JP2021188314A

JP2021188314A - 管状杭

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Publication number: JP2021188314A
Application number: JP2020092727A
Authority: JP
Inventors: 裕次鍋田; Yuji Nabeta
Original assignee: Edge Co Ltd
Current assignee: Edge Co Ltd
Priority date: 2020-05-27
Filing date: 2020-05-27
Publication date: 2021-12-13
Anticipated expiration: 2040-05-27
Also published as: JP6760681B1

Abstract

【課題】管状杭において、従来よりも掘削物の搬送を妨げられにくくして掘削効率を高めるための技術を提供する。【解決手段】円筒状に延びる本体部１０と、本体部１０の先端側において、本体部１０の延びる方向と交差する平面に沿って扇状に拡がる板材として設けられた一対の羽根部２０と、一対の羽根部２０の少なくとも何れか一方に設けられた補助掘削刃５０とを備え、一対の羽根部２０は、本体部１０の延びる方向で形成される第１平面に投影した場合に、本体部１０の延びる方向と直交する第２平面に対してそれぞれ反対方向に１０°〜２０°の角度をなして傾斜し、本体部１０をなす円筒の中心軸を挟むいずれか一方の領域側、かつ当該円筒の外周上ではない位置で交差する位置関係となるように配置され、補助掘削刃５０は、一対の羽根部２０における本体部１０の先端側の面、かつ傾斜によって高さが異なる端部のうち、低い方の端部に設けられている管状杭１Ａ。【選択図】図１０

Description

本発明は、地中に埋設される管状杭に関する。

従来から、円筒状に延びる本体部に、その延びる方向と交差する平面に沿ってそれぞれ扇状に拡がる一対の羽根部を備えた管状杭が用いられている（特許文献１参照）。この管状杭は、本体部のなす円筒の軸線を回転中心として回転させて地面を掘削させ、管状杭自体を地中の所定深さまで到達させて埋設することにより、構造体の基礎となる。

特許第４４７８０１０号公報

この種の管状杭では、本体部の延びる方向および本体部をなす円筒の中心線が延びる方向で形成される平面視で、一対の羽根部が、それぞれ反対方向に傾斜することで、本体部をなす円筒の中心軸上で交差する構成とされている。

そして、地面を掘削させるにあたっては、土や石などの掘削物が一対の羽根部により上方へと搬送されていくことになるが、それぞれ分離した別部材である羽根部を反対方向に傾斜させているという構造上、一対の羽根部で形成される掘削物の搬送経路中に上下方向の大きな段差が形成された状態となっており、この段差によりスムーズな掘削物の搬送が妨げられやすい。このように、掘削物の搬送が妨げられることは、管状杭による掘削効率を低下させてしまうため、望ましいことではない。

本発明は、このような課題を解決するためになされたものであり、その目的は、管状杭において、従来よりも掘削物の搬送を妨げられにくくして掘削効率を高めるための技術を提供することである。

上記課題を解決するため、本発明は、円筒状に延びる本体部と、前記本体部の先端側において、該本体部をその円筒の中心線で二等分してなる円弧それぞれの外周面から、前記本体部の延びる方向と交差する平面に沿って扇状に拡がる板材として設けられた一対の羽根部と、を備え、一対の前記羽根部は、前記本体部の延びる方向および該本体部をなす円筒の中心線が延びる方向で形成される第１平面に投影した場合に、前記本体部の延びる方向と直交する第２平面に対してそれぞれ反対方向に傾斜し、前記本体部において該本体部をなす円筒の中心軸を挟むいずれか一方の領域側で交差する位置関係となるように配置されている管状杭、である。

この管状杭においては、一対の羽根部が、本体部における円筒の中心軸を挟むいずれか一方の領域側において交差しているが、この領域側において一対の羽根部を交差させるためには、種々の構成を採用することができる。

例えば、一対の前記羽根部は、前記第１平面に投影した場合に、前記第２平面に対してそれぞれ反対方向に同一角度をなして傾斜しており、前記本体部をなす円筒の中心軸に挟まれた一方の領域側から他方の領域側へと傾斜する前記羽根部が、他方の領域側から一方の領域側へと傾斜する前記羽根部よりも、前記本体部の先端側へと相対的に変位することで、一方の領域側で交差する位置関係となっている、といった構成を採用してもよい。

上述した管状杭では、一対の羽根部が、それぞれ本体部における円筒の中心軸を挟むいずれか一方の領域側で交差しているため、この領域側における羽根部同士の段差を、中心軸上で交差させる場合よりも小さくすることができる。こうして、一対の羽根部で形成される掘削物の搬送経路を段差の小さなものとすることができ、これにより掘削物の搬送が妨げられにくくなる結果、掘削効率を高めることができる。

