特許第6233752号(P6233752)IP Force 特許公報掲載プロジェクト 2015.5.11 β版

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(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】6233752
(24)【登録日】2017年11月2日
(45)【発行日】2017年11月22日
(54)【発明の名称】杭頭構造
(51)【国際特許分類】
   E02D 27/12 20060101AFI20171113BHJP
   E02D 5/28 20060101ALI20171113BHJP
【FI】
   E02D27/12 Z
   E02D5/28
【請求項の数】3
【全頁数】9
(21)【出願番号】特願2014-125102(P2014-125102)
(22)【出願日】2014年6月18日
(65)【公開番号】特開2016-3507(P2016-3507A)
(43)【公開日】2016年1月12日
【審査請求日】2016年7月26日
(73)【特許権者】
【識別番号】000173784
【氏名又は名称】公益財団法人鉄道総合技術研究所
(73)【特許権者】
【識別番号】000006655
【氏名又は名称】新日鐵住金株式会社
(73)【特許権者】
【識別番号】306022513
【氏名又は名称】新日鉄住金エンジニアリング株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100082670
【弁理士】
【氏名又は名称】西脇 民雄
(74)【代理人】
【識別番号】100180068
【弁理士】
【氏名又は名称】西脇 怜史
(72)【発明者】
【氏名】清水 克将
(72)【発明者】
【氏名】山田 聖治
(72)【発明者】
【氏名】高田 啓一
(72)【発明者】
【氏名】阿部 幸夫
(72)【発明者】
【氏名】中澤 公博
(72)【発明者】
【氏名】和田 昌敏
【審査官】 苗村 康造
(56)【参考文献】
【文献】 特開2000−154536(JP,A)
【文献】 特開2002−256570(JP,A)
【文献】 特開2009−114727(JP,A)
【文献】 特開2004−124495(JP,A)
【文献】 特開2006−046024(JP,A)
【文献】 特開2004−162346(JP,A)
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
E02D 27/00〜 27/52
E02D 5/22〜 5/80
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
鋼管杭の頭部に形成される杭頭構造であって、
前記鋼管杭の外周面を周方向に囲繞するように複数の板状部材によって形成されるベースプレート部と、
前記鋼管杭の外周面に取り付けられて前記板状部材をその上に載置させる裏当て金と、
前記板状部材の内周縁と前記鋼管杭の外周面とを接合させる溶接部とを備え
前記複数の板状部材間は周方向では接合されていないことを特徴とする杭頭構造。
【請求項2】
前記板状部材は、半円状の部材であることを特徴とする請求項1に記載の杭頭構造。
【請求項3】
前記板状部材には、前記鋼管杭の周方向に間隔を置いて複数の孔が穿孔されており、前記孔に定着鉄筋の下端を通して固定させることを特徴とする請求項1又は2に記載の杭頭構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、鋼管杭の頭部に形成される杭頭構造に関するものである。
【背景技術】
【0002】
地中に打ち込まれた鋼管杭の頭部と鉄筋コンクリート製のフーチングや基礎梁とを接合させるための構造として、杭頭の外周面に直接、定着鉄筋の下部を溶接したり、杭頭の内部に定着鉄筋の下部を埋設させたりする杭頭接合構造が知られている(特許文献1の従来技術の記載を参照)。
【0003】
しかしながらこのような杭頭接合構造では、過密配筋となったり、現場での作業が手間取ったりするため、特許文献1,2に開示されているような円環状のベースプレートを使った接合構造が提案されている。
【0004】
