(57)【要約】【課題】軟弱地盤等や隙間の多い地盤等に打込む場合に、杭先端に大きな支持力を得る鋼管杭であって、低コストの拡底金具を有する鋼管杭を提供する。【解決手段】回転により地盤に圧入する鋼管杭２は、鋼管杭２の先端に鋼管杭の断面積より大きな面積の平板形状の拡底金具１が固定されており、拡底金具１には、鋼管杭２の先端の下方にある地盤を掘削する掘削刃５が垂下するように固定されており、掘削刃は、鋼管杭の回転によって拡底金具の外周側にある土を中心側の鋼管杭先端の下に集めるように形成されている。拡底金具を正方形の平板部材から形成し、掘削刃を、四隅の三角形状部分を平板部分から直角に下方に折曲げて形成し、各掘削刃部分の折曲げ線と隣接する辺とでなす角度が鋼管杭の回転方向にみて掘削刃先端側でほぼ５０度に形成する。【選択図】          図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転により地盤に圧入する鋼管杭であって、
鋼管杭の先端に該鋼管杭の断面積より大きな面積の平板形状の拡底金具が固定されており、該拡底金具には、鋼管杭先端の下方にある地盤を掘削する掘削刃が垂下するように固定されており、該掘削刃は、鋼管杭の回転によって拡底金具の外周側にある土を中心側の鋼管杭先端の下に集めるように形成されていることを特徴とする鋼管杭。
【請求項２】
請求項１に記載の鋼管杭であって、前記拡底金具は、正方形の平板部材から形成され、前記掘削刃が、四隅の三角形状部分を平板部分から直角に下方に折曲げて形成されたことを特徴とする鋼管杭。
【請求項３】
請求項２に記載の鋼管杭であって、前記拡底金具の平板部分は八角形であり、各掘削刃部分の折曲げ線と隣接する辺とでなす角度が前記鋼管杭の回転方向にみて掘削刃先端側でほぼ５０度であることを特徴とする鋼管杭。
【請求項４】
請求項１に記載の鋼管杭であって、前記拡底金具は、正三角形の平板部材から形成され、前記掘削刃は、３つの隅の三角形状部分を平板部分から直角に下方に折曲げて形成されたことを特徴とする鋼管杭。
【請求項５】
請求項４に記載の鋼管杭であって、前記拡底金具の平板部分は六角形であり、各掘削刃部分の折曲げ線と隣接する辺とでなす角度が前記鋼管杭の回転方向にみて掘削刃先端側でほぼ６５度であることを特徴とする鋼管杭。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１項に記載の鋼管杭であって、前記拡底金具の平板部分には中心から半径方向に延びる、補強用の細長い凹部又は凸部がプレス成形されていることを特徴とする鋼管杭。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか１項に記載の鋼管杭であって、前記拡底金具の平板部分の中心には鋼管杭の中心軸線に整列するガイドピンが垂下するように固着してあることを特徴とする鋼管杭。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか１項に記載の鋼管杭であって、前記拡底金具の平板部分には、前記掘削刃のない部分において鋼管杭の外周から拡底金具の外周に向けて半径方向に延びる切込みが、掘削刃で掘削した土を上方側に排出するように形成されていることを特徴とする鋼管杭。
【請求項９】
回転により地盤に圧入する鋼管杭用の拡底金具であって、
鋼管杭の先端に固定されるように形成され、鋼管杭の先端側の断面積より大きな面積の平板形状の部材から成り、該平板形状の部分を折り曲げて鋼管杭先端から垂下するように形成された掘削刃を有し、該掘削刃は、鋼管杭の回転によって拡底金具の外周側にある土を中心側の鋼管杭先端の下に集めるように形成されていることを特徴とする鋼管杭用拡底金具。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、回転により地盤に圧入する鋼管杭及び鋼管杭用拡底金具に関する。
【０００２】
【従来の技術】
