JP4478010B2 - 鋼管杭 - Google Patents

Description

本発明は、鋼管からなる杭本体に回転掘削用の羽根が設けられ、地上に設置された施工装置により地盤に回転圧入される鋼管杭に関するものである。

従来、この種の鋼管杭としては、特許文献１に開示されたものがある。図９に示すように、この鋼管杭では、杭本体５０の先端（下端）に、一対の扇状の羽根５１ａ，５１ｂが固定されている。また、特許文献２の鋼管杭では、図１０（ａ），（ｂ）に示すように、鋼管６０の下端に、平板状のビット６１とともに、一対の四角板状の羽根６２ａ，６２ｂが固定されている。上記各鋼管杭は、地上に設置された施工装置により、地盤に対して回転圧入される。地盤中に回転圧入された鋼管杭には、この鋼管杭を基礎として構築された建築物の重量が加わる。そして、建築物の重量は、杭本体を介して両羽根から地盤に伝達される。このとき、両羽根の外径すなわち面積が大きいほど、より大きな重量を支持することができる。
特開２００１−３４８８６７号公報 特許第３２６４９１０号公報

前記鋼管杭が地盤に回転圧入されていくときには、地盤から垂直方向上向きの反力と、回転方向逆向きの反力とが両羽根に加わる。各反力は、両羽根の外径及び面積が大きくなるにつれて大きくなる。一方、杭本体の外径が大きくなっても、杭本体の下端と各羽根との接合部の長さはそれほど増大しない。このため、上記各特許文献１，２の鋼管杭のように両羽根が杭本体の下端に溶接されているだけのものでは、両羽根の外径がある程度以上大きくなると、杭本体の下端に対する両羽根の固定強度が不足し、地盤への回転圧入中に両羽根が杭本体の下端から脱落する虞がある。この結果、鋼管杭を目標とする地盤深さまで確実に回転圧入することができない虞がある。

本発明は、このような従来の技術に存在する問題点を解決するためになされたのであって、その目的は、杭本体に対する羽根の固定強度を向上し、地盤に対し確実に回転圧入することができる鋼管杭を提供することにある。

上記の目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、鋼管からなる杭本体に、回転掘削用の羽根を設けた鋼管杭であって、前記杭本体に羽根嵌入用の長孔を形成し、この長孔から杭本体の内側に前記羽根を嵌入させた状態で杭本体に羽根を固定し、前記杭本体の下端から下方に突出するビットを設け、前記羽根を一対とするとともに前記ビットを１枚の平板とし、ビットを前記杭本体の軸心を含むように杭本体の内側に固定し、両羽根をビットの両面にそれぞれ当接させることにより、杭本体の下端開口部を塞いだことを特徴とする。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記長孔を、前記杭本体の下端まで達しないように設けたことを特徴とする。
請求項３に記載の発明は、請求項１又は請求項２に記載の発明において、前記長孔及び羽根を複数設けたことを特徴とする。

（作用）
請求項１〜請求項３に記載の発明によれば、鋼管からなる杭本体に設けられた長孔から杭本体の内側に嵌入された羽根が、杭本体により上下から挟持された状態で杭本体に固定支持される。このため、鋼管杭が地盤に回転圧入されるときに地盤から羽根に加わる鉛直方向上向きの反力、及び、回転方向逆向きの反力に対する杭本体への固定強度が、単に杭本体の下端に羽根を固定した鋼管杭に比して向上する。

本発明によれば、鋼管からなる杭本体に対する羽根の固定強度を向上し、地盤に対し確実に回転圧入することができる。

次に、本発明を具体化した一実施形態を図１〜図６に従って説明する。
図１及び図２に示すように、鋼管杭１０は、鋼管からなる杭本体１１に、この杭本体１１の下端から下方に突出する１つのビット１２と、杭本体１１の下端部に設けられた一対の羽根１３ａ，１３ｂとを備えている。

ビット１２は、鉛直面に対して面対称に形成された五角形の鋼板からなり、杭本体１１の下端部内側に嵌入された状態でその左右両端面の適宜箇所で杭本体１１の内周面に溶接されている。また、ビット１２は、その回転中心となる鉛直方向の仮想軸心上に下端の尖鋭部が位置している。なお、ビット１２の厚さは例えば９ｍｍである。

