JP2009138487A

JP2009138487A - 鋼管杭

Info

Publication number: JP2009138487A
Application number: JP2007318291A
Authority: JP
Inventors: Kazutama Jinno; 一求神農
Original assignee: SHINSEI KOMU KK
Current assignee: SHINSEI KOMU KK
Priority date: 2007-12-10
Filing date: 2007-12-10
Publication date: 2009-06-25

Abstract

【目的】十分な支持力を有する拡底部を有する鋼管杭であって、製造が容易で、かつ、地盤への貫入が効率的に行われる鋼管杭の構成を提供すること。
【構成】地盤に回転貫入される鋼管杭であって、円筒形の中空の本体部と、前記本体部の底面に設けられる第１拡底板であって、前記本体部の軸に垂直な水平面に対して第１の傾斜角を有する扇形状の第１拡底板と、前記本体部の底面に設けられる第２拡底板であって、前記第１の傾斜角と異なる第２の傾斜角を有する扇形状の第２拡底板と、前記第１拡底板と前記第２拡底板との間に設けられる開口部と、を備える鋼管杭とする。
【選択図】図１

Description

この発明は地盤に回転貫入される鋼管杭の改良に関する。

建物の基礎や地盤強化のために地盤に鋼管杭を回転貫入して埋設することが行われている。例えば、特許文献１には鋼管外周面に螺旋状翼を付ける構成が提案されている。また、他の回転貫入鋼管杭の例として、特許文献２に、鋼管先端を螺旋状に切断し、該螺旋状の鋼管先端にドーナツ状の螺旋状羽根を固定した構成が開示される。特許文献３には、鋼管の底部に鋼管に垂直方向の円盤状の拡底羽根を設置し、拡底羽根に切り込みを設けて、その一部を屈曲させて傾斜面を形成した構成が開示されている。

特開２００１‐３１１１４７号公報特開２００７‐７７６９９号公報

特許文献１に記載の構成では、螺旋状翼を溶接により鋼管外周面に取り付けるため、鋼管と翼の結合は溶接のみで負担することになるため、部材強度を上げる必要がある。一方、特許文献２に記載の構成では、拡底羽根に切り込みを入れ、一部に曲げ加工を施すため、手間となり製造工程が煩雑となる。また、鋼管杭の先端が拡底羽根により閉状態となっているため、先端部で掘削した土は拡体羽根の切り込み部からのみ排土されるため、効率的に貫入されず、埋設作業性が低い。
そこで、本発明は十分な支持力を有する拡底部を有する鋼管杭であって、製造が容易で、かつ、地盤への貫入が効率的に行われる鋼管杭の構成を提供することを目的とする。

本発明は以上の課題を少なくとも一つを解決するためになされたものであり、以下の構成からなる。即ち、
地盤に回転貫入される鋼管杭であって、
円筒形の中空の本体部と、
前記本体部の底面に設けられる第１拡底板であって、前記本体部の軸に垂直な水平面に対して第１の傾斜角を有する扇形状の第１拡底板と、
前記本体部の底面に設けられる第２拡底板であって、前記第１の傾斜角と異なる第２の傾斜角を有する扇形状の第２拡底板と、
前記第１拡底板と前記第２拡底板との間に設けられる開口部と、
を備える鋼管杭である。

このように構成された本発明の鋼管杭によれば、先端が第１拡底板と第２拡底板によって拡底されており、鋼管杭の支持力が向上される。第１拡底板と第２拡底板はともに、本体部の底面に取り付けられているため、本体部の側面に取り付けられた場合に比べて、曲げモーメントに対する抵抗力が高く、部材に対して安全側にはたらく。これにより、コストの低減が図られる。また、第１拡底板及び第２拡底板は、扇形状の板であって特別な曲げ加工を必要としない。これにより、製造工程が簡略化されて製造が容易となり、歩留まりが向上する。さらに第１拡底板及び第２拡底板は本体部の底面に取り付けられているため、本体部の内側と外側の両方から溶接することができ、容易にかつ強固に取り付けることができる。また、製造が容易となる。第１拡底板と第２拡底板はそれぞれ扇形状であって、第１の傾斜角及び第２の傾斜角で軸に垂直な水平面に対して傾斜している。これにより地盤に回転貫入する際、その扇形状の第１拡底板及び第２拡底板の直線端部が掘削部となって地盤を掘削するとともに、掘削土をその傾斜面に沿って上方へ移動させる。これにより、鋼管杭を地盤に容易に貫入させるができ、高い施工性を奏する。さらに、本体部先端の第１拡底板及び第２拡底板の間には開口部が設けられる。これにより、第１拡底板及び第２拡底板で掘削された掘削土の一部が中空の本体部内に入り込むため、貫入時の抵抗力が低減され地盤への貫入が容易となり、施工性がさらに高まる。また、排土も生じず、効率的に鋼管杭を地盤に貫入することができる。

