JP2015007338A - 鋼管杭の継手構造 - Google Patents

Abstract

【課題】回転トルクが伝達できるとともに、設計が容易かつ低コスト化が図れる鋼管杭の継手構造を提供すること。【解決手段】第１鋼管杭１０と第２鋼管杭２０とを各々の長手方向に連続するように各々の端部を相互に連結する鋼管杭の継手構造１であって、前記第１鋼管杭１０の端部に周方向に配列されかつ前記長手方向に突出した複数の凸部１１と、前記第２鋼管杭２０の端部に周方向に配列されかつ前記長手方向に切り込まれた複数の凹部２２と、を有し、前記凸部１１が前記凹部２２内に挿入された状態で相互に固定されている。【選択図】図１

Description

本発明は、鋼管杭の継手構造に関し、鋼管杭の端部の連結を施工現場で効率よく行える構造に関する。

従来、鋼管杭の端部どうしを連結する鋼管杭の継手構造としては、各々の端部を施工現場で溶接する溶接継手が一般的であった。
近年、鋼管杭として厚肉材の利用が進むとともに、現場での急速施工の要求に対応するために、溶接に代えて、機械的な結合を利用した継手が導入されている。
このような継手として、一方の鋼管杭単部外周面に雄ねじ部を形成し、他方の杭本体の端部内周面に雌ねじ部を形成し、これらを現場で螺合させて連結するねじ継手構造が多用されている。
しかし、ねじ継手構造による連結を行うためには、ねじ込みを行うために鋼管杭を回転させる必要がある。特に、大径の鋼管杭をねじ継手で連結しようとすると、鋼管杭を保持する架構や回転用の駆動装置が大規模なものとなり、現場施工の簡易化という要請に逆行してしまうという問題がある。

このようなねじ継手構造に対し、近年ではねじ式に代えてより簡単に連結が行える機械式継手構造が開発されている。
例えば、特許文献１の継手構造では、第１の鋼管杭の端部を小径に形成し、第２の鋼管杭の端部に挿入できるようにするとともに、第２の端部の内面に突没可能なキー部材を設置しておき、このキー部材を内向きに進出させて第１の端部の外周の溝内に嵌め込むことにより、第１および第２の鋼管杭の連結を実現している。
また、特許文献２の継手構造では、一対の鋼管杭の端部に奥側が拡がったいわゆるダブテイル形状の溝をそれぞれ複数形成しておき、これらの溝に略Ｘ字状の連結ピースを嵌合させることで、一対の鋼管杭の連結を実現している。

これらの機械式継手構造では、接続する際に鋼管杭を回転させる必要がなく、連結キーあるいは連結ピースを利用することで、現場での連結を確実に、かつ簡易な作業で迅速に行うことができる。
また、これらの機械式継手構造では、連結キーや連結ピースの設置数や配置等を調整することで、鋼管に作用する引抜力（あるいは曲げ荷重により導入される引抜応力）に耐えうるように設計することができる。

特許第３１５８０８１号公報 特開２００３−１０５７５２号公報

近年、鋼管杭の設置にあたって、無排土・無騒音の観点から、鋼管杭の回転工法が注目されており、継手構造には杭打ち時に回転トルクを伝達できることが要望されている。
前述した特許文献１では、キー部材が周方向に連続する形状であるため、トルク伝達には不向きである。
一方、特許文献２では、連結ピースにより回転トルクを十分に伝達することができる。

しかし、特許文献２のような継手構造では、一対の鋼管杭の間の引抜荷重や回転トルクが専ら連結ピースを経由して伝達される。従って、連結ピースには、継手構造全体に作用すると想定される荷重を、当該連結ピース自身の耐力のみで支えることが要求される。
このため、連結ピースには、高強度の鋼材を用いる必要があり、設計的には非常に厳しい部材となる。また、連結ピースが嵌め込まれる鋼管杭側の溝部分も、連結ピースから伝達される荷重に耐えるため、母材の高強度化あるいは厚肉化する等が必要となる。
このように、特許文献２のような連結ピースを介した継手構造においては、設計の困難性とともに、母材選択の関係で高コストになりがちであり、これらの問題の改善が求められていた。

本発明の目的は、回転トルクが伝達できるとともに、設計が容易かつ低コスト化が図れる鋼管杭の継手構造を提供することにある。

本発明は、第１鋼管杭と第２鋼管杭とを各々の長手方向に連続するように各々の端部を相互に連結する鋼管杭の継手構造であって、前記第１鋼管杭の端部に周方向に配列されかつ前記長手方向に突出した複数の凸部と、前記第２鋼管杭の端部に周方向に配列されかつ前記長手方向に切り込まれた複数の凹部と、を有し、前記凸部が前記凹部内に挿入された状態で相互に固定されていることを特徴とする。
このような本発明では、第１鋼管杭および第２鋼管杭に形成された凸部と凹部と入れ子状態に嵌め込んで連結する。これらの凸部は、例えば第１鋼管杭および第２鋼管杭の母材から連続して形成することができる。また、凹部は、例えば第１鋼管杭および第２鋼管杭の母材に形成することができる。なお、これらの凸部および凹部は、前述した母材への形成に限定させず、専用の継手部材として短尺の鋼管に凸部あるいは凹部を形成したものを準備しておき、この継手部材を長尺の鋼管に溶接して本発明の継手を形成してもよい。このように、本発明は鋼管母材への凸部および凹部の加工に限定されるものではない。
本発明では、このような凸部と凹部とを嵌め込んで連結するため、第１鋼管杭および第２鋼管杭の母材どうしを連結させることができる。従って、従来の連結ピースのような別の部材を用いる必要がなく、従来の連結ピースに起因する設計の困難さおよび高強度材料の使用に伴うコスト上昇を回避することができる。

