| 【発明の名称】 |
鋼管杭 |
| 【発明者】 |
【氏名】吉澤 幸仁
【氏名】小山 清一
【氏名】柳本 泰伴
【氏名】飯田 久雄
【氏名】田中 宏征
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| 【要約】 |
【課題】根固め部の出来に左右されること無く、十分な支持力を得ることのできる鋼管杭を提供する。
【解決手段】鋼管杭１は、十分に長い基部鋼管２と、この鋼管２より大径の先端鋼管３と、これら基部鋼管２と先端鋼管３とを連結する連結部材４とからなる。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 十分に長い基部鋼管と、この鋼管より大径の先端鋼管と、これら基部鋼管と先端鋼管とを連結する連結部材とからなる鋼管杭。
【請求項２】 前記連結部材を孔開き円板とし、このような連結部材と前記基部鋼管と先端鋼管とを個別に製作し、これらを溶接で結合したことを特徴とする請求項１記載の鋼管杭。
【請求項３】 前記先端鋼管及び連結部材に相当する部分を先端金物とし、この先端金物を鋳物で作り、この先端金物を基部鋼管に溶接で結合したことを特徴とする請求項１記載の鋼管杭。
【請求項４】 前記連結部材に、空気抜き孔を開けたことを特徴とする請求項１，請求項２又は請求項３記載の鋼管杭。
【請求項５】 前記先端鋼管の内面に、突起部を複数段設ける又は一体形成したことを特徴とする請求項１〜請求項４のうちの１項記載の鋼管杭。
【請求項６】 前記連結部材を円錐管としたことを特徴とする請求項１〜請求項５のうちの１項記載の鋼管杭。
【請求項７】 前記円板の孔又は円錐管の小径口の径を、基部鋼管の径より小径としたことを特徴とする請求項２又は請求項６記載の鋼管杭。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は鋼管杭に関する。
【０００２】
【従来の技術】都市部やその近郊部及び埋立地盤などでは、地表面からかなりの深さまで、軟弱地盤（以下「普通地盤」という。）が厚く堆積し、直接に構造物を支持させることはできない。この場合、杭基礎を用いて、構造物の重量を強固な地盤（以下「支持地盤」という。）まで到達させることによって、構造物を支持させなければならない。
【０００３】図９は杭基礎工法の分類図であり、杭基礎工法は概ねＡ打撃工法、Ｂ場所打ちコンクリート杭工法、Ｃ埋込み杭工法に分類できる。Ａ打撃工法は、既製杭をハンマーで地層中に打込む工法である。Ｂ場所打ちコンクリート杭工法は、縦孔を機械（Ｂ−１）若しくは人手（Ｂ−２）で堀り、この縦孔に鉄筋籠を落し込み、そこへコンクリートを流し込む。即ち、縦孔をコンクリート型枠として鉄筋コンクリート杭をつくる工法である。
【０００４】Ｃ埋め込み杭工法は、地盤に開けた縦孔に既製杭を落し込み、埋込む工法であり、Ｃ−１プレボーリング工法、Ｃ−２中堀り工法及びＣ−３回転圧入工法が普及している。Ｃ−１プレボーリング工法及びＣ−２中堀り工法は後で詳しく説明する。Ｃ−３回転圧入工法は、杭をドリルの形状にして、杭を回転させながら地盤中に捩じ込むものである。支持力を発揮させるためにセメントミルクによる先端根固めを行う。
【０００５】図１０（ａ）〜（ｆ）は従来のプレボーリング（根固め）工法の代表例を示す図である。
（ａ）：掘削ロッド１０１で普通地盤１０２及び支持地盤１０３を掘削する。
（ｂ）：掘削ロッド１０１を逆回転して、拡径爪１０４，１０４を広げ、これらの拡径爪１０４，１０４で縦孔１０５の先端を拡径する。
（ｃ）：根固め液１０６を注入し、支持地盤１０３の土砂を根固め液１０６と混合攪拌して、根固め部１０９を作製する。
（ｄ）：杭周固定液１０７を注入する。
（ｅ）：既製杭１０８を挿入する。
（ｆ）：既製杭１０８の先端（下端）を根固め部１０９に臨ませ、定着させる。これで、既製杭１０８の先端に拡大根固め球根１１０が形成でき、この拡大根固め球根１１０が既製杭１０８を強固に支持地盤１０３に連結し、既製杭１０８の「支持力」を発生する。また、既製杭１０８，１０８の周りは固まった杭周固定液１０７で既製杭１０８，１０８と普通地盤１０２との隙間を塞ぐ。
【０００６】図１１（ａ）〜（ｄ）は中堀り（根固め）工法の代表例を示す図である。
