(57)【要約】      （修正有）【課題】杭構成部材に複雑な加工を施すことなく、容易に接続可能で、拘束力を効果的に発揮させることができる継手構造、杭体並びに継手方法を提供する。【解決手段】継手構造１は、杭構成部材１０１の一方に他方と重なるように設けられ、径方向Ｑに貫通する第一の連結穴１０を有する第一の接続部１０３と、他方に第一の接続部１０３と重なるように設けられ、第一の連結穴１０と連通する第二の連結穴２０を有する第二の接続部１０１ａと、連結穴１０、２０に挿入され、第二の連結穴２０側の幅寸法に対して第一の連結穴１０側の幅寸法が大きい楔部材３０と、楔部材３０と連結穴１０、２０の間に嵌め込まれるとともに、楔部材３０の幅が広がる方向に分割された複数の分割体４１により構成された係合部材４０とを備えている。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
杭体を構成する杭構成部材同士を、互いに重ねて接続する杭構成部材の継手構造であって、
一方の前記杭構成部材に他方の杭構成部材と重なるように設けられ、互いの前記杭構成部材が重なり合う方向に貫通する第一の連結穴を有する第一の接続部と、
他方の前記杭構成部材に前記第一の接続部と重なるように設けられ、前記第一の連結穴と連通する第二の連結穴を有する第二の接続部と、
前記第一の連結穴及び前記第二の連結穴に挿入され、前記第二の連結穴側の先端挿入部の幅寸法に対して前記第一の連結穴側の基端挿入部の幅寸法が大きい形状を有する楔部材と、
前記楔部材と前記第一の連結穴及び前記第二の連結穴の間に嵌め込まれるとともに、前記楔部材における前記先端挿入部に対して前記基端挿入部の幅が広がる方向に分割された複数の分割体により構成された係合部材とを備え、
前記分割体は、前記第一の接続部における前記第二の接続部と重なり合う面と反対側の面に係合する第一規制部を有する杭構成部材の継手構造。
【請求項２】
請求項１に記載の杭構成部材の継手構造において、
前記第一の連結穴及び前記第二の連結穴は、略同一の形状に形成されている杭構成部材の継手構造。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の杭構成部材の継手構造において、
前記分割体は、前記第一の連結穴及び前記第二の連結穴に向かって突出し、前記第一の連結穴及び前記第二の連結穴の内周面に係合する係合部を有する杭構成部材の継手構造。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の杭構成部材の継手構造において、
前記楔部材は、前記分割体に向かって突出し、前記分割体に係合する突起部を有する杭構成部材の継手構造。
【請求項５】
請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の杭構成部材の継手構造において、
前記第二の連結穴は、前記第二の接続部を貫通しており、
前記分割体は、前記第二の接続部における前記第一の接続部と重なり合う面と反対側の面に係合する第二規制部を有する杭構成部材の継手構造。
【請求項６】
請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の杭構成部材の継手構造において、
前記係合部材は、複数の前記分割体によって前記杭体の軸線方向に直交する方向に分割されている杭構成部材の継手構造。
【請求項７】
請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の杭構成部材の継手構造を有して互いに接続された複数の杭構成部材を備える杭体。
【請求項８】
杭体を構成する杭構成部材同士を、互いに重ねて接続する杭構成部材の継手方法であって、
一方の前記杭構成部材に設けられた第一の接続部に貫通して設けられた第一の連結穴と、他方の前記杭構成部材に設けられた第二の接続部に設けられた第二の連結穴とが互いに連通するように、一方の前記杭構成部材の前記第一の接続部と、他方の前記杭構成部材の前記第二の接続部とを重ねて配置する杭構成部材配置工程と、
係合部材を構成する複数の分割体を前記第一の連結穴及び前記第二の連結穴の内周面に沿って並べて配置することで、複数の前記分割体によって囲まれて前記第一の連結穴から前記第二の連結穴まで連通する挿入穴を形成するように、前記係合部材を構成する前記分割体を前記第一の連結穴及び前記第二の連結穴に前記第一の連結穴から挿入して、前記分割体に形成された第一規制部を前記第一の接続部における前記第二の接続部と重なり合う面と反対側の面に係合する係合部材配置工程と、
先端挿入部の幅寸法に対して基端挿入部の幅寸法が大きい形状を有する楔部材を、前記先端挿入部に対して前記基端挿入部の幅が広がる方向が、前記係合部材が複数の前記分割体によって分割する方向となる向きにして、前記先端挿入部が前記第二の連結穴側とし前記基端挿入部が前記第一の連結穴側となるようにして、前記楔部材を前記挿入穴に挿入する楔部材挿入工程と、
前記挿入穴に挿入された前記楔部材を前記挿入穴に押し込んで、前記分割体を前記第一の連結穴及び前記第二の連結穴の内周面に向かって押し広げる係合部材拡張工程とを備える杭構成部材の継手方法。
【請求項９】
請求項８に記載の杭構成部材の継手方法において、
前記係合部材拡張工程では、把持部によって前記杭体の周面を把持して前記杭体を軸線方向に圧入する圧入機における前記把持部が、前記楔部材が前記挿入穴に挿入された位置において前記杭構成部材を把持することによって、前記把持部により前記楔部材を前記挿入穴に押し込む杭構成部材の継手方法。
【請求項１０】
圧入機の把持部によって前記杭構成部材を把持して地盤に圧入する圧入工程と、
前記圧入工程で圧入された前記杭構成部材の上端部を前記第一の接続部または前記第二の接続部とし、新たに接続する前記杭構成部材の下端部を前記第二の接続部または前記第一の接続部として、請求項８または請求項９に記載の杭構成部材の継手方法により、前記杭構成部材同士を接続する継手工程とを備え、
前記継手工程を行いながら前記圧入工程を複数回繰り返すことにより、前記複数の杭構成部材により前記杭体を構成させる杭体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、杭構成部材の継手構造及び杭体、並びに、杭構成部材の継手方法及び杭体の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
建築構造物等の基礎杭や、連続して設置することで土留壁等を構成する鋼矢板、鋼管矢板等の矢板に、既成杭が用いられる場合がある。既成杭は、地盤に打ち込む、圧入等することで、または、予め地盤に穿設した穴に建て込むことにより設置される。既成杭には、目的に応じて、鋼管杭、コンクリート杭、鋼管矢板、鋼矢板など、様々な種類がある。いずれの既成杭も、杭材の製造条件及び運搬条件、並びに、施工場所における施工条件等から、一回の工程で設置することができる杭材の長さには限界がある。このため、複数の杭材を準備し、これら杭材を継手によって順次接続しながら設置していくことで一定の長さの杭体を設置することができる。
【０００３】
上記のような複数の杭材を接続するための継手構造としては、様々な態様の構造が提案されている。
例えば、杭材が鋼管杭や鋼矢板などの鋼材である場合には、互いの杭材を溶接する溶接継手が考えられる。しかしながら、溶接継手は、溶接作業によるため、接続に時間を要し、溶接部の検査も発生するために非常の多くの時間と労力が必要となる。また、杭体を設置する屋外となる施工箇所での溶接作業が必要となるため、雨、風等の天候の影響を受け、また、溶接作業を行う作業者の技術の良否の影響も受けることになる。さらに、施工箇所の施工条件によっては溶接を行うのに十分なスペースを取れない場合も考えられる。
【０００４】
このような溶接継手に代わるものとして機械式継手が考えられる。
機械式継手としては、例えば、特許文献１には、接続する杭材のそれぞれに互いに係合するための凸部と凹部が形成されており、一方の杭材の凸部を他方の杭材の凹部に挿入するとともに、挿入した凸部と凹部との間の隙間に嵌合部材を嵌め込むことで、凸部と凹部が嵌合して連結される構造が開示されている。
【０００５】
また、特許文献２には、杭材同士を重ね合わせた部分に設けられる継手部構造として、杭材それぞれに重ね合わせ方向に連続して同じ傾きによって縮径するとともに、互いに突き合わされる側の孔径が同径となるテーパ孔状に形成された一対の挿入孔と、一対の挿入孔と同じ傾きで縮径するテーパ上に形成されて一対の挿入孔に貫入される移動抑止用ピンと、移動抑止用ピンの中央部に形成されたボルト挿通孔を通した固定用ボルトと、内側の杭材に溶接固定されて固定用ボルトが螺合された補強部材とを備える継手部構造が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１５−７３３８号公報
