(57)【要約】【課題】翼付き鋼管杭の貫入を容易にすること。【解決手段】翼付き鋼管杭１０は、鋼管１１、翼１２１，１２２、板状体１３からなる。翼１２１，１２２は、鋼管１１の先端部の逆方向に傾斜する端面１１１，１１２に溶接により固定してある。翼１２１の先入部分１２１ｈに対向する翼１２２の後入部分は切断し、同様に翼１２２の先入部分１２２ｈに対向する翼１２１の後入部分も切断してある。したがって翼付き鋼管杭１０を回転させながら地盤へ圧入するとき、翼１２１の先入部分１２１ｈ上の土が翼１２２の後入部分の裏面に蓄積して圧縮され、固くなることがない。そのため先入部分１２１ｈの貫入前端面１２１ｋは、地盤に円滑に貫入することができる。【選択図】                図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
鋼管、二つの翼及び鋼管の軸方向に延びる板状体からなり、鋼管の先端部の端面は、略二つの部分に分かれ、各部分の端面は交差して逆方向に傾斜しており、二つの翼は、板状体を挟んで対向して並行するように配置され、鋼管の先端部の前記二つの端面に夫々固定され、板状体の側面にも夫々固定されている翼付き鋼管杭において、一方の翼の先入部分に対向する他方の翼の後入部分及び他方の翼の先入部分に対向する一方の翼の後入部分の少なくとも一部分を切断してあることを特徴とする翼付き鋼管杭。
【請求項２】
鋼管、二つの翼及び鋼管の軸方向に延びる板状体からなり、鋼管の先端部の端面は、略二つの部分に分かれ、各部分の端面は交差して逆方向に傾斜しており、二つの翼は、板状体を挟んで対向して並行するように配置され、鋼管の先端部の前記二つの端面に夫々固定され、板状体の側面にも夫々固定されている翼付き鋼管杭において、一方の翼の後入部分に対向する他方の翼の先入部分及び他方の翼の後入部分に対向する一方の翼の先入部分の少なくとも一部分を切断してあることを特徴とする翼付き鋼管杭。
【請求項３】
請求項１に記載の翼付き鋼管杭において、前記二つの翼の後入部分は、略全部を切断してあることを特徴とする翼付き鋼管杭。
【請求項４】
請求項２に記載の翼付き鋼管杭において、前記二つの翼の先入部分は、略全部を切断してあることを特徴とする翼付き鋼管杭。
【請求項５】
請求項１、請求項２、請求項３又は請求項４に記載の翼付き鋼管杭において、前記二つの翼の外周面は、滑らかな曲面により構成されていることを特徴とする翼付き鋼管杭。
【請求項６】
請求項５に記載の翼付き鋼管杭において、前記板状体は、前記二つの翼が前記板状体に固定されている部分まで延びていることを特徴とする翼付き鋼管杭。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願発明は、鋼管の先端部に翼を有する翼付き鋼管杭に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来鋼管の先端部に翼を有し、杭を回転させながら地盤に圧入する翼付き鋼管杭が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
図６〜図８を用いて従来の翼付き鋼管杭を説明する。
図６は、鋼管と翼付き鋼管杭の斜視図、図７は、翼付き鋼管杭の側面図、図８は、鋼管の断面図と翼付き鋼管杭の平面図である。図６（ａ）は、鋼管の斜視図、図６（ｂ）は、翼付き鋼管杭の斜視図、図７（ａ）は、図６（ｂ）の矢印Ｙ１方向の側面図、図７（ｂ）は、図７（ａ）の矢印Ｙ２方向の側面図、図７（ｃ）は、図７（ａ）の矢印Ｙ３方向の側面図で、図８（ａ）は、鋼管の軸方向の断面図、図８（ｂ）は、図７（ｂ）の矢印Ｙ４方向の平面図、図８（ｃ）は、図７（ｂ）の矢印Ｙ５方向の平面図である。
