(57)【要約】【課題】  双方向の回転伝達が可能でありながら、現場溶接が不要で、簡便な作業で機械的に接続でき、また構成が簡素で、鋼管杭自体の加工が僅かで済む回転圧入型鋼管杭の継手構造を提供する。【解決手段】  継手管３と、上側回転伝達部材４と、下側回転伝達部材５とを有する。継手管３は、互いに接続される上側鋼管杭１A と下側鋼管杭１B のうちの、上側鋼管杭１A の下端外周に上端部が嵌合して溶接部７で固定され、下部が下側鋼管杭１B の上端外周に嵌合状態に被さる。上側回転伝達部材４は、継手管３に固定されて継手管３の下端よりも下方に延びる。下側回転伝達部材５は、下側鋼管杭１B の上端付近に固定され、上側回転伝達部材４に対し鋼管杭円周方向の正逆に係合可能とされる。上側回転伝達部材４は、一対の係合材部４ａを有し、これら係合材部４ａの間に下側回転伝達部材５が入る。【選択図】        図３
2012031682.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
それぞれ円形の鋼管からなる鋼管杭を上下に順次継ぎ、地盤に対し回転させながら圧入する接続型の回転圧入型鋼管杭において、上下の鋼管杭を相互に接続する継手構造であって、
互いに接続される上側鋼管杭と下側鋼管杭のうちの、上側鋼管杭の下端外周に上端部が嵌合して固定され下部が下側鋼管杭の上端外周に嵌合状態に被さる継手管と、この継手管の外周の一部に固定されて前記継手管の下端よりも下方に延びる上側回転伝達部材と、前記下側鋼管杭の前記継手管に対する非被さり部分の上端付近の外周の一部に固定されて前記上側回転伝達部材に対し鋼管杭円周方向の正逆に係合可能な下側回転伝達部材とを備えることを特徴とする回転圧入型鋼管杭の継手構造。
【請求項２】
請求項１において、前記上下に順次継がれる鋼管杭のうち、下端の鋼管杭は螺旋形の先端羽根を有するものである回転圧入型鋼管杭の継手構造。
【請求項３】
請求項１または請求項２において、前記上側回転伝達部材は、鋼管杭円周方向に並ぶ一対の係合材部を有し、前記下側回転伝達部材は、前記上側回転伝達部材の前記一対の係合材部間に上下方向に進入する回転圧入型鋼管杭の継手構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、ビルや家屋等の構造物を支持する杭基礎等となる回転圧入型鋼管杭の継手構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
杭基礎等となる鋼管杭において、地盤への圧入作業の容易のために、下端に螺旋形の先端羽根を設け、回転を加えながら圧入を行うものがある。鋼管杭を深く地盤に圧入させる場合は、１本の鋼管杭では長さが不足するため、地盤への圧入を行いながら複数本を順次接続する。鋼管杭を接続する場合、回転圧入型鋼管杭では回転の伝達を可能にする必要がある。また、鋼管杭の圧入位置の間違いによる変更や、傾きの修正のために、鋼管杭を逆方向に回転させて引き抜くことが必要な場合がある。そのため、逆回転の伝達も可能にすることが必要となる。
【０００３】
このため、回転圧入型鋼管杭では、溶接等で上下の鋼管杭を接合するが、現場溶接では手間がかかる上、特殊技能者である溶接技術者が必要となる。このような現場溶接による課題を解消し、溶接によらずに、機械的に簡便、かつ強固に回転伝達可能に接続するようにした機械的な継手構造も種々提案されている（例えば、特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−２００５３５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来の現場溶接による接続は、上記のように手間がかかる上、特殊技能者である溶接技術者が必要となる。また、特許文献１に提案されている機械的な継手構造は、現場溶接は不要であるものの、互いに継がれる上下の鋼管杭に環状の継手材をそれぞれ溶接し、これら上下の継手材を相互に機械的に接続するものとされる。そのため、順次継がれる中間の鋼管杭は、上下端が共に継手材付きとなった鋼管杭とすることが必要であり、準備する鋼管杭が特殊な構造となって継手構造が複雑化する。また、上下の継手材が、相欠きの断面であり、継手材自体も形状が複雑で加工に手間がかかり、コスト高となる。
