JP2022090007A - 回転杭継手構造 - Google Patents

Abstract

【課題】加工が容易で薄い端板でも十分な伝達トルクが得られる回転杭継手構造を提供する。
【解決手段】回転杭継手構造２Ｃは、回転杭の端部に固定された一対の端板１２Ｃ，２２Ｃと、一方の端板１２Ｃおよび他方の端板２２Ｃに設けられ、回転杭の回転せん断力に抗するせん断抵抗部と、を備え、せん断抵抗部は、端板１２Ｃ，２２Ｃの各々を貫通する係合孔１３Ｃと、一方の端板２２Ｃの係合孔から他方の端板の係合孔１３Ｃまで挿通され、掘削に十分なトルクの伝達性能を有する係合部材３３Ｃと、を有し、係合孔１３Ｃは、回転杭の回転中心と同心の多角形の孔であり、係合部材３３Ｃは、係合孔１３Ｃに係合可能な多角形の板材である。
【選択図】図９Ｂ

Description

本発明は回転杭継手構造に関する。

従来、地上構造物の基礎構造として、地盤に杭を打ち込む構造が採用されている。杭の打ち込み方法として回転掘削が利用されている。
回転掘削では、トルクの伝達に適した鋼管杭が用いられ、地上部分で鋼管杭を回転駆動するとともに、鋼管杭の先端外周に形成された羽根板で地中を掘り進む。そして、鋼管杭が所定深さ地中へ進入する都度、新たな管体を継ぎ足し、所望の深さに及ぶ鋼管杭を形成している。

回転杭の接続部分においては、掘削に十分なトルクの伝達性能が求められる。
トルクの伝達性能という点では、管体の端部どうしを溶接することが望ましい。しかし、溶接作業には溶接設備とともに溶接技術者を確保する必要があり、工程の複雑化および作業コストの上昇が問題となる。さらに、鋼管杭の設置場所で可燃物の取り扱いがある場所では火気を用いる溶接を行うことができない。

溶接を用いない接続構造として、機械式の杭継手構造が用いられている。
例えば、特許文献１の鋼管杭の接続構造では、一対の鋼管杭の端板どうしを突き合わせ、各端板を貫通するボルトで接続を維持している。また、各端板の対向する表面に直径方向のキー溝を形成しておき、突き合わせる際にキー部材を溝内に挟み込むことで、相対回転を阻止し、トルクを伝達できるようにしている。
また、特許文献２の杭の継手構造では、一対の杭の継手端板どうしを突き合わせ、各端板の外周部分を重ね合わせて連結部材で連結している。また、各端板の対向する表面に楕円形のキー溝を形成しておき、突き合わせる際に楕円形のトルク伝達リング部材を溝内に挟み込むことで、相対回転を阻止し、トルクを伝達できるようにしている。

特開２００８－２７４６１３号公報 特開２０１６－８９３５４号公報

前述した特許文献１および特許文献２の継手構造では、いずれも一対の端板にそれぞれキー溝を形成しておき、そこにトルク伝達のためのキー部材を嵌め込んでいた。
このため、端板にはキー部材に対応したキー溝を形成しておく必要がある。このようなキー溝は、キー部材に対応した形状および寸法とするために加工精度が要求され、切削加工が必要となって加工コストが上昇するという問題があった。
また、キー溝は、その深さを端板の厚みの半分以上とすることは難しく、十分な伝達トルクを確保しようとすると各部寸法が必要以上に増大するという問題があった。例えば、キー部材の厚みを増すと、キー溝の深さも増す必要があり、そのために端板の厚みを増す必要がある。その結果、杭材の重量が増して搬送に影響するほか、材料費が上昇するという問題もあった。

本発明の目的は、加工が容易で薄い端板でも十分な伝達トルクが得られる回転杭継手構造を提供することにある。

本発明の回転杭継手構造は、回転杭の端部に固定された一対の端板と、一方の前記端板および他方の前記端板に設けられ、前記回転杭の回転せん断力に抗するせん断抵抗部と、を備えることを特徴とする。

本発明では、一方の端板および他方の端板にせん断抵抗部が設けられている。せん断抵抗部は、回転杭の施工時に継手構造に作用する回転せん断力に抗することができる。したがって、回転杭の掘削時に上方の回転トルクを下方の回転杭に伝達して、回転杭の掘削施工を確実に行うことができる。

本発明の回転杭の継手構造において、前記せん断抵抗部は、前記回転杭の端部に固定された一対の端板と、前記端板の各々を貫通する係合孔と、一方の前記端板の前記係合孔から他方の前記端板の前記係合孔まで挿通された係合部材と、を有するのが好ましい。

本発明では、係合孔は、端板に対して貫通する孔であればよく、打ち抜きや穿孔により加工することができ、表面から所望の深さで切削するキー溝に比べて加工が容易である。
そして、本発明では、一対の端板に係合孔を形成するため、係合孔の深さは端板の厚みとなる。
このため、一方の係合孔から他方の係合孔まで挿通される係合部材は、回転杭がトルクを受けた際に各端板に対してそれぞれ端板の厚み分にわたって係合し、端板の厚みを最大限に用いてトルク伝達を行うことができ、薄い端板でも十分な伝達トルクが得られる。
これにより、加工が容易で薄い端板でも十分な伝達トルクが得られる回転杭継手構造とすることができる。
なお、回転杭としては円筒状の鋼管を用いることができ、端板としては鋼板を用いることができ、端板を鋼管に固定する際には溶接を行うことができる。この溶接は、製造工場などで事前に行えばよく、杭打ち現場で行う必要はない。

