JP3775959B2 - 杭及び杭接続構造 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば、地滑り杭や、支持杭、構造体の杭等に使われる杭に関し、詳しくは、一方の杭端部に筒部を設けるとともに、他方の杭端部に軸部を設けて、杭軸芯方向で隣り合う杭の前記筒部と前記軸部とを互いに抜け止め状態で接続自在に構成してある杭及び杭接続構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
上記地滑り抑止用の杭及び杭接続構造は、所望長さで地中に埋設できるように、杭端部に筒部と軸部とを設けて、杭軸芯方向で隣り合う杭の筒部と軸部とを互いに抜け止め状態で接続できるようにしたものであるが、従来、雌ネジ部を形成してある筒部内周面を備えた筒部と、雄ネジ部を形成してある軸部外周面を備えた軸部とを設け、筒部と軸部とを螺合嵌合させて、隣り合う杭どうしを互いに抜け止め状態で接続できるようにしている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来の地滑り抑止用の杭及び杭接続構造によれば、雄ネジ部と雌ネジ部の機械加工に手間を要するので、杭の製作コストが高くなる欠点があり、また、杭どうしを相対回転させながら徐々に近接移動させて筒部と軸部とを螺合する必要があるので、杭どうしの接続作業に多大な手間を要し、その上、杭自体が大型で重量物であるような場合には、螺合中に雄ネジ部と雌ネジ部の間でこじれが生じ易く、その接続作業に一層手間がかかるので、作業コストも高くなり易い欠点がある。
【０００４】
本発明は上記実情に鑑みてなされたものであって、製作コストも作業コストも安くできるようにしながら、杭どうしを確実に抜け止め状態で接続できるようにすることを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明の特徴構成は図１〜９に例示するごとく、一方の杭端部に筒部１を設けるとともに、他方の杭端部に軸部２を設けて、杭軸芯Ｘ方向で隣り合う杭Ａの前記筒部１と前記軸部２とを互いに抜け止め状態で接続自在に構成してある杭であって、前記筒部１の筒部内周面１ａを、杭軸芯Ｘ周りで同芯の複数の内周面部３を杭端側ほど大径の内周面部３が位置するように配置した階段状に形成するとともに、前記軸部２の軸部外周面２ａを、杭軸芯Ｘ周りで同芯の複数の外周面部４を前記筒部内周面１ａの各内周面部３に嵌合する形状に配置した階段状に形成して、前記隣り合う杭Ａの前記筒部１と前記軸部２とを嵌合自在に構成し、前記内周面部３の各々に周方向に沿う内向き溝部５を形成するとともに、前記外周面部４の各々に、周方向に沿う外向き溝部６を、その外周面部４に嵌合した内周面部３の内向き溝部５に対向するように形成し、前記内向き溝部５と前記外向き溝部６とに跨ってキー部材１１を嵌め込んで、互いに嵌合した隣り合う杭Ａの前記筒部１と前記軸部２とを抜け止め状態で接続自在に構成してある点にある。
【０００６】
〔作用〕
杭軸芯方向で隣り合う杭の筒部に軸部を挿入して、複数の内周面部と複数の外周面部とが互いに対向する状態で、階段状に形成した筒部内周面と階段状に形成した軸部外周面とを嵌合させてから、各内周面部と各外周面部とに互いに対向するように形成した内向き溝部と外向き溝部とに跨ってキー部材を嵌め込んで、筒部と軸部とを抜け止め状態で接続できる。
【０００７】
〔効果〕
従って、雄ネジ部や雌ネジ部のような手間のかかる機械加工を要する部分が少ないので、杭を安く製作することができ、また、杭どうしを接続するにあたって、ネジ嵌合のもののように、杭どうしを相対回転させながら徐々に近接移動させるような手間のかかる作業を特に必要とせず、杭軸芯方向に近接移動させるだけの操作で筒部と軸部とを嵌合させることができる。この際、筒部内周面と軸部外周面の形状を互いに嵌合する階段形状に形成してあるから、対応する内周面部と外周面部とが接当するまでの嵌合操作を抵抗なく行うことができるため嵌め易くなる。そして、筒部と軸部とを嵌合させてから、内向き溝部と外向き溝部とに跨ってキー部材を嵌め込めば良いので、杭自体が大型で重量物であっても、比較的容易に接続することができると共に、製作コストも作業コストも安くできるようにしながら、杭どうしを確実に抜け止め状態で接続することができる。
また、複数のキー部材で筒部と軸部とを抜け止め状態に接続する構成の場合、例えば、６個のキー部材を筒部先端側から順に１２ａ〜１２ｆの符号を振って配設した筒部を例として説明すると、筒部先端側に設けた１番目のキー部材１２ａにかかる剪断力に対するその部位での引張耐力は、そのキー部材一つ分で良いが、２番目のキー部材位置では２番目のキー部材にかかる剪断力に対する引張耐力に、前記１番目のキー部材１２ａにかかる剪断力を加算した引張耐力が必要になる。以後、順にそのキー部材の数に応じた剪断力を加算した引張耐力がその部位では必要になる。（軸部においても筒部同様、軸部先端側から順にそのキー部材の数に応じた引張耐力がその部位で必要になる。）そこで、筒部における筒部先端側から６番目にあるキー部材１２ｆが位置する内向き溝部での筒部の径方向における肉厚は、キー部材６個分の剪断力を加算した引張耐力を有した厚みに形成する必要がある。同様に、軸部における軸部先端側から６番目にあるキー部材１２ａが位置する外向き溝部での軸部の径方向における肉厚は、キー部材６個分の剪断力を加算した引張耐力を有した厚みに形成する必要があったため、図１６に示す比較例のように、筒部内周面１ａを杭軸芯Ｘ周りで同芯の１段に形成し、軸部外周面２ａを杭軸芯Ｘ周りで同芯の前記筒部内周面１ａに嵌合する形状の１段に形成して、６個のキー部材１２ａ〜１２ｆで筒部１と軸部２とを抜け止め状態に接続したものにおいて、６番目のキー部材１２ｆのある筒部基端側の肉厚がキー部材６個分の剪断力を加算した引張耐力を有したＰの厚さ分必要であると考えた場合、（軸部２においても筒部１同様、軸部基端側の肉厚はＰの厚さ分必要となる。）筒部内周面１ａを杭軸芯Ｘ周りで同芯の１段に形成してあるため、筒部１における１番目のキー部材１２ａのある筒部先端側の肉厚もＰの厚さとなり（軸部先端側の肉厚も筒部１同様、Ｐの厚さになってしまっていた。）、その部位では必要以上の厚みを有したものとなって、嵌合状態における筒部１と軸部２との重なり厚さｒが厚いものとなるだけでなく、その分の重量増加を招くものとなっていた。ところが、本件だと、例えば、図６に示すように、同芯の複数の内周面部３を筒部先端側ほど大径になる階段状に配置形成すると共に、同芯の複数の外周面部４を軸部先端側ほど小径になる階段状に配置形成し、前記内周面部３の各々に周方向に沿う内向き溝部５を形成すると共に、前記外周面部４の各々に外向き溝部６を形成して嵌合接続できるように構成してあるから、６番目のキー部材１２ｆのある筒部基端側の肉厚はＰの厚さ分必要となるが、６番目のキー部材１２ｆから１番目のキー部材１２ａにかけてその肉厚を、各キー部材に対応した引張耐力を確保しながらも段階的に少なくしていくことができるため、筒部１及び軸部２の先端側の厚みを少なくすることができ、上記比較例と同等の強度を有しながらも、嵌合状態における筒部１と軸部２との重なり厚さＲを薄くすることができると共に、その分の重量を軽減できる杭を提供できるようになった。
【０００８】
請求項２記載の発明の特徴構成は図１〜９に例示するごとく、杭軸芯Ｘ方向で隣り合う一方の杭Ａの端部に筒部１を設けるとともに、他方の杭Ａの端部に軸部２を設けて、前記筒部１と前記軸部２とを互いに抜け止め状態で接続してある杭の接続構造であって、前記筒部１の筒部内周面１ａを、杭軸芯Ｘ周りで同芯の複数の内周面部３を杭端側ほど大径の内周面部３が位置するように配置した階段状に形成するとともに、前記軸部２の軸部外周面２ａを、杭軸芯Ｘ周りで同芯の複数の外周面部４を前記筒部内周面１ａの各内周面部３に嵌合する形状に配置した階段状に形成して、前記隣り合う杭Ａの前記筒部１と前記軸部２とを嵌合し、前記内周面部３の各々に周方向に沿う内向き溝部５を形成するとともに、前記外周面部４の各々に、周方向に沿う外向き溝部６を、その外周面部４に嵌合した内周面部３の内向き溝部５に対向するように形成し、前記内向き溝部５と前記外向き溝部６とに跨って嵌め込んだキー部材１１で、互いに嵌合した隣り合う杭Ａの前記筒部１と前記軸部２とを抜け止め状態で接続してある点にある。
