JP3758161B2 - Steel pipe foundation pile - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、中低層のアパート、マンション等の建物や倉庫の基礎杭であり、より詳しくは、杭先端に切削刃(切削羽根)及び支持羽根(掘進羽根)を備え、下方に押圧しながら杭を回転させて無振動、無騒音、無排土で杭打ちし、所望支持層への杭打ち施工可能なものであり、建築物の基礎工事の技術分野に属するものである。
【0002】
【従来の技術】
【特許文献1】
特公平2−62648号公報
【特許文献2】
実公昭4−39293号公報
〔従来例1(図5)〕
鋼管杭の先端に掘削刃及び螺旋翼を備えたものは特公平2−62648号公報で提案されている。
即ち、図5に示す如く、鋼管製の杭本体の先端を底板で閉止し、底板には下方に向けて掘削刃の2片を突設し、杭本体の下端部には外周面に沿って翼幅の大きい螺旋翼をほぼ1巻きに亘り突設している。
【0003】
そして、軟弱地盤にねじ込むように回転させながら地中に押圧し、下端の掘削刃によって杭本体先端の土砂を掘削軟化させて、杭側面の未掘削土砂中に螺旋翼を喰い込ませ、土の耐力を反力として杭体を回転推進しつつ、掘削軟化した土砂を杭側面に押出圧縮し、無排土で地中に杭体をねじ込んで行くものである。
【0004】
〔従来例2(図6)〕
また、ねじ込み杭の先端を円錐部として円錐部周面に多数の刃を付設したものも実公平4−39293号公報により提案されている。
即ち、図6に示す如く、杭部材には内部をコンクリート充填すると共に下端に雌ネジ部材を、上端に雄ネジ部材を配置して接続長尺化可能とし、円錐状で杭部材の外径より大きめの先端シューの内部にもコンクリート充填すると共に、上端中央に雄ネジ部材を突設し、シュー外周面には多数の刃を螺旋状に分散形態で取付け、該シューを杭部材の先端に螺合固定してねじ込み杭とするものである。
【0005】
そして、杭部材の上端に回転を与えながら杭部材を地中にねじ込み、新たな杭部材をネジ接合してねじ込むことにより、杭部材間の接合部で接合強度が増し、更に、杭部材より大径の先端シューにより杭部材の地中への貫入を容易とするものである。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
従来例1(図5)のものは、無振動、無騒音、無排土で杭打ち出来るものではあるが、杭本体の外径のほぼ2〜3倍の外径を有する螺旋翼を内周端縁の鋼管外周に巻き付け溶接するのは煩雑、且つ熟練を要する困難な作業であり、底板の鋼管端への溶接取付け、及び掘削刃の底板への溶接取付けも煩雑な作業である。
【0007】
そして、先端が底板であって底板外周部に掘削刃が存在するため、地盤の浅い所に硬い地層のある場合や、支持地盤までに特に硬い地層は無くても途中の杭先端位置に転石や岩塊等の障害物がある場合には、杭先端の底板が障害物を貫通することは出来なく、所定地盤深度まで杭を打込むことが出来ない。
しかも、螺旋翼が連続1ピッチ長であるため、掘進突入作用点(螺旋翼下端)が外周の1点のみとなること、及び先端が底板であることにより、杭1は掘進時に芯ずれを生じ易く、平滑な掘進作用が期待出来ない。
【0008】
また、従来例2のものにあっても、杭部材外周への拡径翼の溶接取付けや先端シューの外殻表面への刃の溶接取付けは、従来例1のものと同様、煩雑、且つ熟練を要する困難な作業であり、例え型鋳造しようとしても、先端シューの外形及び多数の刃の配置形態から型枠組みが非常に煩雑、且つ困難であるため、分割鋳造品の溶接一体化となって均質強度を有する先端シューの製造が困難であると共に、製作コストも高くなる。
【0009】
そして、先端シューの外径は杭本体の杭部材外径より大であるため、杭打込時には、杭本体外周面の土質は先端シューによって切削されて杭部材の貫入は容易とはなるが、杭部材外周部の土質を切削するため、摩擦杭としての杭部材外周面の摩擦支持力は低下する。
しかも、先端シューが円錐形態であるため、掘進作業中の地盤の硬度(N値)の変化の検出把握が困難である。
【0010】
本発明は、これら摩擦杭の問題点を、解決又は改善するものであり、低コストで製作出来、且つ、転石や岩塊の存在する土質でも所定位置に杭打ち出来る切削力を発揮し、所望N値への到達が容易に把握出来、且つ、強大な杭支持力を発揮する新規な頭部を備えた鋼管基礎杭を提供するものである。
【0011】
【課題を解決するための手段、及び作用】
