JP2005171616A - Rotary penetration pile and its work-execution method - Google Patents
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Abstract
Description
本願発明は、地盤中に回転貫入可能な翼付き回転貫入杭およびその施工方法に関するものである。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to a rotary penetrating pile with wings that can rotate and penetrate into the ground, and a construction method thereof.
従来、回転貫入可能な鋼管杭として、杭の先端または先端部外周に平板状または螺旋状の翼を設けたものが種々開発されている。 Conventionally, various steel pipe piles that can be rotated and penetrated have been developed in which flat or spiral wings are provided on the tip or the outer periphery of the tip.
例えば、特許文献1には、杭の先端を螺旋状に切り欠いて2枚または3枚の扇形状平板からなる翼を取り付けたものが記載されている。
For example,
また、特許文献2には、湾曲させた螺旋翼を巻回させた中空杭の先端部外周面に回転貫入杭が記載されている。
特許文献3には、鋼管の先端を螺旋状に切り欠き、その部分に外径が鋼管杭外径の1.5〜3倍で、内径が鋼管杭内径の0.4〜0.9倍の螺旋状の翼を取り付けたものが記載されている。
In
この他、特許文献4には、大きな支持力を確保するとともに初期沈下を抑制するために、小径鋼管の外周部に截頭円錐状の拡底支持翼を設けたものが記載されている。
回転貫入される翼付き杭においては、翼部分による先端支持力の向上を期待しており、高い支持力が得られ、かつ貫入性がよいこと、翼の強度が十分であること、経済性に優れることなどが要求される。 For winged piles that are rotated and penetrated, we expect an improvement in the tip support force by the wing part, and a high support force is obtained, the penetration is good, the strength of the wing is sufficient, and the economy It is required to be excellent.
そのため、上述の特許文献1には螺旋状の翼取付け部の段差を所定の範囲に規定することが記載されており、特許文献3には外径が鋼管外径の1.5〜3倍で内径が0.4〜0.9倍のドーナツ状鋼板を切断して螺旋状の翼を形成することや取付け位置を規定することで、貫入性に優れ、高い支持力が得られることが述べられている。
Therefore, it is described in the above-mentioned
しかし、螺旋翼を平板から形成した場合、高い支持力を得るために翼の外径を大きくすると、貫入性が悪くなり、また地盤からの抵抗や支持力に対する翼の耐力が問題となる。また、そのため翼の板厚を増すと、さらに貫入性が悪くなり、経済性も損なわれるというように、全ての要求を満足することはできない。 However, when the spiral wing is formed from a flat plate, if the outer diameter of the wing is increased in order to obtain a high supporting force, the penetrability is deteriorated, and the resistance from the ground and the proof strength of the wing against the supporting force become problems. For this reason, if the thickness of the blade is increased, all the requirements cannot be satisfied as the penetration becomes worse and the economic efficiency is also impaired.
また、翼の取付け位置についても、鋼管の先端に設けた場合、貫入性は良いが、真っ直ぐに貫入することが難しく、貫入後の支持力に関する安定性にも問題が生じやすい。一方、先端部から所定間隔おいて螺旋翼を取り付けた場合には、安定性は得やすいが、貫入性の面で劣るといった問題がある。 In addition, when the blade is installed at the tip of the steel pipe, the penetrability is good, but it is difficult to penetrate straight, and the stability with respect to the supporting force after the penetration tends to be problematic. On the other hand, when the spiral wing is attached at a predetermined interval from the tip, stability is easily obtained, but there is a problem that the penetrability is poor.
