(57)【要約】【課題】貫入ピッチを大きくすることで、地盤の乱れを低減することができる鋼管杭を提供する。【解決手段】本発明に係る鋼管杭は、鋼管からなる杭体と、鋼板が円弧状に折り曲げられた形状の複数のバケットとを有する。バケットは、杭体の杭軸に対する垂直断面において円弧状の断面を有し、杭体の周面および／または先端からバケットの一部が突出するように設置されている。【選択図】図４
2015098674.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
鋼管からなる杭体と、鋼板が円弧状に折り曲げられた形状の複数のバケットとを有し、
前記バケットは、前記杭体の杭軸に対する垂直断面において円弧状の断面を有し、前記杭体の周面および／または先端から前記バケットの一部が突出するように設置されている鋼管杭。
【請求項２】
前記複数のバケットは、取り付ける杭体の杭軸方向に対して一定の角度（ただし、０°を除く）を持たせて設置されている請求項１に記載の鋼管杭。
【請求項３】
前記バケットは、同一形状を有し、前記杭体の周面に等間隔で設置されている請求項１または２に記載の鋼管杭。
【請求項４】
前記バケットは、鋼管杭の回転方向に対し、円弧状の内周面が同一の方向を向くように設置されている請求項１ないし３のうちいずれかに記載の鋼管杭。
【請求項５】
鋼管からなる杭体の先端または周面、および鋼板が円弧状に折り曲げられた形状の複数のバケットの少なくとも一方に、杭軸方向に延びるスリットを前記バケットの個数分形成し、
前記スリットのそれぞれにおいて、前記杭体に前記バケットを嵌め合わせて鋼管杭を製造する鋼管杭の製造方法。
【請求項６】
１本の鋼管を切断して、杭体とバケットとなる部材を切り出し、
バケットとなる部材の周方向を分割することで、複数のバケットを製造する請求項５に記載の鋼管杭の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、土木構造物や建築構造物などの基礎杭として用いられる鋼管杭および鋼管杭の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、土木構造物や建築構造物などの基礎杭として、先端部に回転翼を有する回転圧入鋼管杭が用いられている。
【０００３】
特許文献１には、先端部に螺旋状の回転翼を有した回転圧入鋼管杭が開示されている。この鋼管杭は、回転翼の投影面積分の支圧抵抗により、波浪や地震時にジャケットの杭に作用する大きな引き抜き力に抵抗できるように構成されている。
【０００４】
なお、特許文献１では、回転圧入鋼管杭として特許文献２および３が参照されている。特許文献２および３の鋼管杭は、回転圧入装置により先端部に設けた螺旋状の回転翼に回転力を与えることによりねじ込む作用が生じて、水底地盤中に貫入させることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０００−７３３４９号公報
【特許文献２】特開平８−２２６１２４号公報
【特許文献３】特開平８−２９１５１８号公報
【特許文献４】特開２０００−５４３８１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
（問題点１：回転貫入時の地盤の乱れの抑制について）
回転圧入鋼管杭の地盤への貫入メカニズムを、図１を用いて説明する。図１において、１は杭体であり、２０は杭体１の先端に設けられた回転翼である。鋼管杭を回転トルクＴで回転させて掘削すると、回転翼２０により掘削された土砂は、回転翼２０の回転により上方に押し上げられる。そのときの回転翼２０に作用する地盤反力Ｆ１が、杭体１の下方への推進力となる。なお、図１において、Ｆ２は地盤からの貫入抵抗を示し、Ｆ３は回転トルクによる水平力を示し、Ｆ４は回転翼２０周辺の地盤から回転翼２０に作用する摩擦力を示している。
【０００７】
図２は、回転圧入鋼管杭の理想的な貫入状態を示す図である。図２では、左側から右側にかけて、回転圧入鋼管杭が一回転する様子が示されている。図２に示すように、回転圧入鋼管杭の１回転当たりの貫入量（貫入ピッチ）Ｈが、回転翼ピッチ（回転翼２０の段差部の高さ）Ｐとなれば、地盤の乱れもほとんどなく、理想的な貫入状態と言える。
【０００８】
図３は、回転圧入鋼管杭の理想的な貫入状態（左図）と実際の貫入状態（右図）を対比した図であり、各図において、最初の回転圧入鋼管杭と一回転後の回転圧入鋼管杭の位置を左右に並べて示されている。
【０００９】
理想的な貫入状態では、回転圧入鋼管杭の１回転当たりの貫入量Ｈが、回転翼ピッチ（回転翼２０の段差部の高さ）Ｐと同じであるため、回転翼２０の先行部が通過した地盤位置を後続部も通過するため、地盤の乱れがほとんどない。しかしながら、実際の地盤条件では、深度方向に強度特性などが大きく異なる複数の地層（砂質土層・粘性土層など）が存在したり、同一地層の中でも強度（N値・qu値など）にかなりのばらつきがあるのが一般的である。
【００１０】
