JP2015232216A - 杭施工治具、及び回転杭 - Google Patents

Abstract

【課題】簡易な構造で、回転杭に容易に取り付けることができ、回転杭を回転貫入することが可能な杭施工治具、及び、この杭施工治具によって施工される回転杭を提供する。
【解決手段】管状をなす軸部１０１を有する回転杭１００を、地盤に回転貫入する杭施工治具１であって、軸部１０１の周方向に複数に分割された外側分割片１０を有して全体で管状の部材を形成するとともに、軸部１０１を外側から覆って軸部１０１に接触可能な外装体５と、外側分割片１０同士を互いに近接する方向に締め付ける締付力Ｆ１を付与する締結部６と、外側分割片１０の外面１０ｂに外側分割片１０と一体に設けられ、軸部１０１の周方向の一部で軸部１０１の径方向外側に向けて突出し、回転杭１００を回転貫入させる施工装置からの回転力を受けるコマ部７と、を備えている。
【選択図】図２

Description

本発明は、地盤に回転杭を回転貫入する際に用いる杭施工治具、及び、この杭施工治具によって施工される回転杭に関する。

従来、建築物、道路、鉄道高架橋、橋台、鉄塔等の土木構造物等の上部構造を支持するため、また、地滑りの防止のために地盤に回転貫入されて設置される回転杭（鋼管杭）が知られている。

このような回転杭には、例えば特許文献１に示すように、内周面や外周面に径方向外側に突出するコマと呼ばれる突起物（係合部）が設けられている。そして、施工装置の回転力をこの突起物によって受けることで、施工装置から回転杭に回転力を伝達可能となっている。

特開２００８−１６９６１８号公報

しかしながら、このような突起物は、素管の鋼管に溶接によって接合して設けられることが一般的である。このため、突起物を接合する手間が必要となり、コストアップにつながっている。さらに、突起物を溶接して接合する場合には、鋼管にある程度の肉厚が必要となり、材料費や重量が増大してしまうといった問題がある。このため、このような突起物を設けずに回転杭を回転貫入できるようにする手法が求められている。

本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであって、簡易な構造で、回転杭に容易に取り付けることができ、回転杭を回転貫入することが可能な杭施工治具、及び、この杭施工治具によって施工される回転杭を提供する。

本発明は、上記課題を解決するために、以下の手段を採用する。
即ち、本発明の一の態様に係る杭施工治具は、管状をなす軸部を有する回転杭を、地盤に回転貫入する杭施工治具であって、前記軸部の周方向に複数に分割された外側分割片を有して全体で管状の部材を形成するとともに、前記軸部を外側から覆って該軸部に接触可能な外装体と、前記外側分割片同士を互いに近接する方向に締め付ける締付力を付与する締結部と、前記外側分割片の外面に該外側分割片と一体に設けられ、前記軸部の周方向の一部で該軸部の径方向外側に向けて突出し、前記回転杭を回転貫入させる施工装置からの回転力を受けるコマ部と、を備えることを特徴とする。

このような杭施工治具によれば、複数に分割された外装体を締結部によって締め付けることで外装体を軸部の外周面に密着させることができる。従って、軸部と外装体との間に摩擦力を発生させることができ、施工装置からの回転力が外装体に付与された際に、この摩擦力によって軸部と施工装置との間の相対回転が規制され、施工装置からの回転力を伝達可能となる。また、外装体は分割された外側分割片により構成されているので、外装体が一体となっている場合の外装体全体に比べて、各々の外側分割片は小さく、軽く、外装体の運搬や軸部への取り付けが容易となる。さらに、単純な分割構造の外装体を用いていることで、構造がシンプルであり、製造コストを抑えることができる。

また、上記の杭施工治具は、前記軸部の内側に挿入されて、該内側から該軸部の径方向外側に向かって該軸部に押圧力を付与する内装体をさらに備えていてもよい。

このような内装体を設けることで軸部を内側から押圧することが可能となり、軸部を外装体に押し付けることで、これら軸部と外装体との密着性を向上できる。よって、軸部と外装体との間にさらに大きな摩擦力を発生させることができ、施工装置からの回転力をより効果的に軸部に伝達可能となる。

