JP2005048583A - 緩み防止手段を備えた杭の縦継ぎ装置の機械継手 - Google Patents

Abstract

【課題】現場継杭の縦継ぎ装置の機械継手において振動及び打撃を加えてもセット用ボルトの緩みを生じなくする。
【解決手段】 縦継ぎする現場継杭の一方の端部にはピン継手材４を、他方にはピン継手材４を挿入するボックス継手材３を設けて、上側鋼管１と下側鋼管２とをピン継手材４とボックス継手材３に嵌め合わせ、それら両継手材３、４には、その接合面に溝条を、両継手の嵌合時に互いに合致する位置に設けるとともに、ボックス継手材３の溝条８ａにはボルト１１の操作で螺進する係合キー１２を収めておき、両継手を嵌め合わせ後、ボルト１１の操作で係合キー１２を両継手材の溝条に係合させて結合できるようにした現場継杭の縦継ぎ装置の機械継手において、前記ボルト１１の緩み防止手段１３を設けた現場継杭の縦継ぎ装置の機械継手である。
【選択図】 図５

Description

本発明は、土木・建築構造物に使用する杭の縦継ぎ装置の機械継手に関するものである。

鋼管杭や柱等の柱状体の施工では、製作や運搬等の都合から、定尺物の柱状体を現場に搬入し、現場で縦継ぎしながら所定の長さのものを形成するようにしている。この縦継ぎは、従来、下部柱状体（下側鋼管）に対して上部柱状体（上側鋼管）をクレーンで吊り下げて突き合わせて溶接により結合するようにしている。

この溶接による縦継ぎは、現場溶接であるため、作業に多くの時間を要すると共に熟練した溶接工が必要になり、また、溶接部の品質が天候に左右されるばかりでなく、溶接に伴う裏当てリング等の金具を使用する等面倒で多くの費用を要していた。そこで、溶接による縦継ぎに代わるものとして、上側鋼管と下側鋼管をネジ継手によって結合する方法が提案されている（引用文献１）。
また、かかる事情にかんがみ、鋼管杭の溶接による縦継ぎ方法に代わる機械的手段により、しかも、特殊な機械を用いたり、特別な技能を要することなく、強固にかつ簡単に施工することのできるようにした鋼管矢板等の縦継ぎ装置として、例えば、鋼管本体の端部に雄形のピン継手材を突設し、この鋼管矢板と縦継ぎする他方の鋼管本体には、上記ピン継手材と嵌合する雌形のボックス継手材を突設し、上記ボックス継手とピン継手を嵌合して一体化する構成とし、その際、上記ピン継手材の外周とボックス継手材内周の相互の接合面にそれぞれ対向して内、外の溝条を形成し、ボックス継手の外側からの操作で螺進するボルトによって ボックス継手材の内溝条側から円弧キーをピン継手の内溝条内に挿入して、両者を一体化した鋼管矢板の縦継装置が知られている（特許文献２）。

特開平４−７０４１４号公報 特許第３３３６４３０号公報

しかし、特許文献１に記載されたネジ継手による縦継ぎ方法（装置）は、製作が面倒で高価になるとともに結合作業も面倒である。しかも、鋼管杭の縦継ぎでは、下杭の上に上杭を吊り降ろして継ぎ合わせるので、上杭を吊り降ろしながら螺合のために回転させることは極めて困難なことである。
さらに、鋼管杭を回転圧入により沈設する工法においては、施工時に逆回転させることがあり、そのような場合にはネジ継手のネジが緩んでしまうため、ネジ螺合による縦継ぎ方法は採用することができない。

特許文献２に記載された前記機械的手段（機械式継手）では、セット用ボルトにより円弧キー（荷重伝達キー）を押し出し、固定する構造を用いているが、セット用ボルトには荷重が作用しないものの、一般に、振動により緩みを生じる。
このため、施工時の振動などによりセット用ボルトが緩み、所定の性能を発揮できない可能性があり、特に、打撃工法を採用する場合には、ボルトの緩みが発生しやすいという問題がある。

