(57)【要約】【課題】軟弱な地盤であっても安定的に立設することができる優れた支持力を有する基礎鋼管杭およびその安定支持工法を提供すること。【解決手段】杭本体１の外周には、少なくとも一部が切断されたフランジ状の拡底板２が設けられており、この拡底板２は、垂設した杭本体１に対して水平となる水平板部２１を備え、切断部分における端縁の一方が上向き、他方が下向きに曲起されて掘削ブレード２２が形成されるとともに、前記水平板部２１の上面には複数の土砂掻込み突起２３が前記拡底板２の回転方向に対して斜行的に配設されており、この土砂掻込み突起２３は、貫入する杭本体１が回転すると拡底板２の上面付近の土砂が当該拡底板２の内側に掻き寄せることができ、掘削箇所における土砂密度の低下を防止することにより、杭本体１の周面の摩擦抵抗および拡底板支持力を上げることができるようにするという技術的手段を採用した。【選択図】  図１
2004324172.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
建設構造物の基礎として地中に貫入する鋼管杭であって、
杭本体１の外周には、少なくとも一部が切断されたフランジ状の拡底板２が設けられており、
この拡底板２は、垂設した杭本体１に対して水平となる水平板部２１を備え、かつ、この水平板部２１は当該拡底板２の全面積の少なくとも半分以上を占めることにより、鉛直方向の支持力を確保して、かつ、載荷重に対する前記杭本体１の回転力の発生を防止することができる一方、
前記拡底板２の切断部分における端縁の一方が上向き、他方が下向きに曲起されて掘削ブレード２２が形成されるとともに、前記水平板部２１の上面には複数の土砂掻込み突起２３が前記拡底板２の回転方向に対して斜行的に配設されており、この土砂掻込み突起２３は、貫入する杭本体１が回転すると拡底板２の上面付近の土砂が当該拡底板２の内側に掻き寄せることができ、掘削箇所における土砂密度の低下を防止することにより、杭本体１の周面の摩擦抵抗および拡底板支持力を上げることができることを特徴とする基礎鋼管杭。
【請求項２】
杭本体１の先端頭部に先端掘削刃１１が配設されていることを特徴とする請求項１記載の基礎鋼管杭。
【請求項３】
拡底板２の掘削ブレード２２の先端に地盤硬度に応じて付加ブレード２２ａを着脱交換自在に構成したことを特徴とする請求項１または２記載の基礎鋼管杭。
【請求項４】
拡底板２の掘削ブレード２２の下面に補強リブ２４が固定されたことを特徴とする請求項１〜３の何れか一つに記載の基礎鋼管杭。
【請求項５】
拡底板２の補強リブ２４が外周外側に突出されていることを特徴とする請求項４記載の基礎鋼管杭。
【請求項６】
拡底板２の水平板部２１の外周下面に押さえ板２５を突設したことを特徴とする請求項１〜５の何れか一つに記載の基礎鋼管杭。
【請求項７】
拡底板２が杭本体１の外周に複数回巻き付けられて形成されていることを特徴とする請求項１〜６の何れか一つに記載の基礎鋼管杭。
【請求項８】
建設構造物の基礎としての鋼管杭を安定的に支持する工法であって、
杭本体１の外周に拡底板２を周設して鋼管杭を構成する一方、前記拡底板２は、少なくとも一部が切断したフランジ状で、垂設した杭本体１に対して水平で当該拡底板２の全面積の少なくとも半分以上を占める水平板部２１を備えており、かつ、前記切断部分における端縁の一方を上向き、他方を下向きに曲起して掘削ブレード２２を形成するとともに、前記水平板部２１の上面には複数の土砂掻込み突起２３が前記拡底板２の回転方向に対し斜行的に配設し、
この鋼管杭を起立させ、当該杭本体１を回転せしめることにより拡底板２に形成した掘削ブレード２２で地盤土壌を掘削しながら杭本体１を貫入し、
当該杭本体１を正転させて、前記土砂掻込み突起２３によって拡底板２の上面付近の土砂を杭本体１方向に掻き寄せることにより、掘削箇所における土砂密度の低下を防止するとともに、杭本体１の周面における土砂との摩擦抵抗を増強し、
当該水平板部２１により、鋼管杭の鉛直方向の支持力を確保して、かつ、載荷重に対する前記杭本体１の回転力の発生を防止できることを特徴とする鋼管杭の安定支持工法。
【請求項９】
杭本体１を回転させて掘削した地盤土壌に、軽焼マグネシヤを主成分とする水硬性硬化剤を注入しながら掘削土砂と前記水硬性硬化剤とを混合し、当該杭本体１を貫入してゆき、
次いで、拡底板２の上面に形成された土砂掻込み突起２３によって、前記混合された土砂と水硬性硬化剤とを杭本体１方向に掻き寄せ、
然る後、前記水硬性硬化剤が硬化することにより、掘削孔における低密度化を防止するとともに、杭本体１の周面における摩擦抵抗を上げて安定した支持力を付与することを特徴とする請求項８記載の鋼管杭の安定支持工法。
【請求項１０】
