(57)【要約】【課題】所望の支持力に応じた先端金具１２を選択して、汎用の既製杭１４に接合すれば、所望の支持力を容易に発揮できる。【解決手段】先端金具１２は、外径Ｄ２の鋼管本体１の上端部に、外径Ｄ３の大径部２を形し、下端部に、大径Ｄ４の環状突起１０を形成して構成する（ａ）。環状突起１０の外径Ｄ４は、大径部２の最大外径Ｄ５と同等又はより大きく形成されている。既製杭（ストレート状）１４の先端に先端金具１２の大径部２を連結し、先端金具付きの既製杭を構成する。ソイルセメント等が充填された杭穴内に下降して、杭穴下端部に形成した根固め部に先端金具１２が位置するように、既製杭１４を埋設して、ソイルセメントが固化した後に、基礎杭構造を形成する。鉛直荷重や引抜力に対して、環状突起１０の上下面からソイルセメント層へ斜に、せん断力が伝搬して高支持力を得る。【選択図】図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
筒状基部の上端部に既製杭との連結部を形成し、前記筒状基部の外側面に、斜め上方又は斜め下方に向けて、せん断力を伝搬させ先端支持力として利用することができる支持面を、１つ又は複数箇所に形成したことを特徴とする既製杭用の先端金具。
【請求項２】
筒状基部の上端部に既製杭との連結部を形成し、前記筒状基部の外側面に、１つ又は複数の突起部を形成したことを特徴とする既製杭用の先端金具。
【請求項３】
筒状基部の上端部に該筒状基部より大径の大径部を形成し、該大径部を既製杭との連結部を有する構成とし、
前記筒状基部の外側面に、１つ又は複数の突起部を形成したことを特徴とする既製杭用の先端金具。
【請求項４】
筒状基部の上端部に該筒状基部より大径の大径部を形成し、該大径部を既製杭との連結部を有する構成とし、
前記筒状基部の外側面に突起部を形成してなり、前記突起部の外径を、前記大径部の外径と同等又は前記大径部より大径に形成したことを特徴とする既製杭用の先端金具。
【請求項５】
突起部は、略円盤状とし、１個又は上下に複数個を並列して形成し、一の突起部の上下面と、該一の突起部に隣接して配置された他の突起部の対向する面とに所定間隔を設け、または、大径部下面と下方に位置する突起部上面とに所定間隙を設けて構成したことを特徴とする請求項３又は請求項４記載の既製杭用の先端金具。
【請求項６】
上面を略水平面とした円盤状基部の下面を、下方に向けて徐々に縮径した部分円錐状のテーパー面を形成して、突起部を構成したことを特徴とする請求項３又は請求項４記載の既製杭用の先端金具。
【請求項７】
筒状基部の内径を、上部に連結する既製杭の内径と略同一に形成したことを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか一項記載の既製杭用の先端金具。
【請求項８】
所定外径の主軸部を有する既製杭の下端に、前記主軸部より小径の筒状基部を有する先端金具を連結してなり、
前記筒状基部に横方向の突起部を形成し、該突起部の先端を、前記主軸部の最大外径と同等位置又は前記主軸部の最大外径より外方に突出させたことを特徴とする先端金具を有する既製杭。
【請求項９】
所定軸径の主軸部を有する既製杭の下端に、横方向の突起部を突設した先端金具を連結し、該既製杭を根固め部を有する杭穴内に、前記突起部が前記杭穴の根固め部内に位置するように、埋設してなる基礎杭の構造であって、
前記先端金具は、前記主軸部より小径の筒状基部の外側面に、横方向の突起部を形成し、該突起部の先端が前記主軸部の最大外径と同等又は最大外径より大径に形成したことを特徴とする既製杭を使用した基礎杭構造。
【請求項１０】
杭穴の所定形状の根固め部内に、固化強度が支持地盤の強度以上となるソイルセメントを充填したことを特徴とする請求項９記載の基礎杭構造。
【請求項１１】
既製杭の先端金具の上縁を、根固め部の上縁より所定距離宛下方に位置させ、先端金具の下端を、根固め部の底より所定距離上方に位置させたことを特徴とする請求項９記載の基礎杭構造。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
杭下端部に、突起、例えば節、スパイラル翼、鋼棒、鋼板等の突起物を形成した既製杭を、所定の拡底根固め部のソイルセメント層に設置し、その突起を利用して高支持力を発現している基礎杭構造、既製杭、既製杭用の先端金具に関する。
【０００２】
【従来の技術】
杭穴内に既製杭を埋設する杭基礎構造において、杭穴の根固め部内に、既製杭に形成した突起を位置させ、基礎杭構造の支持力を増強させたものが提案されている（特開平１１−２８００６７（公知例Ａ）、特開２００２−９７６３５（公知例Ｂ））。
【０００３】
例えば、公知例Ｂに記載の図７あるいは図１２によれば、円筒形コンクリート杭等の既製杭の下端部において、その下端部の軸部径をその上部の軸部径より小径とし、その小径の下端部軸部の外側面に、環状突起である節を複数形成した下部杭に対し、その上部に、その下部杭の下端部の上部軸部径と同径の上杭とが連結された杭構成とし、また、所定寸法形状の掘削をして根固め部および杭穴軸部とし、該杭穴に所定固化強度のソイルセメントを充填して該杭を埋設して所望の基礎杭が築造され、従来の約２倍の鉛直支持力および引抜き力が実現されている。
