鋼管杭
【課題】貫入性能が高いうえに、貫入時の直進性能に優れた鋼管杭を提供する。
【解決手段】先端部に貫入促進手段が形成された鋼管杭７１である。
この鋼管杭７１の先端部は、下端が開口されるとともに、貫入促進手段として管軸方向Ｚに交差する一方向に傾斜する斜め刃部２が形成されている。そして、その管側面には管の内外を連通させる側面孔７２，・・・が形成される。
さらに、側面孔７２，・・・よりも上方の管内には、斜め刃部２の傾斜と逆方向に傾斜する逆勾配面部としての斜め蓋部３が形成される。
【解決手段】先端部に貫入促進手段が形成された鋼管杭７１である。
この鋼管杭７１の先端部は、下端が開口されるとともに、貫入促進手段として管軸方向Ｚに交差する一方向に傾斜する斜め刃部２が形成されている。そして、その管側面には管の内外を連通させる側面孔７２，・・・が形成される。
さらに、側面孔７２，・・・よりも上方の管内には、斜め刃部２の傾斜と逆方向に傾斜する逆勾配面部としての斜め蓋部３が形成される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、戸建て住宅などの建物の基礎などに使用される鋼管杭に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、地中に鋼管杭を回転圧入することで住宅などの小規模の建物の杭基礎を構築することが知られている。そして、このように鋼管杭を貫入する際の貫入抵抗を低減させるために、鋼管杭の先端部に貫入促進手段を設ける場合がある（特許文献１−３など参照）。
【０００３】
例えば、特許文献１の鋼管杭では、管の周囲に螺旋状の突起を設けるとともに、先端部を一方向の角度で斜めに切断することで刃先を形成し、地盤への貫入抵抗を低減させている。
【０００４】
また、特許文献２では、鋼管杭の先端部をノコ歯状に形成することで貫入促進手段とし、特許文献３では、三角形状の切削刃が形成された杭シューを鋼管杭の先端部に取り付けることで貫入促進手段としている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】実開平４−４１５２６号公報
【特許文献２】特開平１−１４６０１１号公報
【特許文献３】実用新案登録第３０５２２６７号公報
【発明の概要】
【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に開示されているような一方向に傾斜された刃先であれば、押し込み圧力を刃先に集中させ易く、貫入性能を向上させることができるが、鋼管杭の一方側の貫入が先行することになって地中に垂直に打ち込むことが難しくなる。
【０００７】
また、杭が斜めに打設されると、鉛直支持力が低減されるおそれがあるうえに、隣接して打設される他の杭と干渉して、打設に支障をきたすおそれがある。
【０００８】
そこで、本発明は、貫入性能が高いうえに、貫入時の直進性能に優れた鋼管杭を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記目的を達成するために、本発明の鋼管杭は、先端部に貫入促進手段が形成された鋼管杭であって、前記先端部は下端が開口されるとともに、前記貫入促進手段として管軸方向に交差する一方向に傾斜する斜め刃部が形成され、その管側面には管の内外を連通させる側面孔が形成されることを特徴とする。
【００１０】
ここで、前記側面孔よりも上方の管内に、前記斜め刃部の傾斜と逆方向に傾斜する逆勾配面部が形成される構成とすることもできる。
【発明の効果】
【００１１】
このように構成された本発明の鋼管杭では、先端部の下端が開口されるとともに、一方向に傾斜する斜め刃部が形成され、管側面には管の内外を連通させる側面孔が形成されている。
【００１２】
このため、斜め刃部によって容易に地中に貫入できるとともに、先端の開口から管内に土砂が取り込まれても、取り込まれた土砂の一部や水分が側面孔から外部に排出されるので、高い貫入性能を確保することができる。
【００１３】
さらに、側面孔よりも上方の管内に、斜め刃部の傾斜とは逆勾配の逆勾配面部が形成されることで、鋼管杭の傾きを制御することができるので、鋼管杭を真っ直ぐに地中に打ち込むことができる。また、開口から取り込まれた土砂が逆勾配面部で圧縮され、水分が側面孔から排出されることで圧密されるので、軟弱地盤に鋼管杭を打ち込んだ場合であっても、圧密された土砂によって高い先端支持力を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】実施の形態の鋼管杭の構成を説明する説明図である。
【図２】鋼管杭の先端部の構成を説明する図であって、（ａ）は図１のＡ−Ａ矢視方向で見た正面図、（ｂ）は斜視図である。
【図３】実施例１の鋼管杭の先端部の構成を説明する図であって、（ａ）は側面図、（ｂ）は底面図である。
【図４】実施例１の鋼管杭の先端部の構成を説明する図であって、（ａ）は図３（ａ）のＢ−Ｂ矢視方向で見た正面図、（ｂ）は斜視図である。
【図５】実施例２の鋼管杭の先端部の構成を説明する図であって、（ａ）は正面図、（ｂ）は斜視図である。
【図６】実施例２の鋼管杭の作用を説明する説明図である。
【図７】本発明の実施例３の鋼管杭の構成を説明する説明図である。
【図８】本発明の実施例３の鋼管杭の先端部の構成を説明する図であって、（ａ）は図７のＣ−Ｃ矢視方向で見た正面図、（ｂ）は斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明を説明するための実施の形態について図面を参照して説明する。
【００１６】
まず、図１，２を参照しながら、本実施の形態の鋼管杭１の構成について説明する。
【００１７】