【０００６】
この発明の目的は、双方向の回転伝達が可能でありながら、現場溶接が不要で、簡便な作業で機械的に接続でき、また構成が簡素で、鋼管杭自体の加工が僅かで済む回転圧入型鋼管杭の継手構造を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明の回転圧入型鋼管杭の継手構造は、それぞれ円形の鋼管からなる鋼管杭を上下に順次継ぎ、地盤に対し回転させながら圧入する接続型の回転圧入型鋼管杭において、上下の鋼管杭を相互に接続する継手構造であって、
互いに接続される上側鋼管杭と下側鋼管杭のうちの、上側鋼管杭の下端外周に上端部が嵌合して固定され下部が下側鋼管杭の上端外周に嵌合状態に被さる継手管と、この継手管の外周の一部に固定されて前記継手管の下端よりも下方に延びる上側回転伝達部材と、前記下側鋼管杭の前記継手管に対する非被さり部分の上端付近の外周の一部に固定されて前記上側回転伝達部材に対し鋼管杭円周方向の正逆に係合可能な下側回転伝達部材とを備えることを特徴とする。前記上下に順次継がれる鋼管杭のうち、下端の鋼管杭は、螺旋形の先端羽根を有するものであるのが良い。
【０００８】
杭打ち作業は次のように行う。地盤に圧入された下側鋼管杭の上端に、上側鋼管杭に固定されている継手管を被せる。このとき、上側鋼管杭は、継手管の上側回転伝達部材と下側鋼管杭の下側回転伝達部材とが互いに係合可能な回転位相としておく。この状態で、杭打ち機により上側鋼管杭を回転させると、上側鋼管杭に一体固定状態の継手管の上側回転伝達部材と下側回転伝達部材との係合により、下側鋼管杭に回転が伝達され、回転・圧入による杭打ちが行える。先端羽根は、必ずしも設けられていなくても、回転・圧入による杭の地盤への貫入が可能であるが、下端の鋼管杭が先端羽根を有する場合は、先端羽根が地盤に食い込んで螺進するため、より効率的に、またより硬い地盤に対して圧入が可能となる。上側回転伝達部材と下側回転伝達部材とは鋼管杭円周方向の正逆に係合可能であるため、杭打ち機により上側鋼管杭を逆回転させると、杭下端の先端羽根の逆回転によって鋼管杭が持ち上がり、鋼管杭を抜くことができる。このように、鋼管杭の回転・圧入および回転抜き出しが行える。先端羽根を有しない場合は、単に引き抜き力を与えることによって、鋼管杭を抜くことができる。
【０００９】
この構成の継手構造によると、上記のように現場溶接を行うことなく現場での接続が行え、簡便な作業で機械的に接続することができる。しかも、継手管は上側鋼管杭側に設けるだけで済み、下側鋼管杭には不要である。継手管の他には、互いに正逆の回転伝達が可能な上側回転伝達部材と下側回転伝達部材とを設けるだけで済む。継手管も、簡素な形状のものでよくて、例えば鋼管を単に切断したもので済む。これらのため、従来の上下の鋼管杭に環状の継手材を設ける継手構造に比べ、構造が簡素となる。また、上側鋼管杭には継手管を嵌合させて固定するだけでよく、下側鋼管杭には下側回転伝達部材を固定するだけで良い。そのため、鋼管杭自体の加工が僅かで済む。継手管の上側鋼管杭への固定には溶接等で行うが、工場溶接が行えるため、現場溶接を行うものと異なり、溶接作業が簡単で溶接品質が確保できる。
【００１０】
この発明において、前記上側回転伝達部材は、鋼管杭円周方向に並ぶ一対の係合材部を有し、前記下側回転伝達部材は、前記上側回転伝達部材の前記一対の係合材部間に上下方向に進入するものとしても良い。鋼管杭円周方向に並ぶ一対の係合材部を有するものとすることで、正逆両方向の回転伝達を簡素な構造で行える。一対の係合材部を有する回転伝達部材は、他方の回転伝達部材に比べて幾分か形状が複雑となるが、継手管に固定するため、長尺の鋼管杭に固定する場合と異なり、固定作業が容易である。
【発明の効果】
