(57)【要約】【課題】  杭打込作業性が良好でかつ杭支持力等も向上させることができる鋼製打込杭、その施工方法等を提供する。【解決手段】  鋼製打込杭用鋼材１０の開放端１０ｃから打撃端１０ｂの方向へ延びるように管状体１０ａに形成されたスリット状の切欠部１０ｄと、切欠部１０ｄの間に挟まれるように形成された鋼材部分である片状部１０ｅを設け、鋼製打込杭用鋼材１０を、開放端１０ｃを下端とし打撃端１０ｂに打撃力を付与して管状体１０ａを地盤中へ打ち込み、地盤からの打込抵抗力の値が基準抵抗力値よりも大きい支持層に開放端１０ｃが到達した場合には、開放端１０ｃの外径が拡大するように変形し、地盤中に下端が拡径した杭体が構成される。【選択図】図１
2005163348.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
鋼からなり、中空の管状に形成され、前記管状体の長手方向の両端のうち少なくとも一方が開放された開放端となっており、前記開放端を略鉛直下方に向けるとともに前記開放端とは逆側の上端である打撃端に略鉛直下方向への打撃力を付与して前記管状体を地盤中へ打ち込むことにより前記地盤中に鋼製打込杭を構築するための鋼製打込杭用鋼材であって、
前記開放端付近の管状体には、前記打撃端に略鉛直下方向への打撃力が付与された場合に下端となる前記開放端が地盤から受ける抵抗力である打込抵抗力の値が所定の基準抵抗力値よりも大きくなったときに、前記開放端の一部又は全体の外径が拡大するように変形する拡径可能部が設けられていること
を特徴とする鋼製打込杭用鋼材。
【請求項２】
鋼からなり、中空の管状に形成され、前記管状体の長手方向の両端のうち少なくとも一方が開放された開放端となっており、前記開放端付近の管状体には、前記開放端とは逆側の上端である打撃端に略鉛直下方向への打撃力が付与された場合に下端となる前記開放端が地盤から受ける抵抗力である打込抵抗力の値が所定の基準抵抗力値よりも大きくなったときに、前記開放端の一部又は全体の外径が拡大するように変形する拡径可能部が設けられている鋼製打込杭用鋼材を、前記開放端を略鉛直下方に向けるとともに前記打撃端に略鉛直下方向への打撃力を付与して前記管状体を地盤中へ打ち込み、前記打込抵抗力の値が前記基準抵抗力値よりも大きい支持層に前記開放端が到達した場合には、前記開放端の一部又は全体の外径が拡大するように変形し、前記地盤中に下端が拡径した杭体が構成されることを特徴とする鋼製打込杭。
【請求項３】
請求項２記載の鋼製打込杭において、
前記拡径可能部は、前記開放端から前記打撃端の方向へ延びるように前記管状体に形成されたスリット状の空間である切欠部と、前記切欠部の間に挟まれるように形成された鋼材部分である片状部を有すること
を特徴とする鋼製打込杭。
【請求項４】
請求項３記載の鋼製打込杭において、
前記片状部の外面には、前記打込抵抗力の値が前記基準抵抗力値よりも大きくなった場合に前記片状部を前記管状体の外部へ向かう方向に曲げ変形させるように誘導する断面欠損部が設けられること
を特徴とする鋼製打込杭。
【請求項５】
請求項３記載の鋼製打込杭において、
前記切欠部には、前記打込抵抗力の値が前記基準抵抗力値よりも大きくなる以前の段階では前記片状部を前記管状体の外部へ向かう方向に曲げ変形させないように接合するとともに、前記打込抵抗力の値が前記基準抵抗力値よりも大きくなった段階では前記接合が破断するように設定された切欠接合部が設けられること
を特徴とする鋼製打込杭。
【請求項６】
請求項３記載の鋼製打込杭において、
前記切欠部の前記スリット状の空間の最奥部には、前記開放端付近での前記スリット状の空間の幅よりも大きな幅を有する広幅部が設けられ、前記片状部の曲げ変形を促進すること
を特徴とする鋼製打込杭。
【請求項７】
請求項３記載の鋼製打込杭において、
前記管状体の前記切欠部の最奥部の付近の内壁面には、略環状又は略短筒状の内方変形防止部材が配置され、前記内方変形防止部材の前記打撃端に近い部分は前記切欠部の最奥部の鉛直方向位置よりも高くかつ前記打撃端に近い位置で前記管状体の内壁面に接合され、かつ、前記内方変形防止部材の前記開放端に近い部分は前記管状体の内壁面には接合されず、前記内方変形防止部材は前記切欠部の最奥部の裏側となる前記管状体の内壁面を被覆し、前記片状部が前記管状体の内部へ向かう方向に曲げ変形することを防止すること
を特徴とする鋼製打込杭。
【請求項８】
鋼からなり、中空の管状に形成され、前記管状体の長手方向の両端のうち少なくとも一方が開放された開放端となっており、前記開放端付近の管状体には、前記開放端とは逆側の上端である打撃端に略鉛直下方向への打撃力が付与された場合に下端となる前記開放端が地盤から受ける抵抗力である打込抵抗力の値が所定の基準抵抗力値よりも大きくなったときに、前記開放端の一部又は全体の外径が拡大するように変形する拡径可能部が設けられている鋼製打込杭用鋼材を、前記開放端を略鉛直下方に向けるとともに前記打撃端に略鉛直下方向への打撃力を付与して前記管状体を地盤中へ打ち込み、前記打込抵抗力の値が前記基準抵抗力値よりも大きい支持層に前記開放端が到達した場合には、前記開放端の一部又は全体の外径が拡大するように変形した鋼製打込杭が前記地盤中に構築されることを特徴とする鋼製打込杭の施工方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、中空管状の鋼製打込杭に用いる鋼製打込杭用鋼材、この鋼材を用いた鋼製打込杭、及びこの鋼製打込杭の施工方法の改良に関するものであり、特に、下端が地盤から受ける打込抵抗力が所定値を越えて大きくなったときに、下端の外径が拡大するように変形するように構成されたものに関する。
