JP5831874B2

JP5831874B2 - 外径が１１５〜３２０ｍｍの住宅用基礎杭の連結方法

Info

Publication number: JP5831874B2
Application number: JP2012025850A
Authority: JP
Inventors: 圭造河村; 洋司山本; 将基佐野; 奥山　康夫; 康夫奥山
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 2012-02-09
Filing date: 2012-02-09
Publication date: 2015-12-09
Anticipated expiration: 2032-02-09
Also published as: JP2013163890A

Description

本発明は、複数本の鋼管を作業現場で連結して住宅用基礎杭として用いる際に用いられる、外径が１１５〜３２０ｍｍの住宅用基礎杭の連結方法に関するものである。

戸建住宅などの比較的小規模の住宅を建設する際に、地中に鋼管製の基礎杭を打ち込む場合がある。１本の鋼管の長さが５ｍを超えると運搬できる車両が制限されたり、道路事情によっては工事現場への搬入に困難を生じる可能性がある。このため大型のビル建設の場合とは異なり、比較的小規模の住宅建設の場合には、外径が１１５〜３２０ｍｍで、３〜５ｍ程度の長さの鋼管を作業現場に搬入し、順次連結して基礎杭としている。なお、住宅用基礎杭として要求される長さは地盤の状況によりさまざまであるが、１０ｍ前後が一般的である。

このような鋼管の連結には、特許文献１に示されるように鋼管の端面どうしを周溶接する方法が普通である。しかし大規模なビル建設の場合とは異なり、比較的小規模の住宅の建設工事においては、溶接資格を持つ溶接工を確保することが容易ではない。また作業現場での周溶接により鋼管の端面どうしを連結する場合には、端面が鋼管の軸線に対して正確な真直度を持っていないと、連結された鋼管の軸線が相互に一致せず、地中への埋設がうまく行えなくなるおそれがある。

このような問題を回避するために、鋼管の端部どうしをカプラーを用いて機械的に連結する方法も用いられている。しかし多くの連結部にそれぞれカプラーを用いる必要があるため、コストが非常に高くなるという問題がある。

特開２００３−６４６７３号公報

従って本発明の目的は上記した従来の問題点を解決し、溶接工を必要とせず、作業現場において鋼管を容易にかつ確実に連結することができる外径が１１５〜３２０ｍｍの住宅用基礎杭の連結方法を提供することである。

上記の課題を解決するためになされた本発明は、基礎杭として一番下の鋼管の下端はオーガドリルと呼ばれる螺旋状の羽根を設け、当該一番下の鋼管の上端には貫通孔を両面に備えるとともに、テーパー率が拡管側のテーパー率と同じ１/１００〜１/６５であるテーパー状の縮管部を形成しておき、これらにつながる２番目の鋼管の端部には、貫通孔を両面に備えるとともに、テーパー率が縮管側のテーパー率と同じ１/１００〜１/６５であるテーパー状の拡管部を形成しておき、前記テーパー状の縮管部がこの拡管部の内側に圧入され、鋼管どうしを連結したうえ、各貫通孔から内側の縮管部にそれぞれ穴開け加工を行い、その後にこれらの貫通孔間にボルトを挿通して締結し、回転させて地中に埋め込んでいくことを特徴とする外径が１１５〜３２０ｍｍの住宅用基礎杭の連結方法を要旨とするものである。この発明において、前記２番目の鋼管の他方の端部には、貫通孔を両面に備えるとともに、テーパー率が次につなげる鋼管の拡管側のテーパー率と同じ１/１００〜１/６５であるテーパー状の縮管部を形成し、さらに次の鋼管として、これら拡管と縮管と同じテーパー仕様を持ち、それぞれに貫通孔を両面に備える鋼管をつないでいくことができる。

本発明においては、拡管部及び縮管部のテーパー率を、１/１００〜１/６５とすることが好ましく、拡管部及び縮管部の軸方向長さを、鋼管直径Ｄの２〜４倍とすることが好ましい。また、穴開け加工された貫通孔に、テーパースリーブを挿入したうえでボルトを貫通させることが好ましく、前記貫通孔を、各管部の上端及び下端から鋼管直径Ｄの０．５倍以上離れた位置に設けることが好ましい。さらに各鋼管は、一方の端部に拡管部が形成され、他方の端部に縮管部が形成されたものであることが好ましい。

本発明の外径が１１５〜３２０ｍｍの住宅用基礎杭の連結方法を住宅用基礎杭の連結方法によれば、一方の鋼管の端部に形成されたテーパー状の拡管部に他方の鋼管の端部に形成された縮管部を圧入して連結するため、正確に軸心を一致させた状態で鋼管どうしを連結することができる。この圧入は基礎杭を埋設するための杭打機を用いて容易に行うことができ、圧入だけでも十分な接合強度を確保することができる。しかも本発明ではこの連結部にボルトを貫通させて締結するため、更に確実な連結が可能となり、例えば埋設された基礎杭の除去作業を行うような場合にも連結部が外れることはない。また、なお、テーパー加工によって鋼管の縮管部や拡管部の材料強度は原管よりも増加するため、十分な接合強度を確保することができる。