この鋼管杭１は、戸建て住宅などの小規模な建物の杭基礎を構成するものであって、例えば直径が70mm−140mm程度の小口径杭への適用が特に適している。
【００１８】
この鋼管杭１は、先端部には貫入促進手段として斜め刃部２が形成され、管内には斜め刃部２の傾斜と逆方向に傾斜する逆勾配面部としての斜め蓋部３が形成される。
【００１９】
この斜め刃部２は、図１に示すように管軸方向Ｚに交差する一方向に傾斜しており、その傾斜面２ａは管軸方向Ｚに直交する管軸直交方向Ｘに対して傾斜角θで傾いている。この傾斜角θは、10度−60度程度に設定することが可能で、図１では傾斜角θを30度にしている。
【００２０】
この斜め刃部２は、例えば円筒形の鋼管の略中央を所定の傾斜角θで切断して形成すれば、一度の切断で２つの鋼管杭の斜め刃部を形成することができる。
【００２１】
また、斜め蓋部３は、図２（ｂ）の斜視図に示すように、管内を斜めに蓋状に遮蔽する楕円形状の鋼板で形成される。この斜め蓋部３の逆勾配面３ａは、図１の側面図に示すように、斜め刃部２の傾斜面２ａとは交差する反対方向に傾斜している。
【００２２】
例えば、この逆勾配面３ａは、斜め刃部２の上端２ｃと交差する管軸直交方向Ｘに平行な対称軸Ｓに対して、傾斜面２ａと側面視略線対称になる角度に形成される。
【００２３】
また、図２（ａ）には、図１のＡ−Ａ矢視方向で見た正面図を示した。この図２（ａ）と図１に示すように、斜め刃部２の上端２ｃの上方の管内面に斜め蓋部３の下端３ｂを溶接などで固定し、斜め刃部２の下端２ｂの上方の管内面に斜め蓋部３の上端３ｃを溶接などで固定する。また、この斜め蓋部３は、全周にわたって管内面に溶接などで固定する。
【００２４】
次に、本実施の形態の鋼管杭１の作用について説明する。
【００２５】
このように構成された本実施の形態の鋼管杭１では、先端部に一方向に傾斜する斜め刃部２が形成されている。このため、鋼管杭１を圧入、又は回転圧入させるために鋼管杭１の杭頭（図示せず）に荷重をかけると、斜め刃部２の下端２ｂに荷重が集中して地盤に斜め刃部２が埋もれていくことになるので、容易に鋼管杭１を地中に貫入させることができる。特に、軟弱地盤に鋼管杭１を打設する場合においては、斜め刃部２による貫入性能の向上の効果が大きい。
【００２６】
また、管内には斜め刃部２の傾斜面２ａとは逆勾配になる逆勾配面３ａを有する斜め蓋部３が形成されている。そして、鋼管杭１の先端開口１ａから土砂が取り込まれると、斜め蓋部３と傾斜面２ａとの間の管内に土砂が集積されて締め固められることになる。ここで、この斜め蓋部３と傾斜面２ａとの間に形成される空間は、図１に示すように斜め刃部２の下端２ｂと斜め蓋部３の上端３ｃとの間で最も広くなり、斜め刃部２の上端２ｃと斜め蓋部３の下端３ｂとの間で最も狭くなる。
【００２７】
このため、斜め刃部２の下端２ｂ上方では取り込まれた土砂から大きな抵抗を受け、斜め刃部２の上端２ｃでは土砂がほとんど取り込まれないので、抵抗は小さくなる。そして、この取り込まれた土砂の抵抗によって、鋼管杭１の斜め刃部２の下端２ｂ側への傾きが抑えられることになる。
【００２８】
すなわち、この斜め蓋部３の傾斜角度及び斜め刃部２の傾斜面２ａの傾斜方向との相対的な方向関係を調整することによって、鋼管杭１の姿勢を制御することが可能になる。
【００２９】
また、このような姿勢制御のための斜め蓋部３の傾斜角度及び方向の調整は、鋼管杭１を打ち込む土質毎におこなうこともできる。
【００３０】
そして、このように斜め刃部２を設けることによって容易に鋼管杭１を地中に貫入できるとともに、斜め蓋部３によって鋼管杭１の傾きを制御することができるので、鋼管杭１を真っ直ぐに地中に打ち込むことができる。
【００３１】
また、斜め刃部２のように管軸直交方向Ｘで鋼管杭１から突起する部分がなく、本実施の形態の鋼管杭１のように管周面に螺旋状突起や螺旋翼などが設けられていなければ、地盤と鋼管杭１周面との付着が鋼管杭１の全長に亘って確保できる。
【００３２】
このため、鋼管杭１の支持力を算定する際に、地盤と杭周面との周面摩擦力を加算することができ、摩擦杭として機能させることができる。また、摩擦杭として支持力を算定できれば、鋼管杭１の杭長を短くすることができ、このような短い杭が貫入される浅い地盤であれば軟らかい地盤も多く、斜め刃部２で充分に鋼管杭１を貫入させることができる。
【００３３】
また、斜め蓋部３が管内を遮蔽する蓋状部材であれば、鋼管杭１の先端が閉塞されるので、地盤と杭先端との接触面積が大きくなる。ここで、鋼管杭１の先端支持力は、地盤の地耐力と杭先端面積との積となるので、斜め蓋部３を設けることによって大きな先端支持力を確保することができる。
【００３４】
さらに、斜め刃部２の上端２ｃの上方に斜め蓋部３の下端３ｂを設け、斜め刃部２の下端２ｂの上方に斜め蓋部３の上端３ｃを設けるのであれば、斜め蓋部３を取り付ける際の位置合わせが容易である。また、このような位置合わせをおこなえば、傾斜面２ａの傾斜方向と正反対の方向に傾斜する逆勾配面３ａを容易に形成することができる。
【００３５】
さらに、斜め刃部２の傾斜と斜め蓋部３の傾斜を、側面視略線対称となる角度に形成すれば、直進性能に優れた鋼管杭１になる可能性が高く、土質などの違いによって所望する直進性能が得られない場合にも、この角度を基準にして容易に調整することができる。
【実施例１】
【００３６】
以下、前記した実施の形態とは別の形態の実施例１について図３，４を参照しながら説明する。なお、前記実施の形態で説明した内容と同一乃至均等な部分の説明については同一符号を付して説明する。
【００３７】
この実施例１の鋼管杭５１は、先端部には貫入促進手段として斜め刃部５２が形成され、管内には斜め刃部５２の傾斜と逆方向に傾斜する逆勾配面部としての斜め帯部５３が形成される。
【００３８】
