JP2010127028A - 鋼管杭 - Google Patents

Abstract

【課題】ヘッド本体を杭本体にボルト・ナットで取り付けることによって、ヘッド本体の取付け・取り外しが容易で、トラック積載効率も良くなる鋼管杭を提供する。
【解決手段】掘削ヘッド２のヘッド本体３の上端部に、鋼管からなる杭本体１の下端部が外嵌合する基筒部６を設け、杭本体１の下端部にはボルト挿通孔７を設け、基筒部６には杭本体側ボルト挿通孔７と合致する位置にボルト挿通孔８を設け、基筒部６の内周面側には、各ボルト挿通孔８と対向する位置に基筒部６の上方より挿入されるナット１０を回転不能で軸方向移動不能に保持するナット保持部９を設け、杭本体１の下端部をヘッド本体３の基筒部６に外嵌合し、ボルト１２を杭本体１側ボルト挿通孔７から各基筒部側ボルト挿通孔８に挿通して、各ナット保持部９内に保持されているナット１０に螺合することにより、ヘッド本体３を杭本体１の下端部に取り付け固定する。
【選択図】図２

Description

本発明は、基礎工事に使用される鋼管杭に関するものである。

鋼管杭は、鉛直及び水平方向にきわめて大きな耐力を有し、杭先端側の支持層に十分に力が伝達され、大きな支持力が得られ、また軽量で破損の心配がなく、運搬や取り扱いが容易なことから、近年その需要は著しく増大している。

建造物等の基礎に使用される鋼管杭としては、図９の(a) 示す拡底型、(b) に示す多翼型、(c) に示すストレート型の３種類の鋼管杭が知られているが、その何れの鋼管杭も、杭打ち機械による杭長さの制約、施工現場での置き場スペースによる制約、運送時の長さの制約から、最大長さは６〜８ｍとされ、これらを越える長さの杭は、杭打ちしながら、逐次接続して使用されるようになっている。

ところで、建造物等の基礎に使用される鋼管杭は、図９の(a) 〜(c) に示されるように鋼管からなる杭本体２１の下端部に掘削ヘッド２２ａ〜２２ｃのヘッド本体２３ａ〜２３ｃを取り付けたものであるが、従来の鋼管杭では、ヘッド本体２３ａ〜２３ｃは、夫々の下端面に切削刃２５を突設していて、杭本体２１の下端部に溶接により取り付け固定されている。

上記のように従来の鋼管杭においては、ヘッド本体が杭本体２１の下端部に溶接により取り付け固定されているため、ヘッド本体が破損して使えなくなった場合にはヘッド本体の取り換えができず、杭本体も使用できなくなって、きわめて不経済となる。また図９の(a) ，(b) に示すようにヘッド本体に掘削推進用の螺旋翼を設けた鋼管杭は荷姿が悪く、杭相互の積み重ねが不都合な形状となるため、トラックへの積載効率が悪くなって、運送コストが嵩むといった問題がある。

本発明は、上記の事情に鑑み、ヘッド本体を杭本体に対しボルト・ナットで取り付けることによって、杭本体からのヘッド本体の取外しが可能となって、ヘッド本体が破損した場合にはその取り換えが可能となり、また鋼管杭の搬送時には杭本体とヘッド本体とを切り離して別々に積み重ねることにより、トラックへの積載効率が良くなり、運送コストを節減できるようにした鋼管杭を提供することを目的とする。

上記課題を解決するための手段を、後述する実施形態の参照符号を付して説明すると、請求項１に係る発明の鋼管杭は、掘削ヘッド２のヘッド本体３の上端部に、鋼管からなる杭本体１の下端部が外嵌合する基筒部６を設け、杭本体１の下端部には周方向一定間隔おきにボルト挿通孔７を設け、ヘッド本体３の基筒部６には杭本体１下端部のボルト挿通孔７と合致する位置にボルト挿通孔８を設けると共に、基筒部６の内周面側には、各基筒部側ボルト挿通孔８と軸方向に対向する位置で基筒部６の上方より挿入されるナット１０を回転不能にして且つ前後移動不能に保持するナット保持部９を設け、前記杭本体１の下端部をヘッド本体３の基筒部６に外嵌合し、ボルト１２を杭本体側ボルト挿通孔７から基筒部側ボルト挿通孔８に挿通して各ナット保持部９内に保持されているナット１０に螺合することにより、ヘッド本体３を杭本体１の下端部に取り付け固定するようにしたことを特徴とする。

