JP4988068B2 - Steel pipe pile and its construction method - Google Patents
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Description
本発明は、港湾構造物あるいは橋梁の基礎や建物の基礎等、土木・建築分野においてに使用される鋼管杭及びその施工方法に関する。
本願は、2010年07月05日に、日本に出願された特願2010−153290号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。The present invention relates to a steel pipe pile used in the field of civil engineering and architecture, such as a harbor structure or a bridge foundation or a building foundation, and a construction method thereof.
This application claims priority on July 05, 2010 based on Japanese Patent Application No. 2010-153290 for which it applied to Japan, and uses the content for it here.
従来、摩擦杭として、杭の周面摩擦力を高めるために、杭の先端部の外周面をテーパー状外周面とすること、または杭全長の外周面をテーパー状外周面とし、杭の先端部のテーパー部から外径が一定の定径部の全長にわたり、鉄筋を螺旋状に巻き付けることが知られている(例えば、特許文献1参照)。このような摩擦杭には、杭の外周面の摩擦力が期待されている。
また、杭の長さ方向の中間部の外周面に、杭軸方向に間隔をおいて螺旋翼を複数設ける共に、杭の先端部のコーン部分に螺旋翼における翼ピッチ(推進ピッチ)と同じ間隔で、前記コーン部分に同じ推進ピッチで螺旋状に帯鋼を溶接等により固定することも知られている(例えば、特許文献2参照)。Conventionally, as a friction pile, in order to increase the peripheral frictional force of the pile, the outer peripheral surface of the tip of the pile is a tapered outer peripheral surface, or the outer peripheral surface of the entire length of the pile is a tapered outer peripheral surface, and the tip of the pile It is known that a reinforcing bar is spirally wound over the entire length of a constant diameter portion having a constant outer diameter from the taper portion (see, for example, Patent Document 1). Such a friction pile is expected to have a frictional force on the outer peripheral surface of the pile.
In addition, a plurality of spiral wings are provided on the outer peripheral surface of the intermediate portion in the length direction of the pile at intervals in the pile axis direction, and the same pitch as the blade pitch (propulsion pitch) in the spiral wings is provided at the cone portion at the tip of the pile. It is also known that a steel strip is fixed to the cone portion spirally at the same propulsion pitch by welding or the like (see, for example, Patent Document 2).
杭を地盤に貫入させる場合には、テーパー状の外周面部分の平面投影面積が大きいと、杭貫入完了後においては、杭の支持力を発揮する部分になる。その反面、杭施工時においては、特に一軸圧縮強度が3N/mm2を超えるような軟岩や中硬岩、硬岩といった岩盤の中間層を打ち抜く必要がある場合や、支持層が岩盤であり、そこに杭を貫入させる場合には、テーパー状の外周面部分が大きな貫入抵抗となる。When penetrating a pile into the ground, if the planar projected area of the tapered outer peripheral surface portion is large, the pile will exhibit a supporting force after completion of the pile penetration. On the other hand, at the time of pile construction, especially when it is necessary to punch an intermediate layer of rock such as soft rock, medium hard rock and hard rock whose uniaxial compressive strength exceeds 3 N / mm 2 , or the support layer is rock. When a pile is penetrated there, the tapered outer peripheral surface portion becomes a large penetration resistance.
場所打ち鉄筋コンクリート杭や既成コンクリート杭を埋設するために、先端側をテーパー状の外周面およびテーパー状の内周面としたケーシングを用いることも知られている(例えば、特許文献3参照)。 In order to embed cast-in-place reinforced concrete piles and precast concrete piles, it is also known to use a casing having a tapered outer peripheral surface and a tapered inner peripheral surface on the tip side (see, for example, Patent Document 3).
杭を回転圧入施工によって地中に貫入させる際、貫入深度が大きくなるに従い、管内閉塞土の抵抗が大きく発生するため、高い押込み力・回転力が必要となる。ここで、押込み力とは、杭を地中の貫入方向に押し下げるために加える力を指す。また、回転力は、杭を回すために加える力を指す。
杭を回転圧入する押込み力を確保するためには、反力が必要となり、反力を確保するためには、回転圧入施工機にカウンタウェイトを設置したり、アンカー等を設けたりすることが必要となる。これらの輸送費や作業費、材料費などが必要となり、杭の施工コストが増加することになる。また、押込み力を確保するためには、回転圧入施工機も大能力化・大型化することになるので、杭施工コストを一段と増加させることになる。
さらに、杭の推進力を獲得するために、杭に推進用の螺旋翼あるいは羽根などの治具を取付けると、加工費および取付け費用や材料費が掛かり、さらには、軟弱地盤の施工においては、逆に、螺旋翼あるいは羽根の間隔で、施工速度が制限されてしまうため、施工速度の低下に繋がる。
また、既成杭を支持層に貫入後、より高い支持力を獲得するために、既成杭の先端を確実に閉塞させる工法がある。この方法では、杭先端の土を完全に排除した後、コンクリートを打設したり、杭先端にセメントミルクを注入して根固め部を造成したりする必要がある。When a pile is penetrated into the ground by rotary press-fitting, the resistance of the closed soil in the pipe increases as the depth of penetration increases, so a high indentation force and rotational force are required. Here, the pushing force refers to the force applied to push the pile down in the penetration direction. Moreover, rotational force refers to the force applied in order to turn a pile.
A reaction force is required to secure the pushing force to rotationally press the pile, and it is necessary to install a counterweight or an anchor on the rotational press-fitting machine to ensure the reaction force. It becomes. These transportation costs, work costs, material costs, etc. are required, and the construction cost of piles will increase. In addition, in order to secure the pushing force, the rotary press-fitting construction machine is also increased in capacity and increased in size, so that the pile construction cost is further increased.
Furthermore, in order to acquire the propulsive force of the pile, if a jig such as a spiral wing or blade for propulsion is attached to the pile, processing costs, mounting costs and material costs are incurred. Furthermore, in the construction of soft ground, Conversely, the construction speed is limited by the spacing between the spiral blades or blades, leading to a reduction in construction speed.
Moreover, after penetrating an existing pile into a support layer, in order to acquire a higher support force, there exists a construction method which obstruct | occludes the tip of an existing pile reliably. In this method, it is necessary to completely remove the soil at the tip of the pile and then cast concrete or to inject a cement milk into the tip of the pile to create a solidified portion.
また、先端が開口し、その杭先端部に掘削ビットを設けたビット付き開端杭では、回転圧入施工時には開端杭の地中への貫入量に伴い、管内に土が流入し、堆積する。これにより、杭の先端部の閉塞度合が高まり、杭圧入時の抵抗の原因となる。前記の杭先端の閉塞は、管内に流入した砂や粘土や石といった地盤を構成する材料(土)と、杭内側の内周面との摩擦によって生じる。
特に、杭回転圧入施工時に問題となるのは、杭を地中の貫入方向に押し込む押込み力である。これは、杭回転圧入施工時においては、反力を、通常、錘や施工用の機械自体の自重で得るため、反力を大きくするためには、錘が多く必要になり不経済である。回転方向の力は、反力を反力獲得用の棒状の治具等で他の重機などに当てるなどして取ることができるため、問題になることは少ない。In addition, in an open end pile with a bit having an open end and a drilling bit at the end of the pile, soil flows into the pipe and accumulates as the open end pile penetrates into the ground during rotary press-fitting. Thereby, the obstruction | occlusion degree of the front-end | tip part of a pile increases and becomes a cause of the resistance at the time of pile press-fit. The blockage of the tip of the pile is caused by friction between the material (soil) constituting the ground such as sand, clay, and stone that has flowed into the pipe and the inner peripheral surface of the inside of the pile.
In particular, a problem in the pile rotary press-in construction is the pushing force for pushing the pile in the penetration direction into the ground. This is because the reaction force is usually obtained by the weight of the weight or the construction machine itself at the time of pile press-fitting construction, and in order to increase the reaction force, many weights are required, which is uneconomical. The force in the rotation direction can be obtained by applying the reaction force to another heavy machine with a rod-shaped jig or the like for obtaining the reaction force.
外径が一定の定径部に螺旋状に突起を設けた杭の場合には、杭を回転圧入して施工したときに、定径部の部分に設けた螺旋状の突起が、杭の外周面部分の周囲地盤を乱す。これにより、鋼管杭の周面と周囲地盤との杭周面摩擦抵抗が低減する可能性がある。そのため、支持杭に属する杭であっても、定径部の外周面側の地盤を極力乱さないようにすることにより、杭先端支持力と、定径部の周面摩擦抵抗との両方を期待することができる。 In the case of a pile with a spiral protrusion on a constant diameter part with a constant outer diameter, when the pile is rotated and pressed, the spiral protrusion provided on the constant diameter part is Disturb the surrounding ground of the face part. Thereby, there exists a possibility that the pile peripheral surface frictional resistance of the surrounding surface of a steel pipe pile and surrounding ground may reduce. Therefore, even if the pile belongs to the support pile, both the pile tip support force and the peripheral frictional resistance of the constant diameter part are expected by not disturbing the ground on the outer peripheral surface side of the constant diameter part as much as possible. can do.
また、杭軸方向の全長にテーパー状の外周面を有する杭の場合には、杭の製作コストが高くなると共に、杭施工装置も特殊になり、施工が煩雑になる。
また、施工杭におけるテーパー状の外周面の周方向に螺旋状に数周に亘って推進ピッチとなるように螺旋状突起を設けた場合には、杭回転圧入時におけるテーパー状の外周面付近の土の流れは、螺旋状突起にガイドされるように土は流れる。螺旋状突起により積極的に、土をせん断破壊するものではないため、テーパー外周面と土との付着を低減することが困難になる。
この場合には、テーパー状の外周面部分の平面投影面積が大きくなるほど、押し込み力が大きくなり、また、テーパー状の外周面部分に土が付着することによる抵抗も大きくなる。Moreover, in the case of a pile having a tapered outer peripheral surface in the entire length in the pile axis direction, the manufacturing cost of the pile becomes high, and the pile construction device becomes special, and the construction becomes complicated.
In addition, when the spiral projections are provided so as to form a propulsion pitch over several turns spirally in the circumferential direction of the tapered outer peripheral surface of the construction pile, the vicinity of the tapered outer peripheral surface at the time of pile press-fitting The soil flows as guided by the spiral protrusions. Since the soil is not actively sheared and destroyed by the spiral protrusions, it is difficult to reduce the adhesion between the tapered outer peripheral surface and the soil.
In this case, as the planar projection area of the tapered outer peripheral surface portion increases, the pushing force increases, and the resistance due to adhesion of soil to the tapered outer peripheral surface portion also increases.
