JP2004011171A

JP2004011171A - 埋め込み鋼管杭

Info

Publication number: JP2004011171A
Application number: JP2002162771A
Authority: JP
Inventors: Kazuhiko Isoda; 磯田　和彦; Yoichi Kobayashi; 小林　洋一
Original assignee: Shimizu Construction Co Ltd; Sumitomo Metal Industries Ltd; Shimizu Corp
Current assignee: Shimizu Construction Co Ltd; Nippon Steel Corp; Shimizu Corp
Priority date: 2002-06-04
Filing date: 2002-06-04
Publication date: 2004-01-15

Abstract

【課題】低コストで環境に配慮した埋め込み鋼管杭を提供する。
【解決手段】杭本体２は、断面径が一定となるように形成される鋼管よりなる一般部３と、部材長方向にテーパーが設けられて上端面４ａが一般部３と同一の断面径を有するものの、下端面４ｂが上端面４ａと比較して径を大きく成形されている鋼管よりなる先端部４とにより構成され、先端部４の上端面４ａに一般部３の下端面が固着手段を介して固着される。一方、翼部５は、杭本体２の先端部４の下端面４ｂより大きい径を有するとともに、中央部に杭本体２の一般部３の内径と同様の孔５ａを有するドーナツ状の円板で、一部が径方向に切断されて、らせん状に成形されている。杭本体２の先端部４の下端面４ｂもらせん状に切断されており、翼部５の一方の面と、杭本体２の先端部４の下端面４ｂは、面どうしで溶接等の固着手段を介して固着され、埋め込み鋼管杭１が形成される。
【選択図】　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、低コストで環境に配慮した埋め込み鋼管杭に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、構造物の基礎に用いられる埋め込み鋼管杭には、施工時の排土、及び振動や騒音等が少なく、周辺環境への影響を最小限に抑えて施工できる回転貫入杭が用いられている。
該回転貫入杭６は、一般に基礎杭として用いられる鋼管よりなる杭本体７の下端面に対して、外周面より突出する翼部８を設けたものであり、図２（ａ）に示すように、翼部８を前記杭本体７の外周面に対してらせん状に設け、下端面に開口部６ａを設けたものや、図２（ｂ）に示すように、杭本体７より径の大きい円盤状の鋼板を二分割し、分割面に傾斜をもたせて接合したものを翼部８として、前記杭本体７の下端面に一体成形し、下端面が閉口したもの等が一般に知られている。
【０００３】
これらは、いずれも杭本体７を回転しながら地盤中に貫入させるもので、なかでも、図２（ａ）に示すような下端面に開口部６ａを有する回転貫入杭６は、土砂を管内に送り込みながら圧入させるため貫入抵抗が小さく、下端面が閉口しているものと比較して管径を大型化することができ、超高層建築物や土木構造物に適用されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、下端面に開口部６ａを有する回転貫入杭６は、貫入抵抗が小さいものの、地盤への貫入時に翼部１の杭本体７との取り合い部に生じる曲げ応力の処理が困難であるため、翼部８の径を杭本体７の１．５〜２．０倍以内とする必要があった。このため、鋼管杭としての耐力は十分有するものの、下端面の面積を大きく取ることができず、先端支持力を向上させることが困難であった。
また、何れの回転貫入杭６においても、先端支持力を確保するに有利な拡底場所打ちコンクリート杭と比較してコスト高となることから、コストパフォーマンスの向上も課題となっていた。
【０００５】
上記事情に鑑み、本発明は、低コストで環境に配慮した埋め込み鋼管杭を提供することを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の埋め込み鋼管杭は、構造物の基礎を構成し、地盤中の支持層に支持される埋め込み鋼管杭であって、下端面がらせん状に切断された中空鋼管よりなる杭本体と、該杭本体の下端面に比べて径が大きい円盤を、径方向に一部切断しらせん状に成形されている翼部によりなり、該翼部の一方の面が、前記杭本体の下端面に面どうしで接するように固着手段を介して固着されるとともに、前記杭本体の下端面が、一般部に比べて拡径されていることを特徴としている。
