特開 2024-23039 既存杭の杭頭構造、及び既存杭と新設杭の杭頭構造

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024023039

(43)【公開日】2024-02-21

(54)【発明の名称】既存杭の杭頭構造、及び既存杭と新設杭の杭頭構造

(51)【国際特許分類】

   E02D 27/12 20060101AFI20240214BHJP

【ＦＩ】

E02D27/12 Z

【審査請求】未請求

【請求項の数】10

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022126577

(22)【出願日】2022-08-08

(71)【出願人】

【識別番号】302060926

【氏名又は名称】株式会社フジタ

(74)【代理人】

【識別番号】100107766

【弁理士】

【氏名又は名称】伊東 忠重

(74)【代理人】

【識別番号】100070150

【弁理士】

【氏名又は名称】伊東 忠彦

(72)【発明者】

【氏名】中川 太郎

(72)【発明者】

【氏名】土佐内 優介

(72)【発明者】

【氏名】岸 俊甫

(72)【発明者】

【氏名】山黒 寛矢

【テーマコード（参考）】

2D046

【Ｆターム（参考）】

2D046CA01

(57)【要約】

【課題】既存杭の杭頭が、新設建築物の鉛直荷重の一部を負担しつつ、地震時の水平力が作用することを効果的に抑制されている、既存杭の杭頭構造と、既存杭と新設杭の杭頭構造を提供すること。
【解決手段】既存杭の杭頭構造９０は、既存杭１０の杭天端面１４とコンクリート基礎７０とが縁切りされ、既存杭１０の杭頭１２の外周面１５と周辺地盤Ｇとの間に第１隙間２０がある。また、既存杭１０と新設杭１０Ａがコンクリート基礎７０を支持する、既存杭と新設杭の杭頭構造１００は、既存杭１０の杭天端面１４とコンクリート基礎７０とが縁切りされ、既存杭１０の杭頭１２の外周面１５と周辺地盤Ｇとの間に第１隙間２０があり、新設杭１０Ａの杭頭１３がコンクリート基礎７０に結合されている。
【選択図】図１Ａ

【特許請求の範囲】

【請求項1】

既存杭の杭天端面とコンクリート基礎とが縁切りされており、
前記既存杭の杭頭の外周面と周辺地盤との間に第１隙間があることを特徴とする、既存杭の杭頭構造。

【請求項2】

前記杭天端面と前記コンクリート基礎の下面が当接して、前記コンクリート基礎からの鉛直荷重が前記杭天端面に直接作用していることを特徴とする、請求項１に記載の既存杭の杭頭構造。

【請求項3】

前記杭天端面と前記コンクリート基礎の下面の間に第２隙間があり、前記第２隙間に他の物質が存在して、前記コンクリート基礎からの鉛直荷重が前記他の物質を介して前記杭天端面に間接的に作用していることを特徴とする、請求項１に記載の既存杭の杭頭構造。

【請求項4】

前記杭頭の前記外周面と前記周辺地盤との間に枠材が配設され、前記枠材により前記第１隙間が保持されていることを特徴とする、請求項１に記載の既存杭の杭頭構造。

【請求項5】

前記第１隙間に緩衝材が配設されていることを特徴とする、請求項１又は４に記載の既存杭の杭頭構造。

【請求項6】

前記枠材が上蓋を備えていることを特徴とする、請求項４に記載の既存杭の杭頭構造。

【請求項7】

前記杭天端面と前記上蓋との間、前記上蓋と前記コンクリート基礎の下面との間、の少なくとも一方に滑り材が介在していることを特徴とする、請求項６に記載の既存杭の杭頭構造。

【請求項8】

前記杭天端面は、高さ調整用に平坦に切断された整形面、高さ調整用にコンクリートが増し打ちされた整形面、のいずれか一方であることを特徴とする、請求項１に記載の既存杭の杭頭構造。

【請求項9】

前記既存杭の杭径をＤとした際に、前記第１隙間の深度方向長さの最大値が、１Ｄ乃至３Ｄの範囲にあることを特徴とする、請求項１に記載の既存杭の杭頭構造。

【請求項10】

既存杭と新設杭がコンクリート基礎を支持する、既存杭と新設杭の杭頭構造であって、
前記既存杭の杭天端面と前記コンクリート基礎とが縁切りされ、前記既存杭の杭頭の外周面と周辺地盤との間に第１隙間があり、
前記新設杭の杭頭が前記コンクリート基礎に結合されていることを特徴とする、既存杭と新設杭の杭頭構造。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、既存杭の杭頭構造、及び既存杭と新設杭の杭頭構造に関する。

【背景技術】

【0002】

旧建築物の建設跡地に新設建築物を施工する際に、旧建築物が杭基礎を有する杭基礎建築物である場合は、地盤内に存在する既存杭を完全に撤去した上で、新設杭を施工し、新設杭により新設建築物を支持させる施工が行われる。

