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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】
(24)【登録日】2022-07-06
(45)【発行日】2022-07-14
(54)【発明の名称】杭連結支柱構造体及びその施工方法
(51)【国際特許分類】
E02D 27/12 20060101AFI20220707BHJP
E02D 27/00 20060101ALI20220707BHJP
E04B 1/24 20060101ALI20220707BHJP
E04B 1/20 20060101ALI20220707BHJP
E04B 1/58 20060101ALI20220707BHJP
【ＦＩ】
E02D27/12 Z
E02D27/00 D
E04B1/24 R
E04B1/20 E
E04B1/58 503H
【請求項の数】
9
(21)【出願番号】P 2018232753
(22)【出願日】2018-12-12
(65)【公開番号】P2020094399
(43)【公開日】2020-06-18
【審査請求日】2021-08-26
(73)【特許権者】
【識別番号】591205536
【氏名又は名称】ＪＦＥシビル株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100103850
【弁理士】
【氏名又は名称】田中 秀▲てつ▼
(74)【代理人】
【識別番号】100105854
【弁理士】
【氏名又は名称】廣瀬 一
(74)【代理人】
【識別番号】100116012
【弁理士】
【氏名又は名称】宮坂 徹
(74)【代理人】
【識別番号】100066980
【弁理士】
【氏名又は名称】森 哲也
(72)【発明者】
【氏名】今川 亮
(72)【発明者】
【氏名】塩田 啓介
(72)【発明者】
【氏名】松永 聡
【審査官】湯本 照基
(56)【参考文献】
【文献】特開２０１７－１９７９８４（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００５－２８２１４２（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００１－２８８７５５（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１２－０５７４３３（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１７－１９７９７５（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００９－０１３６０２（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｅ０２Ｄ ２７／１２
Ｅ０２Ｄ ２７／００
Ｅ０４Ｂ １／２４
Ｅ０４Ｂ １／２０
Ｅ０４Ｂ １／５８
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
地盤内に設置された杭と、前記杭の一端側に連結部を介して一端側が連結された支柱とを備え、前記連結部は、長手方向の一端部から内部に前記杭の一端側が挿入され、かつ前記長手方向の一端部とは反対側の他端部から前記支柱の一端側が挿入された連結管と、
前記連結管内において、前記杭及び前記支柱と前記連結管との間、及び前記杭と前記支柱との間に亘って充填された充填材と、
を備え、
前記連結管は、前記支柱を支持して前記支柱と前記杭との間に前記充填材の充填部を保持する支持スペーサを備えていることを特徴とする杭連結支柱構造体。
【請求項2】
前記杭の一端側が前記連結管の内部に挿入される杭挿入長さは、前記杭の外径の１．５倍以上であり、前記支柱の一端側が前記連結管の内部に挿入される支柱挿入長さは、前記支柱の外径の１．５倍以上であることを特徴とする請求項１に記載の杭連結支柱構造体。
【請求項3】
前記充填材は、圧縮基準強度が１８Ｎ／ｍｍ２以上のコンクリート又はモルタルであることを特徴とする請求項２に記載の杭連結支柱構造体。
【請求項4】
前記連結管は、前記連結管と前記杭との間に前記充填材の充填部を保持する杭用建込スペーサ、及び前記連結管と前記支柱との間に前記充填材の充填部を保持する支柱用建込スペーサのうちの少なくとも支柱用建込スペーサを備えていることを特徴とする請求項１から３の何れか一項に記載の杭連結支柱構造体。
【請求項5】
前記連結部は、前記連結管から分離して前記杭と前記支柱との間に配置され、かつ前記支柱を支持して前記杭と前記支柱との間に前記充填材の充填部を保持する間座スペーサを備えていることを特徴とする請求項１から４の何れか一項に記載の杭連結支柱構造体。
【請求項6】
前記連結部は、前記連結管と前記杭との間に前記充填材の充填部を保持する杭用建込スペーサ、及び前記連結管と前記支柱との間に前記充填材の充填部を保持する支柱用建込スペーサのうちの少なくとも支柱用建込スペーサを有し、かつ前記連結管から分離して前記連結管の内部に配置されたスペーサ構造体を更に備えていることを特徴とする請求項５に記載の杭連結支柱構造体。
【請求項7】
前記杭は、管状で形成され、前記杭の長手方向の一端側には、前記杭の内部を閉塞するようにして蓋体が設置されていることを特徴とする請求項１から６の何れか一項に記載の杭連結支柱構造体。
【請求項8】
前記杭は、管状のコンクリート杭であることを特徴とする請求項１から７の何れか一項に記載の杭連結支柱構造体。
【請求項9】
地盤内に設置された杭の一端側を連結管の長手方向の一端部から前記連結管の内部に挿入して前記地盤上に前記連結管を設置する工程と、前記地盤上に設置された前記連結管の長手方向の一端部とは反対側の他端部から前記連結管の内部に支柱の一端側を挿入して前記杭上に前記支柱を設置する工程と、
前記杭及び前記支柱と前記連結管との間、及び前記杭と前記支柱との間に亘って充填材を充填し、前記充填材を硬化させる工程と、
を備え、
前記連結管は、前記支柱を支持する支持スペーサを備え、
前記支柱を設置する工程は、前記支柱の一端側の端部が前記支持スペーサに当接するまで前記連結管内に前記支柱を挿入する、ことを特徴とする杭連結支柱構造体の施工方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、杭連結支柱構造体及びその施工方法に関し、特に、地盤内（地中）に設置された杭に連結部を介して支柱が連結された杭連結支柱構造体及びその施工方法に適用して有効な技術に関するものである。
【背景技術】
【0002】
建築構造物や土木構造物は、地盤内に設置された杭に連結部を介して支柱が連結された構造体（以下、杭連結支柱構造体と呼ぶ）を備えている。この杭連結支柱構造体の連結部においては、様々な構造が提案され、実用化されている。例えば、特許文献１には、地盤内に設置された鋼管杭の一端側の端部から内部に鋼管支柱の一端側を挿入し（差し込み）、かつ鋼管杭の内周面と鋼管支柱の外周面との間の充填部（離間部）に充填材としてのコンクリートを充填して連結部を構築する技術が開示されている。この特許文献１の連結部によれば、鋼管杭と鋼管支柱とをボルトや溶接にて連結する場合と比較して、工期や施工コストを大きく削減できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【文献】特開２０１２－５２３８３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
しかしながら、特許文献１の連結部は、鋼管杭の内部に鋼管支柱を挿入する構造になっているため、鋼管支柱の外径よりも外径が大きい鋼管杭を用いる必要があった。また、特許文献１の連結部は、鋼管杭の内周面と鋼管支柱の外周面との間の充填部にコンクリートを充填する構造になっているため、充填部の幅に応じて外径が鋼管支柱の外径よりも大きい鋼管杭を用いる必要があった。特に、コンクリートの充填が円滑に行えるように充填部の幅を広くするために、鋼管支柱の外径よりも外径が十分に大きい鋼管杭を用いる必要があった。すなわち、特許文献１の連結部では、鋼管支柱の外径よりも外径が大きい鋼管杭を選定する必要があり、鋼管杭の材料費が増加する。また、鋼管杭を地盤内に設置するための掘削孔の径は鋼管杭の外径の大きさに応じて大きくする必要があり、鋼管杭の設置費も増加する。この鋼管杭の材料費及び設置費の増加は、杭連結支柱構造体及びこの杭連結支柱構造体を備えた建築構造物や土木構造物のコスト増加を意味するため、低コスト化の観点から改良の余地があった。
【0005】
また、地盤内に設置する杭としては鋼管杭の他にコンクリート杭が知られているが、このコンクリート杭は鋼管杭よりも板厚（肉厚）が厚く、外径が同一の鋼管杭と比較して内径が小さいため、支柱の外径に合わせて、外径がより大きいコンクリート杭を選定する必要があり、特許文献１の連結部ではコンクリート杭の使用が困難であった。
【0006】
そこで、本発明者らは、杭に支柱を連結する連結部に着目し、本発明をなした。
本発明の目的は、杭連結支柱構造体の低コスト化を図ることが可能な技術を提供することにある。
本発明の目的は、杭連結支柱構造体の低コスト化を図ることが可能な技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0007】
本発明の一態様に係る杭連結支柱構造体は、地盤内に設置された杭と、この杭の一端側に連結部を介して一端側が連結された支柱とを備えている。そして、連結部は、長手方向の一端部から内部に杭の一端側が挿入され、長手方向の一端部とは反対側の他端部から内部に支柱の一端側が挿入された連結管と、この連結管内において、杭及び支柱と連結管との間、及び杭と支柱との間に亘って充填された充填材とを備えている。
【0008】
また、本発明の一態様に係る杭連結支柱構造体の施工方法は、地盤内に設置された杭の一端側を連結管の長手方向の一端部から内部に挿入して地盤上に連結管を設置する工程と、地盤上に設置された連結管の長手方向の一端部とは反対側の他端部から連結管内に支柱の一端側を挿入して杭上に前記支柱を設置する工程と、杭及び支柱と連結管との間、及び杭と支柱との間に亘って充填材を充填し、充填材を硬化させる工程とを備える。
【発明の効果】
【0009】
本発明の一態様によれば、杭連結支柱構造体の低コスト化を図ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【0010】
【図1】本発明の実施形態１に係る杭連結支柱構造体の全体構成を示す図である。
【図4】図３の各切断線の位置で切った断面構造を示す図（（ａ）はII－II切断線の位置で切った断面図，（ｂ）はIII－III切断線の位置で切った断面図，（ｃ）はIV－IV切断線の位置で切った断面図，（ｄ）はＶ－Ｖ切断線の位置で切った断面図，（ｅ）はVI－VI切断線の位置で切った断面図）である。
【図6】本発明の実施形態１に係る杭連結支柱構造体の連結部に作用する応力状態を示す図（（ａ）は長手方向に沿う断面図，（ｂ）は長手方向と直交する断面図）である。
【図7】本発明の実施形態１に係る杭連結支柱構造体に作用する曲げモーメントの分布を示す図である。
【図8】ｐｍ＋ｐｓ［Ｎ／ｍｍ２］と挿入長さＬとの関係を示す図である。
【図9】本発明の実施形態１に係る杭連結支柱構造体の施工方法を説明するための図である。
【図10】本発明の実施形態１に係る杭連結支柱構造体の施工方法を説明するための図である。
【図11】本発明の実施形態１に係る杭連結支柱構造体の施工方法を説明するための断面図である。
【図12】本発明の実施形態２に係る杭連結支柱構造体の概略構成を示す図（（ａ）は長手方向に沿う要部断面図，（ｂ）は（ａ）のVII－VII線の位置で切った断面図）である。
【図13】本発明の実施形態３に係る杭連結支柱構造体の概略構成を示す要部断面図である。
【図14】本発明の実施形態３に係る杭連結支柱構造体の施工方法を説明するための断面図である。
【図15】本発明の実施形態３に係る杭連結支柱構造体の施工方法を説明するための断面図である。
【図16】本発明の実施形態４に係る柱連結支柱構造体の概略構成を示す要部断面図である。
【図17】本発明の実施形態４に係る杭連結支柱構造体の施工方法を説明するための断面図である。
【図18】本発明の実施形態４に係る杭連結支柱構造体の施工方法を説明するための断面図である。
【図19】本発明の実施形態４に係る杭連結支柱構造体の施工方法を説明するための断面図である。
【図20】本発明の実施形態５に係る杭連結支柱構造体の概略構成を示す要部断面図である。
【図21】本発明の実施形態５に係る杭連結支柱構造体の施工方法を説明するための断面図である。
【図22】本発明の実施形態の変形例１を示す図（（ａ）は長手方向に沿う要部断面図，（ｂ）は（ａ）のVIII－VIII切断線の位置で切った断面図）である。
【図23】本発明の実施形態の変形例２を示す図（（ａ）は長手方向に沿う要部断面図，（ｂ）は（ａ）のIX－IX切断線の位置で切った断面図）である。
【図24】本発明の実施形態の変形例３を示す断面図である。
【図25】本発明の実施形態の変形例４を示す断面図である。
【図26】本発明の実施形態に係る杭連結支柱構造体の変形例５を示す図（（ａ）は長手方向に沿う要部断面図，（ｂ）は（ａ）のXI－XI切断線の位置で切った断面図）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実施形態を詳細に説明する。
なお、本発明の実施形態を説明するための全図において、同一機能を有するものは同一符号を付け、その繰り返しの説明は省略する。
また、各図面は模式的なものであって、現実のものとは異なる場合がある。
