JP3233186U - 鋼管継手及び連結鋼管杭 - Google Patents

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彰 樋口
吉見 梅澤
吉見 梅澤
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康平 藤田
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Abstract

【課題】応力集中による連結部の変形を低減でき分解が容易な鋼管継手と直線性の高い連結鋼管杭を提供すること。【解決手段】本考案の鋼管継手1は、第1鋼管杭A1の上端部に連結可能な第1継手10と、第2鋼管杭A2の下端部に連結可能な第2継手20と、を備え、第1継手10が、円筒状の第1継手本体11と、複数のストッパ片12と、キー部材13と、を有し、第1継手本体11が、上下方向に連通する第1中央孔11aと、第1中央孔11aの同心外側において下向きに開放する第1挿入溝11bと、第1中央孔11aと第1挿入溝11bとを連通する複数のキー孔11cと、第1中央孔11aの下縁から内側に突起した支持縁11dと、を有する。本考案の連結鋼管杭Aは、第1鋼管杭A1と、第2鋼管杭A2と、第1鋼管杭A1と第2鋼管杭A2を連結した鋼管継手1と、を備える。【選択図】図2

Description

本考案は鋼管継手及び連結鋼管杭に関し、特に応力集中による連結部の変形を低減でき分解が容易な鋼管継手と、これを用いてなる直線性の高い連結鋼管杭に関する。
地盤改良工事等の鋼管杭の圧入工法等において、鋼管杭の長さを延長するために、上下2本の鋼管杭を長手方向に連結することがある。
従来、鋼管杭の連結は現場での溶接による方法が一般的であったが、近年では溶接技能を有する作業者の不足や、雨天の溶接作業による溶接部の品質低下の問題等から、無溶接機械式の鋼管継手が利用されてきている。
特許文献1には、鋼管継手と鋼管杭のそれぞれ対応する位置にボルト孔を設け、鋼管継手内に上下の鋼管杭を挿入し、鋼管継手のボルト孔と鋼管杭のボルト孔に通しボルトを連通して締結することで鋼管杭を連結する鋼管継手が開示されている。
特開2017−186744号公報
鋼管杭の圧入時、地盤との摩擦力や地中のガラや砕石との接触により孔曲がりが生じ、施工機の回転トルクが上昇することがある。トルクを減少させるためには、施工機で鋼管杭の正転、逆転、上下移動を繰り返して鋼管杭と地盤との縁を切りながら所定深度まで圧入することが行われる。
この場合、従来技術の鋼管継手では、回転及び上下方向に繰返して力が作用することで通しボルトやボルト孔が変形して遊びが生じ、圧入時の直線性に問題を生じることがある。
また、変形により通しボルトと鋼管杭等に噛み込みが生じて、鋼管杭を引き抜いて撤去する際に通しボルトを抜いて分解することができず、地上部へ引き上げた鋼管杭をガス切断器などで切断しながら回収する等の手間が生じることがある。
そこで、通しボルトやボルト孔の変形を防ぐために、通しボルトの本数を増やして接点を増やすことで応力を分散することが考えられる。
しかし、通りボルトの本数を増やす場合、鋼管杭の管内で通しボルト同士が干渉するのを避けるため、ボルト孔を上下方向に複数設ける必要があり、これによって、鋼管継手の長さが長くなり材料コストが増大する。
本考案の目的は、以上のような問題点を解決するための鋼管継手及び連結鋼管杭を提供することにある。
本考案の鋼管継手は、第1鋼管杭の上端部に連結可能な第1継手と、第2鋼管杭の下端部に連結可能な第2継手と、を備え、第1継手が、円筒状の第1継手本体と、複数のストッパ片と、キー部材と、を有し、第1継手本体が、上下方向に連通する第1中央孔と、第1中央孔の同心外側において下向きに開放する第1挿入溝と、第1中央孔と第1挿入溝とを連通する複数のキー孔と、第1中央孔の下縁から内側に突起した支持縁と、を有し、ストッパ片をキー孔内に配置し、キー部材を第1中央孔内の支持縁上に配置することで、ストッパ片のキー孔内からの離脱を防止可能に構成したことを特徴とする。
