JP2001064966A

JP2001064966A - 基礎杭

Info

Publication number: JP2001064966A
Application number: JP23844899A
Authority: JP
Inventors: Yasuyuki Yoshida; 耕之吉田; Tomikazu Osugi; 富美一大杉
Original assignee: Chiyoda Geotech Co Ltd
Current assignee: Chiyoda Geotech Co Ltd
Priority date: 1999-08-25
Filing date: 1999-08-25
Publication date: 2001-03-13

Abstract

(57)【要約】【課題】材料コストが高騰化することなく、垂直方向
荷重と曲げモーメントに十分耐えることができる基礎杭
を提供すること。【解決手段】杭本体１０の上端から最大曲げモーメン
トが作用する４ｍ乃至５ｍの高さ位置までの間の部分に
設けられる、上端側の杭体には、圧縮荷重と、水平方向
の荷重によって生じる曲げモーメントとの双方に対して
耐久性の有る、直径の大きい鋼管１１が使用される。杭
本体１０の中間高さ位置から下端側の杭体には、圧縮荷
重に対して耐久性の有る直径、肉厚を有する、鋼管１１
よりも直径が小さい鋼管１２が使用される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、比較的軟弱な地盤
に４階以上の中層建造物を施工する際に使用される基礎
杭に関する。

【０００２】

【発明が解決しようとする課題】比較的軟弱な地盤に建
造物を施工する場合、先ず所要本数の基礎杭を所定の間
隔をあけて地盤に埋め込み、次いでこの基礎杭上に建造
物を施工するのが一般的である。この基礎杭として、例
えば、鋼管の下端側外周面に、該外周面に沿って螺旋状
翼を溶接等により接合して構成されたものが知られてい
る。この基礎杭を使用した基礎工法によれば、無排土、
無騒音で、鋼管を継ぎ足しながら地中に所定深さねじ込
まれるもので、ソイルセメント改良杭、コンクリート杭
等を使用した杭基礎工法を適用することが難しい、密集
地での低層、中層の建造物の施工に利用される。この種
の基礎杭上に建造物を施工した場合、基礎杭の上端には
建造物の重量が作用する一方、基礎杭の下端側の螺旋状
翼には地盤からの反力が作用して、建造物が沈下しない
ように支える。

【０００３】通常、鋼管からなる基礎杭の設計には、各
杭がそれぞれ受ける垂直方向の荷重に基づいて鋼管の直
径、肉厚が選択されており、杭に作用する曲げモーメン
トにはそれ程注意が払われていないの現状である。基礎
杭は地中に埋設されていて、周囲が地盤によって取り囲
まれており、仮に水平方向の荷重が作用したとしてもそ
れ程大きな影響はなく、垂直方向の荷重に基づいて鋼管
の直径、肉厚を選択すれば、杭に作用する曲げモーメン
トに対しても十分に耐えられると考えられてきたからで
ある。

【０００４】しかし、建造物の階数が４階以上になる
と、風等の影響で建造物を支える基礎杭の上端には垂直
方向の荷重の他に水平方向の荷重が作用し、この水平方
向の荷重によって基礎杭には無視できない曲げモーメン
トが生じて、基礎杭の上端部分が水平方向に変位する。

【０００５】垂直方向の荷重の他に水平方向の荷重によ
る曲げモーメントに耐えるようにするには、杭本体を構
成する全ての鋼管に直径の大きいものを使用するか、あ
るいは肉厚の厚いものを使用すればよいが、これでは基
礎杭自体の材料コストが高騰化する問題が生じる。

【０００６】本発明は、材料コストが高騰化することな
く、垂直方向荷重と曲げモーメントに十分耐えることが
できる基礎杭を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本願の発明者は上記問題
を解決すべく、杭本体の上端に水平方向の荷重が作用し
たときの杭本体に作用する曲げモーメント分布を検討し
たところ、杭本体の上端側に曲げモーメントが作用し、
下端側には殆ど曲げモーメントが作用しないことを知見
した。すなわち、杭本体の上端側では垂直方向荷重と曲
げモーメントが作用するのに対し、下端側では垂直方向
荷重のみであり、杭本体の下端側の鋼管には垂直方向荷
重に耐えるものであればよく、あえて直径の大きいもの
を使用しなくてもよいことが判明した。

【０００８】本発明は上記知見に基づいてなされたもの
で、埋設する深さに合わせて複数本の杭体をつなぎ合わ
せて構成した杭本体の下端側杭体の外周面、あるいは下
端側杭体の下端部に、該外周面に沿って螺旋状翼、ある
いは該下端部に沿って螺旋状底板を設けてなる基礎杭に
おいて、杭本体の上端側の杭体の直径を、下端側の杭体
の直径よりも大きく形成してなることを特徴とする。

