旋轉埋設樁及其施工管理方法

專利名稱：旋轉埋設樁及其施工管理方法
技術領域：
本發明涉及用于建筑物等的基礎的鋼管樁，特別是涉及帶葉片的旋轉壓入樁及其施工管理辦法。
背景技術：
作為建筑物等的基礎樁的施工方法的現有的打擊施工法或壓入施工法施工時存在噪音及震動問題，為解決這一問題，已提出了旋轉壓入樁的提案。例如，在特公平2-62648號公報中公告了如下的旋轉壓入樁，該旋轉壓入樁以用底板將樁主體的前端開口部封閉的閉端樁為基本形狀，為緩和貫入阻力，在底板上設置挖掘刀，在樁主體下端部的外側面設置螺旋狀葉片。該旋轉壓入樁利用前端的挖掘刀使鋼管樁主體前端的砂土松軟，使葉片以切入的方式鉆入其周圍的砂土中。
但是，由于葉片設在底板上方的樁主體的側面，挖掘刀和葉片呈非連續配置，故施工時底板部下方的砂土難于向上方移動，往往不能發揮推進力。特別是，在底板部的地基堅固而葉片附近的地基松軟的情況下，為了使砂土向葉片上方移動必須進行大量的挖掘。
雖然為了提高挖掘效果只要在底板上設置較大的刀即可，但在這種情況下，雖然可以提高施工效率，但在停止打樁后的時刻前端的地基仍然松軟，不能得到有效的支持力。
作為為了解決這一問題提出的方法，例如在特開平8-226124號公報中提出的鋼管樁，該鋼管樁是在前端具有螺旋葉片的鋼管樁，在鋼管樁的鋼管前端的上方內側設置在埋設鋼管樁時促進砂土閉塞的開孔凸緣，這樣，由于不在以往的鋼管樁下端設置底板，所以貫入阻力小，可以以很小的力矩埋設鋼管樁，但依然沒有提高施工精度。這一般認為是螺旋葉片形狀及鋼管前端部的形狀存在問題的緣故。另外，在特開平8-291518號公報中提出了下述鋼管樁，該鋼管樁在鋼管樁的外周部前端設置了多個螺旋葉片，規定了其間隔、長度、高度等，并在下端設置了不完全葉片，但由于該不完全葉片安裝在鋼管側面，故葉片形成360°以上的投影面積，降低了施工性能。
另外，在特開平8-326053號公報中公告了如下的鋼管樁，該鋼管樁將管狀的樁主體的前端部分沿外周切成螺旋狀，將具有樁主體的2倍左右的直徑的兼作挖掘刀的螺旋狀底板固定、安裝在樁主體的切開的前端面上。
在該鋼管樁中，利用兼作挖掘刀的螺旋狀底板可促進樁主體的前端的砂土的挖掘軟化，即使樁主體直徑變大，向地內的旋轉推進也容易，但從基本上而言，其仍然是前端開口部由底板閉塞的閉端樁。因此，施工時底盤部受到地基的反作用力很大。
以降低樁前端的阻力，減小施工時的挖掘力矩為目的，本發明者們以前在特愿平9-314461號中提出了前端開放的開端樁，本發明作為其應用例，進一步飛躍性地大幅度提高了挖掘效率(挖掘力矩的降低和貫入效率的提高)。
該旋轉壓入用鋼管樁的施工方法如圖23所示，是利用在鋼管樁1的下端部具有螺旋狀葉片(以下也稱作葉片)2的旋轉壓入用鋼管樁1中的所述葉片將砂土向樁的側面方向推壓，同時發揮推進力的方法。
但是，樁通常要對多個地基進行施工，如何提高每個的施工效率，以短工期進行打樁施工是要點。
上述現有技術在地基100的強度急變等情況下，由于對樁1的下端底板4的阻力在提高基于葉片的推進力時，貫入量變為每轉大約5mm以下的狀態，形成在葉片下面部產生間隙的狀態。最終幾乎形成空轉，存在使基于葉片的推進力喪失的問題。
為了改善推進力喪失的狀態，現有的施工法，如圖23所示，在樁頭裝上向下的荷重F等，稍稍削去底板的地基，繼續旋轉直至得到推進力。并且，在超過重機能力時要更換重機。
在現有技術中，上述工作需要時間，會造成時間的大量浪費。
又，對安裝于底板部的挖掘刀的形狀或葉片前端的形狀進行了改良等，這些都是為了適應挖掘地基的性質，高效率地對該挖掘地基進行挖掘，由于因挖掘地基的性質不同會導致挖掘效率顯著降低，故存在難于更換為對應地基100的性質的最適當的葉片或樁的問題。
為了將建筑物等穩定地建筑于地基上，必須得到符合設計的基礎樁的支持力，而樁和地基的狀況不能自地上測定確認，故最好能夠根據施工記錄計算樁的支持力。
但，除了由施工時的打擊貫入阻力推定樁的支持力的打擊樁以外，尚未開發出可利用施工記錄推定支持力的方法。埋入樁和部位打擊樁不能自施工時的狀況推定樁的支持力。
在現有的旋轉壓入樁中，施工管理中將挖掘力矩用于支持層的確認。雖然一般認為力矩適合于掌握地基狀況，但由于誤差很大，故僅以此而評價支持力進行施工管理是伴隨有很大的危險的。
作為具體的施工法，現有技術中有下述的方法，即向開端樁施加旋轉和荷重使該樁貫入地基的樁的旋轉壓入施工法和在壓入地基的管樁中使螺旋鉆桿旋轉而挖掘砂土同時使該管樁貫入的內挖施工法。
上述現有技術中敘述的樁的旋轉壓入施工法是僅將旋轉和荷重施加于樁的施工，所以雖然可以進行松軟層的施工，但由于土會上升到管樁內，土在達到該管樁內的某種程度時就會接受閉塞效果，從而使阻力變大施工速度鈍化。另外，在鉆硬的中間層時或埋入硬的支持層時或在樁的直徑大的情況下，會形成電機的額定力矩不能輸出用于鉆通地基的力的狀態施工效率就會降低，這是眾所周知的，為了解決這一問題以往就必須增大施工機械。
內挖施工法是使螺旋鉆桿旋轉而管樁靠壓入進行施工，但這種情況下，存在下述問題，即因螺旋鉆桿而上升的廢砂土會排出且管樁周圍松軟的地基幾乎得不到加固，故難于得到樁的支持力等問題。另外由于必須挖掘管樁內，故存在如果不使用周面固定液周面摩擦就會變小的問題。
發明概要本發明的第一目的在于提供一種旋轉埋設樁，其以樁主體前端開放或前端部整面設置了底板的閉塞了的旋轉埋設樁為對象，地基強度急增時容易貫入推進，同時最終得到的支持力也大。
本發明的第二目的在于提供一種可以容易地由施工記錄計算、評價前端的支持力，可以確實地得到符合設計的基礎的旋轉壓入樁的施工管理方法，和為使旋轉壓入樁底板部下方的挖掘砂土易于向葉片上方移動而提供一種貫入性能優良、施工效率提高一個檔次的、優良的旋轉壓入樁。
本發明的第三目的在于提供一種旋轉壓入用鋼管樁的施工方法，其在旋轉壓入用鋼管樁空轉的情況下，可迅速解除該空轉狀態、恢復挖掘推進力、提高貫入效率，同時可促進向未挖掘地基的貫入。
本發明的第四目的在于提供一種旋轉壓入樁施工法及管樁貫入裝置，在地基松軟的層中，可將土強制排出到管樁的外側、進行地基的壓實、緊固，在地基硬的層中，可以短時間進行挖掘推進。
本發明的要點如下所述。
本發明的第一方面是一種旋轉埋設樁，其使由中空管構成的樁主體1的前端開放或前端部整面設置底板而閉塞，樁主體1的前端部的外側面1a上設置一片或多片葉片2。
使葉片2(多片時為最下部的葉片)的前端部2a自樁主體1的前端面1b向下方突出。
根據本發明的第二方面的旋轉埋設樁，在本發明的第一方面的發明中，使葉片2的前端部2a向半徑方向延伸，以使其自樁主體1的內側面1c突出。
