(57)【要約】      （修正有）【課題】施工後の所定の支持力を得られる範囲内で、可能な限り小さい径の鋼管杭を採用したフィンを提供する。【解決手段】第２のフィン４は、ケーシング本体の地盤側端部の底面に当接してその開口を覆う略四角形をなす中央部４１と、中央部４１の四角形の各辺の各々から外側に延びる翼状部４２ａ，４２ｂ，４２ｃ，４２ｄと、中央部４１のケーシング本体側の面に突設され、挿入時に鋼管杭６と連結する連結部４５とを有し、翼状部の各々は、中央部４１に対して交互に上方及び下方に曲折されている。【選択図】図３
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【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
ケーシング本体の地盤側端部の底面に当接してその開口を覆う略四角形をなす中央部と、
前記中央部の四角形の各辺の各々から外側に延びる翼状部と、
を有することを特徴とするフィン。
【請求項２】
前記中央部のケーシング本体側の面に突設され、挿入時に鋼管杭と連結する連結部を有することを特徴とする請求項１に記載のフィン。
【請求項３】
前記翼状部の各々は、前記中央部に対して交互に上方及び下方に曲折されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のフィン。
【請求項４】
前記翼状部が前記中央部に対して曲折する角度は１５度乃至４５度の範囲内にあることを特徴とする請求項３に記載のフィン。
【考案の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本考案は、地盤の支持力を改良するフィンに関する。
【背景技術】
【０００２】
建物を建造する際に地盤中に設けられる基礎としては、ベタ基礎、布基礎、杭基礎など種々のものがある。これらは、建物の種類、地盤の状況、必要な費用などの諸条件に適したものが選択されるが、軟弱な表層土の厚みが相対的に深い箇所については、杭基礎が採用されることが多い。そして、杭基礎に用いられる杭としては鋼管杭やコンクリート杭があり、その設置方法としては、前者では回転圧入工法、後者では現場打設工法が用いられる例が多い。
【０００３】
これらのうち、鋼管杭の回転圧入工法においては、施工中は回転による圧入を容易にし、施工後は地盤の支持力を高めるため、鋼管杭の地盤側端部にフィン（翼）を装着することが有効な手段として知られている。これは、施工中は回転モータの回転力がフィンによる推進力となること、施工後は地盤の支持力を鋼管杭の本体のみならずフィンにも受けることによる。結果として、工期の短縮や杭の数を減ずることができ、コストの低減化にとって有用な手段となっている。
【０００４】
しかし、昨今の経済情勢においては、金属価格の高騰から、鋼管杭による杭基礎に要するコストのさらなる低減化が社会的な要請となっている。このことは、去る３月１１日に発生した東日本大震災を契機として、一層拍車がかかるものと思われる。
【０００５】
そこで、施工後の所定の支持力を得られる範囲内で、鋼管杭として可能な限り細いものを採用してコストの低減化を図ることが考えられる。しかし、回転圧入工法においては、地盤からの反力を受けるため、一定以下の径の鋼管杭を使用すると、地盤の状況によっては、回転モータによる回転力と地盤からの反力によりひずみを生じ、最悪の場合には、ねじ切れてしまうことがある。このような状況を解決するため、フィンと径の細い鋼管杭を別個に地盤中に貫入して、フィン付き鋼管杭とする方法が考えられる。
【０００６】
ここで、杭基礎の大部分をコンクリート杭とする方法については、例えば、特許第３４５８１１６号（特許文献１）において、短管外径の１．５〜３倍程度の大きさを有する翼が傾斜して取付けられた短管からなる鋼管杭、及び連結手段により前記鋼管杭にトルクの伝達可能かつ軸方向に着脱可能に連結されたケーシングからなる翼付き鋼管部材を地中にねじ込んで埋設する工程と、前記翼付き鋼管部材内に鉄筋を建込む工程と、前記鉄筋が建込まれた翼付き鋼管部材内にコンクリート又は固化剤を打設又は注入する工程と、前記コンクリート等の打設中又は打設後にケーシングを引抜く工程と、該ケーシングの引抜きに際してその下端部を杭頭部の水平抵抗に寄与する部分に保持し、その上部を切断する工程とを備えたことを特徴とする場所打ち杭の施工方法が開示されている。
