されることを特徴とする。
【００１５】
第６発明の鋼管杭は、第５発明において、前記杭頭構造は、前記杭本体との境界となる前記鋼管の下端部が、前記杭本体及び前記鋼管とともに被覆防食されることを特徴とする。
【００１６】
第７発明の鋼管杭は、第１発明〜第６発明の何れかにおいて、前記杭頭構造は、高さ方向に延びる縦リブが、前記鋼管又は前記杭本体の側面及び前記鉄筋定着用鋼板に接合されて、前記縦リブは、板厚方向に貫通させた孔部又は切欠部が形成されることを特徴とする。
【００１７】
第８発明の鋼管杭は、第１発明〜第７発明の何れかにおいて、前記鉄筋定着用鋼板は、板厚方向に貫通させた孔部又は切欠部が形成されることを特徴とする。
【００１８】
第９発明の鋼管杭は、沿岸の水域に設けられる杭式構造物の鋼管杭であって、水底地盤に立設される杭本体と、前記杭本体の天端側に設けられる杭頭構造とを備え、前記杭頭構造は、前記杭本体に支持される上部コンクリートの内部の鉄筋が連結される鉄筋定着用鋼板を有し、高さ方向に延びる縦リブが、前記杭本体の側面及び前記鉄筋定着用鋼板に接合されることを特徴とする。
【００１９】
第１０発明の鋼管杭は、沿岸の水域に設けられる杭式構造物の鋼管杭であって、水底地盤に立設される杭本体と、前記杭本体の天端側に設けられる杭頭構造とを備え、前記杭頭構造は、前記杭本体に支持される上部コンクリートの内部の鉄筋が連結される鉄筋定着用鋼板を有し、前記鉄筋定着用鋼板は、板厚方向に貫通させた孔部又は切欠部が形成されることを特徴とする。
【００２０】
第１１発明の杭頭構造は、沿岸の水域に設けられる杭式構造物の鋼管杭の杭頭構造であって、水底地盤に立設される杭本体の天端側で前記杭本体に取り付けられる鋼管と、前記杭本体に支持される上部コンクリートの内部の鉄筋が連結される鉄筋定着用鋼板とを備え、前記鋼管は、板厚方向の絞り値を１０％以上、かつ、硫黄（Ｓ）含有量を質量％で０．０１０％以下とした耐ラメラティア鋼からなる鋼管が、少なくとも前記鉄筋定着用鋼板が溶接接合される接合箇所に用いられることを特徴とする。
【００２１】
第１２発明の杭式構造物は、沿岸の水域に設けられる杭式構造物であって、水底地盤に立設される複数の杭本体と、前記杭本体の天端側に設けられる杭頭構造と、複数の前記杭本体に支持される上部コンクリートとを備え、前記杭頭構造は、前記杭本体に取り付けられる鋼管と、前記上部コンクリートの内部の鉄筋が連結される鉄筋定着用鋼板とを有し、板厚方向の絞り値を１０％以上、かつ、硫黄（Ｓ）含有量を質量％で０．０１０％以下とした耐ラメラティア鋼からなる鋼管が、前記鋼管における少なくとも前記鉄筋定着用鋼板が溶接接合される接合箇所に用いられることを特徴とする。
【００２２】
第１３発明の鋼管杭の施工方法は、沿岸の水域に設けられる杭式構造物の鋼管杭の施工方法であって、水底地盤に杭本体を立設する立設工程と、前記杭本体の天端側に杭頭構造を設ける接合工程とを備え、前記接合工程では、前記杭頭構造において鉄筋定着用鋼板が溶接接合される接合箇所の鋼管に、板厚方向の絞り値を１０％以上、かつ、硫黄（Ｓ）含有量を質量％で０．０１０％以下とした耐ラメラティア鋼からなる鋼管を用いて、水底地盤に立設された前記杭本体に前記鋼管を取り付けることを特徴とする。
【００２３】
第１４発明の杭式構造物の施工方法は、沿岸の水域に設けられる杭式構造物の施工方法であって、水底地盤に複数の杭本体を立設する立設工程と、前記杭本体の天端側に杭頭構造を設ける接合工程と、上部コンクリートの内部に前記杭頭構造を埋め込む埋設工程とを備え、前記接合工程では、前記杭頭構造において鉄筋定着用鋼板が溶接接合される接合箇所の鋼管に、板厚方向の絞り値を１０％以上、かつ、硫黄（Ｓ）含有量を質量％で０．０１０％以下とした耐ラメラティア鋼からなる鋼管を用いて、水底地盤に立設された前記杭本体に前記鋼管を取り付けて、前記埋設工程では、前記鉄筋定着用鋼板に鉄筋を連結してから、前記上部コンクリートとなるコンクリートを打設して、前記上部コンクリートの内部に前記杭頭構造を埋め込むことで、前記上部コンクリートの内部で鉄筋が前記鉄筋定着用鋼板に連結されることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２４】
第１発明〜第８発明、第１１発明〜第１４発明によれば、鉄筋定着用鋼板の接合箇所に耐ラメラティア鋼が用いられるため、杭頭構造の耐ラメラティア破壊性能が向上し、上部コンクリートの内部の鉄筋と鋼管杭の杭頭構造との連結状態が頑強なまま維持され、水域で経年した港湾構造物等においても、高い構造上の安全性を確保することが可能となる。
【００２５】
第２発明によれば、杭本体の全長に高価な耐ラメラティア鋼を用いることなく、鉄筋定着用鋼板の接合箇所の鋼管にのみ重点的に耐ラメラティア鋼を用いることで、耐ラメラティア破壊性能を低コストで向上させることが可能となる。また、この耐ラメラティア鋼において、板厚方向の絞り値及び硫黄（Ｓ）含有量を適宜調節することで、要求される水準に合わせて耐ラメラティア破壊性能を調節させることが可能となる。
【００２６】
第２発明によれば、スパイラル鋼管等の杭本体に一般的な鋼種が用いられて、耐ラメラティア鋼が全長等に用いられた鋼管を杭本体の天端に取り付けることができるため、この鋼管を杭本体の天端に溶接等するだけの容易な作業で、鉄筋定着用鋼板の接合箇所で杭頭構造の耐ラメラティア破壊性能を向上させることが可能となる。
【００２７】
