JP4085492B2

JP4085492B2 - 翼付きねじ込み杭

Info

Publication number: JP4085492B2
Application number: JP34368998A
Authority: JP
Inventors: 正宏林; 隆岡本; 敏雄篠原; 玄森
Original assignee: JFE Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 1998-12-03
Filing date: 1998-12-03
Publication date: 2008-05-14
Anticipated expiration: 2018-12-03
Also published as: JP2000170159A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、翼付きねじ込み杭に係り、さらに詳しくは、翼のねじ作用により、無排土で地中に埋設することのできる翼付きねじ込み杭に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
鋼管の側面や先端部に翼状板を取付けた鋼管杭に、地上に設置した施工機械によって回転力を与えることにより、先端部近傍に取付けた翼のねじ作用により鋼管杭を埋設する方法は、従来から種々提案されており、その一部は小径の鋼管杭を対象としたものではあるが実用化されている。以下、本発明に関連すると思われる従来の技術について説明する。
【０００３】
特公平２−６２６４８号公報に記載された鋼管杭の埋設工法は、鋼管製の杭本体の下端に底板を固設し、該底板に掘削刃を設けると共に、杭本体の下端部外周面に杭本体の外径のほぼ２倍強の外径を有する翼幅の大きな杭ネジ込み用の螺旋翼を、ほぼ一巻きにわたり突設した鋼管杭を、軟弱地盤にネジ込むように回転させながら地中に押圧し、下端の掘削刃によって杭本体先端の土砂を掘削軟化させて、杭側面の未掘削土砂中に螺旋翼を食い込ませて、土の耐力を反力として杭体を回転推進しつつ、掘削軟化した土砂を杭側面に押出し圧縮し、無俳土で地中に杭体をネジ込んでゆくようにしたものである（従来技術１）。
【０００４】
また、特開平７−２９２６６６号公報に記載された鋼管杭は、一枚の長さが半巻きで、外径が杭本体の１．５〜３倍程度である一対のラセン翼を、鋼管杭の下端部外周面の同じ高さ位置でラセン方向を同じにして互いに相対的に複数枚不連続に固定したものである（従来技術２）。
【０００５】
さらに、特開昭６１−９８８１８号公報に記載された回転圧入式鋼管杭は、鋼製円筒体の下部に、上下方向に延長する押込用傾斜前面を有する刃を設けると共に、その傾斜前面の下端部から円筒体回転方向の後方に向って斜めに上昇する傾斜ブレードを固定して、環状のドリルヘッドを構成し、そのドリルヘッドの上端部に鋼管杭の下端部を取付けたものである（従来技術３）。
これら従来技術１〜３に示す螺旋翼又は傾斜ブレードは、施工に際してねじとして機能し、また螺旋翼は大きな地盤反力を得るための支持体としての機能も備えている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
従来技術１及び２の鋼管杭は、施工機械で杭頭部にトルクを与えることにより地盤中に埋設される。このとき、螺旋翼には非常に大きな抵抗が作用するため、施工には大きなトルクが必要になる。よって、施工時にはこのトルクに耐えられる強度の杭体（鋼管）が必要であるため、杭本来の支持機能を保証するのに必要な肉厚又は材質以上の肉厚又は強度を確保しなければならず、不経済である。
