JP6762449B1 - 鋼管杭の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】らせん構造を必要とせず六角形で安価に製造できる鋼管杭先端部材を提供する。【解決手段】鋼管杭１００はその先端部分に鋼管杭先端部材１２として鋼管杭１００の回転貫入方向から第一掘削羽根部１２ａと水平羽根部１２ｂと第二掘削羽根部１２ｃをそれぞれが接続された状態で備え、鋼管１０は先端近傍の側面に第一掘削羽根部１２ａと第二掘削羽根部１２ｃを挿入するスリット部を備え、第一掘削羽根部１２ａと水平羽根部１２ｂと第二掘削羽根部１２ｃは組み合せた状態で六角形の形状である。これによりらせん構造を必要とせず、六角形という簡易な構造でかつ安価に製造できる鋼管杭１００を提供する。【選択図】図２

Description

本発明は、軟弱地盤において建屋等の構造物を支持するために使用される地盤中に回転貫入される鋼管杭の製造方法に関するものである。

一般に軟弱地盤であって地盤の支持力が充分でない場所に建築物を建設する場合には、建設機械により地下に存在する硬質地盤中にコンクリート杭又は鋼管杭を貫入させ、支持力を確保する。

コンクリート杭は鋼管杭に比べて安価であり、かつ高い支持力を有するので従来、多くの建設現場で採用されてきた。

しかしコンクリート杭の場合は杭の長さが建設現場では容易には調整できない上に残土が発生するという難点がある。

一方、鋼管杭は切断又は溶接により容易に建設現場で長さの調節が可能であり、かつ残土も発生しないため特に市街地などの工事で用いられることが多い。

ここで鋼管杭の回転貫入性能を向上させるためと、鋼管杭に所定の支持力を発揮させるために鋼管杭の先端には鋼管杭先端部材が用いられるのが通常である。

鋼管杭先端部材には一般的に円盤型の鋼板をらせん状に加工された掘削羽根部が用いられることが多い。

そのため例えば特許文献１のような鋼管杭先端部材が提案されている。

またらせん加工を不要とするため、円盤型の鋼板を切断し、鋼管杭の先端部近傍に取り付けた特許文献２のような鋼管杭も提案されている。

特開２００５−６８６４７号公報 特開２００６−１７７１２５号公報

特許文献１によれば、鋼管２０の先端には閉塞板部１２とらせん状に加工された掘削羽根部１４を有している。このらせん状に加工された掘削羽根部により鋼管杭を地中に回転貫入させる際に貫入性能が向上し、容易に鋼管杭を所定の位置まで回転貫入させることが可能となる。

しかし一般的な住宅建築用の鋼管杭であっても鋼管２０の直径は１０１ｍｍ（管の肉厚４．２ｍｍ）、掘削羽根部１４の鋼板の板厚は８ｍｍ以上（通常は９ｍｍ程度）あり、小型のビル等になれば更に板厚が増すのでらせん加工に係る費用と時間の負担は小さくない。

特に１０階建て程度のビル建築に使用する鋼管杭に至っては掘削羽根部１４の鋼板の板厚が２０ｍｍ以上（最大で４０ｍｍ以上）となり、掘削羽根部１４のらせん加工に必要な費用と時間の負担が非常に大きくなるという課題があった。

特許文献２によれば、羽根１３ａおよび１３ｂはらせん加工は不要であるので鋼管杭１０の制作費用および時間を削減することが可能である。

しかし特許文献２に係る発明はその構造上、地面を掘削する羽根の先端部分が２カ所となってしまい、地盤に鋼管杭１０を回転貫入する際には特許文献１の鋼管杭（地面を掘削する羽根の先端部分が１カ所）とは異なり回転貫入に必要な掘削トルクが硬質な礫地盤などでは２倍程度に増加する。

そのため鋼管杭の回転貫入に必要な建設機械が大型化に繋がり、アクセス道路の狭い場合や狭小地の建設では使用しにくいという課題がある。

また特許文献１および特許文献２の両方の鋼管杭ともに掘削用の羽根が円盤型の鋼板であるため、一般的に市販されている長方形の鋼板から切り出す際に曲線切断が必要であるため直線切断に比べて鋼材の切断長が長く製造コストが高額であることに加え、端材が多く発生し鋼材の購入コストの損失になるという課題がある。