【0003】

しかしながら、既存杭の撤去には手間と時間、及び撤去費用を要し、旧建築物の平面規模が大きく、既存杭の本数が多い場合にはこれらの課題が一層顕著になり、既存杭の撤去から新設建築物の施工完了までの工期の長期化が余儀なくされ得る。そこで、複数本の既存杭が存在する場合に、その一部もしくは全部を撤去せずに残置した上で、別途新設杭を施工し、既存杭と新設杭とによって新設建築物が支持される杭基礎建築物を施工することにより、上記様々な課題を解消することが可能になる。

【0004】

ここで、特許文献１には、既存杭利用の基礎構造が提案されている。具体的には、建設跡地に残留した既存杭と、新設される新設杭と、これら新設杭と既存杭とに支持されて新設建物を支持するフーチングと、既存杭とフーチングとの間に配置される緩衝手段とを備え、緩衝手段には塑性変形可能な材料からなる緩衝材が適用されている、既存杭利用の基礎構造である。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２００２－１４６８０８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

特許文献１に記載の既存杭利用の基礎構造によれば、既存杭を完全に撤去して新設杭を施工する際の上記様々な課題を解消することができる。ところで、旧建築物を支持する既存杭には、１９８１年以前の所謂旧耐震基準に基づいて設計されている杭が多分に含まれている。このような既存杭の設計においては、現在の耐震基準下で要求される水平耐力が十分に考慮されていない可能性が極めて高いことから、既存杭の再利用に際しては、鉛直荷重を負担させ、水平力（水平荷重）を極力負担させないような杭頭構造が肝要になる。しかしながら、このような設計思想に基づく既存杭の杭頭構造や、既存杭と新設杭の杭頭構造に関する技術の開示は現状存在しない。

【0007】

コンクリート基礎と杭との杭頭構造に関しては、杭頭とコンクリート基礎の固定度に応じて、剛結合とピン結合、これらの間の半剛結合といった複数種の杭頭構造が存在する。

【0008】

剛結合の場合は、杭頭（杭天端）に曲げモーメントが生じ、従ってこの曲げモーメントに抗し得るように杭頭とコンクリート基礎との設計が必要になり、補強筋が密に配筋される必要があるなどのデメリットがある一方で、ピン結合に比べて杭頭の水平変位が抑制できるメリットがある。

【0009】

対して、ピン結合の場合は、杭頭（杭天端）に生じる曲げモーメントはゼロとなり、杭頭の途中位置（杭天端から数ｍ程度下方の位置）に曲げモーメントが生じることから、杭頭とコンクリート基礎の双方の曲げモーメントに対する補強構造が不要になるメリットがあるものの、剛結合に比べて杭頭の水平変位が大きくなるデメリットがある。これらのことから、設計上優先する項目（補強筋等の有無、水平変位の大小等）に応じた杭頭構造が採用されることになる。

【0010】

しかしながら、いずれの杭頭構造を採用する場合でも、杭頭に地震時の水平力が作用することに変わりはなく、杭頭とコンクリート基礎との間の固定度に関わらず、既存杭を再利用する際の既存杭の杭頭構造においては、杭頭に地震時の水平力が極力作用しない措置が必要になることに変わりはない。

【0011】

本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、既存杭の杭頭が、新設建築物の鉛直荷重の一部を負担しつつ、地震時の水平力（水平荷重）が作用することを効果的に抑制されている、既存杭の杭頭構造と、既存杭と新設杭の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】

【0012】

前記目的を達成すべく、本発明による既存杭の杭頭構造の一態様は、
既存杭の杭天端面とコンクリート基礎とが縁切りされており、
前記既存杭の杭頭の外周面と周辺地盤との間に第１隙間があることを特徴とする。

【0013】

本態様によれば、既存杭の杭天端面とコンクリート基礎とが縁切りされた上で、既存杭の杭頭の外周面と周辺地盤との間に第１隙間があることにより、既存杭の杭頭がコンクリート基礎を介して建築物の荷重の一部を負担しつつ、地震時の水平力（水平荷重）を受けることを効果的に抑制もしくは抑止された杭頭構造を形成できる。

【0014】

ここで、「杭頭構造」とは、文字通り、既存杭の杭頭における構造（もしくは、以下で記載する、既存杭と新設杭の双方の杭頭における構造）である。また、「縁切りされている」とは、既存杭の杭天端面とコンクリート基礎とがピン結合や剛結合等で結合されていないことを意味しており、例えば、既存杭の杭天端面がコンクリート基礎の底面に当接（接触）している形態や、杭天端面とコンクリート基礎の底面との間に地盤等が介在する形態を含んでいる。尚、後者の形態であっても、コンクリート基礎の底面から例えば１ｍ程度かそれ未満の僅かな隙間を置いて杭天端面が存在する場合は、この隙間に存在する地盤等を介して、コンクリート基礎から作用する鉛直荷重の一部を既存杭にて負担することが可能になる。

【0015】

また、既存杭に地震時の水平力が作用する態様には、建築物に地震時の水平力が作用した際に、コンクリート基礎からの鉛直荷重による押し込み力とともにこの水平力の一部が作用する態様や、地震時の周辺地盤の振動によって生じる水平力が既存杭に作用する態様等が含まれる。

