鋼管杭
【課題】 硬い地盤においても、施工時や共用時に杭先端部が変形することなく貫入し得る掘削機構を有し、杭の先端支持力が大きく、施工性が良くて経済的であり、さらに杭運搬時に拡底部が嵩張らず、運搬コストの安い回転圧入拡底鋼管杭を提供することを課題とする。
【解決手段】 杭の先端部に、杭の支持力を増大させるための拡底板と、該拡底板の切り欠き部の掘削翼と、先端掘削刃とを有する接続用短管が設けられ、前記の掘削翼は、楕円形二重円形状の板材を、楕円形短径の中心線と楕円形長径の中心線とで４分割した形状と同等の形状とし、前記の先端掘削刃は、前記の拡底板の下面中心に対して下向きに固定された板状掘削刃であり、その下端部には、杭の正回転方向に曲がり、かつ傾斜して突出する掘削爪を形成した。
【解決手段】 杭の先端部に、杭の支持力を増大させるための拡底板と、該拡底板の切り欠き部の掘削翼と、先端掘削刃とを有する接続用短管が設けられ、前記の掘削翼は、楕円形二重円形状の板材を、楕円形短径の中心線と楕円形長径の中心線とで４分割した形状と同等の形状とし、前記の先端掘削刃は、前記の拡底板の下面中心に対して下向きに固定された板状掘削刃であり、その下端部には、杭の正回転方向に曲がり、かつ傾斜して突出する掘削爪を形成した。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、建築構造物や土木構造物の基礎杭として使用され、回転力と押圧力によって地中に埋設される鋼管杭で、地盤を掘削する機構を有し、杭の先端支持力を増大させるために、杭の先端部やその近傍に鋼管杭の外径より拡径の先端部を有する、回転圧入拡底鋼管杭に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の回転圧入拡底鋼管杭には、杭先端の外周に沿ってほぼ一巻きして螺旋状羽根を固定し、該螺旋状羽根の一部に切り欠き部を設けて礫や玉石を上方に排出することを容易にし、切り欠き部に対応する上方の外周所定位置に所定幅の羽根片を取り付けて切り欠き部による支持力の低下を補うと共に、杭先端部の土砂を軟化させる掘削爪の作用をするビット片が突設され、鋼管杭の地中への掘進をスムーズに施工できるように工夫されているものがある（特開２００３−６４６７１、以下、従来技術１と称する）。
【０００３】
また、杭先端の下端の外周にフランジ状の拡底板を形成し、該拡底板の一部に１箇所以上の切り欠き部を設けて、該切り欠き部に下刃と上刃を取り付けて上方へ土砂を排出させ、また、切削土砂を鋼管杭の側方周辺に押し固める作用を有するように、杭先端に平面視正回転方向へ凸状に湾曲した刃体で構成される掘削刃を設けて構成されているものがある（特開２００３−２７４７５）。
【０００４】
杭の施工時には、下刃や掘削刃により地盤を掘削すると共に、掘削された土砂は切り欠き部を通り抜け、上刃によって拡底板の上方及び側方に排出されて低振動、低騒音、無廃土で地中に埋設され、かつ施工後は、拡底板により杭に大きな先端支持力を付与する工夫がなされている（以下、従来技術２と称する）。
【特許文献１】特開２００３−６４６７１号公報
【特許文献２】特開２００３−２７４７５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記の技術によれば、長所を有する反面、次のような問題点がある。
【０００６】
１）第１の問題点
杭の鉛直支持力は、杭材により決まる許容支持力（杭材料の強度）と、地盤により決まる許容支持力（杭の地盤により決まる鉛直支持力は、周面摩擦力と先端支持力で構成される。）の内、小さい値が採用されるが、一般的には地盤により決まる許容支持力の方が小さいことから、杭材により決まる鉛直支持力と同程度に地盤により決まる鉛直支持力を高めた時に、杭の支持力性能が最も大きくなり、経済的であると言える。
【０００７】
故に、背景技術に述べた回転圧入拡底鋼管杭は、先端支持力を大きくする（先端支持力は、地盤反力を受ける杭先端部の有効面積に正比例する。）ために拡底部（背景技術に述べた回転圧入拡底鋼管杭は、杭本体の先端付近に螺旋状羽根、または拡底板を取り付けて拡底部を形成している。以下、拡底部と称する。）を設け、杭本体先端部の底面積と拡底部の底面積を併せ持つことで杭先端部の有効面積が大きくなるように工夫されている。
【０００８】
しかしながら、杭本体からの拡底部の張り出しを大きくすると杭に働く抵抗力は大きくなる。
【０００９】
例えば、施工時には、施工機械の回転力と押圧力で杭を埋設させるが、礫層や圧密された粘土層などの硬い地盤（ここでいう硬い地盤とは、Ｎ値３０以上の地盤である。Ｎ値とは、地盤の硬さを示す指標であり、数値が高い程硬いことを意味し、地盤調査の一種である標準貫入試験で得られる値である。以下、硬い地盤と称する。）に杭を貫入させる場合、押圧力で拡底部に地盤反力が働き、大きな曲げモーメントが杭本体と拡底部に作用し、共用時には杭の上載荷重等により拡底部に地盤反力が働き、大きな曲げモーメントが杭本体と拡底部に作用する。
【００１０】
故に、施工時や共用後に拡底部が変形しない強度を有し、先端支持力を大きくするためには、杭本体の肉厚又は材料強度を大きなものにするとともに、拡底部の板厚又は材料強度を相当大きなものにする必要があることから、材料コストが上がり、製作も容易ではなく、杭の製作コストが大きくなり不経済であった。
【００１１】
２）第２の問題点
背景技術に述べた回転圧入拡底鋼管杭は、杭体の先端に拡底部を設けて、杭先端の底面積を拡底することによって、杭先端の底面と支持地盤との接地面積を大きくし、杭の先端支持力の増大を目的とするものである。
【００１２】
しかしながら、特開平１０−２１９６８２号のように、抗本体先端部が開口しているものもあり、そのために所定の杭径以上に杭本体の杭径が大きくなり、閉塞効果が得られない場合は、杭先端部が閉塞された場合にくらべて、杭先端部の地盤反力に対する有効面積が少なくなり杭先端部が閉塞された鋼管杭と比較して、杭の先端支持力は小さく不経済であった。
【００１３】
３）第３の問題点
背景技術に述べた回転圧入拡底鋼管杭は、施工機械により杭体に回転力と押圧力を加え、杭先端部に形成された螺旋翼や掘削刃により地盤を掘削し、切り欠き部から上方に掘削土砂を排出させて地中を掘進するが、礫や硬質の粘土等の硬い中間層や支持層地盤に、杭を回転させて施工する場合、杭先端部には掘削回転方向に対して逆方向に大きな反力が働く。
【００１４】
