(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
杭頭部、及び構造物基礎の底面から下方に突出して設けられる逆錐台形状である支圧部を含み、前記構造物基礎を該支圧部において略水平な前記杭頭部の頂面上に載置しながら支持することを特徴とする、構造物基礎の支持構造。
【請求項２】
前記杭頭部には帯筋が杭本体部と比較して密に配されていることを特徴とする、請求項１に記載の構造物基礎の支持構造。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する分野】
本発明は、構造物基礎及び支持地盤の間に杭がある場合において用いられる構造物基礎の支持構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、本件特許出願人らが開発した構造物基礎の支持構造として、図３（図３（ａ）は断面図、図３（ｂ）は図３（ａ）におけるＣ方向矢視図）に示すように、場所打ちコンクリート杭１０１の杭頭部１０１ａと、該杭頭部１０１ａの上に鉄筋コンクリート構造として設けられる円錐台形状を呈する支圧部１０１ｃとを含み、基礎１０２を該支圧部１０１ｃの上に載置しながら支持するというものがある。
【０００３】
かかる構造物基礎の支持構造によれば、基礎１０２を場所打ちコンクリート杭１０１の上に載置するだけで基礎１０２からの荷重を面受けする構造とすることにより杭頭部の固定度を落とし、地震等により場所打ちコンクリート杭１０１や基礎１０２が大きな水平力を受けた場合においても、場所打ちコンクリート杭１０１や基礎１０２に生じる曲げモーメント等を減少させることができるという効果を享受することが可能となる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような構造物基礎の支持構造では、杭頭部１０１ａのはつり処理を行って円錐台形状を呈する支圧部１０１ｃを作製する必要があることから、以下のような問題がある。
【０００５】
すなわち、円錐台形状を呈する支圧部１０１ｃを作るには、本来の主筋１１１や帯筋１１２の位置までかからない範囲１２１でなされる杭頭部１０１ａの余盛り除去のためのはつり処理とは別に、専ら杭頭部１０１ａを円錐台形状に形成させる目的で、主筋１１１や帯筋１１２の位置までかかる範囲１２２ではつり処理を行い、次いではつり処理した部分に型枠を設置しそこに杭本体部１０１ｂよりさらに強度の高いコンクリートを打設するという非常に煩雑で時間のかかる作業を行う必要がある。ここで、杭本体部１０１ｂより支圧部１０１ｃのコンクリート強度を高くするのは、杭本体部１０１ｂの断面の面積より狭い面積の支圧部１０１ｃにより基礎１０２からの荷重を面受けすることから、円錐台形状を呈する支圧部１０１ｃには相当に大きな支圧応力が作用するためである。
特に、このようなはつり処理作業では、場所打ちコンクリート杭１０１の特質により杭径を均一に作れないことから、煩雑さを極めることとなる、
【０００６】
また、このような煩雑さ伴う現場作業を解消する方法として、円錐台形状を呈する支圧部１０１ｃをプレキャスト化する方法も考えられるが、仮にプレキャスト化によって支圧部１０１ｃの作製における煩雑さが解消されたとしても、プレキャスト製の支圧部１０１ｃを杭頭部１０１ａに一体化させるのに、杭頭部１０１ａのはつり処理や一体化のためのコンクリートの打設など、結局支圧部１０１ｃをプレキャスト化しない場合と略同様の作業が必要となってしまう。
【０００７】
そこで、本発明の課題は、杭頭部の固定度を容易に調節することができるとともに、施工の容易性、迅速性を確保することが可能となるような構造物基礎の支持構造を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
すなわち、本発明に係る構造物基礎の支持構造は、杭頭部、及び構造物基礎の底面から下方に突出して設けられる逆錐台形状である支圧部を含み、前記構造物基礎を該支圧部において略水平な前記杭頭部の頂面上に載置しながら支持することを特徴としている。ここで、逆錐台形状とは、下方に行くに従い、単調にその断面積が減少行くような形状はもちろん、その一部に断面積が一定である部位を有するような形状をも含むものである。
【０００９】
本発明に係る構造物基礎の支持構造によれば、本来の杭施工とは別に必要となる杭頭部のはつり処理やコンクリートの打設などの非常に煩雑で時間のかかる作業を回避できるので、施工の容易性、迅速性を確保することが可能となり、しかも、容易に杭頭部の固定度を調節することができる。従って、大きな水平力を受けても、杭や構造物基礎に生じる曲げモーメントを減少させることができ、該曲げモーメントに対する補強筋を減少させることができることになる。
