(57)【要約】【課題】施工に要する手間や時間、コストを抑えつつ、先端支持力を高めることができる回転貫入鋼管杭を提供すること。【解決手段】羽根部３の傾斜板４の外周縁に沿って全体リング状の外周板５を設けたことで、外周板５によって傾斜板４の上側の地盤が拘束されるとともに、その上方の地盤の緩みの影響を受けにくくすることができ、地盤の緩みに伴う支持力低下が緩和されることから、先端支持力を高めることができる。従って、セメントミルク等の吐出による根固めを実施しなくても、十分な先端支持力が得られることから、杭施工に要する手間や時間、コストを低減させることができるとともに、セメント等による地下水環境への影響をなくすことができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
鋼管からなる杭本体と、この杭本体の先端部に設けられた羽根部とを有した回転貫入鋼管杭であって、
前記羽根部は、前記杭本体から径方向に突出した板状でかつ当該杭本体の長手方向に対して傾斜して設けられた１枚または複数枚の傾斜板と、この傾斜板の外周縁に沿いかつ前記杭本体の杭頭側および杭先端側の少なくとも一方に所定寸法だけ延びて設けられた外周板とを有して構成され、
前記傾斜板が１枚で構成される場合において、当該傾斜板は、全体略螺旋状に形成されるとともに、それぞれ径方向に延びる下端縁部および上端縁部を有し、前記外周板は、前記傾斜板の下端縁部外端と上端縁部外端とを連結して全体環状に形成され、
前記傾斜板が複数枚で構成される場合において、各々の傾斜板は、それぞれ径方向に延びる下端縁部および上端縁部を有し、前記外周板は、互いに隣り合う一方の傾斜板の下端縁部外端と他方の傾斜板の上端縁部外端とを連結して全体環状に形成されていることを特徴とする回転貫入鋼管杭。
【請求項２】
請求項１に記載の回転貫入鋼管杭において、
前記外周板は、前記傾斜板の外周縁から前記杭本体の杭頭側に延びて設けられていることを特徴とする回転貫入鋼管杭。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の回転貫入鋼管杭において、
前記杭本体の長手方向に沿った前記外周板の延出寸法Ｈは、前記杭本体の外径Ｄに対して、０．１Ｄ以上かつ１．０Ｄ以下となるように設定されていることを特徴とする回転貫入鋼管杭。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれかに記載の回転貫入鋼管杭において、
前記羽根部は、互いに別体で成形した前記傾斜板と前記外周板とを溶接接合して製造されるか、または前記傾斜板と前記外周板とを鋳造により一体成形して製造されることを特徴とする回転貫入鋼管杭。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転貫入鋼管杭に関し、詳しくは、鋼管の先端に羽根を有した回転貫入鋼管杭に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、建築物や土木構造物の基礎構造として、回転貫入鋼管杭が広く用いられている（例えば、特許文献１参照）。
このような回転貫入鋼管杭は、鋼管の先端に羽根を有して形成され、杭打ち機の回転駆動による羽根の掘削推進力で地盤に貫入されるようになっている。このため、打ち込み杭と比較して施工時の振動や騒音が少なく、また埋め込み杭と比較して掘削廃土量が少ないという長所を有している。そして、回転貫入鋼管杭では、鋼管先端部分の面積と羽根部分の面積とに地盤支持層の地耐力を乗じた先端支持力と、鋼管周面と地盤との摩擦力による周面支持力とで杭全体の支持力が発揮されるようになっている。
一方、回転貫入鋼管杭や埋め込み杭等において、杭先端周辺地盤にセメントミルク等を吐出して固化させる先端根固め工法が提案されている。この先端根固め工法では、掘削により緩んだ杭先端地盤を固化させることで、大きな先端支持力が得られるという長所を有している。
