(57)【要約】【課題】比較的安価かつ容易に製造でき、かつ十分な地盤支持力を得ることができる鋼管杭の先端部材を提供する。【解決手段】先端部材１０は、鋼管２０の下端開口の半分を閉塞し、鋼管２０の半径線に対し角度ａで傾斜して取り付けられる平坦な傾斜閉塞板部１２と、傾斜閉塞板部１２と部分的に面一であり、鋼管２０の下端から下端近くまでの外周面から張り出した掘削羽根部１４とを備えている。掘削羽根部１４は仮想的な境界線ｂを挟んで下端寄りは平坦であり、上端寄りはラセン状である。【選択図】　図２
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【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
鋼管の下端開口の少なくとも一部を閉塞し、鋼管の半径線に対し一定の角度で傾斜して取り付けられる平坦な傾斜閉塞板部と、
前記傾斜閉塞板部と部分的に面一であり、鋼管の下端から下端近くまでの外周面から張り出した掘削羽根部とを備えたことを特徴とする鋼管杭の先端部材。
【請求項２】
前記掘削羽根部の一部はラセン掘削羽根である請求項１に記載の鋼管杭の先端部材。
【請求項３】
前記ラセン掘削羽根のリード角は前記傾斜閉塞板部の傾斜角度と略同一である請求項２に記載の鋼管杭の先端部材。
【請求項４】
前記傾斜閉塞板部は、軸線方向から見た投影図で円形に表される鋼管の下端開口の、直径で区切られた半円部分を閉塞する請求項１ないし３のいずれかに記載の鋼管杭の先端部材。
【請求項５】
一枚の円形鋼板を、円形鋼板と中心を共通にし、取り付けられる鋼管の直径と略同一の半径の弧形及び直径に沿って切断して形成された前記傾斜閉塞板部と、前記傾斜閉塞板部の弧形の一部において繋がり、残りの弧形部分を切断することにより前記傾斜閉塞板部と同時に形成された前記掘削羽根部とを有する請求項４に記載の鋼管杭の先端部材。
【請求項６】
前記残りの弧形部分と前記傾斜閉塞板角直径とを切断することにより形成され、前記傾斜閉塞板部により閉塞されていない半円部分を閉塞する半月型閉塞板をさらに含む請求項５に記載の鋼管杭の先端部材。
【請求項７】
前記半月型閉塞板は、前記傾斜閉塞板部とを鋼管の軸線を中心に１８０度回転させた角度と同じ角度に傾斜して鋼管に取り付けられる請求項６に記載の鋼管杭の先端部材。
【請求項８】
２つ一組であって、それぞれが鋼管の先端に１８０度位相をずらして同じ高さに取り付けられる請求項１ないし５のいずれかに記載の鋼管杭の先端部材。
【考案の詳細な説明】
【０００１】
【考案の属する技術分野】
本考案は、地盤中に回転圧入させて建物の基礎に用いられる鋼管杭に関し、特に比較的安価かつ容易に製造でき、かつ十分な地盤支持力が得られる鋼管杭の先端部材に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ベースマシンに搭載したオーガ等により地盤中に回転圧入させることにより、建物の基礎とする鋼管杭が用いられている。このような鋼管杭に要求される条件は、硬い地盤でも貫入抵抗が少なく、歪むことなく鉛直方向に正確に打ち込むことができ、打ち込んだ後は地盤支持力が十分に得られ、しかも安価に製造できることである。これらの条件を満足させるためにさまざまなタイプの鋼管杭の先端構造が提案されているが、例えばラセン羽根を鋼管の側面に溶接するものは位置決めが難しく、鋼管には相当の肉厚が必要となる。また鋼管の先端に２枚の平板な掘削板を取り付けたものは、加工は容易だが回転圧入時に土を乱すので地盤による杭の拘束力が弱くなる。鋼管の先端に掘削刃を取り付けると貫入抵抗を軽減でき、回転圧入時の方向性が改善されるが、土が乱れて地盤支持力に影響を及ぼし、また製造工程が多くなり製造費が高く付く。
【０００３】
特開平８−３２６０５３には、鋼管杭の先端をラセン状に切り欠き、ここにラセン翼及び掘削刃として作用するラセン状底板を固定した鋼管杭が開示されている。
【０００４】
特開２０００−１７０１５９には、鋼管杭の先端部又は外周面に平坦な翼を取り付けた鋼管杭が開示されている。
【０００５】