【００１０】
このような技術的手段において、被支持物である構造物基礎とは、建築や土木の別を問わず、杭により支持され得るあらゆる基礎構造物を包含する概念であり、それゆえ、フーチング基礎やマット基礎に限られず、杭により直接支持される構造物である限り建築物の最下部に位置する部材全般を包含する。
【００１１】
また、このような構造物基礎を支持する杭の種類としては、特に制約がなく、支持杭とするか、摩擦杭とするかの別や、既製杭たる鋼杭、コンクリート杭等とするか、場所打ち杭とするかなどの別を問わない。
【００１２】
なお、杭頭部は、余盛り除去のためのはつり処理以外に特別の処理を必要としないが、杭頭部が受ける大きな支圧力に抵抗できる程度の十分な強度を担保しようとする観点からすれば、通常の場合と比較して、せん断補強用の帯筋を密に配設することが好ましい。
【００１３】
さらに、載置とは、杭頭部による構造物基礎の支持形式が、構造物基礎が支圧部において杭頭部の上に載置されているだけであり、支圧部と杭頭部との縁が切れた状態にあることを意味する。それゆえ、支圧部の下部が杭頭部に埋設され、両者の縁が切れていないような状態にある場合には、ここでいう載置には該当しない。
【００１４】
ここで、杭頭部としては、杭コンクリートの打設後において構造物基礎のコンクリートを打設する便宜上、原則として中空部のない閉塞状態となったものが好ましいが、中空部があっても、中詰めコンクリートを打設したり、杭頂部に蓋をしたりする等により対処することができる。
【００１５】
一方、支圧部としては、構造物基礎の底面から下方に突出して設けられるものであって、杭頭部による構造物基礎の支持に耐えうる強度があれば、構造物基礎の部分であるものに限定されず、構造物基礎と別個独立の部材であるものをも包含する。
【００１６】
したがって、支圧部としては、例えば場所打ちコンクリートのみからなるもの、鋼材のみからなるもの、部分的にコンクリートを含んでいるものなどを、外力や鉛直荷重の大きさ等に対応して、適宜選定して用いることができる。
なお、杭を場所打ち杭とした場合には、支圧部の強度を杭の強度よりも高い強度とすることが好ましいものである。
【００１７】
ただし、現場施工を可及的に少なくすることで、施工の容易性、迅速性をさらに高めるという観点からすれば、前記支圧部は、プレキャスト部材からなることが好ましい。
【００１８】
この場合において、杭及び構造物基礎から受ける大きな圧縮力に抵抗できる程度の十分な強度を担保しようとする観点からすれば、支圧部は、外縁部に鋼材を配設してなることが好ましい。
【００１９】
なお、支圧部の外周端が欠けるのを防ぐには、外周端の面取りをした形状としたり、或いは上面を球状とした形状とするように構成することができる。
【００２０】
また、杭及び構造物基礎の間において引抜力に抵抗しようとする観点からすれば、杭頭部は、支圧部を介して構造物基礎に定着される芯鋼材（芯鉄筋等）を備えることが好ましい。
【００２１】
なお、支圧部を介して杭及び構造物基礎の間で引抜力、水平力を伝達する芯鋼材を設けることは、前記した載置という杭頭部による構造物基礎の支持形式を妨げるものではない。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面に基づいて本発明の実施の形態を詳細に説明する。
【００２３】
◎実施の形態１
図１は本発明の実施の形態１に係る構造物基礎の支持構造の供用時における概略構成を示す図（図１（ａ）は断面図、図１（ｂ）は図１（ａ）におけるＡ方向矢視図）である。
【００２４】
なお、以下の説明は、杭として場所打ちコンクリート杭を用いる形式の構造物基礎の支持構造についてのものであるが、場所打ちコンクリート杭以外の杭を用いる形式の構造物基礎の支持構造についても妥当性を有するものである。また、構造物基礎は、フーチング基礎や、その他の基礎を用いる形式について妥当性を有するものである。
【００２５】
この実施の形態１において、場所打ちコンクリート杭１は、図１（ａ）に示すように、先端が支持層にまで達している杭本体部１ｂと、杭本体部１ｂに隣接する上側に位置している杭頭部１ａとから構成されている。
【００２６】
そして、構造物基礎の支持構造は、図１に示すように、基礎２を支圧部２ａにおいて杭頭部１ａの上に載置しながら支持するというものであり、場所打ちコンクリート杭１の杭頭部１ａと、基礎２の下でこれと一体に設けられる支圧部２ａとから構成されている。以下、各構成要素について詳細に説明する。
【００２７】
（１）杭頭部１ａ
