JP4786958B2 - 回転圧入杭用の先端刃および同先端刃を備える回転圧入杭 - Google Patents

Description

本発明は、建築物や土木構造物の基礎支持に用いられる回転圧入杭用の先端刃および同先端刃を備える回転圧入杭に関し、より詳しくは支持地盤が硬質粘土である地盤への打設に好適な回転圧入杭用の先端刃および同先端刃を備える回転圧入杭に関する。

回転圧入杭は、地盤に立てた杭に鉛直方向の荷重を掛けながら回転させて地盤に圧入して使用するものとしてあり、必要に応じて複数の杭を順次接続しながら十分な支持力が得られる深さまで圧入する。

ところで杭の支持力は、杭表面や杭の周囲に設けた翼と周囲の土砂との間に生じる摩擦力であり、杭の先端をより硬い地盤（支持地盤）に到達させるのが望ましい。

上記支持地盤に対し、杭の打設深さは、その杭の先端が少なくとも杭の直径程度の長さを支持地盤内に入り込ませた状態となるようにしなければならず、先端に切削用の刃を設けた杭が各種提案されている（例えば、特許文献１参照）。

しかしながら、前記支持地盤の地耐力が、例えばＮ値にして３０乃至４０程度の硬質粘土である場合、現実的には硬質粘土に杭の先端を圧入することは極めて困難であり、例えば砂礫を通して圧入され、先端が硬質粘土に到達した杭は、先端が硬質粘土の上面に乗った状態でそれ以上圧入されず、この状態で杭の支持力が所要値以上得られれば杭の圧入を完了させているのが現状であり、決して十分な信頼性が得られるものではない。
特開２００４−２３９０１７号公報（第１〜５頁、図１〜７）

本発明の目的とするところは、硬質粘土等のＮ値の大なる地盤に対しても十分に杭先端を圧入することができ、確実に高い支持力を得られる杭の先端刃および同先端刃を備える杭を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明に係る先端刃は、上部が杭の先端に接続される円筒部の下面に、下細りの角錐台をなし、下端中央に下方に延びる棒状のガイド刃を有する角頭部を備え、この角頭部の側面および下端面に続いて、板状に形成された複数の外刃を前記ガイド刃を中心として放射状をなすように設け、前記ガイド刃の下端を外刃の下縁よりも下方に突出せしめ、前記外刃の下辺および外側辺に第１の切削刃を、前記角頭部における側面間の稜線に沿う回転圧入方向の後方側に第２の切削刃をそれぞれ配設した構成のものとしてある。

また、前記円筒部は、外周に張り出す拡底用の螺旋翼を備え、この螺旋翼の回転方向前端縁に、第３の切削刃を設けたものとしてあり、さらに前記螺旋翼の外周面に、第４の切削刃を所要の間隔で複数配設したものとしてあって、前記第３の切削刃に、その先端側へ向かって２０乃至３０度の俯角を付した構成のものとしてある。

本発明に係る回転圧入杭は、円筒部の下面に、下細りの角錐台をなし、下端中央に下方に延びる棒状のガイド刃を有する角頭部を備え、この角頭部の側面および下端面に続いて、板状に形成された複数の外刃を前記ガイド刃を中心として放射状をなすように設け、前記ガイド刃の下端を外刃の下縁よりも下方に突出せしめ、前記外刃の下辺および外側辺に第１の切削刃を、前記角頭部における側面間の稜線に沿う回転圧入方向の後方側に第２の切削刃をそれぞれ配設してなる先端刃の前記円筒部上縁を、杭本体の先端に接続した構成のものとしてある。

また、前記先端刃における円筒部は、外周に張り出す拡底用の螺旋翼を備え、この螺旋翼の回転方向前端縁に、第３の切削刃を設けたものとしてあり、さらに前記螺旋翼の外周面に、第４の切削刃を所要の間隔で複数配設したものとしてあって、前記第３の切削刃に、その先端側へ向かって２０乃至３０度の俯角を付した構成のものとしてある。

本発明に係る先端刃および回転圧入杭によれば、ガイド刃が杭の打設位置の中心を正確に捉えて杭を鉛直方向へ正確に導き、先端刃の下方における土砂は外刃および角頭部によって掻きほぐされて杭の圧入が円滑に行われる。