【特許文献２】特開２０１３−２２７８０９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１に記載の技術では、杭体を構成する杭構成部材自体に、互いに係合するための凹部及び凸部という複雑な形状を設ける必要があるという問題があった。
また、特許文献２に記載の技術でも、杭体を構成する杭構成部材自体に、移動抑止用防止ピンを挿入するための一対の挿入孔をテーパ孔状に形成する必要があり、杭構成部材自体への加工が複雑になってしまう問題があった。また、特許文献２に記載の技術では、テーパ状の移動抑止用防止ピンを一対の挿入孔に挿入、嵌合させることで杭構成部材同士を係合している。このような構造では、杭構成部材のそれぞれに形成された挿入孔がずれてしまうと移動抑止用防止ピンを挿入、嵌合させる際の抵抗となってしまう。そして、このような抵抗が生じると、移動抑止用防止ピンを十分に挿入できず、または、十分に挿入できたとしても挿入する作業に大きな押し込む力が必要となってしまう問題があった。さらに、移動抑止用防止ピンが挿入、嵌合できたとしても、挿入方向の摩擦力が、挿入抵抗として、その押し込む力に抗する力として発揮されてしまい、杭構成部材同士を拘束するために作用する挿入方向と直交する方向の力として十分に発揮させることができない問題があった。さらに、特許文献２に記載の技術では、このような押し込む力をボルトの締め付けにより発生させるものであり、一つ一つの継手部分にボルトを配置、仮締めした後にトルクレンチ等で締め付ける作業は時間と労力がかかる作業であった。
【０００８】
そこで、この発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであって、杭構成部材に複雑な加工を施すことなく、容易に接続することが可能であるとともに、杭構成同士を拘束させる拘束力を効果的に発揮させることが可能な杭構成部材の継手構造及び杭体、並びに、杭構成部材の継手方法及び杭体の製造方法を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の課題を解決するために、本発明は以下の手段を採用している。
すなわち、本発明の一態様に係る杭構成部材の継手構造は、杭体を構成する杭構成部材同士を、互いに重ねて接続する杭構成部材の継手構造であって、一方の前記杭構成部材に他方の杭構成部材と重なるように設けられ、互いの前記杭構成部材が重なり合う方向に貫通する第一の連結穴を有する第一の接続部と、他方の前記杭構成部材に前記第一の接続部と重なるように設けられ、前記第一の連結穴と連通する第二の連結穴を有する第二の接続部と、前記第一の連結穴及び前記第二の連結穴に挿入され、前記第二の連結穴側の先端挿入部の幅寸法に対して前記第一の連結穴側の基端挿入部の幅寸法が大きい形状を有する楔部材と、前記楔部材と前記第一の連結穴及び前記第二の連結穴の間に嵌め込まれるとともに、前記楔部材における前記先端挿入部に対して前記基端挿入部の幅が広がる方向に分割された複数の分割体により構成された係合部材とを備え、前記分割体は、前記第一の接続部における前記第二の接続部と重なり合う面と反対側の面に係合する第一規制部を有する。
【００１０】
この構成によれば、以下のようにして継手構造を構築することができる。
すなわち、第一の連結穴が形成された第一の接続部を備える一方の杭構成部材と、第二の連結穴が形成された第二の接続部を備える他方の構成部材とを、第一の連結穴と第二の連結穴とが連通するようにして、第一の接続部と第二の接続部とを重ね合わせて配置する。次に、第一の連結穴及び第二の連結穴に係合部材を構成する複数の分割体を配置し、さらに、楔部材を、楔部材と第一の連結穴及び第二の連結穴の内周面との間に複数の分割体のそれぞれが配されるように挿入して、分割体に形成された第一規制部を第一の接続部における第二の接続部と重なり合う面と反対側の面に係合させる。この際、楔部材の第二の連結穴側の先端挿入部の幅寸法に対して前記第一の連結穴側の基端挿入部の幅寸法が大きく広がる方向に、分割体の分割する方向が合うように、楔部材の向きと分割体の位置を調整しておく。この状態で楔部材をさらに押し込むことで、係合部材を構成する複数の分割体は、楔部材の幅が広がる方向、すなわち係合部材を分割する方向にさらに互いの間隔を広げるように移動する。この際、楔部材が押し込まれることで、分割体にも押し込まれる方向に力が作用するが、第一規制部が第一の接続部における第二の接続部と重なり合う面と反対側に係合していることで、分割体が楔部材とともに移動してしまうことを規制することができる。これにより分割体が第一の連結穴及び第二の連結穴の内周面に押圧して拘束力を発生させ、第一の連結穴が形成された一方の杭構成部材と第二の連結穴が形成された他方の杭構成部材とを連結させることができる。
ここで、杭構成部材に形成する第一の連結穴及び第二の連結穴については、互いに連通可能な位置に形成すれば足り、複雑な形状とする必要がない。また、楔部材を挿入する穴は、分割体で囲まれた部分となり、直接杭構成部材に形成された穴に挿入させるものでない。このため、第一の連結穴と第二の連結穴に多少の位置ずれが生じていたとしても、当該位置ずれによる段差等が楔部材の挿入抵抗とならずに、楔部材を容易に挿入して嵌合させることができる。また、杭構成部材同士を連結するための拘束力が、第一の連結穴及び第二の連結穴に挿入される係合部材を構成する複数の分割体により与えられるものであり、楔部材によって直接与えられるものではない。このため、楔部材を容易に挿入し押し込むことができるとともに、押し込む際の抵抗の影響を抑えつつ、杭構成部材に対して、楔部材を挿入する方向と直交する方向に、分割体によって効果的に力を作用させて拘束力を発揮させることができる。それ故にボルトによる締め付けを行うことなく、楔部材を押し込むだけで、容易かつ効果的に杭構成部材に対して拘束力を与えることができる。
【００１１】
また、本発明の一態様に係る杭構成部材の継手構造においては、前記第一の連結穴及び前記第二の連結穴は、略同一の形状に形成されているものとしても良い。
【００１２】
この構成によれば、第一の連結穴と第二の連結穴が略同一の形状に形成されている。このため、互いに重ね合わせた杭構成部材に対して重ねた状態で穿孔することで、容易に互いに連通する第一の連結穴及び第二の連結穴を形成することができる。また、第一の連結穴及び第二の連結穴の互いの内周面の間に段差を生じないようにすることができ、段差によって摩擦等が生じ、分割体が互いの間隔を広げるように移動することを妨げてしまうおそれもない。
【００１３】
また、本発明の一態様に係る杭構成部材の継手構造においては、前記分割体は、前記第一の連結穴及び前記第二の連結穴に向かって突出し、前記第一の連結穴及び前記第二の連結穴の内周面に係合する係合部を有するものとしても良い。
【００１４】
この構成によれば、分割体の係合部が第一の連結穴及び第二の連結穴の内周面に係合することにより、杭構成部材に対して分割体によってより効果的に拘束力を与えることができる。
【００１５】
また、本発明の一態様に係る杭構成部材の継手構造においては、前記楔部材は、前記分割体に向かって突出し、前記分割体に係合する突起部を有するものとしても良い。
【００１６】
この構成によれば、楔部材の突起部が分割体に係合することにより、楔部材が分割体と嵌合している状態が緩んでしまい分割体によって杭構成部材に作用する拘束力が低下してしまうことを、より確実に防止することができる。
【００１７】
また、本発明の一態様に係る杭構成部材の継手構造においては、前記第二の連結穴は、前記第二の接続部を貫通しており、前記分割体は、前記第二の接続部における前記第一の接続部と重なり合う面と反対側の面に係合する第二規制部を有するものとしても良い。
【００１８】
この構成によれば、第二規制部が第二の接続部における第一の接続部と重なり合う面と反対側の面に係合することで、第一の連結穴から挿入した分割体が脱落してしまうことを防止することができる。
【００１９】
また、本発明の一態様に係る杭構成部材の継手構造においては、前記係合部材は、複数の前記分割体によって前記杭体の軸線方向に直交する方向に分割されているものとしても良い。
【００２０】
この構成によれば、楔部材を挿入することにより、分割体は、第一の連結穴及び第二の連結穴の内周面に対して、杭体の軸線方向に直交する方向に力を作用させて、拘束力を発揮させることになる。このため、杭構成部材によって構成される杭体に、打込み若しくは圧入、または、引き抜きにより軸線方向に外力が作用したとしても、当該外力による変形に起因して杭構成部材、係合部材及び楔部材の拘束関係が緩んでしまい杭構成部材に対する拘束力が低下してしまうことを抑制することができる。
