JP2017218746A - 螺旋状杭の構成部材 - Google Patents

Abstract

【課題】本願は、螺旋状杭と他の接合体とを容易に接合可能な接合技術を提供する。【解決手段】本願で開示する螺旋状杭の構成部材は、螺旋状杭を形成する螺旋体と、螺旋体の両端部または一端部付近を減肉してなる被接合部４とを備え、被接合部４は、螺旋体の端部に接合する他の構成部材の被接合部４または他の接合体が有する螺旋体の螺旋面と重なる螺旋状の減肉面を有する。【選択図】図３

Description

本発明は、螺旋状杭を形成する構成部材に関する。

土木や建築の分野では、構造物を支える基礎の構築が行われる。構造物を支える基礎としては、例えば、現場でコンクリートを打設して構築するものや、既製の杭を地盤に貫入して構築するものがある。コンクリートを打設する場合、掘削残土が発生し、コンクリートを打設した後の養生に時間を要するため、施工を開始してから供用開始に至るまでに時間がかかる。そこで、近年では、掘削残土の抑制や、施工時間の短縮、早期の供用開始が可能な杭が多用され、各種の改良を施したものが提案されている（例えば、特許文献１−２を参照）。

特許第５４３７９４４号公報 特開２０１３−２５６７５９号公報

構造物を支える杭は、適正な支持力を発揮することが求められる。杭の支持力を向上する方策としては、例えば、杭の長尺化が考えられる。杭を長尺化すれば、大規模な構造物を支える支持力を得ることが可能である。しかし、杭の長さは、杭を輸送する輸送手段の都合や、その他各種の要因によって制限される場合がある。そこで、例えば、鋼管杭を使う現場では、杭同士を溶接したり、鋼管を繋ぐ継手を使って杭同士を連結したりする試みも行われているが、前者の溶接作業は天候や溶接技術者の技能に左右されたり、溶接技術者の不足という問題もある。また、後者の継手は螺旋状杭に適用できないという問題があった。

そこで、本願は、螺旋状杭を他の接合体と容易に接合可能とする螺旋状杭の構成部材を提供する。

上記課題を解決するため、本発明は、螺旋状杭を形成する螺旋体に、端部付近を減肉してなる螺旋状の減肉面を有する被接合部を設けることにした。

詳細には、本発明は、それぞれを接合することによって螺旋状杭を形成する螺旋状杭の構成部材であって、螺旋状杭を形成する螺旋体と、螺旋状杭を形成する螺旋体の両端部または一端付近を減肉してなる被接合部とを備え、当該被接合部は、構成部材に接合する他の構成部材の被接合部または他の接合体が有する螺旋体の螺旋面が重なる螺旋状の減肉面を有する。

このような螺旋状杭の構成部材であれば、当該構成部材が有する螺旋状の減肉面が、当該構成部材と接合される他の構成部材の被接合部あるいは他の接合体が有する螺旋体の螺旋面に重ねることができる。よって、例えば、螺旋体の端部にある僅かな大きさの端面同士を接合する際に採用せざるを得ない溶接や、螺旋体の接合には適用が困難な鋼管用の継手を用いなくても、当該構成部材が有する減肉面と他の構成部材の被接合部または他の接合体が有する螺旋面との重なり部分における密着により、接合強度を容易に確保すること
ができる。

なお、被接合部は、螺旋体の端部付近の肉厚を半分に減肉してなる部位であってもよい。また、他の構成部材または他の接合体が有する螺旋体は、螺旋状杭を形成する螺旋体と同じ肉厚を有し、被接合部の減肉面は、他の構成部材または他の接合体が有する螺旋体の端部付近を減肉してなる接合部が有する螺旋状の減肉面が重なる螺旋状の面を形成するものであってもよい。被接合部がこのように構成されていれば、上端から下端まで肉厚が急変する箇所の無い螺旋体からなる螺旋状杭を形成することができ、接合部が地盤に貫入する際にも押圧力の急増を抑制することができる。

また、被接合部は、他の構成部材または他の接合体の端面が突き合わされる突合面を更に有するものであってもよい。被接合部がこのように構成されていれば、貫入の際に突合面を介して押圧力を伝え、貫入を推進することができる。

