JP2013112953A - Steel pipe pile connection structure - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は施工時間の短縮が可能で、かつ溶接作業が困難な場所で鋼管杭同士を接続する鋼管杭の接続構造に関し、特にねじ込み式鋼管杭の接続構造に好適なものに関する。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to a steel pipe pile connection structure that connects steel pipe piles at a place where the construction time can be shortened and a welding operation is difficult, and particularly relates to a connection structure for a screw-in type steel pipe pile.
軟弱地盤で支持層が深い場所において大きな支持力を確保しようとする場合、支持層まで貫入した杭基礎を用いることが多い。杭体としてはコンクリート杭や鋼管などが用いられるが、輸送や施工上の制約から1本の杭あたり15m程度の長さが限度であり、それ以上まで深く施工する場合には杭同士を杭軸方向に接合する必要がある。 When it is intended to secure a large bearing capacity in a place where the support layer is deep on soft ground, a pile foundation that penetrates to the support layer is often used. Concrete piles and steel pipes are used as pile bodies, but the length of about 15m per pile is the limit due to restrictions on transportation and construction. It is necessary to join in the direction.
鋼管杭同士を接合する場合、接合部外周を溶接することが多いが、その場合、杭の施工現場での溶接作業が必要となるため溶接工の確保、溶接時間によるコストアップ、溶接部の品質管理が問題となることがある。また、メタンガスなど可燃性ガスが発生する工事現場では溶接は禁止される。そのため溶接を行わずに鋼管杭同士を接続する様々な機械式継手が開発されている。 When steel pipe piles are joined together, the outer periphery of the joint is often welded, but in that case, welding work at the construction site of the pile is required, so securing the welder, increasing costs due to welding time, quality of the welded part Management can be a problem. Welding is prohibited at construction sites where flammable gas such as methane gas is generated. Therefore, various mechanical joints that connect steel pipe piles without welding have been developed.
例えば、特許文献1は鋼管端部に鋼管径より大径の円板を取り付け、杭周囲からはみ出るフランジ部分をボルト結合し、更に、フランジと嵌合する断面がコの字の外嵌リングの締付により鋼管同士を結合する構造を提案している。
For example,
特許文献2は鋼管端部のフランジ同士を付きあわせた後、フランジ同士の突き合わせ部をその外周側からテーパ面で内接する内リングと外リングで締め付けて、上下杭の芯合わせ、及び係合を容易に行う接合構造を提案している。
In
特許文献3は接続する鋼管端部の夫々に、キー機構で結合して一体となる円筒を雄または雌円筒に分けて取り付け、先端側の嵌合面に円弧板状突起からなるキー部材を設けた雄円筒を、雌円筒に挿入後鋼管を回動させて前記キー部材を雌円筒のキー溝形成部に挿入させて接続する接合構造を提案している。 In Patent Document 3, a cylinder united with a key mechanism is attached to each end of a steel pipe to be connected, divided into male and female cylinders, and a key member made of an arcuate plate-like protrusion is provided on the fitting surface on the tip side. A joint structure is proposed in which a male cylinder is inserted into a female cylinder and then the steel pipe is rotated to insert the key member into a key groove forming portion of the female cylinder and connect it.
杭の継手に要求される機械的な性能は、軸圧縮力、引張力、曲げ、せん断を十分に伝達することであるが、基礎用杭の施工法として回転貫入工法を用いる場合、地上部においてねじ込み式鋼管杭(回転貫入杭と言う場合がある。)の端部に回転トルクをかけるため、継手には、杭長方向を接続する他に、当該回転トルクを十分に伝達する機能が要求される。 The mechanical performance required for pile joints is to transmit the axial compression force, tensile force, bending and shear sufficiently, but when using the rotary penetration method as the construction method of foundation pile, In order to apply rotational torque to the end of a screw-type steel pipe pile (sometimes referred to as rotary penetration pile), the joint is required to have a function of sufficiently transmitting the rotational torque in addition to connecting the pile length direction. The
特許文献4は、回転押圧式に打設する鋼管杭の継手構造に関し、接合部において上下の鋼管の端部間に隙間を設け、当該接合部を覆うスリーブの外側から円周方向等間隔にボルトを隙間内に挿入し、上下の鋼管に亘る長さを有する支持ブロックに前記ボルトを螺着させて前記支持ブロックとスリーブを締結して上下の鋼管を接続することが記載されている。 Patent document 4 relates to a joint structure of a steel pipe pile that is driven in a rotary press manner. A gap is provided between the ends of upper and lower steel pipes at a joint, and bolts are arranged at equal intervals in the circumferential direction from the outside of a sleeve that covers the joint. Is inserted into a gap, and the bolt is screwed to a support block having a length extending over the upper and lower steel pipes, and the support block and the sleeve are fastened to connect the upper and lower steel pipes.
