TWI461589B - 鋼管樁及其施工方法 - Google Patents

Description

鋼管樁及其施工方法 發明領域

本發明係有關於一種於港灣構造物或橋梁的基礎及建物之基礎等土木、建築領域中使用之鋼管樁及其施工方法。

本案係依據2010年7月5日於日本申請之特願2010-153290號而主張優先權，此處並沿用其內容。

發明背景

習知，作為摩擦樁，為了提高樁之周面摩擦力，使樁之前端部的外周面作成錐狀外周面，或是將樁全長之外周面作成錐狀外周面，且從樁之前端部之錐狀部起橫跨外徑為一定的定徑部全長，將鋼筋纏繞成螺旋狀者係為人所知(例如參照專利文獻1)。對如此之摩擦樁是期待樁之外周面的摩擦力。

又，於樁長度方向之中間部的外周面，於樁軸方向隔著間隔設置複數螺旋翼，且在樁之前端部的錐體部分以與螺旋翼之翼距(推進螺距)相同間隔，將帶鋼藉由熔接等以相同推進螺距螺旋狀地固定於前述錐體部分者亦為人所知(例如，參照專利文獻2)。

於使樁貫入至地盤的情況，錐狀之外周面部分的平面投影面積大時，於樁貫入完成後，便成為發揮樁之支撐力的部分。另一方面，於樁施工時，特別是必須穿透單軸壓縮強度超過3N/mm² 之所謂軟岩或中硬岩、硬岩之岩盤的中間層時，及支撐層為岩盤且使樁貫入該處時，錐狀之外周面部分便會成為大的貫入阻力。

為了埋設現場澆製鋼筋混凝土樁及既成混凝土樁，使用將前端側作成錐狀之外周面及錐狀之內周面的套管者亦為人所知(例如，參照專利文獻3)。

【先行技術文獻】 【專利文獻】

【專利文獻1】日本特開2003-3465號公報

【專利文獻2】日本特開平8-284160號公報

【專利文獻3】日本特開2005-248439號公報

在藉由旋轉壓入施工將樁貫入地下時，由於隨著貫入深度變大，會發生較大之管內閉塞土的阻力，而需要高壓入力、旋轉力。此處，所謂壓入力是指為了將樁朝地下之貫入方向壓入所施加的力。又，旋轉力是指為了使樁旋轉所施加的力。

為了確保將樁旋轉壓入的壓入力，便需要反力，為了確保反力，便須一面將配重設於旋轉壓入施工機，一面設置固定錨等。因此便需要該等之輸送費及作業費、材料費等，而增加樁之施工成本。又，為了確保壓入力，旋轉壓入施工機也變得大能力化、大型化，所以也使得樁施工成本更向上增加。

再者，為了獲得樁的推進力，將推進用之螺旋翼或葉片等工具安裝於樁時，需耗費加工費及安裝費或材料費，再者，於軟弱地盤之施工中，相反地，由於因螺旋翼或葉片之間隔而限制了施工速度，因此導致施工速度的降低。

又，將既成樁貫入支撐層後，為了獲得更高支撐力，而有確實地使既成樁之前端閉塞的工法。在該工法中，將樁前端之土壤完全排除後，必須一面打設混凝土，一面將水泥(cement milk)注入到樁前端以製造護基部。

又，前端開口且於該樁前端部設有掘削刀具之具刀具開端樁在旋轉壓入施工時，伴隨開端樁朝地下之貫入量，土壤會流入管內而堆積。藉此，樁之前端部的閉塞程度變高，而會成為樁壓入時阻力的原因。前述樁前端之閉塞係藉由構成所謂流入管內的砂或黏土或石礫之地盤的材料(土壤)與樁內側之內周面的摩擦而產生。

特別是，樁旋轉壓入施工時會成為問題的是將樁朝地下的貫入方向壓入之壓入力。此係於樁旋轉壓入施工時，由於通常係以配重或施工用之機械本身的自重獲得反力，為了使反力變大而需要很多配重，因此並不經濟。旋轉方向的力由於係可以反力獲得用之棒狀工具等置於其他重機等而取得反力，因此較少成為問題。

於外徑為一定之定徑部螺旋狀地設有突起之樁的情況，將樁旋轉壓入進行施工時，設於定徑部之部分的螺旋狀突起會擾動樁之外周面部分的周圍地盤。藉此，有降低鋼管樁之周面與周圍地盤之樁周面摩擦阻力的可能性。因此，即使是屬於支撐樁，也可藉由使不極力擾動定徑部之外周側面的地盤，而期待樁前端支撐力與定徑部之周面摩擦阻力。

又，於樁軸方向之全長具有錐狀外周面的樁之情況，樁之製作成本變高且樁施工裝置也特殊，施工變得繁雜。

又，於施工樁之錐狀外周面之周方向設置螺旋狀突起以螺旋狀地橫跨數周而成為推進間距時，螺旋狀突起會導引樁旋轉壓入時錐狀外周面附近的土壤流動而使土壤流動。由於不是藉由螺旋狀突起積極地使土壤剪力破壞，因此要降低錐狀外周面與土壤之附著便會變得困難。

於此場合，錐狀之外周面部分的平面投影面積變得越大，壓入力便變得越大，又，土壤附著於錐狀之外周面部分所產生之阻力也會變大。

本案申請人提申了只於樁之前端部設置錐狀外周面及錐狀內周面之鋼管樁之發明，作為解除如前述橫跨樁全長設置錐狀外周面之錐狀樁的缺點之技術。

如此，利用於鋼管樁之前端設置具有錐狀外周面及錐狀內周面之錐狀部分，而減少管內土與樁內周面之摩擦所產生之阻力。藉此，可降低因侵入到管內之土砂與鋼管之內側的摩擦而發生之阻力，即所謂管內閉塞阻力。又，藉由錐狀部分，增加樁底面之投影面積，由於對地盤抵抗而可易於獲得高支撐力。特別是，在地盤高拘束壓之深支撐層或硬岩盤層，利用錐狀部分之底面投影面積的部分而可負擔高壓縮荷重。又，可發揮高於前端開口之通常的直鋼管樁之支撐力。

但是，在具有前端錐狀部分的鋼管樁中，其前端錐狀部分於樁施工時，由於前述前端錐狀部分具有角度而直接與地盤接觸，因此於錐狀部分會發生高荷重。在發生高荷重下因旋轉具前端錐狀部突起之鋼管樁，而會有前端錐狀部分之鋼材的板厚因摩擦而減少，且會有產生變形之虞。又，前端錐狀部分之荷重由於產生大的阻力，為了使施工機械的能力更小而可施工，更希望降低阻力。

藉由旋轉壓入施工而將樁進行施工時，可以使將樁於地下之貫入方向壓入之壓入力較小時，便可謀求每一根樁之施工成本的降低。因此，為了將多數根樁旋轉壓入到地盤，在顯著地降低全部施工成本之下，使每根樁之施工成本降低便變得重要。

本發明係以提供一種可降低樁之壓入力的鋼管樁及其施工方法為目的。

本發明為了解決上述課題以達成如此目的，而採取以下之手段。

亦即，

(1)本發明之一態樣之鋼管樁係掘削方向的前端開口且為中空者，其特徵在於：該鋼管樁包含外徑尺寸為一定的定徑部及內形尺寸及外形尺寸朝前述前端逐漸變小的前端部，於前述前端部之外周面設有突起，前述突起係從前述前端朝後端延伸在一部分或全體，且突出於前述前端部之半徑方向外方。

(2)上述(1)記載之鋼管樁係前述突起於前述前端部之前述外周面的周方向隔著間隔設有複數個為佳。

(3)在上述(1)或(2)記載之鋼管樁中，係以前述突起傾斜成使前述突起之前述後端側成前述定徑部及前述前端部之旋轉方向的後方者為佳。

(4)在上述(1)或(2)記載之鋼管樁中，係以前述突起相對前述前端部之中心軸線於周方向傾斜配置，且垂直於前述中心軸線之面與前述突起之延伸方向的中心軸線所呈的角度為20°～70°者為佳。

