(57)【要約】【課題】支持力を確認する際に過剰間隙水圧の影響を低減することができる鋼管杭、鋼管杭の施工方法、及び鋼管杭の支持力確認方法を提供する。【解決手段】構造物を支持する杭周面に翼が形成されていない鋼管杭１において、円筒状の鋼製の鋼管杭本体２と、この鋼管杭本体２の先端を閉塞する先端閉塞板３と、を備え、この先端閉塞板３に、支持力を確認する際の過剰間隙水圧を消散するための鋼管杭本体２の内部に連通する単数又は複数の過剰間隙水圧消散孔３ａ，３ａを穿設する。【選択図】図３
2020002544.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
構造物を支持する杭周面に翼が形成されていない鋼管杭であって、
円筒状の鋼製の鋼管杭本体と、この鋼管杭本体の先端を閉塞する先端閉塞板と、を備え、
この先端閉塞板には、支持力を確認する際の過剰間隙水圧を消散するための前記鋼管杭本体の内部に連通する過剰間隙水圧消散孔が単数又は複数穿設されていること
を特徴とする鋼管杭。
【請求項２】
前記先端閉塞板には、回転軸を中心に点対称の位置に地盤を削る複数の掘削ビットが形成されており、
前記過剰間隙水圧消散孔は、前記複数の掘削ビットの各掘削ビットの回転方向の後側にそれぞれ形成されていること
を特徴とする請求項１に記載の鋼管杭。
【請求項３】
前記過剰間隙水圧消散孔の直径は、前記先端閉塞板の板厚より大きいこと
を特徴とする請求項２に記載の鋼管杭。
【請求項４】
前記先端閉塞板には、前記鋼管杭本体の周面方向に排土するための回転軸を頂点とする三角形状の排土ブレードが形成されていること
を特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の鋼管杭。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれかに記載の鋼管杭を、地盤に鋼管杭を回転圧入して施工する鋼管杭の施工方法であって、
前記鋼管杭の支持力を確認する際に、前記過剰間隙水圧消散孔から過剰間隙水圧を前記鋼管杭本体の内部に逃がして前記支持力を確認すること
を特徴とする鋼管杭の施工方法。
【請求項６】
請求項２又は３に記載の鋼管杭を、地盤に鋼管杭を回転圧入して施工する鋼管杭の施工方法であって、
前記掘削ビットで地盤を切り崩した土壌を前記過剰間隙水圧消散孔から前記鋼管杭本体の内部に流入させて排土するとともに、前記鋼管杭の支持力を確認する際に、前記過剰間隙水圧消散孔から過剰間隙水圧を前記鋼管杭本体の内部に逃がして前記支持力を確認すること
を特徴とする鋼管杭の施工方法。
【請求項７】
請求項１ないし４のいずれかに記載の鋼管杭の支持力を確認するための試験を行って支持力を確認する鋼管杭の支持力確認方法であって、
前記試験において、前記過剰間隙水圧消散孔から過剰間隙水圧を前記鋼管杭本体の内部に逃がして前記支持力を確認すること
を特徴とする鋼管杭の支持力確認方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、構造物を支持する鋼管杭、その施工方法、及び支持力確認方法に関し、詳しくは、回転圧入して周面摩擦と先端支持力で構造物を支持する鋼管杭、その施工方法、及び支持力確認方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
住宅などの建築物、及び看板や太陽光発電装置などの工作物を含む構造物を支持する鋼管杭が知られている。また、構造物を支持する鋼管杭は、杭先端が開放された鋼管杭と、杭先端が閉塞された鋼管杭に大別される。この杭先端が開放された鋼管杭は、短時間で施工可能であるものの杭先端支持力が期待できないため支持力には劣るという問題があった。一方、先端が閉塞された鋼管杭は、先端支持力に加え、周面摩擦を期待するため、排土せずに杭を回転圧入する必要があった。
【０００３】
また、先端が閉塞された鋼管杭も、杭周面に翼が形成されていない鋼管杭と、杭の先端周辺等の周面に螺旋状の翼が形成された先端翼付き鋼管杭と、に分けられる。
【０００４】
