(57)【要約】【課題】鋼管杭と柱結合部材を強固に接合でき、鋼管杭の施工現場における溶接作業が不要な鋼管杭・柱結合構造とその構築方法を提供すること。【解決手段】柱結合部材２は、外管２１、結合プレート２２、グラウト材落下防止手段（グラウト材落下防止プレート２３２、その支持部材２３１からなる）からなり、工場等において外管２１に結合プレート２２を接合して作製する。柱結合部材２は、鋼管杭の施工現場に搬入して鋼管杭１１に装着し、注入孔２２２，２２３からグラウト材３１を注入して充填する。鋼管杭１１の内部に充填するグラウト材３１の量は、グラウト材の落下防止プレート２３２の位置を調整して設定する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
鋼管杭の頭部に装着した柱結合部材を備え、柱結合部材は、外管、外管に固着した結合プレート及び結合プレートに取付けたグラウト材落下防止手段からなり、グラウト材落下防止手段は、鋼管杭内のグラウト材落下防止用プレート及びグラウト材落下防止用プレートの支持部材からなり、外管と鋼管杭の間及び鋼管杭の内部にグラウト材を充填してあることを特徴とする鋼管杭・柱結合構造。
【請求項２】
請求項１に記載の鋼管杭・柱結合構造において、前記外管の下端部の内径は、上端部の内径よりも小さく、鋼管杭を挿入できる大きさであることを特徴とする鋼管杭・柱結合構造。
【請求項３】
請求項１叉は請求項２に記載の鋼管杭・柱結合構造において、前記グラウト材に埋没する補強部材を前記結合プレートに取付けてあることを特徴とする鋼管杭・柱結合構造。
【請求項４】
請求項３に記載の鋼管杭・柱結合構造において、前記補強部材は、前記結合プレートに上部構造物の鋼管柱を取付ける柱脚プレートを結合するボルトであることを特徴とする鋼管杭・柱構造。
【請求項５】
請求項１〜請求項４のいずれかの請求項に記載の鋼管杭・柱結合構造において、鋼管杭に着脱でき鋼管杭の外周を取巻くように装着する外管保持金具を備えていることを特徴とする鋼管杭・柱構造。
【請求項６】
外管、外管に固着した結合プレート及び結合プレートに取付けたグラウト材落下防止手段からなる柱結合部材を、鋼管杭の頭部に装着し、外管と鋼管杭の間及び鋼管杭の内部にグラウト材を充填する鋼管杭・柱結合構造の構築方法であって、グラウト材落下防止手段は、鋼管杭内のグラウト材落下防止用プレート及びグラウト材落下防止用プレートの支持部材からなることを特徴とする鋼管杭・柱結合構造の構築方法。
【請求項７】
請求項６に記載の鋼管杭・柱結合構造の構築方法において、前記外管の下端部の内径は、上端部の内径よりも小さく、鋼管杭を挿入できる大きさであることを特徴とする鋼管杭・柱結合構造の構築方法。
【請求項８】
請求項６叉は請求項７に記載の鋼管杭・柱結合構造の構築方法において、前記グラウト材に埋没する補強部材を前記結合プレートに取付けてあることを特徴とする鋼管杭・柱結合構造の構築方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願発明は、地盤（地中）に埋設した鋼管杭とアンテナ、信号機、広告等の支柱、電柱等の上部構造物の鋼管柱を結合する鋼管杭・柱結合構造とその構築方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来鋼管杭と鋼管柱を結合する杭頭部の構造として、図４の鋼管杭・柱結合構造が提案されている。
図４（ａ），（ｂ）は、地盤に埋設した鋼管杭の鋼管杭・柱結合構造の側面図を示す。なお図４（ａ），（ｂ）は、地盤のみ断面で表してある。
まず図４（ａ）の鋼管杭・柱結合構造について説明する（例えば特許文献１参照）。