【0016】

また、「コンクリート基礎」とは、鉄筋コンクリート製の基礎を意味しており、この「基礎」には、底盤（スラブ）やフーチングが含まれる。基礎がフーチングの場合は、各フーチングが独立している形態の他に、複数のフーチングが地中梁にて相互に接続される形態も含まれる。さらに、コンクリート基礎を含む新設建築物は、その全体が鉄筋コンクリート（ＲＣ：Reinforced Concrete）造の建築物の他、コンクリート基礎の上に鉄骨（Ｓ：Steel）造や鉄骨鉄筋コンクリート（ＳＲＣ：Steel Reinforced Concrete）造の上部構造を備えたハイブリッド建築物が含まれる。また、既存杭は、場所打ちコンクリート杭の他、鋼管杭やＳＣ杭、ＰＨＣ杭等の既製杭が含まれる。

【0017】

本態様では、既存杭の杭頭の外周面の全周囲と周辺地盤との間に、第１隙間が設けられる。この第１隙間が設けられる「杭頭」の杭天端面からの深度方向の長さ範囲は、仮に地震時の水平力が作用した際に既存杭を損傷に至らしめる応力（曲げ応力やせん断応力）等が生じ得る範囲に設定できる。従って、このような長さ範囲においては、既存杭の杭頭の外周面の全周に第１隙間が設けられ、それ以深では既存杭の外周面と周辺地盤とは密着している。

【0018】

また、本発明による既存杭の杭頭構造の他の態様は、
前記杭天端面と前記コンクリート基礎の下面が当接して、前記コンクリート基礎からの鉛直荷重が前記杭天端面に直接作用していることを特徴とする。

【0019】

本態様によれば、杭天端面とコンクリート基礎の下面が当接していることにより、コンクリート基礎から作用する鉛直荷重の一部を既存杭が確実に負担することができる。

【0020】

また、本発明による既存杭の杭頭構造の他の態様は、
前記杭天端面と前記コンクリート基礎の下面の間に第２隙間があり、前記第２隙間に他の物質が存在して、前記コンクリート基礎からの鉛直荷重が前記他の物質を介して前記杭天端面に間接的に作用していることを特徴とする。

【0021】

本態様によれば、杭天端面とコンクリート基礎の下面の間に第２隙間があり、第２隙間に他の物質が存在していることにより、地震時に作用する水平力によってコンクリート基礎を含む建築物が水平変位した際の、杭天端面とコンクリート基礎の下面の間に生じ得る摩擦力が既存杭に作用することを低減できる。

【0022】

ここで、第２隙間に存在する「他の物質」とは、地盤の他に、以下で説明する、杭頭の天端面と外周面を包囲する枠材を構成する上蓋、この上蓋の上面もしくは下面に設けられている滑り材等のいずれか一種もしくは複数が含まれる。

【0023】

また、本発明による既存杭の杭頭構造の他の態様において、
前記杭頭の前記外周面と前記周辺地盤との間に枠材が配設され、前記枠材により前記第１隙間が保持されていることを特徴とする。

【0024】

本態様によれば、杭頭の外周面と周辺地盤との間に枠材が配設され、枠材によって第１隙間が保持されていることにより、周辺地盤が軟弱地盤であったり砂質地盤等であって自立できない場合であっても、杭頭の外周面と周辺地盤との間の第１隙間を保持することができる。尚、周辺地盤が比較的硬質な地盤や粘性の高い粘性地盤であって自立可能な場合は、枠材がない場合でも杭頭の外周面と周辺地盤との間の第１隙間を保持することが可能である。

【0025】

また、本発明による既存杭の杭頭構造の他の態様は、
前記第１隙間に緩衝材が配設されていることを特徴とする。

【0026】

本態様によれば、第１隙間に緩衝材が配設されていることにより、枠材に水平力が作用して枠材の内面が杭頭の外周面に接触しようとした際に、双方の間に介在する緩衝材が水平力を吸収して杭頭への水平力の作用を抑制することができる。

【0027】

また、本発明による既存杭の杭頭構造の他の態様は、
前記枠材が上蓋を備えていることを特徴とする。

【0028】

本態様によれば、枠材が上蓋を備えていることにより、第１隙間に地盤が入り込むことを防止でき、第１隙間を保持することができる。ここで、上蓋は、コンクリート基礎の下面と接触していてもよいし、コンクリート基礎の下面との間に第２隙間を有していてもよい。

【0029】

また、本発明による既存杭の杭頭構造の他の態様において、
前記杭天端面と前記上蓋との間、前記上蓋と前記コンクリート基礎の下面との間、の少なくとも一方に滑り材が介在していることを特徴とする。

【0030】

本態様によれば、杭天端面と上蓋との間、上蓋とコンクリート基礎の下面との間の少なくとも一方に滑り材が介在していることにより、コンクリート基礎との間の摩擦力に起因する水平力が杭頭に作用することを抑制できる。ここで、本態様の具体的な形態は、杭天端面と上蓋との間に滑り材が介在する形態、上蓋とコンクリート基礎の下面との間に滑り材が介在する形態、杭天端面と上蓋との間、及び上蓋とコンクリート基礎の下面との間の双方に滑り材が介在する形態を含んでいる。