【背景技術】
【０００２】
構造物や建築物の基礎となる杭として、鋼材からなり中空管状に形成された鋼製杭（鋼管杭）が多く使用されている。この鋼製杭を地盤内に設置するための工法の一つとして、バイブロハンマーと呼ばれる機械などを用いて杭に振動を加えつつ杭上端に上方から押し付け力を加えて圧入する工法（以下、「振動杭打ち工法」という。）が知られている（特許文献１を参照）。
【０００３】
しかし、上記のような施工方法では、杭の外周側面と地盤との間には、隙間が形成され、この隙間に隣接する地盤はゆるみ、杭の周面摩擦力が期待できない、という問題がある。
【０００４】
このため、中空管状の鋼製杭は、杭打ち機によって、地表から地中に打ち込む方法が用いられることが多い。以下、このような杭を「鋼製打込杭」という。杭打ち機は、重量の大きなハンマー又はラムと呼ばれる部材を、鋼製打込杭の上端（以下、「打撃端」という。）に打撃し、この打撃の力により、鋼製打込杭を地盤の内部に打ち込み、例えば、支持力の大きな地層（支持層）まで到達させることができる。杭打ち機は、打撃力を発生させる機構の種類などにより、ドロップハンマー、スチームハンマー、ディーゼルハンマー等の種類がある。
【０００５】
この鋼製打込杭の工法の他の例として、杭の下部先端に角錐状などの拡底体を取り付けて地盤中に挿入する工法（以下、「拡底杭工法」という。）が知られている（特許文献２を参照）。
【０００６】
しかし、上記の拡底杭工法では、地表から杭を打ち込む最初の時点から杭の下端が杭本体よりも大径であるため、杭を打ち込むために、通常の杭よりもさらに大きな打撃力が必要となる、という問題がある。また、角錐状などの拡底体より上方の杭体の外周側面と地盤との間には、振動杭打ち工法の場合よりもさらに大きな隙間が形成され、この隙間に隣接する地盤は大きくゆるむため、杭の周面摩擦力はまったく期待できない、という問題がある。
【特許文献１】特開２００１−１７２９７０号公報
【特許文献２】特開平１０−２２７０３０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は上記の問題を解決するためになされたものであり、本発明の解決しようとする課題は、杭打込作業性が良好でかつ杭支持力等も向上させることができる鋼製打込杭、その施工方法等を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するため、本発明に係る鋼製打込杭用鋼材は、
鋼からなり、中空の管状に形成され、前記管状体の長手方向の両端のうち少なくとも一方が開放された開放端となっており、前記開放端を略鉛直下方に向けるとともに前記開放端とは逆側の上端である打撃端に略鉛直下方向への打撃力を付与して前記管状体を地盤中へ打ち込むことにより前記地盤中に鋼製打込杭を構築するための鋼製打込杭用鋼材であって、
前記開放端付近の管状体には、前記打撃端に略鉛直下方向への打撃力が付与された場合に下端となる前記開放端が地盤から受ける抵抗力である打込抵抗力の値が所定の基準抵抗力値よりも大きくなったときに、前記開放端の一部又は全体の外径が拡大するように変形する拡径可能部が設けられていること
を特徴とする。
【０００９】
また、本発明に係る鋼製打込杭は、鋼からなり、中空の管状に形成され、前記管状体の長手方向の両端のうち少なくとも一方が開放された開放端となっており、前記開放端付近の管状体には、前記開放端とは逆側の上端である打撃端に略鉛直下方向への打撃力が付与された場合に下端となる前記開放端が地盤から受ける抵抗力である打込抵抗力の値が所定の基準抵抗力値よりも大きくなったときに、前記開放端の一部又は全体の外径が拡大するように変形する拡径可能部が設けられている鋼製打込杭用鋼材を、前記開放端を略鉛直下方に向けるとともに前記打撃端に略鉛直下方向への打撃力を付与して前記管状体を地盤中へ打ち込み、前記打込抵抗力の値が前記基準抵抗力値よりも大きい支持層に前記開放端が到達した場合には、前記開放端の一部又は全体の外径が拡大するように変形し、前記地盤中に下端が拡径した杭体が構成されることを特徴とする。
【００１０】
また、上記の鋼製打込杭において、好ましくは、前記拡径可能部は、前記開放端から前記打撃端の方向へ延びるように前記管状体に形成されたスリット状の空間である切欠部と、前記切欠部の間に挟まれるように形成された鋼材部分である片状部を有する。
【００１１】
また、上記の鋼製打込杭において、好ましくは、前記片状部の外面には、前記打込抵抗力の値が前記基準抵抗力値よりも大きくなった場合に前記片状部を前記管状体の外部へ向かう方向に曲げ変形させるように誘導する断面欠損部が設けられる。
【００１２】
また、上記の鋼製打込杭において、好ましくは、前記切欠部には、前記打込抵抗力の値が前記基準抵抗力値よりも大きくなる以前の段階では前記片状部を前記管状体の外部へ向かう方向に曲げ変形させないように接合するとともに、前記打込抵抗力の値が前記基準抵抗力値よりも大きくなった段階では前記接合が破断するように設定された切欠接合部が設けられる。
【００１３】
