JP6782496B2

JP6782496B2 - 管状杭

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Publication number: JP6782496B2
Application number: JP2019004134A
Authority: JP
Inventors: 慎右間野
Original assignee: 株式会社刃
Priority date: 2019-01-15
Filing date: 2019-01-15
Publication date: 2020-11-11
Anticipated expiration: 2039-01-15
Also published as: JP2020111977A

Description

本発明は、地中に埋設される管状杭に関する。

従来から、円筒形状の杭本体に螺旋状の羽根部を設けた管状杭を用い、この管状杭を回転させつつ地面を掘削させることで地中に埋設することが行われている（特許文献１参照）。

特許第５２６０４５９号公報

ただ、上記のような管状杭では、その断面の径に応じて材料としてのコストが高くなるところ、管状杭が全体として同じ径で構成されていることから、杭として長くなるほど、つまり地中における埋設位置が深くなるほど、そのコストが上昇してしまうという課題があった。

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、地中に埋設される管状杭としてのコストを低減させるための技術を提供することである。

上記課題を解決するため本発明の第１局面は、一端から他端に向けて延びる円筒形状の本体部と、前記本体部の外周面に沿って該本体部の一端側から他端側に向けて螺旋状に取り付けられた板状の部材であり、該部材が前記本体部の延びる方向と交差する平面視で前記本体部を扇状に取り囲んでなる羽根部と、前記本体部における一端を、該本体部の延びる方向と交差する面に沿って閉鎖する板状の部材であり、前記本体部よりも大径の円形をなすことによって、前記本体部の一端にフランジを形成する蓋部と、前記本体部の内側に収められて該本体部と同じ方向に延びる板状の部材であり、該部材の一端が前記蓋部に固定される一方、他端側が前記本体部の他端から突出してなる掘削刃と、を備えており、前記蓋部における前記本体部と反対側の面に連結される管状部材とともに杭を形成する、管状杭である。

この局面であれば、本体部よりも小径の管状部材を蓋部に連結することで杭を形成できるため、全体として同じ径の部材で杭を構成したものと比較すると、杭として長くなる、つまり地中における埋設位置が深くなるほど、そのコストを低減させることができる。

また、本体部の一端には蓋部によるフランジが形成されているため、このフランジにより蓋部と本体部の一端とを固定する際の作業性を高めつつ強度を高めることができる。例えば、蓋部と本体部の一端との接触部分に工具を近づけて溶接するなどで両者を固定する場合であれば、このフランジに沿って両者の接触部分へと工具および溶接材料を近づければよいため、その固定を容易かつ高精度に実現することができる。さらに、フランジと本体部の表面とで形成される断面Ｌ字状の領域を溶接できることから、この領域と溶接材料とが広範囲にわたって溶接される結果、蓋部と本体部との接合強度を高めることができる。

また、上記局面においては、フランジによる効果を高めるべく、以下に示す第２局面のようにしてもよい。

第２局面において、前記羽根部は、前記本体部の延びる方向に沿って該本体部の一端から他端側に所定距離だけ離間した位置と、前記本体部における他端側と、の間にわたって螺旋状に設けられている。

さらに、この局面では、以下に示す第３局面のようにしてもよい。

第３局面において、前記羽根部は、前記本体部の延びる方向に沿って螺旋状に設けられている範囲未満の距離だけ前記蓋部から前記本体部の他端側に離間した位置と、前記本体部における他端側と、の間にわたって設けられている。

また、上述した管状杭では、本体部における円筒形状の中心軸で回転させると、掘削刃を含む先端側が地表および地中を掘削し、それに伴い土などの掘削物を発生させるところ、この掘削物が本体部の一端側まで到達することがある。このとき、上記第２、第３これら局面であれば、蓋部によるフランジと羽根部とが本体部の延びる方向に離間した位置関係となっているため、本体部の一端側にまで到達した掘削物がフランジと羽根部との間に滞留してしまうことを防止することができる。

