(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
場所打ちコンクリート杭の芯材として使用するコンクリート合成杭用鋼管であって、
鋼管外側面に、環状に丸鋼を固着して成る凸条部が前記鋼管全長にわたって多段に設けられている一方、
前記鋼管の先端より略鋼管径に相当する長さ上方位置と、そこからさらに鋼管径に相当する長さ上方位置とに、螺孔を前記鋼管の周方向に複数設け、その各螺孔に前記鋼管の外側からボルトを螺着し前記鋼管の内側に突出させることによって、前記鋼管の内側に突出する突出部を設けるとともに、前記鋼管の基端部、中央部、及び先端部の外側面に、前記凸条部より外方へ突出させた半円状の突起を周方向に複数配設したことを特徴とするコンクリート合成杭用鋼管。
【請求項２】
場所打ちコンクリート杭の芯材として使用するコンクリート合成杭用鋼管であって、
鋼管外側面に、螺旋状に丸鋼を固着して成る凸条部が前記鋼管全長にわたって設けられている一方、
前記鋼管の先端部に前記凸条部に沿って螺孔を複数設け、その各螺孔に前記鋼管の外側からボルトを螺着し前記鋼管の内側に突出させることによって、前記鋼管の内側に突出する突出部を設けるとともに、前記鋼管の基端部、中央部、及び先端部の外側面に、前記凸条部より外方へ突出させた半円状の突起を前記凸条部に沿って複数配設したことを特徴とするコンクリート合成杭用鋼管。
【請求項３】
地盤に縦孔を削孔し、その縦孔内に生コンクリートを充填した後、請求項１または２に記載のコンクリート合成杭用鋼管を前記縦孔内に挿入する鋼管コンクリート合成杭の築造方法。
【請求項４】
地盤に縦孔を削孔し、その縦孔に請求項１または２に記載のコンクリート合成杭用鋼管を挿入し、そのコンクリート合成杭用鋼管と前記縦孔内壁との間に生コンクリートを充填する鋼管コンクリート合成杭の築造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、場所打ちコンクリート杭の芯材として使用するコンクリート合成杭用鋼管，及びその鋼管を用いた鋼管コンクリート合成杭の築造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
建造物を支持する基礎杭として代表的なものに場所打ちコンクリート杭がある。これは、施工地盤に縦孔を削孔し、その縦孔内に鉄筋かご等の芯材を建て込み、生コンクリートを充填させて得られるコンクリート杭であるが、近年、建造物の大型化・高層化に伴い、ますます強固な支持力を発揮する場所打ちコンクリート杭が求められている。そこで出願人はさきに、芯材として外面リブ付き鋼管を使用する鋼管コンクリート合成杭を築造する技術を開発した。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、この外面リブ付き鋼管はリブの加工を要するため、高価格なものであった。また、建造物は芯材とフーチングにて接合されているため、建造物が地震により横揺れすると、芯材にはフーチングを介して大きな曲げモーメントあるいは剪断応力が加えられる。そのため、さらに強固な支持力を有するとともに、曲げ耐力・剪断耐力をも併せ持つ強靭な杭が求められている。