根據本發明的第三方面的旋轉埋設樁，在本發明的第一方面或第二發面的發明中，葉片2使用耐磨鋼板或低摩擦鋼板。
根據本發明的第四方面的旋轉埋設樁，在本發明的第一方面至第三方面的任一發明中，在葉片2(多片時為最下部的葉片)的前端部2a附設挖掘刀頭3。
根據本發明的第五方面的旋轉埋設樁，在本發明的第一方面至第四方面的任一發明中，使葉片2的寬度沿圓周方向變化，使前端部2a最窄上側部分2b最寬。
根據本發明的第六方面的旋轉埋設樁，在本發明的第一方面至第五方面的任一發明中，使葉片2的厚度沿半徑方向變化，使與樁主體1的外側面1a接合的內周側部分2c最厚、外周側部分2d最薄。
根據本發明的第七方面的旋轉埋設樁，在本發明的第一方面至第六方面的任一發明中，將位于葉片2(多片時為最下部的葉片)下側的樁主體1的端部沿葉片2切除。
本發明的第八方面是一種旋轉埋設樁，其使由中空管構成的樁主體1的前端開放、或前端部整面設置底板而閉塞，樁主體1的前端部的外側面1a或樁主體1的前端面1b上設置一片或多片葉片2，使設在前端面1b上的葉片2的內周側部分2c自樁主體1的內側面1c突出。
本發明的第九方面是一種旋轉埋設樁，這種旋轉埋設樁是一種在樁主體的前端部設置了底板環的開端樁或在樁主體的前端部設置了底板的閉端樁，在樁下端部的外側面上設置一片或多片葉片，使該葉片的下端部向底板環或底板下方突出，使該突出部沿樁的半徑方向延伸直至達到底板環或底板的一部分或全部，將該延伸部和所述突出部作為挖掘刀。
根據本發明的第十方面的旋轉埋設樁，在本發明的第九方面的發明中，使底板環的內側面自樁主體的內側面突出，在底板環的上方，在樁主體的內側面設置砂土的閉塞效果發生環。
本發明的第十一發明是一種旋轉埋設樁的施工管理方法，其中該旋轉埋設樁在樁下端部的外側面具有一片或多片葉片，施工時，一邊求貫入阻力，一邊根據該貫入阻力控制所述旋轉埋設樁的貫入繼續及/或貫入結束。
根據本發明第十二方面是一種旋轉埋設樁的施工管理方法，在本發明第十一方面的發明中，利用下式求所述貫入阻力Rp。
Rp＝{(cosθ-αsinθ)(Ht-Qwh)+(sinθ+αcosθ)Lb}/{(1+γ)(sinθ+αcosθ)+α(Dp′/Dw′)(cosθ-αsinθ)}θ形成與樁中心軸垂直的面的葉片的角度α地基和鋼板的摩擦系數Ht將作用于樁前端的力矩置換為作用圓上的水平力的值Lb作用于樁前端的上載荷重Dp′底板或底板部的作用圓的直徑Dw′葉片的作用圓的直徑Qwh刀尖接受的地基的水平阻力γ垂直刀尖阻力系數
Rp底板環或作為底板的表觀面積(也稱投影面積)部的底板部承受的地基的貫入阻力根據本發明第十三方面是一種旋轉埋設樁的施工管理方法，在本發明第十二方面的發明中，當設葉片的表觀面積為Aw，底板部的表觀面積為Ap，葉片部的有效率為e(0＜e≤1)，由樁停止打擊時的貫入量決定的修正系數為d，樁的前端支持力為Qu時，利用下式Qu＝(Rp/d)×{1+e(Aw/Ap)}評定樁前端支持力Qu。
根據本發明第十四方面是一種旋轉埋設樁的施工管理方法，在本發明第十二方面的發明中，當設樁的前端部拉拔耐力為Qup時利用下式Qup≥Rp-Lb評定樁前端拉拔耐力Qup。
本發明的第十五方面是一種旋轉埋設樁的施工管理方法，其中該旋轉埋設樁在樁下端部的外側面具有一片或多片葉片，其特征在于，施工時，一邊求基于下式的貫入阻力Rp，一邊根據該貫入阻力控制所述旋轉埋設樁的貫入繼續及/或貫入結束。
Rp＝[2πTb+Lb{(1-c)S+cP+απDw′}-QwhπDw′-QwvS]/{(1-c)S+cP+απ(Dp′+Dw′)}α地基和鋼板的摩擦系數Tb作用于樁前端的力矩Lb作用于樁前端的上載荷重P葉片節距S每轉的貫入量Dp′底板或底板部的作用圓的直徑Dw′葉片的作用圓的直徑Qwh刀尖承受的地基的水平阻力Qwv刀尖承受的地基的垂直阻力c葉片的強制向上變形引起的地基的消耗能量的系數Rp底板或作為底板的表觀面積(也稱投影面積)部的底板部承受的地基的貫入阻力本發明第十六方面是一種旋轉埋設樁的施工管理方法，在本發明第十五方面的發明中，當設葉片的表觀面積為Aw，底板或底板部的表觀面積為Ap，由樁停止打擊時的貫入量決定的修正系數為d，葉片部的有效率為e(0＜e≤1)，樁的前端支持力為Qu時，利用下式Qu＝(Rp/d)×{1+e(Aw/Ap)}評定樁前端支持力Qu。
本發明第十七方面是一種旋轉埋設樁的施工管理方法，在本發明第十五方面的發明中，當設樁的前端部拉拔耐力為Qup時利用下式Qup≥Rp-Lb評定樁前端拉拔耐力Qup。
本發明的第十八方面是一種旋轉埋設樁的施工方法，該方法使前端部具有葉片的旋轉埋設樁推進、旋轉，同時壓入地基，當所述旋轉埋設樁的貫入顯著減慢時，使所述旋轉埋設樁倒轉，同時拔出適當距離，然后再次使所述旋轉埋設樁推進、旋轉，同時壓入地基。
本發明的第十九方面是一種旋轉埋設樁的施工方法，該方法使前端部具有葉片的旋轉埋設樁推進、旋轉，同時壓入地基，當所述旋轉埋設樁的貫入顯著減慢時，使所述旋轉埋設樁倒轉，同時至少向上方拔出葉片節距以上，然后，在向樁頭施加了向下的荷重的狀態下，再次使所述旋轉埋設樁推進、旋轉，同時壓入地基。
本發明的第二十方面是一種旋轉埋設樁的施工方法，該方法在旋轉壓入施工法中并用內挖施工法，在地基的松軟的層中，使旋轉埋設樁挖掘、旋轉、壓入，同時將挖掘的土強制排到所述樁的周圍，以使土不進入該樁內，在地基堅硬的中間層或支持層等中，進行內挖，同時使挖掘的土進入所述樁內。
本發明的第二十一方面是一種旋轉埋設樁的施工方法，該方法在上述內挖施工法中，當埋設樁向支持層貫入時，使挖掘的土進入埋設樁內，同時，自螺旋鉆前端噴射灰泥漿、水泥漿等固化材料，使其和埋設樁前端部分成一體固化，固定支持層并停止打擊。
本發明的第二十二方面是一種旋轉埋設樁的施工方法，該方法向在開端的旋轉埋設樁主體的前端側外設置挖掘葉片而構成的樁的內部，插入內挖用的螺旋鉆，該內挖用的螺旋鉆通過設置與該樁的旋轉分別控制旋轉的、自下方開始適當長度的螺旋狀葉片而構成，在地基的松軟的層中，使所述樁挖掘旋轉、壓入，由所述挖掘葉片挖土，同時，將該土強制排到所述樁主體的周圍，并且，使所述鉆的旋轉停止而壓入或非挖掘旋轉地壓入以不使土進入所述樁內，在中間層或支持層等地基堅硬的層中，使所述鉆挖掘旋轉，使挖掘的土進入所述樁內。