そのため、実際の地盤条件では、１回転当たりの貫入量Ｈが回転翼ピッチＰとなるように貫入を行うのは事実上困難であり、貫入抵抗の程度によって、どうしても回転翼ピッチＰよりも小さな貫入ピッチＨとならざるを得ない。
【００１１】
特に、強度が急変する地層境界や硬い支持層（一般にN値50以上の砂層・砂礫層）に杭先端が貫入し始めると、急激に貫入ピッチＨが減少する。そもそも回転圧入鋼管杭での支持層の確認は、この貫入量の減少やトルクの増加などの管理指標の変化で把握することになっている。
【００１２】
回転翼ピッチＰ以下の小さな貫入ピッチＨになると、図３の右側に示すように、最初（回転前）の回転圧入鋼管杭と、１回転後の回転圧入鋼管杭によって囲まれる平行四辺形の斜線部分において、地盤が撹乱するという問題がある。図３の右側に示すように、回転翼２０がほぼ同深度で回転し続ける空転状態となると、一度回転翼２０が掘削して押し上げた土砂を再度掘削してしまい、結果的に回転翼周辺の地盤の乱れをさらに助長してしまい、いわゆる「すべり現象」と呼ばれる現象が発生する。すべり現象が発生すると、回転翼２０が推進力として得るべき土砂の反力（地盤反力）Ｆ１が同深度での回転に伴ってますます弱くなるため、ますます回転圧入鋼管杭が貫入できなくなる。
【００１３】
特に、支持層での貫入量の減少による回転翼２０の過度の回転は、最悪の場合、回転翼上下端に空隙が生じるなど、先端支持力や引き抜き抵抗力の発現に悪影響を与える可能性もある。このことは、特許文献４にも詳細に述べられている。
【００１４】
このように、回転圧入鋼管杭では、貫入ピッチＨが回転翼ピッチＰ以下となり、地盤の乱れを避けることはできず、回転翼２０によってある程度地盤を乱しながら杭を貫入させることが前提となっている。そのため、従来の鋼管杭では、地盤の乱れによって、先端支持力および引き抜き抵抗力が低下するという問題がある。
【００１５】
（問題点２：施工スピードの遅さ）
一般に、回転翼ピッチ（回転翼の段差部の高さ）は0.25〜0.5Dp程度（Dp：杭径）（例えば、φ600mmで15〜30cm程度）であるが、貫入ピッチとしてはさらに小さくなり、硬い中間層や支持層内での貫入では数cmまで低下することもある。
【００１６】
さらに、上述した「すべり現象」が生じた場合には、貫入量を回復させるためにやむを得ず、回転翼の上の土砂を残置しながら逆転引き上げを行った後、再び回転貫入させる場合がある。しかし、この「逆転引き上げ」は、せっかく沈設した杭を上方に戻すことになるため、施工スピードの大幅な低下を招く。しかも、回転翼上方に位置する一度押し上げた土砂を再度羽根が掘削してしまうため、支持力が低下するという問題もある。
【００１７】
また、地盤が軟弱な場合、回転翼ピッチ以上で貫入させることも物理的には可能であるが、回転翼上端に空隙が生じるなど地盤の乱れを助長させるため、そのような場合でも回転翼ピッチ以上の施工スピードで貫入させることはできない。
【００１８】
回転圧入鋼管杭の施工には、クローラ式杭打ち機や全周回転機が用いられているが、特に後者の全周回転機は、一連の動作サイクル（杭体チャッキング→回転圧入→チャックリリース→チャック上昇）が遅く、これも回転圧入鋼管杭の施工スピードが上がらない原因のひとつになっている。
【００１９】
このように、回転圧入鋼管杭は、施工スピードとして貫入ピッチは最大でも回転翼ピッチと等しく、通常は回転翼ピッチ以下の小さな貫入ピッチとなる。この施工スピードの遅さという課題があり、これがひいては施工コストのアップにつながっている。
【００２０】
（問題点３：回転圧入鋼管杭の製造コストの高さ）
回転圧入鋼管杭では、大きな先端支持力および引き抜き抵抗力を回転翼にすべて負担させる設計となっているため、回転翼の板厚が相当に厚くなっている（一般に、数10mm〜100mm程度）。
【００２１】
また、回転圧入鋼管杭の製造において、この回転翼の鋼管先端への取付けは、鋼管を造管した後に別工程で工場溶接により行われている。また、回転翼自体も、円形またはドーナツ形の鋼板を用いて螺旋状にプレス加工を行っている。
【００２２】
この厚くて材料費のかさむ回転翼を、さらに曲げ加工することで多くの取付け加工費と手間が必要となっており、これが回転圧入鋼管杭の大きな製造コストを占めているという問題がある。
【００２３】
本発明は、このような問題点に対してなされたものであり、施工性および加工性に優れた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】
【００２４】
本発明は、上記の目的を達成するために、以下のような特徴を有している。
［１］鋼管からなる杭体と、鋼板が円弧状に折り曲げられた形状の複数のバケットとを有し、
前記バケットは、前記杭体の杭軸に対する垂直断面において円弧状の断面を有し、前記杭体の周面および／または先端から前記バケットの一部が突出するように設置されている鋼管杭。
［２］前記複数のバケットは、取り付ける杭体の杭軸方向に対して一定の角度（ただし、０°を除く）を持たせて設置されている［１］に記載の鋼管杭。
