(57)【要約】【課題】柱材の立設を容易にして支持力，水平耐力，引抜き抵抗の高い鋼製杭基礎を構築する。【解決手段】所定の大きさ及び深さで掘られた杭用穴に、地中側の先端に支持板２が複数枚の支持板補強用リブプレート４を介して固着され、地表側の端部に裏ナット付きプレート３を備えた杭胴部１を有する鋼管杭を配置し、前記杭胴部１の上端近傍まで埋め戻した後、その上面に複数の脱落防止用ナット付きアンカーボルト６が立設され、底盤プレート補強用リブプレート７が固着された底盤プレート５を載置し、その後に、前記裏ナット付きプレート３上に、穴明きプレート８を穴明きプレート固定用ボルト１０で固定することにより、埋め戻し面上に前記底盤プレート５を固定し、底盤プレート補強用リブプレート７及び底盤プレート５で囲まれた領域を無収縮グラウトで充填・固化して基礎底盤を形作る。なお、底盤プレート補強用リブプレート７の外側は土で埋め戻される。【選択図】図１
2008106425.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
鋼製杭とその上部に設けられた基礎底盤からなる杭基礎であって、鋼製杭が鋼管からなる杭胴部とその地表側の端部に当該杭胴体部の開口を塞ぐように固着された裏ナット付きプレートを備えており、基礎底盤が前記裏ナット付きプレート上に裏ナットに螺合するボルトで固定される穴明きプレート、該穴明きプレートの下面側に前記杭胴部を挿通する形で配置された底盤プレート、該底盤プレート上面に前記穴明きプレートがその内側に配置されるように立設された複数の脱落防止用ナット付きアンカーボルト、前記底盤プレートに立設・固着された底盤プレート補強用リブプレート、底盤プレート補強用リブプレート及び底盤プレートで囲まれた領域に充填・固化された無収縮グラウトからなることを特徴とする鋼製杭基礎。
【請求項２】
鋼製杭が、鋼管からなる杭胴部の先端に固着された支持板、該支持板上面に一側が固着されるとともに該一側に続く他側が前記胴体部側面に固着された複数の支持板補強用リブプレートを備えている請求項１に記載の鋼製杭基礎。
【請求項３】
支持板が、下向きに先が開いた形状で鋼管製杭胴部の先端に固着されている請求項２に記載の鋼製杭基礎。
【請求項４】
所定の大きさ及び深さで掘られた杭用穴に、地表側の端部に当該杭胴体部の開口を塞ぐように固着された裏ナット付きプレートを備えた杭胴部を有する鋼管杭を配置し、前記杭胴部の上端近傍まで前記杭用穴を埋め戻して埋め戻し面を均した後、前記杭胴部を挿通し、その上面に複数の脱落防止用ナット付きアンカーボルトが立設され、底盤プレート補強用リブプレートが固着された底盤プレートを載置し、その後に、前記裏ナット付きプレート上に、前記複数の脱落防止用ナット付きアンカーボルト間に収まるように配置された穴明きプレートをボルト接合で固定することにより前記埋め戻し面上に前記底盤プレートを固定した後、前記底盤プレート補強用リブプレートの外側領域を埋め戻すとともに、底盤プレート補強用リブプレート及び底盤プレートで囲まれた領域を無収縮グラウトで充填・固化して基礎底盤を形作ることを特徴とする鋼製杭基礎を構築する方法。
【請求項５】
地中側の先端に支持板が当該支持板上面に一側が当該一側に続く他側が胴体部側面に固着された複数枚の支持板補強用リブプレートを付設して固着された杭胴部を有する鋼管杭を配置する請求項４に記載の鋼製杭基礎を構築する方法。
【請求項６】
支持板が、下向きに先が開いた形状で胴部の先端に固着されている鋼管杭を配置する請求項５に記載の鋼製杭基礎を構築する方法。
【請求項７】