本發明的第二十三方面是一種旋轉埋設樁的施工方法，該旋轉埋設樁包括在開端的旋轉埋設樁主體的下方外側具有挖掘地基的挖掘葉片的樁；螺旋鉆，在插入該樁中的螺旋鉆軸上，在該螺旋鉆軸的下方以適當的長度具有內挖用的螺旋狀葉片；樁驅動部，使所述樁旋轉；螺旋鉆驅動部，可使所述螺旋鉆正反旋轉，在地基的松軟的層中，使所述樁挖掘、旋轉、壓入，由所述挖掘葉片挖土，同時，將該土強制排到所述樁主體的周圍，并且，使所述鉆的旋轉停止而壓入或非挖掘旋轉地壓入以不使土進入所述樁內，在地基堅硬的中間層或支持層等中，使所述鉆挖掘旋轉，使挖掘的土進入所述管樁內，在結束樁的貫入后，將所述鉆自該樁拔出。
附圖的簡要說明

圖1(a)是自本發明實施例1的旋轉埋設開端樁的前端部分的下方看的立體圖，(b)是(a)的旋轉埋設開端樁的底面圖。
圖2是自本發明實施例2的旋轉埋設開端樁的前端部分的下方看的立體圖。
圖3(a)是自本發明實施例3的旋轉埋設開端樁的前端部分的下方看的立體圖，(b)是(a)的旋轉埋設開端樁的底面圖。
圖4(a)是本發明實施例4的旋轉埋設開端樁的前端部分的正面圖，(b)是表示實施例4的其他方式的正面圖，(c)是表示實施例4的另一其他方式的正面圖，(b)是表示實施例4的又一其他方式的正面圖。
圖5(a)是表示本發明實施例中與葉片前端焊接的挖掘刀的形狀之一例的正面圖，(b)是表示本發明實施例中與葉片前端焊接的挖掘刀的形狀之另一例的正面圖，(c)是(b)的底面圖。
圖6是本發明實施例5的旋轉埋設開端樁的底面圖。
圖7是圖1的旋轉埋設開端樁的前端部分的垂直剖面圖。
圖8是自本發明實施例7的旋轉埋設開端樁的前端部分的下方看的立體圖。
圖9是自本發明實施例8的旋轉埋設開端樁的前端部分的下方看的立體圖。
圖10是說明本發明的旋轉壓入樁的貫入機理的圖，是穩定狀態下的非挖掘面和葉片的關系圖。
圖11是表示在圖10的貫入機理中作用于葉片和底板的力學狀態的示意圖。
圖12是圖10的貫入機理中的力的平衡的矢量圖。
圖13是自本發明的旋轉壓入樁的下方看的立體圖，使用了二片螺旋狀葉片。
圖14(a)是顯示測定實施例1的貫入阻力值的變化的結果的圖，(b)是顯示測定實施例2的貫入阻力值的變化的結果的圖，(c)是顯示測定實施例3的貫入阻力值的變化的結果的圖。
圖15是圖16的旋轉壓入樁的平面圖。
圖16是圖15的A-A線剖面圖。
圖17是本發明實施例5的開端樁方式的旋轉壓入樁的正面圖，使用了2片螺旋狀葉片。
圖18(a)是本發明實施例6的開端樁方式的旋轉壓入樁，是從使用了1片螺旋狀葉片的旋轉壓入樁的下方看的立體圖，(b)是自另一方式的旋轉壓入樁的下方看的立體圖。
圖19是說明本發明的旋轉壓入樁的貫入機理的圖，是顯示向樁頭部及底板部輸入或被釋放的能量狀態的示意圖。
圖20(a)是顯示測定實施例1的貫入阻力值的變化的結果的圖，(b)是顯示測定實施例2的貫入阻力值的變化的結果的圖。
圖21是顯示本發明的實施形態的操作順序的操作順序圖。
圖22是顯示本發明的實施形態的挖掘裝置全體的示意圖。
圖23是顯示樁的下端部空轉時帶葉片的樁和地基的關系的圖。
圖24是顯示本發明的實施形態的管樁貫入裝置及施工工序圖。
圖25是顯示在圖24的管樁貫入裝置頂部驅動管樁和螺旋鉆旋轉的驅動部的細節的圖。
圖26是顯示使用了本發明的旋轉埋設樁的場所打擊施工法的施工工序的圖。
實施本發明的優良實施形態在圖1(a)、(b)所述的實施例中，在由鋼管構成的樁主體1的前端部的外側面1a上焊接有一片由鋼板構成的一圈螺旋狀葉片2。葉片2的前端部2a和樁主體1的前端面1b同水平配置。相對于硬度為(維式硬度HV)120～150的軟鋼，采用HV＞300的耐摩鋼作為葉片材料，則在深度大的情況下可抑止葉片的磨損，并維持挖掘性能，同時可抑制砂土粒子的咬入，表觀的摩擦系數被抑制，所以更有效。這里，耐摩鋼或耐摩鋼板是指由JIS G3115，JIS G3106，JIS G3120，JIS G3128，SPV 450N，SPV 450Q，SM 570Q標準化的鋼或鋼板。
在圖2所示的實施例中，在由鋼管構成的樁主體1的前端部的外側面1a上焊接有一片由鋼板構成的一圈螺旋狀葉片2。葉片2的前端部2a比樁主體1的前端部1b向下突出相當于葉片2厚度的量。土(砂)和軟鋼的摩擦系數(α)通常在0.3～0.6左右。所需力矩(Tr)和摩擦系數(α)的關系為Tr＝xα+b，通常，b比xα小，所以，摩擦系數對力矩影響很大。因此，使用低穈擦鋼作為葉片的材料更有效。
在圖3(a)、(b)所示的實施例中，在由鋼管構成的樁主體1的前端部的外側面1a上焊接有一片由鋼板構成的一圈螺旋狀葉片2。葉片2的前端部2a比樁主體1的前端面1b向下突出相當于葉片2厚度的量，前端部2a的內側端部分2e橫切樁主體1的前端面1b向樁主體1的中空部的下側空間突出。
在圖4(a)～(d)所示的實施例中，在由鋼管構成的樁主體1的前端部的外側面1a上焊接有一片由鋼板構成的一圈螺旋狀葉片2。葉片2的前端部2a比樁主體1的前端面1b向下突出相當于葉片2厚度的量，前端部2a的下面側焊接有挖掘刀3。該挖掘刀3的形狀尺寸如圖(c)或(d)所示可進行各種變更，使用耐摩鋼板則效果更好。如圖4(d)所示對和葉片一體或分體形成的挖掘刀3的刀尖可熱加工也可進行熱處理。
圖5(a)顯示焊接于葉片前端的挖掘刀的形狀之一例，圖5(b)、(c)顯示挖掘刀的另外的形狀例，但并不限于這些。
在圖6所示的實施例中，在由鋼管構成的樁主體1的前端部的外側面1a上焊接有一片由鋼板構成的螺旋狀葉片2。葉片2的前端部2a和樁主體1的前端面1b同水平配置。葉片2的寬度沿圓周方向變化而形成，使前端部2a最窄上端部2b最寬，在本例中，前端部2a的寬度為上端部2b的寬度的一半。
葉片2的前端部2a配置成和樁主體1的前端面1b相同水平，在圖7的實施例中，葉片2的厚度以焊接于樁主體1的外側面1a的內周面部分2c最厚，外周面部分2d最薄，葉片的垂直斷面形成橫倒梯形狀。
在圖8所示的實施例中，在由鋼管構成的樁主體1的前端部的外側面1a上焊接有一片由鋼板構成的螺旋狀葉片2。葉片2的前端部2a和樁主體1的前端面1b同水平配置。樁主體1的位于葉片2下側的端部沿葉片2的下面螺旋狀切斷。
在圖9所示的實施例中，由鋼管構成的樁主體1的端部被螺旋狀切斷，樁主體1的前端面1b上焊接有一片由鋼板構成的螺旋狀葉片2。葉片2的內側半徑比樁主體1的內側半徑小，葉片2的內周側部分2c自樁主體1的內側面1c突出。
下面就上述旋轉埋設樁在實際施工時的施工管理方法進行說明。
本發明者們對旋轉壓入樁的貫入機理進行了多方面的分析和試驗，結果發現，N值和力矩值存在良好的相關關系，可以通過使用施工時的力矩和上載荷重等求貫入阻力，從而完成了本發明。
作為該施工管理方法的前工序如下，如下解釋了旋轉埋設樁的貫入機理。
如圖10所示，沿通過葉片2的寬度方向的大致中間點的p軸向(圓周軸)將葉片2展開在一直線上，放置在垂直面內則表示為長度L的直線。穩定狀態的情況下的p軸線上的未挖掘面和葉片的力的平衡的關系圖以圖11的方式進行分析。