【0031】

また、本発明による既存杭の杭頭構造の他の態様において、
前記杭天端面は、高さ調整用に平坦に切断された整形面、高さ調整用にコンクリートが増し打ちされた整形面、のいずれか一方であることを特徴とする。

【0032】

本態様によれば、杭天端面が、高さ調整用に平坦に切断された整形面、高さ調整用にコンクリートが増し打ちされた整形面のいずれか一方であることにより、コンクリート基礎の下面との間で可及的に摩擦力を低減できる態様で杭天端面を当接させることができ、あるいは、コンクリート基礎の下面との間に所定の第２隙間を確保して、杭天端面の全域に対してコンクリート基礎からの鉛直荷重の一部を均等に作用させることができる。

【0033】

また、本発明による既存杭の杭頭構造の他の態様において、
前記既存杭の杭径をＤとした際に、前記第１隙間の深度方向長さの最大値が、１Ｄ乃至３Ｄの範囲にあることを特徴とする。

【0034】

本態様によれば、第１隙間の深度方向長さの最大値が１Ｄ乃至３Ｄの範囲に設定されていることにより、杭頭に水平力が作用した際に生じるせん断応力等によって既存杭が破損する可能性の高い深度方向の長さ範囲における、当該水平力の作用を抑制することができる。

【0035】

また、本発明による既存杭と新設杭の杭頭構造の一態様は、
既存杭と新設杭がコンクリート基礎を支持する、既存杭と新設杭の杭頭構造であって、
前記既存杭の杭天端面と前記コンクリート基礎とが縁切りされ、前記既存杭の杭頭の外周面と周辺地盤との間に第１隙間があり、
前記新設杭の杭頭が前記コンクリート基礎に結合されていることを特徴とする。

【0036】

本態様によれば、複数の既存杭と複数の新設杭がコンクリート基礎から作用する鉛直荷重を負担するハイブリッドな杭頭構造に関し、既存杭の杭天端面とコンクリート基礎が縁切りされ、既存杭の杭頭の外周面と周辺地盤との間に第１隙間があることにより、既存杭の杭頭は、建築物の荷重の一部を負担しつつ、地震時の水平力を受けることを効果的に抑制され、新設杭の杭頭は、建築物の荷重の一部と地震時の水平力の双方を受けることが可能になる。また、既存杭を有効に再利用することにより、新設杭の本数低減や仕様ダウンを図ることが可能になり、既存杭の撤去に要する時間と施工コストを解消もしくは削減できることと相俟って、工期の大幅な短縮と工費の大幅な削減に繋がる。

【発明の効果】

【0037】

以上の説明から理解できるように、本発明の既存杭の杭頭構造、及び既存杭と新設杭の杭頭構造によれば、既存杭の杭頭が、新設建築物の鉛直荷重の一部を負担しつつ、地震時の水平力が作用することを効果的に抑制されている、既存杭の杭頭構造と、既存杭と新設杭の杭頭構造を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0038】

【図1A】第１実施形態に係る既存杭の杭頭構造の一例の縦断面図である。

【図1B】図１ＡのＢ―Ｂ矢視図である。

【図2】第２実施形態に係る既存杭の杭頭構造の一例の縦断面図である。

【図3A】第３実施形態に係る既存杭の杭頭構造の一例の縦断面図である。

【図3B】図３ＡのＢ―Ｂ矢視図である。

【図4】第４実施形態に係る既存杭の杭頭構造の一例の縦断面図である。

【図5】第５実施形態に係る既存杭の杭頭構造の一例の縦断面図である。

【図6】第６実施形態に係る既存杭の杭頭構造の一例の縦断面図である。

【図7】第７実施形態に係る既存杭の杭頭構造の一例の縦断面図である。

【図8】第８実施形態に係る既存杭の杭頭構造の一例の縦断面図である。

【図9】第９実施形態に係る既存杭の杭頭構造の一例の縦断面図である。

【図10】実施形態に係る既存杭と新設杭の杭頭構造の一例の正面図である。

【発明を実施するための形態】

【0039】

以下、各実施形態に係る既存杭の杭頭構造、及び既存杭と新設杭の杭頭構造の一例について、添付の図面を参照しながら説明する。尚、本明細書及び図面において、実質的に同一の構成要素については、同一の符号を付することにより重複した説明を省く場合がある。

【0040】

［第１実施形態に係る既存杭の杭頭構造］
はじめに、図１を参照して、第１実施形態に係る既存杭の杭頭構造の一例について説明する。ここで、図１Ａは、第１実施形態に係る既存杭の杭頭構造の一例の縦断面図であり、図１Ｂは、図１ＡのＢ―Ｂ矢視図である。

