JP2009114764A - 回転埋設杭 - Google Patents

Abstract

【課題】製造コストが安価でありながら、掘削性が高く、鉛直支持力にも優れた回転埋設杭を提供すること。
【解決手段】回転力と押圧力により地中に掘削貫入される回転埋設杭１である。回転埋設杭１は、鋼管２と、鋼管２の先端外周面から径方向外方に向けて取り付けられた３枚以上の平面状の翼板３とを有する。各翼板３は、鋼管軸心に対して傾斜して、掘削側端部３２が鋼管２の先端寄りに位置するように配設されている。鋼管２の軸方向から見た場合に、隣り合う翼板３の一部が重合するように、順次径方向位置及び軸方向位置をずらして配設され、翼板全体が、略螺旋状に配置されていると共に鋼管２の外周全周を覆うように配置されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、回転力と押圧力により地中に掘削貫入される回転埋設杭に関する。

従来、鋼管杭には、様々な形状を有するものがあるが、一般的に、連続的な翼を固定したスクリュータイプ、２枚の刃を互いに別勾配で固定する２枚刃タイプ、１枚の翼に掘削のための切込みを入れたタイプ、鋼管を圧縮加工しねじれを施したタイプ等が用いられている。いずれのタイプの鋼管杭も実績を持つものであるが、中でもスクリュータイプは掘削性能に優れ、支持性能も高い。しかしながら、スクリュー状に加工するには、大掛かりな設備が必要であり、また、加工コストも高い。

そこで、加工コストの低減を狙った先端形状を考案したものとして、翼として平鋼を２枚組み合わせて設けた２枚刃タイプ、平鋼を１枚設けた１枚刃タイプの鋼管杭がある。これらは、十分な実績を持っているが、上記２枚刃タイプは、両者が互い違いの勾配で固定されるが、これは、土を解し、杭の圧入によって進入するものであって、推進力としては働かない。また、１枚刃の場合も同様である。そのため、掘削効率については、翼の角度や引っかき面積が関係する。つまり、比較的細粒でやわらかい地盤に対しては、ある程度の大きな掘削能力をもつが、大きめの砂に対しては、面の抵抗が大きく、掘削における翼からの廃土効率も少し小さいため、掘削進度は小さくなるのが実情である。
また、掘削性を重視すれば、貫入後の鉛直方向における安定性、つまり鉛直支持力が低下する傾向にある。

特開２００４−２７８３０６号公報

本発明は、従来の問題点に鑑みてなされたものであって、製造コストが安価でありながら、掘削性が高く、鉛直支持力にも優れた回転埋設杭を提供しようとするものである。

本発明は、回転力と押圧力により地中に掘削貫入される回転埋設杭であって、
該回転埋設杭は、鋼管と、該鋼管の先端外周面から径方向外方に向けて取り付けられた３枚以上の平面状の翼板とを有し、
上記各翼板は、鋼管軸心に対して傾斜して、掘削側端部が上記鋼管の先端寄りに位置するように配設されており、
上記鋼管の軸方向から見た場合に、隣り合う上記翼板の一部が重合するように、順次径方向位置及び軸方向位置をずらして配設され、上記翼板全体が、略螺旋状に配置されていると共に上記鋼管の外周全周を覆うように配置されていることを特徴とする回転埋設杭にある（請求項１）。

上記回転埋設杭は、鋼管に対して、３枚以上の平面状の翼板を上記特定の配置条件で取り付けたものであり、地中に掘削貫入される際に、掘削性が高く、鉛直支持力にも優れたものである。また、平面状の板を用いるので、安価なコストで製造することができる。

すなわち、上記回転埋設杭は、鋼管と、該鋼管の先端外周面から径方向外方に向けて取り付けられた３枚以上の平面状の翼板とを有している。
平面状の翼板を用いることにより、加工の複雑性が低く、材料の利用効率が高くなり、１本あたりの材料コストを低く抑えることができる等、回転埋設杭の製造を単純化することができる。

