JP4986674B2 - 杭の連結具およびその連結具を用いた杭 - Google Patents

Description

本発明は杭の連結具およびその連結具を用いた杭に関し、特に、複数の杭部材を接合することにより形成される杭であって、互いに接合される一方の杭部材の端部に形成された挿口に、他方の杭部材の端部に形成された受口が被せられる構成の、杭の連結具およびその連結具を用いた杭に関する。

建造物の基礎として使用される杭として、たとえば、ダクタイル鋳鉄製の鋳鉄管を杭部材として、複数の杭部材を接合することにより形成されるものがある。この杭を建造物の基礎として用いるために、地中に垂直に埋設させた状態で設置するときには、下部に螺旋状の掘削部を有する先頭部材に回転トルクを作用させ、この螺旋状の掘削部により地面を垂直に掘り下げる。これにより先頭管がある程度の深さまで地中に入り込むと、この先頭管における掘削部とは逆側の上端部に新たな杭部材を継ぎ足して固定する。そして、この継ぎ足した杭部材に回転トルクを作用させることで、先頭部材を地中深くに掘進させていく。

継ぎ足した杭部材がある程度の深さまで地中に入り込むと、その上端部にさらに新たな杭部材を継ぎ足して固定し、同様の作業を、杭が所定の長さに形成されるまで繰り返し行う。これにより、杭を垂直に埋設させた状態で設置することができる。

このような杭において、杭部材と杭部材との接合構造すなわち回転トルクが伝達可能である杭の接合構造として、図７に示されるものがある（特許文献１）。図７に示すように、杭部材としてのダクタイル鋳鉄製の下管１の上端部に形成された受口２が他の杭部材としてのダクタイル鋳鉄製の上管３の下端部に形成された挿口４に被せられた状態で、下管１に上管３が継ぎ足されて連結され、杭５が形成されている。その連結構造は、次のとおりである。

すなわち、図７に示すように、挿口２の先端面６が、受口２の内側の奥に形成されている奥端面７に当たるまで、挿口４を受口２に挿入し、適宜の方法で受口２と挿口４とが互いにずれないように固定したうえで、受口２と挿口４とに共あけ加工を施し、管径方向の共孔８を貫通状態で形成する。また、受口２および挿口４における、この共孔８から管軸心を通って向かい側となる位置にも同様に別の共孔８を貫通状態で形成する。その後、共孔８を形成した位置から上下の管軸方向に適宜にずれた位置で、かつ共孔８を形成した位置から周方向にたとえば９０度ずれた位置に、同様の共孔９を形成する。

このようにして４個の共孔８、９を形成すると、図示のように、径方向に相対向する共孔８、８どうしおよび共孔９、９（一方の共孔９は図示を省略）どうしにそれぞれボルト１０を挿し通し、その両端をナット１１で締め、受口２と挿口４とが互いにずれないように固定する。

すると、受口２および挿口４が杭５の一部分として一体化するように固定されるので、先頭管（図示を省略）を掘進させるための回転トルクを伝達することができ、また、杭５の打設後は建造物を安定に支持することができる。杭の軸方向に作用する圧縮力は、挿口２の先端面６と受口２の奥端面７との間で受けることができるほかに、ボルト１０によっても受けることができる。さらに鋼管杭の場合のような溶接を施す必要が無く、無溶接で管１、３どうしを接合して杭５を形成することができる。
特開２００３−６４６６８号公報

しかし、図７に示す構成では、杭５の口径が大きくなると、径方向に相対向する共孔８、８および共孔９、９を形成することが非常に困難となり、さらにボルトをセットすることも困難となる。

そこで本発明は、このような課題を解決して、杭を構成する複数の杭部材の接合を、杭部材の口径にかかわらず容易に行えるようにすることを目的とする。

この目的を達成するため、本第１発明の、複数の杭部材を接合することにより形成される杭のための連結具は、前記杭が、互いに接合される一方の杭部材の端部に形成された受口に、他方の杭部材の端部に形成された挿口が挿入され、前記受口および挿口に共通する貫通孔が形成され、この貫通孔に前記連結具が挿通され、この連結具は、貫通孔に貫通状態ではめ込まれるとともに先端部が挿口の内部に入り込むように構成されたスリーブを有し、このスリーブにおける前記挿口の内部に入り込んだ部分の内周に突起が形成され、前記連結具は、前記スリーブに貫通状態で打ち込まれるとともに、この打ち込みによって前記スリーブにおける突部が形成された部分を貫通孔よりも大径になるように拡径させるピンを有し、ピンの外周に溝が形成され、スリーブの拡径のためにこのスリーブにピンを打ち込んだときに、ピンの溝はスリーブの突起を越えて位置し、ピンにスリーブからの抜け出し力が作用したときに突起が溝にはまり込むものである。