杭本体１を繰り返し交互に正逆転することにより掘削箇所の土壌を解しながら、水硬性硬化剤を投入せしめることを特徴とする請求項９記載の基礎鋼管杭の安定支持工法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、建設技術の改良、更に詳しくは、軟弱な地盤であっても優れた支持力によって安定的に立設することができる基礎鋼管杭およびその安定支持工法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
周知のとおり、構造物を支持するためには、基礎部材として鋼管杭を地中に貫入する。特に、軟弱な地盤においては、直棒状の杭本体のみでは支持力が小さいため、補強するために杭本体の外周に拡底板を固定したものがあるが、この拡底板を螺旋状に形成して埋設施工し易いように構成したものが開示されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
しかしながら、このような螺旋状の拡底板においては、その傾斜角度によって拡底板の有効面積が減少して支持力が低下するとともに、鋼管杭本体にかかる載荷重が杭全体に回転力を発生させてしまうという問題がある。
【０００４】
また、施工の際、拡底板を回転貫入させることに連れて、土砂を拡底板外側へ次々と押し遣って排除してしまうため、拡底板上面付近における土砂密度が低下して水平支持力が下がってしまい、杭が沈下してしまうという問題がある。
【０００５】
かと言って、水平部分のみの拡底板を有する鋼管杭にあっては、水平支持力には優れているものの、埋設作業が大変であって、しかも、撤去や再利用の際の引き抜き作業も非常に困難である。
【０００６】
【特許文献１】
特開２００１−２２０７３９号公報  （第２−３頁、第１−４図）
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は従来の鋼管杭に上記のような問題があったことに鑑みて為されたものであり、軟弱な地盤であっても安定的に立設することができる優れた支持力を有する基礎鋼管杭を提供することを技術的課題とする。
【０００８】
また、本発明は、基礎鋼管杭を確実かつ安定的に立設することができる基礎鋼管杭の安定支持工法を提供することを技術的課題とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明者が上記課題を解決するために採用した手段を添付図面を参照して説明すれば次のとおりである。
【００１０】
即ち、本発明は、建設構造物の基礎として地中に貫入する鋼管杭であって、
杭本体１の外周には、少なくとも一部が切断されたフランジ状の拡底板２が設けられており、
この拡底板２は、垂設した杭本体１に対して水平となる水平板部２１を備え、か
つ、この水平板部２１は当該拡底板２の全面積の少なくとも半分以上を占めることにより、鉛直方向の支持力を確保して、かつ、載荷重に対する前記杭本体１の回転力の発生を防止することができる一方、
前記拡底板２の切断部分における端縁の一方が上向き、他方が下向きに曲起されて掘削ブレード２２が形成されるとともに、前記水平板部２１の上面には複数の土砂掻込み突起２３が前記拡底板２の回転方向に対して斜行的に配設されており、この土砂掻込み突起２３は、貫入する杭本体１が回転すると拡底板２の上面付近の土砂が当該拡底板２の内側に掻き寄せることができ、掘削箇所における土砂密度の低下を防止することにより、杭本体１の周面の摩擦抵抗および拡底板支持力を上げることができるようにするという技術的手段を採用することによって基礎鋼管杭を完成させた。
【００１１】
また、本発明は、上記課題を解決するために、必要に応じて上記手段に加え、杭本体１の先端頭部に先端掘削刃１１を配設するという技術的手段を採用した。
【００１２】
更にまた、本発明は、上記課題を解決するために、必要に応じて上記手段に加え、拡底板２の掘削ブレード２２の先端に地盤硬度に応じて付加ブレード２２ａを着脱交換自在に構成するという技術的手段を採用した。
【００１３】
更にまた、本発明は、上記課題を解決するために、必要に応じて上記手段に加え、拡底板２の掘削ブレード２２の下面に補強リブ２４を固定するという技術的手段を採用した。
【００１４】
更にまた、本発明は、上記課題を解決するために、必要に応じて上記手段に加え、拡底板２の補強リブ２４を外周外側に突出するという技術的手段を採用した。
【００１５】
更にまた、本発明は、上記課題を解決するために、必要に応じて上記手段に加え、拡底板２の水平板部２１の外周下面に押さえ板２５を突設するという技術的手段を採用した。
【００１６】
更にまた、本発明は、上記課題を解決するために、必要に応じて上記手段に加え、拡底板２を杭本体１の外周に複数回巻き付けて形成するという技術的手段を採用した。
