JP4645268B2 - 地すべり抑止用鋼管杭の継手構造及びこれを備えた地すべり抑止用鋼管杭 - Google Patents
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Description
また、特許文献2の地すべり抑止鋼管杭継手もやはりねじ込み完了には上杭を1回転以上させなければならず、従来技術1と同様の問題がある。
この際、図18に示すように、後行杭40の周面から半径方向に複数本の腕44(接合施工治具)を出し、その腕44に杭周接線方向へ人力で力を加え、トルクを与えて回転させている。
さらに、過去の実績によると、現状のねじ継手式の地すべり抑止用鋼管杭の場合、施工の際、ねじ山どうしが咬み込んで施工不良となる例が散見された。
(3)また、上記(1)又は(2)の雌ねじ継手部及び雄ねじ継手部の材料強度を前記鋼管杭本体の材料強度より大きくし、かつ前記雌ねじ継手部及び雄ねじ継手部のねじ終点部における肉厚を前記鋼管杭本体の肉厚より大きくした。
(5)また、上記(1)〜(4)のいずれかの雌ねじ継手部及び雄ねじ継手部を、前記鋼管杭本体の肉厚より大きい肉厚の円筒状の部材にねじ加工して形成し、前記鋼管杭本体の管端部に溶接により接合した。
(7)また、上記(1)〜(6)いずれかの雄ねじ継手部のねじ終点部に、ねじ込み完了時に前記雌ねじ継手部の先端部が当接するショルダー部を設けた。
図1は本発明の実施の形態1に係る地すべり抑止用鋼管杭の継手構造の断面図である。
図において、1は地すべり抑止用の鋼管杭(以下、先行杭という)、2は継手構造であるねじ継手部10を介して先行杭1にねじ接合された先行杭1と同じ外径の鋼管杭(以下、後行杭という)である。ねじ継手部10は、先行杭1及び後行杭2の外径と実質的に等しい外径の、例えば鋼管の如き円筒状の部材にねじ加工したもので、複数条のテーパー雌ねじ12が設けられて先行杭1の管端部(上端部)に溶接3により接合された雌ねじ継手部11と、この雌ねじ継手部11に螺入される複数条のテーパー雄ねじ22が設けられ、後行杭2の管端部(下端部)に溶接3により接合された雄ねじ継手部21とからなっている。
すなわち、テーパーの傾斜1/k(テーパーねじ継手部における、(大直径−小直径)/(大直径と小直径間の距離))、ねじ山の高さh、ねじ山のピッチp及びねじ条数Nを適宜設定することにより、人力により1回転で雄ねじ継手部21を雌ねじ継手部11にねじ込むことができる。
また、ねじ継手部10を接合するための雄ねじ継手部21(あるいは雌ねじ継手部11)の回転数が1回転であれば、接合時の回転移動量は、杭本体1,2の外径が1200mmの地すべり抑止用鋼管杭の場合、(1.2+2×1.2)m×π×1=11.4mとなり、概ね10mの回転移動量を実現することができる。
pN≧2hk
とすることにより、ねじ継手部10を接合する場合の雄ねじ継手部21(あるいは雌ねじ継手部11)の回転を1回転以内とし、回転移動量をほぼ10m程度とすることができる。
このようなねじ継手部10aでは、ねじ終点部11b,21bの双方とも、断面積及び断面係数が杭本体1,2より小さくならざるを得ない。このため、ねじ継手部10aの剪断耐荷力、引張耐荷力及び曲げ耐荷力は、いずれも杭本体1,2より小さくなる。
このように、雌ねじ継手部11及び雄ねじ継手部21のねじ終点部13,23の厚みt1,t2を、杭本体1,2の厚みtより大きくするか、あるいは、前述のように、雌ねじ継手部11及び雄ねじ継手部21の材料強度を、杭本体1,2の材料強度より大きくするかのいずれにするか、又は両者を採用するかは、ねじ継手部10のテーパーの傾斜1/k、ねじ山のピッチp、ねじ山の高さh、ねじ部の長さ等のねじ部の設計条件、加工性及び製作コスト等を勘案して適宜選択することができる。