【０００７】
請求項２に記載の埋め込み鋼管杭は、前記翼部が、中央部に前記杭本体の下端面の内径より小さいものの、土砂の取り込みが可能な孔を有することを特徴としている。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明の埋め込み鋼管杭を図１に示す。本発明の埋め込み鋼管杭は、拡底杭の下端面に回転貫入杭の翼部を設けることにより、低コストで先端支持力を向上させるものである。
【０００９】
図１（ａ）に示すように、埋め込み鋼管杭１は、杭本体２と翼部５とにより構成されている。杭本体２は、従来より一般に鋼管杭として用いられるものと同様の材質及び肉厚の筒状の鋼管よりなり、一般部３は断面径が一定となるように形成されている。また、先端部４は、部材長方向にテーパーが設けられており、上端面４ａが一般部３と同一の断面径を有するものの、下端面４ｂが上端面４ａと比較して径を大きく成形されている。このような先端部４の上端面４ａを一般部３の下端面に溶接等の固着手段を介して固着することにより、杭本体２を形成している。
【００１０】
なお、本実施の形態において、前記先端部４は、一般部３と同様の材種及び肉厚を有する鋼管を用いたが、これにこだわるものではなく、埋め込む地盤や支持する構造物に応じて、適宜適当な材種及び肉厚の鋼管を用いてもよい。
【００１１】
このような、一般部３より断面の大きい下端面４ｂを有する先端部４を備えた杭本体２は、いわゆる拡底杭と同様の機能を有するもので、杭本体２の下端部に断面の大きい先端部４を設けることにより、所定の先端支持力を維持しながら、支持する構造物の鉛直荷重に耐えることの可能な範囲内で一般部３の管径を小さくすることができるものである。このような構成は、地震等が発生した際に、地盤震動による杭応力を低減し、さらに杭頭に生じる曲げ応力をも小さくするため、杭や基礎の耐震性能を向上する機能をも有するものである。
一方で、一般部３の断面を所定の径に保持した状態で、先端部４の断面のみを所望の径に拡径することにより、低コストで所望の先端支持力を確保することができるものである。
【００１２】
上述する杭本体２の先端部４には、図１（ｂ）に示すように、翼部５が設けられている。該翼部５は、前記杭本体２と同様の材種の鋼材よりなり、先端部４の下端面より大きい径を有するとともに、中央部に杭本体２における一般部３の内径と同様の孔５ａを有するドーナツ状の円板で、一部が径方向に切断されて、らせん状に成形されている。
【００１３】
該翼部５と同様に、前記杭本体２の先端部４の下端面４ｂもらせん状に切断されており、前記翼部５の一方の面と、前記杭本体２の先端部４の下端面４ｂは、面どうしで溶接等の固着手段を介して固着される構成となっている。これにより、前記杭本体２には、杭本体２の先端部４の外周面及び内周面の両者に対して直交して突出するらせん状の翼部５を有する形状に成形される。
【００１４】
なお、杭本体２の先端部４における外周面に対する前記翼部５の跳ね出し量は、翼部５における杭本体２の先端部４への取り合い部に生じる曲げ応力を考慮し、杭本体２の先端部４における下端面４ｂの径の１．５〜２．０倍以内としている。
また、翼部５の中央部に設けられた孔５ａは、杭本体２の一般部３の内径と同様の大きさとしたが、これにこだわるものではなく、杭本体２の内方に土砂を取り込める構成であれば、孔５ａの形状や大きさはこれにこだわるものではない。さらに、前記杭本体２の先端部４の下端面４ｂをらせん状に切断し、この下端面４ｂにらせん状に成形された翼部５を固着する構成としたが、これにこだわるものではなく、前記埋め込み鋼管杭１に回転を与えることにより、地盤中に貫入できるものであれば、何れの形状のものを用いても良い。
【００１５】
このような、杭本体２に翼部５を有する埋め込み鋼管杭１は、いわゆる回転貫入杭と同様の機能を有するもので、回転を与えながら地盤中に貫入することにより、杭本体２の先端部４にトルクが生じて、孔５ａを介して杭本体２の中空部に土砂を取り込みながら杭本体２を地盤内にねじり込むため、打撃杭と比較して支持層の深さが変化した場合にも対処しやすく、鉛直精度が高いとともに、大きな引抜き抵抗力を確保できるといった機能を有するものである。
また、打撃杭と比較して低振動・低騒音であるとともに、場所打ちコンクリート杭のようにコンクリートやセメントミルクを使用しないため伏流水がある地盤にも採用でき、施工に係る周辺環境への影響に配慮できる機能を有するものである。
【００１６】
