(57)【要約】【課題】支持地盤の深さにあわせて所望の長さに設定できる回転埋設杭と、この回転埋設杭の先端に連結固定する先端部材とを提供する。【解決手段】回転埋設杭１を構成する杭本体１０の地中に貫入する側の先端に連結固定される先端部材２０は、円筒状の中心胴部２１と、中心胴部の外周面に形成した傾斜板部２２，２２とを備え、鋳造により一体に形成した。中心胴部２１は、下端開口に円板部２３が形成され、円板部の下面に十字型の先端突部２４が突設されている。中心胴部２１は、連結される杭本体１０の下端が挿入される段差部２５を備える。回転埋設杭１は先端部材２０を、パイプ状の杭本体１０の先端に溶接等で連結固定する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転埋設杭を構成する杭本体の地中に貫入する側の先端に連結固定される先端部材であって、該先端部材は、円筒状の中心胴部と、該中心胴部の外周面に形成した傾斜板部とを備えることを特徴とする回転埋設杭の先端部材。
【請求項２】
前記中心胴部は、下端開口に円板部が形成され、該円板部の下面に先端突部が突設されたことを特徴とする請求項１に記載の回転埋設杭の先端部材。
【請求項３】
前記中心胴部は、連結固定される前記杭本体の下端が挿入される段差部を備えることを特徴とする請求項１又は２に記載の回転埋設杭の先端部材。
【請求項４】
前記先端部材は、鋳造により一体に形成されることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の回転埋設杭の先端部材。
【請求項５】
前記先端部材は、各部材が溶着により一体に形成されることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の回転埋設杭の先端部材。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれかに記載の先端部材を、パイプ状の杭本体の先端に連結固定したことを特徴とする回転埋設杭。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば地盤の弱い土地に住宅等の建築物を建てるときに地中に埋設する金属製の杭に係り、特に、埋設時の貫入抵抗が少なく、低騒音で埋設でき、製造が容易な回転埋設杭と、この回転埋設杭の先端部材に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の鋼管杭等の埋設施工では、一般的な打撃工法、圧入工法、プレボーリング工法や中掘り工法に代わって、振動や騒音の少ない回転埋設式のねじ込みによる工法が用いられるようになってきた。
【０００３】
このようなねじ込みによる鋼管杭の埋設工法は、鋼管製の杭本体の下端に底板を固設し、この底板に掘削刃を設けると共に、杭本体の下端部外周面に杭本体の外径のほぼ２倍強の外径を有する翼巾の大きな杭ネジ込用の螺旋翼を、ほぼ一巻きにわたり突設した鋼管杭を、軟弱地盤にネジ込むように回転させながら地中に押圧し、下端の掘削刃によって杭本体先端の土砂を掘削軟化させて、杭側面の未掘削土中に螺旋翼を食い込ませて、土の耐力を反力として杭体を回転推進しつつ、掘削軟化した土砂を杭側面に押圧し圧縮し、無排土で地中に杭体をネジ込んでゆくことを特徴としている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
また、パイプで形成された杭本体の先端を円板で閉塞し、この閉塞板の表面に、これと平行して複数枚の板状の切削刃を重ねて放射状に接合し、且つこの切削刃の側面を、杭本体の回転方向側に張り出した凸曲面で形成している回転埋設杭がある（例えば、特許文献２参照）。
【０００５】
【特許文献１】
特公平２−６２６４８号公報（特許請求の範囲、第１図）
【特許文献２】
