JP3835203B2

JP3835203B2 - 回転貫入式鋼管杭

Info

Publication number: JP3835203B2
Application number: JP2001159195A
Authority: JP
Inventors: 博光高木; 知樹斉藤; 友和柴田
Original assignee: Hitachi Cable Ltd
Current assignee: Hitachi Cable Ltd
Priority date: 2001-05-28
Filing date: 2001-05-28
Publication date: 2006-10-18
Anticipated expiration: 2021-05-28
Also published as: JP2002348862A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、回転によって地中に貫入される回転貫入式鋼管杭に係り、特に、貫入開始時における芯ずれを防止した回転貫入式鋼管杭に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の回転貫入式鋼管杭の一例を図６及び図７を用いて説明する。
【０００３】
図６は回転貫入式鋼管杭の概略全体図、図７（ａ）は図６における先端部の拡大正面図、図７（ｂ）はその底面図である。
【０００４】
図に示すように、回転貫入式鋼管杭３０は鋼管からなる杭本体３１と、その外周部に所定の間隔を隔てて複数配置された螺旋状の羽根３２とを備えている。また、杭本体３１の先端部は、中心軸ｃに対して約４５°の角度で傾斜したテーパ状に形成されており、開口部が鉄板３３によって閉塞されている。
【０００５】
かかる回転貫入式鋼管杭３０を図示しない回転駆動手段で回転しながら地中に押圧することによって、先端部が土砂を掘削軟化させながら掻き出して地中に貫入し、その後、螺旋状の羽根３２が地中にねじ込まれ、回転貫入式鋼管杭３０が地中に所定深度沈設される。
【０００６】
従来の回転貫入式鋼管杭の他の例を図８及び図９を用いて説明する。
【０００７】
図８に示した回転貫入式鋼管杭３５は、その先端部が杭本体３１の中心軸ｃに対してほぼ直角に形成されており、その開口部を閉塞する鉄板３３の中心部に、土砂を削り出すための掘削板３６が一枚設けられている。
【０００８】
また図９に示した回転貫入式鋼管杭３７も同様に、先端部が杭本体３１の中心軸ｃに対してほぼ直角に形成されており、その開口部を閉塞する鉄板３３の中心部に、土砂を削り出すための掘削板３６が十字状に設けられている。
【０００９】
これらの回転貫入式鋼管杭３５，３７においても図７に示したものと同様に、図示しない回転駆動手段で回転しながら地中に押圧することによって、先端部に設けられた掘削板３６が土砂を掘削軟化させながら掻き出して地中に貫入し、その後、螺旋状の羽根３２が地中にねじ込まれ、所定深度沈設される。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、このような回転貫入式鋼管杭３０，３５，３７を沈設する場合、設計上の杭位置と施工時の杭位置とをある精度の範囲内で一致させるために、図１０（ａ），図１１（ａ），図１２（ａ）に示すように、設計上の杭中心Ｓを地表にマーキング等の印付けをして回転貫入式鋼管杭３０，３５，３７の中心軸ｃをそれに合わせるようにしていた。
【００１１】
しかしながら、先端部が貫入する部分の土砂の固さが均一でない場合、貫入開始時に杭３０，３５，３７が変位して芯ずれしてしまう問題があった。即ち、図１０（ｂ），図１１（ｂ），図１２（ｂ）に示すように、掘削貫入する部分の土砂に固い部分４０と柔らかい部分４１とが存在する場合、杭３０，３５，３７は回転しつつ矢印Ｄで示すように抵抗の少ない柔らかい土砂４１の方向に変位してしまう。特に、砂利の混入する砂礫層や、瓦礫等が混入する盛土では礫等の固まりが抵抗となり変位が大きくなる。