【００２１】
また、本発明の一態様に係る杭体は、前記杭構成部材の継手構造を有して互いに接続された複数の杭構成部材を備える。
【００２２】
この構成によれば、杭構成部材の継手構造により容易かつ強固に接続された杭構成部材同士により杭体を構成することができる。
【００２３】
また、本発明の一態様に係る杭構成部材の継手方法は、杭体を構成する杭構成部材同士を、互いに重ねて接続する杭構成部材の継手方法であって、一方の前記杭構成部材に設けられた第一の接続部に貫通して設けられた第一の連結穴と、他方の前記杭構成部材に設けられた第二の接続部に設けられた第二の連結穴とが互いに連通するように、一方の前記杭構成部材の前記第一の接続部と、他方の前記杭構成部材の前記第二の接続部とを重ねて配置する杭構成部材配置工程と、係合部材を構成する複数の分割体を前記第一の連結穴及び前記第二の連結穴の内周面に沿って並べて配置することで、複数の前記分割体によって囲まれて前記第一の連結穴から前記第二の連結穴まで連通する挿入穴を形成するように、前記係合部材を構成する前記分割体を前記第一の連結穴及び前記第二の連結穴に前記第一の連結穴から挿入して、前記分割体に形成された第一規制部を前記第一の接続部における前記第二の接続部と重なり合う面と反対側の面に係合する係合部材配置工程と、先端挿入部の幅寸法に対して基端挿入部の幅寸法が大きい形状を有する楔部材を、記先端挿入部に対して前記基端挿入部の幅が広がる方向が、前記係合部材が複数の前記分割体によって分割する方向となる向きにして、前記先端挿入部が前記第二の連結穴側とし前記基端挿入部が前記第一の連結穴側となるようにして、前記楔部材を前記挿入穴に挿入する楔部材挿入工程と、前記挿入穴に挿入された前記楔部材を前記挿入穴に押し込んで、前記分割体を前記第一の連結穴及び前記第二の連結穴の内周面に向かって押し広げる係合部材拡張工程とを備えている。
【００２４】
この方法によれば、以下のようにして継手構造を構築することができる。
すなわち、杭構成部材配置工程として、第一の連結穴が形成された第一の接続部を備える一方の杭構成部材と、第二の連結穴が形成された第二の接続部を備える他方の構成部材とを、第一の連結穴と第二の連結穴とが連通するようにして、第一の接続部と第二の接続部とを重ね合わせて配置する。次に、係合部材配置工程として、第一の連結穴及び第二の連結穴に、内周面に沿って係合部材を構成する複数の分割体を配置する。次に、楔部材挿入工程として、楔部材を、楔部材と第一の連結穴及び第二の連結穴の内周面との間に複数の分割体のそれぞれが配されるように、分割体により形成された挿入穴に挿入していく。この際、楔部材の第二の連結穴側の先端挿入部の幅寸法に対して第一の連結穴側の基端挿入部の幅寸法が大きく広がる方向に、分割体の分割する方向が合うように、楔部材の向きと分割体の位置を調整しておく。そして、係合部材拡張工程として、この状態で楔部材をさらに押し込むことで、係合部材を構成する複数の分割体は、楔部材の幅が広がる方向、すなわち係合部材が分割する方向にさらに互いの間隔を広げるように移動する。この際、楔部材が押し込まれることで、分割体にも押し込まれる方向に力が作用するが、第一規制部が第一の接続部における第二の接続部と重なり合う面と反対側に係合していることで、分割体が楔部材とともに移動してしまうことを規制することができる。これにより分割体が第一の連結穴及び第二の連結穴の内周面を押圧して拘束力を発生させ、第一の連結穴が形成された一方の杭構成部材と第二の連結穴が形成された他方の杭構成部材とを連結させることができる。
ここで、杭構成部材に形成される第一の連結穴及び第二の連結穴については、互いに連通可能な位置に形成されていれば足り、複雑な形状とする必要がない。また、楔部材を挿入する穴は、分割体で囲まれた部分となり、楔部材は直接杭構成部材に形成された穴に挿入させるものでない。このため、第一の連結穴と第二の連結穴に多少の位置ずれが生じていたとしても、当該位置ずれによる段差等が楔部材の挿入抵抗とならずに、楔部材を容易に挿入して嵌合させることができる。また、杭構成部材同士を連結するための拘束力が、第一の連結穴及び第二の連結穴に挿入される係合部材を構成する複数の分割体により与えられるものであり、楔部材によって直接与えられるものではない。このため、楔部材を容易に挿入し押し込むことができるとともに、押し込む際の抵抗の影響を抑えつつ、杭構成部材に対して、楔部材を挿入する方向と直交する方向に、分割体によって効果的に力を作用させて拘束力を発揮させることができる。それ故にボルトによる締め付けを行うことなく、楔部材を押し込むだけで、容易かつ効果的に杭構成部材に対して拘束力を与えることができる。
【００２５】
また、本発明の一態様に係る杭構成部材の継手方法において、前記係合部材拡張工程では、把持部によって前記杭体の周面を把持して前記杭体を軸線方向に圧入する圧入機における前記把持部が、前記楔部材が前記挿入穴に挿入された位置において前記杭構成部材を把持することによって、前記把持部により前記楔部材を前記挿入穴に押し込むものとしても良い。
【００２６】
この方法によれば、圧入機の把持部によって把持する力を利用して挿入穴に楔部材を押し込むことで、楔部材を押し込むための別の手段を用意する必要なく、圧入作業に続いて継手に係る作業を進めることができる。また、圧入機の把持部によって把持する力を利用することで、楔部材を押し込む力を安定させることができ、継手の品質を良好なものとすることができる。
【００２７】
また、本発明の一態様に係る杭体の製造方法は、圧入機の把持部によって前記杭構成部材を把持して地盤に圧入する圧入工程と、前記圧入工程で圧入された前記杭構成部材の上端部を前記第一の接続部または前記第二の接続部とし、新たに接続する前記杭構成部材の下端部を前記第二の接続部または前記第一の接続部として、前記杭構成部材の継手方法により、前記杭構成部材同士を接続する継手工程とを備え、前記継手工程を行いながら前記圧入工程を複数回繰り返すことにより、前記複数の杭構成部材により前記杭体を構成させる。
【００２８】
この方法によれば、圧入工程と継手工程を実施することで、容易かつ強固に、複数の杭構成部材により構成された杭体を製造することができる。
【発明の効果】
【００２９】
本発明によれば、杭構成部材に複雑な加工を施すことなく、容易に杭構成部材同士を接続することが可能であるとともに、杭構成同士を拘束させる拘束力を効果的に発揮させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の第一の実施形態の杭体を示す概要図である。
【図２】本発明の第一の実施形態の継手構造を示す側面図である。
【図３】図２における切断線Ｉ−Ｉで破断した断面図である。
【図４】図２における切断線ＩＩ−ＩＩで破断した断面図である。
【図５】本発明の第一の実施形態の継手構造を示す正面図である。
【図６】本発明の第一の実施形態の継手構造において第二の接続部を示す側面図である。
【図７】本発明の第一の実施形態の継手構造において第一の接続部を示す側面図である。
【図８】本発明の第一の実施形態の継手構造において楔部材を示す斜視図である。
【図９】本発明の第一の実施形態の継手方法において圧入工程を示す説明図である。
【図１０】本発明の第一の実施形態の継手方法において圧入工程における鋼管の把持状態を示す、図９における切断面ＩＩＩ−ＩＩＩで破断した断面図である。
【図１１】本発明の第一の実施形態の継手方法において杭構成部材配置工程を示す説明図である。
【図１２】本発明の第一の実施形態の継手方法において杭構成部材配置工程、係合部材配置工程及び楔部材挿入工程を示す説明図である。
【図１３】本発明の第一の実施形態の継手方法において係合部材拡張工程を示す説明図である。
【図１４】本発明の第一の実施形態の継手方法において係合部材拡張工程における鋼管の把持状態を示す、図１３における切断面ＩＶ−ＩＶで破断した断面図である。
【図１５】本発明の第一の実施形態の継手方法において圧入工程を示す説明図である。
【図１６】本発明の第一の実施形態の第一の変形例の杭体を示す側面図である。
【図１７】本発明の第一の実施形態の第二の変形例の杭体を示す断面図である。
【図１８】本発明の第一の実施形態の第三の変形例の杭体を示す側面図である。
【図１９】本発明の第一の実施形態の第四の変形例の杭体を示す軸線方向視した断面図である。
【図２０】本発明の第一の実施形態の第四の変形例の杭体を示す側面図である。
【図２１】本発明の第一の実施形態の第四の変形例の杭体における継手構造の詳細を示す断面図である。
【図２２】本発明の第一の実施形態の第五の変形例の継手構造を示す正面図である。
【図２３】本発明の第一の実施形態の第六の変形例の継手構造における係合部材の詳細を示す斜視図である。
