(57)【要約】【課題】接合強度が大で現場継ぎ施工が容易であり、杭打設時の貫入抵抗の小さい鋼管杭用の鋼管の接合構造及び接合方法を提供すること。【解決手段】外径が接合される鋼管１，２の外径とはほぼ等しく、内周面に先端部になるにしたがって内径が小さくなる環状の凹凸部１１ａ，１１ｂが階段状に設けられ、鋼管１，２の端部にそれぞれ接合される外側継手管１０ａ，１０ｂと、この両外側継手管１０ａ，１０ｂの先端部どうしを当接したときに両者の内周面に亘って配設され、外周面に外側継手管１０ａ，１０ｂの凹凸部１１ａ，１１ｂに対応して軸方向の中央部が大径で両端部になるにしたがって小径になる凹凸部２１が設けられた複数の円弧状部材２０とを有し、外側継手管１０ａ，１０ｂの内周部に凹凸部１１ａ，１１ｂ，２１が互いに嵌合するように円弧状部材２０を配設して両者を結合することにより、２本の鋼管１，２を接合するようにした。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
外径が接合される鋼管の外径とほぼ等しく、内周面に先端部になるにしたがって内径が小さくなる環状の凹凸部が階段状に設けられ、前記鋼管の端部にそれぞれ接合される外側継手管と、
該両外側継手管の先端部どうしを当接したときに両者の内周面に亘って配設され、外周面に前記外側継手管の凹凸部に対応して軸方向の中央部が大径で両端部になるにしたがって小径になる凹凸部が設けられた複数の円弧状部材とを有し、
前記外側継手管の内周部に前記凹凸部が互いに嵌合するように前記円弧状部材を配設して両者を結合することにより、前記２本の鋼管を接合することを特徴とする鋼管の接合構造。
【請求項２】
前記外側継手管の内周部に、施工時に前記円弧状部材を仮保持する張出し段部を設けたことを特徴とする請求項１記載の鋼管の接合構造。
【請求項３】
前記外側継手管又は円弧状部材の材料強度を他の部材より大きくしたことを特徴とする請求項１又は２記載の鋼管の接合構造。
【請求項４】
前記外側継手管及び円弧状部材の材料強度を、前記鋼管の材料強度より大きくしたことを特徴とする請求項１又は２記載の鋼管の接合構造。
【請求項５】
請求項１の外側継手管を第１，第２の鋼管の先端部に接合する工程と、
前記第１の鋼管に接合された外側継手管の内面側に請求項１の円弧状部材を配設してボルトにより仮止めする工程と、
前記第２の鋼管に接合された外側継手管を前記円弧状部材に嵌装してその先端部を前記第１の鋼管に接合された外側継手管の先端部に当接する工程と、
前記第１，第２の鋼管に接合された外側継手管の凹凸部と前記円弧状部材の凹凸部とを嵌合させると共に、ボルトにより両者を固定する工程とを含むことを特徴とする鋼管の接合方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、鋼管杭の接合構造及び接合方法に関すものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、鋼管杭の接合には、施工現場における溶接接合が広く用いられてきた。
しかしながら、鋼管の径が大きくなり肉厚が厚くなると、溶接に時間がかかるという問題が顕在化し、結果として溶接コストの問題や杭打ち機械の待機時間が長くなるため施工工期が長くなるという問題があり、また、溶接部の品質が溶接工の技量に左右されることなどから、溶接に代わる接合方法の開発が望まれている。
【０００３】
溶接に代わる鋼管の接合方法として、接続する鋼管杭の突き合わせ端縁部にこの鋼管杭の径より小さい外径の円筒状接続部を固定し、この円筒状接続部の側面上にネジ孔を設けてこの円筒状接続部を突き合わせ、これらの円筒状接続部の外周を、円弧状に分割されボルト挿通孔を穿った分割円筒状継手で被い、この分割円筒状継手の各ボルト挿通孔と上記各ネジ孔を合わせ、これらにボルトを通して締め付けることによって上記鋼管杭同士を接続し、上記円筒状接続部に固定された各分割円筒状継手及び各ボルトは上記接続する鋼管杭の外径より突出しないようにしたものである。
