CN102369327A - 钢管桩和钢管桩的施工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供可在桩施工时不使周围地基松散地确保桩的支承力的钢管桩和钢管桩的施工方法。该钢管桩的特征在于，具备：第一钢管桩(102、104)，其具有：中空的第一钢管(112)；和在从第一钢管的一端侧至另一端侧的方向上、在第一钢管的外周以一定且相等的间距螺旋状地形成至少一周以上的第一螺旋叶片(114)；和第二钢管桩(104)，其具有：中空的第二钢管(112)；和在从第二钢管的一端侧至另一端侧的方向上、在第二钢管的外周以一定的相等间距而螺旋状地形成至少一周以上的第二螺旋叶片(114)，且该第二钢管桩在端部与第一钢管桩的另一端连接，第一螺旋叶片的间距和第二螺旋叶片的间距相等，在第一钢管桩和第二钢管桩的连接部分，第一螺旋叶片和第二螺旋叶片在假想螺旋上连续。
Description
技术领域
本发明涉及钢管桩和钢管桩的施工方法，特别地，涉及在钢管周围设置螺旋状叶片的钢管桩和钢管桩的施工方法。
背景技术
钢管桩用于支承例如建筑物或道路、铁路高架桥、桥墩、铁塔等土木构造物的上部构造物而在地基上施工。此时，使用例如全旋转全箱体挖掘机和自行式小型重机等钢管桩旋转压入装置来边使钢管桩旋转边向地基压入。在此类旋转压入用钢管桩中，有例如在桩前端设置螺旋状叶片的钢管桩。
在专利文献1中，作为将钢管桩压入地下的方法，而公开了在钢管桩的前端设置螺旋状叶片，使钢管桩边旋转边从地表向地下在垂直方向上埋设的方法。此外，在专利文献2～4中，公开了在桩的周围设置螺旋板(螺旋翼)的桩。
现有技术文献
专利文献
专利文献1日本特开2001-146741号公报
专利文献2日本特开平8-35228号公报
专利文献3日本特开平8-284160号公报
专利文献4日本特开平10-183617号公报
发明内容
本发明要解决的问题
在将在钢管周围设有螺旋翼的钢管桩插入地基的情况下，在螺旋翼的间距为一定、且没有以间距大小的插入量对桩进行施工时，通过地基的螺旋翼的位置在地下进行升降，因此在施工中使桩周围的地基松散，存在桩的支承力下降的问题。即，为了提高桩的支承力，尽可能不使桩周围的地基松散、使在螺旋翼间填充的砂土密实是较为理想的。
但是，如专利文献3那样，存在以下情况，对于钢管桩，在钢管周围设置多个螺旋翼，将一个一个螺旋翼互相之间离开预定距离地安装。但是，在一个螺旋翼通过钢管周围的地基后，另一螺旋翼通过钢管周围的地基时，即使进行间距大小的施工，另一螺旋翼也有可能通过不同的位置，因此存在使地基松散的可能性。
此外，不仅在一个钢管周围设置多个螺旋翼的钢管桩的情况下，在一个钢管周围设置一个连续的螺旋翼的钢管桩的情况下，在将钢管桩与另一钢管桩连接而向地基插入桩的情况下也会发生上述同样的问题。例如，在一个钢管桩的螺旋翼通过钢管周围的地基后，另一钢管桩的螺旋翼通过钢管周围的地基时，即使进行间距大小的施工，另一螺旋翼也有可能通过不同的位置，因此有可能使地基松散。
于是，本发明鉴于上述问题而做出，本发明的目的是提供在桩施工时不使周围地基松散而可确保桩的支承力的新颖的改良后的钢管桩和钢管桩的施工方法。
用于解决问题的手段
为解决上述问题，根据本发明的一个观点，提供一种钢管桩，其特征在于，具备：第一钢管桩，该第一钢管桩具有：中空的第一钢管；和在从上述第一钢管的一端侧至另一端侧的方向上、在上述第一钢管的外周以一定且相等的间距螺旋状地形成至少一周以上的第一螺旋叶片；以及第二钢管桩，该第二钢管桩具有：中空的第二钢管；和在从上述第二钢管的一端侧至另一端侧的方向上、在上述第二钢管的外周以一定且相等的间距而螺旋状地形成至少一周以上的第二螺旋叶片，且该第二钢管桩在端部与上述第一钢管桩的另一端连接，上述第一螺旋叶片的间距和上述第二螺旋叶片的间距相等，在上述第一钢管桩和上述第二钢管桩的连接部分，上述第一螺旋叶片和上述第二螺旋叶片在假想螺旋上连续。根据该构成，第一钢管桩所具有的第一螺旋叶片和第二钢管桩所具有的第二螺旋叶片的叶片间距相等，在第一钢管桩和第二钢管桩的连接部分，第一螺旋叶片和第二螺旋叶片在假想螺旋上连续，因此在将钢管桩压入地基的桩施工时，不会使周围地基松散。其结果，可提高钢管桩的支承力。
上述第一螺旋叶片和上述第二螺旋叶片的间隔是上述第一螺旋叶片的间距或上述第二螺旋叶片的间距的整数倍。
还具备：在上述第一钢管的一端侧、将上述第一钢管的全周中的一部分周部沿上述第一螺旋叶片切除而成的第一切口部；以及在上述第一钢管的一端侧、将上述第一切口部的始端部和终端部连结而将上述第一钢管的全周中的上述一部分周部以外的其他部分周部切除而成的第二切口部。
还具有从与上述第一螺旋叶片的基部相同的基部向与上述第一螺旋叶片的突出方向相反的方向突出而在上述钢管的内周螺旋状地宣传的第三螺旋叶片，上述第一切口部沿上述第一螺旋叶片和上述第三螺旋叶片进行切除而成。
上述第一切口部从上述第一螺旋叶片离开预定的距离地进行切除而成。
上述第一切口部在上述第一螺旋叶片的外表面内进行切除而成。