一方、特許文献2記載の発明は、翼を湾曲させることで翼の曲げ剛性の向上を期待したものであるが、翼を中空杭の外周面に取り付ける構造であるため、翼の取付け位置に大きな曲げモーメントが作用するという問題と、巻回させた翼と杭周との間に土砂が詰まった場合には施工性が低下するという問題がある。
On the other hand, the invention described in
また、特許文献4記載の発明は、截頭円錐状の拡底支持翼により支持力の向上や安定性を期待したものであるが、拡底支持翼が杭の外周に設けられており、しかもこの翼には切れ目あるいは切欠きもないので、翼の下方の土砂を全て狭い排土口から上方に通過させなければならず、貫入性に大きな問題がある。
Further, the invention described in
本願発明は、上述のような背景のもとに翼形状を工夫したのであり、地盤中への貫入性が高く、かつ支持性能や経済性にも優れる回転貫入杭およびその施工方法を提供することを目的としている。 The invention of the present application provides a rotary penetrating pile that has been devised in the wing shape based on the background as described above, has high penetrability into the ground, and is excellent in supporting performance and economy, and its construction method. It is an object.
本願の請求項1に係る回転貫入杭は、中空杭の先端面に内径が該中空杭の内径より小さく、外径が該中空杭の外径より大きい複数の翼を有し、前記複数の翼のそれぞれが杭先端側に広がるほぼ円錐面またはほぼ多角錐面の一部をなしていることを特徴とするものである。
The rotary penetrating pile according to
以下、説明を簡略化するため、ほぼ円錐面または多角錐面あるいはその一部を含め、「錐面」として説明する。 Hereinafter, in order to simplify the description, a substantially conical surface, a polygonal conical surface, or a part thereof will be described as a “conical surface”.
請求項1に係る発明の代表的な形態として、回転貫入杭の翼が2枚である場合において、それぞれの翼が杭周方向のほぼ半周連続して、それぞれの翼の表面が錐面をなす形態が挙げられる。
As a typical form of the invention according to
従来の回転貫入杭の螺旋翼は、翼の表面が平面上にあるため、地盤からの抵抗あるいは支持力に関し、翼の耐力は翼を構成する板(通常は、鋼板)の断面性能、すなわち断面係数(b・t2 )/6に支配される(tは板厚、bは幅であるが、この場合の幅bは地盤からの抵抗あるいは支持力に関しては、翼の任意の方向について考えることができる。)。 Since the surface of the spiral wing of a conventional rotary penetrating pile is on a flat surface, the proof strength of the wing is related to the resistance or supporting force from the ground. Is controlled by the coefficient (b · t 2 ) / 6 (t is the plate thickness, b is the width, but in this case, the width b should be considered in any direction of the wing in terms of resistance from the ground or bearing capacity. Can do that.)
本願発明の場合は、翼を構成する板が全体として錐面をなしているので(製作上、複数の平板に分割したものを接合して全体として錐面を形成させている場合を含む)、地盤からの抵抗あるいは支持力に関し、断面係数が平面の場合より大幅に向上し、同じ断面性能を得るための板厚は薄くなり経済性が向上する他、貫入性も向上する。 In the case of the present invention, since the plate constituting the wing has a conical surface as a whole (including the case of forming a conical surface as a whole by joining a plurality of divided flat plates). With respect to the resistance or supporting force from the ground, the section modulus is greatly improved as compared to the case of a flat surface, and the plate thickness for obtaining the same section performance is reduced, the economy is improved, and the penetration is also improved.
また、地盤の支持力は、杭先端部の翼近傍のせん断耐力に依存し、未固結の砂や砂礫の場合、錐面をなす翼形状によるコンファインド効果が得られるため、その面からも支持力が向上する。 In addition, the bearing capacity of the ground depends on the shear strength near the wing at the tip of the pile, and in the case of unconsolidated sand and gravel, a confining effect is obtained by the shape of the wing that forms a conical surface. Supporting force is improved.
さらに、翼の端部が杭の先端より下方に位置することにより、杭を貫入しやすくなり、翼の他方の端部が水平(杭と垂直)あるいはそれより上方に位置することにより推進力が向上する。 Furthermore, the wing end is positioned below the tip of the pile, making it easier to penetrate the pile, and the other end of the wing is horizontal (vertical to the pile) or above it, propulsive force is increased. improves.