特開２００２−２１２９４７号公報（特許文献１）には、本願出願人に係る拡底鋼管杭が開示されている。この鋼管杭は、先端付近に円錐形状の拡底支持翼を杭外周に固定し、回転による圧入又は回転のない圧入によって、杭先端の周辺地盤への撹乱を低減し、杭先端の支持力を大きくするもので、住宅等の小規模建物の基礎として地盤に圧入する鋼管杭として有効に利用できる。特に、地盤があまり強くなく、螺旋羽根を設けた鋼管杭であって底面積が杭先端の断面積であるような支持面積が小さい場合に初期沈下を生じていた従来の鋼管杭に対比して、鋼管杭の先端へ大きな支持力を得ている。特開平９−２９１５２８号公報（特許文献２）には、鋼管杭の先端付近の内側に一定深さの底蓋を設けるとともに底蓋から一定長さの刃を先端側に突出した鋼管杭が開示されている。この鋼管杭は圧入の際底蓋によって土が中空の鋼管杭から上方に排出されないので杭先端側の土が圧縮されるとともに刃も作用して杭先端部の土が圧密になり、杭先端の支持力が増すというものである。実用新案登録第３００８３６９号公報（特許文献３）には、鋼管杭の先端に、平板形状の三角板を上下に互い違いに屈曲して形成した掘削刃を設けた金具を取付けて、地盤への食い込みを改善した鋼管杭が開示されている。特開平１１−２９３６７０号公報（特許文献４）には、鋼管杭の先端に、平板支持体に刃形状の排土板を垂設した平板体を固定し、鋼管杭先端の下方の土を中心から外側に排土して、硬い地盤を破壊して軟弱にして鋼管杭の圧入を容易にする鋼管杭が開示されている。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００２−２１２９４７号公報
【特許文献２】
特開平９−２９１５２８号公報
【特許文献３】
実用新案登録第３００８３６９号公報
【特許文献４】
特開平１１−２９３６７０号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
特許文献１に記載の鋼管杭は、強くない地盤に圧入した場合、杭先端に大きな支持力を得るので好ましい。しかし、鋼管杭先端付近に円錐形状の拡底支持翼を溶接等によって固定する必要があり、製造コスト等の面で鋼管杭が高価になる。特許文献２に記載の鋼管杭は、圧入の際底蓋によって土が中空の鋼管杭から排出されないので杭先端側の土が圧縮されて杭先端の支持力が増すというものであるが、軟弱な地盤で大きな支持力を得るためには、鋼管杭の外径を大きくする必要があるが、圧入を可能にするためには、鋼管杭の外径を大きくするのには限りがあり、軟弱な地盤での鋼管杭先端への大きな支持力は期待できない。特許文献３の鋼管杭は地盤への食い込みを増すことを目的としたものであり、鋼管杭先端の支持力の強化は望めない。特許文献４の鋼管杭は、硬い地盤への鋼管杭の圧入を目的として、硬い地盤を破壊して軟弱にして圧入を容易にする鋼管杭であり、強くない地盤に打込む杭先端に大きな支持力を得るものではない。
【０００５】
従って、本発明の目的は、軟弱地盤等や隙間の多い地盤等の、強くない地盤に打込む場合に、杭先端に大きな支持力を得る鋼管杭であって、低コストの鋼管杭を提供することにあり、その鋼管杭に用いる拡底金具を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
かかる目的を達成するため、本発明に係る、回転により地盤に圧入する鋼管杭は、鋼管杭の先端に該鋼管杭の断面積より大きな面積の平板形状の拡底金具が固定されており、該拡底金具には、鋼管杭先端の下方にある地盤を掘削する掘削刃が垂下するように固定されており、該掘削刃は、鋼管杭の回転によって拡底金具の外周側にある土を中心側の鋼管杭先端の下に集めるように形成されていることを特徴とする。
【０００７】
上記本発明に係る鋼管杭によれば、鋼管杭の断面積より大きな面積の平板形状の拡底金具が固定されていて、杭先端の支持面積を大きくして杭先端の支持力を大きくするだけでなく、拡底金具の掘削刃が、鋼管杭の回転によって拡底金具の外周側にある土を中心側の鋼管杭先端の下に集めるので、杭先端側の土が杭の中心側に圧縮されて圧密になり、地盤があまり強くなくても、あるいは、土の密度が低くてすかすかであっても、杭先端側には固い地盤が形成され、それにより、杭先端の支持力が増す。従って、軟弱地盤等や隙間の多い地盤等の、強くない地盤に本発明の鋼管杭を打込むと杭先端に大きな支持力を得ることができ、また、杭先端に固定される拡底金具は、平板部材に掘削刃を固定した単純な構成であるので、この拡底金具を固定した鋼管杭も低コストで得られる。