【０００９】
〔作用〕
杭軸芯方向で隣り合う杭の筒部に軸部を挿入して、複数の内周面部と複数の外周面部とが互いに対向する状態で、階段状に形成した筒部内周面と階段状に形成した軸部外周面とを嵌合させてから、各内周面部と各外周面部とに互いに対向するように形成した内向き溝部と外向き溝部とに跨ってキー部材を嵌め込んで、筒部と軸部とを抜け止め状態で接続できる。
【００１０】
〔効果〕
前記請求項１に記載の効果と同様の効果が期待できる杭接続構造を提供できるようになった。
【００１１】
請求項３記載の発明の特徴構成は図１〜９に例示するごとく、前記内周面部３の各々に、杭軸芯Ｘに沿う断面視で単一の前記内向き溝部５を形成するとともに、前記外周面部４の各々に、杭軸芯Ｘに沿う断面視で単一の前記外向き溝部６を形成してある点にある。
【００１２】
〔作用〕
前記内周面部の各々に対して複数の内向き溝部を形成したものだと、内周面部に形成した複数の内向き溝部の内、筒部基端側の内向き溝部に設けたキー部材にかかる剪断力に対する引張耐力を有した厚みにその内周面部を形成する必要があるため、その内周面部における筒部先端側の内向き溝部に設けたキー部材にかかる剪断力に対する厚みとしては必要以上の厚みとなり、その分筒部の肉厚が厚くなることになるのであるが、本件のもののように、内周面部の各々に対して単一の内向き溝部を形成するものであれば、各内周面部の径方向の肉厚を、その各キー部材にかかる剪断力に対する引張耐力を有した厚みにできるから更に、必要以上に筒部の厚みが厚くなるのを抑制することができる。（軸部においても同様である。）
【００１３】
〔効果〕
従って、杭接続構造の軽量化を図ることができる。
【００１４】
請求項４記載の発明の特徴構成は図１３に例示するごとく、前記内周面部３を杭端側ほど大径のテーパー面で形成し、前記外周面部４を杭端側ほど小径のテーパー面で形成してある点にある。
【００１５】
〔作用〕
杭軸芯方向で隣り合う杭の筒部に軸部を挿入する際に、筒部の軸芯位置と軸部の軸芯位置とが多少ずれていても、テーパー面どうしの接触に伴って、同芯状に嵌合するように案内できる。
【００１６】
〔効果〕
従って、筒部と軸部とを容易に嵌合させることができる。
【００１７】
請求項５記載の発明の特徴構成は図４，５，９に例示するごとく、前記内向き溝部５とその内向き溝部５に対向する外向き溝部６とを、杭軸芯Ｘ周りで一連の円環状に形成するとともに、前記内向き溝部５を、前記キー部材１１を前記内周面部３よりも内側に入り込んだ状態で収容可能に形成し、前記キー部材１１を、前記内向き溝部５に前記内周面部３よりも内側に入り込んだ状態から前記外向き溝部６側に移動させて、前記内向き溝部５と前記外向き溝部６とに跨って嵌め込んである点にある。
【００１８】
〔作用〕
内向き溝部と外向き溝部とを杭軸芯周りで一連の円環状に形成してあるので、筒部と軸部とを、それらの周方向での相対位置を特に位置決めすることなく、内向き溝部と外向き溝部とを互いに対向させる状態に嵌合することができる。
また、キー部材を内周面部よりも内側に入り込んだ状態で収容できる内向き溝部を形成してあるので、筒部と軸部とを嵌合する前に、予め、キー部材を、筒部と軸部との嵌合作業の邪魔にならないように内向き溝部に収容しておき、筒部と軸部とを嵌合させてから、キー部材を外向き溝部側に嵌まり込む状態に移動させて、筒部と軸部とを抜け止め状態で接続できる。
【００１９】
〔効果〕
従って、例えば、内向き溝部の奥側を筒部の外周側から開閉自在に塞ぐ塞ぎ部材を設けて、筒部と軸部とを嵌合させてから、筒部の外周側からキー部材を嵌め込んで、塞ぎ部材で塞ぐような場合に比べて、簡単な作業で、杭どうしを抜け止め状態で接続できる。
【００２０】
請求項６記載の発明の特徴構成は図４に例示するごとく、前記内向き溝部５と前記外向き溝部６とに跨って嵌まり込んだ前記キー部材１１の前記内向き溝部５に対する杭軸芯Ｘ方向での重なり面積と、前記外向き溝部６に対する杭軸芯Ｘ方向での重なり面積とが略同じ面積になるように、前記キー部材１１を前記内向き溝部５と前記外向き溝部６とに跨って嵌め込んである点にある。
【００２１】
〔作用〕
キー部材と内向き溝部との支圧面積と、キー部材と外向き溝部との支圧面積とを略同じにして、筒部と軸部とを抜け止め状態で接続できる。
【００２２】
〔効果〕
キー部材の寸法に応じた筒部と軸部との接続強度を最大に設定することができる。
【００２３】
請求項７記載の発明の特徴構成は図４、５，７，８に例示するごとく、前記キー部材１１を、杭軸芯Ｘ周りで複数個の分割キー部材１２で構成し、前記内向き溝部５に前記内周面部３よりも内側に入り込んだ状態で収容した前記分割キー部材１２の各々を、前記筒部１の外周側から前記外向き溝部６側に押し込み操作自在な操作手段１５で、前記外向き溝部６側に嵌まり込む状態に移動させてある点にある。
【００２４】
〔作用〕
杭軸芯周りで複数個に分割した分割キー部材を、筒部と軸部とを嵌合する前に、予め、内向き溝部に内周面部よりも内側に入り込んだ状態で収容しておき、筒部と軸部とを嵌合させてから、分割キー部材の各々を筒部の外周側から外向き溝部側に押し込み操作して、筒部と軸部とを抜け止め状態で接続できる。
【００２５】
〔効果〕
従って、筒部と軸部とを嵌合する前に、複数個に分割した分割キー部材を内向き溝部に収容しておいて、筒部と軸部とを抜け止め状態で接続できるので、例えば、周方向に沿って一連の大きなＣ形キー部材を、予め、内向き溝部に組み付けておいてから、筒部と軸部とを嵌合するような場合に比べて、キー部材を内向き溝部に組み付け易いとともに、筒部と軸部とを嵌合させてから、Ｃ形キー部材を内向き溝部と外向き溝部とに跨って嵌め込むことができるように、そのＣ形キー部材を径方向に弾性変形自在に構成したり、筒部の外周側からの操作で曲げ変形させたりする必要がなく、筒部と軸部とを簡便に抜け止め状態で接続できる。
【００２６】
請求項８記載の発明の特徴構成は図４、５，７，８に例示するごとく、前記外向き溝部６の溝底面１３の周方向に沿う曲率と、前記分割キー部材１２の前記溝底面１３側に対向するキー内周面１４の周方向に沿う曲率とを略同じ曲率にしてある点にある。
【００２７】
〔作用〕
内向き溝部に収容した分割キー部材の筒部の外周側からの外向き溝部側への押し込み操作で、分割キー部材の内周面を全周に亘って外向き溝部の溝底面に接当させることができる。
【００２８】
〔効果〕
分割キー部材の外向き溝部との係合代を精度良く確保することができる。
【００２９】
【００３０】
【００３１】
【００３２】
【００３３】
【００３４】
【００３５】
尚、上述のように、図面との対照を便利にするために符号を記したが、該記入により本発明は添付図面の構成に限定されるものではない。
【００３６】
【発明の実施の形態】
以下に本発明に係る杭及び杭接続構造の実施の形態を図面に基づいて説明する。
〔第１実施形態〕
図１は、一方の杭端部に円筒状の筒部１を設けるとともに、他方の杭端部に小径円筒状の軸部２を設けて、杭軸芯Ｘ方向で隣り合う杭Ａの筒部１と軸部２とを互いに抜け止め状態で接続自在に構成してある地滑り抑止用の杭Ａを示し、この杭Ａをクレーン等で吊り下げて、必要数の杭Ａどうしを接続しながら、地盤に予め掘削した縦孔に挿入し、中空部Ｅ及び杭外周部にコンクリート等の充填材を充填して、地盤を補強できるようにしてある。
【００３７】
前記杭Ａは、遠心鋳造法で鋳造した円筒状の鋳鋼管Ｄの一方の端部に、筒部１を備えた鋳鋼製のボックス継手Ｂを溶接接続するとともに、鋳鋼管Ｄの他方の端部に、軸部２を備えたピン継手Ｃを溶接接続して、全長に亘って略一定の外径を備えた円筒状に形成してあり、ボックス継手Ｂを上側に向けて地中に埋設するように構成してある。
【００３８】
前記筒部１の筒部内周面１ａは、図２に示すように、杭軸芯Ｘ周りで同芯の複数( 本実施形態では６つ) の内周面部３を杭端側ほど大径の内周面部３が位置するように配置した階段状に形成してあり、各内周面部３は、杭軸芯Ｘ方向の長さが同じで、かつ、杭軸芯Ｘに沿って一定の内径で形成してある。
【００３９】