【００１２】
一方、回転貫入式鋼管杭３０，３５，３７とそれを回転させる回転駆動手段（図示せず）との取付部には必ず若干の遊びが設けられているため、図１３に示すように、回転駆動手段の回転軸Ｒと杭３５の中心軸ｃとが正確に一致せずに多少ずれていることが多い。この状態で杭３５を地中に貫入しようとすると、図１３（ｂ）に示すように、先端部にかかる反力が均等にならず、杭３５は反力が均等になる方向、即ち、回転駆動装置の回転軸Ｒと杭３５の中心軸ｃとが一致する方向に変位する（矢印Ｅ）。
【００１３】
これらの結果、羽根３２が地中にねじ込まれて杭３０，３５，３７が安定する前に、杭３０，３５，３７が大きく変位して施工精度の規定値を逸脱してしまい、杭３０，３５，３７のセットを何度と無くやり直ししなければならなかった。
【００１４】
そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、貫入開始時における杭の変位による芯ずれを防止できる回転貫入式鋼管杭を提供することにある。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明は、閉塞された先端部と、杭本体の外周部に設けられた螺旋状の羽根とを有する回転貫入式鋼管杭において、上記先端部に、杭の中心軸と同軸で延びる先行ロッドを設けたものである。
【００１６】
これによれば、貫入開始時に回転貫入式鋼管杭が変位しようとすると先行ロッドが地盤からの反力を受けるため、杭の移動の抵抗となり、芯ずれを防止できる。
【００１７】
また、上記先行ロッドに、所定の回転トルクが加わったときに破断して上記先行ロッドを上記先端部から脱落させる細径部を形成しても良い。
【００１８】
これによれば、羽根が地中にねじ込まれて先行ロッドが不要となったときに、先行ロッドを杭から脱落させることができる。
【００１９】
また、上記先行ロッドに、破断する回転トルクがそれぞれ異なる上記細径部を複数設け、上記先行ロッドが順次分割されて上記先端部から脱落するようにしても良い。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な一実施形態を添付図面に基づいて詳述する。
【００２１】
図１は本発明の一実施形態に係る回転貫入式鋼管杭の先端部を示す正面図であり、図２は図１における先行ロッドの拡大正面図である。
【００２２】
図に示すように、本実施形態に係る回転貫入式鋼管杭１０（以下、単に鋼管杭とする）は、鋼管からなる杭本体１１と、その外周部に所定の間隔を隔てて配置された（図では一つのみ示す）螺旋状の羽根１２とを備えている。また、杭本体１１の先端部Ａは、鋼管杭１０の中心軸Ｃに対してほぼ直角に切断されており、その開口部が鉄板１３によって閉塞されている。鉄板１３には貫入時に土砂を削り出すための掘削板１５が中心軸Ｃを中心に十字状に設けられている。
【００２３】
更に、先端部Ａには、貫入開始時に地中に挿入され、鋼管杭１０が変位しようとしたときに地盤から反力を受けて変位を防止するための先行ロッド１６が設けられている。先行ロッド１６は丸鋼からなり、鋼管杭１０の中心軸Ｃと同軸に位置させて掘削板１５の下端部に溶接接合される。先行ロッド１６の直径は杭本体１１の直径よりも大分小さく、２０〜２５ｍｍ程度が好ましい。また、先行ロッド１６の長さは杭本体１１の直径の１／２〜１倍程度が好ましい。
【００２４】
更に、先行ロッド１６には、所定の回転トルクが加わったときに破断するように設計された細径部１７が形成されている。本実施形態では、細径部１７は２カ所に形成されており、下側の細径部１７ａは約５ｋＮ・ｍのトルクで破断するような直径に形成されており、上側の細径部１７ｂは５ｋＮ・ｍよりも大きなトルクで破断するように細径部１７ａの直径よりも若干大きく形成されている。