さらに、この管状杭では、本体部をなす円筒の中心軸を挟むいずれか他方の領域側における羽根部同士の段差を、中心軸上で交差させる場合よりも大きくすることができる。これにより、一対の羽根部全体として、本体部の延びる方向に拡がる疑似的な螺旋形状の搬送経路を形成することができるため、より上方への搬送物のスムーズな搬送を実現することができる。

一対の羽根部が円筒の中心軸を挟むいずれか一方の領域側で交差することで、例えば、一対の羽根部の交差が円筒の中心軸になる場合と比較して、一方の羽根部同士の段差（間隔）が大きく（広く）なることから、掘削物に大きな石が含まれる場合でも掘削することが可能となる。また、一対の羽根部全体として、本体部の延びる方向に拡がる疑似的な螺旋形状の搬送経路を形成することができるため、搬送物（掘削物）をより上方へスムーズに搬送することができる。

また、一対の羽根部は、本体部において該本体部をなす円筒の中心軸を挟むいずれか一方の領域側、かつ、一対の羽根部が円筒の外周上ではない位置で交差する位置関係としてもよい。一対の羽根部が円筒の外周上ではない位置で交差することから、管状杭の強度を向上することができ、また、容易に製造することができる。詳細には、例えば、一対の羽根部が円筒（本体部）の外周上で交差する場合には、本体部の先端部分が羽根部の上下で分断されることになり、本体部、換言すると、管状杭の強度が低下することが懸念される。また、分断された本体部の先端部分を接続する場合には、溶接する必要があり、製造工程における負荷が大きくなることが想定される。これに対し、一対の羽根部が円筒の外周上ではない位置で交差する場合には、一対の羽根部が円筒（本体部）の外周上で交差する場合と比較して、管状杭の強度を向上することができ、また、容易に製造することができる。

また、円筒の中心軸に挟まれた一方の領域側から他方側へと傾斜する羽根部が、他方の領域側から一方の領域側へと傾斜する羽根部よりも、本体部の先端側へと相対的に変位した構成であれば、地面の掘削に際し、先端側へと変位している羽根部のみが先行して地表へと接触して掘削が行われる。これにより、掘削に際して地中へ向かう力を一方の羽根部のみに集中して加え掘削を行うことができるため、より掘削効率を高めることができる。

また、上記各管状杭は、掘削効率を高めるべく、以下に示した構成を採用するとよい。例えば、一対の前記羽根部は、前記第１平面に投影した場合に、前記第２平面に対してそれぞれ反対方向に１０°〜２０°の角度をなして傾斜し、前記本体部をなす円筒の中心軸に挟まれたいずれか一方の領域のうち、該中心軸から前記第２平面に沿って前記本体部の外周面に至る距離を１００％とした場合に傾斜角に応じた３０％以上となる位置で交差する位置関係となっている、といった構成である。

より望ましくは、一対の前記羽根部は、前記第１平面に投影した場合に、前記第２平面に対してそれぞれ反対方向に１５°の角度をなして傾斜し、前記本体部をなす円筒の中心軸に挟まれたいずれか一方の領域のうち、該中心軸から前記第２平面に沿って前記本体部の外周面に至る距離を１００％とした場合に傾斜角に応じた５０％以上１００％未満となる位置で交差する位置関係となっている、といった構成としてもよい。

また、一対の前記羽根部は、前記第１平面に投影した場合に、前記第２平面に対してそれぞれ反対方向に１０°の角度をなして傾斜し、前記本体部をなす円筒の中心軸に挟まれたいずれか一方の領域のうち、該中心軸から前記第２平面に沿って前記本体部の外周面に至る距離を１００％とした場合に傾斜角に応じた３０％以上７０％以下となる位置で交差する位置関係となっている、といった構成としてもよい。なお、出願人はこれら構成であれば羽根部それぞれの傾斜角に応じて好適に掘削効率が高められることを確認している。

また、上記各管状杭は、以下に示す構成としてもよい。例えば、当該構成において、前記本体部は、前記羽根部それぞれに対応する領域を外内に貫通する貫通溝を有しており、前記羽根部は、それぞれ前記本体部をなす円筒よりも外径の大きな半円形の板材であり、該半円における中心軸周辺を前記貫通溝から前記本体部の内部に到達させた状態で該本体部に固定されている。

