JP2004169502A - 鋼管杭及びその先端部材 - Google Patents

Abstract

【課題】鋼管杭の運搬効率を高め、また、鋼管杭の先端部への蓋板の取付け作業を簡易化して施工性の向上を図るだけでなく、螺旋羽根を損傷しにくく且つ貫入性に優れたものとすることにより固い支持層への貫入性に優れた鋼管杭及びその先端部材を提供すること。
【解決手段】先端部材１を、外周に螺旋羽根２０を有する筒状体であって、上端が鋼管２の先端部３の内側に嵌合し得る外径を有し且つ下端が円板状又はドーナツ板状の蓋板１１で閉塞した円筒形状の継手部材１０を、その上端が上部５から突出しその下端が内部に納まるようにして固定することにより構成した。
鋼管杭４を、鋼管２の先端部３の内側に継手部材１０の突出した上端部を嵌合させ、鋼管２と先端部材１との継ぎ目を全周溶接することにより、鋼管２の先端部３に先端部材１を固定することにより構成した。
【選択図】 図３

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、地盤中に回転貫入される鋼管杭及びその先端部材に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
鋼管杭１００としては、図１５、１６に示すように、鋼管１０１の先端部１０２に羽根幅が略一定で巻き数が略一巻きの螺旋羽根１０３を取り付けると共に、先端部１０２の内側に蓋板１０４を設け、地上に設置したアースオーガー等の駆動機械（図１４参照）を用いて回転貫入させることにより、地盤中に埋設させるようにしたものが従来から提案されている。
【０００３】
このとき、螺旋羽根１０３は、鋼管杭１００を埋設する際に、鋼管杭１００の回転力により地中にねじ込まれ、鋼管杭１００を下方へ推進して鋼管杭１００の地盤中への貫入を容易にすると共に、鋼管杭１００の先端部１０２の地中に対する鉛直方向の投影面積を大きくして鋼管杭１００の先端支持力を大きくする役割を果たしている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、鋼管杭１００は、図１５に示すように、工場で鋼管１０１の先端部１０２に螺旋羽根１０３を取り付けているので、工場から建築現場へ運搬するためにトラックの荷台等に積載する際に螺旋羽根１０３が邪魔になり、杭打ち現場までの運搬に不便であると共に、運搬効率が悪いという問題点がある。
【０００５】
また、図１６に示すように、鋼管杭１００の先端近傍の内側に蓋板１０４を溶接接合するために、この溶接作業が面倒で時間がかかり、施工性がよくないという問題点がある。
【０００６】
螺旋羽根１０３においては、図１５に示すように、始端部分１０３ａが鋼管杭１００から水平方向へ突出しているため、鋼管杭１００を回転させながら地盤に貫入させてゆく際に、螺旋羽根１０３の始端部分１０３ａが損傷しやすく、鋼管杭１００の貫入に支障をきたすという問題点がある。
【０００７】
また、螺旋羽根１０３の始端部分１０３ａを始端から漸増するように形成することによって、始端部分１０３ａが損傷することを防止することはできるが、螺旋羽根１０３の巻き数が略一巻きであるので、地中に対する鉛直方向の投影面積が減少し、鋼管杭１００埋設後に安定した支持力を得にくいという問題点がある。
【０００８】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、鋼管杭の運搬効率を高め、また、鋼管杭の先端部への蓋板の取付け作業を簡易化して施工性の向上を図るだけでなく、螺旋羽根を損傷しにくく且つ貫入性に優れたものとすることにより固い支持層への貫入性に優れた鋼管杭及びその先端部材を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するためになされた本発明の請求項１に記載の先端部材は、長尺な鋼管の先端部に固定されて、該鋼管と共に鋼管杭を構成する外周に螺旋羽根を有する筒状の先端部材において、その上端が前記鋼管の先端部の内側に嵌合し得る外径を有し且つその下端が円板状又はドーナツ板状の蓋板で閉塞した円筒形状の継手部材を、その上端が上部から突出しその下端が内部に納まるようにして固定したことを特徴とするものである。