【0041】

第１実施形態をはじめ、以下で説明する各実施形態に係る既存杭の杭頭構造は、コンクリート基礎７０が鉄筋コンクリート製の底盤であり、既存杭１０が場所打ちコンクリート杭として説明するが、コンクリート基礎はフーチングであってもよく、既存杭は鋼管杭やＳＣ杭等の既製杭であってもよい。さらに、図１等においては、コンクリート基礎７０の内部にある鉄筋と既存杭１０の内部にある鉄筋の図示を省略する。

【0042】

また、図１乃至図９に示す各実施形態に係る既存杭の杭頭構造９０～９０Ｈは、図１０に示す既存杭と新設杭の杭頭構造１００のうち、既存杭の杭頭における構造を抽出して示している。すなわち、旧建築物の建設跡地に新設建築物を施工するに当たり、地盤Ｇ内に存在する既存杭１０の一部もしくは全部を撤去することなく再利用することとし、新たに新設杭１０Ａ（図１０参照）を施工して、既存杭１０と新設杭１０Ａにより新設建築物８０を支持する基礎構造を形成する既存杭の杭頭構造を示すものである。以下で説明する既存杭１０は、基本的に１９８１年以前の所謂旧耐震基準に基づいて設計されている杭として説明する。

【0043】

図１Ａと図１Ｂに示す既存杭の杭頭構造９０は、円柱状の既存杭１０の杭天端面１４とコンクリート基礎７０の下面７１が当接され、既存杭１０の杭頭１２の外周面１５と周辺地盤Ｇとの間に第１隙間２０を有する。

【0044】

既存杭１０の杭天端面１４とコンクリート基礎７０の下面７１は単に当接されている構成であることから、双方がピン結合や剛結合により結合されていない、縁切りされた杭頭構造となっている。

【0045】

ここで、杭天端面１４は、高さ調整用に平坦に切断された整形面、もしくは、高さ調整用にコンクリートが増し打ちされた整形面のいずれか一方である。

【0046】

杭天端面１４がこのような整形面であることにより、コンクリート基礎７０の下面７１との間で可及的に摩擦力を低減できる態様で杭天端面１４を当接させることができ、コンクリート基礎７０の下面７１を介して、建築物の鉛直荷重の一部を杭天端面１４の全域に対して均等に作用させることができる。

【0047】

既存杭１０の杭頭１２の外周面１５と周辺地盤Ｇとの間には、図１Ｂに示すように円環状の第１隙間２０が形成される。この第１隙間２０の深度方向の長さｈ（最大長さ）は、既存杭１０の杭径（直径）をＤとした際に、１Ｄ乃至３Ｄの範囲に設定されている。

【0048】

杭天端面１４とコンクリート基礎７０の下面７１が当接していることから、コンクリート基礎７０からの鉛直荷重Ｗ１は、杭天端面１４に直接作用する。これに対して、地震時に既存杭１０の杭頭１２に作用し得る水平力（水平荷重）Ｈ１は、杭頭１２の外周面１５と周辺地盤Ｇとの間にある第１隙間２０により、杭頭１２に作用しないか、僅かな水平力が作用するにとどめることができる。

【0049】

所謂旧耐震基準に基づいて設計されている既存杭１０の設計においては、現在の耐震基準下で要求される水平耐力が十分に考慮されていない可能性が極めて高いことから、既存杭の杭頭構造９０により、既存杭１０に対して鉛直荷重Ｗ１を負担させ、水平荷重Ｈ１を極力負担させないような杭頭構造を形成できる。

【0050】

また、第１隙間２０の深度方向の長さｈ（最大長さ）が１Ｄ乃至３Ｄの範囲に設定されていることにより、杭頭１２に水平力が作用した際に生じるせん断応力等によって既存杭１０が破損する可能性の高い深度方向の長さ範囲における、水平力の作用を抑制することができる。

【0051】

図１に示す既存杭の杭頭構造９０は、周辺地盤Ｇが硬質地盤であったり、あるいは粘性の高い粘性地盤であり、従って第１隙間２０の孔壁が崩れることなく自立できる地盤である場合に形成できる。

【0052】

既存杭の杭頭構造９０によれば、既存杭１０に対してコンクリート基礎７０から作用する鉛直荷重Ｗ１を負担させ、地震時の水平力Ｈ１を極力負担させない構造であることから、所謂旧耐震基準に基づいて設計されている既存杭１０を有効に再利用することが可能になり、新設の杭基礎建築物を施工する際の新設杭の本数低減や仕様ダウンを図ることができ、既存杭１０の撤去に要する時間と施工コストを解消もしくは削減できることと相俟って、工期の大幅な短縮と工費の大幅な削減に繋がる。

【0053】

［第２実施形態に係る既存杭の杭頭構造］
次に、図２を参照して、第２実施形態に係る既存杭の杭頭構造の一例について説明する。ここで、図２は、第２実施形態に係る既存杭の杭頭構造の一例の縦断面図である。