また、筒部１の先端には、軸部２の外周側基端に形成した軸側環状溝７に嵌まり込む筒側嵌合部８を環状に形成してあり、筒部１の内周側基端には、軸部２の先端に環状に形成した軸側嵌合部９が嵌まり込む筒側環状溝１０を形成してある。
【００４０】
前記内周面部３の各々の杭軸芯Ｘ方向中央位置には、杭軸芯Ｘに沿う断面視で単一の周方向に沿う内向き溝部５を、杭軸芯Ｘ周りで一連の円環状に形成してあり、各内向き溝部５の溝深さＦを、後述するキー部材１１の全体を内周面部３よりも内側に入り込んだ状態で収容可能な深さに形成してある。
【００４１】
前記軸部２の軸部外周面２ａは、図３に示すように、杭軸芯Ｘ周りで同芯の複数( 本実施形態では６つ) の外周面部４を筒部内周面１ａの各内周面部３に嵌合する形状に配置した階段状に形成してあり、各外周面部４を、杭軸芯Ｘ方向の長さが内周面部３と同じで、かつ、対向する内周面部３に密接するように杭軸芯Ｘに沿って一定の外径で形成して、上下に隣り合う杭Ａの筒部１と軸部２とを嵌合自在に構成してある。
【００４２】
前記外周面部４の各々の杭軸芯Ｘ方向中央位置には、杭軸芯Ｘに沿う断面視で単一の周方向に沿う外向き溝部６を、その外周面部４に嵌合した内周面部３の内向き溝部５に対向するように、杭軸芯Ｘ周りで一連の円環状に形成してあり、図４に示すように、互いに対向する内向き溝部５と外向き溝部６とに跨ってキー部材１１を嵌め込んで、互いに嵌合した筒部１と軸部２とを抜け止め状態で接続してある。
【００４３】
前記キー部材１１は、杭軸芯Ｘ周りで複数個( 本実施形態では６個) の分割キー部材１２で構成してあり、各分割キー部材１２は、横断面形状が矩形の鋼製の長尺体を円弧状に湾曲させて、外向き溝部６の溝底面１３側に対向するキー内周面１４の周方向に沿う曲率が、その外向き溝部６の溝底面１３の周方向に沿う曲率と同じになるように形成してある。
【００４４】
そして、図５に示すように、内向き溝部５に内周面部３よりも内側に入り込んだ状態で収容した分割キー部材１２の各々を、筒部１の外周側から外向き溝部６側に押し込み操作自在な操作手段１５で外向き溝部６側に嵌まり込む状態に移動させて、内向き溝部５と外向き溝部６とに跨って嵌め込んである。
【００４５】
尚、外向き溝部６の溝深さＧを、分割キー部材１２の杭径方向に沿う厚みｔの半分になるように形成して、キー内周面１４が全周に亘って外向き溝部６の溝底面１３に接当する状態で内向き溝部５と外向き溝部６とに跨って嵌まり込ませた各分割キー部材１２の、内向き溝部５に対する杭軸芯Ｘ方向での重なり面積と、外向き溝部６に対する杭軸芯Ｘ方向での重なり面積とが略同じ面積になるように、各分割キー部材１２を内向き溝部５と外向き溝部６とに跨って嵌め込んである。
【００４６】
図６に示すように、キー部材１１を有した各々の内向き溝部５での筒部１の径方向における肉厚は、各キー部材１１の数に応じた剪断力を加算した引張耐力を有した厚みに設定してある。つまり、筒部先端側に設けた１番目のキー部材１２ａにかかる剪断力に対するその部位での引張耐力は、そのキー部材１２ａ一つ分で良いが、２番目のキー部材位置では２番目のキー部材１２ｂにかかる剪断力に対する引張耐力に、１番目のキー部材１２ａの剪断力を加算した引張耐力が必要になる。以後、順にそのキー部材数に応じた引張耐力がその部位では必要となるので、筒部先端側から筒部基端側にかけて除々に各内周面部３の径方向における肉厚が厚くなる階段状に形成されている。（軸部においても筒部同様、軸部先端側から軸部基端側にかけて除々に各外周面部４の径方向における肉厚が厚くなる階段状に形成されている。）
【００４７】
前記操作手段１５について説明すると、図７（イ）、（ロ）に示すように、各内向き溝部５に、その内側と筒部外周面とに亘って貫通する複数( 本実施形態では６つ) の貫通孔１６を周方向に等間隔を隔てて形成するとともに、各貫通孔１６の筒部外周面側に臨む部分に雌ネジ部１７を形成して、内向き溝部５に収容した分割キー部材１２を外向き溝部６側に押し出し操作するための押し出しボルト１８を螺着し、これらの押し出しボルト１８の螺進操作で、各分割キー部材１２を各別に外向き溝部６側に押し出し操作して、外向き溝部６側に嵌まり込む状態に移動させるように構成してある。
【００４８】
前記押し出しボルト１８は、その先端部に嵌合した樹脂製の筒部材１９をかしめる状態で、分割キー部材１２の長手方向中央位置に形成した嵌合孔２０に無理嵌めして、分割キー部材１２に対して相対回転自在、かつ、相対揺動可能に連結して、筒部１と軸部２とを嵌合させる前の、内向き溝部５に収容した分割キー部材１２のその内向き溝部５からの脱落を阻止できるようにしてある。
【００４９】
従って、押し出しボルト１８の螺進操作により、分割キー部材１２を外向き溝部６側に押し出し移動することができるだけでなく、何らかの都合により、内向き溝部５と外向き溝部６とに跨って嵌め込んだキー部材( 分割キー部材１２) １１を内向き溝部５側に移動させて、外向き溝部６から引き出すこともできる。
【００５０】
尚、操作手段１５を構成する押し出しボルト１８を分割キー部材１２に連結せず、図８に示すように、単に分割キー部材１２を外向き溝部６側に押し出し操作できるように構成してあっても良い。
【００５１】
次に、上下に隣り合う杭Ａどうしの接続手順を、図９を参照しながら説明する。
図９ (イ) に示すように、下側の杭Ａ２の筒部１を上向きに保持して、その筒部１の各内向き溝部５に各分割キー部材１２を内周面部３よりも内側に入り込んだ状態で収容しておき、上側の杭Ａ１を、その軸部２を下向きにして、下側の杭Ａ２と略同芯状に保持する。
【００５２】
次に、上側の杭Ａ１を下降させて、図９ (ロ) に示すように、その軸部２を下側の杭Ａ２の筒部１に嵌合する。
【００５３】
次に、図９ (ハ) に示すように、各押し出しボルト１８の螺進操作により、キー内周面１４が全周に亘って外向き溝部６の溝底面１３に接当して、押し出しボルト１８を押し出し方向に螺進させることができなくなるまで、分割キー部材１２を外向き溝部６側に移動させて、図４に示すように、杭Ａどうしを抜け止め状態で接続する。
【００５４】
〔第２実施形態〕
図１０は、キー部材１１を構成している分割キー部材１２の別実施形態を示し、この分割キー部材１２は、内向き溝部５に収容した状態で上側に位置するキー上面２１とキー内周面１４とがキー長手方向端部で交叉する角部２３に、キー内周面１４側ほど低くなる傾斜面２２を形成して、軸部２と筒部１とを能率良く嵌合できるようにしてある。
【００５５】
つまり、分割キー部材１２のキー内周面１４の曲率が、内向き溝部５を形成してある内周面部３の曲率よりも大きいため、図１１ (イ) に示すように、内向き溝部５に収容した分割キー部材１２の姿勢がずれるとその角部２３が内周面部３から突出し易く、分割キー部材１２の角部２３が内周面部３から突出した状態で、筒部１と軸部２とを嵌合させようとしても、その突出している角部２３が邪魔になって、うまく嵌合させることができないおそれがある。
【００５６】
そこで、キー上面２１とキー内周面１４とがキー長手方向端部で交叉する角部に上述の傾斜面２２を形成して、内向き溝部５に収容した分割キー部材１２の姿勢がずれて、その角部２３が内周面部３から突出していても、図１１( ロ) に示すように、筒部１と軸部２とを嵌合させるべく杭軸芯Ｘ方向に近接移動させるに伴って、軸部２が角部２３の傾斜面２２に接当すると、その角部２３が軸部２に押されて内向き溝部５の奥側に移動して、軸部２と筒部１とを能率良く嵌合できるようにしてある。
【００５７】
その上、傾斜面２２を分割キー部材１２の上面側に形成してあるので、杭Ａどうしが抜け出し方向に引っ張られて、分割キー部材１２を介して筒部１と軸部２とに引っ張り力が作用するような場合でも、傾斜面２２を形成しながらも、分割キー部材１２と外向き溝部６の下側側面との支圧面積を充分確保して、杭Ａどうしの抜け出しを確実に阻止することができる。
【００５８】
尚、本実施形態では、傾斜面２２を、キー上面２１とキー内周面１４とがキー長手方向端部で交叉する角部を含んで、分割キー部材１２の全長に亘って、キー内周面１４側ほど低くなるように形成してあるので、分割キー部材１２を、予め傾斜面２２を一連に形成してある横断面形状が一定の鋼製の長尺体を円弧状に湾曲させることで容易に製作することができる。
その他の構成は第１実施形態と同様である。
【００５９】