［３］前記バケットは、同一形状を有し、前記杭体の周面に等間隔で設置されている［１］または［２］に記載の鋼管杭。
［４］前記バケットは、鋼管杭の回転方向に対し、円弧状の内周面が同一の方向を向くように設置されている［１］ないし［３］のうちいずれかに記載の鋼管杭。
［５］鋼管からなる杭体の先端または周面、および鋼板が円弧状に折り曲げられた形状の複数のバケットの少なくとも一方に、杭軸方向に延びるスリットを前記バケットの個数分形成し、
前記スリットのそれぞれにおいて、前記杭体に前記バケットを嵌め合わせて鋼管杭を製造する鋼管杭の製造方法。
［６］１本の鋼管を切断して、杭体とバケットとなる部材を切り出し、
バケットとなる部材の周方向を分割することで、複数のバケットを製造する［５］に記載の鋼管杭の製造方法。
【発明の効果】
【００２５】
本発明に係る鋼管杭によれば、杭体の先端または周面に、鋼板が円弧状に折り曲げられた形状のバケットを設置することで、施工性および加工性に優れた鋼管杭を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】回転圧入鋼管杭の地盤への貫入メカニズムを示す図である。
【図２】回転圧入鋼管杭の理想的な貫入状態を示す図である。
【図３】回転圧入鋼管杭の理想的な貫入状態と実際の貫入状態を対比した図である。
【図４】本発明の実施の形態１に係る鋼管杭の構成を示す平面図である。
【図５】（ａ）は、本発明の実施の形態１に係る鋼管杭の側面図であり、図４のＡ方向から鋼管杭を見た図である。（ｂ）は、バケットを内側から見た斜視図である。
【図６】本発明の実施の形態１に係る鋼管杭の効果を示す図である。
【図７】本発明の実施の形態１に係る鋼管杭における土砂の動きを示す図である。
【図８】本発明の実施の形態１に係る鋼管杭における土砂の動きを示す図である。
【図９】本発明の実施の形態１に係る鋼管杭における土砂の動きを示す図である。
【図１０】従来の鋼管杭と本発明の実施の形態１に係る鋼管杭の総施工時間を示す図である。
【図１１】本発明の実施の形態１に係る鋼管杭の先端支持力と引き抜き抵抗力を示す図である。
【図１２】本発明の実施の形態１に係る鋼管杭の製造例を示す図である。
【図１３】本発明の実施の形態１に係る鋼管杭に作用する力を示す図である。
【図１４】本発明の実施の形態１に係る鋼管杭の変形例１〜３を示す図である。
【図１５】本発明の実施の形態１に係る鋼管杭の変形例４を示す図である。
【図１６】本発明の実施の形態２に係る鋼管杭の構成を示す平面図である。
【図１７】本発明の実施の形態２に係る鋼管杭の他の構成を示す平面図である。
【図１８】本発明の実施の形態２に係る鋼管杭のさらに他の構成を示す平面図である。
【図１９】本発明の実施の形態２に係る鋼管杭のさらに他の構成を示す平面図である。
【図２０】本発明の実施の形態３に係る鋼管杭の構成を示す平面図である。
【図２１】本発明の実施の形態３に係る鋼管杭の他の構成を示す平面図である。
【図２２】本発明の２つのバケットを有する鋼管杭と本発明の３つのバケットを有する鋼管杭の貫入時の状態を示す図である。
【図２３】本発明の実施の形態４に係る２つのバケットの鋼管杭の構成を示す平面図である。
【図２４】本発明の実施の形態４に係る２つのバケットの鋼管杭の他の構成を示す平面図である。
【図２５】本発明の実施の形態４に係る鋼管杭の２つのバケットのさらに他の構成を示す平面図である。
【図２６】本発明の実施の形態５に係る３つのバケットの鋼管杭の構成を示す平面図である。
【図２７】本発明の実施の形態５に係る３つのバケットの鋼管杭の他の構成を示す平面図である。
【図２８】本発明の実施の形態５に係る３つのバケットの鋼管杭のさらに他の構成を示す平面図である。
【図２９】本発明の実施の形態６に係る４つのバケットの鋼管杭の構成を示す平面図である。
【図３０】本発明の実施の形態６に係る４つのバケットの鋼管杭の他の構成を示す平面図である。
【図３１】本発明の実施の形態６に係る４つのバケットの鋼管杭のさらに他の構成を示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、本発明の実施の形態を、添付した図を参照して説明する。
【００２８】
［実施の形態１］
図４は、本発明の実施の形態１に係る鋼管杭先端部の杭軸に対する垂直断面を示す図である。また、図５（ａ）は、本発明の実施の形態１に係る鋼管杭の側面図であり、図４のＡ方向から鋼管杭を見た図である。図５（ｂ）は、バケットを内側から見た斜視図である。実施の形態１に係る鋼管杭は、鋼管からなる杭体１の周面および先端から複数のバケット２ａ、２ｂが突出するように取り付けられている。以下、本発明の実施の形態１に係る鋼管杭の各構成要素について、説明する。
【００２９】
（バケットの形状）
