(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
鋼管杭とは別体に、前記鋼管杭より外側へ向けて厚い軸心方向に一定の肉厚を有する筒状体からなる短尺の杭頭体を形成して、その杭頭体の外周部に鉄筋用の取付部材を固着し、該杭頭体を前記鋼管杭の上端部に溶接するとともに、前記取付部材を介して鉄筋を設置するように構成したことを特徴とする基礎杭の杭頭構造。
【請求項２】
鋼管杭とは別体に、前記鋼管杭より外側へ向けて厚い軸心方向に一定の肉厚を有する筒状体からなる短尺の杭頭体を形成して、その杭頭体の外周部に鉄筋を固着し、該杭頭体を鋼管杭の上端部に溶接するように構成したことを特徴とする基礎杭の杭頭構造。
【請求項３】
前記杭頭体の鋼管杭に溶接する側の端部外周に開先部を形成するとともに、その開先部の内側の突合わせ部内周に裏当て金を設けた請求項１又は２に記載の基礎杭の杭頭構造。
【請求項４】
鋼管杭とは別体に、前記鋼管杭より外側へ向けて厚い軸心方向に一定の肉厚を有する筒状体からなる短尺の杭頭体を形成して、その杭頭体の外周部に鉄筋用の取付部材を予め固着したうえ、地盤に埋込んだ鋼管杭の上端部に前記杭頭体を溶接するとともに、前記取付部材を介して鉄筋を設置することを特徴とする基礎杭の杭頭施工方法。
【請求項５】
鋼管杭とは別体に、前記鋼管杭より外側へ向けて厚い軸心方向に一定の肉厚を有する筒状体からなる短尺の杭頭体を形成して、その杭頭体の外周部に鉄筋を予め固着したうえ、地盤に埋込んだ鋼管杭の上端部に前記杭頭体を溶接することを特徴とする基礎杭の杭頭施工方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、構造物の基礎杭に関する。より詳しくは、構造物の基礎と結合される基礎杭の杭頭部分の構造及びその施工方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
構造物の基礎杭の設置に関しては、その基礎杭の杭頭部分に鉄筋を固着して構造物側の基礎フーチング等と結合することにより、基礎杭と構造物とを連結する方法が広く採用されている。杭頭部分に対する鉄筋の固着方法としては、鋼管杭の杭頭部分の外周部に鉄筋を直接的に溶接するもの（実開昭６１−１７３５５４号公報）や、杭頭の外周部に固着した取付部材を介して鉄筋を設置するもの（特公平３−５４７３６号公報）などが知られている。しかしながら、これらの従来技術は、長尺の鋼管杭の杭頭部分に対して鉄筋あるいは取付部材を固着する必要があるため、現場作業に先だって予め工場等において、それらの固着作業を実施する場合には、広い作業スペースが必要とされ、作業性もよくなかった。すなわち、工場等でそれらの鉄筋や取付部材の溶接作業を実施する場合には、長尺の鋼管杭を横にねかした状態で溶接することになるため、広い作業スペースが必要とされるだけでなく、溶接作業に伴って長尺の鋼管杭に関する移動や回転作業が必要とされるため、作業負担が大きいという問題があった。また、現場において埋込まれた鋼管杭の杭頭部分に対して鉄筋や取付部材を溶接する場合には、その作業環境が制約され、溶接作業の内容もそれぞれの各鉄筋ないし取付部材に沿った面倒な溶接作業となることからかなり長い作業時間が必要とされ、更に天候にも影響されやすいといった工期上の問題があった。
【０００３】
そこで、鋼管杭から切離して別体に短尺の杭頭体を形成し、その杭頭体の外周部に対して鉄筋を直接的に溶接したり取付部材を介して鉄筋を設置する方法も開示されている（実開昭６２−１１０３４４号公報、特開平１０−２４５８５５号公報）。しかしながら、これらの従来技術においては、鋼管杭の上端部に杭頭体を嵌合してボルト等により固着する構成を採用していたため、強固な固着状態を得ることは実際には困難であった。すなわち、杭頭体を鋼管杭の上端部にガタなく嵌合するためには、杭頭体の内径と鋼管杭の外径との間の寸法差を所定の範囲内に確実に収める必要があり、その加工精度が悪い場合には、嵌合が不可能になったり、両者間にガタが生じることになる。一般的には、高い加工精度を維持するためのコストとの関係から、両者間のある程度のガタは許容せざるを得ないのが実情である。そして、その杭頭体と鋼管杭との間のガタの解消は、ボルト等による締付け固定に依存することになるが、実際には、ガタを解消して両者を確実に密着させることは技術的に非常に困難であり、それらの両者間の結合状態により鋼管杭と構造物との間の結合力が低下するおそれも大きい。