JP2011252281A

JP2011252281A - 管杭及びこれを利用した管杭回転貫入工法

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Publication number: JP2011252281A
Application number: JP2010125110A
Authority: JP
Inventors: Yoshio Tanaka; 芳雄田中
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2010-05-31
Filing date: 2010-05-31
Publication date: 2011-12-15

Abstract

【課題】外周部に固着された回転金具に外力を与えて管杭を回転させた際の管杭の変形に対する強度を高めることができる管杭及びこれを利用した管杭回転貫入工法を提供する。
【解決手段】上部の外周面に回転金具２を有し、該回転金具に周方向の外力を与えて回転させる管杭１であって、上部の内周面に固着された補強プレート３を備える。この管杭を用いて、回転金具に周方向の外力を与えて管杭を回転させると同時に、管杭の上端部に下方への外力を与えて下降させることにより、管杭を地盤に回転貫入させる。
【選択図】図１

Description

本発明は、地盤に埋め込まれて建築物の基礎となる鋼管杭等の管杭の構造に関し、さらに詳しくは、管杭を管杭回転貫入装置に取り付ける部位を補強できる管杭及びこれを利用した管杭回転貫入工法に関する。

従来より、建築物の基礎となる鋼管杭を地盤中に回転貫入するために、鋼管杭打機が広く使用されている。この種の鋼管杭打機１００としては、図４に示すように、車両である施工機械本体１０１に管杭回転貫入装置１０２を備えて構成されるものが知られている。この鋼管杭回転貫入装置１０２は、リーダ１０３と、リーダ１０３に沿って昇降可能でモータ１０４を内蔵する杭回転機１０５と、を備えている。そして、鋼管杭１０６を杭回転機１０５に取り付け、杭回転機１０５のモータ１０４により鋼管杭１０６を回転させつつ、杭回転機１０５をリーダ１０３に沿って下降させることで、鋼管杭１０６を地盤に対して回転貫入する（例えば、特許文献１参照）。

このような管杭回転貫入装置１０２の杭回転機１０５に鋼管杭１０６を取り付ける際には、異口径の鋼管杭１０６を取り付け易いように、杭回転機１０５と鋼管杭１０６との間に鋼管杭取付用アタッチメント１０７が介在される。鋼管杭取付用アタッチメント１０７は、図５に示すように、円筒形状の本体部１０８と、該本体部１０８の上端面を閉塞して成る押さえ部１０９と、該押さえ部１０９の上側に設けられると共に杭回転機１０５の装着部に装着可能なジョイント部１１０と、本体部１０８の側面に形成された係止溝１１１と、を備えている。係止溝１１１は下端部に形成された開放口１１２と、該開放口１１２から回転方向に突出した係止部１１３と、を備えている。

また、この鋼管杭取付用アタッチメント１０７に取り付けられる鋼管杭１０６は、中空の管構造で上端部は開口され、該上側端部近傍（回転伝達部１１７）の外周面には直方体状の回転金具１１４が例えば２個、溶接等により固着されている。鋼管杭１０６の下端部は、例えば、先端拡大翼１１５が設けられている。

そして、鋼管杭取付用アタッチメント１０７を鋼管杭１０６に装着する際は、図５（Ａ）に示すように、鋼管杭取付用アタッチメント１０７の本体部１０８を鋼管杭１０６の上端部に嵌合し、係止溝１１１の開放口１１２を鋼管杭１０６の回転金具１１４に嵌合させ（図５（Ｂ））、鋼管杭取付用アタッチメント１０７を回転させて回転金具１１４が係止溝１１１の係止部１１３に係合するようにする（図５（Ｃ））。

この鋼管杭１０６を地盤１１６に貫入する際は、杭回転機１０５をリーダ１０３に沿って下降させ、鋼管杭１０６の上端面を鋼管杭取付用アタッチメント１０７の押さえ部１０９に突き当てて下方に押圧する。同時に杭回転機１０５のモータ１０４を駆動し、その回動力を鋼管杭取付用アタッチメント１０７の係止溝１１１の側部から鋼管杭１０６の回転金具１１４に伝達させて鋼管杭１０６を回転させる。また、回転方向によって、回転金具１１４の当接する係止溝１１１の側面が反対になる（図５（Ｂ），（Ｃ））。そして、回転及び下降により、鋼管杭１０６は地盤１１６に対して回転しつつ貫入される。