また、従来技術３の鋼管杭は、先端部に蓋がないため大きな支持力が得られず、その上、傾斜ブレードは幅が狭いので、大きな地盤支持力の支持体として期待できない。
【０００７】
本発明に係る翼付きねじ込み杭は、上記従来技術の諸問題に鑑みてなされたもので、次の課題を解決することを目的としたものである。
（１）施工時のトルクを低減できること。
（２）強固な地盤まで杭をねじ込みにより埋設できること。
（３）翼を利用して大きな地盤支持力が得られること。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
（１）本発明に係る翼付きねじ込み杭は、杭体の先端部に設けた翼のねじ作用により地中に埋設される翼付きねじ込み杭において、
前記翼を、前記杭体の外径Ｄより大きい円形、楕円形または多角形をその中心から２分割した平板状の鋼製板で構成し、２分割した各々の鋼製板の前記中心を、前記杭体の軸中心から互いに反対方向にずらし量 a が 0 ＜ a ＜Ｄ／２となるようにずらし、前記鋼製板を前記杭体の先端に交差して取付けたことを特徴とするものである。
（２）また、杭体の外周面に設けた翼のねじ作用により地中に埋設される翼付きねじ込み杭において、
前記翼を、前記杭体の外径Ｄとほぼ等しい径の孔が形成された前記杭体の外径Ｄより大きい円形、楕円形または多角形をその中心から２分割した平板状の鋼製板で構成し、
前記孔の中心は前記円形、楕円形または多角形の中心から一方の側にずらし量 a が 0 ＜ a ＜Ｄ／２となるようにずらしたものであって、前記鋼製板を、前記孔において互いに交差して前記杭体の外周面に取付けたものである。
【０００９】
（３）さらに、（１）において、前記鋼製板が円形鋼板をその中心から２分割した平板状かつ半円状の鋼製板であって、前記円形鋼板の外径を、前記杭体の外径の１．５〜２．５倍としたものである。
（４）また、（２）において、前記鋼製板が前記杭体の外径Ｄとほぼ等しい径の孔が形成された円形鋼板をその中心から２分割した平板状の鋼製板であって、前記円形鋼板の外径を、前記杭体の外径の１．５〜２．５倍としたものである。
【００１０】
【発明の実施の形態】
［実施の形態１］
図１は本発明の実施の形態１の正面図、図２は模式的に示した図１の縦断面図、図３は図２の下面図で、本実施の形態は本発明の基本的構成を示すものである。
図において、１は本実施の形態に係る翼付きねじ込み杭（以下、鋼管杭という）で、２は鋼管、コンクリート杭の如き中空で円形断面の既成杭（以下、杭体という）、１０は杭体２の先端部に取付けた翼である。
【００１１】
杭体２の先端部は、図４に示すように（図４は説明を容易にするために、杭体２の上下を逆にしてある）、２分割して段差部３ａ，３ｂが設けられ、一方の段差部３ａの下端部から他方の段差部３ｂの上端部に連なるほぼレ字状の取付部４ａを設けると共に、他方の段差部３ｂの下端部から一方の段差部３ａに連なるほぼレ字状の取付部４ｂを設けたものである。
【００１２】
また、翼１０は、図５に示すように、その外径Ｄ₁が杭体２の外径Ｄより大きい（例えば、Ｄ₁＝２Ｄ）円形鋼板１１（又は楕円形鋼板）を、中心から２分割した平板状かつ半円状の鋼製翼１２ａ、１２ｂを、杭体１の先端部に設けた取付部４ａ、４ｂに溶接により取付けたものである。
【００１３】
ここに、杭体２の先端部に設けた段差部３ａ、３ｂの高さ（ピッチＰ）は、杭体２の外径Ｄの０．０５〜０．３０程度が望ましく、円形鋼板１１の外径Ｄ₁は、設計及び施工の経験から、一般に、杭体２の外径Ｄの１．５〜２．５倍程度が望ましい（以下の実施の形態においても同様である）。
【００１４】
