JP2019167758A

JP2019167758A - 鋼管杭の接合構造

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Publication number: JP2019167758A
Application number: JP2018057323A
Authority: JP
Inventors: 榎本隆彦; Takahiko Enomoto
Original assignee: Sigmabase Inc
Current assignee: Sigmabase Inc
Priority date: 2018-03-24
Filing date: 2018-03-24
Publication date: 2019-10-03

Abstract

【課題】施工現場だけでなく工場での溶接作業も不要とし、部品点数が少なく済み、接合構造がシンプルで接合作業の施工性が極めて良好であり、接合品質の確保も容易な鋼管杭の接合構造を提供する。【解決手段】突き合わされた下杭鋼管３と上杭鋼管４とを接合するための両者の内面に嵌合する短尺のジョイント管５を備える。ジョイント管はその断面内を横断する態様の１又は複数の仕切り状壁部（例えば直径壁６）を有する断面形状に押し出し成形されかつアルマイト処理が施されたアルミニウム管である。下杭鋼管及び上杭鋼管をそれぞれ貫通する貫通ボルト８が、杭鋼管内のジョイント管５の管壁及び仕切り状壁部にあけたボルト挿通孔を貫通し、各貫通ボルトの先端部に螺合するナット９により締着されることで、上下の杭鋼管がジョイント管を介して接合される。【選択図】図１

Description

この発明は、突き合わされた下杭鋼管と上杭鋼管とを接合する鋼管杭の接合構造に関する。

例えば地盤補強工法において、地盤補強材として鋼管杭を採用する場合、複数の鋼管を接合して施工することが多い。このような場合、一般には施工現場で下杭鋼管に対して上杭鋼管を溶接接合することが行われている。
しかし、施工現場で溶接技能者を確保することが困難な状況になりつつあり、また、接合部の品質確保の見地からも、人の技量に依存しない施工法が必要とされている。このようなことから、溶接施工を必要としない鋼管杭の接合方法が種々提案されている。

例えば特許文献１は、工場にて各鋼管本体２１の一方の端部２２にネジ山を持つ雄継手２４を溶接固定し、他方の端部にネジ溝を持つ雌継手２６を溶接固定しておくというもので、施工現場では下側の杭鋼管と上側の杭鋼管とは、雄継手２４と雌継２６手とを螺合させて接合する構造である（符号は特許文献１中の符号を用いた）。

特許文献２は、上下に隣接する鋼管杭１、１同士の突合せ端部に嵌合させた短い接合管２で嵌合接続するものであるが、接合管２の一端側は工場で溶接により下側の鋼管杭１と接合しておき、接合管２の他端側は上側の鋼管杭１と接合管２との嵌合隙間部１２に固化剤１３を充填し、固化剤の固化によって両鋼管杭１、１同士を接合するというものである。

その他、特許文献３、特許文献４等があり、種々の接合構造が提案されている。

特開２０１１−５２３９６特開平４−３３３７１７特開２００６−２０７１１７特開平５−１４１６

上記従来の各鋼管杭の接合構造は、いずれも現場溶接作業を不要とするものではあるが、工場での溶接を必要とするものであったり、あるいは施工現場において煩雑な接合作業を必要としたり、あるいは複雑な構造であってりで、必ずしも全体として施工性や経済性等に大きな効果を有するものとは言い難い。

本発明は上記背景のもとになされたもので、施工現場だけでなく工場での溶接作業も不要とし、部品点数が少なく済み、接合構造がシンプルで接合作業の施工性が極めて良好であり、接合品質の確保も容易であり、さらに種々の有利な効果を奏する鋼管杭の接合構造を提供することを目的とする。

上記課題を解決する請求項１の発明の鋼管杭の接合構造は、突き合わされた下杭鋼管と上杭鋼管とを接合するための両者の内面に嵌合する短尺のジョイント管を備え、前記ジョイント管はその断面内を横断する態様の１又は複数の仕切り状壁部を有する断面形状に押し出し成形されかつアルマイト処理が施されたアルミニウム管であり、
前記上杭鋼管及び前記下杭鋼管をそれぞれ貫通する貫通ボルトが、杭鋼管内の前記ジョイント管の管壁及び前記仕切り状壁部にあけたボルト挿通孔を貫通し、前記各貫通ボルトの先端部に螺合するナットにより締着されていることを特徴とする。

