JP2010248812A

JP2010248812A - 二重管式杭頭構造

Info

Publication number: JP2010248812A
Application number: JP2009100412A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Ogawa; ひろし小川
Original assignee: Sansei KK
Current assignee: Sansei KK
Priority date: 2009-04-16
Filing date: 2009-04-16
Publication date: 2010-11-04

Abstract

【課題】鋼管杭の頭部に外管を挿入した二重管式杭頭構造において、鋼管杭と外管の間に高ヤング率の物質を充填して鋼管杭の頭部と外管を一体化して水平耐力を向上するとともに、圧縮力と引抜力にも強い二重管式杭頭構造を提供すること。
【解決手段】鋼管杭１１の頭部に外管１２を挿入して鋼管杭１１と外管１２の間にグラウト材１３を充填し、外管１２の上端には定着板１５を取付けてある。グラウト材１３を充填した鋼管杭１１と外管１２の上部及び定着板１５は、フーチング１４のコンクリートに埋没してある。鋼管杭１１と外管１２は、グラウト材１３により一体的に強固に結合するから、水平耐力が大幅に向上するとともに圧縮力や引抜力は定着板１５から鋼管杭１１へ伝達される。
【選択図】図１

Description

本願発明は、基礎杭における二重管式杭頭構造に関する。

従来地震時の水平耐力を大きくするため、鋼管杭の頭部に鋼管杭より大径の外管（外側の管）を挿入し、鋼管杭と外管の間に充填材を充填した二重管式杭頭構造が提案されている（特許文献１参照）。
図２は、従来の二重管式杭頭構造の管軸方向の断面を示す。
二重管式杭頭構造は、鋼管杭３１の頭部に外管３２を挿入し、鋼管杭３１と外管３２の間に充填材３３を充填してある。充填材３３には、ヤング率がフーチング３５のコンクリートよりも低い、ヤング率１０〜１００００Ｎ／ｍｍ²の物質（例えばヤング率７０Ｎ／ｍｍ²のソイルセメント）を用いている。因みにフーチング３５のコンクリートのヤング率は、２５０００Ｎ／ｍｍ²程度である。また鋼管杭３１の頭部と外管３２の頭部には、鉄筋３４１，３４２を取付けてある。外管３２の頭部の一部、鉄筋３４１の全部、鉄筋３４２の一部は、フーチング３５のコンクリート中に埋没し、鋼管杭３１の頭部は、内部にフーチング３５のコンクリートを充填してある。

特開２００９−４６８７９号公報

従来の二重管式杭頭構造は、地震による水平方向の力に対する耐力を高めるため、充填材３３にヤング率１０〜１００００Ｎ／ｍｍ²程度のものを用いて、水平力が外管３２、充填材３３を介して鋼管杭３１に伝わるように構成してあるが、充填材３３のヤング率が小さいために、外管３２と鋼管杭３１は、結合度が小さく外力に対して別々に動き一体的に動かない。そのため従来の二重管式杭頭構造は、水平耐力が小さく、また上部構造物（図示せず）による圧縮力や引抜力が鋼管杭３１に伝わり難いためフーチングが破損する恐れがある。
本願発明は、従来の二重管式杭頭構造の前記問題点に鑑み、水平耐力が大きく、圧縮力や引抜力にも強い二重管式杭頭構造を提供することを目的とする。

本願発明は、その目的を達成するため、請求項１に記載の二重管式杭頭構造は、外管を挿入した鋼管杭の頭部と外管の間に充填材を充填した二重管式杭頭構造において、鍔状部を有し外管の開口部を塞ぐ定着板を外管の上端に取付け、鋼管杭の頭部と外管の間にグラウト材を充填し、グラウト材を充填した鋼管杭の頭部と外管の上部及び定着板をフーチングのコンクリートに埋没してあることを特徴とする。
請求項２に記載の二重管式杭頭構造は、請求項１に記載の二重管式杭頭構造において、外管の下端部は鋼管杭側へ曲げてあることを特徴とする。
請求項３に記載の二重管式杭頭構造は、請求項１又は請求項２に記載の二重管式杭頭構造において、前記グラウト材は、前記定着板と鋼管杭の上端の間の空間にも充填してあることを特徴とする。
請求項４に記載の二重管式杭頭構造は、請求項３に記載の二重管式杭頭構造において、前記グラウト材は、鋼管杭の頭部の内部にも充填してあることを特徴とする。

