JP4958890B2 - 位置合わせ用ガイド治具及びそれらを用いた杭の縦継ぎ方法。 - Google Patents

Description

本発明は、鋼管杭やコンクリートパイル等の杭の縦継ぎ（胴継ぎ）において使用する位置合わせ用のガイド治具及びそれらを用いた杭の縦継ぎ方法に関するものである。

杭どうしの縦継ぎは従来一般に溶接により行われてきた。この溶接による縦継ぎは、現場が広い場合は横倒し状態で行われるが、現場が狭い場合は、埋設孔に挿入した杭（下杭）に他の杭（上杭）を突き合わせて溶接している。しかし、溶接による縦継ぎ作業は、高度な技能が要求されるとともに、屋外作業のため天候の影響を受けることから、近頃は溶接によることなく、杭を機械的に接続する方法も提案されている。

杭を機械的に接続する方法には各種あるが、例えば、外周の縦方向に継手部材を有する杭を縦継ぎで行う場合は、継ぎ合わせる上杭と下杭の軸線上の位置合わせばかりでなく、上杭と下杭の継手部材の位置を合わせるための管周方向の位置合せが必要であり、従来は、上杭の下端部にナイロンスリング等の荷役運搬具を掛けて、上杭を回転させて行っている。

また、上杭と下杭の各接続部外周に、その周方向複数個所に、上下に対向してそれぞれ位置合わせ用の突起体を固着し、他方、上杭に固着された突起体の導入係合溝を設けた位置合わせ用のガイド治具を形成し、これを、下杭に固着された突起体に嵌着、立設した後、建て込まれた下杭上に、吊上げた上杭を降下して、その突起体を導入係合溝に挿入し、上杭を下杭上に接合させる杭の縦継ぎ方法もある（特許文献１）。

しかし、この従来の方法では、上杭の設置時に発生する下杭の裏当てリングとの摩擦により、上杭を容易にｃｍ，ｍｍ単位で回転させることが困難であるとともに、吊り下げた上杭の揺れも影響するため、位置合わせに多くの労力と時間を要しており、縦継ぎの作業の改善が要望されていた。

また、海工事又は港湾工事の場合、通常、杭は海上輸送となるため１本もので輸送されることが多い。当然、この場合、杭が重量物であるため、杭打ち機、輸送用台船、クレーンなど大型化になりコストが大となる。
そこで、これらの施工機をコンパクトにするため現地での接合方式をとることになる。
また、海が荒れていても施工しなければならない場合があり、その場合は杭の吊り込み、継手嵌合等の作業は作業船からの作業であるため、作業船が揺動するので、上杭と下杭の嵌合が非常に困難であった。

そこで、杭の縦継ぎ作業において、位置合せを容易にするためにガイド治具を用いて行う方法が提案されている。この方法は、下杭の端部外周に、複数のガイド部材を締付具により取付けるようにしたものである（特許文献２，３）。しかしながらこの方法でも、各ガイド部材で形成される案内巾が狭いため、この中に接続する杭を吊り込むのは、困難な作業となる。

また、杭は垂直に建て込まれるものとは限らず、地震時の水平方向の荷重や、港湾の岸壁が船によって受ける衝撃荷重などの水平方向の荷重に対して、斜め杭が用いられる。このような斜め杭における縦継ぎでは、上杭を傾斜した吊り状態で杭の接合を行わねばならないため、その位置合わせが一層困難なことになる。そのため、斜め杭の縦継ぎを容易にするための治具等の提供が強く求められていた。しかし、このような治具等についての提案はなされていないのが実情である。

特許第３０３１６５９号公報 特開平９−１３３６７号公報 特開２０００−３２８５５７号公報

本発明の目的は、杭の縦継ぎ方法において、動揺が生じている作業現場等でも、上杭と下杭との縦継ぎを容易にすることである。
また、本発明の目的は、杭の縦継ぎを容易にするための位置合わせ用ガイド治具を提供すること及び、縦継ぎが容易にできるようにした、ガイド治具を有する杭を提供することにある。更に本発明の目的は、斜め杭の施工においても、その縦継ぎが容易かつ確実に行えるようにすることである。