特開平７−３３１６５４には、パイルの先端に案内部と推進構造部分とを設けた金属製推進構造部分を取り付けた構成が開示されている。
【０００６】
特開２００１−７３３６４には、鋼管の下端にラセン翼を固着し、ラセン翼からは逆円錐状の先導筒を突設した鋼管杭が開示されている。
【特許文献１】特開平８−３２６０５３
【特許文献２】特開２０００−１７０１５９
【特許文献３】特開平７−３３１６５４
【特許文献４】特開２００１−７３３６４
【０００７】
【考案が解決しようとする課題】
よって本考案の目的は、比較的安価かつ容易に製造でき、かつ十分な地盤支持力を得ることのできる鋼管杭の先端部材を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本考案は、鋼管の下端開口の少なくとも一部を閉塞し、鋼管の半径線に対し一定の角度で傾斜して取り付けられる平坦な傾斜閉塞板部と、前記傾斜閉塞板部と部分的に面一であり、鋼管の下端から下端近くまでの外周面から張り出した掘削羽根部とを備えて鋼管杭の先端部材を構成した。
【０００９】
本考案に係る鋼管杭の先端部材は、平坦な傾斜閉塞板部と鋼管の外周面から張り出した掘削羽根部とを備えている。傾斜閉塞板部は、鋼管の半径線に対し一定の角度で傾斜して取り付けられて、鋼管の下端開口の少なくとも一部を閉塞する。下端開口の他の部分は、他の部材により閉塞または半閉塞されていてもよく、開口されたままでもよい。傾斜閉塞板部を鋼管（任意の長さの鋼管の先端に取り付けることのできる短い鋼管製アタッチメントを含む）の先端に強固に取り付けるためには、鋼管の先端の少なくとも一部は傾斜閉塞板部の傾斜角度と同じ角度に切断されて、両者の間が溶接されていることが好ましい。
【００１０】
掘削羽根部は鋼管の外周面から張り出しており、すなわち傾斜閉塞板部と面一で鋼管の下端から張り出した部分と、鋼管の下端近くの側面から張り出した部分とを有する。従って、例えば掘削羽根部は傾斜閉塞板部から延びるアーチ型の帯状部分を有する。
【００１１】
このような先端部材を取り付けた鋼管杭は、傾斜閉塞板部及び掘削羽根部の作用によって、回転圧入することにより地盤中に貫入していく。このとき、傾斜閉塞板部と掘削羽根部の一部が面一なので土を乱すことが少なく、また掘削羽根部が鋼管の外周面から張り出しているので十分な地盤支持力が得られる。さらに、傾斜閉塞板部と掘削羽根部が一体となっているので、鋼管への取付作業が容易で正確に行うことが可能である。
【００１２】
掘削羽根部の一部、例えば上述の帯状部分はラセン形状のラセン掘削羽根である。このような先端部材は、まず傾斜閉塞板部を鋼管の先端に溶接したのち、この時にはまだ平坦である掘削羽根部の帯状部分を、鋼管の上端方向に向かって引っ張る（又は押す）ことによりラセン状に曲げて鋼管の下端部分に巻き付け、鋼管の外周面に接する部分を溶接することによりラセン掘削羽根を鋼管に取り付けるようにすることができる。
【００１３】
このとき、ラセン掘削羽根のリード角は傾斜閉塞板部の傾斜角度と略同一であるようにした方が、より貫入時に土を乱すことが少ない。この場合、傾斜閉塞板部と掘削羽根部との面一の部分と面一でなくなる部分との境界線は、傾斜閉塞板部と掘削羽根部の平坦面に含まれる一本だけの鋼管の半径線であり、掘削羽根部の半径線より下端寄りの部分は傾斜閉塞板部と面一であり、上端寄りの部分は徐々に傾斜閉塞板部とは離反していく。
【００１４】
傾斜閉塞板部は、軸線方向から見た投影図で円形に表される鋼管の下端開口の、直径で区切られた半円部分を閉塞するように構成することができる。このような先端部材は一枚の円形鋼板から形成することができる。傾斜閉塞板部は、円形鋼板と中心を共通にし、取り付けられる鋼管の直径と略同一の半径の弧形及び直径に沿って切断して形成され、掘削羽根部は傾斜閉塞板部の弧形の一部において繋がり、残りの弧形部分を切断することにより傾斜閉塞板部と同時に形成される。この場合、先端部材には残りの弧形部分と傾斜閉塞板角直径とを切断することにより形成され、傾斜閉塞板部により閉塞されていない半円部分を閉塞する半月型閉塞板をさらに含むようにしてもよい。この半月型閉塞板は、傾斜閉塞板部とを鋼管の軸線を中心に１８０度回転させた角度と同じ角度に傾斜して鋼管に取り付けられる。なお、鋼管を斜めに切断して形成された下端開口は正円ではなく鋼管の径を短径とする楕円形になり、この開口をぴったりと閉塞するためには傾斜閉塞板部や半月型閉塞板も歪めなければならないが、傾斜角度が著しく大きくない限り、上記の弧形や半月型は全て正円に基づくものと扱っても加工・使用の上で重要な支障は生じない。もちろん精度を高めるために楕円を基準とする先端部材を製造・加工してもよく、それほど困難を伴ったり高価についたりすることはない。