この斜め刃部５２は、図３（ａ）に示すように管軸方向Ｚに交差する一方向に傾斜している。
【００３９】
また、斜め帯部５３は、図３（ｂ）及び図４に示すように、管内に斜め架け渡される帯状の鋼板で形成される。この斜め帯部５３の逆勾配面５３ａは、図３（ａ）の側面図に示すように、斜め刃部５２の傾斜面５２ａとは交差する反対方向に傾斜している。
【００４０】
例えば、この逆勾配面５３ａは、斜め刃部５２の上端５２ｃと交差する管軸直交方向Ｘに平行な対称軸Ｓに対して、傾斜面５２ａと側面視略線対称になる角度に形成される。
【００４１】
また、図４（ａ）には、図３（ａ）のＢ−Ｂ矢視方向で見た正面図を示した。この図４（ａ）と図３（ａ）に示すように、斜め刃部５２の上端５２ｃの上方の管内面に斜め帯部５３の下端５３ｂを溶接などで固定し、斜め刃部５２の下端５２ｂの上方の管内面に斜め帯部５３の上端５３ｃを溶接などで固定する。
【００４２】
そしてこのように取り付けられた斜め帯部５３の両側には、図３（ｂ）及び図４（ｂ）に示すように、鋼管杭５１の先端開口５１ａに連通される隙間が形成され、先端開口５１ａから管内に侵入する土砂や地下水は、その隙間を通って斜め帯部５３より上方の管内に取り込ませることができる。
【００４３】
このように構成された実施例の鋼管杭５１は、逆勾配面部として管内に架け渡される斜め帯部５３が帯状部材であるため、鋼管杭５１の先端開口５１ａから取り込まれた土砂の一部を管内に取り込むことができる。
【００４４】
このため、鋼管杭５１を貫入する際に、先端開口５１ａから土砂が取り込まれて貫入抵抗が大きくなると、取り込まれた土砂の一部が斜め帯部５３の両側の隙間をすり抜けて管内に取り込まれるので、貫入抵抗を低減することができる。
【００４５】
このような斜め帯部５３の幅と隙間の大きさは、地盤の硬さや粘性などの土質に応じて調整することができる。例えば、鋼管杭５１を貫入させる地盤が硬い場合は隙間を大きくして締め固められた土砂が杭先端に集積されにくい構造にして貫入抵抗を低減させる。反対に、軟らかく流動性が高い地盤に鋼管杭５１を貫入させる場合は、隙間を小さくして締め固められた土砂を杭先端に集積させて高い先端支持力が得られるようにする。
【００４６】
なお、他の構成及び作用効果については、前記実施の形態と略同様であるので説明を省略する。
【実施例２】
【００４７】
以下、前記した実施の形態とは別の形態の実施例２について図５，６を参照しながら説明する。なお、前記実施の形態又は実施例１で説明した内容と同一乃至均等な部分の説明については同一符号を付して説明する。
【００４８】
この実施例２の鋼管杭６１は、先端部の下端が開口された先端開口６１ａとなっている。また、先端部の管側面には、貫入促進手段として複数の側面孔６２，・・・が形成されている。
【００４９】
この側面孔６２，・・・は、管の内外を連通させる貫通孔で、この実施例２では、管の周方向に等間隔で４箇所に形成されている。また、これらの側面孔６２，・・・は、それぞれの対向する位置に別の側面孔６２が設けられた左右対称の配置となっている。
【００５０】
さらに、この側面孔６２，・・・より上方の管内には、蓋状部材としての蓋部６３が架け渡されている。この蓋部６３は、上下方向の管内を遮蔽するように、管内径と略同じ大きさの直径を有する円形の鋼板で形成される。また、この蓋部６３は、溶接などによって鋼管杭６１の管内面に固定される。
【００５１】
また、この蓋部６３と先端開口６１ａとの距離を調整することで、管内に収容可能な土砂の量を調整することができる。
【００５２】
このように構成された実施例２の鋼管杭６１は、先端部の下端が先端開口６１ａとして開放されるとともに、管側面に管の内外を連通させる側面孔６２，・・・が複数、形成されている。
【００５３】
そして、図６に示すように、鋼管杭６１をＷ方向に回転させながら軟弱地盤に貫入すると、先端開口６１ａから水分を多く含んだ土砂Ｇが管内に取り込まれることになる。
【００５４】
このようにして管内に土砂Ｇが取り込まれると、その土砂Ｇ及び水分Ｍの一部は側面孔６２，・・・から管の外部に排出されるので、貫入抵抗が低減されて高い貫入性能を確保することができる。
【００５５】
また、管内に残った土砂Ｇは、鋼管杭６１の貫入に伴って相対的に上昇して蓋部６３の下面に押し付けられることになる。さらに、この土砂Ｇの水分Ｍは、側面孔６２，６２から外部に排出される。
【００５６】
この結果、水分が排出された圧密された土砂Ｇが蓋部６３の下方に堆積することになり、この強度の大きな圧密された土砂Ｇによって、鋼管杭６１の先端支持力が増加することになる。
【００５７】
また、この先端支持力の大きさは、圧密された土砂（締め固められた土砂）を管内に収容できる量を増やすことによって増加させることができる。
【００５８】
さらに、側面孔６２，・・・は、対向する位置にそれぞれ設けられて、鋼管杭６１の形状は左右対称となっているので、貫入させる際の直進性能に優れている。
【００５９】
なお、他の構成及び作用効果については、前記実施の形態又は実施例１と略同様であるので説明を省略する。
【実施例３】
【００６０】
以下、本発明の実施の形態である実施例３について図７，８を参照しながら説明する。なお、前記実施の形態又は他の実施例で説明した内容と同一乃至均等な部分の説明については同一符号を付して説明する。
【００６１】
この実施例３の鋼管杭７１は、前記実施の形態で説明したのと同様に、先端部には貫入促進手段として斜め刃部２が形成され、管内には斜め刃部２の傾斜と逆方向に傾斜する逆勾配面部としての斜め蓋部３が形成される。
【００６２】
また、この鋼管杭７１は、先端部の下端が開口された先端開口７１ａとなっており、先端部の管側面には、貫入促進手段として複数の側面孔７２，７２が形成されている。
【００６３】
