(57)【要約】【課題】杭接続のための装備が軽装である杭継手および杭の接続方法を提供する。【解決手段】杭継手が、複数の放射状凸部２１ａ，２１ｂおよび放射状凹部２２ａ，２２ｂを外周に設けた端板２ａ，２ｂと、放射状凸部２１ａ，２１ｂおよび放射状凹部２２ａ，２２ｂに外嵌遊合し、この放射状凸部２１ａ，２１ｂおよび放射状凹部２２ａ，２２ｂと同形の凹部７１および凸部７２を内周の杭軸方向両端にそれぞれ設けた一体のリングであって、その凹部７１および凸部７２の杭軸方向内法間隔が杭軸方向に当接させた２枚の端板２ａ，２ｂの放射状凸部２１ａ，２１ｂおよび放射状凹部２２ａ，２２ｂの杭軸方向合計厚さ寸法に遊合する寸法である継手リング７と、から成る。【選択図】        図１
2013133606.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の放射状凸凹部を外周に設けた端板と、
前記放射状凸凹部に外嵌遊合し、該放射状凸凹部と同形の凹凸部を内周の杭軸方向両端にそれぞれ設けた一体のリングであって、該凹凸部の杭軸方向内法間隔が杭軸方向に当接させた２枚の前記端板の放射状凸凹部の杭軸方向合計厚さ寸法に遊合する寸法である継手リングと、
から成ることを特徴とする杭継手。
【請求項２】
前記端板が、上下杭の相対回動を防止するせん断キーを備えたことを特徴とする請求項１記載の杭継手。
【請求項３】
前記端板の放射状凸部の反杭端側の面が、外周に向かって杭端側端面から離れる方向に傾斜した斜面であり、前記継手リングの凹凸部の杭軸方向内法間隔が、該傾斜した斜面に倣う形状であることを特徴とする請求項１または２記載の杭継手。
【請求項４】
前記継手リングの凹凸部の内法側の円周方向一端側の稜角部分が面取りされたものであることを特徴とする請求項１から３のうちのいずれか１項記載の杭継手。
【請求項５】
さらに、前記端板と前記継手リングとの相対回動を防止する回動防止部材を備えたことを特徴とする請求項１から４のうちのいずれか１項記載の杭継手。
【請求項６】
前記回動防止部材は、前記端板の放射状凹部と前記継手リングの凹部との両者に収納可能な寸法、形状を有するシヤキーであることを特徴とする請求項５記載の杭継手。
【請求項７】
請求項１記載の端板を装着した下杭の頂部に請求項１記載の継手リングを外嵌し、上下杭の端板の外周に設けられた放射状凸凹部周方向位置を一致させて上杭を載置し、
前記継手リングを、上下端板に外嵌する位置に上昇させ、杭軸回りに回動させて、上下端板と係合させ、
次いで、前記端板と前記継手リングとを固定することを特徴とする杭の接続方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、杭継手および杭の接続方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、ＰＣコンクリート杭は、現場溶接、または後述する特許文献１に示すような現場溶接が不要な機械式継手によって上下ＰＣコンクリート杭を接続し、長尺の基礎支持材等として供用されている。
【０００３】
溶接接合では溶接技能者を必要とし、その作業は天候に支配され、また溶接部の強度は作業者の技能によるところが多く信頼性に欠ける問題点があり、また溶接に長時間を要する問題がある。また、溶接資格者の確保の点でも難点がある。
【０００４】
これを解決するために本出願人らは、現場溶接が不要な機械的な杭の継手構造を開示している。その継手構造は、杭の端部に１条の環状溝を設け、両方の杭のこの環状溝に嵌入する環状突条を内径に有し外径にテーパを付した半円状の複数分割した円筒形の内リングを杭の継手部に外嵌し、この内リングの外径に同じテーパを内面に付した外リングを外嵌し、この外リングを杭長手方向に押圧して、上記テーパにより内リングを締付けて杭を接続する構造である（例えば、特許文献１参照。）。
【０００５】
特許文献１に開示された機械式継手は、優れた特性を有し、賞用されているが、テーパを付した重い内外リングから成り、外リングを杭長手方向に押圧して内リングを締付けるために、油圧ジャッキ（例えば、１０ｔ能力のものを４台。）と油圧ポンプが必要であり、杭接続のための大規模な施工装置が必要であるという問題があった。また、この継手は、継手部分の外径が杭の外径よりも大きな寸法となるため、杭沈設時における抵抗が大きく、杭の高止まりが発生する可能性が高い。
【０００６】
また、鋼管杭同士を接続する接続構造としては、現場溶接が不要な接続構造が開示されている。その接続構造は、上下鋼管杭の接続端部に互いに挿脱可能な雌円筒と雄円筒とをそれぞれ備え、雄雌円筒の先端側の嵌合面にそれぞれ相手側の嵌合面に遊合する円弧板状突起を、円周方向に交互に設けてなり、雄円筒を雌円筒中に挿入後、上下杭を相互に軸周りに回動させて上下杭を接続する接続構造において、円弧板状突起の杭端側端面に相手方円筒に設けた円周溝と係合する印籠構造を設け、円弧板状突起の反杭端側の端面は上下杭接続後に相互に細隙を以て対向すると共に接触により上下杭の鉛直方向力を伝達する杭軸直交面とし、上下杭に回転力を伝達するキー部材を雄雌円筒間に介装した鋼管杭接続構造である（例えば、特許文献２参照。）。