また、上記の鋼製打込杭において、好ましくは、前記切欠部には、前記打込抵抗力の値が前記基準抵抗力値よりも大きくなる以前の段階では前記片状部を前記管状体の外部へ向かう方向に曲げ変形させないように接合するとともに、前記打込抵抗力の値が前記基準抵抗力値よりも大きくなった段階では前記接合が破断するように設定された切欠接合部が設けられる。
【００１４】
また、上記の鋼製打込杭において、好ましくは、前記管状体の前記切欠部の最奥部の付近の内壁面には、略環状又は略短筒状の内方変形防止部材が配置され、前記内方変形防止部材の前記打撃端に近い部分は前記切欠部の最奥部の鉛直方向位置よりも高くかつ前記打撃端に近い位置で前記管状体の内壁面に接合され、かつ、前記内方変形防止部材の前記開放端に近い部分は前記管状体の内壁面には接合されず、前記内方変形防止部材は前記切欠部の最奥部の裏側となる前記管状体の内壁面を被覆し、前記片状部が前記管状体の内部へ向かう方向に曲げ変形することを防止する。
【００１５】
また、本発明に係る鋼製打込杭の施工方法は、鋼からなり、中空の管状に形成され、前記管状体の長手方向の両端のうち少なくとも一方が開放された開放端となっており、前記開放端付近の管状体には、前記開放端とは逆側の上端である打撃端に略鉛直下方向への打撃力が付与された場合に下端となる前記開放端が地盤から受ける抵抗力である打込抵抗力の値が所定の基準抵抗力値よりも大きくなったときに、前記開放端の一部又は全体の外径が拡大するように変形する拡径可能部が設けられている鋼製打込杭用鋼材を、前記開放端を略鉛直下方に向けるとともに前記打撃端に略鉛直下方向への打撃力を付与して前記管状体を地盤中へ打ち込み、前記打込抵抗力の値が前記基準抵抗力値よりも大きい支持層に前記開放端が到達した場合には、前記開放端の一部又は全体の外径が拡大するように変形した鋼製打込杭が前記地盤中に構築されることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明に係る鋼製打込杭用鋼材、又は鋼製打込杭、又は鋼製打込杭の施工方法においては、地盤への打ち込み後に鋼製打込杭となる鋼材を略鉛直下方向へ打撃した場合の下端となる開放端には拡径可能部が設けられており、開放端が地盤から受ける抵抗力である打込抵抗力の値が所定の基準抵抗力値よりも大きくなったとき、例えば、支持層に到達したときなどには、拡径可能部の一部又は全体の外径が拡大するように変形するように構成されている。このように、杭の下端（底部）が拡径すると、下端に膨らんだ部分を持つ「アンカー」が地中に形成された状態となり、引き抜きに対する抵抗性能が増大する。また、杭の底部が拡径するため、杭の支持力が増大する、という効果も有している。また、打込抵抗力が基準抵抗力値以下の場合、例えば、杭が支持層に到達する以前の段階などでは、通常の鋼製打込杭とまったく同様の打撃力で打ち込むことができる、という効果も有している。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下に説明する実施例は、鋼製打込杭用鋼材の開放端に、開放端から打撃端の方向（下から上へ向かう方向）へ延びるように管状体に形成されたスリット状の空間である切欠部と、切欠部の間に挟まれるように形成された鋼材部分である片状部を設けて拡径可能部を構成したものであり、従来の鋼製打込杭用鋼材に簡易な加工を施すことによって容易に作製可能であり、かつ、杭打設施工にあたっても、特別な装置や機構を必要とせず、従来と同じ杭打ち機により打ち込むことができ、本発明を実現するための構成として最良の形態である。
【実施例１】
【００１８】
以下、本発明の第１実施例について、図面を参照しながら説明する。図１は、本発明の第１実施例である鋼製打込杭用鋼材の構成を示す図である。図１において、図１（Ａ）は、本発明の第１実施例である鋼製打込杭用鋼材の側面図である。また、図１（Ｂ）は、本発明の第１実施例である鋼製打込杭用鋼材の開放端付近の拡大側面図である。図１（Ｃ）は、本発明の第１実施例である鋼製打込杭用鋼材の下方から開放端を見た拡大底面図である。
【００１９】
図１に示すように、この鋼製打込杭用鋼材１０は、鋼からなり、中空の管状に形成された管状体１０ａを有している。管状体１０ａの断面形状は、円形である。管状体１０ａの長手方向（図１（Ａ）における上下方向）の両端のうちの一方の端部（図１（Ａ）における下端）１０ｃは開放されている。以下、この端部１０ｃを「開放端」という。
【００２０】
また、管状体１０ａの長手方向（図１（Ａ）における上下方向）の両端のうちの他方の端部（図１（Ａ）における上端）１０ｂは、開放又は閉塞されており、この端部１０ｂは、杭１０を地盤へ打ち込む際に、杭打ち機のハンマー等（図示せず）によって打撃される。以下、この端部１０ｂを「打撃端」という。
【００２１】
管状体１０ａの開放端１０ｃ付近には、切欠部１０ｄと、片状部１０ｅが設けられている。切欠部１０ｄは、開放端１０ｃから、打撃端１０ｂの方向（図１（Ａ）及び図１（Ｂ）における下から上へ向かう方向）へ延びるように、管状体１０ａに形成された空間、あるいは切り込みであり、鉛直上下方向に細長いスリット（細長い長方形）状になっている。切欠部１０ｄは、図１（Ｃ）に示すように、開放端１０ｃの円形の断面の周に沿って複数個が配置されている。切欠部１０ｄの最奥部（図１（Ｂ）における上端部）の鉛直方向位置は、片状部１０ｅと管状体１０ａとの接続箇所１０ｆの鉛直方向位置と同じ位置となっている。