この管状杭では、半円形の板材である羽根部を本体部の内部に到達させて固定することにより、羽根部としての強度を高めることができる。

また、この管状杭は、以下に示す構成としてもよい。例えば、当該構成において、前記本体部の先端側において、該本体部をなす円筒に囲まれた内部空間を該円筒の中心線に沿って仕切る板状の仕切部、を備え、一対の前記羽根部は、それぞれ前記貫通溝から前記本体部の内部に到達し、前記仕切部を挟んだ状態で前記仕切部および前記本体部に固定されている。

この管状杭では、本体部の内側に仕切部を配置し、この仕切部を挟んでそれぞれ半円状の羽根部を固定することにより、管状杭全体としての強度を高めることができる。

また、この管状杭は、以下に示す構成としてもよい。例えば、当該構成においては、前記第２平面に投影した場合に本体部をなす円筒の中心軸を中心として点対称となる位置関係で、前記仕切部の表裏面それぞれに沿って本体部の先端から突出するように設けられた一対の掘削刃、を備える。

この管状杭では、仕切部の表裏両面に設けられた一対の掘削刃により、地面の掘削を促進させることができる。点対称となる位置関係で、一対の掘削刃が本体部の軸上に設けられていることから、例えば、羽根部にのみ掘削刃を設ける場合と比較して、掘削する際の振れを抑制でき、掘削効率を高めることができる。

また、本発明に係る管状杭は、以下に示す構成としてもよい。例えば、本発明は、円筒状に延びる本体部と、前記本体部の先端側において、該本体部をその円筒の中心線で二等分してなる円弧それぞれの外周面から、前記本体部の延びる方向と交差する平面に沿って扇状に拡がる板材として設けられた一対の羽根部と、一対の前記羽根部の少なくとも何れか一方に設けられた補助掘削刃と、を備える管状杭であり、一対の前記羽根部は、前記本体部の延びる方向および該本体部をなす円筒の中心線が延びる方向で形成される第１平面に投影した場合に、前記本体部の延びる方向と直交する第２平面に対してそれぞれ反対方向に１０°〜２０°の角度をなして傾斜し、前記本体部において該本体部をなす円筒の中心軸を挟むいずれか一方の領域側、かつ、当該円筒の外周上ではない位置で交差する位置関係となるように配置され、前記補助掘削刃は、一対の前記羽根部における前記本体部の先端側の面、かつ、傾斜によって高さが異なる端部のうち、低い方の端部に設けられている管状杭である。

この管状杭では、補助掘削刃を備えることで、地面の掘削をより促進させることができる。補助掘削刃は、一対の羽根部のうち一方にのみ設けてもよく、また、両方に設けてもよい。両方に設けることで、地面の掘削をより促進させることができる。補助掘削刃を一対の羽根部の一方にのみ設ける場合、本体部の先端側へと相対的に変位している羽根部、換言すると、低い方の端部がより本体部の先端側へ位置する羽根部に補助掘削刃を設けるとよい。地面の掘削に際し、掘削の負荷が大きい羽根部に補助掘削刃を設けることで、羽根部の負荷を軽減するとともに、掘削効率を高めることができる。

また、補助掘削刃は、一方の羽根部に対して複数設けるようにしてもよい。補助掘削刃の大きさ、補助掘削刃の数、補助掘削刃の間隔、補助掘削刃の形状は、地盤の性状、本体部の径、羽根部の径等に基づいて、決定することができる。地盤の性状には、地盤の種別、地盤の強さ（地耐力）が例示される。地盤の種別には、一例として、礫、礫質土、砂質土、粘性土、有機質土等が例示される。

また、本発明に係る管状杭は、以下に示す構成としてもよい。例えば、一対の羽根部は、直線部分と円弧を有する、本体部よりも外径の大きな半円形であり、補助掘削刃は、羽根部の直線部分から羽根部の回転方向に突出するように、円弧近傍に設けられている。羽根部よりも先に補助掘削刃が地面と接触することで、土や石などの掘削物を効率よく砕くことができ、地面の掘削をより促進させることができる。補助掘削刃は、円弧と接するように設けてもよいが、円弧と接するようにすると、羽根に対する抵抗が大きくなり、羽根部が変形することが懸念される。そのため、補助掘削刃は、円弧から間隔を空けて設けることが好ましい。