【００１０】
請求項２に記載の先端部材は、請求項１に記載の先端部材において、前記継手部材の外周面の所望の高さ位置に半径方向へ突出する複数の突起を設けることを特徴とするものである。
【００１１】
請求項３に記載の先端部材は、請求項１又は請求項２に記載の先端部材において、前記螺旋羽根の羽根幅が始端から漸増する漸増部と該漸増部に続いて羽根幅が略一定である一定部とを具備し、平面視において少なくとも前記漸増部が前記一定部と重なるように前記先端部材に一巻き以上設けられたことを特徴とするものである。
【００１２】
請求項４に記載の鋼管杭は、長尺な鋼管の先端部に請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の先端部材を固定して構成される鋼管杭であって、杭打ち現場で、前記鋼管の先端部の内側に、前記先端部材の内部に固定した前記継手部材の突出した上端部を嵌合させ、この鋼管と先端部材との継ぎ目を溶接することにより、前記鋼管の先端部に前記先端部材を固定す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図面に基づいて説明する。本発明の実施の形態に係る先端部材１は、図１に示すように、鋼管２の先端部３に接続され、該鋼管２と共に鋼管杭４を構成する管状のものであって、継手部材１０と螺旋羽根２０とを具備している。以下、更に詳細に説明する。
【００１４】
先端部材１は、図２に示すように、鋼管２と略同一の外径を有する短管である。これにより、図１に示すように、鋼管２の先端部３に取り付けたときに、先端部材１と鋼管２との継ぎ目に段差が生じることなく、１本の鋼管２により形成された従来の鋼管杭１００（図１５参照）と同様の形状とすることができる。
【００１５】
継手部材１０は、図３に示すように、先端部材１の上部５に設けられる円筒体であって、鋼管２の先端部３の内側に嵌合する外径ｄ１を有し、下端に底面を塞ぐ蓋板１１を具備している。ここで、鋼管２の先端部３の内側に嵌合する外径ｄ１とは、鋼管２の先端部３の内径ｄ２と同一又はそれよりもわずかに小さい外径のことである。
【００１６】
蓋板１１は、図３に示すように、先端部材１を閉塞するためのものであって、継手部材１０の底面に溶接により取り付けられている。ここで、蓋板１１の外径ｄ３は、継手部材１０の外径ｄ１と略同一とし、継手部材１０の底面を完全に覆うものとする。この蓋板１１の取付け作業は、継手部材１０の下端に溶接するだけでよく簡便であるので、工場でおこなってもよく、また、杭打ち現場でおこなってもよい。また、蓋板１１を円板状とせずに、図４に示すように、中央部に穴１１ａを開けたドーナツ板状としてもよい。
【００１７】
継手部材１０の先端部材１への取付けは、図３又は図５に示すように、継手部材１０を、蓋板１１を下にして先端部材１に所望の長さだけ嵌入し上方を先端部材１の上部５から突出させた状態として、継手部材１０と先端部材１との継ぎ目をスポット溶接することによりおこなう。これにより、先端部材１の先端近傍の内側に蓋板１１が設けられ、先端部材１が閉塞されることとなる。また、先端部材１の先端部６と蓋板１１とにより、先端部材１の先端部６に筒部７が形成されることとなる。
【００１８】
継手部材１０を先端部材１の上部５に設けたことにより、継手部材１０を鋼管２の先端部３に嵌入するだけで、先端部材１の軸と鋼管２の軸とが垂直方向にずれることなく、鋼管２の先端部３に先端部材１を固定することができる。
【００１９】
また、図３に示すように、先端部材１の厚さが増すので、先端部材１の耐力の向上を図ることができるだけでなく、螺旋羽根２０が巻き付けられている部分まで嵌入させると螺旋羽根２０の耐力の確保を図ることができる。
【００２０】
更に、蓋板１１を継手部材１０の底面に取付け、該継手部材１０を先端部材１の上部５に設けることにより、蓋板１１を先端部材１の先端近傍の内側に設けることとしているので、蓋板１１を先端部材１に直接取り付けるよりも蓋板１１の先端部材１への設置を容易におこなうことができる。
