JP3917728B2 - 鋼管杭及び同鋼管杭を使用した基礎工法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ボーリングの硬さ表示であるＮ値が１０未満の超軟弱地盤に、例えば比較的低層の２階建住宅等の建造物を構築する際の基礎補強となる鋼管杭及び同鋼管杭を使用した基礎工法に関する。
【０００２】
【発明が解決しようとする課題】
従来より、２階建住宅等の低層の建造物の基礎を構築する際、地盤の強度に応じて基礎間の間隔である基礎幅を設定している。例えば、１ｍ2 当たり５TON 以上の地耐力を有する地盤の場合には基礎幅は５００mmで、１ｍ2 当たり３TON の地耐力しか有さない場合には基礎幅を広くした８００mm幅に設定するのが一般的である。
【０００３】
ところで、地表面が軟弱な地盤の場合、２階建住宅の基礎を構築するには、地耐力のある比較的硬い地盤層がある深さまで掘削して基礎の底面を設置する、いわゆる深基礎工法を採用するが、水位が高い軟弱地盤では地盤の掘削に際し、掘削した箇所に土砂が崩れ落ちたり、地下水がわき出て溜まったりしないように土留をしたり、排水（水替え）をしなければならず、基礎の施工が困難である。
【０００４】
一方、杭基礎を採用する場合、杭を支える地盤は、少なくともボーリングの硬さ表示であるＮ値が１５以上で、Ｎ値が３０程度の硬さが望ましい。軟弱地盤の場合、Ｎ値が３０程度の層は地面から約１０ｍから１５ｍの深さとなる。ところで、杭の支持力は、〔定数３０×Ｎ値３０×杭の先端断面積〕×（１／３）で示され、例えば、杭の先端断面積を０．０４９とする場合、杭１本当たりの支持力は１４．７トン（約１５トン)となる。５トン基礎を使用する場合には、上述の如く、基礎幅を５００mmとし、２ｍピッチで荷重を受ける仮定すると、杭にかかる荷重は５トン×５００mm×２，０００mm＝５トン程度に過ぎず、これを約１５トンの支持力を有する杭で支持することは、たとえ安全率を高く見積もったとしても無駄（不経済）である。
【０００５】
また、杭の支持力に合わせて杭を配列することを考えた場合、支持力１５トンの杭では、杭間隔が６ｍとなって広くなり過ぎて、杭間に架設する地中梁は、その断面積を大きく設定する必要があり、結果的には不経済となる。
【０００６】
さらに、直径が１００mm〜１５０mm程度の先端断面積の小さい、支持力が３トンから４トン程度の鋼管杭を使用し、これを１．８ｍ間隔で打ちこんむ場合、約１０ｍから１５ｍの長さの杭が必要となり、施工コストが高騰化する。
【０００７】
基礎施工に関する調査結果によれば、住宅の不同沈下の原因の約７０％は、３ｍから４ｍ付近までの地表面下の軟弱地盤で生じていることが判明している。地表面から４ｍ乃至５ｍよりもさらに深い地盤では、その上層の土砂による圧密を受けており、地盤の強度は杭を支持できる程ではないが、多少とも強くなっている。このため、深基礎工法による掘削孔あるいは部分掘削による掘削孔内にコンクリートを充填した、いわゆるアップルコンクリート基礎を構築して住宅を支えることが提案されているが、上述した深基礎工法で説明した如く、水位の高い軟弱地盤では、掘削に際し、土留矢板や排水が必要となり、敷地が狭い小規模住宅では施工が困難である。
【０００８】
近年、深基礎工法の代わりに、例えばソイルセメントと施工現場の土砂とを混合撹拌して基礎を形成する工法が採用されている。この工法によれば、施工現場の土砂をソイルセメントで固めた、直径が５０ｃｍ乃至６０ｃｍ、長さが５ｍ乃至６ｍ前後の、建物荷重支持のための地盤改良柱を２階建住宅の基礎として使用する。
【０００９】
しかしながら、自然形成の土砂は、地域等によってその性状が大きく異なっており、これにソイルセメントを混合撹拌してバラツキのない、品質の均一な地盤改良柱を形成することは、困難である。例えば、土砂の性状に合わせて土砂とソイルセメントとを混合撹拌するが、撹拌条件、時間等が異なり、品質のバラツキを回避することは殆ど不可能である。
【００１０】
また、地盤改良柱では、その柱体周囲の土砂との間に摩擦力が生じて、この摩擦力が地盤改良柱を地盤中に支える力の一つとなると言われているが、軟弱地盤では期待した程摩擦力が発揮されない。このため、地盤改良柱の先端には、その上端から建造物の荷重が作用する一方、その先端（断面）に地盤の反力が作用するが、この軸方向荷重の殆どを地盤改良柱のみで支えており、地盤改良柱の品質にバラツキがあると、柱体に座屈が生じて不同沈下の原因となる。
【００１１】
支持杭を使用することが困難である、軟弱地盤に基礎を構築する場合、深基礎工法、アップルコンクリート基礎工法、地盤改良柱工法等が知られているが、上述の如く、いずれも種々の問題を抱えている。
【００１２】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、安全且つ施工が非常に簡単で、支持杭を使用することが困難な軟弱地盤に適用することができる、鋼管杭を提供することを目的とする。また、この鋼管杭を使用して、深基礎工法や地盤改良柱工法等に代わる、新規な基礎工法を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成する本発明では、鋼管の直径の２倍乃至３倍の外径を有する螺旋状翼を設けた通常の鋼管杭では基礎として使用することが困難なＮ値が１０未満の超軟弱地盤に適用できるようにするため、鋼管にその直径の５倍乃至６倍前後の外径を有する螺旋状翼を設ける点に第１の特徴を有している。また、螺旋状翼の下部に土砂を包み込むように拘束して圧密し、この土砂の圧密効果により支持力を得るようにするため、螺旋状翼の下面周縁に周壁を設ける点に第２の特徴を有している。
【００１４】
すなわち、本発明の第１の態様は、支持杭を基礎として使用することが困難な、Ｎ値が１０未満の超軟弱地盤に適用する拡底型の鋼管杭であって、鋼管（短尺管）に、その直径の５倍乃至６倍前後の直径を有する、螺旋状底板（螺旋状翼）を固定してなることを特徴としている。
【００１５】
また、前記螺旋状底板（螺旋状翼）に、その下面周縁に沿って周壁を設けてなることを特徴としている。
【００１６】
また、鋼管（短尺管）に、その直径の５倍乃至６倍前後の直径を有する、螺旋状底板（螺旋状翼）を固定した拡底型の鋼管杭を、Ｎ値が１０未満の超軟弱地盤内に無排土で回転推進し、前記鋼管及び前記螺旋状底板を介して超軟弱地盤の下方に位置する強度のある地盤に建造物の荷重を伝達させて、建造物を超軟弱地盤上に支持することを特徴としている。
【００１７】
また、鋼管（短尺管）に、その直径の５倍乃至６倍前後の直径を有する、螺旋状底板（螺旋状翼）を固定し、且つ螺旋状底板（螺旋状翼）に、その下面周縁に沿って周壁を設けた鋼管杭を、Ｎ値が１０未満の超軟弱地盤内に無排土で回転推進させる際、周壁が螺旋状底板（螺旋状翼）の下部に土砂を包み込むように拘束して圧密し、鋼管杭の埋設後、周壁による圧密効果と螺旋状底板（螺旋状翼）による支圧力とにより建造物を超軟弱地盤上に支持することを特徴としている。
【００１８】
前記鋼管（短尺管）の先端（下端）に掘削刃又は回転芯ずれ防止用の先導部材を有する底板を固定するようにしてもよい。
【００１９】
また、前記周壁を前記螺旋状底板（螺旋状翼）と一体に形成するようにしてもよい。また、前記周壁を一体に形成した螺旋状底板（螺旋状翼）において、その曲げ強度を高めるために凹凸部を形成するようにしてもよい。
【００２０】
本発明の第１の態様によれば、Ｎ値が１０未満の超軟弱地盤に地表面から４ｍ乃至５ｍの深さまで拡底型の鋼管杭を無排土で回転推進すると、螺旋状底板がＮ値４〜５の多少強度を有する地盤に達する。この地盤では、鋼管の直径の２倍程度の螺旋翼を有した支持杭を支えることはできないが、鋼管の５倍乃至６倍の直径を有する螺旋状底板を支持することは可能である。建造物の荷重は、鋼管から螺旋状底板に作用し、該螺旋状底板から２５分の１から３６分の１の大きさの荷重に分散して螺旋状底板の下方の地層に位置する強度のある地盤に伝達されることになる。
【００２１】
そして、螺旋状底板（螺旋状翼）の下面周縁に周壁が設けてあると、鋼管杭が地盤中に回転推進される際、周壁が螺旋状底板（螺旋状翼）の下部に土砂を包み込むように拘束して圧密し、鋼管杭の埋設後、周壁による圧密効果と螺旋状底板による支圧力とが相俟って建造物を超軟弱地盤上に支持することができる。
【００２２】
また、本発明の第２の態様は、鋼管の外周面にその軸線方向に沿って複数の螺旋状翼を適宜間隔をおいて配置し、これら螺旋状翼のうち最下部に配置される螺旋状翼の外径を鋼管の直径の２倍乃至３倍に設定し、該最下部の螺旋状翼から鋼管の上部に配置される螺旋状翼にしたがって外径が順次大径になるようにし、且つ各螺旋状翼に、その下面周縁に沿った周壁をそれぞれ設けてなることを特徴としている。
【００２３】
また、鋼管の外周面にその軸線方向に沿って複数の螺旋状翼を適宜間隔をおいて配置し、これら螺旋状翼のうち最下部に配置される螺旋状翼の外径を鋼管の直径の２倍乃至３倍に設定し、該最下部の螺旋状翼から鋼管の上部に配置される螺旋状翼にしたがって外径が順次大径になるようにし、且つ各螺旋状翼に、その下面周縁に沿った周壁をそれぞれ設けた鋼管を、Ｎ値が１０未満の超軟弱地盤内に無排土で回転推進し、その際、前記周壁が前記螺旋状底板の下部に土砂を包み込むように拘束して圧密し、前記鋼管杭の埋設後、前記周壁による圧密効果と前記螺旋状底板による支圧力とによって建造物を超軟弱地盤上に支持することを特徴としている。
【００２４】
本発明の第２の態様によれば、各螺旋状翼による支圧力の他に、各螺旋状翼の周壁による圧密効果があるため、Ｎ値が１０未満の超軟弱地盤内でも建造物を支持することができる。また、最下部の螺旋状翼から鋼管の上部に配置される螺旋状翼にしたがって外径が順次大径になるようにしてあり、全体として円錐状となり、各螺旋状翼による垂直方向支圧力のみならず、クサビ効果が働いて斜め方向に対する支圧力も付加され、大きな支持力が得られる。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下本発明の鋼管杭の一実施例について添付図面を参照して説明する。
【００２６】
図１は本発明の第１の態様である拡底型の鋼管杭の第１実施例を示す一部省略した正面図、図２は図１の螺旋状底板の斜視図、図３は螺旋状底板の変形例を示す正面図、図４は図３の螺旋状底板の斜視図、図５は螺旋状底板の別の変形例を示す斜視図、図６は螺旋状底板のまた別の変形例を示す斜視図、図７は螺旋状底板の更に別の変形例を示す底面図、図８は図７に示す螺旋状底板の正面図、図９は螺旋状底板の更に別の変形例を示す底面図、図１０は図９に示す螺旋状底板の正面図、図１１は本発明の拡底型の鋼管杭の第２実施例を示す一部省略した正面図、図１２は同第３実施例を示す一部省略した正面図、図１３は同第４実施例を示す一部省略した正面図、図１４は同第５実施例を示す一部省略した正面図、図１５は同第６実施例を示す一部省略した正面図、図１６乃至図１８は図１４又は図１５に示す拡底型の鋼管杭の先端部分の変形例を示す部分正面図、図１９乃至図２２は図１、図１１、図１２又は図１３に示す拡底型の型の鋼管杭の変形例を示す一部省略した正面図、図２３乃至図２６は図１２、１３、１４又は図１５に示す拡底型の型の鋼管杭の別の変形例を示す一部省略した正面図、図２７は周壁を設けた螺旋状底板を有する杭の効果を試験するための、杭頭荷重と沈下量との関係を示すグラフ、図２８は本発明の第２の態様である円錐状多翼型の鋼管杭の一実施例を示す一部省略した正面図である。