在上述钢管的一端侧，上述第一螺旋叶片的至少前端部的上述第一螺旋叶片和上述钢管的任一方或两方的厚度，分别大于上述第一螺旋叶片或上述钢管的其他部分的板厚。此外，在上述钢管的一端侧，上述第一螺旋叶片的至少前端部的叶片直径比上述第一螺旋叶片的另一部分的叶片直径大。再有，在上述钢管的一端侧，上述第一螺旋叶片的至少前端部的上述第一螺旋叶片和上述钢管通过铸造来制作。
上述第二螺旋叶片从基部到前端以与上述第一螺旋叶片不同的长度突出。
此外，为了解决上述问题，根据本发明的另一观点，提供一种钢管桩，其特征在于，具有：中空的第一钢管；第一螺旋叶片，在上述第一钢管的外周以一定且相等的间距螺旋状地形成；以及第四螺旋叶片，在与上述第一螺旋叶片离开的位置处，在上述第一钢管的外周以一定且相等的间距螺旋状地形成，上述第一螺旋叶片的间距和上述第四螺旋叶片的间距相等，上述第一螺旋叶片和上述第四螺旋叶片在假想螺旋上连续。
根据该构成，在第一钢管的外周形成的第一螺旋叶片和第四螺旋叶片的叶片间距相等，第一螺旋叶片和第四螺旋叶片在假想螺旋上连续，因此在将钢管桩压入地基的桩施工时，不会使周围地基松散。其结果，可提高钢管桩的支承力。
上述第一螺旋叶片和上述第四螺旋叶片的间隔是上述第一螺旋叶片的间距或上述第四螺旋叶片的间距的整数倍。
上述第四螺旋叶片从基部到前端以与上述第一螺旋叶片不同的长度突出。
还具备：在上述第一钢管的一端侧、将上述第一钢管的全周中的一部分周部沿上述第一螺旋叶片切除而成的第一切口部；以及在上述第一钢管的一端侧、将上述第一切口部的始端部和终端部连结而将上述第一钢管的全周中的上述一部分周部以外的其他部分周部切除而成的第二切口部。
上述第一至第四螺旋叶片的任一个或全部由钢筋构成。
提供一种钢管桩的施工方法，其特征在于，具有：将第一钢管桩旋转压入埋设地点的步骤，该第一钢管桩具有：中空的第一钢管；和在从上述第一钢管的一端侧向另一端侧方向上在上述第一钢管的外周以一定且相等的间距而螺旋状地至少形成一周以上的第一螺旋叶片；在将上述钢管桩在地基旋转压入时，调整压入速度以使第一钢管桩的上述第一螺旋叶片在地基中通过大体相同路径的步骤；将第二钢管桩和上述第一钢管桩连接，以使上述第一螺旋叶片的间距和上述第二钢管桩所具有的第二螺旋叶片的间距相等，在上述第一钢管桩和上述第二钢管桩的连接部分，上述第一螺旋叶片和上述第二螺旋叶片在假想螺旋上连续的步骤，该第二钢管桩具有：中空的第二钢管；和在从上述第二钢管的一端侧向另一端侧方向上在上述第二钢管的外周以一定且相等的间距而螺旋状地至少形成一周以上的上述第二螺旋叶片，且该第二钢管桩在端部与上述第一钢管桩的另一端连接；将上述第一钢管桩和上述第二钢管桩连接而成的钢管桩在埋设地点旋转压入的步骤；和在将上述钢管桩在地基旋转压入时，调整压入速度以使上述钢管桩的上述第一螺旋叶片和上述第二螺旋叶片在地基中通过大体相同路径的步骤。
提供一种钢管桩的施工方法，其特征在于，具有：将钢管桩旋转压入埋设地点的步骤，该钢管桩具有：中空的第一钢管；第一螺旋叶片，在上述第一钢管的外周以一定且相等的间距螺旋状地形成；以及第四螺旋叶片，在与上述第一螺旋叶片离开的位置处，在上述第一钢管的外周以一定且相等的间距螺旋状地形成，上述第一螺旋叶片的间距和上述第四螺旋叶片的间距相等，上述第一螺旋叶片和上述第四螺旋叶片在假想螺旋上连续；以及在将上述钢管桩旋转压入地基时，调整压入速度以使上述钢管桩的上述第一螺旋叶片和上述第四螺旋叶片在地基中通过大体相同路径的步骤。
发明的效果
根据本发明，可在桩施工时不使周围地基松散地确保桩的支承力。
附图说明
图1是表示本发明的第一实施方式涉及的钢管桩100的侧视图。
图2是表示同一实施方式涉及的钢管桩100的下桩102的侧视图。
图3是表示同一实施方式涉及的钢管桩100的下桩102的侧视图。
图4是表示同一实施方式涉及的钢管桩100的下桩102的侧视图。
图5是表示同一实施方式涉及的钢管桩100的下桩102的展开图。
图6是表示同一实施方式涉及的钢管桩100的下桩102的仰视图。
图7是表示同一实施方式涉及的钢管桩100的下桩102的剖视图。
图8是表示同一实施方式涉及的钢管桩100的上桩104的侧视图。
图9是表示同一实施方式涉及的钢管桩100的下桩102的变形例的展开图。
图10是表示同一实施方式涉及的钢管桩100的下桩102和上桩104的侧视图。
图11是表示本发明的第二实施方式涉及的钢管桩200的上桩204的侧视图。
图12是表示本发明的第三实施方式涉及的钢管桩300的侧视图。
图13是表示本发明的第一～第三实施方式的第一变形例涉及的下桩402的侧视图。
图14是表示同一实施方式的第一变形例涉及的下桩402的侧视图。
图15是表示同一实施方式的第一变形例涉及的下桩402的仰视图。
图16是表示同一实施方式的第一变形例涉及的下桩402的剖视图。
图17是表示同一实施方式的第二变形例涉及的下桩502的侧视图。
图18是表示同一实施方式的第二变形例涉及的下桩502的侧视图。
图19是表示同一实施方式的第二变形例涉及的下桩502的仰视图。
图20是表示同一实施方式的第二变形例涉及的下桩502的剖视图。