鋼管杭を孔中に建込む場合、図12に示すように、その上端部をワイヤで結んで、クレーン50あるいはウインチで吊り上げるため、鋼管杭の下端部が地面上を引きずられる。ねじ継手部10を有する場合、継手部の噛み合わせの都合から、雄ねじ継手部21が下端部になるのが一般的であり、そのため、ねじ22の下端部が損傷するおそれがある。しかし、先端部に非ねじ部25を設けることにより、ねじ22の損傷を防止することができる。また、この非ねじ部25は雌ねじ継手部11に雄ねじ継手部21を螺入する際のガイドとすることができる。
(1)ねじ継手部10を構成する雌ねじ継手部11と雄ねじ継手部21は、多条のテーパーねじで、1回転以内でねじ込みが完了すること。
(2)ねじ継手部10は、その材料強度が抗本体1,2の材料強度より大であること。
(3)ねじ継手部10は、雌ねじ継手部11及び雄ねじ継手部21のねじ終点部の肉厚が杭本体1,2の肉厚より大であること。
上記(1)の条件は必ず必要であり、(2),(3)の条件は、(1)の条件に加えて、両者又はいずれ一方を具備することが必要である。
図13は本発明の実施の形態2に係る地すべり抑止用鋼管杭の継手構造の断面図である。
実施の形態1では、先行杭1と後行杭2の管端部に、先行杭1と後行杭2とは別に設けた雌ねじ継手部11と雄ねじ継手部21からなるねじ継手部10を接合し、このねじ継手部10により先行杭1と後行杭2をねじ接合する場合について説明したが、本実施の形態においては、先行杭1と後行杭2の管端部に直接雌ねじ継手部11と雄ねじ継手部21を設けたものである。
また、ねじ継手部10の多条のテーパーねじのねじ山を、断面台形状(四角形状)に形成した場合を示したが、断面三角形状の多条のテーパーねじであってもよい。
[施工試験]
本試験においては、外径800mmで4条テーパーねじを設けたねじ継手部10を製作し、その施工性向上効果を確認した。
試験に供した杭本体1,2は外径800mm、板厚33mm(規格降伏点450N/mm2)の鋼管であり、ねじ継手部10は外径800mm、HITEN780材(規格降伏点685N/mm2)により製作し、その雌ねじ継手部11を一方の杭本体1(以下、本実施例では、下杭という)の管端部に、雄ねじ継手部21を他方の杭本体2(以下、本実施例では、上杭という)の管端部に、あらかじめ工場で溶接接合した。
以上の試験の結果、接合回転量は1回転以内、回転移動量は約7.5mで、下杭1の建て込みから上杭2の接合完了までの施工時間は、10分以内であった。これは従来の施工時間の1/2〜1/3である。
地すべり抑止用鋼管杭には、曲げモーメント、剪断力、引張力が作用し、継手部はこれらの力に対して杭本体と同等又はそれ以上の耐荷力を有する必要がある。本発明に係る地すべり抑止用鋼管杭のように、ねじ継手部10の外径が杭本体1,2の外径と実質的に同じ場合には、曲げモーメントに対する耐荷力が最大の問題となる。そこで、ねじ継手部10の曲げ強度について試験を行った。
先ず、図15に示すように、ねじ継手部10を中心にして両端部を支点7上に載置した。ついで、ねじ継手部10の両側上面の載荷点8から下方に荷重Pをかけることにより、4点載荷曲げ試験を実施し、曲げ耐力を調べた。なお、試験において、支点7,7間の距離Lは10700mm、荷重Pをかける載荷点8,8間の距離L1は1500mmであった。
図16に本発明に係る地すべり抑止用鋼管杭(破線で示す)と比較用鋼管杭(実線で示す)の試験結果を示す。