しかしながら、特許文献1、特許文献2記載の方法では継手を介して回転トルクを十分に伝達することができないため、過大なトルクの作用する回転貫入鋼管杭に用いることはできない。更に、特許文献1記載の方法においてフランジ継手はフランジ部が杭径よりも大きくなるため貫入時の抵抗となり、施工性が悪くなる。またフランジ部がフリクションカットの役割を果すので、杭の周面摩擦力が低下し、供用時の支持力が低下する問題がある。特許文献3記載の継手は嵌合部の構造が複雑で、継手部の加工コストが大きくなる。
However, the methods described in
特許文献4の方法では順方向の回転に対してはトルクを伝達するが、逆方向の回転(引きぬき方向)に対してはトルクを伝達するのに十分な継手性能ではなく、逆回転による引抜きを考慮した回転貫入に対して適した継手とは言えない。 In the method of Patent Document 4, torque is transmitted for forward rotation, but the joint performance is not sufficient to transmit torque for reverse rotation (pulling direction), and pulling out by reverse rotation is performed. It cannot be said that the joint is suitable for rotational penetration considering the above.
そこで、本発明は上記問題点を解決した鋼管杭継手を提供することを目的とする。 Then, an object of this invention is to provide the steel pipe pile joint which solved the said problem.
上記課題は以下の手段で達成可能である。
1.上下鋼管杭の接続端部に設けたフランジ同士をボルト結合する鋼管杭の接続構造であって、前記上下鋼管杭の接続端部の夫々には同一寸法形状となる略レ型の切欠き部が一方向に連続して複数設けられ、前記上下鋼管杭の接続端部に設けたフランジは前記複数の切欠き部の長片に取り付けられた板状部材よりなることを特徴とする鋼管杭の接続構造。
2.前記板状部材は、円板を前記接続端部における略レ型の切欠き部の数で分割した形状で、複数の略レ型の切欠き部の長辺に、板状部材で上下鋼管杭の外周側となる外縁が上下鋼管杭の接続構造の径方向において、略円形の一部となるように取り付けられていることを特徴とする1記載の鋼管杭の接続構造。
3.前記円板が、管内土が通過できる中心部を有する環状の円板であることを特徴とする2記載の鋼管杭の接続構造。
4.上下鋼管杭の接続端部に設けたフランジ同士をボルト結合する鋼管杭の接続構造であって、前記上下鋼管杭の接続端部の夫々は互いに噛み合う螺旋状で、前記上下鋼管杭の接続端部に設けたフランジは前記螺旋状の接続端部に沿って取り付けられた板状部材よりなることを特徴とする鋼管杭の接続構造。
5.上下鋼管杭の径が異なることを特徴とする1乃至4の何れか一つに記載の鋼管杭の接続構造。
6.上下鋼管杭の接続端部に設けたフランジ同士を沈頭構造でボルト結合することを特徴とする1乃至5の何れか一つに記載の鋼管杭の接続構造。
The above problem can be achieved by the following means.
1. A steel pipe pile connection structure in which flanges provided at connection ends of upper and lower steel pipe piles are bolted to each other, and each of the connection ends of the upper and lower steel pipe piles has a substantially notched portion having the same size and shape. A steel pipe pile connection characterized in that a plurality of flanges provided continuously in one direction and provided at the connection end of the upper and lower steel pipe piles are composed of plate-like members attached to long pieces of the plurality of notch portions. Construction.