前記のような杭全長に亘ってテーパー状の外周面を設けたテーパー杭の欠点を解消する技術として、杭の先端部のみにテーパー状の外周面及びテーパー状の内周面を設けた鋼管杭とする発明が本出願人によって出願されている。
このように、鋼管杭の先端にテーパー状の外周面及びテーパー状の内周面を備えたテーパー状部分を設けることで、管内土と杭内周面との摩擦による抵抗を軽減する。これにより、管内に侵入した土砂と鋼管の内側との摩擦により発生する抵抗、いわゆる管内閉塞抵抗を低減することができる。また、テーパー状部分により、杭底面の投影面積が増加し、地盤に対して抵抗するため、容易に高い支持力を得ることができる。特に地盤の拘束圧の高い深い支持層や硬い岩盤層では,テーパー状部分の底面投影面積の部分で高い圧縮荷重を負担できる。また、先端が開口している通常のストレートな鋼管杭よりも高い支持力を発揮することができる。
ただし、先端テーパー状部分を有する鋼管杭では、その先端テーパー状部分は、杭施工時には、前記の先端テーパー状部分が地盤と直接角度をもって接触するため、テーパー状部分に高い荷重が発生する。高い荷重が発生したまま先端テーパー状部突起付きの鋼管杭を回転することで、先端テーパー状部分の鋼材の板厚が摩耗により減少したり、変形を生じたりする恐れがある。また、先端テーパー状部分の荷重は、大きな抵抗が生じるため、施工機械の能力をさらに小さくして施工可能とするためには、さらに抵抗の低減が望まれる。
回転圧入施工により杭を施工する場合には、杭を地中の貫入方向に押し込む押込み力を小さくすることができると、杭一本当たりの施工コストの低減を図ることができる。したがって、多数本の杭が地盤に回転圧入されるため、トータルの施工コストを格段に低減する上で、杭一本当たりの施工コストを低減させることが重要になる。
本発明は、杭の押し込み力を低減することが可能な鋼管杭およびその施工方法の提供を目的とする。Steel pipe piles with a tapered outer peripheral surface and a tapered inner peripheral surface only at the tip of the pile as a technology to eliminate the disadvantages of the tapered pile with a tapered outer peripheral surface over the entire pile length as described above The present invention has been filed by the present applicant.
Thus, by providing a tapered portion having a tapered outer peripheral surface and a tapered inner peripheral surface at the tip of the steel pipe pile, resistance due to friction between the pipe inner soil and the pile inner peripheral surface is reduced. Thereby, the resistance generated by friction between the earth and sand that has entered the pipe and the inside of the steel pipe, that is, the so-called blockage resistance in the pipe can be reduced. In addition, since the projected area of the bottom surface of the pile is increased by the tapered portion and resists the ground, a high supporting force can be easily obtained. Especially in the deep support layer and the hard rock layer where the confining pressure of the ground is high, a high compressive load can be borne in the area of the projected area of the bottom surface of the tapered part. Moreover, higher support force can be exhibited than the normal straight steel pipe pile which the front-end | tip is opening.
However, in a steel pipe pile having a tip tapered portion, the tip tapered portion makes a high load on the tapered portion because the tip tapered portion comes into direct contact with the ground at the time of pile construction. By rotating a steel pipe pile with a tip tapered portion protrusion while a high load is generated, the steel plate thickness of the tip tapered portion may be reduced by wear or may be deformed. Moreover, since a large resistance is generated in the load at the tip tapered portion, it is desired to further reduce the resistance in order to further reduce the capacity of the construction machine and enable the construction.
When constructing a pile by rotational press-fit construction, if the pushing force for pushing the pile in the underground penetration direction can be reduced, the construction cost per pile can be reduced. Accordingly, since a large number of piles are rotationally press-fitted into the ground, it is important to reduce the construction cost per pile in order to significantly reduce the total construction cost.
An object of this invention is to provide the steel pipe pile which can reduce the pushing force of a pile, and its construction method.
本発明は、上記課題を解決して係る目的を達成するために以下の手段を採用した。
すなわち、
(1)本発明の一態様に係る鋼管杭は、掘削方向の前端が開口し、かつ、中空である鋼管杭であって、外径寸法が一定である定径部と、前記前端に向かって内形寸法及び外形寸法が漸次小さくなる先端部とを備え;前記先端部の外周面に、前記前端から後端に向かって一部または全体に延在し、かつ、前記先端部の半径方向外方に突出する突起が設けられ;前記定径部の外形寸法に対する前記先端部の長さ方向の高さ寸法の比が、0.3〜5.5である。
The present invention employs the following means in order to solve the above problems and achieve the object.
That is,
(1) A steel pipe pile according to one aspect of the present invention is a steel pipe pile that is open and hollow at the front end in the excavation direction, and has a constant diameter portion having a constant outer diameter, and toward the front end. A tip portion having an inner shape dimension and an outer shape dimension that gradually decrease; extending partially or entirely on the outer peripheral surface of the tip portion from the front end toward the rear end, and radially outward of the tip portion And a ratio of the height dimension in the length direction of the tip portion to the outer dimension of the constant diameter portion is 0.3 to 5.5 .
(2)上記(1)に記載の鋼管杭は、前記突起が、前記先端部の前記外周面の周方向に間隔をあけて複数設けられていることが好ましい。
(3)上記(1)または(2)に記載の鋼管杭では、前記突起の前記後端側が前記定径部及び前記先端部の回転方向の後方になるように、前記突起が傾斜していることが好ましい。
(4)上記(1)乃至(3)の何れか一項に記載の鋼管杭では、前記突起が前記先端部の中心軸線に対して周方向に傾斜して配置され、前記中心軸線に直角な面と前記突起の延在方向の中心軸線とのなす角が、20°〜70°であることが好ましい。
(5)上記(1)乃至(4)の何れか一項に記載の鋼管杭では、前記突起が、前記定径部の外形寸法よりも、前記先端部の前記半径方向の内側に位置するように、前記突起の高さが規定されていることが好ましい。
(2) In the steel pipe pile according to (1), it is preferable that a plurality of the protrusions are provided at intervals in the circumferential direction of the outer peripheral surface of the tip portion.
(3) In the steel pipe pile according to (1) or (2), the protrusion is inclined so that the rear end side of the protrusion is behind the constant diameter portion and the tip end in the rotation direction. It is preferable.
(4) In the steel pipe pile according to any one of (1) to (3) , the protrusion is disposed to be inclined in the circumferential direction with respect to the central axis of the tip, and is perpendicular to the central axis. The angle formed by the surface and the central axis in the extending direction of the protrusion is preferably 20 ° to 70 °.
(5) In the steel pipe pile according to any one of (1) to (4) , the protrusion is positioned on the inner side of the distal end portion in the radial direction with respect to the outer dimension of the constant diameter portion. Further, it is preferable that the height of the protrusion is defined.
(6)上記(1)乃至(5)の何れか一項に記載の鋼管杭では、前記前端の周方向に間隔をあけて掘削ビットが複数設けられていることが好ましい。
(7)上記(1)乃至(6)の何れか一項に記載の鋼管杭では、前記突起の下端が、前記掘削ビットの上面の直上に位置していることが好ましい。
(8)上記(1)乃至(7)の何れか一項に記載の鋼管杭では、前記掘削ビットが、前記定径部の外形寸法よりも、前記先端部の前記半径方向の内側に配置されていることが好ましい。
(9)上記(1)乃至(8)の何れか一項に記載の鋼管杭では、前記定径部の外径寸法に対する前記前端の外径寸法の比が、0.60〜0.95であることが好ましい。
(10)上記(1)乃至(9)の何れか一項に記載の鋼管杭では、前記先端部に、前記前端から突出し前記掘削方向に向かって尖った尖り部が設けられていることが好ましい。
(6) In the steel pipe pile according to any one of (1) to (5), it is preferable that a plurality of excavation bits are provided at intervals in the circumferential direction of the front end.
(7) In the steel pipe pile according to any one of (1) to (6), it is preferable that a lower end of the protrusion is positioned immediately above an upper surface of the excavation bit.
(8) In the steel pipe pile according to any one of (1) to (7) , the excavation bit is disposed on the inner side in the radial direction of the tip portion than the outer dimension of the constant diameter portion. It is preferable .
( 9 ) In the steel pipe pile according to any one of (1) to (8), the ratio of the outer diameter dimension of the front end to the outer diameter dimension of the constant diameter portion is 0.60 to 0.95. Preferably there is.
( 10 ) In the steel pipe pile according to any one of (1) to (9), it is preferable that the tip portion is provided with a pointed portion protruding from the front end and sharpened in the excavation direction. .
(11)上記(1)乃至(10)の何れか一項に記載の鋼管杭を用いた鋼管杭の施工方法であって、前記鋼管杭に回転力および押込み力を付与する回転圧入工法によって地盤に圧入する際に、前記突起により前記地盤をせん断破壊しながら前記鋼管杭を圧入することが好ましい。
(12)上記(11)に記載の鋼管杭の施工方法では、硬質地盤を含む地盤に前記鋼管杭を回転圧入することが好ましい。
(13)上記(11)に記載の鋼管杭の施工方法では、施工途中において、地中で前記鋼管杭を回転させながら、あるいは回転を加えずに、または、それらを組合せながら上下動させることで、前記鋼管杭内の土の高さを下げることが好ましい。
(14)上記(11)に記載の鋼管杭の施工方法では、前記鋼管杭の前記先端部を支持層内において最終的に打止める際に、前記鋼管杭を逆回転して、前記突起により前記先端部の外周面付近の土を下方に押し込むことが好ましい。
( 11 ) A method for constructing a steel pipe pile using the steel pipe pile according to any one of (1) to (10 ) above, wherein the ground is formed by a rotary press-fitting method for applying a rotational force and an indentation force to the steel pipe pile. When press-fitting into the steel pipe, it is preferable to press-fit the steel pipe pile while shearing and destroying the ground with the protrusion.
( 12 ) In the steel pipe pile construction method described in ( 11 ) above, it is preferable to rotationally press-fit the steel pipe pile into the ground including the hard ground.
( 13 ) In the construction method of the steel pipe pile according to the above ( 11 ), in the middle of the construction, the steel pipe pile is rotated up and down while rotating, or without rotating, or combining them. It is preferable to lower the height of the soil in the steel pipe pile.
( 14 ) In the construction method of the steel pipe pile according to ( 11 ), the steel pipe pile is reversely rotated when the tip portion of the steel pipe pile is finally stopped in the support layer, and the protrusion is used to It is preferable to push the soil near the outer peripheral surface of the tip portion downward.
まず、鋼管杭には、その前端が閉塞している閉端杭と、前端が開口している開端杭とがあり、本発明は、前端が開口している開端杭に属する。
また、鋼管杭には、支持層まで打ち込まないで周面摩擦力を主に発揮させて支持力を期待する摩擦杭と、支持層に打ち込んで先端部での支持力を主に発揮させて支持力を期待する支持杭とがあり、本発明は、鋼管杭を支持層に打ち込んで先端部での支持力を発揮させて支持力を期待する支持杭に属する。First, steel pipe piles include a closed-end pile whose front end is closed and an open-end pile whose front end is open, and the present invention belongs to an open-end pile whose front end is open.
In addition, the steel pile pile is supported by the friction pile that is expected to provide the support force by mainly exerting the frictional force on the peripheral surface without being driven into the support layer, and the support force at the tip portion is driven mainly by being driven into the support layer. There is a support pile that expects a force, and the present invention belongs to a support pile that expects a support force by driving a steel pipe pile into a support layer to exhibit a support force at the tip.