(5)在上述(1)或(2)記載之鋼管樁中，係以前述突起之高度係規定成前述突起較前述定徑部之外形尺寸位於前述前端部之前述半徑方向的內側者為佳。

(6)在上述(2)記載之鋼管樁中，係以於前述前端之周方向隔著間隔設有複數掘削刀者為佳。

(7)在上述(6)記載之鋼管樁中，係以前述突起之下端係位於前述掘削刀之上面的正上方者為佳。

(8)在上述(6)記載之鋼管樁中，係以前述掘削刀較前述定徑部之外形尺寸配置於前述前端部之前述半徑方向的內側者為佳。

(9)在上述(1)記載之鋼管樁中，係以前述前端部之長度方向的高度尺寸相對於前述定徑部之外形尺寸的比為0.3～5.5者為佳。

(10)在上述(1)記載之鋼管樁中，係以前述前端之外徑尺寸相對於前述定徑部之外徑尺寸的比為0.60～0.95者為佳。

(11)在上述(1)記載之鋼管樁中，係以於前述前端部設有從前述前端突出且朝前述掘削方向尖銳之尖銳部者為佳。

(12)一種使用上述(1)記載之鋼管樁之鋼管樁的施工方法，其特徵在於：以藉由對前述鋼管樁附與旋轉力及壓入力之旋轉壓入工法而壓入到地盤時，一面藉由前述突起剪力破壞前述地盤一面壓入前述鋼管樁者為佳。

(13)在上述(12)記載之鋼管樁的施工方法中，係以將前述鋼管樁旋轉壓入到包含硬質地盤之地盤者為佳。

(14)在上述(12)記載之鋼管樁的施工方法中，係以於施工途中，一面在地下使前述鋼管樁旋轉、或者是不加旋轉、或組合其等，一面使上下動，藉以降低前述鋼管樁內之土壤的高度者為佳。

(15)在上述(12)記載之鋼管樁的施工方法中，係以於支撐層內最後停止打設前述鋼管樁之前述前端部時，逆旋轉前述鋼管樁，且藉由前述突起將前述前端部之外周面附近的土壤壓入到下方者為佳。

首先，鋼管樁有其前端閉塞之閉端樁與前端開口之開端樁，本發明係屬於前端開口之開端樁。

又，鋼管樁有不打入到支撐層而主要使周面摩擦力發揮以期待支撐力之摩擦樁、與打入到支撐層而主要使在前端部之支撐力發揮以期待支撐力之支撐樁，本發明係屬於將鋼管樁打入到支撐層而發揮在前端部之支撐力以期待支撐力的支撐樁。

依據上述(1)記載之鋼管樁，由於在內形尺寸及外形尺寸逐漸變小之錐狀前端部，單以只設置突起的簡單構成，而可於藉由突起將樁施工到地下時，抑制前端部之摩擦及變形。

又，降低鋼管樁施工時之施工荷重變成可能，且可控制施工機械之能力。並可獲得依情況而使施工機械小型化之施工成本便宜之鋼管樁等效果。

又，由於前端部係錐狀，所以本鋼管樁可降低因內周面之摩擦所產生之阻力，謀求提升施工性。又，由於藉由錐狀前端部增加樁底面之投影面積，以對地盤進行阻抗，所以可易於獲得高支撐力。又，在拘束壓高且支撐層深，或是在岩盤層硬等之地盤中，由於可利用錐狀前端部(底面投影面積的部分)來負擔高壓縮荷重，所以可發揮較通常具有直的開口之鋼管樁(只具有定徑部之鋼管樁)高的支撐力。

通常，在打入樁等中，為了發揮在樁之前端的支撐力，需要使樁之前端閉塞。例如，前端開口之打入樁的情況，為了使樁前端閉塞，必須使樁貫入支撐層一定深度以上。然而，本鋼管樁由於具有錐狀前端部，所以可提高樁前端之支撐力。其結果，不須為了發現在樁前端之支撐力而使樁前端面閉塞，且即使小貫入量，也可獲得支撐力，又，獲得了可縮短施工時間等之效果。

依據上述(2)記載之鋼管樁，由於前述突起係隔著間隔複數個設於前端部之周方向，所以可獲得藉由隔著間隔設置之突起，而可謀求進一步抑制錐狀前端部之摩擦及變形的效果。

依據上述(3)記載之鋼管樁，由於前述突起係傾斜以使前述突起之後端側成為定徑部及前端部之旋轉方向的後方，所以可獲得平順地沿著突起傾斜的方向，導引朝上流動在掘削後之錐狀前端部之外周側面的掘削土(土渣)，或是藉由突起剪力破壞之土砂而流動等之效果。

依據上述(4)記載之鋼管樁，由於垂直於前端部之中心軸線的面與前述突起之延伸方向之中心軸線所成之角度為20⁰ ～70⁰ ，所以獲得可發揮突起所產生之適度的土壤剪力破壞作用或是導引作用等之效果。

依據上述(5)記載之鋼管樁，由於突起之高度係被規定以使突起較定徑部之外形尺寸位於前端部之半徑方向的內側，所以藉由突起，擾動土擾的範圍變少。是故，獲得可抑制外周面之摩擦降低等的效果。

依據上述(6)記載之鋼管樁，由於在前端部之前端具有複數掘削刀，所以即使是地盤為硬質地盤，也可獲得易於掘削、旋轉，以貫入地盤等之效果。

依據上述(7)記載之鋼管樁，由於突起之下端位於掘削刀之上面的正上方，所以可獲得以突起確實地導引藉由掘削刀而沿著錐狀前端部之外周面側流動的土壤(土渣)之效果。

依據上述(8)記載之鋼管樁，由於掘削刀係相較定徑部之外形尺寸配置於前端部之半徑方向的內側，所以相較直的鋼管樁，旋轉壓入之鋼管樁之平面外徑變小，所以可謀求小型化。再者，掘削外徑變小的部分，掘削量少，而可獲得提升施工性的效果。

依據上述(9)記載之鋼管樁，由於前述前端部之長度方向的高度尺寸對定徑部之外形尺寸的比為0.3～5.5，所以於軟弱地盤，相對於直的鋼管樁(只有定徑部的鋼管樁)，可減輕鋼管樁之內周面的摩擦所產生之阻力而謀求提升施工性。再者，於支撐層獲得可以較少貫入量發揮高支撐力的效果。

依據上述(10)記載之鋼管樁，由於前端之外徑尺寸對定徑部之外徑尺寸的比，亦即鋼管樁之縮徑率為0.60～0.95的範圍，所以相較於施工直的鋼管樁時，可使旋轉壓入施工機之配重較少。又，可謀求樁施工機械之小型化且謀求中間層之施工性的提升。再者，獲得了可作為可一面謀求降低支撐層之貫入量一面增大支撐力之鋼管樁的效果。

依據上述(11)記載之鋼管樁之施工方法，由於在前端部設置從前端突出且朝掘削方向尖銳之尖銳部，所以可獲得一面掘削地盤一面可有效率地施工之鋼管樁的效果。

依據上述(12)記載之鋼管樁之施工方法，由於藉由對於鋼管樁給予旋轉力及壓入力之旋轉壓入工法，將具有上述(1)之錐狀之前端部的鋼管樁壓入地下，所以可降低施工成本進行施工。又，相較於直的鋼管樁(只有定徑部之鋼管樁)，即使相對支撐層之貫入量少，也可獲得施工性佳、低成本施工具高支撐力之基礎樁的效果。再者，藉由使用例如具有掘削刀之鋼管樁，而可更有效率施工鋼管樁。

依據上述(13)記載之鋼管樁之施工方法，由於將上述(1)之具有錐狀前端部之鋼管樁旋轉壓入到包含硬質地盤之地盤，所以即使是包含硬質地盤之地盤，也可以低成本施工。又，在使其貫入到硬質地盤之支撐層時，相較於直的樁，即使是對支撐層之貫入量少，也獲得可施工具有高支撐力的基礎樁等之效果。

依據上述(14)記載之鋼管樁之施工方法，於施工途中，由於利用在地下使鋼管樁上下動，而降低鋼管樁內土壤的高度，所以獲得一面降低鋼管之內周面的摩擦一面可有效率地施工等效果。