請求項２は、請求項１の鋼管杭の接合構造において、前記仕切り状壁部の少なくとも１つは、ジョイント管の直径を渡されて管内を二分割する態様の直径壁であることを特徴とする。

請求項３は、請求項１又は２の鋼管杭の接合構造において、前記ジョイント管のボルト挿通孔が上下の杭鋼管にそれぞれ設けた１箇所のボルト挿通孔に対応する上下の２箇所であり、上下の杭鋼管とジョイント管とが上下２箇所のボルト挿通孔をそれぞれ貫通する２本の貫通ボルトにより接合されていることを特徴とする。

請求項４は、請求項１〜３のいずれか１項の鋼管杭の接合構造において、前記ジョイント管の管壁における、前記ボルト挿通孔の部分を含んで管長さ方向に亘る細長い領域が平板状にされていることを特徴とする。

本発明の鋼管杭の接合構造によれば、現場溶接作業が不要であるばかりでなく、工場での溶接作業も不要である。
また、施工現場で必要とする杭鋼管接合作業は、下杭鋼管の上端部にジョイント管を嵌合させ貫通ボルトで固定し、そのジョイント管に上杭鋼管を被せた後、同じく貫通ボルトで固定するという極めてシンプルな作業で済み、施工性が高い。また、特別な技量を全く必要とせず極めて普通の作業で接合できるので、接合品質の確保も容易である。
また、必要な部品はジョイント管とボルト・ナット・ワッシャのみであり、多くの部品を必要とする従来の種々の接合構造と比べて部品点数が極めて少なく済み、この点でも現場での施工性が高く、部品管理も容易である。
また、本発明のジョイント管は押し出し成形されるアルミニウム管であるが、金型さえ作れば種々の鋼管内径サイズにぴったり対応する外径のものを容易に得ることができるので、接続構造の品質を確保する上で有利である。外径が同じでも肉厚が異なる鋼管を使用する場合でもその肉厚の鋼管に対応するジョイント管を製造できる。

本発明におけるジョイント管は単なる円形断面ではなく管内に仕切り状壁部を有する断面形状であるから、杭の回転貫入時のトルクへの十分な対応が可能である。すなわち、ボルトとジョイント管のボルト挿通孔との接触面積は、ボルト貫通方向の管壁の２カ所の貫通孔における接触部分だけでなく、管内に形成した仕切り状壁部の貫通孔の接触部分が加算されるので、回転貫入時のトルクに十分耐える接合強度の確保が容易である。なお、強度が不足する場合は仕切り状壁部の厚みを増すことで容易に対応でき、また、仮に１つの仕切り状壁部だけでは強度確保に不十分な場合には、管内に例えば２つの仕切り状壁部を持つ断面形状とすれば容易に対応できる。

また、杭の軸力は下杭鋼管と上杭鋼管との直接密着による伝達されるので、別の接合部材を介在させて軸力を伝達する構造と異なり、特別な考慮をする必要もない。

また、本発明におけるジョイント管は、断面形状が単純でありアルミニウムの押し出し成形で製造できるので、金型さえ作れば安価に製造でき、材料がアルミニウムであっても製造コストがそれほど高くなることもなく製造できる。なお、本発明のジョイント管は単なる円形断面ではなく管内に仕切り状壁部を有する断面形状であるが、押し出し成形であるから、なんら製造コストが高くなることもなく製造できる。

また、ジョイント管がアルミニウム管であるから軽量であり、現場での施工性に有利であるばかりでなく、部品管理、搬送過程等においても有利である。
また、接合部は鋼材（杭鋼管）とアルミニウム材（ジョイント管）との接触となるが、アルマイト処理を施しているので、電蝕の問題は回避できる。

