(57)【要約】【課題】施工中の貫入性がよく、しかも杭本体内部に土砂の進入を低減あるいはなくした回転貫入鋼管杭を提供することを特徴とする。【解決手段】先端部を円周方向に複数分割し、この分割された個々の部分に同方向に向ってそれぞれレ字状の取付部５ａ，５ｂが形成された鋼管２と、直径が鋼管２の直径より大きい円形鋼板又は楕円形鋼板を複数に分割したほぼ半円状又は扇形状の鋼製板１０ａ，１０ｂとを有し、該鋼製板１０ａ，１０ｂを鋼管２の先端のほぼ中心部から前記レ字状の取付部５ａ，５ｂの下面に沿ってそれぞれ取付けた回転貫入鋼管杭１において、鋼製板１０ａ，１０ｂの回転方向先端部の近傍上の鋼管２に該鋼管２内に進入した土砂を鋼管外に導く側面開口部８を形成したことを特徴とする。【選択図】 図１
2006089933.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
先端部を円周方向に複数分割し、この分割された個々の部分に同方向に向ってそれぞれレ字状の取付部が形成された鋼管と、直径が前記鋼管の直径より大きい円形鋼板又は楕円形鋼板を複数に分割したほぼ半円状又は扇形状の鋼製板とを有し、該鋼製板を前記鋼管の先端のほぼ中心部から前記レ字状の取付部の下面に沿ってそれぞれ取付けた回転貫入鋼管杭において、前記鋼製板の近傍上の鋼管に該鋼管内に進入した土砂を鋼管外に導く側面開口部を形成したことを特徴とする回転貫入鋼管杭。
【請求項２】
前記側面開口部より上の鋼管内部に、該鋼管の内部への土砂の進入を抑制する蓋部材を固着したことを特徴とする請求項１記載の回転貫入鋼管杭。
【請求項３】
前記側面開口部より上の鋼管内部に、該鋼管の内部への土砂の進入を抑制するリング状部材を固着したことを特徴とする請求項１記載の回転貫入鋼管杭。
【請求項４】
前記鋼管の先端のほぼ中心部から前記レ字状の取付部の下面に沿って取付けられた前記鋼製板の内端縁には、対向する鋼製板の間に杭先端開口部が形成されるように凹部が形成されていることを特徴とする請求項１〜３の何れか１項記載の回転貫入鋼管杭。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転貫入鋼管杭に係り、さらに詳しくは、鋼管の先端部に複数の鋼製板を傾斜して取付けた鋼管杭に回転力を与えることにより、無排土で地中に埋設することのできる回転貫入鋼管杭において、施工中の貫入性が改善され、しかも杭本体内部に土砂の進入を低減あるいはなくした回転貫入鋼管杭に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
鋼管の先端部や側面に螺旋翼などを取付け、ねじの作用で地中に埋設する鋼管杭が従来知られていたが、これらは螺旋翼が鋼管の外周面に固着されているために鉛直力が作用したとき螺旋翼の付け根部分に大きな曲げモーメントが生じ、特に外径が大の鋼管杭では設計上大きな問題が生じる。この問題を解決する技術として特開平９−３２４４１９号公報に開示のねじ込み式鋼管杭が提案されている。このねじ込み式鋼管杭は、先端部を円周方向に複数分割し、この分割された個々の部分に同方向に向ってそれぞれレ字状の取付部が形成された鋼管と、直径が前記鋼管の直径より大きい円形鋼板又は楕円形鋼板を複数に分割したほぼ半円状又は扇形状の鋼製板とを有し、該鋼製板を前記鋼管の先端のほぼ中心部から前記レ字状の取付部の下面に沿ってそれぞれ取付けた構造を有する鋼管杭である。
【０００３】
前記特開平９−３２４４１９号公報に開示のねじ込み式鋼管杭によると、（１）鋼製板を利用して大きな地盤支持力が得られる。（２）鋼製板から伝達される曲げモーメントにより、鋼管に過大な曲げ応力を発生させない。（３）鋼製板を含めた鋼管杭先端部近傍の加工が容易で、加工費が安い。（４）鋼管杭を強固な地層までねじ込みにより埋設できること、等の利点があるとされている。 一方、近年回転貫入鋼管杭の地中への設置の容易性に着目し、その内部空間を地中熱利用の蓄熱空間、あるいは多雪地域における融雪のための空間として利用しようとする研究が進められている。