【０００７】
また、特開２００６−０５７４０４号公報（特許文献２）において、筒状の本体の外周面に外方に拡がる翼体を設けてなり、且つ、筒状のケーシングにより地中に埋め込まれる基礎杭用の先端ヘッドであって、本体に設けられ且つケーシングに設けられた被係止部と係脱可能な係止部を備え、係止部及び被係止部の係止によって、ケーシング及び先端ヘッドをつれ回りさせつつ地中に埋め込めることができると共に、係止部及び被係止部の係止解除によって、先端ヘッドを地中の所定深さ位置に残したままケーシングを地中より引き抜くことができ、引き抜いたケーシングの中にコンクリートを打設する基礎杭が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特許第３４５８１１６号
【特許文献２】特開２００６−０５７４０４号公報
【考案の概要】
【考案が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、前述のとおり、特許第３４５８１１６号（特許文献１）及び特開２００６−０５７４０４号公報（特許文献２）ともに、地盤中に残置された短いフィン付き鋼管杭又は先端を有しているものの、杭全体としては現場打設するコンクリート杭を設置する方法であって、完全なフィン付き鋼管杭を設置することはできないという問題がある。
【００１０】
従って、本考案は、施工後の所定の支持力を得られる範囲内で、可能な限り小さい径の鋼管杭を採用したフィンを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上述した課題を解決するため、本考案は、以下のフィンを提供する。
（１）本考案は、ケーシング本体の地盤側端部の底面に当接してその開口を覆う略四角形をなす中央部と、前記中央部の四角形の各辺の各々から外側に延びる翼状部と、を有するフィンを提供する。
（２）本考案は、前記中央部のケーシング本体側の面に突設され、挿入時に鋼管杭と連結する連結部を有するフィンを提供する。
（３）上記（１）（２）において、前記翼状部の各々は、前記中央部に対して交互に上方及び下方に曲折されているフィンを提供する。
（４）上記（３）において、前記翼状部が前記中央部に対して曲折する角度は１５度乃至４５度の範囲内にあるフィンを提供する。
【考案の効果】
【００１２】
本考案によれば、施工後の所定の支持力を得られる範囲内で、可能な限り小さい径の鋼管杭を採用したフィンを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本考案の第一の実施形態に用いるケーシングの正面図である。
【図２】本考案の第一の実施形態に用いるケーシングの先端の拡大斜視図である。（ａ）がフック機構が解除される前の状態を示す図、（ｂ）が鋼管杭によってフック機構が解除された状態を示す図である。
【図３】本考案の実施形態に用いる第２のフィンを説明する図である。
【図４】本考案の実施形態に用いる第２のフィンの製作工程を示す図である。
【図５】本考案の第一の実施形態に係るケーシングを用いてフィン付き鋼管杭を設置する方法を示す断面図である。（ａ）がケーシングを所定の位置まで回転圧入した状態を示す図、（ｂ）がケーシングを逆回転させて引き抜いている状態を示す図である。
【考案を実施するための形態】
【００１４】
図１及び図２に示すように、本実施形態に係るケーシング１は、中空の管であるケーシング本体２と、ケーシング本体２の地盤側端部の外周に固定して取り付けられた第１のフィン３と、ケーシング本体の地盤側端部の底面にその開口を覆うように着脱可能に係合された第２のフィン４と、第２のフィン４をケーシング本体２に着脱可能に係合するための少なくとも1つのフック機構５とから構成されている。
【００１５】
ここでは、ケーシング本体２は円筒形状をなしているが、中空の筒状をなしている限り、ケーシング本体２の横断面は円形には限定されない。例えば、丸角の正方形などであってもよい。また、ケーシング本体２を形成する材質は、金属製（例えば、鋼製）や塩化ビニル製であってもよい。塩化ビニル製のケーシング本体２の強度は、例えば鋼管からなるケーシング本体２の強度よりも若干低いが、工事現場の地盤の状況などに適応したものを選択すればよい。