杭用穴に対する土の埋め戻し及び突き固めを複数回に分割して行う請求項４〜６のいずれかに記載の鋼製杭基礎を構築する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鉄骨構造物等、建築物の柱材を安定的に支える埋め込み式の鋼製杭基礎及びその構築方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば農業用のグリーンハウス等の骨組みを形鋼で構成した鉄骨構造物では、地中に打ち込んだ鉄筋コンクリート製の基礎の上に柱材を立てている。コンクリート製基礎上に柱材を立てるため、コンクリート製基礎にはその上端に柱材下端のベースプレートを固定するための金具等を埋め込むことが必要となる。通常は、コンクリート打ち込み用の縦孔に主筋や帯筋等を配筋し、その配筋内部にアンカーボルト等の接合部材を、その上端がコンクリート打ち込み部位から出るように配置した後、コンクリートを打設している。
【０００３】
ところで、コンクリートの打設による建築物用基礎の構築は多くの工程を必要とするばかりでなく、長期の養生を必要とするために長い工期を要する。またコンクリートの打設を行うために、大きな掘削機や杭打込み機等の重機を必要とするばかりでなく、広い作業領域を必要とし、作業効率が良くない。
しかも、建築物用基礎としての鉄筋コンクリート製基礎には、曲げ破壊やせん断破壊、柱材下端部に取り付けたベースプレートの局部圧縮による支圧破壊，アンカーボルトのせん断抵抗による支圧破壊，引抜きによるコーン破壊等によっても破壊しないように、当該基礎部本体断面を柱材断面に対して大きくしたり、多量の鉄筋を配して補強したりしている。このため、費用が嵩む結果となっている。
【０００４】
鋼部材を有効に活用して建築物用基礎を安価に構築しようとする各種方法も提案されている。
例えば、特許文献１では、先端に螺旋羽根を取り付けた鋼管杭を地盤に捩じ込んだ後、所望長さで切断し、その杭上端にプレートを溶着し、柱を立設したプレートを、前記杭上端プレートにアンカーボルトで締結する工法が提案されている。
また特許文献２では、平鋼を捩じったねじり平鋼を、複数本地面に捩じ込み、各ねじり平鋼の上部を、上部にアンカーボルトを出した鉄骨入りのコンクリートブロックで固めて構造物の基礎を構築する工法が提案されている。
【特許文献１】特開平１１−１８１７９０号公報
【特許文献２】特開２００１−３２３４７９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記特許文献１，２で提案された手法により、簡便に基礎杭を打込むことが可能になって鉄筋コンクリート製基礎杭の打設と比べて作業性は極めてよくなる。しかしながら、特許文献１の技術では杭の上端にプレートを溶接接合する作業を要するために作業効率が悪く、また特許文献２の技術も、杭の上端にコンクリート製基礎を設ける形態となっているために、コンクリートの養生期間が必要となり、大幅な工期短縮が図れない。
上記特許文献１，２で提案された方法は、鋼製杭を捩じ込む態様を採用しているために作業性に優れる反面、地中に岩石等の障害物があると、杭が破損したり、杭が曲がって打込まれたりする弊害を伴う虞がある。破損すれば当然に、或いは曲がって打込まれても、設計通りの支持力，水平耐力，引抜き抵抗が得られなくなる。
【０００６】
また、一般的に、杭の水平耐力は、杭の径と長さで決まる。不連続な断面を有する螺旋杭を用いようとすると、その耐力は実験確認が必要となる。いずれにしても、コンクリート製の杭と比較して径が細くなるため、支持力，水平耐力，引抜き抵抗の向上策の検討が必要となる。
本発明は、このような問題を解消すべく案出されたものであり、本体を鋼管とし、その先端に支持板を設けて引抜き抵抗を高めるとともに他端にアンカーボルトを設けて柱材の立設を容易にして設計通りの支持力，水平耐力，引抜き抵抗が得られる鋼製杭基礎及びそれを構築する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】
