DE112015004780T5

DE112015004780T5 - Dreheinpress-Stahlrohrpfahl

Info

Publication number: DE112015004780T5
Application number: DE112015004780.8T
Authority: DE
Inventors: Kimihiro Nakazawa; Masatoshi Wada; Masamichi Sawaishi; Sakae Maruyama; Tomoyuki Shohji; Tomonori Yagishita; Takeshi Sawada
Original assignee: Nippon Steel and Sumikin Engineering Co Ltd
Current assignee: Nippon Steel Metal Products Co Ltd
Priority date: 2014-10-21
Filing date: 2015-10-21
Publication date: 2017-07-13
Also published as: PH12017500685A1; JP5842046B1; PH12017500685B1; TW201629301A; TWI602973B; CN107075829B; JP2016079743A; CN107075829A; US10174475B2; US20170241099A1; WO2016063910A1

Abstract

Dieser Dreheinpress-Stahlrohrpfahl umfasst: ein Stahlrohr; eine erste Schaufel, die im Wesentlichen in einer Schneckenform am Stahlrohr ausgebildet ist, so dass sie nahe dem distalen Ende des Stahlrohrs angeordnet ist, und in der eine erste Ausschnittslücke, die einen Mittelpunktswinkel aufweist, in deren Umfangsrichtung ausgebildet ist; und eine zweite Schaufel, die im Wesentlichen in einer Schneckenform am Stahlrohr ausgebildet ist, so dass sie bezüglich der ersten Schaufel nahe dem hinteren Ende des Stahlrohrs angeordnet ist, und in der eine zweite Ausschnittslücke, die einen Mittelpunktswinkel aufweist, in deren Umfangsrichtung ausgebildet ist. Die erste Ausschnittslücke der ersten Schaufel und die zweite Ausschnittslücke der zweiten Schaufel sind an Positionen angeordnet, die sich in eine Umfangsrichtung nicht überlappen, und der Mittelpunktswinkel der zweiten Ausschnittslücke ist so eingestellt, dass er kleiner als der Mittelpunktswinkel der ersten Ausschnittslücke ist.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Dreheinpress-Stahlrohrpfahl bzw. einen drehbaren Stahlrohrpfahl zum Einpressen mit schneckenförmigen Schaufeln bzw. Schneiden, die an einem distalen Ende eines Stahlrohrs angebracht sind.
Die vorliegende Anmeldung beansprucht die Priorität der japanischen Patentanmeldung Nr. 2014-214356 , die am 21. Oktober 2014 eingereicht wurde, deren Inhalt hierin durch Verweis aufgenommen ist.
Stand der Technik
Im Stand der Technik sind bezüglich eines Verfahrens zum Treiben eines Dreheinpress-Stahlrohrpfahls, der eine schneckenförmige Schaufel aufweist, die an einem distalen Ende eines Stahlrohrs vorgesehen ist, in den Boden durch Anwenden einer Drehkraft auf den Dreheinpress-Stahlrohrpfahl, viele Verfahren vorgeschlagen worden. Zum Beispiel ist ein Stahlrohrpfahl, der im Patentdokument 1 beschrieben wird, mit einer Bohrkante, die an einem unteren Ende eines Stahlrohrs vorgesehen ist, einer unteren schneckenförmigen Schaufel, die am Außenumfang eines unteren Abschnitts des Stahlrohrs vorgesehen ist und einen Außendurchmesser mit dem Doppelten des Durchmessers des Pfahls aufweist, und einer oberen schneckenförmigen Schaufel versehen, die an der proximalen Endseite des Stahlrohrs vorgesehen ist. Der Boden wird durch die Bohrkante gebohrt, und es ist eine Erdentfernungsplatte zum Entfernen gebohrter Erde, die in die Bodenflächenseite jeder schneckenförmigen Schaufel eingetreten ist, zur Außenseite jeder schneckenförmigen Schaufel vorgesehen.
Ferner weist ein Dreheinpress-Stahlrohrpfahl, der im Patentdokument 2 beschrieben wird, ein Stahlrohr, das einen distalen Endabschnitt aufweist, der in einer Schneckenform ausgebildet ist, eine untere schneckenförmige Schaufel, die durch schneckenförmiges Ausbilden einer im Wesentlichen kreisförmigen Stahlplatte, die größer als der Durchmesser des Stahlrohrs ist, längs der distalen Endform des Stahlrohrs hergestellt ist, und eine obere schneckenförmige Schaufel auf, die an der proximalen Endseite des Stahlrohrs vorgesehen ist und durch schneckenförmiges Ausbilden einer ringwulstförmigen Stahlplatte hergestellt ist.
Ferner ist in einem Dreheinpress-Stahlrohrpfahl, der im Patentdokument 3 beschrieben wird, ein distales Ende eines Stahlrohr in einer Schneckenform ausgebildet, eine einzelne Schaufel steht zum Inneren und Äußeren eines distalen Endabschnitts des Stahlrohrs vor, und der Winkel zwischen einem Abschnitt, der zum Äußeren vorsteht, und einem Stahlrohrhauptkörper ist so ausgebildet, dass er einen annähernd rechten Winkel bildet. Ferner ist eine Ausschnittslücke in dieser Schaufel ausgebildet, und folglich kann die Bewegung der Erde während des drehenden Treibens der Stahlrohrpfahls reibungslos ausgeführt werden.
Dokumente des Stands der Technik
Patentdokumente

Patentdokument 1: Japanisches Patent Nr. 2847062
Patentdokument 2: Japanisches Patent Nr. 3031247
Patentdokument 3: Japanisches Patent Nr. 3643303

Offenbarung der Erfindung
Probleme, die durch die Erfindung gelöst werden sollen
In den Dreheinpress-Stahlrohrpfählen, die im Patentdokument 1 und Patentdokument 2 beschrieben werden, ist jedoch die untere schneckenförmige Schaufel an der distalen Endseite des Stahlrohrs angeordnet, und die obere schneckenförmige Schaufel ist nahe dem hinteren Ende bezüglich der unteren schneckenförmigen Schaufel angeordnet, wodurch eine Verbesserung einer Vortriebskraft während des Bohren des Bodens erreicht wird. Da jedoch der distale Endabschnitt des Stahlrohrpfahls versperrt ist oder die untere schneckenförmige Schaufel, die mit einem kleinen Loch nahe einer kreisförmigen Form versehen ist, am distalen Endabschnitt befestigt ist, gibt es einen Nachteil, dass der Bohrwiderstand groß ist, wenn der Stahlrohrpfahl drehend in harten Boden, wie eine Zwischenschicht oder eine lasttragende Schicht des Bodens getrieben wird.
Aus diesem Grund gibt es einen Nachteil, dass eine übermäßige Druckkraft oder Drehkraft erforderlich ist, um den Stahlrohrpfahl in den Boden bohren zu lassen. Um ferner den Stahlrohrpfahl gegen den Widerstand in den Boden bohren zu lassen, müssen wiederholt eine Vorwärtsrotation und eine Rückwärtsrotation durchgeführt werden, was sehr zeitaufwendig ist, und folglich gibt es ein Problem, wobei keine vorgegebene Bohrtiefe in einer kurzen Zeit sichergestellt werden kann.
Ferner weisen jeweils die untere schneckenförmige Schaufel und die obere schneckenförmige Schaufel in einer Draufsicht betrachtet eine im Wesentlichen kreisförmige Form oder eine im Wesentlichen ringförmige Form auf und sind in einer Schneckenform ausgebildet, indem sie an einer einzelne Schnittlinie in eine radiale Richtung in einen oberen und unteren Abschnitt unterteilt sind, und wie in 4B gezeigt, bewegt sich daher die gebohrte Erde während des drehenden Treibens des Stahlrohrpfahls in den Boden nicht reibungslos durch eine vertikale Lücke, die in der schneckenförmigen Schaufel ausgebildet ist, und die gebohrte Erde dient als ein Widerstand zum Erhalten einer Bodenreaktionskraft (Bettung bzw. Sohlpressung), und folglich gibt es einen Nachteil, dass die Bohrfähigkeit (Baufähigkeit) gesenkt wird.
Ferner ist im Dreheinpress-Stahlrohrpfahl, der im Patentdokument 3 beschrieben wird, nur eine Schaufel am distalen Ende des Stahlrohrs angebracht, und daher wird an der Schichtgrenze zwischen einer schwachen Schicht und einer starken lasttragenden Schicht des Bodens oder dergleichen keine Vortriebskraft erhalten, die zum drehenden Treiben des Stahlrohrpfahls in den Boden notwendig ist, und folglich gibt es eine Sorge, dass ein Leerlauf auftreten kann.
