JP4542888B2 - Steel pipe pile - Google Patents
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Description
この発明は、建築構造物や土木構造物の基礎杭として使用され、回転力と押圧力によって地中に埋設される鋼管杭で、地盤を掘削する機構を有し、杭の先端支持力を増大させるために、杭の先端部やその近傍に鋼管杭の外径より拡径の先端部を有する、回転圧入拡底鋼管杭に関する。 This invention is a steel pipe pile that is used as a foundation pile for building structures and civil structures, and is buried in the ground by rotational force and pressing force, and has a mechanism for excavating the ground, increasing the tip support force of the pile Therefore, the present invention relates to a rotary press-fit bottomed steel pipe pile having a tip part whose diameter is larger than the outer diameter of the steel pipe pile at or near the tip part of the pile.
従来の回転圧入拡底鋼管杭には、杭先端の外周に沿ってほぼ一巻きして螺旋状羽根を固定し、該螺旋状羽根の一部に切り欠き部を設けて礫や玉石を上方に排出することを容易にし、切り欠き部に対応する上方の外周所定位置に所定幅の羽根片を取り付けて切り欠き部による支持力の低下を補うと共に、杭先端部の土砂を軟化させる掘削爪の作用をするビット片が突設され、鋼管杭の地中への掘進をスムーズに施工できるように工夫されているものがある(特開2003−64671、以下、従来技術1と称する)。 In conventional rotary press-fit bottom expanded steel pipe piles, a spiral blade is fixed by winding almost along the outer periphery of the pile tip, and a notch is provided in a part of the spiral blade to discharge gravel and cobblestone upward. The action of the excavation claw that makes it easy to do and attaches a blade piece of a predetermined width to a predetermined position on the outer periphery corresponding to the notch to compensate for the decrease in the supporting force due to the notch and softens the soil at the tip of the pile There are some which are devised so that a bit piece for projecting and projecting the steel pipe pile into the ground smoothly can be constructed (Japanese Patent Laid-Open No. 2003-64671, hereinafter referred to as Prior Art 1).
また、杭先端の下端の外周にフランジ状の拡底板を形成し、該拡底板の一部に1箇所以上の切り欠き部を設けて、該切り欠き部に下刃と上刃を取り付けて上方へ土砂を排出させ、また、切削土砂を鋼管杭の側方周辺に押し固める作用を有するように、杭先端に平面視正回転方向へ凸状に湾曲した刃体で構成される掘削刃を設けて構成されているものがある(特開2003−27475)。 In addition, a flange-shaped widened plate is formed on the outer periphery of the lower end of the tip of the pile, and at least one notch portion is provided in a part of the widened plate, and a lower blade and an upper blade are attached to the cutout portion. A drilling blade composed of a blade that is convexly curved in the direction of normal rotation in plan view is provided at the tip of the pile so that the earth and sand are discharged and the cutting soil is pressed and pressed around the sides of the steel pipe pile. (Japanese Patent Laid-Open No. 2003-27475).
杭の施工時には、下刃や掘削刃により地盤を掘削すると共に、掘削された土砂は切り欠き部を通り抜け、上刃によって拡底板の上方及び側方に排出されて低振動、低騒音、無廃土で地中に埋設され、かつ施工後は、拡底板により杭に大きな先端支持力を付与する工夫がなされている(以下、従来技術2と称する)。
しかしながら、上記の技術によれば、長所を有する反面、次のような問題点がある。 However, the above-described technique has advantages, but has the following problems.
1)第1の問題点
杭の鉛直支持力は、杭材により決まる許容支持力(杭材料の強度)と、地盤により決まる許容支持力(杭の地盤により決まる鉛直支持力は、周面摩擦力と先端支持力で構成される。)の内、小さい値が採用されるが、一般的には地盤により決まる許容支持力の方が小さいことから、杭材により決まる鉛直支持力と同程度に地盤により決まる鉛直支持力を高めた時に、杭の支持力性能が最も大きくなり、経済的であると言える。
1) The first problem The vertical bearing capacity of the pile is the allowable bearing capacity determined by the pile material (the strength of the pile material) and the allowable bearing capacity determined by the ground (the vertical bearing capacity determined by the ground of the pile is the circumferential frictional force. In this case, the smaller value is adopted, but generally the allowable bearing force determined by the ground is smaller, so the ground level is the same as the vertical bearing force determined by the pile material. It can be said that when the vertical bearing force determined by is increased, the bearing capacity performance of the pile is the largest and economical.
故に、背景技術に述べた回転圧入拡底鋼管杭は、先端支持力を大きくする(先端支持力は、地盤反力を受ける杭先端部の有効面積に正比例する。)ために拡底部(背景技術に述べた回転圧入拡底鋼管杭は、杭本体の先端付近に螺旋状羽根、または拡底板を取り付けて拡底部を形成している。以下、拡底部と称する。)を設け、杭本体先端部の底面積と拡底部の底面積を併せ持つことで杭先端部の有効面積が大きくなるように工夫されている。 Therefore, the rotary press-in bottom expanded steel pipe pile described in the background art increases the bottom end support force (the front end support force is directly proportional to the effective area of the pile front end portion subjected to the ground reaction force). The described rotary press-fitted bottom expanded steel pipe pile is provided with a spiral blade or a bottom expansion plate near the tip of the pile body to form a bottom expansion portion (hereinafter referred to as a bottom expansion portion). It has been devised to increase the effective area of the tip of the pile by having both the area and the bottom area of the expanded bottom.
