JP2018080499A

JP2018080499A - 鋼管杭の連結方法

Info

Publication number: JP2018080499A
Application number: JP2016223141A
Authority: JP
Inventors: 郁男鈴木; Ikuo Suzuki
Original assignee: TOBU KK
Current assignee: TOBU KK
Priority date: 2016-11-16
Filing date: 2016-11-16
Publication date: 2018-05-24
Anticipated expiration: 2036-11-16
Also published as: JP6502915B2

Abstract

【課題】下側鋼管杭と、下側鋼管杭に外嵌される上側鋼管杭との連結部分において、一方の側からの作業によってこれらを連結することのできる鋼管杭の連結方法を提供する。
【解決手段】下側鋼管杭と上側鋼管杭との連結部分５に、内側端の小径開口部４１と外側端の大径開口部４２とが連通する円錐台形状のロック穴４を形成し、このロック穴４にテーパロックユニットを、固定ワッシャ１２が前記ロック穴４の小径開口部４１に位置するように大径開口部側から前記ロック穴４に装着し、締め付けワッシャ１３を固定ワッシャ１２に嵌挿させて前記固定ワッシャ１３を拡径させ、前記テーパロックユニットをロック穴４に固定するものである。
【選択図】図１

Description

本発明は、下側鋼管杭と、この下側鋼管杭に外嵌される上側鋼管杭との連結部分において、一方の側からの作業によってこれらを連結することのできる鋼管杭の連結方法に関する。

特許文献１（特開２００１−６４９５９号公報）は、下杭の上端部を破損させることなく、油圧機械などで強固の掴むことができ、しかも下杭の上端部に上杭の下端部を螺合して連結する際に、下杭頭部を損傷させることもなく、下杭本体管の上端部への雌ネジユニット部材の取り付けを容易に行える鋼管杭、下杭及び雌ネジユニット部材を提供することを目的とするもので、下杭本体管の上端部に取り付けられるユニット部材が、下杭本体管の上端部周壁の内方にしっかりと嵌り込む内周ネジの筒部と、この筒部の上端部に一体に連接され、下杭本体管の周壁の上端面側に張り出す張り出し部を有し、下杭本体管と溶接により接合一体化されているものである。

特許文献２（特開２００１−６４９６２号公報）は、現場溶接やネジ式ユニットにより上下の杭を連結していく場合に生じる問題を解消でき、しかも、ボルトへの力学的負担を小さくすることができて、上下の杭を少ない数のボルトでしっかりと連結することができ、さらに下杭と上杭との連結部が外方に大きく張り出してしまうのを防いで地盤への貫入を円滑に行うことができる構造の鋼杭を提供するもので、杭端に接合される端板と、連結板と、連結板が端板か杭軸線方向に所定の寸法、間隔を置くように、これら板を連結する足を有するものからなるユニット部材を用い、これらユニット部材で、上下の杭をボルト接合するものを開示する。

特許文献３（特開２００３−１０５７５５号公報）は、ネジユニット部材により異径鋼管杭を容易に接続して施工時間の短縮が図れ、高度な溶接技術が要求されず、天候に左右されずに施工でき、上部鋼管杭から下部鋼管杭へスムーズに応力が伝達される安定したユニット性能が発揮できる異径鋼管杭間のユニット構造を提供するもので、下部鋼管杭の上端部に設けられる上部ネジユニット部材の下面側に該下部鋼管杭の外径よりも大きい内径を有する嵌合部を形成し、該嵌合部に下部鋼管杭の上端部を嵌入した状態で下部鋼管杭と上部ネジユニット部材が接合され、上部ネジユニット部材の雌ネジに、上部鋼管杭の下端部に設けられた下部ネジユニット部材の雄ネジを螺合締着して連結した構成であるユニット構造を開示する。

