(57)【要約】      （修正有）【課題】ボルト接合構造によらずに杭施工現場での溶接作業を不要とするとともに接合部の強度を容易に確保可能な杭鋼管接合構造を提供する。【解決手段】上下の杭鋼管２は杭鋼管本体３と円板接合構造部４とからなる。円板接合構造部４は短管部５と短管部の他面側に溶接固定された円板部６とを備える。円板部６は周溝７ａを形成したフランジ部７を有し、円板部の杭鋼管接合面側に形成された扇形凸部を有する。上下の円板接合構造部４、４’を結合する結合手段１４は、上下のフランジ部の周溝に嵌合可能な２つの凸部１１ａａを有し上下のフランジ部７，７’の周囲を囲む態様の分割リング１１と、分割リング１１を外周面側から締付け固定する締付け手段１２とを備える。【選択図】図１
2020200662.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転圧入工法を採用し、複数本の杭鋼管を接合して地盤に基礎杭を施工する際に用いられる前記杭鋼管同士の接合構造であって、
上下の前記杭鋼管がいずれも、杭鋼管本体とこの杭鋼管本体に固定された円板接合構造部とからなるとともに、上下の前記円板接合構造部同士を結合する結合手段を有し、
前記上下の円板接合構造部はそれぞれ、前記杭鋼管本体が溶接固定される当該杭鋼管本体と同径の短管部と、この短管部の他面側に溶接固定された円板部とを備え、
前記各円板部は、周溝を形成したフランジ部を有し、当該円板部の杭鋼管接合面側に形成された扇形角９０°の扇形凸部を有する捩り方向噛み合い接合部を有し、
上下の円板接合構造部同士を結合する前記結合手段は、上下の円板接合構造部の各円板部における前記各フランジ部の各周溝に嵌合可能な２つの凸部を有するとともに上下の円板部のフランジ部の周囲を囲む態様をなす、複数の分割リング片からなる分割リングと、前記分割リングをその外周面側から締付け固定する締付け手段とを備えていることを特徴とする杭鋼管接合構造。
【請求項２】
前記円板接合構造部の円板部の前記扇形凸部は、円板部のフランジ部における前記周溝の直径より小さい円形の範囲内で円板部に形成した浅い凹部に形成されていることを特徴とする請求項１記載の杭鋼管接合構造。
【請求項３】
前記分割リングをその外周面側から締付け固定する前記締付け手段は、前記分割リングの外周面側に形成された溝に嵌って分割リングを周囲から締め付けて固定する外周バンドであることを特徴とする請求項１又は２記載の杭鋼管接合構造。
【請求項４】
前記短管部を前記円板部に溶接固定する溶接固定手段は、短管部の内面側は全周隅肉溶接、外面側は開先を形成した全周隅肉溶接によって行われていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の杭鋼管接合構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、回転圧入工法を採用し、複数本の杭鋼管を接合して地盤に基礎杭を施工する際に用いられる前記杭鋼管同士の接合構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
杭施工法として鋼管を地盤に回転圧入により貫入する工程を伴う種々の工法がある。この種の杭施工法として、例えば鋼管杭の施工であれば、地盤に貫入する鋼管杭として必要な長さのままでは通常、搬送や施工等に支障があるので、施工現場で複数の杭鋼管同士を直接溶接接合して１本の鋼管杭とすることが行われている。
この溶接接合による接合方式は、溶接技能者を確保しなければならない、溶接部の品質管理を必要とする、溶接作業に長時間を要する、これらからコストアップとなる等の問題があり、溶接接合でない種々の鋼管接合構造が提案されている。
【０００３】
例えば特許文献１は、特許文献１中の符号を用いて説明すると、下方の基礎杭上端にはフランジ２ａを固定し、同じく上方の基礎杭下端にもフランジ２ｂを固定し、両フランジ２ａ，２ｂを互いに突合せてボルト締めするというものである。
