特開 2024-92802 鋼管杭及び鋼管杭の施工方法

(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】P2024092802

(43)【公開日】2024-07-08

(54)【発明の名称】鋼管杭及び鋼管杭の施工方法

(51)【国際特許分類】

   E02D 5/56 20060101AFI20240701BHJP

   E02D 5/28 20060101ALI20240701BHJP

   E02D 7/22 20060101ALI20240701BHJP

【ＦＩ】

E02D5/56

E02D5/28

E02D7/22

【審査請求】未請求

【請求項の数】5

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022208974

(22)【出願日】2022-12-26

(71)【出願人】

【識別番号】000006655

【氏名又は名称】日本製鉄株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100120868

【弁理士】

【氏名又は名称】安彦 元

(74)【代理人】

【識別番号】100224926

【弁理士】

【氏名又は名称】内田 雄久

(72)【発明者】

【氏名】鈴木 健吾

(72)【発明者】

【氏名】澤石 正道

(72)【発明者】

【氏名】東海林 智之

(72)【発明者】

【氏名】戸田 和秀

(72)【発明者】

【氏名】長浦 崇晃

【テーマコード（参考）】

2D041

2D050

【Ｆターム（参考）】

2D041AA02

2D041BA11

2D041CA05

2D041CB06

2D041DB02

2D041FA14

2D050AA06

2D050CB23

(57)【要約】

【課題】押し抜き抵抗力を向上させることが可能となる鋼管杭を提供する。
【解決手段】実施形態における鋼管杭２は、鋼管下端側の内周面３に、鋼管軸に垂直な断面に対する傾斜角度であるらせん角度θが０°＜θ＜４５°であるらせん状の突起４を有することを特徴とする。突起４の合計のらせん長さＬとし、鋼管の周方向における内周長Ｒとしたとき、Ｌｃｏｓθ≧Ｒを満たすことを特徴とする。突起４の始端から鋼管軸方向に沿って鋼管の外径分の１．５倍の長さ上方の範囲における前記突起の合計のらせん長さＬ’としたとき、Ｌ’ｃｏｓθ≧Ｒを満たすことを特徴とする。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

鋼管下端側の内周面に、鋼管軸に垂直な断面に対する傾斜角度であるらせん角度θが０°＜θ＜４５°であるらせん状の突起を有すること
を特徴とする鋼管杭。

【請求項2】

前記突起の合計のらせん長さＬとし、前記鋼管の周方向における内周長Ｒとしたとき、
Ｌｃｏｓθ≧Ｒを満たすこと
を特徴とする請求項１に記載の鋼管杭。

【請求項3】

前記突起の始端から鋼管軸方向に沿って前記鋼管の外径分の１．５倍の長さ上方の範囲における前記突起の合計のらせん長さＬ’としたとき、
Ｌ’ｃｏｓθ≧Ｒを満たすこと
を特徴とする請求項２に記載の鋼管杭。

【請求項4】

鋼管軸方向で離間する前記突起同士の間隔ｓとし、鋼管半径方向における前記突起の高さｈとしたとき、１３＜ｓ／ｈ＜６８を満たすこと
を特徴とする請求項２又は３に記載の鋼管杭。

【請求項5】

鋼管下端側の内周面に、鋼管軸に垂直な断面に対する傾斜角度であるらせん角度θが０°＜θ＜４５°であるらせん状の突起を有する鋼管杭を地盤に回転圧入すること
を特徴とする鋼管杭の施工方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、内面にらせん状の突起を有する鋼管杭及び鋼管杭の施工方法に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、らせん状の突起を有する鋼管杭に関する技術として、例えば特許文献１～４、非特許文献１が開示されている。

【0003】

特許文献１の回転圧入鋼管杭は、杭の先端部近傍の鋼管の外周に、回転圧入方向に正旋回のらせん状突起を設け、鋼管の内周には逆旋回のらせん状突起を取付けたことを特徴とする。

