(57)【要約】【課題】  安定した高い曲げ耐力を有するとともに、外鋼管の製作コストを低減することができる鋼管杭頭部の接合構造を提供する。【解決手段】  地盤中に打設されたコンクリート充填鋼管杭１の頭部の周囲に、定着筋４が固定された外鋼管２が配置され、外鋼管２とコンクリート充鋼管杭１との間隙および外鋼管２の少なくとも上端部の周囲にコンクリートが打設されて、コンクリート充鋼管杭１と基礎梁６とが接合されている鋼管杭頭部の接合構造であって、外鋼管２の下端に、内側に突出する定着部材３が設けられている。【選択図】        図１
2005139731.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
地盤中に打設された鋼管杭の頭部の周囲に、定着筋が固定された外鋼管が配置され、前記外鋼管と前記鋼管杭との間隙および前記外鋼管の少なくとも上端部の周囲にコンクリートが打設されて、前記鋼管杭とフーチングまたは基礎梁とが接合されている鋼管杭頭部の接合構造であって、
前記外鋼管の下部に、内側に突出する定着部材が設けられていることを特徴とする鋼管杭頭部の接合構造。
【請求項２】
前記鋼管杭の上部に、外側または内外に突出する定着部材が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の杭頭部の接合構造。
【請求項３】
前記外鋼管の内周面および該内周面に対向する前記鋼管杭の外周面部分の一方の上部および下部には他方側に突出する定着部材が設けられているとともに、他方にはこれらの定着部材の間の高さ位置に定着部材が設けられていることを請求項１に記載の鋼管杭頭部の接合構造。
【請求項４】
前記外鋼管に固定された前記定着筋は、拡径部を有していることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の鋼管杭頭部の接合構造。
【請求項５】
前記外鋼管の上端が前記鋼管杭の上端より上方に突出しかつ前記フーチングまたは前記基礎梁内に位置していることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の鋼管杭頭部の接合構造。
【請求項６】
前記定着筋は、アンボンド状態にされていることを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれかに記載の鋼管杭頭部の接合構造。
【請求項７】
地盤中に打設された鋼管杭の頭部の周囲に、外鋼管が配置され、前記外鋼管と前記鋼管杭との間隙および前記外鋼管の少なくとも上端部の周囲にコンクリートが打設されて、前記鋼管杭とフーチングまたは基礎梁とが接合されている鋼管杭頭部の接合構造であって、
前記外鋼管に、前記フーチングまたは前記基礎梁の主筋が固定されているとともに、前記外鋼管の下部に、内側に突出する定着部材が設けられていることを特徴とする鋼管杭頭部の接合構造。
【請求項８】
前記フーチングまたは前記基礎梁の主筋は、前記外鋼管を貫通されて前記外鋼管に固定されていることを特徴とする請求項７に記載の鋼管杭頭部の接合構造。
【請求項９】
前記外鋼管は、角形鋼管であることを特徴とする請求項８に記載の鋼管杭頭部の接合構造。
【請求項１０】
前記鋼管杭の上部に、外側または内外に突出する定着部材が設けられていることを特徴とする請求項７ないし請求項９のいずれかに記載の杭頭部の接合構造。
【請求項１１】
地盤中に、コンクリート充填鋼管杭を設け、
次いでこのコンクリート充填鋼管杭の頭部の周囲を掘削し、
次いで前記コンクリート充填鋼管杭の外周面を洗浄するとともに、前記コンクリート充填鋼管杭の頭部の周囲に、定着筋が固定されかつ下部に内側に突出する定着部材が設けられている外鋼管を配置し、
次いで前記コンクリート充填鋼管杭の頭部の周囲を埋め戻し、
次いで基礎コンクリート打設時に、外鋼管内部にもコンクリートを打設して、前記コンクリート充填鋼管杭とフーチングまたは基礎梁とを接合することを特徴とする鋼管杭頭部の施工方法。
【請求項１２】
地盤中に、コンクリート充填鋼管杭を設け、
次いでこのコンクリート充填鋼管杭の頭部の周囲を掘削し、
次いで前記コンクリート充填鋼管杭の外周面を洗浄するとともに、前記コンクリート充填鋼管杭の頭部の周囲に、下部に内側に突出する定着部材が設けられている外鋼管を配置し、
次いで前記コンクリート充填鋼管杭の頭部の周囲を埋め戻すとともに、前記外鋼管にフーチングまたは基礎梁の主筋を固定し、
次いで基礎コンクリート打設時に、外鋼管内部にもコンクリートを打設して、前記コンクリート充填鋼管杭とフーチングまたは基礎梁とを接合することを特徴とする鋼管杭頭部の施工方法。
【請求項１３】
地盤中に、コンクリート充填鋼管杭を設け、
次いでこのコンクリート充填鋼管杭の頭部の周囲を掘削し、
次いで前記コンクリート充填鋼管杭の外周面を洗浄するとともに、前記コンクリート充填鋼管杭の頭部の周囲に、下部に内側に突出する定着部材が設けられている外鋼管を、その上端が前記コンクリート充填鋼管杭の上端より上方に突出するように配置し、
次いで前記コンクリート充填鋼管杭の頭部の周囲を埋め戻すとともに、前記外鋼管にフーチングまたは基礎梁の主筋を前記外鋼管を貫通させて固定し、
次いで基礎コンクリート打設時に、外鋼管内部にもコンクリートを打設して、前記コンクリート充填鋼管杭とフーチングまたは基礎梁とを接合することを特徴とする鋼管杭頭部の施工方法。
【請求項１４】