【０００３】
図６〜図８において、１０は翼付き鋼管杭、１１は鋼管、１２１，１２２は四角形の翼、１３は翼１２１，１２２の間を鋼管１１の軸方向へ延びる板状体である。鋼管１１、翼１２１，１２２、板状体１３は、鋼材からなる。
鋼管１１の先端部は、端面を略２つの部分に分け、各部分の端面１１１，１１２は、互いに逆方向に傾斜している（図６（ａ）、図７（ａ））。端面１１１の先端部分１１１１と端面１１２の先端部分１１２１は、鋼管１１の管軸に直交する同一面内にあり、端面１１１の後端部分１１１２と端面１１２の後端部分１１２２は、鋼管１１の管軸に直交する同一面内にある（図６（ａ）、図７（ａ））。端面１１１には、翼１２１を、端面１１２には、翼１２２を夫々溶接により固定してある（図６（ｂ）、図７（ｃ））。翼１２１，１２２は、逆方向に交差するように傾斜し（図６（ｂ）、図７（ａ））、板状体１３を挟んで対向し並行するように配置してある（図６（ｂ）、図８（ｂ）、図８（ｃ））。翼１２１，１２２は、交差点の左右（図７（ａ））において対称に配置されているから、翼付き鋼管杭１０は圧入の際直進する。板状体１３は、鋼管１１の先端部に溶接により固定し（図８（ａ））、その板状体１３の両側面には、翼１２１，１２２の端面を溶接により固定してある（図７（ａ）、図７（ｂ）、図７（ｃ））。ここで図７（ｂ）の翼１２１は、上面（鋼管１１の頭部１１３側）を示し、翼１２２は、裏面を示している。図７（ｃ）の翼１２１，１２２は、上面を示している。
【０００４】
１２１ｈ，１２２ｈは、翼１２１，１２２の先入部分、１２１ｂ，１２２ｂは、翼１２１，１２２の後入部分である。ここで先入部分１２１ｈ、１２２ｈ及び後入部分１２１ｂ、１２２ｂは、翼１２１，１２２の並行方向において概ねその並行方向に直交し鋼管１１の外周面より外側の部分（図８（ｂ）、図８（ｃ）の破線より外側の部分）をいう。１２１ｋ、１２２ｋは、先入部分１２１ｈ，１２２ｈの貫入前端面、１２１ｎ、１２２ｎは、後入部分１２１ｂ，１２２ｂの貫入後端面である。ここで貫入前端面１２１ｋ，１２２ｋは、鋼管１１の外周面から先端部１２１１，１２２１の間の端面をいい、貫入後端面１２１ｎ，１２２ｎは、鋼管１１の外周面から後端部１２１４，１２２４の間の端面をいう。翼１２１（一方の翼）の先入部分１２１ｈは、翼１２２（他方の翼）の後入部分１２２ｂに対向し、翼１２２の先入部分１２２ｈは、翼１２１の後入部分１２１ｂに対向している（図６（ｂ）、図８（ｂ）、図８（ｃ））。
【０００５】
翼付き鋼管杭１０は、図６（ｂ）、図７において時計方向（矢印方向）へ回転しながら地盤へ圧入され、貫入する。翼付き鋼管杭１０は、圧入機（図示せず）により鋼管１１の頭部１１３を軸方向に押圧しながら回転すると、例えば図６（ｂ）において、翼１２２の場合、まず貫入前端面１２２ｋの先端部１２２１が貫入し始め、順次貫入前端面１２２ｋ及び先入部分１２２ｈ全体が貫入し、最後に後入部分１２２ｂ全体が貫入する。翼１２１についても同様である。
【０００６】
【特許文献１】特開２００１−１５２４４６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
従来の翼付き鋼管杭１０について、種々の実験を行った結果、従来の翼付き鋼管杭１０は、例えば図６（ｂ）において、翼１２２の貫入前端面１２２ｋが地盤へ貫入するとき、翼１２２の先入部分１２２ｈ上の土の一部が、翼１２１の後入部分１２１ｂの裏面に押付けられて蓄積し、次第に蓄積した土が圧縮され、密度が高くなって固くなるために、貫入前端面１２２ｋは貫入し難くなることが分かった。翼１２１についても同様である。その結果、翼付き鋼管杭１０を地盤に円滑に圧入するには、鋼管杭１０の押圧力や回転力を大きくする必要があり、そのためには大きな出力の圧入機が必要になる。