杭頭部１ａは、図１（ａ）に示すように、基礎２からの荷重を受ける場所打ちコンクリート杭１の上端部分であり、杭本体部１ｂに隣接する上側に位置している部分である。ただし、杭頭部１ａには、場所打ちコンクリート杭１を水中コンクリートとして打設した直後においてスライムを含む余盛り部分として一時的に存在するが、はつり工法による処理により除去される部分を含まない。
【００２８】
ここで、杭頭部１ａの外周部には、同図に示すように、杭基礎としての強度を確保するための鉄筋かご１０が配設されている。そして、この鉄筋かご１０のうち杭頭部１ａにおける部分には、せん断補強用の帯筋１２が杭本体部１ｂと比較して密に配設されている。これは、杭本体部１ｂの断面より狭い面積の支圧部２ａにより基礎２からの荷重を面受けすることから、杭頭部１ａには相当に大きな支圧応力が作用するため、これによる杭頭部１ａの破壊を防止する必要があるからである。
【００２９】
なお、この鉄筋かご１０は、基礎２に対して定着されておらず、載置という杭頭部１ａによる基礎２の支持形式を妨げないこととなっている。
【００３０】
（２）支圧部２ａ
支圧部２ａは、図１に示すように、基礎２の底面から下方に突出して設けられる部分であり、杭頭部１ａの上に直接載置されている部分である。
【００３１】
この支圧部２ａは、同図に示すように、略水平な面である杭頭部１ａの頂面に接する下端面が該頂面の範囲内にあり、基礎２の下に固着する上端面が、下端面より広く、かつ、下端面の下方領域の範囲内にあるものである。
【００３２】
この実施の形態１では、同図に示すような、上端面の面積が杭頭部１ａの頂面の面積と略同じであって、下端面の面積が上端面の面積より狭い逆円錐台形状を呈している。
【００３３】
この支圧部２ａは、同図に示すように、上端面の面積より狭い面積を有している下端面で基礎２からの荷重を面受するので、大きな圧縮力に抵抗できる程度の十分な強度をもつ必要がある。
【００３４】
そこで、この実施の形態１では、支圧部２ａのコンクリート圧縮強度は、支圧部２ａが受ける圧縮力、水平力を考慮して決定することとした。
【００３５】
ここで、支圧部２ａの下端面における平滑の程度は、支圧部２ａ及び杭頭部１ａの間で発生する摩擦力により水平力を伝達できる程度とされる。
【００３６】
なお、この実施の形態１における支圧部２ａの変形例としては、図示しないが、平面視で多角形形状を呈しているような逆角錐台形状のものを挙げることができる。
【００３７】
このような逆角錐台形状を用いる場合には、支圧部２ａが大きな圧縮力を受けることから、支圧部２ａの下端面が略水平な面である杭頭部１ａの頂面の範囲内にある必要がある。
【００３８】
具体的には、円形形状を呈する杭頭部１ａの頂面に内接する多角形より小さくなければならない。
【００３９】
次に、図１を用いて、この実施の形態１に係る構造物基礎の支持構造の構築方法について説明する。
【００４０】
まず、場所打ちコンクリート杭１の打設後に、杭頭部１ａの余盛りを除去すべく、杭頭部１ａのはつり処理を行う。このときのはつり処理は、支圧部２ａを杭頭部１ａの上に載置するという構造上、杭頭部１ａの余盛りに鉄筋かご１０がないことから、本来の主筋１１や帯筋１２の位置までかからない範囲で容易に行うことができ、時間もそれ程かからない。
【００４１】
そして、杭頭部１ａの頂面を略水平な面に仕上げたところで、杭頭部１ａのはつり処理を終了する。
【００４２】
続いて、杭頭部１ａを除く範囲を良質土で埋め戻しをしながら転圧を行うとともに、基礎２の底面の高さに合わせて基礎砕石の敷均し・転圧を行い、次いで均しコンクリートを打設する。
【００４３】
このとき、支圧部２ａとなる部分が逆円錐台形状を呈することとなるように杭頭部１ａの周囲をすりばち状に形成する。
【００４４】
次に、支圧部２ａのうち基礎２に含まれる部分について、型枠を立設し鉄筋の組立を行った上で、支圧部２ａのコンクリートの打設を行う。
【００４５】
この実施の形態１では、基礎２のうち支圧部２ａのコンクリート圧縮強度を支圧部２ａ以外の部分より相当に大きく設定しているため、支圧部２ａのコンクリートと支圧部２ａ以外の部分のコンクリートとを別に施工することとしたものである。
【００４６】
次に、支圧部２ａのコンクリートの養生期間が経過した後、基礎２のうち支圧部２ａ以外の部分について、鉄筋及び型枠の組立を行った上で、支圧部２ａ以外の部分のコンクリートの打設を行う。
【００４７】
そして、支圧部２ａ以外の部分のコンクリートの養生期間が経過した後、構造物基礎の支持構造の構築が完了する。
【００４８】
次に、図１を用いて、この実施の形態１に係る構造物基礎の支持構造の作用について説明する。
【００４９】