上部構造物の鋼管柱を鋼管杭に結合する柱結合部材は、筒状部材（鋼管）６２と結合プレート７１からなり、結合プレート７１は、筒状部材６２の一端に溶接により固着してある。筒状部材６２の他端は、地盤８１２に埋設した鋼管杭６１の頭部に、溶接により接合してある（６３１は溶接部である）。結合プレート７１には、上部構造物の鋼管柱、例えばアンテナの支柱（図示せず）を取付けた柱脚プレート７２を、ボルト７３とナット７４１，７４２により結合してある。その際結合プレート７１と柱脚プレート７２の間には、必要に応じてグラウト材７５を充填する。なお８１１は、地盤面を表している。
【０００３】
次に図４（ｂ）の鋼管杭・柱結合構造について説明する（例えば特許文献２参照）。
上部構造物の鋼管柱を鋼管杭に結合する柱結合部材は、複数個のプレート取付金具７６と結合プレート７１からなり、プレート取付金具７６は、地盤８１２に埋設した鋼管杭６１の頭部外周に、溶接により接合してある（６３２は溶接部である）。結合プレート７１は、ボルト７３とナット７４１，７４３によりプレート取付金具７６に装着してある。結合プレート７１には、上部構造物の鋼管柱（図示せず）を取付けた柱脚プレート７２を、ボルト７３とナット７４１，７４２，７４３により結合してある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−２１４２２６号公報
【特許文献２】特開２００４−１１２８３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
図４（ａ）の鋼管杭・柱結合構造は、鋼管杭６１と筒状部材６２を溶接により接合し、図４（ｂ）の鋼管杭・柱結合構造は、鋼管杭６１とプレート取付金具７６を溶接により接合してあるが、それらの溶接は、鋼管杭の施工現場において行うため、溶接が不完全で十分な接合強度が得られない場合がある。また鋼管杭の施工現場における溶接は、作業が難しく危険を伴う場合もある。
本願発明は、従来の鋼管杭・柱結合構造の前記問題点に鑑み、鋼管杭と柱結合部材との接合強度を高くするとともに、鋼管杭の施工現場の溶接作業が不要な鋼管杭・柱結合構造とそ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】
本願発明は、その目的を達成するため、請求項１に記載の鋼管杭・柱結合構造は、鋼管杭の頭部に装着した柱結合部材を備え、柱結合部材は、外管、外管に固着した結合プレート及び結合プレートに取付けたグラウト材落下防止手段からなり、グラウト材落下防止手段は、鋼管杭内のグラウト材落下防止用プレート及びグラウト材落下防止用プレートの支持部材からなり、外管と鋼管杭の間及び鋼管杭の内部にグラウト材を充填してあることを特徴とする。
請求項２に記載の鋼管杭・柱結合構造は、請求項１に記載の鋼管杭・柱結合構造において、前記外管の下端部の内径は、上端部の内径よりも小さく、鋼管杭を挿入できる大きさであることを特徴とする。
請求項３に記載の鋼管杭・柱結合構造は、請求項１叉は請求項２に記載の鋼管杭・柱結合構造において、前記グラウト材に埋没する補強部材を前記結合プレートに取付けてあることを特徴とする。
請求項４に記載の鋼管杭・柱結合構造は、請求項３に記載の鋼管杭・柱結合構造において、前記補強部材は、前記結合プレートに上部構造物の鋼管柱を取付ける柱脚プレートを結合するボルトであることを特徴とする。
請求項５に記載の鋼管杭・柱結合構造は、請求項１〜請求項４のいずれかの請求項に記載の鋼管杭・柱結合構造において、鋼管杭に着脱でき鋼管杭の外周を取巻くように装着する外管保持金具を備えていることを特徴とする。
請求項６に記載の鋼管杭・柱結合構造の構築方法は、外管、外管に固着した結合プレート及び結合プレートに取付けたグラウト材落下防止手段からなる柱結合部材を、鋼管杭の頭部に装着し、外管と鋼管杭の間及び鋼管杭の内部にグラウト材を充填する鋼管杭・柱結合構造の構築方法であって、グラウト材落下防止手段は、鋼管杭内のグラウト材落下防止用プレート及びグラウト材落下防止用プレートの支持部材からなることを特徴とする。
請求項７に記載の鋼管杭・柱結合構造の構築方法は、請求項６に記載の鋼管杭・柱結合構造の構築方法において、前記外管の下端部の内径は、上端部の内径よりも小さく、鋼管杭を挿入できる大きさであることを特徴とする。
