JP3458116B2 - 場所打ち杭の施工方法 - Google Patents
場所打ち杭の施工方法Info
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Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、場所打ち杭、及び
その施工方法並びにこれに使用する翼付き鋼管部材に関
するものである。 【０００２】 【従来の技術】従来の場所打ち杭は、杭を造成するため
になんらかの方法で地盤に穴を掘らなければならず、そ
のできた穴に鉄筋を建込んでコンクリートを流し込み、
杭体を造成していた。このような穴を掘る方法として
は、深礎工法やベノト工法などのように、ケーシングな
どで全掘削面を保護するもの、あるいは、アースドリル
工法、リバース工法、ＢＨ工法などのように、掘削孔の
上部のみを保護し、それ以深はベントナイト泥水又は清
水の液圧によって孔壁を保護するものなどがある。 【０００３】上述のような工法においては、 （１）低騒音、低振動で施工することができる。 （２）中間硬質地層を貫通して長い杭が施工できる。 （３）杭の強度や長さを無駄なく調整できる。 等の長所を有する。また、先端部を拡底した場所打ち杭
では、拡底径分支持力を増大することができる。そし
て、これらの場所打ち杭は、特に、打込み杭と違って低
騒音、低振動で施工できるため、都市部での施工に適し
ている。 【０００４】 【発明が解決しようとする課題】従来の場所打ち杭工法
は、上記のような長所を有する反面、次のような問題が
ある。 （１）掘削した土砂を産業廃棄物として処理しなければ
ならない。 （２）施工時の孔壁の崩壊、先端部のスライム処理、コ
ンクリートの強度など、杭体の品質について種々問題が
ある。 （３）拡底杭の場合は、コンクリートで作成するため、
拡底部の端部に曲げが生じるとひび割れなどが発生し、
支持力が低下するという問題がある。 【０００５】本発明は、上記の課題を解決するためにな
されたもので、無排土で施工が容易であり、その上先端
支持力の大きい場所打ち杭の施工方法を得ることを目的
としたものである。 【０００６】 【課題を解決するための手段】（１）本発明に係る場所
打ち杭の施工方法は、短管外径の１．５〜３倍程度の大
きさを有する翼が傾斜して取付けられた短管からなる鋼
管杭、及び連結手段により前記鋼管杭にトルクの伝達可
能かつ軸方向に着脱可能に連結されたケーシングからな
る翼付き鋼管部材を地中にねじ込んで埋設する工程と、
前記翼付き鋼管部材内に鉄筋を建込む工程と、前記鉄筋
が建込まれた翼付き鋼管部材内にコンクリート又は固化
剤を打設又は注入する工程と、前記コンクリート等の打
設中又は打設後にケーシングを引抜く工程と、該ケーシ
ングの引抜きに際してその下端部を杭頭部の水平抵抗に
寄与する部分に保持し、その上部を切断する工程と、を
備えたものである。 【０００７】 【０００８】 【０００９】 【００１０】 【発明の実施の形態】［実施形態１］図１は本発明に係
る場所打ち杭に使用する翼付き鋼管部材の斜視図であ
る。図において、１は翼付き鋼管部材、２はこの翼付き
鋼管部材１を構成する鋼管杭で、比較的短かい鋼管（以
下短管という）３と、短管３の先端部に設けられた翼２
０とからなっている。１０はその外径が短管３の外径と
ほぼ等しいケーシング兼用の鋼管（以下ケーシングとい
う）で、後述の連結手段により鋼管杭２にトルクを伝達
するが軸方向には着脱自在に連結されている。 【００１１】短管３の先端部には、図２に示すように、
螺旋状に切除されたレ字状の取付け部４が設けられてお
り、この取付け部４を形成する段差部４ａの高さｈは、
翼付き鋼管部材１を埋設する（したがって場所打ち杭を
造成する）地盤の状態、短管３の外径Ｄなどによって異
なるが、一般に、ｈ＝０．１〜０．６Ｄ（Ｄは短管３の
外径）程度であることが望ましい。この段差部４ａの高
さｈが０．１Ｄ未満の場合は、翼付き鋼管部材１の１回
転当たりの貫入量が低下し、また、０．６Ｄを越えると
１回転当たり貫入量が大きくなりすぎるため、翼付き鋼
管部材１を回転させるためのトルクが過大になり、さら
に、螺旋状板２１で掘削する地盤の深さが大きくなるた
めに、支持力が若干低下する。 【００１２】また、短管３の長さＬは、場所打ち杭を造
成する地盤の状態、短管３の外径Ｄなどによって異なる
が、一般に、Ｌ＝０．５〜４Ｄ程度であることが望まし
い。なお、上記段差部４ａの高さｈ、短管３の長さＬ
は、他の実施形態においても同様である。また、短管３
を鋼管で形成した場合を示したが、例えばケーシング１
０の周長と同じ長さの鋼板の一端を斜めに切断し、これ
を曲げ加工してケーシング１０と同一外径に形成し、突
合わせ部を溶接して短管３を構成してもよい。 【００１３】翼２０は図３に示すように、短管３の外径
Ｄより大きい外径Ｄ1 （例えば、Ｄ1 ＝２Ｄ）の円形鋼
板２０ａ又は楕円形鋼板の中心部に穴２０ｂを設け、こ
の穴２０ｂと周縁部との間を１か所で切断し、短管３の
取付け部４の形状に対応した形状に曲げ加工して螺旋状
翼２１を形成し、この螺旋状翼２１を短管３の取付け部
４に溶接により取付けて構成したものである。なお、螺
旋状翼２１の大きさは、翼付き鋼管部材１を埋設する地
盤の状態、短管３の外径などによって異なるが、一般に
短管３の外径Ｄの１．５〜３倍程度が望ましい（以下、
各実施形態においても同様とする）。 【００１４】次に、図４により鋼管杭２とケーシング１
０との連結手段である連結部の構成について説明する。
５は短管３の内壁上部に半径方向に突設された複数の係
止軸である（図には２つの場合が示してある）。１１は
ケーシング１０の下端部に、短管３の内径以下の外径に
縮径されて形成された嵌合部で、この嵌合部１１には、
図４（ｂ）に示すように、短管３に設けた係止軸５に嵌
合する係合部１２が設けられている。 【００１５】上記のように構成した連結部においては、
ケーシング１０に設けた嵌合部１１を鋼管杭２の短管３
に嵌入し、その係合部１２を係止軸５に係止させる。こ
れにより、ケーシング１０を回転させるとそのトルクが
鋼管杭２に伝達されてこれを回転させる。また、ケーシ
ング１０を引上げると、鋼管杭２はその位置に残置さ
れ、ケーシング１０だけが引上げられる。 【００１６】また、図４（ｃ）に示すように、ケーシン
グ１０の嵌合部１１にＴ字状の係合部１３を設けてもよ
く、この場合は、係合部１３を係止軸５に嵌合したのち
ケーシング１０を回転させれば、係止軸５が係合部１３
の横穴１３ａに嵌入し、そのトルクを鋼管杭２に伝達す
る。そして、この状態でケーシング１０を引上げても係
合部１３を係止軸５から外すことができないが、ケーシ
ング１０を僅かに逆方向に回転させて引上げれば、ケー
シング１０を鋼管杭２から離脱することができる。な
お、図示してないが、これら係合部１２，１３に代え
て、嵌入部１１に逆Ｌ字状の係合部を設けてもよい。 【００１７】図５は連結部の他の例を示すもので、鋼管
杭２の短管３の上部にめねじ６を設けると共に、ケーシ
ング１０の嵌合部１１におねじ１４を設けたものであ
る。これにより、ケーシング１０を一方向に回転すれば
おねじ１４が鋼管杭２のめねじ６に螺合されて両者が連
結され、ケーシング１０をさらに同方向に回転すること
により、鋼管杭２にトルクを伝達することができる。ま
た、ケーシング１０を他方向に回転することにより、ケ
ーシング１０を鋼管杭２から離脱しうるようにしたもの
である。 【００１８】上記の図４、図５の例では、鋼管杭２の短
管３に係止軸５又はめねじ６を設け、ケーシング１０の
嵌入部１１に係止部１２，１３又はおねじ１４を設けた
場合を示したが、係止軸５又はめねじ６をケーシング１
０に設け、係止部１２，１３又はおねじ１４を鋼管杭２
の短管に設けてもよい。 【００１９】図６〜図８は連結部のさらに他の例を示す
もので、図６の例は、鋼管杭２の短管３の内壁に複数本
のリブ７を設けると共に、ケーシング１０の内壁の下端
