(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸中心に回転される杭本体と、
前記杭本体の先端寄りに固定され、前記杭本体と共に回転して地中を掘進する第１の羽根と、
前記第１の羽根との間に基端方向へ間隔を空けて前記杭本体に固定され、前記杭本体と共に回転して土砂を前記杭本体の基端に向けて流動させる第２の羽根と、
前記第１の羽根と前記第２の羽根との間の前記杭本体に固定され、先端側開口の内径が基端側開口の内径よりも大きい管体によって構成された土砂圧縮管と、
を備え、
前記土砂圧縮管の前記基端側開口は、前記杭本体によって塞がれており、
前記土砂圧縮管の内側空間には、前記第１の羽根が掘削した土砂が圧縮状態で充填されるように構成されていることを特徴とする鋼管杭。
【請求項２】
軸中心に回転される杭本体と、
前記杭本体の先端寄りに固定され、前記杭本体と共に回転して地中を掘進する第１の羽根と、
前記第１の羽根との間に基端方向へ間隔を空けて前記杭本体に固定され、前記杭本体と共に回転して土砂を前記杭本体の基端に向けて流動させる第２の羽根と、
前記第１の羽根と前記第２の羽根との間の前記杭本体に固定され、先端側開口の内径が基端側開口の内径よりも大きい管体によって構成された土砂圧縮管と、
を備え、
前記土砂圧縮管の前記基端側開口と前記杭本体との間には、土砂を通過させる隙間が形成されており、
前記隙間からは、前記第１の羽根が掘削し前記土砂圧縮管の内部空間で圧縮された土砂が排出されるように構成されていることを特徴とする鋼管杭。
【請求項３】
前記土砂圧縮管はテーパー管であり、且つテーパー角度が土砂の内部摩擦角度に基づいて定めら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】
前記杭本体上における前記土砂圧縮管の基端の軸方向位置は、前記第１の羽根の固定位置から基端方向に沿って前記第１の羽根の最大回転径以内の位置であることを特徴とする請求項３に記載の鋼管杭。
【請求項５】
前記土砂圧縮管の先端側外径が前記第１の羽根の最大回転径と同じであることを特徴とする請求項１乃至４の何れか一項に記載の鋼管杭。
【請求項６】
前記土砂圧縮管の先端に掘削刃を設けたことを特徴とする請求項１乃至５の何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、鋼管杭に関する。
【背景技術】
【０００２】
土木建築の基礎資材である鋼管杭に対しては、地盤に対する支持力を高めることが求められる。例えば、特許文献１には、地中に貫入される鋼管と、鋼管を挿通する開口を上部に有し、下向きに開く笠状であって地表近傍に貫入される鋼製の笠状部材と、を備えた基礎杭が開示されている。この基礎杭では、地表近傍に貫入された笠状部材によって地盤に対する支持力が高められている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１２−２１９４８１公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
地盤の表層は支持層と比較して強度が低いことから、特許文献１の基礎杭では十分な支持力を得ることが困難な場合がある。
また、地盤の表層が盛り土や埋め戻し土によって構成されているときには、土の種類や施工状況等に応じて強度が不確定になるため、特許文献１の基礎杭では期待された支持力が得られないといった不都合が生じ得るし、設計も困難になる。
また、特許文献１の基礎杭では、笠状部材を地中に貫入した鋼管に対して後付けで固定をしているため、固定方法が制限されてしまう。例えば、笠状部材を鋼管に対して溶接した場合には、現場での溶接となることから工場で溶接を行った場合と比較して溶接箇所の品質が劣る可能性がある。特に、地表付近での溶接作業になることから、溶接作業者は無理な姿勢での溶接作業を余儀なくされ、溶接に欠陥が生じ易いという問題がある。その結果、設計時に想定した支持力が得られないという問題が生じ得る。