图21是表示同一实施方式的第三变形例涉及的桩前端部602和上桩104的剖视图。
具体实施方式
下面参照附图来对本发明的优选实施方式进行详细说明。再有，在本说明书和附图中，对于实质上具有相同功能构成的构成要素，通过标注相同标记而省略重复说明。
(第一实施方式)
首先，参照图1来对本发明的第一实施方式涉及的钢管桩100的构成进行说明。图1是表示本实施方式涉及的钢管桩100的侧视图。图1表示将钢管桩100在地下埋设的状态。
钢管桩100用于支承例如建筑物或道路、铁路高架桥、桥墩、铁塔等土木构造物的上部构造物而在地基上施工。此时，使用例如全旋转全箱体挖掘机和自行式小型重机等钢管桩旋转压入装置来使钢管桩100边旋转边向地基压入。钢管桩100可相对于水平面沿铅垂方向压入，也可相对于水平面沿铅垂方向以外的预定角度倾斜地压入。
如图1所示，钢管桩100由例如一个下桩102和多个上桩104构成。使下桩102具有切口形状的前端侧位于下方地进行埋设，且在与前端侧相反的上端侧与上桩104的一端连接。上桩104在与连接有下桩102的下端侧相反的上端侧，与另一上桩104的一端连接。下桩102和上桩104或两个上桩104例如在钢管桩100的压入施工的现场通过焊接或机械式接头来连接。
下桩102和上桩104的长度可根据压入地基的钢管桩100的长度来任意确定。在图1中，下桩的长度是5800mm，上桩的长度是6000mm，但是，不限于图1中所示的实例。此外，钢管桩100也有仅由下桩102构成的情况，或者，也存在与下桩102的上部连接的上桩104的数量为一个或三个以上的情况。
接着，参照图2～图7来对本实施方式涉及的钢管桩100的下桩102进行说明，参照图8来对本实施方式涉及的钢管桩100的上桩104进行说明。
图2～图4是表示本实施方式涉及的钢管桩100的下桩102的侧视图。图2～图4分别表示同一下桩102的侧面，是从不同方向观察的图。图5是表示本实施方式涉及的钢管桩100的下桩102的展开图。图5是用与下桩102的轴向平行的线A将下桩102切断并展开后的图。图6是表示本实施方式涉及的钢管桩100的下桩102的仰视图。图7是表示本实施方式涉及的钢管桩100的下桩102的剖视图。图7是将下桩102在轴向上切断而表示的图。图8是表示本实施方式涉及的钢管桩100的上桩104的侧视图。
下桩102包括钢管112、螺旋叶片114、挡块(コマ)116、第一切口部122和第二切口部124等。上桩104包括钢管112、螺旋叶片114和挡块116等。
钢管112是例如中空的圆形钢管。在图1所示的实例中，表示了作为钢管直径的桩直径Dp为400mm的情况。再有，桩直径Dp不限于图1所示的实例，例如是40mm～1200mm的尺寸，根据构造物的强度设计等来确定尺寸。
螺旋叶片114是板状部件，从钢管112的一端侧起直到另一端侧保持连续，在钢管112的外周以一定的等间距至少设置为一周以上的螺旋状。通过设置螺旋叶片114，与仅在钢管桩100的前端设置螺旋状叶片的情况相比，可向下桩102或上桩104施加更高的推进力。此外，如后所述，可将叶片直径Dw看作计算并确定摩擦力所形成的支承力所需的桩的外径，且可通过螺旋叶片114使桩外径变粗，因此不需要增大钢管直径来提高支承力。其结果，可减小钢管桩100的制作所需的钢材的量。
由于可将叶片直径Dw看作计算并确定摩擦力所形成的支承力所需的桩的外径，因此叶片间距Pch和叶片的突出长度dw的比Pch/dw需要满足Pch/dw≤24。在Pch/dw超过24时，在以叶片外形为直径的圆筒面上不能评价摩擦力，将较大地受到来自圆筒面外侧的土的影响，其结果，产生叶片厚度过大的、支承力的偏差增大等不良情况。
螺旋叶片114其板部分的短边与钢管112连接。钢管112和螺旋叶片114的连接通过例如焊接来进行。螺旋叶片114可通过例如将钢筋卷绕焊接而形成。螺旋叶片114从作为与钢管112的连接部分的基部114b突出到前端114c，使螺旋叶片114的突出长度dw和桩直径Dp进行组合，而将外径表示为叶片直径Dw。在图1所示的实例中，表示了叶片直径Dw为600mm的情况。再有，叶片直径Dw不限于图1所示的实例，例如是1.2Dp～1.5Dp的尺寸，根据情况，也可成为直到2.0Dp的尺寸。通过使叶片直径Dw增大到1.5Dp那样，而可在将下桩102、上桩104压入地基时增加推进力。
在使螺旋叶片114在钢管112的外周环绕一周时的邻接的螺旋叶片114间的距离为叶片间距Pch时，在图1所示的实例中，表示了叶片间距Pch为600mm的情况。如后所述，叶片间距Pch最好在下桩102和上桩104的任一个都相同。再有，叶片间距Pch不限于图1所示的实例，虽然可设为例如0.6Dw～2.0Dw，但是，优选为0.6Dw～1.2Dw。但是，在叶片间距Pch过大时，有时约为叶片间距大小的插入施工变得困难。此外，还考虑到在铅垂力作用时作用到相当于叶片每一周的载荷过大的情况。因此，有时最好与叶片直径Dw(桩直径Dp)的大小一致，而不使叶片间距Pch过大。再有，在叶片间距Pch过小时，钢材的量增加，因此叶片间距Pch可通过所得的推进力和钢材的量的平衡来决定。
