JP2002146780A - コンクリート合成杭用鋼管及び鋼管コンクリート合成杭の築造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】高い支持力を発揮するとともに、曲げ耐力・剪
断耐力に優れ、経済効果の高い場所打ち鋼管コンクリー
ト合成杭を提供する。 【解決手段】鋼管２１の外側面に丸鋼が螺旋状に巻き付
けられ、アーク溶接により鋼管２１に固着されて凸条部
２２が形成されている。また鋼管先端部には、螺孔が凸
条部２２に沿って１６箇所設けられており、それら各螺
孔に、鋼管内側へ突出するボルト２３，２３・・が螺着
されている。さらに、鋼管２１の基端部，中央部及び先
端部の外側面に、凸条部２２より外方へ突出する半円状
の突起２４，２４・・が、凸条部２２に沿って１２個取
り付けられている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、場所打ちコンクリ
ート杭の芯材として使用するコンクリート合成杭用鋼
管，及びその鋼管を用いた鋼管コンクリート合成杭の築
造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】建造物を支持する基礎杭として代表的な
ものに場所打ちコンクリート杭がある。これは、施工地
盤に縦孔を削孔し、その縦孔内に鉄筋かご等の芯材を建
て込み、生コンクリートを充填させて得られるコンクリ
ート杭であるが、近年、建造物の大型化・高層化に伴
い、ますます強固な支持力を発揮する場所打ちコンクリ
ート杭が求められている。そこで出願人はさきに、芯材
として外面リブ付き鋼管を使用する鋼管コンクリート合
成杭を築造する技術を開発した。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この外
面リブ付き鋼管はリブの加工を要するため、高価格なも
のであった。また、建造物は芯材とフーチングにて接合
されているため、建造物が地震により横揺れすると、芯
材にはフーチングを介して大きな曲げモーメントあるい
は剪断応力が加えられる。そのため、さらに強固な支持
力を有するとともに、曲げ耐力・剪断耐力をも併せ持つ
強靭な杭が求められている。そこで本発明は上記の問題
点に鑑み、強固な支持力を発揮するとともに、曲げ耐力
・剪断耐力に優れ、経済効果の高い場所打ちコンクリー
ト杭を提供することを課題とする。

【０００４】

【課題を解決するための手段】上記課題を達成するため
の請求項１に記載の発明のコンクリート合成杭用鋼管
は、場所打ちコンクリート杭の芯材として使用するコン
クリート合成杭用鋼管であって、鋼管外側面に、環状ま
たは螺旋状に形成した棒状鋼を固着して成る凸条部を設
けたことを特徴とするものである。また請求項２に記載
のコンクリート合成杭用鋼管は、請求項１の構成に加え
て、前記凸条部を、鋼管全長にわたって設けたものであ
る。請求項３に記載のコンクリート合成杭用鋼管は、請
求項１または２の構成に加え、鋼管の内側に、鋼管中心
軸方向へ突出する突出部を設けたものである。また請求
項４に記載のコンクリート合成杭用鋼管は、前記突出部
を、鋼管に螺孔を設け、その螺孔にボルトを螺着して形
成したものである。請求項５に記載のコンクリート合成
杭用鋼管は、請求項１乃至４の構成に加え、鋼管外周面
の複数箇所に、凸条部より外方へ突出させた突起を配設
したものである。

【０００５】請求項６に記載の発明の鋼管コンクリート
合成杭の築造方法は、地盤に縦孔を削孔し、その縦孔内
に生コンクリートを充填した後、請求項１乃至５のいず
れかに記載のコンクリート合成杭用鋼管を前記縦孔内に
挿入する築造方法である。また請求項７に記載の鋼管コ
ンクリート合成杭の築造方法は、地盤に縦孔を削孔し、
その縦孔に請求項１乃至５のいずれかに記載のコンクリ
ート合成杭用鋼管を挿入し、その鋼管と前記縦孔内壁と
の間に生コンクリートを充填する築造方法である。な
お、ここで生コンクリートとは、純粋なセメント，及び
セメントに土砂を加えたコンクリートあるいはモルタル
をいう。