部にこのリブ７に対応して下方に延設された係止片１５
を設け、これにより、ケーシング１０のトルクを鋼管杭
２に伝達し、かつ軸方向に着脱可能に構成したものであ
る。 【００２０】図７の例は、鋼管杭２の短管３の上部に例
えば十字状の係止枠８を取付け、図６の例と同様にケー
シング１０に複数の係止片１５を設けて、これにより、
トルクの伝達可能、軸方向に着脱可能の連結部を構成し
たものである。また、図８の例は、鋼管杭２の短管３の
内壁に複数のパイプ９を取付けると共に、ケーシング１
０の下端部の内壁にこのパイプ９に嵌入する棒体１６を
取付けて、トルクの伝達可能、軸方向に着脱可能の連結
部を構成したものである。 【００２１】上記の図６〜図８の例では、鋼管杭２の短
管３にリブ７、係止枠８又はパイプ９を設け、ケーシン
グ１０にこれに係止又は嵌入する係止片１５又は棒材１
６を設けた場合を示したが、リブ７、係止枠８又はパイ
プ９をケーシング１０に設け、係止片１５又は棒材１６
を鋼管杭２の短管３に設けてもよい。また、これら連結
手段である連結部の係止軸５等を短管３及びケーシング
１０の内壁に設けた場合を示したが、これらを外壁に設
けてもよい。ただし、内壁に設けた場合と比較して、ね
じ込みの際に翼付き鋼管部材１の外周面の地盤を乱すこ
とがあるため、支持力が低下するおそれがある。以上図
４〜図８により、連結手段である連結部の構成を示した
が、本発明はこれに限定するものではなく、トルクの伝
達が可能で軸方向に着脱可能のものであれば、他の手段
を用いてもよい。 【００２２】次に、上述の場所打ち杭部材１を用いた場
所打ち杭の施工方法について説明する。 （１）先ず、例えば、前述のような連結手段により、鋼
管杭２とケーシング１０を連結して翼付き鋼管部材１を
構成する。 【００２３】（２）次に、図９に示すように、ベースマ
シン５０に搭載されたオーガー５１に翼付き鋼管部材１
の杭頭部を連結する。そして、オーガー５１を回転すれ
ば、その回転はケーシング１０に伝えられ、連結部を介
して鋼管杭２にトルクが伝達され、翼付き鋼管部材１は
翼２０のねじ作用により地中にねじ込まれて埋設される
（工程１）。ねじ込みに際しては、翼２０の下面のすき
間が小さいので翼付き鋼管部材１内には土砂はほとんど
浸入しない。このときの状態を図１０（ａ）に示す。 【００２４】（３）ついで、図１０（ｂ）に示すよう
に、翼付き鋼管部材１内に鉄筋１８を建込み（工程
２）、その中にコンクリート１９を打設する（工程
３）。 （４）そして、コンクリート１９が固化する前に、図１
０（ｃ）に示すように、ケーシング１０を引抜く（工程
４）。ケーシング１０の引抜きにあたっては、オーガー
５１によりケーシング１０を逆方向に回転させながら引
上げるか、あるいは、パワージャッキ等によりケーシン
グ１０をある程度引上げたのちクレーンで引抜いてもよ
い。なお、コンクリート１９を打設しながらケーシング
１０を引抜けば、コンクリート１９による抵抗が小さい
ため、ケーシング１０をより容易に引抜くことができ
る。また、引抜いたケーシング１０は再使用することが
できる。 【００２５】これにより、図１０（ｄ）に示すように、
鋼管杭２はその位置に残置され、鋼管杭２を杭先端部と
するコンクリート杭Ｐを造成することができる。 【００２６】［実施形態２］図１１は本発明の実施形態
２に係る場所打ち杭の施工方法を示すものである。な
お、本実施形態の工程１〜工程３は実施形態１の場合
（図１０（ａ），（ｂ））と同様なので、説明を省略す
る。本実施形態においては、コンクリート１９の打設中
又は打設後にケーシング１０を引抜くにあたり、ケーシ
ング１０を完全に抜取らずに、図１１（ｃ）に示すよう
に、コンクリート杭の杭頭部の水平抵抗に寄与する部分
まで引上げてその位置に保持し（工程４）、図１１
（ｄ）に示すように、杭頭より上の部分を切断して（工
程５）、水平抵抗に寄与する部分にケーシング１０（鋼
管）を残置し、補強したものである。なお、ケーシング
１０を完全に引抜いたのち、コンクリート杭Ｐの杭頭部
の水平抵抗に寄与する部分に鋼管を装着してもよい。 【００２７】上記のような実施形態１，２により造成さ
れたコンクリート杭Ｐ（場所打ち杭）は、施工にあたっ
て、翼付き鋼管部材１は翼２０が外周面から大きく突出
しているため、地中へのねじ込み時に翼２０が下方の地
盤に食い込んで翼付き鋼管部材１を地中にねじ込む機能
と、翼付き鋼管部材１の下方の土砂を食い違い部で掘削
して翼付き鋼管部材１の周囲に押出し、かつこれを圧縮
する機能との両機能を備えている。このため、翼付き鋼
管部材１を固い層までねじ込むことができ、しかも土砂
は外部に排出されない。 【００２８】また、施工後においては、翼２０を有する
鋼管杭２は杭先端部として地中に残置されるため、上載
建造物等による鉛直荷重を支持する杭として機能すると
きは、翼２０はコンクリート杭の拡底部と同様に機能
し、大きな地盤支持力を得ることができる。例えば、翼
２０の大きさを、短管３の外径の約２倍とすると、杭先
端部の面積は翼２０がない場合の４倍程度となり、非常
に大きな地盤支持力が得られる。 【００２９】また、本発明によればあらかじめ地盤に穴
を掘る必要がないので、排土処理の問題や孔壁の崩壊な
どが発生せず、さらに、杭先端部は鋼製の翼で構成され
ているので、ひび割れ等により支持力が低下することも
ない。 【００３０】［実施形態３］図１２は本発明の実施形態
３の場所打ち杭の施工方法を示すものである。なお、本
実施形態においても、翼付き鋼管部材１を地中に埋設す
るまでの作業（工程１）は実施形態１の場合と同様なの
で、説明を省略する。本実施形態においては、地中に埋
設された翼付き鋼管部材１内に、図１２（ｂ）に示すよ
うに既製のコンクリート杭１８ａを建込み（工程２）、
その周囲にセメントミルク等の固化剤１９ａを注入して
（工程３）、固化剤１９ａを注入しながら又は注入が終
って固化する前にケーシング１０を引抜くようにしたも
のである（工程４）。 【００３１】これにより、図１２（ｄ）に示すように、
鋼管杭２はその位置に残置され、鋼管杭２を杭先端部と
するコンクリート杭Ｐを造成することができる。本実施
形態の作用、効果は実施形態１の場合とほぼ同様である
が、現場における鉄筋等の組立ての手間が省けるので、
省力化及び作業性の向上をはかることができる。なお、
本実施形態においても、実施形態２の場合と同様に、ケ
ーシング１０の引き抜きに際してその一部を杭頭部に残
置させ、又は別の鋼管を嵌装してもよい。 【００３２】［実施形態４］次に、本発明に係る場所打
ち杭及びその施工方法に使用する翼付き鋼管部材１の各
種の実施形態について説明する。なお、鋼管杭２とケー
シング１０との連結は、図４〜図８で説明した連結装置
を適宜使用するものとし、説明を省略する。図１３は実
施形態４の斜視図で、鋼管杭２を構成する短管３に２段
の翼２０，３０を設けたものである。短管２の下端部に
設けた翼２０（以下、下段翼という）は、図１４に示す
ように、短管３の外径Ｄより大きい外径Ｄ2 （例えば、
Ｄ2＝２Ｄ）の円形鋼板又は楕円形鋼板を、中心部から
２分割して形成した半円状の平板翼２１ａ，２１ｂをそ
の直線縁部を近接させて短管３の取付部４に取付けて構
成したものである。 【００３３】翼３０（以下、上段翼という）は、図１４
の平板翼２１ａ，２１ｂの直線縁部を短管３の外径に合
わせて破線で示すように切除（又はリング状の鋼板を２
等分）し、下段翼２０の上方において下段翼２０の傾斜
角に合わせて、短管３の外周面に傾斜させて溶接により
取付けたものである。なお、下段翼２０と上段翼３０の
何れか一方又は両者に、実施形態１で示した螺旋状翼２
１を取付けてもよい。上段翼３０に螺旋状翼を取付ける
場合は、図３の鋼板２０ａの中心部に、短管３の外径Ｄ
とほぼ等しい大きさの穴をあけて曲げ加工し、螺旋状翼
を構成すればよい。また、上段翼３０は２段以上設けて
もよい。 【００３４】本実施形態においても、実施形態１，２の
場合とほぼ同様の効果が得られるが、鋼管杭２に２段以