また、３枚以上の平面状の翼板を、各翼板が鋼管軸心に対して傾斜して、掘削貫入時の回転方向先端側である掘削側端部が上記鋼管の先端寄りに位置するように、順次径方向位置及び軸方向位置をずらして配設することにより、上記翼板全体を、略螺旋状に配置することができる。そのため、回転埋設杭を貫入する際に、ねじ込みに近いものとなり、推進力として働くため、杭の掘削効率が大幅に向上する。

また、上記鋼管の軸方向から見た場合に、隣り合う上記翼板の一部が重合するように配置され、上記鋼管の外周全周を覆うように配置されている。
これにより、上記回転埋設杭は、掘削貫入後に安定した支持力を発揮することができる。
このように、本発明によれば、製造コストが安価でありながら、掘削性が高く、鉛直支持力にも優れた回転埋設杭を提供することができる。

本発明の回転埋設杭は、上述したように、鋼管と、該鋼管の先端外周面から径方向外方に向けて取り付けられた３枚以上の平面状の翼板とを有している。
上記翼板が２枚以下の場合には、鋼管の外周全周を覆うように配置することは可能であるが、その場合には、翼板全体を略螺旋状に配置することができない。つまり、平面状の翼板を用いる場合には、３枚以上用いなければ、上記各翼板を鋼管軸心に対して傾斜して、掘削貫入時の回転方向先端側である掘削側端部にいくほど上記鋼管の先端寄りに位置するように配設しても、鋼管の軸方向から見た場合に、隣り合う上記翼板の一部が重合するように、順次径方向位置及び軸方向位置をずらして配設され、翼板全体が、略螺旋状に配置されていると共に、上記鋼管の外周全周を覆うように配置することができず、高い掘削性、及び鉛直支持力を得ることができない。
また、上記各翼板は、溶接により上記鋼管に接合されていることが好ましい。

また、上記回転埋設杭は、上記翼板は、３枚の同一サイズの略長方形の平面状鋼板よりなり、軸方向から見て、隣り合う２枚の上記翼板のなす角度が６０°であることが好ましい（請求項２）。
この場合には、容易に略螺旋状の配置を実現できると共に、コストが安価であり、充分な掘削性と、鉛直支持力を有することができる。なお、上記６０°は、３枚の翼板を周方向において等間隔（角度）でずらして配置した際に生じる角度であり、多少の誤差を許容するものである。

また、上記翼板の傾斜角度は、上記軸心に対して３０°以下であることが好ましい（請求項３）。
この場合には、上記回転埋設杭を貫入する際に、回転方向に対する抵抗を低減することができる。
上記翼板の傾斜角度の傾斜角度が３０°を超える場合には、掘削貫入時の回転方向に対する抵抗が大きくなり、掘削性が低下するという問題がある。

また、上記翼板の傾斜角度の傾斜角度は、好ましくは、５〜１５°である。
上記翼板の傾斜角度が上記軸心に対して５°未満の場合には、掘削性が低下するおそれがある。一方、上記傾斜角度が１５°を超える場合には、鉛直支持力が十分に得られないおそれがある。

また、隣り合う上記翼板における軸方向に重合する部位は、軸方向において５０ｍｍ以下の間隙を設けて配置されていることが好ましい（請求項４）
この場合には、上記回転埋設杭を貫入する際に、回転方向に対する抵抗を低減することができる。
上記間隙が５０ｍｍを超える場合には、螺旋形状を形成し難くなり、優れた掘削性能や支持性能が得られないおそれがある。

また、上記間隙は、好ましくは２〜３０ｍｍである。
なお、上記間隙が２ｍｍ未満の場合には、掘削貫入時に、間隙に土砂が詰り易くなるおそれがあり、一方、上記間隙が３０ｍｍを超える場合には、螺旋形状とすることにより得られる掘削性能や支持性能が低下するおそれがある。

また、上記鋼管の先端部は円形状に開口しており、その内周面から突出した切削用切刃が複数設けられていることが好ましい（請求項５）。
この場合には、上記鋼管の先端部が円形状に開口していることにより、貫入抵抗が小さくなるという効果を得ることができる。また、内周面から突出した切削用切刃を有しているため、貫入性を得ることができる。
上記切削用切刃としては、例えば、２枚の矩形の板材を、上記鋼管の先端部から下方へ突出するように、先端部内周面の向かい合う２箇所に設けることが好ましい。

