JP3877746B2 - 杭の継手部構造 - Google Patents

Description

本発明は、互いに嵌合自在な一対の外嵌端部と内嵌端部とを軸芯方向に隣接する第１杭と第２杭とに各別に形成し、前記外嵌端部と前記内嵌端部とを嵌合させた状態で、前記第１杭と前記第２杭とを前記軸芯方向に抜け出るのを阻止した状態で連結してある杭の継手部構造に関する。

従来、この種の杭の継手部構造としては、図７に示すごとくねじ式のものがあった（例えば、特許文献１参照）。
即ち、連接する一方の杭の端部には雄ねじ部３０を形成し、他方の杭の端部には雌ねじ部３１を形成しておく。例えば、このうち雌ねじ部３１を形成した杭を先ず地中に埋設し、雄ねじ部３０を形成した杭を前記埋設した杭に螺合させ、連結するのである。この螺合作業は、双方の杭の軸芯Ｚ１，Ｚ２どうしを一致させた状態で行う。
杭の継手部構造がねじ式であれば、杭の長手方向に沿った多数のねじ山が係合する。よって、連結が終了したのち杭に作用する曲げ力等に対して高い耐力を有することとなる。

特開昭６１−２４８０９号公報

しかし、上記従来の杭の継手部構造においても次のような問題があった。
例えば、継手部に強い曲げ力が加わった場合には、図７（イ）に示すごとく、第１杭１の基端部９と第２杭２の先端部１０とが、および、第１杭１の先端部１０と第２杭２の基端部９とが離間する状態に継手部が変形する場合がある。当該変形が生じた場合には、杭に対する曲げ力は、第１杭１の外嵌端部４と第２杭２の内嵌端部６との間で未だ当接している部分に集中し、前記外嵌端部４と前記内嵌端部６との変形は益々増大して、第１杭１と第２杭２との連結が外れるおそれがある。
また、図７（ロ）に示すごとく、継手部に強い引張り力が加わった場合、或いは、図７（ハ）に示すごとく、継手部に強い圧縮力が加わった場合にも、やはり、基端部９と先端部１０とが離間して、第１杭１と第２杭２とが抜け出し易い状態となる。これらは、雄ねじ部３０と雌ねじ部３１との係合に抗って第１杭１と第２杭２とが離間・近接する結果、外嵌端部４は拡径し、内嵌端部６は縮径することに起因する。
このように、変形が生じ易い継手部は、十分な継手耐力を発揮することができず、未だ改善の余地があった。
本発明の目的は、このような従来技術の欠点を解消し、杭の継手部の変形を抑制して、高い曲げ耐力を備えた杭の継手部構造を提供することにある。

（構成１）
本発明の杭の継手部構造は、請求項１に記載したごとく、前記外嵌端部と前記内嵌端部とを嵌合させた状態で、その外嵌端部と内嵌端部とが前記第１杭あるいは前記第２杭の径方向に離間するのを阻止するための離間阻止手段を、前記外嵌端部の先端部と前記内嵌端部の基端部に設けてある点に特徴を有する。
（作用・効果）
筒状継手構造において断面変形が最も生じ易いのは開口端部である。本構成の場合にも、第１杭の先端部および第２杭の先端部が、最も変形し易いと考えられる。つまり、先端部は、曲げ・軸力が作用すると管の周方向の力に対する剛性が低く、径方向の変形が大きくなるためである。
しかし、本構成であれば、外嵌端部の先端部が、内嵌端部の基端部から離間するのを阻止するから、前記先端部の変形を有効に防止することができ、曲げ力等に対して高い耐力を発揮する継手部を得ることができる。

