JP5841851B2 - 杭頭接合構造組立用治具及びこれを用いた杭頭接合構造の組立方法 - Google Patents

Description

本発明は、太陽電池用パネル設備等の各種の構造物を設置する際に用いられる杭頭接合構造を組み立てるための杭頭接合構造組立用治具及びこれを用いた杭頭接合構造の組立方法に関する。

地上に設置される例えば太陽光発電装置に用いられる太陽電池パネルを配列させた太陽電池モジュール設備等の各種の構造物は、地盤に埋設や打設等で施工された杭の上部に取り付けられることで、地盤に対して安定して支持される。これら構造物と杭とが接合されることで杭は構造物の荷重を支持し、構造物が自然界で受ける風や雨や雪等によって構造物が杭から離間したり破損したりすることを防止する。地盤に施工された杭は材料によってコンクリート杭、鋼管杭等に分類されている。

上述した構造物が杭に固定されるようにしたものとして、例えば特許文献１及び２に記載された技術が提案されている。特許文献１に記載されたものでは、土台を支持する支持金具に設けられた円形突出部が杭頭開口部に挿入され、土台と杭が接合された技術が開示されている。また、特許文献２に記載されたものでは、アンカーパイル本体の上端部に土台が載置されるキャップ部材が螺合接続され、このキャップ部材の上下方向位置を調整できる技術が開示されている。

ところで、地盤に施工される杭は、垂直方向及び水平方向に正確に位置決めして埋設または打設することが困難であり、傾斜したり位置ずれを起こしたりする場合がある。また、複数の杭の上端に構造物を設置する場合、複数の杭の高さをすべて同一水平面状に一致させて埋設することも困難である。また、杭の埋設位置についても精度よく施工することは困難であるため、これら複数の杭を一直線状や同一平面状に配列できないという問題があった。
そのため、複数の杭の上部に構造物を水平に設置するためには、杭の上部で杭の鉛直方向、水平方向及び傾斜角の施工誤差をそれぞれ調整する必要があった。

しかしながら、特許文献１に開示された施工技術では、土台と杭の接合部分において杭の施工によって生じる垂直方向の誤差や傾斜誤差を考慮した構造とされていないため、特許文献１に開示された接合方法によって上述した施工誤差を解消することは難しかった。また、特許文献２に開示された技術も、特許文献１と同様に、土台とアンカーパイルの接合部分において施工誤差を解消する技術は開示されていないため、特許文献２に開示された接合方法によっても傾斜誤差や水平方向または高さ方向の誤差を解消できないという問題があった。

これに対して、特許文献３に記載されたアンカーボルト設置装置では、鋼管基礎部の上端部に取付治具を取り付け、この取付治具にレベル架台を高さ調整して水平姿勢で取り付ける。この後、レベル架台４０に位置決め用横材を位置決めして取り付け、支持部材にアンカーボルトを設けたセットアンカーに吊り具を取り付ける。この吊り具を吊り上げてセットアンカーを鋼管基礎杭内に挿入して吊り具を位置決め用横材に固着することによってセットアンカーを仮固定した状態で、コンクリートを打設して固化させた後、吊り具や取付治具、レベル架台、位置決め用横材等の治具を取り外すようにしている。

特開２００３−２１３６９９号公報 実用新案登録第３０４７０６３号公報 特開２００６−２４１５号公報

しかしながら、特許文献３に記載された鋼管基礎杭のアンカーボルト設置装置では、治具の種類が多く位置決め作業が煩雑であった。また、水平位置の調整は治具に設けたスリットに限定される上に４点支持の治具を用いているために、傾きの吸収や水平面の調整が困難で煩雑であるという種々の問題があった。

本発明は、このような実情に鑑みて、簡単な構成で、施工した杭に傾斜角や鉛直方向及び水平方向の誤差があっても従来の装置よりも容易に吸収や調整を行うことができて、構造物を高精度に支持できるようにした杭頭接合構造組立用治具及びこの治具を用いた杭頭接合構造の組立方法を提供することを目的とする。