上記(1)に記載の鋼管杭によれば、内形寸法及び外形寸法が漸次小さくなるテーパー状の先端部に、単に、突起を設けるだけの簡単な構成で、突起により杭を地中に施工する時において、先端部の摩耗及び変形を抑制することができる。
また、鋼管杭の施工時における施工荷重を低減することが可能になり、施工機械の能力を抑えることができる。場合によっては、施工機械の小型化が可能になる施工コストの安価な鋼管杭とすることができる等の効果が得られる。
また、先端部がテーパー状であるため、本鋼管杭は、内周面の摩擦による抵抗を軽減して施工性の向上を図ることができる。また、テーパー状の先端部により、杭の底面の投影面積が増加し、地盤に対して抵抗するため、容易に高い支持力を得ることができる。また、拘束圧が高い、支持層が深い、あるいは、岩盤層が硬いなどの地盤では、テーパー状の先端部(底面投影面積の部分)で高い圧縮荷重を負担できるため、通常のストレートな開口を有する鋼管杭(定径部のみを有する鋼管杭)よりも高い支持力を発揮することができる。
通常、打ち込み杭などで、杭の前端での支持力を発揮させるために、杭の前端を閉塞させる必要がある。例えば、先端が開口している打ち込み杭の場合、杭先端を閉塞させるためには、支持層に杭を一定以上貫入させる必要がある。しかしながら、本鋼管杭は、テーパー状の先端部を有しているので、杭の前端の支持力を高めることができる。この結果、杭の前端での支持力の発現のために杭の前端面を閉塞させる必要はなく、小さい貫入量でも、支持力の獲得が可能であり、また施工時間の短縮などが可能である等の効果が得られる。
更に、定径部の外形寸法に対する前記先端部の長さ方向の高さ寸法の比が0.3〜5.5であるので、軟弱地盤においては、ストレートな鋼管杭(定径部のみの鋼管杭)に比べて、鋼管杭の内周面の摩擦による抵抗を軽減して施工性の向上を図ることができる。さらには、支持層においては、少ない貫入量で高い支持力を発揮することができる効果が得られる。
According to the steel pipe pile described in (1) above, the pile is installed in the ground by the projection with a simple configuration in which the projection is simply provided at the tapered tip portion where the inner and outer dimensions are gradually reduced. When doing, wear and deformation of the tip can be suppressed.
Moreover, it becomes possible to reduce the construction load at the time of construction of a steel pipe pile, and the capability of a construction machine can be suppressed. Depending on the case, it is possible to obtain an effect that the construction machine can be downsized and the steel pipe pile can be made at a low construction cost.
Moreover, since the front-end | tip part is a taper shape, this steel pipe pile can reduce the resistance by the friction of an internal peripheral surface, and can aim at the improvement of workability. In addition, the tapered tip increases the projected area of the bottom surface of the pile and resists the ground, so a high supporting force can be easily obtained. In addition, in the ground where the confining pressure is high, the support layer is deep, or the rock layer is hard, a high compression load can be borne at the tapered tip (bottom projected area). The steel pipe pile (the steel pipe pile having only the constant-diameter portion) having a higher supporting force can be exhibited.
Usually, it is necessary to block the front end of the pile in order to exert a supporting force at the front end of the pile, such as a driven pile. For example, in the case of a driven pile whose tip is open, in order to close the pile tip, it is necessary to penetrate the pile into the support layer more than a certain amount. However, since this steel pipe pile has a taper-shaped front-end | tip part, the supporting force of the front end of a pile can be improved. As a result, it is not necessary to close the front end face of the pile in order to develop the support force at the front end of the pile, and it is possible to acquire the support force even with a small amount of penetration, and to shorten the construction time. Etc. are obtained.
Furthermore, since the ratio of the height dimension in the length direction of the tip portion to the outer dimension of the constant diameter portion is 0.3 to 5.5, a straight steel pipe pile (a steel pipe having only a constant diameter portion is used in soft ground. Compared with a pile), the resistance by the friction of the inner peripheral surface of a steel pipe pile can be reduced and workability can be improved. Furthermore, in the support layer, an effect that a high support force can be exhibited with a small amount of penetration is obtained.
上記(2)に記載の鋼管杭によれば、前記突起が、先端部の周方向に間隔をおいて複数設けられているので、間隔をおいて設けられた突起により、テーパー状の先端部の摩耗及び変形の一層の抑制を図ることができる等の効果が得られる。
上記(3)に記載の鋼管杭によれば、前記突起の後端側が、定径部及び先端部の回転方向の後方になるように、突起が傾斜しているので、掘削されたテーパー状の先端部の外周面側を上に向かって流れる掘削土(ずり)、あるいは、突起によりせん断破壊される土砂をスムースに突起が傾斜した方向に沿って案内して流すことができる等の効果が得られる。According to the steel pipe pile described in the above (2), a plurality of the protrusions are provided at intervals in the circumferential direction of the tip end portion, so that the taper tip end portion is formed by the protrusion provided at intervals. Effects such as further suppression of wear and deformation can be obtained.
According to the steel pipe pile described in the above (3), since the protrusion is inclined such that the rear end side of the protrusion is behind the constant diameter portion and the distal end in the rotation direction, the excavated tapered shape The drilling soil (shear) that flows upward on the outer peripheral surface side of the tip, or the soil that is sheared and destroyed by the protrusions can be smoothly guided and flowed along the direction in which the protrusions are inclined. It is done.
上記(4)に記載の鋼管杭によれば、先端部の中心軸線に直角な面と前記突起の延在方向の中心軸線とのなす角が、20°〜70°とされているので、突起による適度な土のせん断破壊作用あるいは案内作用を発揮することができる等の効果が得られる。
上記(5)に記載の鋼管杭によれば、突起が、定径部の外形寸法よりも、先端部の半径方向の内側に位置するように、突起の高さが規定されているので、突起により、土を乱す範囲が少なくなる。したがって、外周面の摩擦の低減を抑制することができる等の効果が得られる。
上記(6)に記載の鋼管杭によれば、先端部の前端に掘削ビットを複数備えているので、地盤が硬質地盤であっても、容易に掘削して回転し、地盤に貫入することができる等の効果が得られる。According to the steel pipe pile described in (4) above, the angle formed by the surface perpendicular to the central axis of the tip and the central axis in the extending direction of the protrusion is 20 ° to 70 °. It is possible to obtain an effect such as being able to exert an appropriate shear breaking action or guiding action of the soil.
According to the steel pipe pile described in the above (5), since the height of the protrusion is defined so that the protrusion is positioned on the inner side in the radial direction of the distal end portion than the outer dimension of the constant diameter portion, This reduces the range of soil disturbance. Therefore, effects such as reduction in friction on the outer peripheral surface can be obtained.
According to the steel pipe pile described in (6) above, since a plurality of excavation bits are provided at the front end of the tip, even if the ground is hard ground, it can be easily excavated and rotated to penetrate into the ground. The effect that it can do is acquired.
上記(7)に記載の鋼管杭によれば、突起の下端が、掘削ビットの上面の直上に位置しているので、掘削ビットによりテーパー状の先端部の外周面側に沿って流れる掘削された土(ずり)を突起により確実に案内することができる等の効果が得られる。
上記(8)に記載の鋼管杭によれば、掘削ビットが、定径部の外形寸法よりも、先端部の半径方向の内側に配置されているので、ストレートな鋼管杭に比べて、回転圧入する鋼管杭の平面外径が小さくなるので、小型化を図ることができる。さらには、掘削外径が小さくなる分、掘削量が少なく、施工性を向上させることができる効果が得られる。According to the steel pipe pile described in (7) above, since the lower end of the protrusion is located immediately above the upper surface of the excavation bit, the excavation bit was excavated along the outer peripheral surface side of the tapered tip portion. The effect of being able to reliably guide the soil (sliding) by the protrusions is obtained.
According to the steel pipe pile described in the above (8), the excavation bit is arranged on the inner side in the radial direction of the tip part rather than the outer dimension of the constant diameter part. Since the planar outer diameter of the steel pipe pile to be reduced is reduced, the size can be reduced. Furthermore, since the excavation outer diameter is reduced, the excavation amount is small, and the effect of improving workability can be obtained.
上記(9)に記載の鋼管杭によれば、定径部の外径寸法に対する前端の外径寸法の比、すなわち、鋼管杭の縮径率が、0.60〜0.95の範囲であるので、ストレートな鋼管杭を施工する場合に比べて、回転圧入施工機におけるカウンタウェイトを少なくすることができる。また、杭施工機械の小型化を図ることができると共に中間層における施工性の向上を図ることができる。さらには、支持層における貫入量の低減を図りながら支持力の増大を図ることが可能な鋼管杭とすることができる効果が得られる。
上記(10)に記載の鋼管杭によれば、先端部に、前端から突出し掘削方向に向かって尖った尖り部を設けたので、地盤を掘削しながら効率よく施工することが可能な鋼管杭とすることができる効果が得られる。
According to the steel pipe pile described in ( 9 ) above , the ratio of the outer diameter dimension of the front end to the outer diameter dimension of the constant diameter portion, that is, the diameter reduction rate of the steel pipe pile is in the range of 0.60 to 0.95. Therefore, compared with the case where a straight steel pipe pile is constructed, the counterweight in the rotary press fitting machine can be reduced. In addition, it is possible to reduce the size of the pile construction machine and improve the workability in the intermediate layer. Furthermore, the effect that it can be set as the steel pipe pile which can aim at the increase in supporting force, aiming at reduction of the penetration amount in a support layer is acquired.
According to the steel pipe pile described in the above ( 10 ), since the tip portion is provided with the pointed portion protruding from the front end and sharpened in the excavation direction, the steel pipe pile capable of being efficiently constructed while excavating the ground and The effect which can be done is acquired.
上記(11)に記載の鋼管杭の施工方法によれば、上記(1)〜(10)のテーパー状の先端部を有する鋼管杭を、鋼管杭に回転力および押込み力を付与する回転圧入工法によって地盤に圧入するので、施工コストを低減して施工することができる。また、ストレートな鋼管杭(定径部のみの鋼管杭)に比べて、支持層に対する貫入量が少なくても、高い支持力を有する基礎杭を施工性よく、低コストで施工することができる効果が得られる。さらには、例えば掘削ビットを有する鋼管杭を用いることにより、より効率良く鋼管杭を施工することができる。
上記(12)に記載の鋼管杭の施工方法によれば、上記(1)〜(10)のテーパー状の先端部を有する鋼管杭を、硬質地盤を含む地盤に回転圧入するので、硬質地盤を含む地盤であっても、低コストで施工することができる。また、硬質地盤の支持層に貫入させる場合には、ストレートな杭に比べて、支持層に対する貫入量が少なくても、高い支持力を有する基礎杭を施工することができる等の効果が得られる。
According to the construction method of the steel pipe pile described in the above ( 11 ), the rotary press-in method for applying the rotational force and the pushing force to the steel pipe pile is applied to the steel pipe pile having the tapered tip portion of the above (1) to (10). Since it is press-fitted into the ground, the construction cost can be reduced. In addition, compared to straight steel pipe piles (steel pipe piles with a constant diameter only), even if the amount of penetration into the support layer is small, it is possible to construct foundation piles with high supportability with good workability and low cost. Is obtained. Furthermore, for example, a steel pipe pile can be constructed more efficiently by using a steel pipe pile having a drill bit.
