(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
鋼管杭と、
上記鋼管杭の先端に取り付けられた１枚又は複数枚の掘削用ビットとを備え、
上記掘削用ビットのうち少なくとも１枚以上の掘削用ビットは、その長手方向の中心軸線と鋼管杭の外周との交点における接線方向とその長手方向とが角度を有しており、少なくともこの成す角によって掘削用ビットの刃先が鋼管杭内側に向かって設けられ、その長手方向の一端側の高さ及び幅がその長手方向の他端側にかけて直線状のテーパをつけて小さくなることを特徴とする回転圧入杭。
【請求項２】
鋼管杭と、
上記鋼管杭の先端に取り付けられた１枚又は複数枚の掘削用ビットとを備え、
上記掘削用ビットのうち少なくとも１枚以上の掘削用ビットは、その長手方向の中心軸線と鋼管杭の外周との交点における接線方向とその長手方向とが角度を有しており、少なくともこの成す角によって掘削用ビットの刃先が鋼管杭内側に向かって設けられ、その長手方向の一端側の高さ及び幅がその長手方向の他端側にかけてテーパをつけて小さくなるとともに、その長手方向の一端側の幅を形成する両側面がその長手方向の他端側にかけて鋼管杭内側に向かって湾曲することを特徴とする回転圧入杭。
【請求項３】
上記掘削用ビットが掘削方向とその逆方向とに掘削刃を有していることを特徴とする請求項１又は２に記載の回転圧入杭
【請求項４】
請求項１〜３の何れかに記載された回転圧入杭の施工方法であって、
上記鋼管杭の先端が所定の深度に到達するまでは、上記掘削用ビットの外向きの長手方向に対して鈍角となる方向に上記回転圧入杭を回転させ、上記鋼管杭の先端が打ち止める深さに到達するまでは、上記方向の逆方向に上記回転圧入杭を回転させることを特徴とする回転圧入杭の施工方法。
【請求項５】
上記打ち止めの際に、上記鋼管杭の先端を支持層に到達させてから、上記回転圧入杭を逆回転することを特徴とする請求項４に記載の回転圧入杭の施工方法。
【請求項６】
上記打ち止めの際に、上記鋼管杭の先端を支持層に到達する直前から、上記回転圧入杭を逆回転で掘削を進め、上記鋼管杭の先端を支持層に到達させてから、打ち止めることを特徴とする請求項４に記載の回転圧入杭の施工方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、開端杭を用いた回転圧入杭およびその施工方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、構造物を支持する基礎杭の施工方法の一つに、開端杭を用いた回転圧入鋼管杭の施工方法がある。
開端杭の回転圧入施工においては、中間層の掘削時は、施工深度の増加に伴う杭の先端閉塞を防止し、施工負荷を軽減させる必要がある。また、支持層到達後は、開端杭の下端部を確実に閉塞させて大きな支持力を獲得する必要がある。
【０００３】
従来、例えば特許文献１において、ケーシング工法用先頭管の掘削刃を外刃、中央刃、内刃の３列に配分するケーシング工法用先頭管の刃部構造が提案されている。この特許文献１の開示技術は、ケーシング工法用先頭管の刃部構造によって先頭管外側から内側に掘削した土砂を取り込む流れを作るものである。さらに、特許文献１の開示技術では、各掘削刃の磨耗を均等にして、掘削性を向上させることを目的とするものである。
【０００４】
また、特許文献２において、下端において円周方向に掘削用ビットが複数設けられ、この鋼管杭の管内に鋼管中心に対して点対称となるように掘削リブを固着される回転圧入鋼管杭が提案されている。この特許文献２の開示技術は、鋼管内に取り込んだ土砂を掘削リブにより掘削、攪拌するものである。特許文献２の開示技術は、掘削リブにより中間層の回転圧入時には鋼管内の閉塞を除去し、支持層における打ち止め時には、鋼管内の閉塞を促進させることを目的とするものである。