【０００６】

【発明の実施の形態】［実施の形態１］以下、本発明の
コンクリート合成杭用鋼管の一実施形態について、図面
をもとに説明する。図１は本発明にかかるコンクリート
合成杭用鋼管（以下単に合成杭用鋼管という）１０を示
す斜視説明図であり、図２（ａ）は図１に示す合成杭用
鋼管１０の中心軸方向の断面図、同図（ｂ）は合成杭用
鋼管１０の底面図である。なお、各図において凸条部１
２，１２・・を実際の大きさよりやや大きく図示してい
る。鋼管１１の外側面に、例えば２５ｍｍ径の丸鋼を環
状に巻き付け、アーク溶接により固着して形成した凸条
部１２，１２・・が、鋼管全長にわたって多段に設けら
れている。また、鋼管先端より略鋼管径Ｄに相当する長
さ上方位置に螺孔１３，１３・・が８箇所、周方向に対
して均等に設けられているとともに、そのさらに鋼管径
Ｄに相当する長さ上方位置にも同様な螺孔１３，１３・
・が８箇所設けられており、それら各螺孔１３，１３・
・にボルト１４，１４・・がそれぞれ螺着され、ボルト
先端部１４ａ，１４ａ・・が鋼管１１の内側に突出して
いる。また、鋼管外側面の基端部，中央部及び先端部
に、凸条部１２より外方へ突出する半円状の突起１５，
１５・・が３カ所にそれぞれ４つずつ計１２個、周方向
に対して均等に配設されている。

【０００７】次いで、上記の合成杭用鋼管１０を芯材と
する鋼管コンクリート合成杭の築造方法について図３を
もとに説明する。ここでは比較的小径の鋼管、例えば杭
径１ｍ以下の鋼管を築造するのに好適なアースオーガー
工法を用いる方法について述べる。図３（ａ）〜（ｄ）
は上記合成杭用鋼管１０の築造方法を示す説明図であ
る。まず図３（ａ）に示すように、掘削手段であるアー
スオーガ１６を用いて、注水しながら施工地盤に縦孔１
７を掘削する。掘削に伴って排出される土壌は地上に搬
出する。縦孔１７が比較的硬質な支持層Ｓに到達した
ら、コンクリートポンプ（図示せず）により生コンクリ
ート１８ａを、アースオーガシャフト１６ａの中空部を
介してアースオーガ先端ビット１６ｂから吐出し、同図
（ｂ）に示すように縦孔内を生コンクリート１８ａで充
填する。縦孔内が生コンクリート１８ａで充填されれ
ば、同図（ｃ）の如くクレーンを用いて合成杭用鋼管１
０を吊り上げ、縦孔１７にゆっくりと沈下させて合成杭
用鋼管１０と孔壁との間及び鋼管内部に生コンクリート
１８ａを流入させ、縦孔内に定着させる。その際、杭外
周の基端部，中央部及び先端部にそれぞれ配設した１２
個の突起１５，１５・・により、合成杭用鋼管１０は縦
孔１７の略中心に位置決めされる。そして一定時間経過
後に生コンクリート１８ａは硬化し、鋼管外周に取り付
けられた凸条部１２，１２・・が硬化したコンクリート
柱１８Ａを拘束して鋼管コンクリート合成杭１９が形成
される（同図ｄ）。

【０００８】ここで鋼管コンクリート合成杭１９は、図
３（ｄ）に示すように、合成杭用鋼管１０の支持層Ｓへ
の貫入長さＬ１を鋼管径Ｄと略同程度とし、コンクリー
ト柱１８Ａの支持層Ｓへの根入れ長さＬ２を、鋼管１０
の貫入長さＬ１に、コンクリート柱１８Ａの直径の２分
の１に相当する長さを加えた長さ以上とするのが強度の
点で望ましい。

