JP2022154227A - 回転杭の継手保護構造 - Google Patents

Abstract

【課題】回転杭において鋼管の外周面よりも外側に張り出した部分を有する機械式継手構造で打設時の地盤の抵抗によって生じる抵抗を低減することによって、施工性を向上させ、かつ継手構造の摩耗を抑制する。【解決手段】回転杭の機械式継手構造に隣接して設けられる継手保護構造であって、上記機械式継手構造は、上記回転杭の端部に形成され、上記回転杭の外周面よりも外側に張り出した部分を有し、上記継手保護構造は、上記回転杭の径方向外側に突出し、上記回転杭の周方向に配列される複数のリブを備える回転杭の継手保護構造が提供される。【選択図】図１

Description

本発明は、回転杭の継手保護構造に関する。

特許文献１には、鋼管で構成される回転杭の端部に固定された一対の端板と、それぞれの端板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含む回転杭継手構造が記載されている。このように、回転杭の回転せん断力を主に溶接ではなく機械的な手段によって伝達する継手を、機械式継手構造ともいう。このような回転杭の機械式継手構造は、現場での溶接が不要になり、回転杭の施工工程が簡略化されるという点で有利である。

回転杭の機械式継手構造では、鋼管の端部に形成される部材が鋼管の外径よりも外側に張り出す場合がある。例えば特許文献１の場合、端板が回転杭の外周面からフランジ状に突出し、この突出した部分をボルト接合して両側の回転杭が接合された状態を維持することによって、回転杭の内側にあたる部分で端板に形成された係合孔と係合部材との係合が維持される。

国際公開第２０１９／１１１８８２号

ところが、上記のように機械式継手構造の機能上の必要から設けられる張り出し部分が、施工時には打設の抵抗になる場合がある。具体的には、例えば、硬質層の下に軟弱層を有する地盤において、回転杭の羽根付き先端部が軟弱層に達する一方で、中間の継手構造が硬質層に位置している場合、軟弱層にある羽根付き先端部による回転杭の打設方向への推進力が小さい一方で、硬質層で張り出し部分を含む継手構造が受ける抵抗は大きくなる。この場合、継手構造が硬質層を通過するまでの施工時間が長くなるのに加えて、長時間の地盤との接触によって継手構造に摩耗や損傷が生じる可能性がある。

そこで、本発明は、回転杭において鋼管の外周面よりも外側に張り出した部分を有する機械式継手構造で打設時の地盤の抵抗によって生じる抵抗を低減することによって、施工性を向上させ、かつ継手構造の摩耗を抑制することが可能な回転杭の継手保護構造を提供することを目的とする。

［１］回転杭の機械式継手構造に隣接して設けられる継手保護構造であって、上記機械式継手構造は、上記回転杭の端部に形成され、上記回転杭の外周面よりも外側に張り出した部分を有し、上記継手保護構造は、上記回転杭の径方向外側に突出し、上記回転杭の周方向に配列される複数のリブを備える回転杭の継手保護構造。
［２］上記継手保護構造は、上記機械式継手構造に隣接した位置で上記回転杭の外周面に接合される帯状部材をさらに備え、上記複数のリブは上記帯状部材の外周面から突出する、［１］に記載の回転杭の継手保護構造。
［３］上記複数のリブの上記機械式継手構造とは反対側の端部がテーパー形状を有する、［１］または［２］に記載の回転杭の継手保護構造。
［４］上記機械式継手構造は、上記回転杭の端部に接合され、外周部分が上記回転杭の外周面よりも外側に張り出したフランジ状部分になる端板と、上記端板の上記回転杭の内側にあたる部分に形成される係合孔に係合させられる係合部材と、上記フランジ状部分に形成される複数のボルト孔それぞれ挿通されるボルトと、を含む、［１］から［３］のいずれか１項に記載の回転杭の継手保護構造。
［５］上記係合孔は、上記回転杭の断面で見た場合に多角形であり、上記複数のリブの少なくとも一部は、上記回転杭の周方向について上記多角形の角部と重複しない位置に配置される、［４］に記載の回転杭の継手保護構造。
［６］上記機械式継手構造は、上記回転杭の端部または上記回転杭の端部に接合される接合部材に被せられるスリーブ管を含む、［１］から［３］のいずれか１項に記載の回転杭の継手保護構造。
［７］上記複数のリブは、上記機械式継手構造から離隔して配置される、［１］から［６］のいずれか１項に記載の回転杭の継手保護構造。
［８］上記継手保護構造は、上記回転杭の外周面に接合される中間フランジをさらに備え、上記複数のリブの上記機械式継手構造側の端部が上記中間フランジに接合される、［７］に記載の回転杭の継手保護構造。
［９］上記複数のリブの上記機械式継手構造側の端部が上記端板に接合される、［４］または［５］に記載の回転杭の継手保護構造。