【００１５】
先端部材は鋼管の先端に一つだけ取り付けられていてもよく、また２つ一組や３つ一組として複数が取り付けられていてもよい。例えば先端部材は２つ一組であって、それぞれが鋼管の先端に１８０度位相をずらして同じ高さに取り付けられる。
【００１６】
【考案の実施の形態】
以下、本考案に係る鋼管杭の先端部材の一つの実施の形態について図面を参照しつつ説明する。なお、以下の説明は考案をより深く理解するためのものであって、実用新案登録請求の範囲を限定するためのものではない。
【００１７】
（第１の実施の形態）
図１〜５はそれぞれ、本考案に係る鋼管杭の先端部材の第１の実施の形態を示す正面図、背面図、底面図、左側面図及び右側面図である。
【００１８】
各図において、鋼管２０の下端及び下端近くの外周面には、１つの先端部材１０が取り付けられている。先端部材１０が取り付けられる鋼管２０の下端は、軸線方向から見て一本の直径線で区切った一方の半円部分が、鋼管２０の半径線に対し一定の角度ａだけ傾斜しており、かつ一本の直径線と直交する半径線を含む仮想的な面に沿って切断されている（図４参照）。鋼管２０の下端の他方の半円部分は、一方の半円部分を１８０度回転させて下方に延ばした形状である。すなわち図５に示すように、他方の半円部分は鋼管２０の一本の直径線に対し、一方の半円部分とは逆向きに一定の角度ａだけ傾斜した仮想的な面に沿って切断されているが、高さはずらされており、一方の半円部分よりも下方に突出した形状になっている。
【００１９】
なお鋼管２０は第１の実施の形態においては先端アタッチメントであり、より長い鋼管が上端方向に接続されて鋼管杭が完成される。しかし先端部材１０は最初から長い鋼管に直接取り付けられてもよい。
【００２０】
先端部材１０は、鋼管２０の下端開口の半分を閉塞し、鋼管２０の半径線に対し角度ａで傾斜して取り付けられる平坦な傾斜閉塞板部１２と、傾斜閉塞板部１２と部分的に面一であり、鋼管２０の下端から下端近くまでの外周面から張り出した掘削羽根部１４とを備えている。すなわち傾斜閉塞板部１２は、軸線方向から見た投影図で円形に表される鋼管２０の下端開口の、直径線で区切られた半円部分を閉塞している。
【００２１】
鋼管２０の下端開口の傾斜閉塞板部１２により閉塞されていない残りの半円部分は、先端部材１０とは別体の半月型閉塞板３０により閉塞されている。この半月型閉塞板３０も鋼管２０の半径線に対し角度ａで傾斜している。なお、特に図４より分かるように、半月型閉塞板３０の高さは後述する掘削羽根部１４との間で位相が合致する高さに配置されている。すなわち仮想的に掘削羽根部１４をさらに下方に延ばしていくと、仮想的な掘削羽根部と半月型閉塞板３０とがほぼ重なり合うような高さである。このように半月型閉塞板３０の高さを調整することにより貫入抵抗が軽減され、土を乱すことが少ないので地盤支持力が向上する。他の実施の形態では、傾斜閉塞板部１２と半月型閉塞板３０とのそれぞれの下端の高さを同じにすることにより、貫入時に地盤に働く回転圧入力が偏ることがなく、鋼管杭の正確な位置決めが可能なように構成される。
【００２２】
傾斜閉塞板部１２と半月型閉塞板３０との間には、半径方向向きに開いた開口４０が生じるが、この開口は、例えば鋼管杭を貫入させようとする地盤の硬さ等に応じて閉塞しても開放したままにしてもよい。より広い開口が必要ならば、鋼管２０の軸線の回りの傾斜閉塞板１２及び半月型閉塞板の一部を切除して他の開口を形成することもできる。
【００２３】