特に、第３局面のように、本体部の延びる方向に沿って羽根部が設けられている範囲以下の距離だけ、蓋部によるフランジと羽根部とが離間した位置関係となっていると、掘削物がフランジと羽根部との間に滞留してしまうことを防止するのに好適である。

なぜなら、掘削物は、本体部の延びる方向に沿って羽根部が設けられている範囲を通過することで、この範囲を通過できるよう圧縮された塊になる可能性があるところ、第３局面に係る構成であれば、この範囲よりも狭い領域に掘削物を通過させる状況を創り出すことができるため、塊となっている掘削物であってもフランジとの接触圧を高めてほぐしたり破砕することができるためである。

また、上記各局面は、以下に示す第４局面のようにしてもよい。

第４局面において、前記羽根部は、前記本体部の一端側と、前記本体部の延びる方向に沿って該本体部の他端から一端側に所定距離だけ離間した位置と、の間にわたって螺旋状に設けられている。

この局面であれば、本体部の他端と羽根部とが本体部の延びる方向に離間した位置関係となっていることにより、掘削刃など先端領域により地表を掘削していく過程で羽根部より先に本体部の他端面を地表に接触させることができる。これによって、螺旋状に設けられた羽根部が地表に接触して掘削時の安定性を損ねてしまうようなことを防止できる。

また、上記各局面においては、以下に示す第５局面のようにしてもよい。

第５局面において、前記蓋部は、前記本体部の延びる方向と交差する平面視で、前記本体部を取り囲む前記羽根部の外径よりも小径の円形をなし、かつ、前記本体部の延びる方向に沿って前記羽根部が設けられている範囲以下の距離だけ、前記本体部の延びる方向と交差する平面視で、前記本体部よりも半径の大きい円形をなす板状の部材である。

この局面であれば、本体部の一端側に形成されるフランジが、本体部を取り囲む羽根部の外径よりも小径の円形をなし、かつ、本体部の延びる方向に沿って羽根部が設けられている範囲以下の距離だけ、本体部よりも半径の大きい円形をなしているため、蓋部と本体部の一端とを固定する作業の妨げとなりにくい。

また、上記各局面においては、以下に示す第６局面のようにしてもよい。

第６局面において、前記掘削刃は、前記本体部の延びる方向と交差する平面視で、前記本体部における円筒形状の中心軸と重なる中心領域と、該中心領域からそれぞれ反対側に延びて前記本体部の内周面に到達する端部領域と、を有しており、当該掘削刃の他端が前記本体部の他端から突出する３つの突起で形成され、該突起が、前記中心領域および前記端部領域に形成され、前記中心領域に形成された突起の突出量が最も大きく、前記端部領域に形成された２つの突起が同じ突出量となっている。

上記各局面の管状杭では、本体部における円筒形状の中心軸で回転させることで、掘削刃を含む先端側が地表および地中を掘削することになるため、その作業に際しては、回転中心となる部位を最初に接地させる必要があるが、上記第６局面であれば、中心軸と重なる中心領域の突起が最も突出量が大きく形成されているため、この突起を接地させるだけで、地表および地中の掘削を開始できる状態とすることができる。

さらに、中心領域を挟んだ一対の端部領域それぞれに同じ突出量の突起が形成されているため、地表および地中の掘削に際し、これら突起が中心領域の突起を周回しながら支持することにより、掘削に際して管状杭の姿勢を安定させることができるだけでなく、これら突起自体により掘削を促進させることができる。

また、この局面においては、以下に示す第７局面のようにしてもよい。

第７局面において、前記掘削刃において、前記端部領域に形成された突起は、前記本体部の内周面に到達する位置において最も突出量が大きい。

さらに、この局面では、以下に示す第８局面のようにしてもよい。

第８局面において、前記掘削刃において、前記端部領域に形成された突起は、当該掘削刃の板状に拡がる平面視で、前記本体部の内周面に到達する位置を突出量の頂点とし、該位置から離れるほど突出量が減少する三角形状に形成されている。