上記の構成によれば、機械式継手構造に隣接して継手保護構造として設けられる複数のリブが掘削ビットとして機能することによって、回転杭の打設時に機械式継手構造の近傍で回転杭の外周面付近の地盤が掘削によって緩められる。従って、機械式継手構造で打設時の地盤の抵抗によって生じる抵抗を低減することによって、施工性を向上させ、かつ継手構造の摩耗を抑制することができる。

本発明の第１の実施形態に係る継手保護構造が設けられた回転杭の端部を示す図である。 図１のII－II線矢視図である。 図１のIII－III線矢視図である。 本発明の第２の実施形態に係る継手保護構造が設けられた回転杭の端部を示す図である。 図４のＶ－Ｖ線矢視図である。 本発明の第３の実施形態に係る継手保護構造が設けられた回転杭の連結部を示す図である。 本発明の第４の実施形態に係る継手保護構造が設けられた回転杭の連結部を示す図である。 本発明の第５の実施形態に係る継手保護構造が設けられた回転杭の連結部を示す図である。 図８のIX－IX線矢視図である。

以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、本明細書および図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複した説明を省略する。

（第１の実施形態）
図１は本発明の第１の実施形態に係る継手保護構造が設けられた回転杭の端部を示す図であり、図２は図１のII－II線矢視図であり、図３は図１のIII－III線矢視図である。本実施形態において、回転杭１の機械式継手構造は、回転杭１の端部に接合される端板２と、端板２に形成される係合孔２１およびボルト孔２２と、係合孔２１に係合される係合部材（図示せず）と、ボルト孔２２に挿通されるボルト（図示せず）とを含む。端板２の外周部分は、回転杭１の外周面よりも外側に張り出したフランジ状部分になる。係合孔２１は、端板２の回転杭１の内側にあたる部分に形成される。係合孔２１および係合部材は、回転杭１の断面で見た場合に多角形（図示された例では六角形）の形状を有する。一方、ボルト孔２２は、端板２のフランジ状部分で回転杭１の周方向に配列される。

回転杭の機械式継手構造は、例えば国際公開第２０１９／１１１８８２号の図９Ａから図９Ｃに示されたような構造である。具体的には、係合孔２１に係合させた係合部材を、連結される別の回転杭に形成された係合孔にも係合させる。係合孔２１および係合部材が対応する多角形の形状を有することによって、多角形の角部でそれぞれの部材が互いに噛み合い、回転杭のトルクが伝達される。両方の回転杭の端板のフランジ状部分をボルト孔２２に挿通されるボルトによって締結することによって、係合部材が係合孔２１に係合した状態が維持され、回転杭のトルクを安定的に伝達することができる。

上述したような回転杭の機械式継手構造に加えて、継手保護構造が設けられる。具体的には、継手保護構造は、機械式継手構造を構成する端板２に隣接した位置で回転杭１の外周面に接合される帯状部材３と、帯状部材３の外周面から回転杭１の径方向外側に突出する複数のリブ４とを含む。ここで、帯状部材３は、回転杭１の軸方向について幅を有する部材である。複数のリブ４は、回転杭１の周方向に配列され、それぞれのリブ４は回転杭１の軸方向に延びた形状を有する。このようなリブ４は、回転杭１が回転しながら地盤に貫入するときに、端板２を含む機械式継手構造に先行して回転杭１の外周面付近の地盤を掘削する掘削ビットとして機能する。

本実施形態では、上記のようなリブ４を含む継手保護構造が設けられることによって、回転杭１の打設時に機械式継手構造の近傍で回転杭１の外周面付近の地盤が掘削によって緩められる。従って、回転杭１の外周面よりも外側に張り出した端板２のフランジ状部分、およびこのフランジ状部分に形成されたボルト孔２２に挿通されるボルトが受ける抵抗を低減し、施工性の向上および継手構造の摩耗の抑制を実現することができる。リブ４の端板２とは反対側の端部をテーパー形状にすることによって、リブ４が地盤を掘削しながら地中に貫入することが容易になる。帯状部材３は、リブ４が設けられる部分における回転杭１の補強部材として機能し、リブ４が地盤を掘削する時の反力が回転杭１を変形または破損させることを防止する。例えば回転杭１の管厚が十分にあるような場合は、帯状部材３は必ずしも設けられなくてもよい。

なお、上述のように、継手保護構造において、継手保護構造の帯状部材３およびリブ４は端板２に隣接した位置に配置されるが、これは必ずしも帯状部材３およびリブ４と端板２との間に隙間がないことを意味しない。図１に示された例において、帯状部材３およびリブ４は端板２から離隔して（ただし端板２に近い位置に）配置される。このような配置によって、リブ４によって掘削された土砂が端板２との間に滞留し、機械式継手構造が受ける抵抗をより効果的に低減することができる場合がある。他の例では、帯状部材３およびリブ４が端板２により近接した位置に設けられてもよい。図示された例では回転杭１の周方向についてリブ４がボルト孔２２と重複するためボルト孔２２に挿通されるボルトのクリアランスの分だけリブ４を端板２から離隔させることが必要になるが、他の例でリブ４がボルト孔２２に重複しない場合はさらにリブ４が端板２に近づけられてもよく、この場合はリブ４が端板２に接合されてもよい。