【０００８】
上記鋼管杭において、拡底金具を正方形の平板部材から形成し、掘削刃が、四隅の三角形状部分を平板部分から直角に下方に折曲げて形成することができる。その場合、八角形の拡底金具の平板部分において、各掘削刃部分の折曲げ線と隣接する辺とでなす角度が鋼管杭の回転方向にみて掘削刃先端側でほぼ５０度に形成して、４５度より５度ほど開くように形成して、土を多くすくうだけでなく、回転方向にみて掘削刃後端側部分が５０度の角度すなわち４５度より５度多い角度の分だけ半径方向内側にあるので、掘削刃が鋼管杭の回転によって拡底金具の外周側からすくった土を中心側の鋼管杭先端の下に一層多く集めて、杭先端側の土を杭の中心側に圧密に圧縮する。なお、この角度は、鋼管杭の回転と土の強度と掻き取りとの兼ね合いで定められる。別の態様では、拡底金具を正三角形の平板部材から形成して、掘削刃を３つの隅の三角形状部分を平板部分から直角に下方に折曲げて形成することもできる。その場合、六角形の平板部分において、各掘削刃部分の折曲げ線と隣接する辺とでなす角度が鋼管杭の回転方向にみて掘削刃先端側でほぼ６５度に形成して、６０度より５度ほど開くように形成してもよい。これにより、土を多くすくうとともに、すくった土を中心側の鋼管杭先端の下に一層多く集めて、杭先端側の土を杭の中心側に圧密に圧縮する。
【０００９】
上記の鋼管杭の平板形状の拡底金具の平板部分に、中心から半径方向に延びる補強用の細長い凹部又は凸部をプレス成形するのが好ましい。これによって、拡底金具の厚さを、例えば、１２ｍｍの厚さから９ｍｍの厚さのものにすることができ、一層低コストにでき、鋼管杭の先端の重量も軽くできる。また、拡底金具の平板部分の中心に鋼管杭の中心軸線に整列するガイドピンを垂下するように固着するのが好ましく、鋼管杭の打込み前の中心位置決めが容易にできる。更に、拡底金具の平板部分には、掘削刃のない部分において鋼管杭の外周から拡底金具の外周に向けて半径方向に延びる切込みを、掘削刃で掘削した土を上方側に排出するように形成するのが好ましい。
【００１０】
本発明によれば、回転により地盤に圧入する鋼管杭用の拡底金具が提供され、この拡底金具は、鋼管杭の先端に固定されるように形成され、鋼管杭の先端側の断面積より大きな面積の平板形状の部材から成り、該平板形状の部分を折り曲げて鋼管杭先端から垂下するように形成された掘削刃を有し、該掘削刃は、鋼管杭の回転によって拡底金具の外周側にある土を中心側の鋼管杭先端の下に集めるように形成されていることを特徴とする。この拡底金具は、平板部材に掘削刃を固定した単純な構成であるので、この拡底金具を固定した鋼管杭も低コストで得られる。この拡底金具を鋼管杭の先端に固着すれば、杭先端の支持面積を大きくして杭先端の支持力を大きくするだけでなく、拡底金具の外周側にある土を中心側の鋼管杭先端の下に集めるので、杭先端側の土が杭の中心側に圧縮されて圧密になり、軟弱地盤等や隙間の多い地盤等の、強くない地盤に本発明の鋼管杭を打込むと杭先端に大きな支持力を得ることができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る拡底金具付き鋼管杭について説明する。図１には、第１実施例に係る、拡底金具１が先端に固着された鋼管杭２の先端付近の部分が示されている。図１において、鋼管杭２は、中空の筒状体に形成されており、住宅等の小規模建物の基礎として地盤に圧入する鋼管杭として上方に所定の長さ延びているが、図示の便宜上、先端部分しか示されていない。図２には、図１の鋼管杭が固着される前の、図１の下方側から見た、拡底金具１の底面図が示されている。図３には図２の拡底金具１のＡ−Ａ線断面図が示されている。図１において、拡底金具１は、例えば溶接によって鋼管杭２の先端に固着される。鋼管杭２の先端に固着される拡底金具１は、一定強度の金属板（例えば、鋼鈑）材料で形成される。鋼管杭２は、例えば、図１の矢印３（図２の矢印３Ａも含む）の方向へ回転させつつ軸方向に押圧することにより、地盤に圧入される。
【００１２】