【００１１】
この発明の回転圧入型鋼管杭の継手構造は、それぞれ円形の鋼管からなる鋼管杭を上下に順次継ぎ、地盤に対し回転させながら圧入する接続型の回転圧入型鋼管杭において、上下の鋼管杭を相互に接続する継手構造であって、互いに接続される上側鋼管杭と下側鋼管杭のうちの、上側鋼管杭の下端外周に上端部が嵌合して固定され下部が下側鋼管杭の上端外周に嵌合状態に被さる継手管と、この継手管の外周の一部に固定されて前記継手管の下端よりも下方に延びる上側回転伝達部材と、前記下側鋼管杭の前記継手管に対する非被さり部分の上端付近の外周の一部に固定されて前記上側回転伝達部材に対し鋼管杭円周方向の正逆に係合可能な下側回転伝達部材とを備えるため、双方向の回転伝達が可能でありながら、現場溶接が不要で、簡便な作業で機械的に接続でき、また構成が簡素で、鋼管杭自体の加工が僅かで済むという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】この発明の第１の実施形態に係る継手構造を適用した回転圧入型鋼管杭の打設過程を示す破断正面である。
【図２】その杭打ち機のアタッチメントと鋼管杭の上端とを示す拡大正面図である。
【図３】（Ａ）は同回転圧入型鋼管杭の継手構造の垂直断面図、（Ｂ）は同図（Ａ）のIII-III 矢視断面図である。
【図４】同回転圧入型鋼管杭の継手構造の正面図である。
【図５】（Ａ）は同回転圧入型鋼管杭の継手構造における上側鋼管杭、継手管、および上側回転伝達部材を示す断面図および下面図、（Ｂ）は同回転圧入型鋼管杭の継手構造における下側鋼管杭と下側回転伝達部材を示す断面図および平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
この発明の一実施形態を図１ないし図５と共に説明する。図１に示すように、この回転圧入型鋼管杭の継手構造は、それぞれ円形の鋼管からなる複数本の鋼管杭１を上下に順次継ぎ、下端の鋼管杭１1 は先端１ａが円すい状とされて螺旋形の先端羽根２を有するものとして、地盤Ｇに対し回転させながら圧入する接続型の回転圧入型鋼管杭１０において、上下の鋼管杭１を相互に接続する継手構造である。先端羽根２の外径は鋼管杭１の外径よりも大きく、地盤に食い込んだ状態で逆回転させると鋼管杭１を持ち上げることが可能である。
【００１４】
杭打ち機２０には、例えば、走行可能な杭打ち機本体２１に支柱２２を設け、この支柱２２に沿って昇降可能な昇降体２３に、回転圧入型鋼管杭１０の上端を把持するアタッチメントとなる杭頭把持具２４を設けたものが用いられる。支柱２２には、昇降体２３を昇降させることにより回転圧入型鋼管杭１０に圧入力および引き抜き力を与える油圧シリンダ等の昇降駆動源２５と、昇降体２３に対して杭頭把持具２４を回転させることにより回転圧入型鋼管杭１０を回転させる油圧モータまたは電動モータ等の回転駆動源（図示せず）とを備える。回転駆動源は正逆に回転方向を切換可能なものとされる。
【００１５】
杭打ち機２０の杭頭把持具２４は、例えば図２に示すように、鋼管杭１の頭部を嵌合する下向きに開口した筒状の杭頭嵌合部２４ａと、この杭頭嵌合部２４ａの上方に延びて前記昇降体２３（図１）に、前記回転駆動源の回転が伝達可能に結合される昇降体結合部２４ｂとを有する。杭頭嵌合部２４ａには、鋼管杭１の頭部に外周面から突出して設けられた突部５Ａに係合して回転を鋼管杭１に伝達する係合凹部２４ｃが設けられている。
【００１６】
図３ないし図５に示すように、この継手構造は、継手管３と、上側回転伝達部材４と、下側回転伝達部材５とを有し、必要に応じて落下防止具６が設けられる。
【００１７】
継手管３は、互いに接続される上側鋼管杭１A と下側鋼管杭１B のうちの、上側鋼管杭１A の下端外周に上端部が嵌合して溶接部７で固定され、下部が下側鋼管杭１B の上端外周に嵌合状態に被さる。継手管３は、下側鋼管杭１B の上端面に上側鋼管杭１A の下端面に当接する位置まで下側鋼管杭１B に被せる。継手管３の長さは、この例では、継手管３の外径寸法に対して若干長くしている。継手管３は、管壁が鋼管杭１に対して厚くても薄くても良いが、この例では、例えば、鋼管杭１と同材質で同厚さの鋼管からなり、内径が鋼管杭１の外径に対し抜き差し作業が可能な程度の嵌め合い隙間分だけ大きな径のものとされる。溶接部７は、継手管３の上端面と上側鋼管杭１A の外周面とに接合する隅肉溶接であり、全周に連続して設けられる。