【0004】

特許文献２の回転圧入鋼管杭は、杭先端部が開口している回転圧入鋼管杭における鋼管杭本体を構成する素管として、鋼管内面にらせん状突起を有する鋼管または鋼管外面にらせん状突起を有する鋼管あるいは鋼管内面および外面にらせん状突起を有する鋼管を用いた回転圧入鋼管杭とする。

【0005】

特許文献３の鋼管杭の施工方法は、第１回転圧入工程においては、リブの傾斜角度＜圧入回転角度となるように、鋼管杭の鉛直下向き変位と回転変位量とを調節しつつ鋼管杭を回転圧入することで、管内土に上向きの応力を与えて鋼管内周面との摩擦力を低減することにより、管内土の閉塞を抑制することができ、圧入抵抗の増加を抑えて施工性を向上させることができる。

【0006】

特許文献４の鋼管杭は、鋼管の下部側の外周面に、鋼管軸線方向に対する傾斜角度が４～１５°の緩らせんをなす複数本のスパイラルリブが形成されてなる。

【0007】

非特許文献１の突起付き鋼管は、主としてコンクリートや地盤改良体などとの付着強度を高めるものとしてスパイラル状の突起が設けられ、突起同士の間隔が３０ｍｍ以上４０ｍｍ以下である。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0008】

【特許文献1】特開平０４－８５４１５号公報

【特許文献2】特開２００５－２９９１９２号公報

【特許文献3】特開２０１１－１５７７８０号公報

【特許文献4】特許５９３２１２４号公報

【非特許文献】

【0009】

【非特許文献1】日本製鉄株式会社、「鋼管杭・鋼矢板」、突起付き鋼管、［online］、 [2022年10月13日検索]、インターネット、<URL：https://www.nipponsteel.com/product/construction/list-construction/11.html>

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0010】

らせん状の突起を有する鋼管杭は、施工時においては回転圧入による抵抗を減少させながら管内土の閉塞度を高め、施工後においては地盤からの押し抜けに対する抵抗力を高めて支持力の増大が期待されている。しかしながら、特許文献１～４、非特許文献１の開示技術では、地盤の押し抜けに対する抵抗力を向上させるために鋼管杭の内周面に形成されるらせん状の突起の傾斜角等の仕様については、詳細な記載はなされていない。

【0011】

そこで、本発明は、上述した問題点に鑑みて案出されたものであり、その目的とするところは、鋼管内周面と管内土の間に作用する摩擦により管内土の押し抜けに抵抗する押し抜き抵抗力を向上させることが可能となる鋼管杭及び鋼管杭の施工方法を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0012】

第１発明に係る鋼管杭は、鋼管下端側の内周面に、鋼管軸に垂直な断面に対する傾斜角度であるらせん角度θが０°＜θ＜４５°であるらせん状の突起を有することを特徴とする。

【0013】

第２発明に係る鋼管杭は、第１発明において、前記突起の合計のらせん長さＬとし、前記鋼管の周方向における内周長Ｒとしたとき、Ｌｃｏｓθ≧Ｒを満たすことを特徴とする。

【0014】

第３発明に係る鋼管杭は、第２発明において、前記突起の始端から鋼管軸方向に沿って鋼管の外径分の１．５倍の長さ上方の範囲における前記突起の合計のらせん長さＬ’としたとき、Ｌ’ｃｏｓθ≧Ｒを満たすことを特徴とする。

【0015】

第４発明に係る鋼管杭は、第２発明又は第３発明において、鋼管軸方向で離間する前記突起同士の間隔ｓとし、鋼管半径方向における前記突起の高さｈとしたとき、１３＜ｓ／ｈ＜６８を満たすことを特徴とする。

【0016】

第５発明に係る鋼管杭は、鋼管下端側の内周面に、鋼管軸に垂直な断面に対する傾斜角度であるらせん角度θが０°＜θ＜４５°であるらせん状の突起を有する鋼管杭を地盤に回転圧入することを特徴とする。