本発明において、前記凹部内には前記凸部が挿入されるとともに、前記凸部と前記凹部との間に隙間が形成され、前記隙間に嵌合部材が嵌め込まれていることが望ましい。
このような本発明では、第１鋼管杭と第２鋼管杭とを連結する際に、先ず凹部内に凸部を挿入したのち、凸部と凹部との間に形成される隙間に嵌合部材を嵌め込む。このため、凸部と凹部との間に隙間があっても、これを嵌合部材で充填することができ、凸部と凹部とを確実に固定することができる。また、連結にあたって凸部と凹部との隙間に余裕をもたせることで、凸部の凹部内への挿入作業を容易に行うことができる。特に、大規模な鋼管杭の連結にあたっては、寸法的な余裕が必須となるため、このような本発明が有効となる。

本発明において、前記凸部は、前記第１鋼管杭の端部に形成された基部と、前記基部に対向する先端部とを有し、前記先端部の幅が前記基部の幅より大きく形成され、前記凹部は、前記第２鋼管杭の端部に形成された開口部と、前記開口部に対向する底部とを有し、前記底部の幅が前記開口部より大きく形成され、前記開口部の幅が前記先端部の幅より大きいことが望ましい。
このような本発明では、第１鋼管杭の端部に形成される凸部において、基部と先端部とを傾斜した側部で結ぶことで、凸部が基部から先端部に向かって幅が広くなるダブテイル形状とされる。また、第２鋼管杭の端部に形成される凹部において、開口部と底部とを傾斜した側部で結ぶことで、凹部が開口部から底部に向かって幅が広くなるダブテイル形状とされる。
ここで、凹部の開口部は凸部の先端部よりも幅が広いため、凸部は開口部から凹部内へと挿入することができる。凹部内に挿入された凸部は、前述した寸法関係から、その側縁に沿って凹部との間に相当の隙間が生じる。この隙間には、前述した嵌合部材を嵌め込まれるから、凸部と凹部との隙間を充填することができる。その結果、それぞれダブテイル形状とされた凸部と凹部とが、嵌合部材と併せてダブテイルジョイントを形成する。
このようなダブテイルジョイント（蟻組あるいは蟻溝嵌合とも呼ばれる）により、第１鋼管杭と第２鋼管杭とは、回転トルクの伝達だけでなく、引抜荷重の伝達までができることになる。

本発明の他の形態では、第１鋼管杭の凸部において、基部と先端部とを長手方向に沿った側部で結び、両側の側部のうち一方に基部と先端部との長さの差に相当する段差を形成することで、基部に対して先端部が幅広いＬ字形状の凸部が形成される。また、第２鋼管杭の凹部において、同様に開口部と底部との間の側部に段差を形成することで、開口部に対して底部が幅広いＬ字形状の凹部が形成される。
このようなＬ字形状の凸部および凹部においては、Ｌ字形状の凹部にＬ字形状の凸部を挿入し、第１鋼管杭と第２鋼管杭とを周方向に回転させることで、凸部と凹部とを係合させて連結することができる。そして、凹部と凸部との間の隙間に嵌合部材を嵌め込むことで、これらの凸部と凹部とは係合状態で固定され、第１鋼管杭と第２鋼管杭との連結が維持される。
このような継手構造によっても、第１鋼管杭と第２鋼管杭とは、回転トルクの伝達だけでなく、引抜荷重の伝達までができることになる。

本発明において、前記第１鋼管杭の端部には前記凹部に相当する形状の切欠きが形成され、前記凸部は前記切欠きの間に突起状に形成されたものであり、前記第２鋼管杭の端部には前記凹部が切欠きにより形成され、前記凹部の間には前記凸部に相当する突起が形成されることが望ましい。
このような本発明では、第１鋼管杭および第２鋼管杭の端部には、それぞれ凹部と凸部が交互に並ぶことになり、切欠きとする凹部の形状を第１鋼管杭側と第２鋼管杭側とで同じとすれば、第１鋼管杭および第２鋼管杭の端部は互いに同じ形状となる。このため、第１鋼管杭および第２鋼管杭は同じものを用いることができ、各々の端部に凹部および凸部を形成する加工も全く同じ操作で行うことができ、製造を効率的に行うことができる。

本発明において、前記第１鋼管杭の外周面が前記凸部まで連続しているとともに、前記凸部は前記第１鋼管杭の厚みより薄く形成され、前記凹部は前記第２鋼管杭の外周面から所定深さで形成され、前記凹部の内側には薄肉部が形成されていることが望ましい。
このような本発明では、凹部の裏側が薄肉部で塞がれているため、挿入時に凸部を薄肉部に沿わせることで凹部内への挿入を円滑に行うことができる。また、嵌合部材を外側から嵌め込む際にも、裏側に薄肉部があるため、嵌合部材が凹部を通り過ぎて第２鋼管杭の内部に脱落する等の不都合を回避することができる。

本発明の第１実施形態を示す斜視図。 前記第１実施形態の要部を示す部分破断した分解斜視図。 前記第１実施形態の要部を示す展開図。 本発明の第２実施形態の要部を示す部分破断した分解斜視図。 本発明の第３実施形態の要部を示す部分破断した分解斜視図。 前記第１〜第３実施形態の変形を示す展開図。 本発明の第４実施形態を示す斜視図。 前記第４実施形態の要部を示す展開図。 本発明の第５実施形態を示す斜視図。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
〔第１実施形態〕
図１において、第１鋼管杭１０および第２鋼管杭２０は、それぞれ断面形状が円形で所定厚みの鉄鋼を母材とする鋼管杭である。
これらの第１鋼管杭１０および第２鋼管杭２０は、各々の中心軸線を同一軸線に合わせたうえ、各々の端部どうしを本発明に基づく継手構造１により連結されている。