請求項２は、請求項１に記載の鋼管杭において、掘削ヘッド２のヘッド本体３には螺旋翼４が突設されていることを特徴とする。

請求項３は、請求項１又は２に記載の鋼管杭において、各ナット保持部９は、基筒部６の内周面にボルト挿通孔８の内端側で左右対称位置に突設された両側一対のアーム壁１１，１１からなり、各アーム壁１１は、縦壁部ａと、縦壁部ａの下端から内向きに突出するナット受け壁部ｂと、縦壁部ａの前端から内向きに突出するナット抜け止め壁部ｃとからなるもので、ナット１０は基筒部６の上方よりこのナット保持部９内に挿入されるようになっていることを特徴とする。

請求項４は、請求項３に記載の鋼管杭において、各ナット保持部９の各アーム壁１１を形成するナット受け壁部ｂは、その上面が水平面に対し約３０°の傾斜面に形成されていることを特徴とする。

請求項５は、請求項１〜４に記載の鋼管杭において、基筒部６の上端部内周縁に沿って補強用の内向きフランジ部１３を突設し、このフランジ部１３には各ナット保持部９内にナット１０を挿入するためのナット挿入口１４を開口してなることを特徴とする。

請求項６は、請求項１〜５の何れかに記載の鋼管杭において、掘削ヘッド２は鋳鋼又は鋳鉄からなる一体成形鋳造物であることを特徴とする。

上記解決手段による発明の効果を、後述する実施形態の参照符号を付して説明すると、請求項１に係る発明によれば、杭本体１の下端部をヘッド本体３の基筒部６に外嵌合し、ボルト１２を杭本体側ボルト挿通孔７から基筒部側ボルト挿通孔８に挿通してナット保持部９内に保持されているナット１０に螺合し締め付けるすることにより、ヘッド本体３を杭本体１の下端部に取り付け固定するようにしたから、杭本体１へのヘッド本体３の取り付けを簡単且つ容易に行うことができる。また、ボルト１２を取り外すことにより、掘削ヘッド２を杭本体１から切り離すことができるから、ヘッド本体３が破損したり切削刃５が破損して、その修理ができないような状態にある場合は、掘削ヘッド２を杭本体１の下端部から取り外すことにより、新しい掘削ヘッド２と簡単に取り換えることができる。

また、鋼管杭Ｋを工場等から杭打ち施工現場へトラックで搬送する場合は、鋼管杭Ｋの掘削ヘッド２を杭本体１から切り離しておいて、トラックの荷台に杭本体１と掘削ヘッド２を別々に積み重ねて積載するようにすれば、トラックへの積載効率が良くなって、運送コストの低減化を図ることができる。

請求項２に記載の発明の鋼管杭のように、掘削ヘッド２のヘッド本体３には螺旋翼４を突設することができる。

請求項３に係る発明の鋼管杭のように、ナット保持部９が、基筒部６の内周面にボルト挿通孔８の内端側で左右対称位置に突設された両側一対のアーム壁１１，１１からなるもので、各アーム壁１１が、縦壁部ａと、縦壁部ａの下端から内向きに突出するナット受け壁部ｂと、縦壁部ａの前端から内向きに突出するナット抜け止め壁部ｃとからなる構造とした場合には、構造がきわめて簡単でありながら、ナット１０を確実に保持することができる。

請求項４に記載の発明の鋼管杭のように、ナット保持部９の各アーム壁１１を形成するナット受け壁部ｂの上面を水平面に対し約３０°の傾斜面に形成することにより、六角ナット１０をナット保持部９内に保持する時に、ナット１０の外周端面にピッタリ係合して安定状態に保持することができる。

請求項５に記載のように、ヘッド本体３の基筒部６の上端部内周縁に沿って補強用内向きフランジ部１３を設けたことにより、ボルト挿通孔８の穿設されている基筒部６の強度が補強されるから、基筒部６の肉厚をできるだけ薄く、また基筒部６の長さをできるだけ短くできて、ヘッド本体３の重量の軽減を図ることができる。また、このフランジ部１３に各ナット保持部９内にナット１０を挿入するためのナット挿入口１４を開口することにより、各ナット保持部９内へのナット１０の挿入が容易に可能となる。