鋼製翼１２ａ、１２ｂの杭体２への取付けにあたっては、図３に示すように、一方の鋼製板（例えば１２ａ）の中心Ｏ1 を、杭体２の軸中心Ｏに対して一方の側（破線矢印で示す杭体２の回転方向の追従側）にａ1 だけずらせて取付部４ａに取付け、他方の鋼製翼１２ｂの中心Ｏ2 を、杭体２の軸中心Ｏから反対方向にａ2 （但し、ａ1 ＝ａ2 ）だけずらせて取付部４ｂに取付けたものである。すなわち、鋼製翼１２ａ，１２ｂを互いに反対方向に偏心させて、一端側は杭体２の外周からの張出し長Ｌ1 が短かく、他端側は張出し長Ｌ2 が長くなるように杭体２に取付けて、翼１０を構成したものである。なお、鋼製翼１２ａ，１２ｂのずらし量ａ1 ，ａ2 は必ずしも等しくする必要はないが、ａ1 ＝ａ2 とした方が施工性がよい。
【００１５】
この場合、鋼製翼１２ａ，１２ｂの中心Ｏ₁，Ｏ₂を杭体２の軸中心Ｏから互いに反対方向にずらす範囲（ずらし量ａ₁，ａ₂）は、杭体２の半径（Ｄ／２）の１／３〜２／３程度が望ましい（以下の実施の形態においても同様である）。ただし、この範囲ａ₁，ａ₂は、０＜ａ₁，ａ₂＜Ｄ／２である。
【００１６】
上記のように構成した本実施の形態に係る鋼管杭１は、図６に示すように、地上に設置されたべースマシン２５に設けたモータ２６にその杭頭部が連結され、モータ２６を駆動して鋼管杭１を矢印方向に回転させながら押圧する。これにより、鋼管杭１は翼１０のねじ作用により地中にねじ込まれ、埋設される。
【００１７】
このとき、鋼製翼１２ａの杭体２からの張出し長Ｌ₁，Ｌ₂の短かい側の先端部１３ａ（図１〜図３参照）が地盤に貫入して掘削を開始し、鋼管杭１の回転に伴って鋼製翼１２ａの張出し長が拡大され、ほぼ半回転してピッチＰに対応する深さに推進すると、他方の鋼製翼１２ｂの張出し長の短かい先端部１３ｂが新らしい地盤に貫入する。
【００１８】
鋼管杭１が地盤にねじ込まれる際、鋼製翼１２ａ，１２ｂが新しい地盤に貫入するときは大きな抵抗が働くが、本発明においては、新しい地盤に貫入する鋼製翼１２ａ，１２ｂの先端部１３ａ，１３ｂは杭体２からの張出し長Ｌ₁が短かいため、翼１０、したがって、鋼管杭１に加わる抵抗が小さく、ねじ込みのためのトルクを低減することができる。また、これにより、肉厚の薄い杭体２を用いることができる。
【００１９】
また、翼１０は鋼製翼１２ａ，１２ｂを交差して鋼管２の先端部に取付られているため、両鋼製翼１２ａ，１２ｂの間隙が大きく、このため、鋼製翼１２ａ，１２ｂの間に石などの障害物が詰まることがないので、鋼管杭１をスムーズにねじ込むことができる。
そして、所定の深さに達して埋設が終ったときは、先端部に設けた翼１０により大きな支持力が得られる。なお、鋼製翼１２ａ，１２ｂは偏心して杭体２に取付けて翼１０を構成したが、翼１０の投影面積は杭体２の左右対称位置に鋼製翼を設けた場合と同じなので、支持力に差ない。
【００２０】
【実施例】
外径５００ｍｍ、肉厚１４ｍｍ、長さ２５ｍの鋼管の先端部に、外径１０００ｍｍ、厚さ３５ｍｍの平板状かつ半円状の２枚の鋼製翼を、その中心部を鋼管の軸中心から互いに反対方向に、鋼管の半径の１／２（１２５ｍｍ）ずつずらせて交差して取付けて翼を構成した。したがって、翼の外径は、１２５０ｍｍとなった。なお、鋼管先端部に設けた段差部の高さ（ピッチＰ）は、鋼管の外径の０．１２５倍（６２．５ｍｍ）とした。
【００２１】
試験場所の地盤は、地表から２１ｍまでがＮ値が１０〜２０程度、それ以深はＮ値５０以上の強固な地盤であった。
このような地盤に、上記の鋼管杭を杭頭部をベースマシンに設けたモータに連結してねじ込み施工したところ、比較的小さいトルクでスムーズの埋設することができた。なお、ねじ込みのためのトルクは、鋼管の左右対称位置に鋼製翼を設けた鋼管杭のねじ込みトルクのほぼ８０％であった。
【００２２】
［実施の形態２］