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、以上のような従来技術の状況に鑑みて開発したものであり、鋼管杭と構造物との間の結合力を低下させることなく、杭頭部分に対する鉄筋の設置に関する作業性を向上することができ、更には鋼管杭と構造物との間の応力伝達の強化も可能な、基礎杭の杭頭構造及びその施工方法を提供することを目的とするものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するため、請求項１及び４の発明では、鋼管杭とは別体に、前記鋼管杭より外側へ向けて厚い軸心方向に一定の肉厚を有する筒状体からなる短尺の杭頭体を形成して、その杭頭体の外周部に鉄筋用の取付部材を固着し、該杭頭体を前記鋼管杭の上端部に溶接するとともに、前記取付部材を介して鉄筋を設置するという技術手段を採用した。また、請求項２及び５の発明では、同様に、鋼管杭とは別体に、前記鋼管杭より外側へ向けて厚い軸心方向に一定の肉厚を有する筒状体からなる短尺の杭頭体を形成して、その杭頭体の外周部に鉄筋を固着し、該杭頭体を鋼管杭の上端部に溶接するという技術手段を採用した。以上のように、本発明では、杭頭体として、鋼管杭より外側へ向けて厚い軸心方向に一定の肉厚を有する筒状体からなる短尺の杭頭体を採用したので、前記筒状体の外周部の表面は鋼管杭の外周部より外側へ変位し、その鋼管杭の外周部より外側へ向けて膨出した形の前記筒状体の外周部に対して前記取付部材を介してあるいは介さずして鉄筋を固着することになることから、より大径の鉄筋や取付部材の溶接が可能になることから、鉄筋の総断面積を増やして応力伝達を強化したり、鉄筋の設置数を減らして作業性を向上したりすることが可能になる。なお、前記杭頭体の鋼管杭に溶接する側の端部外周に開先部を形成するとともに、その開先部の内側の突合わせ部内周に裏当て金を設けるようにすれば、杭頭体と鋼管杭との間の溶接作業が容易になり、良好な溶接状態がより確実に得られる（請求項３）。
【０００６】
【発明の実施の形態】
本発明は、基礎杭として鋼管杭を使用する形態に広く適用できる。ここで、鋼管杭とは、鋼管のみからなる杭のほか、外殻鋼管付きコンクリート杭も含む。また、鋼管杭と別体に形成される短尺の杭頭体は、それらの鋼管部分の上端部と溶接し得る筒状体に形成される。すなわち、本発明では、杭頭体を鋼管の上端部に溶接することにより一体化することによって、両者間のガタをなくして鋼管杭と構造物との間の結合力の低下を的確に解消した点を大きな特徴としている。杭頭体としては、鋼管杭と同様の寸法の鋼管を輪切にしたものを使用してもよいし、鋼板から筒状に形成したものを使用してもよい。杭頭体の高さ寸法は、その杭頭体の外周部に鉄筋や取付部材を固着するために必要な長さ以上のものであればよく、場合に応じて任意に設定することが可能である。鋼管杭との突合わせ部内周に裏当て金を設ける場合には、杭頭体の内径は、鋼管杭の内径と同径に形成される。外径に関しては、その杭頭体の外周部が鋼管杭の外周部より外側へ膨出するように設定される。杭頭体の外周部に取付部材を介して鉄筋を設置する形態の場合には、予め工場等において取付部材を杭頭体の外周部に溶接やボルトナットなどの適宜の固着手段により固着する。この場合、杭頭体が短尺であることから取扱いが容易であり、長尺の鋼管杭自体に対する場合に比べて、取付部材の固着作業に関する作業性が大幅に向上される。なお、この形態における鉄筋の設置時期に関しては、予め工場等において実施される取付部材の固着作業時に、合わせてその取付部材を介して設置するようにしてもよいし、現場において鋼管杭の上端部に杭頭体を溶接した後に、前記取付部材を介して設置するようにしてもよい。また、杭頭体の外周部に鉄筋を直接的に設置する形態の場合には、予め工場等において鉄筋を溶接により杭頭体の外周部に直接固着することになる。
【０００７】
【実施例】