依據上述(15)記載之鋼管樁之施工方法，於支撐層內最後停止打設鋼管樁之前端部時，將鋼管樁逆旋轉，而藉由突起將錐狀外周面附近的土壤(包含碎石等土渣)壓入至下方。藉此，利用突起將錐狀前端部之外周面附近的土壤壓入至下方，可獲得使樁下面側之支撐層密實而使支撐鋼管樁等之效果。

圖式簡單說明

第1A圖係顯示本發明第1實施形態之於前端部具有突起之鋼管樁的前視圖。

第1B圖係前述鋼管樁之縱斷面前視圖。

第1C圖係自第1B圖之a-a箭頭所見之斷面圖。

第1D圖係自第1B圖之b-b箭頭所見之斷面圖。

第2A圖係顯示本發明第2實施形態之於前端部具有突起之鋼管樁的立體圖。

第2B圖係前述鋼管樁之前視圖。

第3A圖係顯示本發明第3實施形態之於前端部具有突起之鋼管樁的前視圖。

第3B圖係前述鋼管樁之縱斷面前視圖。

第3C圖係自第3B圖之c-c箭頭所見之斷面圖。

第3D圖係自第3B圖之d-d箭頭所見的圖示。

第4A圖係顯示本發明第4實施形態之於前端部具有突起之鋼管樁的立體圖。

第4B圖係前述鋼管樁之前視圖。

第5圖係顯示本發明第5實施形態之於前端部具有突起之鋼管樁的前視圖。

第6A圖係顯示本發明第6實施形態之於前端部具有突起之鋼管樁的前視圖。

第6B圖係前述鋼管樁之縱斷面前視圖。

第6C圖係自第6B圖之e-e箭頭所見之斷面圖。

第6D圖係自第6B圖之f-f箭頭所見的圖示。

第7A圖係顯示設於本發明第7實施形態之鋼管樁之突起的形狀及安裝範圍的側面圖。

第7B圖係顯示設於本發明第7實施形態之鋼管樁之突起的形狀及安裝範圍的斷面圖。

第8A圖係顯示比較例的說明圖。

第8B圖係顯示比較例的說明圖。

第9圖係顯示藉由旋轉壓入施工機將鋼管樁旋轉壓入到地盤之狀態的前視圖。

第10圖係顯示於錐狀前端部具有突起之本發明之鋼管樁、與於錐狀前端部不具有突起之比較例的鋼管樁之施工荷重、貫入量與壓入力之關係的圖表。

第11圖係比較施工本發明之於錐狀前端部具有突起之鋼管樁的場合、與於錐狀前端部不具有突起之鋼管樁的場合之前端部的平均磨耗量的圖示。

第12圖係比較將本發明之於錐狀之前端部具有突起之鋼管樁的場合、與於錐狀之前端部不具有突起之鋼管樁施工時之前端部的平均變形量的圖示。

第13A圖係顯示使用本發明之鋼管樁旋轉壓入到地盤時之旋轉方向的圖示。

第13B圖係第13A圖之斷面圖，且係顯示土壤的流動之說明圖。

第14圖係顯示將前述鋼管樁旋轉壓入到支撐層的狀態之縱斷面前視圖。

第15圖係顯示使用前述鋼管樁旋轉壓入到地盤時之土壤的流動之說明圖。

第16圖係顯示將前述鋼管樁朝支撐層壓入時之壓入深度、管內土壤的高度、與前端部附近之尺寸的關係之縱斷面前視圖。

第17圖係就有關前述鋼管樁與作為比較例之直樁，顯示每一樁閉塞斷面積之壓入力與貫入量對樁徑之比的關係之圖表。

第18圖係就有關前述鋼管樁與作為比較例之直樁，顯示前端沉下量對樁徑之比、與樁之前端荷重度之關係的圖表。

第19圖係顯示前端部之長度對前述鋼管樁之外徑的比、及前述鋼管樁之必要壓入力與直樁之必要壓入力的之比率的必要壓入力比率之關係的圖表。

第20圖係顯示前端部之縮徑率(D2/D1)與必要壓入力比率之關係的圖表。

第21A圖係顯示鋼管樁之前端部側之阻力的圖示，且係顯示比較例之直樁之場合的縱斷面前視圖。

第21B圖係顯示錐狀前端部之鋼管樁的場合之縱斷面前視圖。

第22A圖係顯示作為比較例之鋼管樁的前視圖。

第22B圖係第22A圖之縱斷面前視圖。

第22C圖係自第22B圖之g-g箭頭所見之斷面圖。

較佳實施例之詳細說明

接著，依據圖示之實施形態來詳細說明本發明。

第1A圖～第1D圖係顯示本發明第1實施形態之鋼管樁(以下，也稱為具前端錐狀部突起之鋼管樁1A)1。

本發明之具前端錐狀部突起之鋼管樁1A係藉由旋轉壓入工法來打設。該鋼管樁1A如第1圖所示，係掘削方向A1的前頭端(前端)4a開口且為中空，並包含有定徑部9與錐狀部(前端部)4。

定徑部9係外徑尺寸為一定。又，錐狀部4係錐狀，且於錐狀部4設有突起16a。錐狀部4之內周面3係朝前端4a內形尺寸於長度方向逐漸縮徑之錐狀。又，錐狀部4之外周面2係朝前端4a外形尺寸於長度方向逐漸縮徑之錐狀。

又，在錐狀部4之前端4a於周方向隔著等角度間隔設有複數掘削刀6。於設置複數之偶數個掘削刀6時，係相對包含鋼管樁1A之中心軸線C之平面配置成對稱，而於配置複數之奇數個時，係隔著等角度間隔設置。掘削刀6係透過適當支持部(省略圖示)而固定於鋼管樁1A之前端4a。

如此，藉由將掘削刀6設於具前端錐狀部突起之鋼管樁1A的前端，即使地盤為硬質，於旋轉壓入工法，也可一面掘削一面使鋼管樁1A貫入地盤。特別是，如第14圖所示，可一面將鋼管樁1A於箭頭X方向及箭頭Y方向旋轉並掘削，一面使其貫入到由硬質地盤所構成之支撐層8。於此場合，使用如第9圖所示之旋轉壓入施工機7或具打樁用之導管的樁施工機械。

在本實施形態之鋼管樁1A中，雖以於錐狀部4之前端4a具有掘削用刀6之形態為佳，然而亦可為不具掘削用刀6之形態。

在第1A圖所示之形態中，於錐狀部4之前端4a具有掘削刀6，且鋼管樁1A前端4a之掘削刀6較定徑部6之外形尺寸D1，係配置於錐狀部4之半徑方向的內側。藉此，相較於在如第22A圖～第22C圖所示之直的鋼管樁(只有定徑部之鋼管樁)10的錐狀部4設置掘削刀6的場合，可使具掘削刀之鋼管樁1A5之平面外徑尺寸較小。其結果，在將複數鋼管樁1A裝貨成複數段而進行貨車輸送時，掘削刀6不會對相鄰接之鋼管樁干涉。因此，即使未夾雜間隔器等，也可在安定狀態將複數鋼管樁1A裝貨。又，在旋轉壓入至地盤時，相較於在第22A圖～第22C圖所示之直的鋼管樁10之錐狀部4設置掘削刀6的情況，可排除藉由掘削刀6而大擾動鋼管樁1A之半徑方向外側之地盤的可能性。

又，於前述錐狀部4之外周面2設有突起16a。該突起16a如第1A圖及第1B圖所示，係從前端4a朝後端9a延伸於一部分或全體，且突出於錐狀部4之半徑方向外方。本實施形態之突起16a係設於錐狀部4之外周面2之一部分。再者，突起16a係隔著間隔複數個設於錐狀部4之外周面2的周方向。