虽然挡块116在这里没有详细说明，但是，挡块116是在钢管112的外周突出地安装的部件，具有与悬吊零件或钢管旋转用零件等用途相对应的形状。作为悬吊零件的挡块116，在用起重机等将下桩102或上桩104吊起以在钢管桩旋转压入装置上设置下桩102或上桩104的情况下发挥作用。此外，作为钢管旋转用零件的挡块116，在通过钢管桩旋转压入装置来将下桩102或上桩104压入地基中时，用于将钢管旋转压入装置的旋转力传递到下桩102或上桩104。再有，挡块不限于作为外挡块、在钢管112的外周安装的情况。挡块也可作为内挡块而在钢管112的内周面向内侧突出地安装。通过将挡块在钢管112的内周面设置，可缩短下桩102或上桩104的上端或下端到螺旋叶片114的安装前端的、没有设置螺旋叶片114的区域的长度。
第一切口部122，在钢管112的一端侧，通过将钢管112的全周长度中的一部分沿螺旋叶片114切除而形成。使此时的第一切口部122中的位于下桩102的端部的部分成为始端部122a，使与第一切口部122的始端部122a相反的端部成为终端部122b。此外，如图2～图5和图7所示，本实施方式的第一切口部122通过从第一螺旋叶片114到下桩102的下端部离开预定距离地进行切除而成。
第二切口部124，在钢管112的一端侧，在钢管112的全周长度中的、形成第一切口部122的部分以外的部分，将第一切口部122的始端部122a和终端部122b连接、切除而形成。
在图1～图7所示的实例中，第一切口部122占钢管112的全周长度(Dp×π)中的3/4Dp×π的周长度的部分，第二切口部124占钢管112的全周长度(Dp×π)中的1/4Dp×π的周长度的部分。
将下桩102如图5所示那样展开时的第一切口部122和第二切口部124所成的角度如图中所示那样是角度B。角度B其角的顶点位于螺旋叶片114附近，因此角度B根据角的顶点的位置(即，第一切口部122、第二切口部124所占的周长度)而变化。与角度B为锐角的情况相比，在角度B为钝角的情况下，在将钢管桩100压入地基中时可提高耐久性。
再有，在图5中，表示了第一切口部122和第二切口部124的相交位置(122b)具有顶点的实例，但是，本发明不限于该实例。例如，如图9所示，使第二切口部124由直线部分124A和曲线部分124B构成，从而第一切口部122和第二切口部124的相交位置(122b)附近可成为平滑地连续的形状。图9是表示本发明的第一实施方式涉及的钢管桩100的下桩102的变形例的展开图。这样，可使作用在第一切口部122和第二切口部124的相交部分的力分散，且可提高下桩102的前端部分的强度。
在将钢管桩100压入地基中时，第二切口部124和螺旋叶片114的前端部114a首先进入地基。而且，通过钢管桩旋转压入装置的驱动力和螺旋叶片114所产生的推进力来将钢管桩100压入地基中。此时，如图7所示，地基也进入中空的下桩102和上桩104中。此时，在钢管端部中，通过使螺旋叶片的至少一周大小的叶片直径比其他部分的叶片直径大，而可得到更大的推进力，可容易地进行钢管桩的压入。
这样，下桩102的前端部具有对钢管112进行了切口后的形状，钢管112为中空的，从而与桩前端具有封闭的形状的情况相比，钢管桩100的插入性提高。而且，由于插入性良好，因此可通过简洁的形状来形成前端部分，可确保钢管桩所需的强度。再有，前端部分是简洁的形状，因此切口形状的加工比较容易，可减小加工成本。
接着，参照图10来对下桩102和上桩104的连接或上桩104间的连接进行说明。图10是表示本实施方式涉及的钢管桩100的下桩102和上桩104的侧视图。
对下桩102和上桩104而言，将下桩102的上端和上桩104的下端通过例如焊接或机械式接头来连接。此外，对两个上桩104而言，将一个上桩104的上端和另一上桩104的下端通过例如焊接或机械式接头来连接。
此时，在下桩102的上端及上桩104的上端和/或下端，如图10所示，存在螺旋叶片114没有设置成到达端部的情况。在该情况下，可进行连接以使下桩102(上桩104)的螺旋叶片114和上桩104的螺旋叶片114在假想的螺旋上连续。即，进行连接以使下桩102(上桩104)的螺旋叶片114的端部和上桩104的螺旋叶片114的端部之间的间隔与下桩102或上桩104的叶片间距Pch相等或为其整数倍。其结果，下桩102和上桩104的叶片间距Pch相等，下桩102(上桩104)的螺旋叶片114和上桩104的螺旋叶片114连续。此外，在将下桩102或上桩104旋转压入时调节压入速度，以使螺旋叶片114能以叶片间距Pch(允许叶片间距±10％左右)大小进行埋设，即螺旋叶片114在地基中通过大体相同路径。
其结果，在将钢管桩100压入地基时，螺旋叶片114在地基中总是通过相同位置。因此，不会使螺旋叶片114间的地基S2松散，使地基S2在螺旋叶片114间密实地填充。而且，钢管桩100可根据钢管桩100周围的地基S1和螺旋叶片114间密实的地基S2的土的剪切强度来支承来自上方的载荷。此时，叶片直径Dw可看作钢管桩100的外径来计算支承力。
(第二实施方式)
