JP2021075975A - 継手およびこれを用いた鋼管杭 - Google Patents

Abstract

【課題】鋼管杭の上端部に杭打ち機と連動するための突起であるクランプ受けを、強固に且つ低コストで設けた継手、および継手を用いた鋼管杭を提供する。【解決手段】本発明の接手１は鋼管杭Ｐｎの上端部に取り付けられ、円筒状の本体部２と、本体部２の外周面に突設されるクランプ受け４とを備える。本体部２とクランプ受け４とは一体に形成され、且つクランプ受け４は鋼管杭Ｐｎの外周面まで垂下している。【選択図】 図２

Description

本発明は、鋼管杭の上端に取り付けられる継手およびこれを用いた鋼管杭に関する。

従来、基礎工事現場において狭小な施工面積の中で強固な支持力を得るために、基礎セメントパイルや土中に鋼管杭を埋設することが行われている。このような場合、鋼管杭を回転させつつ打設することが一般的に行われているが、鋼管杭の上端を把持して回転させるクランプからのトルクを伝達するために、鋼管杭の上端側に突起（クランプ受け）を設けていた。
このクランプ受けは鋼管杭の上端側の外周面へ直接溶接され、クランプからの動力を受とる。これにより、鋼管杭は回転しながら鉛直下向きに押圧されて土中へ埋設されることとなる（例えば、特許文献１参照）。

特開平７−１２７０５５号公報

上記のように、鋼管杭の上端へクランプ受けを溶接付けする構造では、鋼管杭に対する位置合わせなどに手間がかかり、ひいては鋼管杭の打設作業のコスト高をまねいていた。
クランプ受けには鋼鉄製の角材が一般的に用いられる。屈曲した鋼管杭の外周面へ角材を溶接すると、両者の間の空間を埋めるために溶接材の消費量が多くなり、溶接作業にも時間がかかる。

鋼管杭の外周面と同じ径の内周面を備えた鋼管の一部を切り出したり、角材を変形させてこれをクランプ受けとしたりすると、クランプ受けが鋼管杭の外周面に密着するので、溶接作業が容易になる。しかしながら、かかるクランプ受けではその製造に手間を要することとなる。
クランプ受けを鋼管杭の外周面に溶接したとき溶接材の肉盛りがクランプに干渉して、クランプ機能を阻害するおそれもある。

鋼管杭は埋設する深さに応じて複数本が結合される。
鋼管杭の上端部と次の鋼管杭の下端部とを、現場において、直接溶接する場合もあるが、本件発明では、鋼管杭の上端部とその次の鋼管杭の下端部にそれぞれ接手を予め溶接しておいて、現場において、当該接手をボルト―ナットなどの機械要素を用いて連結する、いわゆる機械接手式のものを対象とする。
本発明者らは、当該機械式接手にクランプ受けを設けておけば、鋼管杭の上端側外周面へクランプ受けを設ける必要がないことに気づき、本発明に想到した。

本発明の第１の局面は次のように規定される。即ち、
鋼管杭の上端部に取り付けられる継手であって、筒状の本体部と、本体部の外周面に突設されるクランプ受けとを備える、ことを特徴とする。

筒状の本体部とクランプ受けとが別体であるとき、小型で軽量な本体部へクランプ受けを溶接する作業は、長尺で高重量な鋼管杭へクランプ受けを設ける溶接作業に比べて手間がかからなくなる。
ここに、接手を設ける際、その本体部とクランプ受けとを、例えば鋳込み成型により、一体成型すれば（第２の局面）、そもそも溶接作業が不要になる。さらに、機械的剛性も向上する。また、鋳込み成型された接手では、クランプ受けの形状を任意に設計できる。よって、クランプ受けの側面を筒状の本体部の横断面おいて平行にすることが容易に行える（第３の局面）。これにより、クランプとの係合が安定する。
クランプとの係合の観点からみると、クランプ受けの一対の側面は鋼管杭の横断面において平行とする。これにより、クランプに対する係合が安定する。この一対の側面を伸ばした仮想面は、鋼管杭の中心軸を間に挟むものとすることが好ましい。更に好ましくは、当該一対の仮想面の各面から鋼管軸の中心軸までの距離を等しくする。各側面にかかるトルクを均一にするためである。