【０００９】上端側の杭体のうち、下端側杭体の直径よ
りも大きくするのは、杭本体の上端に水平方向の荷重が
作用したとき、最大曲げモーメントが生じる箇所の杭体
であることが好ましい。

【００１０】また、上端側の杭体の直径は下端側の杭体
の直径の１．５倍乃至２．０倍であることが好ましい。

【００１１】

【発明の実施の形態】図１は本発明の基礎杭の第１実施
例を示す、一部省略して示した正面図、図２は図１の基
礎杭の代替例を示す一部省略して示した正面図、図３は
本発明の基礎杭の第２実施例を示す、一部省略して示し
た正面図、図４は本発明の基礎杭の第３実施例を示す、
一部省略して示した正面図、図５は本発明の基礎杭の第
４実施例を示す、一部省略して示した正面図、図６は本
発明の基礎杭の第５実施例を示す、一部省略して示した
正面図、図７は図６の基礎杭の螺旋状底板の斜視図、図
８は図６の代替例を示す一部省略して示した正面図、図
９は図６の別の代替例を示す一部省略して示した正面図
である。

【００１２】図１に示す第１実施例の基礎杭は、杭体と
しての鋼管を所要本数つなぎ合わせて構成した杭本体１
０からなる。杭本体１０の上端から最大曲げモーメント
が作用する４ｍ乃至５ｍの高さ位置（杭本体１０の上端
から測定した距離）までの間の部分に設けられる、上端
側の杭体には、垂直方向の荷重（圧縮荷重）と、水平方
向の荷重によって生じる曲げモーメントとの双方に対し
て耐久性の有る、直径の大きい鋼管１１が使用される。
杭本体１０の中間高さ位置（杭本体１０の上端から測定
して６ｍ位の位置）から下端側の杭体には、垂直方向の
荷重（圧縮荷重）に対して耐久性の有る直径、肉厚を有
する、鋼管１１よりも直径が小さい鋼管１２が使用され
る。

【００１３】鋼管１１は、例えば、その直径が鋼管１２
の直径の略１．５倍乃至２倍程度である。鋼管１１の直
径が、鋼管１２の直径の１．５倍よりも小さいとき、例
えば１．２倍や１．３倍程度のときには、鋼管１２とそ
れ程変わらなく、曲げモーメントに対しては若干問題が
生じて、水平方向の変位（杭頭変位）があり、建造物を
安定して支えることができない。また、鋼管１１の直径
が、鋼管１２の直径の２．０倍よりも大きいとき、例え
ば３．０倍、４．０倍のときには圧縮荷重と曲げモーメ
ントに対して充分に耐久性があるものの、必要以上の強
度を有し、不経済である。耐久性と経済性の両方の観点
からすると、鋼管１１の直径を、鋼管１２の直径の略
１．５倍乃至２倍程度にするのが好ましい。

【００１４】鋼管の直径と水平方向荷重による杭頭の変
位との関係を説明する。直径と肉厚の異なる３本の鋼管
を使用し、これら鋼管の上端に同じ垂直方向荷重Ｐ（Ｐ
＝３９．０１ｔｆ）と水平方向荷重Ｑ（Ｑ＝４．５ｔ
ｆ）とを作用させたときの杭頭の変位ｙを求めたところ
以下の結果が得られた。

【００１５】サンプル１（直径Ｄ＝216.3mm、肉厚ｔ＝
8.3mm、重量Ｗ＝42.1kgf/m）ではｙ＝0.80cmであった。サンプル２（直径Ｄ＝294.0mm、肉厚ｔ＝6.0mm、重量Ｗ
＝42.6kgf/m）ではｙ＝0.65cmであった。

【００１６】サンプル３（直径Ｄ＝391.0mm、肉厚ｔ＝
4.5mm、重量Ｗ＝42.9kgf/m）ではｙ＝0.54cmであった。また、鋼管の直径、肉厚を変え、また垂直方向荷重Ｐ、
水平方向荷重Ｑを変えて杭頭の変位ｙを求めた。鋼管の
上端にＰ＝４００ｔｆ、Ｑ＝２９．５ｔｆを作用させた
ところ以下の結果がえられた。

【００１７】サンプル４（直径Ｄ＝508mm、肉厚ｔ＝18m
m、重量Ｗ＝217.5kgf/m）ではｙ＝1.89cmであった。サンプル５（直径Ｄ＝752mm、肉厚ｔ＝12mm、重量Ｗ＝2
19.0kgf/m）ではｙ＝1.44cmであった。

