JP2002339352A

JP2002339352A - 拡底鋼管杭

Info

Publication number: JP2002339352A
Application number: JP2001150246A
Authority: JP
Inventors: Michiaki Sugawara; 道昭菅原
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2001-05-21
Filing date: 2001-05-21
Publication date: 2002-11-27

Abstract

(57)【要約】【課題】鋼管杭の下端部をほぼ円錐状に拡底し、先端断
面積を広くすることにより軟弱地盤を強固にする。【解決手段】拡底鋼管杭Ａは、鋼管１の下端部に固定さ
れた拡底部２と、拡底部２の下端部に固定された圧入部
３により構成される。拡底部２は、中間鋼材５の凹部６
の内外に、水反応膨張材１２を充填した熱溶融性合成樹
脂製袋１３を複数個配置すると共に、鋼管１の下端部に
固定された取付板４に上端を揺動自在なるよう連結され
た複数枚の湾曲状にした押え板８で各袋１３を囲繞し、
且つ前記各押え板８の下方部外周を熱溶融性合成樹脂製
バンド１４で緊縛して形成される。圧入部３は、拡底部
２下方部に圧入鋼管１６を連結して、その外周に拡底部
２より径大な先坑堀り掘削羽根１７が周設されると共
に、下端部に掘削錐１８を設けて形成される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、軟弱地盤上に建築
物を構築する際、前記軟弱地盤を強固にすると共に、鋼
管杭自体の根固めを強固にし、上載荷重の安定化を図
り、建築後の建築物の不同沈下等による傾斜事故を未然
に防止する拡底鋼管杭に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、鋼管を用いて軟弱地盤を強固にす
る工法の一つとして、小口径管打設工法が公知である。
すなわち、小口径管打設工法においては、小口径管の先
端外縁部に、回転圧入時のガイドとなる突起を複数本固
設し、且つ上端縁部をオーガーモータと連結して、該オ
ーガーモータを回転して、前記突起が周辺土を乱しなが
ら、前記小口径管を軟弱地盤に回転圧入することによ
り、軟弱地盤を強固にする工法である。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】前記従来の小口径管打
設工法においては、該小口径管杭は、先端断面積により
荷重計算されており、この先端断面積を広くする手段が
ないため、多くの小口径管を使用しなければならず、コ
スト高になるという課題があった。また、前記小口径管
の突起が周辺土を撹拌により乱しているため、先端支持
力範囲が短く、従って先端支持力が不安定であるという
課題があった。

【０００４】本発明は、前記従来の課題を解決すべくな
されたもので、鋼管杭の先方部に水反応する膨張材を充
填して複数枚の押え板で囲繞し、安定地盤にまで鋼管杭
を回転圧入すると、前記膨張材が土中水と接触して水反
応により膨張し、更に前記膨張材の膨張圧によって前記
各押え板がスカート状に拡開すると共に、削孔周辺地盤
中において、該膨張材が固結し、鋼管杭の下端部におい
てほぼ円錐状に拡底し、先端断面積を広くすることによ
り軟弱地盤を強固にすることができると同時に、先端支
持力を増加した拡底鋼管杭を提供しようとするものであ
る。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、鋼管の下端部
に拡底部をこ固定すると共に、該拡底部の下端部に圧入
部を固定して形成された拡底鋼管杭であつて、前記拡底
部は、前記鋼管の下端部に取付板を固定し、且つ該取付
板の下面に複数個の凹部を備えた中間鋼材を固定して、
該凹部内外に、水反応膨張材を充填した熱溶融性合成樹
脂製袋を複数個配置すると共に、前記取付板の下面外周
部に突設された突起に上端を揺動自在なるよう連結され
た複数枚の湾曲状をした押え板で前記袋を囲繞し、且つ
前記各押え板の下方部外周を熱溶融性合成樹脂製バンド
で緊縛して形成され、前記圧入部は、前記拡底部の下端
部に固定された底板の下面に圧入鋼管を固定し、且つ該
圧入鋼管の外周に、該拡底部より径大な先坑堀り掘削羽
根を周設すると共に、下端部に掘削錐を設けて形成する
という手段、または鋼管の下端部に拡底部を固定すると
共に、該拡底部の下端部に圧入部を固定して形成された
拡底鋼管杭であつて、前記拡底部は、前記鋼管の下端部
に取付板を固定し、且つ該取付板の下面に複数個の凹部
を備えた中間鋼材を固定して、該凹部内外に、水反応膨
張材を充填すると共に、前記取付板の下面外周部に突設
された突起に上端を揺動自在なるよう連結された複数枚
の湾曲状をした押え板で前記膨張材を囲繞し、且つ前記
各押え板の下方部外周を熱溶融性合成樹脂製バンドで緊
縛して形成され、前記圧入部は、前記拡底部の下端部に
固定された底板の下面に圧入鋼管を固定し、且つ該圧入
鋼管の外周に、該拡底部より径大な先坑堀り掘削羽根を
周設すると共に、下端部に掘削錐を設けて形成するとい
う手段、を採用することにより、上記課題を解決した。