また、特許文献3には、定着鉄筋の下端を挿し込むための円筒状のカプラが取り付けられた一対のΩ状の金具によって杭頭を挟み、ボルトとナットの締付け力で杭頭に取り付けられる杭頭鉄筋接続金具が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【特許文献1】特許第3389162号公報
【特許文献2】特開2000−154536号公報
【特許文献3】特開2009−114727号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
しかしながら特許文献1,2に開示されたような円環状のベースプレートでは、鋼管の外周面の形状及びベースプレートの内周縁の形状の製作精度が高くなければ、嵌められなかったり隙間が開きすぎたりするという問題が発生する。
【0007】
また、特許文献3のようにボルトとナットで締結する構造では、摩擦力による固定となるため、大きな引抜き力や押込み力に対して抵抗可能となる接合となっているとは言い難い。
【0008】
そこで、本発明は、現場での施工性が高いうえに、大きな引抜き力や押込み力に対して抵抗可能な杭頭構造を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【0009】
前記目的を達成するために、本発明の杭頭構造は、鋼管杭の頭部に形成される杭頭構造であって、前記鋼管杭の外周面を周方向に囲繞するように複数の板状部材によって形成されるベースプレート部と、前記鋼管杭の外周面に取り付けられて前記板状部材をその上に載置させる裏当て金と、前記板状部材の内周縁と前記鋼管杭の外周面とを接合させる溶接部とを備えたことを特徴とする。
【0010】
ここで、前記板状部材は、半円状の部材とすることができる。また、前記板状部材には、前記鋼管杭の周方向に間隔を置いて複数の孔が穿孔されており、前記孔に定着鉄筋の下端を通して固定させる構成とすることができる。
【発明の効果】
【0011】
このように構成された本発明の杭頭構造は、複数の板状部材によって鋼管杭の外周面を周方向に囲繞するベースプレート部が形成される。そして、裏当て金の上に板状部材を載置して、溶接部を介して板状部材の内周縁と鋼管杭の外周面とを接合させる。
【0012】
このため、鋼管の外周面の形状に製造誤差があったとしても、板状部材を取り付けてベースプレート部を容易に形成することができる。また、裏当て金の上に載置された板状部材に対する溶接は、上方から実施することができるので、現場での施工性が高い。
【0013】
さらに、溶接部を介して鋼管杭に板状部材を接合させるため、強固に一体化がされて、大きな引抜き力や押込み力に対しても抵抗させることが充分にできる。
【0014】
また、板状部材が半円状の部材であれば、2つの板状部材を取り付けるだけでベースプレート部を形成することができるので、部品数が少なく施工性に優れている。
【0015】
さらに、板状部材に鋼管杭の周方向に間隔を置いて複数の孔が穿孔されていれば、その孔に定着鉄筋の下端を通してナットなどで固定させることで、現場で迅速に定着鉄筋を取り付けることができる。
【図面の簡単な説明】
【0016】
図1】本実施の形態の鋼管杭の杭頭構造の構成を示した説明図である。
図2】本実施の形態の鋼管杭の杭頭構造の構成を説明する断面図である。
図3】実施例の鋼管杭の杭頭構造の構成を示した説明図である。
図4】実施例の鋼管杭の杭頭構造の構成を説明する断面図である。
【発明を実施するための形態】
【0017】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。図1,2は、本実施の形態の鋼管杭1の頭部に設けられる杭頭構造11の構成を説明する図である。
【0018】
本実施の形態の鋼管杭1は、鋼管12を地中に埋設することによって構築される。鋼管12には、既製の長さのものが使用され、杭として必要な長さになるように鋼管12を逐次、継ぎ足していくことになる。
【0019】
鋼管12は、杭打ち機によって打ち込むことで地中に埋設することができる。また、最初に埋設させる鋼管12の先端に羽根(回転翼)を設けておき、鋼管12を回転させながら埋設していくこともできる。
【0020】
