JP2016079743A - 回転圧入鋼管杭 - Google Patents

Abstract

【課題】地盤にスムーズに貫入して施工性が高く、支持力が大きい。【解決手段】回転圧入鋼管杭１は、円筒状の鋼管２における螺旋状に形成した先端面に、螺旋状に形成されていてその先端と後端との間に略テーパ状の第一切欠６を形成した下羽根３を固定した。下羽根３の内径は鋼管２の先端開口の１／２まで内側に突出し、外径は鋼管２より外側に突出する。鋼管２の外周面における下羽根３の基端側に上羽根４を固定した。上羽根４は下羽根３よりも外側に拡径されていて螺旋状をなし、その先端と後端との間に略テーパ状の第二切欠９を形成した。下羽根３の第一切欠６と上羽根４の第二切欠９とは鋼管２の周方向に対向する位置にそれぞれ配設した。しかも第二切欠９の切欠角βは第一切欠６の切欠角αよりも小さく設定して支持力を大きくした。鋼管２の内部で上羽根４の高さには閉塞板をリング状に固定し、中央に小孔を設けた。【選択図】図１

Description

本発明は、鋼管の先端に螺旋状の羽根を取り付けた回転圧入鋼管杭に関する。

従来、鋼管の先端に螺旋状の羽根を設けた回転圧入鋼管杭に回転力を与えて地盤に貫入させる工法について多数のものが提案されている。例えば特許文献１に記載された鋼管杭では、鋼管の下端に設けた掘削刃と、鋼管の下部外周に設けた杭径の２倍の外径を有する下側の螺旋翼とその基端側に設けた上側の螺旋翼とを備えている。そして掘削刃によって地盤が掘削され、各螺旋翼の底面側に回り込んだ土砂を各螺旋翼の外側に排土する排土板とを備えている。

また、特許文献２に記載された回転圧入鋼管杭は、先端部を螺旋状に形成した鋼管と、鋼管の直径より大きいほぼ円形の鋼板を鋼管の先端形状に沿って螺旋状に形成した下側の螺旋翼と、その基端側に設けてドーナツ状の鋼板を螺旋状に形成した上側の螺旋翼とを有している。
また、特許文献３に記載された回転圧入鋼管杭は、鋼管の先端を螺旋状に形成し、鋼管の先端部の内外に１枚の羽根を張り出して、外側に突き出た部分と鋼管本体とのなす角度を略直角にしている。しかも、この羽根には切欠が形成され回転貫入時の土砂の移動をスムーズにしている。

特許第２８４７０６２号公報 特許第３０３１２４７号公報 特許第３６４３３０３号公報

しかしながら、特許文献１及び２に記載された回転圧入鋼管杭では、鋼管の先端側とその後方に下側の螺旋翼と上側の螺旋翼をそれぞれ配設して掘削時の推進力の向上を図っているが、鋼管杭の先端部は閉塞されているか円形に近い小孔を設けた下側の螺旋翼を固定しているため、地盤の中間層や支持層といった強固な地盤に鋼管杭を回転貫入させると、掘削時の抵抗が大きいという欠点があった。
そのため、鋼管杭を貫入させるのに過大な押圧力や回転力が必要であるという欠点があった。或いは、抵抗に抗して鋼管杭を貫入させるためには、正転と逆転を繰り返して行わなければならず、非常に時間がかかってしまい短時間で所定の根入れ長を確保できないという問題があった。

しかも、下側の螺旋翼と上側の螺旋翼は、平面視で略円形状または略リング状を有していて径方向の１条の切れ目で上下に分断して螺旋状に形成したため、図４（ｂ）に示すように、鋼管杭の回転貫入時に螺旋翼に形成した上下方向の間隙を掘削した土砂がスムーズに移動せず地盤反力を得るための抵抗になってしまい、貫入性（施工性）が低下するという欠点がある。

また、特許文献３に記載された回転圧入鋼管杭は、鋼管の先端に１枚の羽根を設置しただけであるため、地盤の軟弱層と強固な支持層との層境等で鋼管杭の貫入に必要な推進力を得られず、空回りするおそれがあった。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、地盤にスムーズに貫入して施工性が高く、支持力が大きい回転圧入鋼管杭を提供することを目的とする。