例えば、特許文献１には、本願の出願人が提案した、鋼製の円筒状の鋼管杭本体（杭本体１１）と、この鋼管杭本体の先端を閉塞する端板１２と、この端板１２の底面に形成された掘削刃１３と、を備えた杭周面に翼が形成されていない回転貫入鋼管杭１が開示されている（特許文献１の明細書の段落［００１８］〜［００３４］、図面の図１、図６等参照）。
【０００５】
特許文献１に記載の回転貫入鋼管杭１は、先端翼などの杭周面から外側へ突出する翼が形成されていないため、鋼管杭の回転圧入時に杭周辺の地盤を乱さず周面摩擦を低下させることがないというメリットがある。通常、特許文献１に記載の回転貫入鋼管杭１では、所定の深度に達したか否か及び所定の根入れ深さに達したかどうかは、回転トルクが一定値以上になったことをもって確認していた。しかし、回転トルクによる確認も設計支持力を確認（担保）するものではなく、その上、打設中の回転トルクの上昇も様々な要因が考えられ、確実に支持層に到達したか確認できているとは言い難いものであった。それに加え、摩擦杭では支持層まで打設しないため、回転トルクの上昇で所定の深度に達したか否かを判断することもできなかった。
【０００６】
そこで、杭を回転圧入して所定深さに達した際に、回転トルクの確認と合わせて、打撃等を加えて先端支持力や周面摩擦力などの杭の支持力が所定の支持力に達したか否かを確認する必要が生じてきた。このため、打撃等を加えて杭の支持力を確認する際に、過剰間隙水圧が作用して正確に支持力を推定することができないという問題が発生するに至った。
【０００７】
また、特許文献２には、杭基礎の少なくとも液状化の発生する恐れのある地盤内に位置する所定区間を外管２および内管（杭本体１）からなる二重管構造とし、外管２の周面に多数の小孔３を設けるとともに、該小孔３には土砂の侵入を防ぐためのフィルター５を取付け、外管３と内管（杭本体１）の間に、地震時に地盤に発生する過剰間隙水圧を逸散させ、過剰間隙水圧の上昇を抑制するための中空の排水空間を形成したことを特徴とする液状化抑止杭が開示されている（特許文献２の特許請求の範囲の請求項１、明細書の段落［０００６］〜［００１３］、図面の図１〜図３等参照）。
【０００８】
しかし、特許文献２に記載の液状化抑止杭は、過剰間隙水圧を逸散させる旨の記載があるものの、地震時の過剰間隙水圧についてのことであり、外管２の周面に形成された小孔３で過剰間隙水圧を逸散させるものであった。このため、粒度が揃っているおそれのない地山などの非液状化対象層では、そもそも過剰間隙水圧を消散させる孔を設ける必要性が認識されていないものと考えられる。また、例え設けたとしても周面部分に小孔を多数設けた構成では、回転貫入すると、周面の小孔の抵抗で周面地盤を撹乱してしまうため、杭の周面摩擦力を低下させる原因になるという問題も発生する。
【０００９】
また、先端翼付き鋼管杭としては、特許文献３に、円筒状の鋼管杭本体（金属筒３）と、この鋼管杭本体の先端を閉塞する蓋板２と、鋼管杭本体の周面に多段に設けられた掘進翼６と、地盤を切り崩すビット４と、を備え、蓋板２にソイル化された土壌を鋼管杭内部１ａに流入させるための開口部５が形成され、吐出口９からセメントミルクを吐出させる鋼管杭が開示されている（特許文献３の明細書の段落［０００６］〜［００１３］、図面の図１〜図３等参照）。
【００１０】
しかし、特許文献３に記載の鋼管杭は、蓋板２に土壌を鋼管杭内部１ａに流入させるための開口部５が形成されているものの、土壌にセメントミルクを注入して固化するソイルセメント工法に用いる鋼管杭であった。つまり、特許文献３に記載の鋼管杭は、セメントミルクを注入して杭周囲の土壌自体を固化するため、杭に打撃等を加えて支持力を確認する必要がなかった。このため、過剰間隙水圧が作用して正確に支持力を推定することができないという前記問題は、特許文献３に記載の発明においては、認識すらされていなかった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特許第４２１３１９２号公報
【特許文献２】特開平２−１３２２１９号公報
【特許文献３】特開２００１−１６４５６６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