前記コンクリート充填鋼管杭の上部には、外側または内外に突出する定着部材が設けられていることを特徴とする請求項１１ないし請求項１３のいずれかに記載の鋼管杭頭部の施工方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鋼管杭頭部の接合構造および鋼管杭頭部の施工方法に係り、より詳しくは、コンクリート充填鋼管杭を含む鋼管杭とフーチングまたは基礎梁とが接合されている鋼管杭頭部の接合構造および鋼管杭頭部の施工方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、コンクリート充填鋼管杭と基礎梁とを接合する杭頭部の接合構造としては、例えば、図１２に示すように、鋼管杭１１の内部に籠鉄筋１２を鋼管杭１１の上方に突出するように配置し、コンクリートを打設して、杭頭部を基礎梁１３と接合する方式（内籠方式）、または図１３に示すように、鋼管杭１１の外周面の上端部に上方に延びる複数本の定着筋１４を溶接により固定し、コンクリートを打設して、杭頭部を基礎梁１３と接合する方式（ひげ筋方式）が知られている。また、特公平３−５４７３６号公報には、接合用のねじ鉄筋をカプラ−（ねじ孔付き接続具）で固定し、コンクリートを打設する方式（カプラ−方式）が記載されている。
【０００３】
しかしながら、内籠方式（籠鉄筋方式）は、鉄筋の配置スペースが狭くなるため、鉄筋が過密配筋となり、施工性に劣る。また、鋼管杭の内部に鉄筋が配置されるため、曲げに対しての断面効率が悪い。一方、ひげ筋方式は、鉄筋を鋼管に溶接する場合の施工性および溶接品質に問題がある。また、カプラ−方式は、ひげ筋方式と同様に、カプラ−と鋼管との施工性および溶接性に問題があり、さらに専用カプラーとなるためコストアップも問題となる。
【０００４】
また、カプラー方式のコスト削減を図ったものとして、特開平１１−２４７１８４号公報には、カプラーの代わりに、ソケット管としての小径鋼管を用い、小径鋼管を鋼管杭に溶接するとともに、小径鋼管にねじ鉄筋を挿入し、小径鋼管から突出するねじ鉄筋の両端にロックナットを掛け、ロックナットを鋼管に締め付けることが記載されている。小径鋼管とねじ鉄筋との間には、緩み止めのグラウトを注入する。
しかし、この方法では、ねじ鉄筋の軸力を伝達するのに、従来のカプラーと同等の長さのロックナットが必要になり、また緩み止めのグラウトを使用するので、結果的にコスト削減にはならない。また、小径鋼管と鋼管杭との溶接部の施工性および品質の問題も残る。
【０００５】
このような問題に対して、特開平１１−１３１３９号公報あるいは特開２０００−２９７４７２号公報には、鋼管柱（鋼管杭）の外側に鋼管を配置し、これらの柱鋼管と外鋼管との間に鉄筋を設置し、隙間にコンクリートを充填する接合工法が記載されている（２重管方式）。この方式によれば、特殊なカプラーの使用や、鉄筋の溶接による品質の問題が解決されるとともに、鉄筋の配置径を拡大して曲げに対する断面効率を上げることができる。
しかしながら、この方式では、外鋼管の端部付近の拘束が十分でないので、充填コンクリートが局部的に破壊し易く、鉄筋の定着性能が劣化する可能性がある。また、鉄筋の配置が外鋼管と鋼管杭との中間部となるので、外鋼管位置に鉄筋を配置する場合に比べて曲げ耐力が劣る。
【０００６】
また、特開平４−１４６３２３号公報には、ＰＣ（プレストレスコンクリート）杭の外側に、杭と同心に外杭を配置した二重杭で、外杭に鉄筋を溶接した杭頭部の接合構造が記載されている。しかし、この技術は、杭の曲げ耐力の向上を目的としたもので、杭自体の耐力が十分あり、杭頭部の接合のみを目的とする場合には、外管（外杭）が長すぎて、コストアップとなる。
【０００７】
さらに、従来、上記２重管方式の改良として、ＰＨＣ（高強度プレストレスコンクリート）杭等のコンクリート杭（既製杭）の杭頭部周囲に、該杭径より大きい口径で、かつ該杭径とほぼ同じ高さを有する両面リブ付き鋼管を配置し、杭頭部の杭内および杭と両面リブ付き鋼管との間内にコンクリートを打設するとともに、両面リブ付き鋼管の周囲に所定形状のコンクリートを打設することにより、フーチングと杭体を一体に接合すること、さらには両面リブ付き鋼管の外周面先端部に定着筋を固着し、フーチング内に埋設することが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００８】
この技術によれば、地震発生時の横揺れによって水平方向の加力が作用した際に、杭頭部と鋼管内周面との間の軸方向のずれ、および鋼管外周面とフーチングとの間の軸方向のずれが、鋼管両面のリブによって阻止されるので、フーチングに対する杭頭部の接合状態が強固になり、コンクリート杭の杭頭部がフーチングから抜け出し難くなる。また、両面リブ付き鋼管に固着された定着筋がフーチング内に埋設されるので、鋼管とフーチングの接合が強力になる。
【０００９】
【特許文献１】特開平９−１９５２８６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、この技術では、両面リブ付き鋼管を用いるので、該鋼管の製作コストが高くなるという問題がある。また、この技術は、杭に引き抜き軸力が作用する場合に、コンクリート杭側に何も設けられていないので、この杭と両面リブ付き鋼管との間のコンクリートに対する杭の抵抗力が弱いという問題がある。
【００１１】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、安定した高い曲げ耐力を有するとともに、外鋼管の製作コストを低減することができる鋼管杭頭部の接合構造および鋼管杭頭部の施工方法を提供することを目的とする。
また、本発明は、鋼管杭に引き抜き軸力が作用する場合にも、外鋼管と鋼管杭との間隙に充填したコンクリートのひび割れを防止することができるとともに、上部のフーチングまたは基礎梁に円滑に引き抜き軸力を伝達することができる鋼管杭頭部の接合構造および鋼管杭頭部の施工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】