【特許文献１】特開平９−３２４４１９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
鋼管杭の施工時に掘削土砂が鋼管内に進入可能に杭先端が開口しているか閉塞しているかの点からねじ込み式鋼管杭を分類すると、開端杭と閉端杭に大別できるが、杭の内部空間を利用する場合何れにも問題があった。すなわち、鋼管杭の内部空間を利用するという観点から見ると、開端杭では内部に施工中に土砂が進入し、利用可能な内部空間が小さくなり、内部空間を大きくするためには、杭打設後、進入した土砂を除去する作業が必要となるという問題を有するものであった。
【０００５】
他方、閉端杭においては、施工中に杭本体内部への掘削土の進入がなく、内部空間を利用する上では有利であると考えられるが、施工時の貫入抵抗が大きく地盤の条件によっては施工性が非常に悪く、この傾向は杭径が大きくなると顕著になるという問題を有するものであった。
【０００６】
前記のとおり地中への回転貫入時の施工性、鋼管内への土砂の進入の点からみたとき、開端杭と閉端杭の何れにもなお改良すべき点があるが、特開平９−３２４４１９号に開示のねじ込み式鋼管杭にあっても前記の問題点が残されていた。
【０００７】
本発明は、特開平９−３２４４１９号公報に開示されたねじ込み式鋼管杭における前記の問題点を解消したもので、鋼管の下端開口部を平面的にみて閉塞する底板としての部分と、鋼管の外周から突出した部分とを合わせた全面積が支持体として機能し、大きな地盤支持力を得ることができるという、ねじ込み式鋼管杭の特徴に加えて、鋼管内に進入する土砂を速やかに鋼管外に導くことが可能な構成とすることで、施工中の貫入性が改善され、しかも杭本体内部に土砂の進入を低減あるいはなくした、回転貫入鋼管杭を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記課題を解決するために、本発明は、次のように構成する。
【０００９】
第１の発明は、先端部を円周方向に複数分割し、この分割された個々の部分に同方向に向ってそれぞれレ字状の取付部が形成された鋼管と、直径が前記鋼管の直径より大きい円形鋼板又は楕円形鋼板を複数に分割したほぼ半円状又は扇形状の鋼製板とを有し、該鋼製板を前記鋼管の先端のほぼ中心部から前記レ字状の取付部の下面に沿ってそれぞれ取付けた回転貫入鋼管杭において、前記鋼製板の近傍上の鋼管に該鋼管内に進入した土砂を鋼管外に導く側面開口部を形成したことを特徴とする。
【００１０】
第２の発明は、第１の発明における前記側面開口部より上の鋼管内部に、該鋼管の内部への土砂の進入を抑制する蓋部材を固着したことを特徴とする。
【００１１】
第３の発明は、第１または第２の発明における前記側面開口部より上の鋼管内部に、該鋼管の内部への土砂の進入を抑制するリング状部材を固着したことを特徴とする。
【００１２】
第４の発明は、第１または第２の発明における前記鋼管の先端のほぼ中心部から前記レ字状の取付部の下面に沿って取付けられた前記鋼製板の内端縁には、対向する鋼製板の間に杭先端開口部が形成されるように凹部が形成されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明は、鋼管先端部を円周方向に複数分割された個々の部分に同方向に向って形成されたレ字状の取付部に半円状又は扇形状の鋼製板を取付け、この鋼製板の回転方向先端部上の鋼管に側面開口部を形成することにより、大きな地盤支持力を得ることに加えて、施工時、鋼管杭の軸部下面の土砂を無理に杭外周に押し出すのではなく、鋼管内に進入させ、鋼管内に進入した土砂を杭体内に張出した鋼製板によりすくい上げて側面開口部を通して杭外側に移動するため、貫入抵抗が少なくて施工性がよく、しかも鋼管内部の上部への土砂の進入量を低減することができる。
