JP6706772B2

JP6706772B2 - 鋼管杭

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Publication number: JP6706772B2
Application number: JP2016245166A
Authority: JP
Inventors: 和歳仲根; 山崎　健司; 健司山崎
Original assignee: Jspiling
Current assignee: Jspiling
Priority date: 2016-12-19
Filing date: 2016-12-19
Publication date: 2020-06-10
Anticipated expiration: 2036-12-19
Also published as: JP2018100487A

Description

本発明は、鋼管製の杭本体の下端部に２枚の掘削翼板が一体に設けられた鋼管杭に関するものである。

一般に鋼管杭は、地盤に対して回転圧入させることで、当該地盤に対して貫入させて、建物、橋梁、港湾・河川構造物等の基礎の強度を高めるのに使用され、種々の構造のものが提案されている。この鋼管杭の一つとして、特許文献１に示されるように、杭本体の下端部に２枚の掘削翼板が一体に設けられたものが知られている。

２枚の掘削翼板を備えた上記鋼管杭は、連続回転圧入作用により地盤を掘削すると共に、当該地盤に対する回転圧入時における進入の鉛直性を高めるために、杭本体の下端部に、２枚の掘削翼板の直径方向に沿った直径方向の端面と平行となって、当該杭本体の下端から突出した板状の１枚のビット板を備え、当該ビット板は、杭本体の内部において、２枚の掘削翼板の対向する各端面の間に配置された状態で、当該杭本体及び２枚の掘削翼板に対して溶接により一体に固定された構造となっている。

このように、連続回転することで、地盤を掘削して進入するビット板が１枚であるために、当該ビット板の掘削負荷が大きいと共に、鉛直進入性が低下して、最終的に地盤に貫入された状態の鉛直性も低下される問題があった。

特開２００４−３７４３６８号公報

本発明は、２枚の掘削翼板及びビット板を備えた鋼管杭において、当該ビット板に作用する負荷を小さくして、鋼管杭の鉛直進入性を高めることを課題としている。

上記課題を解決するための請求項１の発明は、鋼管製の杭本体の下端部に半円板状の２枚の掘削翼板の内側対向部の一部が、当該杭本体の下端部に設けられた掘削翼板挿入溝に挿入されることで、前記２枚の掘削翼板が当該杭本体に、当該杭本体の軸直角方向に対して所定角度だけ傾斜して一体に設けられ、杭本体の先端部に、杭本体の回転圧入時に地盤を掘削するビット体が一体に設けられた鋼管杭であって、
前記ビット体は、互いに直交して一体に組み合わせられた２枚のビット板の先端部が前記杭本体の下端から突出した状態で、当該２枚のビット板は、前記杭本体の下端部に収容されて、当該杭本体及び前記２枚の掘削翼板に対して一体に設けられ、
前記２枚の各ビット板は、幅方向の中央部に高さ方向に沿って設けられた各嵌合溝に相互に嵌合されることで、一体に組み合わせられ、
前記２枚のビット板の一方は、前記２枚の掘削翼板における杭本体内に対向して挿入される部分に、当該掘削翼板の直径方向の端面に対して直交して設けられた各ビット板挿入溝に挿入配置され、
前記２枚のビット板の他方は、前記２枚の掘削翼板における杭本体内に対向して挿入された部分の端面間の隙間に挿入配置された構成であることを特徴としている。

請求項１の発明によれば、杭本体の先端部に設けられたビット体は、２枚のビット板が、上記のようにして一体に組み合わせられることで、２枚のビット板を幅方向に二分した計４つの各部分が、回転方向に沿って９０°だけ位相がずれた状態で、２枚のビット板が立体的に配置された形状となる。このため、地盤に対する杭本体の回転圧入時に発生する回転方向に沿った反力により、９０°だけ位相がずれた２種類の曲げモーメントが各ビット板に作用すると共に、ビット体が１枚のビット板で構成される場合に比較して、掘削時における１枚のビット板の負荷も少なくなって、地盤に対する各ビット板の掘削状態が安定化して、掘削時における杭本体の鉛直進入性が高くなると共に、ビット体を構成する各ビット板を薄肉化できて、ビット体を軽量化できる。なお、２枚の掘削翼板は、杭本体の軸心に対して螺旋の一部を構成するように配置されているため、掘削途中の地盤における杭本体の周囲の部分を切り込みながら、下方に進入して地盤内に埋設されて、鋼管杭としての有効断面積を、杭本体の有効断面積の数倍に増大させることで、基礎の強度が一層に高められる。

