特開 2024-172789 鋼管杭

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024172789

(43)【公開日】2024-12-12

(54)【発明の名称】鋼管杭

(51)【国際特許分類】

   E02D 5/56 20060101AFI20241205BHJP

   E02D 5/28 20060101ALI20241205BHJP

   E02D 7/22 20060101ALI20241205BHJP

【ＦＩ】

E02D5/56

E02D5/28

E02D7/22

【審査請求】未請求

【請求項の数】3

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023090758

(22)【出願日】2023-06-01

(71)【出願人】

【識別番号】513017799

【氏名又は名称】有限会社勝実建設

(71)【出願人】

【識別番号】500121883

【氏名又は名称】株式会社第一工業

(71)【出願人】

【識別番号】500558780

【氏名又は名称】マナック株式会社

(71)【出願人】

【識別番号】518345918

【氏名又は名称】株式会社明建

(74)【代理人】

【識別番号】100172096

【弁理士】

【氏名又は名称】石井 理太

(72)【発明者】

【氏名】片岡 正史

(72)【発明者】

【氏名】河邊 勝実

(72)【発明者】

【氏名】高橋 和幸

(72)【発明者】

【氏名】野上 昌範

【テーマコード（参考）】

2D041

2D050

【Ｆターム（参考）】

2D041AA02

2D041BA33

2D041BA35

2D041CA05

2D041DB02

2D041FA14

2D050AA06

2D050AA16

2D050CB23

(57)【要約】

【課題】礫層等でも効率よく掘削することができ、製作が容易な鋼管杭の提供。
【解決手段】鋼管杭１は、端板３に中央に形成された排土口５を挟んで対称配置に支持された一対の掘削刃７，７と、端板３の周縁部に鋼管杭本体２を挟んで対称配置された一対の切り欠き部６，６とを備え、両切り欠き部７，７の周方向端縁に掘削用ビット９，９が同一周方向の斜め下側に向けて支持されているとともに、両切り欠き部６，６の他方の端縁上面部に上面排土用チップ１３，１３が固定されている。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

鋼管杭本体の下端を塞ぐ前記鋼管杭本体よりも大径の端板を備え、回転圧入工法により地盤に設置される鋼管杭において、
前記端板は、中央に形成された排土口と、周縁部に前記鋼管杭本体を挟んで対称配置された一対の切り欠き部とを備え、該両切り欠き部の周方向の一方の端縁に前記端板とは別体に形成され、前記端板と同じ曲率半径の円弧板状に形成された前記地盤の障害となる個所を掘削可能な高剛性の掘削用ビットが、周方向基端が前記切り欠き部の周方向端縁に固定され、先端部を同一周方向の斜め下側に向けて支持されているとともに、該両切り欠き部の他方の端縁上面部に上面排土用チップが固定されていることを特徴とする鋼管杭。

【請求項2】

前記上面排土用チップは、前記切り欠き部の他方の端縁より斜め切り欠き部側前方に傾いた返し用傾斜面を備えている請求項１に記載の鋼管杭。

【請求項3】

前記上面排土用チップ側の切り欠き部の内側部に傾斜面が形成されている請求項１又は２に記載の鋼管杭。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、所謂回転貫入工法に使用される鋼管杭に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、鋼管杭の下端に円形の端板を溶接で固定し、鋼管杭を回転させつつ地盤に貫入する鋼管杭の回転貫入工法が知られている（例えば、特許文献１を参照）。

【0003】

この種の鋼管杭には、端板の周縁部に沿って一端側をそれぞれ下方および上方に向けて立ち上げた切起こし羽根部を設けるとともに、切起こし羽根部を切起こしたことによって端板の周縁部に切り欠き部が形成されている。

【0004】

また、この鋼管杭は、端板の下面中央に掘削ビットを備え、地盤に対し鋼管を回転させつつ下向きに圧入することによって、上下逆向きに傾斜した切起こし羽根部が推進力を発揮しつつ、下向きの切起こし羽根部と掘削ビットによって掘削した土砂を切り欠き部より上方に移動させ、圧密させることによって、排土せずに鋼管杭を地盤に貫入できるようになっている。

【0005】

一方、地中に礫やその他の地中障害（以下、地中障害と総称する）が存在する場合、排土開口部へ礫等が絡み掘進が難航するという課題があり、本願発明者は、このような課題を解決するため、端板の周縁部に鋼管杭本体を挟んで対称配置された一対の切り欠き部を備え、両切り欠き部の周方向端縁に端板とは別個に円弧板状に形成された高剛性の掘削用ビットが、先端部を同一周方向の斜め下側に向けて基端部を切り欠き部の端縁に支持させた回転貫入工法に適した鋼管杭を開発するに至っている（特許文献２を参照）。

