JP3754419B2

JP3754419B2 - 鋼管杭

Info

Publication number: JP3754419B2
Application number: JP2003008979A
Authority: JP
Inventors: 雅久樋口
Original assignee: エイチ・ジー・サービス株式会社
Priority date: 2003-01-17
Filing date: 2003-01-17
Publication date: 2006-03-15
Anticipated expiration: 2023-01-17
Also published as: JP2004218341A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、鋼管杭に係り、特に初期沈下量を抑制させた鋼管杭に関する。
【０００２】
【従来の技術】
杭基礎工事の最も基本的な施工方法は、ドロップハンマを用いて杭を直接叩いて打ち込むものであるが、この打撃工法は騒音公害として大きな社会問題となっているため、騒音を抑えた各種の杭工法が開発されている。その代表的なものとして、鋼管杭を地中に捩じ込んで埋設する捩り込み鋼管杭工法が提案されている。
【０００３】
この工法は、例えば木造２階建て或いは３階建て住宅等の比較的軽量（必要とされる地耐力５ｔｆ／ｍ²以下）な建物を、将来地盤沈下を起すような軟弱な地盤を含んでいるような宅地地盤上に建築する場合の地盤補強工法として採用される。特に、地表面より比較的浅部（-５．０ｍ〜１５ｍ付近）に強固な地盤（支持層）があり、その上部全体が軟弱地盤あるいは腐食土を含んでいるような場合に、前記工法が採用される場合が多い。
【０００４】
この工法に用いられる鋼管杭は、一般的に、市販の鋼管の先端部の外周に螺旋状の掘削羽根（螺旋翼ともいう）を設けて構成されている（例えば特開平７−２９２６６６号公報参照）。この鋼管杭は、所定の荷重を掛けつつオーガーモータで回転駆動されることにより、支持層に到達するまで地中に捩じ込んで埋設（打設）される。この鋼管杭においては、支持層からの支持圧力（反力）を主に掘削羽根の下面で受け止めることにより建物の荷重が支え、その沈下を防止するようになっている。
【０００５】
【特許文献１】
特開平７−２９２６６６号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記鋼管杭においては、掘削羽根による掘削で支持層が荒らされると共に、掘削羽根が螺旋状に傾斜してるため、荒らされた支持層部分の沈みや掘削羽根の螺旋状の傾斜による滑りにより初期沈下量が大きくなるという問題があった。
【０００７】
本発明は、前記事情を考慮してなされたもので、初期沈下量を小さくすることができる鋼管杭を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明のうち、請求項１の発明は、鋼管の先端近くの外周に支持圧を受けるための環状の鍔部を設け、該鍔部の上面及び下面に一端が鋼管の外周面に接し他端が鍔部の周縁部まで延びた板状の切削刃を周方向に適宜間隔で複数設け、前記上面の切削刃の向きが前記下面の切削刃の向きとは反対とされていることを特徴とする。
【０００９】
請求項２の発明は、請求項１記載の鋼管杭において、前記切削刃の他端が前記鍔部の周縁部よりも外側に若干突出していることを特徴とする。
【００１１】
請求項３の発明は、請求項１記載の鋼管杭において、前記鋼管の先端部が端板で閉塞され、該端板の下面に三角刃が突設されていることを特徴とする。
【００１２】