【００２１】
なお、本実施の形態の継手部材１０は短管のみからなるが、図６に示すように、継手部材１０の外周面の所望の高さ位置に半径方向へ突出する複数の突起１２を設けることとしてもよい。この場合の継手部材１０の先端部材１への取付けは、継手部材１０を突起１２が先端部材１の上端に当接するまで先端部材１に嵌入させるだけでよく、継手部材１０と先端部材１との継ぎ目のスポット溶接は不要である。また、先端部材１と鋼管２との継ぎ目に突起１２の厚さ分の間隔が設けられることとなるので、先端部材１と鋼管２との接合の際の溶接棒の溶け込み間隔が確保されることになる。このように、継手部材１０の外周面の所望の高さ位置に複数の突起１２を設けると、継手部材１０の先端部材１への取付けが容易になるだけでなく、例えば、継手部材１０を鋼管２の杭頭部に設けることにより、鋼管２を継ぎ足す継杭を容易におこなうことができる。
【００２２】
螺旋羽根２０は、図２に示すように、羽根幅が始端から漸増する略爪形状の漸増部２１と、該漸増部２１に続いて羽幅が略一定である一定部２２とを具備している。漸増部２１の長さは、特に限定はないが、鋼管杭の円滑な貫入を考えた場合、少なくとも先端部材１の外周の０．２５巻きを確保することが望ましい。また、一定部２２の長さは、一巻き程度とし、杭周方向に均一で安定した支持力を発揮できるようにする。一定部２２の羽根幅は、鋼管杭の先端支持力向上の効果と螺旋羽根２０を構成する鋼板の剛性等を鑑みて設定され、具体的には、先端部材１の外径の０．５倍乃至３倍程度とすると好適である。本実施の形態では、螺旋羽根２０の漸増部２１の形状を滑らかな略爪形状としているが、図７に示すように、角張った略折線形状としてもよい。
【００２３】
このように、漸増部２１を０．２５巻き程度設け、一定部２２を一巻き程度設けているので、螺旋羽根２０全体の巻き数は、１．２５巻き程度となる。従って、平面視において、漸増部２１が一定部２２と重なることとなり、投影面積を大きくすることができるので、鋼管杭の埋設後に高い先端支持力を得ることが可能となる。
【００２４】
螺旋羽根２０の形成は、図８に示すように、平板を、内径ｄ４が先端部材１の外径ｄ５よりも大きくなるように、所望の羽根幅でドーナツ状に裁断した後、裁断したドーナツ状の平板に半径方向に切込みを入れ、一方の外周縁を切り欠いて始端から漸増する略爪形状の漸増部２１を形成することによりおこなう。
【００２５】
螺旋羽根２０の先端部材１への取付けは、図２に示すように、漸増部２１を下にし、平面視において少なくとも漸増部２１が一定部２２と重なるまで先端部材１の外周に巻き付け溶接することによりおこなう。
【００２６】
なお、螺旋羽根の形成手順は、これに限定されるものではなく、例えば、図９に示すように、ドーナツ状の平板に半径方向に切込みを入れ、一端縁に別途形成しておいた漸増部２１を溶接接合して螺旋羽根２０を形成するようにしてもよい。また、図１０に示すように、ドーナツ状の平板に半径方向に切込みを入れ、一方の外周縁を切り欠いて一定部２２の一部分２２ａと漸増部２１とを形成すると共に、他端縁に別途形成しておいたドーナツ状の平板の略１／４に相当する部分２２ｂを溶接接合して一定部２２を形成して螺旋羽根２０を構成するようにしてもよい。このようにして螺旋羽根２０を形成すると、螺旋羽根２０の厚さが厚い場合や羽根幅が大きい場合であっても容易に螺旋羽根２０を形成することができる。
【００２７】
また、本実施の形態では、螺旋羽根２０の一定部２２の巻き数を略一巻きとしているが、これに限定されずに、２巻き以上としてもよい。しかしながら、巻き数が多過ぎると、螺旋羽根２０間の隙間に石等が詰まった場合に鋼管杭の回転貫入の妨げとなることが予想されるので、これを防止するためにも巻き数は略一巻きとすることが望ましい。
【００２８】