（構成２）
本発明の杭の継手部構造は、請求項２に記載したごとく、前記外嵌端部と前記内嵌端部とを嵌合させた状態で、その外嵌端部と内嵌端部とが前記第１杭あるいは前記第２杭の径方向に離間するのを阻止するための離間阻止手段を、前記内嵌端部の先端部と前記外嵌端部の基端部に設けてある点に特徴を有する。
（作用・効果）
筒状継手構造において断面変形が最も生じ易いのは開口端部である。本構成の場合にも、第１杭の先端部および第２杭の先端部が、最も変形し易いと考えられる。つまり、先端部は、曲げ・軸力が作用すると管の周方向の力に対する剛性が低く、径方向の変形が大きくなるためである。
しかし、本構成であれば、内嵌端部の先端部が、外嵌端部の基端部から離間するのを阻止するから、前記先端部の変形を有効に防止することができ、曲げ力等に対して高い耐力を発揮する継手部を得ることができる。

（構成３）
本発明の杭の継手部構造は、請求項３に記載したごとく、前記軸芯方向から互いに嵌合自在な先端凸部と基端溝部とからなる離間阻止手段を設けることができる。
（作用・効果）
本構成であれば、継手部に曲げ力が加わった際の先端凸部と基端溝部との離間を抑制できる。特に、内嵌端部および外嵌端部の先端部の断面形状が維持されて、高い耐力を備えた継手部を得ることができる。

（構成４）
本発明の杭の継手部構造は、請求項４に記載したごとく、前記先端部に前記軸芯方向に対して略垂直な端面を備えるとともに、前記基端部に前記軸芯方向に対して略垂直な端面を備えて、前記凸部と前記溝部との嵌合によって前記端面どうしが上下に対向するように構成することができる。

（構成５）
本発明の杭の継手部構造は、請求項５に記載したごとく、前記凸部と前記溝部との夫々が前記軸芯方向に対して略平行な側面を備え、前記凸部と前記溝部との嵌合によって前記側面どうしが杭径方向に対向するように構成することができる。

以下に本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
（概要）
本発明の杭の継手部構造は、図１に示すごとく、例えば、埋設用穴に先に埋設された第１杭１と、当該第１杭１に接続される第２杭２との間に設けられる。
具体的には、前記第１杭１が、第１杭本体３と外嵌端部４とからなり、前記第２杭２が、第２杭本体５と内嵌端部６とからなる。通常の場合には、作業の進行状況を視認し易い等の理由から、前記内嵌端部６を前記外嵌端部４に挿入させて第１杭１と第２杭２とを連結する。
本願発明の杭の継手部構造は、係合部７を形成した外嵌端部４に対して、被係合部８を形成した内嵌端部６を挿入した後、前記内嵌端部６を第２杭２の軸芯Ｚ２の回りに所定角度だけ回転させて係合部７と被係合部８とを係合させ、前記内嵌端部６が前記外嵌端部４から抜け出るのを阻止する状態に両者を固定するものである。

（係合部および被係合部）
第１杭１および第２杭２は、例えば図１に示す外観を有する。
前記外嵌端部４は、基端部９と先端部１０とから成る。基端部９とは、外嵌端部４のうち第１杭本体３側の部分をいい、先端部１０とは、文字どおり第１杭１の先端部１０近傍の部分をいう。
前記先端部１０から前記基端部９に亘る前記外嵌端部４の内壁部１１は、略円筒状をなす。当該内壁部１１には、第１杭１の軸芯Ｚ１の径方向Ｘに突出した係合部７を設けてある。当該係合部７は、後述するごとく第２杭２の被係合部８と係合する部分である。
前記係合部７は、前記内壁部１１においては、その周方向Ｙに沿って間隔を開けた状態に複数設けてある。本実施形態では、周方向Ｙに沿って四箇所設けてある。個々の係合部７は、軸芯Ｚ１を中心に略９０度の方向に分散配置すると共に、個々の係合部７はおよそ４５度の範囲に亘って延出させてある。
本実施形態においては、前記係合部７は、軸芯Ｚ１方向に沿う方向においても複数箇所に設ける。勿論、当該係合部７は、前記軸芯Ｚ１方向に沿って一つだけ設けるものでもよい。しかし、複数カ所に設けた場合には、杭の長手方向における杭の継手部長さを確実に確保することができるから、より高い曲げ耐力を有する継手部を得ることができる。
軸芯Ｚ１方向に隣接する係合部７どうしの位置関係は、図１に示すごとく軸芯Ｚ１方向に略一致するものとする。このようにして計１６箇所に係合部７を形成する。