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、地盤の表層の土質に左右されず、高く安定した支持力を発現可能な鋼管杭を実現することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決するために、本発明に係る鋼管杭は、軸中心に回転される杭本体と、前記杭本体の先端寄りに固定され、前記杭本体と共に回転して地中を掘進する第１の羽根と、前記第１の羽根との間に基端方向へ間隔を空けて前記杭本体に固定され、前記杭本体と共に回転して土砂を前記杭本体の基端に向けて流動させる第２の羽根と、前記第１の羽根と前記第２の羽根との間の前記杭本体に固定され、先端側開口の内径が基端側開口の内径よりも大きい管体によって構成された土砂圧縮管と、を備え、前記土砂圧縮管の前記基端側開口は、前記杭本体によって塞がれており、前記土砂圧縮管の内側空間には、前記第１の羽根が掘削した土砂が圧縮状態で充填されるように構成されていること、又は、前記土砂圧縮管の前記基端側開口と前記杭本体との間には、土砂を通過させる隙間が形成されており、前記隙間からは、前記第１の羽根が掘削し前記土砂圧縮管の内部空間で圧縮された土砂が排出されるように構成されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
本発明に係る鋼管杭によれば、地盤の表層の土質に左右されず、高く安定した支持力を発現可能な鋼管杭を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】杭本体の一部を省略して示した第一実施形態の鋼管杭の正面図である。
【図２】杭本体を先端側から見た斜視図である。
【図３】土砂圧縮管の内部構造を示す部分断面図である。
【図４】（ａ）乃至（ｄ）は鋼管杭の地中への貫入手順を段階的に説明する図である。
【図５】鋼管杭の掘進時における土砂の流れを模式的に説明する図である。
【図６】支持層到達時における土砂圧縮管内の土砂を模式的に説明する図である。
【図７】杭本体の一部を省略して示した第二実施形態の鋼管杭の正面図である。
【図８】（ａ）は土砂圧縮管の内部構造を示す部分断面図、（ｂ）は土砂圧縮管を基端側から見た図、（ｃ）は土砂圧縮管を先端側から見た図である。
【図９】鋼管杭の掘進時における土砂の流れを模式的に説明する図である。
【図１０】支持層到達時における土砂圧縮管内の土砂を模式的に説明する図である。
【図１１】第二実施形態の鋼管杭の変形例を説明する部分断面図である。
【図１２】第一実施形態の鋼管杭の第一変形例を説明する図である。
【図１３】第一実施形態の鋼管杭の第二変形例を説明する部分断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
＜鋼管杭１の概略＞
最初に鋼管杭１の概略について説明する。図１は杭本体２の一部を省略して示した第一実施形態の鋼管杭１の正面図、図２は杭本体２を先端側から見た斜視図、図３は土砂圧縮管５の内部構造を示す部分断面図である。
図１乃至図３に示した鋼管杭１は、中心軸ＣＡを中心に回転される杭本体２と、杭本体２の先端寄りに固定され、杭本体２と共に回転して地中を掘進する先端羽根３（先端翼、第１の羽根）と、先端羽根３との間に基端方向へ間隔を空けた位置において杭本体２に固定され、杭本体２と共に回転して土砂を杭本体２の基端に向けて流動させる周面羽根４（周面翼、第２の羽根）と、先端羽根３と周面羽根４との間の杭本体２に固定され、先端側開口５１の内径Ｄ５１が基端側開口５２の内径Ｄ５２よりも大きいテーパー管（管体）によって構成された土砂圧縮管５と、を備えている。