本発明による回転圧入鋼管杭は、鋼管と、鋼管の先端側に略螺旋状に形成されていてその周方向に切欠き角を有する第一切欠を形成した第一羽根と、鋼管における第一羽根の長手方向後端側に略螺旋状に形成されていてその周方向に切欠き角を有する第二切欠を形成した第二羽根とを備え、第一羽根の第一切欠と第二羽根の第二切欠とは周方向に重ならない位置に配設したことを特徴とする。
本発明によれば、鋼管に第一羽根と第二羽根が取り付けられ、それぞれ略螺旋状の周方向に略テーパ状の第一切欠と第二切欠を重ならないようにずらせて配設したから、下から見上げたときの第一切欠と第二切欠の面積を小さくでき、大きな支持力を実現できる。また、回転貫入時に第一羽根と第二羽根によって掘削された土砂が第一切欠と第二切欠を通してスムーズに移動し施工性が高い。しかも第一切欠と第二切欠は周方向にずれているために貫入時に回転圧入鋼管杭の傾きを押さえてバランス良く施工できる。

第二切欠の切欠き角または面積は第一切欠の切欠き角または面積より小さく設定されていることが好ましい。
また、鋼管の基端側に位置する第二羽根の切欠き角または面積を第一羽根の切欠き角または面積より小さく設定したため、優れた施工性を確保したまま大きな支持力を実現できる。しかし、第二羽根に第二切欠がないと回転貫入時の抵抗が大きく施工性が悪くなる。

また、第一切欠と第二切欠は鋼管の周方向に等間隔の位置に形成されていてもよい。
第一羽根の第一切欠と第二羽根の第二切欠を鋼管の周方向に等間隔に配置させたことで初期の貫入時の直進性がよく短時間でスムーズに貫入できる。

第二羽根の外径は第一羽根の外径より大きく形成されていることが好ましい。
第二羽根の外径を第一羽根の外径より大きくしたことでクサビ効果が得られ、貫入しやすく支持力が増大する。

第一羽根には鋼管の先端開口より小径の開口が形成されていると共に、該開口は第一切欠に連通して形成されていてもよい。
鋼管の先端開口より小径で第一切欠に連通する第一羽根の開口が形成されており、回転貫入時に鋼管内に大量の土砂が侵入することを防ぎつつ一部の土砂が開口を通して鋼管内に侵入するため、抵抗が小さく推進速度が向上する。

鋼管の内部には土砂の流入を制限するリング状または円盤状の閉塞部材が取り付けられていてもよい。
鋼管の内部に設けた閉塞部材によって第一羽根の開口から鋼管の内部に土砂が侵入しても大部分は閉塞部材で留めるため、支持力を増大させることができる。一方で、地下水等は完全に閉塞する前に先端開口から管内に浸入するため、回転圧入鋼管杭に作用する浮力を低減できる。

本発明による回転圧入鋼管杭によれば、第一羽根の第一切欠と第二羽根の第二切欠を周方向に重ならない位置にずらして配設したため、下から見上げたときの第一切欠と第二切欠の欠損面積を小さくできて大きな支持力を実現できる。また、地盤に鋼管杭を回転貫入する際、第一羽根の先端の掘削抵抗と第二羽根の先端の掘削抵抗がバランスし、しかも第一切欠及び第二切欠を通して掘削土砂がスムーズに移動して大きな推進力が得られるため、支持力と施工性を同時に向上させることができる。

本発明の第一実施形態による回転圧入鋼管杭を斜め下方から見た斜視図である。 図１に示す回転圧入鋼管杭の要部縦断面図である。 図２に示す回転圧入鋼管杭を先端側から見た図である。 回転貫入時における下羽根の第一切欠と土砂の掘削流動との関係を示す説明図であり、（ａ）は第一実施形態、（ｂ）は従来例を示す図である。 回転圧入鋼管杭の地盤への回転貫入状態を示す説明図である。 実施例１と比較例１による試験例１の結果を示すものであり、（ａ）は深度と地盤強度の関係を示す図、（ｂ）は施工トルクの測定結果、（ｃ）は施工時間の測定結果を示す図である。 実施例２と比較例２による試験例２の結果を示すものであり、（ａ）は深度と地盤強度の関係を示す図、（ｂ）は施工トルクの測定結果、（ｃ）は施工時間の測定結果を示す図である。 変形例による回転圧入鋼管杭を示す図２と同様な断面図である。 第二実施形態による回転圧入鋼管杭の第一羽根を示す平面図である。 第二羽根の平面図である。

