(57)【要約】【課題】既製杭から突設するする補強鉄筋の隣接間隔を適正化して、使用本数を大幅に削減し、コスト削減、施工期間の短縮、基礎の小型化を図る。【解決手段】内周Ｄ０（＝Ｄ００）、外周Ｄ１の円盤状の基板１の外周側に、径Ｄ２の円周に沿って穿設した透孔４に補強鉄筋（長さＬ）８を挿入して固定して、杭頭補強具１０とする。径Ｄ２は、既製杭１２の外径Ｄ１１に比して十分大きな径で形成する。杭頭部１３を地上に露出させて、既製杭１２（内径Ｄ００、外径Ｄ１１）を沈設する。既製杭１２の上端板１４に、補強鉄筋８、８を上方に向けて突設した杭頭補強具１０を重ねる。基板１の内周側の透孔６を上端板１４の螺孔に連通させ、ボルトを螺合緊結して、既製杭１２に杭頭補強具を固定して、杭頭結合構造とする。隣接する補強鉄筋８、８は間隔はＤ６で配置される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
杭頭部を露出させた既製杭の上端板に、杭頭補強具の基部を固定してなる構造であって、
前記既製杭の中空部に連通する開口を有する基部に、前記既製杭の外径より大径の位置で補強鉄筋を突設して、前記杭頭補強具を構成したことを特徴とする既製杭の杭頭結合構造。
【請求項２】
外周を既製杭の外径より大径とし、内周を前記既製杭の内径と略同一とした開口を有するドーナツ状の基部を形成し、該基部の外周に沿って、補強鉄筋を上方に向けて並列して突設して杭頭補強具を構成し、
前記基部に形成した透孔と前記既製杭の上端板の螺孔とを使用して前記基部と既製杭とを固定したことを特徴とする請求項１記載の杭頭結合構造。
【請求項３】
既製杭の外径より大径の外径を有する上筒に、前記既製杭の内周と略同一とした開口を有する底板を形成して、基部とし、前記上筒の側面に補強鉄筋を上方に向けて並列して突設して、杭頭補強具を構成したことを特徴とする請求項１記載の杭頭補強構造。
【請求項４】
基部に形成した透孔と既製杭の上端板に形成されている螺孔とを使用して、前記杭頭補強具と前記既製杭とを固定したことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項記載の杭頭補強構造。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、既製杭の杭頭部と建造物の下端部としての基礎とを結合する既製杭の杭頭結合構造に関する。既製杭の杭頭と基礎との接合構造を簡素化し、現場の接合作業も簡略化すると共に、杭頭の接合強度を低下させず、強化できるものである。従って、最近実施されつつある杭基礎で、従来より高品質ソイルセメント層あるいは根固め部等で従来より拡径部を造成することにより、１杭基礎当りの耐荷重が従来より２倍近く向上した高支持力のコンクリート杭を使用した杭基礎においては、基礎に要求される曲げモーメントの強度も大きいため特に効果がある。
【０００２】
【従来の技術】
従来の基礎では、一般的には、既製杭の上端板を外し、上端部のコンクリートを崩して軸鉄筋を露出させ、軸鉄筋に、基礎に配筋される鉄筋を溶接していた。また、補強鉄筋として既製杭の杭頭部の中空部に鉄筋篭の下部を挿入しコンクトトを充填し固定する構造が成されていた（特許文献１に記載の従来例。特許文献１の図７、図８。非特許文献１）。
【０００３】
そこで、円筒下篭状の接合筋で既製杭の杭頭部を囲み、あるいは、杭頭部に接合筋を溶接して取付けて地中に建て込み、構造物躯体（基礎）を構築する構造が提案されている（特許文献１）。
【０００４】
【特許文献１】
特開平１１−２１９１５号
【０００５】
【非特許文献１】
「杭基礎の調査・設計から施工まで」，第２回改訂版，土質工学会，平成５年５月２５日，２１４〜２２０頁
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
