(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
杭に単管を連結するための連結具であって、
外形が杭の外径と略同一の円柱状に形成された位置決め部材と、
両端を杭及び単管にそれぞれ挿入可能に形成され、杭の内面及び単管の内面にそれぞれ内接して杭及び単管を固定するための固定部材と、を備え、
前記固定部材は、複数個の板状部材からなり、前記位置決め部材から軸方向に沿って反対方向に張り出した状態で前記位置決め部材に取り付けられており、杭及び単管の内部に挿入したときに、杭及び単管の内面をそれぞれ外側に向かって押圧する押圧力を生じるように、杭及び単管への挿入方向に垂直の横断面が、中心から複数方向に放射状に広がった形状となるように形成され、杭の内面または単管の内面に当接する部位と対向する部位同士が空隙を有した状態に配置されており、
前記位置決め部材は、杭及び単管に前記固定部材が挿入されるときの挿入長さを規制することを特徴とする連結具。
【請求項２】
前記固定部材は、杭または単管のうち挿入する対象の内径よりも大きく外径よりも小さく設定された内径を有する仮想円筒を想定したときに、当該仮想円筒に内接するように形成されていることを特徴とする請求項１に記載の連結具。
【請求項３】
前記位置決め部材は、軸方向に貫通する貫通部を備え、前記固定部材は当該貫通部を貫通して配置されることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の連結具。
【請求項４】
前記固定部材は、前記位置決め部材に係合する係合部を備えたことを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１つに記載の連結具。
【請求項５】
前記固定部材は、３枚の前記板状部材が１２０°間隔で放射状に配置されて形成されていることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか１つに記載の連結具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、地中に埋設して建築用部材を支持するため等に用いられる杭（くい）に単管を連結するための連結具に関する。
【背景技術】
【０００２】
建設作業現場において、地中に埋設して建築用部材を支持するため等に用いられる杭（くい）は、手すり、柵などの仮設の構造物やソーラーパネルなどの設置などに用いられ、必要不可欠な建築資材である。土中に杭を打ち込み、敷設するときに、適切な土圧が得られずに埋設する長さを増大させたい場合がある。このような場合、従来、一旦、杭を抜いて長い杭と交換するなどにより対応しているが、長さが異なる杭を複数種用意したり、杭を打ち直したりすることは効率的ではない。また、長い杭を打ち込むには、脚立などに乗って打撃を加えたりしなければならず、作業の安全性に問題があった。また、杭を保持する人が必要であり、作業効率も良くなかった。
【０００３】
そこで、杭に単管を連結して長い杭とすることも考えられる。従来、作業現場において杭に単管を溶接して長い杭とすることも行われてきたが、作業効率が良くなかった。また、連結具を用いて杭に単管を連結することも考えられる。杭に単管を連結する連結具として、例えば、特許文献１に開示されているような、対向して配置された半割状金具をパイプに挿入し、ボルトにより半割状金具の間隔を広げて単管の内周面に圧接して固定する連結具や特許文献２に開示されているような、杭の外径よりも大きい外径を有し、かつ、杭の内径よりも小さい内径を有する筒状体からなると共に、その両端面に夫々、筒軸方向へ環状に窪んで杭の端部を嵌め込み自在な環状溝形成した筒状部材からなる連結具を使用することが考えられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】実開平５−３４２４５号公報
【特許文献２】特開平７−２９２６６２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、特許文献１に記載の連結具では、半割状金具を単管の内周面に十分な面積、押圧力で接触させることができないので、単管を連結具に強固に固定して連結することができず、杭に単管を連結する力が小さい。また、杭打ちの打撃に耐えうる構造をしていないため、抜けやがたつきなどが生じやすく、単管を杭に強固に連結することができない。また、特許文献２に記載の連結具では、杭及び単管に孔部を形成する必要があり、現場で簡単に施工することができない。そして、特許文献１、２に記載のような連結具を用いると、杭の外形より外方に突出する部分が形成される。この突出部が土中に埋設されると、その部分で土を排除しながら打ち込まれるので、打ち込みに要する力が増大するとともに、杭に負荷される土圧が低下するため、杭がしっかりと固定されない。そのため、建築用部材を支持するため等に用いられる杭としての機能を十分に奏することができないおそれがあった。