また、前記内装体は、前記押圧力を調整可能となっていてもよい。

このように押圧力を調整できることで、軸部の寸法精度等の影響を受けることなく、効果的に軸部を外装体に密着させることができ、軸部と外装体との間に摩擦力を発生させることができる。

さらに、前記内装体は、前記締結部によって付与される前記締付力の作用方向とは、前記径方向に異なる方向に前記押圧力が作用するように、該押圧力を付与してもよい。

仮に、押圧力の方向と締付力の方向とが一致している場合には、その一致している部分のみに力が集中してしまうため、軸部と外装体と密着性を十分に得ることができない可能性があるが、押圧力の方向と締付力の方向とが異なることで、より効果的に軸部と外装体とを密着させ、摩擦力を発生させることができる。

また、前記内装体は、前記軸部の周方向に複数に分割された内側分割片を有して全体で管状の部材を形成するとともに前記軸部の内周面に接触可能な接触部と、前記内側分割片同士を前記径方向外側に向かって互いに離間する方向に押圧する押圧力を付与する押圧部と、を備えていてもよい。

このように、内装体として接触部を設けることで、軸部の内周面の周方向のより広い範囲にわたって押圧力を付与することが可能となる。また、内装体における接触部は分割された内側分割片により構成されているので、接触部が一体となっている場合の接触部全体に比べて、各々の内側分割片は小さく、軽くなり、内装体の運搬や軸部への取り付けが容易となる。さらに、単純な分割構造の内装体を用いていることで、構造がシンプルであり、製造コストを抑えることができる。

さらに、本発明の一の態様に係る回転杭は、上記の杭施工治具を用いて地盤に回転貫入されたことを特徴とする。

このような回転杭によれば、杭施工治具を用いることで、軸部と外装体との間に摩擦力を発生させ、この摩擦力によって施工装置からの回転力が伝達される。そして、軸部へ容易に取り付けられるとともに、製造コストを抑えながら回転貫入が可能となる。

請求項１の杭施工治具によると、外装体を設けることで、簡易な構造で、回転杭に容易に取り付けることができ、回転杭を回転貫入することが可能となる。

また、請求項２の杭施工治具によると、内装体を設けることで、効率よく回転杭を回転貫入することができる。

また、請求項３の杭施工治具によると、さらに効率よく、回転杭を回転貫入することができる。

また、請求項４の杭施工治具によると、さらに効率よく、回転杭を回転貫入することができる。

また、請求項５の杭施工治具によると、さらに効率よく、回転杭を回転貫入することができる。

さらに、請求項６の回転杭によると、簡易な構造であって、容易に取り付けることができる杭施工治具を用いることで、容易に回転貫入される。

本発明の実施形態に係る杭施工治具、及び、杭施工治具が取り付けられた回転杭を示す全体側面図である。 本発明の実施形態に係る杭施治具の上面図である。 本発明の実施形態に係る杭施治具の側面図である。 本発明の実施形態に係る杭施治具及び回転杭の上面に直交する断面の断面図であって、図２のＡ−Ａ断面を示す。

以下、本実施形態の杭施工治具１について説明する。
杭施工治具１は、回転杭１００に取り付けられて回転杭１００を地盤Ｇに回転貫入する治具である。
ここで、本実施形態で地盤Ｇに回転貫入される回転杭１００は、鋼管よりなる軸部１０１と、軸部１０１の外周面１０１ａに設けられた羽根部１０２とを有している。

軸部１０１は、軸線Ｏに沿って延在する例えば円形鋼管の素管であって、構造物の設計強度等に応じて外径、及び肉厚等の寸法は適宜変更される。

羽根部１０２は、軸部１０１の外周面１０１ａから径方向外側に突出し、軸部１０１が地盤Ｇに貫入される側となる先端から基端側に向かって軸線Ｏの方向に捩れるように形成された螺旋羽根である。本実施形態ではこの羽根部１０２は軸部１０１の先端から、軸部１０１の周方向に一周分だけ形成されている。
なお、この羽根部１０２は軸部１０１の軸線Ｏの方向の全域にわたって形成されていてもよい。また、軸線Ｏの方向に不連続となるように間隔をあけて形成されていてもよい。