また、翼は、中空杭の外周面ではなく、先端面に取り付けられており、翼の内径側は中空杭の内径より内側に位置し、翼の外径側は中空杭の外径より外側に位置するため、地盤からの鉛直方向の抵抗に対し、取付け位置に作用する曲げが小さく、翼が外周面に取り付けられている場合に比べ、翼取付け部の安定性が高い。 In addition, the wing is attached not to the outer peripheral surface of the hollow pile, but to the tip surface, the inner diameter side of the wing is located inside the inner diameter of the hollow pile, and the outer diameter side of the wing is positioned outside the outer diameter of the hollow pile. Therefore, the bending acting on the attachment position is small with respect to the resistance in the vertical direction from the ground, and the stability of the blade attachment portion is higher than when the blade is attached to the outer peripheral surface.
本願の請求項2に係る回転貫入杭は、中空杭の先端面に内径が該中空杭の内径より小さく、外径が該中空杭の外径より大きい複数の翼を有し、前記複数の翼のそれぞれが杭後端側に広がる錐面(ほぼ円錐面またはほぼ多角錐面の一部)をなしていることを特徴とするものである。
The rotary penetrating pile according to
翼を構成する板が全体として錐面をなしており、地盤からの抵抗あるいは支持力に関し、断面係数が平面の場合より大幅に向上し、同じ断面性能を得るための板厚は薄くなり経済性が向上する点、および翼取付け部の安定性が高い点は請求項1に係る発明と同様である。
The plates that make up the wings have a conical surface as a whole, and the section modulus is significantly improved with respect to the resistance or bearing force from the ground compared to a flat surface. This is the same as the invention according to
請求項2に係る発明は、錐面の広がる向きが請求項1に係る発明と逆になっており、杭としての先端支持力は請求項1に係る発明に比べて若干劣るが、地盤中においては下向きの円錐形状または多角錘形状をなすため、貫入性については請求項1に係る発明より良好である。
In the invention according to
これら請求項1に係る回転貫入杭と請求項2に係る回転貫入杭は、得られる支持力、貫入性に関係する地盤条件や設計条件などに応じて選択すればよい。
What is necessary is just to select the rotation penetration pile concerning these
請求項3は、請求項1または2に係る回転貫入杭において、前記複数の翼が取り付けられている中空杭の先端面が、それぞれの翼ごと杭軸回りの一方向に傾斜していることを特徴とするものである。 According to a third aspect of the present invention, in the rotary penetrating pile according to the first or second aspect, the tip surface of the hollow pile to which the plurality of wings are attached is inclined in one direction around the pile axis together with each wing. It is a feature.
回転貫入による貫入性を考えた場合、各翼が例えば螺旋方向に傾斜していることが望ましい。複数の翼がなす錐面は単一のものである必要はなく、それぞれが別の錐面をなす場合も含まれる。なお、中空杭の先端面は、各翼の取付け位置に対応させて、切り欠くなどして加工する必要がある。 In consideration of penetration by rotational penetration, it is desirable that each blade be inclined in a spiral direction, for example. The conical surface formed by the plurality of wings does not have to be a single one, and includes cases where each conical surface forms another conical surface. In addition, it is necessary to process the front end surface of a hollow pile by notching etc. according to the attachment position of each wing | blade.
例えば、2つの翼を半周ずつずれた螺旋上に配置すれば、杭軸を含む平面に対し対称またはほぼ対称とすることができ、施工時の貫入性の面でも、施工後の翼部分による支持性能の面でも安定性が高くなる。翼が3以上の場合も、翼が2つの場合と同様に考えることができる。 For example, if two wings are arranged on a spiral that is shifted by half a circle, the wings can be symmetrical or nearly symmetrical with respect to the plane including the pile axis. The stability is also high in terms of performance. The case where there are three or more wings can be considered as in the case where there are two wings.
また、それぞれの翼について、上記のような螺旋上に取り付けられることを要求するものではなく、例えば、2枚の翼を取り付ける場合において、簡単には、截頭円錐形状の表面をなす部材を2つ割りにした形状の翼を、杭先端面に傾斜方向が互い違いになるように取り付けたものなどでもよい。 Further, each wing is not required to be mounted on the spiral as described above. For example, in the case of mounting two wings, a member that forms a frustoconical surface is simply 2 A wing having a split shape may be attached to the tip of the pile so that the inclination directions are alternate.