この側面孔７２，７２は、管の内外を連通させる貫通孔で、この実施例３では、斜め刃部２を構成する管の周面の２箇所に形成されている。また、これらの側面孔７２，７２は、傾斜面２ａから所定の長さ上方に入った位置であって、斜め蓋部３よりも傾斜面２ａ側に配置される。
【００６４】
このように構成された実施例３の鋼管杭７１は、先端開口７１ａされるとともに、一方向に傾斜する斜め刃部２が形成され、管側面には管の内外を連通させる側面孔７２，７２が形成されている。
【００６５】
このため、斜め刃部２によって容易に地中に貫入できるとともに、先端開口７１ａから管内に土砂Ｇが取り込まれても、取り込まれた土砂Ｇの一部や水分が側面孔７２，７２から外部に排出されるので、高い貫入性能を確保することができる。
【００６６】
さらに、側面孔７２，７２よりも上方の管内に、斜め刃部２の傾斜とは逆勾配の斜め蓋部３が形成されることで、鋼管杭７１の傾きを制御することができるので、鋼管杭７１を真っ直ぐに地中に打ち込むことができる。
【００６７】
また、先端開口７１ａから取り込まれた土砂が斜め蓋部３で圧縮され、水分が側面孔７２，７２から排出されることで圧密されるので、軟弱地盤に鋼管杭７１を打ち込んだ場合であっても、圧密された土砂によって高い先端支持力を得ることができる。
【００６８】
なお、他の構成及び作用効果については、前記実施の形態又は他の実施例と略同様であるので説明を省略する。
【００６９】
以上、図面を参照して、本発明の実施の形態を詳述してきたが、具体的な構成は、この実施の形態又は実施例に限らず、本発明の要旨を逸脱しない程度の設計的変更は、本発明に含まれる。
【００７０】
例えば、前記実施の形態又は前記実施例１では、円筒形の鋼管を加工して鋼管杭１，５１に直接、斜め刃部２，５２を設けたが、これに限定されるものではなく、斜め刃部２が加工された先端シューを円筒形の鋼管の先に取り付けて先端部としてもよい。
【００７１】
また、前記実施の形態又は前記実施例１では、斜め刃部２と斜め蓋部３又は斜め刃部５２と斜め帯部５３を対称軸Ｓに対して線対称に形成したが、これに限定されるものではなく、鋼管杭１，５１の直進性能が向上するように、任意の角度及び方向の斜め蓋部３又は斜め帯部５３に調整することができる。
【００７２】
また、前記実施の形態又は前記実施例２では、斜め蓋部３（又は蓋部６３）によって管内を遮蔽したが、これに限定されるものではなく、斜め蓋部３（又は蓋部６３）に一つ又は複数の貫通孔を設け、鋼管杭１（６１）の先端開口１ａ（６１ａ）から侵入する土砂や地下水を、斜め蓋部３（又は蓋部６３）より上方の管内に取り込ませることができる。このよう貫通孔を設けることによって、土砂の一部が管内に取り込まれて鋼管杭１（６１）の貫入抵抗が低減されたり、先端開口１ａ（６１ａ）から取り込まれた土砂が脱水されて鋼管杭１（６１）の先端支持力が増加したりする。特に、軟弱地盤に鋼管杭１（６１）を打設する場合は、脱水による締め固め効果（圧密効果）が大きい。
【００７３】
さらに、前記実施の形態又は前記実施例１では、斜め蓋部３及び斜め帯部５３の下端３ｂ，５３ｂは、斜め刃部２，５２の上端２ｃ，５２ｃにほとんど隙間を開けることなく取り付けたが、これに限定されるものではなく、斜め蓋部３及び斜め帯部５３の下端３ｂ，５３ｂは斜め刃部２，５２の上端２ｃ，５２ｃから離れた上方にあってもよい。このように、斜め蓋部３及び斜め帯部５３を先端開口１ａ，５１ａから離れた鋼管杭１，５１の内部に設けることで、管内に貫入時の圧力によって締め固められた土砂を収容する量を増やすことができ、鋼管杭１，５１の先端支持力を増加させることができる。
【００７４】
また、前記実施の形態又は前記実施例では、管軸直交方向Ｘに突起のない鋼管杭１，５１，６１について説明したが、これに限定されるものではなく、螺旋状突起を鋼管杭１，５１，６１の周面に設けて回転貫入がしやすい構造にすることもできる。
【００７５】
さらに、前記実施例３では、前記実施の形態と同様の斜め刃部２と斜め蓋部３を備えた鋼管杭７１の管側面に側面孔７２，７２を設けることについて説明したが、これに限定されるものではなく、前記実施例１で説明した斜め刃部５２と斜め帯部５３を備えた鋼管杭５１の管側面に側面孔を設けることもできる。また、斜め蓋部３や斜め帯部５３が設けられていない斜め刃部２を備えた鋼管杭の管側面に側面孔を設けるものであってもよい。また、前記実施例２の鋼管杭６１の先端部に斜め刃部を設けたものであってもよい。
【符号の説明】
【００７６】
Ｚ 管軸方向
Ｘ 管軸直交方向
Ｓ 対象軸
１ 鋼管杭
２ 斜め刃部（貫入促進手段）
２ａ 傾斜面
２ｂ 下端
２ｃ 上端
３ 斜め蓋部（逆勾配面部）
３ａ 逆勾配面
３ｂ 下端
３ｃ 上端
５１ 鋼管杭
５２ 斜め刃部（貫入促進手段）
５２ａ 傾斜面
５２ｂ 下端
５２ｃ 上端
５３ 斜め帯部（逆勾配面部）
５３ａ 逆勾配面
５３ｂ 下端
５３ｃ 上端
６１ 鋼管杭
６１ａ 先端開口（開口）
６２ 側面孔（貫入促進手段）
６３ 蓋部（蓋状部材）
７１ 鋼管杭
７１ａ 先端開口（開口）
７２ 側面孔（貫入促進手段）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、戸建て住宅などの建物の基礎などに使用される鋼管杭に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、地中に鋼管杭を回転圧入することで住宅などの小規模の建物の杭基礎を構築することが知られている。そして、このように鋼管杭を貫入する際の貫入抵抗を低減させるために、鋼管杭の先端部に貫入促進手段を設ける場合がある（特許文献１−３など参照）。
【０００３】
例えば、特許文献１の鋼管杭では、管の周囲に螺旋状の突起を設けるとともに、先端部を一方向の角度で斜めに切断することで刃先を形成し、地盤への貫入抵抗を低減させている。
