JP2018096187A - 杭の接続構造 - Google Patents

Abstract

【課題】地中に打ち込んだ先杭１８の上端に新たに打ち込む後杭２０の下端を接続する。【解決手段】先杭１８の上端に固定した接続スリーブ２２にＬ字状の切り欠き２４を設ける。Ｌ字状の切り欠き２４は補強バンド３４で包囲する。後杭２０の下端外周面に突起３６が固定されている。後杭２０の下端を記接続スリーブ２２の上端から嵌め込んで下降させ、突起３６をＬ字状の切り欠き２４の先杭１８の長手方向に平行な部分２８に通す。その後、後杭２０を杭による掘削動作時の回転方向もしくは反対方向に回転させて、突起３６を切り欠きの先杭１８の周方向に平行な部分３２に移動させる。最後に、Ｌ字状の切り欠き２４の空隙に楔４０を打ち込んで埋める。接続スリーブ２２も突起３６も予め杭に固定しておけるから、現場作業が簡便になる。【選択図】図１

Description

本発明は、地中に打ち込んだ杭の上端に続いて打ち込む杭の下端を接続するための接続構造に関する。

建物の地盤強化などのために、鋼管杭を地面に打ち込むことが行われる。鋼管杭を深く打ち込むために、一定の長さの杭を打ち込んだ後、その杭の上端に新たな杭を接続して打ち込みを続ける。このとき、既に打ち込んだ杭の上端に続いて打ち込む杭の下端を接続するための接続作業が行われる。杭の接続構造としては、溶接を用いる方法とスリーブやボルトナットを用いて機械的に接続する構造が知られている。

特許５６１６１５９号公報 特許４８７８３６０号公報

上記のような既知の杭の接続構造には解決すべき課題があった。即ち、溶接を用いる方法は、接続用の部品が不要であるが、溶接作業には高度な熟練や技術が必要になる。一方、スリーブやボルトナットを用いて接続する方法では、部品点数が多く接続作業が煩雑になる。いずれの場合にも、現場での接続作業に多くの時間がかかるという問題があった。
本発明は、現場での接続作業を最小限に抑え、作業員の負荷を軽減して工事の効率化を図った杭の接続構造を提供することを目的とする。

以下の構成はそれぞれ上記の課題を解決するための手段である。

＜構成１＞
地中に打ち込んだ先杭の上端に新たに打ち込む後杭の下端を接続するための構造であって、
上記先杭の上端に固定した接続スリーブには、その上縁から下方に向かって先杭の長手方向に平行な部分と、この平行な部分の下端に連続させた先杭の周方向に平行な部分とを備えたＬ字状の切り欠きが設けられ、
上記接続スリーブのＬ字状の切り欠きを包囲するように接続スリーブの外周面に巻き付けられた補強バンドと、
上記後杭の下端を上記接続スリーブの上端から嵌め込んで下降させたときに、上記Ｌ字状の切り欠きの上記先杭の長手方向に平行な部分を通過し、上記後杭を杭による掘削動作時の回転方向もしくは反対方向に回転させたときに、上記切り欠きの先杭の周方向に平行な部分に移動するような突起が後杭の下端外周面に固定されており、かつ、この突起は、上記切り欠きの先杭の周方向に平行な部分に嵌まり込む形状をしており、
上記接続スリーブに嵌め込まれた後杭の下端と上記補強バンドの間に形成された上記Ｌ字状の切り欠きの先杭の長手方向に平行な部分を埋めるための楔とを備えたことを特徴とする杭の接続構造。

