JP6243814B2

JP6243814B2 - 鋼管杭継手構造

Info

Publication number: JP6243814B2
Application number: JP2014175462A
Authority: JP
Inventors: 郁男鈴木
Original assignee: 株式会社東部
Priority date: 2014-08-29
Filing date: 2014-08-29
Publication date: 2017-12-06
Anticipated expiration: 2034-08-29
Also published as: JP2016050606A

Description

本願発明は、下杭と上杭とを連結する鋼管杭継手構造に関する。

特許文献１（特開２００１−６４９５９号公報）は、下杭の上端部を破損させることなく、油圧機械などで強固の掴むことができ、しかも下杭の上端部に上杭の下端部を螺合して連結する際に、下杭頭部を損傷させることもなく、下杭本体管の上端部への雌ネジ継手部材の取り付けを容易に行える鋼管杭、下杭及び雌ネジ継手部材を提供することを目的とするもので、下杭本体管の上端部に取り付けられる継手部材が、下杭本体管の上端部周壁の内方にしっくりと嵌り込む内周ネジの筒部と、この筒部の上端部に一体に連接され、下杭本体管の周壁の上端面側に張り出す張り出し部を有し、下杭本体管と溶接により接合一体化されているものである。

特許文献２（特開２００１−６４９６２号公報）は、現場溶接やネジ式継手により上下の杭を連結していく場合に生じる問題を解消でき、しかも、ボルトへの力学的負担を小さくすることができて、上下の杭を少ない数のボルトでしっかりと連結することができ、さらに下杭と上杭との連結部が外方に大きく張り出してしまうのを防いで地盤への貫入を円滑に行うことができる構造の鋼杭を提供するもので、杭端に接合される端板と、連結板と、連結板が端板か杭軸線方向に所定の寸法、間隔を置くように、これら板を連結する足を有するものからなる継手部材を用い、これら継手部材で、上下の杭をボルト接合するものを開示する。

特許文献３（特開２００３−１０５７５５号公報）は、ネジ継手部材により異径鋼管杭を容易に接続して施工時間の短縮が図れ、高度な溶接技術が要求されず、天候に左右されずに施工でき、上部鋼管杭から下部鋼管杭へスムーズに応力が伝達される安定した継手性能が発揮できる異径鋼管杭間の継手構造を提供するもので、下部鋼管杭の上端部に設けられる上部ネジ継手部材の下面側に該下部鋼管杭の外径よりも大きい内径を有する嵌合部を形成し、該嵌合部に下部鋼管杭の上端部を嵌入した状態で下部鋼管杭と上部ネジ継手部材が接合され、上部ネジ継手部材の雌ネジに、上部鋼管杭の下端部に設けられた下部ネジ継手部材の雄ネジを螺合締着して連結した構成である継手構造を開示する。

特許文献４（特開２００８−２５１５６号公報）は、耐震性に優れた拡頭杭を合理的かつ経済的な結合方法により構築できる異径鋼管杭を提供するものであり、大径の杭材とそれよりも小径の杭材とを連結する杭材であって、前記大径の杭材と結合することができる同径の第１端部と、前記小径の杭材と結合することができる同径の第２端部を備え、前記第１端部および第２端部のそれぞれから長手中心方向に第１直管部と第２直管部が設けられ、前記第１直管部から前記第２直管部に向かうに従い縮径する縮径部を有する異径鋼管杭を開示する。

軟弱な地盤に建築する場合、建築物を支持するために一般的に杭基礎が採用される。この場合、深く掘り下げることが要求されるため、先端部に切削刃、堀削爪、螺旋状の羽根を取り付けた下部鋼管杭（下杭）を回転駆動装置により回転推進させて地盤に設置し、さらにこの下杭の上部に上部鋼管杭（上杭）を接続してさらに回転推進させて地盤に深く設置する工法が知られている。

また、鋼管杭には、長期間に亘って上部構造物の荷重を支える役割と、地震等比較的短期間に発生する地上に近い部分で鋼管杭に横方向からかかる荷重（水平力）に抗する役割がある。この水平力は、地表に近いほど大きく深くなるほど小さくなるため、鋼管杭全体を同一断面積で形成する必要はない。このため、地表面に近い部分の構造体は、その投影面積を大きくし、主に垂直加重を受ける部分は圧縮や座屈に耐えれば良いため、上杭の断面積が大きく、下杭の断面積を小さくすることがコスト的に望ましい。