これにより、杭施工現場では、従来の溶接ではなく、普通の打込み作業者であっても簡単に繋ぎ合わせることが出来るというものである。
この発明におけるフランジ２ａ，２ｂは、いわゆるフランジで鍔状（リング状）のものであり、工場にて鋼管の外周に溶接固定されたものである。
【０００４】
特許文献２は、やはり、杭施工現場での溶接作業を不要にするものであり、特許文献２中の符号を用いて説明すると、接合すべき一方の鋼管１の端部と他方の鋼管２の端部とに、互いにボルト接合可能なフランジ３、４をそれぞれ溶接固定してなり、各フランジ３、４はドーナツ形のフランジ基部（フランジ基板５）上に、回転方向に互いに当接可能な複数（図示例では２つ）の凸部（扇形凸部６）を設ける。両フランジ３、４は凸部６において互いに当接するので、特許文献１のような単なる平板フランジ同士をボルト接合する構造と異なり、小径ボルトでボルト接合しても大きな回転トルクの伝達が可能となるというものである。
この発明におけるフランジ３、４も、いわゆるフランジで鍔状（リング状）のものであり、工場で鋼管の外周に溶接固定されたものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−３０２９４０
【特許文献２】特開２０１８−２０４１８７
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１、２の発明はいずれも、フランジ部をボルトで接合するボルト接合構造とすることによって、現場での溶接作業を不要にするという効果が得られる。
複数本の杭鋼管を接合して基礎杭を施工する工法では、ねじり強度が大で大きな回転トルクを伝達可能であるとともに、引張強度も高い接合構造が必要である。
上記従来のボルトによる接合構造は、手段としては引張強度の確保も容易であるが、地盤条件によりあるいは拡頭杭や拡底杭等の場合に、必要とする杭鋼管の外径が大になると、フランジ外径も大にすることが必要となるとともにボルト接合構造において必要とするボルト接合箇所が多くなるので、ボルト接合作業が煩雑になるという面が生じる。
【０００７】
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、複数本の杭鋼管を接合して地盤に基礎杭を施工する際に用いられる杭鋼管として、ボルト接合構造によらずに杭施工現場での溶接作業を不要とするとともに、接合部のねじり強度及び引張強度を容易に確保することが可能な杭鋼管接合構造を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決する請求項１の発明は、回転圧入工法を採用し、複数本の杭鋼管を接合して地盤に基礎杭を施工する際に用いられる前記杭鋼管同士の接合構造であって、
上下の前記杭鋼管がいずれも、杭鋼管本体とこの杭鋼管本体に固定された円板接合構造部とからなるとともに、上下の前記円板接合構造部同士を結合する結合手段を有し、
前記上下の円板接合構造部はそれぞれ、前記杭鋼管本体が溶接固定される当該杭鋼管本体と同径の短管部と、この短管部の他面側に溶接固定された円板部とを備え、
前記各円板部は、周溝を形成したフランジ部を有し、当該円板部の杭鋼管接合面側に形成された扇形角９０°の扇形凸部を有する捩り方向噛み合い接合部を有し、
上下の円板接合構造部同士を結合する前記結合手段は、上下の円板接合構造部の各円板部における前記各フランジ部の各周溝に嵌合可能な２つの凸部を有するとともに上下の円板部のフランジ部の周囲を囲む態様をなす、複数の分割リング片からなる分割リングと、前記分割リングをその外周面側から締付け固定する締付け手段とを備えていることを特徴とする。
【０００９】
請求項２は、請求項１の杭鋼管接合構造において、前記円板接合構造部の円板部の前記扇形凸部は、円板部のフランジ部における前記周溝の直径より小さい円形の範囲内で円板部に形成した浅い凹部に形成されていることを特徴とする。