According to the construction method of the steel pipe pile described in the above ( 12 ), the steel pipe pile having the tapered tip of the above (1) to (10) is rotationally press-fitted into the ground including the hard ground. Even ground that contains it can be constructed at low cost. Moreover, when penetrating into the support layer of the hard ground, an effect such as being able to construct a foundation pile having a high support force can be obtained even if the amount of penetration into the support layer is small compared to a straight pile. .
上記(13)に記載の鋼管杭の施工方法によれば、施工途中において、地中で鋼管杭を上下動させることで、鋼管杭内の土の高さを下げるようしたので、鋼管の内周面の摩擦を低減しながら効率よく施工することができる等の効果が得られる。
上記(14)に記載の鋼管杭の施工方法によれば、鋼管杭の先端部を支持層内において最終的に打止める際に、鋼管杭を逆回転して、突起によりテーパー状外周面付近の土(砕石等を含むずり)を下方に押し込む。これにより、突起により、テーパー状の先端部の外周面付近の土を下方に押し込んで、杭下面側の支持層を密にして、鋼管杭を支持させることができる等の効果が得られる。
According to the construction method of the steel pipe pile described in the above ( 13 ), the height of the soil in the steel pipe pile is lowered by moving the steel pipe pile up and down in the ground during the construction. The effect that it can construct efficiently, reducing the friction of a surface is acquired.
According to the construction method of the steel pipe pile described in the above ( 14 ), when the front end portion of the steel pipe pile is finally stopped in the support layer, the steel pipe pile is reversely rotated, and the protrusion near the tapered outer peripheral surface is formed. Push the soil (slipping including crushed stone) downward. Thereby, the effect of being able to support the steel pipe pile by pushing the soil near the outer peripheral surface of the tapered tip portion downward by the protrusions to make the support layer on the pile lower surface side dense.
次に、本発明を図示の実施形態に基づいて詳細に説明する。 Next, the present invention will be described in detail based on the illustrated embodiment.
図1A〜図1Dには、本発明の第1実施形態の鋼管杭(以下、先端テーパー部突起付きの鋼管杭1Aともいう)1が示されている。
1A to 1D show a steel pipe pile (hereinafter also referred to as a
本発明の先端テーパー部突起付きの鋼管杭1Aは、回転圧入工法により打設される。この鋼管杭1Aは、図1Aに示すように、掘削方向A1の先端(前端)4aが開口し、かつ、中空であり、定径部9とテーパー部(先端部)4とを備えている。
定径部9は、外径寸法が一定である。また、テーパー部4は、テーパー状であり、テーパー部4には突起16aが備えられている。テーパー部4の内周面3は、先端4aに向かって内形寸法が長さ方向に漸次縮径するテーパー状である。また、テーパー部4の外周面2は、先端4aに向かって外形寸法が長さ方向に漸次縮径するテーパー状である。
また、テーパー部4の前端4aには、周方向に等角度間隔をあけて複数の掘削ビット6を備えている。複数の偶数個掘削ビット6を設ける場合には、鋼管杭1Aの中心軸線Cを含む平面に対して対称に配置され、複数の奇数個配置する場合には、等角度間隔をあけて設けられる。掘削ビット6は、適宜ホルダー部(図示略)を介して鋼管杭1Aの先端4aに固定されている。1 A of steel pipe piles with a front-end | tip taper part protrusion of this invention are laid by the rotary press-fit method. As shown in FIG. 1A, the
The
A plurality of
このように、先端テーパー部突起付きの鋼管杭1Aの先端に掘削ビット6を設けることにより、地盤が硬質であっても、回転圧入工法において、鋼管杭1Aを地盤に掘削しながら貫入させることができる。特に、図14に示すように、硬質地盤15からなる支持層8に鋼管杭1Aを矢印X方向及び矢印Y方向に回転し掘削しながら貫入させることができる。この場合、図9に示すような回転圧入施工機7や、杭打ち用のリーダーを備えた杭施工機械を用いる。
本実施形態の鋼管杭1Aでは、テーパー部4の前端4aに掘削用ビット6を備えている形態が好ましいが、掘削用ビット6を備えていない形態としてもよい。Thus, by providing the
In the
図1Aに示す形態では、テーパー部4の先端4aに掘削ビット6を備えており、鋼管杭1Aの先端4aの掘削ビット6は、定径部9の外形寸法D1よりも、テーパー部4の半径方向の内側に配置されている。これにより、図22A〜図22Cに示すようなストレートな鋼管杭(定径部のみの鋼管杭)10のテーパー部4に掘削ビット6を設ける場合に比べて、掘削ビット付きの鋼管杭1Aの平面外径寸法を小さくすることができる。この結果、複数の鋼管杭1Aを複数段に荷積みしてトラック輸送する場合に、掘削ビット6が隣接する鋼管杭に干渉しない。したがって、スペーサ等を介在させなくても、安定した状態で複数の鋼管杭1Aを荷積みすることができる。また、地盤に回転圧入した場合に、図22A〜図22Cに示すようなストレートな鋼管杭10のテーパー部4に掘削ビット6を設ける場合に比べて、掘削ビット6により鋼管杭1Aの半径方向外側の地盤を大きく乱す可能性を排除することができる。
In the form shown in FIG. 1A, the
また、前記テーパー部4の外周面2には、突起16aが設けられている。この突起16aは、図1A及び図1Bに示すように、先端4aから後端9aに向かって一部または全体に延在し、かつ、テーパー部4の半径方向外方に突出している。本実施形態の突起16aは、テーパー部4の外周面2の一部に設けられている。さらに、突起16aは、テーパー部4の外周面2の周方向に間隔をあけて複数設けられている。
前記突起16aは、その鋼管杭1Aの中心軸線C方向の上方が、回転貫入時において、杭回転方向の後方になるように傾斜している。具体的には、突起16aの後端9a側が定径部9及びテーパー部4の回転方向の後方になるように、突起16aが傾斜している。このように、中心軸線C方向において突起16aの上部が、下方に対して鋼管杭1Aの回転方向の後方となるように傾斜していることで、図1Aの矢印B1で示すように、掘削ビット6により掘削された外周面2側を上に向かって流れる掘削土(ずり)、あるいは、突起16aによりせん断破壊される土砂を突起が傾斜した方向に案内することができる。その結果、掘削土及び土砂を掘削方向A1の後方にスムースに流すことができる。
また、突起16aは、テーパー部4の中心軸線Cに対して周方向に傾斜して配置されている。突起16aの中心軸線C2は、角度δをなしてテーパー部4の前面4aに対して傾斜している。すなわち、突起16aの中心軸線C2と前面4aとのなす角度は90°であっても良いが、本実施形態では、角度δが90°未満である。角度δの詳細については後述する。In addition, a
The
Further, the
鋼管杭1Aの先端4aにテーパー部4を設けることで、鋼管杭1A内の閉塞による地盤抵抗を大きく削減できる効果が期待できるが、テーパー部4については、大きな抵抗を受けるため、テーパー部4の摩耗や変形が発生する。そこで、本実施形態では、鋼管杭1Aを貫入施工の際に最も抵抗を受ける部分であるテーパー部4の外周部2に突起16aを複数設けている。
By providing the tapered
突起16aを設ける形態としては、鉄筋或いは平鋼等の棒状鋼材をテーパー部4の外周面2に溶接により突起16aを固定する形態でもよく、また、図示を省略するが、テーパー部4の外周面2に肉盛溶接を施して突起としてもよく、テーパー部4を形成する時に、圧延加工による突起を設ける形態としてもよい。圧延加工による突起の形態としては、例えば、扇状の片面突起付き鋼板を、突起部分が杭の外側となると共に杭の中心軸線方向に傾斜するように配置し、截頭円錐状に曲げ加工すると共に溶接により端部を閉合して截頭円錐状体とする。その截頭円錐状体の大径側の端部を、鋼管の下端部に溶接により固定することで、テーパー部4を有する鋼管杭1Aとする。前記の截頭円錐状体のテーパー部4に、掘削ビットを設けることで、本実施形態のテーパー部4を有する鋼管杭1Aとすることもできる。
As a form for providing the
また、突起16aを設ける形態としては、図1Aでは、鋼管杭1Aの先端4aから後端9aに向かって突起16aを直線状とし、周方向においても突起16aを直線状としたが、弧状に設けてもよい。突起16aの杭周方向の幅寸法としては、図1Aに示すように、鋼管杭1Aの中心軸線C方向の幅寸法を一定としたが、突起16aの上部側(後端9a側)が狭くなるように設けてもよい。この構成では、突起16aの、鋼管杭1Aの周方向の幅寸法としては、土がテーパー部4の外周面2の上部に突起16aに沿ってガイドされる場合に、突起16aの上端部から上方に離れた瞬間には、突起16aの杭周方向の巾寸法部分が空間になる。これにより、土砂等をスムースに流すことができる。
1A, the
前記の突起16aを設ける形態としては、図1Aに示すように、掘削ビット6の上部取り付け部に接続するように、突起16aの下端部を設けてもよい。このように、掘削ビット6に接続するように設けると、掘削ビット6及びこれに接続する突起16aにより、テーパー部4の外周面2に沿って土を効率よくガイドして流すことができる。
As a form of providing the
次に、第2実施形態の鋼管杭1Bについて説明する。
図2A及び図2Bに示すように、突起16bを掘削ビット6から鋼管杭1Bの周方向に間隔をおいて離した状態で設けてもよい。具体的には、突起は、掘削ビット6から鋼管杭1の回転方向(正回転方向)の後方に、掘削ビット6の周方向の幅寸法程度の範囲で、掘削ビット6から杭正回転方向の後方又は杭軸方向に離れた位置に設けられている。この場合でも、第1実施形態と同様に、図2Bの矢印B1で示すように、掘削ビット6により掘削された外周面2側を上に向かって流れる掘削土(ずり)、あるいは、突起16bによりせん断破壊される土砂を突起が傾斜した方向に案内することができる。その結果、掘削土及び土砂を掘削方向A1の後方にスムースに流すことができる。Next, the
As shown in FIGS. 2A and 2B, the
次に、第3実施形態の鋼管杭1Cについて説明する。
上述した第1,第2実施形態では、突起16a,16bは、鋼管杭1Cの中心軸線C方向及び周方向の少なくとも一方に連続していた構成について説明したが、図3A〜図3Dに示すように、突起16cを断続的に配置してもよい。すなわち、図3A及び図3Bに示すように、2つの突起16cを掘削方向A1に間隔をあけて配置しても良い。このように、突起16cを掘削方向A1に断続して複数設ける場合に、3つ以上間隔をおいて直列に断続的に配置してもよい。Next, the
In 1st, 2nd embodiment mentioned above, although
次に、第4実施形態の鋼管杭1Dについて説明する。
上記各実施形態では、突起16a〜16cが中心軸線Cに対して傾斜した構成を示したが、傾斜していなくても良い。
突起16dは、図4Aに示すように、鋼管杭1Dの中心軸線Cに沿って延在している。また、突起16dの下端16eが、図4Bに示すように、掘削ビット6の上面6aの直上に位置している。このような場合には、突起16dによって、土はテーパー状の先端部4の外周面2に沿って鋼管杭1Dの中心軸線C方向に流れるようにガイドされる。このような形態の突起16dでもよいが、鋼管杭1Dを回転施工することを考慮する場合は、上記各実施形態で示した突起16a〜16cのように、鋼管杭1A〜1Cの正回転方向の後方に突起16a〜16cが傾斜した構成にすると、テーパー部4の外周面2に沿った土の流れがスムースになる。
このように、掘削ビット6と突起16dとが接続していると、掘削ビット6により掘削された土及び突起16dによりせん断破壊した土(ずり)を効率よくテーパー部4に沿って上部に流すことができる。Next,
In each said embodiment, although the processus |
As shown in FIG. 4A, the
As described above, when the
次に、第5実施形態の鋼管杭1Eについて説明する。
図5に示すように、鋼管杭1Eのテーパー部4に、先端4aから突出し掘削方向A1に向かって尖った尖り部5が設けられている。また、テーパー部4の先端4aには、凹部5aが設けられている。この凹部5aは必ずしも形成されている必要はない。
また、本実施形態では、掘削ビットは備えていないため、突起16eは、先端4aから後端9aに向かってテーパー部4の外周面2全体に延在している。Next, the
As shown in FIG. 5, the
In the present embodiment, since no excavation bit is provided, the