また、これらのネジ孔に続く円筒状接続部の外面には、環状凹凸部が設けられ、この環状凹凸部は分割円筒状継手の内面に設けられた凹凸部と係止して応力伝達を効果的にしたものがある（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】
特開平１１−８１３０４号公報（第２−３頁、図１）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特許文献１に記載の鋼管の接続構造には以下のような問題がある。
（１）円筒状接続部の外周に分割円筒状継手を鋼管杭の外径より突出しないようにボルト接合するためには、円筒状接続部における分割円筒状継手の取付部を内側に凹ます必要があり、そのため円筒状接続部が断面で見たときに屈曲した形状となり、強度上問題がある。
（２）上記継手構造においては建設現場において分割円筒状継手を保持しながらボルト接合する必要があるが、どのような手段で保持するかに関しては記載がない。仮に人力で保持するとすれば安全上望ましくないのは言うまでもなく、また人力で保持できるような大きさに分割する必要も生じ、大径、肉厚の鋼管杭の場合には分割数が多くなり、現場での作業性を含めた継手費用が高くなるという問題がある。
【０００６】
本発明は、上記の課題を解決するためになされたもので、接合強度が大で現場継ぎ施工が容易であり、杭打設時の貫入抵抗の小さい鋼管杭用の鋼管の接合構造及び接合方法を提供することを目的としたものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
（１）本発明に係る鋼管の接合構造は、外径が接合される鋼管の外径とほぼ等しく、内周面に先端部になるにしたがって内径が小さくなる環状の凹凸部が階段状に設けられ、前記鋼管の端部にそれぞれ接合される外側継手管と、該両外側継手管の先端どうしを当接したときに両者の内周面に亘って配設され、外周面に前記外側継手管の凹凸部に対応して軸方向の中央部が大径で両端部になるにしたがって小径になる凹凸部が設けられた複数の円弧状部材とを有し、前記外側継手管の内周部に前記凹凸部が互いに嵌合するように前記円弧状部材を配設して両者を結合することにより、前記２本の鋼管を接合するようにしたものである。
【０００８】
（２）上記（１）の外側継手管の内周部に、施工時に前記円弧状部材を仮保持する張出し段部を設けた。
【０００９】
（３）上記（１）又は（２）の外側継手管又は円弧状部材の材料強度を他の部材より大きくし、あるいは外側継手管及び円弧状部材の材料強度を、前記鋼管の材料強度より大きくした。
【００１０】
（４）また、本発明に係る鋼管の接合方法は、上記（１）の外側継手管を第１，第２の鋼管の先端部に接合する工程と、前記第１の鋼管に接合された外側継手管の内面側に上記（１）の円弧状部材を配設してボルトにより仮止めする工程と、前記第２の鋼管に接合された外側継手管を前記円弧状部材に嵌装してその先端部を前記第１の鋼管に接合された外側継手管の先端部に当接する工程と、前記第１，第２の鋼管に接合された外側継手管の凹凸部と前記円弧状部材の凹凸部とを嵌合させると共に、ボルトにより両者を固定する工程とを含むものである。
【００１１】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の一実施の形態に係る鋼管の接合構造の模式的説明図、図２は図１の左半分の分解図である。
本発明は、接合する上下の鋼管１，２の端部にそれぞれ円筒状の外側継手管１０ａ，１０ｂを溶接により接合し、この外側継手管１０ａ，１０ｂを突き合わせた状態で、外側継手管１０ａ，１０ｂの内周部に、両外側継手管１０ａ，１０ｂに亘って配設された複数の円弧状部材２０をボルト３０により結合して、上下の鋼管１，２を一体に接合するようにしたものである。