また、請求項１の発明によれば、２枚のビット板の一方は、前記２枚の掘削翼板における杭本体内に対向して挿入される部分に、当該掘削翼板の直径方向の端面に対して直交して設けられた各ビット板挿入溝に挿入配置され、その他方は、前記２枚の掘削翼板における杭本体内に対向して挿入された部分の端面間の隙間に挿入配置された構成であるため、杭本体の内部において、２枚の掘削翼板と、２枚のビット板の一方とが干渉することなく配置でき、杭本体と２枚の掘削翼板と２枚のビット板とが近接又は接触して配置される部分を溶接により一体化することで、杭本体と２枚の掘削翼板と２枚のビット板との一体化の剛性を高めることができる。

請求項２の発明は、請求項１の発明において、ビット体を構成する２枚の各ビット板の垂直方向に沿った端面には、杭本体の下端面に当接する段差が設けられていることを特徴としている。

請求項２の発明によれば、杭本体の下端開口から，その内部にビット体を挿入する際に、当該ビット体を構成する２枚のビット板の垂直方向の端面の途中に設けられた段差部が、杭本体の下端面に当接する構成であるので、杭本体の下端面からのビット体の突出長を正確に定められると共に、杭本体に対する各ビット板の当接部を溶接することで、当該杭本体の各ビット板とを一体化させる構造において、前記段差部の存在により、一体化の強度が一層に高められる。

本発明によれば、２枚のビット板の一方は、前記２枚の掘削翼板における杭本体内に対向して挿入される部分に、当該掘削翼板の直径方向の端面に対して直交して設けられた各ビット板挿入溝に挿入配置され、その他方は、前記２枚の掘削翼板における杭本体内に対向して挿入された部分の端面間の隙間に挿入配置された構成であるため、杭本体の内部において、２枚の掘削翼板と、２枚のビット板の一方とが干渉することなく配置でき、杭本体と２枚の掘削翼板と２枚のビット板とが近接又は接触して配置される部分を溶接により一体化することで、杭本体と２枚の掘削翼板と２枚のビット板との一体化の剛性を高めることができる。

（ａ），（ｂ）は、それぞれ本発明に係る鋼管杭Ｐを異なる方向から見た斜視図である。本発明に係る鋼管杭Ｐの正面図である。同じく右側面図である。本発明に係る鋼管杭Ｐの組付け順序を示すもので、杭本体Ａに対して２枚の掘削翼板Ｗを組み付ける状態の斜視図である。２枚の掘削翼板Ｗが組み付けられた杭本体Ａに対して２枚のビット板１１，１２が直交して組み付けられたビット体Ｂを組み付ける状態の斜視図である。杭本体Ａと、２枚の掘削翼板Ｗと、ビット体Ｂとが一体に組み付けられた状態の斜視図である。（ａ），（ｂ）は、それぞれビット体Ｂを構成する２枚のビット板１１，１２の正面図である。（ａ），（ｂ）は、それぞれ２枚のビット板１１，１２の組付け前後の斜視図である。２枚の掘削翼板Ｗを同一平面上に配置した状態の平面図である。鋼管杭Ｐの平面断面図である。図１０のＸ−Ｘ線断面図である。図１０のＹ−Ｙ線断面図である。各ビット板１１’，１２’の垂直方向の端面に段差２１が設けられたビット体Ｂ’の図１１に対応する図である。

以下、最適な実施例を挙げて、本発明について、更に詳細に説明する。

本発明に係る鋼管杭Ｐは、図１〜図８に示されるように、鋼管製の杭本体Ａと、鋼板から成って、当該杭本体Ａの下端部の外側に２枚一組となって一体に設けられる半円板状の掘削翼板Ｗと、当該杭本体Ａの下端部に、その下端面に対して下方に突出した状態で一体に設けられるビット体Ｂとから成り、これらの計３個の部材Ａ，Ｗ，Ｂが、組み合せ構造、及び溶接により一体化された構成である。なお、実施例の杭本体Ａは、外径が約２００ｍｍであって、長さは、支持する基礎の種類、地盤の状態等によって種々定められ、一般的には、３ｍ〜９ｍであるが、図示の関係で、杭本体Ａは、極度に短く表示してある。

また、図４に示されるように、杭本体Ａの下端部には、半円板状の掘削翼板Ｗの直径方向の端面２の側の中央部を挿入するための一対の掘削翼板挿入溝１が螺旋方向に沿って独立して、即ち、連続することなく対向して形成されている。杭本体Ａに対する各掘削翼板挿入溝１の中心角（α）〔図１０参照）は、１８０°よりも僅かに小さい。一対の掘削翼板挿入溝１は、図１及び図４に示されるように、各掘削翼板挿入溝１に挿入された２枚一組の掘削翼板Ｗにおける対向する直径方向の端面２の部分に、杭本体Ａの軸心方向に沿って所定の段差が生ずるように、杭本体Ａに対する一方の掘削翼板挿入溝１の高さ方向の配置位置をそのままにして、１８０°だけ位相をずらすことで、他方の掘削翼板挿入溝１となるように形成されている。

