特許 7409834 杭頭接合構造および杭頭接合方法

(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】2023-12-25

(45)【発行日】2024-01-09

(54)【発明の名称】杭頭接合構造および杭頭接合方法

(51)【国際特許分類】

   E02D 27/12 20060101AFI20231226BHJP

【ＦＩ】

E02D27/12 Z

【請求項の数】 9

(21)【出願番号】P 2019211293

(22)【出願日】2019-11-22

(65)【公開番号】P2021080800

(43)【公開日】2021-05-27

【審査請求日】2022-10-28

(73)【特許権者】

【識別番号】000002299

【氏名又は名称】清水建設株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100149548

【弁理士】

【氏名又は名称】松沼 泰史

(74)【代理人】

【識別番号】100161506

【弁理士】

【氏名又は名称】川渕 健一

(74)【代理人】

【識別番号】100161207

【弁理士】

【氏名又は名称】西澤 和純

(72)【発明者】

【氏名】橋本 健

(72)【発明者】

【氏名】磯田 和彦

【審査官】松本 泰典

(56)【参考文献】

【文献】特開２００５－３４４３８８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１２－１３６８８０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１０－２３６１８７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１９－０１９５０３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開昭５５－１４５２１２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００２－１３８５７４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００８－０８２０７４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００５－２５６３６８（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２００７／００６５２３３（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特開２０１６－０８９４４３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００４－１６２３７４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００３－１０５７７５（ＪＰ，Ａ）

【文献】登録実用新案第３０５８７２３（ＪＰ，Ｕ）

【文献】特開２００２－２４２２０７（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｅ０２Ｄ ２７／１２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

杭と、
前記杭の上方に設けられる基礎部と、
上下方向に延び下端部が前記杭に同軸に埋設され上端部が前記基礎部に埋設される接続部と、を有する杭頭接合構造において、
前記接続部は、上下方向に延びる鋼管を有し、
前記鋼管の外径が杭径の１／６倍以上１／３倍以下であり、
前記鋼管は、前記杭および前記基礎部それぞれに該鋼管の外径の５倍程度ずつ埋設されており、
前記杭は、
杭本体と、
前記杭本体と同軸に設けられ前記杭本体の中央部から上方に突出する断面縮小部と、を有し、
前記基礎部は、前記断面縮小部と軸力伝達可能に接続され、前記杭本体の外周部と軸力伝達不能に絶縁され、
前記断面縮小部の外径は、前記杭径の０．６倍以上０．７倍以下であり、
前記接続部は、前記杭本体、前記断面縮小部、および前記基礎部に亘って配置されていることを特徴とする杭頭接合構造。

【請求項2】

前記接続部は、前記鋼管の内部に充填されたコンクリートを有することを特徴とする請求項１に記載の杭頭接合構造。

【請求項3】

前記鋼管には、前記杭に埋設される下部側における外周面に径方向外側に突出する第１突起部が設けられていることを特徴とする請求項１または２に記載の杭頭接合構造。

【請求項4】

前記鋼管には、前記基礎部に埋設される上部側における外周面に径方向外側に突出する第２突起部が設けら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杭頭接合構造。

【請求項5】

前記杭の外周部と前記基礎部との間には、スタイロフォーム（登録商標）が設けられていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の杭頭接合構造。

【請求項6】

請求項１に記載の杭頭接合構造を施工する杭頭接合方法において、
前記杭を打設する杭打設工程と、
前記鋼管を建て込む鋼管建て込み工程と、
前記基礎部を打設する基礎部打設工程と、を有し、
前記鋼管建て込み工程は、前記杭打設工程に先行して行うことを特徴とする杭頭接合方法。

【請求項7】

請求項１に記載の杭頭接合構造を施工する杭頭接合方法において、
前記杭を打設する杭打設工程と、
前記鋼管を建て込む鋼管建て込み工程と、
前記基礎部を打設する基礎部打設工程と、を有し、
前記杭打設工程は、前記杭のコンクリートを打設する杭コンクリート打設工程を有し、
前記鋼管建て込み工程は、前記杭コンクリート打設工程の後で前記杭のコンクリートが硬化する前に、前記杭のコンクリートに前記鋼管を建て込むことを特徴とする杭頭接合方法。

