JP2006063625A - スチールパイプの継手部材 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明の課題は、土中に回転させながら打ち込まれるスチールパイプ相互の連結を、溶接を用いずに簡単かつ短時間に行え、連結後には、連結部分にかかる回転トルクに十分耐えうるＲＥＳ−Ｐ工法用のスチールパイプの継手部材を提供する。
【解決手段】本発明のスチールパイプの継手部材は、複数のスチールパイプを土中に回転させながら打込んで軟弱な地盤を強化するため、前記スチールパイプを長手方向に連結するための継手部材であって、該継手部材は、中心軸Ｘから放射状に配設された複数の金属板体５からなる継手本体１と連結すべきスチールパイプの位置決め部材２とによって構成され、前記継手本体１を構成する各金属板体５の放射状突出部４の稜線５には、端部側から中央部に向かって高くなるテーパ６が形成されている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、軟弱な地盤を強化するために、土中にスチールパイプを長手方向に複数連結して打込む場合に用いられるスチールパイプの継手部材に関する。

住宅等の建築においては、強固な地盤であることが極めて重要であり、地盤が軟弱な場合には、基礎地盤の強化の措置がとられる。そのような基礎地盤強化には、強化しようとする地盤に適当な間隔を置いて、多数の強化用のスチールパイプを打ち込み、地盤の沈下や変動を防止する地盤強化が行なわれている。
そのような地盤強化の一つとして、ＲＥＳ−Ｐ工法（Reinforced Earth with Steel Pipe）が広く採用されている（非特許文献１、２参照）。
このＲＥＳ−Ｐ工法は、建築予定の建物の布基礎、又はべた基礎の底板下の地盤強化に、例えば、一般構造用炭素鋼鋼管の亜鉛メッキパイプを適当間隔で打ち込んで、地盤の支持力増強と沈下の防止が図られる。

このようなパイプ打込み工法では、地盤条件によって選択される所望長さの上記パイプを専用施工機械によって地盤に鉛直に貫入させ、埋設されたパイプの上に建物の基礎ベースが敷きつめられる。
前記パイプ打込み工法で使用されるスチールパイプは、通常、外径が５０〜３６０ｍｍ、長さが５ｍのものが使用されており、地盤の軟弱層が深い場合には、用意されたスチールパイプを長手方向に連結し現場に応じた長さにして、土中に打ち込んでいる。
前記スチールパイプは、回転させながら土中に打ち込まれるので、スチールパイプの連結部分にかかる回転トルクを確実に伝達しなければならない。そのため、スチールパイプの連結部分は、前記回転トルクに十分に対応し得る強度が要求される。
「RES-P工法とは」（株式会社設計室ソイル；1999年11月1日発行） 「ザ・ソイル[II]」（株式会社建築技術；2002年9月10日発行）

従来、スチールパイプ間の連結は、専ら現場で溶接によって行なわれていたが、溶接による連結は、それに使用する電源装置等の設備が必要な上に、作業時間を要し、さらに雨天等の悪天候のときには、溶接作業が困難で、工事が中断してしまいかねないという難点があった。また、地盤強化に使用されるパイプは、軟弱地盤に戸建住宅を建設する場合、例えば、建坪３０坪に約１８０本使用されることもあるため、施工面積が大きくなるほど、スチールパイプの連結作業にかかる労力の負担は増大する。

本発明の課題は、土中に回転させながら打ち込まれるスチールパイプ相互の連結を、溶接を用いずに簡単かつ短時間に行え、連結後には、連結部分にかかる回転トルクに十分耐えうるＲＥＳ−Ｐ工法用のスチールパイプの継手部材を提供することにある。

本発明のスチールパイプの継手部材は、スチールパイプを土中に回転させながら打込んで軟弱な地盤を強化するため、前記スチールパイプを長手方向に連結するための継手部材であって、該継手部材は、中心軸から放射状に突出する複数の金属板体からなる継手本体と、連結すべきスチールパイプの位置決め部材とによって構成され、前記継手本体を構成する各金属板体の放射状突出部の稜線部には、端部側から中央部に向かって高くなるテーパが形成されてなる。

本発明のスチールパイプの継手部材は、前記継手本体の断面形状が、ほぼ十字形であるのが好ましい。この継手本体を構成する金属板体は、巾の中央部にほぼ長手方向中央部まで伸びる切欠を有し、前記切欠が他の金属板体の切り欠かれていない巾の中央部を受け入れて固着されるように形成するのが好ましい。

本発明の継手部材に使用されるスチールパイプの位置決め部材は、前記継手本体の断面形状に適合する切抜部を有する円形板状体に形成して、前記金属板体の中央部に固着するようにしてもよく、また、前記金属板体の放射状突出部の稜線部を受け入れる凹部を有するリング状板体に形成して、前記金属板体の中央部に固着するようにしてもよい。