前記各羽根１３ａ，１３ｂは共に同じ形状であって、長軸の位置で２分割されたほぼ楕円形の鋼板からなる。各羽根１３ａ，１３ｂは、各羽根１３ａ，１３ｂに対応して杭本体１１の下端部に設けられた長孔１４ａ，１４ｂからそれぞれ杭本体１１の外側から内側に嵌入された状態で杭本体１１に溶接固定されている。各長孔１４ａ，１４ｂは、それぞれ杭本体１１の軸心に対して傾斜する平面上を延びるように形成されている。また、両長孔１４ａ，１４ｂは、杭本体１１の仮想軸心を対称軸とする回転対称の関係にある。また、両長孔１４ａ，１４ｂは、杭本体１１の下端まで達しないように設けられている。前記各羽根１３ａ，１３ｂは、その直線状の周縁側がそれぞれ長孔１４ａ，１４ｂから杭本体１１の内側に嵌入されている。各羽根１３ａ，１３ｂの直線状の周縁は、前記ビット１２の両面に当接されている。これにより、杭本体１１の下端開口部が塞がれている。

図３に示すように、杭本体１１の軸心Ｓに直交する平面Ｐに対する各羽根１３ａ，１３ｂの傾斜角θは、１５°に設定されている。この傾斜角θは、５°以上かつ２５°以下の範囲内に設定されていればよく、１０°以上かつ２０°以下であればより好ましい。また、図２に示す各羽根１３ａ，１３ｂの長軸及び短軸方向の各長さＭ，Ｎと、各羽根１３ａ，１３ｂの傾斜角θとは、図５及び図６に示すように、鋼管杭１０を杭本体１１の軸心方向に見たときに、各羽根１３ａ，１３ｂの円弧状の周縁が同一円周上に位置するように設定されている。この円の直径は、杭本体１１の外径を１．５〜３．５倍した大きさの範囲内となるように設定され、例えば外径１６５ｍｍの杭本体１１に対しては４５０ｍｍとされている。

また、図２及び図４に示すように、各羽根１３ａ，１３ｂの杭本体１１の外側に配置された部分の下部において、杭本体１１の接線方向に向く下端縁には、その上側がカットされた刃部１５ａ，１５ｂがそれぞれ形成されている。この各刃部１５ａ，１５ｂは、杭本体１１の外側の地盤を掘削するためのものである。この刃部１５ａ，１５ｂの刃角は、例えば４５°とされている。

次に、前述した鋼管杭の作用について説明する。
鋼管杭１０を地盤に埋設する際には、地上に設置した施工装置（図示略）により鋼管杭１０を埋設しようとする地面に起立させ、この状態で鋼管杭１０を回転させながら下方に押す。すると、ビット１２により杭本体１１下方の地盤が掘削され、鋼管杭１０が地盤中に圧入されていく。このとき、杭本体１１の下端が両羽根１３ａ，１３ｂ及びビット１２によって塞がれているので、杭本体１１の下方から土砂が外周側に押し退けられる。それとともに両羽根１３ａ，１３ｂの刃部１５ａ，１５ｂによって杭本体１１の外側の地盤が掘削され、両羽根１３ａ，１３ｂが地盤中に入り込んでいく。この結果、鋼管杭１０が地盤中に回転圧入されていく。

鋼管杭１０が施工装置から加えられる回転力と押込み力とにより地盤中に回転圧入されていくとき、鉛直方向上向き及び回転方向逆向きの反力が地盤から各羽根１３ａ，１３ｂに加わる。このとき、各羽根１３ａ，１３ｂが杭本体１１の長孔１４ａ，１４ｂから杭本体１１の内側にそれぞれ嵌入された状態で杭本体１１に固定されているので、各羽根１３ａ，１３ｂには、杭本体１１の内側と外側とにおいて地盤から鉛直方向上向きの反力が加わる。このため、図４に二点鎖線Ｑで示すように、各羽根１３ａ，１３ｂの外周側が、杭本体１１との接触部（すなわち、長孔１４ａ，１４ｂの内面）を中心として上方に曲がることがない。従って、地盤への回転圧入中に鋼管杭１０の進行方向が鉛直方向からずれたり、図４に二点鎖線Ｒで示すように、各羽根１３ａ，１３ｂから加わる力により杭本体１１の下端部がつぶれることがない。