図２にも示すように、本実施形態の継手構造１は、第１鋼管杭１０の端部に複数の凸部１１および凹部１２を形成するとともに、第２鋼管杭２０の端部に複数の凸部２１および凹部２２を形成し、これらの凸部１１，２１を対向する凹部１２，２２内に挿入してダブテイルジョイント（蟻組あるいは蟻溝嵌合とも呼ばれる）を形成したものである。

第１鋼管杭１０は、その端部の周縁に複数の凹部１２を切欠き加工により形成し、各凹部１２の間に周方向に配列されかつ第１鋼管杭１０の長手方向に突出した複数の凸部１１を形成したものである。
第２鋼管杭２０は、その端部の周縁に複数の凹部２２を切欠き加工により形成し、各凹部２２の間に周方向に配列されかつ第２鋼管杭２０の長手方向に突出した複数の凸部２１を形成したものである。

本実施形態において、これらの凹部１２，２２は、それぞれ第１鋼管杭１０あるいは第２鋼管杭２０の母材をその厚み方向へ完全に抜けるように切り欠いて形成されている。
また、これらの凹部１２，２２および凸部１１，２１は、それぞれ同じ形状および寸法とされ、同じ加工装置および加工手順により第１鋼管杭１０あるいは第２鋼管杭２０の端部を加工して形成されている。
図３には、第１鋼管杭１０および第２鋼管杭２０の凸部１１，２１および凹部１２，２２の形状および寸法が示されている。

凸部１１は、第１鋼管杭１０の端部に形成された基部１１ｎと、基部１１ｎに対向する先端部１１ｔとを有し、先端部１１ｔの幅Ｗｔが基部１１ｎの幅Ｗｎより大きく（幅Ｗｔ＞幅Ｗｎとなるように）形成されている。
凸部２１は、第２鋼管杭２０の端部に形成された基部２１ｎと、基部２１ｎに対向する先端部２１ｔとを有し、先端部２１ｔの幅Ｗｔおよび基部２１ｎの幅Ｗｎは凸部１１と同様に形成されている。

凸部１１，２１において、先端部１１ｔ，２１ｔの両端と基部１１ｎ，２１ｎの両端とは、それぞれ直線的な側部１１ｓ，２１ｓで連結されている。この際、先端部１１ｔ，２１ｔの幅Ｗｔが基部１１ｎ，２１ｎの幅Ｗｎよりも大きいため、側部１１ｓ，２１ｓはそれぞれ第１鋼管杭１０および第２鋼管杭２０の長手方向に対して左右対称に傾斜した直線となっている。

凹部１２は、第１鋼管杭１０の端部に形成された開口部１２ｏと、開口部１２ｏに対向する底部１２ｂとを有し、底部１２ｂの幅Ｗｂが開口部１２ｏの幅Ｗｏより大きく（幅Ｗｂ＞幅Ｗｏとなるように）形成されている。
凹部２２は、第２鋼管杭２０の端部に形成された開口部２２ｏと、開口部２２ｏに対向する底部２２ｂとを有し、底部２２ｂの幅Ｗｂおよび開口部２２ｏの幅Ｗｏは凹部１２と同様に形成されている。

凹部１２，２２において、底部１２ｂ，２２ｂの両端と開口部１２ｏ，２２ｏの両端とは、それぞれ直線的な側部１２ｓ，２２ｓ（側部１１ｓ，２１ｓと同じ）で連結されている。この際、底部１２ｂ，２２ｂの幅Ｗｂが開口部１２ｏ，２２ｏの幅Ｗｏよりも大きいため、側部１２ｓ，２２ｓはそれぞれ第１鋼管杭１０および第２鋼管杭２０の長手方向に対して左右対称に傾斜した直線となっている。

本実施形態では、図２および図３に示すように、第１鋼管杭１０および第２鋼管杭２０の端部を向かい合わせて配置し、第１鋼管杭１０の凸部１１が第２鋼管杭２０の凹部２２に対向する状態（第２鋼管杭２０の凸部２１が第１鋼管杭１０の凹部１２に対向する状態）とし、互いに長手方向に近接させることで、図１に示すように、凸部１１が凹部２２内に挿入されるとともに凸部２１が凹部１２内に挿入される。
本実施形態において、凹部１２，２２の開口部１２ｏ，２２ｏの幅Ｗｏは、凸部１１，２１の先端部１１ｔ，２１ｔの幅Ｗｔより大きく（幅Ｗｏ＞幅Ｗｔとなるように）形成されている。つまり、本実施形態においては、幅Ｗｂ＞幅Ｗｏ＞幅Ｗｔ＞幅Ｗｎの関係で設定されている。
このため、凸部１１が凹部２２内に挿入され、凸部２１が凹部１２内に挿入される際に、相互に干渉することがない。

図３に示すように、凸部１１を凹部２２内に挿入した際、あるいは凸部２１を凹部１２内に挿入した際には、凸部１１，２１の先端部１１ｔ，２１ｔが凹部１２，２２の底部１２ｂ，２２ｂに当接または僅かな間隔で対向する。ここで、第１鋼管杭１０と第２鋼管杭２０とをその中心軸線まわりに僅かに回転させると、凸部１１，２１が凹部１２，２２内の一方の側に寄せられる。
この状態では、凹部１２，２２内には幅（Ｗｂ―Ｗｔ）の間隔が形成される。この点は、側部１１ｓ，１２ｓ，２１ｓ，２２ｓが全て同じ傾斜の直線状であるため、凹部１２，２２の底部１２ｂ，２２ｂ側でも開口部１２ｏ，２２ｏ側でも均等な間隔である。
この間隔には、図１ないし図３の各図に示すような嵌合部材９が嵌め込まれる。