また、本発明の継手部材は、隣接する金属板体の平面部を連結する補強材を添設するようにしてもよい。この補強材は、適用する径の大きいスチールパイプに有効である。適用するスチールパイプの直径が大きくなると、金属板体の中心軸から放射状突出部の稜線部までが長くなるため、スチールパイプ間の連結部分にかかる回転トルクに耐えられず、座屈等により金属板体が変形するおそれがあるからである。

本発明の継手部材によるスチールパイプの連結は、二本のスチールパイプの開口を、本発明の継手部材の両端部にあてがい、押圧挿入するだけで行うことができ、しかも溶接による場合と遜色のない連結強度を有する上に、スチールパイプの内径を基準とする接合連結であるので自動調心が行なわれ、従来のスチールパイプの溶接による連結に比べて作業時間を大幅に短縮することができる。また、本発明の継手部材は、構造が簡単で、製造も容易に、かつ安価にできる上に、溶接に必要な装置等の準備も不要となるため、スチールパイプの連結作業の大幅なコストダウンを図ることができる。

本発明のスチールパイプの継手部材の実施の形態を、添付図面に基づき説明する。
図１は、本発明のスチールパイプの継手部材の一例を示す斜視図であり、図２は、図１のスチールパイプの継手部材を構成する金属板体の模式的な分解斜視図である。
図３は、図１に示したスチールパイプの継手部材に使用される位置決め部材の正面図であり、図４は、図１に示したスチールパイプの継手部材の使用状態を示す模式的な断面図であり、図５は、本発明のスチールパイプの継手部材の他の例を示す斜視図である。

図１に示すように、本発明のスチールパイプの継手部材は、複数の金属板体からなる継手本体１とスチールパイプの位置決め部材２から構成されている。
本発明の継手部材に係る継手本体１は、長方形の金属板体３が、それぞれ中心軸Ｘから四方向に放射状に突出して、断面がほぼ十字形に形成され、中心軸Ｘと平行な各金属板体３の放射状突出部４の各稜線５には、稜線５の端部側から中央部に向かって高くなるテーパ６がそれぞれ形成されている。
また、本発明の継手部材に係る放射状突出部４の稜線５の中央部には、各金属板体３を連結するスチールパイプの位置決め部材２が固設されている。

図１に示す、継手本体１の断面が、ほぼ十字形のスチールパイプの継手部材は、例えば、図２に示されるように、巾の中央部にほぼ長手方向中央部まで伸びる切欠７、７'を有する二枚の長方形の金属板体３、３'を用い、これらの切欠７、７'を対向させ、かつ金属板体３、３'の平板面が互いに直角になるように配置し、切欠７、７'を、互いに差し込むように矢印方向に移動させて、一方の金属板体３の切欠７を他方の金属板体３'の切り欠かれていない巾の中央部を受け入れるようにして組立て、金属板体３、３'同士の接合部を、溶接等により固着して形成する。固着は、複数箇所に点溶接する、等の部分的な固着でもよい。

本発明の継手部材に係る金属板体３の放射状突出部４の稜線５に形成されるテーパ６は、本発明の継手部材に係る継手本体１を、接続するスチールパイプの開口から内部に円滑に、スチールパイプが相互に傾くことなく、押入できるようにするためのものであり、図１に示す本発明の継手部材では、スチールパイプの位置決め部材２を境に、左右に二分された放射状突出部４の稜線５、５'の端部側稜線部Ａ、Ａ'と中心部側稜線部Ｂ、Ｂ'の境界面に形成されている。

本発明に係る継手本体１は、放射状突出部４の端部側稜線部Ａの平面の長手方向の両端縁が、ほぼスチールパイプの内周面に接するものとすることが好ましく、また、継手本体の中心軸Ｘから放射状突出部４の中心部側稜線部Ｂの平面を結ぶ長さが、接続するスチールパイプの内周直径の１／２よりも０．３〜２
mm、好ましくは、０．５〜１mm長く形成するのが好ましい。

本発明に係る継手本体１における、端部側稜線部Ａの平面の長手方向の両端縁が、ほぼスチールパイプの内周に接するものとすることにより、本発明の継手部材を使用して二本のスチールパイプを連結する際、継手本体１の左右両端部を、スチールパイプの連結側開口に、円滑に挿し込むことができ、端部側稜線部Ａの全域をスチールパイプの連結開口に挿し込んだ段階で、いわば仮止め状態となる。
この仮止め状態では、本発明の継手部材を介して、二本のスチールパイプは、同一軸線上に保持されるため、スチールパイプの端部を打ち込んで、二本のスチールパイプを連結する場合にも、連結部分で折れたり、スチールパイプの開口周縁を変形させたり破損させたりすることがなく、継手本体の中心部側稜線部Ｂのスチールパイプへの押圧挿入を円滑に行なうことができる。