特開２００１−２２６９６０号公報（特許請求の範囲、図１）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、前記埋設工法に使用する鋼管杭は、杭本体の下端に底板を溶接により固設し、杭本体の下端部外周面に杭ネジ込用の螺旋翼を、ほぼ一巻きにわたり溶接により突設するため、構成が複雑であると共に、溶接個所が多いため製造が煩雑となる問題点があった。特に、螺旋翼を杭本体の外周に螺旋に沿って溶接することは、作業が煩雑となっていた。
【０００７】
また、前記の鋼管杭は、所定の長さを有する杭本体に螺旋翼を溶接したものであり、支持地盤が浅い位置にある場合は鋼管杭の上部を短く切断してから埋設している。このように所定長の長い鋼管杭を必要な長さに切断するため、切断された上方の端部は不要物となって廃棄していた。
【０００８】
本発明は、このような問題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、製造が容易で、パイプ状の杭本体の先端に容易に連結固定できる回転埋設杭の先端部材と、この先端部材を所望の長さに切断した杭本体に連結固定し、支持地盤の深さに合わせて地中に容易に埋設できるねじ込み式の回転埋設杭を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成すべく、本発明に係る回転埋設杭の先端部材は、回転埋設杭を構成する杭本体の地中に貫入する側の先端に連結固定される先端部材であって、円筒状の中心胴部と、該中心胴部の外周面に形成した傾斜板部とを備えることを特徴とし、中心胴部の外周に１枚又は複数枚の傾斜板部を形成すると好適である。
【００１０】
前記のごとく構成された本発明の回転埋設杭の先端部材は、軸方向の長さが短い円筒状の中心胴部の外周面に傾斜板部を形成するため、長い杭の先端に傾斜板部を形成する場合と比較して溶接等の溶着作業が容易となり、この先端部材に任意の長さのパイプ状の杭本体を連結固定することで、所望の長さの回転埋設杭を容易に製造することができる。この結果、従来の長尺の鋼管杭のように、切断したパイプ状部分の廃棄を無くすことができる。
【００１１】
また、本発明に係る回転埋設杭の好ましい具体的な態様としては、前記中心胴部は、下端開口に円板部が形成され、該円板部の下面に先端突部が突設されたことを特徴としている。先端突部は半円形、円弧の一部、傾斜辺を有する板材で構成すると好適である。この構成によれば、回転埋設杭を埋設する際、地表に先端突部を突き刺して位置決めできるので、回転埋設杭の埋設時の振れを防止して所定の場所に正確に埋設できると共に貫入抵抗を少なくできる。
【００１２】
さらに、本発明に係る回転埋設杭の好ましい具体的な他の態様としては、前記中心胴部は、連結される杭本体の下端が挿入される段差部を備えることを特徴とする。この構成によれば、杭本体の下端を先端部材の段差部に挿入した状態で溶接等により連結固定できるため、杭本体と先端部材とを必要な長さだけ重ねて精度良く連結固定できるため、回転埋設杭の品質を高めることができる。
【００１３】
本発明に係る回転埋設杭の好ましい具体的なさらに他の態様としては、前記先端部材は、鋳造により一体に形成されること、又は各部材が溶着により一体に形成されることを特徴とする。鋳造により形成すると、中心胴部と、その外周面に形成した傾斜板部とを、さらに円板部や先端突部を含めて鋳造により一体に形成できるため先端部材の製造が容易に行え、また鋳造時に使用する鋳型を小型化することができる。また、中心胴部や傾斜板部等の各部材を溶着により一体に形成すると鋳型を必要とせず、特に少数の製造に適している。
【００１４】