【請求項8】

前記鋼管建て込み工程では、前記鋼管の高さ方向の２か所それぞれにおいて、互いに直交する２つの水平方向の位置をジャッキで制御することを特徴とする請求項６または７のいずれか一項に記載の杭頭接合方法。

【請求項9】

前記基礎部を打設する基礎部打設工程の前に、
前記杭本体の上かつ前記断面縮小部が形成される断面縮小部形成領域の周囲にスタイロフォーム（登録商標）を敷設するスタイロフォーム設置工程と、
断面縮小部形成領域にコンクリートを打設する断面縮小部形成工程と、を有し、
前記基礎部打設工程では、
前記断面縮小部と前記スタイロフォームの上方に前記基礎部を打設することを特徴とする請求項６乃至８のいずれか一項に記載の杭頭接合方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、杭頭接合構造および杭頭接合方法に関する。

【背景技術】

【0002】

場所打ちコンクリート杭は、先端部を拡底することで高軸力に対応できるため、多くの建物に適用されている。杭頭部を建物基礎と接合する際、一般的には剛接合されているため、杭体の曲げ応力は杭頭部で最大となり、これを杭頭部および建物基礎部で処理する必要がある。
この曲げ応力を軽減する手段として杭頭半剛接合があり、基礎に対する杭頭部の固定度を低下させることで杭頭部の曲げ応力を大きく低減し、杭や基礎の断面を合理化することができる。
具体的には、特許文献１に開示されているように、杭頭部に杭本体より小さい断面のＲＣの柱部（断面縮小部）を介して建物基礎と接合したり、特許文献２に開示されているように、杭内に挿入した構真柱を介して建物基礎と接合したりすることで、杭と基礎との接合部の固定度を低下させ半剛接合にしている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】実用新案登録第３０５８７２３号公報

【文献】特開２００２－１３８５７４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に開示された杭頭接合構造では、断面縮小部の曲げ・せん断耐力が小さく、断面縮小部の外周を鋼管や炭素繊維で被覆しても、杭体へのめりこみを生じたり、軸力が小さいとせん断耐力が低下したりする問題がある。
一方、特許文献２に開示された杭頭接合構造では、上記の問題の多くは解消できるが、構真柱のコストアップや芯鉄骨まわりの気中打設コンクリートにより杭コンクリートが打設しにくくなる問題がある。

【0005】

特許文献１に開示された杭頭接合構造の改良案として、鋼管巻きした断面縮小部に接する杭頭コンクリートをめりこみ防止のため高強度コンクリートとして気中で現場打ちすることが考えられるが、掘削深さが増したり杭頭鉄筋を養生しながら斫ったりすることから、施工性に課題がある。
また、杭頭接合構造として、柱鉄骨を杭内まで延長し、大地震時に杭頭でコンクリートが破壊しても柱鉄骨で健全性を維持しようとすることが考えられるが、柱鉄骨だけで杭に作用する曲げ・せん断力に加えて軸力を処理するのは力学的にも耐久性（防錆）の点からも不合理である。コンクリートの破壊を前提にするのではなく、大地震時も活用した方が無駄なく合理的といえる。なお、この場合、杭頭部は全断面が建物基礎と接触しており、軸力が十分あれば固定接合と同じになる。

【0006】

地震時に各杭に作用するせん断力は、基礎に作用するせん断力を各杭の水平剛性に応じて分配したものになる。均質地盤に埋設された杭（杭径Ｄ，曲げ剛性ＥＩ）の水平剛性ｋは、水平地盤反力係数ｋ_ｈ（杭にとりつく単位長あたりの水平地盤ばね）を用いて下式（１）のＣｈａｎｇ式で表される。

【0007】

【数1】

【0008】

建物基礎と杭頭は固定度によらず同一変位となることから、杭のせん断力は基礎に作用する全水平力Ｑを各杭の水平剛性ｋに比例して分配したものとなる。したがって、杭頭半剛接合にした場合でも杭頭剛接合にした場合の１／２以上のせん断力は負担することとなり、接合部には十分なせん断耐力を確保する必要がある。