上述するようないわゆる回転貫入杭と拡底杭の両者の機能を有する本発明の埋め込み鋼管杭１は、従来より用いられている管径が一定に成形された回転貫入杭６と同様の跳ね出し量を有する翼部８を用いた場合にも、杭本体２の先端部４自身が拡径されているため、埋め込み鋼管杭１の先端面積は、従来の回転貫入杭６よりも大きく形成されることとなり、より一層先端支持力を向上することが可能となる。これに伴い、埋め込み鋼管杭１の先端周長も大きくなるため、杭本体２に引張力が作用した際の引抜き抵抗力も向上することが可能となる。
【００１７】
また、埋め込み鋼管杭１の先端支持力は、杭本体２の先端部４における下端面４ｂの断面径によることから、支持する構造物の鉛直荷重に耐えることのできる範囲内で、管径や肉厚を調整し、杭本体２の一般部３に任意の断面性能を持たせることが可能となるため、コストパフォーマンスを向上させることが可能となるとともに、軸力が小さいときや引張力が生じる際にも、必要な曲げ耐力を確保することが可能となるものである。
【００１８】
さらに、埋め込み鋼管杭１を、杭と上部の柱を一体の構造物として施工する工法として一般に知られている構真柱工法に用いることにより、地下階の柱を鋼管または鋼管巻きＳＲＣ構造とすることが可能で、地上部から構真柱杭埋め込み部にわたるまで全て鋼管とすることが可能で、シンプルで低コストな構成とすることが可能となる。
【００１９】
また、杭本体２の先端部４を覆うように設けられる翼部５の中央部には孔５ｂが設けられているため、土砂がほぼ杭本体２の内方に納められることとなり、無排土施工を実施することが可能となり、環境への配慮がなされるとともに、建設残土処理等に必要な工費を大幅に削減することが可能となる。
【００２０】
【発明の効果】
請求項１に記載の埋め込み鋼管杭によれば、構造物の基礎を構成し、地盤中の支持層に支持される埋め込み鋼管杭であって、下端面がらせん状に切断された中空鋼管よりなる杭本体と、該杭本体の下端面に比べて径が大きい円盤を、径方向に一部切断しらせん状に成形されている翼部によりなり、該翼部の一方の面が、前記杭本体の下端面に面どうしで接するように固着手段を介して固着されるとともに、前記杭本体の下端面が、一般部に比べて拡径されていることから、従来の管径が一定の回転貫入杭と同様の跳ね出し量を有する翼部を用いた場合にも、杭本体の先端部自身が拡径されているため、埋め込み鋼管杭の先端面積は、従来の回転貫入杭よりも大きく形成されることとなり、より一層先端支持力を向上することが可能となる。これに伴い、埋め込み鋼管杭の先端周長も大きくなるため、杭本体に引張力が作用した際の引き抜き抵抗力も向上することが可能となる。
【００２１】
また、埋め込み鋼管杭の先端支持力は、杭本体の先端部における下端面の断面径によることから、支持する構造物の鉛直荷重に耐えることのできる範囲内で、管径や肉厚を調整し、杭本体の一般部に任意の断面性能を持たせることが可能となるため、コストパフォーマンスを向上させることが可能となるとともに、軸力が小さいときや引張力が生じる際にも、必要な曲げ耐力を確保することが可能となるものである。
【００２２】
さらに、埋め込み鋼管杭を杭と上部の柱を一体の構造物として施工する構真柱工法に用いることにより、地下階の柱を鋼管または鋼管巻きＳＲＣ構造とすることが可能で、地上部から構真柱杭埋め込み部にわたるまで全て鋼管とすることができ、シンプルでローコストな構成とすることが可能となる。
【００２３】
請求項２に記載の埋め込み鋼管杭によれば、前記翼部が、中央部に前記杭本体の下端面の内径より小さいものの、土砂の取り込みが可能な孔を有することから、土砂がほぼ杭本体の内方に納められることとなり、無排土施工を実現でき、環境への配慮がなされるとともに、建設残土処理等に必要な工費を大幅に削減することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の埋め込み鋼管杭を示す図である。
【図２】従来の回転貫入鋼管杭を示す図である。
【符号の説明】
１　埋め込み鋼管杭
２　杭本体
３　一般部
４　先端部
４ａ　上端面
４ｂ　下端面
５　翼部
５ａ　孔
６　回転貫入杭
６ａ　開口部
７　杭本体
８　翼部

Claims

構造物の基礎を構成し、地盤中の支持層に支持される埋め込み鋼管杭であって、
下端面がらせん状に切断された中空鋼管よりなる杭本体と、
該杭本体の下端面に比べて径が大きい円盤を、径方向に一部切断しらせん状に成形されている翼部によりなり、
該翼部の一方の面が、前記杭本体の下端面に面どうしで接するように固着手段を介して固着されるとともに、
前記杭本体の下端面が、一般部に比べて拡径されていることを特徴とする埋め込み鋼管杭。
請求項１に記載の埋め込み鋼管杭において、
前記翼部が、中央部に前記杭本体の下端面の内径より小さいものの、土砂の取り込みが可能な孔を有することを特徴とする埋め込み鋼管杭。