また、前記本体部は、前記羽根部それぞれに対応する領域を外内に貫通する貫通溝を有しており、前記管状杭は、前記本体部の先端側において、該本体部をなす円筒に囲まれた内部空間を該円筒の中心線に沿って仕切る板状の仕切部を更に備え、一対の前記羽根部は、それぞれ前記貫通溝から前記本体部の内部に到達し、前記仕切部を挟んだ状態で前記仕切部および前記本体部に固定され、前記管状杭は、前記第２平面に投影した場合に本体部をなす円筒の中心軸を中心として点対称となる位置関係で、前記仕切部の表裏面それぞれに沿って本体部の先端から突出するように設けられた一対の掘削刃と、を更に備える管状杭でもよい。

本体部をなす円筒の中心軸を中心として点対称となる位置関係で、本体部の先端から突出するように一対の掘削刃が仕切部の表裏面それぞれに沿って設けられていることから、より掘削効率を高めることができる。

第１実施形態の管状杭を示す正面図第１実施形態の管状杭を示す背面図第１実施形態の管状杭を示す平面図、底面図第１実施形態の管状杭を示す左側面図第１実施形態の管状杭を示す右側面図第１実施形態における管状杭の要部断面図（正面図のＡ−Ａ断面図）第１実施形態の管状杭先端側において一方の羽根部が取り外されている状態を示す要部正面図第１実施形態における管状杭の先端側を示す正面図第２実施形態における管状杭の平面図および要部拡大図第３実施形態の管状杭を示す正面図第３実施形態の管状杭を示す平面図第３実施形態の管状杭を示す底面図第３実施形態の補助掘削刃の斜視図第３実施形態の羽根部及び補助掘削刃の拡大平面図第３実施形態の羽根部及び補助掘削刃の拡大側面図他の実施形態の羽根部及び補助掘削刃の拡大平面図

本発明の実施形態について図面に基づいて説明する。以下の説明は例示であり、本発明は以下の内容に限定されるものではない。なお、各図における図面名称を示す文字、引き出し線、符号、一点鎖線、破線および矢印は、各図面における管状杭１の構成を説明するためのものであり、管状杭１を構成するものではない。

＜第１実施形態＞
＜全体構成＞
管状杭１は、図１〜図６に示すように、円筒状に延びる本体部１０と、本体部１０の先端（図１、図２における下端）側においてそれぞれ本体部１０の延びる方向と交差する平面に沿って扇状に拡がる板材として設けられた一対の羽根部２０と、本体部１０の先端側においてその内部に配置された仕切部３０と、仕切部３０の表裏面それぞれに設けられた一対の掘削刃４０と、を備えている。

本体部１０は、先端から他端に向けて延びる筒状の部材であり、図７に示すように、羽根部２０それぞれに対応する領域を外内に貫通する貫通溝１１を有している。

一対の羽根部２０は、本体部１０をその円筒の中心線（図３の平面図における円筒の中心線となる一点鎖線）Ｌで二等分してなる円弧それぞれの外周面から、本体部１０の延びる方向とそれぞれ交差する平面に沿って扇状に拡がる板材として設けられている。

各羽根部２０は、図８に示すように、本体部１０の延びる方向（同図上下方向）および本体部１０をなす円筒の中心線Ｌ（図３の平面図を参照）が延びる方向（同図左右方向）で形成される第１平面に投影した場合に、本体部１０の延びる方向と直交する第２平面に対してそれぞれ反対方向に傾斜し、本体部１０において本体部１０をなす円筒の中心軸（同図における円筒の中心線となる一点鎖線）Ｃを挟むいずれか一方の領域（同図の右領域）側、かつ、で交差する位置関係となるように配置されている。

第１実施形態において、一対の羽根部２０は、第１平面に投影した場合に、第２平面に対してそれぞれ反対方向に同一角度をなして傾斜しており、本体部１０をなす円筒の中心軸Ｃに挟まれた一方の領域側から他方の領域側へと傾斜する羽根部２０が、他方の領域側から一方の領域側へと傾斜する羽根部２０よりも、本体部１０の先端側へと相対的に変位している。換言すると、一方の羽根部２０の低い方の端部（例えば、図１において紙面手前側に位置する羽根部の左側の端部）は、他方の羽根部２０の低い方の端部（例えば、図１において紙面手奥側に位置する羽根部の右側の端部）よりも低い位置にある。そして、一方の領域側で交差する位置関係となっている。換言すると、両者の交点Ｐは一方の領域側、かつ、本体部１０をなす円筒の外周上ではない位置で交差する位置関係となるように構成されている。