【０００４】
尚、公知例Ａ、Ｂの以前にも、支持力増加を目的として既製杭の下端部に様々な突起を形成する案が多数提案されているが、単なる案に止まり、いずれも突起の形状、間隔などがその突起面等でのせん断力を充分生かす構造となっておらず、また杭穴寸法形状および充填されるソイルセメント層品質等も所定値に設定するように充分配慮されておらず実際に支持力として定量的な実測値が明示されるまで高支持力実現の条件が極められていなかった。このため、この種の施工実績がないようである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
（１）前記高い支持力を発揮できる基礎杭構造では、高い支持力は、杭穴の根固め部で発現する先端支持力がその主要部を占めていると考えられている。この場合、支持力の大小は、根固め部に埋設される既製杭の形状・寸法に左右されるので、求める支持力が所要値を満たす形状・寸法の下端部を有する既製杭の調達が必要である。また、本来、基礎杭構造に要求される支持力としては、建造物等の上載荷重にきめ細かく対応した支持力を有する根固め部が必要である。言い換えればその要求値を満たす形状・寸法の既製杭を、所定寸法・形状に掘削した根固め部に所要固化強度のソイルセメントを充填してその所定位置に設置することが経済的である。
【０００６】
一般に、コンクリート杭は、限られた形状寸法系列の型枠にコンクリートを注入して遠心成型し、脱型養生して、製造させるが、現場への搬入できる状態にするまで、１週間程度の期間を要していた。従って、現場毎に最適な支持力を得られる型枠をその都度製作することは現実的でなかった。
【０００７】
従って、各杭穴に最適の支持力を有するように、複数の節を下端部に形成して、所定形状・寸法のコンクリート杭を使用することが望ましいが、既製杭の調達期間、施工期間、コストの両面から、所要強度以上の大きい形状・寸法の既製杭を用いる傾向があり、経済的では無かった。
【０００８】
（２）また、突起付きコンクリート杭として、複数の節を下端部に形成したコンクリート杭を使用した場合、通常の円筒状（ストレート状）の既製杭と異なり、この既製杭では、節部の縁欠けが生じ易く、既製杭の製造時（突起部の付加、脱型、養生）、現場への搬送時、現場での移動時等で、吊上げ、移設、仮置き、運搬などで慎重に取り扱う必要があった。
【０００９】
また、突起部を大径にすれば、当然支持力の増大は可能であるが、突起部の外径（節径等）を大きくすると、既製杭の下端部側が上端部側に比して重くならざるを得なかった。従って、長い杭自身の重量バランスの点から強度上問題も多く、大支持力の大径コンクリート杭の場合は、突起部外径（例えば、節径）寸法が軸部径寸法の２０％程度までしか実現されていなかった。即ち、根固め部の支持力増強値が限られていた。
【００１０】
（３）また、軸部に対し節部の比率が大きい大径杭および、大きい突起径（節径）で広い表面積を利用して大支持力を実現する周辺技術も未解決であったので、２ランク又は３ランク上の口径に相当するような大支持力を有する既製杭の実現が困難であった。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
然るにこの発明では、既製杭との連結部を有する筒状基部に、上方又は下方にせん断力を伝搬させ先端支持力として利用することができる支持面を形成し、あるいは、突起部を形成した先端金具を使用するので、前記問題点を解決した。
【００１２】
即ちこの発明は、筒状基部の上端部に既製杭との連結部を形成し、前記筒状基部の外側面に、斜め上方又は斜め下方に向けて、せん断力を伝搬させ先端支持力として利用することができる支持面を、１つ又は複数箇所に形成したことを特徴とする既製杭用の先端金具である。
【００１３】
また、筒状基部の上端部に既製杭との連結部を形成し、前記筒状基部の外側面に、１つ又は複数の突起部を形成したことを特徴とする既製杭用の先端金具である。
【００１４】
また、筒状基部の上端部に該筒状基部より大径の大径部を形成し、該大径部を既製杭との連結部を有する構成とし、前記筒状基部の外側面に、１つ又は複数の突起部を形成したことを特徴とする既製杭用の先端金具である。
【００１５】
また、筒状基部の上端部に該筒状基部より大径の大径部を形成し、該大径部を既製杭との連結部を有する構成とし、前記筒状基部の外側面に突起部を形成してなり、前記突起部の外径を、前記大径部の外径と同等又は前記大径部より大径に形成したことを特徴とする既製杭用の先端金具である。
【００１６】
前記において、突起部は、略円盤状とし、１個又は上下に複数個を並列して形成し、一の突起部の上下面と、該一の突起部に隣接して配置された他の突起部の対向する面とに所定間隔を設け、または、大径部下面と下方に位置する突起部上面とに所定間隙を設けて構成したことを特徴とする既製杭用の先端金具である。また、上面を略水平面とした円盤状基部の下面を、下方に向けて徐々に縮径した部分円錐状のテーパー面を形成して、突起部を構成したことを特徴とする既製杭用の先端金具である。また、筒状基部の内径を、上部に連結する既製杭の内径と略同一に形成したことを特徴とする既製杭用の先端金具である。
