JP2015110875A - 基礎杭 - Google Patents

Abstract

【課題】地中に打ち込んだ場合に抜け難い基礎杭を提供すること。【解決手段】ソーラーパネル５０を設置するための架台４０を支持する基礎杭１０であって、中空のパイプ状に設けられているパイプ状部２０と、パイプ状部２０の先端側に設けられていると共に、パイプ状部２０の外周面に取り付けられている少なくとも一対の羽根部３０と、を有し、羽根部３０には、同心円状に設けられている同心円部３１と、同心円部３１に連続する状態で取り付けられていると共に、同心円部３１よりも径方向における寸法が大きく設けられている拡径部３２と、が設けられていて、パイプ状部２０のうち先に地中に打ち込まれる側を下端側とした場合に、同心円部３１の下端側は、パイプ状部２０の下端側よりも下方に位置している。【選択図】図１

Description

本発明は、基礎杭に関する。

たとえばメガソーラのように、ソーラーパネルを野立て方式にて設置することが広く行われている。野立て方式にてソーラーパネルを設置する場合、設置予定箇所に、基礎となるコンクリートを打設する場合もある。しかし、そのようなコンクリートを打設せずに、円筒状の鋼管杭を地中に打ち込み、その鋼管杭を介して架台を支持し、その架台を介してソーラーパネルを支持する、という手法が存在している。このような、鋼管杭を地中に打ち込んで、その鋼管杭を介して架台を設置した技術としては、たとえば特許文献１に開示のものがある。

また、鋼管杭の代わりに、たとえば特許文献２に示すように、スクリュー杭を地中に打ち込んで、そのスクリュー杭を介して架台を設置する方法もある。

特開２０１３−１８９７８４号公報 特開２０１３−１１５３７５号公報（特に段落００２３）

ところで、ソーラーパネルは、平面状であり、しかも１枚当たり１畳程度と面積が広いため、風圧を受け易いものとなっている。そのため、特許文献１のような鋼管杭を打ち込む方式においては、打ち込んでいる部分の地盤が柔らかい場合、鋼管杭が抜けてしまう、という不具合がある。ここで、特許文献２に開示のようなスクリュー杭を地中に打ち込む場合、特許文献１に開示の鋼管杭よりは抜け難い。しかしながら、地盤が柔らかい場合には、スクリュー杭であっても抜けてしまう虞がある。

本発明は上記の事情にもとづきなされたもので、その目的とするところは、地中に打ち込んだ場合に抜け難い基礎杭を提供しよう、とするものである。

上記課題を解決するために、本発明の第１の観点によると、ソーラーパネルを設置するための架台を支持する基礎杭であって、中空のパイプ状に設けられているパイプ状部と、パイプ状部の先端側に設けられていると共に、パイプ状部の外周面に取り付けられている少なくとも一対の羽根部と、を有し、羽根部には、同心円状に設けられている同心円部と、同心円部に連続する状態で取り付けられていると共に、同心円部よりも径方向における寸法が大きく設けられる食込突出部を有する拡径部と、が設けられていて、パイプ状部のうち先に地中に打ち込まれる側を下端側とした場合に、同心円部の下端側は、パイプ状部の下端側よりも下方に位置している、ことを特徴とする基礎杭が提供される。

また、本発明の他の側面は、上述の発明において、拡径部は、同心円部と拡径部の境界部分におけるパイプ状部の外周面への接線方向において、パイプ状部よりも突出する外方突出部が設けられている、ことが好ましい。

さらに、本発明の他の側面は、上述の発明において、拡径部の外周縁部は、接線方向と平行な直線状に設けられている、ことが好ましい。

本発明によると、地中に打ち込んだ場合に抜け難い基礎杭を提供することができる。

本発明の一実施の形態に係る基礎杭に架台を取り付けて、その架台にソーラーパネルを設置した状態を示す斜視図である。 本発明の一実施の形態に係る基礎杭の構成を示す斜視図である。 図２の基礎杭の構成を示す平面図である。 図２の基礎杭の構成を示す側面図である。