また、螺旋体は、螺旋状杭の中心線に直交する断面の形状が、中心線を挟んで対称の螺旋体であり、被接合部は、減肉面を形成する部分の螺旋体を、中心線に沿って分断するスリットを更に有するものであってもよい。このように構成される螺旋状杭の構成部材であれば、減肉面が杭の貫入方向に沿った中心線を挟んで点対称に形成されていても、各被接合部の減肉面同士が互いに重なり合うように被接合部同士を接合することができる。

また、上記螺旋状杭を形成する螺旋体は、端部付近に厚肉部を有しており、上記被接合部は、厚肉部の一部を減肉してなる部位であってもよい。このように構成される螺旋状杭の構成部材であれば、他の接合体が有する螺旋体の端部付近が減肉されていなくても当該他の接合体に接合可能である。

また、本発明は、螺旋状杭用の構成部材として捉えることもできる。すなわち、本発明は、螺旋状杭に支持される構造物と螺旋状杭との連結部分を形成する連結部と、連結部の下部から地中方向へ向けて延設される螺旋状の被接合部であって、螺旋状杭の少なくとも一部を形成する他の構成部材または他の接合体が有する螺旋体の螺旋面と重なる螺旋状の面を有する被接合部と、を備える螺旋状杭用の構成部材であってもよい。

上記の螺旋状杭の構成部材であれば、螺旋状杭と他の構成部材または他の接合体とを容易に接合可能である。

図１は、実施形態に係る螺旋状杭の構成部材を示した図である。 図２は、被接合部を示した図である。 図３は、被接合部同士の接合方法を示した図である。 図４は、各構成部材によって形成される一本の螺旋状杭を示した図である。 図５は、被接合部の第１変形例を示した図である。 図６は、第１変形例に係る被接合部同士の接合方法を示した図である。 図７は、被接合部の第２変形例を示した図である。 図８は、第２変形例に係る被接合部の接合方法を示した図である。

以下、本願発明の実施形態について説明する。なお、以下に示す実施形態は、本願発明の一態様であり、本願発明の技術的範囲を限定するものではない。

図１は、実施形態に係る螺旋状杭の構成部材を示した図である。図１（Ａ）に示す先端
構成部材１、図１（Ｂ）に示す中間構成部材２、図１（Ｃ）に示す基端構成部材３は、互いに接合されて一本の螺旋状杭を形成する。構成部材１，２，３には、互いに接合するための被接合部４が各々に備わっている。なお、構成部材１，２，３に各々備わっている被接合部４は、何れも同様の形態であるため、説明の便宜上、以下、同一の符号を使って説明する。

図１（Ａ）に示す先端構成部材１は、図１（Ｂ）に示す中間構成部材２や図１（Ｃ）に示す基端構成部材３と共に一本の螺旋状杭を形成する部材なので、螺旋状杭を形成する螺旋体１０が備わっている。先端構成部材１と同様、中間構成部材２にも螺旋体２０が備わっており、基端構成部材３にも螺旋体３０が備わっている。なお、基端構成部材３は、螺旋状杭に支持される構造物と螺旋状杭との連結部分を形成する部材であるため、構造物を螺旋状杭に固定するためのボルト３２を板材３３から上方へ突設させた連結部３１が備わっている。なお、基端構成部材３は、このようなボルト３２を備えたものに限定されず、例えば、道路標識の支柱に使われるようなパイプの下端に螺旋体３０を設けたような部材であってもよい。

図１（Ａ）に示される先端構成部材１は、中間構成部材２や基端構成部材３と共に形成する一本の螺旋状杭の最下部に位置する部材である。よって、先端構成部材１には、被接合部４が上端にのみ備わっている。また、図１（Ｂ）に示される中間構成部材２は、先端構成部材１や基端構成部材３と共に形成する一本の杭の中間に位置する部材である。よって、中間構成部材２には、被接合部４が上端と下端の両方に備わっている。また、図１（Ｃ）に示される連結部材３は、先端構成部材１や中間構成部材２と共に形成する一本の杭の最上部に位置する部材である。よって、基端構成部材３には、被接合部４が螺旋体３０の下端部のみに備わっている。