【0006】

この鋼管杭は、両切り欠き部の周方向端縁に端板とは別個に円弧板状に形成された高剛性の掘削用ビットを支持させたことによって、礫層等の硬い地盤（地中障害）においても掘削効率が損なわれず、少ない回転数で効率よく掘削できるようになっている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【特許文献1】特開２０１０－２８１２０５号公報

【特許文献2】特開２０２２‐１６７３９４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

しかしながら、上述の如き従来の技術では、礫層からなる硬い地盤等の地中障害地盤の掘削に際し、さらに作業の効率化が求められている。

【0009】

特に、鋼管杭を逆回転させながら引き抜く際に、掘削土が掘削用ビットとともに持ち上がられてしまい、不要な土砂まで引き上げられてしまうことがあり、そのような課題の解決が求められている。

【0010】

そこで、本発明は、このような従来の問題に鑑み、礫層等の地中障害地盤における掘削作業の更なる効率化を図ることができる鋼管杭の提供を目的としてなされたものである。

【課題を解決するための手段】

【0011】

上述の如き従来の問題を解決するための請求項１に記載の発明の特徴は、鋼管杭本体の下端を塞ぐ前記鋼管杭本体よりも大径の端板を備え、回転圧入工法により地盤に設置される鋼管杭において、前記端板は、中央に形成された排土口と、周縁部に前記鋼管杭本体を挟んで対称配置された一対の切り欠き部とを備え、該両切り欠き部の周方向の一方の端縁に前記端板とは別体に形成され、前記端板と同じ曲率半径の円弧板状に形成された前記地盤の障害となる個所を掘削可能な高剛性の掘削用ビットが、周方向基端が前記切り欠き部の周方向端縁に固定され、先端部を同一周方向の斜め下側に向けて支持されているとともに、該両切り欠き部の他方の端縁上面部に上面排土用チップが固定されていることにある。

【0012】

請求項２に記載の発明の特徴は、請求項１の構成に加え、前記上面排土用チップは、前記切り欠き部の他方の端縁より斜め切り欠き部側前方に傾いた返し用傾斜面を備えていることにある。

【0013】

請求項３に記載の発明の特徴は、請求項１又は２の構成に加え、前記上面排土用チップ側の切り欠き部の内側部に傾斜面が形成されていることにある。

【発明の効果】

【0014】

本発明に係る鋼管杭は、請求項１乃至３に記載の構成を具備することによって、礫層等の硬い地盤においても掘削効率が損なわれず、少ない回転数で効率よく掘削することができる。また、鋼管杭を逆回転させながら引き抜く際に、上面排土用チップによって土砂が下方に押し下げられ、鋼管杭を効率的に引き抜くことができる。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】本発明に係る鋼管杭の実施態様の一例を示す正面図である。

【図2】同上の鋼管杭の下部を示す部分拡大正面図である。

【図3】同上の部分拡大側面図である。

【図4】同上の部分拡大平面図である。

【図5】同上の部分拡大底面図である。

【図6】同上の正回転時の土砂の移動経路を示す図であって、（a）は縦断面図、（ｂ）は正面図である。

【図7】同上の逆回転時の土砂の移動経路を示す正面図である。

【発明を実施するための形態】

【0016】

次に、本発明に係る鋼管杭の実施態様を図１～図６に示した実施例に基づいて説明する。尚、図中符号１は鋼管杭である。

【0017】

この鋼管杭１は、図１に示すように、鋼管からなる鋼管杭本体２と、鋼管杭本体２の下端を塞ぐ端板３とを備え、鋼管杭１を回転させつつ地盤４に貫入するようになっている。

【0018】

端板３は、一定の厚みを有する鋼管杭本体２より大径の円盤状に形成され、鋼管杭本体２の下端に溶接等によって同軸配置に固定されている。

【0019】

この端板３には、中央に形成された排土口５と、周縁部に対称配置された一対の切り欠き部６，６とを備えている。

【0020】

また、この端板３には、排土口５を挟んで対称配置に支持された一対の掘削刃７，７と、掘削刃７，７と間隔をおいて対称配置された一対の排土用チップ８，８と、排土口５を跨いで端板３の中央部に突設された掘削推進刃１２と、両切り欠き部６，６の周方向端縁に同一周方向の斜め下側に向けて支持された掘削用ビット９，９とを備えるとともに、切り欠き部の他方の端縁上面部に上面排土用チップ１３，１３が固定されている。

