JP2021055495A - Steel pipe pile - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、地中に障害物がある地盤に施工する鋼管杭に関する。 The present invention relates to a steel pipe pile to be constructed on the ground where there is an obstacle in the ground.
構造物を支える機能を有する鋼管杭は、様々な地盤に施工されるため、施工途中の地盤にコンクリートや岩等の大型の障害物が存在する場合がある。土中の障害物は、事前の調査により、そのおおよその深度や大きさが判明していることがほとんどである。 Since steel pipe piles having a function of supporting a structure are constructed on various grounds, there may be large obstacles such as concrete and rocks on the ground during construction. In most cases, the approximate depth and size of obstacles in the soil have been determined by prior investigation.
障害物が地中の浅い位置に存在し、大きさが小さい場合には、事前に地表面からプレボーリングして、障害物を取り除いたり、砕いたりする。他方、障害物が地中深い位置に存在し、またはその大きさが大きい場合には、事前にケーシング方式によって障害物の撤去作業が行われる。この作業は、ケーシングを地盤内に施工して周面地盤を保護した上で、ケーシング内の土砂および障害物を取り除いた後、ケーシング内に土砂を埋戻した後、ケーシングを引き抜くというものであり、その後に杭の施工が行われる。 If the obstacle exists in a shallow position in the ground and is small in size, it is pre-bored from the ground surface in advance to remove or crush the obstacle. On the other hand, if the obstacle exists deep in the ground or its size is large, the obstacle removal work is performed in advance by the casing method. This work involves constructing the casing in the ground to protect the peripheral ground, removing the earth and sand and obstacles in the casing, backfilling the earth and sand in the casing, and then pulling out the casing. After that, the pile is constructed.
このケーシング方式の場合には、障害物撤去と杭施工の機械が異なることが多く、機械の入れ替えで工期、工費が増えること、ケーシングの径は杭径に比べて大きくする必要があり、施工能率が悪くなるといった問題がある。 In the case of this casing method, obstacle removal and pile construction machines are often different, and the construction period and construction cost increase due to the replacement of machines, and the casing diameter needs to be larger than the pile diameter, so construction efficiency There is a problem that it gets worse.
これに対し、特許文献1に開示されているように、ケーシングの代わりに鋼管杭を用いる工法がある。この工法は、鋼管の先端部に脱着及び回収可能とした掘削ビットを設けて、鋼管杭を回転圧入し、掘削ビットの効果で障害物のある層を打ち抜いた後、掘削ビットを回収して鋼管杭を所定の深度まで埋設するものである(特許文献1の請求項1参照)。 On the other hand, as disclosed in Patent Document 1, there is a construction method in which a steel pipe pile is used instead of the casing. In this construction method, a removable and recoverable excavation bit is provided at the tip of the steel pipe, a steel pipe pile is rotationally press-fitted, an obstacle layer is punched out by the effect of the excavation bit, and then the excavation bit is recovered and the steel pipe is recovered. The pile is buried to a predetermined depth (see claim 1 of Patent Document 1).
特許文献1に開示された方法では、コストの高い掘削ビットを回収できるような機構が組み込まれている。しかし、実際の障害物撤去にはハンマーグラブ等を用いることが多く、ハンマーグラブ等を用いるとワイヤーなどの回収機構が損傷してしまう可能性が高い。
この点を詳細に説明する。
鋼管の内側から取り除く障害物は、地表から数メートルの位置、場合によっては10メートル以上の位置にあることもある。ハンマーグラブも地表から障害物の位置まで降ろされるが、ハンマーグラブが横揺れすると鋼管の内面に衝突する可能性がある。このような場合、鋼管を損傷して支持力に悪影響を与えることも考えられる。
The method disclosed in Patent Document 1 incorporates a mechanism capable of recovering a high-cost excavation bit. However, a hammer grab or the like is often used for actual removal of obstacles, and if a hammer grab or the like is used, there is a high possibility that the recovery mechanism such as a wire will be damaged.
This point will be described in detail.
Obstacles removed from the inside of the steel pipe may be several meters above the surface of the earth, and in some cases more than 10 meters. The hammer grab is also lowered from the ground surface to the position of the obstacle, but if the hammer grab rolls, it may collide with the inner surface of the steel pipe. In such a case, it is possible that the steel pipe is damaged and the bearing capacity is adversely affected.