本発明による杭頭接合構造組立用治具は、構造物を支持するための筒状の杭と、該杭内に杭の長手方向に交差する方向に固定された軸部材と、杭内に挿入された部分が前記軸部材に移動可能に支持され且つ上端部が杭の頭部から上方に突出して構造物に連結可能な固定部材と、筒状の杭の内部に充填されて固定部材を固定する硬化剤と、を備えた杭頭接合構造を組み立てるための杭頭接合構造組立用治具であって、杭内に挿入された固定部材を杭の埋設誤差を吸収して支持するための支持部材と、支持部材を摺動可能に載置する調整板と、杭の頭部に係止された係止部材と、該係止部材に支持されていて調整板の高さ位置及び傾きを調整する調整機構と、を備えたことを特徴とする。
本発明による杭頭接合構造組立用治具によれば、杭に設けた筒状の係止部材に支持された調整機構によってその上方に支持する調整板の高さと傾きを調整することができ、更に調整板に載置した支持部材を摺動させることで、支持部材に支持された固定部材の水平方向の誤差を調整することができるから、地盤に埋設した杭に傾きや高さ方向や水平方向の誤差である各種の埋設誤差があっても容易に調整することができて、固定部材の杭内に挿入された部分に硬化剤を充填することによって固定部材の傾きや高さ方向や水平方向の誤差を調整した状態で固定できる。

また、支持部材は、調整板上に水平移動可能に支持される支持プレートと、該支持プレートに取り付けられていて固定部材を垂直に支持する支持機構とを備えていることが好ましい。
支持機構によって固定部材を垂直に支持した状態で、支持プレートを調整板上で水平方向に移動可能とすることで、杭の傾きや高さや水平位置の誤差があっても固定部材を杭内で杭の埋設誤差を吸収して正しい姿勢で固定保持できる。

また、支持部材は、調整板上に水平移動可能に支持される支持プレートを備え、該支持プレートの杭側に固定部材が連結されていることが好ましい。
支持プレートの杭側に固定部材が連結されているため、固定部材を調整板の中央孔を通して杭内に挿入させた状態で、支持プレートを調整板上で水平方向に移動させることで、杭の傾きや高さや水平位置の誤差があっても固定部材を杭内で正しい姿勢で固定保持できる。なお、支持プレートに対する固定部材の連結は溶接やボルト止め等を採用できる。

また、調整機構は、調整板の裏面に設けられた受け部に挿入されていて調整板を昇降可能な３点の調整軸を備えていることが好ましい。
調整板の傾きや高さ位置を設定する際、調整機構の３点の調整軸をそれぞれ受け部に挿入させた状態で３点の調整軸を任意に昇降調整することで、杭の傾きや高さの位置ズレがあっても調整板の傾きや高さ位置を調整して固定部材の傾きや高さ位置を調整できる。
しかも、杭の傾きや高さを固定部材によって調整する調整機構を３点支持を行う調整軸によって構成したため、水平面の調整や傾きの調整を容易に行える。

また、係止部材は杭の頭部に対して着脱可能に装着され、係止部材の筒状をなす内面に該係止部材よりも上方に突出するリング状のシート材が筒状に形成されていて、硬化剤の表面がシート材内に形成されていてもよい。
固定部材を挿入した杭内に硬化剤を充填して硬化させる際、シート材に硬化剤の液面が形成されるため、杭の頭部よりも上方に位置することになり、硬化剤の硬化後にシート材を取り外すことで硬化剤の上端面が水平面とされて構造物を精度よく載置できる上に係止部材を繰り返し使用できる。

また、支持部材と調整板とを接合状態で固定可能なクランプ部材が設けられていてもよい。
調整の終了した調整板と支持部材を重ねてクランプ部材でクランプすることで、杭に対して固定部材を硬化剤によって精度よく固定できる。

また、固定部材は下端部に軸部材を挿通させる開口部を有するアイボルトであることが好ましい。
アイボルトの傾きや高さ位置や水平位置を調整する際、アイボルトの下端側に設けた開口部に挿通する軸部材によってアイボルトの傾き、高さ、水平移動の範囲が制御されることになり、これらの調整が容易で確実である。