上の翼２０，３０を設けたので、ねじ込みの際の推進力
が向上するため施工性が向上し、また、地盤支持力が増
大する。また、下段翼２０と上段翼３０の何れか一方又
は両者を平板翼で構造した場合は、製作及び取付けが容
易なので、コストを低減することができる。 【００３５】［実施形態５］図１５は本実施形態に係る
翼付き鋼管部材１の斜視図である。本実施形態において
は、図１６に示すように、鋼管杭２を構成する短管３の
下端部（図１６では、説明を容易にするために、短管３
を上下逆にしてある）を２等分して、それぞれ螺旋状に
切除したレ字状の取付部４ｂ，４ｃを設けたものであ
る。この場合、段差部４ｄの高さｈ1 は、実施形態１の
図２に示した段差部４ａの高さｈの２分の１になる。な
お、この取付部４ｂ，４ｃは３個以上設けてもよい。 【００３６】短管３の取付部４ｂ，４ｃに取付けられた
翼２０は、例えば、図１７に示すような四角形の鋼板２
２を中央から２分割した四角形の平板翼２２ａ，２２ｂ
からなるもので、きわめて簡単な構造のものである。そ
して、この平板翼２２ａ，２２ｂを合わせた大きさは、
場所打ち杭Ｐを造成する地盤の状態、短管３の外径など
によって異なるが、一般に、短管３の外径Ｄの１．５〜
３．０倍程度が望ましい。ここで、平板翼２２ａ，２２
ｂの大きさとは、図１７に示す鋼板２２の対角線の長さ
Ｌをいう。 【００３７】本実施形態に係る翼付き鋼管部材１の機能
も上述の各実施形態の場合とほぼ同様であるが、本実施
形態においては、翼付き鋼管部材１の地盤への貫入に際
して、土砂の掘削の回転方向の側面が平板翼２２ａ，２
２ｂの角部（最大の大きさ部）により形成されるため、
先端面部の後方の側面は掘削された地盤から離れる傾向
にある。すなわち、平板翼２２ａ，２２ｂは掘削部の後
方に逃げ面を有する。このため、掘削部後方の側面が掘
削された地盤壁面に常時接触する外周円弧状の翼を有す
る鋼管杭に比べて、貫入時の摩擦抵抗を低減することが
できる。 【００３８】図１８は本実施形態の他の例を示すもの
で、本例は、四角形状の平板翼２２ａ，２２ｂに代え
て、四角形の鋼板を対角線で切断して２分割した三角形
状の平板翼２２ｃ，２２ｄを短管３の先端部に取付けた
ものである。本例の機能も図１５の例の場合とほぼ同様
である。 【００３９】図１９は本実施形態のさらに他の例を示す
もので、本例は、平板翼２２ｅ，２２ｆを六角形の鋼板
を２分割して構成したものである。本例の機能も図１５
の例の場合とほぼ同様であるが、翼２０をより円形に近
づけたことにより、地盤への貫入がスムーズになる。 【００４０】上記の説明では、三角形、四角形又は六角
形の鋼板を２分割して平板翼２２ａ〜２２ｆを構成した
場合を示したが、例えば、八角形以上の多角形の鋼板を
２分割して平板翼を構成してもよい。また、上記の説明
では、多角形の鋼板を２分割して平板翼を構成した場合
を示したが、３分割以上に分割して平板翼を構成し、こ
れを短管３の先端部に設けた取付部に順次取付けるよう
にしてもよい。さらに、図示してないが、実施形態１な
どで説明した螺旋状翼２１も多角形に形成してもよい。
なお、本実施形態においても、翼２０の上方において短
管３の外周面に、ほぼ半円状又は多角形状の平板翼ある
いは螺旋状翼を取付けて上段翼を構成してもよい。 【００４１】［実施形態６］図２０は本実施形態の斜視
図である。本実施形態は、鋼管杭２の短管３ａ及びケー
シング１０ａに角形鋼管を用いて翼付き鋼管部材１を構
成したもので、通常の鋼管（丸形）に代えて角形鋼管を
用いた以外は、実施形態１の翼付き鋼管部材１と同様で
ある。なお、本実施形態における短管３ａの大きさＤ
（実施形態１における短管３の外径に対応）は、角形鋼
管の対角線の長さをいう。 【００４２】本実施形態に係る翼付き鋼管部材１の機能
も実施形態１の翼付き鋼管部材１の機能とほぼ同様であ
るが、短管３及びケーシング１０が通常の鋼管（丸形）
からなる翼付き鋼管部材１の場合は、ねじ込みに際し
て、図２１（ａ）に示すように、短管３及びケーシング
１０の全周面が地盤に摺接するため周面摩擦が大きく、
大きなトルクを必要とする。これに対して、これらを角
形鋼管で構成した場合は、図２１（ｂ）に示すように、
ねじ込みに際して、主として短管３ａ及びケーシング１
０ａの角部が周面の地盤に接触するため周面摩擦が小さ
く、このためねじ込みトルクを軽減することができる。 【００４３】［実施形態７］図２２は本実施形態の斜視
図である。本実施形態は、翼付き鋼管部材１を構成する
ケーシング１０ｂをリブ付き鋼管で構成したものであ
る。すなわち、例えば圧延によって表面に複数のリブが
設けられた鋼板を曲げ加工して、外周面に螺旋状のリブ
１７を形成したものである。このリブ１７のピッチＰ
は、前述の実施形態１の鋼管杭２の短管３に設けた取付
部３の段差部３ａの高さｈと同程度になっている。な
お、鋼管杭２は実施形態１〜５と同様の構成のものであ
るが、短管３の先端部に設けた取付部４は、リブ１７の
傾斜角度とほぼ等しい角度に形成されている。また、短
管３もケーシング１０ｂのリブ１７とほぼ同じ角度のリ
ブを有するリブ付き鋼管で構成してもよい。 【００４４】本実施形態に係る翼付き鋼管部材１の機能
も実施形態１の翼付き鋼管部材１の機能とほぼ同様であ
るが、地中へのねじ込みに際しては螺旋状のリブ１７も
推進に寄与するので、推進力を向上させることができ
る。また、コンクリート１９等の打設中又は打設後にケ
ーシング１０ｂを引き抜く場合は、ケーシング１０ｂを
ねじ込み時と反対方向に回転させることにより、そのね
じ作用によりきわめて簡単に引抜くことができる。 【００４５】［実施形態８］図２３は本実施形態の斜視
図である。本実施形態は、翼付き鋼管部材１を構成する
ケーシング１０に翼４０（以下、補助翼という）を設け
たものである。この補助翼４０は、例えば、実施形態２
（図１３）の鋼管杭２の短管３に設けた上段翼３０を構
成する平板翼３１ａ，３１ｂと同じ構造の平板翼４１
ａ，４１ｂをケーシング１０の外周に、鋼管杭２の短管
３に設けた取付部４の角度と同じ角度で取付けたもので
ある。なお、この補助翼４０は螺旋状翼又は多角形の平
板翼で構成してもよく、また、ケーシング１０に複数段
設けてもよい。 【００４６】本実施形態の機能も実施形態１の場合とほ
ぼ同様であるが、本実施形態においては、ケーシング１
０に補助翼４０を設けたので、施工に際して翼付き鋼管
部材１を下方に押込む力が増加するため、硬い地層に入
ったときにから回りを防止し、又は軽減することができ
る。また、コンクリート１９等の打設後にケーシング１
０を引き抜く場合は、ケーシング１０をねじ込み時と反
対方向に回転させることにより、補助翼４０のねじ作用
により容易に引抜くことができる。本実施形態は、前述
の各実施形態に実施することができる。 【００４７】［実施形態９］ところで、造成された場所
打ち杭Ｐ（以下、実施形態１の場所打ち杭Ｐについて説
明する）の杭先端部を構成する鋼管杭２は、翼２０を構
成する螺旋状翼２１が大きな地盤反力を受けるため、高
い剛性が要求される。例えば、短管３の外径Ｄが５００
mm、螺旋状翼２１の大きさが１０００mm程度の場合、螺
旋状翼２１には地盤反力により大きな曲げモーメントが
発生する。このため、設計上、厚さ４０mm程度の螺旋状
翼２１を用いることが要求され、この曲げモーメントは
鋼管杭２の短管３に伝達されて大きな曲げ応力が生じる
ことになる。 【００４８】この曲げモーメントは短管３の大きさと螺
旋状翼２１の大きさとの関係や地盤反力の分布状態によ
っては、短管３の内側と外側に加えられる曲げモーメン
トに大きなアンバランスが生じ、図２４に示すように、
短管３に大きな曲げモーメントが伝達されることが考え
られる。 【００４９】本実施形態は、図２５に示すように、鋼管
杭２を構成する短管３を、通常の鋼管の肉厚より厚い鋼
材若しくは鋼管、又は通常の鋼管の強度より大きい強度
の鋼材若しくは鋼管で構成し、この短管３に螺旋状翼２
１又は平板翼を取り付けることにより短管３に発生する
