JP3206406B2 - テーパネジ継手式杭 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、テーパネジ継手式
杭に関し、より詳しくは、継ぎ杭する際に、杭間の軸芯
の傾きを矯正し、ネジ込み接合の際にカジリの発生を防
止できるテーパネジ継手式杭に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】地滑り抑止鋼管杭を、従来の溶接接合に
よって継ぎ杭施工するのでは、現場の接合時間が長く掛
かることに加えて、作業現場は傾斜した狭い場所しか確
保できないため作業環境は悪く、また地滑りの危険があ
るため安全上問題がある。このため、最近、ネジ込み接
合によるネジ継手式杭の使用が注目されている。

【０００３】図７は、ネジ継手式地滑り抑止鋼管杭（上
杭）をクレーン車に吊り下げて、下杭に継ぎ杭する際の
施工状況を示す。ここで、１１は上杭、１２は下杭、１
３はオスネジ部、１４はメスネジ部、１５は吊り金具、
２０はクレーン車、２１はジブ、２２はワイヤー、２３
は吊りフック、２４は吊り具、２５はチェーントング、
２６は接合作業者、２７は作業床である。

【０００４】上杭１１の下部にはオスネジ部１３が、下
杭１２の上部にはメスネジ部１４が設けられており、い
ずれもテーパネジ構造を有し（これをテーパネジ継手式
杭という）、両者は互いに螺合してネジ込み接合され
る。

【０００５】以下に、ネジ込み接合の手順を説明する。
下杭１２を作業床２７より約１メートル飛び出た高さま
で埋設する。次に、接合作業者２６は、クレーン車２０
から伸びた吊り具２４を作業床２７上に置かれた上杭１
１の吊り金具１５に取り付ける。ワイヤー２２を巻き上
げて、上杭１１を吊り下げ、クレーン車２０を移動し
て、上杭１１を下杭１２の直上に芯合わせする。

【０００６】次に、接合作業者２６は、上杭１１の胴体
にチェーントング２５を巻付けた後、クレーン車２０に
合図して上杭１１を巻き下げ、上杭１１のオスネジ部１
３を下杭１２のメスネジ部１４内に差し込む。この後、
チェーントング２５を人力で回転させて、上杭１１を下
杭１２にネジ込み接合する。図７は、上杭１１を下杭１
２のメスネジ部１４内に差し込む前の芯合わせ状態を図
示したものである。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、テーパ
ネジ継手式杭では、ネジ込み接合に先行して、オスネジ
部１３のネジ山と、メスネジ部１４のネジ山とが接触す
る距離（通常、オスネジ切り長さの約２／３に相当する
距離）まで螺合することなく差し込まれる。この後、杭
を回転させると、差し込まれた全てのネジ山が同時に噛
み合いつつ、少しづつ螺合してネジ込み接合が進行す
る。

【０００８】従って、上杭１１と下杭１２の軸芯が多少
傾いている場合でも、ネジ山は差し込まれてしまうか
ら、接合作業者２６は軸芯が一致しているものと考え
て、回転させてしまいカジリが生じる。そして、回転初
期には人力程度の小さな力でネジ込みできても、その
後、カジリが大きくなって人力では回転できなくなり、
その復旧に多大の時間を要して、作業能率を低下させ
る。

【０００９】また、継ぎ杭施工する際に、上杭と下杭を
芯合わせ（調芯）してカジリを防止しようとしても、作
業現場は足場が悪く、下杭を垂直に埋設することは困難
である。このため、上杭は垂直に吊り下げられても、両
者の軸芯を一致させることは困難となる。

【００１０】本発明は、かかる従来技術の問題点を解決
するために提案されたものであって、杭のネジ継手部を
簡易な構成とし、上杭と下杭の軸芯の傾きを矯正でき、
ネジ込み接合の際にカジリの発生を防止できるテーパネ
ジ継手式杭を提供するものである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】請求項１に係わる発明
は、テーパネジ継手式杭であって、杭本体と、オスネジ
部と案内体を備えたオス継手部と、メスネジ部と案内体
を収容する非ネジ部を備えたメス継手部とから構成さ
れ、前記案内体は、円筒体または円柱体から成り、杭長
手方向かつ杭の軸芯に、オスネジ部に接して杭端側また
は杭本体側に設けられており、案内体の長さＬｉが、
（１）式および（２）式を満たし、ネジ込み接合に先行
してオスネジ部を案内することを特徴とするネジ継手式
杭である。