従って、本発明の目的は施工時の振動及び打撃などにより、縦継ぎされる杭のピン継手材とボックス継手材とを連結するネジ止め手段のボルトが緩み、接合部の曲げ耐力が低下するのを防ぐことである。

請求項１の発明は、互いに縦継ぎする一方の杭の端部にはピン継手材を、他方の杭の端部にはピン継手材を挿入するボックス継手材を設け、ピン継手材とボックス継手材の嵌め合わせかつ両継ぎ手材を複数のネジ止め手段により連結して杭同士を接合する杭の縦継ぎ装置の機械継手であって、前記ネジ止め手段のボルトの緩み防止手段を設けたことを特徴とする杭の縦継ぎ装置の機械継手である。
請求項２の発明は、請求項１記載の杭の縦継ぎ装置の機械継手において、前記緩み防止手段は、前記ネジ孔又は前記ボルトに緩み防止剤を塗布した構成であることを特徴とする。
請求項３の発明は、請求項１又は２記載の杭の縦継ぎ装置の機械継手において、前記緩み防止手段は、前記ネジ孔内にさらに、前記ボルト頭部の上動を抑止する緩み止めボルトを螺合した構成であることを特徴とする。
請求項４の発明は、請求項３記載の杭の縦継ぎ装置の機械継手において、前記緩み防止手段は、前記ネジ孔又は前記緩み止めボルトに緩み防止剤を塗布した構成であることを特徴とする。
請求項５の発明は、請求項３又は４記載の杭の縦継ぎ装置の機械継手において、前記緩み防止手段は、前記緩み止めボルトに緩み止めナットを螺合した構成であることを特徴とする。
請求項６の発明は、請求項１〜４のいずれかに記載の杭の縦継ぎ装置の機械継手において、前記緩み防止手段は、前記ボルト頭部又は緩み止めボルトをストップリングで係止した構成であることを特徴とする。

請求項１〜６に係る発明によれば、ボックス継手材とピン継手材を連結するネジ止め手段のボルト（セット用ボルト）の緩み防止手段を備えているため、縦継ぎした杭に振動・打撃工法を適用しても、ボルトの緩みが生じることはなく、縦継ぎした杭は所定の性能を発揮することができる。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
図１は、杭の縦継ぎ装置の機械継手装置の第１の実施形態の半部切断側面図であり、図２は、第１の実施形態における上側鋼管と下側鋼管の端部を離して示した半部切断側面図であり、図３は、図１のイーイ線の半部断面図である。

（鋼管縦継ぎ装置の機械継手）
鋼管縦継ぎ装置の機械継手について説明する。図１〜図３において、1 は上側鋼管、２ は下側鋼管である。上側鋼管１ には、下側鋼管２ と結合させる端部に雌形のボックス継手材３が溶接部５で溶接されて突設され、また、下側鋼管２には上側鋼管１と結合させる端部に、上記ボックス継手材３に受け入れる雄形のピン継手材４が溶接により突設されている。
鋼管縦継ぎ装置の機械継手の分解した斜視図である図４に示されているように、円弧キー１２等によって、ボックス継手材３とピン継手材４とが機械的に連結される。

ピン継手材４は、筒状に形成されており、鋼管本体の外径とほぼ同径とした基筒部６に続き、基筒部６より小径とした嵌挿部７が延設されている。そして、嵌挿部７の基端外側には、ボックス継手材３の先端と接する接合端面９ａが形成され、その接合端面９ａには、係合凹部９ｂが周設されているとともに、嵌挿部７の先端には、係合突部９ｃが周設されている。また、嵌挿部７の外周接合面７ｂには、円弧キー１２と係合する外溝条７ａが周設されている。