【００１７】
また、他の発明は、所定外径の主軸部を有する既製杭の下端に、前記主軸部より小径の筒状基部を有する先端金具を連結してなり、前記筒状基部に横方向の突起部を形成し、該突起部の先端を、前記主軸部の最大外径と同等位置又は前記主軸部の最大外径より外方に突出させたことを特徴とする先端金具を有する既製杭である。
【００１８】
また、他の発明は、所定軸径の主軸部を有する既製杭の下端に、横方向の突起部を突設した先端金具を連結し、該既製杭を根固め部を有する杭穴内に、前記突起部が前記杭穴の根固め部内に位置するように、埋設してなる基礎杭の構造であって、前記先端金具は、前記主軸部より小径の筒状基部の外側面に、横方向の突起部を形成し、該突起部の先端が前記主軸部の最大外径と同等又は最大外径より大径に形成したことを特徴とする既製杭を使用した基礎杭構造である。
【００１９】
また、前記において、杭穴の所定形状の根固め部内に、固化強度が支持地盤の強度以上となるソイルセメントを充填したことを特徴とする基礎杭構造である。更に、既製杭の先端金具の上縁を、根固め部の上縁より所定距離宛下方に位置させ、先端金具の下端を、根固め部の底より所定距離上方に位置させたことを特徴とする基礎杭構造である。
【００２０】
前記における「せん断力の伝搬」とは先端金具を取り付けた既製杭を杭穴内の固化したソイルセメント層内に埋設した場合に当該ソイルセメント層へ向けてせん断力を伝搬できることをいう。また「せん断力を伝搬させることができる支持面」は、筒状基部１の外側面に突起を形成した場合には、当該突起の下面が斜め下方に向けてせん断力を伝搬されることができる支持面Ｂを構成し、当該突起の上面が斜め上方に向けてせん断力を伝搬されることができる支持面Ａを構成する（図１０（ａ））。この場合、突起の上下面は、垂直面に対して多少傾斜した面であればその機能を果たす。せん断力の伝搬する方向は、垂直面に対して斜めに作用するので、当該伝搬する方向と直角に形成することが望ましい。
【００２１】
また、筒状基部１の外側面に凹部を形成した場合には、凹部の側壁面が各支持面Ａ、Ｂを構成する（図１０（ｂ））。更に、支持面は、突起や凹部に限らず、筒状基部の外側面に段差を形成して同様の機能を有する支持面Ａとすることもでき（図１０（ｃ）（ｄ））、その形状は任意である。要は、筒状基部１の外側面にせん断力の伝搬に有効な何らかの手段が形成され、先端支持力として利用できれば、支持面を構成できる。
【００２２】
また、前記における筒状基部は、応力の伝搬バランス上、円筒状とすることが望ましいが、角筒等その形状は任意である。
【００２３】
また、前記において、先端金具１２の筒状基部１の外径Ｄ１は、既製杭１４の外径Ｄ５より小径に形成すれば（Ｄ１＜Ｄ５。図８（ａ）、図１）、既製杭１４の外径Ｄ５に応じた杭穴を掘削すれば良いので望ましい。この場合には、筒状基部１の上端部に、既製杭１４の外径Ｄ５に応じた大径部２を形成する（図８（ａ）、図１）。また、この場合、支持面を形成する環状突起１０の外径Ｄ４を、既製杭１４の外径Ｄ５（即ち、大径部２の外径）より小径とし（Ｄ４＜Ｄ５。図８（ａ））、あるいは、既製杭１４の外径Ｄ５より大径とすることもでできる（Ｄ５＜Ｄ４。図１）。また、当然、Ｄ４＝Ｄ５、とすることもできる。
【００２４】
また、筒状基部１の外径Ｄ１を、既製杭１４の外径Ｄ５と同等とし（Ｄ５≒Ｄ１。図８（ｂ））、あるいは、筒状基部１の外径Ｄ１を、既製杭１４の外径Ｄ５より大径とすることもできる（Ｄ５＜Ｄ１。図８（ｃ））。
【００２５】
また、前記において、筒状基部１の内径Ｄ２を既製杭１４の内径と同等とすれば（図８（ａ）、図１、図２）、特に中掘工法の際に既製杭１４と筒状基部１とに段差が生ぜず有利であるが、異なる寸法とすることもできる（図８（ａ）（ｂ））。
【００２６】
【発明の実施の形態】
（１）この発明の先端金具１２は、既製杭１４の下端部（端板部等）にボルトなどで装着可能な構造とし、鋼管本体１の上端部に連結用の大径部２を形成する。鋼管本体１の中間部及び下端部（大径部を除く部分）には、環状突起１０、１０が形成されている。環状突起１０の外径Ｄ４は、大径部２即ち既製杭１４の最大外径Ｄ５と同等又はより大きく形成されている（図１）。
【００２７】
既製杭（ストレート状）１４の先端に先端金具１２を連結し、既製杭１４を、ソイルセメント等が充填された杭穴３２内に下降して、杭穴下端部に形成した根固め部３４に先端金具１２が位置するように、既製杭１４を埋設して、ソイルセメントが固化した後に、基礎杭構造３７を形成する（図３）。ソイルセメントは、地盤強度以上の所定の固化強度を有することが望ましい。
【００２８】
各基礎杭構造３７の上端に、基礎ベース及び建造物等の上部構造物を構築する。
【００２９】
（２）装着する先端金具１２の機能、構造等