【0009】

そこで、本発明は、杭頭接合部の固定度を低下させ半剛接合としつつ、接続部で基礎部からの圧縮軸力を負担することができる杭頭接合構造および杭頭接合方法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】

【0010】

上記目的を達成するため、本発明に係る杭頭接合構造は、杭と、前記杭の上方に設けられる基礎部と、上下方向に延び下端部が前記杭に同軸に埋設され上端部が前記基礎部に埋設される接続部と、を有する杭頭接合構造において、前記接続部は、上下方向に延びる鋼管を有し、前記鋼管の外径が杭径の１／６倍以上１／３倍以下であり、前記鋼管は、前記杭および前記基礎部それぞれに該鋼管の外径の５倍程度ずつ埋設されており、前記杭は、杭本体と、前記杭本体と同軸に設けられ前記杭本体の中央部から上方に突出する断面縮小部と、を有し、前記基礎部は、前記断面縮小部と軸力伝達可能に接続され、前記杭本体の外周部と軸力伝達不能に絶縁され、前記断面縮小部の外径は、前記杭径の０．６倍以上０．７倍以下であり、前記接続部は、前記杭本体、前記断面縮小部、および前記基礎部に亘って配置されていることを特徴とする。

【0011】

本発明では、断面縮小部の外径が杭径の０．６倍以上０．７倍以下であり、鋼管の外径が杭径の１／６倍以上１／３倍以下であり、接続部の鋼管で基礎部からの圧縮軸力を負担する。これにより、杭の断面縮小部に作用する圧縮軸力が低減され、めりこみを防止するため杭頭部に高強度コンクリートを打設する必要が無く、合理的な構造を実現することができる。
その結果、杭頭部から下方に掘削して斫り、杭頭部に型枠を設置して気中で高強度コンクリートを打設するといった煩雑な作業がなくなり、施工性が大幅に向上する。
接続部の鋼管で圧縮軸力を負担することにより、杭頭部の断面縮小部に作用する圧縮軸力が低減され、コンクリート断面を小さくして固定度を低下することができる。
一般的な杭頭部で全断面が基礎に接する形態では、コンクリートの破損（圧壊）が生じず全断面圧縮状態であるかぎり、杭頭固定（剛接合）と同じになるが、本発明では、接触面積が縮小されているため杭頭半剛接合となる。
なお、本発明では、接続部の鋼管は、杭の中央部にあることから、杭頭曲げ剛性の増大にはほとんど寄与しない。
杭頭部の断面縮小部のコンクリートも圧縮軸力を負担することにより、接続部の鋼管が負担する圧縮軸力は杭軸力よりも小さくなる。
これにより、鋼材で全ての圧縮軸力を負担する構造と比べて、接続部の鋼管の断面を縮小でき合理的な構造となり、安価に施工することができる。

【0012】

また、本発明に係る杭頭接合構造では、前記接続部は、前記鋼管の内部に充填されたコンクリートを有することが望ましい。
このような構成とすることにより、鋼管下端で杭のコンクリートに対し、一般的な圧縮強度の２倍以上の支圧強度で圧縮力を伝達できる。

【0013】

また、本発明に係る杭頭接合構造では、前記鋼管には、前記杭に埋設される下部側における外周面に径方向外側に突出する第１突起部が設けられていてもよい。
このような構成とすることにより、鋼管から杭コンクリートに支圧を介して引張り軸力を伝達できる。

【0014】

また、本発明に係る杭頭接合構造では、前記鋼管には、前記基礎部に埋設される上部側における外周面に径方向外側に突出する第２突起部が設けられていてもよい。
このような構成とすることにより、鋼管から基礎コンクリートに支圧を介して引張り軸力を伝達できる。

【0015】

また、本発明に係る杭頭接合構造では、前記杭の外周部と前記基礎部との間には、スタイロフォームが設けられていてもよい。
このような構成とすることにより、容易かつ安価に杭の外周部と基礎部とを軸力が伝達しないように絶縁することができる。

