JP4750964B2 - 回転埋設杭 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は底面積拡大板を取付けて支持力を向上させた回転埋設杭に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
一般に、埋立地や盛り土した地盤の弱い土地に、木造住宅や鉄骨低層建築を建てる場合には、コンクリート基礎の形状に沿って所定の間隔で、予め地中に杭を打ち込む杭地業を行なってからコンクリート基礎を施工している。
【0003】
この杭地業としては従来から種々の方法が行なわれているが、例えば腐朽しにくい松の木を打ち込む松杭がある。これは松の木の調達が難しく、品質にばらつきがあるので支持力計算ができず、また施工時には重錘による打設しかできないので振動や騒音の問題がある。
【0004】
また従来行なわれている杭打工法は、コンクリート杭や鋼管杭を地中にハンマーで打設する工法で、打設時の振動や騒音により近隣に建物があるところでは施工できない。またこの方法では杭重量も重く運搬が面倒で、価格も高く、しかも3m程度の短いものがないので、施工深さによってはパイルカッターによって杭頭部を切断しなければならず、施工に手間がかかる問題があった。また鋼管の先端にスクリュー羽根を取付けて、これを回転させながら埋設するスクリューパイルもあるが、スクリュー羽根の製作や溶接に手間がかかる上、スクリュー羽根の外径が大きくなるので運搬や保管にかさばり、残土処理の問題もあった。
【0005】
このため本発明者は、図12に示す回転埋設杭1を先に開発した(特許第2893443号)。この回転埋設杭1は鋼管2の先端を紡錘状に形成し、この紡錘部3の周側面に2枚のブレード4、4が対向して突設され、更にこのブレード4、4は図13に示すように鋼管2を埋設する時の回転方向に先端側を角度αで捩じって湾曲させたもので、鋼管2の先端を成形機で押し潰して2枚のブレード4、4を同時に成形できるものである。
【0006】
この回転埋設杭1は、バックホーのアームの先端に取付けた油圧モータにより、回転埋設杭1を図14に示すように回転させながら地中に埋め込む。回転埋設杭1の先端には、2枚のブレード4、4が突設されているので、ブレード4、4で土7を掻き取りながら孔6が形成され、またブレード4、4の先端がキリのように側面V形状に形成されているので地中に短時間で埋め込むことができる。
【0007】
この時、ブレード4、4は、先端側が回転埋設杭1の回転方向に捩じられているので、掻き取られた土7がブレード4、4によって上方外側に寄せられ、寄せられた土7は孔6の内壁面に押し付けられて周囲地盤を締め固めるので回転埋設杭1の支持強度を向上させることができる。また掻き取られた土7は孔6の内壁面に押し付けられるので排出土がほとんどなく残土処理も不要である。
【0008】
またこの回転埋設杭1は、鋼管2を地盤調査に基づいて必要な長さに切断し、その先端をプレス成形してブレード4、4を一体に形成できるので製造コストが安く、また2〜5m程度の短い回転埋設杭1を工場で生産することができ、現場での杭頭部の切断作業が不要になるなど種々の利点がある。
【0009】
しかしながらこの回転埋設杭1は、鋼管2の先端を成形機で両側から押し潰して2枚の捩じれたブレード4、4を同時に成形させるのでプレス型の構造が複雑で、しかもブレード4、4の先端が鋼管2の半径の1.4倍程度外側に突出してしまう。
【0010】
特に鋼管2の管径が300mmを超える太いものでは、ブレード4の先端が鋼管2の外側に大きく突出するので、固い地盤に回転させながら貫入するとブレード4が折り曲げられて円滑に埋設できないことがある。またブレード4、4の先端がキリのように側面V形状に形成されているので、石などの固いものに当たると芯がずれて垂直に埋設できないこともあった。
【0011】