本発明鋼管杭Pは、例えば図1に示す如く、鋼管1の先端に、円筒部20及び先端面Tsを有する裁頭円錐ヘッド21から成る頭部2を嵌合固着した杭Pであって、頭部2は、円筒部20の基端2Bに鋼管1内への嵌入用の突出胴22を備え、基端2Bの突出胴周面には適宜間隔で当接片25を備え、円筒部20には各掘進羽根23,23´を、円錐ヘッド21には各切削羽根24,24´を、各掘進羽根相互、及び各切削羽根相互が外周面上に略半周の傾斜形態で、且つ、180°回転対称に、配置したものである。
【0012】
尚、「180°回転対称」とは、図1の軸線X−Xに対して180°回転させれば同一形態が表出することを意味し、例えば図1に於いて、頭部2上の掘進羽根23及び切削羽根24が左側下降形態で表出し、掘進羽根23´及び切削羽根24´が裏側で右側下降形態となっているが、頭部を軸線X−Xの周りに180°回転させれば、裏側の掘進羽根23´及び切削羽根24´が表出し、且つ図1の掘進羽根23及び切削羽根24の位置を占めることを意味する。
【0013】
また、掘進羽根23,23´の傾斜角及び切削羽根24,24´の傾斜角は、必要に応じて決定するものであり、杭Pの回転押込み、即ち頭部2の回転押込み時に円筒部20上の掘進羽根23,23´が杭Pの掘進案内を、円錐ヘッド21上の切削羽根24,24´が杭先端の地山を切削すれば良い。
また、先端面Tsは、杭の貫入時の圧力変化の検出を容易にするものであって、貫入抵抗の増加を最小限に抑制する必要上、5〜10cm径の小面積の平面であるのが好ましい。
【0014】
従って、頭部2を鋼管1先端に嵌着固定するため、頭部2を別体として型鋳造して鋼管に溶接すれば良く、複雑な形態の頭部2を備えた杭Pが合理的に製作出来る。
また、頭部2の外周面に配置した各掘進羽根23,23´、及び切削羽根24,24´が180°対称の略半周羽根であるため、頭部2は2分割型を用いて容易に鋳造出来る。
【0015】
更に、頭部2が先端に先端面Tsを備えているため、掘進作業中には先端面Tsが貫入抵抗力の受圧面として作用することにより、土質の抵抗力変化の感知が容易となり、掘進作業中にN値の増大域をオーガーのトルク負荷の増加として鋭敏に感知出来、所定N値の支持層までの各杭毎の打込みが容易となり、各杭が均斉な支持力を備えた基礎杭打込み施工が可能となる。
【0016】
また、各羽根23,23´及び24,24´は、略半周で180°対称配置、即ち、分割対称配置であるため、頭部上での羽根23,24の配置域長Z23,Z24は、連続螺旋形態での羽根長さ配置域の1/2長さ内に収めることが出来、即ち、螺旋半周内に螺旋1周分の羽根を収めることが出来、限られた長さの頭部2上での各羽根の傾斜角の設定の自由度があり、掘進羽根23,23´間は土詰りの生じない配置と出来、切削羽根24,24´間は、切削力向上の傾斜角と出来る。
【0017】
しかも、各掘進羽根23,23´、及び各切削羽根24,24´相互が180°対称であるため、杭Pの回転押込み時には、掘進作用応力、及び切削作用応力が180°対称で協同作用し、地山の同一水準位置で2個所同一の切削及び掘進作用が生じるため、杭Pの切削及び掘進作用が平滑となる。
【0018】
また、本発明杭Pにあっては、頭部2の円筒部20が基端に鋼管内への嵌入用の突出胴22を備え、基端2Bの突出胴周面には適宜間隔で当接片25を備えるのが必須であるが、当接片25は、図1に示す如く、鋼管1の先端1Tの頭部2基端2Bへの当接ストッパーとして作用するものであり、各当接片25が同形態で鋼管先端と当接するために、各当接片25は、少なくとも基端2Bからの突出寸法aは等しくするのが好ましい。
【0019】
従って、頭部2の鋼管先端への嵌合は、突出胴22の嵌入によって容易であり、当接片25で形成される幅a(当接片突出寸法)の突出胴22上の間隔Sを溶接用肉盛り代として、当接片25を含む間隔Sを杭径D1と面一に肉盛り溶接することにより、頭部2と鋼管1との均斉、且つ強固な溶接が可能となり、本発明鋼管杭Pの製作が容易となる。
【0020】
第2の発明の鋼管杭2は、例えば図1に示す如く、鋼管1の先端に、円筒部20及び先端面Tsを有する裁頭円錐ヘッド2から成る頭部2を嵌合固着した杭Pであって、円筒部20には、各掘進羽根23,23´が緩傾斜角θ23の略1/2周のスパイラル配置であり、円錐ヘッド21上には、各切削羽根24,24´が急傾斜角θ24の略1/2周スパイラル配置で、各掘進羽根23,23´相互、及び各切削羽根24,24´相互が、外周面上に180°回転対称に配置したものである。
この場合、緩傾斜角θ23の掘進羽根23,23´が地山を切り崩すことなく回転して杭Pに推力を発生させても、急傾斜角θ24の切削羽根24,24´の回転は杭先端部の地山に対して切削分力を発生させて地山の切削作用を奏する。
【0021】