【０００８】
さらに従来の翼付き鋼管杭１０は、翼１２２の先入部分１２２ｈの角部１２２２や、翼１２１の先入部分１２１ｈの角部１２１２が出っ張っているため、回転時の抵抗が大きくなり、大きな回転力が必要になる。また角部１２２２，１２１２は、鋼管１１の端面１１１，１１２からの距離が長いため翼１２１，１２２の強度が低下する。
また従来の翼付き鋼管杭１０の板状体１３は、その板状体１３に翼１２１，１２２の端面を固定（溶接）した部分よりも鋼管１１の軸方向へ長く延びているため、翼付き鋼管１０は、回転時の抵抗が大きくなり、大きな回転力が必要になる。
【０００９】
このように従来の翼付き鋼管杭１０は、固くなった地盤へ翼１２１，１２２の貫入前端面１２１ｋ，１２２ｋを貫入させなければならないため大きな回転力が必要になり、加えて翼１２１，１２２の角部１２１２，１２２２や板状体１３の抵抗のためにさらに大きな回転力が必要になる。翼付き鋼管杭１０の回転力を大きくするには、大きな押圧力や回転力の圧入機が必要になる。かつ翼付き鋼管杭１０の鋼管１１、翼１２１，１２２、板状体１３の鋼材やそれらの溶接部は、大きな押圧力や回転力に耐える強度が必要になる。また両翼の後入部分の裏面の地盤が固くなると、両翼の貫入前端面は、貫入し難くなり、翼付き鋼管杭の圧入速度が低下して、圧入の施工時間が長くなる。したがって従来の翼付き鋼管杭を圧入するには、大きな出力の圧入機が必要になり、かつ翼付き鋼管杭の鋼材や溶接強度を大きくする必要があり、加えて圧入の施工時間が長くなるために、杭のコストや施行のコストが高くなる。
【００１０】
本願発明は、従来の翼付き鋼管杭の前記問題点を解決することを目的とし、コストを増大させることなく、円滑な圧入が可能な翼付き鋼管杭を提供することを目的する。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
前記目的を達成するため、請求項１に記載の翼付き鋼管杭は、鋼管、二つの翼及び鋼管の軸方向に延びる板状体からなり、鋼管の先端部の端面は、略二つの部分に分かれ、各部分の端面は交差して逆方向に傾斜しており、二つの翼は、板状体を挟んで対向して並行するように配置され、鋼管の先端部の前記二つの端面に夫々固定され、板状体の側面にも夫々固定されている翼付き鋼管杭において、一方の翼の先入部分に対向する他方の翼の後入部分及び他方の翼の先入部分に対向する一方の翼の後入部分の少なくとも一部分を切断してあることを特徴とする。
請求項２に記載の翼付き鋼管杭は、鋼管、二つの翼及び鋼管の軸方向に延びる板状体からなり、鋼管の先端部の端面は、略二つの部分に分かれ、各部分の端面は交差して逆方向に傾斜しており、二つの翼は、板状体を挟んで対向して並行するように配置され、鋼管の先端部の前記二つの端面に夫々固定され、板状体の側面にも夫々固定されている翼付き鋼管杭において、一方の翼の後入部分に対向する他方の翼の先入部分及び他方の翼の後入部分に対向する一方の翼の先入部分の少なくとも一部分を切断してあることを特徴とする
請求項３に記載の翼付き鋼管杭は、請求項１に記載の翼付き鋼管杭において、前記二つの翼の後入部分は、略全部を切断してあることを特徴とする。
請求項４に記載の翼付き鋼管杭は、請求項２に記載の翼付き鋼管杭において、前記二つの翼の先入部分は、略全部を切断してあることを特徴とする。
