JP7449017B1

JP7449017B1 - 鋼管杭

Info

Publication number: JP7449017B1
Application number: JP2023139367A
Authority: JP
Inventors: 一矩 ▲高▼▲橋▼; 達郎小杉
Original assignee: ヨシモトポール株式会社
Priority date: 2023-08-29
Filing date: 2023-08-29
Publication date: 2024-03-13
Anticipated expiration: 2043-08-29

Abstract

【課題】掘削性能と耐荷重を両立し得る新たな鋼管杭を提供する。【解決手段】鋼管杭２２は、地盤に打ち込まれる先端側の小径部２２ａと、先端側と反対の後端側の大径部２２ｂと、大径部から小径部に向かって外径が縮径するテーパ部２２ｃと、を有する。テーパ部２２ｃは、テーパ比が０．２より大きい。【選択図】図２

Description

本発明は、建築構造物を安定して支持するために地盤に打ち込まれる鋼管杭に関する。

従来、構造物の支持層となる固い地盤が深い場合、運搬可能な長さの杭を連結しながら打ち込む必要がある。固い地盤に到達する部分となる杭の先端は、杭径が細い方が打ち込む際の貫入性（掘削性能）がよくなるため好ましい。一方、地盤が比較的軟らかい浅い部分では、地震等による水平力によって杭にかかる荷重を考慮すると杭径が太い方が強度が高くなるため好ましい。そこで、大径の杭材と小径の杭材とを連結する異径鋼管杭が考案されている（特許文献１参照）。

特開２００８－２５１５６号公報

しかしながら、前述の異径鋼管杭は大径の杭と小径の杭とを接合するためのものであり、基礎杭全体として少なくとも３種類の部品が必要となる。また、異径鋼管杭の上部及び下部において他の杭材と結合する必要があり作業が煩雑となる。

本発明はこうした状況に鑑みてなされたものであり、その例示的な目的のひとつは、地盤に打ち込まれる基礎杭として掘削性能と耐荷重を両立し得る新たな鋼管杭を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明のある態様の鋼管杭は、地盤に打ち込まれる先端側の小径部と、先端側と反対の後端側の大径部と、大径部から小径部に向かって外径が縮径するテーパ部と、を有する。テーパ部は、テーパ比が０．２より大きい。

この態様によると、地盤の浅い部分で水平力を受ける大径部を太くして耐荷重を増しつつ、地盤に打ち込まれる側の小径部を細くすることで掘削性能を向上できる。

小径部は、長さが５０～２５０ｍｍであってもよい。これにより、大径部と直径が同じストレートな鋼管の端部の短い領域を加工するだけで小径部を形成できる。

大径部の直径をＤ１、小径部の直径をＤ２とすると、縮径率（（Ｄ１－Ｄ２）／Ｄ１）は、０．２～０．４であってもよい。これにより、より太い大径部からより細い小径部を形成できる。

小径部の外径Ｄ２は、大径部の外径Ｄ１よりも４０ｍｍ以上小さい。これにより、より太い大径部とより細い小径部を有する鋼管杭を実現できる。

全長が３０００～６０００ｍｍであってもよい。これにより、可搬性を満たしつつ水平力を受ける大径部を長くできる。

小径部及びテーパ部は、プレス加工されていてもよい。これにより、地盤に打ち込まれる杭が結合される小径部とテーパ部とを１つの工程で形成できる。

大径部の長さをＬ１、小径部及びテーパ部の長さをＬ２とすると、２≦Ｌ１／Ｌ２≦１１であってもよい。これにより、十分な長さの大径部を有する鋼管杭を実現できる。

なお、以上の構成要素の任意の組合せ、本発明の表現を方法、装置、システム、などの間で変換したものもまた、本発明の態様として有効である。

本発明によれば、掘削性能と耐荷重を両立し得る新たな鋼管杭を実現することができる。

本実施の形態に係る基礎杭の概略構成を示す正面図である。本実施の形態に係る鋼管杭の断面図である。

以下、本発明を実施の形態をもとに図面を参照しながら説明する。各図面に示される同一又は同等の構成要素、部材、処理には、同一の符号を付するものとし、適宜重複した説明は省略する。また、実施の形態は、発明を限定するものではなく例示であって、実施の形態に記述される全ての特徴やその組合せは、必ずしも発明の本質的なものであるとは限らない。本実施の形態に係る鋼管杭は、地盤の支持層に打ち込まれることで構造物を安定して支持する基礎杭として利用できる。