特許文献４は、これに対応するための大径の杭材とそれよりも小径の杭材とを連結するための異径鋼管杭を開示する。しかしながら、特許文献１で開示されているように、下杭を地盤に設置した後、下杭と異径鋼管杭、さらには異径鋼管杭と上杭とを現場溶接するには、雨天時や強風時には品質の良好な溶接が難しいという問題点がある。特に下杭に異径鋼管杭を溶接する場合及び径鋼管杭の上端に上杭を溶接する場合には、上に位置する異径鋼管杭若しくは上杭を溶接の間保持しておく必要があるが、垂直方向（鉛直性）の精度管理が難しいという問題点がある。

以上の問題点を解決するために、本発明者は、異径若しくは同型の鋼管杭に限らず、接合時の鉛直性を向上させることができると共に、接合作業（溶接若しくはボルト圧着）を容易に行うことのできる鋼管杭継手構造を提供するため、特許文献５（特開２０１３−２３４５６１号公報）の実施例５に開示される継手構造で使用される固定機構を発明した。

この固定機構は、上杭と下杭の結合部分に上杭及び下杭を貫通して形成された円錐台形状のロック穴に装着される円錐台形状のコマ部と、コマ部に噛合する固定用ボルト及びナットによって構成され、固定用ボルトをナットに螺合させて締め付けることによって、固定用ボルトのヘッドを、コマ部に形成された装着凹部に噛合させて装着凹部の周壁を外側に張り出させてコマ部をロック穴に固定させるようにしたものである。これによって上述した課題を達成できるものである。

特開２００１−６４９５９号公報特開２００１−６４９６２号公報特開２００３−１０５７５５号公報特開２００８−２５１５６号公報特開２０１３−２３４５６１号公報

しかしながら、上述した固定機構では、溶接工事ができない場所、もしくは溶接工事が難しい場所において、継手の施工を行うことができるという効果を有するとともにその施工時間を短縮することができるという効果を有し、さらに圧縮・引き抜き・曲げ方向の力に対して有効であるという効果を有するものであるが、コマ部の装着凹部の周壁が変形してロック穴に密接していることから、一度使用すると外すことが困難であるという不具合を有していた。

このため、本発明は、着脱可能な構造を有する固定機構を具備する鋼管杭継手構造を提供することにある。

したがって、本発明は、地盤に最初に設置される下側鋼管杭と、この下側鋼管杭の上端に連結される上側鋼管杭と、前記下側鋼管杭の上端に一体に接合される円筒状のインサイドシリンダと、該インサイドシリンダに外嵌するアウトサイドシリンダとによって構成され、前記インサイドシリンダとアウトサイドシリンダとを固定する固定機構を具備する鋼管杭継手構造において、前記固定機構は：前記アウトサイドシリンダにテーパ状に形成され、前記アウトサイドシリンダの内周側に開口する第１の開口部及び前記アウトサイドシリンダの外周側に開口する第２の開口部を有する第１の装着孔と、前記インサイドシリンダにテーパ状に形成され、前記インサイドシリンダの内周側に開口する第３の開口部及び前記インサイドシリンダの外周側に開口する第４の開口部を有する第２の装着孔とによって構成され、前記アウトサイドシリンダを前記インサイドシリンダに装着した場合に、第３の開口部から第２の開口部に向けて漸次拡径するロック穴と、該ロック穴に対応した小径端部と大径端部とを両端に有する円錐台形状をし、軸方向に貫通する貫通孔を有するテーパロック部と、該テーパロック部の小径端部と略等しい外径を有する環状形状をし、その内周面には、前記テーパロック側に向けて内径が小さくなるように形成されたテーパ壁が設けられ、このテーパ壁が、前記テーパロック部に接する第１の径を有する第１の端部及び該第１の端部の反対側にある第２の径を有する第２の端部とを有し、前記第１の径が第２の径よりも小さい固定ワッシャ部と、該固定ワッシャ部の第１の端部よりも大きく前記第２の端部よりも小さい第３の径を有する第３の端部及び前記第２の端部よりも大きい第４の径を有する第４の端部を有すると共に、第３の径から第４の径に連続するテーパ状の周壁を有する嵌め込みワッシャ部と、前記締め込みワッシャ部、前記固定ワッシャ部及び前記テーパロック部を貫通するように前記貫通孔に配置されるネジ部及び該ネジ部の一端に形成されて前記固定ワッシャ部に当接するヘッド部からなる固定用ボルト部と、前記テーパロック部の杭外側の大径端に配置され、前記固定用ボルト部のネジ部が螺合して前記固定用ボルト部を締め付けるナット部とによって構成されることにある。