【０００９】このように、上記合成杭用鋼管１０を芯材
として鋼管コンクリート合成杭１９を築造すれば、鋼管
外側面に設けた凸条部１２，１２・・が周囲のコンクリ
ート柱１８Ａを拘束し、また鋼管先端部にて内側へ突出
する突出部としてのボルト先端部１４ａ，１４ａ・・が
杭の鉛直方向への変位を抑えるので、合成杭用鋼管１０
とコンクリート柱１８Ａとが強固に一体化し、押し込み
荷重に対して強い支持力を発揮できる。しかも、凸条部
１２，１２・・は丸鋼を巻き付けて固着するだけで形成
可能であって、煩雑な加工を要せず、また突出部は鋼管
１１にボルト１４，１４・・を螺着するだけで容易に形
成することができるので、製造コストを低廉に抑えるこ
とができる。なお、ボルト頭部１４ｂ，１４ｂ・・を鋼
管１１にアーク溶接して、より強固に固着することもで
きる。加えて、鋼管外側面の基端部，中央部及び先端部
に突起１５，１５・・が配設されているので、縦孔１７
の略中心位置に容易に設置することができ、鋼管１１の
周囲に充分な厚さのコンクリートが確保される結果、安
定した支持力・曲げ耐力・剪断耐力を発揮することがで
きる。

【００１０】［実施の形態２］以下、本発明の他の実施
の形態について説明する。図４は本発明にかかるコンク
リート合成杭用鋼管（以下単に合成杭用鋼管という）２
０を示す斜視説明図であり、図５（ａ）は図４に示す合
成杭用鋼管２０の中心軸方向の断面図，同図（ｂ）は合
成杭用鋼管２０の底面図である。なお、各図において凸
条部２２を実際の大きさよりやや大きく図示している。
鋼管２１の外側面に、例えば２５ｍｍ径の丸鋼が鋼管外
側面に螺旋状に巻き付けられ、アーク溶接により固着さ
れて鋼管全長にわたる凸条部２２が形成されている。ま
た、鋼管先端部には螺孔２３，２３・・が、凸条部２２
に沿って１６箇所設けられており、それら各螺孔２３，
２３・・にボルト２４，２４・・がそれぞれ螺着され、
ボルト先端部２４ａ，２４ａ・・が鋼管内側へ突出して
いる。さらに、鋼管２１の基端部，中央部及び先端部の
外側面に、凸条部２２より外方へ突出する半円状の突起
２５，２５・・が、３カ所に４つずつ計１２個、凸条部
２２に沿って取り付けられている。

【００１１】次に、上記の合成杭用鋼管２０を芯材とす
る鋼管コンクリート合成杭の築造方法について図６をも
とに説明する。ここでは比較的大径の鋼管、例えば杭径
１ｍ以上の鋼管を築造するのに好適なアースドリル工法
を併用する方法について述べる。まず、図６（ａ）に示
すように、ドリリングバケット２６により縦孔２７を所
定の深度まで削孔したら、安定液Ｌを注入するとともに
表層ケーシング２８を建て込み、その後支持層Ｓに到達
するまで縦孔２７を削孔する（同図ｂ）。その後、縦孔
内にクレーン（図示せず）にて上記の合成杭用鋼管２０
を挿入する。その際、杭外周の基端部，中央部及び先端
部にそれぞれ配設した１２個の半円状の突起２５，２５
・・により、合成杭用鋼管２０は縦孔２７の略中心に位
置決めされる（同図ｃ）。そして、合成杭用鋼管２０の
中空部にトレミー管２９を挿入して生コンクリート３０
ａを注入し、合成杭用鋼管２０と縦孔内壁との間、及び
鋼管内部に生コンクリート３０ａを充填させていく（同
図ｄ）。生コンクリート３０ａの充填が完了したら表層
ケーシング２８を引き上げ、所定時間経過後に生コンク
リート３０ａが硬化して鋼管コンクリート合成杭３１が
形成される（同図ｅ）。

【００１２】このように、上記合成杭用鋼管２０を芯材
として鋼管コンクリート合成杭３１を築造すれば、鋼管
外側面に設けた螺旋状の凸条部２２が周囲のコンクリー
ト柱３０Ａを拘束し、また鋼管先端部にて内側へ突出す
る突出部としてのボルト先端部２４ａ，２４ａ・・が杭
の鉛直方向への変位を抑えるので、押し込み荷重に対す
る強い支持力を発揮できる。しかも、鋼管２１の外側面
に螺旋状の凸条部２２が設けられているので、鋼管２１
に加えられる曲げモーメント及び剪断応力に対する曲げ
耐力・剪断耐力が向上する。なぜならば、鋼管２１に加
えられる曲げモーメント及び剪断応力は螺旋状の凸条部
２２に分散するからである。そして、この曲げ耐力・剪
断耐力の向上効果の範囲内において鋼管１１を薄肉化す
ることができ、鋼管１１の材料費を低減させることがで
きる。