曲げ応力を許容応力内に収めるようにしたものである。 【００５０】上述のような短管３の肉厚は、想定される
地盤反力を考慮して数値解析により決定することにな
る。例えば、短管３の外径が５００mm、螺旋状翼２１の
大きさ１０００mmで、５００ｔの鉛直荷重が作用した場
合、通常の鋼管では、軸力のみ作用する部分では１４mm
の肉厚で降伏応力（２４００kgf/cm2 ）に収まるとこ
ろ、軸力と曲げモーメントが作用する部分の応力を許容
値内に収めるためには、２０mm程度の肉厚が必要であ
る。本実施形態は、このように、短管３の肉厚を厚く
し、又は強度の大きい鋼材を使用することにより、大き
な地盤反力にも充分対応することができる。なお、本実
施形態は、前述の各実施形態にも実施することができ
る。 【００５１】［実施形態１０］鋼管杭２及びケーシング
１０の外径が大きくなると、前述のように翼２０の外径
も大きくなり、これに伴って翼２０の厚みも厚くなる。
この結果、例えば、図９に示すようなベースマシン５０
で翼付き鋼管部材１を地中にねじ込む際に、平板翼又は
螺旋状翼の回転方向側の端部に地盤による大きな抵抗が
加わり、トルクが弱いと回転不能になって地中に貫入で
きないことがある。このため、ベースマシン５０を大型
化しなければならないという問題が生じる。本実施形態
は、このような問題を解決するために、各実施形態の平
板翼又は螺旋状翼のくい込み部（回転方向側の端部）を
鋭角に切除して傾斜面を設け、これにより端部に加わる
地盤の抵抗を軽減し、地中に貫入し易くしてトルクの低
減をはかったものである。なお、傾斜面に代えて平板翼
又は螺旋状翼のくい込み部に掘削を補助するための掘削
刃を取付けてもよい。 【００５２】［実施形態１１］本実施形態は、翼付き鋼
管部材１を地中にねじ込んで埋設する際、平板翼又は螺
旋状翼の端部が変形するのを防止するため、平板翼又は
螺旋状翼のくい込み部に、補強部材を取付けたものであ
る。 【００５３】［実施例］次に、実施形態１に係る翼付き
鋼管部材１を用いて場所打ち杭を造成する施工試験を例
にとり、本発明の実施例を説明する。翼付き鋼管部材１
の全長は４５ｍで、これを構成する鋼管杭２の短管３は
外径Ｄ：５００mm、長さＬ：１０００mm、肉厚ｔ２０m
m、翼２０の取付部４の段差ｈが０．１２５Ｄ（６２．
５mm）であり、螺旋状翼２１の外径Ｄ1 ：１０００mm、
板厚は４０mmであった。また、ケーシング１０は外径が
５００mm、長さ４０ｍ、肉厚９mmのものを使用し、鋼管
杭２とケーシング１０との連結には、実施形態１におけ
る図４（ａ），（ｂ）の連結手段を用いた。 【００５４】施工にあたり、図９に示すベースマシン５
０に搭載したオーガー５１によりその回転力を翼付き鋼
管部材１の杭頭に伝達した。試験場所の地盤は、地表か
ら８ｍまでは埋立土、８ｍ〜４０ｍまではＮ値２程度の
軟弱粘性土、４０ｍ以深はＮ値５０以上の強固な細砂層
であった。回転力が与えられた場所打ち杭部材１は、短
時間でスムーズに所定の深さまで埋設することができ
た。 【００５５】ついで、ケーシング１０の上端開口部から
ケーシング１０及び鋼管杭２内に鉄筋１８を建込み、ケ
ーシング１０及び鋼管杭２内にコンクリート１９を打設
した。そして、コンクリート１９が固化する前に、オー
ガー５１によりケーシング１０を僅かに上昇させて連結
手段を離脱させ、ついで、オーガー５１によりケーシン
グ１０をねじ込みの際と反対方向に回転させながら上昇
させ、ケーシング１０を引き抜いたところ、杭先端部に
翼１０を有する鋼管杭２を備えた場所打ち杭Ｐを造成す
ることができた。 【００５６】 【発明の効果】（１）本発明に係る場所打ち杭の施工方
法は、短管外径の１．５〜３倍程度の大きさを有する翼
が傾斜して取付けられた短管からなる鋼管杭、及び連結
手段により前記鋼管杭にトルクの伝達可能かつ軸方向に
着脱可能に連結されたケーシングからなる翼付き鋼管部
材を地中にねじ込んで埋設する工程と、前記翼付き鋼管
部材内に鉄筋を建込む工程と、前記鉄筋が建込まれた翼
付き鋼管部材内にコンクリート又は固化剤を打設又は注
入する工程と、前記コンクリート等の打設中又は打設後
にケーシングを引抜く工程と、該ケーシングの引抜きに
際してその下端部を杭頭部の水平抵抗に寄与する部分に
保持し、その上部を切断する工程と、を備えたので、翼
付き鋼管部材を固い層までねじ込んで埋設することがで
き、これにより固い層に達する場所打ち杭を造成するこ
とができる。また、ケーシングの引抜きに際してその下
端部を杭頭部の水平抵抗に寄与する部分に保持し、その
上部を切断するようにしたので、杭頭部に簡単に鋼管を
装着することができる。 【００５７】 【００５８】 【００５９】 【００６０】 【００６１】 【００６２】 【００６３】
その施工方法並びにこれに使用する翼付き鋼管部材に関
するものである。 【０００２】 【従来の技術】従来の場所打ち杭は、杭を造成するため
になんらかの方法で地盤に穴を掘らなければならず、そ
のできた穴に鉄筋を建込んでコンクリートを流し込み、
杭体を造成していた。このような穴を掘る方法として
は、深礎工法やベノト工法などのように、ケーシングな
どで全掘削面を保護するもの、あるいは、アースドリル
工法、リバース工法、ＢＨ工法などのように、掘削孔の
上部のみを保護し、それ以深はベントナイト泥水又は清
水の液圧によって孔壁を保護するものなどがある。 【０００３】上述のような工法においては、 （１）低騒音、低振動で施工することができる。 （２）中間硬質地層を貫通して長い杭が施工できる。 （３）杭の強度や長さを無駄なく調整できる。 等の長所を有する。また、先端部を拡底した場所打ち杭
では、拡底径分支持力を増大することができる。そし
て、これらの場所打ち杭は、特に、打込み杭と違って低
騒音、低振動で施工できるため、都市部での施工に適し
ている。 【０００４】 【発明が解決しようとする課題】従来の場所打ち杭工法
は、上記のような長所を有する反面、次のような問題が
ある。 （１）掘削した土砂を産業廃棄物として処理しなければ
ならない。 （２）施工時の孔壁の崩壊、先端部のスライム処理、コ
ンクリートの強度など、杭体の品質について種々問題が
ある。 （３）拡底杭の場合は、コンクリートで作成するため、
拡底部の端部に曲げが生じるとひび割れなどが発生し、
支持力が低下するという問題がある。 【０００５】本発明は、上記の課題を解決するためにな
されたもので、無排土で施工が容易であり、その上先端
支持力の大きい場所打ち杭の施工方法を得ることを目的
としたものである。 【０００６】 【課題を解決するための手段】（１）本発明に係る場所
打ち杭の施工方法は、短管外径の１．５〜３倍程度の大
きさを有する翼が傾斜して取付けられた短管からなる鋼
管杭、及び連結手段により前記鋼管杭にトルクの伝達可
能かつ軸方向に着脱可能に連結されたケーシングからな
る翼付き鋼管部材を地中にねじ込んで埋設する工程と、
前記翼付き鋼管部材内に鉄筋を建込む工程と、前記鉄筋
が建込まれた翼付き鋼管部材内にコンクリート又は固化
剤を打設又は注入する工程と、前記コンクリート等の打
設中又は打設後にケーシングを引抜く工程と、該ケーシ
ングの引抜きに際してその下端部を杭頭部の水平抵抗に
寄与する部分に保持し、その上部を切断する工程と、を
備えたものである。 【０００７】 【０００８】 【０００９】 【００１０】 【発明の実施の形態】［実施形態１］図１は本発明に係
る場所打ち杭に使用する翼付き鋼管部材の斜視図であ
る。図において、１は翼付き鋼管部材、２はこの翼付き
鋼管部材１を構成する鋼管杭で、比較的短かい鋼管（以
下短管という）３と、短管３の先端部に設けられた翼２
０とからなっている。１０はその外径が短管３の外径と
ほぼ等しいケーシング兼用の鋼管（以下ケーシングとい
う）で、後述の連結手段により鋼管杭２にトルクを伝達
するが軸方向には着脱自在に連結されている。 【００１１】短管３の先端部には、図２に示すように、
螺旋状に切除されたレ字状の取付け部４が設けられてお
