JP2009030348A - 回転圧入杭の接続部材 - Google Patents

Abstract

【課題】
回転圧入時における正逆方向の回転に対しても十分な強度を有していて杭同士の接続を長期間に亘って安定的に維持することができ、しかも接続部材が杭の外周に突出しないように構成して、小径の杭の接続に用いた場合でも安定した杭の耐力を維持できる接続部材を提供する。
【解決手段】
雌雄のジョイント３、２と、抜け止めピース４とよりなり、前記雄ジョイントの下部小径部５に設けた係合突起６と、前記雌ジョイントの内周面に形成した第一縦溝部１２、横溝部１３、第二縦溝部１４とを係合可能に備え、第二縦溝部と前記横溝部の交差部分において雌ジョイントの内外を連通する窓１５から挿入される抜け止めピースにより、前記第二溝部内における前記雄ジョイントの係合突起の上下方向の動きを規制するように構成した。
【選択図】 図１

Description

本発明は、建築物や土木構造物の基礎を支持する回転圧入杭を、杭の圧入方向に複数本接続する際に用いる接続部材に関する。

従来、建築物や土木構造物の基礎を支持する回転圧入杭は、杭を回転させながら杭頭に荷重を掛けて地中に圧入することにより、杭の外周面と、同杭の外周面と接触する地中の土砂との間で生じる摩擦を増大させ、この摩擦で杭を支持させ、建築物等の荷重によって杭が地中へ沈み込むのを阻止している。

そして、建築物や土木構造物の基礎を支持する回転圧入杭を軟弱な地盤や支持地盤が深い位置にある場所に圧入する場合は、この圧入方向に対し杭を順次複数本接続しながら回転圧入し、杭を充分に支持できる地耐力が大なる値の支持層（支持地盤）まで、あるいは周囲の地盤との間に十分な支持摩擦力が得られるまで圧入している。

杭どうしの接続手段としては、杭が鋼管杭である場合、溶接による接続が最もプリミティブな手段であるが、現場での溶接は天候に左右され、しかも熟練技術者による溶接が不可欠であるため、現場での溶接を行わなくて済むよう、予め杭の上下両端部に装着した雄雌一対からなる接続部材（例えば、特許文献１参照）を用いて接続する手法が広がってきている。

上記接続部材としては、確実な接続強度を安定して得られること、接続作業が容易で熟練技術が不要であることが要求されるのは言うまでもないことであり、上述した従来技術はこのような要求をクリアするものである。

しかしながら、回転圧入により打設される杭には各種の径のものがあり、例えば一般住宅の基礎を支持するのに使用される例えば外径が１１４．３ｍｍあるいは１３９．８ｍｍ程度（ビル等の基礎を支持する場合の杭の外径、例えば２６７ｍｍに対し約半分）の小径の杭では、杭に対して接続部材の径が格段に大なるものとなって外側に突出し、この突出部分が回転圧入の際の圧入抵抗となったり、杭まわりに地盤の十分に圧密されない部分が形成されたり、という不具合が生じやすく、回転圧入の作業の円滑な進行を妨げたり、圧入作業の管理が十分でない場合に圧入後における支持力の安定性が十分に得られないおそれがあるという懸念を払拭できない。

また回転圧入の際には、杭の打設方向に瓦礫、石等の障害物があった場合は杭を正逆回転させて障害物を排除しているので、正方向すなわち杭を圧入する回転方向に対して接続強度を維持できるだけでなく、逆方向の回転に対しても接続強度やその信頼性を十分に担保できるものでなければならない。

特開２０００−１９９２２５号公報（第１〜５頁、図１〜８）

本発明は、前記接続部材に有する簡単な構造ながら杭を確実かつ容易に接続でき、また工場において予め接続部材を杭の両端部にそれぞれ装着しておくことができて現場での煩雑な溶接作業が不要であるというメリットを損なうことなく、杭の回転圧入時における正逆方向の回転に対しても十分な強度を有していて杭同士の接続を長期間に亘って安定的に維持することができ、しかも接続部材が杭の外周に突出しないように構成して、小径の杭の接続に用いた場合でも、地中に回転圧入した杭および接続部材の全部における外周面と地中の土砂との間に安定した摩擦を生じさせることができる回転圧入杭の接続部材を提供できるようにした。

