(57)【要約】    【課題】  十分な強度に根固めを行うことができ、粘土層や砂礫層においても高い信頼性を保証できるようにした鋼管杭及びその施工方法を提供する。    【解決手段】  中空鋼管の後端開口には挿通穴（１３Ａ）を有するキャップ（１３）が固定され、先端部分には相互の間隔を先端に向かって拡げた拡径姿勢をなす複数の帯状脚部（１２Ａ）が形成され、該帯状脚部は拡径姿勢に比較して相互の間隔を先端に向かって狭めた縮径姿勢に縮径されてスリーブ（１４）が外嵌されることによって上記縮径姿勢に保持され、上記スリーブには衝撃受け部（１５）が固着されており、上記衝撃受け部に衝撃が加えられることによって上記スリーブが上記帯状脚部から離脱されて上記帯状脚部がその弾性復元力によって拡径姿勢に復元するようになっている。【選択図】  図２
2014062363.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
中空鋼管の後端開口には挿通穴（１３Ａ）を有するキャップ（１３）が固定され、先端部分には相互の間隔を先端に向かって拡げた拡径姿勢をなす複数の帯状脚部（１２Ａ）が形成され、該帯状脚部（１２Ａ）は拡径姿勢に比較して相互の間隔を先端に向かって狭めた縮径姿勢に縮径されてスリーブ（１４）が外嵌されることによって上記縮径姿勢に保持され、上記スリーブ（１４）には衝撃受け部（１５）が固着されており、
上記衝撃受け部（１５）に衝撃が加えられることによって上記スリーブ（１４）が上記帯状脚部（１２Ａ）から離脱されて上記帯状脚部（１２Ａ）がその弾性復元力によって拡径姿勢に復元するようになっていることを特徴とする鋼管杭。
【請求項２】
上記中空鋼管は、中空の鋼管本体（１１）とこれに固定される中空の先端鋼管（１２）とから構成され、該先端鋼管（１２）に相互の間隔を先端に向かって拡げた拡径姿勢をなす複数の帯状脚部（１２Ａ）が形成されている請求項１記載の鋼管杭。
【請求項３】
上記先端鋼管（１２）の帯状脚部（１２Ａ）が、拡径姿勢に曲げ加工されて熱処理されることによって、拡径姿勢に保持されている請求項１記載の鋼管杭。
【請求項４】
中空鋼管の後端開口に挿通穴（１３Ａ）を有するキャップ（１３）を固定し先端部分には相互の間隔を先端に向かって拡げた拡径姿勢をなす複数の帯状脚部（１２Ａ）を形成し該帯状脚部（１２Ａ）を拡径姿勢に比較して相互の間隔を先端に向かって狭めた縮径姿勢に縮径してスリーブ（１４）を外嵌されることによって上記縮径姿勢に保持し上記スリーブ（１４）に衝撃受け部（１５）を固着してなる鋼管杭（１０）を用い、
掘削機（２０）で地盤（５０）に杭穴（５１）を縦に掘削するとともに、杭穴（５１）底部に拡径部（５２）を形成し、
上記杭穴（５１）に上記鋼管杭（１０）を挿入し、
上記杭穴（５１）の底部に達する前に、上記鋼管杭（１０）の衝撃受け部（１５）に下方に向かう衝撃を加えることによって上記スリーブ（１４）を帯状脚部（１２Ａ）から離脱させて上記帯状脚部（１２Ａ）をその弾性復元力によって拡径姿勢に復元させ、
上記キャップ（１３）の挿通穴（１３Ａ）から上記中空鋼管内にセメントミルク（３０）を圧入して上記拡径姿勢の帯状脚部（１２Ａ）をさらに拡径させ、その状態でセメントミルク（３０）を凝固させて、上記中空鋼管と結合されたセメント拡径根部（３１）を形成するようにしたことを特徴とする鋼管杭の施工方法。
【請求項５】
上記衝撃受け部（１５）への下方衝撃を中空鋼管内にセットされた金属球（１９）の落下によって行うようにした請求項２記載の鋼管杭の施工方法。
【請求項６】
上記衝撃受け部（１５）への下方衝撃をキャップの挿通穴から差し込まれる押し棒（４０）によって与えるようにした請求項２記載の鋼管杭の施工方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は鋼管杭及びその施工方法に関し、特に十分な強度に根固めを行うことができ、粘土層や砂礫層においても高い信頼性を保証できるようにした杭及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
建築構造物を構築する場合、地中に鋼管杭を打ち込み、この鋼管杭に鉄筋を固定するなどして鋼管杭を建築構造物の基礎等に利用することが行われている。
【０００３】
上述の鋼管杭には、オーガスクリュー等によって地中に杭穴を掘削するとともに、杭穴底部を拡径し、拡径部にセメントミルクを充填するとともに、中空鋼管をセメント内に挿入して一体化するようにしたセメント充填方式が知られている（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−２３４５３１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、特許文献１記載の鋼管杭ではセメント拡径部に鋼管の先端部をそのまま挿入して固めているだけであるので、セメント拡径部が小さく、しかもセメント拡径部と鋼管先端部との結合が十分でなく、十分な強度の根固めができず、特に粘土層や砂礫層の場合には鋼管杭の信頼性が低いことがあった。