図７は本発明の実施の形態２の斜視図である。本実施の形態は、図８に示すように、その外径Ｄ₁が杭体２の外径Ｄより大きい円形鋼板１１（又は楕円形鋼板）の、中心部Ｏ₃から一方の側にａだけずれた位置を中心Ｏ₄として、杭体２の外径Ｄとほぼ等しい径の穴１４を設けて２分割し、平板状の鋼製翼１５ａ，１５ｂを形成する。
そして、この鋼製翼１５ａ、１５ｂを、図７に示すように、杭体２の先端部より上方の外周に、同じ高さ位置で上下の間隔がピッチＰになるように互いに交差して取付けて翼１０を構成したものである。なお、１７は杭体２の先端開口部を閉塞した閉塞板であり、この閉塞板１７は省略してもよく、あるいは穴のあいたドーナツ状の板を取付けてもよい。
本実施の形態の作用、効果も実施の形態１の場合と同様である。
【００２３】
［参考形態１］
図９は参考形態１の斜視図である。本実施の形態は、杭体２の先端部に、図１０に示すように（図１０では説明を容易にするために、杭体２の上下を逆にしてある）、１ヶ所に高さ（ピッチ）Ｐの段差部３を設け、この段差部３の下端部から１周して段差部３の上端部に連なるほぼＬ字状で螺旋状の取付部４を設けた。
【００２４】
また、図１１に示すように、杭体２の外径Ｄより大きい外径Ｄ₁で中心部に小孔１８を有し、この孔１８から外周まで切断して杭体２の先端部の取付部４の形状に対応した形状に曲げ加工し、螺旋状の翼１９（以下、螺旋状翼という）を形成した。
そして、螺旋状翼１９の中心Ｏ₃を杭体２の軸中心Ｏからａだけ一方の側にずらせて、その張出し長が一方は短かく、その反対側が最長になるように取付部４に溶接により取付けて、翼１０を構成したものである。なお、翼１０の小孔１８は小さいので、施工及び支持力にほとんど影響はないが、閉塞板などにより閉塞してもよい。
本実施の形態の作用、効果も、実施の形態１，２の場合とほぼ同様である。
【００２５】
［参考形態２］
図１２は参考形態２の斜視図である。本実施の形態は、図１３に示すように、杭体２の外径Ｄより大きい外径Ｄ１の円形鋼板１１（又は楕円形鋼板）に、実施の形態２の場合と同様に、その中心Ｏ３から一方の側にａだけずれた位置を中心Ｏ４として、杭体２の外径Ｄとほぼ等しい径Ｄ２の穴１４を設け、この穴１４のずれた側と外周との間を切断し、始端部と終端部との間隙がピッチＰになるように螺旋状に曲げ加工して螺旋状翼２０を形成し、この螺旋状翼２０を杭体２の先端部より上方の外周に取付けて、翼１０を構成したものである。
本実施の形態の作用、効果も、実施の形態１〜３の場合とほぼ同様である。
【００２６】
以上、本発明の要部をなす翼の実施の形態について説明したが、本発明に係る翼はこれに限定するものではなく、四角形その他の多角形の鋼製板を偏心させて杭体に取付けるなど、種々の形状及び構造の翼を用いることができる。
また、翼を杭体の先端部又はその近傍の外周に設けた場合を示したが、さらに上方にも翼を設けるなど、杭体に複数段の翼を設けてもよい。
このように、本発明に係る翼は、杭体に対して偏心して取付けられるものであれば、形状、構造、数、取付位置、取付手段等を適宜変更することができる。
【００２７】
［実施の形態３］
図１４は本発明の実施の形態３の模式的断面図、図１５はその下面図である。
本実施の形態は、翼１０を構成する鋼製翼１２ａ，１２ｂ（又は螺旋状翼）の貫入側の先端部１３ａ，１３ｂの下面に、掘削刃２１を設けたもので、これにより、鋼管杭１の施工時に翼１０の摩擦を防止すると共に、掘削補助を行うようにしたものである。
本実施の形態によれば、鋼管杭１の施工時の翼１０の抵抗をさらに減らし、トルクを低減することができる（なお、本実施の形態は、他の実施の形態にも実施することができる）。
【００２８】
［実施の形態４］