また、ハンマーグラブが障害物を回収する時には、鋼管の内面の中心付近に到達するとは限らない。ハンマーグラブが鋼管の先端付近に落下した場合は、鋼管の先端ばかりでなく、掘削ビットを破損してしまう恐れがある。ケーシングの代わりに鋼管杭を使用した場合は、障害物を取り除いた後に、さらに鋼管杭を所定の深さまで掘り進めるが、掘削ビットが破損すると、地盤内を掘り進めることが困難になる。 Further, when the hammer grab collects an obstacle, it does not always reach the vicinity of the center of the inner surface of the steel pipe. If the hammer grab falls near the tip of the steel pipe, not only the tip of the steel pipe but also the excavation bit may be damaged. When a steel pipe pile is used instead of the casing, the steel pipe pile is further dug to a predetermined depth after removing obstacles, but if the excavation bit is damaged, it becomes difficult to dig in the ground.
本発明は、かかる課題を解決するためになされたものであり、低コストで確実な施工と必要な支持力を確保することができる鋼管杭を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve such a problem, and an object of the present invention is to provide a steel pipe pile capable of ensuring reliable construction and necessary bearing capacity at low cost.
(1)本発明に係る鋼管杭は、鋼管の内面に保護突起を有するものであって、前記鋼管の一方の先端に、杭径方向内面側に突出した掘削ビットを有し、前記保護突起は、その高さが前記掘削ビットの内面側突出量よりも大きいことを特徴とするものである。 (1) The steel pipe pile according to the present invention has a protective protrusion on the inner surface of the steel pipe, and has an excavation bit protruding toward the inner surface side in the radial direction of the pile at one tip of the steel pipe, and the protective protrusion has a protective protrusion. The height thereof is larger than the amount of protrusion on the inner surface side of the excavation bit.
(2)また、上記(1)に記載のものにおいて、前記鋼管の外径をDとして、前記保護突起は、前記鋼管の先端から、D〜2Dの範囲に設けられていることを特徴とするものである。 (2) Further, in the above (1), the outer diameter of the steel pipe is set to D, and the protective protrusion is provided in the range of D to 2D from the tip of the steel pipe. It is a thing.
(3)また、上記(1)又は(2)に記載のものにおいて、前記保護突起は、前記鋼管の内周面の全周に亘って、連続的又は離散的に設けられている特徴とするものである。 (3) Further, in the above-mentioned (1) or (2), the protective protrusion is characterized in that it is provided continuously or discretely over the entire circumference of the inner peripheral surface of the steel pipe. It is a thing.
本発明に係る鋼管杭は、鋼管の先端に、杭径方向内面側に突出した掘削ビットを有する鋼管杭であって、前記鋼管の内面において前記掘削ビット以上に杭径方向内面側に突出する保護突起を有することにより、鋼管内の障害物を取り除くために、ハンマーグラブ等の障害物を除去する器具を鋼管内の先端近傍部まで入れた場合でも鋼管内面や掘削ビットに損傷を与えることがなく、低コストで確実な施工と必要な支持力を確保することができる。また、保護突起は鋼管内面に設けられるため、杭周面の地盤を乱すことがなく、杭の支持力に影響を与えることもない。 The steel pipe pile according to the present invention is a steel pipe pile having an excavation bit protruding inward in the pile radial direction at the tip of the steel pipe, and protects the inner surface of the steel pipe so as to project inward in the pile radial direction more than the excavation bit. By having protrusions, in order to remove obstacles in the steel pipe, even if a tool for removing obstacles such as a hammer grab is inserted up to the vicinity of the tip inside the steel pipe, the inner surface of the steel pipe and the excavation bit will not be damaged. It is possible to secure reliable construction and necessary bearing capacity at low cost. Further, since the protective protrusion is provided on the inner surface of the steel pipe, it does not disturb the ground on the peripheral surface of the pile and does not affect the bearing capacity of the pile.
[実施の形態1]
本実施の形態に係る鋼管杭1は、図1、図2に示すように、鋼管3の先端に、杭径方向内面側に突出した掘削ビット5と、鋼管3の内面において掘削ビット5以上に杭径方向内面側に突出する保護突起7を有することを特徴とするものである。
以下、各構成を詳細に説明する。
[Embodiment 1]
As shown in FIGS. 1 and 2, the steel pipe pile 1 according to the present embodiment has an
Hereinafter, each configuration will be described in detail.
