(57)【要約】【課題】建造物の地盤または基礎の補強や既設基礎の傾きの修正などに用いられ、モルタルなどを注入しつつ圧入して埋設することのできる鋼管杭において、施工が容易で補強効果が大きく、製造コストも低減できるものを提供する。【解決手段】鋼管杭10は、円筒状の本体1と、本体の先端1A（施工時の下端）の近傍に設けられるネジ込み用の第1の螺旋状羽根板21と、第1の螺旋状羽根板よりも小さいピッチにて本体1の後方側に設けられる第2の螺旋状羽根板22と、第1の螺旋状羽根板の領域内に設けられる吐出孔11と、第1の螺旋状羽根板と第2の螺旋状羽根板との中間にこれらとは逆向きの螺旋状に設けられるビード部23とからなる。【選択図】図１
2014009440.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
円筒状の本体と、
本体の先端の近傍に設けられるネジ込み用の第1の螺旋状羽根板と、
第1の螺旋状羽根板よりも小さいピッチにて本体の後方側に設けられる第2の螺旋状羽根板と、
第1の螺旋状羽根板の領域内に設けられる吐出孔とからなることを特徴とする鋼管杭。
【請求項２】
第1の螺旋状羽根板と第2の螺旋状羽根板との中間に、これらとは逆向きの螺旋状に設けられるビード部を備えることを特徴とする請求項１に記載の鋼管杭。
【請求項３】
第2の螺旋状羽根板における螺旋のピッチが、第1の螺旋状羽根板における螺旋のピッチの０．３〜０．８倍であることを特徴とする請求項１または２に記載の鋼管杭。
【請求項４】
円筒状の本体と、
本体の先端の近傍に設けられるネジ込み用の螺旋状羽根板と、
ネジ込み用の螺旋状羽根板の後方に、これとは逆向きの螺旋状に設けられるビード部と、
ネジ込み用の螺旋状羽根板の領域内に設けられる吐出孔とからなることを特徴とする鋼管杭。
【請求項５】
ウォータースイベルにおけるボーリングロッドとの接続用のオスネジ部にネジ合わせて接続するためのメスネジ部を内面側に形成した筒状鋳造部材と、
この筒状鋳造部材の外周面に嵌め合わせられ、外面に、鋼管杭の根元端部の内面に設けられたネジ切部にネジ合わせるためのネジ切部を有する短尺鋼管部材と、
筒状鋳造部材と短尺鋼管部材とを互いに締結するためのノックピンとからなることを特徴とするアタッチメント。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、建造物の地盤または基礎の補強や既設基礎の傾きの修正などに用いることのできる鋼管杭に関し、特には、モルタルなどを注入しつつ圧入して埋設することのできるものに関する。また、このようなモルタル注入鋼管杭を回転しつつ圧入して埋設する際に、一般的なアースオーガーなどを利用可能にするためのアタッチメントに関する。
【背景技術】
【０００２】
日本では、地震で液状化が起こりうるような軟弱な地盤の上に、パイルの埋設などを行うことなく、非常に多数の住宅や小規模の建造物が建てられている。そのため、これらに適用可能な地震対策工法などが、以前より強く求められて来た。一方、地盤や基礎の強度が不充分な場合や、地震の後などに、住宅や小規模の建造物が傾いてしまうことが往々にしてある。そのため、過大な負担なしに住宅や小規模の建造物を再生させることができる工法も、以前より強く求められて来た。
【０００３】
特許文献１に記載の鋼管杭は、先端を閉じるエンドプレート（底板）にノズル状に下方へと突き出す一対の噴出口を設け、鋼管の側面のところどころに螺旋（らせん）状の羽根板（螺旋翼）を備えている。特には、この螺旋状の羽根板は、先端から遠ざかるにつれて径が大きくなり、かつ、ピッチ（すなわち羽根板の傾斜角）が一定であるように構成されている。また、エンドプレート（底板）からは、下方へと垂直に延びる1枚の台形状の板（掘削刃）が突き出している。
【０００４】
特許文献２に記載の鋼管杭は、先端部を弾丸の先のようなテーパー状に形成して、このテーパー面にモルタル噴出口を設け、先端付近にのみ螺旋状の羽根板（螺旋羽根）を設けたものである。そして、鋼管杭の後端におすねじ部を設けておき、鋼管杭より大径の連結管（めねじ短管１ｃ）を用いて、この鋼管杭と同一径の円筒状の鋼管を継ぎ足して、さらに圧入を行うようにしている。一方、特許文献３〜４には、補強杭を打ち込んで、既設の家屋の地盤を補強したり傾きを修正する工法が記載されている。
【０００５】
上述のようにこの種の鋼管杭に対する要求が非常に強いにもかかわらず、モルタルなどを注入可能な特許文献１〜２の鋼管杭は、一般に市販されていないと思われる。この理由は、実際上の使い勝手が悪かったり、螺旋状の羽根板や先端部を形成するコストが比較的大きくなるといったことであると推測される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許3372627（特開平07-189249）