請求項４の発明は、請求項１記載の鋼管杭において、前記鋼管の先端部には該鋼管よりも肉厚の厚い先端管部が設けられ、該先端管部の先端部に土砂を先端管部の内部に導入して圧密閉塞するためのテーパー部が設けられていることを特徴とする。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施の形態を添付図面に基いて詳述する。図１は本発明の実施の形態に係る鋼管杭を示す図で、（ａ）は側面図、（ｂ）は（ａ）の右側から見た側面図、（ｃ）は（ａ）の下方から見た図、図２は鋼管杭の先端部を示す図で、（ａ）は断面図、（ｂ）は（ａ）の下方から見た図、図３は（ａ）は支持層到達部で鋼管杭を逆回転させた時の下の切削刃の作用を示す上方から見た図、（ｂ）は上の切削刃の作用を示す上方から見た図である。
【００１４】
図１において、１は鋼管杭で、２はこの鋼管杭１を構成する鋼管である。この鋼管２の先端近くの外周には、支持圧を受けるための環状好ましくは円環状の鍔部３が設けられている。鍔部３の外径は、図示例では例えば鋼管２の外径の略２倍程度とされている。そして、前記鍔部３の少なくとも下面３ａには、一端が鋼管２の外周面に接し他端が鍔部３の周縁部まで延びた板状の切削刃４が周方向に適宜間隔で複数例えば２〜４枚程度、図示例では２枚設けられている。具体的には、切削刃４の一端（基端）の一側面（先端から見て左側面）が鋼管２の外周面に接しており、切削刃４の他端（先端）４ａが鋼管２の接線方向へ延びている。
【００１５】
実施例の場合、鍔部３の上面３ｂにも、一端が鋼管２の外周面に接し他端が鍔部３の周縁部まで延びた板状の切削刃５が周方向に適宜間隔で複数例えば２〜４枚程度、図示例では２枚設けられている。切削刃４，５は、鋼管２と同じ材質例えば鋼板により形成されている。切削刃４，５は、略直角三角形に形成され、すなわち鋼管２に接する側の一端から鍔部３の周縁部側の他端にかけて漸次高さが減少するようにテーパー６が形成されている。これにより、回転掘削時の貫入抵抗ないしトルクの軽減が図られている。
【００１６】
前記切削刃４，５は、鍔部３の下面３ａまたは上面３ｂに垂直に起立した状態で、前記鋼管２を挟んで対称的に配置されている。また、鍔部３が鋼管杭１の掘進の抵抗となるのを抑制すべく、鍔部３よりも若干大きい径で地盤を掘削するために、鍔部３の下面３ａの切削刃４の他端４ａは、鍔部３の周縁部よりも外側に若干突出している。鍔部３は鋼管２に溶接で取付けられ、切削刃４，５は鍔部３及び鋼管２に溶接で固定されている。
【００１７】
更に、鍔部３の上面３ｂの切削刃５の向きが下面３ａの切削刃４の向きとは反対とされている。すなわち、下面の切削刃４はその一端（基端）の一側面（先端から見て左側面）が鋼管２の外周面に接っしているのに対し、上面の切削刃５はその一端（基端）の他側面（先端から見て右側面）が鋼管２の外周面に接っしており、上下の切削刃４，５の向きが逆になっている。鋼管杭１を地中に捩じ込んで打設する場合は、鋼管杭１を図１の矢印方向（時計方向）、図３（ａ）の場合、矢印とは反対方向（反時計方向）に回転（正回転）させる。これにより下面３ａの切削刃４で掘削された土砂は径方向外方へ押し遣られる。鋼管杭１が支持層に到達したら、図３（ａ），（ｂ）に示すように鋼管杭１を矢印方向へ逆回転させることにより下面の切削刃４で鍔部３の内方へ土砂を押し固めると共に上面の切削刃５で掘削土砂を掘削孔の孔壁に押しつけて崩れないように圧密する。また、鋼管杭１を引き抜く場合には、図３（ｂ）に示すように鋼管杭１を矢印方向へ逆回転させつつ引き上げることにより上面３ｂの切削刃５で土砂を径方向外方へ押し遣りつつ鋼管杭１を容易に引き抜くことができる。
【００１８】
前記鋼管２の先端部は、支持圧を受けるために図２にも示すように円形の端板７で閉塞されている。また、鋼管杭１の回転掘進時の芯ずれを防止するために端板７の下面にはその頂点を鋼管２の軸心線上に一致させた２等辺三角形状の三角刃８が突設されている。前記端板７は、鋼管２の内径または外径と同じ直径の円板状に形成されており、鋼管２の下端部に溶接で取付けられている。前記三角刃８は、端板７の下面に垂直に起立した状態で溶接固定されている。なお、鋼管杭１としては、前記端板７に鋼管２内を通して圧送される固化剤例えばセメントミルクを地中に吐出するための吐出孔９を設けると共にこの吐出孔９を外側から開閉可能に覆う逆止弁１０を設け、軟弱な地盤の土質を改良強化し得るようにしても良い。
