JPH0799021B2 - 支持杭、支持杭用先端部材および支持杭の埋設方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、地盤中に埋設されて、ビル等の構造物を支承
するための支持杭、支持杭用先端部材および支持杭の埋
設方法に関するものである。

（従来技術およびその問題点） 地盤の不等沈下による建築構造物の歪み、傾き等を防止
するため、地盤中に埋設した支持杭によってこの建築構
造物を支承することが行なわれている。

このような支持杭を地中に埋設するのは、従来一般に、
支持杭に打撃力を与える打込みによって行なわれる。そ
して、この打込まれる支持杭としては、コンクリートパ
イルと呼ばれるコンクリートを中実棒状に固化したもの
が用いられる。しかしながら、このコンクリートパイル
を打込むには極めて大きな打撃力を要し、この打込みに
よる振動あるいは騒音が大きな問題となっている。

このため最近では、支持杭として、鋼管製のものを用い
ることが注目され始めている。すなわち、管状であるた
め打込み時における地盤からの抵抗が小さく、必要な打
撃力は、コンクリートパイルの場合に比して10分の１程
度と極めて小さくすることができる。この結果、発生す
る振動や騒音の面で有利となり、この振動や騒音が大き
な問題となる住宅街や密集地で多く使用されるようにな
っている。

しかしながら、鋼管製の支持杭は、打込み時の打撃力が
小さくてすむ反面、支承力すなわち耐え得る建築構造物
からの荷重がかなり小さいものとならざるを得ない。し
たがって、現状では、この鋼管製支持杭を使用するのは
小さなビルあるいは一般住宅用としてであり、この点に
おいて限界を有することになっていた。勿論、打撃を行
なう関係上、かなり小さなものとはいえ振動や騒音を伴
なう一方、この振動や騒音に対する現場周辺の住民から
の苦情が強くなる傾向にあり、この面からの限界もきた
すようになっている。

ところで、地盤中に埋設された支持杭を得る他の方法と
して、実質的に無振動、無騒音でありかつ支承力の大き
なものが得られるようにしたものもある。すなわち、オ
ーガと呼ばれ一種のドリルにより地盤に深い下孔を形成
して、この下孔にセメントミルを流しこんでこれを固化
させる、というようなものもある。しかしながら、この
場合は、作業行程が複雑で、工期も極めて長く、さらに
はコスト的に前記打込み式の場合に比して極めて高くな
るという他、下孔形成に伴なって発生する残土や汚水の
後処理が必要になる、という問題がある。

本発明は以上のような事情を勘案してなされたもので、
その目的とするところは、コストや工期さらには作業の
容易性という条件を全て満足させつつ、実質的に無振
動、無騒音で埋設することができ、かつ大きな支承力が
得られるようにした支持杭、支持杭用先端部材および支
持杭の埋設方法を提供することにある。

（問題点を解決するための手段） 本発明における支持杭にあっては、次のような構成とし
てある。すなわち、構造物を支承するための鋼管製の支
持杭であって、 下端に１つあるいは複数の山形形状とされた刃先を有す
ると共に前記支持杭の径方向に伸びる板状とされ、前記
支持杭の下端部に対して溶接された切刃と、 前記支持杭の下端部外周に溶接された螺旋板と、 を備え、前記切刃の周囲に、前記支持杭内に連なる開口
が形成されている、 ような構成としてある。

本発明における支持杭用先端部材にあっては、次のよう
な構成としてある。すなわち、 長尺の鋼管支持杭本体の下端に対して溶接して使用され
る支持杭用先端部材であって、 短尺鋼管部材と、 下端に１つあるいは複数の山形形状とされた刃先を有す
ると共に前記短尺鋼管部材の径方向に伸びる板状とさ
れ、前記短尺鋼管部材の下端部に対して溶接された切刃
と、 前記短尺鋼管部材の外周に溶接された螺旋板と、 を備え、前記切刃の周囲に、前記短尺鋼管部材内に連な
る開口が形成されている、 ような構成としてある。

本発明における支持杭の埋設方法にあっては次のような
構成としてある。すなわち、 構造物を支承するための鋼管製の支持杭の埋設方法であ
って、 下端に１つあるいは複数の山形形状とされた刃先を有す
ると共に前記支持杭の径方向に伸びる板状とされ、前記
支持杭の下端部に対して溶接された切刃と、前記支持杭
の下端部外周に溶接された螺旋板とを備え、前記切刃の
周囲に前記支持杭内に連なる開口が形成されている鋼管
製の支持杭を、回転させつつ下方への押圧力を加えて前
記切刃側から地盤中にねじ込み、 前記ねじ込みの開始から終了までの間、前記ねじ込みに
起因して前記開口を通して前記支持杭内へ進入される地
盤の土が、前記支持杭の上方から外部へ排出されること
なく前記支持杭内にそのまま貯溜される、 ような構成としてある。