【０００６】
そこで、本発明では、簡単な工程で杭に単管を強固に連結し、杭としての機能を損なうことなく長い杭を形成することができる連結具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】
【０００７】
請求項１に記載の発明では、杭に単管を連結するための連結具であって、外形が杭の外径と略同一の円柱状に形成された位置決め部材と、両端を杭及び単管にそれぞれ挿入可能に形成され、杭の内面及び単管の内面にそれぞれ内接して杭及び単管を固定するための固定部材と、を備え、前記固定部材は、複数個の板状部材からなり、前記位置決め部材から軸方向に沿って反対方向に張り出した状態で前記位置決め部材に取り付けられており、杭及び単管の内部に挿入したときに、杭及び単管の内面をそれぞれ外側に向かって押圧する押圧力を生じるように、杭及び単管への挿入方向に垂直の横断面が、中心から複数方向に放射状に広がった形状となるように形成され、杭の内面または単管の内面に当接する部位と対向する部位同士が空隙を有した状態に配置されており、前記位置決め部材は、杭及び単管に前記固定部材が挿入されるときの挿入長さを規制する、という技術的手段を用いる。
【０００８】
請求項１に記載の発明によれば、連結具の固定部材を杭及び単管の内部に挿入するという簡単な工程により杭に単管を強固に連結することができる。また、杭の外形より外方に突出する部分が形成されないため、杭の打ち込みに要する力が増大することはなく、十分な土圧が杭に負荷される、杭としての機能を損われることがない長い杭を形成することができる。固定部材を杭及び単管に複数箇所で等方的に当接させて押圧力を生じさせることができるので、大きな変形などが生じることがなく押圧力を増大させることができ、強固に連結することができる。固定部材を適度な剛性を有する構造体とすることができる。これにより、固定部材を杭及び単管に挿入しやすく、杭及び単管を大きく変形させるような過大な押圧力を生じさせることがない。また、杭または単管の内面の真円度が良好でない場合でも、固定部材との形状差を吸収し、内面形状に沿って内接させることができるので好ましい。
【０００９】
請求項２に記載の発明では、請求項１の連結具において、前記固定部材は、杭または単管のうち挿入する対象の内径よりも大きく外径よりも小さく設定された内径を有する仮想円筒を想定したときに、当該仮想円筒に内接するように形成されている、という技術的手段を用いる。
【００１０】
固定部材を、請求項２に記載の発明のように形成することにより、杭及び単管に対して適切な押圧力を負荷することができる。これにより、過大な押圧力が負荷されて杭及び単管に大きな変形が生じたり、押圧力が不足して強固な連結ができないおそれがない。
【００１１】
請求項３に記載の発明では、請求項１または請求項２に記載の連結具において、前記位置決め部材は、軸方向に貫通する貫通部を備え、前記固定部材は当該貫通部を貫通して配置される、という技術的手段を用いる。
【００１２】
請求項３に記載の発明によれば、固定部材を位置決め部材の貫通部に貫通して配置するという簡単な工程で連結具を製造することができる。
【００１３】
請求項４に記載の発明では、請求項１ないし請求項３のいずれか１つに記載の連結具において、前記固定部材は、前記位置決め部材に係合する係合部を備えた、という技術的手段を用いる。
【００１４】
請求項４に記載の発明によれば、固定部材を係合部で位置決め部材に係合させるだけで、固定部材の位置決めを簡単かつ正確に行うことができる。また、固定部材に大きな打撃力が加えられても、係合部で位置決め部材に係止して打撃力を受けることができるので、固定部材が位置決め部材から外れたり、変形、破壊することがない。
【００１５】
請求項５に記載の発明では、請求項１ないし請求項４のいずれか１つに記載の連結具において、前記固定部材は、３枚の前記板状部材が１２０°間隔で放射状に配置されて形成されている、という技術的手段を用いる。
【００１６】
固定部材は、請求項５に記載の発明のように、３枚の板状部材を１２０°間隔で放射状に配置して形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の連結具の構造を示す説明図である。図１（Ａ）は斜視図、図１（Ｂ）は杭の挿入方向から見た平面図、図１（Ｃ）は側面図、図１（Ｄ）は図１（Ｂ）のＡ−Ａ断面図である。