【００１８】サンプル６（直径Ｄ＝989mm、肉厚ｔ＝9m
m、重量Ｗ＝217.5kgf/m）ではｙ＝1.20cmであった。すなわち、鋼管の直径を大きく設定することにより、杭
頭変位を小さく抑えることができる。そして、鋼管の直
径を大きく設定することによって、重量が重くならない
ように肉厚の薄いものを使用しても、断面二次モーメン
ト（Ｉcm⁴）を大きくとることができるので、曲げこわ
さ（ＥＩ：Ｅは縦弾性係数、Ｉは断面二次モーメント）
が大きくとれ、杭頭変位を小さく抑えることが可能とな
る。サンプル１では、直径Ｄ＝216.3mm、肉厚ｔ＝8.3mm
で、杭頭変位は0.80cmであるのに対しサンプル３では
直径Ｄ＝294.0mm（直径が略１．４倍）、肉厚ｔ＝6.0mm
（肉厚が略０．７２倍）で、杭頭変位は0.65cmである。
また、サンプル４では、直径Ｄ＝508mm、肉厚ｔ＝18mm
で、杭頭変位は1.89cmであるのに対し、サンプル３では
直径Ｄ＝989mm（直径が略２倍）、肉厚ｔ＝9mm（肉厚が
半分）で、杭頭変位は1.20cmである。

【００１９】鋼管１１と鋼管１２とは、例えば、鋼管１
１の下端面に円盤状又はリング状の接続板１６の上面を
溶接する一方、この接続板１６の下面に鋼管１２の上端
面を溶接することにより、接続される。

【００２０】鋼管１２の下端開口部は底板１３により閉
じられ、該底板１３に略山形状の板部材１４が固定され
る。また、鋼管１２の外周面の下端側から上端側に向け
て略等間隔に３枚の螺旋状翼１５ａ、１５ｂ、１５ｃが
設けられる。

【００２１】板部材１４は、基礎杭を地盤中に回転推進
するに際し、螺旋状翼１５ａよりも先に地盤中に食い込
んで螺旋状翼１５ａを地盤に対して位置決めし、螺旋状
翼１５ａの回転芯ずれを防止するように、掘削刃又は回
転芯すれ防止用先導部材として機能する。

【００２２】螺旋状翼１５ａはその外径が鋼管１２の直
径の２倍乃至３倍に設定され、該螺旋状翼１５ａから上
方に配置される螺旋状翼１５ｂ、１５ｃにしたがって外
径が順次大きくなるように設定される。最上部に位置す
る螺旋状翼１５ｃの外径は鋼管１２の直径の５倍乃至６
倍に設定される。各螺旋状翼１５ａ、１５ｂ、１５ｃに
は、その下面周縁に沿って周壁１５１ａ、１５１ｂ、１
５１ｃが一体に形成してある。これら周壁１５１ａ、１
５１ｂ、１５１ｃは、基礎杭の埋設後、各螺旋状翼１５
ａ、１５ｂ、１５ｃの底面側の土砂が逃げないように圧
密し（包み込むように拘束して圧密し）、土砂の保持力
を高める。

【００２３】上記第１実施例の基礎杭を地盤中に埋め込
むには、先ず、杭本体１０を埋設しようとする地面上に
起立させて、杭本体１０の上端（鋼管１１の上端）を図
示しない回動押し込み駆動装置に取り付ける。この後、
回動押し込み駆動装置によって杭本体１０を回転しつつ
地盤中に押し込むようにすると、まず板部材１４が地盤
に食い込んで、螺旋状翼１５ａ、１５ｂ、１５ｃの地盤
に対する位置決めをする。次いで、螺旋状翼１５ａが板
部材１４と共に掘削刃として杭本体１０の推進方向にあ
る土砂を掘削軟化して杭本体１０を地盤中に回転推進す
る。次いで、螺旋状翼１５ｂ、１５ｃが該土砂を更に掘
削軟化して杭本体１０を地盤中に回転推進する。杭本体
１０は、土砂をその側部に押し出しながら、横振れする
ことなく地盤中に所定の深さまで回転推進されて埋め込
まれる。

【００２４】杭本体１０は、埋設後、その上に施工した
建造物が軟弱地盤中に沈下しないように支持する。この
とき、杭本体１０の上端部分には、建造物の重量による
垂直方向荷重と建造物が風等の影響を受けたときの水平
方向荷重とが作用し、また杭本体１０の下端と螺旋状翼
１５ａ、１５ｂ、１５ｃには、垂直方向荷重による地盤
からの反力が作用する。垂直方向荷重（圧縮力）の他に
水平方向荷重が作用する杭本体１０の上端部分には、下
端側に比して直径の大きい鋼管１１が使用されているの
で、水平方向の変位が生じるおそれなく建造物を軟弱地
盤上に支持することができる。また、杭本体１０の上端
部分にのみ直径の大きい鋼管１１を使用しているので、
杭本体１０全体を直径の大きい鋼管を使用して構成する
場合に比して、材料コストを低減することができる。ま
た、鋼管１１と鋼管１２との接続部分には段部が生じ、
この段部が地盤反力を受け止めるようになるので、基礎
杭の支持力を高めることが出来る。