従来技術１のような鋼管杭は、杭の先端外周に螺旋状の羽根又は、翼をほぼ一巻きして固定されて切り欠き部が設けられているが、（例えば、特許文献１）、地盤の掘削部と土砂の排出部が一箇所であるため、前記、掘削回転方向に対して逆方向に働く大きな反力は、杭中心軸からの偏心力として杭先端部に対して働き、鉛直方向の杭の垂直施工性を低下させ、共用時における杭の支持力性能を低下させることがある。
【００１５】
さらに杭の先端深度が深くなり、杭径に対する杭長の比が大きくなるほど、杭先端部の回転軸と杭体の回転軸とのズレが生じて、杭体が湾曲したまま回転を続け、杭体の湾曲部位に働く圧縮と引っ張りの交番力は、杭体の強度を劣化させ、杭体を破損させるなどの問題があった。
【００１６】
４）第４の問題点
背景技術に述べた回転圧入拡底鋼管杭は、回転圧入されて地中に埋設される支持杭であり、杭の先端支持力は、杭先端部付近の支持層地盤の硬さに比例して増大するので、杭の先端部は、所定の層厚で硬い地盤に貫入させて、抗一本当りの支持力を大きくしたほうが施工費用は経済的である。
【００１７】
しかしながら、硬い地盤に杭を貫入させる場合においては、掘削土砂を杭先端部の側方に圧密させることが困難であり、杭を掘進させるためには、掘削土砂を杭先端部から排出、移動させることが必要となる。
【００１８】
故に、従来技術１の鋼管杭は、杭先端の外周に沿ってほぼ一巻きして固定された螺旋状羽根で形成された拡底部下面の土砂を、杭本体の軸方向に傾斜して取り付けられた螺旋翼や掘削刃で掘削し、掘削土砂は切り欠き部を通り拡底部の上方に移動させる工夫がなされ、従来技術２の鋼管杭は、鋼管杭下端の外周にフランジ状の拡底板で形成された拡底部の下面の土砂を、該拡底板に取り付けた下刃で掘削し、該掘削土砂は、切り欠き部を通り該拡底板に取り付けた上刃で拡底板の上方に移動させる工夫がなされている。
【００１９】
しかしながら、従来技術１の鋼管杭は、杭本体先端部の底面下部に取り付けたビット片が杭本体の軸方向と同じ垂直方向（傾斜しない）に取り付けられているため、掘削土砂の滑り面がなく、杭本体の先端部下面の掘削土砂は杭先端部から上方へ排出、移動することが困難である。
【００２０】
従来技術２の鋼管杭は、杭本体先端部の底面下部に取り付けた掘削刃により掘削土砂を杭先端部の側方に圧密するが、杭本体の軸方向と同じ垂直方向（傾斜しない）に取り付けられており、掘削土砂の滑り面がないため、杭本体の先端部下面の掘削土砂を杭先端部から上方に排出、移動させる機構を有しない。
【００２１】
故に、硬い中間層や硬い支持層地盤に杭を貫入させる場合に施工が困難であった。
【００２２】
５）第５の問題点
背景技術に述べた回転圧入拡底鋼管杭は、螺旋状羽根及び拡底板を杭先端付近に直接取り付けて拡底部を形成するため、杭本体と杭先端部は一体であり、杭運搬時に拡底部が嵩張り運搬コストが不経済であった。
【００２３】
本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、杭本体の外径より大径の拡底部に働く地盤反力により、杭本体に作用する大きな曲げモーメントの影響を軽減する機構を設けて、標準貫入試験のＮ値が５０以上のより硬い地盤においても施工時や共用時に杭先端部が変形することなく、硬い中間層や硬い支持層地盤に貫入し得る掘削機構を有し、杭先端部の地盤反力に対する有効面積を多くすることで杭の先端支持力を大きくした鋼管杭であって、さらに杭運搬時に拡底部が嵩張らないように、杭本体と杭先端部とに分割された構造を有することで、杭の先端支持力が大きく、施工性が良くて経済的であり、さらに運搬コストの安い回転圧入拡底鋼管杭を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００２４】
上記の課題を解決するために、第１の発明は、回転力と押圧力によって地中に埋設される鋼管杭であって、該杭の先端部に、杭の支持力を増大させるための拡底板と、該拡底板の切り欠き部の掘削翼と、先端掘削刃とを有する接続用短管が設けられていることを特徴とする鋼管杭である。
【００２５】
また、第２発明は、前記の拡底板の切り欠き部が２箇所以上設けられ、互いにほぼ同じ間隔で設けられていることを特徴とする鋼管杭である。
【００２６】
また、第３発明は、前記の掘削翼は、楕円形二重円形状の板材を、楕円形短径の中心線と楕円形長径の中心線とで４分割した形状と同等の形状であり、拡底板の切り欠き部を通り、切削土砂をかき上げるように傾斜して設けられ、その二重円の内径部分が接続用短管の外面に沿って接続されていることを特徴とする鋼管杭である。
【００２７】
また、第４の発明は、前記の先端掘削刃は、前記の拡底板の下面中心に対して下向きに固定された板状掘削刃であり、その下端部には、杭の正回転方向に曲がり、かつ傾斜して突出する掘削爪が形成され、杭の回転により、拡底板下部中心近傍部の掘削土砂を拡底板の掘削翼に移送するように設けられていることを特徴とする鋼管杭である。
【００２８】
また、第５の発明は、前記の接続用短管と、鋼管杭本体とを現場で嵌合して固定することを特徴とする鋼管杭である。
【発明の効果】
【００２９】
第１の発明によれば、杭本体と拡底板の接合部に、杭本体の外径より大径を有する杭接続用短管を設けたため、杭の施工時や共用後に、拡底板に働く地盤反力による大きな曲げモーメントの影響は少なくなるとともに、当該曲げモーメントは杭接続用短管に作用するために、杭本体に直接作用しない。
【００３０】
よって、杭本体の肉厚や強度又は、杭拡底板の板厚や強度を必要以上に大きなものにする必要がなく経済的である。
【００３１】
第２の発明によれば、杭拡底部の切り欠き部と掘削翼は、複数箇所設けられ、地盤の掘削部と土砂の排出部が複数箇所であるために、施工時に杭先端部に対して働く杭中心軸からの偏心力は、大幅に軽減され鉛直方向の杭の垂直施工性を高め、共用時における杭の支持力性能を高める。
【００３２】
さらに杭の垂直施工性が高められることによって、杭先端部の回転軸と杭体の回転軸とのズレが生じて杭体が湾曲したまま回転を続け、杭体の湾曲部位に働く圧縮と引っ張りの交番力が杭体の強度を劣化させ、杭体を破損させるなどの影響を軽減させる。
【００３３】