【図２４】第二の実施形態の杭体を示す概要図である。
【図２５】第二の実施形態の変形例の継手構造における図２に示す切断線Ｉ−Ｉで破断した断面図である。
【図２６】第二の実施形態の変形例の継手構造における図２に示す切断線ＩＩ−ＩＩで破断した断面図である。
【図２７】第二の実施形態の変形例の継手構造を示す正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
（第一の実施形態）
以下、本発明に係る第一の実施形態について図１から図１５を参照して説明する。
図１は、本実施形態の杭体を示している。図１に示すように、杭体１００は、本実施形態では鋼管杭であり、上端部１００ａを地上部に突出させるようにして、所定のピッチで複数本が地盤Ａ内に配されている。各杭体１００は、杭構成部材である鋼管１０１を、杭体１００の軸線Ｌ１００に沿う方向である軸線方向Ｐに複数連結して構成されている。鋼管１０１は、管状の本体部１０２と、本体部１０２の下端となる一端に接続され、内径が本体部１０２の外径と略等しい管状に形成された継手部１０３と有している。そして、図２に示すように、鋼管１０１の継手部１０３は、第一の接続部として、当該鋼管１０１の下に配置される下方の鋼管１０１の上端部１０１ａが第二の接続部として挿入され、杭体１００の軸線方向Ｐに直交する方向となる径方向Ｑに重ね合わされている。この上方に配された一方の鋼管１０１の継手部１０３と、当該鋼管１０１の下方に配される他方の鋼管１０１の上端部１０１ａとは、本実施形態の継手構造１により接続されている。また、本実施形態において、鋼管１０１の本体部１０２と継手部１０３とは、互いを溶接した溶接部１０４によって接合されている。なお、図１に示すように、最下部に位置する鋼管１０１については、その下方に鋼管１０１を配していないことから、本体部１０２の下端には継手部１０３は設けられていない。
【００３２】
次に、本実施形態の継手構造１の詳細について説明する。
図２から図７に示すとおり、本実施形態の継手構造１は、第一の連結穴１０を有し上方の鋼管１０１に設けられた継手部１０３と、第二の連結穴２０を有し下方の鋼管１０１に設けられて上方の鋼管１０１の継手部１０３に挿入された上端部１０１ａと、第一の連結穴１０及び第二の連結穴２０に挿入された楔部材３０と、楔部材３０と第一の連結穴１０及び第二の連結穴２０の内周面１０ａ、２０ａとの間に嵌め込まれた係合部材４０とを備える。
下方の鋼管１０１の上端部１０１ａは、上方の鋼管１０１の継手部１０３に挿入されていることにより、杭体１００の軸線方向Ｐに直交する方向である径方向Ｑに継手部１０３と重なり合っている。継手部１０３は、径方向Ｑに貫通する第一の連結穴１０を有する。本実施形態では、第一の連結穴１０は、軸線方向Ｐに継手部１０３の略中央となる位置で、周方向Ｒに等間隔に複数形成されている。各第一の連結穴１０は、継手部１０３の外周面１０３ａから内周面１０３ｂまで略同一径として円形に形成されている。
【００３３】
上端部１０１ａは、第一の連結穴１０と中心軸Ｃを略一致させるようにして第一の連結穴１０と連通し、径方向Ｑに貫通する第二の連結穴２０を有する。第二の連結穴２０も、上端部１０１ａにおいて、周方向Ｒに、第一の連結穴１０同士の間隔と同一の間隔で複数形成されている。各第二の連結穴２０は、鋼管１０１の本体部１０２における外周面１０２ａから内周面１０２ｂまで略同一径として円形に形成されている。ここで、第二の連結穴２０は、第一の連結穴１０と略同一の形状、すなわち略同一の直径の円形に形成されている。このため、第一の連結穴１０の内周面１０ａと第二の連結穴２０の内周面２０ａとは、連続して形成されている。
【００３４】
また、図３、図４及び図８に示すように、楔部材３０は、第二の連結穴２０に挿入された先端挿入部３１と、先端挿入部３１よりも両鋼管１０１、１０１の径方向Ｑ外周側となる位置に配され、第一の連結穴１０に挿入された基端挿入部３２とを有する。楔部材３０は、径方向Ｑ内周側から外周側となる先端から基端に向けて杭体１００における周方向Ｒに沿う幅寸法Ｂ１が次第に大きくなるテーパ状に形成されている。したがって、先端挿入部３１に対して基端挿入部３２の方が、幅寸法Ｂ１が大きい形状となっている。楔部材３０において、周方向Ｒ両側のテーパ形状を形成する側面３０ａには、周方向Ｒに突出する突起部３３を有する。突起部３３は、軸線方向Ｐに沿って線状に延びているとともに、径方向Ｑに沿って複数形成されている。また、各突起部３３は、側面３０ａから周方向Ｒに沿って外側に向かうに従って、径方向Ｑ内周側から外周側へと向かうように傾斜して先鋭状に突出している。一方、本実施形態では、楔部材３０において、杭体１００における軸線方向Ｐ両側の端面３０ｂは、第一の連結穴１０及び第二の連結穴２０の内周面１０ａ、２０ａに沿う円弧状に形成されており、軸線方向Ｐに沿う楔部材３０の幅寸法Ｂ２は内周面１０ａ、２０ａの直径と略等しい。
【００３５】
係合部材４０は、複数の分割体４１によって構成されている。分割体４１は、第一の連結穴１０及び第二の連結穴２０の内周面１０ａ、２０ａに沿い、楔部材３０の幅が広がる方向となる周方向Ｒに、分割され並べて配置されている。本実施形態では、分割体４１は２個である。各分割体４１は、略半円板状に形成されて第二の連結穴２０に配された先端部４２と、略半円状に形成されて第一の連結穴１０に配された基端部４３とを有する。
【００３６】
先端部４２は、第二の連結穴２０の内周面２０ａに沿う係合面４２ａと、係合面４２ａに対して第二の連結穴２０の中心軸Ｃ側に配された被挿入面４２ｂとを有する。係合面４２ａは、第一の連結穴１０及び第二の連結穴２０の中心軸Ｃ方向視して円弧状に形成されている。また、被挿入面４２ｂは、中心軸Ｃ方向視して円弧状の係合面４２ａに対して弦を構成するようにして、杭体１００の軸線方向Ｐに略平行に配されている。
【００３７】
基端部４３は、第一の連結穴１０の内周面１０ａに沿う係合面４３ａと、係合面４３ａに対して第一の連結穴１０の中心軸Ｃ側に配された被挿入面４３ｂとを有する。先端部４２同様に、係合面４３ａは、第一の連結穴１０及び第二の連結穴２０の中心軸Ｃ方向視して円弧状に形成されている。また、被挿入面４３ｂは、中心軸Ｃ方向視して円弧状の係合面４３ａに対して弦を構成するようにして、杭体１００の軸線方向Ｐに略平行に配されている。
【００３８】
ここで、被挿入面４２ｂ、４３ｂから係合面４２ａ、４３ａまでの最大離間寸法、すなわち第一の連結穴１０及び第二の連結穴２０の中心軸Ｃの位置における杭体１００の周方向Ｒに沿う幅寸法Ｂ３は、第一の連結穴１０及び第二の連結穴２０の半径よりも小さい寸法となっている。
【００３９】
先端部４２及び基端部４３の被挿入面４２ｂ、４３ｂは、それぞれ、杭体１００の径方向Ｑ内周側から外周側に向かうに従って、杭体１００の周方向Ｒに沿って第一の連結穴１０及び第二の連結穴２０の中心軸Ｃから、係合面４２ａ、４３ａが対向する内周面１０ａ、２０ａに向かうように傾斜し、互いに連続している。また、先端部４２及び基端部４３の係合面４２ａ、４３ａも互いに連続している。そして、二つの分割体４１は、互いの先端部４２及び基端部４３の被挿入面４２ｂ、４３ｂを向い合せるように配置されている。これにより二つの分割体４１の被挿入面４２ｂ、４３ｂにより、杭体１００の径方向Ｑ内周側から外周側に向かうに従って、杭体１００の周方向Ｒに沿う幅寸法が大きくなる挿入穴４０ａが形成されている。
【００４０】
各分割体４１の係合面４２ａ、４３ａには、第一の連結穴１０及び第二の連結穴２０の内周面１０ａ、２０ａに向かって突出する係合部４４が設けられている。係合部４４は、第一の連結穴１０及び第二の連結穴２０の内周面１０ａ、２０ａに沿うように線状に延びているとともに、先鋭状に突出している。本実施形態では、係合部４４は、弾性的に圧縮変形した状態で第一の連結穴１０及び第二の連結穴２０の内周面１０ａ、２０ａに先端が食い込み、内周面１０ａ、２０ａを押圧している。なお、係合部４４が塑性変形した状態となっていても良い。
【００４１】
分割体４１の基端部４３は、上方の鋼管１０１の外周面１０３ａからわずかに突出しており、その突出した基端には、第一の連結穴１０及び第二の連結穴２０の径方向（杭体１００における周方向Ｒ）外周側へフランジ状に張り出す第一規制部４３ｄが設けられている。第一規制部４３ｄは、上方の鋼管１０１における下方の鋼管１０１と重なり合う面となる内周面１０３ｂと反対側の外周面１０３ａに係合しており、分割体４１が杭体１００の径方向Ｑ内周側へ移動することを規制している。ここで、本実施形態では、上方の鋼管１０１の外周面１０３ａにおいて、第一規制部４３ｄが係合される第一連結穴１０の周縁部分１０３ｄは、第一規制部４３ｄと対応して平面状に形成されている。また、分割体４１の先端部４２は、下方の鋼管１０１の内周面１０２ｂからわずかに突出しており、その突出した先端には、第一の連結穴１０及び第二の連結穴２０の径方向外周側へフランジ状に張り出す第二規制部４２ｄが設けられている。第二規制部４２ｄは、下方の鋼管１０１における上方の鋼管１０１と重なり合う面となる外周面１０２ａと反対側の内周面１０２ｂに係合しており、分割体４１が杭体１００の径方向Ｑ外周側へ移動することを規制している。