更に、螺旋羽根２０の他の実施の形態として、図１１に示すように、一定部２２に続いて羽根幅が漸減する漸減部２３を設けることとしてもよい。漸減部２３の長さは、特に限定されないが、漸増部２１と同様に先端部材の外周の０．２５巻き程度とすると好適である。このように、螺旋羽根２０の終端部分に漸減部２３を設けることにより、例えば、鋼管杭を仮設杭として用いた場合には、鋼管杭の引抜き撤去をスムーズにおこなうことができる。また、仮設杭として用いない場合であっても、鋼管杭の回転貫入中に、何らかの理由で鋼管杭を逆回転させたい場合等において、逆回転がスムーズとなり、螺旋羽根２０の損傷を防止することができる。
【００２９】
漸減部２３を設けた場合の螺旋羽根２０の巻き数は、漸増部２１が略０．２５巻き、一定部２２は略一巻き、漸減部２３が略０．２５巻きで、全体として略１．５巻きとなり、土砂の螺旋羽根２０間の巻き込みがスムーズになると共に、螺旋羽根２０の地中に対する鉛直方向の投影面積が増加して、鋼管杭の埋設後により高い先端支持力を得ることができる。
【００３０】
また、図１２又は図１３に示すように、先端部材１の外周面の先端又は蓋板１１の下面に掘削刃３０を設けることとしてもよい。これにより、先端部材１の掘削性が向上し、固い支持層への貫入が容易となる。
【００３１】
次に、本発明の実施の形態に係る鋼管杭４について説明する。該鋼管杭４は、図１に示すように、鋼管２の先端部３に先端部材１を固定することにより構成される。鋼管２と先端部材１との固定は、図３に示すように、杭打ち現場において、先端部材１の上部５に設けられた継手部材１０を鋼管２の先端部３に嵌入させ、先端部材１と鋼管２との継ぎ目を全周溶接することによりおこなう。
【００３２】
このようにして構成された鋼管杭４は、図１４に示すように、アースオーガーなどの駆動機械２００に先端部材１を下にして垂直に吊り下げられた後、回転しながら地盤中に貫入される。
【００３３】
鋼管杭４は、図３に示すように、蓋板１１を先端部材１の先端近傍の内側に設けて、先端部材１の先端部６と蓋板１１とで筒部７を形成しているので、貫入初期においては、筒部７に土砂が収納されることにより、鋼管杭４の貫入抵抗を緩和し、埋設位置での鋼管杭４の先端部の芯ずれを防止して鋼管杭４の鉛直精度を高めることができる。
【００３４】
貫入途中においては、図２に示すように、螺旋羽根２０の始端部分に漸増部２１を配しているので、螺旋羽根２０が受ける貫入抵抗が小さいので、鋼管杭４の回転貫入が円滑となり、固い支持層にも食い込みやすくなる。また、螺旋羽根２０においては、貫入抵抗が小さくなることで、螺旋羽根２０の始端部分の破損・損傷を防止することができる。
【００３５】
貫入終期においては、図３に示すように、蓋板１１が閉塞した土砂に対してストッパとして作用し、筒部７内に閉塞された土砂が鋼管杭４の回転貫入により締め固められることで先端部材１の先端を閉塞する。これにより、支持層において十分な先端支持力を発揮することができる。なお、非常に固い地盤に埋設させる場合には、図４に示すように、蓋板１１をドーナツ板状として、回転貫入途中で土砂を鋼管２内に取り込ませることとすると、筒部７内への土砂の閉塞が遅れるので、鋼管杭４の貫入が容易となり好適である。
【００３６】
【発明の効果】
請求項１に記載の先端部材によれば、鋼管杭を先端部材と鋼管とに分割して別個に構成したことにより、鋼管杭用先端部材と鋼管とを分離して運搬することができるという利点がある。
これにより、工場から建築現場へ運搬するためにトラックの荷台等に積載する際に、螺旋羽根が邪魔になることがなく、鋼管を平行に束ねて効率的に積載する等より小さい荷率で現場に納入することが可能となり、運搬効率を高めることができるという利点がある。
また、先端部材の先端近傍の内側への蓋板の取付けが容易であり、先端部材の施工性を向上させることができるという利点がある。
【００３７】
請求項２に記載の先端部材によれば、継手部材と先端部材とを固定する際に、継手部材と先端部材との継ぎ目のスポット溶接等する手間を省くことができるという利点がある。
また、先端部材と鋼管との継ぎ目に突起の厚さ分の間隔が設けられることとなるので、先端部材と鋼管との接合の際の溶接棒の溶け込み間隔が確保されて、先端部材と鋼管との接合作業を簡便におこなうことができるという利点がある。
【００３８】