【０００７】
特許文献２に開示された鋼管杭接続構造も、優れた特性を有し、賞用されているが、上下杭を相互に軸周りに回動させて上下杭を接続する接続構造であるため、重い杭を回動させる装置が必要であり、杭接続のための大規模な施工装置が必要であるという問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特許第３２７１７２５号公報
【特許文献２】特許第４４５６４２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、上記事情に鑑み、杭接続のための装備が軽装である杭継手および杭の接続方法を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成する本発明の杭継手は、
複数の放射状凸凹部を外周に設けた端板と、
上記放射状凸凹部に外嵌遊合し、この放射状凸凹部と同形の凹凸部を内周の杭軸方向両端にそれぞれ設けた一体のリングであって、その凹凸部の杭軸方向内法間隔が杭軸方向に当接させた２枚の上記端板の放射状凸凹部の杭軸方向合計厚さ寸法に遊合する寸法である継手リングと、
から成ることを特徴とする。
【００１１】
ここで、端板は、コンクリート杭では杭の上下端に設けられ、ＰＣ鋼線の定着部をなすとともに、上下杭の接続部となるもので、上述したように従来は溶接接続していたが、近年は機械的接続が主となっている。鋼管杭では、端板がないことが多く、管端に接続用の種々の加工が施されているものが多い。
【００１２】
本発明の杭継手では、複数の放射状凸凹部を外周に設けた端板を用いる。放射状凸凹部は、外周に複数の突起を突設したもので、外周の突起と突起の間の周方向の部分は凹部となっている。そして、本発明の杭継手は、上下杭の端板と、これに外嵌して係合する継手リングとの組み合わせによって構成されている。端板に設ける突起は、大きさ、形状、数、配列を問わないが、継手リングが外嵌係合して杭継手を形成するので、杭が受ける外力、すなわち、軸力、曲げ荷重、せん断荷重に対して十分な強度を有することが必要である。この要件を満たす範囲で、継手リングの外径が大きくならないように定めるとよい。
【００１３】
このような要件および加工の容易性を勘案すれば、放射状凸凹部の放射方向高さが等高で、外周を放射状凸部と放射状凹部が等寸法で分割する形状、寸法、配列とし、数値制御施削によって加工容易なモジュールを有するものとするのが最も好適である。
【００１４】
本発明にいう継手リングは、上下杭に取り付けた上記端板に外嵌し、杭軸方向両端内周に内向きの凹凸部を有し、この凹凸部のうちの凸部を、２枚の上記端板の放射状凸部に杭軸方向両側から挟むように係合する。この継手リングは、リングの有効横断面積を杭継手部に適合する強度とする。また、継手リングの内向きの凸部も、杭継手の力学的要件を充足するように、厚さ等の形状を定める。
【００１５】
これらの条件を充足する本発明の杭継手は、従来の機械式継手（無溶接継手）に比較して、杭外径からの突出寸法（杭継手の外径）を著しく小さくし、重量も軽量とすることができる。また、この杭継手接続のための施工作業は、比較的軽量な継手リングを下杭の端板に外嵌しておき、端板の放射状凸凹部周方向位置を一致させて上杭を下杭に載置し、下杭の端板に外嵌した継手リングを持ち上げて杭軸回りに回動することによってなされる。寸法は互いに僅かな隙間を有する遊嵌状態に加工されているので、杭接続のための大規模な施工装置は必要なく、継手リングを杭軸回りに回動させる軽装なものでよいため、作業が極めて簡単容易である。
【００１６】
本発明の杭継手は、上記端板が、上下杭の相対回動を防止するせん断キーを備えたことが好ましい。このようなせん断キーを備えた杭継手によれば、上下杭の位置合わせが容易であるとともに、継手部分にせん断耐力が付与され、そのせん断キーによって、杭の回転埋設時における回転力が伝達される。尚、このせん断キーは、例えばピンとピン嵌合孔などでよく、このせん断キーの大きさ、数、配置等は、設計によって適正に定めることができる。
【００１７】
また、本発明の杭継手は、上記端板の放射状凸部の反杭端側の面が、外周に向かって杭端側端面から離れる方向に傾斜した斜面であり、上記継手リングの凹凸部の杭軸方向内法間隔が、その傾斜した斜面に倣う形状であることも好ましい形態である。このような好ましい形態によれば、上下杭の接続後に、斜面同士が噛み合うため、曲げの作用を受けても継手リングが外側方向に外れにくく、端板の曲げ変形によって生じる耐力の低下を防ぐことができる。
【００１８】
