JP2008274613A - 鋼管杭の接続構造 - Google Patents

Abstract

【課題】溶接作業を要することなく鋼管杭を迅速且つ確実に接続することができ、基礎工事の工期の短縮及びコストの低減が図れる鋼管杭の接続構造を提供する。
【解決手段】軸方向に接続される鋼管杭１ａ，１ｂの対向する端部に溶接された端板５，６と、その一方の端板５上に周方向に所定の間隔で突設された複数のボルト１０と、もう一方の端板６に設けられ、上記ボルト１０の頭部１１を挿入する挿入穴１２と、鋼管杭１，１ｂ同士を相対的に回動させることにより周方向へのボルト１０の移動を許容しつつボルト１０の頭部１１を端板６の裏面に係合させて端板５，６同士を接続状態とする長穴１３と、上記両端板５，６の対向部に形成されたキー溝１７ａ，１７ｂに挿入されることにより端板５，６同士の相対的回動を阻止するキー部材１８とを備えている。
【選択図】図１

Description

本発明は、鋼管杭の接続構造に係り、特に接続を迅速且つ確実に行えるようにした鋼管杭に関するものである。

図６は鋼管杭の使用状態の一例を説明する説明図、図７は従来の鋼管杭の接続構造の一例を示す縦断面図である。図６に示すように、ビル、建物等の構造物２０を建設する場合、地表の表層部２１では十分な支持力を得ることが難しい地盤（軟弱地盤等）の場合、基礎工事として地中深くの岩盤（支持層）２２まで鋼管杭１を圧入して支持力を得る基礎工法が採用されている。鋼管杭１は、例えば１本あたり６ｍ程度の長さであり、岩盤２２までの深さに応じて複数本の鋼管杭１を順に軸方向に直列に接続しながら例えば回転圧入装置によって地盤に圧入される。最先端の鋼管杭１の先端部には地盤を掘削するための螺旋翼２３が設けられている。

特に、上記地盤の場合、鋼管杭１には岩盤２２から上方に行くほど横揺れ時に水平方向の大きな曲げモーメントＭが作用するため、これに耐え得るよう、設計上、下部の鋼管杭１ａよりも上部の鋼管杭１ｂの肉厚が厚く形成されている場合がある。

ところで、従来の鋼管杭においては、図７に示すように下部の鋼管杭１ａと上部の鋼管杭１ｂの端部同士を溶接２５により接続する接続構造が採用されている。この場合、下部の鋼管杭１ａと上部の鋼管杭１ｂの軸心を合わせるために、裏当用の継手管２６が用いられている。この継手管２６は、肉厚の異なる上下の鋼管杭１ａ，１ｂを嵌合接続するために、大径部２６ａと小径部２６ｂとを有するように削り出しにより形成されている。なお、上下の鋼管杭１ａ，１ｂを溶接２５により接続する技術としては、例えば特許文献１に記載されているものもある。

特開２００５−１７１５３２号公報

しかしながら、上記鋼管杭の接続構造においては、いずれも鋼管杭の接続の度に鋼管杭の圧入作業を中断して現場で１本当たり少なくとも３０分程度かかる鋼管杭の溶接作業を行わなければならず、このため、鋼管杭の接続に多くの時間と労力を要し、基礎工事の工期の延長及びコストの上昇を招いていた。

そこで、本発明は、前記事情を考慮してなされたもので、溶接作業を要することなく鋼管杭を迅速且つ確実に接続することができ、基礎工事の工期の短縮及びコストの低減が図れる鋼管杭の接続構造を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明は、軸方向に接続される鋼管杭の対向する端部に溶接された端板と、その一方の端板上に周方向に所定の間隔で突設された複数のボルトと、もう一方の端板に設けられ、上記ボルトの頭部を挿入する挿入穴と、鋼管杭同士を相対的に回動させることにより周方向へのボルトの移動を許容しつつボルトの頭部を端板の裏面に係合させて端板同士を接続状態とする長穴と、上記両端板の対向部に形成されたキー溝に挿入されることにより端板同士の相対的回動を阻止するキー部材とを備えたことを特徴とする。

上記ボルトはハイテンションボルトであることが好ましい。上記一方の端板には上記ボルトを螺着するネジ孔が設けられ、該ネジ孔に螺着されたボルトには上記端板の裏側でナットが締付けられていることが好ましい。上記キー部材が角ピンからなることが好ましい。上下に接続される鋼管杭の肉厚は、同じ場合と異なる場合とがあり、地盤の状態により適宜設計される。例えば岩盤から上方に行くほど水平方向の大きな曲げモーメントが作用する場合、上部の鋼管杭の肉厚が下部の鋼管杭の肉厚よりも厚く形成されていることが好ましい。上下の鋼管杭の肉厚が同じ場合と異なる場合の双方において、全く同じ方法・材料で上下の鋼管杭同士を接続することができる。

本発明によれば、一方の端板に突設されたボルトの頭部を他方の端板の挿入穴に挿入して鋼管杭同士を相対的に回動し、キー溝にキー部材を挿入するだけで、溶接作業を要することなく鋼管杭を迅速且つ確実に接続することができ、基礎工事の工期の短縮及びコストの低減が図れる。