【００２５】また、鋼管１２の下端側から上端側に向か
って螺旋状翼１５ａ、１５ｂ、１５ｃを配置しているの
で、地盤への各螺旋状翼１５ａ、１５ｂ、１５ｃの食い
込みによって僅かな押圧力により杭本体１０を回転させ
るだけで、杭本体１０を地盤中へ回転推進させることが
できる。また、螺旋状翼１５ａ、１５ｂ、１５は、鋼管
１２の上端側に配置されるものほど外径が大きくなって
いるので、全体として上方に広がった円錐形状となり、
地盤からの垂直方向の反力を受けるだけではなく、建造
物が風等の影響を受けて杭本体１０を地盤から抜き出す
力に対してこれに抵抗する、いわゆるくさび効果が働
き、建造物を安定した状態で支持することが出来る。

【００２６】さらに、各螺旋状翼１５ａ、１５ｂ、１５
ｃには、周壁１５１ａ、１５１ｂ、１５１ｃが一体に形
成してあるので、埋設後、各螺旋状翼１５ａ、１５ｂ、
１５ｃの底面側の土砂が逃げないように圧密し（包み込
むように拘束して圧密し）、土砂の保持力を高め、この
結果、大きな支持力が得られる。この点については、第
５に示す本発明の基礎杭の第５実施例において詳細に説
明する。

【００２７】上記第１実施例では、上端側に鋼管１１を
使用し、下端側に鋼管１２を使用して杭本体１０を構成
した場合を示したが、最大曲げモーメントが作用する上
端から４ｍ乃至５ｍの箇所にのみ鋼管１１を設けるよう
にしてもよい。すなわち、上端部分には鋼管１２を、そ
して最大曲げモーメントが作用する上端から４ｍ乃至５
ｍの部分にのみ鋼管１１を使用し、そこから下端側にか
けては鋼管１２を使用するようにしてもよい。

【００２８】図２は図１に示す基礎杭の代替例を示す。
本代替例では、図１に示す基礎杭から螺旋状翼１５ｂ、
１５ｃを省いたもので、他の部分については図１の基礎
杭と同じ構成である。鋼管１１と鋼管１２とは、例えば
鋼管１１の下端面に円盤状又はリング状の接続板１６ａ
を溶接する一方、鋼管１２の上端面に接続板１６ａと同
じ直径の円盤状又はリング状の接続板１６ｂを溶接し
て、接続板１６ａ、１６ｂどうしを溶接することにより
接続される。

【００２９】図３は本発明の第２実施例を示す。本第２
実施例では、上記第１実施例と同様に、杭本体２０は、
垂直方向の荷重（圧縮荷重）と水平方向の荷重によって
生じる曲げモーメントとの双方に耐える、直径の大きい
鋼管２１と、垂直方向の荷重（圧縮荷重）に耐える直
径、肉厚を有する、鋼管２１よりも直径が小さい鋼管２
２とから構成される。鋼管２１は、杭本体２０の上端か
ら最大曲げモーメントが作用する４ｍ乃至５ｍの高さ位
置までの間の部分までの間の部分に使用され、鋼管２２
は、杭本体２０の中間高さ位置（杭本体２０の上端から
測定して６ｍ位の位置）から下端側に使用される。鋼管
２１と鋼管２２は、例えば鋼管２１の下端面に円盤状又
はリング状の接続板２３ａを溶接する一方、鋼管２２の
上端面に接続板２３ａと同じ直径の円盤状又はリング状
の接続板２３ｂを溶接して、接続板２３ａ、２３ｂどう
しを互いに溶接することにより、接続される。

【００３０】鋼管２２の下端には該下端開口部を閉じな
いようにリング状の底板２４が取り付けられ、この底板
２４にはそこから下方に突出する一対の掘削刃２５ａ、
２５ｂが直径方向で互いに対向するようにして取り付け
られる。鋼管２２の外周面には、その下端側から上端側
にかけて鋼管２２の直径の２倍乃至３倍の外径を有す
る、略一巻きの螺旋状翼２６ａ、２６ｂ、２６ｃ、２６
ｄが略等間隔に設けられる。各螺旋状翼２６ａ、２６
ｂ、２６ｃ、２６ｄのピッチはそれらの外径の略４分の
一に設定され、またこれら螺旋状翼２６ａ、２６ｂ、２
６ｃ、２６ｄ間の間隔は該ピッチの整数倍に設定され
る。