【００３０】
既製杭１４から伝達されてくる建造物等の荷重を、先端金具１２の環状突起１０の表面等からのせん断力等として支持地盤等に伝搬させ、先端金具１２は杭穴３２内の固化ソイルセメント層と一体となって、先端支持力として支持地盤に支持する機能を有している。
【００３１】
先端金具１２の上端部の大径部２は、その上面が、既製杭１４の下端板１７の下面に密着して、既製杭１４に装着する連結部として機能する。大径部２は、鋼管本体１に溶接され、あるいは鋼管本体１と一体に成形して形成する。
【００３２】
また、鋼管本体１の外側面８は、杭穴３２内の固化ソイルセメントと付着して、一体に埋設されるように機能する。
【００３３】
（３）各構成部分の説明
【００３４】
（ａ）　先端金具１２の上端部に位置する大径部（連結部）２は、その上方に位置する既製杭１４から伝達されてくる建造物等の荷重を鋼管本体１および環状突起１０へ伝達する。更に、大径部２の外側縁下面（鋼管本体との段差部分）から杭穴内のソイルセメント層を通じて鉛直方向のせん断力を伝搬させて、環状突起１０と共に、支持力を増強する機能も有する。
【００３５】
大径部２と鋼管本体１とは溶接あるいは成形加工などにより接続・固着等され、応力の伝達が円滑に伝搬するように、一体化した構造の鋼材を使用する。また、大径部２には、既製杭１４と接合する為のボルト穴４、４を有する筒状表面材５が形成されており、強度上の必要性により、筒状表面材５を上下に複数形成し、応力分散を図ることも可能である。また、大径部２の傾斜した段差部下面７と鋼管本体１の外側面との間に斜め状の補強リブを複数形成することもできる（図示していない）。
【００３６】
（ｂ）　環状突起１０は、杭穴３２内のソイルセメント層に一体に付着して埋設され、環状突起１０の上下表面は所望支持力に見合ったソイルセメント層との付着面積および強度（厚さ、材質）を有することが必要であり、通常、鋼材を使用する。従って、環状突起１０は、複数形成されることが望ましい。鉛直荷重が作用した際に、各環状突起１０の下面４１、段差部下面４３からの下方向へのせん断力が斜め下方（鉛直下方となす角度θは、約３０度）へ充分伝搬し、かつ引抜力が作用した際に、各環状突起１０の上面４２から上方向へのせん断力が斜め上方（鉛直上方となす角度θは、約３０度）へ充分伝搬できるように所定の間隔Ｌ１を設けることが望ましい。このような環状突起１０、１０が、鋼管本体１の外側面８に溶接等で固着形成し鋼管本体１と一体的に構成されている。
【００３７】
環状突起１０の構造は、例えば、鋼板によるドーナツ形状で、鋼管本体１に２個取り付けた構造（図１）、鋼板によるドーナツ形状で３個取り付けた構造（図５（ａ））とすることができる。この場合、環状突起１０の上下面と鋼管本体１の外側面８との間に、補強リブ１１、１１を形成する（図１、図５（ａ））。また、補強リブ１１は、環状突起の上面側と上下両面に位置をずらして形成することもできる（図示していない）。
【００３８】
またドーナツ状の形成は、鋼板に代えて鋼棒を重ねて巻き付けて同様の構造とすることもできる（図示していない）。
【００３９】
また、環状突起１０は、ドーナッツ状の鋼板を捻って、スパイラル翼形状を２箇所に形成した構造とすることもできる（図５（ｂ））。この場合、ソイルセメント層内でのせん断力の伝搬を考慮して、スパイラル翼の傾斜角度は小さくすると共に、一周より少なく形成することが望ましい。
【００４０】
また、環状突起１０は、肉厚が厚い断面台形状のドーナッツ状に形成することもできる（図５（ｃ））。この場合、環状突起１０は中空又は中実いずれでも可能である。
【００４１】
（ｃ）　鋼管本体１は、大径部２及び環状突起１０と一体となり、更に、埋設した際に、杭穴３２内の固化ソイルセメント層と一体となって、上下方向の応力を伝達、先端支持力として支持する基体となる構造体である。従って、鋼管本体１は応力伝達、支持に見合った所要強度の厚さｔ１、材質が必要である。また、鋼管本体１の内部は、接続する既製杭１４の中空部と同一内径で連通して、中空部内にソイルセメントが均一に充填できるように形成する。また、接続する既製杭１４の中空部と同一内径で形成することにより、中掘り工法に適用する場合、掘削ロッドを支障無く挿通できる。
【００４２】
（４）先端金具１２の寸法
【００４３】
鋼管本体１の内径寸法Ｄ２は、上部に位置する既製杭１４の中空部内径寸法以上とすれば良いが、鋼管本体１の外径を小径にして、突起の長さＬ７を大きくし、環状突起１０、１０の表面積を大きくするために、既製杭１４の中空部内径と略同一寸法の内径とが望ましい（図１）。
【００４４】
また、環状突起１０の外径Ｄ４は、上部に位置する既製杭１４の外径Ｄ５以上と寸法とする（図１）。尚、既製杭１４の外径Ｄ５と略同一とすることもできる。
【００４５】
また、環状突起１０の鋼管本体１の外側面からの長さＬ７（＝「Ｄ４−Ｄ１」の２分の１）と、設置間隔Ｌ１とは、下方へのせん断力の伝搬角度θ（鉛直上方又は下方と成す角度≒３０度）とした場合、せん断力を充分発現できるように、
Ｌ７＜Ｌ１×ｔａｎθ