このため本発明者は更に改良して、図15に示す回転埋設杭8を開発した(特願2001−14196)。この回転埋設杭8は鋼管2の先端側を外周の3方向から中心に向かって斜めに陥没した谷部9を形成し、これら谷部9の間に、先端側が閉塞し、杭頭側(図中下側)が順次、周方向に膨出した3枚のブレード10を放射状に突設したものである。
【0012】
この回転埋設杭8は、ブレード10が鋼管2の外周側にほとんど突設していないので硬い地盤に貫入してもブレード10の変形もなく、短時間で垂直に貫入することができる。
【0013】
しかしながらこの回転埋設杭8は、底面積が鋼管2の断面積に等しいので、底面積を拡大することができない。このためスクリュー羽根を鋼管2の外周に取付けることも考えられるが、スクリュー羽根の製作や溶接に手間がかかる。
【0014】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記問題点を改善し、製造が容易で、底面積を拡大して底面支持力を大幅に向上させることができると共に貫入速度が速い回転埋設杭を提供するものである。
【0015】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項1記載の回転埋設杭は、鋼管の先端側を外周の3又は4方向から中心に向かって斜めに陥没した谷部を形成し、これら谷部の間に、先端側が閉塞し、杭頭側が順次、周方向に膨出した3又は4枚のブレードを放射状に突設し、隣接するブレードの間に形成された谷部が、鋼管の中心軸に対して30〜60度の範囲に傾斜し、且つ放射状に突設した前記ブレードの集合した中心部が、外周側の先端部より軸方向に短く形成されていると共に、各ブレードの先端部が同一円周上に形成された回転埋設杭において、前記ブレードの杭頭側の上部外周に、リング状の底面積拡大板を接合し、この底面積拡大板の外周側に、杭の回転方向に対して土に食い込んで下方に推進する複数個の推進刃を形成したことを特徴とするものである。
【0016】
本発明の請求項2記載の回転埋設杭は、鋼管の先端側を外周の3又は4方向から中心に向かって斜めに陥没した谷部を形成し、これら谷部の間に、先端側が閉塞し、杭頭側が順次周方向に膨出した3又は4枚のブレードを放射状に突設し、隣接するブレードの間に形成された谷部が、鋼管の中心軸に対して30〜60度の範囲に傾斜し、且つ放射状に突設した前記ブレードの集合した中心部が、外周側の先端部より軸方向に短く形成されていると共に、各ブレードの先端部が同一円周上に形成され、鋼管の後端側をラッパ状に拡大させて、ここに別の鋼管の先端を挿入して一体に接合した回転埋設杭において、前記ラッパ状に拡大した部分に接合した別の鋼管の先端外周に、リング状の底面積拡大板を接合し、この底面積拡大板の外周側に、杭の回転方向に対して土に食い込んで下方に推進する複数個の推進刃を形成したことを特徴とするものである。
【0017】
本発明の請求項3記載の回転埋設杭は、請求項1または2において、推進刃が、底面積拡大板の外周側に放射状にスリットを設け、このスリットの片側を平面V形状に下方に傾斜して切り起こして形成されていることを特徴とするものである。
【0018】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施の一形態を図1ないし図8を参照して詳細に説明する。図1は底面積拡大板11を取付けた回転埋設杭8を示すもので、この回転埋設杭8は、鋼管2の先端側を外周の3方向から中心に向かって斜めに陥没した谷部9…を形成し、これら谷部9…の間に、先端側が閉塞し、杭頭側(図中下側)が順次、径方向に膨出した3枚のブレード10…を放射状に突設したものである。
【0019】
この放射状に突設したブレード10…の先端位置は図2に示すように、鋼管2の外径Dの1.1〜0.7に形成されている。また隣接するブレード10、10の間に形成された谷部9の傾斜角度βは、図3に示すように鋼管2の中心軸に対して30〜60度の範囲に傾斜していると共に、3枚のブレード10…が集合した中心部が、ブレード10…の外周側の先端部より軸方向に沿って短く形成されている。