【００１２】
前記課題を解決するために、請求項１に記載の鋼管杭頭部の接合構造は、地盤中に打設された鋼管杭の頭部の周囲に、定着筋が固定された外鋼管が配置され、前記外鋼管と前記鋼管杭との間隙および前記外鋼管の少なくとも上端部の周囲にコンクリートが打設されて、前記鋼管杭とフーチングまたは基礎梁とが接合されている鋼管杭頭部の接合構造であって、前記外鋼管の下部に、内側に突出する定着部材が設けられていることを特徴とする。
【００１３】
請求項１に記載の発明においては、外鋼管の下部に、内側に突出する定着部材が設けられているので、外鋼管と鋼管杭との間隙に充填したコンクリートを効果的に拘束して補強する。そのため、外鋼管の長さを短縮することができるとともに、外鋼管の下部付近にあるコンクリートの局部的な破壊を防止できて、安定したかつ高い曲げ耐荷性能を発揮することができる。さらに、外鋼管の下部に定着部材を設けるので、外鋼管の下部加工で済み、外鋼管の製作コストを低減することができる。また、工場あるいは現場設置前に、外鋼管が水平に置かれた取扱性が良好な状態で、定着筋を外鋼管に固定することができるので、施工性および溶接品質等に良好に保つことができる。
定着部材としては、例えば、定着板、鉄筋等の定着線材、定着帯板等を用いることができる。これらを複数個用いてもよいし、あるいは組み合わせて用いてもよい。
【００１４】
請求項２に記載の鋼管杭頭部の接合構造は、請求項１に記載の発明において、前記鋼管杭の上部に、外側または内外に突出する定着部材が設けられていることを特徴とする。
【００１５】
請求項２に記載の発明においては、引き抜き荷重に対し、外鋼管と鋼管杭との間隙に充填したコンクリートに、外鋼管の下部および鋼管杭の上部に対向して設けられている定着部材が圧縮力を効果的に作用させるので、引き抜き力と曲げモーメントが作用する状況でも、充填コンクリートの劣化を伴うひび割れを防止することができるとともに、外鋼管および定着筋を通じて上部のフーチングまたは基礎梁に円滑に引き抜き軸力を伝達することができる。
【００１６】
請求項３に記載の鋼管杭頭部の接合構造は、請求項１に記載の発明において、前記外鋼管の内周面および該内周面に対向する前記鋼管杭の外周面部分の一方の上部および下部には他方側に突出する定着部材が設けられているとともに、他方にはこれらの定着部材の間の高さ位置に定着部材が設けられていることを特徴とする。
【００１７】
請求項３に記載の発明においては、外鋼管の内周面の上部および下部に内側に突出する定着部材が設けられているとともに、鋼管杭の外周面の前記定着部材の間の高さ位置に外側に突出する定着部材が設けられているか、または外鋼管の内周面に対向する鋼管杭の外周面の部分の上部および下部に外側に突出する定着部材が設けられているとともに、外鋼管の内周面の前記定着部材の間の高さ位置に内側に突出する定着部材が設けられている。したがって、引き抜き荷重に対しては、下部および中間部の高さ位置の定着部材の間で、請求項２に記載の発明と同様に、上部のフーチングまたは基礎梁に円滑に引き抜き軸力を伝達することができる。さらに、本発明では、押し込み荷重に対しても、上部および中間部の高さ位置に設けた定着部材の間で、充填コンクリートにやはり圧縮力を効果的に作用させることができ、杭頭接合部の広い領域で確実な荷重伝達を行うことができる。
【００１８】
請求項４に記載の鋼管杭頭部の接合構造は、請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の発明において、前記外鋼管に固定された前記定着筋は、拡径部を有していることを特徴とする。
【００１９】
請求項４に記載の発明においては、フーチングまたは基礎梁に埋設される定着筋が拡径部を有しているので、鋼管杭の曲げモーメントをこの定着筋を介してより効果的にフーチングまたは基礎梁に伝達することができる。
【００２０】
請求項５に記載の鋼管杭頭部の接合構造は、請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の発明において、前記外鋼管の上端が前記鋼管杭の上端より上方に突出しかつ前記フーチングまたは前記基礎梁内に位置していることを特徴とする。
【００２１】
請求項５に記載の発明においては、外鋼管の上端が鋼管杭の上端より上方に突出しかつフーチングまたは基礎梁内に位置しているので、この突出量を変化させて、外鋼管と鋼管杭とのラップ長さ（重ね長さ）を調節することにより、基礎の要求性能に応じて、剛接合、半剛接合あるいはピン接合を選択することができる。また、このように外鋼管と鋼管杭とのラップ長さを調節することにより、鋼管杭頭部位置の施工誤差を外鋼管が吸収し、容易に正規の位置にフーチングまたは礎梁を施工することができる。
【００２２】
請求項６に記載の鋼管杭頭部の接合構造は、請求項１ないし請求項５のいずれかに記載の発明において、前記定着筋は、アンボンド状態にされていることを特徴とする。
【００２３】
請求項６に記載の発明においては、一般に、定着筋のひずみ分布は鋼管杭とフーチングまたは基礎梁との境界部にひずみが局所（集中）するが、フーチングまたは基礎梁内の付着を切る区間（アンボンド）を設けることで、平滑化されたひずみ分布を得ることができ、定着筋の破断を防止することができる。杭頭に大きな水平力が作用した場合は、アンボンド区間で定着筋が降伏し、曲げモーメントが頭打ちとなり、杭頭が半固定状態となる。
【００２４】
請求項７に記載の鋼管杭頭部の接合構造は、地盤中に打設された鋼管杭の頭部の周囲に、外鋼管が配置され、前記外鋼管と前記鋼管杭との間隙および前記外鋼管の少なくとも上端部の周囲にコンクリートが打設されて、前記鋼管杭とフーチングまたは基礎梁とが接合されている鋼管杭頭部の接合構造であって、前記外鋼管に、前記フーチングまたは前記基礎梁の主筋が固定されているとともに、前記外鋼管の下部に、内側に突出する定着部材が設けられていることを特徴とする。