【発明の効果】

【0017】

第１発明～第５発明によれば、鋼管軸に垂直な断面に対する傾斜角度であるらせん角度θが０°＜θ＜４５°であるらせん状の突起を有する。これにより、らせん角度θが０°の場合と同等以上の押し抜き抵抗力を発揮できる。このため、押し抜き抵抗力を向上させることが可能となる。

【0018】

また、第１発明～第５発明によれば、鋼管軸に垂直な断面に対する傾斜角度であるらせん角度θが０°＜θ＜４５°であるらせん状の突起を有する。これにより、らせん角度θによらずに、施工時における施工抵抗を同程度としつつ、管内土の閉塞度を高めることが可能となる。

【0019】

特に、第２発明によれば、突起の合計のらせん長さＬとし、鋼管の周方向における内周長Ｒとしたとき、Ｌｃｏｓθ≧Ｒである。これにより、内周面に突起を少なくとも１段以上配置できるため、らせん状の突起が管内土をより確実に把持できる。このため、押し抜き抵抗力をより確実に発揮できる。

【0020】

特に、第３発明によれば、突起の始端から鋼管軸方向に沿って鋼管の外径分の１．５倍の長さ上方の範囲における前記突起の合計のらせん長さＬ’としたとき、Ｌ’ｃｏｓθ≧Ｒである。これにより、突起の始端から鋼管軸方向に沿って鋼管の外径Ｄ分の１．５倍の長さ上方の範囲において、突起を１段以上配置できるため、らせん状の突起が管内土を効果的に把持できる。このため、押し抜き抵抗力を効果的に発揮できる。

【0021】

特に、第４発明によれば、１３＜ｓ／ｈ＜６８を満たす。これにより、らせん状の突起が管内土を把持し易くなる。このため、押し抜き抵抗力を一層発揮できる。

【図面の簡単な説明】

【0022】

【図1】図１（ａ）は、実施形態における鋼管杭の第１例を示す図であり、図１（ｂ）は、鋼管杭の第１例の展開図である。

【図2】図２（ａ）は、実施形態における鋼管杭の第２例を示す図であり、図２（ｂ）は、鋼管杭の第２例の展開図である。

【図3】図３（ａ）は、実施形態における鋼管杭の第３例を示す図であり、図３（ｂ）は、鋼管杭の第３例の展開図である。

【図4】図４（ａ）は、実施形態における鋼管杭の第４例を示す図であり、図４（ｂ）は、鋼管杭の第４例の展開図である。

【図5】図５は、管内土押し抜き試験を説明するための図である。

【図6】図６は、実施例１の管内土押し抜き試験の結果を、押し抜き抵抗力度を地盤強度で除した値を縦軸とし、らせん角度を横軸として示す。

【図7】図７は、実施例１の管内土押し抜き試験の結果を、らせん長さあたりの押し抜き抵抗力度を地盤強度で除した値を縦軸とし、らせん角度を横軸として示す。

【図8】図８は、らせん状の突起が管内土の押し抜けに対して抵抗する機構を説明する図である。

【図9】図９は、鋼管を貫入した際の管内土高さの上昇値の測定方法を説明する図である。

【図10】図１０は、実施例２の回転圧入試験の結果を示し、図１０（ａ）は、貫入量と圧入力との関係を示し、図１０（ｂ）は、貫入量と管内土高さの上昇値との関係を示す。

【図11】図１１は、実施例３の管内土押し抜き試験の結果を、０．１Ｄ押し込み時の押し抜き抵抗力度を縦軸とし、取り付け範囲を横軸として示す。

【図12】図１２は、実施例４の解析モデルを説明するための図である。

【図13】図１３は、実施例４の解析の結果を、押し抜き抵抗力度を縦軸とし、ｓ／ｈを横軸として示す。

【発明を実施するための形態】

【0023】

以下、本発明を適用した鋼管杭及び鋼管杭の施工方法を実施するための形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。