將各用語如下定義，以圖12的方式分析作用于葉片和底板部的力。
在本發明中，各用語如下定義。
葉片固設于由鋼管構成的樁主體下端部外側面上的環形圓盤狀或其一部分的鋼板，為螺旋狀或平板狀等形狀，設置有一片或多片。
底板整面閉塞樁主體前端開口部的圓盤狀鋼板，用于開端樁。
底板環局部閉塞樁主體的前端開口部的環形圓盤狀鋼板，用于開端樁。
底板部底板或底板部的表觀面積部。
閉塞效果發生環設于樁主體內的環形圓盤狀鋼板，促進進入樁主體內的砂土的閉塞效果。
突出部突出于底板或底板環下方的葉片的下端部分。
延伸部在底板或底板環的半徑方向局部或全部延伸的部分。
挖掘刀葉片下端部分的突出部或延伸部。
上載自重載于樁頭部的重機等(電機)的自重。
按壓荷重利用打擊機的壓入裝置作用于樁的垂直荷重。
上載荷重上載自重和按壓荷重的合力。
產生于電機的旋轉力或作用于樁體的扭轉力。
貫入量(沉下量)施工時當樁旋轉一圈時樁埋設入地中的量。
推進力施工時，在樁旋轉時，葉片法線方向向下承受的力。
貫入力通常指樁被埋設時需要的向下作用的力，嚴密地講是用沉下量去除力矩后的值。
貫入阻力樁貫入地中時底板部承受的來自地基的反作用力。
刀尖阻力樁貫入地中時刀尖承受的來自地基的反作用力。
未挖掘面底板部或葉片未挖掘的地基面。
管內土在開端樁中，進入鋼管內的土。
在本發明中，符號如下定義。
A使用Dw計算的表觀面積＝πDW2/4＝Aw+ApAw葉片的表觀面積＝π{(DW/2)2-(Do/2)2}Awp相當于阻力垂直刀尖的面積Ap底板部的表觀面積＝π{(Do/2)2-(Di/2)2}，但在開端樁閉塞前端的情況下及閉端樁的情況下Di＝0Dw′葉片的作用圓的直徑(旋轉方向的合力作用的圓)的直徑
＝[2×(Dw3-Do3)]/[3×(Dw2-Do2)]Dp′底板或底板部的作用圓的直徑＝(2/3)DoDi底板環的內側直徑，無底板環時為鋼管的內徑(內法徑)Do樁主體的外側直徑Dw葉片的外側直徑Fp作用于底板部的摩擦力＝αRpFw作用于葉片上面的摩擦力＝αPwHt將作用于樁前端的力矩置換為作用圓上的水平力的值＝Tb/(Dw′/2)L作用圓上的葉片長＝πDW’/cosθLt作用于樁頭上的上載荷重Lb作用于樁前端的上載荷重＝aLtPw推進力Qu樁的前端支持力Qup樁的前端拉拔耐力Qwh刀尖接受的地基的水平阻力Qwv垂直刀尖阻力＝γRpRp底板環或作為底板的表觀面積部的底板部承受的地基的貫入阻力S每轉的貫入量Tt作用于樁頭的力矩Tb作用于樁下端的力矩＝aTtα地基和鋼板的摩擦系數γ垂直刀尖阻力系數＝Awp/Apη貫入角度θ形成與樁中心軸垂直的面的葉片的角度地基的內部摩擦角a上載荷重Lt及力矩Tt向樁前端的傳導率c葉片的強制向上變形決定的系數d樁的打擊時的貫入量決定的系數e葉片部的有效率
g底板部的閉塞率若以矢量圖表示作用于圖11所示的葉片及底板部的力學狀態，則形成如圖12所示的狀態。
Fp＝α(Dp′/Dw′)Rp (1)Fw＝αPw (2)該力的平衡式如下。
Ht-Qwh＝α(Dp′/Dw′ )Rp+Pw sinθ+αPw cosθ (3)Rp-Lb+Qwv＝Pw cosθ-αPw sinθ (4)由式(3)，則Ht-Qwh-α(Dp′/Dw′)Rp＝Pw(sinθ+αcosθ)(5)由式(4)，則Rb-Lb+Qwv ＝Pw(cosθ-αsinθ)(6)由式(5)(6)消去Pw則{Ht-Qwh-α(Dp′/Dw′)Rp}(cosθ-αsinθ)＝(Rp-Lb+Qwv)(sinθ+αcosθ) (7)由式(7)導出Rp則(Ht-Qwh)(cosθ-αsinθ)-α(Dp′/Dw′)(cosθ-αsinθ)Rp＝(sinθ+αcosθ)Rp-(Lb-γRp)(sinθ+αcosθ){(1+γ)(sinθ+αcosθ)+α(Dp′/Dw′)(cosθ-αsinθ)}Rp＝(Ht-Qwh)(cosθ-αsinθ)+Lb(sinθ+αcosθ)這樣，得到Rp＝{(cosθ-αsinθ)(Ht-Qwh)+(sinθ+αcosθ)Lb}/{(1+γ)(sinθ+αcosθ)+α(Dp′/Dw′)(cosθ-αsinθ)}(8)(8)的算式。
如該(8)式所示，貫入阻力Rp是由系數α及水平刀尖阻力Qwh，和由形狀決定的葉片的傾斜角度θ、底板環的作用圓的直徑Dp′及葉片作用圓的直徑Dw′、系數γ，和作為施工管理項目測定的力矩Tt及上載荷重Lt計算的，這些參數可在施工前的工序或在施工過程中在地上就開端·閉端隨時測定，所以可高精度進行基礎樁的品質保證。
求在本發明的第十三方面中所述的樁的前端支持力Qu的公式為(9)，如該(9)式所示，樁的前端支持力Qu是由系數α及水平刀尖阻力Qwh，和由形狀決定的葉片的傾斜角度θ、底板環的作用圓的直徑Dp′、葉片的表觀面積Aw、底板部的表觀面積Ap及葉片作用圓的直徑Dw′、系數γ，和作為施工管理項目測定的力矩Tt及上載荷重Lt計算的，這些參數可在施工前的工序或在施工過程中在地上隨時測定，所以可高精度進行基礎樁的品質保證。修正系數e和d是作為貫入角度η的函數提供的，其變動范圍為0＜d≤1，0＜e≤1，使用這些數值可由(9)式推定Qu。
求在本發明的第十四方面中所述的樁的前端拉拔耐力Qup的公式為Qup≥Rp-Lb (10)，如該(10)式所示，樁的前端拉拔耐力Qup是由系數α及水平刀尖阻力Qwh，和由形狀決定的葉片的傾斜角度θ、底板環的作用圓的直徑Dp′及葉片作用圓的直徑Dw′、系數γ，和作為施工管理項目測定的力矩Tt及上載荷重Lt計算的，這些參數可在施工前的工序或在施工過程中在地上隨時測定，所以可高精度進行基礎樁的品質保證。
使用圖13、圖18說明旋轉埋設樁的施工。該旋轉壓入樁當由載于樁主體1頭部的重機的電機使樁主體1旋轉，同時，利用打樁機的壓入裝置將樁主體1向地中推壓時，則由于由葉片2的突出部2a和延伸部2d構成的挖掘刀3突出于樁主體1的下方，故由該挖掘刀3使挖掘前端的砂土松軟。該挖掘砂土容易地向與挖掘刀3連接的葉片2的主體部分的上方移動使貫入力再現。
在開端樁中由底板環5的表觀面積部，在閉端樁中由底板4的表觀面積部，構成樁的支持底部，如圖19所示，來自地基的反作用力即貫入阻力Rp作用于該支持底部。
下面說明本發明的旋轉埋設樁。在該旋轉埋設樁中，如圖13、圖16所示，形成為環狀圓盤的底板環5的內側面5a由樁主體1的內側面1a向樁中心側鼓出，由底板環5的上面5b和樁主體的內側面1b形成一段凹入的角部，所以底板環5的下面5c側的砂土不會被過度壓縮、束縛，被順暢地壓入樁主體1內部。