【０００６】
本発明はかかる問題点に鑑み、十分な強度で根固めを行うことができ、粘土層や砂礫層においても高い信頼性を保証できるようにした鋼管杭及び及びその施工方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
そこで、本発明に係る鋼管杭は、中空鋼管の後端開口には挿通穴を有するキャップが固定され、先端部分には相互の間隔を先端に向かって拡げた拡径姿勢をなす複数の帯状脚部が形成され、該帯状脚部は拡径姿勢に比較して相互の間隔を先端に向かって狭めた縮径姿勢に縮径されてスリーブが外嵌されることによって上記縮径姿勢に保持され、上記スリーブには衝撃受け部が固着されており、上記衝撃受け部に衝撃が加えられることによって上記スリーブが上記帯状脚部から離脱されて上記帯状脚部がその弾性復元力によって拡径姿勢に復元するようになっていることを特徴とする。
【０００８】
本発明の特徴の１つは中空鋼管の後端開口をキャップで封鎖し、先端部分に拡径した複数の帯状脚部を形成し、この複数の帯状脚部を縮径させ、スリーブを外嵌させて縮径姿勢に保持し、スリーブを離脱させると、複数の帯状脚部を拡径姿勢に復元させるようにした点にある。
【０００９】
これにより、杭穴の底部に拡径部を形成し、鋼管杭を差し込んでスリーブを離脱させると、帯状脚部が拡径し、セメントミルクをキャップの挿通穴から鋼管杭内に圧入すると、帯状脚部がセメントミルクの圧力によってさらに拡径し、その状態でセメントミルクを凝固させると、鋼管杭の帯状脚部と結合してセメント拡径根部を形成することができる。
【００１０】
この帯状脚部はセメントミルクの圧力によって拡径姿勢をさらに拡径した状態となっているので、大きなセメント拡径根部を形成でき、しかも帯状脚部はセメント拡径根部と強化に結合され、鋼管杭の十分な根固めを行うことができ、例えば粘土層や砂礫層において、上方の引抜き力や左右への揺さぶり力が加わっても、鋼管杭の高い信頼性を保証することができる。
【００１１】
鋼管杭は中空鋼管の先端部分に弾性復元力を有する拡径姿勢の帯状脚部を形成する必要があるが、かかる形状の帯状脚部は切削などで形成することは難しい。そこで、鋼管の先端部分に複数のスリットを形成して帯状脚部を形成し、これらの帯状脚部を拡径姿勢に曲げ加工して治具などによってその姿勢に保持し、鋼管の材質に応じた条件の熱処理（焼入れ及び焼戻し）を行うと、帯状脚部を拡径姿勢に保持できるとともに、帯状脚部に弾性を付与することができる。
【００１２】
また、長尺の鋼管に対して上述の熱処理をするには、大型の熱処理炉を必要とする。そこで、中空鋼管を、中空の鋼管本体とこれに固定される中空の先端鋼管とから構成し、先端鋼管の帯状脚部を拡径姿勢に曲げ加工し、熱処理することによって拡径姿勢に保持するするようにすると、小型の熱処理炉で熱処理を行うことができる。
【００１３】
本発明によれば、中空鋼管の後端開口に挿通穴を有するキャップを固定し先端部分には相互の間隔を先端に向かって拡げた拡径姿勢をなす複数の帯状脚部を形成し該帯状脚部を拡径姿勢に比較して相互の間隔を先端に向かって狭めた縮径姿勢に縮径してスリーブを外嵌させることによって上記縮径姿勢に保持し上記スリーブに衝撃受け部を固着してなる鋼管杭を用い、掘削機で地中に杭穴を掘削するとともに、杭穴底部に拡径部を形成し、上記杭穴に上記鋼管杭を挿入し、上記杭穴の底部に達する前に、上記鋼管杭の衝撃受け部に下方に向かう衝撃を加えることによって上記スリーブを帯状脚部から離脱させて上記帯状脚部をその弾性復元力によって拡径姿勢に復元させ、上記キャップの挿通穴から上記中空鋼管内にセメントミルクを圧入して上記拡径姿勢の帯状脚部をさらに拡径させ、その状態でセメントミルクを凝固させて、上記中空鋼管の帯状脚部と結合されたセメント拡径根部を形成するようにしたことを特徴とする鋼管杭の施工方法を提供することができる。
【００１４】
ここで、衝撃受け部への下方衝撃は中空鋼管内にセットされた金属球の落下によって行うようにしてもよく、又衝撃受け部への下方衝撃をキャップの挿通穴から差し込まれる押し棒によって与えるようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明に係る鋼管杭の好ましい実施形態における全体構成及び先端鋼管と衝撃受け部を示す図である。
【図２】上記鋼管杭の施工方法を模式的に示す図である。
