JP5753290B1 - 杭への部材接合方法及び杭への部材接合構造 - Google Patents

Abstract

【課題】接合作業、接合解放作業、位置調整作業に係る作業性を良好にし、高い接合力を容易に付与する部材接合方法を提供する。【解決手段】杭部材１に他の部材（笠状部材２や橋梁下部部材など）を接合するにあたり、周方向に分割された互いに対峙する分割端部３Ａ１（３Ａ２）と３Ｂ１（３Ｂ２）同士がシリンダー装置２０によって連結された固定用カラー３を杭部材に外嵌めし、シリンダー装置を介して固定用カラーを縮径変化させて固定用カラーの内周面で杭部材を、固定用カラーの分割端部同士で他の部材をそれぞれ挟むように掴持することにより、杭部材に他の部材を接合する。【選択図】図１

Description

本発明は、杭部材に他の部材を接合する、杭への部材接合方法及び杭への部材接合構造に関する。

建物、橋梁などの建造物を支持する基礎部材として杭が用いられている。杭は地中に打設され、頭部に建造物の下部が接続され、当該建造物を支持する。杭は、建造物から垂直荷重、水平荷重、転倒モーメントなどの負荷を受ける。
従来、杭の支持力を増大させるための技術として節部や拡径部が設けられた節付杭が提案されているが、この技術の問題点を解決するために特許文献１には、基礎杭と当該基礎杭を挿通する開口を有する笠状部材とからなる杭基礎構造が提案されている。かかる笠状部材は、地表付近に埋設されるとともに杭部材に接合される。さらに、笠状部材の開口から上部に突出した杭部材の頭部に建造物の下部が接合される。
一般に、杭部材と他の部材との接合はボルト接合、溶接等の方法による。

特開２０１２−２１９４８１号公報

しかしながら、杭部材と他の部材との接合をボルト接合、溶接等の従来の方法により行うと次のような問題がある。
すなわち、一度接合すると接合を解くことが困難であり、解体や接合位置の調整が困難であるという問題、施工荷重が非常に大きくなった場合に施工不能となる恐れがあるという問題、杭部材と他の部材との接合部分が水中等の場合には、その接合作業の効率の低下、要するコストの増大が顕著になるという問題がある。

本発明は以上の従来技術における問題に鑑みてなされたものであって、杭部材に他の部材を接合するにあたり、接合作業、接合解放作業、位置調整作業に係る作業性を良好にするとともに、その接合作業の結果、高い接合力を容易に付与することを課題とする。

以上の課題を解決するための請求項１記載の発明は、杭部材に他の部材を接合する杭への部材接合方法であって、
周方向に分割された互いに対峙する分割端部同士がシリンダー装置によって連結された固定用カラーを前記杭部材に外嵌めし、前記シリンダー装置を介して前記固定用カラーを縮径変化させて当該固定用カラーの内周面で前記杭部材を、当該固定用カラーの前記分割端部同士で前記他の部材をそれぞれ挟むように掴持することにより、前記杭部材に前記他の部材を接合する杭への部材接合方法である。

請求項２記載の発明は、前記固定用カラーを拡径変化させる方向への前記シリンダー装置の伸縮を制限する楔を当該シリンダー装置に適用することで、前記杭部材及び前記他の部材を掴持する掴持力の減少を防止することを特徴とする請求項１に記載の杭への部材接合方法である。

請求項３記載の発明は、前記他の部材に設けられた突起部を前記固定用カラーにより掴持することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の杭への部材接合方法である。

請求項４記載の発明は、前記他の部材を、前記杭部材を挿通する開口を有し地表近傍に埋設される笠状部材とすることを特徴とする請求項１から請求項３のうちいずれか一に記載の杭への部材接合方法である。