【特許文献２】特開平11-093163
【特許文献３】特開2009-185603
【特許文献４】特開2011-163073
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、上記問題点に鑑みなされたものであり、施工が容易で補強効果が大きく、製造コストも低減できるモルタル注入可能な鋼管杭を提供しようとするものである。また、この鋼管杭を一般的なアースオーガーなどを用いて埋設することを可能にするアタッチメントを提供しようとする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明のモルタル注入可能な鋼管杭は、円筒状の本体と、本体の先端（施工時の下端）の近傍に設けられるネジ込み用の第1の螺旋状羽根板と、第1の螺旋状羽根板よりも小さいピッチにて本体の後方側に設けられる第2の螺旋状羽根板と、第1の螺旋状羽根板の領域内に設けられる吐出孔と、第1の螺旋状羽根板と第2の螺旋状羽根板との中間にこれらとは逆向きの螺旋状に設けられるビード部とからなることを特徴とする。
【０００９】
本発明のアタッチメントは、ウォータースイベルにおけるボーリングロッドとの接続用のオスネジ部にネジ合わせて接続するためのメスネジ部を内面側に形成した筒状鋳造部材と、この筒状鋳造部材の外周面に嵌め合わせられ、外面に、鋼管杭の根元端部（施工時の上端部）内面に設けられたネジ切部にネジ合わせるためのネジ切部を有する短尺鋼管部材と、筒状鋳造部材と短尺鋼管部材とを互いに締結するためのノックピンとからなることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の鋼管杭は、施工が容易で補強効果が大きく、製造コストも低減できる。また、本発明のアタッチメントを用いると、鋼管杭を一般的なアースオーガーなどを用いて埋設することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】一実施例の鋼管杭を側方から見た外観斜視図である。
【図２】図１の鋼管杭についての軸線に沿った断面図である。
【図３】図１の鋼管杭の先端部分を示す写真である。吐出孔を設ける前の状態にて示す。
【図４】一実施例のアタッチメントについての軸線に沿った断面図である。ウォータースイベルは模式的に示している。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明の鋼管杭の好ましい実施例について図１〜３を用いて説明する。図１〜２に示すように、鋼管杭１０は、円筒状の鋼管からなる本体１と、螺旋状に巻かれた板材が本体１の外周面に溶接されて設けられた第1及び第2の螺旋状羽根板２１，２２と、これらの中間の箇所にて鉄筋用丸鋼を螺旋状に巻いて溶接することで設けられたビード部２３と、本体１の先端（図の下端）１Ａ部分を閉じる円板状のエンドプレート１２と、このエンドプレート１２の下面に三角形の板材が溶接されて設けられた掘削板１３，１４とからなる。
【００１３】
本体１における、第1の螺旋状羽根板２１の配置領域中には、モルタル液４６を周囲の土砂の中へと注入するための、一対の吐出口１１が設けられる。特には、該配置領域の中心箇所（軸方向等分点に対応する箇所）、またはこれに近接した箇所に設けられる。一方、本体１における根元端（図の上端）１Ｂの近傍部分の内面には、後述のアタッチメント３を接続するためのネジ切部１５が設けられる。
【００１４】
第1の螺旋状羽根板２１は、本体１の先端１Ａから少し離間して、その近傍に設けられ、鋼管杭１０を地中にねじ込むのに役立つ。第2の螺旋状羽根板２２は、第1の螺旋状羽根板２１の、はるか後方に設けられるとともに、第1の螺旋状羽根板２１のピッチＰ１より小さいピッチＰ２で設けられる。すなわち、羽根板の傾斜が大きくなっている。第1及び第2の螺旋状羽根板２１，２２は、いずれも右ネジの螺旋の向きに設けられる。これは、既存のアースオーガーの掘削スクリューが右ネジ螺旋に設けられているのに対応したものである。
【００１５】
第2の螺旋状羽根板２２は、第1の螺旋状羽根板２１がねじ込まれるとともにモルタル液４６が注入された土砂を圧縮して固める役割を果たす。すなわち、土砂中に含まれる空気を上方へと押出す役割を果たす。その結果、モルタル液の硬化後に得られるモルタルソイルの密度を向上させ、鋼管杭１０を芯部として形成される一種のモルタルパイルの強度を向上させる。また、一部のモルタル液がさらに周囲へと広がるようにすることで、周囲の地盤との密着性をも向上させる。