そこで、本発明は、前述した問題に鑑みて案出されたものであり、その目的とするところは、支持力を確認する際に過剰間隙水圧の影響を低減することができる鋼管杭、鋼管杭の施工方法、及び鋼管杭の支持力確認方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
第１発明に係る鋼管杭は、構造物を支持する杭周面に翼が形成されていない鋼管杭であって、円筒状の鋼製の鋼管杭本体と、この鋼管杭本体の先端を閉塞する先端閉塞板と、を備え、この先端閉塞板には、先端支持力を確認する際の過剰間隙水圧を消散するための前記鋼管杭本体の内部に連通する過剰間隙水圧消散孔が単数又は複数穿設されていることを特徴とする。
【００１４】
第２発明に係る鋼管杭は、第１発明において、前記先端閉塞板には、回転軸を中心に点対称の位置に地盤を削る複数の掘削ビットが形成されており、前記過剰間隙水圧消散孔は、前記複数の掘削ビットの各掘削ビットの回転方向の後側にそれぞれ形成されていることを特徴とする。
【００１５】
第３発明に係る鋼管杭は、第２発明において、前記過剰間隙水圧消散孔の直径は、前記先端閉塞板の板厚より大きいことを特徴とする。
【００１６】
第４発明に係る鋼管杭は、第１発明ないし第３発明のいずれかの発明において、前記先端閉塞板には、前記鋼管杭本体の周面方向に排土するための回転軸を頂点とする三角形状の排土ブレードが形成されていることを特徴とする。
【００１７】
第５発明に係る鋼管杭の施工方法は、請求項１ないし４のいずれかに記載の鋼管杭を、地盤に鋼管杭を回転圧入して施工する鋼管杭の施工方法であって、前記鋼管杭の支持力を確認する際に、前記過剰間隙水圧消散孔から過剰間隙水圧を前記鋼管杭本体の内部に逃がして支持力を確認することを特徴とする。
【００１８】
第６発明に係る鋼管杭の施工方法は、請求項２又は３に記載の鋼管杭を、地盤に鋼管杭を回転圧入して施工する鋼管杭の施工方法であって、前記掘削ビットで地盤を切り崩した土壌を前記過剰間隙水圧消散孔から前記鋼管杭本体の内部に流入させて排土するとともに、前記鋼管杭の支持力を確認する際に、前記過剰間隙水圧消散孔から過剰間隙水圧を前記鋼管杭本体の内部に逃がして前記支持力を確認することを特徴とする。
【００１９】
第７発明に係る鋼管杭の支持力確認方法は、請求項１ないし４のいずれかに記載の鋼管杭の支持力を確認するための試験を行って支持力を確認する鋼管杭の支持力確認方法であって、前記試験において、前記過剰間隙水圧消散孔から過剰間隙水圧を前記鋼管杭本体の内部に逃がして前記支持力を確認することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２０】
第１発明〜第４発明によれば、先端閉塞板に過剰間隙水圧消散孔が穿設されているので、鋼管杭の支持力を確認する際に過剰間隙水圧の影響を低減することができる。このため、構造物を構造設計通りに支持することができ、構造物の耐久性を向上させることができる。
【００２１】
特に、第２発明によれば、過剰間隙水圧消散孔が各掘削ビットの回転方向の後側にそれぞれ形成されているので、過剰間隙水圧消散孔を通じて掘削ビットで地盤から切り崩した土壌の一部を鋼管杭本体の内部に排土することができる。このため、鋼管杭を回転圧入する際に鋼管杭の杭周辺の地盤を乱さず周面摩擦を低下させるおそれをさらに低減することができる。
【００２２】
特に、第３発明によれば、過剰間隙水圧消散孔の直径が先端閉塞板の板厚より大きいので、地盤が粘性土であっても掘削時に過剰間隙水圧消散孔が土壌で閉塞されることがない。このため、過剰間隙水圧消散孔を通じて掘削ビットで地盤から切り崩した土壌の一部を鋼管杭本体の内部に確実に排土することができる。
【００２３】
特に、第４発明によれば、排土ブレードが形成されているので、掘削ビットで地盤から切り崩した土壌を杭周辺へ排土することができる。このため、鋼管杭の回転圧入時の抵抗が少なくなり、鋼管杭の施工を短時間で行うことができる。
【００２４】
第５発明によれば、鋼管杭の先端支持力を確認する際に、過剰間隙水圧消散孔から過剰間隙水圧を鋼管杭本体の内部に逃がして支持力を確認するので、支持力を正確に推定して確認することができる。
【００２５】