本体部の外周面に取り付けられたクランプ受けを軸方向に延設して、鋼管杭の外周面まで延びるようにすることができる（第４の局面）。クランプ受けが長くなることにより、これとクランプとの係合がより安定化する。

上記において、接手の本体部は鋼管杭の上端に溶接等の方法で固定される。延ばされたクランプ受けが鋼管杭の外周まで達するものは、その部分において、クランプ受けと鋼管杭とを溶接することができる。これにより、クランプ受けの機械的安定性が向上する。
クランプ受けの形状は特に限定されないが、既述のように、その側面は本体部の外周面から立ち上がり、かつ各側面は本体部の横断面において平行であることが好ましい。クランプ受けの数も任意に選択可能であるが、２〜５本を本体部の外周面に均等に分配して配置することが好ましい。
クランプ受けの側面を本体部の側面から直立させることもできる。この場合、各側面は本体部の中心（鋼管杭の中心軸上にある）から半径方向に延びる仮想放射線上にあることが好ましい。

既述の接手をその上端部に備えた鋼管杭は工場において予め準備され、現場へと搬送される。現場において、鋼管杭を土中へ埋入させる際、クランプで鋼管杭の上端を把持する。このとき、接手に設けられたクランプ受けにクランプが係合し、鋼管杭は回転しながら土中へ押し込まれる。
鋼管杭が所定量埋入されると、クランプを外して、表出した鋼管杭の上端の接手に対して、次の鋼管杭の下端部に設けられた接手を連結させる。
これら接手と接手との連結には周知の連結方式が採用される。

図１は鋼管杭の連結体を示し、（Ａ）は複数の鋼管杭を連結した状態を示す側面図、（Ｂ）は（Ａ）を円周方向に９０度回転させた状態を示す側面図、（Ｃ）は（Ａ）中の鋼管杭を上下に分離した状態を示す側面図である。 図２は連結部分の拡大図であり、（Ａ）は上下２本の鋼管杭を連結した状態を示す部分側面図、（Ｂ）は（Ａ）中の鋼管杭を上下に分離した状態を示す部分側面図である。 図３は図２の縦断面図である。 図４は接手の横断面図であり、（Ｃ）は図２のＣ−Ｃ線断面図、（Ｅ）はＥ−Ｅ線断面図である。 図５は接手の斜視図であり、（Ａ）は鋼管杭の上端部に取り付けられる接手の斜視図であり、（Ｂ）は同下端部に取り付けられる接手の斜視図である。 図６は接手の正面図であり、（Ａ）は鋼管杭の上端部に取り付けられる接手の正面図であり、（Ｂ）は同下端部に取り付けられる接手の正面図である。 図７は他の態様の接手の構造を示す横断面である。 図８は他の態様の接手を示し、（Ａ）は分離状態の縦断面図、（Ｂ）は結合状態の縦断面図である。

以下において、本発明を実施するための形態について説明する。
図１（Ａ）は、複数の鋼管杭Ｐ１〜Ｐ３を連結した状態を示す側面図、図１（Ｂ）は、（Ａ）を円周方向に９０度回転させた状態を示す側面図、図１（Ｃ）は、上下の鋼管杭Ｐ２，Ｐ３を上下に分離した状態を示す側面図である。
鋼管杭Ｐ１〜Ｐ３は、図１（Ａ）〜（Ｃ）に示すように、垂直方向に沿って連結され、それぞれの上端部ごとに本発明の継手１が溶接ｗにより取り付けられている。継手１は、直上の鋼管杭Ｐｎの下端部ごとに溶接ｗにより取り付けられ且つ対となる継手１０と同期回転が可能となるように接続される。
尚、最深部側の鋼管杭Ｐ１の下端面（先端面）２０には、その周辺側に沿って複数の掘削刃２２が取り付けられ、鋼管杭Ｐ１の下端側の外周面には、掘削した土壌を上方に掻き上げる螺旋形のスクリュー翼２４が設けられている。