【００２７】
図１に示す本実施例の拡底型の鋼管杭は、例えば１６５φ程度の直径を有する鋼管１０の先端部分をその先端外周に沿ってほぼ１周にわたり螺旋状に切欠し、該切欠部分に沿って鋼管１０の直径の５倍乃至６倍前後程度の直径を有する、ほぼ１巻の掘削刃兼用の螺旋状底板２０を溶接等により固定したものである。
【００２８】
螺旋状底板２０は、図２に示すように、鋼管１０の直径の５倍乃至６倍前後程度の直径を有する環状円板に、その中心に達する半径方向の切り込みを入れ、該切り込みを介して環状円板を鋼管１０の螺旋状に切欠した先端面に沿うように折り曲げ加工して形成される。
【００２９】
螺旋状底板２０には、その始端と終端との間の隙間を閉じる閉じ板２１が設けられ、またその中央部に鋼管１０内への土砂の進入を許容する土砂進入孔２２が設けられる。また、螺旋状底板２０の中央部には、土砂進入孔２２を横切るようにして固定され、鋼管１０の推進方向に突出するほぼ台形状の先導部材２３が設けられる。この先導部材２３は、回転推進に際し、螺旋状底板２０より先に地盤に食い込んで螺旋状底板２０を地盤に対して位置決めをし、螺旋状底板２０の回転芯ずれを防止するものである。なお、この土砂進入孔２２を先導部材２３により閉塞した形式もある。
【００３０】
次に、図１に示す第１実施例の拡底型の鋼管杭を使用して、Ｎ値が１０未満の超軟弱地盤に例えば２階建の住宅用の基礎を構築する、基礎工法を説明する。
【００３１】
基礎を構築しようとする軟弱地盤上に、図１の拡底型の鋼管杭を起立させ、その上端を図示しない回動押し込み駆動装置に取り付け、該駆動装置によって鋼管１０を回転しつつ地盤中に押し込むようにすると、まず先導部材２３が地盤に食い込み、螺旋状底板２０の地盤に対する位置決めをする。次いで、螺旋状底板２０が先導部材２３と共に掘削刃として鋼管１０の推進方向にある土砂を掘削軟化しつつ、該土砂を鋼管１０の側部に押し出しながら横振れなく、鋼管１０が地盤中に無排土で回転推進されて埋め込まれる。
【００３２】
螺旋状底板２０が地表面から５ｍ乃至６ｍ程度地盤内に推進した時点で回動押し込み駆動装置の駆動を停止する。螺旋状底板２０が位置する箇所は、その上層の土砂による圧密を受け、杭を支持できる程の地盤強度を有していないものの、地表面部分よりも多少地盤強度を有している。
【００３３】
建造物の荷重は、鋼管１０から螺旋状底板２０に伝達され、さらに螺旋状底板２０からその下方に位置する深い地層にある強度を有した地盤に伝達される。このとき、螺旋状底板２０は、鋼管１０の直径の５倍から６倍の直径に形成されていることから、螺旋状底板に作用する地盤からの反力は、鋼管１０のみの場合に受ける地盤の反力の場合に比して単位面積当たり２５分の１から３６分の１程度になる。換言すれば、建造物の荷重を、鋼管１０のみで支える場合に比して２５分の１から３６分の１程度に分散して下方に位置する強度のある地盤に伝達するようになる。
【００３４】
したがって、軟弱地盤の下方に位置する深い地層まで拡底型の鋼管杭を埋め込むことなく、軟弱地盤中にあたかも浮いたような状態で埋め込むことで、不同沈下を確実に防止して建造物を超軟弱地盤上に支えることができる。
【００３５】
また、螺旋状底板２０に地盤からの鉛直方向の反力により曲げモーメントが作用するが、螺旋状底板２０が鋼管１０の先端面に固定されていることから、鋼管１０には作用せず、鉛直方向の圧縮応力のみであり、鋼管１０を曲げモーメントに耐えるように厚肉にする必要はない。なお、杭体を所定の深さに回転埋設する場合に、杭の支持力を算出する計算式の一例としては、次式が一般的に使用されており、
【数１】
Ｒａ＝安全率１／３×（係数３０×Ｎ値×先端の投影面積）
となる。杭先端の螺旋翼が、所定深度の地盤に到着したときに、その地盤のＮ値が支持力計算時のＮ値以上の強度であるかを施工管理する方法としては、杭体を回転させる機械のモータの回転抵抗トルク値のグラフと、地盤調査のＮ値グラフとが近似値を示すことから、杭施工時の回転抵抗トルク値を記録し、杭先端の地盤が所定の地盤のＮ値以上であるかを確認することにより、Ｎ値より算出した杭の設計支持力を杭が得られているかどうかを管理することができる。
【００３６】
図３及び図４は、図１、図２に示す螺旋状底板２０の変形例を示すもので、螺旋状底板２０ａに、階段状の刃を有する掘削刃２４、２４を、螺旋状底板２０の中心から直径方向に延び且つ螺旋状底板２０の底面に対して４０°乃至４５°傾斜するように固定している。
【００３７】
この掘削刃２４は、先導部材２３と同様に、回転推進に際し、螺旋状底板２０より先に地盤に食い込んで螺旋状底板２０を地盤に対して位置決めをし、螺旋状底板２０の回転芯ずれを防止し、そして螺旋状底板２０が地盤に食い込んだ後は螺旋状底板２０と共に鋼管１０の推進方向の土砂を掘削軟化する。また、掘削刃２４は、螺旋状底板２０を補強する補強リブとなる。したがって、螺旋状底板２０は、その肉厚を厚く設定しなくても、地盤からの反力による曲げモーメントに耐えることができる。
【００３８】
図５は、図１、図２に示す螺旋状底板２０の別の変形例を示すものである。これによれば、螺旋状底板２０ｂの下面周縁に沿って周壁２５が溶接等の固着手段により固定してある。この周壁２５は、拡底型の鋼管杭の埋設後、螺旋状底板２０ｂの底面側の土砂が逃げないようにして（包み込むように拘束して）圧密し、土砂の保持力を高めるものである。周壁２５の高さは、大体３０ｍｍ乃至５０ｍｍ程度に設定される。このような範囲に設定したのは、周壁２５の高さが３０ｍｍよりも低いと周壁２５による圧密効果が十分に得られず、また周壁２５の高さが５０ｍｍよりも高いと軟弱地盤とはいえ地盤中への回転推進に際して大きな抵抗となって好ましくない上に、圧密効果の向上もそれほど期待できないという理由からである。地盤の状態によっては、僅かではあるが３０ｍｍよりも低くなることや、５０ｍｍよりも高くなることがある点に留意すべきである。
【００３９】
図６は、例えば、鋼板をプレス加工等の塑性加工して周壁２５ａを螺旋状底板２０と一体に形成した変形例を示している。この場合、図５に示す螺旋状底板２０に比して溶接等の固着工程が省略できる上に、螺旋状底板２０を成形すると同時に周壁２５ａを成形することができ、加工コストの大幅な低減を図ることが可能となる。そして、図７乃至図１０に示すように、螺旋状底板２０に凹凸部であるエンボス部２０ｃを形成することによって、このエンボス部２０ｃと周壁２５ａとで該螺旋状底板２０の曲げ強度を更に向上させることができる。換言すれば、図５に示す場合よりも更に螺旋状底板２０の板厚を薄く設定しても、地盤からの反力による曲げ力に対して十分に耐えることができるようになる。エンボス部２０ｃの数、形状等は図７乃至図１０に示す実施例に限定されるものではない。要は螺旋状底板２０の曲げ強度を向上させるものであれば図７乃至図１０に示すものに限定されるものではない。
【００４０】
螺旋状底板２０の下面周縁に沿って周壁２５、２５ａを設けた鋼管杭をＮ値が１０未満の超軟弱地盤に回転推進させて、例えば２階建の住宅用の基礎を構築する場合にも、図１に示す鋼管杭と同様に回動押し込み駆動装置によって鋼管１０を回転しつつ地盤中に押し込むようにする。これにより、鋼管杭は所定の深さ（地表面から５ｍ乃至６ｍ程度の深さ）まで超軟弱地盤中に埋設される。この際、周壁２５、２５ａが螺旋状底板２０ｂの底面側（下部側）の土砂が逃げないようにして（包み込むように拘束して）圧密する。したがって、周壁２５、２５ａによる圧密効果と螺旋状底板２０による支圧力によって建造物を超軟弱地盤上に支持することができる。
【００４１】
図１１は本発明の拡底型の鋼管杭の第２実施例を示すものである。
【００４２】
この第２実施例によれば、ほぼ１６５φ程度の直径を有する短尺管１１の先端を螺旋状に切欠し、この切欠した短尺管１１の先端切欠部に、短尺管１１の直径の５倍乃至６倍前後の直径を有する、螺旋状底板３０を固定している。そして、短尺管１１の上端開口部には、該開口部の内径に合致した外径を有する鋼管１２を嵌合して溶接等の接合手段によって固定する。なお、短尺管１１の上端開口部の内周に雌ネジを形成し、また鋼管１２の先端部外周に雄ネジを形成して、鋼管１２を短尺管１１の上端開口部に螺合するようにしてもよい。
【００４３】
螺旋状底板３０の中央部には、図１、図２の螺旋状底板２０と同様に、鋼管１２の推進方向に突出する台形状の先導部材３１が設けられる。この先導部材３１は、回転推進に際し、螺旋状底板３０より先に地盤に食い込んで螺旋状底板３０を地盤に対して位置決めをし、螺旋状底板３０の回転芯ずれを防止するものである。
【００４４】
なお、図示しないが、螺旋状底板３０には、その始端と終端との間の隙間を閉じる閉じ板が設けられ、またその中央部に短尺管１１、鋼管１２内への土砂の進入を許容する土砂進入孔が設けられる場合と、該土砂進入孔が閉塞される場合とがある。
【００４５】
図１１に示す拡底型の鋼管杭の場合も、図１に示す拡底型の鋼管杭と同様に、回動押し込み駆動装置によって軟弱地盤に埋め込み、螺旋状底板３０が地表面から５ｍ乃至６ｍ程度地盤内に推進した時点でこの埋め込みを停止する。
【００４６】
建造物の荷重は、鋼管１２、短尺管１１から螺旋状底板３０に伝達され、さらに螺旋状底板３０からその下方に位置する深い地層にある強度を有した地盤に伝達される。このとき、螺旋状底板３０は、短尺管１１の直径の５倍から６倍の直径に形成されていることから、螺旋状底板３０に作用する地盤からの反力は、鋼管１２のみの場合に受ける地盤の反力の場合に比して単位面積当たり２５分の１から３６分の１程度になる。換言すれば、建造物の荷重を、鋼管１２のみで支える場合に比して２５分の１から３６分の１程度に分散して下方に位置する強度のある地盤に伝達するようになる。
【００４７】
第２実施例の拡底型の鋼管杭によれば、第１実施例の拡底型の鋼管杭の場合と同様の効果がある他に、螺旋状底板３０を固定した短尺管１１と鋼管１２とを分離した状態で施工現場まで搬送し、施工現場で両者を接合することにより、狭隘な施工現場への搬送が容易となる。
【００４８】
なお、この第２実施例の螺旋状底板３０にも、図３、４のような掘削刃２４を設け、また図５乃至図１０に示すような周壁２５を設けることができる。
【００４９】
図１２は本発明の拡底型の鋼管杭の第３実施例を示すものである。
【００５０】
この第３実施例によれば、ほぼ１６５φ程度の直径を有する鋼管１３の先端に掘削刃４１、４１を設けた底板４２を固定し、また鋼管１３の先端側の外周に、鋼管１３の直径の５倍乃至６倍前後の直径を有する、ほぼ１巻きの螺旋状翼４０を固定している。
【００５１】
図１２に示す拡底型の鋼管杭の場合も、回動押し込み駆動装置によって鋼管１３を回転駆動すると、掘削刃４１が地盤を掘削軟化しつつ、鋼管１３が軟弱地盤内に埋め込まれ、螺旋状翼４０が地表面から５ｍ乃至６ｍ程度地盤内に推進した時点でこの埋め込みを停止する。
【００５２】
建造物の荷重は、鋼管１３から螺旋状翼４０に伝達され、さらに螺旋状翼４０からその下方に位置する深い地層にある強度を有した地盤に伝達される。このとき、螺旋状翼４０は、鋼管１３の直径の５倍から６倍の直径に形成されていることから、螺旋状翼４０に作用する地盤からの反力は、鋼管１３のみの場合に受ける地盤の反力の場合に比して単位面積当たり２５分の１から３６分の１程度になる。換言すれば、建造物の荷重を、鋼管１３のみで支える場合に比して２５分の１から３６分の１程度に分散して下方に位置する強度のある地盤に伝達するようになる。