【００１３】加えて、凸条部２２は丸鋼を螺旋状に巻き
付け固着するだけで形成可能であって煩雑な加工を要せ
ず、また鋼管内側に突出する突出部はボルト２４，２４
・・を螺着するだけで容易に形成できるので、製造コス
トを低廉に抑えることができる。さらに、鋼管外側面に
突起２５，２５・・が配設されているので、縦孔２７の
略中心位置に設置することができる。

【００１４】なお、本発明の合成杭用鋼管は上記２つの
実施の形態に何ら限定されず、鋼管の直径，凸条部の太
さ・配置・形状，突出部の設置数及び配置、突起の形状
・設置数・配置等、本発明の趣旨に逸脱しない範囲で適
宜変更可能である。例えば、凸条部を形成する棒状鋼に
あっては、丸鋼に限らず角状鋼とすることもでき、その
固着方法もアーク溶接に限定せず任意の方法を選択でき
る。螺旋状の凸条部を鋼管外側面に形成する場合には、
その形成方法について、予め螺旋状に形成した棒状鋼を
鋼管全長にわたり引き延ばして固着する方法や、あるい
は機械装置をもって自動的に巻き付ける方法をとること
もできる。さらに、螺旋状の棒状鋼の全部ではなく一部
のみ鋼管外側面に固着することとしても差し支えない。
また突出部にあっては、鋼管先端部に設けた螺孔にボル
トを螺着する構成に限定されず、鋼管先端部にて内側に
突出するリブを取り付けた構成とすることも可能であ
る。加えて、突出部の形成箇所については鋼管先端部に
限定するものではないが、杭の先端支持力の向上のため
には先端部付近に設けることが望ましい。

【００１５】また、上記の合成杭用鋼管を用いた鋼管コ
ンクリート合成杭の築造方法にあっては、上記実施の形
態にて説明した方法に何ら限定するものではなく、例え
ば生コンクリートを充填した縦孔内に合成杭用鋼管を挿
入する方法にあっては、クレーンで吊り込む方法の他、
アースオーガ駆動機で回転を加えながら挿入させる方法
や、あるいはバイブロハンマーで起振力を与えて挿入す
る方法等をとることができ、作業環境に応じて適宜選択
できる。また、縦孔内に充填する生コンクリートにあっ
ては、土砂を含まない純粋なセメントのみならず、セメ
ントに土砂を加えたモルタル，ソイルセメント等を適宜
使用することができる。

【００１６】

【発明の効果】請求項１に記載のコンクリート合成杭用
鋼管を用いれば、押し込み荷重に対する強い支持力を発
揮する場所打ち鋼管コンクリート杭を築造することがで
きる。しかも、凸条部を煩雑な加工を要せずして形成可
能であるので、製造コストを低廉に抑えることができ
る。特に、凸条部を螺旋状に形成すれば、鋼管の曲げ耐
力・剪断耐力が向上し、またその曲げ耐力・剪断耐力の
向上効果の範囲内において鋼管を薄肉化することがで
き、鋼管の材料費を低減させることができる。また請求
項２に記載のコンクリート合成杭用鋼管を用いれば、請
求項１の効果に加え、より強固な支持力を発揮する場所
打ち鋼管コンクリート杭を得ることができる。請求項３
及び４に記載のコンクリート合成杭用鋼管を用いれば、
請求項１及び２の効果に加え、押し込み荷重に対する支
持力をさらに向上させることができる。特に請求項４に
記載のコンクリート合成杭用鋼管は、突出部を容易に形
成可能である。請求項５に記載のコンクリート合成杭用
鋼管は、地盤に削孔した縦孔の略中心位置に容易に設置
することができる。

【００１７】また、請求項６及び７に記載の鋼管コンク
リート合成杭の築造方法によれば、請求項１乃至５に記
載のコンクリート合成杭用鋼管とコンクリートとが強固
に一体化し、押し込み荷重に対する支持力，曲げモーメ
ントや剪断応力に対する曲げ耐力・剪断耐力に優れた強
靭な鋼管コンクリート合成杭を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明にかかるコンクリート合成杭用鋼管の一
実施形態を示す斜視説明図である。