以下、添付図面を参照して、本発明の実施形態による回転圧入鋼管杭について説明する。
(第一実施形態)
まず、図１乃至図７を参照して、本発明の第一実施形態による回転圧入鋼管杭１について説明する。
本第一実施形態における回転圧入鋼管杭１は、図１から図３に示すように、筒状の鋼管２の先端開口を有する先端面が螺旋状に形成されている。この先端面には螺旋状に形成された下羽根３が固定され、鋼管２の長手方向基端側には下羽根３から所定間隔を開けて上羽根４が固定されている。鋼管２の長手方向に設ける羽根は下羽根３と上羽根４の２枚を設置することで、両方の羽根３，４から推進力を得ることができる。
なお、羽根は鋼管２の長手方向に３枚以上設置してもよく、また下羽根３は鋼管２の先端近傍に固定してもよい。
ここで、本明細書において、回転圧入鋼管杭１及び鋼管２の地盤貫入方向前方を先端、先端側といい、その反対側を基端側、後端側というものとする。

下羽根３は図１及び図３に示すように平面視略リング状に形成され、その一部を切り欠いて第一切欠６を形成し、全体に螺旋状に形成されている。しかも、下羽根３はその内周縁が鋼管２の先端開口の内側に突出し、外周縁は鋼管２の外側に突出した形状とされて鋼管２の先端面に溶接等で固定されている。下羽根３の内側に開口３ａが形成され、その内径寸法は例えば鋼管２の外径の約１／２の寸法とされている。下羽根３にはその開口３ａから外側に向けて略テーパ状に切り欠かれた第一切欠６が形成されている。第一切欠６は切欠角αを有しており、その両端部が下羽根３の螺旋状の高さ方向の上端部と下端部を形成する。第一切欠６の回転方向前方側の下端部には刃先部７が形成されている。

ここで、本実施形態による下羽根３の第一切欠６において、図４（ａ）に示すように周方向及び高さ方向に第一切欠６による間隙を形成することで、回転貫入時に刃先部７で掘削して地盤の土砂を、第一切欠６を通して押し上げて、下羽根３を下方に推進する。そのため、土砂が第一切欠６を通してスムーズに移動し、掘削抵抗が小さくなる。上羽根４の第二切欠９においても同様な機能を発揮する。
一方で、図４（ｂ）に示す従来技術のように切欠に周方向に広がる切欠角がないと、掘削時に地盤の土砂の反力が終端部の羽根に作用し、土砂の移動と推進がスムーズに働かない。

また、上羽根４は下羽根３の外径より大きい外径、例えば下羽根３の外径の略１．５倍の寸法を有する平面視略リング状に形成され、その一部を周方向に切欠角βで切り欠いて第二切欠９を形成し、しかも全体に螺旋状に形成されている。上羽根４の外径を下羽根３の外径より大きく設定することで地盤への貫入時に回転圧入鋼管杭１が大きな推進力を得られ地盤内に入り易く、しかも上羽根４による支持力が増大する。

上羽根４はその内周面が鋼管２の外周面に溶接等で固定されている。また、上羽根４の第二切欠９は下羽根３の第一切欠６から周方向にずれた位置、例えば鋼管２の周方向に第一切欠６と略１８０度離れた対向する位置に形成されている。第二切欠９も内側から外側に向けて所定の切欠角βで略テーパ状に切り欠かれて形成されている。第二切欠９の両端部が上羽根４の螺旋状の高さ方向の上端部と下端部を形成する。第二切欠９の回転方向前方側の下端部には刃先部１０が形成されている。
しかも、第一切欠角α（またはその面積）＞第二切欠角β（またはその面積）に設定されている。第二切欠９の第二切欠角βを第一切欠６の第一切欠角αより小さくすることで、回転圧入鋼管杭１の支持力を大きくすることができる。また、下羽根３と上羽根４とで第一切欠６と第二切欠９を例えば約１８０度対向する位置に設置することで、回転貫入時における掘削反力のバランスが良く貫入がスムーズで短時間に施工できる。しかも初期の貫入時に回転圧入鋼管杭１が傾くことを抑制して鉛直方向に品質のよい施工を行える。