しかしながら、杭本体からの拡底部の張り出しを大きくすると杭に働く抵抗力は大きくなる。 However, if the overhang of the expanded bottom portion from the pile body is increased, the resistance force acting on the pile is increased.
例えば、施工時には、施工機械の回転力と押圧力で杭を埋設させるが、礫層や圧密された粘土層などの硬い地盤(ここでいう硬い地盤とは、N値30以上の地盤である。N値とは、地盤の硬さを示す指標であり、数値が高い程硬いことを意味し、地盤調査の一種である標準貫入試験で得られる値である。以下、硬い地盤と称する。)に杭を貫入させる場合、押圧力で拡底部に地盤反力が働き、大きな曲げモーメントが杭本体と拡底部に作用し、共用時には杭の上載荷重等により拡底部に地盤反力が働き、大きな曲げモーメントが杭本体と拡底部に作用する。 For example, at the time of construction, piles are buried by the rotational force and pressing force of the construction machine, but a hard ground such as a gravel layer or a consolidated clay layer (the hard ground here is a ground having an N value of 30 or more. The N value is an index indicating the hardness of the ground, meaning that the higher the numerical value, the harder it is, and the value obtained by a standard penetration test, which is a kind of ground survey. When penetrating a pile, the ground reaction force acts on the expanded base due to the pressing force, and a large bending moment acts on the pile body and the expanded base.When the pile is shared, the ground reaction force acts on the expanded base due to the pile load, etc. The moment acts on the pile body and the expanded bottom.
故に、施工時や共用後に拡底部が変形しない強度を有し、先端支持力を大きくするためには、杭本体の肉厚又は材料強度を大きなものにするとともに、拡底部の板厚又は材料強度を相当大きなものにする必要があることから、材料コストが上がり、製作も容易ではなく、杭の製作コストが大きくなり不経済であった。 Therefore, in order to have the strength that the expanded base part does not deform at the time of construction or after sharing, and to increase the tip support force, the thickness or material strength of the pile body is increased, and the plate thickness or material strength of the expanded base part is increased. Therefore, the material cost is increased, the manufacturing is not easy, and the manufacturing cost of the pile is increased, which is uneconomical.
2)第2の問題点
背景技術に述べた回転圧入拡底鋼管杭は、杭体の先端に拡底部を設けて、杭先端の底面積を拡底することによって、杭先端の底面と支持地盤との接地面積を大きくし、杭の先端支持力の増大を目的とするものである。
2) The second problem The rotary press-in bottom expanded steel pipe pile described in the background art is provided with a bottom expanded portion at the tip of the pile body, and by expanding the bottom area of the pile tip, The purpose is to increase the ground contact area and increase the tip support force of the pile.
しかしながら、特開平10−219682号のように、抗本体先端部が開口しているものもあり、そのために所定の杭径以上に杭本体の杭径が大きくなり、閉塞効果が得られない場合は、杭先端部が閉塞された場合にくらべて、杭先端部の地盤反力に対する有効面積が少なくなり杭先端部が閉塞された鋼管杭と比較して、杭の先端支持力は小さく不経済であった。 However, as disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-219682, some anti-main body tip portions are open. For this reason, the pile body has a pile diameter larger than a predetermined pile diameter, and a blocking effect cannot be obtained. Compared with steel pipe piles where the pile tip is closed, the effective area for the ground reaction force at the pile tip is smaller and the pile tip support is smaller and less expensive than when the pile tip is closed. there were.
3)第3の問題点
背景技術に述べた回転圧入拡底鋼管杭は、施工機械により杭体に回転力と押圧力を加え、杭先端部に形成された螺旋翼や掘削刃により地盤を掘削し、切り欠き部から上方に掘削土砂を排出させて地中を掘進するが、礫や硬質の粘土等の硬い中間層や支持層地盤に、杭を回転させて施工する場合、杭先端部には掘削回転方向に対して逆方向に大きな反力が働く。
3) Third problem The rotary press-in expansion bottom steel pipe pile described in the background art applies rotational force and pressing force to the pile body with construction machinery, and excavates the ground with spiral blades and excavation blades formed at the tip of the pile. The excavated soil is discharged upward from the notch, and the underground is excavated.When the pile is rotated on a hard intermediate layer or support layer such as gravel or hard clay, A large reaction force works in the direction opposite to the direction of excavation rotation.
