JP2009091807A - 回転貫入杭 - Google Patents

Abstract

【課題】掘削の際に土砂及び転石によって掘削効率が低下するのを防止し、回転貫入杭の埋設を速やかに行う。
【解決手段】杭体２に、その先端に向かうほど軸径が小さくなる第１テーパ部３を形成するとともに、この第１テーパ部の先端側に、この第１テーパ部との間で軸径が連続しつつ、より大きなテーパ角度を有し、その先端に向かうほど軸径が小さくなる第２テーパ部４を形成する。さらに、上記第１テーパ部に螺旋状の回転翼６を形成するとともに、上記第２テーパ部に掘削刃７を形成する。この回転貫入杭で地面を掘削した際に、土砂中の転石は上記掘削刃及び第２テーパ部への当接により、上記回転翼の先端近傍から排除されるため、上記掘削が上記転石によって阻害されない。また、上記第１テーパ部によって翼間の土砂の一部が軸心径方向の外側に押し出されるので、上記土砂が上記翼間に詰まりにくく、掘削効率が低下しない。
【選択図】図１

Description

この発明は、建築物や土木工事の基礎部として用いられる回転貫入杭に関する。

建築物の建築工事等の基礎部として用いられる回転貫入杭は、その先端に、この回転貫入杭の軸心周りの回転とともに回転する回転翼が設けられ、この回転翼で地面を掘削するとともに、掘削した土砂をこの回転貫入杭の掘削方向の後方に排出するようにしている。この排出効率を高めるため、例えば、螺旋形状の回転翼が採用される。

この螺旋形状の回転貫入杭の一例を図５に示して説明すると、軸心方向に同一径を有する杭体２の先端部に、その先端に向かうほど縮径するテーパ部３を形成するとともに、このテーパ部３及び杭体２に回転翼６を形成したものがある（特許文献１参照）。

この回転翼６は、テーパ部３が形成された先端部で地面を掘削しつつ、その回転軸周りの回転によって、上記掘削によって生じた土砂を上記後方に排出する。この土砂の排出によって、上記回転貫入杭１をさらに埋設するための空間を確保する。

特開２００６−２８３４２４号公報

この回転貫入杭１においては、回転翼６が杭体２とテーパ部３の両方に跨って連続して形成されているため、この回転翼６の先端で掘削した土砂がそのままこの回転翼６に巻き込まれやすい。この巻き込まれた土砂は、上述のように、回転翼６の回転とともに次第に上方に移動して、回転翼６の上端から排出される。この際、上記土砂が上記上端からスムーズに排出されないと、回転翼６の翼間で、土砂が次第に圧縮される。このように圧縮された土砂は益々排出されにくくなり、最終的に上記翼間に目詰まりを生じる。この目詰まりが生じると、この回転翼６による掘削効率が著しく低下するという問題がある。

しかも、土砂中には転石と呼ばれる大小の岩石が混在しており、この転石は、回転貫入杭１の先端に突き当たって回転翼６による掘削を阻害したり、上記土砂とともに回転翼６に巻き込まれて上記翼間の目詰まりを一層加速したりする問題もある。

そこで、この発明は、掘削の際に土砂及び転石によって掘削効率が低下するのを防止し、回転貫入杭の埋設を速やかに行い得るようにすることを課題とする。

上記の課題を解決するため、この発明は、回転貫入杭の杭部にテーパ角度の異なるテーパ部を形成するとともに、このテーパ部に回転翼及び掘削刃をそれぞれ形成した。

このように、掘削機能を上記掘削刃に、及び、土砂等の排出機能を上記回転翼にそれぞれ主として担わせることにより、効率的に掘削を行いつつ、掘削した土砂を速やかに排出することができる。また、上記掘削刃と回転翼が一体ではないので、掘削した土砂等がそのまま回転翼に巻き込まれにくいため、上記土砂の排出機能が低下しにくい。

この発明の構成として、杭体の外周に螺旋状に土砂排出用の回転翼を設けた回転貫入杭であって、上記杭体にその先端に向うほど軸径が小さくなる第１テーパ部を形成するとともに、上記第１テーパ部の先端側に、上記第１テーパ部との間で軸径が連続しつつ、上記第１テーパ部よりも大きなテーパ角度を有し、その先端に向うほど軸径が小さくなる第２テーパ部を形成し、上記第１テーパ部に上記回転翼を設けるとともに、上記第２テーパ部に地面を掘削する掘削刃を設けるようにすることができる。

