JP6644380B2

JP6644380B2 - 基礎杭

Info

Publication number: JP6644380B2
Application number: JP2015244722A
Authority: JP
Inventors: 六郎海野
Original assignee: 六郎海野
Priority date: 2015-12-16
Filing date: 2015-12-16
Publication date: 2020-02-12
Anticipated expiration: 2035-12-16
Also published as: JP2017110383A

Description

本発明は、鋼管で形成された先端を開放した回転埋設形の基礎杭に関するものである。

従来の先端開放杭は、例えば鋼管杭本体の下端部に、それぞれ鋼管杭本体の外側に突出する外翼部から鋼管杭本体の内側に突出する内翼部にわたり一体に形成した２以上に分割したドーナツ状板からなる翼の各分割翼を、鋼管杭軸心に対し同一角度で傾斜して取付け、先端を開放した翼付き鋼管杭が開発されている（特許文献１）。

これは回転させながら地中に陥入させるので騒音が少なく排出土も少ない利点く、翼底面積を拡大させて、支持力を保持するものであるが、硬い岩盤には食い込まず貫入できない欠点があった

このため先に、杭本体の先端部に、杭本体の外周面と内周面に跨ってブレードを杭の周方向に沿って複数数設け、このブレードの杭本体の外周面側の本体部は上方に傾斜して、杭本体の外周面に突設され、ブレードが切削した土砂を孔壁に押し付けて圧密する先端開放型既製杭（特許文献２）を開発した。

この杭は、杭本体先端部の外周面に突設されるブレードが杭本体の先端位置から外周面まで連続することで、ブレードの先端部が切削した土砂は杭本体の回転による掘進に伴い、ブレードの上面に沿って切削位置から運ばれるため、ブレードが地盤中で土砂から受ける抵抗が小さく、貫入性が向上する利点がある。

しかしながらこの先端開放型既製杭はブレードが杭の周方向に沿って設けられているため、回転により杭本体の先端でブレードにより掘削した掘削土を外側に排出する力が弱く、軟弱な地盤に貫入すると掘削土が杭の内側に先端開口部から流入し、先端が詰まって貫入抵抗となり、それ以上貫入できない問題があった。

このため従来は、アースオガーで杭の先端開口部に詰まった掘削土を内側から除去してからでないと再び貫入できない問題があった。また杭本体を貫入させる過程で礫層や転石が存在するような場合には、芯ずれする問題があり、しかも硬い岩盤に貫入させる場合には十分に貫入できない問題があった。

また近年、激化する自然災害により抑止杭や擁壁など緊急に災害復旧する必要性が増加してきたが、従来の基礎杭では作業に手間が掛かり迅速な復旧ができなかった。

特開２００５−４２４５７特開２００７−１１３３８７（図２）

本発明は上記問題を改善し、鋼管の杭先開口部への掘削土の詰まりがなく、地中への貫入速度が速く、しかも芯ずれがなく、摩擦支持力も高く、杭先が固い地盤に食い込んで確実に固定され、製造が容易で安価で災害復旧に効果的な基礎杭を提供するものである。

本発明の請求項１記載の基礎杭は、鋼管の先端を開口し、この杭先開口部に鋼管の内側から外側に跨がって複数個の掘削刃を周方向に沿って等間隔で、且つ半径方向に対して鋼管の回転方向と反対側に傾斜して取付けると共に、この掘削刃の先端に鋼管の回転方向に沿って下記特徴の傾斜面と共にＶ溝を形成し、この各掘削刃の鋼管外周部分に連続して、掘削土押上刃を鋼管の先端側外周に縦斜め方向に沿って鋼管の回転方向と反対側に傾斜または湾曲して突設したことを特徴とするものである。

特に、Ｖ溝を形成した掘削刃の先端面を、鋼管の上方側に傾斜した傾斜面に形成したことを特徴とするものである。

本発明の請求項２記載の基礎杭は、請求項１において、Ｖ溝を形成した掘削刃の鋼管の回転方向側を、超硬チップまたはダイヤモンドコーティングしたことを特徴とするものである。

本発明の請求項３記載の基礎杭は、請求項１または２記載の基礎杭において、鋼管の肉厚をＴとすると、鋼管の内側から外側に跨がって複数個取付けた掘削刃の鋼管内側に突出した部分の幅を０．６〜１．５Ｔとし、鋼管外側に突出した部分の幅を１．０〜２．０Ｔとしたことを特徴とするものである。