拡底金具１は、鋼管杭２の断面積より大きな面積の平板形状の部材で形成される。第１実施例において、拡底金具１は正方形の平板部材から形成される。拡底金具１には、鋼管杭２の先端の下方にある地盤を掘削する掘削刃５が垂下するように固定される。第１実施例において、掘削刃５は、正方形の平板部材の四隅の三角状部分平板部分から直角に下方に折曲げて、４個形成される。４個の掘削刃５を形成したことにより、拡底金具１の平板部分６はほぼ正八角形になる。拡底金具１の大きさは、平板部分６を大雑把に円形としてみて、その直径を、鋼管杭２の直径（Ｄ）の２．５倍（２．５Ｄ）にするのが好ましいことが経験的に分かっている。
【００１３】
掘削刃５は、鋼管杭２の回転によって、拡底金具１の外周側にある土を中心側すなわち鋼管杭２先端の下に集めるように形成されている。第１実施例では、八角形の拡底金具１の平板部分６において、各掘削刃部分の折曲げ線７（７Ａ、７Ｂ、７Ｃ）と隣接する辺９（９Ａ、９Ｂ、９Ｃ）とでなす角度αが鋼管杭の回転方向にみて掘削刃先端側でほぼ５０度に形成して、４５度より５度ほど開くように形成してある。鋼管杭２が矢印３（図１）の方向に回転すると拡底金具１が矢印３Ａ（図２）の方向に回転し、各掘削刃の先端側が内接円１０より外周側に位置するので、拡底金具１の外周側にある土を多くすくう。そして、それだけでなく、回転方向にみて掘削刃５の後端側部分は５０度の角度すなわち４５度より５度多い角度の分だけ、先端側部分より内接円１０の半径方向にみて内側にあるので、各掘削刃５が鋼管杭の回転によって拡底金具１の外周側からすくった土を、拡底金具１の中心側すなわち鋼管杭２の先端の下に多く集め、杭先端側の土を杭の中心側に圧密に圧縮する。そのため、杭先端側の土が杭の中心側に圧縮されて圧密になり、軟弱地盤等や隙間の多い地盤等の、強くない地盤に鋼管杭２を打込むと杭先端に大きな支持力を得ることができる。なお、角度αは、鋼管杭２が回転するときの土の抵抗と土の掻き取り量との兼ね合いで定められる。
【００１４】
拡底金具１の平板部分６は、プレス成形によって、中心から半径方向に延びる補強用の細長い凹部１１（又は凸部）が、掘削刃５を支持する部分を補強するように間隔をおいて掘削刃５の数（図示の例では４個）に合わせて形成される。図２及び図３に、補強用の細長い凹部１１（又は凸部）が示されている。かかる補強用細長い凹部１１（又は凸部）によって、拡底金具１の平板部分６、特に、掘削刃５の支持部分の強度を強くできる。図４の拡底金具１Ａは、補強用の細長い凹部を有しない。このような、拡底金具１Ａで鋼管杭を地盤に圧入した場合、拡底金具の厚さは１２ｍｍの厚さを必要とした。それに対して、補強用の細長い凹部１１（又は凸部）が形成された拡底金具１が固着された鋼管杭の場合には、拡底金具１を９ｍｍの厚さにすることができた。それにより、低コストにでき、鋼管杭の先端の重量も軽くできた。なお、この補強用の細長い凹部（又は凸部）は必須ではなく、補強用の細長い凹部（又は凸部）のない、図４の拡底金具１Ａを鋼管杭２の先端に固着してもよい。
【００１５】
また、拡底金具１の平板部分６の中心には、鋼管杭２の中心軸線に整列するガイドピン１３が垂下するように固着される。ガイドピン１３は必須ではないが、ガイドピン１３によって、鋼管杭２の先端の中心を、目標とする地盤の所定位置に打込みに位置決めするのが容易にできるという利点がある。また、地盤へ圧入する際にも、中心ガイドとして作用して、鋼管杭２を圧入の方向を適正に維持することを確実にする。
【００１６】
更に、拡底金具の平板部分６の掘削刃５のない部分には、鋼管杭２の外周に対応する位置から拡底金具１の平板部分６の外周縁へ半径方向に延びる切込み１４が形成されている。この切込み１４は、掘削刃５で掘削した土を上方側に排出するように作用する。切込み１４は、平板部分６に、鋼管杭２の外周に対応する位置から平板部分６の外周縁へ半径方向に延びる分割線を形成し、その両側の部分の回転方向（矢印３Ａの方向）の前方側部分１５を上方に傾斜させ、後方側部分１７を下方に傾斜することによって形成できる。切込み１４の半径方向内側の部分が鋼管杭２の外周に対応する位置で終わっているのは、鋼管杭の真下の土は圧密に圧縮され、外部へ排出すべきでないからである。
【００１７】