上記第１テーパ部を形成し、この第１テーパ部に上記回転翼を設けることによって、この回転翼の上端から土砂等が排出されるのとともに、この土砂等が上方に移動する際に上記第１テーパ部によって、この土砂等の一部が軸心径方向の外側に押し出される（上記回転翼の翼間外に排出される）。このため、上記土砂等が翼間で圧縮されて目詰まりする恐れが低い。

また、第２テーパ部のテーパ角度を第１テーパ部のテーパ角度よりも大きくすることにより、第２テーパ部に当接した土砂等を径方向外側に押し出す力が高まり、上記第１テーパ部に形成した上記回転翼の翼間に、この土砂等が目詰まりしにくい。
さらに、この第２テーパ部には掘削刃が設けられ、この掘削刃の回転の際にこの掘削刃に当接した上記土砂等を径方向外側に弾き飛ばすように排出するので、上記目詰まりの恐れが一層低くなる。

この回転貫入杭の構成においては、上記回転翼が、上記杭体の先端側から根元側にかけて、その杭体径方向の横幅が拡幅する拡幅部と、この拡幅部よりも上記杭体の根元側に設けられ、上記拡幅部の最大幅と同一の一定横幅を有する定常幅部とから構成されるようにすることもできる。

この回転翼は、その形状が螺旋形をしているので、その回転によって上記回転貫入杭を地中にねじ込む作用を発揮する。このねじ込みの際、上記回転翼に拡幅部を形成することにより、まず、上記拡幅部の幅の狭い部分が土砂に食い込み、この食い込みが次第に上記拡幅部の幅の広い部分にまで進行して、上記回転貫入杭の地中へのねじ込みがスムーズに行われる。

また、この拡幅部においては、この拡幅部が上記杭体を少なくとも０．５周取り巻くように設けることができる。

上記拡幅部の拡幅が急激であると、上記土砂への上記回転貫入杭のねじ込みの際に、上記回転翼に過度の負担がかかる恐れがある。このように、上記拡幅部が上記杭体を少なくとも０．５周取り巻くように設けることにより、上記ねじ込みの際に上記回転翼に過度の負担がかかりにくく、この回転貫入杭の地中へのねじ込みがスムーズに行われる。
また、このように拡幅部を設けることによって、上記土砂中に含まれる転石が上記回転翼に当接した際、上記拡幅部によって上記転石がこの回転翼の軸心径方向の外側に押し出されるので、上記転石による上記ねじ込みの阻害が防止される。

また、上記定常幅部においては、この定常幅部が上記杭体を少なくとも１周取り巻くように設けることができる。

この定常幅部は、この回転貫入杭を鉛直に支持するために必要なものであって、この定常幅部の軸心方向への投影面積を広くすることによって、又は、この定常幅部が上記杭体を少なくとも1周取り巻くように設けることによって、安定した支持力を発揮し得る。

上記回転貫入杭を構成する杭体、回転翼、及び、掘削刃の素材として地面の掘削に耐え得るものを適宜選択することができるが、特に、鋳鉄を選択することができる。

上記鋳鉄は、強度、耐久性及び価格等のバランスの面で、他の素材に対して優位にあるためである。上記鋳鉄の中でも特に、靭性に優れたダクタイル鋳鉄とすることが好ましい。

上記回転貫入杭の鋳造においては、例えば、消失模型を用いた鋳造法を採用し得る。この消失模型とは、特殊発泡スチロールを鋳造品の形状に基づいて成形したものである。この鋳造法では、この消失模型に耐火剤を塗布乾燥した後、この消失模型を乾燥鋳物砂に埋設し、この消失模型を埋設したままの状態で溶湯を上記乾燥鋳物砂中に注湯する。注湯した溶湯の高熱で上記消失模型が瞬時に溶けて、溶湯金属と置き換わる。

この消失模型を用いた鋳造法は、上記回転翼のような複雑な形状の物品でも上記消失模型が成形できれば鋳造可能なので、金型を用いた鋳造法と比較して低コストで鋳物を製造することができる。

また、上記回転貫入杭の杭体を、延長用杭体と軸心方向に挿し込み自在に形成するとともに、この挿し込み部の側面に上記杭体と延長用杭体を同軸に貫通する貫通孔を形成し、この貫通孔にボルトを挿し込んで上記杭体と延長用杭体を連結するようにすることもできる。

この回転貫入杭は、支持地盤までの深さに対応して適宜延長する必要があるところ、このように上記杭体と延長用杭体を挿し込み自在として、上記ボルトで連結し得るようにすることで、現場での連結作業を迅速に行うことができる。
また、必要に応じて延長用杭体を連結して全長を調節できるため、上記回転貫入杭を上記第１及び第２テーパ部、掘削刃、及び、回転翼と、上記連結に必要な最小限の嵌合部のみで構成し得る。このようにすることで、この回転貫入杭自体を小型化できるため、運搬等を容易に行い得るとともに、汎用品である延長用杭体を適宜連結するため、杭体の打設作業における融通性が高い。

