JP6000776B2

JP6000776B2 - 鋼管杭及びその施工方法

Info

Publication number: JP6000776B2
Application number: JP2012206524A
Authority: JP
Inventors: 重信濱中
Original assignee: 株式会社近畿開発
Priority date: 2012-09-20
Filing date: 2012-09-20
Publication date: 2016-10-05
Anticipated expiration: 2032-09-20
Also published as: JP2014062363A

Description

本発明は鋼管杭及びその施工方法に関し、特に十分な強度に根固めを行うことができ、粘土層や砂礫層においても高い信頼性を保証できるようにした杭及び方法に関する。

建築構造物を構築する場合、地中に鋼管杭を打ち込み、この鋼管杭に鉄筋を固定するなどして鋼管杭を建築構造物の基礎等に利用することが行われている。

上述の鋼管杭には、オーガスクリュー等によって地中に杭穴を掘削するとともに、杭穴底部を拡径し、拡径部にセメントミルクを充填するとともに、中空鋼管をセメント内に挿入して一体化するようにしたセメント充填方式が知られている（特許文献１）。

特開２００１−２３４５３１号公報

しかし、特許文献１記載の鋼管杭ではセメント拡径部に鋼管の先端部をそのまま挿入して固めているだけであるので、セメント拡径部が小さく、しかもセメント拡径部と鋼管先端部との結合が十分でなく、十分な強度の根固めができず、特に粘土層や砂礫層の場合には鋼管杭の信頼性が低いことがあった。

本発明はかかる問題点に鑑み、十分な強度で根固めを行うことができ、粘土層や砂礫層においても高い信頼性を保証できるようにした鋼管杭及び及びその施工方法を提供することを課題とする。

そこで、本発明に係る鋼管杭は、中空鋼管の後端開口には挿通穴を有するキャップが固定され、先端部分には相互の間隔を先端に向かって拡げた拡径姿勢をなす複数の帯状脚部が形成され、該帯状脚部は拡径姿勢に比較して相互の間隔を先端に向かって狭めた縮径姿勢に縮径されてスリーブが外嵌されることによって上記縮径姿勢に保持され、上記スリーブには衝撃受け部が固着されており、上記衝撃受け部に衝撃が加えられることによって上記スリーブが上記帯状脚部から離脱されて上記帯状脚部がその弾性復元力によって拡径姿勢に復元するようになっていることを特徴とする。

本発明の特徴の１つは中空鋼管の後端開口をキャップで封鎖し、先端部分に拡径した複数の帯状脚部を形成し、この複数の帯状脚部を縮径させ、スリーブを外嵌させて縮径姿勢に保持し、スリーブを離脱させると、複数の帯状脚部を拡径姿勢に復元させるようにした点にある。

これにより、杭穴の底部に拡径部を形成し、鋼管杭を差し込んでスリーブを離脱させると、帯状脚部が拡径し、セメントミルクをキャップの挿通穴から鋼管杭内に圧入すると、帯状脚部がセメントミルクの圧力によってさらに拡径し、その状態でセメントミルクを凝固させると、鋼管杭の帯状脚部と結合してセメント拡径根部を形成することができる。

この帯状脚部はセメントミルクの圧力によって拡径姿勢をさらに拡径した状態となっているので、大きなセメント拡径根部を形成でき、しかも帯状脚部はセメント拡径根部と強化に結合され、鋼管杭の十分な根固めを行うことができ、例えば粘土層や砂礫層において、上方の引抜き力や左右への揺さぶり力が加わっても、鋼管杭の高い信頼性を保証することができる。

鋼管杭は中空鋼管の先端部分に弾性復元力を有する拡径姿勢の帯状脚部を形成する必要があるが、かかる形状の帯状脚部は切削などで形成することは難しい。そこで、鋼管の先端部分に複数のスリットを形成して帯状脚部を形成し、これらの帯状脚部を拡径姿勢に曲げ加工して治具などによってその姿勢に保持し、鋼管の材質に応じた条件の熱処理（焼入れ及び焼戻し）を行うと、帯状脚部を拡径姿勢に保持できるとともに、帯状脚部に弾性を付与することができる。

また、長尺の鋼管に対して上述の熱処理をするには、大型の熱処理炉を必要とする。そこで、中空鋼管を、中空の鋼管本体とこれに固定される中空の先端鋼管とから構成し、先端鋼管の帯状脚部を拡径姿勢に曲げ加工し、熱処理することによって拡径姿勢に保持するするようにすると、小型の熱処理炉で熱処理を行うことができる。