これら局面であれば、掘削刃の端部領域それぞれに形成されている突起が、本体部の内周面に到達する位置、つまり中心軸から最も離れた位置において突出量が最も大きくなっているため、地表および地中の掘削に際し、これら突起が中心領域の突起をより大きい円周に沿って周回しながら支持する結果、より管状杭の姿勢を安定させるのに好適である。

これら第７、第８局面においては、以下に示す第９局面のようにしてもよい。

第９局面において、前記掘削刃において、前記中心領域に形成された突起は、前記本体部の延びる方向と交差する平面視で、前記本体部における円筒形状の中心軸と重なる位置を突出量の頂点とし、該位置から離れるほど突出量が減少する三角形状に形成されている。

この局面であれば、三角形状の突起により地表および地中の掘削を行うことができる。

また、上記各局面においては、以下に示す第１０局面のようにしてもよい。

第１０局面において、前記蓋部は、前記フランジと本体部の表面とで形成される断面Ｌ字状の領域を溶接することにより、前記本体部に固定されている。

この局面であれば、フランジおよび本体部の表面で形成される領域と溶接材料とを広範囲にわたって溶接できるため、蓋部と本体部との接合強度を高めることができる。また、管状杭として要求される強度に応じたサイズおよび脚長で溶接部を形成することができる。

本実施形態の管状杭を示す正面図、平面図、底面図、右側面図本実施形態における管状杭の使用状態を示す斜視図本実施形態における管状杭の正面図本実施形態における管状杭の要部断面図本実施形態における管状杭の正面図および底面図本実施形態における管状杭の要部を示す斜視図

以下に本発明の実施形態を図面と共に説明する。

（１）全体構成

管状杭１は、図１に示すように、一端から他端（図１の正面図における上端から下端）に向けて延びる円筒形状の本体部１０と、本体部１０の外周面に沿って本体部の一端側から他端側に向けて螺旋状に取り付けられた板状の部材である羽根部２０と、本体部１０における一端を本体部１０の延びる方向と交差（本実施形態では直交）する面に沿って閉鎖する板状の部材である蓋部３０と、本体部１０の内側に収められて本体部１０と同じ方向に延びる板状の部材である掘削刃４０と、を備えており、図２に示すように、蓋部３０における本体部１０と反対側の面に連結される管状部材２とともに杭を形成する。

羽根部２０は、螺旋状に取り付けられた板状の部材が、本体部１０の延びる方向と交差する平面視で、本体部１０を扇状に所定角度にわたって取り囲んでなる。本実施形態では、全周にわたって扇状に本体部１０を取り囲むように構成されているが、本体部１０の一部領域にわたってのみ取り囲む構成としてもよい。

この羽根部２０は、図３に示すように、本体部１０の延びる方向に沿って本体部１０の一端から他端側に所定距離だけ離間した位置Ｐ１と、同方向に沿って本体部１０の他端から一端側に所定距離だけ離間した位置Ｐ２と、の間にわたって螺旋状に設けられている。具体的にいえば、位置Ｐ１は、本体部１０の延びる方向に沿って螺旋状に設けられている範囲Ｌ未満の距離Ｌ１だけ蓋部３０から本体部１０の他端側に離間した位置であり、位置Ｐ２は、同じ範囲Ｌ未満の距離Ｌ２だけ本体部１０の他端から一端側に離間した位置である。

蓋部３０は、板状の部材が本体部１０よりも大径の円形をなすことによって、本体部１０の一端にフランジ３１を形成している。本実施形態では、円形の蓋部３０を本体部１０と平面視で同心円状に配置することによって、本体部１０の一端に全周にわたって同じ長さのフランジ３１が形成されている。

