JP2001317049A - 翼付き杭 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 翼の杭本体への取付けが確実かつ容易であ
り、また対象地盤あるいは施工条件に応じて翼を任意の
位置に、必要数、取り付けることができ、施工後は大き
な支持力が得られる翼付き杭を提供する。 【解決手段】 杭本体１を構成する鋼管の全長にわたり
間隔をおいてボルト孔３を加工しておき、翼ユニット２
を杭本体１の端部から嵌め、ボルト４により任意のボル
ト孔３に固定する。翼ユニット２は、杭本体１を構成す
る鋼管の外径より僅かに大きい内径を有する短尺鋼管２
ａの外面に、翼部材２ｂを溶接等により固定したもので
ある。翼ユニット２は、地盤柱状図などを基に、翼部材
２ａによる支持力を得やすい位置に、必要数設けること
ができる。また、翼ユニット２どうしの間のボルトを通
さないボルト孔３は、セメントミルク５を地盤中へ圧力
注入する場合の注入口として利用することができる。

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、ねじ込み式に施
工可能なドリル杭、その他の杭本体の外周部に翼部材を
有する翼付き杭に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】例えば、低層建築物の基礎は、従来、ほ
とんどが場所打ち鉄筋コンクリートで構築されている。
住宅の建設地盤が軟弱な場合、セメントミルクを使用し
た地盤改良やコンクリート杭などの基礎工法が通常の施
工法である。

【０００３】場所打ち鉄筋コンクリート工事では、根切
り工事に伴う地盤の掘削、鉄筋の配筋、型枠の組立・解
体、さらにコンクリートの打設などの現場作業が非常に
多く、またこれらの作業が複雑に錯綜するため現場作業
の複雑化、工期の長期化を免れない等の課題があった。

【０００４】また、敷地を広範囲にわたって掘り起こす
ため、大量の掘削残土が排出され、その処理が課題とな
っている。

【０００５】また、鋼管杭やコンクリート杭、鋼コンク
リート複合パイル、その他の既成杭の場合、打設時の騒
音や振動の問題がある。

【０００６】そのため、低振動、低騒音、低排土あるい
は無排土で施工できるものとして、例えば鋼管の先端部
や外周面に翼部材を取り付けて、地上に設置した施工機
械により回転力を与え、杭をねじ式に施工するドリル杭
や、セメントミルク等の硬化材を注入しながら、杭の外
周面に設けた掘削翼あるいは攪拌翼により、地中で掘削
土砂と硬化材を攪拌混合する埋設杭工法などが種々開発
されている。

【０００７】例えば、特開平８−２２６１２４号公報に
は、先端外周面に螺旋羽根を備えた鋼管杭について、そ
の先端内面のやや上方に開孔リブを形成し、鋼管杭先端
の螺旋羽根により鋼管杭を回転圧入させながら、杭内面
の開孔リブにより鋼管杭先端に土砂で先端閉塞を形成さ
せる方法が記載されている。

【０００８】また、特開平１１−１４０８７０号公報に
は、鋼管杭の先端またはその近傍に任意形状の鋼板を傾
斜して取り付けてなる下段翼と、鋼管杭の長手方向の中
間部またはその上方の外周面に鋼板を複数に分割して取
り付けてなる上段翼とを有する翼付きねじ込み式鋼管杭
が記載されている。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】従来の翼付き鋼管杭
は、通常、翼部材を鋼管の外周面に溶接により取り付け
るため、翼の取付け精度が悪く、また鋼管との間に隙間
ができやすいといった問題がある。

【００１０】また、特開平８−２２６１２４号公報記載
の翼付き鋼管杭は、鋼管杭の回転施工時に先端支持力を
早期に発揮させるべく、杭の先端閉塞を迅速に形成する
ことに特徴を有しているが、回転翼により杭周辺および
回転翼近傍は土砂との付着力が低下するという問題があ
り、翼付き鋼管杭の支持力は主として先端支持力に期待
している。

【００１１】特開平１１−１４０８７０号公報記載のね
じ込み式鋼管杭の場合も、翼付き鋼管杭の施工時に、鋼
管杭先端の翼の回転により地盤が乱され、翼周辺の土砂
との付着力がとれなくなる。従って、摩擦杭としての支
持耐力が減少する。