以下、本発明の地盤改良攪拌装置における構成要素について詳細に説明する。
鋼管杭の本体部は、中空の円筒形である。本体部の先端（下端）は開口している。本体部の長さ、太さは特に限定されず、適宜選択することができる。本体部の材質も特に限定されず、公知の材質を採用することができる。

第１拡底板は、本体部の底面に設けられ、本体部の軸に垂直な水平面に対して第１の傾斜角を有する。第１の傾斜角は、例えば地盤状況に応じて決定することができ、例えば約５°〜約４５°、または約１５°〜約４５°、または約３０°〜約４５°とすることができる。なお、本明細書では水平面に対して上側に形成される角を正の角度で示し、下側に形成される角を負の角度で示す。第１拡底板の形状は扇形状であって、その円弧部が本体部側面に周方向となるように本体部の底面に取り付けられる。扇形状の半径の大きさは、必要とされる支持力や、土壌の状態等に応じて適宜決定することができるが、例えば、本体部の底部を規定する円の半径の約１．２倍〜約５倍、または約２倍〜約３倍とすることができる。扇形状の中心角は例えば６０°〜１８０°とすることができる。中でも、扇形状の中心角を１８０°とすること、即ち第１拡底板を半円状とすることが好ましい。後述の第２拡底板とともに半円状とすることで、十分な支持力を得ることができるからである。

第２拡底板は、本体部の底面に設けられ、本体部の軸に垂直な水平面に対して第２の傾斜角を有する。第２の傾斜角は本体部の軸に垂直な水平面に対して、第１の傾斜角と異なる角度を有する。第２の傾斜角は、水平面に対して第１の傾斜角と反対方向に形成される角とする。即ち、第１拡底板と第２拡底板は水平面を挟んで反対側に位置することとなる。第２の傾斜角は、例えば約−５°〜約−４５°、または約−１５°〜約−４５°、または約−３０°〜約−４５°とすることができる。第２拡底板の形状及び大きさは第１拡底板と同様とすることができる。第１拡底板と第２拡底板は本体部の軸を対称軸として対称に配置することが好ましい。支持力のバランスがよく、安定性が増すからである。

本体部の先端には、第１拡底板と第２拡底板の間に開口部が設けられる。開口部の大きさは特に限定されないが、第１拡底板と第２拡底板とを本体部の軸を対称軸として対称に配置することにより、スリット状の開口部とすることができる。

本発明の一実施態様では、本体部の先端に、貫入方向に突出する掘削爪を備える。これにより、地盤の掘削力及び鉛直性が高まり、鋼管杭を一層容易に地盤に貫入することができる。掘削爪の形状は特に限定されず、公知の形状を採用することができる。掘削爪は、開口部の内壁面に取り付けられることができる。
以下この発明の実施例について説明をする。

本発明の実施例である鋼管杭１の斜視図を図１に、底面図を図２に、側面透過図を図３にそれぞれ示す。図１に示すように、鋼管杭１は、本体部２、第１拡底板３、第２拡底板４、掘削爪５を備える。さらに図２に示すように、第１拡底板３と第２拡底板４の間には、開口部６が形成されている。本体部２は底面が直径約１１４．３０ｍｍの円である円筒形であって中空である。その底面には第１拡底板３と第２拡底板４が、本体部２の内側と外側の両側から溶接により取り付けられている。厚さ約６ｍｍ、直径約２００ｍｍの円板状の板を直径位置で二分して、一方を第１拡底板３とし、他方を第２拡底板４とする。図２に示すように、第１拡底板３と第２拡底板４は円弧となる曲面が本体部２の周方向となり、かつ底面から見た状態で（図２において）切り分けた端面３１、４１が対向するように約２０ｍｍの間隔をもって配置される。これにより、幅約２０ｍｍ、長さ約１００ｍｍの開口部６が形成される。開口部６の短辺側の縁部の内壁（即ち、本体２の内壁）には掘削爪５が溶接で固定されている。また、補助部材５１が溶接されており、第１拡底板３、第２拡底板４、本体部２に対する曲げモーメントの負担が軽減される。
図３に示すように、第１拡底板３は本体部２の軸２１に垂直な水平面２２に対して傾斜しており、その傾斜角αは約１０°である。一方、第２拡底板４も本体部２の軸２１に垂直な水平面２２に対して傾斜しており、その傾斜角βは約−１０°である。即ち、第１拡底板３と第２拡底板４は軸２１を軸として対称に配置されている。