【００１０】
請求項３は、請求項１又は２の杭鋼管接合構造において、前記分割リングをその外周面側から締付け固定する前記締付け手段は、前記分割リングの外周面側に形成された溝に嵌って分割リングを周囲から締め付けて固定する外周バンドであることを特徴とする。
【００１１】
請求項４は、請求項１〜３のいずれか１項の杭鋼管接合構造において、前記短管部を前記円板部に溶接固定する溶接固定手段は、短管部の内面側は全周隅肉溶接、外面側は開先を形成した全周隅肉溶接によって行われていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、杭鋼管同士を接合する円板接合構造部における回転トルク伝達手段が、フランジ部のみによるものではなく円板部によるものなので、フランジ部のみによるものと比べて大きな回転トルクを伝達可能である。
また、直接のトルク伝達部（噛み合い接合部）である円板部に設けた扇形凸部は、特許文献２のフランジ部に設けた扇形凸部と比べてねじり強度が大で大きな回転トルクを伝達可能である。
また、杭鋼管本体を円板部に直接溶接するとすれば、杭鋼管本体の外面からの全周溶接しかできないが、本発明では杭鋼管本体は、円板部に内外面全周溶接された短管部に突合せ溶接することができるので（すなわち、杭鋼管同士の直接の突合せ溶接と同じ条件になるので）、杭鋼管接合部が弱点となることがない。
また、短管部を鍔状のフランジ部にではなく円板部に溶接固定するものであるから、上側又は下側の短管部として異なる径のものを用いることが容易であり、異径鋼管杭接続構造とすることが容易であり、杭頭部側が大径の拡頭杭、あるいは杭底側が大径の拡底杭とする必要がある場合に、容易に対応できる。
【００１３】
従来のボルトによる接合構造は、手段としては引張強度の確保も容易であるが、地盤条件によりあるいは拡頭杭や拡底杭等の場合に、必要とする杭鋼管の外径が大になると、フランジ外径も大にすることが必要となるとともにボルト接合構造において必要とするボルト接合箇所が多くなるので、ボルト接合作業が煩雑になるという面が生じるのに対して、本発明では上下の円板接合構造部の接合にボルトを用いないので、必要とする杭鋼管の外径が大になってフランジ外径が大になっても、上下の円板接合構造部の接合作業は特に煩雑になることはない。
すなわち、本発明によれば、上下の円板接合構造部の接合作業は、分割リングに設けた２つの凸部を、上下の円板部のフランジ部の周溝に嵌合させ、分割リングをその外周面側から締付け手段で締め付けることで、上下の円板接合構造部を接合することができるので、必要とする杭鋼管の外径が大になってフランジ外径が大になっても、上下の円板接合構造部の接合作業が特に煩雑になることはない。拡頭杭あるいは拡底杭の施工をする場合には、鋼管杭自体が大径でなくても、その拡頭杭あるいは拡底杭が大径になるので、特に有効である。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の一実施例の杭鋼管接合構造の要部断面図である。
【図２】図１の杭鋼管接合構造における上側の円板接合構造部を示すもので、（イ）は正面図、（ロ）は平面図である。
【図３】（イ）は図２の円板接合構造部の底面図、（ロ）は（イ）のＡ−Ａ断面図である。
【図４】上下の杭鋼管を接合する前の状態で示した正面図である。
【図５】（イ）は図４のＢ−Ｂ矢視図、（ロ）は図４のＣ−Ｃ矢視図である。
【図６】図４の上下の杭鋼管の円板接合構造部を突き合わせた状態で示した正面図である。
【図７】図１の杭鋼管接合構造における分割リング１１を構成する４つの分割リング片１１ａを示す平面図である。
【図８】（イ）は図７のＤ−Ｄ矢視図、（ロ）は（イ）の要部拡大図である。
【図９】図１における外周バンド１３を構成する４つの外周バンド片１３ａの１つを示した平面図、（ロ）は同側面図である。