図１は、本実施の形態に係る基礎杭の概略構成を示す正面図である。図１に示す建築構造物１０を建設する場合、耐震や建物の傾き防止のために地盤面Ｈより下部に基礎杭１２を打ち込む場合がある。基礎杭１２は、支持地盤となる固い地盤１４まで掘削が可能なオーガスクリュー１６が先端に設けられている。一般的に固い地盤１４の上部には軟らかい地盤１８が広がっており、ここを掘削する際には掘削抵抗の観点から杭は小径の方が好ましい。一方、軟らかい地盤１８の上部は、地震発生時に大きな水平力が発生するため、基礎杭１２の上部は水平力に対して曲がらない程度の強度（耐荷重）が必要である。

そこで、本実施の形態に係る基礎杭１２は、オーガスクリュー１６によって深いところまで掘り進めるための小径杭２０と、建築構造物１０の直下で水平力に耐えるだけの強度を有する鋼管杭２２とを有する。

図２は、本実施の形態に係る鋼管杭の断面図である。本実施の形態に係る鋼管杭２２は、地盤に打ち込まれる先端側の小径部２２ａと、先端側と反対の後端側の大径部２２ｂと、大径部２２ｂから小径部２２ａに向かって外径が縮径するテーパ部２２ｃと、を有する。

本実施の形態に係る鋼管杭２２は、全長Ｌが３０００～７０００ｍｍである。全長Ｌの最大値は、製造設備の大きさや製造場所から設置場所までの可搬性、製品特性（水平力を受ける部分の長さ）を考慮した値である。全長Ｌの最小値は、製造上の制約や、地盤の浅い部分で水平力に対する所望の耐荷重を実現するために必要な長さを考慮した値である。全長Ｌは、好ましくは３０００～６０００ｍｍ、より好ましくは３５００～５０００ｍｍである。

大径部２２ｂの長さＬ１は、１３３０～６０００ｍｍである。長さＬ１の最大値は、鋼管杭２２の全長の範囲で水平力を受ける部分をより長くできる値である。長さＬ１の最小値は、水平力を受ける部分が所望の耐荷重を得るために必要な値である。長さＬ１は、好ましくは３０００～４０００ｍｍである。

小径部２２ａからテーパ部２２ｃまでの長さＬ２は、５００～２５２９ｍｍである。長さＬ２の最大値や最小値は、外径が一定の管の一部をプレス加工することで小径部を製造できる装置の性能を考慮した値である。

大径部２２ｂの外径Ｄ１は、１６５．２～５５８．８ｍｍである。外径Ｄ１の最大値は、外径が一定の管の一部をプレス加工することで小径部を製造できる装置の性能を考慮した値である。外径Ｄ１の最小値は、それ以上小さいと十分な耐荷重の鋼管杭が得られず、異径鋼管杭として利用するメリットが小さい値である。外径Ｄ１は、好ましくは３００～４５０ｍｍである。

小径部２２ａの外径Ｄ２は、１１４．３～４０６．４ｍｍである。外径Ｄ２の最大値は、小径部２２ａに接合される先端側の他の杭を考慮すれば、掘削性能を妨げない範囲であまり大きくする必要はない。一方、外径Ｄ２の最小値は、地盤を掘削して掘り進める際に必要な強度や、製造装置の性能を考慮した値である。外径Ｄ２は、好ましくは２５０～３５０ｍｍである。

大径部２２ｂの板厚Ｔ１は、５．０～１９．０ｍｍである。板厚Ｔ１の最大値は、装置によるプレス加工が可能な値であり、大きすぎると加工が困難となる。一方、板厚Ｔ１の最小値は、加工によって鋼管が割れたりしない範囲の値である。板厚Ｔ１は、好ましくは１０～１５ｍｍである。

テーパ部２２ｃの板厚Ｔ３や小径部２２ａの板厚Ｔ２は、Ｔ２，Ｔ３≧Ｔ１である。テーパ部２２ｃや小径部２２ａをプレス加工で形成すると、板厚Ｔ２，Ｔ３は大径部２２ｂの板厚Ｔ１より厚くなる。板厚Ｔ２，Ｔ３は、好ましくは１３～１８ｍｍである。

本実施の形態に係る鋼管杭２２の小径部２２ａ及びテーパ部２２ｃは、型を用いたプレス加工で形成されている。これにより、地盤に打ち込まれる杭が結合される小径部２２ａとテーパ部２２ｃとを１つの工程で形成できる。