一方、鋼管12の単位長さの区切りで丁度打ち込みが終了することは少なく、地上に飛び出しすぎた部分は、ガスバーナーなどを使って切断される。図1は、鋼管12の余分な部分を切断した後の鋼管杭1の頭部周辺を示している。
【0021】
本実施の形態の杭頭構造11は、鋼管杭1の外周面を周方向に囲繞するように形成されるベースプレート部2と、ベースプレート部2をその上に載置させる裏当て金3と、ベースプレート部2を鋼管杭1に接合させる溶接部4とによって主に構成される。
【0022】
ベースプレート部2は、複数の板状部材としての円弧プレート21,21によって形成される。この円弧プレート21は、円環状に成形された鋼板を2分割した半円状の部材である。
【0023】
また、ベースプレート部2は、円弧プレート21,21を取り付けたときに鋼管杭1の外周面12aを周(円周)方向に囲繞するように形成される。ここで、「周方向に囲繞するように」とは、円弧プレート21,21どうしの対峙する端面212,212間が接触している状態から離隔した状態までを含んでいる。
【0024】
例えば、2つの円弧プレート21,21の内周縁211,211を合わせた周長と鋼管杭1の外周面12aの周長とが一致している場合は、端面212,212間は密着する。
【0025】
これに対して、鋼管杭1の外周面12aの周長の方が長い場合は、端面212,212間は離隔した状態となる。さらには、鋼管杭1の外周面12aの周長の方が短い場合は、円弧プレート21,21の端面212,212の位置を上下に僅かにずらして取り付ければよい。
【0026】
要するに、円弧プレート21,21の端面212,212間に少しの隙間があったり上下に円弧プレート21の板厚程度のずれがあったりしても、ベースプレート部2全体の機能に影響を与えることはない。
【0027】
円弧プレート21の厚さは、引抜き力や押込み力に対する抵抗部材として所望される性能に合わせて任意に設定することができる。すなわち、円弧プレート21の材質、厚さ及び幅によって、負担可能な引抜き力又は押込み力が変わることになる。
【0028】
円弧プレート21は、鋼管杭1の外周面12aに環状に取り付けられた裏当て金3の上に載置される。裏当て金3は、溶接部4による接合を行うまでの仮支持部材となる。
【0029】
裏当て金3には、抵抗部材としての強度が要求されないため、薄い鋼板などをスポット溶接などによって取り付けるだけでもよい。また、図1には、連続した円環状の裏当て金3を図示したが、これに限定されるものではなく、周方向に間隔を置いて円弧状又は片状の部材を取り付けるだけでもよい。
【0030】
溶接部4は、円弧プレート21の内周縁211と鋼管12の外周面12aとを接合させる。溶接部4は、開先(グルーブ)溶接によって強固な接合にする。なお、所望する強度が得られるのであれば、すみ肉溶接にすることもできる。
【0031】
図2は、地盤Gに打ち込まれた鋼管杭1の杭頭構造11が、フーチング部5に接合されている状態を示している。ここで、杭頭構造11は、地盤Gよりも上方に突出している。
【0032】
また、杭頭構造11を形成する鋼管12の内部は、中蓋13によって仕切られており、中蓋13より上方には中詰コンクリート14が充填されている。そして、杭頭構造11は、フーチング部5の鉄筋コンクリートの内部に埋設されている。
【0033】
次に、本実施の形態の鋼管杭1の杭頭構造11の構築方法について説明する。まず、鋼管杭1を構成する鋼管12を、地盤Gに打ち込む。最初の鋼管12を所定の長さ打ち込んだ後に、打ち込み作業を中断して、後行の鋼管12の下端を先行の鋼管12の上端に溶接によって接合する。
【0034】
そして、一体化された鋼管12,12を引き続き地盤Gに打ち込んでいく。この鋼管12を継ぎ足す作業は、杭として必要な長さが地盤Gに埋設されるまで繰り返し続けられる。
【0035】
鋼管12が打ち止まった後には、地盤Gの上方に突出した余分な部分をガスバーナーによって切断する。そして、杭頭構造11となる地上に露出している鋼管12の外周面12aに、スポット溶接によって裏当て金3を取り付ける。
【0036】
続いて裏当て金3の上に1つ目の円弧プレート21の内周縁211を載せ、上方から開先溶接を行って溶接部4を設ける。さらに、図1に示すように、2つ目の円弧プレート21の内周縁211を裏当て金3の上に載せ、同じく溶接部4による接合を行う。