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−１９３０６３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、先端根固め工法では、杭体を地盤に貫入してからセメントミルクを杭先端から吐出する必要があるため、杭施工に手間や時間を要するとともに、セメントミルク吐出の設備が過大になって施工コストが増大するという問題がある。
【０００５】
本発明の目的は、施工に要する手間や時間、コストを抑えつつ、先端支持力を高めることができる回転貫入鋼管杭を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の請求項１に記載の回転貫入鋼管杭は、鋼管からなる杭本体と、この杭本体の先端部に設けられた羽根部とを有した回転貫入鋼管杭であって、前記羽根部は、前記杭本体から径方向に突出した板状でかつ当該杭本体の長手方向に対して傾斜して設けられた１枚または複数枚の傾斜板と、この傾斜板の外周縁に沿いかつ前記杭本体の杭頭側および杭先端側の少なくとも一方に所定寸法だけ延びて設けられた外周板とを有して構成され、前記傾斜板が１枚で構成される場合において、当該傾斜板は、全体略螺旋状に形成されるとともに、それぞれ径方向に延びる下端縁部および上端縁部を有し、前記外周板は、前記傾斜板の下端縁部外端と上端縁部外端とを連結して全体環状に形成され、前記傾斜板が複数枚で構成される場合において、各々の傾斜板は、それぞれ径方向に延びる下端縁部および上端縁部を有し、前記外周板は、互いに隣り合う一方の傾斜板の下端縁部外端と他方の傾斜板の上端縁部外端とを連結して全体環状に形成されていることを特徴とする。
【０００７】
以上の本発明によれば、羽根部の外周板によって傾斜板の上側、下側、または上下両側の地盤を拘束することで、貫入時の杭先端地盤の緩みが防止でき、かつ上部構造の荷重が加わって鋼管杭が沈下した際の傾斜板上方の地盤の緩みの影響を受けにくくでき、これらの緩みに伴う支持力低下が緩和されることから、先端支持力を高めることができる。すなわち、本件出願人の鋭意研究により、外周板を有さない従来の回転貫入鋼管杭では、羽根周辺の地盤の緩みが先端支持力に影響を及ぼすという知見とともに、傾斜板近傍における所定高さ領域（外周板の高さ寸法に対応する領域）の地盤を拘束することで緩みの影響が排除できるという知見が得られた。従って、セメントミルク等の吐出による根固めを実施しなくても、十分な先端支持力が得られることから、杭施工に要する手間や時間、コストを低減させることができるとともに、セメント等による地下水環境への影響をなくすことができる。
【０００８】
さらに、１枚の傾斜板の下端縁部と上端縁部とを外周板で連結する、あるいは隣り合う傾斜板の下端縁部と上端縁部とを外周板で連結することで、この連結による立体効果で傾斜板の剛性を高めて変形を抑制することができ、傾斜板の外径を大きくして先端支持力を高めたり、傾斜板の板厚を薄くして鋼材量を低減したりすることも可能になる。そして、外周板を杭本体の長手方向に平行に形成した、すなわち鋼管杭の貫入方向に沿って外周板を形成したことで、回転貫入時における外周板の抵抗が小さくでき、施工性を阻害しないようにすることができる。
【０００９】
また、本発明の請求項２に記載の回転貫入鋼管杭は、請求項１に記載の回転貫入鋼管杭において、前記外周板は、前記傾斜板の外周縁から前記杭本体の杭頭側に延びて設けられていることを特徴とする。
このような構成によれば、杭本体の杭頭側、つまり傾斜板から上方に向かって外周板を立ち上げて形成したことで、傾斜板上方の緩む可能性のある地盤を外周板の延出寸法分だけ傾斜板の底面から確実に離隔させることができ、緩んだ地盤による支持力への影響をより小さくすることができる。
【００１０】