【００１９】
次に、以上の構成からなる鋼管杭の作用を述べる。鋼管杭１は、図示しない作業機に昇降可能に装備された回転駆動装置（オーガーモータ）に上端部が保持され、地盤に向けて垂直の起立状態とされ、回転駆動装置等の重量物による所定の荷重が加えられつつ回転駆動装置によって図１（ｃ）の矢印方向に回転駆動される。この鋼管杭１の回転による三角刃８及び鍔部３の下面３ａの切削刃４の回転によって地盤が切削ないし掘削され、掘削された土砂は切削刃４によって径方向外方へ押し遣られつつ圧密されて孔壁に押し付けられる。
【００２０】
こうして鋼管杭１を地中に捩じ込んで行き、鋼管杭１の上端部に鋼管２を順次溶接により継ぎ足しつつ鋼管杭１の先端部が支持層に到達するまで掘削作業を続ける。鋼管杭１の先端部が支持層に到達したなら、鋼管杭１を逆方向に適宜回転させて、図３（ａ）に示すように鍔部３の下面３ａの切削刃４で鍔部３の下方の土砂を内側へ寄せ集めて圧密すると共に、図３（ｂ）に示すように鍔部３の上面３ｂの切削刃５で鍔部３の上方の土砂を外側へ押し遣って圧密すればよい。このようにして、鋼管杭１の打設（埋設）が終了する。
【００２１】
前記鋼管杭１によれば、鋼管２の先端近くの外周に支持圧を受けるための環状の鍔部３を設け、該鍔部３の少なくとも下面３ａに一端が鋼管２の外周面に接し他端が鍔部３の周縁部まで延びた板状の切削刃４を周方向に適宜間隔で複数設けてなるため、支持層からの支持圧を平面的に鍔部３の下面全体で受けることができ、螺旋状に配置した掘削羽根でを支持圧を受ける従来の鋼管杭に比して、初期沈下量を小さくすることができる。この場合、前記切削刃４の他端４ａが前記鍔部３の周縁部よりも外側に若干突出しているため、鍔部３が引っ掛ること無く円滑に地盤を掘進することができる。
【００２２】
また、前記鍔部３の上面３ｂにも一端が鋼管２の外周面に接し他端が鍔部３の周縁部まで延びた板状の切削刃５が周方向に適宜間隔で複数設けられており、前記上面３ｂの切削刃５の向きが前記下面３ａの切削刃４の向きとは反対とされているため、鋼管杭１を正回転させて掘削し、支持層に到達したら鋼管杭１を逆回転させることにより下面３ａの切削刃４により鍔部３の内方へ土砂を押し固めることができると共に上面３ｂの切削刃５により掘削土砂を掘削孔の孔壁に押しつけて崩れないように圧密することができ、また、鋼管杭１を引き抜く場合には、鋼管杭１を逆回転させつつ引き上げることにより上面３ｂの切削刃５により土砂を孔壁側へ押し遣りつつ鋼管杭１を容易に引き抜くことができる。更に、前記鋼管２の先端部が端板７で閉塞され、該端板７の下面に三角刃８が突設されているため、前記端板７の下面で支持層からの支持圧を受けることができると共に、三角刃８によって芯ずれを無くして地中を真っ直ぐ掘進することができる。
【００２３】
図４は鋼管杭の先端部の他の例を示す断面図である。本実施例において、前記実施例と同一部分は同一参照符号を付して説明を省略する。この鋼管杭１は、鋼管２の先端部に該鋼管２よりも肉厚の厚い先端管部１１を設けている。この先端管部１１の先端部には、土砂を先端管部１１の内部に導入して圧密閉塞するためのテーパー部１２が設けられている。先端管部１１の外径は、鋼管２の外径と略同一とされている。
【００２４】