【図１０】図１において外周バンド１３を装着していない状態の上下の円板接合構造部を示した斜視図である。
【図１１】図１０の上下の円板接合構造部に外周バンドを装着した状態で示した斜視図（外周バンドを装着した状態である図１における上下の円板接合構造部を示した斜視図）である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の杭鋼管接合構造を実施するための形態について、図面を参照して説明する。
【実施例１】
【００１６】
本発明は、回転圧入工法を採用し、複数本の杭鋼管を接合して地盤に基礎杭を施工する際に用いられる前記杭鋼管同士の接合構造（杭鋼管接合構造）であり、図１は本発明の一実施例の杭鋼管接合構造１の要部断面図、図２は図１の杭鋼管接合構造１における上側の杭鋼管２の円板接合構造部４を示すもので、（イ）は正面図、（ロ）は平面図である。図３（イ）は図２の円板接合構造部４の底面図、（ロ）は（イ）のＡ−Ａ断面図である。
【００１７】
これらの図に示すように、上下の各杭鋼管２、２’はいずれも、杭鋼管本体３、３’と、この杭鋼管本体３、３’に固定された前記円板接合構造部４、４’とからなる。
上下の円板接合構造部４、４’はそれぞれ、前記杭鋼管本体３、３’が溶接固定される当該杭鋼管本体３、３’と同径の短管部５、５’と、この短管部５、５’の他面側に溶接固定された円板部６、６’とを備えている。
実施例の短管部５、５’は、外径は杭鋼管本体３、３’と同径であるが、板厚が大なので内径は杭鋼管本体３、３’より小さい。
なお、本発明で「杭鋼管本体と同径の短管部」とは、短管部５が「杭鋼管本体を短管部に溶接接合可能である範囲で同径」という意味であり、厳格に杭鋼管本体３と同径であることを意味するものではない。
【００１８】
前記各円板部６、６’は、図４、図５、図６にも示すように、周溝７ａ、７ａ’を形成したフランジ部７、７’と、当該円板部６、６’の杭鋼管接合面側に形成された扇形角９０°の扇形凸部８、８’を有する捩り方向噛み合い接合部９、９’とからなる。
【００１９】
上下の杭鋼管２、２’の円板接合構造部４、４’は、結合手段１４によって結合されている。、
前記結合手段１４は、上下の円板接合構造部４、４’の各円板部６、６’における前記各フランジ部７、７’の各周溝７ａ、７ａ’に嵌合可能な２つの凸部１１ａａを有するとともに上下の円板部６、６’の周囲を囲む態様をなす分割リング１１と、前記分割リング１１をその外周面側から締付け固定する締付け手段１２とを備えている。
【００２０】
実施例の分割リング１１は図７、図８に示すように４つの分割リング片１１ａからなる。
各分割リング片１１ａの外周には、実施例の締付け手段１２である軟鋼板製の外周バンド１３が嵌る溝１１ａｂが形成されている。
各分割リング片１１ａの形状は、図１０に示すようにその４つを、突き合わせた上下の円板部６、６’のフランジ部７、７’の外周に添わせた時に、隣接するもの同士の間に若干の隙間δがあるような形状寸法とされている。この隙間δの存在で、フランジ部７、７’を強力に締め付け固定可能である。
【００２１】
実施例の外周バンド１３は、図１１に示すように４つの分割リング片１１ａにそれぞれ対応して沿う形状の４つの円弧状のバンド片１３ａからなる。
各バンド片１３ａは、図９に示すようにの両端にボルト挿通孔をあけた連結部１３ａａを持ち、隣接するバンド片１３ａの連結部１３ａａ同士を図１１に示すようなボルト１５とナット１６で締着して、分割リング１１を締め付け固定する。
【００２２】
杭鋼管本体３、３’に円板接合構造部４、４’を溶接固定して杭鋼管２、２’とする作業は工場にて行う。
施工現場では、杭鋼管２、２’の円板接合構造部４、４’を図６のように突き合わせた後、図１０のように分割リング１１を円板接合構造部４、４’の周囲に添わせ、次いで図１、図１１のように分割リング１１の外周の溝１１ａｂに外周バンド１３の各バンド片１３ａをあてがい、ボルト１５、ナット１６で締着して、杭鋼管２、２’同士を接合する。