特許文献４（特開２００８−２５１５６号公報）は、耐震性に優れた拡頭杭を合理的かつ経済的な結合方法により構築できる異径鋼管杭を提供するものであり、大径の杭材とそれよりも小径の杭材とを連結する杭材であって、前記大径の杭材と結合することができる同径の第１端部と、前記小径の杭材と結合することができる同径の第２端部を備え、前記第１端部および第２端部のそれぞれから長手中心方向に第１直管部と第２直管部が設けられ、前記第１直管部から前記第２直管部に向かうに従い縮径する縮径部を有する異径鋼管杭を開示する。

軟弱な地盤に建築する場合、建築物を支持するために一般的に杭基礎が採用される。この場合、深く掘り下げることが要求されるため、先端部に切削刃、堀削爪、螺旋状の羽根を取り付けた下部鋼管杭（下杭）を回転駆動装置により回転推進させて地盤に設置し、さらにこの下杭の上部に上部鋼管杭（上杭）を接続してさらに回転推進させて地盤に深く設置する工法が知られている。

また、鋼管杭には、長期間に亘って上部構造物の荷重を支える役割と、地震等比較的短期間に発生する地上に近い部分で鋼管杭に横方向からかかる荷重（水平力）に抗する役割がある。この水平力は、地表に近いほど大きく深くなるほど小さくなるため、鋼管杭全体を同一断面積で形成する必要はない。このため、地表面に近い部分の構造体は、その投影面積を大きくし、主に垂直加重を受ける部分は圧縮や座屈に耐えれば良いため、上杭の断面積が大きく、下杭の断面積を小さくすることがコスト的に望ましい。

特許文献４は、これに対応するための大径の杭材とそれよりも小径の杭材とを連結するための異径鋼管杭を開示する。しかしながら、特許文献１で開示されているように、下杭を地盤に設置した後、下杭と異径鋼管杭、さらには異径鋼管杭と上杭とを現場溶接するには、雨天時や強風時には品質の良好な溶接が難しいという問題点がある。特に下杭に異径鋼管杭を溶接する場合及び径鋼管杭の上端に上杭を溶接する場合には、上に位置する異径鋼管杭若しくは上杭を溶接の間保持しておく必要があるが、垂直方向（鉛直性）の精度管理が難しいという問題点がある。

以上の問題点を解決するために、本発明者は、異径若しくは同径の鋼管杭に限らず、接合時の鉛直性を向上させることができると共に、接合作業（溶接若しくはボルト圧着）を容易に行うことのできる鋼管杭ユニット構造を提供するため、特許文献５（特開２０１３−２３４５６１号公報）の実施例５に開示されるユニット構造で使用される固定機構を発明した。

この固定機構は、上杭と下杭の結合部分に上杭及び下杭を貫通して形成された円錐台形状のロック穴に装着される円錐台形状のコマ部と、コマ部に噛合する固定用ボルト及びナットによって構成され、固定用ボルトをナットに螺合させて締め付けることによって、固定用ボルトのヘッドを、コマ部に形成された装着凹部に噛合させて装着凹部の周壁を外側に張り出させてコマ部をロック穴に固定させるようにしたものである。これによって上述した課題を達成できるものである。

しかしながら、上述した固定機構では、溶接工事ができない場所、もしくは溶接工事が難しい場所において、ユニットの施工を行うことができるという効果を有するとともにその施工時間を短縮することができるという効果を有し、さらに圧縮・引き抜き・曲げ方向の力に対して有効であるという効果を有するものであるが、コマ部の装着凹部の周壁が変形してロック穴に密接していることから、一度使用すると外すことが困難であるという不具合を有していた。

このため、本出願人は、特願２０１４−１７５４６２において、着脱可能な構造を有する固定機構を具備する鋼管杭ユニット構造を提案した。この鋼管杭ユニット構造は、下側鋼管杭と上側鋼管杭の結合部分に形成された中央方向に向かって縮径する円錐台形状のロック穴と、このロック穴に対応した円錐台形状のテーパロック部と、このテーパロック部の鋼管杭内側面に配置される固定ワッシャ部と、この固定ワッシャ部に嵌め込まれて固定ワッシャ部を拡径する締め込みワッシャ部と、締め込みワッシャ部を固定ワッシャ部に嵌め込ませるための締め込み力を締め込みワッシャ部に付与するための高力ボルトと、高力ボルトを締め付けるためのナット部とによって構成されるもので、ナット部を回転させてボルト部を締め付けることによって締め込みワッシャ部を固定ワッシャ部に貫入させて拡径させ、前記ロック穴にテーパロックが固定され、上側鋼管杭と下側鋼管杭とを連結することが可能となるものである。