本第２発明の、複数の杭部材を接合することにより形成される杭のための連結具は、前記杭が、互いに接合される一方の杭部材の端部に形成された受口に、他方の杭部材の端部に形成された挿口が挿入され、前記受口および挿口に共通する貫通孔が形成され、この貫通孔に前記連結具が挿通され、この連結具は、貫通孔に貫通状態ではめ込まれるとともに先端部が挿口の内部に入り込むように構成されたスリーブを有し、このスリーブにおける前記挿口の内部に入り込んだ部分の内周に突起が形成され、前記連結具は、前記スリーブに貫通状態で打ち込まれるとともに、この打ち込みによって前記スリーブにおける突部が形成された部分を貫通孔よりも大径になるように拡径させるピンを有し、ピンの外周に溝が形成され、スリーブの拡径のためにこのスリーブにピンを打ち込んだときに、スリーブの突起はピンの溝にはまり込んで位置するものである。

本発明の杭は、上記の連結具を用いて受口と挿口とが互いに連結されているものである。

本発明の杭の連結具およびその連結具を用いた杭によると、杭を構成する杭部材の受口と挿口における径方向に相対向する共孔どうしにそれぞれボルトを挿し通してこれら受口と挿口とを固定するのではなく、杭を構成する杭部材の受口と挿口における周方向の同一箇所において共通して形成された貫通孔に連結具が取り付けられる構成であるため、杭部材の口径にかかわらず受口と挿口との連結つまり杭を構成する杭部材どうしの連結を容易に行うことができる。また連結具を構成するスリーブへのピンの打ち込みによってスリーブが拡径して貫通孔よりも大径になるものであるため、この連結具が貫通孔から脱落することを防止できる。

また本発明によれば、スリーブの拡径のためにこのスリーブにピンを打ち込んだときには、ピンの溝はスリーブの突起を越えて位置され、ピンにスリーブからの抜け出し力が作用したときに突起が溝にはまり込むようにされていることにより、ピンを打ち込んだときにはピンの溝がスリーブの突起を越えて位置されることから、この溝には突起が入り込まず、したがってスリーブを所要の拡径状態に保って杭部材からの脱落を確実に防止することができ、しかも、ピンにスリーブからの抜け出し力が作用したときに突起が溝にはまり込むようにされているため、その抜け出しを確実に防止することができて、杭の打設のための杭部材の回転時における所定の剪断力に耐えるようにすることができる。

本発明によれば、ピンの外周に溝が形成され、スリーブの拡径のためにこのスリーブにピンを打ち込んだときに、スリーブの突起がピンの溝にはまり込んで位置するものであることにより、スリーブからのピンの抜け出しを確実に防止することができて、杭の打設のための杭部材の回転時における所定の剪断力に耐えるようにすることができる。

図１〜図５において、２は杭５を構成する杭部材としての下管１の受口、４は杭部材としての上管３の挿口、６は挿口４の先端面、７は受口２の奥端面、８は貫通孔としての共孔で、これらは図６に示したものと同じ構成である。なお、共孔８は、受口２および挿口４の周方向に沿って複数が形成されている。

図１に示すように、各共孔８には、それぞれ連結具１５が貫通状態ではめ込まれている。図１および、特に図２において詳細に示すように、連結具１５は、スリーブ１６とピン１７とを備えた構成である。これらスリーブ１６とピン１７とは、クロムモリブデン鋼等の鋼材などによって形成されている。

スリーブ１６は、共孔８の内径に対応した外径を有する円筒状体にて構成され、その一端の外周にフランジ１８が一体に形成されるとともに、その他端の内周には、先端が鋭角に形成された環状の突起１９が形成されている。またスリーブ１６の他端には、その周方向に沿った複数の位置において、その軸心方向と平行な方向にスリット２０が、スリーブ１６の先端面から突起１９を越えた位置までにわたって形成されている。

ピン１７は、スリーブ１６の内径に対応した外径を有する円柱状体にて構成されることで、スリーブ１６の内部に挿入可能に構成され、その一端の外周にフランジ２１が一体に形成されるとともに、その他端の先端にはテーパ面２２が形成されている。そしてテーパ面２２から軸心方向に距離をおいた位置におけるピン１７の外周には、横断面矩形状の環状の溝２３が形成されている。