【００２５】
請求項７に記載の発明においては、外鋼管の下部に、内側に突出する定着部材が設けられているので、外鋼管と鋼管杭との間隙に充填したコンクリートを効果的に拘束して補強する。そのため、外鋼管の長さを短縮することができるとともに、外鋼管の下部付近にあるコンクリートの局部的な破壊を防止できて、安定したかつ高い曲げ耐荷性能を発揮することができる。さらに、外鋼管の下部に定着部材を設けるので、外鋼管の下部加工で済み、外鋼管の製作コストを低減することができる。また、フーチングまたは基礎梁の主筋が外鋼管に固定されているので、この主筋が定着筋と同様の作用効果を奏することができる。なお、この主筋の他に、外鋼管に定着筋を固定するようにしてもよい。
定着部材としては、例えば、定着板、鉄筋等の定着線材、定着帯板等を用いることができる。これらを複数個用いてもよいし、あるいは組み合わせて用いてもよい。
【００２６】
請求項８に記載の鋼管杭頭部の接合構造は、請求項７に記載の発明において、前記フーチングまたは前記基礎梁の主筋は、前記外鋼管を貫通されて前記外鋼管に固定されていることを特徴とする。
【００２７】
請求項８に記載の発明においては、主筋が外鋼管を貫通されて外鋼管に固定されているので、この主筋の外鋼管の定着筋としての効果が高まる。
主筋としては、例えば、フーチングまたは基礎梁の下筋等を用いることができる。
【００２８】
請求項９に記載の鋼管杭頭部の接合構造は、請求項８に記載の発明において、前記外鋼管は、角形鋼管であることを特徴とする。
【００２９】
請求項９に記載の発明においては、外鋼管として角形鋼管を用いるので、杭頭の鉄筋とフーチングまたは基礎梁の配筋との干渉回避が容易である。
【００３０】
請求項１０に記載の鋼管杭頭部の接合構造は、請求項７ないし請求項９のいずれかに記載の発明において、前記鋼管杭の上部に、外側または内外に突出する定着部材が設けられていることを特徴とする。
【００３１】
請求項１０に記載の発明においては、引き抜き荷重に対し、外鋼管と鋼管杭との間隙に充填したコンクリートに、外鋼管の下部および鋼管杭の上部に対向して設けられている定着部材が圧縮力を効果的に作用させるので、引き抜き力と曲げモーメントが作用する状況でも、充填コンクリートの劣化を伴うひび割れを防止することができるとともに、外鋼管および定着筋を通じて上部のフーチングまたは基礎梁に円滑に引き抜き軸力を伝達することができる。
【００３２】
請求項１１に記載の鋼管杭頭部の施工方法は、地盤中に、コンクリート充填鋼管杭を設け、次いでこのコンクリート充填鋼管杭の頭部の周囲を掘削し、次いで前記コンクリート充填鋼管杭の外周面を洗浄するとともに、前記コンクリート充填鋼管杭の頭部の周囲に、定着筋が固定されかつ下部に内側に突出する定着部材が設けられている外鋼管を配置し、次いで前記コンクリート充填鋼管杭の頭部の周囲を埋め戻し、次いで基礎コンクリート打設時に、外鋼管内部にもコンクリートを打設して、前記コンクリート充填鋼管杭とフーチングまたは基礎梁とを接合することを特徴とする。
【００３３】
請求項１１に記載の発明においては、請求項１と同様の効果を備えた鋼管杭頭部の接合構造を容易に製造することができる。
【００３４】
請求項１２に記載の鋼管杭頭部の施工方法は、地盤中に、コンクリート充填鋼管杭を設け、次いでこのコンクリート充填鋼管杭の頭部の周囲を掘削し、次いで前記コンクリート充填鋼管杭の外周面を洗浄するとともに、前記コンクリート充填鋼管杭の頭部の周囲に、下部に内側に突出する定着部材が設けられている外鋼管を配置し、次いで前記コンクリート充填鋼管杭の頭部の周囲を埋め戻すとともに、前記外鋼管にフーチングまたは基礎梁の主筋を固定し、次いで基礎コンクリート打設時に、外鋼管内部にもコンクリートを打設して、前記コンクリート充填鋼管杭とフーチングまたは基礎梁とを接合することを特徴とする。
【００３５】
請求項１２に記載の発明においては、請求項７と同様の効果を備えた鋼管杭頭部の接合構造を容易に製造することができる。
【００３６】
請求項１３に記載の鋼管杭頭部の施工方法は、地盤中に、コンクリート充填鋼管杭を設け、次いでこのコンクリート充填鋼管杭の頭部の周囲を掘削し、次いで前記コンクリート充填鋼管杭の外周面を洗浄するとともに、前記コンクリート充填鋼管杭の頭部の周囲に、下部に内側に突出する定着部材が設けられている外鋼管を、その上端が前記コンクリート充填鋼管杭の上端より上方に突出するように配置し、次いで前記コンクリート充填鋼管杭の頭部の周囲を埋め戻すとともに、前記外鋼管にフーチングまたは基礎梁の主筋を前記外鋼管を貫通させて固定し、次いで基礎コンクリート打設時に、外鋼管内部にもコンクリートを打設して、前記コンクリート充填鋼管杭とフーチングまたは基礎梁とを接合することを特徴とする。
【００３７】
請求項１３に記載の発明においては、請求項８と同様の効果を備えた鋼管杭頭部の接合構造を容易に製造することができる。
【００３８】
請求項１４に記載の鋼管杭頭部の施工方法は、請求項１１ないし請求項１３のいずれかに記載の発明において、前記コンクリート充填鋼管杭の上部には、外側または内外に突出する定着部材が設けられていることを特徴とする。
【００３９】
請求項１４に記載の発明においては、請求項２または請求項１０と同様の効果を備えた鋼管杭頭部の接合構造を容易に製造することができる。
【発明の効果】
【００４０】
以上説明したように、本発明によれば、安定した高い曲げ耐力を有するとともに、外鋼管の製作コストを低減することができる鋼管杭頭部の接合構造およびその鋼管杭頭部の接合構造を容易に製造することができる鋼管杭頭部の施工方法を提供することができる。