先端部材１０の傾斜閉塞板部１２は平板な半円形であり、掘削羽根部１４は中心に穴が開き、一箇所が開環した平板なドーナツ状または円形に湾曲した帯状である。掘削羽根部１４は、傾斜閉塞板部１２と面一の部分は平坦であり、その上方の部分はラセン形状である。平坦とラセンとのおおよその境界は、図２、３の仮想線ｂである。ラセンのリード角は、貫入時に土を乱すことがないように、傾斜閉塞板部１２の傾斜角度と同一の角度ａになるようにしてある。
【００２４】
第１の実施の形態においては先端部材１０及び半月型閉塞板３０は、一枚の円形の鋼板から製造された一体の部材である。図６は先端部材１０及び半月型閉塞板３０の材料となる円形の鋼板を示す平面図である。鋼管２０の直径よりも大きい直径を有する円形の鋼板は、切断線ｃに沿って切断される。切断線ｃは、円形の鋼板と中心を共通にし、鋼管２０の直径と略同一の半径を有する４分の３弧形部分と、４分の３弧形部分の一端から延びる直径に沿った直径部分と、４分の３弧形部分の一端における弧形の接線方向に円形の鋼板の周縁にまで達する接線部分とからなる。
【００２５】
このようにして形成された先端部材１０においては、傾斜閉塞板部１２は半円形であり、掘削羽根部１４は接線部分を切断することにより上端と下端との間で開環した平板なドーナツ状である。傾斜閉塞板部１２と掘削羽根部１４とは、掘削羽根部１４の上端において傾斜閉塞板部１２の弧形の４分の１の部分が繋がって一体に形成されている。同時に、４分の３弧形部分と直径部分とに囲まれて先端部材１０から切り離された部分が半月型閉塞板３０となる。上記のような製造方法によると、先端部材１０と半月型閉塞板３０とは一枚の円形の鋼板の全ての部分を使用して製造することができ、材料の無駄が生じないので安価に製造することができる。
【００２６】
掘削羽根部１４の下端は接線部分に沿って切断されているが、他の実施の形態では代わりに半径線に沿って切断されてもよい。図６のように接線部分に沿って切断したり、４分の３弧形部分と円形の鋼板の周縁とになめらかに連続するような曲線に沿って切断すると、掘削羽根部１４の半径が徐々に大きくなっていくようにすることができ、これにより鋼管杭を回転圧入する際の貫入抵抗を軽減することができる。しかしこのような形状とすると掘削羽根部１４の上端に突出した部分が生じるので、強度を確保するために、図３、４に示すような一辺が弧状の三角形である補強板５０を掘削羽根部１４の上端に溶接してある。他の実施の形態では突出部分は切除されている。
【００２７】
この先端部材１０を鋼管２０に取り付ける工程について説明する。まず傾斜閉塞板部１２を鋼管２０の下端に溶接する。すなわち傾斜閉塞板部１２の弧状部分と鋼管２０の斜めに切断した端縁との接触部分を溶接する。この時点では掘削羽根部１４は平坦で、全面に渡って傾斜閉塞板部１２と面一である。なお他の実施の形態においては、先端部材１０はプレス加工され、鋼管２０に溶接される前に傾斜閉塞板部１２及び掘削羽根部１４が形成される。
【００２８】
傾斜閉塞板部１２を鋼管２０の下端に溶接したら、掘削羽根部１４の上端近くの部分を、内周縁を鋼管２０の外周円に当接させつつ、鋼管２０の上端方向に向かって引っ張る（又は押す）。これにより、掘削羽根部１４はラセン状に曲げられ、鋼管２０の下端近くの外周面にほぼ一周に渡って巻き付けられる。また掘削羽根部１４は常に鋼管２０の半径線に沿って突出するように曲げられる。すなわちラセン状のどの部分でも掘削羽根部１４は水平方向に突出している。掘削羽根部１４のリード角が角度ａに達したら、掘削羽根部１４の内周縁と鋼管２０の外周面とが接する部分を溶接する。半月型閉塞板３０は先端部材１０の溶接に前後して鋼管２０に溶接される。
【００２９】
傾斜閉塞板部１２と掘削羽根部１４との面一の平坦部分と面一でなくなるラセン状部分との境界線ｂは、ほぼ傾斜閉塞板部１２と掘削羽根部１４との平坦面に一本だけ含まれる鋼管２０の半径線に一致する。この半径線を境に、掘削羽根部１４の下端寄りの部分は傾斜閉塞板部１２と面一であり、上端寄りの部分は徐々に傾斜閉塞板部１２とは離反していく。図５に示すように、境界線ｂにおける掘削羽根部１４の平坦部分の傾斜角度及びラセン状部分のリード角の角度はａである。
【００３０】