なお、圧入による連結の場合には圧入深さを厳密にコントロールすることができず、成り行きにより多少の変化が生ずることとなる。このため外側となる拡管部に形成したボルト挿通用の貫通孔の位置と、内側となる縮管部に形成した貫通孔の位置を一致させることは容易ではない。しかし本発明では圧入による連結を行なったのちに、各貫通孔から内側の縮管部にそれぞれドリルによる穴開け加工を行い、その後にこれらの貫通孔間にボルトを挿通して締結する方法としたので、この問題を回避することができる。よって本発明によれば溶接工を必要とせず、鋼管どうしを作業現場において容易にかつ確実に連結することができる。

本発明の実施形態を示す連結前の斜視図である。本発明の実施形態を示す連結後の斜視図である。連結前の要部の部分断面図である。連結後の要部の断面図である。穴開け加工後の要部の断面図である。ボルトを挿通した状態の断面図である。他の実施形態を示す斜視図である。

以下に図面を参照しつつ、本発明の実施形態を説明する。なおいずれの図面も分かり易くするために、径方向に誇張して描かれている。

図１は本発明の実施形態を示す斜視図であり、１は住宅用基礎杭の最も下側の鋼管、２はその上側に連結される鋼管である。一般的に住宅用基礎杭用の鋼管１、２としては、外径が１１５〜３２０ｍｍ程度の鋼管（例えばＳＴＫ４９０）が用いられ、前記したようにその長さは３〜５ｍ程度が適当である。本実施形態では、一番下側の鋼管１の下端にはオーガドリルと呼ばれる螺旋状の羽根３が設けられており、鋼管１を杭打ち機で回転させることによって、地中に埋め込んで行く構造となっている。

この鋼管１の上側の端部は予め工場で縮管されてテーパー状の縮管部４が形成されており、また鋼管２の下側の端部は同様に拡管されてテーパー状の拡管部５が形成されている。図２に示すように、下側の鋼管１のテーパー状の縮管部４に上側の鋼管２のテーパー状の拡管部５を被せ、杭打ち機で軸方向に押し込んで圧入することにより、鋼管１、２を作業現場において連結して行く。このため鋼管１と鋼管２との連結部には軸方向荷重の他に、大きな回転トルクが作用することとなる。

このような圧入による連結を行なうためには、拡管部５と縮管部４とのテーパー率が一致していることが必要であり、このテーパー率は好ましくは１/１００〜１/６５の範囲とする。ここでテーパー率とは、テーパー部の（直径差／軸方向長さ）を意味する値である。テーパー率がこの範囲より小さいと効果的な接合力を得られにくくなる。逆にテーパー率がこの範囲よりも大きくなると拡管部４が押し拡げられ過ぎてその肉薄化が進むので好ましくない。テーパー率を１/６５以下にしておけば、拡管部４の肉厚減少をＪＩＳに規定される鋼管の肉厚変動の許容範囲内（−１２．５％以下）に収めることができる。

また、拡管部５と縮管部４の軸方向長さは、鋼管直径Ｄの２〜４倍としておくことが好ましい。この長さが鋼管直径Ｄの２倍未満では接合長さが不足して十分な接合強度が得られず、逆に４倍を超えると拡管部５と縮管部４が長くなり、鋼管１、２のテーパー加工のコストが高くなるので好ましくない。

本発明者は、上記のようにテーパー加工された縮管部４を拡管部５に圧入するだけで接合面に大きな摩擦力が発生し、杭打機により上側の鋼管２に加えられる回転トルクが滑りを生ずることなく確実に下側の鋼管１に伝達されることを確認した。しかし作業現場における接合面への異物の混入などによって連結部で滑りが発生すると、杭打ち作業に支障が生ずるおそれがある。そこで本発明では連結部にボルト６を貫通させ、万一摩擦力のみでは回転トルクに耐えられなくなった場合にも、確実に下側の鋼管１に回転トルクを伝達できるようにした。

この目的を達成するためには、拡管部５と縮管部４との同一位置にボルト挿通用の貫通孔７を形成する必要があるが、上記した圧入方式による連結においては、圧入深さが必ずしも一定とはならず、不可避的にばらつくこととなる。このため、拡管部５と縮管部４にそれぞれボルト挿通用の貫通孔を形成しておいても、圧入後にそれらの貫通孔が一致するとは限らない。

そこで本発明では、図３に示すように外側となる拡管部５のみに、貫通孔７を予め形成しておく。なお図４に示されるように、貫通孔７は中心軸を挟んだ両面に水平方向に形成しておく。圧入が完了したうえで、拡管部５の貫通孔７をガイドとして、内側の縮管部４にドリルによって穴開け加工を行い、図５のように貫通孔８を形成する。