接着，对本发明的第二实施方式涉及的钢管桩200进行说明。
钢管桩200由例如上桩204和下桩(未图示)构成。在上述的第一实施方式中，下桩102和上桩104如图1和图8所示那样，使一个螺旋叶片114从一端部附近到另一端部附近保持连续而在钢管112的外周面形成，但是，本实施方式在螺旋叶片214A、214B、214C的形成方面不同。下面参照图11来对本实施方式涉及的钢管桩200的上桩204进行说明。图11是表示本发明的第二实施方式涉及的钢管桩200的上桩204的侧视图。
上桩204包括钢管112、螺旋叶片214A、214B、214C和挡块116等。对于钢管112、挡块116，由于与第一实施方式相同，因此省略详细说明。
在上桩204，设有多个螺旋叶片，在图11所示的实例中，设有三个螺旋叶片214A、214B、214C。螺旋叶片214A、214B、214C互相离开地在钢管112的外周面形成。螺旋叶片214A、214B和/或214C可通过例如将钢筋卷绕焊接来形成。此时，上桩204的螺旋叶片214A、214B、214C可配置成各自间距相等地在假想的螺旋上连续。即，配置螺旋叶片214A、214B、214C，以使上桩204的螺旋叶片214A、214B、214C的各自的端部的间隔与螺旋叶片214A、214B、214C的叶片间距Pch相等或为其整数倍。
其结果，在螺旋叶片214A、214B、214C的叶片间距Pch相等时，上桩204的螺旋叶片214A、214B、214C在假想螺旋上连续。此外，在将上桩204旋转压入时调节压入速度，以使螺旋叶片214A、214B、214C能以大致叶片间距Pch(允许叶片间距±10％左右)大小进行埋设，即螺旋叶片214A、214B、214C在地基中通过大体相同路径。
其结果，在将钢管桩200压入地基时，螺旋叶片214A、214B、214C在地基中总是通过相同位置。其结果，不会使螺旋叶片214A、214B、214C间的地基S2松散，使地基S2在螺旋叶片214A、214B、214C间密实地填充。再有，在图11中，例示了上桩204的实例，但是，对于下桩也可同样地适用该变形例。
对于未图示的下桩，与上桩204的螺旋叶片214A、214B、214C同样，设有多个螺旋叶片。上桩204和下桩通过焊接来连接。再有，上述的钢管桩200由上桩204和下桩以及多个螺旋叶片构成，但是，本发明不限于该实例。例如，也可通过第一实施方式的下桩102和本实施方式的上桩204的组合、或者本实施方式的下桩和第一实施方式的上桩104的组合等来构成钢管桩。
(第三实施方式)
接着，参照图12来对本发明的第三实施方式涉及的钢管桩300进行说明。钢管桩300与第一实施方式的钢管桩100相比，螺旋叶片114的构成不同。图12是表示本实施方式涉及的钢管桩300的侧视图。图12表示将钢管桩300在地下埋设的状态。
如图12所示，钢管桩300由例如一个下桩302和上桩304、305构成。下桩302和上桩304与下桩102和上桩104相同，下桩302包括钢管112、螺旋叶片313、挡块116、第一切口部122和第二切口部124等。此外，上桩304包括钢管112、螺旋叶片314、挡块116等，上桩305包括钢管112、螺旋叶片315、挡块116等。螺旋叶片313、314、315可通过例如将钢筋卷绕焊接来形成。
下桩302的螺旋叶片313具有叶片直径Dw1，上桩304的螺旋叶片314具有叶片直径Dw2，上桩305的螺旋叶片315具有叶片直径Dw3。叶片直径Dw2比叶片直径Dw1大，叶片直径Dw3比叶片直径Dw2大。桩直径Dp和叶片间距在下桩302、上桩304、305全部相同。此外，将下桩302的螺旋叶片114、上桩304、305的螺旋叶片114以在假想的螺旋上连续的方式进行连接。
图12所示的实例是根据地基的深度方向的地基强度(N值)来使叶片直径变化的情况。对钢管桩300进行施工后的结果为，叶片直径较小的螺旋叶片313位于地基强度高的深度处，叶片直径较大的螺旋叶片314、315位于地基强度低的深度处。这样，对于螺旋叶片313、314、315的大小，例如根据地基的深度方向的地基强度来使叶片直径变化，从而可确保与地基对应的支承力。此外，通过在地基强度高的部分减小叶片直径，可降低在螺旋叶片313上作用的、来自上方的力，且与叶片直径大的情况相比可使螺旋叶片313的板厚变薄。而且，通过减小叶片直径，可降低施工时的地基内的摩擦力，因此可提高施工性。
根据本实施方式，可将叶片直径Dw1、Dw2、Dw3看作钢管桩300的外径，根据叶片直径Dw1、Dw2、Dw3可算出计算并确定钢管桩300的支承力所需的钢管桩300的外周面面积。而且，实际上不使桩直径Dp变粗，仅通过增大叶片直径，便可提高钢管桩300的外周面面积，可提高支承力。因此，本实施方式的钢管桩300与在没有螺旋叶片的钢管桩中使桩直径增大而扩大外径的情况相比，可降低用于确保钢管桩的构成所需的钢板的量，且可用较少的材料确保高支承力。