請求項２によれば、仕切り状壁部が、ジョイント管の直径部分に位置する直径壁なので、形状的にシンプルであり、強度的にも効率的であり、種々の点で適切である。

請求項３によれば、上下の杭鋼管に設けるボルト挿通孔はそれぞれ１箇所のみ、ジョイント管のボルト挿通孔が上下の杭鋼管にそれぞれ設けた１箇所のボルト挿通孔に対応する上下の２箇所のみであり、そして貫通ボルトは上下の２つのみであるから、杭鋼管に対する加工及びジョイント管に対する加工が極めて簡単である。したがって、加工コストを顕著に低減できるともに、接合作業の施工性も顕著に向上する。

請求項４によれば、ジョイント管の管壁におけるボルト挿通孔の部分が平板状（平板状断面）になっているので、円弧断面の場合と比較してジョイント管にボルト挿通孔をあける孔あけ加工が容易になる。

上述した種々の効果、すなわち、溶接作業不要、接合作業がシンプル、部品形状がシンプル、必要部品点数が少ない、部品の軽量化、その他の効果は、すべて施工性向上、品質向上、コスト削減につながるものである。

本発明の一実施例の鋼管杭の接合構造１を示すもので、下杭鋼管と上杭鋼管との鋼管接合部２の縦断面図である。図１のＡ−Ａ断面図である。図１の鋼管接合部の斜視図である。図３の分解斜視図である。図１のＡ−Ａ断面部分におけるジョイント管のみを示した断面図である。図１〜図４の各図における異形ワッシャを示すもので、（イ）は正面図、（ロ）は（イ）の平面図、（ハ）は（イ）のＣ−Ｃ断面図である。本発明におけるジョイント管の他の実施例を示すもので、（イ）はジョイント管の断面輪郭を示す図、（ロ）は（イ）の左側面図（図４におけるジョイント管の横にしたＢ矢視図に相当）である。本発明の鋼管杭の接合構造の他の実施例を示すもので、内部に複数の仕切り状壁部を備えたジョイント管の断面輪郭を示す図である。

以下、本発明の鋼管杭の接合構造を実施するための形態について、図面を参照して説明する。

図１は本発明の一実施例の鋼管杭の接合構造１を示すもので、下杭鋼管３と上杭鋼管４との鋼管接合部２の縦断面図、図２は図１のＡ−Ａ断面図、図３は図１の鋼管接合部２の斜視図、図４は図３の分解斜視図である。
これらの図に示すように、この鋼管杭の接合構造１（鋼管接合部２の構造）は、突き合わされた上杭鋼管３と下杭鋼管４とを接合するための両者の内面に嵌合する短尺のジョイント管５を備えている。
このジョイント管５はその断面内を横断する態様の仕切り状壁部を備えている。図示例の仕切り状壁部は、ジョイント管５の直径を渡されて管内を二分割する態様の直径壁６である。
このジョイント管５はアルミニウムの押し出し成形により製造されたもので、かつ、アルマイト処理が施されている。

上下の杭鋼管３、４は、ジョイント管５によって接合されている。
すなわち、ジョイント管５の下半分は下杭鋼管３の上端部に嵌合し、上半分は上杭鋼管４の下端部に嵌合しており、上下の杭鋼管３、４は、それぞれが上下の貫通ボルト８（８ａ、８ｂ）でジョイント管５と接合されることで、このジョイント管５を介して接合されている。
具体的には、ジョイント管５は、管壁及び直径壁６のそれぞれ同じ上下２カ所にボルト挿通孔５ａ、６ａを有し、上下の杭鋼管３、４は前記ジョイント管５の管壁のボルト挿通孔５ａに対応する位置にボルト挿通孔３ａ、４ａを有している。
下側の貫通ボルト８（８ａ）が、下杭鋼管３のボルト挿通孔３ａ、ジョイント管５の管壁のボルト挿通孔５ａ、直径壁６のボルト挿通孔６ａを貫通してその先端部に螺合するナット９（９ａ）により締着され、そして、上側の貫通ボルト８（８ｂ）が、上杭鋼管４のボルト挿通孔４ａ、ジョイント管５の管壁のボルト挿通孔５ａ、直径壁６のボルト挿通孔６ａを貫通してその先端部に螺合するナット９（９ｂ）により締着されており、これにより上下の杭鋼管３、４がジョイント管５を介して接合される。
なお、ナット９及びボルト頭（貫通ボルト８の頭）の部分には、ワッシャ１０を配置している。

