(57)【要約】【課題】硬い地盤であってもねじ込みが容易な鋼管杭を提供する。【解決手段】円筒状の軸部１１より外形が大きな板状の羽根部２を先端部１２に備えた鋼管杭１である。  そして、先端部の円筒状外殻に先端面１２ａから斜めに切り込まれた溝状の切込み部１３，１３が２箇所に形成され、それらの切込み部に羽根部を形成する２枚の羽根板２１，２１がそれぞれ差し込まれた状態で固定され、残置部１４１を軸部の平面視中心Ｃに向けて折り曲げて曲面部１４ａを有する先端凸部１４を形成する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
円筒状の軸部より外形が大きな板状の羽根部を先端部に備えた鋼管杭であって、前記先端部の円筒状外殻に先端面から斜めに切り込まれた溝状の切込み部が少なくとも２箇所に形成され、それらの切込み部に前記羽根部を形成する少なくとも２枚の羽根板がそれぞれ差し込まれた状態で固定され、前記切込み部より先端面側の前記円筒状外殻を前記軸部の平面視中心に向けて折り曲げて曲面部を有する先端凸部を形成することを特徴とする鋼管杭。
【請求項２】
前記羽根部には、前記軸部の平面視中心付近に開口部が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の鋼管杭。
【請求項３】
前記先端凸部は、前記軸部の側面視において、直上の羽根板以外の羽根板より下方に突出する部分がないように形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の鋼管杭。
【請求項４】
前記先端部が軸部とは別体に形成されており、軸部の下方に先端部を接合することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の鋼管杭。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、先端部に軸部より外形が大きな羽根部を設けた、ねじ込み式の鋼管杭に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、半円形の羽根板を鋼管杭の先端部に斜めに取り付けて、回転させながら地盤にねじ込んでいく羽根付き鋼管杭が知られている（特許文献１乃至３など参照）。
【０００３】
これらの羽根付き鋼管杭は、羽根板が鋼管の内部にまで差し込まれているので、羽根板に建造物の重量や地震による鉛直力が作用した際に、鋼管の内外で反力のバランスが取れ、鋼管に過大な曲げ応力を発生させることがない。
【特許文献１】特許第２８６１９３７号公報
【特許文献２】特開２００６−１７７１２５号公報
【特許文献３】特開２００４−２５７０７５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、前記した羽根付き鋼管杭は、円筒状の軸部より外形が大きな羽根部が設けられているうえに先端が羽根部で完全に閉塞されており、排土をすることなく地盤にねじ込まれるので、圧入に対する地盤からの抵抗が大きく、中間の硬い地層や支持層へのねじ込みが困難になる場合がある。
【０００５】
そこで、本発明は、硬い地盤であってもねじ込みが容易な鋼管杭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】
【０００６】
前記目的を達成するために、本発明の鋼管杭は、円筒状の軸部より外形が大きな板状の羽根部を先端部に備えた鋼管杭であって、前記先端部の円筒状外殻に先端面から斜めに切り込まれた溝状の切込み部が少なくとも２箇所に形成され、それらの切込み部に前記羽根部を形成する少なくとも２枚の羽根板がそれぞれ差し込まれた状態で固定され、前記切込み部より先端面側の前記円筒状外殻を前記軸部の平面視中心に向けて折り曲げて曲面部を有する先端凸部を形成することを特徴とする。
【０００７】
ここで、前記羽根部には、前記軸部の平面視中心付近に開口部が形成されていてもよい。
【０００８】
また、前記先端凸部は、前記軸部の側面視において、直上の羽根板以外の羽根板より下方に突出する部分がないように形成されていてもよい。
【０００９】
さらに、前記先端部が軸部とは別体に形成されており、軸部の下方に先端部を接合して鋼管杭とするものであってもよい。
【発明の効果】
【００１０】
このように構成された本発明の鋼管杭は、先端部の先端面から斜めに切り込まれた切込み部に羽根板を差し込むとともに、その羽根板の下方の円弧状外殻を中心に向けて折り曲げることによって、羽根板の下方に曲面を有する先端凸部が形成される。