この蓋部３０は、図１に示すように、本体部１０の延びる方向と交差する平面視（平面図参照）で、本体部１０を取り囲む羽根部２０の外径よりも小径の円形をなし、かつ、図３に示すように、本体部１０の延びる方向に沿って羽根部２０が設けられている範囲Ｌ以下の距離Ｌ３だけ、本体部１０よりも半径の大きい円形をなす板状の部材である。本体部１０の半径をＲ０とした場合、蓋部３０の半径Ｒ１は「Ｒ０＋Ｌ３」となる。

なお、本実施形態において、蓋部３０は、本体部１０の一端との接触部分に工具を近づけて溶接することにより本体部１０の一端に固定される。ここでは、図４に示すように、溶接材料による溶接部３３が、フランジ３１と本体部１０の表面とで形成される断面Ｌ字状の領域を埋めるように、かつ、管状杭１として要求される強度に応じたサイズおよび脚長を有するように形成されている。ただし、この溶接部３３においてフランジ３１に沿って延びる脚長は、蓋部３０の半径Ｒ１と本体部１０の半径Ｒ０との差Ｌ３を上限として設定されている。

掘削刃４０は、板状の部材における一端（図１の正面図における上端）が蓋部３０に固定される一方、他端（同図における下端）側が本体部１０の他端から突出してなる。

この掘削刃４０は、図５に示すように、本体部１０の延びる方向と交差する平面視（底面図参照）で、本体部１０における円筒形状の中心軸と重なる中心領域４１と、中心領域４１からそれぞれ反対側に延びて本体部１０の内周面に到達して固定された端部領域４３と、を有している。そして、掘削刃４０としての他端が本体部１０の他端から突出する３つの突起４５、４７で形成され、突起４５、４７が、中心領域４１および端部領域４３に形成され、中心領域４１に形成された突起４５の突出量が最も大きく、端部領域４３に形成された２つの突起４７が同じ突出量となっている。

また、この掘削刃４０において、端部領域４３に形成された突起４７は、本体部１０の内周面に到達する位置において最も突出量が大きい。本実施形態において、端部領域４３に形成された突起４７は、掘削刃４０の板状に拡がる平面視（正面図参照）で、本体部１０の内周面に到達する位置を突出量の頂点とし、この位置から離れるほど突出量が減少する三角形状に形成されている。

さらに、中心領域４１に形成された突起４５は、本体部１０の延びる方向と交差する平面視で、本体部１０における円筒形状の中心軸と重なる位置を突出量の頂点とし、この位置から離れるほど突出量が減少する三角形状に形成されている。

なお、この掘削刃４０は、図６に示すように、掘削刃４０の表裏面それぞれと本体部１０の内周面との間に板状の補強部材５０が配置されている。この補強部材５０は、蓋部３０、本体部１０の内周面および掘削刃４０それぞれに固定されている。

なお、この掘削刃４０は、図５に示すように、掘削刃４０の表裏面それぞれと本体部１０の内周面との間に板状の補強部材が配置されている。この補強部材５０は、本体部１０の他端側の端面を除き、各端面が、蓋部３０、本体部１０の内周面および掘削刃４０の表裏面にそれぞれ固定されている。

以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に何ら限定されることはなく、本発明の技術的範囲に属する限り種々の形態をとり得ることはいうまでもない。

（２）作用，効果

上記実施形態に係る管状杭１であれば、本体部１０よりも小径の管状部材２を蓋部３０に連結することで杭を形成できるため、全体として同じ径の部材で杭を構成したものと比較すると、杭として長くなる、つまり地中における埋設位置が深くなるほど、そのコストを低減させることができる。

