(57)【要約】【課題】回転係合手段により杭端部同士を結合する鋼管杭において、小さな回転力で、かつ小さい作業範囲で確実に大きな回転力を確保して回転結合作業行える施工治具の提供。【解決手段】回転係合手段により杭端部同士を結合するようにした無溶接継手を具備する鋼管杭に用いる施工治具であって、該施工治具は、一方の下鋼管杭４に着脱自在で、杭軸と平行な支点軸を鋼管杭外方に設置する支点軸設置部材７と、前記支点軸に回動自在で、かつ着脱自在に設けられるてこ部材１とからなり、他方の上鋼管杭３に、てこ部材１が係合できる反力受け部（キー嵌合溝１１）を設けてなる構成を特徴とする。【選択図】  図１
2004190267.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転係合手段により杭端部同士を結合するようにした無溶接継手を具備する鋼管杭に用いる施工治具であって、該施工治具は、一方の鋼管杭に着脱自在で、杭軸と平行な支点軸を鋼管杭外方に設置する支点軸設置部材と、前記支点軸設置部材に回動自在で、かつ着脱自在に設けられるてこ部材とからなり、他方の鋼管杭に、前記てこ部材が係合できる反力受け部を設けてなる構成を特徴とする鋼管杭の無溶接継手の施工治具。
【請求項２】
前記支点軸設置用部材は、締結部を介して鋼管杭に着脱自在なバンド部材及び、該バンド部材の外側面に設置した支点ピン、支点穴または支点突起等の支点軸部材を有してなり、前記てこ部材は、前記支点軸部材に係合可能な係合部を有する所定長のハンドルからなる構成を特徴とする請求項１記載の鋼管杭の無溶接継手の施工治具。
【請求項３】
てこ部材が係合する前記反力受け部は、前記鋼管杭に開設のキー嵌合溝または、両端の締結部を介して鋼管杭に着脱自在なバンド部材の外側面に設置した係合突起で構成されていることを特徴とする請求項２記載の鋼管杭の無溶接継手の施工治具。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、鋼管杭の無溶接継手の施工治具に係り、特に、てこの原理を用いることにより鋼管杭の回転接合に際し作業スペースが小さくてすむと共に、鋼管杭に大きな回転力を作用させることができる施工治具に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
鋼管杭の施工時には、１本１２ｍ〜１５ｍ程度の単管ごとに地中に埋設し、必要に応じて現場で単管同士を接合することで必要とする長さまで杭を継ぎ足していく。現場での単管の接合方法には、溶接を用いる方法と、機械的な継手を用いる方法（無溶接継手）がある。一般的には、単管の接合には溶接接合を用いる場合が多いが、本発明は、無溶接継手を用いた接合法を用いる場合に用いる施工用治具に係り、無溶接継手の接合に際し回転を必要とする場合に用いる。特に、継手部材に逆転防止のためのピン等を挿入する必要があるなど、回転の最後に位置合わせや大きな回転力による締め付けが必要とされる場合に用いる施工用治具である。
【０００３】
無溶接継手の従来技術として、次に示すような方法が開発されている。
【０００４】
従来技術１（特許第３１４９７３０号）には、鋼管の無溶接接合方法とこれに用いる接合治具が記載されている。この先行技術は、図８に示すように、上鋼管杭３の外周に複数の突起部（図示せず）を設けたリング状の接合治具９を装着し、前記突起部に棒状体２を係合し、この棒状体２を人力又はウィンチ等で回転することで上鋼管杭３を回して、上下鋼管杭をネジ結合するものである。
【０００５】
従来技術１の接合治具によって、通常の回転力によって上下鋼管杭を接合する無溶接継手の施工は可能であると思われる。しかし、従来技術１の施工治具では、鋼管杭に直接回転力を作用させる構造のため、大きなトルクに比例した大きな回転出力が必要であり、このため回転作業の最後の段階でピン穴の位置合わせ作業が必要な場合や、回転接合の最後に大きなトルクによる締め付けが必要である場合には、回転力不足のため施工に手間取る場合がある。また、大きな回転力を得るためには、回転中心である鋼管杭から遠く離れた部位を加力することになり、広い作業スペースが必要になるなどの問題がある。
【０００６】
従来技術２である特願２００２−２５７４５９号（未公開）は、鋼管杭の接合に回転力を必要とする無溶接接合であって、これは鋼管杭の継手部の曲げ応力を高めるため、上下の鋼管杭に円周溝とこれに嵌入する突起を設け、両鋼管杭を嵌め合わせたうえ、所定角度回転させることで、円周溝に突起を嵌入させることにより、上下鋼管杭を接合すると共に、継手部の曲げ耐力を向上させたものである（図６で詳述する）。また、この従来技術２は、上鋼管杭と下鋼管杭の回転を防止するキーを継手部材に挿入する必要のある例である。