嵌合部材９は、図２に示すような短冊状の鋼材であり、凹部１２，２２内において凸部１１，２１との間に形成される前述した隙間よりもやや大きな幅を有する。
実際には、前述した隙間は底部１２ｂ，２２ｂに沿った方向に幅（Ｗｂ―Ｗｔ）となるため、側部１２ｓ，２２ｓに沿って傾斜した状態で嵌め込まれる嵌合部材９（図３参照）としては、前述した幅（Ｗｂ―Ｗｔ）より小さい幅であってよい。
なお、嵌合部材９を前述した隙間に嵌め込む際にハンマー等で叩き込む場合には、嵌合部材９の断面形状をテーパ状とし、隙間への挿入が容易になるように配慮等することが望ましい。

第１鋼管杭１０および第２鋼管杭２０は、凸部１１を凹部２２内に挿入し（凸部２１を凹部１２内に挿入し）、さらに各々の隙間に嵌合部材９を嵌め込んだ状態（図１に示す状態）で、第１鋼管杭１０および第２鋼管杭２０の外周から凸部１１、凹部２２および嵌合部材９の接続部分を溶接することで、相互に連結される。
これらの凸部１１，２１、凹部１２，２２および嵌合部材９により継手構造１が構成され、この継手構造１により第１鋼管杭１０と第２鋼管杭２０とは互いの端部が連結されている。

このような本実施形態によれば、以下のような効果がある。
本実施形態では、第１鋼管杭１０および第２鋼管杭２０の端部に形成された凸部１１と凹部２２と、および凸部２１と凹部１２とを、それぞれ入れ子状態に嵌め込むことにより、第１鋼管杭１０および第２鋼管杭２０が互いに連結される。
これらの凹部１２，２２は、第１鋼管杭１０および第２鋼管杭２０の母材に直接切り込んで形成されている。また、凸部１１，２１は、凹部１２，２２の切り込みの間に形成され、第１鋼管杭１０および第２鋼管杭２０の母材から連続したものである。
このように、本実施形態では、凸部１１，２１と凹部１２，２２とを、それぞれ入れ子状に嵌め込んで連結するため、第１鋼管杭１０および第２鋼管杭２０の母材どうしを連結させることができる。従って、従来の連結ピースのような別の部材を用いる必要がなく、従来の連結ピースに起因する設計の困難さおよび高強度材料の使用に伴うコスト上昇を回避することができる。

本実施形態では、凸部１１と凹部２２と、および凸部２１と凹部１２と、という逆向きに２組の凹凸をそれぞれ入れ子状に嵌め込んで連結しており、第１鋼管杭１０および第２鋼管杭２０の母材どうしの連結を一層確実なものとすることができる。
この際、前述したように、凸部１１，２１は、凹部１２，２２の切り込みを形成することで、これらの間に切り残された形で自動的に形成されることになり、加工の省力化が図れる。
さらに、第１鋼管杭１０の端部には、凸部１１と凹部１２が交互に並び、第２鋼管杭２０の端部には、凸部２１と凹部２２が交互に並ぶことになり、切欠きとする凹部１２，２２の形状を第１鋼管杭１０と第２鋼管杭２０とで同じとすれば、第１鋼管杭１０および第２鋼管杭２０の端部は互いに同じ形状とすることができる。
このため、第１鋼管杭１０および第２鋼管杭２０としては、それぞれ両端に凸部（凸部１１，２１と同じ）および凹部（凹部１２，２２と同じ）が形成された同じ鋼管杭を利用することができ、製造を一元化できるとともに資材管理等の面でも簡素化が図れる。

本実施形態においては、凹部１２，２２内に凸部１１，２１を挿入したうえで、凸部１１，２１と凹部１２，２２との間に嵌合部材９が嵌め込んで隙間を埋めるようにした。
このため、凸部１１，２１と凹部１２，２２との間に、予め余裕をもって隙間を形成しておくことができ、凹部１２，２２内に凸部１１，２１を挿入する操作を容易にすることができる。
また、本実施形態では凸部１１，２１と凹部１２，２２とでダブテイルジョイントを形成するが、このような嵌合部材９を用いることで、嵌め込み前の状態では凸部１１，２１と凹部１２，２２との間に隙間を確保できるため、凸部１１，２１を凹部１２，２２内に挿入することが可能となる。そして、凸部１１，２１を凹部１２，２２内に挿入した後、嵌合部材９で隙間を埋めることで、所期のダブテイルジョイントを完成させることができる。

本実施形態において、凸部１１，２１は、基部１１ｎ，２１ｎの幅Ｗｎより先端部１１ｔ，２１ｔの幅Ｗｔが大きく、基部１１ｎ，２１ｎ側から先端部１１ｔ，２１ｔ側へと直線的で傾斜した側部１１ｓ，２１ｓにより徐々に幅広となるダブテイル形状とした。また、凹部１２，２２は、開口部１２ｏ，２２ｏの幅Ｗｏより底部１２ｂ，２２ｂの幅Ｗｂが大きく、開口部１２ｏ，２２ｏ側から底部１２ｂ，２２ｂ側へと直線的で傾斜した側部１２ｓ，２２ｓにより徐々に幅広となるダブテイル形状とした。そして、これらのダブテイル形状とされた凸部１１，２１と凹部１２，２２とを入れ子状に配置したうえ、隙間に嵌合部材９を嵌め込んでダブテイルジョイントを形成した。このようなダブテイルジョイントにより、第１鋼管杭１０と第２鋼管杭２０とは、回転トルクの伝達だけでなく、引抜荷重の伝達までを行うことができる。

この際、凸部１１，２１および凹部１２，２２のダブテイル形状に拘わらず、凹部１２，２２の開口部１２ｏ，２２ｏの幅Ｗｏを凸部１１，２１の先端部１１ｔ、２１ｔの幅Ｗｔよりも広くしたため、凸部１１，２１を開口部１２ｏ，２２ｏから凹部１２，２２内へと第１鋼管杭１０および第２鋼管杭２０の長手方向に沿って挿入することができる。
なお、前述したように、本実施形態では、凹部１２，２２内に挿入された凸部１１，２１と凹部１２，２２との間には隙間が生じるが、この隙間には嵌合部材９が嵌め込まれ、この隙間が嵌合部材９で充填されることで、前述したダブテイルジョイントを形成することができる。