（実施例） 以下本発明の実施例を添付した図面に基づいて説明す
る。

第１図〜第３図において、支持杭Ａは、その先端に切刃
１を有すると共に、先端部外周に螺旋板２を有する。そ
して、図示のものにあっては、支持杭Ａは、長尺の支持
杭本体A1に対して、上記切刃１および螺旋板２を有する
先端部材A2を溶接することにより構成されている。

上記支持杭本体A1は、７〜8m程度に長尺とされた鋼管か
らなり、従来打込み用として供されていたものがそのま
ま利用されている。

上記先端部材A2は、第４図〜第８図にも示すように、30
cm〜1m程度の短尺の鋼管からなる本体３を有し、その外
径および肉厚は、支持杭本体A1と同一とされている。こ
の本体３の一端には、前記切刃１が溶接されている（こ
の溶接部分を符号M1で示す）。この切刃１は、鉄系金属
板好ましくは鋼板によって板状とされて、実施例では略
３角形状より具体的には下方に向けて凸となるような山
形形状に形成されている。このような、切刃１は、本体
３の径方向に伸ばした状態でかつその内周に嵌合された
状態で、当該本体３に対して溶接されて、その鋭角とさ
れた先端つまり刃先が、本体３の一端から突出されてい
る。そして、管状の本体３は、切刃１部分を除いてその
まま開口されたものとされ、この開口部分を符号４で示
してある。

前記螺旋板２は、本体３の一端側より、当該本体１をほ
ぼ１周するように換言すればほぼ１ピッチ分だけ形成さ
れ、そのピッチは10〜20cm好ましくは15cm程度とされて
いる。この螺旋板２も鉄系金属板好ましくは鋼板からな
り、本体３に対して溶接されている（この溶接部分を符
号M2で示す）。

上述のような先端部材A2は、後述する所定の工程で、そ
の本体３の他端すなわち切刃１とは反対側端において、
支持杭本体A1の一端に溶接され（この溶接部分を符号M3
で示す）、これにより前述した支持杭Ａが得られること
になる。

さて次に、支持杭Ａを埋設するときに用いるねじ込み装
置Ｄの一例について、第１図を参照しつつ説明する。こ
のねじ込み装置Ｄは、車両10を利用した自走式とされ、
その荷台部分において、スイベル11を利用して水平方向
所望の回動位置で固定し得るようにされたテーブル12を
有する。このテーブル12には、ブラケット13、油圧式の
シリンダ装置14、ウインチ15の他、図示は略すがこれ等
の作動を行なわせるための操作レバー等が装備されてい
る。

上記ブラケット13に対しては、支点16を中心にして揺動
自在に支柱17が取付けられている。この支柱17は、シリ
ンダ装置14を利用して、第１図に示すようにその起立位
置において固定し得るようになっている。この支柱17に
は、オーガ減速機18が、上下方向に摺動自在に保持され
ている。このオーガ減速機18は、支持杭Ａに対する回転
駆動源かつ下方への押圧源となるもので、その下端にチ
ャック19を有すると共にモータおよび減速機を内蔵して
いる。これにより、モータにより、減速機を介してチャ
ック19が回転駆動される。そして、オーガ減速機18その
ものは、ワイヤ20を介してウインチ15と連係され、ウイ
ンチ15の正逆回転に応じて昇降される。第１図中21は振
止め、22はジャッキである。

なお、上述したねじ込み装置Ｄは、オーガ減速機18を備
えた従来からのものをそのまま利用するようにしてある
ので、これ以上詳細な説明は省略する。

次に、以上のような構成の作用について説明する。

先ず、先端部材A2が溶接されていない支持杭本体A1のみ
を、上下方向に伸ばして、その上端をオーガ減速機18の
チャック19に保持させると共に、その下端部を振止め21
に対して回転自在かつ摺動自在に保持させる。