【００５３】
したがって、第１実施例の拡底型の鋼管杭と同様に、軟弱地盤の下方に位置する深い地層まで拡底型の鋼管杭を埋め込むことなく、軟弱地盤中にあたかも浮いたような状態で埋め込むことで、不同沈下を確実に防止して建造物を超軟弱地盤上に支えることができる。
【００５４】
図１３は本発明の拡底型の鋼管杭の第４実施例を示すものである。
【００５５】
この第４実施例によれば、ほぼ１６５φ程度の直径を有する短尺管１４の先端に掘削刃５１を備えた底板５２を固定し、また短尺管１４の軸線方向中間部の外周に、短尺管１４の直径の５倍乃至６倍前後の直径を有する、ほぼ１巻きの螺旋状翼５０を固定する。そして、短尺管１４の上端にほぼ９０φ〜１００φ程度の直径を有する鋼管１５を溶接等の接合手段で接続している。
【００５６】
図１３に示す拡底型の鋼管杭の場合も、回動押し込み駆動装置によって鋼管１５を回転駆動すると、掘削刃５１が地盤を掘削軟化しつつ、短尺管１４、鋼管１５が軟弱地盤内に埋め込まれ、螺旋状翼５０が地表面から５ｍ乃至６ｍ程度地盤内に推進した時点でこの埋め込みを停止する。
【００５７】
建造物の荷重は、鋼管１５、短尺管１４から螺旋状翼５０に伝達され、さらに螺旋状翼５０からその下方に位置する深い地層にある強度を有した地盤に伝達される。このとき、螺旋状翼５０は、短尺管１４の直径の５倍から６倍程度の直径に形成されていることから、螺旋状翼５０に作用する地盤からの反力は、短尺管１４、鋼管１５で受ける地盤の反力の場合に比して単位面積当たりほぼ２５分の１からほぼ３６分の１程度になる。換言すれば、建造物の荷重を、短尺管１４、鋼管１５のみで支える場合に比してほぼ２５分の１からほぼ３６分の１程度に分散して下方に位置する強度のある地盤に伝達するようになる。
【００５８】
したがって、第１実施例の拡底型の鋼管杭と同様に、軟弱地盤の下方に位置する深い地層まで拡底型の鋼管杭を埋め込むことなく、軟弱地盤中にあたかも浮いたような状態で埋め込むことで、不同沈下を確実に防止して建造物を超軟弱地盤上に支えることができる。
【００５９】
また、螺旋状翼５０を固定した短尺管１４と鋼管１５とを分離した状態で施工現場まで搬送し、施工現場で両者を接合することにより、狭隘な施工現場への搬送が容易となる。
【００６０】
図１４は本発明の拡底型の鋼管杭の第５実施例を示すものである。
【００６１】
この第５実施例によれば、ほぼ１６５φ程度の直径を有する鋼管１６の先端部外周に鋼管１６の直径の２倍乃至３倍前後の直径を有するほぼ１巻きの掘削用螺旋翼６１を設け、この掘削用螺旋翼６１から軸線方向上方に所定距離おいた鋼管１６の外周面に、鋼管１６の直径の５倍乃至６倍前後の直径を有する、ほぼ１巻きの螺旋状翼６０を設けている。
【００６２】
図１４に示す拡底型の鋼管杭の場合も、回動押し込み駆動装置によって鋼管１６を回転駆動すると、掘削用螺旋翼６１が地盤を掘削軟化しつつ、鋼管１６が軟弱地盤内に埋め込まれ、螺旋状翼６０が地表面から５ｍ乃至６ｍ程度地盤内に推進した時点でこの埋め込みを停止する。
【００６３】
建造物の荷重は、鋼管１６から螺旋状翼６０に伝達され、さらに螺旋状翼６０からその下方に位置する深い地層にある強度を有した地盤に伝達される。このとき、螺旋状翼６０は、鋼管１６の直径の５倍から６倍の直径に形成されていることから、螺旋状翼６０に作用する地盤からの反力は、鋼管１６のみの場合に受ける地盤の反力の場合に比して単位面積当たり２５分の１から３６分の１程度になる。換言すれば、建造物の荷重を、鋼管１６のみで支える場合に比して２５分の１から３６分の１程度に分散して下方に位置する強度のある地盤に伝達するようになる。
【００６４】
したがって、第１実施例の拡底型の鋼管杭と同様に、軟弱地盤の下方に位置する深い地層まで拡底型の鋼管杭を埋め込むことなく、軟弱地盤中にあたかも浮いたような状態で埋め込むことで、不同沈下を確実に防止して建造物を超軟弱地盤上に支えることができる。
【００６５】
また、地盤からの反力（地盤抵抗）を螺旋状翼６０のみではなく、掘削用螺旋翼６１でも受けることから、この掘削用螺旋翼６１で受ける荷重分だけ螺旋状翼６０にかかる荷重を低減することができる。換言すれば、地盤からの反力（地盤抵抗）を螺旋状翼６０と掘削用螺旋翼６１とで分配して受けるようにしてあるので、螺旋状翼６０の肉厚を薄く設定することができる。また、２枚の翼で掘削することになり、掘削効率を向上させることができる。
【００６６】
図１５は本発明の第６実施例を示すものである。
【００６７】
この第６実施例によれば、ほぼ１６５φ程度の直径を有する短尺管１７の先端部外周面に短尺管１７の直径の２倍乃至３倍前後の直径を有するほぼ１巻きの掘削用螺旋翼７１を設け、この掘削用螺旋翼７１から軸線方向上方に所定距離おいた短尺管１７の外周面に、短尺管１７の直径の５倍乃至６倍前後の直径を有する、ほぼ１巻きの螺旋状翼７０を設けている。短尺管１７の上端にほぼ９０φ〜１００φ程度の直径を有する鋼管１８を溶接などの接合手段で接続している。
【００６８】
図１５に示す拡底型の鋼管杭の場合も、回動押し込み駆動装置によって鋼管１８を回転駆動すると、掘削用螺旋翼７１が地盤を掘削軟化しつつ、短尺管１７、鋼管１８が軟弱地盤内に埋め込まれ、螺旋状翼７０が地表面から５ｍ乃至６ｍ程度地盤内に推進した時点でこの埋め込みを停止する。
【００６９】
建造物の荷重は、鋼管１８、短尺管１７から螺旋状翼７０に伝達され、さらに螺旋状翼７０からその下方に位置する深い地層にある強度を有した地盤に伝達される。このとき、螺旋状翼７０は、短尺管１７の直径の５倍から６倍の直径に形成されていることから、螺旋状翼７０に作用する地盤からの反力は、鋼管１８で受ける地盤の反力の場合に比して単位面積当たりほぼ２５分の１からほぼ３６分の１程度になる。換言すれば、建造物の荷重を、鋼管１８のみで支える場合に比して２５分の１から３６分の１程度に分散して下方に位置する強度のある地盤に伝達するようになる。
【００７０】
したがって、第１実施例の拡底型の鋼管杭と同様に、軟弱地盤の下方に位置する深い地層まで拡底型の鋼管杭を埋め込むことなく、軟弱地盤中にあたかも浮いたような状態で埋め込むことで、不同沈下を確実に防止して建造物を超軟弱地盤上に支えることができる。
【００７１】
また、地盤からの反力（地盤抵抗）を螺旋状翼７０のみではなく、掘削用螺旋翼７１でも受けることから、この掘削用螺旋翼７１で受ける荷重分だけ螺旋状翼７０にかかる荷重を低減することができる。換言すれば、地盤からの反力（地盤抵抗）を螺旋状翼７０と掘削用螺旋翼７１とで分配して受けるようにしてあるので、螺旋状翼７０の肉厚を薄く設定することができる。また、２枚の翼で掘削することになり、掘削効率を向上させることができる。
【００７２】
さらに、螺旋状翼７０を固定した短尺管１７と鋼管１８とを分離した状態で施工現場まで搬送し、施工現場で両者を接合することにより、狭隘な施工現場への搬送が容易となる。
【００７３】
なお、図１４、図１５に示す第５、６実施例において、図１６に示すように、鋼管１６、短尺管１７の先端に１対の掘削刃８０、８０を設けてもよい。また、図１７、図１８に示すように、鋼管１６、短尺管１７の先端に底板８１を設けて、この底板８１に台形状の掘削刃８２を設けるか、あるいは底板８１の中心側で刃高を高くした掘削刃８３、８３を設けてもよい。
【００７４】
図１９は、図１に示す拡底型の鋼管杭の変形例であり、螺旋状底板２０の上面であって鋼管１０との接合部分に三角形状の補強リブ２６を設けている。これにより、螺旋状底板２０の肉厚を薄く設定しても、地盤からの反力による曲げモーメントに耐えることができる。
【００７５】
図２０は、図１１に示す拡底型の鋼管杭の変形例であり、螺旋状底板３０の上面で、短尺管１１との接合部分に三角形状の補強リブ３２を設けている。
【００７６】
図２１は、図１２に示す拡底型の鋼管杭の変形例であり、螺旋状翼４０の上面で、鋼管１３との接合部分に三角形状の補強リブ４３を設けている。
【００７７】
図２２は、図１３に示す拡底型の鋼管杭の変形例であり、螺旋状翼５０の上面で、短尺管１４との接合部分に三角形状の補強リブ５３を設けている。
【００７８】
なお、図２１、図２２に示すような補強リブ４３、５３を、図１４、図１５に示す螺旋状翼６０、７０の上面に設けるようにしてもよい。
【００７９】
また、図１２乃至図１５に示す実施例において、鋼管１３、１５、１６、１８の外周面に軸線方向に沿って適宜間隔をおいて複数枚の螺旋状翼４０、５０、６０、７０を設けるようにしてもよい。
【００８０】
また、図１２乃至図１５に示す螺旋状翼４０、５０、６０、７０の下面周縁に沿って図５に示すような周壁２５を設けてもよい。
【００８１】
鋼管１３、１５、１６、１８に複数枚の螺旋状翼４０、５０、６０、７０を設け場合において、最下部の螺旋状翼４０、５０、６０、７０のみならず、それ以外の各螺旋状翼４０、５０、６０、７０にそれぞれ周壁２５を設けるようにしてもよい。
【００８２】
図２３乃至図２６は、図１２乃至図１５に示す拡底型の鋼管杭の更に別の変形例であり、例えば鋼板をプレス加工等の塑性加工することにより螺旋状翼４０、５０、６０、７０の下面周縁に沿って周壁２５ｂを一体に形成した場合を示している。この周壁２５ｂは、図５、図６に示す周壁２５、２５ａと同様に、拡底型の鋼管杭の埋設後、螺旋状翼４０、５０、６０、７０の底面側（下部側）の土砂が逃げないようにして圧密し（包み込むように拘束して圧密し）、土砂の保持力を高めるものである。
【００８３】
螺旋状翼４０、５０、６０、７０に凹凸部であるエンボス部２０ｄを形成することによって、このエンボス部２０ｄと周壁２５ｂとで該螺旋状翼４０、５０、６０、７０の曲げ強度を更に向上させることができる。
【００８４】
螺旋状翼４０（５０、６０、７０）の下面周縁に沿って周壁２５ｂを設けた鋼管杭を、Ｎ値が１０未満の超軟弱地盤に回転推進させて、例えば２階建の住宅用の基礎を構築する場合にも、図１に示す鋼管杭と同様に、回動押し込み駆動装置によって鋼管１３（１５、１６、１８）を回転しつつ地盤中に押し込むようにする。これにより、鋼管杭は所定の深さ（地表面から５ｍ乃至６ｍ程度の深さ）まで超軟弱地盤中に埋設される。この際、周壁２５ｂが、螺旋状翼４０、５０、６０、７０の底面側（下部側）の土砂が逃げないようにして（包み込むように拘束して）圧密する。したがって、周壁２５ｂによる圧密効果と、螺旋状翼４０、５０、６０、７０による支圧力とによって建造物を超軟弱地盤上に支持することができる。
【００８５】
図２７は、地盤工学会基準（ＪＳＦ１８２１）に基づいて実施した、上記実施例に示す鋼管杭の載荷試験結果を示すグラフである。縦軸は杭の沈下量（ｍｍ）を示し、横軸は杭頭荷重（トン）を示している。
【００８６】
この載荷試験は、まず試験杭の回りに４本の反力杭を埋め込み、これら反力杭間に第１の梁を架け渡すと共に、該第１の梁間に試験杭上を横切るようにして第２の梁を架け渡し、該第２の梁と試験杭の頭部との間にジャッキ（１００トン）を配置して準備し、次いでジャッキを駆動して、第１、２の梁を介して反力杭に引き抜き力を作用する一方、この引き抜き力の反力としての押圧力を試験杭の頭部に作用して行った。
【００８７】
上記載荷試験を実施した地盤はＮ値が３程度の超軟弱地盤であった。沈下量は電気抵抗式測定器を使用して測定した。載荷試験に使用した試験杭は、次の通りである。
【００８８】
試験杭１ 図１４に示すタイプの杭（鋼管の直径１１４．３φ、上方の螺旋状翼の外径６００φ、下方の螺旋状翼の外径２５０φ、翼間距離１．２ ｍ）