【００２２】
また、片状部１０ｅは、一つの切欠部１０ｄと隣接する他の切欠部１０ｄとの間に挟まれるように形成された鋼材部分であり、その側面形状は、鉛直上下方向に細長い略長方形状になっている。る。片状部１０ｅは、図１（Ｃ）に示すように、開放端１０ｃの円形の断面の周に沿って複数個（切欠部１０ｄの個数と同数）が配置されている。
【００２３】
上記のような構成により、片状部１０ｅは、管状体１０ａとの接続箇所１０ｆにおいて曲げ変形（塑性変形）が可能になっている。ここで、切欠部１０ｄの個数、切欠部１０ｄの幅Ｂ１、切欠部１０ｄの長さＬ１、片状部１０ｅの幅Ｂ２、片状部１０ｅの長さＬ１、片状部１０ｅの鋼材の厚さ等の数値、及び片状部１０ｅを構成する鋼材の材質の違い（以下、「曲げ変形パラメータ」という。）を設定することによって、片状部１０ｅの曲げ変形のしやすさを調節することが可能である。接続箇所１０ｆにおける曲げ変形（塑性変形）は、片状部１０ｅの局部的な「座屈」ということもできる。
【００２４】
次に、上記した第１実施例の鋼製打込杭用鋼材１０の作用について、図１及び図２を参照しながら説明する。図２は、鋼製打込杭用鋼材１０の開放端１０ａの付近を拡大し側方から見た断面図である。
【００２５】
まず、図１（Ａ）の状態で、下端となる開放端１０ｃを地表（図示せず）に当て、上端となる打撃端１０ｂに、杭打ち機のハンマー等（図示せず）により、略鉛直下方向への打撃力を加える。これにより、開放端１０ｃは、地盤（図示せず）の内部へ、略鉛直下方向に打ち込まれていく。
【００２６】
この状態では、開放端１０ｃは、固い基盤層などの支持層（図示せず）よりも柔らかい地層（地表から支持層までの地層）に打ち込まれることになる。この状態では、図２において、波線で示すように、片状部１０ｅは、地盤から受ける抵抗力（以下、「打込抵抗力」という。）Ｆ１を受ける。この場合、片状部１０ｅが曲げ変形（塑性変形）を起こす力は、打込抵抗力Ｆ１の値よりも大きな値（後述する打込抵抗力Ｆ２の値よりも小さな値）となるように、上記の曲げ変形パラメータをあらかじめ設定しておく。これにより、鋼製打込杭用鋼材１０は、地盤中へ打ち込まれるが、開放端１０ｃには、曲げ変形は生じない。この状態では、地盤に打ち込まれた鋼製打込杭用鋼材１０は、いわゆる「鋼管杭」を構成している。なお、図２において、符号Ｚ１で示す範囲は、切欠部１０ｄの鉛直上下方向の長さの範囲を示している。
【００２７】
次に、打ち込みを続けた後、開放端１０ｃは、支持力が大きく固い基盤層などの支持層（図示せず）に到達する。この状態では、図２において、実線とハッチで示すように、片状部１０ｅは、地盤から打込抵抗力Ｆ２を受ける。上記したように、この打込抵抗力Ｆ２は、片状部１０ｅが曲げ変形（塑性変形）を起こす力よりも大きな値となるように、上記の曲げ変形パラメータがあらかじめ設定されている。また、開放端１０ｃの内部空洞には、開放端１０ｃの下方から、地盤中の土砂等が入り込んでおり、鋼製打込杭用鋼材１０の打ち込みを続けることにより、この土砂の量は増えるとともに、固くなっている。このため、片状部は、管状体１０ａの内部の空洞に向かっては変形しにくく、図２において符号１０ｅ１で示されるように、片状部１０ｅと管状体１０ａとの接続箇所１０ｆを曲げの基部として、管状体１０ａの外方へ向かって拡がるように曲げ変形（塑性変形）する。なお、片状部１０ｅと管状体１０ａとの接続箇所１０ｆの鉛直方向位置は、切欠部１０ｄの最奥部（上端部）の鉛直方向位置と同じ位置である。
【００２８】
このような片状部１０ｅの曲げ変形により、開放端１０ｃの外径は、曲げ変形前の外径Ｄ１が、曲げ変形後は外径Ｄ２へと拡大する。開放端１０ｃが到達した支持層は、固い部分と柔らかい部分が一様ではない場合もある。その場合には、開放端１０ｃの全体の外径が拡大するのではなく、開放端１０ｃの一部の外径が拡大することになる。
【００２９】
上記したような開放端１０ｃ（片状部１０ｅ）の曲げ変形により、地盤中には、下端が拡径した鋼製打込杭が形成される。このように、地盤内に、下端（底部）が拡径した鋼製打込杭が形成されると、以下のような作用を生じる。
【００３０】
第１の作用として、このような鋼製打込杭では、下端に膨らんだ部分を持つ「アンカー」が、地中の鉛直上下方向に形成された状態となる。これにより、この鋼製打込杭は、引き抜きに対する抵抗する力である引抜き抵抗力が増大する。
【００３１】
第２の作用として、鋼製打込杭の底部が拡径するため、鋼製打込杭の底面の面積が拡大することになり、鋼製打込杭の上部に構築される構造物等から鋼製打込杭に付加される荷重をより広い杭底部で支持することになり、この鋼製打込杭の杭底支持力は杭径の一様な杭に比べ増大する。
【００３２】
上記した第１実施例は、各構成要素の構成を変化させた変化例によっても実現可能である。図３は、本発明の第１実施例である鋼製打込杭用鋼材の変化例の構成を示す図である。図３において、図３（Ａ）は、本発明の第１実施例の第１変化例である鋼製打込杭用鋼材の開放端付近の構成を示す拡大側面図である。
【００３３】