請求項３に記載の先端部材によれば、鋼管杭の回転貫入が円滑となり、固い支持層にも食い込みやすくなるという利点がある。
また、螺旋羽根の始端部分の破損・損傷を防止することができるという利点がある。
更に、螺旋羽根を漸増部と一定部とを合わせて先端部材に一巻き以上設けることにより、鋼管杭の先端部の地中に対する水平方向の投影面積を大きくして、鋼管杭の先端支持力の増大を図ることができるという利点がある。
【００３９】
請求項４に記載の鋼管杭によれば、杭打ち現場において、鋼管の先端部の内側に継手部材の突出した上端部を嵌合させ、鋼管と先端部材との継ぎ目を全周溶接することにより、鋼管の先端部に先端部材を固定しているので、鋼管杭を容易に構成することができるという利点がある。
また、回転貫入時に鋼管と螺旋羽根付き先端部材とが互いに分離することなく、一体として回転することができるという利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る先端部材及び鋼管の先端部を示す正面図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る先端部材を示す図である。
【図３】本発明の実施の形態に係る先端部材と鋼管との固定手順を示す縦断面図である。
【図４】本発明の他の実施の形態に係る継手部材を示す縦断面図である。
【図５】本発明の実施の形態に係る継手部材の先端部材への取付け手順を示す縦断面図である。
【図６】本発明の他の実施の形態に係る継手部材を示す縦断面図である。
【図７】本発明の実施の形態に係る螺旋羽根を示す平面図である。
【図８】本発明の実施の形態に係る螺旋羽根の形成手順を示す模式図である。
【図９】本発明の実施の形態に係る螺旋羽根の形成手順を示す模式図である。
【図１０】本発明の実施の形態に係る螺旋羽根の形成手順を示す模式図である。
【図１１】本発明の実施の形態において、螺旋羽根を異なる構成としたものを示す図である。
【図１２】本発明の実施の形態において、先端部材の先端に掘削刃を設けたものを示す正面図である。
【図１３】本発明の実施の形態において、先端部材の先端に掘削刃を設けたものを示す正面図である。
【図１４】本発明の実施の形態に係る鋼管杭を地中に埋設する際の施工例を示す図である。
【図１５】従来の鋼管杭を示す図である。
【図１６】従来の鋼管杭を示す縦断面図である。
【符号の説明】
１ 先端部材
２ 鋼管
３ 先端部（鋼管）
４ 鋼管杭
５ 上部（先端部材）
６ 先端部（先端部材）
１０ 継手部材
１１ 蓋板
１２ 突起
２０ 螺旋羽根
２１ 漸増部
２２ 漸減部

Claims (4)

1. 長尺な鋼管の先端部に固定されて、該鋼管と共に鋼管杭を構成する外周に螺旋羽根を有する筒状の先端部材において、
   その上端が前記鋼管の先端部の内側に嵌合し得る外径を有し且つその下端が円板状又はドーナツ板状の蓋板で閉塞した円筒形状の継手部材を、その上端が上部から突出しその下端が内部に納まるようにして固定したことを特徴とする鋼管杭の先端部材。
2. 前記継手部材の外周面の所望の高さ位置に半径方向へ突出する複数の突起を設けることを特徴とする請求項１に記載の先端部材。
3. 前記螺旋羽根の羽根幅が始端から漸増する漸増部と該漸増部に続いて羽根幅が略一定である一定部とを具備し、平面視において少なくとも前記漸増部が前記一定部と重なるように前記先端部材に一巻き以上設けられたことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の先端部材。
4. 長尺な鋼管の先端部に請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の先端部材を固定して構成される鋼管杭であって、
   杭打ち現場で、前記鋼管の先端部の内側に、前記先端部材の内部に固定した前記継手部材の突出した上端部を嵌合させ、この鋼管と先端部材との継ぎ目を溶接することにより、前記鋼管の先端部に前記先端部材を固定することを特徴とする鋼管杭。

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