上記連結の構成として、上記杭体及び上記延長用杭体にそれぞれ対向してフランジを形成するとともに、このフランジに上記杭体と延長用杭体を同軸に貫通する貫通孔を形成し、この貫通孔にボルトを挿し込んで上記杭体と延長用杭体を連結するようにすることもできる。

この連結方法も、上記挿し込みによる連結方法と同様に、現場において適宜延長し得るため作業効率が高く、しかも、この回転貫入杭を小型化できるため、運搬等を容易に行うことができるというメリットがある。
このようにボルトを用いて連結する方法以外に、両者を溶接することによって連結することもできる。

この発明によると、回転貫入杭による地面の掘削の際に、土砂及び転石によって掘削効率が低下するのを防止し、回転貫入杭の埋設を速やかに行うことができる。

この発明に係る回転貫入杭１を図１に示す。この回転貫入杭１は上述した消失模型を用いた鋳造法によって鋳造されている。この回転貫入杭１は、杭体２に、その先端に向かうほど軸径が小さくなる第１テーパ部３が形成されるとともに、この第１テーパ部３の先端側に、第１テーパ部３との間で軸径が連続しつつ、第１テーパ部３よりも大きなテーパ角度を有し、その先端に向かうほど軸径が小さくなる第２テーパ部４が形成されている。また、第１テーパ部３の根元側には、この回転貫入杭１を図示しない延長用杭体に連結するための挿し口５が形成されている。

この第１テーパ部３には、螺旋状に回転翼６が形成され、図２に示すように、この回転翼６には、杭体２の先端側から根元側にかけて、その杭体径方向の横幅ｗが拡幅する拡幅部６ａと、この拡幅部６ａよりもこの杭体２の根元側に設けられ、拡幅部６ａの最大幅と同一の一定横幅を有する定常幅部６ｂとから構成されている。
この拡幅部６ａは第１テーパ部３の最先端位置を起点に形成され、図２に示すように、この第１テーパ部３をその軸心周りに半周取り巻く間に最大幅に到達する（同図中の矢印ｒを参照）。この一方で、定常幅部６ｂはこの拡幅部６ａに連続して形成され、さらに、第１テーパ部３をその軸心周りに１周取り巻いて、第１テーパ部３の根元側で終端する。

また、第２テーパ部４には、４枚の掘削刃７が、その刃先が径方向外側に向きつつ、第２テーパ部４の軸心周りに等角度間隔に設けられている。

この回転貫入杭１が回転すると、この掘削刃７によって土砂が掘り起こされる。この土砂に混在する転石は、第２テーパ部４及び掘削刃７への当接によって、軸心径方向の外側に弾き飛ばされる。これによって、回転貫入杭１が掘り進む先端近傍から上記転石が排除されるため、この転石によって回転貫入杭１の埋設が阻害される恐れは低い。
この掘削刃７の枚数及び形状等は、上記土砂や転石の排除がスムーズに行われるのであれば特に限定されず、例えば、１枚刃、２枚刃等適宜選択することができる。

さらに、この掘削刃７によって掘り起こされた土砂に回転する回転翼６を押し込むと、この回転翼６の翼間に上記土砂が送り込まれ、この土砂は回転翼６の回転とともに上方に搬送される。この搬送の反力が駆動力となって、この回転貫入杭１がさらに土砂に押し込まれる。

上記のように、回転翼６には第１テーパ部３をその軸心周りに半回転する拡幅部６ａが設けられているので、この回転翼６はスムーズに上記土砂中に押し込まれるとともに、この土砂中に転石が混在していても、この拡幅部６ａによってその転石を回転翼６の先端付近から速やかに排除することができる。

この回転翼６の翼間を上方に搬送された土砂は、この搬送とともに第１テーパ部３によって軸心径方向の外側向きの力を受け、この土砂の一部が上記翼間から排出される。
また、第２テーパ部４及び掘削刃７以外に、第１テーパ部３によっても、転石を回転翼６の先端付近から排除することができる。
この一部の土砂の排出及び上記転石の排除によって、この土砂が上記搬送の際に上記翼間に目詰まりして、回転貫入杭１の埋設作業に支障をきたす恐れが低い。