また、羽根部２０それぞれは、図８に示すように、第２平面に対してそれぞれ反対方向に１５°（第１実施形態では１５°±２°）の角度で傾斜し、中心軸Ｃに挟まれたいずれか一方の領域のうち、中心軸Ｃから第２平面に沿って本体部１０の外周面に至る距離Ｘを１００％とした場合に傾斜角に応じた３０％以上（第１実施形態では５０％以上１００％未満）の割合αとなる距離Ｙの位置で交差している（Ｙ＝αＸ）。つまり、一対の羽根部２０は、その傾斜角が大きくなるほど、本体部１０の外周面に近い位置で交差することとなる。

なお、羽根部２０それぞれは、第２平面に対して反対方向に１０°〜２０°の角度で傾斜した構成とすればよく、１０°の角度で傾斜した構成とした場合には、傾斜角に応じて３０％以上７０％以下の割合αとなる距離Ｙの位置で交差した構成とすることが望ましい。

出願人は、傾斜角に応じた上記構成であれば羽根部２０それぞれの傾斜角に応じて好適に掘削効率が高められることを確認している。

また、この羽根部２０は、それぞれ本体部１０をなす円筒よりも外径の大きな半円形の板材であり、この半円における中心軸周辺の領域２１を、貫通溝１１から本体部１０の内部に到達させた状態で本体部１０に固定されている。これにより、本体部１０の延びる方向と交差する平面に沿って扇状に拡がる板材をなしている。第１実施形態においては、羽根部２０それぞれの外径は同一とされている。

仕切部３０は、本体部１０の先端側において、本体部１０をなす円筒に囲まれた内部空間をこの円筒の中心線Ｌに沿って仕切る板状の部材である。それぞれ貫通溝１１から本体部１０の内部に到達した羽根部２０は、この仕切部３０を挟んだ状態で仕切部３０および本体部１０に固定され（図３参照）、これにより、羽根部２０同士の間に、底面視または平面視で仕切部３０の板厚に相当する空隙が形成されている。

一対の掘削刃４０は、図３の底面図で示されるように、第２平面に投影した場合に本体部１０をなす円筒の中心軸を中心として点対称となる位置関係で、仕切部３０の表裏面それぞれに沿って本体部１０の先端から突出するように設けられている。ここで、各掘削刃４０は、仕切部３０の表裏面それぞれにおいて、本体部１０をなす円筒の中心軸Ｃから該円筒の中心線Ｌに沿って本体部１０の外周面に至る領域のうち、羽根部２０が本体部１０の先端側から一定上離れて位置している領域（第１実施形態では最も離れている領域）に設けられ、これにより、管状杭１にて地面を掘削する際の回転方向に対して上流側に位置している。

ここで、掘削刃４０は、その中心が、一対の羽根部２０が交差する位置よりも中心軸Ｃよりに位置するように設けられている。

＜効果＞
上記実施形態における管状杭１では、一対の羽根部２０が、それぞれ本体部１０における円筒の中心軸Ｃを挟むいずれか一方の領域側、かつ、本体部１０をなす円筒の外周上ではない位置で交差しているため、この領域側における羽根部２０同士の段差を、中心軸Ｃ上で交差させる場合よりも小さくすることができる。こうして、一対の羽根部２０で形成される掘削物の搬送経路を段差の小さなものとすることができ、これにより掘削物の搬送が妨げられにくくなる結果、掘削効率を高めることができる。一対の羽根部２０が円筒の外周上ではない位置で交差することから、管状杭の強度を向上することができ、また、容易に製造することができる。詳細には、例えば、一対の羽根部２０が円筒（本体部１０）の外周上で交差する場合には、本体部１０の先端部分が羽根部２０の上下で分断されることになり、本体部１０、換言すると、管状杭の強度が低下することが懸念される。また、分断された本体部１０の先端部分を接続する場合には、溶接する必要があり、製造工程における負荷が大きくなることが想定される。これに対し、一対の羽根部２０が円筒の外周上ではない位置で交差する場合には、一対の羽根部２０が円筒（本体部）の外周上で交差する場合と比較して、管状杭の強度を向上することができ、また、容易に製造することができる。

さらに、この管状杭１では、本体部１０をなす円筒の中心軸Ｃを挟むいずれか他方の領域側における羽根部２０同士の段差を、中心軸Ｃ上で交差させる場合よりも大きくすることができる。これにより、一対の羽根部２０全体として、本体部１０の延びる方向に拡がる疑似的な螺旋形状の搬送経路を形成することができるため、より上方への搬送物のスムーズな搬送を実現することができる。

また、第１実施形態の管状杭１では、半円形の板材である羽根部２０を本体部１０の内部に到達させて固定することにより、羽根部２０としての強度を高めることができる。

また、第１実施形態の管状杭１では、本体部１０の内側に仕切部３０を配置し、この仕切部３０を挟んでそれぞれ半円状の羽根部２０を固定することにより、管状杭１全体としての強度を高めることができる。