２枚一組の掘削翼板Ｗは、図９に示されるように、半円板状の同一形状をなしていて、杭本体Ａに組み込んだ状態において、その内側において斜方向に対向する直径方向の各端面２の間に、後述のビット板１２を挿入可能なビット板挿入隙間３が杭本体Ａの軸心方向に沿ってずれて形成されると共に、杭本体Ａの軸心Ｃを通り、しかも前記端面２に対して直角な方向に沿ってビット板挿入溝４が形成されている。当該ビット板挿入溝４は、掘削翼板Ｗを杭本体Ａに組み込んだ状態において、当該杭本体Ａの内部に配置される部分のみに形成されている。図９及び図１１に示されるように、掘削翼板Ｗは、杭本体Ａの軸心Ｃに垂直な面に対して所定角度だけ傾斜しているのに対して、ビット体Ｂを構成するビット板１１は、杭本体Ａの軸心Ｃに対して平行に配置されるため、ビット板挿入溝４の対向する内端面は、掘削翼板Ｗの板面に対して所定角度だけ傾斜して形成されている。掘削翼板Ｗを杭本体Ａに組み込んだ状態において、当該杭本体Ａに対して両側に突出する端面２の一方側は、当該端面２に対して傾斜して形成された掘削刃部５となっている。

また、ビット体Ｂは、図７、図８及び図１２に示されるように、２枚一組の平板状のビット板１１，１２で構成される。各ビット板１１，１２は、鋼板から成り、その外形は、同一形状であって、方形部の下部に二等辺三角形部が接続された形状である。各ビット板１１，１２の下端部の二等辺三角形状の部分の各辺と水平線とのなす角度（β）は、実施例では、３０°であるが、掘削性及び掘削対象地盤の硬度等との関係において、２０°＜β＜６０°の範囲で自由に選択できる。各ビット板１１，１２は、幅方向の中央部において一体に組付け可能となっていて、一方のビット板１１は、幅方向の中央部における上端部を除く部分に、下方に開口した直線状の嵌合溝１１ａが設けられていると共に、他方のビット板１２は、幅方向の中央部であって、しかもその上端部のみに、上方に開口した直線状の嵌合溝１２ａが設けられ、図８に示されるように、各ビット板１１，１２を直交して配置した状態で、互いの嵌合溝１１ａ，１２ａに、他方のビット板１２，１１を嵌合させることで、平面視で十字状となるように一体に組み付けられる。

そして、図４及び図５に示されるように、杭本体Ａの下端部に形成された各掘削翼板挿入溝１に、それぞれ掘削翼板Ｗの直径方向の端面２の側を部分挿入した後に、図５及び図６に示されるように、予め一体に組み付けられたビット体Ｂを杭本体Ａの下端開口から内部に挿入して、ビット体Ｂを構成する一方のビット板１１を各掘削翼板Ｗのビット板挿入溝４に挿入すると共に、他方のビット板１２を、各掘削翼板Ｗの直径方向の各端面２の間の隙間に挿入する。杭本体Ａに対するビット体Ｂの挿入の程度は、各ビット板１１，１２の二等辺三角形状の部分の全体と方形状の部分の一部が杭本体Ａから突出する程度とする。この状態で、杭本体Ａ、各掘削翼板Ｗ及びビット体Ｂを構成する各ビット板１１，１２の互いに当接している部分を溶接することで、計３つの部材Ａ，Ｗ，Ｂは、一体化されて鋼管杭Ｐとなる。

ここで、ビット体Ｂを構成する一方のビット板１１は、杭本体Ａに部分挿入された状態で対向配置される２枚の掘削翼板Ｗのビット板挿入溝４に挿入されることで、杭本体Ａの直径方向に沿った各掘削翼板Ｗの配置位置が定まるので、杭本体Ａに対する各掘削翼板Ｗの配置位置の位置決めが容易になると共に、各掘削翼板Ｗは、杭本体Ａ及びビット体Ｂを構成する各ビット板１１，１２に対して溶接により一体化されるので、一体化の強度が高められる。