また、以下の実施形態は、本発明の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであり、構成を下記のものに特定するものではない。すなわち、本発明の技術的思想は、特許請求の範囲に記載された技術的範囲内において、種々の変更を加えることができる。
また、以下の実施形態では、空間内で互に直交する三方向において、同一平面内で互に直交する第１の方向及び第２の方向をそれぞれＸ方向、Ｙ方向とし、第１の方向及び第２の方向のそれぞれと直交する第３の方向をＺ方向とする。
なお、本発明の実施形態を説明するための全図において、同一機能を有するものは同一符号を付け、その繰り返しの説明は省略する。
また、各図面は模式的なものであって、現実のものとは異なる場合がある。
また、以下の実施形態は、本発明の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであり、構成を下記のものに特定するものではない。すなわち、本発明の技術的思想は、特許請求の範囲に記載された技術的範囲内において、種々の変更を加えることができる。
また、以下の実施形態では、空間内で互に直交する三方向において、同一平面内で互に直交する第１の方向及び第２の方向をそれぞれＸ方向、Ｙ方向とし、第１の方向及び第２の方向のそれぞれと直交する第３の方向をＺ方向とする。
【0012】
〔実施形態１〕
この実施形態１では、建築構造物としての防球ネット構造物を構築する杭連結支柱構造体に本発明を適用した場合について説明する。
この実施形態１では、建築構造物としての防球ネット構造物を構築する杭連結支柱構造体に本発明を適用した場合について説明する。
【0013】
≪防球ネット構造物≫
まず、杭連結支柱構造体及びその施工方法を説明する前に、防球ネット構造物について説明する。
まず、杭連結支柱構造体及びその施工方法を説明する前に、防球ネット構造物について説明する。
【0014】
防球ネット構造物は、例えばゴルフ練習場やゴルフ場において、敷地の周囲やコースの内外に図１に示す杭連結支柱構造体１を複数本設置し、この複数本の杭連結支柱構造体１の各々に防球ネット６１を張り渡してゴルフボールが場外に飛散するのを防止している。この種の杭連結支柱構造体１は、地上に立設する支柱としての鋼管支柱２０の高さが数十ｍに達するため、輸送が可能な長さ例えば５ｍ～１０ｍの複数本の分割支柱を現地において順次連結して支柱を構築している。この実施形態１では、例えば３つの分割支柱６２ａ～６２ｃをこの順で連結して鋼管支柱２０を構築している。
【0015】
【0016】
図１、図２及び図３に示すように、この実施形態１の杭連結支柱構造体１は、地盤２内（地中）に設置された杭としての鋼管杭１０と、この鋼管杭１０の一端側に連結部３０を介して一端側が連結された支柱としての鋼管支柱２０とを備えている。
【0017】
鋼管杭１０は、長手方向（Ｚ方向）の一端側の端部１０ｘが地盤２から上方に突出し、かつ鉛直方向Ｖｄに沿うようにして地盤２内に埋設されている。鋼管支柱２０は、長手方向（Ｚ方向）の一端側の端部２０ｘが鋼管杭１０の一端側の端部１０ｘと対向し、かつ長手方向が鉛直方向Ｖｄに沿うようにして鋼管杭１０上に立設されている。
【0018】
地盤２には、地盤２内に設置された鋼管杭１０を囲むようにして凹部４が掘削により形成されている。そして、この凹部４の底部には、鋼管杭１０を囲むようにして均しコンクリート層５が打設により形成されている。そして、この均しコンクリート層５上には、鋼管杭１０を囲むようにして根巻きコンクリート層６が打設により形成されている。
【0019】
なお、通常、凹部４は、掘削時の土砂等で埋め戻されているが、この実施形態１では凹部４の埋め戻しを省略している。
【0020】
【0021】
鋼管杭１０の内部（貫通孔）には、詰め込み材として例えば土砂３が詰め込まれている。土砂３は、鋼管杭１０の長手方向の一端側とは反対側の他端側から鋼管杭１０の一端側の端部１０ｘより一段低い位置、例えば地盤２の表層部２ａと同程度の位置まで詰め込まれている。そして、鋼管杭１０の一端側の内部には、鋼管杭１０の一端側の端部１０ｘから土砂３まで後述の充填材３７が充填されている。
【0022】
≪鋼管支柱≫
図２、図３及び図４（ａ），（ｂ）に示すように、鋼管支柱２０は、長手方向に貫通し、かつ長手方向と直交する断面において、外周面２０ａ及び内周面２０ｂが円形状の鋼管を主体に構成されている。そして、鋼管支柱２０は、長手方向の一端側の端部２０ｘに、内部を閉塞するようにして設けられた蓋体２２を備えている。この蓋体２２は、後述の充填材３７が鋼管支柱２０の内部に浸入するのを抑制している。
図２、図３及び図４（ａ），（ｂ）に示すように、鋼管支柱２０は、長手方向に貫通し、かつ長手方向と直交する断面において、外周面２０ａ及び内周面２０ｂが円形状の鋼管を主体に構成されている。そして、鋼管支柱２０は、長手方向の一端側の端部２０ｘに、内部を閉塞するようにして設けられた蓋体２２を備えている。この蓋体２２は、後述の充填材３７が鋼管支柱２０の内部に浸入するのを抑制している。
【0023】
≪連結部≫
図２、図３及び図４（ａ）～（ｅ）に示すように、連結部３０は、長手方向（Ｚ方向）の一端部３１ｘから内部に鋼管杭１０の一端側が挿入され、かつ長手方向の一端部３１ｘとは反対側の他端部３１ｙから内部に鋼管支柱２０の一端側が挿入された連結管３１を備えている。また、連結部３０は、連結管３１の内部において、鋼管杭１０と連結管３１との間、鋼管支柱２０と連結管３１との間、及び鋼管杭１０と鋼管支柱２０との間に亘って充填された充填材３７を備えている。
図２、図３及び図４（ａ）～（ｅ）に示すように、連結部３０は、長手方向（Ｚ方向）の一端部３１ｘから内部に鋼管杭１０の一端側が挿入され、かつ長手方向の一端部３１ｘとは反対側の他端部３１ｙから内部に鋼管支柱２０の一端側が挿入された連結管３１を備えている。また、連結部３０は、連結管３１の内部において、鋼管杭１０と連結管３１との間、鋼管支柱２０と連結管３１との間、及び鋼管杭１０と鋼管支柱２０との間に亘って充填された充填材３７を備えている。
【0024】
連結管３１は、長手方向（Ｘ方向）に貫通し、かつ長手方向と直交する断面において、外周面３１ａ及び内周面３１ｂが円形状の鋼管を主体に構成されている。連結管３１は、一端部３１ｘが均しコンクリート層５の上面と接するようにして均しコンクリート層５上に設置され、この均しコンクリート層５によって長手方向の位置決めがなされている。すなわち、均しコンクリート層５は、鋼管杭１０の一端側を連結管３１の一端部３１ｘから連結管３１の内部に挿入して連結管３１を設置する際の設置基準面となる。
【0025】
連結部３０において、連結管３１の内周面３１ｂと、この連結管３１の一端部３１ｘから連結管３１内に挿入された鋼管杭１０の外周面１０ａとの間には、鋼管杭１０の外周面１０ａを囲むようにして充填部（間隙部）ｇ１が設けられている。また、連結管３１の内周面３１ｂと、この連結管３１の他端部３１ｙから連結管３１内に挿入された鋼管支柱２０の外周面２０ａとの間には、鋼管支柱２０の外周面２０ａを囲むようにして充填部ｇ２が設けられている。また、鋼管杭１０の一端側の端部１０ｘと、鋼管支柱２０の一端側の端部２０ｘとの間には、充填部ｇ１及びｇ２の各々と連通した充填部ｇ３が設けられている。そして、これら充填部ｇ１、ｇ２及びｇ３の各々には、図５に示すように、上述の充填材３７が一体となって充填されている。
【0026】
充填材３７としては、流動性及び硬化性を有するものを用いることが好ましい。例えば、無収縮モルタル、コンクリート、有機系材料、セメント系無機系材料などを用いることができる。この実施形態１では、充填材３７として例えばコンクリートを用いている。
【0027】
なお、充填部ｇ１，ｇ２，ｇ３の各々は、二つの部位の間の領域（鋼管杭１０と連結管３１との間、鋼管支柱２０と連結管３１との間、鋼管杭１０と鋼管支柱２０との間）を意味し、充填材３７が充填される前では空間領域であるが、充填材３７が充填された後では充填領域となる。
【0028】
また、この実施形態１では、鋼管支柱２０の一端側の端部２０ｘに蓋体２２が設置されているので、この実施形態の充填部ｇ３の幅は、鋼管杭１０の一端側の端部１０ｘと、鋼管支柱２０の一端側の端部２０ｘに設置された蓋体２２とによって規定される。
【0029】
≪建込スペーサ及び支持スペーサ≫
図３及び図４（ｄ），（ｅ）に示すように、連結管３１は、連結管３１の一端部３１ｘから連結管３１の内部に鋼管杭１０の一端側を挿入する際、鋼管杭１０の外周面１０ａと連結管３１の内周面３１ｂとの間に充填部ｇ１を保持する杭用第１建込スペーサ３３ａ（図４（ｅ）参照）及び杭用第２建込スペーサ３３ｂ（図４（ｄ）参照）を備えている。杭用第１建込スペーサ３３ａは、連結管３１の一端部３１ｘ側付近において、連結管３１の内周面３１ｂにこの内周面３１ｂから内方に突出するようにして設けられている。杭用第２建込スペーサ３３ｂは、連結管３１の長手方向の中央部付近において、連結管３１の内周面３１ｂにこの内周面３１ｂから内方に突出するようにして設けられている。
図３及び図４（ｄ），（ｅ）に示すように、連結管３１は、連結管３１の一端部３１ｘから連結管３１の内部に鋼管杭１０の一端側を挿入する際、鋼管杭１０の外周面１０ａと連結管３１の内周面３１ｂとの間に充填部ｇ１を保持する杭用第１建込スペーサ３３ａ（図４（ｅ）参照）及び杭用第２建込スペーサ３３ｂ（図４（ｄ）参照）を備えている。杭用第１建込スペーサ３３ａは、連結管３１の一端部３１ｘ側付近において、連結管３１の内周面３１ｂにこの内周面３１ｂから内方に突出するようにして設けられている。杭用第２建込スペーサ３３ｂは、連結管３１の長手方向の中央部付近において、連結管３１の内周面３１ｂにこの内周面３１ｂから内方に突出するようにして設けられている。
【0030】
また、図３及び図４（ａ）に示すように、連結管３１は、連結管３１の他端部３１ｙから連結管３１の内部に鋼管支柱２０の長手方向の一端側を挿入する際、鋼管支柱２０の外周面２０ａと連結管３１の内周面３１ｂとの間に充填部ｇ２を保持する支柱用第１建込スペーサ３４を更に備えている。支柱用第１建込スペーサ３４は、連結管３１の他端部３１ｙ側付近において、連結管３１の内周面３１ｂにこの内周面３１ｂから内方に突出するようにして設けられている。
【0031】
また、図３及び図４（ｃ）に示すように、連結管３１は、連結管３１の他端部３１ｙ側から連結管３１の内部に鋼管支柱２０の長手方向の一端側を挿入する際、鋼管支柱２０の一端側の端部２０ｘを支持して鋼管杭１０の一端側の端部１０ｘと鋼管支柱２０の一端側の端部２０ｘとの間に充填部ｇ３を保持する支持スペーサ３５を更に備えている。支持スペーサ３５は、連結管３１の長手方向の中央部付近において、連結管３１の内周面３１ｂにこの内周面３１ｂから内方に突出するようにして設けられている。
【0032】
図４（ａ），（ｃ）～（ｅ）に示すように、支柱用第１建込スペーサ３４、支持スペーサ３５、杭用第１及び第２建込スペーサ３３ａ，３３ｂの各々は、連結管３１の円周方向Ｃｄに所定の間隔をおいて複数配置されている。この実施形態１では、支柱用第１建込スペーサ３４、支持スペーサ３５、杭用第１及び第２建込スペーサ３３ａ，３３ｂの各々は、連結管３１の円周方向Ｃｄに等間隔で４つ配置されているが、これに限定されるものではなく、少なくとも３つ以上配置されていればよい。
【0033】
支柱用第１建込スペーサ３４、支持スペーサ３５、杭用第１及び第２建込スペーサ３３ａ，３３ｂの各々は、例えば、連結管３１と同一材料で形成され、溶接によって連結管３１の内周面３１ｂに一体に接合されている。
【0034】
図３及び図４（ｂ）に示すように、鋼管支柱２０は、連結管３１の他端部３１ｙから連結管３１の内部に鋼管支柱２０の一端側を挿入する際、鋼管支柱２０の外周面２０ａと連結管３１の内周面３１ｂと間に充填部ｇ２を保持する支柱用第２建込スペーサ２３を更に備えている。支柱用第２建込スペーサ２３は、鋼管支柱２０の長手方向の一端側の端部付近において、鋼管支柱２０の外周面２０ａにこの外周面２０ａから外方に突出するようにして設けられている。この支柱用第２建込スペーサ２３においても、上述の支柱用第１建込スペーサ３４、支持スペーサ３５、杭用第１及び第２建込スペーサ３３ａ，３３ｂの各々と同様に、鋼管支柱２０の周方向に等間隔で４つ配置されているが、これに限定されるものではなく、少なくとも３つ以上配置されていればよい。
【0035】
支柱用第２建込スペーサ２３は、例えば、鋼管支柱２０と同一材料で形成され、溶接によって鋼管支柱２０の外周面２０ａに一体に接合されている。
【0036】
なお、図４（ａ），（ｂ）に示すように、鋼管支柱２０は、連結管３１の他端部３１ｙから連結管３１の内部に鋼管支柱２０の一端側を挿入する際、鋼管支柱２０の支柱用第２建込スペーサ２３が連結管３１の支柱用第１建込スペーサ３４と接触しないように、支柱用第２建込スペーサ２３を支柱用第１建込スペーサ３４に対して連結管３１の円周方向Ｃｄに位置をずらした状態で挿入されている。
また、この実施形態１では、鋼管杭１０及び鋼管支柱２０は、同一の内径及び外径で形成されている。
また、連結管３１は、鋼管杭１０及び鋼管支柱２０の各々との間に充填部ｇ１，ｇ２が形成されるように、鋼管杭１０及び鋼管支柱２０の各々の外径よりも大きい内径及び外径で形成されている。
また、連結管３１は、図５を参照して説明すると、一端部３１ｘから内部に挿入された鋼管杭１０の一端側の端部１０ｘと他端部３１ｙから内部に挿入された鋼管支柱２０の一端側の端部２０ｘとの間に充填部ｇ３が形成されるように、鋼管杭１０が連結管３１に挿入される杭挿入長さＬ１と、鋼管支柱２０が連結管３１に挿入される支柱挿入長さＬ２とを加算した値よりも長い長さで形成されている。