當在非松軟的支持層上存在松軟層時，在樁主體1通過松軟層時被推入樁主體1內部的松軟層的砂土由通過支持層時推入的支持層的砂土推壓，通過閉塞效果發生環6的中央開口部被排出。
閉塞效果發生環6相對于支持層的砂土起制動部件的作用，被封閉入底板環5和閉塞效果發生環6之間的樁主體內的支持層的壓縮砂土和底板環5一起構成承受貫入阻力Rp的樁的支持底部。
在本發明的旋轉埋設樁中，閉端樁包括帶底板環的和無底板環的兩種，底板部在帶底板環5的開端樁中指底板環及管內土。在無底板環5的開端樁中看作樁前端部具有和鋼管壁厚相等的寬度的底板環，將該樁前端部另讀作底板環，上述底板部由該樁前端部及管內土構成。
首先，使用圖19說明旋轉埋設樁的施工方法，由載于樁主體1的頭部的重機的電機(無圖示)使樁主體1旋轉，同時由打樁機的推入裝置(無圖示)將樁主體1向地中推壓，則伴隨著貫入量S樁整體被向地中壓入。
此時，在圖13所示的開端樁中，底板環5的表觀面積部及管內土構成樁的支持底部，在圖18(a)所示的開端樁中，底板4的表觀面積部構成樁的支持底部，來自地基的反作用力即貫入阻力Rp作用于該支持底部。這里，表觀面積Ap在圖13所示的開端樁中在不閉塞管內土的情況下，由Ap＝π{(Do/2)2-(Di/2)2}求出。在圖18(a)所示的閉端樁的情況下及圖13所示的開端樁中閉塞管內土的情況下，由Ap＝π(Do/2)2求出。
作為使本發明的旋轉埋設樁的施工管理方法完成的前工序，如下闡述旋轉埋設樁的貫入機理。
若各用語和符號如下定義，則作用于樁頭部的能量和底板部釋放的能量的關系圖以圖19的方式說明。
示意性表示作用于樁頭部及底板部的力學狀態，則形成圖19所示的狀況。
LtS 基于上載荷重的向樁頭部的輸入能量2πTt 基于作用于樁頭部的力矩的向樁頭部的輸入能量RpS 由底板部的貫入在前端部消耗的能量αRpπDp′基于底板環和地基的摩擦所釋放的能量α(Rp-Lb)πDw′基于葉片和地基的摩擦所釋放的能量c(Rp-Lb)(P-S)基于葉片的強制向上變形的地基的耗能量Qwh·πw′基于水平刀尖阻力的耗能QwvS 基于垂直刀尖阻力的耗能這些能量的平衡如下。
a(LtS+2πTt)＝LbS+2πTb＝RpS+αRpπDp′+α(Rp-Lb)πDw′+c(Rp-Lb)(P-S)+QwhπDw′+QwvS(11)這樣，得到Rp＝[2πTb+Lb{(1-c)S+cP+απDw′}-QwhπDw′-QwvS]/{(1-c)S+cP+απ(Dp′+Dw′)} (12)的計算式。
如該(12)式所示，貫入阻力Rp由鉆孔試驗等推定的α，和作為設計值提供的底板或底板部的作用圓的直徑Dp′、葉片作用圓的直徑Dw′，和作為施工管理項目測定的力矩Tt、上載荷重Lt、貫入量S計算的。由葉片的強制向上變形決定的系數c是自由鉆孔試驗等得到的地基的物性值和貫入量的關系得到的。因此，(2)式所示的參數可在施工前的工序或在施工過程中在地上隨時測定或由施工后的所有的樁的貫入阻力測定，可高精度進行基礎樁的品質保證。
其次，求本發明第十六方面所述的樁的前端支持力Qu的公式為
Qu＝(Rp/d)×{1+e(Au/Ap)} (13)，如該(13)式所示，樁的前端支持力Qu是由系數α，和由形狀決定的僅只葉片的投影面積Aw、底板部或底板環的投影面積Ap、底板或底板部的作用圓的直徑Dp′、及葉片作用圓的直徑Dw′，和作為施工管理項目測定的力矩Tt、上載荷重Lt及貫入量S計算的，這些參數可在施工前的工序或在施工過程中在地上隨時測定，所以可測定施工后的所有的樁的前端支持力，高精度進行基礎樁的品質保證。底板部的閉塞率由開端樁的閉塞效果提供，是可根據本來進入底板環的內徑及管內的支持層的土而預定的數值。可由本方法推定的Rp作為也考慮了該閉塞率的效果的貫入阻力而評價。修正系數e和d是根據打擊停止時的狀況特別是最終的貫入量而提供的，其變動范圍為0＜e≤1，0＜d≤1。因此，樁的前端支持力Qu可由施工記錄推定。
求在本發明的第十七方面中所述的樁的前端拉拔耐力Qup的公式為Qup≥Rp-Lb (14)，如該(14)式所示，樁的前端拉拔耐力Qup是由系數α，和由形狀決定的僅只葉片的投影面積Aw、底板部或底板環的投影面積Ap、底板或底板部的作用圓的直徑Dp′、及葉片作用圓的直徑Dw′，和作為施工管理項目測定的力矩Tt、上載荷重Lt及貫入量S計算的，這些參數可在施工前的工序或在施工過程中在地上隨時測定，所以可測定施工后的所有的樁的前端支持力，高精度進行基礎樁的品質保證。
圖21(a)、(b)、(c)是顯示本發明的實施例的操作順序的操作順序圖，圖22是顯示同實施例的樁的旋轉壓入施工裝置整體的示意圖，表1是使用圖22所示的樁的旋轉壓入施工裝置使樁旋轉并壓入地基后的試驗結果，是顯示貫入效率降低后再恢復了的狀態的特征出現的一例的施工記錄表。
圖22是顯示樁的旋轉壓入施工裝置51的圖，履帶車52的前部以垂直保持的方式設置有縱向導桿(縱導向部件)53。由測力傳感器構成的吊荷重測定裝置57的下部固定于螺旋鉆驅動裝置(土螺鉆)55的上端部，在該吊荷重測定裝置57的上部連接有螺旋鉆側鋼絲繩(吊下用鋼絲繩)54的一端部，該螺旋鉆側鋼絲繩54卷繞于分別安裝在固定于導桿53上部的支持桿及導桿53中間部的滑輪64a、64b及安裝在履帶車主體上的滑輪65而繞于卷取滾筒56上。
所述螺旋鉆55沿導桿53的導槽(省略圖示)可上下自如升降地設置著。所述螺旋鉆55的下部安裝有由測力傳感器構成的壓入荷重測定裝置58，所述壓入荷重測定裝置58的下部連接有壓入側鋼絲繩(壓入用鋼絲繩)59的一端部，該壓入側鋼絲繩59卷繞于安裝在導桿53下部的滑輪66上而繞于卷取滾筒60上。所述卷取滾筒56、60前后位置錯開分別獨立，分別由驅動裝置(圖略)驅動正轉或反轉。
通過利用由驅動裝置驅動旋轉的卷取滾筒60卷取壓入側鋼絲繩59，由壓入側鋼絲繩59使螺旋鉆55向下承載荷重，經由螺旋鉆55及安裝于其上的夾頭61使樁1及樁前端部的葉片2承載壓入荷重。
另外，利用設于所述螺旋鉆55的下部的夾頭61，鋼管樁1被吊下、把持，在該鋼管樁1的下端部設有螺旋狀挖掘葉片2。
在圖21、22中，鋼管樁1為樁徑609.6mm，葉片直徑，914.4mm，葉片節距214mm，在該施工條件下進行挖掘試驗，其結果示于表1。
表1施工記錄表樁直徑609.6(mm)、葉片直徑914.4(mm)、葉片節距214(mm)