また、上記鋼管の先端部は、閉塞板によって閉塞されていると共に、その表面に軸方向に突出する掘削用切刃が配設されていてもよい（請求項６）。
この場合には、鋼管の先端部が閉塞されているため、高い支持力を有することができる。また、上記掘削用切刃を有しているため、貫入性を向上することができる。
上記掘削用切刃としては、例えば、略三角形状の板材を、上記閉塞板表面に軸方向に突出するように設けることが好ましい。

また、上記鋼管は、鋼管を連結するための継手部を有しており、該継手部は、冷間加工によって拡径処理を施してあることが好ましい（請求項７）。
この場合には、鋳造によって予め拡径させた継手部を設ける場合よりも、容易かつ安価に継手部を設けることができ、上記回転埋設杭の価格を更に低減することができる。

上記継手部は、具体的には、鋼管の後端部に冷間加工によって拡径処理を施し、連結する鋼管の先端部の外寸よりも１〜３ｍｍ程度大きい内径となるように形成する。この継手部に連結する鋼管の先端部を挿入し、ボルト等を用いて固定することにより、鋼管を連結延長することができる。

（実施例１）
本例は、本発明の回転埋設杭にかかる実施例について図１〜図３を用いて説明する。
本例の回転埋設杭１は、回転力と押圧力により地中に掘削貫入される回転埋設杭１である。
回転埋設杭１は、図１及び図２に示すごとく、鋼管２と、該鋼管２の先端外周面から径方向外方に向けて取り付けられた３枚以上の平面状の翼板３とを有している。
上記各翼板３は、鋼管軸心に対して傾斜して、掘削貫入時の回転方向先端側である掘削側端部３２が上記鋼管２の先端寄りに位置するように配設されている。
上記鋼管２の軸方向から見た場合に、隣り合う上記翼板３の一部が重合するように、順次径方向位置及び軸方向位置をずらして配設され、上記翼板３全体が、略螺旋状に配置されていると共に上記鋼管２の外周全周を覆うように配置されている。

上記回転埋設杭１の製造方法について説明する。
まず、上記鋼管２として、材質が一般構造用炭素鋼管ＳＴＫ４００からなり、直径８９．１ｍｍ、厚さ４．２ｍｍ、長さ３５０ｍｍの鋼管を準備した。
また、翼板３として、材質が一般構造用鋼板ＳＳ４００からなる同一サイズの平面状鋼板を３枚準備した。上記翼板３のサイズは、図３に示すように、幅Ｗ２２０ｍｍ、長さＬ９０ｍｍ、高さＨ９ｍｍの略長方形の平面状鋼板であり、上記鋼管２と接する部分には、上記鋼管２の外周面と合致する切欠部３１が設けてある。
また、切削用切刃４として、材質が一般構造用鋼板ＳＳ４００よりなる、サイズが厚さ９ｍｍ、幅１９ｍｍ、長さ５０ｍｍの矩形の板材を２枚準備した。

次に、上記鋼管２の一端を、冷間加工によって、内径が９１．５ｍｍとなるように拡径処理を施し、継手部２１を形成した。継手部２１の側面には、ボルト挿入穴２２を設けた。

次に、上記拡径処理を施した鋼管２の、拡径処理を施していない側の先端部分において、上記鋼管２に対して、上記翼板３を完全溶け込み溶接にて固定した。
上記翼板３は、図２に示すごとく、軸方向から見て、隣り合う２枚の上記翼板３のなす角度αが６０°となるように固定した。
また、図１に示すごとく、上記翼板３の傾斜角度βは、上記軸心と直交する径方向に対して１１°とした。
また、図１に示すごとく、隣り合う上記翼板３における軸方向に重合する部位の軸方向における間隙ｈが１０ｍｍとなるように翼板３を配置させた。