〔第３実施形態〕
図１２は、第２実施形態で示した分割キー部材１２と同様の機能を備えた分割キー部材１２の別実施形態を示し、傾斜面２２を、分割キー部材１２の長手方向左右両側に各別に形成してある。
その他の構成は第１実施形態と同様である。
【００６０】
〔第４実施形態〕
図１３は、筒部１の筒部内周面１ａを、杭軸芯Ｘ周りで同芯の複数( 本実施形態では４つ) の内周面部３を杭端側ほど大径の内周面部３が位置するように配置した階段状に形成するとともに、各内周面部３を、杭軸芯Ｘ方向の長さが同じで、かつ、杭端側ほど大径のテーパー面で形成し、軸部２の軸部外周面２ａを、杭軸芯Ｘ周りで同芯の複数( 本実施形態では４つ) の外周面部４を筒部内周面１ａの各内周面部３に嵌合する形状に配置した階段状に形成するとともに、各外周面部４を、杭軸芯Ｘ方向の長さが内周面部３と同じで、かつ、対向する内周面部３に密接するように杭端側ほど小径のテーパー面で形成してある実施形態を示す。
その他の構成は第１実施形態と同様である。
【００６１】
〔第５実施形態〕
図１３に示すような階段状のテーパー面で形成されたものの他、図１４（イ），（ロ）に示すように、筒部内周面１ａを、杭軸芯Ｘ方向に沿った筒部内周面部３と、筒部テーパー面Ｔ３とを交互に配設して形成するとともに、軸部外周面２ａを、杭軸芯Ｘ方向に沿った軸部内周面部４と、軸部テーパー面Ｔ４とを交互に配設して、前記筒部内周面１ａと前記軸部外周面２ａとが嵌合接続するように構成してある実施形態を示す。
その他の構成は第１実施形態と同様である。
【００６２】
〔第６実施形態〕
図１５は、筒部１の筒部内周面１ａを、杭端側ほど大径になる同一円錐面からなるテーパー面Ｔ１で形成するとともに、軸部２の軸部外周面２ａを、杭端側ほど小径になる同一円錐面からなるテーパー面Ｔ２で形成してある実施形態を示す。
その他の構成は第１実施形態と同様である。
【００６３】
〔その他の実施形態〕
１．本発明による杭及び杭接続構造は、筒部の筒部内周面を、杭軸芯周りで同芯の二つ以上の複数の内周面部を杭端側ほど大径の内周面部が位置するように配置した階段状に形成するとともに、軸部の軸部外周面を、杭軸芯周りで同芯の二つ以上の複数の外周面部を筒部内周面の各内周面部に嵌合する形状に配置した階段状に形成してあれば良い。
２．本発明による杭及び杭接続構造は、各内周面部に、杭軸芯に沿う断面視で二つ以上の複数の内向き溝部を形成し、各外周面部に、杭軸芯に沿う断面視で二つ以上の複数の外向き溝部を形成したものであっても良い。
３．本発明による杭及び杭接続構造は、筒部の筒部内周面を、杭軸芯に沿う断面視で単一の内向き溝部を形成した内周面部と、杭軸芯に沿う断面視で複数の内向き溝部を形成した内周面部とを杭端側ほど大径の内周面部が位置するように組み合わせて配置した階段状に形成し、軸部の軸部外周面を、杭軸芯に沿う断面視で単一の外向き溝部を形成した外周面部と、杭軸芯に沿う断面視で複数の外向き溝部を形成した外周面部とを筒部内周面の各内周面部に嵌合する状態に組み合わせて配置した階段状に形成したものであっても良い。
４．本発明による杭及び杭接続構造は、筒部の筒部内周面を、杭軸芯方向での長さが異なる複数の内周面部を組み合わせて階段状に形成し、軸部の軸部外周面を、杭軸芯方向での長さが異なる複数の外周面部を筒部内周面の各内周面部に嵌合する形状に配置した階段状に形成したものであっても良い。
５．本発明による杭及び杭接続構造は、中実の軸部を筒部に嵌合させるものであっても良い。
６．本発明による杭及び杭接続構造は、拡径方向に弾性変形自在で、かつ、自然状態で外向き溝部に嵌まり込む形状の一連のＣ形キー部材を、筒部と軸部とを嵌合させる前に、内向き溝部に組み付けておき、筒部と軸部とを嵌合させるに伴って、そのＣ形キー部材を軸部の外周面部で強制的に拡径変形させて、一旦、内周面部よりも内側に入り込んだ状態で内向き溝部に収容し、筒部と軸部との嵌合が完了するに伴って内向き溝部と外向き溝部とが対向すると、Ｃ形キー部材を外向き溝部に嵌まり込む形状に復帰変形させて、筒部と軸部とを抜け止め状態で接続するように構成してあっても良い。
７．本発明による杭及び杭接続構造は、外向き溝部を、キー部材を外周面部よりも内側に入り込んだ状態で収容可能に構成し、縮径方向に弾性変形自在で、かつ、自然状態で内向き溝部に嵌まり込む形状の一連のＣ形キー部材を、筒部と軸部とを嵌合させる前に、外向き溝部に組み付けておき、筒部と軸部とを嵌合させるに伴って、そのＣ形キー部材を筒部の内周面部で強制的に縮径変形させて、一旦、外周面部よりも内側に入り込んだ状態で外向き溝部に収容し、筒部と軸部との嵌合が完了するに伴って内向き溝部と外向き溝部とが対向すると、Ｃ形キー部材を内向き溝部に嵌まり込む形状に復帰変形させて、筒部と軸部とを抜け止め状態で接続するように構成してあっても良い。
８．本発明による杭及び杭接続構造は、嵌合状態で互いに対向する外向き溝部と内向き溝部とを杭周方向に沿って断続的に形成したものであっても良い。
９．前記実施形態で説明した杭は上記構成に限らず、鋳鋼管の代わりに鋼管又はコンクリートと鋼管の複合管等で形成されたものであっても良い。
１０．前記実施形態で説明したボックス継ぎ手及びピン継ぎ手は上記構成に限らず、鋳鋼製の代わりに鍛造製でも良いし、また、別体に形成したボックス継ぎ手を溶接で接続するものに限らず、杭と一体形成されたものであっても良い。
【図面の簡単な説明】
【図１】 杭の一部断面側面図
【図２】 筒部の断面図
【図３】 軸部の断面図
【図４】 筒部と軸部との接続状態を示す断面図
【図５】 キー部材の装着状態を示す断面図
【図６】 筒部と軸部との接続状態を示す断面図
【図７】 キー部材の装着方法を示す一部断面図
【図８】 押し出しボルトの変形例を示す側面図
【図９】 筒部と軸部との接続方法を示す要部断面図
【図１０】 第２実施形態を示すキー部材の斜視図
【図１１】 キー部材の作用説明図
【図１２】 第３実施形態を示すキー部材の斜視図
【図１３】 第４実施形態を示す断面図
【図１４】 第５実施形態を示す断面図
【図１５】 第６実施形態を示す断面図
【図１６】 比較例の筒部と軸部との接続状態を示す断面図
【符号の説明】
１ 筒部
１ａ 筒部内周面
２ 軸部
２ａ 軸部外周面
３ 内周面部
４ 外周面部
５ 内向き溝部
６ 外向き溝部
１１ キー部材
１２ 分割キー部材
１３ 溝底面
１４ キー内周面
１５ 操作手段
Ａ 杭
Ｘ 杭軸芯
Ｔ１ テーパー面
Ｔ２ テーパー面
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば、地滑り杭や、支持杭、構造体の杭等に使われる杭に関し、詳しくは、一方の杭端部に筒部を設けるとともに、他方の杭端部に軸部を設けて、杭軸芯方向で隣り合う杭の前記筒部と前記軸部とを互いに抜け止め状態で接続自在に構成してある杭及び杭接続構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
上記地滑り抑止用の杭及び杭接続構造は、所望長さで地中に埋設できるように、杭端部に筒部と軸部とを設けて、杭軸芯方向で隣り合う杭の筒部と軸部とを互いに抜け止め状態で接続できるようにしたものであるが、従来、雌ネジ部を形成してある筒部内周面を備えた筒部と、雄ネジ部を形成してある軸部外周面を備えた軸部とを設け、筒部と軸部とを螺合嵌合させて、隣り合う杭どうしを互いに抜け止め状態で接続できるようにしている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来の地滑り抑止用の杭及び杭接続構造によれば、雄ネジ部と雌ネジ部の機械加工に手間を要するので、杭の製作コストが高くなる欠点があり、また、杭どうしを相対回転させながら徐々に近接移動させて筒部と軸部とを螺合する必要があるので、杭どうしの接続作業に多大な手間を要し、その上、杭自体が大型で重量物であるような場合には、螺合中に雄ネジ部と雌ネジ部の間でこじれが生じ易く、その接続作業に一層手間がかかるので、作業コストも高くなり易い欠点がある。
【０００４】
