JP2001193061A - 翼付き杭 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 固い支持層への貫入性に優れ、翼が損傷しに
くく、かつ先端支持力も大きくとることができる翼付き
杭を提供する。 【解決手段】 鋼管などからなる杭本体１の先端部に、
コーン形状の円錐状部２を設ける。円錐状部２には、さ
らに鉄筋を螺旋状に巻き付けた掘削刃３あるいは掘削ビ
ット状の掘削刃を設けるなどして、固い層でも容易に掘
削し、貫入できるようにする。円錐状部２の上方に当た
る杭本体１下端部には螺旋状の翼５が取り付けられてい
る。翼５は最下端に当たる始端部ａからの翼幅が漸増す
る漸増部分５ａと、漸増部分５ａに続く翼幅がほぼ一定
の翼幅一定部分５ｂとを有し、始端部ａおよび漸増部分
５ａでの地盤から受ける抵抗が小さいため、杭の回転貫
入がスムーズとなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本願発明は、地盤中に回転貫
入されて基礎杭を構成する翼付き杭に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、翼付きの既成杭を地盤中に回転貫
入して基礎杭として使用するものが種々開発されてい
る。翼を設ける主な目的は、螺旋翼などにより地盤中へ
の回転貫入を容易にすることと、杭径に比べ大径となる
翼面積により杭支持力の増加を図ること等である。

【０００３】このような翼を設けた杭として、例えば特
公平２−６２６４８号公報には、鋼管杭の下端に掘削刃
付きの底板を設けるとともに、下端部外周面に杭本体の
外径の２倍強の外径を有する螺旋翼をほぼ１巻設けたも
のが記載されている。また、特開平９−３２４４２５号
公報、特開平１１−１９８０８１号公報、特開平１０−
１５９０８６号公報等には、螺旋翼に比べ製作が容易な
翼として先端に互い違いに半円形板を取り付けたものが
記載されており、また翼が先端部に取り付けられること
で、鋼管に過大な曲げ応力が発生しないとされている。

【０００４】この他、特開平１１−２６９８７５号公報
には、鋼管杭の先端を開放するとともに、先端外周部に
螺旋翼を設けたものが記載されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】特公平２−６２６４８
号公報記載の翼付き鋼管杭の場合、先端が平板上の底板
によって閉塞されているため、比較的固い支持層には杭
先端部を貫入させにくいという問題がある。また、杭先
端部を支持層に貫入できないと、鉛直支持力が十分得ら
れなかったり、引抜き抵抗力が小さくなるといった問題
がある。

【０００６】さらに、翼幅が翼始端から一定であるた
め、回転しながら地盤に貫入させて行く際、翼端部が損
傷しやすく、杭貫入に支障をきたす恐れがある。特開平
９−３２４４２５号公報他記載の先端に互い違いの半円
形板を取り付けた形式も、回転により地盤中にねじ込ま
れて行くことになり、半円形板間から土砂が上方に送ら
れるが、その隙間に大きな石や土砂、砂礫などが詰まる
と貫入が阻害されることになる。

【０００７】また、杭下端部において、半円形板の互い
違いによる掘削刃効果により地盤を削って行くものであ
るが、固い地盤では貫入速度が極端に落ちる場合があ
る。特開平１１−２６９８７５号公報記載の回転埋設杭
では、先端が開端であるため貫入しやすいという利点は
あるが、特に杭径が大きい場合、地盤があまり固くない
と十分な支持力が得にくい。また、翼幅が翼始端から一
定であるため、翼が損傷しやすいという問題もある。

【０００８】本願発明は、従来技術における上述のよう
な課題の解決を図ったものであり、固い支持層への貫入
性に優れ、翼が損傷しにくく、かつ先端支持力も大きく
とることができる翼付き杭を提供することを目的として
いる。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本願の請求項１に係る翼
付き杭は、杭の先端部に掘削刃を有する円錐状部を設け
るとともに、前記円錐状部の上方の杭外周に翼を螺旋状
に設けてなり、前記翼の翼幅が始端から漸増する部分を
有し、続いて翼幅がほぼ一定である部分がほぼ１巻以上
設けられていることを特徴とする。