【００１２】
外側継手管１０ａ，１０ｂは接合する鋼管１，２とほぼ同じ強度で、その外径が鋼管１，２の外径とほぼ等しい円筒体によって形成されている。そして、内周面には全周に亘って環状の凹凸部１１ａ，１１ｂが形成されており、凹部の内径は先端部に近いものが大きく、基端部（鋼管１，２側）に向って順次小さく、また、凸部の内径も同様に先端部側が大きく、基端部に向って順次小さく形成されている。
【００１３】
また、一方の外側継手管１０ａの基端部側の内周面には、基端部側の最小内径の凸部よりさらに小径の張出し段部１２が設けられており、他方の外側継手管１０ｂの基端部側にも張出し部１３が形成されている。１４ａ，１４ｂは両外側継手管１０ａ，１０ｂの基端部近傍の周面に設けられた複数のボルト挿通穴で、ボルトの頭部が挿入される大径部と、ねじ部が挿入される小径部とからなっている。
【００１４】
円弧状部材２０は、外側継手管１０ａ，１０ｂを突き合わせたときの張出し段部１２の上面と張出し部１３の下面との間の高さに対応した高さで、外側継手管１０ａ，１０ｂとほぼ等しい材料強度の円筒体を、周方向に複数に分割したもので、図には４分割した場合が示してあるが、これに限定するものではない。
この円弧状部材２０の内径は、外側継手管１０ａの張出し段部１２の内径とほぼ等しく、外周面には軸方向の中央部が大径で、両端部に向って順次小径になる、外側継手管１０ａ，１０ｂの内周面に設けた凹凸部１１ａ，１１ｂに対応する凹凸部２１が形成されている。
【００１５】
２２ａ，２２ｂは上下の端部近傍において、外側継手管１０ａ，１０ｂのボルト挿通穴１４ａ，１４ｂに対応して設けられたねじ穴である。
３０はボルトで、図３に示すように、頭部３１とねじ部３２とからなり、頭部３１には六角穴３３が設けられている。
なお、上記の説明では、外側継手管１０ａ，１０ｂの内周面に設けた凹凸部１１ａ，１１ｂ、円弧状部材２０の外周面に設けた凹凸部２１を環状に形成した場合を示したが、断続的に形成してもよい。
【００１６】
次に、本発明を鋼管杭の接合に実施した場合の施工手順の一例について説明する。なお、あらかじめ工場等において接合対象である鋼管杭の端部に、それぞれ外側継手管１０ａ，１０ｂが溶接されており、これら鋼管杭、円弧状部材２０、ボルト３０等が工事現場に輸送されているものとする。
【００１７】
先ず、図４（ａ）に示すように、外側継手管１０ａが接続されている鋼管杭１ａを地中に打込む。打込みが進んで上部の鋼管杭２ａを接続する状態になったときは、図４（ｂ）に示すように、外側継手管１０ａ内にその下端部を張出し段部１２上に位置させて円弧状部材２０を配設し、ボルト挿通穴１４ａから挿通したボルト３０をねじ穴２２ａに螺入して仮止めする。このとき、外側継手管１０ａの内周面と円弧状部材２０の外周面との間には、鋼管杭２ａの外側継手管１０ｂを挿入し易いように若干のすき間を設けておく。
【００１８】
この状態で、図４（ｃ）に示すように、上側の鋼管杭２ａを下降させ、これに接合した外側継手管１０ｂを円弧状部材２０の外周に嵌装し、図５（ａ）に示すように、その下端部を外側継手管１０ａの上端部に当接させる。
【００１９】
ついで、図５（ｂ）に示すように、外側継手管１０ａのボルト挿通穴１４ａから円弧状部材２０のねじ穴２２ａに螺入したボルト３０を更に螺入し、円弧状部材２０を張出し段部１３に沿って移動させると共に、外側継手管１０ｂのボルト挿通穴１４ｂに挿入したボルト３０を円弧状部材２０のねじ穴２２ｂに螺入する。これにより、張出し段部１２と張出し部１３との間に引き込まれた円弧状部材２０は、その凹凸部２１が外側継手管１０ａ，１０ｂの凹凸部１１ａ，１１ｂに嵌合する。
そして、図５（ｃ）に示すように、上下のボルト３０をさらに締付けることにより、上下の鋼管杭１ａ，２ａは外側継手管１０ａ，１０ｂ及び複数の円弧状部材２０を介して強固に接合される。