また、下羽根３の開口３ａは鋼管２の外径１/２の内径で開放されている。そして、上羽根４の領域には鋼管２の内部に平面視リング状の閉塞板１２が形成されて鋼管２の内面に溶接等で固定されている。そのため、閉塞板１２の中央には地下水や土砂等を流通可能な小孔１２ａが形成されている。なお、鋼管２が小径の場合には先端開口で詰まるために閉塞板１２はなくてもよいが、鋼管２の径が大きい場合には先端開口で土砂が詰まり難いため閉塞板１２を設置することでつまり支持力に寄与する。
従来技術のように鋼管２の先端が閉塞されていると回転圧入鋼管杭１が回転貫入する際の抵抗が大きく、しかも地下水による浮力が鋼管２に作用して貫入時の抵抗を増大させるため施工性に劣る欠点がある。一方、鋼管２の開口全体が全開状態であると土砂が鋼管２内に流入するため支持力が小さくなる欠点を有していた。これに対し、本実施形態による回転圧入鋼管杭１では、掘削する土砂の一部が鋼管２内に侵入するが、閉塞板１２によって大部分の土砂のそれ以上の侵入が阻止され、しかも閉塞板１２は螺旋状で中央に小孔１２ａがあるため回転貫入する際の抵抗が小さく、しかも地下水による浮力を低減できる。

本第一実施形態による回転圧入鋼管杭１は上述の構成を備えており、次にその施工方法について説明する。
回転圧入鋼管杭１を杭打機等によって地上に垂直に起立させ、回転圧入鋼管杭１の頭部を把持して地盤中に回転させながらねじ込む。すると回転する下羽根３、上羽根４の刃先部７、１０によって順次地盤を掘削させながら地中に侵入し、下羽根３、上羽根４の第一切欠６、第二切欠９を通って土砂がスムーズに鋼管２の外周側に移動し、抵抗が小さい。そして、地盤から反力を得て回転圧入鋼管杭１が地中に推進させられる。

しかも、下羽根３の第一切欠６と上羽根４の第二切欠９は略１８０度対向する位置に設置されているために、各刃先部７，１０で地盤を掘削して推進する際、掘削荷重がバランスし、回転圧入鋼管杭１を鉛直に保ちやすく推進できる。また、下羽根３と上羽根４の第一切欠６と第二切欠９にそれぞれ形成した刃先部７，１０で、土砂を掘削して各切欠６，９を通過する移動がスムーズで施工性と推進性が良好である上に、刃先部７，１０を対向する位置に設けたことで鋼管２に過大な負荷が作用せず、回転圧入鋼管杭１の鉛直推進性を維持できる。
以上により、鋼管２の先端に１枚の羽根を設置した回転圧入鋼管杭よりも、第一切欠６及び第二切欠き９を設けた２枚の下羽根３及び上羽根４を鋼管２の先端側に設置した回転圧入鋼管杭１は大きな推進力が得られるため、空回りすることなく確実に軟弱層から強固な支持層に貫入できると共に、支持層にもスムーズに施工することができる。

また、第二切欠９の切欠角βは第一切欠６の切欠角αより小さく設定したため、良好な施工性を確保できるだけでなく、上羽根４による大きな押圧力により大きな支持力を実現できる。一方、上羽根４に第二切欠９を設けないと施工性が低下する。

更に、鋼管２に設けた下羽根３と上羽根４を所定間隔で固定し、しかも上羽根４は下羽根３よりも拡径された形状を有している。そのため、回転圧入鋼管杭１は大きな推進力が得られるため、空回りすることなく確実に軟弱層から強固な支持層に貫入できると共に、支持層にもスムーズに施工することができる。

また、図５に示すように、拡径された上羽根４と比較的小径の下羽根３との配列によるクサビ効果が得られると共に、鉛直荷重作用時に下羽根３の外周側から上方に押し出される土砂が、上側に位置する拡径形状の上羽根４の押し付け力によって移動を拘束されて押さえつけられるために得られる下羽根３の支持力向上効果によって、回転圧入鋼管杭１の大きな地盤支持力を実現できる。
回転圧入鋼管杭１が空回りすることなく確実に軟弱層から層境を介して強固な支持層に貫入できると共に、回転圧入鋼管杭１は支持層に鉛直方向に貫入されて推進される。しかも上羽根４の第二切欠９の切欠角βは下羽根３の第一切欠６の切欠角αより小さく地盤を押さえつける面積が大きいため、回転圧入鋼管杭１の地盤に対する支持力を大きくすることができる。

また、鋼管２の先端で下羽根３に形成された開口３ａは鋼管２の外径の略１/２の内径と外側に連通する第一切欠６とで略鍵穴形状に形成されているため、土砂が流入可能である。そのため、回転貫入時における鋼管２の先端での抵抗は小さい。鋼管２内に侵入した土砂は閉塞板１２によって阻止されるが、閉塞板１２はリング状（または円盤状や螺旋状）で中央に小孔１２ａが形成されているために土砂はわずかに上方に流出可能であり貫入抵抗は小さい。また、回転貫入時に地下水が湧き出たとしても開口３ａから鋼管２内に流入可能であるから回転圧入鋼管杭１に働く浮力は小さく施工性能が阻害されることはない。