第３発明によれば、杭本体との境界となる鋼管の下端部が、上部コンクリートの下端面から上方に５０ｍｍ〜２００ｍｍの範囲まで離間させた位置に配置されるため、鉄筋や鉄筋定着用鋼板に対するコンクリートのかぶりが確保され、構造物としての耐久性を担保することが可能となる。
【００２８】
第４発明によれば、杭本体との境界となる鋼管の下端部が、上部コンクリートの下端面から下方に杭本体の管径の大きさ以上離間させた位置に配置されるため、鉄筋定着用鋼板に鉄筋が連結されることによる応力集中が上部コンクリートの近傍で発生するものの、杭本体と鋼管との境界が上部コンクリートから十分に離間して応力集中の影響が低減することで、鋼管の脱落等を抑制、防止することが可能となる。
【００２９】
第５発明、第６発明によれば、杭本体との境界となる鋼管の下端部が、干潮時水位よりも１ｍ程度下方となる位置で、常時海水面下となる位置に配置されて、必要に応じて、鋼管と杭本体との境界が被覆防食層で覆われることで、杭本体と鋼管との境界における腐食による経年劣化、及び漂流物の衝突による損傷等を抑制、防止することが可能となる。
【００３０】
第７発明、第９発明によれば、縦リブが鋼管等の側面及び鉄筋定着用鋼板の上面の両方に接合される場合は、鋼管等の側面に対して鉄筋定着用鋼板の位置決めをした状態で、鉄筋定着用鋼板の開先を鋼管等の側面に完全溶け込み溶接等で溶接接合することができるため、鋼管等の側面に対する鉄筋定着用鋼板の溶接作業を効率的に実施することが可能となる。なお、杭本体の天端に鋼管が取り付けられる場合は、鉄筋定着用鋼板の鋼管の側面に対する溶接作業を工場でも実施することができる。
【００３１】
第７発明、第９発明によれば、鋼管等の側面及び鉄筋定着用鋼板の上面の少なくとも何れか一方に縦リブが接合されることで、上部コンクリートの内部に埋め込んだ縦リブとコンクリートとの付着力が付加されるため、大規模地震等にも対応可能な付着力を確保して、鋼管杭に発生する軸方向力を上部コンクリートに十分に伝達することが可能となる。また、縦リブに板厚方向に貫通させた孔部等が形成されることで、縦リブが軽量化するとともに、縦リブとコンクリートとの付着力がジベル効果により向上するため、縦リブの数量を減らせられるほか、上部コンクリートへの軸方向力の伝達をより確実なものとできる。
【００３２】
第８発明、第１０発明によれば、鉄筋定着用鋼板に板厚方向に貫通させた孔部等が形成されることで、型枠の内部にフレッシュコンクリートを充填するときに、鉄筋定着用鋼板の孔部等を通じて下方から上方に空気が抜けて、鉄筋定着用鋼板の下面側に空気溜まりが形成されないものとなるため、上部コンクリートにおける強度上の欠陥の発生を抑制することが可能となる。
【００３３】
第８発明、第１０発明によれば、鉄筋定着用鋼板に孔部等が形成されることで、鉄筋定着用鋼板が軽量化するほか、鉄筋定着用鋼板とコンクリートとの付着力がジベル効果により向上して、鉄筋から鉄筋定着用鋼板に伝達される引張力の一部をこの付着力により相殺させて、鋼管等の側面の略直交方向に作用する引張力が低減するため、杭頭構造の耐ラメラティア破壊性能を一段と向上させることが可能となる。
【００３４】
第１１発明によれば、杭本体の天端に鋼管が取り付けられて設けられるため、鋼管の側面に鉄筋定着用鋼板を工場等で溶接して、鉄筋定着用鋼板が溶接接合された鋼管を現場に搬入してから、杭本体の天端に現場で鋼管を溶接接合等で取り付けることが可能となる。
【００３５】
第１２発明〜第１４発明によれば、杭本体が回転圧入等により水底地盤に埋め込まれるものの、水底地盤に埋め込まれた杭本体の天端の幅方向及び奥行方向における位置が定まった後、杭本体の天端に後から鋼管を取り付けることができるため、上部コンクリートの内部で鉄筋が配設される方向に合わせて、鉄筋定着用鋼板の幅方向及び奥行方向における位置決めを容易に実施することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明を適用した杭式構造物を示す斜視図である。
【図２】本発明を適用した杭式構造物を示す正面図である。
【図３】本発明を適用した鋼管杭を示す正面図である。
【図４】本発明を適用した杭頭構造を示す正面図である。
【図５】本発明を適用した鋼管杭等の鉄筋定着用鋼板を示す平面図である。
【図６】（ａ）は、本発明を適用した鋼管杭等で杭頭構造として耐ラメラティア鋼が用いられた鋼管を示す拡大正面図であり、（ｂ）は、その杭頭構造として耐ラメラティア鋼が用いられた杭本体を示す拡大正面図である。
【図７】（ａ）は、本発明を適用した鋼管杭等で上部コンクリートの内部に埋め込まれた鋼管と杭本体との境界を示す正面図であり、（ｂ）は、上部コンクリートの内部から露出した鋼管と杭本体との境界を示す正面図である。
【図８】本発明を適用した鋼管杭等で干潮時水位よりも１ｍ程度下方となる位置に配置された鋼管と杭本体との境界を示す正面図である。
【図９】（ａ）は、本発明を適用した鋼管杭等で縦リブに形成された孔部を示す拡大正面図であり、（ｂ）は、その縦リブに形成された切欠部を示す拡大正面図である。
【図１０】（ａ）は、本発明を適用した鋼管杭等で鉄筋定着用鋼板に形成された孔部を示す平面図であり、（ｂ）は、その鉄筋定着用鋼板に形成された切欠部を示す平面図である。
【図１１】（ａ）は、本発明を適用した鋼管杭等で耐ラメラティア鋼が用いられるか否かにかかわらず鉄筋定着用鋼板に接合された縦リブを示す平面図であり、（ｂ）は、その鉄筋定着用鋼板に形成された孔部又は切欠部を示す平面図である。