ボックス継手材３は、外径が鋼管本体の外径と同径とした筒状をなしており、その内周には、上記ピン継手材４の嵌挿部７を受け入れ、その接合面７ｂと対応する形状の接合面８ｂを形成した嵌受部８が形成され、先端にはピン継手材４の基筒部６と嵌挿部７の接合端面９ｂに接する端面９ｅと前記係合凹部９ｂと係合する突部９ｆが形成されているとともに、嵌受部８の基端には、嵌挿部７の先端の係合突部９ｃと係合する凹部９ｄが周設されている。そして、嵌受部８の内周接合面８ｂには、上記外溝条７ａに対応して、外溝条７ａより深く形成した内溝条８ａが周設されている。
なお、図示の例では、各複数の外、内溝条７ａ，８ａが鋼管の管軸方向に隔設されているが、それら外、内溝条７ａ，８ａは、必要数だけ適宜設けることができる。

また、各内溝条８ａには、ボックス継手材３の外周より、周方向に間隔をおいて設けられた複数のネジ孔１０が連通されているとともに、その内溝条８ａ内には、ネジ孔１０に螺合させたセット用のボルト１１の操作によって、内溝条８ａ内から嵌挿部７の外溝条７ａ内と内溝条８ａ内に跨る位置まで螺進する円弧キー１２が収容されている。円弧キー１２を進退させる構造は、例えば後述の図５及び６に示すように、セット用ボルト１１が、その基端部にネジ孔１０と螺合する右ネジの頭部１１ａ を有し、先端部に円弧キー１２に設けた左ネジ（逆ネジ）と螺合する尾部１１ｂを有しており、ボルト１１を正（右）回転させてネジ込めば円弧キー１２が前進し、逆（左）回転させれば円弧キー１２が後退するようになっている。

上側鋼管１と下側鋼管２ とを縦継ぎするには、上側鋼管１ をクレーンで吊り上げ、下側鋼管２ の直上に運んで吊り降ろし、上側鋼管１のボックス継手材３を下側鋼管２ のピン継手材４へ挿入して行けば、両継手材３，４の嵌挿部７の係合凹部９ａと係合突部９ｃが嵌受部８の突部９ｆと凹部９ｄとがそれぞれ係合し、上側鋼管1と下側鋼管２ とが嵌合されることになる。

その後は、上側鋼管１の回動調整により両鋼管１ 、２の継手部材どうしの位置を合致させて各ボルト１１を螺進させて、内溝条８ａに収まっている円弧キー１２を外溝条７ａに向けて押し入れてやる。それによって、円弧キー1２は、両溝条７ａ、８ａに跨って係合することになり、両鋼管１ 、２ は円弧キー１２を介して抜き差し不能に結合されることになる。
また、係合凹部９ａと突部９ｆ及び係合突部９ｃと凹部９ｄの係合によって、両継手材３、４の嵌合による結合強化が図れ、特に曲げ抵抗力が増大されることになる。

この円弧キー１２を介しての結合では、引張力は外、内溝条７ａ、８ａと円弧キー１２の側面の支圧応力で一方の継手３または４から円弧キー１２に伝達され、せん断応力として円弧キー１２の反対側に伝達される。そして、再び外、内溝条７ａ、８ａと円弧キー１２の側面の支圧応力によって他方の継手４または３に伝達される。また、圧縮力は、両継手３、４の管軸に垂直な面で圧縮応力によって伝達される。

なお、前記装置の実施形態では、上側鋼管の方にボックス継手材３を設け、下側鋼管の方にピン継手材４を設けた構造となっているが、これとは反対に、上側鋼管の方にピン継手材４を設け、下側鋼管の方にボックス継手材３を設けた構造とすることができる。
また、円弧キーを螺進させる構造はこれに限定されるものではなく、また円弧キーは係合する係合キーであればよく、さらに、荷重を伝達するので荷重伝達キーであればよい。

（緩み防止手段）
次ぎに、ピン継手材とボックス継手材を連結するネジ止め手段のボルト（セット用ボルト）の緩み防止手段を説明する。
図５は、前記ネジ止め手段のボルトの緩み防止手段の第１の実施形態の要部拡大断面図である。
図５に参照して緩み防止手段の第１の実施形態に係るボルト緩み防止手段を説明する。図示のようにネジ孔１０にセット用ボルト１１を螺合させ、セット用ボルトの頭部１１ａを回転して、円弧キーを、内溝条８ａ内から嵌挿部７の外溝条７ａ内と内溝条８ａ内に跨る位置まで螺進させる。次ぎに、その状態でネジ孔１０に、軸部に六角孔の付いた止めボルト１３ａを螺合する。その際、止めボルト１３ａが螺合するネジ孔１０部分又は止めボルト１３ａに緩み防止剤を塗布することでセット用ボルトの緩みを確実に防止する。
また、この構成に関連して、止めボルトを用いずに、ネジ孔１０又はセット用ボルト１１に緩み防止材を塗布してセット用ボルト１１の緩み止めを行い、この構成を以って緩み防止手段とすることもできる。