【０００４】
また、特許文献２では、鋼管杭の先端部をノコ歯状に形成することで貫入促進手段とし、特許文献３では、三角形状の切削刃が形成された杭シューを鋼管杭の先端部に取り付けることで貫入促進手段としている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】実開平４−４１５２６号公報
【特許文献２】特開平１−１４６０１１号公報
【特許文献３】実用新案登録第３０５２２６７号公報
【発明の概要】
【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に開示されているような一方向に傾斜された刃先であれば、押し込み圧力を刃先に集中させ易く、貫入性能を向上させることができるが、鋼管杭の一方側の貫入が先行することになって地中に垂直に打ち込むことが難しくなる。
【０００７】
また、杭が斜めに打設されると、鉛直支持力が低減されるおそれがあるうえに、隣接して打設される他の杭と干渉して、打設に支障をきたすおそれがある。
【０００８】
そこで、本発明は、貫入性能が高いうえに、貫入時の直進性能に優れた鋼管杭を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記目的を達成するために、本発明の鋼管杭は、先端部に貫入促進手段が形成された鋼管杭であって、前記先端部は下端が開口されるとともに、前記貫入促進手段として管軸方向に交差する一方向に傾斜する斜め刃部が形成され、その管側面には管の内外を連通させる側面孔が形成されることを特徴とする。
【００１０】
ここで、前記側面孔よりも上方の管内に、前記斜め刃部の傾斜と逆方向に傾斜する逆勾配面部が形成される構成とすることもできる。
【発明の効果】
【００１１】
このように構成された本発明の鋼管杭では、先端部の下端が開口されるとともに、一方向に傾斜する斜め刃部が形成され、管側面には管の内外を連通させる側面孔が形成されている。
【００１２】
このため、斜め刃部によって容易に地中に貫入できるとともに、先端の開口から管内に土砂が取り込まれても、取り込まれた土砂の一部や水分が側面孔から外部に排出されるので、高い貫入性能を確保することができる。
【００１３】
さらに、側面孔よりも上方の管内に、斜め刃部の傾斜とは逆勾配の逆勾配面部が形成されることで、鋼管杭の傾きを制御することができるので、鋼管杭を真っ直ぐに地中に打ち込むことができる。また、開口から取り込まれた土砂が逆勾配面部で圧縮され、水分が側面孔から排出されることで圧密されるので、軟弱地盤に鋼管杭を打ち込んだ場合であっても、圧密された土砂によって高い先端支持力を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】実施の形態の鋼管杭の構成を説明する説明図である。
【図２】鋼管杭の先端部の構成を説明する図であって、（ａ）は図１のＡ−Ａ矢視方向で見た正面図、（ｂ）は斜視図である。
【図３】実施例１の鋼管杭の先端部の構成を説明する図であって、（ａ）は側面図、（ｂ）は底面図である。
【図４】実施例１の鋼管杭の先端部の構成を説明する図であって、（ａ）は図３（ａ）のＢ−Ｂ矢視方向で見た正面図、（ｂ）は斜視図である。
【図５】実施例２の鋼管杭の先端部の構成を説明する図であって、（ａ）は正面図、（ｂ）は斜視図である。
【図６】実施例２の鋼管杭の作用を説明する説明図である。
【図７】本発明の実施例３の鋼管杭の構成を説明する説明図である。
【図８】本発明の実施例３の鋼管杭の先端部の構成を説明する図であって、（ａ）は図７のＣ−Ｃ矢視方向で見た正面図、（ｂ）は斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明を説明するための実施の形態について図面を参照して説明する。
【００１６】
まず、図１，２を参照しながら、本実施の形態の鋼管杭１の構成について説明する。
【００１７】
この鋼管杭１は、戸建て住宅などの小規模な建物の杭基礎を構成するものであって、例えば直径が70mm−140mm程度の小口径杭への適用が特に適している。
【００１８】
この鋼管杭１は、先端部には貫入促進手段として斜め刃部２が形成され、管内には斜め刃部２の傾斜と逆方向に傾斜する逆勾配面部としての斜め蓋部３が形成される。
【００１９】
この斜め刃部２は、図１に示すように管軸方向Ｚに交差する一方向に傾斜しており、その傾斜面２ａは管軸方向Ｚに直交する管軸直交方向Ｘに対して傾斜角θで傾いている。この傾斜角θは、10度−60度程度に設定することが可能で、図１では傾斜角θを30度にしている。
【００２０】
この斜め刃部２は、例えば円筒形の鋼管の略中央を所定の傾斜角θで切断して形成すれば、一度の切断で２つの鋼管杭の斜め刃部を形成することができる。
【００２１】
また、斜め蓋部３は、図２（ｂ）の斜視図に示すように、管内を斜めに蓋状に遮蔽する楕円形状の鋼板で形成される。この斜め蓋部３の逆勾配面３ａは、図１の側面図に示すように、斜め刃部２の傾斜面２ａとは交差する反対方向に傾斜している。
【００２２】
例えば、この逆勾配面３ａは、斜め刃部２の上端２ｃと交差する管軸直交方向Ｘに平行な対称軸Ｓに対して、傾斜面２ａと側面視略線対称になる角度に形成される。
【００２３】
また、図２（ａ）には、図１のＡ−Ａ矢視方向で見た正面図を示した。この図２（ａ）と図１に示すように、斜め刃部２の上端２ｃの上方の管内面に斜め蓋部３の下端３ｂを溶接などで固定し、斜め刃部２の下端２ｂの上方の管内面に斜め蓋部３の上端３ｃを溶接などで固定する。また、この斜め蓋部３は、全周にわたって管内面に溶接などで固定する。
【００２４】
次に、本実施の形態の鋼管杭１の作用について説明する。