放射状突出部４の稜線５に形成されるテーパ６は、図１では、放射状突出部４の稜線５の端部側稜線部Ａと中心部側稜線部Ｂの境界面に短く形成したものを示したが、これに限定されるものではなく、図５に示すように、稜線１５の端縁から中央方向にかけて徐々に高くなるように長く形成するようにしてもよく、さらには、図示しないが、放射状突出部４の稜線５の中央部にあるスチールパイプの位置決め部材２を境に、左右いずれか一方の稜線５に、図１に示すような、端部側稜線部部Ａと中心部側稜線部Ｂの境界面にテーパ６を形成し、他方の稜線５'に、図５に示すような稜線１５の端縁から中央部にかけて、徐々に高くなるテーパ１６を設けるようにしてもよい。

本発明の継手部材に係るスチールパイプの位置決め部材２は、本発明の継手部材を使用して、二本のスチールパイプを接続するに際し、継手本体１の長手方向の両端部に、接続する二本のスチールパイプの開口をそれぞれ押入した際、それぞれのスチールパイプの開口に押入される継手本体１の長さを均一にして位置決めし、二本のスチールパイプのいずれかに、連結強度が偏らないようにするためのものである。

図１に示す、スチールパイプの位置決め部材２は、円形板状体でその外径が、接続しようとするスチールパイプの外径と同じかやや大きく形成され、位置決め部材２の平板面には、図３に示すように、位置決め部材２の中心点と、この位置決め部材２を適用する継手本体１の中心軸Ｘとが一致する、継手本体１の断面形状に適合する切抜部８が形成されている。
この位置決め部材２は、継手本体１の端部に、切抜部８を合わせて挿し込み、放射状突出部４の稜線部５の中央部まで、摺動状に移動させて位置決めし、金属板体３と位置決め部材２とを溶接等の手段で固設する。

図５に示す継手部材は、本発明の別の実施形態を示すもので、継手本体１１が、その中心軸Ｘから長方形の金属板体１３が放射状に突出して、断面がほぼ十字形に形成された点は、図１に示す継手部材と同じであるが、継手本体１１の中心軸Ｘと平行な各金属板体１３の放射状突出部１４の各稜線１５に形成されるテーパ１６が、稜線の端縁から中央に向かって長く、徐々に高くなるように形成されている。
この継手部材に取付けられたスチールパイプの位置決め部材１２は、リング状板体であって、その内周面には、放射状突出部１４の各稜線１５を受け入れる凹部１７を有し、放射状突出部１４の稜線１５の中央部に、溶着等の適宜の手段で固設されている。

また、用いられるスチールパイプの径が大きいものにあっては、継手本体を形成する隣接する金属板体１３、１３間には、金属板体１３、１３の平面部を連結する補強材１９が、溶着等の手段で添設・固設されていることが好ましい。
補強材１９は、金属板体の大きさおよび継手本体の強度性を考慮して、金属板体の長さ方向に複数個設けるようにすることもできる。

この補強材１９は、図では三角形状のものを示したが、各金属板体の平面部を連結し、かつ各金属板体１３の放射状突出部１４の稜線１５を結ぶ円を超えない範囲であれば、どのような形状に形成してもよい。また、補強材は、金属板体同士の溶着を邪魔することのないように、各金属板体が交差する、継手本体の軸心に対応する部分を切欠形状とするのが好ましい。

なお、図５で示したスチールパイプの位置決め部材１２や補強材１９を、図１に示した本発明の継手部材に適用してもよく、図１に示したスチールパイプの位置決め部材２を、図５に示した本発明の継手部材に適用してもよいことはいうまでもない。
さらに、スチールパイプの位置決め部材は、スチールパイプの連結部の全周にわたって設けられる必要は必ずしもなく、全周の一部分に当接できるものとすることができ、図４および図５で示した円形板状体に限らず、多角形、楕円形等の各種形状の板状体であってもよい。適用するスチールパイプの外周面から突出することのない形状の板状体とすると、埋め込み作業に支障をきたすことが少ないので望ましい。

図１、図５では、本発明に係る継手本体１の断面形状を十字形にしたものを示したが、継手本体１の断面形状をＸ形に形成してもよく、さらには、放射状であれば、複数の金属板体を利用して、軸心から等間隔に４枚以上の金属板体が放射状に形成されるように構成してもよい。