【0037】
また、杭頭構造11を設ける鋼管12の内空には、上から円板状の中蓋13をスポット溶接で取り付ける(図2参照)。さらに、フーチング部5及び杭頭構造11の周囲に必要な配筋を行う。
【0038】
その後、鋼管12の中蓋13よりも上方及びフーチング部5にコンクリートを流し込み、鋼管杭1の頭部とフーチング部5との杭頭の接合構造を完成させる。
【0039】
次に、本実施の形態の鋼管杭1の杭頭構造11の作用について説明する。
【0040】
このように構成された本実施の形態の杭頭構造11では、2つの円弧プレート21,21によって鋼管杭1の外周面12aを周方向に囲繞するベースプレート部2が形成される。
【0041】
そして、裏当て金3の上に円弧プレート21,21をそれぞれ載置して、溶接部4を介して円弧プレート21,21の内周縁211,211と鋼管杭1の外周面12aとを接合させる。
【0042】
このため、鋼管12の外周面12aの形状に製造誤差があったとしても、一つ一つの円弧プレート21の取り付けには影響がないため、ベースプレート部2を容易に形成することができる。
【0043】
また、裏当て金3を先に鋼管12に取り付け、その上に載置された円弧プレート21に対して溶接作業をおこなうため、上方から実施することができる。仮に円弧プレート21の下から溶接を行う場合は、溶接の作業スペースを確保するために余掘りが必要になる。このような場合に比べて、上から溶接作業が実施できる本実施の形態の杭頭構造11は、現場での施工性が非常に高いといえる。
【0044】
また、半円状の円弧プレート21,21を使用する場合は、2つの部材を取り付けるだけでベースプレート部2を形成することができるので、部品数が少なく施工性に優れている。
【0045】
さらに、開先溶接のようにいずれの方向から作用する力に対しても強度の高い溶接部4を介して鋼管杭1に円弧プレート21,21を接合させることによって、大きな引抜き力や押込み力に対して充分に抵抗させることができる。
【0046】
例えば、高架橋の橋脚を支持させる基礎を独立型のフーチング部5と複数の鋼管杭1,・・・とによって構成した場合、地震時などの水平力が高架橋に作用すると、鋼管杭1,・・・に大きな引抜き力や押込み力が作用することが知られている。
【0047】
従来はこのような引抜き力や押込み力に対抗させるために、内挿鉄筋やずれ止めを多数設置していたが、過密配置になって施工性などに問題があった。これに対して、鋼管12の外周面12aに取り付けられるベースプレート部2であれば、過密配筋になることもないうえに、上方からの溶接作業で取り付けられるので、施工性に優れている。
【0048】
そして、溶接部4によって鋼管杭1に強固に接合されたベースプレート部2は、引抜き力及び押込み力に対する抵抗部材として充分に機能させることができる。また、鋼管杭1内部の過密配筋だけでなくフーチング部5内の過密配筋も解消され、コンクリートの充填性もよくなる。
【0049】
このように充分に引抜き力及び押込み力に対抗できる鋼管杭1の杭頭接合構造であれば、施工スペースの制限や軟弱地盤などで大型の重機が使用できない場合や、高架橋下などの上空の使用範囲に制限のある施工箇所においても、群杭として鋼管杭1,・・・を適用してより大径の杭に代えることが可能になる。
【実施例】
【0050】
以下、前記した実施の形態とは別の形態の実施例について、図3,4を参照しながら説明する。なお、前記実施の形態で説明した内容と同一乃至均等な部分の説明については、同一用語又は同一符号を付して説明する。
【0051】
前記実施の形態では、ベースプレート部2のみで抵抗部材を構成する鋼管杭1の杭頭構造11について説明したが、本実施例では、ベースプレート部2Aに加えて定着鉄筋6,・・・を引抜き抵抗部材として配置する鋼管杭1Aの杭頭構造11Aについて説明する。
【0052】
図3は、前記実施の形態で説明したベースプレート部2と同様のベースプレート部2Aが溶接部4を介して鋼管杭1Aに接合された状態を示している。このベースプレート部2Aには、板状部材としての円弧プレート21A,21Aの端面212,212間に僅かな隙間がある。
【0053】