従って、円錐ヘッド21の小面積の先端面Tsを備えた円錐周面の地山への突入作用と相俟って、円錐ヘッド21部での地山の切削、切り崩し作用と、円筒部20での推力発生作用とによって、鋼管杭Pは杭P外周面の地山を切削軟化させることなく、転石や岩塊の存在する地層にも所定どおりの平滑杭打ちが可能となり、打込んだ鋼管杭Pは、掘進羽根23,23´が緩傾斜であるための大きな支持力と、鋼管杭Pの外周面での摩擦支持力とによって必要、且つ十分な支持力を発揮する。
【0022】
また、当接片25外面を円筒部20の外周と面一形態とし、頭部2基端の突出胴22を鋼管1内に嵌入して、当接片25によって形成された頭部基端2Bと鋼管先端1Tとの間隔Sを溶接肉盛りするのが頭部2と鋼管1との嵌合固着上好都合である。
この場合、当接片25の型枠形成が容易であるとともに、溶接時の間隔S内への面一の肉盛り溶接作業が容易となり、強固な溶接一体化が可能である。
【0023】
また、本発明鋼管杭Pにあっては、円筒部20の外径D20が鋼管1の外径D1と同径であり、掘進羽根23,23´の外径D23が鋼管外径D1の略1.5〜2倍径であり、且つ、切削羽根24,24´の外径D24が鋼管外径D1と同等かそれ以下であるのが好ましい。
この場合、円筒部20の外径D20が鋼管外径D1と同径であることにより杭Pの貫入が平滑となり、掘進羽根23,23´は、杭打ち後は支持羽根として機能するので、外径D23が鋼管外径D1の1.5倍以上あれば支持力が発揮出来、外径D23が鋼管外径D1の2倍以上であれば掘進回転負荷が強大となって作業性に問題が生じるため、D23=1.5〜2D1が作業性及び杭支持性面から好ましい。
【0024】
そして、切削羽根24,24´は、杭先端の地山を切削軟化させるため、鋼管1の外周部を切削軟化させると杭Pの側周面での摩擦支持力が極端に減少するので、切削羽根24,24´の作用範囲を杭外径D1内に留めるのが好ましい。
従って、円筒部外径D20、鋼管外径D1、掘進羽根外径D23、切削羽根外径D24を上記条件に設定すれば、合理的な杭回転応力の下に、必要、且つ十分な支持力を有する基礎杭Pの平滑な打込み施工が出来る。
【0025】
また、各切削羽根24,24´の羽根幅W24が基端24Bから先端24Tへと漸増しているのが好ましい。
切削羽根24,24´を配置する円錐ヘッド21は、その先端面Tsを備えた円錐周面と円錐周面の切削羽根24,24´とによって、浅い所の硬い地層、転石や岩塊の存在する地層を貫通させるためであり、円錐ヘッド21の長さL21は、強度面から円錐ヘッド径、即ち円筒部径D20と略同等長さに抑えるのが好ましい。
【0026】
この場合、切削羽根24,24´の幅W24を基端24Bから先端24Tへ漸増する形態とすれば、比較的に短い円錐ヘッド長L21の円錐表面に比較的急傾斜角θ24で一対の長い切削羽根24,24´を180°対称に配置出来、切削羽根径D24が鋼管杭径(鋼管径)D1を超えない寸法内で長い切削羽根24,24´の取付けが可能となる。
【0027】
従って、円錐ヘッド21は、鋼管杭Pの外周面の対地層摩擦力を減じることなく、即ち、鋼管杭Pの外周面の地層を切削することなく、鋼管径D1の範囲内での杭先端の地山に強力な切削作用を奏することが可能となり、鋼管杭Pは、所定の杭打ち場所での地層の硬軟に関係なく杭打ち可能で、且つ頭部2の掘進羽根23,23´、鋼管1上の掘進羽根26,26´;27,27´、及び杭本体(鋼管1)の外周面の摩擦力とで十分な支持力を発揮する鋼管杭となる。
【0028】
また、図4に示す如く、円筒部20と接続した鋼管1に、少なくとも一対の掘進羽根26,26´;27,27´を、各掘進羽根相互が外周面上に略半周の傾斜形態で、且つ、180°回転対称に配置するのが特に好ましい。
この場合、掘進羽根対の配置間隔、羽根径は適用現場に応じて適宜に選択決定すれば良いが、掘進羽根は杭打込み後は杭支持体として機能するので、図4の如く、複数対配置する場合は、頭部の掘進羽根23を含む各掘進羽根の間隔L1,L2は等間隔で且つ50cm〜80cm配置が好ましい。
【0029】
そして、鋼管表面への掘進羽根の付設は溶接手段によって可能であり、各掘進羽根対は、2枚の略半周の羽根片であるため、1周スパイラルの羽根の溶接固定より遥かに容易であり、基礎杭打込み現場での地質に応じた掘進羽根配置が可能となり、地質に応じた十分の支持力を備えた杭の合理的な打込み施工が可能となる。
【0030】
また、図4に示す如く、鋼管1上の掘進羽根径D26,D27が円筒部20上の掘進羽根径D23より大であるのが好ましい。