また、本発明の杭継手は、上記継手リングの凹凸部の内法側の円周方向一端側の稜角部分が面取りされたものであることがさらに好ましい。このような好ましい形態によれば、継手リングを杭軸回りに回動させるときに上記稜角部分に引っ掛かることが防止され、継手リングを容易に回動させることができる。
【００１９】
また、本発明の杭継手は、さらに、上記端板と上記継手リングとの相対回動を防止する回動防止部材を備えたことが好ましい。また、この回動防止部材は、上記端板の放射状凹部と上記継手リングの凹部との両者に収納可能な寸法、形状を有するシヤキーであることも好ましい形態である。このような回動防止部材を備えた杭継手によれば、端板と継手リングとが固定されるため、例えば、杭を回転させながら地中に沈設するときに、接続部分がゆるんだり、外れたりするのを好適に防止することができる。
【００２０】
また、上記目的を達成する本発明の杭の接続方法は、
上記本発明の端板を装着した下杭の頂部に、上記本発明の継手リングを外嵌し、上下杭の端板の外周に設けられた放射状凸凹部周方向位置を一致させて上杭を載置し、
上記継手リングを、上下端板に外嵌する位置に上昇させ、杭軸回りに回動させて、上下端板と係合させ、
次いで、上記端板と上記継手リングとを固定することを特徴とする。
【００２１】
本発明の杭の接続方法によれば、比較的軽量な継手リングを下杭の端板に外嵌しておき、端板の放射状凸凹部周方向位置を一致させて上杭を下杭に載置し、下杭の端板に外嵌した継手リングを持ち上げて杭軸回りに回動させ、上下端板と継手リングとを係合させ、端板と継手リングとを固定することによってなされる。寸法は互いに僅かな隙間を有する遊嵌状態に加工されているので、杭接続のための大規模な施工装置は必要なく、比較的軽量な継手リングを杭軸回りに回動させる軽装なものでよい。そのため、作業が極めて簡単容易である。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、杭接続のための装備が軽装である杭継手および杭の接続方法が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の杭継手の一実施形態が適用された上下ＰＣコンクリート杭および継手リングを斜め下から見た斜視図である。
【図２】図１に示す上下ＰＣコンクリート杭および継手リングを斜め上から見た斜視図である。
【図３】図１に示すＡ部や図２に示すＢ部の拡大平面図である。
【図４】図１，図２に示すＣ部の拡大平面図である。
【図５】図１，図２に示す線Ｄ−Ｄに沿った縦断面図である。
【図６】下ＰＣコンクリート杭埋設工程を示す側面図である。
【図７】ピン嵌合工程を示す側面図である。
【図８】継手リング外嵌工程を示す側面図である。
【図９】図８に示す端板の一部分および継手リングの一部分を示す平面図である。
【図１０】上ＰＣコンクリート杭載置工程を示す側面図である。
【図１１】図１０に示すＥ部の拡大側面図である。
【図１２】杭軸方向に当接させた２枚の端板と継手リングとの係合工程を示す側面図である。
【図１３】継手リング７を杭軸回りに回動させている過程における、上ＰＣコンクリート杭の端板の一部分および継手リングの一部分を示す平面図である。
【図１４】図１２に示す線Ｆ−Ｆに沿った縦断面図である。
【図１５】杭軸方向に当接させた２枚の端板と継手リングとの固定工程を示す側面図である。
【図１６】杭軸方向に当接させた２枚の端板と継手リングとの固定工程を示す斜視図である。
【図１７】図１５，図１６に示す上ＰＣコンクリート杭の端板の一部分および継手リングの一部分を示す平面図である。
【図１８】本発明の杭継手の第２実施形態に用いられるシヤキーを斜め上から見た斜視図である。
【図１９】図１８に示すシヤキーの変形例を示す斜視図である。
【図２０】本発明の杭の接続方法の第２実施形態における、杭軸方向に当接させた２枚の端板と継手リングとの固定工程を示す、継手部分の縦断面図である。
【図２１】図２０に示す上ＰＣコンクリート杭の端板の一部分および継手リングの一部分を示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
【００２５】
図１は、本発明の杭継手の一実施形態が適用された上下ＰＣコンクリート杭および継手リングを斜め下から見た斜視図であり、図２は、図１に示す上下ＰＣコンクリート杭および継手リングを斜め上から見た斜視図である。図３は、図１に示すＡ部や図２に示すＢ部の拡大平面図である。図４は、図２に示すＣ部の拡大平面図である。図５は、図１，図２に示す線Ｄ−Ｄに沿った縦断面図である。尚、図１，図２，図５には、接続前の状態の上下ＰＣコンクリート杭および継手リングが示されている。
【００２６】