図３（Ａ）に示すように、第１実施例の第１変化例の鋼製打込杭用鋼材１１は、鋼からなり、中空の円形断面の管状に形成された管状体１１ａを有している。この鋼製打込杭用鋼材１１が上記の鋼製打込杭用鋼材１０と異なる点は、鋼製打込杭用鋼材１０の場合とは異なる構成の切欠部１１ｄ及び片状部１１ｅを有する点である。その他の構成要素については、鋼製打込杭用鋼材１０の場合と同様であるので、その説明は省略する。以下、切欠部１１ｄ及び片状部１１ｅについて説明する。
【００３４】
切欠部１１ｄは、図３（Ａ）に示すように、管状体１１ａの下端である開放端１１ｃから、管状体１１ａの上端である打撃端（図示せず）の方向（図３（Ａ）における下から上へ向かう方向）へ延びるように、管状体１１ａに形成された空間、あるいは切り込みであり、その側面形状は、鉛直上下方向に細長い略三角形状になっており、開放端１１ｃの位置での幅はＢ３となっている。切欠部１１ｄは、底面図の図示はしていないが、開放端１１ｃの円形の断面の周に沿って複数個が配置されている。
【００３５】
また、片状部１１ｅは、一つの切欠部１１ｄと隣接する他の切欠部１１ｄとの間に挟まれるように形成された鋼材部分であり、その側面形状は、鉛直上下方向に細長い略四角形状（逆台形状）になっている。片状部１１ｅがなす台形の下の底辺は、幅Ｂ４の開放端であり、片状部１１ｅがなす台形の上の底辺は、管状体１１ａとの接続箇所１１ｆであり、その幅はＢ５となっており、Ｂ５の値はＢ４の値よりも大きな値となっている。片状部１１ｅは、底面図の図示はしていないが、開放端１１ｃの円形の断面の周に沿って複数個（切欠部１１ｄの個数と同数）が配置されている。
【００３６】
上記のような構成により、片状部１１ｅは、管状体１１ａとの接続箇所１１ｆにおいて曲げ変形（塑性変形又は局部座屈）が可能になっている。このため、鋼製打込杭用鋼材１１は、鋼製打込杭用鋼材１０の場合と同様に、地盤中へ打ち込まれた後、支持力が大きく固い基盤層などの支持層（図示せず）に到達した場合には、片状部１１ｅと管状体１１ａとの接続箇所１１ｆを曲げの基部として、開放端１１ｃの一部又は全体の外径が拡大するように、すなわち開放端１１ｃの一部又は全体が管状体１１ａの外方へ向かって拡がるような状態で曲げ変形（塑性変形又は局部座屈）する。これにより、鋼製打込杭用鋼材１１の場合も、地盤内に、下端（底部）が拡径した鋼製打込杭が形成され、引抜き抵抗と杭底支持力が向上する。
【００３７】
また、一方、鋼製打込杭用鋼材１１の場合には、片状部１１ｅが、下方の地盤（図示せず）に対して尖った形状となっている。このため、支持層に到達する前（支持層よりも上方の地層）での打込作業時に、打込作業性（打ち込みやすさ）が向上する、という利点がある。
【００３８】
なお、図３（Ａ）において、片状部１１ｅの下部の幅Ｂ４の値を零とすれば、その片状部（図示せず）は、側面形状が細長い略三角形状となり、支持層に到達する前（支持層よりも上方の地層）での打込作業性（打ち込みやすさ）は、さらに向上する。
【００３９】
次に、本発明の第１実施例の第２変化例である鋼製打込杭用鋼材について説明する。図３（Ｂ）は、本発明の第１実施例の第２変化例である鋼製打込杭用鋼材の開放端付近の構成を示す拡大側面図である。
【００４０】
図３（Ｂ）に示すように、第１実施例の第２変化例の鋼製打込杭用鋼材１２は、鋼からなり、中空の円形断面の管状に形成された管状体１２ａを有している。この鋼製打込杭用鋼材１２が上記の鋼製打込杭用鋼材１０と異なる点は、鋼製打込杭用鋼材１０の場合とは異なる構成の切欠部１２ｄ及び片状部１２ｅを有する点である。その他の構成要素については、鋼製打込杭用鋼材１０の場合と同様であるので、その説明は省略する。以下、切欠部１２ｄ及び片状部１２ｅについて説明する。
【００４１】
切欠部１２ｄは、スリット部１２ｄ１と広幅部１２ｄ２を有している。スリット部１２ｄ１は、図３（Ｂ）に示すように、管状体１２ａの下端である開放端１２ｃから、管状体１２ａの上端である打撃端（図示せず）の方向（図３（Ｂ）における下から上へ向かう方向）へ延びるように、管状体１２ａに形成された空間、あるいは切り込みであり、その側面形状は、鉛直上下方向に細長い略長方形になっており、切り欠かれた空間の幅はＢ６となっている。また、広幅部１２ｄ２は、スリット部１２ｄ１の最奥部（図３（Ｂ）における上端部）に設けられた空間であり、この空間部では管状体１２ａの鋼材は切除されていおり、広幅部１２ｄ２の幅はＢ７となっている。また、Ｂ７の値はＢ６の値よりも大きな値となっている。切欠部１２ｄは、底面図の図示はしていないが、開放端１２ｃの円形の断面の周に沿って複数個が配置されている。
【００４２】
また、片状部１２ｅは、一つの切欠部１２ｄと隣接する他の切欠部１２ｄとの間に挟まれるように形成された鋼材部分であり、その側面形状は、鉛直上下方向に細長い略四角形状（略長方形状）になっている。片状部１２ｅがなす長方形の下辺は、幅Ｂ８の開放端であり、片状部１２ｅがなす長方形の上辺は、管状体１２ａとの接続箇所１２ｆであり、その幅はＢ９となっており、Ｂ９の値は、Ｂ８の値よりも小さな値となっている。片状部１２ｅは、底面図の図示はしていないが、開放端１２ｃの円形の断面の周に沿って複数個（切欠部１２ｄの個数と同数）が配置されている。
【００４３】
