JP2016070059A - Steel pipe pile - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、杭本体である鋼管を回転圧入することにより地盤に貫入させる回転圧入工法に用いられる鋼管杭に関する。 The present invention relates to a steel pipe pile used for a rotary press-fitting method in which a steel pipe which is a pile main body is inserted into the ground by rotary press-fitting.
この種の鋼管杭として種々のものがあるが、例えば特許文献1の拡底鋼管杭がある。この鋼管杭は、鋼管の先端に円形の拡径円盤を溶接固定してあり、前記円盤は周辺から中央に向かった切込みおよび鋼管の周辺に沿った切込みが相対する2か所に形成され、前記周辺から中央に向かった切込みに沿って、かつ、直径方向の折り曲げ線に沿って下方および上方に折り曲げて下向きおよび上向きの羽根を形成している、という構成である。
There are various types of steel pipe piles of this type. For example, there is an expanded steel pipe pile of
また、特許文献2は、硬い地盤であってもねじ込みが容易な鋼管杭を得ようとするもので、円筒状の軸部11より外形が大きな板状の羽根部2を先端部12に備えた鋼管杭1である。そして、先端部の円筒状外殻に先端面12aから斜めに切り込まれた溝状の切込み部13,13が2箇所に形成され、それらの切込み部に羽根部を形成する2枚の羽根板21,21がそれぞれ差し込まれた状態で固定され、残置部141を軸部の平面視中心Cに向けて折り曲げて曲面部14aを有する先端凸部14を形成する、というものである(なお、符号は特許文献2中の符号である)。
Further,
また、特許文献3は、加工が容易で、支持力が大きく、さらに貫入能率にも優れた回転貫入杭を得ようとするもので、平板を折曲加工してなる鋼製翼3を鋼管先端面に該鋼管5の管軸方向に対して直角に固着してなる回転貫入鋼管杭であって、鋼製翼3は、鋼管5の先端外周に沿うように所定範囲に切込み7を設け、切込み7 を含む所定範囲を扇形状に切除して切除部9を形成し、切込み7の各終端7aと杭中心を結ぶ線分の延長線を折曲げ線11として切込み7を設けた部位の一方を上方に折曲して上向き傾斜面部13を形成し、切込み7を設けた部位の他方を下方に折曲して下向き傾斜面部15を形成してなり、 上向き傾斜面部13および下向き傾斜面部15の切込み部における傾斜部と非傾斜部の交差部を溶接で接合したことを特徴とするものである(なお、符号は特許文献3中の符号である)。
Further,
上記従来の各鋼管杭は、それぞれに効果を奏するものであるが、杭の機能は地盤支持力にあるので、打設した鋼管杭の支持力が極力高いことが望まれる。その場合、種々の面で効率よく、すなわち簡易な手段により、安価に、そして施工性を損なうこともなく高い支持力が得られることが望まれる。 Each of the conventional steel pipe piles has an effect, but since the function of the pile is in the ground supporting force, it is desired that the supporting force of the cast steel pipe pile is as high as possible. In that case, it is desired that high supporting force can be obtained efficiently in various aspects, that is, by simple means at low cost and without impairing workability.
本発明は上記従来の課題を解決するためになされたもので、簡易な手段により、安価に、そして施工性を損なうこともなく、地盤支持力を向上させることが可能な鋼管杭を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described conventional problems, and provides a steel pipe pile capable of improving the ground supporting force at a low cost and without impairing workability by simple means. With the goal.
上記課題を解決する請求項1の発明の鋼管杭は、鋼管からなる軸部の先端面に、直径Dが前記軸部の直径dより十分大で、かつ中央部に、下面側から見て杭頭側にへこんだ凹部が形成されてなる円形の端面板が溶接固定され、前記凹部の直径は前記軸部の直径より大であり、前記端面板における前記凹部より外側に張り出した鍔部に、前記端面板周縁から中央に向かう切欠き部を有し、前記切欠き部の端面板周方向両側に、互いに上下逆向きに傾斜した傾斜面部が形成されていることを特徴とする。
The steel pipe pile of the invention of
請求項2は、請求項1の鋼管杭において、前記端面板は、複数枚の鋼板を溶接接合又はボルト接合してなることを特徴とする。 According to a second aspect of the present invention, in the steel pipe pile of the first aspect, the end face plate is formed by welding or bolting a plurality of steel plates.