特に、第６発明によれば、掘削ビットで地盤を切り崩した土壌を過剰間隙水圧消散孔から鋼管杭本体の内部に流入させて掘削するので、支持力を正確に推定して確認することができるだけでなく、杭周辺へ押しやる土壌を低減することができる。このため、周面摩擦を低下させることなく鋼管杭を所定の深さに設置することがさらに容易となる。
【００２６】
第７発明によれば、鋼管杭の支持力を確認するための試験において、過剰間隙水圧消散孔から過剰間隙水圧を鋼管杭本体の内部に逃がして支持力を確認するので、鋼管杭の支持力を確認する際に過剰間隙水圧の影響を低減することができる。このため、構造物を構造設計通りに支持することができ、構造物の耐久性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の実施形態に係る鋼管杭を中間省略で示す正面図である。
【図２】同上の鋼管杭を示す側面図である。
【図３】同上の鋼管杭を示す底面図である。
【図４】図３の鋼管杭の先端閉塞板を鉛直面で切断して示すＡ−Ａ線部分拡大断面図である。
【図５】同上の鋼管杭を重機により施工している状況を示す説明図である。
【図６】同上の鋼管杭を地盤中に回転圧入した際の応力等を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下、本発明に係る鋼管杭及びその施工方法を実施するための一実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
【００２９】
＜鋼管杭＞
図１〜図４を用いて、本発明の実施形態に係る鋼管杭１について説明する。図１は、本発明の実施形態に係る鋼管杭１を中間省略で示す水平方向に見た正面図であり、図２は、その側面図である。また、図３は、鋼管杭１の底面図であり、図４は、その先端閉塞板のみを鉛直断面であるＡ−Ａ線で切断した状態を拡大して示すＡ−Ａ線部分拡大断面図である。
【００３０】
図１、図２に示すように、本実施形態に係る鋼管杭１は、円筒状の鋼製の鋼管杭本体２と、この鋼管杭本体２の先端を閉塞する先端閉塞板３と、を備え、先端支持力及び周面摩擦により構造物を支持する鋼管杭である。本実施形態に係る鋼管杭１は、ソイルセメント工法と相違してセメントミルク等を注入するものではなく、且つ、周囲の地盤を乱さないように回転圧入される杭周面に翼が形成されていない杭である。支持する構造物は、特に限定されるものではないが、戸建の木造住宅等の建築物や、看板・太陽光発電装置等の工作物などの比較的軽量な構造物が好適である。
【００３１】
（鋼管杭本体）
鋼管杭本体２は、外径が１６５ｍｍ、管厚が６ｍｍｍ、長さ１０ｍ程度（最大で２１．５ｍ）の円筒状の鋼管である。このため、鋼管杭本体２は、内径が１５３ｍｍ程度となっており、内部に空洞が形成された杭の基体部材である。勿論、この鋼管杭本体２は、支持地盤の深さに達するためや周面摩擦を稼ぐ上で必要であれば、順次継ぎ足し可能に構成されていてもよい。鋼管杭本体２同士の接合は、ねじを切って接合可能としてもよいし、ボルト止め可能に構成してもよい。
【００３２】
（先端閉塞板）
そして、先端閉塞板３は、図１〜図４に示すように、板厚Ｔ１が１０ｍｍ程度の鋼管杭１の軸心部分が下方に突出したなだらかな円錐状の板材であり、鋼管杭本体２の内部の空洞を閉塞する機能を有している。また、この先端閉塞板３には、支持力を確認する際の過剰間隙水圧を消散するための過剰間隙水圧消散孔３ａが、鋼管杭１の軸心を中心に点対称に複数（２か所）穿設されている。
【００３３】
なお、ここで過剰間隙水圧とは、土粒子間の間隙水に、繰り返しのせん断力や打撃時の衝撃荷重が作用して静水圧を超える間隙水圧となった状態の水圧を指すものである。また、後述のように、リバウンド試験等により杭の許容支持力を推定する際に、推定した支持力が過剰間隙水圧により実際の許容支持力より過大又は過小に推定されてしまうという問題が発生する。
【００３４】
この過剰間隙水圧が発生する現象は、圧密現象に近いものであり、打撃時の載荷重の急激な増加によって発生した過剰間隙水圧が消散することにより、粘性土などに顕著である時間的に遅れて生じる圧縮現象と考えられる。後述のリバウンド試験において鋼管杭１に衝撃荷重を与えた場合に発生する過剰間隙水圧は、先端が完全に閉塞された鋼管杭１では、杭の先端付近の地盤中又は回転圧入により撹乱された地盤と鋼管杭１との間を経路として消散する。このため、過剰間隙水圧は、鋼管杭１の先端支持力及び周面摩擦のいずれにも悪影響を与えるものと考えられる。
