JP2009209674A - ねじ込み式杭 - Google Patents

Abstract

【課題】鋼管の先端部又はその近傍に翼が取り付けられ、鋼管に回転力を与えることにより地中に貫入して埋設されるねじ込み式杭として、施工性に優れるとともに経済的なねじ込み式杭を提供する。
【解決手段】鋼管２の先端部に、内角の総和が３６０°になる２枚の扇形状平板１１ａ、１１ｂによって形成されたほぼ螺旋状の翼１０が取り付けられたねじ込み式杭において、螺旋状の翼１０の螺旋下端部（螺旋開始部）を切り欠いた切り欠き部２１が設けられているとともに、螺旋状の翼１０の中心付近に開口部３０が設けられている。
【選択図】図１

Description

本発明は、鋼管の先端部又はその近傍に翼が取り付けられ、その鋼管に回転力を与えることにより、翼の木ねじ作用によって地中に埋設するねじ込み式杭に関するものである。

鋼管の先端部又はその近傍に翼が取り付けられ、その鋼管に回転力を与えることにより、翼の木ねじ作用によって地中に埋設するねじ込み式杭は、これまで多数提案されている（例えば、特許文献１〜３）。

まず、特許文献１に記載された鋼管杭（ねじ込み式杭）は、一枚の長さが半巻きで、外径が杭本体の１．５〜３倍程度である一対のラセン翼を、鋼管杭の下端部外周面の同じ高さ位置でラセン方向を同じにして互いに相対的に複数枚不連続に固定したものである。

この構造では、レキ等の硬い地盤においても掘削開始時の杭芯のずれや推進時の杭体の傾斜がなく施工精度が高い上、安定した推進力を得ることができる。また、従来の杭と比較して掘削刃の擦り減りや変形及び排土量も少なく、ラセン翼の回転数も少なくて同じ掘削効果を発現できる。このため周辺摩擦の発現も期待でき、極限支持力の向上につながる。

次に、特許文献２に記載された翼付きねじ込み鋼管杭は、先端部をほぼ螺旋状に切欠いて取付部が形成された鋼管と、半径が鋼管の半径より大きく内角の総和が３２０°〜４００°になるように形成された２個又は３個の扇形状平板とを有し、これら扇形状平板をほぼ螺旋状の翼を形成するように鋼管の取付部に結合したものである。

この構造では、鋼管の底板と螺旋翼の両方の機能を備えた翼の全体が鉛直力の作用時に支持体として働くため、大きな支持力を得ることができ、複数の扇形状平板を鋼管の先端部にほぼ螺旋状に配置して構成した翼により、螺旋翼を設けた場合と同等のねじ込み施工性が得られ、翼を鋼管の外周面でなく先端部に取り付ける構造なので、翼に発生した曲げモーメントが鋼管に伝達されて過大な曲げ応力を発生しにくい。

次に、特許文献３に記載された翼付き鋼管杭（ねじ込み杭）は、鋼管と、二つの翼及び鋼管の軸方向に延びる板状体からなり、二つの翼は板状体を挟んで対向して並行するように配置され、一方の翼の先入部分に対向する他方の翼の後入部分及び他方の翼の先入部分に対向する一方の翼の後入部分の少なくとも一部分を切断し、あるいは、一方の翼の後入部分に対向する他方の翼の先入部分及び他方の翼の後入部分に対向する一方の翼の先入部分の少なくとも一部分を切断してあるものである。

この構造では、一方の翼の先入部分に対向する位置に他方の翼の後入部分の一部或は全部が存在しないから、貫入の際、一方の翼の先入部分上の土が他方の翼の後入部分の裏面に蓄積して圧縮され、地盤が固くなることはないので、圧入機の押圧力や回転力を大きくする必要がない。

特開平７−２９２６６６号公報 特開平１０−１０２４８９号公報 特開２００５−２５６５００号公報

しかし、特許文献１においては、１枚あたりのラセン翼の長さは〔１÷（ラセン翼の枚数＋１）〕以上〔１÷ラセン翼の枚数〕×１．１以下であり、２枚のラセン翼のときは１枚あたり０．３３巻き〜０．５５巻きとなり、下方から見た投影面積では、円が欠けた状態となっている。隙間が多い分、れき地盤での貫入性は良くなるが、ラセン翼に加工する手間と費用がかかる。また、側面に取り付けるため、地盤反力による曲げモーメントが鋼管部に伝達されるため、翼の板厚を大きくしたり、鋼管の板厚や強度をあげたりするなどの対応が必要であり、経済的でない。