一般に、地盤は建物の大きさに応じた必要支持力(N値)を備えた所定支持層までの中間にも杭に打込み抵抗を生じさせる部分が存在することがあり、杭の頭部の掘進羽根は損傷を受ける危険があるため、頭部の掘進羽根は径D23を小さくして杭支持力の減少を鋼管上の大径の掘進羽根で補償するのが有利である。
【0031】
従って、杭の掘進羽根対は、部分的硬質土をヘッドの切削羽根24と共に先行切削掘進する頭部の掘進羽根23,23´が小径であるため掘進損傷を抑制出来、後行の鋼管上の切削掘進の抵抗の少ない掘進羽根26,26´,27,27´を大径として十分な杭支持力を得るのが合理的である。
この場合、図4の如く、掘進羽根径D23,D26,D27は、上方へ行くにしたがって順次大径(D23<D26<D27)とするのが、掘進羽根の掘進作用面及び支持機能面から好ましく、鋼管1上の掘進羽根径D26,D27は、鋼管径D1の3〜5倍に設定すれば、軟質地層にも対処出来、必要に応じて鋼管1上の掘進羽根を3段、又は4段に設けても良い。
【0032】
〔実施例(図1、図2)〕
鋼管1は鋼管杭としての市販の外径D1が165.2mm、肉厚5.5mmのものを採用する。
頭部2は、一般肉厚10mmの鋳造品であり、円筒部20の外径D20を鋼管1の外径D1と同一とし、円筒部長さL20を100mm、円錐ヘッド21の長さL21を155mmとし、先端には6cm径の平坦な先端面Tsを備えた形態とする。
【0033】
そして、円筒部20の外周には、2枚の掘進羽根23,23´を、傾斜角θ23が15°で掘進羽根外径D23が250mmに、肉厚7mmで各羽根23,23´が半周に亘って軸心X−Xに180°対称、即ち、軸心X−Xで180°回転させれば回転前と回転後とは掘進羽根23,23´が同一形態で現出する180°表裏対称に配置する。
【0034】
また、円錐ヘッド21の外周面にも、図1の如く、肉厚5.5mmの各半周に亘る切削羽根24,24´を傾斜各θ24が45°で軸心X−Xに180°回転対称に、且つ、切削羽根の突出寸法(幅W24)は羽根基端24Bが円錐ヘッド21の基端21Eで収斂して0であり、先端部へと漸増して最先端24Tでの円錐周面からの突出幅W2は25mmとする。
【0035】
また、図2に示す如く、頭部2の基端2Bからは、突出胴22を突出長L22が20mm、径D2が鋼管1の内部に嵌入密接出来る寸法(154mm)に、且つ、突出胴22の基端上には90°間隔で4個の当接片25を配置する。
尚、各当接片25は、高さが円筒部20外周と面一であり、且つ突出長aを3mmとする。
【0036】
上記X−X線180°対称の形状の頭部2を2分割型締めで一体鋳造し、所定長さを有する鋼管1の先端1Tに突出胴22を密接嵌入し、頭部基端2Bと鋼管先端1Tとの間に当接片25群によって形成される間隔Sに肉盛り溶接し、間隔Sを当接片25と共に溶接によって略面一に仕上げる。
また、鋼管1外周には頭部2の円筒部20上の掘進羽根23,23´の位置から50cmの間隔L1を保って2段目の掘進羽根26,26´を、該2段目の掘進羽根から50cmの間隔L2を保って3段目の掘進羽根27,27´を溶接固定する。
2段目掘進羽根径D26は40cm、3段目掘進羽根径D27は45cmであるが、各掘進羽根の傾斜角θ23,θ26,θ27及び羽根肉厚は同一とする。
【0037】
〔実施例効果〕
本発明杭Pの頭部2は、緩傾斜(15°)の半周長の掘進羽根23,23´を表裏交差形態で外周面に備えた円筒部20と、急傾斜(45°)の半周長の切削羽根24,24´を表裏交差形態で外周面に備えた円錐ヘッド、及び円筒部基端2Bから当接片25を備えた突出胴22を突出した外形が180°回転対称の複雑な形態ではあるが、180°回転対称であるため、2分割型枠による型枠組みも脱型も容易となり、鋳造製作が容易である。
また、頭部2の鋼管先端1Tへの取付けも、突出胴22の挿入嵌合と、当接片25による間隔Sの形成によって、間隔Sを溶接代とした強固な溶接固着が簡単に実施出来る。
【0038】
また、頭部2の掘進羽根23,23´、鋼管1上の掘進羽根26,26´;27,27´全てが同一角度の緩傾斜であり、切削羽根24,24´が急傾斜であるため、鋼管杭Pの掘進時には、掘進羽根で地山を切り崩さないように回転推進させても、切削羽根24,24´は切削掻き取り作用を奏して杭先端の地山を杭Pの径D1の範囲内で切り崩すだけであり、鋼管杭Pの外周面の地山の未切削状態(未崩壊状態)で鋼管杭Pの各掘進羽根23,23´;26,26´;27,27´による推進打込みが平滑に実施出来る。
【0039】