そして、先端刃が硬質粘土等のＮ値の大なる地盤に到達しても、外刃の下辺と外側辺に第１の切削刃を、角頭部における側面間の稜線に沿う回転圧入方向の前方側に第２の切削刃をそれぞれ配設してあるので、これら第１および第２の切削刃が地盤へ確実に食い込んで、杭をスムーズに圧入させることができる。

また、螺旋翼の前端縁に第３の切削刃を設けてあり、この第３の切削刃に２０乃至３０度の俯角を付してあるので、螺旋翼が地盤へ確実に食い込み、杭をより深い位置に圧入することができ、しかも螺旋翼によって杭の支持力をより向上せしめることができる。
なお、前記第３の切削刃の俯角を２０度未満とすると、Ｎ値の大なる地盤に対する螺旋翼の圧入が困難となり、３０度より大とすると杭の回転抵抗が格段に大となって正確かつスムーズな回転圧入を妨げる。

したがって、硬質粘土等のＮ値の大なる地盤に杭の先端を確実に圧入することができ、十分な支持力を長期間に亘って得ることができ、この杭によって支持される建築物等の構造物の安定性を向上せしめることができる。

また、先端刃は一般的に広く使用されている鋼管杭を杭本体としてこの杭本体の先端に溶接するだけで簡単に使用することができる。

以下、本発明に係る先端刃の実施例を添付図面に示す具体例に基づいて詳細に説明する。
先端刃１は、鋼管杭に接続するための円筒部２の下端に続いて、先端刃の底部たる下細りの四角錐台をなす角頭部３を有し、同尖頭部の中央には角柱状、例えば四角柱状のガイド刃４が設けられている。

また尖頭部３の上記ガイド刃４まわりには、板状に形成された複数（図１、２、４では２枚）の外刃５、５が、前記ガイド刃を中心に放射状に設けられており、これらガイド刃の取り付け位置は前記角頭部３の対向する辺における各中央を通るように設けるのが好ましく、かくすると、角頭部の側面における稜線による地盤への食い込みを良好ならしめることができる。

上記外刃５、５の下辺および外側辺には、複数（図１、４では各下辺に２個、各外側辺に３個）の第１の切削刃６、６を設けてあり、これら第１の切削刃は、図６に示されるようにいずれも角柱状の基部６ａと、杭の回転方向に向かって前後の方向に先端が拡がって鋭角のエッジを有する爪状部６ｂを有している。
なお、上記第１の切削刃の数は地盤中の障碍物の多寡や地盤のＮ値あるいは杭の径に応じて適宜決める。

また、前記角頭部３における側面間の稜線３ａに沿う回転圧入方向の後方側には第２の切削刃７、７を設けてあり、図７に示されるように同切削刃７は杭の回転圧入方向前方側の側面が、切削刃の被取り付け面に隣接する角頭部側面との間に１５乃至２５度程度、好ましくは２０度程度の逃げ角を形成するように設けられており、角頭部３まわりの地盤を低摩擦でほぐして回転圧入を容易ならしめるように構成してある。

さらに、前記円筒部２の外周には、外側へ張り出す拡底用の螺旋翼８を設けてあり、この螺旋翼の回転方向前端縁に、第３の切削刃９、９を設けてあるとともに、螺旋翼の外周面に、第４の切削刃１０、１０を所要の間隔で複数（図３、４では５個）配設してある。

前記螺旋翼８は、外周縁に下向きのカラー１１を備えており、杭の回転圧入時にはこのカラーによって螺旋翼の下面における土砂が螺旋翼の下方に抱きこまれるようになり、螺旋翼下方の地盤が圧密されて杭の支持力がより一層向上させられる。
なお、カラー１１は螺旋翼の補強部材としても作用し、さらにはカラーの基部内側に付したアールによってカラー自体の強度も大ならしめてある。

前記第３の切削刃９、９は、螺旋翼８の回転方向前端縁から前方に突出するように設けられていて、図８に示されるように各切削刃はその先端側へ向かって２０乃至３０度、好ましくは２５度程度の俯角を付してある。

なお、上記第３の切削刃９、９の俯角は、前記第３の切削刃の俯角を２０度未満とすると、Ｎ値の大なる地盤に対する螺旋翼の圧入が困難となり、３０度より大とすると杭の回転抵抗が格段に大となって正確かつスムーズな回転圧入を妨げることから、２０乃至３０度の範囲内が好ましい。