Die vorliegende Erfindung ist in Hinblick auf solche Umstände gemacht worden und hat eine Aufgabe, einen Dreheinpress-Stahlrohrpfahl bereitzustellen, der reibungslos in den Boden gebohrt werden kann, und folglich hohe Baufähigkeit und eine große Stützkraft aufweist.
Mittel zum Lösen des Problems
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Dreheinpress-Stahlrohrpfahl versehen mit: einem Stahlrohr; einer ersten Schaufel bzw. Schneide, die im Wesentlichen in einer Schnecken- bzw. Helixform am Stahlrohr ausgebildet ist, so dass sie nahe dem distalen Ende des Stahlrohrs angeordnet ist, und in der eine erste Ausschnittslücke, die einen Mittelpunktswinkel aufweist, in deren Umfangsrichtung ausgebildet ist; und eine zweite Schaufel bzw. Schneide, die im Wesentlichen in einer Schnecken- bzw. Helixform am Stahlrohr ausgebildet ist, so dass sie bezüglich der ersten Schaufel bzw. Schneide nahe dem hinteren Ende des Stahlrohrs angeordnet ist, und in der eine zweite Ausschnittslücke, die einen Mittelpunktswinkel aufweist, in deren Umfangsrichtung ausgebildet ist, wobei die erste Ausschnittslücke der ersten Schaufel bzw. Schneide und die zweite Ausschnittslücke der zweiten Schaufel bzw. Schneide an Positionen angeordnet sind, die sich in einer Umfangsrichtung nicht überlappen, und der Mittelpunktswinkel der zweiten Ausschnittslücke so eingestellt ist, dass er kleiner als der Mittelpunktswinkel der ersten Ausschnittslücke ist.
Gemäß der vorliegenden Erfindung sind die erste Schaufel und die zweite Schaufel am Stahlrohr angebracht bzw. montiert, und die erste Ausschnittslücke und die zweite Ausschnittslücke, die jeweils eine im Wesentlichen verjüngte Form (das heißt eine Kreisausschnittsform) aufweisen, sind so angeordnet, dass sie zueinander verschoben sind, so dass sie sich nicht gegenseitig in einer Umfangsrichtung einer im Wesentlichen schneckenartigen Form überlappen. Daher können die Bereiche der ersten Ausschnittslücke und der zweiten Ausschnittslücke von unten betrachtet so ausgeführt werden, dass sie klein sind, und folglich kann eine große Stützkraft verwirklicht werden. Ferner bewegt sich während des drehenden Treibens des Stahlpfahls in den Boden die Erde, die durch jeweils die ersten Schaufel und die zweite Schaufel gebohrt wird, jeweils reibungslos bzw. glatt durch die erste Ausschnittslücke und die zweite Ausschnittslücke, und folglich ist die Baufähigkeit hoch. Außerdem sind die erste Ausschnittslücke und die zweite Ausschnittslücke in der Umfangsrichtung voneinander verschoben, und daher wird das Kippen des Dreheinpress-Stahlrohrpfahls während des Bohrens unterbunden, und folglich kann der Bau in einer ausgeglichenen Weise durchgeführt werden.
Der Mittelpunktswinkel der zweiten Schaufel, die sich an der proximalen Endseite des Stahlrohrs befindet, ist so eingestellt, dass er kleiner als der Mittelpunktswinkel der ersten Schaufel ist, und daher kann eine große Stützkraft verwirklicht werden, wobei eine ausgezeichnete Baufähigkeit sichergestellt wird. Wenn jedoch die zweite Ausschnittslücke in der zweiten Schaufel nicht vorhanden ist, ist der Bohrwiderstand groß, und folglich verschlechtert sich die Baufähigkeit.
Ferner können die erste Ausschnittslücke und die zweite Ausschnittslücke an Positionen ausgebildet sein, die in der Umfangsrichtung des Stahlrohrs im Wesentlichen beabstandet sind.
Die erste Ausschnittslücke der ersten Schaufel und die zweite Ausschnittslücke der zweiten Schaufel sind in gleichen Abständen in der Umfangsrichtung des Stahlrohrs angeordnet, wodurch ein gerader Vortrieb in einem frühen Stadium des Bohrens ausgezeichnet ist und der Stahlpfahl reibungslos in kurzer Zeit in den Boden getrieben werden kann.
Es wird bevorzugt, dass der Außendurchmesser der zweiten Schaufel so ausgebildet ist, dass er größer als der Außendurchmesser der ersten Schaufel ist.
Der Außendurchmesser der zweiten Schaufel ist so ausgeführt, dass er größer als der Außendurchmesser der ersten Schaufel ist, wodurch eine Keilwirkung erhalten wird, und folglich kann der Pfahl leicht in den Boden gebohrt werden, und die Stützkraft nimmt zu.
Es kann in der ersten Schaufel eine Öffnung ausgebildet sein, die einen kleineren Durchmesser als eine distale Endöffnung des Stahlrohrs aufweist, und die Öffnung kann so ausgebildet sein, dass sie mit der ersten Ausschnittslücke in Verbindung steht.
Die Öffnung der ersten Schaufel, die mit der ersten Ausschnittslücke in Verbindung steht, ist so ausgebildet, dass sie einen kleineren Durchmesser als die distale Endöffnung des Stahlrohrs aufweist, und folglich dringt etwas Erde in das Stahlrohr durch die Öffnung ein, während verhindert wird, dass eine große Menge der Erde in das Stahlrohr während des Bohrens eindringt. Daher ist der Widerstand klein und eine Vortriebsgeschwindigkeit wird verbessert.
Es kann ein ringförmiges oder scheibenförmiges Sperrelement, das das Eindringen der Erde beschränkt, innerhalb des Stahlrohrs angebracht werden.
Das Sperrelement ist innerhalb des Stahlrohrs vorgesehen, wodurch selbst dann, wenn die Erde durch die Öffnung der ersten Schaufel in das Stahlrohr eindringt, der größte Teil der Erde durch das Sperrelement unterbrochen wird. Daher ist es möglich, die Stützkraft zu erhöhen. Andererseits dringt Grundwasser oder dergleichen durch die distale Endöffnung in das Rohr ein, bevor es vollständig versperrt wird, und daher kann eine Auftriebskraft reduziert werden, die auf den Dreheinpress-Stahlrohrpfahl wirkt.
Effekte der Erfindung
Gemäß dem obigen Aspekt des Dreheinpress-Stahlrohrpfahls gemäß der vorliegenden Erfindung sind die erste Ausschnittslücke der ersten Schaufel und die zweite Ausschnittslücke der zweiten Schaufel so angeordnet, dass sie voneinander an Positionen verschoben sind, die sich in Umfangsrichtung nicht überlappen, und daher können von unten betrachtet die Verlustbereiche der ersten Ausschnittslücke und der zweiten Ausschnittslücke reduziert werden, und folglich kann eine große Stützkraft verwirklicht werden. Ferner sind während des drehenden Treibens des Stahlpfahls in den Boden der Bohrwiderstand am distalen Ende der ersten Schaufel und der Bohrwiderstand am distalen Ende der zweiten Schaufel ausgeglichen, und außerdem bewegt sich die gebohrte Erde reibungslos durch die erste Ausschnittslücke und die zweite Ausschnittslücke, und folglich wird eine große Vortriebskraft erhalten. Daher ist es möglich, gleichzeitig die Stützkraft und die Baufähigkeit zu verbessern.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist eine perspektivische Ansicht, wenn ein Dreheinpress-Stahlrohrpfahl gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung schräg von unten betrachtet wird.
2 ist eine Längsschnittansicht eines Hauptabschnitts des in 1 gezeigten Dreheinpress-Stahlrohrpfahls.
3 ist ein Diagramm, wenn der in 2 gezeigte Dreheinpress-Stahlrohrpfahl von der distalen Endseite betrachtet wird.
4A ist ein Erläuterungsdiagramm, das die Beziehung zwischen einer ersten Ausschnittslücke einer unteren Schaufel und einem Bohrfluss der Erde während des drehenden Treibens eines Pfahls in den Boden in der ersten Ausführungsform zeigt.
4B ist ein Erläuterungsdiagramm, das die Beziehung zwischen einer Ausschnittslücke einer unteren Schaufel und einem Bohrfluss der Erde während des drehenden Treibens eines Pfahls in den Boden im Stand der Technik zeigt.