り、この取付け部４を形成する段差部４ａの高さｈは、
翼付き鋼管部材１を埋設する（したがって場所打ち杭を
造成する）地盤の状態、短管３の外径Ｄなどによって異
なるが、一般に、ｈ＝０．１〜０．６Ｄ（Ｄは短管３の
外径）程度であることが望ましい。この段差部４ａの高
さｈが０．１Ｄ未満の場合は、翼付き鋼管部材１の１回
転当たりの貫入量が低下し、また、０．６Ｄを越えると
１回転当たり貫入量が大きくなりすぎるため、翼付き鋼
管部材１を回転させるためのトルクが過大になり、さら
に、螺旋状板２１で掘削する地盤の深さが大きくなるた
めに、支持力が若干低下する。 【００１２】また、短管３の長さＬは、場所打ち杭を造
成する地盤の状態、短管３の外径Ｄなどによって異なる
が、一般に、Ｌ＝０．５〜４Ｄ程度であることが望まし
い。なお、上記段差部４ａの高さｈ、短管３の長さＬ
は、他の実施形態においても同様である。また、短管３
を鋼管で形成した場合を示したが、例えばケーシング１
０の周長と同じ長さの鋼板の一端を斜めに切断し、これ
を曲げ加工してケーシング１０と同一外径に形成し、突
合わせ部を溶接して短管３を構成してもよい。 【００１３】翼２０は図３に示すように、短管３の外径
Ｄより大きい外径Ｄ1 （例えば、Ｄ1 ＝２Ｄ）の円形鋼
板２０ａ又は楕円形鋼板の中心部に穴２０ｂを設け、こ
の穴２０ｂと周縁部との間を１か所で切断し、短管３の
取付け部４の形状に対応した形状に曲げ加工して螺旋状
翼２１を形成し、この螺旋状翼２１を短管３の取付け部
４に溶接により取付けて構成したものである。なお、螺
旋状翼２１の大きさは、翼付き鋼管部材１を埋設する地
盤の状態、短管３の外径などによって異なるが、一般に
短管３の外径Ｄの１．５〜３倍程度が望ましい（以下、
各実施形態においても同様とする）。 【００１４】次に、図４により鋼管杭２とケーシング１
０との連結手段である連結部の構成について説明する。
５は短管３の内壁上部に半径方向に突設された複数の係
止軸である（図には２つの場合が示してある）。１１は
ケーシング１０の下端部に、短管３の内径以下の外径に
縮径されて形成された嵌合部で、この嵌合部１１には、
図４（ｂ）に示すように、短管３に設けた係止軸５に嵌
合する係合部１２が設けられている。 【００１５】上記のように構成した連結部においては、
ケーシング１０に設けた嵌合部１１を鋼管杭２の短管３
に嵌入し、その係合部１２を係止軸５に係止させる。こ
れにより、ケーシング１０を回転させるとそのトルクが
鋼管杭２に伝達されてこれを回転させる。また、ケーシ
ング１０を引上げると、鋼管杭２はその位置に残置さ
れ、ケーシング１０だけが引上げられる。 【００１６】また、図４（ｃ）に示すように、ケーシン
グ１０の嵌合部１１にＴ字状の係合部１３を設けてもよ
く、この場合は、係合部１３を係止軸５に嵌合したのち
ケーシング１０を回転させれば、係止軸５が係合部１３
の横穴１３ａに嵌入し、そのトルクを鋼管杭２に伝達す
る。そして、この状態でケーシング１０を引上げても係
合部１３を係止軸５から外すことができないが、ケーシ
ング１０を僅かに逆方向に回転させて引上げれば、ケー
シング１０を鋼管杭２から離脱することができる。な
お、図示してないが、これら係合部１２，１３に代え
て、嵌入部１１に逆Ｌ字状の係合部を設けてもよい。 【００１７】図５は連結部の他の例を示すもので、鋼管
杭２の短管３の上部にめねじ６を設けると共に、ケーシ
ング１０の嵌合部１１におねじ１４を設けたものであ
る。これにより、ケーシング１０を一方向に回転すれば
おねじ１４が鋼管杭２のめねじ６に螺合されて両者が連
結され、ケーシング１０をさらに同方向に回転すること
により、鋼管杭２にトルクを伝達することができる。ま
た、ケーシング１０を他方向に回転することにより、ケ
ーシング１０を鋼管杭２から離脱しうるようにしたもの
である。 【００１８】上記の図４、図５の例では、鋼管杭２の短
管３に係止軸５又はめねじ６を設け、ケーシング１０の
嵌入部１１に係止部１２，１３又はおねじ１４を設けた
場合を示したが、係止軸５又はめねじ６をケーシング１
０に設け、係止部１２，１３又はおねじ１４を鋼管杭２
の短管に設けてもよい。 【００１９】図６〜図８は連結部のさらに他の例を示す
もので、図６の例は、鋼管杭２の短管３の内壁に複数本
のリブ７を設けると共に、ケーシング１０の内壁の下端
部にこのリブ７に対応して下方に延設された係止片１５
を設け、これにより、ケーシング１０のトルクを鋼管杭
２に伝達し、かつ軸方向に着脱可能に構成したものであ
る。 【００２０】図７の例は、鋼管杭２の短管３の上部に例
えば十字状の係止枠８を取付け、図６の例と同様にケー
シング１０に複数の係止片１５を設けて、これにより、
トルクの伝達可能、軸方向に着脱可能の連結部を構成し
たものである。また、図８の例は、鋼管杭２の短管３の
内壁に複数のパイプ９を取付けると共に、ケーシング１
０の下端部の内壁にこのパイプ９に嵌入する棒体１６を
取付けて、トルクの伝達可能、軸方向に着脱可能の連結
部を構成したものである。 【００２１】上記の図６〜図８の例では、鋼管杭２の短
管３にリブ７、係止枠８又はパイプ９を設け、ケーシン
グ１０にこれに係止又は嵌入する係止片１５又は棒材１
６を設けた場合を示したが、リブ７、係止枠８又はパイ
プ９をケーシング１０に設け、係止片１５又は棒材１６
を鋼管杭２の短管３に設けてもよい。また、これら連結
手段である連結部の係止軸５等を短管３及びケーシング
１０の内壁に設けた場合を示したが、これらを外壁に設
けてもよい。ただし、内壁に設けた場合と比較して、ね
じ込みの際に翼付き鋼管部材１の外周面の地盤を乱すこ
とがあるため、支持力が低下するおそれがある。以上図
４〜図８により、連結手段である連結部の構成を示した
が、本発明はこれに限定するものではなく、トルクの伝
達が可能で軸方向に着脱可能のものであれば、他の手段
を用いてもよい。 【００２２】次に、上述の場所打ち杭部材１を用いた場
所打ち杭の施工方法について説明する。 （１）先ず、例えば、前述のような連結手段により、鋼
管杭２とケーシング１０を連結して翼付き鋼管部材１を
構成する。 【００２３】（２）次に、図９に示すように、ベースマ
シン５０に搭載されたオーガー５１に翼付き鋼管部材１
の杭頭部を連結する。そして、オーガー５１を回転すれ
ば、その回転はケーシング１０に伝えられ、連結部を介
して鋼管杭２にトルクが伝達され、翼付き鋼管部材１は
翼２０のねじ作用により地中にねじ込まれて埋設される
（工程１）。ねじ込みに際しては、翼２０の下面のすき
間が小さいので翼付き鋼管部材１内には土砂はほとんど
浸入しない。このときの状態を図１０（ａ）に示す。 【００２４】（３）ついで、図１０（ｂ）に示すよう
に、翼付き鋼管部材１内に鉄筋１８を建込み（工程
２）、その中にコンクリート１９を打設する（工程
３）。 （４）そして、コンクリート１９が固化する前に、図１
０（ｃ）に示すように、ケーシング１０を引抜く（工程
４）。ケーシング１０の引抜きにあたっては、オーガー
５１によりケーシング１０を逆方向に回転させながら引
上げるか、あるいは、パワージャッキ等によりケーシン
グ１０をある程度引上げたのちクレーンで引抜いてもよ
い。なお、コンクリート１９を打設しながらケーシング
１０を引抜けば、コンクリート１９による抵抗が小さい
ため、ケーシング１０をより容易に引抜くことができ
る。また、引抜いたケーシング１０は再使用することが
できる。 【００２５】これにより、図１０（ｄ）に示すように、
鋼管杭２はその位置に残置され、鋼管杭２を杭先端部と
するコンクリート杭Ｐを造成することができる。 【００２６】［実施形態２］図１１は本発明の実施形態
２に係る場所打ち杭の施工方法を示すものである。な
お、本実施形態の工程１〜工程３は実施形態１の場合
（図１０（ａ），（ｂ））と同様なので、説明を省略す
る。本実施形態においては、コンクリート１９の打設中
又は打設後にケーシング１０を引抜くにあたり、ケーシ
ング１０を完全に抜取らずに、図１１（ｃ）に示すよう