このように先端部材１０の掘削羽根部１４は、従来の鋼管杭における掘削羽根と同様に内周縁において鋼管の外周面に溶接されているのに加えて、下縁が鋼管２０の下端に溶接された傾斜閉塞板部１２と一体になっているので、十分な取付強度が得られ、鋼管のみが掘削羽根に作用する荷重を支える従来の鋼管杭のように鋼管の肉厚を厚くする必要がなく、薄い鋼管でも大きな荷重を支持することができる。
【００３１】
次に第１の実施の形態の作用について説明する。先端部材１０を取り付けた鋼管杭は、傾斜閉塞板部１２及び掘削羽根部１４の作用によって回転圧入することにより地盤中に貫入していく。このとき、傾斜閉塞板部１２と掘削羽根部１４の一部が面一なので土を乱すことが少なく、また掘削羽根部１４が鋼管２０の外周面から張り出しているので十分な地盤支持力が得られる。さらに、傾斜閉塞板部１２と掘削羽根部１４とが一体となっているので、鋼管への取付作業が容易で正確に行うことが可能である。
【００３２】
（第２の実施の形態）
図７〜９は、それぞれ本考案に係る鋼管杭の先端部材の第２の実施の形態を示す正面図、底面図及び左側面図である。図７〜９において、図１〜６に示した部材と同様の機能を有する部材には、同一の符号を附して表してある。
【００３３】
各図において、鋼管２０の下端には、同一形状の２枚一組の先端部材１０が取り付けられている。先端部材１０は、第１の実施の形態のものと同じく傾斜閉塞板部１２と掘削羽根部１４とからなるが、掘削羽根部１４は鋼管２０を約半周する長さである点が異なる。また第１の実施の形態のものには半月型閉塞板３０が設けられていたが、第２の実施の形態には存在しない。さらに、２枚の先端部材１０は同じ高さに取り付けられており、そのため鋼管２０の下端は、一方の半円部分が傾斜して切断され、他方の半円部分は一方の半円部分を鋼管２０の軸線を軸に１８０度回転させた回転対称の形状である。２枚の先端部材１０は、１枚の円形の鋼板から製造することができ、また補強部材５０により補強されていることは第１の実施の形態のものと同様である。
【００３４】
第２の実施の形態に係る鋼管杭の先端部材は、第１の実施の形態のものとほぼ同様の作用・効果を奏するが、２枚の先端部材１０は同じ高さに取り付けられているので、鋼管杭の貫入時に地盤に働く回転圧入力が偏ることがなく、鋼管杭の正確な位置決めが可能である。
【００３５】
以上、本考案の実施の形態について説明したが、本考案は上記実施の形態に限定されるものではなく、本考案の要旨の範囲内において、適宜変形実施が可能であることは言うまでもない。
【００３６】
【考案の効果】
以上のように本考案に係る鋼管杭の先端部材によると、比較的安価かつ容易に製造でき、かつ十分な地盤支持力を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本考案に係る鋼管杭の先端部材の第１の実施の形態を示す正面図である。
【図２】図２は、図１と同じ先端部材を示す背面図である。
【図３】図３は、図１と同じ先端部材を示す底面図である。
【図４】図４は、図１と同じ先端部材を示す左側面図である。
【図５】図５は、図１と同じ先端部材を示す右側面図である。
【図６】図６は、図１と同じ先端部材の材料となる円形の鋼板を示す平面図である。
【図７】図７は、本考案に係る鋼管杭の先端部材の第１の実施の形態を示す正面図である。
【図８】図８は、図７と同じ先端部材を示す底面図である。
【図９】図９は、図７と同じ先端部材を示す左側面図である。
【符号の説明】
１０　先端部材
１２　傾斜閉塞板部
１４　掘削羽根部
２０　鋼管
３０　半月型閉塞板
【図１】
0003097246.tif 000003
【図２】
0003097246.tif 000004
【図３】
0003097246.tif 000005
【図４】
0003097246.tif 000006
【図５】
0003097246.tif 000007
【図６】
0003097246.tif 000008
【図７】
0003097246.tif 000009
【図８】
0003097246.tif 000010
【図９】
0003097246.tif 000011