そこで本発明は上記の問題点に鑑み、強固な支持力を発揮するとともに、曲げ耐力・剪断耐力に優れ、経済効果の高い場所打ちコンクリート杭を提供することを課題とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上記課題を達成するための請求項１に記載の発明のコンクリート合成杭用鋼管は、場所打ちコンクリート杭の芯材として使用するコンクリート合成杭用鋼管であって、鋼管外側面に、環状に丸鋼を固着して成る凸条部が前記鋼管全長にわたって多段に設けられている一方、前記鋼管の先端より略鋼管径に相当する長さ上方位置と、そこからさらに鋼管径に相当する長さ上方位置とに、螺孔を前記鋼管の周方向に複数設け、その各螺孔に前記鋼管の外側からボルトを螺着し前記鋼管の内側に突出させることによって、前記鋼管の内側に突出する突出部を設けるとともに、前記鋼管の基端部、中央部、及び先端部の外側面に、前記凸条部より外方へ突出させた半円状の突起を周方向に複数配設したものである。
請求項２に記載のコンクリート合成杭用鋼管は、場所打ちコンクリート杭の芯材として使用するコンクリート合成杭用鋼管であって、鋼管外側面に、螺旋状に丸鋼を固着して成る凸条部が前記鋼管全長にわたって設けられている一方、前記鋼管の先端部に前記凸条部に沿って螺孔を複数設け、その各螺孔に前記鋼管の外側からボルトを螺着し前記鋼管の内側に突出させることによって、前記鋼管の内側に突出する突出部を設けるとともに、前記鋼管の基端部、中央部、及び先端部の外側面に、前記凸条部より外方へ突出させた半円状の突起を前記凸条部に沿って複数配設したものである。
【０００５】
請求項３に記載の発明の鋼管コンクリート合成杭の築造方法は、地盤に縦孔を削孔し、その縦孔内に生コンクリートを充填した後、請求項１または２に記載のコンクリート合成杭用鋼管を前記縦孔内に挿入する築造方法である。また請求項４に記載の鋼管コンクリート合成杭の築造方法は、地盤に縦孔を削孔し、その縦孔に請求項１または２に記載のコンクリート合成杭用鋼管を挿入し、その鋼管と前記縦孔内壁との間に生コンクリートを充填する築造方法である。
【０００６】
【発明の実施の形態】
［実施の形態１］以下、本発明のコンクリート合成杭用鋼管の一実施形態について、図面をもとに説明する。図１は本発明にかかるコンクリート合成杭用鋼管（以下単に合成杭用鋼管という）１０を示す斜視説明図であり、図２（ａ）は図１に示す合成杭用鋼管１０の中心軸方向の断面図、同図（ｂ）は合成杭用鋼管１０の底面図である。なお、各図において凸条部１２，１２・・を実際の大きさよりやや大きく図示している。鋼管１１の外側面に、例えば２５ｍｍ径の丸鋼を環状に巻き付け、アーク溶接により固着して形成した凸条部１２，１２・・が、鋼管全長にわたって多段に設けられている。また、鋼管先端より略鋼管径Ｄに相当する長さ上方位置に螺孔１３，１３・・が８箇所、周方向に対して均等に設けられているとともに、そのさらに鋼管径Ｄに相当する長さ上方位置にも同様な螺孔１３，１３・・が８箇所設けられており、それら各螺孔１３，１３・・にボルト１４，１４・・がそれぞれ螺着され、ボルト先端部１４ａ，１４ａ・・が鋼管１１の内側に突出している。また、鋼管外側面の基端部，中央部及び先端部に、凸条部１２より外方へ突出する半円状の突起１５，１５・・が３カ所にそれぞれ４つずつ計１２個、周方向に対して均等に配設されている。
【０００７】