【0054】

図２に示す既存杭の杭頭構造９０Ａは、杭天端面１４とコンクリート基礎７０の下面７１との間に第２隙間３０があり、第２隙間３０に地盤Ｇ（他の物質の一例）が存在している点と、杭頭１２の外周面１５と枠材４０の間の第１隙間２０に緩衝材６０が介在している点において、既存杭の杭頭構造９０と相違する。

【0055】

緩衝材６０は、発泡スチロールをはじめとする発泡樹脂等、水平力吸収性を備えつつ、比較的硬質で第１隙間２０を保持できる素材が好ましい。

【0056】

杭天端面１４がコンクリート基礎７０の下面７１に当接していないことから、コンクリート基礎７０からの鉛直荷重Ｗ１は、第２隙間３０にある地盤Ｇを介して杭天端面１４に間接的に作用することになる。

【0057】

杭天端面１４がコンクリート基礎７０の下面７１に当接していないことにより、地震時に作用する水平力によってコンクリート基礎７０を含む建築物が水平変位した際の、杭天端面１４とコンクリート基礎７０の下面７１との間に生じ得る摩擦力が既存杭１０に作用することを低減できる。

【0058】

第１隙間２０に緩衝材６０が配設されていることにより、枠材４０に水平力Ｈ１が作用して枠材４０の内面が杭頭１２の外周面１５に接触しようとした際に、双方の間に介在する緩衝材６０が水平力Ｈ１を吸収して杭頭１２への水平力Ｈ１の作用を抑制することができる。

【0059】

［第３実施形態に係る既存杭の杭頭構造］
次に、図３を参照して、第３実施形態に係る既存杭の杭頭構造の一例について説明する。ここで、図３Ａは、第３実施形態に係る既存杭の杭頭構造の一例の縦断面図であり、図３Ｂは、図３ＡのＢ―Ｂ矢視図である。

【0060】

図３に示す既存杭の杭頭構造９０Ｂは、既存杭１０杭頭１２の外周面１５と周辺地盤Ｇとの間に枠材４０が配設され、枠材４０により第１隙間２０が保持されている点において、既存杭の杭頭構造９０と相違する。すなわち、杭天端面１４がコンクリート基礎７０の下面７１に当接している態様は既存杭の杭頭構造９０と同様である。

【0061】

図３Ａ及び図３Ｂに示すように、枠材４０は円筒状を呈しており、この形状により円環状の第１隙間２０を保持する。枠材４０には、鋼製の枠材やコンクリート製の枠材、硬質な樹脂製（例えば、繊維強化プラスチック（ＦＲＰ：Fiber Reinforced Plastics））の枠材等を適用できる。

【0062】

杭頭１２の周囲に枠材４０が配設されることにより、周辺地盤Ｇが軟弱地盤であったり砂質地盤等であって自立できない場合であっても、杭頭１２の外周面１５と周辺地盤Ｇとの間の第１隙間２０を保持することができる。

【0063】

［第４実施形態に係る既存杭の杭頭構造］
次に、図４を参照して、第４実施形態に係る既存杭の杭頭構造の一例について説明する。ここで、図４は、第４実施形態に係る既存杭の杭頭構造の一例の縦断面図である。

【0064】

図４に示す既存杭の杭頭構造９０Ｃは、既存杭１０杭頭１２の外周面１５と周辺地盤Ｇとの間に枠材４０が配設される点は既存杭の杭頭構造９０Ｂと同様であるが、杭天端面１４とコンクリート基礎７０の下面７１との間に滑り材５０（他の物質の一例）が介在している点において、既存杭の杭頭構造９０Ｂと相違する。

【0065】

滑り材５０は、例えば、テフロン（登録商標）に代表される、ポリテトラフルオロエチレン(ＰＴＦＥ：polytetrafluoroethylene)等のフッ素樹脂等により形成される。杭天端面１４とコンクリート基礎７０の下面７１との間に滑り材５０が介在していることにより、地震時に作用する水平力によってコンクリート基礎７０を含む建築物が水平変位した際の、杭天端面１４とコンクリート基礎７０の下面７１との間に生じ得る摩擦力が既存杭１０に作用することを抑制もしくは抑止できる。

【0066】

さらに、杭頭１２の周囲に枠材４０が配設されることにより、周辺地盤Ｇが軟弱地盤であったり砂質地盤等であって自立できない場合であっても、杭頭１２の外周面１５と周辺地盤Ｇとの間の第１隙間２０を保持することができる。

【0067】

［第５実施形態に係る既存杭の杭頭構造］
次に、図５を参照して、第５実施形態に係る既存杭の杭頭構造の一例について説明する。ここで、図５は、第５実施形態に係る既存杭の杭頭構造の一例の縦断面図である。

【0068】

図５に示す既存杭の杭頭構造９０Ｄは、既存杭１０杭頭１２の外周面１５と周辺地盤Ｇとの間に枠材４０が配設される点、及び、杭天端面１４とコンクリート基礎７０の下面７１との間に滑り材５０が介在している点は既存杭の杭頭構造９０Ｃと同様であるが、杭頭１２の外周面１５と枠材４０の間の第１隙間２０に緩衝材６０が介在している点において、既存杭の杭頭構造９０Ｃと相違する。