図２から図４に示すように、杭施工治具１は、軸部１０１の基端に外側から取り付けられる外装体５と、外装体５に設けられた締結部６及びコマ部７と、軸部１０１の基端で内側に挿入された内装体３１とを備えている。

外装体５は、軸部１０１の周方向に複数（本実施形態では二つ）に分割された外側分割片１０を有し、これら複数の外側分割片１０全体で管状部材を形成するようになっている。
さらに、これら外側分割片１０の内面１０ａは、軸部１０１に取り付けられた状態で軸部１０１の外周面１０１ａに接触し、外装体５と軸部１０１とが同軸上に配置される。

ここで、外側分割片１０の内面１０ａが軸部１０１の外周面１０１ａに接触し、かつ、外側分割片１０に外力が加えられない状態では、外側分割片１０同士は互いに周方向に離間しており、外側分割片１０同士の間に隙間が形成されている。

締結部６は、各々の外側分割片１０から、外装体５の径方向外側に向かって突出する締結板部１２と、軸部１０１の周方向に隣接する外側分割片１０における締結板部１２同士を締結するボルト１５及びナット１６とを有している。

締結板部１２は、各々の外側分割片１０の周方向の両端部で、軸線Ｏの方向の全域にわたって径方向外側に突出する板状をなす第一板１３と、第一板１３と外側分割片１０の外面１０ｂとの間に形成されたコーナー部Ｃに設けられた板状をなす第二板１４とを有している。

第一板１３は、各々の外側分割片１０が軸部１０１に取り付けられた状態で、周方向に隣接する外側分割片１０のうちの一方における第一板１３と、他方における第一板１３とが周方向に対向して配置されるようになっている。

また、この第一板１３には、外側分割片１０の周方向に沿って板厚方向に貫通する貫通孔１３ａが形成されている。この貫通孔１３ａは、上記一方の外側分割片１０における第一板１３と、上記他方の外側分割片１０における第一板１３とが周方向に対向した状態で、軸線Ｏ方向に略同じ高さ位置に配置されるように、各々の第一板１３に形成されている。本実施形態では、この貫通孔１３ａは、軸線Ｏの方向に互いに離間して等間隔に三つが形成されている。

第二板１４は、第一板１３と交差（本実施形態では直交）するように、外装体５の周方向延びており、いわゆるリブの機能を有するリブ板となっている。さらにこの第二板１４は、第一板１３における貫通孔１３ａを軸線Ｏの方向の両側から挟むように、軸線Ｏの方向に互いに離間して複数（本実施形態では四つ）が設けられている。

そして、第二板１４の径方向外側を向く端面２２は、第一板１３の径方向外側を向く端面２１と面一になっている。より詳しくは、本実施形態では、第二板１４の端面２２は、第一板１３の端面２１に連続するように、外側分割片１０の外面１０ｂの接線方向に延びる面２２ａと、この面２２ａに連続して第一板１３から離間する方向に向かって、径方向外側から内側に向かって面取りされたように傾斜する面２２ｂとを有して構成されている。

ボルト１５は、互いに周方向に対向する第一板１３における貫通孔１３ａに挿通される。
ナット１６はボルトに螺合することで、周方向に対向する第一板１３同士を互いに近接する方向に締め付ける締付力Ｆ１を付与する。このような締付力Ｆ１によって、外側分割片１０同士が互いに近接するように引っ張られる。

コマ部７は、外側分割片１０から径方向外側に突出するように外側分割片１０と一体に軸線Ｏ方向の全域にわたって設けられている。このコマ部７は、各々の外側分割片１０における第一板１３同士の間となる周方向の中間位置に一つずつ配されている。従って、本実施形態では、各々の外側分割片１０に設けられたコマ部７は、軸線Ｏ回りに周方向に１８０度離間した位置に配されていることになる。