（ａ）：鋼管１１１にスパイラルオーガ１１２を貫通させた状態で、スパイラルオーガ１１２で掘削し、スパイラルオーガ１１２とともに鋼管１１１を下降させる。掘削土は鋼管１１１の中を通して排出する。
（ｂ）：スパイラルオーガ１１２の先端で支持地盤１１３を掘削する。拡径爪１１４でやや大径の根固め部１１５を形成する。
（ｃ）：スパイラルオーガ１１２の先端から根固め液を所定量注入し、攪拌し、支持地盤１１３の土砂と混合する。そして、鋼管１１１を残したままスパイラルオーガ１１２を引抜く。
（ｄ）：完成図であり、拡大根固め球根１１６が鋼管１１１を強固に支持地盤１１３に連結し、鋼管１１１の「支持力」を発生する。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】図１０（ｆ）及び図１１（ｄ）に示すＱｐは拡大根固め球根部の先端支持力、Ｑｆは拡大根固め球根部の周面摩擦力であり、これらの合計が杭の支持力の大部分を占める事が多い。しかし、これらは根固め部１０９，１１５が予定より小さければ先端支持力Ｑｐが小さくなり、支持地盤１０３，１１３の土砂と根固め液１０６との混合が不十分であれば拡大根固め球根部の周面摩擦力Ｑｆが不足することとなり、予定の支持力が得られないことがある。根固め部１０９，１１５の形状、支持地盤１０３，１１３との接合のいづれも深い地中での現象であるから確認が難かしく、信頼性が乏しくなる。そこで、本発明の目的は根固め部の出来に左右されること無く、十分な支持力を得ることのできる鋼管杭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請求項１は、十分に長い基部鋼管と、この鋼管より大径の先端鋼管と、これら基部鋼管と先端鋼管とを連結する連結部材とから鋼管杭を構成する。大径の先端鋼管で大きな先端支持力Ｑｐが得られ、十分な支持力を発生させることができる。先端鋼管は、既製杭の一部として予め製造したものであるから、寸法精度が良く、根固め部のできに左右されること無く十分な支持力が得られる。
【０００９】請求項２は、連結部材を孔開き円板とし、このような連結部材と基部鋼管と先端鋼管とを個別に製作し、これらを溶接で結合したことを特徴とする鋼管杭である。鋼管杭は、基部鋼管と円板形状の連結部材と先端鋼管の３部品を溶接結合しただけの簡単なものであるから、製造費用を節約することができる。
【００１０】請求項３は、先端鋼管及び連結部材に相当する部分を先端金物とし、この先端金物を鋳物で作り、この先端金物を基部鋼管に溶接で結合したことを特徴とする。先端金物を鋳物としたので、肉厚に変化を付けることは自在であり、要求に応じた形状を容易に得ることができる。
【００１１】請求項４は、連結部材に、空気抜き孔を開けたことを特徴とする。連結材の下に、空気溜まりが発生する心配はなく、先端金物内に根固め液が十分に拡散し支持力を十分に高めることができる。
【００１２】請求項５は、先端鋼管の内面に、突起部を複数段設ける又は一体形成したことを特徴とする。根固め部に先端鋼管を強固に結合することができるので、支持力を高めることができる。
【００１３】請求項６は、連結部材を円錐管としたことを特徴とする。連結材の下に、空気溜まりが発生する心配はなく、先端金物内に根固め液が十分に拡散し支持力を十分に高めることができる。
【００１４】請求項７は、円板の孔又は円錐管の小径口の径を、基部鋼管の径より小径としたことを特徴とする。根固め部に先端鋼管を強固に結合することができるので、大きな支持力を発生させることができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】本明の実施の形態を添付図に基づいて以下に説明する。なお、本発明での「鋼管」は鋼製筒体を意味し、狭義の鋼製の管のみを意味するものではない。また、図面は符号の向きに見るものとする。図１は本発明の鋼管杭の第１実施例図であり、鋼管杭１は、十分に長い基部鋼管２と、この鋼管２より大径の先端鋼管３と、これら基部鋼管２と先端鋼管３とを連結する連結部材４とからなる。基部鋼管２及び先端鋼管３は、材質がＳＫＫ４００のＪＩＳ Ａ５５２５で規定される鋼管ぐいが好適であるが、一般の鋼管または鋼板を巻く若しくは組合わせて溶接したものでもよい。断面も、○、角、楕円の何れでもい。