【００１６】
ビード部２３は、螺旋の向きが、第1及び第2の螺旋状羽根板２１，２２と逆の、左ネジ螺旋に沿って設けられる。そのため、鋼管杭１０がねじ込まれる際、モルタル液を含む土砂を攪拌する役割を果たす。このように攪拌を行うことで、土砂中の大きな気泡をつぶすとともに、第2の螺旋状羽根板２２による土砂圧縮が、よりスムーズに行われるようにする。ビード部２３は、逆螺旋であるため、鋼管本体１の外周面からの突出寸法が小さくても、所望の攪拌効果を実現できる。しかも、鉄筋用丸鋼を曲げて用いれば良いので、製造コストの増加も最小限に押さえられる。
【００１７】
好ましい形態において、第1及び第2の螺旋状羽根板２１，２２は、いずれも、外径Ｄ２が一定であり、かつ、互いに等しい。好ましい形態において、この外径Ｄ２は、鋼管本体１の外径Ｄ１の１．３〜３倍、好ましくは１．７〜２．２倍である。また、第1及び第2の螺旋状羽根板２１，２２は、いずれも、鋼管本体１からの突き出し角度が８０〜９０度である。すなわち、同一の幅の板材を用いた場合に、半径方向へ突き出す寸法がほぼ最大となるように設定されている。
【００１８】
また、好ましい形態において、第1及び第2の螺旋状羽根板２１，２２は、いずれも、０．５〜１．５周分の範囲、特に好ましくは０．８〜１．２周分の範囲にわたって延びるように設けられる。図示の例では、1周分（３６０度）にわたって延びている。約1周分に設けられる場合、リング状の鋼板、またはＣ字状の鋼板を曲げて溶接することで第1及び第2の螺旋状羽根板２１，２２を設けることができる。
【００１９】
好ましい形態において、第1の螺旋状羽根板２１のピッチＰ１は、鋼管本体１の外径Ｄ１の０．５〜２倍、好ましくは０．８〜１．５倍である。また、鋼管本体１の先端１Ａから、第1の螺旋状羽根板２１の領域の軸方向等分点までの距離Ｌ１は、鋼管本体１の外径Ｄ１の０．５〜３倍、好ましくは１．０〜２．０倍である。一方、好ましい形態において、第2の螺旋状羽根板２１のピッチＰ２は、第1の螺旋状羽根板２１のピッチＰ１の０．３〜０．８倍、好ましくは０．４〜０．６倍である。また、鋼管本体１の先端１Ａから、第2の螺旋状羽根板２２の領域の軸方向等分点までの距離Ｌ２は、上記の距離Ｌ１の３〜３０倍、好ましくは１０〜２０倍である。
【００２０】
好ましい形態において、ビード部２３は、０．５〜３周分、好ましくは０．８〜１．５週分にわたって設けられる。また、ビード部２３をなす丸鋼の外径は、鋼管本体１の外径Ｄ１の０．０３〜０．２倍、好ましくは０．０５〜０．１倍である。ビード部２３をなす丸鋼としては、断面が円形のものの他、楕円状や多角形状であっても良い。また、コンクリートのための鉄筋用として用いられるような、表面に凹凸があるものが好ましいが、表面に凹凸のないものも用いることができる。一方、鋼管本体１の先端１Ａから、ビード部２３の領域の軸方向等分点までの距離Ｌ３は、上述の距離Ｌ２の０．３〜０．８倍、特には０．４〜０．６倍に設定することができる。
【００２１】
好ましい一形態において、モルタル液を土砂中に注入するための吐出口１１は、軸方向位置が、第1の螺旋状羽根板２１の領域の軸方向等分点に位置し、径が、例えば５〜２０ｍｍである。また、好ましい一形態において、鋼管本体１の根元端１Ｂの近傍に設けられるネジ切部１６は、円筒状の鋼管をテーパー状に切り欠くようにして設けられる。すなわち、根元側（図の上方側）へと向かって広がるテーパー状のネジ切部をなしている。なお、鋼管本体１の壁厚は、好ましくは３〜２０mm、より好ましくは４〜１５mmである。
【００２２】
好ましい一形態において、鋼管杭１の先端に設けられる掘削板１３，１４は、三角形の板が、先端の側から見て十字状をなすように組み合わされて設けられる。図示の具体例において、図１の左右方向（図２の紙面に垂直な方向）に設けられる第1の掘削板１３は、ほぼ正三角形の一枚の板からなり、これに垂直に組み合わされる第2の掘削板１４は、2枚が、第1の掘削板１３の両側から溶接されたものであり、側方から見て正三角形をなしている。また、図示の例において、第1の掘削板１３の突出寸法が、第2の掘削板１４の突出寸法より大きい。なお、図３の写真においては、掘削板１３，１４は、三角形の根元に、突出寸法の小さい矩形部を有する。
【００２３】