【００２０】
このようにして接合された鋼管杭１ａ，２ａの接合部分の応力は、圧縮力に対しては外側継手管１０ａ，１０ｂの当接面で抵抗する。また、引張力に対しては外側継手管１０ａ，１０ｂの内面に設けた凹凸部１１ａ，１１ｂと、円弧状部材２０の外面に設けた凹凸部２１ａ，２１ｂの剪断、支圧で抵抗する。さらに、曲げ力に対しては、最大応力となる箇所の応力的性状が圧縮力と引張力と同じであるため、圧縮力と引張力と同様な機構で抵抗する。
【００２１】
以上のように、本発明においては、外側継手管１０ａ，１０ｂの外径を接合する鋼管杭１ａ，２ａの外径とほぼ等しくし、円弧状部材２０を外側継手管の内側に配置するようにしたので、接合部が鋼管杭１ａ，２ａの外側に出張ることがなく、このため地中への貫入抵抗を小さくすることができる。
また、施工にあたっては、円弧状部材２０の下端部を外側継手管１０ａの張出し段部１２上に載置してボルト３０により仮り止めするようにしたので、円弧状部材２０を別途保持する必要がなく、作業性を向上することができる。
【００２２】
さらに、従来技術に比べて接合部の厚さを薄くできるので杭内空間を確保することができ、このため、従来では対応できなった板厚の鋼管杭を中掘り工法で施工することが可能となった。また、同様に、地すべり抑止鋼管杭では、杭内空間に配置するモルタル注入管を容易に設置できるようになり、従来では対応できなかった板厚の地すべり抑止鋼管杭を施工することが可能になった。
【００２３】
上記の説明では、外側継手管１０ａ，１０ｂ及び円弧状部材２０を、鋼管１，２とほぼ等しい材料強度の円筒体又は円筒体を周方向に分割して形成した場合を示したが、外側継手管１０ａ，１０ｂの材料強度を鋼管１，２及び円弧状部材２０の材料強度より大きい材料で形成し、又は円弧状部材２０の材料強度を鋼管１，２及び外側継手管１０ａ，１０ｂの材料強度より大きい材料で形成してもよいく、さらには、外側継手管１０ａ，１０ｂ及び円弧状部材２０の材料強度を鋼管１，２の材料強度より大きい材料で構成してもよい。
このように構成することにより、外側継手管１０ａ，１０ｂ及び円弧状部材２０の両者又は何れか一方の肉厚を薄くすることができ、これにより鋼管内空間を大きく保つことができる。
【００２４】
上記の説明では、本発明に係る接合構造を鋼管杭の継手として用いた場合を示しが、本発明はこれに限定するものではなく、杭以外の鋼管を接合する場合にも実施することができる。
【００２５】
【発明の効果】
本発明は、外径が接合される鋼管の外径とほぼ等しく、内周面に先端部になるにしたがって内径が小さくなる凹凸部が設けられ、前記鋼管の端部にそれぞれ接合される外側継手管と、外周に前記凹凸部に対応する凹凸部が設けられた複数の円弧状部材とを有し、円弧状部材を外側継手管の内周面に配置してボルトで結合し、前記凹凸部を互いに嵌合させて鋼管を接合するようにしたので、接合強度が大で現場継ぎ施工が容易であり、杭打設時の貫入抵抗の小さい鋼管杭用の鋼管の接合構造及び接合方法を得ることがてきる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態に係る鋼管の接合構造の模式的説明図である。
【図２】図１の左半分の分解図である。
【図３】図１のボルトの斜視図である。
【図４】本実施の形態の施工手順の一例の説明図である。
【図５】本実施の形態の施工手順の一例の説明図である。
【符号の説明】
１，２  鋼管
１０ａ，１０ｂ  外側継手管
１１ａ，１１ｂ  凹凸部
１２  張出し段部
１４ａ，１４ｂ  ボルト挿通穴
２０  円弧状部材
２１  凹凸部
２２ａ，２２ｂ  ねじ穴
３０  ボルト
【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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