【００１６】
第１のフィン３は、ケーシング本体２の地盤側端部の外周に２葉の略扇形状の翼状部３１，３２が所定の角度をもってケーシング本体２を中心として対称的に配置されている。第１のフィン３の形状はこれに限定されるものではなく、例えば、１葉の環形状のものを螺旋に設けてもよい。さらに、上下に複数の段にわたって設けてもよい。また、第１のフィン３を形成する材質は、金属製（例えば、鋼製）や塩化ビニル製などであってもよく、ケーシング本体２の材質を勘案して適切なものを選択すればよい。
【００１７】
図３は、本考案の実施形態に用いる第２のフィンを説明する図である。
図２〜図３に示すように、第２のフィン４は、ケーシング本体２の地盤側端部の底面に当接してその開口を覆う略四角形をなす中央部４１と、中央部４１の４つの辺の各々から外側に延びる４個の翼状部４２と、中央部４１の中央付近に設けられケージング本体と連結する連結部４５とから構成されている。連結部４５は、中央部４１に溶接により固定されている。鋼管杭６には、鋼管杭６より径の小さい先端部６ａに設けられた突起部６ｂが設けられている。連結部４５には鋼管杭６の突起部６ｂが入る開口４５ａが設けられている。鋼管杭６の突起部６ｂは、連結部４５に接触することにより、突出位置から押されて、突起部６ｂが収納された位置に引っ込み、突起部６ｂが開口４５ａの位置にくることによりバネ力により突出位置に戻るように構成されている。これにより、鋼管杭６と連結部４５とが連結される。
【００１８】
図４は、本考案の実施形態に用いる第２のフィンの製作工程を示す図である。図４（ａ）（ｂ）は翼状部の曲折前の状態を示す図、（ｃ）は曲折後の状態を示す図である。４個の翼状部４２の各々は中央部４１に対して交互に上方及び下方に曲折されているが、やや詳しく説明すると、同図（ａ）（ｂ）に示す状態から、第１の翼状部４２ａは中央部４１に対して上方に、第１の翼状部４２ａに隣接する第２の翼状部４２ｂは中央部４１に対して下方に、第２の翼状部４２ｂに対向する第３の翼状部４２ｃは中央部４１に対して上方に、第３の翼状部４２ｃに対向する第４の翼状部４２ｄは中央部４１に対して下方に、それぞれ曲折されている（同図（ｃ））。換言すると、対角線上に位置する翼状部４２が同じ方向に、すなわち、第１及び第３の翼状部４２ａ、４２ｃはともに中央部４１に対して上方に、第２及び第４の翼状部４２ｂ、４２ｄはともに中央部４１に対して下方に、それぞれ曲折されている。
【００１９】
考案者が行った実験によれば、翼状部４２が中央部４１に対して曲折する角度は１５度乃至４５度の範囲内にあることが好ましく、１５度乃至３０度の範囲内にあることがより好ましい。なお、第２のフィン４の形状はここで述べた形状に限定されるものではなく、例えば、中央部４１は正方形でなくても、ケーシング本体２の開口を覆うことができれば、任意の形状で差し支えない。翼状部４２についても、長方形を斜めに曲折した形状でなくても、扇形状や環形状であってもよく、翼状部の枚数も適宜とすることができる。また、第２のフィン４を形成する材質は、金属製（例えば、鋼製）や塩化ビニル製などであってもよく、ケーシング本体２の材質を勘案して適切なものを選択すればよい。
【００２０】
フック機構５は、ケーシング本体２と第２のフィン４を着脱可能に係合するためのものであって、図５に示すように、ケーシング本体２の内部の支点５４に垂直方向に回動可能に軸支された第１の腕部５１と、第１の腕部の外側の端部５１ａに関節結合されケーシング本体の外側に延伸する第２の腕部５２と、第２の腕部の先端に設けられ第２のフィンを係合する爪部５３とから構成されている。ケーシング１を回転圧入工法によって地盤中に回転圧入する際、及び、何らかの理由により中途でケーシング１を逆回転させて引き抜く際には、このフック機構５によって係合された第２のフィン４はケーシング本体２とともに同一方向に回転することとなる。
【００２１】
第１の腕部５１の内側の端部５１ｂは、小さい径の鋼管杭６が第２のフィン４の中央部４１に突設された連結部４５に連結された際に、鋼管杭６の円周部が接触するように位置決めされている。従って、ケーシング１が地盤中の所定の位置に達し、鋼管杭６がケーシング本体２の中空部分に挿入されると、鋼管杭６の円周部が第１の腕部５１の内側の端部５１ｂを押し込むことにより、第２の腕部５２が持ち上がり、爪部５３が第２のフィン４から離脱することとなる。