また、この回転貫入杭１は、延長用杭体８と連結して所望の長さに適宜延長することができる。この連結の態様としては、例えば、図３に示すように、回転貫入杭１及び延長用杭体８に挿し口５又は受口９を形成し（同図（ａ）を参照）、一方の挿し口５を他方の受口９に挿し込んで、この挿し込み後に両者を貫通する貫通孔１０を共加工し、共加工した貫通孔１０にボルト１１を通してナット１２で止めて連結することができる（同図（ｂ）を参照）。
なお、同図では、２本のボルトを９０度のねじれ位置に設けたが、このボルトの数は２本に限られず適宜選択し得るものであるとともに、それらの位置関係は上記ねじれ位置に限られず、例えば、平行位置関係とすることもできる。

また、図４に示すように、回転貫入杭１及び延長用杭体８の双方にフランジ１３を形成して（同図（ａ）を参照）、このフランジ１３同士で連結するようにすることができる（同図（ｂ）を参照）。

この連結は上述のボルトによる連結に限られず、溶接等の公知の連結手段も幅広く採用し得る。

この発明に係る回転貫入杭の一実施形態を示す正面図 同実施形態における底面図 同実施形態に係る回転貫入杭と延長用杭体を相互に嵌め合って連結する態様を示し、（ａ）は両者に挿し口又は受口を形成して対向した様子を示す側面図、（ｂ）は両者を連結した様子を示す側面図 同実施形態に係る回転貫入杭と延長用杭体をフランジを介して連結する態様を示し、（ａ）は両者を対向した様子を示す斜視図、（ｂ）は両者を連結した様子を示す側面図 従来技術に係る回転貫入杭を示す正面図

符号の説明

１ 回転貫入杭
２ 杭体
３ 第１テーパ部
４ 第２テーパ部
５ 挿し口
６ 回転翼
６ａ 拡幅部
６ｂ 定常幅部
７ 掘削刃
８ 延長用杭体
９ 受口
１０ 貫通孔
１１ ボルト（貫通部材）
１２ ナット
１３ フランジ

Claims (7)

1. 杭体（２）の外周に螺旋状に掘削及び土砂排出用の回転翼（６）を設けた回転貫入杭（１）であって、
   上記杭体（２）に、その先端に向かうほど軸径が小さくなる第１テーパ部（３）を形成するとともに、上記第１テーパ部（３）の先端側に、上記第1テーパ部（３）との間で軸径が連続しつつ、上記第１テーパ部（３）よりも大きなテーパ角度を有し、その先端に向かうほど軸径が小さくなる第２テーパ部（４）を形成し、
   上記第１テーパ部（３）に上記回転翼（６）を設けるとともに、上記第２テーパ部（４）に地面を掘削する掘削刃（７）を設けたことを特徴とする回転貫入杭。
2. 上記回転翼（６）が、上記杭体（２）の先端側から根元側にかけて、その杭体径方向の横幅（ｗ）が拡幅する拡幅部（６ａ）と、この拡幅部（６ａ）よりも上記杭体（２）の根元側に設けられ、上記拡幅部（６ａ）の最大幅と同一の一定横幅を有する定常幅部（６ｂ）とから構成されることを特徴とする請求項１に記載の回転貫入杭。
3. 上記拡幅部（６ａ）が、上記杭体（２）を少なくとも０．５周取り巻くように設けられたことを特徴とする請求項２に記載の回転貫入杭。
4. 上記定常幅部（６ｂ）が、上記杭体（２）を少なくとも１周取り巻くように設けられたことを特徴とする請求項２又は３に記載の回転貫入杭。
5. 上記杭体（２）、上記回転翼（６）、及び、上記掘削刃（７）が鋳鉄製であることを特徴とする請求項１から４のいずれか１つに記載の回転貫入杭。
6. 上記杭体（２）を、延長用杭体（８）と軸心方向に挿し込み自在に形成するとともに、この挿し込み部の側面に上記杭体（２）と延長用杭体（８）を同軸に貫通する貫通孔（１０）を形成し、この貫通孔（１０）に貫通部材（１１）を挿し込んで上記杭体（２）と延長用杭体（８）を連結したことを特徴とする請求項１から５のいずれか１つに記載の回転貫入杭。
7. 上記杭体（２）及び上記延長用杭体（８）にフランジ（１３）を形成するとともに、このフランジ（１３）に上記杭体（２）と延長用杭体（８）を同軸に貫通する貫通孔（１０）を形成し、この貫通孔（１０）に貫通部材（１１）を挿し込んで上記杭体（２）と延長用杭体（８）を連結したことを特徴とする請求項１から５のいずれか１つに記載の回転貫入杭。

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