(57)【要約】【課題】杭構成部材に対する加工コストや輸送コストを低減することができるとともに、接続時の位置決め作業にかかる手間を低減することができる。【解決手段】杭体を構成する鋼管１０１、１０１同士を、互いに重ねて接続する接続方法であって、地盤に設置された一方の鋼管１０１の上端部に他方の鋼管１０１を重ねて設置する杭構成部材配置工程と、重ねた部分に、その重ね方向に両鋼管１０１、１０１が貫通するように第一の連結穴１０及び第二の連結穴２０を形成する連結穴形成工程と、形成した連結穴１０、２０に係合部材を配置した後に楔部材を嵌合させる連結部材嵌合工程と、を有し、連結穴形成工程は、一方の鋼管１０１を地上に設置した圧入機に設けられた穿孔具５１によって連結穴１０、２０を形成するようにした杭構成部材の接続方法を提供する。【選択図】図１２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
杭体を構成する杭構成部材同士を、互いに重ねて接続する杭構成部材の接続方法であって、
一方の杭構成部材の端部に他方の杭構成部材の端部を重ねて設置する杭構成部材配置工程と、
重ねた部分に、その重ね方向に前記一方の杭構成部材及び前記他方の杭構成部材を貫通するように連結穴を形成する連結穴形成工程と、
形成した前記連結穴に連結部材を嵌合させる連結部材嵌合工程と、
を有することを特徴とする杭構成部材の接続方法。
【請求項２】
前記連結穴形成工程は、前記杭構成部材を地盤に設置するための杭施工機に設けられた穿孔機構によって前記連結穴を形成することを特徴とする請求項１に記載の杭構成部材の接続方法。
【請求項３】
杭体を構成する杭構成部材同士を、互いに重ねて接続して地盤に設置する杭施工機であって、
地盤に設置された一方の杭構成部材の端部に他方の杭構成部材の端部を重ねた部分に、その重ね方向に前記一方の杭構成部材及び前記他方の杭構成部材を貫通するように連結穴を形成する穿孔機構と、
形成した前記連結穴に連結部材を押し込むことにより嵌合させる打設機構と、
を備えていることを特徴とする杭施工機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、杭構成部材の接続方法及び杭施工機に関する。
【背景技術】
【０００２】
建築構造物等の基礎杭や、連続して設置することで土留壁等を構成する鋼矢板、鋼管矢板等の矢板に、既成杭が用いられる場合がある。既成杭は、地盤に打ち込む、圧入等することで、または、予め地盤に穿設した穴に建て込むことにより設置される。既成杭には、目的に応じて、鋼管杭、コンクリート杭、鋼管矢板、鋼矢板など、様々な種類がある。いずれの既成杭も、杭材の製造条件及び運搬条件、並びに、施工場所における施工条件等から、一回の工程で設置することができる杭材の長さには限界がある。このため、複数の杭材を準備し、これら杭材を継手によって順次接続しながら設置していくことで一定の長さの杭体を設置することができる。
【０００３】
上記のような複数の杭材を接続するための継手構造としては、様々な態様の構造が提案されている。
例えば、杭材が鋼管杭や鋼矢板などの鋼材である場合には、互いの杭材を溶接する溶接継手が考えられる。しかしながら、溶接継手は、溶接作業によるため、接続に時間を要し、溶接部の検査も発生するために非常の多くの時間と労力が必要となる。また、杭体を設置する屋外となる施工箇所での溶接作業が必要となるため、雨、風等の天候の影響を受け、また、溶接作業を行う作業者の技術の良否の影響も受けることになる。さらに、施工箇所の施工条件によっては溶接を行うのに十分なスペースを取れない場合も考えられる。
【０００４】
このような溶接継手に代わるものとして、例えば特許文献１に示されるような機械式継手が知られている。
特許文献１には、一方の鋼管杭の端面において周壁に複数の連結用孔が放射方向に穿孔された外継手管が溶接で固着され、他方の鋼管杭の対応する端面において端部金具が溶接で固着され、端部金具の他側面に外継手管の内側へ嵌めることができ周壁に外継手管の連結用孔と一致する配置で複数の連結用孔が放射方向に穿孔された内継手管が溶接で固着され、且つ内継手管の連結用孔の内面側に脱落防止用の板状の係止部材が溶着されて構成され、外継手管の管内へ内継手管が挿入され、外継手管と内継手管のそれぞれの連結用孔を一致させた状態で連結用ピンを前記係止部材に当接するまで挿入し、連結用ピンのボルト通し孔へボルトを挿入し、このボルトの先端部を係止部材に形成されたボルト孔に螺合させることで、２本の鋼管杭が連結される機械式継手構造について開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１１−２０８３７３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１に記載の機械式継手構造を備えた技術では、杭体を構成する杭構成部材自体に、連結用孔を穿孔するとともに、その連結用孔の内面側にボルト孔を形成させた係止部材を溶着するという複雑な加工を施す必要がある。また、接続する２本の杭構成部材のそれぞれに連結用孔を各別に穿孔するため、その穿孔には高い加工精度が要求され、さらに杭構成部材自体の製造誤差も発生するので、実際に要求する精度を満たすためには継手部が全て機械加工になってしまう。そのため、加工費用が増大するという問題があった。しかも、杭構成部材に対して上記の加工を行う場合には、一般的には杭材メーカーから加工工場を経由して上記加工を行ってから施工現場に搬入されるという搬送経路となり、輸送費を低減することが求められていた。
【０００７】
さらに、工場などで連結用孔を加工した杭構成部材を現場で接続する場合には、両杭構成部材の連結用孔同士が一致するように精度よく位置決めするという手間のかかる作業が発生することになり、作業効率が低下する原因となっていることから、その点で改善の余地があった。
【０００８】
そこで、この発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであって、杭構成部材に対する加工コストや輸送コストを低減することができるとともに、接続時の位置決め作業にかかる手間を低減することが可能な杭構成部材の接続方法及び杭施工機を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の課題を解決するために、本発明は以下の手段を採用している。
すなわち、本発明の一態様に係る杭構成部材の接続方法は、杭体を構成する杭構成部材同士を、互いに重ねて接続する杭構成部材の接続方法であって、一方の杭構成部材の端部に他方の杭構成部材の端部を重ねて設置する杭構成部材配置工程と、重ねた部分に、その重ね方向に前記一方の杭構成部材及び前記他方の杭構成部材を貫通するように連結穴を形成する連結穴形成工程と、形成した前記連結穴に連結部材を嵌合させる連結部材嵌合工程と、を有することを特徴としている。
【００１０】
この方法によれば、以下のようにして継手構造を構築することができる。
すなわち、杭構成部材配置工程において一方の杭構成部材の端部と他方の杭構成部材の端部とを重ねた部分に対して、連結穴形成工程において一方の杭構成部材及び他方の杭構成部材を貫通するように連結穴を形成することができる。そして、連結部材嵌合工程において、形成した連結穴同士を連通するようにして連結部材を嵌合させることで、一方の杭構成部材と他方の杭構成部材とを連結させることができる。
このように、本発明に係る杭構成部材の接続方法によれば、一方の杭構成部材の端部と他方の杭構成部材の端部とを重ねて配置した状態で連結穴を形成し、かつ連結部材を嵌合させるという簡単な継手構造により施工できる方法であり、杭構成部材の設置箇所における現場施工が可能である。そのため、従来のように杭端部に機械加工が施される機械式継手の場合に比べて継手の加工費を低減することができる。さらに、継手の加工を行うために加工工場に杭構成部材を持ち込む工程が不要になるため、輸送コストの低減を図ることができる。