また、この実施形態１では、鋼管杭１０及び鋼管支柱２０は、同一の内径及び外径で形成されている。
また、連結管３１は、鋼管杭１０及び鋼管支柱２０の各々との間に充填部ｇ１，ｇ２が形成されるように、鋼管杭１０及び鋼管支柱２０の各々の外径よりも大きい内径及び外径で形成されている。
また、連結管３１は、図５を参照して説明すると、一端部３１ｘから内部に挿入された鋼管杭１０の一端側の端部１０ｘと他端部３１ｙから内部に挿入された鋼管支柱２０の一端側の端部２０ｘとの間に充填部ｇ３が形成されるように、鋼管杭１０が連結管３１に挿入される杭挿入長さＬ１と、鋼管支柱２０が連結管３１に挿入される支柱挿入長さＬ２とを加算した値よりも長い長さで形成されている。
【0037】
≪連結部の強度≫
次に、連結部３０の強度について、図６（ａ），（ｂ）を用いて説明する。
図６中、Ｄｃは鋼管支柱２０の外径、ｔｃは鋼管支柱２０の板厚、Ｄｐは鋼管杭１０の外径、ｔｐは鋼管杭１０の板厚、Ｄｊは連結管３１の外径、ｔｊは連結管３１の板厚である。
また、Ｌ１は連結管３１の一端部３１ｘから連結管３１の内部に鋼管杭１０の一端側が挿入される杭挿入長さ、Ｌ２は連結管３１の他端部３１ｙから連結管３１の内部に鋼管支柱の一端側が挿入される支柱挿入長さ、ＬＴは連結管３１の一端部３１ｘから他端部３１ｙまでの長さ、２／３・Ｌは充填材３７の反力の合力のアーム長、Ｌｓは鋼管杭１０と鋼管支柱２０との間の長さである。
また、Ｎは鉛直力、Ｓはせん断力、Ｍ１は鋼管支柱２０に作用する曲げモーメント、Ｍ２は鋼管杭１０に伝達された曲げモーメントである。また、Ｒｆ１は連結管３１から充填材３７を介して鋼管支柱２０に作用する反力、Ｒｆ２は連結管３１から充填材３７を介して鋼管杭１０に作用する反力である。また、σｎは鉛直力Ｎに対する充填材３７の軸圧圧縮応力度、ｐｍは曲げモーメントによる充填材３７の最大圧縮応力度、ｐｓはせん断力による充填材３７の圧縮応力度である。
また、Ｓ１は充填材３７のせん断応力、ｃｓは充填材３７の圧縮応力、Ｗは連結管３１の長手方向と直交する断面において充填材３７に圧縮応力が作用する作用幅である。
なお、図面を見易くするため、図６（ｂ）では充填材３７のハッチングを省略している。
次に、連結部３０の強度について、図６（ａ），（ｂ）を用いて説明する。
図６中、Ｄｃは鋼管支柱２０の外径、ｔｃは鋼管支柱２０の板厚、Ｄｐは鋼管杭１０の外径、ｔｐは鋼管杭１０の板厚、Ｄｊは連結管３１の外径、ｔｊは連結管３１の板厚である。
また、Ｌ１は連結管３１の一端部３１ｘから連結管３１の内部に鋼管杭１０の一端側が挿入される杭挿入長さ、Ｌ２は連結管３１の他端部３１ｙから連結管３１の内部に鋼管支柱の一端側が挿入される支柱挿入長さ、ＬＴは連結管３１の一端部３１ｘから他端部３１ｙまでの長さ、２／３・Ｌは充填材３７の反力の合力のアーム長、Ｌｓは鋼管杭１０と鋼管支柱２０との間の長さである。
また、Ｎは鉛直力、Ｓはせん断力、Ｍ１は鋼管支柱２０に作用する曲げモーメント、Ｍ２は鋼管杭１０に伝達された曲げモーメントである。また、Ｒｆ１は連結管３１から充填材３７を介して鋼管支柱２０に作用する反力、Ｒｆ２は連結管３１から充填材３７を介して鋼管杭１０に作用する反力である。また、σｎは鉛直力Ｎに対する充填材３７の軸圧圧縮応力度、ｐｍは曲げモーメントによる充填材３７の最大圧縮応力度、ｐｓはせん断力による充填材３７の圧縮応力度である。
また、Ｓ１は充填材３７のせん断応力、ｃｓは充填材３７の圧縮応力、Ｗは連結管３１の長手方向と直交する断面において充填材３７に圧縮応力が作用する作用幅である。
なお、図面を見易くするため、図６（ｂ）では充填材３７のハッチングを省略している。
【0038】
杭連結支柱構造体１では、図７を参照すれば、例えば風が吹いたときに風圧力に起因する曲げモーメントが連結部３０に作用するため、連結部３０においては曲げモーメントに耐え得る強度が必要である。
【0039】
そこで、図６（ａ），（ｂ）を参照して説明すると、鋼管支柱２０や鋼管杭１０から連結管３１に作用する曲げモーメントＭ１，Ｍ２をＭとしたときに、連結部３０の充填材３７に発生する圧縮応力を三角形分布と仮定する。そして、杭挿入長さＬ１及び支柱挿入長さＬ２の各々をＬとし、充填材３７に発生する圧縮応力の最大値（最大圧縮応力）をｐｍとし、連結管３１の長手方向と直交する断面において充填材３７に圧縮応力が作用する作用幅をＷとすると、
充填材３７に作用する圧縮応力の合力Ｆは、
Ｆ＝１／２・（ｐｍ・Ｗ・Ｌ／２）＝１／４・ｐｍ・Ｗ・Ｌ
で求まる。
そして、充填材３７における反力の合力のアーム長（左右の合力の間隔）は２／３・Ｌであるから、
偶力Ｆｐは、
Ｆｐ＝Ｆ・２／３＝１／６・ｐｍ・Ｗ・Ｌ２
で求まる。
この偶力Ｆｐは鋼管支柱２０の曲げモーメントＭとつり合うから、充填材３７の最大圧縮応力ｐｍは、次の（１）式より求まる。
Ｍ＝１／６・ｐｍ・Ｗ・Ｌ２
ｐｍ＝６・Ｍ／（Ｗ・Ｌ２）
＝６・Ｍ／（Ｄｐ／√２・Ｌ２）
＝６√２・Ｍ／（Ｄｐ・Ｌ２） ……（１）
充填材３７に作用する圧縮応力の合力Ｆは、
Ｆ＝１／２・（ｐｍ・Ｗ・Ｌ／２）＝１／４・ｐｍ・Ｗ・Ｌ
で求まる。
そして、充填材３７における反力の合力のアーム長（左右の合力の間隔）は２／３・Ｌであるから、
偶力Ｆｐは、
Ｆｐ＝Ｆ・２／３＝１／６・ｐｍ・Ｗ・Ｌ２
で求まる。
この偶力Ｆｐは鋼管支柱２０の曲げモーメントＭとつり合うから、充填材３７の最大圧縮応力ｐｍは、次の（１）式より求まる。
Ｍ＝１／６・ｐｍ・Ｗ・Ｌ２
ｐｍ＝６・Ｍ／（Ｗ・Ｌ２）
＝６・Ｍ／（Ｄｐ／√２・Ｌ２）
＝６√２・Ｍ／（Ｄｐ・Ｌ２） ……（１）
【0040】
一方、連結管３１に作用するせん断力をＳとすると、これに対して充填材３７に発生する圧縮応力ｐｓは、次の（２）式より求まる。
ｐｓ＝Ｓ／（Ｗ・Ｌ）＝Ｓ／（Ｄｐ／√２・Ｌ）
＝√２・Ｓ／（Ｄｐ・Ｌ） ……（２）
ｐｓ＝Ｓ／（Ｗ・Ｌ）＝Ｓ／（Ｄｐ／√２・Ｌ）
＝√２・Ｓ／（Ｄｐ・Ｌ） ……（２）
【0041】
上記の（１）式で表わされるｐｍ（曲げモーメントＭによる充填材３７の最大圧縮応力）の値に上記の（２）式で表わされるｐｓ（せん断力Ｓに対して充填材３７に発生する圧縮応力）の値を加算した値（Ｐｍ＋Ｐｓ）が、充填材３７の許容圧縮応力度以内であれば、充填材３７を介して連結管３１に曲げモーメントＭを伝達できる。
【0042】
また、連結管３１の許容曲げモーメント及び鋼管杭１０の許容曲げモーメントが鋼管支柱２０の曲げモーメント以上であれば、連結管３１及び鋼管杭１０が安全であり、連結管３１を介して鋼管支柱２０の曲げモーメントを鋼管杭１０に伝達する構造、すなわち、この実施形態１の連結部３０の構造が成り立つ。
【0043】
なお、鉛直力Ｎに対しては、連結管３１内において、鋼管支柱２０の一端側の端部２０ｘと鋼管杭１０の一端側の端部１０ｘとの間の充填部ｇ３（図５参照）に充填された充填材３７の強度が鉛直力Ｎによって生じる圧縮応力度に対して安全であればよい。
【0044】
また、せん断力Ｓに対しては、連結管３１のせん断強度が、せん断力Ｓより大きければよい。
【0045】
≪接合部の仕様≫
次に、本発明者らが検討した連結部３０の一仕様について図７を用いて説明するが、この一仕様に限定されない。図７中、Ｎｓは設計鉛直力、Ｓｓは設計せん断力、Ｍｓは連結部３０での設計曲げモーメントである。
次に、本発明者らが検討した連結部３０の一仕様について図７を用いて説明するが、この一仕様に限定されない。図７中、Ｎｓは設計鉛直力、Ｓｓは設計せん断力、Ｍｓは連結部３０での設計曲げモーメントである。
【0046】
＜鋼管杭の条件＞
鋼管杭１０の条件として、
外径：Ｄｐ＝８００ｍｍ
板厚：ｔｐ＝１４ｍｍ
材質：ＳＫＫ４９０Ａ
とした。
鋼管杭１０の条件として、
外径：Ｄｐ＝８００ｍｍ
板厚：ｔｐ＝１４ｍｍ
材質：ＳＫＫ４９０Ａ
とした。
【0047】
＜鋼管支柱の条件＞
鋼管支柱２０の条件として、
地盤２の表層部２ａ（地表面）から頂点までの高さ：３０ｍ
外径：Ｄｃ＝８００ｍｍ
板厚：ｔｐ＝１４ｍｍ
材質：ＳＭ４９０Ａ
とした。
鋼管支柱２０の条件として、
地盤２の表層部２ａ（地表面）から頂点までの高さ：３０ｍ
外径：Ｄｃ＝８００ｍｍ
板厚：ｔｐ＝１４ｍｍ
材質：ＳＭ４９０Ａ
とした。
【0048】
＜連結部の条件＞
連結管３１の条件として、
連結管への鋼管杭及び鋼管支柱の挿入長（差込長）：Ｌ
外径：Ｄｊ＝１０００ｍｍ
板厚（肉厚）：ｔｊ＝１４ｍｍ
断面積：Ａｓ＝４３９６０ｍｍ２
断面係数：Ｚ＝１０５×１０－４ｍ３
材質：ＳＫＫ４９０
許容引張応力度：σｓ＝３２５Ｎ／ｍｍ２
許容せん断応力度：τｓ＝１８７Ｎ／ｍｍ２
とした。
連結管３１の条件として、
連結管への鋼管杭及び鋼管支柱の挿入長（差込長）：Ｌ
外径：Ｄｊ＝１０００ｍｍ
板厚（肉厚）：ｔｊ＝１４ｍｍ
断面積：Ａｓ＝４３９６０ｍｍ２
断面係数：Ｚ＝１０５×１０－４ｍ３
材質：ＳＫＫ４９０
許容引張応力度：σｓ＝３２５Ｎ／ｍｍ２
許容せん断応力度：τｓ＝１８７Ｎ／ｍｍ２
とした。
【0049】
＜コンクリートの条件＞
充填材３７として用いたコンクリート（充填コンクリート）の条件として、
圧縮基準強度：１８Ｎ／ｍｍ２
許容圧縮応力度：σｃ＝１２Ｎ／ｍｍ２
許容せん断応力度：τｃ＝１．２Ｎ／ｍｍ２
断面積：Ａ２＝３．１４／４・((Ｄｊ－２・ｔｊ）２－Ｄｃ２)
＝３．１４／４・(９７２２－８００２)
＝３．１４／４(９４４７８４－６４００００)
＝２３９２５５ｍｍ２
とした。
充填材３７として用いたコンクリート（充填コンクリート）の条件として、
圧縮基準強度：１８Ｎ／ｍｍ２
許容圧縮応力度：σｃ＝１２Ｎ／ｍｍ２
許容せん断応力度：τｃ＝１．２Ｎ／ｍｍ２
断面積：Ａ２＝３．１４／４・((Ｄｊ－２・ｔｊ）２－Ｄｃ２)
＝３．１４／４・(９７２２－８００２)
＝３．１４／４(９４４７８４－６４００００)
＝２３９２５５ｍｍ２
とした。
【0050】
＜荷重の条件＞
連結部３０に作用する各荷重の条件として、
設計鉛直力：Ｎｓ＝６０ｋＮ
設計せん断力：Ｓｓ＝１０７ｋＮ
設計曲げモーメント：Ｍｓ＝１５８１ｋＮ・ｍ
とした。
連結部３０に作用する各荷重の条件として、
設計鉛直力：Ｎｓ＝６０ｋＮ
設計せん断力：Ｓｓ＝１０７ｋＮ
設計曲げモーメント：Ｍｓ＝１５８１ｋＮ・ｍ
とした。
【0051】
＜検討１；曲げモーメント及びせん断力に対する充填コンクリートの圧縮強度の検討＞
まず、上記の（１）式によって、設計曲げモーメントＭｓと充填コンクリートの圧縮応力度との関係が表される。
ｐｍ＝６√２・Ｍ／（Ｄｐ・Ｌ２）
今回の検討では、Ｍｓ＝１５８１ｋＮ・ｍ、 Ｄｐ＝８００［ｍｍ］であることから、
ｐｍ＝６√２・Ｍｓ／（Ｄｐ・Ｌ２）
＝６√２・１５８１００００００／（８００・Ｌ２）
＝１６７６６５０５／Ｌ２
となる。
まず、上記の（１）式によって、設計曲げモーメントＭｓと充填コンクリートの圧縮応力度との関係が表される。
ｐｍ＝６√２・Ｍ／（Ｄｐ・Ｌ２）
今回の検討では、Ｍｓ＝１５８１ｋＮ・ｍ、 Ｄｐ＝８００［ｍｍ］であることから、
ｐｍ＝６√２・Ｍｓ／（Ｄｐ・Ｌ２）
＝６√２・１５８１００００００／（８００・Ｌ２）
＝１６７６６５０５／Ｌ２
となる。
【0052】
一方、設計せん断力による充填材３７の圧縮応力度ｐｓは、上記の（２）式より、
ｐｓ＝√２・Ｓｓ／（Ｄｐ・Ｌ）
＝１．４１４・１０７０００／（８００・Ｌ）
＝１８９／Ｌ
となる。
よって、充填コンクリートの最大圧縮応力度ｐｍ＋ｐｓは次の式となる。
ｐｍ＋ｐｓ＝１６７６６５０５／Ｌ２＋１８９／Ｌ
ｐｓ＝√２・Ｓｓ／（Ｄｐ・Ｌ）
＝１．４１４・１０７０００／（８００・Ｌ）
＝１８９／Ｌ
となる。
よって、充填コンクリートの最大圧縮応力度ｐｍ＋ｐｓは次の式となる。
ｐｍ＋ｐｓ＝１６７６６５０５／Ｌ２＋１８９／Ｌ
【0053】
ここで、ｐｍ＋ｐｓ［Ｎ／ｍｍ２］と、連結管３１の内部への鋼管杭１０又は鋼管支柱２０の挿入長さＬとの関係を図８に示す。
図８より、充填コンクリートの許容圧縮応力度σｃは、
σｃ＝１２Ｎ／ｍｍ２であるので、
鋼管杭１０又は鋼管支柱２０の必要挿入長さＬは、
Ｌ＝１１９０［ｍｍ］＝１．４９・Ｄｐとなる。
これ以上の挿入長さＬがあれば、充填コンクリートの圧縮強度は安全である。
図８より、充填コンクリートの許容圧縮応力度σｃは、
σｃ＝１２Ｎ／ｍｍ２であるので、
鋼管杭１０又は鋼管支柱２０の必要挿入長さＬは、
Ｌ＝１１９０［ｍｍ］＝１．４９・Ｄｐとなる。
これ以上の挿入長さＬがあれば、充填コンクリートの圧縮強度は安全である。
【0054】
ここでは、Ｌ＝１．５×Ｄｐ＝１２００ｍｍとする。
このとき、
ｐｍ＝１６７６６５０５／１２００２＝１１．６４Ｎ／ｍｍ２
ｐｓ＝１８９／１２００＝０．１６Ｎ／ｍｍ２
ｐｍ＋ｐｓ＝１１．６４＋０．１６
＝１１．８Ｎ／ｍｍ２≦１２Ｎ／ｍｍ２
となり、良好である。
このとき、
ｐｍ＝１６７６６５０５／１２００２＝１１．６４Ｎ／ｍｍ２
ｐｓ＝１８９／１２００＝０．１６Ｎ／ｍｍ２
ｐｍ＋ｐｓ＝１１．６４＋０．１６
＝１１．８Ｎ／ｍｍ２≦１２Ｎ／ｍｍ２
となり、良好である。
【0055】
＜検討２；鉛直力に対する充填コンクリートの圧縮強度の検討＞
設計鉛直力ＮｓがＮｓ＝６０ｋＮのとき、
鋼管支柱２０の端部２０ｘ及び鋼管杭１０の端部１０ｘでの面積Ａ１は、
Ａ１＝３．１４×８００×８００／４＝５０２４００［ｍｍ２］
であるので、
充填コンクリートの軸圧縮応力度σｎは、
σｎ＝Ｎｓ／Ａ１＝０．１２Ｎ／ｍｍ２≦σｃ＝１２Ｎ／ｍｍ２
となり、良好である。
設計鉛直力ＮｓがＮｓ＝６０ｋＮのとき、
鋼管支柱２０の端部２０ｘ及び鋼管杭１０の端部１０ｘでの面積Ａ１は、
Ａ１＝３．１４×８００×８００／４＝５０２４００［ｍｍ２］
であるので、
充填コンクリートの軸圧縮応力度σｎは、
σｎ＝Ｎｓ／Ａ１＝０．１２Ｎ／ｍｍ２≦σｃ＝１２Ｎ／ｍｍ２
となり、良好である。
【0056】
＜検討３；連結管のせん断強度の検討＞