本発明の請求項４記載の基礎杭は、請求項１から３記載の何れかに記載の基礎杭において、鋼管の径方向に対して回転方向側に傾斜して取付けた掘削刃の傾斜角度αが５〜４０度で、Ｖ溝を形成した前記傾斜面の傾斜角度βが５〜２０度としたことを特徴とするものである。

本発明の請求項５記載の基礎杭は、請求項１から４記載の何れかに記載の基礎杭において、鋼管の杭先開口部に形成した掘削刃が２〜５枚で等間隔に形成されていることを特徴とするものである。

本発明に係る請求項１記載の基礎杭によれば、複数個の掘削刃を周方向に沿って等間隔で、且つ半径方向に対して鋼管の回転方向と反対側に傾斜して取付けると共に、この掘削刃の先端に鋼管の回転方向に沿ってＶ溝を形成したので、鋼管の杭先開口部への掘削土の詰まりがなく、地中への貫入速度が速く、しかも芯ずれがなく、摩擦支持力も高く、杭先が固い地盤に食い込んで確実に固定される。更に鋼管の杭先開口部に切欠部を形成し、ここに掘削刃を嵌入して溶接するので製造が容易で安価に製作することができる。

また杭先が固い地盤に食い込んで確実に固定されるので、自然災害の発生現場における抑止杭や擁壁など緊急に災害復旧する場合に、軽微な重機でも迅速に作業することができる。

また請求項３記載の基礎杭によれば、Ｖ溝を形成した掘削刃の鋼管の回転方向側を、超硬チップまたはダイヤモンドコーティングしたので、固い地盤でも効率よく掘削できると共に、掘削刃の耐久性を向上させることができる。

また請求項４記載の基礎杭によれば、鋼管の内側から外側に跨がって取付けた掘削刃の鋼管内側に突出した部分の幅と、鋼管外側に突出した部分の幅を規定することにより、杭先開口部の掘削土の詰まりを防止すると共に、鋼管の外周の狭い範囲で掘削することができる。

また請求項５記載の基礎杭によれば、鋼管の径方向に対して回転方向側に傾斜して取付けた掘削刃の傾斜角度αと、Ｖ溝を形成した傾斜面の傾斜角度βを規定することにより、杭先開口部の掘削土の詰まりを防止すると共に、鋼管の外周に掘削土を効率よく排出することができる。

また請求項６記載の基礎杭によれば、鋼管の杭先開口部に形成した掘削刃が２〜５枚で等間隔に形成されているので、芯ずれすることなく垂直に貫入することができる。

本発明の実施の一形態による基礎杭の底面図である。図１の基礎杭を底面側から視た斜視図である。図１の掘削刃の取付け部分を示す底面図である。図３の掘削刃の取付け部分を示す縦断面図である。図１の鋼管に掘削刃を取付ける前の状態を示す斜視図である。基礎杭を軟弱な地盤に貫入した状態を示す断面図である。基礎杭を硬い地盤に貫入した状態を示す断面図である。本発明の他の実施の形態による超硬チップを取付けた掘削刃の斜視図である。基礎杭に十字状の支柱を立設し、コンクリートパネルと組合せる前の状態を示す土止め擁壁の斜視図である。図９の十字状の支柱６とコンクリートパネルを組合せた土止め擁壁の平面図である。基礎杭に、角パイプの角部にフランジ部を設けた支柱を立設し、コンクリートパネルと組合せる前の状態を示す土止め擁壁の斜視図である。

以下本発明の実施の一形態を図１ないし図７を参照して詳細に説明する。図において１は基礎杭を示すもので、鋼管２の杭先３を開口し、この杭先開口部４に図２に示すように、略菱形の五角形状をなす３個の掘削刃５が１２０度間隔で鋼管２の内側から外側に跨がって等間隔で、且つ半径方向Ｒに対して鋼管２の回転方向と反対側に傾斜して取付けられている。この掘削刃５の傾斜角度αは５〜４０度で傾斜して取付けられている。