一方、第２杭２の内嵌端部６も、基端部９と先端部１０とからなる。内嵌端部６の外壁部１２も略円筒状に構成してある。内嵌端部６の外壁部１２には、被係合部８を設ける。当該被係合部８は、第１杭１と同様に第２杭２の軸芯Ｚ２を中心に略９０度の方向に分散配置し、周方向Ｙに沿っておよそ４５度の範囲に亘って延出させてある。当該被係合部８を、軸芯Ｚ２の方向に沿って複数設けると共に、軸芯Ｚ２の方向に隣接する被係合部８どうしを、軸芯Ｚ２の方向に略一致させる。このようにして被係合部８も計１６箇所に形成する。

本実施形態では、前記係合部７と前記被係合部８とはアリ溝状に構成する。
即ち、例えば図１に示すごとく、外嵌端部４に形成した係合部７を、第１杭１の縦断面視において、突出先端側ほど幅広な拡大突出部７ａを有する構成とする。
一方の被係合部８は、前記拡大突出部７ａが前記周方向Ｙから挿入可能となるように溝状に構成する。
ただし、拡大突出部７ａであるか溝部８ｂであるかといった形状の差が生じるのは、前記係合部７および前記被係合部８を前記軸芯Ｚ１，Ｚ２の方向において一箇所のみに形成した場合である。図１に示す本実施形態の場合には、前記拡大突出部７ａおよび前記溝部８ｂを軸芯Ｚ１，Ｚ２方向に沿って四箇所に形成してあるから、軸芯方向に隣接する拡大突出部７ａどうしの間には必然的に溝部が形成されることとなって、何れが拡大突出部７ａで何れが溝部８ｂであるかの差異は生じない。

第１杭１に対する第２杭２の連結は、以下の要領で行う。
図１および図２に示すごとく、前記第２杭２の挿入は、軸芯Ｚ１方向の係合部７の並びと、軸芯Ｚ２方向の被係合部８の並びとが、周方向Ｙにおいて異なる位置となる状態で行う。第２杭２の挿入は、例えば、内嵌端部６の先端部１０が外嵌端部４の基端部９に当接し、内嵌端部６の基端部９が外嵌端部４の先端部１０に当接するまで行う。
前記第２杭２が所定の深さまで挿入されると、互いに係合すべき係合部７と被係合部８とは、軸芯Ｚ１，Ｚ２方向において異なる部位に位置する。この状態が図２（ロ）である。この状態で第２杭２を軸芯Ｚ２周りに回転させれば、図２（ハ）のごとく前記係合部７と前記被係合部８とが係合し、第１杭１に対して第２杭２を連結することができる。
尚、当該第２杭２の挿入を容易にするためには、図２（イ）に示すごとく、前記内嵌端部６に係る先端部１０の外周部と、前記外嵌端部４に係る先端部１０の内周部とに、面取り部１３を設けておくのがよい。

第２杭２の回転作業を円滑に行うためには、例えば、図３（イ）（ロ）に示すごとく、第２杭本体５の外周部であって基端部９の近傍に回転作業用の把手１４を取付けると便利である。当該把手１４は取り外し自在に構成する。そのためには、前記外周部にボルト穴１５を設けておき、端部に雄ねじ部を設けた把手１４を螺入させる構成にするとよい。
また、第２杭２の回転作業を確実に行うためには、例えば図３（イ）（ロ）に示すごとく、第１杭１に係る外嵌端部４の先端部１０の外周面１０ａと、第２杭２に係る第２杭本体５の外周面５ａであって基端部９の近傍に夫々合わせマーク１６を設けておくとよい。つまり、当該合わせマーク１６が一致するまで第２杭２を回転させれば、係合部７と被係合部８とが確実に係合する。