【００２５】
このように構成された本実施の形態の鋼管杭１では、先端部に一方向に傾斜する斜め刃部２が形成されている。このため、鋼管杭１を圧入、又は回転圧入させるために鋼管杭１の杭頭（図示せず）に荷重をかけると、斜め刃部２の下端２ｂに荷重が集中して地盤に斜め刃部２が埋もれていくことになるので、容易に鋼管杭１を地中に貫入させることができる。特に、軟弱地盤に鋼管杭１を打設する場合においては、斜め刃部２による貫入性能の向上の効果が大きい。
【００２６】
また、管内には斜め刃部２の傾斜面２ａとは逆勾配になる逆勾配面３ａを有する斜め蓋部３が形成されている。そして、鋼管杭１の先端開口１ａから土砂が取り込まれると、斜め蓋部３と傾斜面２ａとの間の管内に土砂が集積されて締め固められることになる。ここで、この斜め蓋部３と傾斜面２ａとの間に形成される空間は、図１に示すように斜め刃部２の下端２ｂと斜め蓋部３の上端３ｃとの間で最も広くなり、斜め刃部２の上端２ｃと斜め蓋部３の下端３ｂとの間で最も狭くなる。
【００２７】
このため、斜め刃部２の下端２ｂ上方では取り込まれた土砂から大きな抵抗を受け、斜め刃部２の上端２ｃでは土砂がほとんど取り込まれないので、抵抗は小さくなる。そして、この取り込まれた土砂の抵抗によって、鋼管杭１の斜め刃部２の下端２ｂ側への傾きが抑えられることになる。
【００２８】
すなわち、この斜め蓋部３の傾斜角度及び斜め刃部２の傾斜面２ａの傾斜方向との相対的な方向関係を調整することによって、鋼管杭１の姿勢を制御することが可能になる。
【００２９】
また、このような姿勢制御のための斜め蓋部３の傾斜角度及び方向の調整は、鋼管杭１を打ち込む土質毎におこなうこともできる。
【００３０】
そして、このように斜め刃部２を設けることによって容易に鋼管杭１を地中に貫入できるとともに、斜め蓋部３によって鋼管杭１の傾きを制御することができるので、鋼管杭１を真っ直ぐに地中に打ち込むことができる。
【００３１】
また、斜め刃部２のように管軸直交方向Ｘで鋼管杭１から突起する部分がなく、本実施の形態の鋼管杭１のように管周面に螺旋状突起や螺旋翼などが設けられていなければ、地盤と鋼管杭１周面との付着が鋼管杭１の全長に亘って確保できる。
【００３２】
このため、鋼管杭１の支持力を算定する際に、地盤と杭周面との周面摩擦力を加算することができ、摩擦杭として機能させることができる。また、摩擦杭として支持力を算定できれば、鋼管杭１の杭長を短くすることができ、このような短い杭が貫入される浅い地盤であれば軟らかい地盤も多く、斜め刃部２で充分に鋼管杭１を貫入させることができる。
【００３３】
また、斜め蓋部３が管内を遮蔽する蓋状部材であれば、鋼管杭１の先端が閉塞されるので、地盤と杭先端との接触面積が大きくなる。ここで、鋼管杭１の先端支持力は、地盤の地耐力と杭先端面積との積となるので、斜め蓋部３を設けることによって大きな先端支持力を確保することができる。
【００３４】
さらに、斜め刃部２の上端２ｃの上方に斜め蓋部３の下端３ｂを設け、斜め刃部２の下端２ｂの上方に斜め蓋部３の上端３ｃを設けるのであれば、斜め蓋部３を取り付ける際の位置合わせが容易である。また、このような位置合わせをおこなえば、傾斜面２ａの傾斜方向と正反対の方向に傾斜する逆勾配面３ａを容易に形成することができる。
【００３５】
さらに、斜め刃部２の傾斜と斜め蓋部３の傾斜を、側面視略線対称となる角度に形成すれば、直進性能に優れた鋼管杭１になる可能性が高く、土質などの違いによって所望する直進性能が得られない場合にも、この角度を基準にして容易に調整することができる。
【実施例１】
【００３６】
以下、前記した実施の形態とは別の形態の実施例１について図３，４を参照しながら説明する。なお、前記実施の形態で説明した内容と同一乃至均等な部分の説明については同一符号を付して説明する。
【００３７】
この実施例１の鋼管杭５１は、先端部には貫入促進手段として斜め刃部５２が形成され、管内には斜め刃部５２の傾斜と逆方向に傾斜する逆勾配面部としての斜め帯部５３が形成される。
【００３８】
この斜め刃部５２は、図３（ａ）に示すように管軸方向Ｚに交差する一方向に傾斜している。
【００３９】
また、斜め帯部５３は、図３（ｂ）及び図４に示すように、管内に斜め架け渡される帯状の鋼板で形成される。この斜め帯部５３の逆勾配面５３ａは、図３（ａ）の側面図に示すように、斜め刃部５２の傾斜面５２ａとは交差する反対方向に傾斜している。
【００４０】
例えば、この逆勾配面５３ａは、斜め刃部５２の上端５２ｃと交差する管軸直交方向Ｘに平行な対称軸Ｓに対して、傾斜面５２ａと側面視略線対称になる角度に形成される。
【００４１】
また、図４（ａ）には、図３（ａ）のＢ−Ｂ矢視方向で見た正面図を示した。この図４（ａ）と図３（ａ）に示すように、斜め刃部５２の上端５２ｃの上方の管内面に斜め帯部５３の下端５３ｂを溶接などで固定し、斜め刃部５２の下端５２ｂの上方の管内面に斜め帯部５３の上端５３ｃを溶接などで固定する。
【００４２】
そしてこのように取り付けられた斜め帯部５３の両側には、図３（ｂ）及び図４（ｂ）に示すように、鋼管杭５１の先端開口５１ａに連通される隙間が形成され、先端開口５１ａから管内に侵入する土砂や地下水は、その隙間を通って斜め帯部５３より上方の管内に取り込ませることができる。
【００４３】
このように構成された実施例の鋼管杭５１は、逆勾配面部として管内に架け渡される斜め帯部５３が帯状部材であるため、鋼管杭５１の先端開口５１ａから取り込まれた土砂の一部を管内に取り込むことができる。
【００４４】
このため、鋼管杭５１を貫入する際に、先端開口５１ａから土砂が取り込まれて貫入抵抗が大きくなると、取り込まれた土砂の一部が斜め帯部５３の両側の隙間をすり抜けて管内に取り込まれるので、貫入抵抗を低減することができる。