本発明の回転杭継手構造において、前記係合孔は、前記回転杭の回転中心から離れた位置を中心とする円形孔であることが好ましい。
本発明では、端板にドリルやカップソーで円形孔を簡単に加工することができる。トーチなどで大まかな下孔を形成し、内周を円筒面に調えるなどとしてもよく、このような手順でもキー溝よりも簡単に加工できる。

本発明の回転杭継手構造において、前記円形孔は、前記回転杭の回転中心まわりに複数が配列されていることが好ましい。
本発明では、円形孔が複数配列されることで、個々の伝達トルクが小さくても個数を増すことで、所望のトルクに耐える伝達性能を確保できる。

本発明の回転杭継手構造において、前記係合部材は、前記円形孔に挿通される丸棒材であることが好ましい。
本発明では、係合孔が円形孔であるため、係合部材として丸棒材を用いることができる。例えば、市販の棒鋼を所定長さに切断することで、係合部材を得ることができる。従って係合部材の確保が容易であり、材料コストも低減できる。

本発明の回転杭継手構造において、前記係合孔は、前記回転杭の回転中心と同心の多角形の孔であり、前記係合部材は、前記係合孔に係合可能な多角形の板材であるのが好ましい。
具体的には、係合孔および係合部材の多角形としては、６角形または８角形が考えられる。
本発明では、係合孔の内周縁の凹凸と係合部材の外周縁の凹凸とが互いに係合し、回転杭のトルクを伝達することができる。とくに、係合孔および係合部材の輪郭を６角形または８角形としたため、例えば矩形の端板に対して、係合孔および係合部材の一部の辺縁を端板の辺縁に平行とすれば、他の辺縁が端板の四隅をまたぐ状態で斜めに配置され、締結ボルトなどが設置されて強度が要求される端板の四隅に対し、係合孔が近くに形成されることによる強度の低下を抑制できる。
さらに、端板に形成する係合孔は、６角形または８角形の大きな開口部が１つだけあればよく、例えば小径の係合孔を複数形成する場合に比べ、構造および加工を簡素化できる。
そして、係合孔および係合部材の輪郭を６角形とした場合、係合孔の内周縁の凹凸と係合部材の外周縁の凹凸の係合を鋭角で係合させることができる。したがって、過大な回転せん断力が作用しても、係合孔の内周縁が変形して凹凸の係合が損なわれることがなく、回転せん断力を確実に伝達できる回転杭継手構造とすることができる。

本発明の回転杭継手構造において、前記係合孔は、前記回転杭の回転中心から内側端縁の長さが互いに異なる短軸および長軸を有する扁平孔であり、前記係合部材は、前記扁平孔に係合可能な扁平形の板材であるのが好ましい。
本発明では、係合孔および係合部材が扁平に形成されているため、回転杭継手構造に回転せん断力が作用しても扁平部分で回転せん断力に抗することができ、回転せん断力を確実に伝達できる回転杭継手構造とすることができる。

本発明の回転杭継手構造において、前記せん断抵抗部は、一方の前記端板の外周に形成された係合凸部と、他方の前記端板の外周に形成された係合凹部と、を有するのが好ましい。
本発明では、せん断抵抗部は、端板の外周に形成された係合凸部および係合凹部を有しているため、端板の外周で回転せん断力に抗することができる。したがって、端板の外周縁の加工を行うだけでせん断抵抗部を形成できるので、部品点数の削減と施工性の向上を図ることができる。

本発明の回転杭継手構造において、前記端板は、それぞれ四隅にボルト孔を有しかつ前記回転杭の端部に固定された矩形の板材であり、一対が前記ボルト孔に挿通される締結ボルトにより互いに接続されることが好ましい。
本発明では、回転杭の外側で締結ボルトによる締結を行うことができ、接続作業を容易にすることができる。

本発明の回転杭継手構造において、前記端板は、前記回転杭の外周面から突出する位置に複数のボルト孔を有しかつ前記回転杭の端部に固定された円形の板材であり、一対が前記ボルト孔に挿通される締結ボルトにより互いに接続されることが好ましい。
本発明では、回転杭の外側で締結ボルトによる締結を行うことができ、接続作業を容易にすることができる上、端板の外周縁に沿って３カ所以上で締結ボルトによる締結を行うことができるため、回転杭継手構造の引き抜き力に抗する強度を向上することができる。

本発明によれば、加工が容易で薄い端板でも十分な伝達トルクが得られる回転杭継手構造を提供できる。

本発明の第１実施形態の回転杭継手構造を示す側面図。 前記第１実施形態の回転杭継手構造を示す垂直方向断面図。 前記第１実施形態の回転杭継手構造を示す水平方向断面図。 前記第１実施形態の製造手順を示す垂直方向断面図。 前記第１実施形態の製造手順を示す平面図。 前記第１実施形態の組立手順を示す垂直方向断面図。 本発明の第２実施形態の回転杭継手構造を示す平面図。 本発明の第３実施形態の回転杭継手構造を示す平面図。 本発明の第４実施形態の回転杭継手構造を示す垂直方向断面図。 図９ＡのＢ－Ｂ線断面から見た平面図。 図９ＡのＣ－Ｃ線断面から見た平面図。 本発明の第５実施形態の回転杭継手構造を示す側面図。 図１０ＡのＢ－Ｂ線断面から見た平面図。 本発明の第６実施形態の回転杭継手構造を示す平面図。 図１１ＡのＢ－Ｂ線における垂直方向断面図。 図１１ＡのＣ－Ｃ線における垂直方向断面図。 本発明の第７実施形態の回転杭継手構造を示す平面図。 図１２ＡのＢ－Ｂ線における垂直方向断面図。 本発明の第８実施形態の回転杭継手構造を示す平面図。 前記第８実施形態の変形となる回転杭継手構造を示す平面図。