また螺旋状に成型する際も、大型のプレス機等が必要となり高額な加工費を要するという課題がある。

本発明はこの課題に鑑み、従来から存在する円盤型形状でらせん構造の掘削羽根部をもつ鋼管杭先端部材に匹敵する回転貫入性能を持ちながら、円盤型形状およびらせん構造を必要としない鋼管杭の製造方法を提供することを目的とする。

（１） 本発明に係る鋼管杭の製造方法は、鋼管の先端近傍に鋼管杭先端部材を備え、地盤に鉛直方向に回転貫入する鋼管杭の製造方法において、厚さ８ｍｍ以上の六角形の平板の鋼板を六角形の面上でＴ字型に切断し、第一掘削羽根部と、台形の形状の水平羽根部と、第二掘削羽根部から構成される前記鋼管杭先端部材を製造する工程と、前記鋼管の先端近傍の側面に２つのスリット部を形成する工程と、前記第一掘削羽根部と前記第二掘削羽根部を前記スリット部に挿入して前記鋼管杭に取り付ける工程と、前記水平羽根部を前記第一掘削羽根部の端部と前記第二掘削羽根部のそれぞれの端部に接する状態で前記鋼管に取り付ける工程と、から構成されることを特徴とする。

（２） 本発明に係る鋼管杭は（１）に記載の鋼管杭の製造方法において、前記スリット部は前記鋼管杭の回転方向側の端部がもう一方の端部よりも前記鋼管杭の貫入方向側の先端部分に近くなるよう開口されたことを特徴とする。

（１）に記載の鋼管杭の製造方法によれば、第一掘削羽根部と水平羽根部と第二掘削羽根部が組み合わされた状態で六角形の形状とすることで、鋼管杭の回転貫入性能を損なうことなく円形形状に比べて制作コストおよび端材の削減を実現することが可能となる。

円形と同等の面積の六角形で切り出す場合、同じサイズの市販鋼板からより多くの枚数と一枚当たりの面積を得られ切断長も短くできるなど、多くの利点がある。

また鋼管杭の設置後においても端材の面積分のロスがないため鋼管杭の先端が地盤から受ける支持反力も増加し経済性が向上する。

（１）に記載の鋼管杭の製造方法によれば、第一掘削羽根部、水平羽根部および第二掘削羽根部はらせん加工されていない平板の鋼板を切断して制作されることで、らせん加工がされている掘削羽根に比べて大幅なコストを削減することが可能となる。

（２）に記載の鋼管杭の製造方法によれば、第一掘削羽根部と第二掘削羽根部を挿入するスリット部を斜めに開口することで、羽根部をスリット部に挿入し固定するだけでらせん加工がされた鋼管杭先端部材を持つ鋼管杭と同等の回転貫入性能を有することが可能となる。

本発明に係る鋼管杭の正面図である。 本発明に係る鋼管杭の側面図である。 本発明に係る鋼管杭先端部材の第一実施形態の図である。 本発明に係る鋼管杭先端部材の第二実施形態の図である。 本発明に係る鋼管杭先端部材の第三実施形態の図である。 本発明に係る鋼管の先端近傍の外観図である。 本発明に係る鋼管杭の外観図である。

以下に添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明する。かかる実施形態は発明の理解を容易とするための例示に過ぎず、特に断る場合を除き、本発明を限定するものではない。

なお本明細書及び図面において実質的に同一の機能、構成を有する要素については同一の符号を付することにより重複説明を省略し、また本発明に直接関係のない要素は図示を省略する。

図１は本発明に係る鋼管杭１００の正面図であり、図２は本発明に係る鋼管杭１００の側面図を示している。

まず鋼管杭１００の構成について説明する。

図１および図２に示す通り、鋼管杭１００は鋼管１０および鋼管杭先端部材１２から構成されている。

鋼管杭先端部材１２は第一掘削羽根部１２ａと水平羽根部１２ｂと第二掘削羽根部１２ｃから構成されており、それぞれが接続された状態で鋼管１０に取り付けられている。

鋼管杭１００の鋼管１０は鋼管杭１００を回転貫入させる地盤の深さによってその長さが変わる。そのため鋼管１０は鋼管杭１００の先端近傍のみを図示し、鋼管１０の他の部分は割愛する。