杭本体Ａに対して一対の掘削翼板Ｗが一体化された状態においては、各掘削翼板Ｗの周方向に沿って互いに対向する端部には、杭本体Ａの周方向に沿って所定の隙間を有すると共に、杭本体Ａの軸方向に沿って段差を有する斜段差空間６が形成され、当該段差空間６の存在によって、２枚の掘削翼板Ｗの周方向に沿った各端部が斜め上下方向に配置される。これにより、当該斜段差空間６の部分の土壌が、２枚の掘削翼板Ｗの周方向に沿って対向する各端部の間から相対的に排土される形態となって、２枚の掘削翼板Ｗの回転がスムーズとなる。ここで、図１０において、平面視において、一方の掘削翼板Ｗの掘削刃部５と、他方の掘削翼板Ｗにおける当該掘削翼板刃部５と対向する半径方向の端縁とのなす角度（γ）は、約２０°であるが、この角度（γ）は、地盤の硬度等との関係で適宜定められる。また、上記実施例では、半円板状をした掘削翼板Ｗの周方向に沿った端縁の一方のみを傾斜させて掘削刃部５を形成しているが、双方を傾斜させることで、前記角度（γ）を大きくすることも可能である。

また、図１３に示されるように、ビット体Ｂ’を構成する各ビット板１１’，１２’の垂直方向の端面の途中に、杭本体Ａの下端面に当接する段差２１を設けることで、杭本体Ａに対するビット体Ｂ’の突出部を正確に定めることができると共に、掘削時において地盤からビット体Ｂ’に作用する垂直方向の力が、杭本体Ａの下端面で受け止められるために、鋼管杭Ｐとしての強度も高められる。

そして、専用の施工機械により、地盤に対して鋼管杭Ｐを、鉛直性を維持した状態で押圧させながら回転させることで、先端のビット体Ｂにより杭本体Ａの直下の地盤を掘削すると共に、杭本体Ａの下端部の２枚の掘削翼板Ｗが、地盤内に圧入される杭本体Ａの下端部の周囲を螺旋状に切り込むようにして掘削して、地盤に対して鋼管杭Ｐが回転圧入される。杭本体Ａの下端部に、２枚の掘削翼板Ｗが独立して設けられているため、地盤に対しては、２枚の掘削翼板Ｗは、独立して螺旋状の軌跡を形成するため、地盤は、恰も二条ねじの山部を形成するようにして掘削される。

ここで、本発明においては、ビット体Ｂは、互いに直交する２枚のビット板１１，１２を組み合わせて形成されているため、地盤に対する杭本体Ａの回転圧入時に発生する回転方向に沿った反力により、９０°だけ位相がずれた２種類の曲げモーメントが各ビット板１１，１２に作用すると共に、掘削時における１枚のビット板の負荷も少なくなって、地盤に対する各ビット板の掘削状態が安定化して、掘削時における杭本体の鉛直性が高められ、結果として、地盤に貫入された鋼管杭の鉛直性が高められる。

Ａ：杭本体
Ｂ，Ｂ’：ビット体
Ｐ：鋼管杭
Ｗ：掘削翼板
１：掘削翼板挿入溝
２：掘削翼板の直径方向の端面
３：ビット板挿入隙間
４：ビット板挿入溝
11,11',12,12' ：ビット板
２１：段差

Claims

鋼管製の杭本体の下端部に半円板状の２枚の掘削翼板の内側対向部の一部が、当該杭本体の下端部に設けられた掘削翼板挿入溝に挿入されることで、前記２枚の掘削翼板が当該杭本体に、当該杭本体の軸直角方向に対して所定角度だけ傾斜して一体に設けられ、杭本体の先端部に、杭本体の回転圧入時に地盤を掘削するビット体が一体に設けられた鋼管杭であって、
前記ビット体は、互いに直交して一体に組み合わせられた２枚のビット板の先端部が前記杭本体の下端から突出した状態で、当該２枚のビット板は、前記杭本体の下端部に収容されて、当該杭本体及び前記２枚の掘削翼板に対して一体に設けられ、
前記２枚の各ビット板は、幅方向の中央部に高さ方向に沿って設けられた各嵌合溝に相互に嵌合されることで、一体に組み合わせられ、
前記２枚のビット板の一方は、前記２枚の掘削翼板における杭本体内に対向して挿入される部分に、当該掘削翼板の直径方向の端面に対して直交して設けられた各ビット板挿入溝に挿入配置され、
前記２枚のビット板の他方は、前記２枚の掘削翼板における杭本体内に対向して挿入された部分の端面間の隙間に挿入配置された構成であることを特徴とする鋼管杭。
ビット体を構成する２枚の各ビット板の垂直方向に沿った端面には、杭本体の下端面に当接する段差が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の鋼管杭。