JP2001311147A

JP2001311147A - ネジ込み式鋼管杭及びその施工方法

Info

Publication number: JP2001311147A
Application number: JP2000129344A
Authority: JP
Inventors: Katsuyuki Yoshida; 勝之吉田
Original assignee: Chiyoda Geotech Co Ltd
Current assignee: Chiyoda Geotech Co Ltd
Priority date: 2000-04-28
Filing date: 2000-04-28
Publication date: 2001-11-09

Abstract

(57)【要約】【課題】ネジ込み式鋼管杭の施工性の向上と支持力の
増強を図る。【解決手段】下端に掘削刃２を突設した鋼管製杭本体
１の下部に、杭本体の径の３倍前後の外径とした、ネジ
込み用の螺旋翼３をほぼ一巻きにわたり突設する。この
螺旋翼３の配設位置は、杭本体１の下端からその径の３
倍前後の距離上方に距てた位置とし、杭本体１の下端か
ら螺旋翼３に至る間を先導管部分とする。施工は、この
杭を回転させながら押圧する。それにより、杭先端の地
盤を掘削しながら、螺旋翼３が地中に切り込み、回転推
進により貫入して行き、無排土で杭の埋設ができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、無振動、無排土で地中
に回転埋設する、翼付のネジ込み式鋼管杭に関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】従来、杭を無振動で地中に埋設するに
は、スパイラルオーガによって埋設孔を掘削し、その孔
にセメントミルク等の注入液で充満させた後、節付異形
杭等を挿入するようにしている。しかし、このような工
法では、埋設した杭周りの形成状態は円柱状となり、異
形杭本来の凹凸による支持力が活用されないという問題
を有している。そこで近年は、全長にわたって連続した
螺旋翼を形成したスパイラル杭を、地中に回転させなが
ら埋設することが行われるようになってきた。

【０００３】しかし、このスパイラル杭を埋設する工法
では、杭の製作が非常に面倒で価格が高くなるばかりで
なく、杭径が大きくなるに従って、地中に埋設する場
合、杭の体積分の土砂が排出されることから、その廃棄
処分に多大の労力と費用を要するという問題がある。

【０００４】そこで、本出願人は、下端部に掘削刃と螺
旋翼を設けた鋼管杭を用い、これを地盤にネジ込みなが
ら押圧し、掘削刃により杭先端の土砂を掘削軟化させて
杭側面の未掘削地盤に螺旋翼を食い込ませ、土の耐力を
反力として杭を無排土で回転推進させて埋設する工法
（特公平2-62648号等）を開発し、実施してきた。この
工法は、鋼管杭を地中に回転圧入する操作で、無排土で
埋設できるという利点を有しているので、特に中、低層
建物の基礎杭として好評を得ている。

【０００５】上記工法で使用するネジ込み式の鋼管杭で
は、回転埋設時の螺旋翼の切り込みによる貫入推進性
と、直進安定性と駆動動力の諸要件を勘案して、螺旋翼
径、螺旋翼下の先導管部の長さを設定しており、これま
では、一般的な条件として、螺旋翼径を鋼管杭径のほぼ
2倍とし、螺旋翼から杭先端までの先導部分の長さを、
鋼管杭径の2分の１乃至2倍の長さとしている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上記従来のネジ込み式
の鋼管杭では、それに設けた螺旋翼の大きさが直接支持
力と関係する。支持力を増大するには螺旋翼の径を大に
すればよいのであるが、そうすれば、回転圧入にともな
う貫入抵抗が大きくなるとともに、軸芯ずれが生じて直
進安定性が低下することになる。

【０００７】近頃では、この鋼管杭施工の経済性を向上
させるために、鋼管杭1本当りの支持力を増大させて施
工本数を節減させるという要望が多くなってきており、
これに応じるためには、施工性を損なうことなく螺旋翼
の大径化を図る必要があり、これが解決すべき技術上の
課題となっている。