【図１２】本発明を適用した鋼管杭の施工方法を示す正面図である。
【図１３】本発明を適用した杭式構造物の施工方法における立設工程及び接合工程を示す正面図である。
【図１４】本発明を適用した杭式構造物の施工方法における埋設工程を示す正面図である。
【図１５】（ａ）は、本発明を適用した鋼管杭等で耐ラメラティア破壊性能が向上した状態を示す拡大正面図であり、（ｂ）は、従来の鋼管杭式桟橋等で発生するラメラティア破壊を示す拡大正面図である。
【図１６】（ａ）は、本発明を適用した鋼管杭等で縦リブにより上部コンクリートに伝達される軸方向力が向上した状態を示す拡大正面図であり、（ｂ）は、コンクリートを充填するときに空気が抜け易くなる状態を示す拡大正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３７】
以下、本発明を適用した鋼管杭１、杭頭構造２、杭式構造物７、鋼管杭１の施工方法、及び杭式構造物７の施工方法を実施するための形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
【００３８】
本発明を適用した杭式構造物７は、図１に示すように、主に、港湾構造物等の杭式桟橋又は橋脚基礎等として、複数の鋼管杭１が水底地盤８にまで根入れした状態で立設されて、複数の鋼管杭１で上部コンクリート７１を支持するために用いられる。
【００３９】
本発明を適用した杭式構造物７は、水底地盤８に立設される複数の杭本体５と、杭本体５の天端５ａ側に設けられる杭頭構造２と、複数の杭本体５に支持されて海水面等の上方に配置される上部コンクリート７１とを備え、港湾等の沿岸の水域に設けられる。
【００４０】
上部コンクリート７１は、海水面等の上方で複数の鋼管杭１に架設されるコンクリート梁７２が設けられる。また、上部コンクリート７１は、必要に応じて、鉄筋コンクリート製等の床版７３がコンクリート梁７２に載置等させて設けられる。
【００４１】
上部コンクリート７１は、図２に示すように、鉄筋コンクリート製又は鉄骨鉄筋コンクリート製等のコンクリート梁７２が用いられることで、特に、コンクリート梁７２となる上部コンクリート７１の内部に、異形鉄筋又は異形棒鋼等の鉄筋７０が配設される。
【００４２】
上部コンクリート７１の内部の鉄筋７０は、杭式構造物７の幅方向Ｘ又は奥行方向Ｙに延びて設けられて、幅方向Ｘ又は奥行方向Ｙに隣り合った複数の鋼管杭１の杭頭構造２に連結される。そして、上部コンクリート７１の内部の鉄筋７０は、各々の鋼管杭１の杭頭構造２に連結されることで、互いに隣り合った複数の鋼管杭１に架設されるものとなる。
【００４３】
本発明を適用した鋼管杭１は、本発明を適用した杭式構造物７の各々の鋼管杭１としても用いられる。そして、本発明を適用した鋼管杭１は、図３に示すように、水底地盤８に立設される杭本体５と、杭本体５の天端５ａ側に設けられる杭頭構造２とを備える。
【００４４】
杭本体５は、主に、幅方向Ｘ及び奥行方向Ｙの管径Ｄを４００ｍｍ〜１６００ｍｍ程度とし、板厚ｔｘを６ｍｍ〜３０ｍｍ程度としたスパイラル鋼管が用いられる。杭本体５は、天端５ａから下端５ｂまで高さ方向Ｚに延びて設けられて、海水面側に天端５ａが配置されるとともに、水底地盤８内に下端５ｂが埋め込まれて配置される。
【００４５】
杭頭構造２は、図４に示すように、杭本体５に支持される上部コンクリート７１の内部に埋め込まれる。そして、杭頭構造２は、上部コンクリート７１の内部の鉄筋７０が連結される鉄筋定着用鋼板３を有する。また、杭頭構造２は、必要に応じて、杭本体５の天端５ａに取り付けられる鋼管４をさらに有する。
【００４６】
鉄筋定着用鋼板３は、主に、高さ方向Ｚの板厚ｔｚを９ｍｍ〜１２ｍｍ程度とした鋼板が用いられる。そして、鉄筋定着用鋼板３は、上部コンクリート７１の内部に配設された１又は複数の鉄筋７０の端部が、鉄筋定着用鋼板３の上面３ａに当接等させた状態で溶接接合されることで、上部コンクリート７１の内部の鉄筋７０が連結されるものとなる。
【００４７】
鉄筋定着用鋼板３は、図５（ａ）に示すように、所定の鋼管杭１に対して幅方向Ｘ及び奥行方向Ｙの四方向にコンクリート梁７２が架設される場合は、主に、鋼管杭１の外周に沿って全周の４箇所に設けられる。また、鉄筋定着用鋼板３は、図５（ｂ）に示すように、所定の鋼管杭１に対して幅方向Ｘ及び奥行方向Ｙの二方向にコンクリート梁７２が架設される場合は、主に、鋼管杭１の外周に沿って半周の２箇所に設けられる。
【００４８】
なお、鉄筋定着用鋼板３は、三方向にコンクリート梁７２が架設される場合は、鋼管杭１の外周に沿って３箇所に設けられてもよく、一方向にコンクリート梁７２が架設される場合は、鋼管杭１の外周に沿って１箇所に設けられてもよい。また、鉄筋定着用鋼板３は、鋼管杭１の外周に沿って複数箇所に分断させて設けられるほか、１枚の鋼板等が鋼管杭１の外周に沿って溶接接合されて、複数箇所に分断させることなく設けられてもよい。
【００４９】
杭頭構造２は、図６に示すように、鋼管４又は杭本体５の側面２ａに、鉄筋定着用鋼板３が溶接接合される。このとき、杭頭構造２は、少なくとも鉄筋定着用鋼板３が溶接接合される接合箇所Ｊに、板厚方向の絞り値を所定値とし、かつ、硫黄（Ｓ）含有量を質量％で所定値とした耐ラメラティア鋼６からなる鋼管が用いられる。
【００５０】