請求項８に記載の鋼管杭・柱結合構造の構築方法は、請求項６叉は請求項７に記載の鋼管杭・柱結合構造の構築方法において、前記グラウト材に埋没する補強部材を前記結合プレートに取付けてあることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本願発明は、工場等で作製した柱結合部材を施工現場に搬入して鋼管杭に装着し、グラウト材を充填するだけで鋼管杭・柱結合構造を構築できるから、施工現場の溶接作業が不要になる。また本願発明の柱結合部材と鋼管杭は、外管と鋼管杭の間のグラウト材及び鋼管杭内のグラウト材とにより一体的に強固に接合するから、強固な鋼管杭・柱結合構造を構築できる。
本願発明の鋼管杭・柱結合構造は、落下防止用プレートの位置により鋼管杭に充填するグラウト材の量を設定できるから、所定の接合強度を取得に必要な量のグラウト材を充填することができ、無駄な充填を防止できる。またグラウト材落下防止手段の支持部材は、グラウト材に埋没するから補強部材として使用できる。
本願発明の外管の下端部の内径は、上端部の内径よりも小さくし、鋼管杭を挿入できる大きさに形成してあるから、外管の下端部と鋼管杭の隙間を小さくすることができ、充填したグラウト材の漏洩を防止できる。
【０００８】
本願発明の鋼管杭・柱結合構造は、グラウト材に埋没する補強部材を結合プレートに取付けてあるから、柱結合部材と鋼管杭をより強固に接合でき、かつ結合プレートと外管の溶接を補うこともできる。また柱脚プレートと結合プレートを結合するボルトは、グラント材に埋没させることにより両プレートを強固に接合でき、かつ補強部材として使用できる。
本願発明の外管の保持金具は、溶接することなく鋼管杭に着脱できるし、また鋼管杭にその外周を取巻くように装着するから、外管の下端部と鋼管杭の隙間を塞ぎ、グラウト材の漏洩を防止できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は、本願発明の実施例に係る鋼管杭・柱結合構造を示す。
【図２】図２は、図１の鋼管杭・柱結合構造の外管の変形例を示す。
【図３】図３は、図１の鋼管杭・柱結合構造に補強部材を付加した例を示す。
【図４】図４は、従来の鋼管杭・柱結合構造を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
図１〜図３により本願発明の実施例に係る鋼管杭・柱結合構造を説明する。
なお図１〜図３において、共通の部分は、同じ符号を使用している。
【実施例】
【００１１】
まず図１の鋼管杭・柱結合構造について説明する。
なお図１（ｂ１）〜（ｃ）は、図１（ａ１），（ａ２）と同じ部分の符号の一部を省略してある。
図１（ａ１），（ａ２）において、図１（ａ１）は、平面図を、図１（ａ２）は、図１（ａ１）のＸ１部分の断面図を示す。
鋼管杭・柱結合構造は、地盤に埋設した鋼管杭１１と柱結合部材２からなる。柱結合部材２は、上部構造物の鋼管柱を取付けた柱脚プレート（図示せず）を鋼管杭１１に結合する部材で、柱脚プレートを結合する（取付ける）結合プレート２２と鋼管製の外管（鞘管）２１からなる。柱結合部材２は、鋼管杭１１の頭部に溶接することなく装着し、鋼管杭１１と外管２１の間及び鋼管杭１１の内部にグラウト材３１を充填してある。
【００１２】
結合プレート２２は、外管２１の頭部に溶接により固着してある。外管２１の下端部の内径は、上端部（結合プレート２２側の端部）の内径よりも小さく、鋼管杭１１を挿入できる大きさに形成してある。結合プレート２２には、ボルトの挿入孔２２１、グラウト材３１の注入孔２２２，２２３を形成してある。ボルトの挿入孔２２１は、結合プレート２２に柱脚プレートを結合するとき、ボルトを挿入する孔である。また結合プレート２２には、グラウト材落下防止用のプレート２３２とそのプレートの支持部材２３１からなるグラウト材落下防止手段を取付けてある。支持部材２３１は、例えば、ねじを形成した棒状部材からなり、結合プレート２２の孔に嵌め込むか或いは結合プレート２２に溶接により取付けてある。プレート２３２は、支持部材２３１に沿って鋼管杭１１内を上下に移動させて所定の位置（高さ）に固定してある。プレート２３２は、例えば、支持部材２３１とねじ結合する、或いは支持部材２３１にナットを嵌める等して支持部材２３１に取付けてある。