前述突起16a係傾斜成其鋼管樁1A之中心軸線C方向之上方於旋轉貫入時成為樁旋轉方向之後方。具體而言，突起16a傾斜以使突起16a之後端9a側成為定徑部9及錐狀部4之旋轉方向的後方。如此，於中心軸線C方向突起16a之上部係傾斜成相對下方成為鋼管樁1A之旋轉方向的後方，藉以如在第1A圖之箭頭B1所示般，可將藉由掘削刀6所掘削之朝上流動在外周面2側的掘削土(土渣)，或是將藉由突起16a剪力破壞之土砂導引至突起傾斜的方向。其結果，可將掘削土及土砂平順地朝掘削方向A1之後方流動。

又，突起16a係相對錐狀部4之中心軸線C於周方向傾斜配置。突起16a之中心軸線C2係成角度δ而相對錐狀部4之前面4a傾斜。亦即，即使是突起16a之中心軸線C2與前面4a之所成角度為90°亦可，然而在本實施形態中，角度δ係小於90⁰ 。有關角度δ之細節於後說明。

利用將錐狀部4設於鋼管樁1A之前端4a，而可期待可大幅削減鋼管樁1A內之閉塞所產生之地盤阻力的效果，而有關錐狀部4，由於受到大阻力，所以發生錐狀部4之磨耗及變形。因此，在本實施形態中，於貫入施工鋼管樁1A時最受到阻力部分的錐狀部4之外周部2設置複數突起16a。

作為設置突起16a之形態，也可是藉由將鋼筋或是平鋼等棒狀鋼材熔接於錐狀部4之外周面2而固定突起16a的形態，又，雖省略圖示，也可於錐狀部4之外周面2施行堆焊作為突起，也可為於形成錐狀部4時，設置軋延加工所產生之突起的形態。作為軋延加工所產生之突起的形態，例如將扇狀之具單面突起鋼板配置成突起部分成為樁之外側且朝樁之中心軸線方向傾斜，並且彎曲加工成截頭圓錐狀且藉由熔接將端部閉合而為截頭圓錐狀體。利用將該截頭圓錐狀體之大徑側的端部藉由熔接而固定於鋼管之下端部，而作為具有錐狀部4之鋼管樁1A。也可利用將掘削刀設於前述截頭圓錐狀體之錐狀部4，而作為具有本實施形態之錐狀部4之鋼管樁1A。

又，設置突起16a之形態，在第1A圖中，係將突起16a從鋼管樁1A之前端4a朝後端9a作成直線狀，於周方向也將突起16a作成直線狀，然而也可設成弧狀。突起16a之樁周方向的寬度尺寸如第1A圖所示，係使鋼管樁1A之中心軸線C方向的寬度尺寸為一定，然而也可設成突起16a之上部側(後端9a側)變狹窄。在該構成中，突起16a之鋼管樁1A之周方向寬度尺寸，在土壤沿著突起16a導引到錐狀部4之外周面2上部時，在從突起16a之上端部朝上方遠離之瞬間，突起16a之樁周方向之寬度尺寸部分會成為空間。藉此，而可平順地流動土砂等。

設置前述突起16a的形態如第1A圖所示，也可設置突起16a之下端部以使連接於掘削刀6之上部安裝部。如此，設成連接於掘削刀6時，藉由掘削刀6及與其連接之突起16a，而可沿著錐狀部4之外周面2有效率地導引土壤而流動。

其次，就有關第2實施形態之鋼管樁1B進行說明。

如第2A圖及第2B圖所示，也可在從掘削刀6於鋼管樁1B的周方向隔著間隔分離的狀態下設置突起16b。具體而言，突起係從掘削刀6朝鋼管樁1之旋轉方向(正旋轉方向)的後方，在掘削刀6之周方向之寬度尺寸左右的範圍，設於從掘削刀6朝樁正轉方向之後方或樁軸方向離開的位置。即使在此場合，與第1實施形態同樣地，如第2B圖之箭頭B1所示，可將以掘削刀掘削之朝上流動在外周面2側的掘削土(土渣)，或是將藉由突起16b剪力破壞之土砂導引到突起傾斜的方向。其結果，可平順地將掘削土及土砂流動至掘削方向A1的後方。

其次，就有關第3實施形態之鋼管樁1C進行說明。

在上述之第1、第2實施形態中，係就有關突起16a、16b於鋼管樁1C之中心軸C方向及周方向之至少一者連續的構成進行說明，然而，如第3A圖～第3D圖所示，也可斷續地配置突起16c。亦即，如第3A圖及第3B圖所示，也可將2個突起16c隔著間隔配置於掘削方向A1。如此，在掘削方向A1斷續地設置複數突起16c時，也可隔著間隔斷續地直排配置3個以上。

其次，就有關第4實施形態之鋼管樁1D進行說明。

在上述各實施形態中，係顯示了突起16a～16c相對中心軸線C傾斜的構成，然而也可不傾斜。

突起16d如第4A圖所示，係沿著鋼管樁1D之中心軸線C延伸。又，突起16d之下端16e如第4B圖係位於掘削刀6之上面6a的正上方。在如此之場合，藉由突起16d，土壤係被導引成沿著錐狀前端部4之外周面2朝鋼管樁1D之中心軸線C方向流動。雖也可是如此形態之突起16d，然而在考慮將鋼管樁1D進行旋轉施工時，如在上述各實施形態所示之突起16a～16c般，使突起16a～16c為朝鋼管樁1A～1C之正旋轉方向的後方傾斜的構成時，沿著錐狀部4之外周面2的土壤之流動會變得平順。

如此，掘削刀6與突起16d連接時，可有效率地沿著錐狀部4將藉由掘削刀6所掘削之土壤及藉由突起16d所剪力破壞之土壤(土渣)朝上部流動。

其次，就有關第5實施形態之鋼管樁1E進行說明。

如第5圖所示，在鋼管樁1E的錐狀部4設有從前端4a突出且朝掘削方向A1尖銳之尖銳部5。又，在錐狀部4之前端4a設有凹部5a。該凹部5a並不必要一定要形成。

又，在本實施形態中，由於不具有掘削刀，所以突起16e係從前端4a朝後端9a延伸於錐狀部4之外周面2全體。

其次，就有關第6實施形態之鋼管樁1F進行說明。

如第6A圖～第6D圖所示，在第1A圖所示之掘削刀6間之錐狀部4之前端4a也可設有朝掘削方向A1尖銳之尖銳部5b。相較於第5圖所示之尖銳部5，尖銳部5b之前端變得平坦。於本實施形態中，也可與第5實施形態同樣地使前面尖銳，又，也可使第5實施形態之尖銳部5之前端為平坦。

其次，就有關第7實施形態之鋼管樁1G進行說明。

第7A圖及第7B圖係顯示設於鋼管樁1G之突起的形狀及安裝範圍的說明圖。

突起16g之從前端4a朝後端9a之方向的長度尺寸也可是使橫跨錐狀部4之外周面2的大約全體設置。此時，為了極力抑制鋼管樁1G之外周摩擦的降低，可設定突起16g的高度。

例如，如第7B圖所示，突起16g之高度H2係被規定以使突起16g較定徑部9之外形尺寸位於錐狀部4之半徑方向的內側。換言之，限制突起16g之高度及突起16g延伸方向之中心軸線C2的上端部位置，以使突起16g較延伸於錐狀部4側之定徑部9的外形延長線18位於鋼管樁1G之半徑方向的內側。如此，設置突起16g時，使藉由突起16g而擾動土壤的範圍變少，而可抑制鋼管樁1G之周面摩擦的降低。突起16g之延伸方向的長度也可是在較定徑部9之外形延長線18成為內側的範圍，使較上述實施形態的情況為短。

其次，就有關突起部16g之傾斜角度使用第7A圖及第7B圖來說明。

在從垂直掘削方向A1的方向正面視鋼管樁1G時，垂直中心軸線C之橫線D(前面4a)與突起16g之延伸方向之中心軸線C2所成的角度(突起16g之中心軸線C2對橫線D交叉的傾斜角δ)為20°～90°的範圍，較佳為20°～70°，更佳為配合通常地盤之內部摩擦角ψ而設定成30°～50°的範圍時，可有效地剪力破壞。

突起16g之傾斜角ψ為90°時，在鋼管樁旋轉的情況，藉由最短的突起16g而可有效將土壤剪力破壞。但是，由於伴隨鋼管樁之正旋轉之土壤的導引作用小，所以有效地將掘削後的土壤(土渣)從錐狀部4流動至其上側的作用降低。