【０００７】
【特許文献１】
特許第３１４９７３０号公報
【特許文献２】
特願２００２−２５７５４９号（未公開）
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明者は、従来技術に係る無溶接継手を用いた施工試験を実施した。従来技術１に示した方法と類似の治具による施工では、棒状体を回転操作して行う回転接合に際し余裕のある大きな回転力を得られず、そのため最後段階での微調整が必要なキー孔の位置合せが難しくキー嵌合をスムーズに実施できなかった。この場合、杭の周辺に十分に広いスペースを確保でき、従来技術１の施工治具の棒状体を十分に長くすることができれば、この従来技術によっても施工をスムーズに実施することは可能であると考えられる。
【０００９】
しかし、杭先端に螺旋状羽根を固定した回転圧入鋼管杭の場合など、杭体を全旋回機で把持して施工するような場合には、杭の接合を全旋回機の上で実施することになるため、十分な広さを確保できず、棒状体の長さにも限界があるため、十分な回転力を作用させることができなかったことが前記不具合の原因と考えられる。このような場合にも大きな回転力を作用できるようにしたのが本発明である。
【００１０】
本発明は、杭接合に回転力を必要とする鋼管杭の無溶接接合の施工時に、容易に大きな回転力を作用させることができ、前記のような作業を効率的に実施可能な施工治具を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
前記の課題を解決するため、本発明は次のように構成する。
【００１２】
第１の発明は、回転係合手段により杭端部同士を結合するようにした無溶接継手を具備する鋼管杭に用いる施工治具であって、該施工治具は、一方の鋼管杭に着脱自在で、杭軸と平行な支点軸を鋼管杭外方に設置する支点軸設置部材と、前記支点軸設置部材に回動自在で、かつ着脱自在に設けられるてこ部材とからなり、他方の鋼管杭に、前記てこ部材が係合できる反力受け部を設けてなる構成を特徴とする。
【００１３】
第２の発明は、第１の発明において、前記支点軸設置用部材は、締結部を介して鋼管杭に着脱自在なバンド部材及び、該バンド部材の外側面に設置した支点ピン、支点穴または支点突起等の支点軸部材を有してなり、前記てこ部材は、前記支点軸部材に係合可能な係合部を有する所定長のハンドルからなる構成を特徴とする。
【００１４】
第３の発明は、第２の発明において、てこ部材が係合する前記反力受け部は、前記鋼管杭に開設のキー嵌合溝または、両端の締結部を介して鋼管杭に着脱自在なバンド部材の外側面に設置した係合突起で構成されていることを特徴とする。
【００１５】
【作用】
本発明は鋼管杭の接合に際して、てこの原理を用いて鋼管杭に回転力を作用させているので、小さい力で杭継手部に従来技術よりも大きな回転力を容易に作用させることができ、作業範囲も少なくてすむ。
【００１６】
さらに詳しくは、図７と図８に示す、本発明および従来技術１の施工治具の作用原理図を比較すると明らかである。すなわち、本発明のてこ原理応用の施工治具では、てこ部材１の支点ピン６から先端（反力点）までの距離Ｌ２と、支点６ａから手元の（加力点）までの距離Ｌ１の関係は、回転入力Ｐ、回転出力Ｈとすると、ＨＬ２＝ＰＬ１、Ｈ＝（Ｌ１／Ｌ２）Ｐであるから、例えば、Ｌ１＝１００ｃｍ、Ｌ２＝１０ｃｍとすると、Ｈ＝（１００／１０）Ｐ＝１０Ｐとなり、従来技術１の棒状体２を使用した場合、Ｈ＝Ｐであるのに比べ１０倍大きい回転力を作用させることができる。したがって、鋼管杭を大きな力で余裕をもって回転でき、鋼管杭の回転操作の最終段階でのキー嵌合溝の位置合わせなどの微調整が容易確実に施工できる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
【００１８】
以下、本発明の実施形態を図を参照して説明する。
【００１９】
図１〜３は実施形態１を示し、図１は、鋼管杭の無溶接継手の施工治具の斜視図、図２は、図１における支点軸設置部材と、てこ部材との部分拡大斜視図、図３は施工治具の平面図である。図４、図５は実施形態２、３を示し、図６（ａ）、（ｂ）は、実施形態１、２、３に適用する鋼管杭の無溶接継手における接合前と接合後の斜視図である。
【００２０】