図６は、緩み防止手段１３の第２の実施形態を示す。この実施形態では、軸部に六角孔の付いた止めボルト１３ａをネジ孔１０に螺合させ、前記止めボルト１３ａに歯付座金１３ｄを入れて、ナット１３ｃで締め付けてセット用ボルト１１の緩みを防止する。
歯付座金とナットとの組合せに代えて、外歯座金付六角ナット等を用いてもよい。

図７は、緩み防止手段をストップリングを用いて防止する第３の実施形態を示す。この実施形態は、セット用ボルト１１の頭部上に図８に示すストップリングを配置してセット用ボルト１１の上動を阻止して緩み止めを行うものである。
図８は、図７の緩み防止手段で用いるストップリングの１例を示す平面図である。ストップリング２０は一端が開いたほぼ円弧状で弾発性を有する部材として形成されている。
この緩み防止手段は、ネジ孔１０の内壁の所定の位置、即ち、ネジ孔１０にボルト（セット用ボルト）１１を螺合して円弧キーを内溝条８ａ内から嵌挿部７の外溝条７ａ内と内溝条８ａ内に跨る位置まで螺進させた状態におけるセット用ボルトの頭部１１ａの位置、に対応してストップリング挿入用の環状溝が設け、この環状溝に前記ストップリング２０をその弾発力を利用して挿入する構造である。環状溝に挿入されたストップリングは、図７に示すようにネジ孔１０内に突出してボルト１１の上動を阻止することができる。
また、このストップリング２０を用いた緩み防止手段は、セット用ボルト１１をネジ孔１０内にセットした状態で、その頭部を六角孔付止めボルト１３ａで押さえ、前記ストップリング２０でその止めボルト１３ａの頭部の上動を阻止する構成とすることもできる。

次に、機械継手の第２の実施形態について説明する。
図９は、機械継手の第２の実施形態の分解斜視図であり、図１０Ａは同機械継ぎ手の継ぎ手材を結合した状態における要部縦断面図、図１０Ｂは、図１０Ａの円Ｔ内の部分を拡大して示した図である。
図９、図１０Ａにおいて、１０１は先行打設された下側パイル、１０２はこれに継ぎ足された上側パイル、１０３は前記下側パイル１０１の上端に固設された継手金属筒（ボックス継手材）、１０４は前記上側パイル１０２の下端に固設された継手金属筒（ピン継手材）である。
前記継手金属筒１０３の上端円周上には複数、例えば４個のＬ字状の爪溝１０５が等間隔で垂直形成され、継手金具筒１０４の下端円周上には前記各爪溝１０５に対応するＬ字状の爪１０６が垂直形成されている。爪溝１０５の巾寸法Ｂは爪１０６の巾寸法Ｂ’よりも若干大きめに設定されている。各爪１０６のＢ’部を各爪溝１０５のＢ部に合わせて矢印イの方向に差し込み、矢印ロの方向に回転１Ｃ部を１Ｃ‘部に嵌合させると、継手金具筒１０３，１０４は結合し、上側パイル１０２は下側パイル１０１に接続される。前記１Ｃ部と１Ｃ’部は継手金具筒１０４の下端面１０７が継手金具筒１０３の上端面１０８に接すると一致するようになっている。また、継手金具筒１０４の内周面には爪１０６よりもパイル軸心方向に継手金具筒１０３の内周面に嵌合する案内筒１０９が設けられており、この案内筒１０９を継手金具筒１０３に嵌合させることによって、前記各爪１０６を各爪溝１０５に差し込みやすくしている。

