(57)【要約】【課題】貫入する際に大きな回転力を必要とせず、埋設当初の機能低下が起こらない地中埋設部材の提供。【解決手段】鋼管杭１０は、杭本体１２と拡径部１４とを備えている。拡径部１４は、固定リング１６と、遊嵌リング１８と、短冊状プレート２０とを有している。リング１６は、杭本体１２の外周に嵌着固定されている。リング１８は、杭本体１２の中心軸方向に沿って、上下移動自在かつ、周方向に移動自在になっている。プレート２０は、両端が固定リング１６と遊嵌リング１８に固設されている。プレート２０の長手方向の中心軸線Ｏ１は、杭本体１２の中心軸Ｏに対して、所定の角度θで斜交している。鋼管杭１０を地盤中に貫入する際に、プレート２０に引張力を作用させて、杭本体１２の外周面に添設する。鋼管杭１０を所定深度まで貫入した後に、プレート２０に圧縮力を作用させて、これを外方に突出させる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転力を加えながら地盤中に埋設する杭やグラウンドアンカーなどの地中埋設部材において、
前記地中埋設部材は、ロッド状ないしは管状の埋設部材本体と、
前記埋設部材本体の外周に設けられた拡径部とを備え、
前記拡径部は、前記埋設部材本体の外周に嵌合され、前記埋設部材本体の軸および周方向に移動可能な遊嵌リングと、
下端が前記遊嵌リングに固設され、中心軸線が前記埋設部材本体の中心軸に対して、所定の角度で斜交するように、前記遊嵌リングの上部側で前記埋設部材本体に、上端が固設された短冊状プレートとを有し、
前記地中埋設部材を地盤中に貫入する際に、前記短冊状プレートに引張力を作用させて、前記短冊状プレートを前記埋設部材本体の外周面に添設するとともに、
前記地中埋設部材を所定深度まで貫入した後に、前記短冊状プレートに圧縮力を作用させて、前記短冊状プレートを前記埋設部材本体の外方に突出させることを特徴とする地中埋設部材。
【請求項２】
回転力を加えながら地盤中に埋設する杭やグラウンドアンカーなどの地中埋設部材において、
前記地中埋設部材は、ロッド状ないしは管状の埋設部材本体と、
前記埋設部材本体の外周に設けられた拡径部とを備え、
前記拡径部は、前記埋設部材本体の外周に嵌着固定された固定リングと、
前記固定リングの下方にあって、前記埋設部材本体の軸および周方向に移動可能に嵌着された遊嵌リングと、
両端が前記固定リングと前記遊嵌リングとに固設され、中心軸線が前記埋設部材本体の中心軸に対して、所定の角度で斜交するように設置された短冊状プレートとを有し、
前記地中埋設部材を地盤中に貫入する際に、前記短冊状プレートに引張力を作用させて、前記短冊状プレートを前記埋設部材本体の外周面に添設するとともに、
前記地中埋設部材を所定深度まで貫入した後に、前記短冊状プレートに圧縮力を作用させて、前記短冊状プレートを前記埋設部材本体の外方に突出させることを特徴とする地中埋設部材。
【請求項３】
前記拡径部は、前記埋設部材本体の下端に配置することを特徴とする請求項１または２記載の地中埋設部材。
【請求項４】
前記拡径部は、前記埋設部材本体の軸方向に沿って、所定の間隔を隔てて多段状に配置することを特徴とする請求項１から３のいずれか１項記載の地中埋設部材。
【請求項５】
前記短冊状プレートは、前記埋設物本体の外周を覆うように複数設けることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項記載の地中埋設部材。
【請求項６】
前記短冊状プレートは、前記遊嵌リングへの固設部の下端側にあって、外方に突出するヒレ状の抵抗部を有することを特徴とする請求項１から５のいずれか１項記載の地中埋設部材。
【請求項７】
前記地中埋設部材は、中空円筒状の杭であって、前記拡径部を杭先端と、地盤中の杭頭部とに配置することを特徴とする請求項１から６のいずれか１項記載の地中埋設部材。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、杭やグラウンドアンカーなどの地中埋設部材に関し、特に、所定深度まで貫入した後に、外方に突出する拡径部を備えた地中埋設部材に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
地中に埋設される部材である杭の一種として、鋼管製の杭本体の先端外周に螺旋状の翼を、単数ないしは複数設けたものが知られている。（特許文献１，２参照）
【０００３】