試験杭２ 図１４に示すタイプの杭において螺旋状翼の間隔を半分に狭めたタイプの杭（鋼管の直径１１４．３φ、上方の螺旋状翼の外径６００φ 、下方の螺旋状翼の外径２５０φ、翼間距離０．６ｍ）
試験杭３ 図２４に示すタイプの杭（短尺管の直径１６０φ、鋼管の直径１１０φ、螺旋状翼の外径６００φ）
試験杭４ 図１２に示すタイプの杭（鋼管の直径１１４．３φ、螺旋状翼の外径７００φ）
試験杭５ 試験杭４よりも螺旋状翼の外径を小さくした図１２に示すタイプの杭（鋼管の直径１１４．３φ、螺旋状翼の外径６００φ）
試験杭６ 図２３に示す周壁２５ｂを設けたタイプの杭（鋼管の直径１１４．３φ、螺旋状翼の外径６００φ、周壁の高さ５０ｍｍ）
試験杭７ 図２３に示す周壁２５ｂを設けたタイプの杭であって、試験杭６よりも螺旋状翼の外径を大きくしたタイプの杭（鋼管の直径１１４．３φ、螺旋状翼の外径７００φ、周壁の高さ３５ｍｍ）である。
【００８９】
なお、比較として従来の鋼管杭（螺旋状翼の外径を鋼管の２倍乃至３倍に設定した杭）についても同様の試験を行ったが、杭頭荷重が２トン程度になると杭が地盤中に急速に沈み込んでしまい、沈下量の測定が不可能となった。
【００９０】
図２７に示すグラフから明らかなように、上記実施例の拡底型の鋼管杭は、いずれも超軟弱地盤（Ｎ値が３程度）で十分支持力が得られることが確認された。例えば、図２４に示す鋼管杭では、８トンの荷重に対して沈下量は１３０ｍｍから１４０ｍｍ程度であった。そして、周壁を設けた場合には、周壁を設けない他の杭に比してさらに沈下量を小さくすること（大きな支持力が得られること）が確認された。例えば、試験杭６では１３トンの杭頭荷重に対して沈下量は１００ｍｍ程度であり、また試験杭７では１５トンの杭頭荷重に対して沈下量は１００ｍｍ程度であり、螺旋状翼の支圧力と相俟って周壁の圧密効果により超軟弱地盤において更に大きな支持力が得られることが確認された。
【００９１】
図２８は、本発明の第２の態様である円錐状多翼型の鋼管杭の一実施例を示すもので、例えば１６５φ程度の直径を有する鋼管１９の外周面に、その軸線方向に沿って３枚の螺旋状翼９０、９１、９２を略等しい間隔で配置し、鋼管１９の下端近傍に位置する最下部の螺旋状翼９０の外径を鋼管１９の直径の２倍乃至３倍に設定し、該螺旋状翼９０から上部に配置される螺旋状翼９１、９２にしたがって外径が順次大径となるようにしてある。最上部に位置する螺旋状翼９２の外径は鋼管１９の直径の５倍乃至６倍に設定してある。そして、各螺旋状翼９０、９１、９２には、その下面周縁に沿って周壁２５ｃが一体に形成してある。
【００９２】
周壁２５ｃは、図５、図６等に示す周壁２５、２５ａ、２５ｂと同様に、鋼管杭の埋設後、各螺旋状翼９０、９１、９２の底面側（下部側）の土砂が逃げないようにして圧密し（包み込むように拘束して圧密し）、土砂の保持力を高めるものである。
【００９３】
螺旋状翼９０、９１、９２に凹凸部であるエンボスを形成することによって、このエンボス部と周壁２５ｃとで各螺旋状翼９０、９１、９２の曲げ強度を更に向上させることができる。
【００９４】
なお、鋼管１９の先端（下端）には、底板１００が設けられ、該底板１００に台形状の回転芯ずれ防止用の先導部材１０１が設けられる。先導部材１０１の代わりに掘削刃を設けるようにしてもよい。
【００９５】
各螺旋状翼９０、９１、９２の下面周縁に沿ってそれぞれ周壁２５ｃを設けた円錐状多翼型の鋼管杭を、Ｎ値が１０未満の超軟弱地盤に回転推進させて、例えば２階建の住宅用の基礎を構築する場合にも、図１に示す鋼管杭と同様に、回動押し込み駆動装置によって鋼管１０を回転しつつ地盤中に押し込むようにする。これにより、鋼管杭は所定の深さ（地表面から５ｍ乃至６ｍ程度の深さ）まで超軟弱地盤中に埋設される。この際、各周壁２５ｃが螺旋状翼９０、９１、９２の底面側（下部側）の土砂が逃げないようにして（包み込むように拘束して）圧密するので、周壁２５ｃによる圧密効果と螺旋状翼９０、９１、９２による支圧力によって建造物を超軟弱地盤上に支持することができる。
【００９６】
また、螺旋状翼９０、９１、９２による垂直支圧力の他に、円錐形状によるクサビ効果が働いて斜め方向に対する支圧力も付加され、大きな支持力が得られることになる。
【００９７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の第１の態様である拡底型の鋼管杭によれば、鋼管等にその直径の５倍乃至６倍程度の直径を有する螺旋状底板、螺旋状翼を設けるようにしてあるので、Ｎ値が１０未満の超軟弱地盤であっても建造物を不同沈下しないように確実に支えることができる。また、施工に際しては、通常の支持杭と同様に拡底型の鋼管杭を地盤中に回転推進させるだけでよく、しかもその深さは５ｍ乃至６ｍ程度でよく、施工が非常に簡単で、深基礎工法、アップルコンクリート基礎工法のように土留や排水をしながら地盤を掘削したり、あるいは地盤改良柱工法のように施工現場の土砂をソイルセメントと混合撹拌するような手間のかかることをしなくても済み、施工コストを大幅に低減することが可能となる。さらに、地盤改良柱工法のように品質にバラツキが生じるおそれがない。
【００９８】
また、螺旋状底板、螺旋状翼の下面周縁に周壁を設けることにより、鋼管杭を地盤中に回転推進させる際、周壁が螺旋状底板、螺旋状翼の下側の土砂を包み込むように拘束して圧密し、鋼管杭の埋設後、周壁による圧密効果と螺旋状底板、螺旋状翼の支圧力とが相俟って超軟弱地盤であっても建造物を沈下しないように確実に支持することができる。
【００９９】
また、本発明の第２の態様であるの円錐状多翼型の鋼管杭によれば、鋼管の外周面に複数の螺旋状翼を所定の間隔をおいて配置し、最下部の螺旋状翼の外径を鋼管の直径の２倍乃至３倍に設定し、最下部の螺旋状翼から上部に配置される螺旋状翼にしたがって外径が順次大径となるようにし、且つ各螺旋状翼の下面周縁に沿って周壁を設けてあるので、各螺旋状翼による支圧力と各周壁による圧密効果とによって超軟弱地盤であっても建造物を沈下しないように確実に支持することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の拡底型の鋼管杭の第１実施例を示す一部省略した正面図である。
【図２】図１の螺旋状底板の斜視図である。
【図３】螺旋状底板の変形例を示す正面図である。
【図４】図３の螺旋状底板の斜視図である。
【図５】螺旋状底板の別の変形例を示す斜視図である。
【図６】螺旋状底板のまた別の変形例を示す斜視図である。
【図７】螺旋状底板の更に別の変形例を示す底面図である。
【図８】図７に示す螺旋状底板の正面図である。
【図９】螺旋状底板の更に別の変形例を示す底面図である。
【図１０】図９に示す螺旋状底板の正面図である。
【図１１】本発明の拡底型の鋼管杭の第２実施例を示す一部省略した正面図である。
【図１２】第３実施例を示す一部省略した正面図である。
【図１３】第４実施例を示す一部省略した正面図である。
【図１４】第５実施例を示す一部省略した正面図である。
【図１５】第６実施例を示す一部省略した正面図である。
【図１６】図１４又は図１５に示す拡底型の鋼管杭の先端部分の変形例を示す部分正面図である。
【図１７】図１４又は図１５に示す拡底型の鋼管杭の先端部分の変形例を示す部分正面図である。
【図１８】図１４又は図１５に示す拡底型の鋼管杭の先端部分の変形例を示す部分正面図である。
【図１９】図１に示す拡底型の鋼管杭の変形例を示す一部省略した正面図である。
【図２０】図１１に示す拡底型の鋼管杭の変形例を示す一部省略した正面図である。
【図２１】図１２に示す拡底型の鋼管杭の変形例を示す一部省略した正面図である。
【図２２】図１３に示す拡底型の鋼管杭の変形例を示す一部省略した正面図である。
【図２３】図１２に示す拡底型の型の鋼管杭の別の変形例を示す一部省略した正面図である。
【図２４】図１３に示す拡底型の型の鋼管杭の別の変形例を示す一部省略した正面図である。
【図２５】図１４に示す拡底型の型の鋼管杭の別の変形例を示す一部省略した正面図である。
【図２６】図１５に示す拡底型の型の鋼管杭の別の変形例を示す一部省略した正面図である。
【図２７】周壁を設けた螺旋状底板を有する杭の効果を試験するための、杭頭荷重と沈下量との関係を示すグラフである。
【図２８】本発明の第２の態様である円錐状多翼型の鋼管杭の一実施例を示す一部省略した正面図である。
【符号の説明】
１０、１２、１３、１５、１６、１８、１９ 鋼管
１１、１４、１７ 短尺管
２０、３０ 螺旋状底板
４０、５０、６０、７０、９０、９１、９２ 螺旋状翼
２５、２５ａ、２５ｂ、２５ｃ 周壁
４１、５１ 掘削刃
６１、７１ 掘削用螺旋翼
２３、３１ 先導部材
２６、３２、４３、５３ 補強リブ
【発明の属する技術分野】
本発明は、ボーリングの硬さ表示であるＮ値が１０未満の超軟弱地盤に、例えば比較的低層の２階建住宅等の建造物を構築する際の基礎補強となる鋼管杭及び同鋼管杭を使用した基礎工法に関する。
【０００２】
【発明が解決しようとする課題】
従来より、２階建住宅等の低層の建造物の基礎を構築する際、地盤の強度に応じて基礎間の間隔である基礎幅を設定している。例えば、１ｍ2 当たり５TON 以上の地耐力を有する地盤の場合には基礎幅は５００mmで、１ｍ2 当たり３TON の地耐力しか有さない場合には基礎幅を広くした８００mm幅に設定するのが一般的である。
【０００３】
ところで、地表面が軟弱な地盤の場合、２階建住宅の基礎を構築するには、地耐力のある比較的硬い地盤層がある深さまで掘削して基礎の底面を設置する、いわゆる深基礎工法を採用するが、水位が高い軟弱地盤では地盤の掘削に際し、掘削した箇所に土砂が崩れ落ちたり、地下水がわき出て溜まったりしないように土留をしたり、排水（水替え）をしなければならず、基礎の施工が困難である。
【０００４】
一方、杭基礎を採用する場合、杭を支える地盤は、少なくともボーリングの硬さ表示であるＮ値が１５以上で、Ｎ値が３０程度の硬さが望ましい。軟弱地盤の場合、Ｎ値が３０程度の層は地面から約１０ｍから１５ｍの深さとなる。ところで、杭の支持力は、〔定数３０×Ｎ値３０×杭の先端断面積〕×（１／３）で示され、例えば、杭の先端断面積を０．０４９とする場合、杭１本当たりの支持力は１４．７トン（約１５トン)となる。５トン基礎を使用する場合には、上述の如く、基礎幅を５００mmとし、２ｍピッチで荷重を受ける仮定すると、杭にかかる荷重は５トン×５００mm×２，０００mm＝５トン程度に過ぎず、これを約１５トンの支持力を有する杭で支持することは、たとえ安全率を高く見積もったとしても無駄（不経済）である。
【０００５】
また、杭の支持力に合わせて杭を配列することを考えた場合、支持力１５トンの杭では、杭間隔が６ｍとなって広くなり過ぎて、杭間に架設する地中梁は、その断面積を大きく設定する必要があり、結果的には不経済となる。
【０００６】
さらに、直径が１００mm〜１５０mm程度の先端断面積の小さい、支持力が３トンから４トン程度の鋼管杭を使用し、これを１．８ｍ間隔で打ちこんむ場合、約１０ｍから１５ｍの長さの杭が必要となり、施工コストが高騰化する。
【０００７】
基礎施工に関する調査結果によれば、住宅の不同沈下の原因の約７０％は、３ｍから４ｍ付近までの地表面下の軟弱地盤で生じていることが判明している。地表面から４ｍ乃至５ｍよりもさらに深い地盤では、その上層の土砂による圧密を受けており、地盤の強度は杭を支持できる程ではないが、多少とも強くなっている。このため、深基礎工法による掘削孔あるいは部分掘削による掘削孔内にコンクリートを充填した、いわゆるアップルコンクリート基礎を構築して住宅を支えることが提案されているが、上述した深基礎工法で説明した如く、水位の高い軟弱地盤では、掘削に際し、土留矢板や排水が必要となり、敷地が狭い小規模住宅では施工が困難である。