図１〜図３，図５に示す上ＰＣコンクリート杭１ａは、その下端の端板２ａにＰＣ鋼棒３の一端を定着し、コンクリート４にプレストレスを導入したプレキャストコンクリート杭である。上ＰＣコンクリート杭１ａの端部近傍の外周には、その端部を補強するための被覆金属円筒５ａが設けられている。被覆金属円筒５ａの、端板２ａと隣接する部分には、コンクリート４部分よりも縮径された縮径部５１ａが形成されている。さらに、被覆金属円筒５ａの、縮径部５１ａと隣接する部分には、径が徐々に広がったテーパ部５２ａが形成されている。端板２ａの外周には、複数の等高の放射状凸部２１ａおよび複数の等高の放射状凹部２２ａが、外周を放射状凸部２１ａと放射状凹部２２ａが等寸法で分割するように交互に設けられている。すなわち、端板２ａの外周に複数の突起が突設され、外周の突起と突起の間の周方向の部分は凹部となっている。後述するように、継手リング７が外嵌係合して杭継手を形成するので、放射状凸部２１ａは、杭が受ける外力、すなわち、軸力、曲げ荷重、せん断荷重に対して十分な強度を有する突起とされている。また、図５に示すように、放射状凸部２１ａの反杭端側の面２３ａが、外周に向かって杭端側端面２４ａから離れる方向に傾斜した斜面を有する。また、端板２ａの杭端側端面２４ａには、後述するピン６（図７参照）が嵌合されるピン嵌合孔２５ａが、等間隔に設けられている。尚、このピン６は、継手部分にせん断耐力を付与するとともに、上下ＰＣコンクリート杭１ａ，１ｂの相対回動を防止して、杭の回転埋設時における回転力を伝達するものである。また、このピン６は、上下ＰＣコンクリート杭１ａ，１ｂの位置合わせを容易にするものでもある。尚、このピン６の大きさ、数、配置等は、設計によって適正に定めることができる。以上説明した端板２ａが、本発明にいう端板の実施例であり、放射状凸部２１ａおよび放射状凹部２２ａが、本発明にいう放射状凸凹部の実施例である。また、ピン６が、本発明にいうせん断キーの実施例である。
【００２７】
図１〜図３，図５に示す下ＰＣコンクリート杭１ｂも、上ＰＣコンクリート杭１ａと同様に、その上端の端板２ｂにＰＣ鋼棒３の一端を定着し、コンクリート４にプレストレスを導入したプレキャストコンクリート杭である。下ＰＣコンクリート杭１ｂの端部近傍の外周にも、上ＰＣコンクリート杭１ａと同様に、その端部を補強するための被覆金属円筒５ｂが設けられている。被覆金属円筒５ｂの、端板２ｂと隣接する部分にも、コンクリート４部分よりも縮径された縮径部５１ｂが形成されている。さらに、被覆金属円筒５ｂの、縮径部５１ｂと隣接する部分にも、径が徐々に広がったテーパ部５２ｂが形成されている。端板２ｂは、上ＰＣコンクリート杭１ａの端板２ａと同一形状を有する端板である。すなわち、この端板２ｂの外周にも、複数の等高の放射状凸部２１ｂおよび複数の等高の放射状凹部２２ｂが、外周を放射状凸部２１ｂと放射状凹部２２ｂが等寸法で分割するように交互に設けられている。そして、図５に示すように、放射状凸部２１ｂの反杭端側の面２３ｂも、上ＰＣコンクリート杭１ａと同様に、外周に向かって杭端側端面２４ｂから離れる方向に傾斜した斜面を有する。また、端板２ｂの杭端側端面２４ｂにも、後述するピン６（図７参照）が嵌合されるピン嵌合孔２５ｂが、等間隔に設けられている。以上説明した端板２ｂも、本発明にいう端板の実施例であり、放射状凸部２１ｂおよび放射状凹部２２ｂも、本発明にいう放射状凸凹部の実施例である。
【００２８】
ここで、端板２ａ，２ｂの放射状凸部２１ａ，２１ｂおよび放射状凹部２２ａ，２２ｂについて具体的に説明する。
【００２９】
図１，図２，図５に示す上下ＰＣコンクリート杭１ａ，１ｂは、４００ｍｍの杭径を有する杭である。そして、放射状凸部２１ａおよび放射状凹部２２ａの合計数や放射状凸部２１ｂおよび放射状凹部２２ｂの合計個数は、杭径（ｍｍ）に０．０８を乗じた個数とされている。具体的には、４００ｍｍに０．０８を乗じた３２個とされている。すなわち、上ＰＣコンクリート杭１ａの端板２ａの外周には、１６個の放射状凸部２１ａおよび１６個の放射状凹部２２ａが設けられている。また、下ＰＣコンクリート杭１ｂの端板２ｂの外周にも、１６個の放射状凸部２１ｂおよび１６個の放射状凹部２２ｂが設けられている。このようにして放射状凸部２１ａ，２１ｂおよび放射状凹部２２ａ，２２ｂの個数を決定することにより、杭径（ｍｍ）の異なる杭を用いた場合であっても、放射状凸部２１ａ，２１ｂや放射状凹部２２ａ，２２ｂの円周方向長さが等寸法（３９．２７ｍｍ）とされる。そのため、数値制御施削によって加工容易である。尚、放射状凸部２１ａおよび放射状凹部２２ａの合計数や放射状凸部２１ｂおよび放射状凹部２２ｂの合計個数を、例えば杭径（ｍｍ）に０．０６を乗じた個数とした場合、放射状凸部２１ａ，２１ｂや放射状凹部２２ａ，２２ｂの円周方向長さが大きくなり、２枚の端板２ａ，２ｂにおける応力伝達効率が低下するおそれがある。また、上記合計個数を、例えば杭径（ｍｍ）に０．１０を乗じた個数とした場合、上記円周方向長さが小さくなり、制作時における凹凸加工が多いことによる加工能率の低下や、継手部に曲げモーメントが作用したときに１つ１つの係合部分が小さいことに起因した離脱のおそれがある。