このようにして、縮管部４にも貫通孔８を形成したのち、図６に示すようにこれらの貫通孔７、８にボルト６を挿通し、反対側でナット９で締結する。しかし作業現場におけるドリルによる穴開け加工は工場における作業とは異なり、穴の内周面が真円とはならない場合も想定されるため、両側の貫通孔７、８にテーパースリーブ１０、１０を挿入し、その内部にボルト６を挿通するようにすることが好ましい。

このように縮管部４と拡管部５とを貫通するボルト６を取付ければ、鋼管１と鋼管２とは強固に連結され、杭打機から加えられる回転トルクを下側の鋼管１に確実に伝達することができる。また、埋設された基礎杭を後日除去する作業を行うような場合にも、連結部が外れることはない。ボルト６の太さは、杭打機から鋼管２に加えられる回転モーメントとボルトのせん断強さとから決定される。

なお貫通孔７を設ける位置は、拡管部５の下端から０．５Ｄ（Ｄは鋼管の外径）以上とすることが好ましい。同様に、拡管部５の上端からも０．５Ｄ以上離れた位置とすることが好ましい。拡管部５の上端は縮管部４の上端とほぼ一致するから、上記の範囲に貫通孔７を設けておけば、いずれの鋼管１、２の端部からも０．５Ｄ以上離れることとなり、強度上の不安はない。

以上の説明は一番下側の鋼管１とその直上の鋼管２との接続について行ったが、鋼管２が所定深さまで埋め込まれたら、同様の方法によりさらにその上に新たな鋼管２を連結することができる。このように鋼管を順次連結する作業を円滑に行うことができるようにするためには、図１に示したように各鋼管の一端に拡管部５を形成し、他端に縮管部４を形成しておくことが好ましい。

なお、以上の説明では下側の鋼管１の上端に縮管部４を形成し、上側の鋼管２の下端に拡管部５を形成したが、図７に示すように、下側の鋼管１の上端に拡管部５を形成し、上側の鋼管２の下端に縮管部４を形成しても差支えない。

以上に説明したように、本発明の住宅用基礎杭の連結方法によれば、基礎杭となる外径が１１５〜３２０ｍｍの鋼管を溶接工を必要とせず、作業現場において容易にかつ確実に連結することができる利点がある。

１下側の鋼管
２上側の鋼管
３羽根
４縮管部
５拡管部
６ボルト
７貫通孔
８貫通孔
９ナット
１０テーパースリーブ

Claims

基礎杭として一番下の鋼管の下端はオーガドリルと呼ばれる螺旋状の羽根を設け、当該一番下の鋼管の上端には貫通孔を両面に備えるとともに、テーパー率が拡管側のテーパー率と同じ１/１００〜１/６５であるテーパー状の縮管部を形成しておき、これらにつながる２番目の鋼管の端部には、貫通孔を両面に備えるとともに、テーパー率が縮管側のテーパー率と同じ１/１００〜１/６５であるテーパー状の拡管部を形成しておき、前記テーパー状の縮管部がこの拡管部の内側に圧入され、鋼管どうしを連結したうえ、各貫通孔から内側の縮管部にそれぞれ穴開け加工を行い、その後にこれらの貫通孔間にボルトを挿通して締結し、回転させて地中に埋め込んでいくことを特徴とする外径が１１５〜３２０ｍｍの住宅用基礎杭の連結方法。
前記２番目の鋼管の他方の端部には、貫通孔を両面に備えるとともに、テーパー率が次につなげる鋼管の拡管側のテーパー率と同じ１/１００〜１/６５であるテーパー状の縮管部を形成し、さらに次の鋼管として、これら拡管と縮管と同じテーパー仕様を持ち、それぞれに貫通孔を両面に備える鋼管をつないでいくことを特徴とする請求項１に記載の外径が１１５〜３２０ｍｍの住宅用基礎杭の連結方法。
拡管部及び縮管部の軸方向長さを、鋼管直径Ｄの２〜４倍としたことを特徴とする請求項１または２に記載の外径が１１５〜３２０ｍｍの住宅用基礎杭の連結方法。
穴開け加工された貫通孔に、テーパースリーブを挿入したうえでボルトを貫通させることを特徴とする請求項１または２に記載の外径が１１５〜３２０ｍｍの住宅用基礎杭の連結方法。
前記貫通孔を、各管部の上端及び下端から鋼管直径Ｄの０．５倍以上離れた位置に設けたことを特徴とする請求項１または２に記載の外径が１１５〜３２０ｍｍの住宅用基礎杭の連結方法。
各鋼管は、一方の端部に拡管部が形成され、他方の端部に縮管部が形成されたものであることを特徴とする請求項１または２に記載の外径が１１５〜３２０ｍｍの住宅用基礎杭の連結方法。