上記のような構成により、片状部１２ｅは、管状体１２ａとの接続箇所１２ｆにおいて曲げ変形（塑性変形又は局部座屈）が可能になっている。このため、鋼製打込杭用鋼材１２は、鋼製打込杭用鋼材１０の場合と同様に、地盤中へ打ち込まれた後、支持力が大きく固い基盤層などの支持層（図示せず）に到達した場合には、片状部１２ｅと管状体１２ａとの接続箇所１２ｆを曲げの基部として、開放端１２ｃの一部又は全体の外径が拡大するように、すなわち開放端１２ｃの一部又は全体が管状体１２ａの外方へ向かって拡がるような状態で曲げ変形（塑性変形又は局部座屈）する。これにより、鋼製打込杭用鋼材１２の場合も、地盤内に、下端（底部）が拡径した鋼製打込杭が形成され、引抜き抵抗と杭底支持力が向上する。
【００４４】
また、鋼製打込杭用鋼材１２の場合には、切欠部１２ｄの最奥部（図における上端部）に広幅部１２ｄ２が設けられているため、片状部１２ｅと管状体１２ａとの接続箇所１２ｆの幅Ｂ９が、片状部１２ｅの開放端１２ｃでの幅Ｂ８よりも小さくなっている。このため、鋼製打込杭用鋼材１２の場合には、広幅部１２ｄ２の設けられていない切欠部を有する鋼製打込杭用鋼材の場合（例えば、鋼製打込杭用鋼材１０）よりも、片状部を曲げ変形させやすい。この広幅部１２ｄ２の幅Ｂ７の値を適宜の値に設定することにより、片状部１２ｅの曲げ変形のしやすさを調節することが可能である。すなわち、広幅部１２ｄ２の幅Ｂ７の値は、上記した曲げ変形パラメータとして利用することができる。
【００４５】
なお、広幅部１２ｄ２の形状は、図３（Ｂ）においては略円形状の例を図示したが、他の形状であってもよい。例えば、略三角形状、略四角形状、略ｎ角形状（ｎ：５以上の整数）、略楕円形状などであってもよい。
【実施例２】
【００４６】
本発明は、上記した第１実施例とは異なる構成によっても実現可能である。次に、本発明の第２実施例である鋼製打込杭用鋼材について説明する。図４は、本発明の第２実施例である鋼製打込杭用鋼材の構成を示す図である。図４において、図４（Ａ）は、本発明の第２実施例である鋼製打込杭用鋼材２０の開放端付近を拡大し側方から見た断面図である。図４（Ａ）においては、図の中心線Ｃの左側の２０Ｌは、片状部２０ｅの有る部分の鋼製打込杭用鋼材２０の断面を、図の中心線Ｃの右側の２０Ｒは、切欠部２０ｄの有る部分の鋼製打込杭用鋼材２０の断面を、それぞれ示している。また、図４（Ｂ）は、図４（Ａ）における片状部２０ｅの基部２０ｆの付近をさらに拡大した断面図である。
【００４７】
図４（Ａ）に示すように、本発明の第２実施例である鋼製打込杭用鋼材２０は、鋼からなり、中空の円形断面の管状に形成された管状体２０ａを有している。この鋼製打込杭用鋼材２０が上記の鋼製打込杭用鋼材１０と異なる点は、鋼製打込杭用鋼材１０の場合とは異なる構成の切欠部２０ｄ及び片状部２０ｅを有する点である。その他の構成要素については、鋼製打込杭用鋼材１０の場合と同様であるので、その説明は省略する。以下、切欠部２０ｄ及び片状部２０ｅについて説明する。
【００４８】
切欠部２０ｄは、管状体２０ａの下端である開放端２０ｃから、管状体２０ａの上端である打撃端（図示せず）の方向（図４（Ａ）における下から上へ向かう方向）へ延びるように、管状体２０ａに形成された空間、あるいは切り込みであり、鉛直上下方向に細長いスリット（細長い長方形）状になっている。切欠部２０ｄは、底面図の図示はしていないが、開放端２０ｃの円形の断面の周に沿って複数個が配置されている。
【００４９】
また、片状部２０ｅは、一つの切欠部２０ｄと隣接する他の切欠部２０ｄとの間に挟まれるように形成された鋼材部分であり、その側面形状は図示してはいないが、鉛直上下方向に細長い略四角形状（略長方形状）になっている。片状部２０ｅは、底面図の図示はしていないが、開放端２０ｃの円形の断面の周に沿って複数個（切欠部２０ｄの個数と同数）が配置されている。
【００５０】
また、片状部２０ｅには、管状体２０ａとの接続箇所２０ｆ、すなわち切欠部２０ｄの最奥部（図４（Ａ）における上端部）の位置の付近、例えば、管状体２０ａとの接続箇所２０ｆよりも開放端２０ｃに近い（図４（Ａ）における２０ｆより下方の）位置の外側周面に、溝２０ｈが形成されている。溝２０ｈは、図４（Ａ）に示す位置で、管状体２０ａの外周を取り巻くように形成されている。この溝２０ｈは、特許請求の範囲における断面欠損部に相当している。図４（Ｂ）に示すように、溝２０ｈの幅の値はＢ１０となっており、溝２０ｈの深さの値はＬ４となっている。
【００５１】
上記のような構成により、片状部２０ｅは、管状体２０ａとの接続箇所２０ｆにおいて曲げ変形（塑性変形又は局部座屈）が可能になっている。このため、鋼製打込杭用鋼材２０は、鋼製打込杭用鋼材１０の場合と同様に、地盤中へ打ち込まれた後、支持力が大きく固い基盤層などの支持層（図示せず）に到達した場合には、片状部２０ｅと管状体２０ａとの接続箇所２０ｆを曲げの基部として、開放端２０ｃの一部又は全体の外径が拡大するように、すなわち開放端２０ｃの一部又は全体が管状体２０ａの外方へ向かって拡がるような状態で曲げ変形（塑性変形又は局部座屈）する。これにより、鋼製打込杭用鋼材２０の場合も、地盤内に、下端（底部）が拡径した鋼製打込杭が形成され、引抜き抵抗と杭底支持力が向上する。
【００５２】
また、鋼製打込杭用鋼材２０の場合には、片状部２０ｅの基部２０ｆ付近の外面に、溝２０ｈが設けられているため、この位置での鋼材の肉厚が薄く、片状部２０ｅの曲げ変形が生じやすくなっている。また、溝２０ｈは、管状体２０ａの外面に設けられているため、溝２０ｈが閉じるように曲げ変形が進行しやすい。すなわち、片状部２０ｅの曲げ変形においては、片状部２０ｅは、管状体２０ｅの外部へ向かう方向に曲げ変形しやすくなっており、溝２０ｈは、管状体２０ｅの外部へ向かう方向への曲げ変形を誘導する機能を有している。