次いで、上記の合成杭用鋼管１０を芯材とする鋼管コンクリート合成杭の築造方法について図３をもとに説明する。ここでは比較的小径の鋼管、例えば杭径１ｍ以下の鋼管を築造するのに好適なアースオーガー工法を用いる方法について述べる。図３（ａ）〜（ｄ）は上記合成杭用鋼管１０の築造方法を示す説明図である。まず図３（ａ）に示すように、掘削手段であるアースオーガ１６を用いて、注水しながら施工地盤に縦孔１７を掘削する。掘削に伴って排出される土壌は地上に搬出する。縦孔１７が比較的硬質な支持層Ｓに到達したら、コンクリートポンプ（図示せず）により生コンクリート１８ａを、アースオーガシャフト１６ａの中空部を介してアースオーガ先端ビット１６ｂから吐出し、同図（ｂ）に示すように縦孔内を生コンクリート１８ａで充填する。縦孔内が生コンクリート１８ａで充填されれば、同図（ｃ）の如くクレーンを用いて合成杭用鋼管１０を吊り上げ、縦孔１７にゆっくりと沈下させて合成杭用鋼管１０と孔壁との間及び鋼管内部に生コンクリート１８ａを流入させ、縦孔内に定着させる。その際、杭外周の基端部，中央部及び先端部にそれぞれ配設した１２個の突起１５，１５・・により、合成杭用鋼管１０は縦孔１７の略中心に位置決めされる。そして一定時間経過後に生コンクリート１８ａは硬化し、鋼管外周に取り付けられた凸条部１２，１２・・が硬化したコンクリート柱１８Ａを拘束して鋼管コンクリート合成杭１９が形成される（同図ｄ）。
【０００８】
ここで鋼管コンクリート合成杭１９は、図３（ｄ）に示すように、合成杭用鋼管１０の支持層Ｓへの貫入長さＬ１を鋼管径Ｄと略同程度とし、コンクリート柱１８Ａの支持層Ｓへの根入れ長さＬ２を、鋼管１０の貫入長さＬ１に、コンクリート柱１８Ａの直径の２分の１に相当する長さを加えた長さ以上とするのが強度の点で望ましい。
【０００９】
このように、上記合成杭用鋼管１０を芯材として鋼管コンクリート合成杭１９を築造すれば、鋼管外側面に設けた凸条部１２，１２・・が周囲のコンクリート柱１８Ａを拘束し、また鋼管先端部にて内側へ突出する突出部としてのボルト先端部１４ａ，１４ａ・・が杭の鉛直方向への変位を抑えるので、合成杭用鋼管１０とコンクリート柱１８Ａとが強固に一体化し、押し込み荷重に対して強い支持力を発揮できる。しかも、凸条部１２，１２・・は丸鋼を巻き付けて固着するだけで形成可能であって、煩雑な加工を要せず、また突出部は鋼管１１にボルト１４，１４・・を螺着するだけで容易に形成することができるので、製造コストを低廉に抑えることができる。なお、ボルト頭部１４ｂ，１４ｂ・・を鋼管１１にアーク溶接して、より強固に固着することもできる。加えて、鋼管外側面の基端部，中央部及び先端部に突起１５，１５・・が配設されているので、縦孔１７の略中心位置に容易に設置することができ、鋼管１１の周囲に充分な厚さのコンクリートが確保される結果、安定した支持力・曲げ耐力・剪断耐力を発揮することができる。
【００１０】
［実施の形態２］以下、本発明の他の実施の形態について説明する。図４は本発明にかかるコンクリート合成杭用鋼管（以下単に合成杭用鋼管という）２０を示す斜視説明図であり、図５（ａ）は図４に示す合成杭用鋼管２０の中心軸方向の断面図，同図（ｂ）は合成杭用鋼管２０の底面図である。なお、各図において凸条部２２を実際の大きさよりやや大きく図示している。鋼管２１の外側面に、例えば２５ｍｍ径の丸鋼が鋼管外側面に螺旋状に巻き付けられ、アーク溶接により固着されて鋼管全長にわたる凸条部２２が形成されている。また、鋼管先端部には螺孔２３，２３・・が、凸条部２２に沿って１６箇所設けられており、それら各螺孔２３，２３・・にボルト２４，２４・・がそれぞれ螺着され、ボルト先端部２４ａ，２４ａ・・が鋼管内側へ突出している。さらに、鋼管２１の基端部，中央部及び先端部の外側面に、凸条部２２より外方へ突出する半円状の突起２５，２５・・が、３カ所に４つずつ計１２個、凸条部２２に沿って取り付けられている。
【００１１】