杭頭構造２は、例えば、鋼管杭１の外周に沿って略全周に鉄筋定着用鋼板３が溶接接合される場合等は、鋼管４又は杭本体５の略全周に亘って耐ラメラティア鋼６が用いられる。また、杭頭構造２は、鋼管杭１の外周の一部に鉄筋定着用鋼板３が溶接接合される場合は、鋼管４又は杭本体５の外周の一部にのみ耐ラメラティア鋼６が用いられてもよい。
【００５１】
耐ラメラティア鋼６は、板厚方向の絞り値を１０％以上とし、かつ、硫黄（Ｓ）含有量を質量％で０．０１０％以下とした鋼材とする。また、耐ラメラティア鋼６は、板厚方向の絞り値を１５％以上、かつ、硫黄（Ｓ）含有量を質量％で０．００８％以下とすることが望ましく、板厚方向の絞り値を２５％以上、かつ、硫黄（Ｓ）含有量を質量％で０．００６％以下とすることがより望ましい。ここで、板厚方向の絞り値及び硫黄（Ｓ）含有量の定義は、ＪＩＳ  Ｇ  ３１９９（２０１３）に準拠するものとする。
【００５２】
杭頭構造２は、主に、図６（ａ）に示すように、杭本体５の天端５ａに取り付けられる鋼管４において、鉄筋定着用鋼板３の接合箇所Ｊとそれ以外の部分とで鋼種を異ならせることなく、鋼管４の高さ方向Ｚの全長に耐ラメラティア鋼６が用いられる。杭頭構造２は、必要に応じて、鉄筋定着用鋼板３の接合箇所Ｊとそれ以外の部分とで鋼種を異ならせて、鋼管４の高さ方向Ｚの一部分にのみ耐ラメラティア鋼６が用いられてもよい。
【００５３】
鋼管４は、鉄筋定着用鋼板３が溶接接合される接合箇所Ｊを包摂し、かつ、鉄筋定着用鋼板３の板厚ｔｚ以上の範囲Ｒに、耐ラメラティア鋼６が用いられる。このとき、鋼管４は、例えば、高さ方向Ｚの全長の一部又は全部に耐ラメラティア鋼６が用いられることで、少なくとも鉄筋定着用鋼板３の接合箇所Ｊ、及び接合箇所Ｊから上方及び下方の各々に５０ｍｍ程度までの範囲Ｒに、耐ラメラティア鋼６が用いられる。
【００５４】
杭頭構造２は、図６（ｂ）に示すように、スパイラル鋼管等の杭本体５において、鉄筋定着用鋼板３の接合箇所Ｊとそれ以外の部分とで鋼種を異ならせて、杭本体５の高さ方向Ｚの一部分にのみ耐ラメラティア鋼６が用いられてもよい。なお、杭頭構造２は、必要に応じて、鉄筋定着用鋼板３の接合箇所Ｊとそれ以外の部分とで鋼種を異ならせることなく、杭本体５の高さ方向Ｚの全長に耐ラメラティア鋼６が用いられてもよい。
【００５５】
杭頭構造２は、杭本体５の高さ方向Ｚの一部分にのみ耐ラメラティア鋼６が用いられる場合に、鉄筋定着用鋼板３が溶接接合される接合箇所Ｊを包摂し、かつ、鉄筋定着用鋼板３の板厚ｔｚ以上の範囲Ｒに、耐ラメラティア鋼６が用いられる。このとき、杭頭構造２は、例えば、鉄筋定着用鋼板３の接合箇所Ｊ、及び接合箇所Ｊから上方及び下方の各々に５０ｍｍ程度までの範囲Ｒの杭本体５に、耐ラメラティア鋼６が用いられる。
【００５６】
本発明を適用した杭頭構造２は、図４に示すように、本発明を適用した鋼管杭１の杭頭構造２としても用いられて、杭本体５の天端５ａ側で杭本体５に取り付けられる鋼管４と、上部コンクリート７１の内部の鉄筋７０が連結される鉄筋定着用鋼板３とを備える。
【００５７】
鋼管４は、主に、杭本体５と同程度の管径Ｄ及び板厚ｔｘとした板巻鋼管が用いられて、高さ方向Ｚの上端部４ａが、上部コンクリート７１の内部に埋め込まれる。また、鋼管４は、高さ方向Ｚの下端部４ｂが、杭本体５の天端５ａに溶接接合で取り付けられることで、鋼管４の下端部４ｂ及び杭本体５の天端５ａが、鋼管４と杭本体５との境界となる。
【００５８】
杭頭構造２は、図７、図８に示すように、杭本体５の天端５ａに鋼管４が取り付けられることで、鋼管４の上端部４ａが、上部コンクリート７１の内部に埋め込まれるとともに、鋼管４と杭本体５との境界となる鋼管４の下端部４ｂが、所定の位置に配置される。
【００５９】
杭頭構造２は、図７（ａ）に示すように、杭本体５との境界となる鋼管４の下端部４ｂが、上部コンクリート７１の下端面７１ａから上方に５０ｍｍ以上離間させた位置に配置されてもよい。このとき、杭頭構造２は、鋼管４と杭本体５との境界が上部コンクリート７１の内部に埋め込まれて、主に、上部コンクリート７１の下端面７１ａから上方に５０ｍｍ〜２００ｍｍの範囲まで離間させた位置に鋼管４の下端部４ｂが配置される。
【００６０】
杭頭構造２は、図７（ｂ）に示すように、杭本体５との境界となる鋼管４の下端部４ｂが、上部コンクリート７１の下端面７１ａから下方に杭本体５の管径Ｄの大きさ以上離間させた位置に配置されてもよい。このとき、杭頭構造２は、鋼管４と杭本体５との境界が上部コンクリート７１の下端面７１ａから下方に露出して、主に、上部コンクリート７１の下端面７１ａから下方にＤ〜２Ｄ程度の位置に鋼管４の下端部４ｂが配置される。
【００６１】
杭頭構造２は、図８（ａ）に示すように、杭本体５との境界となる鋼管４の下端部４ｂが、干潮時水位ＬＷＬよりも１ｍ程度下方となる位置で、常時海水面下となる位置に配置されてもよい。このとき、杭頭構造２は、鋼管４と杭本体５との境界が上部コンクリート７１の下端面７１ａから下方に露出して、主に、干潮時水位ＬＷＬよりも下方に０．９ｍ〜１．１ｍの位置に鋼管４の下端部４ｂが配置される。
【００６２】
杭頭構造２は、図８（ｂ）に示すように、杭本体５との境界となる鋼管４の下端部４ｂが、干潮時水位ＬＷＬよりも１ｍ程度下方となる位置に配置される場合に、杭本体５及び鋼管４とともに被覆防食されてもよい。このとき、杭頭構造２は、鋼管４と杭本体５との境界が上部コンクリート７１の下端面７１ａから下方に露出するものの、鋼管４と杭本体５との境界が被覆防食層１１で覆われるものとなる。
【００６３】