従来技術1のような鋼管杭は、杭の先端外周に螺旋状の羽根又は、翼をほぼ一巻きして固定されて切り欠き部が設けられているが、(例えば、特許文献1)、地盤の掘削部と土砂の排出部が一箇所であるため、前記、掘削回転方向に対して逆方向に働く大きな反力は、杭中心軸からの偏心力として杭先端部に対して働き、鉛直方向の杭の垂直施工性を低下させ、共用時における杭の支持力性能を低下させることがある。
A steel pipe pile like the
さらに杭の先端深度が深くなり、杭径に対する杭長の比が大きくなるほど、杭先端部の回転軸と杭体の回転軸とのズレが生じて、杭体が湾曲したまま回転を続け、杭体の湾曲部位に働く圧縮と引っ張りの交番力は、杭体の強度を劣化させ、杭体を破損させるなどの問題があった。 Furthermore, as the tip depth of the pile becomes deeper and the ratio of the pile length to the pile diameter increases, the rotation between the rotation axis of the pile tip and the rotation axis of the pile body will occur, and the pile body will continue to rotate while being curved. The alternating force of compression and tension acting on the curved part of the body has problems such as degrading the strength of the pile body and damaging the pile body.
4)第4の問題点
背景技術に述べた回転圧入拡底鋼管杭は、回転圧入されて地中に埋設される支持杭であり、杭の先端支持力は、杭先端部付近の支持層地盤の硬さに比例して増大するので、杭の先端部は、所定の層厚で硬い地盤に貫入させて、抗一本当りの支持力を大きくしたほうが施工費用は経済的である。
4) Fourth problem The rotary press-in expansion bottom steel pipe pile described in the background art is a support pile that is rotary-inserted and buried in the ground, and the tip support force of the pile is that of the support layer ground near the tip of the pile. Since it increases in proportion to the hardness, the construction cost is more economical if the tip of the pile is penetrated into a hard ground with a predetermined layer thickness to increase the supporting force per one piece.
しかしながら、硬い地盤に杭を貫入させる場合においては、掘削土砂を杭先端部の側方に圧密させることが困難であり、杭を掘進させるためには、掘削土砂を杭先端部から排出、移動させることが必要となる。 However, when the pile is penetrated into the hard ground, it is difficult to consolidate the excavated sediment to the side of the tip of the pile, and in order to advance the pile, the excavated sediment is discharged and moved from the tip of the pile. It will be necessary.
故に、従来技術1の鋼管杭は、杭先端の外周に沿ってほぼ一巻きして固定された螺旋状羽根で形成された拡底部下面の土砂を、杭本体の軸方向に傾斜して取り付けられた螺旋翼や掘削刃で掘削し、掘削土砂は切り欠き部を通り拡底部の上方に移動させる工夫がなされ、従来技術2の鋼管杭は、鋼管杭下端の外周にフランジ状の拡底板で形成された拡底部の下面の土砂を、該拡底板に取り付けた下刃で掘削し、該掘削土砂は、切り欠き部を通り該拡底板に取り付けた上刃で拡底板の上方に移動させる工夫がなされている。
Therefore, the steel pipe pile of the
しかしながら、従来技術1の鋼管杭は、杭本体先端部の底面下部に取り付けたビット片が杭本体の軸方向と同じ垂直方向(傾斜しない)に取り付けられているため、掘削土砂の滑り面がなく、杭本体の先端部下面の掘削土砂は杭先端部から上方へ排出、移動することが困難である。
However, since the steel pipe pile of the
従来技術2の鋼管杭は、杭本体先端部の底面下部に取り付けた掘削刃により掘削土砂を杭先端部の側方に圧密するが、杭本体の軸方向と同じ垂直方向(傾斜しない)に取り付けられており、掘削土砂の滑り面がないため、杭本体の先端部下面の掘削土砂を杭先端部から上方に排出、移動させる機構を有しない。
The steel pipe pile of
故に、硬い中間層や硬い支持層地盤に杭を貫入させる場合に施工が困難であった。 Therefore, the construction was difficult when the pile was penetrated into the hard intermediate layer or the hard support layer ground.
5)第5の問題点
背景技術に述べた回転圧入拡底鋼管杭は、螺旋状羽根及び拡底板を杭先端付近に直接取り付けて拡底部を形成するため、杭本体と杭先端部は一体であり、杭運搬時に拡底部が嵩張り運搬コストが不経済であった。
5) Fifth problem Since the rotary press-in expanded steel pipe pile described in the background art forms a bottom expanded part by directly attaching a spiral blade and a bottom expanded plate near the tip of the pile, the pile main body and the pile front end are integrated. When the piles were transported, the bottoms were bulky and the transportation costs were uneconomical.