また、特許文献２においては、扇形状平板の内角の総和を３６０°より小さくしたので、隙間が生じ、３６０°の翼に比べれば施工性が向上するが、翼と翼の段差部のみを開口した程度では土の取り込み量が小さいので、それほど大きな施工性向上は期待できない。また、翼をどのように切断して取り付けたのか不明確である。

また、特許文献３においては、２枚の翼を交差させて、かつ翼を切断して連続していないので、翼の上方に乗って推進力を発揮する土砂が、回転とともにすぐ翼から離れるため、十分な推進力を得られず、施工性が向上しない。

本発明は、上記のような事情に鑑みてなされたもので、鋼管の先端部又はその近傍に翼が取り付けられ、鋼管に回転力を与えることにより地中に貫入して埋設されるねじ込み式杭として、施工性に優れるとともに経済的なねじ込み式杭を提供することを目的とするものである。

上記課題を解決するために、本発明は以下の特徴を有する。

［１］鋼管の先端部又はその近傍に、内角の総和がほぼ３６０°になる複数枚の扇形状平板によって形成されたほぼ螺旋状の翼が取り付けられ、前記鋼管に回転力を与えることにより地中に貫入して埋設されるねじ込み式杭において、
前記螺旋状の翼を地面に投影した形状に関して、当初隣接している螺旋下端部と螺旋上端部の間を頂角が９０°以下の扇形状に切り欠いて形成された切り欠き部が設けられているとともに、螺旋状の翼の中心付近を切り欠いて形成された開口部が設けられていることを特徴とするねじ込み式杭。

［２］前記切り欠き部は、螺旋下端部側を頂角が９０°以下の扇形状に切り欠いて形成された切り欠き部であることを特徴とする前記［１］に記載のねじ込み式杭。

［３］前記切り欠き部は、螺旋上端部側を頂角が９０°以下の扇形状に切り欠いて形成された切り欠き部であることを特徴とする前記［１］に記載のねじ込み式杭。

［４］前記切り欠き部において、さらに切り欠いて形成された２段目の切り欠き部が設けられていることを特徴とする前記［１］〜［３］のいずれかに記載のねじ込み式杭。

［５］前記螺旋状の翼は２枚の扇形状平板によって形成されていることを特徴とする前記［１］〜［４］のいずれかに記載のねじ込み式杭。

本発明のねじ込み式杭においては、ほぼ螺旋状の翼の螺旋下端部あるいは螺旋上端部を切り欠いた切り欠き部が設けられているので、地盤への切り込み面が大きくなり、貫入性を螺旋翼とほぼ同等にすることができるとともに、螺旋状の翼の中心付近に開口部が設けられているので、土壌の取り込みを促進することができる。また、螺旋翼のような翼の曲げ加工が不要であるので、低コスト化が可能になる。

本発明の第１の実施形態を示す斜視図である。 本発明の第１の実施形態を示す縦断面図である。 本発明の第１の実施形態を示す縦断面図である。 本発明の第１の実施形態を示す平面図である。 地盤に貫入する翼端部の状態を示す図である。 地盤に貫入した際の翼の作用を比較した図である。 本発明の第１の実施形態における鋼管の先端部分を示す図である。 補強板の取り付けを示す図である。 補剛材の取り付けを示す図である。 本発明の第１の実施形態の別の態様（鋳造成形により翼と鋼管との取り付け部を一体成形した例）を示す斜視図である。 本発明の第２の実施形態を示す斜視図である。 本発明の第２の実施形態を示す縦断面図である。 本発明の第３の実施形態を示す平面図である。 本発明の第４の実施形態を示す平面図である。 本発明の第５の実施形態を示す平面図である。 本発明の第５の実施形態の効果を示すための図である。 本発明の第６の実施形態を示す平面図である。 本発明の第７の実施形態を示す平面図である。 本発明の第８の実施形態を示す平面図である。

本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。

（第１の実施形態）
本発明の第１の実施形態に係るねじ込み式杭を図１〜図４に示す。図１は、第１の実施形態に係るねじ込み式杭の斜視図であり、図２は図１において矢印Ｘ方向にみた縦断面図、図３は図１において矢印Ｙ方向にみた縦断面図、図４は平面図である。