【０００９】
以上の鋼管杭１によれば、先端羽根３と周面羽根４との間の杭本体２に土砂圧縮管５を固定しているため、地盤Ｇ（図４を参照）への貫入時に土砂圧縮管５が先端羽根３、及び周面羽根４と共に地盤Ｇの支持層Ｇ３に配置される。支持層Ｇ３は、表層Ｇ１と比較して、強度が十分に高く土質が安定している。従って、土砂圧縮管５を先端羽根３と周面羽根４とともに支持層Ｇ３に配置することにより、鋼管杭１は高い支持力（特に垂直方向の支持力）を発揮する。また、支持層Ｇ３の強度は既知であるため、土砂圧縮管５や周面羽根４の設計が容易になる。
さらに、当該鋼管杭１では、先端羽根３が掘削した土砂の一部が土砂圧縮管５の内側空間に流入して圧縮されるため、この点でも高い支持力を発揮することができる。
従って、当該鋼管杭１によれば、地盤Ｇの表層Ｇ１の土質に左右されず、高く安定した支持力を発現できる。さらに、この鋼管杭１では、高く安定した支持力を発現できることから、地盤Ｇの揺れに対する抵抗力を高めることもできる。
【００１０】
＜第一実施形態の鋼管杭１＞
以下、第一実施形態の鋼管杭１について詳細に説明する。
図１に示すように、鋼管杭１が備える杭本体２は、例えば外径Ｄ２が１６５ｍｍ、厚さｔ２が５ｍｍ、長さＬ２が１６５０ｍｍ（直径の１０倍）乃至６０００ｍｍ（最大長さ）の円筒形状の鋼管によって作製されている。なお、杭本体２は、上記の寸法に限定されず、円筒管以外の角筒（四角筒や六角筒等）であってもよいし、中実の棒状体であってもよい。
【００１１】
図１に示すように、先端羽根３は杭本体２の先端寄りの位置に対して溶接等によって固定されており、杭本体２とともに軸中心に回転する。図２に示すように、先端羽根３は、２枚の羽根部材３１を長方形鋼板によって作製された矩形の平板であるプレート３２に固定（溶接）した構成である。プレート３２は杭本体２の円形状の先端面の中心部を貫通するように固定されて、その先端縁は杭本体２の先端面よりも先端方向へ突出し、且つその長手方向両端部は杭本体２の先端面の外周を越えて外径方向へ突出している。
羽根部材３１は、例えば中心角９０度の扇形と長方形とを組み合わせた形状の鋼板によって作製されている。例えば、羽根部材３１の厚さｔ３１は２０ｍｍであり、羽根部材３１の最大回転径Ｄ３は３９６ｍｍ（最大回転半径Ｒ３＝１９８ｍｍ）であるが、これらの寸法に限定されない。また、羽根部材３１の形状も、回転によって地中を掘進できればこの形状に限定されない。
各羽根部材３１は、プレート３２の両側面に対して反対向きに取り付けられており、地盤Ｇの掘削時において杭本体２を正方向（例えば、基端側から見て時計回り方向）に回転させたときに、地盤Ｇを掘削して土砂を上方（基端側）へ送り出すように傾斜している。
なお、先端羽根３の固定位置は杭本体２の先端に限らず、杭本体２の先端付近であればよい。例えば、羽根部材３１を、杭本体２の先端外周面に溶接等によって固定した螺旋形状の帯形鋼板によって構成してもよい。
【００１２】
図１に示すように、周面羽根４は、例えば螺旋形状の帯形鋼板によって構成されており、杭本体２の外周面に対して溶接等によって固定されている。周面羽根４は、杭本体２、及び先端羽根３と共に軸中心に回転し、杭本体２を正方向に回転させたときに先端羽根３が掘削した土砂を上方（基端側）へ流動させる。
周面羽根４の最大回転径Ｄ４は４２０ｍｍであり、先端羽根３の最大回転径Ｄ３よりも大きく定められている。また、周面羽根４の厚さｔ４は１２ｍｍであり、ピッチＰ４は１５０ｍｍである。本実施形態において、周面羽根４は、土砂圧縮管５の基端から基端方向に所定距離Ｌ４だけ離して取り付けられている。第一実施形態において距離Ｌ４は３００ｍｍである。
