JP2847062B2

JP2847062B2 - 鋼管杭

Info

Publication number: JP2847062B2
Application number: JP8070139A
Authority: JP
Inventors: 友久吉田; 一夫丸山
Original assignee: CHODA KOEI KK
Current assignee: CHODA KOEI KK
Priority date: 1996-03-26
Filing date: 1996-03-26
Publication date: 1999-01-13
Anticipated expiration: 2016-03-26
Also published as: JPH09256359A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、無排土、無騒音、
無振動で鋼管杭を地中に埋設する際に、螺旋翼が回転推
進不能とならず、施工能率を格段と向上させることがで
きる鋼管杭に関する。

【０００２】

【発明が解決しようとする課題】従来より、無排土、無
騒音、無振動で地中に埋設する、低中層の構造物用の鋼
管杭として、例えば、特公平２−６２６４８号公報に示
すように、杭本体の下端に掘削刃を設ける一方、杭本体
の下部外周に螺旋翼を設けてなるものが知られている。
この鋼管杭によれば、杭を埋設しようとする地面上に杭
本体を略垂直に起立させ、次いでオーガ装置により該杭
本体を回転させて地中に推進させると、掘削刃により杭
本体の下端の地盤を掘削軟化しつつ、螺旋翼が杭本体の
周面側の未掘削土に食い込み、杭本体が地中に回転推進
して埋設される。この埋設過程で、土の耐力が螺旋翼の
上部に反力として作用するため、杭本体に回転力を加え
るだけで押し込み力を特に必要とせずに、杭本体は地中
にねじ込まれて行く。そして、杭本体が所定の深さまで
ねじ込まれ、埋設されると、杭本体の外周面側に押しの
けられ、圧縮された土砂が杭本体の外周面を締め付ける
締付力（摩擦力）と、螺旋翼下部の土の反力とにより大
きな支持力が得られる。

【０００３】しかし、杭本体を地中にねじ込んで埋設す
る過程で、地盤が硬くなるにつれて一回転当たりの回転
推進量は少なくなり、回転推進が不能となることがあ
る。そして、場合によっては、回転力と共に押し込み荷
重を加えたとしても螺旋翼が地盤に食い込まず、回転推
進ができず、所定の深度に杭本体の先端（下端）を定着
させることが困難になる。

【０００４】このような場合の対策として、例えば、地
盤が硬くなって杭本体が地中に推進しなくなったら、杭
本体を逆転して再び正転させると少し推進するので、正
転・逆転を繰り返して少しずつ杭本体を地中内に推進さ
せるか、あるいは杭本体に付与する回転力を大きくして
杭本体を地中内に推進させる等の手段がある。

【０００５】しかしながら、正転・逆転を繰り返して少
しずつ杭本体を地中内に推進させる手段では、施工時間
が非常に長く、施工効率の点で大きな問題がある。ま
た、回転力を大きくする場合も、杭本体の最大捩り応力
を越えるまで回転力を大きくすることはできず、また大
きな回転力を杭本体に付与するために必要以上に杭肉厚
を厚くするかオーガ装置を大型化する不経済な問題があ
る。

【０００６】本発明は、上記事情に鑑みてなされたもの
で、螺旋翼が回転推進不能とならず、施工効率を向上さ
せることができる鋼管杭を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本願発明の発明者は上記
課題を解決すべく鋭意研究を行ったところ、次のように
して本発明をなすに至った。

【０００８】杭本体を地中に回転推進させる場合、杭本
体の下端（先端）の掘削刃により掘削軟化された土砂は
杭本体の推進に伴って杭本体の外周側に押し出される一
方、螺旋翼は杭本体の外周側の土砂に食い込んで、１回
転する間に１ピッチ分推進する。このとき、前半の略半
回転では螺旋翼が杭本体の外周側の地中に食い込んで杭
本体を地中に推進させるものの、後半の略半回転では杭
本体が推進した分の体積の土砂（杭本体の下端側の土
砂）が杭本体の外周側に押し出されて螺旋翼の底面側に
回り込んで、螺旋翼により圧縮されて、螺旋翼の推進に
対して抵抗するために、特に硬質の地盤では、これに打
ち勝って螺旋翼を推進させることが難しく、回転推進が
不能となるものと考えられる。また、空隙率の大きい砂
質の地盤の場合でも、一旦掘削軟化された土砂が螺旋翼
により圧縮されると、硬質の地盤程ではないが、同様に
螺旋翼の推進に対して抵抗し、螺旋翼の回転推進ができ
なくなるものと考えられる。