最近、杭１本当りの耐荷重が改善され、特にコンクリート製の既製杭において従来の杭径当り２倍程度の高支持力が得られ実用化されており、基礎と基礎杭との接合強度（曲げモーメント）を増して、建造物全体としての強度の増加を図ることが求められていた。
【０００７】
この場合、前記従来の技術では、鉄筋のかぶりを確保する観点から隣接する鉄筋の本数を増やすことに限界があり、また、鉄筋の太さを太くした場合には、１本の重量が重くなり、運搬等取扱いが面倒であると共に、現場溶接作業においても鉄筋の保持、所定強度を得る現場溶接作業自体が困難になる問題点があった。
【０００８】
また、前記鉄筋の制限下においては、基礎用のコンクリートも、通常の建築構造物の躯体に使用するものより強度が高い特殊なコンクリートを採用しなればならない問題点があった。
【０００９】
即ち、前記従来技術には、以下のような問題点があった。
（１）  杭基礎の杭頭部において、基礎コンクリート内での接合鉄筋の配置間隔が狭く、コンクリート及び接合（定着）筋それぞれの強度が充分生かされていないため、コンクリートと接合（定着）筋との一体性が良くなかった。このため、使用材料強度の割に基礎としての曲げ強度が低かった。基礎において、コンクリート中での接合筋の配置（配筋）間隔が接近し過ぎており、コンクリート強度と接合（定着）筋の強度のバランスが悪く接合部の曲げモーメントの増強が限られていた。
（２）  接合（定着）筋と杭頭の接合作業が複雑で経験が必要であるので、接合品質の安定性および接合作業者の習熟性の維持・管理が面倒であった。
（３）  （１）  （２）  の要因が絡んで、基礎杭及び基礎コンクリートを造成するために、資材コスト及び作業コストが掛かり、更に溶接点数が多い場合には溶接作業がが天候に左右されるので、更に作業日数の短縮を妨げる要因の一つになっていた。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
然るにこの発明では、杭外径より大径の円周状に補強鉄筋を突設した杭頭補強具を、既製杭の杭端板に固定したので、前記問題点を解決した。
【００１１】
即ちこの発明は、杭頭部を露出させた既製杭の上端板に、杭頭補強具の基部を固定してなる構造であって、前記既製杭の中空部に連通する開口を有する基部に、前記既製杭の外径より大径の位置で補強鉄筋を突設して、前記杭頭補強具を構成したことを特徴とする既製杭の杭頭結合構造である。
【００１２】
また、前記において、外周を既製杭の外径より大径とし、内周を前記既製杭の内径と略同一とした開口を有するドーナツ状の基部を形成し、該基部の外周に沿って、補強鉄筋を上方に向けて並列して突設して杭頭補強具を構成し、前記基部に形成した透孔と前記既製杭の上端板の螺孔とを使用して前記基部と既製杭とを固定したことを特徴とする杭頭結合構造である。また、既製杭の外径より大径の外径を有する上筒に、前記既製杭の内周と略同一とした開口を有する底板を形成して、基部とし、前記上筒の側面に補強鉄筋を上方に向けて並列して突設して、杭頭補強具を構成したことを特徴とする杭頭補強構造である。
【００１３】
更に、前記において、基部に形成した透孔と既製杭の上端板に形成されている螺孔とを使用して、前記杭頭補強具と前記既製杭とを固定したことを特徴とする杭頭補強構造である。
【００１４】
【発明の実施の形態】
（１）  杭頭部１３を地上に露出させて、既製杭１２を沈設する。既製杭１２の上端板１４に、補強鉄筋８、８を上方に向けて突設した杭頭補強具１０を固定する（図２）。補強鉄筋８、８は、径Ｄ２の円周に沿って、杭頭補強具１０の基板１に固定されている（図１）。基板１は、既製杭１２の上端板１４にボルト１９、１９で固定されている。補強鉄筋８を並列した円周の径Ｄ２は、基板１の外径Ｄ１を大きくすれば、既製杭１２の外径Ｄ１１に比して十分大きな径Ｄ２で形成できる。