また、円弧プレート21Aには、鋼管杭1Aの周方向に間隔を置いて複数の孔22,・・・が穿孔されている。この孔22は、円弧プレート21Aを厚さ方向に貫通する孔で、定着鉄筋6の直径に合わせた大きさに成形される。
【0054】
定着鉄筋6は、異形鉄筋や丸鋼などの下端6aにねじ溝が刻まれた棒状部材である。定着鉄筋6の下端6aには、円弧プレート21Aを挟んで下ナット61と上ナット62が装着される。
【0055】
また、丸鋼など周面付着性能が低い棒状部材を使用する場合や必要とされる定着力が大きい場合は、定着鉄筋6の上端6bに定着金具を取り付けたり、フック状(U字状)に折り曲げ加工したりして、定着力を高めることができる。
【0056】
次に、本実施例の鋼管杭1Aの杭頭構造11Aの構築方法について説明する。ここで、鋼管12を地盤Gに打ち込み、杭として必要な長さになるまで継足しを繰り返し、余分な部分を切断する工程までは、前記実施の形態で説明した鋼管杭1の構築方法と同じである。
【0057】
そして、杭頭構造11Aとなる地上に露出している鋼管12の外周面12aに、スポット溶接によって裏当て金3を取り付ける。続いて裏当て金3の上に円弧プレート21A,21Aの内周縁211,211をそれぞれ載せ、上方から開先溶接を行って溶接部4を設ける。
【0058】
また、杭頭構造11Aを設ける鋼管12の内空には、上から円板状の中蓋13をスポット溶接で取り付ける(図4参照)。続いて、下端6aに上ナット62がねじ込まれた定着鉄筋6を、図3に示すように、上から円弧プレート21Aの孔22に挿し込む。
【0059】
そして、孔22から下方に突出した下端6aのねじ溝に、下ナット61をねじ込む。このようにして上下のナット(61,62)で締め付けられることによって、定着鉄筋6が円弧プレート21Aに固定される。
【0060】
すべての定着鉄筋6,・・・を装着した後は、フーチング部5及び杭頭構造11Aの周囲にも必要な配筋を行う。その後、鋼管12の中蓋13よりも上方及びフーチング部5にコンクリートを流し込み、鋼管杭1Aの頭部とフーチング部5との接合構造を完成させる。
【0061】
このように構成された本実施例の杭頭構造11Aでは、円弧プレート21Aに鋼管杭1Aの周方向に間隔を置いて複数の孔22,・・・が穿孔されている。このため、その孔22に定着鉄筋6の下端6aを通してナット(61,62)で固定させることで、現場で迅速に引抜き抵抗部材となる定着鉄筋6,・・・を取り付けることができる。
【0062】
なお、他の構成及び作用効果については、前記実施の形態と略同様であるので説明を省略する。
【0063】
以上、図面を参照して、本発明の実施の形態及び実施例を詳述してきたが、具体的な構成は、この実施の形態及び実施例に限らず、本発明の要旨を逸脱しない程度の設計的変更は、本発明に含まれる。
【0064】
例えば前記実施の形態及び実施例では、鋼管杭1,1Aの頭部(杭頭構造11,11A)をフーチング部5に埋設する場合について説明したが、これに限定されるものではなく、基礎梁や床版に埋設させる場合にも本発明を適用することができる。
【0065】
また、前記実施の形態及び実施例では、ベースプレート部2を2分割する構成について説明したが、これに限定されるものではなく、円環を3分割又は4分割以上にした板状部材によってベースプレート部を形成することができる。
【0066】
さらに、前記実施の形態及び実施例では、円環状のベースプレート部2について説明したが、これに限定されるものではなく、六角形や八角形などの多角形の環状となるベースプレート部であってもよい。
【0067】
また、前記実施例では、定着鉄筋6の下端6aをナット(61,62)で円弧プレート21Aに固定する場合について説明したが、これに限定されるものではない。例えば前記実施の形態で説明した孔の無い円弧プレート21の上面に、溶接で定着鉄筋の下端を固定することもできる。さらに、実施例の円弧プレート21Aの孔22に、定着鉄筋の下端を挿し込んで溶接で接合させることもできる。
【符号の説明】
【0068】
1,1A 鋼管杭
11,11A 杭頭構造
12 鋼管
12a 外周面
2,2A ベースプレート部
21,21A 円弧プレート(板状部材)
211 内周縁
22 孔
3 裏当て金
4 溶接部
6 定着鉄筋
6a 下端
図1
図2
図3
図4