特開２００４−２３２３２２号公報

しかし、上述した鋼管杭１０６では中空の管構造であるため、剛性が不十分である場合がある。このため、例えば、堅固な地盤１１６に鋼管杭１０６を回転貫入する際のように回転金具１１４と鋼管杭１０６の下部との間に強い捻り力を与えた場合、回転金具１１４の周囲に局所的に過大な応力が発生して、回転金具１１４の固着部位を含む回転伝達部１１７が変形してしまう恐れがある。例えば、図６に示すように、回転金具１１４の外力方向（矢印）上流側の端部１１８では鋼管杭１０６を拡径する方向に応力を生じて変形すると共に、下流側の端部１１９では縮径する方向に応力を生じて、鋼管杭１０６が凹凸状に変形してしまう場合がある。あるいは、回転伝達部１１７の縦断面形状が卵形となるように変形する場合もある。これらのように、鋼管杭１０６の回転伝達部１１７が変形する場合は、当該部位が損傷限界に達していると推測されるので、当該部位を切断する必要が生じてしまい作業性が悪くなってしまう。

本発明は、上記現状に鑑みてなされたものであり、外周部に固着された回転金具に外力を与えて管杭を回転させた際の管杭の変形に対する強度を高めることができる管杭及びこれを利用した管杭回転貫入工法を提供することを目的とする。

本発明は、以下の通りである。
１．上部の外周面に回転金具を有し、該回転金具に周方向の外力を与えて回転させる管杭であって、
上部の内周面に固着された補強プレートを備えることを特徴とする管杭。
２．前記補強プレートは、前記回転金具の取付部位の内側にある上記１．記載の管杭。
３．前記補強プレートは、溶接により固着される上記１．または２．記載の管杭。
４．前記補強プレートは、円板形状である上記１．乃至３．に記載の管杭。
５．前記補強プレートは、透孔を有している上記１．乃至４．に記載の管杭。
６．上述した上記１．乃至５．に記載の管杭を用いて、
前記回転金具に周方向の外力を与えて管杭を回転させると同時に、前記管杭の上端部に下方への外力を与えて下降させることにより、前記管杭を地盤に回転貫入させることを特徴とする管杭回転貫入工法。

本発明の管杭及びこれを利用した管杭回転貫入工法によれば、管杭の上部の内周面に固着された補強プレートを備えているので、管杭に捩れ力が加わった時の変形に対する強度を高めることができる。このため、回転金具と鋼管杭の下部との間に強い捻り力が与えられて回転金具の周囲に過大な応力が発生しても、従来のように回転伝達部が変形してしまうことはなく、そのまま回転力を伝達することができるようになる。これにより、回転伝達部の変形に伴う切断作業が不要となり、回転貫入作業の作業性を向上することができる。
また、補強プレートが回転金具の取付部位の内側にある場合は、回転金具の周囲に生じた局所的な応力による変形をより強く抑えることができるようになる。更に、補強プレートが溶接により固着される場合は、管杭を拡径する方向に作用する応力に対しても補強プレートがそれを打ち消す方向に作用して変形をより強力に抑えることができる。
また、補強プレートが円板形状である場合は、全周に亘って補強することができるので、他の形状に比べて補強の強度を最も強くすることができる。更に、補強プレートが透孔を有している場合は、補強プレートを例えば溶接により鋼管杭に固着する際に、透孔の縁を把持しながら溶接することができるので、溶接の作業性を高めることができる。更に、貫入後の管杭に、例えばコンクリートを流し込む場合でも、コンクリートは補強プレートの透孔から流れ落ちるので、流れを阻害することはない。

本実施例に係る管杭を示す図であり、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は斜視図である。本実施例の管杭と鋼管杭取付用アタッチメントとの関係を示す側面図であり、（Ａ）は装着前の状態、（Ｂ）は装着直後の状態あるいは半時計回り方向に回転している状態、（Ｃ）は装着後の状態あるいは時計回り方向に回転している状態をそれぞれ示す。他の実施例の補強プレートを備える管杭を示す平面図であり、（Ａ）は透孔を有する直線状の一文字形状、（Ｂ）は透孔を有する鼓状の一文字形状、（Ｃ）は透孔を有する十文字形状、（Ｄ）は透孔を有しない円板形状、（Ｅ）は透孔を有しない直線状の一文字形状、（Ｆ）は透孔を有しない鼓状の一文字形状、（Ｇ）は透孔を有しない十文字形状である。鋼管杭打機を示す概略図である。従来の管杭と鋼管杭取付用アタッチメントとの関係を示す側面図であり、（Ａ）は装着前の状態、（Ｂ）は装着直後の状態あるいは半時計回り方向に回転している状態、（Ｃ）は装着後の状態あるいは時計回り方向に回転している状態をそれぞれ示す。従来の管杭の回転伝達部を示す横断面図である。

ここで示される事項は例示的なもの及び本発明の実施形態を例示的に説明するためのものであり、本発明の原理と概念的な特徴とを最も有効に且つ難なく理解できる説明であると思われるものを提供する目的で述べたものである。この点で、本発明の根本的な理解のために必要である程度以上に本発明の構造的な詳細を示すことを意図してはおらず、図面と合わせた説明によって本発明の幾つかの形態が実際にどのように具現化されるかを当業者に明らかにするものである。