【0016】

また、請求項６に記載の本発明に係る杭頭接合方法では、上記の杭頭接合構造を施工する杭頭接合方法において、前記杭を打設する杭打設工程と、前記鋼管を建て込む鋼管建て込み工程と、前記基礎部を打設する基礎部打設工程と、を有し、前記鋼管建て込み工程は、前記杭打設工程に先行して行うことを特徴とする。
このような構成とすることにより、鋼管を杭鉄筋で位置保持することできるため、鋼管および杭の施工を容易に行うことができる。

【0017】

また、請求項７に記載の本発明に係る杭頭接合方法では、上記の杭頭接合構造を施工する杭頭接合方法において、前記杭を打設する杭打設工程と、前記鋼管を建て込む鋼管建て込み工程と、前記基礎部を打設する基礎部打設工程と、を有し、前記杭打設工程は、前記杭のコンクリートを打設する杭コンクリート打設工程を有し、前記鋼管建て込み工程は、前記杭コンクリート打設工程の後で前記杭のコンクリートが硬化する前に、前記杭のコンクリートに前記鋼管を建て込むことを特徴とする。
このような構成とすることにより、杭コンクリートを打設する際のトレミー管と鋼管との干渉が生じないため、鋼管および杭の施工を容易に行うことができる。

【0018】

また、本発明に係る杭頭接合方法では、前記鋼管建て込み工程では、前記鋼管の高さ方向の２か所それぞれにおいて、互いに直交する２つの水平方向の位置をジャッキで制御してもよい。
このような構成とすることにより、鋼管の姿勢を容易に鉛直に保持することができ、鋼管の鉛直精度を確保することができる。

【0019】

また、本発明に係る杭頭接合方法では、前記基礎部を打設する基礎部打設工程の前に、前記杭本体の上かつ前記断面縮小部が形成される断面縮小部形成領域の周囲にスタイロフォームを敷設するスタイロフォーム設置工程と、断面縮小部形成領域にコンクリートを打設する断面縮小部形成工程と、を有し、前記基礎部打設工程では、前記断面縮小部と前記スタイロフォームの上方に前記基礎部を打設してもよい。
このような構成とすることにより、容易かつ安価に断面縮小部を形成できるとともに、杭の外周部と基礎部とを軸力が伝達しないように絶縁することができる。
断面縮小部のコンクリート強度と基礎部のコンクリート強度が同じであれば、断面縮小部のコンクリートの打設と基礎部のコンクリートの打設を同時に行うことができる。

【発明の効果】

【0020】

本発明によれば、杭頭接合部の固定度を低下させ半剛接合としつつ、接続部で基礎部からの圧縮軸力を負担することができる。

【図面の簡単な説明】

【0021】

【図1】本発明の実施形態による杭頭接合構造の一例を示す鉛直断面図である。

【図2】図１のＡ－Ａ線断面に対応する杭頭接合構造の水平断面図である。

【図3】図１のＢ－Ｂ線断面に対応する杭頭接合構造の水平断面図である。

【図4】図１のＣ－Ｃ線断面に対応する杭頭接合構造の水平断面図である。

【図5】図１のＤ－Ｄ線断面に対応する杭頭接合構造の水平断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0022】

以下、本発明の実施形態による杭頭接合構造および杭頭接合方法について、図１－図５に基づいて説明する。
（杭頭接合構造）
図１－図５に示すように、本実施形態による杭頭接合構造１は、杭２と、杭２の杭頭部２１の上部に設けられる基礎部３と、上下方向に延び、下部側が杭２に埋設され上部側が基礎部３に埋設される接続部４と、を有している。

【0023】

杭２は、上下方向に延びる円柱状の場所打ちコンクリート杭で、杭本体２７と、杭本体２７と同軸に設けられ杭本体２７の中央部から上方に突出する断面縮小部２６と、を有している。
杭本体２７の外周部２５には、杭主筋２２および杭帯筋２３が配筋されている。本実施形態では、杭径（杭２の径、杭本体２７の径）は、２４００ｍｍに設定されている。
図１および図３に示すように、杭２は、上下方向から見た平面視における中央部２４の断面縮小部２６が基礎部３と接触し、外周部２５は、基礎部３と接触しないように構成されている。
本実施形態では、断面縮小部２６の外径は、杭径の０．６倍以上０．７倍以下で、１６００ｍｍとしている。