以下、本発明の一実施の形態に係る基礎杭１０について、図面に基づいて説明する。

図１は、本実施の形態に係る基礎杭１０に架台４０を取り付けて、その架台４０にソーラーパネル５０を設置した状態を示す斜視図である。本実施の形態の基礎杭１０は、図１に示すように、ソーラーパネル５０（太陽光電池パネル、太陽電池モジュール、太陽光発電パネルとも称呼される）を設置するための架台４０を支持するものであり、地中に打ち込まれるものである。そして、基礎杭１０のうち地表から突出する部分に、架台４０を固定することで、架台４０が基礎杭１０に固定される。また、架台４０にソーラーパネル５０を固定することで、野立てにてソーラーパネル５０が設置される。以下、基礎杭１０の詳細について説明する。

＜基礎杭１０の構成について＞
図２は、基礎杭１０の構成を示す斜視図である。この図１に示すように、本実施の形態における基礎杭１０は、パイプ状部２０と、羽根部３０とを有している。パイプ状部２０は、たとえば空洞部２１を有する鋼管であり、そのような鋼管を利用したパイプ状部２０に羽根部３０を固定することで、基礎杭１０が構成されている。

なお、パイプ状部２０の長さは、打ち込まれる地盤の固さ等によって異なるものの、たとえば１５００ｍｍとするものがある。しかしながら、パイプ状部２０の長さは、１５００ｍｍ以下であっても良く、１５００ｍｍ以上であっても良い。また、パイプ状部２０の長さは、ボーリング調査によって地盤のＮ値を算出し、そのＮ値に応じた長さとしても良い。また、パイプ状部２０のサイズとしては、ＪＩＳ規格において定められているものを利用できるが、好適なものとしては、Ａ呼称で６５Ａ（外径７６．３ｍｍ、肉厚４．２ｍｍ）があるが、それ以外のサイズの鋼管を用いても良い。

羽根部３０は、パイプ状部２０に対して、溶接によって固定されている。ただし、両者の間の固定は、溶接に限られるものではない。たとえば、鋳造により羽根部３０が形成された短管状のパイプ状部分を形成し、そのパイプ状部分を鋼管に固着することで、基礎杭１０を形成しても良い。

なお、羽根部３０の厚み寸法が小さいと強度の面で劣るものの、羽根部３０の厚み寸法が大きいと溶接等が行い難くなる。それらの点を考慮して、羽根部３０の板厚は、たとえば６ｍｍ程度が一例として挙げられる。しかしながら、羽根部３０の板厚は、適宜のものに設定することが可能である。

また、羽根部３０のサイズとしては、同心円部３１の直径が２００ｍｍ〜２５０ｍｍとするものがある。すなわち、一対の羽根部３０が２００ｍｍ〜２５０ｍｍの正方形に収まるものがある。しかしながら、羽根部３０のサイズは、かかる範囲以外に、適宜のものとすることが可能である。

次に、羽根部３０の詳細について説明する。図３は、基礎杭１０の平面図である。また、図４は、基礎杭１０の側面図である。羽根部３０は、同心円部３１と、拡径部３２とを有している。図３に示すように、同心円部３１は、羽根部３０のうち同心円状に設けられている部分である。この同心円部３１は、概ね９０度の範囲に亘って設けられているが、隣り合う羽根部３０との干渉を防ぐべく、同心円部３１は９０度よりも若干小さく設けられていて、隣り合う羽根部３０との間に若干の隙間部を形成している。

なお、同心円部３１のうち、最も下方側に位置する端面３１ａ（図３において時計回り側の端面）は、外周面への取付側から外周縁部に向かうにつれて、徐々に下方に向かうように傾斜している。ただし、図４に示すように、拡径部３２の端面（図３において反時計回り側の端面）は、外周面への取付側から外周縁部に向かうにつれて、徐々に上方に向かうように傾斜している。

しかしながら、羽根部３０は、同心円部３１および拡径部３２の全周に亘って、パイプ状部２０の外周面への取付側から径方向外方に向かうにつれて、徐々に下方に向かうように、傾斜して設けられていても良い。

なお、同心円部３１の端面３１ａ側における、内周側から外周側へ向かう傾斜角度は、適宜のものに設定することが可能であるが、基礎杭１０が１回転したときに、それより前の回転において地中に形成されたスリット状の通路と干渉しないものとするのが好ましい。そのような角度としては、パイプ状部２０がＡ呼称で６５Ａの鋼管を用い、羽根部３０の板厚が６ｍｍ、同心円部３１の直径が２００ｍｍ〜２５０ｍｍの場合に、角度１０度とするものがあるが、それ以外の角度としても良い。