本発明に係る回転埋設杭は、前記したいずれかの先端部材を、パイプ状の杭本体の先端に連結固定したことを特徴とする。先端部材と杭本体との固定は、溶接による溶着や、ボルト止め等で行うことができる。このように構成された本発明の回転埋設杭は、支持地盤の深さや必要な長さに合わせて杭本体を所望の長さに切断し、切断された杭本体の端部に先端部材を連結固定して、所望の長さに設定された回転埋設杭を容易に製造することができる。また、先端部材と杭本体とを連結固定する溶接面は、杭本体の軸心と直交する水平面に沿う１周であるため、容易に溶接できる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る回転埋設杭の一実施形態を図面に基づき詳細に説明する。図１（ａ）は、本実施形態に係る回転埋設杭の分解した状態の要部斜視図、（ｂ）は連結した状態の回転埋設杭の要部正面図、図２（ａ）は図１の回転埋設杭の先端部材の正面図、（ｂ）は（ａ）の底面図、（ｃ）は（ｂ）のＡ−Ａ線断面図、図３は、先端部材を下方から見た斜視図である。
【００１６】
図１〜３において、回転埋設杭１は、鋼管から形成される上部のパイプ状の杭本体１０と、杭本体１０の下部に溶接等により連結固定される先端部材２０とから構成され、任意の長さの杭本体１０の下端に、すなわち回転埋設杭１の地中に貫入する側の先端に、先端部材２０を連結固定して所望の長さの回転埋設杭１とすることができる。
【００１７】
杭本体１０の外径は要求される地盤の支持力によって設定され、例えば外径は１００〜３００ｍｍ程度の範囲で、肉厚は４〜８ｍｍ程度の範囲に設定される。杭本体１０の下端は、軸心と直交する一平面に沿って切断され、パイプ材を軸方向と直交する方向に輪切りにして形成される。このため、下端面１１は特殊加工が不要で、単に切断するのみで加工が完了し、所望の長さに容易に切断できる。杭本体１０の上面１２は平坦面で形成される。上面１２に近接して内部には図示していないが、この回転埋設杭１を地中にねじ込んで埋設するときに回転力を付与する複数の突起を形成してもよく、上面１２に切欠きを設けてもよい。杭本体１０は一般構造用炭素鋼等の鋼管から形成されることが好ましい。
【００１８】
杭本体１０の下端に連結される先端部材２０はシューとも呼ばれ、円筒状の中心胴部２１と、中心胴部の外周面に形成した２枚の傾斜板部２２，２２とを備えており、本実施形態では鋳造により一体に形成されている。そして、中心胴部２１の下端開口に水平の円板部２３が形成されて閉塞され、下端の水平面に底面視が十字型の先端突部２４を備えている。中心胴部２１の開口側（上方）の内周には、杭本体１０の下端が挿入される段差部２５が形成されている。段差部２５は薄肉に形成され、その内径は杭本体１０の外径より僅かに大きく形成され、杭本体１０を容易に挿入できものである。そして、段差部２５の外周壁面には垂直方向、すなわち軸方向に４本のスリット２６が形成されている。なお、円板部２３は貫通孔を有して下端開口を閉塞しないものでもよい。
【００１９】
２枚の傾斜板部２２，２２は略同一形状であり、図２（ｂ）に示すように、平面視でそれぞれ半円形状をしている。傾斜板部２２は回転埋設杭１を、例えば右方向（時計方向）に回転させたとき、地中に食い込んで回転埋設杭１が地中に入り込んでいくようにしたものであり、反時計方向に上昇する傾斜面となっている。傾斜板部２２の外径は中心胴部２１の外径の２倍程度に設定され、肉厚は１０〜２５ｍｍ程度に設定され、１５〜２０ｍｍ程度の肉厚が好ましい。
【００２０】
２枚の傾斜板部２２，２２は共に上方から見たときに反時計方向に上昇するように形成されているため、図１（ｂ）の正面視では２枚のそれぞれが水平面から１５度程度傾斜して、相互に３０度程度で交差するような形状となっている。傾斜板部２２，２２は螺旋形状でなく、平板を傾斜した状態で中心胴部２１から突設したものであり、螺旋形のようにひねった形状でないため容易に形成することができる。また、鋳造する場合も形状が簡単であり、鋳型を容易に形成することができる。
【００２１】