この種の杭は、地上側に設置される回転駆動装置により、回転力を加えながら地盤中に貫入され、地盤中の所定深度まで貫入された杭は、螺旋状の翼が地盤に食い込むことにより、杭の支持力などが増加する。
【０００４】
ところが、このような従来の螺旋状の翼を設けた杭には、以下に説明する技術的な課題があった。
【０００５】
【特許文献１】
特開平９−３２４４１９号公報
【０００６】
【特許文献２】
特開平１０−３７１８２号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
すなわち、特許文献１，２に開示されている杭では、螺旋状の翼が杭本体の外周に突出しているので、杭を回転させながら地盤中に貫入する際に、螺旋状の翼が抵抗となり、非常に大きな回転力を必要とし、その結果、大掛かりな回転駆動装置が必要になる。
【０００８】
また、先端に螺旋状の翼が設けられた杭は、初期段階から所定深度まで埋設させる終期まで、回転力を連続的に加えることになるので、螺旋状の翼により杭本体の外周部分の地盤が乱されてしまい、杭の埋設当初の支持力ないしは引抜耐力が低下するという問題もあった。
【０００９】
本発明は、このような従来の問題点に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、貫入する際に大きな回転力を必要とせず、埋設当初の機能低下が起こらない地中埋設部材を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は、回転力を加えながら地盤中に貫入する杭やグラウンドアンカーなどの地中埋設部材において、前記地中埋設部材は、ロッド状ないしは管状の埋設部材本体と、前記埋設部材本体の外周に設けられた拡径部とを備え、前記拡径部は、前記埋設部材本体の外周に嵌合され、前記埋設部材本体の軸および周方向に移動可能な遊嵌リングと、下端が前記遊嵌リングに固設され、中心軸線が前記埋設部材本体の中心軸に対して、所定の角度で斜交するように、前記遊嵌リングの上部側で前記埋設部材本体に、上端が固設された短冊状プレートとを有し、前記地中埋設部材を地盤中に貫入する際に、前記短冊状プレートに引張力を作用させて、前記短冊状プレートを前記埋設部材本体の外周面に添設するとともに、前記地中埋設部材を所定深度まで貫入した後に、前記短冊状プレートに圧縮力を作用させて、前記短冊状プレートを前記埋設部材本体の外方に突出させるようにした。
【００１１】
また、本発明は、回転力を加えながら地盤中に貫入する杭やグラウンドアンカーなどの地中埋設部材において、前記地中埋設部材は、ロッド状ないしは管状の埋設部材本体と、前記埋設部材本体の外周に設けられた拡径部とを備え、前記拡径部は、前記埋設部材本体の外周に嵌着固定された固定リングと、前記固定リングの下方にあって、前記埋設部材本体の軸および周方向に移動可能に嵌着された遊嵌リングと、両端が前記固定リングと前記遊嵌リングとに固設され、中心軸線が前記埋設部材本体の中心軸に対して、所定の角度で斜交するように設置された短冊状プレートとを有し、前記地中埋設部材を地盤中に貫入する際に、前記短冊状プレートに引張力を作用させて、前記短冊状プレートを前記埋設部材本体の外周面に添設するとともに、前記地中埋設部材を所定深度まで貫入した後に、前記短冊状プレートに圧縮力を作用させて、前記短冊状プレートを前記埋設部材本体の外方に突出させるようにした。
【００１２】
このように構成した地中埋設部材によれば、地中埋設部材を所定深度まで貫入した後に、一端が、埋設部材本体または固定リングに固設され、他端が遊嵌リングに固設され、中心軸線が埋設部材本体の中心軸に対して、所定の角度で斜交するように設置された短冊状プレートに、圧縮力を作用させて、短冊状プレートを外方に突出させるので、突出した短冊状プレートが、地盤に喰い込んで、地中埋設部材の支持力や引抜耐力が増加する。
【００１３】
この場合、地中埋設部材を地盤中に貫入する際には、短冊状プレートに引張力を作用させて、短冊状プレートを埋設部材本体の外周面に添設するので、地中埋設部材を所定深度まで貫入する過程で大きな回転力を加えなくてもよい。
【００１４】
また、地中埋設部材を地盤中に貫入する際に、短冊状プレートを埋設部材本体の外周面に添設させると、螺旋翼を設けた場合のように地盤を撹乱しないので、地中埋設部材に埋設当初の機能低下が起こらない。
【００１５】
前記拡径部は、前記埋設部材本体の下端に配置することができる。
【００１６】