以上の構成により、インサイドシリンダにアウトサイドシリンダを装着した場合、インサイドシリンダとアウトサイドシリンダの第１及び第２の貫通孔により、円錐台形状のロック穴が形成され、これに固定ワッシャ部、締め込みワッシャ部及びテーパロック部を挿着し、固定用ボルト部を固定してナット部を回転させることによって固定用ボルト部のヘッドによって締め込みワッシャ部が固定ワッシャ部にめり込むことから、固定ワッシャ部のテーパ壁が外側に広がって固定ワッシャ部の外周面がロック穴の周壁に固着するため、前記テーパロック部を前記ロック穴に固定することができるものである。また、これによって、従来のボルトよりも径の大きいテーパロック部によって、前記インサイドシリンダとアウトサイドシリンダとを固定できるため、インサイドシリンダとアウトサイドシリンダに働く回転モーメントに対してしっかりと固定できるものである。

また、前記固定用ボルト部のネジ部の他端部には、前記固定用ボルト部の回転を固定するための回転防止部が形成されることが望ましい。

この回転保持部によって、固定用ボルト部をしっかりと固定できるために、ナット部の回転を容易にし、固定用ボルト部の締め付けを容易に行うことができるようにするものである。また、作業後は、この回転防止部を打切して排除することで、ロックの固定が確認できるものである。

本願発明によれば、インサイドシリンダにアウトサイドシリンダを装着したときに円錐台形状となるロック穴を形成すると共に、固定手段としての円錐台形状のテーパロック部と共に締め込みワッシャ部及び固定ワッシャ部をロック穴に挿着してインサイドシリンダとアウトサイドシリンダを固定するようにしたので、ボルトの径を大きくすることなく、ボルトよりも大きな径のテーパロック部によって、インサイドシリンダとアウトサイドシリンダの接合部にかかる回転モーメント、圧縮力・引っ張り力・曲げ力等に対して十分な保持力を得ることができるものである。

これによって、上側鋼管杭の下端に形成されたアウトサイドシリンダを、下側鋼管杭の上端に形成されたインサイドシリンダに外嵌又は内嵌させて固定するようにしたため、接合時の鉛直性を向上させることができること、はめ込み式のため、上側鋼管杭の転倒を防止することができること、二重管構造となるため、強度を上げることができること、などの効果を奏することができるものである。

本願発明の実施例に係る鋼管杭継手構造の説明図であり、（ａ）は縦方向断面図であり、（ｂ）は横方向断面図である。本願発明の実施例に係る固定機構が装着されるロック穴の構造を示した説明図である。本願発明の固定手段の実施例に係る固定機構の分解断面図である。本願発明の実施例に係る固定機構の装着状態を説明した説明図であり、（ａ）は装着前の状態を示した部分拡大断面図であり、（ｂ）は装着後の状態を示した部分拡大断面図である。

以下、この発明の実施例について図面により説明する。

本願発明の実施例に係る鋼管杭継手構造１は、図１（ａ）に示すように、下側鋼管杭２に上側鋼管杭４を固定するためのものである。この実施例において、上側鋼管杭４は、上杭部４１と、この上杭部４１の下端部に外嵌されるアウトサイドシリンダ５とによって構成される。尚、上杭部４１は、全体的に均等な外径及び内径を有する円筒状の杭構造であっても、外径及び内径が大きな大径部と、外径及び内径が小さい小径部を具備する拡径管構造のものであっても良いものである。また、下側鋼管杭２に上側鋼管杭４とを固定するために固定機構１０が設けられる。さらに、図１（ｂ）で示されるように、この固定機構１０は、アウトサイドシリンダ５とインサイドシリンダ６との重複部分の周方向に同じ間隔で複数設けられるものである。