<鋼管>
鋼管3は、例えば外径が800mm〜2000mmで、肉厚は特に規定はないが、8mm〜25mm程度のものが想定される。なお、鋼管3は、鋼管杭として使用可能であれば、特に種類を規定する必要はなく、鋼管の製造方法も限定されない。
<Steel pipe>
The
<掘削ビット>
掘削ビット5は、鋼管3の一方の先端、すなわち地中に進行する側の先端に、周方向に所定の間隔を空けて複数溶接等によって取り付けられている。掘削ビット5は、地盤の掘削と、地盤中に存在する障害物を破砕する機能を有している。
掘削ビット5は、杭径方向内面側に突出しており、鋼管の内面側への突出量は数十mm程度、好ましくは10〜20mm程度である。ここで、掘削ビット5を鋼管径内方向に突出させる理由は、掘削によって発生した土砂の、鋼管の内面方向への移動を容易にし、また外へ搬出しやすくするためである。
<Drilling bit>
The
The
なお、鋼管3の先端近傍の外面に補強用バンド等が無い場合は、掘削ビット5は、鋼管3の外面よりも外方に突出しないように取り付ける。このように取り付けることで、掘削ビット5が杭の周囲の地盤を乱すことを抑え、鋼管杭1が周囲の地盤を支持することができる。
If there is no reinforcing band or the like on the outer surface near the tip of the
<保護突起>
保護突起7は、鋼管3の内面に取り付けられている。保護突起7によって、ハンマーグラブ15が揺れた場合でも、鋼管3の内面や先端に衝突することが防止される。
また、保護突起7は、図1に示すように、杭軸方向断面が直角三角形になるように形成されている。このように、保護突起7の形状は、内面側の上部から下部に向かって内側に向かって傾斜する傾斜面9を有するようにするのが好ましい。このようにすれば、ハンマーグラブ15等の上方からの落下物に対して、保護突起7が障害になりにくく、また保護突起7の損傷も防止できる。なお、保護突起7は、上記のような直角三角形ばかりでなく、鈍角が無い三角形であれば、同様の効果がある。
<Protective protrusion>
The
Further, as shown in FIG. 1, the
保護突起7の高さは、掘削ビット5の鋼管内面への突出量よりも大きく設定されている。掘削ビット5の高さが掘削ビット5の鋼管内面への突出量よりも小さいと、ハンマーグラブ15の鋼管3の内面や掘削ビット5への衝突防止効果が十分に発揮されない。この高さの一例として、例えば50mm程度を挙げることができる。高さが大きすぎると、鋼管3の内径が小さくなってしまい、ハンマーグラブ15の衝突頻度が高くなり、逆効果である。
The height of the
後述するように、本発明による鋼管杭1を施工する場合は、地盤中の障害物を除去した後に、鋼管杭1をさらに地盤中に掘り進める。ハンマーグラブ15の衝突によって鋼管3に変形が生じると、鋼管杭1が、地盤中を掘り進むことが出来なくなるなどの施工上の問題や、鋼管杭1の強度が低下するなどの問題が発生する。
さらに、地盤中の障害物を除去しながら掘削を継続的に行う場合、掘削ビット5が損傷していると、障害物を破砕することが出来なくなる。
この点、本発明によれば、鋼管3の変形や、掘削ビット5の損傷を防止できるので、このような問題が発生することを抑止することができる。
As will be described later, when the steel pipe pile 1 according to the present invention is constructed, the steel pipe pile 1 is further dug into the ground after removing obstacles in the ground. When the
Further, when excavation is continuously performed while removing obstacles in the ground, if the
In this respect, according to the present invention, it is possible to prevent the
また、保護突起7を設ける杭軸方向の位置は、鋼管3の外径をD、鋼管3の先端から保護突起7の上端までの距離をLとすれば、L=D〜2Dの範囲内に設けるのが望ましい。このように、保護突起7を鋼管3の先端から所定の範囲に設けるようにするのは、破砕した障害物13(図3参照)を除去する際に用いるハンマーグラブ15等の衝突による破損を防止するためである(図3参照)。保護突起7の位置が鋼管3の先端から離れすぎていると、ハンマーグラブ15等の揺れを効果的に抑えることができない。一方、保護突起7の位置が鋼管3の先端に近すぎると、掘削ビット5が掘削した土砂の移動を妨げることになる。