次いで、支持杭本体A1の下端に対して、前述した先端部
材A2を溶接して、埋設されるべき支持杭Ａを構成する。

この後、オーガ減速機18を駆動することにより、支持杭
Ａを、螺旋板２のピッチを勘案してゆっくりと回転させ
つつ、当該オーガ減速機18の自重を利用した下方への押
圧力を加えて、地盤Ｂ中にねじ込んでいく（第２図参
照）。このねじ込みの際、切刃１により地盤Ｂ中にある
異物は破砕され、また螺旋板２による一種のタップねじ
の機能によって、支持杭Ａはスムーズにねじ込まれてい
く。このとき、土砂は、切刃１の周囲の開口４を通し支
持杭Ａ内に進入可能なので、より一層ねじ込みがスムー
ズなものとなる。そして、所望の深さにまでねじ込むこ
とにより、支持杭Ａの埋設が完了する（第３図参照）。

そして、ねじ込みより開口４を通して支持杭Ａ内に進入
される地盤の土は、ねじ込みの開始から終了するまでの
間、オーガ等によって積極的に支持杭Ａの上方から排出
させることなく、そのまま支持杭Ａ内に貯留される。

なお、支持杭Ａとして例えば15m等極めて長いものが要
求されるときは、途中で支持杭本体A1に相当するものを
溶接して（継ぎたし）、上述したねじ込みを行なってい
けばよい。

上述のようにして埋設された支持杭Ａは、螺旋板２によ
る支承作用によって、極めて大きな支承力が確保される
ことになる。すなわち、従来打込みによって埋設された
鋼管製支持杭のものに比して、螺旋板２の面積分だけ支
承能力が大きくなる。

以上の説明では、支持杭Ａを、切刃１および螺旋板２を
有する短尺の先端部材A2を利用して構成した場合を説明
したが、先端部材A1を別途用いることなく、長尺の鋼管
製支持杭に対して直接切刃１および螺旋板２を溶接する
ようにしてもよい。

切刃１は、適宜の形状、例えば第９図、第10図に示すよ
うに、鋭角とされた先端部分つまり刃先を複数有するい
わゆるマルチポイントタイプのものとしてもよい。ま
た、実施例のように、切刃１によって、支持杭Ａの先端
部分を径方向から連結するようにすれば、この支持杭Ａ
の先端部分のねじり剛性を飛躍的に大きくすることがで
きる。このような観点からまた切刃１そのものの剛性向
上をも兼ねて、切刃１は、例えば、それぞれ支持杭Ａの
軸心を中心として放射状に延びる多数の板状部分を有す
る一体物として、各板状部分をそれぞれ支持杭Ａに溶接
するようにしてもよい。

螺旋板２のピッチ数は、２ピッチ等適宜のものとするこ
とができる。この場合、ピッチ数が多いほど支持杭Ａの
支承力が大きくなるが、その反面ねじ込み力が大きくな
るので、必要な支承力を勘案して極力小さなピッチ数と
するのが好ましい。また、螺旋板２の幅（第７図、第８
図においてｌで示す）は、大きいほど支持杭Ａの支承力
が大きくなるが、その反面ねじ込み力も大きくなる。し
たがって、この幅の大きさは上記ピッチ数で述べたのと
同様な観点から決定すればよいが、５〜10cm程度で十分
な支承力が得られる。

ここで、本発明方法により埋設された支持杭Ａの支承力
を調べるため、次のような条件で試験を行なった。な
お、この試験は、第１図〜第８図に示すように、先端部
材A2を別途用いた場合としてある。

支持杭本体A1（鋼管製） 外径:139.8mm 内径:135.3mm 長さ:8m 先端部材A2（鋼管製） 内外径は支持杭本体A1と同じ 長さ:30mm 切刃１ 形状：第４図〜第８図に示す通り 厚さ:4.5mm 材質：鋼板製 螺旋板２ 厚さ:4.5mm 幅:70mm ピッチ数:1 材質：鋼板製 埋設深さ 地表から8m 地盤Ｂにおける土の硬さ スウェーデン式サウンディング試験におけるＮ値で示し
た場合 ０〜4mはＮ値３〜４ ４〜6mはＮ値２〜３ ６〜7mはＮ値２〜７ ７〜8mはＮ値35 支持杭Ａねじ込み条件 下方への押圧力:900kg 回転力:300kgm 回転数:30rpm 支承力の検査方法 支持杭Ａの埋設後、打込み式支持杭の場合において用い
られているのと同様に、埋設後に所定の打撃力で支持杭
Ａを打撃してそのときの沈下量に基づいて決定する。

以上のような試験結果、得られた支承力は21.5tonであ
った。比較のため、支持杭本体A1と同一使用の鋼管製支
持杭を従来の打込み式によって埋設した場合は、得られ
た支承力は5.3tonであり、本発明方法による場合の約1/
4にしか過ぎなかった。なお、所望の支承力が得られた
か否かは、ねじ込み力の大きさ特に回転力をみることに
よって知ることも可能である。