【００１１】
この先端凸部は曲面部を有しており、曲面側が土砂に当接する方向に鋼管杭を回転させると、羽根板の下方の土砂が曲面に沿って外側にスムーズに押し出される。
【００１２】
このため、地盤からの抵抗が低減されて、硬い地盤であっても容易に鋼管杭をねじ込むことができる。
【００１３】
また、羽根部の中心付近に開口部を形成することで、鋼管杭の内部に土砂を取り込むことができるので、抵抗が低減されて鋼管杭を容易に地盤にねじ込むことができる。
【００１４】
さらに、他の羽根板によって切削される地盤の中に先端凸部が収まるようにすることで、先端凸部に対する地盤からの抵抗が減って、先端凸部が変形したり、ねじ込み抵抗が増加したりすることを防止できる。
【００１５】
また、軸部と別体に先端部を形成することで、既製の鋼管を利用して羽根部付きの鋼管杭を容易に製作することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の最良の実施の形態について図面を参照して説明する。
【００１７】
図１は、本実施の形態の鋼管杭１の先端部１２付近の構成を示した斜視図である。
【００１８】
この鋼管杭１は、円筒状の鋼管によって形成される軸部１１と、地盤にねじ込む際にその軸部１１の下方に位置する先端部１２と、その先端部１２に設けられる軸部１１よりも外形が大きな羽根部２と、その羽根部２の下方に形成される先端凸部１４とから主に構成される。
【００１９】
この先端部１２は、本実施の形態では、軸部１１と同じ鋼管の一方の端部に形成されるので、鋼管自体が円筒状外殻になる。
【００２０】
この先端部１２の円筒状外殻には、図２に示すように、先端面１２ａから斜めに溝状の切り込みを入れて切込み部１３を形成する。ここで、切込み部１３の溝幅は、後述する羽根板２１の厚さに合わせて設定する。
【００２１】
この切込み部１３は、先端面１２ａに対して5〜25度程度の角度で傾けて形成されるもので、この傾斜角は10〜20度程度が好ましく、本実施の形態では傾傾斜角を15度に設定した場合について説明する。
【００２２】
また、本実施の形態では、切込み部１３は先端部１２の周方向に間隔を置いて同じ角度で２箇所に設けられる。
【００２３】
この切込み部１３、１３は、図２に示すように、先端部１２の半周毎に形成されるもので、一方の切込み部１３の上方に切れ上がった上端の下あたりから他方の切込み部１３が切り込まれる。
【００２４】
また、羽根部２は、これらの切込み部１３，１３に差し込む２枚の羽根板２１，２１によって形成される。
【００２５】
この羽根部２は、軸部１１の直径の1.5〜3.5倍程度の直径の円形板状に形成されるもので、羽根部２を二等分した半円形の２枚の羽根板２１，２１によって構成される。
【００２６】
例えば、小径の鋼管杭１の場合は、軸部１１の直径が70mm〜500mmに対して羽根部２の平面視の直径が140mm〜1000mmとなるようにする。また、大径の鋼管杭１の場合は、軸部１１の直径が600mm〜1200mmに対して羽根部２の平面視の直径が1200mm〜2400mmとなるようにする。
【００２７】
また、羽根板２１には、鋼管杭１の設計支持力の大きさによっても異なるが厚さ20mm〜45mm程度の鋼板を使用する。
【００２８】
さらに、羽根板２１の直径面には、切込み部１３に差し込んだ際に下がる箇所、すなわち鋼管杭１を回転させた際に回転方向Ｒ先頭となって地盤に食い込む箇所を、斜めに切削して刃部２１ａを形成する。
【００２９】
そして、この羽根板２１，２１は、切込み部１３，１３にそれぞれ差し込まれ、軸部１１の平面視円形の開口は２枚の羽根板２１，２１によって半円ずつ塞がれる（図４参照）。
【００３０】
また、この羽根板２１は、切込み部１３に差し込まれると、切込み部１３の上縁に沿って溶接部２２が形成されて鋼管に固着される。
【００３１】
このように周方向の同じ向きに半周毎に形成された切込み部１３，１３に差し込まれた羽根板２１，２１は、図３の鋼管杭１の側面図に示すように、側面視では反対方向に傾いているように見える。
【００３２】
ここで、切込み部１３の先端面１２ａ側には、図２に示すように円筒状外殻が三角形状に残った残置部１４１があるので、図４の底面図に示すように、軸部１１の平面視中心Ｃを曲面部１４ａが通るように曲折部１４ｂで折り曲げる。
【００３３】