請求項５記載の発明は、前記他の部材を、橋梁下部部材とすることを特徴とする請求項１から請求項３のうちいずれか一に記載の杭への部材接合方法である。

請求項６記載の発明は、杭部材に他の部材を接合する杭への部材接合構造であって、
シリンダー装置と、周方向に分割された互いに対峙する分割端部同士が前記シリンダー装置によって連結された固定用カラーと、を備え
前記固定用カラーが前記杭部材に外嵌めされ、前記シリンダー装置を介して前記固定用カラーが縮径変化して当該固定用カラーの内周面で前記杭部材を、当該固定用カラーの前記分割端部同士で前記他の部材をそれぞれ挟むように掴持することにより、前記杭部材に前記他の部材を接合することが可能に構成された杭への部材接合構造である。

請求項７記載の発明は、前記固定用カラーを拡径変化させる方向への前記シリンダー装置の伸縮を制限する楔を備えることを特徴とする請求項６に記載の杭への部材接合構造である。

請求項８記載の発明は、前記他の部材に突起部を備え、当該突起部が前記分割端部間に配置されたことを特徴とする請求項６又は請求項７に記載の杭への部材接合構造である。

請求項９記載の発明は、前記突起部に孔が設けられ、前記シリンダー装置のピストンロッドが、当該孔に通されて前記分割端部同士を連結した構造を備える請求項８に記載の杭への部材接合構造である。

本発明によれば、シリンダー装置を介して固定用カラーを縮径変化させて当該固定用カラーの内周面で杭部材を、当該固定用カラーの分割端部同士で他の部材をそれぞれ挟むように掴持するので、杭部材に他の部材を接合するにあたり、シリンダー装置を介して固定用カラーを縮径変化させることで接合作業を行うことができ、シリンダー装置を介して固定用カラーを拡径変化させることで接合解放作業を行うことができ、接合解放状態で位置調整作業を行うことができ、これらの作業性が良好である。それとともに、その接合作業の結果、固定用カラーの内周面で杭部材を、当該固定用カラーの分割端部同士で他の部材をそれぞれ挟むように掴持するので高い接合力を容易に付与することができる。

本発明の一実施形態に係る杭への部材接合構造を垂直視した図である。 本発明の一実施形態に係る杭への部材接合構造を水平視した図である。 シリンダー装置の軸方向に見たシリンダー装置と楔の配置を示した図である。 (a1)はシリンダー装置の軸に垂直に水平視した構造図で解放状態を示す。(b1)は(a1)に対応し、シリンダー装置の軸方向に見たシリンダー装置のピストンロッドと可動楔の配置を示した図である。(a2)はシリンダー装置の軸に垂直に水平視した構造図で接合状態（締結状態）を示す。(b2)は(a2)に対応し、シリンダー装置の軸方向に見たシリンダー装置のピストンロッドと可動楔の配置を示した図である。 本発明の一実施形態に係る杭への部材接合構造を適用した橋梁の側面図である。 本発明の一実施形態に係る杭への部材接合構造を適用した橋梁の側面図であり、図５に対し中央の橋梁下部を上昇調整した状態を示す。

以下に本発明の一実施形態につき図面を参照して説明する。以下は本発明の一実施形態であって本発明を限定するものではない。

図１及び図２に示す杭部材１に他の部材である笠状部材２や図５及び図６に示すように橋梁下部部材１０Ａを接合する場合につき説明する。その接合のために、固定用カラー３と、シリンダー装置２０と、楔５Ａ，５Ｂとが用いられ、これらの詳細は、図３及び図４に示した。
図５及び図６に示すように、杭部材１は地盤３０に打設されている。杭部材１は、円筒状の構造物であり、コンクリート管や鋼管が適用される。図５及び図６には、杭部材１が打設される地表ＧＬが水面ＷＬ下にある状況を示す。

図１及び図２に示すように笠状部材２は、杭部材１を挿通する開口を有し、下方ほど内径及び外径が拡径するテーパー状の形状をなし、地表ＧＬ近傍に埋設される。また、笠状部材２の上端部には上方に突出した突起部２Ａが設けられている。この突起部２Ａは、溶接等で笠状部材２本体に予め固定されている。