【0024】

図１に示すように、鋼管杭２は、図示しない回転圧入装置により回転されるとともに下方に圧入される回転圧入工法によって地盤に貫入される。鋼管杭２は、鋼管下端側の内周面３にらせん状の突起４が形成された内面突起付きの鋼管である。突起４は、深さ方向（図中の下方）に向かって時計回りのらせん状に形成される。突起４は、例えば鋼管杭２の内周面３に連続的に形成される。

【0025】

鋼管杭２は、例えばスパイラル鋼管のように、予め突起４が形成された鋼板を筒状にすることにより形成されてもよい。鋼管杭２は、予め筒状に形成された鋼管の内周面３に棒鋼や平鋼を溶接する、もしくは溶接金属を盛り上げることにより突起４が後付けされて形成されてもよい。このように、突起４の設置の順序は、任意である。

【0026】

ここで、鋼管杭２（鋼管）の外径Ｄとする。内周面３における突起４の合計のらせん長さＬとし、鋼管杭２の周方向における内周長Ｒとする。突起４の始端（下端）から鋼管軸方向に沿って鋼管の外径Ｄ分の１．５倍の長さ（１．５Ｄ）上方の範囲における突起４の合計のらせん長さＬ’とする。鋼管軸方向で離間する突起４同士の間隔ｓとし、鋼管杭２の半径方向における突起４の高さｈとする。

【0027】

突起４は、鋼管杭２の鋼管軸に垂直な断面に対する傾斜角度であるらせん角度θが０°＜θ＜４５°である。これにより、らせん角度θが０°の場合と同等以上の押し抜き抵抗力を発揮できる。このため、鋼管内周面と管内土の間に作用する摩擦により管内土の押し抜けに抵抗する押し抜き抵抗力を向上させることが可能となる。

【0028】

突起４は、より好ましくは、らせん角度θがθ≦２９°である。これにより、らせん長さあたりの押し抜き抵抗力を効果的に発揮できる。

【0029】

突起４は、より好ましくは、らせん角度θが５°≦θである。これにより、らせん状の突起４を１段より多く設ける場合であっても、らせん状の突起４同士の間隔ｓが小さくなりすぎず、一つ一つの突起４による管内土の把持が有効に機能する。このため、押し抜き抵抗力を効果的に発揮できる。

【0030】

図１（ａ）及び図１（ｂ）に示す鋼管杭２では、１条の突起４が、鋼管杭２の内周面を２周している。突起４の合計のらせん長さＬは、１段目の突起４のらせん長さＬ₁と、２段目の突起４のらせん長さＬ₂と、の和として表せる。鋼管杭２では、Ｌｃｏｓθ≧Ｒを満たすことが好ましい。これにより、内周面３に突起４を少なくとも１段以上配置できるため、らせん状の突起４が管内土をより確実に把持できる。このため、押し抜き抵抗力をより確実に発揮できる。

【0031】

突起４の段数は、Ｌｃｏｓθ／Ｒと表記できる。突起４の段数は、２段である。また、突起４の始端（下端）は、鋼管杭２の始端（下端）と一致される。管内土の自重は鋼管の下端に近づくにつれて大きくなることから、突起４の始端（下端）は、鋼管杭２の始端（下端）と一致される場合、突起４の始端（下端）と鋼管杭２の始端（下端）とが離間される場合よりも、管内土が突起４を乗り越えようとする際に管内土の応力上昇が大きくなるため、押し抜き抵抗力を更に大きくできる。

【0032】

鋼管杭２では、突起４の始端（下端）から突起４の終端（上端）までを突起４の取り付け範囲Ｂとしたとき、突起４の取り付け範囲Ｂが、鋼管の下端から鋼管の外径Ｄの２．０倍以下等の鋼管下端側に形成されることが好ましい。これにより、管内土が突起４を乗り越えようとする際に管内土の応力上昇が大きくなり易く、押し抜き抵抗力を大きくできる。

