JP5055058B2

JP5055058B2 - 鋼管杭

Info

Publication number: JP5055058B2
Application number: JP2007201233A
Authority: JP
Inventors: 美喜男梅岡
Original assignee: 美喜男梅岡
Priority date: 2007-08-01
Filing date: 2007-08-01
Publication date: 2012-10-24
Anticipated expiration: 2027-08-01
Also published as: JP2009035937A

Description

本発明は、土木工事、建設工事に用いる鋼管杭に関するものである。

軟弱地盤を強固な地盤に改良するための工法として、セメントミルクを流し込んだ穴の中に筒状の鋼管杭（あるいは鋼管）を立て込む工法、地盤中に鋼管杭を立て込んだ後に鋼管杭の周囲にセメントミルクを流し込む工法や、地盤中にそのまま鋼管杭を立て込む工法が開発されている。また、それらの工法に用いられる鋼管杭として、水平方向の強度を発現させるために、円筒形の管本体の先端際に螺旋翼を固着したものが開発されている（特許文献１）。かかる鋼管杭は、通常、鋼鉄製の管本体の先端に鋼鉄製の螺旋翼を溶接することによって製造されるが、螺旋翼の部分を管本体と分離して運搬できるように、螺旋翼の部分を鋳物によって形成し、その鋳物製の螺旋翼を管本体の側面においてピンによって固着させたものも提案されている（特許文献２）。

特開２００３−２７４７２号公報特開２００５−９００６５号公報

しかしながら、鋼鉄製の管本体の先端際に鋼鉄製の螺旋翼を溶接した鋼管杭は、製造時に広い範囲に亘って溶接を行う必要があるため、製造コストが高くなる、という不具合がある。一方、特許文献２の如く、鋳物製の螺旋翼を管本体の側面においてピンによって固着させた鋼管杭は、地盤にねじ込む際に、ピンが切れてしまい、螺旋翼と管本体とが分離してしまう虞れがある。

本発明の目的は、上記従来の鋼管杭が有する問題点を解消し、製造コストが安価である上、地盤にねじ込む際に螺旋翼と管本体とが分離する等の不具合が生じない実用的な鋼管杭を提供することにある。

かかる本発明の内、請求項１に記載された発明は、筒状の管本体の先端に螺旋翼が取り付けられた鋼管杭であって、鋼鉄によって円筒形に形成されており、先端の内側に板部材を長手方向に対して垂直に設けた管本体と、有底筒状の結合体から外側へ螺旋翼を突出させた形状を有する鋳物製の羽根部材とからなり、前記管本体の先端が、前記羽根部材の結合体の内部に嵌め込まれた状態で、羽根部材の底板を上下に貫通するボルトと羽根部材の底板の外側に位置したナットとで、前記板部材と羽根部材の底板とを螺着することによって、前記結合体に固着されていることを特徴とするものである。

請求項１に記載された鋼管杭は、鋼鉄によって形成された管本体と鋳物によって形成された羽根部材とからなるものであるとともに、管本体の先端が、螺旋翼を設けた羽根部材の結合体の内部に嵌め込まれた状態で結合体に固着されているため、製造コストが安価である上、管本体と螺旋翼を設けた羽根部材との結合強度が高く、地盤にねじ込む際に螺旋翼が管本体と分離する等の不具合が生じない。

［鋼管杭の構造］
以下、本発明に係る鋼管杭を、図面に基づいて詳細に説明する。図１は、本発明に係る鋼管杭の正面図であり、図２は、鋼管杭を一部透視して示したものである。鋼管杭１は、鋼鉄によって形成された管本体２と鋳物によって形成された羽根部材３とを組み付けることによって形成されている。

図３は、管本体２を示したものであり、管本体２は、筒体１７と抜止め防止板５とによって構成されている。筒体１７は、鋼鉄によって、外径約１０１．６ｍｍ、厚さ４．５ｍｍ、長さ６ｍの筒状に形成されている。また、筒体１７の上端際には、矩形板状の回転押込み用プレート４，４が管の中心に対して左右対称となるように突設されている。一方、筒体１７の先端の内側（管の内部側）には、鋼鉄製で厚さ６ｍｍの抜止め防止板５が溶接によって固着されている。