【００３１】本第２実施例の基礎杭によれば、上記第１
実施例の場合と同様に杭本体２０の材料コストが高騰化
することなく、水平方向の変位が生じるおそれなく建造
物を軟弱地盤上に支持することができる。また、杭本体
２０を地盤中に埋設する際、掘削刃２５ａ、２５ｂによ
る土砂の掘削、軟化、流動化と、螺旋状翼２６ａ、２６
ｂ、２６ｃ、２６ｄによる土砂、地盤への食い込みとに
よって、小さな押圧力を伴って杭本体２０を回転させる
だけで効率よく地盤中に無排土で埋設することができ
る。また、各螺旋状翼２６ａ、２６ｂ、２６ｃ、２６ｄ
のピッチは、それらの外径の略４分の一という回転推進
に適したピッチに設定してあるので、杭本体の地盤中へ
の回転推進に際し、地盤に押し込む押圧力は僅かで済
む。また、各螺旋状翼２６ａ、２６ｂ、２６ｃ、２６ｄ
の相互間の間隔がそれらのピッチの整数倍に設定されて
いるので、螺旋状翼２６ｂ、２６ｃ、２６ｄは螺旋状翼
２６ａの回転軌跡に沿って進むことになり、地盤への食
い込み抵抗が大幅に軽減され、少ない動力で杭本体２０
の回転推進が出来る。地盤への埋設後は、鋼管２１と鋼
管２２との間の段部でも地盤反力を受けることができ
る。

【００３２】図４は本発明の基礎杭の第３実施例を示
す。本第３実施例では、上記第１実施例、第２実施例と
同様に、杭本体３０は、垂直方向の荷重（圧縮荷重）と
水平方向の荷重によって生じる曲げモーメントとの双方
に耐える、直径の大きい鋼管３１と、垂直方向の荷重
（圧縮荷重）に耐える直径、肉厚を有する、鋼管３１よ
りも直径が小さい鋼管３２とから構成される。鋼管３１
は、杭本体３０の上端から最大曲げモーメントが作用す
る４ｍ乃至５ｍの高さ位置までの間の部分までの間の部
分に使用され、鋼管３２は、杭本体３０の中間高さ位置
（杭本体３０の上端から測定して６ｍ位の位置）から下
端側に使用される。鋼管３１と鋼管３２は、上記第２実
施例と同様に、鋼管３１の下端面に円盤状又はリング状
の接続板３３ａを溶接する一方、鋼管３２の上端面に接
続板３３ａと同じ直径の円盤状又はリング状の接続板３
３ｂを溶接して、接続板３３ａ、３３ｂどうしを互いに
溶接することにより、接続される。

【００３３】鋼管３２の下端には該下端開口部を閉じる
ようにして底板３４が設けられ、この底板３４にはここ
から下方に垂直に突出する掘削刃３５が設けられる。ま
た、鋼管３２の下端部には、その外周面から突出して傾
斜する掘削刃３６とが設けられる。鋼管３２の外周面に
は、その下端側から上端側にかけて略一巻きの螺旋状翼
３７ａ、３７ｂ、３７ｃが略等間隔に設けられる。螺旋
状翼３７ａはその外径が鋼管３２の直径の２倍乃至３倍
に設定され、該螺旋状翼３７ａから上方に配置される螺
旋状翼３７ｂ、３７ｃにしたがって外径が順次大きくな
るように設定される。

【００３４】本第３実施例の基礎杭によれば、上記第
１、第２実施例の場合と同様に杭本体３０の材料コスト
が高騰化することなく、水平方向の変位が生じるおそれ
なく建造物を軟弱地盤上に支持することができる。ま
た、杭本体３０を地盤中に埋設する際、掘削刃３４，３
５による土砂の掘削、軟化、流動化で、杭本体３０の地
盤への埋設を容易する。また、螺旋状翼３７ａ、３７
ｂ、３７ｃによる土砂、地盤への食い込によって回転推
進力を受けるので、小さな押圧力を伴って杭本体３０を
回転させるだけで効率よく地盤中に無排土で埋設するこ
とができる。また、螺旋状翼３７ａ、３７ｂ、３７ｃ
は、鋼管３２の上端側に配置されるものほど外径が大き
くなっているので、全体として上方に広がった円錐形状
となり、地盤からの垂直方向の反力を受けるだけではな
く、建造物が風等の影響を受けて杭本体３０を地盤から
抜き出す力に対してこれに抵抗する、いわゆるくさび効
果が働き、建造物を安定した状態で支持することが出来
る。地盤への埋設後は、鋼管３１と鋼管３２との間の段
部でも地盤反力を受けることができる。