【０００７】
本発明の鋼製杭基礎は、その目的を達成するため、鋼製杭とその上部に設けられた基礎底盤からなる杭基礎であって、鋼製杭が鋼管からなる杭胴部とその地表側の端部に当該杭胴体部の開口を塞ぐように固着された裏ナット付きプレートを備えており、基礎底盤が前記裏ナット付きプレート上に裏ナットに螺合するボルトで固定される穴明きプレート、該穴明きプレートの下面側に前記杭胴部を挿通する形で配置された底盤プレート、該底盤プレート上面に前記穴明きプレートがその内側に配置されるように立設された複数の脱落防止用ナット付きアンカーボルト、前記底盤プレートに立設・固着された底盤プレート補強用リブプレート、該底盤プレート補強用リブプレート及び底盤プレートで囲まれた領域に充填・固化された無収縮グラウトからなることを特徴とする。
【０００８】
鋼製杭としては、鋼管からなる杭胴部の先端に固着された支持板、該支持板上面に一側が固着されるとともに該一側に続く他側が前記胴体部側面に固着された複数の支持板補強用リブプレートを備えているものが好ましい。その支持板は、下向きに先が開いた形状で杭胴部の先端に固着されていることが好ましい。
【０００９】
本発明の鋼製杭基礎を構築する方法は、所定の大きさ及び深さで掘られた杭用穴に、地表側の端部に当該杭胴体部の開口を塞ぐように固着された裏ナット付きプレートを備えた杭胴部を有する鋼管杭を配置し、前記杭胴部の上端近傍まで前記杭用穴を埋め戻し、均した後、前記杭胴部を挿通し、その上面に複数の脱落防止用ナット付きアンカーボルトが立設され、底盤プレート補強用リブプレートが固着された底盤プレートを載置し、その後に、前記裏ナット付きプレート上に、前記複数の脱落防止用ナット付きアンカーボルト間に収まるように配置された穴明きプレートをボルト接合で固定することにより前記埋め戻し面上に前記底盤プレートを固定し、前記底盤プレート補強用リブプレートの外側領域を埋め戻すとともに、底盤プレート補強用リブプレート及び底盤プレートで囲まれた領域を無収縮グラウトで充填・固化して基礎底盤を形作ることを特徴とする。
【００１０】
杭用穴に鋼管杭を配置する際、地中側の先端に支持板が当該支持板上面に一側が当該一側に続く他側が胴体部側面に固着された複数枚の支持板補強用リブプレートを付設して固着された杭胴部を有する鋼管杭を配置することが好ましい。
また、埋め戻しに際しては、杭用穴に対する土の埋め戻し及び突き固めを複数回に分割して行うことが好ましい。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の鋼製杭基礎は、基礎底盤部へのグラウトの充填固化前では鋼製杭部と基礎底盤部が固着されていないが、グラウトを充填し、固化した後にあっては鋼製杭部と基礎底盤部とが堅固に接合されており、かつ杭の先端に支持板が固着されているため引抜き力が高められ、安定性に優れた杭基礎を簡便に構築することが可能になる。
コンクリート製杭の打設と比べ、大きな掘削機や杭打込み機等の重機を必要としないために作業スペースを狭くすることが可能であるばかりでなく、養生の必要がないために工期短縮が図れる。
しかも、基礎自体が地盤面以下に納まるため、作業者，歩行者が躓くこともなく、また外観もすっきりしてきれいに見える。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明者等は、引抜き抵抗が大きく、かつ打ち込んだ基礎杭に対して建屋の鉄骨製柱材を容易に立設できる杭基礎及びその構築方法について検討し、本発明に到達した。
以下に、添付図面を参照しながら、その詳細を説明する。
本発明の鋼製杭基礎は、鋼製杭とその上端に形作られる基礎底盤から構成される。その鋼製杭の主たる部分である杭胴部１を鋼管で形作っている。形状は角鋼管でも丸鋼管でも構わない。以下角鋼管を用いた事例を紹介する。