被覆防食層１１は、エポキシ樹脂又はウレタン樹脂等の高分子系防食材を用いた重防食塗覆層で形成されて、又は、重層構造のペトロラタム系被覆防食層等で形成される。このとき、ペトロラタム系被覆防食層は、鋼管４及び杭本体５の表面に隣接し１層目の内側層となるペトロラタム系防食材層、ペトロラタム系防食材層に隣接し２層目の中間層となる緩衝層、及び緩衝層に隣接し３層目の外側層となる防護層等を有した重層構造となる。
【００６４】
なお、ペトロラタム系防食材層は、主に、ペトロラタムペースト又はペトロラタム含浸テープ等が用いられる。また、緩衝層は、発泡ウレタン又は発泡ポリエチレン等が用いられる。そして、防護層は、繊維強化プラスチック（ＦＲＰ）、高耐食性ステンレスを含むステンレス、チタン、鋼材、又はＦＲＰの外側にチタンを配置したもの等が用いられる。
【００６５】
被覆防食層１１よりも下方の杭本体５には、必要に応じて、電気防食が施される。このとき、被覆防食層１１よりも下方の杭本体５には、例えば、鋼（鉄）よりもイオン化傾向の大きなアルミ、亜鉛又はアルミと亜鉛との合金等の通電性部材が杭本体５に配設されることで、海水面下の杭本体５に電気防食が施されるものとなる。
【００６６】
杭頭構造２は、図９に示すように、高さ方向Ｚに延びる鋼板等の縦リブ２１が、鋼管４の側面２ａ及び鉄筋定着用鋼板３の上面３ａの何れか一方又は両方に、溶接接合等で接合される。縦リブ２１は、例えば、高さ寸法ｈを２０ｃｍ程度とする。そして、縦リブ２１は、鋼管４の側面２ａには仮付け溶接等で接合されるとともに、鉄筋定着用鋼板３の上面３ａには完全溶け込み溶接等で接合されるものとなる。
【００６７】
縦リブ２１は、必要に応じて、板厚方向に貫通させた１又は複数の孔部３０又は切欠部３１が形成される。このとき、縦リブ２１は、図９（ａ）に示すように、例えば、内径を５ｃｍ程度とした略真円形状の開口が形成されて、複数の孔部３０が高さ方向Ｚに並べて配置される。また、縦リブ２１は、図９（ｂ）に示すように、例えば、鋼管４の側面２ａに近接させた部分が切り欠かれて、複数の切欠部３１が高さ方向Ｚに並べて配置される。
【００６８】
鉄筋定着用鋼板３にも、図１０に示すように、必要に応じて、板厚方向に貫通させた１又は複数の孔部３０又は切欠部３１が形成されてもよい。このとき、鉄筋定着用鋼板３は、図１０（ａ）に示すように、例えば、内径を５ｃｍ程度とした略真円形状の開口が形成されて、複数の孔部３０が鋼管杭１の外周に沿って並べて配置される。また、鉄筋定着用鋼板３は、図１０（ｂ）に示すように、例えば、鋼管４等の側面２ａに近接させた部分が切り欠かれて、複数の切欠部３１が鋼管杭１の外周に沿って並べて配置される。
【００６９】
本発明を適用した鋼管杭１は、図９、図１０に示すように、主に、耐ラメラティア鋼６が用いられた鋼管４を有する杭頭構造２を備える。そして、本発明を適用した鋼管杭１は、耐ラメラティア鋼６が用いられた鋼管４又は杭本体５の側面２ａに、孔部３０又は切欠部３１が形成等された縦リブ２１又は鉄筋定着用鋼板３が溶接接合等で接合される。
【００７０】
本発明を適用した鋼管杭１は、これに限らず、耐ラメラティア鋼６が用いられた鋼管４を有しない杭頭構造２を備えるものであってもよい。このとき、本発明を適用した鋼管杭１は、図１１に示すように、鉄筋定着用鋼板３を有する杭頭構造２と杭本体５とを備えるものの、杭頭構造２及び杭本体５に耐ラメラティア鋼６が用いられることなく、鉄筋定着用鋼板３が杭本体５の側面２ａに溶接接合される。
【００７１】
本発明を適用した鋼管杭１は、耐ラメラティア鋼６が用いられない場合でも、図１１（ａ）に示すように、高さ方向Ｚに延びる縦リブ２１が、杭本体５の側面２ａ及び鉄筋定着用鋼板３の上面３ａの何れか一方又は両方に、溶接接合等で接合される。そして、本発明を適用した鋼管杭１は、必要に応じて、図９に示す縦リブ２１と同様に、板厚方向に貫通させた孔部３０又は切欠部３１が、縦リブ２１に形成されるものとなる。また、本発明を適用した鋼管杭１は、耐ラメラティア鋼６が用いられない場合でも、図１１（ｂ）に示すように、必要に応じて、図１０に示す鉄筋定着用鋼板３と同様に、板厚方向に貫通させた孔部３０又は切欠部３１が、鉄筋定着用鋼板３に形成されるものとなる。
【００７２】
本発明を適用した鋼管杭１の施工方法は、図１２に示すように、水底地盤８に杭本体５を立設する立設工程と、杭本体５の天端５ａ側に杭頭構造２を設ける接合工程とを備える。このとき、本発明を適用した鋼管杭１の施工方法は、主に、図１に示す杭式構造物７の各々の鋼管杭１を対象として実施されるものとなる。
【００７３】
立設工程では、図１２（ａ）に示すように、スパイラル鋼管等の杭本体５が、回転圧入等により、海水面上から水底地盤８に埋め込まれる。このとき、立設工程では、杭本体５の下端５ｂが水底地盤８内に配置されるとともに、杭本体５の天端５ａが海水面側に配置されて、杭本体５が水底地盤８に立設されるものとなる。
【００７４】
接合工程では、図１２（ｂ）に示すように、水底地盤８に立設された杭本体５に、鉄筋定着用鋼板３が溶接接合された鋼管４を、杭頭構造２として取り付ける。このとき、接合工程では、杭本体５の天端５ａに鋼管４の下端部４ｂが溶接接合で取り付けられることで、鋼管４の上端部４ａが海水面上から突出して配置されるものとなる。
【００７５】
本発明を適用した杭式構造物７の施工方法は、図１３、図１４に示すように、水底地盤８に複数の杭本体５を立設する立設工程と、杭本体５の天端５ａ側に杭頭構造２を設ける接合工程と、上部コンクリート７１の内部に杭頭構造２を埋め込む埋設工程とを備える。