ピン１７は、スリーブ１６を貫通するように、このスリーブ１６の内部に打ち込むことができるようにされている。ピン１７のフランジ２１はスリーブ１６のフランジ１８に対応した径で形成されており、ピン１７をスリーブ１６に打ち込んだときに、図１に示すように、スリーブ１６のフランジ１８が受口２の外周面に当たるとともに、ピン１７のフランジ２１がスリーブ１６のフランジ１８に当たることで、受口２と挿口４とスリーブ１６とピン１７とが相互に位置決めされるように構成されている。

図示のように、スリーブ１６は、共孔８への挿入によってそのフランジ１８が受口２の外周面に当たったときに、その突起１９およびスリット２０を含む先端部が挿口４の内面よりも管の内側に突出するように構成されている。ピン１７は、スリーブ１６への打ち込みによってそのフランジ２１がスリーブ１６のフランジ１８に当たったときに、溝２３を備えた先端部がスリーブ１６の突起１９を押し広げてその位置を通過することで、挿口４の内部に突出しているスリーブ１６の部分を、共孔８よりも大径となるように拡径方向に変形させることができる。このとき、鋭角に形成された突起１９は、スプリングバックによってピン１７の外面に食い込むように作用する。

図３〜図５を参照しながら、連結具１５を用いて受口２と挿口４とを連結する方法について説明する。
まず、杭の施工現場において、下管１の受口２に上管３の挿口４を挿入して、挿口４の先端面６を受口２の奥端面７に接触させたなら、図３に示すように、現場施工によって受口２と挿口４とに管径方向の共孔８をドリル加工する。なお、下管１および上管３の製造時に製造工場であらかじめ共孔８を形成しておくようにしてもよい。図示のように共孔８が貫通されたなら、同図（ａ）に示すようにスリーブ１６を受口２の外側から共孔８にはめ込み、同図（ｂ）に示すようにそのフランジ１８を受口２の外周面に接触させる。この状態で、図示のようにスリーブ１６の先端における突起１９やスリット２０が形成されている部分は、挿口４の管壁を通り過ぎて管３の内部に突出する。

次に、図４（ａ）に示すようにピン１７を用い、テーパ面２２による案内をともなって、このピン１７をスリーブ１６の内部にたたき込む。すると、同図（ｂ）に示すようにピン１７の先端部がスリーブ１６の突起１９を径方向の外向きに押し広げるように変形させることで、この突起１９の位置を通過する。このとき、スリーブ１６にスリット２０が形成されているため、突起１９が形成されている部分におけるスリーブ１６の変形が容易に行われる。前述のように突起１９は先端が鋭角に形成されているが、図２に詳細に示すように突起１９にスリーブ１６の先端側に向かうにつれて次第に縮径するテーパ面２４が形成されていると、このテーパ面２４がピン１７のテーパ面２２に当たることで、ピン１７による突起１９を介したスリーブ１６の先端の押し広げを、容易かつ確実に行うことができる。２５は、このようにしてスリーブ１６に形成された拡径部である。このように拡径部２５が形成されることで、共孔８からの連結具１５の抜け出しを防止することができる。また、鋭角の突起１９がスプリングバックによってピン１７の外面に食い込むように作用していることによって、スリーブ１６からのピン１７の抜け出しを防止することができる。

図４（ｂ）に示すように、ピン１７のフランジ２１がスリーブ１６のフランジ１８に当たるまで、このピン１７をスリーブ１６に打ち込むと、ピン１７の先端部は、スリーブ１６を通り過ぎて挿口４の内部に露出する。詳細には、図示のように、溝２３がスリーブ１６から突出した状態となる。このとき、スリーブ１６の突起１９は、ピン１７における溝２３よりもフランジ２１に近い位置において、溝２３よりも大径に形成されたピン１７の部分に外ばめされた状態となる。これにより、突起１９が溝２３にはまった状態であると仮定した場合よりもスリーブの拡径部２５を大きく拡径させることができ、共孔８からの連結具１５の抜け出し防止効果が確実なものとなる。

前述のように杭の打設時には上管３に回転トルクが作用され、この回転トルクが挿口４から連結具１５を介して受口２すなわち下管１に伝達されるが、連結具１５のスリーブ１６が受口２と挿口４との共孔８にはめ込まれているとともに、スリーブ１６にピン１７が打ち込まれており、しかもスリーブ１６やピン１７はクロムモリブデン鋼のような高強度の材料にて形成されているため、上記の回転トルクの伝達の際に共孔８と連結具１５との間に作用する剪断力に十分に対抗することができる。