図１に示すように、軸部１０１の基端には、筒状の施工装置２００が覆うように設けられ、施工装置２００に設けられた突起部２０１がコマ部７に係合することで、施工装置２００からの回転力が軸部１０１に伝えられる。

図２及び図４に示すように、内装体３１は、軸部１０１の内側に挿入されて取り付けられ、軸部１０１の内周面１０１ｂに接触可能な接触部３２と、接触部３２を軸部１０１の内周面１０１ｂに押し付ける押圧部３３とを有している。

接触部３２は、軸部１０１の周方向に複数（本実施形態では二つ）に分割された内側分割片３５を有し、これら複数の内側分割片３５全体で管状部材を形成するようになっている。さらに、これら内側分割片３５は、軸部１０１に取り付けられた状態で、内側分割片３５の外面３５ａは軸部１０１の内周面１０１ｂに接触し、接触部３２と軸部１０１とが同軸上に配置される。

ここで、内側分割片３５の外面３５ａが軸部１０１の内周面１０１ｂに接触し、かつ、内側分割片３５に外力が加えられない状態では、内側分割片３５同士は互いに周方向に離間しており、内側分割片３５同士の間に隙間が形成されている。

そして接触部３２の分割位置が、外装体５の分割位置とは異なる位置に配されるように、内側分割片３５が軸部１０１の内側に挿入される。本実施形態では、この分割位置が外装体５と接触部３２とで、周方向に９０度ズレている。

各々の内側分割片３５は、軸線Ｏの方向から見て三日月状をなしており、内部は中空の骨組構造となっている。
より詳しくはこの内側分割片３５は、図２に示すように、軸部１０１の内周面１０１ｂに接触可能に、内周面１０１ｂに沿って湾曲する円弧状板４０と、円弧状板４０における周方向中央の位置から接触部３２の径方向内側に向かって、軸線Ｏとの間の中途位置まで突出するとともに、軸線Ｏの方向にわたって延びる平板状をなす第一縦仕切板４１とを有している。

また、内側分割片３５は、第一縦仕切板４１に平行に円弧状板４０から離間する方向に、円弧状板４０から突出して設けられた平板状をなす一対の第二縦仕切板４２を有している。
さらに、内側分割片３５は、これら第一縦仕切板４１及び第二縦仕切板４２に直交して軸線Ｏの方向に延び、一対の第二縦仕切板４２と円弧状板４０との間に空間Ｓ１を画成する第三縦仕切板４３と、円弧状板４０の周方向の端縁部から径方向の内側に向かって突出するとともに、軸線Ｏの方向に延びる平板状をなす端部板４６とを有している。

また、内側分割片３５は、各々の第二縦仕切板４２と第三縦仕切板４３との接続部分となる角部４３ａと端部板４６の径方向内側の端縁４６ａとを接続し、第二縦仕切板４２、端部板４６、及び円弧状板４０との間に空間Ｓ２を画成する一対の第四縦仕切板４４を有している。

さらに、内側分割片３５は、図４に示すように、第三縦仕切板４３及び第四縦仕切板４４と円弧状板４０との間にわたって設けられた横仕切板４５を有している。この横仕切板４５は、内側分割片３５における軸線Ｏの両端側の位置と、これらの間との計四か所に、軸線Ｏの方向に互いに離間して設けられている。

そして、接触部３２が軸部１０１に取り付けられた状態では、一方の内側分割片３５における第三縦仕切板４３及び第四縦仕切板４４と、他方の内側分割片３５における第三縦仕切板４３及び第四縦仕切板４４との間に、空間Ｓ３が画成されている。