【００１５】
（２）  既製杭１２（外径Ｄ１１＝７００ｍｍ）を、拡底根固め部１１００φを形成した杭穴３１内に沈設した場合であって、２０Ｎ／ｍｍ２  程度の先端支持力を確保した基礎杭を構築できる。この場合で、拡底根固め部の高支持力に対応する曲げ強度で、杭頭連結構造２０を構築する際に必要な補強鉄筋８の数を算定する。ここでは、例えば、曲げモーメントを、１５８０ｋＮ・ｍ  とする。
【００１６】
基礎コンクリート３２を、ＦＣ２４（圧縮強度２４Ｎ／ｍｍ２）とし、補強鉄筋８としてＳＤ３９０（降伏強度３９０Ｎ／ｍｍ２）を採用した場合、Ｄ２寸法を変えた場合の補強鉄筋８の必要本数、その本数の場合の隣接する補強鉄筋８の間隔Ｄ６は、下記表１の通りである。
【００１７】
杭頭に位置する既製杭としてもとしても、曲げモーメントの大きいＳＣ杭を使用した場合、ほぼ同様の曲げモーメントを得ることができる。
【００１８】
【表１】
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【００１９】
表１において、Ｄ２＝７００ｍｍの場合が従来例の場合である。従って、鉛直支持力が従来比約２倍で、使用されても曲げモーメントとしても容易に増強できることが分かる。
【００２０】
（３）  従って、補強鉄筋８をＳＤ３９０として、長さＬ＝９００〜１１００ｍｍ程度、とすれば、補強鉄筋８を
Ｄ２＝（既製杭１２の外径Ｄ１１）＋３００ｍｍ
程度で形成すれば、補強鉄筋の本数が約２分の１で、必要な強度を満たすことができる。また、この場合、補強鉄筋８、８の間隔を４倍以上に広げることができる。
【００２１】
【実施例１】
図１、図２に基づきこの発明の実施例を説明する。
【００２２】
（１）杭頭補強具１０の構成
【００２３】
内径Ｄ０、外径Ｄ１の円盤状の基板（基部）１の外周２側に、外径Ｄ２（Ｄ２＞Ｄ１１）の円周に沿って、鉄筋固定用の透孔４、４をほぼ等間隔で並列して形成する。基板１の下面に、透孔４に連通するナット５を固定する。基板１の内周３に沿って、適用する既製杭１２の上端板１４の上面の螺孔１５、１５に対応する透孔６、６を複数箇所に形成する。
【００２４】
透孔６に、下端部外周に螺糸を形成した補強鉄筋８を上方から、挿入して、ナット５にねじ込み、固定する。総ての透孔６、６に補強鉄筋８、８を固定すれば、補強鉄筋８、８は、基板１の上方に長さＬだけ突出し、かつ径Ｄ２の円周に沿って等間隔に並列して配置される。
【００２５】
以上のようにして、杭頭補強具１０を構成する（図１（ａ）（ｂ））。図中３１は杭穴である。
【００２６】
前記において、
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の場合、杭頭補強具１０は、例えば、
Ｄ０＝  ７００ｍｍ
Ｄ１＝１１００ｍｍ
Ｄ２＝１０００ｍｍ
で形成し、また、補強鉄筋８は、
Ｌ＝１１００ｍｍ
外径φ＝２９ｍｍ
本数  ２３
で形成する。
【００２７】
従って、Ｄ２を拡大することにより補強鉄筋８の本数を半分以下に低減している。
【００２８】
（２）杭頭結合構造２０
【００２９】
内径Ｄ００、外径Ｄ１１の既製杭１２を従来の方法により埋設し、杭頭部１３を地上に露出させる。既製杭１２を埋設する方法は、予め杭穴３１を掘削した後に既製杭１２を沈設する先掘工法、既製杭１２の下方で掘削しながら既製杭１２を徐々に沈設する中掘工法、打撃や回転により既製杭１２を押し込む工法等いずれの工法を適用しても可能である。
【００３０】
続いて、既製杭１２の上端板１４に、杭頭補強具１０の基板１の下面を載置し、透孔６と上端板１４に形成されている螺孔１５とを一致させる。透孔６から螺孔１５に向けてボルト１９を螺合緊結して、基板１と上端板１４とを固定すれば、既製杭１２に杭頭補強具１０が一体に固定される。
【００３１】