5 ist ein Erläuterungsdiagramm, das ein frühes Stadium des Dreheinpress-Stahlrohrpfahls zeigt, der in den Boden getrieben wird.
6A ist ein Diagramm, das die Beziehung zwischen der Tiefe des Bodens und der Festigkeit des Bodens zeigt, an dem das Testbeispiel 1 ausgeführt wird.
6B ist ein Diagramm, das ein Messergebnis eines Baudrehmoments im Testbeispiel 1 durch das Beispiel 1 und das Vergleichsbeispiel 1 zeigt.
6C ist ein Diagramm, das ein Messergebnis einer Bauzeit im Testbeispiel 1 zeigt.
7A ist ein Diagramm, das die Beziehung zwischen der Tiefe des Bodens und der Festigkeit des Bodens zeigt, an dem das Testbeispiel 2 ausgeführt wird.
7B ist ein Diagramm, das ein Messergebnis eines Baudrehmoments im Testbeispiel 2 durch das Beispiel 2 und das Vergleichsbeispiel 2 zeigt.
7C ist ein Diagramm, das ein Messergebnis einer Bauzeit im Testbeispiel 2 zeigt.
8 ist eine zu 2 ähnliche Schnittansicht, die einen Dreheinpress-Stahlrohrpfahl gemäß einem Modifikationsbeispiel zeigt.
9 ist eine Draufsicht, die eine erste Schaufel eines Dreheinpress-Stahlrohrpfahls gemäß einer zweiten Ausführungsform zeigt.
10 ist eine Draufsicht einer zweiten Schaufel.
Ausführungsformen zum Ausführen der Erfindung
Nachstehend werden Dreheinpress-Stahlrohrpfähle gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.
(Erste Ausführungsform)
Zuerst wird ein Dreheinpress-Stahlrohrpfahl 1 gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die 1 bis 7C beschrieben.
Im Dreheinpress-Stahlrohrpfahl 1 in der ersten Ausführungsform, die in den 1 bis 3 gezeigt wird, ist eine distale Endfläche, die eine distale Endöffnung eines röhrenförmigen Stahlrohrs 2 aufweist, in einer Schnecken- bzw. Helixform ausgebildet. Eine untere in einer Schnecken- bzw. Helixform ausgebildete Schaufel bzw. Schneide 3 ist an der distalen Endfläche befestigt, und eine obere Schaufel bzw. Schneide 4 ist am Stahlrohr 2 so befestigt, dass sie nahe dem proximalen Ende des Stahlrohrs 2 bezüglich der unteren Schaufel 3 in einem vorgegebenen Abstand dazwischen in einer Längsrichtung des Stahlrohrs 2 angeordnet ist. Als Schaufeln, die in der Längsrichtung des Stahlrohrs 2 vorgesehen sind, sind zwei Schaufeln, die untere Schaufel 3 und die obere Schaufel 4 angebracht, wodurch eine Vortriebskraft von beiden Schaufeln 3 und 4 erhalten werden kann.
Ferner können drei oder mehr Schaufeln bzw. Schneiden in der Längsrichtung des Stahlrohrs 2 angebracht sein, und die untere Schaufel 3 kann in der Nähe des distalen Endes des Stahlrohrs 2 befestigt sein.
Hier werden in dieser Beschreibung die Vorderseite in einen Bodenbohrrichtung des Dreheinpress-Stahlrohrpfahls 1 und des Stahlrohrs 2 als ein distales Ende oder eine distalen Endseite bezeichnet, und deren entgegengesetzte Seite wird als eine proximale Endseite oder eine hintere Endseite bezeichnet.
Die untere Schaufel 3 ist wie in den 1 und 3 gezeigt in einer Draufsicht betrachtet in einer ungefähren Ringform ausgebildet, ein Teil der unteren Schaufel 3 ist ausgeschnitten, um eine erste Ausschnittslücke 6 zu bilden, und die untere Schaufel 3 ist als Ganzes in einer Schneckenform ausgebildet. Ferner steht eine Innenumfangskante der unteren Schaufel 3 zum Inneren der distalen Endöffnung des Stahlrohrs 2 vor, und eine Außenumfangskante der unteren Schaufel 3 steht zum Äußeren des Stahlrohrs 2 vor, und die untere Schaufel 3 ist an der distalen Endfläche des Stahlrohrs 2 durch Schweißen oder dergleichen befestigt. Es ist eine Öffnung 3a an der Innenseite der unteren Schaufel 3 ausgebildet, und die Abmessung des Innendurchmessers der Öffnung 3a beträgt zum Beispiel etwa 1/2 des Außendurchmessers des Stahlrohrs 2. Die erste Ausschnittslücke 6, die in einer im Wesentlichen verjüngten Form (das heißt einer Kreisausschnittsform) von der Öffnung 3a nach außen ausgeschnitten ist, ist in der unteren Schaufel 3 ausgebildet. Die erste Ausschnittslücke 6 weist einen Mittelpunktswinkel α auf, und deren beide Endabschnitte bilden in einer Höhenrichtung der Schneckenform der unteren Schaufel 3 einen oberen Endabschnitt und einen unteren Endabschnitt. Es ist ein Schneidkantenabschnitt 7 am unteren Endabschnitt auf der Vorderseite in einer Drehrichtung der ersten Ausschnittslücke 6 ausgebildet.
Hier ist gemäß dieser Ausführungsform in der ersten Ausschnittslücke 6 der unteren Schaufel 3 infolge der ersten Ausschnittslücke 6 in der Umfangsrichtung und der Höhenrichtung ein Zwischenraum ausgebildet, wie in 4A gezeigt, wodurch während des drehenden Treibens des Pfahls in den Boden das Bohren durch den Schneidkantenabschnitt 7 durchgeführt wird und die Erde des Bodens durch die erste Ausschnittslücke 6 nach oben gedrückt wird, um die untere Schaufel 3 nach unten zu treiben. Aus diesem Grund bewegt sich die Erde reibungslos durch die erste Ausschnittslücke 6, und folglich nimmt der Bohrwiderstand ab. Eine zweite Ausschnittslücke 9 der oberen Schaufel 4 weist ebenfalls dieselbe Funktion auf.
Wenn andererseits kein Mittelpunktswinkel in einer Ausschnittslücke vorhanden ist, der sich in der Umfangsrichtung ausbreitet, wie im Stand der Technik, der in 4B gezeigt wird, wirkt die Reaktionskraft der Erde des Bodens auf eine Schaufel eines Endabschnitts während des Bohrens des Bodens, und folglich funktioniert die Bewegung der Erde und der Vortrieb des Pfahls nicht reibungslos.
Ferner ist die obere Schaufel 4 in einer Draufsicht betrachtet in einer ungefähren Ringform ausgebildet, die einen Außendurchmesser aufweist, der größer als der Außendurchmesser der unteren Schaufel 3 ist, zum Beispiel, eine Abmessung von etwa dem 1,5-fachen des Außendurchmessers der unteren Schaufel 3, und ein Teil davon ist mit einem Mittelpunktswinkel β in der Umfangsrichtung ausgeschnitten, um die zweite Ausschnittslücke 9 zu bilden, und die obere Schaufel 4 ist als Ganzes in einer Schneckenform ausgebildet. Der Außendurchmesser der oberen Schaufel 4 ist so eingestellt, dass er größer als der Außendurchmesser der unteren Schaufel 3 ist, wodurch der Dreheinpress-Stahlrohrpfahl 1 eine große Vortriebskraft während des Bohrens erhalten kann und leicht in den Boden eintritt und eine Stützkraft durch die obere Schaufel 4 zunimmt.
Die Innenumfangsfläche der oberen Schaufel 4 ist an der Außenumfangsfläche des Stahlrohrs 2 durch Schweißen oder dergleichen befestigt. Ferner ist die zweite Ausschnittslücke 9 der oberen Schaufel 4 in der Umfangsrichtung an einer Position gegenüber der ersten Ausschnittslücke 6 der unteren Schaufel 3 ausgebildet, zum Beispiel an einer von der ersten Ausschnittslücke 6 in der Umfangsrichtung des Stahlrohrs 2 um ungefähr 180 Grad entfernten gegenüberliegenden Position. Die zweite Ausschnittslücke 9 ist ebenfalls so ausgebildet, dass sie in einer im Wesentlichen verjüngten Form (das heißt einer Kreisausschnittsform) an einem vorgegebenen Mittelpunktswinkel β von der Innenseite zur Außenseite ausgeschnitten ist. Beide Endabschnitte der zweiten Ausschnittslücke 9 bilden in der Höhenrichtung der Schneckenform der oberen Schaufel 4 einen oberen Endabschnitt und einen unteren Endabschnitt. Ein Schneidkantenabschnitt 10 ist am unteren Endabschnitt auf der Vorderseite in der Drehrichtung der zweiten Ausschnittslücke 9 ausgebildet.