【００３５】
このため、本実施形態に係る鋼管杭１では、鋼管杭本体２の先端を閉塞する先端閉塞板３に、過剰間隙水圧を逃がすため鋼管杭本体２の内部に連通する過剰間隙水圧消散孔３ａを設けた。つまり、過剰間隙水圧が発生する直近となる先端閉塞板３に、過剰間隙水圧消散孔３ａを設けて、鋼管杭１の先端支持力及び周面摩擦のいずれにも悪影響を与えることがない鋼管杭本体２の内部に過剰間隙水圧を逃がして消散させることとした。
【００３６】
この過剰間隙水圧消散孔３ａは、本実施形態では、直径Ｄ１＝２０ｍｍの円形状の孔となっている。つまり、前述の先端閉塞板３の板厚Ｔ１＝１０ｍｍより大きく（２倍の大きさと）なっている。このため、杭を貫入する地盤が粘性土などであった場合でも閉塞効果の影響により孔が塞がれてしまうおそれを低減することができる。
【００３７】
（掘削ビット）
また、図１〜図４に示すように、先端閉塞板３には、地盤を削る複数（２か所）の掘削ビット４が形成されている。これら２つの掘削ビット４は、それぞれ先端が尖ったノミ状の六面体状の高硬度の鋼材からなり、本実施形態では、鋼管杭１の回転軸（先端閉塞板３の中心）を中心として点対称に先端閉塞板３に溶接又は一体製作されている。
【００３８】
なお、前述の２つの過剰間隙水圧消散孔３ａは、これら２つの掘削ビット４の回転方向の後側に形成されている。このため、過剰間隙水圧消散孔３ａを通じて掘削ビット４で地盤から切り崩した土壌の一部を鋼管杭本体２の内部に排土することができる。このため、鋼管杭１を回転圧入する際に鋼管杭１の杭周辺の地盤を乱さず周面摩擦を低下させるおそれを低減することができる。
【００３９】
（排土ブレード）
また、先端閉塞板３には、図１〜図４に示すように、前述の掘削ビット４等で削り取った地盤の土壌を鋼管杭本体２の周面方向に排土する排土ブレード５が形成されている。この排土ブレード５は、鋼管杭１の回転軸を頂点とする三角形状の鋼材であり、本実施形態では、回転軸に位置する三角形の頂角が８１．５°の鋭角となっている。
【００４０】
このため、排土ブレード５は、鋼管杭１が回転圧入される際に、排土ブレード５の鋭角な頂角で地盤を削り取るとともに、回転に伴って排土ブレード５の板面で削り取った土壌を押し出して鋼管杭本体２の周面方向に排土する機能を有している。よって、排土ブレード５により、鋼管杭１の回転圧入時の抵抗が少なくなり、鋼管杭１の施工時間を短縮することができる。
【００４１】
＜鋼管杭の施工方法＞
次に、図５、図６等を用いて、本発明の実施形態に係る鋼管杭の施工方法について説明する。前述の鋼管杭１を軟弱地盤（例えば、Ｎ値が３以下の地盤）を貫入させて支持地盤（例えば、Ｎ値が８以上の地盤）まで施工する場合を例示して説明する。図５は、本実施形態に係る鋼管杭の施工方法において鋼管杭１を重機を用いて施工している状況を示す説明図であり、図６は、鋼管杭１を地盤中に回転圧入した際の応力等を示す模式図である。
【００４２】
なお、本発明に係る鋼管杭の施工方法では、支持地盤まで必ずしも圧入しなくてもよいことは云うまでもない。要するに、本発明に係る鋼管杭の施工方法は、構造設計に応じて鋼管杭の長さや径を設計すればどのような地盤であっても適用できることができる。
【００４３】
（重機）
先ず、図５を用いて、本発実施形態に係る鋼管杭の施工方法に用いる重機１０について簡単に説明する。重機１０は、一般的なパワーショベルと同等の旋回走行機構を備えたベースマシン１１と、このベースマシン１１に対して傾斜自在なリーダーマスト１２と、このリーダーマスト１２上を昇降自在で鋼管杭１を回転駆動可能な駆動機構１３など、から構成されている。
【００４４】
このベースマシン１１は、一般的な油圧ショベルの油圧ショベル部分等を改造したものであり、走行機構１１ａと、この走行機構１１ａに対して旋回自在なベースフレーム１１ｂと、重機１０全体の操作室であるオペレータ室１１ｃなど、から構成されている。
【００４５】