次に、上記の合成杭用鋼管２０を芯材とする鋼管コンクリート合成杭の築造方法について図６をもとに説明する。ここでは比較的大径の鋼管、例えば杭径１ｍ以上の鋼管を築造するのに好適なアースドリル工法を併用する方法について述べる。まず、図６（ａ）に示すように、ドリリングバケット２６により縦孔２７を所定の深度まで削孔したら、安定液Ｌを注入するとともに表層ケーシング２８を建て込み、その後支持層Ｓに到達するまで縦孔２７を削孔する（同図ｂ）。その後、縦孔内にクレーン（図示せず）にて上記の合成杭用鋼管２０を挿入する。その際、杭外周の基端部，中央部及び先端部にそれぞれ配設した１２個の半円状の突起２５，２５・・により、合成杭用鋼管２０は縦孔２７の略中心に位置決めされる（同図ｃ）。そして、合成杭用鋼管２０の中空部にトレミー管２９を挿入して生コンクリート３０ａを注入し、合成杭用鋼管２０と縦孔内壁との間、及び鋼管内部に生コンクリート３０ａを充填させていく（同図ｄ）。生コンクリート３０ａの充填が完了したら表層ケーシング２８を引き上げ、所定時間経過後に生コンクリート３０ａが硬化して鋼管コンクリート合成杭３１が形成される（同図ｅ）。
【００１２】
このように、上記合成杭用鋼管２０を芯材として鋼管コンクリート合成杭３１を築造すれば、鋼管外側面に設けた螺旋状の凸条部２２が周囲のコンクリート柱３０Ａを拘束し、また鋼管先端部にて内側へ突出する突出部としてのボルト先端部２４ａ，２４ａ・・が杭の鉛直方向への変位を抑えるので、押し込み荷重に対する強い支持力を発揮できる。しかも、鋼管２１の外側面に螺旋状の凸条部２２が設けられているので、鋼管２１に加えられる曲げモーメント及び剪断応力に対する曲げ耐力・剪断耐力が向上する。なぜならば、鋼管２１に加えられる曲げモーメント及び剪断応力は螺旋状の凸条部２２に分散するからである。そして、この曲げ耐力・剪断耐力の向上効果の範囲内において鋼管２１を薄肉化することができ、鋼管２１の材料費を低減させることができる。
【００１３】
加えて、凸条部２２は丸鋼を螺旋状に巻き付け固着するだけで形成可能であって煩雑な加工を要せず、また鋼管内側に突出する突出部はボルト２４，２４・・を螺着するだけで容易に形成できるので、製造コストを低廉に抑えることができる。さらに、鋼管外側面に突起２５，２５・・が配設されているので、縦孔２７の略中心位置に設置することができる。
【００１４】
なお、本発明の合成杭用鋼管は上記２つの実施の形態に何ら限定されず、鋼管の直径、凸条部の太さ・配置・形状、突出部の設置数及び配置、突起の形状・設置数・配置等、本発明の趣旨に逸脱しない範囲で適宜変更可能である。例えば、凸条部を形成する丸鋼にあっては、その固着方法もアーク溶接に限定せず任意の方法を選択できる。螺旋状の凸条部を鋼管外側面に形成する場合には、その形成方法について、予め螺旋状に形成した棒状鋼を鋼管全長にわたり引き延ばして固着する方法や、あるいは機械装置をもって自動的に巻き付ける方法をとることもできる。
【００１５】
また、上記の合成杭用鋼管を用いた鋼管コンクリート合成杭の築造方法にあっては、上記実施の形態にて説明した方法に何ら限定するものではなく、例えば生コンクリートを充填した縦孔内に合成杭用鋼管を挿入する方法にあっては、クレーンで吊り込む方法の他、アースオーガ駆動機で回転を加えながら挿入させる方法や、あるいはバイブロハンマーで起振力を与えて挿入する方法等をとることができ、作業環境に応じて適宜選択できる。
【００１６】
【発明の効果】