〔第１実施形態〕
図１において、回転杭１０、２０は順次接続されて杭１を形成するものであり、各々の端部どうしが本発明に基づく回転杭継手構造２により接続されている。
回転杭１０、２０は、管体１１、２１の端部に接続用の端板１２、２２を有する。
管体１１、２１は断面円形の鋼管であり、端板１２、２２は角隅が切り取られた略正方形の鋼板であり、これらは互いに溶接により固定されている。

図２および図３にも示すように、回転杭１０、２０は、端板１２、２２を互いに重ね合わせ、四隅をボルト３１およびナット３２で締め付けることで接続される。
端板１２、２２には、管体１１、２１の内側となる領域に、複数（例えば４つ）の係合孔１３、２３が形成されており、各々には円柱状の係合部材３３が挿通されている。

係合孔１３、２３は、それぞれ回転杭１０、２０の回転中心から離れた位置を中心とする円形孔である。係合孔１３、２３は、互いに端板１２、２２の表面の対応する位置に形成され、回転杭１０、２０を接続した状態では連続した孔となる。
係合部材３３は、係合孔１３、２３に嵌め込み可能な直径の棒鋼を、軸方向に所定長さで切断したものである。係合部材３３の軸方向長さは、端板１２、２２を重ね合わせた厚みに揃えられている。
従って、係合部材３３は、回転杭１０、２０を接続した状態で係合孔１３、２３により形成される連続した孔に挿通することができる。そして、挿通した状態では、係合部材３３の両端面が、重ね合わせられた端板１２、２２の表面（互いに密接する側とは反対側の表面）と揃うことになる。

端板１２、２２の表面には、係合孔１３、２３の周囲にそって複数（例えば４つ）のストッパ１４、２４が固定されている。ストッパ１４、２４は鋼製の板片であり、溶接により端板１２、２２に固定されている。
ストッパ１４、２４には、係合部材３３が係合孔１３、２３に挿通された際に、係合部材３３の両端面が当接され、係合孔１３、２３から脱出することが防止される。

端板１２、２２の中央には、それぞれ連通孔１５が形成される。この連通孔１５により、互いの接続時に回転杭１０、２０の内部が連通され、水や空気の流通が可能である。
端板１２、２２の四隅には、それぞれボルト孔１６（図５参照）が形成され、ボルト３１が挿通可能である。

本実施形態においては、予め所定の製造場所で回転杭１０、２０を製造しておく。そして、回転杭１０、２０を所定の設置場所へ搬送し、杭１として地盤に打ち込んでゆく。
杭１を打ち込む際には、先ず回転杭２０を回転掘削により地中へと進入させる。回転杭２０が所定深さに達したら、回転杭１０を継ぎ足し、さらに回転掘削により地中へと打ち込んでゆく。
回転杭１０、２０の継ぎ足しの際に、回転杭継手構造２が組み立てられ、回転杭継手構造２を介して回転杭１０、２０が接続され、一連の杭１が形成される。

回転杭１０、２０の製造は、次のような手順で行われる。
図４および図５において、先ず、所定形状の端板１２、２２を作成する。すなわち、端板１２、２２に相当する鋼板を準備し、これに係合孔１３、２３、連通孔１５およびボルト孔１６を形成する。係合孔１３、２３の周囲にはストッパ１４、２４を固定する。
次に、別途準備しておいた管体１１、２１の端部に、加工済の端板１２、２２を配置し、管体１１、２１の端縁の全周にわたって溶接固定する。

なお、杭１は、２本の回転杭１０、２０に限らず、その深さに応じて３本以上の回転杭が継ぎ足される。この場合、１本の回転杭の下端に端板１２を形成し、上端に端板２２を形成しておけば、多数の回転杭をそれぞれ回転杭継手構造２により順次接続できる。

回転杭継手構造２の組み立ては、次のような手順により行われる。
図６に示すように、先ず、回転杭２０の端板２２の係合孔２３にそれぞれ係合部材３３を嵌め込む。係合部材３３は、ストッパ２４に係止されて下方へ落下することはなく、上半分が端板２２から突起した状態とされる。

次に、回転杭１０をクレーンなどで吊り上げ、端板１２を端板２２に対向させる。そして、回転杭１０を徐々に下降させ、係合孔１３の各々が端板２２から突起する係合部材３３に嵌り合う状態とし、さらに下降させて端板１２、２２を重ね合わせる。
この後、端板１２、２２の四隅をボルト３１およびナット３２で締め付ける。これにより回転杭継手構造２が形成され、上側の回転杭１０を回転駆動することで、回転杭継手構造２を介してトルクが下側の回転杭２０に伝達され、回転掘削が再開できる。

上述した本実施形態によれば、次のような効果が得られる。
本実施形態の回転杭継手構造２においては、ボルト３１およびナット３２により端板１２、２２の接続が維持されるとともに、端板１２、２２の間のトルクの伝達は、係合孔１３、２３および係合部材３３を介して行われる。従って、ボルト３１およびナット３２に過大な剪断力が負担されることは回避できる。

本実施形態では、係合孔１３、２３は、端板１２、２２に対して貫通する孔であればよく、打ち抜きや穿孔により加工することができ、表面から所望の深さで切削するキー溝に比べて加工が容易である。