また、端面３１ａの形状は、その厚み方向に沿う形状（すなわち同心円部３１の表裏面に垂直な形状）に設けられていても良いが、厚み方向に対して傾斜して設けられていても良い。かかる端面３１ａの傾斜形状としては、時計回り側の端部に向かうにつれて、徐々に下面側に向かうように傾斜させたテーパ形状がある。また、これとは逆に、端面３１ａの傾斜形状として、時計回り側の端部に向かうにつれて、下面側から上面側に向かうように傾斜させたテーパ形状がある。

また、拡径部３２は、同心円部３１に連続して設けられている。図３に示すように、拡径部３２の外周縁部は、直線状に設けられている。しかも、この直線状の部分は、同心円部３１と拡径部３２の境界部分における外周面への接線方向Ｌと平行に設けられている。そのため、拡径部３２には、同心円部３１よりも径方向外方に突出した食込突出部３２ａが形成されている。食込突出部３２ａは、同心円部３１よりも外径側に突出しているので、同心円部３１よりも外径側で土壌に食い込む部分である。

また、拡径部３２のうち同心円部３１から離間した端部側には、パイプ状部２０よりも径方向外方に突出している外方突出部３２ｂが設けられている。さらに、拡径部３２のうち同心円部３１から離間した端面側は、接線方向Ｌに対して直交して設けられている。このような構成の拡径部３２が設けられていることにより、当該拡径部３２が設けられていない場合と比較して、基礎杭１０を地中から引き抜く際の抵抗を大きくすることが可能となっている。

以上のような構成の基礎杭１０のうち、パイプ状部２０の上端側には、架台４０が取り付けられるが、その取り付けは、種々の手法を採用することが可能である。たとえば、足場等の組み立て用いられる単管を接合するための金具（クランプ）を利用しても良く、溶接によって架台４０の下方側と固定しても良い。また、パイプ状部２０の上端側に円盤状の台座部分を取り付けて、その台座部分にボルトを挿通可能な挿通孔を形成し、かかる挿通孔を利用した固定を用いても良い。また、パイプ状部２０と架台４０の下方側のパイプ状部分の一方側が他方側に差し込まれるように直径を異なるものとし、その差し込み後にボルトを挿通させる等して固定しても良い。

以上のような構成の基礎杭１０を地中に打ち込む場合、専用の打ち込み機を用いて、基礎杭１０を地中に打ち込む。その場合、先ずパイプ状部２０が鉛直方向に延伸する状態とし、その状態で、それぞれの同心円部３１の下端側を地面に接触させる。その後に、専用の打ち込み機を作動させて、基礎杭１０を順方向（基礎杭１０が地盤に差し込まれる方向）に回転させる。

すると、一対の羽根部３０が同時に土壌を切り分けながら、基礎杭１０は徐々に埋設されていく。このとき、パイプ状部２０の空洞部２１には、土砂が入り込む。そして、規定の深さだけ基礎杭１０を打ち込んだ後に、打ち込み機の作動を停止させる。

このようにして基礎杭１０を地中に打ち込むと、極めて抜け難い状態となる。その理由は、外周側へ大きく突出する羽根部３０が、引き抜きの際の大きな抵抗となるためである。

また、基礎杭１０を引き抜く場合、打ち込み機を作動させて、基礎杭１０を逆方向（地盤に差し込まれた基礎杭１０が抜ける方向）に回転させる。すると、基礎杭１０は徐々に地中から飛び出し、最終的には基礎杭１０の全てが地中から抜け出る状態となる。

以上のような構成の基礎杭１０に架台４０を固定し、さらにこの架台４０にソーラーパネル５０を設置する場合、ソーラーパネル５０への風圧により大きな引き抜き力が基礎杭１０に作用しても、かかる引き抜き力に抗して安定的に架台４０を支持することが可能となる。

また、本実施の形態では、羽根部３０は一対設けられているので、羽根部３０が１つのみしか存在しない場合と比較して、安定した打ち込み動作を実現できる。特に、一対の羽根部３０は同一形状に設けられていて、しかもそれぞれの一対の羽根部３０がパイプ状部２０に対して同一の高さ位置に取り付けられているので、基礎杭１０に力が作用しても、それぞれの羽根部３０に均等に力を分散させることができる。それにより、基礎杭１０の打ち込みに際して、基礎杭１０が不安定になって暴れるのを防止することができる。また、基礎杭１０が打ち込まれた後においても、一対の羽根部３０が存在することにより、安定した打ち込み状態を実現できる。