請求項６に記載のように、掘削ヘッド２は鋳鋼又は鋳鉄からなる一体成形鋳造物であるから、掘削ヘッド２の製造が容易となる。

以下に本発明の好適な一実施形態を図面に基づいて説明すると、図１は本発明に係る鋼管杭の要部を示す一部断面正面図であり、図２は同鋼管杭の掘削ヘッドを杭本体から切り離した状態の斜視図であり、図３の(a) は掘削ヘッドを示す正面図、(b) は平面図、(c) は底面図であり、図４は掘削ヘッドの縦断面図である。ここに示す鋼管杭Ｋは、鋼管からなる杭本体１と、鋳鋼又は鋳鉄からなる一体成形鋳造物で、杭本体１の下端部に取り付け固定される掘削ヘッド２とによって構成される。

掘削ヘッド２は、鋳鋼又は鋳鉄からなる一体成形鋳造物であり、図２及び図４から分かるように、底部３ａが略円錐形状を成す有底円筒状のヘッド本体３を有し、このヘッド本体３には螺旋翼４が突設され、またヘッド本体３の円錐形状底部３ａの下面に切削刃５が突設され、そしてヘッド本体３の上端部には、鋼管からなる杭本体１の下端部が外嵌合する短円筒状の基筒部６が形成されている。尚、一体成形鋳造物である鋳鋼にはステンレスも含まれるものとする。

杭本体１の下端部には、図２に示すように周方向一定間隔おきにボルト挿通孔７が穿設され、そしてヘッド本体３の基筒部６には、この基筒部６に外嵌合される杭本体１のボルト挿通孔７と合致するボルト挿通孔８が周方向一定間隔おきに穿設されている。

ヘッド本体３の基筒部６の内周面側には、図７の(a) ，(b) を参照して分かるように、各基筒部側ボルト挿通孔８と軸方向に対向する位置で基筒部６の上方より挿入されるナット１０を回転不能にして且つ前後移動不能に保持するためのナット保持部９が設けられている。尚、前後移動不能に保持するとは、図７の(a) から分かるように、ナット１０がその軸方向の前後の移動を制限して、ナット保持部９内に保持することである。

各ナット保持部９は、図２及び図５の(a) ，(b) から分かるように、ヘッド本体３の内周面におけるボルト挿通孔８の内端側でナット１０を左右両側と下部側と前側とで保持するように左右対称位置に突設された両側一対のアーム壁１１，１１からなる。各アーム壁１１は、図５の(a) ，(b) に示すように、縦壁部ａと、この縦壁部ａの下端から内向きに突出するナット受け壁部ｂと、縦壁部ａの前端から内向きに突出するナット抜け止め壁部ｃとによって形成され、左右に対向する縦壁部ａ，ａの対向間隔によってナット１０の回転を阻止し、ナット受け壁部ｂでナット１０が落ちないように受け止め、ナット抜け止め壁部ｃによってナット１０がボルトねじ込み方向前方へ抜け出るのを阻止する。

各ナット保持部９の各アーム壁１１を形成するナット受け壁部ｂは、図５の(b) に示すように、その上面が水平面に対して約３０°の傾斜面に形成されている。この傾斜面の傾斜角度の３０°は、図７の(b) から分かるように、六角ナット１０をナット保持部９内に収容保持する時に、ナット１０の左右両端面が左右両縦壁部ａ，ａと平行に位置した状態で下端面側が左右両ナット受け壁部ｂ，ｂの傾斜面にピッタリ係合して、ナット１０全体を安定状態に保持することのできる角度である。

上記のように構成される鋼管杭Ｋの組み立てにあたっては、杭本体１と掘削ヘッド２とが図２に示すような位置にある状態で、ヘッド本体３の基筒部６の内周面側に設けてある各ナット保持部９にナット１０を基筒部６の上方より挿入して、図７の(a) 、(b) に示すように保持させておく。そうして、杭本体１の下端部をこのヘッド本体３の基筒部６に外嵌合させ、図１に示すように、ボルト１２を杭本体側ボルト挿通孔７から基筒部側ボルト挿通孔８に挿通して、ボルト１２の先端部を、各ナット保持部９内に保持されているナット１０に螺合して締め付けることにより、図６に示すように基筒部６を杭本体１の下端部に圧接して、掘削ヘッド２のヘッド本体３を杭本体１の下端部に強固に取り付け固定することができる。

このように杭本体１の下端部をヘッド本体３の基筒部６に外嵌合し、各杭本体側ボルト挿通孔７から基筒部側ボルト挿通孔８にボルト１２を挿通して、夫々ナット保持部９内に保持されているナット１０に螺合し、締め付けることにより、ヘッド本体３を杭本体１の下端部に取り付け固定するようにしたから、杭本体１の下端部へのヘッド本体３の取り付けを簡単且つ容易に行うことができる。また、ボルト１２を取り外すことによって、掘削ヘッド２を杭本体１から切り離すことができる。