【0024】

基礎部３は、鉄筋コンクリートの基礎で、水平断面形状が杭２の水平断面形状よりも大きい直方体状に形成されている。平面視において、基礎部３の中心は、杭２の中心の上方に位置している。
基礎部３は、杭２の断面縮小部２６と接触している。基礎部３と杭本体２７の外周部２５との間には、板状のスタイロフォーム５が設けられ、基礎部３と杭本体２７の外周部２５とは絶縁されている。
基礎部３は、断面縮小部２６と軸力伝達可能に接続され、杭本体２７の外周部２５と軸力伝達不能に絶縁されている。
杭主筋２２は、杭２に留められ、基礎部３と接合されていない。

【0025】

接続部４は、外周部２５に設けられ上下方向に延びる鋼管４１と、鋼管４１の内部に充填される接続部コンクリート４２と、を有している。
鋼管４１上端部には、鋼管４１の外形よりも大きいトッププレート４３（図１参照）が設けられている。
鋼管４１の外周面の下端部分には、鋼管４１の周方向全体にわたって外側に突出する帯状の外周突起４４（第１突起部、図１および図５参照）が設けられている。
鋼管４１の外周面の下部側における外周突起４４が設けられている部分よりも上方の部分には、頭付きスタッド４５（第１突起部、図１および図４参照）が上下方向および鋼管４１の周方向に間隔をあけて複数設けられている。
外周突起４４や頭付きスタッド４５は、杭２に想定される軸力（引張力や圧縮力）から数や形状を設定する。
鋼管４１の外周面の上部側にも、外側に突出する外周突起や頭付きスタッド（第２突起部）が設けられていてもよい。

【0026】

本実施形態では、鋼管４１の外径は、５００ｍｍ（杭径の１／６倍以上１／３倍以下の長さ）に設定されている。
接続部４の水平断面形状は、断面縮小部２６の平面形状よりも小さく設定されている。
鋼管４１（接続部４）は、杭２および基礎部３それぞれに鋼管４１の外径の５倍程度（本実施形態では２５００ｍｍ程度）埋設されている。

【0027】

このような杭頭接合構造１では、基礎部３から杭２に伝達する圧縮軸力は、基礎部３と断面縮小部２６とが接触する範囲のコンクリート、および接続部４の双方で処理し、引張り軸力は接続部４の鋼管４１で処理するように構成されている。

【0028】

（杭頭接合方法）
上記の杭頭接合構造１は、杭２を打設し（杭打設工程）、鋼管４１を建て込み（鋼管建て込み工程）、基礎部３を打設する（基礎部打設工程）。
本実施形態では、鋼管建て込み工程を、杭打設工程に先行して行い、鋼管４１が建て込まれた後に杭２のコンクリートを打設する。鋼管４１の外径が杭２径の１／３倍～１／６倍と小さいため、鋼管４１が杭２のコンクリートを打設する際のトレミー管の障害とならない。
杭打設工程では、杭本体２７の部分を打設し、断面縮小部２６は形成しない。杭打設工程では、上端面が杭本体２７の上端面よりも上方に位置するように杭２を打設し、杭２の上端を平坦面とする。
なお、鋼管建て込み工程は、杭打設工程の杭２のコンクリートが打設された後とし、杭２のコンクリートが硬化する前に杭２のコンクリート内に鋼管４１を挿入するようにしてもよい。

【0029】

鋼管４１の内部には、気中で接続部コンクリート４２を充填する。
鋼管建て込み工程では、鋼管４１の上端部のトッププレート４３の上に仮設吊り込み鋼材を取り付けて行ってもよい。
鋼管４１の外周部２５に設けられる第１突起部（外周突起４４および頭付きスタッド４５）や第２突起部は、鋼管４１を製作する際に予め取り付けてもよいし、鋼管４１を建て込む前に現場にて取り付けてもよい。
鋼管建て込み工程では、鋼管４１の高さ方向の２か所それぞれにおいて、互いに直交する２つの水平方向の位置をジャッキで制御して、鋼管４１の姿勢を鉛直に保持し、鋼管４１の鉛直精度を確保するようにしてもよい。