本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、杭本体の外径より大径の拡底部に働く地盤反力により、杭本体に作用する大きな曲げモーメントの影響を軽減する機構を設けて、標準貫入試験のN値が50以上のより硬い地盤においても施工時や共用時に杭先端部が変形することなく、硬い中間層や硬い支持層地盤に貫入し得る掘削機構を有し、杭先端部の地盤反力に対する有効面積を多くすることで杭の先端支持力を大きくした鋼管杭であって、さらに杭運搬時に拡底部が嵩張らないように、杭本体と杭先端部とに分割された構造を有することで、杭の先端支持力が大きく、施工性が良くて経済的であり、さらに運搬コストの安い回転圧入拡底鋼管杭を提供することを課題とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and a mechanism for reducing the influence of a large bending moment acting on a pile body by a ground reaction force acting on a bottom expanded portion having a diameter larger than the outer diameter of the pile body. It has an excavation mechanism that can penetrate into a hard intermediate layer or a hard support layer ground without deformation of the pile tip even during construction or sharing even in hard ground with an N value of 50 or more in the standard penetration test, A steel pipe pile that increases the support capacity of the tip of the pile by increasing the effective area against the ground reaction force at the tip of the pile, and is further divided into the pile body and the tip of the pile so that the bottom of the pile does not become bulky when the pile is transported An object of the present invention is to provide a rotary press-fitted bottom-pipe steel pipe pile that has a large pile support capability, has good workability, is economical, and has low transportation costs.
上記の課題を解決するために、第1の発明は、回転力と押圧力によって地中に埋設される鋼管杭であって、該杭の先端部に、杭の支持力を増大させるための拡底板と、該拡底板の切り欠き部の掘削翼と、先端掘削刃とを有する接続用短管が設けられており、
前記の拡底板の切り欠き部は、2箇所以上設けられ、互いにほぼ同じ間隔で設けられており、
前記の掘削翼は、楕円形二重円形状の板材を楕円形短径の中心線と楕円形長径の中心線とで4分割した形状と同等の形状であり、拡底板の切り欠き部に切削土砂をかき上げるように傾斜して設けられ、その二重円の内径部分が接続用短管の外面に沿って接続されており、
前記の先端掘削刃は、前記の拡底板の下面中心に対して下向きに固定された板状掘削刃であり、
該板状掘削刃は、板形状の下辺の中心点と各々左右の上辺角部の頂点とを結ぶ線を折り曲げ線として、各々左右の下辺角部を杭の正回転方向に折り曲げて掘削爪が形成され、杭の回転により、拡底板下部中心近傍部の掘削土砂を拡底板の掘削翼に移送するように設けられていることを特徴とする鋼管杭である。
In order to solve the above-mentioned problem, the first invention is a steel pipe pile embedded in the ground by a rotational force and a pressing force, and has an expanded bottom for increasing the supporting force of the pile at the tip of the pile. A connecting short pipe having a plate, a drilling blade of a cutout portion of the bottom plate, and a tip drilling blade ,
Two or more notches on the bottom plate are provided at approximately the same interval from each other,
The excavating blade has a shape equivalent to a shape obtained by dividing an elliptical double-circular plate material into four parts by an elliptical minor axis centerline and an elliptical major axis centerline, and is cut in a notch portion of the expanded base plate. Inclined so as to scoop up earth and sand, the inner diameter part of the double circle is connected along the outer surface of the short pipe for connection,
The tip excavation blade is a plate-shaped excavation blade fixed downward with respect to the bottom surface center of the bottom expansion plate,
The plate-shaped excavating blade has a line connecting the center point of the lower side of the plate shape and the apex of the left and right upper side corners as a folding line, and each lower side corner is bent in the normal rotation direction of the pile to The steel pipe pile is characterized by being formed so as to transfer excavated earth and sand near the bottom center of the bottom plate to the excavating blades of the bottom plate by rotation of the pile.
また、第2の発明は、前記の接続用短管と、鋼管杭本体とを現場で嵌合して固定することを特徴とする鋼管杭である。
Moreover, 2nd invention is a steel pipe pile characterized by fitting and fixing the said short pipe for a connection and a steel pipe pile main body on-site.
第1の発明によれば、杭本体と拡底板の接合部に、杭本体の外径より大径を有する杭接続用短管を設けたため、杭の施工時や共用後に、拡底板に働く地盤反力による大きな曲げモーメントの影響は少なくなるとともに、当該曲げモーメントは杭接続用短管に作用するために、杭本体に直接作用しない。 According to 1st invention, since the short pipe for pile connection which has a larger diameter than the outer diameter of a pile main body was provided in the junction part of a pile main body and a bottom expanded board, the ground which acts on a bottom expanded board at the time of construction of a pile or after common use The influence of the large bending moment due to the reaction force is reduced, and the bending moment acts on the pile connecting short pipe, and therefore does not act directly on the pile body.
よって、杭本体の肉厚や強度又は、杭拡底板の板厚や強度を必要以上に大きなものにする必要がなく経済的である。 Therefore, it is economical because it is not necessary to make the thickness and strength of the pile main body or the plate thickness and strength of the pile expanded bottom plate larger than necessary.