【図２】固定部材の形状を説明するための仮想円筒を示す断面図である。
【図３】本発明の連結具を用いた杭と単管との連結方法を示す説明図である。
【図４】連結具の変更例を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
本発明に係る杭と単管との連結具について、図を参照して説明する。
【００２１】
図１に示すように、連結具１は、位置決め部材１０と、固定部材２０と、を備えている。杭２及び単管３（図３）は、単管３まで土中に埋設する場合には、杭を強固に保持するための適切な土圧を生じさせるために、外径が同一であるものを用いるが、本実施形態では、内径も同一のものを用いる。
【００２２】
位置決め部材１０は、外形が杭２の外径Ｋ１（図２、３）と略同一の円柱状に形成されている。本実施形態では、位置決め部材１０は、外径Ｄ１が杭２の外径Ｋ１と略同一、内径Ｄ２が杭２及び単管３の内径Ｋ２（図２、３）に比べ小さい、短い円筒状に形成されている。位置決め部材１０は、固定部材２０が杭２及び単管３の内部に挿入されたときに、杭２及び単管３それぞれの挿入長さを規制する。
【００２３】
固定部材２０は、端部２１、２１を開口部を有する杭２及び単管３にそれぞれ挿入して杭２の内面２ａ及び単管３の内面３ａ（図３）に内接して杭２及び単管３を固定するための部材である。固定部材２０は、位置決め部材１０に挿通して位置決め部材１０から軸方向に沿って反対方向に張り出した状態で溶接などの方法により取り付けられている。位置決め部材１０から両側に張り出した部分の一方が杭２に、他方が単管３にそれぞれ挿入される。
【００２４】
本実施形態では、固定部材２０は３枚の板状部材２２から構成されている。板状部材２２は長手方向の中央に矩形状に切り欠かれ、位置決め部材１０に係合するように形成された係合部２２ａをそれぞれ備えている。本実施形態では、３枚の板状部材２２が係合部２２ａで位置決め部材１０に係合して長手方向を中心に１２０°間隔で放射状に配置され、所定の間隔の空隙Ｇを保った状態で、複数の溶接部２３で固定されている。このように、固定部材２０を杭２及び単管３への挿入方向に垂直の横断面が、中心から複数方向に放射状に広がった形状となるように形成することにより、固定部材２０を杭２及び単管３に複数箇所で等方的に当接させて押圧力を生じさせることができるので、大きな変形などが生じることがなく押圧力を増大させることができ、強固に連結することができる。ここで、固定部材２０を杭２及び単管３に挿入しやすいように、板状部材２２の先端には溶接部２３を形成しないことが好ましい。また、固定部材２０は、係合部２２ａにおいて位置決め部材１０に肉盛り溶接などにより固定することにより強固な結合とすることができる。
【００２５】
ここで、固定部材２０は、杭２及び単管３に十分な押圧力を負荷して強固な固定をすることができるとともに、過大な力が負荷されて大きな変形が生じないような寸法とする。杭２及び単管３に過大な力が負荷されて大きな変形が生じると、杭２または単管３が破壊したり、杭を打ち込んだときに適切な土圧が得られなかったりするからである。固定部材２０は、図２に示すような、杭２及び単管３の内径Ｋ２よりも大きく外径Ｋ１よりも小さく設定された内径Ｄ３を有する仮想円筒Ｅを想定したときに、当該仮想円筒Ｅに内接するように形成されている。固定部材２０を上記の形状に形成することにより、杭２及び単管３にそれぞれ挿入したときに、杭２の内面２ａ及び単管３の内面３ａに当接し、外方に向かって適切な押圧力を生じさせることができる。これにより、過大な押圧力が負荷されて杭２及び単管３に大きな変形が生じたり、押圧力が不足して強固な連結ができないおそれがない。
【００２６】
また、固定部材２０が位置決め部材１０から両側に張り出した部分の長さＬは、杭２及び単管３にそれぞれ挿入して固定したときにがたつきを生じないような長さとする。例えば、杭２の外径Ｋ１の２−３倍程度とすることが好ましい。
【００２７】
固定部材２０を杭２及び単管３に挿入しやすいように、板状部材２２の外側の端部に面取り部２２ｂが形成されている。
【００２８】
次に、連結具１を用いた杭と単管との連結方法について説明する。
【００２９】
まず、杭２の先端を、打撃を与えてもぐらつかない程度まで土中に打ちこんでおく。
【００３０】
次に、図３（Ａ）に示すように、連結具１の固定部材２０の一方の端部２１を杭２に挿入する。面取り部２２ｂを介して先端が杭２の内部に入った状態で打撃を加えることで、端部２１が杭２及び単管３につかえたり、曲がることなく真っ直ぐな状態で挿入可能である。また、板状部材２２の端部は固定されていないため、挿入初期において内側にたわむので挿入しやすい。