【0030】

上述しているように、本実施形態では、杭打設工程では、杭２の上端に断面縮小部２６が形成されていない。このため、基礎部打設工程の前に、スタイロフォーム５を敷設するスタイロフォーム設置工程と、断面縮小部２６を形成する断面縮小部形成工程と、を行う。
スタイロフォーム設置工程では、杭打設工程で打設された杭本体２７の上かつ断面縮小部２６が形成される断面縮小部形成領域の周囲にスタイロフォーム５を敷設する。スタイロフォーム５は、断面縮小部形成領域に穴（空隙）部を形成するように敷設される。すなわち、断面縮小部形成領域はスタイロフォーム５に周囲が囲まれている。
スタイロフォーム５は、杭本体２７の外周よりも外側にはみ出してもよい。
本実施形態では、外形が１５００ｍｍ角の板状のスタイロフォームに断面縮小部２６に対応する切り欠き部を形成したスタイロフォーム５を、断面縮小部２６が形成される断面縮小部形成領域を囲むように４つ並べる。これらの４つのスタイロフォーム５は、外形が３０００ｍｍ角の正方形を形成している。
断面縮小部形成工程では、スタイロフォーム５に囲まれた断面縮小部形成領域にコンクリートを打設し、断面縮小部２６を形成する。

【0031】

基礎部打設工程では、断面縮小部２６およびスタイロフォーム５の上部に基礎部３のコンクリートを打設し、基礎部３を構築する。基礎部３には、接続部４の上部側を埋設する。なお、断面縮小部２６のコンクリートの打設（断面縮小部形成工程）と、基礎部３のコンクリートの打設（基礎部打設工程）とを同時に行うことができる。
基礎部３は、杭２の断面縮小部２６（中央部２４）のみで軸力伝達可能に接続され、杭２の外周部２５では接続されず軸力を伝達しないように構成されている。

【0032】

次に、上記の実施形態による杭頭接合構造１および杭頭接合方法の作用・効果について説明する。
上記の実施形態による杭頭接合構造１および杭頭接合方法では、断面縮小部２６の外径が杭径の０．６倍以上０．７倍以下であり、鋼管４１の外径が杭径の１／６倍以上１／３倍以下であり、接続部４の鋼管４１で基礎部３からの圧縮軸力を負担する。
これにより、杭２の断面縮小部２６に作用する圧縮軸力が低減され、めりこみを防止するため杭頭部２１に高強度コンクリートを打設する必要が無く、合理的な構造を実現することができる。

【0033】

その結果、杭頭部２１から下方に掘削して斫り、杭頭部２１に型枠を設置して気中で高強度コンクリートを打設するといった煩雑な作業がなくなり、施工性が大幅に向上する。
接続部４の鋼管４１で圧縮軸力を負担することにより、杭２の断面縮小部２６に作用する圧縮軸力が低減され、コンクリート断面を小さくして固定度を低下することができる。
一般的な杭頭部で全断面が基礎に接する形態では、コンクリートの破損（圧壊）が生じず全断面圧縮状態であるかぎり、杭頭固定（剛接合）と同じになるが、上記の実施形態では、接触面積が縮小されているため杭頭半剛接合となる。

【0034】

断面縮小部２６の外径が大きく、その値が杭径に近い値（杭径の１倍に近い値）となるほど、杭頭固定の杭頭接合構造に近づくことになる。このため、断面縮小部２６の外径を杭体の０．７倍以下とすることで杭頭半剛接合の杭頭接合構造を実現することができる。更に、断面縮小部２６の外径が小さすぎると、圧縮応力度が過大になり、断面縮小部２６またはこれに接する杭本体２７のコンクリートがもたなくなってしまう。このため、断面縮小部２６の外径を杭体の０．６倍以上０．７倍以下に設定している。
また、接続部４の鋼管４１を杭２の中央部に設けていることにより、鋼管４１の周囲に杭２のコンクリート打設用のトレミー管を配置する場合には、断面縮小部２６の外径を杭体の０．６倍程度とすることが好ましい。