【０００８】本発明は、上記の課題を解決するためにな
されたもので、支持力の効果がより大きく発揮できると
ともに、直進安定性、施工性に優れた、より大径の螺旋
翼を設けた、支持力の大きなネジ込み式鋼管杭を提供し
ようとするものであり、また、ネジ込み式鋼管杭のより
支持力の増強を図った施工方法を提供しようとするもの
である。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明者は、上記の課題
を解決するために、種々検討、実験を重ねた結果、鋼管
杭の本体の径に対する螺旋翼の径を3倍前後とし、か
つ、螺旋翼を設ける位置を、杭本体の下端から、同管径
の3倍前後距てた位置として、螺旋翼の下方に先導管部
を形成することにより、螺旋翼による支持力が効果的に
得られるとともに、直進安定性も良好となることを見出
し、本発明を完成するに至った。

【００１０】すなわち、請求項１の鋼管杭は、下端が開
放された鋼管製杭本体１の下端に、掘削刃２を突設する
とともに、杭本体１の下端から、杭本体１の外径の3倍
前後の距離を隔てた上方位置の外周面に、杭本体１の外
径の3倍前後の外径を有する翼巾の大きなネジ込み用の
螺旋翼３を、ほぼ一巻きにわたり突設し、杭本体１下端
から螺旋翼３までにわたり、杭の直進を誘導する先導管
部分４を形成したことを特徴とするものである。

【００１１】また、請求項２の鋼管杭は、請求項１の鋼
管杭において、鋼管製杭本体１の下端に底板５を固設
し、該底板に掘削刃２を突設したことを特徴とするもの
である。

【００１２】また、請求項３の施工方法は、先端部に削
岩ドリル11を備えた掘削シャフト10により、地盤Bの支
持層Cの所定の深度まで、埋設する鋼管杭Aの本体1より
大径で螺旋翼３より小径とした空掘孔13を掘削形成した
後、この空掘孔13に固結材15を注入し、ついで、空掘孔
13の個所より鋼管杭Aをネジ込み貫入し、その螺旋翼３
を支持層の上面に定着させ、先導管部分４を支持層C内
に固定させることを特徴とするものである。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て添付の図面を参照して説明する。図1〜図4は、本発明
鋼管杭の本体の下端が開放された形の第1の実施態様を
示し、図5〜図８は、同下端が閉塞された形の第2の実施
態様を示し、また図9は、本発明施工方法の一実施態様
を示したものである。

【００１４】まず、鋼管杭の第1の実施態様について説
明する。この鋼管杭は、比較的硬質な地盤を対象とする
のに適している。図1〜図4において、１は鋼管製の杭本
体で、その開放された下端には数個の掘削刃２，２が突
設されている。また、杭本体１の下部には、ほぼ一巻き
にわたるネジ込み用の螺旋翼３が突設されている。該螺
旋翼３は、その外径が杭本体１の外径D₁の3倍前後の大
径D₂に形成されており、また、その突設位置は、杭本体
１の下端から、杭本体１の外径の3倍前後の距離Lだけ隔
てた上方位置となっている。そして、螺旋翼３から杭本
体１の下端までの距離Lにわたる部分は、鋼管杭の貫入
にあたって、その芯ずれを防止し、直進を誘導するのに
重要な働きをなす先導管部分４に形成されている。

【００１５】なお、図示の例では螺旋翼３は連続して形
成しているが、これは、不連続状態に分断し、全体とし
てほぼ螺旋状をなすように形成したものであってもよ
い。

【００１６】上記の鋼管杭は、回転、押圧により地中に
貫入させ、埋設するが、その螺旋翼３は、杭側面の未掘
削土砂中に食い込み、土のもつ耐力を反力として、杭本
体１の回転により推進させる作用をするとともに、杭の
大きな支持力を得るのに重要である。螺旋翼３の径を大
にすれば、それに応じて大きな支持力が得られることに
なるので、単位面積当りの杭の埋設本数を少なくするこ
とができることになる。しかし、螺旋翼３の径が大とな
ればそれに応じて貫入抵抗が増大するので、杭本体１の
肉厚を厚くする必要があるとともに、多くの動力費を要
することになる。この螺旋翼３の径（面積）に関して種
々検討し、実験を積み重ねてきた結果、螺旋翼３の外径
D_２は本管１の外径の3倍前後とするのが好適であるとい
う結論に達した。

【００１７】また、先導管部分４は、杭の回転貫入にあ
たって芯ずれを防ぎ、直進を誘導するのに重要な役目を
果たす。杭の直進誘導性点だけからみれば、その長さす
なわち距離Lをできるだけ長くとることが有利である
が、しかし、杭はその螺旋翼３が地中に切り込んで貫入
するものであるから、これが杭の上部に位置するだけ初
期の貫入性が低下することになる。