本実施形態では、一対の端板１２、２２に係合孔１３、２３を形成するため、係合孔１３、２３の深さは端板１２、２２の厚みとなる。
このため、一方の係合孔１３から他方の係合孔２３まで挿通される係合部材３３は、回転杭１０、２０がトルクを受けた際に各端板１２、２２に対してそれぞれ端板１２、２２の厚み全体にわたって係合し、端板１２、２２の厚みを最大限に用いてトルク伝達を行うことができ、薄い端板１２、２２でも十分な伝達トルクが得られる。
これにより、加工が容易で薄い端板１２、２２でも十分な伝達トルクが得られる回転杭継手構造２とすることができる。

なお、回転杭１０、２０の管体１１、２１としては円筒状の鋼管を用いることができ、端板１２、２２としては鋼板を用いることができ、端板１２、２２を管体１１、２１に固定する際には溶接を行うことができる。この溶接は、製造工場などで事前に行えばよく、杭打ち現場で行う必要はない。

本実施形態では、係合孔１３、２３は、回転杭１０、２０の回転中心から離れた位置を中心とする円形孔としたため、係合部材３３を介して回転杭１０、２０の回転中心まわりのトルクを確実に伝達することができる。
一方、係合孔１３、２３の加工にあたっては、端板１２、２２にドリルやカップソーで円形孔を簡単に加工することができる。トーチなどで大まかな下孔を形成し、内周を円筒面に調えるなどとしてもよく、このような手順でもキー溝よりも簡単に加工できる。

本実施形態では、円形の係合孔１３、２３は、回転杭１０、２０の回転中心まわりに複数（例えば４つ）が配列されるとしたので、個々の伝達トルクが小さくても個数を増すことで、所望のトルクに耐える伝達性能を確保できる。
本実施形態では、係合孔１３、２３が円形孔であるため、係合部材３３として丸棒材を用いることができる。そして、係合部材３３は、市販の棒鋼を所定長さに切断することで、簡単に得ることができる。従って係合部材３３の確保が容易であり、材料コストも低減できる。

本実施形態では、端板１２、２２は矩形の板材から形成されるものとし、四隅のボルト３１およびナット３２により互いに締結されるとしたため、材料コストを低減し、かつ接続作業を容易にすることができる。

〔第２実施形態〕
図７には本発明の第２実施形態の回転杭継手構造２Ａが示されている。
本実施形態は、前述した第１実施形態の杭１、回転杭継手構造２および回転杭１０、２０と基本構成が同様である。このため、共通の部分についての説明は省略し、以下に相違部分についてのみ説明する。

前述した第１実施形態では、図３のように、回転杭１０、２０の端板１２、２２に、４つの円形の係合孔１３、２３を形成し、そこに４つの係合部材３３を挿通させてトルク伝達を行っていた。
これに対し、本実施形態では、図７のように、管体１１の端部に端板１２Ａを固定して回転杭１０Ａが形成される。端板１２Ａには８角形の係合孔１３Ａが形成され、そこに８角形の鋼板製の係合部材３３Ａが挿通される。
なお、図示していないが、接続される相手方の回転杭１０Ａにも同様の８角形の係合孔１３Ａが形成され、各々を挿通する係合部材３３Ａによるトルク伝達が可能である。

前述した第１実施形態では、図３のように、回転杭１０、２０の内部を連通する連通孔１５が、端板１２、２２の中央に形成されていた。
これに対し、本実施形態では、図７のように、８角形の係合部材３３Ａの中心に連通孔３３１が形成されている。
端板１２Ａには、四隅にボルト孔１６が形成され、前述した第１実施形態と同様なボルト締結が可能である。

このような本実施形態においても、８角形の係合孔１３Ａおよび係合部材３３Ａにより回転杭１０Ａどうしの十分なトルク伝達が可能である。
すなわち、係合孔１３Ａの内周縁の凹凸と、係合部材３３Ａの外周縁の凹凸とが互いに係合し、回転杭１０Ａのトルクを伝達することができる。
とくに、係合孔１３Ａおよび係合部材３３Ａの輪郭を８角形としたため、例えば矩形の端板１２Ａに対して、係合孔１３Ａおよび係合部材３３Ａの一部の辺縁を端板１２Ａの辺縁に平行とすれば、他の辺縁が端板１２Ａの四隅をまたぐ状態で斜めに配置され、締結ボルトなどが設置されて強度が要求される端板１２Ａの四隅に対し、係合孔１３Ａが近くに形成されることによる強度の低下を抑制できる。
さらに、端板１２Ａに形成する係合孔１３Ａは、８角形の大きな開口部が１つだけあればよく、前述した第１実施形態のように４つの係合孔１３、２３および連通孔１５を形成する場合に比べ、構造および加工を簡素化できる。

〔第３実施形態〕
図８には本発明の第３実施形態の回転杭継手構造２Ｂが示されている。
本実施形態は、前述した第１実施形態の杭１、回転杭継手構造２および回転杭１０、２０と基本構成が同様である。このため、共通の部分についての説明は省略し、以下に相違部分についてのみ説明する。

前述した第１実施形態では、図３のように、回転杭１０、２０の端板１２、２２に、４つの円形の係合孔１３、２３を形成し、そこに４つの係合部材３３を挿通させてトルク伝達を行っていた。
これに対し、本実施形態では、図８のように、管体１１の端部に端板１２Ｂを固定して回転杭１０Ｂが形成される。端板１２Ｂには「＋」形の係合孔１３Ｂが形成され、そこに「＋」形の鋼板製の係合部材３３Ｂが挿通される。
なお、図示していないが、接続される相手方の回転杭１０Ｂにも同様の「＋」形の係合孔１３Ｂが形成され、各々を挿通する係合部材３３Ｂによるトルク伝達が可能である。

