特許 5954654 コンクリート杭

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5954654

(24)【登録日】2016年6月24日

(45)【発行日】2016年7月20日

(54)【発明の名称】コンクリート杭

(51)【国際特許分類】

   E02D 5/30 20060101AFI20160707BHJP

   E02D 5/48 20060101ALI20160707BHJP

   E02D 5/44 20060101ALI20160707BHJP

【ＦＩ】

   E02D5/30 A

   E02D5/48

   E02D5/44 Z

【請求項の数】4

【全頁数】8

(21)【出願番号】特願2012-109478(P2012-109478)

(22)【出願日】2012年5月11日

(65)【公開番号】特開2013-237982(P2013-237982A)

(43)【公開日】2013年11月28日

【審査請求日】2015年4月10日

(73)【特許権者】

【識別番号】516101123

【氏名又は名称】アースプラン株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001081

【氏名又は名称】特許業務法人クシブチ国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】菅原 敏康

【審査官】 苗村 康造

(56)【参考文献】

【文献】 実開昭５９−１２５５３５（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 実開昭４８−０６８９０７（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 特開平０８−２４６４５３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−０７０８３９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｅ０２Ｄ ５／２２〜 ５／８０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

組立鉄筋がコンクリート内に配筋された打ち込み杭としての鉄筋コンクリート造の杭本体を備え、当該杭本体の先端部に、組立鉄筋の側面部に溶接されコンクリートを貫通して杭本体の径方向外側に張り出す複数枚の縦羽根を備えたことを特徴とするコンクリート杭。

【請求項2】

前記複数枚の縦羽根は前記杭本体の先端よりも突出し、先端部同士が溶接結合されていることを特徴とする請求項１に記載のコンクリート杭。

【請求項3】

前記複数枚の縦羽根は、各々下部にテーパー部が形成されていることを特徴とする請求項２に記載のコンクリート杭。

【請求項4】

前記組立鉄筋は前記杭本体の軸方向に延在する主筋と、前記主筋に接合されるフープ筋とを有し、前記縦羽根は前記主筋に溶接されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載のコンクリート杭。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、組立鉄筋がコンクリート内に配筋された鉄筋コンクリート造の杭本体を備えるコンクリート杭に関する。

【背景技術】

【0002】

組立鉄筋がコンクリート内に配筋された鉄筋コンクリート造の杭本体を備えるコンクリート杭が知られている。この種のコンクリート杭には、軟弱な地盤に建築物を構築する際、地盤に深く杭を打ち込んで建築物を支える杭基礎がある。杭基礎に用いられる杭には、コンクリート杭や鋼管杭があり、一般にコンクリート杭の方が安価であり、支持力を上げるために下端部が大径となった既製杭（いわゆるＳＴ管）や、外周にリブを設けた既製杭が知られている（例えば、特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特許第４８１７１５６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかし、従来のコンクリート杭では、杭下端のコンクリート製の突起が地盤の状態によっては貫入し難い場合が考えられる。また、コンクリート杭を吊り込む際等に杭下端の突起が引きずられる等してひび割れや欠損が生じるおそれがあった。
本発明は、上述した事情を鑑みてなされたものであり、支持力及び貫入性を向上しつつ、杭下端のひび割れや欠損を抑えることができるコンクリート杭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】

【0005】

上記目的を達成するため、本発明のコンクリート杭は、組立鉄筋がコンクリート内に配筋された打ち込み杭としての鉄筋コンクリート造の杭本体を備え、当該杭本体の先端部に、組立鉄筋の側面部に溶接されコンクリートを貫通して杭本体の径方向外側に張り出す複数枚の縦羽根を備えたことを特徴とする。
この構成によれば、杭本体の先端部に、組立鉄筋の側部に溶接されコンクリートを貫通して杭本体の径方向外側に張り出す複数枚の縦羽根を備えるので、支持力及び貫入性を向上しつつ、杭下端のひび割れや欠損を抑えることができる。

【0006】

上記構成において、複数枚の縦羽根は前記杭本体の先端よりも突出し、先端部同士が溶接結合されるようにしても良い。この構成によれば、地盤に打ち込み、或いは圧入する際、杭本体に先だって縦羽根が地盤に貫入することになり、より貫入し易くなる。また、縦羽根の連結強度及び杭本体との連結強度を十分に確保し易くなる。