本発明は上記実情に鑑みてなされたものであって、製作コストも作業コストも安くできるようにしながら、杭どうしを確実に抜け止め状態で接続できるようにすることを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明の特徴構成は図１〜９に例示するごとく、一方の杭端部に筒部１を設けるとともに、他方の杭端部に軸部２を設けて、杭軸芯Ｘ方向で隣り合う杭Ａの前記筒部１と前記軸部２とを互いに抜け止め状態で接続自在に構成してある杭であって、前記筒部１の筒部内周面１ａを、杭軸芯Ｘ周りで同芯の複数の内周面部３を杭端側ほど大径の内周面部３が位置するように配置した階段状に形成するとともに、前記軸部２の軸部外周面２ａを、杭軸芯Ｘ周りで同芯の複数の外周面部４を前記筒部内周面１ａの各内周面部３に嵌合する形状に配置した階段状に形成して、前記隣り合う杭Ａの前記筒部１と前記軸部２とを嵌合自在に構成し、前記内周面部３の各々に周方向に沿う内向き溝部５を形成するとともに、前記外周面部４の各々に、周方向に沿う外向き溝部６を、その外周面部４に嵌合した内周面部３の内向き溝部５に対向するように形成し、前記内向き溝部５と前記外向き溝部６とに跨ってキー部材１１を嵌め込んで、互いに嵌合した隣り合う杭Ａの前記筒部１と前記軸部２とを抜け止め状態で接続自在に構成してある点にある。
【０００６】
〔作用〕
杭軸芯方向で隣り合う杭の筒部に軸部を挿入して、複数の内周面部と複数の外周面部とが互いに対向する状態で、階段状に形成した筒部内周面と階段状に形成した軸部外周面とを嵌合させてから、各内周面部と各外周面部とに互いに対向するように形成した内向き溝部と外向き溝部とに跨ってキー部材を嵌め込んで、筒部と軸部とを抜け止め状態で接続できる。
【０００７】
〔効果〕
従って、雄ネジ部や雌ネジ部のような手間のかかる機械加工を要する部分が少ないので、杭を安く製作することができ、また、杭どうしを接続するにあたって、ネジ嵌合のもののように、杭どうしを相対回転させながら徐々に近接移動させるような手間のかかる作業を特に必要とせず、杭軸芯方向に近接移動させるだけの操作で筒部と軸部とを嵌合させることができる。この際、筒部内周面と軸部外周面の形状を互いに嵌合する階段形状に形成してあるから、対応する内周面部と外周面部とが接当するまでの嵌合操作を抵抗なく行うことができるため嵌め易くなる。そして、筒部と軸部とを嵌合させてから、内向き溝部と外向き溝部とに跨ってキー部材を嵌め込めば良いので、杭自体が大型で重量物であっても、比較的容易に接続することができると共に、製作コストも作業コストも安くできるようにしながら、杭どうしを確実に抜け止め状態で接続することができる。
また、複数のキー部材で筒部と軸部とを抜け止め状態に接続する構成の場合、例えば、６個のキー部材を筒部先端側から順に１２ａ〜１２ｆの符号を振って配設した筒部を例として説明すると、筒部先端側に設けた１番目のキー部材１２ａにかかる剪断力に対するその部位での引張耐力は、そのキー部材一つ分で良いが、２番目のキー部材位置では２番目のキー部材にかかる剪断力に対する引張耐力に、前記１番目のキー部材１２ａにかかる剪断力を加算した引張耐力が必要になる。以後、順にそのキー部材の数に応じた剪断力を加算した引張耐力がその部位では必要になる。（軸部においても筒部同様、軸部先端側から順にそのキー部材の数に応じた引張耐力がその部位で必要になる。）そこで、筒部における筒部先端側から６番目にあるキー部材１２ｆが位置する内向き溝部での筒部の径方向における肉厚は、キー部材６個分の剪断力を加算した引張耐力を有した厚みに形成する必要がある。同様に、軸部における軸部先端側から６番目にあるキー部材１２ａが位置する外向き溝部での軸部の径方向における肉厚は、キー部材６個分の剪断力を加算した引張耐力を有した厚みに形成する必要があったため、図１６に示す比較例のように、筒部内周面１ａを杭軸芯Ｘ周りで同芯の１段に形成し、軸部外周面２ａを杭軸芯Ｘ周りで同芯の前記筒部内周面１ａに嵌合する形状の１段に形成して、６個のキー部材１２ａ〜１２ｆで筒部１と軸部２とを抜け止め状態に接続したものにおいて、６番目のキー部材１２ｆのある筒部基端側の肉厚がキー部材６個分の剪断力を加算した引張耐力を有したＰの厚さ分必要であると考えた場合、（軸部２においても筒部１同様、軸部基端側の肉厚はＰの厚さ分必要となる。）筒部内周面１ａを杭軸芯Ｘ周りで同芯の１段に形成してあるため、筒部１における１番目のキー部材１２ａのある筒部先端側の肉厚もＰの厚さとなり（軸部先端側の肉厚も筒部１同様、Ｐの厚さになってしまっていた。）、その部位では必要以上の厚みを有したものとなって、嵌合状態における筒部１と軸部２との重なり厚さｒが厚いものとなるだけでなく、その分の重量増加を招くものとなっていた。ところが、本件だと、例えば、図６に示すように、同芯の複数の内周面部３を筒部先端側ほど大径になる階段状に配置形成すると共に、同芯の複数の外周面部４を軸部先端側ほど小径になる階段状に配置形成し、前記内周面部３の各々に周方向に沿う内向き溝部５を形成すると共に、前記外周面部４の各々に外向き溝部６を形成して嵌合接続できるように構成してあるから、６番目のキー部材１２ｆのある筒部基端側の肉厚はＰの厚さ分必要となるが、６番目のキー部材１２ｆから１番目のキー部材１２ａにかけてその肉厚を、各キー部材に対応した引張耐力を確保しながらも段階的に少なくしていくことができるため、筒部１及び軸部２の先端側の厚みを少なくすることができ、上記比較例と同等の強度を有しながらも、嵌合状態における筒部１と軸部２との重なり厚さＲを薄くすることができると共に、その分の重量を軽減できる杭を提供できるようになった。
【０００８】
請求項２記載の発明の特徴構成は図１〜９に例示するごとく、杭軸芯Ｘ方向で隣り合う一方の杭Ａの端部に筒部１を設けるとともに、他方の杭Ａの端部に軸部２を設けて、前記筒部１と前記軸部２とを互いに抜け止め状態で接続してある杭の接続構造であって、前記筒部１の筒部内周面１ａを、杭軸芯Ｘ周りで同芯の複数の内周面部３を杭端側ほど大径の内周面部３が位置するように配置した階段状に形成するとともに、前記軸部２の軸部外周面２ａを、杭軸芯Ｘ周りで同芯の複数の外周面部４を前記筒部内周面１ａの各内周面部３に嵌合する形状に配置した階段状に形成して、前記隣り合う杭Ａの前記筒部１と前記軸部２とを嵌合し、前記内周面部３の各々に周方向に沿う内向き溝部５を形成するとともに、前記外周面部４の各々に、周方向に沿う外向き溝部６を、その外周面部４に嵌合した内周面部３の内向き溝部５に対向するように形成し、前記内向き溝部５と前記外向き溝部６とに跨って嵌め込んだキー部材１１で、互いに嵌合した隣り合う杭Ａの前記筒部１と前記軸部２とを抜け止め状態で接続してある点にある。
【０００９】
〔作用〕
杭軸芯方向で隣り合う杭の筒部に軸部を挿入して、複数の内周面部と複数の外周面部とが互いに対向する状態で、階段状に形成した筒部内周面と階段状に形成した軸部外周面とを嵌合させてから、各内周面部と各外周面部とに互いに対向するように形成した内向き溝部と外向き溝部とに跨ってキー部材を嵌め込んで、筒部と軸部とを抜け止め状態で接続できる。
【００１０】
〔効果〕
前記請求項１に記載の効果と同様の効果が期待できる杭接続構造を提供できるようになった。
【００１１】
請求項３記載の発明の特徴構成は図１〜９に例示するごとく、前記内周面部３の各々に、杭軸芯Ｘに沿う断面視で単一の前記内向き溝部５を形成するとともに、前記外周面部４の各々に、杭軸芯Ｘに沿う断面視で単一の前記外向き溝部６を形成してある点にある。
【００１２】
〔作用〕
前記内周面部の各々に対して複数の内向き溝部を形成したものだと、内周面部に形成した複数の内向き溝部の内、筒部基端側の内向き溝部に設けたキー部材にかかる剪断力に対する引張耐力を有した厚みにその内周面部を形成する必要があるため、その内周面部における筒部先端側の内向き溝部に設けたキー部材にかかる剪断力に対する厚みとしては必要以上の厚みとなり、その分筒部の肉厚が厚くなることになるのであるが、本件のもののように、内周面部の各々に対して単一の内向き溝部を形成するものであれば、各内周面部の径方向の肉厚を、その各キー部材にかかる剪断力に対する引張耐力を有した厚みにできるから更に、必要以上に筒部の厚みが厚くなるのを抑制することができる。（軸部においても同様である。）
【００１３】
〔効果〕
従って、杭接続構造の軽量化を図ることができる。
【００１４】