Ferner ist der erste Mittelpunktswinkel α (oder dessen Fläche) so eingestellt, dass er größer als der zweite Mittelpunktswinkel β (oder dessen Fläche) ist. Indem der zweite Mittelpunktswinkel β der zweiten Ausschnittslücke 9 kleiner als der erste Mittelpunktswinkel α der ersten Ausschnittslücke 6 gemacht wird, ist es möglich, die Stützkraft des Dreheinpress-Stahlrohrpfahls 1 zu erhöhen. Ferner sind die erste Ausschnittslücke 6 und die zweite Ausschnittslücke 9 an der unteren Schaufel 3 und der oberen Schaufel 4 an Positionen angebracht, die zum Beispiel einander etwa 180 Grad gegenüberliegen, wodurch der Pfahl 1 reibungslos in einer kurzen Zeit mit einen ausgeglichenen Bohrreaktionskraft in den Boden getrieben werden kann. Ferner wird das Kippen des Dreheinpress-Stahlrohrpfahls 1 zu einer frühen Zeit des Bohrens unterbunden, und folglich kann der Bau mit einer guten Qualität in der vertikalen Richtung durchgeführt werden.
Ferner ist die Öffnung 3a der unteren Schaufel 3 mit einem Innendurchmesser von 1/2 des Außendurchmessers des Stahlrohrs 2 geöffnet. Ferner ist eine Sperrplatte 12, die in einer Draufsicht betrachtet eine Ringform aufweist, innerhalb des Stahlrohrs 2 an einem Bereich der oberen Schaufel 4 ausgebildet und an der Innenfläche des Stahlrohrs 2 durch Schweißen oder dergleichen befestigt. Aus diesem Grund ist ein kleines Loch 12a, durch das Grundwasser, Erde oder dergleichen gehen kann, in der Mitte der Sperrplatte 12 ausgebildet. Ferner tritt in einem Fall, wo das Stahlrohr 2 einen kleinen Durchmesser aufweist, eine Verstopfung in der distalen Endöffnung auf, und daher kann die Sperrplatte 12 nicht vorgesehen werden. In einem Fall jedoch, wo der Durchmesser des Stahlrohrs 2 groß ist, wird die distale Endöffnung nicht leicht mit Erde verstopft, und daher wird die Sperrplatte 12 angebracht, und dadurch trägt sie zu einer Verstopfungsstützkraft bei.
Wenn das distale Ende des Stahlrohrs 2 versperrt ist, wie im Stand der Technik, ist der Bohrwiderstand gegen den Dreheinpress-Stahlrohrpfahl 1 groß, und es wirkt eine Auftriebskraft infolge des Grundwassers auf das Stahlrohr 2, wodurch der Bohrwiderstand erhöht wird, und daher gibt es einen Nachteil, dass die Baufähigkeit mangelhaft ist. Wenn sich andererseits die Gesamtheit der Öffnung des Stahlrohrs 2 in einem vollständig geöffneten Zustand befindet, dringt Erde in das Stahlrohr 2 ein, und daher gibt es einen Nachteil, dass die Stützkraft reduziert wird. Im Gegensatz dazu wird im Dreheinpress-Stahlrohrpfahl 1 gemäß dieser Ausführungsform, obwohl etwas von der gebohrten Erde in das Stahlrohr 2 eindringt, ein weiteres Eindringen des größten Teils der Erde durch die Sperrplatte 12 verhindert, und da außerdem die Sperrplatte 12 eine Schnecken- bzw. Helixform und das kleine Loch 12a in der Mitte aufweist, ist der Bohrwiderstand klein, und eine Auftriebskraft infolge des Grundwassers kann reduziert werden.
Der Dreheinpress-Stahlrohrpfahl 1 gemäß der ersten Ausführungsform weist die oben beschriebene Konfiguration auf, und als nächstes wird dessen Bauverfahren beschrieben.
Der Dreheinpress-Stahlrohrpfahl 1 wird durch eine Pfahltriebmaschine oder dergleichen vertikal auf dem Boden aufgerichtet, und der Dreheinpress-Stahlrohrpfahl 1 wird an seinem Kopf gegriffen und in den Boden geschraubt während er gedreht wird. Dann dringt der Dreheinpress-Stahlrohrpfahl 1 während des Bohrens des Bodens aufeinanderfolgend durch die Schneidkantenabschnitte 7 und 10 der unteren Schaufel 3 und der oberen Schaufel 4 in den Boden ein, die sich drehen, und die Erde bewegt sich reibungslos zur Außenumfangsseite des Stahlrohrs 2 durch die erste Ausschnittslücke 6 der unteren Schaufel 3 und die zweite Ausschnittslücke 9 der oberen Schaufel 4, und folglich ist der Widerstand klein.
Dann wird der Dreheinpress-Stahlrohrpfahl 1 in den Boden getrieben, indem er vom Boden eine Reaktionskraft erhält.
Ferner sind die erste Ausschnittslücke 6 der unteren Schaufel 3 und die zweite Ausschnittslücke 9 der oberen Schaufel 4 an Positionen angebracht, die einander, um ungefähr 180 Grad gegenüberliegen, und daher wird eine Bohrbelastung ausgeglichen, wenn der Pfahl während des Bohrens des Bodens mit den jeweiligen Schneidkantenabschnitten 7 und 10 getrieben wird, und folglich kann der Dreheinpress-Stahlrohrpfahl 1 leicht getrieben werden, während er vertikal gehalten wird. Ferner wird Erde durch den Schneidkantenabschnitt 7, der an der ersten Ausschnittslücke 6 der unteren Schaufel 3 ausgebildet ist, und den Schneidkantenabschnitt 10 gebohrt, der an der zweiten Ausschnittslücke 9 der oberen Schaufel 4 ausgebildet ist, und die Erde bewegt sich reibungslos durch die jeweiligen Ausschnittslücken 6 und 9, und folglich sind die Baufähigkeit und die Vortriebsfähigkeit gut, und außerdem sind die Schneidkantenabschnitte 7 und 10 an einander gegenüberliegenden Positionen vorgesehen, wodurch keine übermäßige Belastung auf das Stahlrohr 2 wirkt, und die vertikale Vortriebsfähigkeit des Dreheinpress-Stahlrohrpfahls 1 kann aufrechterhalten werden.
Wie oben beschrieben wird im Dreheinpress-Stahlrohrpfahl 1, in dem die beiden Schaufeln, die untere Schaufel 3, die mit der ersten Ausschnittslücke 6 versehen ist, und die obere Schaufel 4, die mit der zweiten Ausschnittslücke 9 versehen ist, an der distalen Endseite des Stahlrohrs 2 angebracht sind, eine große Vortriebskraft erhalten im Vergleich zu einem Dreheinpress-Stahlrohrpfahl, in dem eine einzelne Schaufel am distalen Ende des Stahlrohrs 2 angebracht ist, und daher kann der Dreheinpress-Stahlrohrpfahl 1 zuverlässig den Boden von einer schwachen Schicht zu einer starken lasttragenden Schicht ohne Leerlauf graben und kann ebenso reibungslos in die lasttragende Schicht eingebaut werden.
Ferner ist der Mittelpunktswinkel β der zweiten Ausschnittslücke 9 so eingestellt, dass er kleiner als der Mittelpunktswinkel α der ersten Ausschnittslücke 6 ist, und daher kann eine gute Baufähigkeit sichergestellt werden, und außerdem kann eine große Stützkraft durch eine große Druckkraft durch die obere Schaufel 4 verwirklicht werden. Wenn andererseits die zweite Ausschnittslücke 9 nicht in der oberen Schaufel 4 vorgesehen ist, wird die Baufähigkeit reduziert.
Ferner sind die untere Schaufel 3 und die obere Schaufel 4, die am Stahlrohr 2 vorgesehen sind, mit einen vorgegebene Abstand dazwischen befestigt, und die obere Schaufel 4 weist eine Form auf, die einen größeren Durchmesser als die untere Schaufel 3 aufweist. Aus diesem Grund wird im Dreheinpress-Stahlrohrpfahl 1 eine große Vortriebskraft erhalten, und daher kann der Dreheinpress-Stahlrohrpfahl 1 zuverlässig den Boden von einer schwachen Schicht zu einer starken lasttragenden Schicht ohne Leerlauf graben und kann ebenso reibungslos in die lasttragende Schicht eingebaut werden.