〔第２実施形態〕
前述した第１実施形態では、第１鋼管杭１０および第２鋼管杭２０の端部に凹部１２，２２に相当する形状の切欠きが形成され、凸部１１，２１は凹部１２，２２の切欠きの間に突起状に形成されたものとした。そして、第１鋼管杭１０および第２鋼管杭２０の凹部１２，２２および凸部１１，２１は、それぞれ第１鋼管杭１０および第２鋼管杭２０の母材の全厚みにわたって形成されていた。つまり、凹部１２，２２および凸部１１，２１は、第１鋼管杭１０および第２鋼管杭２０の母材を、その表面側から裏面側へかけて、その厚み方向に貫通しており、各々の深さが母材の厚さと同じとされていた。
これに対し、図４に示す本実施形態では、第２鋼管杭２０の凹部２２内に薄肉部２３が形成され、第１鋼管杭１０の凸部１１と重ね合わせられるようになっている。

第１鋼管杭１０の凸部１１は、その表面が第１鋼管杭１０の外周面から連続した一連の外周面とされている。ただし、凸部１１の厚みは、第１鋼管杭１０の母材の厚みの半分とされ、従って凸部１１は第１鋼管杭１０の外周面から母材の厚みの半分までの深さに形成されている。
第１鋼管杭１０の凹部１２は、前述した第１実施形態と同様であるが、両側に位置する凸部１１の厚みが第１鋼管杭１０の母材の厚みの半分であるため、見かけ上の凹部１２の厚みも第１鋼管杭１０の母材の厚みの半分となる。

第２鋼管杭２０の凹部２２は、第２鋼管杭２０の外周面から所定深さ（本実施形態では第２鋼管杭２０の母材の厚みの半分）で形成され、凹部２２の内側には薄肉部２３が形成されている。
従って、薄肉部２３の厚みも第２鋼管杭２０の母材の厚みの半分となり、薄肉部２３は第２鋼管杭２０の内周面から外側へ母材の厚みの半分までの領域に形成される。
第２鋼管杭２０の凸部２１は、前述した第１実施形態と同様であるが、両側に位置する凹部２２の厚みが第２鋼管杭２０の母材の厚みの半分であるため、見かけ上の凸部２１の厚みも第２鋼管杭２０の母材の厚みの半分となる。

なお、凸部１１，２１および凹部１２，２２の形状および寸法（図３に示す開口部１２ｏ，２２ｏの幅Ｗｏ、先端部１１ｔ、２１ｔの幅Ｗｔ、基部１１ｎ、２１ｎの幅Ｗｂ、底部１２ｂ、２２ｂの幅Ｗｂ）は、前述した第１実施形態と同じである。
また、本実施形態でも、前述した第１実施形態と同様な嵌合部材９を用いる。ただし嵌合部材９の厚みは、凹部２２の深さと同じく第２鋼管杭２０の母材の厚みの半分とされている。

このような本実施形態において、第１鋼管杭１０と第２鋼管杭２０とを連結する際には、凹部１２，２２内に凸部１１，２１を挿入し、嵌合部材９を嵌め込み、各々の境界部分を溶接する。
これにより第１鋼管杭１０と第２鋼管杭２０との連結を行うことができ、本実施形態によっても前述した第１実施形態と同様な効果が得られる。
さらに、本実施形態では、凹部２２の裏側が薄肉部２３で塞がれているため、挿入時に凸部１１を薄肉部２３に沿わせて送り込むことで、凹部２２内への挿入を円滑に行うことができる。
また、嵌合部材９を外側から嵌め込む際にも、裏側に薄肉部２３があるため、嵌合部材９が凹部２２を通り過ぎて第２鋼管杭２０の内部に脱落する等の不都合を回避することができる。

なお、本実施形態では、凹部１２（薄肉部２３なし）と凹部２２（薄肉部２３あり）が異なるため、第１鋼管杭１０および第２鋼管杭２０の端部が同じ形状とはならない。このため、前述した第１実施形態のような端部加工の共用化はできない。
しかし、同じ鋼管杭の一端を第１鋼管杭１０（薄肉部２３なし）のように形成し、他端を第２鋼管杭２０（薄肉部２３あり）のように形成すれば、同じ鋼管杭を順次連結してゆくことができ、製造する鋼管杭を１種類だけにして共通化することができる。

〔第３実施形態〕
前記実施形態では、薄肉部は、凹部内だけだった。
前記第２実施形態では、第１鋼管杭１０および第２鋼管杭２０の端部に凸部１１，２１および凹部１２，２２を形成するとともに、第２鋼管杭２０の凹部２２内に薄肉部２３を形成し、第１鋼管杭１０の凸部１１と重ね合わせられるようにしていた。
これに対し、図５に示す本実施形態では、薄肉部２３が凹部２２内だけではなく、凹部２２の開口部２２ｏを超えて延長され、隣接する凸部２１の先端部２１ｔより先に薄肉の円筒部２４が形成されている。

円筒部２４は、第２鋼管杭２０の端部に周方向へ連続した円筒状に形成されており、裏側は第２鋼管杭２０の内周面と連続しているとともに、薄肉部２３と同じ厚みとされ、その表面は薄肉部２３の表裏に連続している。
一方、第１鋼管杭１０の端部の内周面には、周方向へ連続した段差部１４が形成されている。
段差部１４は、第１鋼管杭１０の内周面から外周向きに凹んだ段差とされており、この段差の深さは円筒部２４の厚みと同じとされている。従って、この段差部１４の外側に残された第１鋼管杭１０の厚さは本来の母材の厚さの半分とされている。
なお、第１鋼管杭１０の凸部１１は、前述した第２実施形態と同様に、薄肉部２３を有する凹部２２に挿入されるべく第１鋼管杭１０の本来の母材の厚さの半分とされており、段差部１４の内周面から凸部１１の内周面までは連続した円筒面とされている。
段差部１４は、第１鋼管杭１０の長手方向の寸法が、円筒部２４の長手方向寸法（先端部２１ｔからの突き出し長さ）と同じまたは大きく形成されている。