本考案の鋼管継手は、第2継手が、円筒状の第2継手本体と、複数のキーブロックと、を有し、第2継手本体が、上下方向に連通する第2中央孔と、第2中央孔の同心外側において上向きに開放する第2挿入溝と、第2挿入溝の溝内外周面に沿って設けた複数のキー溝と、を有し、複数のキー溝がそれぞれ、第2継手本体の上縁から下方に延在する垂直部と、垂直部の下部から第2挿入溝の同一の周方向に沿って延在する水平部と、を有し、第2挿入溝内に第2鋼管杭を挿入した状態において、キー溝の垂直部内にキーブロックを保持可能であってもよい。
本考案の鋼管継手は、キーブロックの外側に、第2継手本体の外側から治具を引掛けてキーブロックをキー溝内から吊り上げるための引掛溝を設けてもよい。
本考案の連結鋼管杭は、第1鋼管杭と、第2鋼管杭と、第1鋼管杭と第2鋼管杭を連結した鋼管継手と、を備え、第1鋼管杭が上端部に管内外を連通する複数の係合孔を有し、第1鋼管杭の上端部が第1挿入溝内に配置し、ストッパ片がキー孔内と係合孔内にわたって延在し、キー部材が支持縁上に配置することを特徴とする。
本考案の連結鋼管杭は、第1鋼管杭と、第2鋼管杭と、第1鋼管杭と第2鋼管杭を連結した鋼管継手と、を備え、第1鋼管杭が上端部に管内外を連通する複数の係合孔を有し、第1鋼管杭の上端部が第1挿入溝内に配置し、ストッパ片がキー孔内と係合孔内にわたって延在し、キー部材が支持縁上に配置し、第2鋼管杭が下端部に外周面に突起する複数の係合突起を有し、第2鋼管杭の下端部が第2挿入溝内に配置し、係合突起がキー溝の水平部内に配置し、キーブロックがキー溝の垂直部内に配置することを特徴とする。
本考案の鋼管継手は、以上の構成より、次の効果の少なくともひとつを備える。
<1>ストッパ片やキーブロック等の連結部材のサイズを大きくしたり数を増やすことで、連結部材と鋼管杭及び継手本体の接触面積を増やして、応力集中による変形を低減することができる。このため、連結部における遊びをなくして圧入時の直線性を確保し、施工精度を高めることができる。
<2>連結部材を鋼管継手の長手方向ではなく周方向に複数配置できるため、鋼管継手の長さを伸ばすことなく、連結部材と鋼管杭及び継手本体の接触面積を増やすことができる。このため材料コストが安い。
<3>特殊な工具を用いたり部材を切断・溶断することなく、容易に分解することができる。
本考案の鋼管継手の説明図。 第1継手の説明図。 第2継手の説明図。 キー溝の説明図。 本考案の鋼管継手による鋼管杭の接続方法(1)。 本考案の鋼管継手による鋼管杭の接続方法(2)。 本考案の鋼管継手による鋼管杭の接続方法(3)。 本考案の鋼管継手による鋼管杭の接続方法(4)。 本考案の鋼管継手による鋼管杭の接続方法(5)。 本考案の鋼管継手による鋼管杭の接続方法(6)。
以下、図面を参照しながら本考案の鋼管継手及び連結鋼管杭について詳細に説明する。なお、本明細書中における「上」「下」「縦」「横」等の各方位は、本考案の連結鋼管杭を地盤に打設する状態における各方位を意味する。
[鋼管継手]
<1>全体の構成(図1)
本考案の鋼管継手1は、上下2本の鋼管杭を施工機による回転力、押込力、及び引き込み力を伝達可能に連結する無溶接タイプの機械式継手である。
本例では、下方の鋼管杭を第1鋼管杭A1、上方の鋼管杭を第2鋼管杭A2として説明する。
鋼管継手1は、第1鋼管杭A1の上端部と連結可能な第1継手10と、第2鋼管杭A2の下端部と連結可能な第2継手20と、を少なくとも備える。
本例の鋼管継手1は鋼材からなる。ただしこれに限らず、施工機による回転圧入に耐える強度を備える素材であれば例えば鋳鉄等であってもよい。
第1継手10と第2継手20は一体構造である。ただし説明の便宜上、図2及び3では個別に表示している。
<2>第1継手(図2)