請求項3は、請求項1又は2記載の鋼管杭において、前記端面板の前記凹部の下面に板状の掘削刃を垂直に固定し、前記掘削刃の側面に半円形の傾斜翼を固定したことを特徴とする。 According to a third aspect of the present invention, in the steel pipe pile according to the first or second aspect, a plate-shaped excavation blade is vertically fixed to a lower surface of the concave portion of the end face plate, and a semicircular inclined blade is fixed to a side surface of the excavation blade. It is characterized by that.
請求項4は、請求項1〜3のいずれか1項の鋼管杭において、前記軸部の前記端面板より上方位置に、端面板の前記翼部と概ね同形状の翼部を持ち、外径が前記端面板より大きい円形の補助ウイングを、前記軸部を貫通させる態様で溶接固定したことを特徴とする。
The steel pipe pile according to any one of
請求項5は、請求項4の鋼管杭において、前記補助ウイングは、その中央部に前記端面板の凹部とは逆に上面側から見て杭先端側にへこんだ凹部を有することを特徴とする。 According to a fifth aspect of the present invention, in the steel pipe pile according to the fourth aspect, the auxiliary wing has a concave portion indented on a pile front end side when viewed from the upper surface side opposite to the concave portion of the end face plate. .
請求項6は、請求項4の鋼管杭において、前記補助ウイングは、その中央部に前記端面板の凹部と同じく下面側から見て杭頭側にへこんだ凹部を有することを特徴とする。 According to a sixth aspect of the present invention, in the steel pipe pile according to the fourth aspect, the auxiliary wing has a recessed portion that is recessed toward the pile head side when viewed from the lower surface side, similar to the recessed portion of the end face plate.
請求項7は、請求項6の鋼管杭において、前記補助ウイングよりさらに上方位置に、前記補助ウイングと同形状で外径がさらに大きい第2補助ウイングを設けたことを特徴とする。 According to a seventh aspect of the present invention, in the steel pipe pile according to the sixth aspect, a second auxiliary wing having the same shape as the auxiliary wing and a larger outer diameter is provided further above the auxiliary wing.
請求項1の発明によれば、杭本体である鋼管の先端面に、回転圧入時に地盤に食い込んで推進力を高める構造(鍔部に形成した互いに上下逆向きに傾斜した傾斜面部)を有する端面板の中央部に、下面側から見て杭頭側にへこんだ凹部(上面側から見て凸)を形成するという極めて簡単な手段により、安価に、そして施工性を損なうこともなく杭の支持力を高めることが可能となる。
According to the invention of
端面板には杭施工時に大きな荷重が作用するので大板厚とする必要があり、この大板厚の端面板の凹部をプレス加工するには大荷重のプレス機を必要とするが、2〜3枚の薄い板厚を溶接して製造できる請求項2の鋼管杭によれば、大荷重のプレス機を必要とせずに大板厚の端面板を製造できる。
Since a large load acts on the end face plate at the time of pile construction, it is necessary to make it a large plate thickness, and in order to press the concave portion of the end face plate of this large plate thickness, a heavy load press machine is required. According to the steel pipe pile of
請求項3の鋼管杭において、端面板の凹部の下面に垂直に固定された板状の掘削刃が土を攪拌するので、杭本体(鋼管)の圧入に必要な力を軽減することができ、杭本体を円滑に貫入させることができる。
さらに、垂直な掘削刃の側面に半円形の傾斜翼を設けているので、この傾斜翼により推進力を高めることができる。
また、垂直な掘削刃の側面に半円形の傾斜翼を持つという構造が、推進力向上に相乗的な作用をなし、効率的に推進力を高めることができ、また、端面板の推進翼部分(鍔部の上下逆向き傾斜の傾斜面部のある外周縁側部分)の推進作用とも相乗的な作用を奏することでも、効率的に推進力を向上させる。
In the steel pipe pile of
Furthermore, since the semicircular inclined blade is provided on the side surface of the vertical excavating blade, the propulsive force can be increased by the inclined blade.