この説明では、実施の形態１の鋼管杭の構造を特徴付けている半円筒型の部材を「バケット」と呼ぶ。図５（ｂ）に示すように、バケット２ａ、２ｂは、矩形の鋼板が円弧状に折り曲げられた形状を有している。図５（ａ）に示すように、バケット２ａ、２ｂは、杭体１の杭軸に対する垂直断面において、円弧状の断面を有するように、杭体１に取り付けられる。バケット２ａ、２ｂが杭体１の中心軸を軸として１回転したときのバケット２ａ、２ｂの外側端部の軌跡を、回転軌跡３として示す。
【００３０】
例えば、バケット２ａ、２ｂは、ガスやワイヤーソーなどで、鋼管の周を半分に分割して製作することもできるし、鋼板を曲げ加工して製作することもできる。
【００３１】
実施の形態１の鋼管杭は、図１２に示すように製造することができる。具体的には、（ａ）杭体１として用いる長さに加えて、このバケット２分の余長を材料手配時に見込んでおき、杭体１の長さとバケット２の長さを足した長さの鋼管を準備する。（ｂ）準備した鋼管からバケット２部分を切断する。（ｃ）切断した管状のバケット２部分を半切し、バケット２ａ、２ｂを製造する。（ｄ）杭体１に、バケット２ａ、２ｂを取り付けるスリット４を２ヶ所に形成する。（ｅ）杭体１のスリット４に、バケット２ａ、２ｂを取り付け溶接する。（ｆ）これにより、鋼管杭を製作することができる。
【００３２】
ここで、鋼管杭の外径（Dp）と杭体１の板厚（tp）およびバケット径（Db）とバケット板厚（tb）がそれぞれ同じ（Dp＝Db、tp＝tb）とすることが好ましい。杭体１とバケットの径を同径（Db＝Dp）としておけば、上述のように１本の鋼管から切り出すことができるため、材料の手配が容易となる。しかしながら、地盤が硬く貫入抵抗が大きい場合など、バケット２ａ、２ｂへの相当の負荷が想定される場合には、バケット２は、貫入抵抗に見合った板厚の厚い材料（tb＞tp）を別途用いればよい。
【００３３】
さらに、バケット径（Db）は、図４の断面形状に準じた配置が可能であれば、杭体１の外径（Dp）以下でも以上でもよい。
【００３４】
（スリットの形状）
鋼管杭１の先端部には、バケット２ａ、２ｂの取付け個数分（図４、５の例では２個）のスリット４が、円周方向に等間隔に形成されている。スリット４は、杭体１の先端から杭軸方向に延びている。杭体１のスリット４には、それぞれバケット２ａ、２ｂが嵌め込まれる。スリット４の長さは、バケットの取付け長さである。図５の例では、バケット長さＬからバケット取付け長さ（スリット４の長さ）１１を引いた分が、バケット２が杭体１の先端から突出する突出長さｌ２である。
【００３５】
スリット４は、円管状の杭体１と円弧状のバケット２の円弧同士が交差するため、バケット２の円弧のカーブに沿うように、スリット４を断面において斜めに形成するのがよい。
【００３６】
（鋼管杭の先端形状）
杭体１のスリット４には、バケット２ａ、２ｂが杭軸方向に差し込まれ、図４の断面図のように配置されている。各スリット４部分は溶接により、杭体１とバケット２が接合されている。バケット２ａ、２ｂは、杭体１の周面および先端からそれぞれ突出している。なお、バケット２は、杭軸方向と平行となるように設置されている。バケット２ａ、２ｂは、杭体１の中心に対して、点対称となるように設置されている。バケット２ａ、２ｂは、杭体１の中心から同じ距離に、かつ、回転方向に等間隔に設置されている。バケット２ａ、２ｂは、鋼管杭の回転方向に対して、内周側が同じ方向を向くように設置されている。
【００３７】
図４に示す、バケット２のずれ量（ａ）を変えることで、回転バケット径（Dw）を自由に変えることが可能である。ここで、ずれ量ａは、杭体１の中心を通る直線上において、その中心を挟んだバケット２ａ、２ｂ間の最小の間隔とする。
【００３８】
（実施の形態１の効果１：回転貫入時の地盤の乱れの抑制について）
実施の形態１の鋼管杭は、複数のバケット２が杭軸方向に略平行（縦方向）に取り付けられている。そのため、押し込み力とともに鋼管杭を回転貫入させた際の、バケット２ａ、２ｂが地盤内を通過した軌跡は、図６に示すように、二重らせん構造のようになる（バケットが２個の場合）。すなわち、実施の形態１に係る鋼管杭では、各バケット２ａ、２ｂが通過した際に、二重らせんの軌跡以外の箇所の地盤は、ほとんど乱されていない。
【００３９】
ただし、実施の形態１に係る鋼管杭では、従来の回転圧入鋼管杭のように、回転翼に作用する下向きの地盤反力を得ることができないため、原則、従来の回転圧入鋼管杭のような大きな推進力を自ら発生しない。そのため、常に施工機械などで押し込み力を付与しながら鋼管杭を回転貫入させる必要がある。しかしながら、実施の形態１の鋼管杭は、半円筒型のバケット２ａ、２ｂが、杭軸方向とほぼ平行に延在するように配されており、図５（ｂ）に示すように、回転方向において地盤と接触する面積Ｓ１と、押し込み方向において地盤と接触する面積Ｓ２が小さい。そのため、実施の形態１では、回転貫入時に鋼管杭にかかる貫入抵抗が小さく、例えば、従来の回転圧入鋼管杭ですべり現象が生じた際に再貫入させるために必要とされる押し込み力と比較すれば、十分に小さいと考えられる。
【００４０】