【００１２】この他、従来の翼付き杭は一般に、翼の位
置が先端や杭の長手方向の中間の特定の位置に限定され
ており、地盤状況に応じて任意の位置に翼を設けるとい
ったことができず、あまり効率的ではなかった。

【００１３】本願発明は、従来の翼付き杭における上述
のような課題の解決を図ったものであり、翼の杭本体へ
の取付けが確実かつ容易であり、また対象地盤あるいは
施工条件に応じて翼を任意の位置に、必要数、取り付け
ることができ、施工後は大きな支持力が得られる翼付き
杭を提供することを目的としている。

【００１４】

【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、杭本体の外側に、前記杭本体の外径より大き
い内径を有する鋼管の外周に翼部材を設けた翼ユニット
が、１または複数取り付けられていることを特徴とする
ものである。

【００１５】翼ユニットを構成する鋼管は、杭本体の外
側に例えば杭本体の端部から長手方向に嵌めることがで
き、杭本体に容易に固定できる程度の短尺のものでよ
い。

【００１６】本願発明における杭本体は、主として鋼管
を考えているが、必ずしも鋼管に限定する必要はなく、
コンクリート既成杭、鋼コンクリート複合杭などでもよ
い。翼部材も、従来の翼付き鋼管杭における螺旋翼ある
いは半円形、矩形の鋼板を取り付けたものなど、形状、
その他特に限定されない。

【００１７】翼部材と取付け用の鋼管をユニット化する
ことにより、杭本体の長手方向の任意の位置に取り付け
ることができ、また工場で翼ユニットを製作する場合に
も、杭本体に比べ短尺の鋼管への取付けであるため、精
度および信頼性の高い取付けが可能となる。

【００１８】また、翼ユニットは杭本体の任意の位置に
取り付けることができるため、地盤条件に応じて最も効
率のよい位置に取り付けるといったことも容易であり、
また翼ユニットの杭本体への取付けを現場で行うことも
可能である。取付け手段としては、ボルト接合、溶接な
どが考えられる。

【００１９】請求項２は、請求項１に係る翼付き杭にお
いて、前記杭本体の長手方向に間隔をおいて複数のボル
ト孔が設けられており、前記翼ユニットが前記ボルト孔
のうちの任意のボルト孔に固定されている場合である。

【００２０】翼ユニットの杭本体の取付け方法の一つと
してボルト接合が考えられ、その場合、杭本体の長手方
向に予め多数のボルト孔を形成しておくことで、翼ユニ
ットを工場に限らず現場でも任意の位置に容易に取り付
けることができる。

【００２１】ボルト接合は、杭本体を貫通するボルトに
よって行う方法、ボルト孔部分にネジを切っておき、ボ
ルト孔部分に止め付ける方法、杭本体がコンクリート杭
など中実の場合には、あらかじめ杭本体内にボルト接合
用の金具を埋め込んでおく方法などが考えられる。

【００２２】ボルト孔は、必ずしも一定の間隔で設ける
必要はなく、任意の間隔で設ければよい。また、必ずし
も杭本体の長手方向直線上に設ける必要はなく、断面に
よってボルトの止め付け方向が異なっていてもよい。

【００２３】請求項３は、請求項２に係る翼付き杭にお
いて、前記杭本体が中空であり、前記ボルト孔の少なく
とも一部が地盤への硬化材またはグラウト材の注入口を
兼ねている場合である。

【００２４】杭本体が鋼管その他中空の場合は、従来か
ら杭本体内の中空部分を利用してセメントミルクなどの
硬化材またはグラウト材を地盤中に注入あるいは充填す
ることが行われているが、本願の請求項３に係る発明で
は、請求項２におけるボルト孔の一部をその際の注入口
として兼用するものである。

【００２５】本願の請求項４に係る翼付き杭は、杭本体
の材軸方向に、外径の大きい翼部材と外径の小さい翼部
材が交互に複数段設けられていることを特徴とするもの
である。

【００２６】通常、ドリル杭の翼などで掘削された杭周
辺の土壌は、翼によって乱され、翼部分周辺の摩擦が小
さくなっている。請求項４に係る発明では、大小の翼部
材を交互に設けてあることで、小さい翼が掘削土を大き
い翼側に押し付けるので、掘削土が圧縮され、杭本体と
土砂の密着度が増し、杭周面における支持力が増す。

【００２７】なお、外径の小さい翼部材を外径の大きい
翼部材の下部に設けると、小さい翼部材がガイドとな
り、大きい翼のネジ込みを容易にするとともに、杭周辺
の土壌乱れも小さくなるので好ましい。