＜構成２＞
地中に打ち込んだ先杭の上端に新たに打ち込む後杭の下端を接続するための構造であって、
上記後杭の下端に固定した接続スリーブには、その下縁から上方に向かって後杭の長手方向に平行な部分と、この平行な部分の上端に連続させた後杭の周方向に平行な部分とを備えたＬ字状の切り欠きが設けられ、
上記接続スリーブのＬ字状の切り欠きを包囲するように接続スリーブの外周面に巻き付けられた補強バンドと、
上記先杭の上端を上記接続スリーブの下端に嵌め込んで、上記後杭を下降させたときに、上記Ｌ字状の切り欠きの上記後杭の長手方向に平行な部分を通過し、上記後杭を杭による掘削動作時の回転方向もしくは反対方向に回転させたときに、上記切り欠きの後杭の周方向に平行な部分に移動するような突起が先杭の上端外周面に固定されており、かつ、この突起は、上記切り欠きの後杭の周方向に平行な部分に嵌まり込む形状をしており、
上記接続スリーブに嵌め込まれた先杭の上端と上記補強バンドの間に形成された上記Ｌ字状の切り欠きの後杭の長手方向に平行な部分を埋めるための楔とを備えたことを特徴とする杭の接続構造。

＜構成３＞
上記接続スリーブに上記後杭と同一の外形の管を使用して固定したことを特徴とする構成２に記載の杭の接続構造。

＜構成４＞
上記後杭の内側に上記接続スリーブの上端を差し込み、上記接続スリーブの内側に上記先杭の上端を固定したことを特徴とする構成２に記載の杭の接続構造。

＜構成５＞
後杭を吊り下げる装置により、
後杭の下端を先杭に固定した接続スリーブの上端に嵌め込んで後杭を下降させ、
後杭に固定した突起を、Ｌ字状の切り欠きの、杭の長手方向に平行な部分に通過させ、
そのまま後杭を下降させて、突起を、Ｌ字状の切り欠きの下縁に突き当てて後杭の下降を停止し、
杭による掘削のために後杭を回転させる装置により、後杭を杭による掘削動作時の回転方向もしくは反対方向に回転させて、突起をＬ字状の切り欠きの杭の周方向に平行な部分に嵌め込み、
その後、Ｌ字状の切り欠きの杭の長手方向に平行な部分に生じた空隙に、楔を打ち込むことを特徴とする構成１に記載の杭の接続方法。

＜構成６＞
後杭を吊り下げる装置により、
後杭の下端に固定した接続スリーブに先杭の上端を嵌め込んで後杭を下降させ、
先杭に固定した突起を、Ｌ字状の切り欠きの、杭の長手方向に平行な部分に通過させ、
そのまま後杭を下降させて、突起を、Ｌ字状の切り欠きの上縁に突き当てて後杭の下降を停止し、
杭による掘削のために後杭を回転させる装置により、後杭を杭による掘削動作時の回転方向もしくは反対方向に回転させて、突起をＬ字状の切り欠きの杭の周方向に平行な部分に嵌め込み、
その後、Ｌ字状の切り欠きの杭の長手方向に平行な部分に生じた空隙に、楔を打ち込むことを特徴とする構成２に記載の杭の接続方法。

＜構成１の効果＞
後杭を掘削機で吊り下げて下降させる動作と、後杭を掘削方向に回転させる動作により、突起をＬ字状の切り欠きの先杭の周方向に平行な部分に移動させることができる。その後楔で先杭の長手方向に平行な部分を埋めると、高い強度で先杭と後杭とを接続することができる。
＜構成２の効果＞
接続スリーブを後杭の下端に固定しても同様の接続構造を採用できる。
＜構成３の効果＞
先杭よりも外径の太い後杭を接続することが可能になる。
＜構成４の効果＞
接続スリーブを介して、先杭よりも外径のより太い後杭を接続することが可能になる。

本発明を実施するための杭の接続構造に使用する部品分解斜視図である。 先杭１８と後杭２０とを接続する作業工程の斜視図である。 先杭１８と後杭２０とを、Ｌ字状の切り欠き２４の無い部分で切断した縦断面図である。 （ａ）と（ｂ）とは、それぞれ本発明の接続構造の変形例斜視図である。 （ａ）は図４（ｂ）に示した接続構造の縦断面図、（ｂ）はその変形例の縦断面図である。 杭を打ち込むための装置の一列を示す側面図である。 Ｌ字状の切り欠き２４の形状の最適例を示す正面図である。