第2の発明によれば、杭拡底部の切り欠き部と掘削翼は、複数箇所設けられ、地盤の掘削部と土砂の排出部が複数箇所であるために、施工時に杭先端部に対して働く杭中心軸からの偏心力は、大幅に軽減され鉛直方向の杭の垂直施工性を高め、共用時における杭の支持力性能を高める。 According to 2nd invention, since the notch part and excavation wing | blade of a pile expanded bottom part are provided in multiple places, and the excavation part of a ground and the discharge part of earth and sand are multiple places, it is with respect to a pile front-end | tip part at the time of construction The eccentric force from the working pile central axis is greatly reduced, improving the vertical workability of the pile in the vertical direction, and improving the bearing capacity performance of the pile when shared.
さらに杭の垂直施工性が高められることによって、杭先端部の回転軸と杭体の回転軸とのズレが生じて杭体が湾曲したまま回転を続け、杭体の湾曲部位に働く圧縮と引っ張りの交番力が杭体の強度を劣化させ、杭体を破損させるなどの影響を軽減させる。 In addition, the vertical workability of the pile is improved, so that the rotation axis of the pile and the rotation axis of the pile body are displaced, and the pile body continues to rotate while it is curved, and the compression and tension acting on the curved part of the pile body The alternating force reduces the strength of the pile body and reduces the effect of damaging the pile body.
第3の発明によれば、掘削翼は拡底板と杭接続用短管に溶接等で固定されて当該拡底板の補強材の役目を成し、杭の施工時や共用後に拡底板に働く、地盤反力が作用させる大きな曲げモーメントの影響は軽減されて拡底板の変形を防ぎ、杭の施工時には、掘削翼の先端部は拡底板下面の地盤を掘削し、掘削土砂は掘削翼の上面を滑って抗先端部から上方に移動することで硬い地盤においての掘削性能(硬い地盤を掘削する場合、掘削土砂は杭の測方に圧密することが出来ず、当該掘削土砂を杭先端部から上方に移動させる必要がある。)が高くなる。 According to the third invention, the excavation blade is fixed to the bottom expansion plate and the short pipe for connecting the pile by welding or the like to serve as a reinforcing material for the bottom expansion plate, and works on the bottom expansion plate at the time of construction or after sharing the pile. The influence of the large bending moment exerted by the ground reaction force is reduced to prevent the deformation of the bottom plate, and at the time of pile construction, the tip of the excavation blade excavates the ground on the bottom surface of the excavation plate, and the excavated soil covers the upper surface of the excavation blade. Drilling performance on hard ground by sliding upward from the anti-tip (when excavating hard ground, the excavated sediment cannot be consolidated into the pile measurement, and the excavated sediment is moved upward from the tip of the pile. Need to be moved to).
さらに、地盤に対する掘削角度は、掘削地盤の種類に応じて容易に変更でき、杭の施工性が高まる(杭接続用短管の軸方向に対して傾斜し、かつ杭の逆回転方向側に傾斜してなる掘削翼の角度は大きくすれば掘削性能が増し、掘削角度は小さくすれば施工速度が増す。)。 Furthermore, the excavation angle with respect to the ground can be easily changed according to the type of excavated ground, and the workability of the pile is enhanced (inclined with respect to the axial direction of the pile connecting short pipe and inclined toward the reverse rotation direction side of the pile) If the angle of the excavating blade is increased, the excavation performance increases, and if the excavation angle is decreased, the construction speed increases.)
また、掘削翼の形状は、曲げ加工が無く、製作が容易で経済的である。 In addition, the shape of the excavating blade is not bent and is easy to manufacture and economical.
第4の発明によれば、かき上げ機能を有する掘削爪を設けた先端掘削刃で掘削された、杭本体先端部の掘削土砂は、杭埋設時の正回転により掘削爪表面を滑り、杭拡底部に設けられた切り欠き部を通り、杭本体上方に排土されるので、硬質地盤に対する掘削性能が高まる(硬い地盤を掘削する場合、掘削土砂は杭の側方に圧密することが出来ず当該掘削土砂を杭先端部の上方に移動させる必要がある。)。 According to the fourth invention, the excavated earth and sand at the tip of the pile main body excavated by the tip excavating blade provided with the excavating claw having a lifting function slides on the surface of the excavated claw by the normal rotation at the time of burying the pile, and the pile is expanded The excavation performance for the hard ground is improved because it passes through the notch provided in the part and is discharged above the pile body. (When excavating hard ground, the excavated soil cannot be consolidated to the side of the pile. It is necessary to move the excavated earth and sand above the tip of the pile.)
また、杭の正回転方向に曲がり、かつ傾斜して突出する掘削爪が形成され、拡底板の下面中心に対して下向きに固定された板状掘削刃である先端掘削刃は、構造が単純で製作が容易であり、製作コストの低減につながる。 In addition, the tip excavation blade, which is a plate excavation blade that is bent downward in the forward rotation direction of the pile and that protrudes while tilting and is fixed downward with respect to the center of the bottom surface of the bottom expansion plate, has a simple structure. Manufacture is easy, leading to a reduction in manufacturing costs.