【００１０】杭本体については、主として鋼管杭を考え
ているが、鋼管杭に限定する必要はなく、鋼コンクリー
ト複合パイルあるいはコンクリート杭などでもよい。掘
削刃についは、掘削ビット等の形で突起状の掘削刃を円
錐状部に複数独立に取り付けたものの他、円錐状部に鉄
筋を螺旋状に巻き付けたものなどでもよい。また、鉄筋
の場合、異形鉄筋を用いれば、掘削性を向上させること
ができる。

【００１１】杭先端部の円錐状部に掘削刃を設けること
で、掘削性が向上し、固い支持層への貫入が容易とな
り、施工性の向上によるコスト低減効果の他、杭先端部
を支持層に確実に貫入させることができるため、高い先
端支持力が期待でき、信頼性の高い杭が得られる。

【００１２】円錐状部の高さは杭本体の径の２．５倍以
内程度が望ましい。２．５倍以上の高さだとこの部分の
強度が不足し、不安定となりやすく、貫入垂直度も悪く
なる恐れがある。杭外周に螺旋状に設けられる翼につい
ては、翼幅が始端から漸増する形状であるため、回転時
における翼始端部での抵抗が小さくなり、翼の破損、損
傷が防止できる。すなわち、この漸増部分を設けること
で、杭の回転貫入が円滑化され、固い層にも食い込みや
すくなる。この漸増部分の長さとしては、円滑な貫入を
考えた場合、杭本体外周の０．２５巻き以上程度あるこ
とが望ましい。

【００１３】さらに、翼部分における鉛直支持力に関し
ては、翼幅がほぼ一定である部分をほぼ１巻き以上設け
てあるため、杭周方向に均一な安定した支持力が期待で
きる。なお、翼始端部の翼幅が漸増する部分を０．２５
巻き程度設けることを考えた場合、翼部分の全巻き数
は、１．２５巻き以上となる。

【００１４】ただし、翼幅がほぼ一定の部分での巻き数
が多過ぎると、翼間の隙間に石などが詰まった場合に回
転貫入の支障となる可能性が考えられるため、これを防
止するためには、翼幅がほぼ一定の部分は１巻程度に抑
えることが望ましい。翼幅に関しては、杭の回転貫入時
に土砂を上方へ押し上げる効果や支持面積の拡大による
支持力向上の効果と、翼を構成する板（通常は鋼板）の
剛性を考えた場合、翼幅を杭本体の径の１．５〜３倍程
度とすることが好ましい。

【００１５】１．５倍以下の場合、土砂を上方へ押し上
げる効果や鉛直支持力向上の効果が必ずしも十分でな
く、３倍以上では回転貫入時の抵抗により翼が破損した
り損傷しやすくなる可能性が考えられる。ただし、後述
するように、翼の表面あるいは外周部に補強リブを設け
たり、あるいは翼自体の材質を変えたり、厚さを増すな
どして、さらに翼幅を大きくすることも考えられる。

【００１６】請求項２は、請求項１に係る翼付き杭にお
いて、前記翼の翼幅がほぼ一定である部分に続いて、さ
らに翼幅が漸減する部分を有する場合を限定したもので
ある。翼の下部に位置する漸増部分の他に、翼の上部に
漸減部分を形成することで、例えば杭を仮設杭として用
いる場合などにおいて、引抜き撤去がスムーズとなる。
また、仮設杭でない場合でも、回転貫入中に、何らかの
理由で杭を逆向きに回転させたい場合などにおいて、逆
回転がスムーズとなり、翼の損傷などを防止することが
できる。

【００１７】請求項３は、請求項１または２記載の翼付
き杭において、前記翼の表面に補強リブが設けられてい
る場合を限定したものである。補強リブを設ける主目的
は翼部分の剛性を高め、翼幅をより大きくとれるように
することにあるが、補強リブの形状によっては杭本体と
地盤間の周面摩擦力を向上させたり、あるいは回転貫入
の抵抗を低減することも可能である。

【００１８】例えば、補強リブを翼の半径方向に設けた
場合、翼を上下方向に曲げようとする力に対する抵抗力
が向上し、また補強リブを傾斜させて取り付けた場合に
は翼上下の土砂を杭本体表面方向に呼び込み、周面摩擦
力の向上が図れる。また、この補強リブは、翼の下面側
に設ける場合、上面側に設ける場合、上下面両方に設け
る場合が考えられる。