【0033】

突起４の取り付け範囲Ｂの鋼管軸方向の長さは、例えば鋼管杭２の外径Ｄの０．５倍以上２．０倍以下とされていてもよい。突起４の取り付け範囲Ｂの鋼管軸方向の長さは、例えば鋼管杭２の外径Ｄの１．５倍以下がより好ましい。突起４の取り付け範囲Ｂの鋼管軸方向の長さが鋼管杭２の外径Ｄの１．５倍以下の場合、突起４の取り付けによる押し抜き抵抗力の向上が効率よく発揮できる。

【0034】

また、鋼管杭２では、突起４の始端から鋼管軸方向に沿って鋼管の外径Ｄ分の１．５倍の長さ（１．５Ｄ）上方の範囲における突起４の合計のらせん長さＬ’としたとき、Ｌ’ｃｏｓθ≧Ｒを満たすことが好ましい。これにより、突起４の始端から鋼管軸方向に沿って鋼管の外径Ｄ分の１．５倍の長さ上方の範囲に突起４を少なくとも１段以上配置できるため、らせん状の突起４が管内土を効果的に把持できる。このため、押し抜き抵抗力を効果的に発揮できる。

【0035】

例えば図１（ａ）及び図１（ｂ）に示す鋼管杭２において、突起４の取り付け範囲Ｂの鋼管軸方向の長さが鋼管杭２の外径Ｄの１．５倍以下の場合には、Ｌ＝Ｌ’となる。

【0036】

鋼管杭２は、１３＜ｓ／ｈ＜６８を満たすことが好ましい。１３＜ｓ／ｈの場合、突起４が管内土をより確実に把持することができる。また、管内土を把持させるためには突起４が少なくとも１段配置されることが望ましく、例えば鋼管杭の外径Ｄを１５００ｍｍとし、突起４の高さｈを２２ｍｍとした場合を考慮すると、間隔ｓが１５００ｍｍとなることから、ｓ／ｈ＜６８とすることが好ましい。

【0037】

図１（ａ）及び図１（ｂ）に示す鋼管杭２の仕様の一例として、外径Ｄが１０００ｍｍ、板厚が１６ｍｍである。突起４は、例えばらせん角度が９°、条数が１本、段数が２段、取り付け範囲Ｂが鋼管の下端から０～１０００ｍｍ、間隔ｓが５００ｍｍ、高さｈが２２ｍｍ、ｓ／ｈが２２．７である。

【0038】

図２（ａ）及び図２（ｂ）に示す鋼管杭２では、２条の突起４が、鋼管杭２の内周面をそれぞれ１周している。突起４の合計のらせん長さＬは、１条目の突起４のらせん長さＬ₁とらせん長さＬ₃との和と、２条目の突起４のらせん長さＬ₂と、の和として表せる。鋼管杭２では、Ｌｃｏｓθ≧Ｒを満たす。突起４の段数は、２段である。また、突起４の始端（下端）は、鋼管杭２の始端（下端）と一致される。

【0039】

図２（ａ）及び図２（ｂ）に示す鋼管杭２の仕様の一例として、外径Ｄが１０００ｍｍ、板厚が１６ｍｍである。突起４は、例えばらせん角度が１８°、条数が２本、段数が２段、取り付け範囲Ｂが鋼管の下端から０～１０００ｍｍ、間隔ｓが５００ｍｍ、高さｈが２２ｍｍ、ｓ／ｈが２２．７である。

【0040】

図３（ａ）及び図３（ｂ）に示す鋼管杭２では、２条の突起４が、鋼管杭２の内周面をそれぞれ半周している。突起４の合計のらせん長さＬは、１条目の突起４のらせん長さＬ₁と、２条目の突起４のらせん長さＬ₂と、の和として表せる。鋼管杭２では、Ｌｃｏｓθ≧Ｒである。突起４の段数は、１段である。また、突起４の始端（下端）は、鋼管杭２の始端（下端）と一致される。