以下、本発明の実施の形態を実施例毎に詳細に説明する。

図１は、本発明を実施するための杭の接続構造に使用する部品分解斜視図である。
図１（ａ）の図面で、先杭１８は、すでに地中に打ち込んだ杭の上端を示す。後杭２０は、新たに打ち込む杭の下端を示す。先杭１８と後杭２０を接続するために接続スリーブ２２を使用する。接続スリーブ２２には、この例では、二箇所にＬ字状の切り欠き２４が設けられている。即ち、上記先杭１８の上端に固定した接続スリーブ２２には、その上縁から下方に向かって先杭１８の長手方向に平行な部分２８と、この平行な部分の下端に連続させた先杭１８の周方向に平行な部分３２とを備えたＬ字状の切り欠き２４が設けられている。

突起３６は、後杭２０の側面に溶接等によってあらかじめ固定されている。Ｌ字状の切り欠き２４は鋼管の太さ等に応じて３箇所や４箇所に増やして構わない。Ｌ字状の切り欠き２４が２箇所ある場合には、突起３６はその対応する位置に２箇所固定される。接続スリーブ２２と先杭１８とは、あらかじめ溶接あるいはボルト締め等によって固定一体化されている。接続スリーブ２２と突起３６の固定は、予め工場で行えばよいから、以下に説明するように、現場作業を十分に軽減できる。

後杭２０に取り付けられた突起３６を、後で説明する要領で、Ｌ字状の切り欠き２４にはめ込むことによって、後杭２０の下端を接続スリーブ２２に固定することができる。ここで、接続スリーブ２２にＬ字状の切り欠き２４を設けると、この部分の強度が低下する。そこで図１（ｃ）に示したように、Ｌ字状の切り欠き２４の周囲を包囲するように、補強バンド３４を設ける。この補強バンド３４は図のような筒状でもよいし、この部分に巻き付けるバンド状のものでもよい。補強バンド３４や接続スリーブ２２の、杭の長手方向の長さや厚みや取付位置は求められる接続強度に応じて自由に選定できる。

図１（ｄ）には、接続スリーブ２２の外側に補強バンド３４をはめた状態を示した。び図１（ｂ）に示した楔４０は、接続スリーブ２２を補強バンド３４で包囲したときに、Ｌ字状の切り欠き２４に生じる空隙を埋めるためのものである。図１（ｂ）に示したように楔４０は、そのビス孔４３に、補強バンド３４に設けられたビス孔４４を通じてビス４２をねじ込んで脱落が防止される。なお、楔４０を後杭２０のほうに固定するようにしても構わない。

図２は、先杭１８と後杭２０とを接続する作業工程の斜視図である。
これらの図において、接続スリーブ２２の外側には補強バンド３４をはめ込んだ状態で接続作業が開始されるが、図面を見やすくするために、補強バンド３４の部分は破線で示した。

まず、図２（ａ）に示すように、後杭２０の下端を接続スリーブ２２の上端に嵌め込んで、矢印４６の方向に下降させる。このとき、後杭２０に固定した突起３６は、Ｌ字状の切り欠き２４の先杭１８の長手方向に平行な部分２８を通過する。そのまま後杭２０を下降させると、突起３６がＬ字状の切り欠き２４の下縁に突き当たって下降が停止する。

その後、図２（ｂ）に示すように、後杭２０を杭による掘削動作時の回転方向（矢印４８の方向）に回転させる。杭の掘削装置は、杭を吊り下げて下降させ、かつ、掘削をしながら杭を打ち込むために杭を矢印４８方向に回転させる機構を備える。この機構の駆動力をそのまま利用して、突起３６をＬ字状の切り欠き２４の周方向に平行な部分３２に嵌め込むことができる。なお、杭を矢印４８と反対方向に回転させることもできるから、そのときは、図１に示したＬ字状の切り欠き２４の周方向に平行な部分３２の向きを左周りの方向に向ける。いずれの場合も、本願では切り欠きの形状をＬ字状と表現することにする。