請求項１の発明は、杭の縦継ぎのために使用する位置合わせ用のガイド治具であって、一方の杭の端面にボックス継手を、また他方の杭の端面にピン継手を設け、縦継ぎする一方の杭の端部内周面に取り付けられ、前記ボックス継手端部より杭の長手方向に突出しかつ径方向内方に傾斜した傾斜面を有する少なくとも一つの棒状縦材からなり、前記縦材は、前記ボックス継手の最も内径の小さな部分と略面一となる杭の端部内周面に設けたブラケットの内周面に固定されていることを特徴とする。
請求項２の発明は、請求項１に記載された位置合わせ用ガイド治具において、前記縦材は複数設けられており、前記縦材同士が補強材で固定されていることを特徴とする。
請求項３の発明は、請求項１又は２に記載された位置合わせ用ガイド治具において、前記縦材は、前記一方の杭の端部内周面に間隔を隔てて、略平行に取り付けられていることを特徴とする。
請求項４の発明は、請求項１ないし３のいずれかに記載された位置合わせ用ガイド治具を、垂直または傾斜して建て込まれた下杭又はそれに縦継ぎする上杭のどちらか一方の杭の端部に取り付け、前記ガイド治具を案内として、上杭を下降させ、上杭を下杭に接合させる、ことを特徴とする。

請求項１〜４の発明によれば、杭どうしの位置合わせ、芯合せ、接合が円滑、容易にできると共に、縦継ぎ全体を容易、確実、迅速に行うことができ、施工性が大巾に向上する。

本発明は、鋼管杭、コンクリートパイルや鋼管とコンクリートの複合杭等の既製杭の縦継ぎにおいて実施される。以下、本発明の実施態様について図面を参照して説明する。

杭の縦継ぎの方法は、従来のような溶接手段によるものと、機械式継手によって結合する方法が実施されるようになってきた。以下、機械式継手によるものを示すが、溶接継手であってもよい。

図３は、鋼管杭の機械式による縦継ぎ装置の好適な例を示したものである。縦継ぎする一方の杭（上杭）１には、雌形のボックス継手材３を溶接部１ａで溶接し、また、他方の杭（下杭）２には、雄形のピン継手材を溶接部２ａで溶接する。ピン継手材４の嵌挿部１３の外周面には円弧キー１０を契合する外溝条１３ａが周設されている。また、ボックス継手材３の嵌受部１４の内周面に前記外溝条１３ａより深く形成した内溝条１４ａが周設されている。各内溝条１４ａには、ボックス継手材３の外周より、周方向に間隔をおいて設けられた複数のネジ孔８ａが連通されているとともに、その各内溝条１４ａ内には、ネジ孔８ａに螺合させたセット用ボルト８の操作によって、内溝条１４ａ内から、嵌挿部１３の外溝条１３ａ内と嵌受部１４の内溝条１４ａ内に跨る位置まで螺進する円弧キー１０が収容されている。セット用ボルト８の操作により円弧キー１０を前記外溝条１３ａ内と前記内溝条１４ａ内に跨る位置まで螺進させることにより鋼管の下杭２と上杭１とが接合される。なお、鋼管杭の機械式による縦継ぎ装置は前記の構造に限定されるものでない。

図５、図６はコンクリート杭の場合における機械式の縦継ぎ装置を例示したもので、結合の要部が示されている。このコンクリート杭の場合は、一方の杭例えば上杭１にはその端部に、雌形のボックス継手部３が形成され、また、他方の杭例えば下杭２には、雄形のピン継手部４が形成され、それら各継手部３，４は補強板１８により被覆されている。そして、鋼管杭の縦継ぎ装置におけると同様に、ピン継手部４の外周面とボックス継手部３の内周面には円弧キー１０を契合する外溝条１３ａ、内溝条１４ａが周設され、それら内溝条１４ａには、外部からのセットボルト８の操作によって、内外両溝条１３ａ，１４ａに跨る位置まで螺進する円弧キー１０が収容されており、円弧キー１０を介して上杭１と下杭２とが分離不能に結合されるようになっている。なお、コンクリート杭における縦継ぎ装置は、前記の構造に限定されるものではない。