また、固定部材は下端部に軸部材を挿通させる開口部を有する鋼管状の連結部材であることが好ましい。
連結部材の傾きや高さ位置や水平位置を調整する際、連結部材の下端側に設けた開口部に挿通する軸部材によってガイドされ、調整機構と調整板及び支持部材によって連結部材の傾き、高さ、水平移動の範囲が制御されることになり、これらの調整が容易で確実である。

本発明による杭頭接合構造の組立方法は、構造物を支持するための筒状の杭と、該杭内に杭の延在方向に交差する方向に固定された軸部材と、杭内に挿入されていて下端側が軸部材に沿って移動可能に支持され且つ上端部が杭の頭部から上方に突出して構造物に連結可能な固定部材と、筒状の杭の内部に充填されて固定部材を固定する硬化剤と、を備えた杭頭接合構造を組み立てるための杭頭接合構造の組立方法であって、地中に埋設された杭の頭部に筒状の係止部材を係止させる工程と、杭及び係止部材の上方に調整板を設置して係止部材に設けた調整機構によって調整板の傾きと高さを調整する工程と、杭内に挿入された固定部材を垂直に支持するための支持部材に対して直交する方向に装着した固定部材の一部を杭内に挿入させた状態で、杭の内部に硬化剤を充填させて固定部材を固定する工程と、を備えたことを特徴とする。
本発明によれば、杭に設けた係止部材に支持された調整機構によってその上方に支持する調整板の高さと傾きを調整することができ、更に調整板に載置した支持部材を摺動させることで、支持部材に支持された固定部材の水平方向の位置を調整することができるから、地盤に埋設した杭に傾きや高さ方向や水平方向の誤差があっても容易に調整することができて、その後に固定部材の杭内に硬化剤を充填することによって固定部材を固定し、杭の傾きや高さ方向や水平方向の誤差を調整した状態で固定できる。

また、調整板の上に支持部材を載置させて支持部材で支持する固定部材を杭内で水平方向に調整する工程を更に備えていてもよい。
杭が傾き誤差や高さの位置ズレだけでなく水平方向にも位置ズレを生じている場合には、調整板の上に載置した支持部材を水平方向に摺動させることで、固定部材を杭内で水平方向に調整して水平方向の位置ズレを吸収でき、その後に杭内に硬化剤を充填して固定部材を固定できる。

なお、固定部材は、下端部に軸部材を挿通させるリング部を有するアイボルトであってもよい。
また、固定部材は、下端部に軸部材を挿通させる開口部を有する鋼管状の連結部材であってもよい。
いずれの場合も、アイボルトや連結部材の傾きや高さ位置や水平位置を調整する際、杭内の下端側に設けた軸部材によってアイボルトや連結部材の傾き、高さ、水平移動の範囲が制御されることになり、これらの調整が容易で確実である。

本発明による杭頭接合構造組立用治具及びこの治具を用いた杭頭接合構造の組立方法によれば、打設された杭が傾斜したり垂直方向や水平方向の位置がずれていたりしても、調整部材と支持部材によって、円筒状の杭内に挿入される固定部材の傾きや垂直方向及び水平方向の誤差を簡単な構成で精度よく調整して吸収できるため、これら杭に固定部材を介して接合する構造物を精度良く設置及び固定できる。
また、杭に対する固定部材の位置決め精度を調整する杭頭接合構造組立用治具の部材数を削減できて単純な構造としたため、杭に対する固定部材の位置決め作業が迅速で簡単に行える。
また、水平方向の位置調整が任意の範囲で行えるように杭頭に固定する調整機構と固定部材を固定する支持部材を分離して個々に設置できるようにしたため、治具の組み立てと位置調整を容易に行える。