固定用カラー３は、本実施形態では周方向に２つのパーツ３Ａ，３Ｂに分割されたものを適用する。
図１に示すようにカラーパーツ３Ａ及びカラーパーツ３Ｂのそれぞれは、略１８０度の中心角を有する円弧状部分の両端に半径方向外側に延出する分割端部３Ａ１，３Ａ２（３Ｂ１，３Ｂ２）が連続して形成されたものである。
すなわち、固定用カラー３は１８０度で分割された構成であり、周方向に分割された互いに対峙する分割端部３Ａ１と３Ｂ１同士、及び分割端部３Ａ２と３Ｂ２同士がそれぞれシリンダー装置２０によって連結される。
固定用カラー３の円筒状に形成された内周面に杭部材１の外周面が対向するように、固定用カラー３は杭部材１に外嵌めされる。また、それとともに、突起部２Ａが、分割端部３Ａ１（３Ａ２）と３Ｂ１（３Ｂ２）の間に配置される。

シリンダー装置２０は、カラーパーツ３Ａとカラーパーツ３Ｂとを連結し、これらのパーツ３Ａ，３Ｂからなる固定用カラー３を縮径・拡径変化させるためのアクチュエータであり、エア、油などの作動流体の出入力路９Ａ，９Ｂが接続され、遠隔操作が可能である。
シリンダー装置２０を介して固定用カラー３を縮径変化させて固定用カラー３の内周面で杭部材１を、固定用カラー３の分割端部３Ａ１（３Ａ２）と３Ｂ１（３Ｂ２）同士で突起部２Ａ、すなわち、他の部材である笠状部材２をそれぞれ挟むように掴持することにより、杭部材１に他の部材である笠状部材２を接合する仕組みである。接合固定には楔５Ａ，５Ｂを併用する。

図１、図４に示すように、ピストンロッド８の筒部４から一方に突出した端部８Ａが、分割端部３Ａ１，３Ｂ１（３Ａ２，３Ｂ２）及び突起部２Ａに設けられた孔（符号なし）に通され、その端部で座金６及びナット７により、その逆側で筒部４によって規制されることで、分割端部３Ａ１，３Ｂ１（３Ａ２，３Ｂ２）同士、従ってカラーパーツ３Ａ，３Ｂ同士が連結されるとともに、突起部２Ａ、従って笠状部材２と固定用カラー３も連結される。

ピストンロッド８の筒部４から他方に突出した端部８Ｂにおいては、その端部に固定される座金６及びナット７と、これに対向する筒部４の端面との間に固定楔５Ａ，可動楔５Ｂが介装される。
固定楔５Ａは、孔（符号なし）が設けられていて、この孔にピストンロッド８が通されることでピストンロッド８の径方向に移動しないように保持される。可動楔５Ｂは、図３及び図４(b1)(b2)に示すように、ピストンロッド８を回避する門型の構造を有し、ピストンロッド８を跨ぐようにピストンロッド８の径方向内側に移動して、筒部４と固定楔５Ａとの間に嵌入される。
これによって、分割端部３Ａ１，３Ｂ１（３Ａ２，３Ｂ２）及び突起部２Ａが強固に締結保持される。
このように、固定用カラー３を拡径変化させる方向へのシリンダー装置２０の伸縮を制限する楔５Ａ，５Ｂをシリンダー装置２０に適用した構成である。楔５Ａ，５Ｂを適用した接合作業後、シリンダー装置２０の作動流体の圧力の低下があっても、この楔５Ａ，５Ｂにより、固定用カラー３を拡径変化させる方向へのシリンダー装置２０の伸縮を制限し、杭部材１及び笠状部材２を掴持する掴持力の減少を防止する。