【0007】

また、上記構成において、前記複数枚の縦羽根は、各々下部にテーパー部が形成されるようにしても良い。この構成によれば、テーパー部によってより貫入性を向上させることができる。

【0008】

また、上記構成において、前記組立鉄筋は前記杭本体の軸方向に延在する主筋と、前記主筋に接合されるフープ筋とを有し、前記縦羽根は前記主筋に溶接されるようにしても良い。この構成によれば、縦羽根と主筋との溶接作業がし易く、且つ、溶接長も十分に確保して連結強度を確保し易くなる。

【発明の効果】

【0009】

本発明によれば、組立鉄筋がコンクリート内に配筋された鉄筋コンクリート造の中空状の杭本体の先端部に、組立鉄筋の先端部に溶接されコンクリートを貫通して杭本体の径方向外側に張り出す複数枚の縦羽根を備えるので、支持力及び貫入性を向上しつつ、杭下端のひび割れや欠損を抑えることができる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】本発明の実施形態に係る基礎杭の側面図である。

【図2】基礎杭を下方から見た図である。

【図3】杭本体内の鉄筋籠と縦羽根を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下、図面を参照して本発明の一実施の形態について説明する。
図１は、本発明の実施形態に係る基礎杭１０の側面図であり、図２は下方から見た図である。なお、図２では図１の基礎杭１０を拡大して示している。また、以下の説明中、上下といった方向は、基礎杭１０を地盤に鉛直に貫入した場合の方向に対応しており、その上下方向は図１の上下方向と同じである。
この基礎杭１０は、地盤に打ち込まれ建築物の基礎にかかる荷重を地盤中の支持基盤に伝達して建築物を支持する既製コンクリート杭（打ち込み杭とも称する）として使用されるものであり、地盤に垂直に埋め込まれる杭本体１１と、杭本体１１の下端（先端）に設けられる金属製の羽根部２１とを備えている。

【0012】

杭本体１１は、筒状に組まれる組立鉄筋である鉄筋籠１３（後述する図３参照）がコンクリート１１Ａ内に配筋された鉄筋コンクリート造の中空柱部材であり、基礎杭１０の下端が支持地盤まで届く長さに形成されている。より具体的には、この杭本体１１は、上下に渡って貫通する貫通孔１１Ｂを有する円筒ストレート管に形成され、支持地盤として、例えば砂質地盤や轢質地盤に届く長さに形成される。

【0013】

羽根部２１は、杭本体１１の中心軸Ｃ１（基礎杭１０の中心軸と一致）と略平行に延出する金属板である複数枚（本実施形態では４枚）の縦羽根２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃ，２１Ｄを有している。各縦羽根２１Ａ〜２１Ｄは、中心軸Ｃ１から径方向外側に延びるとともに、中心軸Ｃ１に沿って上下方向に延在する同形状の縦羽根に形成されており、中心軸Ｃ１を基点に等角度間隔で互いに溶接により接合されている。
本実施形態では、４枚の縦羽根２１Ａ〜２１Ｄが９０度の角度間隔で配置され、図２に示すように、下面視で十文字状の羽根部２１を形成している。より具体的には、縦羽根２１Ｂ及び２１Ｄを一体に形成し、この一体部品の両側に一対の縦羽根２１Ａ，２１Ｃを突き当て、これらをすみ肉溶接（図２中、溶接部を符号Ｙ１で示す）によって接合している。
但し、接合方法はこの溶接方法に限らず、各縦羽根２１Ａ〜２１Ｄをそれぞれ別部品で形成し、各縦羽根２１Ａ〜２１Ｄの先端部同士を突き当てて互いに溶接で接合しても良く、公知の他の溶接方法等を適宜適用しても良い。