【００３５】図５は本発明の基礎杭の第４実施例を示
す。本第４実施例では、上記第１実施例乃至第３実施例
と同様に、杭本体４０は、垂直方向の荷重（圧縮荷重）
と水平方向の荷重によって生じる曲げモーメントとの双
方に耐える、直径の大きい鋼管４１と、垂直方向の荷重
（圧縮荷重）に耐える直径、肉厚を有する、鋼管４１よ
りも直径が小さい鋼管４２とから構成される。鋼管４１
は、杭本体４０の上端から最大曲げモーメントが作用す
る４ｍ乃至５ｍの高さ位置までの間の部分までの間の部
分に使用され、鋼管４２は、杭本体４０の中間高さ位置
（杭本体４０の上端から測定して６ｍ位の位置）から下
端側に使用される。鋼管４１と鋼管４２は、上記第１実
施例と同様に、例えば、鋼管４１の下端面に円盤状又は
リング状の接続板４３の上面を溶接する一方、この接続
板４３の下面に鋼管４２の上端面を溶接することによ
り、接続される。

【００３６】鋼管４２の下端部は、長さの短い管部材４
５内に挿入されて溶接等により固定される。すなわち、
鋼管４２の下端部を管部材４５の底部に達するまで挿入
した後、管部材４５の上端部と該上端部付近の鋼管４２
の外周面とをそれらの全周にわたって溶接等することに
より、鋼管４２が管部材４５から抜け出ないように固定
される。

【００３７】管部材４５の底面は、底板４６により閉じ
られる。この底板４６には、一対の階段状の掘削刃４７
ａ、４７ｂが径方向において互いに対向するように設け
られる。

【００３８】管部材４５の外周面には、略一巻きの掘削
刃兼用の螺旋状翼４４が溶接等により固定される。螺旋
状翼４４は、鋼管４２の直径の略５倍乃至６倍前後の直
径を有し、その周縁下面に折り曲げ加工等により周壁４
４ａが一体に設けられる。周壁４４ａは、基礎杭の埋設
後、螺旋状翼４４の底面側の土砂が逃げないように（包
み込むように拘束して）圧密し、土砂に対する保持力を
高めるものである。

【００３９】本第４実施例の基礎杭によれば、上記第
１、第２、第３実施例の場合と同様に杭本体４０の材料
コストが高騰化することなく、水平方向の変位が生じる
おそれなく建造物を軟弱地盤上に支持することができ
る。また、螺旋状翼４４は、鋼管４２の直径の略５倍乃
至６倍前後の直径を有しているので、螺旋状翼４２に作
用する地盤からの反力（地盤反力）は杭本体４０のみの
場合に受ける地盤反力に比して単位面積当たり略２５分
の１から３６分の１程度になり（建造物の荷重を杭本体
４０のみで支える場合に比して略２５分の１から３６分
の１程度に分散して杭本体４０の下方に位置する強度の
ある地盤に伝達するようになり）、このため軟弱地盤の
下方に位置する深い地層（硬い地盤）まで杭本体４０を
埋め込むことなく、軟弱地盤中にあたかも浮いた状態で
埋め込んでも、不同沈下を防止して、建造物を軟弱地盤
上に支えることが出来る。地盤への埋設後は、鋼管４１
と鋼管４２との間の段部でも地盤反力を受けることがで
きる。また、螺旋状翼４４の周縁下面に折り曲げ加工等
により周壁４４ａが一体に設けられているので、杭本体
４０を地盤中に回転推進させると、周壁４４ａが螺旋状
翼４４の底面側の土砂が逃げないように（包み込むよう
に拘束して）圧密し（圧縮し）、土砂に対する保持力を
高めることができ、大きな支持力が得られる。すなわ
ち、螺旋状翼４４の下側では、周壁４４ａにより土砂が
逃げないように拘束されて圧縮される結果、螺旋状翼４
４の下側から離れた部分に比して地盤が硬くなり、大き
な支持力が得られる。

【００４０】図１０は、螺旋状翼４４及び周壁４４ａの
効果を示すグラフである。鋼管４２は、ＪＩＳ３４４
４、一般構造用炭素鋼鋼管で、その直径は直径１３８．
７φであった。螺旋状翼４４及び周壁４４ａはＪＩＳＧ
３１０１、一般構造用圧延鋼材で、螺旋状翼４４の直径
は７００φであった。スウェーデン式サウンディング試
験法（ＪＩＳ−Ａ１２２１−１９９５）に基づいて地盤
の硬さ（換算Ｎ値）を測定した。螺旋状翼４４及び周壁
４４ａの効果を試験するためだけなので、鋼管４１を使
用せずに、鋼管４２のみで杭本体を構成した基礎杭を使
用した。比較のために、先ず、基礎杭を埋設する前の地
盤の硬さ（換算Ｎ値）を各深さ毎に測定した。次いで、
同じ箇所に基礎杭を埋め込みつつ各深さ毎に螺旋状翼４
４の近傍の地盤の硬さ（換算Ｎ値）を随時測定した。図
１０のグラフでは白丸（○）が螺旋状翼４４近傍の地盤
の換算Ｎ値を表し、黒四角（■）が基礎杭を埋設する前
の地盤の換算Ｎ値を表す。グラフから明らかなように、
深度７ｍでは換算Ｎ値が５ポイントも大きくなり、大き
な支持力が得られることが確認された。