改めて、本実施形態の杭への部材接合方法をその手順に沿って説明する。
杭部材１を地盤３０に打設した後、シリンダー装置２０を介して連結された笠状部材２及び固定用カラー３に杭部材１を挿入する態様で、笠状部材２及び固定用カラー３を降下し、笠状部材２を地表ＧＬ付近に埋設する。この時、図４(a1)(b1)に示すように、シリンダー装置２０は緩んだ状態であって、固定用カラー３は、杭部材１が挿入されるに十分な内径を有する。
笠状部材２の埋設後、ピストンロッド８の端部８Ａの突出量を減少させるようにシリンダー装置２０を動作させる。これに伴い、固定用カラー３は縮径変化する。このように、固定用カラー３を縮径変化させて固定用カラー３の内周面で杭部材１を、固定用カラー３の分割端部３Ａ１，３Ｂ１（３Ａ２，３Ｂ２）同士で笠状部材２の突起部２Ａをそれぞれ挟むように掴持することにより、杭部材１に笠状部材２を接合する。
次に、図４(a2)(b2)に示すように、可動楔５Ｂを筒部４と固定楔５Ａとの間に嵌入し、杭部材１と笠状部材２との接合を強固に保持する。

次に、杭部材に接合する他の部材を、橋梁下部部材とする場合につき説明する。
図５及び図６に示す橋梁１０の下部部材１０Ａは、鋼管などによる円筒体で構成される。下部部材１０Ａに杭部材１の杭頭が挿入され橋梁１０が支持される。この下部部材１０Ａの下端部外周面に下方に延出するように突起部１０Ａ１が予め溶接等で設けられている。この突起部１０Ａ１は、笠状部材２での突起部２Ａに相当する部分であり、固定用カラー３に掴まれる部分である。
杭部材１に外嵌めされた固定用カラー３を下部部材１０Ａの下に配置し、シリンダー装置２０を介して固定用カラー３を縮径変化させて、笠状部材２の場合と同様に、固定用カラー３の内周面で杭部材１を、固定用カラー３の分割端部同士で突起部１０Ａ１をそれぞれ挟むように掴持することにより、杭部材１に下部部材１０Ａを接合する。この接合によって、橋梁下部部材１０Ａと杭部材１が一体構造となりより強固な橋梁を構築できる。
笠状部材２での突起部２Ａが上方に延出しているのに対し、下部部材１０Ａの突起部１０Ａ１が下方に延出している点が異なるだけであって、その接合構造の詳細は、図１〜図４に示したものと同様であり、楔５Ａ，５Ｂも同様に適用する。
なお、下部部材１０Ａの接合に適用される固定用カラー３に関しては、杭部材１の挿入を案内する笠状の案内部３Ｃを設けることで、その挿入を円滑にすることができる。

固定用カラー３の設置は、杭部材１が下部部材１０Ａに挿入される前に、シリンダー装置２０によって固定用カラー３を下部部材１０Ａの下端に連結することで行うこともできるし、杭部材１が下部部材１０Ａに挿入された後に、下部部材１０Ａの下方で杭部材１の外周にカラーパーツ３Ａ，３Ｂを配しシリンダー装置２０によって連結するようにして組み立てることで行うこともできる。

図５及び図６に示すように接合位置は任意の位置が選択できる。
一旦、接合した後でも、シリンダー装置２０を緩めて固定用カラー３を拡径変化させることで接合解放作業を行うことができ、接合解放状態で例えば図５に示す様態から図６に示す様態へと位置調整作業を行うことができる。十分に位置調整を行った後に、可動楔５Ｂを打ち込むことが好ましい。可動楔５Ｂを打ち込んだ後に再度位置調整を行う場合、及び解体する場合には、可動楔５Ｂをピストンロッド８の径方向外側に移動して解放する。