従って、ヘッド本体３の底部３ａが破損したり、切削刃５が破損して、それらの修理ができないような状態にある場合は、ヘッド本体３を含む掘削ヘッド２を杭本体１の下端部から取り外すことにより、新しい掘削ヘッド２を取り付けることができるから、杭本体１はそのまま使用できることになり、きわめて経済的である。

また、多数の鋼管杭Ｋを工場等から施工現場へトラックで搬送する場合には、各鋼管杭Ｋの掘削ヘッド２を杭本体１から切り離しておいて、トラックの荷台に鋼管杭Ｋと掘削ヘッド２を別々に積み重ねて積載するようにすれば、トラックの積載効率が良くなり、運送コストの低減化を図ることができる。

また、この鋼管杭Ｋでは、ヘッド本体３の基筒部６の内周面側に設けるナット保持部９は、基筒部６の内周面にボルト挿通孔８の内端側で左右対称位置に突設された両側一対のアーム壁１１，１１からなるもので、各アーム壁１１が、縦壁部ａと、縦壁部ａの下端から内向きに突出するナット受け壁部ｂと、縦壁部ａの前端から内向きに突出するナット抜け止め壁部ｃとからなる構造としているが、このような構造のナット保持部９によれば、構造が簡単でありながら、ナット１０を確実に保持することができるため、一体成形鋳造物のナット保持部９として最適である。また、掘削ヘッド２は鋳鋼又は鋳鉄からなる一体成形鋳造物であるから、製造が容易となる。

上記ナット保持部９にナット１０を挿入した場合、ヘッド本体３が直立状態のままであれば、ナット１０がナット保持部９の上部側から抜け出すことはないが、ヘッド本体３が倒れたり、横向きになった状態では抜け出るおそれがあることから、図７の(b) に仮想線で示すように、例えば片方のアーム壁１１の上端部側にピン挿通孔３２を設けておいて、これに抜け止めピン３３をナット保持部９の内方へ差し込むことによって、如何なる場合でもナット１０の抜け出しを防止することができる。

図８の(a) は本発明の他の実施形態による掘削ヘッド２を示す。この掘削ヘッド２は、ヘッド本体１ａの基筒部６の上端部内周縁に沿って補強用の内向きフランジ部１３を突設したもので、このフランジ部１３には、基筒部６の内周面に設けてある各ナット保持部９にナット１０を挿入するためのナット挿入口１４が開口されている。各ナット保持部９の構造は、図１〜図７に示される掘削ヘッド２のヘッド本体１ａのものと同一である。この掘削ヘッド２も、鋳鋼又は鋳鉄からなる一体成形鋳造物である。

この掘削ヘッド２を杭本体１の下端部に取り付ける際には、図８の(b) に示すように、内向きフランジ部１３に設けてあるナット挿入口１４からナット保持部９内にナット１０を挿入する。このナット挿入口１４からナット１０を投下すると、そのナット１０は図７の(a) ，(b) に示すような姿勢に保持されるようになっている。

鋼管杭Ｋの組み立てにあたっては、図８の(b) に示すような状態で、ヘッド本体３の基筒部６の補強用内向きフランジ部１３に設けてある各ナット挿入口１４より各ナット保持部９内にナット１０を挿入して、図７の(a) 、(b) に示すような状態に保持させておく。そして、杭本体１の下端部をヘッド本体３の基筒部６に外嵌合させ、先の実施形態の場合と同様にボルト１２を杭本体側ボルト挿通孔７から基筒部側ボルト挿通孔８に挿通して、ボルト１２の先端部を、各ナット保持部９内に保持されているナット１０に螺合して締め付けることにより、掘削ヘッド２のヘッド本体３を杭本体１の下端部に取り付ける。

上記のようにヘッド本体３の基筒部６の上端部内周縁に沿って補強用内向きフランジ部１３を設けたことにより、ボルト挿通孔８の穿設されている基筒部６の強度が補強されるから、この基筒部６が杭本体１の下端部とボルト接合されて鋼管杭Ｋとして使用する時に相当な剪断力が作用しても、基筒部６のボルト挿通孔８から破損を生じるようなおそれがなく、鋼構造設計基準にも適合可能となる。因みに、このような補強用内向きフランジ部１３を設けなければ、上記剪断力に対応するためにボルト挿通孔８から基筒部６の上端までの長さを十分長くしたり、基筒部６の肉厚を十分厚くする必要があるが、フランジ部１３を設けることによって、基筒部６の肉厚をできるだけ薄く、また基筒部６の長さをできるだけ短くできるから、ヘッド本体３の重量を軽減できる。