【００１８】他方、螺旋翼３による支持力は、理論的に
はその面積に比例するが、杭の支持力は、螺旋翼３の面
積によるものと、本管１下端の土砂の埋りによる閉塞効
果による杭本体自体の支持力との和によるものである
が、実際には、螺旋翼３により押圧された螺旋翼下側の
地盤は、本管１の下側の地盤を押圧して杭本体1内へと
押し込むようになるため、螺旋翼３の支持力は、螺旋翼
を杭本体の下端近くに設けた従来の杭では、杭本体１の
下端開放形のもので約25％、同閉塞形のもので約15％減
少することが判明した。

【００１９】したがって、螺旋翼の配置位置は、杭の直
進安定性と貫入性及び有効支持力との各面からみて設定
する必要がある。それで、螺旋翼３の外径D₂は杭本体１
の外径D₁の3倍（D₂＝３D₁）前後とするのがよく、ま
た、先導部分４の長さL、すなわち、螺旋翼３の設ける
位置は、杭本体１の下端から、杭本体１外径D₁の３倍前
後の長さL（L=３D₁）とするのが好適であり、それによ
って、螺旋翼３により得られる支持力は、その面積が受
ける土圧のほぼ全量となることがわかった。

【００２０】上記鋼管杭を埋設するには、杭本体１の上
端部を、図示を略した回転押込み装置に接続し、その駆
動によって杭を回転しながら地盤に押し込んで行く。そ
れにより、下端に突設の掘削刃２で地盤は掘削軟化さ
れ、その土砂の多くは本管１の開放された下端から杭本
体１に入り、また、螺旋翼３は杭外側の地中に切り込む
ようにネジ込まれる。その結果、土の耐力が螺旋翼の上
面に反力として作用し、杭が回転することによって、僅
かな押し込み力だけで推進貫入することになる。その
際、螺旋翼３より下部にある先導管部４が先行してガイ
ドとなり、杭を垂直に誘導し、芯ずれを生ずることなく
推進し、無排土で杭の埋設が行える。

【００２１】次に、鋼管杭の第2の実施態様について説
明する。この鋼管杭は、比較的軟弱な地盤を対象とする
のに適している。この鋼管杭は、第1の実施態様の鋼管
杭に対し、図5〜図８に示すように、杭本体１の下端に
底板５を設けて、下端を閉塞形としている点で異なって
おり、掘削刃２はその底板５に突設されている。その他
の構成は第１の実施態様の鋼管杭におけると同様である
から、その説明は省略する。

【００２２】この杭の埋設では、杭先端の掘削軟化した
土砂は、杭側面に押し出され、杭側面の地盤を圧密しな
がら無排土で杭の推進埋設がなされることになる。した
がって、埋設された杭には、杭の側面に圧縮された土砂
体積が、杭を締め付けて摩擦力として有効に作用し、翼
巾の大きな螺旋翼と合せて、軟弱な地盤に対しても大き
な支持力が得られることになる。

【００２３】次に、本発明施工方法の実施態様について
説明する。この工法は、上記実施態様の鋼管杭を、特に
その先端部を岩盤等の強固な支持層に固定して、さらに
大きな支持力を得ようとするものである。図9を参照し
て説明する。まず、図９（イ）に示すように、鋼管杭を
埋設する個所の地盤Bに、先端に、モルタルやセメント
ミルクの噴出孔12と、鋼管杭の本体１より径大で螺旋翼
３より径小に形成した削岩ドリル11を設けた掘削シャフ
ト10を用いて、地表から岩盤等の強固な支持層Cの所要
の根入れ深さまで掘削して、空掘孔13を形成する。な
お、この図示の例では、拡開縮小可能な掘削シャフト10
を用いて、地表から支持層Ｃまでの間の地盤には小径の
孔を形成しているが、これに限られるものではない。

【００２４】そして、この掘削終了後は掘削シャフト10
の先端部よりモルタルやセメントミルク等の固結材15
を、噴出、注入した後、或は噴出しながら掘削シャフト
10を引き上げ、図９（ロ）に示すように、空掘孔13の支
持層掘削部分14に固結材15を充填する。