以下、本発明の第一実施形態による回転圧入鋼管杭１の実施例１，２と比較例１，２について行った試験例１，２とその結果を説明する。
（試験例１）
試験例１において、実施例１と比較例１の試験で用いる回転圧入鋼管杭１は鋼管２の直径をφ１９０ｍｍ、施工長さを３０．２ｍとした。そして、上記第一実施形態の構成を実施例１とし、実施例１において上羽根４に第二切欠９を設けないものを比較例１とした。そして、回転圧入鋼管杭１を表１に示すように、深さに応じて下杭、中１杭、中２杭、中３杭、上杭に分割して先端の下杭に下羽根３及び上羽根４を設けて順次所要の深度まで回転貫入を行い、施工トルクと施工時間と支持力を測定した。その結果を表１と図６のグラフに示した。

図６（ａ）は試験杭の近傍で行った地盤調査に基づく深度に応じた地盤強度を示す図である。また、同図（ｂ）は施工トルクを示す試験結果を示すものであり、実施例１と比較例１の施工トルクはほぼ同等である。同図（ｃ）は施工時間を示すものであり、深さ１２ｍや１８ｍ付近の地盤強度が高くなる地盤（例えば密な砂地盤）深度では、比較例１は実施例１と比較して施工時間が増大する特性があった。

また、表１から、回転圧入鋼管杭１の回転圧入に要した時間は実施例１では１２５分、比較例１では１８２分であった。また、回転圧入鋼管杭１の支持力は実施例１では約１１００ｋＮ、比較例１では約１４００ｋＮであった。

試験例１の結果から、上羽根４に第二切欠９を設けない比較例１は支持力が実施例１より１．２５倍と高かったが、深度１２ｍ以上の強固な地盤では実施例１の方が比較例１より施工時間が短く高い施工性を発揮できることがわかった。そのため、下羽根３と上羽根４の対向する位置にそれぞれ第一切欠６と第二切欠９を設けた実施例１では、比較例１と比較して施工性が高く、特に固い地盤での施工性が高かった。また、支持力は上羽根４に切欠を設けない比較例１の方が高いが、実施例１でも十分高い支持力を得られた。

（試験例２）
試験例２でも、実施例２と比較例２で用いる回転圧入鋼管杭１は鋼管２の直径をφ１９０ｍｍ、施工長さを１２．５ｍとした。そして、上記実施形態の構成を実施例２とし、上羽根４の第二切欠９を下羽根３の第一切欠６に重ねて設けたものを比較例２とした。
そして、表２に示すように、回転圧入鋼管杭１を深さに応じて下杭、中杭、上杭に分割して下杭に下羽根３及び上羽根４を設けて順次所要の深度まで貫入試験を行い、施工トルク及び施工時間と支持力を測定した。その結果を表２と図７のグラフに示した。

図７（ａ）は地盤の深度に応じた地盤強度を示す図である。同図（ｂ）は施工トルクを示す試験結果を示すグラフであり、実施例２と比較例２の施工トルクはほぼ同等である。そして、深さ約０〜１ｍの初期深さでは比較例２の施工トルクは急激に高くなり初期の鉛直推進性が劣っている。同図（ｃ）は施工時間を示すものである。

また、表２から、回転圧入鋼管杭１の施工時間は実施例２では３０分、比較例２では３６分であった。また、回転圧入鋼管杭１の支持力は実施例２では約１０００ｋＮ、比較例２では約６５０ｋＮであった。そのため、実施例２の支持力は比較例２の約１．５倍であった。
試験例２により、図７（ｂ）において、施工トルクは、深度が低く地盤強度が低い領域では比較例２の方が高く、深度が高く地盤強度が高い領域では同程度であった。
また、図７（ｃ）に示す施工時間は全体に実施例２の方が比較例２よりかなり短かった。
また、表２に示す試験結果では、施工時間は実施例２の方が０．７６倍と短かった。支持力についても実施例２の方が支持力は高かった。

試験例２の結果から、実施例２は比較例２より施工時間が短く高い施工性を発揮できた。また、支持力についても実施例２は比較例２の１．５倍以上の高い支持力を得られ、特に貫入初期での施工性能が良好であった。

