(57)【要約】【課題】比較的安価かつ容易に製造でき、かつ十分な地盤支持力を得ることができる鋼管杭先端部材を提供する。【解決手段】先端部材１０は、鋼管２０の下端開口を全面閉塞する円形の平坦な閉塞板部１２と、鋼管２０の下端から下端近くまでの外周面から張り出した掘削羽根部１４とを備えている。閉塞板部１２と掘削羽根部１４とは一体であって、閉塞板部１２は周縁において鋼管２０の端縁と相互に溶接されており、掘削羽根部１４は内周縁において鋼管２０の外周面と相互に溶接されることにより、先端部材１０は鋼管２０に固定される。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
鋼管の下端開口の少なくとも一部を閉塞する閉塞板部と、
前記閉塞板部と一体であり、鋼管の下端から下端近くまでの外周面から張り出す掘削羽根部とを備えたことを特徴とする鋼管杭先端部材。
【請求項２】
前記掘削羽根部の一部はラセン掘削羽根である請求項１に記載の鋼管杭先端部材。
【請求項３】
前記閉塞板部は鋼管の直径と略同一の長さの直径を有する円形であり、前記掘削羽根部は円形の前記閉塞板部の周縁において前記閉塞板部と繋がっている請求項１または２に記載の鋼管杭先端部材。
【請求項４】
一枚の円形鋼板を、円形鋼板と中心を共通にし、取り付けられる鋼管と略同一の長さの直径を有する円弧に沿って切断して形成された円形の前記閉塞板部と、前記閉塞板部の周縁の一部において繋がっている部分を残して弧形部分を切断することにより前記閉塞板部と同時に形成された前記掘削羽根部とを有する請求項３に記載の鋼管杭先端部材。
【請求項５】
前記掘削羽根部は、複数設けられている請求項１ないし４のいずれかに記載の鋼管杭先端部材。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、地盤中に回転圧入させて建物の基礎に用いられる鋼管杭に関し、特に比較的安価かつ容易に製造でき、かつ十分な地盤支持力が得られる鋼管杭先端部材に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ベースマシンに搭載したオーガ等により地盤中に回転圧入させることにより、建物の基礎とする鋼管杭が用いられている。このような鋼管杭に要求される条件は、硬い地盤でも貫入抵抗が少なく、歪むことなく鉛直方向に正確に打ち込むことができ、打ち込んだ後は地盤支持力が十分に得られ、しかも安価に製造できることである。これらの条件を満足させるためにさまざまなタイプの鋼管杭の先端構造が提案されているが、例えばラセン羽根を鋼管の側面に溶接するものは位置決めが難しく、鋼管には相当の肉厚が必要となる。また鋼管の先端に２枚の平板な掘削板を取り付けたものは、加工は容易だが回転圧入時に土を乱すので地盤による杭の拘束力が弱くなる。鋼管の先端に掘削刃を取り付けると貫入抵抗を軽減でき、回転圧入時の方向性が改善されるが、土が乱れて地盤支持力に影響を及ぼし、また製造工程が多くなり製造費が高く付く。
【０００３】
特開平８−３２６０５３には、鋼管杭の先端をラセン状に切り欠き、ここにラセン翼及び掘削刃として作用するラセン状底板を固定した鋼管杭が開示されている。
【０００４】
特開２０００−１７０１５９には、鋼管杭の先端部又は外周面に平坦な翼を取り付けた鋼管杭が開示されている。
【０００５】
特開平７−３３１６５４には、パイルの先端に案内部と推進構造部分とを設けた金属製推進構造部分を取り付けた構成が開示されている。
【０００６】
特開２００１−７３３６４には、鋼管の下端にラセン翼を固着し、ラセン翼からは逆円錐状の先導筒を突設した鋼管杭が開示されている。
【特許文献１】特開平８−３２６０５３
【特許文献２】特開２０００−１７０１５９
【特許文献３】特開平７−３３１６５４
【特許文献４】特開２００１−７３３６４
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
よって本発明の目的は、比較的安価かつ容易に製造でき、かつ十分な地盤支持力及び取付強度を得ることのできる鋼管杭先端部材を提供することにある。
【０００８】