このような本実施形態においては、第１鋼管杭１０と第２鋼管杭２０とを互いに連結させる際には、先ず、円筒部２４が第１鋼管杭１０の凸部１１の内側に挿入され、段差部１４内へと徐々に挿入される。これに伴って、凸部１１が凹部２２内に挿入され、凸部２１が凹部１２内に挿入される。この際、凸部１１は、円筒部２４の表面に沿ってガイドされた後、薄肉部２３の表面に沿ってガイドされ、凹部２２内へと挿入される。
凸部１１，２１が凹部１２，２２内に挿入されたら、嵌合部材９を嵌め込み、各々の境界部分を溶接することで、第１鋼管杭１０と第２鋼管杭２０との連結が行われる。

本実施形態では、前述した第１実施形態および第２実施形態と同様な効果が得られる。
さらに、本実施形態では、薄肉部２３に連続する円筒部２４により、凸部１１のガイドをさらに円滑に行うことができる。
また、円筒部２４と段差部１４とが周方向に嵌合することで、第１鋼管杭１０と第２鋼管杭２０との連結をさらに確実にすることができる。

〔第１〜第３実施形態の変形〕
前述した第１〜第３実施形態では、それぞれ第１鋼管杭１０および第２鋼管杭２０の端部に、凸部１１，２１および凹部１２，２２を交互に形成し、これらを入れ子状に挿入して連結した。つまり、例えば第１実施形態における図３のように、第１鋼管杭１０の端部の辺縁を基準とし、この辺縁から凹部１２に相当する切り込みを入れることで凹部１２および凸部１１を形成し、この辺縁を凸部１１の先端部１１ｔとするとともに、凹部１２の開口部１２ｏとしていた。

これに対し、図６に示すように、第１鋼管杭１０の端部の辺縁を基準とし、この辺縁に切り込みを入れて凹部１２を形成し、鋼板片を溶接等して凸部１１を突起状に形成してもよい。同様に、第２鋼管杭２０の端部の辺縁を基準とし、この辺縁に切り込みを入れて凹部２２を形成し、鋼板片を溶接等して凸部２１を突起状に形成してもよい。
前述した第１〜第３実施形態においては、このような凸部１１，２１および凹部１２，２２を用いてもよく、それぞれ同様の効果を得ることができる。

〔第４実施形態〕
前述した第１〜第３実施形態では、第１鋼管杭１０および第２鋼管杭２０の端部にそれぞれダブテイル形状の凸部１１，２１および凹部１２，２２を形成し、嵌合部材９を嵌め込んでダブテイルジョイント式の継手構造１を形成することにより、第１鋼管杭１０と第２鋼管杭２０とが、回転トルクの伝達だけでなく、引抜荷重の伝達までを行うことができるようにした。
これに対し、図７に示す本実施形態では、第１鋼管杭１０および第２鋼管杭２０の端部に、それぞれ段差を有する略Ｌ字形状の凸部１５，２５および凹部１６，２６を形成し、嵌合部材９を嵌め込んで各々の段差を係合させることで継手構造２を形成することにより、回転トルクの伝達だけでなく、引抜荷重の伝達までを行えるようにする。

図８には、第１鋼管杭１０および第２鋼管杭２０の凸部１５，２５および凹部１６，２６の形状および寸法が示されている、

凸部１５は、第１鋼管杭１０の端部に形成された基部１５ｎと、基部１５ｎに対向する先端部１５ｔとを有し、先端部１５ｔの幅Ｗｔが基部１５ｎの幅Ｗｎより大きく（幅Ｗｔ＞幅Ｗｎとなるように）形成されている。
凸部２５は、第２鋼管杭２０の端部に形成された基部２５ｎと、基部２５ｎに対向する先端部２５ｔとを有し、先端部２５ｔの幅Ｗｔおよび基部２５ｎの幅Ｗｎは凸部１１と同様に形成されている。

凸部１５，２５において、先端部１５ｔ，２５ｔの両端と基部１５ｎ，２５ｎの両端とは、それぞれ側部１５ｓ，２５ｓで連結されている。側部１５ｓ，２５ｓのうち、一方は第１鋼管杭１０および第２鋼管杭２０の長手方向に沿った直線状とされているが、他方は同長手方向に沿いかつ途中に段差１５ｐ，２５ｐを有する。この段差１５ｐ、２５ｐは、先端部１１ｔ，２１ｔの幅Ｗｔと基部１１ｎ，２１ｎの幅Ｗｎとの差に等しい幅に設定されている。

凹部１６は、第１鋼管杭１０の端部に形成された開口部１６ｏと、開口部１６ｏに対向する底部１６ｂとを有し、底部１６ｂの幅Ｗｂが開口部１６ｏの幅Ｗｏより大きく（幅Ｗｂ＞幅Ｗｏとなるように）形成されている。
凹部２６は、第２鋼管杭２０の端部に形成された開口部２６ｏと、開口部２６ｏに対向する底部２６ｂとを有し、底部２６ｂの幅Ｗｂおよび開口部２６ｏの幅Ｗｏは凹部１６と同様に形成されている。