鋼管杭先端部材１２を鋼管１０に取り付ける際には一般的に溶接が用いられるが、接合に使用する溶接は本発明とは関係がないので溶接線の記載は割愛する。

鋼管杭先端部材１２を構成する第一掘削羽根部１２ａは鋼管杭１００の回転貫入方向側に斜めに取り付けられており、第一掘削羽根部１２ａの次に水平羽根部１２ｂが取り付けられている。

更に水平羽根部１２ｂの次には第二掘削羽根部１２ｃが鋼管１０に対して斜めに取り付けられている。

また鋼管杭先端部材１２を構成する第一掘削羽根部１２ａと水平羽根部１２ｂと第二掘削羽根部１２ｃは組み合せた状態で六角形の形状となる。

次に鋼管杭１００の作用について説明する。

鋼管杭１００は図１および図２の下側、つまり地盤に向かって鉛直方向に回転貫入される。

鋼管杭１００を地盤に回転貫入させる際には、まず鋼管１０の先端部分が地盤内に貫入される。

次に地盤に対して斜めに取り付けられている第一掘削羽根部１２ａが地盤に接触し、地盤内へ回転貫入を開始する。

第一掘削羽根部１２ａが地盤内に回転貫入を開始すると次に水平羽根部１２ｂが地盤に到達する。水平羽根部１２ｂは地盤に対して水平に取り付けられているので鋼管杭１００が回転しても水平羽根部１２ｂには回転貫入性能はないが水平羽根部１２ｂは第一掘削羽根部１２ａとつながっているので第一掘削羽根部１２ａに引きずられて水平羽根部１２ｂも地盤内に入っていく。

水平羽根部１２ｂが地盤に到達すると、ほぼ同時に第二掘削羽根部１２ｃも地盤に到達する

第二掘削羽根部１２ｃは地盤に対して斜めに取り付けられているので鋼管杭１００の回転に伴い第二掘削羽根部１２ｃも地盤中に貫入していくことになる。この際に第二掘削羽根部１２ｃは水平羽根部１２ｂを地盤中に押し込む。

この鋼管杭１００の回転貫入性能であるが、従来から使用されている円形でらせん構造を持つ場合に比べて若干程度落ちる程度であり実用上は問題ない。

この鋼管杭先端部材１２は従来のらせん構造を持つ掘削羽根部とは異なり、らせん構造を必要としていない。更に鋼管杭先端部１２は曲線部を持たない。

そのため第一掘削羽根部１２ａ、水平羽根部１２ｂ、第二掘削羽根部１２ｃともに平板の鋼板から直線で切り出して制作することが可能である。

これによりらせん加工が不要なため鋼板の板厚が２０ｍｍを超えるような厚板の場合には大幅な制作時間および制作コストの削減が可能となる。

また従来の鋼管杭の鋼管杭先端部材は円形形状が多いが、本発明に係る鋼管杭先端部材１２は六角形となっている。そのため曲線切断が不要である。

六角形の場合、円形の場合に比べて端材の削減だけでなく、金属加工が直線切断だけとなり切断長が削減されることで加工時間を削減し、制作コストの大幅な実現を可能としている。