リーダーマスト１２は、油圧シリンダにより前述のベースマシン１１のベースフレームに対して傾倒自在に取り付けられ、地盤面に対する傾斜角度を任意に設置できるようになっている。このリーダーマスト１２は、駆動機構１３を上下方向に案内して所定の圧力で昇降する機能を有している。
【００４６】
駆動機構１３は、モータ等により後述の鋼管杭１を正逆回転自在に駆動する機構であり、前述のリーダーマスト１２と協働して所定のトルクにより鋼管杭１を回転圧入することができる構成となっている。
【００４７】
（回転圧入）
本発明の実施形態に係る鋼管杭の施工方法では、前述の重機１０を用いて、鋼管杭１を回転させながら圧入する。具体的には、ベースマシン１１の油圧機構を用いて駆動機構１３に連結した鋼管杭１を揚重して、駆動機構１３で鋼管杭１を回転駆動させながら、リーダーマスト１２上を下降させて圧入する。
【００４８】
このとき、鋼管杭１が回転すると、前述の掘削ビット４で地盤を削りながら圧入されることとなるため、リーダーマスト１２上を下降させる際の圧力が過度とならず、鋼管杭１の圧入を短時間で行うことができる。
【００４９】
また、前述のように、過剰間隙水圧消散孔３ａが、掘削ビット４の回転方向の後側に形成されているため、過剰間隙水圧消散孔３ａを通じて掘削ビット４で地盤から切り崩した土壌の一部を鋼管杭本体２の内部に流入させて排土することができる。このため、鋼管杭１を回転圧入する際に鋼管杭１の杭周辺の地盤を乱さず周面摩擦を低下させるおそれを低減することができる。
【００５０】
その上、前述の排土ブレード５の鋭角な頂角により、地盤を削り取るとともに、回転に伴って排土ブレード５の板面で削り取った土壌を押し出して鋼管杭本体２の周面方向に排土する。このため、鋼管杭１の回転圧入時の抵抗が少なくなり、鋼管杭１の施工時間をさらに短縮することができる。
【００５１】
以上のように、本実施形態に係る鋼管杭の施工方法では、このように鋼管杭１を回転圧入していくことになる。鋼管杭１を支持地盤まで到達させる場合は、図６に示すように、支持地盤に所定深さまで回転圧入する。
【００５２】
すると、図６に示すように、鋼管杭１の周辺に白抜き矢印で示す周面摩擦力ＲFが作用するとともに、支持地盤から先端閉塞板３に対して塗り潰し矢印で示す先端支持力ＲSが作用する。
【００５３】
（リバウンド試験）
次に、本実施形態に係る鋼管杭の施工方法では、簡便な方法により、鋼管杭１の支持力（先端支持力及び周面摩擦力等）を確認することを目的として、リバウンド試験（杭打ち試験）を行う。
【００５４】
具体的には、図６に示すように、鋼管杭１が支持地盤に到達した状態で、駆動機構１３などの錘に相当するものを自由落下させて鋼管杭１を支持地盤に貫入させ、その時の一打当たりの貫入量（ｍ）とリバウンド量（ｍ）を計測する。
【００５５】
リバウンド試験による杭の支持力の推定には、次式を用いる（建築基礎構造設計規準・同解説（日本建築学会）参照）。Ｒａ：杭の許容支持力（ｋＮ）、Ｓ：杭の一打当たりの貫入量（ｍ）、Ｋ：リバウンド量（ｍ）、ｅf：効率（０．５）、Ｆ：打撃エネルギー（ｋＮ・ｍ）
【００５６】
【数１】
2020002544.tif 000003
【００５７】
このとき、従来の鋼管杭の施工方法では、鋼管杭の先端に位置する地盤の土粒子間の間隙水に、リバウンド試験の打撃などの衝撃荷重により静水圧を超える過剰間隙水圧が発生する。このため、従来の施工方法では、リバウンド試験による杭の支持力の推定において、過剰間隙水圧が悪影響を及ぼし、推定値が実際より過大又は過小評価されてしまうという問題があった。
【００５８】
しかし、前述のように、鋼管杭１の先端閉塞板３には、過剰間隙水圧消散孔３ａが形成されている。このため、図６に示すように、過剰間隙水圧ｕは、過剰間隙水圧消散孔３ａから鋼管杭本体２の内部の空洞へ逃げて消散することとなる。よって、リバウンド試験などにより鋼管杭１の支持力を確認する際に過剰間隙水圧ｕの影響を低減することができる。
【００５９】
以上説明した本発明の実施形態に係る鋼管杭１及びその施工方法によれば、先端閉塞板３に過剰間隙水圧消散孔３ａが穿設されているので、リバウンド試験などの鋼管杭１の支持力を確認する際に過剰間隙水圧ｕの影響を低減することができる。このため、構造物を構造設計通りに支持することができ、構造物の耐久性を向上させることができる。