上載荷重(t)拉伸側螺旋鉆側鋼絲繩張力壓入側壓入用鋼絲繩張力+螺旋鉆自重表1中，各值為自上段深度至該段深度的平均值。在深度8.9m使樁反轉，同時拉起0.5m。另外，在表1中，上載荷重(t)在拉拔側為螺旋鉆側鋼絲繩張力，在壓入側為壓入用鋼絲繩張力加螺旋鉆自重后的值。向下的合力為壓入側的上載荷重(t)減去拉拔側的上載荷重(t)的值。
圖21中的(a)、(b)、(c)的狀態是和表1的關系，分別表示下述狀態。
(i)使鋼管制的埋設樁1旋轉推進，同時壓入地基100直至深度8～9m附近。
(ii)樁從深度8.5m至貫入量9m幾乎為空轉。
在樁深度8.5m使樁1反轉拉起0.5m。(圖21(b))(iii)通過將壓入側鋼絲繩59卷取到卷取滾筒60上，在向樁1的樁頭附加了向下的荷重的狀態下，使鋼管樁1旋轉推進同時使其下降，在深度9m處上載荷重61t(噸)，使其大于貫入量207mm地挖掘貫入，解除空轉狀態，恢復到可順暢地挖掘貫入的狀態。(圖21(c))這是基于下述的理由。
即，在樁前端部的葉片2的推進力喪失而形成空轉狀態的情況下，通過使鋼管樁1反轉，同時將其拉回適當距離，可以使如圖23所示的樁下部的砂土101由壓密狀態松散開，并且使位于葉片上面部的砂土102強制性落下埋入葉片下面部的間隙69。
在將樁1沿圖23所示的箭頭A方向拉回(拉拔)適當距離時，空隙部分自周壁地基100形成負壓，使該部分的地下水壓降低，因此，自下部地基產生向上浸透流70，也可以使樁下端面的前端地基的強度降低。即，葉片對地基的咬入量及咬入深度變大。可形成比較松軟的地基。在形成這樣的地基的基礎上，通過向樁頭施加荷重并再次使其旋轉推進，可以取得比地基對樁下端的阻力更大的使樁向推進方向移動的推進能量，促進樁向由難于貫入狀態的地基的改善后的地基貫入。
由于僅通過使鋼管樁進行某種程度的反轉并進行拉回操作，就可以消除空轉狀態形成正常移動的挖掘推進，所以可以提高貫入效率，從而縮短施工工期，同時可降低施工成本。
另外，在使長的旋轉壓入用鋼管樁旋轉并壓入時，當該樁的貫入量在多個深度水平顯著鈍化時，只要適當地實施本發明即可。
在上述實施例中，顯示了旋轉壓入用鋼管樁的下端開口的實施例，但本發明也可實施于旋轉壓入用鋼管樁的下端閉塞的樁。
圖24是顯示本發明的實施形態的管樁貫入裝置及施工順序。
圖22所示的管樁貫入裝置51由樁1和螺旋鉆螺桿73、和分別驅動該旋轉埋設樁1和螺旋鉆螺桿73旋轉的圖22、圖25所示的雙環型鉆采機55(電機)構成。鉆采機55由使樁1旋轉的樁驅動部81和可使螺旋鉆73正反轉的螺旋鉆驅動部82構成。
樁1在開端的樁主體1的下方外側具有挖掘地基的葉片2。
螺旋鉆螺桿73在插入樁1中的螺旋鉆桿軸75上以適當的長度將內挖用的螺旋狀葉片76設于螺旋鉆軸75的下方。螺旋狀葉片76相對挖掘葉片2反卷。
在螺旋鉆軸75的螺旋狀葉片76上方的適當的部位有時也設有適當數量的用于保持螺旋鉆螺桿73的垂直性的穩定器77。
利用圖24(a)、(b)、(c)、(d)說明施工順序。
圖中大的旋轉箭頭表示旋轉埋設樁1的旋轉方向，小的旋轉箭頭表示螺旋鉆螺桿73的旋轉方向。
最初的對松軟層①的壓、貫入時，樁1挖掘旋轉(正轉)，螺旋鉆螺桿73非挖掘旋轉(正轉)。或者螺旋鉆螺桿73停止也可以。
由挖掘葉片2挖掘的土被強制排到樁1的周圍，促進松軟層①的壓密、緊固、間隙水的排水等，強力進行地基的改良及加強樁1的支持力。此時，相對于螺旋鉆55的螺旋的朝向，挖掘葉片2反轉，所以土被螺旋鉆螺桿73推回，進入樁1內。(圖24(a))到達硬而薄的層即中間層后，使樁1照舊挖掘旋轉(正轉)，使螺旋鉆螺桿73挖掘旋轉(反轉)。挖掘的土由螺旋鉆螺桿73積極地導入管樁1內部。這樣，貫入阻力顯著降低，以低力矩短時間容易地向中間層推進貫入。(圖24(b))通過中間層而對松軟層②的壓、貫入時，樁1挖掘旋轉(正轉)，螺旋鉆螺桿73非挖掘旋轉(正轉)。或者螺旋鉆螺桿73停止也可以。
由葉片2挖掘的土被螺旋鉆螺桿73推回，所以被強制排到樁1的周圍，促進松軟層②的壓密、緊固、間隙水的排水等，強力進行地基的改良及加強樁1的支持力。此時，相對于螺旋鉆的螺旋的朝向，挖掘葉片2反轉，所以土被螺旋鉆螺桿73推回，進入樁1內。(圖24(c))向堅硬的支持層的貫入時，使樁1照舊挖掘旋轉(正轉)，使螺旋鉆螺桿73挖掘旋轉(反轉)，進行由螺旋鉆螺桿73和葉片2進行的挖掘，進行埋入。或者進行到直至葉片2進入支持層為止。
埋入結束或者挖掘葉片2進入支持層后，在保持其反轉的狀態下拉拔螺旋鉆螺桿73，將其自樁1拉出。另外，通過在使其正轉的狀態下拉起螺旋鉆螺桿73，可使土落入管樁內，可不進行砂土的處理。當然也可以不使螺旋鉆螺桿73旋轉而將其拉出。
螺旋鉆螺桿73的螺旋狀葉片6的長度為不使土自管樁頭向外排出，最好做成最大為樁主體內徑的5倍左右的長度。(圖24(d))在本發明中，在上述的內挖施工法中，當使埋設樁貫入支持層時，也可以使挖掘的土進入埋設樁內同時自螺旋鉆前端噴射灰泥漿、水泥漿等固化材料，使其和埋設樁前端部分固化為一體，進行支持層的固定、止打。該施工法在內挖施工法中是為增加埋設樁的支持力而實施的，本發明中可任意地采用如下的施工法，例如擴大挖掘埋設樁前端部的周邊地基，以灰泥漿等置換該部分，或利用基于高壓的灰泥漿的壓入使埋設樁端部周邊的地基的強度增大，從而增加埋設樁前端支持力的施工法，或者比埋設樁稍大地挖掘，以水泥漿等埋入地基和埋設樁之間，包括周面摩擦力也增加的施工法等。通過采用這些施工法可不需要大的挖掘面積而得到所需的支持力，可進一步提高施工效率。另外，在采用所述內挖施工法時，也可援用本發明規定的施工管理方法，這種情況下，僅需變更補正系數即可適用。
本發明的旋轉埋設施工方法也可適用于在挖掘被稱作場所打樁的樁造成用的縱孔后流入混凝土造成鋼筋混凝土樁的方法。該施工法如圖26(a)～(e)所示，將短的帶螺旋葉片的鋼管前端部90卡合于旋轉埋設樁1的前端，向樁1主體施加旋轉而使其埋設于地中。然后，在確認得到了規定的力矩后，解除所述前端部90和旋轉埋設樁1的卡合，只將分離前端部90留于支持層。另外，最好實現對支持層大致1Dw(1Dw為葉片直徑)的貫入，即使不能實現貫入，通過僅需樁的力矩管理也可鑒定貫入。該作業結束后，將鋼筋架91插入樁1內，然后，將混凝土導管92插入樁1內，降至前端部，使混凝土自混凝土導管92的前端流入設置。與此同時，緩緩將旋轉埋設樁1及混凝土導管92拉起打設上方部的混凝土，結束作業。
另外卸開所述帶螺旋葉片鋼管前端部90和旋轉埋設樁1的卡合的機構有種種方法，但只要是作為板牙狀或卡盤狀的卡合部可通過與通常的旋轉方向的反轉解開卡合的機構就可以。
實施例下面說明在實際的施工現場應用上述算式的實施例。
(實施例1)就本發明第十一～第十四方面的實施例進行說明。