【０００８】
近年、深基礎工法の代わりに、例えばソイルセメントと施工現場の土砂とを混合撹拌して基礎を形成する工法が採用されている。この工法によれば、施工現場の土砂をソイルセメントで固めた、直径が５０ｃｍ乃至６０ｃｍ、長さが５ｍ乃至６ｍ前後の、建物荷重支持のための地盤改良柱を２階建住宅の基礎として使用する。
【０００９】
しかしながら、自然形成の土砂は、地域等によってその性状が大きく異なっており、これにソイルセメントを混合撹拌してバラツキのない、品質の均一な地盤改良柱を形成することは、困難である。例えば、土砂の性状に合わせて土砂とソイルセメントとを混合撹拌するが、撹拌条件、時間等が異なり、品質のバラツキを回避することは殆ど不可能である。
【００１０】
また、地盤改良柱では、その柱体周囲の土砂との間に摩擦力が生じて、この摩擦力が地盤改良柱を地盤中に支える力の一つとなると言われているが、軟弱地盤では期待した程摩擦力が発揮されない。このため、地盤改良柱の先端には、その上端から建造物の荷重が作用する一方、その先端（断面）に地盤の反力が作用するが、この軸方向荷重の殆どを地盤改良柱のみで支えており、地盤改良柱の品質にバラツキがあると、柱体に座屈が生じて不同沈下の原因となる。
【００１１】
支持杭を使用することが困難である、軟弱地盤に基礎を構築する場合、深基礎工法、アップルコンクリート基礎工法、地盤改良柱工法等が知られているが、上述の如く、いずれも種々の問題を抱えている。
【００１２】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、安全且つ施工が非常に簡単で、支持杭を使用することが困難な軟弱地盤に適用することができる、鋼管杭を提供することを目的とする。また、この鋼管杭を使用して、深基礎工法や地盤改良柱工法等に代わる、新規な基礎工法を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成する本発明では、鋼管の直径の２倍乃至３倍の外径を有する螺旋状翼を設けた通常の鋼管杭では基礎として使用することが困難なＮ値が１０未満の超軟弱地盤に適用できるようにするため、鋼管にその直径の５倍乃至６倍前後の外径を有する螺旋状翼を設ける点に第１の特徴を有している。また、螺旋状翼の下部に土砂を包み込むように拘束して圧密し、この土砂の圧密効果により支持力を得るようにするため、螺旋状翼の下面周縁に周壁を設ける点に第２の特徴を有している。
【００１４】
すなわち、本発明の第１の態様は、支持杭を基礎として使用することが困難な、Ｎ値が１０未満の超軟弱地盤に適用する拡底型の鋼管杭であって、鋼管（短尺管）に、その直径の５倍乃至６倍前後の直径を有する、螺旋状底板（螺旋状翼）を固定してなることを特徴としている。
【００１５】
また、前記螺旋状底板（螺旋状翼）に、その下面周縁に沿って周壁を設けてなることを特徴としている。
【００１６】
また、鋼管（短尺管）に、その直径の５倍乃至６倍前後の直径を有する、螺旋状底板（螺旋状翼）を固定した拡底型の鋼管杭を、Ｎ値が１０未満の超軟弱地盤内に無排土で回転推進し、前記鋼管及び前記螺旋状底板を介して超軟弱地盤の下方に位置する強度のある地盤に建造物の荷重を伝達させて、建造物を超軟弱地盤上に支持することを特徴としている。
【００１７】
また、鋼管（短尺管）に、その直径の５倍乃至６倍前後の直径を有する、螺旋状底板（螺旋状翼）を固定し、且つ螺旋状底板（螺旋状翼）に、その下面周縁に沿って周壁を設けた鋼管杭を、Ｎ値が１０未満の超軟弱地盤内に無排土で回転推進させる際、周壁が螺旋状底板（螺旋状翼）の下部に土砂を包み込むように拘束して圧密し、鋼管杭の埋設後、周壁による圧密効果と螺旋状底板（螺旋状翼）による支圧力とにより建造物を超軟弱地盤上に支持することを特徴としている。
【００１８】
前記鋼管（短尺管）の先端（下端）に掘削刃又は回転芯ずれ防止用の先導部材を有する底板を固定するようにしてもよい。
【００１９】
また、前記周壁を前記螺旋状底板（螺旋状翼）と一体に形成するようにしてもよい。また、前記周壁を一体に形成した螺旋状底板（螺旋状翼）において、その曲げ強度を高めるために凹凸部を形成するようにしてもよい。
【００２０】
本発明の第１の態様によれば、Ｎ値が１０未満の超軟弱地盤に地表面から４ｍ乃至５ｍの深さまで拡底型の鋼管杭を無排土で回転推進すると、螺旋状底板がＮ値４〜５の多少強度を有する地盤に達する。この地盤では、鋼管の直径の２倍程度の螺旋翼を有した支持杭を支えることはできないが、鋼管の５倍乃至６倍の直径を有する螺旋状底板を支持することは可能である。建造物の荷重は、鋼管から螺旋状底板に作用し、該螺旋状底板から２５分の１から３６分の１の大きさの荷重に分散して螺旋状底板の下方の地層に位置する強度のある地盤に伝達されることになる。
【００２１】
そして、螺旋状底板（螺旋状翼）の下面周縁に周壁が設けてあると、鋼管杭が地盤中に回転推進される際、周壁が螺旋状底板（螺旋状翼）の下部に土砂を包み込むように拘束して圧密し、鋼管杭の埋設後、周壁による圧密効果と螺旋状底板による支圧力とが相俟って建造物を超軟弱地盤上に支持することができる。
【００２２】
また、本発明の第２の態様は、鋼管の外周面にその軸線方向に沿って複数の螺旋状翼を適宜間隔をおいて配置し、これら螺旋状翼のうち最下部に配置される螺旋状翼の外径を鋼管の直径の２倍乃至３倍に設定し、該最下部の螺旋状翼から鋼管の上部に配置される螺旋状翼にしたがって外径が順次大径になるようにし、且つ各螺旋状翼に、その下面周縁に沿った周壁をそれぞれ設けてなることを特徴としている。
【００２３】
また、鋼管の外周面にその軸線方向に沿って複数の螺旋状翼を適宜間隔をおいて配置し、これら螺旋状翼のうち最下部に配置される螺旋状翼の外径を鋼管の直径の２倍乃至３倍に設定し、該最下部の螺旋状翼から鋼管の上部に配置される螺旋状翼にしたがって外径が順次大径になるようにし、且つ各螺旋状翼に、その下面周縁に沿った周壁をそれぞれ設けた鋼管を、Ｎ値が１０未満の超軟弱地盤内に無排土で回転推進し、その際、前記周壁が前記螺旋状底板の下部に土砂を包み込むように拘束して圧密し、前記鋼管杭の埋設後、前記周壁による圧密効果と前記螺旋状底板による支圧力とによって建造物を超軟弱地盤上に支持することを特徴としている。
【００２４】
本発明の第２の態様によれば、各螺旋状翼による支圧力の他に、各螺旋状翼の周壁による圧密効果があるため、Ｎ値が１０未満の超軟弱地盤内でも建造物を支持することができる。また、最下部の螺旋状翼から鋼管の上部に配置される螺旋状翼にしたがって外径が順次大径になるようにしてあり、全体として円錐状となり、各螺旋状翼による垂直方向支圧力のみならず、クサビ効果が働いて斜め方向に対する支圧力も付加され、大きな支持力が得られる。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下本発明の鋼管杭の一実施例について添付図面を参照して説明する。
【００２６】
図１は本発明の第１の態様である拡底型の鋼管杭の第１実施例を示す一部省略した正面図、図２は図１の螺旋状底板の斜視図、図３は螺旋状底板の変形例を示す正面図、図４は図３の螺旋状底板の斜視図、図５は螺旋状底板の別の変形例を示す斜視図、図６は螺旋状底板のまた別の変形例を示す斜視図、図７は螺旋状底板の更に別の変形例を示す底面図、図８は図７に示す螺旋状底板の正面図、図９は螺旋状底板の更に別の変形例を示す底面図、図１０は図９に示す螺旋状底板の正面図、図１１は本発明の拡底型の鋼管杭の第２実施例を示す一部省略した正面図、図１２は同第３実施例を示す一部省略した正面図、図１３は同第４実施例を示す一部省略した正面図、図１４は同第５実施例を示す一部省略した正面図、図１５は同第６実施例を示す一部省略した正面図、図１６乃至図１８は図１４又は図１５に示す拡底型の鋼管杭の先端部分の変形例を示す部分正面図、図１９乃至図２２は図１、図１１、図１２又は図１３に示す拡底型の型の鋼管杭の変形例を示す一部省略した正面図、図２３乃至図２６は図１２、１３、１４又は図１５に示す拡底型の型の鋼管杭の別の変形例を示す一部省略した正面図、図２７は周壁を設けた螺旋状底板を有する杭の効果を試験するための、杭頭荷重と沈下量との関係を示すグラフ、図２８は本発明の第２の態様である円錐状多翼型の鋼管杭の一実施例を示す一部省略した正面図である。
【００２７】
図１に示す本実施例の拡底型の鋼管杭は、例えば１６５φ程度の直径を有する鋼管１０の先端部分をその先端外周に沿ってほぼ１周にわたり螺旋状に切欠し、該切欠部分に沿って鋼管１０の直径の５倍乃至６倍前後程度の直径を有する、ほぼ１巻の掘削刃兼用の螺旋状底板２０を溶接等により固定したものである。
【００２８】
螺旋状底板２０は、図２に示すように、鋼管１０の直径の５倍乃至６倍前後程度の直径を有する環状円板に、その中心に達する半径方向の切り込みを入れ、該切り込みを介して環状円板を鋼管１０の螺旋状に切欠した先端面に沿うように折り曲げ加工して形成される。
【００２９】
螺旋状底板２０には、その始端と終端との間の隙間を閉じる閉じ板２１が設けられ、またその中央部に鋼管１０内への土砂の進入を許容する土砂進入孔２２が設けられる。また、螺旋状底板２０の中央部には、土砂進入孔２２を横切るようにして固定され、鋼管１０の推進方向に突出するほぼ台形状の先導部材２３が設けられる。この先導部材２３は、回転推進に際し、螺旋状底板２０より先に地盤に食い込んで螺旋状底板２０を地盤に対して位置決めをし、螺旋状底板２０の回転芯ずれを防止するものである。なお、この土砂進入孔２２を先導部材２３により閉塞した形式もある。
【００３０】
次に、図１に示す第１実施例の拡底型の鋼管杭を使用して、Ｎ値が１０未満の超軟弱地盤に例えば２階建の住宅用の基礎を構築する、基礎工法を説明する。
【００３１】
基礎を構築しようとする軟弱地盤上に、図１の拡底型の鋼管杭を起立させ、その上端を図示しない回動押し込み駆動装置に取り付け、該駆動装置によって鋼管１０を回転しつつ地盤中に押し込むようにすると、まず先導部材２３が地盤に食い込み、螺旋状底板２０の地盤に対する位置決めをする。次いで、螺旋状底板２０が先導部材２３と共に掘削刃として鋼管１０の推進方向にある土砂を掘削軟化しつつ、該土砂を鋼管１０の側部に押し出しながら横振れなく、鋼管１０が地盤中に無排土で回転推進されて埋め込まれる。
【００３２】
螺旋状底板２０が地表面から５ｍ乃至６ｍ程度地盤内に推進した時点で回動押し込み駆動装置の駆動を停止する。螺旋状底板２０が位置する箇所は、その上層の土砂による圧密を受け、杭を支持できる程の地盤強度を有していないものの、地表面部分よりも多少地盤強度を有している。
【００３３】
建造物の荷重は、鋼管１０から螺旋状底板２０に伝達され、さらに螺旋状底板２０からその下方に位置する深い地層にある強度を有した地盤に伝達される。このとき、螺旋状底板２０は、鋼管１０の直径の５倍から６倍の直径に形成されていることから、螺旋状底板に作用する地盤からの反力は、鋼管１０のみの場合に受ける地盤の反力の場合に比して単位面積当たり２５分の１から３６分の１程度になる。換言すれば、建造物の荷重を、鋼管１０のみで支える場合に比して２５分の１から３６分の１程度に分散して下方に位置する強度のある地盤に伝達するようになる。