図６（ａ）、（ｂ）を参照して、実施形態１、２に適用する鋼管杭の無溶接継手の１例を説明する。同図において、下端に設けた雄円筒３ａの外周に円周方向に間隔をあけて設けた外面突起２１を有する上鋼管杭３と、上端に設けた雌円筒４ａの内周に円周方向に間隔をあけて設けた内面突起２２を有する下鋼管杭４の端部を対峙させ、図６（ａ）において、上鋼管杭３を矢印２４方向に移動させる。つぎに、同図（ｂ）に示すように上鋼管杭３を矢印２５方向に回動させることにより、外面突起２１の手前側のテーパー面２６が内面突起２２の手前側のテーパー面２６ａに密着し、両テーパー面２６、２６ａを介して上下の鋼管杭３、４が互いに締付けられるように近接し、かつ結合される。
【００２１】
前記の無溶接継手において、上鋼管杭３の下端と、下鋼管杭４の上端にそれぞれキー嵌合溝（切欠き）１１、１１ａが形成されており、上鋼管杭３を矢印２５方向に回動させる最後の段階でキー溝合わせを行うことにより、上下のキー嵌合溝（切欠き）１１、１１ａが合致するので、このキー嵌合溝１１、１１ａにキー部材２７を嵌入することで、上下の鋼管杭３、４は一体化され逆転することがなく、回転圧入杭などにおいて、回転させながら地中に沈設できる。
【００２２】
前記のキー嵌合溝（切欠き）１１、１１ａの位置合わせに際しては、ミリ単位で上下の鋼管杭３、４の回転微調整が必要であり、そのためには上鋼管杭３を余裕を持って回転させることができる大きな回転力が必要であり、本発明の旋回治具はこのような場合に特に威力を発揮する。
【００２３】
図１を参照して、実施形態１に係る施工治具を説明する。同図には、図６で示した上鋼管杭３と下鋼管杭４において、上鋼管杭３に回転力を入力するための施工治具５を下鋼管杭側に設置した例を示している。
【００２４】
この施工治具５を構成する主要素は、下鋼管杭４の外側に、杭軸と平行に支点ピン６を設置するための支点軸設置部材７と、支点ピン６に回動自在に、かつ着脱自在に枢支できるてこ部材１を構成するハンドル１０と、上鋼管杭３に設けられていて、ハンドル１０の先端係合部８が着脱自在に係合できる反力受け部を構成する上鋼管杭３側のキー嵌合溝１１である。
【００２５】
さらに説明すると、前記施工治具５における支点軸設置部材７は、下鋼管杭４（雌円筒４ａ）の外周を締付けて着脱自在なバンド部材１２及び、該バンド部材１２の外側面に一体的に設けてあり、支点ピン６を上面に立接した支点ピン支持台１３とから構成される。さらに、バンド部材１２は例えば２分割されていて、その両端に設けた接合片１４にはボルト孔１５が開設されていて、この両接合片１４のボルト孔１５に接合ボルト１６を挿通したうえナットと締結することで、バンド部材１２を下鋼管杭４の外周に着脱自在に締結できる構成とされている。なお、２分割されたバンド部材１２の一端部はヒンジ結合されていてもよい（但し、図示省略する）。
【００２６】
このようにして支点ピン６は、下鋼管杭４の外周面から外側に少し離れた位置で、かつ杭軸線と平行に、しかも簡潔な構成で着脱自在に設置することができる。ハンドル１０は所定長さの棒状体であり、先端部に支点ピン６が嵌合できるピン嵌合孔１７を有している。ハンドル１０の先端の係合部８は小突起状に設けられていて、上鋼管杭３側の凹状のキー嵌合溝１１に若干の余裕を持たせて着脱自在に係合できる。
【００２７】
支点ピン６は、図３に示すように鋼管杭の円周方向に間隔をあけて複数設けてもよい。また、支点ピン６とピン嵌合孔１７は、図示と反対の関係に設けてもよい。すなわちハンドル１０の側に支点ピン６を、支点ピン支持台１３の側にピン嵌合孔１７を設けてもよい。
【００２８】
実施形態１の施工治具５によると、ハンドル１０の先端の係合部８を上鋼管杭３（雄円筒３ａ）のキー嵌合溝１１に係合させ、支点ピン６を支点としてハンドル１０を回動操作することで、ハンドル１０の先端の係合部８を介して上鋼管杭３に回動力を伝えることができる。特に、本発明の施工治具５は、てこの原理を応用しているので、支点ピン６から先端の係合部８までの距離Ｌ１と支点ピン６から手元の加力点１８までの距離Ｌ２が、例えば１：１０の関係にあれば、手元操作の１０倍の力で上鋼管杭３に回転力を加えることができ、特に、回転操作の最後の段階で、回転を微調整しながら上下鋼管杭３、４のキー溝１１、１１ａの位置合わせをする場合、その微調整回動が容易に可能となる。
【００２９】
このように本発明の旋回治具を用いることで、てこ部材１を操作して大きな回転力を簡単に伝達できるので、上下鋼管杭３、４の最終段階でのキー嵌合溝１１、１１ａの位置合わせの際の回転微調整を迅速かつ確実に行うことができる。特に、てこ部材１の一度の操作で、回転量は少なくても大きな回転力を必要とする場合に効果的である。
【００３０】