【００４２】
次に、上記のような継手構造１によって鋼管１０１同士を接続する継手方法について、鋼管１０１を接続して構成される杭体１００の製造方法に含めて説明する。
図９は、既に複数の杭体１００が地盤Ａに設置された状態で、次の杭体１００を設置する状態を示している。杭体１００の地盤Ａへの設置は、本実施形態の杭体１００の製造方法を構成する圧入工程Ｓ１０と継手工程Ｓ２０とを実施することにより行われる。圧入工程Ｓ１０では、圧入機２００により鋼管１０１を地盤Ａに圧入する。
ここで、圧入する鋼管１０１は、本実施形態の継手構造１を構成するために、本体部１０２と本体部１０２の下端に接続された継手部１０３とを有し、継手部１０３が第一の接続部として第一の連結穴１０を有し、上端部１０１ａが第二の接続部として第二の連結穴２０を有するものとして、予め加工が施されている。最下部の鋼管１０１については継手部１０３を有していないのは上記のとおりである。
【００４３】
まず、圧入工程Ｓ１０で使用する圧入機２００の一例を説明する。
図９に示すように、圧入機２００は、本体部２０１と、本体部２０１に設けられて圧入時に生じる反力を受ける反力受けを把持する支持部２０２と、本体部２０１に対して軸線方向Ｐとなる杭体１００の圧入方向Ｍに移動可能に設けられたチャックフレーム２０３とを備える。支持部２０２は、互いに近接、離間することにより鋼管１０１の内周面に対して嵌合、離脱することが可能な基礎把持部２０２ａを有する。本実施形態では、３つの鋼管１０１を反力受けとすることができるように、３つの基礎把持部２０２ａを有する。なお、図９では既に設置済みの３つの鋼管１０１を反力受けとしているが、反力受けとして必要な本数が設置されていない場合には、鋼管１０１に相当する反力受けを予め設置して支持部２０２で把持する。支持部２０２は、本体部２０１に対して、圧入方向Ｍと交差する方向Ｎに移動可能に設けられている。本体部２０１には、支持部２０２を移動させる基礎移動駆動部（不図示）が設けられている。このため、反力受けとなる鋼管１０１を把持した状態で本体部２０１に対して図示しない基礎移動駆動部により支持部２０２を相対移動させることにより、本体部２０１を設置済みの鋼管１０１に対して移動させて新たな設置位置Ｓに鋼管１０１を圧入していくことが可能となる。なお、基礎把持部２０２ａは圧入時に生じる反力を受けることができる程度に設ければよく、その数は任意に変更可能である。
【００４４】
チャックフレーム２０３は、チャックフレーム２０３を圧入方向Ｍに移動させるメインシリンダ２０４及び圧入する鋼管１０１を把持するチャック部２０５とを備える。図１０に示すように、チャック部２０５は、環状に複数配されたチャック爪２０６と、チャック爪２０６を圧入する鋼管１０１に向かって進退させるシリンダ２０８とを有する。圧入する鋼管１０１は、環状に配されるチャック爪２０６の配列の内部に挿入される。チャック爪２０６は、圧入する鋼管１０１の外周面の曲率と対応する曲率に形成された把持面２０６ａを有する。そして、シリンダ２０８の駆動力によりチャック爪２０６を進出させることで、鋼管１０１の外周面に把持面２０６ａを所望の圧力で押圧させて鋼管１０１を把持することが可能であるとともに、チャック爪２０６を後退させることで鋼管１０１を把持した状態を解除することが可能である。
【００４５】
チャックフレーム２０３には、チャック部２０５を圧入する鋼管１０１の軸線Ｌ１００回りに回転させるチャック回転駆動部（不図示）が設けられている。このため、チャック爪２０６により鋼管１０１を把持した状態で、図示しないチャック回転駆動部及びメインシリンダ２０４を駆動させれば、鋼管１０１を軸線Ｌ１００回りに回転させながら、圧入方向Ｍに地盤Ａに対して押し込み（すなわち圧入）または引き抜きを行うことが可能となっている。
【００４６】
このような圧入機２００により、図９に示すように、鋼管１０１を圧入していく。そして、鋼管１０１の上端部１０１ａをチャック部２０５で把持可能な位置まで鋼管１０１の圧入を完了したら、次工程として本実施形態における継手方法による継手工程Ｓ２０を実施する。
継手工程Ｓ２０は、前工程で圧入した鋼管１０１に対して、当該鋼管１０１に接続する他の鋼管１０１を重ねて配置する杭構成部材配置工程Ｓ２１と、第一の連結穴１０と第二の連結穴２０に係合部材４０を挿入する係合部材配置工程Ｓ２２と、係合部材４０を構成する分割体４１により形成された挿入穴４０ａに楔部材３０を挿入する楔部材挿入工程Ｓ２３と、楔部材３０を押し込むことで係合部材４０を構成する分割体４１を拡張させる係合部材拡張工程Ｓ２４とを備える。
【００４７】
杭構成部材配置工程Ｓ２１では、まず圧入機２００において本体部２０１に対してチャックフレーム２０３を上昇させることで、チャック部２０５を、圧入した鋼管１０１から上方に離間した位置まで移動させる。次に、図１１に示すように、図示しないクレーン等によって新たに接続する他の鋼管１０１を吊り込み、チャックフレーム２０３の上方から下降させることにより、チャック部２０５に他の鋼管１０１を挿入する。そして、圧入機２００のチャック爪２０６を、チャック部２０５に挿入した他の鋼管１０１に対して進出させることにより、他の鋼管１０１を把持する。次に、図１２に示すように、圧入機２００において、本体部２０１に対してチャックフレーム２０３を下降させることにより、チャック部２０５で把持した他の鋼管１０１を下降させ、これにより圧入した鋼管１０１の上端部１０１ａを他の鋼管１０１の継手部１０３に挿入させる。ここで、圧入機２００を利用して、接続する他の鋼管１０１を把持することにより、既に圧入した鋼管１０１と、接続する他の鋼管１０１の軸線Ｌ１００を一致させることができ、圧入した鋼管１０１の上端部１０１ａを他の鋼管１０１の継手部１０３に容易に挿入させることができる。
【００４８】
次に、図１２において、圧入機２００においてチャックフレーム２０３に対してチャック部２０５を回転させることにより、圧入された鋼管１０１に対して、接続する他の鋼管１０１の軸線Ｌ１００回りの位置を調整する。これにより、圧入された鋼管１０１に形成された第二の連結穴２０と、接続する他の鋼管１０１の第一の連結穴１０とを互いの中心軸Ｃを一致させるようにして連通させることができる。このとき、キー構造等により、前記第二の連結穴２０と第一の連結穴１０の中心軸Ｃを一致させるよう案内してもよい。
なお、鋼管１０１に第一の連結穴１０及び第二の連結穴２０を予め設けない構成としても良い。そして、本工程で、一方の鋼管１０１の上端部１０１ａを他方の鋼管１０１の継手部１０３に挿入した後に、両鋼管１０１を貫通するようにして第一の連結穴１０及び第二の連結穴２０を穿孔しても良い。上記のとおり第一の連結穴１０及び第二の連結穴２０が略同一形状であることから、このような加工方法によって第一の連結穴１０及び第二の連結穴２０を容易に形成することができるとともに、第一の連結穴１０と第二の連結穴２０との間に段差が生じてしまうことを防止することができる。また、上記においては、圧入した鋼管１０１に対する接続する他の鋼管１０１の位置調整を、圧入機２００を利用して実施したがこれに限ることはなく、吊り込んだ他の鋼管１０１を手作業により位置調整するなどとしても良い。
【００４９】
次に、係合部材配置工程Ｓ２２を実施する。
係合部材配置工程Ｓ２２では、まず図１２に示す状態において、係合部材４０を構成する分割体４１を、第一規制部４３ｄが上方の鋼管１０１の外周面１０３ａに係合可能となるまで第一の連結穴１０及び第二の連結穴２０に挿入する。ここで、図５に示すように、本実施形態では、２つの分割体４１を、接続する鋼管１０１の軸線方向Ｐと直交する周方向Ｒに並べて配置する。各分割体４１の先端部４２は第二の連結穴２０に配置されて、基端部４３は第一の連結穴１０に配置され、２つの分割体４１の間には挿入穴４０ａが形成される。ここで、係合部材４０は、２つの分割体４１によって互いの間に挿入穴４０ａが形成される構成であるので、当該挿入穴４０ａの幅を予定される幅寸法より小さい寸法とするように挿入することで、第一の連結穴１０及び第二の連結穴２０の内周面１０ａ、２０ａと干渉させずに容易に挿入させることができる。上記のとおり、分割体４１の基端部４３は第一規制部４３ｄを有している。このため、分割体４１を第一の連結穴１０及び第二の連結穴２０に挿入した状態で、鋼管１０１の外周面１０３ａに第一規制部４３ｄを係合することが可能である。これにより係合部材４０を構成する分割体４１を、位置決めして適切な量だけ確実に挿入することができ、分割体４１が杭体１００の径方向Ｑ内周側へと位置ずれしてしまうことも防止することができる。そして、挿入した状態で各分割体４１の先端部４２及び基端部４３の係合面４２ａ、４３ａを第一の連結穴１０及び第二の連結穴２０の内周面１０ａ、２０ａに当接させる。これにより、第一規制部４３ｄが上方の鋼管１０１の外周面１０３ａに係合され、さらに第二規制部４２ｄが下方の鋼管１０１の内周面１０２ｂに係合され、挿入した分割体４１が杭体１００の径方向Ｑ内周側及び外周側へと位置ずれしてしまうことを防止することができる。