Wie ferner in 5 gezeigt, wird infolge der Kombination der oberen Schaufel 4, die einen vergrößerten Durchmesser aufweist, und der unteren Schaufel 3, die einen verhältnismäßig kleinen Durchmesser aufweist, eine Keilwirkung erhalten. Da außerdem die durch die Außenumfangsseite der unteren Schaufel 3 nach oben gedrückte Erde in ihrer Bewegung durch die Druckkraft der oberen Schaufel 4 mit vergrößertem Durchmesser behindert wird, die sich auf der Oberseite der unteren Schaufel 3 befindet, während sie eine vertikale Belastung auf den Pfahl ausübt, kann die untere Schaufel 3 zuverlässig durch den Boden gestützt werden. Infolge dessen kann eine große Bodenstützkraft bezüglich des Dreheinpress-Stahlrohrpfahls 1 verwirklicht werden.
Der Dreheinpress-Stahlrohrpfahl 1 kann zuverlässig den Boden von einer schwachen Schicht zu einer starken lasttragenden Schicht durch eine Schichtgrenze ohne Leerlauf graben, und der Dreheinpress-Stahlrohrpfahl 1 wird in die lasttragende Schicht in die vertikale Richtung getrieben. Ferner ist der Mittelpunktswinkel β der zweiten Ausschnittslücke 9 der oberen Schaufel 4 kleiner als der Mittelpunktswinkel α der ersten Ausschnittslücke 6 der unteren Schaufel 3, und folglich ist der Pressbereich des Bodens groß. Daher ist es möglich, die Stützkraft des Dreheinpress-Stahlrohrpfahls 1 bezüglich des Bodens zu erhöhen.
Ferner ist die in der unteren Schaufel 3 am distalen Ende des Stahlrohrs 2 ausgebildete Öffnung 3a, infolge dessen, dass der Innendurchmesser ungefähr 1/2 des Außendurchmessers des Stahlrohrs 2 beträgt und die erste Ausschnittslücke 6 mit dem Äußeren in Verbindung steht, in einer ungefähren Schlüssellochform ausgebildet, und daher kann die Erde in die Öffnung 3a eindringen. Aus diesem Grund ist der Widerstand am distalen Ende des Stahlrohrs 2 während des Bohrens klein. Die in das Stahlrohr 2 eingedrungene Erde wird durch die Sperrplatte 12 versperrt. Da jedoch die Sperrplatte 12 eine Ringform (oder eine Scheibenform oder eine Schneckenform) aufweist und das kleine Loch 12a in deren Mitte ausgebildet ist, kann sich die Erde leicht nach oben bewegen, und der Bohrwiderstand ist klein. Selbst wenn ferner Wasser aus dem Boden während des Bohrens ausfließt, ist die auf den Dreheinpress-Stahlrohrpfahl 1 wirkende Auftriebskraft klein, da es durch die Öffnung 3a in das Stahlrohr 2 fließen kann, und folglich wird die Bauleistung nicht behindert.
Beispiele
Nachstehend werden an Beispielen 1 und 2 des Dreheinpress-Stahlrohrpfahls 1 gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung und Vergleichsbeispielen 1 und 2 Testbeispiele 1 und 2 durchgeführt, und deren Ergebnisse werden beschrieben.
(Testbeispiel 1)
Im Testbeispiel 1 wurde der Durchmesser des Stahlrohrs 2 des im Test jeweils des Beispiels 1 und des Vergleichsbeispiels 1 verwendeten Dreheinpress-Stahlrohrpfahls 1 auf ϕ190 mm eingestellt und eine Baulänge wurde auf 30,2 m eingestellt. Ferner wurde die Konfiguration der oben beschriebenen ersten Ausführungsform als das Beispiel 1 festgelegt, und ein Beispiel, in dem die zweite Ausschnittslücke 9 nicht in der oberen Schaufel 4 im Beispiel 1 vorgesehen war, wurde als das Vergleichsbeispiel 1 festgelegt.
Dann wurde der Dreheinpress-Stahlrohrpfahl 1 entsprechend der Tiefe in einen unteren Pfahl, einen ersten Zwischenpfahl, einen zweiten Zwischenpfahl, einen dritten Zwischenpfahl und einen oberen Pfahl unterteilt, wie in Tabelle 1 gezeigt, die untere Schaufel 3 und die obere Schaufel 4 waren am unteren Pfahl des distalen Endes vorgesehen, das Bohren wurde aufeinanderfolgend bis zu einer erforderlichen Tiefe durchgeführt, und ein Baudrehmoment, eine Bauzeit und eine Stützkraft wurden gemessen. Die Ergebnisse werden in Tabelle 1 und der graphischen Darstellung der 6C gezeigt.
6A ist ein Diagramm, das die Bodenfestigkeit gemäß einer Tiefe beruhend auf einer Bodenuntersuchung zeigt, die in der Nähe eines Testpfahls durchgeführt wurde. Ferner zeigt 6B die Testergebnisse, die ein Baudrehmoment zeigen, und die Baudrehmomente des Beispiels 1 und des Vergleichsbeispiels 1 gleichen einander fast. 6C zeigt eine Bauzeit, und in einer Tiefe des Bodens (zum Beispiel einem dichten Sandboden), wo die Bodenfestigkeit hoch wird, was in einer Tiefe von 12 m oder 18 m oder deren Umgebung der Fall ist, gibt es eine Charakteristik, in der eine Bauzeit im Vergleichsbeispiel 1 im Vergleich zum Beispiel 1 zunimmt.
Ferner betrug in Tabelle 1 eine zum Bohren des Dreheinpress-Stahlrohrpfahls 1 erforderliche Zeit 125 Minuten im Beispiel 1 bzw. 182 Minuten im Vergleichsbeispiel 1. Ferner betrug die Stützkraft des Dreheinpress-Stahlrohrpfahls 1 etwa 1100 kN im Beispiel 1 bzw. etwa 1400 kN im Vergleichsbeispiel 1.
Aus den Ergebnissen des Testbeispiels 1 wurde festgestellt, dass im harten Boden mit einer Tiefe von 12 m oder mehr die Bauzeit im Beispiel 1 kürzer als im Vergleichsbeispiel 1 war, und folglich eine hohe Baufähigkeit gezeigt werden konnte, obwohl im Vergleichsbeispiel 1, in dem die zweite Ausschnittslücke 9 in der oberen Schaufel 4 nicht vorgesehen war, die Stützkraft um das 1,25-fache höher war als im Beispiel 1. Aus diesem Grund war im Beispiel 1, in dem die zweite Ausschnittslücke 9 der oberen Schaufel 4 bezüglich des Stahlrohrs 2 gegenüber der ersten Ausschnittslücke 6 der unteren Schaufel 3 eingeordnet ist, die Baufähigkeit im Vergleich zum Vergleichsbeispiel 1 hoch, und insbesondere war die Baufähigkeit in einem harten Boden hoch. Ferner war die Stützkraft im Vergleichsbeispiel 1 höher, in dem keine Ausschnittslücke in der oberen Schaufel 4 vorgesehen war. Jedoch wurde auch im Beispiel 1 eine ausreichend hohe Stützkraft erhalten.
(Testbeispiel 2)
Auch im Testbeispiel 2 wurde der Durchmesser des Stahlrohrs 2 des Dreheinpress-Stahlrohrpfahls 1, der jeweils im Beispiel 2 und im Vergleichsbeispiel 2 verwendet wurde, auf ϕ190 mm eingestellt, und eine Baulänge wurde auf 12,5 m eingestellt. Ferner wurde die Konfiguration der oben beschriebenen Ausführungsform als Beispiel 2 festgelegt, und ein Beispiel, in dem die zweite Ausschnittslücke 9 der oberen Schaufel 4 so vorgesehen war, dass sie die erste Ausschnittslücke 6 der unteren Schaufel 3 überlappt, wurde als das Vergleichsbeispiel 2 festgelegt.