【図２】（ａ）は図１に示すコンクリート合成杭用鋼管
の中心軸方向の断面図であり、（ｂ）は図１のコンクリ
ート合成杭用鋼管の底面図である。

【図３】図１に示すコンクリート合成杭用鋼管を芯材と
する鋼管コンクリート合成杭の築造方法を示す説明図で
あり、（ａ）は施工地盤に縦孔を削孔する様子，（ｂ）
は縦孔内に生コンクリートを充填させた状態，（ｃ）は
生コンクリートの充填された縦孔にコンクリート合成杭
用鋼管を挿入する様子，（ｄ）は縦孔内にコンクリート
合成杭用鋼管を設置した状態をそれぞれ示す。

【図４】本発明にかかるコンクリート合成杭用鋼管の他
の実施形態を示す斜視説明図である。

【図５】（ａ）は図４に示すコンクリート合成杭用鋼管
の中心軸方向の断面図であり、（ｂ）は図４のコンクリ
ート合成杭用鋼管の底面図である。

【図６】図４に示すコンクリート合成杭用鋼管を芯材と
する鋼管コンクリート合成杭の築造方法を示す説明図で
あり、（ａ）は施工地盤に縦孔を削孔する様子，（ｂ）
は縦孔内に安定液を注入し表層ケーシングを建て込んだ
状態，（ｃ）は縦孔にコンクリート合成杭用鋼管を設置
した状態，（ｄ）は縦孔内壁とコンクリート合成杭用鋼
管との間及び鋼管内部に生コンクリートを充填させてい
く様子，（ｅ）は生コンクリートの充填が完了し、表層
ケーシングを引き上げた状態をそれぞれ示す。

【符号の説明】

１０・コンクリート合成杭用鋼管、１１・・鋼管、１２
・・凸条部、１３・・螺孔、１４・・ボルト、１４ａ・
・ボルト先端部（突出部）、１４ｂ・・ボルト頭部、１
５・・突起、１６・・アースオーガ、１６ａ・・アース
オーガシャフト、１６ｂ・・先端ビット、１７・・縦
孔、１８ａ・・生コンクリート、１８Ａ・・コンクリー
ト柱、１９・・鋼管コンクリート合成杭、２０・・コン
クリート合成杭用鋼管、２１・・鋼管、２２・・凸条
部、２３・・螺孔、２４・・ボルト、２４ａ・・ボルト
先端部（突出部）、２５・・突起、２６・・ドリリング
バケット、２７・・縦孔、２８・・表層ケーシング、２
９・・トレミー管、３０ａ・・生コンクリート、３０Ａ
・・コンクリート柱、３１・・鋼管コンクリート合成
杭、Ｓ・・支持層、Ｌ・・安定液。

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 場所打ちコンクリート杭の芯材として使
   用するコンクリート合成杭用鋼管であって、 鋼管外側面に、環状または螺旋状に形成した棒状鋼を固
   着して成る凸条部を設けたことを特徴とするコンクリー
   ト合成杭用鋼管。
2. 【請求項２】 凸条部を、鋼管全長にわたって設けた請
   求項１に記載のコンクリート合成杭用鋼管。
3. 【請求項３】 鋼管の内側に突出する突出部を設けた請
   求項１または２に記載のコンクリート合成杭用鋼管。
4. 【請求項４】 突出部を、鋼管に螺孔を設け、その螺孔
   にボルトを螺着して形成した請求項３に記載のコンクリ
   ート合成杭用鋼管。
5. 【請求項５】 鋼管外側面の複数箇所に、凸条部より外
   方へ突出させた突起を配設した請求項１乃至４のいずれ
   かに記載のコンクリート合成杭用鋼管。
6. 【請求項６】 地盤に縦孔を削孔し、その縦孔内に生コ
   ンクリートを充填した後、請求項１乃至５のいずれかに
   記載のコンクリート合成杭用鋼管を前記縦孔内に挿入す
   る鋼管コンクリート合成杭の築造方法。
7. 【請求項７】 地盤に縦孔を削孔し、その縦孔に請求項
   １乃至５のいずれかに記載のコンクリート合成杭用鋼管
   を挿入し、そのコンクリート合成杭用鋼管と前記縦孔内
   壁との間に生コンクリートを充填する鋼管コンクリート
   合成杭の築造方法。