このように、実施の形態１に係る鋼管杭の回転貫入時の貫入抵抗よりも押し込み力の方が十分大きく、貫入ピッチが大きな（らせんが粗な）場合は、バケットのらせん軌跡以外の地盤はもちろん、らせん軌跡に位置する鋼管杭の管外の土砂もバケットをすり抜けてほぼそのまま残置されるため、回転貫入時の地盤の乱れを最小限に抑えることができる。
【００４１】
（実施の形態１の効果２：施工スピードの改善について）
実施の形態１の鋼管杭は、従来の回転圧入鋼管杭のような貫入ピッチの制約がないため、押し込み力が続く限り、貫入ピッチを最大限とすることができる。これにより、施工スピードを飛躍的に早めることができ、従来よりも施工コストを低減することができる。
【００４２】
なお、実施の形態１に係る鋼管杭では、回転貫入が進むにつれて、次第に貫入抵抗が大きくなると押し込み力が不足し、貫入ピッチが小さく（らせんが密に）なるが、この場合は、各バケットが鋼管杭の管外の土砂を掻き込む作用が主になってくる。
【００４３】
ここで、バケットの回転に伴う杭先端より下の土砂の動きを鋼管杭の上から平面的に見ると、図７のようになる。この図では、左回転が正回転となる。すなわち、各バケット２ａ、２ｂの凹部が鋼管杭の杭体１外の土砂を掻き込み、杭体１の管内に取り込もうとする作用をする。なお、鋼管杭直下の土砂はそのまま管内に進入してくる。
【００４４】
この作用が継続すると、各バケットから掻き込んだ管外の土砂がバケットの回転中心（＝鋼管杭の中心）近傍に集中して圧縮されるため、既に存在する杭先端の管内土とともに管内が閉塞し始める。この閉塞効果が支持層手前の中間層で発生すると、回転圧入鋼管杭のすべり現象に似た貫入が困難な状態となって、施工スピードを低下させる要因となる。
【００４５】
また、図８に示すように、バケット２ａ、２ｂと杭体１の間に管外の土砂が侵入し、土砂が圧縮されて、バケット２ａ、２ｂと杭体１の間が閉塞しはじめる。
【００４６】
そこで実施の形態１では、図９の左図に示すように、鋼管杭を正回転させながら押し込み力を付与し、上記のような閉塞効果が発生しそうな場合は、図９の右図に示すように、鋼管杭を逆回転させながら押し込み力を付与する。なお、杭先端部より上の土砂については、図示を省略した。実施の形態１では、押し込み力に余裕を持たせた施工機械を用いる。そして、上記の閉塞効果が発生しそうな場合は押し込み力を増加させながら、鋼管杭を逆回転（右回転）して各バケット２ａ、２ｂを反転させる。これにより、圧縮されていた回転中心近傍およびバケット２ａ、２ｂと杭体１の間の土砂を一旦緩めて、閉塞した管内土を管外に排出することで先端抵抗を低減し、貫入ピッチを回復させることが可能である。
【００４７】
ここで特筆すべきは、本実施の形態１では、逆回転時に鋼管杭を引き上げる必要がないことである。すなわち、従来の回転圧入鋼管杭では、すべり現象が生じた場合は、逆転引き上げ後に再度貫入を行って貫入性を回復させていた。これに対し、実施の形態１の鋼管杭では、貫入性が悪化した場合は、図９の右図に示すように、鋼管杭を逆回転させつつ押し込み力を付与すれば、鋼管杭の貫入を継続することが可能となる。
【００４８】
図１０は、従来の鋼管杭と本発明の実施の形態１に係る鋼管杭の総施工時間を示す図である。従来の回転圧入鋼管杭では、鋼管杭を正転させ、層変わりすべりや、管内土詰りによりすべり現象が生じて、鋼管杭の貫入性が悪化した場合は、その度に、鋼管杭を逆回転して引き上げを行っていた。そのため、従来の鋼管杭では、総施工時間が長いという問題があった（図１０の左図）。
【００４９】
これに対し、本発明の実施の形態１では、鋼管杭を正転させ、層変わりすべりや、管内土詰りによりすべり現象が生じて、鋼管杭の貫入性が悪化した場合は、鋼管杭を逆転しながら押し込み力を付与することで、鋼管杭の引き上げを行わずに、貫入を継続することができる。これにより、総施工時間を大幅に短縮することができる（図１０の右図）。
【００５０】
このように、本発明の実施の形態１では、押し込み力が十分で貫入ピッチが大きいときはもちろん、閉塞効果により貫入ピッチが小さくなり始めた場合でも、逆回転と押し込み力のさらなる付与により、施工スピードを高速に維持したまま回転貫入を継続することができる。
【００５１】
なお、先端部が支持層に到達した後は、先端支持力を発揮させるため、閉塞効果を発生させる必要がある。そのため、支持層打ち止め近傍では正回転のみとして貫入ピッチを減少させ、最終打ち止め時には同深度で正回転させて施工終了とするとよい。
【００５２】
このとき、図１１の左図に示すように、鋼管杭を正回転させればさせるほど閉塞効果は高まり、先端支持力は確実に発揮される。また、図１１の右図に示すように、各バケット２ａ、２ｂと杭体１との間隙にも土砂が強固に閉塞し、引き抜き時にアンカーとして作用するため、引き抜き抵抗力の発揮にも大きく寄与する。
【００５３】
従来の回転圧入鋼管杭では、支持層内での過度の回転翼の回転は、地盤の乱れを助長して先端支持力および引き抜き抵抗力の低下を生じる恐れがあるため回避すべきものであったが、本発明の実施の形態１の鋼管杭は、地盤の硬い支持層において鋼管杭を回転させても、先端支持力および引き抜き抵抗力を低下させるおそれがない。