また、図３に示されるように、本実施形態においてリブ４は、回転杭１の周方向について係合孔２１の多角形の角部と重複しない位置に配置される。上述のように回転杭１のトルクは係合孔２１と係合部材とが係合孔２１の多角形の角部で噛み合うことによって伝達されるため、角部の近傍には局部応力が発生する。リブ４の取り付け位置を、回転杭の周方向について係合孔２１の多角形の角部とは重複させないことによって、リブ４が地盤を掘削する時の反力による局所応力と、上記のトルクの伝達に伴う局所応力とが互いに干渉することを防止できる。

（第２の実施形態）
図４は、本発明の第２の実施形態に係る継手保護構造が設けられた回転杭の端部を示す図であり、図５は図４のＶ－Ｖ線矢視図である。本実施形態では、継手保護構造が、帯状部材３およびリブ４に加えて中間フランジ５を含む。それ以外の点について、本実施形態の構成は上記の第１の実施形態と同様であるため、重複した詳細な説明は省略する。

中間フランジ５は、継手保護構造の端板２に近い側で、回転杭１の外周面に接合される。中間フランジ５は、例えばボルト孔２２に挿通されるボルトのクリアランスの分だけ端板２から離隔して配置されるが、中間フランジ５を含む継手保護構造の全体が端板２を含む機械式継手構造に隣接していることは上記の第１の実施形態と同様である。本実施形態において、リブ４の端板２側の端部は、中間フランジ５に接合される。これによって、リブ４が補強されるとともに、リブ４によって掘削された土砂が中間フランジ５よりも外側まで押し出されるため、端板２を含む機械式継手構造が土砂の中を通過することが容易になる。

（第３の実施形態）
図６は、本発明の第３の実施形態に係る継手保護構造が設けられた回転杭の連結部を示す図である。本実施形態において、機械式継手構造は、回転杭１の端部に接合される接合部材６と、接合部材６に被せられるスリーブ管７とを含む。接合部材６の外周面およびスリーブ管７の内周面にはそれぞれねじ部が形成される。接合部材６に螺合されたスリーブ管７に、回転杭１とは反対側から別の接合部材８を螺合させることによって、回転杭１と接合部材８に接合された別の回転杭９とが連結される。このような継手構造でも、回転杭１で継手構造に隣接して帯状部材３および複数のリブ４を含む継手保護構造を設けることによって、回転杭１の外周面よりも外側に張り出したスリーブ管７が貫入時に受ける抵抗を低減し、施工性の向上および継手構造の摩耗の抑制を実現することができる。

（第４の実施形態）
図７は、本発明の第４の実施形態に係る継手保護構造が設けられた回転杭の連結部を示す図である。本実施形態において、機械式継手構造は、回転杭１の端部に被せられ、かつ回転杭１に予め溶接などによって接合されるスリーブ管１７を含む。スリーブ管１７には、それぞれ交差する方向のボルト孔１６Ａ，１６Ｂが形成される。スリーブ管１７の反対側から別の回転杭９を挿入し、回転杭９に形成されたボルト孔１８Ａ，１８Ｂをスリーブ管１７のボルト孔１６Ａ，１６Ｂに重ね、ボルト孔１６Ａ，１８Ａにボルト２０Ａを挿通して反対側をナットで固定し、ボルト孔１６Ｂ，１８Ｂにボルト２０Ｂを挿通して反対側をナット２１Ｂで固定することによって回転杭１と別の回転杭９とが連結される。このような継手構造でも、回転杭１で継手構造に隣接して帯状部材３および複数のリブ４を含む継手保護構造を設けることによって、回転杭１の外周面よりも外側に張り出したスリーブ管１７、ボルト２０Ａ，２０Ｂおよびナット２１Ｂなどの部材が貫入時に受ける抵抗を低減し、施工性の向上および継手構造の摩耗の抑制を実現することができる。

なお、上記の第３および第４の実施形態では、継手保護構造が帯状部材３および複数のリブ４を含む場合が例示されているが、これらの例でも第２の実施形態と同様に中間フランジ５が配置され、リブ４の端部が中間フランジ５に接合されてもよい。