図１〜図４に示すように、この第１の実施形態に係るねじ込み式杭１Ａは、鋼管２の先端部に、内角の総和が３６０°になる２枚の扇形状平板（鋼板）１１ａ、１１ｂによって形成されたほぼ螺旋状の翼１０が取り付けられ、鋼管２に回転力を与えることにより地中に貫入して埋設されるねじ込み式杭である。ここで、最初に地中に貫入する側の扇形状平板１１ａを下側翼１１ａ、他方の扇形状平板１１ｂを上側翼１１ｂと呼ぶことにする。ちなみに、ほぼ螺旋状の翼１０では、図２に示すように、下側翼１１ａと上側翼１１ｂとの連結位置１１ｓが鋼管２の外側にあるとともに、下側翼１１ａの傾斜角度γａと上側翼１１ｂの傾斜角度γｂとがほぼ等しくなっている（γａ≒γｂ）。

その上で、この実施形態に係るねじ込み式杭１Ａは、図４に示すように、螺旋状の翼１０を地面に投影した形状に関して、当初隣接している螺旋下端部（下側翼１１ａの傾斜下端部）と螺旋上端部（上側翼１１ｂの傾斜上端部）の間について、螺旋下端部側（下側翼１１ａの傾斜下端部側）を鋼管中心Ｏを頂点とした頂角（中心角）αの扇形状に切り欠いた切り欠き部２１が設けられているとともに、図１〜図４に示すように、螺旋状の翼１０の中心付近を切り欠いた開口部３０が設けられている。

なお、図４においては、切り欠き部２１を設ける前の螺旋下端部（当初の下側翼１１ａの傾斜下端部）を起点にして、螺旋が上昇する方向（図４では、反時計回り）に角度θをとって螺旋状の翼１０の角度位置を表している。すなわち、角度θ＝０°の位置が当初の螺旋の始点（当初の下側翼１１ａの傾斜下端部）、角度θ＝αの位置が切り欠き後の螺旋の始点（切り欠き後の下側翼１１ａの傾斜下端部）、角度θ＝１８０°の位置が螺旋の中間位置（下側翼１１ａと上側翼１１ｂとの接続位置）、角度θ＝３６０°の位置が螺旋の終点（上側翼１１ｂの傾斜上端部）となる。したがって、ここでは、角度θ＝０°〜４５°の範囲が切り欠かれて、頂角α＝４５°の扇形状の切り欠き部２１が形成されていることになる。

以下に、図５に基づいて、切り欠き部２１の切り欠き角度αについて述べる。ここで、図５は、切り欠き部２１を設けた後の螺旋下端部（下側翼１１ａの下端部）における下側翼１１ａと土砂９の関係を示したものである。

図５（ａ）に示す切り欠き角度α＝０°の場合（すなわち、切り欠き部２１が無い場合）は、新規地盤に当たるのは下側翼１１ａの半径方向の先端であり、点で地盤に当たる状態になるため、掘削力が小さい。それほど硬くない地盤では食い込み範囲が少なくなるため、貫入性があまり良くない。また、せっかく乗った土砂９が鋼管２から離れていくように下側翼１１ａが傾いているため、推進力に寄与する鉛直方向の分力が小さくなる。

図５（ｂ）に示す切り欠き角度α＝４５°の場合は、図５（ａ）に比べると、下側翼１１ａが鋼管２に対して直角に近くなり、下側翼１１ａの半径方向の面で地盤に当たる状態に近くなる。また、下側翼１１ａの上に乗る土砂９の動きも、図５（ａ）のα＝０°に比べると小さくなり、土砂９の重量が推進力に寄与する。

図５（ｃ）に示す切り欠き角度α＝９０°の場合は、曲げ加工して製作した螺旋翼と同じように、鋼管２と直角に取り付いており、面で地盤に貫入するので、下側翼１１ａの上に土砂９が乗り、推進力が得やすい。すなわち、下側翼１１ａに乗った土砂９が翼１０上から離れないので、土砂９の重量が推進力に十分寄与する。翼１０の上に土砂９が常にあるような状態が一番推進力を得やすいので、それほど硬くない地盤においては、この構造の貫入性が良い。