【０００５】
【特許文献１】登録実用新案第２５２０１１７号公報
【特許文献２】特開２００７−２８４８６６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１に記載されたケーシング工法用先頭管の刃部構造の施工方法は、コンクリート杭の技術であり、先頭管内側に取り込まれた土砂により管内が閉塞されるのを防ぐためとコンクリート打設のために、取り込まれた土砂を排出する必要があった。このため、土砂の管内定着を防止するために、スクリューオーガー等の排土装置や、岩や土塊を粉砕するためのチゼル、岩や土塊を地上へ掬い上げるためのドリリングバケット、岩や土塊を掴みとり地上へ上げるハンマグラブ等の装置を別途設ける必要がある。これにより、特許文献１に記載された刃部構造を用いる施工方法は、排土する工程が含まれ、施工時間が長期化し、コストが高くなるという問題があった。さらに、この刃部構造は掘削刃を３列に配置するため、掘削刃が多く必要となりコストが高くなるという問題点があった。
【０００７】
また、特許文献２の掘削リブを固着される回転圧入鋼管杭は、鋼管内に取り込んだ土砂を掘削リブにより掘削、攪拌するものである。しかしながら、例えば粘性が強い地盤や、硬い地盤を掘削する場合には、掘削リブによる掘削、攪拌が困難であり、先端閉塞が顕著になり易いものであった。
【０００８】
そこで本発明は、上述した問題を鑑みて案出されたものであり、その目的とするところは、排土工程を省略し、中間層の掘削時は施工負荷を軽減し掘削性を向上させ、支持層到達後は高い支持力を獲得できる安価な回転圧入杭及びその施工方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明者は、上述した課題を解決するために、鋼管杭と、上記鋼管杭の先端に取り付けられた1枚又は複数枚の掘削用ビットとを備え、中間層掘削時と支持層掘削時においてはその鋼管杭の回転方向を変えるだけで、掘削した土砂を鋼管杭の外側に押し出しと、内側に取り込みを行なうことができる回転圧入杭を発明した。
【００１０】
即ち、本願請求項１に係る発明は、鋼管杭と、上記鋼管杭の先端に取り付けられた1枚又は複数枚の掘削用ビットとを備え、上記掘削用ビットのうち少なくとも１枚以上の掘削用ビットは、その長手方向の中心軸線と鋼管杭の外周との交点における接線方向とその長手方向とが角度を有しており、少なくともこの成す角によって掘削用ビットの掘削刃が鋼管杭内側に向かって設けられ、その長手方向の一端側の高さ及び幅がその長手方向の他端側にかけて直線状のテーパをつけて小さくなることを特徴とする。
【００１１】
本願請求項２に係る発明は、鋼管杭と、上記鋼管杭の先端に取り付けられた１枚又は複数枚の掘削用ビットとを備え、上記掘削用ビットのうち少なくとも１枚以上の掘削用ビットは、その長手方向の中心軸線と鋼管杭の外周との交点における接線方向とその長手方向とが角度を有しており、少なくともこの成す角によって掘削用ビットの刃先が鋼管杭内側に向かって設けられ、その長手方向の一端側の高さ及び幅がその長手方向の他端側にかけてテーパをつけて小さくなるとともに、その長手方向の一端側の幅を形成する両側面がその長手方向の他端側にかけて鋼管杭内側に向かって湾曲することを特徴とする。
【００１２】
本願請求項３に係る発明は、上記掘削用ビットが掘削方向とその逆方向とに掘削刃を有していることを特徴とする。
【００１３】