【0021】

排土口５は、鋼管杭本体２の内径よりも小さい丸孔状に形成され、端板３の厚み方向に貫通し鋼管杭本体２と連通している。

【0022】

切り欠き部６，６は、端板３の周縁部に沿って上下及び外周側が開口した扇形凹状に形成され、両切り欠き部６，６の回転方向後方側の周方向端縁に掘削用ビット９，９が同一周方向の斜め下側に向けて支持されている。

【0023】

また、切り欠き部６，６の回転方向前方側（逆回転時の後方側）の周方向端縁部上面にそれぞれ上面排土用チップ１３，１３が固定されている。

【0024】

掘削用ビット９，９は、端板３の半径と略同じ曲率半径の円弧板状に形成され、基端が切り欠き部６，６の周方向端縁に溶接９ａによって所定の角度で固定され、螺旋状を成し、且つ、先端側が端板３の下面より螺旋状斜め下向きに突出している。

【0025】

尚、この掘削用ビット９，９は、端板３とは別個に鋳造等によって一定の厚みを有する円弧板状に形成され、高い剛性を備えている。

【0026】

ここで高い剛性とは、端板３よりも高い剛性を具備し、且つ、硬い礫層等の地中障害地盤を掘削することが可能な高い剛性を具備していることをいう。より具体的には、応力度＝３００ｋＮ／ｍを超える地盤を掘削可能な強度（剛性）を具備しているものをいう。

【0027】

この掘削用ビット９，９には、周方向の先端部に刃部９ｂが一体に形成され、鋼管杭本体２の回転に伴い、刃部９ｂで土砂を掘削するとともに、推進力が得られるようになっている。

【0028】

また、掘削用ビット９，９は、端板３の下面に固定された補強部材１０に側部が支持され、補強部材１０を介して端板３に強固に固定されている。

【0029】

補強部材１０は、円弧状の斜面１０ａを有するブロック状に形成され、端板３の下面に切り欠き部６，６の内側縁部に沿って溶接等によって固定され、その側面に掘削用ビット９，９の先端部側面が溶接等によって固定されている。

【0030】

尚、補強部材１０は、斜面１０ａが掘削用ビット９，９の刃部９ｂの向きと周方向の反対側に向けて端板３に固定されている。

【0031】

上面排土用チップ１３，１３は、図２～図４に示すように、端板３とは別個に鋳造等によって平行四辺形状の断面を有するブロック状に形成され、高い剛性を備えている。

【0032】

ここで高い剛性とは、端板３よりも高い剛性を具備し、且つ、硬い礫層等の地中障害地盤を掘削することが可能な高い剛性を具備していることをいう。より具体的には、応力度＝３００ｋＮ／ｍを超える地盤を掘削可能な強度（剛性）を具備しているものをいう。

【0033】

この上面排土用チップ１３，１３は、切り欠き部６，６の他方の端縁より斜め切り欠き部側前方に傾いた返し用傾斜面１３ａを備え、返し用傾斜面１３ａと上面とによって鋭利なエッジ（掘削刃）１３ｂが形成されている。

【0034】

また、上面排土用チップ１３，１３は、後方側にも返し用傾斜面１３ａと平行な傾斜面１３ｃを備え、断面が平行四辺形状を成すブロック状を形成している。

【0035】

この上面排土用チップ１３，１３は、長手方向を端板３の半径方向に向け、端板３の外周縁から鋼管杭本体２の外周縁に亘って配置され、且つ、返し用傾斜面１３ａが切り欠き部６の他方の端縁より斜め切り欠き部側前方に傾いた状態で溶接等によって端板３の上面に固定されている。

【0036】

尚、上面排土用チップ１３側の切り欠き部６端縁には、傾斜面６ａが形成され、返し用傾斜面１３ａと一体的に機能するようになっている。

【0037】

尚、上述の実施例では、上面排土用チップ１３を断面が平行四辺形状を成すブロック状とした場合について説明したが、上面排土用チップ１３の態様は、上述の実施例に限定されず、例えば、切り欠き部６側の面が端板３の上面と直角を成す直方体状や断面三角形状に形成されていてもよく、切り欠き部６の端縁に沿って立設された壁状であってもよい。