【００１４】
また、側面開口部の上部の鋼管内に設置した蓋部材又は土砂の進入を制限するリング体を固着する構成により、貫入抵抗を増加させることなく杭体内の上部への土砂の進入を阻止可能とすることができる。
【００１５】
前記のように施工中の貫入性がよく、しかも杭本体内部に土砂の進入を低減あるいはなくした回転貫入鋼管杭によると、鋼管杭の大径化と地中への設置の容易性を実現でき、杭としては勿論、鋼管の内部空間を地中熱利用の蓄熱空間あるいは多雪地域における融雪のための空間として利用など鋼管杭の適用範囲を広げる上でも有益である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の実施形態を図を参照して説明する。
【００１７】
図１〜図３は、実施形態１を示し、図１は本発明に係る回転貫入鋼管杭の斜視図、図２は鋼管の平面図である。図において、回転貫入鋼管杭（以下単に鋼管杭という）１は、この鋼管杭１を構成する鋼管２と、鋼管２の先端部に互いに反対方向に傾斜して取付けられた半円状又は扇形状の鋼製板１０ａ，１０ｂとから構成される。
【００１８】
鋼管２の先端部は、図３（ａ）に示すように（図３では、説明を容易にするため、鋼管２の上下を逆にしてある）、円周方向に２等分して段部３ａ，３ｂにより２部分に分割し、一方の部分は、一方の段部３ａの下端部から他方の段部３ｂの上端部に連続する傾斜面４ａとし、他方の部分は、前記一方の段部３ａの上端部から他方の段部３ｂの下端部に連続する傾斜面４ｂとして、互いに同方向に向う鋼製板１０ａ，１０ｂのレ字状の取付部５ａ，５ｂを形成したものである。なお、傾斜面４ａ，４ｂを形成する段部ｈの高さは、鋼管杭１を埋設する地盤の状態、鋼管２の外径及び鋼製板１０ａ，１０ｂの数などによって異なるが、鋼管杭の地盤への貫入施工性の面からは鋼管内にある程度の土砂が進入することが望ましく、この点から、鋼製板１０ａ，１０ｂの食い違い部の間に形成される開口部１１を確保するために、一般にｈ＝０．５Ｄ（Ｄは鋼管２の外径）程度とされる。
【００１９】
鋼管２の段部近傍には、該鋼管の先端から所定幅、所定の深さ切り欠き加工することで側面開口部８が形成されている。この側面開口部８は鋼製板１０ａ，１０ｂの上面側に形成されることになる。側面開口部８は一対の鋼製板１０ａ，１０ｂに対応して２箇所設けられているが、必要に応じて、側面開口部８の数を増減することができ、かつ開口部の大きさも変更することができる。
【００２０】
鋼製板１０ａ，１０ｂは、図３（ｂ），（ｃ）に示すように、鋼管２の外径Ｄより大きい外径Ｄ1 （例えば、Ｄ1 ＝２Ｄ）の円形鋼板又は楕円形鋼板を中心部から２分割して平坦面に構成される。また、図３（ｄ）に示すように、鋼製板１０ａ，１０ｂを曲げ又は反らせ加工して螺旋面に形成してもよい。なお、鋼製板１０ａ，１０ｂの大きさは、鋼管杭１を埋設する地盤の状態、鋼管２の外径及び鋼製板１０ａ，１０ｂの数などによって異なるが、一般に鋼管２の外径の１．２〜３倍程度が望ましい。このような鋼製板１０ａ，１０ｂは、鋼管２の先端部のほぼ中心部からレ字状の取付部５ａ，５ｂの下面（図３ａでは上面）に沿って
、かつ各々の内端縁６の交差部７が交差して当接するように載置し、溶接等により鋼管２に傾斜して取付けられる。
【００２１】