（位置合わせ用ガイド治具及びこれを取り付けた杭）
図１、図２は鋼管杭の縦継ぎ方法に使用する位置合わせ用ガイド治具とこれを取り付けた鋼管杭の実施態様を例示したものである。位置合わせ用ガイド治具６は、図１に示すように、上下に長い複数のアングル材等による、縦材７と分割されたアングル材等よりなる環状部材５からなり、縦材７の下部は建て込まれた下杭２の上部周面に間隔を隔てて略杭の軸方向に平行に、かつ、下杭２より上方に長く突出して取り付けられる。その取り付け手段は、鋼管下杭２の上部周面に設けたボルト孔とボルト９ａにより取り付ける。

また、前記複数の縦材（縦アングル材）７の少なくとも１つの上部には外側に縦材７を外方に屈曲する等して傾斜部７ａを設ける。その傾斜面７ｂが下降する上杭１を下杭２の上端に導くガイドになる。また、縦材７の中部にはクリアランスを狭くする補助部材７ｃを設け、下杭２に上杭１を安定的に取り付ける。前記縦材７を下杭周面に取り付けた後、縦材７の上下部間に環状部材５を取り付ける。環状部材５には調整ボルトにより縦材７の垂直度を調整する。

前記ガイド治具６を建て込まれた鋼管下杭２に取り付けるには、上杭１と接続される下杭２の上部周面に、縦材７を間隔を隔てて略水平方向に固定ボルト９ａにより取り付ける。前記縦材７を鋼管下杭周面に取り付けたとき、縦材７の上下部間に設けた縦材７の受台１２に、環状アングル材５を分割した弧状片５ｂが載置され、弧状片５ｂの端部に設けた鍔体１１を固定ボルト９により締め付けることにより、縦材７と環状部材５とかつ一体に取り付けられることになる。これによって、ガイド治具の強度、剛性が高まる。なお、このガイド治具６は上杭１の方に取り付けても良い。

（杭の縦継ぎ方法）
次に、前記上杭１と下杭２との縦継ぎ方法について説明する。まず、杭建て込み用の掘削孔内に下杭２が挿入され、その上部で所要の長さ地上に突出した下杭２の上部周面に前記縦材７を、間隔を隔てて略平行に取り付け、縦材７の上下部間に設けた受台１２に、分割した弧状片５ｂを載置し、鍔体１１をボルト９ａにより締め付けることにより、縦材７と環状材５とを取り付ける。このようにしてガイド治具を取り付けた下杭２の直上に、クレーン等で吊り下げられた上杭１を運び、縦材７の上部傾斜面７ｂにより、上杭１が誘導されて、ほぼ軸線方向の位置合せを行いながら、降下させて、上杭１の下端と下杭２の上端とを接合させる。その後、上下の杭は機械式継手で結合され、言いかえれば、上杭１のボックス継手３が下杭２のピン継手４に結合される。結合後は、位置合わせ用ガイド治具を上下鋼管杭から取り外し、施工が終了する。そして前記ガイド治具は施工後、取り外して反復使用することができ、一層のコスト低減が図れる。上記の方法により、下杭２に対する上杭１の位置決めがほぼ行われることになるが、各部材の製作精度や施工性の関係から、前記ガイド治具６の誘導により、上杭１は正確な位置合わせができることになる。なお、この場合も、ガイド治具６は上杭１の方に取り付けてもよい。