次に、図１に示すように、上記鋼管２の円形状に開口している先端部に、その内周面から先端が１５ｍｍ突出するように、切削用切刃４を２枚溶接により配設した。上記切削用切刃４は、長方形状を呈し、その長辺方向を軸方向に向け、短編方向を径方向に向け、一方の長辺部を鋼管２の内周面に溶接した。２つの切削用切刃４は、鋼管２の中心軸を挟んでお互いに向かい合うように同一平面上に配置した。
このように、本例の回転埋設杭１は、基本的に溶接処理を行うだけなので、安価な製造コストで作製することができた。
なお、以上の各作製手順は、適宜、その順序を変更することができる。

次に、得られた回転埋設杭１を地盤に対して打ち込みを行った。
本例の回転埋設杭１は、優れた掘削性、及び鉛直支持力を示した。
これにより、本発明によれば、製造コストが安価でありながら、掘削性が高く、鉛直支持力にも優れた回転埋設杭を提供することができることが分かる。
また、深く掘り下げる際には、拡径処理を施した継手部２１に、連絡用の鋼管を挿入し、ボルトを用いて連絡することができる。

（実施例２）
本例は、図４及び図５に示すように、上記実施例１の鋼管２の先端部を閉塞板５によって閉塞すると共に、その表面に軸方向に突出する掘削用切刃６を配設した例である。その他は実施例１と同様にして行った。
上記閉塞板５として、材質が一般構造用鋼板ＳＳ４００からなり、直径８９．１ｍｍ、厚さ６．０ｍｍの円盤状のものを準備した。
また、上記掘削用切刃６として、材質が一般構造用鋼板ＳＳ４００からなり、サイズが一辺８５ｍｍ、厚さ９ｍｍの正三角形状のものを準備した。

上記閉塞板５は、上記鋼管２の先端部に、先端部を閉塞するように溶接することにより配設した。また、上記掘削用切刃６は、上記閉塞板５の表面に軸方向に突出するように溶接することにより配設した。
本例の回転埋設杭１２も、上記実施例１の回転埋設杭と同様に、安価な製造コストで作製することができると共に、優れた掘削性、及び鉛直支持力を示した。

実施例１における、回転埋設杭を示す説明図。 図１のＡ方向から見た図。 実施例１における、翼板を示す説明図。 実施例２における、回転埋設杭を示す説明図。 図４のＢ方向から見た図。

符号の説明

１ 回転埋設杭
２ 鋼管
３ 翼板
３２ 掘削側端部

Claims (7)

1. 回転力と押圧力により地中に掘削貫入される回転埋設杭であって、
   該回転埋設杭は、鋼管と、該鋼管の先端外周面から径方向外方に向けて取り付けられた３枚以上の平面状の翼板とを有し、
   上記各翼板は、鋼管軸心に対して傾斜して、掘削側端部が上記鋼管の先端寄りに位置するように配設されており、
   上記鋼管の軸方向から見た場合に、隣り合う上記翼板の一部が重合するように、順次径方向位置及び軸方向位置をずらして配設され、上記翼板全体が、略螺旋状に配置されていると共に上記鋼管の外周全周を覆うように配置されていることを特徴とする回転埋設杭。
2. 請求項１において、上記翼板は、３枚の同一サイズの略長方形の平面状鋼板よりなり、軸方向から見て、隣り合う２枚の上記翼板のなす角度が６０°であることを特徴とする回転埋設杭。
3. 請求項１又は２において、上記翼板の傾斜角度は、上記軸心に対して３０°以下であることを特徴とする回転埋設杭。
4. 請求項１〜３のいずれか１項において、隣り合う上記翼板における軸方向に重合する部位は、軸方向において５０ｍｍ以下の間隙を設けて配置されていることを特徴とする回転埋設杭。
5. 請求項１〜４のいずれか１項において、上記鋼管の先端部は円形状に開口しており、その内周面から突出した切削用切刃が複数設けられていることを特徴とする回転埋設杭。
6. 請求項１〜４のいずれか１項において、上記鋼管の先端部は、閉塞板によって閉塞されていると共に、その表面に軸方向に突出する掘削用切刃が配設されていることを特徴とする回転埋設杭。
7. 請求項１〜６のいずれか１項において、上記鋼管は、鋼管を連結するための継手部を有しており、該継手部は、冷間加工によって拡径処理を施してあることを特徴とする回転埋設杭。

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