以上のごとく構成した係合部７と被係合部８とは、単に、前記第１杭１と前記第２杭２とが双方の軸芯Ｚ１，Ｚ２方向に沿って変位するのを阻止するに止まらず、前記外嵌端部４と前記内嵌端部６とを同軸芯状に嵌合させて、係合した前記係合部７と前記被係合部８とが前記軸芯Ｚ１，Ｚ２の径方向Ｘに離間するのを阻止するための離間阻止手段を構成する。
この結果、第１杭１と第２杭２との継手部に曲げ力が加わった場合、あるいは、引っ張り・圧縮力が加わった場合にも、図７に示すような前記外嵌端部４と前記内嵌端部６との離間が生じず、前記外嵌端部４および前記内嵌端部６の断面変形が抑制されて、強固な継手部を得ることができる。

本発明のごとく、第２杭２を軸芯Ｚ２の周りに所定の角度だけ回転させる場合には、当該回転操作を行うことができるよう係合部７と被係合部８とを形成する結果、杭の連結が終了した状態で継手部にガタが存在する場合がある。このようなガタが存在すると、継手部の強度は低下する。
これを防止するために、本発明の杭の継手部構造では、図４に示すごとく、係合部７と被係合部８との接当面１７を、螺旋の一部を形成するよう軸芯Ｚ１，Ｚ２の周方向Ｙに対して斜めに形成してある。図４の場合には、個々の係合部７あるいは個々の被係合部８の上下面に逆の傾斜を設けてある。
本構成であれば、第２杭２を回転させる際に係合部７と被係合部８との間のガタを解消し、係合部７と被係合部８との当接力を高めて強固な継手部を得ることができる。
また、この場合には、第２杭２を回転させる際のストッパ機能が生じて、第２杭２を回転し過ぎることがなく、杭の連結作業を簡便なものにすることもできる。

（その他）
前記第１杭本体３及び前記第２杭本体５は、高強度で加工性に優れている等の理由から、通常、圧延鋼管・鋳造管等の鋼管で構成することができる。ただし、特にこれに限定されるわけではなく、コンクリート製の杭であってもよい。コンクリート製の杭の場合には、あらかじめ形成した前記外嵌端部４あるいは前記内嵌端部６を杭の端部に埋設して用いる。

（効果）
本発明の杭の継手部構造は、係合した係合部７と被係合部８とを第１杭１の径方向Ｘに離間させないようにするために、係合部７と被係合部８とに離間阻止手段を設けてある。 この結果、第１杭１と第２杭２との継手部に曲げ力が加わった場合、あるいは、引っ張り・圧縮力が加わった場合にも、前記外嵌端部４および前記内嵌端部６との断面変形が抑制されて外嵌端部４等が高い曲げ耐力を発揮し、強固な継手部を構成することができる。 また、第２杭２の連結に際しては、第２杭２を自身の軸芯Ｚ２周りに所定の角度のみ回転させるだけでよいから、杭の連結作業が非常に簡便なものとなる。
さらに、連結作業の終了は、例えば第２杭２の回転角度をもって判断できるから、継手部の品質管理が容易となる。
この他、本発明の杭の継手部構造であれば、天候によって作業の進行が妨げられることも少ないから、工期の短縮、コストダウンが可能である等の利点も得られる。

〔別実施形態〕
〈１〉 上記実施形態では、前記係合部７と前記被係合部８とをアリ溝状に構成したが、当該構成に限られるものではない。例えば、図５に示すごとく、杭の縦断面視における前記係合部７と前記被係合部８との断面形状を略Ｔ字状に形成して、離間阻止手段を構成するものであってもよい。
本構成の場合にも、外嵌端部４および内嵌端部６の断面形状の変形を阻止して、曲げ耐力等に優れた杭の継手部を得ることができる。