【0035】

鋼管４１の外径を杭径の１／６倍～１／３倍として、鋼管４１の外径に幅があることにより、杭２に作用する軸力の変動幅（長期軸力と地震時変動軸力）や鋼管４１の肉厚に対応させて所望の外径の鋼管４１を選択することができる。例えば、鋼管４１は、外径を大きくして肉厚を小さくした方が経済的となることもあるため、コストの面からも鋼管径を設定することができる。

【0036】

なお、上記の実施形態では、接続部４の鋼管４１は、杭２の断面中央部にあることから、杭頭曲げ剛性の増大にはほとんど寄与しない。
杭２の断面縮小部２６のコンクリートも圧縮軸力を負担することにより、接続部４の鋼管４１が負担する圧縮軸力は杭２軸力よりも小さくなる。
これにより、鋼材で全て圧縮軸力を負担する構造と比べて、接続部４の鋼管４１の断面を縮小でき合理的な構造となり、安価に施工することもできる。

【0037】

接続部４の鋼管４１が引張り軸力を負担するので、杭２が基礎と離間してしまうことがない。
従来のように接続部４の鋼管４１がなくコンクリート断面だけで接合した場合は、杭２に作用する軸力が小さくなると杭頭接合部のせん断耐力が小さくなる（引張りの場合はさらに低下）が、本実施形態では、接続部４の鋼管４１のせん断耐力が大きいため杭２に作用する軸力が小さくなってもせん断耐力を保持できる。そのため、軸力によらずせん断耐力を確保できる。

【0038】

従来、接続部４の鋼管４１のかわりに「ずれ止め筋」と称する両端にフックの付いた鉄筋を杭２と基礎との間に設置する形態が知られているが、鉄筋の断面積は接続部４の鋼管４１の断面積と比べると圧倒的に小さく（ずれ止め筋が４本のＤ３２で７．９４×４＝３１．８ｃｍ^２に対し、接続部４の鋼管４１（φ５００×２２が３３０ｃｍ^２）、現在多用されている場所打ち杭２に作用するせん断力が５０００ｋＮ以上となることや引張り軸力が作用する場合もあることを考慮すると、この応力を鉄筋で処理することは許容応力度を大幅に超過することから不合理である。また、ずれ止め鉄筋の曲げ剛性は接続部４の鋼管４１に比べると桁違いに小さく、杭２と基礎との接触面の近傍でわずかなひび割れがあると曲げ変形してしまう。結局、ずれ止め鉄筋は基礎と杭２との相対水平変位を完全に拘束することはできず、大きな相対変位を生じ難くするだけのものといえる。
従来のように杭頭から基礎にアンカーされる鉄筋がないため、基礎や基礎梁鉄筋と干渉するおそれがない。接続部４の鋼管４１は断面寸法が小さいので、干渉しないように基礎配筋をずらすことは容易にできる。

【0039】

また、上記の実施形態による杭頭接合構造１では、接続部４は、鋼管４１の内部に充填されたコンクリートを有していることにより、鋼管４１下端で杭２のコンクリートに鋼管４１径の円形断面に対し、一般的な圧縮強度の２倍以上の支圧強度で圧縮力を伝達できる。

【0040】

また、上記の実施形態による杭頭接合構造１では、鋼管４１には、杭２に埋設される下部側における外周面に径方向外側に突出する第１突起部（外周突起４４、頭付きスタッド４５）が設けられていることにより、鋼管４１から杭２に軸力を伝達できる。
鋼管４１下部に外周突起４４を設けることで、杭２に引張り軸力が作用しても外周突起４４と杭主筋２２との間にある杭２のコンクリートの圧縮を介して円滑に杭主筋２２に応力伝達できる。

【0041】

また、上記の実施形態による杭頭接合構造１では、鋼管４１には、基礎部３に埋設される上部側における外周面に径方向外側に突出する第２突起部が設けられていると、基礎部３から鋼管４１に軸力を伝達できる。