特開２００１−６４９５９号公報特開２００１−６４９６２号公報特開２００３−１０５７５５号公報特開２００８−２５１５６号公報特開２０１３−２３４５６１号公報

本発明は、下側鋼管杭と、下側鋼管杭に外嵌される上側鋼管杭との連結部分において、一方の側からの作業によってこれらを連結することのできる鋼管杭の連結方法を提供するものである。

したがって、本発明に係る鋼管杭の連結方法は、下側鋼管杭と、該下側鋼管杭に外嵌される上側鋼管杭とを連結するために、前記下側鋼管杭と前記上側鋼管杭との連結部分に、内側端の小径開口部と外側端の大径開口部とが連通する円錐台形状のロック穴を形成すること、前記ロック穴に対応した小径先端部と大径後端部とを有する円錐台形状をし、中心軸方向にボルト貫通孔を有するテーパロックと、該テーパロックの小径先端部に当接し、前記小径開口部と略等しい外径を有すると共に拡径可能な固定ワッシャと、該固定ワッシャに嵌まり込んで前記固定ワッシャを拡径させる締め込みワッシャと、前記ボルト貫通孔に貫通して配置され、前記締め込みワッシャを前記固定ワッシャに嵌め込むように締め付ける締め付け手段とによって構成されるテーパロックユニットを、前記固定ワッシャが前記ロック穴の小径開口部に位置するように田径開口部側から前記ロック穴に装着すること、及び、前記締め込み手段によって、前記締め付けワッシャを固定ワッシャに嵌挿させて前記固定ワッシャを拡径させてすることにより、固定ワッシャがロック穴の小径開口部の周縁に食い込み前記テーパロックユニットをロック穴に固定することにある。尚、前記締め込み手段は、前記ボルト貫通孔を貫通して配置されるボルトと、前記テーパロックの外側端から前記ボルトに螺合するナットとによって構成されることが望ましい。

さらに、前記固定ワッシャは、環状形状で、前記ロック穴の小径開口部と略等しい外径を有し且つその内周面には、締め付けワッシャが装着される側から反対側に向けて縮径していくような内側テーパ面が形成される。また、これに対応して、前記締め付けワッシャは、前記固定ワッシャのテーパ面に対応するテーパ状の外側テーパ面が形成され、前記固定ワッシャに徐々に貫入されることで、外側テーパ面が前記固定ワッシャの内側テーパ面を径方向外側に押し出すため、前記固定ワッシャが広がって前記ロック穴の小径開口部周縁部分に噛合し、テーパロックユニットが前記ロック穴に固定され、内側板と外側板とが固定されるものである。

また、前記連結部分は、前記下側鋼管杭の上部に溶接固定されるインサイドシリンダと、前記上側鋼管杭の下部に溶接固定され、先記インサイドシリンダに外嵌されるアウトサイドシリンダとによって構成され、前記ロック穴は、前記連結部分を貫通して形成され、さらに前記連結部分の周囲に均等に複数形成される。この連結部分に形成されたそれぞれのロック穴に、前記テーパロックユニットを装着してナットを締めることによって上述したようにテーパロックユニットをロック穴に固定できるため、下側鋼管杭と上側鋼管杭を連結することができるものである。さらに、インサイドシリンダとアウトサイドシリンダに働く回転モーメントに対してしっかりと固定できるものである。

また、前記ボルトのナットが螺合する側の端部には、前記ボルトの回転を固定するための回転固定防止部が形成されることが望ましい。

この回転固定保持部によって、固定用ボルト部をしっかりと固定できるために、ナットの回転を容易にし、固定用ボルト部の締め付けを容易に行うことができるようにするものである。また、この回転固定保持部は、前記ナットを回転させる場合に保持されるもので、前記ボルトとの間に径が小さくなっている溝状の首部が形成されており、ナットを回転させる回転トルクが所定値以上となった場合に、この首部が折れるので、ナットの締め付け作業の完了を認知することができるものである。