図２は、被接合部４を示した図である。被接合部４は、螺旋体１０，２０，３０の端部付近を減肉してなる部位であり、螺旋体１０，２０，３０の端部に接合する他の構成部材または他の接合体が有する螺旋体の螺旋面と重なる螺旋状の減肉面４１を有する。減肉面４１には、適当な箇所に貫通孔４３が設けられている。また、各被接合部４は、他の構成部材または他の接合体の端面が突き合わされる突合面４２を有する。突合面４２は、螺旋状杭の貫入時の荷重および支持力を受ける受け部として機能する。なお、突合面４２と他の構成部材または他の接合体の端面は押圧した場合にもお互いに外れないように傾斜面としてもよい。

なお、本願でいう「減肉」とは、螺旋状杭を形成する螺旋体の肉厚よりも相対的に肉厚が薄いことを意図するものであり、一旦形成された螺旋体を削って肉厚を減らしたものに限定解釈されるものではない。本願でいう「減肉」とは、例えば、螺旋体が鋳造で製作される場合に、減肉させたい部分が当初から薄肉となるように形成された鋳造用の型によって鋳造される減肉部分を含む概念である。

各螺旋体１０，２０，３０は、減肉面４１が形成されていない部分が互いに同じ肉厚を有している。そして、被接合部４は、螺旋体１０，２０，３０の減肉面４１が形成されていない部位よりも肉厚を半分に減肉してなる部位である。よって、構成部材１，２，３が互いに接合されて形成する１本の螺旋状杭は、上端から下端まで肉厚が急変する箇所の無い螺旋体となる。

ところで、螺旋体１０，２０，３０は、螺旋状杭の貫入方向に沿った中心線に直交する断面の形状が、中心線を挟んで点対称の螺旋体である。螺旋体１０，２０，３０がこのような形状であれば、貫入時の排出残土を可及的に抑制することができ、また、貫入時における応力分布が中心線を中心にバランスする。そして、減肉面４１も螺旋状杭の中心線を
挟んで点対称になるように形成されているため、各被接合部４の減肉面４１同士が互いに重なり合うことができるよう、各被接合部４には、螺旋体１０，２０，３０の中心線に沿って分断するスリット４４が設けられている。各被接合部４にこのようなスリット４４が設けられることで、螺旋体１０，２０，３０の端部同士を突き合せた際、中心線の部分で相手材に干渉することなく、各被接合部４の減肉面４１同士が互いに重なり合うように各被接合部４同士を接合することができる。

図３は、被接合部４同士の接合方法を示した図である。例えば、先端構成部材１と中間構成部材２、中間構成部材２同士、中間構成部材２と基端構成部材３、あるいは先端構成部材１と基端構成部材３を接合したい場合、各被接合部４のスリット４４同士が噛み合うように螺旋体１０，２０，３０の端部同士を突き合せる（図３（Ａ）参照）。そして、各被接合部４の減肉面４１同士を互いに重ね合わせる（図３（Ｂ）参照）。各被接合部４の減肉面４１同士が互いに重なり合った状態で、貫通孔４３に適当な部材（ボルトやリベット、かしめ等）が挿通され固定されると、被接合部４同士の接合が完了する。なお、各被接合部４は、減肉面４１に塗布された接着剤によって接合されてもよい。この場合、貫通孔４３を省略することができる。

図４は、先端構成部材１、中間構成部材２、基端構成部材３によって形成される一本の螺旋状杭を示した図である。先端構成部材１と基端構成部材３との間に設ける中間構成部材２の本数を適当に調整することで、任意の長さの杭５を形成可能である。そして、杭５は、上端から下端まで肉厚が急変する箇所の無い螺旋体であるため、地中に貫入する際に要する荷重も安定する。

また、各被接合部４には突合面４２があるため、螺旋状杭５が地中に貫入される際に生ずる貫入方向の荷重および支持力が突合面４２に加わり、突合面４２を介して螺旋状杭５が地中に貫入される際に生ずる貫入方向の荷重および支持力を伝達することができる。

図５は、被接合部４の第１変形例を示した図である。第１変形例に係る被接合部４Ａは、上記実施形態の被接合部４と同様、螺旋体１０，２０，３０の端部付近を減肉してなる部位であり、螺旋状の減肉面４１Ａや貫通孔４３Ａ、突合面４２Ａが備わっている。しかし、本第１変形例に係る被接合部４Ａは、実施形態の被接合部４と異なり、減肉面４１Ａが杭の中心線を挟んで点対称には形成されていない。すなわち、本第１変形例に係る被接合部４Ａは、螺旋体１０，２０，３０に各々２つある螺旋面のうちの一方の面に減肉面４１Ａを形成しただけなので、上記実施形態の被接合部４にあるスリット４４が無くても減肉面４１Ａ同士を重ね合わせて被接合部４Ａ同士を接合可能である。