【0041】

図３（ａ）及び図３（ｂ）に示す鋼管杭２の仕様の一例として、外径Ｄが１０００ｍｍ、板厚が１６ｍｍである。突起４は、例えばらせん角度が１８°、条数が２本、段数が１段、取り付け範囲Ｂが鋼管の下端から０～５００ｍｍ、間隔ｓが５００ｍｍ、高さｈが２２ｍｍ、ｓ／ｈが２２．７である。

【0042】

図４（ａ）及び図４（ｂ）に示す鋼管杭２では、２条の突起４が、鋼管杭２の内周面をそれぞれ１周している。突起４の合計のらせん長さＬは、１条目の突起４のらせん長さＬ₁とらせん長さＬ₃との和と、２条目の突起４のらせん長さＬ₂と、の和として表せる。鋼管杭２では、Ｌｃｏｓθ≧Ｒを満たす。突起４の段数は、２段である。また、突起４の始端（下端）は、鋼管杭２の始端（下端）と離間される。

【0043】

突起４の始端（下端）は、鋼管杭２の始端（下端）と離間される場合、突起４を内周面３に溶接する際の溶接欠陥を抑制することができる。また、突起４の始端と鋼管杭２の始端とが離間されるため、鋼管杭２の始端に先端ビットなどを取り付ける場合であっても、当該先端ビットを鋼管杭２の始端に取り付け易くできる。突起４の始端と鋼管杭２の始端（下端）とが離間される場合、その離間距離は、例えば１００～１０００ｍｍ程度であることが好ましい。

【0044】

図４（ａ）及び図４（ｂ）に示す鋼管杭２の仕様の一例として、外径Ｄが１０００ｍｍ、板厚が１６ｍｍである。らせん角度が１８°、条数が２本、段数が２段、取り付け範囲Ｂが鋼管の下端から２００～１２００ｍｍ、間隔ｓが５００ｍｍ、高さｈが２２ｍｍ、ｓ／ｈが２２．７である。

【0045】

なお、図示は省略するが、鋼管杭２では、突起４の取り付け範囲Ｂが鋼管杭２の下端から上端までの全長に形成されてもよい。この場合、Ｌ＞Ｌ’となる。この場合であっても、鋼管杭２では、突起４の始端から鋼管軸方向に沿って鋼管の外径Ｄ分の１．５倍の長さ上方の範囲における突起４の合計のらせん長さＬ’としたとき、Ｌ’ｃｏｓθ≧Ｒであることが好ましい。

【0046】

次に、鋼管杭の施工方法について説明する。鋼管杭の施工方法は、内面にらせん状の突起４を有する鋼管杭２を地盤に回転圧入する。

【0047】

本実施形態によれば、鋼管軸に垂直な断面に対する傾斜角度であるらせん角度θが０°＜θ＜４５°であるらせん状の突起４を有する。これにより、らせん角度θが０°の場合と同等以上の押し抜き抵抗力を発揮できる。このため、押し抜き抵抗力を向上させることが可能となる。

【0048】

また、本実施形態によれば、鋼管軸に垂直な断面に対する傾斜角度であるらせん角度θが０°＜θ＜４５°であるらせん状の突起４を有する。これにより、らせん角度θによらずに、施工時における施工抵抗を同程度にしつつ、管内土の閉塞度を高めることが可能となる。

【0049】

本実施形態によれば、鋼管軸に垂直な断面に対する傾斜角度であるらせん角度θがθ≦２９°であるらせん状の突起４を有する。これにより、らせん長さあたりの押し抜き抵抗力を効果的に発揮できる。

【0050】

本実施形態によれば、鋼管軸に垂直な断面に対する傾斜角度であるらせん角度θが５°≦θであるらせん状の突起４を有する。これにより、らせん状の突起４の段数を１段より多く設ける場合であっても、らせん状の突起４同士の間隔ｓが小さくなりすぎず、一つ一つの突起による管内土の把持が有効に機能する。このため、押し抜き抵抗力を効果的に発揮できる。