となるように形成し、かつ、ソイルセメント層へのせん断力の伝搬の面及びソイルセメントとの付着の面の両面から、環状突起１０の表面積を確保できるように、できるだけＬ７を大きくすることが望ましい（図１（ａ））。
【００４６】
（５）また、前記にのような技術的思想から、先端金具１２に代わり、既製杭１４の下端に螺旋翼付きの鋼管杭（取付ける既製杭より小径）を固定して、この発明の既製杭１４を構成することもできる（図示していない）。
【００４７】
【実施例１】
図面に基づきこの発明の先端金具１２の実施例を説明する。
【００４８】
（１）外径Ｄ１、内径Ｄ２の鋼管本体（厚さｔ１）１の上端部に、外径Ｄ３の大径部２を形成し、大径部２を既製杭１４との連結部とする。大径部２の上端側の外側面に、連結用バンドを嵌装する為の環状溝部３を形成する。連結部の外径、即ち、大径部２の外径Ｄ３は、接続するべき既製杭１４の外径（下端部の外径Ｄ５）と略同一としてある。
【００４９】
大径部２の外側面には、環状溝部を有する筒状表面材５と、筒状表面材５の上端内側に連続して、既製杭１４の下面１３と当接するドーナッツ状の当接材６とが埋め込まれている。ボルト穴４は、筒状表面材５に形成されている。
【００５０】
鋼管本体１の外側面に、外径Ｄ４、厚さｔ２の円盤状（ドーナツ状）の環状突起１０、１０を突設する。各環状突起１０の上下面と鋼管本体１の側面との間に、三角形の補強リブ１１、１１が等間隔に突設されている（図１）。また、各環状突起１０、１０の設置位置は、
・最下端に位置する環状突起１０と鋼管本体１の下端１３との距離Ｌ１−１
・上側に位置する環状突起１０と、下側に位置する環状突起１０との距離Ｌ１−２
・最上端に位置する環状突起１０と大径部２との距離Ｌ１−３
で形成されている。
【００５１】
また、Ｌ１−１、Ｌ１−２、Ｌ１−３は、以下の値で形成される。
・Ｌ１−１　０．５ｍ
・Ｌ１−２　１．０ｍ
・Ｌ１−３　１．０ｍ
【００５２】
以上のようにして、先端金具１２を構成する（図１）。先端金具１２は、上端（大径部２の上端）から下端１３まで内径Ｄ２で、形成されている。
【００５３】
前記における間隔Ｌ１（Ｌ１−２、Ｌ１−３）は、環状突起１０の下面及び上面、大径部２の段差部下面７からのせん断力の有効な伝搬を考慮して、
Ｌ１＞Ｌ７×ｔａｎθ≒Ｌ７×ｔａｎ３０°＝Ｌ７×√３
となるように形成されている。尚、Ｌ１−１は、上記条件具備する必要はなく、
Ｌ１−１＝０
とすることもできる（図６（ａ））。
【００５４】
また、前記各寸法は、以下のように形成する。
【００５５】
2004084275.tif 000003
【００５６】
（２）次に、前記実施例に基づくこの発明の先端金具１２の使用、即ち既製杭１４の構成について説明する。
【００５７】
コンクリート製の既製杭１４は、下端部に、鋼製の接続金具１６が一体に取り付けられている。接続金具１６は、円盤状の下端板１７と、下端板１７の上面周縁部に連結し、既製杭１４の側面に周設した筒状の側板１８とからなる。側板１８は、下端板１７に連続した部分に、材厚を厚くした肉厚部１９を有する。側板１８に、先端金具１６の環状溝部３と略同一形状の環状溝部２０を形成する。環状溝部２０には、先端金具１２のボルト穴４、４に対応したボルト穴２１、２１、が形成されている。環状溝部２０、ボルト穴２１は、肉厚部１９に形成されている（図２（ａ））。
【００５８】
接合用のバンド２３は、先端金具１２の大径部２と既製杭１４の下端板１７に嵌装できる内径を有する鋼製で構成される。バンド２３には、上側の内面に、環状溝部２０に嵌挿できるように内方に向けて突出する環状凸部２５が形成され、下側に、環状溝部３に対応した同様の環状凸部２６が形成されている。また、バンド２３の環状凸部２５、２６には、ボルト穴４、２１に対応した貫通孔２７、２７が形成され、バンド２３の外面で、各貫通孔２７の外面側に拡径して収容部２８が形成され、接合用のボルト３０の頭部を収容できるようになっている。また、バンド２３は、連結作業がし易いように、３つのバンド片２４、２４に等分割されている。
【００５９】
既製杭１４を縦に吊り上げて、あるいは既製杭１４を地面に寝かせた状態で、既製杭１４の下面（下端板１７の下面）に先端金具１２の上面（大径部２の上面）を当接して合わせ、両当接部分にバンド片２４、２４、を環状に並べて当接してバンド２３とし、バンド２３の環状凸部２５、２６を既製杭１４の環状溝部２０、先端金具１２の環状溝部３に夫々嵌挿する。貫通孔２７、２７からボルト３０、３０を挿通して、ボルト穴２１、４にボルト３０の先端部を螺合緊結して、バンド２３を既製杭１４及び先端金具１２に固定し、既製杭１４に先端金具１２を一体に固定する（図２（ｂ））。
【００６０】
この状態で既製杭１４の内径と、先端金具１２の内径は略同径に形成されている。即ち、既杭１４の内側面１５と先端金具１２の内側面９とは略面一に形成される。
【００６１】
以上のようにして、先端金具１２付きの既製杭１４を構成する（図３）。
【００６２】
【実施例２】
次に、この発明の基礎杭構造３７について説明する。
【００６３】