本願請求項４に係る発明は、請求項１〜３の何れかに記載された回転圧入杭の施工方法であって、上記鋼管杭の先端が所定の深さに到達するまでは、上記掘削用ビットの外向きの長手方向に対して鈍角となる方向に上記回転圧入杭を回転させ、打ち止める深さに到達した後は、上記方向の逆方向に上記回転圧入杭を回転させることを特徴とする。
【００１４】
本願請求項５に係る発明は、上記打ち止めの際に、上記鋼管杭の先端を支持層に到達させてから、逆回転することを特徴とする。
【００１５】
本願請求項６に係る発明は、上記打ち止めの際に、上記鋼管杭の先端を支持層に到達する直前から、逆回転で掘削を進め、上記鋼管杭の先端を支持層に到達させてから、打ち止めることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
上述した構成からなる本発明では、掘削時に排土工程を含まずに、中間層の掘削時は施工負荷を軽減し掘削性を向上させることが可能となる。
【００１７】
また、本発明では、回転圧入杭の先端の支持層への到達時に逆方向に回転方向を変えることにより、鋼管杭の支持層掘削時においては、鋼管杭の内側に土砂を取り込むことができる。これにより、鋼管杭の打ち止め時においては、鋼管杭の先端を取り込んだ土砂で鋼管杭の内側を閉塞させて、高い支持力を獲得することが可能となる。このため、従来において、鋼管杭の先端が打ち止める深さに到達した後に、鋼管杭の内側を閉塞させるために行なっていた、例えば回転圧入杭を支持層に深く打ち込む工程や、回転圧入杭にソイルセメントを注入する工程が必要でなくなる。かかる工程が不要となることにより、回転圧入杭の施工において、工程を簡素化し、工期を短期化することが可能となる。また、鋼管杭の先端の打ち止める深さが支持層ならば更に効果的である。
【００１８】
また、本発明では、回転方向を変えることだけで、上述した効果を実現することができるため、回転圧入杭に使用していた既存の施工機械を使用することができる。このことにより、工程の簡略化、工期の短縮化、コストの削減も可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明を実施するための最良の形態として、回転圧入杭について、図面を参照しながら詳細に説明する。
【００２０】
図１は、本発明を適用した回転圧入杭１の構成を示している。回転圧入杭１は、鋼管杭２と、鋼管杭２の下端に取り付けられた掘削用ビット３とを備えている。この掘削用ビットには鋼管杭内側から掘削用ビット３の長手方向Lの全長に亘って掘削刃１２を有している。この回転圧入杭１は、回転圧入されて、地盤に貫入される。回転圧入杭１は、図示しない全周旋回機等によって地盤に貫入されるようにしてもよい。
【００２１】
鋼管杭２は、上端及び下端が開口した中空の開端杭で構成される。この鋼管杭２は、例えばスパイラル鋼管やベンディング鋼管等、いかなる鋼管で構成されていてもよい。
【００２２】
図２〜図５、図６（ａ）、図６（ｂ）は、掘削用ビット３の鋼管杭２の内周側である刃先１３を正面とした掘削用ビット３の斜視図である。掘削用ビット３は、図２に示すように、図面における下から上への方向である高さ方向Ｈと、図面における手前から奥行側への方向である長手方向Ｌと、図面における右から左への方向である幅方向Ｗとを備える。
【００２３】
掘削用ビット３は、図２に示すように、掘削用ビット本体１１と、掘削刃１２とを備えている。
【００２４】
掘削用ビット本体１１は、例えば、一般構造用鋼圧延鋼材や溶接構造用圧延鋼材や機械構造用炭素鋼鋼材など鋼管杭２に直接溶接が容易に出来る材質で構成される。
【００２５】