また、基筒部６の上端部内周縁に沿って補強用内向きフランジ部１３を設けた場合は、基筒部６の内周面側にある各ナット保持部９に対し基筒部６の上方からのナット１０の挿入ができないため、フランジ部１３には各ナット保持部９内にナット１０を挿入するためのナット挿入口１４を開口し、この挿入口１４からナット１０を容易に挿入できるようにしている。

以上の実施形態においては、ヘッド本体３に螺旋翼４を突設した掘削ヘッド２について説明したが、図９の(c) に示すような螺旋翼４が突設されていないヘッド本体３のみからなる掘削ヘッド２も、ヘッド本体３の内部構造は、上述した実施形態と同じである。

本発明の一実施形態による鋼管杭の要部を示す一部断面正面図である。 同鋼管杭の掘削ヘッドを杭本体から切り離した状態の斜視図である。 (a) は掘削ヘッドを示す正面図、(b) は平面図、(c) は底面図である。 掘削ヘッドの縦断面図である。 (a) は図３の矢印Ｘで示す部分の拡大図、(b) は図４の矢印Ｙで示す部分の拡大図である。 図１のＺ−Ｚ線拡大断面図である。 (a) はナット受け壁部内のナットに杭本体側ボルト挿通孔及び基筒部側ボルト挿通孔からボルトをねじ込もうとしている状態を示す平面図、(b) は(a) のＶ−Ｖ線断面図である。 (a) はヘッド本体の基筒部の上端部に補強用内向きフランジ部を有する掘削ヘッドを示す斜視図、(b) は掘削ヘッドのヘッド本体を杭本体の下端部に取り付けようとしている状態を示す説明図である。 (a) 〜(c) は従来の鋼管杭を示す斜視図である。

符号の説明

Ｋ 鋼管杭
１ 杭本体
２ 掘削ヘッド
３ ヘッド本体
４ 螺旋翼
６ 基筒部
７ 杭本体側のボルト挿通孔
８ 基筒部側のボルト挿通孔
９ ナット保持部
１０ ナット

Claims (6)

1. 掘削ヘッドのヘッド本体の上端部に、鋼管からなる杭本体の下端部が外嵌合する基筒部を設け、杭本体の下端部には周方向一定間隔おきにボルト挿通孔を設け、ヘッド本体の基筒部には杭本体下端部のボルト挿通孔と合致する位置にボルト挿通孔を設けると共に、基筒部の内周面側には、各基筒部側ボルト挿通孔と軸方向に対向する位置でナットを回転不能にして且つ前後移動不能に保持するナット保持部を設け、前記杭本体の下端部をヘッド本体の基筒部に外嵌合し、ボルトを杭本体側ボルト挿通孔から基筒部側ボルト挿通孔に挿通してナット保持部内に保持されているナットに螺合することにより、ヘッド本体を杭本体の下端部に取り付け固定するようにした鋼管杭。
2. 掘削ヘッドのヘッド本体には螺旋翼が突設されている請求項１に記載の鋼管杭。
3. 各ナット保持部は、基筒部の内周面にボルト挿通孔の内端側で左右対称位置に突設された両側一対のアーム壁からなり、各アーム壁は、縦壁部と、縦壁部の下端から内向きに突出するナット受け壁部と、縦壁部の前端から内向きに突出するナット抜け止め壁部とからなるもので、ナットは基筒部の上方よりこのナット保持部内に挿入されるようになっている請求項１又は２に記載の鋼管杭。
4. 各ナット保持部の各アーム壁を形成するナット受け壁部は、その上面が水平面に対し約３０°の傾斜面に形成されている請求項３に記載の鋼管杭。
5. 基筒部の上端部内周縁に沿って補強用の内向きフランジ部を突設し、このフランジ部には各ナット保持部にナットを挿入するためのナット挿入口を開口してなる請求項１〜４の何れかに記載の鋼管杭。
6. 掘削ヘッドは鋳鋼又は鋳鉄からなる一体成形鋳造物である請求項１〜５の何れかに記載の鋼管杭。

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