本発明の実施形態による杭頭接合構造組立用治具で組み立てた太陽電池モジュール設備を示す側面図である。 本発明の第一実施形態による杭頭接合構造組立用治具で得られる杭頭接合構造と構造物のベースレールとの取付構造を示す要部斜視図である。 第一実施形態による杭頭接合構造組立用治具を杭頭に取り付けた構成を示す側面図である。 図３に示す杭頭接合構造組立用治具を用いた杭頭接合構造の組立状態を示す要部斜視図である。 図３に示す杭頭接合構造組立用治具における調整板と支持板の積層状態を示す平面図である。 図５に示す支持板に固定部材の支持機構を取り付けた側面図である。 図５に示す調整板を示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図である。 杭頭接合構造組立用治具において、杭の頭部と係止部材と調整機構を示す側面図である。 図８において、係止部材とその内側に設けた杭とを示す平面図である。 本発明の第二実施形態による杭頭接合構造組立用治具で得られる杭頭接合構造と構造物のベースレールとの取付構造を示す要部斜視図である。 杭頭に第二実施形態による杭頭接合構造組立用治具を取り付けた構成を示す側面図である。 図１１に示す杭頭接合構造組立用治具における調整板と支持板の積層状態を示す平面図である。 図１２に示す調整板を示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図である。

以下、添付図面を参照して、本発明の実施形態による杭頭接合構造組立用治具とこの治具による杭頭接合構造の組立方法について説明する。
図１乃至図９は第一実施形態による杭頭接合構造とその組立用治具を示す図である。
図１は構造物として例えば太陽電池モジュール設備を設置した杭頭接合構造を示す要部側面図である。図１に示す構造物の接合構造１において、地中に打設された複数の杭２の頭部である杭頭２ａに杭頭接合構造３が設けられ、この杭頭接合構造３上にベースレール５が連結されている。ベースレール５上には、構造物７としてフレーム６の支持フレーム６ａが太陽光の方向に傾斜して接合され、支持フレーム６ａ上には複数の太陽電池パネルを備えた太陽電池モジュール８が設置されている。

図２は、杭２とベースレール５とを接合するために杭頭２ａに設けられた杭頭接合構造３を示す図である。図２に示す杭頭接合構造３において、杭２は例えば筒状の鋼管杭であり、その下部が地盤に埋設されている。杭２は鉛直方向の所定高さを目標に打設されるが多少傾斜することが多く、杭２の水平方向位置や杭頭２ａの高さも位置ずれを生じることがある。
杭２にはその上端近傍において外周面に水平方向に対向する２つの開口１１が形成されている。これら２つの開口１１には略水平方向に軸部材をなす通しボルト１２が貫通状態で配設され、通しボルト１２の頭部１３と反対側端部には締結ナット１４が杭２の外側で締め込まれて固定されている。

杭頭２ａの内部にはベースレール５と連結するためのアイボルト１６が固定部材として挿入されており、アイボルト１６の下端部には通しボルト１２を嵌挿させるためのリング部１７が形成されている。リング部１７の内径は通しボルト１２の外径より大きく設定されている。アイボルト１６の上端は杭頭２ａの上端より上方に突出してベースレール５の下フランジ５ａを貫通してワッシャ１８を介してナット１９，２０によって螺合されて固定されている。

そして、杭頭２ａにおいて通しボルト１２の下側には仕切り板２２が形成され、仕切り板２２の上方には硬化剤として例えばモルタル２３が充填されてアイボルト１６を鉛直に固定している。ここで、モルタル２３の上端面２３ａは杭２の上端よりも上方に突出した水平面とされ、アイボルト１６はこの上端面２３ａよりも更に上方に突出している。
そのため、モルタル２３の充填前には、杭２が傾斜や位置ズレ等していても調整可能であり、アイボルト１６はモルタル２３の充填によって鉛直方向に固定支持され、ベースレール５はモルタル２３の水平面をなす上端面２３ａに載置されてアイボルト１６に固定されることで水平面状に固定されることになる。

このように、杭頭接合構造３は、杭２が傾斜していたり設置高さや水平方向位置の誤差があったりしても、ベースレール５を接合するためのアイボルト１６の傾きや設置高さや水平方向位置を杭２内で調整した後にモルタル２３で固定されている。そのため、ベースレール５及び太陽電池モジュール８のフレーム６を杭頭接合構造３に精度よく連結することができる。
次に、このような杭頭接合構造３を組み立てるための杭頭接合構造組立用治具３０を本発明の第一実施形態として図３乃至図９により説明する。