第３の発明によれば、掘削翼は拡底板と杭接続用短管に溶接等で固定されて当該拡底板の補強材の役目を成し、杭の施工時や共用後に拡底板に働く、地盤反力が作用させる大きな曲げモーメントの影響は軽減されて拡底板の変形を防ぎ、杭の施工時には、掘削翼の先端部は拡底板下面の地盤を掘削し、掘削土砂は掘削翼の上面を滑って抗先端部から上方に移動することで硬い地盤においての掘削性能（硬い地盤を掘削する場合、掘削土砂は杭の測方に圧密することが出来ず、当該掘削土砂を杭先端部から上方に移動させる必要がある。）が高くなる。
【００３４】
さらに、地盤に対する掘削角度は、掘削地盤の種類に応じて容易に変更でき、杭の施工性が高まる（杭接続用短管の軸方向に対して傾斜し、かつ杭の逆回転方向側に傾斜してなる掘削翼の角度は大きくすれば掘削性能が増し、掘削角度は小さくすれば施工速度が増す。）。
【００３５】
また、掘削翼の形状は、曲げ加工が無く、製作が容易で経済的である。
【００３６】
第４の発明によれば、かき上げ機能を有する掘削爪を設けた先端掘削刃で掘削された、杭本体先端部の掘削土砂は、杭埋設時の正回転により掘削爪表面を滑り、杭拡底部に設けられた切り欠き部を通り、杭本体上方に排土されるので、硬質地盤に対する掘削性能が高まる（硬い地盤を掘削する場合、掘削土砂は杭の側方に圧密することが出来ず当該掘削土砂を杭先端部の上方に移動させる必要がある。）。
【００３７】
また、杭の正回転方向に曲がり、かつ傾斜して突出する掘削爪が形成され、拡底板の下面中心に対して下向きに固定された板状掘削刃である先端掘削刃は、構造が単純で製作が容易であり、製作コストの低減につながる。
【００３８】
第５の発明によれば、杭接続用短管に杭拡底板と、掘削翼と、先端掘削刃とが設けられて構成される杭先端部は、杭本体の外径とほぼ等しい内径の杭接続用短管を、杭本体の先端部に嵌め込めんで固定できる構造であるため、運搬時には杭先端部と、杭本体を分割すれば、嵩張ることが無く、低運搬コストであり、取り扱いも容易である。現場で溶接などで固定して使用できる。
【００３９】
さらに、鋼管の腐食率（建築分野で扱う鋼管の腐食率は、一般的に５０年で１ｍｍとされるが、酸性士壌や海水面埋立地等の地盤においては、鋼管の腐食率を大きくする事が考慮される。）を高めに設定する必要がある場合や、杭に働く応力の内、水平方向の応力に対する鋼管杭の抵抗力を大きくするため、杭本体の杭材強度を高めにする必要がある場合は、先端部の杭接続用短管の構造や形状を変えることなく、杭本体の外径はそのままに杭本体の肉厚を変えるだけで対応できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４０】
この発明の一実施形態を、図１、図２、図３、図４に示す。
【００４１】
尚、図１は回転圧入拡底鋼管杭の正面図（１）、平面図（２）、底面図（３）であり、図２は拡底板の斜視図であり、図３は掘削翼の平面図であり、図４は先端掘削刃の斜視図である。
【００４２】
本実施形態の回転圧入拡底鋼管杭１は、図１に示す通り、杭本体２と、杭先端部とで構成され、当該杭先端部は、杭接続用短管３、拡底板４、掘削翼５、先端掘削刃６で構成される。
【００４３】
本実施形態における杭本体２と、杭接続用短管３は、所定の長さ、外径、肉厚を有する鋼管（倒えば、構造用炭素鋼鋼管）で形成するが、本実施形態においては、杭本体２が外径１９０．７ｍｍ、肉厚５．３ｍｍの材質ＳＴＫ４００を使用するものとし、杭接続用短管３は、外径２１６．３ｍｍ、肉厚１２．７ｍｍ、長さ１００ｍｍで材質ＳＴＫ４００を使用するものとする。
【００４４】
拡底板４、掘削翼５、先端掘削刃６は、所定の板厚を有する鋼板で形成する。
【００４５】
拡底板４は、杭本体２の外径（Φ１）の２倍程度の外径（Φ３）で円形に形成するが、本実施形態においては、拡底板４の外径（Φ３）を３７０ｍｍ、板厚を３２ｍｍ、材質ＳＳ４００に設定した。
【００４６】
円形に形成された拡底板４の中心点Ｍから点対称の位置に、もしくは中心角が等しい位置に、２箇所以上の切り欠き部４Ａを形成するが、本実施形態においては、１８０度の位相をもって、切り欠き部４Ａを２箇所形成する。
【００４７】
切り欠き部４Ａは、図２に示されるように、前記の円の中心線４Ａ１上の線分Ｌ１と、当該中心線４Ａ１を杭の逆回転方向に、所定の距離Ｗだけ平行移動した位置にある線分Ｌ２と、杭接続用短管３の外周に接する円弧Ｌ３で囲まれる部分を所定の方法で切断して形成する。
【００４８】
杭接続用短管３の形状は、所定の高さの中空円筒体であり、当該中空円筒体の底面や上面と中心軸は垂直に形成され、内径は杭本体２が嵌め込められ、かつ杭本体２の外径（Φ１）とほぼ同じ大きさで、杭本体２の外径（Φ１）より大径の外径（Φ２）を有する。
【００４９】
切り欠き部４Ａが形成された拡底板４の上面に、杭接接続短管３の下面を、杭接続用短管３の中心軸が拡底板４の中心点Ｍを通る位置に、所定の方法（例えば、溶接）で、固定する。
【００５０】
掘削翼５の平面視の形状を図３に示す。図３に示された掘削翼５の平面視の形状は、リング状の楕円形二重円を、当該楕円形短径の中心線と、楕円形長径の中心線とで４分割した形状とほぼ等しい形状で、楕円形短径側の掘削翼の内径ＳＬ１は、図１に示される杭接続用短管３の外径（Φ２）にほぼ等しく、楕円形長径側の掘削翼内径ＬＬ１は、所定の長さである。
【００５１】
掘削翼５は、杭拡底板４に複数箇所設けられた各々の切り欠き部４Ａにおいて、杭接続用短管３の軸方向から傾斜して、杭拡底板４と、杭接続用短管３に所定の方法（例えば、溶接）で固定するが、掘削翼５の先端部と、切り欠き部４Ａの線分Ｌ２は、拡底板４の上面からみて略重なる位置にあり、当該掘削翼５の背面部は、切り欠き部４Ａの線分Ｌ１に固定する。
【００５２】
当該楕円形長径側の掘削翼内径の長さの調整により、杭接続用短管３の軸方向に対して掘削翼５の取り付け角度が調節できることを特徴とするものである。
【００５３】
先端掘削刃６は、図４に示すように、平面視四辺形の所定の板厚を有する鋼板の下辺両角を各々杭の正回転方向Ｐに折り曲げて掘削爪７を形成するが、当該掘削爪７の折り曲げ線は、前記の四辺形の鉛直方向下辺の中点と、各々上辺両角部を通る線分と略等しい。
【００５４】
上記の先端掘削刃６の上辺側は、拡底板４の下面に所定の方法で固定（例えば、溶接）されるが、拡底板４の下面から見て（図１（３））、拡底板４に形成された各々の切り欠き部４Ａの杭の逆回転方向の切断線の中心側角部（Ｃ−Ｃ）を通る中心線上と、略同位置に固定すると良い。
【００５５】
「実施形態の効果」
この実施形態によれば、実施形態の効果の第１は、支持力が大きく、製作が容易で、安価な杭を得ることが出来ることである。
【００５６】