このとき、接続スリーブ２２に嵌め込まれた後杭２０の下端と補強バンド３４の間に空隙が形成される。Ｌ字状の切り欠き２４の先杭１８の長手方向に平行な部分２８による空隙である。この空隙に矢印５０の方向に楔４０を打ち込むことにより、空隙を埋めて接続スリーブ２２を補強する。同時に、突起３６が周方向に移動しないように固定する。こうして高い強度で先杭１８と後杭２０とを接続することができる。

図３は先杭１８と後杭２０とを、Ｌ字状の切り欠き２４の無い部分で切断した縦断面図である。
この図のように、先杭１８と後杭２０とが、両者の端部が付き合わされた状態で接続され、その外側を接続スリーブ２２が包囲している。さらに突起３６や楔４０がはめ込まれたＬ字状の切り欠き２４の周囲を補強バンド３４で補強している。この構造を採用することによって簡単かつ迅速な接続作業で鋼管の強度な接続が実現する。

図４の（ａ）と（ｂ）とは、それぞれ本発明の接続構造の変形例斜視図である。
（ａ）の例では、後杭２０のほうに接続スリーブ２２をあらかじめ固定している。接続スリーブ２２の下側の縁にＬ字状の切り欠き２４を設けた。一方先杭１８にはあらかじめ突起３６を溶接等によって固定した。

即ち、後杭２０の下端に固定した接続スリーブ２２には、その下縁から上方に向かって後杭２０の長手方向に平行な部分２８と、この平行な部分の上端に連続させた後杭２０の周方向に平行な部分３２とを備えたＬ字状の切り欠き２４が設けられている。また、接続スリーブ２２のＬ字状の切り欠き２４を包囲するように接続スリーブ２２の外周面に補強バンド３４が巻き付けられる。

先杭１８の上端を上記接続スリーブ２２の下端に嵌め込んで、後杭２０を矢印５２の方向に下降させたとき、上記突起３６は、Ｌ字状の切り欠き２４の後杭２０の長手方向に平行な部分２８を通過する。さらに、後杭２０を杭による掘削動作時の回転方向に回転させたときに、上記突起３６は、切り欠きの後杭２０の周方向に平行な部分３２に移動する。

突起３６をＬ字状の切り欠き２４に嵌め込む構造や楔４０を打ち込む構造は、実施例１と同様である。このような接続構造であっても、図２で説明したのと全く同様の手順で先杭１８と後杭２０とを接続することができる。

ここまでの例では接続スリーブ２２に対して先杭１８及び後杭２０の端部を挿入するという外径構造であった。即ち、接続スリーブ２２の内径と先杭１８及び後杭２０の端部の外径とがほぼ一致していた。一方、図４（ｂ）の例では、接続スリーブ２２に後杭２０と同一の外形の管を使用した。このようにして、後杭２０と接続スリーブ２２をあらかじめ突き合わせ溶接した状態で、上記の接続構造を採用することができる。これにより、先杭１８よりも外径の太い後杭２０を接続することが可能になる。

図５（ａ）には、図４（ｂ）に示した接続構造の縦断面図を示した。（ｂ）にはこれをさらに発展させた接続構造の縦断面図を示した。
先杭１８に対して後杭２０を接続する場合に、より太い後杭２０を接続する場合がある。杭の下端ほど細い杭構造が採用される場合である。このような場合に、図４（ｂ）に示した構造を採用できる。さらに、本発明の接続構造では、例えば図５（ｂ）に示すような断面構造を採用することができる。即ち、後杭２０の内側に接続スリーブ２２の上端を差し込んで接続固定し、接続スリーブ２２の内側に先杭１８の上端を差し込んで固定する。図の例では後杭２０の内側に外径調整用の任意の厚みの介在スリーブ６６を挟んで、接続スリーブ２２を固定している。これらは工場で溶接やねじ止めにより一体化しておく。その他の部分は図４（ａ）と同様の構造である。こうして、先杭１８よりも太い外形の後杭２０を接続することが可能になる。