次に、建造物（上部構造部物）の基礎用の型枠、基礎用の鉄筋を構築し、必要ならば、基礎用の鉄筋と補強鉄筋とを接合する（図示していない）。
【００３２】
続いて、型枠内に基礎用コンクリート３２を打設すれば、杭頭補強具１０と既製杭１２の杭頭部１３とがコンクリート３２内に一体に埋設された杭頭結合構造２０を構築する（図２）。
【００３３】
（３）他の実施例
【００３４】
前記実施例において、補強鉄筋８は、基板１にボルト・ナットで螺合緊結したが、固定する手段は任意である。例えば、溶接で固定することもできる。
【００３５】
また、前記実施例において、補強鉄筋８は、予め固定したが、既製杭１２に基板１を固定した後に取り付けることもできる（図示していない）。
【００３６】
また、前記実施例において、既製杭１２の埋設後に杭頭補強具１０を取り付けたが、予め既製杭１２の上端板１４に杭頭補強具１０を固定した状態で、既製杭１２を埋設することもできる（図示していない）。
【００３７】
【実施例２】
図３〜図５に基づきこの発明の実施例を説明する。
【００３８】
（１）杭頭補強具１０の構成
【００３９】
外径Ｄ４で、上方に開いた上筒２２は、径Ｄ０の開口（円形）２５が形成されている底板２４を有する。上筒２２の底板２４に、内径Ｄ５の下筒２６の上端を同軸に連設する。下筒２６の内径Ｄ５は、使用する既製杭１２の外径Ｄ１１と略同一に形成され、下筒２６が既製杭１２の杭頭部（上端板１４）１３に嵌装できるようになっている。また、上筒２２の開口２５の径Ｄ０は、使用する既製杭１２の内径Ｄ００と略同一に形成され、既製杭１２の中空部に連通できるようになっている。
【００４０】
また、底板２４に、既製杭１２の上端板１４の螺孔１５、１５と連通できる透孔６、６を穿設する。以上のようにして、基部２８を形成する。
【００４１】
基部２８の上筒２２の側板２３の外面に、縦に配置した補強鉄筋８、８の下端部を溶接して固定する。補強鉄筋８は、底板２４の上面から上方に長さＬだけ突出し、径Ｄ２の円に沿って（外径Ｄ４の上筒の外周に沿って）等間隔（間隔Ｄ６）に並列して配置される。以上のようにして、杭頭補強具１０を構成する（図３（ａ）（ｂ））。
【００４２】
前記において、
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の場合、杭頭補強具１０は、例えば、
Ｄ０＝５６０ｍｍ
Ｄ２＝１１００ｍｍ
で形成し、また、補強鉄筋８は、
Ｌ＝１１００ｍｍ
外径φ＝２９ｍｍ
本数  ２５
で形成する。補強鉄筋を並べた円の径Ｄ２＝杭径Ｄ１１＋３００ｍｍ程度とすることにより、補強鉄筋の本数を半分以下に削減できる（表１参照）。
【００４３】
（２）杭頭結合構造２０
【００４４】
実施例１と同様に、内径Ｄ００、外径Ｄ１１の既製杭１２を従来の方法により埋設し、杭頭部１３を地上に露出させる。
【００４５】
続いて、既製杭１２の上端板１４に、杭頭補強具１０の基部２８の底板２４を載置し、上筒２２の底板２４の透孔６、６と上端板１４の螺孔１５、１５を一致させる。透孔６から螺孔１５に向けてボルト１９を螺合緊結して、基部２８と上端板１４とを固定し、既製杭１２に杭頭補強具１０を一体に固定する（図４）。尚、図中１６は、上端板に連設された補強筒である。
【００４６】
次に、前記実施例１と同様に、建造物（上部構造部物）の基礎用の型枠、基礎用の鉄筋を構築し（図示していない）、必要ならば、基礎用の鉄筋と補強鉄筋８、８とを接合する。
【００４７】
続いて、型枠内に基礎用のコンクリート３２を打設すれば、杭頭補強具１０と既製杭１２の杭頭部１３とがコンクリート３２内に一体に埋設された杭頭結合構造２０を構築する（図４）。
【００４８】
（３）他の実施例
【００４９】
また、前記実施例において、上筒２２の外面に、補強鉄筋８、８を入れる位置に予め、補強鉄筋８を嵌挿できる凹部を形成しておくこともできる（図示していない）。この場合には、溶接の位置合わせが容易である。