前記先端管部１１の先端近くの外周には支持圧を受けるための環状の鍔部３が設けられ、この鍔部３の少なくとも下面３ａ、図示例では上下両面３ａ，３ｂには、一端が鋼管３の外周面に接し他端が鍔部３の周縁部まで延びた板状の切削刃４，５が周方向に適宜間隔で複数設けられている。また、先端管部１１の先端部には、半角刃が溶接で取付けられている。このように構成された鋼管杭によっても前記実施例と同様の効果が得られる。また、特に、この鋼管杭１によれば、鋼管２の先端部には該鋼管よりも肉厚の厚い先端管部１１が設けられ、この先端管部１１の先端部に土砂を先端管部の内部に導入して圧密閉塞するためのテーパー部が設けられているため、容易に鋼管の先端部を土砂で圧密閉塞することができる。
【００２５】
以上、本発明の実施の形態を図面により詳述してきたが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲での種々の設計変更等が可能である。
【００２６】
【発明の効果】
以上要するに本発明によれば、次のような効果を奏することができる。
【００２７】
（１）請求項１の発明によれば、鋼管の先端近くの外周に支持圧を受けるための環状の鍔部を設け、該鍔部の上面及び下面に一端が鋼管の外周面に接し他端が鍔部の周縁部まで延びた板状の切削刃を周方向に適宜間隔で複数設け、前記上面の切削刃の向きが前記下面の切削刃の向きとは反対とされているため、支持圧を平面的に鍔部の下面全体で受けることができて初期沈下量を小さくすることができ、鋼管杭を正回転させて掘削し、支持層に到達したら鋼管杭を逆回転させることにより下面の切削刃により鍔部の内方へ土砂を押し固めることができると共に上面の切削刃により掘削土砂を掘削孔の孔壁に押しつけて崩れないように圧密することができ、また、鋼管杭を引き抜く場合には、鋼管杭を逆回転させつつ引き上げることにより鋼管杭を容易に引き抜くことができる。
【００２８】
（２）請求項２の発明によれば、前記切削刃の他端が前記鍔部の周縁部よりも外側に若干突出しているため、鍔部が引っ掛ること無く円滑に地盤を掘進することができる。
【００３０】
（３）請求項３の発明によれば、前記鋼管の先端部が端板で閉塞され、該端板の下面に三角刃が突設されているため、前記端板の下面で支持圧を受けることができると共に、三角刃によって芯ずれを無くして地中を真っ直ぐ掘進することができる。
【００３１】
（４）請求項４の発明によれば、前記鋼管の先端部には該鋼管よりも肉厚の厚い先端管部が設けられ、該先端管部の先端部に土砂を先端管部の内部に導入して圧密閉塞するためのテーパー部が設けられているため、容易に鋼管の先端部を土砂で圧密閉塞することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る鋼管杭を示す図で、（ａ）は側面図、（ｂ）は（ａ）の右側から見た側面図、（ｃ）は（ａ）の下方から見た図である。
【図２】鋼管杭の先端部を示す図で、（ａ）は断面図、（ｂ）は（ａ）の下方から見た図である。
【図３】（ａ）は支持層到達部で鋼管杭を逆回転させた時の下の切削刃の作用を示す上方から見た図、（ｂ）は上の切削刃の作用を示す上方から見た図である。
【図４】鋼管杭の先端部の他の例を示す断面図である。
【符号の説明】
１鋼管杭
２鋼管
３鍔部
４切削刃
５切削刃
７端板
８三角刃
１１先端管部
１２テーパー部

Claims

鋼管の先端近くの外周に支持圧を受けるための環状の鍔部を設け、該鍔部の上面及び下面に一端が鋼管の外周面に接し他端が鍔部の周縁部まで延びた板状の切削刃を周方向に適宜間隔で複数設け、前記上面の切削刃の向きが前記下面の切削刃の向きとは反対とされていることを特徴とする鋼管杭。
前記切削刃の他端が前記鍔部の周縁部よりも外側に若干突出していることを特徴とする請求項１記載の鋼管杭。
前記鋼管の先端部が端板で閉塞され、該端板の下面に三角刃が突設されていることを特徴とする請求項１記載の鋼管杭。
前記鋼管の先端部には該鋼管よりも肉厚の厚い先端管部が設けられ、該先端管部の先端部に土砂を先端管部の内部に導入して圧密閉塞するためのテーパー部が設けられていることを特徴とする請求項１記載の鋼管杭。