【００１９】請求項４は、請求項３に係る翼付き杭にお
いて、前記補強リブが前記翼の最外周に設けられている
場合を限定したものである。補強リブを翼の最外周につ
ば状に設けた場合、回転貫入時に土砂が補強リブより外
側に逃げにくくなり、施工後における杭本体と地盤間
で、高い周面摩擦力が期待できる。また、補強リブとし
ての翼剛性向上効果により、補強リブがない場合に比べ
翼幅を杭本体の径の５倍程度まで広げることが可能とな
る。すなわち、５倍程度までは施工時の翼の安定化が図
れ、それに応じて高い杭支持力が期待できる。

【００２０】

【発明の実施の形態】図１は、本願の請求項１に係る発
明の一実施形態を示したもので、鋼管からなる杭本体１
の先端にコーン形状の鋼製円錐状部２を溶接等により固
着してある。円錐状部２には、異形鉄筋を螺旋状に巻き
付けて溶接し、掘削刃３としている。

【００２１】また、円錐状部２のすぐ上方に当たる杭本
体１下端部には鋼製の翼５が螺旋状に巻き付けられ、杭
本体１の表面に溶接されている。翼５は翼５の最下端に
当たる始端部ａからの翼幅が漸増する漸増部分５ａと漸
増部分５ａに続く翼幅がほぼ一定の翼幅一定部分５ｂと
からなっており、そのため、始端部ａおよび漸増部分５
ａが地盤から受ける抵抗が小さく、杭の回転貫入がスム
ーズになる。

【００２２】図２は、杭先端部の円錐状部２の変形例を
示したもので、図１における異形鉄筋からなる掘削刃３
の代わりに独立した突起として取り付けられる複数の掘
削ビット状の掘削刃３を設けた場合である。図１の掘削
刃３が回転貫入における比較的スムーズな貫入を図って
いるのに対し、図２の掘削刃４は地盤中の固い層に対す
るより高い切削効果を求めたものである。

【００２３】また、鉄筋巻き付けによる掘削刃３が安価
に簡易に設けられるのに対し、図２の独立突起の形式で
あれば、地盤により突起高さや個数を調節可能であり、
柔軟に対処することができる。なお、この例では掘削刃
４を設けた円錐状部２の先端を偏心させている。チェッ
カープレートや菱目付き鋼板などの凹凸付き鋼板を用い
て円錐状部を製造してもよく、その場合には突起部が掘
削刃として作用する。

【００２４】図３は、本願の請求項２に係る発明の一実
施形態を示したもので、翼４について、始端部ａからの
漸増部分５ａ、中間の翼幅一定部分５ｂに続き、さらに
終端部ｂに向けて翼幅が漸減する漸減部分５ｃが形成さ
れている。漸減部分５ｃの効果としては、杭を仮設杭と
して用い、後から撤去する必要がある場合に、その引抜
き撤去がスムーズとなる。また、回転貫入中に杭を戻す
必要が生じた場合などにも有利である。

【００２５】この場合の翼５の巻き数は、漸増部分５ａ
が約０．２５巻き、翼幅一定部分５ｂが約１巻き、漸減
部分５ｃが約０．２５巻きで、全体として約１．５巻き
となっている。また、図に示すように、刃削刃３の終端
部と、翼の始端部ａの位置を合わせると、土砂の翼５間
への巻き込みがスムーズとなり、結果として杭周面摩擦
力を大きくとることができる。

【００２６】図４は、請求項３、４に係る発明の一実施
形態における杭先端部を示したもので、翼５に下向きの
補強リブ６を設けることで、翼５を補剛し、回転貫入時
の翼５の変形を抑制できるようにしている。また、この
例は、特に請求項４に規定されるように、翼５の外周部
に補強リブ６を設けた場合であり、土砂がつば状に取り
付けられた補強リブ６より外側に逃げにくくなり、杭本
体１と地盤間での周面摩擦力を大きくとることができ
る。

【００２７】図５は、請求項３、４に係る発明の他の実
施形態における杭先端部を示したもので、図４では補強
リブ６を下向きに形成していたのに対し、図５の例では
補強リブ６を上下に突出させている。図６は、本願の請
求項１、２に係る発明の他の実施形態における杭先端部
を示したもので、杭本体１の先端部および円錐状部２に
複数のセメントミルク吐出口７を設け、セメントミルク
等の固化材の注入により杭先端部の強度を高め、先端支
持力の安定および増大を図っている。