【００２３】
上述の通りであり、この杭鋼管接合構造１によれば、杭鋼管２、２’同士を接合する円板接合構造部４、４における回転トルク伝達手段が、フランジ部７、７’のみによるものではなく円板部６、６’によるものなので、フランジ部７、７’のみによるものと比べて大きな回転トルクを伝達可能である。
また、直接のトルク伝達部（捩り方向噛み合い接合部）である円板部６、６’に設けた扇形凸部８、８’は、特許文献２のフランジ部に設けた扇形凸部と比べて大きな回転トルクを伝達可能である。
また、杭鋼管本体を円板部に直接溶接するとすれば、杭鋼管本体の外面からの全周溶接しかできないが、本発明では杭鋼管本体３、３’は、円板部６、６’に内外面全周溶接された短管部５、５’に突合せ溶接することができるので（すなわち、杭鋼管同士の直接の突合せ溶接と同じ条件になるので）、杭鋼管接合部が弱点となることがない。
また、短管部５、５’を鍔状のフランジ部にではなく円板部６、６’に溶接固定するものであるから、上側又は下側の短管部５、５’として異なる径のものを用いることが容易であり、異径鋼管杭接続構造とすることが容易であり、杭頭部側が大径の拡頭杭、あるいは杭底側が大径の拡底杭とする必要がある場合に、容易に対応できる。
【００２４】
従来のボルトによる接合構造は、手段としては引張強度の確保も容易であるが、地盤条件によりあるいは拡頭杭や拡底杭等の場合に、必要とする杭鋼管の外径が大になると、フランジ外径も大にすることが必要となるとともにボルト接合構造において必要とするボルト接合箇所が多くなるので、ボルト接合作業が煩雑になるという面が生じるのに対して、本発明では上下の円板接合構造部４、４’の接合にボルトを用いないので、必要とする杭鋼管の外径が大になってフランジ外径が大になっても、上下の円板接合構造部４、４’の接合作業は特に煩雑になることはない。
すなわち、上下の円板接合構造部４、４’の接合作業は、分割リング１１に設けた２つの凸部１１ａａを、上下の円板部６、６’のフランジ部７、７’の周溝７ａ、７ａ’  に嵌合させ、分割リング１１をその外周面側から締付け手段１２で締め付けることで、上下の円板接合構造部４、４’を接合することができるので、必要とする杭鋼管の外径が大になってフランジ外径が大になっても、上下の円板接合構造部４、４’の接合作業が特に煩雑になることはない。
なお、拡頭杭あるいは拡底杭の施工をする場合には、鋼管杭自体が大径でなくても、その拡頭杭あるいは拡底杭が大径になるので、特に有効である。
【符号の説明】
【００２５】
１  杭鋼管接合構造
２、２’杭鋼管
３、３’杭鋼管本体
４、４’円板接合構造部
５、５’  短管部
６、６’  円板部
６ａ、６ａ’  浅い凹部
７、７’フランジ部
７ａ、７ａ’  周溝
８、８’扇形凸部
９、９’捩り方向噛み合い接合部
１１  分割リング
１１ａ  分割リング片
１１ａａ  凸部
１１ａｂ  溝
１２  締付け手段
１３  外周バンド
１３ａ  バンド片
１３ａａ  連結部
１４  結合手段
【図１】
2020200662.tif 000003
【図２】
2020200662.tif 000004
【図３】
2020200662.tif 000005
【図４】
2020200662.tif 000006
【図５】
2020200662.tif 000007
【図６】
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【図７】
2020200662.tif 000009
【図８】
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【図９】
2020200662.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
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