【００１２】 Ｌｉ＞２ｋｈ ・・・（１） Ｐ／２Ｄmin ＞２δ／（Ｌｉ−２ｋｈ） ・・・（２） ただし、Ｐはネジピッチ、１／ｋはテーパネジの傾き、
ｈはネジ山高さ、Ｄmin はオスネジ先端部の有効径（ま
たはオスネジ先端部に対応するメスネジ部の有効径）、
δは案内体の外径とメス継手部の非ネジ部の内径との隙
間（片側）とする。

【００１３】一般に、ネジ継手式杭では、杭本体の一方
の杭端にオス継手部が、他方の杭端にメス継手部が設け
られ、オス継手部にはオスネジ部が、メス継手部にはメ
スネジ部が設けられれていて、両者は螺合してネジ込み
接合される。

【００１４】本発明に係わるテーパネジ継手式杭のオス
継手部は、オスネジ部に加えて案内体を備えており、こ
の案内体は、オスネジ部に接して杭端側または杭本体側
に設けられる。これに対応して、メス継手部には、案内
体を収容するための非ネジ部が備えられるため、案内体
を収容できる。

【００１５】この案内体は、オスネジ部に接して杭端側
または杭本体側に設けられており、杭長手方向かつ杭の
軸芯に配置されているから、ネジ込み接合に先行して、
他方の杭のメス継手部の非ネジ部に差し込まれて収容さ
れる際に、より精度良くかつ迅速に調芯でき、案内する
ことができる。

【００１６】案内体を杭本体側に設けた場合、オス継手
部を杭本体に溶接接合しても、熱影響は案内体を経由し
てオスネジ部に伝達されるから、オスネジ部への熱影響
は減少して、オスネジ部の変形を抑制できる。この結
果、調芯が精度良く容易にできるため、小さな回転力に
よって迅速にネジ込み接合できる。

【００１７】また、案内体が他方の杭の非ネジ部に差し
込まれて収容される際に、案内体と非ネジ部とが接触し
ても、案内体は円筒体または円柱体をしており、案内体
と非ネジ部内壁とは互いに円弧状の面接触をして滑らか
な接触が得られる。このため案内体は円滑に案内され
る。

【００１８】案内体を円筒体とすれば、案内体を構成す
るオス継手部は軽量となって、オス継手部と杭本体との
溶接接合の際に、ハンドリングが容易となる。また継ぎ
杭後、継ぎ杭間に貫通孔が形成されてモルタルを最下位
の杭内に容易に充填できるから、杭の曲げ強度を増大で
きる。

【００１９】また円柱体とすれば、重くなって接合作業
性が悪くなるが、案内体の強度が増する。このため、杭
を吊り下げて継ぎ杭する際に、杭下端の案内体が地面上
を引きずられても変形しにくくなり、信頼性の高い案内
体が得られる。

【００２０】発明者らは、上述のように構成される案内
体を備えたテーパネジ継手式杭において、カジリの発生
を防止する条件を検討した。

【００２１】先ず、案内体によって軸心の傾きが矯正さ
れる（調芯される）ための前提条件として、オスネジと
メスネジとが噛み合い始める前に、案内体の先端が非ネ
ジ部内に差し込まれることが必要である。

【００２２】本発明では、詳しくは後述するように、案
内体の長さＬｉは螺合距離２ｋｈよりも大きな条件、即
ち（１）式を満足することにより、前述の前提条件は満
足されて軸心の傾きは矯正される。

【００２３】加えて、カジリが発生しないための条件と
して、一方の杭と他方の杭の軸心の最大傾き角度（案内
体と非ネジ部との隙間によって傾く角度）が、オスネジ
とメスネジとが噛み合う際に、カジリの発生する傾き角
度よりも小さいことが必要である。本発明では、（２）
式の条件を満足することにより、カジリの発生する傾き
角度以上に、両杭間の軸心は傾かないためカジリを防止
できる。