In addition, the structure of having a semicircular inclined blade on the side of the vertical excavating blade has a synergistic effect on improving the propulsive force, and can efficiently increase the propulsive force. Propulsive force can also be improved efficiently by producing a synergistic effect with the propulsive action of the outer peripheral edge side portion having the inclined surface part that is inclined in the reverse direction of the flange.
請求項4の鋼管杭において、外径が端面板より大で端面板より上方位置に設けた補助ウイングが、端面板の推進翼部分と同様に推進作用をし、推進力を増大させる。
また、地震で建物が揺れた時に発生する引抜き力(引張力)に対応することができる。
また、補助ウイングの存在で地盤支持力が分散され、そして杭全体としての地盤支持力が向上する。
In the steel pipe pile according to
Moreover, it can respond to the pulling force (tensile force) generated when the building is shaken by an earthquake.
In addition, the presence of the auxiliary wing disperses the ground support force, and the ground support force as a whole pile improves.
請求項5の鋼管杭において、端面板の凹部とは逆に上面側から見て杭先端側にへこんだ凹部(下面側から見て凸)を有する補助ウイングは、前記補助ウイングの作用、特に、引抜き力への対応、地盤支持力の作用が有効に働く。
In the steel pipe pile according to
請求項6において、端面板より上方位置に、端面板の凹部と同様な凹部を持ち端面板より大径の補助ウイングを有する構造は、端面板と補助ウイングとがネジ作用を奏する構造となり、推進力を増大させる。
また、請求項7のように、前記補助ウイングの上方位置に第2の補助ウイングを持つ構造によれば、端面板と補助ウイングと第2の補助ウイングとがネジ作用を奏する構造となり、さらに推進力を増大させる。また、第2の補助ウイングの上方位置に、上のもの程大径となる複数の追加補助ウイングを設けると、さらに推進力が増大する。
In
According to the structure having the second auxiliary wing above the auxiliary wing as in
以下、本発明の鋼管杭を実施するための形態について、図面を参照して説明する。 Hereinafter, the form for implementing the steel pipe pile of this invention is demonstrated with reference to drawings.
図1は本発明の一実施例の鋼管杭1の正面図、図2は図1における端面板を説明するもので、(イ)は図1のA−A断面図、(ロ)は(イ)の正面図、(ハ)は(イ)のB-B断面図である。
この鋼管杭1は、鋼管からなる軸部2の先端面に、直径Dが前記軸部2の直径dより十分大なる円形の端面板3を溶接固定してなる。
前記端面板3は、前記軸部(鋼管)2の直径より外側に張り出した鍔部4に、端面板周縁から中央に向かう切欠き部5を有し、前記切欠き部5の端面板周方向両側に、互いに上下逆向きに傾斜した傾斜面部6、7が形成されている。そして、さらに端面板3の中央部に、杭頭側にへこんだ凹部8が形成されている。凹部8の外側部分を8’で示す。凹部外側部分8’の上から見た円形輪郭をSで示す。
実施例の鋼管杭1の軸部(鋼管)は、板厚t=4.5mm、直径d=114.3mm、材質STK400である。
端面板3は、板厚T=12mm、直径D=500mm、凹部8の高さH=60mmである。凹部外側部分8’の円形輪郭Sの直径は概ね280mm、材質SS400又はSS490である。
凹部8の形状は図示では球凹面状(断面では円弧状)の凹部としているが、特に板厚が厚い場合、通常は概ね、断面だけを示した図2(ニ)のようななだらかな形状になる。
FIG. 1 is a front view of a
The
The
The axial part (steel pipe) of the
The
The shape of the
この端面板3を製作する方法は特に限定されないが、鋼板の平坦な円板に凹部8を形成した後に、傾斜面部6、7を形成してもよいし、平坦な円板に、傾斜面部6、7を形成するための切り込みを入れた後に、凹部8を形成してもよい。また、平坦な円板に、切り込みを入れて傾斜面部を形成した後に、凹部を形成することも考えられる。
図3では、円板に凹部(8’)を形成した後に傾斜面部を形成する場合として示している。同図において、傾斜面部が形成される前の段階の端面板を3’で示し、傾斜面部6、7となる部分を6’、7’で示す。
図示例では、凹部外側部分8’の概ね円形輪郭Sの位置に円弧状の切込みmを入れ、その円弧状の切り込みmの中央位置から半径方向外側に延びる切込みnを入れた後、前記切込みnの円周方向両側をそれぞれ上下逆向きに傾斜させて、図2のような互いに上下逆向きの傾斜面部6、7を形成する。同図において、傾斜面部6、7を形成する際の谷折り部を1点鎖線、山折り部を2点鎖線で示す。
なお、前記円弧状の切り込みmは、前記円形輪郭Sより若干外側にするのが好適である。
The method of manufacturing the
FIG. 3 shows the case where the inclined surface portion is formed after the concave portion (8 ′) is formed in the disk. In the figure, the end face plate at the stage before the inclined surface portion is formed is indicated by 3 ', and the portions that become the
In the illustrated example, an arc-shaped cut m is made at the position of the substantially circular contour S of the concave
The arc-shaped cut m is preferably slightly outside the circular contour S.