第1継手10は、第1鋼管杭A1の上端部と係合して連結する構造である。
第1継手10が、第1継手本体11と、複数のストッパ片12と、キー部材13と、を少なくとも備える。
ストッパ片12の数は後述する第1継手本体11のキー孔11cの数に対応する。本例ではストッパ片12の数は2つである。
<2.1>第1継手本体
第1継手本体11は、第1継手10の本体である。
第1継手本体11は円筒状を呈し、上下方向に連通する第1中央孔11aと、第1鋼管杭A1を収容する第1挿入溝11bと、複数のキー孔11cと、支持縁11dと、を少なくとも備える。本例では更に第1継手本体11の外周面に識別表示11eを備える。本例ではキー孔11cの数は2つである。
第1挿入溝11bは、第1中央孔11aの同心外側において下向きに開放する。
第1挿入溝11bの径は、第1鋼管杭A1の径に対応する。
<2.1.1>キー孔
キー孔11cは、ストッパ片12を挿入する孔である。
キー孔11cは、第1継手本体11の内周面において、第1中央孔11aと第1挿入溝11bとを連通する。
本例ではキー孔11cが円孔からなる。ただしこれに限らず四角孔等の多角形の孔であってもよい。要は後述するストッパ片12の外形に対応していればよい。
<2.1.2>支持縁
支持縁11dは、キー部材13を載置するための縁部である。
支持縁11dは、第1中央孔11aの下縁から内側に突出する。
本例では支持縁11dとして、第1中央孔11aの下縁を水平方向に縮径した環状のリブを採用する。
ただし支持縁11dの形状はこれに限らず、例えば第1中央孔11aの下縁から部分的に内側に突起したリブ等であってもよい。要は第1中央孔11a内においてキー部材13の底部を少なくとも部分的に支持できる構造であればよい。
<2.1.3>識別表示
識別表示11eは、キー孔11cの位置を示す表示である。
識別表示11eは、第1継手本体11の外周面における、キー孔11cに対応する位置に設ける。
すなわち、第1鋼管杭A1を第1継手10に係合するためには、後述する通り第1鋼管杭A1の係合孔a1と第1継手10のキー孔11cとの位置を対応させる必要がある。
しかし、キー孔11cは、第1継手本体11の内周面に設けるため、第1継手本体11の外側からキー孔11cの位置を特定することは難しい。
そこで、第1継手本体11の外周面にキー孔11cの位置を示す識別表示11eを設けることで、第1継手本体11の外側からキー孔11cの位置を特定して、係合孔a1とキー孔11cを容易に位置合わせすることができる。
本例では識別表示11eとして、キー孔11cと同一径の円形の塗装を採用する。ただし識別表示11eは円形に限らず、多角形、十字線、点等であってもよい。また、識別表示11eの設置方法も塗装に限らず、シールの貼り付けによる方法、第1継手本体11の表面に刻設する方法等であってもよい。
<2.2>ストッパ片
ストッパ片12は、第1鋼管杭A1を第1継手10に一体に結合する部材である。
ストッパ片12は、第1継手本体11のキー孔11c及び第1鋼管杭A1の係合孔a1の孔内に連通可能な外形を有する。
本例ではストッパ片12として、円柱状の鋼材を採用する。ただしストッパ片12の外形はこれに限らず、キー孔11c及び係合孔a1に挿入可能な外形であれば例えば角柱状であってもよい。
<2.3>キー部材
キー部材13は、キー孔11cを塞いで、ストッパ片12のキー孔11c内からの離脱を防ぐための部材である。
本例ではキー部材13として、第1中央孔11aよりやや小径の円筒状の鋼材を採用する。
キー部材13を円筒状とすることで、第1鋼管杭A1と第2鋼管杭A2の管内が連通するため、連結鋼管杭Aを地盤に埋設した状態において、第2鋼管杭A2の頭部から充填材の注入用のロッドやホースなどを挿入して第1鋼管杭A1の下端部まで到達させることができる。
ストッパ片12をキー孔11c内に配した状態において、キー部材13を支持縁11d上に配置すると、キー部材13がキー孔11cの後方を塞ぐことで、ストッパ片12のキー孔11cからの抜け出しを防止することができる。