【００２４】

【発明の実施の形態】図１は、本発明に係わるオスネジ
部の先端に円筒状の案内体を設けたテーパネジ継手式杭
の一実施形態である。

【００２５】ここで、Ａは杭本体部、Ｂはオス継手部、
Ｃはメス継手部、１は杭本体（上杭）、２はオス継手部
の非ネジ部、３はオスネジ部、４は案内体、５はメス継
手部の非ネジ部、６はメスネジ部、７は溶接部、８は杭
本体（下杭）である。

【００２６】図１に示すネジ継手式杭では、杭本体部Ａ
とオス継手部Ｂおよびメス継手部Ｃとは、予め工場内で
溶接接合されており、１本のネジ継手式杭の杭本体部Ａ
の一方の杭端にはオス継手部Ｂが、他方の杭端にはメス
継手部Ｃが溶接接合される。

【００２７】以下、便宜上、下方のメス継手部Ｃを持つ
杭を下杭と呼び、上方のオス継手部Ｂを持つ杭を上杭と
呼ぶ。上杭のオス継手部Ｂの先端には、案内体４が軸芯
かつ杭長手方向と平行に設けられている。図２は、図１
のように構成されるテーパネジ継手式杭が互いに螺合し
て行く過程を模式的に示したものである。

【００２８】図２（Ａ）は、案内体４が下杭内に差し込
まる前の状態である。ここで、案内体の長さをＬｉ、上
杭と下杭との継ぎ杭距離をＳ、テーパネジの傾きを１／
ｋ、テーパネジ部先端と後端との直径差（ａ点のオスネ
ジ部３の直径と、オスネジ部３の先端の直径の差（片
側））をｘとすると、継ぎ杭距離Ｓは幾何学的に２ｋｘ
と表せる。

【００２９】図２（Ｂ）は、案内体４の先端ｂが、下杭
の非ネジ部５の先端ｄに接触するまで差し込まれた状態
である。ここで、上杭と下杭との軸心が大きくズレてい
ると、案内体４の先端ｂと、下杭の非ネジ部５の先端ｄ
とが当たって、これ以降、案内体４は非ネジ部５内に差
し込まれない。

【００３０】図２（Ｃ）は、オスネジ部３のネジ山と、
メスネジ部６のネジ山とが接触するまで差し込まれた状
態を示す。この状態は、上杭と下杭とが螺合することな
く差し込まれる位置であり、また上杭と下杭との軸心は
一致しており、案内体４の外径と下杭の非ネジ部５の内
径との間に隙間δ（片側）を形成して差し込まれてい
る。ここで、隙間ｇは、上杭と下杭とが螺合することに
よって杭長手方向に移動する螺合距離である。

【００３１】この後、上杭を回転させると、互いに接触
している全てのネジ山が同時に噛み合いつつ、少しづつ
螺合する。その後、螺合が完了するまでに、杭の直径方
向（杭長手方向と直角方向）には、ネジの特性からネジ
山高さｈ（片側）移動し、杭長手方向には幾何学上２ｋ
ｈ移動する。

【００３２】従って、隙間ｇは螺合距離２ｋｈに等し
く、図２（Ｃ）において、案内体４の先端が下杭の非ネ
ジ部５内に差し込まれている距離は（Ｌｉ−２ｋｈ）と
表せる。図２（Ｄ）は、螺合が完了し、継ぎ杭が終了し
た状態を示す。

【００３３】以上説明したことから、案内体４によって
軸心の傾きが矯正されるためには、オスネジとメスネジ
とが噛み合い始める前に、案内体４の先端が下杭の非ネ
ジ部５内に差し込まれていること、言い換えると、（Ｌ
ｉ−２ｋｈ）＞０を満たす必要があり、（１）式が得ら
れる。 Ｌｉ＞２ｋｈ ・・・（１）