【0042】

また、上記の実施形態による杭頭接合方法では、杭２の外周部２５と基礎部３との間には、スタイロフォーム５が設けられていることにより、容易かつ安価に杭２の外周部２５と基礎部３とを軸力伝達不能に絶縁することができる。

【0043】

また、上記の実施形態による杭頭接合方法では、鋼管建て込み工程を杭打設工程に先行して行うことにより、鋼管４１および杭２の施工を容易に行うことができる。

【0044】

また、上記の実施形態による杭頭接合方法では、鋼管建て込み工程を杭２のコンクリートを打設した後で杭２のコンクリートが硬化する前に、杭２のコンクリート内に鋼管４１を挿入するようにしても、鋼管４１および杭２の施工を容易に行うことができる。

【0045】

また、上記の実施形態による杭頭接合方法では、鋼管建て込み工程では、鋼管４１の高さ方向の２か所それぞれにおいて、互いに直交する２つの水平方向の位置をジャッキで制御することにより、鋼管４１の姿勢を容易に鉛直に保持することができ、鋼管４１の鉛直精度を確保することができる。

【0046】

また、上記の実施形態による杭頭接合方法では、杭打設工程では、断面縮小部２６を形成せず、基礎部３を打設する基礎部打設工程の前に、杭本体２７の上かつ断面縮小部２６が形成される断面縮小部形成領域の周囲にスタイロフォーム５を敷設するスタイロフォーム設置工程と、断面縮小部形成領域にコンクリートを打設する断面縮小部形成工程と、を行い、基礎部打設工程では、断面縮小部２６とスタイロフォーム５の上方に基礎部３を打設している。
このような構成とすることにより、容易かつ安価に断面縮小部２６を形成できるとともに、杭２の外周部２５と基礎部３とを軸力が伝達しないように絶縁することができる。
断面縮小部２６のコンクリート強度と基礎部３のコンクリート強度が同じであれば、断面縮小部２６のコンクリートの打設と基礎部３のコンクリートの打設を同時に行うことができる。

【0047】

以上、本発明による杭頭接合構造１および杭頭接合方法の実施形態について説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
例えば、上記の実施形態では、接続部４の鋼管４１の内部には接続部コンクリート４２が充填されているが、接続部４の鋼管４１の内部にコンクリートが充填されていなくてもよい。
上記の実施形態では、鋼管４１には、杭２に埋設される下部側における外周面に径方向外側に突出する第１突起部が設けられているが、第１突起部が設けられていなくてもよい。

【0048】

上記の実施形態では、杭２の外周部２５と基礎部３との間には、スタイロフォーム５が設けられているが、外周部２５と基礎部３とを軸力が伝達しないように絶縁してあれば、スタイロフォーム５以外のものが設けられていてもよい。

【0049】

また、上記の実施形態では、鋼管建て込み工程では、鋼管４１の高さ方向の２か所それぞれにおいて、互いに直交する２つの水平方向の位置をジャッキで制御して鋼管４１の姿勢を制御しているが、鋼管４１の姿勢の制御は必須ではなく上記以外でもよい。

【0050】

上記の実施形態による杭頭接合方法では、杭本体２７の上かつ断面縮小部２６が形成される断面縮小部形成領域の周囲にスタイロフォーム５を敷設し、断面縮小部形成領域にコンクリートを打設して断面縮小部を形成している。これに対し、断面縮小部２６を形成する方法は上記以外であってもよい。
また、杭打設工程では、上面が杭本体２７の上面よりも上側となるように杭を打設し、スタイロフォーム５を敷設する前に、上面が杭本体２７の上面となるように杭打設工程で打設した杭の上部を斫ってもよい。

【符号の説明】

【0051】

１ 杭頭接合構造
２ 杭
３ 基礎部
４ 接続部
５ スタイロフォーム
２１ 杭頭部
２４ 中央部
２５ 外周部
２６ 断面縮小部
２７ 杭本体
４１ 鋼管
４２ 接続部コンクリート（コンクリート）
４４ 外周突起（第１突起部）
４５ 頭付きスタッド

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】