以下、図面を用いて本発明の実施例に関して説明する。図１〜図３は本発明の第１実施例に係る杭頭体を示したものであり、図１はその杭頭体の正面図、図２は平面図、図３は部分縦断面図である。また、図４は本実施例に係る杭頭体を鋼管杭の上端部に設置した状態を示した施工状態図である。図１及び図２に示したように、本実施例に係る杭頭体１は、短尺の筒状体から構成され、その外周部には、１２個の取付部材２が溶接されている。それらの各取付部材２には、図３に示したように、図４のネジ鉄筋からなる鉄筋３が螺合し得る雌ネジ４が形成されている。また、図４に示したように、杭頭体１は鋼管杭５より外側へ向けて厚い一定の肉厚に形成され、その鋼管杭５に溶接する側の端部外周には、溶接用の開先部６を形成している。なお、図４に示したように、開先部６の内側の突合わせ部内周に予め裏当て金７を設ける場合には、杭頭体１側に固着するようにしてもよいし、鋼管杭５側に固着するようにしてもよい。
【０００８】
次に、本実施例に係る前記杭頭体１を使用する場合の作業手順に関して説明する。先ず、鋼管を輪切にしたり鋼板を切断して筒状に丸めて、鋼管杭５より外側へ向けて厚い一定の肉厚を有する筒状体からなる所望高さの杭頭体１を形成する。そして、その杭頭体１の外周部に対して、予め工場等において、例えば１２個の取付部材２を溶接等により固着する。この場合、杭頭体１は短尺であり、長尺な鋼管杭５に比べて大幅な小型軽量化がなれることから、溶接作業部への杭頭体１の移動や、溶接作業において各溶接部位に合わせるために行う杭頭体１の回転作業などがきわめて容易になり、作業性が向上するとともに的確な溶接状態がより簡便に得られるようになる。また、作業スペースに関しても大幅な縮小が可能である。なお、本実施例では、取付部材２の上端面を杭頭体１の上端部より若干上方に突出させた状態に設定した場合を例示したが、同じ高さに設定してもよいし、逆に取付部材２の上端面側を低く設定してもよい。さらに、杭頭体１の下端部外周に溶接用の開先部６を形成し、必要に応じて、図４のように開先部６の内側の突合わせ部内周に裏当て金７を設けるようにしてもよい。
【０００９】
しかして、以上のようにして工場等において予め形成された短尺筒状の杭頭体１は、目的の現場に搬入される。現場においては、一般の施工手順に従い、溶接により必要な本数を接続して所定長さに設定した鋼管杭５が地盤に埋設される。しかる後、図４に示したように、鋼管杭５の上端部に前記杭頭体１をセットし、開先部６の部分を突合わせ溶接する。なお、図示のように鋼管杭５の上端部にも開先部を形成することは有効である。以上の溶接作業が完了したら、次の鉄筋３の設置作業に移行する。この鉄筋３の設置作業では、図４に示したように、杭頭体１の外周部に固着した各取付部材２の雌ネジ４に対して鉄筋３の雄ネジ部分を螺合し、ナット８を締付けてロックすることにより、的確に固着することができる。なお、以上の実施例のほか、杭頭体１の鋼管杭５に対する溶接作業は、鋼管杭５を地盤に埋設する前に現場等において実施することも可能である。また、鉄筋３の杭頭体１に対する固着時期に関しても、工場等において予め実施するようにしてもよい。また、その鉄筋３としてネジ鉄筋に替えて他の異形鉄筋等を用いることも可能である。その場合には、当該異形鉄筋に直接雄ネジを形成したり、他のネジ部材を固着したり、あるいは他の固着方式を採用した取付部材を使用したりし得ることはいうまでもない。
【００１０】
図５及び図６は本発明の第２実施例に係る杭頭体を示したものであり、図５はその杭頭体の正面図、図６は平面図である。また、図７は本実施例に係る杭頭体を鋼管杭の上端部に設置した状態を示した施工状態図である。図５及び図６に示したように、本実施例に係る杭頭体９は、前記第１実施例と同様に短尺の筒状体から構成され、その外周部には、１２本のネジ鉄筋からなる鉄筋１０が直接的に溶接されている。この場合、鉄筋１０としては、ネジ鉄筋に替えて他の異形鉄筋等を採用することは全く自由である。さらに、前記第１実施例の場合と同様に、杭頭体９の鋼管杭１１に溶接する側の端部外周には、溶接用の開先部１２が形成されている。また、図７に示したように、杭頭体９は鋼管杭１１より外側へ向けて厚い一定の肉厚に形成され、その杭頭体９側と鋼管杭１１側の開先部１２、１３の内側の突合わせ部内周に、予め裏当て金１４を設けるようにしてもよい。なお、この図７では、鉄筋１０として大径の鉄筋を用いた場合を例示した。
【００１１】