前記拡径部は、前記埋設部材本体の軸方向に沿って、所定の間隔を隔てて多段状に配置することができる。
【００１７】
前記短冊状プレートは、前記埋設物本体の外周を覆うように複数設けることができる。
【００１８】
前記短冊状プレートは、前記遊嵌リングへの固設部の下端側にあって、外方に突出するヒレ状の抵抗部を設けることができる。
【００１９】
前記地中埋設部材は、中空円筒状の杭であって、前記拡径部を杭先端と、地盤中の杭頭部とに配置することができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施の形態について、添付図面に基づいて詳細に説明する。図１から図７は、本発明にかかる地中埋設部材およびその埋設方法の一実施例を示している。これらの図に示した地中埋設部材は、本発明を鋼管杭に適用した場合の実施例である。
【００２１】
図１は、本実施例の鋼管杭（地中埋設部材）１０の要部外観図であり、鋼管杭１０は、杭本体（地中埋設部材本体）１２と、杭本体１２の外周に設けられた拡径部１４とを備えている。
【００２２】
杭本体１２は、本実施例の場合、両端が開口し、所定の直径を有する中空円筒状の鋼管から構成されている。なお、この杭本体１２は、先端開放に限る必要はなく、先端閉塞型の杭であってもよい。
【００２３】
拡径部１４は、固定リング１６と、遊嵌リング１８と、短冊状プレート２０とを有している。固定リング１６は、鋼板などで構成され、杭本体１２の外径よりも大きな内径を備え、杭本体１２の外周に嵌着固定されている。
【００２４】
遊嵌リング１８は、固定リング１６とほぼ同じ幅を有する環状体であり、固定リング１８よりも若干大きな内径を備えていて、杭本体１２の外周に嵌合されている。
【００２５】
遊嵌リング１８の嵌合位置は、固定リング１６の下方にあって、杭本体１２の先端に近接しており、この遊嵌リング１８は、杭本体１２の中心軸Ｏ方向に沿って、上下移動自在になっているとともに、杭本体１２の外周面に沿って周方向に移動自在になっている。
【００２６】
短冊状プレート２０は、弾性的な湾曲変形が可能な比較的厚みの薄い鋼板などで構成され、一端が固定リング１６の外面に固設され、他端が遊嵌リング１８の外面に固設されている。
【００２７】
本実施例の場合、短冊状プレート２０は、複数枚が用いられていて、杭本体１２の外周に対して等間隔で配置されていて、かつ、杭本体１２の外周面を覆うように配置されている。各短冊状プレート２０の長手方向の中心軸線Ｏ１は、杭本体１２の中心軸Ｏに対して、所定の角度θで斜交するように配置されている。
【００２８】
両端が固定および遊嵌リング１６，１８に固設された各短冊状プレート２０の下端側は、上方に折り曲げられていて、外方に突出するヒレ状抵抗部２２となっている。
【００２９】
本実施例の場合、このヒレ状抵抗部２２は、短冊状プレート２０が遊嵌リング１８に固設された部分から下方側に位置していて、各ヒレ状抵抗部２２は、先端部が水平面に対して、角度αで上部側を向くように傾斜している。
【００３０】
このようなヒレ状抵抗部２２は、本実施例の場合には、必ずしも必要としないが、これを設けておくと、後述するように、杭本体１２に回転力を加えて地盤中に貫入する際に、ヒレ状抵抗部２２が地盤中に食い込んで、回転に伴って地盤を撹乱するので、杭本体１２を地盤中に容易に貫入することができる。
【００３１】
なお、このような機能を有するヒレ状抵抗部２２は、本実施例のように短冊状プレート２０の先端に設けること以外に、例えば、遊嵌リング１８の外面に独立した形態で設けてもよい。
【００３２】
以上のように構成した拡径部１４では、固定リング１６を使用しないで、短冊状プレート２０の上端側を杭本体１２の外面に直接固設することもできるが、本実施例の場合のように、固定リング１６と遊嵌リング１８とを使用し、これらの間に、短冊状プレート２０を溶接などにより固定して、予め、拡径部ユニットとして組立てておくと、杭本体１２にユニットの固定および遊嵌リング１６，１８を嵌合して、固体リング１６だけを杭本体１２に溶接などにより固定すると、簡単に組立てることができる。
【００３３】
次に、上記構成の鋼管杭１０を地盤中に埋設する方法について図２〜図７に基づいて説明する。鋼管杭１０を地盤Ｅ中に埋設する際には、鋼管杭１０に回転力を加える回転駆動装置（図示省略）が地上側に設置され、この回転駆動装置に垂設状態に支持された鋼管杭１０が、回転力Ｔ１と貫入力Ｗとを加えることにより、図２に示すように、順次地盤Ｅ中に貫入される。