また、本実施の形態では、パイプ状部２０は、空洞部２１が存在する中空の鋼管を用いているので、打ち込みに際して生じる土砂を空洞部２１に逃がすことができ、基礎杭１０の地中への打ち込みにおける抵抗を軽減することができる。

また、本実施の形態では、羽根部３０には、同心円状の同心円部３１が設けられているので、打ち込み機を用いた基礎杭１０の回転に際しては、この同心円部３１の端面３１ａが地盤を切り分けるのに伴って比較的容易に進行する。しかも、同心円部３１は、ある程度の面積があるので、地盤を崩さない状態で安定的に地盤の切り分けることができる。

さらに、羽根部３０には、拡径部３２が設けられている。この拡径部３２の食込突出部３２ａが同心円部３１よりも外径側の地盤に食い込むことで、基礎杭１０の引き抜き力に対して、より大きな抵抗力を与えることが可能となる。特に、基礎杭１０を順方向に回転させると、同心円部３１よりも外径側に突出する食込突出部３２ａは、同心円部３１が地中に形成するスリット状の通路よりも外径側にて、地中に新たに食い込む。それにより、基礎杭１０の引き抜き力に対して、より大きな抵抗力を与えることが可能となる。

また、本実施の形態では、同心円部３１の端面３１ａの外周側が、パイプ状部２０の下端側よりも下方に位置しているので、パイプ状部２０よりも先に端面３１ａを地面に接触させることができる。それにより、地中への基礎杭１０の打ち込みを行い易くなる。

また、本実施の形態では、拡径部３２は、上述した接線方向Ｌにおいて、パイプ状部２０よりも突出している外方突出部３２ｂが設けられている。そのため、パイプ状部２０の周方向において羽根部３０が存在しない部位が形成されるのを防止できる。それにより、基礎杭１０の打ち込み時および打ち込み後に、基礎杭１０が不安定になるのを防止でき、安定した打ち込み状態を実現できる。

さらに、本実施の形態では、拡径部３２の外周縁部は、接線方向Ｌと平行な直線状に設けられている。このような構成とすることで、拡径部３２には、同心円部３１よりも径方向における寸法が大きな部分を容易に形成可能となる。

＜変形例＞
以上、本発明の一実施の形態について説明したが、本発明はこれ以外にも種々変形可能となっている。以下、それについて述べる。

上述の実施の形態においては、羽根部３０は一対設けられる構成としている。しかしながら、羽根部３０の個数は一対に限られるものではない。すなわち、周方向に３つ以上の羽根部３０が設けられる構成を採用しても良い。また、パイプ状部２０の下端側に設けられる一対の羽根部３０以外にも、パイプ状部２０の上方側の所望の位置に、一対の羽根部３０を設ける構成としても良い。

１０…基礎杭、２０…パイプ状部、２１…空洞部、３０…羽根部、３１…同心円部、３１ａ…端面、３２…拡径部、３２ａ…食込突出部、３２ｂ…外方突出部、４０…架台、５０…ソーラーパネル、Ｌ…接線方向

Claims (3)

1. ソーラーパネルを設置するための架台を支持する基礎杭であって、
   中空のパイプ状に設けられているパイプ状部と、
   前記パイプ状部の先端側に設けられていると共に、前記パイプ状部の外周面に取り付けられている少なくとも一対の羽根部と、
   を有し、前記羽根部には、
   同心円状に設けられている同心円部と、
   前記同心円部に連続する状態で取り付けられていると共に、前記同心円部よりも径方向における寸法が大きく設けられる食込突出部を有する拡径部と、
   が設けられていて、
   前記パイプ状部のうち先に地中に打ち込まれる側を下端側とした場合に、前記同心円部の下端側は、前記パイプ状部の下端側よりも下方に位置している、
   ことを特徴とする基礎杭。
2. 請求項１記載の基礎杭であって、
   前記拡径部は、前記同心円部と前記拡径部の境界部分における前記パイプ状部の外周面への接線方向において、前記パイプ状部よりも突出する外方突出部が設けられている、
   ことを特徴とする基礎杭。
3. 請求項２記載の基礎杭であって、
   前記拡径部の外周縁部は、前記接線方向と平行な直線状に設けられている、
   ことを特徴とする基礎杭。

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