杭の支持力は、杭材により決まる許容支持力と、地盤により決まる許容支持力のうち小さな値が採用されるが、一般的には地盤により決まる許容支持力の方が小さい。
【００５７】
例えば、本実施形態で設定した、杭本体２の外径１９０．７ｍｍ、肉厚５．３ｍｍ、材質ＳＴＫ４００の鋼管の場合、杭本体２の杭材により決まる長期許容支持力（許容支持力は、構造物の荷重に地震時等に増加する荷重を加えて考慮される短期許容支持力と、平常時の構造物の荷重のみを考慮する長期許容支持力があり、設計上要求される長期許容支待力を杭の長期許容支持力が満足する場合は、一般的に杭の短期許容支持力は、設計上要求される短期許容支持力を満足することから、以下杭の支持力を長期許容支持力で説明する。）は、３６０ｋＮであるが、本実施形態によらずに、杭本体２そのものを杭として埋設施工した場合の、地盤により決まる長期許容支持力は、支持層地盤のＮ値が５０（Ｎ値とは、地盤の硬さを表す数値であり、地盤調査方法の一種である標準貫入試験で求めるが、建築分野においては一般的に最大で５０を採用する。）の場合、先端支持力は概ね９５．１ｋＮであるから、この場合の杭の長期許容支持力は、９５．１ｋＮとなる。（計算式は２００×杭先端部の地盤のＮ値×杭先端部の有効底面積／３を用いた。）
【００５８】
しかし、本実施形態によれば、杭本体２に杭先端部を形成し、拡底板４の外径を３７０ｍｍに設定したので、支持層地盤のＮ値が５０の場合、地盤により決まる長期許容支持力は、概ね３５８．２ｋＮであるから、この場合の杭の最大長期許容支持力は、３５８．２ｋＮとなり、当該杭の長期許容支持力は、３．７６倍に増大する。
【００５９】
その結果、杭の使用本数が大幅に減ることから資材費の減少と、施工日数の短縮とで施工費用は大幅に減少し、経済的である。
【００６０】
さらに、拡底板４に設けられた杭接続用短管３の外径は、杭本体２の外径より大径のため拡底板４の張り出しが小さくなるとともに、掘削翼５は、拡底板４と杭接続用短管３の外周部に固定されているため、補強リブの役目を働かせて、杭先端部分に働く地盤反力のモーメントの影響は、杭本体２に対して大幅に軽減される。
【００６１】
このため拡底板４の板厚を薄くすることが出来る。例えば、本実施形態によらず、杭接続用短管３を設けないで、拡底板４を杭本体２に直接固定して杭を構成した場合、杭先端部に長期許容支持力の３５８．２ｋＮの荷重（実施形態で設定した拡底板４の外径が３７０ｍｍの場合、地盤により決まる長期許容支持力の最大は、３５８．２ｋＮである。）が作用しても、拡底４と、杭本体２が変形しないためには、拡底板４の板厚は相当に厚くする必要があり、材料費も嵩み、加工も困難であり、製作費は増大する。
【００６２】
しかし、この実施形態よれぱ、杭接続用短管３の規格を外径２１６．３ｍｍ、内径１２．７ｍｍ、材質ＳＴＫ４００に設定し、掘削翼５の規格を板厚２４ｍｍ、材質ＳＴＫ４００に設定すれぱ、長期許容支持力の３５８．２ｋＮの荷重が杭先端部に作用した場合、拡底板４の板厚は、材質ＳＳ４００のとき３２ｍｍ程度で、材質ＳＳ５４０のとき２４ｍｍ程度に設定すれば、杭先端部は変形しないことが確かめられている。
【００６３】
しかるに、材料費も減少し、加工も容易であり、製作費は大縮に減少する。
【００６４】
本実施形態の効果の第２は、杭の施工性が良くなることである。
【００６５】
拡底板４に形成した切り欠き部４Ａと、その近傍に固定された掘削翼５は、１８０度の位相をもって２箇所設けたために、回転埋設時に、杭本体に加わる偏心力が軽減されて杭の垂直施工性が良くなり、拡底板４の下面に設けた掘削刃６によって掘削された杭本体先端部の掘削土砂は、当該拡底板４に形成した掘削刃６の杭正回転方向Ｐ側の面を、上方にかつ、杭中心軸から外側に滑り、切り欠き部４Ａ近辺に移動し、拡底板４に設けた掘削翼５によって、拡底板４の上方に掘削排出されるために、掘削性能が高く、Ｎ値が５０以上の硬い地盤でも容易に貫入させることが出来る。
【００６６】
本実施形態の効果の第３は、運搬費用が低減することである。
【００６７】
本実施形態において、杭本体２は、杭接続短管３に嵌め込んで杭先端部と固定する構造であるため、工場では杭先端部のみを製作して、施工現場において杭本体２と、杭先端部を溶接等の方法で固定すれば、杭先端部と杭本体１を別々に運搬でき、嵩張らず運搬費用が低減する。
【００６８】
さらに、本実施形態において、杭本体２は、一般に販売されている規格の構造用炭素鋼鋼管を使用しているため、全国各地で容易に入手でき、施工現場が地府県にまたがる等、遠距離である場合に、杭先端部のみを運搬して杭本体２は、現地で調達することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１】本発明の鋼管杭の実施例を示す側面図及び平面図及び底面図である。
【図２】本発明の鋼管杭の拡底板の実施例を示す斜視図である。
【図３】本発明の鋼管杭の掘削翼の実施例を示す平面図である。
【図４】本発明の鋼管杭の先端掘削刃の実施例を示す斜視図である。
【符号の説明】
【００７０】
１ 回転圧入拡底鋼管杭
２ 杭本体
３ 杭接続用短管
４ 拡底板
５ 掘削翼
６ 先端掘削刃
７ 掘削爪
【技術分野】
【０００１】
この発明は、建築構造物や土木構造物の基礎杭として使用され、回転力と押圧力によって地中に埋設される鋼管杭で、地盤を掘削する機構を有し、杭の先端支持力を増大させるために、杭の先端部やその近傍に鋼管杭の外径より拡径の先端部を有する、回転圧入拡底鋼管杭に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の回転圧入拡底鋼管杭には、杭先端の外周に沿ってほぼ一巻きして螺旋状羽根を固定し、該螺旋状羽根の一部に切り欠き部を設けて礫や玉石を上方に排出することを容易にし、切り欠き部に対応する上方の外周所定位置に所定幅の羽根片を取り付けて切り欠き部による支持力の低下を補うと共に、杭先端部の土砂を軟化させる掘削爪の作用をするビット片が突設され、鋼管杭の地中への掘進をスムーズに施工できるように工夫されているものがある（特開２００３−６４６７１、以下、従来技術１と称する）。
【０００３】
また、杭先端の下端の外周にフランジ状の拡底板を形成し、該拡底板の一部に１箇所以上の切り欠き部を設けて、該切り欠き部に下刃と上刃を取り付けて上方へ土砂を排出させ、また、切削土砂を鋼管杭の側方周辺に押し固める作用を有するように、杭先端に平面視正回転方向へ凸状に湾曲した刃体で構成される掘削刃を設けて構成されているものがある（特開２００３−２７４７５）。