に、コンクリート杭の杭頭部の水平抵抗に寄与する部分
まで引上げてその位置に保持し（工程４）、図１１
（ｄ）に示すように、杭頭より上の部分を切断して（工
程５）、水平抵抗に寄与する部分にケーシング１０（鋼
管）を残置し、補強したものである。なお、ケーシング
１０を完全に引抜いたのち、コンクリート杭Ｐの杭頭部
の水平抵抗に寄与する部分に鋼管を装着してもよい。 【００２７】上記のような実施形態１，２により造成さ
れたコンクリート杭Ｐ（場所打ち杭）は、施工にあたっ
て、翼付き鋼管部材１は翼２０が外周面から大きく突出
しているため、地中へのねじ込み時に翼２０が下方の地
盤に食い込んで翼付き鋼管部材１を地中にねじ込む機能
と、翼付き鋼管部材１の下方の土砂を食い違い部で掘削
して翼付き鋼管部材１の周囲に押出し、かつこれを圧縮
する機能との両機能を備えている。このため、翼付き鋼
管部材１を固い層までねじ込むことができ、しかも土砂
は外部に排出されない。 【００２８】また、施工後においては、翼２０を有する
鋼管杭２は杭先端部として地中に残置されるため、上載
建造物等による鉛直荷重を支持する杭として機能すると
きは、翼２０はコンクリート杭の拡底部と同様に機能
し、大きな地盤支持力を得ることができる。例えば、翼
２０の大きさを、短管３の外径の約２倍とすると、杭先
端部の面積は翼２０がない場合の４倍程度となり、非常
に大きな地盤支持力が得られる。 【００２９】また、本発明によればあらかじめ地盤に穴
を掘る必要がないので、排土処理の問題や孔壁の崩壊な
どが発生せず、さらに、杭先端部は鋼製の翼で構成され
ているので、ひび割れ等により支持力が低下することも
ない。 【００３０】［実施形態３］図１２は本発明の実施形態
３の場所打ち杭の施工方法を示すものである。なお、本
実施形態においても、翼付き鋼管部材１を地中に埋設す
るまでの作業（工程１）は実施形態１の場合と同様なの
で、説明を省略する。本実施形態においては、地中に埋
設された翼付き鋼管部材１内に、図１２（ｂ）に示すよ
うに既製のコンクリート杭１８ａを建込み（工程２）、
その周囲にセメントミルク等の固化剤１９ａを注入して
（工程３）、固化剤１９ａを注入しながら又は注入が終
って固化する前にケーシング１０を引抜くようにしたも
のである（工程４）。 【００３１】これにより、図１２（ｄ）に示すように、
鋼管杭２はその位置に残置され、鋼管杭２を杭先端部と
するコンクリート杭Ｐを造成することができる。本実施
形態の作用、効果は実施形態１の場合とほぼ同様である
が、現場における鉄筋等の組立ての手間が省けるので、
省力化及び作業性の向上をはかることができる。なお、
本実施形態においても、実施形態２の場合と同様に、ケ
ーシング１０の引き抜きに際してその一部を杭頭部に残
置させ、又は別の鋼管を嵌装してもよい。 【００３２】［実施形態４］次に、本発明に係る場所打
ち杭及びその施工方法に使用する翼付き鋼管部材１の各
種の実施形態について説明する。なお、鋼管杭２とケー
シング１０との連結は、図４〜図８で説明した連結装置
を適宜使用するものとし、説明を省略する。図１３は実
施形態４の斜視図で、鋼管杭２を構成する短管３に２段
の翼２０，３０を設けたものである。短管２の下端部に
設けた翼２０（以下、下段翼という）は、図１４に示す
ように、短管３の外径Ｄより大きい外径Ｄ2 （例えば、
Ｄ2＝２Ｄ）の円形鋼板又は楕円形鋼板を、中心部から
２分割して形成した半円状の平板翼２１ａ，２１ｂをそ
の直線縁部を近接させて短管３の取付部４に取付けて構
成したものである。 【００３３】翼３０（以下、上段翼という）は、図１４
の平板翼２１ａ，２１ｂの直線縁部を短管３の外径に合
わせて破線で示すように切除（又はリング状の鋼板を２
等分）し、下段翼２０の上方において下段翼２０の傾斜
角に合わせて、短管３の外周面に傾斜させて溶接により
取付けたものである。なお、下段翼２０と上段翼３０の
何れか一方又は両者に、実施形態１で示した螺旋状翼２
１を取付けてもよい。上段翼３０に螺旋状翼を取付ける
場合は、図３の鋼板２０ａの中心部に、短管３の外径Ｄ
とほぼ等しい大きさの穴をあけて曲げ加工し、螺旋状翼
を構成すればよい。また、上段翼３０は２段以上設けて
もよい。 【００３４】本実施形態においても、実施形態１，２の
場合とほぼ同様の効果が得られるが、鋼管杭２に２段以
上の翼２０，３０を設けたので、ねじ込みの際の推進力
が向上するため施工性が向上し、また、地盤支持力が増
大する。また、下段翼２０と上段翼３０の何れか一方又
は両者を平板翼で構造した場合は、製作及び取付けが容
易なので、コストを低減することができる。 【００３５】［実施形態５］図１５は本実施形態に係る
翼付き鋼管部材１の斜視図である。本実施形態において
は、図１６に示すように、鋼管杭２を構成する短管３の
下端部（図１６では、説明を容易にするために、短管３
を上下逆にしてある）を２等分して、それぞれ螺旋状に
切除したレ字状の取付部４ｂ，４ｃを設けたものであ
る。この場合、段差部４ｄの高さｈ1 は、実施形態１の
図２に示した段差部４ａの高さｈの２分の１になる。な
お、この取付部４ｂ，４ｃは３個以上設けてもよい。 【００３６】短管３の取付部４ｂ，４ｃに取付けられた
翼２０は、例えば、図１７に示すような四角形の鋼板２
２を中央から２分割した四角形の平板翼２２ａ，２２ｂ
からなるもので、きわめて簡単な構造のものである。そ
して、この平板翼２２ａ，２２ｂを合わせた大きさは、
場所打ち杭Ｐを造成する地盤の状態、短管３の外径など
によって異なるが、一般に、短管３の外径Ｄの１．５〜
３．０倍程度が望ましい。ここで、平板翼２２ａ，２２
ｂの大きさとは、図１７に示す鋼板２２の対角線の長さ
Ｌをいう。 【００３７】本実施形態に係る翼付き鋼管部材１の機能
も上述の各実施形態の場合とほぼ同様であるが、本実施
形態においては、翼付き鋼管部材１の地盤への貫入に際
して、土砂の掘削の回転方向の側面が平板翼２２ａ，２
２ｂの角部（最大の大きさ部）により形成されるため、
先端面部の後方の側面は掘削された地盤から離れる傾向
にある。すなわち、平板翼２２ａ，２２ｂは掘削部の後
方に逃げ面を有する。このため、掘削部後方の側面が掘
削された地盤壁面に常時接触する外周円弧状の翼を有す
る鋼管杭に比べて、貫入時の摩擦抵抗を低減することが
できる。 【００３８】図１８は本実施形態の他の例を示すもの
で、本例は、四角形状の平板翼２２ａ，２２ｂに代え
て、四角形の鋼板を対角線で切断して２分割した三角形
状の平板翼２２ｃ，２２ｄを短管３の先端部に取付けた
ものである。本例の機能も図１５の例の場合とほぼ同様
である。 【００３９】図１９は本実施形態のさらに他の例を示す
もので、本例は、平板翼２２ｅ，２２ｆを六角形の鋼板
を２分割して構成したものである。本例の機能も図１５
の例の場合とほぼ同様であるが、翼２０をより円形に近
づけたことにより、地盤への貫入がスムーズになる。 【００４０】上記の説明では、三角形、四角形又は六角
形の鋼板を２分割して平板翼２２ａ〜２２ｆを構成した
場合を示したが、例えば、八角形以上の多角形の鋼板を
２分割して平板翼を構成してもよい。また、上記の説明
では、多角形の鋼板を２分割して平板翼を構成した場合
を示したが、３分割以上に分割して平板翼を構成し、こ
れを短管３の先端部に設けた取付部に順次取付けるよう
にしてもよい。さらに、図示してないが、実施形態１な
どで説明した螺旋状翼２１も多角形に形成してもよい。
なお、本実施形態においても、翼２０の上方において短
管３の外周面に、ほぼ半円状又は多角形状の平板翼ある
いは螺旋状翼を取付けて上段翼を構成してもよい。 【００４１】［実施形態６］図２０は本実施形態の斜視
図である。本実施形態は、鋼管杭２の短管３ａ及びケー
シング１０ａに角形鋼管を用いて翼付き鋼管部材１を構
成したもので、通常の鋼管（丸形）に代えて角形鋼管を
用いた以外は、実施形態１の翼付き鋼管部材１と同様で
ある。なお、本実施形態における短管３ａの大きさＤ