【００３４】
したがって、軟弱地盤の下方に位置する深い地層まで拡底型の鋼管杭を埋め込むことなく、軟弱地盤中にあたかも浮いたような状態で埋め込むことで、不同沈下を確実に防止して建造物を超軟弱地盤上に支えることができる。
【００３５】
また、螺旋状底板２０に地盤からの鉛直方向の反力により曲げモーメントが作用するが、螺旋状底板２０が鋼管１０の先端面に固定されていることから、鋼管１０には作用せず、鉛直方向の圧縮応力のみであり、鋼管１０を曲げモーメントに耐えるように厚肉にする必要はない。なお、杭体を所定の深さに回転埋設する場合に、杭の支持力を算出する計算式の一例としては、次式が一般的に使用されており、
【数１】
Ｒａ＝安全率１／３×（係数３０×Ｎ値×先端の投影面積）
となる。杭先端の螺旋翼が、所定深度の地盤に到着したときに、その地盤のＮ値が支持力計算時のＮ値以上の強度であるかを施工管理する方法としては、杭体を回転させる機械のモータの回転抵抗トルク値のグラフと、地盤調査のＮ値グラフとが近似値を示すことから、杭施工時の回転抵抗トルク値を記録し、杭先端の地盤が所定の地盤のＮ値以上であるかを確認することにより、Ｎ値より算出した杭の設計支持力を杭が得られているかどうかを管理することができる。
【００３６】
図３及び図４は、図１、図２に示す螺旋状底板２０の変形例を示すもので、螺旋状底板２０ａに、階段状の刃を有する掘削刃２４、２４を、螺旋状底板２０の中心から直径方向に延び且つ螺旋状底板２０の底面に対して４０°乃至４５°傾斜するように固定している。
【００３７】
この掘削刃２４は、先導部材２３と同様に、回転推進に際し、螺旋状底板２０より先に地盤に食い込んで螺旋状底板２０を地盤に対して位置決めをし、螺旋状底板２０の回転芯ずれを防止し、そして螺旋状底板２０が地盤に食い込んだ後は螺旋状底板２０と共に鋼管１０の推進方向の土砂を掘削軟化する。また、掘削刃２４は、螺旋状底板２０を補強する補強リブとなる。したがって、螺旋状底板２０は、その肉厚を厚く設定しなくても、地盤からの反力による曲げモーメントに耐えることができる。
【００３８】
図５は、図１、図２に示す螺旋状底板２０の別の変形例を示すものである。これによれば、螺旋状底板２０ｂの下面周縁に沿って周壁２５が溶接等の固着手段により固定してある。この周壁２５は、拡底型の鋼管杭の埋設後、螺旋状底板２０ｂの底面側の土砂が逃げないようにして（包み込むように拘束して）圧密し、土砂の保持力を高めるものである。周壁２５の高さは、大体３０ｍｍ乃至５０ｍｍ程度に設定される。このような範囲に設定したのは、周壁２５の高さが３０ｍｍよりも低いと周壁２５による圧密効果が十分に得られず、また周壁２５の高さが５０ｍｍよりも高いと軟弱地盤とはいえ地盤中への回転推進に際して大きな抵抗となって好ましくない上に、圧密効果の向上もそれほど期待できないという理由からである。地盤の状態によっては、僅かではあるが３０ｍｍよりも低くなることや、５０ｍｍよりも高くなることがある点に留意すべきである。
【００３９】
図６は、例えば、鋼板をプレス加工等の塑性加工して周壁２５ａを螺旋状底板２０と一体に形成した変形例を示している。この場合、図５に示す螺旋状底板２０に比して溶接等の固着工程が省略できる上に、螺旋状底板２０を成形すると同時に周壁２５ａを成形することができ、加工コストの大幅な低減を図ることが可能となる。そして、図７乃至図１０に示すように、螺旋状底板２０に凹凸部であるエンボス部２０ｃを形成することによって、このエンボス部２０ｃと周壁２５ａとで該螺旋状底板２０の曲げ強度を更に向上させることができる。換言すれば、図５に示す場合よりも更に螺旋状底板２０の板厚を薄く設定しても、地盤からの反力による曲げ力に対して十分に耐えることができるようになる。エンボス部２０ｃの数、形状等は図７乃至図１０に示す実施例に限定されるものではない。要は螺旋状底板２０の曲げ強度を向上させるものであれば図７乃至図１０に示すものに限定されるものではない。
【００４０】
螺旋状底板２０の下面周縁に沿って周壁２５、２５ａを設けた鋼管杭をＮ値が１０未満の超軟弱地盤に回転推進させて、例えば２階建の住宅用の基礎を構築する場合にも、図１に示す鋼管杭と同様に回動押し込み駆動装置によって鋼管１０を回転しつつ地盤中に押し込むようにする。これにより、鋼管杭は所定の深さ（地表面から５ｍ乃至６ｍ程度の深さ）まで超軟弱地盤中に埋設される。この際、周壁２５、２５ａが螺旋状底板２０ｂの底面側（下部側）の土砂が逃げないようにして（包み込むように拘束して）圧密する。したがって、周壁２５、２５ａによる圧密効果と螺旋状底板２０による支圧力によって建造物を超軟弱地盤上に支持することができる。
【００４１】
図１１は本発明の拡底型の鋼管杭の第２実施例を示すものである。
【００４２】
この第２実施例によれば、ほぼ１６５φ程度の直径を有する短尺管１１の先端を螺旋状に切欠し、この切欠した短尺管１１の先端切欠部に、短尺管１１の直径の５倍乃至６倍前後の直径を有する、螺旋状底板３０を固定している。そして、短尺管１１の上端開口部には、該開口部の内径に合致した外径を有する鋼管１２を嵌合して溶接等の接合手段によって固定する。なお、短尺管１１の上端開口部の内周に雌ネジを形成し、また鋼管１２の先端部外周に雄ネジを形成して、鋼管１２を短尺管１１の上端開口部に螺合するようにしてもよい。
【００４３】
螺旋状底板３０の中央部には、図１、図２の螺旋状底板２０と同様に、鋼管１２の推進方向に突出する台形状の先導部材３１が設けられる。この先導部材３１は、回転推進に際し、螺旋状底板３０より先に地盤に食い込んで螺旋状底板３０を地盤に対して位置決めをし、螺旋状底板３０の回転芯ずれを防止するものである。
【００４４】
なお、図示しないが、螺旋状底板３０には、その始端と終端との間の隙間を閉じる閉じ板が設けられ、またその中央部に短尺管１１、鋼管１２内への土砂の進入を許容する土砂進入孔が設けられる場合と、該土砂進入孔が閉塞される場合とがある。
【００４５】
図１１に示す拡底型の鋼管杭の場合も、図１に示す拡底型の鋼管杭と同様に、回動押し込み駆動装置によって軟弱地盤に埋め込み、螺旋状底板３０が地表面から５ｍ乃至６ｍ程度地盤内に推進した時点でこの埋め込みを停止する。
【００４６】
建造物の荷重は、鋼管１２、短尺管１１から螺旋状底板３０に伝達され、さらに螺旋状底板３０からその下方に位置する深い地層にある強度を有した地盤に伝達される。このとき、螺旋状底板３０は、短尺管１１の直径の５倍から６倍の直径に形成されていることから、螺旋状底板３０に作用する地盤からの反力は、鋼管１２のみの場合に受ける地盤の反力の場合に比して単位面積当たり２５分の１から３６分の１程度になる。換言すれば、建造物の荷重を、鋼管１２のみで支える場合に比して２５分の１から３６分の１程度に分散して下方に位置する強度のある地盤に伝達するようになる。
【００４７】
第２実施例の拡底型の鋼管杭によれば、第１実施例の拡底型の鋼管杭の場合と同様の効果がある他に、螺旋状底板３０を固定した短尺管１１と鋼管１２とを分離した状態で施工現場まで搬送し、施工現場で両者を接合することにより、狭隘な施工現場への搬送が容易となる。
【００４８】
なお、この第２実施例の螺旋状底板３０にも、図３、４のような掘削刃２４を設け、また図５乃至図１０に示すような周壁２５を設けることができる。
【００４９】
図１２は本発明の拡底型の鋼管杭の第３実施例を示すものである。
【００５０】
この第３実施例によれば、ほぼ１６５φ程度の直径を有する鋼管１３の先端に掘削刃４１、４１を設けた底板４２を固定し、また鋼管１３の先端側の外周に、鋼管１３の直径の５倍乃至６倍前後の直径を有する、ほぼ１巻きの螺旋状翼４０を固定している。
【００５１】
図１２に示す拡底型の鋼管杭の場合も、回動押し込み駆動装置によって鋼管１３を回転駆動すると、掘削刃４１が地盤を掘削軟化しつつ、鋼管１３が軟弱地盤内に埋め込まれ、螺旋状翼４０が地表面から５ｍ乃至６ｍ程度地盤内に推進した時点でこの埋め込みを停止する。
【００５２】
建造物の荷重は、鋼管１３から螺旋状翼４０に伝達され、さらに螺旋状翼４０からその下方に位置する深い地層にある強度を有した地盤に伝達される。このとき、螺旋状翼４０は、鋼管１３の直径の５倍から６倍の直径に形成されていることから、螺旋状翼４０に作用する地盤からの反力は、鋼管１３のみの場合に受ける地盤の反力の場合に比して単位面積当たり２５分の１から３６分の１程度になる。換言すれば、建造物の荷重を、鋼管１３のみで支える場合に比して２５分の１から３６分の１程度に分散して下方に位置する強度のある地盤に伝達するようになる。
【００５３】
したがって、第１実施例の拡底型の鋼管杭と同様に、軟弱地盤の下方に位置する深い地層まで拡底型の鋼管杭を埋め込むことなく、軟弱地盤中にあたかも浮いたような状態で埋め込むことで、不同沈下を確実に防止して建造物を超軟弱地盤上に支えることができる。
【００５４】
図１３は本発明の拡底型の鋼管杭の第４実施例を示すものである。
【００５５】
この第４実施例によれば、ほぼ１６５φ程度の直径を有する短尺管１４の先端に掘削刃５１を備えた底板５２を固定し、また短尺管１４の軸線方向中間部の外周に、短尺管１４の直径の５倍乃至６倍前後の直径を有する、ほぼ１巻きの螺旋状翼５０を固定する。そして、短尺管１４の上端にほぼ９０φ〜１００φ程度の直径を有する鋼管１５を溶接等の接合手段で接続している。
【００５６】
図１３に示す拡底型の鋼管杭の場合も、回動押し込み駆動装置によって鋼管１５を回転駆動すると、掘削刃５１が地盤を掘削軟化しつつ、短尺管１４、鋼管１５が軟弱地盤内に埋め込まれ、螺旋状翼５０が地表面から５ｍ乃至６ｍ程度地盤内に推進した時点でこの埋め込みを停止する。
【００５７】
建造物の荷重は、鋼管１５、短尺管１４から螺旋状翼５０に伝達され、さらに螺旋状翼５０からその下方に位置する深い地層にある強度を有した地盤に伝達される。このとき、螺旋状翼５０は、短尺管１４の直径の５倍から６倍程度の直径に形成されていることから、螺旋状翼５０に作用する地盤からの反力は、短尺管１４、鋼管１５で受ける地盤の反力の場合に比して単位面積当たりほぼ２５分の１からほぼ３６分の１程度になる。換言すれば、建造物の荷重を、短尺管１４、鋼管１５のみで支える場合に比してほぼ２５分の１からほぼ３６分の１程度に分散して下方に位置する強度のある地盤に伝達するようになる。
【００５８】
したがって、第１実施例の拡底型の鋼管杭と同様に、軟弱地盤の下方に位置する深い地層まで拡底型の鋼管杭を埋め込むことなく、軟弱地盤中にあたかも浮いたような状態で埋め込むことで、不同沈下を確実に防止して建造物を超軟弱地盤上に支えることができる。
【００５９】
また、螺旋状翼５０を固定した短尺管１４と鋼管１５とを分離した状態で施工現場まで搬送し、施工現場で両者を接合することにより、狭隘な施工現場への搬送が容易となる。
【００６０】
図１４は本発明の拡底型の鋼管杭の第５実施例を示すものである。
【００６１】
この第５実施例によれば、ほぼ１６５φ程度の直径を有する鋼管１６の先端部外周に鋼管１６の直径の２倍乃至３倍前後の直径を有するほぼ１巻きの掘削用螺旋翼６１を設け、この掘削用螺旋翼６１から軸線方向上方に所定距離おいた鋼管１６の外周面に、鋼管１６の直径の５倍乃至６倍前後の直径を有する、ほぼ１巻きの螺旋状翼６０を設けている。
【００６２】
図１４に示す拡底型の鋼管杭の場合も、回動押し込み駆動装置によって鋼管１６を回転駆動すると、掘削用螺旋翼６１が地盤を掘削軟化しつつ、鋼管１６が軟弱地盤内に埋め込まれ、螺旋状翼６０が地表面から５ｍ乃至６ｍ程度地盤内に推進した時点でこの埋め込みを停止する。