【００５０】
また、図３に示すように、係合部材４０は、２つの分割体４１に分割され、分割体４１の間には隙間を有していることから、係合部材４０全体の杭体１００周方向Ｒに沿う幅寸法を調整することができる。このため、杭構成部材配置工程Ｓ２１において、施工誤差により、第一の連結穴１０と第二の連結穴２０の中心軸Ｃがずれ、または、第一の連結穴１０または第二の連結穴２０の直径が所定の寸法からずれて、第一の連結穴１０と第二の連結穴２０の内周面１０ａ、２０ａの相対位置が杭体１００の周方向Ｒにずれていたとしても、係合部材４０の分割体４１を容易に第一の連結穴１０及び第二の連結穴２０に挿入することができる。
【００５１】
次に、楔部材挿入工程Ｓ２３を実施する。
すなわち、係合部材配置工程Ｓ２２で分割体４１の間に形成された挿入穴４０ａに、杭体１００の径方向Ｑ外周側から、楔部材３０を、先端挿入部３１より順に挿入する。楔部材３０の幅寸法が変化する方向を、係合部材４０の分割体４１による分割する方向に一致させるように、楔部材３０の向きを調整する。ここで、第一の連結穴１０及び第二の連結穴２０の位置や直径の状態によって挿入穴４０ａの幅寸法は異なっているが、本工程の段階では楔部材３０は挿入可能な位置まで挿入できていれば良く、基端挿入部３２の一部が他の鋼管１０１の継手部１０３の外周面１０３ａから突出した状態としておく。
本実施形態では、上記の係合部材配置工程Ｓ２２及び楔部材挿入工程Ｓ２３を、全ての第一の連結穴１０及び第二の連結穴２０において実施した後に次工程の係合部材拡張工程Ｓ２４を実施する。
【００５２】
係合部材拡張工程Ｓ２４では、楔部材挿入工程Ｓ２３で挿入した楔部材３０をさらに挿入穴４０ａに押し込む。具合的には、本実施形態では圧入機２００を用いて挿入穴４０ａに押し込む。すなわち、図１３に示すように、まず圧入機２００における図示しないメインシリンダ２０４を駆動させて本体部２０１に対してチャックフレーム２０３を移動させ、これにより、チャック部２０５のチャック爪２０６の軸線方向Ｐの位置を楔部材３０が配された位置に調整する。チャック爪２０６が各楔部材３０に対して径方向Ｑに正対していない場合には、図示しないチャック回転駆動部を駆動させてチャック爪２０６の周方向Ｒの位置を調整し、チャック爪２０６を各楔部材３０に対して正対させる。この状態で、シリンダ２０８によりチャック爪２０６を鋼管１０１に向けて進出させることで、シリンダ２０８による駆動力に応じた力でチャック爪２０６によって楔部材３０を挿入穴４０ａに押し込むことができる。ここで、シリンダ２０８による駆動力は、一定の力で楔部材３０を押し込んで拘束力を発生させるために、予め設定した力となるように管理することが望ましい。また、図３に示すように、楔部材３０を押し込むに際して、第一規制部４３ｄを有していることにより鋼管１０１の外周面１０３ａにより分割体４１の第一規制部４３ｄが案内され、適切に鋼管１０１の周方向Ｒに沿って分割体４１を移動させることができるとともに、楔部材３０とともに分割体４１が鋼管１０１の径方向Ｑ内周側へと移動してしまうことを規制することができる。なお、第一規制部４３ｄから鋼管１０１の外周面１０３ａには楔部材３０を押し込む力に応じた力が作用するが２つの鋼管１０１で当該力を受けることで鋼管１０１自体が第一の連結穴１０及び第二の連結穴２０周辺で変形してしまうことを抑制するとともに、一方の鋼管１０１に対して他方の鋼管１０１が異なる変形をしてしまうことを防止することができる。  
【００５３】
このように楔部材３０を挿入穴４０ａに押し込むことで、楔部材３０の幅寸法Ｂ１が先端挿入部３１から基端挿入部３２に向かうに従って大きくなっているので、挿入穴４０ａを押し広げ、分割体４１同士を離間させ、各分割体４１の係合面４２ａ、４３ａを第一の連結穴１０及び第二の連結穴２０の内周面１０ａ、２０ａに押し付けることができる。これにより、係合部材４０の分割体４１から第一の連結穴１０及び第二の連結穴２０の内周面１０ａ、２０ａに杭体１００の周方向Ｒに沿う向きの力が当該周方向Ｒへの拘束力として各鋼管１０１に作用し、また、当該拘束力により生じる摩擦力が杭体１００の軸線方向Ｐへの拘束力として各鋼管１０１に作用することになり、鋼管１０１同士を接続することができる。ここで、本実施形態では、分割体４１の係合面４２ａ、４３ａには係合部４４が設けられており、楔部材３０を押し込むことにより係合部４４が弾性変形するとともに、先鋭状の先端が第一の連結穴１０及び第二の連結穴２０の内周面１０ａ、２０ａに食い込むことになる。この係合部４４の復元力及び食い込みによって、係合部材４０と鋼管１０１との係合関係を確実に保持するとともに、より効果的に拘束力を発生させることができる。
【００５４】
次に、再び圧入工程Ｓ１０を実施する。
すなわち、図１５に示すように、圧入機２００において、鋼管１０１を把持しながらチャック部２０５を回転させ、また、チャックフレーム２０３を下方に移動させることで、鋼管１０１を回転させつつ圧入させることができる。そして、チャックフレーム２０３のストローク分だけ鋼管１０１を圧入させたら、一度チャック部２０５による鋼管１０１の把持を解除させる。次に、チャック部２０５を上方に移動させた後に再びチャック部２０５によって鋼管１０１を把持して回転させながら圧入していく。これを繰り返して、鋼管１０１の上端部１０１ａがチャック部２０５で把持可能な位置となるまで鋼管１０１を圧入したら本圧入工程Ｓ１０を完了とし、再び継手工程Ｓ２０を実施する。
このように、圧入工程Ｓ１０と継手工程Ｓ２０とを繰り返し、予定の本数の鋼管１０１を接続して圧入したら全工程が完了し、所定の長さの杭体１００が地盤Ａに設置されることになる。
【００５５】
以上のように、本実施形態の杭構成部材の継手構造１及び継手方法では、杭構成部材である各鋼管１０１に形成する第一の連結穴１０及び第二の連結穴２０については、互いに連通可能な位置に形成すれば足り、複雑な形状とする必要がない。また、楔部材３０を挿入する挿入穴４０ａは、分割体４１で囲まれた部分となり、直接鋼管１０１に形成された穴に挿入させるものでない。このため、第一の連結穴１０と第二の連結穴２０に多少の位置ずれが生じていたとしても、当該位置ずれによる段差等が楔部材３０の挿入抵抗とならずに、楔部材３０を容易に挿入して嵌合させることができる。また、鋼管１０１同士を連結するための拘束力が、第一の連結穴１０及び第二の連結穴２０に挿入される係合部材４０を構成する複数の分割体４１により与えられるものであり、楔部材３０によって直接与えられるものではない。このため、楔部材３０を容易に挿入し押し込むことができるとともに、押し込む際の抵抗の影響を抑えつつ、鋼管１０１に対して、楔部材３０を挿入する方向と直交する周方向Ｒに、分割体４１によって効果的に力を作用させて拘束力を発揮させることができる。また、それ故にボルトによる締め付けを行うことなく、楔部材３０を押し込むだけで、容易かつ効果的に鋼管１０１に対して拘束力を与えることができる。このように、本実施形態の杭構成部材の継手構造１及び継手方法では、鋼管１０１に複雑な加工を施すことなく、容易に鋼管１０１同士を接続することが可能であるとともに、杭構成同士を拘束させる拘束力を効果的に発揮させることができる。そして、このような継手構造１により容易かつ強固に接続された鋼管１０１同士により杭体１００を構成することができる。
【００５６】
特に、本実施形態では、分割体４１の係合部４４が第一の連結穴１０及び第二の連結穴２０の内周面１０ａ、２０ａに係合することにより、鋼管１０１に対して分割体４１によってより効果的に拘束力を与えることができる。また、楔部材３０の突起部３３が分割体４１に係合することにより、楔部材３０が分割体４１と嵌合している状態が緩んでしまい分割体４１によって鋼管１０１に作用する拘束力が低下してしまうことを、より確実に防止することができる。
【００５７】