周面羽根４の各部寸法はこれらの数値に限定されず、地盤Ｇを構成する土砂の性質に応じて適宜に変更され得る。さらに、周面羽根４の形状も回転によって土砂を基端側（掘削時における上方）へ流動させることができれば螺旋形状に限定されない。
【００１３】
図１乃至図３に示すように、鋼管杭１が備える土砂圧縮管５は、先端側開口５１の内径Ｄ５１が基端側開口５２の内径Ｄ５２よりも大きい鉄鋼製のテーパー管によって作製されている。
土砂圧縮管５の基端は杭本体２の外面に対して溶接等によって固定されているため、土砂圧縮管５は杭本体２等と共に軸中心に回転する。図３に示すように土砂圧縮管５の基端側開口５２の内径Ｄ５２は杭本体２の外径Ｄ２と同じであり、基端側開口５２は杭本体２によって塞がれている。基端側開口５２が杭本体２によって塞がれていることにより、鋼管杭１の地盤Ｇへの貫入時において土砂圧縮管５の内側空間に流入した土砂の圧縮度合いを高めることができる。
【００１４】
土砂圧縮管５の厚さやテーパー角度θ５は地盤Ｇを構成する土砂の物性に基づいて定められる。例えば、土砂圧縮管５の厚さは、地盤Ｇを構成する土砂にくい込むことができる厚さに定められる。また、土砂圧縮管５のテーパー角度θ５は、土砂の内部摩擦角度に基づいて定められる。土砂圧縮管５のテーパー角度θ５を土砂の内部摩擦角度に基づいて定めることにより、鋼管杭１の地盤Ｇへの貫入時において土砂圧縮管５を円滑に下降させることができる。
第一実施形態において、土砂圧縮管５の厚さｔ５は１２ｍｍであり、テーパー角度θ５は土砂の内部摩擦角度（３０度）に対して許容角度範囲（±５度）を加味した３０±５度であるが、これらの寸法や角度に限定されない。
【００１５】
図３に示すように、土砂圧縮管５における先端側開口５１の内径Ｄ５１は、先端羽根３の最大回転径Ｄ３以下に定められている。本実施形態では、土砂圧縮管５の先端側外径が先端羽根３の最大回転径Ｄ３と同じ寸法（３９６ｍｍ）に定められているので、先端側開口５１の内径Ｄ５１は先端羽根３の最大回転径Ｄ３よりも土砂圧縮管５の厚さｔ５分だけ小さくなっている。
また、図１に示すように、杭本体２上における土砂圧縮管５の基端の軸方向位置は、先端羽根３の固定位置から基端方向に沿って先端羽根３の最大回転径Ｄ３の位置に定められている。このように構成することにより、鋼管杭１の地盤への貫入時において、先端羽根３が掘削した土砂を効率よく土砂圧縮管５の内側空間に流入させることができる。なお、土砂圧縮管５の基端の軸方向位置は、先端羽根３の固定位置から最大回転径Ｄ３以内の位置であれば同様の作用効果が得られる。
【００１６】
＜鋼管杭１の地中への貫入＞
次に、鋼管杭１の地中への貫入手順について説明する。
図４（ａ）乃至図４（ｄ）は鋼管杭１の地中への貫入手順を段階的に説明する図、図５は鋼管杭１の掘進時における土砂の流れを模式的に説明する図、図６は支持層Ｇ３への到達時における土砂圧縮管５内の土砂を模式的に説明する図である。
図４に示した地盤Ｇは三層構造であり、上方から順に、表層Ｇ１、砂礫層Ｇ２、及び支持層Ｇ３である。例えば、表層Ｇ１は軟弱地盤であり、砂礫層Ｇ２は帯水層であり、支持層Ｇ３は強固地盤である。
図４（ａ）に示すように、鋼管杭１を地中へ貫入するときには、先端羽根３を地表付近に配置した状態で杭本体２を正方向（例えば、時計回り方向）に回転させる。図４（ａ）の状態から、鋼管杭１を軸中心に回転させながら下方へ移動させると、図４（ｂ）に示すように、先端羽根３が表層Ｇ１の内部を下方に向けて掘進する。
【００１７】
このとき、図５において矢印で示すように、先端羽根３が土砂にくい込み、鋼管杭１は地盤Ｇ（表層Ｇ１）内を下方に向けて掘進する。
先端羽根３によって掘削された土砂の一部は土砂圧縮管５の内部空間に流入して圧縮される。本実施形態の鋼管杭１では、図３にて説明したように、土砂圧縮管５における先端側開口５１の内径Ｄ５１を先端羽根３の最大回転径Ｄ３以下に定めているため、鋼管杭１の掘進性を損なうことなく、先端羽根３が掘削した土砂の必要量を土砂圧縮管５の内側空間に流入させることができる。