【００７６】
立設工程では、複数の杭本体５を対象として、本発明を適用した鋼管杭１の施工方法における立設工程と同様に、各々の杭本体５を水底地盤８に回転圧入等することで、図１３（ａ）に示すように、複数の杭本体５が水底地盤８に立設されるものとなる。
【００７７】
接合工程でも、本発明を適用した鋼管杭１の施工方法における接合工程と同様に、図１３（ｂ）に示すように、水底地盤８に立設された各々の杭本体５に、鉄筋定着用鋼板３が溶接接合された鋼管４を、杭頭構造２として取り付ける。なお、杭式構造物７の施工方法における接合工程では、水底地盤８に立設された全部の杭本体５に鋼管４が取り付けられるほか、水底地盤８に立設された一部の杭本体５にのみ鋼管４が取り付けられてもよい。
【００７８】
本発明を適用した鋼管杭１の施工方法及び杭式構造物７の施工方法の何れの接合工程にもおいても、図６（ａ）に示すように、杭頭構造２において鉄筋定着用鋼板３が溶接接合される接合箇所Ｊの鋼管４に、板厚方向の絞り値を所定値とし、かつ、硫黄（Ｓ）含有量を質量％で所定値とした耐ラメラティア鋼６を用いるものとする。
【００７９】
埋設工程では、最初に、図１４（ａ）に示すように、満潮時水位ＨＷＬから上方に離間させた位置にコンクリート打設用の型枠７５を設置する。また、埋設工程では、型枠７５の設置に前後させて、鉄筋定着用鋼板３に鉄筋７０が溶接接合されて連結される。そして、埋設工程では、鉄筋定着用鋼板３に溶接接合された鉄筋７０が、幅方向Ｘ又は奥行方向Ｙに隣り合った複数の鋼管杭１の各々の杭頭構造２に架設されるものとなる。
【００８０】
埋設工程では、次に、型枠７５の内部にフレッシュコンクリートを打設して硬化させてから型枠７５を撤去することで、図１４（ｂ）に示すように、鉄筋コンクリート製の上部コンクリート７１がその内部に杭頭構造２を埋め込んだ状態で設けられる。埋設工程では、上部コンクリート７１の内部に杭頭構造２を埋め込むことで、鉄筋定着用鋼板３に溶接接合された鉄筋７０が上部コンクリート７１の内部に配設された状態となって、上部コンクリート７１の内部の鉄筋７０が鉄筋定着用鋼板３に連結される。
【００８１】
埋設工程では、最後に、上部コンクリート７１の内部の鉄筋７０を鉄筋定着用鋼板３に連結して、互いに隣り合った複数の鋼管杭１に鉄筋７０が架設された状態となる。そして、埋設工程では、満潮時水位ＨＷＬから上方に離間させた位置に、上部コンクリート７１の下端面７１ａが配置されて、上部コンクリート７１を複数の杭本体５で支持するものとする。このとき、埋設工程では、図１に示すように、海水面等の上方で複数の鋼管杭１に架設されるコンクリート梁７２が設けられて、必要に応じて、床版７３も設けられる。
【００８２】
本発明を適用した鋼管杭１、杭頭構造２及び杭式構造物７は、図１５（ａ）に示すように、杭頭構造２における鋼管４又は杭本体５（以下、鋼管４等）の側面２ａに、鉄筋定着用鋼板３の開先が完全溶け込み溶接で溶接接合される。そして、本発明を適用した鋼管杭１、杭頭構造２及び杭式構造物７は、上部コンクリート７１の内部の鉄筋７０が鉄筋定着用鋼板３に連結されることで、鉄筋７０から鉄筋定着用鋼板３に引張力Ｔが伝達される。
【００８３】
本発明を適用した鋼管杭１、杭頭構造２及び杭式構造物７は、鉄筋７０から鉄筋定着用鋼板３に引張力Ｔが伝達されるため、鉄筋定着用鋼板３が溶接接合された接合箇所Ｊから鋼管４等の側面２ａに対して、この引張力Ｔが側面２ａの略直交方向に作用する。しかし、本発明を適用した鋼管杭１、杭頭構造２及び杭式構造物７は、特に、鉄筋定着用鋼板３の接合箇所Ｊの鋼管４等に耐ラメラティア鋼６が用いられるものとなる。
【００８４】
このとき、本発明を適用した鋼管杭１、杭頭構造２及び杭式構造物７は、この引張力Ｔが鋼管４等の側面２ａの略直交方向に作用するにもかかわらず、杭頭構造２における鋼管４等のラメラティア破壊が抑制されるものとなる。これに対して、従来の鋼管杭式桟橋９等においては、図１５（ｂ）に示すように、各々の鋼管杭９０に発生し得るラメラティア破壊への対策がなされておらず、鋼管杭９０の側面と平行な割裂Ｓが板厚内部に発生することで、構造上の欠陥が生じるおそれがあった。
【００８５】
このため、本発明を適用した鋼管杭１、杭頭構造２及び杭式構造物７は、図１５に示すように、特に、鉄筋定着用鋼板３の接合箇所Ｊに耐ラメラティア鋼６が用いられることで、杭頭構造２における鋼管４等の耐ラメラティア破壊性能が向上する。そして、本発明を適用した鋼管杭１、杭頭構造２及び杭式構造物７は、杭頭構造２における耐ラメラティア破壊性能が向上して、上部コンクリート７１の内部の鉄筋７０と鋼管杭１の杭頭構造２との連結状態が頑強なまま維持されることで、沿岸の水域に設けられて経年した港湾構造物等においても、高い構造上の安全性を確保することが可能となる。
【００８６】
また、本発明を適用した鋼管杭１、杭頭構造２及び杭式構造物７は、杭本体５の全長に高価な耐ラメラティア鋼６を用いることなく、鉄筋定着用鋼板３の接合箇所Ｊの鋼管４等にのみ重点的に耐ラメラティア鋼６を用いることで、耐ラメラティア破壊性能を低コストで向上させることが可能となる。また、耐ラメラティア鋼６は、板厚方向の絞り値を１０％以上、かつ、硫黄（Ｓ）含有量を質量％で０．０１０％以下として、板厚方向の絞り値及び硫黄（Ｓ）含有量を適宜調節することで、要求される水準に合わせて耐ラメラティア破壊性能を調節させることが可能となる。
【００８７】