図１に示す本発明の継手部材を用いて、スチールパイプを連結して土中に回転打ち込みする場合の手順を、図４に基づき説明する。
専用施工機械によって、土中に回転打ち込みしたスチールパイプ２１の地表面側開口に、本発明の継手部材を、その一端部から挿し込むと、継手部材の端部側稜線部Ａと中央部側稜線部Ｂとの間にあるテーパ６で継手本体１の挿入は停止する。
次いで、本発明に係る継手本体１の他端部に、接続しようとする接続スチールパイプ２２を、その開口から挿入すると、前記同様に端部側稜線部Ａ'と中央部側稜線部Ｂ'との間にあるテーパ６'で接続スチールパイプ２２の挿入は停止し、スチールパイプ２１と接続スチールパイプ２２は、本発明の継手部材を介して同一軸線上に保持された仮止め状態になる。

次に、専用施工機械によって、接続スチールパイプ２２の上方開口端部を、矢視線に示す下方に打ち込むか、若しくは接続スチールパイプ２２の側周面を挟持して下方に押圧すると、継手本体１に設けられたテーパ６、６'により、スチールパイプの位置決め部材２を介して、中心部側稜線部Ｂ、Ｂ'が二本のスチールパイプ２１，２２の内周面に、それぞれ、塑性・弾性変形を伴いながら押圧挿入され、継手本体がスチールパイプを弾性変形させると同時に金属板体の稜線端部がスチールパイプに食い込む状態で固着されて連結作業は完了する。そして、連結されたスチールパイプの土中への埋め込み作業が継続される。

以上、円形のスチールパイプを回転しつつ、埋め込む例について説明してきたが、中空材の長手方向の接続を、従来一般になされていたような外側からではなく、中空部分を用いて接続するという意味合いからは、必ずしも円形のスチールパイプに限ることなく、断面が角形をなす中空材に対しても、本発明の継手部材を適用することができる。

本発明は、ＲＥＳ−Ｐ工法用のスチールパイプの現場における簡便な接続に有利に適用でき、軟弱地盤の補強の分野に裨益するところが大きい。なお本発明は、主として、ＲＥＳ−Ｐ工法用のスチールパイプ間の継手部材として完成させたものであるが、上記工法で使用されるスチールパイプに限らず、スチールパイプ同士の連結具として使用するあらゆる分野の管材用の継手部材として利用できる。

本発明のスチールパイプの継手部材の一例を示す斜視図である。 図１のスチールパイプの継手部材を構成する金属板体の模式的な分解斜視図である。 図１のスチールパイプの継手部材に使用される位置決め部材の正面図である。 図１のスチールパイプの継手部材の使用状態を示す模式的な断面図である。 本発明のスチールパイプの継手部材の他の実施の態様を示す斜視図である。

符号の説明

１、１１ 継手本体
２、１２ （スチールパイプの）位置決め部材
３、１３ 金属板体
４、１４ 放射状突出部
５、１５ （放射状突出部の）稜線
６、１６ テーパ
７ 切欠
８ 切抜部
１７ 凹部
１９ 補強材
２１、２２ スチールパイプ
Ａ、Ａ' （放射状突出部の）端部側稜線部
Ｂ、Ｂ' （放射状突出部の）中心部側稜線部

Claims (6)

1. 複数のスチールパイプを土中に回転させながら打込んで軟弱な地盤を強化するため、前記スチールパイプを長手方向に連結するための継手部材であって、該継手部材は、中心軸から放射状に配設された複数の金属板体からなる継手本体と連結すべきスチールパイプの位置決め部材とによって構成され、前記継手本体を構成する各金属板体の放射状突出部の稜線部には、端部側から中央部に向かって高くなるテーパが形成されてなることを特徴とするスチールパイプの継手部材。
2. 前記継手本体の断面形状が、ほぼ十字形である請求項１に記載のスチールパイプの継手部材。
3. 前記金属板体は、巾の中央部にほぼ長手方向中央部まで伸びる切欠を有し、前記切欠が他の金属板体の切り欠かれていない巾の中央部を受け入れて固着されてなる請求項２に記載のスチールパイプの継手部材。
4. 前記スチールパイプの位置決め部材は、前記継手本体の断面形状に適合する切抜部を有する円形板状体であって、前記金属板体の中央部に固設されてなる請求項１〜３のいずれかに記載のスチールパイプの継手部材。
5. 前記スチールパイプの位置決め部材は、前記金属板体の放射状突出部の前記稜線部を受け入れる凹部を有するリング状板体であって、前記金属板体の中央部に固設されてなる請求項１〜３のいずれかに記載のスチールパイプの継手部材。
6. 前記継手本体を構成する金属板体間に補強材を添設する請求項１〜５のいずれかに記載のスチールパイプの継手部材。

Images