【００１１】
また、本発明では、一方の杭構成部材と他方の杭構成部材とを重ねた部分で、一方の杭構成部材及び他方の杭構成部材を同時に貫通させたそれぞれの連結穴同士は位置ずれが生じることがなく、精度よく形成することができる。そのため、連結部材の挿入時に現場で連結穴同士を位置決めするという手間のかかる作業を低減することが可能となり、連結部材を容易に挿入して嵌合させることができるので、作業効率を向上させることができる。
さらに、杭体の打設作業中に、杭構成部材同士の継手構造を設けて接続できるので、この接続作業が完了した直後に打設作業を開始することができ、工程の短縮を図ることができる。
さらにまた、本発明では、杭構成部材同士が重なる部分であれば任意の箇所に継手構造を配置することが可能となるので、種々の縦継部材の配列に対応することができる利点がある。
【００１２】
また、本発明の一態様に係る杭構成部材の接続方法においては、前記連結穴形成工程は、前記杭構成部材を地盤に設置するための杭施工機に設けられた穿孔機構によって前記連結穴を形成することを特徴としても良い。
【００１３】
この方法によれば、杭施工機に穿孔機構が設けられているので、連結穴形成工程ごとに穿孔機構を配置する手間が不要になり、作業性の向上を図ることができる。また、杭施工機自体に備えられる旋回や上下移動機構を穿孔機構に利用することができるので、これらの動作に必要な新たな機構が不要となり、簡単な構造でコンパクト化を図ることができ、かつコストを低減できる。
【００１４】
また、本発明の一態様に係る杭構成部材の接続方法においては、前記連結部材嵌合工程は、前記杭構成部材を地盤に設置するための杭施工機に設けられた打設機構によって前記連結部材を前記連結穴に押し込むことにより嵌合させることを特徴としても良い。
【００１５】
この方法によれば、杭施工機に打設機構が設けられているので、連結穴形成工程ごとに打設機構を配置する手間が不要になり、作業性の向上を図ることができる。また、杭施工機自体に備えられる旋回や上下移動機構を打設機構に利用することができるので、これらの動作に必要な新たな機構が不要となり、簡単な構造でコンパクト化を図ることができ、かつコストを低減できる。
【００１６】
また、本発明の一態様に係る杭構成部材の接続方法においては、前記連結穴形成工程で形成した前記連結穴に係合部材を配置する係合部材配置工程を備え、前記連結部材嵌合工程は、拡張可能に分割された前記係合部材の挿入穴に前記連結部材を押し込むことを特徴としても良い。
【００１７】
この方法によれば、連結部材嵌合工程において、係合部材の挿入穴に連結部材を押し込むことにより嵌合させると、分割された係合部材が拡張された状態で連結穴に係合するので、連結部材が楔部材として機能して確実に嵌合させることができる。
【００１８】
また、本発明の一態様に係る杭体の構築方法は、上述した杭構成部材の接続方法により杭構成部材同士が互いに重ねて接続された杭体の構築方法であって、杭施工機の把持部によって前記一方の杭構成部材を把持して地盤に設置する設置工程と、前記設置工程で設置された前記一方の杭構成部材の上端部に新たに接続する前記他方の杭構成部材の下端部を重ねて設置し、前記連結穴形成工程及び前記連結部材嵌合工程により、前記杭構成部材同士を接続する接続工程と、を有し、前記接続工程を行いながら前記設置工程を複数回繰り返すことにより、複数の前記杭構成部材により前記杭体を構築することを特徴としている。
【００１９】
この杭体の構築方法によれば、設置工程で地盤に設置された一方の杭構成部材の上端部に他方の杭構成部材の下端部を重ねて接続した後に、それぞれの杭構成部材を貫通するように連結穴形成工程により連結穴を形成する。次に、前記連結部材嵌合工程によりそれぞれの連結穴に連結部材を嵌合させることで、一方の杭構成部材と他方の杭構成部材とを連結させることができる。そして、接続工程を行いながら設置工程を複数回繰り返すことにより、複数の杭構成部材により杭体を構築することができる。
【００２０】
また、本発明の一態様に係る杭施工機は、杭体を構成する杭構成部材同士を、互いに重ねて接続して地盤に設置する杭施工機であって、地盤に設置された一方の杭構成部材の端部に他方の杭構成部材の端部を重ねた部分に、その重ね方向に前記一方の杭構成部材及び前記他方の杭構成部材を貫通するように連結穴を形成する穿孔機構と、形成した前記連結穴に連結部材を押し込むことにより嵌合させる打設機構と、を備えていることを特徴としている。
【００２１】
この構成によれば、以下のようにして継手構造を構築することができる。
すなわち、地盤に設置された一方の杭構成部材の端部と他方の杭構成部材の端部とを重ねた部分に対して、穿孔機構によって一方の杭構成部材及び他方の杭構成部材を貫通するように連結穴を形成することができる。そして、打設機構において、形成した連結穴同士を連通するようにして連結部材を嵌合させることで、一方の杭構成部材と他方の杭構成部材とを連結させることができる。
このように、本発明に係る杭施工機によれば、地盤に設置した杭構成部材に対して他方の杭構成部材を配置した状態で連結穴を形成し、かつ連結部材を嵌合させるという簡単な継手構造により施工することができ、一方の杭構成部材の設置箇所における現場施工となる。そのため、従来のように杭端部に機械加工が施される機械式継手の場合に比べて継手の加工費を低減することができる。さらに、継手の加工を行うために加工工場に杭構成部材を持ち込む工程が不要になるため、輸送コストの低減を図ることができる。
【００２２】
また、本発明では、一方の杭構成部材と他方の杭構成部材とを重ねた部分で、一方の杭構成部材及び他方の杭構成部材を同時に貫通させたそれぞれの連結穴同士は位置ずれが生じることがなく、精度よく形成することができる。そのため、連結部材の挿入時に現場で連結穴同士を位置決めするという手間のかかる作業を低減することが可能となり、連結部材を容易に挿入して嵌合させることができるので、作業効率を向上させることができる。
さらに、杭体の打設作業中に、杭構成部材同士の継手構造を設けて接続できるので、この接続作業が完了した直後に打設作業を開始することができ、工程の短縮を図ることができる。
さらにまた、本発明では、杭構成部材同士が重なる部分であれば任意の箇所に継手構造を配置することが可能となるので、種々の縦継部材の配列に対応することができる利点がある。
【００２３】
また、本発明の一態様に係る杭施工機において、前記穿孔機構及び前記打設機構は互いに一体に設けられ、一体化された前記穿孔機構及び前記打設機構が施工機本体に対して着脱自在に設けられていることを特徴としても良い。
【００２４】
この構成によれば、一体に設けられた穿孔機構及び打設機構を汎用の杭施工機の施工機本体に対して装着して用いることが可能となる。そのため、杭施工機ごとに対応させた仕様で構成する必要がなく、使用後には、穿孔機構及び打設機構のみを施工機本体から簡単に離脱させることで、汎用の杭施工機に戻すことができる。
【００２５】
また、本発明の一態様に係る杭施工機は、前記穿孔機構及び前記打設機構は、前記杭構成部材の軸線方向に配列されていることを特徴としても良い。
【００２６】
この構成によれば、穿孔機構で連結穴を形成した後、杭施工機により杭構成部材を上下方向のいずれかに移動させ、形成した連結穴を打設機構に対応する位置に配置することで、その連結穴に対して打設機構によって連結部材を挿入させて嵌合することができる。
【００２７】
また、本発明の一態様に係る杭施工機は、前記穿孔機構及び前記打設機構は、前記杭構成部材の周方向に配列されていることを特徴としても良い。
【００２８】