また、本発明を適用した鋼管杭１、杭頭構造２及び杭式構造物７は、スパイラル鋼管等の杭本体５に一般的な鋼種が用いられて、耐ラメラティア鋼６が全長等に用いられた鋼管４を杭本体５の天端５ａに取り付けることができる。このとき、本発明を適用した鋼管杭１、杭頭構造２及び杭式構造物７は、耐ラメラティア鋼６が用いられた鋼管４を杭本体５の天端５ａに溶接等するだけの容易な作業で、鉄筋定着用鋼板３の接合箇所Ｊで杭頭構造２の耐ラメラティア破壊性能を向上させることが可能となる。
【００８８】
また、本発明を適用した鋼管杭１、杭頭構造２及び杭式構造物７は、図７（ａ）に示すように、杭本体５との境界となる鋼管４の下端部４ｂが、上部コンクリート７１の下端面７１ａから上方に５０ｍｍ〜２００ｍｍの範囲まで離間させた位置に配置されてもよい。このとき、本発明を適用した鋼管杭１、杭頭構造２及び杭式構造物７は、鉄筋７０や鉄筋定着用鋼板３に対するコンクリートのかぶりが確保され、構造物としての耐久性を担保することが可能となる。
【００８９】
また、本発明を適用した鋼管杭１、杭頭構造２及び杭式構造物７は、図７（ｂ）に示すように、杭本体５との境界となる鋼管４の下端部４ｂが、上部コンクリート７１の下端面７１ａから下方に、杭本体５の管径Ｄの大きさ以上離間させた位置に配置されてもよい。このとき、本発明を適用した鋼管杭１、杭頭構造２及び杭式構造物７は、鉄筋定着用鋼板３に鉄筋７０が連結されることによる応力集中が上部コンクリート７１の近傍で発生するものの、杭本体５と鋼管４との境界が上部コンクリート７１から十分に離間して応力集中の影響が低減するため、鋼管４の脱落等を抑制、防止することが可能となる。
【００９０】
また、本発明を適用した鋼管杭１、杭頭構造２及び杭式構造物７は、図８に示すように、杭本体５との境界となる鋼管４の下端部４ｂが、干潮時水位ＬＷＬよりも１ｍ程度下方となる位置で、常時海水面下となる位置に配置されて、必要に応じて、鋼管４と杭本体５との境界が被覆防食層１１で覆われるものとなる。このとき、本発明を適用した鋼管杭１、杭頭構造２及び杭式構造物７は、杭本体５と鋼管４との境界を常時海水面下に配置して、又は被覆防食層１１で覆うことで、杭本体５と鋼管４との境界における腐食による経年劣化、及び漂流物の衝突による損傷等を抑制、防止することが可能となる。
【００９１】
本発明を適用した鋼管杭１、杭頭構造２及び杭式構造物７は、杭頭構造２の鋼管４等に耐ラメラティア鋼６が用いられるか否かにかかわらず、図９、図１１に示すように、鋼管４又は杭本体５の側面２ａ、及び鉄筋定着用鋼板３の上面３ａの何れか一方又は両方に、縦リブ２１が接合されてもよい。そして、この縦リブ２１には、必要に応じて、板厚方向に貫通させた孔部３０又は切欠部３１（以下、孔部３０等）が形成される。
【００９２】
縦リブ２１が鋼管４等の側面２ａ及び鉄筋定着用鋼板３の上面３ａの両方に接合される場合は、鋼管４等の側面２ａに鉄筋定着用鋼板３を接合させる前段で、縦リブ２１を鉄筋定着用鋼板３の上面３ａに接合させてから鋼管４等の側面２ａに仮付け溶接させることができる。そして、鋼管４等の側面２ａに仮付け溶接された縦リブ２１に鉄筋定着用鋼板３が接合されているため、鋼管４等の側面２ａに対して鉄筋定着用鋼板３の位置決めをした状態で、鉄筋定着用鋼板３の開先を鋼管４等の側面２ａに完全溶け込み溶接等で溶接接合することができる。このとき、本発明を適用した鋼管杭１、杭頭構造２及び杭式構造物７は、鉄筋定着用鋼板３の位置決めをした状態で完全溶け込み溶接等ができるため、鋼管４等の側面２ａに対する鉄筋定着用鋼板３の溶接作業を効率的に実施することが可能となる。なお、杭本体５の天端５ａに鋼管４が取り付けられる場合は、鉄筋定着用鋼板３の鋼管４の側面２ａに対する溶接作業を工場でも実施することができる。
【００９３】
本発明を適用した鋼管杭１、杭頭構造２及び杭式構造物７は、図１６（ａ）に示すように、杭式構造物７に水平外力、鉛直外力等が作用すると、杭本体５に押込力又は引抜力等の軸方向力Ｐが発生する。そして、押込力は、上部コンクリート７１の内部に埋め込んだ杭頭構造２とコンクリートとの付着力と、杭頭構造２の上端部４ａから上部コンクリート７１の上端面７１ｂまでの押抜きせん断抵抗力とによって、上部コンクリート７１に伝達される。また、引抜力は、上部コンクリート７１の内部に埋め込んだ杭頭構造２とコンクリートとの付着力によって、上部コンクリート７１に伝達される。
【００９４】
一般的に、大規模地震等の際には、杭本体５に作用する軸方向力Ｐが大きくなり、従来実施されている杭頭構造２の上部コンクリート７１の内部への埋設長（例えば、管径Ｄの大きさと同程度）では対応できない場合がある。そして、上部コンクリート７１の内部への杭頭構造２の埋設長を大きくする方法も考えられるが、上部コンクリート７１の全体の高さを大きくすると、供用上の制限が課されることで対応できない場合があった。
【００９５】
このとき、本発明を適用した鋼管杭１、杭頭構造２及び杭式構造物７は、特に、鋼管４等の側面２ａ及び鉄筋定着用鋼板３の上面３ａの少なくとも何れか一方に、縦リブ２１が接合されることで、上部コンクリート７１の内部に埋め込んだ縦リブ２１とコンクリートとの付着力が付加されるため、大規模地震等にも対応可能な付着力を確保して、鋼管杭１に発生する軸方向力Ｐを上部コンクリート７１に十分に伝達することが可能となる。また、本発明を適用した鋼管杭１、杭頭構造２及び杭式構造物７は、縦リブ２１に板厚方向に貫通させた孔部３０等が形成されることで、縦リブ２１が軽量化するとともに、縦リブ２１とコンクリートとの付着力がジベル効果により向上するため、縦リブ２１の数量を減らせられるほか、上部コンクリート７１への軸方向力Ｐの伝達をより確実なものとできる。