図５は、拡底金具１を先端に固着した鋼管杭２を地盤に回転しながら圧入した地盤の様子を示している。各掘削刃５が鋼管杭の回転によって拡底金具１の外周側からすくった土を、拡底金具１の中心側すなわち鋼管杭２の先端の真下に集めて、杭先端側の土を杭の中心側に圧密に圧縮する。そのため、杭先端側の土部分１８が杭の中心側に圧縮されて圧密になり、軟弱地盤等や隙間の多い地盤等の、強くない地盤に鋼管杭２を打込んだとしても杭先端には、拡底金具１を介して大きな支持力を得ることができる。なお、上記のように、拡底金具１は、平板部材から折曲げやプレス成形等の板金加工で形成できるので、極めて低コストで製造できる。
【００１８】
図６及び図７は第２の実施例に係る拡底金具２１を示している。拡底金具２１は、図７に図示のように、正三角形の平板部材から形成される。掘削刃２２は、３つの隅の三角形状部分を平板部分から直角に下方に折曲げて形成される。掘削刃２２を折曲げて形成した後の平板部分２３は、ほぼ正六角形に形成される。各掘削刃２２において、掘削刃部分の折曲げ線２５と隣接する辺２６とでなす角度βは、鋼管杭２の回転方向（矢印３Ａの方向）にみて掘削刃先端側でほぼ６５度に設定される。このように、鋼管杭の回転方向にみて掘削刃先端側でほぼ６５度に形成して、６０度より５度ほど開くように形成して、土をより多くすくうとともに、すくった土を中心側の鋼管杭先端の下に一層多く集めて、杭先端側の土を杭の中心側に圧密に圧縮する。掘削刃２２は、三角形状平板から３つの隅の三角形状部分を直角に下方に折曲げた場合、下方に長くなり回転圧入の際の抵抗が大きくなるので、図６及び図７の切断線２７で切断してもよい。他の部分は、第１実施例に係る拡底金具１と同じであるので、同じ符号を付して説明を省略する。なお、補強用の細長い凹部１１（又は凸部）は、掘削刃２２の数に合わせて、３個形成される。また、この補強用の細長い凹部１１が必須ではない点、ガイドピン１３が必須ではない点も第１実施例の拡底金具１と同様である。
【００１９】
【発明の効果】
本発明に係る鋼管杭によれば、杭先端の支持面積を大きくして杭先端の支持力を大きくするだけでなく、杭先端側の土が杭の中心側に圧縮されて圧密になり、地盤があまり強くなくても、あるいは、土の密度が低くてすかすかであっても、杭先端側には固い地盤が形成されて、杭先端の支持力が増す。従って、軟弱地盤等や隙間の多い地盤等の、強くない地盤に本発明の鋼管杭を打込むと杭先端に大きな支持力を得ることができ、また、杭先端に固定される拡底金具は、平板部材に掘削刃を固定した単純な構成であるので、この拡底金具を固定した鋼管杭も低コストで得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例に係る拡底金具付きの鋼管杭の先端部分を示す正面図である。
【図２】図１の拡底金具を図１の下面側からみた底面図である。
【図３】図２の拡底金具のＡ−Ａ線断面図である。
【図４】図２の拡底金具において補強用の凹部（又は凸部）を形成しない拡底金具の図２と同様の底面図である。
【図５】本発明の第１実施例に係る拡底金具付きの鋼管杭を回転しながら圧入した場合の地盤の圧密状態を示す図である。
【図６】本発明の第２実施例に係る拡底金具付きの鋼管杭の先端部分を示す正面図である。
【図７】図６の拡底金具を図６の下面側からみた底面図である。
【符号の説明】
１  拡底金具
２  鋼管杭
５  掘削刃
６  平板部分
７  折曲げ線
９  隣接辺
１０  内接円
１１  細長い凹部
１３  ガイドピン
１４  切込み
１５  前方側部分
１７  後方側部分
１８  圧密な土部分
２１  第２実施例に係る拡底金具
２２  掘削刃
２３  平板部分
２５  折曲げ線
２６  隣接辺
２７  切断線
【図１】
2004270357.tif 000003
【図２】
2004270357.tif 000004
【図３】
2004270357.tif 000005
【図４】
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【図５】
2004270357.tif 000007
【図６】
2004270357.tif 000008
【図７】
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