押圧部３３は、内側分割片３５同士の間に画成された空間Ｓ３内に配されて、一方の内側分割片３５の第三縦仕切板４３から、他方の内側分割片３５の第三縦仕切板４３に向かって延びるボルト４７を有している。そして、一方の内側分割片３５における第三縦仕切板４３にボルト４７のボルト頭４７ａが溶接等によって接合されている。
また、押圧部３３は、ボルト４７に螺合するとともに、他方の内側分割片３５における第三縦仕切板４３に接触して設けられたナット４８を有している。

そして、これらボルト４７及びナット４８を有する押圧部３３は、軸線Ｏの方向に互いに離間して一対が設けられている。これら一対の押圧部３３は、本実施形態では横仕切板４５が設けられた軸線Ｏの方向の位置に対応する位置に設けられている。

押圧部３３は、ナット４８をボルト４７に対して相対回転させることで、ナット４８とボルト頭４７ａとの離間距離を変更可能となっており、一対の内側分割片３５に対して、径方向外側に向かって互いに離間する方向に押圧する押圧力Ｆ２を付与可能となっている。

そして、この押圧部３３によって付与される押圧力Ｆ２と、外装体５を締め付ける締結部６による締付力Ｆ１とが作用する方向は異なっており、本実施形態では、これらの力が直交する方向に作用するようになっている。

このような杭施工治具１によると、複数に分割された外側分割片１０を有する外装体５を締結部６によって締め付けることで、外側分割片１０が径方向内側に向かうように力が作用し、外側分割片１０が軸部１０１に押し付けられる。従って、外装体５を軸部１０１の外周面１０１ａに密着させることができ、軸部１０１と外装体５との間に摩擦力を発生させることができる。

そして、施工装置２００の突起部２０１からコマ部７に軸線Ｏ回りの回転力が付与されると、軸部１０１と外装体５との間の摩擦力によって軸部１０１と施工装置２００との間の相対回転が規制されるため、施工装置２００からの回転力を軸部１０１に伝達可能となる。

また、外装体５は、分割された外側分割片１０により構成されているので、各々の外側分割片１０は、外装体５が一体となっている場合の外装体５全体に比べて、各々の外側分割片１０は小さく、軽くなり、運搬や軸部１０１への取り付けが容易となる。

さらに、外装体５には、単純な分割構造を採用していることで、構造がシンプルであり、製造コストを抑えることができる。

さらに、内装体３１を設けることで、軸部１０１を内側から押圧することが可能となり、軸部１０１を外装体５に向けて押し付けることで、これら軸部１０１と外装体５との密着性をさらに向上できる。よって、さらに大きな摩擦力を軸部１０１と外装体５との間に発生させることができ、施工装置２００からの回転力をより効果的に伝達可能となる。この結果、さらに効率よく回転杭１００を回転貫入することができる。

仮に、内装体３１の押圧力Ｆ２の方向と外装体５の締付力Ｆ２の方向とが一致している場合には、その一致している部分のみに力が集中してしまうため、軸部１０１と外装体５と密着性を十分に得ることができない可能性がある。
しかしながら本実施形態では、押圧力Ｆ２の方向と締付力Ｆ１の方向とが異なることで、これら押圧力Ｆ２と締付力Ｆ１とを効果的に作用させることができ、効果的に軸部１０１と外装体５とを密着させ、摩擦力を発生させることができる。

さらに、内装体３１として接触部３２を設けることで、軸部１０１の内周面１０１ｂの周方向のより広い範囲（例えば、周方向の全域）にわたって押圧力Ｆ２を付与することが可能となる。

また、内装体３１の接触部３２は分割された内側分割片３５により構成されているので、各々の内側分割片３５は、内装体３１が一体となっている場合の接触部３２全体に比べて、各々の内側分割片３５は小さく、軽くなり、運搬や軸部１０１への取り付けが容易となる。さらに、内装体３１の接触部３２として単純な分割構造を採用していることで、構造がシンプルであり、製造コストを抑えることができる。

また、外装体５にはリブ板として第二板１４が設けられていることで、第一板１３同士を締結部６によって締め付けた際に、第一板１３が変形してしまうこと抑制でき、外装体５と軸部１０１との間に効果的に摩擦力を発生させることができる。