コンクリート杭における上杭１と下杭２との縦継ぎの場合には、図５に示すように、下杭２の上部外周部にあらかじめ縦材７取り付け用のナット部材１９を設けておき、前記したようにボルト９ａをナット部材１９に螺合して縦材７の取り付けを行う。また、縦材７は図６に示すように杭の内周側に取り付けることもできる。その他位置合わせ用ガイド治具の構成については、さきに説明したガイド治具と同様であるから、その説明は省略する。

位置合わせ用ガイド治具は、杭の内周面例えば上杭の内周面に取り付けることもできる。図４は、上杭の内周面に位置合わせ用ガイド治具を取り付けた例を示したものである。
図４に基づいて説明すると、上杭１の下部内面にブラケット１７ｃを介して、位置合わせ用ガイド治具１７の複数の縦材１７ｄの上部を上杭１の下部内面に間隔を隔てて略平行に取り付ける。この縦材１７ｄには、下降する上杭１を建て込まれた下杭の上端面に導く縦材１７ｄの下部を中心部に向かって傾斜させた傾斜面１７ａが設けられている。そして、複数の縦材１７ｄ間の傾斜面１７ａ近くの上方には補強材１７ｂを取り付け、傾斜面１７ａにより上杭１の下端を下杭の上端に案内するようになっている。なお、この位置合わせ用ガイド治具及びその取り付けは、コンクリート杭においても適用できる。また、前記ガイド治具は下杭２の方に取り付けてもよい。

本発明では、前記の各位置合わせ用ガイド治具は、杭縦継ぎの施工現場において取り付けを行うばかりでなく、これをあらかじめ杭に取り付けておき、位置合わせ用ガイド治具付きの既製杭として縦継ぎに使用することができる。この場合、位置合わせ用ガイド治具の縦材等は杭に対し溶接で取り付けるようにしてもよい。位置合わせ用ガイド治具を現場で取り付けるようにするか、同ガイド治具付きの杭を用いて施工するかは、施工全体の作業性や経済性を勘案して適宜選択される。

（斜め杭の縦継ぎ）
斜め杭の縦継ぎは、傾斜して建て込まれた下杭に対し、上杭を下杭の傾斜に合せて行わなければならないので、垂直杭の縦継ぎよりも難度が高くなる。図７〜図１５は、この斜め杭の縦継ぎを容易、確実に行えるようにした実施態様を示したものである。図７〜図１１は杭（斜め杭）に位置合わせ用ガイド治具を取り付けた実施態様を示し、図１２〜図１６は、斜め杭の縦継ぎ方法を説明する図である。実施態様で示したように、斜め杭の縦継ぎにおいては、杭に取り付けるガイド治具は、上杭を吊り降ろしたときに邪魔にならないように、そのガイド治具と杭径方向の反対側のガイド治具を短くしたり、折り曲げたり、設置しなかったりする。

図７、図８は位置合わせ用ガイド治具を取り付けた杭の一実施例を示したもので、２は下杭、６はガイド治具で、アングル材等により長く形成された複数の縦材７よりなり、それらの縦材７は杭の上部外周面の一側部に間隔を隔てて平行かつ軸心方向に対し直立状態で、その下部をボルト９ａあるいは溶接により上部は杭端より上方に長く突出して取り付けられている。図９、図１０は前記実施形態に代わる別の実施態様を示したもので、縦材７は例えば巾広の平板を弯曲して下杭２の外周面に沿うように平面弧形に形成されており、その下部は杭上部外周面の一側部にボルト９ａあるいは溶接により、上部を杭端より上方に長く突出して取り付けられている。なお、前記の縦材７は図示のような単一ではなく複数のものを間隔を隔てて取り付けるようにしてもよい。

図１１は、位置合わせ用のガイド治具６を杭２の内周面に取り付けた実施態様を示したものである。この治具６も少なくとも一本の縦材７よりなり、下部を杭の上部内周面に上部を杭端より上方に長く突出させて軸心方向に対し直立状態にボルト９ａあるいは溶接により取り付けられる。縦材７を複数用いる場合は、杭内周の側部に間隔を隔てて取り付けるようにする。