図４は実施形態２を示し、ハンドル１０の先端が係合する反力受け部としての係合部材を、実施形態１と異なり、上鋼管杭３に着脱自在に設ける係合突起１９とした例を示す。この係合突起１９の上鋼管杭３に対する着脱自在の手段は任意であるが、図では、支点軸設置部材７と同様のバンド部材１２の外側面に係合突起１９を固着している。バンド部材１２は例えば２分割されていて、その両端に設けた接合片１４にボルト孔１５が開設されていて、この両接合片１４のボルト孔１５に接合ボルト１６を挿通したうえナットと締結することで、バンド部材１２を上鋼管杭３の外周に着脱自在に取付けることができる。支点軸設置部材７の構成は、実施形態１と同じである。
【００３１】
実施形態２の施工治具５によると、ハンドル１０の先端の係合部８を上鋼管杭３（雄円筒３ａ）に着脱自在に設けた係合突起１９の側面に係合させ、支点ピン６を支点としてハンドル１０を回動操作することで、ハンドル１０の先端の係合部８を介して上鋼管杭３に回動力を伝えることができる。この実施形態２の施工治具によると、例えば、無溶接継手がネジ結合の場合など鋼管杭の継手部にキー嵌合溝を有しない場合にも適用できる利点がある。
【００３２】
図５は実施形態３を示す。この実施形態３は、ハンドル１０の先端が係合する係合突起１９をバンド部材１２の外側面に固着することで、上鋼管杭３に対し着脱自在とした点は図４の実施形態２と同じであるが、ハンドル１０の支点構造が実施形態１、２と相異する。実施形態３では、実施形態１、２の支点ピンに代えて支点突起２０を設け、この支点突起２０の側面にハンドル１０の側面を係止させる構成としている。この支点突起２０の下鋼管杭４に対する着脱自在の手段は任意であるが、図では、支点軸設置部材７と同様のバンド部材１２の外側面に支点突起２０を固着している。
【００３３】
実施形態３の施工治具５によると、ハンドル１０の先端の係合部８を上鋼管杭３（雄円筒３ａ）に着脱自在に設けた係合突起１９の側面に係合させ、ハンドル１０の支点部を支点突起２０に係合し、支点突起２０を支点としてハンドル１０を回動操作することで、ハンドル１０の先端の係合部８を介して上鋼管杭３に回動力を伝えることができる。この実施形態３の施工治具によると、ハンドル１０は単なる棒状体でよく、てこ部材を一層簡略化できる利点がある。
【００３４】
本発明の旋回治具は、鋼管杭に限らず、この種の長大な杭、柱等の回転接合に際し、大きな回転力が必要な場合の旋回治具として用いるのに適している。また、旋回治具を設計変更して実施することは本発明に含まれる。
【００３５】
【発明の効果】
本発明に係るよると、鋼管杭の接合に際して、てこの原理を用いて鋼管杭に回転力を作用させているので、小さい力で継手部に従来技術よりも大きな回転力を容易に作用させることができ作業範囲も少なくてすむ。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態１に係る鋼管杭の無溶接継手の施工治具の斜視図である。
【図２】図１における支点軸設置部材とてこ部材との部分拡大斜視図である。
【図３】図１における支点軸設置部材とてこ部材との平面図である。
【図４】実施形態２に係る鋼管杭の無溶接継手の施工治具の斜視図である。
【図５】実施形態３に係る鋼管杭の無溶接継手の施工治具の部分拡大斜視図である。
【図６】（ａ）、（ｂ）は、図１に示す鋼管杭の接合構造における接合前と接合後の斜視図である。
【図７】本発明に係る施工治具の作用説明図である。
【図８】従来技術に係る施工治具の作用説明図である。
【符号の説明】
１  てこ部材
２  棒状体
３  上鋼管杭
３ａ  雄円筒
４  下鋼管杭
４ａ  雌円筒
５  施工治具
６  支点ピン
７  支点軸設置部材
８  先端係合部
１０  ハンドル
１１  キー嵌合溝
１１ａ  キー嵌合溝
１２  バンド部材
１３  支点ピン支持台
１４  接合片
１５  ボルト孔
１６  接合ボルト
１７  ピン嵌合孔
１８  加力点
１９  係合突起
２０  支点突起
２１  外面突起
２２  内面突起
２５  矢印
２６  矢印
２７  キー部材
【図１】
2004190267.tif 000003
【図２】
2004190267.tif 000004
【図３】
2004190267.tif 000005
【図４】
2004190267.tif 000006
【図５】
2004190267.tif 000007
【図６】
2004190267.tif 000008
【図７】
2004190267.tif 000009
【図８】
2004190267.tif 000010