さらに、第一の連結穴１０から分割体４１を挿入して、第一規制部４３ｄにより分割体４１を位置決めすることができる。ここで、分割体４１は、第一規制部４３ｄが係合された鋼管１０１の外周面１０３ａをガイドとして、周方向Ｒに確実に移動させて拘束力を発揮させることができる。また、第一規制部４３ｄ及び第二規制部４２ｄが上方の鋼管１０１における外周面１０３ａ及び下方の鋼管１０１における内周面１０２ｂに係合することで、第一の連結穴１０から挿入した分割体４１が脱落してしまうことを防止することができる。さらに、楔部材３０を挿入することにより、分割体４１は、第一の連結穴１０及び第二の連結穴２０の内周面１０ａ、２０ａに対して、杭体１００の軸線方向Ｐに直交する方向となる周方向Ｒに力を作用させて、拘束力を発揮させることになる。このため、鋼管１０１によって構成される杭体１００に、圧入、または、引き抜きにより軸線方向Ｐに外力が作用したとしても、当該外力による変形に起因して鋼管１０１、係合部材４０及び楔部材３０の拘束関係が緩んでしまい鋼管１０１に対する拘束力が低下してしまうことを抑制することができる。
また、本実施形態の杭構成部材の継手構造では、継手部１０３の内径を鋼管１０１の外径と略等しくして、継手部１０３に鋼管１０１を挿入するようにすることで、継手部１０３を鋼管１０１の外部に配置し、鋼管１０１の内部に鋼管１０１と重ねて接続する構成を配置していない。このため、鋼管１０１の圧入に際して、鋼管１０１の内部のオーガ掘削や各種計測などを並行して実施する場合にも、継手部が支障となってしまうことがない。
また、本実施形態の杭構成部材の継手方法では、圧入機２００のチャック部２０５によって把持する力を利用して挿入穴４０ａに楔部材３０を押し込むことで、楔部材３０を押し込むための別の手段を用意する必要なく、圧入作業に続いて継手に係る作業を進めることができる。また、圧入機２００のチャック部２０５によって把持する力を利用することで、楔部材３０を押し込む力を安定させることができ、継手の品質をより良好なものとすることができる。
【００５８】
以上、第一の実施形態の杭構成部材の継手構造１及び継手方法について説明したが、これに限られるものではない。
上記においては、継手部１０３が上方の鋼管１０１に設けられ、この継手部１０３に下方の鋼管１０１を挿入して接続するものとしたが、継手部１０３が下方の鋼管１０１に設けられ、上方の鋼管１０１を挿入して接続するものとしても良い。
また、鋼管１０１に継手部１０３を予め設けておき、当該継手部１０３ともう一方の鋼管１０１とを重ねるようにして接続するものとしたが、これに限るものではない。例えば、図１６に示すように、継手部１１３として鋼管１１１とは別に管状の継手部材を設け、これを杭構成部材として鋼管１０１と接続するようにしても良い。すなわち、先に圧入した鋼管１１１の上端部１１１ａを継手部１１３の下部に挿入し、継手部１１３の下部を第一の接続部とし、上方の鋼管１１１の下端部１１１ｂを第二の接続部として本実施形態の継手構造１により接続しても良い。さらに、当該継手部１１３の上部を第一の接続部とし、下方の鋼管１１１の上端部１１１ａを第二の接続部として本実施形態の継手構造１により接続しても良い。
【００５９】
また、図１７に示すように、継手部が鋼管の内部に挿入されるようにしても良い。すなわち、図１７に示すように、鋼管１１６、１１７と、鋼管１１６、１１７の内部に挿入される管状の継手部１１８とを、本実施形態の継手構造１により接続する。継手部１１８は、外径が鋼管１１６、１１７の内径と略等しい。上端部１１８ａが上方の鋼管１１６の下端部１１６ａに挿入されていて、下端部１１８ｂが下方の鋼管１１７の上端部１１７ａに挿入されていて、鋼管１１６、１１７とは互いに突き合わされている。ここで、本変形例では、鋼管１１６の下端部１１６ａ及び鋼管１１７の上端部１１７ａにそれぞれ第一の連結穴１０が形成されていて、下端部１１６ａ、上端部１１７ａがそれぞれ第一の接続部に相当する。また、継手部１１８の上端部１１８ａ及び下端部１１８ｂには第二の連結穴２０が形成されていて、上端部１１８ａ及び下端部１１８ｂがそれぞれの第一の接続部と対応する第二の接続部に相当する。このように継手部１１８を鋼管１１６、１１７の内部に挿入した構成とすることで、杭体全体として一様な外径とすることができる。なお、図１７において、鋼管１１６、１１７の一方と継手部１１８とが溶接により接合されていても良い。この場合、継手部１１８と溶接接合されている一方の鋼管と継手部１１８との重なる部分には、第一の連結穴および第二の連結穴が不要である。
【００６０】
また、図１８に示すように、一方の鋼管１２１に対して他方の鋼管１２２全体を、内径を一方の鋼管１２１の外径と略等しくして挿入し、他方の鋼管１２２の端部１２２ａを第一の接続部として一方の鋼管１２１の端部１２１ａを第二の接続部として本実施形態の継手構造１により接続するものとしても良い。
【００６１】
また、上記においては、杭体を鋼管杭とし、これを構成する杭構成部材を鋼管としたがこれに限るものではない。例えば、鋼管矢板やＣ型状の鋼矢板にも適用可能である。例えば鋼矢板の場合には、図１９から図２１に示すように、杭構成部材として、矢板材１３１とジョイントプレート１３２とを重ね合わせ、互いに重ね合わさった部分を第一の接続部及び第二の接続部として本実施形態の継手構造１により接続しても良い。また、上記においてはいずれも鋼材同士の接続を対象としていたがこれに限るものではなく、例えば杭構成部材としてコンクリート杭材とジョイント材の接続においても適用可能である。
【００６２】
また、本実施形態の継手構造１では、係合部材４０は、杭体１００の周方向Ｒに分割される２つの分割体４１により構成されるものとしたが、これに限るものではない。例えば、杭体１００の軸線方向Ｐに分割されるものとしても良い。この場合には、楔部材３０も係合部材４０の分割される方向に合わせて、幅寸法が広がる方向が杭体１００の軸線方向Ｐとなる向きとして挿入穴４０ａに挿入することになる。
【００６３】
また、係合部材を、３つ以上の分割体により構成するものとしても良い。図２２は、変形例の継手構造１５０である。図２２に示すように、変形例の継手構造１５０における係合部材１６０は、第一の連結穴１０及び第二の連結穴２０の中心軸Ｃ回りに３つの分割体１６１、１６２、１６３に分割されている。また、楔部材１７０は円錐台状に形成され、分割体１６１、１６２、１６３により形成される円錐台状の挿入穴１６０ａに嵌め込まれている。言い換えれば、係合部材１６０は、第一の方向Ｐ１に分割体１６１と分割体１６２、１６３とに分割されている。また、係合部材１６０は、第一の方向Ｐ１から６０度向きを変えた第二の方向Ｐ２に分割体１６２と分割体１６１、１６３とに分割されている。さらに係合部材１６０は、第一の方向Ｐ１及び第二の方向Ｐ２から６０度向きを変えた第三の方向Ｐ３に分割体１６３と分割体１６１、１６２とに分割されている。そして、楔部材１７０は、円錐台状に形成されているため、第一の方向Ｐ１、第二の方向Ｐ２及び第三の方向Ｐ３のそれぞれの幅寸法において、先端から基端に向かうに従って次第に大きくなる形状を有している。このような変形例の継手構造１５０においても、楔部材１７０を押し込むことで、第一の方向Ｐ１、第二の方向Ｐ２及び第三の方向Ｐ３のそれぞれに分割体１６１、１６２、１６３を押し広げて拘束力を発生させることができる。
【００６４】
また、係合部材を構成する複数の分割体は、別部品として説明したが、これに限るものではない。図２３は、変形例の継手構造１８０における係合部材１８１を示している。図２３に示すように、本変形例の継手構造１８０における係合部材１８１は、２つの分割体４１と、これら分割体４１を接続する接続部１８２とを有する。接続部１８２は撓み変形可能な線材により形成されている。このため、接続部１８２を撓ませつつ分割体４１同士の間を狭めることで、複数の分割体４１を第一連結穴１０及び第二連結穴２０の内部に配置することが可能である。そして、接続部１８２は、挿入穴４０ａに楔部材３０を押し込んで分割体４１同士の間を押し広げることで緊張する程度の長さに形成されているとともに、さらに押し広げることで破断する程度の強度となっている。このように破断することで、楔部材３０を押し込んだ後に、杭構成部材に対して拘束力を発生させることができる。なお、楔部材３０によって分割体４１が押し広げられた場合に破断せず弾性変形または塑性変形により伸長するだけでも良い。この場合でも、分割体４１が押し広げられて杭構成部材に対して拘束力が発生させることができれば良い。このように、係合部材を構成する分割体は、完全に分離したものに限られず、楔部材３０によって押し広げられて拘束力を発揮させることが可能な限り、部分的に接続されても良く、部分的に接続されることで、分割体同士が離散してしまうことなく、一部品として取扱いが容易となる。
【００６５】