【００１３】
鋼管杭・柱結合構造を構築するときは、まず柱結合部材２を工場等で作製して鋼管杭の施工現場に搬入する。施工現場では、図１（ａ２）のように、鋼管杭１１の頭部に柱結合部材２を溶接することなく装着し、注入孔２２２，２２３からグラウト材３１を注入して、外管２１と鋼管杭１１の間及び鋼管杭１１内に充填する。なおグラウト材落下防止用のプレート２３２は、柱結合部材２を鋼管杭１１に装着する前に、鋼管杭１１内に充填するグラウト材の量を勘案して、所定の位置に固定する。
【００１４】
図１（ａ１），（ａ２）の鋼管杭・柱結合構造は、工場等で作製した柱結合部材２を施工現場に搬入し、施工現場では、鋼管杭１１に柱結合部材２を装着し、グラウト材３１を充填するだけで構築できるから、施工現場の溶接作業が不要になる。また柱結合部材２と鋼管杭１１は、外管２１と鋼管杭１１の間のグラウト材３１及び鋼管杭１１内のグラウト材３１とにより一体的に強固に接合するから、強固な鋼管杭・柱結合構造を構築できる。
【００１５】
鋼管杭１１に充填するグラウト材３１の量は、落下防止用のプレート２３２の位置により決まるから、その位置を適切に設定することにより、所定の接合強度を得るのに必要な量のグラウト材３１を充填することができ、無駄な充填を防止できる。またグラウト材落下防止手段の支持部材２３１は、グラウト材３１に埋没するから補強部材（補強筋）としての効果も奏する。
図１（ａ１），（ａ２）の外管２１の下端部の内径は、上端部（結合プレート２２側の端部）の内径よりも小さくし、鋼管杭１１を挿入できる大きさに形成してあるから、鋼管杭１１と外管２１の下端部の隙間を小さくすることができ、充填したグラウト材３１の漏洩を防止できる。
【００１６】
図１（ｂ１）、（ｂ２）は、外管保持金具を用いた例で、図１（ｂ１）は、図１（ａ２）に対応する図であり、図１（ｂ２）は、外管保持金具の平面図である。
図１（ａ２）の鋼管杭・柱結合構造は、結合プレート２２を鋼管杭１１の頭部に接触させてあるが、図１（ｂ１）の鋼管杭・柱結合構造は、結合プレート２２を鋼管杭１１の頭部から離してある。結合プレート２２を鋼管杭１１の頭部から離すことにより、鋼管杭１１の頭部は、グラウト材３１中に埋没するから、柱結合部材２と鋼管杭１１は、より強固に接合する。
【００１７】
図１（ｂ１）の鋼管杭・柱結合構造は、柱結合部材２を鋼管杭１１内の所定の位置に装着するため、外管２１の保持金具４１１を使用している。外管２１の保持金具は、図１（ｂ２）のように、一対の保持金具４１１，４１２からなり、両保持金具は、鋼管杭１１の周囲を取巻くように対向させて装着し、ボルト孔４２にボルト４３を挿入し、ボルト４３とナット４４１，４４２によって両者を一体的に結合してある。保持金具４１１，４１２は、グラウト材３１が固化するまで鋼管杭１１に装着すればよいが、装着したまま外さなくてもよい。
保持金具４１１，４１２は、鋼管杭１１に着脱できる構造であるから、鋼管杭１１に装着するとき、溶接を要しない。また保持金具４１１，４１２は、図１（ｂ１）のように、外管２１の下端部に接触するから、鋼管杭１１と外管２１の下端部の隙間を塞ぎ、グラウト材３１の漏洩を防止する効果も奏する。
【００１８】
図１（ｃ）は、図１（ａ２）の外管２１を円筒状部２１ａと下部の小径部２１ｂに分けた例である。この場合、小径部２１ｂは、金型を用いてプレス成形することもできるし、鋳型を用いて作製することもできる。また円筒状部２１ａと小径部２１ｂは、溶接により接合してある。
【００１９】
次に図２により柱結合部材の外管の変形例を説明する。