請求項４記載の発明の特徴構成は図１３に例示するごとく、前記内周面部３を杭端側ほど大径のテーパー面で形成し、前記外周面部４を杭端側ほど小径のテーパー面で形成してある点にある。
【００１５】
〔作用〕
杭軸芯方向で隣り合う杭の筒部に軸部を挿入する際に、筒部の軸芯位置と軸部の軸芯位置とが多少ずれていても、テーパー面どうしの接触に伴って、同芯状に嵌合するように案内できる。
【００１６】
〔効果〕
従って、筒部と軸部とを容易に嵌合させることができる。
【００１７】
請求項５記載の発明の特徴構成は図４，５，９に例示するごとく、前記内向き溝部５とその内向き溝部５に対向する外向き溝部６とを、杭軸芯Ｘ周りで一連の円環状に形成するとともに、前記内向き溝部５を、前記キー部材１１を前記内周面部３よりも内側に入り込んだ状態で収容可能に形成し、前記キー部材１１を、前記内向き溝部５に前記内周面部３よりも内側に入り込んだ状態から前記外向き溝部６側に移動させて、前記内向き溝部５と前記外向き溝部６とに跨って嵌め込んである点にある。
【００１８】
〔作用〕
内向き溝部と外向き溝部とを杭軸芯周りで一連の円環状に形成してあるので、筒部と軸部とを、それらの周方向での相対位置を特に位置決めすることなく、内向き溝部と外向き溝部とを互いに対向させる状態に嵌合することができる。
また、キー部材を内周面部よりも内側に入り込んだ状態で収容できる内向き溝部を形成してあるので、筒部と軸部とを嵌合する前に、予め、キー部材を、筒部と軸部との嵌合作業の邪魔にならないように内向き溝部に収容しておき、筒部と軸部とを嵌合させてから、キー部材を外向き溝部側に嵌まり込む状態に移動させて、筒部と軸部とを抜け止め状態で接続できる。
【００１９】
〔効果〕
従って、例えば、内向き溝部の奥側を筒部の外周側から開閉自在に塞ぐ塞ぎ部材を設けて、筒部と軸部とを嵌合させてから、筒部の外周側からキー部材を嵌め込んで、塞ぎ部材で塞ぐような場合に比べて、簡単な作業で、杭どうしを抜け止め状態で接続できる。
【００２０】
請求項６記載の発明の特徴構成は図４に例示するごとく、前記内向き溝部５と前記外向き溝部６とに跨って嵌まり込んだ前記キー部材１１の前記内向き溝部５に対する杭軸芯Ｘ方向での重なり面積と、前記外向き溝部６に対する杭軸芯Ｘ方向での重なり面積とが略同じ面積になるように、前記キー部材１１を前記内向き溝部５と前記外向き溝部６とに跨って嵌め込んである点にある。
【００２１】
〔作用〕
キー部材と内向き溝部との支圧面積と、キー部材と外向き溝部との支圧面積とを略同じにして、筒部と軸部とを抜け止め状態で接続できる。
【００２２】
〔効果〕
キー部材の寸法に応じた筒部と軸部との接続強度を最大に設定することができる。
【００２３】
請求項７記載の発明の特徴構成は図４、５，７，８に例示するごとく、前記キー部材１１を、杭軸芯Ｘ周りで複数個の分割キー部材１２で構成し、前記内向き溝部５に前記内周面部３よりも内側に入り込んだ状態で収容した前記分割キー部材１２の各々を、前記筒部１の外周側から前記外向き溝部６側に押し込み操作自在な操作手段１５で、前記外向き溝部６側に嵌まり込む状態に移動させてある点にある。
【００２４】
〔作用〕
杭軸芯周りで複数個に分割した分割キー部材を、筒部と軸部とを嵌合する前に、予め、内向き溝部に内周面部よりも内側に入り込んだ状態で収容しておき、筒部と軸部とを嵌合させてから、分割キー部材の各々を筒部の外周側から外向き溝部側に押し込み操作して、筒部と軸部とを抜け止め状態で接続できる。
【００２５】
〔効果〕
従って、筒部と軸部とを嵌合する前に、複数個に分割した分割キー部材を内向き溝部に収容しておいて、筒部と軸部とを抜け止め状態で接続できるので、例えば、周方向に沿って一連の大きなＣ形キー部材を、予め、内向き溝部に組み付けておいてから、筒部と軸部とを嵌合するような場合に比べて、キー部材を内向き溝部に組み付け易いとともに、筒部と軸部とを嵌合させてから、Ｃ形キー部材を内向き溝部と外向き溝部とに跨って嵌め込むことができるように、そのＣ形キー部材を径方向に弾性変形自在に構成したり、筒部の外周側からの操作で曲げ変形させたりする必要がなく、筒部と軸部とを簡便に抜け止め状態で接続できる。
【００２６】
請求項８記載の発明の特徴構成は図４、５，７，８に例示するごとく、前記外向き溝部６の溝底面１３の周方向に沿う曲率と、前記分割キー部材１２の前記溝底面１３側に対向するキー内周面１４の周方向に沿う曲率とを略同じ曲率にしてある点にある。
【００２７】
〔作用〕
内向き溝部に収容した分割キー部材の筒部の外周側からの外向き溝部側への押し込み操作で、分割キー部材の内周面を全周に亘って外向き溝部の溝底面に接当させることができる。
【００２８】
〔効果〕
分割キー部材の外向き溝部との係合代を精度良く確保することができる。
【００２９】
【００３０】
【００３１】
【００３２】
【００３３】
【００３４】
【００３５】
尚、上述のように、図面との対照を便利にするために符号を記したが、該記入により本発明は添付図面の構成に限定されるものではない。
【００３６】
【発明の実施の形態】
以下に本発明に係る杭及び杭接続構造の実施の形態を図面に基づいて説明する。
〔第１実施形態〕
図１は、一方の杭端部に円筒状の筒部１を設けるとともに、他方の杭端部に小径円筒状の軸部２を設けて、杭軸芯Ｘ方向で隣り合う杭Ａの筒部１と軸部２とを互いに抜け止め状態で接続自在に構成してある地滑り抑止用の杭Ａを示し、この杭Ａをクレーン等で吊り下げて、必要数の杭Ａどうしを接続しながら、地盤に予め掘削した縦孔に挿入し、中空部Ｅ及び杭外周部にコンクリート等の充填材を充填して、地盤を補強できるようにしてある。
【００３７】
前記杭Ａは、遠心鋳造法で鋳造した円筒状の鋳鋼管Ｄの一方の端部に、筒部１を備えた鋳鋼製のボックス継手Ｂを溶接接続するとともに、鋳鋼管Ｄの他方の端部に、軸部２を備えたピン継手Ｃを溶接接続して、全長に亘って略一定の外径を備えた円筒状に形成してあり、ボックス継手Ｂを上側に向けて地中に埋設するように構成してある。
【００３８】
前記筒部１の筒部内周面１ａは、図２に示すように、杭軸芯Ｘ周りで同芯の複数( 本実施形態では６つ) の内周面部３を杭端側ほど大径の内周面部３が位置するように配置した階段状に形成してあり、各内周面部３は、杭軸芯Ｘ方向の長さが同じで、かつ、杭軸芯Ｘに沿って一定の内径で形成してある。
【００３９】
また、筒部１の先端には、軸部２の外周側基端に形成した軸側環状溝７に嵌まり込む筒側嵌合部８を環状に形成してあり、筒部１の内周側基端には、軸部２の先端に環状に形成した軸側嵌合部９が嵌まり込む筒側環状溝１０を形成してある。
【００４０】
前記内周面部３の各々の杭軸芯Ｘ方向中央位置には、杭軸芯Ｘに沿う断面視で単一の周方向に沿う内向き溝部５を、杭軸芯Ｘ周りで一連の円環状に形成してあり、各内向き溝部５の溝深さＦを、後述するキー部材１１の全体を内周面部３よりも内側に入り込んだ状態で収容可能な深さに形成してある。
【００４１】
前記軸部２の軸部外周面２ａは、図３に示すように、杭軸芯Ｘ周りで同芯の複数( 本実施形態では６つ) の外周面部４を筒部内周面１ａの各内周面部３に嵌合する形状に配置した階段状に形成してあり、各外周面部４を、杭軸芯Ｘ方向の長さが内周面部３と同じで、かつ、対向する内周面部３に密接するように杭軸芯Ｘに沿って一定の外径で形成して、上下に隣り合う杭Ａの筒部１と軸部２とを嵌合自在に構成してある。
【００４２】
前記外周面部４の各々の杭軸芯Ｘ方向中央位置には、杭軸芯Ｘに沿う断面視で単一の周方向に沿う外向き溝部６を、その外周面部４に嵌合した内周面部３の内向き溝部５に対向するように、杭軸芯Ｘ周りで一連の円環状に形成してあり、図４に示すように、互いに対向する内向き溝部５と外向き溝部６とに跨ってキー部材１１を嵌め込んで、互いに嵌合した筒部１と軸部２とを抜け止め状態で接続してある。
【００４３】
前記キー部材１１は、杭軸芯Ｘ周りで複数個( 本実施形態では６個) の分割キー部材１２で構成してあり、各分割キー部材１２は、横断面形状が矩形の鋼製の長尺体を円弧状に湾曲させて、外向き溝部６の溝底面１３側に対向するキー内周面１４の周方向に沿う曲率が、その外向き溝部６の溝底面１３の周方向に沿う曲率と同じになるように形成してある。
【００４４】