【０００４】
杭の施工時には、下刃や掘削刃により地盤を掘削すると共に、掘削された土砂は切り欠き部を通り抜け、上刃によって拡底板の上方及び側方に排出されて低振動、低騒音、無廃土で地中に埋設され、かつ施工後は、拡底板により杭に大きな先端支持力を付与する工夫がなされている（以下、従来技術２と称する）。
【特許文献１】特開２００３−６４６７１号公報
【特許文献２】特開２００３−２７４７５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記の技術によれば、長所を有する反面、次のような問題点がある。
【０００６】
１）第１の問題点
杭の鉛直支持力は、杭材により決まる許容支持力（杭材料の強度）と、地盤により決まる許容支持力（杭の地盤により決まる鉛直支持力は、周面摩擦力と先端支持力で構成される。）の内、小さい値が採用されるが、一般的には地盤により決まる許容支持力の方が小さいことから、杭材により決まる鉛直支持力と同程度に地盤により決まる鉛直支持力を高めた時に、杭の支持力性能が最も大きくなり、経済的であると言える。
【０００７】
故に、背景技術に述べた回転圧入拡底鋼管杭は、先端支持力を大きくする（先端支持力は、地盤反力を受ける杭先端部の有効面積に正比例する。）ために拡底部（背景技術に述べた回転圧入拡底鋼管杭は、杭本体の先端付近に螺旋状羽根、または拡底板を取り付けて拡底部を形成している。以下、拡底部と称する。）を設け、杭本体先端部の底面積と拡底部の底面積を併せ持つことで杭先端部の有効面積が大きくなるように工夫されている。
【０００８】
しかしながら、杭本体からの拡底部の張り出しを大きくすると杭に働く抵抗力は大きくなる。
【０００９】
例えば、施工時には、施工機械の回転力と押圧力で杭を埋設させるが、礫層や圧密された粘土層などの硬い地盤（ここでいう硬い地盤とは、Ｎ値３０以上の地盤である。Ｎ値とは、地盤の硬さを示す指標であり、数値が高い程硬いことを意味し、地盤調査の一種である標準貫入試験で得られる値である。以下、硬い地盤と称する。）に杭を貫入させる場合、押圧力で拡底部に地盤反力が働き、大きな曲げモーメントが杭本体と拡底部に作用し、共用時には杭の上載荷重等により拡底部に地盤反力が働き、大きな曲げモーメントが杭本体と拡底部に作用する。
【００１０】
故に、施工時や共用後に拡底部が変形しない強度を有し、先端支持力を大きくするためには、杭本体の肉厚又は材料強度を大きなものにするとともに、拡底部の板厚又は材料強度を相当大きなものにする必要があることから、材料コストが上がり、製作も容易ではなく、杭の製作コストが大きくなり不経済であった。
【００１１】
２）第２の問題点
背景技術に述べた回転圧入拡底鋼管杭は、杭体の先端に拡底部を設けて、杭先端の底面積を拡底することによって、杭先端の底面と支持地盤との接地面積を大きくし、杭の先端支持力の増大を目的とするものである。
【００１２】
しかしながら、特開平１０−２１９６８２号のように、抗本体先端部が開口しているものもあり、そのために所定の杭径以上に杭本体の杭径が大きくなり、閉塞効果が得られない場合は、杭先端部が閉塞された場合にくらべて、杭先端部の地盤反力に対する有効面積が少なくなり杭先端部が閉塞された鋼管杭と比較して、杭の先端支持力は小さく不経済であった。
【００１３】
３）第３の問題点
背景技術に述べた回転圧入拡底鋼管杭は、施工機械により杭体に回転力と押圧力を加え、杭先端部に形成された螺旋翼や掘削刃により地盤を掘削し、切り欠き部から上方に掘削土砂を排出させて地中を掘進するが、礫や硬質の粘土等の硬い中間層や支持層地盤に、杭を回転させて施工する場合、杭先端部には掘削回転方向に対して逆方向に大きな反力が働く。
【００１４】
従来技術１のような鋼管杭は、杭の先端外周に螺旋状の羽根又は、翼をほぼ一巻きして固定されて切り欠き部が設けられているが、（例えば、特許文献１）、地盤の掘削部と土砂の排出部が一箇所であるため、前記、掘削回転方向に対して逆方向に働く大きな反力は、杭中心軸からの偏心力として杭先端部に対して働き、鉛直方向の杭の垂直施工性を低下させ、共用時における杭の支持力性能を低下させることがある。
【００１５】
さらに杭の先端深度が深くなり、杭径に対する杭長の比が大きくなるほど、杭先端部の回転軸と杭体の回転軸とのズレが生じて、杭体が湾曲したまま回転を続け、杭体の湾曲部位に働く圧縮と引っ張りの交番力は、杭体の強度を劣化させ、杭体を破損させるなどの問題があった。
【００１６】
４）第４の問題点
背景技術に述べた回転圧入拡底鋼管杭は、回転圧入されて地中に埋設される支持杭であり、杭の先端支持力は、杭先端部付近の支持層地盤の硬さに比例して増大するので、杭の先端部は、所定の層厚で硬い地盤に貫入させて、抗一本当りの支持力を大きくしたほうが施工費用は経済的である。
【００１７】
しかしながら、硬い地盤に杭を貫入させる場合においては、掘削土砂を杭先端部の側方に圧密させることが困難であり、杭を掘進させるためには、掘削土砂を杭先端部から排出、移動させることが必要となる。
【００１８】
故に、従来技術１の鋼管杭は、杭先端の外周に沿ってほぼ一巻きして固定された螺旋状羽根で形成された拡底部下面の土砂を、杭本体の軸方向に傾斜して取り付けられた螺旋翼や掘削刃で掘削し、掘削土砂は切り欠き部を通り拡底部の上方に移動させる工夫がなされ、従来技術２の鋼管杭は、鋼管杭下端の外周にフランジ状の拡底板で形成された拡底部の下面の土砂を、該拡底板に取り付けた下刃で掘削し、該掘削土砂は、切り欠き部を通り該拡底板に取り付けた上刃で拡底板の上方に移動させる工夫がなされている。
【００１９】
しかしながら、従来技術１の鋼管杭は、杭本体先端部の底面下部に取り付けたビット片が杭本体の軸方向と同じ垂直方向（傾斜しない）に取り付けられているため、掘削土砂の滑り面がなく、杭本体の先端部下面の掘削土砂は杭先端部から上方へ排出、移動することが困難である。
【００２０】
従来技術２の鋼管杭は、杭本体先端部の底面下部に取り付けた掘削刃により掘削土砂を杭先端部の側方に圧密するが、杭本体の軸方向と同じ垂直方向（傾斜しない）に取り付けられており、掘削土砂の滑り面がないため、杭本体の先端部下面の掘削土砂を杭先端部から上方に排出、移動させる機構を有しない。
【００２１】
故に、硬い中間層や硬い支持層地盤に杭を貫入させる場合に施工が困難であった。
【００２２】