【００６０】
また、本発明の実施形態に係る鋼管杭１及びその施工方法によれば、複数の過剰間隙水圧消散孔３ａが各掘削ビット４の回転方向の後側にそれぞれ形成されているので、過剰間隙水圧消散孔３ａを通じて掘削ビット４で地盤から切り崩した土壌の一部を鋼管杭本体２の内部に排土することができる。このため、鋼管杭１を回転圧入する際に鋼管杭１の杭周辺の地盤を乱さず周面摩擦力ＲFを低下させるおそれをさらに低減することができる。
【００６１】
特に、本発明の実施形態に係る鋼管杭１及びその施工方法によれば、過剰間隙水圧消散孔３ａの直径Ｄ１が先端閉塞板３の板厚Ｔ１より大きいので、地盤が粘性土であっても掘削時に過剰間隙水圧消散孔３ａが土壌で閉塞されることがない。このため、過剰間隙水圧消散孔３ａを通じて掘削ビット４で地盤から切り崩した土壌の一部を鋼管杭本体２の内部に確実に排土することができる。
【００６２】
以上、本発明の実施形態に係る鋼管杭及びその施工方法について詳細に説明したが、前述した又は図示した実施形態は、いずれも本発明を実施するにあたって具体化した一実施形態を示したものに過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。
【符号の説明】
【００６３】
１：鋼管杭
２：鋼管杭本体
３：先端閉塞板
３ａ：過剰間隙水圧消散孔
４：掘削ビット
５：排土ブレード
１０：重機
１１：ベースマシン
１１ａ：走行機構
１１ｂ：ベースフレーム
１１ｃ：オペレータ室
１２：リーダーマスト
１３：駆動機構
【図１】
2020002544.tif 000004
【図２】
2020002544.tif 000005
【図３】
2020002544.tif 000006
【図４】
2020002544.tif 000007
【図５】
2020002544.tif 000008
【図６】
2020002544.tif 000009
【手続補正書】
【提出日】平成30年8月15日(2018.8.15)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転圧入されて周面摩擦と先端支持力で構造物を支持する杭周面に翼が形成されていない回転圧入鋼管杭であって、
円筒状の鋼製の鋼管杭本体と、この鋼管杭本体の先端を閉塞する先端閉塞板と、を備え、
この先端閉塞板には、リバウンド試験を行って設計支持力に達したか否かを正確に確認するために、前記リバウンド試験の衝撃荷重により発生した過剰間隙水圧を消散するための前記鋼管杭本体の内部に連通する過剰間隙水圧消散孔が単数又は複数穿設されていること
を特徴とする回転圧入鋼管杭。
【請求項２】
前記先端閉塞板には、回転軸を中心に点対称の位置に地盤を削る複数の掘削ビットが形成されており、
前記過剰間隙水圧消散孔は、前記複数の掘削ビットの各掘削ビットの回転方向の後側にそれぞれ形成されていること
を特徴とする請求項１に記載の回転圧入鋼管杭。
【請求項３】
前記過剰間隙水圧消散孔の直径は、前記先端閉塞板の板厚より大きいこと
を特徴とする請求項２に記載の回転圧入鋼管杭。
【請求項４】
前記先端閉塞板には、前記鋼管杭本体の周面方向に排土するための回転軸を頂点とする三角形状の排土ブレードが形成されていること
を特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の回転圧入鋼管杭。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれかに記載の回転圧入鋼管杭を、地盤に回転圧入して施工する回転圧入鋼管杭の施工方法であって、
前記リバウンド試験を行って前記鋼管杭の支持力を確認する際に、前記過剰間隙水圧消散孔から前記リバウンド試験の衝撃荷重により発生した過剰間隙水圧を前記鋼管杭本体の内部に逃がして前記支持力が設計支持力に達したか否かを正確に確認すること
を特徴とする回転圧入鋼管杭の施工方法。
【請求項６】
請求項２又は３に記載の回転圧入鋼管杭を、地盤に回転圧入して施工する回転圧入鋼管杭の施工方法であって、