つまり本発明に係る鋼管杭先端部材１２は六角形でかつらせん構造を持たないことで制作時間および制作コストの大幅な削減を可能としている。

しかし鋼管杭１００の回転貫入性能は、らせん構造を持ち円形形状の従来の鋼管杭に場合に比べて若干程度落ちる程度であり、実用上は問題ないという顕著な効果を有している。

図３は本発明に係る鋼管杭先端部材１２の第一実施形態の図である。

第一実施形態では鋼管杭先端部材１２は六角形の鋼板を第一掘削羽根部１２ａ、水平羽根部１２ｂ、第二掘削羽根部１２ｃと別々に切り出して制作する場合である。

この場合、金属の切断および溶接接合が必要になるが、素材である平板鋼板への割付がしやすいので端材は最も少なくすることができる。

図４は本発明に係る鋼管杭先端部材１２の第二実施形態の図である。

第二実施形態では鋼管杭先端部材１２は六角形の鋼板を第一掘削羽根部１２ａ、水平羽根部１２ｂ、第二掘削羽根部１２ｃを切り離さず全てつながった状態で制作している。

図４の点線および実線は金属を折り曲げる位置を示している。

この場合、金属の切断および溶接接合は最小だが、素材である平板の鋼板の端材は最も多くなる。

図５は本発明に係る鋼管杭先端部材１２の第三実施形態の図である。

第三実施形態では鋼管杭先端部材１２は六角形の鋼板から第一掘削羽根部１２ａのみを切り出し、水平羽根部１２ｂと第二掘削羽根部１２ｃは切り離さず、つながった状態で制作している。

この場合、金属の切断、溶接接合および端材の発生は第一実施形態と第二実施形態の中間となる。

上記の第一実施形態から第三実施形態のどれを実際に採用するかは制作時間、材料となる板材の量等を勘案して決定される。

図６は鋼管１０の先端近傍の外観図である。この図６に示すように鋼管１０は第一掘削羽根部１２ａ、および第二掘削羽根部１２ｃを挿入するためのスリット部１４を有しており、スリット部１４は鋼管杭１００の回転貫入方向に向かって斜めになるように開けられている。

これにより第一掘削羽根部１２ａと第二掘削羽根部１２ｃをスリット部１４に差し込んで溶接で固定するだけで鋼管杭１００の回転貫入性能を得ることが可能である。

図７は本発明に係る鋼管杭１００の外観図である。

図７に示すように鋼管杭１００は鋼管１０に第一掘削羽根部１２ａ、水平羽根部１２ｂ、第二掘削羽根部１２ｃを備えることで地盤に回転貫入することが可能となる。

この鋼管杭１００は、従来の円形でらせん加工された掘削羽根部を持つ鋼管杭に比べて、六角形であり、らせん加工を必要としていない。

そのため制作の際に端材の発生を抑えると同時に制作の時間とコストを大幅に削減することができる。

しかし鋼管杭１００の回転貫入性能は従来の鋼管杭に比べて若干落ちる程度であり、実用上は問題ないという顕著な効果を有している。

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明した。

当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範囲内において、各種の変更例又は修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

本発明は、軟弱地盤であって地盤の支持力が充分でない場所に建築物を建設する場合に、地下に存在する硬質地盤中に貫入させ、支持力を確保する鋼管杭に使用する鋼管杭先端部材として利用することができる。

１０：鋼管、１２：鋼管杭先端部材、１２ａ：第一掘削羽根部、１２ｂ：水平羽根部、１２ｃ：第二掘削羽根部、１４：スリット部、１００：鋼管杭

Claims (2)

1. 鋼管の先端近傍に鋼管杭先端部材を備え、地盤に鉛直方向に回転貫入する鋼管杭の製造方法において、
   厚さ８ｍｍ以上の六角形の平板の鋼板を六角形の面上でＴ字型に切断し、第一掘削羽根部と、台形の形状の水平羽根部と、第二掘削羽根部から構成される前記鋼管杭先端部材を製造する工程と、
   前記鋼管の先端近傍の側面に２つのスリット部を形成する工程と、
   前記第一掘削羽根部と前記第二掘削羽根部を前記スリット部に挿入して前記鋼管杭に取り付ける工程と、
   前記水平羽根部を前記第一掘削羽根部の端部と前記第二掘削羽根部のそれぞれの端部に接する状態で前記鋼管に取り付ける工程と、
   から構成されることを特徴とする鋼管杭の製造方法。
2. 前記スリット部は前記鋼管杭の回転方向側の端部がもう一方の端部よりも前記鋼管杭の貫入方向側の先端部分に近くなるよう開口されたことを特徴とする請求項１に記載の鋼管杭の製造方法。
   

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