上述の鋼管杭1を地盤に打設する場合、回転圧入駆動部を持つ杭打ち機にて、回転圧入により地盤に貫入する。この場合、先端の端面板3が、その傾斜面部6、7が土に食い込む態様で推進力を発揮する。そして、端面板3が支持層に到達した状態では、下面に凹部8が存在することで支持力の高いものとなる。
図8は上述の鋼管杭1を、家屋等の建築物の基礎杭として施工する態様の一例を説明するもので、鋼管杭1は建築物の基礎コンクリート20を支持する態様で地盤に設置される。この鋼管杭1によれば、地盤支持力が向上するので、従来より少ない本数の杭にて、所望の支持力を確保することができる。
When the
FIG. 8 illustrates an example of an embodiment in which the above-described
図4〜図6に他の実施例の鋼管杭11を示す。図4は鋼管杭11の正面図、図5は図4における端面板13を説明するもので、(イ)は図4のD−D断面図、(ロ)は(イ)の正面図、(ハ)は(イ)のE−E断面図である。
この鋼管杭11は、端面板13の傾斜面部以外は図1〜3の実施例と同じである。すなわち、軸部(鋼管)12は図1〜3の実施例と同じサイズ、材質である。端面板13の板厚T、直径D、凹部8の高さH、も図1〜3の実施例と同じサイズ、材質である。凹部外側部分8’の円形輪郭Sの直径も概ね同じである。
4 to 6 show a
This
この実施例の鋼管杭11の端面板13の傾斜面部16、17は、その端縁が直線的でなく、く字形をなしている。
図6は傾斜面部が形成される前の段階の端面板13’を示すもので、傾斜面部6、7となる部分を16’、17’で示す。
図示例では、凹部外側部分18’の概ね円形輪郭Sの位置に円弧状の切込みNを入れ、その円弧状の切り込みNの中央から片側に偏位した位置から半径方向外側に延びる短い切込みM1、及びその先端から55°の角度で折れ曲がって外周縁に延びる切込みM2を入れた後、前記切込みM1・M2の円周方向両側をそれぞれ上下逆向きに傾斜させて、図5のような互いに上下逆向きの傾斜面部16、17を形成する。同図において、傾斜面部16、17を形成する際の谷折り部を1点鎖線、山折り部を2点鎖線で示す。
この実施例の端面板13における傾斜面部16、17は、円周方向の端縁が屈曲していることで、鋼管杭11を回転させながら押し込んで地盤に貫入していく際の推進力が向上する。
The
FIG. 6 shows the
In the illustrated example, an arc-shaped cut N is made at a position of a substantially circular contour S of the concave
The
図7に本発明の他の実施例を示す。
この実施例の鋼管杭1Aは、軸部(鋼管)2及び端面板3自体は図1〜3の実施例のものと同じであるが、端面板3を軸部2に対して角度を付けて溶接固定したものである。
この実施例の鋼管杭1Aによれば、端面板3の直径方向両側の傾斜面部対6・7の高さ位置が回転とともに相対的に変化することで、土を掻き混ぜる作用が高くなることが考えられ、また推進力を高める作用も考えられる。
FIG. 7 shows another embodiment of the present invention.