(1)ねじ継手部10の外径が杭本体1,2の外径と実質的に同じでありながら、ねじ継手部10は杭本体1,2と同等以上の曲げ強度を確保することができるので、ねじ継手部10を含む地すべり抑止用鋼管杭のほぼ全長にわたって、継手部のない鋼管杭と同等の曲げ耐力が得られる。
(2)雌ねじ継手部11と雄ねじ継手部21からなるねじ継手部10の外径が杭本体1,2の外径と同じであるため、地盤の削孔径が大きくならず、このため工事費が増大しない。
(4)ねじ継手部10による杭本体1,2の接合にあたっては、特殊な機械及び高度な技量を必要とせず、天候にも左右されずに作業することができ、信頼性の高い継手構造が得られる。また、ねじ継手部10のねじ込み作業は、一般的な作業員が2〜3人で人力によって実施することができる。
(6)雄ねじ継手部21に設けたショルダー部24により、大きな曲げモーメントが作用することによりねじ山が互いに相手方のねじ山を乗り越えようとする動きが拘束され、ねじ継手部10も杭本体1,2と同程度の曲げ耐荷性能を有することができる。また、雌ねじ継手部11の先端面がショルダー部24に突き当ることで、所定の長さまでねじ込んだことが確認できるので、施工管理上有利である。
Claims (8)
- 鋼管杭本体の端部に設けられた雌ねじ継手部と、鋼管杭本体の端部に設けられ前記雌ねじ継手部に螺入される雄ねじ継手部とを有し、
前記雌ねじ継手部及び雄ねじ継手部の外径は前記鋼管杭本体の外径と実施的に同一に形成され、前記雌ねじ継手部及び雄ねじ継手部のねじ部は、1回転以内でねじ込みが完了するように設定された傾斜、ねじ山高さとねじ山間隔で3条以上、6条以下のテーパー状のねじからなり、
前記雌ねじ継手部及び雄ねじ継手部のねじ終点部における断面係数と材料強度の積が、前記鋼管杭本体の断面係数と材料強度の積より大であることを特徴とする地すべり抑止用鋼管杭の継手構造。 - 前記雌ねじ継手部及び雄ねじ継手部のねじ山の高さを3mm以上、8mm以下、ねじ山間隔をねじ山高さの2倍以上、テーパーの傾斜を1/4程度、ねじの条数を4条以上、6条以下としたことを特徴とする請求項1記載の地すべり抑止用鋼管杭の継手構造。
- 前記雌ねじ継手部及び雄ねじ継手部の材料強度を前記鋼管杭本体の材料強度より大きくし、かつ前記雌ねじ継手部及び雄ねじ継手部のねじ終点部における肉厚を前記鋼管杭本体の肉厚より大きくしたことを特徴とする請求項1又は2記載の地すべり抑止用鋼管杭の継手構造。
- 前記雌ねじ継手部及び雄ねじ継手部を、前記鋼管杭本体より材料強度の高い円筒状の部材にねじ加工して形成し、前記鋼管杭本体の管端部に溶接により接合したことを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の地すべり抑止用鋼管杭の継手構造。
- 前記雌ねじ継手部及び雄ねじ継手部を、前記鋼管杭本体の肉厚より大きい肉厚の円筒状の部材にねじ加工して形成し、前記鋼管杭本体の管端部に溶接により接合したことを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の地すべり抑止用鋼管杭の継手構造。
- 前記雌ねじ継手部及び雄ねじ継手部を、鋼管杭本体の端部をアプセット加工又は遠心力鋳造法により増肉した部分に形成したことを特徴とする請求項1又は2記載の地すべり抑止用鋼管杭の継手構造。
- 前記雄ねじ継手部のねじ終点部に、ねじ込み完了時に前記雌ねじ継手部の先端面が当接するショルダー部を設けたことを特徴とする請求項1〜6のいずれかに記載の地すべり抑止用鋼管杭の継手構造。
- 請求項1〜7のいずれかの継手構造を備えたことを特徴とする地すべり抑止用鋼管杭。
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