ピン１７にスリーブ１６からの抜け出し力が作用した場合の挙動は、次のとおりである。すなわち、図５（ａ）に示すように溝２３がスリーブ１６から突出している状態のピン１７にスリーブ１６からの抜け出し力が作用した場合には、同図（ｂ）に示すようにピン１７がスリーブ１６に対し変位するが、その溝２３が突起１９の位置に到達すると、突起１９がスプリングバックによって溝２３にはまり込む。これによって、スリーブ１６からのピン１７の抜け出しが確実に防止される。

なお、突起１９が溝２３にはまり込んだ状態でも拡径部２５を十分な大きさに保つことができるのであれば、図６に示すように、ピン１７をそのフランジ２１がスリーブ１６のフランジ１８に当たるまで打ち込んだときに、突起１９が溝２３にはまり込むように構成しても差支えない。この場合は、挿口４および受口２からのスリーブ１６の抜け出し防止効果と、スリーブ１６からのピン１７の抜け出し防止効果とをともに確実なものとした状態で、連結具１５を機能させることができる。

あるいは、突起１９を溝２３にはまり込ませなくてもスリーブ１６からのピン１７の抜け出し防止効果を確保できる場合は、ピン１７に溝を形成しない構成とすることもできる。

なお、上記においては杭部材が管１、３である場合について説明したが、互いに接合される一方の杭部材に受口２が形成されるとともに他方の杭部材に挿口４が形成されるものであれば、これを管以外の任意の部材によって構成することもできる。

本発明の実施の形態の杭およびその連結具の構成を示す断面図である。 図１における連結具の詳細図である。 管の受口と挿口とに連結具のスリーブをはめ込む様子を示す図である。 図３のスリーブにピンを打ち込む様子を示す図である。 図４の連結具のピンにスリーブからの抜け出し力が作用したときの状態を示す図である。 本発明の他の実施の形態の杭およびその連結具の構成を示す断面図である。 従来の杭の構成を示す断面図である。

符号の説明

１ 下管
２ 受口
３ 上管
４ 挿口
８ 共孔
１５ 連結具
１６ スリーブ
１７ ピン
１９ 突起
２３ 溝
２５ 拡径部

Claims (3)

1. 複数の杭部材を接合することにより形成される杭のための連結具であって、
   前記杭は、互いに接合される一方の杭部材の端部に形成された受口に、他方の杭部材の端部に形成された挿口が挿入され、
   前記受口および挿口に共通する貫通孔が形成され、
   この貫通孔に前記連結具が挿通され、
   この連結具は、貫通孔に貫通状態ではめ込まれるとともに先端部が挿口の内部に入り込むように構成されたスリーブを有し、
   このスリーブにおける前記挿口の内部に入り込んだ部分の内周に突起が形成され、
   前記連結具は、前記スリーブに貫通状態で打ち込まれるとともに、この打ち込みによって前記スリーブにおける突部が形成された部分を貫通孔よりも大径になるように拡径させるピンを有し、
   ピンの外周に溝が形成され、
   スリーブの拡径のためにこのスリーブにピンを打ち込んだときに、ピンの溝はスリーブの突起を越えて位置し、
   ピンにスリーブからの抜け出し力が作用したときに突起が溝にはまり込むものであることを特徴とする杭の連結具。
2. 複数の杭部材を接合することにより形成される杭のための連結具であって、
   前記杭は、互いに接合される一方の杭部材の端部に形成された受口に、他方の杭部材の端部に形成された挿口が挿入され、
   前記受口および挿口に共通する貫通孔が形成され、
   この貫通孔に前記連結具が挿通され、
   この連結具は、貫通孔に貫通状態ではめ込まれるとともに先端部が挿口の内部に入り込むように構成されたスリーブを有し、
   このスリーブにおける前記挿口の内部に入り込んだ部分の内周に突起が形成され、
   前記連結具は、前記スリーブに貫通状態で打ち込まれるとともに、この打ち込みによって前記スリーブにおける突部が形成された部分を貫通孔よりも大径になるように拡径させるピンを有し、
   ピンの外周に溝が形成され、
   スリーブの拡径のためにこのスリーブにピンを打ち込んだときに、スリーブの突起はピンの溝にはまり込んで位置するものであることを特徴とする杭の連結具。
3. 請求項１又は請求項２に記載の連結具を用いて受口と挿口とが互いに連結されていることを特徴とする杭。

Images