ただしキー部材13は上記の構造に限らず、たとえば円柱状や角柱状の部材であってもよい。要は第1中央孔11a内においてストッパ片12のキー孔11c内からの離脱を防止できる構造であればよい。
<3>第2継手(図3)
第2継手20は、第2鋼管杭A2の下端部と係合して連結する構造である。
第2継手20は、第2継手本体21と、複数のキーブロック22と、を少なくとも備える。
キーブロック22の数は後述する第2継手本体21のキー溝21cの数に対応する。本例ではキーブロック22の数は2つである。
<3.1>第2継手本体
第2継手本体21は、第2継手20の本体である。
第2継手本体21は円筒状を呈し、上下方向に連通する第2中央孔21aと、第2鋼管杭A2を収容する第2挿入溝21bと、複数のキー溝21cと、を少なくとも備える。本例ではキー溝21cの数は2本である。
第2挿入溝21bは、第2中央孔21aの同心外側において上向きに開放する。
第2挿入溝21bの径は、第2鋼管杭A2の径に対応する。
<3.1.1>キー溝(図4)
キー溝21cは、第2鋼管杭A2と係合するための溝である。
キー溝21cは、第2挿入溝21bの溝内における外周面に設ける。
キー溝21cは、第2継手本体21の上縁から下方に延在する垂直部21dと、垂直部21dの下部の側面から第2挿入溝21bの同一の周方向に沿って延在する水平部21eと、を有するL字又は逆L字形状からなる。
本例では2本のキー溝21cの水平部21eが、垂直部21dの下部から鋼管継手1の平面視における反時計回りに延びる。
垂直部21dの溝幅は、後述する第2鋼管杭A2の係合突起a2の幅より広く、水平部21eの溝の高さは係合突起a2の高さより大きい。すなわち係合突起a2を水平部21eの奥まで導入可能な幅と高さを有する。
水平部21eの深さ、すなわち垂直部21dの下部から水平部21eの奥までの幅は、係合突起a2の幅に対応する。
<3.2>キーブロック
キーブロック22は、キー溝21cの垂直部21dを閉塞して第2鋼管杭A2の回動を防止する部材である。
本例ではキーブロック22として、第2挿入溝21bの外周に沿って僅かに湾曲した矩形の金属片を採用する。
キーブロック22の厚みは、キー溝21cの深さに対応する。すなわち、キーブロック22の厚みは、第2挿入溝21b内に第2鋼管杭A2を挿入した状態において、キー溝21cの垂直部21d内に挿入可能な厚みである。
キーブロック22の幅は、キー溝21cの垂直部21dの幅に対応する。
また、本例では、キーブロック22の上部に鉤状に切り欠いた引掛溝22aを備える。
引掛溝22aは、連結鋼管杭Aの分解時に、キー溝21c内からキーブロック22を吊り上げるための構造である。
なお、引掛溝22aは鉤状の切り欠きに限らず、治具によって第2継手本体21の外側から引っ掛けて吊り上げ可能であれば、どのような構造であってもよい。
<4>連結鋼管杭
連結鋼管杭Aは、下方の第1鋼管杭A1と上方の第2鋼管杭A2を、鋼管継手1で上下に連結してなる。
第1鋼管杭A1の上端部には、管の内外を連通する複数の係合孔a1を設ける。
係合孔a1の数と位置は、第1継手10のキー孔11cに対応させる。本例では係合孔a1の数は2つである。
第2鋼管杭A2の下端部の外周面には、外側に突起する複数の係合突起a2を設ける。
係合突起a2の数と位置は、第2継手20のキー溝21cに対応させる。本例では係合突起a2の数は2つである。
<5>鋼管杭の接続方法
鋼管継手1を用いて、以下の手順によって第1鋼管杭A1と第2鋼管杭A2を接続する。
<5.1>鋼管継手の設置(図5A)
第1鋼管杭A1の頭部に鋼管継手1を被せる。
詳細には、第1継手10を下に向けた鋼管継手1を第1鋼管杭A1の頭部に載せて、第1鋼管杭A1の頭部を第1挿入溝11b内に挿入し、第1鋼管杭A1の上縁を第1挿入溝11bの溝底に当接させる。