図６は、杭を打ち込むための装置の一列を示す側面図である。
本発明を実施するには、例えば、この図のような杭打ち装置６０を使用する。回転機（オーガ）６２は後杭２０を矢印４８のように正転あるいは逆転させることができる装置である。地中に打ち込まれた杭の下端には掘削用の先端翼が設けられており、回転機６２が杭を回転させて杭をさらに深く地中に打ち込む。杭打ち装置６０は、油圧や電動機構により後杭２０を昇降させ回転駆動することができる。

この機能を使用すると、本発明の接続構造を採用した場合に、図２に示したような手順で簡単に迅速に先杭１８と後杭２０の接続作業ができる。また、後杭２０を降下させた後、降下が止まったら回転させるという操作なので作業が容易である。楔４０を打ち込む作業も容易である。しかも、予め工場で接続スリーブ２２と長手方向に平行な部分２８とが取り付けられた状態で先杭１８や後杭２０が現場に搬入されるから、現場で上記以外の作業を必要としない。接続スリーブ２２や長手方向に平行な部分２８の取付といった複雑な作業を現場で行わなくてよいから、現場作業を大きく軽減できるという効果がある。

図７（ａ）はＬ字状の切り欠き２４の形状の最適例を示す正面図である。
この図に示すように、Ｌ字状の切り欠き２４の、杭の長手方向に平行な部分２８に突起３６を挿入する場合には、その幅Ｗが突起３６の同じ方向の幅よりもやや広い方が良い。これで、突起３６をＬ字状の切り欠き２４の長手方向に平行な部分２８に容易に挿入できる。

一方、杭の周方向に平行な部分３２に突起３６を挿入する場合には、Ｌ字状の切り欠き２４の下端に沿って突起３６を移動させれば良いから、周方向に平行な部分３２の幅に大きなゆとりは不要である。むしろ、突起３６を周方向に平行な部分３２に隙間なく嵌め込むことによって杭の接続強度を保つことができる。

また、杭の長手方向に平行な部分２８に図１で示した楔４０を打ち込むことによって、Ｌ字状の切り欠き２４の空隙を完全に埋めることができる。こうして突起３６の戻りを防ぎ、接続部分の強度を高めることができる。

なお、突起３６を後杭２０に溶接したときに突起３６の周囲に溶接によるビードが形成されていると、突起３６を周方向に平行な部分３２にぴったり収めることが出来なくなる。そこで、図７（ｂ）に示すように、突起３６を環状のものにして、環の内側に沿ってビード６４が残るようにして、突起３６を後杭２０の側面に溶接することが好ましい。また、あるいは、突起３６を後杭２０の側面にねじ止め等で固定することが好ましい。

１８ 先杭
２０ 後杭
２２ 接続スリーブ
２４ Ｌ字状の切り欠き
２８ 長手方向に平行な部分
３２ 周方向に平行な部分
３４ 補強バンド
３６ 突起
３８ 溶接部
４０ 楔
４２ ビス
４３ ビス孔
４４ ビス孔
４６ 矢印
４８ 矢印
５０ 矢印
５２ 矢印
５４ 溶接部
６０ 杭打ち機
６２ 回転機
６４ ビード
６６ 介在スリーブ

Claims (6)

