スクリュー杭

スクリュー杭は、スクリュー杭、スクリュー橋脚、スクリューアンカー、スクリュー基礎、地中スクリュー、らせん杭、 らせん橋脚、またはらせんアンカーとも呼ばれ、深い基礎を建設するために使用される鋼製のねじ込み式杭および地中アンカーシステムです。スクリュー杭は通常、高強度鋼^[1]から製造され、らせん状のフライトを備えたさまざまなサイズの管状中空セクションを使用します。

杭軸は構造物の荷重を杭に伝えます。杭軸には、現場の地盤条件に合わせてらせん状の鋼板が溶接されます。らせんは、指定されたピッチでプレス成形することも、杭軸に指定されたピッチで溶接された平板のみで構成することもできます。らせんの数、直径、杭軸上の位置、鋼板の厚さは、すべて次の要素の組み合わせによって決まります。

1. 複合構造設計荷重要件
2. 地質工学パラメータ
3. 環境腐食パラメータ
4. 支持または拘束される構造物の最小設計寿命。

スクリューパイルの鋼製シャフトセクションは、製造地域の設計パラメータと建築基準に準拠します。

鋼鉄シャフト上に溶接されたらせんは、「らせんフライト」または単に「フライト」とも呼ばれ、土壌の状態に応じてサイズが異なります。

らせんアンカー、らせん杭、らせん橋脚にはいくつかの違いがありますが、これらの用語はしばしば同じ意味で使用されます。らせんアンカーは、らせん状の支持プレートを備えた伸縮可能な鋼鉄シャフトで構成されています。杭または橋脚は、垂直/水平方向の荷重に耐える、または伝達する強力な基礎要素を指します。アンカーは、壁のタイバックを拘束したり、転倒力に耐えるように作られた垂直の地面アンカーなどの張力用途にのみ使用される杭です。

杭は、一般的に、設計を検証するために設置中に到達したトルクを監視する油圧トルク モーター アタッチメントを備えた標準の無限軌道式または車輪式掘削機を使用して設置されます。機械は、スキッド ステアローダーから 5 トンから 80 トンの掘削機まで多岐にわたります。5,000 N⋅m から 500,000 N⋅m のトルク容量を持つ回転式油圧パワーヘッドは、さまざまなブーム構成を使用してカスタム装備されます。特殊な駆動アタッチメントがスクリュー杭を機械に接続します。工学設計の荷重と沈下結果を満たすには、正しい設置技術が重要です。技術が不適切だと、杭の全体的な性能が低下する可能性があります。

スクリュー杭は、1848年にアイルランドの土木技師アレクサンダー・ミッチェルがCivil Engineer and Architect's Journalの論文で初めて説明しましたが、この時点ではらせん杭がほぼ10年間使用されていました。^[2]スクリュー基礎は、1800年代に灯台の杭基礎として初めて登場し、^[3]港湾の桟橋に広く使用されました。1850年代から1890年代にかけて、スクリュー杭を使用して100を超えるスクリュー杭灯台が米国東海岸に建設されました。もともと鋳鉄または錬鉄で作られていたため、支持力と張力の容量が限られていました。

最近では、小型スクリュー杭に使用するための複合技術が開発され、特許を取得しました。複合材料は、小型スクリュー杭の製造と設置性能において、鋼鉄に比べて大きな利点があります。

スクリュー杭は広く使用されており、その用途は灯台から鉄道、通信、道路、および迅速な設置が求められる、または既存の構造物の近くで建築作業が行われる他の多くの産業にまで広がっています。

スクリュー杭の設置は住宅用途にも拡大しており、多くの住宅所有者が他の選択肢よりもスクリュー杭を選択しています。らせん杭基礎の一般的な用途には、住宅のデッキ、小屋、セメントパッド、プレフォーム階段、地盤梁などがあります。^[4]

現代のスクリュー杭の設計は、標準的な構造および地質工学の原理に基づいています。スクリュー杭の設計者は通常、さまざまな土壌プロファイルでのさまざまな圧縮杭と張力アンカー構成の現場テストを通じて開発された独自の設計ソフトウェアを使用します。腐食は、地中鋼の腐食に関する世界中のデータベースと組み合わせて、長期にわたる現場試験に基づいて対処されます。小径パイプを使用した一般的ならせん杭は、最大 300  kN の未計算軸方向荷重、地盤条件に応じて最大 200  kN の揚重荷重、最大 25  kN の横方向荷重を抑制できます。^[5]設置に大型の機器を必要とする大径シャフトパイプを使用した最新のスクリュー杭は、2500 kN を超える荷重に耐えることができます 。^[6]大きな荷重容量のスクリュー杭には、フラットハーフヘリックス、Bisalloy 切断チップとヘリックス、キャッププレート、さまざまなコンクリートまたは鋼構造物に接続するための鉄筋インターフェイスなど、さまざまなコンポーネントがあります。

ほとんどの業界では、コスト効率と、環境への影響の低減のため、スクリュー杭打ちの専門家が利用されています。基礎を地面に「ねじ込む」ということは、土壌の移動が少なくなるため、余分な土壌を現場から運び出す必要がなくなり、輸送コストが節約され、プロジェクトの 二酸化炭素排出量が削減されることを意味します。

スクリュー杭の主な利点としては、プロジェクト時間の短縮、設置の容易さ、天候への依存性の少なさ、アクセスの容易さ、二酸化炭素排出量の削減、基礎が不要になったときの撤去の容易さ、再利用性、作業員へのリスクの軽減、コストの削減などが挙げられます。

引張荷重と圧縮荷重の両方に適しているため、マスト、標識、擁壁などにも使用されます。