以下に、本発明を実施するための最良の形態について、添付図面を基に詳述する。図１は本発明の実施形態に係る鋼管杭の接続構造を示す概略的縦断面図、図２は鋼管杭の一方の接続部の分解断面図、図３は鋼管杭の他方の接続部の分解断面図、図４は鋼管杭の一方の接続部の平面図、図５は鋼管杭の他方の接続部の平面図である。

図１において、１は地中に回転圧入される鋼管杭で、この鋼管杭１は下部の鋼管杭１ａの上端部に上部の鋼管杭１ｂの下端部を接合するために次のような接合構造が採用されている。軸方向に接続される鋼管杭１ａ，１ｂの対向する端部すなわち下の鋼管杭１ａの上端部と上の鋼管杭１ｂの下端部とには端板５，６がそれぞれ溶接４ａ，４ｂで接合（固定）されている。端板５，６は、鋼管杭１ａ，１ｂの直径（外径）と同じ直径の円板状に形成されている。端板５，６を溶接するために、鋼管杭１ａ，１ｂの端部には開先７，８が設けられていることが好ましい（図２，図３参照）。また、岩盤から上方に行くほど水平方向の耐力を増強するために、上下に接続される上記鋼管杭１ａ，１ｂのうち、上部の鋼管杭１ｂの肉厚ｔａが下部の鋼管杭１ａの肉厚ｔｂよりも厚く形成されていることが好ましい。鋼管杭１ａ，１ｂの材料としては、ＳＫＫ４００又は４９０、ＳＴＫ４００又は４９０が好ましい。下の鋼管杭１ａの肉厚ｔｂは例えば６〜８ｍｍ程度であり、上の鋼管杭１ｂの肉厚ｔａは例えば９〜１２ｍｍ程度である。

上下に相対向する端板５，６のうち、一方（例えば下側）の端板５上には図２，図４に示すように周方向に所定の間隔で複数例えば４本のボルト１０が起立状態に突設されている。もう一方（例えば上側）の端板６には図３，図５に示すように上記ボルト１０の頭部１１を挿入する挿入穴１２と、鋼管杭１ａ，１ｂ同士を相対的に回動させることにより周方向へのボルト１０の移動を許容しつつボルト１０の頭部１１を端板６の裏面（図１では上面）に係合（当接ないし係止ともいう）させて端板５，６同士を接続状態とする長穴（接続穴）１３とが設けられている。なお、上記とは逆に、ボルト１０が上の端板６に下向きに突設され、挿入穴１２及び長穴１３が下の端板５に設けられていてもよい。

上記ボルト１０は、ハイテンションボルト（高張力ボルト）であることが好ましい。上記一方の端板５には上記ボルト１０を螺着するネジ孔１５が設けられている。ボルト１０の螺着後、振動等によるボルト１０の緩みや離脱を防止するために、端板５に対してボルト１０が溶接されていてもよい。ボルト１０の引き抜け強度を向上させるために、上記ネジ孔１５に螺着され、上記端板５の裏面から突出したボルト１０の先端部にはナット１６が端板５の裏側から螺着されて締付けられていることが好ましい。この場合にもボルト１０やナット１６の緩みを防止するべくこれらが端板５に溶接されていてもよい。なお、このようにナット１７を採用する場合には、予め端板５にボルト１０やナット１７を組付けた後、その端板５を鋼管杭１ａの上端部に溶接４ａで取付ければよい。上記ボルト１０の頭部１１は、図示例のように平面円形であってもよく、あるいは六角形等であってもよい。

上記挿入穴１２は、上記ボルト１０の頭部１１を挿通（貫通）可能な穴径の円形穴に形成されている。上記長穴１３は、ボルト１０の頭部１１の直径よりも小さく且つボルト１０の直径よりも若干大きい幅とされ、長手方向の一端が挿入穴１２と連通しており、他端が端板６の周方向に円弧状に延びて形成されている。この場合、上記長穴１３は、鋼管杭１ａ，１ｂの回転圧入時にロックがかかる（ボルト１０と長穴１３が係合し、一方の端板５とボルト１０の頭部１１との間で他方の端板６を挟んで上下の鋼管杭１ａ，１ｂ同士を接続する状態となる）方向、図示例では回転圧入時の回転方向とは反対の方向に形成されている。

一方、上記鋼管杭１は回転圧入時に例えば障害物に当った場合などにこれを回避すべく逆回転される場合があり、この場合に上記ロック（ボルト１０と長穴１３の係合）が解除されてしまう恐れがあることから、これを防止するために、上記両端板５，６の対向部にはキー溝１７ａ，１７ｂが形成され、該キー溝１７ａ，１７ｂには端板５，６同士の相対的回動を阻止するキー部材１８が挿入されている。この場合、キー部材１８は、断面円形のピンであってもよいが、相対的回動阻止機能を高めるために、角ピン（角柱状のピン）であることが好ましい。上記キー溝１７ａ，１７ｂは、角ピンに対応する角溝とされている。キー溝１７ａ，１７ｂは上下に対向する端板５，６の対向面に直径方向にそれぞれ形成されており、上下の鋼管杭１ａ，１ｂを接続ロックさせた時に上下のキー溝１７ａ，１７ｂ同士が一致し、キー部材１８を挿入できるようになっている。キー部材１８は、端板５，６の側方からキー溝１７ａ，１７ｂ内に挿入される。この場合、キー溝１７ａ，１７ｂからキー部材１８が引き抜ける（離脱する）のを防止するために、キー部材１８の少なくとも一端が端板に溶接されることが好ましい。