上側パイル１０２の接続を終えた後、ボルト孔１１０の所定の深さまでボルト１１１を挿入して継手金具筒１０３と案内筒１０９を固定する。ここでは、ボルト１１１の緩み防止手段として、前記第２実施形態のものを採用してボルト１１１の緩み止めを行っている。即ち、図１０Ｂに示すように、ボルト１１１をボルト穴１１０の所定の深さまで挿入した後、六角孔の付いた止めボルト１１２ａをボルト孔１１０に螺合させ、前記止めボルト１１２ａに歯付座金１１３を入れて、ナット１１２ａで締め付けてボルト１１１の緩みを防止している。
なお、この機械継手に対し前記第１、第３の実施形態に係る緩み防止手段も同様に適用可能である。また、本発明に係る機械継手のボルト緩み防止手段は、従来の機械継手、例えば特開平１１−３６２８５号公報や特開２０００−３１９８７４号公報等に記載された機械継手にも適用可能である。

本発明一実施形態を示す半部切断側面図である。 同上杭と下杭の端部を離して示した半部切断側面図である。 同半部の平面断面図である。 機械式継手を説明するための分解斜視図である。 緩み防止手段の実施形態１を説明するための要部拡大側面断面図である。 緩み防止手段の実施形態２を説明するための要部拡大側面断面図である。 緩み防止手段の実施形態３を説明するための要部拡大側面断面図である。 図７の緩み防止手段で用いるストップリングの１例を示す平面図である。 第２の実施形態に係る機械継手の分解斜視図である。 図１０Ａは、図９の機械継手の継手材を結合した状態における要部縦断面図であり、図１０Ｂは、図１０Ａの円Ｔ内の部分を拡大して示した図である。

符号の説明

１・・・上側鋼管、２・・・下側鋼管、３・・・ボックス継手材、４・・・ピン継手材、５・・・溶接部、６・・・基筒部、７・・・嵌挿部、８・・・嵌受部、９ａ・・・接合端面、９ｂ・・・係合凹部、９ｃ・・・係合突部、１０・・・ネジ孔、１１・・・ボルト、１２・・・円弧キー、１３・・・緩め止め手段、１３ａ・・・止めボルト、１３ｂ・・・緩み止め剤付き止めボルト、１３ｃ・・・ナット、１３ｄ…歯付き座金、２０・・・ストップリング、１０１・・・下側パイル、１０２・・・上側パイル、１０４，１０５・・・継手筒、１１０・・・ボルト穴、１１１・・・ボルト、１１２・・・止めボルト、１１３・・・歯付き座金。

Claims (6)

1. 互いに縦継ぎする一方の杭の端部にはピン継手材を、他方の杭の端部にはピン継手材を挿入するボックス継手材を設け、ピン継手材とボックス継手材の嵌め合わせかつ両継ぎ手材を複数のネジ止め手段により連結して杭同士を接合する杭の縦継ぎ装置の機械継手であって、
   前記ネジ止め手段のボルトの緩み防止手段を設けたことを特徴とする杭の縦継ぎ装置の機械継手。
2. 前記緩み防止手段は、前記ネジ孔又は前記ボルトに緩み防止剤を塗布した構成であることを特徴とする請求項１記載の杭の縦継ぎ装置の機械継手。
3. 前記緩み防止手段は、前記ネジ孔内にさらに、前記ボルト頭部の上動を抑止する緩み止めボルトを螺合した構成であることを特徴とする請求項１又は２記載の杭の縦継ぎ装置の機械継手。
4. 前記緩み防止手段は、前記ネジ孔又は前記緩み止めボルトに緩み防止剤を塗布した構成であることを特徴とする請求項３記載の杭の縦継ぎ装置の機械継手。
5. 前記緩み防止手段は、前記緩み止めボルトに緩み止めナットを螺合した構成であることを特徴とする請求項３又は４記載の杭の縦継ぎ装置の機械継手。
6. 前記緩み防止手段は、前記ボルト頭部又は緩み止めボルトをストップリングで係止した構成であることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の杭の縦継ぎ装置の機械継手。

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