【００３４】
鋼管杭１０の杭本体１２に回転力Ｔ１が加えられると、拡径部１４もこれに伴って回転するが、この際に加えられる回転方向は、拡径部１４の短冊状プレート２０に引張り力が加わるようにして、短冊状プレート２０が杭本体１２の外面に沿って添設するようにする。
【００３５】
図６には、この場合に短冊状プレート２０に作用する力の関係が示されている。同図において、Ｆ１は、杭本体１２を地盤Ｅ中に貫入する際の反力であり、Ｆ２は、杭本体１２に加える回転力に伴う反力である。
【００３６】
短冊状プレート２０には、Ｆ１とＦ２の合力であるＦ３が作用している。この場合、作用点Ａにおける短冊状プレート２０の中心軸Ｏ１と直交する線分よりも、Ｆ３が下方にあれば、短冊状プレート２０には、引張力が作用し、その結果、遊嵌リング１８には、これを下方側に移動させる方向の力が作用する。
【００３７】
このようにして、遊嵌リング１８を下方側に移動させる力が作用していると、固定リング１６と遊嵌リング１８との間隔が縮まらないので、短冊状プレート２０は、杭本体１２の外面に沿って添設する。この場合の杭本体１２の回転方向は、本実施例の場合には、短冊状プレート２０が、右上から左下に傾斜しているので、図２に示すように、左回転になる。
【００３８】
杭本体１２を地盤Ｅ中に貫入する際には、本実施例の場合には、各短冊状プレート２０の先端側には、ヒレ状抵抗部２２が設けられているので、杭本体１２を回転させると、ヒレ状抵抗部２２が地盤中に食い込んで、回転に伴って地盤を撹乱するので、杭本体１２を地盤中に容易に貫入することができる。
【００３９】
回転力Ｔ１と貫入力Ｗとを加えながら杭本体１２を地盤Ｅ中に貫入して、これが所定深度、例えば、杭本体１２の先端が支持地盤中に所定長さ貫入する深度まで到達すると、図３に示すように、一旦、回転と貫入を停止し、その後、図４に示すように、回転方向を逆にして、杭本体１２を右回転させる。
【００４０】
杭本体１２を右方向に回転させると、各短冊状プレート２０の圧縮力が作用して短冊状プレート２０が徐々に外方に拡径する。この際に、短冊状プレート２０に作用する力の関係を図６に示している。
【００４１】
同図において、Ｆ１は、杭本体１２を地盤Ｅ中に貫入する際の反力であり、Ｆ２は、杭本体１２に加える回転力Ｔ２に伴う反力である。短冊状プレート２０には、Ｆ１とＦ２の合力であるＦ３が作用している。
【００４２】
この場合、作用点Ｂにおける短冊状プレート２０の中心軸Ｏ１と直交する線分よりも、Ｆ３が上方にあれば、短冊状プレート２０には、圧縮力が作用し、その結果、遊嵌リング１８には、固定リング１６側に移動させようとする力が作用する。
【００４３】
遊嵌リング１８が固定リング１６側に移動すると、これらに両端が固設された短冊状プレート２０は、く字形に折れ曲がるようにして、折曲端が外方に突出すし、折曲端が外方に突出するとこれが地盤Ｅ中に食い込むことになる。
【００４４】
この場合、杭本体１２に回転力Ｔ２が加えられいるので、拡径部１４の短冊状プレート２０は、く字形に折れ曲がる突出変形と、回転とが同時に起こっているので、その結果、外方に突出する短冊状プレート２０の内面側にも掘削した土砂が入り込む。
【００４５】
このような回転力Ｔ２を加え続けると、遊嵌リング１８が上部側に移動して、固定リング１４に当接すると、拡径部１４の短冊状プレート２０の突出が終了して鋼管杭１０の埋設が完了する。このときの短冊状プレート２０のは、塑性変形体になっていることが望ましい。
【００４６】
なお、本実施例の場合には、短冊状プレート２０をく字形に変形させて、外方に突出させるので、短冊状プレート２０に折曲しやすくするための溝や切欠部などを設けておくことが望ましい。また、短冊状プレート２０の突出変形は、く字形に折曲させることだけでなく、例えば、半円状に湾曲するようにしても同じ効果が得られる。
【００４７】
さて、以上のように構成した鋼管杭（地中埋設部材）１０によれば、鋼管杭１０を所定深度まで貫入した後に、一端が固定リング１６に固設され、他端が遊嵌リング１８に固設され、中心軸線Ｏ１が杭本体１０の中心軸Ｏに対して、所定の角度θで斜交するように設置された短冊状プレート２０に、圧縮力を作用させて、短冊状プレート２０を外方に突出させるので、突出した短冊状プレート２０が、地盤Ｅに喰い込んで、鋼管杭１０の支持力や引抜耐力が増加する。
【００４８】