【0038】

掘削推進刃１２は、鋼板等によって三角形板状に形成され、鋭角部を下方に向けて端板３の下面中央部に突設されている。

【0039】

掘削刃７，７は、先端のエッジより傾斜した刃を有し、エッジ側を外側に向けて直径方向に対称配置に固定されている。

【0040】

排土用チップ８，８は、下面部に傾斜部８ａを有する平板状に形成され、傾斜部８ａは、外側が端板３下面からの距離が低くなるように形成されている。

【0041】

各排土用チップ８，８は、掘削刃７，７に対し、掘削用ビット９，９の刃部９ｂの向きと同じ側、即ち、鋼管杭１の回転方向と反対側に所定の間隔をおいて配置されている。

【0042】

尚、排土用チップ８の態様は、上述の如き実施例に限定されず、例えば、排土用チップ８を下面部に傾斜部８ａを設けずに角棒状に形成してもよい。

【0043】

このように構成された鋼管杭１は、鋼管杭本体２及び端板３を所定の方向、即ち、掘削用ビット９，９の刃部側を回転方向前方として回転させることにより、螺旋状を成す掘削用ビット９，９によって推進力を得て、掘削推進刃１２、掘削用ビット９，９及び掘削刃７，７によって地盤４を掘削し、掘削孔４ａを形成しつつ地盤４下方に向けて圧入される。

【0044】

その際、図６（ａ）に示すように、掘削推進刃１２、掘削刃７，７及び掘削用ビット９，９によって掘削された土砂１１ａは、掘削刃７，７周辺の土砂が排土口５を通して鋼管杭本体２内に導入されるとともに、その他の部分の土砂１１ｂが図６（ｂ）に示すように、排土用チップ８，８によって掘削用ビット９，９側に押しやられるとともに、切り欠き部６，６の掘削用ビット９とは反対側の端縁部上面に上面排土用チップ１３，１３を設けたことによって、上面排土用チップ１３，１３に切り欠き部６を通過しようとする土砂が上面排土用チップ１３，１３に堰き止められ、掘削用ビット９側に沿って移動し易くなる。

【0045】

尚、上面排土用チップ１３，１３に返し用傾斜面１３ａを設けている場合には、返し用傾斜面１３ａによって、土砂が掘削用ビット９側に押しやられ、より効率的に掘削用ビット９に沿って排土される。

【0046】

これによって土砂は、螺旋状を成す掘削用ビット９，９の上面に誘導され、切り欠き部６，６を通して鋼管杭本体２の外周側方、即ち掘削孔４ａ内に強制的に排出させて圧密され、無排出土、低振動、低騒音で鋼管杭１を地盤４に埋設することができる。

【0047】

また、地盤４の途中に硬い礫層等が障害となる地中障害地盤が存在している場合においても、切り欠き部６，６の端縁に強固な掘削用ビット９，９を支持させた構造であるので、掘削用ビット９，９によって礫層等の障害を少ない回転数で効率よく掘削できるようになっている。

【0048】

また、掘削用ビット９は、補強部材１０によって強固に支持されているので、堅い礫等に対して好適に刃が入り、破損を防止できるようになっている。

【0049】

さらに、このように構成された鋼管杭１は、掘削用ビット９，９が直径方向に対称配置されているので、芯だしが容易で容易に製作することができる。

【0050】

一方、この鋼管杭１では、逆回転させて鋼管杭１を地盤より引き抜く際、図７に示すように、鋼管杭本体２の外周側方、即ち掘削孔４ａ内の土砂１４が上面排土用チップ１３，１３によって解され、その土砂１４が上面排土用チップ１３によって堰き止められ、掘削用ビット９，９に誘導されて掘削孔４ａ内に残置されるので、余分な土砂を引き上げることなく鋼管杭１を引き抜くことができる。

【0051】

また、上面排土用チップ１３，１３に返し用傾斜面１３ａを設けている場合には、上面排土用チップ１３，１３のエッジ１３ｂによって土砂が効率的に解され、返し用傾斜面１３ａによって土砂１４が下方に押しやられ、余分な土砂を引き上げることなく鋼管杭１を引き抜くことができる。

【0052】

尚、上述の実施例では、端板３の下面に排土用チップ８，８を設けた場合について説明したが、必要に応じて排土用チップ８，８を省略してもよい。

【0053】

また、上述の実施例では、端板３の下面に掘削刃７，７を設けた場合について説明したが、必要に応じて掘削刃７，７を省略してもよい。

【0054】

また、上述の実施例では、端板３を鋼管杭本体２に直接固定した場合について説明したが、端板をアタッチメント化してもよい。

【符号の説明】

【0055】

１ 鋼管杭
２ 鋼管杭本体
３ 端板
４ 地盤
５ 排土口
６ 切り欠き部
７ 掘削刃
８ 排土用チップ
９ 掘削用ビット
１０ 補強部材
１１ 土砂
１２ 掘削推進刃
１３ 上面排土用チップ
１４ 土砂

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】