The
According to the
図9、図10に他の実施例の鋼管杭11Aを示す。
この実施例の鋼管杭11Aの端面板部構造は、下端の端面板13自体は図4、図5に示した端面板13と同じであるが、この端面板13の凹部18の下面に板状の掘削刃31を垂直に溶接固定し、前記掘削刃31の側面に半円形の傾斜翼32を溶接固定した構成である。
前記掘削刃31は、先端側が三角形状に尖っており、基部が凹部18の凹面に沿う形状で溶接固定されている。
9 and 10 show a
The end face plate portion structure of the
The
この鋼管杭11Aにおいて、端面板13の凹部18の下面に垂直に固定された掘削刃31が土を攪拌するので、杭本体(鋼管)の圧入に必要な力を軽減することができ、杭本体を円滑に貫入させることができる。
さらに、垂直な掘削刃31の側面に半円形の傾斜翼32を設けているので、この傾斜翼32により推進力を高めることができる。
また、垂直な掘削刃31の側面に半円形の傾斜翼32を持つという構造が、推進力向上に相乗的な作用をなし、効率的に推進力を高めることができ、また、端面板13の推進翼部分(上下逆向き傾斜の傾斜面部16、17のある鍔部14)の推進作用とも相乗的な作用を奏することでも、効率的に推進力を向上させる。
In this
Further, since the semicircular
Further, the structure having the semicircular
端面板の板厚が厚く、凹部を形成する加工が困難な場合、あるいは大型設備を必要として簡易な凹部形成ができないような場合などの場合に、薄い円板に凹部を形成する加工をし、その凹部加工済みの薄い円板の複数枚を溶接接合して、複数枚重ね構造の1つの厚い端面板とする構成することができる。
この場合、凹部の形成された複数枚溶接接合の厚い端面板に傾斜面部を形成する加工を施す方法、あるいは、凹部加工済みの薄い円板の段階で傾斜面部を形成し、凹部加工済みかつ傾斜面部形成済みの薄い端面板の複数枚を溶接接合して、1つの厚い端面板を構成することができる。この場合、素材鋼板としてSM490を用いるとよい。
When the plate thickness of the end face plate is thick and processing to form a recess is difficult, or when it is difficult to form a simple recess by requiring a large facility, processing to form a recess in a thin disc, A plurality of thin circular plates that have been processed with recesses can be welded to form a thick end face plate having a multi-layered structure.
In this case, a method of forming an inclined surface portion on a thick end face plate having a plurality of concave portions formed by welding, or an inclined surface portion is formed at the stage of a thin disk that has been processed into a concave portion, and the concave portion has been processed and inclined. One thick end face plate can be formed by welding and joining a plurality of thin end face plates with the face portions already formed. In this case, SM490 may be used as the material steel plate.
図11、図12に、2枚重ね構造の端面板13Aを示す。図11(イ)は端面板13Aの平面図、図12は図11(イ)のG−G切断端面図である。
この端面板13Aは、図12に示すように、軸部(鋼管)12の下端に溶接固定された主端面板131の下面に若干薄い補強用端面板132を接合した構造である。
前記補強用端面板132は、主端面板131の凹部18に沿う凹部を有するが、図11(ロ)に示すように、主端面板131における傾斜面部16、17の部分を切り欠いた形状、(切欠き部を31で示す)である。その外周縁は図11(イ)にMで示す範囲である。
両者の接合手段としては、溶接接合を採用することができる。例えば、両者の外周端面において溶接接合することができる。また、強用端面板132の複数個所に孔をあけ、その孔部分において主端面板131と補強用端面板132とを溶接するプラグ溶接によって接合することもできる。
図示例では、2枚重ね構造であるが、3枚重ね構造とすることもできる。この場合、図12における前記補強用端面板132の下面にさらに第2の補強用端面板を接合することができる。
また、図12における前記主端面板131の上面に、軸部12を通す穴をあけた第2の補強用端面板を接合することもできる。
11 and 12 show an
The
The reinforcing