本願発明は、鋼管杭の頭部と外管の間にグラウト材を充填して鋼管杭の頭部と外管を一体的に強固に結合してあるから、鋼管杭の頭部と外管は、水平方向の力が加わったとき一体的に動き、従来のように両者が別々に動くことがないから、杭頭の強度は大幅に向上する。また鋼管杭の頭部と外管をグラウト材により一体化したことにより、鋼管杭は、実質的に頭部の外径を大きくし（或いは頭部を太くし）、かつ肉厚にした構造と同じ構造になるから、頭部の強度が大幅に向上する。
本願発明は、グラウト材を充填した鋼管杭の頭部と外管の上部及び定着板をフーチングのコンクリート中に埋没してあるから、鋼管杭の頭部と外管は、フーチングとの結合強度が高くなるが、その結合強度は、鋼管杭の頭部と外管をグラウト材により一体化したことにより一層高くなる。
また外管１２の上端には、定着板１５を取付けてあるから、上部構造物の圧縮力は、定着板１５の広い面積の上面に伝わり、引抜力は、定着板の周辺（鍔状部分）の下面の支圧力で対応できるから、フーチングは、圧縮力や引抜力により破損することがない。そして鋼管杭の頭部、外管及び定着板をグラント材により一体的に結合することにより、水平力、圧縮力、引抜力等の外力に対する強度は、一層向上する。

図１は、本願発明の実施例に係る二重管式杭頭構造の構成を示す。図２は、従来の二重管式杭頭構造の構成を示す。

本願発明者は、二重管式杭頭構造の充填材について種々実験した結果、充填材は、コンクリートよりもヤング率が高い物質を用いて結合すると、鋼管杭と外管が一体的に結合するため、二重管式杭頭構造の強度が、大幅に向上することを突き止めた。コンクリートよりもヤング率の高い物質としては、グラウト材（例えばモルタル）が適していることも分かった。因みにコンクリートのヤング率は、２５０００Ｎ／ｍｍ²程度である。グラウト材は、モルタル系の外に合成樹脂系も用いることができる。
本願発明の二重管式杭頭構造は、鋼管杭と外管の間にグラウト材を充填して両者を一体的に強固に結合するとともに、外管の上端には定着板を取付けてある。グラウト材によって鋼管杭と外管を一体的に結合したことにより、鋼管杭と外管に水平方向の力が加わると、両者は一体的に動き、従来のように別々に動くことがないから、杭頭の強度が大幅に向上する。そして鋼管杭は、鋼管杭の頭部と外管をグラウト材により一体化したことにより、実質的に頭部の外径を大きくし（或いは頭部を太くし）、かつ肉厚にした構造と同じ構造になるから強度が大幅に向上する。

また上部構造物による圧縮力及び引抜力は、まず外管の上端に取付けた広い面積の定着板に伝わるが、外管と鋼管杭はグラウト材により一体的に結合してあるから、定着板から鋼管杭にも伝わる。即ち圧縮力及び引抜力は、広い面積の定着板、外管及び鋼管杭が一体的に受け止めるから、それらの力がフーチングの特定の箇所に集中的に加わることがない。したがってフーチングは、圧縮力及び引抜力によって破損することがない。

図１は、実施例に係る二重管式杭頭構造の構成を示す。
鋼管杭１１の頭部に内径が鋼管杭１１の外径よりも大きい外管１２を挿入し、両者の間にグラウト材１３を注入し充填してある。外管１２の上端には、溶接部１６により外管１２の開口部を塞ぐ定着板１５を取付け、外管１２の下端部１２１は、鋼管杭１１側へ曲げて鋼管杭１１外周に密着させてある。定着板１５は、外管１２の外径よりも大きく鍔状に突出し、グラウト材１３を注入する孔部１５１を形成してある。また鋼管杭１１の上端には、グラウト材１３が鋼管杭１１の内部に流れ込むのを防止するグラウト材の落下防止部材１７を取付けてある。なおグラウト材の落下防止部材１７は、設けなくてもよい。