この構成によれば、穿孔機構で連結穴を形成した後、杭施工機により杭構成部材を周方向のいずれかに移動させ、形成した連結穴を打設機構に対応する位置に配置することで、その連結穴に対して打設機構によって連結部材を挿入させて嵌合することができる。
【００２９】
また、本発明の一態様に係る杭構成部材の接続施工ユニットは、杭体を構成する杭構成部材同士を、互いに重ねて接続して地盤に設置する杭施工機に着脱自在に設けられた杭構成部材の接続施工ユニットであって、一方の杭構成部材及び他方の杭構成部材の端部を重ねた部分に、その重ね方向に一方の杭構成部材及び他方の杭構成部材を貫通するように連結穴を形成する穿孔機構と、形成した前記連結穴に連結部材を押し込むことにより嵌合させる打設機構と、を備えていることを特徴としている。
【００３０】
本発明では、接続施工ユニットを杭施工機に装着することで、一方の杭構成部材の端部と他方の杭構成部材の端部とを重ねた部分に対して、穿孔機構によって一方の杭構成部材及び他方の杭構成部材を貫通するように連結穴を形成することができ、打設機構において形成した連結穴同士を連通するようにして連結部材を嵌合させて、一方の杭構成部材と他方の杭構成部材とを連結させることができる。
このように、本発明に係る杭構成部材の接続施工ユニットによれば、地盤に設置した杭構成部材に対して他方の杭構成部材を配置した状態で連結穴を形成し、かつ連結部材を嵌合させるという簡単な継手構造により施工することができ、一方の杭構成部材の設置箇所における現場施工となる。そのため、従来のように杭端部に機械加工が施される機械式継手の場合に比べて継手の加工費を低減することができる。さらに、継手の加工を行うために加工工場に杭構成部材を持ち込む工程が不要になるため、輸送コストの低減を図ることができる。
【００３１】
また、本発明では、一方の杭構成部材と他方の杭構成部材とを重ねた部分で、一方の杭構成部材及び他方の杭構成部材を同時に貫通させたそれぞれの連結穴同士は位置ずれが生じることがなく、精度よく形成することができる。そのため、連結部材の挿入時に現場で連結穴同士を位置決めするという手間のかかる作業を低減することが可能となり、連結部材を容易に挿入して嵌合させることができるので、作業効率を向上させることができる。
さらに、杭体の打設作業中に、杭構成部材同士の継手構造を設けて接続できるので、この接続作業が完了した直後に打設作業を開始することができ、工程の短縮を図ることができる。
さらにまた、本発明では、杭構成部材同士が重なる部分であれば任意の箇所に継手構造を配置することが可能となるので、種々の縦継部材の配列に対応することができる利点がある。
また、接続施工ユニットを汎用の杭施工機に対して装着して用いることが可能となるため、杭施工機ごとに合せた仕様で構成する必要がなく、使用後には、接続施工ユニットのみを簡単に離脱させることで、汎用の杭施工機に戻すことができる。
【００３２】
また、本発明の一態様に係る接続施工ユニットは、前記穿孔機構及び前記打設機構は、前記杭構成部材の軸線方向に配列されていることを特徴としても良い。
【００３３】
この構成によれば、穿孔機構で連結穴を形成した後、杭施工機により杭構成部材を上下方向のいずれかに移動させ、形成した連結穴を打設機構に対応する位置に配置することで、その連結穴に対して打設機構によって連結部材を挿入させて嵌合することができる。
【００３４】
また、本発明の一態様に係る接続施工ユニットは、前記穿孔機構及び前記打設機構は、前記杭構成部材の周方向に配列されていることを特徴としても良い。
【００３５】
この構成によれば、穿孔機構で連結穴を形成した後、杭施工機により杭構成部材を周方向のいずれかに移動させ、形成した連結穴を打設機構に対応する位置に配置することで、その連結穴に対して打設機構によって連結部材を挿入させて嵌合することができる。
【発明の効果】
【００３６】
本発明によれば、杭構成部材に複雑な加工を施すことなく、杭構成部材に対する加工コストや輸送コストを低減することができるとともに、接続時の位置決め作業にかかる手間を低減することを効果的に発揮させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明の実施形態の杭体を示す概要図である。
【図２】本発明の実施形態の継手構造を示す側面図である。
【図３】図２における切断線Ｉ−Ｉで破断した断面図である。
【図４】図２における切断線ＩＩ−ＩＩで破断した断面図である。
【図５】本発明の実施形態の継手構造を示す正面図である。
【図６】本発明の実施形態の継手構造において鋼管の上端部を示す側面図である。
【図７】本発明の実施形態の継手構造において鋼管の継手部を示す側面図である。
【図８】本発明の実施形態の継手構造において楔部材を示す斜視図である。
【図９】本発明の実施形態の鋼管の接続方法において圧入状態を示す側面図である。
【図１０】本発明の実施形態の鋼管の接続方法において圧入状態を示す上方から見た平面図である。
【図１１】本発明の実施形態の鋼管の接続方法において圧入工程における鋼管の把持状態を示す、図９における切断面ＩＩＩ−ＩＩＩで破断した断面図である。
【図１２】本発明の実施形態の鋼管の接続方法において接続施工ユニットによる施工状態を示す一部破断した側面図であって、（ａ）は連結穴形成工程において穿孔具で連結穴を形成する状態を示す図、（ｂ）は係合部材拡張工程において打設具で楔部材を押し込む状態を示す図である。
【図１３】図１２に示す接続施工ユニットにおいて穿孔具の穿孔カッタの概略構成を示す斜視図である。
【図１４】図１２に示す接続施工ユニットにおいて穿孔具の穿孔カッタの概略構成を示す側面図である。
【図１５】本発明の実施形態の接続方法において杭構成部材配置工程を示す説明図である。
【図１６】本発明の実施形態の接続方法において、（ａ）は連結穴形成工程を示す説明図、（ｂ）は係合部材拡張工程を示す説明図である。
【図１７】本発明の実施形態の接続方法において、（ａ）は連結穴形成工程を示す水平断面図、（ｂ）は係合部材配置工程を示す水平断面図、（ｃ）は係合部材拡張工程を示す水平断面図である。
【図１８】本発明の実施形態の接続方法において、（ａ）は図１７（ｃ）に続く工程で鋼管を９０°回転させた状態を示す水平断面図、（ｂ）は連結穴形成工程を示す水平断面図、（ｃ）は係合部材拡張工程を示す水平断面図である。
【図１９】本発明の実施形態の第一の変形例の鋼管の接続方法において圧入状態を示す側面図である。
【図２０】本発明の実施形態の第一の変形例の鋼管の接続方法において圧入状態を示す上方から見た平面図である。
【図２１】本発明の実施形態の第二の変形例の鋼管の接続方法において圧入状態を示す側面図である。
【図２２】本発明の実施形態の第二の変形例の鋼管の接続方法において圧入状態を示す上方から見た平面図である。
【図２３】本発明の実施形態の第三の変形例の鋼管の接続方法において圧入状態を示す側面図である。
【図２４】本発明の実施形態の第四の変形例の鋼管の接続方法において圧入状態を示す側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３８】
以下、本発明に係る一の実施形態について図１から図１５を参照して説明する。
図１に示すように、本実施形態の杭体１００は、鋼管杭であり、上端部１００ａを地上部に突出させるようにして、所定のピッチで複数本が地盤Ａ内に配されている。各杭体１００は、杭構成部材である鋼管１０１を、杭体１００の軸線Ｌ１００に沿う方向である軸線方向Ｐに複数連結して構成されている。
鋼管１０１は、管状の本体部１０２と、本体部１０２の下端となる一端に接続され、内径が本体部１０２の外径と略等しい管状に形成された継手部１０３と有している。図２に示すように、継手部１０３は、当該鋼管１０１の下に配置される下方の鋼管１０１の上端部１０１ａが挿入され、杭体１００の軸線方向Ｐに直交する方向となる径方向Ｑ（図４参照）に重ね合わされている。この上方に配された一方の鋼管１０１の継手部１０３と、当該鋼管１０１の下方に配される他方の鋼管１０１の上端部１０１ａとは、本実施形態の継手構造１により接続されている。
