回転貫入杭の先端部材

【課題】フランジによって、先端部材の根元側の外周縁に設ける排土板の形状及び配置が制限されないようにする。
【解決手段】コーン状部材２の円錐面３上に、地面を掘削する掘削刃４と、この掘削刃による掘削によって発生した土砂を回転貫入杭の進行方向後方に排出する排土板５とを設けるとともに、このコーン状部材にボルト孔６を形成し、このボルト孔にボルト１３を通して上記回転貫入杭の杭体８と連結するようにした。このボルト孔をコーン状部材に設けたことにより、このボルト孔を形成するためのフランジ７を設ける必要がない。このため、回転貫入杭の軽量化を図り得るとともに、排土板の形状を、上記フランジとの干渉等を気にすることなく、上記土砂の排出を効率的に行い得るように決定することができる。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、建築物や土木工事の基礎部として用いられる回転貫入杭の先端部材に関する。
【背景技術】
【０００２】
建築物の建築工事等の基礎部として用いられる回転貫入杭は、その先端部に地面を掘削する掘削刃と、この掘削刃で掘削した土砂を掘削方向の後方へ排出するための排土板を形成した先端部材が連結されている。この回転貫入杭を軸心周りに回転させながら地面に突き立てて上記掘削刃でこの地面を掘削することによって、上記回転貫入杭の埋設が行われる。
【０００３】
この上記先端部材と上記回転貫入杭の杭体の連結の方法の一つとして、例えば図１１に示すように、先端部材１及び杭体８にそれぞれフランジ７を形成し、このフランジ７同士を対向して両者をボルト１３とナット１４で止める方法が採用されることがある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
フランジ７によって先端部材１と杭体８を連結する方法において、このフランジ７は、先端部材１と杭体８を連結した際の強度を確保するため、杭体８と比較して肉厚に形成されている。このため、回転貫入杭全体としての重量が増大するという問題がある。
先端部材１側のフランジ７は、通常、先端部材１の根元側の外周縁に形成される。このため、このフランジ７に干渉しないように排土板５を設ける必要があり、この排土板５の形状及び配置が制限される。
この排土板５は、上述したように上記掘削によって生じた土砂を掘削方向の後方に排出するための空隙を作り、上記回転貫入杭の埋設を行い得るようにするものであって、この排土板５の形状や配置によって上記回転貫入杭の貫入性や掘削速度が変わり得る。このため、フランジ７によって上記排土板５の形状や配置が制限されると、上記回転貫入杭による掘削の際に十分な貫入性等が得られない恐れがある。
【０００５】
そこで、この発明は、上記先端部材と上記杭体とをフランジで連結する際に、回転貫入杭の貫入性を確保しつつ、この重量を低減することを第１の課題とし、このフランジによって、上記先端部材の根元側の外周縁における上記排土板の形状及び配置が制限されないようにすることを第２の課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記第１の課題を解決するため、この発明は、コーン状部材の円錐面上に、地面を掘削する掘削刃と、上記掘削刃による掘削によって発生した土砂を回転貫入杭の進行方向後方に排出する空隙を作るための排土板とを設けた回転貫入杭の先端部材において、上記コーン状部材の根元側に、上記コーン状部材の最大径よりも小径の挿し口又は受口を形成し、この挿し口又は受口を、上記最大径よりも小径の回転貫入杭の杭体に形成した受口又は挿し口に挿し込んで連結するようにした。
【０００７】
上記フランジの代わりに、一方の挿し口を他方の受口に差し込む構成とすることにより、肉厚部分を形成する必要がないため、その重量を大幅に減じることができる。また、コーン状部材の最大径よりも小径の回転貫入杭の杭体を差し込むこととしたので、このコーン状部材の掘削刃で掘削した地面に、この杭体をスムーズに埋設することができる。
【０００８】
また、上記第２の課題を解決するため、この発明は、コーン状部材の円錐面上に、地面を掘削する掘削刃と、上記掘削刃による掘削によって発生した土砂を回転貫入杭の進行方向後方に排出するための空隙を作る排土板とを設けた回転貫入杭の先端部材において、上記コーン状部材にボルト孔を形成し、このボルト孔にボルトを通して、回転貫入杭の杭体と連結する構成とした。
【０００９】
このボルト孔を上記円錐面上に設けることにより、上記先端部材の根元側の外周縁に上記ボルト孔を設けるためのフランジを形成する必要がないので、上記外周縁に上記排土板を設ける際、このフランジが妨げとなって、上記排土板の形状及び配置について制限を受ける恐れがない。このため、上記土砂の排出を効率的に行い得るよう、上記排土板の形状及び配置を適切に設計することができる。