【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、鋼管の下端開口の少なくとも一部を閉塞する閉塞板部と、前記閉塞板部と一体であり、鋼管の下端から下端近くまでの外周面から張り出す掘削羽根部とを備えて鋼管杭先端部材を構成した。
【０００９】
本発明に係る鋼管杭先端部材は、閉塞板部と掘削羽根部とを備えている。閉塞板部は、鋼管の下端に取り付けられて、鋼管の下端開口の少なくとも一部を閉塞する。下端開口の他の部分は、他の部材により閉塞または半閉塞されていてもよく、開口されたままでもよい。閉塞板部を鋼管（任意の長さの鋼管の先端に取り付けることのできる短い鋼管製アタッチメントを含む）の先端に容易かつ強固に取り付けるためには、鋼管の下端は水平に切断されていて、閉塞板部と鋼管の下端との間が溶接されていることが好ましい。
【００１０】
掘削羽根部は鋼管の外周面から半径方向外側に張り出しており、閉塞板部と繋がっていて鋼管の下端から張り出した部分と、鋼管の下端近くの側面から張り出した部分とを有する。従って、例えば掘削羽根部は閉塞板部から延びるアーチ型の帯状部分を有する。なおここで「一体」とは、特別な接合手段を用いることなく結合していることを指し、一枚の鋼板から閉塞板部と掘削羽根部が形成されている場合や、閉塞板部と掘削羽根部とが溶接されている場合などを含む。
【００１１】
このような先端部材を取り付けた鋼管杭は掘削羽根部の作用によって、回転圧入することにより地盤中に貫入され、土中では掘削羽根部が鋼管の外周面から張り出しているので十分な地盤支持力が得られる。また、閉塞板部と掘削羽根部が一体となっているので、鋼管への取付強度が大きく、かつ鋼管への取付作業が容易で正確に行うことが可能である。
【００１２】
掘削羽根部の一部、例えば上述の帯状部分はラセン形状のラセン掘削羽根である。このような先端部材は、まず閉塞板部を鋼管の先端に溶接したのち、この時にはまだ平坦である掘削羽根部の帯状部分を、鋼管の上端方向に向かって引っ張る（又は押す）ことによりラセン状に曲げて鋼管の下端部分に巻き付け、鋼管の外周面に接する部分を溶接することによりラセン掘削羽根を鋼管に取り付けるようにすることができる。
【００１３】
閉塞板部は、軸線方向視円形の鋼管の下端開口を全部を閉塞するように構成してもよい。すなわち閉塞板部は、鋼管の直径と略同一の長さの直径を有する円形であり、掘削羽根部は円形の閉塞板部の周縁において閉塞板部と繋がっている。このような先端部材は一枚の円形鋼板から形成することができる。閉塞板部は、一枚の円形鋼板を、円形鋼板と中心を共通にし、取り付けられる鋼管と略同一の長さの直径を有する円弧に沿って切断して形成され、掘削羽根部は閉塞板部の周縁の一部において繋がっている部分を残して弧形部分を切断することにより閉塞板部と同時に形成される。
【００１４】
掘削羽根部は閉塞板部に一つだけ繋がっていてもよく、また２つ以上の複数が繋がっていてもよい。例えば閉塞板部は鋼管の直径と略同一の長さの直径を有する円形であり、２枚の掘削羽根部は相互に１８０°位相をずらされて半円形の閉塞板部の周縁において閉塞板部と繋がっている。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る鋼管杭先端部材の一つの実施の形態について図面を参照しつつ説明する。なお、以下の説明は発明をより深く理解するためのものであって、特許請求の範囲を限定するためのものではない。
【００１６】
（第１の実施の形態）
図１〜５はそれぞれ、本発明に係る鋼管杭先端部材の第１の実施の形態を示す正面図、背面図、底面図、左側面図及び右側面図である。
【００１７】
各図において、鋼管２０の下端及び下端近くの外周面には、１つの先端部材１０が取り付けられている。本実施例においては、先端部材１０が取り付けられる鋼管２０の下端は水平に、すなわち鋼管２０半径方向に延びる平面に沿って切断されているが、これに限定されるものではない。
【００１８】
なお鋼管２０は第１の実施の形態においては先端アタッチメントであり、より長い鋼管が上端方向に接続されて鋼管杭が完成される。しかし先端部材１０は最初から長い鋼管に直接取り付けられてもよい。