【００２５】ついで、空掘孔13の個所より鋼管杭Aを押
圧しながらネジ込んで行き、同図（ハ）のように、鋼管
杭Aの先導管部分４が充填した固結材15に突入し、螺旋
翼３が支持層Cの表層面（上面）に定着するように貫入
して施工を終える。

【００２６】この施工方法によれば、鋼管杭Aの先端部
は固結材15によって支持層Cに強固に固設されることに
なり、支持力は一層増大されることになる。また、支持
層Cの上面は水平面をなすとは限らず、傾斜していたり
不規則な凹凸状をなしていることが多いが、このような
場合、鋼管杭Aだけによる掘削、推進貫入では、支持層
の掘削時にすべりが生じたり掘削が困難化することにな
るが、上記のように、あらかじめ掘削シャフト10による
空堀孔13の形成により、鋼管杭Aの貫入が正確、容易に
能率よく行えることになる。

【００２７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の鋼管杭
は、杭本体の下端部に掘削刃とネジ込み用の螺旋翼を備
えたもので、螺旋翼を、その外径が杭本体の外径の３倍
前後のものとし、かつ、螺旋翼の配設位置を、杭本体の
下端から、その外径の３倍前後距てた上方位置としたも
のであるから、次のような優れた効果を奏する。

【００２８】(1) 掘削刃による土砂の軟化、流動化と、
翼巾の広い螺旋翼の地中への食い込みによって、僅かな
押圧力で杭を回転させるだけで杭の埋設が無排土でしか
も能率よく容易にできる。

【００２９】(2) 杭本体下端の開放された請求項１のも
のでは、掘削土が杭本体内に流入するので、硬質の地盤
でも施工が容易にでき、また、杭本体の下端を閉塞した
請求項２のものでは、掘削軟化した土砂は杭の推進とと
もに側方の地盤に圧縮され、圧縮による地盤の耐力が増
強できることから、軟弱地盤においても大きな支持力が
得られる。

【００３０】(3) 螺旋翼は杭本体径の３倍前後の大径と
し、かつ、杭本体の下端からその径の３倍前後距った上
方位置に配設されており、相当に長い先導管部分を形成
したことにより、螺旋翼の面積に応じた大きな支持力が
得られるとともに、ネジ込みによる貫入推進性が向上
し、また、適度に長い先導管部分により芯ずれが防が
れ、直進安定性が向上される。

【００３１】また、本発明の施工方法によれば、鋼管杭
の強固な支持層への固定が確実、容易にできるととも
に、鋼管杭の支持力の一層の強化が図れる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明鋼管杭の第１の実施態様を示す側面図で
ある。

【図２】同底面図である。

【図３】同側断面図である。

【図４】同斜視図である。

【図５】本発明鋼管杭の第２の実施態様を示す側面図で
ある。

【図６】同底面図である。

【図７】同側断面図である。

【図８】同斜視図である。

【図９】（イ）（ロ）（ハ）、本発明施工方法の一実施
態様における施工過程を順次示したものである。

【符号の説明】

１杭本体２掘削刃３螺旋翼４先導管部分５底板 10 掘削シャフト 11 削岩ドリル 12 固結材噴出孔 13 空堀孔 14 支持層掘削部分 15 固結材

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】下端が開放された鋼管製杭本体の下端
に、掘削刃を突設するとともに、杭本体の下端から、杭
本体の外径の3倍前後の距離を隔てた上方位置の外周面
に、杭本体の外径の3倍前後の外径を有する翼巾の大き
なネジ込み用の螺旋翼を、ほぼ一巻きにわたり突設し、
杭本体下端から螺旋翼までにわたり、杭の直進を誘導す
る先導管部分を形成したことを特徴とする、ネジ込み式
鋼管杭。
【請求項２】鋼管製杭本体の下端に底板を固設し、該
底板に掘削刃を突設したことを特徴とする、請求項1記載
のネジ込み式鋼管杭。
【請求項３】先端部に削岩ドリルを備えた掘削シャフ
トにより、地盤の支持層の所定の深度まで、埋設する鋼
管杭の本体より大径で螺旋翼より小径とした空掘孔を掘
削形成した後、この空掘孔に固結材を注入し、ついで、
空掘孔の個所より鋼管杭をネジ込み貫入し、その螺旋翼
を支持層の上面に定着させ、先導管部分を支持層内に固
定させることを特徴とする、ネジ込み式鋼管杭の施工方
法。