第一の実施形態による杭頭接合構造組立用治具３０は、図３及び図４に示すように、ベースレール５及びフレーム６を備えた太陽電池モジュール８を構造物７とし、構造物７を接合する固定部材として例えばアイボルト１６を用いたものである。図２に示すアイボルト接合タイプの杭頭接合構造３の各部材と同一部材には同一の符号を用いて説明する。
図３において、杭２の杭頭２ａの外周面には、例えば杭施工装置によって杭２を回転させながら地盤に埋設するための保持部３１が設けられているが、杭２は打設等によって埋設してもよい。杭２の杭頭２ａには保持部３１の上側の外周面に円筒状の係止板３３（図９参照）が杭頭２ａの上端から上方に若干突出した位置で配設され、その両端の突出片３３ａはボルト３４によって締め込み固定されている。係止板３３は係止部材を構成する。
この円筒状の係止板３３の内周面にはシート３５が係止板３３より若干上方に突出した状態で筒状に形成されている。

係止板３３の上方には調整機構３６を介して調整板３７が支持され、調整板３７の上面にはアイボルト１６を杭２内で垂直に支持するための支持部材３８として、支持プレート３９と支持機構４０が設置されている。
以下、杭頭接合構造組立用治具３０の各構成について図面により具体的に説明する。
図５は調整板３７と支持プレート３９を示す平面図であり、支持プレート３９は調整板３７上に摺動可能に載置されていて中央に長穴３９ａが形成されている。図６に示すように、支持プレート３９上には長穴３９ａの真上に支持機構４０が形成されており、支持機構４０は支持プレート３９に対して垂直に取り付けられた一対の竪壁４２に直交して第一板４３と第二板４４が上下二段に連結され、これら第一板４３及び第二板４４にはアイボルト１６を挿通させる孔４３ａ、４４ａが形成されている。

これらの孔４３ａ，４４ａはアイボルト１６の外径より若干大きい内径を有しており、これらの孔４３ａ、４４ａにアイボルト１６を挿通して、第一板４３の上面と第二板４４の下面に当接するまでワッシャを介してナット４５を締め込むことで、アイボルト１６を支持プレート３９に垂直に固定できる。なお、アイボルト１６の上部領域には雄ネジが切られているため、支持機構４０においてナット４５の第一板４３と第二板４４への締め付け位置を調整することで、杭２に対するアイボルト１６の高さ位置を調整することが可能である。

次に、図７に示す調整板３７は内径の大きい中央孔３７ａを有するリング状の円盤であり、その裏面には例えば１２０度間隔で下向きの凹部４７が３つ形成され、これらは受け部を構成する。
図８及び図９に示す円筒状の係止板３３は、杭２の杭頭２ａの上端から上方に突出した位置で杭２に巻回されており、その外周面には例えば１２０度間隔で羽根部４９が突出して形成されている。各羽根部４９に穿孔された挿通穴４９ａの下面には固定ナット５１が固着されている。この固定ナット５１には調整軸として位置決め用の調整ボルト５０が螺合されて上下方向に進退可能に保持されており、その上端は調整板３７の裏面に配設された凹部４７に挿入されている。そのため、調整板３７は調整ボルト５０によって３点支持されている。

係止板３３の羽根部４９、調整ボルト５０、調整板３７の凹部４７は調整機構３６を構成しており、各調整ボルト５０を進退させることで調整板３７が水平状態等になるように調整可能とされている。そのため、杭２が傾斜状態に埋設されていても調整機構３６によって調整板３７を水平状態に維持できる。すると、調整板３７上に載置された支持プレート３９も水平に保持されるため、支持機構４０で支持されたアイボルト１６を鉛直方向に設置して垂下することができる。