また、本体部１０の一端には蓋部３０によるフランジ３１が形成されているため、このフランジ３１により蓋部３０と本体部１０の一端とを固定する際の作業性を高めつつ強度を高めることができる。例えば、上記実施形態のように、蓋部３０と本体部１０の一端との接触部分に工具を近づけて溶接するなどで両者を固定する場合であれば、このフランジ３１に沿って両者の接触部分へと工具および溶接材料を近づければよいため、その固定を容易かつ高精度に実現することができる。さらに、フランジ３１と本体部１０の表面とで形成される断面Ｌ字状の領域を溶接できることから、この領域と溶接材料とが広範囲にわたって溶接される結果、蓋部３０と本体部１０との接合強度を高めることができる。

また、上記実施形態では、本体部１０における円筒形状の中心軸で回転させると、掘削刃４０を含む先端側が地表および地中を掘削し、それに伴い土などの掘削物を発生させるところ、この掘削物が本体部１０の一端側まで到達することがある。このとき、上記実施形態であれば、蓋部３０によるフランジ３１と羽根部２０とが本体部１０の延びる方向に離間した位置関係となっているため、本体部１０の一端側にまで到達した掘削物がフランジ３１と羽根部２０との間に滞留してしまうことを防止することができる。

特に、上記のように、本体部１０の延びる方向に沿って羽根部２０が設けられている範囲Ｌ以下の距離Ｌ１だけ、蓋部３０によるフランジ３１と羽根部２０とが離間した位置関係となっていると、掘削物がフランジ３１と羽根部２０との間に滞留してしまうことを防止するのに好適である。

なぜなら、掘削物は、本体部１０の延びる方向に沿って羽根部２０が設けられている範囲を通過することで、この範囲を通過できるよう圧縮された塊になる可能性があるところ、上記構成であれば、この範囲よりも狭い領域に掘削物を通過させる状況を創り出すことができるため、塊となっている掘削物であってもフランジ３１との接触圧を高めてほぐしたり破砕することができるためである。

また、上記実施形態であれば、本体部１０の他端と羽根部２０とが本体部１０の延びる方向に離間した位置関係となっていることにより、掘削刃など先端領域により地表を掘削していく過程で羽根部２０より先に本体部１０の他端面を地表に接触させることができる。これによって、螺旋状に設けられた羽根部２０が地表に接触して掘削時の安定性を損ねてしまうようなことを防止できる。

また、上記実施形態であれば、本体部１０の一端側に形成されるフランジ３１が、本体部１０を取り囲む羽根部２０の外径よりも小径の円形をなし、かつ、本体部１０の延びる方向に沿って羽根部２０が設けられている範囲Ｌ以下の距離だけ、本体部よりも半径の大きい円形をなしているため、蓋部３０と本体部１０の一端とを固定する作業の妨げとなりにくい。

また、上記実施形態の管状杭１では、本体部１０における円筒形状の中心軸で回転させることで、掘削刃４０を含む先端側が地表および地中を掘削することになるため、その作業に際しては、回転中心となる部位を最初に接地させる必要があるが、中心軸と重なる中心領域４１の突起４５が最も突出量が大きく形成されているため、この突起４５を接地させるだけで、地表および地中の掘削を開始できる状態とすることができる。

さらに、中心領域４１を挟んだ一対の端部領域４３それぞれに同じ突出量の突起４７が形成されているため、地表および地中の掘削に際し、これら突起４７が中心領域４１の突起４５を周回しながら支持することにより、掘削に際して管状杭１の姿勢を安定させることができるだけでなく、これら突起４７自体により掘削を促進させることができる。

また、上記実施形態であれば、掘削刃４０の端部領域４３それぞれに形成されている突起４７が、本体部１０の内周面に到達する位置、つまり中心軸から最も離れた位置において突出量が最も大きくなっているため、地表および地中の掘削に際し、これら突起４７が中心領域４１の突起４５をより大きい円周に沿って周回しながら支持する結果、より管状杭１の姿勢を安定させるのに好適である。