Further, the position of the
また、保護突起7は、図2に示すように、鋼管3の内周面の全周に亘るリングのように連続的に設けてもよいが、鋼管周方向の位置が掘削ビット5の位置と一致するように所定の間隔を離して離散的に設けてもよい。
Further, as shown in FIG. 2, the
保護突起7の材質は、鋼材やステンレスであることが好ましい。鋼管3に溶接することが出来れば、材質は特に制限はない。しかし、ハンマーグラブ15が衝突しても、損傷しない、あるいは損傷が少ない材質であることが必要である。
なお、保護突起7の杭軸方向の長さは適宜設定すればよく、また杭軸方向の段数は1段に限らず、適宜設定してもよい。
The material of the
The length of the
上記のように構成された本実施の形態の鋼管杭1の施工方法を図3に基づいて説明する。なお、図3では、保護突起7の図示を省略している。
図3(a)に示すように、鋼管杭1の胴体部分を掴んで回す全周回転機11を用いて地表から鋼管杭1の回転圧入を行い、地盤中に存在する障害物13を掘削ビット5により破壊する。
その後、図3(b)に示すように、破砕した障害物13を管内から除去する。この障害物13の除去は、ハンマーグラブ15を杭先端近傍まで落下させて行うことになるが、本実施の形態では、保護突起7を設けているので、鋼管3の内面や掘削ビット5に損傷が生じることなく施工することが可能である。なお、破砕した障害物13の除去を、鋼管杭1の回転圧入と並行して行うようにしてもよい。
The construction method of the steel pipe pile 1 of the present embodiment configured as described above will be described with reference to FIG. In FIG. 3, the
As shown in FIG. 3A, the steel pipe pile 1 is rotationally press-fitted from the ground surface using an all-around
Then, as shown in FIG. 3B, the crushed
その後、図3(c)に示すように、必要に応じて施工機械を切り替えて杭頭を打撃あるいは振動することにより杭を施工する。
なお、施工機械を、全周回転機11から図3(c)に示すような3点式の杭打機17のような杭頭を掴むものに切り替える場合には、地表面から長い杭が突出しないように、あらかじめ鋼管長を調整しておくことが望ましい。
その後、杭打機17によって杭の打設を進め、図3(d)に示すように、鋼管杭1が所定の深度に到達すれば施工を完了する。
After that, as shown in FIG. 3C, the pile is constructed by switching the construction machine as necessary and hitting or vibrating the pile head.
When the construction machine is switched from the all-around rotating
After that, the
以上のように、本実施の形態によれば、掘削ビット5は埋没するものの、杭内面を上方から平面視したときに掘削ビット5が完全に保護突起7に覆われた状態となる。このため、鋼管3内の障害物13を取り除くために、ハンマーグラブ15のようなものを鋼管3内の先端近傍部まで入れた場合でも掘削ビット5に損傷を与える可能性がほとんどない。
As described above, according to the present embodiment, although the
なお、図4に示すように、鋼管3の先端近傍の外面に補強用バンド19を巻き付けるようにしてもよく、この場合には、掘削ビット5の鋼管外面側への突出は補強用バンド19の外面よりも突出しないようにするのが好ましい。この理由は、上述と同様に、杭周辺の地盤を乱さないようにするためである。なお、補強バンド19は、リブ状であってもよい。
As shown in FIG. 4, the reinforcing
[実施の形態2]
実施の形態1は、バイブロ杭又は打撃杭を想定したものであるが、本実施の形態の鋼管杭は中掘り根固め杭に関するものである。
[Embodiment 2]
The first embodiment assumes a vibro pile or a striking pile, but the steel pipe pile of the present embodiment relates to a middle digging root consolidation pile.