なお図１（ａ１），（ａ２）の部分と同じ符号は、一部省略してある。
図２（ａ１）の外管は、円筒状部２１ａの内面にリング状の底部２１ｃを溶接により固着してあり、図２（ａ２）の外管は、円筒状部２１ａの端面にリング状の底部２１ｄを溶接により固着してある。リング状の底部２１ｃ，２１ｄの内径は、円筒状部２１ａの内径よりも小さく、鋼管杭１１を挿入できる大きさに形成してある。即ち外管は、円筒状部２１ａと底部２１ｃ叉は底部２１ｄからなり、外管の下端部（底部）の内径は、上端部（結合プレート２２側の端部）の内径よりも小さく、鋼管杭１１を挿入できる大きさに形成してある。
底部２１ｃは、図２（ａ３）のようにＸ２部分で２分割して作製してもよい。底部２１ｄも同様である。図２（ｂ１），（ｂ２）の場合、底部２１ｃ，２１ｄは、単純な形状であるから容易に作製することができる。
【００２０】
次に図３について説明する。
なお図１（ａ１），（ａ２）の部分と同じ符号は、一部省略してある。
図３（ａ１）の鋼管杭・柱結合構造は、グラウト材中に鉄筋、アンカーボルト等の補強部材（補強筋）を埋没させた例である。
結合プレート２２には、鉄筋、アンカーボルト等の補強部材３２を孔に嵌め込むか或いは溶接により取付けてある。したがって柱結合部材２を鋼管杭１１に装着すると、補強部材３２は、図３（ａ１）の位置に挿入される。なお補強部材３２は、柱結合部材２を鋼管杭１１に装着した後、結合プレート２２の補強材の挿入孔から図１（ｃ）の位置に挿入してもよい。またグラウト材３１は、注入孔２２２，２２３から注入してもよいし、注入孔２１１から注入してもよい。補強部材３２は、グラウト材３１により結合プレート２２、外管２１と一体的に接合するから、結合プレート２２と外管２１の溶接を補う効果があり、その溶接を省略することもできる。
【００２１】
図３（ａ２）の鋼管杭・柱結合構造は、図３（ａ１）の補強部材３２に代えてボルト３３を用い、そのボルト３３を、上部構造物の鋼管柱（図示せず）を取付ける柱脚プレート１３を結合プレート２２に結合する手段に用いるとともに、補強部材にも用いた例である。ボルト３３は、結合プレート２２の外側へ突出するように取付けてあり、ボルト３３とナット３４２により柱脚プレート１３を結合プレート２２に結合する。なおボルト３３は、グラウト材３１により結合プレート２２、外管２１と一体的に接合するから、柱脚プレート１３は、柱結合部材２と強固に結合する。
【００２２】
図３（ｂ）は、鋼管杭・柱結合構造におけるグラウト材の漏洩防止手段の例を示す。
外管２１の下端部と鋼管杭１１の接触部には、小さな隙間ができるから、その隙間からグラウト材３１が固化するまでの間に漏洩するときは、接着用テープ４５１を貼るか或いはシール部材４５２を詰めてその隙間を塞ぐ。なおグラウト材は粘性が高く、また外管２１と鋼管杭１１の隙間は通常１ｍｍ程度であるから、グラウト材の漏洩防止手段は、必要に応じて設ければよい。
図３（ｃ）は、柱結合部材２に上部構造物を取付けた状態を示す。
上部構造物の支柱１２を取付けた柱脚プレート１３は、ボルト３３とナット３４１，３４２により柱結合部材２の結合プレート２２に結合してある。
【符号の説明】
【００２３】
１１    鋼管杭
１２    上部構造物の支柱
１３    柱脚プレート
２    柱結合部材
２１    外管
２１ａ    円筒状部
２１ｃ、２１ｄ    底部
２２    結合プレート
２２１  ボルト挿入孔
２１１，２２２，２２３    グラウト材の注入孔
２３１    グラウト材落下防止用プレートの支持部材
２３２    グラウト材落下防止用プレート
３１    グラウト材
３２    鉄筋、アンカーボルト等の補強部材
３３    ボルト
３４１，３４２    ナット
４１１，４１２    外管保持金具
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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