（第５の実施形態）
図８は本発明の第５の実施形態に係る継手保護構造が設けられた回転杭の連結部を示す図であり、図９は図８のIX－IX線矢視図である。図８および図９には、回転杭１と別の回転杭１１との間の機械式継手構造として、端板２，１２と、ボルト２３と、ナット２４，２５とが示されている。端板２は上記の第１の実施形態と同様に構成され、回転杭１の内側にあたる部分には係合孔２１が形成される。回転杭１１側の端板１２にも同様の係合孔（図示せず）が形成され、同じ係合部材（図示せず）がこれらの係合孔に係合させられる。端板２，１２のフランジ状部分に形成されるボルト孔にはボルト２３が挿通され、ナット２４，２５を用いて締結される。ナット２４，２５は緩み止めのための二重ナットを構成している。ボルト２３とナット２４，２５との締結によって、端板２，１２が接合し係合孔に係合部材が係合した状態が維持される。

本実施形態における継手保護構造は、回転杭１の周方向に配列されるリブ４を含む。リブ４は回転杭１の外周面から回転杭１の径方向外側に突出し、リブ４の端板２側の端部は端板２に接合される。本実施形態でも、上記の第１の実施形態と同様に、リブ４は回転杭１が回転しながら地盤に貫入するときに端板２を含む機械式継手構造に先行して回転杭１の外周面付近の地盤を掘削する掘削ビットとして機能する。従って、回転杭１の外周面よりも外側に張り出した端板２，１２のフランジ状部分、およびフランジ状部分に形成されたボルト孔に挿通されるボルト２３が受ける抵抗を低減し、施工性の向上および継手構造の摩耗の抑制を実現することができる。

なお、上記の第５の実施形態ではリブ４が回転杭１の外周面から突出しているが、上記の第２の実施形態と同様に帯状部材３が配置され、リブ４は帯状部材３から回転杭１の径方向外側に突出してもよい。また、図示された例では端板２側のリブ４と同様のリブ１４が端板１２側にも配置されている。他の実施形態でも、このように機械式継手構造の両側に継手保護構造を設けることによって、例えば回転杭の部材形状を両端側で共通化したり、あるいは逆回転時における機械式継手構造の抵抗を低減してもよい。

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はこれらの例に限定されない。本発明の属する技術の分野の当業者であれば、請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

１…回転杭、２…端板、２１…係合孔、２２…ボルト孔、２３…ボルト、２４，２５…ナット、３…帯状部材、４，１４…リブ、５…中間フランジ、６…接合部材、７…スリーブ管、８…接合部材、９…回転杭、１１…回転杭、１２…端板、１６Ａ…ボルト孔、１６Ｂ…ボルト孔、１７…スリーブ管、１８Ａ，１８Ｂ…ボルト孔、２０Ａ，２０Ｂ…ボルト、２１Ｂ…ナット。

Claims (9)

1. 回転杭の機械式継手構造に隣接して設けられる継手保護構造であって、
   前記機械式継手構造は、前記回転杭の端部に形成され、前記回転杭の外周面よりも外側に張り出した部分を有し、
   前記継手保護構造は、前記回転杭の径方向外側に突出し、前記回転杭の周方向に配列される複数のリブを備える回転杭の継手保護構造。
2. 前記継手保護構造は、前記機械式継手構造に隣接した位置で前記回転杭の外周面に接合される帯状部材をさらに備え、
   前記複数のリブは前記帯状部材の外周面から突出する、請求項１に記載の回転杭の継手保護構造。
3. 前記複数のリブの前記機械式継手構造とは反対側の端部がテーパー形状を有する、請求項１または請求項２に記載の回転杭の継手保護構造。
4. 前記機械式継手構造は、
   前記回転杭の端部に接合され、外周部分が前記回転杭の外周面よりも外側に張り出したフランジ状部分になる端板と、
   前記端板の前記回転杭の内側にあたる部分に形成される係合孔に係合させられる係合部材と、
   前記フランジ状部分に形成される複数のボルト孔それぞれ挿通されるボルトと、
   を含む、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の回転杭の継手保護構造。
5. 前記係合孔は、前記回転杭の断面で見た場合に多角形であり、
   前記複数のリブの少なくとも一部は、前記回転杭の周方向について前記多角形の角部と重複しない位置に配置される、請求項４に記載の回転杭の継手保護構造。
6. 前記機械式継手構造は、前記回転杭の端部または前記回転杭の端部に接合される接合部材に被せられるスリーブ管を含む、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の回転杭の継手保護構造。
7. 前記複数のリブは、前記機械式継手構造から離隔して配置される、請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の回転杭の継手保護構造。
8. 前記継手保護構造は、前記回転杭の外周面に接合される中間フランジをさらに備え、
   前記複数のリブの前記機械式継手構造側の端部が前記中間フランジに接合される、請求項７に記載の回転杭の継手保護構造。
9. 前記複数のリブの前記機械式継手構造側の端部が前記端板に接合される、請求項４または請求項５に記載の回転杭の継手保護構造。

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