５）第５の問題点
背景技術に述べた回転圧入拡底鋼管杭は、螺旋状羽根及び拡底板を杭先端付近に直接取り付けて拡底部を形成するため、杭本体と杭先端部は一体であり、杭運搬時に拡底部が嵩張り運搬コストが不経済であった。
【００２３】
本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、杭本体の外径より大径の拡底部に働く地盤反力により、杭本体に作用する大きな曲げモーメントの影響を軽減する機構を設けて、標準貫入試験のＮ値が５０以上のより硬い地盤においても施工時や共用時に杭先端部が変形することなく、硬い中間層や硬い支持層地盤に貫入し得る掘削機構を有し、杭先端部の地盤反力に対する有効面積を多くすることで杭の先端支持力を大きくした鋼管杭であって、さらに杭運搬時に拡底部が嵩張らないように、杭本体と杭先端部とに分割された構造を有することで、杭の先端支持力が大きく、施工性が良くて経済的であり、さらに運搬コストの安い回転圧入拡底鋼管杭を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００２４】
上記の課題を解決するために、第１の発明は、回転力と押圧力によって地中に埋設される鋼管杭であって、該杭の先端部に、杭の支持力を増大させるための拡底板と、該拡底板の切り欠き部の掘削翼と、先端掘削刃とを有する接続用短管が設けられていることを特徴とする鋼管杭である。
【００２５】
また、第２発明は、前記の拡底板の切り欠き部が２箇所以上設けられ、互いにほぼ同じ間隔で設けられていることを特徴とする鋼管杭である。
【００２６】
また、第３発明は、前記の掘削翼は、楕円形二重円形状の板材を、楕円形短径の中心線と楕円形長径の中心線とで４分割した形状と同等の形状であり、拡底板の切り欠き部を通り、切削土砂をかき上げるように傾斜して設けられ、その二重円の内径部分が接続用短管の外面に沿って接続されていることを特徴とする鋼管杭である。
【００２７】
また、第４の発明は、前記の先端掘削刃は、前記の拡底板の下面中心に対して下向きに固定された板状掘削刃であり、その下端部には、杭の正回転方向に曲がり、かつ傾斜して突出する掘削爪が形成され、杭の回転により、拡底板下部中心近傍部の掘削土砂を拡底板の掘削翼に移送するように設けられていることを特徴とする鋼管杭である。
【００２８】
また、第５の発明は、前記の接続用短管と、鋼管杭本体とを現場で嵌合して固定することを特徴とする鋼管杭である。
【発明の効果】
【００２９】
第１の発明によれば、杭本体と拡底板の接合部に、杭本体の外径より大径を有する杭接続用短管を設けたため、杭の施工時や共用後に、拡底板に働く地盤反力による大きな曲げモーメントの影響は少なくなるとともに、当該曲げモーメントは杭接続用短管に作用するために、杭本体に直接作用しない。
【００３０】
よって、杭本体の肉厚や強度又は、杭拡底板の板厚や強度を必要以上に大きなものにする必要がなく経済的である。
【００３１】
第２の発明によれば、杭拡底部の切り欠き部と掘削翼は、複数箇所設けられ、地盤の掘削部と土砂の排出部が複数箇所であるために、施工時に杭先端部に対して働く杭中心軸からの偏心力は、大幅に軽減され鉛直方向の杭の垂直施工性を高め、共用時における杭の支持力性能を高める。
【００３２】
さらに杭の垂直施工性が高められることによって、杭先端部の回転軸と杭体の回転軸とのズレが生じて杭体が湾曲したまま回転を続け、杭体の湾曲部位に働く圧縮と引っ張りの交番力が杭体の強度を劣化させ、杭体を破損させるなどの影響を軽減させる。
【００３３】
第３の発明によれば、掘削翼は拡底板と杭接続用短管に溶接等で固定されて当該拡底板の補強材の役目を成し、杭の施工時や共用後に拡底板に働く、地盤反力が作用させる大きな曲げモーメントの影響は軽減されて拡底板の変形を防ぎ、杭の施工時には、掘削翼の先端部は拡底板下面の地盤を掘削し、掘削土砂は掘削翼の上面を滑って抗先端部から上方に移動することで硬い地盤においての掘削性能（硬い地盤を掘削する場合、掘削土砂は杭の測方に圧密することが出来ず、当該掘削土砂を杭先端部から上方に移動させる必要がある。）が高くなる。
【００３４】
さらに、地盤に対する掘削角度は、掘削地盤の種類に応じて容易に変更でき、杭の施工性が高まる（杭接続用短管の軸方向に対して傾斜し、かつ杭の逆回転方向側に傾斜してなる掘削翼の角度は大きくすれば掘削性能が増し、掘削角度は小さくすれば施工速度が増す。）。
【００３５】
また、掘削翼の形状は、曲げ加工が無く、製作が容易で経済的である。
【００３６】
第４の発明によれば、かき上げ機能を有する掘削爪を設けた先端掘削刃で掘削された、杭本体先端部の掘削土砂は、杭埋設時の正回転により掘削爪表面を滑り、杭拡底部に設けられた切り欠き部を通り、杭本体上方に排土されるので、硬質地盤に対する掘削性能が高まる（硬い地盤を掘削する場合、掘削土砂は杭の側方に圧密することが出来ず当該掘削土砂を杭先端部の上方に移動させる必要がある。）。
【００３７】
また、杭の正回転方向に曲がり、かつ傾斜して突出する掘削爪が形成され、拡底板の下面中心に対して下向きに固定された板状掘削刃である先端掘削刃は、構造が単純で製作が容易であり、製作コストの低減につながる。
【００３８】
第５の発明によれば、杭接続用短管に杭拡底板と、掘削翼と、先端掘削刃とが設けられて構成される杭先端部は、杭本体の外径とほぼ等しい内径の杭接続用短管を、杭本体の先端部に嵌め込めんで固定できる構造であるため、運搬時には杭先端部と、杭本体を分割すれば、嵩張ることが無く、低運搬コストであり、取り扱いも容易である。現場で溶接などで固定して使用できる。
【００３９】
さらに、鋼管の腐食率（建築分野で扱う鋼管の腐食率は、一般的に５０年で１ｍｍとされるが、酸性士壌や海水面埋立地等の地盤においては、鋼管の腐食率を大きくする事が考慮される。）を高めに設定する必要がある場合や、杭に働く応力の内、水平方向の応力に対する鋼管杭の抵抗力を大きくするため、杭本体の杭材強度を高めにする必要がある場合は、先端部の杭接続用短管の構造や形状を変えることなく、杭本体の外径はそのままに杭本体の肉厚を変えるだけで対応できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４０】
この発明の一実施形態を、図１、図２、図３、図４に示す。
【００４１】
尚、図１は回転圧入拡底鋼管杭の正面図（１）、平面図（２）、底面図（３）であり、図２は拡底板の斜視図であり、図３は掘削翼の平面図であり、図４は先端掘削刃の斜視図である。