そして、進行方向1段目の大きな掘進抵抗を受ける掘進羽根23,23´は小径(鋼管径D1の約1.5倍)であるため、破損が抑制出来、掘進抵抗の比較的小さな2段目の掘進羽根26,26´、及び3段目の掘進羽根27,27´は大径(鋼管径D1の3〜5倍)であり、且つ各掘進羽根面が緩傾斜(15°)であることにより十分な杭支持力を発揮し、鋼管1の外周面での未切削の地山による摩擦力と、所望N値を有する支持層による先端面Tsを有する円錐ヘッド21の支持力とが相俟って、鋼管杭Pは、建物基礎杭としての必要、且つ十分な支持力を発揮する。
【0040】
しかも、2枚の掘進羽根23,23´及び2枚の切削羽根24,24´は180°回転対称の配置であるため、それぞれスパイラル半周ピッチの領域Z23,Z24内に半周ピッチ長の羽根を2枚配置出来、地山に対する同一水準での同一の切削作用及び掘進作用が半周ピッチの狭い領域内で常に180°対称に表裏両側で作用することとなり、強力で均斉、且つスムーズな切削及び掘進作用を奏する。
【0041】
そして、杭P先端の切削羽根24,24´が円錐ヘッド上に存在するため、杭Pの回転推進は芯ずれの生じ難い進行となり、切削羽根24,24´による表裏180°対称の切削と相俟って硬い地層の切り崩しも可能となり、杭Pの切削掘進が強力、且つ、スムーズに遂行出来る。
しかも、円錐ヘッド21の先端面Tsの存在によって、杭Pの先端での打込み抵抗が若干増大して、杭打込み抵抗力の変化の感知が容易となるため、掘進作業中での地盤の硬さ変化、即ち、地盤の支持力変化(N値変化)を回転トルク変化として鋭敏に把握出来、機械オペレータは、各杭Pの所定支持層への到達による打込み停止が正確に実施出来、各杭P毎の施工管理が容易となる。
【0042】
〔変形例(図3)〕
図3の変形例は、実施例(図1)のものに於いて、掘進羽根23,23´の一対を上下2段に配置したものである。
即ち、頭部2の円筒部20のみを図1のものより長くし、周面のスパイラル1ピッチ内にスパイラル2ピッチ分の羽根を配置したものである。
従って、実施例のものに比べて、頭部2の単価、即ち杭Pの単価は高くなるが、杭Pの推進力及び掘進羽根による杭支持力は向上する。
【0043】
〔その他〕
実施例(図1)及び変形例(図3)では、切削羽根24,24´を45°の急傾斜として、羽根幅も基端24Bから先端24Tへと漸増タイプとし、掘進羽根23,23´を緩傾斜(15°)としたが、切削羽根を基端から先端まで等幅として掘進羽根と近似の傾斜角で配置することも可能である。
この場合は、切削羽根の配置領域Z24は、実施例より短くなり円錐ヘッド21の周面中間部に短寸化した羽根片24,24´を配置することとなるが、杭Pは円錐ヘッド先端面Tsを中心に回転推進するため、ヘッド先端面Tsと円錐ヘッド21の傾斜周面と、切削羽根24,24´先端との協同作用により杭先端での地山の切削は可能である。
【0044】
また、各切削羽根24,24´の先端幅W24及び掘進羽根23,23´の先端幅W23全幅に亘り肉厚にテーパーを付与すれば、地山への喰い込みがよりスムーズとなる。
また、掘進羽根23,23´(1段目掘進羽根)の外径D23は、実施例では鋼管1の外径D1の1.5倍としたが、羽根幅W23での杭支持力を高めるために、本発明の範囲内で掘進羽根23,23´の外径D23は必要に応じて大きく出来、鋼管径D1の2倍又はそれ以上とすることも可能である。
また、実施例では、各掘進羽根径をD23<D26<D27としたが、鋼管1上の掘進羽根26,26´;27,27´の径D26,D27は同径でも良い。また、円錐ヘッド21の先端面Tsは、実施例では6cm径としたが、杭の芯ずれ抑制の面からは小さい程好ましく、杭打込みに使用する機械に応じて掘進回転トルク変化の感知の可能な最少平面とすれば良い。
【0045】
【発明の効果】
円錐ヘッド21周面には切削羽根24,24´を備え、円筒部20周面には掘進羽根23,23´を備えた頭部2を鋼管1の先端に嵌合固着し、鋼管1上に必要掘進羽根を固定するだけで切削、掘進用の杭が形成出来るため、複雑な形態の頭部2のみを必要機能を備えた別体品として製作しておき、鋼管1と別体で製作、備蓄出来、鋼管杭Pの保管、製作管理が容易となる。
【0046】
しかも、頭部2は、略半周長の各切削羽根24,24´相互、各掘進羽根23,23´相互、を頭部外周面上に180°回転対称に配置するため、羽根配置は螺旋1/2ピッチ内に1周長の羽根が配置出来て、短寸の配置域Z23,Z24にコンパクトに羽根配置出来ることと、各切削羽根及び各掘進羽根が地山の同一水準位置での180°回転対称の2個所で作用することとが相俟って、短寸の切削域Z24及び掘進域Z23での強力、且つ平滑な切削及び掘進作用が発揮出来る。