Dann wurde der Dreheinpress-Stahlrohrpfahl 1 entsprechend der Tiefe in einen unteren Pfahl, einen Zwischenpfahl und einen oberen Pfahl unterteilt, wie in Tabelle 2 gezeigt, die untere Schaufel 3 und die obere Schaufel 4 waren am unteren Pfahl vorgesehen, ein Bohrtest wurde aufeinanderfolgend bis zu einer erforderlichen Tiefe durchgeführt, und ein Baudrehmoment, eine Bauzeit und eine Stützkraft wurden gemessen. Die Ergebnisse werden in Tabelle 2 und der graphischen Darstellung der 7C gezeigt.
7A ist ein Diagramm, das die Bodenfestigkeit entsprechend der Tiefe des Bodens zeigt. 7B ist eine graphische Darstellung, die die Testergebnisse des Baudrehmoments zeigt, und die Baudrehmomente des Beispiels 2 und des Vergleichsbeispiels 2 gleichen einander fast.
Dann nahm bei der Anfangstiefe von etwa 0 bis 1 m Tiefe das Baudrehmoment des Vergleichsbeispiels 2 rapide zu, und folglich war die anfängliche vertikale Vortriebsfähigkeit minderwertig. 7C zeigt die Bauzeit. Tabelle 2
Ferner betrug in Tabelle 2 die Bauzeit des Dreheinpress-Stahlrohrpfahls 1 30 Minuten im Beispiel 2 bzw. 36 Minuten in Vergleichsbeispiel. Ferner betrug die Stützkraft des Dreheinpress-Stahlrohrpfahls 1 etwa 1000 kN im Beispiel 2 bzw. etwa 650 kN im Vergleichsbeispiel 2. Aus diesem Grund betrug die Stützkraft des Beispiels 2 etwa das 1,5-fache des Vergleichsbeispiels 2.
Gemäß Testbeispiel 2 war in 7B in dem Bereich, in dem die Tiefe niedrig war und die Bodenfestigkeit niedrig war, das Baudrehmoment in Vergleichsbeispiel 2 höher, und in dem Bereich, in dem die Tiefe hoch war und die Bodenfestigkeit hoch war, lag das Baudrehmoment in beiden Beispielen auf einem ähnlichen Niveau.
Ferner war die in 7C gezeigte Gesamtbauzeit im Beispiel 2 beträchtlich kürzer als im Vergleichsbeispiel 2.
Ferner war in den in Tabelle 2 gezeigten Testergebnissen die Bauzeit im Beispiel 2 um das 0,76-fache kürzer. Außerdem war bezüglich der Stützkraft die Stützkraft im Beispiel 2 höher.
Gemäß der Ergebnisse des Testbeispiels 2 konnte das Beispiel 2 eine kürzere Bauzeit und höhere Baufähigkeit als im Vergleichsbeispiel 2 aufweisen. Ferner wurde auch bezüglich der Stützkraft im Beispiel 2 eine hohe Stützkraft von mehr oder gleich dem 1,5-fachen von der im Vergleichsbeispiel 2 erhalten, und insbesondere war die Bauleistung im frühen Stadium des Bohrens ausgezeichnet.
Wie oben beschrieben werden gemäß dem Dreheinpress-Stahlrohrpfahl 1 dieser Ausführungsform die folgenden Effekte gezeigt:

(1) Die erste Ausschnittslücke 6 der unteren Schaufel 3 und die zweite Ausschnittslücke 9 der oberen Schaufel 4 befinden sich in die Umfangsrichtung des Stahlrohrs an einander gegenüberliegenden Positionen 2, und wenn der Dreheinpress-Stahlrohrpfahl 1 drehend in den Boden getrieben wird, sind daher der Bohrwiderstand durch den Schneidkantenabschnitt 7 der ersten Ausschnittslücke 6 und der Bohrwiderstand durch den Schneidkantenabschnitt 10 der zweiten Ausschnittslücke 9 ausgeglichen, und außerdem bewegt sich infolge der ersten Ausschnittslücke 6 und der zweiten Ausschnittslücke 9 die gebohrte Erde reibungslos, und folglich wird eine große Vortriebskraft erhalten, wodurch es möglich ist, die Baufähigkeit zu verbessern.
(2) Ferner ist der Mittelpunktswinkel β der zweiten Ausschnittslücke 9 so eingestellt, dass er kleiner als der Mittelpunktswinkel α der ersten Ausschnittslücke 6 ist, und daher sind die Druckkraft und die Stützkraft durch die obere Schaufel 4 verhältnismäßig groß.
(3) Ferner ist der Außendurchmesser der oberen Schaufel 4 größer als der Außendurchmesser der unteren Schaufel 3, und daher ist infolge einer Keilwirkung die Bohrwirkungsgrad des Dreheinpress-Stahlrohrpfahls 1 während des Bohrens in den Boden gut, und der Boden kann nach unten gepresst werden, und folglich nimmt die Stützkraft der unteren Schaufel 3 in die vertikale Richtung zu.
(4) Ferner ist die Öffnung 3a, die einen Durchmesser aufweist, der kleiner als der Innendurchmesser des Stahlrohrs 2 ist, in der unteren Schaufel 3 ausgebildet, die ringförmige Sperrplatte 12 ist innerhalb des Stahlrohrs 2 vorgesehen, und das kleine Loch 12a ist in der Mitte ausgebildet. Daher kann Erde in das Stahlrohr 2 eingeführt werden, und folglich ist der Bohrwiderstand klein. Außerdem wird eine Auftriebskraft infolge des Grundwassers reduziert, und daher wird die Baufähigkeit nicht reduziert.

Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die oben beschriebene erste Ausführungsform beschränkt, und es können geeignete Änderungen, Ersetzungen oder dergleichen innerhalb eines Rahmens vorgenommen werden, der nicht von den Merkmalen der vorliegenden Erfindung abweicht. Es wird unten eine andere Ausführungsform oder ein Modifikationsbeispiel der vorliegenden Erfindung beschrieben, und dieselben oder ähnliche Elemente, Teile und dergleichen wie jene der oben beschriebenen ersten Ausführungsform werden durch dieselben Bezugsziffern bezeichnet, und deren Beschreibung wird weggelassen.
Zum Beispiel ist im Stahlrohr 2 des Dreheinpress-Stahlrohrpfahls 1 gemäß der oben beschriebenen ersten Ausführungsform die in einer Ringform ausgebildete Sperrplatte 12 an der Rückseite der Innenseite befestigt. Jedoch besteht sie nicht notwendigerweise aus einer Ringform, und es kann ein beliebiges Sperrelement wie eine schneckenförmige Platte oder eine Scheibe angebracht sein. Auch in einem Fall einer solchen Konfiguration ist es möglich, eine hohe Stützkraft zu erhalten, da Erde oder dergleichen in das Stahlrohr 2 während des Bohrens eindringt. Ferner wird in einem Fall, wo Grundwasser oder dergleichen in das Stahlrohr 2 eindringt, die Auftriebskraft reduziert, und folglich kann die Baufähigkeit verbessert werden.
Ferner braucht in einem Dreheinpress-Stahlrohrpfahl 1A gemäß einem ersten Modifikationsbeispiel, das in 8 gezeigt wird, die Sperrplatte 12 oder dergleichen nicht im Stahlrohr 2 angebracht sein, und selbst im geöffneten Zustand wird die Vortriebsfähigkeit verbessert. Ferner kann die distale Endöffnung des Stahlrohrs 2 mit der unteren Schaufel 3 versperrt werden.
(Zweite Ausführungsform)
Ferner zeigen die 9 und 10 einen Dreheinpress-Stahlrohrpfahl 1B gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Der Dreheinpress-Stahlrohrpfahl 1B gemäß der zweiten Ausführungsform ist so konfiguriert, dass er eine untere Schaufel 15, die an der distalen Endfläche des Stahlrohrs 2 befestigt ist, und eine obere Schaufel 16 umfasst, die an der proximalen Endseite des Stahlrohrs 2 befestigt ist, ähnlich zum Dreheinpress-Stahlrohrpfahl 1 gemäß der oben beschriebenen ersten Ausführungsform. Ferner ist der Außendurchmesser der oberen Schaufel 16 so eingestellt, dass er größer als der Außendurchmesser der unteren Schaufel 15 ist.