【００１８】
上側回転伝達部材４は、継手管３の下部における外周の一部に固定されて継手管３の下端よりも下方に延びるように設けられる。下側回転伝達部材５は、下側鋼管杭１B の継手管３に対する非被さり部分の上端付近の外周の一部に固定され、上側回転伝達部材４に対し鋼管杭円周方向の正逆に係合可能とされる。
【００１９】
上側回転伝達部材４は、具体的には、鋼管杭円周方向に並ぶ一対の係合材部４ａ，４ａと、補強部材４ｃとでなる。各係合材部４ａ，４ａは、角棒状の鋼材等からなり、互いに挿入隙間ｄだけ開けて平行となるように、上下方向に延びて設けられる。各係合材部４ａ，４ａは、下部を継手管３の下端から下方へ突出させる。各係合材部４ａ，４ａは、両側面における継手管３の外周面に沿う部分を、隅肉溶接等の溶接部８で継手管３に溶接することにより継手管３に固定される。補強部材４ｃは、両側の係合材部４ａ，４ａを相互に接合して補強する部材であり、両側の係合材部４ａ，４ａの正面に両側縁が重ねられ、隅肉溶接等の溶接部９で各係合材部４ａ，４ａに溶接により固定される。補強部材４ｃは、係合材部４ａが継手管３に対して下方へ突出する部分から非突出部分に渡って設けられる。両係合材部４ａ，４ａ間の上記挿入隙間ｄは、下側回転伝達部材５を挿入する隙間である。
【００２０】
下側回転伝達部材５は、上側回転伝達部材４の一対の係合材部４ａ，４ａ間に上下方向に進入する部材である。下側回転伝達部材５は角棒状の鋼材等からなり、両側縁が下側鋼管杭１B の外周面に隅肉溶接等の溶接部１０で固定される。下側回転伝達部材５の上端位置は、下側鋼管杭１B の上端面に上側鋼管杭１A の下端面が当接するまで継手管３が被せられた状態で、継手管３の下端面に対して非接触となる僅かな隙間が生じる程度の位置とされている。下側回転伝達部材５の下端位置は、図示の例では、上側回転伝達部材４の下端よりも下方に延びている。
下側回転伝達部材５は、図１の杭打ち機２０のアタッチメントとなる杭頭把持具２４の係合凹部２４ｃ（図２）に係合可能なものとされる。杭頭把持具２４を、専用のアタッチメントとする場合、杭頭把持具２４の係合凹部２４ｃを、下側回転伝達部材５に係合して回転伝達可能なように製作する。
【００２１】
図３において、落下防止具６は、継手管３と下側鋼管杭１B の管壁に互いに整合して設けられた孔１２，１３間に渡って挿通されるピン状の部材である。図示の例では、落下防止具６はボルトからなり、継手管３の外周面に溶接で固定されたナット１４にねじ込まれて前記孔１２，１３間に渡って挿通されている。
【００２２】
つぎに、杭打ち作業につき説明する。図１の下端の鋼管杭１1 は、下側回転伝達部材５が設けられたものとして準備する。他の各鋼管杭１は、下端に継手管３が固定され、上端付近に下側回転伝達部材５が設けられた状態で準備される。接続する各鋼管杭３は、杭打ち機２０により、回転を加えながら順次地盤に圧入する。このとき、下側鋼管杭１B が接続作業に適した高さまで地盤に圧入されると、上側鋼管杭１A の下端の継手管３を下側鋼管杭１B の上端に被せる。継手管３は、下側鋼管杭１B の上端面に上側鋼管杭１A の下端面が当接するまで行う。この継手管３を被せる作業は、上下の回転伝達部材４，５の回転位相が一致する状態で行い、下側回転伝達部材５を上側回転伝達部材４の一対の係合材部４ａ，４ａ間に挿入する。これにより、上下の鋼管杭１A ，１B が接続状態となる。
なお、このとき、必要に応じて、落下防止具６を継手管３の溶接ナット１４にねじ込んで、継手管３と下側鋼管杭１B の管壁に互いに整合して設けられた孔１２，１３間に渡って挿通させる。
【００２３】