【図３】上記工法で施工された鋼管杭を示す図である。
【図４】第２の実施形態を模式的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
図１ないし図３は本発明に係る鋼管杭の好ましい実施形態を示す。図において、鋼管杭１０は中空の鋼管本体１１と中空の先端鋼管１２とから構成され、鋼管本体１１の後端（上端）開口にはキャップ１３が溶接によって固着され、キャップ１３の中央には挿通穴１３Ａが形成され、鋼管本体１１の後端部内には金属球１９がワイヤー１９Ａによって吊り下げてセットされている。
【００１７】
先端鋼管１２は後端に開先１２Ｂが形成され、鋼管本体１１先端の開先と突き合わされて溶接されることによって固着され（図中、１７が溶接部分である）、又先端鋼管１２には複数のスリット１２Ｃが先端から後部に向けて実質的に等しい幅の相互に等しい間隔をあけて形成されることによって複数の帯状脚部１２Ａが形成されている。
【００１８】
この複数の帯状脚部１２Ａは図１の（ｂ）に示されるように、相互の間隔が先端に向かうほど拡径された拡径姿勢に曲げ加工され、焼入れ・焼戻しを行って拡径姿勢に保持されるとともに、ばね性が付与されている。焼入れ・焼戻しの条件は先端鋼管１２の材質に応じて選択する。
【００１９】
また、複数の帯状脚部１２は拡径姿勢から、この拡径姿勢に比較して相互の間隔が先端に向かうほど狭くなった又は相互の間隔が等しくなった縮径姿勢に変形されて円筒状のスリーブ１４が外嵌されることによって縮径姿勢に保持されている。このスリーブ１４の先端には開先が形成され、衝撃受け部１５と突き合わされて溶接されることによって固着され（図中、１８が溶接部分である）、衝撃受け部１５には押え部１５Ａが一体に形成され、スリーブ１４と押え部１５Ａとの間に縮径姿勢の帯状脚部１２Ａが保持されるようになっている。
【００２０】
鋼管杭１０を地盤５０に打ち込む場合、図２の（ａ）に示されるように、オーガスクリュー２０によって杭穴５１を掘削し、所定の深さに達すると、図２の（ｂ）に示されるように、オーガスクリュー２０の先端から例えば水を周囲に噴射させ、拡径部５２を形成する。
【００２１】
次に、オーガスクリュー２０を杭穴５１から引き抜き、図２の（ｃ）に示されるように、本例の鋼管杭１０を杭穴５１に挿入し、所定の深さ、例えは杭穴５１の底面から所定の距離に達すると、ワイヤー１９Ａを弛めて金属球１９を落下させて衝撃受け部１５の押え部１５Ａに衝突させ、衝撃受け部１５に下方衝撃を与えてスリーブ１４を縮径姿勢の帯状脚部１２Ａから離脱させると、図２の（ｄ）に示されるように、帯状脚部１２Ａがその弾性復元力によって縮径姿勢から拡径姿勢に復元する。
【００２２】
そこで、キャップ１３の挿通孔１３Ａからセメントミルク３０を圧入すると、帯状脚部１２Ａがセメントミルクの圧力を受けて、拡径姿勢からさらに拡径され、その状態でセメントミルクが凝固すると、図３に示されるように、鋼管杭１０の根元に大きな拡径根部３１が形成される。
【００２３】
凝固したセメントは大きく拡径した鋼管杭１０の帯状脚部１２Ａと強固に結合されるとともに、大きなセメント拡径根部３１を形成でき、鋼管杭１０を強固な根固めすることができ、例えば粘土層や砂礫層において、上方の引抜き力や左右への揺さぶり力が加わっても、鋼管杭１０の高い信頼性を保証できる。
【００２４】
図４は第２の実施形態を示し、図において図１ないし図３と同一符号は同一又は相当部分を示す。本例では金属球に代えて押し棒４０をキャップ１３の挿通穴１３Ａから押し込むようにする一方、鋼管本体１１と先端鋼管１２との溶接部分１７に裏当て４１を溶接し、又衝撃受け部１５を半球状に形成している。
【００２５】
本例の鋼管杭では第１の実施形態と同様に、杭穴を掘削し、鋼管杭を挿入した後、押し棒４０をキャップ１３の挿通穴１３Ａから差し込んで衝撃受け部１５に下方衝撃を与え、スリーブ１４を帯状脚部１２Ａから離脱させ、押し棒４０を引き抜き、キャップ１３の挿通穴１３Ａからセメントミルクを圧入すればよい。
【符号の説明】
【００２６】
１０      鋼管杭
１１      鋼管本体
１２      先端後端
１２Ａ    帯状脚部
１３      キャップ
１３Ａ    挿通穴
１４      スリーブ
１５      衝撃受け部
１９      金属球
３０      セメントミルク
３１      セメント拡径根部
４０      押し棒
５０      地盤
５１      杭穴
【図１】
2014062363.tif 000003
【図２】
2014062363.tif 000004
【図３】
2014062363.tif 000005
【図４】
2014062363.tif 000006