【００５０】
また、前記実施例において、下筒２６を既製杭１２の上端板１４に嵌装させたが、下筒２６を既製杭１２の上端板１４の内側１８に嵌挿することもできる（図５（ａ））。更に、前記実施例において、下筒２６を省略することもできる（図５（ｂ））。これらの場合も同様に、基部２８の底板２４に上端板１４の螺孔１５に対応した透孔６、６を穿設しておき、透孔６からボルト１９をねじ込んで既製杭１２と杭頭補強具１０とを固定する（図５（ａ）（ｂ））。
【００５１】
【発明の効果】
（１）  この発明では、既製杭の上端板に固定する基部に、補強鉄筋を固定したので、基部を大径とすれば、既製杭の外径より大径の位置で補強鉄筋を突設することができ、基礎用のコンクリート強度を適宜に設定すれば、隣接する補強鉄筋の間隔を適正化して、補強鉄筋の使用本数を大幅に削減できる。この場合、補強鉄筋の使用本数を半減させることがが可能であり、杭頭補強具の製造コスト、製造工数、総じて、杭頭連結構造のコスト削減、施工期間の短縮の効果が期待できる。
【００５２】
（２）  また、前記のように、基礎用のコンクリート強度を適宜に設定し、接合筋間隔の適正化することにより、使用する補強鉄筋の長さを短くでき、総じて、構築される基礎を小型化できる効果がある。
【００５３】
（３）  また、杭頭補強具と基礎杭の上端板とをボルトで接合できるので、接合品質が安定化し、接合作業者も習熟が容易となり、施工が確実かつ均一化し、施工期間が短縮できる効果がある。また、補強鉄筋の間隔が広いので、接合作業も容易となる。
【００５４】
（４）  基礎用のコンクリートの強度、補強鉄筋の強度及び太さ、長さ、本数などを適正化することにより、構築される基礎の強度を高めることができると共に、基礎のの増減も容易に調節でき、求める建築物に応じて、所望強度の基礎を容易に構築できる効果がある。隣接する補強鉄筋の間隔を容易に２倍以上に拡げることができるので、補強鉄筋の太さを例えば２倍にして、基礎の強度を増強するすることも容易である。
【００５５】
（５）  補強鉄筋間隔を従来に比して４倍以上に拡大できることにより、杭頭部に形成する建築構造物用の生コンクリートの骨材の粒径の選定範囲に制約を受けず、任意の骨材を選定できる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施例１に使用する杭頭補強具で、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線における断面図である。
【図２】この発明の杭頭連結構造の縦断面図である。
【図３】この発明の実施例２に使用する他の杭頭補強具で、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ線における断面図である。
【図４】この発明の他の杭頭連結構造の縦断面図である。
【図５】（ａ）（ｂ）は、この発明の実施例２に使用する他の杭頭補強具の一部拡大図である。
【符号の説明】
１    基板（基部）
２    基板の外周
３    基板の内周
４    透孔（補強鉄筋用）
５    ナット
６    透孔（端板固定用）
８    補強鉄筋
１０  杭頭補強具
１２  既製杭
１３  既製杭の杭頭部
１４  既製杭の上端板
１５  既製杭の螺孔（上端板の上面）
１９  ボルト
２０  杭頭連結構造
２２  上筒
２６  下筒
２７  下筒の透孔
２８  基部
３１  杭穴
３２  基礎のコンクリート
【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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