このように接続された上側鋼管杭１A の上端を杭打ち機２０の杭頭把持具２４に差し込み、上側鋼管杭１A の上端の下側回転伝達部材５を杭頭把持具２４の係合凹部２４ｃに係合させることで、杭打ち機２０による上側鋼管杭１A の回転、および圧入が可能となる。上側鋼管杭１A を回転させると、上側鋼管杭１A に一体固定状態の継手管３の上側回転伝達部材４と下側回転伝達部材５との係合により、下側鋼管杭１B に回転が伝達され、下端の鋼管杭１1 （図１）の先端羽根２の螺進による杭打ちが行える。上側回転伝達部材４と下側回転伝達部材５とは鋼管杭円周方向の正逆に係合可能であるため、杭打ち機２０により上側鋼管杭１A を逆回転させると、杭下端の地盤に食い込んだ先端羽根２の逆回転によって鋼管杭１が持ち上がり、鋼管杭１を抜くことができる。このように、鋼管杭１の回転・圧入および回転抜き出しが行える。
【００２４】
上記構成の継手構造によると、現場溶接を行うことなく現場での接続が行え、簡便な作業で機械的に接続することができる。しかも、継手管３は上側鋼管杭側１A に設けるだけで済み、下側鋼管杭１B には不要である。継手管３の他には、互いに正逆の回転伝達が可能な上側回転伝達部材４と下側回転伝達部材５とを設けるだけで済む。継手管３も、簡素な形状のものでよくて、鋼管を単に切断したもので済む。これらのため、従来の上下の鋼管杭に環状の継手材を設ける継手構造に比べ、構造が簡素となる。また、上側鋼管杭１A には継手管３を嵌合させて固定するだけでよく、下側鋼管杭１B には下側回転伝達部材５を固定するだけで良い。そのため、鋼管杭１自体の加工が僅かで済む。継手管３や上下のの回転伝達部材４，５の固定には溶接等で行うが、工場溶接で行えるため、現場溶接を行うものと異なり、溶接作業が簡単で溶接品質が確保できる。
【００２５】
また、鋼管杭円周方向に並ぶ一対の係合材部４ａを有するものとしたため、正逆両方向の回転伝達を簡素な構造で行える。一対の係合材部４ａを有する回転伝達部材４は、他方の回転伝達部材５に比べて幾分か形状が複雑となるが、継手管３に固定するため、長尺の鋼管杭１に固定する場合と異なり、固定作業が容易である。
【００２６】
落下防止具６は、必ずしも設けなくても良いが、落下防止具６が設けてあると、地中で上側鋼管杭１A と下側鋼管杭１B とが不測に離れて回転伝達が不能になることが回避される。そのため、作業の確実のために落下防止具６を設けておくことが好ましい。
【００２７】
なお、上記実施形態では、上側回転伝達部材４を一対の係合材部４ａが設けられたものとし、下側回転伝達部材５をその一対の係合材部４ａ間に挿入されるものとしたが、下側回転伝達部材５が一対の係合材部を有し、上側回転伝達部材４が１つの部材からなるものとしても良い。また、これら上側回転伝達部材４および下側回転伝達部材５は、互いに正逆の回転の伝達が可能で、相互の鋼管杭軸方向への抜き差しが手行える形状であれば良く、種々の形状のものとできる。上下の回転伝達部材４，５の組の個数は、鋼管杭１の円周方向に並ぶ複数個としても良い。継手管３は、鋼管に限らず、鋳鋼等の金属管であっても良い。
また、上記実施形態では、上下に順次継がれる鋼管杭１のうち、下端の鋼管杭１1 が先端羽根２を有するものとしたが、先端羽根２は必ずしもなくても良い。施工の実験の結果、先端羽根２がなくても、ある程度硬質の地盤に回転・圧入による杭打ちが行えることが確認された。先端羽根２がない場合も、下端の鋼管杭１1 の先端１ａは円すい状であることが好ましい。
【符号の説明】
【００２８】
１…鋼管杭
１A …上側鋼管杭
１B …下側鋼管杭
２…先端羽根
３…継手管
４…上側回転伝達部材
４ａ…係合材部
５…下側回転伝達部材
６…落下防止具
１０…回転圧入型鋼管杭
２０…杭打ち機
【図１】
2012031682.tif 000003
【図２】
2012031682.tif 000004
【図３】
2012031682.tif 000005
【図４】
2012031682.tif 000006
【図５】
2012031682.tif 000007