また、図５に示すように、先端羽根３によって掘削された土砂の他の一部は、鋼管杭１が下方へ掘進していることから、土砂圧縮管５の外周面に沿って相対的に上方（杭本体２の基端側）に流れる。この土砂は、周面羽根４によっても相対的に上方に流れる。言い換えれば、周面羽根４は、土砂の抵抗を受けて鋼管杭１を下方へ掘進させる。
さらに掘進を進めると、図４（ｃ）、及び図４（ｄ）に示すように、先端羽根３は、砂礫層Ｇ２を下方に向けて掘進した後、支持層Ｇ３内を掘進する。先端羽根３が支持層Ｇ３内の規定深さに到達したならば、言い換えれば鋼管杭１が地中に貫入されたならば掘進を終了する。
【００１８】
鋼管杭１が地中に貫入されることにより、土砂圧縮管５は、先端羽根３、及び周面羽根４と共に地盤Ｇの支持層Ｇ３に配置される。支持層Ｇ３は、表層Ｇ１と比較して強度が十分に高く土質が安定している。従って、土砂圧縮管５を先端羽根３と周面羽根４とともに支持層Ｇ３に配置することにより、鋼管杭１は垂直方向に対して高い支持力を発揮する。そして、支持層Ｇ３の強度は既知であるため、土砂圧縮管５や周面羽根４の設計が容易である。
また、図６に示すように、土砂圧縮管５の内部空間には、表層Ｇ１の土砂ＥＳ（Ｇ１）、及び砂礫層Ｇ２の土砂ＥＳ（Ｇ２）が圧縮された状態で充填される。さらに、土砂圧縮管５と先端羽根３との間にも支持層Ｇ３の土砂ＥＳ（Ｇ３）が圧縮されている。当該鋼管杭１では、先端羽根３が掘削した土砂の一部が土砂圧縮管５の内側空間に流入して圧縮されるため、この点でも高い支持力を発揮することができる。従って、当該鋼管杭１によれば、地盤Ｇの表層Ｇ１の土質に左右されず、高く安定した支持力を発現できる。さらに、高く安定した支持力が得られることから、地盤Ｇの揺れに対する抵抗力を高めることができる。
【００１９】
＜第二実施形態の鋼管杭１Ａ＞
前述した第一実施形態の鋼管杭１において、土砂圧縮管５の基端側開口５２は杭本体２によって塞がれていたが、この構成に限定されない。例えば、土砂圧縮管５の基端側開口５２と杭本体２のとの間に土砂を通過させるための隙間を形成してもよい。
以下、このように構成した第二実施形態について説明する。図７は杭本体２の一部を省略して示した第二実施形態の鋼管杭１Ａの正面図、図８（ａ）は土砂圧縮管５Ａの内部構造を示す部分断面図、図８（ｂ）は土砂圧縮管５Ａを基端側から見た図、図８（ｃ）は土砂圧縮管５Ａを先端側から見た図、図９は鋼管杭１の掘進時における土砂の流れを模式的に説明する図、図１０は支持層Ｇ３への到達時における土砂圧縮管５Ａ内の土砂を模式的に説明する図である。
【００２０】
第二実施形態の鋼管杭１Ａにおいて、杭本体２、先端羽根３、及び周面羽根４は、第一実施形態と同じであるため、説明を省略する。
図７、及び図８に示すように、鋼管杭１Ａが備える土砂圧縮管５Ａは、先端側開口５１の内径Ｄ５１が基端側開口５２の内径Ｄ５２よりも大きく、且つ基端側開口５２の内径Ｄ５２が杭本体２の外径Ｄ２よりも大きい鉄鋼製のテーパー管によって作製されている。
【００２１】
土砂圧縮管５Ａの基端は突片５３を介して杭本体２に固定されている。突片５３は、四角形状の鋼板によって作製されており、杭本体２の外周面に対して溶接等によって固定されている。
第二実施形態の鋼管杭１Ａでは、４つの突片５３を杭本体２の外周面に対して周方向へ９０度間隔で固定しているが、この構成に限定されない。例えば、３つの突片５３を１２０度間隔で固定してもよいし、２つの突片５３を１８０度間隔で固定してもよい。要するに、２以上の突片５３を杭本体２の外周面に対して周方向へ間隔を空けて固定すればよい。