第5の発明によれば、杭接続用短管に杭拡底板と、掘削翼と、先端掘削刃とが設けられて構成される杭先端部は、杭本体の外径とほぼ等しい内径の杭接続用短管を、杭本体の先端部に嵌め込めんで固定できる構造であるため、運搬時には杭先端部と、杭本体を分割すれば、嵩張ることが無く、低運搬コストであり、取り扱いも容易である。現場で溶接などで固定して使用できる。 According to the fifth aspect of the invention, the pile tip portion formed by providing the pile bottom plate, the excavation blade, and the tip excavation blade on the pile connecting short pipe has an inner diameter substantially equal to the outer diameter of the pile body. Since the short pipe for connection can be fixed by inserting it into the tip of the pile body, if the pile tip and the pile body are divided during transportation, there is no bulkiness, low transportation cost, and easy handling It is. Can be fixed on the site by welding.
さらに、鋼管の腐食率(建築分野で扱う鋼管の腐食率は、一般的に50年で1mmとされるが、酸性士壌や海水面埋立地等の地盤においては、鋼管の腐食率を大きくする事が考慮される。)を高めに設定する必要がある場合や、杭に働く応力の内、水平方向の応力に対する鋼管杭の抵抗力を大きくするため、杭本体の杭材強度を高めにする必要がある場合は、先端部の杭接続用短管の構造や形状を変えることなく、杭本体の外径はそのままに杭本体の肉厚を変えるだけで対応できる。 Furthermore, the corrosion rate of steel pipes (corrosion rate of steel pipes handled in the construction field is generally 1 mm in 50 years, but in the ground such as acid clay and seawater reclaimed land, the corrosion rate of steel pipes is increased. To increase the resistance of the steel pipe pile against the horizontal stress among the stresses acting on the pile, so that the pile material strength of the pile body is increased. If necessary, it can be dealt with by changing the thickness of the pile body without changing the structure and shape of the pile connecting short pipe at the tip, while maintaining the outer diameter of the pile body.
この発明の一実施形態を、図1、図2、図3、図4に示す。 One embodiment of the present invention is shown in FIG. 1, FIG. 2, FIG. 3, and FIG.
尚、図1は回転圧入拡底鋼管杭の正面図(1)、平面図(2)、底面図(3)であり、図2は拡底板の斜視図であり、図3は掘削翼の平面図であり、図4は先端掘削刃の斜視図である。 1 is a front view (1), a plan view (2), and a bottom view (3) of a rotary press-fitted bottom expanded steel pipe pile, FIG. 2 is a perspective view of a bottom expanded plate, and FIG. 3 is a plan view of a drilling blade. FIG. 4 is a perspective view of the tip excavation blade.
本実施形態の回転圧入拡底鋼管杭1は、図1に示す通り、杭本体2と、杭先端部とで構成され、当該杭先端部は、杭接続用短管3、拡底板4、掘削翼5、先端掘削刃6で構成される。
As shown in FIG. 1, the rotary press-fit expanded bottom
本実施形態における杭本体2と、杭接続用短管3は、所定の長さ、外径、肉厚を有する鋼管(倒えば、構造用炭素鋼鋼管)で形成するが、本実施形態においては、杭本体2が外径190.7mm、肉厚5.3mmの材質STK400を使用するものとし、杭接続用短管3は、外径216.3mm、肉厚12.7mm、長さ100mmで材質STK400を使用するものとする。
The
拡底板4、掘削翼5、先端掘削刃6は、所定の板厚を有する鋼板で形成する。
The
拡底板4は、杭本体2の外径(Φ1)の2倍程度の外径(Φ3)で円形に形成するが、本実施形態においては、拡底板4の外径(Φ3)を370mm、板厚を32mm、材質SS400に設定した。
The expanded
円形に形成された拡底板4の中心点Mから点対称の位置に、もしくは中心角が等しい位置に、2箇所以上の切り欠き部4Aを形成するが、本実施形態においては、180度の位相をもって、切り欠き部4Aを2箇所形成する。
Two or
切り欠き部4Aは、図2に示されるように、前記の円の中心線4A1上の線分L1と、当該中心線4A1を杭の逆回転方向に、所定の距離Wだけ平行移動した位置にある線分L2と、杭接続用短管3の外周に接する円弧L3で囲まれる部分を所定の方法で切断して形成する。
As shown in FIG. 2, the