【００６３】
建造物の荷重は、鋼管１６から螺旋状翼６０に伝達され、さらに螺旋状翼６０からその下方に位置する深い地層にある強度を有した地盤に伝達される。このとき、螺旋状翼６０は、鋼管１６の直径の５倍から６倍の直径に形成されていることから、螺旋状翼６０に作用する地盤からの反力は、鋼管１６のみの場合に受ける地盤の反力の場合に比して単位面積当たり２５分の１から３６分の１程度になる。換言すれば、建造物の荷重を、鋼管１６のみで支える場合に比して２５分の１から３６分の１程度に分散して下方に位置する強度のある地盤に伝達するようになる。
【００６４】
したがって、第１実施例の拡底型の鋼管杭と同様に、軟弱地盤の下方に位置する深い地層まで拡底型の鋼管杭を埋め込むことなく、軟弱地盤中にあたかも浮いたような状態で埋め込むことで、不同沈下を確実に防止して建造物を超軟弱地盤上に支えることができる。
【００６５】
また、地盤からの反力（地盤抵抗）を螺旋状翼６０のみではなく、掘削用螺旋翼６１でも受けることから、この掘削用螺旋翼６１で受ける荷重分だけ螺旋状翼６０にかかる荷重を低減することができる。換言すれば、地盤からの反力（地盤抵抗）を螺旋状翼６０と掘削用螺旋翼６１とで分配して受けるようにしてあるので、螺旋状翼６０の肉厚を薄く設定することができる。また、２枚の翼で掘削することになり、掘削効率を向上させることができる。
【００６６】
図１５は本発明の第６実施例を示すものである。
【００６７】
この第６実施例によれば、ほぼ１６５φ程度の直径を有する短尺管１７の先端部外周面に短尺管１７の直径の２倍乃至３倍前後の直径を有するほぼ１巻きの掘削用螺旋翼７１を設け、この掘削用螺旋翼７１から軸線方向上方に所定距離おいた短尺管１７の外周面に、短尺管１７の直径の５倍乃至６倍前後の直径を有する、ほぼ１巻きの螺旋状翼７０を設けている。短尺管１７の上端にほぼ９０φ〜１００φ程度の直径を有する鋼管１８を溶接などの接合手段で接続している。
【００６８】
図１５に示す拡底型の鋼管杭の場合も、回動押し込み駆動装置によって鋼管１８を回転駆動すると、掘削用螺旋翼７１が地盤を掘削軟化しつつ、短尺管１７、鋼管１８が軟弱地盤内に埋め込まれ、螺旋状翼７０が地表面から５ｍ乃至６ｍ程度地盤内に推進した時点でこの埋め込みを停止する。
【００６９】
建造物の荷重は、鋼管１８、短尺管１７から螺旋状翼７０に伝達され、さらに螺旋状翼７０からその下方に位置する深い地層にある強度を有した地盤に伝達される。このとき、螺旋状翼７０は、短尺管１７の直径の５倍から６倍の直径に形成されていることから、螺旋状翼７０に作用する地盤からの反力は、鋼管１８で受ける地盤の反力の場合に比して単位面積当たりほぼ２５分の１からほぼ３６分の１程度になる。換言すれば、建造物の荷重を、鋼管１８のみで支える場合に比して２５分の１から３６分の１程度に分散して下方に位置する強度のある地盤に伝達するようになる。
【００７０】
したがって、第１実施例の拡底型の鋼管杭と同様に、軟弱地盤の下方に位置する深い地層まで拡底型の鋼管杭を埋め込むことなく、軟弱地盤中にあたかも浮いたような状態で埋め込むことで、不同沈下を確実に防止して建造物を超軟弱地盤上に支えることができる。
【００７１】
また、地盤からの反力（地盤抵抗）を螺旋状翼７０のみではなく、掘削用螺旋翼７１でも受けることから、この掘削用螺旋翼７１で受ける荷重分だけ螺旋状翼７０にかかる荷重を低減することができる。換言すれば、地盤からの反力（地盤抵抗）を螺旋状翼７０と掘削用螺旋翼７１とで分配して受けるようにしてあるので、螺旋状翼７０の肉厚を薄く設定することができる。また、２枚の翼で掘削することになり、掘削効率を向上させることができる。
【００７２】
さらに、螺旋状翼７０を固定した短尺管１７と鋼管１８とを分離した状態で施工現場まで搬送し、施工現場で両者を接合することにより、狭隘な施工現場への搬送が容易となる。
【００７３】
なお、図１４、図１５に示す第５、６実施例において、図１６に示すように、鋼管１６、短尺管１７の先端に１対の掘削刃８０、８０を設けてもよい。また、図１７、図１８に示すように、鋼管１６、短尺管１７の先端に底板８１を設けて、この底板８１に台形状の掘削刃８２を設けるか、あるいは底板８１の中心側で刃高を高くした掘削刃８３、８３を設けてもよい。
【００７４】
図１９は、図１に示す拡底型の鋼管杭の変形例であり、螺旋状底板２０の上面であって鋼管１０との接合部分に三角形状の補強リブ２６を設けている。これにより、螺旋状底板２０の肉厚を薄く設定しても、地盤からの反力による曲げモーメントに耐えることができる。
【００７５】
図２０は、図１１に示す拡底型の鋼管杭の変形例であり、螺旋状底板３０の上面で、短尺管１１との接合部分に三角形状の補強リブ３２を設けている。
【００７６】
図２１は、図１２に示す拡底型の鋼管杭の変形例であり、螺旋状翼４０の上面で、鋼管１３との接合部分に三角形状の補強リブ４３を設けている。
【００７７】
図２２は、図１３に示す拡底型の鋼管杭の変形例であり、螺旋状翼５０の上面で、短尺管１４との接合部分に三角形状の補強リブ５３を設けている。
【００７８】
なお、図２１、図２２に示すような補強リブ４３、５３を、図１４、図１５に示す螺旋状翼６０、７０の上面に設けるようにしてもよい。
【００７９】
また、図１２乃至図１５に示す実施例において、鋼管１３、１５、１６、１８の外周面に軸線方向に沿って適宜間隔をおいて複数枚の螺旋状翼４０、５０、６０、７０を設けるようにしてもよい。
【００８０】
また、図１２乃至図１５に示す螺旋状翼４０、５０、６０、７０の下面周縁に沿って図５に示すような周壁２５を設けてもよい。
【００８１】
鋼管１３、１５、１６、１８に複数枚の螺旋状翼４０、５０、６０、７０を設け場合において、最下部の螺旋状翼４０、５０、６０、７０のみならず、それ以外の各螺旋状翼４０、５０、６０、７０にそれぞれ周壁２５を設けるようにしてもよい。
【００８２】
図２３乃至図２６は、図１２乃至図１５に示す拡底型の鋼管杭の更に別の変形例であり、例えば鋼板をプレス加工等の塑性加工することにより螺旋状翼４０、５０、６０、７０の下面周縁に沿って周壁２５ｂを一体に形成した場合を示している。この周壁２５ｂは、図５、図６に示す周壁２５、２５ａと同様に、拡底型の鋼管杭の埋設後、螺旋状翼４０、５０、６０、７０の底面側（下部側）の土砂が逃げないようにして圧密し（包み込むように拘束して圧密し）、土砂の保持力を高めるものである。
【００８３】
螺旋状翼４０、５０、６０、７０に凹凸部であるエンボス部２０ｄを形成することによって、このエンボス部２０ｄと周壁２５ｂとで該螺旋状翼４０、５０、６０、７０の曲げ強度を更に向上させることができる。
【００８４】
螺旋状翼４０（５０、６０、７０）の下面周縁に沿って周壁２５ｂを設けた鋼管杭を、Ｎ値が１０未満の超軟弱地盤に回転推進させて、例えば２階建の住宅用の基礎を構築する場合にも、図１に示す鋼管杭と同様に、回動押し込み駆動装置によって鋼管１３（１５、１６、１８）を回転しつつ地盤中に押し込むようにする。これにより、鋼管杭は所定の深さ（地表面から５ｍ乃至６ｍ程度の深さ）まで超軟弱地盤中に埋設される。この際、周壁２５ｂが、螺旋状翼４０、５０、６０、７０の底面側（下部側）の土砂が逃げないようにして（包み込むように拘束して）圧密する。したがって、周壁２５ｂによる圧密効果と、螺旋状翼４０、５０、６０、７０による支圧力とによって建造物を超軟弱地盤上に支持することができる。
【００８５】
図２７は、地盤工学会基準（ＪＳＦ１８２１）に基づいて実施した、上記実施例に示す鋼管杭の載荷試験結果を示すグラフである。縦軸は杭の沈下量（ｍｍ）を示し、横軸は杭頭荷重（トン）を示している。
【００８６】
この載荷試験は、まず試験杭の回りに４本の反力杭を埋め込み、これら反力杭間に第１の梁を架け渡すと共に、該第１の梁間に試験杭上を横切るようにして第２の梁を架け渡し、該第２の梁と試験杭の頭部との間にジャッキ（１００トン）を配置して準備し、次いでジャッキを駆動して、第１、２の梁を介して反力杭に引き抜き力を作用する一方、この引き抜き力の反力としての押圧力を試験杭の頭部に作用して行った。
【００８７】
上記載荷試験を実施した地盤はＮ値が３程度の超軟弱地盤であった。沈下量は電気抵抗式測定器を使用して測定した。載荷試験に使用した試験杭は、次の通りである。
【００８８】
試験杭１ 図１４に示すタイプの杭（鋼管の直径１１４．３φ、上方の螺旋状翼の外径６００φ、下方の螺旋状翼の外径２５０φ、翼間距離１．２ ｍ）
試験杭２ 図１４に示すタイプの杭において螺旋状翼の間隔を半分に狭めたタイプの杭（鋼管の直径１１４．３φ、上方の螺旋状翼の外径６００φ 、下方の螺旋状翼の外径２５０φ、翼間距離０．６ｍ）
試験杭３ 図２４に示すタイプの杭（短尺管の直径１６０φ、鋼管の直径１１０φ、螺旋状翼の外径６００φ）
試験杭４ 図１２に示すタイプの杭（鋼管の直径１１４．３φ、螺旋状翼の外径７００φ）
試験杭５ 試験杭４よりも螺旋状翼の外径を小さくした図１２に示すタイプの杭（鋼管の直径１１４．３φ、螺旋状翼の外径６００φ）
試験杭６ 図２３に示す周壁２５ｂを設けたタイプの杭（鋼管の直径１１４．３φ、螺旋状翼の外径６００φ、周壁の高さ５０ｍｍ）
試験杭７ 図２３に示す周壁２５ｂを設けたタイプの杭であって、試験杭６よりも螺旋状翼の外径を大きくしたタイプの杭（鋼管の直径１１４．３φ、螺旋状翼の外径７００φ、周壁の高さ３５ｍｍ）である。
【００８９】
なお、比較として従来の鋼管杭（螺旋状翼の外径を鋼管の２倍乃至３倍に設定した杭）についても同様の試験を行ったが、杭頭荷重が２トン程度になると杭が地盤中に急速に沈み込んでしまい、沈下量の測定が不可能となった。
【００９０】
図２７に示すグラフから明らかなように、上記実施例の拡底型の鋼管杭は、いずれも超軟弱地盤（Ｎ値が３程度）で十分支持力が得られることが確認された。例えば、図２４に示す鋼管杭では、８トンの荷重に対して沈下量は１３０ｍｍから１４０ｍｍ程度であった。そして、周壁を設けた場合には、周壁を設けない他の杭に比してさらに沈下量を小さくすること（大きな支持力が得られること）が確認された。例えば、試験杭６では１３トンの杭頭荷重に対して沈下量は１００ｍｍ程度であり、また試験杭７では１５トンの杭頭荷重に対して沈下量は１００ｍｍ程度であり、螺旋状翼の支圧力と相俟って周壁の圧密効果により超軟弱地盤において更に大きな支持力が得られることが確認された。
【００９１】
図２８は、本発明の第２の態様である円錐状多翼型の鋼管杭の一実施例を示すもので、例えば１６５φ程度の直径を有する鋼管１９の外周面に、その軸線方向に沿って３枚の螺旋状翼９０、９１、９２を略等しい間隔で配置し、鋼管１９の下端近傍に位置する最下部の螺旋状翼９０の外径を鋼管１９の直径の２倍乃至３倍に設定し、該螺旋状翼９０から上部に配置される螺旋状翼９１、９２にしたがって外径が順次大径となるようにしてある。最上部に位置する螺旋状翼９２の外径は鋼管１９の直径の５倍乃至６倍に設定してある。そして、各螺旋状翼９０、９１、９２には、その下面周縁に沿って周壁２５ｃが一体に形成してある。
【００９２】
周壁２５ｃは、図５、図６等に示す周壁２５、２５ａ、２５ｂと同様に、鋼管杭の埋設後、各螺旋状翼９０、９１、９２の底面側（下部側）の土砂が逃げないようにして圧密し（包み込むように拘束して圧密し）、土砂の保持力を高めるものである。
【００９３】