まず、図１に示す通り、鋼製杭の引抜き抵抗を大きくするために地中に埋め込む杭胴部１の先端に支持板２が固着されており、地面側の杭胴部先端に基礎底盤を取り付けるための裏ナット付きプレート３が杭胴部１の素材鋼管開口が塞がれるように固着されている。
【００１３】
杭としての引抜き抵抗を大きくするための支持板としては、単純な平円板でもよいし、円錐状に先が開いたものでも、逆円錐状に先が閉じたものであってもよい。さらに、矩形でもよい。この場合、矩形板が四隅を切欠いたものであって、切欠かれて残った先端部が下方に、或いは上方に折り曲げられたものであってもよいが、支持板の投影面積が同じ場合で引抜き抵抗を比較すると下向きに先が開いたものの方が最も大きな抵抗がえられることが実験で判っている。図２に示す通り、折り曲げられた後に、互いに当接する切欠き相当部分が溶接接合されていることが好ましい。
支持板の変形強度を高め、結果として杭としての引抜き抵抗を大きくするため、支持板２の上面と杭胴部１の側面の間に補強用のリブプレート４を溶接接合する。
【００１４】
杭胴部１の地面側端部には裏ナット付きプレート３が溶接接合されている。
この裏ナット付きプレート３が挿通する形で基礎底盤が設置されている。基礎底盤は基本的には底盤プレート５、該底盤プレート上面に立設された複数の脱落防止用ナット付きアンカーボルト６、前記底盤プレート５に立設・固着された底盤プレート補強用リブプレート７、及び底盤プレート５と底盤プレート補強用リブプレート７とで形作られる空隙部を埋める無収縮グラウトの固化物（図示せず）から構成される。
【００１５】
上記底盤プレート５と底盤プレート補強用リブプレート７とで形作られる無収縮グラウト充填部に配置されている穴明きプレート８が穴明きプレート固定用ボルト１０で裏ナット付きプレート３にボルト接合され、杭に対して固定されているとともに、前記無収縮グラウトの固化物で基礎底盤に対しても固定される形態となるため、結果的に鋼製杭に対して基礎底盤が固定されていることになる。
基礎底盤を鋼製杭に対して強固に固定するためには、鋼製杭が基礎底盤に固着される長さを極力長くすることが有効であり、このためには、鋼製杭先端の裏ナット付きプレート３の位置を基礎底盤の中間高さ位置まで届くように、底盤プレート５に対して鋼製杭先端を挿通させることが好ましい。
【００１６】
脱落防止用ナットは、前記底盤プレート５の上面に接する位置でアンカーボルト６に螺合されている。また、底盤プレート補強用リブプレート７は、複数のアンカーボルト６を取囲むように互いに交叉して立てられ前記底盤プレート５上面に溶接接合されている。そして、前記基礎底盤を構成する底盤プレート５を裏ナット付きプレート３上に取り付けるために、前記底盤プレート５に立設された複数の脱落防止用ナット付きアンカーボルト６間に穴明きプレート８が配置されている。
【００１７】
この穴明きプレート８を裏ナット付きプレート３に穴明きプレート固定用ボルト１０でボルト接合することにより、前記基礎底盤を構成する底盤プレート５が杭胴部１の先端に取り付けられる。なお、穴明きプレート８に穿った穴９は、基礎底盤を構成する底盤プレート５を固定した後に無収縮グラウトを充填する際、穴明きプレート８下面側への充填を容易にするための穴である。
鋼製杭の上端、すなわち杭胴部１の上端に基礎底盤を組み付けた形態が図３に示す通りとなる。
【００１８】
次にこのような鋼製杭を用いて鉄骨構造物用杭基礎を構築する方法について説明する。
本件鋼製杭基礎を設置する位置を確認し、アースオーガー等で鋼製杭の支持板よりも一回り大きい所定深さの杭用穴を掘る。