さらに、下側鋼管杭と、上側鋼管杭の連結を解除する場合には、前記テーパロックがテーパ状であることから、前記ナットをボルトから離脱させることによって前記テーパロックを容易に引き抜くことができるため、下側鋼管杭と、上側鋼管杭の連結を容易に解除することができるものである。

本願発明によれば、下側鋼管杭及び上側鋼管杭の連結部分に円錐台形状となるロック穴を形成すると共に、ロック穴に装着された円錐台形状のテーパロックによって下側鋼管杭及び上型鋼管杭を連結固定するようにしたので、ボルトの径を大きくすることなく、ボルトよりも大きな径のテーパロックによって、下側鋼管杭と上側鋼管杭の連結部分にかかる回転モーメント、圧縮力・引っ張り力・曲げ力等に対して十分な保持力を得ることができるものである。

本発明の実施例に係る連結方法を示した説明図である。本発明の実施例に係る連結方法を示したもので、（ａ）はテーパロックユニットを装着した状態を示し、（ｂ）はテーパロックユニットを肯定した状態を示したものである。本発明の実施例に係る鋼管杭の連結方法を示した説明図であり、（ａ）は縦方向断面図であり、（ｂ）は横方向断面図である。本発明のテーパロックユニットの取り外す状態を示したもので、（ａ）は装着された状態、（ｂ）はテーパロックを外した状態を示した説明図である。

以下、この発明の実施例について図面により説明する。

本発明に係る連結方法について図１及び図２において説明する。この実施例において、下側鋼管杭の上端に溶接により固定されたインサイドシリンダ１と、上側鋼管杭２の下端に予め溶接固定されるアウトサイドシリンダ３とによって連結部分５が形成される。また、ロック穴４は、前記インサイドシリンダ１及びアウトサイドシリンダ３からなる連結部分５を貫通して設けられる。このロック穴４は、内側端部が小径開口部４１であり、外側端部が大径開口部４２であり、その周囲側面４３はテーパ状に形成されるものである。

また、前記ロック穴４に装着される本発明で使用されるテーパロックユニット１０は、前記ロック穴４に対応した形状のテーパロック１１を具備する。このテーパロック１１は、前記小径開口部４１の径よりも少し大きい径を有する小径前端部１１ａと、前記大径開口部４２の径よりも少し大きい径を有する大径後端部１１ｂとを有し、前記周囲側面４３のテーパ傾斜角度と略同一のテーパ傾斜角度を有する外周側面１１ｃとを有するもので、前記ロック穴４に装着した場合に、前記ロック穴４よりも少し外側にはみ出した状態で装着されるものである。また、前記テーパロック１１の小径前端部１１ａには、固定ワッシャ１２が配置され、この固定ワッシャ１２に内嵌して前記固定ワッシャ１２を径方向に拡大させるための締め付けワッシャ１３と、この締め付けワッシャ１３を締め付けるためのボルト１４及びナット１５からなる締め付け手段とによって構成される。前記ナット１５はワッシャ１７を介して前記テーパロック１１の大径後端部１１ｂに配置される。また、前記ボルト１４のナット側端部には、ボルト１４を回転モーメントから固定するための回転固定保持部１６が設けられる。

前記固定ワッシャ１２は、環状形状をしており、その内周面に所定の角度のテーパ面が形成される。また、前記締め付けワッシャ１３の外周面にも所定の角度のテーパ面が形成され、締め付けワッシャ１３の外周面が前記固定ワッシャ１２の内周面に沿って嵌入し、前記固定ワッシャ１２を径方向外方に拡大するようになっているものである。

以上の構成のロック穴４と前記テーパロックユニット１０とによる本発明の連結方法について、以下に説明する。

先ず、下側鋼管杭の上部に溶接により固定されたインサイドシリンダ１と上側鋼管杭２の下部に溶接により固着され且つ前記インサイドシリンダ１に外嵌されるアウトサイドシリンダ３との連結部分５に、径方向に延出する前記ロック穴４を前記連結部分の周方向の均等に複数形成する。