実施例のワッシャ１０は、図６（イ）、（ロ）、（ハ）に示すように、円形中心孔１０ａを持つ円形ワッシャであるが、鋼管の円筒外面に沿う部分円筒内面１０ｂを持つ異形ワッシャである。この異形ワッシャ１０が杭鋼管の外面に良好に密着して、十分なナット締付けが行われる。

上記鋼管杭の接合構造による施工要領を説明する。
施工現場で上下の杭鋼管３、４を接合する際には、先に貫入させている下杭鋼管３の上端部にジョイント管５を嵌合させ、下杭鋼管３の上端部とジョイント管５の下部とを貫通ボルトで固定する。すなわち、貫通ボルト８ａを下杭鋼管３の管壁、ジョイント管５の管壁、直径壁６を貫通させ、その先端部にナット９（９ａ）を螺合させ締着して、ジョイント管５の下部を下杭鋼管３の上端部に固定する。
次いで、下杭鋼管３に下部を固定したジョイント管５に上杭鋼管４を被せた後、同様に貫通ボルト８ｂで固定する。すなわち、貫通ボルト８ｂを上杭鋼管４の管壁、ジョイント管５の管壁、直径壁６を貫通させ、その先端部にナット９（９ｂ）を螺合させ締着して、ジョイント管５の上部を上杭鋼管４の下端部に固定する。
これにより、ジョイント管５を介在させた上下の杭鋼管３、４の接合が完了するる。
このように、現場溶接作業が不要であるばかりでなく工場での溶接作業も不要であり、極めてシンプルな作業で済み、施工性が高い。また、特別な技量を全く必要とせず極めて普通の作業で接合できるので、接合品質の確保も容易である。
また、必要な部品はジョイント管５とボルト８、ナット９、ワッシャ１０のみであり、多くの部品を必要とする従来の種々の接合構造と比べて部品点数が極めて少なく済み、この点でも現場での施工性が高く、また、部品管理も容易である。

この実施例では、上下の杭鋼管３、４に設けるボルト挿通孔３ａ、４ａはそれぞれ１箇所のみ、ジョイント管５に設けるボルト挿通孔５ａ、６ａは上下の杭鋼管３、４のボルト挿通孔３ａ、４ａに対応する上下の２箇所のみであり、そして貫通ボルト８は上下の２つのみであるから、杭鋼管に対する加工及びジョイント管に対する加工が極めて簡単である。したがって、加工コストを顕著に低減できるともに、接合作業の施工性も顕著に向上する。

また、ジョイント管５は押し出し成形されるアルミニウム管であるが、金型さえ作れば種々の鋼管内径サイズにぴったり対応する外径のものを容易に得ることができるので、接続構造の品質を確保する上で有利である。外径が同じでも肉厚が異なる鋼管を使用する場合でもその肉厚の鋼管に対応するジョイント管を容易に製造できる。

ジョイント管５は単なる円形断面ではなく管内に仕切り状壁部（直径壁）６を有する断面形状であるから、杭の回転貫入時のトルクへの十分な対応が可能である。すなわち、ボルト８とジョイント管５のボルト挿通孔５ａとの接触面積は、ボルト貫通方向の管壁の２カ所の貫通孔３ａ（４ａ）における接触部分だけでなく、管内に形成した仕切り状壁部６の貫通孔６ａの接触部分が加算されるので、回転貫入時のトルクに十分耐える接合強度の確保が容易である。
なお、ジョイント管５に設ける仕切り状壁部６の厚みは、要求される強度に応じて適宜の厚さとするとよい。