同様にもう一方の残置部１４１についても曲折部１４ｂで折り曲げて、平面視中心Ｃにおいて、曲面部１４ａの先端をもう一方の曲面部１４ａの先端に一致させる。ここで、残置部１４１の長さが長く、曲面部１４ａの先端が平面視中心Ｃを越えて他方の羽根板２１の領域に入る場合は、切断しても良いし、曲面部１４ａ，１４ａの先端同士を重ねても良い。
【００３４】
そして、曲面部１４ａ，１４ａの上縁を羽根板２１，２１の下面に溶接部２２によって接合して先端凸部１４を固定する。
【００３５】
この先端凸部１４は、図４に示すように回転方向Ｒに曲面部１４ａ，１４ａが膨らんでいるので、羽根板２１，２１によって切削された地盤が曲面部１４ａ，１４ａに当接すると、その曲面に沿って土砂が移動することになる。
【００３６】
次に、本実施の形態の鋼管杭１の作用について説明する。
【００３７】
このように構成された本実施の形態の鋼管杭１は、先端部１２の先端面１２ａから斜めに切り込まれた切込み部１３に羽根板２１を差し込むとともに、その羽根板２１の下方の残置部１４１を平面視中心Ｃに向けて折り曲げることによって、羽根板２１の下方に曲面を有する先端凸部１４が形成される。
【００３８】
この先端凸部１４は曲面部１４ａ，１４ａを有しており、曲面側が土砂に当接する回転方向Ｒに鋼管杭１を回転させると、羽根板２１の下方の土砂が曲面に沿って外側にスムーズに押し出される。
【００３９】
このため、切削した土砂による地盤からの抵抗が低減されて、中間層の硬い地盤や支持層根入れ部分に対し鋼管杭１を容易にねじ込むことができる。
【００４０】
また、鋼管の一部を利用して先端凸部１４を形成することができるので、別途、部材を準備する必要がなく、製作が容易であるうえに経済的である。
【００４１】
さらに、羽根部２によって軸部１１の先端が閉塞されるので、杭の底面積が増えて杭の支持力を増加させることができる。
【００４２】
また、この羽根板２１は、鋼管の内外に配置されるので、軸部１１上端に作用した建造物の荷重などによって、羽根部２の外側に出っ張った部分が下から地盤の反力を受けたとしても、鋼管内側に配置された羽根板２１下方の地盤の抵抗によって鋼管の内外でバランスし、羽根板２１の上面が当接する鋼管に作用する曲げモーメントが小さくなる。このため、鋼管に過大な曲げ応力が発生して破損したり、羽根板２１が曲ったりすることがない。
【実施例１】
【００４３】
以下、前記した実施の形態の実施例１について図５を参照しながら説明する。なお、前記実施の形態で説明した内容と同一乃至均等な部分の説明については同一符号を付して説明する。
【００４４】
この実施例１の鋼管杭１Ａは、前記実施の形態の鋼管杭１と同様に、円筒状の鋼管によって形成される軸部１１と、地盤にねじ込む際にその軸部１１の下方に位置する先端部１２と、その先端部１２に設けられる軸部１１よりも外形が大きな羽根部２Ａと、その羽根部２Ａの下方に形成される先端凸部１４Ａとから主に構成される。
【００４５】
そして、この実施１の先端凸部１４Ａは、軸部１１の側面視において、直上の羽根板２１Ａ以外の羽根板２１Ｂより下方に突出する部分がないように形成されている。
【００４６】
すなわち、図５の手前に示されている羽根板２１Ａの下に形成されている先端凸部１４Ａは、奥の羽根板２１Ｂの下面より下方に突出する三角形状の部分が切取部１４２として切り取られている。
【００４７】
なお、この切取部１４２は切断によって切り取ってもよいが、内側に折り曲げることで奥の羽根板２１Ｂの下面より下方に突出しないようにしてもよい。
【００４８】
このようにすることで、先端凸部１４Ａが接触する地盤が羽根板２１Ｂによって切削される地盤の範囲になり、先端凸部１４Ａのみが切削前の地盤から大きな抵抗を受けて変形するという現象の発生を減らすことができる。
【００４９】
また、先端凸部１４Ａが変形し難くなることで、排土機能が正常に機能するので、羽根部２Ａ下方の掘削土砂を外側に押し出してねじ込み抵抗の増加を抑えることができる。
【００５０】
なお、他の構成及び作用効果については、前記実施の形態と略同様であるので説明を省略する。
【実施例２】
【００５１】
以下、前記した実施の形態の実施例２について図６を参照しながら説明する。なお、前記実施の形態で説明した内容と同一乃至均等な部分の説明については同一符号を付して説明する。
【００５２】
この実施例２の鋼管杭１Ｂも、前記実施の形態の鋼管杭１と同様に、円筒状の鋼管によって形成される軸部１１と、地盤にねじ込む際にその軸部１１の下方に位置する先端部１２と、その先端部１２に設けられる軸部１１よりも外形が大きな羽根部２Ｂと、その羽根部２Ｂの下方に形成される先端凸部１４Ｂとから主に構成される。
