JP2000104249A - 鋼管杭の拡径装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 鋼管杭の外周を凹凸状に形成して摩擦力を増
大させる鋼管杭の製作において、大きな拡径量と拡径力
を得るための鋼管杭の拡径装置を提供する。 【解決手段】 ピストン４が管軸方向に進退するように
鋼管内に挿入されるシリンダ装置３と、このピストン４
に固定されたシリンダ側を細径とした断面テーパー状の
くさび形状部材５と、シリンダ装置３に固定された摺動
受座７とくさび形状部材５の間に、このくさび形状部材
５の周囲にテーパー面で摺動可能に配設された複数個の
拡径ブロック６とで構成され、シリンダ装置３のピスト
ン４を退縮させることによって拡径ブロック６をくさび
形状部材５のテーパー面を摺動させて拡径するようにし
た。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、鋼管杭の拡径装置
に関するものであり、さらに詳しくは、鋼管杭の支持力
を増すために、鋼管杭外周、特に長手方向中間部または
先端部の外周を凹凸状に形成した節杭を製作する装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、土中に鋼管杭を設置し、この鋼管
杭の所定箇所を拡径して鋼管外周を凹凸体に形成して周
面摩擦を増大させる節付き鋼管杭の拡径装置としては、
シリンダ装置を駆動装置とし、連結リンクにより拡径ブ
ロックを径方向に押出すものがある（特公昭６１−１５
２０８号公報参照）。

【０００３】この装置は、図８に示すように、シリンダ
装置２４と、このシリンダ装置２４の本体２４ａおよび
ピストンシステム２４ｂ先端にそれぞれ固着されたブラ
ケット２５，２６と、前記ピストンシステム２４ｂ周囲
に配設された複数個の拡径ブロック２７と前記シリンダ
装置本体２４ａのブラケット２５どの間および拡径ブロ
ック２７とピストンシステム２４ｂ先端のブラケット２
６との問にそれぞれ配設された連結リンク２８とで構成
された鋼管杭の拡径装置である。そして、この装置では
拡径力が小さくてもすむように、あらかじめ拡径しよう
とする箇所の鋼管杭２１の長手方向にスリット２２を形
成しておくことが上記公報の実施例に示されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】この従来技術における
拡径装置の拡径量と拡径力の関係は以下の式で表され
る。鋼管杭の半径方向と拡径ブロックを押出すリンクの
なす角度をθ、拡径ブロックが鋼管杭内面に接触した時
の角度をα、リンクの長さをＬとすると、半径方向の拡
径量δは下記（１）のようになる。 δ＝Ｌ×（ｃｏｓθ−ｃｏｓα） ‥‥‥（１） また、拡径力Ｆはシリンダの力をｆとすると下記（２）
のようになる。 Ｆ＝ｆ×１／ｔａｎθ ‥‥‥（２）

【０００５】すなわち、（１）より拡径量を大きくしよ
うとするとＬを大きくしなければならない。ところが、
拡径装置は鋼管杭内に収納しなければならないのでＬを
あまり大きくすることができない。さらに、鋼管抗内部
にシリンダを配置することから、シリンダ力ｆはある程
度制限され、拡径量がｃｏｓθに比例し、拡径力が１／
ｔａｎθに比例することから、拡径力は拡径量の大きさ
で大きく変化しθの大きさが小さい時にのみ大きな拡径
力な期待できる。つまり、Ｌを大きくすると拡径ブロッ
クが鋼管杭内面に接触した時の角度αが大きくなり、そ
の時の拡径力Ｆは１／ｔａｎαに比例するので小さくな
るため、鋼管杭拡径時初期に大きな拡径力を得ることが
できない。

【０００６】したがって、この従来技術の拡径装置の構
造では拡径のメカニズムから拡径量・拡径力とも大きく
することができないという課題があった。つまり、この
従来技術の拡径装置を使用する場合は拡径力が小さくて
も拡径できるように、拡径前の鋼管杭にあらかじめスリ
ットを入れておく必要があった。しかし、鋼管杭にスリ
ットを入れる切断作業は非常に手間の掛る作業であり、
コスト的にも不利であるという問題があった。