以上のように、遠隔操作でシリンダー装置を作動させて締結しさらに楔を効かせることで、高い接合保持力を容易に付与することができ、その接合作業、接合解放作業及び接合位置の調整作業が容易である。
また、杭部材１の軸方向に沿って任意の位置に固定用カラー３を配置することができるので、杭部材１に対し任意の高さ位置に笠状部材２や橋梁下部部材１０Ａ、その他の任意の部材を接合することができる。
このように任意の高さ位置で接合できることによって、杭部材１に対する笠状部材２の接合位置を調節し、図５及び図６に示すように地形の変化に対応することができる。
また、任意の高さ位置で接合できることによって、図５及び図６に示すように橋梁下部部材１０Ａの位置を調節し橋梁の高さ調節が可能である。
また、杭部材１周りで固定用カラー３を回転させることができるので、杭部材１に接合させる他の部材の杭部材１の軸を中心にした配置角度を任意に選択でき、方向性を持った部材を杭部材１に接合する場合に便宜がよい。

以上の実施形態においては、固定用カラーの分割部が２箇所に設けられた。これに拘わらず、固定用カラーをＣ型とすることでその分割部を１箇所とすることも可能であるし、固定用カラーの周方向の分割部品数を増加することで３箇所以上とすることも可能である。固定用カラーの分割部の数は、他の部材の掴持箇所（＝シリンダー装置２０の設置箇所）の数に等しい。したがって、杭部材に接合する他の部材に対する均等な掴持力や強固な掴持力を付与するために、固定用カラーの分割部を複数箇所とすることが好ましい。

１ 杭部材
２ 笠状部材
２Ａ 突起部
３ 固定用カラー
３Ａ１ 分割端部
３Ａ２ 分割端部
３Ｂ１ 分割端部
３Ｂ２ 分割端部
５Ａ 固定楔
５Ｂ 可動楔
８ ピストンロッド
１０ 橋梁
１０Ａ 橋梁下部部材
１０Ａ１ 突起部
２０ シリンダー装置

Claims (9)

1. 杭部材に他の部材を接合する杭への部材接合方法であって、
   周方向に分割された互いに対峙する分割端部同士がシリンダー装置によって連結された固定用カラーを前記杭部材に外嵌めし、前記シリンダー装置を介して前記固定用カラーを縮径変化させて当該固定用カラーの内周面で前記杭部材を、当該固定用カラーの前記分割端部同士で前記他の部材をそれぞれ挟むように掴持することにより、前記杭部材に前記他の部材を接合する杭への部材接合方法。
2. 前記固定用カラーを拡径変化させる方向への前記シリンダー装置の伸縮を制限する楔を当該シリンダー装置に適用することで、前記杭部材及び前記他の部材を掴持する掴持力の減少を防止することを特徴とする請求項１に記載の杭への部材接合方法。
3. 前記他の部材に設けられた突起部を前記固定用カラーにより掴持することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の杭への部材接合方法。
4. 前記他の部材を、前記杭部材を挿通する開口を有し地表近傍に埋設される笠状部材とすることを特徴とする請求項１から請求項３のうちいずれか一に記載の杭への部材接合方法。
5. 前記他の部材を、橋梁下部部材とすることを特徴とする請求項１から請求項３のうちいずれか一に記載の杭への部材接合方法。
6. 杭部材に他の部材を接合する杭への部材接合構造であって、
   シリンダー装置と、周方向に分割された互いに対峙する分割端部同士が前記シリンダー装置によって連結された固定用カラーと、を備え
   前記固定用カラーが前記杭部材に外嵌めされ、前記シリンダー装置を介して前記固定用カラーが縮径変化して当該固定用カラーの内周面で前記杭部材を、当該固定用カラーの前記分割端部同士で前記他の部材をそれぞれ挟むように掴持することにより、前記杭部材に前記他の部材を接合することが可能に構成された杭への部材接合構造。
7. 前記固定用カラーを拡径変化させる方向への前記シリンダー装置の伸縮を制限する楔を備えることを特徴とする請求項６に記載の杭への部材接合構造。
8. 前記他の部材に突起部を備え、当該突起部が前記分割端部間に配置されたことを特徴とする請求項６又は請求項７に記載の杭への部材接合構造。
9. 前記突起部に孔が設けられ、前記シリンダー装置のピストンロッドが、当該孔に通されて前記分割端部同士を連結した構造を備える請求項８に記載の杭への部材接合構造。

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