凹部１６，２６において、底部１６ｂ，２６ｂの両端と開口部１６ｏ，２６ｏの両端とは、それぞれ側部１６ｓ，２６ｓ（側部１５ｓ，２５ｓと同じ）で連結されている。側部１６ｓ，２６ｓのうち、一方は第１鋼管杭１０および第２鋼管杭２０の長手方向に沿った直線状とされているが、他方は同長手方向に沿いかつ途中に段差１６ｐ，２６ｐを有し、この段差１６ｐ、２６ｐは、底部１６ｂ，２６ｂの幅Ｗｂと開口部１６ｏ，２６ｏの幅Ｗｏとの差に等しい幅に設定されている。

本実施形態においても、前述した第１実施形態と同様に、凹部１６，２６の開口部１６ｏ，２６ｏの幅Ｗｏは、凸部１５，２５の先端部１５ｔ，２５ｔの幅Ｗｔより大きく（幅Ｗｏ＞幅Ｗｔとなるように）形成されている。
つまり、本実施形態においては、幅Ｗｂ＞幅Ｗｏ＞幅Ｗｔ＞幅Ｗｎの関係で設定されている。
このため、凸部１５が凹部２６内に挿入され、凸部２５が凹部１６内に挿入される際に、相互に干渉することがない。

本実施形態においても、凸部１５を凹部２６内に挿入した際、あるいは凸部２５を凹部１６内に挿入した際には、凸部１５，２５の先端部１５ｔ，２５ｔが凹部１６，２６の底部１６ｂ，２６ｂに当接または僅かな間隔で対向する。ここで、第１鋼管杭１０と第２鋼管杭２０とをその中心軸線まわりに僅かに回転させると、凸部１５，２５が凹部１６，２６内の一方の側に寄せられる。
この際、回転させる方向を、凸部１５，２５および凹部１６，２６の段差１５ｐ，２５ｐ，１６ｐ，２６ｐが互いに近接する方向とすることで、段差１５ｐと段差２６ｐと、および段差２５ｐと段差１６ｐとが互いに係合し、凹部１６，２６内には幅（Ｗｂ―Ｗｔ）の間隔が形成される。
この間隔には、前述した第１実施形態と同様に、嵌合部材９が嵌め込まれる。

第１鋼管杭１０および第２鋼管杭２０は、凸部１５を凹部２６内に挿入し（凸部２５を凹部１６内に挿入し）、さらに各々の隙間に嵌合部材９が嵌め込んだ状態（図７に示す状態）で、第１鋼管杭１０および第２鋼管杭２０の外周から凸部１５、凹部２６および嵌合部材９の接続部分を溶接することで、相互に連結される。
これらの凸部１５，２５、凹部１６，２６および嵌合部材９により継手構造２が構成され、この継手構造２により第１鋼管杭１０と第２鋼管杭２０とは互いの端部が連結される。

このような本実施形態では、第１鋼管杭１０および第２鋼管杭２０の凸部１５，２５において、基部１５ｎ，２５ｎと先端部１５ｔ，２５ｔとを長手方向に沿った側部１５ｓ，２５ｓで結び、両側の側部のうち一方に基部と先端部との長さの差（Ｗｔ−Ｗｎ）に相当する段差１５ｐ，２５ｐを形成することで、基部１５ｎ，２５ｎに対して先端部１５ｔ，２５ｔが幅広いＬ字形状の凸部１５，２５が形成される。
また、第１鋼管杭１０および第２鋼管杭２０の凹部１６，２６において、同様に開口部１６ｏ，２６ｏと底部１６ｂ，２６ｂとの間の側部１６ｓ，２６ｓに段差１６ｐ，２６ｐを形成することで、開口部１６ｏ，２６ｏに対して底部１６ｂ，２６ｂが幅広いＬ字形状の凹部１６，２６が形成される。

そして、このようなＬ字形状の凸部１５，２５および凹部１６，２６においては、Ｌ字形状の凹部１６，２６にＬ字形状の凸部１５，２５を挿入し、第１鋼管杭１０と第２鋼管杭２０とを周方向に回転させることで、凸部１５，２５と凹部１６，２６とを係合させて連結することができる。
そして、凸部１５，２５と凹部１６，２６との間の隙間に嵌合部材９を嵌め込むことで、これらの凸部１５，２５と凹部１６，２６とは係合状態で固定され、第１鋼管杭１０と第２鋼管杭２０との連結が維持される。
このような継手構造２によっても、第１鋼管杭１０と第２鋼管杭２０とは、回転トルクの伝達だけでなく、引抜荷重の伝達までができることになる。
このような本実施形態によっても、前述した第１実施形態と同様な効果を得ることができる。

〔第５実施形態〕
前述した第１〜第３実施形態では、ダブテイル形状の凸部１１，２１および凹部１２，２２を形成し、ダブテイルジョイント式の継手構造１を形成した。また、前述した第４実施形態では、段差で係合可能な凸部１５，２５および凹部１６，２６を形成し、段差係合式の継手構造２を形成した。これらの継手構造１，２は、それぞれ第１鋼管杭１０と第２鋼管杭２０とが、回転トルクの伝達だけでなく、引抜荷重の伝達までを行うことができるものであった。
これに対し、図９に示す本実施形態では、第１鋼管杭１０および第２鋼管杭２０の端部に、それぞれ矩形状の凸部１７，２７および凹部１８，２８を形成し、嵌合部材９を嵌め込んで継手構造３を形成する。

第１鋼管杭１０の端部には、その辺縁から凹部１８が矩形状に切り込まれ、各々の間に矩形状の凸部１７が突起状に形成されている。
第２鋼管杭２０の端部には、その辺縁から凹部２８が矩形状に切り込まれ、各々の間に矩形状の凸部２７が突起状に形成されている。
凸部１７，２７の幅は、第１鋼管杭１０および第２鋼管杭２０の長手方向の全長にわたって所定の幅とされている。
凹部１８，２８の幅は、第１鋼管杭１０および第２鋼管杭２０の長手方向の全長にわたって所定の幅とされ、この幅は前述した凸部１７，２７の幅より大きく設定されている。
従って、凹部１８，２８に凸部１７，２７を挿入した際には、凹部１８，２８内には隙間が形成されるが、この隙間には嵌合部材９が嵌め込まれる。