【００５４】
ちなみに、最終打ち止め時にバケット突出長さ分を打撃や圧入工法で支持層に貫入させれば、さらに大きな先端支持力が期待できる。
【００５５】
また、本実施の形態１の鋼管杭の施工を、回転貫入を前提として述べたが、最初から打撃や圧入工法で施工しても、もちろん構わない。
【００５６】
（実施の形態１の効果３：回転圧入鋼管杭の製造コストの高さの解決について）
実施の形態１の鋼管杭では、鋼板が円弧状に折り曲げられた形状のバケットを用いるため、従来のようなコストの高いプレス加工した厚い円形鋼板などを用意する必要がない。そのため、本実施の形態１では、大きな先端支持力および引き抜き抵抗力を発揮する鋼管杭を安価に製造することができる。
【００５７】
図１２に示すように、鋼管に余長を用意しておき、この余長部分を切断してバケットに加工し、そのまま鋼管杭本体に溶接取り付けすることで、簡単に鋼管杭を製造することができる。
【００５８】
（実施の形態１の効果４：施工時の作用トルクに対する先端部の安全性について）
実施の形態１の鋼管杭では、正回転ではバケットの回転に伴い管外の土砂がバケットの回転中心近傍に集中して圧縮され、逆回転では緩む。
【００５９】
図１３の左図に示すように、正回転では、各バケット２ａ、２ｂの鋼管外側の部分には外に広がろうとする方向に地盤反力Ｆ７が作用するとともに、バケット２ａ、２ｂと杭体１の取り付け部を支点として、各バケット２ａ、２ｂの杭体１内側の部分には鋼管杭の中心に向かおうとする反力Ｆ６が作用する。
【００６０】
正回転では、回転中心（＝鋼管杭の中心）には圧縮された地盤が存在するため、地盤反力Ｆ５が鋼管杭の中心に向かうバケット２ａ、２ｂの反力Ｆ６を押し返す作用をする。
【００６１】
逆回転では、逆に各バケット２ａ、２ｂの鋼管外側の部分には内に入ろうとする方向に地盤反力が作用するとともに、バケット２ａ、２ｂと鋼管の取り付け部を支点として、各バケット２ａ、２ｂの杭体１内側の部分には鋼管杭の中心から離れようとする反力が作用する。
【００６２】
図１３の右図に示すように、逆回転では、回転中心（＝鋼管杭の中心）から圧縮されていた地盤が緩んで鋼管外側に流出するため、この流出による地盤反力Ｆ５が鋼管杭の中心から離れようとするバケット２ａ、２ｂの反力Ｆ６を押し返す作用をする。
【００６３】
このように、本実施の形態１の鋼管杭の先端部は、従来の回転圧入鋼管杭とは異なり、地盤反力Ｆ５の助けを借りて力をバランスさせながら回転貫入される合理的なメカニズムとなっていることが分かる。そのため、鋼管杭に過度に負荷がかかった場合でも、それぞれの力がバランスするため、鋼管杭が破損するおそれがなく、施工時の安全性が高い。
【００６４】
なお、硬質地盤に回転貫入せざるを得ない場合など、バケット２ａ、２ｂの杭体１外側の部分がバケット２ａ、２ｂと杭体１の取り付け部を支点としてめくれ上がる恐れがあるときは、上述したように、抵抗に見合った板厚の厚いバケットを用いるようにする。
【００６５】
なお、杭体１の先端にバケット２ａ、２ｂを取り付ける場合には、スリット４を杭体１側でなく、バケット２側に設けてもよい。また、バケット２と杭体１の両側にスリット４を設けてもよい。この場合は、バケット２と杭体１のスリットを足した長さを、図５（ａ）のバケット取付け長さｌ１とすればよい。
【００６６】
次に、本実施の形態１の鋼管杭の変形例について説明する。図１４（ａ）は、本実施の形態１の鋼管杭の変形例１を示す図である。変形例１に示すように、バケット２の設置箇所は、杭体１の中間部に取り付けることも可能である。その場合は、杭体１の円周方向に等間隔に、杭軸方向に伸びるバケット長さLのスリットを形成すればよい。
【００６７】
図１４（ｂ）は、本実施の形態１の鋼管杭の変形例２を示す図である。変形例２に示すように、バケット２ａ、２ｂの下端が、杭体１の下端と一致するようにバケット２ａ、２ｂを設置してもよい。
【００６８】
図１４（ｃ）は、本実施の形態１の鋼管杭の変形例３を示す図である。変形例３では、バケット２ａ、２ｂは、杭体１の下端からのみ突出している。この場合は、杭体１にスリットを形成せずに、杭体１の下端に、バケット２ａ、２ｂを接合すればよい。
【００６９】
また、図１５の変形例４に示すように、バケット２の取り付け角度は、杭軸方向と平行に設置される構成に限られず、杭体１のスリットに差し込む際に、一定の角度θ（ただし、θは０°を除く）を設けて取り付けてもよい。これにより、先端支持力や引き抜き抵抗力を増強させたり、回転貫入時の推進力を付加させたりする効果が見込まれる。
【００７０】
また、バケット２ａ、２ｂの形状は、杭軸に対する断面において円弧状の断面を有していればよい。例えば、バケット２ａ、２ｂは、断面において楕円状の弧を有する形状としてもよい。
【００７１】
［実施の形態２］
本発明の実施の形態２に係る鋼管杭について説明する。図１６ないし１９は、本発明の実施の形態２に係る鋼管杭の構成を示す平面図である。図１６ないし１９に示す鋼管杭は、いずれも杭体１に、２つのバケット２ａ、２ｂが取り付けられている。バケット２ａ、２ｂは、実施の形態１と同様に、半円筒型であり、同一形状である。バケット２ａ、２ｂは、杭体１の中心から同じ距離に、かつ、回転方向に等間隔に設置されている。