【０００６】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を図面に基い
て詳細に説明すると、本発明拡底鋼管杭Ａは、鋼管１の
下端部に拡底部２を固定すると共に、該拡底部２の下端
部に、地盤中に回転圧入させる先端部となる圧入部３を
固定して構成されている。

【０００７】前記拡底部２は、次のように構成されてい
る。施工地盤の杭圧入深度に合わせて所定長さに形成さ
れた鋼管１の下端部に、該鋼管１より径大な取付板４を
固定し、且つ該取付板４の下面部に中間鋼材５を固定す
る。

【０００８】前記中間鋼材５は、特に限定する必要はな
いが、好ましくは図１に示すように、強度性を有すると
共に、複数個の凹部６を備えた、例えばＨ型鋼を使用す
ることが推奨される。

【０００９】前記取付板４の下面外周部には、所定間隔
を有して複数個の突起７が固定され、且つ該各突起７
に、例えば、鋼管を複数枚に縦断して湾曲状に形成され
た押え板８（図３では３枚）の上端部を、それぞれ掛止
金具９により連結し、該各押え板８が前記掛止金具９を
支点として揺動自在なるよう形成する。

【００１０】なお、前記掛止金具９は、特に限定する必
要はないが、好ましくは、図１に示すようにピンにより
形成され、該ピンは各突起７および各押え板８の上端部
に穿設されたバカ孔１０・１１にそれぞれ遊挿されるこ
とが推奨される。

【００１１】そして、前記中間鋼材５の凹部６の内外
に、膨張材１２を充填した袋１３を複数個配置すると共
に、前記各押え板８の下方部外周において該各押え板８
全部をバンド１４で緊縛して前記袋１３を囲繞し、該袋
１３の離脱を防止するよう形成される。このとき、各押
え板８の各垂直方向切断端面は、密にではなく、粗に接
合した状態となる。

【００１２】前記膨張材１２は、水と反応して膨張する
セメント固化材、硬焼生石灰および高炉スラグの混合物
であり、特に顆粒状としたものが推奨される。そして、
前記各素材の混合割合は、特に限定する必要はないが、
セメント固化材５５〜６５重量％、好ましくは６０重量
％、硬焼生石灰２５〜３５重量％、好ましくは３０重量
％、高炉スラグ５〜１５重量％、好ましくは１０重量％
の割合で混合することが推奨される。前記混合物として
硬焼生石灰を採用したのは、水和反応速度が緩やかで、
地下水位の高い砂質地盤でも急激な水和発熱反応を避
け、安全、且つ容易な施工を可能にするためである。

【００１３】また、前記膨張材１２を充填する袋１３お
よびバンド１４は、２００℃程度の熱で溶融する性質を
有する、例えば塩化ビニールやポリエチレン等の熱溶融
性合成樹脂により形成される。また、前記袋１４は、土
中水が内部に浸透して膨張材１３が吸水できるように、
微細小孔を多数備えた合成樹脂により形成する必要があ
る。

【００１４】更に、圧入部３は、前記中間鋼材５の下端
部に底板１５を固定すると共に、該底板１５の下面部に
圧入鋼管１６を固定し、且つ該圧入鋼管１６の外周面
に、前記取付板４より径大の螺旋状の先坑堀り掘削羽根
１７を周設し、更に、前記圧入鋼管１６の下端部に三角
板状の掘削錐１８を固定して形成されている。

【００１５】前記構成より成る本発明拡底鋼管杭Ａの作
用について説明する。先ず、施工地盤を予め地盤調査を
して、例えばＮ値５以上の安定地盤までの深さを割り出
し、該安定地盤まで下方部が回転圧入できる長さに鋼管
１の長さを調整すると共に、各押え板８を拡開して、中
間鋼材５の各凹部６の内外に、膨張材１２を充填した熱
溶融性合成樹脂製の袋１３をそれぞれ複数個配置して、
該各押え板８を閉じる。そして、前記各押え板８の下方
部外周において、該各押え板８全部を前記熱溶融性合成
樹脂製のバンド１４で緊縛して形成された拡底鋼管杭Ａ
を、予め工場にて必要本数製造する。

【００１６】そして、施工地盤まで搬送された必要本数
の拡底鋼管杭Ａを、オーガーモータ（図示せず）に鋼管
１の上端縁部を連結し、該オーガーモータを回転させて
圧入鋼管１６の掘削錐１８および先坑堀り掘削羽根１７
をガイドとして、前記拡底鋼管杭Ａを施工地盤に回転圧
入して行く。この際、先坑堀り掘削羽根１７の径が取付
板４より径大に形成されているため、バンド１４部分は
既に掘削撹拌されて柔らかくなった地盤中を通過するの
で、切断の虞れはない。