土砂圧縮管５Ａの基端には、各突片５３が嵌合される複数の溝５４が形成されており、各溝５４に各突片５３を嵌合させた状態で、土砂圧縮管５Ａの基端を各突片５３に対して溶接等によって固定している。第二実施形態の鋼管杭１Ａでは、土砂圧縮管５Ａの基端が突片５３を介して杭本体２に固定されているため、杭本体２を軸中心に回転させることにより、土砂圧縮管５Ａも軸中心に回転する。
【００２２】
図８（ｂ）、（ｃ）に示すように、土砂圧縮管５Ａを杭本体２に固定した状態において、基端側開口５２の内周面と杭本体２の外周面との間には、土砂を通過させるための基端側隙間ＧＰが形成される。基端側隙間ＧＰの開口面積は、土砂圧縮管５Ａの先端側における開口面積よりも小さい。
図９において矢印で示すように、先端羽根３によって掘削された土砂の一部が土砂圧縮管５Ａの内部空間に流入して圧縮され、基端側隙間ＧＰから少しずつ排出される。すなわち、土砂圧縮管５Ａ内に流入した土砂は、鋼管杭１Ａの地中への貫入に伴って圧縮されながら入れ替わる。
従って、図１０に示すように、土砂圧縮管５Ａが支持層Ｇ３に到達したときにおいて、土砂圧縮管５Ａ内には支持層Ｇ３の土砂ＥＳ（Ｇ３）が圧縮状態で充填される。
このように、第二実施形態の鋼管杭１Ａでは、土砂圧縮管５Ａの内部空間に支持層Ｇ３の土砂ＥＳ（Ｇ３）を圧縮状態で充填できるため、十分な支持力を得ることができる。従って、当該鋼管杭１Ａでも、地盤Ｇの表層Ｇ１の土質に左右されず、高く安定した支持力を発現できる。また、この鋼管杭１Ａでは、基端側隙間ＧＰの開口面積に応じて支持層Ｇ３の土砂ＥＳ（Ｇ３）の圧縮度合いを調整することもできる。
【００２３】
＜変形例＞
各実施形態に記載された構成要素、種類、組み合わせ、形状、その相対配置などは特定的な記載がない限り、この発明の範囲をそれのみに限定する主旨ではなく単なる説明例に過ぎない。
図１１は、第二実施形態の変形例の鋼管杭１Ａ’を説明する部分断面図である。図１１に示すように、変形例の鋼管杭１Ａ’では突片５５を楔形状の鋼板によって作製し、土砂圧縮管５Ａの基端内周面と杭本体２のそれぞれに固定している点が第二実施形態の鋼管杭１Ａと相違している。変形例の鋼管杭１Ａ’も第二実施形態の鋼管杭１Ａと同様の作用効果を奏する。
【００２４】
図１２は、第一実施形態の第一変形例の鋼管杭１’を説明する図である。図１２に示すように、第一変形例の鋼管杭１’では土砂圧縮管５’の先端に地盤Ｇを掘削するための掘削刃５６を設けている点が第一実施形態の鋼管杭１と相違している。第一変形例の鋼管杭１’では、土砂圧縮管５’の掘削刃５６によって地盤Ｇの掘削を効率よく行うことができる。なお、第二実施形態の鋼管杭１において、土砂圧縮管５Ａの先端に掘削刃５６を設けてもよい。
【００２５】
図１３は、第一実施形態の第一変形例の鋼管杭１”を説明する部分断面図である。図１３に示すように、第二変形例の鋼管杭１”では土砂圧縮管５Ｂが先端側の円筒部５７と基端側のテーパー部５８とを備えている点が第一実施形態の鋼管杭１と相違している。第一変形例の鋼管杭１”も第一実施形態の鋼管杭１と同様の作用効果を奏する。
なお、第二実施形態の鋼管杭１Ａにおいて土砂圧縮管５Ａを円筒部５７とテーパー部５８とによって構成してもよい。
【００２６】
[本発明の実施態様例と作用、効果のまとめ]
＜第一の実施態様＞
本態様に係る鋼管杭１、１Ａは、軸中心に回転される杭本体２と、杭本体２の先端寄りに固定され、杭本体２と共に回転して地中を掘進する先端羽根３と、先端羽根３との間に基端方向へ間隔を空けて杭本体２に固定され、杭本体２と共に回転して土砂を杭本体２の基端に向けて流動させる周面羽根４と、先端羽根３と周面羽根４との間の杭本体２に固定され、先端側開口５１の内径が基端側開口５２の内径よりも大きい管体によって構成された土砂圧縮管５、５Ａと、を備えたことを特徴とする。