【００２５】
鋼管杭１０が地中にねじ込まれて先行ロッド１６に約５ｋＮ・ｍの回転トルクが加わると、細径部１７ａが破断して細径部１７ａよりも下側に位置する部分の先行ロッド１６が鋼管杭１０の先端部Ａから脱落する。
【００２６】
鋼管杭１０が更に地中深くねじ込まれて先行ロッド１６により大きな回転トルクが加わると、細径部１７ｂがある所定の回転トルクで破断し、先行ロッド１６のほぼ全体が先端部Ａから脱落するようになっている。
【００２７】
次に本実施形態の作用を述べる。
【００２８】
本実施形態の回転貫入式鋼管杭１０を地中に沈設する場合、図３に示すように、設計上の杭中心Ｓを地表にマーキング等の印付けをして、その印に鋼管杭１０の中心軸Ｃを合わせて位置させる。
【００２９】
その状態で、鋼管杭１０を図示しない回転駆動手段で回転しながら地中に押圧すると、まず先行ロッド１６が地中に貫入され、続いて、掘削板１５が土砂を掘削軟化させながら掻き出して鋼管杭１０が地中に貫入される。
【００３０】
このとき、鋼管杭１０が貫入する部分の土砂の固さが均一でない場合、即ち、貫入する部分の土砂に固い部分１７と柔らかい部分１９とが存在する場合、鋼管杭１０は固い部分１７の抵抗によって柔らかい部分１９側へと変位しようとする。また、図１３に示したように、回転駆動手段の回転軸Ｒと鋼管杭１０の中心軸Ｃとにずれがある場合、鋼管杭１０はずれを修正する方向に変位しようとする。
【００３１】
しかしながら、図４に示すように、鋼管杭１０が変位しようとすると、掘削板１５と先行ロッド１６とが地盤からの反力Ｆを受けるため、これが抵抗となって鋼管杭１０の移動が妨げられる。
【００３２】
即ち、図９に示したような、先行ロッド１６を有さない従来の鋼管杭３７では、図５に示すように、掘削板３６のみが地盤からの反力Ｆを受けるため、鋼管杭３７の変位力ｆが地盤反力Ｆを上回り（ｆ＞Ｆ）、杭３７が変位してしまうのに対して、本実施形態の回転貫入式鋼管杭１０では、掘削板１５と先行ロッド１６とで受ける地盤反力Ｆが鋼管杭１０の変位力ｆを上回る（Ｆ＞ｆ）ため、鋼管杭１０は移動（変位）しない。従って、設計上の杭中心Ｓに対して芯ずれすることがなく、鋼管杭１０のセットを何度も行う必要はない。鋼管杭１０が所定深度貫入されて螺旋状の羽根１２が地中内にねじ込まれると鋼管杭１０はより安定し、芯ずれすることはない。
【００３３】
このように、本実施形態の回転貫入式鋼管杭１０によれば、大がかりなホルダー機構等を設けることなく鋼管杭１０の変位を防止でき、確実に所定の精度で沈設できる。
【００３４】
さて、上記のように、鋼管杭１０がある程度貫入して羽根１２が地中にねじ込まれれば、鋼管杭１０は安定するため先行ロッド１６は必要なくなる。また、鋼管杭１０の先端部Ａが最終的に到達すべき固い支持層まで到達しようとするときに、先行ロッド１６が妨げとなるおそれがあることから、先行ロッド１６は羽根１２が地中にねじ込まれた後は先端部Ａから脱落させることが好ましい。
【００３５】
そこで、本実施形態の回転貫入式鋼管杭１０では、鋼管杭１０がある程度沈設されて先行ロッド１６に所定の回転トルクが加わると細径部１７が破断して、先行ロッド１６が先端部Ａから脱落するようになっている。
【００３６】
例えば、先行ロッド１６の先端が、鋼管杭１０が最終的に到達すべき固い支持層に突き当たると、先行ロッド１６に大きな回転トルクが加わり、これによって細径部１７が破断して先行ロッド１６は先端部Ａから脱落して土砂と同様に鋼管杭１０の周辺に排除される。その結果、掘削板１５が支持層に突き当たり、その土砂を掘削軟化して貫入することができる。従って、鋼管杭１０を確実に支持層まで到達させることができる。