図５（ｄ）に示す切り欠き角度α＝１３５°の場合や図５（ｅ）に示す切り欠き角度α＝１８０°の場合は、下側翼１１ａの径方向の傾きが、図５（ｂ）の切り欠き角度α＝４５°の場合や図５（ａ）の切り欠き角度α＝０°の場合と逆になるため、土砂９は鋼管２に近づくような挙動となり、推進力に寄与する。

ただし、切り欠き角度αが大きいと、鋼管２内部に土砂９をより多く取り込むことができるため、貫入性が向上するが、杭としての必要な機能である鉛直支持力に対しては、翼１０の投影面積が小さくなるため、鉛直支持力が減少してしまう恐れがある。

そこで、発明者らが解析により切り欠き角度を変化させて鉛直支持力を調査したところ、切り欠き部２１が無い場合（すなわち、切り欠き角度α＝０°の場合）の支持力を１００％とすると、切り欠き角度α＝４５°の場合は約９５％、切り欠き角度α＝９０°の場合は約８８％であった。地盤の硬軟や施工の状況により、支持力値が変わることもあるが、定性的には解析が示す通りとなる。施工性と支持力を考慮すると、切り欠き角度αは１０°〜４５°程度の範囲が望ましい。また、切り欠き角度αが９０°に近い状態であっても、掘削刃などを取り付けることにより、実質的に翼１０の投影面積を増加させて、支持力増を図ることもできる。

そして、この実施形態に係るねじ込み式杭１Ａでは、角度θ＝１８０°の位置から、下側翼１１ａの傾斜角度γａとほぼ同じ傾斜角度γｂで上側翼１１ｂが連続して取り付けられている。上側翼１１ｂの角度位置θ＝１８０°〜３６０°の範囲は、半径方向の翼の傾きが、下側翼１１ａの角度位置θ＝０°〜９０°の範囲と同じであるが、下側翼１１ａのように新規地盤に貫入するわけではないため、半径方向の傾きが同じでも貫入性に問題はない。

その結果、図６（ａ）に示すように、この実施形態に係るねじ込み式杭１Ａでは、ほぼ螺旋状の翼１０が取り付けられているため、土砂９の軌跡が翼１０の上面を通り推進力に寄与する機構となり、図６（ｂ）に示すような螺旋翼８０の場合と同様の挙動を示す。このことから、この実施形態に係るねじ込み式杭１Ａは、螺旋翼８０とほぼ同等の推進力を得ることができる。これに対して、図６（ｃ）に示すように、扇形状平板９１ａ、９１ｂを鋼管中心で交差させて取り付けた翼９０の場合は、翼９０が不連続となり、土砂９が翼９０の上に乗っている範囲が減るため、十分な推進力を得ることができない。

また、前述したように、翼１０の中心には、ほぼ円形の開口部３０が設けられており、それによって、鋼管２内への土砂９の取り込みが促進されるようになっている。なお、開口部３０の径は、鋼管２の外径Ｄの０．２５〜０．９倍程度であるが、鋼管２の外径Ｄの０．４倍以上開口すると開口による土の取り込み効果が大きくなる。ただし、開口部３０を大きくすると施工性は向上するが、支持力は低下するので、双方のバランスで形状を決めるのがよい。また、翼１０の径を大きくして鋼管２からの張り出しが大きくなると、供用時の地盤反力により生じる曲げモーメントのバランスも悪くなるため、張り出しが大きいときは開口部３０を小さくするのが望ましい。

なお、鋼管２の先端部には、図７に示すように、円周方向に第１の段差部４ａと第２の段差部４ｂを介して２分割して形成され、ほぼ同じ角度で同方向に向う傾斜面からなる第１の取り付け部３ａ（鋼管２の先端部側）と、第２の取り付け部３ｂとが設けられている。なお、これら第１の取り付け部３ａと第２の取り付け部３ｂとは、不連続ではあるがほぼ螺旋状をなしている。そして、下側翼１１ａの下端部と上側翼１１ｂの上端部との間の段差となる第１の段差部４ａの高さｈ１は、杭１Ａを貫入する地盤の状態、鋼管２の外径などによって異なるが、一般にｈ１＝０．１〜０．５Ｄ（Ｄは鋼管２の直径）程度が望ましく、また、下側翼１１ａの上端部と上側翼１１ｂの下端部との間の段差となる第２の段差部４ｂの高さｈ２は、翼１０を構成する扇形状平板１１ａ、１１ｂの厚みより若干高く形成されている。第１の段差部４ａの高さｈ１が０．１Ｄ未満の場合は、杭１Ａの１回転当りの貫入量が著しく低下し、また、０．５Ｄを超えると１回転当りの貫入量が大きくなりすぎるため、杭１Ａを回転するためのトルクが過大になる。