図示のように、鋼管杭Ｐ１〜Ｐ３の各継手１の外周面には、一対のクランプ受け４が平面視で点対称の位置に突設されている。クランプ受け４は、全体が縦長の直方体形状を呈し、その下部側は取り付けられている鋼管杭Ｐ１〜Ｐ３の外周面にまで延びている。
本発明の継手１は、例えば、鋼製の鋳造材からなり、図４及び図５に示すように、外周側が円筒形（筒形）の本体部２と、その外周面に突設された一対のクランプ受け４とを一体に備えている。本体部２の外径は、鋼管杭Ｐ１〜Ｐ３と外径とほぼ一致している。本体部２の内側には、平面視で正八角形の雌穴３が軸方向に沿って貫通し、雌穴３における八つの内壁面のうち、１つ置きの内壁面に側面視が正八角形の貫通穴６が形成されている。

一対のクランプ受け４は、貫通穴６が位置しない雌穴３の内壁面に隣接する本体部２の外周面に配置されている。各クランプ受け４の各側面４ａは本体部２の外周面から立ち上がり、かつ本体部２の横断面において平行に形成されている（図４（Ｃ）参照）。各側面４ａを伸ばしてなる仮想面は本体部２の横断面においてその中心軸（鋼管杭Ｐ１〜Ｐ３の中心軸と一致）をはさんでいる。
本体部２の上端面には、雌穴３側に低くなる環状のテーパー面５が形成され、且つ本体部２の外周面と下端面との間には、環状のテーパー面８が形成されている。テーパー面８は、クランプ受け４ごとの位置を除いて、継手１を鋼管杭Ｐ１〜Ｐ３の上端部に溶接ｗするための開先部を構成している。
なお、図７に示すように、クランプ受けの側面4ａを本体部２の側面から直立させることができる。このとき、各側面4ａは中心Ｏからの放射線上（一点鎖線で表示）の上に存在する。

一方、継手１と対となる別の継手１０も、鋼製の鋳造材からなり、図２及び図４（Ｅ）に示すように、全体が扁平なリング形状の本体部１１と、本体部１１の中央側から軸方向に沿って延びた外観が八角柱の雄部１２と、雄部１２および本体部１１の内側を軸方向に沿って貫通する円形断面の透孔１３とを備えている。雄部１２の外周面は平面視で正八角形を呈し、且つ雄部１２は、継手１の雌穴３内に所要の隙間を介して挿入可能とされている。即ち、継手１の雌穴３と継手１０の雄部１２とは、雄・雌（凹凸）嵌合が可能となっている。尚、本体部１１の外径も、鋼管杭Ｐ１〜Ｐ３と外径とほぼ一致している。

雄部１２における八角形の１つ置きの外周面には、側面視が正八角形である凹部１５と、凹部１５ごとの底面の中心部から透孔１３との間を貫通する雌ネジ穴１６とが同軸心で形成されている。継手１０の各凹部１５と本発明の継手１の各貫通穴６とは、図２（Ａ）に示すように、継手１０の雄部１２と本発明の継手１の雌穴３とが嵌合した際に、互いに連通状態となるように設定されている。
尚、本体部１１の上端面には、その全周に沿って外側に低くなるよう傾斜したテーパー面１７と、内側に低くなるよう傾斜したテーパー面１８とが形成されている。テーパー面１７は、継手１０を鋼管杭Ｐ１〜Ｐ３の下端部に溶接ｗするための開先部を構成している。