【０００９】そこで、螺旋翼の底面側に回り込んだ土砂
を排除するように螺旋翼の底面に板片を設けたところ、
正転・逆転を繰り返して少しずつ杭本体を地中内に推進
させたり、杭本体に作用する回転力を大きくしたりする
ことなく、螺旋翼が回転推進して杭本体を地中に埋設で
きることを知見した。

【００１０】本発明は上記知見に基づいてなされたもの
で、鋼管製の杭本体と、該杭本体の下端に設けられた掘
削刃と、前記杭本体の下部外周に設けられた、杭径の略
２倍の外径を有する略一巻の螺旋翼と、該螺旋翼の開始
端と終端との間の中間部分の底面に前記杭本体の半径方
向に伸びるように設けられ、前記掘削刃により掘削軟化
され、前記螺旋翼の底面側に回り込んだ土砂を該螺旋翼
の外側に排土する、排土板とを具備してなることを特徴
としている。

【００１１】本発明の鋼管杭によれば、杭本体を、地中
にねじ込むように回転推進させることにより、掘削刃に
より掘削軟化された杭本体の下端側の土砂を杭本体の推
進により杭本体の外周側に押し出しつつ、螺旋翼を杭本
体の外周側の地盤に食い込み回転させて、杭本体を地中
に埋設し、この埋設過程で、掘削刃により掘削軟化さ
れ、杭本体の推進により杭本体の外周側に押し出されて
螺旋翼の底面側に回り込む土砂を、排土板によって螺旋
翼の外側に排土する。

【００１２】

【発明の実施の形態】図１は本発明の鋼管杭の一実施例
を示す正面図、図２は同底面図、図３、図４は排土板の
他の実施例を示す部分正面図、図５は図１、２の鋼管杭
を埋設した際の埋設深度と回転トルクとの関係を示す実
験データのグラフ、図６は排土板を設けない場合の鋼管
杭についての図５と同様のグラフである。

【００１３】本実施例の鋼管杭によれば、図１に示すよ
うに、鋼管製の杭本体１０の下端に底板１１を設け、こ
の底板１１に径方向に延びる階段状の１対の掘削刃１
２、１２を設けている。杭本体１０の外周には、その下
部位置に杭径の略２倍の外径を有する略一巻の螺旋翼１
３を設け、その中間位置に該螺旋翼１３から上方に所定
の間隔をおいて螺旋翼１３よりも大径の略一巻の螺旋翼
１４を設けている。螺旋翼１３の底面には、該螺旋翼１
３の略２分の１巻の位置に杭本体１０の半径方向に伸び
るように、すなわち螺旋翼１３の内端縁から外端縁に該
螺旋翼１３の幅方向に伸びるように（図２参照）排土板
１５を設けている。

【００１４】底板１１は、杭本体１０の下端開口部に溶
接等により固定されて、該下端開口部を閉じ、また掘削
刃１２、１２を支持固定するものである。この底板１１
は、杭本体１０を地中に埋設する際に、杭本体１０の下
端側の土砂を杭本体１０の外周側に押し出す作用をし、
埋設完了後は地盤からの反力を受けて支持力を発揮す
る。なお、この底板１１の中央部に孔を設けるか、ある
いは底板１１自体を省略することができる。このように
すると、底板１１で支持力を得ることはできないもの
の、杭本体１０を地中に埋設する際に、掘削刃１２、１
２によって掘削軟化した土砂が杭本体１０内に逃げるた
め、杭本体１０の地中への埋設がスムーズとなる。