設計せん断力ＳｓはＳｓ＝１０７［ｋＮ］である。
曲げモーメントに対する充填コンクリートの圧縮力の合力Ｆは、
Ｆ＝１／４・ｐｍ・Ｄｐ／√２・１２００
＝１／４・１１．６４・８００／１．４１４・１２００＝１９７５６７２Ｎ
となる。
そして、連結管３１に作用するせん断力Ｓ１は、
Ｓ１＝Ｓｓ＋Ｆ＝２０８２６７２Ｎ
となる。
設計せん断力ＳｓはＳｓ＝１０７［ｋＮ］である。
曲げモーメントに対する充填コンクリートの圧縮力の合力Ｆは、
Ｆ＝１／４・ｐｍ・Ｄｐ／√２・１２００
＝１／４・１１．６４・８００／１．４１４・１２００＝１９７５６７２Ｎ
となる。
そして、連結管３１に作用するせん断力Ｓ１は、
Ｓ１＝Ｓｓ＋Ｆ＝２０８２６７２Ｎ
となる。
【0057】
そして、連結管の断面積Ａｓは、Ａｓ＝４３９６０ｍｍ２であるので、
連結管のせん断応力度τは、
τ＝Ｓ１／（Ａｓ／２）＝２０８２６７２／（４３９６０／２）
＝９５［Ｎ／ｍｍ２］≦τｓ＝１８７［Ｎ／ｍｍ２］
となり、良好である。
連結管のせん断応力度τは、
τ＝Ｓ１／（Ａｓ／２）＝２０８２６７２／（４３９６０／２）
＝９５［Ｎ／ｍｍ２］≦τｓ＝１８７［Ｎ／ｍｍ２］
となり、良好である。
【0058】
＜検討４；連結管の曲げ強度の検討＞
設計曲げモーメントＭｓをＭｓ＝１５８１［ｋＮ・ｍ］としたとき、
断面係数ＺはＺ＝１０５×１０－４ｍ３であるので、
曲げ応力度σは、
σ＝Ｍｓ／Ｚ＝１５８１／０．０１０５＝１５０５７１ｋＮ／ｍ２
＝１５１Ｎ／ｍｍ２≦σｓ＝３２５Ｎ／ｍｍ２
となり、良好である。
設計曲げモーメントＭｓをＭｓ＝１５８１［ｋＮ・ｍ］としたとき、
断面係数ＺはＺ＝１０５×１０－４ｍ３であるので、
曲げ応力度σは、
σ＝Ｍｓ／Ｚ＝１５８１／０．０１０５＝１５０５７１ｋＮ／ｍ２
＝１５１Ｎ／ｍｍ２≦σｓ＝３２５Ｎ／ｍｍ２
となり、良好である。
【0059】
＜検討結果＞
上記の検討１～４の検討結果より、連結部３０の仕様は次のように決定される。
（連結管）
鋼管材質：ＳＭ４９０Ａ
外径：１０００［ｍｍ］
板厚：１４［ｍｍ］
長さ：１２００×２＋４００＝２８００ｍｍ
（充填コンクリート）
圧縮基準強度：１８Ｎ／ｍｍ２
最大骨材寸法：２０ｍｍ
スランプ：１８ｃｍ
（鋼管杭１０及び鋼管支柱２０）
挿入長さ：１２００ｍｍ
すなわち、図５及び図７を参照して説明すると、鋼管杭１０の一端側を連結管３１の一端部３１ｘから連結管３１の内部に挿入する杭挿入長さＬ１は、鋼管杭１０の外径Ｄｐの１．５倍以上であることが好ましい。また、鋼管支柱２０の一端側を連結管３１の他端部３１ｙから連結管３１の内部に挿入する支柱挿入長さＬ２は、鋼管支柱２０の外径Ｄｃの１．５倍以上であることが好ましい。
上記の検討１～４の検討結果より、連結部３０の仕様は次のように決定される。
（連結管）
鋼管材質：ＳＭ４９０Ａ
外径：１０００［ｍｍ］
板厚：１４［ｍｍ］
長さ：１２００×２＋４００＝２８００ｍｍ
（充填コンクリート）
圧縮基準強度：１８Ｎ／ｍｍ２
最大骨材寸法：２０ｍｍ
スランプ：１８ｃｍ
（鋼管杭１０及び鋼管支柱２０）
挿入長さ：１２００ｍｍ
すなわち、図５及び図７を参照して説明すると、鋼管杭１０の一端側を連結管３１の一端部３１ｘから連結管３１の内部に挿入する杭挿入長さＬ１は、鋼管杭１０の外径Ｄｐの１．５倍以上であることが好ましい。また、鋼管支柱２０の一端側を連結管３１の他端部３１ｙから連結管３１の内部に挿入する支柱挿入長さＬ２は、鋼管支柱２０の外径Ｄｃの１．５倍以上であることが好ましい。
【0060】
なお、充填材３７としてモルタルを用いた場合でも、同様の仕様となる。
【0061】
【0062】
まず、図９（ａ）に示すように、一端側の端部１０ｘが地盤２から突出し、かつ鉛直方向Ｖｄに沿うようにして地盤２内に鋼管杭１０を設置する。この鋼管杭１０の設置は、例えば、掘削機によって地盤２に掘削孔２ｂを鉛直方向Ｖｄに沿って形成し、この掘削孔２ｂに鋼管杭１０を挿入した後、掘削時に発生した土砂を掘削孔２ｂと鋼管杭１０との間隙に埋め戻すことによって行われる。掘削孔２ｂと鋼管杭１０との間にコンクリートやモルタルを充填する場合もある。
【0063】
次に、図９（ｂ）に示すように、地盤２内に設置された鋼管杭１０の内部に、詰め込み材として例えば掘削孔２ｂの掘削時に発生した土砂３を詰め込む。土砂３の詰め込みは、鋼管杭１０の一端側の端部１０ｘから一段低い位置、例えば地盤２の表層部２ａと同程度の位置まで行うことが好ましい。また、土砂３の詰め込み工程は、後述する充填材３７の充填工程前に実施することが好ましいが、作業性の観点から後述する連結管３１の設置前に実施することがより好ましい。この土砂３は、後述する充填材３７の充填工程において、充填材３７が鋼管杭１０の内部に浸入するのを抑制する抑制部として機能する。
【0064】
次に、地盤２内に設置された鋼管杭１０の周囲の地盤２を掘削して、地盤２に鋼管杭１０を囲む凹部４を形成し、その後、図１０（ａ）に示すように、凹部４の底部に均しコンクリート層５を打設により形成する。
【0065】
次に、地盤２内に設置された鋼管杭１０の一端側を連結管３１の長手方向の一端部３１ｘから連結管３１の内部に挿入して、図１０（ｂ）に示すように、地盤２の凹部４の底部に設けられた均しコンクリート層５上に連結管３１を設置する。連結管３１は、長手方向の一端部３１ｘが均しコンクリート層５の上面と接した状態で配置される。
この工程において、連結管３１の内部に設けられた杭用第１建込スペーサ３３ａ及び第２建込スペーサ３３ｂにより、鋼管杭１０の外周面１０ａと連結管３１の内周面３１ｂとの間に連結管３１の円周方向Ｃｄに亘って充填部ｇ１を保持することができると共に、鋼管杭１０と連結管３１との相対的なＸ方向及びＹ方向の位置決めを行うことができる。
また、この工程において、均しコンクリート層５による設置基準面により、鋼管杭１０と連結管３１との相対的な高さ方向（Ｚ方向）の位置決めを行うことができる。
また、この工程において、杭用第１建込スペーサ３３ａと杭用第２建込スペーサ３３ｂとは連結管３１の長手方向に離間されているので、この杭用第１建込スペーサ３３ａ及び杭用第２建込スペーサ３３ｂにより、鋼管杭１０の長手方向の中心軸上に連結管３１の長手方向の中心軸を容易に一致させることができる。
この工程において、連結管３１の内部に設けられた杭用第１建込スペーサ３３ａ及び第２建込スペーサ３３ｂにより、鋼管杭１０の外周面１０ａと連結管３１の内周面３１ｂとの間に連結管３１の円周方向Ｃｄに亘って充填部ｇ１を保持することができると共に、鋼管杭１０と連結管３１との相対的なＸ方向及びＹ方向の位置決めを行うことができる。
また、この工程において、均しコンクリート層５による設置基準面により、鋼管杭１０と連結管３１との相対的な高さ方向（Ｚ方向）の位置決めを行うことができる。
また、この工程において、杭用第１建込スペーサ３３ａと杭用第２建込スペーサ３３ｂとは連結管３１の長手方向に離間されているので、この杭用第１建込スペーサ３３ａ及び杭用第２建込スペーサ３３ｂにより、鋼管杭１０の長手方向の中心軸上に連結管３１の長手方向の中心軸を容易に一致させることができる。
【0066】
次に、均しコンクリート層５上に設置された連結管３１の他端部３１ｙから連結管３１の内部に支持スペーサ３５に当接するまで鋼管支柱２０の一端側を挿入して、図１１（ａ）に示すように、鋼管杭１０上に鋼管支柱２０を設置する。鋼管支柱２０は、鉛直方向Ｖｄに沿うようにして設置される。この鋼管支柱２０の一端側には、鋼管支柱２０の内部を閉塞するようにして蓋体２２が予め設置されている。
この工程において、連結管３１の内周面３１ｂに設けられた支柱用第１建込スペーサ３４と、鋼管支柱２０の外周面２０ａに設けられた支柱用第２建込スペーサ２３とにより、鋼管支柱２０の外周面２０ａと連結管３１の内周面３１ｂとの間に連結管３１の円周方向Ｃｄに亘って充填部ｇ２を保持することができると共に（図４（ａ），（ｂ）参照）、鋼管支柱２０と連結管３１との相対的なＸ方向及びＹ方向（水平方向）の位置決めを行うことができる。
また、この工程において、連結管３１の内周面３１ｂに設けられた支持スペーサ３５により、連結管３１に鋼管支柱２０を安定して支持させることができると共に、鋼管杭１０の一端側の端部１０ｘと鋼管支柱２０の一端側の端部２０ｘとの間に充填部ｇ１及びｇ２と連通する充填部ｇ３を保持することができる。
この工程において、連結管３１の内周面３１ｂに設けられた支柱用第１建込スペーサ３４と、鋼管支柱２０の外周面２０ａに設けられた支柱用第２建込スペーサ２３とにより、鋼管支柱２０の外周面２０ａと連結管３１の内周面３１ｂとの間に連結管３１の円周方向Ｃｄに亘って充填部ｇ２を保持することができると共に（図４（ａ），（ｂ）参照）、鋼管支柱２０と連結管３１との相対的なＸ方向及びＹ方向（水平方向）の位置決めを行うことができる。
また、この工程において、連結管３１の内周面３１ｂに設けられた支持スペーサ３５により、連結管３１に鋼管支柱２０を安定して支持させることができると共に、鋼管杭１０の一端側の端部１０ｘと鋼管支柱２０の一端側の端部２０ｘとの間に充填部ｇ１及びｇ２と連通する充填部ｇ３を保持することができる。
【0067】
次に、図１１（ｂ）に示すように、鋼管杭１０の外周面１０ａと連結管３１の内周面３１ｂとの間の充填部ｇ１、鋼管支柱２０の外周面２０ａと連結管３１の内周面３１ｂとの間の充填部ｇ２、及び鋼管杭１０の一端側の端部１０ｘと鋼管支柱２０の一端側の端部２０ｘとの間の充填部ｇ３の各々に亘って硬化前の充填材３７を充填する。充填材３７は、連結管３１の他端部３１ｙ側から充填部ｇ１に注入される。そして、充填部ｇ１に注入された充填材３７は自重により充填部ｇ２及び充填部ｇ３に亘って流動し、各充填部ｇ１，ｇ２，ｇ３の各々は充填材３７で充填される。充填材３７としては例えばコンクリートを用いる。
この工程において、鋼管杭１０の内部には予め詰め込み材として土砂３が詰め込まれているので、この土砂３により、充填材３７が鋼管杭１０の内部に浸入するのを抑制することができる。この実施形態１では、土砂３は、鋼管杭１０の一端側の端部１０ｘより一段低い位置まで詰め込まれているので、充填材３７は、鋼管杭１０の内部に鋼管杭１０の一端側の端部１０ｘから土砂３まで充填されるが、それ以上の内部浸入は抑制される。
また、この工程において、鋼管支柱２０の一端側には鋼管支柱２０の内部を閉塞する蓋体２２が予め設置されているので、この蓋体２２により、充填材３７が鋼管支柱２０の内部に浸入するのを抑制することができる。
また、この工程において、鋼管支柱２０の一端側が充填部ｇ３を保持する支持スペーサ３５により支持されているので、充填部ｇ１，ｇ２，ｇ３の各々に充填材３７を一回で充填することができる。
この工程において、鋼管杭１０の内部には予め詰め込み材として土砂３が詰め込まれているので、この土砂３により、充填材３７が鋼管杭１０の内部に浸入するのを抑制することができる。この実施形態１では、土砂３は、鋼管杭１０の一端側の端部１０ｘより一段低い位置まで詰め込まれているので、充填材３７は、鋼管杭１０の内部に鋼管杭１０の一端側の端部１０ｘから土砂３まで充填されるが、それ以上の内部浸入は抑制される。
また、この工程において、鋼管支柱２０の一端側には鋼管支柱２０の内部を閉塞する蓋体２２が予め設置されているので、この蓋体２２により、充填材３７が鋼管支柱２０の内部に浸入するのを抑制することができる。
また、この工程において、鋼管支柱２０の一端側が充填部ｇ３を保持する支持スペーサ３５により支持されているので、充填部ｇ１，ｇ２，ｇ３の各々に充填材３７を一回で充填することができる。
【0068】
次に、充填材３７を硬化させる。これにより、地盤２内に設置された鋼管杭１０に鋼管支柱２０を立設した状態で連結する連結部３０が形成されると共に、鋼管杭１０に連結部３０を介して鋼管支柱２０を連結した杭連結支柱構造体１がほぼ完成する。
【0069】
この後、均しコンクリート層５上に、鋼管杭１０を囲むようにして根巻きコンクリート層６を形成することにより、図１に示す状態となる。
【0070】
≪実施形態１の効果≫
次に、この実施形態１の主要な効果について説明する。
この実施形態１の杭連結支柱構造体１は、地盤２内に設置された鋼管杭１０の一端側に連結部３０を介して鋼管支柱２０の一端側を連結している。そして、連結部３０は、鋼管杭１０及び鋼管支柱２０の各々の一端側を連結管３１の内部に挿入して鋼管杭１０と鋼管支柱２０とを連結する構造になっている。この連結部３０は、鋼管杭１０の内部に鋼管支柱２０を挿入しなくても、鋼管杭１０と鋼管支柱２０とを連結することができるので、特許文献１の連結部のように、鋼管杭１０に鋼管支柱２０を連結するために敢えて鋼管支柱２０の外径よりも外径が大きい鋼管杭１０を用いる必要が無く、同一外径の鋼管杭１０と鋼管支柱２０とを連結することができる。
また、連結部３０は、充填材３７を充填するための充填部として、鋼管杭１０の内周面１０ｂと連結管３１の外周面３１ａとの間に充填部ｇ１、鋼管支柱２０の内周面２０ｂと連結管３１の外周面３１ａとの間に充填部ｇ２、及び、鋼管杭１０の一端側の端部１０ｘと鋼管支柱２０の一端側の端部２０ｘとの間に充填部ｇ３をそれぞれ備えた構造になっている。この連結部３０は、連結管３１の外径を大きくすることで充填部ｇ１及びｇ２の幅を容易に広くすることができ、また、連結管３１の長手方向の長さを長くすることで充填部ｇ３の幅を容易に広くすることができるので、特許文献１の連結部のように、充填部の幅に応じて敢えて外径が鋼管支柱２０の外径よりも大きい鋼管杭１０を用いる必要がない。特に、この連結部３０は、鋼管支柱２０の外径よりも鋼管杭１０の外径を大きくすることなく、充填材３７の充填が円滑に行えるように充填部ｇ１，ｇ２，ｇ３の幅を容易に広くすることができる。