前述した第１実施形態では、図３のように、回転杭１０、２０の内部を連通する連通孔１５が、端板１２、２２の中央に形成されていた。
これに対し、本実施形態では、図８のように、「＋」形の係合部材３３Ｂの中心に連通孔３３１が形成されている。
端板１２Ｂには、四隅にボルト孔１６Ｂが形成され、前述した第１実施形態と同様なボルト締結が可能である。
本実施形態のボルト孔１６Ｂは、管体１１の中心まわりに延びる長孔とされ、接続される回転杭１０Ｂの中心軸まわりの角度位置を調整可能である。

このような本実施形態によっても、前述した第２実施形態と同様に十分なトルク伝達が可能であるとともに、構造および加工の簡素化が図れる。

〔第４実施形態〕
図９Ａから図９Ｃには本発明の第４実施形態の回転杭継手構造２Ｃが示されている。図９Ａは垂直方向断面図であり、図９Ｂは図９ＡのＢ－Ｂ線断面から見た平面図、図９Ｃは図９ＡのＣ－Ｃ線断面から見た平面図である。
本実施形態は、前述した第１実施形態の杭１、回転杭継手構造２および回転杭１０、２０と基本構成が同様である。このため、共通の部分についての説明は省略し、以下に相違部分についてのみ説明する。

図９Ｂおよび図９Ｃに示すように、管体１１の端部に設けられる端板１２Ｃと、管体２１の端部に設けられる端板２２Ｃは、円形状の鋼板であり、その外周縁は、管体１１、２１の外周面から外側に突出してフランジ状に固定される。
端板１２Ｃ、２２Ｃには、円形鋼板の中心であり、かつ管体１１および管体２１の回転中心を中心とする係合孔１３Ｃが形成され、係合孔内周縁の輪郭は、多角形となる正６角とされている。

係合孔１３Ｃには、係合部材３３Ｃが隙間を設けて挿入される。係合部材３３Ｃは、正６角形状の外周の輪郭を有し、端板１２Ｃおよび端板２２Ｃの板厚を足した厚さよりも大きな厚さの鋼板から構成される。この係合部材３３Ｃの中心には、連通孔３３１が形成され、先端開放型の回転杭２０の掘削時、管体２１内に土砂等が入り込んでも、上側の管体１１に土砂を流し、掘削抵抗を軽減している。

図９Ｂ、図９Ｃに示すように、端板１２Ｃ、２２Ｃの管体１１、２１の外周面から外側に突出する部分には、端板１２Ｃ、２２Ｃの円形中心を中心とした円周に沿って、ボルト孔１６が複数、たとえば６カ所形成されている。
ボルト孔１６Ｃは、端板１２Ｃ、２２Ｃの円周方向に伸びる長孔として形成されている。長孔のクリアランスは、端板１２Ｃ、２２Ｃのボルト孔１６Ｃ同士が重ね合わされたときにボルト３１がボルト孔１６Ｃに当接することがなく、かつ係合孔１３Ｃおよび係合部材３３Ｃの隙間よりも大きければよい。要するに、クリアランスは、ボルト３１に対して回転せん断力が作用しない大きさであればよく、長孔ではなくボルト３１の径よりも大きな円形孔であってもよい。

図９Ａおよび図９Ｂに示すように、端板２２Ｃの下面には、ストッパ１４Ａが６角形の係合孔１３Ｃの周りに１２０度単位で３カ所設けられている。ストッパ１４Ａは、外周端部の端板２２Ｃの下面に溶接等により固定された片持ち支持構造で係合孔１３Ｃの内側に突出して、係合部材３３Ｃの荷重を支持する。
一方、図９Ａおよび図９Ｃに示すように端板１２Ｃの上面には、ストッパ１４Ｂが６角形の係合孔１３Ｃの対向する頂角に平行に、かつ係合孔１３Ｃに跨がって２カ所設けられている。

ストッパ１４Ｂは、両端が溶接等により端板１２Ｃの上面に固定され、両持ち支持構造で係合部材３３Ｃの上方への浮き上がりを規制する。
図９Ａに示すように、ストッパ１４Ｂの下面には、係合孔１３Ｃの形状に応じた凹部１４１が形成されている。凹部１４１は、係合孔１３Ｃに係合部材３３Ｃを係合した際、係合部材３３Ｃの上面が端板１２Ｃの上面から突出しても吸収できる高さ寸法に設定されている。

このような本実施形態によれば、前述した各実施形態で述べた効果に加え、以下のような効果がある。
一方の端板１２Ｃおよび他方の端板２２Ｃにせん断抵抗部となる係合孔１３Ｃおよび係合部材３３Ｃが設けられている。せん断抵抗部は、回転杭１０、２０の施工時に継手構造に作用する回転せん断力に抗することができる。したがって、回転杭１０、２０の掘削時に上方の回転トルクを下方の回転杭に伝達して、回転杭１０、２０の掘削施工を確実に行うことができる。