また、第１実施形態の管状杭１では、仕切部３０の表裏両面に設けられた一対の掘削刃４０により、地面の掘削を促進させることができる。

また、第１実施形態の管状杭１では、円筒の中心軸に挟まれた一方の領域側から他方側へと傾斜する羽根部２０が、他方の領域側から一方の領域側へと傾斜する羽根部２０よりも、本体部１０の先端側へと相対的に変位した構成となっている。そのため、地面の掘削に際し、先端側へと変位している羽根部２０のみが先行して地表へと接触して掘削が行われる。これにより、掘削に際して地中へ向かう力を一方の羽根部２０のみに集中して加え掘削を行うことができるため、より掘削効率を高めることができる。

＜第２実施形態＞
羽根部２０の形状を工夫することで、管状杭１による掘削対象物が羽根部２０上方へと搬送されやすくしてもよい。例えば、図９に示すように、羽根部２０それぞれにおいて、半円形の半径をなす直線部分２３のうち、傾斜して本体部１０の先端側に位置する直線部分２３に対し、本体部１０の他端側に位置する面の角を落とすなど面取り加工することが考えられる。ここでは、直線部分２３における本体部１０の先端側に一定の厚さｔ１（板厚の１／３程度）を残しつつ、残りの部分を所定角度（例えば４５°）でもって面取りするとよい。このとき、直線部分２３全長のうち、本体部１０付近における一定の長さｔ２は加工しないようにすることで、本体部１０と羽根部２０とを固定する際の作業（例えば溶接作業）の妨げにならないようにすることが望ましい。

＜第３実施形態＞
第３実施形態に係る管状杭１Ａは、羽根部２０に補助掘削刃５０が設けられている点で、第１実施形態や第２実施形態に係る管状杭１と構成が異なる。それ以外の構成については、第１実施形態や第２実施形態に係る管状杭１と基本的に同様の構成とすることができる。以下、同様の構成については、同一符号を付し詳細な説明を割愛し、相違点を中心に説明する。

図１０は、第３実施形態の管状杭を示す正面図、図１１は、第３実施形態の管状杭を示す平面図、図１２は、第３実施形態の管状杭を示す底面図、図１３は、第３実施形態の補助掘削刃の斜視図、図１４は、第３実施形態の羽根部及び補助掘削刃の拡大平面図、図１５は、第３実施形態の羽根部及び補助掘削刃の拡大側面図を示す。

第３実施形態に係る管状杭１Ａは、羽根部２０のそれぞれに補助掘削刃５０が２つ並んで設けられている。補助掘削刃５０は、羽根部１０における本体部１０の先端側の面、かつ、傾斜によって高さが異なる端部のうち、低い方の端部に設けられている。第３実施形態に係る補助掘削刃５０は、全て同じ形状、大きさである。図１３等に示すように、第３実施形態に係る補助掘削刃５０は、補助掘削刃の本体部５１、羽根部２０と接続される長方形の面からなる補助掘削刃の基部５２（以下、単に基部５２とも言う）、基部５２の反対側に位置し土や石を含む掘削物を砕く補助掘削刃の先端部５３（以下、単に先端部５３とも言う）を含む構成である。補助掘削刃の本体部５１は、上面視において長方形、側面視において５角形の形状からなる。補助掘削刃の本体部５１は、基部５２側から先端部５３に向けて厚みが徐々に薄くなるように形成されている。

一例として、補助掘削刃５０における角度α１、α２、α３は、それぞれ、α１＝１２５度、α２＝１２０度、α３＝１５０度である。基部側の角度α５と比較して、先端側の角度α４が鋭角となっている。また、一例として、補助掘削刃５０における各辺Ｍ１、Ｍ２、Ｍ３、Ｍ４、Ｍ５は、それぞれ、Ｍ１＝４９ｍｍ、Ｍ２＝１４ｍｍ、Ｍ３＝２８ｍｍ、Ｍ４＝１４ｍｍ、Ｍ５＝１６ｍｍである。補助掘削刃５０における各辺Ｍ１、Ｍ２、Ｍ３、Ｍ４、Ｍ５は、それぞれ、Ｍ１＝７０ｍｍ、Ｍ２＝２０ｍｍ、Ｍ３＝４０ｍｍ、Ｍ４＝２０ｍｍ、Ｍ５＝２５ｍｍでもよく、Ｍ１＝１０５ｍｍ、Ｍ２＝３０ｍｍ、Ｍ３＝６０ｍｍ、Ｍ４＝３０ｍｍ、Ｍ５＝３２ｍｍ等でもよい。なお、補助掘削刃５０の角度、各辺の長さは、上記に限定されず、地盤の性状、本体部１０の径、羽根部２０の径等に基づいて、決定することができる。