この際、識別表示11e等を目印に第1鋼管杭A1の係合孔a1の位置を、第1継手10のキー孔11cの位置に位置合わせする。
<5.2>ストッパ片の挿入(図5B)
キー孔11c内にストッパ片12を挿入する。
詳細には、第2継手20の第2中央孔21a内を経由して、ストッパ片12を第1継手10の第1中央孔11a内に差し入れ、第1中央孔11a内からキー孔11c内に挿入する。
この際、ストッパ片12の先端を第1鋼管杭A1の係合孔a1内に到達させて、1つのストッパ片12がキー孔11c及び係合孔a1の両孔内に延在するように配置する。
なお、小径用の鋼管継手1で第2中央孔21a及び第1中央孔11a内に手を差し入れられない場合には、先端をL字型に曲げた番線等の治具Bを使ってストッパ片12を挿入する。この際、識別表示11e等をキー孔11cの位置の目印にすることができる。
<5.3>キー部材の設置(図5C)
キー部材13を第1中央孔11a内に設置する。
詳細には、第2継手20の第2中央孔21aから、キー部材13を第1継手10の第1中央孔11a内に下して、キー部材13を支持縁11d上に載せる。
これによって、キー部材13がキー孔11cの後方を塞ぎ、キー孔11cからのストッパ片12の抜け出しを防ぐ。
<5.4>第2鋼管杭の挿入(図5D)
第2鋼管杭A2を、第2継手20の第2挿入溝21b内に挿入する。
詳細には、第2鋼管杭A2の係合突起a2の位置を第2継手20のキー溝21cに合わせつつ、第2鋼管杭A2の下端部を第2挿入溝21b内に挿入し、第2鋼管杭A2の下縁を第2挿入溝21bの溝底に当接させる。
第2鋼管杭A2の挿入に伴い、係合突起a2がキー溝21cの垂直部21dの下部に達する(図4)。
<5.5>第2鋼管杭の回転(図5E)
第2挿入溝21b内の第2鋼管杭A2を回転させる。
詳細には、第2鋼管杭A2を第2挿入溝21b内で平面視における反時計回りに回転させる。これによって、キー溝21c内の係合突起a2が垂直部21dの下部から水平部21e内に入り、水平部21eの奥に当接する。
<5.6>キーブロックの挿入(図5F)
キー溝21c内にキーブロック22を挿入する。
詳細には、キー溝21cの上方から、キーブロック22を垂直部21d内に挿入する。すると、キーブロック22が垂直部21dを塞ぐことで、係合突起a2が垂直部21d内に拘束され、第2挿入溝21b内における第2鋼管杭A2の回動が規制される。
以上の手順によって、第1鋼管杭A1と第2鋼管杭A2を連結した連結鋼管杭Aを構成することができる。
<6>連結鋼管杭の分解
連結鋼管杭Aは、上記<5.1>〜<5.6>の手順を逆に行うことで、容易に分解することができる。
まず、第2継手20のキー溝21c内のキーブロック22を抜く。
この際、第2継手本体21の外側から、先端をL字型に曲げた番線等をキー溝21c内に挿入し、先端を引掛溝22aに掛けることで、キーブロック22を吊り上げてキー溝21c内から取り出すことができる。
続いて、第2鋼管杭A2を時計回りに回転して係合突起a2をキー溝21cの垂直部21d内へ移動させ、第2鋼管杭A2を吊り上げることで、第2継手20から第2鋼管杭A2を取り外す。
次に、第2中央孔21aを通して第1中央孔11a内のキー部材13を取り出し、第2中央孔21aから第1中央孔11a内へ手等を差し入れてキー孔11c内からストッパ片12を抜き出す。
最後に、第1鋼管杭A1の頭部から鋼管継手1を取り外す。
以上の通り、本発明の鋼管継手1は、連結鋼管杭Aを部材の切断や溶断を要さず容易に分解することができる。
[第2継手の他の構造]
第2継手20の構造は実施例1によるものに限らず、他の構造であってもよい。
例えば、第2継手20は、第2継手本体21の外周面を連通するボルト孔にボルトを螺入することによって第2鋼管杭A2を締結して連結する構造であってもよい。