次に、第6実施形態の鋼管杭1Fについて説明する。
図6A〜図6Dに示すように、図1Aに示す掘削ビット6間のテーパー部4の先端4aに、掘削方向A1に向かって尖らせた尖り部5bを設けてもよい。図5に示す尖り部5と比べて、尖り部5bの先端は平坦となっている。本実施形態において、第5実施形態と同様に先を尖らせても良く、また、第5実施形態の尖り部5の先端を平坦にしても良い。Next, the
As shown in FIGS. 6A to 6D, a sharpened
次に、第7実施形態の鋼管杭1Gについて説明する。
図7A及び図7Bは、鋼管杭1Gに設ける突起の形状及び取り付け範囲を示す説明図である。
突起16gの、先端4aから後端9aに向かう方向の長さ寸法としては、テーパー部4の外周面2のほぼ全体に亘って設けるようにしてもよい。この場合、鋼管杭1Gの周面摩擦の低減を極力抑制するために、突起16gの高さを設定するとよい。
例えば、図7Bに示すように、突起16gが、定径部9の外形寸法よりも、テーパー部4の半径方向の内側に位置するように、突起16gの高さH2が規定されている。換言すると、突起16gが、テーパー部4側に延長した定径部9の外形延長線18よりも、鋼管杭1Gの半径方向の内側に位置するように、突起16gの高さ及び突起16gの延在方向の中心軸線C2の上端部の位置を規制する。このように、突起16gを設けると、突起16gにより、土を乱す範囲が少なくなり、鋼管杭1Gの周面摩擦の低減を抑制することができる。突起16gの延在方向の長さとしては、定径部9の外形延長線18よりも内側となる範囲で、上記実施形態の場合よりも短くなるようにしてもよい。Next, the
FIG. 7A and FIG. 7B are explanatory views showing the shape and attachment range of protrusions provided on the
The length of the
For example, as shown in FIG. 7B, the height H2 of the
次に、突起部16gの傾斜角度について図7A及び図7Bを用いて説明する。
鋼管杭1Gを掘削方向A1に垂直な方向から正面視した場合に、中心軸線Cに垂直な横線D(前面4a)と突起16gの延在方向の中心軸線C2とのなす角度(横線Dに対する突起16gの中心軸線C2の交差する傾斜角δ)は、20°〜90°の範囲、好ましくは20°〜70°、より好ましくは、通常の地盤の内部摩擦角φに合わせて、30°〜50°の範囲に設定すると、効率よくせん断破壊することができる。
突起16gの傾斜角δが、90°であると、鋼管杭が回転した場合に、最も短い突起16gにより、土を効率よくせん断破壊できる。しかしながら、鋼管杭の正回転に伴う土のガイド作用が小さいため、掘削された土(ずり)をテーパー部4からその上側に効率よく流す作用が低下する。
突起16gの傾斜角δが、20°未満であると、突起16gを鋼管杭の周方向に設ける長さ範囲が長くなるため、経済的でなく、また、土のせん断破壊効率が低下することから、本実施形態では、突起16gの傾斜角δの下限を20°と設定した。また、突起16gの傾斜角δを20°〜70°程度にすると、土をせん断破壊する場合の突起の単位長さあたりの負担が、90°の場合に比べて、格段に小さくなる。さらには、掘削された土(ずり)のガイド作用も確実に発揮することができる。また、突起16gの傾斜角δが、90°を超えると、鋼管杭の正回転方向の施工に対して、突起16gによりせん断破壊した土(ずり)を、下方に押し下げるようになり、ずりの流れ及び突起16gによるせん断破壊効率も低下する。これらにより、前記のように、最もよい範囲として、土の内部摩擦角φを考慮した30°〜50°の範囲に設定される。
この傾斜角δの範囲は、上記各実施形態においても同様である。Next, the inclination angle of the
When the
When the inclination angle δ of the
If the inclination angle δ of the
The range of the inclination angle δ is the same in the above embodiments.
次に、突起16gの高さ寸法について図7Bを用いて説明する。
突起16gの鋼管杭1Gの半径方向の高さ寸法H2としては、外径が一定の定径部9の外径寸法D1の0.6%〜3.0%の長さ寸法に設定される。つまり、高さ寸法H2=0.006D1〜0.03D1の寸法に設定される。
通常、鋼管杭の外径は、400mm〜2500mm程度であるので、突起16gの杭半径方向の高さ寸法H2は、外径400mmの鋼管杭では、最大12mm程度であり、外径2500mmの鋼管杭では、15mm〜75mm程度である。
この突起の高さ寸法H2は、上記各実施形態においても同様である。Next, the height dimension of the
The height dimension H2 in the radial direction of the
Usually, since the outer diameter of the steel pipe pile is about 400 mm to 2500 mm, the height dimension H2 of the
The height dimension H2 of this protrusion is the same in the above embodiments.
鋼管杭の周方向に隣り合う突起16g間の突起間隔としては、特に規定されるものではないが、例えば、鋼管杭の周方向に隣り合う掘削ビット6と同じ等角度間隔をおいて設けるようにしてもよく、掘削ビット6と同じ位相で、設けるようにしても良く、掘削ビット6に近接して同じ等角度間隔の配置間隔又は異なる配置間隔で設けるようにしてもよい。また、突起16gの下端部の位置を、掘削ビット6の上端部に接続するように設けるようにしてもよい。鋼管杭の正回転施工時におけるテーパー部4の外周面2側において、掘削ビット6と突起16gとが接続していると、掘削ビット6により掘削された土及び突起16gによりせん断破壊した土(ずり)を効率よくテーパー部に沿って上部に流すことができる。
The protrusion interval between the
次に、テーパー部4に設ける突起16gの有無による施工荷重等の軽減作用について試験した結果について、図7A〜図8B,図11,図12を参照して説明する。
試験に用いた鋼管杭のテーパー部の形態は、図7A,図7Bに示す第7実施形態のテーパー部4に突起16gを有する鋼管杭1Gと、比較例として図8A及び図8Bに示すテーパー部4に突起を備えていない形態の鋼管杭17について試験した。試験に用いた両試験体の鋼管杭1G,17は、テーパー部4に等角度間隔をおいて4つ掘削用ビット6を備えている。
試験に用いた両試験体の鋼管杭1G,17の主な寸法は、その鋼管杭1G,17における外径が一定の定径部9の外径寸法D1が、いずれも1000mmである。テーパー部4の鋼管杭1G,17の中心軸線C方向の長さH1は、いずれもH1=0.5D1であり、テーパー部4の外径寸法D2と定径部9の外形寸法D1との関係は、D2=0.9D1である。また、テーパー部4に突起16gを設けた本実施形態の鋼管杭1Gでは、突起16gとして直径16mmの鉄筋を掘削ビット6の上端部に接続するように配置して、溶接により固定する。突起16gの高寸法さH2としては、H2=0.016D1であり、突起16gとしては鉄筋である。掘削ビット6に接続するように掘削ビット6の直上からテーパー部4の上端まで、突起16gの傾斜角δを45°としてテーパー部4に溶接により突起16gを固定し、鋼管杭1Gとした。Next, the results of testing the effect of reducing the construction load and the like depending on the presence or absence of the
The form of the taper part of the steel pipe pile used for the test is a
As for the main dimensions of the steel pipe piles 1G and 17 of both test bodies used in the test, the outer diameter dimension D1 of the
地盤は、一軸圧縮強度が5N/mm2の軟岩(泥岩)であり、この地盤から各鋼管杭1G,17の外径寸法D1の3倍の距離の深さに回転圧入する。施工時において、一定の定径部9の外径寸法D1(杭頭部側)の杭頭部の単位面積当たりの施工荷重(圧入力:kN/m2)と、前記外径寸法D1に対する貫入量(貫入比)とを計測して、これらの施工荷重と貫入量(貫入比)との関係について図10にグラフに示した。
図10に示すように、テーパー部4に突起16gを備えていない鋼管杭17の場合は、圧入力が最大645kN/m2であるのに対して、テーパー部4に突起16gを有する本実施形態の鋼管杭1Gの場合では、圧入力が最大363kN/m2であった。すなわち、約30%以上の施工荷重を低減することができることがわかる。
これにより、本発明のテーパー部4に突起16gを有する鋼管杭1Gの場合は、施工荷重を低減することができるため、カウンタウェイトを少なくできる。また、施工荷重が約30%以上低減できると、施工機械の能力を下げることができ、現存の施工機械では、例えば、1ランク下の小型の施工機械を用いて施工することができるため、施工コストを格段に低減することができる。The ground is soft rock (mudstone) having a uniaxial compressive strength of 5 N / mm 2 , and is rotationally press-fitted from this ground to a depth that is three times the outer diameter D1 of each
As shown in FIG. 10, in the case of the
Thereby, in the case of the
また、前記の各試験体の鋼管杭1G,17について、テーパー部4の外周面における鋼管杭1G,17の中心軸線C方向の平均磨耗量(%)について測定した結果のグラフを図11に示す。磨耗量の計測位置は、図11の上図の矢印で示すA、B、Cの3箇所で計測した結果を図11の下図に示す。
図11から、テーパー部4に突起16gを備えた鋼管杭1Gでは、テーパー部4に突起16gを備えていない鋼管杭17に比べて、テーパー部4の前端4a(グラフの0の位置)、先端部4の上端(グラフの0.5D1の位置)及びその中央(0.25D1の位置)で、平均磨耗量が半減以下に格段に低減している。さらには、テーパー部4の先端4a(グラフ0の位置)とテーパー部4の上端(0.5D1の位置)との位置では、鋼管杭1Gは、ほとんど磨耗していないのに対して、突起を備えていない形態の鋼管杭17では、テーパー部4の前端4aで2%弱、テーパー部4の上端で3%強の平均磨耗量を生じていることがわかる。
なお、前記の平均磨耗量(%)は、テーパー部4の元の板厚を1とした場合の値(比)である。また、前記の平均磨耗量(%)は、複数の試験体の磨耗量を平均した値である。Moreover, about the
From FIG. 11, in the
The average wear amount (%) is a value (ratio) when the original plate thickness of the tapered
また、各試験体の鋼管杭1G,17におけるテーパー部4の外周面2における半径方向の位置(元の形状)に対する半径方向の平均変形量(%)について、図12の上図にD,E,Fで示す位置で計測した結果のグラフを図12の下図に示す。本発明の突起16gを有するテーパー部4の計測点は、突起16gに沿って計測した。鋼管杭の1G,17の半径方向の中心側(内側)に湾曲してへこむように変形した場合を+(プラス)変形とし、鋼管杭の1G,17の半径方向の外側に湾曲して膨らむように変形した場合を−(マイナス)変形として表示している。
図12から、テーパー部4に突起を備えていない鋼管杭17では、そのテーパー部4は、軸方向の先端側では中心軸線Cに向かってへこんで変形し、軸方向の基端側(大径側)では、膨らむようになる。軸方向においてテーパー部4の変形形態が逆転している(へこんだ後、膨らむ)のに対して、本発明の鋼管杭1Gでは、テーパー部4は、杭軸方向で微小な膨らみを生じているだけであることがわかる。
図11及び図12のグラフから、テーパー部4に突起16gを有する本発明の鋼管杭1Gの場合は、テーパー部4に突起16gを備えていない形態の鋼管杭17に比べて、テーパー部4の磨耗量及び変形量が格段に改善されることがわかる。
テーパー部4に突起16gを設けた場合は、当然、突起16gを設けた部分の板厚は厚くなり剛性が高くなると共にテーパー部4全体の剛性も向上する。Further, the average deformation amount (%) in the radial direction with respect to the radial position (original shape) on the outer
From FIG. 12, in the
From the graphs of FIG. 11 and FIG. 12, in the case of the
When the
テーパー部4の外周面2に前記のように突起16gを設けた鋼管杭1Gでは、次の(1)〜(4)のような効果を期待することができる。
(1)杭回転圧入施工時に、突起16gにより、テーパー部4の外周面2付近の地盤(土)を効率よく積極的に破壊し(せん断破壊し)、杭の回転挿入を容易にすることができる。
(2)本来テーパー部4で、地盤の抵抗によって発生する摩耗や変形を、突起16g部分が担うことで、杭支持力性能を発揮するための重要な部材であるテーパー部4の摩耗・変形を抑えることができ、杭体の健全性(安全性)を大きく向上させることができる。
(3)掘削ビット6の直上面に接続して突起16gを設けることで、掘削ビット6で掘削した土砂が、突起16gに沿って上方に流れるため、杭施工の抵抗が減少する。
(4)突起16gは、鋼管杭1Gの中心軸線C方向の軸線に交差するように取付け角度δを有して設けられていることで、杭を回転させて施工する際に、突起16gによりせん断破壊した土を、突起16gにより上方へ流動させる効果を発現させることができる。さらには、杭を施工する時の地盤抵抗を低減することができる。
本試験では、第7実施形態の鋼管杭1Gを用いて説明したが、他の実施形態の鋼管杭1A〜1Fを用いても同様の効果を得ることができる。In the
(1) At the time of pile press-fitting construction, the ground (soil) in the vicinity of the outer