本実施形態による杭頭接合構造組立用治具３０は上述の構成を備えており、この治具３０を用いた杭２への杭頭接合構造３の組立方法すなわちアイボルト１６の取付方法について説明する。
地盤に円筒状の鋼管からなる杭２を埋設した状態で、図３及び図４に示すように杭２に杭頭接合構造組立用治具３０を設置する。まず、杭２の杭頭２ａの上端付近に円筒状の係止板３３を取り付け、両端の突出片３３ａをボルト３４で締め込み固定する。そして、円筒状の係止板３３の上端からシート３５を上方に突出させて円筒状の係止板３３の内面に円筒状に形成して取り付ける。

次に係止板３３の各羽根部４９に設けた３点の調整ボルト５０の上端に調整板３７の裏面の凹部４７をそれぞれ挿入させて３点支持する。この状態で、調整板３７の上面に水準器を載置して、調整板３７が水平になるように３点の調整ボルト５０の羽根部４９からの突出長さを固定ナット５１に対して進退させて調整する。また、調整板３７の鉛直方向の高さも各調整ボルト５０の突出長さを調整することで設定できる。

次に、支持部材３８の支持機構４０において、第一板４３、第二板４４の孔４３ａ、４４ａにアイボルト１６を挿通させて各ナット４５を第一板４３の上面、第二板４４の下面に向けて締め込むことで、アイボルト１６を支持プレート３９に対して垂直になるように固定する。そして、アイボルト１６を調整板３７の中央孔３７ａ内を通して先端を杭２内に挿入して、支持プレート３９を調整板３７に載置させる。これによって支持プレート３９は水平状態に保持され、アイボルト１６は鉛直に垂下する。
そして、杭２の外周面に形成した一方の開口１１を通して通しボルト１２を杭２内に略水平に挿入してアイボルト１６の下端部のリング部１７を貫通し、杭２の他方の開口１１を通した後、締結ナット１１で締め込み通しボルト１２を杭２に固定する。この状態で、通しボルト１２をガイドとして、支持プレート３９及びアイボルト１６を調整板３７上で水平方向に摺動させることでアイボルト１６を水平方向にも位置決めする。アイボルト１６は下端部が杭２内に挿入された状態で杭２の傾きに関わらず鉛直に保持され、その高さも設定されている。

アイボルト１６の位置決めが終了した状態で、クランプ部材５２によって調整板３７と支持プレート３９を重ねて固定する。そして、杭２内にモルタル２３を充填・固化することでアイボルト１６を固定できる。充填されるモルタル２３は上面が杭２の杭頭２ａの上端より突出すると共にシート３５の上端よりも低く設定され、モルタル２３の流動性によって杭２が傾いていても上端面２３ａは水平面となる。
その後、杭頭接合構造組立用治具３０を杭２及びアイボルト１６から取り外すことで、図２に示すように、杭２内にモルタル２３を鉛直に固定保持した杭頭接合構造３が得られる。
この杭頭接合構造３の杭２上のモルタル２３の水平面の上端面２３ａにベースレール５の下部フランジ５ａを載置してその孔にアイボルト１６の上端部を貫通させてワッシャ１８を介してナット１９，２０で締め込むことでベースレール５を精度よく水平に取り付けできる。そして、ベースレール５上に構造物７としてフレーム６と太陽電池モジュール８を固定することができる。

上述のように本第一実施形態による杭頭接合構造組立用治具３０及びその組立方法によれば、埋設された杭２が傾斜したり垂直方向や水平方向に位置ズレを生じたりしても、円筒状の杭２内に固定されるアイボルト１６の傾斜角度や垂直方向及び水平方向の位置を正確に調整することができて、これら杭２に接合する太陽電池モジュール設備等の構造物７を精度良く設置して固定できる。
また、アイボルト１６の杭２内への据え付け位置を調整する杭頭接合構造組立用治具３０の部品数を削減して単純な構造としたため、アイボルト１６の位置決め作業を迅速かつ簡単に行える。 さらに、調整機構３６は、水平方向や傾きを調整する調整ボルト５０を３点支持で構成したため、少ない部品点数で水平面の調整や傾きの調整を容易に行える。
また、杭頭２ａに支持する調整板３７とアイボルト１６を固定する支持プレート３９を分離して個々に設置できるようにしたため、調整機構３６によって調整板３７を水平状態に設定し且つその高さを調整できて、アイボルト１６の傾きや高さを簡単かつ正確に調整できる。しかも、アイボルト１６の水平方向の位置調整を調整板３７の中央孔３７ａの範囲で且つ杭２の内径の範囲で容易に行える。