また、杭の軸力は下杭鋼管３と上杭鋼管４との直接密着による伝達されるので、別の接合部材を介在させて軸力を伝達する構造と異なり、特別な考慮をする必要もない。

また、実施例のジョイント管５は、断面形状が単純でありアルミニウムの押し出し成形で製造できるので、金型さえ作れば安価に製造でき、材料がアルミニウムであっても製造コストがそれほど高くなることもなく製造できる。

また、ジョイント管５はアルミニウム管であるから軽量であり、現場での施工性に有利であるばかりでなく、部品管理、搬送過程等においても有利である。
また、接合部は鋼材（杭鋼管３、４）とアルミニウム材（ジョイント管５）との接触となるが、アルマイト処理を施しているので、電蝕の問題は回避できる。

本発明で使用するジョイント管のアルミニウム材として、Ａ７Ｎ０１が強度計算上で問題なく適切である。しかし、高強度のＡ７０７５を用いることもできる。
本発明の鋼管杭の接合構造は、特に限定しないが地盤補強工法に適用して好適であり、また、Ｎ値が５〜１０程度の地盤を対象とする場合に好適である。
杭鋼管の外径は特に限定しないが、外径８９．１ｍｍ〜１１４．３ｍｍのサイズに適用して好適である。
また、杭打ち機として回転圧入の駆動トルクが６ＫＮ−ｍ程度の杭打ち機械を使用する場合に適用して好適である。

図７にジョイント管の他の実施例を示す。
この実施例のジョイント管５’は、その管壁における、ボルト挿通孔５ａの部分を含んで管長さ方向に亘る細長い領域Ｓが平板状（平板状断面）にされている。平板状部を５’ｃで示す。
したがって、円弧断面の場合と比較してジョイント管にボルト挿通孔５ａをあける孔あけ加工が容易になる。

また、上述の実施例では、ジョイント管５に１つの仕切り状壁部（直径壁６）を形成しているが、１つの仕切り状壁部だけでは例えば強度確保に不十分な場合、あるいは複数設けることが適切である等には、図８に示したジョイント管５”のように、管内に複数、例えば２つの仕切り状壁部６”を設けることもできる。

１鋼管杭の接合構造
２鋼管接合部
３下杭鋼管
４上杭鋼管
５、５’、５” ジョイント管
５ａボルト挿通孔
５ｃ’ 平板状部
６直径壁（仕切り状壁部）
６” 仕切り状壁部
６ａボルト挿通孔
８（８ａ、８ｂ）貫通ボルト
９（９ａ、９ｂ）ナット
１０異形ワッシャ

Claims

突き合わされた下杭鋼管と上杭鋼管とを接合するための両者の内面に嵌合する短尺のジョイント管を備え、前記ジョイント管はその断面内を横断する態様の１又は複数の仕切り状壁部を有する断面形状に押し出し成形されかつアルマイト処理が施されたアルミニウム管であり、
前記上杭鋼管及び前記下杭鋼管をそれぞれ貫通する貫通ボルトが、杭鋼管内の前記ジョイント管の管壁及び前記仕切り状壁部にあけたボルト挿通孔を貫通し、前記各貫通ボルトの先端部に螺合するナットにより締着されていることを特徴とする鋼管杭の接合構造。
前記仕切り状壁部の少なくとも１つは、ジョイント管の直径を渡されて管内を二分割する態様の直径壁であることを特徴とする請求項１記載の鋼管杭の接合構造。
前記ジョイント管のボルト挿通孔が上下の杭鋼管にそれぞれ設けた１箇所のボルト挿通孔に対応する上下の２箇所であり、上下の杭鋼管とジョイント管とが上下２箇所のボルト挿通孔をそれぞれ貫通する２本の貫通ボルトにより接合されていることを特徴とする請求項１又は２記載の鋼管杭の接合構造。
前記ジョイント管の管壁における、前記ボルト挿通孔の部分を含んで管長さ方向に亘る細長い領域が平板状にされていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の鋼管杭の接合構造。