As a joining means of both, welding joining can be adopted. For example, welding joining can be performed on the outer peripheral end faces of both. Further, a hole at a plurality of strength for the
In the illustrated example, a two-layer structure is used, but a three-layer structure may be used. In this case, it is possible to further bond the second reinforcing end plates on the lower surface of the reinforcing
Can also be bonded to the upper surface of the
また、主端面板131と補強用端面板132とをボルト接合することもできる。
It is also possible to bolt joining the reinforcing
図13にさらに他の実施例の鋼管杭11Bを示す。
この鋼管杭11Bは、軸部(鋼管)12の下端の端面板13より上方位置に、端面板13の鍔部14(上下逆向き傾斜の傾斜面部16、17のある鍔部14)と同形状の鍔部14を持ち、外径が前記端面板13より大きい円形の補助ウイング34を、前記軸部12を貫通させる態様で溶接固定した構成である。
例えば、端面板13の外形500mmに対して、補助ウイング34の鍔部14の外径を600mm程度とする。
また、図示例の補助ウイング34は、その中央部に端面板13の凹部18とは逆に上面側から見て杭先端側にへこんだ凹部38(下面側から見ると凸部38’)を有する
外径が端面板13より大で端面板13より上方位置に設けたこの補助ウイング34は、端面板13の推進翼部分と同様に推進作用をし、推進力を増大させる。
また、上面側から見て杭先端側にへこんだ凹部38を持つこの補助ウイング34は、地震で建物が揺れた時に発生する引抜き力(引張力)に対応することができる。
また、端面板13から離間した位置にあるこの補助ウイング34の存在で、地盤支持力が分散され、そして杭全体としての地盤支持力が向上する。
FIG. 13 shows a
This
For example, the outer diameter of the
Further, the
In addition, the
Further, the presence of the
図14にさらに他の実施例の鋼管杭11Cを示す。この実施例では、
この鋼管杭11Cでは、軸部(鋼管)12の下端の端面板13より上方位置に固定した補助ウイング44が平板状である。
この平板状の補助ウイング44を軸部12に溶接固定する場合、補助ウイング44の上下において、補強チップを用いて溶接固定するとよい。
図示例では補助ウイング44の上下から補助ウイング44を挟むように配置した短尺の補強棒(補強チップ)35を軸部12に隅肉溶接し、かつ、補強棒35の端部を補助ウイング44に溶接固定している。
FIG. 14 shows a
In this
When the flat
In the illustrated example, a short reinforcing rod (reinforcing tip) 35 disposed so as to sandwich the
図15にさらに他の実施例の鋼管杭11Dを示す。
この鋼管杭11Dは、軸部12に端面板13の上方位置に第1補助ウイング54を溶接固定し、さらにその上方位置の第2補助ウイング64を溶接固定している。
端面板13と第1補助ウイング54との関係は、図13で説明した端面板13と補助ウイング34との関係と同じであり、第1補助ウイング54の外径は端面板13の外径より大であるが、第2補助ウイング64の外径は第1補助ウイング54の外径よりさらに大である。
前記端面板13と第1補助ウイング54と第2補助ウイング64とのように、上のものほど翼部の外径が大となる態様で上下に間隔をあけて固定した構造により、ネジ作用を奏する構造となり、推進力を増大させる。
FIG. 15 shows a
In the
The relationship between the
As the
1、1A、11、11A、11B、11C、11D 鋼管杭
2、12 軸部(鋼管)
3、13、13A 端面板
131 主端面板
132 補強用端面板
3’、13’ 傾斜面部が形成される前の段階の端面板
4、14 鍔部
5、15 切欠き部
6、16 上向きの傾斜面部
6’、16’ 上向きの傾斜面部となる部分
7、17 下向きの傾斜面部
7’、17’ 下向きの傾斜面部となる部分
8、18、38 凹部
8’、18’、38’ 凹部の外側部分
31 掘削刃
32 半円形の傾斜翼
34 補助ウイング
35 補強棒
44 平板状の補助ウイング
54 第1補助ウイング
64 第2補助ウイング
S 凹部の外側部分を上から見た円形輪郭
T (端面板の)板厚
t (軸部(鋼管)の)板厚
d 軸部(鋼管)の直径
D 端面板の直径
H 凹部の高さ
1, 1A, 11, 11A, 11B, 11C, 11D
3, 13, 13A
Claims (7)
The steel pipe pile according to claim 6, wherein a second auxiliary wing having the same shape as the auxiliary wing and having a larger outer diameter is provided at a position further above the auxiliary wing.
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