【００１７】拡底鋼管杭Ａが地盤中に回転圧入されて行
くに従い、地盤内の土中水が互いに粗に接合された各押
え板８の隙間から凹部６内に侵入して、該侵入した水が
袋１３に設けられた微細小孔を介して袋１３内に浸透し
て、膨張材１２に接触して吸水する。そして、前記膨張
材１２が吸水することにより、該膨張材１２が１．５〜
２倍の体積に膨張すると共に、２００℃以上の膨張熱が
生じて袋１３が溶融破断し、更に前記膨張熱と膨張圧に
よりバンド１４が溶融破断して、各押え板８をスカート
状に拡開しながら、該袋１３内に充填されていた膨張材
１２が噴出して周囲土壌と混練されると共に、周囲土壌
中の土中水と前記膨張材１２とが更に接触することによ
り、該膨張材１２は水和反応による吸水効果により、一
旦先坑堀り掘削羽根１７等により乱した地盤を再圧密し
て、周辺地盤の含水比を低下させ、強度を高めて該先坑
堀り掘削羽根１７の径より先端面積が大きい、ほぼ円錐
形状に底部が拡がった形に膨張する。

【００１８】そして、前記膨張材１３の膨張後は、該膨
張材１３がそのままの状態でコンクリート状に固化して
拡底した固結体１９を形成する。一般に、セメントミル
ク改良工法においては、該セメントミルクの固化はそれ
自体が固化しないため、周辺土の影響を大いに受ける
が、本発明の場合、膨張材１２自体が固化するため、周
辺土の影響は受けにくく、拡底鋼管杭Ａの先端支持力も
強固なものとなる。そして、前記拡底鋼管杭Ａを構成す
る上方の鋼管１は、拡底部２および圧入部３よりも径が
小さくても、従来の小口径管杭より支持力のある鋼管杭
を形成することができる。

【００１９】そして、前記拡底鋼管杭Ａを所要本数地盤
内に回転圧入して、拡底した固結体１９を形成すること
により、前記回転圧入された各拡底鋼管杭Ａ自体が、そ
れぞれ安定した支持力をもった杭体となると共に、前記
回転圧入された各拡底鋼管杭Ａ全体により軟弱地盤を強
固にすることができる。そして、本発明拡底鋼管杭Ａに
より軟弱地盤を強固にした後、該拡底鋼管杭Ａの上面に
基礎を配設して、建築物を構築するのである。

【００２０】なお、前記図１・図２に示す拡底鋼管杭Ａ
においては、１個の拡底した固結体１９が形成される
が、固結体１９が複数段に亘って形成できるよう、鋼管
１の下端部に複数個の拡底部２を連設した構成としても
よい。この場合、前記各固結体１９と周辺土との接触面
積が大となるため、支持層の深い地盤において、摩擦杭
的効果を発揮した鋼管杭が形成される。

【００２１】すなわち、図４に示すように、鋼管１の下
面に、固結体１９を形成する数（図３においては固結体
１９は２個形成される）に合わせた数の拡底部２を複数
段に亘って固定すると共に、最下段の拡底部２の下面に
圧入部３を固定する。そして、１段目の拡底部２には図
１におけるような底板はなく、１段目の拡底部２の下端
に、２段目の拡底部２を固定するため、取付板４が取付
けられているのが異なるだけで、その他の構成および作
用は、図１のものと同一であるので、詳細な説明を省略
する。なお、この場合、前記各固結体１９と周辺土との
接触面積が大となるため、支持層の深い地盤において、
摩擦杭的効果を発揮した鋼管杭が形成される。

【００２２】図５は、本発明拡底鋼管杭の更に他の実施
の形態を示す縦断面図、図６は図５のＹ−Ｙ線断面図で
ある。すなわち、拡底部２の凹部６の内外には顆粒状に
形成された膨張材１２が、図１・図２と異なり、袋に収
納することなく、そのまま充填されている。この場合、
膨張材１２はバンド１４で緊縛されて、互いに粗に接合
された各押え板８によって囲繞され、ほとんど外へ漏れ
出ることはない。

【００２３】そして、図１・図２のものと異なり、膨張
材１２が袋に収納されていないので、該図１・図２のも
のに比して土中水との接触が早いという以外、その他の
作用、効果は、図１・図２のものと同一であるので、詳
細な説明は省略する。なお、図示していないが、図４に
示すように図５・図６に示すものも、複数段に亘って固
結体を形成することができる。そして、この場合も、前
記図１、図２のものと同様に、各固結体と周辺土との接
触面積が大となるため、支持層の深い地盤において、摩
擦杭的効果を発揮した鋼管杭が形成される。