【００４５】
このような斜め帯部５３の幅と隙間の大きさは、地盤の硬さや粘性などの土質に応じて調整することができる。例えば、鋼管杭５１を貫入させる地盤が硬い場合は隙間を大きくして締め固められた土砂が杭先端に集積されにくい構造にして貫入抵抗を低減させる。反対に、軟らかく流動性が高い地盤に鋼管杭５１を貫入させる場合は、隙間を小さくして締め固められた土砂を杭先端に集積させて高い先端支持力が得られるようにする。
【００４６】
なお、他の構成及び作用効果については、前記実施の形態と略同様であるので説明を省略する。
【実施例２】
【００４７】
以下、前記した実施の形態とは別の形態の実施例２について図５，６を参照しながら説明する。なお、前記実施の形態又は実施例１で説明した内容と同一乃至均等な部分の説明については同一符号を付して説明する。
【００４８】
この実施例２の鋼管杭６１は、先端部の下端が開口された先端開口６１ａとなっている。また、先端部の管側面には、貫入促進手段として複数の側面孔６２，・・・が形成されている。
【００４９】
この側面孔６２，・・・は、管の内外を連通させる貫通孔で、この実施例２では、管の周方向に等間隔で４箇所に形成されている。また、これらの側面孔６２，・・・は、それぞれの対向する位置に別の側面孔６２が設けられた左右対称の配置となっている。
【００５０】
さらに、この側面孔６２，・・・より上方の管内には、蓋状部材としての蓋部６３が架け渡されている。この蓋部６３は、上下方向の管内を遮蔽するように、管内径と略同じ大きさの直径を有する円形の鋼板で形成される。また、この蓋部６３は、溶接などによって鋼管杭６１の管内面に固定される。
【００５１】
また、この蓋部６３と先端開口６１ａとの距離を調整することで、管内に収容可能な土砂の量を調整することができる。
【００５２】
このように構成された実施例２の鋼管杭６１は、先端部の下端が先端開口６１ａとして開放されるとともに、管側面に管の内外を連通させる側面孔６２，・・・が複数、形成されている。
【００５３】
そして、図６に示すように、鋼管杭６１をＷ方向に回転させながら軟弱地盤に貫入すると、先端開口６１ａから水分を多く含んだ土砂Ｇが管内に取り込まれることになる。
【００５４】
このようにして管内に土砂Ｇが取り込まれると、その土砂Ｇ及び水分Ｍの一部は側面孔６２，・・・から管の外部に排出されるので、貫入抵抗が低減されて高い貫入性能を確保することができる。
【００５５】
また、管内に残った土砂Ｇは、鋼管杭６１の貫入に伴って相対的に上昇して蓋部６３の下面に押し付けられることになる。さらに、この土砂Ｇの水分Ｍは、側面孔６２，６２から外部に排出される。
【００５６】
この結果、水分が排出された圧密された土砂Ｇが蓋部６３の下方に堆積することになり、この強度の大きな圧密された土砂Ｇによって、鋼管杭６１の先端支持力が増加することになる。
【００５７】
また、この先端支持力の大きさは、圧密された土砂（締め固められた土砂）を管内に収容できる量を増やすことによって増加させることができる。
【００５８】
さらに、側面孔６２，・・・は、対向する位置にそれぞれ設けられて、鋼管杭６１の形状は左右対称となっているので、貫入させる際の直進性能に優れている。
【００５９】
なお、他の構成及び作用効果については、前記実施の形態又は実施例１と略同様であるので説明を省略する。
【実施例３】
【００６０】
以下、本発明の実施の形態である実施例３について図７，８を参照しながら説明する。なお、前記実施の形態又は他の実施例で説明した内容と同一乃至均等な部分の説明については同一符号を付して説明する。
【００６１】
この実施例３の鋼管杭７１は、前記実施の形態で説明したのと同様に、先端部には貫入促進手段として斜め刃部２が形成され、管内には斜め刃部２の傾斜と逆方向に傾斜する逆勾配面部としての斜め蓋部３が形成される。
【００６２】
また、この鋼管杭７１は、先端部の下端が開口された先端開口７１ａとなっており、先端部の管側面には、貫入促進手段として複数の側面孔７２，７２が形成されている。
【００６３】
この側面孔７２，７２は、管の内外を連通させる貫通孔で、この実施例３では、斜め刃部２を構成する管の周面の２箇所に形成されている。また、これらの側面孔７２，７２は、傾斜面２ａから所定の長さ上方に入った位置であって、斜め蓋部３よりも傾斜面２ａ側に配置される。
【００６４】
このように構成された実施例３の鋼管杭７１は、先端開口７１ａされるとともに、一方向に傾斜する斜め刃部２が形成され、管側面には管の内外を連通させる側面孔７２，７２が形成されている。
【００６５】
このため、斜め刃部２によって容易に地中に貫入できるとともに、先端開口７１ａから管内に土砂Ｇが取り込まれても、取り込まれた土砂Ｇの一部や水分が側面孔７２，７２から外部に排出されるので、高い貫入性能を確保することができる。
【００６６】
さらに、側面孔７２，７２よりも上方の管内に、斜め刃部２の傾斜とは逆勾配の斜め蓋部３が形成されることで、鋼管杭７１の傾きを制御することができるので、鋼管杭７１を真っ直ぐに地中に打ち込むことができる。
【００６７】
また、先端開口７１ａから取り込まれた土砂が斜め蓋部３で圧縮され、水分が側面孔７２，７２から排出されることで圧密されるので、軟弱地盤に鋼管杭７１を打ち込んだ場合であっても、圧密された土砂によって高い先端支持力を得ることができる。
【００６８】
なお、他の構成及び作用効果については、前記実施の形態又は他の実施例と略同様であるので説明を省略する。
【００６９】
以上、図面を参照して、本発明の実施の形態を詳述してきたが、具体的な構成は、この実施の形態又は実施例に限らず、本発明の要旨を逸脱しない程度の設計的変更は、本発明に含まれる。
【００７０】