【００３０】
次に、継手リング７について説明する。
【００３１】
図１，図２，図４，図５に示す継手リング７は、上ＰＣコンクリート杭１ａの端板２ａおよび下ＰＣコンクリート杭１ｂの端板２ｂに外嵌するリングである。より詳細には、この継手リング７は、杭軸方向に当接させた２枚の端板２ａ，２ｂの放射状凸部２１ａ，２１ｂおよび放射状凹部２２ａ，２２ｂに、僅かな隙間をもって嵌合するリングであって、その放射状凸部２１ａ，２１ｂおよび放射状凹部２２ａ，２２ｂと同形の凹部７１および内向きの凸部７２を内周の杭軸方向両端にそれぞれ設けた一体のリングである。後述するように、その凸部７２が、２枚の端板２ａ，２ｂの放射状凸部２１ａ，２１ｂを杭軸方向両側から挟むように係合するので、この継手リング７は、リングの有効横断面積を杭継手部に適合する強度とされている。また、その凸部７２も、杭継手の力学的要件を充足するように、厚さ等の形状が定められている。また、この継手リング７の凹部７１および凸部７２の杭軸方向内法間隔が、杭軸方向に当接させた２枚の端板２ａ，２ｂの放射状凸部２１ａ，２１ｂや放射状凹部２２ａ，２２ｂの杭軸方向合計厚さ寸法に、僅かな隙間をもって嵌合する寸法となっている。さらに、継手リング７の凹部７１および凸部７２の杭軸方向内法間隔が、図５に示すように、２枚の端板２ａ，２ｂを杭軸方向に当接させたときの、端板２ａの放射状凸部２１ａの反杭端側の面２３ａにおける傾斜した斜面と、端板２ｂの放射状凸部２１ｂの反杭端側の面２３ｂにおける傾斜した斜面との、双方の斜面に倣う寸法となっている。また、継手リング７の凹部７１および凸部７２の内法側の円周方向一端側の稜角部分７３が面取りされている。そのため、後述するように継手リング７を杭軸回りに回動させるときに稜角部分７３に引っ掛かることが防止され、継手リング７を容易に回動させることができる。また、継手リング７には、複数の凸部７２のうちの１つの凸部７２の両隣りの凹部７１それぞれにおける、円周方向に関してその１つの凸部７２と隣接した位置であって、杭軸方向に関して中間位置において、外周面７４と内周面７５との間を貫通した、後述するボルト８（図１５〜図１７参照）が螺入されるタップ孔７６が形成されている。尚、詳細な説明は後述するが、このボルト８は、杭軸方向に当接させた２枚の端板２ａ，２ｂと継手リング７とを固定して、継手リング７の杭軸回りの回動を防止する回動防止部材である。以上説明した継手リング７が、本発明にいう継手リングの実施例であり、凹部７１および凸部７２が、本発明にいう凹凸部の実施例である。また、ボルト８が、本発明にいう回動防止部材の実施例である。
【００３２】
このように構成された端板２ａ，２ｂと継手リング７とから成る杭継手は、従来の機械式継手（無溶接継手）に比較して、杭外径からの突出寸法（杭継手の外径）を著しく小さくし、重量も軽量とすることができる。また、この杭継手接続のための施工作業は、比較的軽量な継手リング７を下ＰＣコンクリート杭１ｂの端板２ｂに外嵌しておき、杭軸方向に当接させた２枚の端板２ａ，２ｂの放射状凸部２１ａ，２１ｂおよび放射状凹部２２ａ，２２ｂ周方向位置を一致させて上ＰＣコンクリート杭１ａを下ＰＣコンクリート杭１ｂに載置し、２枚の端板２ａ，２ｂに外嵌した継手リング７を杭軸回りに回動することによってなされる。寸法は互いに僅かな隙間を有する遊嵌状態に加工されているので、杭接続のための大規模な施工装置は必要なく、継手リング７を杭軸回りに回動させる軽装なものでよいため、作業が極めて簡単容易である。
【００３３】
また、上述したように、端板２ａ，２ｂの放射状凸部２１ａ，２１ｂの反杭端側の面２３ａ，２３ｂが、外周に向かって杭端側端面２４ａ，２４ｂから離れる方向に傾斜した斜面を有しており、継手リング７の凹部７１および凸部７２の杭軸方向内法間隔が、２枚の端板２ａ，２ｂを杭軸方向に当接させたときの、それら双方の斜面に倣う寸法となっているため、上下ＰＣコンクリート杭１ａ，１ｂの接続後に、斜面同士が噛み合うこととなって、曲げの作用を受けても継手リング７が外側方向に外れにくく、端板２ａ，２ｂの曲げ変形によって生じる耐力の低下を防ぐことができる。
【００３４】
また、端板２ａ，２ｂや継手リング７は、品質管理が実施された工場で製作されるものであるため、安定した品質のものが供給される。従って、継手性能にバラツキがなく安定している。
【００３５】
次に、本発明の杭の接続方法の一実施形態について説明する。尚、以下説明する杭の接続方法は、図１〜図５を参照して説明した上下ＰＣコンクリート杭１ａ，１ｂおよび継手リング７を用いた、上下ＰＣコンクリート杭１ａ，１ｂの接続方法である。
【００３６】
以下、図１〜図５を参照して説明した上下ＰＣコンクリート杭１ａ，１ｂおよび継手リング７における各要素については同じ符号を付し、各要素についての重複説明は省略して、接続方法に着目した説明を行う。