また、本実施形態において、鋼管１０１の本体部１０２と継手部１０３とは、互いを溶接した溶接部１０４によって接合されている。なお、図１に示すように、最下部に位置する鋼管１０１については、その下方に鋼管１０１を配していないことから、本体部１０２の下端には継手部１０３は設けられていない。
【００３９】
次に、本実施形態の継手構造１の詳細について説明する。
図２から図７に示すとおり、本実施形態の継手構造１は、第一の連結穴１０を形成し上方の鋼管１０１に設けられた継手部１０３と、第二の連結穴２０を形成し下方の鋼管１０１に設けられて上方の鋼管１０１の継手部１０３に挿入された上端部１０１ａと、第一の連結穴１０及び第二の連結穴２０に挿入された楔部材３０（連結部材）と、楔部材３０と第一の連結穴１０及び第二の連結穴２０の内周面１０ａ、２０ａとの間に嵌め込まれた係合部材４０と、を備えている。
【００４０】
下方の鋼管１０１の上端部１０１ａは、上方の鋼管１０１の継手部１０３に挿入されていることにより、杭体１００の軸線方向Ｐに直交する方向である径方向Ｑに継手部１０３と重なり合っている。継手部１０３は、径方向Ｑに貫通する第一の連結穴１０が形成されている。
第一の連結穴１０は、軸線方向Ｐに継手部１０３の略中央となる位置で、周方向Ｒに等間隔に複数形成されている。各第一の連結穴１０は、継手部１０３の外周面１０３ａから内周面１０３ｂまで略同一径として円形に形成されている。
【００４１】
上端部１０１ａは、第一の連結穴１０と中心軸Ｃを略一致させるようにして第一の連結穴１０と連通し、径方向Ｑに貫通する第二の連結穴２０が形成されている。第二の連結穴２０も、上端部１０１ａにおいて、周方向Ｒに、第一の連結穴１０の中心同士の間隔と同一の間隔で複数形成されている。各第二の連結穴２０は、鋼管１０１の本体部１０２における外周面１０２ａから内周面１０２ｂまで略同一径として円形に形成されている。ここで、第二の連結穴２０の直径は、第一の連結穴１０の直径よりも小さい。このため、第一の連結穴１０の内周面１０ａと第二の連結穴２０の内周面２０ａとの間には、下方の鋼管１０１の上端部１０１ａにおける外周面１０２ａにより形成される段差部１０２ｃを有している。
なお、第一の連結穴１０及び第二の連結穴２０は、後述する圧入機２００に設けられる穿孔具５１によってそれぞれ同時に穿孔されて貫通した状態に施工される。
【００４２】
また、図３、図４及び図８に示すように、楔部材３０は、第二の連結穴２０に挿入された先端挿入部３１と、先端挿入部３１よりも両鋼管１０１、１０１の径方向Ｑ外周側となる位置に配され、第一の連結穴１０に挿入された基端挿入部３２とを有する。楔部材３０は、径方向Ｑ内周側から外周側となる先端から基端に向けて杭体１００における周方向Ｒに沿う幅寸法Ｂ１が次第に大きくなるテーパ状の面に形成されている。したがって、先端挿入部３１に対して基端挿入部３２の方が、幅寸法Ｂ１が大きい形状となっている。一方、本実施形態では、杭体１００における軸線方向Ｐに沿う楔部材３０の幅寸法Ｂ２は、いずれの位置でも略同一寸法であって、第二の連結穴２０の直径よりも小さい幅寸法の形状となっている。
【００４３】
係合部材４０は、複数の分割体４１によって構成されている。分割体４１は、第一の連結穴１０及び第二の連結穴２０の内周面１０ａ、２０ａに沿い、楔部材３０の幅が広がる方向となる周方向Ｒに、分割され並べて配置されている。本実施形態では、分割体４１は２個である。各分割体４１は、略半円板状に形成されて第二の連結穴２０に配された先端部４２と、略半円状に形成されて第一の連結穴１０に配された基端部４３と、を有する。
【００４４】
先端部４２は、第二の連結穴２０の内周面２０ａに沿う係合面４２ａと、係合面４２ａに対して第二の連結穴２０の中心軸Ｃ側に配された被挿入面４２ｂと、係合面４２ａと被挿入面４２ｂを接続する端面４２ｃとを有する。係合面４２ａは、第一の連結穴１０及び第二の連結穴２０の中心軸Ｃ方向視して円弧状に形成されている。また、被挿入面４２ｂは、中心軸Ｃ方向視して円弧状の係合面４２ａに対して弦を構成するようにして、杭体１００の軸線方向Ｐに略平行に配されている。また、端面４２ｃは、円弧状の係合面４２ａ及び弦を構成する被挿入面４２ｂの両端部を切り欠くようにして、杭体１００の周方向Ｒに対して略平行に配されている。また、被挿入面４２ｂから係合面４２ａまでの最大離間寸法、すなわち第一の連結穴１０及び第二の連結穴２０の中心軸Ｃの位置における杭体１００の周方向Ｒに沿う幅寸法Ｂ３は、第二の連結穴２０の半径よりも小さい寸法となっている。
また、分割体４１の先端部４２は、係合面４２ａ及び被挿入面４２ｂの両端部を切り欠くようにして設けられた端面４２ｃを有していることにより、軸線方向Ｐの幅寸法Ｂ４が第二の連結穴２０の直径よりも小さい寸法となっている。なお、本実施形態では、上記のとおり端面４２ｃを有しているものとしたが、両端部が切り欠かれずに係合面４２ａと被挿入面４２ｂとにより角が形成され、端面４２ｃを有していない構成としても良い。
【００４５】
基端部４３は、第一の連結穴１０の内周面１０ａに沿う係合面４３ａと、係合面４３ａに対して第一の連結穴１０の中心軸Ｃ側に配された被挿入面４３ｂとを有する。先端部４２同様に、係合面４３ａは、第一の連結穴１０及び第二の連結穴２０の中心軸Ｃ方向視して円弧状に形成されている。また、被挿入面４３ｂは、中心軸Ｃ方向視して円弧状の係合面４３ａに対して弦を構成するようにして、杭体１００の軸線方向Ｐに略平行に配されている。さらに、被挿入面４３ｂから係合面４３ａまでの最大離間寸法、すなわち第一の連結穴１０及び第二の連結穴２０の中心軸Ｃの位置における杭体１００の周方向Ｒに沿う幅寸法Ｂ５は、第一の連結穴１０の半径よりも小さい寸法となっている。また、基端部４３は、先端部４２に対して、段差部１０２ｃに沿って第一の連結穴１０の内周面１０ａに向かって張り出している。
【００４６】
先端部４２及び基端部４３の被挿入面４２ｂ、４３ｂは、それぞれ、杭体１００の径方向Ｑ内周側から外周側に向かうに従って、杭体１００の周方向Ｒに沿って第一の連結穴１０及び第二の連結穴２０の中心軸Ｃから、係合面４２ａ、４３ａが対向する内周面１０ａ、２０ａに向かうように傾斜し、互いに連続している。そして、二つの分割体４１は、互いの先端部４２及び基端部４３の被挿入面４２ｂ、４３ｂを向い合せるように配置されている。これにより二つの分割体４１の被挿入面４２ｂ、４３ｂにより、杭体１００の径方向Ｑ内周側から外周側に向かうに従って、杭体１００の周方向Ｒに沿う幅寸法が大きくなる挿入穴４０ａが形成されている。
【００４７】
各分割体４１の係合面４２ａ、４３ａには、第一の連結穴１０及び第二の連結穴２０の内周面１０ａ、２０ａに向かって突出する係合部４４が設けられている。係合部４４は、第一の連結穴１０及び第二の連結穴２０の内周面１０ａ、２０ａに沿うように線状に延びているとともに、先鋭状に突出している。本実施形態では、係合部４４は、弾性的に圧縮変形した状態で第一の連結穴１０及び第二の連結穴２０の内周面１０ａ、２０ａに先端が食い込み、内周面１０ａ、２０ａを押圧している。なお、係合部４４が塑性変形した状態となっていても良い。
【００４８】
次に、上記のような継手構造１によって鋼管１０１同士を接続する接続方法について、鋼管１０１を接続して構成される杭体１００の構築方法に含めて説明する。
図９は、既に複数の杭体１００が地盤Ａに設置された状態で、次の杭体１００を設置する状態を示している。杭体１００の地盤Ａへの設置は、本実施形態の杭体１００の構築方法を構成する圧入工程Ｓ１０（設置工程）と接続工程Ｓ２０とを実施することにより行われる。圧入工程Ｓ１０では、圧入機２００（杭施工機）により鋼管１０１を地盤Ａに圧入する。