また、図２で示されるように、アウトサイドシリンダ５には、テーパ状に形成された第１の装着孔７が形成される、この第１の装着孔７は、アウトサイドシリンダ５の内周側に開口する第1の開口部７１と、アウトサイドシリンダ５の外周側に開口する第２の開口部７２とを具備し、第１の開口部７１と第２の開口部７２との間を連設する第１のテーパ壁７３によって画成される。ここで、第１の開口部７１の径は、第２の開口部７２の径よりも小さいものである。

また、下側鋼管杭２は、下杭部２１と、下杭部２１の上端に溶接固定されたインサイドシリンダ６とによって構成される。このインサイドシリンダ６には、テーパ状に形成された第２の装着孔８が形成される。この第２の装着孔８は、インサイドシリンダ６の内周側に開口する第３の開口部８１と、インサイドシリンダ６の外周側に開口する第４の開口部８２とを具備し、第３の開口部８１と第４の開口部８２との間を連設する第２のテーパ壁８３によって画成される。ここで第３の開口部８１の径は、第４の開口部８２の径よりも小さく、また、第４の開口部８２の径は、第１の開口部７１の径と等しいものである。

下側鋼管杭２のインサイドシリンダ６に、上側鋼管杭４のアウトサイドシリンダ５を装着した場合に、第１の装着孔７と第２の装着孔８によってロック穴９が構成される。このロック穴９は、第２のテーパ壁８３及び第１のテーパ壁７３からなり、第３の開口部（杭内側の小径端）８２から第２の開口部（杭外側の大径端）７２に向けて漸次拡径する構造となるものである。

前記固定機構１０は、図３に示すように、前記ロック穴９に装着されて上側鋼管杭４の回転に伴って働く回転モーメントを下側鋼管杭２に伝達するためのテーパロック部１１と、このテーパロック部１１の小径端部１１ｂに当接して設けられる固定ワッシャ部１２と、この固定ワッシャ部１２に締め込まれる締め込みワッシャ部１３と、固定ボルト部１４と、ナット部１５とによって構成され、さらにナット部１５とテーパロック部１１の間に配置されたゆるみ止めワッシャ部１６とによって構成される。

前記テーパロック部１１は、前記ロック穴９と類似する円錐台形状をしており、中央を軸方向に貫通して形成され、前記固定ボルト部１４が貫通する貫通孔１１ａが設けられるものである。また、このテーパロック部１１は、固定ワッシャ部１２側に位置する小径端部１１ｂと、その反対側に位置する大径端部１１ｃとを具備するものである。

前記固定ワッシャ部１２は、前記テーパロック部１１の小径端部１１ｂと略等しい外径を有する環状形状をしており、内周面には、前記テーパロック部側に向けて内径が小さくなるように形成されたテーパ壁１２ａが設けられる。この固定ワッシャ部１２のテーパ壁１２ａは、前記テーパロック部１１に接する第１の径を有する第１の端部１２ｂとそれと反対側にある第２の径を有する第２の端部１２ｃを有し、前記第１の端部１２ｂの第１の径は、第２の端部１２ｃの第２の径より小さいものである。

前記締め込みワッシャ部１３は、略円錐台形状をしており、前記固定ワッシャ部側が前記固定ワッシャ部１２の第１の端部１２ｂよりも大きく第２の端部１２ｃよりも小さい第３の径を有する第３の端部１３ｃ、それと反対側の第４の端部１３ｄを有し、この第４の端部１３ｄは、固定ボルト部１４のヘッド部１４ａが当接するもので、前記第４の端部１３ｄは、前記第２の端部１２ｂよりも大きい第４の径を有する。このように、締め込みワッシャ部１３の周壁は、第３の径から第４の径に連続するテーパ状の周壁１３ａを有する。また、中央部分には、固定ボルト部１４が貫通する貫通孔１３ｂが形成される。

前記固定ボルト部１４は、図３に示すように、前記締め込みワッシャ部１３に当接するヘッド部１４ａと、前記締め込みワッシャ部１３の貫通孔１３ｂ、固定ワッシャ部１２及び前記テーパロック部１１の貫通孔１１ａを貫通するネジ部１４ｂとによって構成され、前記ネジ部１１は、前記テーパロック部１１の大径端部１１ｃから延出してゆるみ止めワッシャ１６を介してナット部１５に螺合するものである。また、ネジ部１４ｂの端部には、固定ボルト部１４の回転を防止するための回転防止部１７が形成される。この回転防止部１７を保持することによってナット部１５は外側から回転しやすくすることができるものである。尚、この回転防止部１７は、ロックの固定を確認するもので、ナット部１５を締め付けるロック作業の完了後に、打切して除去するものである。