(2) The wear and deformation of the
(3) By providing the
(4) The
In this test, although demonstrated using the
本発明において、硬質地盤とは岩盤を言い、その岩盤は、軟岩系岩盤(一軸圧縮強度〜20MPa未満)と硬岩系岩盤(一軸圧縮強度:20MPa以上)とに分けられるが、本発明の先端テーパー部突起付きの鋼管杭1A〜1Gは、掘削ビット6を備えている形態では、いずれの岩盤にも適用可能である。
In the present invention, the hard ground means a rock, and the rock is divided into a soft rock mass (uniaxial compressive strength to less than 20 MPa) and a hard rock mass (uniaxial compressive strength: 20 MPa or more).
前記のテーパー部4の外周面2およびテーパー部4の内周面3の杭の長さ方向の断面形態としては、杭長手方向の片側の断面形態として、外側および内側が、図1Bに示すように直線状であってもよく、図示を省略するが、曲線状であってもよい。テーパー部4の外周面2およびテーパー部4の内周面3の杭の長さ方向の断面形態としては、杭中心軸上から半径方向で外側に向かって凸(半径方向で内側に向かって凹)でも、杭中心軸上から半径方向で内側に向かって凸(半径方向で外側に向かって凹)でもよい。突起16a〜16e,16gを設ける場合には、テーパー部4の外周面2に直接設置する。
As the cross-sectional form in the longitudinal direction of the pile on the outer
次に、本発明のテーパー部4の寸法及び作用について説明する。ここで、図13A及び図13Bは、突起a〜16e,16gを省略した図である。
前記のように、鋼管杭1A〜1Gの先端4a側を縮径したテーパー部4を設けることにより、図13Bの矢印C1及び図15の矢印C1で示すように、積極的に土を杭の外側に流れるようにすることで、管内に流入する土を減らすことが可能となる。また、テーパー部4の開口面積を減らすことで、図13Bの矢印C1及び図15の矢印C1で示すように、管内に流入する土を減らすと共に半径方向に拡散させることが可能となる。これらにより、杭先端部が管内土による閉塞の発生を抑制し、管内土と杭1A〜1Gの内周面3との摩擦を軽減し、杭押込み力の軽減を図ることを可能にしている。Next, the dimension and effect | action of the
As described above, by providing the tapered
杭先端部にテーパー部4を設けることで、テーパー部4の内周面3に作用する土の抵抗は増大するが、回転圧入施工する工法を採用することで、杭周面の摩擦の増大を抑制することが可能である利点も生かしている。さらに突起16a〜16e,16gを設けることでテーパー部4の内周面3に作用する土を内周面3よりも上方に移動するよう促進することができ、土の抵抗を低減している。
By providing the
テーパー部4の先端4aの外径寸法D2と鋼管杭の外径が一定の定径部の外径寸法D1との比率である縮径率が小さく、テーパー部4の杭長手方向(軸方向)の長さH1と、外径が一定の定径部の外径寸法D1との比率(H1/D1)が小さくなりすぎると(換言すると、テーパー部4のテーパー角θ(°)が大きくなりすぎると)、回転圧入施工時に、テーパー部4に作用する面圧による抵抗が高くなる。その結果、施工障害を生じる可能性がある。そこで、実施形態では、これらの比率を所定の範囲内に制限することで、良好な回転圧入施工性を図ることができるようにしている。本発明では、前記のテーパー部4の杭の長さ方向(鋼管杭の中心軸線C方向と同じ)の長さH1と、テーパー部4先端の外径寸法D2と、外径が一定の定径部の外径寸法D1と、テーパー角θとの間には、tanθ=(D1−D2)/2H1の関係がある。また施工時には、テーパー部4は、地盤に対して回転方向と貫入方向鉛直が組み合わされた動きをすることに加え、杭の貫入方向とテーパー角θを有する。これにより、地盤に対してせん断力および圧縮力を同時に作用させるとともに地盤を側方に押し広げる効果が発揮される。したがって、効率良く地盤を乱すことができ、テーパー部4の施工時の抵抗は小さくなる。
The diameter reduction ratio, which is the ratio between the outer diameter D2 of the
テーパー部4を設けることで、杭底面の投影面積が増加するため、支持層に貫入させた場合、テーパー部4により、確実な支持力を得ることができる。先端4aが開口している開端杭で支持力確保のためには、管内閉塞が不十分であっても確実な支持力を発揮することができる。テーパー部4の底面投影面積の部分で高い圧縮荷重を負担できるため、鋼管杭1A〜1Gは、通常のストレートな開端杭を回転圧入施工して貫入させた場合よりも高い支持力を発揮することができる。
さらに、地盤の拘束圧が十分な硬質な地盤においては、鋼管杭1A〜1Gは、確実に高い支持力を発揮する。したがって、先端4aが閉塞したストレートな鋼管杭を回転圧入施工によって貫入させた場合よりも高い支持力が期待できる。
鋼管杭1A〜1Gを回転圧入施工する場合、その施工中に、地中で鋼管杭1A〜1Gを上動および下動を交互に繰り返すことで、上動時に、管内の土が管の下方に落下し、下動時に落下した土が管外に押しのけられる。これにより、図15及び図16に示すように、管内の土の高さを下げることが可能となり、定径部9の内周面12と管内土14との接触面を少なくすることができる。この結果、内周面12と管内土14との摩擦が軽減されるので、さらに施工荷重を低減することが可能となる。Providing the tapered
Furthermore, in the hard ground where the restraining pressure of the ground is sufficient, the steel pipe piles 1 </ b> A to 1 </ b> G surely exhibit a high supporting force. Therefore, a higher supporting force can be expected than when a straight steel pipe pile with a
When the steel pipe piles 1A to 1G are rotary press-fitted, during the construction, the steel pipe piles 1A to 1G are repeatedly moved up and down alternately in the ground, so that the soil in the pipe moves below the pipe during the up movement. It falls and the soil that falls when moving down is pushed out of the pipe. As a result, as shown in FIGS. 15 and 16, the height of the soil in the pipe can be lowered, and the contact surface between the inner
本発明では、テーパー部4の杭長手方向の長さH1と、外径が一定の定径部9の外径寸法D1との比率(H1/D1)が0.3〜5.5に設定される。すなわち、H1/D1が0.3〜5.5に設定される。
また、テーパー部先端の外径寸法D2と、鋼管杭の外径が一定の定径部9の外径寸法D1との比率(D2/D1)である縮径率(D2/D1)が、0.60〜0.95の範囲となるように、外径寸法D2が外径寸法D1より小さく設定されている。In the present invention, the ratio (H1 / D1) between the length H1 of the tapered
Further, the diameter reduction ratio (D2 / D1), which is the ratio (D2 / D1) between the outer diameter dimension D2 of the tip of the tapered portion and the outer diameter dimension D1 of the
前記のようにH1/D1を0.3〜5.5に設定した理由および鋼管杭1A〜1Gの外径寸法D2を設定した理由について、図16〜図20を参照して説明する。ここで、テーパー部4の形状は鋼管杭1A〜1Gいずれも同じであるため、鋼管杭1Aを参照して説明する。
先ず、図19を参照して説明すると、縮径率(D2/D1)を0.9とした場合で、テーパー部4の中心軸線C方向の長さH1と、外径が一定である定径部9の外径寸法D1との比率(H1/D1)と、必要押し込み力比率(テーパー部4を有する鋼管杭1Aの必要押し込み力と、ストレートな鋼管杭10の必要押し込み力との比率)との関係を実験により調べたグラフである。
実験に用いた鋼管杭1Aは、定径部9の外径寸法(D1)が100mmであり、鋼管部分の厚み(t)が4.2mmであり、テーパー部4の先端4aの外径寸法(D2)が90mmである。また、全長に渡り外径寸法(D1)が一定のストレートな鋼管杭10の外径寸法(D1)および鋼管部分の厚み(t)は、前記の鋼管杭1Aと同じである。The reason why H1 / D1 is set to 0.3 to 5.5 as described above and the reason why the outer diameter D2 of the steel pipe piles 1A to 1G is set will be described with reference to FIGS. Here, since the shape of the
First, with reference to FIG. 19, when the diameter reduction ratio (D2 / D1) is 0.9, the length H1 of the
The
図19から、H1/D1が0.3の時、必要押し込み力比率は0.9であり、また、H1/D1が0.4の時、必要押し込み力比率は0.6であり、また、H1/D1が1.35の時、必要押し込み力比率は0.6であり、また、H1/D1が5.5の時、必要押し込み力比率は0.90であることがわかる。このことから、テーパー部4の中心軸線C方向の長さH1と、外径が一定の定径部9の外径寸法D1との比率(H1/D1)が0.3〜5.5の時、すなわち、H1/D1が0.3〜5.5の時に、必要押し込み力比率は、0.9以下になり、鋼管杭1Aは、図22Aに示すストレートな鋼管杭10に比べて少なくとも1割、必要押し込み力を低減することができることがわかる。
また、H1/D1が0.40〜1.35の時に、必要押し込み力比率は、0.6以下になり、鋼管杭1Aでは、ストレートな鋼管杭10に比べて4割、必要押し込み力を低減することができることがわかる。From FIG. 19, when H1 / D1 is 0.3, the necessary pushing force ratio is 0.9, and when H1 / D1 is 0.4, the necessary pushing force ratio is 0.6. It can be seen that when H1 / D1 is 1.35, the required pushing force ratio is 0.6, and when H1 / D1 is 5.5, the necessary pushing force ratio is 0.90. From this, when the ratio (H1 / D1) between the length H1 of the tapered
In addition, when H1 / D1 is 0.40 to 1.35, the required pushing force ratio is 0.6 or less, and the
そして、図20には、実験値をプロットして結んだ曲線を示し、この図は、先端4aの外径寸法D2と定径部9の外径寸法D1との比率である縮径率(D2/D1)を横軸にとり、各種縮径率の鋼管杭1Aについて、必要押し込み力比率を実験により調べて比較したグラフである。
FIG. 20 shows a curve obtained by plotting experimental values. This figure shows a reduction ratio (D2) which is a ratio of the outer diameter D2 of the
図20に示すように、縮径率(D2/D1)が0.60の時、必要押し込み力比率は0.9であり、縮径率(D2/D1)が0.75の時、必要押し込み力比率は0.6であり、縮径率(D2/D1)が0.92の時、必要押し込み力比率は0.60であり、縮径率(D2/D1)が0.95の時、必要押し込み力比率は0.90であることがわかる。
これらの図19および図20に示す下に凸のグラフから、縮径率(D2/D1)が0.60〜0.95の範囲において、必要押し込み力比率が0.90以下に低減し、必要押し込み力を少なくとも10%低減することができる。また、縮径率(D2/D1)が0.75〜0.92の範囲において、必要押し込み力比率が0.60以下になり、必要押し込み力が40%低減することができることがわかる。
したがって、H1/D1を0.3〜5.5とし、縮径率(D2/D1)が0.60〜0.95とするのが好ましく、より好ましくは、H1/D1を0.3〜5.5とし、縮径率(D2/D1)を0.75〜0.92の範囲にするのがよい。As shown in FIG. 20, when the diameter reduction ratio (D2 / D1) is 0.60, the necessary pushing force ratio is 0.9, and when the diameter reduction ratio (D2 / D1) is 0.75, the necessary pushing force is obtained. When the force ratio is 0.6 and the diameter reduction ratio (D2 / D1) is 0.92, the necessary pushing force ratio is 0.60, and when the diameter reduction ratio (D2 / D1) is 0.95, It can be seen that the necessary pushing force ratio is 0.90.