上述した課題を解決するために、本発明に係る回転圧入杭の接続部材は、建築物等の基礎を支持する回転圧入杭を、杭の圧入方向に複数本接続する際に用いる接続部材であって、杭の圧入方向に対し杭の下端部への装着部を上端部に有する雄ジョイントと、杭の上端部への装着部を下端部に有し、前記雄ジョイントと係合する雌ジョイントとを備え、前記雄ジョイントは、杭への装着部の下方に小径部を有し、この小径部の外周面に半径方向に突出する係合突起を有し、また前記雌ジョイントは、内周面に前記雄ジョイントの係合突起を上端から杭の軸方向にガイドする第一縦溝部と、同第一縦溝部に続いて杭の円周方向にガイドする横溝部と、同横溝部に続いて杭の軸方向にガイドする第二縦溝部と、この第二縦溝部と前記横溝部の交差部分において雌ジョイントの内外を連通する窓とを備え、前記雌雄のジョイントと、これら雌雄のジョイントを係合せしめた状態で前記窓を通して嵌入され、第二溝部内における前記雄ジョイントの係合突起の上下方向の動きを規制する抜け止めピースとで構成したものとしてある。

また、前記雌ジョイントの外径を、接続しようとする回転圧入杭の外径と等しくなるように構成したものとしてある。

さらに前記抜け止めピースを貫通する通孔と、この抜け止めピースを雌ジョイントの前記窓に嵌入すると上記通孔と連通する通孔を雄ジョイントにも設け、これら通孔に固定用のピンを挿入して抜け止めピースの脱落を防止できるようにした構成のものとしてある。

また、前記雌ジョイントにおける筒部に形成される横溝部に、第一縦溝部の下端部から第二縦溝部の上端部に向かって上り傾斜を付したものとしてある。

さらに前記雄ジョイントの小径部を、下方に向かって小径となるテーパー状に形成した構成のものとしてある。

本発明の回転圧入杭の接続部材によれば、雄ジョイントの係合突起を雌ジョイントの第一縦溝部に挿入して回動することで、係合突起が横溝部に案内され、その後第二縦溝部に入り込むので、雄ジョイントの係合突起を簡単に、かつ確実に雌ジョイントの適正な係合位置にセットすることができる。

したがって、この状態で既に杭の回転方向、打設方向（軸方向下向き）に対して係合突起と第二縦溝部との係合は維持され、杭が正逆方向に回転させられても雌雄のジョイント間はしっかりと接続状態が保たれる。

そして、雌ジョイントに形成した窓から、第二縦溝部においてこの第二縦溝部に入り込んだ係合突起の上部に抜け止めピースを嵌入させることにより、杭の軸方向上向きすなわち杭を引き抜く方向に対しても接続状態が堅固に維持され、しかも抜け止めピースには杭の回転方向の応力が掛からず、ピースの破損や脱落による接続強度の低下のおそれも格段に低減することができ、信頼性の高い接続部材とすることができる。

また、雄ジョイントの係合突起は下部の小径部に形成してあるので、杭同士を接続した際に、杭の外周面と接続部材の外周面とがほぼ面一になるよう接続部材の本体厚を小にすることができ、したがって、一般住宅の基礎を支持する径が細い杭の接続に用いた場合も、地中に回転圧入した杭および接続部材の全部における外周面と地中の土砂との間に安定した摩擦を生じさせることができ、しかも地盤の途中に硬い層や瓦礫などの障害があっても、接続部材が引っ掛かって杭の圧入を妨げるおそれがまずなく、効率のよい杭の打設を行うことができる。

さらに、雄ジョイントの小径部を下細りのテーパー状に形成したものでは、雌雄のジョイントの接続をより容易に行うことができ、特に小径の杭の接続に好適に使用することができる。