2. The plate-like member has a shape obtained by dividing a disk by the number of substantially notch-shaped notches at the connection end, and the upper and lower steel pipe piles are formed by plate-like members on the long sides of the plurality of notch-like notches. 2. The steel pipe pile connection structure according to
3. 3. The steel pipe pile connection structure according to
4). It is a steel pipe pile connection structure that bolts flanges provided at the connection ends of the upper and lower steel pipe piles, and each of the connection end parts of the upper and lower steel pipe piles is in mesh with each other, and the connection end of the upper and lower steel pipe piles The steel pipe pile connection structure according to
5. The steel pipe pile connection structure according to any one of 1 to 4, wherein the diameters of the upper and lower steel pipe piles are different.
6). The steel pipe pile connection structure according to any one of 1 to 5, wherein flanges provided at connection end portions of the upper and lower steel pipe piles are bolted together in a sinking structure.
本発明によれば以下の効果が得られ、産業上極めて有用である。
1.フランジ部が傾斜しているので、施工時には回転貫入杭の回転翼のように周辺地盤をらせん状に切り進み、推進力を発生させる。
2.回転貫入杭の回転翼の切進みピッチと傾斜したフランジの切り進みピッチを同じとすれば回転貫入時にフランジ部への抵抗が小さくなり、施工性への影響も小さい。
3.また、地盤を押し分けるのではなく切り進むため、周辺地盤との付着切れは少なく、周面摩擦も十分に確保できる。
4.さらに基礎杭としての供用時、地震などで支持力の発揮が必要な際にはフランジ部が抵抗して鉛直荷重を周面地盤に伝達するため、大きな支持力を確保することができる。
According to the present invention, the following effects can be obtained, which are extremely useful industrially.
1. Since the flange part is inclined, the surrounding ground is cut into a spiral like a rotary blade of a rotary intrusion pile during construction, and a propulsive force is generated.
2. If the cutting pitch of the rotating blades of the rotary penetration pile is the same as the pitching pitch of the inclined flange, the resistance to the flange portion at the time of rotary penetration is reduced, and the effect on workability is also small.
3. Further, since the ground is cut instead of being pushed apart, there is little breakage of adhesion with the surrounding ground, and sufficient circumferential friction can be ensured.
4). Furthermore, when the bearing pile is used, when the bearing capacity needs to be demonstrated due to an earthquake or the like, the flange portion resists and transmits the vertical load to the peripheral ground, so that a large bearing capacity can be secured.
本発明に係る鋼管杭の接続構造は、フランジ部を杭軸に対して斜めに構成することを特徴とする。以下、図面を用いて本発明を詳細に説明する。 The steel pipe pile connection structure according to the present invention is characterized in that the flange portion is formed obliquely with respect to the pile axis. Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
図1は本発明の一実施例に係る鋼管杭の接続構造における鋼管杭1の端部の形状を示し、同一寸法形状となる略レ型の切欠き部が一方向に連続して2つ設けられている場合、図2は略レ型の切欠き部が一方向に連続して4つ設けられている場合を示す。
FIG. 1 shows the shape of an end portion of a
図示した鋼管杭1の端部において切欠き部は短辺4a(4b、4c、4d)は杭軸方向、長辺3a(3b、3c、3d)は杭軸方向に対して斜めに加工されている。
In the end portion of the
本発明に係る鋼管杭の接続構造では、フランジ部を、杭軸方向に対して斜めに加工されている切欠き部の長片に板状部材を溶接などで取り付けて構成する。板状部材の形状は、鋼管杭を地中にねじ込む際の抵抗が少ない形状であれば良く特に規定しない。 In the steel pipe pile connection structure according to the present invention, the flange portion is configured by attaching a plate-like member to the long piece of the notch portion that is processed obliquely with respect to the pile axis direction by welding or the like. The shape of the plate-like member is not particularly limited as long as it has a shape with low resistance when the steel pipe pile is screwed into the ground.