また、この連結部３０では、鋼管杭１０と鋼管支柱２０との連結のために、敢えて外径が鋼管支柱２０の外径よりも大きい鋼管杭１０を用いる必要が無いため、鋼管杭１０を地盤２内に設置するための掘削孔の径を大きくすることも無い。
したがって、この実施形態１の杭連結支柱構造体１によれば、鋼管杭１０に鋼管支柱２０を連結するために鋼管支柱２０の外径よりも外径が大きい鋼管杭１０を選定する必要がなく、また、鋼管杭１０を地盤２内に設置するための掘削孔の径を大きくする必要もないので、特許文献１の連結部のように鋼管杭１０の内部に鋼管支柱を挿入する従来の連結部と比較して、鋼管杭１０の材料費及び施工費を低減できる。これにより、杭連結支柱構造体１の低コスト化を図ることができると共に、この杭連結支柱構造体１を備えた防球ネット構造物（建築構造物）の低コスト化を図ることができる。
次に、この実施形態１の主要な効果について説明する。
この実施形態１の杭連結支柱構造体１は、地盤２内に設置された鋼管杭１０の一端側に連結部３０を介して鋼管支柱２０の一端側を連結している。そして、連結部３０は、鋼管杭１０及び鋼管支柱２０の各々の一端側を連結管３１の内部に挿入して鋼管杭１０と鋼管支柱２０とを連結する構造になっている。この連結部３０は、鋼管杭１０の内部に鋼管支柱２０を挿入しなくても、鋼管杭１０と鋼管支柱２０とを連結することができるので、特許文献１の連結部のように、鋼管杭１０に鋼管支柱２０を連結するために敢えて鋼管支柱２０の外径よりも外径が大きい鋼管杭１０を用いる必要が無く、同一外径の鋼管杭１０と鋼管支柱２０とを連結することができる。
また、連結部３０は、充填材３７を充填するための充填部として、鋼管杭１０の内周面１０ｂと連結管３１の外周面３１ａとの間に充填部ｇ１、鋼管支柱２０の内周面２０ｂと連結管３１の外周面３１ａとの間に充填部ｇ２、及び、鋼管杭１０の一端側の端部１０ｘと鋼管支柱２０の一端側の端部２０ｘとの間に充填部ｇ３をそれぞれ備えた構造になっている。この連結部３０は、連結管３１の外径を大きくすることで充填部ｇ１及びｇ２の幅を容易に広くすることができ、また、連結管３１の長手方向の長さを長くすることで充填部ｇ３の幅を容易に広くすることができるので、特許文献１の連結部のように、充填部の幅に応じて敢えて外径が鋼管支柱２０の外径よりも大きい鋼管杭１０を用いる必要がない。特に、この連結部３０は、鋼管支柱２０の外径よりも鋼管杭１０の外径を大きくすることなく、充填材３７の充填が円滑に行えるように充填部ｇ１，ｇ２，ｇ３の幅を容易に広くすることができる。
また、この連結部３０では、鋼管杭１０と鋼管支柱２０との連結のために、敢えて外径が鋼管支柱２０の外径よりも大きい鋼管杭１０を用いる必要が無いため、鋼管杭１０を地盤２内に設置するための掘削孔の径を大きくすることも無い。
したがって、この実施形態１の杭連結支柱構造体１によれば、鋼管杭１０に鋼管支柱２０を連結するために鋼管支柱２０の外径よりも外径が大きい鋼管杭１０を選定する必要がなく、また、鋼管杭１０を地盤２内に設置するための掘削孔の径を大きくする必要もないので、特許文献１の連結部のように鋼管杭１０の内部に鋼管支柱を挿入する従来の連結部と比較して、鋼管杭１０の材料費及び施工費を低減できる。これにより、杭連結支柱構造体１の低コスト化を図ることができると共に、この杭連結支柱構造体１を備えた防球ネット構造物（建築構造物）の低コスト化を図ることができる。
【0071】
また、この実施形態１の連結部３０は、充填部ｇ１、充填部ｇ２、及び充填部ｇ３の各々に亘って充填材３７を充填しているため、充填部ｇ３が無い連結部と比較して、鋼管杭１０の上端部及び鋼管支柱２０の下端部に作用する鉛直荷重を均等に分散して伝達することができることにより、杭連結支柱構造体１の曲げモーメント及び鉛直力に対する応力強度を高めることができる。
【0072】
また、この実施形態１の連結部３０において、鋼管杭１０の一端側を連結管３１の一端部３１ｘから連結管３１の内部に挿入する杭挿入長さＬ１を、鋼管杭１０の外径Ｄｐの１．５倍以上とし、また、鋼管支柱２０の一端側を連結管３１の他端部３１ｙから連結管３１の内部に挿入する支柱挿入長さＬ２を、鋼管支柱２０の外径Ｄｃの１．５倍以上とすることにより、曲げモーメントに対する強度が高い連結部３０を構築することができる。
【0073】
この実施形態１の杭連結支柱構造体１の施工方法は、鋼管杭１０及び鋼管支柱２０の各々の一端側を連結管３１の内部に挿入し、その後、鋼管杭１０の外周面１０ａと連結管３１の内周面３１ｂとの間の充填部ｇ１、鋼管支柱２０の外周面２０ａと連結管３１の内周面３１ｂとの間の充填部ｇ２、及び、鋼管杭１０の一端側の端部１０ｘと鋼管支柱２０の一端側の端部２０ｘとの間の充填部ｇ３の各々に亘って充填材３７を充填し、その後、充填材３７を硬化させている。したがって、鋼管杭１０に鋼管支柱２０を連結するために鋼管支柱２０の外径よりも内径及び外径が大きい鋼管杭１０を選定する必要がなく、また、鋼管杭１０を地盤２内に設置するための掘削孔の径を大きくする必要もないので、特許文献１の連結部のように鋼管杭１０の内部に鋼管支柱を挿入する従来の連結部と比較して鋼管杭１０の材料費及び施工費を低減できる。これにより、低コストで杭連結支柱構造体１を構築することができる。
【0074】
また、この実施形態１の杭連結支柱構造体１の施工方法は、均しコンクリート層５上に設置された連結管３１を介して鋼管杭１０の一端側に鋼管支柱２０の一端側を連結するので、地盤２内に鋼管杭１０を設置するときの設置誤差（打設誤差）に起因して鋼管杭１０の一端側が地盤２から突出する突出高さが違っている場合においても、均しコンクリート層５から連結管３１の支持スペーサ３５までの高さ位置を所定の高さ位置となるように均しコンクリート層５の高さ方向の位置を調整することにより、鋼管支柱２０を所定の高さに設置することができる。
【0075】
なお、この実施形態１では、鋼管支柱２０の一端側に鋼管支柱２０の内部を閉塞するようにして蓋体２２を設置した場合について説明したが、蓋体２２は必ずしも設置する必要はない。その理由としては、鋼管支柱２０の内部に浸入する充填材３７は鋼管支柱２０の支柱挿入長さＬ２を大きく超えることはなく、充填材３７の浸入量が少なくて済むからである。
【0076】
一方、鋼管杭１０の場合は、鋼管杭１０の全体長さにほぼ相当する量の充填材３７が鋼管杭１０の内部に浸入してしまうため、この実施形態１のように鋼管杭１０の内部に土砂３などの詰め込み材を詰め込むことや、この後の実施形態３で説明するが、鋼管杭１０の一端側の端部１０ｘに蓋体３８の設置が必要である。
【0077】
≪実 施 例≫
次に、実施形態１の効果について具体的な実施例を挙げて説明するが、この施例に限定されるものではない。
一般に、特許文献１の連結部では、鋼管杭と、この鋼管杭の内部に挿入された鋼管支柱との間の充填部に充填材を確実に充填できるように、充填部の幅を１５０［ｍｍ］以上にする必要がある。また、この実施形態１の連結部３０においても、連結管３１と、この連結管３１の内部に挿入された鋼管支柱２０との間の充填部ｇ１に充填材３７を確実に充填できるように、充填部ｇ１の幅を１５０［ｍｍ］以上にする必要がある。このことによって、特許文献１の連結部では鋼管杭の外径を鋼管支柱の外径よりも２００［ｍｍ］程度大きくする必要があり、また、この実施形態１の連結部３０でも連結管３１の外径を鋼管杭１０の外径よりも２００［ｍｍ］程度大きくする必要がある。
次に、実施形態１の効果について具体的な実施例を挙げて説明するが、この施例に限定されるものではない。
一般に、特許文献１の連結部では、鋼管杭と、この鋼管杭の内部に挿入された鋼管支柱との間の充填部に充填材を確実に充填できるように、充填部の幅を１５０［ｍｍ］以上にする必要がある。また、この実施形態１の連結部３０においても、連結管３１と、この連結管３１の内部に挿入された鋼管支柱２０との間の充填部ｇ１に充填材３７を確実に充填できるように、充填部ｇ１の幅を１５０［ｍｍ］以上にする必要がある。このことによって、特許文献１の連結部では鋼管杭の外径を鋼管支柱の外径よりも２００［ｍｍ］程度大きくする必要があり、また、この実施形態１の連結部３０でも連結管３１の外径を鋼管杭１０の外径よりも２００［ｍｍ］程度大きくする必要がある。
【0078】
一方、鋼管杭の設計基準では、鋼管杭の外径をＤ、板厚（肉厚）をｔとした場合に次の規定がある。
（＃１）鋼管杭の局部座屈に対する安全性：Ｄ／ｔ≦１００
（＃２）鋼管杭の最小板厚：ｔ≧９ｍｍ
これらの規定により、鋼管杭の応力によって決まる必要な板厚よりも板厚が厚い鋼管杭を使用する場合がある。このことから、次のような場合においては、鋼管支柱と鋼管杭を同じ外径で連結できることにより、鋼管杭の重量の削減、鋼管杭の低コスト化、鋼管杭の施工費の削減を図ることできる。
（ｉ）鋼管支柱の外径が７００ｍｍ以下であり、特許文献１の連結部で鋼管杭の外径を９００ｍｍ以下にする場合には、特許文献１の連結部及び実施形態１の連結部３０の何れの場合も上記（＃２）の規定により鋼管杭の板厚が９ｍｍとなり、外径が小さい鋼管杭の方の重量、即ち、この実施形態１の鋼管杭１０の方の重量が小さくなる。
（ii）鋼管支柱の外径が８００ｍｍの場合、特許文献１の連結部の場合の鋼管杭は、外径が１０００ｍｍ以上で上記（＃１）の規定により板厚が１２ｍｍとなる。一般に調達が容易な鋼管の板厚は、９ｍｍ、１２ｍｍ、１４ｍｍ、１６ｍｍ、１９ｍｍである。
（＃１）鋼管杭の局部座屈に対する安全性：Ｄ／ｔ≦１００
（＃２）鋼管杭の最小板厚：ｔ≧９ｍｍ
これらの規定により、鋼管杭の応力によって決まる必要な板厚よりも板厚が厚い鋼管杭を使用する場合がある。このことから、次のような場合においては、鋼管支柱と鋼管杭を同じ外径で連結できることにより、鋼管杭の重量の削減、鋼管杭の低コスト化、鋼管杭の施工費の削減を図ることできる。
（ｉ）鋼管支柱の外径が７００ｍｍ以下であり、特許文献１の連結部で鋼管杭の外径を９００ｍｍ以下にする場合には、特許文献１の連結部及び実施形態１の連結部３０の何れの場合も上記（＃２）の規定により鋼管杭の板厚が９ｍｍとなり、外径が小さい鋼管杭の方の重量、即ち、この実施形態１の鋼管杭１０の方の重量が小さくなる。
（ii）鋼管支柱の外径が８００ｍｍの場合、特許文献１の連結部の場合の鋼管杭は、外径が１０００ｍｍ以上で上記（＃１）の規定により板厚が１２ｍｍとなる。一般に調達が容易な鋼管の板厚は、９ｍｍ、１２ｍｍ、１４ｍｍ、１６ｍｍ、１９ｍｍである。
【0079】
これに対し、この実施形態１の連結部３０の場合の鋼管杭１０は、外径が８００ｍｍで板厚が上記（＃２）の規定により９ｍｍとすることができ、この実施形態１の連結部３０の方が鋼管杭１０の重量を小さくすることができる。鋼管杭の外径が更に大きくなった場合には、上記（＃１）の規定によって板厚の最小値が決まる場合が多くなり、鋼管杭の外径が小さい実施形態１の連結部３０の方が特許文献１の連結部と比較して鋼管杭１０の板厚を薄くすることができ、この実施形態１の連結部３０の方が鋼管杭１０の重量を削減できる場合が多くなる。
【0080】
すなわち、鋼管杭の板厚がＤ／ｔ≦１００又はｔ≧９ｍｍで決まっていて、応力上必要な板厚より大きい場合は、この実施形態１の連結部３０が有効である。
【0081】
また、二段構造の鋼管杭において、下段の鋼管杭に作用する曲げモーメントは小さいため、下端の鋼管杭の板厚はＤ／ｔ≦１００又はｔ≧９ｍｍで決まる場合が多く、この実施形態１の連結部３０は有効となる。
【0082】
〔実施形態２〕
≪杭連結支柱構造体≫
この実施形態２の杭連結支柱構造体１Ａは、上述の実施形態１の杭連結支柱構造体１とほぼ同様の構成になっており、以下の構成が異なっている。
≪杭連結支柱構造体≫
この実施形態２の杭連結支柱構造体１Ａは、上述の実施形態１の杭連結支柱構造体１とほぼ同様の構成になっており、以下の構成が異なっている。
【0083】
すなわち、この実施形態２の杭連結支柱構造体１Ａは、図１２に示すように、上述の実施形態１の鋼管杭１０に換えてコンクリート杭１５を備えている。その他の構成は実施形態１と同様である。
コンクリート杭１５は、長手方向に沿って貫通し、かつ長手方向と直交する断面において、外周面１５ａ及び内周面１５ｂが円形状のコンクリート管を主体に構成されている。コンクリート杭１５は、例えばコンクリート層中に埋設された鋼材又は鉄筋により予め圧縮力が付与されたプレストレスコンクリート（Prestressed Concrete）構造になっている。このような構造のコンクリート杭は通称ＰＣ杭と呼ばれている。このＰＣ杭は、プレストレスを有しない通常のコンクリート杭と比較して、曲げモーメントに対する抵抗力が大きい。
コンクリート杭１５は、長手方向に沿って貫通し、かつ長手方向と直交する断面において、外周面１５ａ及び内周面１５ｂが円形状のコンクリート管を主体に構成されている。コンクリート杭１５は、例えばコンクリート層中に埋設された鋼材又は鉄筋により予め圧縮力が付与されたプレストレスコンクリート（Prestressed Concrete）構造になっている。このような構造のコンクリート杭は通称ＰＣ杭と呼ばれている。このＰＣ杭は、プレストレスを有しない通常のコンクリート杭と比較して、曲げモーメントに対する抵抗力が大きい。
【0084】
コンクリート杭１５の内部（貫通孔）には、上述の実施形態１の鋼管杭１０と同様に、詰め込み材として土砂３が詰め込まれている。土砂３は、コンクリート杭１５の一端側の端部１５ｘから一段低い位置、例えば地盤２の表層部２ａと同程度の位置まで詰め込まれている。そして、コンクリート杭１５の一端側の内部部には、コンクリート杭１５の一端側の端部１５ｘから土砂３まで充填材３７が充填されている。
【0085】