【００１５】掘削刃１２、１２は、杭本体１０の下端側
の土砂を掘削軟化するものである。図１、２に示す実施
例では、掘削刃１２、１２は、底板１１に対して垂直に
突出するのではなく互いに反対方向に若干傾斜した状態
で突出している。また、掘削刃１２、１２は、底板１１
の中心側で高く、底板１１の周縁側で低くなるように階
段状に形成されている。したがって、効率よく杭本体１
０の下端側の土砂を掘削軟化することができる。なお、
図１、２に示すように掘削刃１２を２枚設け、それぞれ
を階段状に形成する代わりに、１枚の又は複数枚で形成
したＶ型形状の掘削刃を設けるようにしてもよい。

【００１６】螺旋翼１３、１４は、杭本体１０を回転さ
せることにより杭本体１０の外周側の未掘削地盤（土
砂）に食い込んで、土の耐力が螺旋翼１３、１４の上部
に反力として作用するために、地中への埋設時に杭本体
１０を地中に推進させる働きがあり（地中に押し込むよ
うに特に杭本体１０に押圧力を作用させなくても、杭本
体１０に作用する回転力により地中に埋設されて行
く。）、埋設完了後は杭の支持力を増大させる働きがあ
る。本実施例では、２個の螺旋翼１３、１４を設け、螺
旋翼１４を螺旋翼１３よりも大径に形成してあるので、
埋設時には大きな推進力が得られ、埋設完了後は大きな
支持力が得られる。また、上方の螺旋翼１４を下方の螺
旋翼１３よりも大径に形成しているので、杭本体１０に
引き抜き力が作用してもこれに抵抗することができる。
杭本体１０は、螺旋翼１３、１４によって、支持杭とし
て機能する他に、反力杭としても機能する。なお、螺旋
翼は、杭本体１０の下部外周に設けられる螺旋翼１３の
みでもよく、また複数の螺旋翼を所定のピッチで杭本体
１０の下部から上部に向けて配置するようにしてもよ
く、さらに杭本体１０の下部から上部に向けて螺旋翼の
外径が順次大きくなるように形成してもよい。

【００１７】排土板１５は、掘削刃１２、１２により掘
削軟化された杭本体１０下端側の土砂が杭本体１０の推
進に伴って杭本体１０の外周側に押し出されて螺旋翼１
３の底面側の回り込むのを排除するものである。図１で
は、排土板１５を、螺旋翼１３の略２分の１巻の位置
に、杭本体１０の半径方向に伸びるように、すなわち螺
旋翼１３の内端縁から外端縁に該螺旋翼１３の幅方向全
体にわたって伸びるように（図２参照）設けた場合を示
している。排土板１５を螺旋翼１３の開始端に設けた場
合には、螺旋翼１３が地中に食い込む際の抵抗となっ
て、食い込みを阻止又は困難にし、また螺旋翼１３の終
端に設けた場合には、螺旋翼１３の底面側に土砂が回り
込んでしまい、排土板１５を設ける効果がなくなる。し
たがって、螺旋翼１３の開始端と終端との間の中間部分
に設ける必要があるが、必ずしも図１に示すように、螺
旋翼１３の開始端と終端との間の略中間、すなわち螺旋
翼１３の略２分の１巻位置に設ける必要はなく、埋設す
る箇所の地盤の性質等に応じて螺旋翼１３の開始端寄り
位置に設けたり、あるいは終端寄りに設けたりしてもよ
い。また、図１では、排土板１５を螺旋翼１３の底面に
対して杭本体１０の回転方向（螺旋翼１３の回転推進方
向）側に傾斜させて設けた場合を示している。このよう
に排土板１５を螺旋翼１３の回転推進方向側に傾斜させ
ると、杭本体１０の回転に伴って螺旋翼１３の底面側に
回り込んだ土砂を削るように作用して該土砂を杭本体１
０の外周側に排除するので、特に高粘質の地盤に適して
いる。