更に、円錐ヘッド21の頭部には貫入抵抗を受ける先端面Tsが存在するため、杭Pの打込み時の土中への貫入抵抗力の変化がオペレータにより検出可能となり、各打込杭P毎に所定のN値の支持層へ到達の正確な把握が可能となって、全打込杭Pの均質な打込み施工が可能となる。
【0047】
更に、切削羽根は円錐ヘッドの傾斜周面での横ぶれのない回転の下での作用となり、180°回転対称配置の切削羽根先端24T及び掘進羽根先端23Tの地山への喰い込み作用と相俟って、強力、且つ、スムーズな切削及び掘進が可能となる。
【0048】
また、鋼管1に固着する頭部2は、形態が180°回転対称であるため、その複雑な形状も2分割型の型締めによって一体鋳造出来、型組み及び鋳造後の型割り作業も容易であり、強力な切削力及び掘進力を発揮する鋼管杭が低コストで合理的に準備出来る。
従って、本発明は、中低層住宅の土木基礎工事用の基礎杭として、広範囲の地層に有効に適用出来る基礎杭の提供を可能とする、実用性の高い発明である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明実施例の側面図である。
【図2】本発明実施例の頭部2の外観図である。
【図3】変形例の側面図である。
【図4】本発明実施例の各掘進羽根対の配置状態説明図である。
【図5】従来例1の側面図である。
【図6】従来例2の分解斜視図である。
【符号の説明】
1:鋼管(杭本体)、 1T:鋼管先端、
2:頭部、 2B:基端(頭部基端)、
20:円筒部、 21:円錐ヘッド(裁頭円錐ヘッド)、
22:突出胴
23,23´:掘進羽根(1段目掘進羽根)、
23T:羽根先端、 24,24´:切削羽根(切削刃)、
24B:基端(羽根基端)、 24T:先端(羽根先端)、
25:当接片、
26,26´:掘進羽根(2段目掘進羽根)、
27,27´:掘進羽根(3段目掘進羽根)、
S:間隔(スペース)、 D1:鋼管外径(外径)、
D20:円筒部外径(外径)、
D23:掘進羽根外径(外径)、 D24:切削羽根外径(外径)、
Z23:掘進羽根領域(配置領域)、 Z24:切削羽根領域(配置領域)、
P:鋼管杭(杭)[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention is a foundation pile for buildings and warehouses such as middle- and low-rise apartments and condominiums. More specifically, the pile has a cutting blade (cutting blade) and a support blade (digging blade) at the tip of the pile, and the pile is pressed downward. The pile can be piled on the desired support layer by vibration-free, noise-free and soil-free, and belongs to the technical field of building foundation work.
[0002]
[Prior art]
[Patent Document 1]
Japanese Examined Patent Publication No. 2-62648
[Patent Document 2]
Japanese Utility Model Publication No. 4-39293
[Conventional example 1 (FIG. 5)]
Japanese Patent Publication No. 2-62648 has proposed a steel pipe pile provided with a drilling blade and a spiral blade.
That is, as shown in FIG. 5, the tip of the steel pipe pile main body is closed with a bottom plate, two pieces of excavation blades are projected downward on the bottom plate, and the lower end of the pile main body is along the outer peripheral surface. A spiral wing having a large wing width is provided over approximately one turn.