【００１６】製造方法の一例を述べると、５，６は溶接ビードであり、基部鋼管２を隅肉溶接法で連結部材４に接合し、この連結部材４に先端鋼管３をレ形開先溶接法で接合する。連結部材４は中央に孔を開け、更に空気抜き孔７・・・（・・・は複数個を示す。以下同様。）を開けたものである。これらの空気抜き孔７・・・を開けたことにより、連結部材４の下方に空気が溜まることを防止できる。空気溜まりは強度低下の要因となるから、空気抜き孔７・・・は有用である。
【００１７】ところで、埋込み杭の支持力に対して、例えば建設省告示第１１１号（セメントミルク杭に適用）では、Ｑｐ＝２０×（Ｎave）×Ａ、（Ｎaveは杭先端付近における貫入抵抗値の平均値。Ａは杭の断面積）と規定している。なお、ここでの杭は拡大根固め杭を有さない単純杭である。一方、拡大根固め杭に対しては、Ｑｐ＝２５×（Ｎave）×Ａとされている。そこで、単純杭で拡大根固め杭並みの支持力を発揮させるには、Ａを２５÷２０＝１．２５倍にすればよいことになる。
【００１８】図１において基部鋼管２の外径をＤ２、先端鋼管３の外径をＤ３としたときに、Ｄ３＝１．１２×Ｄ２にすれば、１．１２2＝１．２５により、先端鋼管３の断面積は基部鋼管２の断面積の１．２５倍となる。従って、大径の先端鋼管で大きな先端支持力が得られ、十分な支持力を発生させることができる。先端鋼管は、既製杭の一部として予め製造したものであるから、寸法精度が良く、支持地盤に形成する根固め部の出来に左右されること無く十分な支持力が得られる。
【００１９】以上に述べた鋼管杭の作用を次に説明する。図２（ａ）〜（ｅ）は本発明の鋼管杭の施工図である。
（ａ）：掘削ロッド１１で普通地盤１２及び支持地盤１３を掘削する。
（ｂ）：根固め液１４を注入し、支持地盤１３の土砂と混合攪拌する。
（ｃ）：杭周固定液１５を注入する。
（ｄ）：鋼管杭１を挿入する。
（ｅ）：鋼管杭１の先端鋼管３を根固め部１６に臨ませ、定着させる。
【００２０】先端鋼管３の径Ｄ３を、基部鋼管２の外径Ｄ２の１．１２倍以上としたので、先端鋼管３の面積で十分に大きな支持力を発生させることができる。ただし、縦孔１８の径Ｄ４（（ａ）参照）を大きくするほど、掘削ロッド１１の外径が大きくなり孔開け費用が嵩むためと、細い方の基部鋼管２の剛性との兼合の両条件を考慮すれば、先端鋼管３の径Ｄ３の上限は、基部鋼管２の外径Ｄ２の１．１７倍とする。従って、先端鋼管３の径Ｄ３は基部鋼管２の径Ｄ２の１．１２倍〜１．１７倍の範囲とすることが望ましい。
【００２１】図３は本発明の鋼管杭の第２実施例図であり、この鋼管杭２０は、先端大径部２２、連結部２３及びネック２４からなる先端金物２１を、例えばＳＣ４８０−ＪＩＳ Ｇ５１０１の材質とし、鋳造し、この先端金物２１を基部鋼管２に溶接付けしたものであり、先端大径部２２が前記先端鋼管３に相当し、連結部２３が前記連結部材４に相当する。鋳造品であるから、連結部２３の増肉は容易であり、且つ先端大径部２２と連結部２３とをアールで滑らかに繋ぎ、連結部２３とネック２４とをアールで滑らかに繋ぐことができ、応力の集中を抑えることができる。鋳造品であるから、連結部２３に空気抜き孔７・・・を自由に開けることができる。
【００２２】図４は本発明の鋼管杭の第３実施例図であり、この鋼管杭２５は図３の改良品であるから同一部材には図３の符号を流用する。この鋼管杭２５は、先端大径部２２の内面に複数段（実施例では上下２段）の突起部２６，２６を設けたことを特徴とする。図３の先端金物２１に比べて、図４のものは鋳造がやや面倒であるが、分割鋳型を使用すれば鋳造可能である。突起部２６，２６が図２（ｅ）の根固め部１６に強固に噛込み、支持力を増加する作用を発揮する。なお、突起部２６はスパイク突起、棒状突起であってもよい。ただし、先端大径部２２は、図１の先端鋼管３（鋼板を組合わせて製作した筒体を含む）とし、この先端鋼管３に突起部２６を取付けてもよい。