【0051】

本実施形態によれば、突起４の合計のらせん長さＬとし、鋼管の周方向における内周長Ｒとしたとき、Ｌｃｏｓθ≧Ｒを満たす。これにより、内周面３に突起４を少なくとも１段以上配置できるため、らせん状の突起４が管内土をより確実に把持できる。このため、押し抜き抵抗力をより確実に発揮できる。

【0052】

本実施形態によれば、突起４の始端から鋼管軸方向に沿って鋼管の外径Ｄ分の１．５倍の長さ（１．５Ｄ）上方の範囲における突起４の合計のらせん長さＬ’としたとき、Ｌ’ｃｏｓθ≧Ｒを満たす。これにより、突起４の始端から鋼管軸方向に沿って鋼管の外径Ｄ分の１．５倍の長さ上方の範囲に突起４を少なくとも１段以上配置できるため、らせん状の突起４が管内土を効果的に把持できる。このため、押し抜き抵抗力を効果的に発揮できる。

【0053】

本実施形態によれば、鋼管軸方向で離間する突起４同士の間隔ｓとし、鋼管半径方向における突起４の高さｈとしたとき、１３＜ｓ／ｈ＜６８を満たす。これにより、らせん状の突起４が管内土を把持し易くなる。このため、押し抜き抵抗力を一層発揮できる。

【0054】

以上、この発明の実施形態を説明したが、この実施形態は例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。さらに、この発明は、上記の実施形態の他、様々な新規な形態で実施することができる。したがって、上記の実施形態は、この発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更が可能である。このような新規な形態や変形は、この発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明、及び特許請求の範囲に記載された発明の均等物の範囲に含まれる。

【実施例0055】

実施例１では、押し抜き抵抗力度を評価した。押し抜き抵抗力は、鋼管内周面と管内土の間に作用する摩擦により管内土の押し抜けに抵抗する力であり、その摩擦を実際に測定することは難しい。そこで、実施例１では、管内土押し抜き試験を行い、管内土押し抜き試験の載荷荷重を押し抜き抵抗力として測定した。また、測定した押し抜き抵抗力を鋼管の管内面積で割り戻すことで押し抜き抵抗力度を評価した。実施例１では、突起の取り付け範囲を統一し、らせん角度を異ならせた。

【0056】

実施例１では、模型の鋼管を供試体として作製した。図５に示すように、供試体は、鋼管の外径Ｄとしたとき、らせん状の突起の始端は、鋼管の下端から１．０Ｄ離間した位置に設けられる。

【0057】

管内土押し抜き試験は、鋼管の内部の下方に円柱体を設け、円柱体の上方に地盤となる砂を設け、らせん状の突起の始端を円柱体の天端から０．５Ｄ離間させておく。その後、鋼管を上方から載荷して、鋼管を０．５Ｄ下方に押し込むまでの押し抜き抵抗力度を測定した。鋼管杭の外径Ｄを１０１．６ｍｍとし、鋼管杭の板厚を５．７ｍｍとし、地盤高さを３５０ｍｍとした。

【0058】

表１は、実施例１の供試体の概要と、結果を示す。図６に、実施例１の結果を、押し抜き抵抗力度を地盤強度で除した値を縦軸とし、らせん角度を横軸として示す。図７に、実施例１の結果を、らせん長さあたりの押し抜き抵抗力度（ｋＮ／ｍ²）を地盤強度（ｋＮ／ｍ²）で除した値を縦軸とし、らせん角度を横軸として示す。なお、図６及び図７における点線部は、外挿である。