本発明によれば、中空鋼管の後端開口に挿通穴を有するキャップを固定し先端部分には相互の間隔を先端に向かって拡げた拡径姿勢をなす複数の帯状脚部を形成し該帯状脚部を拡径姿勢に比較して相互の間隔を先端に向かって狭めた縮径姿勢に縮径してスリーブを外嵌させることによって上記縮径姿勢に保持し上記スリーブに衝撃受け部を固着してなる鋼管杭を用い、掘削機で地中に杭穴を掘削するとともに、杭穴底部に拡径部を形成し、上記杭穴に上記鋼管杭を挿入し、上記杭穴の底部に達する前に、上記鋼管杭の衝撃受け部に下方に向かう衝撃を加えることによって上記スリーブを帯状脚部から離脱させて上記帯状脚部をその弾性復元力によって拡径姿勢に復元させ、上記キャップの挿通穴から上記中空鋼管内にセメントミルクを圧入して上記拡径姿勢の帯状脚部をさらに拡径させ、その状態でセメントミルクを凝固させて、上記中空鋼管の帯状脚部と結合されたセメント拡径根部を形成するようにしたことを特徴とする鋼管杭の施工方法を提供することができる。

ここで、衝撃受け部への下方衝撃は中空鋼管内にセットされた金属球の落下によって行うようにしてもよく、又衝撃受け部への下方衝撃をキャップの挿通穴から差し込まれる押し棒によって与えるようにしてもよい。

本発明に係る鋼管杭の好ましい実施形態における全体構成及び先端鋼管と衝撃受け部を示す図である。上記鋼管杭の施工方法を模式的に示す図である。上記工法で施工された鋼管杭を示す図である。参考例を模式的に示す図である。

図１ないし図３は本発明に係る鋼管杭の好ましい実施形態を示す。図において、鋼管杭１０は中空の鋼管本体１１と中空の先端鋼管１２とから構成され、鋼管本体１１の後端（上端）開口にはキャップ１３が溶接によって固着され、キャップ１３の中央には挿通穴１３Ａが形成され、鋼管本体１１の後端部内には金属球１９がワイヤー１９Ａによって吊り下げてセットされている。

先端鋼管１２は後端に開先１２Ｂが形成され、鋼管本体１１先端の開先と突き合わされて溶接されることによって固着され（図中、１７が溶接部分である）、又先端鋼管１２には複数のスリット１２Ｃが先端から後部に向けて実質的に等しい幅の相互に等しい間隔をあけて形成されることによって複数の帯状脚部１２Ａが形成されている。

この複数の帯状脚部１２Ａは図１の（ｂ）に示されるように、相互の間隔が先端に向かうほど拡径された拡径姿勢に曲げ加工され、焼入れ・焼戻しを行って拡径姿勢に保持されるとともに、ばね性が付与されている。焼入れ・焼戻しの条件は先端鋼管１２の材質に応じて選択する。

また、複数の帯状脚部１２は拡径姿勢から、この拡径姿勢に比較して相互の間隔が先端に向かうほど狭くなった又は相互の間隔が等しくなった縮径姿勢に変形されて円筒状のスリーブ１４が外嵌されることによって縮径姿勢に保持されている。このスリーブ１４の先端には開先が形成され、衝撃受け部１５と突き合わされて溶接されることによって固着され（図中、１８が溶接部分である）、衝撃受け部１５には押え部１５Ａが一体に形成され、スリーブ１４と押え部１５Ａとの間に縮径姿勢の帯状脚部１２Ａが保持されるようになっている。

鋼管杭１０を地盤５０に打ち込む場合、図２の（ａ）に示されるように、オーガスクリュー２０によって杭穴５１を掘削し、所定の深さに達すると、図２の（ｂ）に示されるように、オーガスクリュー２０の先端から例えば水を周囲に噴射させ、拡径部５２を形成する。

次に、オーガスクリュー２０を杭穴５１から引き抜き、図２の（ｃ）に示されるように、本例の鋼管杭１０を杭穴５１に挿入し、所定の深さ、例えは杭穴５１の底面から所定の距離に達すると、ワイヤー１９Ａを弛めて金属球１９を落下させて衝撃受け部１５の押え部１５Ａに衝突させ、衝撃受け部１５に下方衝撃を与えてスリーブ１４を縮径姿勢の帯状脚部１２Ａから離脱させると、図２の（ｄ）に示されるように、帯状脚部１２Ａがその弾性復元力によって縮径姿勢から拡径姿勢に復元する。

そこで、キャップ１３の挿通孔１３Ａからセメントミルク３０を圧入すると、帯状脚部１２Ａがセメントミルクの圧力を受けて、拡径姿勢からさらに拡径され、その状態でセメントミルクが凝固すると、図３に示されるように、鋼管杭１０の根元に大きな拡径根部３１が形成される。