また、翼１０は、鋼管２の外径Ｄより大きい外径の円形鋼板又は楕円形鋼板を中央から２分割した平板１１ａ、１１ｂを用いて形成したものであり、翼１０の径の大きさは、杭１Ａを貫入させる地盤の状態、鋼管２の外径などによって異なるが、ねじ込み施工性と支持力の大きさとのバランスを考慮して、鋼管２の外径Ｄの１．２〜３倍程度が望ましい。

そして、下側翼１１ａの上端部（終端部）と上側翼１１ｂの下端部（始端部）との接合は溶接により行うが、図８に示すように、第２の段差部４ｂに補強板（閉塞板）４１を取り付けることで、１枚の翼と同じような強度を得ることができる。また、翼１０の板厚により、第１の段差部４ａにも同様に補強板（閉塞板）を取り付けても良い。

さらに、図９（ａ）、（ｂ）に示すように、第１の段差部４ａにおいて、鋼管２の内側あるいは外側に、鋼管２を補強するための補剛材４２を設けることで、より大きなトルクに耐えられる構造も可能にすることができる。

このようにして、この実施形態に係るねじ込み式杭１Ａにおいては、ほぼ螺旋状の翼１０の螺旋下端部（螺旋開始部）を切り欠いた切り欠き部２１が設けられているので、地盤への切り込み面が大きくなり、貫入性を螺旋翼とほぼ同等にすることができるとともに、螺旋状の翼１０の中心付近に開口部３０が設けられているので、土壌の取り込みを促進することができる。そして、螺旋翼のような翼の曲げ加工が不要であるので、低コスト化が可能になる。したがって、この実施形態に係るねじ込み式杭１Ａは、施工性に優れるとともに経済的なねじ込み式杭となっている。

なお、この実施形態に係るねじ込み式杭１Ａに用いる鋼管２の直径Ｄは１００〜２０００ｍｍ程度であるが、直径Ｄが８００〜２０００ｍｍ程度の大径の鋼管を用いる場合が特に効果が大きい。

また、この実施形態においては、翼１０は、鋼管２の外径Ｄより大きい外径の円形鋼板又は楕円形鋼板を中央から２分割した平板１１ａ、１１ｂを用いて形成されているが、鋳造成形により製作することも可能であり、同等の効果を得ることができる。

すなわち、図１０に示すように、鋳造成形により翼１０と鋼管２との取り付け部２ａを一体製作することができる。同一形状を大量生産する場合はコストを低減することができ、特に小径において効果が大きい。取り付け部２ａの長さは１０ｃｍ〜２００ｃｍ程度で、鋼管径および製作状況により適宜変更することができる。鋼管２（鋼管本体）との接続は、溶接やボルト等を用いた機械式の継手により行う。翼形状に変わりはないので、円形鋼板または楕円形鋼板を中央から２分割した平板１１ａ、１１ｂを用いて形成した翼と、同等の施工性、支持力特性を得ることができる。

（第２の実施形態）
本発明の第２の実施形態に係るねじ込み式杭は、基本的な構成は、上記の第１の実施形態に係るねじ込み式杭１Ａと同じであるが、図１１に斜視図、図１２に縦断面図（図２に相当する縦断面図）を示すように、この第２の実施形態に係るねじ込み式杭１Ｂにおいては、下側翼１１aと上側翼１１bとの連結位置１１sが鋼管２の下端位置となっている。翼の傾斜角度の関しては、上記の第１の実施形態に係るねじ込み式杭１Ａと同様に、下側翼１１ａの傾斜角度γａと上側翼１１ｂの傾斜角度γｂとがほぼ等しくなっている（γａ≒γｂ、ただし図１２では図示省略）。