なお、本発明による杭頭接合構造組立用治具３０及び杭頭接合構造３の組立方法は、上述した第一の実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない限り適宜の変更が可能である。次に本発明の他の実施形態や変形例について説明するが、上述した第一の実施形態と同一または同様な部材、部品等には同一の符号を用いてその説明を省略する。
本発明の第二実施形態による杭頭接合構造組立用治具５５について図１０乃至図１３により説明する。第二実施形態による杭頭接合構造組立用治具５５は、杭２に構造物を取り付ける杭頭接合部としてアイボルト１６に代えて鋼管形状の連結部材５６を用いたものである。

図１０は、杭頭接合部として連結部材５６を用いた杭頭接合構造５７を示す図である。図１０に示す杭頭接合構造５７において、地盤に埋設された杭２には、その上端近傍の外周面に形成された２つの開口１１に通しボルト１２が貫通状態で配設され、通しボルト１２の他端は締結ナット１４で締め付け固定されている。
連結部材５６は中空の円筒状をなす鋼管からなり、その外周面の対向する部分を切除して一対の開口５６ａが形成されており、この開口５６ａを通しボルト１２が貫通して固定されている。連結部材５６はその上端が杭２の杭頭２ａの上端から上方に突出していて金属製板材をなす支持プレート５８に溶接部５９で溶接によって連結されている。支持プレート５８には連結部材５６に重なる中央開口５８ａとその両側の一対の開口５８ｂとが形成されている。
支持プレート５８の中央開口部５８ａはモルタル２３を杭２の上端を通して中空部分に充填するための穴である。また、支持プレート５８の両側の一対の開口５８ｂは、支持プレート５８とベースプレート５の下部フランジ５ａの孔にボルト６０を挿通させてワッシャ６１を介してナット６２，６３で連結するための穴である。

連結部材５６及び支持プレート５８は、杭２の上部に設置する構造物７の傾斜角及び設置高さ、水平方向位置を調節できる。即ち、杭２内で、連結部材５６の傾きや設置高さ、そして水平方向の位置を調整して支持した状態で、モルタル２３を充填し固定することによって杭２の傾き誤差を吸収することができる。これによって、連結部材５６の上面に連結する支持プレート５８、ベースレール５や構造物７の設置高さを調整でき、水平方向の施工誤差を吸収できる。
また、連結部材５６の軸方向は構造物７の設置に要求される水平面に対して垂直方向に設置される。その結果、支持プレート５８が水平に施工され、更にベースプレート５の下部フランジ５ａがボルト６０によって支持プレート５８に水平に連結される。そのため、杭２の立設方向が傾斜していても杭２内にモルタル２３を充填・固化することで連結部材５６を垂直方向に固定できるため、連結部材５６及び支持プレート５８によって杭２の傾き誤差を吸収できる。

杭２内で硬化したモルタル２３の上端面２３ａは、支持プレート５８に接触してもよいし、図１０に示すように非接触であってもよい。支持プレート５８がモルタル２３の上端面２３ａに面接触する場合には、杭２の傾斜を考慮してモルタル２３の上端面２３ａは杭頭２ａの上端より突出して形成されるように、第一実施形態と同様に流動性のあるモルタル２３を円筒状の係止板３３や更に係止板３３の内面にシート３５を設けてシート３５まで充填する必要がある。