【００４２】
本実施形態の回転圧入拡底鋼管杭１は、図１に示す通り、杭本体２と、杭先端部とで構成され、当該杭先端部は、杭接続用短管３、拡底板４、掘削翼５、先端掘削刃６で構成される。
【００４３】
本実施形態における杭本体２と、杭接続用短管３は、所定の長さ、外径、肉厚を有する鋼管（倒えば、構造用炭素鋼鋼管）で形成するが、本実施形態においては、杭本体２が外径１９０．７ｍｍ、肉厚５．３ｍｍの材質ＳＴＫ４００を使用するものとし、杭接続用短管３は、外径２１６．３ｍｍ、肉厚１２．７ｍｍ、長さ１００ｍｍで材質ＳＴＫ４００を使用するものとする。
【００４４】
拡底板４、掘削翼５、先端掘削刃６は、所定の板厚を有する鋼板で形成する。
【００４５】
拡底板４は、杭本体２の外径（Φ１）の２倍程度の外径（Φ３）で円形に形成するが、本実施形態においては、拡底板４の外径（Φ３）を３７０ｍｍ、板厚を３２ｍｍ、材質ＳＳ４００に設定した。
【００４６】
円形に形成された拡底板４の中心点Ｍから点対称の位置に、もしくは中心角が等しい位置に、２箇所以上の切り欠き部４Ａを形成するが、本実施形態においては、１８０度の位相をもって、切り欠き部４Ａを２箇所形成する。
【００４７】
切り欠き部４Ａは、図２に示されるように、前記の円の中心線４Ａ１上の線分Ｌ１と、当該中心線４Ａ１を杭の逆回転方向に、所定の距離Ｗだけ平行移動した位置にある線分Ｌ２と、杭接続用短管３の外周に接する円弧Ｌ３で囲まれる部分を所定の方法で切断して形成する。
【００４８】
杭接続用短管３の形状は、所定の高さの中空円筒体であり、当該中空円筒体の底面や上面と中心軸は垂直に形成され、内径は杭本体２が嵌め込められ、かつ杭本体２の外径（Φ１）とほぼ同じ大きさで、杭本体２の外径（Φ１）より大径の外径（Φ２）を有する。
【００４９】
切り欠き部４Ａが形成された拡底板４の上面に、杭接接続短管３の下面を、杭接続用短管３の中心軸が拡底板４の中心点Ｍを通る位置に、所定の方法（例えば、溶接）で、固定する。
【００５０】
掘削翼５の平面視の形状を図３に示す。図３に示された掘削翼５の平面視の形状は、リング状の楕円形二重円を、当該楕円形短径の中心線と、楕円形長径の中心線とで４分割した形状とほぼ等しい形状で、楕円形短径側の掘削翼の内径ＳＬ１は、図１に示される杭接続用短管３の外径（Φ２）にほぼ等しく、楕円形長径側の掘削翼内径ＬＬ１は、所定の長さである。
【００５１】
掘削翼５は、杭拡底板４に複数箇所設けられた各々の切り欠き部４Ａにおいて、杭接続用短管３の軸方向から傾斜して、杭拡底板４と、杭接続用短管３に所定の方法（例えば、溶接）で固定するが、掘削翼５の先端部と、切り欠き部４Ａの線分Ｌ２は、拡底板４の上面からみて略重なる位置にあり、当該掘削翼５の背面部は、切り欠き部４Ａの線分Ｌ１に固定する。
【００５２】
当該楕円形長径側の掘削翼内径の長さの調整により、杭接続用短管３の軸方向に対して掘削翼５の取り付け角度が調節できることを特徴とするものである。
【００５３】
先端掘削刃６は、図４に示すように、平面視四辺形の所定の板厚を有する鋼板の下辺両角を各々杭の正回転方向Ｐに折り曲げて掘削爪７を形成するが、当該掘削爪７の折り曲げ線は、前記の四辺形の鉛直方向下辺の中点と、各々上辺両角部を通る線分と略等しい。
【００５４】
上記の先端掘削刃６の上辺側は、拡底板４の下面に所定の方法で固定（例えば、溶接）されるが、拡底板４の下面から見て（図１（３））、拡底板４に形成された各々の切り欠き部４Ａの杭の逆回転方向の切断線の中心側角部（Ｃ−Ｃ）を通る中心線上と、略同位置に固定すると良い。
【００５５】
「実施形態の効果」
この実施形態によれば、実施形態の効果の第１は、支持力が大きく、製作が容易で、安価な杭を得ることが出来ることである。
【００５６】
杭の支持力は、杭材により決まる許容支持力と、地盤により決まる許容支持力のうち小さな値が採用されるが、一般的には地盤により決まる許容支持力の方が小さい。
【００５７】
例えば、本実施形態で設定した、杭本体２の外径１９０．７ｍｍ、肉厚５．３ｍｍ、材質ＳＴＫ４００の鋼管の場合、杭本体２の杭材により決まる長期許容支持力（許容支持力は、構造物の荷重に地震時等に増加する荷重を加えて考慮される短期許容支持力と、平常時の構造物の荷重のみを考慮する長期許容支持力があり、設計上要求される長期許容支待力を杭の長期許容支持力が満足する場合は、一般的に杭の短期許容支持力は、設計上要求される短期許容支持力を満足することから、以下杭の支持力を長期許容支持力で説明する。）は、３６０ｋＮであるが、本実施形態によらずに、杭本体２そのものを杭として埋設施工した場合の、地盤により決まる長期許容支持力は、支持層地盤のＮ値が５０（Ｎ値とは、地盤の硬さを表す数値であり、地盤調査方法の一種である標準貫入試験で求めるが、建築分野においては一般的に最大で５０を採用する。）の場合、先端支持力は概ね９５．１ｋＮであるから、この場合の杭の長期許容支持力は、９５．１ｋＮとなる。（計算式は２００×杭先端部の地盤のＮ値×杭先端部の有効底面積／３を用いた。）
【００５８】
しかし、本実施形態によれば、杭本体２に杭先端部を形成し、拡底板４の外径を３７０ｍｍに設定したので、支持層地盤のＮ値が５０の場合、地盤により決まる長期許容支持力は、概ね３５８．２ｋＮであるから、この場合の杭の最大長期許容支持力は、３５８．２ｋＮとなり、当該杭の長期許容支持力は、３．７６倍に増大する。
【００５９】
その結果、杭の使用本数が大幅に減ることから資材費の減少と、施工日数の短縮とで施工費用は大幅に減少し、経済的である。
【００６０】
さらに、拡底板４に設けられた杭接続用短管３の外径は、杭本体２の外径より大径のため拡底板４の張り出しが小さくなるとともに、掘削翼５は、拡底板４と杭接続用短管３の外周部に固定されているため、補強リブの役目を働かせて、杭先端部分に働く地盤反力のモーメントの影響は、杭本体２に対して大幅に軽減される。
【００６１】
このため拡底板４の板厚を薄くすることが出来る。例えば、本実施形態によらず、杭接続用短管３を設けないで、拡底板４を杭本体２に直接固定して杭を構成した場合、杭先端部に長期許容支持力の３５８．２ｋＮの荷重（実施形態で設定した拡底板４の外径が３７０ｍｍの場合、地盤により決まる長期許容支持力の最大は、３５８．２ｋＮである。）が作用しても、拡底４と、杭本体２が変形しないためには、拡底板４の板厚は相当に厚くする必要があり、材料費も嵩み、加工も困難であり、製作費は増大する。