上述のように本実施形態による回転圧入鋼管杭１によれば、次の効果を奏する。
（１）下羽根３の第一切欠６と上羽根４の第二切欠９は鋼管２の周方向に対向する位置にあるため、地盤に回転圧入鋼管杭１を回転貫入する際、第一切欠６の刃先部７による掘削抵抗と第二切欠９の刃先部１０による掘削抵抗がバランスし、しかも第一切欠６及び第二切欠９によって掘削土砂がスムーズに移動して大きな推進力が得られることにより施工性を向上させることができる。
（２）また、第一切欠６の切欠角αより第二切欠９の切欠角βの方が小さく設定されているために、上羽根４による押圧力と支持力が比較的大きい。

（３）また、下羽根３の外径より上羽根４の外径の方が大径であるため、クサビ効果により地盤貫入時に回転圧入鋼管杭１の貫入の効率がよく、地盤を押さえつけることができて下羽根３の鉛直方向の支持力が増大する。
（４）更に、下羽根３に鋼管２の内径より小さい小径の開口３ａを形成し、更に鋼管２の内部にリング状の閉塞板１２を設けて中央に小孔１２ａを形成したから、土砂を鋼管２の内部に取り入れることができるため、貫入時の抵抗が小さい。しかも、地下水等による浮力を低減するため施工性を低下させることがない。

なお、本発明は上述の第一実施形態に限定されることなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で適宜の変更や置換等が可能である。以下に、本発明の他の実施形態や変形例について説明するが、上述した第一実施形態と同一または同様な部材、部品等には同一の符号を用いて説明を省略する。
例えば、上述した第一実施形態による回転圧入鋼管杭１の鋼管２において、内部の奥側に閉塞板１２をリング状に形成したものを固定したが、必ずしもリング状である必要はなく、螺旋状の板や円盤等、任意の閉塞部材を取り付けてもよい。このような構成を備えた場合でも、回転貫入時に鋼管２内に土砂等が侵入するため、高い支持力を得ることができる。また、鋼管２の内部に地下水等が侵入した場合には浮力を低減して施工性を向上できる。
また、図８に示す第一変形例による回転圧入鋼管杭１Ａでは、鋼管２内に閉塞板１２等を設置しなくてもよく、開口状態でも推進性が向上する。また、鋼管２の先端開口を下羽根３で閉鎖してもよい。

(第二実施形態)
また、図９及び図１０は本発明の第二実施形態による回転圧入鋼管杭１Ｂを示すものである。本第二実施形態による回転圧入鋼管杭１Ｂでは、上述した第一実施形態による回転圧入鋼管杭１と同様に鋼管２の先端面に固定した下羽根１５とその基端側に固定した上羽根１６とで構成されている。しかも、上羽根１６の外径は下羽根１５の外径より大きく設定されている。
図９に示すように、下羽根１５は複数枚、例えば略円弧状で平板状の２枚の羽根部で構成されており、一方の羽根部を下側羽根部１７ａといい、他方の羽根部を上側羽根部１７ｂという。両羽根部１７ａ，１７ｂは例えば鋼管２との当接部Ｐで溶接などによって互いに上下方向に交差して固定されており、この固定部分を連結固定部１９という。鋼管２の先端面に設けた下羽根１５は鋼管２の先端開口の内側と外側に突出している。そして、両羽根部１７ａ、１７ｂの内周縁によって鋼管２の内径より小さい開口１５ａが形成されている。

下側羽根部１７ａは連結固定部１９を通る鋼管２の長手方向に直交する基準線に対して下向きに傾斜している。また、上側羽根部１７ｂは連結固定部１９を通る鋼管２に直交する基準線に対して上向きに傾斜している。そのため、下羽根１５は下側羽根部１７ａと上側羽根部１７ｂとで略螺旋状に傾斜した形状を呈している。しかも、下側羽根部１７ａの下端部には上側羽根部１７ｂの端部との間で平面視で鋼管２から外側に向けて広がる切欠角αをなすテーパ状の第一切欠１８が形成されており、下側羽根部１７ａの第一切欠１８側の端面には図示しない刃先部が形成されている。そのため、第一切欠１８を挟む下側羽根部１７ａと上側羽根部１７ｂの両端部は水平方向と上下方向に間隙が形成されている。
なお、テーパ状の第一切欠１８は上側羽根部１７ｂを切除して形成してもよいし、下側羽根部１７ａと上側羽根部１７ｂの両方を切除して形成してもよい。