【００１９】
先端部材１０は、鋼管２０の下端開口を閉塞する平坦な閉塞板部１２と、閉塞板部１２と部分的に面一であり、鋼管１０の下端から下端近くまでの外周面から張り出した掘削羽根部１４とを備えている。
【００２０】
第１の実施の形態においては、鋼管２０の下端開口は閉塞板部１２により全面閉塞されているが、一部を開口して一部を閉塞するようにしても良い。開口は、例えば閉塞板部を半月形にしたり、円形の閉塞板部の中心近くに円形の孔を空けて閉塞板部をドーナツ板状にして形成される。
【００２１】
鋼管２０の下端開口を全面閉塞するか、一部閉塞にするか、また一部閉塞にする場合にどの程度の開口を設けるかは、例えば鋼管杭を貫入させようとする地盤の硬さや土質等に応じて調整することができる。
【００２２】
先端部材１０の閉塞板部１２は平板な円形であり、掘削羽根部１４は中心に穴が開き、一箇所が開環した平板なドーナツ状または円形に湾曲した帯状である。掘削羽根部１４は、閉塞板部１２と面一の部分は平坦であり、その上方の部分はラセン形状である。平坦とラセンとのおおよその境界は図３の仮想線ｂである。
【００２３】
第１の実施の形態においては先端部材１０は一枚の円形の鋼板から製造された一体の部材である。図６は先端部材１０の材料となる円形の鋼板を示す平面図である。鋼管２０の直径よりも大きい直径を有する円形の鋼板は、切断線ｃに沿って切断される。切断線ｃは、円形の鋼板と中心を共通にし、鋼管２０と略同一の半径を有する４分の３弧形部分と、４分の３弧形部分の一端における弧形の接線方向に円形の鋼板の周縁にまで達する接線部分とからなる。なお、第１の実施の形態においては、閉塞板部１２と掘削羽根部１４とは４分の１弧形部分、すなわち９０°の角度の部分で繋がっているが、例えば８分の１〜１６分の１弧形部分（４５〜２２．５°）のようなより小さい角度で繋がっていても良く、また４分の１弧形部分よりも大きい角度で繋がっていても良い。なお、閉塞板部１２と掘削羽根部１４とが８分の１以下（４５°以下）の角度の部分で繋がっている場合には、後述する製造工程において掘削羽根部１４を平面状から曲面状に形成する際に、ねじれにより掘削羽根部１４の下端が閉塞板部１２の下面よりも下方に位置するようになることがある。この場合、鋼管杭を地盤に貫入する際に、掘削羽根部１４の下端に鋼管２０を下方へ向かわせる力がより強く加わり、スムーズに地盤に貫入させることができる。よって弧形部分の角度やねじれが生じたかに拘わらず、意図的に、掘削羽根部１４の下端が閉塞板部１２の下面よりも下方に位置する他の実施例に構成することもある。
【００２４】
このようにして形成された先端部材１０においては、閉塞板部１２は円形であり、掘削羽根部１４は接線部分を切断することにより上端と下端との間で開環した平板なドーナツ状である。閉塞板部１２と掘削羽根部１４とは、掘削羽根部１４の上端において閉塞板部１２の弧形の４分の１の部分が繋がって一体に形成されている上記のような製造方法によると、先端部材１０は一枚の円形の鋼板の全ての部分を使用して製造することができ、材料の無駄が生じないので安価に製造することができる。
【００２５】
掘削羽根部１４の下端は接線部分に沿って切断されているが、他の実施の形態では代わりに半径線に沿って切断されてもよい。図６のように接線部分に沿って切断したり、４分の３弧形部分と円形の鋼板の周縁とになめらかに連続するような曲線に沿って切断すると、掘削羽根部１４の半径が徐々に大きくなっていくようにすることができ、これにより鋼管杭を回転圧入する際の貫入抵抗を軽減することができる。しかしこのような形状とすると掘削羽根部１４の上端に突出した部分が生じるので、強度を確保するために、図３、４に示すような一辺が弧状の三角形である補強板５０を掘削羽根部１４の上端に溶接してある。他の実施の形態では突出部分は切除されていてもよい。
【００２６】
この先端部材１０を鋼管２０に取り付ける工程について説明する。まず閉塞板部１２を鋼管２０の下端に溶接する。すなわち閉塞板部１２の周縁部分と鋼管２０の端縁との接触部分を溶接する。この時点では掘削羽根部１４は平坦で、全面に渡って閉塞板部１２と面一である。なお他の実施の形態においては、先端部材１０はプレス加工され、鋼管２０に溶接される前に閉塞板部１２及び掘削羽根部１４が形成される。