また、本発明によれば、鋼管杭に引き抜き軸力が作用する場合にも、外鋼管と鋼管杭との間隙に充填したコンクリートのひび割れを防止することができるとともに、上部のフーチングまたは基礎梁に円滑に引き抜き軸力を伝達することができる鋼管杭頭部の接合構造およびその鋼管杭頭部の接合構造を容易に製造することができる鋼管杭頭部の施工方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４１】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。なお、各図において同一構成要素には同一符号を付してその説明を省略または簡略化する。
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る鋼管杭頭部の接合構造を示す図であって、（ａ）は縦断面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線に沿う杭部の断面図である。
【００４２】
この鋼管杭頭部の接合構造では、コンクリート充填鋼管杭（鋼管杭）の頭部と基礎梁とが接合されている。
すなわち、地盤中に打設されたコンクリート充填鋼管杭（鋼管杭）１の頭部の周囲に、円形の外鋼管２がその上端をコンクリート充填鋼管杭１の上端に一致させて配置されている。外鋼管２の下端には、円環状の定着板（定着部材）３が半径方向内側に突出するようにして、溶接あるいはボルト等の固定具などにより固定されている。外鋼管２とコンクリート充填鋼管杭１との間隙には、コンクリートあるいはモルタル等の固化材が充填されている。
また、外鋼管２の外周面の上端部には、複数本の定着筋４が周方向に例えば等間隔に、かつ上方に突出するようにして、溶接等により固定されている。これらの定着筋４の大部分および外鋼管２の上端部は、基礎梁６内に埋設されている。基礎梁６内には、梁鉄筋７が埋設されている。
なお、図１では定着筋を外鋼管の外周面に固定したが、内周面に固定すれば定着筋の下端部がコンクリート中に位置するので錆を気にしなくて良いという利点がある。
【００４３】
この鋼管杭頭部の接合構造にあっては、コンクリート充填鋼管杭１から外鋼管２へのモーメントの伝達が、外鋼管２とコンクリート充填鋼管杭１との間隙の充填コンクリートを介してコンクリート充填鋼管杭１の側面（外周面）から外鋼管２の側面（内周面）への支圧力および両側面の摩擦力によって行われるが、外鋼管２の下端に設けた定着板３により、充填コンクリートが拘束されて補強される。その結果、下端部付近の充填コンクリートの局部的な破壊を防止することができ、安定したかつ高い曲げ耐荷性能を発揮することができるとともに、外鋼管２の長さを杭径の１〜１．５倍程度の長さに短くすることができる。
【００４４】
なお、外鋼管２の上端にも定着板を固定するようにしてもよいが、基礎梁６に埋め込まれて定着された外鋼管２の定着筋４が、外鋼管１の上端部の変形を拘束している範囲にあれば省略することができる。
【００４５】
図２は、本発明の第２の実施の形態を示す縦断面図である。
本実施の形態では、第１の実施の形態の定着板３の代わりに、外鋼管２の内周面の下部に、複数本（この例では２本）の定着線材（定着部材）３Ａが、上下方向に間隔をおいてかつ周方向に沿って溶接により固定されている。
この鋼管杭頭部の接合構造にあっては、外鋼管２から半径方向内側に突出する寸法を小さくでき、複数本配置することによって、第１の実施の形態の定着板３と同等の効果を奏することができる。
なお、定着線材３Ａに代えて定着帯材等を用いることもできる。
【００４６】
図３は、本発明の第３の実施の形態を示す縦断面図である。
本実施の形態では、第１に実施の形態の定着板３に加え、コンクリート充填鋼管杭１の外周面の上部に、複数本（この例では２本）の定着線材（定着部材）３Ａが、上下方向に間隔をおいてかつ周方向に沿って溶接により固定されている。
この鋼管杭頭部の接合構造にあっては、より確実な荷重伝達を行うことができるだけでなく、さらにコンクリート充填鋼管杭１に引き抜き力が作用する場合にも対応することができる。すなわち、引き抜き荷重に対し、２重管構造部分の摩擦抵抗だけでなく、互いに対向する外鋼管２下端の定着板３とコンクリート充填鋼管杭１の上部の定着線材３Ａが、外鋼管２とコンクリート充填鋼管杭１との間隙の充填コンクリートに圧縮力を作用させるので、引き抜き力と曲げモーメントが作用する状況でも、劣化を伴うひび割れを防止でき、圧縮軸力が作用する場合と同等の２重鋼管長（外鋼管長）のままで、杭頭部接合部に安定した挙動を確保することができる。
なお、定着線材３Ａに代えて定着帯材等を用いることもできる。
【００４７】
図４は、本発明の第４の実施の形態を示す縦断面図である。
本実施の形態では、第２の実施の形態の定着線材３Ａに加え、コンクリート充填鋼管杭１の上端に、定着板３が杭鋼管の半径方向内側および外側に突出するようにして、溶接あるいはボルト等の固定具などにより固定されている。
この鋼管杭頭部の接合構造にあっては、第３の実施の形態と同等の効果を奏することができ、さらに定着板３が杭鋼管の内側にも張り出しているので、杭内部の充填コンクリートが定着板３の回転を拘束し、杭端部に余分な２次的応力を入り難くすることができる。
なお、定着線材３Ａに代えて定着帯材等を用いることもできる。
【００４８】
図５は、本発明の第５の実施の形態を示す縦断面図である。
本実施の形態は、第２の実施の形態の定着線材３Ａに加え、外鋼管２の内周面の上部にも、複数本（この例では２本）の定着線材３Ａが、上下方向に間隔をおいてかつ周方向に沿って溶接により固定されている。また、コンクリート充填鋼管杭１の外周面にも、外鋼管２の上下の定着線材３Ａ、３Ａの間の高さ位置に、複数本（この例では２本）の定着線材３Ａが、上下方向に間隔をおいてかつ周方向に沿って溶接により固定されている。