【００１７】
また、本発明は、建設構造物の基礎としての鋼管杭を安定的に支持する工法であって、
杭本体１の外周に拡底板２を周設して鋼管杭を構成する一方、前記拡底板２は、少なくとも一部が切断したフランジ状で、垂設した杭本体１に対して水平で当該拡底板２の全面積の少なくとも半分以上を占める水平板部２１を備えており、かつ、前記切断部分における端縁の一方を上向き、他方を下向きに曲起して掘削ブレード２２を形成するとともに、前記水平板部２１の上面には複数の土砂掻込み突起２３が前記拡底板２の回転方向に対し斜行的に配設し、
この鋼管杭を起立させ、当該杭本体１を回転せしめることにより拡底板２に形成した掘削ブレード２２で地盤土壌を掘削しながら杭本体１を貫入し、
当該杭本体１を正転させて、前記土砂掻込み突起２３によって拡底板２の上面付近の土砂を杭本体１方向に掻き寄せることにより、掘削箇所における土砂密度の低下を防止するとともに、杭本体１の周面における土砂との摩擦抵抗を増強し、
当該水平板部２１により、鋼管杭の鉛直方向の支持力を確保して、かつ、載荷重に対する前記杭本体１の回転力の発生を防止できるようにするという技術的手段を採用することによって基礎鋼管杭の安定支持工法を完成させた。
【００１８】
また、本発明は、上記課題を解決するために、必要に応じて上記手段に加え、杭本体１を回転させて掘削した地盤土壌に、軽焼マグネシヤを主成分とする水硬性硬化剤を注入しながら掘削土砂と前記水硬性硬化剤とを混合し、当該杭本体１を貫入してゆき、
次いで、拡底板２の上面に形成された土砂掻込み突起２３によって、前記混合された土砂と水硬性硬化剤とを杭本体１方向に掻き寄せ、
然る後、前記水硬性硬化剤が硬化することにより、掘削孔における低密度化を防止するとともに、杭本体１の周面における摩擦抵抗を上げて安定した支持力を付与するという技術的手段を採用した。
【００１９】
また、本発明は、上記課題を解決するために、必要に応じて上記手段に加え、杭本体１を繰り返し交互に正逆転することにより掘削箇所の土壌を解しながら、水硬性硬化剤を投入せしめるという技術的手段を採用した。
【００２０】
【発明の実施の形態】
本発明の実施形態を具体的に図示した図面に基いて更に詳細に説明すると、次のとおりである。
【００２１】
本実施形態の基礎鋼管杭を図１から図３に基いて説明する。図中、符号１で指示するものは杭本体であり、この杭本体１は直ぐなる鋼管である。また、符号２で指示するものは拡底板であり、この拡底板２は杭本体１の外周に溶接または一体成形され、少なくとも一部が切断したフランジ部材であって、垂設した杭本体１に対して水平となる水平板部２１を備え、かつ、この水平板部２１は当該拡底板２の全面積の少なくとも半分以上を占める。なお、この拡底板２の径は前記杭本体１の周径の約１．５〜３倍の範囲内が好適である。
【００２２】
また、拡底板２の切断部分における端縁の一方を上向き、他方を下向きに曲起して掘削ブレード２２を形成する。この際、約７°〜１３°の傾きが好適である。また、前記水平板部２１の上面には複数の土砂掻込み突起２３を前記拡底板２の回転方向に対し斜行的に配設する。
【００２３】
また、前記水平板部２１の上面には複数の土砂掻込み突起２３が前記拡底板２の回転方向に対して斜行的に配設されており、この土砂掻込み突起２３は、貫入する杭本体１が回転すると拡底板２の上面付近の土砂が当該拡底板２の内側に掻き寄せられて掘削箇所における土砂密度の低下を防止することができ、杭本体１の周面の摩擦抵抗および拡底板支持力を上げることができる（図３参照）。
【００２４】
この際、土砂掻込み突起２３を、杭本体１の周面には接しないようにすることにより、土砂との接触面を大きくし、摩擦力を大きくして圧密効果を高めることができるとともに、また、其処にスペースができることにより、掻き寄せた土砂の逃げ場となるために土砂掻込み突起２３の背面側に回り込ませて土砂密度の低下を防止する。
【００２５】
また、土砂掻込み突起２３は、回転方向に対して４５°以上斜めになるように設置することによって、掻き寄せることができるのであり、その形状は直線的なものであっても良いし、カーブしているものであっても良い。
【００２６】
このように構成された鋼管杭を設置する具体的手順を以下に説明する。まず、鋼管杭を起立させ、施工機械を用いて、当該杭本体１の杭頭部にトルクを与えて回転せしめることにより拡底板２に形成した掘削ブレード２２で地盤土壌を掘削しながら杭本体１を貫入する。
【００２７】
そして、杭本体１を正転させると、通常では貫入していく際に拡底板２が土砂を外側に押し遣って排除してしまうのであるが、前記土砂掻込み突起２３によって拡底板２の上面付近の土砂を杭本体１方向に掻き寄せることができ、掘削箇所における土砂密度の低下を防止することができる。