補助掘削刃５０は、先端部５３が羽根部２０の直線部分２３から羽根部２０の回転方向に突出するように、円弧近傍に設けられている。第３実施形態では、一例として、補助掘削刃５０から円弧までの距離が２０ｍｍである。補助掘削刃５０から円弧までの距離は、上記に限定されないが、羽根部２０への負荷を軽減するため、円弧に接しない位置に設けることが好ましい。また、本実施形態では、補助掘削刃の間隔は、例えば、５０ｍｍである。補助掘削刃の間隔は、上記に限定されず、補助掘削刃５０の大きさ、本体部１０の径、羽根部２０の径に基づいて、決定できる。

第３実施形態に係る管状杭１Ａは、第１実施形態や第２実施形態に係る管状杭１Ａの効果に加えて、補助掘削刃５０を備えることで、地面の掘削をより促進させることができる。補助掘削刃５０は、先端部５３が羽根部２０の直線部分２３から羽根部２０の回転方向に突出するように、円弧近傍に設けられていることから、羽根部２０のみの場合と比較して、一回り広い範囲を掘削することができ掘削効率が向上する。例えば、地盤が粘性土の場合、掘削した土が球状になり易いが、掘削範囲が広がることで羽根部２０が回転し易くなり、掘削効率が向上する。また、例えば、地盤が礫質の場合、掘削範囲が広がることで礫が移動し易くなり、その結果羽根部２０が回転し易くなり、掘削効率が向上する。

なお、補助掘削刃５０は、第３実施形態のように、両方の羽根部２０に設けてもよいし、一対の羽根部５０のうち一方にのみ設けてもよい。両方の羽根部２０に補助掘削刃５０を設けることで、地面の掘削をより促進させることができる。補助掘削刃５０を一対の羽根部２０の一方にのみ設ける場合、本体部１０の先端側へと相対的に変位している羽根部２０、換言すると、より低い位置にある一方の羽根部２０の低い方の端部（例えば、図１では、紙面手前側の羽根部２０の左側の端部）に補助掘削刃５０を設けるとよい。より低い位置にある一方の羽根部２０は、地面の掘削に際し、掘削の負荷が他方の羽根部２０よりも大きい。地面の掘削に際し、より負荷の大きい羽根部２０に補助掘削刃５０を設けることで、羽根部２０の負荷を軽減するとともに、掘削効率を高めることができる。

第３実施形態では、補助掘削刃５０を羽根部２０の低い方の端部に２つ並べて設けたが、補助掘削刃５０は、羽根部２０の低い方の端部に１つ設けるようにしてもよい。また、補助掘削刃５０は、羽根部２０に１つ設けるようにしてもよい。また、補助掘削刃５０は、羽根部２０に３つ以上設けるようにしてもよい。補助掘削刃５０の数、補助掘削刃５０の大きさ、補助掘削刃５０の間隔、補助掘削刃５０の形状は、地盤の性状、本体部１０の径、羽根部２０の径等に基づいて、決定することができる。地盤の性状には、地盤の種別、地盤の強さ（地耐力）が例示される。地盤の種別には、一例として、礫、礫質土、砂質土、粘性土、有機質土等が例示される。例えば、羽根部２０の径、羽根部２０の径が大きくなる場合、補助掘削刃５０の数を増やすことができ、又は、補助掘削刃５０を大きくすることができ、又は、補助掘削刃５０の間隔を広くすることができる。例えば、地盤の種別が礫質であり、羽根部２０や補助掘削刃５０への負荷が大きくなる場合、補助掘削刃５０の数を増やすことができ、又は、補助掘削刃５０を大きくすることができ、又は、補助掘削刃５０の間隔を広くすることができる。