翼１０の厚さは、杭径や翼径、支持力などに応じて決められ、通常、杭体より厚い板厚が用いられる。この実施形態においては、下側翼１１ａと上側翼１１ｂとの連結位置１１ｓが鋼管２の下端位置としたので、翼同士を溶接で接合することができる。もし、隙間が生じる場合があれば、閉塞板で溶接すればよい。この第２の実施形態の場合にも、第１の実施の形態の場合と同等の効果を得ることができる。

（第３の実施形態）
本発明の第３の実施形態に係るねじ込み式杭は、基本的な構成は、上記の第１の実施形態に係るねじ込み式杭１Ａと同じであるが、図１３に平面図を示すように、この第３の実施形態に係るねじ込み式杭１Ｃにおいては、螺旋状の翼１０を地面に投影した形状に関して、当初隣接している螺旋下端部（下側翼１１ａの傾斜下端部）と螺旋上端部（上側翼１１ｂの傾斜上端部）の間について、螺旋上端部側（上側翼１１ｂの傾斜上端部側）を鋼管中心Ｏを頂点とした頂角αの扇形状に切り欠いた切り欠き部２１が設けられている。すなわち、ここでは、角度θ＝３１５°〜３６０°の範囲が切り欠かれて、頂角α＝４５°の扇形状の切り欠き部２１が形成されている。

この実施形態に係るねじ込み式杭１Ｃは、螺旋下端部側（螺旋始端部側）は切り欠いていないので、貫入性は低下する。しかし、貫入させる地盤が非常に硬い礫や岩である場合などでは、翼のピッチ通りの施工は困難であり、螺旋翼のように翼の面で掘削しようとするとトルクが上昇して、施工ができなくなったり、翼の破壊が生じたりする。そこで、施工は地盤を削りながら、トルクの上昇を抑えて実施することとなり、掘削位置が面で当たる螺旋翼より、点で当たるこのねじ込み式杭１Ｃの翼の方が適している。支持力特性に関しては、ねじ込み式杭１Ａと同様である。第２の実施形態に係るねじ込み式杭１Ｂのように、下側翼１１ａと上側翼１１ｂとの連結位置１１ｓを鋼管２の下端位置としてもよい。

（第４の実施形態）
本発明の第４の実施形態に係るねじ込み式杭は、基本的な構成は、上記の第１の実施形態に係るねじ込み式杭１Ａと同じであるが、図１４に平面図を示すように、この第４の実施形態に係るねじ込み式杭１Ｄにおいては、螺旋状の翼１０を地面に投影した形状に関して、当初隣接している螺旋下端部（下側翼１１ａの傾斜下端部）と螺旋上端部（上側翼１１ｂの傾斜上端部）の間について、螺旋下端部側（下側翼１１ａの傾斜下端部側）を鋼管中心Ｏを頂点とした頂角α１の扇形状に切り欠くとともに、螺旋上端部側（上側翼１１ｂの傾斜上端部側）を鋼管中心Ｏを頂点とした頂角α２の扇形状に切り欠いて形成した、頂角α（α＝α１＋α２）の切り欠き部２１が設けられている。すなわち、ここでは、角度θ＝０°〜２２．５°の範囲と角度θ＝３３７．５°〜３６０°の範囲が切り欠かれて、頂角α＝４５°の扇形状の切り欠き部２１が形成されている。

この第４の実施形態に係るねじ込み式杭１Ｄでは、第１の実施形態に係るねじ込み式杭１Ａと第３の実施形態に係るねじ込み式杭１Ｃとの中間的な施工性が得られ、地盤の状況に応じて適宜使い分けをするのが望ましい。この実施形態においても、第２の実施形態に係るねじ込み式杭１Ｂのように、下側翼１１ａと上側翼１１ｂとの連結位置１１ｓを鋼管２の下端位置としてもよい。

（第５の実施形態）
本発明の第５の実施形態に係るねじ込み式杭は、基本的な構成は、上記の第１の実施形態に係るねじ込み式杭１Ａと同じであるが、図１５（ａ）に平面図を示すように、この第５の実施形態に係るねじ込み式杭１Ｅにおいては、切り欠き部２１として、頂角αの１段目の切り欠き部２１ａに加えて、螺旋下端部側（下側翼１１ａの傾斜下端部側）の鋼管２の外側部分をさらに切り欠いて形成した頂角β１の２段目の切り欠き部２１ｂが設けられている。また、この第５の実施形態に係るねじ込み式杭１Ｆにおいては、図１５（ｂ）に平面図を示すように、切り欠き部２１として、頂角αの１段目の切り欠き部２１ａに加えて、頂角β１の２段目の切り欠き部２１ｂと、さらに螺旋上端部側（上側翼１１ｂの傾斜上端部側）の鋼管２の内側部分を切り欠いて形成された頂角β２の２段目の切り欠き部２１ｃが設けられている。