掘削刃１２は、例えば、タングステンカーバイト等の鋼材工具用超硬チップや、焼入れ・焼き戻しなどの熱処理などを行った一般構造用鋼圧延鋼材や溶接構造用圧延鋼材や機械構造用炭素鋼鋼材などの硬質材で構成される。この掘削刃１２の例としては、例えば図２に示すように、掘削用ビット３の高さ方向Ｈの下端側のみを硬質材で形成するようにしてもよい。
また掘削用ビット３は、全体を焼入れ・焼き戻し処理などの熱処理により硬質な材料として、掘削刃１２を削りだして構成してもよい。
【００２６】
掘削用ビット３の形状の例としては、例えば図２に示すように、掘削用ビット３の長手方向Ｌの断面において、ｈ１＞ｈ２となるようにし、掘削用ビット３の前面における下辺と高さの長辺とのなす角度φが鋭角となるようにしてもよい。この掘削用ビット３の形状の他の例としては、例えば図３に示すように、掘削用ビット３の高さであるｈ１とｈ２の大小関係がｈ１＞ｈ２となるように、掘削用ビット３の長手方向Ｌに掘削用ビット３の高さの傾斜を持たせるようにしてもよい。この掘削用ビット３の形状の他の例としては、例えば図４に示すように、掘削用ビット３の高さであるｈ１とｈ２の大小関係がｈ１＞ｈ２となり、掘削用ビット３の幅であるｗ１とｗ２の大小関係がｗ１＞ｗ２となるように、掘削用ビット３の長手方向Ｌに掘削用ビット３の高さ及び掘削用ビット３の幅の傾斜を持たせるようにしてもよい。この掘削用ビット３の形状の他の例としては、例えば図５に示すように、土砂の流れる方向である掘削用ビット３の長手方向Ｌに沿うような流線型にしてもよい。この掘削用ビット３の形状の他の例としては、図２においてｈ２＞ｈ１となるよう、鋼管杭内側に傾斜を有するようにしてもよい。この掘削用ビット３の形状の他の例としては、例えば図１５に示すように、掘削用ビット３の長手方向Ｌの断面形状が、五角形となるようにしてもよい。いずれにしても、掘削用ビット３の形状は、掘削抵抗を小さくし、土砂の流れをスムーズにするような形状とすることが望ましい。
【００２７】
掘削用ビット３の例としては、例えば図６（ａ）に示すように、掘削用ビット３の高さ方向Ｈの下端側であって掘削用ビット３の長手方向Ｌの両端部に掘削用ビット３の掘削刃１２が設けられているようにしてもよい。掘削用ビット３の他の例としては、例えば図６（ｂ）に示すように、掘削用ビット３を、掘削用ビット本体１１と掘削刃１２とを備えている掘削用ビット３ａと、掘削用ビット本体１１と掘削刃１２とを備えている掘削用ビット３ｂとからなるように構成してもよい。掘削用ビット３ａは、掘削用ビット３ａの長手方向Ｌの図６（ｂ）における手前側の下端部のみに掘削刃１２が設けられている。また、掘削用ビット３ｂは、掘削用ビット３ｂの長手方向Ｌの図６（ｂ）における奥行側の下端部のみに掘削刃１２が設けられている。掘削用ビット３は、掘削用ビット３ａと、掘削用ビット３ｂとを、断面形状が同一である面１６において溶接等により固着して構成するようにしてもよい。掘削刃１２に用いる硬質材は非常に高価であるため、掘削刃１２の体積を小さくすることにより、掘削用ビット３の製造コストを抑えることができる。
【００２８】
掘削用ビット３の枚数は、１枚であっても複数枚であってもよい。この掘削用ビット３は、鋼管杭２の下端に点対称となるように４枚以上を配置することが望ましい。掘削用ビット３の枚数は、３枚以下では１枚当たりの負担が多くなり、掘削性が低下する。掘削用ビット３の枚数は、多くなるほどコストが高くなり、何枚にするかはコストと掘削性との兼ね合いで決まる。また、掘削用ビット３は、鋼管杭２の下端に均等に配置することにより、掘削による負担を均等にして施工効率を向上させることができる。また、掘削用ビット３を複数枚間隔をおいて配置する場合には、掘削用ビット３は同一のものであっても、異なるものを混ぜた状態であってもよい。  
【００２９】