【００３７】
図６は、下ＰＣコンクリート杭埋設工程を示す側面図である。
【００３８】
まず、端板２ｂを装着した下ＰＣコンクリート杭１ｂを、回転させながら、また必要に応じて回転方向を変更しながら、地中に沈設する。このとき、少なくとも被覆金属円筒５ｂの縮径部５１ｂおよびテーパ部５２ｂと端板２ｂとを露出させた状態とする。
【００３９】
図７は、ピン嵌合工程を示す側面図である。
【００４０】
杭端側端面２４ｂを清掃し、杭端側端面２４ｂに防錆剤を塗布する。その後、被覆金属円筒５ｂの縮径部５１ｂおよびテーパ部５２ｂと端板２ｂとを露出させた状態で沈設した下ＰＣコンクリート杭１ｂの端板２ｂに設けられたピン嵌合孔２５ｂ（図２参照）に、ピン６を嵌合する。このとき、ピン６は、一部分を杭端側端面２４ｂから突出させた状態とする。
【００４１】
図８は、継手リング外嵌工程を示す側面図である。尚、図８に示す継手リングについては縦断面が示されている。また、図９は、図８に示す端板の一部分および継手リングの一部分を示す平面図である。
【００４２】
上述した状態で沈設した下ＰＣコンクリート杭１ｂの頂部に、内周面７５に防錆剤を塗布した継手リング７を外嵌する。より詳細には、図９に示すように、下ＰＣコンクリート杭１ｂの端板２ｂの放射状凸部２１ｂと継手リング７の凹部７１とを対向させて継手リング７を下ＰＣコンクリート杭１ｂの頂部に外嵌する。このとき、継手リング７の下端は、下ＰＣコンクリート杭１ｂの被覆金属円筒５ｂにおける縮径部５１ｂの下端まで落とし込まれ、継手リング７は、縮径部５１ｂに隣接するテーパ部５２ｂにより受け止められた状態となる。
【００４３】
図１０は、上ＰＣコンクリート杭載置工程を示す側面図である。尚、図１０に示す継手リングについては縦断面が示されている。また、図１１は、図１０に示すＥ部の拡大側面図である。
【００４４】
杭端側端面２４ａ（図１参照）に防錆剤を塗布した上ＰＣコンクリート杭１ａを下ＰＣコンクリート杭１ｂに載置する。このとき、上ＰＣコンクリート杭１ａの端板２ａに設けられたピン嵌合孔２５ａ（図１参照）に、一部分を下ＰＣコンクリート杭１ｂの杭端側端面２４ｂ（図７参照）から突出させた状態のピン６（図７参照）を嵌合させる。ピン６が、上下ＰＣコンクリート杭１ａ，１ｂの位置合わせ部材として機能し、、図１１に示すように、杭軸方向に当接させた２枚の端板２ａ，２ｂそれぞれの外周に設けられた放射状凸部２１ａ，２１ｂおよび放射状凹部２２ａ，２２ｂ周方向位置が一致した状態となる。
【００４５】
図１２は、杭軸方向に当接させた２枚の端板と継手リングとの係合工程を示す側面図である。尚、図１２に示す継手リングについては縦断面が示されている。また、図１３は、継手リング７を杭軸回りに回動させている過程における、上ＰＣコンクリート杭の端板の一部分および継手リングの一部分を示す平面図である。また、図１４は、図１２に示す線Ｆ−Ｆに沿った縦断面図である。
【００４６】
縮径部５１ｂに隣接するテーパ部５２ｂにより受け止められていた状態の継手リング７を、杭軸方向に当接させた２枚の端板２ａ，２ｂに外嵌する位置まで上昇させる。その後、継手リング７を、凸部７２の幅（円周方向長さ）の分だけ杭軸回り（図１３に示す矢印Ｇ方向）に回動させる。具体的には、例えば、先端部分にＬ字状のカギ部を有する棒材（図示省略）のカギ部を、継手リング７に形成されているタップ孔７６（図１，図２，図４参照）に引っ掛けて、継手リング７を回動させる。このような継手リング７の回動により、継手リング７の凸部７２が、杭軸方向に関して、杭軸方向に当接させた２枚の端板２ａ，２ｂの放射状凸部２１ａ，２１ｂと重なり、その凸部７２が、２枚の端板２ａ，２ｂの放射状凸部２１ａ，２１ｂを杭軸方向両側から挟むように係合する。その結果、２枚の端板２ａ，２ｂと継手リング７とが係合する。上述したように、また図１４に示すように、端板２ａ，２ｂの射状凸部２１ａ，２１ｂの反杭端側の面２３ａ，２３ｂが、外周に向かって杭端側端面２４ａ，２４ｂから離れる方向に傾斜した斜面を有しており、継手リング７の凹部７１および凸部７２の杭軸方向内法間隔が、２枚の端板２ａ，２ｂを杭軸方向に当接させたときの、それら双方の斜面に倣う寸法となっているため、凸部７２と放射状凸部２１ａ，２１ｂとが噛み合って、曲げの作用を受けても継手リング７が外れにくい。
【００４７】
図１５は、杭軸方向に当接させた２枚の端板と継手リングとの固定工程を示す側面図であり、図１６はその斜視図である。また、図１７は、図１５，図１６に示す上ＰＣコンクリート杭の端板の一部分および継手リングの一部分を示す平面図である。
【００４８】