【００４１】図６は本発明の基礎杭の第５実施例を示
す。本第５実施例では、上記第１実施例乃至第４実施例
と同様に、杭本体５０は、垂直方向の荷重（圧縮荷重）
と水平方向の荷重によって生じる曲げモーメントとの双
方に耐える、直径の大きい鋼管５１と、垂直方向の荷重
（圧縮荷重）に耐える直径、肉厚を有する、鋼管５１よ
りも直径が小さい鋼管５２とから構成される。鋼管５１
は、杭本体５０の上端から最大曲げモーメントが作用す
る４ｍ乃至５ｍの高さ位置までの間の部分までの間の部
分に使用される。鋼管５２は、杭本体５０の中間高さ位
置（杭本体５０の上端から測定して６ｍ位の位置）から
下端側に使用される。鋼管５１と鋼管５２は、上記第
２，３実施例と同様に、例えば、鋼管５１の下端面に円
盤状又はリング状の接続板５３ａを溶接する一方、鋼管
５２の上端面に接続板５３ａと同じ直径の円盤状又はリ
ング状の接続板５３ｂを溶接して、接続板５３ａ、５３
ｂどうしを互いに溶接することにより、接続される。

【００４２】鋼管５２の下端部分は、その下端外周に沿
って略一周にわたり螺旋状に切り欠けられ、該切り欠き
部分に沿って鋼管５２の直径の５倍乃至６倍前後の直径
を有する略一巻きの掘削刃兼用の螺旋状底板５４が溶接
等により固定される。

【００４３】螺旋状底板５４は、図７に示すように、鋼
管５２の直径の５倍乃至６倍前後の直径を有する環状円
盤に、その中心部に達する半径方向の切り込みを入れ、
該切り込みを介して該環状円盤を鋼管５２の螺旋状に切
り欠いた下端面に沿うように折り曲げ加工して形成され
る。

【００４４】螺旋状底板５４には、その始端と終端との
間の隙間を閉じる閉じ板５４ａが設けられ、またその中
央部に鋼管５２への土砂の進入を許容する土砂進入孔５
４ｂが設けられる。また、螺旋状底板５４の下面には、
杭本体５０の推進方向に突出する略台形状の先導部材５
５が、土砂進入孔５４ｂを横切るようにして設けられ
る。この先導部材５５は、杭本体５０の地盤への回転推
進に際し、螺旋状底板５４よりも先に地盤に食い込んで
螺旋状底板５４を地盤に対して位置決めをし、螺旋状底
板５４の回転芯ずれを防止するものである。

【００４５】本第５実施例の基礎杭によれば、上記第１
乃至第４実施例の場合と同様に杭本体５０の材料コスト
が高騰化することなく、水平方向の変位が生じるおそれ
なく建造物を軟弱地盤上に支持することができる。ま
た、上記第４実施例と同様に、螺旋状底板５４は、鋼管
５２の直径の略５倍乃至６倍前後の直径を有しているの
で、螺旋状底板５４に作用する地盤からの反力は杭本体
５０のみの場合に受ける地盤反力に比して単位面積当た
り略２５分の１から３６分の１程度になり（建造物の荷
重を杭本体５０のみで支える場合に比して略２５分の１
から３６分の１程度に分散して杭本体５０の下方に位置
する強度のある地盤に伝達するようになり）、このため
軟弱地盤の下方に位置する深い地層（硬い地盤）まで杭
本体５０を埋め込むことなく、軟弱地盤中にあたかも浮
いた状態で埋め込んでも、不同沈下を防止して、建造物
を軟弱地盤上に支えることが出来る。また、鋼管５２の
下端部を螺旋状に切り欠いて、該切り欠き部に沿って螺
旋状底板５４を固定しているので、螺旋状底板５４に地
盤反力による曲げモーメントが作用しても、この曲げモ
ーメントは鋼管５２に作用せず、鋼管５２の肉厚を厚く
設定する必要はない。地盤への埋設後は、鋼管５１と鋼
管５２との間の段部でも地盤反力を受けることができ
る。

【００４６】図８は図６に示す第５実施例の基礎杭の代
替例を示す。図６に示す部分と同一構成部分には同一符
号が付してある。本代替例では、螺旋状底板５４の下面
に、階段状の刃を有する掘削刃５６ａ，５６ｂを、螺旋
状底板５４の中心から半径方向に延び且つ螺旋状底板５
４の下面に対して互いに反対方向に傾斜するように固定
する。掘削刃５６ａ、５６ｂの螺旋状底板５４の下面に
対する傾斜角度は、例えば４０°乃至４５°に設定され
る。