ここで、継手１，１０を介して、上下に隣接されるべき鋼管杭Ｐ１〜Ｐ３の接続方法を、図３（Ａ），（Ｂ）に沿って説明する。
予め、図３（Ａ）に例示するように、鋼管杭Ｐ１〜Ｐ３の上端部ごとに継手１を溶接ｗによって取り付けておくと共に、最下段の鋼管杭Ｐ１を除く鋼管杭Ｐ２，Ｐ３の下端部ごとに継手１０を溶接ｗによって取り付けておく。
また、図３（Ａ）で示すように、上下に接続させる鋼管杭Ｐｎ同士の接続部ごとに、側面視が正八角形の座金２６と、座金２６の中心部に穿孔した細穴２８を貫通するボルト３０と、を４組ずつ用意する。座金２０の外形は、本発明の継手１の貫通穴６と、継手１０の凹部１５とは相似形であり、且つこれらよりも若干小さい寸法を有している。更に、座金２６の外側面には、比較的径の大きな凹部２７が開口し、凹部２７の底面の中央部と内側面との間に、細穴２８が貫通している。

次いで、図３（Ｂ）で例示するように、杭打ちの現場において、先に杭打ちされた鋼管杭Ｐ１の上端部に取り付けられた継手１の雌穴３の内側に、上側となる鋼管杭Ｐ２の下端部に取り付けられた継手１０の雄部１２を挿入して嵌合する。この際、継手１の各貫通穴６と継手１０の各凹部１５とは、水平方向に沿って連通した状態となる。
かかる状態で、外側から座金２６を貫通穴６および凹部１５の内側ごとに挿入する。この際、座金２６は、継手１，１０間における剪断ピンの働きを果たしている。そして、座金２６ごとの細穴２８にボルト３０の雄ネジ部を貫通させ、且つ雄ネジ部の先端側を継手１０の雌ネジ穴１６にネジ結合させる。この際、ボルト３０のボルト頭の底面は、座金２６の凹部２７に面接触している。

その結果、図３（Ｂ）に示すように、継手１，１０を介して、下側の鋼管杭Ｐ１の上方に上側の鋼管杭Ｐ２が、同軸心によって強固に接続される。
かかる状態で、上側の鋼管杭Ｐ２の上端部に取り付けられた継手１における一対のクランプ受け４を、図示しない杭打ち機の油圧モーターにより回転する連結部材の係止片同士間に個別に挿入することで、上下に接続された複数の鋼管杭Ｐ１，Ｐ２全体を回転させつつ、土中の深部側に順次押し込むことが可能となる。

本発明の継手１によれば、本体部２の外周面に一対のクランプ受け４が一体に突設されているので、鋼管に対してクランプ受けを溶接する必要がなくなり、作業性が向上する。また、本体部２の外周面から一対のクランプ受け４の側面４ａが横断面視で平行に直立しているのでクランプとの係合が安定する。さらに、クランプ受け４の下部は、鋼管杭Ｐｎの外周面まで延びているため側面４ａの面積が大きくなっており、杭打ち機側から受ける大きな回転トルクを側面４ａの広い面積で受け取り、継手１を介して上下の鋼管杭Ｐｎの全体に対して、確実に伝達することができる。

図８（Ａ）、（Ｂ）は、他の態様の継手１ａとこれを用いた上下２本の鋼管杭Ｐ１，Ｐ２を連結する前後の状態を示す部分垂直断面図である。
継手１ａは、図８（Ａ），（Ｂ）に示すように、その本体部２ａを垂直断面でほぼＬ字形状の円筒形状とし、その外周側に所望数のクランプ受け４を垂直姿勢で突設すると共に、本体部２ａの縦壁の中央側に外周面が正八角形の雄部１２で且つ内側に水平断面が円形の透孔１３を設けた形態を有している。この場合、対となる継手１０ａは、鋼管杭Ｐｎと外径がほぼ同じ外周面と、内側に平面視が正八角形の内壁面を有する雌穴３とを備え、且つ全体が円筒形状の本体部２ｂからなる形態となる。即ち、本発明のクランプ受け４は、鋼管杭Ｐｎ同士を接続するために雄・雌（凹凸）嵌合させる雄側の継手１ａに形成した形態も含まれる。