図７（ａ）、図７（ｂ）、図８〜図１１、図１２（ａ）、図１２（ｂ）は、回転方向Ａ又は回転方向Ｂへの回転圧入杭１の回転時における鋼管杭２及び掘削用ビット３の平面図である。
【００３０】
掘削用ビット３は、図１２（ａ）に示すように、鋼管杭２の外周より飛出している部分である外側飛出し部１４ｂと鋼管杭２の内周より飛出している部分である内側飛出し部１４ａとを備える。
【００３１】
また、掘削用ビット３において、鋼管杭２の半径方向の外側面は１５ｂとして、鋼管杭２の半径方向の内側面は１５ａとして図示されている。
【００３２】
掘削用ビット３はその上面１７を、鋼管杭２の下端に図示しない溶接用フラットバー又はホルダ等を介して溶接又はボルト締結等によって取り付けられている。
【００３３】
図７（ａ）に示すように、掘削用ビット３の半径方向の外側面１５ｂにおいて鋼管杭２の中心Ｏからの距離が最長となる点を点Ｐとする。掘削用ビット３は、この点Ｐと、この点Ｐを通る鋼管杭２の径線上における鋼管杭２の外周の交点との距離である外周側飛出し幅ｂを有するように取り付けられている。この外周側飛出し幅ｂは、掘削用ビット３による鋼管杭２の外側の土砂の掘削幅となる。また、掘削用ビット３の半径方向の内側面１５ａにおいて鋼管杭２の中心Ｏからの距離が最短となる点を点Ｑとする。掘削用ビット３は、この点Ｑと、この点Ｑを通る鋼管杭２の径線上における鋼管杭２の内周の交点との距離である内周側飛出し幅ａを有するように取り付けられている。この内周側飛出し幅ａは、掘削用ビット３による鋼管杭２の内側の土砂の掘削幅となる。
【００３４】
外周側飛出し幅ｂは、大きくなっていくと周面での摩擦力が小さくなるため必要とする圧入回転トルクが下がるが、周面摩擦の回復ができなくなり、これによる支持力も下がる。ただし、かき出す土砂の量が増えるので、各掘削用ビット３に負荷される抵抗は増える。逆に、外周側飛出し幅ｂを小さくするとこの逆の現象が生じる。したがって、施工後に周面摩擦による支持力を確保するため、外周側飛出し幅ｂは、例えば、道路橋示方書におけるフリクションカッター厚さの設定に倣って、鋼管杭２の杭径８００ｍｍ未満の場合には９ｍｍ以下、鋼管杭２の杭径８００ｍｍ以上の場合には１２ｍｍ以下とすることが望ましい。
一方、内周側飛出し幅ａは、土砂がビットによってかき出される際に掘削用ビット３に生じるモーメントの釣り合いより、外周側飛出し幅ｂと同程度であると良い。
【００３５】
掘削用ビット３において、図７（ａ）に示すように、掘削用ビット３の長手方向Ｌの中心軸線と鋼管杭３の外周との交点を交点Ｘとする。この交点Ｘにおける鋼管杭２の外周の接線方向Ｅと、掘削用ビット３の長手方向Ｌとの成す少なくとも１個が角度をゆうしており、特に角度θは、２°〜４５°の範囲となることが望ましい。さらに、前記少なくとも１個としたもの以外の角度θは、０°〜３０°とすることが望ましく、すべてが２〜４５°でなくてもよい。図８は、その例である角度θが１５°の鋼管杭２及び掘削用ビット３の平面配置を示す。図９は、その例である角度θが３０°の鋼管杭２及び掘削用ビット３の平面配置を示す。この角度θは、例えば図１０に示すように、４５°超、たとえば５０°以上となると、掘削用ビット３の刃先１３の回転方向Ａに対する角度が小さくなり、掘削性が低下してしまう。この角度θは、例えば図１１に示すように、０°とすると、掘削用ビット３の刃先１３が回転方向Ａに正対し、掘削性が向上することになる。しかしながら、この角度θは、少なくとも２°以上では後述する土砂の流れを作ることができるが、０°とすると、土砂の流れを作ることができなくなる。
【００３６】