【0020】
この回転埋設杭8の製造方法としては、例えば図6(A)に示すような成型装置13で行なう。この成型装置13は下端が三角形状に形成した3枚の押し板14を120度間隔で放射状に取付けた成形型15をプレスのシリンダー16の先端に取付けたものである。更に三角形状に形成した3枚の押し板14の傾斜角度は、シリンダー16の中心軸に対して30〜60度の範囲に規定されている。
【0021】
この成型装置13の下方に鋼管2を配置して固定し、シリンダー16を伸出させていくと、図6(B)に示すように鋼管2の先端側が3枚の押し板14で3方向から次第に押し潰され、押し板14で押された部分に谷部9が形成されると共に、これら谷部9…の間に、3枚のブレード10…が放射状に形成される。この場合、谷部9の傾斜角度βは、三角形状に形成した押し板14の傾斜角度に等しく成型される。
【0022】
また押し板14は傾斜していると共に板厚が薄いので、鋼管2に形成されたブレード10…は先端側が閉塞し、杭頭側が順次、膨出した形状となる。つまり図4のaーa、bーb、cーc、dーd断面を示すと、図5の(A)〜(D)に示すように先端から杭頭側に向かってブレード10…が順次、周方向に膨出した形状となる。
【0023】
また鋼管2の先端側を3枚の押し板14で3方向から次第に押し潰すので、押し板14で押された部分は、内側に下降しながら中心部で3方向から集合し、図4に示すように、ブレード10…の集合した中心部が、ブレード10…の外周側の先端部より軸方向に沿って短く形成される。このようにプレスで成型する場合には、ブレード10が捩れていないので、従来のように複雑な型が不要で、通常のプレス装置に押し板14を組合せた成形型15を取付けるだけで簡単に成型することができる。
【0024】
また図1に示すように前記ブレード10の杭頭側(図中下側)の上部外周には、鋼板で形成されたリング状の底面積拡大板11が杭頭側から差し込まれて溶接されている。前記底面積拡大板11の直径は回転埋設杭8の直径の約2倍程度に形成されている。この底面積拡大板11の外周側には、回転埋設杭8の回転方向に回転して土に食い込んで下方に推進する2個の推進刃12が形成されている。
【0025】
この推進刃12は、スリット17を放射状に形成し、このスリット17の基端部から約45度の角度で平面V形状に傾斜して切り起こして形成されている。
【0026】
上記構成の回転埋設杭8を埋設する場合、埋設現場では図7に示すように、バックホーのアーム17の先端に油圧モータ18を取付け、ここにブレード10…を下にして回転埋設杭8の上端を押えて垂直に支持させる。
【0027】
次に油圧モータ18により回転埋設杭8を回転させながら地中5に埋め込んでいく。回転埋設杭8の先端には、3枚のブレード10…が等間隔に突設されているので、図8に示すようにブレード10で土7を掻き取りながら孔6が形成されていく。この場合、ブレード10…の集合した中心部が外周側の先端部より軸方向に短く形成されているので、ブレード10…の先端部の3か所が同一円周上を回転しながら先に食い込んで行くので、従来のキリ状に尖った回転埋設杭8のように石などに当っても芯ずれすることがなく垂直に貫入することができる。
【0028】
またブレード10は回転しながら先端で土7を掻き取り、図4および図5の(A)〜(D)に示すように先端から杭頭側に向かってブレード10…が順次、周方向に膨出した形状となっているので、掻き取られた土7は速やかに外側に排出される。
【0029】
また谷部9の傾斜角度βは図3に示すように、鋼管2の中心軸に対して30〜60度の範囲に傾斜しているので、土7の掻き取り作用と、円滑な排出作用を同時に行なう最適なブレード10の長さに設定することができる。この場合、谷部9の傾斜角度βが鋼管2の中心軸に対して30度未満であるとブレード10が長くなり土7が円滑に排出されず土7が谷部9に詰まって共回りしてしまう恐れがある。また谷部9の傾斜角度βが60度を越えるとブレード10が短くなり、土7の掻き取り作用が低下して貫入速度が遅くなる。