連結部３０の連結管３１の内部には、連結管３１の一端部３１ｘからコンクリート杭１５の一端側が挿入され、かつ連結管３１の他端部３１ｙから鋼管支柱２０の一端側が挿入されている。そして、連結管３１の内周面３１ｂと、この連結管３１の一端部３１ｘから連結管３１内に挿入されたコンクリート杭１５の外周面１５ａとの間には、コンクリート杭１５の外周面１５ａを囲むようにして充填部ｇ１が設けられている。また、連結管３１の内周面３１ｂと、この連結管３１の他端部３１ｙから連結管３１内に挿入された鋼管支柱２０の外周面２０ａとの間には、鋼管支柱２０の外周面２０ａを囲むようにして充填部ｇ２が設けられている。また、コンクリート杭１５の一端側の端部１５ｘと、鋼管支柱２０の一端側の端部２０ｘとの間には、充填部ｇ１及びｇ２の各々と連通した充填部ｇ３が設けられている。そして、これら充填部ｇ１、ｇ２及びｇ３の各々には、上述の実施形態１と同様に、充填材３７が一体となって充填されている。
【0086】
コンクリート杭１５は、鋼管支柱２０の外径と同一の外径で形成されている。連結管３１は、コンクリート杭１５及び鋼管支柱２０の各々との間に充填部ｇ１，ｇ２が形成されるように、コンクリート杭１５及び鋼管支柱２０の各々の外径よりも大きい内径及び外径で形成されている。
【0087】
ここで、コンクリート杭１５は、上述の実施形態１の鋼管杭１０よりも板厚（肉厚）が厚く、外径が同一の鋼管杭と比較して内径が小さい。このため、特許文献１の連結部では支柱の外径に合わせて、外径がより大きいコンクリート杭を選定する必要があるので、コンクリート杭の使用が困難であった。
【0088】
これに対し、この実施形態２の連結部３０では、上述の実施形態１と同様に、コンクリート杭１５に鋼管支柱２０を連結するために鋼管支柱２０の外径よりも外径が大きいコンクリート杭１５を選定する必要がないので、鋼管杭１０よりも板厚が厚いコンクリート杭１５の使用が可能である。
【0089】
したがって、この実施形態２の杭連結支柱構造体１Ａによれば、上述の実施形態１と同様の効果が得られると共に、コンクリート杭１５の使用が可能である。
【0090】
〔実施形態３〕
≪杭連結支柱構造体≫
この実施形態３の杭連結支柱構造体１Ｂは、上述の実施形態１の杭連結支柱構造体１とほぼ同様の構成になっており、以下の構成が異なっている。
≪杭連結支柱構造体≫
この実施形態３の杭連結支柱構造体１Ｂは、上述の実施形態１の杭連結支柱構造体１とほぼ同様の構成になっており、以下の構成が異なっている。
【0091】
すなわち、この実施形態３の杭連結支柱構造体１Ｂは、図１３に示すように、鋼管杭１０の一端側の端部１０ｘに鋼管杭１０の内部を閉塞するようにして蓋体３８が設置されている。その他の構成は上述の実施形態１の杭連結支柱構造体１と同様である。
蓋体３８は、充填部ｇ１，ｇ２，ｇ３の各々に充填材３７を充填する際に、充填材３７が鋼管杭１０の内部に流れ込むのを抑制する。したがって、この実施形態３の充填部ｇ３の幅は、鋼管杭１０の一端側の端部１０ｘに設けられた蓋体３８と、鋼管支柱２０の一端側の端部２０ｘに設けられた蓋体２２とで規定される。
蓋体３８は、充填部ｇ１，ｇ２，ｇ３の各々に充填材３７を充填する際に、充填材３７が鋼管杭１０の内部に流れ込むのを抑制する。したがって、この実施形態３の充填部ｇ３の幅は、鋼管杭１０の一端側の端部１０ｘに設けられた蓋体３８と、鋼管支柱２０の一端側の端部２０ｘに設けられた蓋体２２とで規定される。
【0092】
【0093】
まず、実施形態１と同様の工程を実施して、図１４（ａ）に示すように、地盤２内への鋼管杭１０の設置、凹部４及び均しコンクリート層５の形成を行う。実施形態１では鋼管杭１０の内部に詰め込み材として土砂３を詰め込んでいるが、この実施形態３では土砂３の詰め込みは行わない。
【0094】
次に、図１４（ａ）に示すように、地盤２内に設置された鋼管杭１０の一端側の端部１０ｘに鋼管杭１０の内部を閉塞するようにして蓋体３８を設置する。鋼管杭１０の一端側の内部は、蓋体３８によって密閉される。
【0095】
次に、上述の実施形態１と同様に、地盤２内に設置された鋼管杭１０の一端側を連結管３１の長手方向の一端部３１ｘから連結管３１の内部に挿入して、図１４（ｂ）に示すように、地盤２の凹部４の底部に設けられた均しコンクリート層５上に連結管３１を設置する。
この工程において、上述の実施形態１と同様に、連結管３１の内部に設けられた杭用第１建込スペーサ３３ａ及び第２建込スペーサ３３ｂにより、鋼管杭１０の外周面１０ａと連結管３１の内周面３１ｂとの間に連結管３１の円周方向Ｃｄに亘って充填部ｇ１を保持することができると共に、鋼管杭１０と連結管３１との相対的なＸ方向及びＹ方向の位置決めを行うことができる。また、均しコンクリート層５による設置基準面により、鋼管杭１０と連結管３１との相対的な高さ方向（Ｚ方向）の位置決めを行うことができる。また、杭用第１建込スペーサ３３ａと杭用第２建込スペーサ３３ｂとは連結管３１の長手方向に離間されているので、この杭用第１建込スペーサ３３ａ及び杭用第２建込スペーサ３３ｂにより、鋼管杭１０の長手方向の中心軸上に連結管３１の長手方向の中心軸を容易に一致させることができる。
この工程において、上述の実施形態１と同様に、連結管３１の内部に設けられた杭用第１建込スペーサ３３ａ及び第２建込スペーサ３３ｂにより、鋼管杭１０の外周面１０ａと連結管３１の内周面３１ｂとの間に連結管３１の円周方向Ｃｄに亘って充填部ｇ１を保持することができると共に、鋼管杭１０と連結管３１との相対的なＸ方向及びＹ方向の位置決めを行うことができる。また、均しコンクリート層５による設置基準面により、鋼管杭１０と連結管３１との相対的な高さ方向（Ｚ方向）の位置決めを行うことができる。また、杭用第１建込スペーサ３３ａと杭用第２建込スペーサ３３ｂとは連結管３１の長手方向に離間されているので、この杭用第１建込スペーサ３３ａ及び杭用第２建込スペーサ３３ｂにより、鋼管杭１０の長手方向の中心軸上に連結管３１の長手方向の中心軸を容易に一致させることができる。
【0096】
次に、上述の実施形態１と同様に、均しコンクリート層５上に設置された連結管３１の他端部３１ｙから連結管３１の内部に支持スペーサ３５に当接するまで鋼管支柱２０の一端側を挿入して、図１５（ａ）に示すように、鋼管杭１０上に鋼管支柱２０を設置する。この鋼管支柱２０の一端側には、上述の実施形態１と同様に、鋼管支柱２０の内部を閉塞するようにして蓋体２２が予め設置されている。
この工程において、上述の実施形態１と同様に、連結管３１の内周面３１ｂに設けられた支柱用第１建込スペーサ３４と、鋼管支柱２０の外周面２０ａに設けられた支柱用第２建込スペーサ２３とにより、鋼管支柱２０の外周面２０ａと連結管３１の内周面３１ｂとの間に連結管３１の円周方向Ｃｄに亘って充填部ｇ２を保持することができると共に、鋼管支柱２０と連結管３１との相対的なＸ方向及びＹ方向（水平方向）の位置決めを行うことができる。また、連結管３１の内周面３１ｂに設けられた支持スペーサ３５により、連結管３１に鋼管支柱２０を安定して支持させることができると共に、鋼管杭１０の一端側の端部１０ｘと鋼管支柱２０の一端側の端部２０ｘとの間に充填部ｇ１及びｇ２と連通する充填部ｇ３を保持することができる。
この工程において、上述の実施形態１と同様に、連結管３１の内周面３１ｂに設けられた支柱用第１建込スペーサ３４と、鋼管支柱２０の外周面２０ａに設けられた支柱用第２建込スペーサ２３とにより、鋼管支柱２０の外周面２０ａと連結管３１の内周面３１ｂとの間に連結管３１の円周方向Ｃｄに亘って充填部ｇ２を保持することができると共に、鋼管支柱２０と連結管３１との相対的なＸ方向及びＹ方向（水平方向）の位置決めを行うことができる。また、連結管３１の内周面３１ｂに設けられた支持スペーサ３５により、連結管３１に鋼管支柱２０を安定して支持させることができると共に、鋼管杭１０の一端側の端部１０ｘと鋼管支柱２０の一端側の端部２０ｘとの間に充填部ｇ１及びｇ２と連通する充填部ｇ３を保持することができる。
【0097】
次に、図１５（ｂ）に示すように、鋼管杭１０の外周面１０ａと連結管３１の内周面３１ｂとの間の充填部ｇ１、鋼管支柱２０の外周面２０ａと連結管３１の内周面３１ｂとの間の充填部ｇ２、及び鋼管杭１０の一端側の端部１０ｘと鋼管支柱２０の一端側の端部２０ｘとの間の充填部ｇ３に亘って硬化前の充填材３７を充填する。充填材３７は、連結管３１の他端部３１ｙ側から充填部ｇ１に注入される。そして、充填部ｇ１に注入された充填材３７は自重により充填部ｇ２及び充填部ｇ３に亘って流動し、各充填部ｇ１，ｇ２，ｇ３の各々は充填材３７で充填される。充填材３７としては例えばコンクリートを用いる。
この工程において、鋼管杭１０の一端側には鋼管杭１０の内部を閉塞する蓋体３８が予め設けられているので、この蓋体３８により、充填材３７が鋼管杭１０の内部に浸入するのを抑制することができる。
また、この工程において、上述の実施形態１と同様に、鋼管支柱２０の一端側には鋼管支柱２０の内部を閉塞する蓋体２２が予め設けられているので、この蓋体２２により、充填材３７が鋼管支柱２０の内部に浸入するのを抑制することができる。また、鋼管支柱２０の一端側が、充填部ｇ３を保持する支持スペーサ３５により支持されているので、充填部ｇ１，ｇ２，ｇ３の各々に充填材３７を一回で充填することができる。
この工程において、鋼管杭１０の一端側には鋼管杭１０の内部を閉塞する蓋体３８が予め設けられているので、この蓋体３８により、充填材３７が鋼管杭１０の内部に浸入するのを抑制することができる。
また、この工程において、上述の実施形態１と同様に、鋼管支柱２０の一端側には鋼管支柱２０の内部を閉塞する蓋体２２が予め設けられているので、この蓋体２２により、充填材３７が鋼管支柱２０の内部に浸入するのを抑制することができる。また、鋼管支柱２０の一端側が、充填部ｇ３を保持する支持スペーサ３５により支持されているので、充填部ｇ１，ｇ２，ｇ３の各々に充填材３７を一回で充填することができる。
【0098】
次に、充填材３７を硬化させる。これにより、地盤２内に設置された鋼管杭１０に鋼管支柱２０を立設して連結する連結部３０が形成されると共に、鋼管杭１０に連結部３０を介して鋼管支柱２０が連結された杭連結支柱構造体１Ｂがほぼ完成する。
【0099】
この後、均しコンクリート層５上に、鋼管杭１０を囲むようにして根巻きコンクリート層６を形成することにより、図１３に示す状態となる。
【0100】
なお、この実施形態３では、連結管３１を設置する前に蓋体３８の設置を実施しているが、蓋体３８の設置は充填材３７を充填する前であれば良いので、この実施形態３に限定されない。すなわち、蓋体３８の設置工程は、充填材３７の充填工程前に実施することが好ましいが、作業性の観点から連結管３１の設置工程前に実施することがより好ましい。
【0101】
≪実施形態３の効果≫
この実施形態３の杭連結支柱構造体１Ｂ及びその施工方法によれば、上述の実施形態１と同様の効果が得られる。
また、この実施形態３の杭連結支柱構造体１Ｂの施工方法によれば、充填材３７を充填する前に、鋼管杭１０の一端側に鋼管杭１０の内部を閉塞する蓋体３８を設置しているので、充填材３７が鋼管杭１０の内部に浸入するのを抑制することができる。
したがって、実施形態１の場合の鋼管杭内部の詰め込み土砂を投入する工程と費用が省略できる。そのため、特に、地盤内設置深度が深い鋼管杭の場合は、工程や工事費が削減できる。
なお、この実施形態３の杭連結支柱構造体１Ｂにおいても、上述の実施形態２の杭連結支柱構造体１Ａのように鋼管杭１０に換えてコンクリート杭１５を用いることができる。
この実施形態３の杭連結支柱構造体１Ｂ及びその施工方法によれば、上述の実施形態１と同様の効果が得られる。
また、この実施形態３の杭連結支柱構造体１Ｂの施工方法によれば、充填材３７を充填する前に、鋼管杭１０の一端側に鋼管杭１０の内部を閉塞する蓋体３８を設置しているので、充填材３７が鋼管杭１０の内部に浸入するのを抑制することができる。
したがって、実施形態１の場合の鋼管杭内部の詰め込み土砂を投入する工程と費用が省略できる。そのため、特に、地盤内設置深度が深い鋼管杭の場合は、工程や工事費が削減できる。
なお、この実施形態３の杭連結支柱構造体１Ｂにおいても、上述の実施形態２の杭連結支柱構造体１Ａのように鋼管杭１０に換えてコンクリート杭１５を用いることができる。
【0102】
〔実施形態４〕
≪杭連結支柱構造体≫
この実施形態４の杭連結支柱構造体１Ｃは、上述の実施形態１の杭連結支柱構造体１とほぼ同様の構成になっており、以下の構成が異なっている。
≪杭連結支柱構造体≫
この実施形態４の杭連結支柱構造体１Ｃは、上述の実施形態１の杭連結支柱構造体１とほぼ同様の構成になっており、以下の構成が異なっている。
【0103】
すなわち、この実施形態４の杭連結支柱構造体１Ｃは、図１６に示すように、上述の実施形態３の杭連結支柱構造体１Ｂと同様に蓋体３８を備え、更に上述の実施形態１の連結部３０に換えて連結部４０を備えている。その他の構成は上述の実施形態１と同様である。
【0104】
連結部４０は、長手方向（Ｚ方向）の一端部４１ｘから内部に鋼管杭１０の一端側が挿入され、かつ長手方向の一端部４１ｘとは反対側の他端部４１ｙから内部に鋼管支柱２０の一端側が挿入された連結管４１を備えている。また、連結部４０は、連結管４１の内部において、鋼管杭１０と連結管４１との間、鋼管支柱２０と連結管４１との間、及び鋼管杭１０と鋼管支柱２０との間に亘って充填された充填材４７を備えている。
【0105】
連結管４１は、長手方向（Ｘ方向）に貫通し、かつ長手方向と直交する断面において、外周面４１ａ及び内周面４１ｂが円形状の鋼管を主体に構成されている。連結管４１は、上述の実施形態１と同様に、一端部４１ｘが均しコンクリート層５の上面と接するようにして均しコンクリート層５上に設置され、この均しコンクリート層５によって長手方向の位置決めがなされている。
【0106】