前述のように、本発明に係る鋼管杭は、翼１０を杭体２に偏心して取付けたので、施工時のトルクを低減することができる。これにより杭体２の肉厚を薄くすることができるが、本実施の形態は、図１６に示すように、杭体２にさらに肉厚ｔ１の薄い鋼管を用い、杭体２の肉厚ｔ１よりも、厚い肉厚ｔ２又は強度の大きい短管２２の先端部又はその近傍に、あらかじめ工場などで鋼製翼１２ａ，１２ｂ（又は螺旋状翼）を取付けておき、この短管２２を杭体２の先端部に溶接により接合したものである。
本実施の形態によれば、杭体２の肉厚をさらに薄くすることができる。
【００２９】
【発明の効果】
本発明に係る翼付きねじ込み杭は、杭体の先端部又は外周面に該杭体の軸中心から偏心させて翼を取付けたので、施工に際して翼に作用する地盤抵抗が減り、回転貫入時のトルクを低減することができる。また、翼を構成する鋼製翼の始端部と終端部との間隔が大きいため、石などの障害物が詰りにくい。さらに、埋設後は翼を利用して大きな支持力を得ることができる。
【００３０】
また、上記の翼を、平板状の複数の鋼製板で構成したので、製作及び杭体への取付けが容易である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１の正面図である。
【図２】図１の模式的断面図である。
【図３】図２の下面図である。
【図４】図１の杭体の先端部の斜視図である（上下を逆にしてある）。
【図５】図１の翼の製作過程の説明図である。
【図６】図１の鋼管杭の施工状態の説明図である。
【図７】本発明の実施の形態２の斜視図である。
【図８】図７の翼の製作過程の説明図である。
【図９】参考形態１の斜視図である。
【図１０】図９の杭体の先端部の斜視図である（上下を逆にしてある）。
【図１１】図９の翼の製作過程の説明図である。
【図１２】参考形態２の斜視図である。
【図１３】図１２の翼の製作過程の説明図である。
【図１４】本発明の実施の形態３の模式的断面図でる。
【図１５】図１４の下面図である。
【図１６】本発明の実施の形態４の斜視図である。
【符号の説明】
１翼付きねじ込み杭（鋼管杭）
２杭体
３，３ａ，３ｂ段差部
４，４ａ，４ｂ翼の取付部
１０翼
１２ａ，１２ｂ，１５ａ，１５ｂ鋼製翼
１７閉塞板
１９，２０螺旋状翼
２５ベースマシン
２６モータ

Claims

杭体の先端部に設けた翼のねじ作用により地中に埋設される翼付きねじ込み杭において、
前記翼を、前記杭体の外径Ｄより大きい円形、楕円形または多角形をその中心から２分割した平板状の鋼製板で構成し、２分割した各々の鋼製板の前記中心を、前記杭体の軸中心から互いに反対方向にずらし量 a が 0 ＜ a ＜Ｄ／２となるようにずらし、前記鋼製板を前記杭体の先端に交差して取付けたことを特徴とする翼付きねじ込み杭。
杭体の外周面に設けた翼のねじ作用により地中に埋設される翼付きねじ込み杭において、
前記翼を、前記杭体の外径Ｄとほぼ等しい径の孔が形成された前記杭体の外径Ｄより大きい円形、楕円形または多角形をその中心から２分割した平板状の鋼製板で構成し、
前記孔の中心は前記円形、楕円形または多角形の中心から一方の側にずらし量 a が 0 ＜ a ＜Ｄ／２となるようにずらしたものであって、前記鋼製板を、前記孔において互いに交差して前記杭体の外周面に取付けたことを特徴とする翼付きねじ込み杭。
前記鋼製板が円形鋼板をその中心から２分割した平板状かつ半円状の鋼製板であって、前記円形鋼板の外径が、前記杭体の外径の１．５〜２．５倍であることを特徴とする請求項１に記載の翼付きねじ込み杭。
前記鋼製板が前記杭体の外径Ｄとほぼ等しい径の孔が形成された円形鋼板をその中心から２分割した平板状の鋼製板であって、前記円形鋼板の外径が、前記杭体の外径の１．５〜２．５倍であることを特徴とする請求項２に記載の翼付きねじ込み杭。