［実施例］
前述の各諸元の範囲の鋼管杭として、具体的に実施例１乃至３の鋼管杭を作製した。各諸元の値を表１に示す。

また、小径部２２ａの長さＬ３、テーパ部２２ｃの長さＬ２’（Ｌ２－Ｌ３）の値を表２に示す。

表２に示すように、各実施例に係る鋼管杭２２は、テーパ比（（Ｄ１－Ｄ２）／Ｌ２’）が０．２より大きい。地盤の浅い部分で水平力を受ける大径部を太くして耐荷重を増しつつ、地盤に打ち込まれる側の小径部を細くすることで掘削性能を向上できる。また、小径部が細くなることで製造コストや材料コストを低減できる。

また、各実施例に係る鋼管杭２２の小径部２２ａは、長さＬ３が５０～２５０ｍｍである。これにより、大径部２２ｂと直径が同じストレートな鋼管の端部の短い領域を加工するだけで小径部２２ａを形成できる。小径部２２ａの長さＬ３は、好ましくは５０～１５０ｍｍである。

また、各実施例に係る鋼管杭２２は、表２に示すように、縮径率（（Ｄ１－Ｄ２）／Ｄ１）が、０．２～０．４である。これにより、より太い大径部２２ｂからより細い小径部２２ａを形成できる。具体的には、各実施例に係る小径部２２ａの外径Ｄ２は、大径部２２ｂの外径Ｄ１よりも４０ｍｍ以上小さい。より好ましくは、外径Ｄ２が外径Ｄ１よりも５０．８ｍｍ以上小さいとよい。これにより、より太い大径部２２ｂとより細い小径部２２ａを有する鋼管杭２２を実現できる。

また、各実施例に係る鋼管杭２２は、表２に示すように、大径部２２ｂの長さをＬ１、小径部２２ａ及びテーパ部２２ｃの長さをＬ２とすると、２≦Ｌ１／Ｌ２≦１１である。より好ましくは、６≦Ｌ１／Ｌ２≦１１である。これにより、十分な長さの大径部２２ｂを有する鋼管杭２２を実現できる。

本実施の形態に係る鋼管杭２２の材質は、強度やコスト、加工性を考慮して適宜選択される。

以上、本発明を上述の実施の形態を参照して説明したが、本発明は上述の実施の形態に限定されるものではなく、実施の形態の構成を適宜組み合わせたものや置換したものについても本発明に含まれるものである。また、当業者の知識に基づいて実施の形態における組合せや処理の順番を適宜組み替えることや各種の設計変更等の変形を実施の形態に対して加えることも可能であり、そのような変形が加えられた実施の形態も本発明の範囲に含まれうる。

１０建築構造物、１２基礎杭、１４固い地盤、１６オーガスクリュー、１８軟らかい地盤、２０小径杭、２２鋼管杭、２２ａ小径部、２２ｂ大径部、２２ｃテーパ部。

Claims

地盤に打ち込まれる先端側であって、他の杭と接合される管状の小径部と、
前記先端側と反対の後端側であって、建築構造物の直下に配置される管状の大径部と、
前記大径部から前記小径部に向かって外径が縮径する管状のテーパ部と、を有し、
前記テーパ部は、テーパ比が０．２より大きく、
前記小径部は、長さが５０～２５０ｍｍであり、
前記大径部は、長さが１３３０ｍｍ～６０００ｍｍであり、
前記大径部の長さをＬ１、前記小径部及び前記テーパ部の長さをＬ２とすると、２≦Ｌ１／Ｌ２≦１１であり、
前記小径部の板厚は、前記大径部の板厚より厚く、
前記小径部と前記大径部と前記テーパ部とが継ぎ目のない中空の一部品である、
ことを特徴とする鋼管杭。
前記大径部の直径をＤ１、前記小径部の直径をＤ２とすると、縮径率（（Ｄ１－Ｄ２）／Ｄ１）は、０．２～０．４であることを特徴とする請求項１に記載の鋼管杭。
前記小径部の外径Ｄ２は、前記大径部の外径Ｄ１よりも４０ｍｍ以上小さいことを特徴とする請求項２に記載の鋼管杭。
全長が３０００～７０００ｍｍである請求項１又は２に記載の鋼管杭。
前記小径部及び前記テーパ部は、プレス加工されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の鋼管杭。