【００４９】
圧入する鋼管１０１は、本実施形態の継手構造１を構成するために、本体部１０２と本体部１０２の下端に接続された継手部１０３とを有する。継手部１０３における第一の連結穴１０と、上端部１０１ａにおける第二の連結穴２０とは、下方の鋼管１０１の上端部１０１ａに対して、上方の鋼管１０１の継手部１０３を互いに重ねた状態で、圧入機２００に設けられる接続施工ユニット５０の穿孔具５１によって双方の鋼管１０１、１０１を同時に貫通させるように穿孔させることにより現場で加工される。最下部の鋼管１０１については継手部１０３を有していないのは上記のとおりである。
【００５０】
ここで、圧入工程Ｓ１０で使用する圧入機２００（杭施工機）の一例を説明する。
図９及び図１０に示すように、圧入機２００は、サドル２０２と、サドル２０２に対して、圧入方向Ｍと交差する方向Ｎに移動可能に設けられたマスト２０１と、マスト２０１に対して軸線方向Ｐとなる杭体１００の圧入方向Ｍに移動可能に設けられたチャックフレーム２０３と、を備えている。
【００５１】
サドル２０２は、互いに近接、離間することにより鋼管１０１の内周面に対して嵌合、離脱することが可能なクランプ２０２ａを有する。本実施形態では、３つの鋼管１０１を反力受けとすることができるように、３つのクランプ２０２ａを有する。なお、図９では既に設置済みの３つの鋼管１０１を反力受けとしているが、反力受けとして必要な本数が設置されていない場合には、鋼管１０１に相当する反力受けを予め設置してクランプ２０２ａで把持する。マスト２０１は、サドル２０２に対して、前後シリンダ（不図示）により圧入方向Ｍと交差するスライド方向Ｎに移動可能に設けられている。このため、反力受けとなる鋼管１０１を把持した状態でサドル２０２に対して前後シリンダ（不図示）によりマスト２０１を相対移動させることにより、マスト２０１を設置済みの鋼管１０１に対して移動させて新たな設置位置Ｓに鋼管１０１を圧入していくことが可能となる。なお、クランプ２０２ａは圧入時に生じる反力を受けることができる程度に設ければよく、その数は任意に変更可能である。
【００５２】
チャックフレーム２０３は、マスト２０１に設けられるとともにチャックフレーム２０３を圧入方向Ｍに移動させるメインシリンダ２０４と、圧入する鋼管１０１を把持するチャック２０５と、を備えている。メインシリンダ２０４には、チャック２０５を連結支持する連結部２０４ａが設けられている。
図１１に示すように、チャック２０５は、環状に複数配されたチャック爪２０６と、チャック爪２０６を圧入する鋼管１０１に向かって進退させるシリンダ２０８と、を有する。圧入する鋼管１０１は、環状に配されるチャック爪２０６の配列の内部に挿入される。チャック爪２０６は、圧入する鋼管１０１の外周面の曲率と対応する曲率に形成された把持面２０６ａを有する。そして、シリンダ２０８の駆動力によりチャック爪２０６を進出させることで、鋼管１０１の外周面に把持面２０６ａを所望の圧力で押圧させて鋼管１０１を把持することが可能であるとともに、チャック爪２０６を後退させることで鋼管１０１を把持した状態を解除することが可能である。
【００５３】
チャックフレーム２０３には、図９に示すように、チャック２０５を圧入する鋼管１０１の軸線Ｌ１００回りに回転させるチャック回転駆動部（不図示）が設けられている。このため、チャック爪２０６により鋼管１０１を把持した状態で、図示しないチャック回転駆動部及びメインシリンダ２０４を駆動させれば、鋼管１０１を軸線Ｌ１００回りに回転させながら、圧入方向Ｍに地盤Ａに対して押し込み（すなわち圧入）または引き抜きを行うことが可能となっている。
【００５４】
さらに、チャックフレーム２０３の上面２０３ａには、チャックフレーム２０３で把持された鋼管１０１の上方に接続される他方の鋼管１０１の外周部に接続施工ユニット５０が配置されている。なお、接続施工ユニット５０は、チャックフレーム２０３に対して着脱自在に、或いは固定された状態で設けられている。
接続施工ユニット５０は、図１０に示すように、鋼管１０１を挟んだ両側の対向するそれぞれの位置に設けられ、チャックフレーム２０３と共にマスト２０１に対して移動する構成となっている。
接続施工ユニット５０は、図１２（ａ）、（ｂ）に示すように、一方の鋼管１０１及び他方の鋼管１０１を重ねた部分において、重ね方向に両鋼管１０１、１０１を貫通させるように第一の連結穴１０及び第二の連結穴２０を形成する穿孔具５１（穿孔機構）と、形成した連結穴１０、２０に配置される係合部材４０に対して楔部材３０を押し込むことにより嵌合させる打設具５２（打設機構）と、を備えている。接続施工ユニット５０は、箱状のボックス５３を備え、このボックス５３内に穿孔具５１及び打設具５２が、穿孔具５１を上側にして圧入方向Ｍに配列され鋼管１０１に向けて施工可能に固定された状態で収容されている。
【００５５】
穿孔具５１は、例えばレール沿って移動可能な押出し部５１１の先端に油圧又は電動の駆動モータ５１６によって駆動する穿孔カッタ５１２が装着され、押出し部５１１の伸縮によって穿孔カッタ５１２が互いに重なった両鋼管１０１、１０１を貫通させるように径方向Ｑに進退移動可能に設けられている。
図１３及び図１４に示すように、穿孔カッタ５１２は、同心円状の環状の内周刃５１３及び外周刃５１４が配置され、中心部にパイロットピン５１５が２枚の内周刃５１３及び外周刃５１４よりも突出した状態で設けられている。穿孔カッタ５１２において、内周刃５１３は外周刃５１４よりも突出しており、内周刃５１３における外周刃５１４の先端からの突出長は、鋼管１０１の上端部１０１ａの厚みよりも大きく設定されている。押出し部５１１によって進出される穿孔カッタ５１２の突出位置は、チャック２０５で把持された一方の鋼管１０１の上部に接続される他の鋼管１０１における継手部１０３の内周面１０３ｂの位置となる。つまり、穿孔カッタ５１２で両鋼管１０１、１０１を貫通させると、重なり方向の内側の鋼管１０１の上端部１０１ａには内周刃５１３と同じ径寸法の第二の連結穴２０が形成され、外側の鋼管１０１の継手部１０３には外周刃５１４と同じ径寸法の第１連結穴１０が形成され、それぞれの連結穴１０、２０によって図１４に示すように段差部１０２ｃが形成されることになる。なお、駆動モータ５１６が油圧モータの場合には、例えば圧入機２００から油圧を供給することができる。
【００５６】
打設具５２は、図１２（ａ）、（ｂ）に示すように、ジャッキ５２１の先端に押付部５２２が装着され、ジャッキ５２１の伸縮によって押付部５２２が径方向Ｑに進退移動可能に設けられている。押付部５２２は、楔部材３０の基端挿入部３２（図８参照）側を押圧することで、穿孔具５１で形成した連結穴１０、２０に嵌合させた係合部材４０の挿入穴４０ａに楔部材３０を押し込んで挿入させることができる。
なお、とくに図示しないが、押付部５２２の先端には、楔部材３０がずれないように係止する係止部が形成されていても良い。あるいは、押付部５２２が磁石により形成されていて、磁力により楔部材３０を着磁させるようにしても良い。
【００５７】
また、チャックフレーム２０３の連結部２０４ａには、図９及び図１０に示すように、鋼管１０１を囲うように上面視でコの字状に配置され、接続施工ユニット５０に手が届く範囲に作業ステージ５４が設けられている。
【００５８】
このような圧入機２００により、図９に示すように、鋼管１０１を圧入していく。そして、鋼管１０１の上端部１０１ａをチャック２０５で把持可能な位置まで鋼管１０１の圧入を完了したら、次工程として本実施形態における接続方法による接続工程Ｓ２０を実施する。