【0030】
この埋設過程でブレード10の杭頭側に水平に取付けられた底面積拡大板11も一緒に回転する。この底面積拡大板11の回転に伴って、この外周側に下方に傾斜して形成されている推進刃12、12が土7に食い込んで、スリット17との間の隙間から上面側に順次送る作用により、底面積拡大板11が回転しながら下方に推進していく。
【0031】
この結果、所定の深さまで埋設した回転埋設杭8は、その先端側に底面積拡大板11が一体に取付けられているので、底面積が回転埋設杭単独の場合に比べて約4倍に拡大し、底面支持強度を大幅に向上させることができる。また本発明の回転埋設杭8は、回転させて埋設する時も、逆転させて抜く時にも残土の排出がない。
【0032】
図9は本発明の他の実施の形態を示すもので、短い鋼管2aの先端側を外周の3方向から中心に向かって斜めに陥没した谷部9を形成し、これら谷部9の間に、先端側が閉塞し、杭頭側が順次膨出した3枚のブレード10…を放射状に突設すると共に、鋼管2aの後端側をラッパ状に形成したものである。これは鋼管2の下部内側に下型を置いて図6の成型装置13でプレス加工すると、ブレード10…とラッパ状拡大部19とを同時に成形することができる。
【0033】
このようにブレード10とラッパ状拡大部19を形成した短い鋼管2aを別に成型しておき、これを図10に示すように、ラッパ状拡大部19の内側に長い直状鋼管2の先端を挿入して溶接し一体に接合して回転埋設杭8とし、このラッパ状拡大部19との接合部分の長い鋼管2の先端外周に底面積拡大板11を取付けたものである。
【0034】
この回転埋設杭8は短い鋼管2aを別個に成型するのでプレス作業が容易であり、またこの状態で現場に搬入して、現場で長い鋼管2と底面積拡大板11を溶接しても良い。
【0035】
図11は本発明の他の実施の形態を示すもので、鋼管2の先端側を外周の4方向から中心に向かって斜めに陥没した谷部9…を形成し、これら谷部9…の間に、先端側が閉塞し、杭頭側が順次、径方向に膨出した4枚のブレード10…を放射状に突設したものである。
【0036】
なおブレード10…が5枚以上になるとブレード10…の幅が狭くなり、谷部9に土7が詰まって共回りしてしまうので、土7を掻き取る作用が低下してくる。このため本発明では、ブレード10…の枚数を3又は4枚に規定した。
【0037】
また上記説明では、底面積拡大板11の外周側に推進刃12、12を2枚対向して設けたが、3枚以上を等間隔に形成した構造でも良い。また推進刃12はプレス成形して切り起こした場合について示したが、V形状のスリットを形成し、この片側に別個に作製した推進刃12を溶接しても良い。
【0038】
【発明の効果】
以上説明した如く本発明の請求項1記載の回転埋設杭によれば、底面積を拡大して回転埋設杭の支持力を大幅に向上させ、長期間に亘って安定して基礎を支持することができる。更に本発明の回転埋設杭は構造が簡単で製作費が安く、しかも施工時間が短く、埋設時に残土の発生がなく施工費用も安くすることができる。
【0039】
また谷部の傾斜角度βは、鋼管の中心軸に対して30〜60度の範囲に傾斜しているので、土の掻き取り作用と、円滑な排出作用を同時に行なう最適なブレードの長さに設定することができる。またブレードの集合した中心部が外周側の先端部より軸方向に短く形成され、ブレードの先端部が同一円周上を回転しながら先に食い込んで行くので、キリ状に尖った杭のように石などに当っても芯ずれすることがなく垂直に貫入することができる。
【0040】