本態様に係る鋼管杭１、１Ａによれば、先端羽根３と周面羽根４との間の杭本体２に土砂圧縮管５、５Ａを固定しているため、地盤Ｇへの貫入時に土砂圧縮管５、５Ａが先端羽根３、及び周面羽根４と共に地盤Ｇの支持層Ｇ３に配置される。支持層Ｇ３は表層Ｇ１と比較して強度が十分に高く土質が安定していることから、当該鋼管杭１、１Ａによれば、地盤Ｇの表層Ｇ１の土質に左右されず、高く安定した支持力を発現できる。また、当該鋼管杭１、１Ａでは、先端羽根３が掘削した土砂の一部が土砂圧縮管５、５Ａの内側空間に流入して圧縮されるため、この点でも支持力を高めることができる。さらに、高く安定した支持力が得られることから、地盤Ｇの揺れに対する抵抗力を高めることができる。
【００２７】
＜第二の実施態様＞
本態様に係る鋼管杭１、１Ａは、土砂圧縮管５、５Ａの先端が円形であり、且つ直径が先端羽根３の最大回転径以下であることを特徴とする。
本態様に係る鋼管杭１、１Ａによれば、鋼管杭１の掘進性を損なうことなく、先端羽根３が掘削した土砂の必要量を土砂圧縮管５、５Ａの内側空間に流入させることができる。
【００２８】
＜第三の実施態様＞
本態様に係る鋼管杭１、１Ａは、土砂圧縮管５、５Ａがテーパー管であり、且つテーパー角度θ５が土砂の内部摩擦角度に基づいて定められていることを特徴とする。
本態様に係る鋼管杭１、１Ａによれば、鋼管杭１の地盤Ｇへの貫入時において土砂圧縮管５を円滑に下降させることができる。
【００２９】
＜第四の実施態様＞
本態様に係る鋼管杭１、１Ａは、杭本体２上における土砂圧縮管５、５Ａの基端の軸方向位置が、先端羽根３の固定位置から基端方向に沿って先端羽根３の最大回転径Ｄ３以内の位置であることを特徴とする。
本態様に係る鋼管杭１、１Ａによれば、先端羽根３が掘削した土砂を効率よく土砂圧縮管５、５Ａの内側空間に流入させることができる。
【００３０】
＜第五の実施態様＞
本態様に係る鋼管杭１’は、土砂圧縮管５’の先端に掘削刃５６を設けたことを特徴とする。
本態様に係る鋼管杭１’によれば、土砂圧縮管５’によって地盤Ｇの掘削を効率よく行うことができる。
【００３１】
＜第六の実施態様＞
本態様に係る鋼管杭１は、土砂圧縮管５の基端側開口５２が杭本体２によって塞がれていることを特徴とする。
本態様に係る鋼管杭１によれば、土砂圧縮管５の内側空間に流入した土砂の圧縮度合いを高めることができる。
【００３２】
＜第七の実施態様＞
本態様に係る鋼管杭１Ａは、土砂圧縮管５Ａの基端側開口５２と前記杭本体２との間に、土砂を通過させる基端側隙間ＧＰを形成したことを特徴とする。
本態様に係る鋼管杭１によれば、土砂圧縮管５Ａの土砂は、鋼管杭１の地中への貫入に伴って圧縮されながら入れ替わるため、土砂圧縮管５Ａが支持層Ｇ３に到達したときに土砂圧縮管５Ａ内に支持層Ｇ３の土砂を圧縮状態で充填できる。
【符号の説明】
【００３３】
１、１Ａ…鋼管杭、２…杭本体、３…先端羽根、３１…羽根部材、３２…プレート、４…周面羽根、５、５Ａ…土砂圧縮管、５１…先端側開口、５２…基端側開口、５３…突片、５４…溝、５６…掘削刃、θ５…土砂圧縮管のテーパー角度、Ｇ…地盤、Ｇ３…支持層、ＧＰ…基端側隙間
【要約】
【課題】地盤の表層の土質に左右されず、高く安定した支持力を発現可能な鋼管杭１を実現する。
【解決手段】鋼管杭１は、軸中心に回転される杭本体２と、杭本体２の先端寄りに固定され、杭本体２と共に回転して地中を掘進する先端羽根３と、先端羽根３との間に基端方向へ間隔を空けて杭本体２に固定され、杭本体２と共に回転して土砂を杭本体２の基端に向けて流動させる周面羽根４と、先端羽根３と周面羽根４との間の杭本体２に固定され、先端側開口５１の内径が基端側開口５２の内径よりも大きい管体によって構成された土砂圧縮管５と、を備えている。
【選択図】図１【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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