【００２８】
したがって、杭本体１の周面における土砂との摩擦抵抗を増強し、鋼管杭の鉛直方向の支持力を確保することができる。更にまた、この水平板部２１により、載荷重に対する前記杭本体１の回転力の発生を防止できて非常に安定的である。
【００２９】
本実施形態では、更に、杭本体１を回転させて掘削した地盤土壌に、軽焼マグネシヤを主成分とする水硬性硬化剤を注入しながら掘削土砂と前記水硬性硬化剤とを混合し、当該杭本体１を貫入してゆくことができる。
【００３０】
本実施形態に用いる軽焼マグネシヤ（商品名：マグホワイト  独立行政法人農業工業研究所製）は、海水マグネシヤおよび天然炭酸マグネシウムを焼成したものであって、焼成温度７００℃〜９００℃で焼成し、７０〜１２０メッシュに粉砕して製造されたものを使用する。
【００３１】
そして、拡底板２の上面に形成された土砂掻込み突起２３によって、前記混合された土砂と水硬性硬化剤とを杭本体１方向に掻き寄せ、然る後、当該水硬性硬化剤が硬化することにより、掘削孔における低密度化を防止するとともに、杭本体１の周面における摩擦抵抗を上げて安定した支持力を付与することができる。
【００３２】
なお、この際、杭本体１を繰り返し交互に正逆転することにより掘削箇所の土壌を解しながら、水硬性硬化剤を注入せしめることもでき、より適切に土壌内に注入することができる。また、この掘削箇所に適宜、客土（例えば、２ｍｍ  以上の砂礫など）を投入して攪拌することにより、土砂密度の低下および液状化現象を防止して杭本体１を安定させることが可能である。
【００３３】
また、必要に応じて、杭本体１の先端頭部に先端掘削刃１１を配設することができ、掘削強度を大きくすることができる。更にまた、拡底板２の掘削ブレード２２の先端に地盤硬度に応じて付加ブレード２２ａを着脱交換自在に構成することができる（図４参照）。
【００３４】
また、図５に示すように、拡底板２の掘削ブレード２２の下面に補強リブ２４を固定することができ、更に、この補強リブ２４を外周外側に突出させることもでき、土壌を解し込むことができる。
【００３５】
更にまた、拡底板２の水平板部２１の外周下面に押さえ板２５を突設することができ、水平方向に壁となって支持力を大きくすることができる。
【００３６】
本実施形態の変形例として、図６に示すように拡底板２が杭本体１の外周に複数回巻き付けて形成することができ、上面下面にはそれぞれ水平板部２１を設けることにより鉛直方向の支持力を確保することができる。
【００３７】
本発明は概ね上記のように構成されるが、本発明は図示の実施形態に限定されるものでは決してなく、「特許請求の範囲」の記載内において種々の変更が可能であって、例えば、拡底板２は、何箇所に取り付けても良く、また、軟弱地盤層の深さに対応して必要箇所に固定するのが好ましい。
【００３８】
また、拡底板２の土砂掻込み突起２３の形状は回転方向に対して内巻きに斜行しておれば形状や大きさなどを変更することもでき、何れのものも本発明の技術的範囲に属する。
【００３９】
【発明の効果】
以上、実施形態をもって説明したとおり、本発明においては、杭本体に固定する拡底板に水平板部を設けたことにより、鋼管杭の鉛直方向の支持力を確保することができ、しかも、載荷重に対する前記杭本体の回転力の発生を防止することができる。
【００４０】
また、拡底板の上部に土砂掻込み突起を形成したことにより、上部付近の土砂を効果的に掻き寄せることができるので、密度の低下を防ぐことができ、安定した支持力を得ることができることから、施工の際にも、非常に安定的でかつ確実性が高く、更にまた、引き抜き易い構成なので再利用にも適しており、産業上における実用的利用価値は頗る高いものがある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態の基礎鋼管杭を表わす部分斜視図である。
【図２】本発明の実施形態の基礎鋼管杭を表わす部分側面図である。
【図３】本発明の実施形態の基礎鋼管杭を表わす上面図である。
【図４】本発明の実施形態の基礎鋼管杭の変形例を表わす部分側面図である。
【図５】本発明の実施形態の基礎鋼管杭の変形例を表わす部分斜視図である。
【図６】本発明の実施形態の基礎鋼管杭の変形例を表わす部分斜視図である。
【符号の説明】
１    杭本体
１１  先端掘削刃
２    拡底板
２１  水平板部
２２  掘削ブレード
２２ａ  付加ブレード
２３  土砂掻込み突起
２４  補強リブ
２５  押さえ板
【図１】
2004324172.tif 000003
【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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