再有，虽然表示了下桩302、上桩304、305各自的叶片直径为一定且根据桩而使叶片直径不同的实例，但是，本发明不限于该实例。例如，下桩或上桩可具有在下桩或上桩的中间部叶片直径发生变化的构成。此外，虽然说明了叶片直径从钢管桩300的下部向上部增大的实例，但是，本发明不限于该实例。也可使位于钢管桩300的上部的上桩比位于下部的上桩或下桩叶片直径小。
(第一～第三实施方式的变形例)
接着，参照图13～图16对本发明的第一～第三实施方式的第一变形例涉及的下桩402进行说明。
图13和图14是表示本实施方式的第一变形例涉及的下桩402的侧视图，是从不同方向观察的图。图15是表示本实施方式的第一变形例涉及的下桩402的仰视图。图16是表示本实施方式的第一变形例涉及的下桩402的剖视图。
本变形例的下桩402包括钢管112、螺旋叶片114、螺旋叶片414、挡块116、第一切口部122和第二切口部124等。下桩402与第一实施方式的下桩102不同，在下桩402的内表面还螺旋状地设有螺旋叶片414。对于钢管112、螺旋叶片114、挡块116、第一切口部122和第二切口部124，由于与第一实施方式相同，因此省略详细说明。
在下桩402的内周设置的螺旋叶片414从与螺旋叶片114的基部114b相同的基部向与螺旋叶片114的突出方向相反的方向突出。螺旋叶片414的间距与螺旋叶片114的间距相同。螺旋叶片414在内部侧从基部414b突出到前端414c，从而可如图16所示那样使叶片内径Dwi比桩直径Dp小。在从钢管112向外部方向在一个方向上使螺旋叶片114的突出长度变长而扩大叶片面积时，作用在钢管112和螺旋叶片114的连接部分的力矩增加。另一方面，通过如本实施方式那样使螺旋叶片414不仅向外部方向也向内部方向突出，从而既可以减小作用在钢管112和螺旋叶片114的连接部分的力矩，又可以在保持桩直径Dp的同时增加桩前端的叶片面积。其结果，即使下桩402设为用比第一实施方式的钢管桩100的下桩102的前端的钢管厚度薄的钢管厚度来构成前端，也可得到与钢管桩100的下桩102同等以上的前端支承力。
再有，在图16中，在下桩402的内周设置的螺旋叶片414从位于下桩402下部的前端部414a开始连续地设置为约两周大小，但是，本发明并不限于该例。例如，螺旋叶片414也可设置成从前端部414a开始仅一周大小、或从前端部414a到下桩402的中间部分为止等任意的长度。
接着，参照图17～图20，对本实施方式的第二变形例涉及的下桩502进行说明。下桩502与参照图13～图16说明的下桩402相比切口部分不同。
图17和图18是表示本实施方式的第二变形例涉及的下桩502的侧视图。图19是表示本实施方式的第二变形例涉及的下桩502的仰视图。图20是表示本实施方式的第二变形例涉及的下桩502的剖视图。
本变形例的下桩502包括钢管112、螺旋叶片114、螺旋叶片514、挡块116、第一切口部522和第二切口部524等。下桩502与上述第二实施方式的下桩402相同，在下桩502的内表面也螺旋状地设有螺旋叶片514。对于钢管112和螺旋叶片114，省略详细说明。
第一切口部522在钢管112的一端侧，通过将钢管112的全周长度中的一部分沿螺旋叶片114切除而形成。使此时的第一切口部522中的位于下桩102的端部的部分成为始端部522a，使与第一切口部522的始端部522a相反的端部成为终端部522b。
第二切口部524在钢管112的一端侧，在钢管112的全周长度中的、形成第一切口部522的部分以外的部分，通过将第一切口部522的始端部522a和终端部522b连接、切除而形成。
而且，本实施方式，与下桩102、402不同，如图17～图19所示，将第一切口部522在螺旋叶片114、514的外表面内切除而形成。由此，在下桩502的最下端部，通过螺旋叶片114和螺旋叶片514形成平面P。
接着，参照图21来说明本实施方式的第三变形例涉及的桩前端部602。图21是表示本实施方式的第三变形例涉及的桩前端部602和上桩104的剖视图。
如图21所示，桩前端部602和上桩104连接。桩前端部602包括钢管612、螺旋叶片614、第一切口部622和第二切口部(未图示)等。第一切口部622和第二切口部与第一实施方式的钢管桩100的第一切口部122和第二切口部124的构成相同。
在第一实施方式中，说明了钢管112的壁厚和螺旋叶片114的板厚在下桩102和上桩104中都相同的情况，但是，在本实施方式中，与上桩104的钢管112的壁厚相比，桩前端部602的钢管612的壁厚较厚。此外，与上桩104的螺旋叶片114的板厚tw1相比，桩前端部602的螺旋叶片614的板厚tw2较厚。在图21所示的实例中，在钢管612的外周的一周大小上设有螺旋叶片614。再有，螺旋叶片614可设置成外周的一周大小以上。此外，虽然表示了钢管612、螺旋叶片614皆比上桩104的钢管112和螺旋叶片114厚的情况，但也可使钢管612、螺旋叶片614的任一方较厚，而另一方为相同厚度。
通过如上述那样使钢管桩600的前端部加厚，可增加钢管桩600的前端支承力。钢管桩的前端的螺旋叶片相比其他部分的螺旋叶片，产生较大的铅垂反作用力。如本实施方式那样，通过增大钢管桩600的桩前端部602的螺旋叶片614的板厚和钢管612的壁厚，不仅可确保较大的前端支承力，也可防止前端部的变形。