螺旋状翼９０、９１、９２に凹凸部であるエンボスを形成することによって、このエンボス部と周壁２５ｃとで各螺旋状翼９０、９１、９２の曲げ強度を更に向上させることができる。
【００９４】
なお、鋼管１９の先端（下端）には、底板１００が設けられ、該底板１００に台形状の回転芯ずれ防止用の先導部材１０１が設けられる。先導部材１０１の代わりに掘削刃を設けるようにしてもよい。
【００９５】
各螺旋状翼９０、９１、９２の下面周縁に沿ってそれぞれ周壁２５ｃを設けた円錐状多翼型の鋼管杭を、Ｎ値が１０未満の超軟弱地盤に回転推進させて、例えば２階建の住宅用の基礎を構築する場合にも、図１に示す鋼管杭と同様に、回動押し込み駆動装置によって鋼管１０を回転しつつ地盤中に押し込むようにする。これにより、鋼管杭は所定の深さ（地表面から５ｍ乃至６ｍ程度の深さ）まで超軟弱地盤中に埋設される。この際、各周壁２５ｃが螺旋状翼９０、９１、９２の底面側（下部側）の土砂が逃げないようにして（包み込むように拘束して）圧密するので、周壁２５ｃによる圧密効果と螺旋状翼９０、９１、９２による支圧力によって建造物を超軟弱地盤上に支持することができる。
【００９６】
また、螺旋状翼９０、９１、９２による垂直支圧力の他に、円錐形状によるクサビ効果が働いて斜め方向に対する支圧力も付加され、大きな支持力が得られることになる。
【００９７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の第１の態様である拡底型の鋼管杭によれば、鋼管等にその直径の５倍乃至６倍程度の直径を有する螺旋状底板、螺旋状翼を設けるようにしてあるので、Ｎ値が１０未満の超軟弱地盤であっても建造物を不同沈下しないように確実に支えることができる。また、施工に際しては、通常の支持杭と同様に拡底型の鋼管杭を地盤中に回転推進させるだけでよく、しかもその深さは５ｍ乃至６ｍ程度でよく、施工が非常に簡単で、深基礎工法、アップルコンクリート基礎工法のように土留や排水をしながら地盤を掘削したり、あるいは地盤改良柱工法のように施工現場の土砂をソイルセメントと混合撹拌するような手間のかかることをしなくても済み、施工コストを大幅に低減することが可能となる。さらに、地盤改良柱工法のように品質にバラツキが生じるおそれがない。
【００９８】
また、螺旋状底板、螺旋状翼の下面周縁に周壁を設けることにより、鋼管杭を地盤中に回転推進させる際、周壁が螺旋状底板、螺旋状翼の下側の土砂を包み込むように拘束して圧密し、鋼管杭の埋設後、周壁による圧密効果と螺旋状底板、螺旋状翼の支圧力とが相俟って超軟弱地盤であっても建造物を沈下しないように確実に支持することができる。
【００９９】
また、本発明の第２の態様であるの円錐状多翼型の鋼管杭によれば、鋼管の外周面に複数の螺旋状翼を所定の間隔をおいて配置し、最下部の螺旋状翼の外径を鋼管の直径の２倍乃至３倍に設定し、最下部の螺旋状翼から上部に配置される螺旋状翼にしたがって外径が順次大径となるようにし、且つ各螺旋状翼の下面周縁に沿って周壁を設けてあるので、各螺旋状翼による支圧力と各周壁による圧密効果とによって超軟弱地盤であっても建造物を沈下しないように確実に支持することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の拡底型の鋼管杭の第１実施例を示す一部省略した正面図である。
【図２】図１の螺旋状底板の斜視図である。
【図３】螺旋状底板の変形例を示す正面図である。
【図４】図３の螺旋状底板の斜視図である。
【図５】螺旋状底板の別の変形例を示す斜視図である。
【図６】螺旋状底板のまた別の変形例を示す斜視図である。
【図７】螺旋状底板の更に別の変形例を示す底面図である。
【図８】図７に示す螺旋状底板の正面図である。
【図９】螺旋状底板の更に別の変形例を示す底面図である。
【図１０】図９に示す螺旋状底板の正面図である。
【図１１】本発明の拡底型の鋼管杭の第２実施例を示す一部省略した正面図である。
【図１２】第３実施例を示す一部省略した正面図である。
【図１３】第４実施例を示す一部省略した正面図である。
【図１４】第５実施例を示す一部省略した正面図である。
【図１５】第６実施例を示す一部省略した正面図である。
【図１６】図１４又は図１５に示す拡底型の鋼管杭の先端部分の変形例を示す部分正面図である。
【図１７】図１４又は図１５に示す拡底型の鋼管杭の先端部分の変形例を示す部分正面図である。
【図１８】図１４又は図１５に示す拡底型の鋼管杭の先端部分の変形例を示す部分正面図である。
【図１９】図１に示す拡底型の鋼管杭の変形例を示す一部省略した正面図である。
【図２０】図１１に示す拡底型の鋼管杭の変形例を示す一部省略した正面図である。
【図２１】図１２に示す拡底型の鋼管杭の変形例を示す一部省略した正面図である。
【図２２】図１３に示す拡底型の鋼管杭の変形例を示す一部省略した正面図である。
【図２３】図１２に示す拡底型の型の鋼管杭の別の変形例を示す一部省略した正面図である。
【図２４】図１３に示す拡底型の型の鋼管杭の別の変形例を示す一部省略した正面図である。
【図２５】図１４に示す拡底型の型の鋼管杭の別の変形例を示す一部省略した正面図である。
【図２６】図１５に示す拡底型の型の鋼管杭の別の変形例を示す一部省略した正面図である。
【図２７】周壁を設けた螺旋状底板を有する杭の効果を試験するための、杭頭荷重と沈下量との関係を示すグラフである。
【図２８】本発明の第２の態様である円錐状多翼型の鋼管杭の一実施例を示す一部省略した正面図である。
【符号の説明】
１０、１２、１３、１５、１６、１８、１９ 鋼管
１１、１４、１７ 短尺管
２０、３０ 螺旋状底板
４０、５０、６０、７０、９０、９１、９２ 螺旋状翼
２５、２５ａ、２５ｂ、２５ｃ 周壁
４１、５１ 掘削刃
６１、７１ 掘削用螺旋翼
２３、３１ 先導部材
２６、３２、４３、５３ 補強リブ
Claims (21)
- 先端を螺旋状に切り欠いた鋼管の該先端切欠部に、鋼管の直径の５倍乃至６倍前後の直径を有する、螺旋状底板を固定してなり、
前記螺旋状底板に、該螺旋状底板の曲げ強度を高める凹凸部を形成してなることを特徴とする拡底型の鋼管杭。 - 先端を螺旋状に切り欠いた短尺管の該先端切欠部に、短尺管の直径の５倍乃至６倍前後の直径を有する、螺旋状底板を固定し、且つ前記短尺管の上端開口部に、該開口部の内径に合致した外径を有する鋼管を嵌合して固定してなり、
前記螺旋状底板に、該螺旋状底板の曲げ強度を高める凹凸部を形成してなることを特徴とする拡底型の鋼管杭。 - 請求項１又は２に記載の鋼管杭にして、前記螺旋状底板の上面又は下面であって、前記鋼管あるいは前記短尺管と前記螺旋状底板との接合部分に、補強リブを取り付けてなることを特徴とする拡底型の鋼管杭。
- 請求項１乃至３のいずれかに記載の鋼管杭にして、前記螺旋状底板の下部中央に、回転芯ずれ防止用の先導部材を取り付けてなることを特徴とする拡底型の鋼管杭。
- 請求項１乃至４のいずれかに記載の鋼管杭にして、前記螺旋状底板に、その下面周縁に沿った周壁を設けてなることを特徴とする拡底型の鋼管杭。
- 請求項５に記載の鋼管杭にして、前記螺旋状底板と周壁とを一体に形成してなることを特徴とする拡底型の鋼管杭。
- 先端に掘削刃又は回転芯ずれ防止用の先導部材を有する底板を固定した、鋼管の先端側の外周に、該鋼管の直径の５倍乃至６倍前後の直径を有する螺旋状翼を固定してなり、
前記螺旋状翼に該螺旋状翼の曲げ強度を高める凹凸部を形成してなることを特徴とする拡底型の鋼管杭。 - 先端に掘削刃又は回転芯ずれ防止用の先導部材を備えた底板を固定した短尺管の外周に、該短尺管の直径の５倍乃至６倍前後の直径を有する螺旋状翼を固定し、且つ前記短尺管の上端に該短尺管より小径の鋼管を接続してなり、
前記螺旋状翼に該螺旋状翼の曲げ強度を高める凹凸部を形成してなることを特徴とする拡底型の鋼管杭。 - 請求項７又は８に記載の鋼管杭にして、前記螺旋状翼に、その下面周縁に沿った周壁を設けてなることを特徴とする拡底型の鋼管杭。
- 請求項９に記載の鋼管杭にして、前記螺旋状翼と周壁とを一体に形成してなることを特徴とする拡底型の鋼管杭。
- 請求項７乃至１０のいずれかに記載の鋼管杭にして、前記鋼管に、その軸線方向に沿って適宜間隔をあけて前記螺旋状翼を複数枚配置してなることを特徴とする拡底型の鋼管杭。
- 鋼管の先端部外周面に該鋼管の直径の２倍前後の外径を有する略一巻の掘削用螺旋翼を設け、該掘削用螺旋翼から軸線方向上方に所定距離おいた前記鋼管の外周面に、鋼管の直径の５倍乃至６倍前後の直径を有する、螺旋状翼を設けてなり、
前記螺旋状翼に該螺旋状翼の曲げ強度を高める凹凸部を形成してなることを特徴とする拡底型の鋼管杭。 - 先端に掘削刃又は回転芯ずれ防止用の先導部材を有する底板を固定した、鋼管の先端部外周面に該鋼管の直径の２倍前後の外径を有する略一巻の掘削用螺旋翼を設け、該掘削用螺旋翼から軸線方向上方に所定距離おいた前記鋼管の外周面に、鋼管の直径の５倍乃至６倍前後の直径を有する、螺旋状翼を設けてなり、
前記螺旋状翼に該螺旋状翼の曲げ強度を高める凹凸部を形成してなることを特徴とする拡底型の鋼管杭。 - 短尺管の先端部外周面に該短尺管の直径の２倍前後の外径を有する略一巻の掘削用螺旋翼を設け、該掘削用螺旋翼から軸線方向上方に所定距離おいた前記短尺管の外周面に、短尺管の直径の５倍乃至６倍前後の直径を有する螺旋状翼を設け、且つ前記短尺管の上端に該短尺管より小径の鋼管を接続してなり、
前記螺旋状翼に該螺旋状翼の曲げ強度を高める凹凸部を形成してなることを特徴とする拡底型の鋼管杭。 - 先端に掘削刃又は回転芯ずれ防止用の先導部材を有する底板を固定した、短尺管の先端部外周面に該短尺管の直径の２倍前後の外径を有する略一巻の掘削用螺旋翼を設け、該掘削用螺旋翼から軸線方向上方に所定距離おいた前記短尺管の外周面に、短尺管の直径の５倍乃至６倍前後の直径を有する螺旋状翼を設け、且つ前記短尺管の上端に該短尺管より小径の鋼管を接続してなり、
前記螺旋状翼に該螺旋状翼の曲げ強度を高める凹凸部を形成してなることを特徴とする拡底型の鋼管杭。 - 請求項１２乃至１５のいずれかに記載の鋼管杭にして、前記螺旋状翼の上面又は下面であって、前記鋼管あるいは前記短尺管と前記螺旋状翼との接合部分に、補強リブを取り付けてなることを特徴とする拡底型の鋼管杭。
- 請求項１２乃至１６のいずれかに記載の鋼管杭にして、前記鋼管にその軸線方向に沿って適宜間隔をおいて前記螺旋状翼を複数枚配置してなることを特徴とする拡底型の鋼管杭。
- 請求項１２乃至１７のいずれかに記載の拡底型の鋼管杭にして、前記複数枚の螺旋状翼のうち少なくとも最下部に位置する前記螺旋状翼に、その下面周縁に沿った周壁を設けてなることを特徴とする拡底型の鋼管杭。
- 請求項１８に記載の鋼管杭にして、前記螺旋状翼と周壁とを一体に形成してなることを特徴とする拡底型の鋼管杭。
- 先端に掘削刃又は回転芯ずれ防止用の先導部材を有する底板を固定した鋼管の外周面に、その軸線方向に沿って複数の螺旋状翼を適宜間隔をおいて配置し、これら螺旋状翼のうち最下部に配置される螺旋状翼の外径を鋼管の直径の２倍乃至３倍に設定し、該最下部の螺旋状翼から上部に配置される螺旋状翼にしたがって外径が順次大径になるようにし、且つ各螺旋状翼に、その下面周縁に沿った周壁をそれぞれ設けてなると共に該螺旋状翼の曲げ強度を高める凹凸部をそれぞれ形成してなることを特徴とする鋼管杭。
- 請求項２０に記載の鋼管杭にして、前記各螺旋状翼と周壁とを一体に形成してなることを特徴とする鋼管杭。
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