請求項4は、請求項1、2または3に係る回転貫入杭において、前記中空杭の先端が前記複数の翼の内径側において開口していることを特徴とするものである。 According to a fourth aspect of the present invention, in the rotary penetrating pile according to the first, second, or third aspect, the tip of the hollow pile is opened on the inner diameter side of the plurality of blades.
本願発明では、翼を回転杭の先端面に取り付けることとしているが、翼の内径側を開口させておくことで、回転貫入の際、中空杭内に土砂を取り込むことができ、無排土あるいは低排土の施工を効率よく行うことができる。 In the present invention, the wing is attached to the tip surface of the rotary pile, but by opening the inner diameter side of the wing, the earth and sand can be taken into the hollow pile at the time of rotation penetration, Construction of low soil removal can be performed efficiently.
本願の請求項5に係る回転貫入杭の施工方法は、請求項1、2、3または4に係る回転貫入杭を、杭軸回りに回転させなら地盤中に貫入して行くことを特徴とするものである。
The construction method of the rotation penetration pile which concerns on
請求項1〜4に係る回転貫入杭は、地盤への回転貫入のために、先端面に複数の翼を設けたものであり、従来の回転貫入方式の杭と同様の方法により施工することができ、主として無排土の施工を対象としている。
The rotary penetrating piles according to
本願の請求項1に係る発明によれば、杭の先端面に取り付けられた翼が下向きに広がる錐面を形成することで、地盤中への貫入性を高めて施工性を向上させることができる。
According to the invention according to
また、鉛直方向の力に対する翼の断面性能が向上し、大きな耐力が得られ、同じ耐力を得る場合には翼の板厚を薄くすることができる。翼は杭の先端面に取り付けられているため、取付けの安定性が高い。 Moreover, the cross-sectional performance of the blade with respect to the force in the vertical direction is improved, and a large proof stress is obtained. When the same proof strength is obtained, the blade thickness can be reduced. Since the wing is attached to the tip of the pile, the mounting stability is high.
また、翼が同一平面にないので層が変化する位置で翼が滑らない上に、平板や螺旋板に比べて翼始端の角度が大きくなるので貫入性能が向上し、玉石を中心部に集め鋼管内に取り込む性能が向上する。 In addition, since the wings are not in the same plane, the wings do not slip at the position where the layer changes, and the angle of the blade tip is larger than that of a flat plate or spiral plate, so the penetration performance is improved and the cobblestone is gathered in the center and the steel pipe The performance of taking in is improved.
翼の地盤と接する面が下向きに広がる錐面であるため、コンファインド効果による支持力の向上が図れる。 Since the surface of the wing that contacts the ground is a conical surface that spreads downward, the support force can be improved by the confining effect.