尚、本発明は、実施の各形態によるものに限定されるものではない。
例えば、本発明による継手１の雌穴３の内壁面には、下側（奥側）が狭く且つ上側（開口部側）が広くなるように緩いテーパーを付すと共に、対となる継手１０の雄部１２の外壁面にも、下側（開口部側）が狭く且つ上側（奥側）が広くなるように緩いテーパーを付した形態としても良い。この緩いテーパーは、継手１ａ，１０ａにも適用される。
また、継手１の雌穴３の内壁面と、対となる継手１０の雄部１２の外壁面とは、平面視で正方形以上である任意の正多角形を呈し、且つ互いに相似形となる形態としても良く、かかる形状も継手１ａ，１０ａにも適用される。

更に、クランプ受け４は、継手１，１ａの本体部２，２ａの外周面に、１つを突設した形態や、３つ以上を平面視で互いに点対称となる位置に突設した形態としても良い。
また、クランプ受け４は、少なくも１つの側面４ａを有していれば、側面視で縦長の半長円形、半楕円形、あるいは長円形などを呈する形態としても良い。
更に、クランプ受け４は、本体部２の外周面における上端から下端の全長に沿って突出した形態としたり、あるいは、本体部２の外周面における上端から取り付けられる鋼管杭Ｐｎの外周面にまで延びた形態としても良い。

また、継手１の貫通穴６と継手１０の凹部１５とは、形状および寸法が同じであれば、それぞれを側面視で円形、長円形、楕円形、正方形または長方形以上の正多角形あるいは変形多角形を呈する形態としても良い。
更に、継手１の本体部２の外周面と雌穴３とを平面視において、例えば、正方形とし、正方形の角部を鋼管杭Ｐｎの外周面とほぼ一致させ、且つ継手１０の雄部１２の外周面も相似形の正方形とした形態としても良い。かかる形態では、本体部２の外周面と雌穴３との間に大径の丸い貫通穴を穿孔し、且つ雄部１２の外周面と透孔１３との間に大径の雌ネジ穴１６を刻設することよって、通常の丸く平らな座金と太いボルト３０とを用いて、継手１の本体部２の雌穴３と、継手１０の雄部１２との雄雌による嵌合状態を保つことができる。かかる嵌合を保つための構造は、継手１ａ，１０ａに対しても適用することが可能である。
加えて、継手１の本体部２の雌穴３と、継手１０の雄部１２との雄雌嵌合を保持するため、雌穴３と雄部１２との間に両者の接線方向に沿って、水平姿勢で２個の抜け止めピンを互いに平行に貫通させる構造としても良い。かかる構造は、継手１ａ，１０ａに対しても適用することが可能である。

本発明によれば、鋼管杭の上端部に杭打ち機と連動するための突起であるクランプ受けを、強固に且つ低コストで設けた継手、および継手を用いた鋼管杭を提供することができる。

１，１ａ…継手
２，２ａ…本体部
４…………クランプ受け
４ａ………側面
Ｐｎ………鋼管杭

Claims (5)

1. 鋼管杭の上端部に取り付けられる継手であって、
   筒状の本体部と、該本体部の外周面に突設されるクランプ受けとを備える、
   ことを特徴とする継手。
2. 前記本体部と前記クランプ受けとが一体に形成されている、
   請求項１に記載の継手。
3. 前記本体部は円筒形であり、前記クランプ受けの一対の側面は前記本体部外周面から立ち上がり、該本体部の横断面視において平行である、
   請求項１または２に記載の継手。
4. 前記クランプ受けは、前記鋼管杭の外周面まで延びている、
   請求項１乃至３の何れか一項に記載の継手。
5. 請求項１乃至４の何れかに記載の前記継手を上端部に取り付けている、鋼管杭。

Images