下端の先端突部２４は肉厚が３０ｍｍ程度の正面視で下端が円弧状の板材が９０度で交差する形状をしており、地面に形成された埋設位置を示す十字状マークと合わせやすい形状となっている。また、この回転埋設杭１を埋設するとき、この杭１を地表に立てると先端突部２４が地面に突き刺さる形状となっている。なお、先端突部は下端が円弧状の板材を交差させたものでなく、図４に示す先端部材２０Ａのように、傾斜辺を有する三角状の板材を交差させて形成した先端突部２４Ａであってもよい。
【００２２】
回転埋設杭１は先端部材２０の中心胴部２１の段差部２５の内側に、任意の長さの杭本体１０の下端を挿入し、下端面１１が段差部２５の下端面に対接した状態に嵌合させ、嵌合された外周部分の全周を溶接し溶接部２７で連結固定する。また、必要に応じてスリット２６に沿って先端部材２０と杭本体１０を溶接することにより、周方向と軸方向に沿って接合されるため、溶接強度を向上させることができる。なお、先端部材２０と杭本体１０との連結固定は溶接に限られるものでなく、杭本体１０と先端部材２０とを連通する孔（図示せず）を形成し、この孔にボルトやピンを通して固定してもよい。
【００２３】
前記の如く構成された本実施形態の回転埋設杭の埋設動作について以下に説明する。回転埋設杭１の埋設にあたっては、図示を略した杭打ち機を用いて回転埋設杭１を地盤上に直立させ、その頭部に回転と押し込みをする駆動装置を取り付け、その駆動によって回転埋設杭１をねじ込むように回転させながら地中に押し込んで行く。地盤上に直立させるとき、先端部材２０の下端の十字型の先端突部２４を地表のマーク（図示せず）等にあわせることで、埋設位置に回転埋設杭１を正確に位置合わせすることができる。
【００２４】
駆動装置により回転埋設杭１を垂直状態に立てると、先端突部２４が地表に突き刺さる。この状態で回転埋設杭１に時計方向の回転力を付与して押圧すると、回転埋設杭１の先端が振れることなく、先端に連結された先端部材２０の傾斜板部２２，２２が地中に切り込んで地中に進入していく。地中に進入していくとき、先端突部２４の下方の土砂は掘削軟化されて外周側に排除され、中心胴部２１の外周面側に圧縮される。そして圧縮された土砂を傾斜板部２２，２２が切り込んで進んでいくため、傾斜板部は圧縮土砂内に位置して支持力を高めることができる。
【００２５】
回転埋設杭１は押圧状態で回転されることによって傾斜板部２２，２２が地中にねじ込まれるため、振動や騒音の発生を少なく抑えることができ、先端突部２４で土砂を掘削軟化することで貫入抵抗を少なくすることができる。また、埋設時に廃土が発生しないため、廃土処理を省略でき施工が容易となる。埋設後は、回転埋設杭１は杭本体１０の直径より大きい外径の傾斜板部２２，２２で地中に支持されるため、杭本体１０を単体で用いたときの支持力に対して大きい支持力を得ることができる。しかも、回転埋設杭１は埋設時に地盤を緩ませることが少ないため、地盤の力を十分に生かす形で支持力を発揮させることができる。
【００２６】
前記した実施形態では、杭本体は先端部材の内側に挿入され連結固定される例を示したが、杭本体１０と先端部材２０とは図５に示すように連結することができる。図５ａの回転埋設杭１Ａの場合は、先端部材２０の円筒状の中心胴部２１の直径と、杭本体１０Ａの外径とが等しく設定されており、両者は突き合わされて例えば溶接により連結固定される。また、図５ｂの回転埋設杭１Ｂの場合は、先端部材２０の円筒状の中心胴部２１の外周に、杭本体１０Ｂの内径が外嵌し、所定の範囲だけ嵌め込んだ状態で溶接等により連結固定される。さらに図示していないが、先端部材の外周に杭本体を外嵌する場合、中心胴部の外周に段差部を設けて外嵌するように構成してもよい。なお、杭本体を構成する鋼管は、一般的に外径基準となっているため、図１のように先端部材２０の中心胴部２１に杭本体１０が挿入されることが好ましい。また、図５の例では中心胴部にはスリットのない例を示したがスリットはあってもよく、段差部を形成したが段差部は必ずしも必要でない。