【００１８】排土板１５は、図３に示すように、螺旋翼
１３の底面に杭本体１０の軸線に沿うように設けてもよ
い。また、図４に示すように、排土板１５を螺旋翼１３
の回転推進方向と反対側に傾斜させてもよい。この場
合、螺旋翼１３の底面側に回り込もうとする土砂は排土
板１５により螺旋翼１３の底面から外側に押し出すよう
に作用するので、空隙率の大きい砂質の地盤に適してい
る。

【００１９】図１、２では、排土板１５を、螺旋翼１３
の径方向の幅全体に設け（杭本体１０の半径方向に伸び
るように、すなわち螺旋翼１３の内端縁から外端縁に該
螺旋翼１３の幅方向全体にわたって伸びるように設
け）、また杭本体１０の回転方向（螺旋翼１３の回転推
進方向）側に傾斜させ、さらに掘削刃１２と同様に螺旋
翼１３の中心側で高く、周縁側で低くなるように階段状
に形成してあるが、これに限定されるものではなく、埋
設する地盤の種類、硬度、粘度、空隙率等に応じて排土
板１５の大きさ、形状等が設定される。

【００２０】次に、上記鋼管杭の施工方法について説明
する。

【００２１】例えば、オーガ装置により鋼管杭を埋設し
ようとする地面に略起立した状態にしてから、杭本体１
０の上端に連結した回転駆動機構により杭本体１０を地
中にねじ込むように回転させると、下端の掘削刃１２、
１２により土砂を掘削軟化して杭本体１０の下端側の土
砂を杭本体１０の推進に伴って杭本体１０の外周側に押
し出しつつ、螺旋翼１３、１４を杭本体１０の外周側の
地盤に食い込ませ、螺旋翼１３、１４の上面に作用する
土砂の耐力を反力として杭本体１０を地中に回転推進さ
せる。この埋設過程で、掘削刃１２、１２により掘削軟
化され、杭本体１０の推進により杭本体１０の外周側に
押し出された土砂が螺旋翼１３の底面側に回り込んだと
しても、排土板１５によってこの回り込んだ土砂を排除
する。

【００２２】これを詳細に説明すると、杭本体１０を一
回転させると、杭本体１０は螺旋翼１３、１４の１ピッ
チ分だけ地中に推進するが、このとき前半の略半回転で
掘削刃１２、１２により杭本体１０下端側の土砂を掘削
軟化させ、該土砂を杭本体１０の推進により杭本体１０
の外周側に押し出して圧縮しつつ、螺旋翼１３、１４を
杭本体の外周側の地盤に食い込ませ、後半の略半回転で
掘削刃１２、１２により掘削軟化され、杭本体１０の推
進により杭本体１０の外周側に押し出されて、螺旋翼１
３の底面側に回り込んだ土砂を排土板１５により排除す
る。

【００２３】したがって、螺旋翼１３の底面で一旦掘削
軟化された土砂を圧縮して回転推進できなくなるおそれ
はなく、杭本体１０の埋設が進行して地盤が硬くなった
としても問題はない。

【００２４】図５、図６は、鋼管杭を実際に地中に埋設
した際の、鋼管杭に作用するトルクと鋼管杭の埋設深度
との関係を測定した実験データのグラフである。図５
は、図１、２に示す本実施例の鋼管杭を使用した実験デ
ータのグラフであり、また図６は、排土板を設けない鋼
管杭を使用した実験データのグラフである。

【００２５】使用した鋼管杭の寸法は、いずれの場合
も、杭径が190.7mm、肉厚5.3mm、羽根径（螺旋翼の径）
がφ400〜500mm、長さ（全長）15mであった。また、い
ずれの場合も、最大捩りトルクは、3.5ton・mであっ
た。なお、オーガ装置の回転駆動機構は、鋼管杭に作用
する捩りトルクが3.5ton・mを越えないように、鋼管杭
に作用する捩りトルクが最大捩りトルク3.5ton・mに近
づくと鋼管杭を回転推進方向とは反対の方向に回転させ
て（逆転して）、鋼管杭が破損するのを防止するように
構成されている。