また、図１０に示すように、上羽根１６は複数枚、例えば略円弧状で平板状の２枚の羽根部で構成されており、一方の羽根部を下側羽根部２１ａといい、他方の羽根部を上側羽根部２１ｂという。両羽根部２１ａ，２１ｂは例えば鋼管２との当接部Ｐで溶接などで互いに固定されており、この固定部分を連結固定部２２という。しかも連結固定部２２は平面視で下羽根１５の連結固定部１９と対向する角度位置に設けられている。

下側羽根部２１ａは連結固定部２２を通る鋼管２の長手方向に直交する基準線に対して下向きに傾斜している。また、上側羽根部２１ｂは連結固定部２２を通る鋼管２に直交する基準線に対して上向きに傾斜している。そのため、上羽根１６は下側羽根部２１ａと上側羽根部２１ｂとで略螺旋状に傾斜している。しかも、下側羽根部２１ａの下端部には上側羽根部２１ｂの端部との間で平面視で鋼管２から外側に向けて広がる切欠角β（β＜α）をなすテーパ状の第二切欠２３が形成されており、下側羽根部２１ａの第二切欠２３側の端面には図示しない刃先部が形成されている。そのため、第二切欠２３を挟む下側羽根部２１ａと上側羽根部２１ｂの両端部は水平方向と上下方向に間隙が形成されている。
なお、テーパ状の第二切欠２３は上側羽根部２１ｂを切除して形成してもよいし、下側羽根部２１ａと上側羽根部２１ｂの両方を切除して形成してもよい。

そのため、本第二実施形態による回転圧入鋼管杭１Ｂにおいても、回転圧入鋼管杭１Ｂを回転させつつ地盤内に貫入させると、略螺旋状をなす下羽根１５における下側羽根部１７ａの第一切欠１８に面する刃先部で地盤を掘削すると共に、略螺旋状をなす上羽根１６における下側羽根部２１ａの第二切欠２３に面する刃先部で地盤を掘削する。そして下羽根１５と上羽根１６の刃先部で掘削された土砂はそれぞれ第一切欠１８，第二切欠２３を通してスムーズに上方に移動する。
しかも、下羽根１５の第一切欠１８と上羽根１６の第二切欠２３は鋼管２の周方向に対向する位置にあるため、第一切欠１８の刃先部による掘削抵抗と第二切欠２３の刃先部による掘削抵抗が対向し、バランスよく施工できる。

また、第一切欠１８の切欠角αより第二切欠２３の切欠角βの方が小さく設定されているために、上羽根４による回転圧入鋼管杭１Ｂの支持力が高い。
しかも、下羽根１５の外径より上羽根１６の外径の方が大径であるため、地盤貫入時に回転圧入鋼管杭１Ｂの貫入の効率がよく、鉛直方向の支持力が増大する。更に、鋼管２の先端開口内に下羽根１５の開口１５ａを形成したから、推進抵抗が小さい上に、地下水等による浮力の作用が低減されるため施工性を低下させることがない。

なお、上述した各実施形態では、下羽根３、１５と上羽根４、１６を略螺旋状に形成して、分断した端部の間に平面視で略テーパ状の第一切欠６、１８と第二切欠９、２３をそれぞれ略１８０度対向する位置に形成したが、第一切欠６、１８と第二切欠９、２３は互いに重ならない位置であれば対向する位置でなくてもよい。

また、下羽根３、１５と上羽根４、１６において第一切欠及び第二切欠を形成する箇所は１カ所に限定されるものではなく、複数個所分断してもよく、それぞれに刃先部を設けてもよい。この場合、各羽根３、４、１５、１６の支持力は低下するが、施工性が一層向上する。
例えば、第二実施形態における下羽根１５、上羽根１６は２枚の下側及び上側羽根部による構成に代えて、３枚以上の羽根部を組み合わせて形成してもよい。また、２枚または３枚以上の各羽根において、第一切欠と第二切欠は１つに限定されることなく任意の大きさの切欠角α、βで各羽根部の間に２つ以上形成してもよい(例えば図９において二点鎖線で示す第一切欠１８参照)。この場合、各第一及び第二切欠６，１８，９，２３は互いに重ならない配置であることが最も好ましいが、少なくとも下羽根１５の最も切欠角αの大きい第一切欠１８と上羽根１６の最も切欠角βの小さい第二切欠２３とを互いに重ならないように配設することが施工性と支持力のバランスをとる上で好ましい。