本実施の形態を図5に基づいて説明する。なお、図5において、実施の形態1を示した図1〜図3と同一部分には同一の符号を付してある。
本実施の形態の鋼管杭21は、先端近傍の内外面に根固め球根29(図6参照)と一体化して支持力を発現するための内面突起23及び外面突起25を有している。そして、鋼管3の先端に取り付けられた掘削ビット5は、その外面側への突出は外面突起25以下で、内面側への突出は内面突起23と同程度に設定されている。
このような構造の場合、掘削ビット5は内面突起23及び外面突起25によって保護されるが、内面突起23がハンマーグラブ15の落下によって損傷する可能性がある。
そこで、本実施の形態では、内面突起23の近傍かつ上方に内面突起23を保護するための保護突起7を設けている。
The present embodiment will be described with reference to FIG. In FIG. 5, the same parts as those in FIGS. 1 to 3 showing the first embodiment are designated by the same reference numerals.
The
In such a structure, the
Therefore, in the present embodiment, the
本実施の形態の鋼管杭21の施工方法を図6に基づいて説明する。
地表から図6(a)に示すように、全周回転機11を用いて鋼管3の回転圧入を行い、中間層に存在する障害物13を掘削ビット5により破壊する。その後あるいは回転圧入と並行して図6(b)に示すように、ハンマーグラブ15を鋼管内部に落下させて、障害物13を管内から除去する。この際、保護突起7の効果により、ハンマーグラブ15を先端近傍まで落下させても内面突起23や掘削ビット5に損傷が生じることなく施工することが可能である。
The construction method of the
As shown in FIG. 6A from the ground surface, the
その後、鋼管3内に掘削オーガー27を差込むとともに必要に応じて施工機械を切り替えて、図6(c)のように掘削オーガー27を回転させながら中掘り杭施工を実施する。なお、工法によっては同時に杭を回転させながら施工するものもある。
そして、最終的には図6(d)のように根固め球根29が築造され、施工が完了する。
鋼管3の内面、特に内面突起23が損傷すると、根固め球根29を築造した時に、鋼管杭21に支持力が正しく伝わらずに、強度上の問題が発生することがあるが、本実施の形態によれば、このような問題の発生を防止できる。
After that, the
Finally, as shown in FIG. 6D, the root-consolidating
If the inner surface of the
以上のように、本実施の形態によれば、実施の形態1と同様に、掘削ビット5は埋没するものの、杭内面を上方から平面視したときに内面突起23及び掘削ビット5が完全に保護突起7に覆われた状態となる。このため、鋼管3内の障害物13を取り除くために、ハンマーグラブ15のようなものを鋼管3内の先端近傍部まで入れた場合でも内面突起23及び掘削ビット5に損傷を与える可能性がほとんどない。
また、掘削ビット5が鋼管杭21の外面に設けた外面突起25よりも突出していないので、杭周辺の地盤を乱すことが少なく、鋼管杭21が周囲の地盤を支持することができる。
As described above, according to the present embodiment, although the
Further, since the
なお、掘削オーガー27を差込む際には、地表面から長い杭が突出していると困難であるため、オーガーを差し込む際には地表面からの突出が少なくなるようにあらかじめ鋼管長を調整しておくことが望ましい。
When inserting the
内面突起23が複数段設けられる場合は、図7に示すように(2段の場合を例示する)、保護突起7はすべての内面突起23を覆うような形状にするのが好ましい。
また、図5に示した保護突起7は、実施の形態1と同様に鋼管内面の全周に連続的に亘るものであったが、図8に示すように、掘削ビット5の位置を含むように離散的に設けてもよい。
When the
Further, the
1 鋼管杭(実施の形態1)
3 鋼管
5 掘削ビット
7 保護突起
9 傾斜面
11 全周回転機
13 障害物
15 ハンマーグラブ
17 杭打機
19 補強用バンド
21 鋼管杭(実施の形態2)
23 内面突起
25 外面突起
27 掘削オーガー
29 根固め球根
1 Steel pipe pile (Embodiment 1)
3
23
Claims (3)
前記鋼管の一方の先端に、杭径方向内面側に突出した掘削ビットを有し、
前記保護突起は、その高さが前記掘削ビットの内面側突出量よりも大きいことを特徴とする鋼管杭。 A steel pipe pile having a protective protrusion on the inner surface of the steel pipe.
A drilling bit protruding inward in the pile radial direction is provided at one end of the steel pipe.
The protective protrusion is a steel pipe pile whose height is larger than the amount of protrusion on the inner surface side of the excavation bit.
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- 2019-10-02 JP JP2019182040A patent/JP7184007B2/en active Active
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