接続工程Ｓ２０は、前工程で地中に圧入した鋼管１０１に対して、当該鋼管１０１の上端部１０１ａに接続する他方の鋼管１０１を重ねて設置する杭構成部材配置工程Ｓ２１と、重ねた部分に、その重ね方向に両鋼管１０１、１０１が貫通するように第一の連結穴１０と第二の連結穴２０を形成する連結穴形成工程Ｓ２２と、第一の連結穴１０と第二の連結穴２０に係合部材４０を挿入する係合部材配置工程Ｓ２３と、係合部材４０を構成する分割体４１により形成された挿入穴４０ａに楔部材３０を挿入する楔部材挿入工程Ｓ２４と、楔部材３０を押し込むことで係合部材４０を構成する分割体４１を拡張させる係合部材拡張工程Ｓ２５（連結部材嵌合工程）と、を有している。
【００５９】
杭構成部材配置工程Ｓ２１では、まず圧入機２００においてマスト２０１に対してチャックフレーム２０３を上昇させることで、チャック２０５を、圧入した鋼管１０１から上方に離間した位置まで移動させる。次に、図１５に示すように、図示しないクレーン等によって新たに接続する他の鋼管１０１を吊り込み、チャックフレーム２０３の上方から下降させることにより、チャック２０５に他の鋼管１０１を挿入する。そして、図１１に示す圧入機２００のチャック爪２０６を、チャック２０５に挿入した他の鋼管１０１に対して進出させることにより、他の鋼管１０１を把持する。
【００６０】
次に、圧入機２００において、マスト２０１に対してチャックフレーム２０３を下降させることにより、チャック２０５で把持した他の鋼管１０１を下降させ、これにより圧入した鋼管１０１の上端部１０１ａを他の鋼管１０１の継手部１０３に挿入させる。ここで、圧入機２００を利用して、接続する他の鋼管１０１を把持することにより、既に圧入した鋼管１０１と、接続する他の鋼管１０１の軸線Ｌ１００を一致させることができ、圧入した鋼管１０１の上端部１０１ａを他の鋼管１０１の継手部１０３に容易に挿入させることができる。
なお、上下に接続される鋼管１０１、１０１同士の嵌合が容易な場合には、鋼管１０１の自重により嵌合できるため、チャック２０５による把持を行わなくても良い。
【００６１】
次に、連結穴形成工程Ｓ２２を実施する。
連結穴形成工程Ｓ２２では、図１２（ａ）、図１６ａ及び図１７（ａ）に示すように、一方の鋼管１０１を地上に設置した圧入機２００に設けられた互いに対向する位置に設けられる二組の接続施工ユニット５０のそれぞれの穿孔具５１によって一方の鋼管１０１に第一の連結穴１０を形成するとともに、その上方から接続される他方の鋼管１０１の第二の連結穴２０を形成する。具体的には、穿孔具５１の駆動モータ５１６を駆動させて穿孔カッタ５１２を回転させるとともに、進出させて重なった鋼管１０１、１０１を同時に穿孔して貫通させる。このとき、図１４に示すように、穿孔カッタ５１２の外周刃５１４が外側の鋼管１０１のみを貫通させた位置で穿孔カッタ５１２の進出を停止させることで、一方の鋼管１０１には第一の連結穴１０が形成され、他方の鋼管１０１には第一の連結穴１０より大径で同軸となる第二の連結穴２０が形成される。
【００６２】
このように、本実施形態では、第一の連結穴１０と第二の連結穴２０が穿孔カッタ５１２によって同時に貫通させて形成されることから、第一の連結穴１０と第二の連結穴２０の中心軸Ｃ（図５参照）を一致させることができる。そのため、第一の連結穴１０と第二の連結穴２０の中心軸Ｃがずれることがなくなり、これら連結穴１０、２０に係合される係合部材４０を容易に挿入することができる。
【００６３】
そして、本実施形態では、図１２（ｂ）に示すように、第一の連結穴１０と第二の連結穴２０の形成後にチャックフレーム２０３を鋼管１０１の把持を開放して上方（圧入方向Ｍと反対方向）に移動させる。このときのチャックフレーム２０３の移動量は、穿孔具５１と打設具５２のそれぞれの中心軸の離間寸法Ｄ（図１２（ａ）、（ｂ）参照）に相当する。つまり、図１２（ｂ）及び図１６（ｂ）に示すように、打設具５２と両連結穴１０、２０とが対向し、かつそれぞれの中心軸が一致するように配置される。
なお、チャックフレーム２０３の上下移動後は、鋼管１０１が動かないようにチャック２０５で鋼管１０１を把持しておくことが望ましい。とくに、後述するように楔部材３０を打設具５２で押し込む際には、チャック２０５で把持しておく必要がある。
【００６４】
次に、係合部材配置工程Ｓ２３を実施する。
係合部材配置工程Ｓ２３では、まず図３及び図１７（ｂ）に示すように、係合部材４０を構成する分割体４１を第一の連結穴１０及び第二の連結穴２０に挿入する。ここで、図５に示すように、本実施形態では、２つの分割体４１を、接続する鋼管１０１の軸線方向Ｐと直交する周方向Ｒに並べて配置する。各分割体４１の先端部４２は第二の連結穴２０に配置されて、基端部４３は第一の連結穴１０に配置され、２つの分割体４１の間には挿入穴４０ａが形成される。ここで、係合部材４０は、２つの分割体４１によって互いの間に挿入穴４０ａが形成される構成であるので、当該挿入穴４０ａの幅を予定される幅寸法より小さい寸法とするように挿入することで、第一の連結穴１０及び第二の連結穴２０の内周面１０ａ、２０ａと干渉させずに容易に挿入させることができる。また、図３に示すように、先に挿入する第一の連結穴１０の直径を第二の連結穴２０の直径よりも大きくしていることから、第一の連結穴１０と第二の連結穴２０の間に他の鋼管１０１の外周面１０２ａにより形成される段差部１０２ｃを有している。また、これと対応して、分割体４１は先端部４２に対して基端部４３が張り出している。このため、分割体４１を第一の連結穴１０及び第二の連結穴２０に挿入すると段差部１０２ｃに基端部４３の張り出した部分が係合する。これにより係合部材４０を構成する分割体４１を、位置決めして適切な量だけ確実に挿入することができ、分割体４１が杭体１００の径方向Ｑ内周側へと位置ずれしてしまうことも防止することができる。そして、挿入した状態で各分割体４１の先端部４２及び基端部４３の係合面４２ａ、４３ａを第一の連結穴１０及び第二の連結穴２０の内周面１０ａ、２０ａに当接させる。
【００６５】
次に、楔部材挿入工程Ｓ２４を実施する。
すなわち、楔部材挿入工程Ｓ２４では、分割体４１の間に形成された挿入穴４０ａに、杭体１００の径方向Ｑ外周側から、楔部材３０を、先端挿入部３１より順に挿入する。楔部材３０の幅寸法が変化する方向を、係合部材４０の分割体４１による分割する方向に一致させるように、楔部材３０の向きを調整する。ここで、第一の連結穴１０及び第二の連結穴２０の位置や直径の状態によって挿入穴４０ａの幅寸法は異なっているが、本工程の段階では楔部材３０は挿入可能な位置まで挿入できていれば良く、基端挿入部３２の一部が他の鋼管１０１の継手部１０３の外周面１０３ａから突出した状態としておく。
【００６６】
係合部材拡張工程Ｓ２５では、楔部材挿入工程Ｓ２４で挿入した楔部材３０をさらに挿入穴４０ａに押し込む。具合的には、本実施形態では係合部材４０の挿入穴４０ａに挿入されている楔部材３０に対して径方向Ｑに正対する接続施工ユニット５０の打設具５２を使用して挿入穴４０ａに押し込む。すなわち、図１２（ｂ）及び図１７（ｃ）に示すように、まずジャッキ５２１を駆動させて押付部５２２を楔部材３０に向けて進出させることで、ジャッキ５２１による駆動力に応じた力で押付部５２２によって楔部材３０を挿入穴４０ａに押し込むことができる。
ここで、ジャッキ５２１による駆動力は、一定の力で楔部材３０を押し込んで拘束力を発生させるために、予め設定した力となるように管理することが望ましい。また、図３に示すように、楔部材３０を押し込むに際して、段差部１０２ｃを有していることにより分割体４１の基端部４３の張り出した部分が案内され、適切に鋼管１０１の周方向Ｒに沿って分割体４１を移動させることができるとともに、楔部材３０とともに分割体４１が鋼管１０１の径方向Ｑ内周側へと移動してしまうことを規制することができる。
【００６７】