【００２４】

【発明の効果】本発明は上述のようであるから、本発明
拡底鋼管杭が安定地盤に回転圧入されると、膨張材が土
中水に接触して水反応して膨張し、更に前記膨張材の膨
張圧によって、バンドが溶融破断して、各押え板がスカ
ート状に拡開すると共に、削孔周辺地盤中において該膨
張材が固結してほぼ円錐形状の固結体を形成するので、
先端断面積が広くなり、杭の先端支持力も強固なものと
なり、鋼管杭自体の根固めを強固にし、拡底鋼管杭が少
ない本数であっても軟弱地盤を強固にすることができ、
その結果上載荷重の安定化を図り、且つ建築後の建築物
の不同沈下等による傾斜事故を未然に防止することがで
きる。また、本発明拡底鋼管杭は膨張材が周辺土を選ば
ず、周辺土中水の水和反応により該膨張材自身で固化す
るため、緩い砂質土、軟弱な粘性土や瓦層土地盤にも使
用することができる。更に、反応速度の緩やかな硬焼生
石灰を使用するため、地下水位の高い砂質地盤でも急激
な水和反応を避け、安全、且つ容易な施工が可能であ
る。また更に、固結体が複数段に亘って形成された場
合、該各固結体と周辺土との接触面積が大となるため、
支持層の深い地盤において、摩擦杭的効果を発揮した鋼
管杭が形成される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明拡底鋼管杭を一部切欠いて示す正面図で
ある。

【図２】図１のＸ−Ｘ線断面図である。

【図３】本発明拡底鋼管杭を地盤中に回転圧入した状態
を示す断面図である。

【図４】本発明拡底鋼管杭の他の実施の形態を示す一部
を切欠いた正面図である。

【図５】本発明拡底鋼管杭の更に他の実施の形態を示す
一部を切欠いた正面図である。

【図６】図５のＹ−Ｙ線断面図である。

【符号の説明】

Ａ拡底鋼管杭、１鋼管、２拡底部、３圧
入部、４取付板、５中間鋼材、６凹部、７
突起、８押え板、９掛止金具、１０・１１
バカ孔、１２膨張材、１３袋、１４バン
ド、１５底板、１６圧入鋼管、１７先坑堀
り掘削羽根、１８掘削錐、１９固結体。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】鋼管の下端部に拡底部を固定すると共に、
該拡底部の下端部に圧入部を固定して形成された拡底鋼
管杭であつて、前記拡底部は、前記鋼管の下端部に取付板を固定し、且
つ該取付板の下面に複数個の凹部を備えた中間鋼材を固
定して、該凹部内外に、水反応膨張材を充填した熱溶融
性合成樹脂製袋を複数個配置すると共に、前記取付板の
下面外周部に突設された突起に上端を揺動自在なるよう
連結された複数枚の湾曲状をした押え板で前記袋を囲繞
し、且つ前記各押え板の下方部外周を熱溶融性合成樹脂
製バンドで緊縛して形成され、前記圧入部は、前記拡底部の下端部に固定された底板の
下面に圧入鋼管を固定し、且つ該圧入鋼管の外周に、該
拡底部より径大な先坑堀り掘削羽根を周設すると共に、
下端部に掘削錐を設けて形成したことを特徴とする拡底
鋼管杭。
【請求項２】拡底部が、複数個形成されたことを特徴と
する請求項１記載の拡底鋼管杭。
【請求項３】鋼管の下端部に拡底部を固定すると共に、
該拡底部の下端部に圧入部を固定して形成された拡底鋼
管杭であつて、前記拡底部は、前記鋼管の下端部に取付板を固定し、且
つ該取付板の下面に複数個の凹部を備えた中間鋼材を固
定して、該凹部内外に、水反応膨張材を充填すると共
に、前記取付板の下面外周部に突設された突起に上端を
揺動自在なるよう連結された複数枚の湾曲状をした押え
板で前記膨張材を囲繞し、且つ前記各押え板の下方部外
周を熱溶融性合成樹脂製バンドで緊縛して形成され、前記圧入部は、前記拡底部の下端部に固定された底板の
下面に圧入鋼管を固定し、且つ該圧入鋼管の外周に、該
拡底部より径大な先坑堀り掘削羽根を周設すると共に、
下端部に掘削錐を設けて形成したことを特徴とする拡底
鋼管杭。
【請求項４】拡底部が、複数個形成されたことを特徴と
する請求項３記載の拡底鋼管杭。
【請求項５】膨張材が、セメント固化材５５〜６５重量
％、硬焼生石灰２５〜３５重量％および高炉スラグ５〜
１５重量％を混合した混合物である請求項１または３記
載の拡底鋼管杭。