本発明を適用した回転圧入杭を用いた施工方法では、中間層３１の掘削時は、図１３（ａ）に示すように、回転圧入杭１を回転方向Ａに回転圧入する。支持層３２の掘削時は、図１３（ｂ）に示すように、回転圧入杭１を回転方向Ａと逆方向である回転方向Ｂに回転圧入する。支持層とは、鋼管杭２の下端部を閉塞させて杭を打ち止めるために十分な厚さと硬さを持った層をいう。ここでいう、十分な厚さとは、杭の特性である支持力を発揮させるために先端に発生する荷重に対して地盤が打ち抜き破壊や大きな沈下を発生させない厚さを示す。中間層３１とは、支持層３２に鋼管杭２の先端が到達するまでの層をいう。
【００３７】
先ず、中間層３１の掘削時について、図１２（ａ）及び図１３（ａ）を用いて、土砂の流れＤを詳細に説明する。掘削用ビット３の外向きの長手方向Ｌとの成す角が鈍角となる方向である回転方向Ａに、回転圧入杭１を回転圧入する。この結果、地盤は掘削用ビット３により掘削され、鋼管杭２は中間層３１に貫入されていくことになる。
【００３８】
このとき、鋼管杭２の外周側土砂２１ａは、回転方向Ａに回転する掘削用ビット３の外側飛出し部１４ｂにより掘削される。掘削された鋼管杭２の外周側土砂２１ａは、掘削用ビット３の外向きの長手方向Ｌと、回転方向Ａとの成す角が鈍角であるために、掘削用ビット３の外側面１５ｂに沿って鋼管杭２の外側へと流されていく。また、鋼管杭２の内周側土砂２２ａは、回転方向Ａに回転する掘削用ビット３の内側飛出し部１４ａにより掘削される。掘削された鋼管杭２の内周側土砂２２ａは、掘削用ビット３の外向きの長手方向Ｌと、回転方向Ａとの成す角が鈍角であるために、掘削用ビット３の外側面１５ｂに沿って鋼管杭２の外側へと流されていく。このように、回転圧入杭１の回転方向Ａへの回転圧入時は、鋼管杭２の先端の土砂は掘削用ビット３により掘削され、掘削された土砂は掘削用ビット３の外側面１５ｂに沿って外側へ流されていくことになる。
【００３９】
鋼管杭２は、鋼管杭２の内周側土砂２２ａを外側へ押し出すことにより、鋼管杭２の内側の土砂体積を減少させて、土砂密度を減少させ、内周面の摩擦が下がっていくことになる。このため、鋼管杭２は、鋼管杭２の内周側土砂２２の土砂密度を低下させることにより閉塞しにくくなる。
【００４０】
鋼管杭２は、鋼管杭２の内周側土砂２２ａを外側へ押し出すことにより、鋼管杭２の外側の土砂密度を高くして、その外周の地盤を締め固めていくことになる。しかしながら、掘削用ビット３が、鋼管杭２とその外周側土砂２１との摩擦を軽減するフリクションカッターとして作用するため、施工負荷を軽減させることができる。
【００４１】
このように、中間層３１の掘削時においては、鋼管杭２は、その内側の土砂密度を低下させることで、その内側を閉塞しにくくすることが可能となる。また、鋼管杭２は、その外側の周面摩擦を軽減させることで、施工負荷を軽減し掘削性を向上させることが可能となる。
【００４２】
次に、打ち止める深さ近くまで掘削した時について、図１２（ｂ）及び図１３（ｂ）を用いて土砂の流れＤを詳細に説明する。回転方向Ａと逆方向である回転方向Ｂに、回転圧入杭１を回転圧入する。この結果、地盤は掘削用ビット３によって掘削され、鋼管杭２は支持層３２に貫入されていくことになる。
【００４３】
このとき、鋼管杭２の外周側土砂２１ａは、回転方向Ｂに回転する掘削用ビット３の外側飛出し部１４ｂにより掘削される。掘削された鋼管杭２の外周側土砂２１ａは、掘削用ビット３の外向きの長手方向Ｌと、回転方向Ｂとの成す角が鋭角であるために、掘削用ビット３の内側面１５ａに沿って鋼管杭２の内側へと流されていく。また、鋼管杭２の内周側土砂２２ａは、回転方向Ｂに回転する掘削用ビット３の内側飛出し部１４ａにより掘削される。掘削された鋼管杭２の内周側土砂２２ａは、掘削用ビット３の外向きの長手方向Ｌと、回転方向Ｂとの成す角が鋭角であるために、掘削用ビット３の内側面１５ａに沿って鋼管杭２の内側へと流されていく。このように、回転圧入杭１の回転方向Ｂへの回転圧入時においては、鋼管杭２の先端の土砂は掘削用ビット３により掘削され、掘削された土砂は掘削用ビット３の内側面１５ａに沿って内側へ流されていくことになる。