更にこの掘削刃５の先端には鋼管２の回転方向に沿ってＶ溝７が形成され、このＶ溝７が形成された先端面には図４に示すように、鋼管２の上方、すなわち掘削した掘削土を外周側上方に排出するように傾斜した傾斜面８が形成されている。この傾斜面８の傾斜角度βは５〜２０度に設定されている。

また各掘削刃５の鋼管外周部分に連続して、掘削土押上刃９が鋼管２の先端側外周に縦方向に沿って鋼管２の回転方向と反対側に傾斜して突設されている。この掘削土押上刃９は掘削刃５で掘削した掘削土１２を上方に押上げると共に、孔内壁に圧密させる作用をなすものである。

また前記掘削刃５は図４に示すように鋼管の肉厚をＴとすると、鋼管の内側から外側に跨がって複数個取付けた掘削刃の鋼管内側に突出した部分Ａの幅を０．６〜１．５Ｔに、鋼管外側に突出した部分Ｂの幅を１．０〜２．０Ｔに形成されている。この掘削刃５は図３に示すように内外周面が湾曲して形成されている。

掘削刃５の取付け方法は図５に示すように、鋼管２の杭先開口部４に、間隔をおいて３個の切欠部１０を形成し、ここに別に製作した掘削刃５を嵌入して周囲を溶接して一体にすることにより基礎杭１を作成することができる。

上記構成の基礎杭１は、土砂崩れ現場で、図示しないレッカー車のアームの先端に取付けた油圧オーガーに取付けて地面に垂直に支持した状態で、加圧しながら回転させていく。この回転により杭先３に周方向に沿って等間隔で取付けた３個の掘削刃５が土１１を回転しながら削っていく。掘削刃５は杭先開口部４の内側から外側に跨がって傾斜して取付けられているので、回転しながら食い込むように土１１を削って細かく攪拌する。

この時、掘削刃５は鋼管２の半径方向Ｒに対して回転方向と反対側に傾斜角度αが５〜４０度で傾斜して取付けられて、しかも掘削刃５の先端には鋼管２の回転方向に沿ってＶ溝７が形成され、更に掘削刃５の先端は図４に示すように、傾斜角度βが５〜２０度の傾斜面８が形成されているので、砂層や礫層でも細かく攪拌しながら芯ずれせずに効率よく掘削し、更に掘削した掘削土１２が鋼管２の外側に効率よく排出されて、鋼管２の内側に掘削土１２が詰まることなく掘削することができる。

更に鋼管２の外側に送られた掘削土１２は図６に示すように、掘削刃５に連続する回転方向と反対側に傾斜した掘削土押上刃９により掘削土１２を速やかに上方に排出し、更に孔１４の内壁に押し付けて圧密する。この結果、鋼管２の内外の表面に沿った狭い範囲の土１１だけが掘削、攪拌されるので、掘削土１２は鋼管２内への流入が少なく、詰まることなく摩擦支持力の高い基礎杭１を静かに埋設することができる。

なお礫層や転石が存在する硬い地盤や岩盤に貫入する場合には図７に示すように円筒状に土１１を掘削し、この時は、鋼管２の内側には掘削されない土１１が円柱状に残り、鋼管２の内外両面の近傍だけが掘削させ、外側に排出された掘削土１２は、掘削土押上刃９により孔１４の内壁側に押し付けられて圧密されていく。

なお本発明において掘削刃５の鋼管２の半径方向Ｒに対して回転方向側に傾斜角度αが５〜４０度で傾斜して取付けられているが、傾斜角度αが５度未満では回転による掘削土１２の排出効果が少なく、また傾斜角度αが４０度を超えると同様に排出効果が低下する。また掘削刃５のＶ溝７が形成された先端面の傾斜角度βは５〜２０度に設定されているが、傾斜角度βが５度未満では回転による掘削土１２の排出効果が少なく、また傾斜角度βが２０度を超えると先端部の強度が低下する恐れがある。

また鋼管の内側から外側に跨がって取付けた掘削刃５は鋼管２の肉厚をＴとすると、鋼管２の内側に突出した部分の幅Ａを０．６〜１．５Ｔに形成し、鋼管外側に突出した部分の幅Ｂを１．０〜２．０Ｔとした。これは内側に突出した部分の幅を０．６〜１．５Ｔの範囲で効率よく掘削して掘削土１２を外側に送ることができ、また鋼管外側に突出した部分の幅を１．０〜２．０Ｔとすることにより狭い範囲での掘削を行なうことができる。