請求項５に記載の翼付き鋼管杭は、請求項１、請求項２、請求項３又は請求項４に記載の翼付き鋼管杭において、前記二つの翼の外周面は、滑らかな曲面により構成されていることを特徴とする。
請求項６に記載の翼付き鋼管杭は、請求項５に記載の翼付き鋼管杭において、前記板状体は、前記二つの翼が前記板状体に固定されている部分まで延びていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本願発明の翼付き鋼管杭は、一方の翼の先入部分に対向する位置に他方の翼の後入部分の一部或は全部が存在しないから（切断されているから）、貫入の際、一方の翼の先入部分上の土が他方の翼の後入部分の裏面に蓄積して圧縮され、地盤が固くなることはない。即ち貫入が進んでも貫入前端面の貫入する地盤は固くならない。したがって本願発明の翼付き鋼管杭は、貫入が進んでも圧入機の押圧力や回転力を大きくする必要がない。また一方の翼の後入部分に対向する位置に他方の翼の先入部分が存在しない場合も同様である。
加えて翼付き鋼管杭は、翼の外周面を滑らかな曲面で構成してあり、板状体を鋼管の軸方向に長く突出させてないから、回転時の抵抗が小さくなり、貫入がさらに容易になる。
以上のように本願発明の翼付き鋼管杭は、容易に貫入するから、貫入が進んでも圧入機の押圧力や回転力を増大する必要がなく、翼付き鋼管杭の強度を高める必要もなく、また翼付き鋼管杭の圧入速度を低下させることもない。したがって本願発明の翼付き鋼管杭は、圧入機や翼付き鋼管杭のコストを低減でき、かつ翼付き鋼管杭の圧入の施工コストを低減できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
図１〜図４は、本願発明の実施例に係る翼付き鋼管杭の構成を示す図である。なお図６〜図８と同じ部分は、同じ符号を使用している。
図１は、鋼管と翼付き鋼管杭の斜視図、図２は、翼付き鋼管杭の側面図、図３は、鋼管の断面図と翼付き鋼管杭の平面図、図４は翼付き鋼管杭の変形例の平面図である。図１（ａ）は、鋼管の斜視図、図１（ｂ）は、翼付き鋼管杭の斜視図、図２（ａ）は、図１（ｂ）の矢印Ｙ１方向の側面図、図２（ｂ）は、図２（ａ）の矢印Ｙ２方向の側面図、図２（ｃ）は、図２（ａ）の矢印Ｙ３方向の側面図で、図３（ａ）は、鋼管の軸方向の断面図、図３（ｂ）は、図２（ｂ）の矢印Ｙ４方向の平面図、図３（ｃ）は、図２（ｂ）の矢印Ｙ５方向の平面図である。
【００１４】
図１〜図４において、１０は翼付き鋼管杭、１１は鋼管、１２１，１２２は翼、１３は翼１２１，１２２の間を鋼管１１の軸方向へ延びる板状体である。鋼管１１、翼１２１，１２２、板状体１３は、鋼材からなる。
まず図１〜図３について説明する。
鋼管１１の先端部は、端面を略２つの部分に分け、各部分の端面１１１，１１２は、互いに逆方向に傾斜している（図１（ａ）、図２（ａ））。端面１１１の先端部分１１１１と端面１１２の先端部分１１２１は、鋼管１１の管軸に直交する同一面内にあり、端面１１１の後端部分１１１２と端面１１２の後端部分１１２２は、鋼管１１の管軸に直交する同一面内にある（図１（ａ）、図２（ａ））。端面１１１には、翼１２１を、端面１１２には、翼１２２を夫々溶接により固定してある（図１（ｂ）、図２（ｃ）、図３（ｂ）、図３（ｃ））。翼１２１，１２２は、夫々鋼管１１の先端部の略半周部分に固定されているから、強度が高くなる。翼１２１，１２２は、逆方向に交差するように傾斜し（図１（ｂ）、図２（ａ））、板状体１３を挟んで対向し並行するように配置してある（図１（ｂ）、図３（ｂ）、図３（ｃ））。翼１２１，１２２は、交差点の左右（図２（ａ））において対称に配置されているから、翼付き鋼管杭１０は圧入の際直進する。板状体１３は、鋼管１１の先端部に溶接により固定し（図３（ａ））、その板状体１３の両側面には、翼１２１，１２２の端面を溶接により固定してある（図２）。ここで図２（ｂ）の翼１２１は、上面（鋼管１１の頭部１１３側）を示し、翼１２２は、裏面を示している。図２（ｃ）の翼１２１，１２２は、上面を示している。