【００４４】
鋼管杭２は、鋼管杭２の外周側土砂２１ａを内側へ取り込むことにより、鋼管杭２の内側の土砂堆積を増加させて、土砂密度を増加させていくことになる。このため、鋼管杭２は、その内周側土砂２２の土砂密度を増加させていくことにより、徐々に閉塞されていくことになる。
【００４５】
このように、打ち止め時においては、鋼管杭２の内側は土砂密度の増加に伴って、閉塞性が高まっていくことになる。なお、鋼管杭２の先端が支持層３２に到達した後に、回転圧入杭１を打ち止めるまでに掘削する深さ、すなわち、鋼管杭２の下端が支持層３２に貫入される深さは、回転圧入杭１の獲得すべき支持力や、地盤の硬さ等によって決められるものである。
この打ち止めする深さには支持層３２とする層があることが望ましい。別な言葉で言えば、打ち止める際には上記鋼管杭２の先端が支持層３２に到達していれば高い支持力を得ることができるので望ましい。打ち止めの直前の逆回転を開始するのは支持層３２に到達させてからであっても、到達する直前であっても、鋼管杭２の先端が支持層３２に到達して支持層３２に杭の支持力を持たせることさえできれば、どちらでも良い。
【００４６】
回転圧入杭１の打ち止め時においては、支持層３２に貫入された鋼管杭２は、支持層３２の土や礫等の堅固な土砂を鋼管杭２の内側に取り込むことにより、鋼管杭２の内側は確実に閉塞されることになる。このため、回転圧入杭１は高い支持力を獲得することが可能となる。
【００４７】
回転圧入杭１の打ち止め後においては、鋼管杭２は、時間の経過に伴って、鋼管杭２の外周側土砂２１との周面摩擦力を回復し、鋼管杭２の外周側土砂２１と一体化することになる。
【００４８】
なお、角度θは、鋼管杭２の先端に取付けられる全ての掘削用ビット３において同じ角度に限定されるものではなく、例えば図１４に示すように、０°と、１５°のように異なっていてもよい。角度θが０°となる掘削用ビット３の刃先１３は、回転方向Ａに正対する向きとなり、掘削性が高くなる。また、角度θが１５°の掘削用ビット３の刃先１３は、鋼管杭２の外周側飛出し幅ｂ及び鋼管杭２の内周側飛出し幅ａを有し、上述のように掘削した土砂を掘削用ビット３の内側面１５ａ又は外側面１５ｂに沿って、鋼管杭２の内側又は外側へと流すことができる。角度θを０°と１５°と異なる角度にすることで、本発明を適用した回転圧入杭１は、掘削性が高く、鋼管杭２の先端においては掘削した土砂を流れさせることができるものとなる。
【００４９】
上述したように、本発明を適用した回転圧入杭１では、中間層３２の掘削時は施工負荷を軽減し掘削性を向上させることが可能となる。
【００５０】
また、本発明を適用した回転圧入杭１では、鋼管杭２の先端が所定の深さへの到達時に回転方向Ａから回転方向Ｂへと変えることにより、鋼管杭２の打ち止め深さまでの掘削時においては、鋼管杭２の内側に土砂を取り込むことができる。このとき、所定の深さとは、例えば、打ち止め深さに対して杭径の１〜５倍程度の距離だけ上方であれば良い。これにより、鋼管杭２の打ち止め時においては、鋼管杭２の下端部を取り込んだ土砂で閉塞させて、高い支持力を獲得することが可能となる。このため、従来において、鋼管杭の先端が支持層に到達した後に鋼管杭の内側を閉塞させるために行なっていた、例えば回転圧入杭を支持層に深く打ち込む工程や、回転圧入杭にソイルセメントを注入する工程が必要ではなくなる。かかる工程が不要となることにより、回転圧入杭の施工において、工程を簡素化し、工期を短期化することが可能となる。