杭接続用短管3の形状は、所定の高さの中空円筒体であり、当該中空円筒体の底面や上面と中心軸は垂直に形成され、内径は杭本体2が嵌め込められ、かつ杭本体2の外径(Φ1)とほぼ同じ大きさで、杭本体2の外径(Φ1)より大径の外径(Φ2)を有する。
The shape of the pile connecting
切り欠き部4Aが形成された拡底板4の上面に、杭接接続短管3の下面を、杭接続用短管3の中心軸が拡底板4の中心点Mを通る位置に、所定の方法(例えば、溶接)で、固定する。
A predetermined method is employed in such a manner that the bottom surface of the pile connection
掘削翼5の平面視の形状を図3に示す。図3に示された掘削翼5の平面視の形状は、リング状の楕円形二重円を、当該楕円形短径の中心線と、楕円形長径の中心線とで4分割した形状とほぼ等しい形状で、楕円形短径側の掘削翼の内径SL1は、図1に示される杭接続用短管3の外径(Φ2)にほぼ等しく、楕円形長径側の掘削翼内径LL1は、所定の長さである。
The shape of the
掘削翼5は、杭拡底板4に複数箇所設けられた各々の切り欠き部4Aにおいて、杭接続用短管3の軸方向から傾斜して、杭拡底板4と、杭接続用短管3に所定の方法(例えば、溶接)で固定するが、掘削翼5の先端部と、切り欠き部4Aの線分L2は、拡底板4の上面からみて略重なる位置にあり、当該掘削翼5の背面部は、切り欠き部4Aの線分L1に固定する。
The
当該楕円形長径側の掘削翼内径の長さの調整により、杭接続用短管3の軸方向に対して掘削翼5の取り付け角度が調節できることを特徴とするものである。
The attachment angle of the
先端掘削刃6は、図4に示すように、平面視四辺形の所定の板厚を有する鋼板の下辺両角を各々杭の正回転方向Pに折り曲げて掘削爪7を形成するが、当該掘削爪7の折り曲げ線は、前記の四辺形の鉛直方向下辺の中点と、各々上辺両角部を通る線分と略等しい。
As shown in FIG. 4, the
上記の先端掘削刃6の上辺側は、拡底板4の下面に所定の方法で固定(例えば、溶接)されるが、拡底板4の下面から見て(図1(3))、拡底板4に形成された各々の切り欠き部4Aの杭の逆回転方向の切断線の中心側角部(C−C)を通る中心線上と、略同位置に固定すると良い。
The upper side of the
「実施形態の効果」
この実施形態によれば、実施形態の効果の第1は、支持力が大きく、製作が容易で、安価な杭を得ることが出来ることである。
"Effect of the embodiment"
According to this embodiment, the first effect of the embodiment is that a supporting pile is large, easy to manufacture, and an inexpensive pile can be obtained.
杭の支持力は、杭材により決まる許容支持力と、地盤により決まる許容支持力のうち小さな値が採用されるが、一般的には地盤により決まる許容支持力の方が小さい。 As the support force of the pile, a smaller value is adopted among the allowable support force determined by the pile material and the allowable support force determined by the ground, but generally the allowable support force determined by the ground is smaller.
例えば、本実施形態で設定した、杭本体2の外径190.7mm、肉厚5.3mm、材質STK400の鋼管の場合、杭本体2の杭材により決まる長期許容支持力(許容支持力は、構造物の荷重に地震時等に増加する荷重を加えて考慮される短期許容支持力と、平常時の構造物の荷重のみを考慮する長期許容支持力があり、設計上要求される長期許容支待力を杭の長期許容支持力が満足する場合は、一般的に杭の短期許容支持力は、設計上要求される短期許容支持力を満足することから、以下杭の支持力を長期許容支持力で説明する。)は、360kNであるが、本実施形態によらずに、杭本体2そのものを杭として埋設施工した場合の、地盤により決まる長期許容支持力は、支持層地盤のN値が50(N値とは、地盤の硬さを表す数値であり、地盤調査方法の一種である標準貫入試験で求めるが、建築分野においては一般的に最大で50を採用する。)の場合、先端支持力は概ね95.1kNであるから、この場合の杭の長期許容支持力は、95.1kNとなる。(計算式は200×杭先端部の地盤のN値×杭先端部の有効底面積/3を用いた。)
For example, in the case of a steel pipe having an outer diameter of 190.7 mm, a wall thickness of 5.3 mm, and a material STK400 set in the present embodiment, the long-term allowable support force (allowable support force is determined by the pile material of the pile
しかし、本実施形態によれば、杭本体2に杭先端部を形成し、拡底板4の外径を370mmに設定したので、支持層地盤のN値が50の場合、地盤により決まる長期許容支持力は、概ね358.2kNであるから、この場合の杭の最大長期許容支持力は、358.2kNとなり、当該杭の長期許容支持力は、3.76倍に増大する。
However, according to the present embodiment, the
その結果、杭の使用本数が大幅に減ることから資材費の減少と、施工日数の短縮とで施工費用は大幅に減少し、経済的である。 As a result, the number of piles used is greatly reduced, so the construction cost is greatly reduced due to the reduction of material costs and the shortening of construction days, which is economical.