【００２６】図５から明らかなように本実施例の鋼管杭
では、埋設深度が深くなっても鋼管杭に作用する捩りト
ルクが杭体の最大捩り強度を上回って回転推進不能とな
る事態に至ることはなく、鋼管杭を正転と逆転とを交互
に繰り返さなくても、鋼管杭をスムーズに地中に埋設で
きることが判明した。

【００２７】これに対し、排土板を設けない場合には、
図６から明らかなように、埋設深度が深くなるにしたが
って鋼管杭に作用するトルクが杭体の最大捩り強度を上
回って回転推進不能となる事態に至るため、鋼管杭を正
転と逆転とを交互に繰り返さなければ地中に埋設できな
いことが判明した。

【００２８】本実施例では、鋼管杭の最大埋設深度は1
5.31mmであるのに対し、排土板を設けない場合、鋼管杭
の最大埋設深度は15.28mmであった。また、本実施例で
は、排土板を設けない場合のように鋼管杭を正転と逆転
とを交互に繰り返すことなく地中に回転推進して、埋設
時間を３ｍ当たり１時間程度短縮できることが判明し
た。

【００２９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
螺旋翼の開始端と終端との間の中間部分の底面に、排土
板を設けて、該排土板により掘削刃により掘削軟化さ
れ、螺旋翼の底面側に回り込んだ土砂を該螺旋翼の外側
に排土するので、螺旋翼の回転推進がスムーズに行わ
れ、施工効率を大幅に向上させることができる。また、
排土板を設ける構成なので、既存の鋼管杭に殆ど変更を
加えずに済み、コスト高にならない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の鋼管杭の一実施例を示す正面図であ
る。

【図２】同底面図である。

【図３】排土板の他の実施例を示す部分正面図である。

【図４】排土板の他の実施例を示す部分正面図である。

【図５】図１、２の鋼管杭を埋設した際の埋設深度と回
転トルクとの関係を示す実験データのグラフである。

【図６】排土板を設けない鋼管杭を埋設した際の埋設深
度と回転トルクとの関係を示す実験データのグラフであ
る。

【符号の説明】

１０杭本体１１底板１２掘削刃１３、１４螺旋翼１５排土板

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) E02D 5/56

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】鋼管製の杭本体と、前記杭本体の下端に設けられた掘削刃と、前記杭本体の下部外周に設けられた、杭径の略２倍の外
径を有する略一巻の螺旋翼と、前記螺旋翼の開始端と終端との間の中間部分の底面に前
記杭本体の半径方向に伸びるように設けられ、前記掘削
刃により掘削軟化され、前記螺旋翼の底面側に回り込ん
だ土砂を該螺旋翼の外側に排土する、排土板とを具備し
てなることを特徴とする鋼管杭。
【請求項２】請求項１に記載の鋼管杭にして、前記杭本体の外周の、前記螺旋翼から所定距離離れた上
方位置に、該螺旋翼よりも大径の略一巻の別の螺旋翼を
設けたことを特徴とする鋼管杭。
【請求項３】請求項１に記載の鋼管杭にして、前記杭本体の外周の、前記螺旋翼から所定距離離れた上
方位置に、該螺旋翼よりも大径の略一巻の螺旋翼を複数
設け、かつ杭本体の下部外周に設けた螺旋翼を含む、こ
れら螺旋翼を、前記杭本体の上部に向かって順次翼径を
大きく形成してなることを特徴とする鋼管杭。
【請求項４】請求項１乃至３のいずれかに記載の鋼管
杭にして、前記排土板を、前記杭本体の下部外周に設けられた前記
螺旋翼の底面に対して該杭本体の回転方向側に傾斜させ
るか、回転方向と反対側に傾斜させるか、あるいは該杭
本体の軸線方向に沿うように垂下してなることを特徴と
する鋼管杭。