また、本発明においても従来技術同様に、打ち止め深さに支持層３２がある場合、更に効果的になる。この場合、支持層３２によって中間層３１よりも強い支持力を得ることができる。
【００５１】
また、本発明を適用した回転圧入杭１では、回転方向Ａから回転方向Ｂに変えるだけで、上述した効果を実現することができるため、回転圧入杭に使用していた既存の施工機械を使用することができる。これにより、工程の簡略化、工期の短縮化、コストの削減も可能となる。
【００５２】
また、本発明を適用した回転圧入杭１では、掘削用ビット３の成す角度θを０°と１５°と異なる角度にする場合、すべての掘削用ビット３の角度θが１５°であってそのときの回転に対する抵抗が大きすぎるときに、掘削用ビット３を角度θが０°であるものと入れ替えることにより、回転トルクなどの負荷を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】本発明を適用した回転圧入杭の構成図である。
【図２】掘削用ビットの形状の例を示す斜視図である。
【図３】掘削用ビットの長手方向に高さの傾斜を持たせる掘削用ビットの斜視図である。
【図４】掘削用ビットの長手方向に高さ及び幅の傾斜を持たせる掘削用ビットの斜視図である。
【図５】掘削用ビットの長手方向に流線型状にした掘削用ビットの斜視図である。
【図６】（ａ）は１つの掘削用ビットの例を示す掘削用ビットの斜視図であり、（ｂ）は２つの掘削用ビットによって構成された掘削用ビットの例を示す図である。
【図７】（ａ）は中間層における鋼管杭及び掘削用ビットの配置を示す平面図であり、（ｂ）は支持層における鋼管杭及び掘削用ビットの配置を示す平面図である。
【図８】掘削用ビットを鋼管杭に１５°の角度で取り付けた状態を示す平面図である。
【図９】掘削用ビットを鋼管杭に３０°の角度で取り付けた状態を示す平面図である。
【図１０】掘削用ビットを鋼管杭に４５°の角度で取り付けた状態を示す平面図である。
【図１１】掘削用ビットを鋼管杭に０°の角度で取り付けた状態を示す平面図である。
【図１２】（ａ）は中間層における土砂の流れについて説明するため図であり、（ｂ）は支持層における土砂の流れについて説明するための図である。
【図１３】（ａ）は中間層における回転圧入杭の貫入方法を説明するための図であり、（ｂ）は支持層における回転圧入杭の貫入方法を説明するための図である。
【図１４】掘削用ビットの配置の例を示す図であって、掘削用ビットを鋼管杭に０°及び１５°の角度で取り付けた場合を示す平面図である。
【図１５】掘削用ビットの長手方向断面が五角形となる掘削用ビットの斜視図である。
【符号の説明】
【００５４】
１  回転圧入杭
２  鋼管杭
３  掘削用ビット
３ａ、３ｂ  掘削用ビット
１１  掘削用ビット本体
１２  掘削刃
１３  刃先
１４ａ、１４ｂ  外側飛出し部
１５ａ、１５ｂ  外側面
１６    対称面
１７  上部
２１  外周側土砂
２１ａ、２１ｂ  外周側土砂
２２  内周側土砂
２２ａ、２２ｂ  内周側土砂
３０  地表
３１  中間層
３２  支持層
【図１】
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【図２】
0005053154.tif 000003
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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