この場合、交差部７の両側では鋼製板１０ａ，１０ｂの内端縁６は交差部７の両側で食い違っており、鋼管杭１の回転貫入時、鋼管２の内側において前記内端縁６は食い違い部が、鋼製板１０ａ，１０ｂの下側と鋼管２との土砂入口１１をなしており、この食い違い部から掘削土砂が鋼管２内に進入する。また、土砂入口１１は、鋼製板１０ａ，１０ｂの鋼管２の内部への内側突出部の上面側に形成される間隙を介して側面開口部８と連通している。
【００２２】
鋼管２に形成される側面開口部８は、鋼製板１０ａ，１０ｂの上面から鋼管２の軸方向の所定高さと、鋼管２の周方向に所定の幅を有するように形成される。
【００２３】
実施形態１に係る鋼管杭１は、鋼製板１０ａ，１０ｂが鋼管２の外周面から大きく突出しているため、地中へのねじ込み施工時には、鋼製板１０ａ，１０ｂが下方の地盤に食い込んで鋼管杭１を地中にねじ込む機能を有している。また、施工後において、上載建造物等による鉛直荷重を支持する杭として機能するときは、鋼製板１０ａ，１０ｂは、鋼管２の下端開口部を平面的にみて閉塞する底板としての部分と、鋼管２の外周から突出した部分とを合わせた全面積が支持体として機能し、大きな地盤支持力を得ることができる。
【００２４】
また、地中へのねじ込み施工時に鋼製板１０ａ，１０ｂの食い違い部で鋼管２の下方の土砂を掘削して下方の地盤に食い込んで鋼管杭１を地中にねじ込む機能を有すると共に、この食い違い部に形成される土砂入口部１１から土砂を鋼管２内に取り込むことで、地盤へのねじ込み施工性が向上する。
【００２５】
すなわち、実施形態１のように構成された回転貫入鋼管杭１を全旋回機等の駆動手段により回転駆動すると、鋼管２の先端の鋼製板１０ａ，１０ｂにより地中に回転貫入する。鋼管２の先端の鋼製板１０ａ，１０ｂによりすくい上げられた土砂は、土砂入口１１から鋼管２内部に進入するが、鋼管２の上部方向への土砂の進入の抵抗が大きくて、この土砂は側面開口部８に導かれて鋼管２の外に移動し、鋼製板１０ａ，１０ｂの上面を移動して上部に移送される。このように鋼製板１０ａ，１０ｂの下面の土砂がスムーズに鋼管２の外に移動するので貫入性が向上し、鋼管２内部に進入した土砂も側面開口部８から鋼管２外に移動するので、鋼管２内部に土砂が滞積することがない。
【００２６】
図４は実施形態２を示し、鋼管２内部で側面開口部８の上端より上の位置に蓋部材１２を鋼管２の内壁部２ａに溶接により固定した例を示す。鋼管２に側面開口部８を形成することにより施工中の土砂の鋼管２内部への滞積は抑制できるが、地盤の種類によっては、一部土砂が鋼管２内部に滞積することがあるので、これを防止するために、必要に応じて蓋部材１２を設置する。この蓋部材１２には、実施形態３として図５に示すように、必要に応じて空気及び水抜き孔１３を形成してもよい。空気及び水抜孔１３を設ければ、施工中に蓋部材１２の下部空間の空気が圧縮されるのを防止することができる。又、空気及び水抜孔１３を設けると、蓋部材１２より上部の杭体内（鋼管内）に水が進入する。このことによって、杭施工中の浮力による杭体の浮き上がりを防止することができる。
【００２７】
図６は実施形態４を示す。この実施形態では、蓋部材１２に代えて、土砂の鋼管２内部への進入を制限するリング部材１４を鋼管２の内部に溶接して固着したものである。リング部材１４も、前記蓋部材１２と同様な機能を有する。施工後、リング部材１４上に蓋部材を溶接することにより、鋼管２の内部空間の底板を形成してもよい。
【００２８】
図７は実施形態５を示す。この実施形態では、鋼製板１０ａ，１０ｂの内端縁６の中央部に凹部１５ａ，１５ｂを形成した例を示す。このように凹部１５ａ，１５ｂを形成すると、鋼管２の先端の傾斜面４ａ，４ｂに沿って、各々の内端縁６の交差部７が交差するように載置し、溶接等により鋼管２に傾斜して取付けたとき、対向する凹部１５ａ，１５ｂによって杭先端開口部１５が形成され、交差部７の両側に内端縁６の食い違いにより形成される土砂入口１１に加えて、この杭先端開口部１５により鋼管杭１の回転貫入時の鋼管２内への土砂の取り込みが一層円滑になり、この点で鋼管杭１の施工性が一層向上する。実施形態４においても、鋼管２内に進入した土砂は側面開口部８を通り鋼製板１０ａ，１０ｂの上面から鋼管２外へ排出される。