From these downwardly convex graphs shown in FIG. 19 and FIG. 20, the necessary pushing force ratio is reduced to 0.90 or less when the diameter reduction ratio (D2 / D1) is in the range of 0.60 to 0.95. The pushing force can be reduced by at least 10%. Further, it can be seen that when the diameter reduction ratio (D2 / D1) is in the range of 0.75 to 0.92, the necessary pushing force ratio becomes 0.60 or less, and the necessary pushing force can be reduced by 40%.
Therefore, it is preferable that H1 / D1 is set to 0.3 to 5.5 and the diameter reduction ratio (D2 / D1) is set to 0.60 to 0.95, and more preferably, H1 / D1 is set to 0.3 to 5. And the diameter reduction ratio (D2 / D1) is preferably in the range of 0.75 to 0.92.
押し込み力比率が0.9以下に下がると、カウンタウェイト(錘)を大きく減らせることができる。例えば、必要押し込み力86t(トン),反力ウェイト66t(トン),回転圧入施工機械の重量20t(トン)の回転圧入施工設備の場合、必要押し込み力が10%低減できれば8.6t(トン)減とすることができ、カウンタウェイトを13%減らすことが可能になる。
また、図19に示すように、H1/D1が0.40〜1.35であれば、必要押し込み力比率が0.6以下にできるため、さらにカウンタウェイトを軽減できることがわかる。このように、必要押し込み力比率を0.6以下にすると、回転圧入施工機を一段下の小型の回転圧入施工機を用いて杭を回転圧入施工することができるので、特に望ましい。When the pushing force ratio falls below 0.9, the counterweight (weight) can be greatly reduced. For example, in the case of a rotary press-in construction facility having a required push-in force of 86 t (tons), a reaction force weight of 66 t (tons), and a rotary press-in construction machine weight of 20 t (tons), the required push-in force can be reduced by 10% to 8.6 t (tons). The counter weight can be reduced by 13%.
Further, as shown in FIG. 19, if H1 / D1 is 0.40 to 1.35, the necessary pushing force ratio can be reduced to 0.6 or less, and it can be seen that the counter weight can be further reduced. Thus, when the required pushing force ratio is set to 0.6 or less, it is particularly desirable because the rotary press-fitting machine can be rotary press-fitted with a small rotary press-fitting machine one step below.
鋼管杭1Aを地盤に回転圧入した場合の抵抗低減メカニズムについて、図21A及び図21Bを参照して説明する。図21Bでは、鋼管杭1Aに設けれている突起16a及び掘削ビット6を省略した図を示す。
図21Aのストレート鋼管杭10および図21Bの鋼管杭1Aにおいて、aおよびa´を先端閉塞部での抵抗、bを先端外周面での抵抗、b´をテーパー部4による抵抗、cおよびc´をテーパー部4の外周面2の摩擦による抵抗とした場合、また、τを管内土による抵抗とする。
このような場合、図21Aにおいて、a=τとなるから、図21Bのように、H1/D1を小さくする(換言すると、テーパー部4のテーパー角(θ)を大きくする)と、先端4aによる抵抗b´が増加するようになる。また、図21Bにおいて、テーパー部4の縮径率を増加させると、先端閉塞部での抵抗a´が減少し、テーパー部4による抵抗b´が増加するようになり、図21A及び図21Bに示すように、水平な部分(縮径率で70%程度〜80%程度の範囲)は、これらの抵抗の増減の効果により、釣り合う範囲である。A resistance reduction mechanism when the
In the straight
In such a case, since a = τ in FIG. 21A, if H1 / D1 is reduced (in other words, the taper angle (θ) of the
本発明の鋼管杭1Aのテーパー部4は前記のような作用を有し、さらにテーパー部4に突起16aを備えることにより、テーパー部4と地盤との接触による抵抗を、テーパー部4に接触する土を積極的にせん断破壊して軽減することができる。また、突起16aの傾斜角δを30°〜50°と、通常の地盤の内部摩擦角φに合わせることで効率よく破砕することができる。
The tapered
前記の掘削方向A1に向かって尖らせた尖り部5としては、掘削方向A1に向かって尖らせた尖り部5とすればよい。前記の場合に、杭の周方向に尖らせた部分を備えていてもよい。
これらの形態のように、テーパー部4の先端4aに、掘削方向A1に向かって尖らせた尖り部5を設けると、地盤が硬質であっても、掘削ビット6と尖り部5により、あるいは、テーパー部4の掘削ビット6を兼ねた尖り部5により、杭打設施工時において、先端部地盤を破壊または掘削しながら、鋼管杭を地盤に貫入させることができる。The
As in these forms, if the
前記のような本発明の鋼管杭1A〜1G又は突起を有していない鋼管杭17を施工する場合には、従来と同様、鋼管杭に回転力および押込み力を付与する回転圧入工法によって地盤に圧入すればよい。図9に示すような回転圧入施工機7により、先端テーパー部付きの鋼管杭17等の周側面を把持して回転圧入施工した場合では、従来の鋼管杭10、すなわち、鋼管杭の外径寸法D1およびその厚みtが同じであるストレートな鋼管杭10を施工する場合に比べて、本発明の鋼管杭1A〜1Gは、図17に示す押し込み力当たりの貫入量、図18に示す先端荷重度(kN/m2)の点で優れていることがわかる。When constructing the steel pipe piles 1A to 1G of the present invention as described above or the
さらに説明すると、図17には、図16に示すように外径寸法D1,テーパー部4先端の外径寸法D2の杭を用いた施工時の施工荷重である杭の閉塞断面積当りの押込み力(kN/m2)−貫入量/杭径(H2/D1)の関係が示されている。図22Aに示すようなストレートな鋼管杭(図17では、ストレート杭と表記した)に比べて、本発明の鋼管杭1A〜1Gでは、貫入量が大きいことがわかる。
また、図18には、硬質地盤中に鋼管を外径寸法D1の3倍の長さ分、回転圧入施工した後に、静的に荷重をかけた際の、先端荷重度(kN/m2)−先端沈下量/杭径(D1)の関係が示されている。この図18から分かるように、ストレート杭に比べて、本発明の鋼管杭1A〜1Gでは、先端荷重度が大きく、高い支持力が発揮されていることがわかる。More specifically, FIG. 17 shows a pressing force per closed cross-sectional area of the pile, which is a construction load at the time of construction using a pile having an outer diameter D1 and an outer diameter D2 at the tip of the tapered
Further, FIG. 18 shows a tip load degree (kN / m 2 ) when a static load is applied after rotating and press-fitting a steel pipe in a hard ground for a length three times the outer diameter D1. -The relationship of tip settlement / pile diameter (D1) is shown. As can be seen from FIG. 18, the steel pipe piles 1 </ b> A to 1 </ b> G according to the present invention have a large tip load degree and a high supporting force as compared with the straight pile.