【００１０】
上記いずれの構成においても、上記排土板の外径を、上記杭体の最大径よりも拡径して設けるようにすることもできる。
【００１１】
この排土板を拡径して設けることにより、この排土板の回転半径に対応する領域の土砂が排除されて上記杭体を速やかに埋設し得るとともに、コーン状部材の外径を上記杭体の最大径よりも拡径することにより大きな鉛直方向の支持力が得られる。
【００１２】
この排土板は上述のように上記土砂を回転貫入杭の進行方向後方に排出し得る形状であればよく、例えば、上記円錐面上に設けられた螺旋状形状とすることもできる。
【００１３】
この排土板を螺旋状形状とすることにより、上記回転貫入杭の回転に伴って、螺旋状に設けられた上記排土板の翼部が見かけ上、掘削方向後方に移動し、これとともに上記土砂が搬送される。この搬送は、上記回転貫入杭の回転中連続して行われるため、上記土砂の排出を速やかに行い得る。
【００１４】
また、上記排土板が、この排土板の板面上に立てた法線が水平線よりも上方に向くように傾斜して設けるようにすることもできる。
【００１５】
このように排土板を傾斜させることにより、この排土板の板面に当接した土砂が上記回転貫入杭の回転に伴って掘削方向後方に押されて、速やかに排出される。
【００１６】
また、上記杭体を中空構造であって、上記杭体と上記回転貫入杭の先端部材とを連結した状態において、上記中空構造の内部に通じる貫通孔を上記コーン状部材に形成するようにすることもできる。
【００１７】
上記掘削によって発生した土砂は、上記回転貫入杭をさらに地面深くまで埋設する際の障害となり得るため、速やかに上記先端部材の先端近傍から除去する必要がある。このように上記貫通孔を設けることにより、上記排土板によって上記土砂が杭体の外側を掘削方向後方に排出されるとともに、上記土砂が上記貫通孔を通って上記中空構造の内部にも送り込まれる。このため、上記先端近傍から上記土砂が速やかに除去され、上記掘削を円滑に行うことができる。
【００１８】
また、上記コーン状部材に貫通孔を形成した先端部材においては、この貫通孔は、そのエッジ部において掘削作用を発揮し得るので、この回転貫入杭の掘削効率が一層高まるというメリットもある。
【００１９】
この回転貫入杭を構成する上記杭体、上記排土板、及び、上記掘削刃の素材として地面の掘削に耐え得る強度を有するものを適宜選択することができるが、特に、鋳鉄を選択することができる。
【００２０】
上記鋳鉄は、強度、耐久性及び価格等のバランスの面で、他の素材に対して優位にあるためである。上記鋳鉄の中でも特に、靭性に優れたダクタイル鋳鉄とすることが好ましい。
【００２１】
上記回転貫入杭の鋳造においては、例えば、消失模型を用いた鋳造法を採用し得る。この消失模型とは、特殊発泡スチロールを鋳造品の形状に基づいて成形したものである。この鋳造法では、この消失模型に耐火剤を塗布乾燥した後、この消失模型を乾燥鋳物砂に埋設し、この消失模型を埋設したままの状態で溶湯を上記乾燥鋳物砂中に注湯する。注湯した溶湯の高熱で上記消失模型が瞬時に溶けて、溶湯金属と置き換わる。
【００２２】
この消失模型を用いた鋳造法は、上記螺旋状形状の排土板のような複雑な形状の物品でも上記消失模型が成形できれば鋳造可能なので、金型を用いた鋳造法と比較して低コストで鋳物を製造することができる。
【発明の効果】
【００２３】
この発明によると、上記先端部材のコーン状部材にボルト孔を形成して、上記先端部材に、上記杭体と連結するためのフランジを形成しないようにしたので、このフランジによってこの先端部材の根元側の外周縁における排土板の形状及び配置が制限されない。このため、上記土砂を速やかに排出し得るように上記排土板の形状等を最適化することができ、これにより、上記回転貫入杭による土砂の掘削を円滑に行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
図１に示す回転貫入杭の先端部材１は、コーン状部材２の円錐面３上の先端側に、地面を掘削する掘削刃４が設けられるとともに、この円錐面３上の根元側に、この掘削刃４による掘削によって発生した土砂を、回転貫入杭の進行方向後方に排出するための空隙を作る排土板５とが設けられている。さらに、このコーン状部材２の円錐面３上から貫通して、回転貫入杭の杭体と連結するボルトを通すためのボルト孔６が形成されている。
【００２５】
この掘削刃４は、この回転貫入杭の軸心周りに９０度間隔の配置で、合計８個設けられている。この掘削刃４の形状寸法、配置及び個数は上記に限定されず、掘削する地面の硬さや掘削速度等を考慮して適宜変更し得る。