[0003]
Then, it is pressed into the ground while rotating so as to be screwed into the soft ground, the soil at the tip of the pile body is softened by excavation with the excavating blade at the lower end, and the spiral wing is engulfed in the unexcavated soil on the side of the pile, While the pile body is rotated and propelled using the proof stress as a reaction force, the excavated and softened earth and sand are extruded and compressed to the side of the pile, and the pile body is screwed into the ground without draining soil.
[0004]
[Conventional example 2 (FIG. 6)]
Also, Japanese Utility Model Publication No. 4-39293 proposes a conical portion with the tip of the screwed pile as a conical portion and a large number of blades attached thereto.
That is, as shown in FIG. 6, the pile member is filled with concrete inside, and a female screw member is arranged at the lower end and a male screw member is arranged at the upper end so that the connection can be made longer. The inside of the larger tip shoe is filled with concrete, and a male screw member is projected from the center of the upper end. A large number of blades are attached in a spiral form on the outer periphery of the shoe, and the shoe is screwed to the tip of the pile member. They are fixed together to make a screwed pile.
[0005]
Then, the pile member is screwed into the ground while rotating the upper end of the pile member, and the new pile member is screwed and screwed to increase the joint strength at the joint between the pile members. It is easy to penetrate the pile member into the ground by the tip shoe having a diameter.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
Although the thing of the prior art example 1 (FIG. 5) can be piled without vibration, no noise, and no soil, the spiral wing having the outer diameter of about 2 to 3 times the outer diameter of the pile body is used as the inner circumference. Wrapping and welding the outer periphery of the steel pipe to the outer periphery of the steel pipe is a complicated and difficult task requiring skill, and the welding attachment of the bottom plate to the steel pipe end and the welding attachment of the excavating blade to the bottom plate are also complicated operations.
[0007]
And since the tip is a bottom plate and there are excavation blades on the outer periphery of the bottom plate, if there is a hard formation in a shallow place of the ground, or if there is no particularly hard formation up to the support ground, When there is an obstacle such as a rock mass, the bottom plate at the tip of the pile cannot penetrate the obstacle, and the pile cannot be driven to a predetermined ground depth.
In addition, since the spiral blade has a continuous pitch of 1 pitch, the digging entry point (spiral blade lower end) is only one point on the outer periphery, and the tip is the bottom plate, so that the
[0008]
Further, even in the conventional example 2, the welding attachment of the enlarged diameter blade to the outer periphery of the pile member and the welding attachment of the blade to the outer shell surface of the tip shoe are complicated and skillful as in the conventional example 1. Even if trying to cast a mold, the mold framework is very complicated and difficult due to the outer shape of the tip shoe and the arrangement of many blades. It is difficult to manufacture a tip shoe having a uniform strength, and the manufacturing cost increases.
[0009]
And, since the outer diameter of the tip shoe is larger than the pile member outer diameter of the pile body, when the pile is driven, the soil on the outer peripheral surface of the pile body is cut by the tip shoe and penetration of the pile member becomes easy, Since the soil of the outer periphery of the pile member is cut, the frictional support force of the outer peripheral surface of the pile member as a friction pile is reduced.
Moreover, since the tip shoe has a conical shape, it is difficult to detect and grasp the change in the hardness (N value) of the ground during excavation work.
[0010]
The present invention solves or improves the problems of these friction piles, can be manufactured at a low cost, and exhibits a cutting force that can be piled at a predetermined position even in soils where there are boulders and rocks. Provided is a steel pipe foundation pile having a novel head that can easily reach the N value and exhibits a strong pile supporting force.
[0011]
[Means for solving the problems and actions]
The steel pipe pile P of the present invention is a pile P in which a
[0012]
Note that “180 ° rotational symmetry” means that the same form appears when rotated 180 ° with respect to the axis XX in FIG. 1. For example, in FIG. The
[0013]
In addition, the inclination angle of the
Further, the tip surface Ts facilitates detection of a pressure change at the time of penetration of the pile, and is a small area plane having a diameter of 5 to 10 cm in order to suppress an increase in penetration resistance to a minimum. Is preferred.
[0014]
Therefore, in order to fit and fix the
Moreover, since each digging blade |
[0015]
Further, since the
[0016]
Moreover, since each blade |
[0017]
In addition, since the
[0018]
Further, in the pile P of the present invention, the
[0019]
Therefore, the fitting of the
[0020]
The
In this case, even if the
[0021]
Therefore, coupled with the action of the
[0022]
Further, the outer surface of the
In this case, it is easy to form the mold of the
[0023]
Moreover, in this invention steel pipe pile P, the outer diameter D20 of the
In this case, since the outer diameter D20 of the
[0024]
And since the
Therefore, if the cylindrical part outer diameter D20, the steel pipe outer diameter D1, the digging blade outer diameter D23, and the cutting blade outer diameter D24 are set to the above conditions, a necessary and sufficient supporting force can be obtained under a reasonable pile rotational stress. A smooth driving operation of the foundation pile P can be performed.