【００７２】
図１６ないし１９では、図４から、バケット２のずれ量（ａ）、杭径Ｄｐ、バケット径Ｄｂ、および回転バケット径Ｄｗが変更されている。
【００７３】
具体的には、図１６に示す鋼管杭は、図４に示す実施の形態１の鋼管杭と比べ、杭体１内のバケット２ａの端部とバケット２ｂの端部との距離（バケット２のずれ量（ａ））が小さく、回転バケット径Ｄｗが大きい。杭径Ｄｐとバケット径Ｄｂは、等しい。
【００７４】
図１７に示す鋼管杭は、図４に示す実施の形態１の鋼管杭と比べ、バケット２のずれ量（ａ）が大きく、回転バケット径Ｄｗが小さい。杭径Ｄｐとバケット径Ｄｂは等しい。
【００７５】
図１８に示す鋼管杭は、バケット径Ｄｂが杭径Ｄｐより小さい。図１９に示す鋼管杭は、バケット径Ｄｂが杭径Ｄｐより大きい。
【００７６】
図１６ないし１９に示すように、ずれ量ａおよびバケット径Dbを任意に調整することにより、回転バケット径Dwを自由に変更することができる。なお、回転バケット径Dwの違いにより、発揮される先端支持力や引き抜き抵抗力が異なってくる。
【００７７】
［実施の形態３］
本発明の実施の形態３に係る鋼管杭について説明する。図２０および２１は、本発明の実施の形態３に係る鋼管杭を示す平面図である。図２０および２１に示す鋼管杭は、杭体１に、３つ以上のバケット２が取り付けられている。図２０および２１に示す鋼管杭は、バケット同士が杭体１内で接触していない。
【００７８】
具体的には、図２０に示す鋼管杭では、杭体１に、３つのバケット２ａ、２ｂ、２ｃが取り付けられている。バケット２ａ、２ｂ、２ｃの形状は、実施の形態１と同様に、半円筒型であり、同一形状である。３つのバケット２ａ、２ｂ、２ｃは、杭体１の中心から同じ距離に、かつ、回転方向に等間隔に設置されている。図２０の例では、杭径Ｄｐとバケット径Ｄｂが等しい。
【００７９】
図２１に示す鋼管杭では、杭体１に、４つのバケット２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄが取り付けられている。なお、バケット２の個数を除いて、他の構成については、図２０と同様である。
【００８０】
このように、バケット２は、任意の数だけ取り付けることができる。
【００８１】
図２２は、本発明の２つのバケット２ａ、２ｂを有する鋼管杭と本発明の３つのバケット２ａ、２ｂ、２ｃを有する鋼管杭の貫入時の状態を示す図である。図２２の左図に示すように、２つのバケット２ａ、２ｂを有する鋼管杭では、点模様で示す２つのバケット２ａ、２ｂ内が土砂により閉塞する。一方、図２２の右図に示すように、３つのバケットを有する鋼管杭では、点模様で示す３つのバケット２ａ、２ｂ、２ｃ内が土砂により閉塞する。
【００８２】
このように、バケットの枚数によっても、鋼管杭における土砂の動きが異なり、発揮される先端支持力や引き抜き抵抗力が異なってくる。
【００８３】
［実施の形態４］
本発明の実施の形態４に係る鋼管杭について説明する。図２３ないし２５は、実施の形態４に係る鋼管杭において、３タイプの固定方法によりバケット２ａ、２ｂを杭体１に取り付けたものである。２つのバケット２ａ、２ｂは、実施の形態１と同様に、半円筒型であり、同一形状である。２つのバケット２ａ、２ｂは、杭体１の中心から同じ距離に、かつ、回転方向に等間隔に設置されている。図２３ないし２５において、バケット２ａ、２ｂは、鋼管杭の回転方向に対して半円の内周面が同じ方向を向くように設置されている。
【００８４】
バケット２ａ、２ｂは、断面における一端が、杭体１の周面から外部に突出し、他端が、杭体１内に収容されている。杭径Ｄｐは、バケット径Ｄｂ（図示せず）と同一である。
【００８５】
図２３の鋼管杭では、杭体１内のバケット２ａ、２ｂの断面における一端が、他方のバケット２ａ、２ｂの内周に接するように配置されている。
【００８６】
図２４の鋼管杭では、杭体１内のバケット２ａ、２ｂの断面における一端が、杭体１の内周に接している。また、バケット２ａ、２ｂの外周面同士が、杭体１内で接している。
【００８７】
図２５の鋼管杭では、バケット２ａの断面における両端を結ぶ線と、バケット２ｂの断面における両端を結ぶ線が、杭体１の中心を通る１つの直線上に並んで配される。バケット２ａの断面における一端とバケット２ｂの断面における一端が、杭体１内で接している。
【００８８】
［実施の形態５］
本発明の実施の形態５に係る鋼管杭について説明する。図２６ないし２８は、実施の形態５に係る鋼管杭において、３タイプの固定方法により、３つのバケット２ａ、２ｂ、２ｃを杭体１に取り付けたものである。３つのバケット２ａ、２ｂ、２ｃは、いずれも半円筒形の同一形状である。３つのバケット２ａ、２ｂ、２ｃは、杭体１の中心から同じ距離に、かつ、回転方向に等間隔に設置されている。また、バケット２ａ、２ｂ、２ｃは、鋼管杭の回転方向に対して半円の内周面が同じ方向を向くように設置されている。