突起16g的傾斜角δ小於20°時，由於將突起16g設於鋼管樁之周方向的長度範圍變長，並不經濟，又，因為土壤之剪力破壞效率降低，在本實施形態中將突起16g之傾斜角δ的下限設定為20°。又，使突起16g之傾斜角δ為20°～70°左右時，將土壤剪力破壞時突起之每單位長度的負擔相較於90°時顯著地變小。再者，也可確實發揮已掘削之土壤(土渣)的導引作用。又，突起16g之傾斜角δ超過90°時，相對於鋼管樁之正旋轉方向之施工，將藉由突起16g剪力破壞之土壤(土渣)朝下方壓下，土渣之流動及突起16g所產生之剪力破壞效率也降低。藉此，如前述般，設定成考慮了土壤之內部摩擦角ψ之30°～50°的範圍作為最佳範圍。

該傾斜角δ的範圍於上述各實施形態皆相同。

其次，就有關突起16g之高度尺寸使用第7B圖進行說明。

突起16g之鋼管樁1G半徑方向的高度尺寸H2，係設定成外徑為一定之定徑部9之外徑尺寸D1的0.6%～3.0%長度尺寸。也就是，設定成高度尺寸H2=0.006D1～0.03D1的尺寸。

通常，因為鋼管樁之外徑為400mm～2500mm左右，所以突起16g之樁半徑方向之高度尺寸H2在外徑400mm之鋼管樁中係最大12mm左右，在外徑2500mm之鋼管樁中為15mm～75mm左右。

該突起之高度尺寸H2於上述各實施形態也相同。

於鋼管樁之周方向相鄰之突起16g間的突起間隔雖無特別規定，然而也可例如隔著與在鋼管樁之周方向相鄰之掘削刀6相同等角度間隔設置，也可以是與掘削刀6相同位相設置，也可是接近掘削刀6以相同等角度間隔之配置間隔或相異之配置間隔設置。又，也可是將突起16g之下端部的位置設成連接於掘削刀6之上端部。鋼管樁之正旋轉施工時之錐狀部4的外周面2側中，掘削刀6與突起16g連接時，可將藉由掘削刀6所掘削之土壤及藉由突起16g所剪力破壞的土讓(土渣)有效地沿著錐狀部流動到上部。

其次，就有關有無設於錐狀部4之突起16g所導致之施工荷重等的減輕作用，關於試驗的結果參照第7A圖～第8B圖、第11圖及第12圖進行說明。

試驗所用之鋼管樁之錐狀部的形態係就有關在第7A圖及第7B圖所示之第7實施形態之錐狀部4具有突起16g之鋼管樁1G、與作為比較例在第8A圖及第8B圖所示之錐狀部4不具有突起形態之鋼管樁17進行試驗。試驗所用之兩試驗體之鋼管樁1G、17係隔著等角度間隔在錐狀部4具有4個掘削用刀6。

試驗所用之兩試驗體之鋼管樁1G、17的主要尺寸係該鋼管樁1G、17之外徑為一定之定徑部9的外徑尺寸D1任一者皆為1000mm。錐狀部4之鋼管樁1G、17中心軸線C方向的長度H1任一者皆為H1=0.5D1，且錐狀部4之外徑尺寸D2與定徑部9之外形尺寸D1的關係是D2=0.9D1。又，在錐狀部4設置突起16g之本實施形態的鋼管樁1G係將直徑16mm之鋼筋配置成連接於掘削刀6之上端部以作為突起16g，並藉由熔接而固定。突起16g之高度尺寸H2係H2=0.016D1，突起16g係鋼筋。以連接於掘削刀6之方式從掘削刀6之正上方到錐狀部4之上端使突起16g之傾斜角δ為45⁰ ，且藉由熔接將突起16g固定於錐狀部4，作為鋼管樁1G。

地盤係單軸壓縮強度為5N/mm2之軟岩(泥岩)，從該地盤旋轉壓入到各鋼管樁1G、17之外徑尺寸D13倍距離的深度。於施工時，計測一定之定徑部D1外徑尺寸D1(樁頭部側)之樁頭部的每單位面積施工荷重(壓入力：kN/m² )、與相對前述外徑尺寸D1之貫入量(貫入比)，有關該等施工荷重與貫入量(貫入比)的關係在第10圖顯示成圖表。

如第10圖所示，於錐狀部4不具突起16g之鋼管樁17的情況，相對於壓入力最大為645kN/m² ，於錐狀部4具有突起16g之本實施形態的鋼管樁1G的情況，係壓入力最大為363kN/m² 。亦即，了解到可降低約30%以上的施工荷重。

藉此，本發明之於錐狀部4具有突起16g之鋼管樁1G的情況，由於可降低施工荷重，所以可使配重較少。又，施工荷重可降低約30%以上時，可使施工機械之能力下降，在現存之施工機械中，例如由於可使用1等級下之小型施工機械施工，所以可顯著地地降低施工成本。

又，有關前述各試驗體之鋼管樁1G、17，將就有關錐狀部4外周面之鋼管樁1G、17之中心軸線C方向的平均磨耗量(%)進行測量後之結果的圖表顯示於第11圖。

從第11圖，於錐狀部4具有突起16g之鋼管樁1G中，相較於在錐狀部4不具有突起16g之鋼管樁17，在錐狀部4之前端4a(圖表之0的位置)、前端部4之上端(圖表之0.5D1的位置)及其中央(0.25D1的位置)，平均磨耗量顯著地降低到一半以下。再者，了解到錐狀部4之前端4a(圖表0的位置)與錐狀部4之上端(0.5D1的位置)的位置中，相對於鋼管樁1G幾乎沒磨耗，在不具突起形態之鋼管樁17中，在錐狀部4之前端4a產生2%弱的平均磨耗量，在錐狀部4之上端產生3%強的平均磨耗量。

而且，前述平均磨耗量(%)係將錐狀部4之原厚度作為1時的值(比)。又，前述平均磨耗量(%)係將複數試驗体的磨耗量平均後的值。

又，有關各試驗體鋼管樁1G、17之相對於錐狀部4外周面2之半徑方向位置(原形狀)的半徑方向平均變形量(%)，係將第12圖之上圖中以D、E、F所示位置計測到的結果之圖表顯示於第12圖之下圖。本發明之具有突起16g之錐狀部4之計測點係沿著突起16g進行計測。將朝鋼管樁1G、17半徑方向之中心側(內側)彎曲而凹下方式變形的情況表示為+(正)變形，將朝鋼管樁1G、17半徑方向之外側彎曲而鼓起方式變形的情況表示為-(負)變形。

從第12圖，在錐狀部4不具突起之鋼管樁17中，其錐狀部4在軸方向之前端側朝中心線C凹下變形，在軸方向之基端部(大徑側)呈鼓起。可以了解於軸方向，相對於錐狀部4之變形反轉(凹下後鼓起)，在本發明之鋼管樁1G中，錐狀部4在樁軸方向只是產生微小鼓起。

從第11圖及第12圖之圖表可了解，於錐狀部4具有突起16g之本發明鋼管樁1G的情況，比起於錐狀部4不具突起16g形態的鋼管樁17，顯著地改善錐狀部4之磨耗量及變形量。

於錐狀部4設置突起16a的情況，設置突起16g之部分的板厚當然變厚剛性變高且也提升錐狀部4全體的剛性。

於錐狀部4外周面2設置如前述之突起16g的鋼管樁1G中可期待如下述(1)～(4)的效果。

(1)樁旋轉壓入施工時，藉由突起16g而有效地且積極地破壞(剪力破壞)錐狀部4外周面2附近的地盤(土壤)，可易於進行樁之旋轉插入。

(2)利用突起16g部分負擔原來在錐狀部4因地盤之阻力所發生之摩擦及變形，而可抑制用以發揮樁支撐力性能之重要構件之錐狀部4的磨耗、變形，並可使樁體之健全性(安全性)大為提升。