また、上述した回転圧入鋼管杭１、１Ａ、１Ｂにおいて、螺旋状の羽根を下羽根３、１５と上羽根４、１６との２枚で配設して第一切欠６、１８と第二切欠９、２３を略１８０度対向する位置に設ける構成としたが、各羽根は鋼管２の上下方向に３枚以上に設置してもよく、その場合、各段階の羽根の切欠は全周の３６０度を羽根の枚数で等分に分割した等間隔の位置に設置することが好ましいが、不当間隔に設置してもよい。
複数の羽根を鋼管２の上下方向に設置した場合、平面視で鋼管２の周囲に配設した複数の羽根の投影面積が変わらなければ各羽根の切欠の配列が等間隔でなくても回転圧入鋼管杭１の支持力は変わらない。その場合でも支持力は一定であるが、圧力貫入の施工性能は若干低下する可能性がある。

また、下羽根と上羽根は第一及び第二実施形態による種類の異なる下羽根３または１５と上羽根４または１６のいずれか一方と他方を互いに組み合わせてもよい。また、各実施形態において、鋼管２の先端開口は下羽根３，１５によって閉鎖されていてもよいし、開放されていてもよい。
なお、本発明において、下羽根３、１５は第一羽根を構成し、上羽根４、１６は第二羽根を構成する。

１ 回転圧入鋼管杭
２ 鋼管
３、１５ 下羽根
３ａ 開口
４、１６ 上羽根
６、１８ 第一切欠
７、１０ 刃先部
９、２３ 第二切欠
１２ 閉塞板
１７ａ、２１ａ 下側羽根部
１７ｂ、２１ｂ 上側羽根部

本発明による回転圧入鋼管杭は、鋼管と、鋼管の先端側に略螺旋状に形成されていてその周方向に切欠き角を有する第一切欠を形成した第一羽根と、鋼管における第一羽根の長手方向後端側に略螺旋状に形成されていてその周方向に切欠き角を有する第二切欠を形成した第二羽根とを備え、第一羽根の第一切欠と第二羽根の第二切欠とは周方向に重ならない位置に配設し、第二切欠の切欠き角度は第一切欠の切欠き角度より小さく設定されていることを特徴とする。
本発明によれば、鋼管に第一羽根と第二羽根が取り付けられ、それぞれ略螺旋状の周方向に略テーパ状の第一切欠と第二切欠を重ならないようにずらせて配設したから、下から見上げたときの第一切欠と第二切欠の面積を小さくでき、大きな支持力を実現できる。また、回転貫入時に第一羽根と第二羽根によって掘削された土砂が第一切欠と第二切欠を通してスムーズに移動し施工性が高い。しかも第一切欠と第二切欠は周方向にずれているために貫入時に回転圧入鋼管杭の傾きを押さえてバランス良く施工できる。

しかも、鋼管の基端側に位置する第二羽根の切欠き角を第一羽根の切欠き角より小さく設定したため、優れた施工性を確保したまま大きな支持力を実現できる。しかし、第二羽根に第二切欠がないと回転貫入時の抵抗が大きく施工性が悪くなる。

Claims (6)

1. 鋼管と、
   前記鋼管の先端側に略螺旋状に形成されていてその周方向に切欠き角を有する第一切欠を形成した第一羽根と、
   前記鋼管における前記第一羽根の後端側に略螺旋状に形成されていてその周方向に切欠き角を有する第二切欠を形成した第二羽根とを備え、
   前記第一羽根の第一切欠と前記第二羽根の第二切欠とは周方向に重ならない位置に配設したことを特徴とする回転圧入鋼管杭。
2. 前記第二切欠の切欠き角度は前記第一切欠の切欠き角度より小さく設定されている請求項１の記載された回転圧入鋼管杭。
3. 前記第一切欠と第二切欠は前記鋼管を挟んで周方向に等間隔の位置に形成されている請求項１または２に記載された回転圧入鋼管杭。
4. 前記第二羽根の外径は前記第一羽根の外径より大きく形成されている請求項１から３のいずれか１項に記載された回転圧入鋼管杭。
5. 前記第一羽根には前記鋼管の先端開口より小径の開口が形成されていると共に、該開口は前記第一切欠に連通して形成されている請求項１から４のいずれか１項に記載された回転圧入鋼管杭。
6. 前記鋼管の内部には土砂の流入を制限するリング状または円盤状の閉塞部材が取り付けられている請求項１から５のいずれか１項に記載された回転圧入鋼管杭。
   

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