【００３４】更に、発明者らは、このような案内体４を
備えたテーパネジ継手式杭において、カジリの発生する
条件を検討した。図３は、正常に螺合している状態（オ
スネジ部３先端のネジ山を斜線でハッチングした状態）
と、カジリの発生している状態を比較して示す。

【００３５】正常に螺合している状態とは、オスネジ部
３のネジ山と、メスネジ部６の谷とが互いに噛み合って
いる状態をいい、上杭と下杭との軸心の傾きがない状態
で螺合することによって得られる。

【００３６】カジリが発生している状態とは、片側（図
３の左側）のオスネジ部３先端のネジ山と、これに対応
するメスネジ部６の谷とが噛み合っているが、反対側
（図３の右側）では、このネジ山とメスネジ部６のネジ
山とが噛み合ってしまう場合である。言い換えると、上
杭と下杭の軸心が傾き、反対側では、オスネジ部３のネ
ジ山がＰ／２以上ズレてしまう状態である。

【００３７】従って、このカジリ状態の軸心の傾き角度
をη、オスネジ先端部の有効径（またはオスネジ先端部
に対応するメスネジ部の有効径）をＤmin とすると、ｔ
ａｎη＝Ｐ／２Ｄmin の関係が得られる。なお、有効径
Ｄmin はテーパネジの有効径の中で最小径であり、この
理由は、図３に示すように上杭が左側に傾いた場合、オ
スネジ先端部のネジ山が最初に噛み込むためである。

【００３８】一方、案内体４はオスネジとメスネジとの
噛み込みに先行して収容され、案内体４と下杭の非ネジ
部５との間には、前述したδ（片側）の隙間が存在する
から、上杭は下杭の非ネジ部５内で傾く。図３は非ネジ
部５内における上杭の軸心の傾きが最大の状態を示した
場合であり、この時の最大傾き角度をΘとすると、ｔａ
ｎΘ＝２δ／（Ｌｉ−２ｋｈ）の関係が得られる。

【００３９】以上説明したことから、最大傾き角度Θ
が、カジリ状態の傾き角度ηよりも小さいならば、カジ
リを防止できるから、以下の（２）式の条件を満足すれ
ば良いことがわかる。 Ｐ／２Ｄｔ＞２δ／（Ｌｉ−２ｋｈ） ・・・（２）

【００４０】図４は、オスネジ部と杭本体の間に、オス
ネジ部を案内するための円筒状の案内体を設けたテーパ
ネジ継手式杭の一実施形態である。

【００４１】ここで、各符号は図１と同様であるが、オ
ス継手部Ｂ内には非ネジ部２とオスネジ部３との間に案
内体４が配置され、これに対応して、メス継手部Ｃ内に
は非ネジ部５とメスネジ部６が配置されている。これら
のオス継手部Ｂ、メス継手部Ｃは予め工場内で杭本体部
Ａと溶接接合される。

【００４２】図４（Ａ）は、上杭オスネジ部３が下杭に
差し込まれる前の状態である。ここで、案内体の長さを
Ｌｉ、上杭と下杭との継ぎ杭距離をＳと表し、図２と同
様にテーパネジの傾きを１／ｋとする。

【００４３】図４（Ｂ）は、上杭のオスネジ部３のネジ
山と、メスネジ部６のネジ山とが接触するまで差し込ま
れた状態を示す。この状態は、上杭と下杭とが螺合する
ことなく差し込まれる位置であり、また、上杭と下杭の
軸心は一致しており、両者の非ネジ部間には、隙間δ
（片側）が存在している。

【００４４】ここで、隙間ｇは、上杭と下杭とが螺合す
ることによって上杭が杭長手方向に移動する螺合距離で
あり、図２と同様に２ｋｈに等しく、案内体４の先端ａ
が下杭の非ネジ部５内に差し込まれている距離（ａ点〜
ｂ点までの距離）は（Ｌｉ−２ｋｈ）と表せる。

【００４５】従って、本実施形態でも、案内体４によっ
て軸心の傾きが矯正されるためには、オスネジとメスネ
ジとが噛み合い始める前に、案内体４の先端が下杭の非
ネジ部５内に差し込まれていることが条件となり、
（１）式を満たす必要がある。