前記掘削ビットで地盤を切り崩した土壌を前記過剰間隙水圧消散孔から前記鋼管杭本体の内部に流入させて排土するとともに、前記鋼管杭の支持力を確認する際に、前記過剰間隙水圧消散孔から過剰間隙水圧を前記鋼管杭本体の内部に逃がして前記支持力を確認すること
を特徴とする回転圧入鋼管杭の施工方法。
【請求項７】
請求項１ないし４のいずれかに記載の回転圧入鋼管杭の支持力を確認するためのリバウンド試験を行って支持力を確認する回転圧入鋼管杭の支持力確認方法であって、
前記リバウンド試験において、前記過剰間隙水圧消散孔から前記リバウンド試験の衝撃荷重により発生した過剰間隙水圧を前記鋼管杭本体の内部に逃がして前記支持力が設計支持力に達したか否かを正確に確認すること
を特徴とする回転圧入鋼管杭の支持力確認方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１３】
第１発明に係る回転圧入鋼管杭は、回転圧入されて周面摩擦と先端支持力で構造物を支持する杭周面に翼が形成されていない回転圧入鋼管杭であって、円筒状の鋼製の鋼管杭本体と、この鋼管杭本体の先端を閉塞する先端閉塞板と、を備え、この先端閉塞板には、リバウンド試験を行って設計支持力に達したか否かを正確に確認するために、前記リバウンド試験の衝撃荷重により発生した過剰間隙水圧を消散するための前記鋼管杭本体の内部に連通する過剰間隙水圧消散孔が単数又は複数穿設されていることを特徴とする。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１４】
第２発明に係る回転圧入鋼管杭は、第１発明において、前記先端閉塞板には、回転軸を中心に点対称の位置に地盤を削る複数の掘削ビットが形成されており、前記過剰間隙水圧消散孔は、前記複数の掘削ビットの各掘削ビットの回転方向の後側にそれぞれ形成されていることを特徴とする。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１５】
第３発明に係る回転圧入鋼管杭は、第２発明において、前記過剰間隙水圧消散孔の直径は、前記先端閉塞板の板厚より大きいことを特徴とする。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１６】
第４発明に係る回転圧入鋼管杭は、第１発明ないし第３発明のいずれかの発明において、前記先端閉塞板には、前記鋼管杭本体の周面方向に排土するための回転軸を頂点とする三角形状の排土ブレードが形成されていることを特徴とする。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１７】
第５発明に係る回転圧入鋼管杭の施工方法は、請求項１ないし４のいずれかに記載の回転圧入鋼管杭を、地盤に回転圧入して施工する回転圧入鋼管杭の施工方法であって、
前記リバウンド試験を行って前記鋼管杭の支持力を確認する際に、前記過剰間隙水圧消散孔から前記リバウンド試験の衝撃荷重により発生した過剰間隙水圧を前記鋼管杭本体の内部に逃がして前記支持力が設計支持力に達したか否かを正確に確認することを特徴とする。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１８】
第６発明に係る回転圧入鋼管杭の施工方法は、請求項２又は３に記載の回転圧入鋼管杭を、地盤に回転圧入して施工する回転圧入鋼管杭の施工方法であって、前記掘削ビットで地盤を切り崩した土壌を前記過剰間隙水圧消散孔から前記鋼管杭本体の内部に流入させて排土するとともに、前記鋼管杭の支持力を確認する際に、前記過剰間隙水圧消散孔から過剰間隙水圧を前記鋼管杭本体の内部に逃がして前記支持力を確認することを特徴とする。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１９】
第７発明に係る回転圧入鋼管杭の支持力確認方法は、請求項１ないし４のいずれかに記載の回転圧入鋼管杭の支持力を確認するためのリバウンド試験を行って支持力を確認する回転圧入鋼管杭の支持力確認方法であって、前記リバウンド試験において、前記過剰間隙水圧消散孔から前記リバウンド試験の衝撃荷重により発生した過剰間隙水圧を前記鋼管杭本体の内部に逃がして前記支持力が設計支持力に達したか否かを正確に確認することを特徴とする。