以下、本発明の回転圧入杭の接続部材を添付図面に基づいて説明する。
接続部材１は、図１に示すように、杭の下端に接続される雄ジョイント２と、杭の上端に接続される雌ジョイント３と、雌ジョイント３の窓１５に嵌入する抜け止めピース４で構成されている。

雄ジョイント２には、下部小径部５の外周に半径方向に突出する断面矩形状の係合突起６を備え、後述の抜け止めピース４の通孔１９に挿通されるアンカーピン２０が通過するピン通孔７と、回転圧入杭すなわち鋼管からなる杭の端部開口に嵌合する装着部たる嵌合小径部８を有している。この嵌合小径部８は杭が鋼管杭である場合にその内部に嵌入するように構成されている。

なお、上記小径部５は下方に向かって径が小となる下細りのテーパー状に構成してあって、雌雄のジョイント３、２の係合をより容易とするように構成してあるが、ストレートな円柱状のものとする場合もある。

本実施例では、前記係合突起６をそれぞれが１８０度異なる２箇所に、かつ２段に設けてあるが、装着する杭の直径等によって係合突起６をそれぞれが１２０度異なる３箇所また３箇所以上に設ける場合や、１段または３段以上設ける場合もあり、このような場合は、後で説明している雌ジョイント３における係合突起６をガイドする係合溝（第一縦溝部、横溝部、第二縦溝部）と抜け止めピース４を嵌入する窓１５の位置や数も適宜対応させる。

また、係合突起６は、雄ジョイント２の鋳型成形時に同時形成して小径部５と一体に形成しているので、特に係合突起６における基部の強度を充分に得ることができる。

前記雌ジョイント３には、前記雄ジョイント２の係合突起６を所定の係合部位（第二縦溝部１４内の下寄り）までガイドする円筒状のジョイント本体１０の内周面１１に設けた係合溝（第一縦溝部１２、横溝部１３、第二縦溝部１４）と、抜け止めピース４を嵌入するジョイント本体１０の外周面から第二縦溝部１４内に連通する通孔である窓１５と、杭の端部開口に接続される嵌合小径部１６を有しており、この嵌合小径部は杭が鋼管杭である場合にはその内部に嵌入できるように形成されている。

そして抜け止めピース４には、前記雌ジョイント３の窓１５への嵌合方向と同じ方向に貫通する通孔１９と、同通孔１９に挿通して抜け止めピース４を雌ジョイント３の窓１５から抜け落ちないようにするためのアンカーピン２０を有している。

また、接続部材１における雄ジョイント２と雌ジョイント３は、図２に示すように、杭の圧入方向に対し、上側杭本体２３の下端開口部（図示は省略）に雄ジョイント２を、また杭本体２３の上端開口部（図示は省略）に雌ジョイント３をそれぞれ溶接（溶接部２４）により強固に接続している。なお、図中の符号９は溶接代を構成するための傾斜部を示す。

溶接の際は、雄ジョイント２の小径部５と雌ジョイント３のジョイント本体１０における嵌合小径部８、１６（図１を参照）を、杭本体２３における上下端部の開口にそれぞれ嵌合させて位置決めしている。この溶接は、回転圧入を行う現場ではなく、予め工場内の安定した環境下において十分な接続強度が得られるようにして行う。

そして杭同士を接続するには、接続する側の杭に装着している雄ジョイント２を接続される側の杭に装着している雌ジョイント３の開口１８内に挿入して回動させることで、図４に示すように、雄ジョイント２の係合突起６が雌ジョイント３の第一縦溝部１２に入り込み（図４（ａ））、かつ第一縦溝部１２を下方へ進み（図４（ｂ））、次いで、雄ジョイント２を装着している杭を回転圧入方向に回転させると係合突起６が第一縦溝部１２に続く横溝部１３を進行するとともに（図４（ｃ））、横溝部１３を通過して同横溝部１３に続く第二縦溝部１４に進行し（図４（ｄ））、同第二縦溝部１４の下端にセットされる（図４（ｅ））。