【0069】

既に説明したように、第１隙間２０に緩衝材６０が配設されていることにより、枠材４０に水平力Ｈ１が作用して枠材４０の内面が杭頭１２の外周面１５に接触しようとした際に、双方の間に介在する緩衝材６０が水平力Ｈ１を吸収して杭頭１２への水平力Ｈ１の作用を抑制することができる。

【0070】

尚、図示を省略するが、緩衝材が、図１に示す既存杭の杭頭構造９０の第１隙間２０や、図２に示す既存杭の杭頭構造９０Ａの第１隙間２０に配設されてもよいし、図１や図２に示す既存杭１０の杭天端面１４の上方に滑り材が配設されてもよいし、緩衝材と滑り材のいずれか一方が配設されてもよい。

【0071】

［第６実施形態に係る既存杭の杭頭構造］
次に、図６を参照して、第６実施形態に係る既存杭の杭頭構造の一例について説明する。ここで、図６は、第６実施形態に係る既存杭の杭頭構造の一例の縦断面図である。

【0072】

図６に示す既存杭の杭頭構造９０Ｅは、既存杭１０杭頭１２の外周面１５と周辺地盤Ｇとの間に配設される枠材４０Ａが上蓋４２（他の物質の一例）を有する点において、既存杭の杭頭構造９０Ｂと相違する。

【0073】

上蓋４２の下面は杭天端面１４に当接し、上面はコンクリート基礎７０の下面に当接する。このように、枠材４０Ａが上蓋４２を備えていることにより、第１隙間２０に地盤Ｇが入り込むことを防止でき、第１隙間２０を保持することができる。ここで、杭天端面１４と上蓋４２の間に滑り材が配設され、第１隙間２０に緩衝材が配設されてもよいし、いずれか一方が配設されてもよい。

【0074】

［第７実施形態に係る既存杭の杭頭構造］
次に、図７を参照して、第７実施形態に係る既存杭の杭頭構造の一例について説明する。ここで、図７は、第７実施形態に係る既存杭の杭頭構造の一例の縦断面図である。

【0075】

図７に示す既存杭の杭頭構造９０Ｆは、枠材４０Ａの備える上蓋４２とコンクリート基礎７０の下面７１との間に第２隙間３０があり、第２隙間３０に地盤Ｇが介在している点において、既存杭の杭頭構造９０Ｅと相違する。

【0076】

枠材４０Ａの備える上蓋４２がコンクリート基礎７０の下面７１に当接していないことにより、地震時に作用する水平力によってコンクリート基礎７０を含む建築物が水平変位した際の、上蓋４２とコンクリート基礎７０の下面７１との間に生じ得る摩擦力が既存杭１０に作用することを低減できる。また、枠材４０Ａが上蓋４２を備えていることにより、第１隙間２０に地盤Ｇが入り込むことを防止でき、第１隙間２０を保持することができる。ここで、杭天端面１４と上蓋４２の間に滑り材が配設され、第１隙間２０に緩衝材が配設されてもよいし、いずれか一方が配設されてもよい。

【0077】

［第８実施形態に係る既存杭の杭頭構造］
次に、図８を参照して、第８実施形態に係る既存杭の杭頭構造の一例について説明する。ここで、図８は、第８実施形態に係る既存杭の杭頭構造の一例の縦断面図である。

【0078】

図８に示す既存杭の杭頭構造９０Ｇは、枠材４０Ａの備える上蓋４２とコンクリート基礎７０の下面７１との間にある第２隙間３０において、地盤Ｇに代わり滑り材５０Ａ（他の物質の一例）が介在する点において、既存杭の杭頭構造９０Ｆと相違する。尚、上蓋４２の下面と杭天端面１４は当接している。

【0079】

枠材４０Ａの備える上蓋４２とコンクリート基礎７０の下面７１との間に滑り材５０Ａが介在していることにより、地震時に作用する水平力によってコンクリート基礎７０を含む建築物が水平変位した際の、上蓋４２とコンクリート基礎７０の下面７１の間に生じ得る摩擦力が既存杭１０に作用することを抑制もしくは抑止できる。また、枠材４０Ａが上蓋４２を備えていることにより、第１隙間２０に地盤Ｇが入り込むことを防止でき、第１隙間２０を保持することができる。

【0080】

［第９実施形態に係る既存杭の杭頭構造］
次に、図９を参照して、第９実施形態に係る既存杭の杭頭構造の一例について説明する。ここで、図９は、第９実施形態に係る既存杭の杭頭構造の一例の縦断面図である。

【0081】

図９に示す既存杭の杭頭構造９０Ｈは、枠材４０Ａの備える上蓋４２の下面と杭天端面１４の間に別途の滑り材５０Ｂ（他の物質の一例）が介在する点において、既存杭の杭頭構造９０Ｇと相違する。