この場合、鋼管杭１０を地盤Ｅ中に貫入する際には、短冊状プレート２０に引張力を作用させて、短冊状プレート２０を杭本体１２の外周面に添設するので、鋼管杭１０を所定深度まで貫入する過程で大きな回転力を加えなくてもよい。
【００４９】
また、鋼管杭１０を地盤Ｅ中に貫入する際に、短冊状プレート２０を杭本体１２の外周面に添設させると、螺旋翼を設けた場合のように地盤を撹乱しないので、鋼管杭１０に埋設当初の機能低下が起こらない。
【００５０】
また、本実施例の場合には、外方に突出する短冊状プレート２０の内面側にも掘削した土砂が入り込むので、鋼管杭１０の支持力や引抜耐力をより一層が増加させることができる。
【００５１】
図７は、本発明にかかる地中埋設部材の第２実施例を示しており、上記実施例と同一もしくは相当する部分に同一符号を付してその説明を省略するとともに、以下にその特徴点についてのみ説明する。
【００５２】
同図に示した地中埋設部材は、上記実施例と同様な鋼管杭１０ａであって、鋼管杭１０ａは、杭本体１２ａと拡径部１４ａとを備えている。杭本体１２ａは、中空円筒状に形成されていて、拡径部１４ａは、杭本体１２の杭先端と、地盤中に位置する杭頭部とに配置している。
【００５３】
拡径部１４ａは、固定および遊嵌リング１６ａ，１８ａと、短冊状プレート２０ａとを備え、短冊状プレート２０ａは、上記実施例と同様に所定の角度で傾斜した状態に配置されている。
【００５４】
各短冊状プレート２０ａは、杭本体１２ａが所定の深度まで貫入された後に、回転方向を変えることにより、く字状に折曲して、外方に突出変形させられる。このように構成した地中埋設部材によれば、上記作用効果に加えて、杭の先端と杭頭部とに拡径部１４を設けているので、杭の安定性が増す。
【００５５】
なお、上記実施例では、拡径部１４は、埋設部材本体の下端ないしは上端側に配置したものを例示したが、本発明の実施は、これに限定することはなく、例えば、埋設部材本体の軸方向に沿って、所定の間隔を隔てて多段状に配置することができる。
【００５６】
また、上記実施例では、拡径部１４の短冊状プレート２０は、埋設部材本体の外周を覆うように複数枚設け場合を例示したが、その枚数は任意に設定することができる。
【００５７】
さらに、上記実施例では、本発明を鋼管杭に適用した場合を例示したが、本発明の実施は、これに限定されることはなく、例えば、他の形式の既製杭にも適用することができるし、また、杭以外に、例えば、盛土法面の補強用などに用いるグラウンドアンカーとして用いることもできる。
【００５８】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したように、本発明にかかる地中埋設部材によれば、貫入する際に大きな回転力を必要とせず、埋設当初の機能低下が起こらない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかる地中埋設部材の一実施例を示す要部外観図である。
【図２】図１に示した地中埋設部材を地盤中に貫入する際に初期工程の断面および要部上面説明図である。
【図３】図２に引き続いて行われる工程の断面および要部上面説明図である。
【図４】図３に引き続いて行われる工程の断面および要部上面説明図である。
【図５】図４に引き続いて行われる工程の断面および要部上面説明図である。
【図６】図１に示した地中埋設部材を地盤中に貫入過程で短冊状プレートに作用する力の関係を示す説明図である。
【図７】図１に示した地中埋設部材を地盤中の所定深度まで貫入下の後に、回転方向を変換した際に短冊状プレートに作用する力の関係を示す説明図である。
【図８】本発明にかかる地中埋設部材の他の実施例を示す埋設状態の要部外観図である。
【符号の説明】
１０        鋼管杭（地中埋設部材）
１２        杭本体（地中埋設部材本体）
１４        拡径部
１６        固定リング
１８        遊嵌リング
２０        短冊状プレート
２２        ヒレ状抵抗部
【図１】
2004183339.tif 000003
【図２】
2004183339.tif 000004
【図３】
2004183339.tif 000005
【図４】
2004183339.tif 000006
【図５】
2004183339.tif 000007
【図６】
2004183339.tif 000008
【図７】
2004183339.tif 000009
【図８】
2004183339.tif 000010