また、雄ジョイント２の係合突起６を第二縦溝部１４にセットしたら（図４（ｅ））、雌ジョイント３の窓１５に抜け止めピース４を嵌入するとともに、抜け止めピース４の通孔１９にアンカーピン２０を打ちこんで、抜け止めピース４が雌ジョイント３の窓１５から抜け落ちないようにする。

図５は、雌ジョイント３の窓１５に嵌入した抜け止めピース４の通孔１９にアンカーピン２０を打ちこんだ状態を示していて、アンカーピン２０は、本体を抜け止めピース４の通孔１９と雌ジョイント３のジョイント本体１０におけるピン通孔７に挿通した状態でコーン２１が打ち込まれ、このコーン２１の打込みによって脚部２２が外方に開きアンカーピン２０が固定されて、抜け止めピース４が雌ジョイント３の窓１５内に固定される。

以上のことから、雄ジョイント２における係合突起６の下端、左側、右側の３方各部が、雌ジョイント３における第二縦溝部１４の下端、左側、右側の３方各部により囲まれてこれら３方向への動きが規制されるとともに、雄ジョイント２における係合突起６の上端部が、雌ジョイント３の窓１５に嵌入されて第二縦溝部１４の前記係合突起６の上方に突出する抜け止めピース４により上方向への動きが規制されるので、雄ジョイント２は雌ジョイント３に対し杭の円周方向へ回動することもなく、また杭の軸方向へ抜けることもない。

したがって、雄ジョイント２における係合突起６の下端、左側、右側の３方各部に生じる杭の圧入に関わる非常に大なる力、すなわち回転圧入方向への杭の回転、障害物対処のために行う杭の逆回転、回転圧入の際に掛ける鉛直下向きの杭への荷重を、雄ジョイント２と同じ強度を有する素材で形成している雌ジョイント３における第二縦溝部１４の下端、左側、右側の３方各部がしっかりと受けるので、杭の回転圧入に関わる非常に大なる３方の力を安定して受けることができる。

かくすることにより、雌ジョイント３のジョイント本体１０の部材厚を小にできるので、杭同士を接続した際に、杭（杭本体２３）の外周面と接続部材１（雄ジョイント２、雌ジョイント３）の外周面とがほぼ面一になるよう接続部材１の径を構成することができる。

上述した実施例においては係合突起６を断面矩形状のいわゆるブロック状に構成してあるが、図６に示されるように断面円形状のものとする場合もあり、かくすると係合突起の係合溝１２ａ、１３ａ、１４ａ内における移動をよりスムースにすることができる。

また、前記横溝部１３を、図６に示す横溝部１３ａのように、第一縦溝部１２ａの下端部から第二縦溝部１４ａ上端部に向かって上り傾斜にする場合もある。

このように、横溝部１３ａを第一縦溝部１２ａの下端部から第二縦溝部１４ａ上端部に向かう上り傾斜にすることで、第二縦溝部１４ａにセットした雄ジョイント２の係合突起６ａを固定する雌ジョイント３の窓１５ａに嵌入した抜け止めピース４ａが万が一脱落した場合でも、係合突起６が第二縦溝部１４ａから横溝部１３ａに移動し難くでき、したがって抜け止めピース４ａが脱落した際に生じる接続部における杭のぐら付きや外れを小にできる。

また、断面矩形状の前記係合突起６を、図６に示すように、断面円形状の係合突起６ａにした場合は、第二縦溝部１４ａの下端形状を、係合突起６ａの下部形状に倣う形状にしたり、前記抜け止めピース４を、図７に示す抜け止めピース４ａのように、係合突起６ａの上部形状に倣う形状にする場合もある。

図８は、杭を本発明に掛かる接続部材１により複数本接続しながら地表２５から地中２６に向けて回転圧入した状態を示していて、図８から分かるように、接続部材１（雄ジョイント２、雌ジョイント３）の外周面と杭（杭本体２３）の外周面とがほぼ面一になるので、地中２６に回転圧入された複数本の杭（杭本体２３）および接続部材１（雄ジョイント２、雌ジョイント３）の外周面は地中２６の土砂と接触し、これにより、地中２６に回転圧入した杭（杭本体２３）および接続部材１（雄ジョイント２、雌ジョイント３）の外周面と地中の土砂との間に安定した摩擦が生じる。