[0025]
Further, it is preferable that the blade width W24 of each cutting
The
[0026]
In this case, if the width W24 of the
[0027]
Accordingly, the
[0028]
Further, as shown in FIG. 4, at least a pair of digging
In this case, the arrangement interval and blade diameter of the digging blade pair may be appropriately selected and determined according to the application site. However, since the digging blade functions as a pile support after driving the pile, a plurality of pairs are arranged as shown in FIG. In this case, the intervals L1 and L2 between the digging blades including the
[0029]
Further, the digging blades can be attached to the surface of the steel pipe by welding means, and each digging blade pair is two half-blade blade pieces, so it is much easier than welding and fixing the blades of one spiral. In addition, it is possible to arrange excavation blades according to the geology at the foundation pile driving site, and it is possible to rationally drive piles with sufficient supporting force according to the geology.
[0030]
Further, as shown in FIG. 4, it is preferable that the digging blade diameters D26 and D27 on the
In general, in the ground, there may be a part that causes driving resistance to the pile in the middle of the predetermined support layer with the necessary bearing capacity (N value) according to the size of the building. Since the blades are at risk of damage, it is advantageous to reduce the diameter D23 of the head digging blade to compensate for the decrease in pile bearing capacity with the large diameter digging blade on the steel pipe.
[0031]
Therefore, the pair of excavation blades of the pile can suppress the excavation damage because the
In this case, as shown in FIG. 4, it is preferable that the diameters of the digging blades D23, D26, and D27 are sequentially increased from the upper side (D23 <D26 <D27) from the viewpoint of the digging action surface and the support function surface of the digging blade. If the diameter of the digging blades D26 and D27 on the
[0032]
[Example (FIGS. 1 and 2)]
The
The
[0033]
Then, on the outer periphery of the
[0034]
Further, on the outer peripheral surface of the
[0035]
Further, as shown in FIG. 2, from the
Each
[0036]
The
Further, on the outer periphery of the
The second stage digging blade diameter D26 is 40 cm, and the third stage digging blade diameter D27 is 45 cm, but the inclination angles θ23, θ26, θ27 and blade thickness of each digging blade are the same.
[0037]
[Example effects]
The
In addition, the attachment of the
[0038]
Moreover, since the
[0039]
And since the
[0040]
Moreover, since the two
[0041]
Since the
Moreover, the presence of the tip surface Ts of the
[0042]
[Modification (Fig. 3)]
The modification of FIG. 3 is the one in the embodiment (FIG. 1) in which a pair of digging
That is, only the
Therefore, the unit price of the
[0043]
[Others]
In the embodiment (FIG. 1) and the modified example (FIG. 3), the
In this case, the cutting blade arrangement region Z24 is shorter than that of the embodiment, and the
[0044]
Further, if the wall thickness is tapered over the tip width W24 of each cutting
Moreover, although the outer diameter D23 of the
Moreover, although the diameter of each digging blade was set to D23 <D26 <D27 in the Example, the diameters D26 and D27 of the
[0045]
【The invention's effect】
The
[0046]
In addition, since the
Furthermore, since the tip surface Ts which receives penetration resistance exists in the head of the
[0047]
Further, the cutting blades act under the rotation without lateral shaking on the inclined peripheral surface of the conical head, and the
[0048]
Moreover, since the form of the
Therefore, the present invention is a highly practical invention that makes it possible to provide a foundation pile that can be effectively applied to a wide range of strata as a foundation pile for civil engineering foundation work in medium- and low-rise housing.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a side view of an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is an external view of a
FIG. 3 is a side view of a modified example.
FIG. 4 is an explanatory diagram of an arrangement state of each digging blade pair according to the embodiment of the present invention.
5 is a side view of Conventional Example 1. FIG.
6 is an exploded perspective view of Conventional Example 2. FIG.
[Explanation of symbols]
1: Steel pipe (pile body), 1T: Steel pipe tip,
2: head, 2B: proximal end (head proximal end),
20: cylindrical part, 21: conical head (conical head)
22: Protruding trunk
23, 23 ': digging blade (first digging blade),
23T:
24B: proximal end (blade proximal end), 24T: distal end (blade distal end),
25: contact piece,
26, 26 ': digging blade (second stage digging blade),
27, 27 ': digging blade (third stage digging blade),
S: Interval (space), D1: Steel pipe outer diameter (outer diameter),
D20: cylindrical portion outer diameter (outer diameter),
D23: digging blade outer diameter (outer diameter), D24: cutting blade outer diameter (outer diameter),
Z23: excavation blade region (arrangement region), Z24: cutting blade region (arrangement region),
P: Steel pipe pile (pile)
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