本発明に係る管杭は、上部の外周面に回転金具を有し、該回転金具に周方向の外力を与えて回転させるものであって、上部の内周面に固着された補強プレートを備えている。

上記「管杭」は、金属製の円管で、上部の内周部に補強プレートを備える限り、その寸法、形状、構造、材質等は特に問わない。管杭としては、例えば、鋼管杭としたり、あるいは鋳鉄とすることもできる。管杭の下端部には、必要に応じて先端拡大翼を設けたり、あるいは何も取り付けずに素管のままとすることができる。

上記「回転金具」は、管杭の上部の外周面に固着される限り、その大きさ、形状、構造、材質、数量等は特に問わない。回転金具の個数としては、１〜４個など、適宜選択することができる。また、その配置は、周方向に均等間隔にしたり、それ以外の任意の間隔に配置することができる。回転金具の固着方法としては、溶接や接着など、適宜選択することができる。回転金具の形状は、直方体形状や、底面が平坦で上面が円柱面状のかまぼこ形状等とすることができる。

上記「補強プレート」は、管杭の上部の内周面に固着されて設けられる限り、その大きさ、形状、構造、材質、数量、固着方法等は特に問わない。補強プレートとしては、鋼等から成る平板とすることができる。補強プレートの厚さは、管径や負荷の大きさに応じて設定することができ、例えば、６〜１６ｍｍとすることができる。

補強プレートは管杭の長手方向に対して垂直に設けられ、その固着位置は管杭の上部であれば良いが、回転金具の取付部位の内側であることが好ましく、また、回転金具の取付部位の中央であることが最も好ましい。また、補強プレートの固着方法としては、溶接や接着、あるいは圧入等とすることができるが、大きな負荷が掛かることから溶接が好ましい。

補強プレートの形状は、円板形状（図３（Ｄ））、一文字形状（図３（Ｅ），（Ｆ））、十字形状（図３（Ｇ））などとすることができる。いずれの場合も、管杭の内周面に固着されていれば良いが、特に、円板形状の場合は回転金具の個数や位置に関係なく取り付けることができ、一文字形状の場合は回転金具が１または２個の時にこれらの固着位置に一致させて取り付けることが好ましく、十字形状の場合は回転金具が１，２，４のいずれかの時にこれらの固着位置に一致させて取り付けることが好ましい。更に、これらの補強プレートは、透孔を有するようにできる（図１、図３（Ａ）〜（Ｃ））。

一方、本発明に係る管杭回転貫入工法は、上述した管杭を用いて、回転金具に周方向の外力を与えて管杭を回転させると同時に、管杭の上端部に下方への外力を与えて下降させることにより、管杭を地盤に回転貫入させるものとしている。

管杭を回転及び下降させる手段としては、特に限定されないが、例えば、鋼管杭打機に備えられた管杭回転貫入装置とすることができる（図４）。

以下、図面を用いて実施例により本発明を具体的に説明する。

（１）管杭の構成
本実施例の管杭１は円管形状の鋼管から成り、上部の外周面に固着された回転金具２と、上部の内周面に固着された補強プレート３と、を備えている。管杭１の下端部には何も取り付けずに素管としている。

回転金具２は、管杭１の上端部近傍の周方向反対側の２箇所に設けられている。各回転金具２は、管杭１に沿った方向を長手方向とする直方体形状であって、溶接により固着されている。

補強プレート３は、鋼製の平板であり、回転金具２の取付位置の中央に管杭１の長手方向に対して垂直に設けられている。この補強プレート３は、溶接により固着されている。また、この補強プレート３は円板形状で、中央部に透孔４が形成されている。

（２）管杭の作用
次に、本発明の管杭回転貫入工法の実施例として、上記構成の管杭１を地盤１１６に対して回転貫入する工法について説明する。ここでは、図４に示す鋼管杭打機１００及び鋼管杭取付用アタッチメント１０７を利用して回転貫入する場合について説明し、これらの構成については符号を同じくして詳細な説明を省略する。

鋼管杭取付用アタッチメント１０７を管杭１に装着する際は、図２（Ａ）に示すように、鋼管杭取付用アタッチメント１０７の本体部１０８を管杭１の上端部に嵌合し、係止溝１１１の開放口１１２を管杭１の回転金具２に嵌合させ（図２（Ｂ））、鋼管杭取付用アタッチメント１０７を回転させて回転金具２が係止溝１１１の係止部１１３に係合するようにする（図２（Ｃ））。ここで、管杭１の補強プレート３は管杭１の内部に固着されているので、鋼管杭取付用アタッチメント１０７との係合を阻害することはない。