顯示在直徑406.4mm的鋼管樁中，求貫入阻力，同時根據該值控制繼續貫入及結束貫入進行施工的例子。
該鋼管樁的其他條件為底板的作用圓直徑Dp′為270.9mm，葉片的作用圓的直徑Dw′為514.8mm，形成與樁中心軸垂直的面的葉片的角度θ為5度，設計貫入阻力預計為97.0t。
施工時，設地基與鋼板的摩擦系數α為0.3，垂直刀尖阻力系數γ為0.03，上載荷重Lt及力矩Tt對樁前端的傳達率a為0.9，由于水平刀尖阻力Qwh為極小的值所以可以忽略，測定貫入阻力值的變化的結果示于圖14(a)。由于在深度達到11.5m之前貫入阻力為小于設計貫入阻力的值，故可繼續貫入。在深度11.5m處，作用于樁頭的上載荷重為13t，作用于樁頭的力矩Tt為14.5tm，貫入量S為10.5cm，貫入阻力Rp由(8)式求得為Rp＝97.5(t)，形成了比設計貫入阻力大的值，故結束貫入。
該情況下的樁前端支持力Qu如下求出。這里使用的鋼管樁的葉片的表觀面積Aw為0.162m2，底板部的表觀面積Ap為0.130m2。葉片部的有效率e為0.5。由樁的打擊停止時的貫入量(S＝10.5cm)決定的修正系數d為0.85，樁前端支持力Qu由(9)式求得為Qu＝186.4(t)。
另外，貫入阻力Rp為97.5t情況下的樁前端拉拔耐力Qup如下求得。
設上載荷重Lt對樁前端的傳達率a為0.9。施工時得到的上載荷重Lt為13t，故由(10)式求得樁前端拉拔耐力Qup為Qup≥85.8(t)。
(實施例2)就本發明第十一～第十四方面的另一實施例進行說明。
顯示在直徑508.0mm的鋼管樁中，求貫入阻力，同時根據該值控制繼續貫入及結束貫入進行施工的例子。
該鋼管樁的其他條件為底板的作用圓直徑Dp′為338.7mm，葉片的作用圓的直徑Dw′為790.2mm，形成與樁中心軸垂直的面的葉片的角度θ為5度，設計貫入阻力預計為136.8t。
施工時，設地基與鋼板的摩擦系數α為0.3，垂直刀尖阻力系數γ為0.03，上載荷重Lt及力矩Tt對樁前端的傳達率a為0.9，由于水平刀尖阻力Qwh為極小的值所以可以忽略，測定貫入阻力值的變化的結果示于圖14(b)。由于在深度達到48.0m之前貫入阻力為小于設計貫入阻力的值，故可繼續貫入。在深度48.0m處，作用于樁頭的上載荷重為14t，作用于樁頭的力矩Tt為32.9tm，貫入量S為13.0cm，貫入阻力Rp由(8)式求得為Rp＝148.5(t)，形成了比設計貫入阻力大的值，故結束貫入。
該情況下的樁前端支持力Qu如下求出。這里使用的鋼管樁的葉片的表觀面積Aw為0.608m2，底板部的表觀面積Ap為0.203m2。葉片部的有效率e為0.4。由樁的打擊停止時的貫入量(S＝13.0cm)決定的修正系數d為0.9，樁前端支持力Qu由(9)式求得為Qu＝363.0(t)。
另外，貫入阻力Rp為148.5t情況下的樁前端拉拔耐力Qup如下求得。
設上載荷重Lt對樁前端的傳達率a為0.9。由于施工時得到的上載荷重Lt為14t，故由(10)式求得樁前端拉拔耐力Qup為Qup≥135.9(t)。
(實施例3)就本發明第十一～第十四方面的又一實施例進行說明。
顯示在直徑609.6mm的鋼管樁中，求貫入阻力，同時根據該值控制繼續貫入及結束貫入進行施工的例子。
該鋼管樁的其他條件為底板的作用圓直徑Dp′為406.4mm，葉片的作用圓的直徑Dw′為772.2mm，形成與樁中心軸垂直的面的葉片的角度θ為5度，設計貫入阻力預計為218.2t。
施工時，設地基與鋼板的摩擦系數α為0.3，垂直刀尖阻力系數γ為0.03，上載荷重Lt及力矩Tt對樁前端的傳達率a為0.9，由于水平刀尖阻力Qwh為極小的值所以可以忽略，測定貫入阻力值的變化的結果示于圖14(c)。由于在深度達到29.0m之前貫入阻力為小于設計貫入阻力的值，故可繼續貫入。在深度29.0m處，作用于樁頭的上載荷重為26t，作用于樁頭的力矩Tt為85.0tm，貫入量S為18.0cm，貫入阻力rp由(8)式求得為Rp＝365.4(t)，形成了比設計貫入阻力大的值，故結束貫入。
該情況下的樁前端支持力Qu如下求出。這里使用的鋼管樁的葉片的表觀面積Aw為0.365m2，底板部的表觀面積Ap為0.292m2。葉片部的有效率e為0.5。由樁的打擊停止時的貫入量(S＝18.0cm)決定的修正系數d為0.95，樁前端支持力Qu由(9)式求得為Qu＝625.0(t)。
另外，貫入阻力Rp為365.4t情況下的樁前端拉拔耐力Qup如下求得。
設上載荷重Lt對樁前端的傳達率a為0.9。由于施工時得到的上載荷重Lt為26t，故由(10)式求得樁前端拉拔耐力Qup為Qup≥342.0(t)。
下面，參照附圖以實施例4至實施例7說明本發明第十一及第十四方面所述的本發動旋轉壓入樁的實施例。
(實施例4)圖13及圖15、圖16所示的本發明的實施例4為開端樁，底板環5焊接于鋼管制的樁主體1的端面上。作為葉片，使用一片一卷的螺旋狀葉片，焊接于底板環5和樁主體1的外側面上。作為葉片2的下端部分的突出部2a自底板環5的下面5c只突出相當于葉片2的厚度的量，延伸部2d貫穿底板環5的半徑方向的全部寬度焊接于底板環5上。延伸部2d與前端部2a一起構成挖掘刀，延伸部2d可以和葉片2的前端部2a構成一體，也可以與葉片2分體構成。
(實施例5)圖17所示的本發明的實施例5也是開端樁，底板環5焊接于鋼管制的樁主體1的端面上。作為葉片，使用2片半卷的螺旋狀葉片，焊接于底板環5和樁主體1的外側面上。作為葉片2的下端部分的突出部2a自底板環5只突出相當于葉片2的厚度的量，各延伸部2d貫穿半徑方向的全部寬度焊接于底板環5上。延伸部2d與前端部2a一起構成挖掘刀。
(實施例6)圖18(a)所示的本發明的實施例6為閉端樁，底板4焊接于鋼管制的樁主體1的端面上。作為葉片，使用一片一卷的螺旋狀葉片，焊接于底板4和樁主體1的外側面上。作為葉片2的下端部分的前端部2a自底板4的下面只突出相當于葉片2的厚度的量，延伸部2d只以半徑長度的量焊接于底板4的半徑方向上。延伸部2d與前端部2a一起構成挖掘刀，延伸部2d可以和葉片2的前端部2a構成一體，也可以與葉片2分體構成。
(實施例7)下面說明本發明第十五～十七方面的實施例。
顯示在直徑500mm的開端鋼管樁中，求貫入阻力，同時根據該值控制繼續貫入及結束貫入進行施工的例子。
該鋼管樁的其他條件為底板的作用圓直徑Dp′為333mm，葉片的作用圓的直徑Dw′為633mm，設計貫入阻力計算為176.4t。