この杭用穴に、先端に支持板２が固着されているとともに他端に開口を塞ぐ裏ナット付きプレート３が固着された杭胴部１を備えた鋼製杭を鉛直に配置する。その後、鋼製杭を鉛直に保持した状態で当該杭胴部の上端近傍の所定位置まで前記杭用穴を掘った土で埋め戻す。この際、杭の引抜き抵抗を高くするためには、埋め戻した土を締め固める必要がある。締め固め力を高めるためには、埋め戻しを数回に分割し、その都度、角材やランマー等を用いて突き固めたり、或いは専用の突き固め治具を用いて突き固めたりすることが好ましい。
【００１９】
埋め戻しの際、埋め戻し面は鋼製杭の先端より僅かに低くなった位置とすることが好ましい。その後構築する基礎底盤の高さの中間位置が鋼製杭の先端位置になるような埋め戻し面とすることがより好ましい。このようにすると、鋼製杭の基礎底盤中への埋まり込み長さが長くなって鋼製杭と基礎底盤との接合強度が高くなる。
基礎底盤を設置する所定の位置まで埋め戻し、均した後、前記杭胴部１を挿通させた形態で基礎底盤を取り付ける。杭胴部１を挿通させる穴を有する底盤プレート５を備え、その上方に穴明きプレート８が配された基礎底盤の取り付けは、まず杭胴部１上端に固着した裏ナット付きプレート３の裏ナットに穴明きプレート８の中央を貫通するボルト挿通穴を通した穴明きプレート固定用ボルト１０を螺合させて、当該穴明きプレート８を前記裏ナット付きプレート３にボルト接合することによりなされる。
【００２０】
基礎底盤を構成する底盤プレート５の上面に設けられた複数の脱落防止用ナット付きアンカーボルト６に予め螺合させている脱落防止用ナットの螺合位置は、底盤プレート５に圧接する位置とし、アンカーボルト６のぐらつきを防止させる。この際、複数のアンカーボルト６は鉛直に所定の位置となるように水準器などで計測しながら行う。
【００２１】
なお、基礎底盤を構成する底盤プレート５の上方に、アンカーボルト挿通孔と中央開口を有する上部プレートを配する場合、底盤プレート５の底盤プレート補強用リブプレート７上端に、底盤プレート５上面に設けられた複数の脱落防止用ナット付きアンカーボルト６にそのボルト挿通穴を通して上部プレートを載置し、底盤プレート補強用リブプレート７の上端と上部プレートの外周端を溶接接合することになる。
その後、前記底盤プレート補強用リブプレート７の外側領域を埋め戻すとともに、底盤プレート補強用リブプレート７及び底盤プレート５で囲まれた領域に、無収縮グラウトを流し込んで、充填・固化して基礎底盤を構築する。
【００２２】
無収縮グラウトの固化・養生後、アンカーボルト６に、建屋を構成する鉄骨製柱材の底端プレートのボルト挿通穴が通され、ナットの螺合により、柱材が鋼製杭基礎上に安定的に取り付けられる。この際、柱材の底端プレートの大きさは、前記底盤プレート補強用リブプレート７で囲まれた面の大きさ以上にする。
杭の先端にリブプレートで補強された支持板が固着されているので、引抜き抵抗が格段に増大化されており、安定した杭となる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明鋼製杭基礎の各構成部分を説明する斜視図
【図２】本発明鋼製杭基礎を構成する杭先端の他の構造を説明する斜視図
【図３】各構成部分を一体的に組み付けた本発明鋼製杭基礎を説明する斜視図
【符号の説明】
【００２４】
１：杭胴部    ２：支持板    ３：裏ナット付きプレート    ４：支持板補強用リブプレート    ５：底盤プレート    ６：脱落防止用ナット付きアンカーボルト    ７：底盤プレート補強用リブプレート    ８：穴明きプレート    ９：穴    １０：穴明きプレート固定用ボルト
【図１】
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【図２】
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【図３】
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