また、第一の連結穴１０及び第二の連結穴２０は、円形の貫通孔として説明したがこれに限るものではない。例えば、矩形の穴など異なる形状としても良い。また、第二の連結穴２０については第二の接続部を貫通せずとも、貫通孔となる第一の連結穴１０と連通する構成であれば良い。
また、各継手構造を構成する第一の連結穴、第二の連結穴、係合部材及び楔部材の構成は、杭材の周方向に所定のピッチで一列に配されているものとしたが、軸線方向にも複数配されていても良い。この場合には、周方向のピッチを大きくしても良い。また、第一の連結穴、第二の連結穴、係合部材及び楔部材の構成が、軸線方向に異なる位置に配置される場合に、互いに周方向の位置を異なるようにして、所謂千鳥状に配置しても良い。
【００６６】
また、上記実施形態の継手方法において、係合部材拡張工程Ｓ２４では、楔部材３０を圧入機２００で押し込むものとしたがこれに限るものではなく、圧入機２００とは別の押し込み用装置を用いても良いし、ハンマー等により手作業で押し込むものとしても良い。また、上記実施形態の杭体の製造方法では、圧入工程Ｓ１０として鋼管１０１を圧入機２００により圧入して地盤Ａ内に設置するものしたがこれに限るものではなく、打込みにより地盤Ａに設置したり、予め掘削した穴に建て込むようにしたりしても良く、複数の杭材を本実施形態の継手構造で予め接続した後に地盤Ａ内に設置するようにしても良い。
【００６７】
（第二の実施形態）
次に、第二の実施形態について図２４に基づいて説明する。以下の説明において、上記第一の実施形態と共通する構成については、同符号を付してその説明を省略する。図２４に示すように、本実施形態の杭体１００Ａは、複数層からなる地盤Ｆ内に配されている。地盤Ｆは、地表面Ｆａに近い軟弱層Ｆ１と、軟弱層Ｆ１の下に位置する強度層Ｆ２とを備える。本実施形態では、軟弱層Ｆ１は、密度の低い砂などにより構成されており、地震時において液状化の可能性がある地盤である。強度層Ｆ２は、軟弱層Ｆ１と比較して相対的に地盤強度が高く、少なくとも配されている杭体１００Ａに対して側方変位に対する拘束力を発揮することが可能な程度の地盤強度を有するが、鉛直方向への支持力を有するか否かは問わない。このような強度層Ｆ２としては、密度の高い砂層、砂礫層、圧密された粘土層などが挙げられる。本実施形態では、杭体１００Ａは、複数の継手構造１を備えるが、そのうちの一の継手構造１Ａが、軟弱層Ｆ１内に位置している。
【００６８】
次に、本実施形態の杭体１００Ａの作用効果について説明する。地震が発生すると杭体１００Ａには周期的な鉛直荷重が発生する。この際、継手構造１で接続された鋼管１０１の本体部１０２同士は、突き当りの構造となっていることにより圧縮荷重を確実に伝達させることができる。その上で、鋼管１０１同士は、継手構造１により直接連結されているのではなく、一方の鋼管１０１の継手部１０３に他方の鋼管１０１の本体部１０２が挿入された状態で、楔部材３０及び係合部材４０から構成される連結部を介して連結されている。このため、連結部と各鋼管１０１との接続部分、楔部材３０及び係合部材４０という複数の構成部品から構成される連結部における構成部品同士の接続部分における相対関係が地震力によって弾性的に変化し復元力を発揮することによってダンパー効果を発揮することができる。このため、地震力が発生した場合には杭体１００Ａに発生させる鉛直応力を緩和させることができる。
【００６９】
さらに、地震時に軟弱層Ｆ１に液状化現象が発生すると、軟弱層Ｆ１を構成する土粒子は側方流動する。側方流動すると、杭体１００Ａが側方変位することに対する拘束力が軟弱層Ｆ１から失われ、むしろ杭体１００Ａには側方流動による水平力が作用する。一方、軟弱層Ｆ１の下層に位置する強度層Ｆ２には液状化現象は発生していないため、杭体１００Ａは強度層Ｆ２からは側方変位することに対して拘束力を受けている。このため、杭体１００Ａは、軟弱層Ｆ１で撓み変形が生じ、これにより引張応力が生じることになる。この際にも、撓み変形が生じている軟弱層Ｆ１の範囲において、鋼管１０１同士は直接連結されるのではなく、継手構造１Ａを介して接続されていることで、連結部と各鋼管１０１との接続部分、楔部材３０及び係合部材４０という複数の構成部品から構成される連結部における構成部品同士の接続部分における相対関係が弾性的に変化することで、鋼管１０１自体に撓み変形によって生じる応力を緩和させることができる。
【００７０】
このような地震時における耐震効果としては上記のような継手構造１に限るものではなく、図２２に示す継手構造１５０や、図２３に示す継手構造１８０としても良い。さらには、図２５に示すような継手構造２００としても良い。本変形例の継手構造２００では、第一の連結穴１０の直径に対して、第二の連結穴２０の直径は小さい。このため、第一の連結穴１０の内周面１０ａと第二の連結穴２０の内周面２０ａとの間には、下方の鋼管１０１の上端部１０１ａにおける外周面１０２ａにより形成される段差部１０２ｃを有している。
【００７１】
また、係合部材４０は、周方向Ｒに分割され並べて配置された複数の分割体２０１によって構成されている。分割体２０１は、略半円板状に形成されて第二の連結穴２０に配された先端部２０２と、略半円状に形成されて第一の連結穴１０に配された基端部２０３とを有する。先端部２０２の外径と基端部２０３の外径はそれぞれ対応する第二の連結穴２０及び第一の連結穴１０の直径に対応した寸法となっている。従って先端部２０２の外径の方が基端部２０３の外径よりも小さく、基端部２０３は、先端部２０２に対して段差部１０２ｃに沿って第一の連結穴１０の内周面１０ａに向かって張り出している。
【００７２】
また、本実施形態では、継手構造１Ａが軟弱層Ｆ１内に配置されているものとしたが、これに限るものではない。例えば、継手構造１Ａが軟弱層Ｆ１と強度層Ｆ２の境界Ｆｂに配置されていても良い。さらには、軟弱層Ｆ１の液状化による側方流動時に杭体１００Ａが撓み変形する範囲に継手構造１Ａが設けられていれば良い。撓み変形は、軟弱層Ｆ１及び強度層Ｆ２における境界Ｆｂ近傍の範囲で生じる。したがって、継手構造１Ａは、軟弱層Ｆ１と強度層Ｆ２の境界近傍で、強度層Ｆ２側に配置されていても良い。また、軟弱層Ｆ１としては地震時に液状化して側方流動するような層に限られず、例えば、地震時の地滑り等によって側方流動してしまうような泥炭層としても良く、すなわち地震時において側方流動可能性のある層であれば良い。
【００７３】
以上によれば、第二の実施形態に代表される他の発明としては以下のように記載することができる。
杭体を構成する杭構成部材同士を、互いに重ねて接続する杭構成部材の継手構造であって、
地震時に側方流動する可能性のある軟弱層、または、前記軟弱層と前記軟弱層に対して相対的に地盤強度の高い強度層との境界近傍に配置され、
一方の前記杭構成部材に他方の杭構成部材と重なるように設けられ、互いの前記杭構成部材が重なり合う方向に貫通する第一の連結穴を有する第一の接続部と、
他方の前記杭構成部材に前記第一の接続部と重なるように設けられ、前記第一の連結穴と連通する第二の連結穴を有する第二の接続部と、
前記第一の連結穴及び前記第二の連結穴に挿入されてそれぞれに嵌合する連結部とを備え、
前記連結部は複数の構成部品によって構成されている杭構成部部材の継手構造。
さらに、前記継手構造において、
前記連結部は、前記構成部品として、前記楔部材と、前記複数の分割体により構成された前記係合部材を備える継手構造。
【００７４】
以上、本発明の実施形態及び変形例について図面を参照して詳述したが、具体的な構成はこれら実施形態及び変形例に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。
【符号の説明】
【００７５】
１、１５０、１８０  継手構造
１０  第一の連結穴
２０  第二の連結穴
３０、１７０  楔部材
３１  先端挿入部
３２  基端挿入部
３３  突起部
４０、１６０  係合部材
４０ａ、１６０ａ  挿入穴
４１、１６１、１６２、１６３  分割体
４２  先端部
４２ｄ  規制部
４３  基端部
４４  係合部
１００  杭体
１０１、１１１、１２１、１２２  鋼管（杭構成部材）
１０１ａ  上端部（第二の接続部）
１０２ｃ  段差部
１０３  継手部（第一の接続部）
１１１ａ  上端部（第二の接続部）
１１１ｂ  下端部（第二の接続部）
１１３  継手部（杭構成部材、第一の接続部）
１２１ａ  上端部（第二の接続部）
１２２ａ  下端部（第一の接続部）
２００  圧入機
２０５  チャック部（把持部）
Ａ  地盤
Ｐ  軸線方向
Ｑ  径方向
Ｒ  周方向
Ｐ１  第一の方向
Ｐ２  第二の方向
Ｐ３  第三の方向
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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