そして、図５に示すように、内向き溝部５に内周面部３よりも内側に入り込んだ状態で収容した分割キー部材１２の各々を、筒部１の外周側から外向き溝部６側に押し込み操作自在な操作手段１５で外向き溝部６側に嵌まり込む状態に移動させて、内向き溝部５と外向き溝部６とに跨って嵌め込んである。
【００４５】
尚、外向き溝部６の溝深さＧを、分割キー部材１２の杭径方向に沿う厚みｔの半分になるように形成して、キー内周面１４が全周に亘って外向き溝部６の溝底面１３に接当する状態で内向き溝部５と外向き溝部６とに跨って嵌まり込ませた各分割キー部材１２の、内向き溝部５に対する杭軸芯Ｘ方向での重なり面積と、外向き溝部６に対する杭軸芯Ｘ方向での重なり面積とが略同じ面積になるように、各分割キー部材１２を内向き溝部５と外向き溝部６とに跨って嵌め込んである。
【００４６】
図６に示すように、キー部材１１を有した各々の内向き溝部５での筒部１の径方向における肉厚は、各キー部材１１の数に応じた剪断力を加算した引張耐力を有した厚みに設定してある。つまり、筒部先端側に設けた１番目のキー部材１２ａにかかる剪断力に対するその部位での引張耐力は、そのキー部材１２ａ一つ分で良いが、２番目のキー部材位置では２番目のキー部材１２ｂにかかる剪断力に対する引張耐力に、１番目のキー部材１２ａの剪断力を加算した引張耐力が必要になる。以後、順にそのキー部材数に応じた引張耐力がその部位では必要となるので、筒部先端側から筒部基端側にかけて除々に各内周面部３の径方向における肉厚が厚くなる階段状に形成されている。（軸部においても筒部同様、軸部先端側から軸部基端側にかけて除々に各外周面部４の径方向における肉厚が厚くなる階段状に形成されている。）
【００４７】
前記操作手段１５について説明すると、図７（イ）、（ロ）に示すように、各内向き溝部５に、その内側と筒部外周面とに亘って貫通する複数( 本実施形態では６つ) の貫通孔１６を周方向に等間隔を隔てて形成するとともに、各貫通孔１６の筒部外周面側に臨む部分に雌ネジ部１７を形成して、内向き溝部５に収容した分割キー部材１２を外向き溝部６側に押し出し操作するための押し出しボルト１８を螺着し、これらの押し出しボルト１８の螺進操作で、各分割キー部材１２を各別に外向き溝部６側に押し出し操作して、外向き溝部６側に嵌まり込む状態に移動させるように構成してある。
【００４８】
前記押し出しボルト１８は、その先端部に嵌合した樹脂製の筒部材１９をかしめる状態で、分割キー部材１２の長手方向中央位置に形成した嵌合孔２０に無理嵌めして、分割キー部材１２に対して相対回転自在、かつ、相対揺動可能に連結して、筒部１と軸部２とを嵌合させる前の、内向き溝部５に収容した分割キー部材１２のその内向き溝部５からの脱落を阻止できるようにしてある。
【００４９】
従って、押し出しボルト１８の螺進操作により、分割キー部材１２を外向き溝部６側に押し出し移動することができるだけでなく、何らかの都合により、内向き溝部５と外向き溝部６とに跨って嵌め込んだキー部材( 分割キー部材１２) １１を内向き溝部５側に移動させて、外向き溝部６から引き出すこともできる。
【００５０】
尚、操作手段１５を構成する押し出しボルト１８を分割キー部材１２に連結せず、図８に示すように、単に分割キー部材１２を外向き溝部６側に押し出し操作できるように構成してあっても良い。
【００５１】
次に、上下に隣り合う杭Ａどうしの接続手順を、図９を参照しながら説明する。
図９ (イ) に示すように、下側の杭Ａ２の筒部１を上向きに保持して、その筒部１の各内向き溝部５に各分割キー部材１２を内周面部３よりも内側に入り込んだ状態で収容しておき、上側の杭Ａ１を、その軸部２を下向きにして、下側の杭Ａ２と略同芯状に保持する。
【００５２】
次に、上側の杭Ａ１を下降させて、図９ (ロ) に示すように、その軸部２を下側の杭Ａ２の筒部１に嵌合する。
【００５３】
次に、図９ (ハ) に示すように、各押し出しボルト１８の螺進操作により、キー内周面１４が全周に亘って外向き溝部６の溝底面１３に接当して、押し出しボルト１８を押し出し方向に螺進させることができなくなるまで、分割キー部材１２を外向き溝部６側に移動させて、図４に示すように、杭Ａどうしを抜け止め状態で接続する。
【００５４】
〔第２実施形態〕
図１０は、キー部材１１を構成している分割キー部材１２の別実施形態を示し、この分割キー部材１２は、内向き溝部５に収容した状態で上側に位置するキー上面２１とキー内周面１４とがキー長手方向端部で交叉する角部２３に、キー内周面１４側ほど低くなる傾斜面２２を形成して、軸部２と筒部１とを能率良く嵌合できるようにしてある。
【００５５】
つまり、分割キー部材１２のキー内周面１４の曲率が、内向き溝部５を形成してある内周面部３の曲率よりも大きいため、図１１ (イ) に示すように、内向き溝部５に収容した分割キー部材１２の姿勢がずれるとその角部２３が内周面部３から突出し易く、分割キー部材１２の角部２３が内周面部３から突出した状態で、筒部１と軸部２とを嵌合させようとしても、その突出している角部２３が邪魔になって、うまく嵌合させることができないおそれがある。
【００５６】
そこで、キー上面２１とキー内周面１４とがキー長手方向端部で交叉する角部に上述の傾斜面２２を形成して、内向き溝部５に収容した分割キー部材１２の姿勢がずれて、その角部２３が内周面部３から突出していても、図１１( ロ) に示すように、筒部１と軸部２とを嵌合させるべく杭軸芯Ｘ方向に近接移動させるに伴って、軸部２が角部２３の傾斜面２２に接当すると、その角部２３が軸部２に押されて内向き溝部５の奥側に移動して、軸部２と筒部１とを能率良く嵌合できるようにしてある。
【００５７】
その上、傾斜面２２を分割キー部材１２の上面側に形成してあるので、杭Ａどうしが抜け出し方向に引っ張られて、分割キー部材１２を介して筒部１と軸部２とに引っ張り力が作用するような場合でも、傾斜面２２を形成しながらも、分割キー部材１２と外向き溝部６の下側側面との支圧面積を充分確保して、杭Ａどうしの抜け出しを確実に阻止することができる。
【００５８】
尚、本実施形態では、傾斜面２２を、キー上面２１とキー内周面１４とがキー長手方向端部で交叉する角部を含んで、分割キー部材１２の全長に亘って、キー内周面１４側ほど低くなるように形成してあるので、分割キー部材１２を、予め傾斜面２２を一連に形成してある横断面形状が一定の鋼製の長尺体を円弧状に湾曲させることで容易に製作することができる。
その他の構成は第１実施形態と同様である。
【００５９】
〔第３実施形態〕
図１２は、第２実施形態で示した分割キー部材１２と同様の機能を備えた分割キー部材１２の別実施形態を示し、傾斜面２２を、分割キー部材１２の長手方向左右両側に各別に形成してある。
その他の構成は第１実施形態と同様である。
【００６０】
〔第４実施形態〕
図１３は、筒部１の筒部内周面１ａを、杭軸芯Ｘ周りで同芯の複数( 本実施形態では４つ) の内周面部３を杭端側ほど大径の内周面部３が位置するように配置した階段状に形成するとともに、各内周面部３を、杭軸芯Ｘ方向の長さが同じで、かつ、杭端側ほど大径のテーパー面で形成し、軸部２の軸部外周面２ａを、杭軸芯Ｘ周りで同芯の複数( 本実施形態では４つ) の外周面部４を筒部内周面１ａの各内周面部３に嵌合する形状に配置した階段状に形成するとともに、各外周面部４を、杭軸芯Ｘ方向の長さが内周面部３と同じで、かつ、対向する内周面部３に密接するように杭端側ほど小径のテーパー面で形成してある実施形態を示す。
その他の構成は第１実施形態と同様である。
【００６１】
〔第５実施形態〕
図１３に示すような階段状のテーパー面で形成されたものの他、図１４（イ），（ロ）に示すように、筒部内周面１ａを、杭軸芯Ｘ方向に沿った筒部内周面部３と、筒部テーパー面Ｔ３とを交互に配設して形成するとともに、軸部外周面２ａを、杭軸芯Ｘ方向に沿った軸部内周面部４と、軸部テーパー面Ｔ４とを交互に配設して、前記筒部内周面１ａと前記軸部外周面２ａとが嵌合接続するように構成してある実施形態を示す。
その他の構成は第１実施形態と同様である。
【００６２】
〔第６実施形態〕
図１５は、筒部１の筒部内周面１ａを、杭端側ほど大径になる同一円錐面からなるテーパー面Ｔ１で形成するとともに、軸部２の軸部外周面２ａを、杭端側ほど小径になる同一円錐面からなるテーパー面Ｔ２で形成してある実施形態を示す。
その他の構成は第１実施形態と同様である。