例えば、前記実施の形態又は前記実施例１では、円筒形の鋼管を加工して鋼管杭１，５１に直接、斜め刃部２，５２を設けたが、これに限定されるものではなく、斜め刃部２が加工された先端シューを円筒形の鋼管の先に取り付けて先端部としてもよい。
【００７１】
また、前記実施の形態又は前記実施例１では、斜め刃部２と斜め蓋部３又は斜め刃部５２と斜め帯部５３を対称軸Ｓに対して線対称に形成したが、これに限定されるものではなく、鋼管杭１，５１の直進性能が向上するように、任意の角度及び方向の斜め蓋部３又は斜め帯部５３に調整することができる。
【００７２】
また、前記実施の形態又は前記実施例２では、斜め蓋部３（又は蓋部６３）によって管内を遮蔽したが、これに限定されるものではなく、斜め蓋部３（又は蓋部６３）に一つ又は複数の貫通孔を設け、鋼管杭１（６１）の先端開口１ａ（６１ａ）から侵入する土砂や地下水を、斜め蓋部３（又は蓋部６３）より上方の管内に取り込ませることができる。このよう貫通孔を設けることによって、土砂の一部が管内に取り込まれて鋼管杭１（６１）の貫入抵抗が低減されたり、先端開口１ａ（６１ａ）から取り込まれた土砂が脱水されて鋼管杭１（６１）の先端支持力が増加したりする。特に、軟弱地盤に鋼管杭１（６１）を打設する場合は、脱水による締め固め効果（圧密効果）が大きい。
【００７３】
さらに、前記実施の形態又は前記実施例１では、斜め蓋部３及び斜め帯部５３の下端３ｂ，５３ｂは、斜め刃部２，５２の上端２ｃ，５２ｃにほとんど隙間を開けることなく取り付けたが、これに限定されるものではなく、斜め蓋部３及び斜め帯部５３の下端３ｂ，５３ｂは斜め刃部２，５２の上端２ｃ，５２ｃから離れた上方にあってもよい。このように、斜め蓋部３及び斜め帯部５３を先端開口１ａ，５１ａから離れた鋼管杭１，５１の内部に設けることで、管内に貫入時の圧力によって締め固められた土砂を収容する量を増やすことができ、鋼管杭１，５１の先端支持力を増加させることができる。
【００７４】
また、前記実施の形態又は前記実施例では、管軸直交方向Ｘに突起のない鋼管杭１，５１，６１について説明したが、これに限定されるものではなく、螺旋状突起を鋼管杭１，５１，６１の周面に設けて回転貫入がしやすい構造にすることもできる。
【００７５】
さらに、前記実施例３では、前記実施の形態と同様の斜め刃部２と斜め蓋部３を備えた鋼管杭７１の管側面に側面孔７２，７２を設けることについて説明したが、これに限定されるものではなく、前記実施例１で説明した斜め刃部５２と斜め帯部５３を備えた鋼管杭５１の管側面に側面孔を設けることもできる。また、斜め蓋部３や斜め帯部５３が設けられていない斜め刃部２を備えた鋼管杭の管側面に側面孔を設けるものであってもよい。また、前記実施例２の鋼管杭６１の先端部に斜め刃部を設けたものであってもよい。
【符号の説明】
【００７６】
Ｚ 管軸方向
Ｘ 管軸直交方向
Ｓ 対象軸
１ 鋼管杭
２ 斜め刃部（貫入促進手段）
２ａ 傾斜面
２ｂ 下端
２ｃ 上端
３ 斜め蓋部（逆勾配面部）
３ａ 逆勾配面
３ｂ 下端
３ｃ 上端
５１ 鋼管杭
５２ 斜め刃部（貫入促進手段）
５２ａ 傾斜面
５２ｂ 下端
５２ｃ 上端
５３ 斜め帯部（逆勾配面部）
５３ａ 逆勾配面
５３ｂ 下端
５３ｃ 上端
６１ 鋼管杭
６１ａ 先端開口（開口）
６２ 側面孔（貫入促進手段）
６３ 蓋部（蓋状部材）
７１ 鋼管杭
７１ａ 先端開口（開口）
７２ 側面孔（貫入促進手段）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
先端部に貫入促進手段が形成された鋼管杭であって、
前記先端部は下端が開口されるとともに、前記貫入促進手段として管軸方向に交差する一方向に傾斜する斜め刃部が形成され、その管側面には管の内外を連通させる側面孔が形成されることを特徴とする鋼管杭。
【請求項２】
前記側面孔よりも上方の管内に、前記斜め刃部の傾斜と逆方向に傾斜する逆勾配面部が形成されることを特徴とする請求項１に記載の鋼管杭。
【請求項１】
先端部に貫入促進手段が形成された鋼管杭であって、
前記先端部は下端が開口されるとともに、前記貫入促進手段として管軸方向に交差する一方向に傾斜する斜め刃部が形成され、その管側面には管の内外を連通させる側面孔が形成されることを特徴とする鋼管杭。
【請求項２】
前記側面孔よりも上方の管内に、前記斜め刃部の傾斜と逆方向に傾斜する逆勾配面部が形成されることを特徴とする請求項１に記載の鋼管杭。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１２−１５８９７９（Ｐ２０１２−１５８９７９Ａ）
【公開日】平成２４年８月２３日（２０１２．８．２３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−９６８７５（Ｐ２０１２−９６８７５）
【出願日】平成２４年４月２０日（２０１２．４．２０）
【分割の表示】特願２００８−１６０１９６（Ｐ２００８−１６０１９６）の分割
【原出願日】平成２０年６月１９日（２００８．６．１９）
【出願人】（０００００２１７４）積水化学工業株式会社 (5,781)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年８月２３日（２０１２．８．２３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２４年４月２０日（２０１２．４．２０）
【分割の表示】特願２００８−１６０１９６（Ｐ２００８−１６０１９６）の分割
【原出願日】平成２０年６月１９日（２００８．６．１９）
【出願人】（０００００２１７４）積水化学工業株式会社 (5,781)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]