【0014】

これにより、羽根部２１は、下面視（図２参照）で杭本体１１の中心軸Ｃ１から放射状に延びて杭本体１１の下部を径方向に横断し、且つ、側面視（図１参照）で杭本体１１の下部端面（下端）１１Ｌを跨いで上下に延在する。
前掲図１に示すように、各縦羽根２１Ａ〜２１Ｄは、杭本体１１の下部側面から径方向外側に張り出して上下に延在する張出縦羽根部Ｗ１と、杭本体１１の径方向内側にて下部端面１１Ｌから下方に突出する内側縦羽根部Ｗ２とを各々一体に備えている。
このように、杭本体１１の下部に羽根部２１を有するので、地盤を乱さずに貫入することができ、貫入性を十分に確保できる。しかも、羽根部２１が、杭本体１１の下部端面１１Ｌよりも下方に突出する先端部分（内側縦羽根部Ｗ２に相当）を有するので、この内側縦羽根部Ｗ２が杭本体１１よりも先に地盤に貫入することになり、より貫入し易くなる。

【0015】

また、羽根部２１は、杭本体１１の下部にて杭本体１１よりも径方向外側に張り出すので、この張り出し部分である張出縦羽根部Ｗ１により、既製杭を大径にした場合と同様に床面積等が増大し、地盤との接触面積が増え、支持力を増大させる効果が得られる。本実施形態では、４枚の縦羽根２１Ａ〜２１Ｄが、杭本体１１の径の二倍の径の位置まで拡がっており、つまり、先端翼倍率が二倍の二倍翼となっている。
また、内側縦羽根部Ｗ２によっても底面積が増大するので、支持力をより増大させることができる。ここで、本実施形態では、杭本体１１の下部端面１１Ｌが開口し、その下方に内側縦羽根部Ｗ２が配置されるので、貫入性を確保しながら、内側縦羽根部Ｗ２によっても既製杭の底面積をより増大することができ、支持力をより効率よく増大させることが可能である。

【0016】

ここで、支持地盤への根入れの深さＤ１（図１参照）は、羽根部２１の全幅Ｈ１（図１参照）以上とされる。図１に示すように、本実施形態では、羽根部２１の全幅Ｈ１に比して上下長Ｌ１が短い寸法比に設定されるので、羽根部２１の略全体を支持地盤に根入れし、羽根部２１による支持力を効率よく増大させることができる。
なお、図１では、支持地盤への根入れの深さＤ１を杭本体１１の下部端面１１Ｌを基準に設定した場合を示したが、これに限らず、同図に符号Ｄ１’で示すように、羽根部２１の下端２１Ｌを基準に設定しても十分な支持力を確保できる場合には、羽根部２１の下端２１Ｌを基準に根入れ深さＤ１’（羽根部２１の全幅Ｈ１以上）を設定しても良い。

【0017】

図３は、杭本体１１内の鉄筋籠１３と羽根部２１を示す図である。なお、図３中、二点鎖線は杭本体１１の外形線を示している。
鉄筋籠１３は、杭本体１１内に配置される鉄筋であり、杭本体１１の軸方向に延在する複数本の主筋３１と、複数本の主筋３１に接合される環状のフープ筋３３とを備えている。各主筋３１は、略同じ長さで杭本体１１の軸方向に直線状に延び、杭本体１１の周方向に間隔を空けて配置される。
フープ筋３３は、杭本体１１の下部を除く領域、より具体的には、羽根部２１よりも上方の領域に設けられるスパイラルフープ筋３４と、羽根部２１が設けられる領域に杭本体１１の軸方向に間隔を設けて設けられる単一リング状のフープ筋３５とを備えている。
スパイラルフープ筋３４は、主筋３１の外側（外周側）を螺旋状に巻回して主筋３１に溶接され、各主筋３１を強固に連結する。また、単一リング状のフープ筋３５は、主筋３１の内側（内周側）をリング状に巻回して主筋３１に溶接される。このようにして、これらフープ筋３４，３５は杭本体１１の軸方向全体に亘って主筋３１に接合され、全体として筒状で高剛性の鉄筋が形成される。