外管１２の下端部１２１は、鋼管杭１１側へ曲げて鋼管杭１１外周に密着させてあるから、グラウト材１３を注入したときグラウト材１３が漏れ出すことがない。仮にグラウト材１３が漏れ出す隙間があったとしても、外管１２の下端部１２１は地中に打ち込まれているから周囲の土によりグラウト材１３の流出は阻止される。また外管１２の下端部１２１を鋼管杭１１側へ曲げることにより、鋼管杭１１と外管１２の間隔は、その曲げ部分の大きさによって決まるから、外管１２を打ち込む際、鋼管杭１１と外管１２の間隔を均一に保つことができ、したがって外管１２の打ち込み作業が容易になり、かつ鋼管杭１１と外管１２の間のグラウト材１３の厚みを均一にすることができる。

鋼管杭１１の頭部と外管１２は、グラウト材１３によって一体的に強固に結合するから、前記のように杭頭の水平耐力が大幅に向上するとともに、実質的に杭頭の外径を大きくしたのと同様の効果を奏する。またグラウト材１３により一体化した鋼管杭１１の頭部と外管１２の上部及び定着板１５は、フーチング１４のコンクリート中に埋没するから、フーチング１４との結合強度が向上するとともに、上部構造物（図示せず）の圧縮力は、定着板１５の広い面積の上面に伝わり、引抜力は、定着板の周辺（鍔状部分）の下面１５２の支圧力で対応できるから、フーチング１４は、圧縮力や引抜力によって破損することがない。

なお図１において、鋼管杭１１の上端を外管１２の上端より低くして、空間１８を所定の高さに設定し、その空間１８を満たすようにグラウト材１３を注入してもよいし、さらにグラウト材の落下防止部材１７を鋼管杭１１の上端から所定の深さ１８の位置へ移して鋼管杭１１の内部にもグラウト材１３を注入するようにしてもよい。また定着板１５の下面にボルトを取付け、そのボルトに沿って落下防止部材１７の上下の位置を調整できるように構成してもよい。鋼管杭１１の内部にもグラウト材を注入する場合には、定着板１５、外管１２及び鋼管杭１１の頭部は、グラウト材１３によって一体的に結合するから外力に対する強度が一層向上する。また外管１２と定着板１５は、外管１２の頭部にボルトを取付け、定着板１５にそのボルトの挿入孔を形成し、ボルトとナットで外管１２と定着板１５を結合してもよい。

二重管式杭頭構造の施工は、まず鋼管杭１１を地中に打ち込み、次に鋼管杭１１の頭部に外管１２を挿入して打ち込み、鋼管杭１１の上端にグラウト材の落下防止部材１７を取付ける。次に外管１２の上端に定着板１５を取り付ける。次に鋼管杭１１と外管１２の間に定着板１５の孔部１５１からグラウト材１３を注入して充填する。次に定着板１５、鋼管杭１１の頭部と外管１２の上部が埋没するようにコンクリートを打設してフーチング１４を構築する。

１１鋼管杭
１２外管
１２１外管の下端部
１３グラウト材（充填材）
１４フーチング
１５定着板
１５１グラウト材の注入孔部
１５２定着板の鍔状部の下面
１６溶接部
１７グラウト材の落下防止部材

Claims

外管を挿入した鋼管杭の頭部と外管の間に充填材を充填した二重管式杭頭構造において、鍔状部を有し外管の開口部を塞ぐ定着板を外管の上端に取付け、鋼管杭の頭部と外管の間にグラウト材を充填し、グラウト材を充填した鋼管杭の頭部と外管の上部及び定着板をフーチングのコンクリートに埋没してあることを特徴とする二重管式杭頭構造。
請求項１に記載の二重管式杭頭構造において、外管の下端部は鋼管杭側へ曲げてあることを特徴とする二重管式杭頭構造。
請求項１又は請求項２に記載の二重管式杭頭構造において、前記グラウト材は、前記定着板と鋼管杭の上端の間の空間にも充填してあることを特徴とする二重管式杭頭構造。
請求項３に記載の二重管式杭頭構造において、前記グラウト材は、鋼管杭の頭部の内部にも充填してあることを特徴とする二重管式杭頭構造。