【００５３】
この溝２０ｈの幅Ｂ１０と深さＬ４の値を適宜の値に設定することにより、片状部２０ｅの曲げ変形のしやすさを調節することが可能である。すなわち、溝２０ｈの幅Ｂ１０と深さＬ４の値は、上記した曲げ変形パラメータとして利用することができる。
【００５４】
なお、溝２０ｈの断面形状は、図４（Ｂ）においては略三角形状の例を図示したが、他の形状であってもよい。例えば、略四角形状、略半円形状などであってもよい。
【実施例３】
【００５５】
本発明は、上記した第１、第２実施例とは異なる構成によっても実現可能である。次に、本発明の第３実施例である鋼製打込杭用鋼材について説明する。図５は、本発明の第３実施例である鋼製打込杭用鋼材の構成を示す図である。図５は、本発明の第３実施例である鋼製打込杭用鋼材３０の開放端付近を拡大し側方から見た断面図である。
【００５６】
図５に示すように、本発明の第３実施例である鋼製打込杭用鋼材３０が上記の鋼製打込杭用鋼材１０と異なる点は、鋼製打込杭用鋼材１０の内壁面１０ｋに、環状部材３６が溶接部３７により接合されている点である。その他の構成要素については、鋼製打込杭用鋼材１０の場合と同様であるので、その説明は省略する。以下、環状部材３６及び溶接部３７について説明する。
【００５７】
環状部材３６は、鋼からなり、中空の円形断面の環状（上下に短い筒状）に形成された部材である。環状部材３６の外径は、管状体１０ａの内径よりもやや小さな値となっている。この環状部材３６は、特許請求の範囲における内方変形防止部材に相当している。
【００５８】
環状部材３６は、管状体１０ａの内壁面１０ｋにおいて、管状体１０ａの切欠部１０ｄの最奥部の鉛直方向位置（片状部１０ｅと管状体１０ａとの接続箇所１０ｆの鉛直方向位置と同じ位置）の付近の位置に配置されている。また、環状部材３６のうち、打撃端（管状体１０ａの上端）に近い部分（図５における上端）３６ａは、溶接部３７によって、管状体１０ａの内壁面１０ｋに接合されている。この接合位置は、切欠部１０ｄの最奥部１０ｆの鉛直方向位置よりも鉛直方向に高い位置（打撃端に近い鉛直方向位置）となっている。
【００５９】
また、環状部材３６のうち、管状体１０ａの開放端１０ｃに近い部分（図５における下端）３６ｂは、図５で実線とハッチで示された曲げ変形後の状態において空隙Ｖが図示されていることからもわかるように、いずれの部分にも接合されていない。また、この部分３６ｂは、管状体１０ａの内壁面１０ｋのうち、切欠部１０ｄの最奥部１０ｆの裏側となる内壁面を被覆するように配置されている。
【００６０】
上記のような構成により、鋼製打込杭用鋼材３０のうちの管状体１０ａは、鋼製打込杭用鋼材１０の場合と同様に、地盤中へ打ち込まれた後、支持力が大きく固い基盤層などの支持層（図示せず）に到達した場合には、片状部１０ｅと管状体１０ａとの接続箇所１０ｆ（切欠部１０ｄの最奥部である上端部）を曲げの基部として、開放端１０ｃの一部又は全体の外径が拡大するように、すなわち開放端１０ｃの一部又は全体が管状体１０ａの外方へ向かって拡がるような状態で曲げ変形（塑性変形又は局部座屈）する。これにより、鋼製打込杭用鋼材３０の場合も、地盤内に、下端（底部）が拡径した鋼製打込杭が形成され、引抜き抵抗と杭底支持力が向上する。
【００６１】
また、鋼製打込杭用鋼材３０の場合には、管状体１０ａの内壁面１０ｋに、環状部材３６が溶接部３７によって接合されているため、環状部材３６の配置位置では、片状部１０ｅが管状体１０ａの内部（空洞）へ向かう方向に曲げ変形することが防止されている。このため、片状部１０ｅの曲げ変形においては、片状部１０ｅは、管状体１０ｅの外部へ向かう方向に曲げ変形しやすくなっており、環状部材３６は、管状体１０ｅの外部へ向かう方向への曲げ変形を誘導する機能を有している。
【００６２】
この環状部材３６の鉛直上下方向の長さの値を適宜の値に設定することにより、片状部１０ｅの曲げ変形のしやすさを調節することが可能である。すなわち、環状部材３６の鉛直上下方向の長さの値は、上記した曲げ変形パラメータとして利用することができる。
【００６３】
なお、溶接部３７のかわりに、ボルトやネジにより環状部材３６を鋼製打込杭用鋼材１０の内壁面１０ｋに接合してもよい。
【実施例４】
【００６４】
本発明は、上記した第１〜第３実施例とは異なる構成によっても実現可能である。次に、本発明の第４実施例である鋼製打込杭用鋼材について説明する。図６は、本発明の第４実施例である鋼製打込杭用鋼材の構成を示す図である。図６は、本発明の第４実施例である鋼製打込杭用鋼材４０の開放端付近の拡大側面図である。
【００６５】
図６に示すように、本発明の第４実施例である鋼製打込杭用鋼材４０が上記の鋼製打込杭用鋼材１０と異なる点は、鋼製打込杭用鋼材１０の切欠部１０ｄの開放端（図６における下端）１０ｃの付近に、点溶接部４８が設けられ、この点溶接部４８により、切欠部１０ｄの両側の片状部１０ｅの下端どうしが微少な溶接により接合されている点である。その他の構成要素については、鋼製打込杭用鋼材１０の場合と同様であるので、その説明は省略する。
【００６６】