【００２６】
また、排土板５は上記軸心周りに９０度間隔の配置で合計４個設けられている。この排土板５の配置及び個数も上記に限定されず、掘削した土砂の回転貫入杭の進行方向後方への排出効率を考慮して適宜変更し得る。
例えば、図２に示すように、排土板５の板面上に立てた法線（同図中の矢印ｎを参照）が水平線よりも上方に向くように傾斜させることにより、この排土板５の板面に当接した土砂が速やかに上記進行方向後方に排出されるため、この回転貫入杭による掘削効率を一層高めることができる。
また、図３に示すように、排土板５を回転貫入杭の回転方向の後方に傾斜させることにより、この排土板５の板面に当接した土砂がこの回転貫入杭の外径側に排出されるため、この回転貫入杭による掘削効率を一層高めることができる。
【００２７】
この先端部材１は、図４に示すように、予めフランジ７を形成した回転貫入杭の杭体８と、図示しないボルト及びナットによって連結される。この回転貫入杭において、排土板５は杭体８の最大径よりも拡径して設けられているので、この排土板５の回転半径に対応する領域の土砂が排除されて（同図中の矢印ｆ１を参照）、杭体８の埋設を速やかに行い得る。
【００２８】
また、このフランジ７を介する先端部材１と杭体８の連結においては、このフランジ７がコーン状部材２の背後にあるため、掘削の際に土砂等がこのフランジ７及びこのフランジ７に設けたボルトに当接しにくい。
このため、フランジ７やボルト１３が土砂等に直接当接する従来の回転貫入杭（図１１参照）と比較して、掘削の際に当接した土砂等によって、フランジ７に設けたボルトが緩みにくい。
【００２９】
この構成においては、先端部材１と杭体８とを連結するためのフランジをこの先端部材１のコーン状部材２の外周縁（コーン状部材２の外径が最大となる部分付近）に設けないので、この外周縁における排土板５の形状をフランジとの干渉等を気にすることなく決定することができる。
【００３０】
また、図５に示す先端部材１は、図１で説明した先端部材１と同様に、掘削刃４及びボルト孔６が設けられるとともに、その円錐面３上に螺旋状形状の排土板５が、この円錐面３上を１周余り周回して設けられている。また、図４に示した先端部材１の排土板５と同様に、この排土板５は、この先端部材１に連結する杭体８の最大径よりも拡径して設けられているため、杭体８の埋設を速やかに行い得る。
【００３１】
この排土板５は回転貫入杭の回転とともに回転し、この回転に伴って、この排土板５の翼間の土砂が掘削方向後方に搬送される。この排土板による土砂の搬送は、上記回転貫入杭の回転中連続して行われるため、上記土砂の排出を速やかに行い得る。
【００３２】
なお、この螺旋状形状の排土板５の一部には、ボルト孔６を回避するように切り欠き９が形成されているが、この切り欠き９の回転方向の長さはボルト孔６の幅と同程度で狭いので、この切り欠き９からこぼれ落ちる土砂は少なく、十分無視し得る。
【００３３】
この螺旋状形状の排土板の巻き数及び翼間の間隔は上記に限定されることなく、土砂の排出を効率的に行いつつ、支持地盤への食い込み力を発揮し得るのであれば、適宜選択することができる。
【００３４】
また、図６に示す先端部材１は、図１で説明した先端部材１と同様に、ボルト孔６が設けられるとともに、この先端部材１の根元側に排土板５が設けられている。この先端部材１には、この先端部材１の根元側に貫通する貫通孔１０が形成され、この貫通孔１０のエッジ部が掘削刃４として機能する。
【００３５】
図７のようにこの先端部材１に、内部が中空構造の回転貫入杭の杭体８を連結し、地面の掘削を行うと、掘削によって生じた土砂が、排土板によって作られる空隙を通じて、杭体８の外側を掘削方向後方に排出される（同図中の矢印ｆ１を参照）とともに、この土砂が貫通孔１０を通って上記中空構造の内部にも送り込まれる（同図中の矢印ｆ２を参照）。このため、この先端部材１の先端近傍から土砂が速やかに除去され、上記掘削を一層円滑に行うことができる。
【００３６】
この排土板５は、図８に示すように、排土板５の板面上に立てた法線（同図中の矢印ｎを参照）が水平線よりも上方に向くように傾斜させることにより、この排土板５の板面に当接した土砂が速やかに上記進行方向後方に排出されるため、この回転貫入杭による掘削効率を一層高めることができる。
また、図９に示すように、排土板５を回転貫入杭の回転方向の後方に傾斜させることにより、この排土板５の板面に当接した土砂がこの回転貫入杭の外径側に排出されるため、この回転貫入杭による掘削効率を一層高めることができる。
【００３７】