係合孔１３Ｃおよび係合部材３３Ｃの輪郭を６角形としているため、係合孔１３Ｃの内周縁の凹凸と係合部材３３Ｃの外周縁の凹凸の係合を鋭角で係合させることができる。したがって、過大な回転せん断力が作用しても、係合孔１３Ｃの内周縁が変形して凹凸の係合が損なわれることがなく、回転せん断力を確実に伝達できる。
端板１２Ｃ、２２Ｃの外周を円形状としたことにより、端板の外周縁に沿って３カ所以上でボルト３１による締結を行うことができるため、回転杭継手構造２Ｃの引き抜き力に抗する強度を向上することができる。

ボルト孔１６Ｃを端板１２Ｃ、２２Ｃの円周方向に沿って伸びる長孔として形成し、クリアランスを係合孔１３Ｃおよび係合部材３３Ｃの隙間よりも大きくとっている。したがって、回転杭１０、２０の施工時に回転せん断力を作用させて、係合孔１３Ｃと係合部材３３Ｃとの間の隙間によって端板１２Ｃ、２２Ｃが回転方向にずれても、ボルト３１に回転せん断力が作用することがない。よって、施工中に回転せん断力によりボルト３１に回転せん断力が作用して、ボルト３１がせん断破壊することもない。

ストッパ１４Ｂが係合孔１３Ｃを跨がって両持ち支持構造で係合部材３３Ｃを押さえているため、係合部材３３Ｃの浮き上がりを確実に防止できる。したがって、回転掘削作業時、係合部材３３Ｃの連通孔３３１に流れる土砂の土圧に抗して係合部材３３Ｃが係合孔１３Ｃから脱落することを防止する。

〔第５実施形態〕
図１０Ａおよび図１０Ｂには本発明の第５実施形態の回転杭継手構造２Ｄが示されている。図１０Ａは垂直方向側面図であり、図１０Ｂは図１０ＡのＢ－Ｂ線における断面からみた平面図である。
本実施形態は、前述した第１実施形態の杭１、回転杭継手構造２および回転杭１０、２０と基本構成が同様である。このため、共通の部分についての説明は省略し、以下に相違部分についてのみ説明する。

図１０Ａおよび図１０Ｂに示すように、端板１２Ｄ、２２Ｄは、円形の鋼板からなり、平面視で円周方向の１２０度ごとに３カ所の凹部が形成されている。端板１２Ｄ、２２Ｄのそれぞれの凹部には、筒状の角形鋼管１６Ｄが挿入されているそれぞれの角形鋼管１６Ｄは、管体１１、管体１１、２１の外周面に隅肉溶接等により固定されている。
角形鋼管１６Ｄの上下方向の端面はそれぞれ２枚の板ワッシャ１６１により塞がれている。

板ワッシャ１６１には、ボルト３１が挿通され、角形鋼管１６Ｄの内部を貫通し、ボルト３１が突出した部分でナット３２が螺合される。角形鋼管１６Ｄ内におけるボルト３１の貫通位置は、端板１２Ｄ、２２Ｄの外側とされ、端板１２Ｄ、２２Ｄには、ボルト挿通用の孔が形成されていない。
ボルト３１およびナット３２により、端板１２Ｄ、２２Ｄ同士を結合することで、端板１２Ｄ側の角形鋼管１６Ｄと、端板２２Ｄ側の角形鋼管１６Ｄとが上下方向から締め付けられて上下の回転杭１０、２０は結合される。
板ワッシャ１６１の管体１１、２１から突出する方向の突出寸法は、角形鋼管１６Ｄの突出寸法よりも大きくなっている。そして、板ワッシャ１６１の突出方向のセンターには、ボルト挿通孔が形成されている。このため、ボルト３１およびナット３２によって角形鋼管１６Ｄおよび板ワッシャ１６１を締結すると、角形鋼管１６Ｄの突出方向のセンター位置から外側にオフセットされた位置で締結が行われる。

このような本実施形態によれば、前述した各実施形態で述べた効果に加え、以下のような効果がある。
端板１２Ｄ、２２Ｄの外周の外側に角形鋼管１６Ｄを設け、この部分でボルト３１およびナット３２で端板１２Ｄ、２２Ｄを接合しているため、端板１２Ｄ、２２Ｄに孔等の加工を施すことなく、回転杭継手構造２Ｄを施工できる。したがって、端板１２Ｄ、２２Ｄの欠損部分を少なくして、回転せん断力に抗する強度の向上を図ることができる。

また、ボルト３１の径に対して角形鋼管１６Ｄの内部空間を広く確保することができるため、施工性も向上し、掘削時に回転杭継手構造２Ｄに回転せん断力が作用しても、ボルト３１に回転せん断力が作用することがない。
さらに、仮にボルト３１に回転せん断力が作用しても、角形鋼管１６Ｄの内周面全体で作用することとなり、せん断荷重が分散するので、ボルト３１がせん断力により折損する可能性を少なくすることができる。

〔第６実施形態〕
図１１Ａから図１１Ｃには本発明の第６実施形態の回転杭継手構造２Ｅが示されている。図１１Ａは回転杭継手構造２Ｅの平面図であり、図１１Ｂは、図１１ＡのＢ―Ｂ線における垂直断面図であり、図１１Ｃは図１１ＡのＣ－Ｃ線における垂直断面図である。
前述の第１実施形態では、端板１２、２２に係合孔１３を形成し、係合孔１３に係合部材３３を挿通することにより、回転杭継手構造２に作用する回転せん断力を回転杭１０から回転杭２０に伝達していた。