このように楔部材３０を挿入穴４０ａに押し込むことで、楔部材３０の幅寸法Ｂ１が先端挿入部３１から基端挿入部３２に向かうに従って大きくなっているので、挿入穴４０ａを押し広げ、分割体４１同士を離間させ、各分割体４１の係合面４２ａ、４３ａを第一の連結穴１０及び第二の連結穴２０の内周面１０ａ、２０ａに押し付けることができる。これにより、係合部材４０の分割体４１から第一の連結穴１０及び第二の連結穴２０の内周面１０ａ、２０ａに杭体１００の周方向Ｒに沿う向きの力が当該周方向Ｒへの拘束力として各鋼管１０１に作用し、また、当該拘束力により生じる摩擦力が杭体１００の軸線方向Ｐへの拘束力として各鋼管１０１に作用することになり、鋼管１０１同士を接続することができる。ここで、本実施形態では、分割体４１の係合面４２ａ、４３ａには係合部４４が設けられており、楔部材３０を押し込むことにより係合部４４が弾性変形するとともに、先鋭状の先端が第一の連結穴１０及び第二の連結穴２０の内周面１０ａ、２０ａに食い込むことになる。この係合部４４の復元力及び食い込みによって、係合部材４０と鋼管１０１との係合関係を確実に保持するとともに、より効果的に拘束力を発生させることができる。
【００６８】
次に、チャックフレーム２０３による鋼管１０１の把持を開放してから、そのチャックフレーム２０３を圧入方向Ｍに上述した穿孔具５１と打設具５２のそれぞれの中心軸の離間寸法Ｄだけ移動させる。さらにその後に、図１８（ａ）に示すように、圧入機２００においてチャックフレーム２０３に対してチャック２０５を鋼管１０１を把持した状態で回転させることにより、圧入された鋼管１０１及びこの鋼管１０１に対して接続する他の鋼管１０１を９０°回転させ、係合部材拡張工程Ｓ２５によって施工した継手部の位置も９０°回転させる。
なお、チャック２０５を回転させた後は、鋼管１０１が動かないようにチャック２０５で鋼管１０１を把持しておくことが望ましい。とくに、楔部材３０を打設具５２で押し込む際には、チャック２０５で把持しておく必要がある。
【００６９】
続いて、図１８（ｂ）に示すように、９０°回転させた位置の鋼管１０１に対して上述した連結穴形成工程Ｓ２２と同様の手順により実施する。そして、図１８（ｃ）に示すように、新たに鋼管１０１に形成した第一の連結穴１０と第二の連結穴２０に対して、係合部材配置工程Ｓ２３と同様の手順により係合部材４０を配置し、さらに楔部材挿入工程Ｓ２４と同様の手順により係合部材４０の挿入穴４０ａに楔部材３０を挿入する。さらに、上述した係合部材拡張工程Ｓ２５と同様の手順により楔部材挿入工程Ｓ２４で挿入した楔部材３０をさらに挿入穴４０ａに押し込む。これにより、周方向Ｒに９０°の間隔で４箇所の接続部を形成することができる。
なお、本実施形態では連結穴１０、２０等からなる接続部が周方向Ｒに９０°間隔をあけた４箇所に設けられる配置パターンを対象としているが、その他の配置パターンについては、チャック２０５の上下移動量、回転角度を任意で設定することにより対応することが可能である。
【００７０】
次に、再び圧入工程Ｓ１０を実施する。
すなわち、図９に示すように、圧入機２００において、鋼管１０１を把持しながらチャック２０５を回転させ、また、チャックフレーム２０３を下方（圧入方向Ｍ）に移動させることで、鋼管１０１を回転させつつ圧入させることができる。そして、チャックフレーム２０３のストローク分だけ鋼管１０１を圧入させたら、一度チャック２０５による鋼管１０１の把持を解除させる。次に、チャック２０５を上方に移動させた後に再びチャック２０５によって鋼管１０１を把持して回転させながら圧入していく。これを繰り返して、鋼管１０１の上端部１０１ａがチャック２０５で把持可能な位置となるまで鋼管１０１を圧入したら本圧入工程Ｓ１０を完了とし、再び接続工程Ｓ２０を実施する。
このように、圧入工程Ｓ１０と接続工程Ｓ２０とを繰り返し、予定の本数の鋼管１０１を接続して圧入したら全工程が完了し、所定の長さの杭体１００が地盤Ａに設置されることになる。
【００７１】
以上のように、本実施形態では、地盤に設置されチャック２０５で回転不能に保持された一方の鋼管１０１に対して他方の鋼管１０１を配置した状態で連結穴１０、２０を形成し、かつ楔部材３０を嵌合させるという簡単な継手構造により施工できる方法であり、一方の鋼管１０１の設置箇所における現場施工となる。そのため、従来のように杭端部に機械加工が施される機械式継手の場合に比べて継手の加工費を低減することができる。
さらに、継手の加工を行うために加工工場に鋼管１０１を持ち込む工程が不要になるため、輸送コストの低減を図ることができる。
【００７２】
また、本実施形態では、一方の鋼管１０１と他方の鋼管１０１とを重ねた部分で、両鋼管１０１を同時に貫通させたそれぞれの連結穴１０、２０同士は位置ずれが生じることがなく、精度よく形成することができる。そのため、楔部材３０の挿入時に現場で連結穴１０、２０同士を位置決めするという手間のかかる作業を低減することが可能となり、楔部材３０を容易に挿入して嵌合させることができるので、作業効率を向上させることができる。
さらに、杭体１００の打設作業中に、鋼管１０１、１０１同士の継手構造を設けて接続できるので、この接続作業が完了した直後に打設作業を開始することができ、工程の短縮を図ることができる。
さらにまた、本実施形態では、鋼管１０１、１０１同士が重なる部分であれば任意の箇所に継手構造を配置することが可能となるので、種々の縦継部材の配列に対応することができる利点がある。
【００７３】
また、本実施形態では、圧入機２００に穿孔具５１が設けられているので、上述した連結穴形成工程Ｓ２２ごとに穿孔具５１及び打設具５２を配置する手間が不要になり、作業性の向上を図ることができる。また、圧入機２００自体に備えられる旋回や上下移動機構を穿孔具５１及び打設具５２に利用することができるので、これらの動作に必要な新たな機構が不要となり、簡単な構造でコンパクト化を図ることができ、かつコストを低減できる。
【００７４】
また、本実施形態では、穿孔具５１及び打設具５２がボックス５３に収容されて一体に設けられた接続施工ユニット５０を構成しており、本実施形態のような汎用の杭施工機に対して装着して用いることが可能となる。そのため、杭施工機ごとに対応させた仕様で構成する必要がなく、使用後には、接続施工ユニット５０のみを簡単に離脱させることで、汎用の杭施工機に戻すことができる。
【００７５】
以上、一の実施形態の杭構成部材の接続方法及び杭施工機について説明したが、これに限られるものではない。
上記においては、圧入機２００に設けられる接続施工ユニット５０が周方向Ｒの二箇所で、互いに対向する位置に設けられ、さらにチャックフレーム２０３の上面２０３ａに固定されているが、接続施工ユニット５０の位置や数量はこれに限定されることはない。また、穿孔具５１及び打設具５２が一体にユニット化されていない構成であってもかまわない。
【００７６】
例えば、図１９及び図２０に示す第一の変形例による圧入機２００Ａ（杭施工機）は、チャックフレーム２０３の上面２０３ａに支持され、チャック２０５に把持された鋼管１０１の全周を囲う環状の支持枠５５と、支持枠５５に固定され周方向Ｒに９０°の間隔をあけて４箇所に設けられた穿孔具５１及び打設具５２を組み合わせによる接続装置部５０Ａと、を備えた接続施工ユニット５０が着脱自在に設けられたものである。支持枠５５には、複数の脚材５５ａが下方に向けて延びてチャックフレーム２０３の上面２０３ａに着脱自在に装着されている。各接続装置部５０Ａの穿孔具５１及び打設具５２は、上述した実施形態と同様に、穿孔具５１を上側にして圧入方向Ｍに配列され鋼管１０１に向けて施工可能に固定された状態で支持枠５５に収容されている。
【００７７】