〈２〉 上記実施形態では、係合部７と被係合部８とが径方向Ｘに離間しないように係合部７および被係合部８自身に離間阻止手段を形成した。しかし、離間阻止手段は、以下のごとく構成することもできる。
即ち、図６（イ）（ロ）に示すごとく、外嵌端部４および内嵌端部６の夫々の先端部１０に、軸芯Ｚ１，Ｚ２方向に対して略垂直な端面２０と軸芯Ｚ１，Ｚ２方向に対して略平行な側面２１とを備えた環状の先端凸部１８を設け、外嵌端部４および内嵌端部６の夫々の基端部９に、軸芯Ｚ１，Ｚ２方向に対して略垂直な端面２２と軸芯Ｚ１，Ｚ２方向に対して略平行な側面２３とを備えた基端溝部１９を設ける。
外嵌端部４の先端凸部１８は、先端部１０の内周側に設けてあり、内嵌端部６の先端凸部１８は先端部１０の外周側に設けてある。
一方、内嵌端部６の基端部９と外嵌端部４の基端部９とには、全周に沿って基端溝部１９を形成してある。双方の基端溝部１９は、軸芯Ｚ１，Ｚ２方向に突出している。
本構成であれば、第２杭２を第１杭１に挿入した場合、あるいは、第２杭２と第１杭１との連結が終了した状態では、図６（ロ）に示すごとく、先端凸部１８と基端溝部１９とが同軸芯状に係合する。特に、先端凸部１８と基端溝部１９とは、軸芯Ｚ１，Ｚ２の径方向Ｘに当接する。
つまり、本構成であれば、継手部に曲げ力が加わった場合、或いは、軸芯方向に沿った過度の圧縮力・引張力が加わった場合に、先端部１０と基端部９とが離間するのを防止する。例えば、継手部に曲げ力が加わると、外嵌端部４および内嵌端部６は図７（イ）のように変形して係合部７と被係合部８との係合度合いが弱まり、第２杭２が抜け出すおそれが生じるし、第２杭２の抜け出しが防止できても、外嵌端部４あるいは内嵌端部６が変形するおそれがあり、その場合には、継手部の耐力が低下する。しかし、本構成のごとく、先端凸部１８と基端溝部１９とを設けておけば、継手部に曲げ力が加わった際の先端部１０と基端部９との離間を抑制できる。特に、肉厚の薄くなりがちな内嵌端部６および外嵌端部４の先端部１０の断面形状が円断面に維持されて、高い耐力を備えた継手部を得ることができる。
図６（イ）（ロ）では、杭の縦断面視における前記先端凸部１８および前記基端溝部１９の断面形状を略矩形状としたが、当該構成に限られず、断面形状を例えば、三角形状等に構成してもよい。要するに、前記先端凸部１８と前記基端溝部１９との係合によって、前記先端部１０および前記基端部９の断面形状の変形を抑制できるものであれば何れの構成であってもよい。
さらに、本別実施形態では、前記係合部７と被係合部８とを略矩形状の断面に形成したが本構成に限られるものではない。即ち、図示は省略するが、前記先端凸部１８および前記基端溝部１９を設けつつ、前記係合部７と前記被係合部８とを、図１・図２に示すような拡大突出部を有する形状に構成してもよい。この場合には、前記外嵌端部４と前記内嵌端部６との係合程度をさらに高めることができる。

〈３〉 上記実施形態では、係合部７および被係合部８を軸芯Ｚ１，Ｚ２の周方向Ｙに断続的に配置した例を示した。しかし、上記係合部７および被係合部８を単にネジ状に構成してもよい。ただし、その場合においても、前記係合部７などの断面形状は、例えばアリ溝形状とし、前記係合部７と前記被係合部８とが前記軸芯の径方向Ｘに離間しない構成とする。
本構成の場合、上記実施形態に比較して、係合部７等の製作の手間および第２杭２の螺合作業の手間が増大するものの、継手部の全周に亘って係合部７と被係合部８とが係合可能であるから、より強固な杭の継手部を得ることができる。