まず、地震が発生すると、一方では、地盤と一体である場所打ちコンクリート杭１が地盤の振動に応答して振動するとともに、他方では、基礎２も場所打ちコンクリート杭１を介して振動する。
【００５０】
このとき、場所打ちコンクリート杭１及び基礎２は、固有周期がそれぞれ異なることから、夫々が別個独立に振動しようとする。すると、杭頭部１ａ及び支圧部２ａの間で摩擦力が発生するため、場所打ちコンクリート杭１及び基礎２は、互いに水平力を受けることになる。
【００５１】
しかし、本構造物基礎の支持構造は、基礎２及び杭頭部１ａが互いに回転自由度が大きく、固定度が低い構造であり、基礎２を支圧部２ａにおいて杭頭部１ａの上に載置しているだけの構造である。
【００５２】
また、杭頭部１ａの頂面の面積より狭い面積の支圧部２ａの下端面で基礎２からの荷重を面受している構造である。
【００５３】
それゆえ、場所打ちコンクリート杭１や基礎２がこのような大きな水平力を受けた場合にあっても、場所打ちコンクリート杭１や基礎２に作用する曲げモーメントを減少させることができる。
【００５４】
以上説明したように、この実施の形態１に係る構造物基礎の支持構造によれば、本来の場所打ちコンクリート杭１の施工とは別に杭頭部１ａのはつり処理やコンクリートの打設などの非常に煩雑で時間のかかる作業を回避することが可能となった。
【００５５】
それゆえ、杭頭部の固定度を容易に調節することができることになり、大きな水平力を受けても、場所打ちコンクリート杭１や基礎２に作用する曲げモーメントを減少させるという効果を維持しながら、同時に、施工の容易性、迅速性を確保することが可能となった。
【００５６】
◎実施の形態２
図２は本発明の実施の形態２に係る構造物基礎の支持構造の供用時における概略構成を示す図（図２（ａ）は断面図、図２（ｂ）は図２（ａ）におけるＢ方向矢視図）である。なお、実施の形態１と同様な構成要素については実施の形態１と同様な符号を付してここではその詳細な説明を省略する。
【００５７】
この構造物基礎の支持構造の基本的な構成は、実施の形態１と略同様であるが、実施の形態１と異なり、基礎２を支持する杭の種類として、せん断補強用の帯筋１２を必要としない鋼管杭３ａの中空部にコンクリート３ｂを充填してなる鋼管コンクリート杭３を採用しており、加えて、支圧部２ａが、プレキャスト部材たるプレキャストコンクリートブロック４ａの外縁部に鋼材としての鋼管４ｂを配設してなる鋼管巻きプレキャストコンクリート４となっている。
【００５８】
したがって、この実施の形態２に係る構造物基礎の支持構造によれば、支圧部２ａに、プレキャストコンクリートブロック４ａを用いることとしたので、現場施工が簡素化されて施工の容易性、迅速性をさらに高めることが可能となり、また、プレキャストコンクリートブロック４ａの外縁部に鋼材４ｂを配設してなる鋼管巻きプレキャストコンクリート４を用いることとしたので、鋼管コンクリート杭３及び基礎２から受ける大きな圧縮力に抵抗できる程度の十分な強度を担保することが可能となる。
【００５９】
なお、このプレキャストコンクリートブロック４ａにあっては、外周端の面取りをした形状としているが、これには、支圧部２ａの外周端が欠けるのを防ぐ効果がある。
【００６０】
【発明の効果】
本発明に係る構造物基礎の支持構造によれば、杭頭部の固定度を容易に調節することができるとともに、施工の容易性、迅速性を確保することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１に係る構造物基礎の支持構造の供用時における概略構成を示す図（図１（ａ）は断面図、図１（ｂ）は図１（ａ）におけるＡ方向矢視図）である。
【図２】本発明の実施の形態２に係る構造物基礎の支持構造の供用時における概略構成を示す図（図２（ａ）は断面図、図２（ｂ）は図２（ａ）におけるＡ方向矢視図）である。
【図３】従来技術である構造物基礎の支持構造の供用時における概略構成を示す図（図３（ａ）は断面図、図３（ｂ）は図３（ａ）におけるＡ方向矢視図）である。
【符号の説明】
１…場所打ちコンクリート杭
１ａ…杭頭部
１ｂ…杭本体部
２…基礎（構造物基礎）
２ａ…支圧部
３…鋼管コンクリート杭
３ａ…鋼管杭
３ｂ…コンクリート
４…鋼管巻きプレキャストコンクリート（支圧部）
４ａ…プレキャストコンクリートブロック
４ｂ…鋼管（鋼材）
１０…鉄筋かご
１１…主筋
１２…帯筋
１０１…場所打ちコンクリート杭
１０１ａ…杭頭部
１０１ｂ…杭本体部
１０１ｃ…支圧部
１０２…基礎
１１１…主筋
１１２…帯筋
１２１…範囲
１２２…範囲
【図１】
0003749675.tif 000002
【図２】
0003749675.tif 000003
【図３】
0003749675.tif 000004