この管杭１を地盤１１６に貫入する際は、杭回転機１０５をリーダ１０３に沿って下降させ、管杭１の上端面を鋼管杭取付用アタッチメント１０７の押さえ部１０９に突き当てて下方に押圧する。同時に杭回転機１０５のモータ１０４を駆動し、その回動力を鋼管杭取付用アタッチメント１０７の係止溝１１１の側部から管杭１の回転金具２に伝達させて管杭１を回転させる。また、回転方向によって、回転金具２の当接する係止溝１１１の側面が反対になる（図２（Ｂ），（Ｃ））。そして、回転及び下降により、管杭１は地盤１１６に対して回転しつつ貫入される。

ここで、回転金具２の周辺に過度な応力が生じた場合、この応力は管杭１の縮径方向あるいは拡径方向に作用するものであるので、補強プレート３により打ち消されて管杭１の変形は抑制される。

（３）実施例の効果
本実施例の管杭１及びこれを利用した管杭回転貫入工法によれば、管杭１の上部の内周面に固着された補強プレート３を備えているので、管杭１に捩れ力が加わった時の管杭１の変形に対する強度を高めることができる。このため、回転金具２と鋼管杭１の下部との間に強い捻り力が与えられて回転金具２の周囲に過大な応力が発生しても、従来のように変形してしまうことはなく、そのまま回転力を伝達することができるようになる。これにより、変形部位の切断作業が不要となり、回転貫入作業の作業性を向上することができる。

また、補強プレート３が回転金具２の取付部位の中央に設けられているので、回転金具２の周囲に生じた局所的な応力による変形をより強く抑えることができる。更に、補強プレート３が溶接により固着されているので、管杭１を拡径する方向に作用する応力に対してもそれを打ち消す方向に作用して変形をより強力に抑えることができる。

しかも、補強プレート３が円板形状であるので、全周に亘って補強することができ、他の形状に比べて補強の強度を最も強くすることができる。また、補強プレート３が透孔４を有しているので、補強プレート３を溶接により鋼管杭１に固着する際に、透孔４の縁を把持しながら溶接することができ、溶接の作業性を高めることができる。更に、貫入後の管杭１に、例えばコンクリートを流し込む場合でも、コンクリートは補強プレート３の透孔４から流れ落ちるので、流れを阻害することなくコンクリートを流し込むことができる。

尚、本発明においては、上記実施例に限られず、目的、用途に応じて本発明の範囲内で種々変更した実施例とすることができる。即ち、上記実施例では、補強プレート３を円板形状としているが、これに限定されず、図３に示すように、一文字形状（図３（Ａ），（Ｂ））や十字形状（図３（Ｄ））としてもよい。一文字形状の場合は直線状（図３（Ａ））あるいは湾曲した鼓形状(図３（Ｂ）)とでき、回転金具２が１または２個の時にこれらの固着位置に一致させて取り付けるようにして、十字形状の場合は回転金具２が１，２，４のいずれかの時にこれらの固着位置に一致させて取り付けるようにする。いずれの場合も、回転金具２の取付部位の内側が補強されるので、回転伝達部の変形を抑制できる。

また、上記実施例では、補強プレート３に透孔４を設けたが、これに限定されず、透孔４を設けなくても良い（図３（Ｄ）〜（Ｇ））。この場合、補強プレート３の剛性が高まるので、変形防止力を更に強くすることができる。また、透孔４を有しない場合は、補強プレート３を管杭１の内面に溶接する際に補強プレート３を磁石で保持しながら溶接することが好ましい。

更に、上記実施例では、補強プレート３を回転金具２の取付位置の中央に設けたが、これに限定されず、例えば回転金具２の取付部位の中央以外の内側に設けるようにしたり、あるいは管杭１の上部の内周面に設けるようにしても良い。

また、上記実施例では、補強プレート３は、溶接により固着されるが、これに限定されず、接着や圧入により固着されるようにしても良い。

建築物の基礎となる管杭を補強する技術として広く利用される。

１；管杭、２；回転金具、３；補強プレート、４；透孔、１０７；鋼管杭取付用アタッチメント。

Claims

上部の外周面に回転金具を有し、該回転金具に周方向の外力を与えて回転させる管杭であって、
上部の内周面に固着された補強プレートを備えることを特徴とする管杭。
前記補強プレートは、前記回転金具の取付部位の内側にある請求項１記載の管杭。
前記補強プレートは、溶接により固着される請求項１または２記載の管杭。
前記補強プレートは、円板形状である請求項１乃至３に記載の管杭。
前記補強プレートは、透孔を有している請求項１乃至４に記載の管杭。
上述した請求項１乃至５に記載の管杭を用いて、
前記回転金具に周方向の外力を与えて管杭を回転させると同時に、前記管杭の上端部に下方への外力を与えて下降させることにより、前記管杭を地盤に回転貫入させることを特徴とする管杭回転貫入工法。