【００９６】
本発明を適用した鋼管杭１、杭頭構造２及び杭式構造物７は、図１６（ｂ）に示すように、杭頭構造２の周囲に設置された型枠７５の内部にフレッシュコンクリートを打設して硬化させることで、鉄筋コンクリート製の上部コンクリート７１が設けられる。このとき、型枠７５の内部に打設されたフレッシュコンクリートは、鉄筋定着用鋼板３の下方から徐々に充填されるときに、鉄筋定着用鋼板３の下面側にコンクリートの空気溜まりが形成されて、上部コンクリート７１に強度上の欠陥が生じるおそれがある。
【００９７】
本発明を適用した鋼管杭１、杭頭構造２及び杭式構造物７は、特に、杭頭構造２の鉄筋定着用鋼板３に板厚方向に貫通させた孔部３０等が形成されることで、型枠７５の内部にフレッシュコンクリートを充填するときに、鉄筋定着用鋼板３の孔部３０等を通じて下方から上方に空気Ａが抜けるものとなる。このとき、本発明を適用した鋼管杭１、杭頭構造２及び杭式構造物７は、鉄筋定着用鋼板３の下方からフレッシュコンクリートを充填するときに、鉄筋定着用鋼板３の下面側に空気溜まりが形成されないものとなって、上部コンクリート７１における強度上の欠陥の発生を抑制することが可能となる。鉄筋定着用鋼板３に形成された孔部３０等は、特に、幅方向Ｘ又は奥行方向Ｙで鉄筋定着用鋼板３の中央よりも鋼管４等の側面２ａに近接させた部分で、鉄筋定着用鋼板３を開口又は切り欠いて形成されることが望ましい。このとき、鉄筋定着用鋼板３の下面側で鋼管４等の側面２ａに近接させた部分に空気溜まりが形成され易いが、本発明を適用した鋼管杭１、杭頭構造２及び杭式構造物７は、鋼管４等の側面２ａに近接させた部分で鉄筋定着用鋼板３に孔部３０等が形成されることで、鉄筋定着用鋼板３の下方から上方に空気Ａが抜け易くなる。
【００９８】
また、本発明を適用した鋼管杭１、杭頭構造２及び杭式構造物７は、鉄筋定着用鋼板３に孔部３０等が形成されることで、鉄筋定着用鋼板３が軽量化するほか、鉄筋定着用鋼板３とコンクリートとの付着力がジベル効果により向上する。このとき、本発明を適用した鋼管杭１、杭頭構造２及び杭式構造物７は、鉄筋定着用鋼板３に孔部３０等が形成されることで、鉄筋７０から鉄筋定着用鋼板３に伝達される引張力Ｔの一部をこの付着力により相殺させて、鋼管４等の側面２ａの略直交方向に作用する引張力Ｔが低減するため、杭頭構造２の耐ラメラティア破壊性能を一段と向上させることが可能となる。なお、本発明を適用した鋼管杭１、杭頭構造２及び杭式構造物７は、鉄筋定着用鋼板３に孔部３０が形成される場合には、鋼管４等の側面２ａに対する鉄筋定着用鋼板３の開先の溶接長を、鋼管４等の側面２ａの略全周に亘って十分に確保することが可能となる。
【００９９】
また、本発明を適用した杭頭構造２は、杭本体５の天端５ａに鋼管４が取り付けられて設けられるため、鋼管４の側面２ａに鉄筋定着用鋼板３を工場等で溶接して、鉄筋定着用鋼板３が溶接接合された鋼管４を現場に搬入してから、杭本体５の天端５ａに現場で鋼管４を溶接接合等で取り付けることができる。また、本発明を適用した鋼管杭１の施工方法、及び杭式構造物７の施工方法は、図１２、図１３に示すように、杭本体５が回転圧入等により水底地盤８に埋め込まれるため、水底地盤８に埋め込まれた杭本体５の天端５ａの幅方向Ｘ及び奥行方向Ｙにおける位置が定まった後、杭本体５の天端５ａに鋼管４を取り付けることができる。このとき、本発明を適用した鋼管杭１の施工方法、及び杭式構造物７の施工方法は、杭本体５の天端５ａに後から鋼管４が取り付けられるため、上部コンクリート７１の内部で鉄筋７０が配設される方向に合わせて、鉄筋定着用鋼板３の幅方向Ｘ及び奥行方向Ｙにおける位置決めを容易に実施することが可能となる。
【０１００】
以上、本発明の実施形態の例について詳細に説明したが、上述した実施形態は、何れも本発明を実施するにあたっての具体化の例を示したものに過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならない。
【符号の説明】
【０１０１】
１      ：鋼管杭
１１    ：被覆防食層
２      ：杭頭構造
２ａ    ：側面
２１    ：縦リブ
３      ：鉄筋定着用鋼板
３ａ    ：上面
３０    ：孔部
３１    ：切欠部
４      ：鋼管
４ａ    ：上端部
４ｂ    ：下端部
５      ：杭本体
５ａ    ：天端
５ｂ    ：下端
６      ：耐ラメラティア鋼
７      ：杭式構造物
７０    ：鉄筋
７１    ：上部コンクリート
７１ａ  ：下端面
７１ｂ  ：上端面
７２    ：コンクリート梁
７３    ：床版
７５    ：型枠
８      ：水底地盤
Ｘ      ：幅方向
Ｙ      ：奥行方向
Ｚ      ：高さ方向
【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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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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