継手リング７の外周面７４側からタップ孔７６にボルト８を螺入する。ここで用いるボルト８は、継手リング７の凸部７２が形成された部分の厚みよりも僅かに短い長さの呼び長さを有するボルトである。上述したように、継手リング７の、複数の凸部７２のうちの１つの凸部７２の両隣りの凹部７１それぞれにおける、円周方向に関してその１つの凸部７２と隣接した位置であって、杭軸方向に関して中間位置に、外周面７４と内周面７５との間を貫通したタップ孔７６が形成されている。そのため、上述したような呼び長さを有するボルト８がタップ孔７６に螺入されると、ボルト８の軸部８１のうちのタップ孔７６から突出した部分が、端板２ａ，２ｂの放射状凸部２１ａ，２１ｂにおける放射状凹部２２ａ，２２ｂと隣接する部分の近傍に位置することとなる。これにより、継手リング７が杭軸回りに回動することが防止される。すなわち、ボルト８によって、杭軸方向に当接させた２枚の端板２ａ，２ｂと継手リング７とが固定され、上下ＰＣコンクリート杭１ａ，１ｂが接続される。
【００４９】
上下ＰＣコンクリート杭１ａ，１ｂを接続してなるＰＣコンクリート杭は、回転させながら地中に沈設する場合が多く、また、回転方向を変更することもある。上述したボルト８を用いることで、ＰＣコンクリート杭を逆転させる場合に、接続部分がゆるんだり、外れたりするのを好適に防止することができる。
【００５０】
以上説明した実施形態の杭の接続方法によれば、比較的軽量な継手リング７を下ＰＣコンクリート杭１ｂの端板２ｂに外嵌しておき、杭軸方向に当接させた２枚の端板２ａ，２ｂの放射状凸部２１ａ，２１ｂおよび放射状凹部２２ａ，２２ｂ周方向位置を一致させて上ＰＣコンクリート杭１ａを下ＰＣコンクリート杭１ｂに載置し、２枚の端板２ａ，２ｂに外嵌した継手リング７を杭軸回りに回動させ、２枚の端板２ａ，２ｂと継手リング７とを係合させ、２枚の端板２ａ，２ｂと継手リング７とを固定することによってなされる。寸法は互いに僅かな隙間を有する遊嵌状態に加工されているので、杭接続のための大規模な施工装置は必要なく、比較的軽量な継手リング７を杭軸回りに回動させる軽装なものでよい。そのため、作業が極めて簡単容易である。
【００５１】
また、上述した特許文献１に開示された機械式継手（以下、従来の機械式継手と称する。）を用いた場合に比較して、継手部の接続に要する時間が著しく短いため、杭施工能力の向上が図られる。具体的には、例えば３００ｍｍ〜６００ｍｍの杭径を有するＰＣコンクリート杭の場合、継手部の接続に要する時間が、従来の機械式継手では約５分であるのに対し、この実施形態では約１分である。また、例えば７００ｍｍ〜９００ｍｍの杭径を有するＰＣコンクリート杭の場合、継手部の接続に要する時間が、従来の機械式継手では約１０分であるのに対し、この実施形態では約２分である。また、例えば１０００ｍｍ〜１２００ｍｍの杭径を有するＰＣコンクリート杭の場合、継手部の接続に要する時間が、従来の機械式継手では約１５分であるのに対し、この実施形態では約３分である。
【００５２】
また、継手リング７の、上下ＰＣコンクリート杭１ａ，１ｂ外面からの突出寸法が、従来の機械式継手を用いた場合に比較して著しく小さいため、杭沈設時における抵抗が小さく、杭の高止まりが発生する可能性が低い。具体的には、例えば３００ｍｍの杭径を有するＰＣコンクリート杭の場合、上記突出量が、従来の機械式継手では１６．５ｍｍであるのに対し、この実施形態では９．０ｍｍである。また、例えば１２００ｍｍの杭径を有するＰＣコンクリート杭の場合、上記突出量が、従来の機械式継手では３２．０ｍｍであるのに対し、この実施形態では２２．０ｍｍである。
【００５３】
また、この実施形態の杭の接続方法によれば、継手リング７のタップ孔７６に螺入されたボルト８を取り外した後に、継手リング７を、凸部７２の幅（円周方向長さ）の分だけ杭軸回りに回動させることによって杭を取り外すことができるため、杭の沈設時に高止まりが発生した場合、杭を取り外しながら引き抜くことができる。従って、取り外した杭や継手リング７を再使用することができる。
【００５４】
次に、図１８〜図２１を参照して本発明の第２実施形態について説明する。この第２実施形態では、上述したボルト８に替えて、シヤキー９を用いる点が上述した実施形態とは異なる。
【００５５】
以下、上述した実施形態における要素と同じ要素については同じ符号を付し、重複説明は省略して相違点に着目した説明を行う。
【００５６】
図１８は、本発明の杭継手の第２実施形態に用いられるシヤキーを斜め上から見た斜視図である。また、図１９は、図１８に示すシヤキーの変形例を示す斜視図である。また、図２０は、本発明の杭の接続方法の第２実施形態における、杭軸方向に当接させた２枚の端板と継手リングとの固定工程を示す、継手部分の縦断面図である。また、図２１は、図２０に示す上ＰＣコンクリート杭の端板の一部分および継手リングの一部分を示す平面図である。尚、図２０には、放射状凹部２２ａ，２２ｂと継手リング７の凹部７１との両者に収納する直前のシヤキーと、その両者に収納されたシヤキーとの双方が図示されている。
【００５７】