以上の構成からなる鋼管杭１ａ，１ｂの接続構造によれば、軸方向に接続される鋼管杭１ａ，１ｂの対向する端部に溶接された端板５，６と、その一方の端板５上に周方向に所定の間隔で突設された複数のボルト１０と、もう一方の端板６に設けられ、上記ボルト１０の頭部１１を挿入する挿入穴１２と、鋼管杭１ａ，１ｂ同士を相対的に回動させることにより周方向へのボルト１０の移動を許容しつつボルト１０の頭部１１を端板６の裏面に係合させて端板５，６同士を接続状態とする長穴１３と、上記両端板５，６の対向部に形成されたキー溝１７ａ，１７ｂに挿入されることにより端板５，６同士の相対的回動を阻止するキー部材１８とを備えているため、一方の端板５に突設されたボルト１０の頭部１１を他方の端板６の挿入穴１２に挿入して鋼管杭１ａ，１ｂ同士を相対的に回動することにより接続ロックさせることができ、且つキー溝１７ａ，１７ｂにキー部材１８を挿入するだけで鋼管杭１ａ，１ｂの逆回転時にも上記接続ロック状態を維持することができる。従って、従来の鋼管杭のように鋼管杭の接続の度に必要であった労力と時間を要する溶接作業を必要とすることなく鋼管杭１ａ，１ｂを迅速且つ確実に接続することができ、基礎工事の工期の短縮及びコストの低減が図れる。

この場合、上記ボルト１０をハイテンションボルトとすることにより、鋼管杭１ａ，１ｂの接続強度を更に向上させることができる。また、上記一方の端板５には上記ボルト１０を螺着するネジ孔１５が設けられ、該ネジ孔１５に螺着されたボルト１０には上記端板５の裏側でナット１６が締付けられていることにより、ボルト１０の引き抜け強度を向上させることができる。更に、上記キー部材１８が角ピンであることにより、鋼管杭１ａ，１ｂ相互の逆回転阻止機能及び回転圧入時の回転力伝達機能の増大ないし向上が図れる。また、上下に接続される上記鋼管杭１ａ，１ｂのうち、上部の鋼管杭１ｂの肉厚ｔａが下部の鋼管杭１ａの肉厚ｔａよりも厚く形成されていることにより、岩盤から上方に行くほど水平方向の耐力の増強が図れる。

以上、本発明の実施の形態を図面により詳述してきたが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲での種々の設計変更等が可能である。例えば、上記実施の形態では上下の鋼管杭の肉厚が異なっているが、上下の鋼管杭の肉厚が同じであってもよい。

本発明の実施形態に係る鋼管杭の接続構造を示す概略的縦断面図である。 鋼管杭の一方の接続部の分解断面図である。 鋼管杭の他方の接続部の分解断面図である。 鋼管杭の一方の接続部の平面図である。 鋼管杭の他方の接続部の平面図である。 鋼管杭の使用状態の一例を説明する説明図である。 従来の鋼管杭の接続構造の一例を示す縦断面図である。

符号の説明

１ 鋼管杭
１ａ 下部の鋼管杭
１ｂ 上部の鋼管杭
５，６ 端板
１０ ボルト
１１ ボルトの頭部
１２ 挿入穴
１３ 長穴
１５ ネジ孔
１６ ナット
１７ａ，１７ｂ キー溝
１８ キー部材

Claims (5)

1. 軸方向に接続される鋼管杭の対向する端部に溶接された端板と、その一方の端板上に周方向に所定の間隔で突設された複数のボルトと、もう一方の端板に設けられ、上記ボルトの頭部を挿入する挿入穴と、鋼管杭同士を相対的に回動させることにより周方向へのボルトの移動を許容しつつボルトの頭部を端板の裏面に係合させて端板同士を接続状態とする長穴と、上記両端板の対向部に形成されたキー溝に挿入されることにより端板同士の相対的回動を阻止するキー部材とを備えたことを特徴とする鋼管杭の接続構造。
2. 上記ボルトがハイテンションボルトであることを特徴とする請求項１記載の鋼管杭の接続構造。
3. 上記一方の端板には上記ボルトを螺着するネジ孔が設けられ、該ネジ孔に螺着されたボルトには上記端板の裏側でナットが締付けられていることを特徴とする請求項１記載の鋼管杭の接続構造。
4. 上記キー部材が角ピンからなることを特徴とする請求項１記載の鋼管杭の接続構造。
5. 上下に接続される上記鋼管杭のうち、上部の鋼管杭の肉厚が下部の鋼管杭の肉厚よりも厚く形成されていることを特徴とする請求項１記載の鋼管杭の接続構造。

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