（１）口径Ｄ１１で長さＬの杭穴３２の軸部を掘削し、杭穴３２の軸部３３に連続して深さＬＨに亘り口径Ｄ１２に拡底掘削して、杭穴３２の根固め部３４を形成する（図３）。杭穴３２内には、根固め部３４内に根固め液を、軸部３３に杭周固定液を夫々充填する。根固め液、杭周固定液は、セメントミルク等の固化性材料、又は固化性材料を掘削土と撹拌混合して形成したソイルセメントから構成する。根固め液は、支持地盤の地盤強度と同等の固化強度を有するように調整し、例えば、２０Ｎ／ｍｍ２程度とするが、それ以上の固化強度とすることもできる。
【００６４】
（２）杭穴３２内に、下端に先端金具１２を取り付けた既製杭（ストレート形状）１４を埋設する。
【００６５】
この際、先端金具１２が完全に根固め部３４内に収容され、かつ既製杭１４の下端２２（先端金具１２の上端）が所定長さＬＵだけ、根固め部３４内に入り、即ち、根固め部の上端から既製杭１４の下端２２（先端金具１２の上端）までの距離をＬＵとする。また、先端金具１２の下面１３が根固め部３４の底３５から所定長さＬＤだけ上方に位置するような位置で、既製杭１４の下降を停止して、その状態で既製杭１４を保持する（図３）。
【００６６】
（３）根固め液及び杭周固定液が固化発現した状態で、この発明の基礎杭構造３７を構成する（図３）。
【００６７】
（４）他の実施例
【００６８】
前記実例において、杭穴の掘削完了後に既製杭を埋設するいわゆる先掘工法について説明したが、杭穴を掘削しながら既製杭を埋設するいわゆる中掘工法に適用して、従来と同様に基礎杭を構築することもできる。
【００６９】
即ち、先端金具１２を取り付けた既製杭１４の中空部に、中掘用掘削ロッドを挿通し、先端金具の下端から掘削ヘッドを突出して杭穴を掘削しながら、既製杭１４を下降させる（図示していない）。続いて、既製杭１４Ａを連結して、掘削ロッドを継ぎ足して、既製杭１４、１４Ａを下降し、所定位置まで下降したならば、拡径根固め部を形成し、セメントミルクを注入撹拌し、セメントミルク類を吐出しながら掘削ロッドを、既製杭１４、１４Ａ、先端金具１２の中空部内を通って、地上に引き上げる。
【００７０】
以下、既製杭１４を下降しながら、前記先掘工法と同様に、先端金具１２が完全に根固め部３４内に収容され、かつ既製杭１４の下端２２が所定長さＬ５だけ、根固め部３４内に入り、かつ先端金具１２の下面１３が根固め部３４の底３５から所定長さＬＤだけ上方に位置するような位置で、既製杭１４の下降を停止して、その状態で既製杭１４、１４Ａを保持する。以上で、根固め液等が固化発現して、基礎杭構造を構築する。
【００７１】
【実施例３】
本願発明の基礎杭構造と、従来の基礎杭構造とを、同じ地盤に適用した場合の比較を説明する。
【００７２】
（１）本願発明
【００７３】
図４図示の地盤内に根固め部３４を有する杭穴３２を掘削し、前記実施例１のように、既製杭１４の下端に先端金具１２を取付け、杭穴３２内に埋設して基礎杭構造３７を構築する（図３、図４）。各部の寸法は、以下の通りとする。
【００７４】
2004084275.tif 000004
【００７５】
（３）比較例
【００７６】
同じ既製杭１４を上杭とし、先端金具１２に代えて、節３９付きの下杭１４Ａを連結して（図９）、前記実施例２の杭穴３２内に埋設して、基礎杭構造を構築する。下杭１４Ａは、外径Ｄ３の上部軸部４４に連続して、縮径して外径Ｄ１とした下部軸部４５が形成され、両軸部４４、４５の外側面に外径Ｄ４の環状突起４６、４６が長さＬ３の間隔を空けて、３個形成されている。
【００７７】
３個の環状突起４６の内、中央に位置する環状突起４６は、上部軸部４４と下部軸部４５の段差部に形成され、上側の環状突起４６は上部軸部４４の外側面に、下側の環状突起４６は下部軸部４５の外側面に夫々形成される。また、上側の環状突起４６と下杭１４Ａの上端４７とは距離Ｌ２で形成され、下側の環状突起４６と下杭１４Ａの下端４８とは距離Ｌ１で形成されている（図９）。
【００７８】
各寸法は、以下の通りとする。
【００７９】
（ａ）　上杭１４
・ＰＨＣ杭（遠心力高強度プレストレスコンクリート杭）
・杭長　９ｍ
・外径Ｄ５＝６００ｍｍ
・中空部内径Ｄ２＝４２０ｍｍ
（ｂ）　下杭１４Ａ
・節付きコンクリート杭
・杭長＝　３ｍ
・杭の中空部内径＝　３４０ｍｍ
・上部軸部４４の外径　Ｄ３＝６００ｍｍ
・上部軸部４５外径　　Ｄ１＝５００ｍｍ
・環状突起部４６の外径Ｄ４＝６５０ｍｍ
・長さＬ１−１＝０．５ｍ
・長さＬ１−２＝１．０ｍ
・長さＬ１−３＝１．０ｍ
【００８０】
（３）本願発明と比較例のと比較
実施例１、２の基礎杭構造３７に、載荷試験を実施した所、最大荷重として、７ＭＮ以上の値が得られた。この値は、同じ地盤（図４）に比較例の基礎杭構造を形成した場合と同様の値である。
【００８１】
また、実施例１、２の基礎杭構造３７では、ソイルセメントとの付着表面積は、比較例の表面積の約１．５倍となっており、更に、高い鉛直支持力が得られる可能性があり、耐力としても安定性が期待できる。
【００８２】