【００２７】
さらに、前記の実施形態では、先端部材２０の円筒状の中心胴部２１の外周に形成された傾斜板部２２は傾斜状態の平板で構成したが、図６に示すように傾斜平板でなく螺旋板２２Ａで形成してもよい。このように傾斜板部を螺旋板２２Ａで構成すると、螺旋板は中心胴部から放射方向に水平に突出するため地盤の支持力を高めることができる。この先端部材２０Ａの下端開口には、円板部２３Ａが溶接により溶着され、円板部の中心には小径の開口２３ａが形成されている。そして、円板部の下面には略台形状の先端突部２４Ａが突設されている。この先端突部は、この先端部材を連結した回転埋設杭を地中に埋設するとき先ず地表に突き刺すことができ、杭に回転を与えるときに下端が振れることを防止できると共に土砂を掘削軟化でき、安定して埋設できる。
【００２８】
つぎに、本発明の他の実施形態を図７，８に基づき詳細に説明する。図７は本発明に係る先端部材の他の実施形態の斜視図と、先端部材と杭本体との位置関係を示す要部正面図、図８は杭本体と先端部材とを連結固定した状態の要部断面図である。なお、この実施形態は前記した実施形態に対し、中心胴部の下端が開口していることを特徴とする。そして、他の実質的に同等の構成については同じ符号を付して詳細な説明は省略する。
【００２９】
図７，８において、先端部材２０Ｂは、回転埋設杭の地中に貫入する側の先端に連結固定されるものであり、円筒状の中心胴部２１Ｂと、この中心胴部の外周面から突設する傾斜板部２２，２２とを鋳造により一体に形成してあり、中心胴部２１Ｂは下方が開口した筒状となっており、中心胴部の下端は面取りされて鋭角的に尖った先細部２１ｂとなっている。
【００３０】
中心胴部２１Ｂの上部には段差部２５が形成され、杭本体１０が挿入可能となっており、段差部２５にはスリットが形成されていない。この先端部材２０Ｂをパイプ状の杭本体１０に連結固定して回転埋設杭１Ｃとするには、杭本体１０の下端面１１を段差部２５に挿入して先端部材２０Ｂの上端と杭本体１０の外周との間を、水平の全周にわたって溶接した溶接部２７により接合して連結固定する。なお、この実施形態では、傾斜板部２２の外周端部にアール加工を施し、貫入時に土砂が傾斜板部２２の外周に逃げやすくして土砂の抵抗を減らしている。
【００３１】
この実施形態においても、先端部材２０Ｂは小型で製造が容易であり、回転埋設杭１Ｃは所望の長さの杭本体１０の下端に先端部材２０Ｂを連結固定することで、所望の長さの回転埋設杭１Ｃを容易に製造することができる。また、地中への貫入抵抗が少なく、少ない騒音や振動で埋設することができる。特に、この実施形態では、貫入時に土砂が中心胴部２１Ｂの内部に入り込むため、前記の実施形態より貫入抵抗を減らすことができる。
【００３２】
さらに、本発明の他の実施形態を図９に基づき詳細に説明する。この実施形態は、前記した実施形態と比較して先端部材は中心胴部に３枚の傾斜板部を形成してあり、中心胴部に溶接等により溶着して一体に形成されていることを特徴とするものである。
【００３３】
図９において、先端部材３０は、鋼板で形成された円筒形の中心胴部３１と、中心胴部の外周面に形成した３枚の傾斜板部３２とを備えており、傾斜板部３２はそれぞれ１２０度の開き角度を有しており、本実施形態では溶接により中心胴部３１に溶着されている。そして、下端の開口には中心孔３３ａを有する円形の鋼板製の円板部３３が溶着されている。円板部３３の下方には先端突部３４が突設されており、この先端突部３４は中央の平坦部と、その両側の傾斜部とを有している。この先端突部３４は、先端部材３０を固定した回転埋設杭を埋設するときに、地表に突き刺さることにより杭の埋設時の振れを防止すると共に、土砂を掘削して軟化させるものである。
【００３４】
