(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
地盤に埋設した鋼管杭の先端部に根固め材が固着してなる根固め部を有する杭基礎構造において、
上記根固め材が固着する杭先端部外周面に対し、側面視で上下方向に並ぶ複数の突起を設け、その上下に並ぶ複数の突起のうち少なくとも一部の突起の並びでは、その各突起の突出量を下側の突起よりも上側の突起の方が段々と高くなるように設定すると共に、上記並びを構成する突起の間に、その突起よりも突起量が小さい別の突起を設けることを特徴とする杭基礎構造。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、根固め部の構造に特徴を有する杭基礎構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の杭基礎の施工は、例えば特開平０６−３１６９２７号公報などに記載のように、杭の先端部を配置する支持地盤を拡径して杭径よりも大きな円柱状の空間を形成し、その部分に根固め材であるセメントミルクを注入することで杭先端部外周及びその下方にセメントの塊（以下セメント塊という）が形成される。すなわち、図５に示すように、杭先端部１ａに対しセメント塊４が固着することで、杭径よりも大きな円筒状の根固め部Ｎが設けられる。
【０００３】
このように杭径よりも大きな根固め部Ｎを設けることで、大口径の開口端杭であっても杭径に応じた支持力が杭基礎に確保できる。
ここで、図５では、杭先端部１ａの周面に複数の突起１１を設けた場合を例示している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上部構造物などからの荷重など、杭１に対し下向きの力Ｆ１が作用した場合を考えると、根固め部Ｎ位置の鋼管杭１の表面に突起１１がない場合には、鋼管杭１の周面とセメント塊４との間の付着力が弱いことから、上記杭１に作用した下向きの力Ｆ１は、杭下端１ｂに集中して掛かることで、セメント塊４に割れが生じるおそれがある。符号Ａは、その破壊線を示す。
【０００５】
一方、上記図５のように、杭１の外周面に同じ高さの突起１１を複数形成した場合には、突起１１により杭周面とセメント塊４との間に所要の付着力が確保される結果、上記下向きの力Ｆ１は、杭先端部１ａの周面からもセメント塊４に伝達される。つまり上記下向きの力Ｆ１は、杭１から分散してセメント塊４に伝達される結果、突起１１を設けない場合に比べて破壊耐力が向上する。しかしながら、上記複数の突起１１の先端の位置が、側面視において、鉛直方向（Ｆ１の向きと同方向）に向けて一直線上に並ぶことから、当該突起１１先端を通過する仮想の円筒面が杭１の外周面のように作用して、その先端位置結ぶ鉛直線に沿って破壊線Ｂが発生するおそれがあり、この破壊線Ｂの方向の力は、上記セメント塊３に対し引張力若しくはせん断力として働くことから破壊耐力上、不利である。
【０００６】
本発明は、上記のような点に着目してなされたもので、根固め部の破壊耐力をより向上することが可能な杭基礎構造を提供することを課題としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明は、地盤に埋設した鋼管杭の先端部に根固め材が固着してなる根固め部を有する杭基礎構造において、
上記根固め材が固着する杭先端部外周面に対し、側面視で上下方向に並ぶ複数の突起を設け、その上下に並ぶ複数の突起のうち少なくとも一部の突起の並びでは、その各突起の突出量を下側の突起よりも上側の突起の方が段々と高くなるように設定すると共に、上記並びを構成する突起の間に、その突起よりも突起量が小さい別の突起を設けることを特徴とするものである。
【０００８】
本発明によれば、杭外周に突起を設けることで、杭に作用した軸方向の力は、突起を介してセメント塊に支圧力として伝達されることから、効率良くセメント塊に伝達可能となる。
このとき、一部の突起の並びについては、下側よりも上側の方が高さが大きいように並ぶことで、その一部の突起の並びについては、各突起が負担するセメントの面積が徐々に変わっていって、全部の突起がより円滑にセメント塊に力を伝達できる結果、根固め部の破壊耐力が向上する。
【０００９】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施形態について図面を参照しつつ説明する。
図１は、本実施形態に係る基礎杭構造を示す概念図であって、支持杭１の先端部１ａ（下端部）が支持層２の地盤まで埋設されると共に、その杭１の先端部１ａにセメント塊４が固着して根固め部Ｎが形成されている。なお、不図示の支持杭１の頭部に上部構造物（不図示）が支持される。