これに対して、本実施形態では、図１１Ａ、図１１Ｂに示すように、端板１２Ｅに外周に係合凸部１２１を形成し、端板２２Ｅに係合凹部１２２を形成し、これらを係合させることで回転せん断力を伝達している点が相違する。
具体的には、図１１Ａに示すように、端板１２Ｅには、円形の鋼板の円弧上の２点を結ぶ弦に沿って端板１２Ｅを切断して係合凸部１２１が２カ所形成されている。端板２２Ｅには、円形上の２点を結ぶ弦から円周方向外側を厚さ方向に突出させた係合凹部１２２が２カ所形成されている。係合凸部１２１および係合凹部１２２は、端板１２Ｅ、２２Ｅの円形中心を中心として点対称の位置に形成されている。もちろん係合凸部１２１および係合凹部１２２の形成位置はこれに限られないが、点対称の位置に形成した方が、回転せん断力の伝達は、バランスよく有利である。また、端板１２Ｅ、２２Ｅの中央には土砂を流すための孔１２３が形成されている。

図１１Ｂに示すように、端板１２Ｅの係合凸部１２１の形成位置、端板２２Ｅの係合凹部１２２の形成位置から回転中心を中心として９０度ずれた位置には、ボルト孔１６Ｃが２カ所形成され、それぞれのボルト孔１６Ｃには、ボルト３１が挿通されてナット３２によって締結されている。ボルト孔１６Ｃは、第４実施形態と同様に長孔として形成され、端板１２Ｇおよび端板１２Ｈに回転方向にずれが生じた場合であっても、ボルト３１に回転せん断力が作用しないようになっている。

図１１Ｃに示すように、端板１２Ｅの係合凸部１２１は、円形の端板１２Ｅを前述した弦に沿って切断することにより形成できる。
端板２２Ｅの係合凹部１２２は、前述した弦の外側の部分に鋼板を溶接等により接合することにより形成できる。もちろん、係合凹部１２２は、端板１２Ｅの形状に形成された鋳型を用い、鋳造により一体形成することもできる。

このような本実施形態によっても前述した作用および効果と同様の作用および効果を享受できる。
また、凹凸係合が端板１２Ｅ、２２Ｅの外周端部となっているため、回転せん断力に抗する力をより大きくすることができる。
さらに、端板１２Ｅ、２２Ｅの円弧上の２点を結ぶ弦上であって点対称の位置に係合凸部１２１および係合凹部１２２を形成することにより、回転杭２０に対して回転杭１０を水平方向にずらして係合を行うことができる。したがって、回転杭継手構造２Ｅの施工の簡単化を図ることができる。

〔第７実施形態〕
図１２Ａおよび図１２Ｂには本発明の第７実施形態の回転杭継手構造２Ｆが示されている。図１２Ａは回転杭継手構造２Ｆの平面図であり、図１２Ｂは図１２ＡのＢ－Ｂ線における断面図である。
前述の第６実施形態の回転杭継手構造２Ｅは端板１２Ｅ、２２Ｅの点対称位置に、端板１２Ｅ、２２Ｅの円弧上の２点を結ぶ弦に沿って係合凸部１２１および係合凹部１２２を形成していた。
これに対して、本実施形態では、端板１２Ｆの外周縁を６角形状とし、これを係合凸部１２４として、端板２２Ｆにこの６角形の外周に応じた６角形状の係合凹部１２５とした点が相違する。

具体的には、図１２Ａに示すように、端板１２Ｆは外周縁が正６角形となっていて、その外周縁全体が係合凸部１２４とされている。端板２２Ｆは、円形の鋼板を６角形状に切削加工することにより形成できる。
図１２Ａおよび図１２Ｂに示すように、端板１２Ｆには、端板２２Ｆの係合凸部１２４がはめ込まれる６角形状の係合凹部１２５が形成されている。
端板１２Ｆおよび端板２２Ｆのボルト締結は、係合凸部１２４の６角形の各頂点から内側にオフセットした位置に形成されたボルト孔１６Ｃに、ボルト３１を挿通し、ナット３２によって行われる。

このような本実施形態によれば、前述した各実施形態の作用および効果に加え、ボルト３１およびナット３２の締結位置をより外側に持って行くことが可能であり、しかも６角形の頂点に均等にボルト３１およびナット３２による締結位置を形成できるため、回転杭継手構造２Ｆに作用する引き抜き力に抗する力を端板１２Ｆおよび端板２２Ｆでバランスさせることができる。

〔第８実施形態〕
図１３および図１４には本発明の第８実施形態の回転杭継手構造２Ｇ、２Ｈが示されている。
前述した第４実施形態では、回転杭継手構造２Ｃは、回転杭１０、２０の回転中心を中心とした点対称の係合孔１３および係合部材３３Ｃにより回転杭１０、２０の結合を行っていた。
これに対して、本実施形態の回転杭継手構造２Ｇは、図１３に示すように、端板１２Ｆおよび端板２２Ｆに扁平形状の係合孔１３Ｅを形成し、係合孔１３Ｄに扁平形状の係合部材３３Ｄを採用している点が相違する。

具体的には、係合孔１３Ｄは、回転杭１０、２０の回転中心から内側端縁までの長さが異なる短軸Ｌ１および長軸Ｌ２を有する楕円形の扁平孔として形成される。本実施形態では、短軸Ｌ１および長軸Ｌ２のなす角度は、９０度に設定されている。なお、短軸Ｌ１および長軸Ｌ２のなす角は、必ずしも９０度である必要はなく、４５度、６０度であってもよいが、回転せん断力に対する抵抗としては９０度とするのが最も好ましい。