【0018】

同図３に示すように、羽根部２１は、主筋３１に沿って配置され、該主筋３１に溶接により接合される。より具体的には、各縦羽根２１Ａ〜２１Ｄは、９０度間隔で配置される４本の主筋３１に沿って各々配置され、各縦羽根２１Ａ〜２１Ｄの張出縦羽根部Ｗ１における内周側の面を主筋３１に略押し当て、その状態で、互いに溶接（図３中、溶接部を符号Ｙ２で示す）することによって接合される。
この場合、主筋３１に対して外周側に羽根部２１が溶接され、内周側にフープ筋３５が溶接されるので、羽根部２１と主筋３１との溶接箇所と、フープ筋３５と主筋３１との溶接箇所が完全に分離され、これらの溶接作業が容易であると共に、各々の溶接長も十分に確保でき、接合強度の向上に有利となる。

【0019】

羽根部２１を鉄筋籠１３に溶接した後、羽根部２１と一体の鉄筋籠１３の周囲にコンクリート１１Ａを成型することによって本実施形態の基礎杭１０が製作される。より具体的には、羽根部２１と一体の鉄筋籠１３を、鋼製の円筒形型枠に配置し、コンクリートを型枠内に投入し、その型枠を高速で回転させ、その遠心力の働きによりコンクリート杭を製造する遠心成形方法によって製作される。この遠心成形方法を使用する場合、円筒形型枠を、各縦羽根２１Ａ〜２１Ｄを外側に張り出す等して縦羽根２１Ａ〜２１Ｄには基端部を除いてコンクリートで覆われないようにすること、及び、回転時にコンクリートが排出されないように各縦羽根２１Ａ〜２１Ｄとの隙間を十分に閉塞しておくことが必要である。
なお、遠心力成形プレストレストコンクリート杭（ＰＣ杭）又は遠心力高強度プレストレストコンクリート杭（ＰＨＣ杭）の製造方法を適用して、本実施形態の基礎杭１０を製造しても良い。
図３に示すように、コンクリート１１Ａを成型した際に、各縦羽根２１Ａ〜２１Ｄと鉄筋籠１３との溶接部Ｙ２がコンクリート１１Ａ内に埋設されるので、この溶接部Ｙ２の劣化や腐食を抑えることが可能である。

【0020】

次に、各縦羽根２１Ａ〜２１Ｄについて説明する。
各縦羽根２１Ａ〜２１Ｄは、一定厚の金属板を切断して形成されており、杭本体１１の径方向外側の側面下部には、杭本体１１の中心軸Ｃ１に向かって斜め下方に傾斜するテーパー部２１Ｔが設けられている。
各テーパー部２１Ｔは、杭本体１１の中心軸Ｃ１に直交する面に対して角度θ１で傾斜する傾斜面に形成される。これによって、各縦羽根２１Ａを中心軸Ｃ１に向かって幅狭の先細り形状とし、貫入性をより向上させている。

【0021】

上記角度θ１は、４５度以上に設定され、本実施形態では４５度である。４５度以上に設定することで、地盤に対してより鋭角となり、優れた貫入性を得ることができる。なお、地盤によっては、貫入性を確保できる範囲でそれ以外の角度に設定しても良い。
また、各縦羽根２１Ａ〜２１Ｄの中心軸Ｃ１近傍に位置する下端２１Ｌは、中心軸Ｃ１に対して直角に切り掛かれた平坦面に形成されている。平坦面にすることにより、下端２１Ｌの剛性を確保し、ひび割れや欠けによる欠損をし難くしている。

【0022】

上記テーパー部２１Ｔは、各縦羽根２１Ａ〜２１Ｄの下端２１Ｌから杭本体１１の下部端面１１Ｌよりも上方まで延在し、このテーパー部２１Ｔよりも上方では、各縦羽根２１Ａ〜２１Ｄが、テーパー部２１Ｔの最外周端から杭本体１１の中心軸Ｃ１に沿って垂直に延びる非テーパー羽根部（張出縦羽根部Ｗ１の殆どに相当）に形成されている。この非テーパー羽根部を形成することにより、各縦羽根２１Ａ〜２１Ｄの径方向への拡がりを二倍翼程度に抑えつつ、且つ、貫入性を阻害することなく、支持地盤との接触面積を増やすことができる。
また、羽根部２１に対し、地盤から水平方向の力、つまり、剪断力が作用した場合には、羽根部２１の非テーパー羽根部（張出縦羽根部Ｗ１）の分だけ多くの荷重が作用することになるが、この非テーパー羽根部（張出縦羽根部Ｗ１）の内周面全体が主筋に略突き合わせて接合されているので、この非テーパー羽根部と鉄筋籠１３との連結強度が高く、上記の剪断力に十分に対応することが可能である。