本実施形態の杭施工治具１によると、外装体５を設けて、外装体５と軸部１０１との間に生じる摩擦力を利用することで、簡易な構造で、回転杭１００に容易に取り付けることができ、回転杭１００を回転貫入することができる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態で示した構成に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で変更することができる。
例えば、内装体３１は必須構成ではなく、外装体５のみを設けてもよい。
さらに、内装体３１の接触部３２及び外装体５は、二つ以上に分割された構造であってもよい。

また、外装体５のコマ部７は、各々の外側分割片１０に複数個ずつ設けられていてもよいし、設置位置も上述の場合に限定されず、施工装置２００の突起部２０１に対応するように設けられていればよい。

また、締結部６は、ボルト１５、ナット１６を有するものに代えて、第一板１３同士を挟み込むクランプのようなものを用いてもよい。

また、内装体３１の接触部３２の形状、構造等は上述した骨組構造の場合に限定されず、中実のブロック状をなしていてもよい。

また、内装体３１の押圧部３３は、ボルト４７、ナット４８を有するものに代えて、アクチュエータ等を用いてもよい。

また、内装体３１として接触部３２を設けず、押圧部３３のみを用いてもよい。

１…杭施工治具
５…外装体
６…締結部
７…コマ部
１０…外側分割片
１０ａ…内面
１０ｂ…外面
１２…締結板部
１３…第一板
１３ａ…貫通孔
１４…第二板
１５…ボルト
１６…ナット
２１…端面
２２…端面
２２ａ、２２ｂ…面
３１…内装体
３２…接触部
３３…押圧部
３５…内側分割片
３５ａ…外面
４０…円弧状板
４１…第一縦仕切板
４２…第二縦仕切板
４３…第三縦仕切板
４３ａ…角部
４４…第四縦仕切板
４５…横仕切板
４６…端部板
４６ａ…端縁
４７…ボルト
４７ａ…ボルト頭
４８…ナット
１００…回転杭
１０１…軸部
１０１ａ…外周面
１０１ｂ…内周面
１０２…羽根部
２００…施工装置
２０１…突起部
Ｏ…軸線
Ｇ…地盤
Ｃ…コーナー部
Ｓ１…空間
Ｓ２…空間
Ｓ３…空間
Ｆ１…締付力
Ｆ２…押圧力

Claims (6)

1. 管状をなす軸部を有する回転杭を、地盤に回転貫入する杭施工治具であって、
   前記軸部の周方向に複数に分割された外側分割片を有して全体で管状の部材を形成するとともに、前記軸部を外側から覆って該軸部に接触可能な外装体と、
   前記外側分割片同士を互いに近接する方向に締め付ける締付力を付与する締結部と、
   前記外側分割片の外面に該外側分割片と一体に設けられ、前記軸部の周方向の一部で該軸部の径方向外側に向けて突出し、前記回転杭を回転貫入させる施工装置からの回転力を受けるコマ部と、
   を備えることを特徴とする杭施工治具。
2. 前記軸部の内側に挿入されて、該内側から該軸部の径方向外側に向かって該軸部に押圧力を付与する内装体をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の杭施工治具。
3. 前記内装体は、前記押圧力を調整可能となっていることを特徴とする請求項２に記載の杭施工治具。
4. 前記内装体は、前記締結部によって付与される前記締付力の作用方向とは、前記径方向に異なる方向に前記押圧力が作用するように、該押圧力を付与することを特徴とする請求項２又は３に記載の杭施工治具。
5. 前記内装体は、前記軸部の周方向に複数に分割された内側分割片を有して全体で管状の部材を形成するとともに前記軸部の内周面に接触可能な接触部と、
   前記内側分割片同士を前記径方向外側に向かって互いに離間する方向に押圧する押圧力を付与する押圧部と、
   を備えることを特徴とする請求項２から４のいずれか一項に記載の杭施工治具。
6. 請求項１から５のいずれか一項に記載の杭施工治具を用いて地盤に回転貫入された回転杭。

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