【００１０】
上記杭１の先端部１ａには複数の突起３が形成されて、セメント塊４との付着力が向上し、当該杭１の先端部１ａとセメント塊４との一体化が高くなるようになっている。
上記突起３は、側面視において、下側よりも上側の方が突起の高さが高くなるように設定されていて、突起３先端と結んだ線Ｃが、側面視において、上から下に向かうにつれて鋼管杭１に近づく方向に傾斜している。
【００１１】
なお、上記基礎杭構造の構築は、例えば次のように構築すればよい。すなわち、オーガーによって支持層２の地盤まで掘削しながら鋼管杭１を挿入し、掘削穴の先端部１ａを拡大掘削した後にセメントミルクを注入して構築する。そして、上記拡大掘削する際に拡幅した空間の形状が、上記根固め部Ｎの形状となるように掘削を行えばよい。
【００１２】
次に、上記構成の基礎杭構造の作用・効果等について説明する。
基礎杭１の支持力は、根固め部Ｎの横断面積における最大面積で規制されるが、本実施形態の根固め部Ｎでは、最下部の最大径位置の面積を大きくすることで、必要とする支持力が確保される。
また、上記構成では、杭１の先端部１ａとセメント塊４との付着力が、上記突起３によって高く設定される。したがって、上部構造物などから杭１に対し下向きの力Ｆ１が負荷された場合に、上記力Ｆ１は、杭１の先端から下方に位置するセメント塊４に伝達されるだけでなく、杭１の先端外周の突起３からもセメント塊４に伝達される。つまり、上記下向きの力Ｆ１は、分散して円滑にセメント塊４に伝達される結果、下向きの力Ｆ１に対する、セメント塊４の破壊耐力を大幅に向上させることができる。
【００１３】
このように、破壊耐力が大幅に向上することから、上記根固め部Ｎの横断面における最大面積をより大きく設定可能となり、もって上記支持力をより大きく設定可能となる。
またこのとき、上下方向に配列して設置された突起３は、突起の高さが下側よりも上側の方が高くなるように並ぶことで、各突起３が力の伝達を負担するセメントの面積が同一高さの突起が上下に配列されている場合よりも大きくなっていって、全部の突起３がより円滑にセメント塊４に力を伝達できる結果、根固め部Ｎの破壊耐力が更に向上する。
【００１４】
また、突起３の先端を結ぶ傾斜面に沿って破壊線（符号Ｃの位置）が発生するとしても、杭１に下向きの荷重Ｆ１が負荷されると、上記傾斜面からセメント塊に作用する力は当該セメント塊４に対し圧縮力として作用することから、破壊耐力上有利な根固め部構造となっている。
なお、破壊耐力を向上させる意味では、前記傾斜角と杭の軸方向とのなす角度（図１中のθ）は２０度以上であることが好ましく、一方、杭の施工性を考慮すると、この角度は４５度以上であることが好ましい。
【００１５】
ここで、上記実施形態では、各突起３が杭先端部１ａ水平に張り出す場合を例示しているが、これに限定しない。例えば図２に示すように、螺旋状のリブなどで突起３を形成することで、杭先端部１ａの周面に設ける突起３を、水平面から上下方向に所定角度だけ傾くように設定しても良い。
また、上記実施形態では、側面視で上下に並ぶ全ての突起３を対象として、下側の突起３よりも上側の突起３の高さが高くなるように設定しているが、これに限定しない。例えば図３に示すように、上記一群の並びを構成する突起３の上側や下側に別の突起１０があっても良い。この別の突起３を設けることで、突起３が増える分、杭先端部１ａとセメント塊４との間の一体化は増加する。
【００１６】
また、図４に示すように、一群の並びを構成する突起３の間に突起量が小さな別の突起１０を設けても良い。すなわち、一部の突起３の並びは必ずしも連続している必要はない。
【００１７】
【発明の効果】
以上説明してきたように、本発明を採用すると、根固め部について、効率よく支持力及び破壊耐力を向上することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に基づく実施形態に係る杭の基礎構造を説明する図である。
【図２】本発明に基づく実施形態に係る杭の基礎構造の別例を説明する図である。
【図３】本発明に基づく実施形態に係る別の突起構成を示す模式図である。
【図４】本発明に基づく実施形態に係る別の突起構成を示す模式図である。
【図５】従来の杭の基礎構造を説明する図である。
【符号の説明】
１    杭
１ａ  杭先端部
２    支持層
３    突起
４    セメント塊
Ｎ    根固め部
【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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