また請求項2記載の回転埋設杭によれば、鋼管の後端側をラッパ状に拡大させて、ここに別の鋼管の先端を挿入して一体に接合したので、ブレードとラッパ状拡大部を形成した短い鋼管を別個に成型するのでプレス作業が容易であり、またこの状態で現場に搬入して、現場で長い鋼管と底面積拡大板を溶接することもできる。
【0041】
本発明の請求項3記載の回転埋設杭は、推進刃が、円板外周側に放射状のスリットを形成し、このスリットの片側を平面V形状に下方に傾斜して切り起こして形成されているので製造が容易であり、切り起こした推進刃が回転しながら土に食い込んで、スリットとの間の隙間から土が上面側に送られて、底面積拡大板が回転しながら効率よく下方に推進して埋設することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の一形態による底面積拡大板を取付けた回転埋設杭を示す斜視図である。
【図2】図1の回転埋設杭を示す平面図である。
【図3】図1の回転埋設杭を示す縦断面図である。
【図4】図1の回転埋設杭を示す正面図である。
【図5】図4の回転埋設杭を、高さの異なる位置で水平に破断した断面図である。
【図6】成型装置によりブレードを成形する状態を示す説明図である。
【図7】回転埋設杭を地中に貫入している状態を示す正面図である。
【図8】回転埋設杭が地中に貫入していく状態を示す説明図である。
【図9】本発明の他の実施の形態によるラッパ状拡大部を成形した回転埋設杭に底面積拡大板を取付けた状態を示す斜視図である。
【図10】図9の縦断面図である。
【図11】本発明の他の実施の形態による4枚ブレードの回転埋設杭を示す平面図である。
【図12】従来の回転埋設杭を示す正面図である。
【図13】図12の回転埋設杭を示す側面図である。
【図14】図13の回転埋設杭を埋設している状態を示す説明図である。
【図15】3枚ブレードの回転埋設杭を示す斜視図である。
【符号の説明】
1 回転埋設杭
2 鋼管
4 ブレード
7 土
8 回転埋設杭
9 谷部
10 ブレード
11 底面積拡大板
12 推進刃
13 成型装置
17 スリット
19 ラッパ状拡大部
Claims (3)
- 鋼管の先端側を外周の3又は4方向から中心に向かって斜めに陥没した谷部を形成し、これら谷部の間に、先端側が閉塞し、杭頭側が順次、周方向に膨出した3又は4枚のブレードを放射状に突設し、隣接するブレードの間に形成された谷部が、鋼管の中心軸に対して30〜60度の範囲に傾斜し、且つ放射状に突設した前記ブレードの集合した中心部が、外周側の先端部より軸方向に短く形成されていると共に、各ブレードの先端部が同一円周上に形成された回転埋設杭において、前記ブレードの杭頭側の上部外周に、リング状の底面積拡大板を接合し、この底面積拡大板の外周側に、杭の回転方向に対して土に食い込んで下方に推進する複数個の推進刃を形成したことを特徴とする回転埋設杭。
- 鋼管の先端側を外周の3又は4方向から中心に向かって斜めに陥没した谷部を形成し、これら谷部の間に、先端側が閉塞し、杭頭側が順次周方向に膨出した3又は4枚のブレードを放射状に突設し、隣接するブレードの間に形成された谷部が、鋼管の中心軸に対して30〜60度の範囲に傾斜し、且つ放射状に突設した前記ブレードの集合した中心部が、外周側の先端部より軸方向に短く形成されていると共に、各ブレードの先端部が同一円周上に形成され、鋼管の後端側をラッパ状に拡大させて、ここに別の鋼管の先端を挿入して一体に接合した回転埋設杭において、前記ラッパ状に拡大した部分に接合した別の鋼管の先端外周に、リング状の底面積拡大板を接合し、この底面積拡大板の外周側に、杭の回転方向に対して土に食い込んで下方に推進する複数個の推進刃を形成したことを特徴とする回転埋設杭。
- 推進刃が、底面積拡大板の外周側に放射状にスリットを設け、このスリットの片側を平面V形状に下方に傾斜して切り起こして形成されていることを特徴とする請求項1又は2記載の回転埋設杭。
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