抜止め防止板５の中央には、正六角形の各頂点を外向きに凸な円弧状とし各辺を内向きに凸な円弧状とした形状の切り欠き６が設けられている。なお、当該切り欠き６は、中心（正六角形の中心）が筒体１７の中心と一致するように設けられており、管の中心からの最短距離（図３におけるａ）が２９ｍｍになっており、管の中心からの最長距離（図３におけるｂ）が３９ｍｍになっている。

一方、図４〜図８は、羽根部材３を示したものである。羽根部材３は、鋳物（たとえば、鋳鉄）によって一体的に形成されており、扁平な有底筒状の結合体１６の外周に、円形フランジ状の螺旋翼１１が突設されている。そして、結合体１６の底板７の上側には、抜止め防止板５に穿設された切り欠き６と同一形状（すなわち、正六角形の各頂点を外向きに凸な円弧状とし各辺を内向きに凸な円弧状とした形状）および同一寸法を有する高さ約７ｍｍの係合突起８が上向きに一体的に突設されている。また、その係合突起８の上面には、後述する係合板２１と相対的に位置決めするための２つの位置決めピン９，９が、筒の中心に対して左右対称に突設されている。加えて、係合突起８の中心には、後述する係合板２１を螺着するための略四角柱状のネジ挿通孔１０が穿設されている。なお、底板７の裏面のネジ挿通孔１０の周囲の部分は、他の部分よりも下向きに突出した状態になっている（すなわち、肉厚になっている）。

また、羽根部材３の結合体１６の外周の下端際には、外径約２９０ｍｍの円形フランジ状の螺旋翼１１が設けられており、結合体１６の外周を、約１周分捲回した状態になっている。螺旋翼１１は、先端の厚さが約１０．０ｍｍで基端の厚さが約１２．０ｍｍであり、略中央の半周分が、管本体２の長手方向に対して垂直な平坦部１２になっている。また、その平坦部１２と隣接した片側の部分が、所定の角度だけ上向きに傾斜するように折り曲げられて、上向き傾斜部１３が形成されており、上向き傾斜部１３と反対側の部分が、所定の角度だけ下向きに傾斜するように折り曲げられて、下向き傾斜部１４が形成されている。そして、上向き傾斜部１３の端縁と下向き傾斜部１４の端縁との間隔が約１００．０ｍｍになっている。加えて、羽根部材３の下面には、略直方体状の２つのバイト１５，１５が、筒の中心に対して左右対称に突設されている。

上記した羽根部材３の筒状部分の内部には、鋼鉄によって形成された厚さ約６ｍｍの係合板２１が、バネ部材（たとえば、コイルバネ）２２を介して、ボルト（四角柱状の軸部を有し先端にネジ溝を螺刻したもの）２３およびナット２４によって螺着されている。図９は、係合板２１を示したものであり、係合板２１も、抜止め防止板５に穿設された切り欠き６や係合突起８と同一形状（すなわち、正六角形の各頂点を外向きに凸な円弧状とし各辺を内向きに凸な円弧状とした形状）および同一寸法を有している。そして、中央には、略四角柱状（扁平な四角柱状）のネジ挿通孔２５が穿設されており、そのネジ挿通孔２５の左右には、係合突起８の位置決めピン９，９を挿通させるための２つのピン挿通孔２６，２６が、ネジ挿通孔２５に対して左右対称となるように穿設されている。また、裏面には、バネ部材２２を係合させるための係合溝２７が刻設されている。

かかる係合板２１は、裏面にバネ部材２２を介在させた状態で、ボルト２３をネジ挿通孔２５および羽根部材３の底板７のネジ挿通孔１０に挿通させ、当該ボルト２３の先端部分を、底板７の裏面においてナット２４と螺合させることによって羽根部材３に固着されている。そして、係合板２１は、バネ部材２２によって上方に付勢された状態で、羽根部材３の係合突起８と所定の間隔を隔てて平行に配置した状態になっている。また、そのように羽根部材３に固着された係合板２１と羽根部材の係合突起８とは、図１０の如く、面内方向における配置がずれた状態になっている（筒の中心の周りに回転させたときの位相が約３０度ずれている）。