例えば、実施例１、２で、環状突起１０の個数を２個とし、あるいは３個以上とし、あるいは、環状突起の外径Ｄ４を、前記範囲内で増減させることにより、表面積を容易に増減させることができる。
【００８３】
従って、本願発明では、上記表面積の増減、ソイルセメント固化強度制御、鋼管本体１や環状突起１０の厚さｔ１、ｔ２を調節することにより、支持力の調節が容易にできる。
【００８４】
【実施例４】
図６に基づき、この発明の他の実施例を説明する。この実施例は、環状突起の形状を変えた接続金物の実施例である。
【００８５】
（１）外径Ｄ１、内径Ｄ２の鋼管本体（厚さｔ１、全長８９２．４ｍｍ）１の上端部に、外径Ｄ３の大径部２を形成し、大径部２を既製杭１４との連結部とする。大径部２は、上面を水平平面状とし、下面側を徐々に小径とした部分円錐状の傾斜斜面４０を形成してある。連結部の外径、即ち、大径部２の外径Ｄ３は、接続するべき既製杭１４の外径（下端部の外径）と略同一としてある。
【００８６】
鋼管本体１の下端部外側面に、外径Ｄ４の円盤状（ドーナツ状）の環状突起１０を突設する。環状突起１０の上面４２は、水平面状に形成し、下面４１は部分円錐状の傾斜斜面を形成し、傾斜斜面の下端は鋼管本体１の下端１３に至っている。
【００８７】
以上のようにして、先端金具１２を構成する（図６（ａ））。先端金具１２は、上端（大径部２の上端）から下端１３まで内径Ｄ２で、形成されている。また大径部２と環状突起１０との間隔はＬ１−３で形成され、前記実施例１と同様に、
Ｌ１−３＞Ｌ７×ｔａｎθ≒Ｌ７×ｔａｎ３０°＝Ｌ７×√３
を満たすように形成されている。
【００８８】
（２）　尚、寸法は、下記のように形成する。
【００８９】
2004084275.tif 000005
【００９０】
（３）前記先端金具１２の大径部２の上面を、前記実施例１と同じ既製杭１４の下端板１７の下面に当て、大径部２と下端板１７とをボルトや溶接等で一体に固定して、先端金具１２付きの既製杭１４を構成する（図６（ｂ））。先端金具１２付きの既製杭１４は、前記実施例２と同様に、根固め部３４を形成した杭穴３２内に埋設して、基礎杭構造を形成する（図示していない）。尚、ボルトで固定する場合には、大径部に、既製杭１４の下端板のボルト穴と連通する貫通孔を形成してある（図示していない）。
【００９１】
（４）　この実施例の先端金具１２では、前記実施例１の先端金具１２（図１）に比して、支持力が多少劣った設計となっているが、施工上取扱い易いと共に、杭穴の根固め部の掘削径を小さく形成できる等の利点がある。
【００９２】
即ち、具体的には、以下のような利点が考えられる。
【００９３】
（ａ）　筒状基部の長さを短くし（長さ１．０ｍ程度。実施例１では、長さ２．５ｍ程度）、先端金具における支持力の発揮に寄与が少ない、筒状基部の側面の面積を減らした。これにより、杭穴の根固め部の拡底掘削する長さを短くし、結果、施工時間の短縮、セメントミルクの使用量を削減する等を実現できる。
【００９４】
（ｂ）　また、環状突起４の根付け部分を厚くし、機械的強度を高めた。
【００９５】
（ｃ）　また、環状突起の下面４１を部分円錐状の傾斜斜面としたので、根固め部内のソイルセメント層及び地盤への応力が効率的に伝搬される。
【００９６】
（ｄ）　鉛直支持力の発生に最も寄与すると考えられる先端部に広い表面積の環状突起４をしたので、少ない突起部で大きな鉛直支持力を発揮できる。
【００９７】
（ｅ）　鉛直支持力の発生に寄与する環状突起４の下面４１を傾斜させて形成したので、先端金具を杭穴へ埋設する際に環状突起４の下面４１に泥土が付着し難い。従って、ソイルセメント層と下面４１との付着を高め、せん断力のソイルセメント層への伝搬を確実になし得る。
【００９８】
（ｆ）　既製杭の最先端に最も大径な部分が形成してあるので、既製杭を埋設する際に、既製杭のセンタリング（杭穴の芯との芯合わせ）が容易となる。
【００９９】
（５）　また、鋼管本体１の中間部に、前記実施例１と同様に、ドーナツ状の環状突起１０を更に追加すれば、支持力を増加させることができる（図示していない）。この場合には、前記実施例１と同様に、
Ｌ１−２＞Ｌ７×ｔａｎθ≒Ｌ７×ｔａｎ３０°＝Ｌ７×√３
の条件を満たすように形成する。
【０１００】
（６）他の実施例
【０１０１】
前記実施例において、大径部２は、下面側を徐々に小径とした部分円錐状の傾斜斜面４０を形成したが、他の構成とすることもできる。例えば、大径部２を円盤状に形成し、円盤状の下面と鋼管本体１の外側面との間に補強リブ４９、４９を取り付けることもできる（図７）。この場合、円盤状とした大径部２に、既製杭１４の下端板１７のボルト穴に対応させて、貫通孔を形成すれば（図示していない）、大径部２を既製杭１４の下端板１７にボルトによる固定が容易にできる。この場合、貫通穴の間に補強リブ４９、４９を形成すれば、効率的に補強できる。
【０１０２】
また、前記実施例において、環状突起１０の下面４１の傾斜を水平面に対して３０°程度としたが、４５°程度とすることもできる（図７（ａ）（ｂ））
【０１０３】
【発明の効果】