このような本実施形態によれば、第１鋼管杭１０および第２鋼管杭２０は、その母材どうしが、凸部１７，２７および凹部１８，２８により直接的に周方向へ係合するため、第１鋼管杭１０と第２鋼管杭２０との間で回転トルクの伝達に十分な継手構造３とすることができる。

一方、継手構造３は、第１〜第３実施形態のようなダブテイルジョイントがなく、また第４実施形態のような段差係合もないため、引抜荷重の伝達までを行うには十分な強度が得られない可能性がある。
しかし、凸部１７，２７および凹部１８，２８を嵌合部材９とともに溶接することで、第１鋼管杭１０および第２鋼管杭２０の母材どうしを直接溶接して連結しており、従来の連結ピースを用いた場合よりは引抜荷重の伝達の点で有効である。

〔変形例〕
なお、本発明は前述した各実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形等は本発明に含まれるものである。
例えば、嵌合部材９は、本発明に必須ではなく、回転トルクの伝達において、多少の隙間分の初期回転が許容される場合には、嵌合部材９がなくてもよい。その場合、各実施形態において嵌合部材９分の空隙が存在することになるが、例えば第１鋼管杭１０が回転トルクを受けた場合、始めに第２鋼管杭２０に対して嵌合部材９分の空隙だけ回転を行った後、凹部１１，１５…に凸部１２，１６…が互いに接触し、この状態では回転トルクを十分に伝達することが可能となる。

また、嵌合部材９分の空隙については、例えば凸部１１と凹部１２との幅の差が小さい場合（凹部１２内に凸部１１を挿入した際の隙間が小さい場合）には、溶接時の肉盛りを大きくする等で埋めるようにしてもよい。 ただし、例えば凸部１１を凹部１２内に挿入する際の作業性を考慮すると、各々の間に余裕をもたせつつ、嵌め込んだ状態では空隙がないことが望ましく、前述した各実施形態で述べたとおり、嵌合部材９で埋めることが望ましい。

前述した各実施形態では、嵌合部材９として短冊状の鋼板を用い、単純に凸部１１と凹部１２との隙間等に嵌め込むようにしたが、嵌合部材９と凸部１１および凹部１２の側部
とにそれぞれ凹凸形状を形成し、これらを互いに係合させて第１鋼管杭１０および第２鋼管杭２０の長手方向の移動を規制してもよく、第１鋼管杭１０と第２鋼管杭２０との間の引抜荷重の伝達性能を高めることができる。

１，２，３…継手構造
１０…第１鋼管杭
１１，１５，１７，２１，２５，２７…凸部
１１ｎ，１５ｎ，２１ｎ，２５ｎ…基部
１１ｓ，１５ｓ，２１ｓ，２５ｓ…側部
１１ｔ，１５ｔ，２１ｔ，２５ｔ…先端部
１２，１６，１８，２２，２６，２８…凹部
１２ｂ，１６ｂ，２２ｂ，２６ｂ…底部
１２ｏ，１６ｏ，２２ｏ，２６ｏ…開口部
１２ｓ，１６ｓ，２２ｓ，２６ｓ…側部
１４…段差部
１５ｐ，１６ｐ，２５ｐ，２６ｐ…段差
２０…第２鋼管杭
２３…薄肉部
２４…円筒部
９…嵌合部材
Ｗｂ…底部の幅
Ｗｎ…基部の幅
Ｗｏ…開口部の幅
Ｗｔ…先端部の幅

Claims (5)

1. 第１鋼管杭と第２鋼管杭とを各々の長手方向に連続するように各々の端部を相互に連結する鋼管杭の継手構造であって、
   前記第１鋼管杭の端部に周方向に配列されかつ前記長手方向に突出した複数の凸部と、前記第２鋼管杭の端部に周方向に配列されかつ前記長手方向に切り込まれた複数の凹部と、を有し、
   前記凸部が前記凹部内に挿入された状態で相互に固定されていることを特徴とする鋼管杭の継手構造。
2. 請求項１に記載の鋼管杭の継手構造において、
   前記凹部内には前記凸部が挿入されるとともに、前記凸部と前記凹部との間に隙間が形成され、前記隙間に嵌合部材が嵌め込まれていることを特徴とする鋼管杭の継手構造。
3. 請求項２に記載の鋼管杭の継手構造において、
   前記凸部は、前記第１鋼管杭の端部に形成された基部と、前記基部に対向する先端部とを有し、前記先端部の幅が前記基部の幅より大きく形成され、
   前記凹部は、前記第２鋼管杭の端部に形成された開口部と、前記開口部に対向する底部とを有し、前記底部の幅が前記開口部より大きく形成され、
   前記開口部の幅が前記先端部の幅より大きいことを特徴とする鋼管杭の継手構造。
4. 請求項１から請求項３の何れかに記載の鋼管杭の継手構造において、
   前記第１鋼管杭の端部には前記凹部に相当する形状の切欠きが形成され、前記凸部は前記切欠きの間に突起状に形成されたものであり、
   前記第２鋼管杭の端部には前記凹部が切欠きにより形成され、前記凹部の間には前記凸部に相当する突起が形成されることを特徴とする鋼管杭の継手構造。
5. 請求項１から請求項４の何れかに記載の鋼管杭の継手構造において、
   前記第１鋼管杭の外周面が前記凸部まで連続しているとともに、前記凸部は前記第１鋼管杭の厚みより薄く形成され、
   前記凹部は前記第２鋼管杭の外周面から所定深さで形成され、前記凹部の内側には薄肉部が形成されていることを特徴とする鋼管杭の継手構造。