（発明の効果） 本発明方法によれば、次のような種々の効果を奏する。

実質的に無騒音、無振動で支持杭を埋設することが
できる。

埋設後は、螺旋板による支承作用によって、大きな
支障力を得ることができる。

コスト的にも殆ど打込み式と変わらない程度で済
み、工期や安全性の点でも優れたものとなる。特に、支
持杭を下方へ押圧しつつ回転させて所定長さだけねじ込
んだ段階で支持杭の埋設が完了ということになるので、
地表側での作業を軽減させる点で好ましいものとなる。

山形形状の刃先を有する切刃による破砕作用と、螺
旋板によるねじ機能とを利用して、支持杭そのものを一
種のタップねじとして構成してあるので、小さな力およ
び回転力でもってスムーズに地盤中に埋設することがで
きる。

支持杭のねじ込みに際して、切刃を板状とすること
により当該切刃周囲に形成される大きな開口を通して地
盤中の土を支持杭内に逃がすので、ねじ込みがよりスム
ーズに行なわれる。また、山形形状の刃先を有する切刃
による破砕作用によって、異物を含む地盤中の土を支持
杭内へ逃がす作用が効果的に行われることになる。そし
て、地盤からの土を地表に排出しなくて済むので、残土
の処理も不要となる。

板状の切刃が支持杭の径方向に伸びる状態で当該支
持杭の下端部に溶接されているので、支持杭下端部の強
度特ににねじり強度も十分高いものとなる。

また、本発明による支持杭によれば、上述のように種々
の効果を奏する本発明方法に用いる支持杭を提供するこ
とができる。

さらに、本発明による支持杭用先端部材によれば、既存
の長尺の鋼管製支持杭に溶接するだけで容易に、本発明
方法に用いる支持杭を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明方法によって支持杭の埋設作業を行なう
ときに用いるねじ込み装置の一例を支持杭と共に示す
図。 第２図は支持杭を地盤中へねじ込んでいる様子を示す
図。 第３図は支持杭の埋設が完了したときの状態を示す図。 第４図は先端部材を示す正面図。 第５図は第４図の右側面図。 第６図は第４図VI−VI線断面図。 第７図は第４図底面図。 第８図は第４図上面図。 第９図、第10図はそれぞれ切刃部分の変形例を示すもの
で第６図に対応した部分の断面図。 A:支持杭 A1:支持杭本体 A2:支持杭用先端部材 B:地盤 D:ねじ込み装置 1:切刃 2:螺旋板 3:本体（短尺鋼管部材） 4:開口 19:チャック M1:溶接部分 M2:溶接部分 M3:溶接部分

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】構造物を支承するための鋼管製の支持杭で
   あって、 下端に１つあるいは複数の山形形状とされた刃先を有す
   ると共に前記支持杭の径方向に伸びる板状とされ、前記
   支持杭の下端部に対して溶接された切刃と、 前記支持杭の下端部外周に溶接された螺旋板と、 を備え、前記切刃の周囲に、前記支持杭内に連なる開口
   が形成されている、 ことを特徴とする支持杭。
2. 【請求項２】長尺の鋼管製支持杭本体の下端に対して溶
   接して使用される支持杭用先端部材であって、 短尺鋼管部材と、 下端に１つあるいは複数の山形形状とされた刃先を有す
   ると共に前記短尺鋼管部材の径方向に伸びる板状とさ
   れ、前記短尺鋼管部材の下端部に対して溶接された切刃
   と、 前記短尺鋼管部材の外周に溶接された螺旋板と、 を備え、前記切刃の周囲に、前記短尺鋼管部材内に連な
   る開口が形成されている、 ことを特徴とする支持杭用先端部材。
3. 【請求項３】構造物を支承するための鋼管製の支持杭の
   埋設方法であって、 下端に１つあるいは複数の山形形状とされた刃先を有す
   ると共に前記支持杭の径方向に伸びる板状とされ、前記
   支持杭の下端部に対して溶接された切刃と、前記支持杭
   の下端部外周に溶接された螺旋板とを備え、前記切刃の
   周囲に前記支持杭内に連なる開口が形成されている鋼管
   製の支持杭を、回転させつつ下方への押圧力を加えて前
   記切刃側から地盤中にねじ込み、 前記ねじ込みの開始から終了までの間、前記ねじ込みに
   起因して前記開口を通して前記支持杭内へ進入される地
   盤の土が、前記支持杭の上方から外部へ排出されること
   なく前記支持杭内にそのまま貯溜される、 ことを特徴とする支持杭の埋設方法。