さらに、拡底板4に設けられた杭接続用短管3の外径は、杭本体2の外径より大径のため拡底板4の張り出しが小さくなるとともに、掘削翼5は、拡底板4と杭接続用短管3の外周部に固定されているため、補強リブの役目を働かせて、杭先端部分に働く地盤反力のモーメントの影響は、杭本体2に対して大幅に軽減される。
Furthermore, the outer diameter of the pile connecting
このため拡底板4の板厚を薄くすることが出来る。例えば、本実施形態によらず、杭接続用短管3を設けないで、拡底板4を杭本体2に直接固定して杭を構成した場合、杭先端部に長期許容支持力の358.2kNの荷重(実施形態で設定した拡底板4の外径が370mmの場合、地盤により決まる長期許容支持力の最大は、358.2kNである。)が作用しても、拡底4と、杭本体2が変形しないためには、拡底板4の板厚は相当に厚くする必要があり、材料費も嵩み、加工も困難であり、製作費は増大する。
For this reason, the board thickness of the
しかし、この実施形態よれぱ、杭接続用短管3の規格を外径216.3mm、内径12.7mm、材質STK400に設定し、掘削翼5の規格を板厚24mm、材質STK400に設定すれぱ、長期許容支持力の358.2kNの荷重が杭先端部に作用した場合、拡底板4の板厚は、材質SS400のとき32mm程度で、材質SS540のとき24mm程度に設定すれば、杭先端部は変形しないことが確かめられている。
However, according to this embodiment, the standard of the pile connecting
しかるに、材料費も減少し、加工も容易であり、製作費は大縮に減少する。 However, material costs are reduced, processing is easy, and production costs are drastically reduced.
本実施形態の効果の第2は、杭の施工性が良くなることである。 The second effect of this embodiment is that the workability of the pile is improved.
拡底板4に形成した切り欠き部4Aと、その近傍に固定された掘削翼5は、180度の位相をもって2箇所設けたために、回転埋設時に、杭本体に加わる偏心力が軽減されて杭の垂直施工性が良くなり、拡底板4の下面に設けた掘削刃6によって掘削された杭本体先端部の掘削土砂は、当該拡底板4に形成した掘削刃6の杭正回転方向P側の面を、上方にかつ、杭中心軸から外側に滑り、切り欠き部4A近辺に移動し、拡底板4に設けた掘削翼5によって、拡底板4の上方に掘削排出されるために、掘削性能が高く、N値が50以上の硬い地盤でも容易に貫入させることが出来る。
Since the
本実施形態の効果の第3は、運搬費用が低減することである。 A third effect of the present embodiment is that transportation costs are reduced.
本実施形態において、杭本体2は、杭接続短管3に嵌め込んで杭先端部と固定する構造であるため、工場では杭先端部のみを製作して、施工現場において杭本体2と、杭先端部を溶接等の方法で固定すれば、杭先端部と杭本体1を別々に運搬でき、嵩張らず運搬費用が低減する。
In this embodiment, since the pile
さらに、本実施形態において、杭本体2は、一般に販売されている規格の構造用炭素鋼鋼管を使用しているため、全国各地で容易に入手でき、施工現場が地府県にまたがる等、遠距離である場合に、杭先端部のみを運搬して杭本体2は、現地で調達することも可能である。
Furthermore, in this embodiment, since the pile
1 回転圧入拡底鋼管杭
2 杭本体
3 杭接続用短管
4 拡底板
5 掘削翼
6 先端掘削刃
7 掘削爪
DESCRIPTION OF
Claims (2)
前記の拡底板の切り欠き部は、2箇所以上設けられ、互いにほぼ同じ間隔で設けられており、
前記の掘削翼は、楕円形二重円形状の板材を楕円形短径の中心線と楕円形長径の中心線とで4分割した形状と同等の形状であり、拡底板の切り欠き部に切削土砂をかき上げるように傾斜して設けられ、その二重円の内径部分が接続用短管の外面に沿って接続されており、
前記の先端掘削刃は、前記の拡底板の下面中心に対して下向きに固定された板状掘削刃であり、
該板状掘削刃は、板形状の下辺の中心点と各々左右の上辺角部の頂点とを結ぶ線を折り曲げ線として、各々左右の下辺角部を杭の正回転方向に折り曲げて掘削爪が形成され、杭の回転により、拡底板下部中心近傍部の掘削土砂を拡底板の掘削翼に移送するように設けられていることを特徴とする鋼管杭。 A steel pipe pile buried in the ground by a rotational force and a pressing force, and at the tip of the pile, a bottom expansion plate for increasing the supporting force of the pile, and a drilling blade of a notch portion of the bottom expansion plate, A connecting short pipe having a tip excavating blade is provided ,
Two or more notches on the bottom plate are provided at approximately the same interval from each other,
The excavating blade has a shape equivalent to a shape obtained by dividing an elliptical double-circular plate material into four parts by an elliptical minor axis centerline and an elliptical major axis centerline, and is cut in a notch portion of the expanded base plate. Inclined so as to scoop up earth and sand, the inner diameter part of the double circle is connected along the outer surface of the short pipe for connection,
The tip excavation blade is a plate-shaped excavation blade fixed downward with respect to the bottom surface center of the bottom expansion plate,
The plate-shaped excavating blade has a line connecting the center point of the lower side of the plate shape and the apex of the left and right upper side corners as a folding line, and each lower side corner is bent in the normal rotation direction of the pile to A steel pipe pile which is formed and is provided so as to transfer excavated earth and sand near the bottom center of the bottom plate to the excavation blades of the bottom plate by rotation of the pile.
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