また、実施例では示していないが、杭が地中２６に有する硬い層を通過する場合でも、杭（杭本体２３）と接続部材１（雄ジョイント２、雌ジョイント３）の外周面とがほぼ面一なので、杭が、この硬い層に有する土砂や石に引っ掛かることなく地中２６の硬い層を通過できる。

実施例における図８中の符号２３ａは、杭（杭本体２３）先端に配設している掘削刃である。

本発明に係る回転圧入杭の接続部材における構成を示す斜視図。 接続部材を溶接した状態の回転圧入杭における上下端部を示す斜視図。 接続部材を回転圧入杭の上下端部に嵌合した溶接前の状態を示す斜視図。 係合突起と各係合溝との係合過程を示す図。 接続部材の縦断面図。 係合突起と係合溝における他の形態例を示す図。 抜け止めピースの他の形態例を示す図。 本発明に係る接続部材で接続した回転圧入杭の使用状態を示す図。

符号の説明

１ 接続部材
２ 雄ジョイント
３ 雌ジョイント
４ 抜け止めピース
４ａ 抜け止めピース
５ 小径部
６ 係合突起
６ａ 係合突起
７ ピン通孔
８ 嵌合小径部
９ 傾斜部
１０ ジョイント本体
１１ 内周面
１２ 第一縦溝部
１２ａ 第一縦溝部
１３ 横溝部
１３ａ 横溝部
１４ 第二縦溝部
１４ａ 第二縦溝部
１５ 窓
１５ａ 窓
１６ 嵌合小径部
１７ 溶接部位
１８ 開口
１９ 通孔
２０ アンカーピン
２１ コーン
２２ 脚部
２３ 杭本体
２３ａ 掘削刃
２４ 溶接部
２５ 地表
２６ 地中

Claims (5)

1. 建築物等の基礎を支持する回転圧入杭を、杭の圧入方向に複数本接続する際に用いる接続部材であって、杭の圧入方向に対し杭の下端部への装着部を上端部に有する雄ジョイントと、杭の上端部への装着部を下端部に有し、前記雄ジョイントと係合する雌ジョイントとを備え、前記雄ジョイントは、杭への装着部の下方に小径部を有し、この小径部の外周面に半径方向に突出する係合突起を有し、また前記雌ジョイントは、内周面に前記雄ジョイントの係合突起を上端から杭の軸方向にガイドする第一縦溝部と、同第一縦溝部に続いて杭の円周方向にガイドする横溝部と、同横溝部に続いて杭の軸方向にガイドする第二縦溝部と、この第二縦溝部と前記横溝部の交差部分において雌ジョイントの内外を連通する窓とを備え、前記雌雄のジョイントと、これら雌雄のジョイントを係合せしめた状態で前記窓を通して嵌入され、第二溝部内における前記雄ジョイントの係合突起の上下方向の動きを規制する抜け止めピースとで構成してなる回転圧入杭の接続部材。
2. 前記雌ジョイントの外径を、接続しようとする回転圧入杭の外径と等しくなるように構成してなる請求項１に記載の回転圧入杭の接続部材。
3. 前記抜け止めピースを貫通する通孔と、この抜け止めピースを雌ジョイントの前記窓に嵌入すると上記通孔と連通する通孔を雄ジョイントにも設け、これら通孔に固定用のピンを挿入して抜け止めピースの脱落を防止できるようにしてなる請求項１に記載の回転圧入杭の接続部材。
4. 前記雌ジョイントにおける筒部に形成される横溝部に、第一縦溝部の下端部から第二縦溝部の上端部に向かって上り傾斜を付してなる請求項１に記載の回転圧入杭の接続部材。
5. 前記雄ジョイントの小径部を、下方に向かって小径となるテーパー状に形成してなる請求項１に記載の回転圧入杭の接続部材。

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