【００４６】また、図４（Ｃ）は非ネジ部５内における
上杭の軸心の傾きが最大の状態を示した場合であり、こ
の時の最大傾き角度をΘとすると、ｔａｎΘ＝２δ／
（Ｌｉ−２ｋｈ）の関係が得られる。従って、図２と同
様に（２）式を満足すれば、カジリの発生する角度η以
上に、上杭の軸心は傾かないから、カジリの発生を防止
できる。

【００４７】本発明では、オスネジおよびメスネジのネ
ジ切り長さを等しいとする。また、オスネジまたはメス
ネジの有効径とは、管用テーパネジ（ＪＩＳ Ｂ０２０
３）に記載される有効径をいい、オスネジの外径と谷の
径との中間径（またはメスネジ内径と谷の径との中間
径）をいう。

【００４８】

【発明の効果】本発明に係わるテーパネジ継手式杭は、
ネジ継手部を簡易な構造とすることにより、杭間の軸芯
の傾きを矯正でき、ネジ込み接合の際にカジリの発生を
防止できる。このため、人力によって迅速にネジ込み接
合でき、作業者の安全が確保される。また簡易な構造で
軽量であるため、製作に手間の掛かららず、コストも安
い。

【図面の簡単な説明】

【図１】オスネジ部の先端側に案内体を設けたテーパネ
ジ継手杭の一実施形態を模式的に示す図である。

【図２】図１のテーパネジ継手式杭が螺合して行く過程
を模式的に示す図である。

【図３】正常に螺合している状態と、カジリが発生して
いる状態を比較して示す図である

【図４】オスネジ部と杭本体の間に案内体を設けたテー
パネジ継手式杭の一実施形態を比較して示す図であるで
ある。

【図５】ネジ継手式地滑り抑止鋼管杭（上杭）をクレー
ン車に吊り下げて、継ぎ杭する施工状況を示す図であ
る。

【符号の説明】

１ 杭本体（上杭） ２ オス継手部の非ネジ部 ３ オスネジ部 ４ 案内体 ５ メス継手部の非ネジ部 ７ メスネジ部

フロントページの続き (56)参考文献 特開 平５−295725（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−225422（ＪＰ，Ａ) 森玄、他２名，“地すべり抑止鋼管杭 用ねじ継手の開発”，材料とプロセス, （社）日本鉄鋼協会，1995，ＶＯＬ. ８，ＮＯ．２，ｐ．460 篠原敏雄、他４名，“ねじ継手式地す べり抑止杭の施工例”，地すべり学会研 究発表講演集，（社）日本地すべり学 会，1994，ＶＯＬ．33ｒｄ，ｐ．383− 384 高野公寿、他３名，“ねじ継手式地す べり抑止杭の開発”，地すべり学会研究 発表講演集，（社）日本地すべり学会, 1994，ＶＯＬ．33ｒｄ，ｐ．381−382 (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) E02D 5/24 101 - 103 E02D 5/28

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 テーパネジ継手式杭であって、 杭本体と、オスネジ部と案内体を備えたオス継手部と、
   メスネジ部と案内体を収容する非ネジ部を備えたメス継
   手部とから構成され、 前記案内体は、円筒体または円柱体から成り、杭長手方
   向かつ杭の軸芯に、オスネジ部に接して杭端側または杭
   本体側に設けられており、案内体の長さＬｉが、（１）
   式および（２）式を満たし、ネジ込み接合に先行してオ
   スネジ部を案内することを特徴とするネジ継手式杭。 Ｌｉ＞２ｋｈ ・・・（１） Ｐ／２Ｄmin ＞２δ／（Ｌｉ−２ｋｈ） ・・・（２） ただし、Ｐはネジピッチ、１／ｋはテーパネジの傾き、
   ｈはネジ山高さ、Ｄmin はオスネジ先端部の有効径（ま
   たはオスネジ先端部に対応するメスネジ部の有効径）、
   δは案内体の外径とメス継手部の非ネジ部の内径との隙
   間（片側）とする。