(3)利用連續於掘削刀6之正上面來設置突起16g，由於掘削刀6所掘削之土砂沿著突起16g朝上方流動而減少樁施工之阻力。

(4)藉由使突起16g具有安裝角度δ而設置以使與鋼管樁1G之中心線C方向之軸線交叉，在使樁旋轉施工之際，可發現會使因突起16g剪力破壞之土壤藉由突起16g而朝上方流動的效果。再者，可降低樁施工時之地盤阻力。

在本試驗中，雖是使用第7實施形態之鋼管樁1G進行說明，然而使用其他實施形態之鋼管樁1A～1F也可獲得相同的效果。

於本發明中，所謂硬質地盤稱為岩盤，該岩盤雖可分為軟岩系岩盤(單軸壓縮強度～小於20MPa)與硬岩系岩盤(單軸壓縮強度：20MPa以上)，然而本發明之前端錐狀部具突起之鋼管樁1A～1G在具有掘削刀6之形態中，可適用於任一岩盤。

前述錐狀部4外周面2及錐狀部4內周面3之樁長度方向的斷面形態，作為樁長度方向之單側的斷面形態，如第1B圖所示外側及內側可為直線狀，且雖省略圖示，也可為曲線狀。錐狀部4外周面2及錐狀部4內周面3之樁長度方向之斷面形態，可為從樁中心軸上在半徑方向朝內側凸出(在半徑方向朝內側凹陷)，也可為從樁中心軸在半徑方向朝內側凸出(在半徑方向朝外側凹陷)。設置突起16a～16e、16g時，直接設置於錐狀部4之外周面2。

其次，就有關本發明之錐狀部4尺寸及作用進行說明。此處，第13A圖及第13B圖係省略突起16a～16e、16g之圖示。

如前述般，藉由設置將鋼管樁1A～1G之前端4a側縮小直徑之錐狀部4，如第13B圖之箭頭C1及第15圖之箭頭C1所示般，利用積極地將土壤流動至樁之外側，而可減少流入到管內的土壤。又，利用減少錐狀部4之開口面積，如第13B圖之箭頭C1及第15圖之箭頭C1所示般，可減少流入到管內的土壤且可使其擴散到半徑方向。藉此，可抑制樁前端部因管內土壤發生閉塞，減輕管內土與樁1A～1G內周面3之摩擦，並可謀求減輕樁壓入力。

利用於樁前端部設置錐狀部4，而增大作用於錐狀部4內周面3之土壤的阻力，利用採取旋轉壓入施工之工法也可產生抑制樁周面摩擦增大的利點。再者，利用設置突起16a～16e、16g可促進使作用於錐狀部4內周面3之土壤移動至內周面3之上方，而降低土壤之阻力。

錐狀部4前端4a之外徑尺寸D2與鋼管樁之外徑為一定之定徑部之外徑尺寸D1的比率，即縮徑率，較小，且錐狀部4之樁長度方向(軸方向)之長度尺寸H1與外徑為一定之定徑部之外徑尺寸D1之比率(H1/D1)變得過小時(換言之，錐狀部4之錐狀角θ(°)變得過大時)，於旋轉壓入施工時，作用於錐狀部4之面壓所產生之阻力便會變高。其結果，有可能產生施工障礙。因此，在實施形態中，利用將該等比率限制於預定之範圍內而可謀求良好之旋轉壓入施工性。在本發明中，於前述錐狀部4之樁長度方向(與鋼管樁之中心軸線C方向相同)的長度H1、錐狀部4前端之外徑尺寸D2、外徑為一定之定徑部的外徑尺寸D1、與錐狀角θ之間，有著tanθ=(D1-D2)/2H1的關係。又，於施工時，除了錐狀部4相對地盤進行旋轉方向與貫入方向鉛直組合後的動作，且具有與樁之貫入方向呈錐狀之錐狀角θ。藉此，使剪力及壓縮力相對地盤同時作用，且發揮將地盤擴展到側方的效果。

因此，可有效地擾動地盤，而使錐狀部4之施工時的阻力變小。

利用設置錐狀部4，由於增加樁底面之投影面積，在貫入到支撐層時，藉由錐狀部4而可獲得確實的支撐力。在前端4a開口之開端樁為了確保支撐力，即使管內閉塞不充分，也可發揮確實的支撐力。由於可以錐狀部4之底面投影面積的部分負擔高壓縮荷重，所以鋼管樁1A～1G相較將通常直的開端樁旋轉壓入施工而使其貫入的情況，可發揮高支撐力。

再者，於地盤之拘束壓力充分之硬質地盤中，鋼管樁1A～1G確實地發揮高支撐力。因此，相較將前端4a閉塞之直的鋼管樁藉由旋轉壓入施工而貫入的情況，可期待高支撐力。

將鋼管樁1A～1G旋轉壓入施工時，於其施工中，利用在地下將鋼管樁1A～1G交互地反覆上動及下動，而於上動時，管內的土壤落下到管之下方，於下動時，落下之土壤被推到管外。藉此，如第15圖及第16圖所示，可將管內的土壤之高度降低，且可使定徑部9之內周面12與管內土壤14之接觸面減少。其結果，由於減輕了內周面12與管內土壤14之摩擦，所以可更降低施工荷重。

在本發明中，錐狀部4之樁長度方向的長度H1與外徑為一定之定徑部9之外徑尺寸D1之比率(H1/D1)設定成0.3～5.5。亦即，H1/D1設定成0.3～5.5。

又，外徑尺寸D2設定較外徑尺寸D1小，以使錐狀部前端之外徑尺寸D2與鋼管樁之外徑為一定之定徑部9之外徑尺寸D1的比率(D2/D1)，即縮徑率(D2/D1)，成為0.60～0.95的範圍。

如前述般，有關將H1/D1設定成0.3～5.5的理由及設定鋼管樁1A～1G之外徑尺寸D2的理由，參照第16圖～第20圖予以說明。此處，錐狀部4之形狀由於鋼管樁1A～1G任一者皆相同，所以參照鋼管樁1A予以說明。

首先，參照第19圖進行說明，在使縮徑率(D2/D1)為0.9的場合，係藉由實驗調查錐狀部4之中心線C方向的長度H1與外徑為一定之定徑部9之外徑尺寸D1的比率(H1/D1)、與必要壓入力比率(具有錐狀部4之鋼管樁1A之必要壓入力、與直的鋼管樁10之必要壓入力的比率)之關係後的圖表。

實驗所使用之鋼管樁1A，定徑部9之外徑尺寸(D1)為100mm，鋼管部分之厚度(t)為4.2mm，錐狀部4之前端4a的外徑尺寸(D2)為90mm。又，橫跨全長外徑尺寸(D1)為一定之直的鋼管樁10之外徑尺寸(D1)及鋼管部分之厚度(t)係與前述鋼管樁1A相同。

從第19圖可了解，H1/D1為0.3時，必要壓入力比率為0.9，又，H1/D1為0.4時，必要壓入力比率為0.6，又，H1/D1為1.35時，必要壓入力比率為0.6，又，H1/D1為5.5時，必要壓入力比率為0.9。由此結果可了解，錐狀部4之中心軸線C方向的長度H1與外徑為一定之定徑部9之外徑尺寸D1的比率(H1/D1)為0.3～5.5時，亦即，H1/D1為0.3～5.5時，必要壓入力比率成0.9以下，鋼管樁1A相較第22A圖所示之直的鋼管樁10至少可降低1成必要壓入力。

又，可了解H1/D1為0.40～1.35時，必要壓入力的比率成0.6以下，在鋼管樁1A中相較直的鋼管樁10可降低4成之必要壓入力。

而且，於第20圖，顯示將實驗值畫出並連結的曲線，該圖係將前端4a之外徑尺寸D2與定徑部9之外徑尺寸D1的比率，即縮徑率(D2/D1)取為橫軸，並就有關各種縮徑率之鋼管樁1A藉由實驗調查且比較必要壓入力比率後的圖表。

如第20圖所示，縮徑率(D2/D1)為0.60時，必要壓入力比率為0.9，縮徑率(D2/D1)為0.75時，必要壓入力比率為0.6，縮徑率(D2/D1)為0.92時，必要壓入力比率為0.6，縮徑率(D2/D1)為0.95時，必要壓入力比率為0.9。