1. 地中に打ち込んだ先杭の上端に新たに打ち込む後杭の下端を接続するための構造であって、
   上記先杭の上端に固定した接続スリーブには、その上縁から下方に向かって先杭の長手方向に平行な部分と、この平行な部分の下端に連続させた先杭の周方向に平行な部分とを備えたＬ字状の切り欠きが設けられ、
   上記接続スリーブのＬ字状の切り欠きを包囲するように接続スリーブの外周面に巻き付けられた補強バンドと、
   上記後杭の下端を上記接続スリーブの上端から嵌め込んで下降させたときに、上記Ｌ字状の切り欠きの上記先杭の長手方向に平行な部分を通過し、上記後杭を杭による掘削動作時の回転方向もしくは反対方向に回転させたときに、上記切り欠きの先杭の周方向に平行な部分に移動するような突起が後杭の下端外周面に固定されており、かつ、この突起は、上記切り欠きの先杭の周方向に平行な部分に嵌まり込む形状をしており、
   上記接続スリーブに嵌め込まれた後杭の下端と上記補強バンドの間に形成された上記Ｌ字状の切り欠きの先杭の長手方向に平行な部分を埋めるための楔とを備えたことを特徴とする杭の接続構造。
2. 地中に打ち込んだ先杭の上端に新たに打ち込む後杭の下端を接続するための構造であって、
   上記後杭の下端に固定した接続スリーブには、その下縁から上方に向かって後杭の長手方向に平行な部分と、この平行な部分の上端に連続させた後杭の周方向に平行な部分とを備えたＬ字状の切り欠きが設けられ、
   上記接続スリーブのＬ字状の切り欠きを包囲するように接続スリーブの外周面に巻き付けられた補強バンドと、
   上記先杭の上端を上記接続スリーブの下端に嵌め込んで、上記後杭を下降させたときに、上記Ｌ字状の切り欠きの上記後杭の長手方向に平行な部分を通過し、上記後杭を杭による掘削動作時の回転方向もしくは反対方向に回転させたときに、上記切り欠きの後杭の周方向に平行な部分に移動するような突起が先杭の上端外周面に固定されており、かつ、この突起は、上記切り欠きの後杭の周方向に平行な部分に嵌まり込む形状をしており、
   上記接続スリーブに嵌め込まれた先杭の上端と上記補強バンドの間に形成された上記Ｌ字状の切り欠きの後杭の長手方向に平行な部分を埋めるための楔とを備えたことを特徴とする杭の接続構造。
3. 上記接続スリーブに上記後杭と同一の外形の管を使用して固定したことを特徴とする請求項２に記載の杭の接続構造。
4. 上記後杭の内側に上記接続スリーブの上端を差し込み、上記接続スリーブの内側に上記先杭の上端を固定したことを特徴とする請求項２に記載の杭の接続構造。
5. 後杭を吊り下げる装置により、
   後杭の下端を先杭に固定した接続スリーブの上端に嵌め込んで後杭を下降させ、
   後杭に固定した突起を、Ｌ字状の切り欠きの、杭の長手方向に平行な部分に通過させ、
   そのまま後杭を下降させて、突起を、Ｌ字状の切り欠きの下縁に突き当てて後杭の下降を停止し、
   杭による掘削のために後杭を回転させる装置により、後杭を杭による掘削動作時の回転方向もしくは反対方向に回転させて、突起をＬ字状の切り欠きの杭の周方向に平行な部分に嵌め込み、
   その後、Ｌ字状の切り欠きの杭の長手方向に平行な部分に生じた空隙に、楔を打ち込むことを特徴とする請求項１に記載の杭の接続方法。
6. 後杭を吊り下げる装置により、
   後杭の下端に固定した接続スリーブに先杭の上端を嵌め込んで後杭を下降させ、
   先杭に固定した突起を、Ｌ字状の切り欠きの、杭の長手方向に平行な部分に通過させ、
   そのまま後杭を下降させて、突起を、Ｌ字状の切り欠きの上縁に突き当てて後杭の下降を停止し、
   杭による掘削のために後杭を回転させる装置により、後杭を杭による掘削動作時の回転方向もしくは反対方向に回転させて、突起をＬ字状の切り欠きの杭の周方向に平行な部分に嵌め込み、
   その後、Ｌ字状の切り欠きの杭の長手方向に平行な部分に生じた空隙に、楔を打ち込むことを特徴とする請求項２に記載の杭の接続方法。

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