本発明の鋼管杭1A〜1G又は突起を備えていない鋼管杭17を施工する場合には、軟質地盤下の支持層まで貫入したり、硬質地盤を含む地盤に回転圧入すればよい。
When constructing the steel pipe piles 1A to 1G of the present invention or the
本発明の鋼管杭1A〜1Gを施工する場合に、施工途中で、地中で鋼管杭1A〜1Gを上下動させることで、鋼管杭内の土(管内土)の高さを下げるようにすると、図15及び図16に示すように、鋼管杭1A〜1G内における管内土と内周面12との付着面積が少なくなる。これにより、付着面積が少なくなった分、抵抗が少なくなり、施工機械の負担を軽減し、効率よく施工することができる。
鋼管杭1A〜1Gを上下動させる手段としては、回転圧入施工機7により先端テーパー部突起付きの鋼管杭1A〜1G等を把持した状態で、回転圧入施工機7における液圧式等の伸縮式ジャッキ13を伸縮させる。これにより、容易に鋼管杭1A〜1Gを上下動させることができる。
また、鋼管杭1A〜1Gの施工法において、鋼管杭1A〜1Gのテーパー部4を支持層内において最終的に打止める際に、鋼管杭1A〜1Gを逆回転して、突起16a〜16e,16gによりテーパー状外周面付近の土(砕石等を含むずり)を下方に押し込むようにする。この結果、突起16a〜16e,16gにより、テーパー状外周面付近の土(砕石等を含むずり)を下方に押し込んで、杭下面側の支持層を密にして、杭を支持させることができる。When constructing the steel pipe piles 1A to 1G of the present invention, when the steel pipe piles 1A to 1G are moved up and down in the ground during the construction, the height of the soil (inner pipe soil) in the steel pipe pile is lowered. 15 and 16, the adhesion area between the pipe soil and the inner
As a means for moving the steel pipe piles 1A to 1G up and down, a telescopic jack such as a hydraulic type in the rotary press fitting machine 7 with the rotary pipe fitting machine 7 holding the steel pipe piles 1A to 1G with the tapered end projections. 13 is expanded and contracted. Thereby,
Moreover, in the construction method of the steel pipe piles 1A to 1G, when the tapered
本発明の鋼管杭1A〜1G等の鋼管本体部分を製作方法の一例としては、1本の鋼管杭のテーパー部を、冷間曲げ成形により形成するように製作してもよい。また、冷間プレス成型によりテーパー部を形成するように製作してもよい。あるいは帯状鋼板を扇状にしてその扇状の突起付き鋼板を冷間曲げによりテーパー状に加工して両側縁部を溶接により接合する。そして、その外径部が接続すべき鋼管とほぼ同じ外径のテーパー状の短管を製作し、そのテーパー状の短管の上端部を、1本の鋼管のテーパー部に溶接により固定して鋼管杭本体を製作してもよい。また、1本の鋼管のテーパー部を、塑性加工して、テーパー部を有する鋼管杭本体を製作してもよい。このような各種の形態のテーパー部に掘削ビットを備えたホルダーを固定すると共に突起を溶接等により設けるようにして、先端テーパー部突起付きの鋼管杭等を製作するようにすればよい。片面突起付き帯状鋼板を、扇状の突起付き鋼板とし、テーパー状の短管を製作し、そのテーパー状の短管の上端部を、1本の鋼管のテーパー部に溶接により固定することで、先端テーパー部突起付きの鋼管杭等を製作するようにしてもよい。 As an example of the manufacturing method of the steel pipe main body portions such as the steel pipe piles 1A to 1G of the present invention, the taper portion of one steel pipe pile may be manufactured by cold bending. Moreover, you may manufacture so that a taper part may be formed by cold press molding. Alternatively, the belt-shaped steel plate is formed into a fan shape, and the fan-shaped steel plate with protrusions is processed into a taper shape by cold bending, and both side edges are joined by welding. Then, a tapered short pipe having the same outer diameter as the steel pipe to which the outer diameter portion is to be connected is manufactured, and the upper end portion of the tapered short pipe is fixed to the tapered portion of one steel pipe by welding. A steel pipe pile body may be manufactured. Moreover, you may manufacture the steel pipe pile main body which has a taper part by plastically processing the taper part of one steel pipe. A steel pipe pile with a tip tapered portion protrusion may be manufactured by fixing a holder having a drilling bit to such various types of tapered portions and providing a protrusion by welding or the like. The strip-shaped steel plate with a single-sided projection is made into a fan-shaped steel plate with a projection, and a tapered short tube is manufactured, and the upper end of the tapered short tube is fixed to the tapered portion of one steel pipe by welding. You may make it manufacture the steel pipe pile etc. with a taper part protrusion.
A1 掘削方向C 中心軸線
C2 突起の延在方向の中心軸線
D1 定径部の外形寸法
D2 前端の外形寸法
1A,1B,1C,1D,1E,1F,1G 鋼管杭
2 外周面
3 内周面
4 テーパー部(先端部)
4a 先端(前端)
5,5b 尖り部
6 掘削ビット
8 支持層
9 定径部
15 地盤
16a〜16e,16g 突起
16e 突起の下端A1 Excavation direction C Center axis C2 Center axis D1 in the extending direction of the projection D1 Outer dimension D2 of the constant diameter
4a Tip (front end)
5,5b
Claims (14)
外径寸法が一定である定径部と、前記前端に向かって内形寸法及び外形寸法が漸次小さくなる先端部とを備え;
前記先端部の外周面に、前記前端から後端に向かって一部または全体に延在し、かつ、前記先端部の半径方向外方に突出する突起が設けられ;
前記定径部の外形寸法に対する前記先端部の長さ方向の高さ寸法の比が、0.3〜5.5である;
ことを特徴とする鋼管杭。A steel pipe pile that is open and hollow at the front end in the excavation direction,
A constant diameter portion having a constant outer diameter, and a tip portion in which the inner shape and the outer size gradually decrease toward the front end;
Protrusions that extend partially or entirely from the front end toward the rear end and project outward in the radial direction of the tip end portion are provided on the outer peripheral surface of the tip end portion ;
The ratio of the height dimension of the tip portion in the length direction to the outer dimension of the constant diameter portion is 0.3 to 5.5;
A steel pipe pile characterized by that.
ことを特徴とする請求項1に記載の鋼管杭。The steel pipe pile according to claim 1, wherein a plurality of the protrusions are provided at intervals in the circumferential direction of the outer peripheral surface of the tip portion.
ことを特徴とする請求項1または請求項2に記載の鋼管杭。3. The steel pipe pile according to claim 1, wherein the protrusion is inclined such that the rear end side of the protrusion is behind the constant diameter portion and the tip end in the rotation direction.
前記中心軸線に直角な面と前記突起の延在方向の中心軸線とのなす角が、20°〜70°である
ことを特徴とする請求項1乃至請求項3の何れか一項に記載の鋼管杭。The protrusion is disposed to be inclined in the circumferential direction with respect to the central axis of the tip;
Angle between the center axis of the extending direction of the projections with a plane normal to the central axis, according to any one of claims 1 to 3, characterized in that it is 20 ° to 70 ° Steel pipe pile.
ことを特徴とする請求項1乃至請求項4の何れか一項に記載の鋼管杭。Said projection than said outside dimension of the constant diameter portion, so as to be located inside the radial direction of the tip, according to claim 1 to claim, characterized in that the height of the protrusions is defined The steel pipe pile as described in any one of 4 .
ことを特徴とする請求項1乃至請求項5の何れか一項に記載の鋼管杭。The steel pipe pile according to any one of claims 1 to 5, wherein a plurality of excavation bits are provided at intervals in the circumferential direction of the front end.
ことを特徴とする請求項1乃至請求項6の何れか一項に記載の鋼管杭。The steel pipe pile according to any one of claims 1 to 6 , wherein a lower end of the protrusion is located immediately above an upper surface of the excavation bit.
ことを特徴とする請求項1乃至請求項7の何れか一項に記載の鋼管杭。The steel pipe according to any one of claims 1 to 7, wherein the excavation bit is arranged on the inner side in the radial direction of the tip portion than an outer dimension of the constant diameter portion. Pile.
ことを特徴とする請求項1乃至請求項9の何れか一項に記載の鋼管杭。The steel pipe pile according to any one of claims 1 to 9 , wherein a pointed portion protruding from the front end and sharpened in the excavation direction is provided at the tip portion.
前記鋼管杭に回転力および押込み力を付与する回転圧入工法によって地盤に圧入する際に、前記突起により前記地盤をせん断破壊しながら前記鋼管杭を圧入する
ことを特徴とする鋼管杭の施工方法。A steel pipe pile construction method using the steel pipe pile according to any one of claims 1 to 10 ,
A method for constructing a steel pipe pile, wherein the steel pipe pile is press-fitted while the ground is sheared and destroyed by the protrusion when the steel pipe pile is press-fitted into the ground by a rotary press-fitting method that applies a rotational force and an indentation force to the steel pipe pile.
ことを特徴とする請求項11に記載の鋼管杭の施工方法。The steel pipe pile construction method according to claim 11 , wherein the steel pipe pile is rotationally press-fitted into the ground including the hard ground.
ことを特徴とする請求項11に記載の鋼管杭の施工方法。During construction, the height of the soil in the steel pipe pile is lowered by rotating the steel pipe pile in the ground, moving it up or down without adding rotation or combining them. The construction method of the steel pipe pile of Claim 11 .
ことを特徴とする請求項11に記載の鋼管杭の施工方法。When the tip portion of the steel pipe pile is finally stopped in a support layer, the steel pipe pile is reversely rotated, and the protrusion near the outer peripheral surface of the tip portion is pushed downward. The construction method of the steel pipe pile of Claim 11 .
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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Families Citing this family (4)
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| CN112459050A (en) * | 2020-11-12 | 2021-03-09 | 中交一公局集团有限公司 | Hard cutting pile-forming construction method for secant pile in high-water-level complex geological area |
| CN112376557A (en) * | 2020-12-01 | 2021-02-19 | 宁波中淳高科股份有限公司 | Soil body cutting guide device for chain concrete precast pile sinking and using method thereof |
| WO2022149421A1 (en) * | 2021-01-06 | 2022-07-14 | Jfeスチール株式会社 | Piling, method for installing piling, structure, method for constructing structure, method for designing piling, and method for manufacturing piling |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5540053U (en) * | 1978-09-08 | 1980-03-14 | ||
| JPS6171628U (en) * | 1984-10-18 | 1986-05-15 | ||
| JPH01127718A (en) * | 1987-11-13 | 1989-05-19 | Kawasaki Steel Corp | Drill steel tubular pile |
| JP2003003465A (en) * | 2001-06-20 | 2003-01-08 | Norio Moriya | Tapered foundation pile |
| JP2007113387A (en) * | 2005-09-22 | 2007-05-10 | Rokuro Unno | Prefabricated pile with open end and excavation head used therefor |
| JP2007284866A (en) * | 2006-04-12 | 2007-11-01 | Nippon Steel Corp | Rotary press-fit steel pipe pile and press-fit method using steel pipe pile |
| WO2010116758A1 (en) * | 2009-04-10 | 2010-10-14 | 新日本製鐵株式会社 | Steel pipe pile |
Family Cites Families (1)
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|---|---|---|---|---|
| JPS59156376U (en) * | 1983-04-04 | 1984-10-20 | 株式会社リコー | Adapter mounting mechanism |
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Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5540053U (en) * | 1978-09-08 | 1980-03-14 | ||
| JPS6171628U (en) * | 1984-10-18 | 1986-05-15 | ||
| JPH01127718A (en) * | 1987-11-13 | 1989-05-19 | Kawasaki Steel Corp | Drill steel tubular pile |
| JP2003003465A (en) * | 2001-06-20 | 2003-01-08 | Norio Moriya | Tapered foundation pile |
| JP2007113387A (en) * | 2005-09-22 | 2007-05-10 | Rokuro Unno | Prefabricated pile with open end and excavation head used therefor |
| JP2007284866A (en) * | 2006-04-12 | 2007-11-01 | Nippon Steel Corp | Rotary press-fit steel pipe pile and press-fit method using steel pipe pile |
| WO2010116758A1 (en) * | 2009-04-10 | 2010-10-14 | 新日本製鐵株式会社 | Steel pipe pile |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2023077881A (en) * | 2021-11-25 | 2023-06-06 | 日本製鉄株式会社 | drilling bits and steel pipe piles |
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