【０００７】本発明は上記従来技術の課題を解消して、
鋼管杭にスリットを設けなくても拡径できるように、強
大な拡径力と大きな拡径量を得ることを可能とする拡径
装置を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明の鋼管杭の拡径装置は以下の構成とする。すな
わち、ピストン４が管軸方向に進退するように鋼管内に
挿入されるシリンダ装置３と、このピストン４に固定さ
れたシリンダ側を細径とした断面テーパー状のくさび形
状部材５と、シリンダ装置３に固定された摺動受座７と
くさび形状部材５の間に、このくさび形状部材５の周囲
にテーパー面で摺動可能に配設された複数個の拡径ブロ
ック６とで構成され、シリンダ装置３のピストン４を退
縮させることによって拡径ブロック６をくさび形状部材
５のテーパー面を摺動させて拡径するようにしたもので
ある。

【０００９】このように、上記構成によれば拡径装置２
を鋼管杭１内に挿入して、シリンダ装置３のピストン４
を退縮させることにより、管軸方向のシリンダ装置３側
にくさび形状部材５を引寄せ移動させる際、くさび形状
部材５はシリンダ装置３側を細径とした多角錐形状（断
面デーパー形状）の外周に摺動可能に設けた複数の拡径
ブロック６が、そのテーパー面で摺動して鋼管枕１の管
径方向外方に移動し、拡径ブロック６により鋼管杭が押
し拡げられる。

【００１０】この拡径装置の拡径量と拡径力は、くさび
形状部材５のテーパー角度をφ、ピストン４の退縮量
（引込み量）をａ、シリンダ装置３の退縮力（引込み
力）をｆとすると以下のようになる。 拡径量δ＝ａ×ｔａｎφ 拡怪力Ｆ＝ｆ×１／ｔａｎφ

【００１１】すなわち、ピストン４を退縮させることに
より、くさび形状部材５のテーパー面に沿って拡径ブロ
ック６を鋼管杭１の半径方向外方に移動させて鋼管杭１
を抑圧するものであるから、シリンダ装置の退縮力ｆが
大きくできなくても、くさび形状部材５のテーパー角度
φを適宜設定することにより、極めて大きな拡径力を得
ることができる。

【００１２】また、拡径量を大きくしようとすればくさ
び形状部材５を管軸方向に長くしてピストン４の退縮量
ａを大きくすればよく、さらに、拡径力を大きくしよう
とすればくさび形状部材５のテーパー角度φを小さくす
ればよく、容易に拡径量・拡径力を変えることができ
る。

【００１３】

【発明の実施の態様】以下、本発明の一実施例を図に基
づいて説明する。図１は本発明に係る拡径装置の一部を
断面にした側面説明図、図２は図１に示す拡径装置のＡ
−Ａ断面図である。図３は本発明に用いるくさび形状部
材の斜視図、図４の（ａ）は拡径ブロックの斜視図、
（ｂ），（ｃ）は（ａ）図のＢ−１，Ｂ−２矢視図、図
５は摺動受座、連結ロッド、ブラケットの取合い図であ
る。

【００１４】本発明の実施例に係わる拡径装置２は、図
１、図２に示すように、シリンダ装置３と、このシリン
ダ装置３により管軸方向に移動可能なピストン４に固定
されたくさび形状部材５と、くさび形状部材５周囲に配
設された８個の拡径ブロック６と、シリンダ装置３と拡
径ブロック６の間でシリンダ装置３に固定された摺動受
座７と、拡径ブロック６を挟むように配置されたブラケ
ット８と、摺動受座７とブラケット８を連結する連結ロ
ッド１２で構成されている。

【００１５】実施例のくさび形状部材５は図３に示すよ
うな８角の多角錐形状で中心の貫通孔５ｄをビストン４
に差込み固定ネジ５ａ（図１参照）で固定されている。
また、角錐形状の外周面５ｂの頂辺には長手方向に拡径
ブロックのずれを規制する凸状突起５ｃが形成されてい
る。くさび形状部材５は図の例では８角としているがこ
れに限定されず、これ以外の多角錐、例えば６〜１２角
にしてもよい。また、小型の場合は凸状突起５ｃを省略
してもよい。