鋼管杭の端部における切欠き部の数で円板を分割した形状とすると鋼管杭を地中にねじ込む際の抵抗が少なくなり好ましい。図4(a)に接続端部における略レ型の切欠き部が2つの場合(図1の鋼管の場合)に、フランジとして用いる半円状の板状部材5a、5bを示す。板状部材5a,5bにはフランジ同士をボルト結合するためのボルト孔8a,8bを複数設ける。
A shape obtained by dividing the disk by the number of notches at the end of the steel pipe pile is preferable because resistance when screwing the steel pipe pile into the ground is reduced. FIG. 4 (a) shows semicircular plate-
図は板状部材5a、5bを略レ型の切欠き部の長辺(図示しない)に取り付けた状態を示し、板状部材5a、5bは杭軸方向で交差している。
The figure shows a state in which the plate-
図4(b)に接続端部における略レ型の切欠き部が4つの場合(図2の鋼管の場合)に、フランジとして用いる扇状の板状部材5c、5d、5e、5fを示す。板状部材5c、5d、5e、5fにはフランジ同士をボルト結合するためのボルト孔8c、8d、8e、8fを複数設ける。
FIG. 4B shows fan-like plate-
図は板状部材5c、5d、5e、5fを略レ型の切欠き部の長辺(図示しない)に取り付けた状態を示し、板状部材5c、5d、5e、5fは杭軸方向で交差している。
杭先端が開放されている場合には、施工時に鋼管内に土砂が入り込むが、施工性を向上させるため管内土が継手部を通過できるようにする場合は、板状部材5a、5bに分割する円板を管内土が通過できる中心部を有する環状の円板とする(図3)。
The figure shows a state in which the plate-
When the pile tip is opened, earth and sand enter the steel pipe at the time of construction, but in order to improve the workability, the pipe soil can be divided into plate-
板状部材を鋼管杭端部の切欠き部の長辺に取り付ける場合は、取り付けられた複数の板状部材の外側(鋼管杭の外周側となる外縁)を結ぶ仮想線が上下鋼管杭の接続構造の径方向において、略円形を描くように取り付ける。個々の板状部材の外縁は、上記略円形の一部となる。 When a plate-like member is attached to the long side of the notch at the end of the steel pipe pile, a virtual line connecting the outside of the attached plate-like members (the outer edge on the outer periphery side of the steel pipe pile) is connected to the upper and lower steel pipe piles. It is attached so as to draw a substantially circular shape in the radial direction of the structure. The outer edge of each plate-like member is a part of the substantially circular shape.
図5〜7に本発明に係る鋼管杭の接続構造を構成する手順を上下鋼管杭の径が異なる拡頭継手の場合について示す。まず、ボルト孔8a,8bを有する半円状の板状部材5a、5bを上述した方法で鋼管杭1の鋼管端部の切欠き部の長辺に取り付ける(図5)。
The procedure which comprises the connection structure of the steel pipe pile concerning this invention to FIGS. 5-7 is shown about the case of the head-expansion joint from which the diameter of an upper and lower steel pipe pile differs. First, the semicircular plate-
上下鋼管杭の径が異なる場合、半円状の板状部材5a、5bを切欠き部に取り付けると、段差部(切欠き部の短辺側)に杭径差に応じた開口部ができるので、フランジを強固に接着するには開口部に閉塞板7を取り付け、板状部材5a、5bを鋼管杭内側で結合することが好ましい。但し、上下鋼管杭をボルト結合で接続する段階では切欠き部の噛み合せが重要となるので、閉塞板7が悪影響を及ぼす場合には取り付けない。
If the diameters of the upper and lower steel pipe piles are different, attaching semi-circular plate-
次に、フランジとして半円状の板状部材5a、5bを取り付けた鋼管杭1を上の鋼管杭とし、同様の方法で、半円状の板状部材6a、6bを取り付けた鋼管杭2を下の鋼管杭として、夫々の杭端部に加工された切欠き部が噛み合うように対向配置後(図6)、半円状の、板状部材5a、5bと板状部材6a、6bを重ね合わせてフランジ部とし、ボルト9でボルト結合する(図7)。図10に、図6に示した対向配置した上下の鋼管杭の側面図を、図11に、図7に示したフランジをボルト結合した上下の鋼管杭の側面図を示す。
Next, the
本発明に係る鋼管杭の接続構造では、フランジ部を構成する板状部材がプロペラ状に、杭軸方向に対して斜めで、互いに交差するように杭端部に取り付けられるので鋼管杭を地中にねじ込んだ場合、フランジ部が周面地盤を切り進む推進力を作用させる翼としての役割を果す。 In the steel pipe pile connection structure according to the present invention, the plate-like members constituting the flange portion are attached to the pile end portions so as to cross each other in a propeller shape, oblique to the pile axis direction. When it is screwed into the flange, it plays a role as a wing that causes a propulsion force that the flange portion cuts through the peripheral ground.