［管本体と羽根部材との組み付け］
以下、図１１にしたがって、管本体２と羽根部材３との組み付け方法について説明する。管本体２と羽根部材３とを組み付ける場合には、まず、羽根部材３の筒状部分に管本体２の先端を挿入し、管本体２の先端の抜止め防止板５の外面を羽根部材３に固着された係合板２１の表面に当接させる（図１１（ａ）の状態）。しかる後、管本体２の先端の抜止め防止板５の切り欠き６の内部に、羽根部材３に固着された係合板２１が入り込むように、管本体２を長手方向に沿った中心軸の周りに回転させる。管本体２をそのように回転させると、切り欠き６の位相（長手方向に垂直な面内方向における配置）と係合板２１の位相が一致し、切り欠き６の内部に係合板２１が入り込み、抜止め防止板５の外面と羽根部材３の係合突起８の表面とが当接する位置まで、管本体２の先端を挿入することができる（図１１（ｂ）の状態）。

そして、抜止め防止板５の外面と係合突起８の表面とが当接する位置まで管本体２の先端を挿入した後には、再度、管本体２を長手方向に沿った中心軸の周りに回転させる。管本体２をそのように回転させると、切り欠き６の位相と羽根部材３の底板７に突設された係合突起８の位相が一致し、切り欠き６の内部に係合突起８が入り込む（図１１（ｃ）の状態）。そして、そのように切り欠き６の内部に係合突起８が入り込んだ後には、羽根部材３の底板７の下面において、ボルト２３と螺合しているナット２４をより強固に締め付けて、係合板２１の下面と羽根部材３の底板７の上面（係合突起８以外の部分）との間で、抜止め防止板５の切り欠き６の周縁部分を狭持する（図１１（ｄ）の状態）。

［鋼管杭の使用方法］
上記の如く構成された鋼管杭１は、建設工事用の基礎杭の埋設工事等に好適に用いることができる。鋼管杭１を地面に埋設する場合には、地面に突き立てて、圧力を加えて右向き（上から見た場合の右向き）に回転させながら地中に押し込む。鋼管杭１を地中に押し込む際には、鋼管杭１の回転に伴い、螺旋翼１１が、効率良く土砂を噛み込み、鋼管杭１を土中に進行させる推力を生み出す。そのように鋼管杭１，１・・を土中に深く埋設させた後には、鋼管杭１，１・・の上に建物を建設することが可能となる。

［鋼管杭の効果］
鋼管杭１は、上記の如く、鋼鉄によって形成された円筒形の管本体２と、有底筒状の結合体１６から外側へ螺旋翼１１を突出させた形状を有する鋳物製の羽根部材３とからなり、管本体２の先端が、羽根部材３の結合体１６の内部に嵌め込まれた状態で結合体１６に固着されている。したがって、鋼管杭１は、製造コストが安価である上、管本体２と螺旋翼１１を設けた羽根部材３との結合強度が高く、地盤にねじ込む際に螺旋翼１１が管本体２と分離する等の不具合が生じない。

また、鋼管杭１は、管本体２の先端の内側に、羽根部材３からの脱離を防止するための抜止め防止板５が、管本体２の長手方向に対して垂直に設けられており、その抜止め防止板５に非円形の切り欠き６が設けられているとともに、羽根部材３の結合体１６の底板７に、切り欠き６と同一の平面形状を有する係合突起８が設けられている。したがって、鋼管杭１は、管本体２を回転させて管本体２の先端の切り欠き６に係合突起８を嵌め込むことにより、管本体２を回転させて地盤中にねじ込む際に、管本体２への回転力をロスなく羽根部材３（螺旋翼１１）へ伝達することができる。

さらに、鋼管杭１は、管本体２の抜止め防止板５の切り欠き６と同一の平面形状を有する係合板２１が、羽根部材３の結合体１６の底板７に設けられた係合突起８の上方に、底板７と平行になるように固着されているとともに、係合突起８の面内配置と係合板２１の面内配置とが異なっている。したがって、鋼管杭１は、管本体２を回転させて地盤中にねじ込んだ後に管本体２が回転しなければ、抜止め防止板５の切り欠き６を係合突起８が通過せず、管本体２の先端と係合突起８との係合状態が保持されるので、管本体２が羽根部材３から外れたりしない。

なお、本発明に係る鋼管杭の構成は、上記実施形態の態様に何ら限定されるものではなく、管本体、羽根部材、係合板等の材質、形状、構造等の構成を、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、必要に応じて適宜変更することができる。