また、この鋼管杭１０では、長孔１４ａ，１４ｂから杭本体１１の内側に嵌入された各羽根１３ａ，１３ｂが、杭本体１１に上下から挟持された状態で固定支持されている。このため、単に杭本体１１の下端に羽根１３ａ，１３ｂを接合固定した図９及び図１０に示す従来の鋼管杭１０よりも、杭本体１１に対する各羽根１３ａ，１３ｂの固定強度が向上している。この結果、両羽根１３ａ，１３ｂの外径が大きくなり、地盤から各羽根１３ａ，１３ｂに加わる反力が累進的に大きくなっても、各羽根１３ａ，１３ｂの杭本体１１に対する固定強度が不足することはなく、各羽根１３ａ，１３ｂが杭本体１１から脱落する虞がない。

地盤に回転圧入された鋼管杭１０に対し、その上に構築された建築物の重量が加わると、各羽根１３ａ，１３ｂには地盤から鉛直方向上向きの反力が加わる。そして、この反力により、杭本体１１を介して建築物が地盤に支持される。このとき、各羽根１３ａ，１３ｂの外周側が上向きに曲がっておらず、また、杭本体１１の下端部がつぶれていないので、鋼管杭１０が支持できる重量が設計値から減少しない。

以上のように、この鋼管杭１０によれば、杭本体１１に対する両羽根１３ａ，１３ｂの固定強度を向上させ、目標とする地盤深さまで確実に回転圧入することができる。
なお、前記各実施形態は、次のように変更して実施してもよい。

・ 各羽根１３ａ，１３ｂを、杭本体１１の上下に複数段設けてもよい。
・ 図７に示すように、各長孔１４ａ，１４ｂを杭本体１１の下端まで達するように設け、各羽根１３ａ，１３ｂの下端部を杭本体１１の下端から下方に突出させた構成としてもよい。

・ 図８（ａ），（ｂ）に示すように、１つの螺旋状に湾曲された羽根２０を、杭本体１１に設けた１つの螺旋状の図示しない長孔に嵌入させた状態で杭本体１１に固定する。なお、羽根２０は２つの部材２０ａ，２０ｂからなり、杭本体１１に対する組み付け時には各部材２０ａ，２０ｂがそれぞれ長孔に嵌入される。なお、図示はしないが、このような羽根２０を、杭本体１１に対し、上下に複数段設けてもよい。

・ 杭本体１１に固定された両羽根１３ａ，１３ｂの形状を、杭本体１１の軸心方向視で楕円状、正方形状、六角形状、八角形状等にしてもよい。
・ 各羽根１３ａ，１３ｂにおいて、杭本体１１の外側に位置する部分を、ネジ面の一部をなす螺旋状となるように湾曲させてもよい。

・ 扇状に形成した３枚以上の羽根を、杭本体１１に羽根の数だけ設けた長孔から杭本体１１の内側にそれぞれ嵌入させた状態で固定してもよい。

一実施形態の鋼管杭を示す斜視図。 同じく鋼管杭を示す分解斜視図。 鋼管杭の下端部を示す正面図。 同じ下端部を示す側面図。 鋼管杭を示す平面図。 鋼管杭を示す底面図。 他の実施形態を示す斜視図。 （ａ）は他の実施形態を示す正面図、（ｂ）は同じく平面図。 従来の鋼管杭を示す正面図。 （ａ）は従来の鋼管杭を示す正面図、（ｂ）は同じく側面図。

符号の説明

１０…鋼管杭、１１…杭本体、１２…ビット、１３ａ，１３ｂ…羽根、１４ａ，１４ｂ…長孔、２０…羽根、Ｓ…（杭本体の）軸心。

Claims (3)

1. 鋼管からなる杭本体に、回転掘削用の羽根を設けた鋼管杭であって、
   前記杭本体に羽根嵌入用の長孔を形成し、この長孔から杭本体の内側に前記羽根を嵌入させた状態で杭本体に羽根を固定し、
   前記杭本体の下端から下方に突出するビットを設け
   前記羽根を一対とするとともに前記ビットを１枚の平板とし、ビットを前記杭本体の軸心を含むように杭本体の内側に固定し、両羽根をビットの両面にそれぞれ当接させることにより、杭本体の下端開口部を塞いだことを特徴とする鋼管杭。
2. 前記長孔を、前記杭本体の下端まで達しないように設けたことを特徴とする請求項１に記載の鋼管杭。
3. 前記長孔及び羽根を複数設けたことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の鋼管杭。

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