連結部４０において、連結管４１の内周面４１ｂと、この連結管４１の一端部４１ｘから連結管４１の内部に挿入された鋼管杭１０の外周面１０ａとの間には、鋼管杭１０の外周面１０ａを囲むようにして充填部ｇ４が設けられている。また、連結管４１の内周面４１ｂと、この連結管４１の他端部４１ｙから連結管４１の内部に挿入された鋼管支柱２０の外周面２０ａとの間には、鋼管支柱２０の外周面２０ａを囲むようにして充填部ｇ５が設けられている。また、鋼管杭１０の一端側の端部１０ｘと、鋼管支柱２０の一端側の端部２０ｘとの間には、充填部ｇ４及びｇ５の各々と連通した充填部ｇ６が設けられている。そして、これら充填部ｇ４、ｇ５及びｇ６の各々には、上述の実施形態１と同様に充填材４７が一体となって充填されている。
【0107】
この実施形態４の充填材４７は、上述の実施形態１の充填材３７とは異なり、２回に分けて充填されている。すなわち、充填材４７は、一回目に充填された第１充填材４７ａと二回目に充填された第２充填材４７ｂとを含む構成になっている。第１充填材４７ａ及び第２充填材４７ｂとしては、上述の実施形態１と同様に、例えばコンクリートを用いている。
【0108】
なお、この充填部ｇ４，ｇ５，ｇ６の各々も、二つの部位の間の領域（鋼管杭１０と連結管３１との間、鋼管支柱２０と連結管３１との間、鋼管杭１０と鋼管支柱２０との間）を意味し、充填材４７が充填される前では空間領域であるが、充填材４７が充填された後では充填領域となる。
【0109】
また、充填部ｇ６も、実施形態３と同様に、鋼管杭１０の一端側の端部１０ｘに設けられた蓋体３８と、鋼管支柱２０の一端側の端部２０ｘに設けられた蓋体２２とで規定される。
【0110】
この実施形態４の連結管４１は、上述の実施形態１の連結管３１と同様に支柱用第１建込スペーサ３４を備えているが、上述の実施形態１の連結管３１とは異なり、杭用第１及び第２建込スペーサ３３ａ，３３ｂ、並びに支持スペーサ３５を備えていない。そして、この実施形態４の連結管４１は、補強用の内周リブ４３を備えている。内周リブ４３は、連結管４１の一端部４１ｘ側付近において、連結管４１の内周面４１ｂにこの内周面４１ｂから内方に突出するようにして設けられ、かつ連結管４１の円周方向Ｃｄに連続して延伸している。
【0111】
なお、内周リブ４３は、連結管４１の一端部４１ｘから連結管４１の内部に鋼管杭１０の一端側を挿入する際、鋼管杭１０の外周面１０ａとの間に充填材４７が充填されるように、鋼管杭１０の外周面１０ａから離間している。
【0112】
【0113】
まず、上述の実施形態１と同様の工程を実施して、図１７（ａ）に示すように、地盤２内への鋼管杭１０の設置、凹部４、均しコンクリート層５の形成を行う。この実施形態４においても、上述の実施形態３と同様に鋼管杭１０の内部への土砂３の詰め込みは行わない。
【0114】
次に、上述の実施形態３と同様に、図１７（ａ）に示すように、地盤２内に設置された鋼管杭１０の一端側の端部１０ｘに鋼管杭１０の内部を閉塞するようにして蓋体３８を設置する。鋼管杭１０の一端側の内部は、蓋体３８によって密閉される。
【0115】
次に、上述の実施形態１と同様に、地盤２内に設置された鋼管杭１０の一端側を連結管４１の長手方向の一端部４１ｘから連結管４１の内部に挿入して、図１７（ｂ）に示すように、地盤２の凹部２ｂの底部に設けられた均しコンクリート層５上に連結管４１を設置する。連結管４１の設置は、鋼管杭１０の外周面１０ａと連結管４１の内周面４１ｂとの間に、連結管４１の円周方向Ｃｄに亘って充填部ｇ１を保持するように行う。
この工程において、地盤２内に鋼管杭１０を設置するときの設置誤差（打設誤差）に起因して鋼管杭１０のＸ方向及びＹ方向（水平方向Ｈｄ）の位置が所定の位置からずれている場合がある。このような場合でも、鋼管杭１０の設置位置に対して連結管４１の水平方向の設置位置を調整することにより、連結管３１を水平方向の所定位置に設置することができる。ただし、連結管４１の水平方向の設置位置の調整は、連結管３１の円周方向Ｃｄに亘って充填部ｇ４を保持する範囲内で行う。
また、この工程において、上述の実施形態１と同様に、均しコンクリート層５による設置基準面により、鋼管杭１０と連結管３１との相対的な高さ方向（Ｚ方向）の位置決めを行うことができる。
この工程において、地盤２内に鋼管杭１０を設置するときの設置誤差（打設誤差）に起因して鋼管杭１０のＸ方向及びＹ方向（水平方向Ｈｄ）の位置が所定の位置からずれている場合がある。このような場合でも、鋼管杭１０の設置位置に対して連結管４１の水平方向の設置位置を調整することにより、連結管３１を水平方向の所定位置に設置することができる。ただし、連結管４１の水平方向の設置位置の調整は、連結管３１の円周方向Ｃｄに亘って充填部ｇ４を保持する範囲内で行う。
また、この工程において、上述の実施形態１と同様に、均しコンクリート層５による設置基準面により、鋼管杭１０と連結管３１との相対的な高さ方向（Ｚ方向）の位置決めを行うことができる。
【0116】
次に、鋼管杭１０の一端側の端部１０ｘに蓋体３８が設置され、かつ均しコンクリート層５上に連結管４１が設置された状態で、図１８（ａ）に示すように、鋼管杭１０の外周面１０ａと連結管４１の内周面４１ｂとの間の充填部ｇ４及び蓋体３８の上方に亘って硬化前の第１充填材４７ａを充填する。第１充填材４７ａは、連結管４１の他端部４１ｙ側から内部に注入される。そして、連結管４１の内部に注入された第１充填材４７ａは自重により充填部ｇ４及び蓋体３８の上方に亘って流動し、充填部ｇ４及び蓋体３８の上方は第１充填材４７ａで充填される。第１充填材４７ａとしては例えばコンクリートを用いる。
【0117】
この工程において、鋼管杭１０の一端側には鋼管杭１０の内部を閉塞する蓋体３８が設けられているので、この蓋体３８により、第１充填材３７ａが鋼管杭１０の内部に浸入するのを抑制することができる。
【0118】
次に、第１充填材４７ａを硬化させる。硬化した第１充填材４７ａは、この後の支柱挿入工程において、連結管４１の他端部４１ｙから連結管４１の内部に鋼管支柱２０の長手方向の一端側を挿入する際、鋼管支柱２０と鋼管杭１０との間に充填部ｇ５が形成されるように、鋼管支柱２０の一端側の端部２０ｘを鋼管杭１０の一端側の端部１０ｘから離間して支持する支持部としての機能を有する。すなわち、第１充填材４７ａの表面から蓋体３８までが充填部ｇ６となる。
【0119】
次に、均しコンクリート層５上に設置された連結管４１の他端部４１ｙから連結管４１の内部に第１充填材３７ａと当接するまで鋼管支柱２０の一端側を挿入して、図１８（ｂ）に示すように、第１充填材４７ａ上に鋼管支柱２０を設置する。
【0120】
この工程において、連結管４１の内部に充填された第１充填材４７ａにより、連結管４１に鋼管支柱２０を安定して支持させることができると共に、鋼管杭１０の一端側の端部１０ｘと鋼管支柱２０の一端側の端部２０ｘとの間に充填部ｇ４と連通する充填部ｇ５を保持することができる。
また、この工程において、上述の実施形態１と同様に、連結管４１の内周面４１ｂに設けられた支柱用第１建込スペーサ３４と、鋼管支柱２０の外周面２０ａに設けられた支柱用第２建込スペーサ２３とにより、支柱２０の外周面２０ａと連結管３１の内周面３１ｂとの間に連結管４１の円周方向Ｃｄに亘って第１充填材４７ａと連通する充填部ｇ５を保持することができると共に、鋼管支柱２０と連結管４１との相対的なＸ方向及びＹ方向（水平方向）の位置決めを行うことができる。また、連結管４１の内部に既に充填された第１充填材４７ａにより、連結管４１に鋼管支柱２０を安定して支持させることができると共に、鋼管杭１０の一端側の端部１０ｘと鋼管支柱２０の一端側の端部２０ｘとの間に充填部ｇ４及びｇ５と連通する充填部ｇ６を保持することができる。
また、この工程において、上述の実施形態１と同様に、連結管４１の内周面４１ｂに設けられた支柱用第１建込スペーサ３４と、鋼管支柱２０の外周面２０ａに設けられた支柱用第２建込スペーサ２３とにより、支柱２０の外周面２０ａと連結管３１の内周面３１ｂとの間に連結管４１の円周方向Ｃｄに亘って第１充填材４７ａと連通する充填部ｇ５を保持することができると共に、鋼管支柱２０と連結管４１との相対的なＸ方向及びＹ方向（水平方向）の位置決めを行うことができる。また、連結管４１の内部に既に充填された第１充填材４７ａにより、連結管４１に鋼管支柱２０を安定して支持させることができると共に、鋼管杭１０の一端側の端部１０ｘと鋼管支柱２０の一端側の端部２０ｘとの間に充填部ｇ４及びｇ５と連通する充填部ｇ６を保持することができる。
【0121】
次に、図１９に示すように、鋼管支柱２０の外周面２０ａと連結管４１の内周面４１ｂとの間の充填部ｇ５に第２充填材４７ｂを充填する。第２充填材４７ｂは、連結管４１の他端部４１ｙ側から連結管４１の内部に注入される。そして、連結管４１の内部に注入された第２充填材４７ｂは自重により充填部ｇ５を流動し、充填部ｇ５は第２充填材４７ｂで充填される。第２充填材４７ｂとしては例えばコンクリートを用いる。
【0122】
次に、第２充填材４７ｂを硬化させる。これにより、充填部ｇ４、ｇ５及びｇ６の各々は、第１充填材４７ａ及び第２充填材４７ｂを含む充填材４７で充填される。また、地盤２内に設置された鋼管杭１０に鋼管支柱２０を立設した状態で連結する連結部４０が形成されると共に、鋼管杭１０に連結部３０を介して鋼管支柱２０を連結した杭連結支柱構造体１Ｃがほぼ完成する。
【0123】
この後、均しコンクリート層５上に、鋼管杭１０を囲むようにして根巻きコンクリート層６を形成することにより、図１６に示す状態となる。
【0124】
≪実施形態４の効果≫
この実施形態４の杭連結支柱構造体１Ｃ及びその施工方法によれば、上述の実施形態１と同様の効果が得られる。
また、この実施形態４の杭連結支柱構造体１Ｃの施工方法によれば、地盤２内に鋼管杭１０を設置するときの設置誤差（打設誤差）に起因して鋼管杭１０のＸ方向及びＹ方向（水平方向）の位置が所定の位置からずれている場合でも、鋼管杭１０の設置位置に対して連結管４１の水平方向の設置位置を調整することにより、連結管４１を水平方向の所定位置に設置することができる。
なお、蓋体３８の設置工程は、充填材４７ａの充填工程前に実施することが好ましいが、作業性の観点から連結管４１の設置工程前に実施することがより好ましい。
この実施形態４の杭連結支柱構造体１Ｃ及びその施工方法によれば、上述の実施形態１と同様の効果が得られる。
また、この実施形態４の杭連結支柱構造体１Ｃの施工方法によれば、地盤２内に鋼管杭１０を設置するときの設置誤差（打設誤差）に起因して鋼管杭１０のＸ方向及びＹ方向（水平方向）の位置が所定の位置からずれている場合でも、鋼管杭１０の設置位置に対して連結管４１の水平方向の設置位置を調整することにより、連結管４１を水平方向の所定位置に設置することができる。
なお、蓋体３８の設置工程は、充填材４７ａの充填工程前に実施することが好ましいが、作業性の観点から連結管４１の設置工程前に実施することがより好ましい。
【0125】
〔実施形態５〕
この実施形態５の杭連結支柱構造体１Ｄは、上述の実施形態４の杭連結支柱構造体１Ｃとほぼ同様の構成になっており、以下の構成が異なっている。
すなわち、この実施形態５の杭連結支柱構造体１Ｄは、図２０に示すように、鋼管杭１０の内部への充填材４７ａの浸入を抑制するため、上述の実施形態４の蓋体３８に換えて、上述の実施形態１と同様に鋼管杭１０の内部に詰め込み材として例えば土砂３が詰め込まれている。この土砂３は、上述の実施形態１と同様に、例えば地盤２の表層部２ａと同程度の位置まで詰め込まれている。そして、鋼管杭１０の外周面１０ａと連結管４１の内周面４１ｂとの間の充填部ｇ４、及び鋼管杭１０の一端側の端部１０ｘ上の充填部ｇ６に亘って第１充填材４７ａが充填され、更に、鋼管支柱２０の外周面２０ａと連結管４１の内周面４１ｂとの間の充填部ｇ５に第２充填材４７ｂが第１充填材４７ａと連結して充填されている。
この実施形態５の杭連結支柱構造体１Ｄは、上述の実施形態４の杭連結支柱構造体１Ｃとほぼ同様の構成になっており、以下の構成が異なっている。
すなわち、この実施形態５の杭連結支柱構造体１Ｄは、図２０に示すように、鋼管杭１０の内部への充填材４７ａの浸入を抑制するため、上述の実施形態４の蓋体３８に換えて、上述の実施形態１と同様に鋼管杭１０の内部に詰め込み材として例えば土砂３が詰め込まれている。この土砂３は、上述の実施形態１と同様に、例えば地盤２の表層部２ａと同程度の位置まで詰め込まれている。そして、鋼管杭１０の外周面１０ａと連結管４１の内周面４１ｂとの間の充填部ｇ４、及び鋼管杭１０の一端側の端部１０ｘ上の充填部ｇ６に亘って第１充填材４７ａが充填され、更に、鋼管支柱２０の外周面２０ａと連結管４１の内周面４１ｂとの間の充填部ｇ５に第２充填材４７ｂが第１充填材４７ａと連結して充填されている。
【0126】
この実施形態５の杭連結支柱構造体１Ｄの施工方法は、上述の実施形態４の杭連結支柱構造体１Ｃの施工方法とほぼ同様であるが、図２１（ａ），（ｂ），（ｃ）に示すように、第１充填材４７ａを充填する工程（図２１（ｃ））の前に、地盤２内に設置された鋼管杭１０の内部に土砂３を詰め込む工程（図２１（ａ））を備える。この土砂３の詰め込み工程は、充填材４７ａの充填工程前に実施することが好ましいが、作業性の観点から連結管４１の設置工程（図２１（ｂ））の前に実施することがより好ましい。
この実施形態５の杭連結支柱構造体１Ｄ及びその施工方法によれば、上述の実施形態４と同様の効果が得られる。
この実施形態５の杭連結支柱構造体１Ｄ及びその施工方法によれば、上述の実施形態４と同様の効果が得られる。
【0127】
なお、上述の実施形態４及び５の連結管４１は支柱用建込スペーサを備えているが、杭用建込スペーサは備えていない。したがって、杭に支柱を連結する連結管としては、杭用建込スペーサ及び支柱用建込スペーサのうちの少なくとも支柱用建込スペーサを備えていることが好ましい。