また、補助掘削刃５０を複数設ける場合、それぞれの補助掘削刃５０の大きさ、補助掘削刃５０の間隔、補助掘削刃５０の形状は、地盤の性状に応じて変更することができる。ここで、図１６は、他の実施形態の羽根部及び補助掘削刃の拡大平面図を示す。他の実施形態では、補助掘削刃５０が３つ並べて設けられており、外側の補助掘削刃５０（図１６において紙面右側）が最も大きく、中央の補助掘削刃５０が次に大きく、内側の補助掘削刃５０（図１６において紙面左側）最も小さく形成されている。また、外側の補助掘削刃５０と中央の補助掘削刃５０との間隔は、中央の補助掘削刃５０と内側の補助掘削刃５０との間隔よりも広くなっている。例えば、掘削する地盤が粘性土の場合、掘削した土が球状になり易いが、外側の補助掘削刃５０を相対的に大きくすることで、掘削範囲がより広がることで羽根部２０が回転し易くなり、掘削効率が向上する。補助掘削刃５０が相対的に大きい場合、土の塊が相対的に大きくなり易いため、外側の補助掘削刃５０と中央の補助掘削刃５０との間隔を相対的に広くすることで、掘削効率が向上する。したがって、図１６に示す他の実施形態に係る補助掘削刃５０は、掘削する地盤が粘性土の場合に適している。掘削する地盤が粘性土の場合には、礫質の場合と比較して、補助掘削刃５０の先端部５３の角度を鋭角にしてもよい。

例えば、掘削する地盤が礫質の場合には、補助掘削刃５０が３つ並べて設けられており、内側の補助掘削刃５０が最も大きく、中央の補助掘削刃５０が次に大きく、外側の補助掘削刃５０最も小さく形成されていてもよい。内側の補助掘削刃５０を相対的に大きくすることで、大きい礫を外側に搬送しやすくなることで羽根部２０が回転し易くなり、掘削効率が向上する。また、補助掘削刃５０の間隔は、いずれも同じ間隔とすることができるが、例えば地盤が粘性土の場合と比較すると広くすることで、掘削効率を向上できる。また、掘削する地盤が礫質の場合には、粘性土の場合と比較して、補助掘削刃５０の先端部５３の角度を鈍角にしてもよい。また、補助掘削刃５０は、側面視５角形以外の形状、例えば、三角形や平行四辺形など他の多角形状でもよい。

以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明に係る管状杭は、これらに限られず、可能な限りこれらを組み合わせることができる。また、例えば、一対の羽根部２０は、本体部１０の軸方向に沿って複数設けるようにしてもよい。一対の羽根部２０を本体部１０の軸方向に沿って複数設けることで、本発明は、摩擦杭として利用することが可能となる。また、この場合、一対の羽根部２０のそれぞれに、補助掘削刃５０を設けるようにしてもよい。これにより、掘削効率を向上することができる。

１…管状杭、１０…本体部、１１…貫通溝、２０…羽根部、２１…中心軸周辺の領域、２３…直線部分、３０…仕切部、４０…掘削刃、５０・・・補助掘削刃

Claims

円筒状に延びる本体部と、
前記本体部の先端側において、該本体部をその円筒の中心線で二等分してなる円弧それぞれの外周面から、前記本体部の延びる方向と交差する平面に沿って扇状に拡がる板材として設けられた一対の羽根部と、
一対の前記羽根部の少なくとも何れか一方に設けられた補助掘削刃と、を備える管状杭であり、
一対の前記羽根部は、前記本体部の延びる方向および該本体部をなす円筒の中心線が延びる方向で形成される第１平面に投影した場合に、前記本体部の延びる方向と直交する第２平面に対してそれぞれ反対方向に１０°〜２０°の角度をなして傾斜し、前記本体部において該本体部をなす円筒の中心軸を挟むいずれか一方の領域側、かつ、当該円筒の外周上ではない位置で交差する位置関係となるように配置され、
前記補助掘削刃は、一対の前記羽根部における前記本体部の先端側の面、かつ、傾斜によって高さが異なる端部のうち、低い方の端部に設けられている管状杭。
一対の前記羽根部は、直線部分と円弧を有する、前記本体部よりも外径の大きな半円形であり、
前記補助掘削刃は、一対の前記羽根部の直線部分から羽根部の回転方向に突出するように、円弧近傍に設けられている
請求項１に記載の管状杭。
前記本体部は、前記羽根部それぞれに対応する領域を外内に貫通する貫通溝を有しており、
前記管状杭は、
前記本体部の先端側において、該本体部をなす円筒に囲まれた内部空間を該円筒の中心線に沿って仕切る板状の仕切部を更に備え、
一対の前記羽根部は、それぞれ前記貫通溝から前記本体部の内部に到達し、前記仕切部を挟んだ状態で前記仕切部および前記本体部に固定され、
前記管状杭は、
前記第２平面に投影した場合に本体部をなす円筒の中心軸を中心として点対称となる位置関係で、前記仕切部の表裏面それぞれに沿って本体部の先端から突出するように設けられた一対の掘削刃と、を更に備える請求項１又は２に記載の管状杭。