この鋼管杭頭部の接合構造にあっては、引き抜き荷重に対し、第３の実施の形態と同様に、外鋼管２の下部および鋼管杭１の中間部の高さ位置の定着部材３Ａ，３Ａの間で、充填コンクリートに圧縮力を効果的に作用させて確実に対応させることができる。さらに、この構造では、軸力あるいは曲げモーメントによる押し込み荷重に対して、第１の実施の形態で述べたコンクリート充填鋼管杭１の側面（外周面）と外鋼管２の側面（内周面）への支圧力および両側面への摩擦力による荷重伝達だけでなく、外鋼管２の上部と鋼管杭１の中間部の高さ位置の定着部材３Ａ，３Ａの間で、充填コンクリートに圧縮力を作用させて、杭頭接合部での荷重伝達をより確実にすることができる。
なお、定着線材３Ａに代えて定着帯材等を用いることもできる。
【００４９】
図６は、本発明の第６の実施の形態を示す縦断面図である。
本実施の形態は、第５の実施の形態の定着線材３Ａの設け方を変えたものである。すなわち、外鋼管２の内周面に対向するコンクリート充填鋼管杭１の外周面の部分の上部および下部に定着線材３Ａ、３Ａを設けるとともに、外鋼管２の内周面にも、コンクリート充填鋼管杭１の上下の定着線材３Ａ、３Ａの間の高さ位置に、定着線材３Ａを設けている。
現場状況により、外鋼管２を鋼管杭１の頭部に設置した後に、定着筋４を外鋼管２に固定する場合の例である。
この鋼管杭頭部の接合構造においても、第５の実施の形態と同様の作用効果を得ることができる。
【００５０】
図７は、本発明の第７の実施の形態を示す縦断面図である。
本実施の形態は、現場状況により、外鋼管２を鋼管杭１の頭部に設置した後に、定着筋４を外鋼管２に固定する場合の例である。
すなわち、外鋼管２の外周面の上端部に、カプラーあるいはソケット管などの固定金具を予め溶接等により固定しておき、地盤に外鋼管を設置した後に、ねじ鉄筋あるいは先端にねじ加工を施した鉄筋等を、前記固定金具に螺合したり、あるいは上下のナットで挟み込むなどする。
【００５１】
図８は、本発明の第８の実施の形態を示す縦断面図である。
本実施の形態は、外鋼管２を用いて拡径した定着筋４の配置では、まだ所要の抵抗曲げモーメントが不足する場合の対応例である。
本実施の形態では、図４の第４の実施の形態に加え、定着筋４Ａを杭鋼管の内側にも配置している。
この鋼管杭頭部の接合構造にあっては、設計条件により、鋼管杭が高強度の場合や杭の板厚が大きい場合などのように、定着筋４が外鋼管位置で過密配筋になるようなときに、定着筋（籠鉄筋）４Ａを杭鋼管の内側にも配置することにより、抵抗モーメントを増加させることができる。また、定着板３が杭鋼管の内側にも突出しているので、杭内部の充填コンクリートを圧縮状態で押さえ込むことができ、健全で安定した荷重伝達を行うことができる。
【００５２】
図９は、本発明の第９の実施の形態を示す縦断面図である。
本実施の形態では、図３の第３の実施の形態に加え、杭鋼管の内周面の上部に、複数本（この例では２本）の定着線材３Ａが、上下方向に間隔をおいてかつ周方向に沿って溶接により固定されているとともに、杭鋼管の内側に定着筋４Ａが配置されている。杭鋼管の内周面の上部の複数本の定着線材３Ａにより、杭内部の充填コンクリートが圧縮状態で押え込まれる。
この鋼管杭頭部の接合構造にあっても、第８の実施の形態と同等の効果を奏することができる。
なお、定着線材３Ａに代えて定着帯材等を用いることもできる。
【００５３】
図１０は、本発明の第１０の実施の形態に係る鋼管杭頭部の接合構造を示す図である。
この鋼管杭頭部の接合構造では、コンクリート充填鋼管杭の頭部と基礎梁とが接合されている。
すなわち、地盤Ｇ中に打設されたコンクリート充填鋼管杭１の頭部の周囲に、円形の外鋼管２がその上端をコンクリート充填鋼管杭１の上端から上方に突出させて配置されている。
外鋼管２とコンクリート充填鋼管杭１とが重なっているラップ長は、通常、コンクリート充填鋼管杭１の杭径の１〜１．５倍程度に設定される。ラップ長が杭径以上の場合には、杭頭部の接合構造を剛接合に作り、ラップ長が杭径以下の場合には、杭頭部の接合構造を半剛接合あるいはピン接合に近づくものに作ることができ、外鋼管２とコンクリート充填鋼管杭１との接合構造は、外鋼管２とコンクリート充填鋼管杭１とのラップ長さに依存し、要求性能に応じて決めることができる。
また、このような外鋼管２とコンクリート充填鋼管杭１とが重なっている２重鋼管方式の場合、鋼管杭頭部位置の施工誤差を外鋼管２が吸収し、容易に正規の位置に基礎梁を施工することができる。
【００５４】
外鋼管２の内周面の下部には、断面形状が矩形の定着帯板（定着部材）３Ｂが周方向に沿って溶接あるいはボルト等の固定具などにより固定されている。また、コンクリート充填鋼管杭１の外周面の上部にも、定着帯板３Ｂが周方向に沿って溶接あるいはボルト等の固定具などにより固定されている。外鋼管２とコンクリート充填鋼管杭１との間隙には、必要に応じて高強度コンクリートあるいは高繊維コンクリート等の固化材が充填されている。
【００５５】
また、外鋼管２の外周面の上端部には、複数本の定着筋４が周方向に等間隔に、かつ上方に突出するようにして、溶接等により固定されている。この定着筋４は、上端部に拡径部８を有している。この拡径部８は、アップセット加工で形成してもよいし、あるいはプレート等の別の部材を溶接等により取り付けるものでもよい。これらの定着筋４の大部分および外鋼管２の上端部分は、基礎梁６内に埋設されている。外鋼管２の上端部分は、通常１０〜２０ｃｍ程度を基礎梁６内に埋め込むことで、上部構造からの水平力をコンクリート充填鋼管杭１に伝達することができる。基礎梁６内には、梁鉄筋７が埋設されている。