【0023】

以上説明したように、本実施形態の基礎杭１０は、組立鉄筋である鉄筋籠１３がコンクリート１１Ａ内に配筋された鉄筋コンクリート造の中空状の杭本体１１を備え、当該杭本体１１の先端部に、鉄筋籠１３の先端部に溶接されコンクリート１１Ａを貫通して杭本体１１の径方向外側に張り出す複数枚の縦羽根２１Ａ〜２１Ｄを備えたため、支持力及び貫入性が向上し、且つ、基礎杭１０を吊り込む際等に先端が地面に引きずられても、杭下端のひび割れや欠損を抑えることができる。
また、複数枚の縦羽根２１Ａ〜２１Ｄは杭本体１１の先端よりも突出し、先端部同士が溶接結合されているので、地盤に打ち込み、或いは圧入する際、杭本体１１に先だって縦羽根２１Ａ〜２１Ｄが地盤に貫入し、より貫入し易くなる。また、縦羽根２１Ａ〜２１Ｄの連結強度及び杭本体１１との連結強度を十分に確保し易くなる。

【0024】

また、縦羽根２１Ａ〜２１Ｄは、杭本体１１から径方向に張り出す張出縦羽根部Ｗ１の最内周部が杭本体１１内の鉄筋籠１３に各々溶接されているので、杭本体１１の先端部の強度が向上し、且つ、張出縦羽根部Ｗ１が杭本体１１側へ倒れ難くなり、縦羽根２１Ａ〜２１Ｄの支持力を十分に確保できる。
また、複数枚の縦羽根２１Ａ〜２１Ｄは、各々下部にテーパー部２１Ｔが形成されているので、テーパー部２１Ｔによってより貫入性を向上させることができる。
さらに、鉄筋籠１３は、杭本体１１の軸方向に延在する主筋３１と、主筋３１に接合されるフープ筋３３とを有し、縦羽根２１Ａ〜２１Ｄは、主筋３１に溶接されているので、縦羽根２１Ａ〜２１Ｄと主筋３１との溶接作業がし易く、且つ、溶接長も十分に確保して連結強度を確保し易くなる。

【0025】

上述した各実施形態は、あくまでも本発明の一態様を示すものであり、本発明の範囲内で任意に変形及び応用が可能である。
例えば、上述の実施形態では、杭本体１１内のフープ筋３３として、スパイラルフープ筋３４と単一リング状のフープ筋３５とを備える場合を説明したが、これに限らず、フープ筋３３をスパイラルフープ筋３４と単一リング状のフープ筋３５のいずれか一方で構成しても良い。また、杭本体１１には、ＪＩＳ等の規格に基づく公知のコンクリート造の杭本体を広く適用可能である。
さらに、上述の実施形態では、４枚の縦羽根２１Ａ〜２１Ｄを備える場合を説明したが、縦羽根の枚数は適宜に変更しても良く、また、先端翼倍率を二倍の二倍翼にする場合に限らず、三倍翼等にしても良く、必要支持力に合わせて適宜に変更すれば良い。また、羽根部２１が、杭本体１１の先端よりも突出する場合を説明したが、この先端よりも突出する部分である内側縦羽根部Ｗ２を省略しても良く、羽根部２１の形状も貫入性を阻害しない範囲で適宜に変更しても良い。
さらに、上述の実施形態では、地盤に打ち込まれ建築物の基礎にかかる荷重を地盤中の支持基盤に伝達して建築物を支持するコンクリート杭に本発明を適用したが、これに限らず、それ以外の用途に使用されるコンクリート杭に本発明を適用しても良い。

【符号の説明】

【0026】

１０ 基礎杭
１１ 杭本体
１３ 鉄筋籠（組立鉄筋）
２１ 羽根部
２１Ａ〜２１Ｄ 縦羽根
２１Ｔ テーパー部
３１ 主筋
３３ フープ筋
Ｗ１ 張出縦羽根部
Ｗ２ 内側縦羽根部

【図1】

【図2】

【図3】