作为本实施方式的桩前端部602的制作方法，可举出(1)使用螺旋叶片614和钢管612中任一方或两方的厚度分别比另一螺旋叶片114或钢管112的板厚更厚的原料来制成的方法，(2)通过铸造来制作桩前端部602整体的方法等。
如上所述，根据本发明的第一实施方式和其变形例，下桩102、302、402、502、602的前端部具有将钢管112进行切口后的形状，钢管112是中空的，从而与桩前端具有封闭的形状的情况相比，钢管桩100的插入性提高。而且，由于插入性良好，因此可通过简洁的形状来形成前端部分，且可确保必要的强度。再有，由于前端部分是简洁的形状，因此切口形状的加工比较容易，可降低加工成本。
以往的仅前端部分设置螺旋状叶片的钢管桩成为使桩支承力中的大半作用在桩前端的桩，因此前端部分的螺旋状叶片和钢管的板厚比本实施方式厚。此外，以往的仅前端部分设置螺旋状叶片的钢管桩最初没有考虑如本实施方式那样遍及桩全长地设置螺旋叶片，主要着眼于通过前端的叶片来支承较大的载荷，因此与其说叶片间距小，倒不如说是接近平坦形状。
另一方面，在本实施方式中，在钢管112周围将螺旋叶片114连续地形成，着眼于增大桩的周面摩擦，因此叶片间距Pch比以往的设计大。此外，本实施方式可将螺旋叶片114的叶片直径Dw看作钢管桩100的外径，来进行钢管桩100的支承力计算，因此成为不仅是桩前端连桩周面摩擦也可期待较大支承力的桩。再有，在本实施方式的钢管桩100中，与作用在桩前端一周大小的力相比，作用在桩中间部的叶片一周大小的力变小的情况较多，因此螺旋叶片114的板厚可比以往的桩前端一个叶片的板厚薄。但是，在期待桩前端有特别大的支承力的情况下，有时也仅增加桩前端的叶片及钢管的板厚。
此外，在使用以往的仅前端部分设置螺旋状叶片的钢管桩来如以往的螺旋状叶片那样在维持小叶片间距的状态下、在钢管的中间部分的周围也形成螺旋状叶片时，叶片紧密地配置于钢管的周围，因此钢材量增大。再有，由于叶片间距小，因此施工效率也下降。因此，考虑到以以往的仅前端部分设置螺旋状叶片的钢管桩为基础，不能实现螺旋状叶片连续形成的钢管桩。
而且，根据本发明的第一～第三实施方式，离开设置的不同的螺旋叶片以在假想的螺旋上连续的方式进行配置。即，一个螺旋叶片的端部和另一螺旋叶片的端部之间的间隔配置成与叶片间距Pch相等或为其整数倍。其结果，叶片间距Pch相等，多个螺旋叶片在假想螺旋上连续，因此在将钢管桩100压入地基时，螺旋叶片在地基中总是通过相同位置。其结果，不会使螺旋叶片间的地基松散，地基被密实地填充于螺旋叶片间。而且，钢管桩100可根据钢管桩100周围的地基和密实的螺旋叶片114间的地基的土的剪切强度来支承来自上方的载荷。
另一方面，以往没有考虑叶片间距和邻接的螺旋翼间的距离，因此在一个螺旋翼通过钢管周围的地基后、另一螺旋翼通过钢管周围的地基时，另一螺旋翼有可能通过不同的位置，因此有可能使地基松散。与之相对地，根据本实施方式，可不使地基松散、且与以往相比可提高支承力。
虽然以上参照附图对本发明的优选实施方式进行了详细说明，但本发明不限于这些实例。只要是具有本发明所属的技术领域的通常知识的本领域技术人员，能够在权利要求书所记载的技术思想的范围内想到的各种变形例或修正例，对于这些变形例或修正例，可知理所当然地属于本发明的技术范围。
工业实用性
本发明可适用于钢管桩和钢管桩的施工方法，特别是，可适用于在钢管周围设有螺旋状叶片的钢管桩和钢管桩的施工方法。
附图标记的说明：
100：钢管桩；102：下桩；104：上桩；112：钢管；114：螺旋叶片；114a：前端部；116：挡块；122：第一切口部；124：第二切口部；200：钢管桩；214A：螺旋叶片；214B：螺旋叶片；214C：螺旋叶片；300：钢管桩；302：下桩；304：上桩；305：上桩；313：螺旋叶片；314：螺旋叶片；315：螺旋叶片；400：钢管桩；402：下桩；414：螺旋叶片；414a：前端部；500：钢管桩；502：桩前端部；514：螺旋叶片：514a：前端部；522：第一切口部；524：第二切口部；600：钢管桩；602：桩前端部；612：钢管；614：螺旋叶片；622：第一切口部
Claims (18)
1.一种钢管桩，其特征在于，
具备：
第一钢管桩，该第一钢管桩具有：中空的第一钢管；和在从上述第一钢管的一端侧至另一端侧的方向上、在上述第一钢管的外周以一定且相等的间距螺旋状地形成至少一周以上的第一螺旋叶片；以及
第二钢管桩，该第二钢管桩具有：中空的第二钢管；和在从上述第二钢管的一端侧至另一端侧的方向上、在上述第二钢管的外周以一定且相等的间距螺旋状地形成至少一周以上的第二螺旋叶片，且该第二钢管桩在端部与上述第一钢管桩的另一端连接，
上述第一螺旋叶片的间距和上述第二螺旋叶片的间距相等，在上述第一钢管桩和上述第二钢管桩的连接部分，上述第一螺旋叶片和上述第二螺旋叶片在假想螺旋上连续。
2.根据权利要求1所述的钢管桩，其特征在于，
上述第一螺旋叶片和上述第二螺旋叶片的间隔是上述第一螺旋叶片的间距或上述第二螺旋叶片的间距的整数倍。