該等第19圖及第20圖所示之下，從凸的圖表可了解，於縮徑率(D2/D1)為0.60～0.95的範圍，必要壓入力比率減少至0.90以下，且可使必要壓入力至少減少10%。又，於縮徑率(D2/D1)為0.75～0.92的範圍，必要壓入力比率便成0.06以下，且必要壓入力可減少40%。

因此，使H1/D1為0.3～5.5，縮徑率(D2/D1)為0.60～0.95者為佳，更佳者係使H1/D1為0.3～5.5，使縮徑率(D2/D1)為0.75～0.92的範圍。

壓入力比率下降到0.9以下時，可大幅減少配重(重物)。例如，必要壓入力86t(噸)、反力重量66t(噸)、旋轉壓入施工機械之重量20t(噸)的旋轉壓入施工設備的情況，必要壓入力可減少10%時，則可減少8.6t(噸)，且可使配重減少13%。

又，如第19圖所示，可了解到H1/D1為0.40～1.35時，由於必要壓入力比率可為0.6以下，可更減輕配重。如此，使必要壓入力比率為0.6以下時，由於旋轉壓入施工機可使用下一層級之小型旋轉壓入施工機來將樁進行旋轉壓入施工，所以是特別希望的。

有關將鋼管樁1A旋轉壓入到地盤時之阻力降低機構，參照第21A圖及第21B圖予以說明。第21B圖係顯示省略了設於鋼管樁1A之突起16a及掘削刀6的圖示。

於第21A圖之直的鋼管樁10及第21B圖之鋼管樁1A中，係將a及a’作為在前端閉塞部的阻力，將b作為在前端外周面的阻力，將b’作為錐狀部4所產生之阻力，將c及c’作為錐狀部4外周面2之摩擦所產生之阻力的情況，又，將τ作為管內土所產生之阻力。

如此之場合，於第21A圖中，由於成為a=τ，所以如第21B圖，使H1/D1較小(換言之，使錐狀部4之錐狀角(θ)較大)時，前端4a所產生之阻力b’便增加。又，於第21B圖中，使錐狀部4之縮徑率增加時，在前端閉塞部之阻力a’便減少，錐狀部4所產生之阻力b’便增加，如第21A圖及第21B圖所示，水平的部分(在縮徑率為70%左右～80%左右的範圍)因該等阻力之增減效果而為平衡的範圍。

本發明之鋼管樁1A之錐狀部4具有如前述之作用，更藉由在錐狀部4具有突起16a，而可積極地剪力破壞接觸於錐狀部4之土壤而減輕錐狀部4與地盤之接觸所產生之阻力。又，突起16a之傾斜角δ為30°～50°時，利用配合於通常地盤之內部摩擦角φ而可有效率地進行破碎。

朝前述掘削方向A1尖銳之尖銳部5，使為朝掘削方向A1尖銳之尖銳部5即可。在前述的情況中，也可具有朝樁之周方向尖銳的部分。

如該等形態般，於錐狀部4之前端4a設置朝掘削方向A1尖銳之尖銳部5時，即使地盤為硬質，藉由掘削刀6與尖銳部5，或是藉由錐狀部4之兼掘削刀6的尖銳部5，而於樁打設施工時，可一面破壞或掘削前端部地盤，一面將鋼管樁貫入到地盤。

將如前述之本發明鋼管樁1A～1G或是不具突起支鋼管樁17進行施工時，與習知同樣地，可藉由對鋼管樁賦予旋轉力及壓入力之旋轉壓入工法而壓入至地盤。藉由如第9圖所示之旋轉壓入施工機7，把持具前端錐狀部之鋼管樁17等之周側面而進行旋轉壓入施工的情況，相較於將習知之鋼管樁10，亦即鋼管樁之外徑尺寸D1及其厚度相同之直的鋼管樁10進行施工的情況，了解到本發明之鋼管樁1A～1G在如第17圖所示之每單位壓入力之貫入量、如第18圖所示之前端荷重度(kN/m² )的點上是優異的。

再進一步說明，於第17圖顯示了使用第16圖所示外徑尺寸D1、錐狀部4前端之外徑尺寸D2的樁之施工時施工荷重，即樁每單位閉塞斷面積之壓入力(kN/m² )-貫入量/樁徑(H2/D1)之關係。了解到在本發明之鋼管樁1A～1G，相較於第22A圖所示之直的鋼管樁(在第17圖係表記為直樁)，貫入量大。

又，於第18圖，顯示了將鋼管旋轉壓入施工外徑尺寸D1之3倍長度份到硬質地盤中後，施加靜力荷重時之前端荷重度(kN/m² )-前端下沉量/樁徑(D1)的關係。從該第18圖可以了解，在本發明之鋼管樁1A～1G中相較於直樁，前端荷重度大，發揮高支持力。

在施工本發明之鋼管樁1A～1G或不具突起之鋼管樁17的場合，可一面貫入直到軟質地盤下之支撐層，一面旋轉壓入至包含硬質地盤的地盤。

於施工本發明之鋼管樁1A～1G的場合，在施工途中，利用在地下使鋼管樁1A～1G上下動，而使鋼管樁內之土壤(管內土壤)的高度下降時，如第15圖及第16圖所示，鋼管樁1A～1G內之管內土壤與內周面12之附著面積變少。藉此，附著面積變少的部分阻力變少，而減輕施工機械之負擔，以可更有效率進行施工。

作為使鋼管樁1A～1G上下動的機構，係在藉由旋轉壓入施工機7把持前端錐狀部具突起之鋼管樁1A～1G等的狀態，使旋轉壓入施工機7之液壓式等之伸縮式千斤頂13伸縮。藉此，可易於使鋼管樁1A～1G上下動。

又，於鋼管樁1A～1G之施工法中，在支撐層內最後停止打設鋼管樁1A～1G的錐狀部4時，反旋轉鋼管樁1A～1G，而藉由突起16a～16e、16g將錐狀部4外周面附近的土壤(包含碎石等之土渣)壓入到下方。其結果，以藉由突起16a～16e、16g而將錐狀部外周面附近的土壤(包含碎石等土渣)壓入到下方，以使樁下面側的支撐層緊密，而可支持樁。

作為製作本發明鋼管樁1A～1G等之鋼管本體部分之方法的一例，係可製作成藉由冷彎成形而形成1根鋼管樁之錐狀部。又，也可製作成藉由冷壓成形而形成錐狀部。或是將帶狀鋼板作成扇狀，且藉由冷彎將該扇狀之具突起的鋼板加工成錐狀，並藉由熔接而接合兩側緣部。然後，可製作與其外徑部應連接之鋼管大致相同外徑之錐狀的短管，藉由熔接將該錐狀之短管的上端部固定於1根鋼管之錐狀部而製作鋼管樁本體。又，也可塑性加工1根鋼管之錐狀部，以製作具有錐狀部之鋼管樁本體。可將具有掘削刀之支持器固定於如此之各種形態的錐狀部且藉由熔接等設置突起，以製作前端錐狀部具突起之鋼管樁等。也可將單面具突起之帶狀鋼板作為扇狀之具突起鋼板，製作錐狀之短管，且藉由熔接將該錐狀之短管的上端部固定於1根鋼管之錐狀部，藉以製作前端錐狀部具突起之鋼管樁等。