次に、本実施例に係る前記杭頭体９を使用する場合の作業手順に関して説明する。先ず、鋼管を輪切にしたり鋼板を切断して筒状に丸めて、内径が鋼管杭１１の内径と同径で鋼管杭５より外側へ向けて厚い一定の肉厚を有する筒状体からなる所望高さからなる杭頭体９を形成する。そして、本実施例の場合には、予め工場等において、杭頭体９の外周部に対して、図５及び図６に示したように、取付部材を使用せずに所要数の鉄筋１０を直接的に溶接により固着するようにした点で特徴を有する。この場合、杭頭体９は短尺であり、長尺な鋼管杭１１に比べて大幅な小型軽量化がなれることから、溶接作業部への杭頭体９の移動や、溶接作業において各溶接部位に合わせるために行う杭頭体９の回転作業などがきわめて容易になり、作業性が向上するとともに的確な溶接状態がより簡便に得られ、また作業スペースに関しても大幅な縮小が可能である点で、前記第１実施例の場合と変りはない。しかる後、以上のようにして工場等において予め形成された短尺筒状の杭頭体９は、目的の現場に搬入され、図７に示したように前記開先部１２、１３の部分を突合わせ溶接して、鋼管杭１１の上端部に設置される。
【００１２】
以上のように、本発明によれば、杭頭体の肉厚を鋼管杭の肉厚に関わらず厚く設定することにより、鉄筋の太さに関する選択の自由度を大幅に拡大することができる。すなわち、鋼管杭１１自体に鉄筋１０を溶接する場合には、従来に比べて、杭頭体９の肉厚を厚くすることにより、溶接時の熱影響を緩和したり、その杭頭体９の機械的強度を強化できることから、より大径の鉄筋１０の適用が可能になるので、鉄筋の総断面積を増やして応力伝達を強化したり、鉄筋の設置数を減らして作業性を向上したりすることが可能である。
【００１３】
【発明の効果】
本発明によれば、次の効果を得ることができる。
（１）鋼管杭とは別体に短尺筒状の杭頭体を形成して、その杭頭体の外周部に鉄筋やその取付部材を固着するようにしたので杭頭体の小型軽量化が図られ、それらの固着作業を予め工場等において実施する際の杭頭体の取扱いが、鋼管杭自体に対する場合に比べてきわめて容易なことから、固着作業に関する作業性を大幅に向上でき、しかも作業スペースも大幅に縮小できる。
（２）前記杭頭体は短尺の筒状体という単純な形状から構成されるので、鋼管を輪切にしたり鋼板を筒状に丸めることにより、きわめて簡便かつ安価に製作することができる。
（３）しかも、杭頭体の軸心方向の肉厚を鋼管杭より厚い一定の肉厚に設定するようにしたので、鋼管杭の肉厚に拘束されることなく、鉄筋の太さに関する選択の自由度を大幅に拡大することができる。とりわけ、前記杭頭体を形成する筒状体の厚さを鋼管杭より外側へ向けて厚くなるようにしたので、その筒状体によって形成される杭頭体の外周部は前記鋼管杭の外周部より外側へ向けて膨出した形となり、杭頭体の外周部の表面が周方向に拡張される結果、鉄筋や取付部材の設置スペースが増大され、より大径の鉄筋や取付部材の溶接が可能になることから、鉄筋の総断面積を増やして応力伝達を強化したり、鉄筋の設置数を減らして作業性を向上したりすることが可能になる。
（４）また、前記杭頭体を鋼管杭の上端部に溶接するようにしたので、鋼管杭と杭頭体との間にガタが生じる余地はなくなり、きわめて強固な結合状態が得られることから、延いては鋼管杭と構造物との間の結合力をより的確に確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の第１実施例に係る杭頭体を示した正面図である。
【図２】  同杭頭体を示した平面図である。
【図３】  同杭頭体を示した部分縦断面図である。
【図４】  同杭頭体を鋼管杭の上端部に設置した状態を示した施工状態図である。
【図５】  本発明の第２実施例に係る杭頭体を示した正面図である。
【図６】  同杭頭体を示した平面図である。
【図７】  同杭頭体を鋼管杭の上端部に設置した状態を示した施工状態図である。
【符号の説明】
１…杭頭体、２…鉄筋の取付部材、３…鉄筋、４…雌ネジ、５…鋼管杭、６…溶接用の開先部、７…裏当て金、８…ナット、９…杭頭体、１０…鉄筋、１１…鋼管杭、１２，１３…溶接用の開先部、１４…裏当て金
【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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【図６】
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【図７】
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