本願の請求項2に係る発明によれば、杭に取付けられた翼が上向きに広がる錐面を形成することで、地盤中への貫入性がさらに高められ、また請求項1に係る発明と同様、鉛直方向の力に対する翼の断面性能が向上し、取付けの安定性も高い。
According to the invention according to
請求項3に係る発明では、さらに回転貫入の抵抗が少なくなり、翼を対称に配置することで、施工時の貫入性や、施工後の支持性能の面でも安定性が高くなる。
In the invention which concerns on
請求項4に係る発明では、回転貫入の際、翼の内径側の開口部から中空杭内に土砂を取り込むことができ、無排土あるいは低排土の施工をさらに効率よく行うことができる。
In the invention which concerns on
本願の請求項5に係る発明によれば、請求項1〜4に係る回転貫入杭を地盤中へ回転貫入するため、従来の回転貫入による杭施工に比べ、貫入性が高く、施工性の向上が図れる。
According to the invention according to
図1および図2は、本願の請求項1に係る回転貫入杭の一実施形態を示したもので、この例では、中空杭1の先端面3に2枚の翼2を設けている。
1 and 2 show an embodiment of a rotary penetrating pile according to
それぞれの翼2は、截頭円錐形の錐面を形成する鋼材をほぼ2分割した形状を有し、切欠き加工した杭先端面3に、側面から見て交差するような形で傾斜させて溶接してある。また、それぞれの翼2の回転貫入時に先行する側には刃物状の掘削刃5を設け、回転貫入がスムーズとなるようにしている。
Each
施工においては、図1中の矢線で示す向きに中空杭1を回転させながら圧入して行くことで、地盤中に回転貫入される。また、この例では、中空杭1の先端の翼2で囲まれた内側部分が開端となっており、中空杭1の回転貫入において開口部4より土砂が中空杭1の内部に取り込まれることで、貫入抵抗が緩和される。
In construction, the
従来の技術の項で挙げた特許文献1に示されるような従来の同種の翼付き杭においては、翼が形成する面が平面であるのに対し、本発明のように翼2が形成する面が錘面となるようにすることで、貫入性を高め、施工性を向上させることができるとともに、鉛直方向の力に対する断面性能が向上するため、同じ厚さの翼2の場合、本願発明の翼の方が大きな耐力が得られる。
In a conventional winged pile of the same type as shown in
また、翼2の地盤と接する面が下向きに広がる錐面であるため、前述したコンファインド効果による支持力の向上も図れる。
Further, since the surface of the
図2(d) には、本実施形態における翼の取付け角度θ1 と広がり角度θ2 との関係が模式的に示してあり、θ1 とθ2 の関係が、θ2 =180°−2θ1 となっている。 FIG. 2D schematically shows the relationship between the blade attachment angle θ 1 and the spread angle θ 2 in this embodiment, and the relationship between θ 1 and θ 2 is θ 2 = 180 ° −2θ. 1
図3は、翼の一方の端部の外周端が、当該端部と杭との接続位置における杭の軸方向と垂直な面よりも上方にある場合を示す図である。 FIG. 3 is a diagram illustrating a case where the outer peripheral end of one end portion of the wing is above a plane perpendicular to the axial direction of the pile at a connection position between the end portion and the pile.
図4は、本願の請求項2に係る回転貫入杭の一実施形態を示したものである。それぞれの翼2は、外周が弧状の4枚の鋼板を溶接により接合して製造したものであり、杭先端側に広がるほぼ円錐に近い8角錘面の約半周(約180°)を形成している。
FIG. 4 shows an embodiment of a rotary penetrating pile according to
請求項1に係る回転貫入杭との大きな違いは、翼2の表面が形成する錘面の広がり方向であり、請求項1の場合と逆に杭後端側に広がっている。
The major difference from the rotary penetrating pile according to
鉛直方向の力に対する断面性能は原理的には、請求項1の場合と同じであり、従来の平面内で広がる翼に比べ大きな断面係数が得られる。
The sectional performance with respect to the force in the vertical direction is in principle the same as in the case of
ただし、請求項1に係る発明のようなコンファインド効果はない。一方、杭先端側における径が小さいため貫入性については請求項1に係る発明の場合より良好である。
However, there is no confining effect as in the invention according to
図中の矢線で示す方向に中空杭1を回転させながら圧入して行くことで、図1〜図3に示した請求項1に係る発明の場合と同様、地盤中に回転貫入される。
By pressing the
1…中空杭、2…翼、3…先端面、4…開口部、5…掘削刃
DESCRIPTION OF
Claims (5)
A method for constructing a pile, characterized in that if the rotary penetrating pile according to claim 1, 2, 3 or 4 is rotated around a pile axis, the pile penetrates into the ground.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2003412794A JP2005171616A (en) | 2003-12-11 | 2003-12-11 | Rotary penetration pile and its work-execution method |
Applications Claiming Priority (1)
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Publications (1)
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JP (1) | JP2005171616A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP7376854B2 (en) | 2021-05-18 | 2023-11-09 | Jfeスチール株式会社 | Screw-in steel pipe pile, its design method, and construction method |
-
2003
- 2003-12-11 JP JP2003412794A patent/JP2005171616A/en active Pending
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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