Wie in 9 gezeigt, ist die untere Schaufel 15 aus mehreren Schaufelabschnitten zusammengesetzt, zum Beispiel zwei Schaufelabschnitte, die jeweils eine im Wesentlichen kreisförmige Bogenform und eine flache Plattenform aufweisen, in der einer der Schaufelabschnitte als ein unterer Schaufelabschnitt 17a bezeichnet wird und der andere der Schaufelabschnitte als ein oberer Schaufelabschnitt 17b bezeichnet wird. Beide Schaufelabschnitte 17a und 17b sind zum Beispiel an einem Kontaktabschnitt P mit dem Stahlrohr 2 durch Schweißen oder dergleichen so befestigt, dass sie sich in die Längsrichtung des Stahlrohrs 2 kreuzen, und der Befestigungsabschnitt wird als ein Verbindungs-Befestigungsabschnitt 19 bezeichnet. Die untere Schaufel 15, die an der distalen Endfläche des Stahlrohrs 2 vorgesehen ist, steht zur Innenseite und zur Außenseite der distalen Endöffnung des Stahlrohrs 2 vor. Ferner ist eine Öffnung 15a, die kleiner als der Innendurchmesser des Stahlrohrs 2 ist, durch die Innenumfangskanten der beiden Schaufelabschnitte 17a und 17b ausgebildet.
Der untere Schaufelabschnitt 17a ist bezüglich einer Bezugslinie nach unten geneigt, die orthogonal zur Längsrichtung des Stahlrohrs 2 ist und durch den Verbindungs-Befestigungsabschnitt 19 geht. Ferner ist der obere Schaufelabschnitt 17b bezüglich der Bezugslinie nach oben geneigt, die orthogonal zum Stahlrohr 2 ist und durch den Verbindungs-Befestigungsabschnitt 19 geht. Aus diesem Grund weist die untere Schaufel 15 durch den unteren Schaufelabschnitt 17a und den oberen Schaufelabschnitt 17b eine im Wesentlichen schneckenförmige geneigte Form auf. Ferner ist an einem unteren Endabschnitt des unteren Schaufelabschnitts 17a eine verjüngte (das heißt eine kreisausschnittsförmige) erste Ausschnittslücke 18, die einen Mittelpunktswinkel α aufweist, der sich in einer Draufsicht betrachtet vom Stahlrohr 2 nach außen erstreckt, zwischen dem unteren Endabschnitt und einem Endabschnitt des oberen Schaufelabschnitts 17b ausgebildet, und ein (nicht gezeigter) Schneidkantenabschnitt ist an der Endfläche an der Seite der ersten Ausschnittslücke 18 des unteren Schaufelabschnitts 17a ausgebildet. Aus diesem Grund sind an beiden Endabschnitten des unteren Schaufelabschnitts 17a und des oberen Schaufelabschnitts 17b, die die erste Ausschnittslücke 18 sandwichartig aufnehmen, in der horizontalen Richtung und der vertikalen Richtung Lücken ausgebildet.
Die erste Ausschnittslücke 18 kann durch Abschneiden des oberen Schaufelabschnitts 17b gebildet werden oder kann durch Abschneiden sowohl des unteren Schaufelabschnitts 17a als auch des oberen Schaufelabschnitts 17b gebildet werden.
Wie ferner in 10 gezeigt, ist die obere Schaufel 16 aus mehreren Schaufelabschnitten zusammengesetzt, zum Beispiel zwei Schaufelabschnitten, die jeweils eine im Wesentlichen kreisförmige Bogenform und eine flache Plattenform aufweisen, wobei einer der Schaufelabschnitte als ein unterer Schaufelabschnitt 21a bezeichnet wird und der andere der Schaufelabschnitte als ein oberer Schaufelabschnitt 21b bezeichnet wird. Beide Schaufelabschnitte 21a und 21b sich durch Schweißen oder dergleichen zum Beispiel am Kontaktabschnitt P mit dem Stahlrohr 2 aneinander befestigt, und der Befestigungsabschnitt wird als ein Verbindungs-Befestigungsabschnitt 22 bezeichnet. Ferner ist der Verbindungs-Befestigungsabschnitt 22 in einer Draufsicht betrachtet an einer zum Verbindungs-Befestigungsabschnitt 19 der unteren Schaufel 15 entgegengesetzten Winkelposition vorgesehen.
Der untere Schaufelabschnitt 21a ist bezüglich einer Bezugslinie nach unten geneigt, die orthogonal zur Längsrichtung des Stahlrohrs 2 ist und durch den Verbindungs-Befestigungsabschnitt 22 geht. Ferner ist der obere Schaufelabschnitt 21b bezüglich der Bezugslinie nach oben geneigt, die orthogonal zum Stahlrohr 2 ist und durch den Verbindungs-Befestigungsabschnitt 22 geht. Aus diesem Grund ist die obere Schaufel 16 durch den unteren Schaufelabschnitt 21a und den oberen Schaufelabschnitt 21b im Wesentlichen in einer Schneckenform geneigt. Ferner ist an einem unteren Endabschnitt des unteren Schaufelabschnitts 21a eine zweite Ausschnittslücke 23, die einen Mittelpunktswinkel β aufweist (β < α), der sich in einer Draufsicht betrachtet vom Stahlrohr 2 nach außen erstreckt, zwischen dem unteren Endabschnitt und einem Endabschnitt der oberen Schaufelabschnitt 21b ausgebildet, und ein (nicht gezeigter) Schneidkantenabschnitt ist an der Endfläche auf der Seite der zweiten Ausschnittslücke 23 des unteren Schaufelabschnitts 21a ausgebildet. Aus diesem Grund sind an beiden Endabschnitten des unteren Schaufelabschnitts 21a und des oberen Schaufelabschnitts 21b, die die zweite Ausschnittslücke 23 sandwichartig aufnehmen, in der horizontalen Richtung und der vertikalen Richtung Lücken ausgebildet.
Die zweite Ausschnittslücke 23 kann durch Abschneiden des oberen Schaufelabschnitts 21b gebildet werden oder kann durch Abschneiden sowohl des unteren Schaufelabschnitts 21a als auch des oberen Schaufelabschnitts 21b gebildet werden.
Aus diesem Grund wird auch im Dreheinpress-Stahlrohrpfahl 1B gemäß der zweiten Ausführungsform, wenn der Dreheinpress-Stahlrohrpfahl 1B drehend in den Boden getrieben wird, der Boden durch den Schneidkantenabschnitt gebohrt, der der ersten Ausschnittslücke 18 des unteren Schaufelabschnitts 17a in der unteren Schaufel 15 gegenüberliegt, die im Wesentlichen eine Schneckenform aufweist, und der Boden wird durch den Schneidkantenabschnitt gebohrt, der der zweiten Ausschnittslücke 23 des unteren Schaufelabschnitts 21a in der oberen Schaufel 16 gegenüberliegt, die im Wesentlichen eine Schneckenform aufweist. Dann bewegt sich die Erde, die durch jeden der Schneidkantenabschnitte der unteren Schaufel 15 und der oberen Schaufel 16 gebohrt wird, durch jeweils die erste Ausschnittslücke 18 und die zweite Ausschnittslücke 23 reibungslos nach oben.
Außerdem sind die erste Ausschnittslücke 18 der unteren Schaufel 15 und die zweite Ausschnittslücke 23 der oberen Schaufel 16 in der Umfangsrichtung des Stahlrohrs 2 an einander gegenüberliegenden Positionen angeordnet, und daher sind der Bohrwiderstand durch den Schneidkantenabschnitt der ersten Ausschnittslücke 18 und der Bohrwiderstand durch den Schneidkantenabschnitt der zweiten Ausschnittslücke 23 einander entgegengesetzt, und folglich kann der Bau in einen ausgeglichenen Weise durchgeführt werden.
Ferner ist der Mittelpunktswinkel β der zweiten Ausschnittslücke 23 so eingestellt, dass er kleiner als der Mittelpunktswinkel α der ersten Ausschnittslücke 18 ist, und daher ist die Stützkraft des Dreheinpress-Stahlrohrpfahls 1B durch die obere Schaufel 4 hoch.
Außerdem ist der Außendurchmesser der oberen Schaufel 16 größer als der Außendurchmesser der unteren Schaufel 15, und daher ist der Bohrwirkungsgrad des Dreheinpress-Stahlrohrpfahls 1B während des Bohrens in den Boden ausgezeichnet, und die Stützkraft in die vertikale Richtung nimmt zu. Ferner ist die Öffnung 15a der unteren Schaufel 15 in der distalen Endöffnung des Stahlrohrs 2 ausgebildet, und daher ist der Vortriebswiderstand klein, und außerdem wird die Wirkung der Auftriebskraft durch Grundwasser oder dergleichen reduziert, und daher wird die Baufähigkeit nicht reduziert.