【0082】

枠材４０Ａの備える上蓋４２とコンクリート基礎７０の下面７１との間に滑り材５０Ａが介在していることに加えて、上蓋４２の下面と杭天端面１４との間に別途の滑り材５０Ｂが介在することにより、地震時に作用する水平力によってコンクリート基礎７０を含む建築物が水平変位した際の、上蓋４２とコンクリート基礎７０の下面７１との間に生じ得る摩擦力が既存杭１０に作用することを、より一層抑制もしくは抑止できる。また、枠材４０Ａが上蓋４２を備えていることにより、第１隙間２０に地盤Ｇが入り込むことを防止でき、第１隙間２０を保持することができる。ここで、第１隙間２０に緩衝材が配設されてもよい。

【0083】

［実施形態に係る既存杭と新設杭の杭頭構造］
次に、図１０を参照して、実施形態に係る既存杭と新設杭の杭頭構造の一例について説明する。ここで、図１０は、実施形態に係る既存杭と新設杭の杭頭構造の一例の正面図である。ここで、図示例は、既存杭と新設杭の杭頭構造１００を形成する既存杭の杭頭構造として、図７に示す既存杭の杭頭構造９０Ｆを適用した例を示しているが、他の既存杭の杭頭構造９０、９０Ａ、９０Ｂ、９０Ｃ、９０Ｄ、９０Ｅ、９０Ｇ、９０Ｈ等が適用されてもよいことは勿論のことである。

【0084】

図示例は、鉄筋コンクリート製のコンクリート基礎７０と上部構造７５を備えた新設の杭基礎建築物８０の施工に際し、既に存在している既存杭１０を再利用し、別途新設杭１０Ａを施工することにより、これら複数の既存杭１０と新設杭１０Ａとにより鉛直荷重Ｗが負担される構成の杭基礎建築物である。

【0085】

新設杭１０Ａの杭頭１３は、コンクリート基礎７０との間でピン結合や剛結合、これらの間の半剛結合により結合されている。一方、既存杭１０は、第２隙間３０に介在する地盤Ｇを介してコンクリート基礎７０の下面から離れた位置に存在する。

【0086】

この構成により、既存杭と新設杭の杭頭構造１００では、杭基礎建築物８０の全体の鉛直荷重Ｗのうち、相対的に大きな鉛直荷重Ｗ２を新設杭１０Ａが負担し、相対的に小さな鉛直荷重Ｗ１を既存杭１０が負担するような鉛直荷重の負担割合となる。

【0087】

一方、地震時の水平力Ｈが作用した際には、コンクリート基礎７０に結合される新設杭１０Ａは相対的に大きな水平力Ｈ２を負担する一方、杭頭１２がコンクリート基礎７０と縁切りされている既存杭１０は、僅かな水平力Ｈ１を負担するか、もしくは水平力を負担しないこととなる。

【0088】

既存杭と新設杭の杭頭構造１００によれば、既存杭１０の杭頭１２とコンクリート基礎７０が縁切りされ、既存杭１０の杭頭１２の外周面１５と周辺地盤Ｇとの間に第１隙間２０があることにより、既存杭１０の杭頭１２は、杭基礎建築物８０の鉛直荷重の一部Ｗ１を負担しつつ、地震時の水平力の一部Ｈ１を受けることを効果的に抑制され、新設杭１０Ａの杭頭１３は、杭基礎建築物８０の鉛直荷重の一部Ｗ２と地震時の水平力の一部Ｈ２の双方を受けることが可能になる。このことにより、所謂旧耐震基準に基づいて設計されている既存杭１０を破損させることなく、有効に再利用することができる。

【0089】

さらに、既存杭１０を有効に再利用することにより、新設杭１０Ａの本数低減や仕様ダウンを図ることが可能になり、既存杭１０の撤去に要する時間と施工コストを解消もしくは削減できることと相俟って、工期の大幅な短縮と工費の大幅な削減に繋がる。

【0090】

上記実施形態に挙げた構成等に対し、その他の構成要素が組み合わされるなどした他の実施形態であってもよく、ここで示した構成に本発明が何等限定されるものではない。この点に関しては、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で変更することが可能であり、その応用形態に応じて適切に定めることができる。

【符号の説明】

【0091】

１０：既存杭
１０Ａ：新設杭
１２，１３：杭頭
１４：杭天端面
１５：外周面
２０：第１隙間
３０：第２隙間
４０，４０Ａ：枠材
４２：上蓋
５０，５０Ａ，５０Ｂ：滑り材
６０：緩衝材
７０：コンクリート基礎
７５：上部構造
８０：建築物（新設の杭基礎建築物、杭基礎建築物）
９０，９０Ａ，９０Ｂ，９０Ｃ，９０Ｄ，９０Ｅ，９０Ｆ，９０Ｇ，９０Ｈ：既存杭の杭頭構造
１００：既存杭と新設杭の杭頭構造
Ｇ：周辺地盤（地盤）
Ｗ：鉛直荷重
Ｗ１，Ｗ２：鉛直荷重の一部（鉛直荷重）
Ｈ：水平荷重（水平力）
Ｈ１：水平荷重の一部（水平力、水平力の一部）

【図1A】

【図1B】

【図2】

【図3A】

【図3B】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】