【００１６】拡径ブロック６は図４（ａ）〜（ｃ）に示
すように、くさび形状部材５の外周面の凸状突起５ｃに
対向する位置に凸部突起５ｃ面部を形成した内局面６ａ
と、鋼管杭の内周壁を押圧する曲面（球面）状の外周面
６ｂと、摺動受座７に半径方向に摺動するようにした当
接面６ｃと、他の端面６ｄで形成されている。また、各
拡径ブロック６には周方向に挿通孔６ｅを設け、縮経用
バネ１３を挿通して拡径しない状態で縮径状態を保持す
るようにしてある。

【００１７】前記くさび形状部材５と拡径ブロック６は
高硬度の耐磨耗鋼を使用するか、またはくさび形状部材
５の外周面５ｂと拡径ブロック６の内周面６ａを焼き入
れ処理等により耐摩耗性を高くした方がよい。

【００１８】図５は摺動受座７、連結ロッド１２、ブラ
ケット８の取合いを示すもので、摺動受座７は内周をテ
ーパー状に形成した円筒形で基端部がシリンダ装置３の
端部にネジ固定され、拡径ブロック６の当接面６ｃと当
接する受座面７ａには潤滑剤を施して摺動しやすくして
ある。また、受座面７ａには、ピストンの先端部を軸受
１５でガイドする円筒状のブラケット８を連結する連結
ロッド１２の一端が固定され、他端は拡径ブロック６を
半径方向に移動可能に挟み込む間隔を隔ててブラケット
１２を連結固定している。

【００１９】なお、各拡径ブロック６の側面は連結ロッ
ド８の配置部６ｆを切り込んであり、拡径ブロック８の
拡径および縮径時に連結ロッド８が干渉しないようにし
てある。

【００２０】図１の９は、シリンダ装置３上端の吊り金
具１０に下端が巻き付けられた拡径装置吊り下げ用ワイ
ヤロープ、１１は、シリンダ装置３のピストン４を進退
させる油圧配管のボートに接続された油圧パイブであ
る。

【００２１】以上の構成により、拡径装置２は以下のよ
うに作用する。ピストン４が伸長した状態では図１およ
び図２の左側に示したようにピストン４に固定されたく
さび形状部材５のテーパー状細径部分の外周面５ｃが拡
径ブロック６の内周面６ａに接するため拡経ブロック６
は縮径状態となる。この際、縮径用バネ１３が拡径ブロ
ック６を縮径するように作用し保持する。この状態で鋼
管杭内に拡径装置２を挿入する。

【００２２】シリンダ装置３の操作によりピストン４を
縮めると、図１および図２の右側に示すように、ピスト
ン４に固定されたくさび形状部材５がシリンダ装置側に
引寄せられ、くさび形状部材５のテーパー状外周面５
ｂ，５ｃが拡径ブロック６の内周面６ａを摺動し、拡径
ブロック６を半径方向に押広げ、鋼管杭１の内周壁に押
圧力を作用させて拡径させる。なお、この際摺動受座７
には拡径ブロック６からの圧縮力が作用するが当接面６
ｃを摺動しやすくしているためこの摩擦損失は小さい。

【００２３】本拡径装置を用いて鋼管杭１を拡径するに
は、まず図６に示すごとく鋼管杭１をハンマーにて土中
に打ち込んで設置する。鋼管杭１を土中に設置する方法
としては、このほか鋼管杭１内にオーガーを挿入して土
中を掘削しながら設置する中掘り工法や、土中に孔を掘
削した後、孔内に鋼管杭１を挿入するプレボーリング工
法等を用いることができる。

【００２４】次にピストン４を伸長した状態でワイヤロ
ープ９で吊り下げた拡径装置２を鋼管杭１の上方に移動
し、鋼管杭１内に挿人していき、所定の位置に到達した
ところで拡径装置の降下を停止する。

【００２５】次に、シリンダ装置３でピストン４を退縮
させることによりくさび形状部材５を管軸方向に移動さ
せ、くさび形状部材５のテーパー面で拡径ブロック６を
摺動させる。この時、拡径ブロック６は摺動受座７によ
り管軸方向には移動できないよう拘束されているので、
拡径ブロック６は管径外方向に移動し、鋼管杭を押圧し
て図１の右側に示すように押圧部分を拡径させる。この
ときの拡径量・拡径力は、くさび形状部材５のテーパー
角度をφ、ピストン４の退縮量をａ、シリンダ装置３の
退縮力をｆとすると以下のようになる。 拡径量δ＝ａ×ｔａｎφ 拡怪力Ｆ＝ｆ×１／ｔａｎφ