この他、第2継手本体21の外周面に設けた孔と、第2鋼管杭A2の外周面に設けた孔とにピン部材を連通することによって連結する構造や、第2継手本体21の内部にネジ溝を刻設し、ネジ係合による第2鋼管杭A2の下端部に設けたネジ山に螺着する構造であってもよい。
要は第2鋼管杭A2の下端部と連結可能な構造を備えていればよい。
1 鋼管継手
10 第1継手
11 第1継手本体
11a 第1中央孔
11b 第1挿入溝
11c キー孔
11d 支持縁
11e 識別表示
12 ストッパ片
13 キー部材
20 第2継手
21 第2継手本体
21a 第2中央孔
21b 第2挿入溝
21c キー溝
21d 垂直部
21e 水平部
22 キーブロック
22a 引掛溝
A 連結鋼管杭
A1 第1鋼管杭
a1 係合孔
A2 第2鋼管杭
a2 係合突起
B 治具

Claims (5)

  1. 鋼管杭の地盤への圧入工法において、下方に位置する第1鋼管杭と、上方に位置する第2鋼管杭と、を施工機による回転力、押込力、及び引き込み力を伝達可能に、長手方向に連結する、鋼管継手であって、
    前記第1鋼管杭の上端部に連結可能な第1継手と、
    前記第2鋼管杭の下端部に連結可能な第2継手と、を備え、
    前記第1継手が、円筒状の第1継手本体と、複数のストッパ片と、キー部材と、を有し、
    前記第1継手本体が、上下方向に連通する第1中央孔と、前記第1中央孔の同心外側において下向きに開放する第1挿入溝と、前記第1中央孔と前記第1挿入溝とを連通する複数のキー孔と、前記第1中央孔の下縁から内側に突起した支持縁と、を有し、
    前記ストッパ片を前記キー孔内に配置し、前記キー部材を前記第1中央孔内の前記支持縁上に配置することで、前記ストッパ片の前記キー孔内からの離脱を防止可能に構成したことを特徴とする、
    鋼管継手。
  2. 前記第2継手が、円筒状の第2継手本体と、複数のキーブロックと、を有し、前記第2継手本体が、上下方向に連通する第2中央孔と、前記第2中央孔の同心外側において上向きに開放する第2挿入溝と、前記第2挿入溝の溝内外周面に沿って設けた複数のキー溝と、を有し、前記複数のキー溝がそれぞれ、前記第2継手本体の上縁から下方に延在する垂直部と、前記垂直部の下部から前記第2挿入溝の同一の周方向に沿って延在する水平部と、を有し、前記第2挿入溝内に前記第2鋼管杭を挿入した状態において、前記キー溝の垂直部内に前記キーブロックを保持可能であることを特徴とする、請求項1に記載の鋼管継手。
  3. 前記キーブロックの外側に、前記第2継手本体の外側から治具を引掛けて前記キーブロックを前記キー溝内から吊り上げるための引掛溝を設けたことを特徴とする、請求項2に記載の鋼管継手。
  4. 第1鋼管杭と、第2鋼管杭と、前記第1鋼管杭と前記第2鋼管杭を連結した請求項1乃至3のいずれか一項に記載の鋼管継手と、を備え、
    前記第1鋼管杭が上端部に管内外を連通する複数の係合孔を有し、
    前記第1鋼管杭の上端部が第1挿入溝内に配置し、
    前記ストッパ片が前記キー孔内と前記係合孔内にわたって延在し、
    前記キー部材が前記支持縁上に配置することを特徴とする、
    連結鋼管杭。
  5. 第1鋼管杭と、第2鋼管杭と、前記第1鋼管杭と前記第2鋼管杭を連結した請求項2又は3に記載の鋼管継手と、を備え、
    前記第1鋼管杭が上端部に管内外を連通する複数の係合孔を有し、
    前記第1鋼管杭の上端部が第1挿入溝内に配置し、
    前記ストッパ片が前記キー孔内と前記係合孔内にわたって延在し、
    前記キー部材が前記支持縁上に配置し、
    前記第2鋼管杭が下端部に外周面に突起する複数の係合突起を有し、
    前記第2鋼管杭の下端部が第2挿入溝内に配置し、
    前記係合突起が前記キー溝の水平部内に配置し、
    前記キーブロックが前記キー溝の垂直部内に配置することを特徴とする、
    連結鋼管杭。
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