また、扁平孔は楕円形状に限られるものではなく、図１４に示すように、円板状の鋼板の円弧上の２点を結ぶ弦に沿って切断した扁平形状の係合孔１３Ｅと、この係合孔１３Ｅに係合する係合部材３３Ｅを採用してもよい。さらには、係合孔を長方形状に形成してもよく、要するに係合孔および係合部材が短軸および長軸を有する扁平形状の孔であればよい。

なお、図１３および図１４では図示を略したが、端板１２Ｆ、２２Ｆ、１２Ｇ、２２Ｇの管体１１、２１の外周側では、ボルト３１、ナット３２による締結が行われる。
このような本実施形態によっても前述した作用および効果と同様の作用および効果を享受できる。

〔他の実施形態〕
なお、本発明は前述した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などは本発明に含まれる。
前述した各実施形態では、回転杭１０、２０あるいは回転杭１０Ａ、１０Ｂを接続するために、端板１２、２２あるいは端板１２Ａ、１２Ｂの四隅のボルト孔１６、１６Ｂを挿通するボルト３１およびナット３２を用いた。しかし、ボルト３１およびナット３２の設置位置および設置数は任意であり、適宜変更することができる。
また、ボルト３１およびナット３２に代えて、一対の端板１２、２２あるいは端板１２Ａ、１２Ｂを挟持する部材などを用いてもよい。

前述した第１実施形態においては、端板１２、２２に４つの係合孔１３、２３を形成した。しかし、係合孔１３、２３は、トルク伝達の要求性能が低い場合など３つ以下であってもよく、要求性能が高い場合には５つ以上としてもよい。いずれの場合も、係合孔１３、２３は、回転杭１０、２０の中心に対して周方向に均等配置することが望ましい。
係合孔１３、２３は回転加工を行うために円形孔であることが望ましいが、例えば打ち抜きなどで加工するのであれば、複数の多角形の孔であってもよい。

前述した第２実施形態では、８角形の係合孔１３Ａおよび係合部材３３Ａを用いたが、例えば６角形や４角形などであってもよい。角が減ることで凹凸が顕著となり、トルク伝達に有効であるが、端板１２Ａに配置できる寸法が小さくなることがあり、表面の利用効率を考慮すると８角形が好ましい。

本発明は回転杭継手構造に利用できる。

１…杭、２…回転杭継手構造、２Ａ…回転杭継手構造、２Ｂ…回転杭継手構造、２Ｃ…回転杭継手構造、２Ｄ…回転杭継手構造、２Ｅ…回転杭継手構造、２Ｆ…回転杭継手構造、２Ｇ…回転杭継手構造、２Ｈ…回転杭継手構造、１０…回転杭、１０Ａ…回転杭、１０Ｂ…回転杭、１１…管体、１２…端板、１２Ａ…端板、１２Ｂ…端板、１２Ｃ…端板、１２Ｄ…端板、１２Ｅ…端板、１２Ｆ…端板、１２Ｇ…端板、１２Ｈ…端板、１３…係合孔、１３Ａ…係合孔、１３Ｂ…係合孔、１３Ｃ…係合孔、１３Ｄ…係合孔、１３Ｅ…係合孔、１４…ストッパ、１４Ａ…ストッパ、１４Ｂ…ストッパ、１５…連通孔、１６…ボルト孔、１６Ｂ…ボルト孔、１６Ｃ…ボルト孔、１６Ｄ…角形鋼管、２０…回転杭、２１…管体、２２…端板、２２Ｃ…端板、２２Ｄ…端板、２２Ｅ…端板、２２Ｆ…端板、２２Ｇ…端板、２３…係合孔、２４…ストッパ、３１…ボルト、３２…ナット、３３…係合部材、３３Ａ…係合部材、３３Ｂ…係合部材、３３Ｃ…係合部材、３３Ｄ…係合部材、３３Ｅ…係合部材、１２１…係合凸部、１２２…係合凹部、１２３…孔、１２４…係合凸部、１２５…係合凹部、１４１…凹部、１６１…板ワッシャ、３３１…連通孔、Ｌ１…短軸、Ｌ２…長軸。

Claims (5)

1. 回転杭の端部に固定された一対の端板と、
   一方の前記端板および他方の前記端板に設けられ、前記回転杭の回転せん断力に抗するせん断抵抗部と、を備え、
   前記せん断抵抗部は、前記端板の各々を貫通する係合孔と、
   一方の前記端板の前記係合孔から他方の前記端板の前記係合孔まで挿通され、掘削に十分なトルクの伝達性能を有する係合部材と、を有し、
   前記係合孔は、前記回転杭の回転中心と同心の多角形の孔であり、前記係合部材は、前記係合孔に係合可能な多角形の板材であることを特徴とする回転杭継手構造。
2. 請求項１に記載の回転杭継手構造において、
   前記係合孔および前記係合部材は、８角形であることを特徴とする回転杭継手構造。
3. 請求項１に記載の回転杭継手構造において、
   前記係合孔および前記係合部材は、６角形であることを特徴とする回転杭継手構造。
4. 請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の回転杭継手構造において、
   前記端板は、それぞれ四隅にボルト孔を有しかつ前記回転杭の端部に固定された矩形の板材であり、一対が前記ボルト孔に挿通される締結ボルトにより互いに接続されることを特徴とする回転杭継手構造。
5. 請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の回転杭継手構造において、
   前記端板は、前記回転杭の外周面から突出する位置に複数のボルト孔を有しかつ前記回転杭の端部に固定された円形の板材であり、一対が前記ボルト孔に挿通される締結ボルトにより互いに接続されることを特徴とする回転杭継手構造。

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