そして、前記テーパロックユニット１０は、図１及び図２（ａ）に示すように、前記ロック穴４に装着される。前記テーパロックユニット１０の装着の後、専用の工具にて、前記回転固定保持部１６を保持した状態で前記ナット１５をボルト１４に対して回転させて締め付けることで、前記締め付けワッシャ１３を前記固定ワッシャ１２に対して嵌入させて固定ワッシャ１２を押し広げ、前記小径開口部４１の周縁に噛合するので、前記テーパロックユニット１０が固定されるものである。また、最終的に前記回転固定保持部１６は、前記ナット１５の回転トルクが所定値以上となった場合、前記回転固定保持部１６がその首部で折れるので、ナット１５の締め付け作業が完了するものである。

これによって、図３（ａ），（ｂ）で示すように、下側鋼管杭１に対して上側鋼管杭２を連結できるものである。これによって、上側鋼管杭２の付与される回転モーメントをテーパロックユニット１０のテーパロック１１によって受けることができるため、下側鋼管杭１に伝達することができるものである。

また、前記テーパロックユニット１０は、前記連結部分から離脱させることもできる。例えば図４（ａ）で示すように、ロック穴４に固着されたテーパロックユニット１０は、ナット１５をボルト１４から離脱させることによって、図４（ｂ）で示すように、インサイドシリンダ１及びアウトサイドシリンダ３との間を保持していたテーパロック１１を容易に離脱させることができるため、両者を分離することが可能となるものである。

本発明の連結方法は、下側及び上側鋼管杭の連結部分だけではなく、いわゆる閉鎖された内側空間を画成する内側板と、該内側板の外側に配置される外側板とを一方の側からの作業のみで連結するような箇所に使用することができるので、その組立及び連結を容易に行うことが可能となると共に、解体することが必要なものについてもその解体を容易に行うことができるものである。

１インサイドシリンダ
２上側鋼管杭
３アウトサイドシリンダ
４ロック穴
５連結部分
１０テーパロックユニット
１１ａ小径前端部
１１ｂ大径後端部
１１ｃ外周側面
１２固定ワッシャ
１３締め込みワッシャ
１４ボルト
１５ナット
１６回転固定保持部
１７ワッシャ
４１小径開口部
４２大径開口部
４３周囲側面

Claims

下側鋼管杭と、該下側鋼管杭に外嵌される上側鋼管杭とを連結するために、前記下側鋼管杭と前記上側鋼管杭との連結部分に、内側端の小径開口部と外側端の大径開口部とが連通する円錐台形状のロック穴を形成すること、
前記ロック穴に対応した小径先端部と大径後端部とを有する円錐台形状をし、中心軸方向にボルト貫通孔を有するテーパロックと、該テーパロックの小径先端部に当接し、前記小径開口部と略等しい外径を有すると共に拡径可能な固定ワッシャと、該固定ワッシャに嵌まり込んで前記固定ワッシャを拡径させる締め込みワッシャと、前記ボルト貫通孔に貫通して配置され、前記締め込みワッシャを前記固定ワッシャに嵌め込むように締め付ける締め付け手段とによって構成されるテーパロックユニットを、前記固定ワッシャが前記ロック穴の小径開口部に位置するように田径開口部側から前記ロック穴に装着すること、及び、
前記締め込み手段によって、前記締め付けワッシャを固定ワッシャに嵌挿させて前記固定ワッシャを拡径させてすることにより、固定ワッシャがロック穴の小径開口部の周縁に食い込み前記テーパロックユニットをロック穴に固定することを特徴とする鋼板の連結方法。
前記連結部分は、前記下側鋼管杭の上部に溶接固定されたインサイドシリンダと、前記上側鋼管杭の下部に溶接固定され、前記インサイドシリンダに外嵌するアウトサイドシリンダとによって構成されることを特徴とする請求項１記載の連結方法。