以上の構成によって、固定機構１０を装着する場合、図４（ａ）で示すように、ロック穴９に、前記テーパロック部１１を装着し、固定ワッシャ部１２及び締め込みワッシャ部１３を介して固定ボルト部１４を装着し、ナット部１５を回転させて固定ボルト部１４を締め付け、ヘッド部１４ａによって前記締め込みワッシャ部１３を固定ワッシャ部１２側に押し込んで行く。これによって、固定ワッシャ部１２の周壁が外方に広がることから、固定ワッシャ部１２がロック穴９の周囲に固着され、図４（ｂ）で示されるように、固定機構１０の確実に装着できるものである。

さらに、装着後に、回転防止部１７を打切して排除し、固定作業の完了を確認できるようにするものである。

また、本発明の構成を有する固定機構１０では、ナット部１５を固定ボルト部１４から取り外すことによって、ロック穴９からテーパロック部１１を取り外すことができるので、上側鋼管杭４と下側鋼管杭２とを外すことができるものである。

１鋼管杭継手構造
２下側鋼管杭
４上側鋼管杭
５アウトサイドシリンダ
６インサイドシリンダ
７第１の装着孔
８第２の装着孔
９ロック穴
１０固定機構
１１テーパロック部
１１ａ貫通孔
１１ｂ小径端部
１１ｃ大径端部
１２固定ワッシャ部
１２ａテーパ壁部
１３締め込みワッシャ部
１３ａ周壁部
１３ｂ貫通孔
１４固定ボルト部
１４ａヘッド部
１４ｂネジ部
１５ナット部
１６ゆるみ止めワッシャ部
１７回転防止部

Claims

地盤に最初に設置される下側鋼管杭と、この下側鋼管杭の上端に連結される上側鋼管杭と、前記下側鋼管杭の上端に一体に接合される円筒状のインサイドシリンダと、該インサイドシリンダに外嵌するアウトサイドシリンダとによって構成され、前記インサイドシリンダとアウトサイドシリンダとを固定する固定機構を具備する鋼管杭継手構造において、
前記固定機構は：
前記アウトサイドシリンダにテーパ状に形成され、前記アウトサイドシリンダの内周側に開口する第１の開口部及び前記アウトサイドシリンダの外周側に開口する第２の開口部を有する第１の装着孔と、前記インサイドシリンダにテーパ状に形成され、前記インサイドシリンダの内周側に開口する第３の開口部及び前記インサイドシリンダの外周側に開口する第４の開口部を有する第２の装着孔とによって構成され、前記アウトサイドシリンダを前記インサイドシリンダに装着した場合に、第３の開口部から第２の開口部に向けて漸次拡径するロック穴と、
該ロック穴に対応した小径端部と大径端部とを両端に有する円錐台形状をし、軸方向に貫通する貫通孔を有するテーパロック部と、
該テーパロック部の小径端部と略等しい外径を有する環状形状をし、その内周面には、前記テーパロック側に向けて内径が小さくなるように形成されたテーパ壁が設けられ、このテーパ壁が、前記テーパロック部に接する第１の径を有する第１の端部及び該第１の端部の反対側にある第２の径を有する第２の端部とを有し、前記第１の径が第２の径よりも小さい固定ワッシャ部と、
該固定ワッシャ部の第１の端部よりも大きく前記第２の端部よりも小さい第３の径を有する第３の端部及び前記第２の端部よりも大きい第４の径を有する第４の端部を有すると共に、第３の径から第４の径に連続するテーパ状の周壁を有する嵌め込みワッシャ部と、
前記締め込みワッシャ部、前記固定ワッシャ部及び前記テーパロック部を貫通するように前記貫通孔に配置されるネジ部及び該ネジ部の一端に形成されて前記固定ワッシャ部に当接するヘッド部からなる固定用ボルト部と、
前記テーパロック部の杭外側の大径端に配置され、前記固定用ボルト部のネジ部が螺合して前記固定用ボルト部を締め付けるナット部とによって構成されることを特徴とする鋼管杭継手構造。
前記固定用ボルト部のネジ部の他端部には、前記固定用ボルト部の回転を固定すると共に打切して排除可能な回転防止部が形成されることを特徴とする請求項１記載の鋼管杭継手構造。