凝固したセメントは大きく拡径した鋼管杭１０の帯状脚部１２Ａと強固に結合されるとともに、大きなセメント拡径根部３１を形成でき、鋼管杭１０を強固な根固めすることができ、例えば粘土層や砂礫層において、上方の引抜き力や左右への揺さぶり力が加わっても、鋼管杭１０の高い信頼性を保証できる。

図４は参考例を示し、図において図１ないし図３と同一符号は同一又は相当部分を示す。本例では金属球に代えて押し棒４０をキャップ１３の挿通穴１３Ａから押し込むようにする一方、鋼管本体１１と先端鋼管１２との溶接部分１７に裏当て４１を溶接し、又衝撃受け部１５を半球状に形成している。

本例の鋼管杭では第１の実施形態と同様に、杭穴を掘削し、鋼管杭を挿入した後、押し棒４０をキャップ１３の挿通穴１３Ａから差し込んで衝撃受け部１５に下方衝撃を与え、スリーブ１４を帯状脚部１２Ａから離脱させ、押し棒４０を引き抜き、キャップ１３の挿通穴１３Ａからセメントミルクを圧入すればよい。

１０鋼管杭
１１鋼管本体
１２先端後端
１２Ａ帯状脚部
１３キャップ
１３Ａ挿通穴
１４スリーブ
１５衝撃受け部
１９金属球
３０セメントミルク
３１セメント拡径根部
４０押し棒
５０地盤
５１杭穴

Claims

中空鋼管の後端開口はキャップ（１３）で封鎖され、該キャップ（１３）はセメントミルク圧入用の挿通穴（１３Ａ）を有し、中空鋼管の先端部分は相互の間隔を先端に向かって拡げた拡径姿勢をなす複数の帯状脚部（１２Ａ）を備え、該帯状脚部（１２Ａ）はスリーブ（１４）の外嵌状態において拡径姿勢に比較して相互の間隔を先端に向かって狭めた縮径姿勢に縮径されて保持されているとともに、上記スリーブ（１４）の離脱状態において弾性復元力によって拡径姿勢に復元し得るようになっている一方、上記キャップ（１３）の挿通穴（１３Ａ）には上記スリーブ（１４）の衝撃受け部（１５）に衝撃を加え得るとともに上記スリーブ（１４）とともに上記帯状脚部（１２Ａ）から離脱し得る金属球（１９）がワイヤー（１９Ａ）によって吊り下げられていることを特徴とする鋼管杭。
中空鋼管の後端開口をキャップ（１３）で封鎖し該キャップ（１３）にはセメントミルク圧入用の挿通穴（１３Ａ）を設け、中空鋼管の先端部分には相互の間隔を先端に向かって拡げた拡径姿勢をなす複数の帯状脚部（１２Ａ）を備え該帯状脚部（１２Ａ）はスリーブ（１４）の外嵌状態において拡径姿勢に比較して相互の間隔を先端に向かって狭めた縮径姿勢に縮径されて保持されているとともに、上記スリーブ（１４）の離脱状態において弾性復元力によって拡径姿勢に復元し得るようになっている一方、上記キャップ（１３）の挿通穴（１３Ａ）には上記スリーブ（１４）の衝撃受け部（１５）に衝撃を加え得るとともに上記スリーブ（１４）とともに上記帯状脚部（１２Ａ）から離脱し得る金属球（１９）をワイヤー（１９Ａ）によって吊り下げられてなる鋼管杭を用い、
掘削機（２０）で地盤（５０）に杭穴（５１）を縦に掘削するとともに、杭穴（５１）底部に拡径部（５２）を形成し、
上記杭穴（５１）に上記鋼管杭（１０）を挿入し、
上記杭穴（５１）の底部に達する前に、上記ワイヤー（１９Ａ）を弛めることによって上記鋼管杭（１０）の衝撃受け部（１５）に上記金属球（１９）を衝突させて下方に向かう衝撃を加えることによって上記スリーブ（１４）を帯状脚部（１２Ａ）から離脱させて上記帯状脚部（１２Ａ）をその弾性復元力によって拡径姿勢に復元させ、
上記金属球（１９）は上記スリーブ（１４）とともに上記帯状脚部（１２Ａ）から下方に離脱させ、
上記キャップ（１３）の挿通穴（１３Ａ）から上記中空鋼管内にセメントミルク（３０）を圧入して上記拡径姿勢の帯状脚部（１２Ａ）をさらに拡径させ、その状態でセメントミルク（３０）を凝固させて、上記中空鋼管の帯状脚部（１２Ａ）、上記スリーブ（１４）及び金属球（１９）と結合されたセメント拡径根部（３１）を形成するようにしたことを特徴とする鋼管杭の施工方法。