【００２９】
なお、鋼管２内に突出する鋼製板１０ａ，１０ｂの上面には鋼管２内に進入した土砂をより円滑に側面開口部８に導く土砂ガイド板を任意の形態で配設してもよい（図示省略する）。土砂ガイド板は、鋼管２に溶接し、さらに蓋部材１２と鋼製板１０ａ，１０ｂの上面の間に溶接することで鋼管２に形成される側面開口部８の断面欠損による鋼管２の剛性を補強する機能も有する。また、支持力の大きさによって断面欠損の補強が必要とされる場合は、側面開口部８の周辺に補強板を付けたり、先端部の鋼管板厚を厚くするなどの対応をとればよい。
【００３０】
なお、鋼管杭１の鋼管２を鋼管の内部空間を地中熱利用の蓄熱空間あるいは多雪地域における融雪のための空間として利用する場合などは、鋼管杭１は殆ど支持力を必要としないか小さな支持力しか求められない場合もあり、その場合には土砂ガイド板を設ける必要がなく、また各図に示すように蓋部材１２の下側において、複数の側面開口部８を設けてもよい。このように複数の側面開口部８を設けると、施工中の土砂の鋼管２内部への滞積は一層抑制できる。
【００３１】
以上説明したように、前記各実施形態によると側面開口部８を、半円状又は扇形状の鋼製板１０ａ，１０ｂの回転方向の先端部近傍上の鋼管２に、少なくとも１つ設けるか２つ（図示の場合）以上の複数設けることで、鋼管２の軸部下面の土砂を無理に杭外に押し出すのではなく、鋼管内に進入させ、鋼管内に進入した土砂を杭体内側に張り出した鋼製板１０ａ，１０ｂ部分によりすくい上げて側面開口部８を通して杭外側に移動させるため、杭の貫入抵抗が少なく、鋼管内部の上部への土砂の進入量を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の実施形態１の斜視図である。
【図２】図１の平面図である。
【図３】（ａ）は、図１の鋼管の先端部を上向で示す斜視図、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）は、図１の鋼製板の説明図である。
【図４】本発明の実施形態２の斜視図である。
【図５】本発明の実施形態３の斜視図である。
【図６】本発明の実施形態４の斜視図である。
【図７】本発明の実施形態５を示し、（ａ）は、鋼管の先端部を上向で示す斜視図、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）は、鋼製板の説明図である。
【図８】図７に示す鋼製板を鋼管の先端部に取付けた状態の平面図である。
【符号の説明】
【００３３】
１  鋼管杭
２  鋼管
２ａ  鋼管の内壁
３ａ ，３ｂ  段部 
４ａ，４ｂ  傾斜面
５ａ，５ｂ  取付部
６  内端縁
７  交差部
８  側面開口部
１０ａ，１０ｂ  鋼製板
１１  土砂入口
１２  蓋部材
１３  空気及び水抜き孔
１４  リング部材
１５  杭先端開口部
１５ａ，１５ｂ  凹部  
【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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【図７】
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【図８】
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