鋼管杭１を地盤に回転貫入する工程を以下に説明する。まず、鋼管杭１を埋設する地盤の上方に用意し、図１に矢印Ａで示した方向に本体部２を回転しながら垂直に降下し、地盤に圧入して、先端の掘削爪５により地盤表面を掘削する。これに続いて第１拡底板３の下縁３２及び第２拡底杭４の下縁４２が地盤に当接する。第１拡底板３は水平面２２に対して約１０°傾斜しているため、本体部２を回転して地盤に圧入することにより、第１拡底板３の端面３１で地盤を掘削しながら、第１拡底板３が地盤に食い込むこととなる。これにより、貫入方向へ向かう推進力が鋼管杭１に生じることとなる。掘削土は第１拡底板３の上面３３に沿って上方にかき上げられる。一方、第２拡底板４は水平面２２に対して約−１０°傾斜しているため、本体部２が回転して地盤に圧入されることにより、第２拡底板４の端面４１で地盤が掘削され、掘削土が第２拡底板４の上面４３に沿って上方にかき上げられる。さらに、本体部２の先端には開口部６が設けられており、掘削土の一部は開口部６より本体部２の内部に入り込む。これにより排土が生じない。また、掘削土が本体の筒内を満たし、当該筒内を閉塞することにより、支持力が向上する。そして、鋼管杭１の先端が所定深さまで達したところで、鋼管杭１の貫入が完了する。

鋼管杭１が地盤に貫入された状態において、第１拡底板３に力が加わると、本体部２、第１拡底板３及びその接合部に曲げモーメントが生じる。ここで、第１拡底板３は本体部２の底面に取り付けられているため、これを本体部２の側面に取り付けた場合と違って、曲げモーメントに有利な構造となる。従って、鋼管杭１は曲げモーメントに対する耐性が高く、高い安定性と高い支持力を発揮する。また、底面に取り付けることは、側面に取り付けるよりも溶接が容易であり、製造作業性が向上する。
第１拡底板３と第２拡底板４はともに本体部２の底面を規定する円の半径に対して十分大きい半径を有する。これにより十分な支持力を発揮する。一方、第１拡底板３と第２拡底板４は本体部２の軸２１を対称軸として対称に配置されている。これにより、支持力のバランスがよく、安定性が高い。また、開口部６に設けられた掘削爪５により、地盤の掘削がなされるため、鋼管杭１を効率的に地盤に鉛直に回転貫入することができ、施工時の作業性が高い。

鋼管杭１では、第１拡底板３と第２拡底板４の２個の拡底板を使用したが、使用する拡底板の個数はこれに限定されず、３個あるいは４個の拡底板を使用してもよい。これらの場合、それぞれの拡底板は、円板をその中心を通る位置で三等分あるいは四等分して作製することが好ましい。拡底板の大きさが同一となり、支持力のバランスが良くなるからである。３個の拡底板を使用する場合は、軸に垂直な水平面に対してそれぞれ異なる傾斜角度で取り付けることができる。４個の拡底板を使用する場合は、２個の拡底板を軸に垂直な水平面に対して第１の傾斜角で本体部に取り付け、残りの２個の拡底板を軸に垂直な水平面に対して第２の傾斜角で本体部に取り付けることができる。

この発明は、上記発明の実施例の説明に何ら限定されるものではない。特許請求の範囲の記載を逸脱せず、当業者が容易に想到できる範囲で種々の変形態様もこの発明に含まれる。

図１は本発明の実施例である鋼管杭１の斜視図である。図２は鋼管杭１の底面図である。図３は鋼管杭１の側面透過図である。

符号の説明

１鋼管杭
２本体部
２１回転軸
２２垂直軸
３第１拡底板
４第２拡底板
３１、４１端面
３２、４２下縁
３３、４３上面
５掘削爪
６開口部

Claims

地盤に回転貫入される鋼管杭であって、
円筒形の中空の本体部と、
前記本体部の底面に設けられる第１拡底板であって、前記本体部の軸に垂直な水平面に対して第１の傾斜角を有する扇形状の第１拡底板と、
前記本体部の底面に設けられる第２拡底板であって、前記第１の傾斜角と異なる第２の傾斜角を有する扇形状の第２拡底板と、
前記第１拡底板と前記第２拡底板との間に設けられる開口部と、
を備える鋼管杭。
前記第１の傾斜角は約５°〜約４５°であって、前記第２の傾斜角度が約−５°〜約−４５°である、ことを特徴とする、請求項１に記載の拡底鋼管杭。
前記第１拡底板と前記第２拡底板とが、前記鋼管杭の軸を対称軸として対称に配置されることを特徴とする、請求項１又は２に記載の拡底鋼管杭。
前記第１拡底板及び前記第２拡底板が半円状であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の鋼管杭。