【0128】
〔実施形態の変形例〕
次に、実施形態の変形例について説明する。
≪変形例１≫
図１２に示すように、上述の実施形態２の連結部３０は、連結管３１の内周面３１ｂに接合された支持スペーサ３５を備えている。また、上述の実施形態２の鋼管支柱２０は、外周面２０ａに支柱用第２建込スペーサ２３を備えている。
これに対し、図２２（ａ），（ｂ）に示すように、変形例１の連結部５０ａは、支持スペーサ３５に換えて間座スペーサ５１を備えている。また、変形例１の連結部５０ａは、支柱用第２建込スペーサ２３に換えて支柱用第２建込スペーサ５２を備えている。その他の構成は実施形態２と同様である。
次に、実施形態の変形例について説明する。
≪変形例１≫
図１２に示すように、上述の実施形態２の連結部３０は、連結管３１の内周面３１ｂに接合された支持スペーサ３５を備えている。また、上述の実施形態２の鋼管支柱２０は、外周面２０ａに支柱用第２建込スペーサ２３を備えている。
これに対し、図２２（ａ），（ｂ）に示すように、変形例１の連結部５０ａは、支持スペーサ３５に換えて間座スペーサ５１を備えている。また、変形例１の連結部５０ａは、支柱用第２建込スペーサ２３に換えて支柱用第２建込スペーサ５２を備えている。その他の構成は実施形態２と同様である。
【0129】
間座スペーサ５１は、連結管３１から分離してコンクリート杭１５と鋼管支柱２０との間に介在され、かつコンクリート杭１５と鋼管支柱２０との間に充填部ｇ３を保持している。間座スペーサ５１は、Ｘ方向及びＺ方向に延伸する第１支持板５１ａと、Ｙ方向及びＺ方向に延伸する第２支持板５１ｂとが互いに交差した構造になっている。そして、第１支持板５１ａ及び第２支持板５１ｂは、Ｚ方向において、各々の一端側がコンクリート杭１５の一端側の端部１５ｘに支持され、各々の一端側とは反対側の他端側で鋼管支柱２０の一端側の端部２０ｘを支持している。間座スペーサ５１は、連結管３１の他端部３１ｙから内部に鋼管支柱２０の一端側を挿入する前に、コンクリート杭１５及び鋼管支柱２０の何れか一方に予め設置しておくことが好ましい。充填部ｇ３の幅は、間座スペーサ５１のＺ方向の高さで規定される。
【0130】
支柱用第２建込スペーサ５２は、連結管３１の長手方向の中央部付近において、連結管３１の内周面３１ｂにこの内周面３１ｂから内方に突出するようにして設けられている。また、支柱用第２建込スペーサ５２は、支柱用第１建込スペーサ３４と同様に、例えば連結管３１の円周方向Ｃｄに等間隔で４つ配置されている。また、支柱用第２建込スペーサ５２は、例えば、連結管３１と同一材料で形成され、溶接によって連結管３１の内周面３１ｂに一体に接合されている。
【0131】
支柱用第２建込スペーサ５２は、連結管３１の他端部３１ｙから連結管３１の内部に鋼管支柱２０の一端側を挿入する際、支柱用第１建込スペーサ３４と共に、鋼管支柱２０の外周面２０ａと連結管３１の内周面３１ｂとの間に充填部ｇ２を保持する。
【0132】
この変形例１においても、上述の実施形態２と同様の効果が得られる。そして、この変形例１は、上述の実施形態１、３～５にも適用できる。
また、この変形例１によれば、間座スペーサ５１は連結管３１から分離されているため、鋼管支柱２０の高さ方向の位置調整を均しコンクリート層５の表面の高さで行う必要がなく、間座スペーサ５１の高さによって調整できる。よって、地盤２が軟弱で均しコンクリート層５が変形し易く、不安定で均しコンクリート層５によって高さ調整が困難な場合などには有効である。また、支柱用第２建込スペーサ５２が鋼管支柱２０の外周面に突出して装着されていないため、鋼管支柱２０の運搬、保管及び設置において、実施形態２の場合と比較して鋼管支柱２０の外周面２０ａの突起物に対する配慮が不要で、施工性を向上できる。
また、この変形例１によれば、間座スペーサ５１は連結管３１から分離されているため、鋼管支柱２０の高さ方向の位置調整を均しコンクリート層５の表面の高さで行う必要がなく、間座スペーサ５１の高さによって調整できる。よって、地盤２が軟弱で均しコンクリート層５が変形し易く、不安定で均しコンクリート層５によって高さ調整が困難な場合などには有効である。また、支柱用第２建込スペーサ５２が鋼管支柱２０の外周面に突出して装着されていないため、鋼管支柱２０の運搬、保管及び設置において、実施形態２の場合と比較して鋼管支柱２０の外周面２０ａの突起物に対する配慮が不要で、施工性を向上できる。
【0133】
≪変形例２≫
図２２に示すように、上述の変形例１では、コンクリート杭１５と同一外径の鋼管支柱２０を用いている。
これに対し、図２３（ａ），（ｂ）に示すように、この変形例２では、コンクリート杭１５の外径よりも外径が小さい鋼管支柱２５を用いている。また、この変形例２では、支柱用第１建込スペーサ３４及び支柱用第２建込スペーサ５２は、連結管３１の内周面３１ｂから内方に突出する突出量が鋼管支柱２５の外径に応じて変形例１よりも増加している。鋼管支柱２５は、鋼管支柱２０と同様に、長手方向に貫通し、かつ長手方向と直交する断面において、外周面２５ａ及び内周面２５ｂが円形状の鋼管を主体に構成されている。
図２２に示すように、上述の変形例１では、コンクリート杭１５と同一外径の鋼管支柱２０を用いている。
これに対し、図２３（ａ），（ｂ）に示すように、この変形例２では、コンクリート杭１５の外径よりも外径が小さい鋼管支柱２５を用いている。また、この変形例２では、支柱用第１建込スペーサ３４及び支柱用第２建込スペーサ５２は、連結管３１の内周面３１ｂから内方に突出する突出量が鋼管支柱２５の外径に応じて変形例１よりも増加している。鋼管支柱２５は、鋼管支柱２０と同様に、長手方向に貫通し、かつ長手方向と直交する断面において、外周面２５ａ及び内周面２５ｂが円形状の鋼管を主体に構成されている。
【0134】
この変形例２においても上述の変形例１と同様の効果が得られると共に、コンクリート杭１５の外径よりも外径が小さい鋼管支柱を用いることができる。そして、この変形例２も上述の実施形態１～５に適用できる。
また、この変形例２によれば、支柱の外径を杭の外径と異なるものにできるため、設計条件に適した支柱の外径の選定の自由度を向上でき、経済性や安全性を改善した設計ができる。
また、この変形例２によれば、支柱の外径を杭の外径と異なるものにできるため、設計条件に適した支柱の外径の選定の自由度を向上でき、経済性や安全性を改善した設計ができる。
【0135】
≪変形例３，４≫
図２３に示すように、上述の実施形態２では、長手方向と直交する断面において、外周面２５ａ及び内周面２５ｂが円形状の鋼管支柱２５を用いている。これに対し、図２４に示すように、変形例３では、長手方向と直交する断面において、外周面２６ａ及び内周面２６ｂが方形状の鋼管支柱２６を用いている。
一方、図２５に示すように、変形例４では、長手方向と直交する断面の形状がＨ字形の鋼支柱２７を用いている。
図２３に示すように、上述の実施形態２では、長手方向と直交する断面において、外周面２５ａ及び内周面２５ｂが円形状の鋼管支柱２５を用いている。これに対し、図２４に示すように、変形例３では、長手方向と直交する断面において、外周面２６ａ及び内周面２６ｂが方形状の鋼管支柱２６を用いている。
一方、図２５に示すように、変形例４では、長手方向と直交する断面の形状がＨ字形の鋼支柱２７を用いている。
【0136】
この変形例３及び４の何れにおいても上述の変形例２と同様の効果が得られる。そして、この変形例３及び４の何れも上述の実施形態１～５に適用できる。
また、この変形例３及び４によれば、事務所、倉庫、店舗などの建築物の柱が方形状の鋼管やＨ字形鋼である場合も本発明を適用できて、広い範囲の用途、構造の建築構造物や土木構造物において工費、工期の削減効果が得られる。
また、この変形例３及び４によれば、事務所、倉庫、店舗などの建築物の柱が方形状の鋼管やＨ字形鋼である場合も本発明を適用できて、広い範囲の用途、構造の建築構造物や土木構造物において工費、工期の削減効果が得られる。
【0137】
≪変形例５≫
図２３に示すように、上述の変形例２の連結部５０ａは、連結管３１の内周面３１ｂに接合された支柱用第１建込スペーサ３４、支柱用第２建込スペーサ５２、杭用第１及び第２建込スペーサ３３ａ，３３ｂの各々を備えている。これに対し、図２６に示すように、変形例５の連結部５０ｂは、連結管３１とは分離して支柱用第１及び第２建込スペーサ３４，５２、杭用第１及び第２建込スペーサ３３ａ，３３ｂの各々がベース部材５６に設けられたスペーサ構造体５５を備えている。ベース部材５６は、連結管３１の内部で連結管３１の一端部３１ｘ側から他端部３１ｙ側に亘って延伸し、連結管の他端部３１ｙ側に位置する端部が連結管３１の他端部３１ｙに支持されている。このスペーサ構造体５５は、連結管３１の円周方向Ｃｄに所定の間隔をおいて複数配置されている。この変形例５では、例えば連結管３１の円周方向Ｃｄに等間隔で４つ配置されている。
図２３に示すように、上述の変形例２の連結部５０ａは、連結管３１の内周面３１ｂに接合された支柱用第１建込スペーサ３４、支柱用第２建込スペーサ５２、杭用第１及び第２建込スペーサ３３ａ，３３ｂの各々を備えている。これに対し、図２６に示すように、変形例５の連結部５０ｂは、連結管３１とは分離して支柱用第１及び第２建込スペーサ３４，５２、杭用第１及び第２建込スペーサ３３ａ，３３ｂの各々がベース部材５６に設けられたスペーサ構造体５５を備えている。ベース部材５６は、連結管３１の内部で連結管３１の一端部３１ｘ側から他端部３１ｙ側に亘って延伸し、連結管の他端部３１ｙ側に位置する端部が連結管３１の他端部３１ｙに支持されている。このスペーサ構造体５５は、連結管３１の円周方向Ｃｄに所定の間隔をおいて複数配置されている。この変形例５では、例えば連結管３１の円周方向Ｃｄに等間隔で４つ配置されている。
【0138】
この変形例５においても、上述の変形例２と同様の効果が得られる。そして、この変形例５も、上述の実施形態１～５に適用できる。
また、この変形例５によれば、連結管３１に支柱用第１，第２建込スペーサ３４，５２及び杭用第１，第２建込スペーサ３３ａ，３３ｂを溶接等によって加工装着することが不要となり、連結管の加工製作費を削減できる。
なお、隣り合うスペーサ構造体５５を連結部材で連結して多連構造体を構築してもよい。
また、この変形例５によれば、連結管３１に支柱用第１，第２建込スペーサ３４，５２及び杭用第１，第２建込スペーサ３３ａ，３３ｂを溶接等によって加工装着することが不要となり、連結管の加工製作費を削減できる。
なお、隣り合うスペーサ構造体５５を連結部材で連結して多連構造体を構築してもよい。
【0139】
以上、本発明を上記実施形態及び上記実施例並びに上記変形例に基づき具体的に説明したが、本発明は上記実施形態及び上記実施例並びに上記変形例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能であることは勿論である。
【0140】
例えば、本発明は、照明器具、標識、鉄道の架線などの設置に用いられる杭連結支柱構造体や、橋脚、鉄塔などの杭連結支柱構造体や、ビル、道路などの構築に用いられる杭連結支柱構造体や、屋根を支える杭連結支柱構造体などに適用できる。
【符号の説明】
【0141】
１，１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ…杭連結支柱構造体
２…地盤
２ａ…表層部
２ｂ…掘削孔
３…土砂（詰め込み材）
４…凹部
５…均しコンクリート層
６…根巻きコンクリート層
１０…鋼管杭
１０ａ…外周面
１０ｂ…内周面
１０ｘ…端部
１５…コンクリート杭
１５ａ…外周面
１５ｂ…内周面
１５ｘ…端部
２０…鋼管支柱
２０ａ…外周面
２０ｂ…内周面
２０ｘ…端部
２２…蓋体
２３…支柱用第２建込スペーサ
２５，２６，２７…鋼管支柱
３０…連結部
３１…連結管
３１ａ…外周面
３１ｂ…内周面
３３ａ…杭用第１建込スペーサ
３３ｂ…杭用第２建込スペーサ
３４…支柱用第１建込スペーサ
３５…支持スペーサ
３７…充填材
３８…蓋体
４０…連結部
４１…連結管
４１ａ…外周面
４１ｂ…内周面
４３…内周リブ
４７…充填材
４７ａ…第１充填材
４７ｂ…第２充填材
５０ａ，５０ｂ…連結部
５１…間座スペーサ
５１ａ…第１支持板
５１ｂ…第２支持板
５２…支柱用第２建込スペーサ
５５…スペーサ構造体
５６…ベース部材
６１…防球ネット
６２ａ，６２ｂ，６２ｃ…分割支柱
２…地盤
２ａ…表層部
２ｂ…掘削孔
３…土砂（詰め込み材）
４…凹部
５…均しコンクリート層
６…根巻きコンクリート層
１０…鋼管杭
１０ａ…外周面
１０ｂ…内周面
１０ｘ…端部
１５…コンクリート杭
１５ａ…外周面
１５ｂ…内周面
１５ｘ…端部
２０…鋼管支柱
２０ａ…外周面
２０ｂ…内周面
２０ｘ…端部
２２…蓋体
２３…支柱用第２建込スペーサ
２５，２６，２７…鋼管支柱
３０…連結部
３１…連結管
３１ａ…外周面
３１ｂ…内周面
３３ａ…杭用第１建込スペーサ
３３ｂ…杭用第２建込スペーサ
３４…支柱用第１建込スペーサ
３５…支持スペーサ
３７…充填材
３８…蓋体
４０…連結部
４１…連結管
４１ａ…外周面
４１ｂ…内周面
４３…内周リブ
４７…充填材
４７ａ…第１充填材
４７ｂ…第２充填材
５０ａ，５０ｂ…連結部
５１…間座スペーサ
５１ａ…第１支持板
５１ｂ…第２支持板
５２…支柱用第２建込スペーサ
５５…スペーサ構造体
５６…ベース部材
６１…防球ネット
６２ａ，６２ｂ，６２ｃ…分割支柱
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【図19】
【図20】
【図21】
【図22】
【図23】
【図24】
【図25】
【図26】