図８は本発明の他の実施の形態を示すもので、掘削刃５の回転方向側の先端部に超硬チップ１５を取付けたものである。これは砂層や礫層などを掘削しても、貫入効率が向上すると共に、掘削刃５の耐久性を向上させることができる。なおこの場合、超硬チップ１５の代わりに掘削刃５の回転方向側をダイヤモンドコーティングしたものでも良い。

図９および図１０は本発明の異なる他の実施の形態を示すもので、地中に埋設して固い地盤に食い込ませた基礎杭１の上端から、十字状の支柱１６を挿入して一体に固定し、この支柱１６の左右両側のフランジ部１７に、コンクリートパネル１９の左右両側に形成した縦溝１８を挿着して土止め擁壁２０を形成したものである。

この後、左右のコンクリートパネル１９の隙間にモルタル２１を詰めて表面を平滑にすることにより、強度が高く外観も良好な土止め擁壁２０を形成することができる。従ってこの基礎杭１は、杭先３が固い地盤に食い込んで固定されているので、土圧による土止め擁壁２０の倒壊を防止することができる。なおこの場合、十字状の支柱１６の代わりにＨ形鋼を用いても良い。

図１１は本発明の異なる他の実施の形態を示すもので、地中に埋設して固い地盤に食い込ませた基礎杭１の上端から、角パイプ２２の対向する角にフランジ部１７を設けた支柱１６を挿入して一体に固定し、この支柱１６の左右両側のフランジ部１７に、コンクリートパネル１９の左右両側に形成した平面Ｙ形状の縦溝１８を挿着して土止め擁壁２０を形成し、更に前記角パイプ２２の上部に角ナット２３を挿着し、この上からチャンネル材で形成された押え枠２４をコンクリートパネル１９の上部に被せて、ボルト２５で固定したものである。

なお上記説明では掘削刃５と掘削土押上刃６を３枚等間隔で取付けた場合について示したが、現場の状況や、鋼管の外径に応じて変更でき、例えば鋼管外径が小さい場合は２個、また鋼管外径が大きい場合には４個または５個等間隔に設けても良い。また掘削土押上刃９は傾斜して設けた場合について示したが、湾曲させても良い。

１基礎杭
２鋼管
３杭先
４杭先開口部
５掘削刃
７Ｖ溝
８傾斜面
９掘削土押上刃
１０切欠部
１１土
１２掘削土
１４孔
１５超硬チップ
１６十字状の支柱
１７フランジ部
１８縦溝
１９コンクリートパネル
２０土止め擁壁
２１モルタル
２２角パイプ
２４押え枠

Claims

鋼管の先端を開口し、この杭先開口部に鋼管の内側から外側に跨がって複数個の掘削刃を周方向に沿って等間隔で、且つ半径方向に対して鋼管の回転方向と反対側に傾斜して取付けると共に、この掘削刃の先端に鋼管の回転方向に沿ってＶ溝を形成し、この各掘削刃の鋼管外周部分に連続して、掘削土押上刃を鋼管の先端側外周に縦斜め方向に沿って鋼管の回転方向と反対側に傾斜または湾曲して突設し、且つ上記Ｖ溝を形成した掘削刃の先端面を、鋼管の先端から上方側に傾斜した傾斜面に形成したことを特徴とする基礎杭。
Ｖ溝を形成した掘削刃の鋼管の回転方向側を、超硬チップまたはダイヤモンドコーティングしたことを特徴とする請求項１記載の基礎杭。
鋼管の肉厚をＴとすると、鋼管の内側から外側に跨がって複数個取付けた掘削刃の鋼管内側に突出した部分の幅を０．６〜１．５Ｔとし、鋼管外側に突出した部分の幅を１．０〜２．０Ｔとしたことを特徴とする請求項１または２記載の何れかに記載の基礎杭。
鋼管の径方向に対して回転方向と反対側に傾斜して取付けた掘削刃の傾斜角度αが５〜４０度で、Ｖ溝を形成した前記傾斜面の傾斜角度βが５〜２０度としたことを特徴とする請求項１から３記載の何れかに記載の基礎杭。
鋼管の杭先開口部に形成した掘削刃が２〜５枚で等間隔に形成されていることを特徴とする請求項１から４記載の何れかに記載の基礎杭。