（実施形態１における短管３の外径に対応）は、角形鋼
管の対角線の長さをいう。 【００４２】本実施形態に係る翼付き鋼管部材１の機能
も実施形態１の翼付き鋼管部材１の機能とほぼ同様であ
るが、短管３及びケーシング１０が通常の鋼管（丸形）
からなる翼付き鋼管部材１の場合は、ねじ込みに際し
て、図２１（ａ）に示すように、短管３及びケーシング
１０の全周面が地盤に摺接するため周面摩擦が大きく、
大きなトルクを必要とする。これに対して、これらを角
形鋼管で構成した場合は、図２１（ｂ）に示すように、
ねじ込みに際して、主として短管３ａ及びケーシング１
０ａの角部が周面の地盤に接触するため周面摩擦が小さ
く、このためねじ込みトルクを軽減することができる。 【００４３】［実施形態７］図２２は本実施形態の斜視
図である。本実施形態は、翼付き鋼管部材１を構成する
ケーシング１０ｂをリブ付き鋼管で構成したものであ
る。すなわち、例えば圧延によって表面に複数のリブが
設けられた鋼板を曲げ加工して、外周面に螺旋状のリブ
１７を形成したものである。このリブ１７のピッチＰ
は、前述の実施形態１の鋼管杭２の短管３に設けた取付
部３の段差部３ａの高さｈと同程度になっている。な
お、鋼管杭２は実施形態１〜５と同様の構成のものであ
るが、短管３の先端部に設けた取付部４は、リブ１７の
傾斜角度とほぼ等しい角度に形成されている。また、短
管３もケーシング１０ｂのリブ１７とほぼ同じ角度のリ
ブを有するリブ付き鋼管で構成してもよい。 【００４４】本実施形態に係る翼付き鋼管部材１の機能
も実施形態１の翼付き鋼管部材１の機能とほぼ同様であ
るが、地中へのねじ込みに際しては螺旋状のリブ１７も
推進に寄与するので、推進力を向上させることができ
る。また、コンクリート１９等の打設中又は打設後にケ
ーシング１０ｂを引き抜く場合は、ケーシング１０ｂを
ねじ込み時と反対方向に回転させることにより、そのね
じ作用によりきわめて簡単に引抜くことができる。 【００４５】［実施形態８］図２３は本実施形態の斜視
図である。本実施形態は、翼付き鋼管部材１を構成する
ケーシング１０に翼４０（以下、補助翼という）を設け
たものである。この補助翼４０は、例えば、実施形態２
（図１３）の鋼管杭２の短管３に設けた上段翼３０を構
成する平板翼３１ａ，３１ｂと同じ構造の平板翼４１
ａ，４１ｂをケーシング１０の外周に、鋼管杭２の短管
３に設けた取付部４の角度と同じ角度で取付けたもので
ある。なお、この補助翼４０は螺旋状翼又は多角形の平
板翼で構成してもよく、また、ケーシング１０に複数段
設けてもよい。 【００４６】本実施形態の機能も実施形態１の場合とほ
ぼ同様であるが、本実施形態においては、ケーシング１
０に補助翼４０を設けたので、施工に際して翼付き鋼管
部材１を下方に押込む力が増加するため、硬い地層に入
ったときにから回りを防止し、又は軽減することができ
る。また、コンクリート１９等の打設後にケーシング１
０を引き抜く場合は、ケーシング１０をねじ込み時と反
対方向に回転させることにより、補助翼４０のねじ作用
により容易に引抜くことができる。本実施形態は、前述
の各実施形態に実施することができる。 【００４７】［実施形態９］ところで、造成された場所
打ち杭Ｐ（以下、実施形態１の場所打ち杭Ｐについて説
明する）の杭先端部を構成する鋼管杭２は、翼２０を構
成する螺旋状翼２１が大きな地盤反力を受けるため、高
い剛性が要求される。例えば、短管３の外径Ｄが５００
mm、螺旋状翼２１の大きさが１０００mm程度の場合、螺
旋状翼２１には地盤反力により大きな曲げモーメントが
発生する。このため、設計上、厚さ４０mm程度の螺旋状
翼２１を用いることが要求され、この曲げモーメントは
鋼管杭２の短管３に伝達されて大きな曲げ応力が生じる
ことになる。 【００４８】この曲げモーメントは短管３の大きさと螺
旋状翼２１の大きさとの関係や地盤反力の分布状態によ
っては、短管３の内側と外側に加えられる曲げモーメン
トに大きなアンバランスが生じ、図２４に示すように、
短管３に大きな曲げモーメントが伝達されることが考え
られる。 【００４９】本実施形態は、図２５に示すように、鋼管
杭２を構成する短管３を、通常の鋼管の肉厚より厚い鋼
材若しくは鋼管、又は通常の鋼管の強度より大きい強度
の鋼材若しくは鋼管で構成し、この短管３に螺旋状翼２
１又は平板翼を取り付けることにより短管３に発生する
曲げ応力を許容応力内に収めるようにしたものである。 【００５０】上述のような短管３の肉厚は、想定される
地盤反力を考慮して数値解析により決定することにな
る。例えば、短管３の外径が５００mm、螺旋状翼２１の
大きさ１０００mmで、５００ｔの鉛直荷重が作用した場
合、通常の鋼管では、軸力のみ作用する部分では１４mm
の肉厚で降伏応力（２４００kgf/cm2 ）に収まるとこ
ろ、軸力と曲げモーメントが作用する部分の応力を許容
値内に収めるためには、２０mm程度の肉厚が必要であ
る。本実施形態は、このように、短管３の肉厚を厚く
し、又は強度の大きい鋼材を使用することにより、大き
な地盤反力にも充分対応することができる。なお、本実
施形態は、前述の各実施形態にも実施することができ
る。 【００５１】［実施形態１０］鋼管杭２及びケーシング
１０の外径が大きくなると、前述のように翼２０の外径
も大きくなり、これに伴って翼２０の厚みも厚くなる。
この結果、例えば、図９に示すようなベースマシン５０
で翼付き鋼管部材１を地中にねじ込む際に、平板翼又は
螺旋状翼の回転方向側の端部に地盤による大きな抵抗が
加わり、トルクが弱いと回転不能になって地中に貫入で
きないことがある。このため、ベースマシン５０を大型
化しなければならないという問題が生じる。本実施形態
は、このような問題を解決するために、各実施形態の平
板翼又は螺旋状翼のくい込み部（回転方向側の端部）を
鋭角に切除して傾斜面を設け、これにより端部に加わる
地盤の抵抗を軽減し、地中に貫入し易くしてトルクの低
減をはかったものである。なお、傾斜面に代えて平板翼
又は螺旋状翼のくい込み部に掘削を補助するための掘削
刃を取付けてもよい。 【００５２】［実施形態１１］本実施形態は、翼付き鋼
管部材１を地中にねじ込んで埋設する際、平板翼又は螺
旋状翼の端部が変形するのを防止するため、平板翼又は
螺旋状翼のくい込み部に、補強部材を取付けたものであ
る。 【００５３】［実施例］次に、実施形態１に係る翼付き
鋼管部材１を用いて場所打ち杭を造成する施工試験を例
にとり、本発明の実施例を説明する。翼付き鋼管部材１
の全長は４５ｍで、これを構成する鋼管杭２の短管３は
外径Ｄ：５００mm、長さＬ：１０００mm、肉厚ｔ２０m
m、翼２０の取付部４の段差ｈが０．１２５Ｄ（６２．
５mm）であり、螺旋状翼２１の外径Ｄ1 ：１０００mm、
板厚は４０mmであった。また、ケーシング１０は外径が
５００mm、長さ４０ｍ、肉厚９mmのものを使用し、鋼管
杭２とケーシング１０との連結には、実施形態１におけ
る図４（ａ），（ｂ）の連結手段を用いた。 【００５４】施工にあたり、図９に示すベースマシン５
０に搭載したオーガー５１によりその回転力を翼付き鋼
管部材１の杭頭に伝達した。試験場所の地盤は、地表か
ら８ｍまでは埋立土、８ｍ〜４０ｍまではＮ値２程度の
軟弱粘性土、４０ｍ以深はＮ値５０以上の強固な細砂層
であった。回転力が与えられた場所打ち杭部材１は、短
時間でスムーズに所定の深さまで埋設することができ
た。 【００５５】ついで、ケーシング１０の上端開口部から
ケーシング１０及び鋼管杭２内に鉄筋１８を建込み、ケ
ーシング１０及び鋼管杭２内にコンクリート１９を打設
した。そして、コンクリート１９が固化する前に、オー
ガー５１によりケーシング１０を僅かに上昇させて連結
手段を離脱させ、ついで、オーガー５１によりケーシン
グ１０をねじ込みの際と反対方向に回転させながら上昇
させ、ケーシング１０を引き抜いたところ、杭先端部に
翼１０を有する鋼管杭２を備えた場所打ち杭Ｐを造成す
ることができた。 【００５６】 【発明の効果】（１）本発明に係る場所打ち杭の施工方