また、本発明の請求項３に記載の回転貫入鋼管杭は、請求項１または請求項２に記載の回転貫入鋼管杭において、前記杭本体の長手方向に沿った前記外周板の延出寸法Ｈは、前記杭本体の外径Ｄに対して、０．１Ｄ以上かつ１．０Ｄ以下となるように設定されていることを特徴とする。
ここで、杭本体の外径Ｄに対して外周板の延出寸法（高さ寸法）Ｈを０．１Ｄ以上としたが、傾斜板の外周位置における径寸法Ｄw に基づき、外周板の延出寸法Ｈが０．１Ｄw 以上となるように設定してもよい。
このような構成によれば、必要とされる先端支持力や、施工性に影響を与える回転貫入抵抗値、杭打ち機へのセットのし易さなどの諸条件に基づき、外周板の延出寸法Ｈを０．１Ｄ以上かつ１．０Ｄ以下の範囲で適宜設定すればよい。すなわち、延出寸法Ｈを大きく設定すれば、先端支持力をより高めることができ、延出寸法Ｈを小さく設定すれば、回転貫入抵抗を減らして施工性を高めることができる。
【００１１】
さらに、本発明の請求項４に記載の回転貫入鋼管杭は、請求項１から請求項３のいずれかに記載の回転貫入鋼管杭において、前記羽根部は、互いに別体で成形した前記傾斜板と前記外周板とを溶接接合して製造されるか、または前記傾斜板と前記外周板とを鋳造により一体成形して製造されることを特徴とする。
このような構成によれば、杭本体の径や、傾斜板の形状、大きさ、外周板の延出寸法などに応じて、羽根部の製造方法として溶接による方法か鋳造による方法かが適宜選択可能になり、回転貫入鋼管杭の適用範囲を拡げることができる。特に、羽根部を鋳造によって製造する場合には、曲面状で複雑な形状となる傾斜板と外周板との接合部における溶接作業が省略でき、羽根部の製造効率を向上させることができるとともに、溶接欠陥の発生を防いで品質を確保することができる。
【発明の効果】
【００１２】
以上のような本発明の回転貫入鋼管杭によれば、杭先端地盤、特に羽根部の傾斜板周辺の地盤の緩みを防止して先端支持力を高め、セメントミルク等の注入による根固めを不要にして施工に要する手間や時間、施工コストを抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明の実施形態に係る回転貫入鋼管杭１の要部を示す斜視図である。図２は、回転貫入鋼管杭１を地盤Ｇに貫入した状態を示す断面図である。
鋼管杭１は、外径Ｄの円形鋼管から形成された杭本体２と、この杭本体２の先端（下端）に固定された外径Ｄw の羽根部３とを有して形成されている。この鋼管杭１は、杭打ち機の回転圧入装置により回転されることで羽根部３の掘削推進力により地盤Ｇにねじ込まれ、杭先端が地盤Ｇの支持層Ｇa に所定深さだけ貫入されることで、支持層Ｇa の地耐力と羽根部３の面積とに対応した先端支持力が発揮できるようになっている。
【００１４】
羽根部３は、杭本体２に略直交して径方向に突出した板状で、かつ杭本体２の長手方向（上下方向）に対して傾斜して全体螺旋状に設けられた１枚の傾斜板４と、この傾斜板４の外周縁に沿い、かつ杭本体２の杭頭側（上側）に延びて設けられた全体リング状（環状）の外周板５とを有して構成されている。この羽根部３は、傾斜板４と外周板５とを鋳造により一体成形して製造されたもので、杭本体２に対しては、溶接接合によって一体固定されている。なお、羽根部３は、互いに別体で成形した傾斜板４と外周板５とを溶接接合により一体化する方法により製造されいてもよい。
【００１５】
羽根部３の傾斜板４は、図１に示すように、螺旋状の最下部に位置して径方向に延びる下端縁部４Ａと、螺旋状の最上部に位置して径方向に延びる上端縁部４Ｂを有し、下端縁部４Ａと上端縁部４Ｂとの間に隙間４Ｃが形成されている。すなわち、鋼管杭１の回転貫入時において、傾斜板４の下端縁部４Ａが地盤Ｇを掘削するとともに、掘削した土を隙間４Ｃから上方に排出することで推進力が得られ、これにより鋼管杭１が地盤Ｇに貫入されるようになっている。また、傾斜板４の中心部には、杭本体２の外径Ｄの略半分の孔が設けられており、この孔を介して掘削土が杭本体２中に入ることで、貫入抵抗が低減されるようになっている。
【００１６】