なお、前記の実施態様は、位置合わせ用ガイド治具６を下杭２に取り付けているが、このガイド治具は上杭の方に取り付けても実施できるものである。

本発明の斜め杭の縦継ぎ方法は、前記各実施態様のいずれかを用いて行われる。図１２〜図１５はそれぞれ異なる実施態様を示した概略説明図である。

図１２に示す実施態様は、傾斜して建て込まれた下杭２の地盤より突出した上部の外周面に、図７，８に示すように位置合わせ用ガイド治具６を取り付ける。この場合、その縦材７は複数用いるのがよく、それら縦材７は下杭２の傾斜下側（図７、図８参照）に間隔を隔てて取り付けるのがよい。また、図９、図１０に示す位置合わせ用ガイド治具を用いる場合は、縦材７は複数にする必要はない。前記の下杭２に対し上杭１は、図１２（イ）に示すように、ほぼ直立した状態にして下杭２の上端に向けて吊り降ろして行き、図１２（ロ）に示すように、縦材７の上部内側に当接ａさせる。そして、図１２（ハ）に示すように、杭端を縦材７に接触させ滑らせるようにして下降させ杭端の当接部ａの対向部ｂを下杭２の杭端に当接させ、上杭１の当接部ａと縦材７及び対向部ｂと下杭２との接触を保ちながら上杭１を矢印ｃのように傾動させて行って、図１２（ニ）に示すように下杭２の傾斜に合せて上杭１の下端を下杭２の上端に接合させるのである。

なお、この場合、上杭１はその下端が縦材７に当接ａした初期あるいは中期の段階で下杭１の傾斜に合わせて傾動させた後、その傾斜方向に沿って上杭２を斜めに下降させることもできる。上、下両杭１，２が接合した際は、上杭１の下部は縦材７に接合しているので、その後の上下両杭の縦継ぎ作業が終了するまで上杭１は下杭２に安定して支持されることになる。

図１３に示す実施態様は、さきの実施態様とは反対に、図１３（イ）に示すように、位置合わせ用ガイド治具６を上杭１の方に取り付け、これを傾斜して建て込まれた下杭２に吊り降ろして接合する。まず、図１３（ロ）に示すように、上杭１をその縦材７が傾斜の上方側に位置した状態にして下降させて行き、縦材７の先端（下端）を、下杭２の端部外周面の傾斜の上方側に当接ａさせる。そして、縦材７を下杭２の外周面に接触させながら上杭１を下降させて行き、上、下両杭１，２の杭端が近接したら、図１３（ハ）に示すように、上杭１を矢印ｃのように傾動させながらさらに下降させて、図１３（ニ）に示すように、下杭２の傾斜に合わせて上杭１の下端を下杭２の上端に接合させるのである。この場合も、上杭１の傾動開始は、縦材７と下杭１の当接ａした初期あるいは中期の段階で行うことができる。

図１４に示す実施態様は、位置合わせ用ガイド治具６を図１１に示すように、下杭２の傾斜方向上側の内周面に取り付けて実施するものである。この場合、縦材７は一本でも足りるが、複数本を間隔を隔てて取り付けるようにすることもできる。下杭２は傾斜して建て込まれる。上杭１は、図１４（イ）に示すように、ほぼ直立した状態にして、下杭２に向けて吊り降ろして行き、図１４（ロ）に示すように、その下端内面を縦材７の上部外側面を当接ａさせる。そして図１４（ハ）に示すように、杭端を縦材７に接触させ滑らせるようにして下降させながら矢印ｃのように傾動させて行き、図１４（ニ）に示すように、下杭２の傾斜に合わせて上杭１の下端を下杭２の上端に接合させるのである。