法は、短管外径の１．５〜３倍程度の大きさを有する翼
が傾斜して取付けられた短管からなる鋼管杭、及び連結
手段により前記鋼管杭にトルクの伝達可能かつ軸方向に
着脱可能に連結されたケーシングからなる翼付き鋼管部
材を地中にねじ込んで埋設する工程と、前記翼付き鋼管
部材内に鉄筋を建込む工程と、前記鉄筋が建込まれた翼
付き鋼管部材内にコンクリート又は固化剤を打設又は注
入する工程と、前記コンクリート等の打設中又は打設後
にケーシングを引抜く工程と、該ケーシングの引抜きに
際してその下端部を杭頭部の水平抵抗に寄与する部分に
保持し、その上部を切断する工程と、を備えたので、翼
付き鋼管部材を固い層までねじ込んで埋設することがで
き、これにより固い層に達する場所打ち杭を造成するこ
とができる。また、ケーシングの引抜きに際してその下
端部を杭頭部の水平抵抗に寄与する部分に保持し、その
上部を切断するようにしたので、杭頭部に簡単に鋼管を
装着することができる。 【００５７】 【００５８】 【００５９】 【００６０】 【００６１】 【００６２】 【００６３】
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態１の翼付き鋼管部材の斜視図
である。 【図２】図１の短管の斜視図である。 【図３】図１の螺旋状翼の説明図である。 【図４】図１の鋼管杭とケーシングを連結する連結部の
一例の説明図である。 【図５】図１の鋼管杭とケーシングを連結する連結部の
他の例の説明図である。 【図６】図１の鋼管杭とケーシングを連結する連結部の
他の例の説明図である。 【図７】図１の鋼管杭とケーシングを連結する連結部の
他の例の説明図である。 【図８】図１の鋼管杭とケーシングを連結する連結部の
他の例の説明図である。 【図９】実施形態１の施工説明図である。 【図１０】実施形態１の施工方法を示す説明図である。 【図１１】本発明の実施形態２の施工方法を示す説明図
である。 【図１２】本発明の実施形態３の施工方法を示す説明図
である。 【図１３】本発明の実施形態４の場所打ち杭部材の斜視
図である。 【図１４】図１３の平板翼の説明図である。 【図１５】本発明の実施形態５の翼付き鋼管部材の斜視
図である。 【図１６】図１５の短管の斜視図である。 【図１７】図１５の平板翼の説明図である。 【図１８】実施形態５の他の例の斜視図である。 【図１９】実施形態５の他の例の斜視図である。 【図２０】本発明の実施形態６の翼付き鋼管部材の斜視
図である。 【図２１】図２０の作用説明図である。 【図２２】本発明の実施形態７の翼付き鋼管部材の斜視
図である。 【図２３】本発明の実施形態８の翼付き鋼管部材の斜視
図である。 【図２４】翼に加わる地盤反力による応力分布の説明図
である。 【図２５】本発明の実施形態９の翼付き鋼管部材の一部
断面斜視図である。 【符号の説明】 １ 翼付き鋼管部材 ２ 鋼管杭 ３ 短管 ４，４ｂ，４ｃ 取付部 ４ａ 段差部 １０ ケーシング（鋼管） １０ａ ケーシング（角形鋼管） １０ｂ ケーシング（リブ付き鋼管） ２０ 翼（下段翼） ２１ 螺旋状翼 ２１ａ，２１ｂ，２２ａ〜２２ｆ，３１ａ，３１ｂ，４
１ａ，４１ｂ 平板翼 ３０ 翼（上段翼） ４０ 翼（補助翼） Ｐ 場所打ち杭
である。 【図２】図１の短管の斜視図である。 【図３】図１の螺旋状翼の説明図である。 【図４】図１の鋼管杭とケーシングを連結する連結部の
一例の説明図である。 【図５】図１の鋼管杭とケーシングを連結する連結部の
他の例の説明図である。 【図６】図１の鋼管杭とケーシングを連結する連結部の
他の例の説明図である。 【図７】図１の鋼管杭とケーシングを連結する連結部の
他の例の説明図である。 【図８】図１の鋼管杭とケーシングを連結する連結部の
他の例の説明図である。 【図９】実施形態１の施工説明図である。 【図１０】実施形態１の施工方法を示す説明図である。 【図１１】本発明の実施形態２の施工方法を示す説明図
である。 【図１２】本発明の実施形態３の施工方法を示す説明図
である。 【図１３】本発明の実施形態４の場所打ち杭部材の斜視
図である。 【図１４】図１３の平板翼の説明図である。 【図１５】本発明の実施形態５の翼付き鋼管部材の斜視
図である。 【図１６】図１５の短管の斜視図である。 【図１７】図１５の平板翼の説明図である。 【図１８】実施形態５の他の例の斜視図である。 【図１９】実施形態５の他の例の斜視図である。 【図２０】本発明の実施形態６の翼付き鋼管部材の斜視
図である。 【図２１】図２０の作用説明図である。 【図２２】本発明の実施形態７の翼付き鋼管部材の斜視
図である。 【図２３】本発明の実施形態８の翼付き鋼管部材の斜視
図である。 【図２４】翼に加わる地盤反力による応力分布の説明図
である。 【図２５】本発明の実施形態９の翼付き鋼管部材の一部
断面斜視図である。 【符号の説明】 １ 翼付き鋼管部材 ２ 鋼管杭 ３ 短管 ４，４ｂ，４ｃ 取付部 ４ａ 段差部 １０ ケーシング（鋼管） １０ａ ケーシング（角形鋼管） １０ｂ ケーシング（リブ付き鋼管） ２０ 翼（下段翼） ２１ 螺旋状翼 ２１ａ，２１ｂ，２２ａ〜２２ｆ，３１ａ，３１ｂ，４
１ａ，４１ｂ 平板翼 ３０ 翼（上段翼） ４０ 翼（補助翼） Ｐ 場所打ち杭
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 岡本 隆
東京都千代田区丸の内一丁目１番２号
日本鋼管株式会社内
(72)発明者 篠原 敏雄
東京都千代田区丸の内一丁目１番２号
日本鋼管株式会社内
(56)参考文献 特開 昭56−81719（ＪＰ，Ａ)
特開 平４−182517（ＪＰ，Ａ)
特開 平８−81953（ＪＰ，Ａ)
実公 昭31−12946（ＪＰ，Ｙ１)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
E02D 5/56
E02D 5/34
E02D 5/72
Claims (1)
- (57)【特許請求の範囲】 【請求項１】 短管外径の１．５〜３倍程度の大きさを
有する翼が傾斜して取付けられた短管からなる鋼管杭、
及び連結手段により前記鋼管杭にトルクの伝達可能かつ
軸方向に着脱可能に連結されたケーシングからなる翼付
き鋼管部材を地中にねじ込んで埋設する工程と、 前記翼付き鋼管部材内に鉄筋を建込む工程と、 前記鉄筋が建込まれた翼付き鋼管部材内にコンクリート
又は固化剤を打設又は注入する工程と、 前記コンクリート等の打設中又は打設後にケーシングを
引抜く工程と、 該ケーシングの引抜きに際してその下端部を杭頭部の水
平抵抗に寄与する部分に保持し、その上部を切断する工
程と、を備えたことを特徴とする場所打ち杭の施工方
法。
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP00253698A JP3458116B2 (ja) | 1998-01-08 | 1998-01-08 | 場所打ち杭の施工方法 |
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| JPH06257144A (ja) * | 1993-03-05 | 1994-09-13 | Kawasaki Steel Corp | 回転貫入鋼管杭およびその施工方法 |
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-
1998
- 1998-01-08 JP JP00253698A patent/JP3458116B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| JP2022027889A (ja) * | 2016-12-27 | 2022-02-14 | 東京製綱株式会社 | 鋼管杭式土砂崩壊予防施設及び鋼管杭式土砂崩壊予防施設の形成方法 |
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