羽根部３の外周板５は、傾斜板４から上方（杭頭側）に所定の延出寸法Ｈを有して全体螺旋状に形成された立上部５Ａと、傾斜板４の下端縁部４Ａ外端と上端縁部４Ｂ外端とを連結する連結部５Ｂとを有して形成されている。この外周板５における立上部５Ａの延出寸法Ｈは、杭本体２の外径Ｄに対して、０．１Ｄ以上かつ１．０Ｄ以下となるように設定されている。ここで、羽根部３の外径Ｄw は、杭本体２の外径Ｄに対して１．５倍〜３倍に設定されており、外径Ｄに対して２倍程度に設定されることが一般的である。従って、立上部５Ａの延出寸法Ｈを、羽根部３の外径Ｄw に対して０．１Ｄw 以上かつ杭本体２の外径Ｄに対して１．０Ｄ以下に設定してもよい。なお、ここでは外周板５を全体リング状に連続した形態としたが、適宜な間隔でスリットが設けられた不連続な形態としてもよい。
【００１７】
また、羽根部３の外周板５は、図３に示すような形態であってもよい。
すなわち、図３に示す外周板５は、その上端縁が略同一高さ位置となるように、立上部５Ａにおける傾斜板４からの延出寸法Ｈが傾斜板４の下端縁部４Ａから上端縁部４Ｂまでの間、周方向に連続的に減少するように形成されている。そして、外周板５の連結部５Ｂは、傾斜板４の下端縁部４Ａ側で延出寸法Ｈが大きく、上端縁部４Ｂ側で延出寸法Ｈが小さくなるように形成されている。このような外周板５では、傾斜板４の上端縁部４Ｂ位置における延出寸法Ｈが０．１Ｄ以上で、傾斜板４の下端縁部４Ａ位置における延出寸法Ｈが１．０Ｄ以下となるように延出寸法Ｈが設定されている。
【００１８】
以上の鋼管杭１において、図２に示すように、地盤に貫入してから上部構造の荷重が加わると、この荷重に応じて鋼管杭１が沈下、すなわち傾斜板４の下面が支持層を押圧して下降し、この押圧による反力が先端支持力として作用することとなる。この際、傾斜板４の下側の地盤は圧密されて地耐力を発揮するとともに、傾斜板４の上方でかつ外周板５の上端よりも下側の地盤は、外周板５で囲まれて拘束されているため傾斜板４とともに下降する。その一方、傾斜板４の上方でかつ外周板５の上端よりも上側の地盤Ｇb （図２中、破線で示す領域）は、鋼管杭１の沈下に伴って緩むこととなる。しかし、この緩んだ地盤Ｇb は、地耐力を発揮する傾斜板４の下面位置から少なくとも外周板５の延出寸法Ｈ分だけ上方に離れているため、地盤Ｇb の緩みによる傾斜板４下面の先端支持力に対する影響をなくする、あるいは最小限にすることができるようになっている。
【００１９】
なお、羽根部３の外周板５は、傾斜板４から上方に延びて形成されたものに限らず、図４に示すように形成されていてもよい。
すなわち、図４(Ａ)に示すように、傾斜板４から上方（杭頭側）および下方（杭先端側）の両方向に延びて外周板５が形成されていてもよく、図４(Ｂ)に示すように、傾斜板４から下方（杭先端側）に延びて外周板５が形成されていてもよい。そして、このような形態の外周板５によっても、前述と同様に、傾斜板４の下側において支持力を発揮する部分の地盤と、緩む可能性のある地盤Ｇb とを、外周板５の延出寸法Ｈ分だけ上下に離隔させることができるため、地盤Ｇb の緩みによる傾斜板４下面の先端支持力に対する影響をなくする、あるいは最小限にすることができるようになっている。
【００２０】
このような本実施形態によれば、以下のような効果がある。
（１）すなわち、羽根部３の外周板５によって傾斜板４の上側の地盤が拘束されるとともに、その上方の地盤Ｇb の緩みの影響を受けにくくすることができ、地盤Ｇb の緩みに伴う支持力低下が緩和されることから、先端支持力を高めることができる。従って、セメントミルク等の吐出による根固めを実施しなくても、十分な先端支持力が得られることから、杭施工に要する手間や時間、コストを低減させることができるとともに、セメント等による地下水環境への影響をなくすことができる。
【００２１】