また、前記第４の切削刃１０、１０は、螺旋翼８における前記カラー１１を含む上下方向の幅亘りを長手方向とし、先端刃１の半径方向に突出するように設けられている。
上記第４の切削刃１０、１０を設けてあることにより、螺旋翼８の回転がスムースに行われる。なお、第４の切削刃は地盤のＮ値等の各種条件により設けない場合もある。

上述した構成の先端刃１は、図９に示されるように鋼管よりなる杭本体１２の下端に溶接されて回転圧入杭が構成されるものとしてあり、先端刃の円筒部２上端に形成した開先２ａを杭本体１２の開口下端に突き合わせて溶接する。なお、同図９において符号１３は溶接部を示す。

上述した実施例のものにおいては、先端刃１の円筒部２、角頭部３、ガイド刃４および外刃５を例えば鋳造によって同一材にて一体に形成しているが、これら全てあるいは一部を別部品で製造し、溶接により組付けて構成する場合もある。

なお、上述した先端刃１における拡底用の螺旋翼８は、必ずしも連続するものでなくてもよく、不連続な構成のものとする場合もあるし、円筒部２の左右に、回転圧入方向に下りの傾斜を付した羽根を複数対設けて螺旋翼とする場合もある。

このような螺旋翼８の具体的な構成は、現場における地盤のＮ値に応じて適宜決定するが、螺旋翼を複数の翼体で構成する場合には、前記第３の切削刃９を少なくとも最も下方に位置する翼体の回転方向先端に取り付け、好ましくは全ての翼体の回転方向先端に取り付ける。

本発明に係る先端刃の実施例を示す正面図。 本発明に係る先端刃の側面図。 本発明に係る先端刃の平面図。 本発明に係る先端刃の底面図。 図３のＶ−Ｖ線断面図。 第１の切削刃の拡大斜視図。 第２の切削刃の拡大底面図。 第３の切削刃の拡大正面図。 本発明に係る杭の正面図。

符号の説明

１ 先端刃
２ 円筒部
３ 角頭部
４ ガイド刃
５ 外刃
６ 第１の切削刃
７ 第２の切削刃
８ 螺旋翼
９ 第３の切削刃
１０ 第４の切削刃
１１ カラー
１２ 杭本体
１３ 溶接部
１４ 羽根

Claims (8)

1. 上部が杭の先端に接続される円筒部の下面に、下細りの角錐台をなし、下端中央に下方に延びる棒状のガイド刃を有する角頭部を備え、この角頭部の側面および下端面に続いて、板状に形成された複数の外刃を前記ガイド刃を中心として放射状をなすように設け、前記ガイド刃の下端を外刃の下縁よりも下方に突出せしめ、前記外刃の下辺および外側辺に第１の切削刃を、前記角頭部における側面間の稜線に沿う回転圧入方向の後方側に第２の切削刃をそれぞれ配設してなる回転圧入杭用の先端刃。
2. 前記円筒部は、外周に張り出す拡底用の螺旋翼を備え、この螺旋翼の回転方向前端縁に、第３の切削刃を設けてなる請求項１に記載の回転圧入杭用の先端刃。
3. 前記螺旋翼の外周面に、第４の切削刃を所要の間隔で複数配設してなる請求項２に記載の回転圧入杭用の先端刃。
4. 前記第３の切削刃に、その先端側へ向かって２０乃至３０度の俯角を付してなる請求項２に記載の回転圧入杭用の先端刃。
5. 円筒部の下面に、下細りの角錐台をなし、下端中央に下方に延びる棒状のガイド刃を有する角頭部を備え、この角頭部の側面および下端面に続いて、板状に形成された複数の外刃を前記ガイド刃を中心として放射状をなすように設け、前記ガイド刃の下端を外刃の下縁よりも下方に突出せしめ、前記外刃の下辺および外側辺に第１の切削刃を、前記角頭部における側面間の稜線に沿う回転圧入方向の後方側に第２の切削刃をそれぞれ配設してなる先端刃の前記円筒部上縁を、杭本体の先端に接続してなる回転圧入杭。
6. 前記先端刃における円筒部は、外周に張り出す拡底用の螺旋翼を備え、この螺旋翼の回転方向前端縁に、第３の切削刃を設けてなる請求項５に記載の回転圧入杭。
7. 前記先端刃における螺旋翼の外周面に、第４の切削刃を所要の間隔で複数配設してなる請求項６に記載の回転圧入杭。
8. 前記先端刃における第３の切削刃に、その先端側へ向かって２０乃至３０度の俯角を付してなる請求項６に記載の回転圧入杭。

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