図１５に示す実施態様では、図１５（イ）に示すように、位置合わせ用ガイド治具を上杭１の方に取り付け、これを傾斜して建て込まれた下杭１に向けて吊り降ろして接合する。まず図１５（ロ）に示すように、上杭１をその縦材７が傾斜の下側に位置した状態にして下降させて行き、縦材７の下端を下杭２の端部内周面の傾斜の下方側に当接ａさせる。
そして、縦材７を下杭２の内周面に接触させながら上杭１を下降させて行くとともに、図１５（ハ）に示すように上杭１を矢印ｃのように傾動させて行き、図１５（ニ）に示すように、下杭２の傾斜に合わせて上杭１の下端を下杭２の上端に接合させるのである。

前記各実施態様では、上杭１を直立状態にして吊り降ろすようにしているが、この吊り降ろしは、図１６に示すように、上杭１を斜めの状態に吊って行ってもよい。なお、図１６はガイド治具の取り付けを省略している。また、各図面では、地面が水平となっているが、地面は水平に限らず傾斜地や法面等のような傾斜面であってもよい。

鋼管杭の縦継ぎ方法に使用する位置合わせ用ガイド治具を説明するための側面図である。 図２は図１に示された位置合わせ用ガイド治具の平面図である。 鋼管杭の縦継ぎ装置の機械式継手を説明するための分解した斜視図である。 鋼管上杭に取り付けた位置合わせ用ガイド治具を説明するための側段面図である。 コンクリート杭の縦継ぎ継手と縦杆の取り付け状態の一例を示す要部側断面図である。 同他の例を示す要部側断面図である。 斜め杭の縦継ぎ方法に使用する位置合わせガイド治具の取り付け状態の一例を示す平面図である。 図７の矢視Ａの方向からの要部側面図である。 同他の例を示す平面図である。 同要部側面図である。 同さらに他の例を示す要部側断面図である。 斜め杭の縦継ぎ方法の一実施態様を段階を追って示す説明図である。 同他の実施態様を段階を追って示す説明図である。 同さらに他の実施態様を段階を追って示す説明図である。 同さらに他の実施態様を段階を追って示す説明図である。 上杭を斜めに吊って降ろす実施態様を示す説明図である。

符号の説明

１・・・鋼管上杭、２・・・鋼管下杭、３・・・ボックス継手材、４・・・ピン継手材、５・・・環状アングル材（環状部材）、６・・・位置合わせ用ガイド治具、７・・・縦アングル材（縦材）、７ｂ・・・傾斜面、８・・・セット用ボルト、９・・・ボルト、１０・・・円弧キー、１１・・・鍔材、１２・・・受台、１３・・・嵌挿部、１３ａ・・・外溝条、１４・・・嵌受部、１４ａ・・・内溝条、１７・・・位置合わせ用ガイド治具、１８・・・補強板、１９・・・ナット部材。

Claims (4)

1. 杭の縦継ぎのために使用する位置合わせ用のガイド治具であって、
   一方の杭の端面にボックス継手を、また他方の杭の端面にピン継手を設け、
   縦継ぎする一方の杭の端部内周面に取り付けられ、前記ボックス継手端部より杭の長手方向に突出しかつ径方向内方に傾斜した傾斜面を有する少なくとも一つの棒状縦材からなり、
   前記縦材は、前記ボックス継手の最も内径の小さな部分と略面一となる杭の端部内周面に設けたブラケットの内周面に固定されていることを特徴とする位置合わせ用ガイド治具。
2. 請求項１に記載された位置合わせ用ガイド治具において、
   前記縦材は複数設けられており、前記縦材同士が補強材で固定されていることを特徴とする位置合わせ用ガイド冶具。
3. 請求項１又は２に記載された位置合わせ用ガイド治具において、
   前記縦材は、前記一方の杭の端部内周面に間隔を隔てて、略平行に取り付けられていることを特徴とする位置合わせ用ガイド治具。
4. 請求項１ないし３のいずれかに記載された位置合わせ用ガイド治具を、垂直または傾斜して建て込まれた下杭又はそれに縦継ぎする上杭のどちらか一方の杭の端部に取り付け、
   前記ガイド治具を案内として、上杭を下降させ、上杭を下杭に接合させる、
   ことを特徴とする、杭の縦継ぎ方法。
   

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