【００８９】
バケット２ａ、２ｂ、２ｃは、杭体１の円中心から同じ距離に設置されている。バケット２ａ、２ｂ、２ｃは、杭体１の円周方向に等間隔に取り付けられている。バケット２ａ、２ｂ、２ｃは、断面における一端が、杭体１の周面から外部に突出し、他端が、杭体１内に収容されている。杭径Ｄｐは、バケット径Ｄｂ（図示せず）と同一である。
【００９０】
図２６の鋼管杭では、杭体１内において、バケット２ａの断面における一端が、バケット２ｃの内周に接し、バケット２ｂの断面における一端がバケット２ａの内周に接し、バケット２ｃの断面における一端がバケット２ｂの内周に接するように配置される。
【００９１】
図２７の鋼管杭では、杭体１内において、バケット２ａ、２ｂ、２ｃの断面における一端が、杭体１の内周に接している。また、バケット２ａ、２ｂ、２ｃの外周面は、杭体１内において、他の２つのバケット２ａ、２ｂ、２ｃの外周面に接している。
【００９２】
図２８の鋼管杭では、３つのバケット２ａ、２ｂ、２ｃの断面における一端が、杭体１の中心において接するように配置されている。
【００９３】
このように、３つのバケットを有する鋼管杭においても、任意にバケット２ａ、２ｂ、２ｃを配置すればよい。
【００９４】
［実施の形態６］
本発明の実施の形態６に係る鋼管杭について説明する。図２９ないし３１は、実施の形態６に係る鋼管杭において、３タイプの固定方法により、４つのバケット２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄを杭体１に取り付けたものである。４つのバケット２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄは、いずれも半円筒形状の同一形状である。図２９ないし３１において、バケット２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄは、杭体１の円中心から同じ距離に設置され、バケット２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄは、杭体１の円周方向に等間隔に取り付けられている。バケット２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄは、鋼管杭の回転方向に対して半円の内周面が同じ方向を向くように設置されている。
【００９５】
バケット２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄは、断面における一端が、杭体１の周面から外部に突出し、他端が、杭体１内に収容されている。杭径Ｄｐは、バケット径Ｄｂ（図示せず）と同一である。
【００９６】
図２９の鋼管杭では、杭体１内において、バケット２ａの断面における一端が、バケット２ｄの内周に接し、バケット２ｂの断面における一端がバケット２ａの内周に接し、バケット２ｃの断面における一端がバケット２ｂの内周に接し、バケット２ｄの断面における一端がバケット２ｃの内周に接するように配置されている。
【００９７】
図３０の鋼管杭では、杭体１内において、バケット２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄの断面における一端が、杭体１の内周に接している。また、バケット２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄの外周面は、杭体１内において、隣接する２つのバケット２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄの外周面に接している。具体的には、バケット２ａの外周には、隣接するバケット２ｂ、２ｄの外周面が接している。
【００９８】
図３１の鋼管杭では、４つのバケット２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄの断面における一端が、杭体１の中心において接するように配置されている。４つのバケット２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄは、杭体１の円管中心を基準として、点対称となるように配されている
このように、４つのバケットを有する鋼管杭においても、任意にバケット２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄを取り付けることができる。
【符号の説明】
【００９９】
１  杭体
２、２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ  バケット
３  回転バケット径
４  スリット
２０  回転翼
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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