【００３７】
更に、本実施形態では、先行ロッド１６に、破断トルクの異なる細径部１７が複数個（二個）設けられているため、先行ロッド１６に所定の回転トルク（約５ｋＮ・ｍ）が加わると細径部１７ａが破断して、細径部１７ａよりも下側に位置する部分が分割されて脱落する。その後、更に大きな回転トルクが先行ロッド１６に加わると細径部１７ｂが所定のトルクで破断して細径部１７ｂよりも下側に位置する部分が脱落する。このように、先行ロッド１６が順次分割されて脱落するようになっている。
【００３８】
また、本実施形態で回転貫入式鋼管杭は、杭本体１１の先端部が中心軸Ｃに対してほぼ直角に形成され、その開口部を閉塞する鉄板１３に掘削板１５が十字状に設けられたタイプとして説明したが、本発明はこの点において限定されず、他のタイプの鋼管杭にも適用できることは勿論である。
【００３９】
【発明の効果】
以上要するに本発明によれば、以下に示すごとく優れた効果を発揮するものである。
１）貫入開始時における杭の変位による芯ずれを防止できる。
２）不要となった先行ロッドを脱落・排除できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る回転貫入式鋼管杭の先端部を示す正面図である。
【図２】図１における先行ロッドの拡大正面図である。
【図３】設計上の杭中心に図１の回転貫入式鋼管杭の中心軸を合わせてセットした状態を示す平面図である。
【図４】本発明の一実施形態に係る回転貫入式鋼管杭における、貫入開始時の杭の変位力と地盤反力とを説明する正面図である。
【図５】図９に示す従来の回転貫入式鋼管杭における、貫入開始時の杭の変位力と地盤反力とを説明する正面図である。
【図６】従来の回転貫入式鋼管杭の一例を示す概略全体図である。
【図７】（ａ）は図６の回転貫入式鋼管杭の先端部の拡大正面図である。
（ｂ）は図６の回転貫入式鋼管杭の先端部の拡大底面図である。
【図８】（ａ）は従来の他の例の回転貫入式鋼管杭の先端部の正面図である。
（ｂ）は従来の他の例の回転貫入式鋼管杭の先端部の底面図である。
【図９】（ａ）は従来の他の例の回転貫入式鋼管杭の先端部の正面図である。
（ｂ）は従来の他の例の回転貫入式鋼管杭の先端部の底面図である。
【図１０】（ａ）は図７に示した回転貫入式鋼管杭の中心軸を設計上の杭中心に合わせてセットした状態を示す平面図である。
（ｂ）は貫入開始時に（ａ）に示した状態から変位して芯ずれした状態を示す平面図である。
【図１１】（ａ）は図８に示した回転貫入式鋼管杭の中心軸を設計上の杭中心に合わせてセットした状態を示す平面図である。
（ｂ）は貫入開始時に（ａ）に示した状態から変位して芯ずれした状態を示す平面図である。
【図１２】（ａ）は図９に示した回転貫入式鋼管杭の中心軸を設計上の杭中心に合わせてセットした状態を示す平面図である。
（ｂ）は貫入開始時に（ａ）に示した状態から変位して芯ずれした状態を示す平面図である。
【図１３】（ａ）は回転駆動手段の回転軸と杭の中心軸とにずれがある状態を示す正面図である。
（ｂ）は（ａ）の状態において、杭の先端部にかかる地盤反力の状態を示す平面図である。
【符号の説明】
１０回転貫入式鋼管杭
１１杭本体
１２羽根
１５掘削板
１６先行ロッド
１７細径部

Claims

閉塞された先端部と、杭本体の外周部に設けられた螺旋状の羽根とを有する回転貫入式鋼管杭において、
上記先端部に、杭の中心軸と同軸で延びる先行ロッドを設け、上記先行ロッドに、所定の回転トルクが加わったときに破断して上記先行ロッドを上記先端部から脱落させる細径部を形成したことを特徴とする回転貫入式鋼管杭。
上記先行ロッドに、破断する回転トルクがそれぞれ異なる上記細径部を複数設け、上記先行ロッドが順次分割されて上記先端部から脱落するようにした請求項１記載の回転貫入式鋼管杭。