【００２６】所定量の拡径が完了したらピストン４を伸
長して各拡径ブロック６間の縮径バネ１３の引張り力に
より、拡径ブロック６を図１および図２の左側に示す元
の状態に戻し、拡径装置２を残りの拡径予定箇所に移動
した後、上記と同様の手順により拡径する。拡径した鋼
管杭は図７のようになる。

【００２７】このように、本実施例における鋼管杭１の
拡径装置２によれば、ピストン４を退縮させることによ
り、くさび形状部材５のテーパー面に沿って拡径ブロッ
ク６を鋼管杭１の半径方向外方に移動させて鋼管杭１を
押圧するものであるから、シリンダ装置の退縮力ｆが大
きくできなくても、くさび形状部材５のテーパー角度φ
を適宜設定するこにより、極めて大きな拡経力を得るこ
とができる。

【００２８】さらに、拡径量を大きくしようとすればく
さび形状部材５を管軸方向に長くしてピストン機構４の
退縮量ａを大きくすればよく、また、拡径力を大きくし
ようとすればくさび形状部材５のテーパー角度φを小さ
くすればよく、容易に拡径量・拡径力を変えることがで
きる。

【００２９】

【発明の効果】以上述べたように、本発明の鋼管杭の拡
径装置によれば、鋼管内に挿入されたシリンダ装置の退
縮力（引込み力）が比較的小さくても強大な拡径力と大
きな拡径量を得ることができることから、スリットを形
成していない鋼管杭でも容易に拡径することができる。
また、本発明の拡径装置におけるくさび形状部材のテー
パー角度、長さを変えることによって、拡径力、拡径量
の大きさを自由に選択できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る拡径装置の一部断面説明面。

【図２】図１に示す拡径装置のＡ−Ａ断面図。

【図３】くさび形状部材の斜視図。

【図４】（ａ）は拡径ブロックの斜視図、（ｂ）は
（ａ）図のＢ−１矢視図、（ｃ）は（ａ）図のＢ−２矢
視図。

【図５】摺動受座、連結ロッド、ブラケットの取合いを
示す説明図。

【図６】土中に設置した拡径前の鋼管杭を示す説明図。

【図７】拡径した鋼管杭を示す図。

【図８】従来の鋼管杭拡径装置の説明図。

【符号の説明】

１：鋼管杭 ２：拡径装置 ３：シリンダ装置 ４：ピストン ５：くさび形状部材 ６：拡径ブロック ７：摺動受座 ８：ブラケット ９：吊下げ用ワイヤロープ １０：吊り金具 １１：油圧パイプ １２：連結ロッド １３：縮径用バネ ２１：鋼管杭 ２２：スリット ２３：拡径装置 ２４：シリンダ装置 ２４ａ：シリンダ本体 ２４ｂ：ピストンシステム ２５，２６：ブラケット ２７：拡径ブロック ２８：連結リンク

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 斉藤 拓也 東京都千代田区大手町２−６−３ 新日本 製鐵株式会社内 (72)発明者 羽上田 裕章 東京都千代田区大手町２−６−３ 新日本 製鐵株式会社内 Ｆターム(参考） 2D041 AA02 BA22 CA03 CB06 DB02 DB14 FA02 FA03 FA12

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ピストンが管軸方向に進退するように鋼
   管内に挿入されるシリンダ装置と、このピストンに固定
   されシリンダ側を細径とした断面テーパー状のくさび形
   状部材と、シリンダ装置に固定された摺動受座とくさび
   形状部材の間に、このくさび形状部材の周囲にテーパー
   面で摺動可能に配設された複数個の拡径ブロックとで構
   成され、シリンダ装置のピストンを退縮させることによ
   って拡径ブロックをくさび形状部材のテーパー面を摺動
   させて拡径するようにしたことを特徴とする鋼管杭の拡
   径装置。