施工時，設地基與鋼板的摩擦系數α為0.4，上載荷重Lt及力矩Tt對樁前端的傳達率a為0.9，由于水平刀尖阻力及垂直刀尖阻力為極小的值所以可以忽略，測定貫入阻力值的變化的結果示于圖20(a)。由于在深度達到13.5m之前貫入阻力為小于設計貫入阻力的值，故繼續貫入。在深度13.5m處，作用于樁頭的上載荷重為25.0t，作用于樁頭的力矩Tt為40tm，貫入量S為15cm，貫入阻力Rp由(2)式求得為Rp＝178.5(t)，形成了比設計貫入阻力大的值，故結束貫入。
該情況下的樁前端支持力Qu如下求出。這里，使用的鋼管樁的葉片的表觀面積Aw為0.245m2，底板部的表觀面積Ap為0.196m2。葉片部的有效率e為0.4。由樁的打擊停止時的貫入量(S＝15cm)決定的修正系數d為0.9，樁前端支持力Qu由(13)式求得為Qu＝297.5(t)。
另外，貫入阻力Rp為178.5t情況下的樁前端拉拔耐力Qup如下求得。
設上載荷重Lt對樁前端的傳達率a為0.9。施工時得到的上載荷重Lt為25.0t，故由(14)式求得樁前端拉拔耐力Qup為Qup≥156.0(t)。
(實施例8)下面說明本發明第十五～十七方面的另外的實施例。
顯示在直徑400mm的開端鋼管樁中，求貫入阻力，同時根據該值控制繼續貫入及結束貫入進行施工的例子。
該鋼管樁的其他條件為底板的作用圓直徑Dp′為267mm，葉片的作用圓的直徑Dw′為622mm，設計貫入阻力計算為113.0t。
施工時，設地基與鋼板的摩擦系數α為0.4，上載荷重Lt及力矩Tt對樁前端的傳達率a為0.85，由于水平刀尖阻力及垂直刀尖阻力為極小的值所以可以忽略，測定貫入阻力值的變化的結果示于圖20(b)。由于在深度達到27.0m之前貫入阻力為小于設計貫入阻力的值，故繼續貫入。在深度27.0m處，作用于樁頭的上載荷重為15.0t，作用于樁頭的力矩Tt為26.5tm，貫入量S為10cm，貫入阻力Rp由(2)式求得為Rp＝119.0(t)，形成了比設計貫入阻力大的值，故結束貫入。
該情況下的樁前端支持力Qu如下求出。這里使用的鋼管樁的葉片的表觀面積Aw為0.377m2，底板部的表觀面積Ap為0.126m2。葉片部的有效率e為0.3。由樁的打擊停止時的貫入量(S＝10cm)決定的修正系數d為0.8，樁前端支持力Qu由(13)式求得為Qu＝282.2(t)。
另外，貫入阻力Rp為119.0t情況下的樁前端拉拔耐力Qup如下求得。
設上載荷重Lt對樁前端的傳達率a為0.85。施工時得到的上載荷重Lt為15.0t，故由(14)式求得樁前端部拉拔耐力Qup為Qup≥106.2(t)。
在產業上利用的可能性如上所述，在本發明的旋轉埋設樁中，由于使樁主體的前端打開或閉塞，在樁主體的前端部的外側面上設置一片或多片葉片，在其前端部安裝挖掘刀，故在地基強度急增時挖掘力、推進力增大、表觀上的前端阻力減小，使貫入變得容易。并且，雖然貫入時會促進閉塞效果增大貫入阻力，但此時推進力也增大，足以進行貫入。這樣，可提高施工效率，也可充分確保樁前端的支持力。
本發明只要在旋轉埋設樁施工前或施工過程中，測定記錄好特定的各參數，在施工中，在地上記錄所有可測定的數據，通過將這些測定結果代入所述的算式中就可以容易且確實地算出貫入阻力，所以與現有的樁施工法比作為基礎樁可高精度進行符合設計的品質、性能保證。
并且，由于可高精度地測定樁的前端支持力和樁的前端部拉拔耐力，所以可提供具有優良品質、性能的基礎樁。
權利要求
1.一種旋轉埋設樁的施工方法，其特征在于，使前端部具有葉片的旋轉埋設樁推進、旋轉，同時壓入地基，當所述旋轉埋設樁的貫入顯著鈍化時，使所述旋轉埋設樁倒轉，同時拔出適當距離，然后再次使所述旋轉埋設樁推進、旋轉，同時壓入地基。
2.如權利要求1所述的旋轉埋設樁的施工方法，其特征在于，當所述旋轉埋設樁的貫入顯著鈍化時，使所述旋轉埋設樁倒轉，同時至少向上方拔出葉片節距以上，然后，在向樁頭施加了向下的荷重的狀態下，再次使所述旋轉埋設樁推進、旋轉，同時壓入地基。
3.如權利要求2所述的旋轉埋設樁的施工方法，其特征在于，該方法在旋轉埋設樁的施工方法中并用內挖施工法，在地基的松軟的層中，使旋轉埋設樁挖掘、旋轉、壓入，同時將挖掘的土強制排到所述樁的周圍，以使土不進入該樁內，在地基堅硬的中間層或支持層等中，進行內挖，同時使挖掘的土進入所述樁內。
4.如權利要求3所述的旋轉埋設樁的施工方法，其特征在于，該方法在上述內挖施工法中，當埋設樁向支持層貫入時，使挖掘的土進入埋設樁內，同時，自螺旋鉆前端噴射灰泥漿、水泥漿等固化材料，使其和埋設樁前端部分成一體固化，固定支持層并停止打擊。
5.如權利要求4所述的旋轉埋設樁的施工方法，其特征在于，該方法向在開端或閉端的旋轉埋設樁主體的前端側外設置挖掘葉片而構成的樁的內部，插入內挖用的螺旋鉆，該內挖用的螺旋鉆通過設置與該樁的旋轉分別控制旋轉的自下方開始適當長度的螺旋狀葉片而構成，在地基的松軟的層中，使所述樁挖掘、旋轉、壓入，由所述挖掘葉片挖土，同時，將該土強制排到所述樁主體的周圍，并且，使所述鉆的旋轉停止而壓入或非挖掘旋轉地壓入以不使土進入所述樁內，在中間層或支持層等地基堅硬的層中，使所述鉆挖掘旋轉，使挖掘的土進入所述樁內。
6.如權利要求4所述的旋轉埋設樁的施工方法，其特征在于，該旋轉埋設樁包括在開端或閉端的旋轉埋設樁主體的下方外側具有挖掘地基的挖掘葉片的樁；螺旋鉆，在插入該樁中的螺旋鉆軸上，在該螺旋鉆軸的下方以適當的長度具有內挖用的螺旋狀葉片；管樁驅動部，使所述樁旋轉；螺旋鉆驅動部，可使所述螺旋鉆正反旋轉，在地基的松軟的層中，使所述樁挖掘旋轉、壓入，由所述挖掘葉片挖土，同時，將該土強制排到所述管樁主體的周圍，并且，使所述螺旋鉆的旋轉停止而壓入或非挖掘旋轉地壓入以不使土進入所述樁內，在地基堅硬的中間層或支持層等中，使所述螺旋鉆挖掘旋轉，使挖掘的土進入所述樁內，在結束管樁的貫入后，將所述螺旋鉆自該樁拔出。
全文摘要
一種旋轉埋設開端樁，在地基強度急增時表觀上的前端阻力減小而使貫入推進容易，同時最終得到的支持力也大。其具體方法是使由鋼管或其他材料的中空管構成的樁主體的前端開放，在樁主體的前端部的外側面上設置一片或多片葉片。也可使葉片的前端部自樁主體的前端面向下方突出。一種旋轉壓入樁的施工管理方法，其中旋轉壓入樁在樁下端部的外側面上具有一片或多片葉片，其特征在于，施工時，由施加于樁頭部的輸入能量和在底板部釋放的消耗能量的平衡求底板部的貫入阻力Rp，同時，根據該貫入阻力控制所述旋轉壓入樁的繼續貫入及/或貫入結束。
文檔編號E02D11/00GK1510218SQ0313648
公開日2004年7月7日 申請日期1999年3月10日 優先權日1998年3月10日
發明者佐伯英一郎, 大木仁, 竹田智樹, 樹 申請人:新日本制鐵株式會社