なお、同図は、地盤Ｇが埋め戻されていない状態に図示されているが、基礎梁６の下側の地盤Ｇは埋め戻される。
【００５６】
この鋼管杭頭部の接合構造にあっては、外鋼管２とコンクリート充填鋼管杭１との間隙にコンクリート等の固化材が充填されているので、上部構造からのせん断力をこの充填コンクリートの支圧を介してコンクリート充填鋼管杭１に伝達し、コンクリート充填鋼管杭１の曲げモーメントを外鋼管２に固定されている定着筋４により基礎梁６に伝達する。また、圧縮軸力に関しては、コンクリート充填鋼管杭１の断面積で持つ一方、引張り軸力が作用した場合は、外鋼管２とコンクリート充填鋼管杭１との間隙に充填されているコンクリートの付着力で持つことになるが、このコンクリート内に突出する定着帯板３Ｂが外鋼管２の下部およびコンクリート充填鋼管杭１の上部にそれぞれ設けられているので、このコンクリートを効果的に拘束し、大きな引張り力が作用する場合にも耐えることができる。
【００５７】
次に、このような鋼管杭頭部の接合構造を製造するための鋼管杭頭部の施工方法を、図１０を参照しつつ説明する。
まず、予め、工場あるいは現場で、外鋼管２の内周面の下部に、定着帯板３Ｂを周方向に沿って溶接あるいはボルト等の固定具などにより固定しておくとともに、外周面の上端部に、複数本の定着筋４を周方向に等間隔に、かつ上方に突出するようにして、溶接等により固定しておく。定着筋４は、拡径部８を有しているものを用いるのが好ましい。
【００５８】
次いで、地盤Ｇ中に、杭鋼管を埋め込み、この杭鋼管内に、トレミー管により杭コンクリートを打設して、コンクリート充填鋼管杭１を地盤Ｇ中に形成する。杭鋼管の外周面の上部には、予め、定着帯板３Ｂを周方向に沿って溶接あるいはボルト等の固定具などにより固定しておく。
次いで、基礎工事時に、杭頭まで掘削し、杭頭の予盛りコンクリートを削ぎ落とす（ハツル）。
次いで、このコンクリート充填鋼管杭１の頭部の周囲の地盤Ｇを掘削する。
次いで、コンクリート充填鋼管杭１の外周面を洗浄する。
次いで、コンクリート充填鋼管杭１の頭部の周囲に、定着帯板３Ｂおよび定着筋４を備えた外鋼管２を配置する。このとき、外鋼管２の上端は、コンクリート充填鋼管杭１の上端および地盤Ｇの表面よりも上方に位置している。なお、外鋼管２を配置した後に、コンクリート充填鋼管杭１の外周面を洗浄するようにしてもよい。
【００５９】
次いで、外鋼管２とコンクリート充填鋼管杭１との間隙に、コンクリートやグラウト等の固化材を充填する。
次いで、コンクリート充填鋼管杭１の頭部の周囲の地盤Ｇを、基礎梁６の下端の位置まで埋め戻す。
次いで、基礎コンクリート打設時に、外鋼管２内部にもコンクリートを打設して、コンクリート充填鋼管杭１と基礎梁６とを接合する。
【００６０】
なお、外鋼管２とコンクリート充填鋼管杭１との間隙に、コンクリートやグラウト等の固化材を充填する工程を省略して、基礎コンクリート打設時に、外鋼管２内部にコンクリートを打設する際に、外鋼管２とコンクリート充填鋼管杭１との間隙にもコンクリートを充填するようにしてもよい。
【００６１】
図１１は、本発明の第１１の実施の形態に係る鋼管杭頭部の接合構造を示す図であって、（ａ）は縦断面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ線に沿う断面図である。
本実施の形態は、図１０の第１０の実施の形態の定着筋４の代わりに、基礎梁６の主筋が外鋼管２に固定されている例である。
本実施の形態では、地盤Ｇ中に打設されたコンクリート充填鋼管杭１の頭部の周囲に、角形の外鋼管２Ａがその上端をコンクリート充填鋼管杭１の上端から上方に突出させて配置されている。
【００６２】
外鋼管２Ａの内周面の下部には、定着帯板３Ｂが周方向に沿って溶接あるいはボルト等の固定具などにより固定されている。また、コンクリート充填鋼管杭１の外周面の上部にも、定着帯板３Ｂが周方向に沿って溶接あるいはボルト等の固定具などにより固定されている。外鋼管２Ａとコンクリート充填鋼管杭１との間隙には、コンクリート等の固化材が充填されている。
【００６３】
また、外鋼管２Ａのコンクリート充填鋼管杭１の上方に突出している部分には貫通孔が形成されており、この貫通孔を通して基礎梁６の下筋（主筋）７Ａが外鋼管２Ａを貫通するように挿入され、そしてナット９により外鋼管２Ａに固定されている。この場合、下筋７Ａにはねじ鉄筋が用いられる。
なお、下筋７Ａは溶接等により外鋼管２Ａに固定するようにしてもよい。さらに、外鋼管２Ａの内側の部分に、予め鉄筋を固定しておき、下筋７Ａは外鋼管２Ａの外周部に固定するようにしてもよい。また、下筋７Ａを外鋼管２Ａに溶接する場合に、溶接し易くするために、外鋼管２Ａに溶接用の受けプレートを設けるようにしてもよい。さらには、外鋼管２Ａの内側には、鉄筋を設けずに、基礎梁６の下筋７Ａ等の主筋を外鋼管２Ａに溶接や固定具等により固定するようにしてもよい。
【００６４】
外鋼管２の上部は、基礎梁６内に埋設されている。外鋼管２の上部は、通常、コンクリート充填鋼管杭１の杭径の１〜１．５倍程度に設定される。通常１０〜２０ｃｍ程度を基礎梁６内に埋め込むことで、上部構造からの水平力をコンクリート充填鋼管杭１に伝達することができる。
なお、図１１（ａ）は、地盤Ｇが埋め戻されていない状態に図示されているが、基礎梁６の下側の地盤Ｇは埋め戻される。
【００６５】
次に、このような鋼管杭頭部の接合構造を製造するための鋼管杭頭部の施工方法を、図１１を参照しつつ説明する。
まず、予め、工場あるいは現場で、外鋼管２Ａの内周面の下部に、定着帯板３Ｂを周方向に沿って溶接あるいはボルト等の固定具などにより固定しておくとともに、外鋼管２Ａのコンクリート充填鋼管杭１の上方に突出する部分に、基礎梁６の下筋７Ａが挿通される貫通孔を形成しておく。