【００２７】
閉塞板部１２を鋼管２０の下端に溶接したら、掘削羽根部１４の上端近くの部分を、内周縁を鋼管２０の外周円に当接させつつ、鋼管２０の上端方向に向かって引っ張る（又は押す）。これにより、掘削羽根部１４はラセン状に曲げられ、鋼管２０の下端近くの外周面にほぼ一周に渡って巻き付けられる。また掘削羽根部１４は常に鋼管２０の半径線に沿って突出するように曲げられる。すなわちラセン状のどの部分でも掘削羽根部１４は水平方向に突出している。掘削羽根部１４のリード角が予定した角度に達したら、掘削羽根部１４の内周縁と鋼管２０の外周面とが接する部分を溶接する。
【００２８】
このように先端部材１０の掘削羽根部１４は、従来の鋼管杭における掘削羽根と同様に内周縁において鋼管の外周面に溶接されているのに加えて、下縁が鋼管２０の下端に溶接された閉塞板部１２と一体になっているので、大きな取付強度が得られ、鋼管のみが掘削羽根に作用する荷重を支える従来の鋼管杭のように鋼管の肉厚を厚くする必要がなく、薄い鋼管でも大きな荷重を支持することができる。
【００２９】
次に第１の実施の形態の作用について説明する。先端部材１０を取り付けた鋼管杭は、閉塞板部１２及び掘削羽根部１４の作用によって回転圧入することにより地盤中に貫入していく。このとき、掘削羽根部１４が鋼管２０の外周面から張り出しているので十分な地盤支持力が得られる。また、閉塞板部１２と掘削羽根部１４とが一体となっているので、鋼管への取付作業が容易で正確に行うことが可能である。
【００３０】
（第２の実施の形態）
図７〜９は、それぞれ本発明に係る鋼管杭先端部材の第２の実施の形態を示す正面図、平面図及び右側面図である。図７〜９において、図１〜６に示した部材と同様の機能を有する部材には、同一の符号を附して表してある。
【００３１】
各図において、鋼管２０の下端には先端部材１０が取り付けられている。先端部材１０は、第１の実施の形態のものと同じく閉塞板部１２と掘削羽根部１４とからなるが、掘削羽根部１４は１８０°位相をずらされて２枚設けられており、鋼管２０を約半周する長さである点が異なる。この先端部材１０は、１枚の円形の鋼板から製造することができ、また補強部材５０により補強されていることは第１の実施の形態のものと同様である。
【００３２】
第２の実施の形態に係る鋼管杭先端部材は、第１の実施の形態のものとほぼ同様の作用・効果を奏するが、２枚の先端部材１０が１８０°位相をずらされて設けられているので、鋼管杭の貫入時に地盤に働く回転圧入力が偏ることがなく、鋼管杭の正確な位置決めが可能である。
【００３３】
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内において、適宜変形実施が可能であることは言うまでもない。
【００３４】
【発明の効果】
以上のように本発明に係る鋼管杭先端部材によると、比較的安価かつ容易に製造でき、かつ十分な地盤支持力及び取付強度を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明に係る鋼管杭先端部材の第１の実施の形態を示す正面図である。
【図２】図２は、図１と同じ先端部材を示す背面図である。
【図３】図３は、図１と同じ先端部材を示す底面図である。
【図４】図４は、図１と同じ先端部材を示す左側面図である。
【図５】図５は、図１と同じ先端部材を示す右側面図である。
【図６】図６は、図１と同じ先端部材の材料となる円形の鋼板を示す平面図である。
【図７】図７は、本発明に係る鋼管杭先端部材の第１の実施の形態を示す正面図である。
【図８】図８は、図７と同じ先端部材を示す底面図である。
【図９】図９は、図７と同じ先端部材を示す左側面図である。
【符号の説明】
１０  先端部材
１２  閉塞板部
１４  掘削羽根部
２０  鋼管
【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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