請求項１または２に記載のコンクリート合成杭用鋼管を用いれば、鋼管外側面に設けた凸条部が周囲のコンクリート柱を拘束し、また鋼管先端部にて内側へ突出する突出部としてのボルト先端部が杭の鉛直方向への変位を抑えるので、合成杭用鋼管とコンクリート柱とが強固に一体化し、押し込み荷重に対して強い支持力を発揮することができる。しかも、凸条部及び突出部を煩雑な加工を要せずして形成可能であるので、製造コストを低廉に抑えることができる。特に、凸条部を螺旋状に形成すれば、鋼管の曲げ耐力・剪断耐力が向上し、またその曲げ耐力・剪断耐力の向上効果の範囲内において鋼管を薄肉化することができ、鋼管の材料費を低減させることができる。
さらに、地盤に削孔した縦孔の略中心位置に容易に設置することができ、鋼管の周囲に充分な厚さのコンクリートが確保される結果、安定した支持力・曲げ耐力・剪断耐力を発揮することができる。
【００１７】
また、請求項３及び４に記載の鋼管コンクリート合成杭の築造方法によれば、請求項１または２に記載のコンクリート合成杭用鋼管とコンクリートとが強固に一体化し、押し込み荷重に対する支持力，曲げモーメントや剪断応力に対する曲げ耐力・剪断耐力に優れた強靭な鋼管コンクリート合成杭を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかるコンクリート合成杭用鋼管の一実施形態を示す斜視説明図である。
【図２】（ａ）は図１に示すコンクリート合成杭用鋼管の中心軸方向の断面図であり、
（ｂ）は図１のコンクリート合成杭用鋼管の底面図である。
【図３】図１に示すコンクリート合成杭用鋼管を芯材とする鋼管コンクリート合成杭の築造方法を示す説明図であり、（ａ）は施工地盤に縦孔を削孔する様子，（ｂ）は縦孔内に生コンクリートを充填させた状態，（ｃ）は生コンクリートの充填された縦孔にコンクリート合成杭用鋼管を挿入する様子，（ｄ）は縦孔内にコンクリート合成杭用鋼管を設置した状態をそれぞれ示す。
【図４】本発明にかかるコンクリート合成杭用鋼管の他の実施形態を示す斜視説明図である。
【図５】（ａ）は図４に示すコンクリート合成杭用鋼管の中心軸方向の断面図であり、
（ｂ）は図４のコンクリート合成杭用鋼管の底面図である。
【図６】図４に示すコンクリート合成杭用鋼管を芯材とする鋼管コンクリート合成杭の築造方法を示す説明図であり、（ａ）は施工地盤に縦孔を削孔する様子，（ｂ）は縦孔内に安定液を注入し表層ケーシングを建て込んだ状態，（ｃ）は縦孔にコンクリート合成杭用鋼管を設置した状態，（ｄ）は縦孔内壁とコンクリート合成杭用鋼管との間及び鋼管内部に生コンクリートを充填させていく様子，（ｅ）は生コンクリートの充填が完了し、表層ケーシングを引き上げた状態をそれぞれ示す。
【符号の説明】
１０・コンクリート合成杭用鋼管、１１・・鋼管、１２・・凸条部、１３・・螺孔、１４・・ボルト、１４ａ・・ボルト先端部（突出部）、１４ｂ・・ボルト頭部、１５・・突起、１６・・アースオーガ、１６ａ・・アースオーガシャフト、１６ｂ・・先端ビット、１７・・縦孔、１８ａ・・生コンクリート、１８Ａ・・コンクリート柱、１９・・鋼管コンクリート合成杭、２０・・コンクリート合成杭用鋼管、２１・・鋼管、２２・・凸条部、２３・・螺孔、２４・・ボルト、２４ａ・・ボルト先端部（突出部）、２５・・突起、２６・・ドリリングバケット、２７・・縦孔、２８・・表層ケーシング、２９・・トレミー管、３０ａ・・生コンクリート、３０Ａ・・コンクリート柱、３１・・鋼管コンクリート合成杭、Ｓ・・支持層、Ｌ・・安定液。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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