（１）この発明は、既製杭に連結できる大径部を有する筒状基部を形成し、小径の筒状基部の外側面に突起部を形成して先端金具を構成したので、汎用のコンクリート杭の下端に先端金具を連結して、所望の支持力を発揮できる効果がある。
【０１０４】
また、突起部の外径を、大径部の外径と同等又はより大径に形成して先端金具を形成した場合には、突起部の表面積を容易に大きく取ることができ、更に大きな支持力を期待できる。
【０１０５】
即ち、円筒形コンクリート杭などの既製杭下端部に突起を形成する代りに、汎用性のある円筒形杭（コンクリート杭等）の既製杭の下端面に、建造物の所要支持力に最適な形状・寸法の突起付き筒状基部を装着できるので、過大な形状寸法及び支持力の杭を選択する必要がなく、建造物に必要な支持力値を有する基礎杭を容易かつ短期間に調達・提供できる。
【０１０６】
（２）先端金具の筒状基部の内径を、上部に連結する既製杭と同一とした場合には、その筒状基部の外径が連結する既製杭の軸部径より大幅に小径となるので、突起部の表面積を容易に大きくできる効果がある。
【０１０７】
また、従来の高支持力を発揮できる大径杭にない軸径比率の大きい（軸径に比して突起部外径が大きい）突起を有する基礎杭を容易に提供できる。従って、従来の突起部の総表面積では地盤の支持力が不足する場合に、従来の突起付き杭の場合より大きくかつ面積の大きい突起が容易に加工・形成できる。よって、杭穴の掘削・形成寸法を適宜適合させることにより、従来より耐力の大きい基礎杭が簡便に短納期で実現できる。
【０１０８】
即ち、上部に使用する円筒形既製杭の外径を一定にして、先端金具を使用することにより、根固め部による支持力を容易に増強できるので、連結する円筒形既製杭の外径を変更しないで、突起付きの先端金具の加工・成形と根固め部の掘削寸法変更などで容易に短期間に設計変更に対応できる。
【０１０９】
また、ある外径の円筒形既製杭に対して、外径を１ランク上とした場合と同等の支持力を容易に実現できる。具体的には、６００φの既製杭で７００φ相当のの支持力が容易に実現できる。
【０１１０】
（３）また、既製杭に突起を形成した場合と異なり、破損し難い鋼材を利用した先端金具を使用するので、突起付き先端金具と既製杭を分離して製造・移送し、現場で既製杭の下端面に先端金具を装着する施工方法が可能である。よって、製造、移送及び吊上げ等が個別に処理でき、調達および取扱いで杭材の破損・損傷など特別の品質・取扱等の管理が不要となり施工作業が安定する。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の先端金具の実施例で、（ａ）は正面図、（ｂ）は底面図、（ｃ）は縦断面図である。
【図２】この発明の先端金具と既製杭との連結を表す一部拡大縦断面図で、（ａ）は連結前、（ｂ）は連結後を表す。
【図３】この発明の基礎杭構造の実施例の縦断面図である。
【図４】実施例２を適用する地盤と既製杭の設置状況を説明する図である。
【図５】（ａ）〜（ｃ）はこの発明の先端金具の他の実施例の正面図である。
【図６】他の先端金具を使用した既製杭の縦断面図で、（ａ）は接合前、（ｂ）は接合後を夫々表す。
【図７】同じく他の先端金具を使用した既製杭の縦断面図で、（ａ）は接合前、（ｂ）は接合後を夫々表す。
【図８】（ａ）〜（ｃ）は同じく他の先端金具を使用した既製杭の縦断面図である。
【図９】比較例の既製杭の構成を表す縦断面図である。
【図１０】（ａ）〜（ｄ）は、この発明の先端金具の支持面とせん断力の伝搬を説明する概略した縦断面図である。
【符号の説明】
１　　鋼管本体（筒状基部）
２　　大径部
３　　環状溝部
４　　ボルト穴
５　　筒状表面材
６　　当接材
８　　外側面
９　　内側面
１０　環状突起（突起部）
１１　環状突起のリブ
１２　先端金具
１３　先端金具の下面
１４　既製杭
１４Ａ　比較例の下杭
１５　既製杭の内側面
１６　既製杭の接続金具
１７　既製杭の下端板
１８　既製杭の側板
１９　既製杭の側板の肉厚部
２０　既製杭の環状溝部
２１　既製杭のボルト穴
２２　既製杭の下端
２３　連結用のバンド
２４　バンド片
２５、２６　バンドの環状凸部
２７　バンドの貫通孔
２８　バンドの収容部
３０　ボルト
３２　杭穴
３３　杭穴の軸部
３４　杭穴の根固め部
３５　杭穴の根固め部の底
３７　基礎杭構造
４０　先端金具の環状突起の傾斜面
４１　先端金具の突起部下面
４２　先端金具の突起部上面
４４　比較例の上部軸部
４５　比較例の下部軸部
４６　比較例の環状突起
Ａ　支持面
【図１】
2004084275.tif 000006
【図２】
2004084275.tif 000007
【図３】
2004084275.tif 000008
【図４】
2004084275.tif 000009
【図５】
2004084275.tif 000010
【図６】
2004084275.tif 000011
【図７】
2004084275.tif 000012
【図８】
2004084275.tif 000013
【図９】
2004084275.tif 000014
【図１０】
2004084275.tif 000015