1A．．．鋼管樁

1B．．．鋼管樁

1C．．．鋼管樁

1D．．．鋼管樁

1E．．．鋼管樁

1F．．．鋼管樁

1G．．．鋼管樁

2．．．外周面

3．．．內周面

4．．．錐狀部

4a．．．前端

5．．．尖銳部

5a．．．凹部

5b．．．尖銳部

6．．．掘削刀

7．．．旋轉壓入施工機

8．．．支撐層

9．．．定徑部

9a．．．後端

10．．．直的鋼管樁

12．．．內周面

13．．．千斤頂

14．．．管內土壤

16a．．．突起

16b．．．突起

16c．．．突起

16d．．．突起

16e．．．突起

16g．．．突起

17．．．鋼管樁

18．．．延長線

a．．．阻力

a’．．．阻力

b．．．阻力

b’．．．阻力

c．．．阻力

c’．．．阻力

A1．．．掘削方向

B1．．．箭頭

C．．．中心軸線

C1．．．箭頭

C2．．．中心軸線

D．．．橫線

D1．．．外徑尺寸

D2．．．外徑尺寸

H1．．．長度

H2．．．高度

X．．．箭頭

Y．．．箭頭

τ．．．阻力

θ．．．錐狀角

δ．．．角度

第1A圖係顯示本發明第1實施形態之於前端部具有突起之鋼管樁的前視圖。

第1B圖係前述鋼管樁之縱斷面前視圖。

第1C圖係自第1B圖之a-a箭頭所見之斷面圖。

第1D圖係自第1B圖之b-b箭頭所見之斷面圖。

第2A圖係顯示本發明第2實施形態之於前端部具有突起之鋼管樁的立體圖。

第2B圖係前述鋼管樁之前視圖。

第3A圖係顯示本發明第3實施形態之於前端部具有突起之鋼管樁的前視圖。

第3B圖係前述鋼管樁之縱斷面前視圖。

第3C圖係自第3B圖之c-c箭頭所見之斷面圖。

第3D圖係自第3B圖之d-d箭頭所見的圖示。

第4A圖係顯示本發明第4實施形態之於前端部具有突起之鋼管樁的立體圖。

第4B圖係前述鋼管樁之前視圖。

第5圖係顯示本發明第5實施形態之於前端部具有突起之鋼管樁的前視圖。

第6A圖係顯示本發明第6實施形態之於前端部具有突起之鋼管樁的前視圖。

第6B圖係前述鋼管樁之縱斷面前視圖。

第6C圖係自第6B圖之e-e箭頭所見之斷面圖。

第6D圖係自第6B圖之f-f箭頭所見的圖示。

第7A圖係顯示設於本發明第7實施形態之鋼管樁之突起的形狀及安裝範圍的側面圖。

第7B圖係顯示設於本發明第7實施形態之鋼管樁之突起的形狀及安裝範圍的斷面圖。

第8A圖係顯示比較例的說明圖。

第8B圖係顯示比較例的說明圖。

第9圖係顯示藉由旋轉壓入施工機將鋼管樁旋轉壓入到地盤之狀態的前視圖。

第10圖係顯示於錐狀前端部具有突起之本發明之鋼管樁、與於錐狀前端部不具有突起之比較例的鋼管樁之施工荷重、貫入量與壓入力之關係的圖表。

第11圖係比較施工本發明之於錐狀前端部具有突起之鋼管樁的場合、與於錐狀前端部不具有突起之鋼管樁的場合之前端部的平均磨耗量的圖示。

第12圖係比較將本發明之於錐狀之前端部具有突起之鋼管樁的場合、與於錐狀之前端部不具有突起之鋼管樁施工時之前端部的平均變形量的圖示。

第13A圖係顯示使用本發明之鋼管樁旋轉壓入到地盤時之旋轉方向的圖示。

第13B圖係第13A圖之斷面圖，且係顯示土壤的流動之說明圖。

第14圖係顯示將前述鋼管樁旋轉壓入到支撐層的狀態之縱斷面前視圖。

第15圖係顯示使用前述鋼管樁旋轉壓入到地盤時之土壤的流動之說明圖。

第16圖係顯示將前述鋼管樁朝支撐層壓入時之壓入深度、管內土壤的高度、與前端部附近之尺寸的關係之縱斷面前視圖。

第17圖係就有關前述鋼管樁與作為比較例之直樁，顯示每一樁閉塞斷面積之壓入力與貫入量對樁徑之比的關係之圖表。

第18圖係就有關前述鋼管樁與作為比較例之直樁，顯示前端沉下量對樁徑之比、與樁之前端荷重度之關係的圖表。

第19圖係顯示前端部之長度對前述鋼管樁之外徑的比、及前述鋼管樁之必要壓入力與直樁之必要壓入力的之比率的必要壓入力比率之關係的圖表。

第20圖係顯示前端部之縮徑率(D2/D1)與必要壓入力比率之關係的圖表。

第21A圖係顯示鋼管樁之前端部側之阻力的圖示，且係顯示比較例之直樁之場合的縱斷面前視圖。

第21B圖係顯示錐狀前端部之鋼管樁的場合之縱斷面前視圖。

第22A圖係顯示作為比較例之鋼管樁的前視圖。

第22B圖係第22A圖之縱斷面前視圖。

第22C圖係自第22B圖之g-g箭頭所見之斷面圖。

1A．．．鋼管樁

2．．．外周面

3．．．內周面

4．．．錐狀部

4a．．．前端

6．．．掘削刀

9．．．定徑部

9a．．．後端

12．．．內周面

16a．．．突起

A1．．．掘削方向

B1．．．箭頭

C．．．中心軸線

C2．．．中心軸線

D．．．外徑尺寸

D1．．．外徑尺寸

D2．．．外徑尺寸

H1．．．長度

θ．．．錐狀角

δ．．．角度

a．．．阻力

b．．．阻力

Claims (14)

1. 一種鋼管樁，係掘削方向的前端開口且為中空者，其特徵在於：該鋼管樁包含：定徑部，係外徑尺寸為一定者；及前端部，係內形尺寸及外形尺寸朝前述前端逐漸變小者，於前述前端部之外周面設有突起，前述突起係從前述前端朝後端延伸在一部分或全體，且突出於前述前端部之半徑方向外方，前述前端部之長度方向的高度尺寸相對於前述定徑部之外形尺寸的比為0.3~5.5。
2. 如申請專利範圍第1項之鋼管樁，其中前述突起係於前述前端部之前述外周面的周方向隔著間隔設有複數個。
3. 如申請專利範圍第1或2項之鋼管樁，其中前述突起傾斜成使前述突起之前述後端側成前述定徑部及前述前端部之旋轉方向的後方。
4. 如申請專利範圍第1或2項之鋼管樁，其中前述突起係相對前述前端部之中心軸線於周方向傾斜配置，且垂直於前述中心軸線之面與前述突起之延伸方向的中心軸線所呈的角度為20°~70°。
5. 如申請專利範圍第1或2項之鋼管樁，其中前述突起之高度係規定成前述突起較前述定徑部之外形尺寸位於前述前端部之前述半徑方向的內側。
6. 如申請專利範圍第2項之鋼管樁，其中於前述前端之周方向隔著間隔設有複數掘削刀。
7. 如申請專利範圍第6項之鋼管樁，其中前述突起之下端係位於前述掘削刀之上面的正上方。
8. 如申請專利範圍第6項之鋼管樁，其中前述掘削刀較前述定徑部之外形尺寸配置於前述前端部之前述半徑方向的內側。
9. 如申請專利範圍第1項之鋼管樁，其中前述前端之外徑尺寸相對於前述定徑部之外徑尺寸的比為0.60~0.95。
10. 如申請專利範圍第1項之鋼管樁，其中於前述前端部設有從前述前端突出且朝前述掘削方向尖銳之尖銳部。
11. 一種鋼管樁的施工方法，係使用如申請專利範圍第1項之鋼管樁之鋼管樁的施工方法，其特徵在於：藉由對前述鋼管樁附與旋轉力及壓入力之旋轉壓入工法而壓入到地盤時，一面藉由前述突起剪力破壞前述地盤一面壓入前述鋼管樁。
12. 如申請專利範圍第11項之鋼管樁的施工方法，其中係將前述鋼管樁旋轉壓入到包含硬質地盤之地盤。
13. 如申請專利範圍第11項之鋼管樁的施工方法，其中於前述施工途中，一面在地下使前述鋼管樁旋轉、或者是不加以旋轉、或組合其等，一面使上下動，藉以降低前述鋼管樁內之土壤的高度。
14. 如申請專利範圍第11項之鋼管樁的施工方法，其中於支撐層內最後停止打設前述鋼管樁之前述前端部時，逆旋 轉前述鋼管樁，而藉由前述突起將前述前端部之外周面附近的土壤壓入到下方。