【００６３】
〔その他の実施形態〕
１．本発明による杭及び杭接続構造は、筒部の筒部内周面を、杭軸芯周りで同芯の二つ以上の複数の内周面部を杭端側ほど大径の内周面部が位置するように配置した階段状に形成するとともに、軸部の軸部外周面を、杭軸芯周りで同芯の二つ以上の複数の外周面部を筒部内周面の各内周面部に嵌合する形状に配置した階段状に形成してあれば良い。
２．本発明による杭及び杭接続構造は、各内周面部に、杭軸芯に沿う断面視で二つ以上の複数の内向き溝部を形成し、各外周面部に、杭軸芯に沿う断面視で二つ以上の複数の外向き溝部を形成したものであっても良い。
３．本発明による杭及び杭接続構造は、筒部の筒部内周面を、杭軸芯に沿う断面視で単一の内向き溝部を形成した内周面部と、杭軸芯に沿う断面視で複数の内向き溝部を形成した内周面部とを杭端側ほど大径の内周面部が位置するように組み合わせて配置した階段状に形成し、軸部の軸部外周面を、杭軸芯に沿う断面視で単一の外向き溝部を形成した外周面部と、杭軸芯に沿う断面視で複数の外向き溝部を形成した外周面部とを筒部内周面の各内周面部に嵌合する状態に組み合わせて配置した階段状に形成したものであっても良い。
４．本発明による杭及び杭接続構造は、筒部の筒部内周面を、杭軸芯方向での長さが異なる複数の内周面部を組み合わせて階段状に形成し、軸部の軸部外周面を、杭軸芯方向での長さが異なる複数の外周面部を筒部内周面の各内周面部に嵌合する形状に配置した階段状に形成したものであっても良い。
５．本発明による杭及び杭接続構造は、中実の軸部を筒部に嵌合させるものであっても良い。
６．本発明による杭及び杭接続構造は、拡径方向に弾性変形自在で、かつ、自然状態で外向き溝部に嵌まり込む形状の一連のＣ形キー部材を、筒部と軸部とを嵌合させる前に、内向き溝部に組み付けておき、筒部と軸部とを嵌合させるに伴って、そのＣ形キー部材を軸部の外周面部で強制的に拡径変形させて、一旦、内周面部よりも内側に入り込んだ状態で内向き溝部に収容し、筒部と軸部との嵌合が完了するに伴って内向き溝部と外向き溝部とが対向すると、Ｃ形キー部材を外向き溝部に嵌まり込む形状に復帰変形させて、筒部と軸部とを抜け止め状態で接続するように構成してあっても良い。
７．本発明による杭及び杭接続構造は、外向き溝部を、キー部材を外周面部よりも内側に入り込んだ状態で収容可能に構成し、縮径方向に弾性変形自在で、かつ、自然状態で内向き溝部に嵌まり込む形状の一連のＣ形キー部材を、筒部と軸部とを嵌合させる前に、外向き溝部に組み付けておき、筒部と軸部とを嵌合させるに伴って、そのＣ形キー部材を筒部の内周面部で強制的に縮径変形させて、一旦、外周面部よりも内側に入り込んだ状態で外向き溝部に収容し、筒部と軸部との嵌合が完了するに伴って内向き溝部と外向き溝部とが対向すると、Ｃ形キー部材を内向き溝部に嵌まり込む形状に復帰変形させて、筒部と軸部とを抜け止め状態で接続するように構成してあっても良い。
８．本発明による杭及び杭接続構造は、嵌合状態で互いに対向する外向き溝部と内向き溝部とを杭周方向に沿って断続的に形成したものであっても良い。
９．前記実施形態で説明した杭は上記構成に限らず、鋳鋼管の代わりに鋼管又はコンクリートと鋼管の複合管等で形成されたものであっても良い。
１０．前記実施形態で説明したボックス継ぎ手及びピン継ぎ手は上記構成に限らず、鋳鋼製の代わりに鍛造製でも良いし、また、別体に形成したボックス継ぎ手を溶接で接続するものに限らず、杭と一体形成されたものであっても良い。
【図面の簡単な説明】
【図１】 杭の一部断面側面図
【図２】 筒部の断面図
【図３】 軸部の断面図
【図４】 筒部と軸部との接続状態を示す断面図
【図５】 キー部材の装着状態を示す断面図
【図６】 筒部と軸部との接続状態を示す断面図
【図７】 キー部材の装着方法を示す一部断面図
【図８】 押し出しボルトの変形例を示す側面図
【図９】 筒部と軸部との接続方法を示す要部断面図
【図１０】 第２実施形態を示すキー部材の斜視図
【図１１】 キー部材の作用説明図
【図１２】 第３実施形態を示すキー部材の斜視図
【図１３】 第４実施形態を示す断面図
【図１４】 第５実施形態を示す断面図
【図１５】 第６実施形態を示す断面図
【図１６】 比較例の筒部と軸部との接続状態を示す断面図
【符号の説明】
１ 筒部
１ａ 筒部内周面
２ 軸部
２ａ 軸部外周面
３ 内周面部
４ 外周面部
５ 内向き溝部
６ 外向き溝部
１１ キー部材
１２ 分割キー部材
１３ 溝底面
１４ キー内周面
１５ 操作手段
Ａ 杭
Ｘ 杭軸芯
Ｔ１ テーパー面
Ｔ２ テーパー面
Claims (8)
- 一方の杭端部に筒部を設けるとともに、他方の杭端部に軸部を設けて、杭軸芯方向で隣り合う杭の前記筒部と前記軸部とを互いに抜け止め状態で接続自在に構成してある杭であって、前記筒部の筒部内周面を、杭軸芯周りで同芯の複数の内周面部を杭端側ほど大径の内周面部が位置するように配置した階段状に形成するとともに、前記軸部の軸部外周面を、杭軸芯周りで同芯の複数の外周面部を前記筒部内周面の各内周面部に嵌合する形状に配置した階段状に形成して、前記隣り合う杭の前記筒部と前記軸部とを嵌合自在に構成し、前記内周面部の各々に周方向に沿う内向き溝部を形成するとともに、前記外周面部の各々に、周方向に沿う外向き溝部を、その外周面部に嵌合した内周面部の内向き溝部に対向するように形成し、前記内向き溝部と前記外向き溝部とに跨ってキー部材を嵌め込んで、互いに嵌合した隣り合う杭の前記筒部と前記軸部とを抜け止め状態で接続自在に構成してある杭。
- 杭軸芯方向で隣り合う一方の杭の端部に筒部を設けるとともに、他方の杭の端部に軸部を設けて、前記筒部と前記軸部とを互いに抜け止め状態で接続してある杭の接続構造であって、前記筒部の筒部内周面を、杭軸芯周りで同芯の複数の内周面部を杭端側ほど大径の内周面部が位置するように配置した階段状に形成するとともに、前記軸部の軸部外周面を、杭軸芯周りで同芯の複数の外周面部を前記筒部内周面の各内周面部に嵌合する形状に配置した階段状に形成して、前記隣り合う杭の前記筒部と前記軸部とを嵌合し、前記内周面部の各々に周方向に沿う内向き溝部を形成するとともに、前記外周面部の各々に、周方向に沿う外向き溝部を、その外周面部に嵌合した内周面部の内向き溝部に対向するように形成し、前記内向き溝部と前記外向き溝部とに跨って嵌め込んだキー部材で、互いに嵌合した隣り合う杭の前記筒部と前記軸部とを抜け止め状態で接続してある杭接続構造。
- 前記内周面部の各々に、杭軸芯に沿う断面視で単一の前記内向き溝部を形成するとともに、前記外周面部の各々に、杭軸芯に沿う断面視で単一の前記外向き溝部を形成してある請求項２記載の杭接続構造。
- 前記内周面部を杭端側ほど大径のテーパー面で形成し、前記外周面部を杭端側ほど小径のテーパー面で形成してある請求項２又は３記載の杭接続構造。
- 前記内向き溝部とその内向き溝部に対向する外向き溝部とを、杭軸芯周りで一連の円環状に形成するとともに、前記内向き溝部を、前記キー部材を前記内周面部よりも内側に入り込んだ状態で収容可能に形成し、前記キー部材を、前記内向き溝部に前記内周面部よりも内側に入り込んだ状態から前記外向き溝部側に移動させて、前記内向き溝部と前記外向き溝部とに跨って嵌め込んである請求項２〜４のいずれか１項記載の杭接続構造。
- 前記内向き溝部と前記外向き溝部とに跨って嵌まり込んだ前記キー部材の前記内向き溝部に対する杭軸芯方向での重なり面積と、前記外向き溝部に対する杭軸芯方向での重なり面積とが略同じ面積になるように、前記キー部材を前記内向き溝部と前記外向き溝部とに跨って嵌め込んである請求項５記載の杭接続構造。
- 前記キー部材を、杭軸芯周りで複数個の分割キー部材で構成し、前記内向き溝部に前記内周面部よりも内側に入り込んだ状態で収容した前記分割キー部材の各々を、前記筒部の外周側から前記外向き溝部側に押し込み操作自在な操作手段で、前記外向き溝部側に嵌まり込む状態に移動させてある請求項５又は６記載の杭接続構造。
- 前記外向き溝部の溝底面の周方向に沿う曲率と、前記分割キー部材の前記溝底面側に対向するキー内周面の周方向に沿う曲率とを略同じ曲率にしてある請求項７記載の杭接続構造。
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