この点溶接部４８は、地盤からの打込抵抗力の値が基準抵抗力値よりも大きくなる以前の段階（例えば、開放端１０ｃが地表から支持層までの地層中にある場合）では、２つの片状部１０ｅの開放端１０ｃ（下端）付近を、管状体１０ａの外部へ向かう方向に曲げ変形させないように接合している。しかし、打込抵抗力の値が基準抵抗力値よりも大きくなった段階（例えば、開放端１０ｃ支持層に到達して貫入した場合）では、２つの片状部１０ｅの開放端１０ｃ（下端）付近が管状体１０ａの外部へ向かう方向に曲げ変形しようとして点溶接部４８に作用させる引張力により破断するように設定されている。これは、溶接用材料の強度、点溶接部４８の大きさ、溶接の程度（２つの片状部１０ｅの開放端１０ｃ（下端）付近の鋼材の溶け込みの度合い）などによって調整可能である。この点溶接部４８は、特許請求の範囲における切欠接合部に相当している。
【００６７】
上記のような構成により、鋼製打込杭用鋼材４０のうちの管状体１０ａは、鋼製打込杭用鋼材１０の場合と同様に、地盤中へ打ち込まれた後、支持力が大きく固い基盤層などの支持層（図示せず）に到達した場合には、片状部１０ｅと管状体１０ａとの接続箇所１０ｆ（切欠部１０ｄの最奥部である上端部）を曲げの基部として、開放端１０ｃの一部又は全体の外径が拡大するように、すなわち開放端１０ｃの一部又は全体が管状体１０ａの外方へ向かって拡がるような状態で曲げ変形（塑性変形又は局部座屈）する。これにより、鋼製打込杭用鋼材３０の場合も、地盤内に、下端（底部）が拡径した鋼製打込杭が形成され、引抜き抵抗と杭底支持力が向上する。
【００６８】
また、鋼製打込杭用鋼材４０の場合には、管状体１０ａの切欠部１０ｄの開放端１０ｃ（図における下端）の付近が、点溶接部４８７によって接合されているため、開放端１０ｃが支持層に到達する以前の段階では、片状部１０ｅは、いずれの方向にも曲げ変形することが防止されている。
【００６９】
この点溶接部４８の溶接用材料の強度、点溶接部４８の大きさ、溶接の程度（２つの片状部１０ｅの開放端１０ｃ（下端）付近の鋼材の溶け込みの度合い）などの値の設定により、片状部１０ｅの曲げ変形のしやすさを調節することが可能である。すなわち、点溶接部４８の条件の値は、上記した曲げ変形パラメータとして利用することができる。
【００７０】
なお、点溶接部４８は、切欠部１０ｄの途中に複数個形成してもよい。
【００７１】
なお、本発明は、上記した実施例に限定されるものではない。上記した実施例は、例示であり、本発明の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなるものであっても本発明の技術的範囲に包含される。
【００７２】
鋼製打込杭用鋼材又は鋼製打込杭としては、上記実施例のような鋼管杭（円形断面の鋼製管状部材）だけでなく、鋼製で断面が四角形状の管状部材、鋼製で断面がｎ角形（ｎ：５以上の整数）となる管状部材を用いてもよい。
【００７３】
また、上記した第１〜第４実施例の構成を適宜に組み合わせて鋼製打込杭用鋼材又は鋼製打込杭構成してもよい。
【産業上の利用可能性】
【００７４】
本発明は、構造物や建築物の基礎として鋼製打込杭を施工する建設業等で実施可能であり、これらの産業で利用可能である。また、鋼製打込杭用鋼材は、鋼材等の製造業において製造、又は金属加工業において加工することができ、これらの産業で利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００７５】
【図１】本発明の第１実施例である鋼製打込杭用鋼材の構成を示す図である。
【図２】本発明の第２実施例である鋼製打込杭用鋼材の作用を説明する図である。
【図３】本発明の第１実施例である鋼製打込杭用鋼材の変化例の構成を示す図である。
【図４】本発明の第２実施例である鋼製打込杭用鋼材の構成を示す図である。
【図５】本発明の第３実施例である鋼製打込杭用鋼材の構成を示す図である。
【図６】本発明の第４実施例である鋼製打込杭用鋼材の構成を示す図である。
【符号の説明】
【００７６】
１０  鋼製打込杭用鋼材
１０ａ  管状体
１０ｂ  打撃端
１０ｃ  開放端
１０ｄ  切欠部
１０ｅ  片状部
１０ｅ１  曲げ変形後の片状部
１０ｆ  管状体との接続箇所
１０ｋ  内壁面
１１  鋼製打込杭用鋼材
１１ａ  管状体
１１ｃ  開放端
１１ｄ  切欠部
１１ｅ  片状部
１１ｆ  管状体との接続箇所
１２  鋼製打込杭用鋼材
１２ａ  管状体
１２ｃ  開放端
１２ｄ  切欠部
１２ｄ１  スリット部
１２ｄ２  広幅部
１２ｅ  片状部
１２ｆ  管状体との接続箇所
２０  鋼製打込杭用鋼材
２０Ｌ  左側断面
２０Ｒ  右側断面
２０ａ  管状体
２０ｃ  開放端
２０ｄ  切欠部
２０ｅ  片状部
２０ｆ  管状体との接続箇所
２０ｈ  溝
３０  鋼製打込杭用鋼材
３６  環状部材
３７  溶接部
４０  鋼製打込杭用鋼材
４８  点溶接部
Ｂ１〜Ｂ１０  幅
Ｂ２  片状部の幅
Ｄ１  開放端の外径（曲げ変形前）
Ｄ２  開放端の外径（曲げ変形後）
Ｆ１  打込抵抗力（基準抵抗力値以下のとき）
Ｆ２  打込抵抗力（基準抵抗力値を越えるとき）
Ｌ１〜Ｌ４  長さ
Ｚ１  切欠部の範囲
【図１】
2005163348.tif 000003
【図２】
2005163348.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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