たとえば、鋼管杭は、羽根部材を鋳鉄によって形成したものに限定されず、鋳鉄以外の鋳物によって羽根部材を形成することも可能である。また、羽根部材に設ける螺旋翼の形状は、上記実施形態の如く、「半円状の平坦部と隣接した片側を上向きに傾斜するように折り曲げるとともに他側を下向きに傾斜するように折り曲げた形状」に限定されず、単純な螺旋状等に変更することも可能である。

また、鋼管杭は、上記実施形態の如く、管本体の外周を羽根部材の結合体の内周と直接的に接合させるものに限定されず、扁平な円筒状のカラーを管本体の先端際に固着し、当該カラーを管本体の外周と羽根部材の結合体の内周との間に介在させたもの等に変更することも可能である。図１２は、そのようなカラーの一例を示したものであり、カラー３１は、金属によってスリット３３を設けたリング状に形成されており、一定幅の定厚部３４の下側に逆円錐台状のテーパ部３２が連設されている。かかるカラー３１を使用する場合には、管本体の先端際にカラー３１をテーパ部３２が下側になるように固着し、当該テーパ部３２を管本体の外周と羽根部材の結合体の内周との間に介在させるようにして、管本体と羽根部材とを組み付ける。かかる構成を採用した場合には、管本体の外周と羽根部材の結合体の内周との密着度合いを向上させることができるため、管本体の回転力をよりスムーズに羽根部材に伝達させることが可能となる。

さらに、抜止め防止板に設ける切り欠き、羽根部材に設ける係合突起や係合板の形状は、上記実施形態の如く、「正六角形の各頂点を外向きに凸な円弧状とし各辺を内向きに凸な円弧状とした形状」に限定されず、三角形や四角形等の単純な多角形（正多角形）や、それらの多角形（正多角形）の各頂点および／または各辺を円弧状にした形状でも良いし、楕円形、手裏剣形、星形等でも良く、非円形であれば如何なる形状に変更することも可能である。なお、抜止め防止板に設ける切り欠き、係合突起や係合板の形状を、上記実施形態の如く、「正六角形の各頂点を外向きに凸な円弧状とし各辺を内向きに凸な円弧状とした形状」とした場合には、管本体を大きく回転させることなく羽根部材に組み付けることができるとともに、管本体の回転力をきわめて効率良く羽根部材へ伝達することができる、というメリットがある。

さらに、鋼管杭は、上記実施形態の如く直方体状のバイトを先端に設けたものに限定されず、先端の尖ったバイト等の直方体以外の形状を有するバイトを設けたものや、バイトのないものに変更することも可能である。

本発明に係る鋼管杭は、上記の如く、優れた効果を奏するものであるから、軟弱な地盤の改良工事等に好適に用いることができる。

鋼管杭の正面図である。鋼管杭を一部透視して示す説明図である。管本体を示す説明図である（ａは正面図であり、ｂは底面図である）。羽根部材の斜視図である。羽根部材の正面図である。羽根部材の平面図である。羽根部材の鉛直断面図（図６におけるＡ−Ａ線断面図）である。羽根部材の底面図である。係合板を示す説明図である（ａは平面図であり、ｂは正面図である）。係合突起の上に係合板が設置されている状態を示す説明図である。管本体と羽根部材とを組み付ける様子を示す説明図である（なお、ａ〜ｄにおいて、左側は、羽根部材の結合体の内部の鉛直断面を示したものであり、右側は、抜止め防止板の切り欠き、係合板、係合突起を管本体の基端側から見た様子を示したものである）。管本体と羽根部材とを組み付けに用いるカラーを示す説明図である（ａは正面図であり、ｂは底面図である）。

符号の説明

１・・鋼管杭
２・・管本体
３・・羽根部材
５・・抜止め防止板
６・・切り欠き
７・・底板
８・・係合突起
１１・・螺旋翼
１６・・結合体
２１・・係合板

Claims

筒状の管本体の先端に螺旋翼が取り付けられた鋼管杭であって、
鋼鉄によって円筒形に形成されており、先端の内側に板部材を長手方向に対して垂直に設けた管本体と、有底筒状の結合体から外側へ螺旋翼を突出させた形状を有する鋳物製の羽根部材とからなり、
前記管本体の先端が、前記羽根部材の結合体の内部に嵌め込まれた状態で、羽根部材の底板を上下に貫通するボルトと羽根部材の底板の外側に位置したナットとで、前記板部材と羽根部材の底板とを螺着することによって、前記結合体に固着されていることを特徴とする鋼管杭。