図６は、第１変形例に係る被接合部４Ａ同士の接合方法を示した図である。第１変形例に係る被接合部４Ａ同士を接合する場合、上記実施形態の被接合部４とは異なり、各被接合部４Ａの減肉面４１Ａ同士が互いに向かい合うような位置関係で被接合部４Ａ同士を近づける（図６（Ａ）参照）。そして、各被接合部４Ａの減肉面４１Ａ同士を互いに重ね合わせる（図６（Ｂ）参照）。貫通孔４３Ａに適当な部材が挿通されると、被接合部４Ａ同士の接合が完了する。

本第１変形例に係る被接合部４Ａも上記実施形態の被接合部４と同様、構成部材１，２，３を接合して一本の螺旋状杭を形成可能である。また、突合面４２Ａを介して杭の貫入時の荷重および支持力を伝達することができる。

また、上記実施形態の被接合部４は、以下のように変形することもできる。図７は、被接合部４の第２変形例を示した図である。第２変形例に係る被接合部４Ｂは、上記実施形態の被接合部４と同様、螺旋体１０，２０，３０の端部付近を減肉してなる部位であり、
螺旋状の減肉面４１Ｂや貫通孔４３Ｂ、突合面４２Ｂ、スリット４４Ｂが備わっている。但し、本第２変形例に係る被接合部４Ｂは、実施形態の被接合部４と異なり、螺旋体１０，２０，３０の端部付近に形成された厚肉部４５Ｂの一部に減肉面４１Ｂが形成されている。そして、減肉面４１Ｂは、厚肉部４５Ｂの肉厚を当該被接合部４Ｂに接合される他の螺旋体の肉厚と同程度に減肉した面である。

図８は、第２変形例に係る被接合部４Ｂの接合方法を示した図である。第２変形例に係る被接合部４Ｂは、厚肉部４５Ｂの肉厚を当該被接合部４Ｂに接合される他の螺旋体の肉厚と同程度に減肉した減肉面４１Ｂを有しているため、例えば、平板を螺旋状にしただけの一般的な螺旋状杭１００と接合可能である。第２変形例に係る被接合部４Ｂを接合する場合、被接合部４Ｂのスリット４４Ｂに螺旋状杭１００が挟まれるように螺旋体２０，３０と螺旋状杭１００の端部同士を突き合わせる（図８（Ａ）参照）。そして、被接合部４Ｂの減肉面４１Ｂを螺旋状杭１００の螺旋面に重ねる（図８（Ｂ）参照）。被接合部４Ｂの貫通孔４３Ｂと螺旋状杭１００の貫通孔１４３に適当な部材が挿通され固定されると、被接合部４Ｂと螺旋状杭１００との接合が完了する。

なお、螺旋体１０，２０，３０を形成する螺旋のねじれが一周（１巻）した場合の軸方向の長さを１ピッチとすると、図１〜８では、０．５ピッチ程度の長さの被接合部４，４Ａ，４Ｂが図示されていた。しかし、被接合部４，４Ａ，４Ｂの長さはこれに限定されるものではない。被接合部４，４Ａ，４Ｂは、接合部分の強度を確保できる範囲で適宜の長さに変更可能であり、例えば、０．５ピッチ以下であってもよいし０．５ピッチ以上（例えば、１．０ピッチ）であってもよい。

また、螺旋体１０，２０，３０の貫入方向に沿った中心線に直交する断面の断面形状については特に言及しなかったが、螺旋体１０，２０，３０は、適宜の断面形状を有するものであってもよい。螺旋体１０，２０，３０は、例えば、細長い長方形の断面形状を有するものであってもよいし、構成部材１，２，３の中心線付近が膨らんだ略ひし形の断面形状を有するものであってもよいし、その他の様々な断面形状を有するものであってもよい。