【００６６】
次いで、地盤Ｇ中に、杭鋼管を埋め込み、この杭鋼管内に、トレミー管により杭コンクリートを打設して、コンクリート充填鋼管杭１を地盤Ｇ中に形成する。杭鋼管の外周面の上部には、予め、定着帯板３Ｂを周方向に沿って溶接あるいはボルト等の固定具などにより固定しておく。
次いで、基礎工事時に、杭頭まで掘削し、杭頭の予盛りコンクリートを削ぎ落とす（ハツル）。
次いで、このコンクリート充填鋼管杭１の頭部の周囲の地盤Ｇを掘削する。
次いで、コンクリート充填鋼管杭１の外周面を洗浄する。
次いで、コンクリート充填鋼管杭１の頭部の周囲に、定着帯板３Ｂおよび貫通孔を備えた外鋼管２Ａを配置する。このとき、外鋼管２Ａの上端は、コンクリート充填鋼管杭１の上端および地盤Ｇの表面よりも上方に位置している。なお、外鋼管２Ａを配置した後に、コンクリート充填鋼管杭１の外周面を洗浄するようにしてもよい。
【００６７】
次いで、外鋼管２とコンクリート充填鋼管杭１との間隙に、コンクリートやグラウト等の固化材を充填する。
次いで、コンクリート充填鋼管杭１の頭部の周囲の地盤Ｇを、基礎梁６の下端の位置まで埋め戻す。
次いで、外鋼管２Ａの貫通孔に基礎梁６の下筋７Ａを挿入して貫通させた後、ナット９により外鋼管２Ａに下筋７Ａを固定する。なお、外鋼管２Ａに下筋７Ａを固定した後に、地盤Ｇを埋め戻すようにしてもよい。
次いで、基礎コンクリート打設時に、外鋼管２Ａ内部にもコンクリートを打設して、コンクリート充填鋼管杭１と基礎梁６とを接合する。
【００６８】
なお、外鋼管２Ａとコンクリート充填鋼管杭１との間隙に、コンクリートやグラウト等の固化材を充填する工程を省略して、基礎コンクリート打設時に、外鋼管２Ａ内部にコンクリートを打設する際に、外鋼管２とコンクリート充填鋼管杭１との間隙にもコンクリートを充填するようにしてもよい。
【００６９】
なお、上述の各実施の形態では、定着筋４を外鋼管２、２Ａの外周側に固定したが、外鋼管２、２Ａへの定着筋４の固定位置はこれに限定されるものではなく、例えば、内周側でもよく、さらには両側に設けてもよく、設計上適宜選択すればよい。これはカプラーなどの固定金具を用いる場合に同様である。また、上述の各実施の形態において、円形の外鋼管２または角形の外鋼管２Ａを用いたが、これに限られるものではなく、多角形断面の鋼管等を用いてもよい。
また、上述の各実施の形態において、定着筋４をアンボンド状態にするようにしてもよい。
【００７０】
また、上記各実施の形態では、コンクリート充填鋼管杭１と基礎梁６とが接合されている鋼管杭頭部の接合構造および鋼管杭頭部の施工方法について説明したが、コンクリート充填鋼管杭１に代えて、コンクリートが充填されていない鋼管杭でもよいし、あるいは基礎梁６に代えて、フーチングと接合するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００７１】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る鋼管杭頭部の接合構造を示す図であって、（ａ）は縦断面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線に沿う杭部の断面図である。
【図２】本発明の第２の実施の形態に係る鋼管杭頭部の接合構造を示す縦断面図である。
【図３】本発明の第３の実施の形態に係る鋼管杭頭部の接合構造を示す縦断面図である。
【図４】本発明の第４の実施の形態に係る鋼管杭頭部の接合構造を示す縦断面図である。
【図５】本発明の第５の実施の形態に係る鋼管杭頭部の接合構造を示す縦断面図である。
【図６】本発明の第６の実施の形態に係る鋼管杭頭部の接合構造を示す縦断面図である。
【図７】本発明の第７の実施の形態に係る鋼管杭頭部の接合構造を示す縦断面図である。
【図８】本発明の第８の実施の形態に係る鋼管杭頭部の接合構造を示す縦断面図である。
【図９】本発明の第９の実施の形態に係る鋼管杭頭部の接合構造を示す縦断面図である。
【図１０】本発明の第１０の実施の形態に係る鋼管杭頭部の接合構造を示す縦断面図である。
【図１１】本発明の第１１の実施の形態に係る鋼管杭頭部の接合構造を示す図であって、（ａ）が縦断面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ線に沿う断面図である。
【図１２】従来の杭頭部の接合構造の例を示す縦断面図である。
【図１３】従来の杭頭部の接合構造の他の例を示す縦断面図である。
【符号の説明】
【００７２】
１    コンクリート充填鋼管杭（鋼管杭）
２、２Ａ    外鋼管
３    定着板（定着部材）
３Ａ    定着線材（定着部材）
３Ｂ    定着帯板（定着部材）
４、４Ａ    定着筋
６    基礎梁
７Ａ    下筋（主筋）
８    拡径部
９    ナット
Ｇ    地盤
【図１】
2005139731.tif 000003
【図２】
2005139731.tif 000004
【図３】
2005139731.tif 000005
【図４】
2005139731.tif 000006
【図５】
2005139731.tif 000007
【図６】
2005139731.tif 000008
【図７】
2005139731.tif 000009
【図８】
2005139731.tif 000010
【図９】
2005139731.tif 000011
【図１０】
2005139731.tif 000012
【図１１】
2005139731.tif 000013
【図１２】
2005139731.tif 000014
【図１３】
2005139731.tif 000015