また、上記実施形態であれば、三角形状の突起４５により地表および地中の掘削を行うことができる。

また、上記実施形態であれば、フランジ３１および本体部１０の表面で形成される領域と溶接材料とを広範囲にわたって溶接できるため、蓋部３０と本体部１０との接合強度を高めることができる。また、管状杭１として要求される強度に応じたサイズおよび脚長で溶接部３３を形成することができる。

１…管状杭、２…管状部材、１０…本体部、２０…羽根部、３０…蓋部、３１…フランジ、３３…溶接部、４０…掘削刃、４１…中心領域、４３…端部領域、４５…突起、４７…突起、５０…補強部材。

Claims

一端から他端に向けて延びる円筒形状の本体部と、
前記本体部の外周面に沿って該本体部の一端側から他端側に向けて螺旋状に取り付けられた板状の部材であり、該部材が前記本体部の延びる方向と交差する平面視で前記本体部を全周にわたって取り囲んでなるか、または、一部領域にわたって扇状に取り囲んでなる羽根部と、
前記本体部における一端を、該本体部の延びる方向と交差する面に沿って閉鎖する板状の部材であり、前記本体部よりも大径の円形をなすことによって、前記本体部の一端にフランジを形成する蓋部と、
前記本体部の内側に収められて該本体部と同じ方向に延びる板状の部材であり、該部材の一端が前記蓋部に固定される一方、他端側が前記本体部の他端から突出してなる掘削刃と、
前記蓋部における前記本体部と反対側の面に連結される、該本体部よりも小径な管状部材と、
を備えており、
前記羽根部は、前記本体部の延びる方向に沿って螺旋状に設けられている範囲未満の距離だけ前記蓋部によるフランジから前記本体部の他端側に離間した位置と、前記本体部における他端側と、の間にわたる位置関係となるように設けられている、
管状杭。
前記羽根部は、前記本体部の一端側と、前記本体部の延びる方向に沿って該本体部の他端から一端側に所定距離だけ離間した位置と、の間にわたって螺旋状に設けられている、
請求項１に記載の管状杭。
前記蓋部は、前記本体部の延びる方向と交差する平面視で、前記本体部を取り囲む前記羽根部の外径よりも小径の円形をなし、かつ、前記本体部の延びる方向に沿って前記羽根部が設けられている範囲以下の距離だけ、前記本体部の延びる方向と交差する平面視で、前記本体部よりも半径の大きい円形をなす板状の部材である、
請求項１または請求項２に記載の管状杭。
前記掘削刃は、
前記本体部の延びる方向と交差する平面視で、前記本体部における円筒形状の中心軸と重なる中心領域と、該中心領域からそれぞれ反対側に延びて前記本体部の内周面に到達する端部領域と、を有しており、
当該掘削刃の他端が前記本体部の他端から突出する３つの突起で形成され、該突起が、前記中心領域および前記端部領域に形成され、前記中心領域に形成された突起の突出量が最も大きく、前記端部領域に形成された２つの突起が同じ突出量となっている、
請求項１から３のいずれかに記載の管状杭。
前記掘削刃において、前記端部領域に形成された突起は、前記本体部の内周面に到達する位置において最も突出量が大きい、
請求項４に記載の管状杭。
前記掘削刃において、前記端部領域に形成された突起は、当該掘削刃の板状に拡がる平面視で、前記本体部の内周面に到達する位置を突出量の頂点とし、該位置から離れるほど突出量が減少する三角形状に形成されている、
請求項５に記載の管状杭。
前記掘削刃において、前記中心領域に形成された突起は、当該掘削刃の板状に拡がる平面視で、前記本体部における円筒形状の中心軸と重なる位置を突出量の頂点とし、該位置から離れるほど突出量が減少する三角形状に形成されている、
請求項５または請求項６に記載の管状杭。
前記蓋部は、前記フランジと本体部の表面とで形成される断面Ｌ字状の領域を溶接することにより、前記本体部に固定されている、
請求項１から７のいずれかに記載の管状杭。