また、図１〜８では、螺旋体１０，２０，３０が一定のピッチと径と肉厚で図示されているが、螺旋体１０，２０，３０は、螺旋状杭の上端から下端へ向けて漸次縮径したり、上端から下端へ向けてピッチが増加あるいは減少したり、上端から下端へ向けて肉厚が漸次薄くなったりする形態の螺旋体であってもよい。この場合、接合可能な被接合部４，４Ａ，４Ｂの組み合わせが限定されることになるため、上記実施形態の螺旋状杭５のように、先端構成部材１と基端構成部材３との間に設けられる中間構成部材２の本数を適宜変更することは困難であるが、減肉面４１の密着と突合面４２の耐力とによる耐荷重力は上記実施形態の螺旋状杭５と同等に発揮することが可能である。

また、上記実施形態や第１変形例では、螺旋体１０，２０，３０の肉厚を半分に減肉した被接合部４，４Ａが例示されていたが、被接合部４，４Ａは、このような肉厚のものに限定されない。被接合部４，４Ａは、互いに接合される一組の被接合部４，４Ａのうち一方の肉厚と他方の肉厚の比率が相違していてもよい。被接合部４，４Ａは、例えば、互いに接合される一組の被接合部４，４Ａのうち一方の肉厚を３分の１程度とし、他方の肉厚を３分の２程度にしてもよい。

また、上記実施形態や変形例では、突合面４２，４２Ａ，４２Ｂが被接合部４，４Ａ，４Ｂに備わっていたが、被接合部４，４Ａ，４Ｂは突合面４２，４２Ａ，４２Ｂを備えるものに限定されない。被接合部４，４Ａ，４Ｂは、減肉面４１，４１Ａ，４１Ｂの密着により貫入時の荷重に耐えることができるものであれば、例えば、突合面４２，４２Ａ，４
２Ｂが省略されていてもよい。

１・・先端構成部材（構成部材）
２・・中間構成部材（構成部材）
３・・基端構成部材（構成部材）
１０，２０，３０・・螺旋体
３１・・連結部
３２・・ボルト
３３・・板材
４，４Ａ，４Ｂ・・被接合部
４１，４１Ａ，４１Ｂ・・減肉面
４２，４２Ａ，４２Ｂ・・突合面
４３，４３Ａ，４３Ｂ、１４３・・貫通孔
４４，４４Ｂ・・スリット
４５Ｂ・・厚肉部
５，１００・・螺旋状杭

Claims (7)

1. それぞれを接合することによって螺旋状杭を形成する螺旋状杭の構成部材であって、
   螺旋状杭を形成する螺旋体と、
   前記螺旋体の両端部または一端部付近を減肉してなる被接合部と、を備え、
   前記被接合部は、前記構成部材に接合する他の構成部材の被接合部または他の接合体が有する螺旋体の螺旋面が重なる螺旋状の減肉面を有する
   螺旋状杭の構成部材。
2. 前記被接合部は、前記螺旋体の端部付近の肉厚を半分に減肉してなる部位である、
   請求項１に記載の螺旋状杭の構成部材。
3. 前記他の構成部材または前記他の接合体が有する螺旋体は、前記螺旋状杭を形成する螺旋体と同じ肉厚を有し、
   前記被接合部の減肉面は、前記他の構成部材または他の接合体が有する螺旋体の端部付近を減肉してなる接合部が有する螺旋状の減肉面が重なる螺旋状の面を形成する、
   請求項１または２に記載の螺旋状杭の構成部材。
4. 前記被接合部は、前記他の接合体の端面が突き合わされる突合面を更に有する、
   請求項１から３の何れか一項に記載の螺旋状杭の構成部材。
5. 前記螺旋体は、前記螺旋状杭の中心線に直交する断面の形状が、前記中心線を挟んで対称の螺旋体であり、
   前記被接合部は、前記減肉面を形成する部分の前記螺旋体を、前記中心線に沿って分断するスリットを更に有する、
   請求項１から４の何れか一項に記載の螺旋状杭の構成部材。
6. 前記螺旋状杭を形成する螺旋体は、端部付近に厚肉部を有しており、
   前記被接合部は、前記厚肉部の一部を減肉してなる部位である、
   請求項１から５の何れか一項に記載の螺旋状杭の構成部材。
7. 螺旋状杭に支持される構造物と前記螺旋状杭との連結部分を形成する連結部と、
   前記連結部の下部から地中方向へ向けて延設される螺旋状の被接合部であって、前記螺旋状杭の少なくとも一部を形成する他の構成部材または他の接合体が有する螺旋体の螺旋面が重なる螺旋状の面を有する被接合部と、を備える
   螺旋状杭用の構成部材。

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