【００２８】なお、本願発明の翼付き杭を埋込み杭とし
て使用する場合には、杭の回転貫入時にセメントミルク
吐出口７から固化材を吐出し、杭周辺の掘削土砂と攪拌
混合して杭外周部の地盤を固めることで、支持力を安定
的にとることができる。

【００２９】

【発明の効果】回転貫入式の杭の最も大きな課題は、
杭支持力を期待するためには比較的固い地層まで杭先端
を貫入到達させる必要があるのに対し、軟らかい層から
固い層へ貫入させるとき、あるいは杭貫入途中に比較的
固い層があるときに、従来の杭では食い込み能力が不足
し、同じ深度位置で杭先端が「空回り」状態に近くな
り、施工時間が著しく長くなり問題を生じることであっ
たのに対し、本願発明の杭では、上述のように杭先端に
掘削刃を備えた円錐状部を有し、かつ翼の始端部に漸増
部を設けたことで、従来の同種の杭に比べて著しく貫入
が容易となる。

【００３０】また、杭の貫入の円滑化と支持層への確
実で迅速な根入れを可能したことにより、施工費におい
ても大幅な低減効果が期待できる。 請求項２に係る発明では、翼の上方にも漸減部分を設
けてあるため、仮設杭として用いる場合等において、引
き抜き撤去がスムーズとなる。

【００３１】請求項３に係る発明では、翼に補強リブ
を設けたことで、翼の外力に対する抵抗が大きくなり、
杭の回転貫入がよりスムーズとなり、また安定した支持
力が得られる。さらに、翼径の拡大も可能である。 請求項４に係る発明では、翼外周部に設けたつば状の
補強リブによる土砂の拘束効果が得られ、杭と地盤との
間の周面摩擦力を大きくとることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本願の請求項１に係る発明の一実施形態を示
したもので、(a) は翼付き杭先端部の正面図、(b) は底
面図である。

【図２】 杭先端部の円錐状部の変形例を示す正面図で
ある。

【図３】 本願の請求項２に係る発明の一実施形態を示
したもので、(a) は翼付き杭先端部の正面図、(b) は底
面図である。

【図４】 本願の請求項３、４に係る発明の一実施形態
における杭先端部の正面図である。

【図５】 本願の請求項３、４に係る発明の他の実施形
態における杭先端部の正面図である。

【図６】 本願の請求項１、２に係る発明の他の実施形
態における杭先端部の正面図である。

【符号の説明】

ａ…翼始端、ｂ…翼終端、１…杭本体、２…円錐状部、
３…掘削刃、４…掘削刃、５…翼、５ａ…翼幅一定部
分、５ｂ…漸増部分、５ｃ…漸減部分、６…つば状補強
リブ、７…セメントミルク吐出口

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 飯田 久雄 大阪府大阪市中央区北浜４丁目５番33号 住友金属工業株式会社内 (72)発明者 小林 洋一 大阪府大阪市中央区北浜４丁目５番33号 住友金属工業株式会社内 (72)発明者 黒崎 和保 大阪府大阪市中央区北浜４丁目５番33号 住友金属工業株式会社内 (72)発明者 西山 輝樹 大阪府大阪市中央区北浜４丁目５番33号 住友金属工業株式会社内 (72)発明者 後藤 博史 福岡県福岡市中央区谷１丁目10番23号 株 式会社礎建設内 Ｆターム(参考） 2D041 AA02 BA12 BA22 CA05 DB02 DB05 FA14

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 杭の先端部に掘削刃を有する円錐状部を
   設けるとともに、前記円錐状部の上方の杭外周に翼を螺
   旋状に設けてなり、前記翼の翼幅が始端から漸増する部
   分を有し、続いて翼幅がほぼ一定である部分がほぼ１巻
   以上設けられていることを特徴とする翼付き杭。
2. 【請求項２】 前記翼の翼幅がほぼ一定である部分に続
   いて、さらに翼幅が漸減する部分を有する請求項１記載
   の翼付き杭。
3. 【請求項３】 前記翼の表面に補強リブが設けられてい
   る請求項１または２記載の翼付き杭。
4. 【請求項４】 前記補強リブが前記翼の最外周に設けら
   れている請求項３記載の翼付き杭。