【００１５】
１２１ｈ，１２２ｈは、翼１２１，１２２の先入部分で、先入部分１２１ｈ、１２２ｈは、翼１２１，１２２の並行方向において概ねその並行方向に直交し鋼管１１の外周面より外側の部分をいう（図３（ｂ）、図３（ｃ））。また１２１ｋ，１２２ｋは、先入部分１２１ｈ，１２２ｈの貫入前端面で、貫入前端面１２１ｋ，１２２ｋは、鋼管１１の外周面から先端部１２１１，１２２１の間の端面をいう（図３（ｂ）、図３（ｃ））。
【００１６】
本実施例の翼１２１，１２２は、従来の翼の後入部分を備えていない（切断してある）。即ち翼１２１（一方の翼）の先入部分１２１ｈに対向する翼１２２（他方の翼）の後入部分（図３（ｂ）の１２２ｂ）は、切断してある。同様に翼１２２（他方の翼）の先入部分１２２ｈに対向する翼１２１（一方の翼）の後入部分（図３（ｂ）の１２１ｂ）も、切断してある。ここで翼１２１及び翼１２２の後入部分は、翼１２１，１２２の並行方向において概ねその並行方向に直交し鋼管１１の外周面より外側の部分をいう。
なお１２１ｎ、１２２ｎは、切断された後入部分１２１ｂ，１２２ｂの貫入後端面で、貫入後端面１２１ｎ，１２２ｎは、鋼管１１の外周面から後端部１２１４，１２２４の間の端面をいう。
翼１２１，１２２の先入部分１２１ｈ，１２２ｈの外周面は、従来の角部（図３（ｂ）の１２１２，１２２２）をなくしてその角部に対応する部分を滑らかな曲面（Ｒ付き面）に構成してある（図１（ｂ）、図３（ｂ）、図３（ｃ））。
また板状体１３は、鋼管１１の軸方向へ概ね翼１２１，１２２との固定（溶接）部分迄延びている（図３（ａ））。即ち従来の板状体のように翼１２１，１２２との固定部分から突出していない。
【００１７】
翼付き鋼管杭１０は、図１（ｂ）、図２において時計方向（矢印方向）へ回転させながら地盤へ圧入し、貫入する。翼付き鋼管杭１０は、圧入機（図示せず）により鋼管１１の頭部１１３を軸方向に押圧しながら回転すると、例えば図１（ｂ）において、翼１２２の場合、まず貫入前端面１２２ｋの先端部１２２１が貫入し始め、順次貫入前端面１２２ｋ及び先入部分１２２ｈ全体が貫入し、鋼管１１の端面１１２に固定されている部分全体が貫入する。翼１２１についても同様である。
【００１８】
翼付き鋼管杭１０は、一方の翼の先入部分に対向する位置に他方の翼の後入部分が存在しないため、貫入の際、一方の翼の先入部分上の土が他方の翼の後入部分の裏面に蓄積して圧縮されることがないから、貫入が進んでも両翼の貫入前端面の貫入する地盤が固くなることはない。したがって翼付き鋼管杭１０は、貫入が進んでも一定の押圧力や回転力で圧入できる。
加えて翼付き鋼管杭１０は、翼１２１，１２２の外周面を滑らかな曲面に構成してあり、板状体１３が鋼管１１の軸方向に長く突出していないから、回転時の抵抗が小さくなり、貫入がさらに容易になる。
【００１９】
次に図４により、図１〜図３の翼付き鋼管杭の変形例を説明する。図４は、翼付き鋼管杭を鋼管の頭部方向から見た平面図である。