次に、寸法構成の具体例について説明する。一具体例において、鋼管本体１の全長Ｌ０は４ｍ（4000mm）、鋼管本体１の外径Ｄ１が89.1mm、壁厚が5mm、上述の距離Ｌ１が150mm、上述の距離Ｌ２が3000mm、上述の距離Ｌ３が1600mm、第1の螺旋状羽根板２１のピッチＰ１が100mm、第2の螺旋状羽根板２２のピッチＰ２が50mm、ビード部２３をなす丸鋼の径が10mm、第1の掘削板１３の突出寸法が100mm、第2の掘削板１３の突出寸法が70mm、根元端ネジ切部１６の軸方向寸法が60mmである。また、他の一具体例においては、鋼管本体１の外径Ｄ１が115mmで壁厚が6mmであり、他の寸法は、上記一具体例と同一である。
【００２４】
以下に、アースオーガー用のウォータースイベルに、上記の鋼管杭１０を装着するためのアタッチメント３について説明する。アタッチメント３は、筒状鋳造部材３１と、この外面に嵌め合わされる短尺鋼管部材３２と、これらを互いに締結するためのノックピン３３とからなる。筒状鋳造部材３１の内面には、ウォータースイベル４の筒状回転部分４１の下端にあるオスネジ部４３に接続するためのメスネジ部３４が形成されている。図示の例で、これらネジ部４３，３４は、ロープネジ（ねじ山の断面がほぼサイン波状）である。また、短尺鋼管部材３２の外面には、鋼管杭１０の根元端ネジ切部１６にネジ合わせるための外面ネジ切部３５が形成されている。さらに、筒状鋳造部材３１及び短尺鋼管部材３２には、外面ネジ切部３５に対応する領域中に、ノックピン３３を押し込んで接続するための凹陥部が設けられている。なお、ウォータースイベル４は、建機のアームの先端に連結される固定部分４２を備える。固定部分４２と、オスネジ部４３との間の円柱状または多角柱状の部分の外面側に、油圧またはモーターなどにより駆動を行う回転駆動装置４５が配置される。すなわち、この回転駆動装置４５により、鋼管杭１０が、筒状回転部分４１及びアタッチメント３を通じて、回転駆動される。また、この際、ウォータースイベル４の固定部分４２に接続されたホースを通じて、モルタル液４６が鋼管杭１０の内部へと押し込まれていく。
【００２５】
このようなアタッチメントを用いるならば、種々のサイズの、アースオーガーなどの小型ボーリング装置を用いて上記の鋼管杭１０を、モルタル液を注入しつつ埋設することができる。すなわち、通常使用されているバックホーに回転駆動装置及びウォータースイベルに、上記アタッチメント３を接続し、適宜に可変容量型のグラウトポンプを用いて施工を行うことができる。特には、例えば高さ１．５メートルと行った非常に小型のボーリングマシンにセットすることが可能であるため、狭小な場所や、既設の一般家屋内にて、鋼管杭１０を埋設することができる。そのため、地震などにより傾いた住宅の傾き修正と地盤支持とを同時に行うこともできる。
【００２６】
なお、上記の鋼管杭１０の根元端部に、鋼管を継ぎ足すことで、より長尺の鋼管杭と同様とすることができる。すなわち、上記の鋼管本体１を得るのに用いたのと同一の鋼管にを用い、先端及び根元端にネジ切部を設けるならば、鋼管を順次、継ぎ足すことができる。このようにして、安定地盤が深い位置にある場合も、安定地盤にまで鋼管杭１０が到達するようにすることができる。例えば、液状化が危惧される軟弱地盤に建坪３０坪の住宅を建てる場合、基礎打ちの前に、柱の位置に合わせて、約２０本の鋼管杭１０を、モルタルを注入しつつ施工するといったことが可能であり、最低限のコストで、地震対策を実現することができる。
【符号の説明】
【００２７】
１  鋼管杭の本体（鋼管）    １０  鋼管杭    １１  吐出孔  
１２  エンドプレート      １３，１４  掘削板  １５  根元端ネジ切部  
２１  第1の螺旋状羽根板    ２２  第2の螺旋状羽根板    ２３  ビード部  
３  アタッチメント    ３１  筒状鋳造部材    ３２  短尺鋼管部材  
３３  ノックピン      ３４  メスネジ部      ３５  外面ネジ切部  
４  ウォータースイベル  ４１  筒状回転部分  ４２  固定部分  ４３  オスネジ部  
４５  回転駆動装置      ４６  モルタル液
【図１】
2014009440.tif 000003
【図２】
2014009440.tif 000004
【図４】
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【図３】
2014009440.tif 000006
【手続補正書】
【提出日】平成24年7月12日(2012.7.12)
【手続補正１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１】
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