【００２８】

【発明の実施の形態】図１〜図３は、本願の請求項１〜
３に係る翼付き杭Ａの一実施形態を示したものである。

【００２９】本実施形態では、図１に示すように、杭本
体１を構成する鋼管の全長にわたり１００ｍｍ〜１００
０ｍｍのピッチで、断面の０°および１８０°方向にボ
ルト孔３を加工しておき、図２に示すような翼ユニット
２を杭本体１の端部から嵌め、所定の位置で図３に示す
ようにボルト４により固定している。

【００３０】本実施形態における翼ユニット２は、杭本
体１の鋼管の外径より僅かに大きい内径を有する短尺鋼
管２ａの外面に、翼部材２ｂを溶接等により固定したも
のである。

【００３１】また、図１では、翼ユニット２を先端部と
中間の２箇所の合計３箇所に取り付けているが、この取
り付け位置は、ボルト孔３の位置に応じて任意に決める
ことができる。例えば、図６に示すような地盤柱状図を
基に、地盤の種類と地耐力を求め、摩擦力の得やすい比
較的Ｎ値の大きい位置に、翼ユニット２を必要数設ける
といったことが可能である。

【００３２】また、翼ユニット２どうしの間のボルトを
通さないボルト孔３を利用し、鋼管坑本体１の内面から
セメントミルク５を地盤中へ圧力注入するなどして、翼
部材２ａの周辺をソイルセメント状に硬化させ（図１の
符号６がその硬化部分を示す）、軟弱地盤や支持力の低
い地盤の地耐力を改善することもできる。

【００３３】図４は、上記翼付き杭Ａの施工の様子を概
略的に示したものである。翼付き杭Ａは、図に示すよう
に、施工機械２１に搭載されたオーガー２２に連結さ
れ、その回転により地盤中にねじ込み式に施工される。

【００３４】まず、翼付き杭Ａを回転させることで、先
端の翼ユニット２の翼部材のネジ作用により地中にねじ
込まれて行き、ある程度貫入するとその上方に位置する
長手方向中間の翼ユニット２の翼部材が順次地盤に作用
し、地盤への推進力が加わる。このとき、杭本体１を構
成する鋼管内には先端閉塞土砂を除き、土砂はほとんど
侵入しない。

【００３５】また、翼付き杭の場合、施工後、翼部材の
近傍に空隙が生じやすく、翼部材の周囲の土砂には攪拌
による乱れが発生している。この場合、地上からセメン
トミルクを圧送し、翼ユニット２のボルト接合に使用し
なかったボルト孔を利用して、杭本体１の鋼管内面から
地盤内に圧力注入することで、空隙を埋め、また乱され
た土砂を硬化させ、地耐力を改善することができる。

【００３６】施工後において、地上建築物の鉛直荷重を
支持する杭として機能させる場合、その支持力は主とし
て杭先端の閉塞部および先端の翼ユニット２の翼部、お
よび杭長手方向中間部の翼ユニット２の翼部によって得
られる。

【００３７】また、土砂の軟弱度によって、上述のよう
に翼部材の周辺にセメントミルクを注入するなどして、
地盤支持力の増大を図ることができることから、本願発
明は、特に住宅等の低層建築の基礎杭として適用される
軟弱地盤用小径鋼管杭などにも好適である。

【００３８】鋼管杭への適用範囲としては、鋼管径φ＝
１００ｍｍ〜１０００ｍｍ程度であり、またその場合の
翼ユニットをボルト接合する場合のボルト径としては、
Ｍ１６〜２２程度を用いる。

【００３９】図５は、本願の請求項４に係る翼付き杭Ｂ
の一実施形態を示したもので、この例では、図１〜図３
に示した翼付き杭Ａの場合と同様、杭本体１を構成する
鋼管の全長にわたり１００ｍｍ〜１０００ｍｍのピッチ
でボルト孔３を加工しておき、図２の翼ユニット２と同
様の構成を有する大小の翼ユニット１１，１２を交互に
杭本体１の端部から嵌め、これらを所定の位置でボルト
４により固定している。

【００４０】この場合も、図１〜図３に示したものと同
様、地盤柱状図などを基に、ボルト孔３の位置に応じ
て、この取り付け位置を任意に決めることができる。た
だし、請求項４に係る発明は、必ずしも翼ユニット１
１，１２を用いるものに限らず、大小の翼部材を杭本体
の長手方向に交互に有するものであれば特に限定されな
い。