【0059】

【表1】

【0060】

図８は、らせん状の突起が管内土の押し抜けに対して抵抗する機構を説明する図である。ここで、上載荷重Ｐが鋼管杭２に作用したとき、らせん状の突起４が管内土の押し抜けに対して抵抗する機構としては、管内土がらせん状の突起を乗り越えようとする抵抗τ１と、管内土がらせん状の突起４に沿うように移動する抵抗τ２が考えられる。前者は、らせん角度が比較的小さい場合に卓越して発生する現象であり、砂のせん断抵抗によってその抵抗力が決定されると考えられる。一方、後者は、らせん角度が大きい場合に卓越して発生する現象であり、その抵抗力は突起と砂の間の摩擦として考えられる。管内土がらせん状の突起４を乗り越えようとした際に、管内土の応力上昇が期待できることや砂のせん断摩擦が砂と鋼材の摩擦よりも大きいことから、後者よりも前者のほうがその抵抗力が大きくなると考えられる。

【0061】

表１及び図６に示すように、押し抜き抵抗力度を地盤強度で除した値は、らせん角度が５２°の場合、らせん角度が１０°、２９°、４２°の場合よりも小さな値を示した。管内土がらせん状の突起を乗り越えようとする現象は、らせん角度θが０°（リング状突起）である場合に確実に発生すると考えられる。したがって、らせん角度θが４５°より小さければ、らせん角度θが０°の場合と同等以上の押し抜き抵抗力を発揮できると考えられる。

【0062】

さらに、図７に示すように、らせん長さあたりの押し抜き抵抗力度を地盤強度で除した値は、らせん角度が１０°、２９°の場合は、ほぼ同程度であり、らせん角度が４２°、５２°の場合よりも大きくなった。したがって、らせん角度θ≦２９°の場合、らせん長さあたりの押し抜き抵抗力を効果的に発揮できる。

【0063】

一方、らせん角度θが例えば５°未満等のあまりに小さい場合には、施工抵抗が大きくなることが予想される。また、らせん状の突起の段数を１段より多く設ける場合、らせん状の突起同士の間隔ｓが小さくなり、一つ一つの突起による管内土の把持が有効に機能しないおそれもある。よって、５°≦θが好ましい。

【実施例0064】

実施例２では、供試体を用いて回転圧入試験を行った。実施例２では、鋼管は模型試験サンプルとし、内面らせん突起付きを準備し、これを乾燥砂で構成された砂地盤へ回転圧入を行った。内面らせん突起付きの鋼管については、正旋回方向への回転圧入を行った。鋼管の外径は１０１．６ｍｍであり、内面らせん突起高さは３ｍｍ（外径の約３％）であり、内面のらせん状の突起は杭の下端から外径と同じ長さ（１Ｄ）の範囲のみに設置されている。

【0065】

実施例２では、各種鋼管を回転圧入した際の貫入量と、圧入力と、貫入に伴う管内土高さの上昇値と、を測定した。図９に示すように、鋼管内部に設けられたワイヤー変位計９は、砂地盤に貫入中の管内土Ｑの天端位置を経時的に測定できる。管内土高さの上昇値Ｗは、基準となるある時点Ａにおける管内土Ｑの天端位置と時点Ａから一定時間が経過した後のある時点Ｂにおける管内土Ｑの天端位置との差分により、算出した。

【0066】

表２は、実施例２の供試体の概要を示す。図１０は、実施例２の結果を示し、図１０（ａ）は、貫入量と圧入力との関係を示し、図１０（ｂ）は、貫入量と管内土高さの上昇値との関係を示す。

【0067】

【表2】

【0068】

図１０（ａ）に示すように、らせん角度が１０°、２９°、４２°、５２°の何れのケースにおいても、圧入力は同程度となった。このため、らせん角度θによらずに、施工抵抗は、同程度であるといえる。また、図１０（ｂ）に示すように、らせん角度が１０°、２９°、４２°、５２°の何れのケースにおいても、管内土高さの上昇値は同程度となった。このため、らせん角度θによらずに、管内土の閉塞度を高めることができる。

【0069】

実施例２によれば、鋼管杭が鋼管軸に垂直な断面に対する傾斜角度であるらせん角度θが０°＜θ＜４５°であるらせん状の突起４を有する。これにより、らせん角度θによらずに、施工時における施工抵抗を同程度にしつつ、管内土の閉塞度を高めることが可能となる。