【００６２】
しかし、この実施形態よれぱ、杭接続用短管３の規格を外径２１６．３ｍｍ、内径１２．７ｍｍ、材質ＳＴＫ４００に設定し、掘削翼５の規格を板厚２４ｍｍ、材質ＳＴＫ４００に設定すれぱ、長期許容支持力の３５８．２ｋＮの荷重が杭先端部に作用した場合、拡底板４の板厚は、材質ＳＳ４００のとき３２ｍｍ程度で、材質ＳＳ５４０のとき２４ｍｍ程度に設定すれば、杭先端部は変形しないことが確かめられている。
【００６３】
しかるに、材料費も減少し、加工も容易であり、製作費は大縮に減少する。
【００６４】
本実施形態の効果の第２は、杭の施工性が良くなることである。
【００６５】
拡底板４に形成した切り欠き部４Ａと、その近傍に固定された掘削翼５は、１８０度の位相をもって２箇所設けたために、回転埋設時に、杭本体に加わる偏心力が軽減されて杭の垂直施工性が良くなり、拡底板４の下面に設けた掘削刃６によって掘削された杭本体先端部の掘削土砂は、当該拡底板４に形成した掘削刃６の杭正回転方向Ｐ側の面を、上方にかつ、杭中心軸から外側に滑り、切り欠き部４Ａ近辺に移動し、拡底板４に設けた掘削翼５によって、拡底板４の上方に掘削排出されるために、掘削性能が高く、Ｎ値が５０以上の硬い地盤でも容易に貫入させることが出来る。
【００６６】
本実施形態の効果の第３は、運搬費用が低減することである。
【００６７】
本実施形態において、杭本体２は、杭接続短管３に嵌め込んで杭先端部と固定する構造であるため、工場では杭先端部のみを製作して、施工現場において杭本体２と、杭先端部を溶接等の方法で固定すれば、杭先端部と杭本体１を別々に運搬でき、嵩張らず運搬費用が低減する。
【００６８】
さらに、本実施形態において、杭本体２は、一般に販売されている規格の構造用炭素鋼鋼管を使用しているため、全国各地で容易に入手でき、施工現場が地府県にまたがる等、遠距離である場合に、杭先端部のみを運搬して杭本体２は、現地で調達することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１】本発明の鋼管杭の実施例を示す側面図及び平面図及び底面図である。
【図２】本発明の鋼管杭の拡底板の実施例を示す斜視図である。
【図３】本発明の鋼管杭の掘削翼の実施例を示す平面図である。
【図４】本発明の鋼管杭の先端掘削刃の実施例を示す斜視図である。
【符号の説明】
【００７０】
１ 回転圧入拡底鋼管杭
２ 杭本体
３ 杭接続用短管
４ 拡底板
５ 掘削翼
６ 先端掘削刃
７ 掘削爪
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転力と押圧力によって地中に埋設される鋼管杭であって、該杭の先端部に、杭の支持力を増大させるための拡底板と、該拡底板の切り欠き部の掘削翼と、先端掘削刃とを有する接続用短管が設けられていることを特徴とする鋼管杭。
【請求項２】
前記の拡底板の切り欠き部は、２箇所以上設けられ、互いにほぼ同じ間隔で設けられていることを特徴とする請求項１に記載の鋼管杭。
【請求項３】
前記の掘削翼は、楕円形二重円形状の板材を楕円形短径の中心線と楕円形長径の中心線とで４分割した形状と同等の形状であり、拡底板の切り欠き部に切削土砂をかき上げるように傾斜して設けられ、その二重円の内径部分が接続用短管の外面に沿って接続されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の鋼管杭。
【請求項４】
前記の先端掘削刃は、前記の拡底板の下面中心に対して下向きに固定された板状掘削刃であり、その下端部には、杭の正回転方向に曲がり、かつ傾斜して突出する掘削爪が形成され、杭の回転により、拡底板下部中心近傍部の掘削土砂を拡底板の掘削翼に移送するように設けられていることを特徴とする請求項１から請求項３までのいずれかの項に記載の鋼管杭。
【請求項５】
前記の接続用短管と、鋼管杭本体とを現場で嵌合して固定することを特徴とする請求項１から請求項４までのいずれかの項に記載の鋼管杭。
【請求項１】
回転力と押圧力によって地中に埋設される鋼管杭であって、該杭の先端部に、杭の支持力を増大させるための拡底板と、該拡底板の切り欠き部の掘削翼と、先端掘削刃とを有する接続用短管が設けられていることを特徴とする鋼管杭。
【請求項２】
前記の拡底板の切り欠き部は、２箇所以上設けられ、互いにほぼ同じ間隔で設けられていることを特徴とする請求項１に記載の鋼管杭。
【請求項３】
前記の掘削翼は、楕円形二重円形状の板材を楕円形短径の中心線と楕円形長径の中心線とで４分割した形状と同等の形状であり、拡底板の切り欠き部に切削土砂をかき上げるように傾斜して設けられ、その二重円の内径部分が接続用短管の外面に沿って接続されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の鋼管杭。
【請求項４】
前記の先端掘削刃は、前記の拡底板の下面中心に対して下向きに固定された板状掘削刃であり、その下端部には、杭の正回転方向に曲がり、かつ傾斜して突出する掘削爪が形成され、杭の回転により、拡底板下部中心近傍部の掘削土砂を拡底板の掘削翼に移送するように設けられていることを特徴とする請求項１から請求項３までのいずれかの項に記載の鋼管杭。
【請求項５】
前記の接続用短管と、鋼管杭本体とを現場で嵌合して固定することを特徴とする請求項１から請求項４までのいずれかの項に記載の鋼管杭。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２００６−１７７１０１（Ｐ２００６−１７７１０１Ａ）
【公開日】平成１８年７月６日（２００６．７．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−３７３５７６（Ｐ２００４−３７３５７６）
【出願日】平成１６年１２月２４日（２００４．１２．２４）
【出願人】（３０４０５７４８３）
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年７月６日（２００６．７．６）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年１２月２４日（２００４．１２．２４）
【出願人】（３０４０５７４８３）
【Ｆターム（参考）】
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