【００２３】図５は本発明の鋼管杭の第４実施例図であり、この鋼管杭３０は図１の改良品であるから同一部材には図１の符号を流用する。鋼管杭３０は、先端鋼管３の内面に鉄筋又は丸棒を溶接することで、複数段（実施例では上中下３段）の突起部３１・・・を設けたことを特徴とする。突起部３１・・・が図２（ｅ）の根固め部１６に強固に噛込み、支持力を増加する作用を発揮する。なお、突起部３１はスパイク突起、棒状突起であってもよい。
【００２４】図６は本発明の鋼管杭の第５実施例図であり、この鋼管杭３５は図１の改良品であるから同一部材には図１の符号を流用する。鋼管杭３５は、連結部材３６に基部鋼管２の径Ｄ２より小さな径ｄの孔３７を開けたことを特徴とする。孔３７を小径としたことにより、根固め球根が先端鋼管３内部に良好に溜まり、確実に支持力を発揮することができる。
【００２５】図７は本発明の鋼管杭の第６実施例図であり、この鋼管杭４０は図１の改良品であるから同一部材には図１の符号を流用する。鋼管杭４０は、連結部材４１を円錐管とし、小径口４２に基部鋼管２を連結し、大径口４３に先端鋼管３を連結したことを特徴とする。先端鋼管３の力が基部鋼管２に滑らかに伝わるので、連結部材４１を格別に厚肉にする必要はない。また、連結部材４１の下方に空気が溜まる心配がなく、空気抜き孔を開ける必要もない。
【００２６】図８は本発明の鋼管杭の第７実施例図であり、この鋼管杭４５は図７の改良品であるから同一部材には図７の符号を流用する。鋼管杭４５は、円錐管状の連結部材４６の小径口４７の径ｄ２を基部鋼管２の径Ｄ２より小さくしたことを特徴とする。小径口４７を小径としたことにより、根固め球根が先端鋼管３の内部に良好に溜まり、確実に支持力を発揮することができる。そして、連結部材４６の下方に空気が溜まる心配がなく、空気抜き孔を開ける必要もない。
【００２７】尚、請求項１では連結部材の形状は任意であり、連結部材に空気抜き孔を開けるか否かも自由である。また、本発明の鋼管杭は、プレボーリング工法、中堀り工法のいづれにも適用できる。
【００２８】
【発明の効果】本発明は上記構成により次の効果を発揮する。請求項１では、大径の先端鋼管で大きな先端支持力が得られ、十分な支持力を発生させることができる。先端鋼管は、既製杭の一部として予め製造したものであるから、寸法精度が良く、根固め部のできに左右されること無く十分な支持力が得られる。
【００２９】請求項２では、鋼管杭は、基部鋼管と円板形状の連結部材と先端鋼管の３部品を溶接結合しただけの簡単なものであるから、製造費用を節約することができる。
【００３０】請求項３では、先端金物を鋳物としたので、肉厚に変化を付けることは自在であり、要求に応じた形状を容易に得ることができる。
【００３１】請求項４は、連結部材に、空気抜き孔を開けたので、連結材の下に、空気溜まりの発生する心配はなく、先端金物内に根固め液が十分に拡散し支持力を十分に高めることができる。
【００３２】請求項５は、先端鋼管の内面に、突起部を複数段設ける又は一体形成したので、根固め部に先端鋼管を強固に結合することができるので、支持力を高めることができる。
【００３３】請求項６は、連結部材を円錐管としたので、連結材の下に、空気溜まりが発生する心配はなく、先端金物内に根固め液が十分に拡散し支持力を十分に高めることができる。
【００３４】請求項７は、円板の孔又は円錐管の小径口の径を、基部鋼管の径より小径としたので、根固め部に先端鋼管を強固に結合することができるので、大きな支持力を発生させることができる。
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| 【出願人】 |
【識別番号】０００００２１１８
【氏名又は名称】住友金属工業株式会社
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| 【出願日】 |
平成９年（１９９７）９月２５日 |
| 【代理人】 |
【弁理士】
【氏名又は名称】下田 容一郎
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| 【公開番号】 |
特開平１１−１００８４１ |
| 【公開日】 |
平成１１年（１９９９）４月１３日 |
| 【出願番号】 |
特願平９−２６０２８５ |
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