図１８に示すシヤキー９は、杭軸方向に当接させた２枚の端板２ａ，２ｂと継手リング７とを固定して、継手リング７の杭軸回りの回動を防止する回動防止部材である。より詳細には、このシヤキー９は、鉄線などといった変形自在な２本の線材９２を用いて６本の棒材９１を間隔を空けて連結したシヤキーである。また、このシヤキー９は、杭軸方向に当接させた２枚の端板２ａ，２ｂの放射状凹部２２ａ，２２ｂと継手リング７の凹部７１との両者に収納可能な寸法、形状を有するシヤキーである。尚、図１８には、棒材９１として、矩形断面形状を有する棒材が示されているが、この棒材９１は、例えば円形断面形状を有する棒材であってもよい。また、図１８には、２本の線材９２を用いて６本の棒材９１を間隔を空けて連結したシヤキー９が示されているが、図１９に示すシヤキー９’のように、布やポリ塩化ビニルシートなどといった変形自在なシート状部材９３に６本の棒材９１を間隔を空けて接着することによって連結してもよい。このようなシヤキー９，９’も、本発明にいう回動防止部材の実施例である。
【００５８】
この第２実施形態では、上述したボルト８（図１５〜図１７参照）に替えて、シヤキー９を用いるため、第２実施形態で用いる継手リング７には、タップ孔７６（図１，図２，図４参照）が形成されていない。そのため、この第２実施形態では、回動防止部材としてのボルトが螺入されるタップ孔が形成されることに起因した継手リング７の強度低下がない。
【００５９】
杭軸方向に当接させた２枚の端板２ａ，２ｂと継手リング７との固定工程では、図２０示すように、２枚の端板２ａ，２ｂの放射状凹部２２ａ，２２ｂと継手リング７の凹部７１との両者に、上方からシヤキー９を挿入することによって収納させる。このとき、シヤキー９の下端は、下ＰＣコンクリート杭１ｂの被覆金属円筒５ｂにおける縮径部５１ｂの下端まで落とし込まれ、シヤキー９は、縮径部５１ｂに隣接するテーパ部５２ｂにより受け止められた状態となる。シヤキー９は、上述したように、放射状凹部２２ａ，２２ｂと継手リング７の凹部７１との両者に収納可能な寸法、形状を有するため、図２１に示すように、シヤキー９の両側端が、端板２ａ，２ｂの放射状凸部２１ａ，２１ｂにおける放射状凹部２２ａ，２２ｂと隣接する部分の近傍に位置することとなる。これにより、継手リング７が杭軸回りに回動することが防止される。すなわち、シヤキー９によって、杭軸方向に当接させた２枚の端板２ａ，２ｂと継手リング７とが固定され、上下ＰＣコンクリート杭１ａ，１ｂが接続される。
【００６０】
上述したボルト８（図１５〜図１７参照）に替えて、シヤキー９を用いても、ＰＣコンクリート杭を逆転させる場合に、接続部分がゆるんだり、外れたりするのを好適に防止することができる。
【００６１】
以上で、本発明の第２実施形態の説明を終了する。
【００６２】
尚、上述した各実施形態では、本発明にいう放射状凸凹部が、等高の放射状凸凹部である例を挙げて説明したが、本発明にいう放射状凸凹部は、これに限られるものではなく、高さの異なる放射状凸凹部であってもよい。
【００６３】
また、上述した各実施形態では、本発明にいう放射状凸凹部が、等間隔に設けられている例を挙げて説明したが、本発明にいう放射状凸凹部は、これに限られるものではなく、等間隔ではない任意の間隔で設けられていてもよい。
【００６４】
また、上述した各実施形態では、本発明にいう端板が、プレキャストコンクリート杭に装着された例を挙げて説明したが、本発明にいう端板は、これに限られるものではなく、例えば、ＳＣ杭やＰＲＣ杭といったコンクリート杭に装着された端板や鋼管杭に溶接された端板であってもよい。
【００６５】
また、上述した実施形態では、本発明にいう回動防止部材が、ボルトやシヤキーである例を挙げて説明したが、本発明にいう回動防止部材は、これらに限られるものではなく、端板と継手リングとの相対回動を防止する部材であればいかなる部材であってもよい。
【符号の説明】
【００６６】
１ａ    上ＰＣコンクリート杭
１ｂ    下ＰＣコンクリート杭
２ａ，２ｂ    端板
２１ａ，２１ｂ    放射状凸部
２２ａ，２２ｂ    放射状凹部
２３ａ，２３ｂ    反杭端側の面
２４ａ，２４ｂ    杭端側端面
２５ａ，２５ｂ    ピン嵌合孔
３    ＰＣ鋼棒
４    コンクリート
５ａ，５ｂ    被覆金属円筒
５１ａ，５１ｂ    縮径部
５２ａ，５２ｂ    テーパ部
６    ピン
７    継手リング
７１    凹部
７２    凸部
７３    稜角部分
７４    外周面
７５    内周面
７６    タップ孔
８    ボルト
８１    軸部
９    シヤキー
９１    棒材
９２    線材
９３    シート状部材
【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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