この場合には、鋼管１０１の継手部の位置が周方向Ｒに９０°の間隔をあけて設けられるときに、これら４つの継手部を一度に施工することが可能である。そのため、上述した実施形態のように対向する二箇所の継手部に対して楔部材３０を嵌合させた後に鋼管１０１を９０°回転させてから再び連結穴を形成して楔部材を嵌合させるという繰り返しの工程が不要となり、一方の鋼管１０１と他方の鋼管１０１との一箇所の接続部における作業効率を向上させることができる。
また、接続施工ユニット５０を汎用の杭施工機に対して装着して用いることが可能となるため、杭施工機ごとに対応した仕様で構成する必要がなく、使用後には、接続施工ユニット５０のみを簡単に離脱させることで、汎用の杭施工機に戻すことができる利点がある。
【００７８】
また、図２１及び図２２に示す第二の変形例による圧入機２００Ｂ（杭施工機）は、上述した実施形態における接続施工ユニット５０に設けられる穿孔具５１及び打設具５２が圧入方向Ｍではなく周方向Ｒに隣り合うように配列された構成となっている。
この場合には、穿孔具５１で連結穴１０、２０を形成した後、チャック２０５を回転させることで鋼管１０１を周方向Ｒのいずれかに移動させ、形成した連結穴１０、２０を打設具５２に正対する位置に配置することで、その連結穴１０、２０に対して打設具５２によって楔部材３０を挿入させて嵌合することができる。
なお、本第二の変形例のように穿孔具５１及び打設具５２が周方向Ｒに隣り合うように配列されることに限らず、周方向Ｒに離れた位置、例えば穿孔具５１及び打設具５２が周方向Ｒに交互に９０°の間隔をあけた位置に配置されていても良い。
【００７９】
さらに、図２３に示す第三の変形例による圧入機２００Ｃ（杭施工機）は、上述した実施形態と同様に穿孔具５１及び打設具５２が上下に配列される接続施工ユニット５０を、チャック２０５から下方に向けて突出するように設ける構成であっても良い。
【００８０】
さらにまた、図２４に示す第四の変形例による圧入機２００Ｄ（杭施工機）は、第三の変形例による接続施工ユニット５０を、マスト２０１からチャック２０５側に向けて延ばされたベース２０９に対して下方に向けて突出するように設ける構成としてもよい。この場合には、接続施工ユニット５０がベース２０９を介してマスト２０１に固定されているので、例えばベース２０９に上下方向に伸縮するジャッキ（図示省略）を備えることで、鋼管１０１に対して上下に配置される穿孔具５１及び打設具５２の位置を移動させることができる。
【００８１】
また、上記の実施形態では、接続施工ユニット５０における上下に配置される穿孔具５１及び打設具５２は、上側に穿孔具５１を配置しているが、上下を逆に配置してもよい。つまり、上側に打設具５２を配置することも可能である。
さらに、上記の実施形態では、穿孔具５１の内周刃５１３及び外周刃５１４の形状が同心円の環状のものであることに限定されず、周方向に分割された刃であってもよい。
【００８２】
また、上記の実施形態では、継手部１０３が上方の鋼管１０１に設けられ、この継手部１０３に下方の鋼管１０１を挿入して接続するものとしたが、継手部１０３が下方の鋼管１０１に設けられ、上方の鋼管１０１を挿入して接続するものとしても良い。
また、鋼管１０１に継手部１０３を予め設けておき、当該継手部１０３ともう一方の鋼管１０１とを重ねるようにして接続するものとしたが、これに限るものではない。
【００８３】
また、一方の鋼管１０１に対して他方の鋼管１０１全体を、内径を一方の鋼管１０１の外径と略等しくして挿入して本実施形態の継手構造１により接続するものとしても良い。
【００８４】
また、上記においては、杭体を鋼管杭とし、これを構成する杭構成部材を鋼管としたがこれに限るものではない。例えば、鋼管矢板やＣ型状の鋼矢板にも適用可能である。例えば鋼矢板の場合には、杭構成部材として、矢板材とジョイントプレートとを重ね合わせ、互いに重ね合わさった部分を第一の接続部及び第二の接続部として本実施形態の継手構造１により接続しても良い。
また、上記においてはいずれも鋼材同士の接続を対象としていたがこれに限るものではなく、例えば杭構成部材としてコンクリート杭材とジョイント材の接続においても適用可能である。
【００８５】
また、本実施形態の継手構造１では、第一の連結穴１０と第二の連結穴２０は幅寸法となる直径が異なるものとしたが、これに限るものではなく、同一の直径としても良い。
また、本実施形態の継手構造１では、係合部材４０は、杭体１００の周方向Ｒに分割される２つの分割体４１により構成されるものとしたが、これに限るものではなく、３つ以上の分割体により構成するものとしても良い。
【００８６】
また、第一の連結穴１０及び第二の連結穴２０は、円形の貫通孔として説明したがこれに限るものではない。例えば、矩形の穴など異なる形状としても良い。また、第二の連結穴２０については第二の接続部を貫通せずとも、貫通孔となる第一の連結穴１０と連通する構成であれば良い。
また、各継手構造を構成する第一の連結穴、第二の連結穴、係合部材及び楔部材の構成は、杭材の周方向に所定のピッチで一列に配されているものとしたが、軸線方向にも複数配されていても良い。この場合には、周方向のピッチを大きくしても良い。また、第一の連結穴、第二の連結穴、係合部材及び楔部材の構成が、軸線方向に異なる位置に配置される場合に、互いに周方向の位置を異なるようにして、所謂千鳥状に配置しても良い。
【００８７】
また、上記実施形態において、楔部材３０を打設具５２で押し込むものとしたがこれに限るものではなく、圧入機２００のチャック２０５の把持力を利用したり、ハンマー等により手作業で押し込むものとしても良い。
【００８８】
また、上記実施形態の杭体の構築方法では、圧入工程Ｓ１０として鋼管１０１を圧入機２００により圧入して地盤Ａ内に設置するものしたがこれに限るものではなく、打込みにより地盤Ａに設置したり、予め掘削した穴に建て込むようにしたりしても良く、複数の杭材を本実施形態の継手構造で予め接続した後に地盤Ａ内に設置するようにしても良い。
具体的には、上記実施形態のような圧入機２００等の杭施工機を用いることなく、地上において鋼管１０１（杭構成部材）を横向きにして一方向に連続して配列し、横向きの一方の杭構成部材の端部と他方の杭構成部材の端部とを互いに重ねた部分を貫通するように連結穴を形成してもよい。さらに、横向きの状態のまま、形成した連結穴に連結部材を嵌合させるようにしてもよい。
【００８９】
また、上記実施形態において、穿孔具５１及び打設具５２を一体に設けて施工機本体に対して着脱自在に設ける構成としているが、穿孔具５１及び打設具５２を別体で設け、それぞれが施工機本体に対して着脱自在とする構成であってもかまわない。
【００９０】
以上、本発明の実施形態及び変形例について図面を参照して詳述したが、具体的な構成はこれら実施形態及び変形例に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。
【符号の説明】
【００９１】
１  継手構造
１０  第一の連結穴
２０  第二の連結穴
３０  楔部材
４０  係合部材
５０  接続施工ユニット
５０Ａ  接続装置部
５１  穿孔具（穿孔機構）
５２  打設具（打設機構）
１００  杭体
１０１  鋼管（杭構成部材）
１０１ａ  上端部
１０２ｃ  段差部
１０３  継手部
２００、２００Ａ〜２００Ｄ  圧入機（杭施工機）
２０１  マスト
２０３  チャックフレーム
２０５  チャック
Ａ  地盤
Ｍ  圧入方向
Ｐ  軸線方向
Ｑ  径方向
Ｒ  周方向
【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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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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