このように、頂角αの１段目の切り欠き部２１ａに加えて、頂角β１の２段目の切り欠き部２１ｂを設けることによって、掘削のきっかけとなる螺旋下端部（下側翼１１ａの下端部）の形状が、図１６（ａ）に示すねじ込み式杭１Ａの場合に比べて、図１６（ｂ）に示すように、地盤と平行に近くなるので、推進力がより得られやすくなる。

頂角αは０°〜４５°の範囲、頂角β１は０°〜４５°の範囲、頂角β２は０°〜４５°の範囲とすることが望ましい（ただし、α、β１、β２の全てが０°の場合を除く）。頂角β２の２段目の切り欠き部２１ｃは、砂礫地盤などに対して、開口部を広くして管内に礫を多く取り込めるようにした方がいい場合に設けるとよい。砂地盤などでは、図１５（ａ）に示すように、頂角β２の２段目の切り欠き部２１ｃを設ける必要はない。

もちろん、第２の実施形態に係るねじ込み式杭１Ｂや、第３の実施形態に係るねじ込み式杭１Ｃ、第４の実施形態に係るねじ込み式杭１Ｄについても、同様に、２段目の切り欠き部を設けることができる。

（第６の実施形態）
本発明の第６の実施形態に係るねじ込み式杭は、基本的な構成は、上記の第１の実施形態に係るねじ込み式杭１Ａと同じであるが、図１７に平面図を示すように、この第６の実施形態に係るねじ込み式杭１Ｇにおいては、螺旋状の翼１０を地面に投影した形状に関して、当初隣接している螺旋下端部（下側翼１１ａの傾斜下端部）と螺旋上端部（上側翼１１ｂの傾斜上端部）の間について、螺旋下端部側（下側翼１１ａの傾斜下端部側）を螺旋上端部とほぼ平行に間隔ｅを設けて切り欠くとともに、螺旋下端部側（下側翼１１ａの傾斜下端部側）の鋼管２の外側部分を、鋼管２の外周と螺旋下端部の交点近傍を頂点とした頂角β１の扇形状に切り欠いて形成した切り欠き部２１が設けられている。

間隔ｅは鋼管２の外径Ｄの１／４程度以下、頂角β１は６０°以下とすることが望ましい。この実施形態においては、開口部を広くして管内に土砂を多く取り込めるようにし、さらに鋼管２の外側の翼を切り欠くようにしたので、推進力が得られやすい構造となっている。この実施形態においても、第２の実施形態に係るねじ込み式杭１Ｂのように、下側翼１１ａと上側翼１１ｂとの連結位置１１ｓを鋼管２の下端位置としてもよい。

（第７の実施形態）
本発明の第７の実施形態に係るねじ込み式杭は、基本的な構成は、上記の第１の実施形態に係るねじ込み式杭１Ａと同じであるが、図１８に平面図を示すように、この第７の実施形態に係るねじ込み式杭１Ｈにおいては、螺旋状の翼１０を地面に投影した形状に関して、当初隣接している螺旋下端部（下側翼１１ａの傾斜下端部）と螺旋上端部（上側翼１１ｂの傾斜上端部）の間について、螺旋下端部側（下側翼１１ａの傾斜下端部側）を開口部３０の外周（螺旋状の翼の内周）上の端部近傍を頂点とした頂角β１の扇形状に切り欠いて形成した切り欠き部２１が設けられている。

頂角β１は９０°以下、さらには６０°以下程度とすることが望ましい。この実施形態においても、開口部を広くして管内に土砂を多く取り込めるようにし、鋼管２の外側の翼を切り欠くようにしたので、推進力が得られやすい構造となっている。この実施形態においても、第２の実施形態に係るねじ込み式杭１Ｂのように、下側翼１１ａと上側翼１１ｂとの連結位置１１ｓを鋼管２の下端位置としてもよい。