（２）さらに、傾斜板４の下端縁部４Ａと上端縁部４Ｂとが外周板５の連結部５Ｂで連結されているので、外周板５によって傾斜板４の剛性を高めて変形を抑制することができ、傾斜板４の外径Ｄw を大きくして先端支持力を高めたり、傾斜板４の板厚を薄くして鋼材量を低減したりすることができる。そして、外周板５が上下に延びて形成されているので、回転貫入時における外周板５の抵抗が小さくでき、施工性を阻害しないようにすることができる。
【００２２】
（３）また、羽根部３における傾斜板４と外周板５とが鋳造によって一体成形されているので、曲面状で複雑な形状となる傾斜板４と外周板５との接合部における溶接作業が省略でき、羽根部３の製造効率を向上させることができるとともに、溶接欠陥の発生を防いで品質を確保することができる。
【００２３】
なお、本発明は、前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる他の構成等を含み、以下に示すような変形等も本発明に含まれる。
例えば、前記実施形態においては、杭本体２の先端に羽根部３を設けたが、これに限らず、図５に示すように、杭本体２の先端から所定距離だけ杭頭側に羽根部３を設けた回転貫入鋼管杭１Ａとしてもよい。図５に示す鋼管杭１Ａでは、前記実施形態の鋼管杭１と略同様で傾斜板４の内径が杭本体２の外径と同一に形成された羽根部３が杭本体２の側面に取り付けられている。さらに、鋼管杭１Ａでは、羽根部３よりも下方位置の杭本体２先端に掘削用の爪２Ａが設けられている。
【００２４】
さらに、本発明の回転貫入鋼管杭としては、前記実施形態のように、羽根部３が１枚の傾斜板４と外周板５とで構成されたものに限らず、図６に示すように、複数枚の傾斜板４を有して羽根部３が構成されていてもよい。
すなわち、図６(Ａ)に示す回転貫入鋼管杭１Ｂにおける羽根部３は、２枚の傾斜板４と、これらの傾斜板４の外周縁に沿った外周板５とを有して構成されている。そして、図６(Ｂ)に示す回転貫入鋼管杭１Ｃにおける羽根部３は、３枚の傾斜板４と、これらの傾斜板４の外周縁に沿った外周板５とを有して構成されている。これらの回転貫入鋼管杭１Ｂ，１Ｃの羽根部３において、外周板５の連結部５Ｂは、互いに隣り合う一方の傾斜板４の下端縁部４Ａ外端と他方の傾斜板４の上端縁部４Ｂ外端とを連結して設けられている。
【００２５】
その他、本発明を実施するための最良の構成、方法などは、以上の記載で開示されているが、本発明は、これに限定されるものではない。すなわち、本発明は、主に特定の実施形態に関して特に図示され、かつ説明されているが、本発明の技術的思想および目的の範囲から逸脱することなく、以上述べた実施形態に対し、形状、材質、数量、その他の詳細な構成において、当業者が様々な変形を加えることができるものである。
従って、上記に開示した形状、材質などを限定した記載は、本発明の理解を容易にするために例示的に記載したものであり、本発明を限定するものではないから、それらの形状、材質などの限定の一部もしくは全部の限定を外した部材の名称での記載は、本発明に含まれるものである。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の実施形態に係る回転貫入鋼管杭の要部を示す斜視図である。
【図２】前記回転貫入鋼管杭を地盤に貫入した状態を示す断面図である。
【図３】前記実施形態の変形例に係る回転貫入鋼管杭の要部を示す斜視図である。
【図４】(Ａ)，(Ｂ)は、前記回転貫入鋼管杭の他の形態を示す断面図である。
【図５】本発明の変形例に係る回転貫入鋼管杭を示す側面図である。
【図６】(Ａ)，(Ｂ)は、本発明の変形例に係る回転貫入鋼管杭を示す斜視図である。
【符号の説明】
【００２７】
２…杭本体、３…羽根部、４…傾斜板、４Ａ…下端縁部、４Ｂ…上端縁部、５…外周板、Ｇ…地盤。
【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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