In jeder der oben beschriebenen Ausführungsformen sind die untere Schaufel 3 oder 15 und die obere Schaufel 4 oder 16 im Wesentlichen in einer Schneckenform ausgebildet, und die erste Ausschnittslücke 6 oder 18, und die zweite Ausschnittslücke 9 oder 23, die jeweils in einer Draufsicht betrachtet im Wesentlichen eine verjüngte Form (das heißt eine Kreisausschnittsform) aufweisen, sind zwischen den unterteilten Endabschnitten jeweils an Positionen ausgebildet, die einander etwa 180 Grad gegenüberliegen. Solange jedoch die erste Ausschnittslücke 6 oder 18 und die zweite Ausschnittslücke 9 oder 23 an Positionen angeordnet sind, die sich nicht miteinander überlappen, brauchen die Positionen einander nicht gegenüberzuliegen.
Ferner ist jeweils in der unteren Schaufel 3 oder 15 und der oberen Schaufel 4 oder 16 der Ort, wo jeweils die erste Ausschnittslücke und die zweite Ausschnittslücke ausgebildet sind, nicht auf einen einzelnen Ort beschränkt und kann in mehrere Orte unterteilt werden, und es kann ein Schneidkantenabschnitt an jedem der Orte vorgesehen sein. In diesem Fall wird die Baufähigkeit weiter verbessert, obwohl die Stützkraft jeder Schaufel 3, 4, 15 oder 16 gesenkt wird.
Zum Beispiel können in der zweiten Ausführungsform jeweils die untere Schaufel 15 und die obere Schaufel 16 durch Kombinieren von drei oder mehr Schaufelabschnitten gebildet werden, anstelle der Konfiguration, in der jede Schaufel aus zwei unteren und oberen Schaufelabschnitten zusammengesetzt ist. Ferner ist in jeder der beiden oder drei oder mehr Schaufeln jede der ersten Ausschnittslücke und der zweiten Ausschnittslücke nicht auf eine einzelne Ausschnittslücke beschränkt, und es können zwei oder mehr Ausschnittslücken an dem Mittelpunktswinkel α oder β, die eine beliebige Größe aufweisen, zwischen den jeweiligen Schaufelabschnitten ausgebildet sein (siehe zum Beispiel die erste Ausschnittslücke 18, die durch einen strichdoppelpunktierte Linie in 9 angezeigt wird). In diesem Fall wird es ganz besonders bevorzugt, dass die erste Ausschnittslücke 6 oder 18 und die zweite Ausschnittslücke 9 oder 23 so angeordnet sind, dass sie sich nicht gegenseitig überlappen. Jedoch wird es hinsichtlich der Ausgewogenheit zwischen der Baufähigkeit und der Stützkraft bevorzugt, dass mindestens die erste Ausschnittslücke 18, die den größten Mittelpunktswinkel α der unteren Schaufel 15 aufweist, und die zweite Ausschnittslücke 23, die den kleinsten Mittelpunktswinkel β der oberen Schaufel 16 aufweist, so angeordnet sind, dass sie sich nicht gegenseitig überlappen.
Ferner wird im oben beschriebenen Dreheinpress-Stahlrohrpfahl 1, 1A, oder 1B eine Konfiguration hergestellt, in der zwei Schaufeln, die untere Schaufel 3 oder 15 und die obere Schaufel 4 oder 16, als schneckenförmige Schaufeln angeordnet sind und die erste Ausschnittslücke 6 oder 18 und die zweite Ausschnittslücke 9 oder 23 an Positionen vorgesehen sind, die sich einander mit ungefähr 180 Grad gegenüberliegen. Jedoch können drei oder mehr Schaufeln als jede Schaufel in der Längsrichtung des Stahlrohrs 2 angebracht sein, und in diesem Fall wird es bevorzugt, dass die Ausschnittslücken der Schaufeln auf jeder Stufe im Wesentlichen an beabstandeten Positionen angebracht sind, die erhalten werden, indem im Wesentlichen 360 Grad des Gesamtumfangs durch die Anzahl der Schaufeln geteilt wird. Jedoch können die Ausschnittslücken an unregelmäßigen Intervallen angebracht sein.
In einem Fall, wo mehrere Schaufeln in der Längsrichtung des Stahlrohrs 2 angebracht ist, ändert sich die Stützkraft des Dreheinpress-Stahlrohrpfahls 1 nicht, solange die in einer Draufsicht betrachtete projizierte Fläche der mehreren um das Stahlrohr 2 angeordneten Schaufeln nicht geändert wird, selbst wenn die Ausschnittslücken der jeweiligen Schaufeln nicht in gleichen Abständen angeordnet sind. Selbst in diesem Fall ist die Stützkraft konstant. Jedoch gibt es eine Möglichkeit, dass die Bauleistung des Druckbohrens leicht reduziert werden kann.
Ferner können die untere Schaufel und die obere Schaufel aus einer Kombination einer der unteren Schaufeln 3 oder 15 und der oberen Schaufeln 4 oder 16 unterschiedlicher Typen gemäß der ersten und zweiten Ausführungsformen miteinander bestehen. Ferner kann in jeder Ausführungsform die distale Endöffnung des Stahlrohrs 2 durch die untere Schaufel 3 oder 15 versperrt sein oder kann geöffnet sein.
In der vorliegenden Erfindung bildet die untere Schaufel 3 oder 15 eine erste Schaufel, und die obere Schaufel 4 oder 16 bildet eine zweite Schaufel.
Industrielle Anwendbarkeit
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Dreheinpress-Stahlrohrpfahl mit schneckenförmigen Schaufeln, die an einem distalen Ende eines Stahlrohrs angebracht sind. Gemäß der vorliegenden Erfindung ist es möglich, einen Dreheinpress-Stahlrohrpfahl bereitzustellen, der reibungslos in den Boden getrieben werden kann, und folglich ist die Baufähigkeit hoch, und die Stützkraft ist groß.
Bezugszeichenliste

1: Dreheinpress-Stahlrohrpfahl
2: Stahlrohr
3, 15: untere Schaufel
3a: Öffnung
4, 16: obere Schaufel
6, 18: erste Ausschnittslücke
7, 10: Schneidkantenabschnitt
9, 23: zweite Ausschnittslücke
12: Sperrplatte
17a, 21a: unterer Schaufelabschnitt
17b, 21b: oberer Schaufelabschnitt

Claims

Dreheinpress-Stahlrohrpfahl, der aufweist: ein Stahlrohr; eine erste Schaufel, die in einer im Wesentlichen schneckenartigen Form am Stahlrohr ausgebildet ist, so dass sie nahe dem distalen Ende des Stahlrohrs angeordnet ist, und in der eine erste Ausschnittslücke, die einen Mittelpunktswinkel aufweist, in deren Umfangsrichtung ausgebildet ist; und eine zweite Schaufel, die in einer im Wesentlichen schneckenartigen Form am Stahlrohr ausgebildet ist, so dass sie bezüglich der ersten Schaufel nahe dem hinteren Ende des Stahlrohrs angeordnet ist, und in der eine zweite Ausschnittslücke, die einen Mittelpunktswinkel aufweist, in deren Umfangsrichtung ausgebildet ist, wobei die erste Ausschnittslücke der ersten Schaufel und die zweite Ausschnittslücke der zweiten Schaufel an Positionen angeordnet sind, die sich in einer Umfangsrichtung nicht überlappen, und der Mittelpunktswinkel der zweiten Ausschnittslücke so eingestellt ist, dass er kleiner als der Mittelpunktswinkel der ersten Ausschnittslücke ist.
Dreheinpress-Stahlrohrpfahl nach Anspruch 1, wobei die erste Ausschnittslücke und die zweite Ausschnittslücke an Positionen ausgebildet sind, die im Wesentlichen in Umfangsrichtung über das Stahlrohr beabstandet sind.
Dreheinpress-Stahlrohrpfahl nach Anspruch 1 oder 2, wobei ein Außendurchmesser der zweiten Schaufel so ausgebildet ist, dass er größer als ist ein Außendurchmesser der ersten Schaufel ist.
Dreheinpress-Stahlrohrpfahl nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei eine Öffnung, die einen kleineren Durchmesser als eine distale Endöffnung des Stahlrohrs aufweist, in der ersten Schaufel ausgebildet ist, und die Öffnung so ausgebildet ist, dass sie mit der ersten Ausschnittslücke in Verbindung steht.
Dreheinpress-Stahlrohrpfahl nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei ein ringförmiges oder scheibenförmiges Sperrelement, das das Eindringen von Erde einschränkt, innerhalb des Stahlrohrs montiert ist.