【００３１】
続いて図３（Ｂ）に示すように固定部材２０を杭２の内部に打ち込むと、固定部材２０の外形寸法は、杭２の内径よりもわずかに大きいため、杭２の内面に外側へ向かう押圧力が負荷される。これにより、連結具１の固定部材２０の一端が杭２に固定される。
【００３２】
ここで、固定部材２０の板状部材２２同士には空隙Ｇが設けてあるので、適度な剛性を有する構造体となり、杭２及び単管３に挿入しやすく、杭２及び単管３を大きく変形させるような過大な押圧力を生じさせることがない。また、杭２または単管３の内面の真円度が良好でない場合でも、固定部材２０との形状差を吸収し、内面形状に沿って内接させることができるので好ましい。
【００３３】
なお、連結具１は、片側に張り出した固定部材２０がすべて杭２の内部に挿入され、位置決め部材１０が杭２の端部が接触するまで打ち込んでもよいし、固定部材２０がガタつかない程度に打ち込まれた状態でもよい。
【００３４】
続いて、図３（Ｃ）に示すように、単管３を固定部材２０の他方の端部２１に案内し、単管３に打撃を加え、固定部材２０が単管３の内部に埋設され、端面が位置決め部材１０に当接するまで打ち込む。これにより、単管３の内面に外側へ向かう押圧力が負荷され、連結具１の固定部材２０の他端が単管３に固定される。そして、図３（Ｄ）に示すように、杭２と単管３とが連結具１で連結されて長さが増した連結杭４が形成される。
【００３５】
以上により、杭２及び単管３は、連結具１の固定部材２０を打ち込むという簡単な工程により強固でがたつきがなく連結することができる。杭２及び単管３は、固定部材２０を介してそれぞれ固定されることにより連結されるので、一直線に連結することができる。
【００３６】
位置決め部材１０は杭２の外径と略同一に形成されており、また、固定部材２０を打ち込んでも杭２及び単管３に大きな変形がなく外方に突出する部分がないため、引き続き打撃を加え連結具１が土中に埋設されるまで打ち込んでも、打ち込みに要する力が増大することがないとともに、埋設された部分に十分な土圧が負荷される状態で杭を打つことができるので、打ち込んだ連結杭４がぐらつくことがない。
【００３７】
また、杭２をある程度土中に打ち込んでから単管３を連結して長くすることができるので、脚立などに乗って打撃を加えたり、杭を保持する人が新たに必要であったり、することがなく、安全かつ効率的な杭打ち作業を行うことができる。
【００３８】
また、後に連結杭４を引き抜く場合、杭２と単管３とは強固に連結されているので、両者が分離することがなく、一体で引き抜くことができる。これにより、杭２が土中に残存することなく確実に回収できる。杭２及び単管３は、固定部材２０が挿入されている部分を避けて切断する等により、再利用することができる。
【００３９】
ここで、比較のため、位置決め部材１０を設けずに固定部材２０のみを用いて杭２に単管３を連結することを試みた。しかし、杭２と単管３とで、固定部材２０の挿入長さが異なったり、固定部材２０を杭２及び単管３に挿入するために単管３に打撃を加えると、単管３側に固定部材２０が移動する現象が認められ、強固な連結を実現することができなかった。つまり、位置決め部材１０により、固定部材２０を所定の長さだけ杭２及び単管３に挿入することができ、また、杭打ちのために打撃を加えても固定部材２０が移動することがないため、強固な連結を実現することができる。
【００４０】
固定部材２０に大きな打撃力が加えられても、板状部材２２が係合部２２ａで位置決め部材１０に係止して打撃力を受けることができるので、固定部材２０が位置決め部材１０から外れたり、変形、破壊することがない。また、固定部材２０を係合部２２ａで位置決め部材１０に係合させるだけで、固定部材２０の位置決めを簡単かつ正確に行うことができる。
【００４１】
（変更例）
一般的に杭は単管に比べ高価なので、いわゆる杭でなく、単管を直接土中に打ち込む場合がある。本発明においては、杭としての機能を発現させるものを「杭」として取り扱うため、このような使用方法の単管は「杭」として考える。また、上述の実施形態では、杭に単管３を１本連結したが、この単管３に連結具１を用いて更に単管３を連結し、必要な長さまで延長することができる。
【００４２】
杭２と単管３の内径が違う場合には、それぞれの内径に応じて固定部材２０の寸法を設定することにより両者を連結することができる。
【００４３】
板状部材２２の枚数は、杭２と単管３とを強固に連結できれば任意であるが、固定部材２０の製造コストや杭２及び単管３へ打ち込むための打撃力などを勘案すると、３−４枚、特に仮想円筒Ｅに内接するように形成するためには３枚が好ましい。