図９の実施形態に示す先端部材３０も、前記の各実施形態と同様に製造が容易であり、この先端部材３０をパイプ状の杭本体１０に溶接等により連結固定して容易に所望の長さの回転埋設杭を製造できる。このように製造された回転埋設杭は埋設時に廃土が出ず、振動が少なく低騒音で近隣への被害を最小限にして埋設できる。なお、この先端部材３０も鋳造で中心胴部３１、傾斜板部３２、円板部３３、及び先端突部３４を一体に形成するようにしてもよい。
【００３５】
以上、本発明の一実施形態について詳述したが、本発明は、前記の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の精神を逸脱しない範囲で、種々の設計変更を行うことができるものである。例えば、傾斜板部は２枚、あるいは３枚設ける例を示したが、１枚でも、あるいは３枚を超える枚数でもよいことは勿論である。また、先端突部の下面は円弧部、あるいは傾斜面で形成したが平坦面で形成してもよい。杭本体と先端部材との連結固定は溶接に限るものでなく、先端部材の段差部に杭本体を挿入し、重合部分を例えばボルト締め等で固定するものでもよい。
【００３６】
先端部材は中心胴部と、その外周面から突設する傾斜板部とを備えればよく、先端が開口したものでもよい。この場合は、地盤に埋設するとき、土砂は先端部材の下端開口からパイプ状の杭本体内に流入するため、貫入抵抗を小さくすることができる。また、中心胴部の下端を閉塞する円板に代わり、逆円錐形の下方に先細となるコア部で閉塞すると、貫入時に土砂を左右に容易に振り分けることができるため、貫入抵抗を減らすことができる。
【００３７】
【発明の効果】
以上の説明から理解できるように、本発明の回転埋設杭の先端部材は、小型で製造を容易に行え、この先端部材をパイプ状の杭本体に連結固定して容易に、任意の長さの回転埋設杭を製造できる。本発明の回転埋設杭は、杭本体と先端部材とを連結固定する構成であり、所望の長さの回転埋設杭を容易に製造でき、支持地盤の深さに応じて切断した杭本体に先端部材を固定するため、杭本体の廃棄部分を無くすことができる。また、少ない貫入抵抗で地中に埋設することができ、振動や騒音の発生を抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）は本発明に係る回転埋設杭の一実施形態の分解した状態を示す要部斜視図、（ｂ）は連結した状態の回転埋設杭の要部正面図。
【図２】（ａ）は図１の先端部材の正面図、（ｂ）は（ａ）の底面図、（ｃ）は（ｂ）のＡ−Ａ線断面図。
【図３】図２の先端部材を下方から見た斜視図。
【図４】先端部材の他の実施形態を下方から見た斜視図。
【図５】（ａ）は先端部材の円筒部と杭本体とが突き合わせて連結固定される回転埋設杭の概略斜視図、（ｂ）は先端部材の円筒部に杭本体が外嵌して連結固定される回転埋設杭の概略斜視図。
【図６】（ａ）は傾斜板部が螺旋形で構成される先端部材の正面図、（ｂ）はその底面図、（ｃ）は（ａ）のＢ−Ｂ線断面図。
【図７】（ａ）は先端部材のさらに他の実施形態の斜視図、（ｂ）は（ａ）の先端部材と杭本体との位置関係を示す要部正面図。
【図８】図７の先端部材と杭本体とを連結固定した状態の要部断面図。
【図９】傾斜板部が３枚構成の先端部材の実施形態を示し、（ａ）は正面図、（ｂ）はその底面図、（ｃ）は（ｂ）のＣ−Ｃ線断面図。
【符号の説明】
１，１Ａ，１Ｂ，１Ｃ…回転埋設杭、１０，１０Ａ，１０Ｂ…杭本体、２０，２０Ａ，２０Ｂ，３０…先端部材、２１，２１Ｂ，３１…中心胴部、２２，２２Ａ，３２…傾斜板部、２３，２３Ａ，３３…円板部、２４，２４Ａ，３４…先端突部、２５…段差部、２７…溶接部
【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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