尚、上記特許請求の範囲の記載中、図面を参照し、図面との対照を便利にするために符号を記すが、当該記入により本発明が添付図面の構成に限定されるものではない。

本発明に係る杭の継手部構造を示す説明図 杭の連結過程を示す縦断面図 杭の連結過程を示す横断面図 係合部および被係合部の傾斜状態を示す説明図 別実施形態に係る杭の継手部構造を示す説明図 別実施形態に係る杭の連結過程を示す縦断面図 従来技術に係る杭の継手部構造を示す縦断面図

符号の説明

１ 第１杭
２ 第２杭
４ 外嵌端部
６ 内嵌端部
９ 外嵌端部・内嵌端部の基端部
１０ 外嵌端部・内嵌端部の先端部
１８ 離間阻止手段を構成する先端凸部
１９ 離間阻止手段を構成する基端溝部
２０ 軸芯方向に対して略垂直な端面
２１ 軸芯方向に対して略平行な側面
２２ 軸芯方向に対して略垂直な端面
２３ 軸芯方向に対して略平行な側面
Ｘ 径方向
Ｚ１，Ｚ２ 軸芯

Claims (5)

1. 互いに嵌合自在な一対の外嵌端部４と内嵌端部６とを軸芯Ｚ１，Ｚ２方向に隣接する第１杭１と第２杭２とに各別に形成し、前記外嵌端部４と前記内嵌端部６とを嵌合させた状態で、前記第１杭１と前記第２杭２とを前記軸芯Ｚ１，Ｚ２方向に抜け出るのを阻止した状態で連結してある杭の継手部構造であって、
   前記外嵌端部４と前記内嵌端部６とを嵌合させた状態で、その外嵌端部４と内嵌端部６とが前記第１杭１あるいは前記第２杭２の径方向Ｘに離間するのを阻止するための離間阻止手段１８，１９を、前記外嵌端部４の先端部１０と前記内嵌端部６の基端部９に設けてある杭の継手部構造。
2. 互いに嵌合自在な一対の外嵌端部４と内嵌端部６とを軸芯Ｚ１，Ｚ２方向に隣接する第１杭１と第２杭２とに各別に形成し、前記外嵌端部４と前記内嵌端部６とを嵌合させた状態で、前記第１杭１と前記第２杭２とを前記軸芯Ｚ１，Ｚ２方向に抜け出るのを阻止した状態で連結してある杭の継手部構造であって、
   前記外嵌端部４と前記内嵌端部６とを嵌合させた状態で、その外嵌端部４と内嵌端部６とが前記第１杭１あるいは前記第２杭２の径方向Ｘに離間するのを阻止するための離間阻止手段１８，１９を、前記内嵌端部６の先端部１０と前記外嵌端部４の基端部９に設けてある杭の継手部構造。
3. 前記離間阻止手段１８，１９は、前記軸芯Ｚ１，Ｚ２方向から互いに嵌合自在な先端凸部１８と基端溝部１９とからなる請求項１又は２記載の杭の継手部構造。
4. 前記先端部１０に前記軸芯Ｚ１，Ｚ２方向に対して略垂直な端面２０を備えるとともに、前記基端部９に前記軸芯Ｚ１，Ｚ２方向に対して略垂直な端面２２を備えて、
   前記凸部１８と前記溝部１９との嵌合によって前記端面２０，２２どうしが上下に対向するように構成してある請求項３記載の杭の継手部構造。
5. 前記凸部１８と前記溝部１９との夫々が前記軸芯Ｚ１，Ｚ２方向に対して略平行な側面２１，２３を備え、
   前記凸部１８と前記溝部１９との嵌合によって前記側面２１，２３どうしが杭径方向Ｘに対向するように構成してある請求項３又は４記載の杭の継手部構造。

Images