3.根据权利要求1或2所述的钢管桩，其特征在于，
还具备：在上述第一钢管的一端侧、将上述第一钢管的全周中的一部分周部沿上述第一螺旋叶片切除而成的第一切口部；以及
在上述第一钢管的一端侧、将上述第一切口部的始端部和终端部连结而将上述第一钢管的全周中的上述一部分周部以外的其他部分周部切除而成的第二切口部。
4.根据权利要求3所述的钢管桩，其特征在于，
还具有从与上述第一螺旋叶片的基部相同的基部向与上述第一螺旋叶片的突出方向相反的方向突出而在上述钢管的内周螺旋状地形成的第三螺旋叶片，
上述第一切口部沿上述第一螺旋叶片和上述第三螺旋叶片进行切除而成。
5.根据权利要求3或4所述的钢管桩，其特征在于，
上述第一切口部从上述第一螺旋叶片离开预定的距离地进行切除而成。
6.根据权利要求3或4所述的钢管桩，其特征在于，
上述第一切口部在上述第一螺旋叶片的外表面内进行切除而成。
7.根据权利要求3至6中任一项所述的钢管桩，其特征在于，
在上述钢管的一端侧，上述第一螺旋叶片的至少前端部的上述第一螺旋叶片和上述钢管的任一方或两方的板厚，分别大于上述第一螺旋叶片或上述钢管的其他部分的板厚。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的钢管桩，其特征在于，
在上述钢管的一端侧，上述第一螺旋叶片的至少前端部的叶片直径比上述第一螺旋叶片的其他部分的叶片直径大。
9.根据权利要求3至8中任一项所述的钢管桩，其特征在于，
在上述钢管的一端侧，上述第一螺旋叶片的至少前端部的上述第一螺旋叶片和上述钢管通过铸造来制作。
10.根据权利要求1至3中任一项所述的钢管桩，其特征在于，
上述第二螺旋叶片从基部到前端以与上述第一螺旋叶片不同的长度突出。
11.一种钢管桩，其特征在于，
具有：
中空的第一钢管；
第一螺旋叶片，在上述第一钢管的外周以一定且相等的间距螺旋状地形成；以及
第四螺旋叶片，在与上述第一螺旋叶片离开的位置处，在上述第一钢管的外周以一定且相等的间距螺旋状地形成，
上述第一螺旋叶片的间距和上述第四螺旋叶片的间距相等，上述第一螺旋叶片和上述第四螺旋叶片在假想螺旋上连续。
12.根据权利要求11所述的钢管桩，其特征在于，
上述第一螺旋叶片和上述第四螺旋叶片的间隔是上述第一螺旋叶片的间距或上述第四螺旋叶片的间距的整数倍。
13.根据权利要求11或12所述的钢管桩，其特征在于，
上述第四螺旋叶片从基部到前端以与上述第一螺旋叶片不同的长度突出。
14.根据权利要求11至13中任一项所述的钢管桩，其特征在于，
还具备：在上述第一钢管的一端侧、将上述第一钢管的全周中的一部分周部沿上述第一螺旋叶片切除而成的第一切口部；以及
在上述第一钢管的一端侧、将上述第一切口部的始端部和终端部连结而将上述第一钢管的全周中的上述一部分周部以外的其他部分周部切除而成的第二切口部。
15.根据权利要求1至14中任一项所述的钢管桩，其特征在于，
上述第一至第四螺旋叶片的任一个或全部由钢筋构成。
16.根据权利要求1至15中任一项所述的钢管桩，其特征在于，
上述第一至第四螺旋叶片的叶片间距Pch和突出长度dw的比Pch/dw满足：Pch/dw≤24。
17.一种钢管桩的施工方法，其特征在于，具有：
将第一钢管桩旋转压入埋设地点的步骤，该第一钢管桩具有：中空的第一钢管；和在从上述第一钢管的一端侧至另一端侧的方向上、在上述第一钢管的外周以一定且相等的间距螺旋状地形成至少一周以上的第一螺旋叶片；
在将上述钢管桩旋转压入地基时，调整压入速度以使上述第一钢管桩的上述第一螺旋叶片在地基中通过大体相同路径的步骤；
将第二钢管桩和上述第一钢管桩连接，以使上述第一螺旋叶片的间距和上述第二钢管桩所具有的第二螺旋叶片的间距相等，在上述第一钢管桩和上述第二钢管桩的连接部分，上述第一螺旋叶片和上述第二螺旋叶片在假想螺旋上连续的步骤，该第二钢管桩具有：中空的第二钢管；和在从上述第二钢管的一端侧至另一端侧的方向上、在上述第二钢管的外周以一定且相等的间距螺旋状地形成至少一周以上的上述第二螺旋叶片，且该第二钢管桩在端部与上述第一钢管桩的另一端连接；
将上述第一钢管桩和上述第二钢管桩连接而成的钢管桩旋转压入埋设地点的步骤；以及
在将上述钢管桩旋转压入地基时，调整压入速度以使上述钢管桩的上述第一螺旋叶片和上述第二螺旋叶片在地基中通过大体相同路径的步骤。
18.一种钢管桩的施工方法，其特征在于，具有：
将钢管桩旋转压入埋设地点的步骤，该钢管桩具有：中空的第一钢管；第一螺旋叶片，在上述第一钢管的外周以一定且相等的间距螺旋状地形成；以及第四螺旋叶片，在与上述第一螺旋叶片离开的位置处，在上述第一钢管的外周以一定且相等的间距螺旋状地形成，上述第一螺旋叶片的间距和上述第四螺旋叶片的间距相等，上述第一螺旋叶片和上述第四螺旋叶片在假想螺旋上连续；以及
在将上述钢管桩旋转压入地基时，调整压入速度以使上述钢管桩的上述第一螺旋叶片和上述第四螺旋叶片在地基中通过大体相同路径的步骤。
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