【００５３】
この実施例２の羽根部２Ｂは、斜めに取り付けられる２枚の半円状の羽根板２１Ｃ，２１Ｃによって、図６に示すように平面視円形に形成される。
【００５４】
また、この羽根板２１Ｃは、半円状に形成されるとともに、外形を形成する円と同心円の半円によって内部が切り欠かれている。
【００５５】
そして、内部が半円状に切り欠かれた羽根板２１Ｃ，２１Ｃを切込み部１３，１３にそれぞれ差し込んだ鋼管杭１Ｂの底面には、軸部１１の平面視中心Ｃ付近に略円形の開口部２３が形成される。
【００５６】
このように鋼管杭１Ｂの平面視中心Ｃ付近に開口部２３を形成することで、鋼管杭１Ｂの内部にも切削した土砂を取り込むことができるので、ねじ込む際の抵抗が低減されて、鋼管杭１Ｂを容易に打設することができる。
【００５７】
すなわち、羽根部２Ｂで切削された土砂は、先端凸部１４Ｂによって外側に運ばれることになるが、先端凸部１４Ｂの作用では排土に時間がかかる平面視中心Ｃ付近の土砂を、開口部２３から杭の内部に取り込むことで、ねじ込み時の抵抗の増加を速やかに抑えることができる。
【００５８】
なお、他の構成及び作用効果については、前記実施の形態又は実施例１と略同様であるので説明を省略する。
【００５９】
以上、図面を参照して、本発明の最良の実施の形態及び実施例を詳述してきたが、具体的な構成は、この実施の形態及び実施例に限らず、本発明の要旨を逸脱しない程度の設計的変更は、本発明に含まれる。
【００６０】
例えば、本実施の形態及び実施例では、軸部１１を形成する鋼管の端部に先端部１２を設けたが、これに限定されるものではなく、軸部とは別に羽根部を備えた先端部を製作し、軸部の下方にその先端部を接合して鋼管杭としてもよい。
【００６１】
また、本実施の形態及び実施例では、２枚の羽根板２１，２１（２１Ａ，２１Ｂ、２１Ｃ，２１Ｃ）によって羽根部２（２Ａ，２Ｂ）を形成したが、これに限定されるものではなく、３枚以上の羽根板によって羽根部を形成することもできる。その際は、切込み部も羽根板の数に合わせて形成し、羽根板の形状もすべての羽根板を組み合わせると円形になるような扇形にする。
【００６２】
さらに、前記実施の形態及び実施例では、半円形の羽根板２１（２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃ）によって形成される平面視略円形の羽根部２（２Ａ，２Ｂ）について説明したが、これに限定されるものではなく、平面視が六角形や八角形などの多角形となるような羽根部であってもよい。
【００６３】
また、前記実施の形態では、２枚の羽根板２１，２１の直径面が平面視で一致して軸部１１の下部開口を隙間無く塞いでいる構成について説明したが、これに限定されるものではなく、例えば平面視で見た際に２枚の羽根板２１，２１の間が離れていて、羽根部の中央に溝状の隙間が開いているような構成であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】本発明の最良の実施の形態の鋼管杭の構成を説明する斜視図である。
【図２】本発明の最良の実施の形態の鋼管杭の製作方法を説明する説明図である。
【図３】本発明の最良の実施の形態の鋼管杭の構成を説明する側面図である。
【図４】本発明の最良の実施の形態の鋼管杭の構成を説明する底面図である。
【図５】実施例１の鋼管杭の構成を説明する側面図である。
【図６】実施例２の鋼管杭の構成を説明する底面図である。
【符号の説明】
【００６５】
１，１Ａ，１Ｂ      鋼管杭
１１                軸部
１２                先端部
１２ａ              先端面
１３                切込み部
１４，１４Ａ，１４Ｂ  先端凸部
１４ａ              曲面部
１４１              残置部
１４２              切取部
２，２Ａ，２Ｂ      羽根部
２１，２１Ａ〜２１Ｃ  羽根板
２３                開口部
Ｃ                  軸部の平面視中心
【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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