図１０に示す回転貫入杭の先端部材１は、コーン状部材２の円錐面３上の先端側に、地面を掘削する掘削刃４が設けられるとともに、この円錐面３上の根元側に、この掘削刃４による掘削によって発生した土砂を回転貫入杭の進行方向後方に排出する排土板５とが設けられている。さらに、このコーン状部材の根元側に、コーン状部材の最大径よりも小径の挿し口１１が形成され、この挿し口を回転貫入杭の杭体に形成した受口１２に差し込んで両者を連結する。
【００３８】
このように、先端部材１の最大径を杭体８よりも拡径することにより、回転貫入杭の貫入性が高まるとともに、この回転貫入杭による鉛直方向の支持力も高まる。
この先端部材１のコーン状部材２に設けた掘削刃４及び排土板５の作用は、図１に示した先端部材１と同じなので説明は省略する。
【００３９】
なお、図１から図１０に示した先端部材１は、いずれも上述の消失模型を用いた鋳造法で鋳造した。この消失模型は、加工容易な発泡スチロール樹脂等を用いるため、安価かつ簡便に鋳型を作成することができる。この鋳造に際しては、この消失模型のみならず、従来の金型を用いた鋳造法も採用し得る。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】この発明に係る回転貫入杭の先端部材の一実施形態を示す図であって、（ａ）は正面図、（ｂ）は斜視図
【図２】同実施形態において、排土板を上方向に傾斜した態様を示す正面図
【図３】同実施形態において、排土板を回転方向に傾斜した態様を示す正面図
【図４】同実施形態の先端部材を回転貫入杭の杭体に連結した状態を示す正面図
【図５】この発明に係る回転貫入杭の先端部材の他の実施形態を示す図であって、（ａ）は正面図、（ｂ）は斜視図
【図６】この発明に係る回転貫入杭の先端部材の他の実施形態を示す図であって、（ａ）は正面図、（ｂ）は斜視図
【図７】同実施形態の先端部材を回転貫入杭の杭体に連結した状態を示す正面図
【図８】同実施形態において、排土板を上方向に傾斜した態様を示す正面図
【図９】同実施形態において、排土板を回転方向に傾斜した態様を示す正面図
【図１０】この発明に係る回転貫入杭の先端部材の他の実施形態を示す正面図
【図１１】従来技術に係る回転貫入杭において、先端部材と杭体の連結の一実施形態を示す正面図
【符号の説明】
【００４１】
１先端部材
２コーン状部材
３円錐面
４掘削刃
５排土板
６ボルト孔
７フランジ
８杭体
９切り欠き
１０貫通孔
１１挿し口
１２受口
１３ボルト
１４ナット

【特許請求の範囲】
【請求項１】
コーン状部材（２）の円錐面（３）上に、地面を掘削する掘削刃（４）と、上記掘削刃（４）による掘削によって発生した土砂を回転貫入杭の進行方向後方に排出する空隙を作る排土板（５）とを設けた回転貫入杭の先端部材（１）において、
上記コーン状部材（２）の根元側に、上記コーン状部材（２）の最大径よりも小径の挿し口（１１）又は受口（１２）を形成し、この挿し口（１１）又は受口（１２）を、上記最大径よりも小径の回転貫入杭の杭体（８）に形成した受口（１２）又は挿し口（１１）に挿し込んで連結するようにしたことを特徴とする回転貫入杭の先端部材。
【請求項２】
コーン状部材（２）の円錐面（３）上に、地面を掘削する掘削刃（４）と、上記掘削刃（４）による掘削によって発生した土砂を回転貫入杭の進行方向後方に排出する空隙を作る排土板（５）とを設けた回転貫入杭の先端部材（１）において、
上記コーン状部材（２）にボルト孔（６）を形成し、このボルト孔（６）にボルト（１３）を通して、回転貫入杭の杭体（８）と連結するようにしたことを特徴とする回転貫入杭の先端部材。
【請求項３】
上記排土板（５）の外径が、上記杭体（８）の最大径よりも拡径して設けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載の回転貫入杭の先端部材。
【請求項４】
上記排土板（５）が、上記円錐面（３）上に螺旋状に設けられていることを特徴とする請求項１から３のいずれか一つに記載の回転貫入杭の先端部材。
【請求項５】
上記排土板（５）が、この排土板（５）の板面上に立てた法線が水平線よりも上方に向くように傾斜して設けられていることを特徴とする請求項１から３のいずれか一つに記載の回転貫入杭の先端部材。
【請求項６】
上記杭体（８）が中空構造であって、上記杭体（８）と上記回転貫入杭の先端部材（１）とを連結した状態において、上記中空構造の内部に通じる貫通孔（１０）を上記コーン状部材（２）に形成したことを特徴とする請求項１から５のいずれか１つに記載の回転貫入杭の先端部材。
【請求項７】
上記コーン状部材（２）、上記排土板（５）、及び、上記掘削刃（４）が鋳鉄製であることを特徴とする請求項１から６のいずれか１つに記載の回転貫入杭の先端部材。

【図１】