【００４１】この翼付き杭Ｂは、軟弱地盤の中でも比較
的硬い地盤に施工する場合などに適し、本実施形態では
翼付き杭Ｂの長手方向に複数の翼部材を設ける際、大小
２種類の翼ユニット１１，１２を用意し、図に示すよう
に大小交互に固定する。

【００４２】翼付き杭は、回転建て込み時に、翼部材に
より地盤が乱され、杭表面や翼部材周辺の土砂との付着
が低下する恐れがあるのに対し、大小の翼部材１１ｂ，
１２ｂを交互に設置することにより、杭周辺の土砂を乱
さない施工が可能となり、杭本体や翼部材と土砂との付
着力の低下を防止することができる。

【００４３】

【発明の効果】本願の請求項１に係る翼付き杭は、あ
らかじめ翼部材と取付け用の鋼管をユニット化したもの
であり、翼部材を杭本体の長手方向の任意の位置に、任
意の数、容易に取り付けることができる。従って、地盤
条件などに応じて効率のよい翼位置、翼数を有する翼付
き杭を製作することができる。 ユニットの鋼管は短尺のものでよく、工場などで翼部
材を精度よく、高い信頼性で取り付けることができる。 地盤条件に合わせ、かつ翼部材が精度良く、確実に取
り付けられていることで、施工性に優れるのみならず、
杭としても安定した支持力が得られる。 請求項２に係る翼付き杭の場合、杭本体の長手方向に
設けた複数のボルト孔を選択的に使用することで、翼ユ
ニットを工場に限らず現場でも任意の位置に容易に取り
付けることができる。 請求項３に係る翼付き杭は、ボルト孔の一部をセメン
トミルクなどの硬化材またはグラウト材を地盤中へ注入
するための注入口として利用できるようにしたものであ
り、地盤中の必要箇所をソイルセメント化するなどして
杭の支持力を増加させることができる。 請求項４に係る発明では、杭本体の材軸方向に、外径
の大きい翼部材と外径の小さい翼部材を交互に複数段に
設けていることで、施工に際して周辺の土砂を乱すこと
が少なく、上下の翼部材間に土砂を押し付ける形で杭本
体や翼部材と周辺土砂との間の付着力の低下を防止する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本願の請求項１〜３に係る翼付き杭の一実施
形態を示す地盤内鉛直断面図である。

【図２】 図１の実施形態に用いる翼ユニットの一例を
示したもので、(a)は平面図、(b) は鉛直断面図であ
る。

【図３】 杭本体としての鋼管杭の外周面に図２の翼ユ
ニットをボルト接合した状態を示したものであり、(a)
は平面図、(b) は鉛直断面図である。

【図４】 翼付き杭の施工の様子の一例を示す鉛直断面
図である。

【図５】 本願の請求項４に係る翼付き杭の一実施形態
を示す地盤内鉛直断面図である。

【図６】 施工対象となる地盤の一例としての地盤柱状
図である。

【符号の説明】

Ａ，Ｂ…翼付き杭、１…杭本体（鋼管）、２…翼ユニッ
ト、２ａ…短管、２ｂ…翼部材、３…ボルト孔、４…ボ
ルト、５…セメントミルク、６…硬化部分、１１…翼ユ
ニット（大）、１２…翼ユニット（小）、１３…空隙部
分、２１…施工装置、２２…オーガー

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 杭本体の外側に、前記杭本体の外径より
   大きい内径を有する鋼管の外周に翼部材を設けた翼ユニ
   ットが、１または複数取り付けられていることを特徴と
   する翼付き杭。
2. 【請求項２】 前記杭本体の長手方向に間隔をおいて複
   数のボルト孔が設けられており、前記翼ユニットが前記
   ボルト孔のうちの任意のボルト孔に固定されている請求
   項１記載の翼付き杭。
3. 【請求項３】 前記杭本体が中空であり、前記ボルト孔
   の少なくとも一部が地盤への硬化材またはグラウト材の
   注入口を兼ねている請求項２記載の翼付き杭。
4. 【請求項４】 杭本体の材軸方向に、外径の大きい翼部
   材と外径の小さい翼部材が交互に複数段設けられている
   ことを特徴とする翼付き杭。