【００２２】
ここでは、フック機構５が２つある例を示しているが、地盤の状況、第２のフィン４の形状などを勘案して、フック機構５を１つ又は３つ以上としてもよい。
【００２３】
次に、本実施形態に係るフィン付きケーシング１を用いてフィン付き鋼管杭を設置し、地盤を改良する工法を説明する。
【００２４】
先ず、ケーシング本体２の地盤側端部の外周に第１のフィン３を固定したケーシング１を用意する。固定にあたっては、ケーシング本体２及び第１のフィン３の材料に応じ、溶接等の方法を適宜に選択できる。
【００２５】
次いで、ケーシング本体２の地盤側端部の底面に第２のフィン４をその中央部４１がケーシング本体２の開口を覆うように当接させる。そして、フック機構５の爪部５３を第２のフィン４の翼状部４２に係合させる。
【００２６】
次に、重機Ａ（図示せず）に搭載された回転圧入装置Ｂ（図示せず）にケーシング１の杭頭部を連結する。ここまでが、準備行為である。
【００２７】
以上の構成及び準備行為を踏まえて、以下の方法により、フィン付きケーシングを用いてフィン付き鋼管杭を設置する。図５を参照しつつ、説明する。中空の管であるケーシング本体２と、ケーシング本体２の地盤側端部の所定の位置に固定された第１のフィン３と、ケーシング本体２の地盤側端部の底面にその開口を覆うように着脱可能に係合された第２のフィン４と、第２のフィン４をケーシング本体２に着脱可能に係合するための少なくとも１つのフック機構５とを備えるケーシング１を地盤中に回転圧入する（ステップ（ａ））。ねじ込みに際しては、第２のフィン４の中央部４１によってケーシング本体２の地盤側端部の底面は覆われているため、土砂はケーシング本体２の中空部分にほとんど侵入することはない。
【００２８】
次いで、所定の位置に達して回転圧入を止めた後、鋼管杭６をケーシング本体２の地上側端部の開口から挿入し、第２のフィン４に当接するまで、第２のフィン４のケーシング本体側の面の中央に突設されケーシング本体の内部に貫入された連結部４５に差し込む（ステップ（ｂ））。このときの状態を図５（ａ）に示す。鋼管杭としては、ケーシングの中に挿入できる径を有し、施工後の強度を保てるものであれば特に限定はないが、例えば、単管パイプを好適な一例として使用することができる。そして、ステップ（ｂ）の過程において、鋼管杭６がフック機構５を解除することにより、第２のフィン４をケーシング本体２から解放する（ステップ（ｃ））。
【００２９】
次に、第２のフィン４とそれに当接した鋼管杭６を残置したまま、ケーシング本体２を逆回転させつつ引き抜く（ステップ（ｄ））。ステップ（ｄ）の過程において、ケーシング本体２と鋼管杭６の間の空間に土砂を埋戻す（ステップ（ｅ））。このときの状態を図５（ｂ）に示す。引抜いたケーシング１は再使用することができる。
【００３０】
フック機構５が解除されるプロセスは次のとおりである。鋼管杭６が、連結部４５に差し込まれる過程で、連結部４５の近傍に位置決めされた第１の腕部５１の内側の端部５１ｂをその円周部によって押し込むことにより、第２の腕部５２が持ち上がり、爪部５３が第２のフィン４から離脱する。
【００３１】
これにより、地中に残置された第２のフィン４とそれに当接した小さい径の鋼管杭６は、フィン付き鋼管杭として作用することとなる。
【符号の説明】
【００３２】
１          ケーシング
２          ケーシング本体
３          第１のフィン
３１，３２  第１のフィン３の翼状部
４          第２のフィン（フィン）
４１        中央部
４２        翼状部
４５        連結部
５          フック機構
５１        第１の腕部
５１ａ      第１の腕部の外側の端部
５１ｂ      第１の腕部の内側の端部
５２        第２の腕部
５３        爪部
５４        支点
６          鋼管杭
Ａ          重機
Ｂ          回転圧入装置
【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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