図9は上下鋼管杭のうち、下方となる鋼管杭2がねじ込み式鋼管杭の場合を示し、ねじ込み式鋼管杭2の回転翼10a,10bの回転ピッチと切欠き部に取り付けた板状部材5a,5bの回転ピッチが同じとなるように、切欠き部の形状を選定すると、鋼管杭2のねじ込み貫入がスムーズとなり好ましい。杭の途中に推進用の翼を別途設けてもよい。
FIG. 9 shows a case in which the lower
拡頭継手の場合、フランジ部で切欠き部の杭軸方向の短辺が段差部となるので、鋼管杭が周面地盤で支持される。そのため、順回転方向(フランジ部を右ねじとなるように構成した場合の時計方向でねじ込み貫入方向)に回転トルクを負荷させても杭軸が鉛直方向から傾かず、鋼管杭を地中にねじ込む回転駆動装置からの回転トルクが鋼管杭に良好に伝達される。 In the case of a head-expansion joint, the short side in the pile axis direction of the notch portion at the flange portion becomes a stepped portion, so that the steel pipe pile is supported by the peripheral ground. Therefore, the pile axis does not tilt from the vertical direction even when a rotational torque is applied in the forward rotation direction (clockwise penetration direction when the flange is configured to be a right-hand thread), and the steel pipe pile is screwed into the ground. The rotational torque from the rotary drive device is transmitted well to the steel pipe pile.
なお、フランジをボルト結合する際に用いるボルト9の本数、呼び径、締め付け力は上下鋼管杭の接続部に作用する軸引張力、せん断、曲げ、回転トルクに対して十分な強度を有するように選定する。例えばφ600×t12(mm)の鋼管杭同士を接合する場合、M18のボルトを両方のフランジに等間隔で6本ずつ、計12本を締め付けることで接合すると良い。フランジの面には摩擦力を増大させるような加工を施すのも良い。
The number, nominal diameter, and tightening force of the
フランジ部は回転貫入時に回転翼として作用するので、フランジ部のボルト孔8は座ぐり孔とし、ボルト9の頭部のナット10を埋め込む構造(沈頭構造)とすると、フランジ周辺の土砂の流動がスムーズとなり好ましい(図12)。
Since the flange portion acts as a rotor blade during rotation penetration, if the
以上の説明は、上下の鋼管杭端部に切欠き部を複数設ける場合について行ったが、杭端部を螺旋状としても良い。但し、杭端部の螺旋は上下の鋼管杭端部を接続した場合、上下の鋼管杭の杭軸が直線となるように設ける。図8に上方の鋼管杭1と下方の鋼管杭2の端部を螺旋状とし、それぞれの端部に螺旋状の板状部材5、6を取り付けた接続構造を示す。
下方の鋼管杭2がねじ込み式鋼管杭の場合、鋼管端部の螺旋のピッチとねじ込み式鋼管杭のピッチを同じとすると、ねじ込み貫入がスムーズで望ましい。
Although the above description was given about the case where a plurality of notch parts were provided in the upper and lower steel pipe pile end parts, the pile end parts may be spiral. However, when the upper and lower steel pipe pile ends are connected, the pile end spirals are provided so that the pile axes of the upper and lower steel pipe piles are straight. FIG. 8 shows a connection structure in which the ends of the upper
When the lower
尚、本発明に係る鋼管杭の接続構造は、回転杭のみならず、中堀杭やプレボーリング杭などにも適用できる。 In addition, the connection structure of the steel pipe pile which concerns on this invention is applicable not only to a rotation pile but to a Nakabori pile, a pre-boring pile, etc.
1 鋼管杭(上方)
2 鋼管杭(下方)
3a、3b、3c、3d 長辺
4a、4b、4c、4d 短辺
5、5a、5b 板状部材(上方)
6、6a、6b 板状部材(下方)
7 閉塞板
8、8a,8b ボルト孔
9 ボルト
10 ナット
10a,10b 回転翼
1 Steel pipe pile (upper)
2 Steel pipe pile (downward)
3a, 3b, 3c, 3d
6, 6a, 6b Plate member (downward)
7 Blocking
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