【００４７】掘削刃５６ａ、５６ｂは、先導部材５５と
同様に、杭本体５０の回転推進に際し、螺旋状底板５４
よりも先に地盤に食い込んで螺旋状底板５４を地盤に対
して位置決めをし、螺旋状底板５４の回転芯ずれを防止
する。そして、掘削刃５６ａ、５６ｂは、螺旋状底板５
４が地盤に食い込んだ後は螺旋状底板５４と共に杭本体
５０の推進方向の土砂を掘削軟化する。また、掘削刃５
６ａ、５６ｂは、螺旋状底板５４の補強リブとして機能
し、螺旋状底板５４の肉厚を厚く設定しなくても地盤反
力による曲げモーメントに耐えることができる。

【００４８】図９は図６に示す第５実施例の基礎杭の別
の代替例を示す。図６に示す部分と同一構成部分には同
一符号が付してある。本代替例では、螺旋状底板５４
に、その下面周縁に沿って周壁５７が溶接等で固定され
る。この周壁５７は、杭本体５０の埋設後、螺旋状底板
５４の下面側の土砂が逃げないようにして（包み込むよ
うに拘束して）圧密し、土砂の保持力を高める。

【００４９】本発明の基礎杭は、上端側の杭体と下端側
の杭体とを具備し、下端側の杭体に螺旋状翼、螺旋状底
板を設けたものにおいて、上端側の杭体の直径を、下端
側の杭体の直径よりも大きく設定した点に特徴を有する
ものであり、下端側の杭体に設けられる螺旋状翼や螺旋
状底板の形状、直径、個数等は上記実施例に示すものに
限定されるものではない。

【００５０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の基礎杭に
よれば、杭本体の上端側の杭体の直径を、下端側の杭体
の直径よりも大きく形成してなるので、杭本体によって
支えられる建造物の階数が高くなるに伴って上端側の杭
体に垂直方向の荷重の他に曲げモーメントが作用するよ
うになっても何ら支障が生じない。また、杭本体を構成
する杭体の全体に直径の大きいものを使用せず、曲げモ
ーメントが作用する上端側の杭体にのみに直径の大きい
ものを使用するので、杭本体の材料コストが高騰化する
おそれがない。

【００５１】また、上端側の杭体のうち、最大曲げモー
メントが作用する部分にのみ直径の大きいものを使用す
るようにすれば、必要な強度を確保しつつ、杭本体の材
料コストを下げることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の基礎杭の第１実施例を示す、一部省略
して示した正面図である。

【図２】図１の基礎杭の代替例を示す一部省略して示し
た正面図である。

【図３】本発明の基礎杭の第２実施例を示す、一部省略
して示した正面図である。

【図４】本発明の基礎杭の第３実施例を示す、一部省略
して示した正面図である。

【図５】本発明の基礎杭の第４実施例を示す、一部省略
して示した正面図である。

【図６】本発明の基礎杭の第５実施例を示す、一部省略
して示した正面図である。

【図７】図６の基礎杭の螺旋状底板の斜視図である。

【図８】図６の代替例を示す一部省略して示した正面図
である。

【図９】図６の別の代替例を示す一部省略して示した正
面図である。

【図１０】螺旋状翼４４及び周壁４４ａの効果を示すグ
ラフである。

【符号の説明】

１０，２０，３０，４０，５０杭本体１１，２１，３１，４１，５１上端側の杭体（鋼管）１２，２２，３２，４２，５２下端側の杭体（鋼管）１５ａ、１５ｂ、１５ｃ螺旋状翼２６ａ、２６ｂ、２６ｃ、２６ｄ螺旋状翼３７ａ、３７ｂ、３７ｃ螺旋状翼４４螺旋状翼５４螺旋状底板

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】埋設する深さに合わせて複数本の杭体を
つなぎ合わせて構成した杭本体の下端側杭体の外周面、
あるいは下端側杭体の下端部に、該外周面に沿って螺旋
状翼、あるいは該下端部に沿って螺旋状底板を設けてな
る基礎杭において、前記杭本体の上端側の杭体の直径を、前記下端側の杭体
の直径よりも大きく形成してなることを特徴とする基礎
杭。
【請求項２】請求項１に記載の基礎杭にして、前記上端側の杭体は、前記杭本体の上端に水平方向荷重
が作用したとき、最大曲げモーメントが生じる箇所の杭
体であることを特徴とする基礎杭。
【請求項３】請求項１又は２に記載の基礎杭にして、前記上端側の杭体の直径は前記下端側の杭体の直径の
１．５倍乃至２．０倍であることを特徴とする基礎杭。