（第８の実施形態）
本発明の第８の実施形態に係るねじ込み式杭は、基本的な構成は、上記の第１の実施形態に係るねじ込み式杭１Ａと同じであるが、図１９に平面図を示すように、この第８の実施形態に係るねじ込み式杭１Ｉにおいては、螺旋状の翼１０を、下側平板（下側翼）１２ａ、中間平板（中間翼）１２ｃ、上側平板（上側翼）１２ｂの３枚の扇形状平板で形成している。場合によっては、４枚以上の扇形状平板で形成することもできる。

このように、扇形状平板の枚数を増やすことによって、製作時のハンドリングが容易になる。

もちろん、第３の実施形態に係るねじ込み式杭１Ｃ等においても、同様に、扇形状平板の枚数を増やすことができる。

本発明例として、上記の第５の実施形態に係るねじ込み式杭１Ｅ（図１５（ａ）参照）を用いて施工した。

ここで、鋼管２の径はφ１２００ｍｍ、鋼管２の板厚は１９ｍｍ、翼１０の径は１８００ｍｍ、翼１０の板厚は７０ｍｍであり、翼１０の切り欠きについては、一段目の切り欠き角αを２２．５°、二段目の切り欠き角β１を３０°とするとともに、開口部３０の大きさを鋼管径Ｄの０．５倍とした。

なお、地盤の構成は、支持層がＮ値５０以上の砂礫層、中間層はＮ値２５〜３５の硬質な砂層およびＮ値５〜１５程度の粘土・シルト層が互層で分布していた。

そして、ねじ込み式杭１Ｅを全周回転機によって根入れ長４９ｍまで施工したところ、トルクは最大で２５００ｋＮ・ｍ程度で、それほど大きな値ではなく、支持層までスムーズに施工することができた。

以上によって、本発明に係るねじ込み式杭の有効性を確認することができた。

１Ａ ねじ込み式杭
１Ｂ ねじ込み式杭
１Ｃ ねじ込み式杭
１Ｄ ねじ込み式杭
１Ｅ ねじ込み式杭
１Ｆ ねじ込み式杭
１Ｇ ねじ込み式杭
１Ｈ ねじ込み式杭
１Ｉ ねじ込み式杭
２ 鋼管
２ａ 鋼管と翼との取り付け部
３ａ 第１の取り付け部
３ｂ 第２の取り付け部
４ａ 第１の段差部
４ｂ 第２の段差部
９ 土砂
１０ 翼
１１ａ 下側翼
１１ｂ 上側翼
１１ｓ 下側翼と上側翼の連結位置
１２ａ 下側翼
１２ｂ 上側翼
１２ｃ 中間翼
２０ 段差部
２１ 切り欠き部
２１ａ 一段目の切り欠き部
２１ｂ 二段目の切り欠き部
２１ｃ 二段目の切り欠き部
３０ 開口部
４１ 補強板
４２ 補剛材
８０ 螺旋翼
９０ 交差した翼
９１ａ、９１ｂ 扇形状平板

Claims (5)

1. 鋼管の先端部又はその近傍に、内角の総和がほぼ３６０°になる複数枚の扇形状平板によって形成されたほぼ螺旋状の翼が取り付けられ、前記鋼管に回転力を与えることにより地中に貫入して埋設されるねじ込み式杭において、
   前記螺旋状の翼を地面に投影した形状に関して、当初隣接している螺旋下端部と螺旋上端部の間を頂角が９０°以下の扇形状に切り欠いて形成された切り欠き部が設けられているとともに、螺旋状の翼の中心付近を切り欠いて形成された開口部が設けられていることを特徴とするねじ込み式杭。
2. 前記切り欠き部は、螺旋下端部側を頂角が９０°以下の扇形状に切り欠いて形成された切り欠き部であることを特徴とする請求項１に記載のねじ込み式杭。
3. 前記切り欠き部は、螺旋上端部側を頂角が９０°以下の扇形状に切り欠いて形成された切り欠き部であることを特徴とする請求項１に記載のねじ込み式杭。
4. 前記切り欠き部において、さらに切り欠いて形成された２段目の切り欠き部が設けられていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のねじ込み式杭。
5. 前記螺旋状の翼は２枚の扇形状平板によって形成されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のねじ込み式杭。

Images