【００４４】
連結杭４を土中に打ち込む力が小さい場合には、図４（Ａ）の斜視図に示すように、位置決め部材１０を仮想円筒Ｅの内径Ｄ３と同じ内径を有する環状部材とし、板状部材２２には係合部２２ａを形成せずに位置決め部材１０に固定する構成とすることもできる。
【００４５】
固定部材２０は、杭２及び単管３を強固に固定することができれば、各種形状を採用することができる。例えば、杭２及び単管３への挿入が可能であり、過大な押圧力が生じないならば空隙Ｇを設けない形状とすることもできる。また、図４（Ｂ）の平面図に示すように、固定部材２０の横断面が楕円状、多角形などの各種形状を採用することができる。図４（Ｃ）は左図が側面図、右図が左図を上方から見た平面図である。図４（Ｃ）に示すように、固定部材２０を平板を直交して配置して形成するような構成を採用することもできる。
【００４６】
図４（Ｄ）は位置決め部材１０のみを示す平面図である。図４（Ｄ）に示すように板状部材２２には係合部２２ａを形成せず、位置決め部材１０に板状部材２２を軸方向に貫通させる貫通部１０ａを形成し、固定部材２０として位置決め、配置する構成とすることもできる。これによれば、固定部材２０を位置決め部材１０の貫通部１０ａに貫通して配置するという簡単な工程で連結具を製造することができる。
【００４７】
位置決め部材１０と固定部材２０とを鋳造などにより一体に形成することもできる。また、固定部材２０は、位置決め部材１０に溶接せずに、例えば、係合部２２ａを位置決め部材１０に嵌め込んで取り付けることもできる。
【００４８】
（実施形態の効果）
本発明の連結具１によれば、簡単な工程で杭２に単管３を強固に連結し、杭としての機能を損なうことなく長い連結杭４を形成することができる。
【実施例】
【００４９】
外径４８．６ｍｍ、内径４３．８ｍｍ（肉厚２．４ｍｍ）、長さ１０００ｍｍの杭と、同じ径を有し長さ１０００ｍｍの単管を用意し、連結具による連結を行った。
【００５０】
位置決め部材１０は、外径４８．６ｍｍ、内径３８．４ｍｍ（肉厚５．１ｍｍ）、長さ１５ｍｍの外形が円筒形状に形成されている。
【００５１】
固定部材２０は、長さ２７０ｍｍ、幅１９ｍｍ、厚さ６ｍｍの鋼製板状部材を３枚用い、位置決め部材１０の中心から１２０°間隔で放射状に配置し、長手方向中央で位置決め部材１０に溶接されている。また、各板状部材はお互いに６点で溶接されて、空隙Ｇを有したまま固定されている。位置決め部材１０から両側に張り出した長さＬはそれぞれ１２５ｍｍである。係合部２２ａは、位置決め部材１０に嵌め込み可能なように、長手方向に１６ｍｍ、幅方向に３．５ｍｍで形成されている。
【００５２】
まず、杭２を先端から８００ｍｍ程度土中に打ちこんだ状態で、図３に示した方法で杭２及び単管３の端部が位置決め部材１０に接触し、固定部材２０が見えなくなるまで連結具１を押し込んだ。
【００５３】
これにより、杭２と単管３とが連結具１により一直線に連結された長さ２０１５ｍｍの連結杭４が得られた。杭２及び単管３には大きな変形は認められず、外観上、杭２、連結具１及び単管３の境界がほとんど識別できない程、一体的に連結することができた。
【００５４】
更に単管３に打撃を加え、がたつきがない状態で土中にまっすぐに打ち込むことが可能であった。打ち込み後も十分な土圧があり、強固に設置可能であった。また、その後杭を引き抜いても、分離することがなく、一体で引き抜くことができた。
【００５５】
また、単管３に連結具１を取り付けて、挿入されていない方の固定部材２０に打撃をくわえる耐久試験を行った。単管３を床面に固定して打撃を加えたため、杭２を土中に打ち込む場合よりも連結具１に加わる力ははるかに大きくなるが、１００回以上の打撃に対しても変形などの損傷は認められなかった。
【符号の説明】
【００５６】
１…連結具
２…杭
２ａ…内面
３…単管
３ａ…内面
４…連結杭
１０…位置決め部材
１０ａ…貫通部
２０…固定部材
２１…端部
２２…板状部材
２２ａ…係合部
２２ｂ…面取り部
２３…溶接部
Ｄ１…位置決め部材の外径
Ｄ２…位置決め部材の内径
Ｄ３…仮想円筒の内径
Ｋ１…杭の外径
Ｋ２…杭の内径
Ｅ…仮想円筒
Ｌ…固定部材が位置決め部材から両側に張り出したそれぞれの長さ
【図１】
0006482064.tif 000002
【図２】
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【図３】
0006482064.tif 000004
【図４】
0006482064.tif 000005