図４（ａ）は、四角形の翼１２１，１２２を備えた翼付き鋼管杭で、翼１２１の先入部分１２１ｈに対向する翼１２２の後入部分１２２ｂ及び翼１２２の先入部分１２２ｈに対向する翼１２１の後入部分１２１ｂを切断してある。この例の場合には、翼１２１，１２２の角部１２１２，１２２２の部分は、滑らかな曲面でないから、これらの角部の抵抗は従来と同じであるが、翼１２１，１２２の先入部分１２１ｈ，１２２ｈに対向する位置に両翼の後入部分が存在しないから、その後入部分の裏面の地盤が固くなることはない。
【００２０】
図４（ｂ）は、翼１２１，１２２の後入部分１２１ｂ、１２２ｂを切断せずに残し、後入部分１２１ｂ、１２２ｂに対向する先入部分１２１ｈ，１２２ｈを切断した例である。この例の翼１２１，１２２の貫入前端面は、端面１２１ｍ、１２２ｍになる。この例の場合にも、端面１２１ｍ、１２２ｍと後入部分１２１ｂ、１２２ｂとの間には、翼の存在しない空間ができるから、後入部分１２１ｂ、１２２ｂの裏面に土が蓄積して圧縮され、固くなることはない。
なお図４（ｂ）において、翼１２１，１２２の角部１２１３，１２２３の部分を曲面で構成することもできる。
【００２１】
図５は、従来の翼付き鋼管杭と本願発明の翼付き鋼管杭について行った実験結果を示し、翼付き鋼管杭の圧入可能な深度（到達できた深度）を示す。
図５において、縦軸は、地盤の深度と土質区分を示し、横軸は、地盤の固さを表すＮ値を示す。
実験は、翼形状がイ、ロ、ハの翼付き鋼管杭について、圧入機で翼付き鋼管杭を回転しながら押圧して砂礫層に圧入し、翼付き鋼管杭が到達できた深度を測定した。翼部分の面積はイ、ロ、ハともに同じで、押圧力は３ｔｏｎ、回転トルクは１〜３ｔｏｎ・ｍに設定した。
翼付き鋼管杭の到達できた深度は、Ｎ値の欄のイ、ロ、ハの通りで、翼形状イの場合が一番深くまで到達でき、次いで翼形状ロ、ハの順であった。本願発明の翼形状イ、ロの翼付き鋼管杭は、従来の翼形状ハの翼付き鋼管杭よりも深く到達できることが分かる。
【００２２】
前記実施例の翼１２１，１２２は、両翼の後入部分を略全部切断する例について説明したが、一部を切断するのみでもよい。両翼の後入部分の一部を切断した場合は、全部を切断した場合よりも残された後入部分の裏面の土は固くなるが、従来の翼付き鋼管杭程には固くならない。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本願発明の実施例の翼付き鋼管杭と鋼管の斜視図である。
【図２】本願発明の実施例の翼付き鋼管杭の側面図である。
【図３】本願発明の実施例の翼付き鋼管杭の平面図と鋼管の断面図である。
【図４】本願発明の実施例の翼付き鋼管杭の変形例の平面図である。
【図５】本願発明の実施例の翼付き鋼管杭と従来の翼付き鋼管杭の圧入実験の結果を示す図である。
【図６】従来の翼付き鋼管杭と鋼管の斜視図である。
【図７】従来の翼付き鋼管杭の側面図である。
【図８】従来の翼付き鋼管杭の平面図と鋼管の断面図である。
【符号の説明】
【００２４】
１０    翼付き鋼管杭
１１    鋼管
１１１，１１２    端面
１１３    頭部
１２１，１２２    翼
１２２ｈ    先入部分
１２２ｂ    後入部分
１２１ｋ，１２２ｋ    貫入前端面
１２１ｎ，１２２ｎ    貫入後端面
１２１ｍ，１２２ｍ    端面
１３    板状体
【図１】
2005256500.tif 000003
【図２】
2005256500.tif 000004
【図３】
2005256500.tif 000005
【図４】
2005256500.tif 000006
【図５】
2005256500.tif 000007
【図６】
2005256500.tif 000008
【図７】
2005256500.tif 000009
【図８】
2005256500.tif 000010