次に、このような杭頭接合構造５７を組み立てるための杭頭接合構造組立用治具５５を本発明の第二実施形態として図１１乃至図１３により説明する。
第二の実施形態による杭頭接合構造組立用治具５５は、図１１に示すように、構造物７を接合する連結部材５６として上述のように略円筒状の鋼管を用いた。
図１１において、杭２の杭頭２ａには保持部３１の上側の外周面に円筒状の係止板３３が杭頭２ａの上端付近で形成され、その両端の突出片３３ａはボルト３４によって固定されている。また、係止板３３の上方には、図１１及び図１２に示すように、中央孔６５ａを有する略リング状で第一実施形態による調整板３７とほぼ同一の形状をなす調整板６５が配設され、調整板６５の上面には上述した支持プレート５８が載置されている。調整板６５は図１３に示すように、中央孔６５ａから外周縁まで切り欠いた所定幅のスリット６６が形成されている。調整板６５の裏面には中央孔６５ａの周囲に例えば１２０度間隔で配設された３点の凹部４７が形成されている。

係止板３３の外周面に所定間隔で設けられた例えば３枚の羽根部４９の挿通孔４９ａの裏面に固着された固定ナット５１に、調整機構３６の３本の調整ボルト５０がそれぞれ螺合されている。各調整ボルト５０の先端は調整板６５の裏面に１２０度間隔で配設された３点の凹部４７にそれぞれ挿入されている。そして、調整ボルト５０を固定ナット５１に対して回転させて進退させることで、調整板６５の高さ位置と傾きを調整することができる。

調整板６５の上面に載置された支持プレート５８は調整板６５上で摺動可能とされ、支持プレート５８の裏面には中央開口５８ａに対向して連結部材５６が溶接部５９によって溶接されている。支持プレート５８は調整板６５上に載置することで水平状態とされ、連結部材５６が調整板６５の中央孔６５ａを挿通して杭２の杭頭２ａ内に鉛直に垂下して挿入される。連結部材５６は一対の開口部５６ａに通しボルト１２が挿通されており、通しボルト１２は杭２の外周面に締結ボルト１１で固定されている。
そして、支持プレート５８を調整板６５に沿って摺動させることで、連結部材５６は通しボルト１２をガイドとして一対の開口５６ａによって杭２内の範囲で移動可能とされている。

本第二実施形態による杭頭接合構造組立用治具５５は上述の構成を備えており、この治具５５を用いた杭２への連結部材５６の組立方法について説明する。
地盤に円筒状の鋼管からなる杭２を埋設した状態で、図１１に示すように杭２に杭頭接合構造組立用治具５５を設置する。まず、杭２の杭頭２ａの上端付近に円筒状の係止板３３を取り付け、両端の突出片３３ａをボルト３４で締め付け固定する。
次に係止板３３の各羽根部４９に設けた調整ボルト５０の上端に調整板６５の裏面の凹部４７を嵌合させて３点支持する。この状態で、調整板６５の上面に水準器を載置して、調整板６５が水平になるように３点の調整ボルト５０の羽根部４９からの突出長さを固定ナット５１に対して進退させて調整する。調整板６５の鉛直方向の長さも調整ボルト５０の突出長さを調整することで設定する。

次に、予め連結部材５６を支持プレート５８の中央開口５８ａに重なる位置に溶接しておき、この連結部材５６を調整板６５の中央孔６５ａ内を通してその下端部を杭２内に挿入して、支持プレート５８を調整板６５上に載置させる。これによって、支持プレート５８は調整板６５上で水平状態になる
そして、杭２の外周面に形成した一方の開口１１を通して通しボルト１２を杭２内に略水平に挿通して、鋼管形状からなる連結部材５６の対向する一対の開口部５６ａに貫通し、通しボルト１２を杭２の他方の開口１１を通して外部に突出させて締結ナット１１で締め込み、通しボルト１２を杭２に固定する。

この状態で、通しボルト１２をガイドとして、支持プレート５８及び連結部材５６を調整板６５上で水平方向に摺動させることで連結部材５６が通しボルト１２にガイドされて鉛直に保持され、設定された水平位置に移動して位置決めされる。これによって、連結部材５６は下端部が杭２内に挿入された状態で杭２の傾きに関わらず鉛直に保持され、更にその高さ位置と水平方向位置が決定される。

連結部材５６の位置決めが終了した状態で、クランプ部材５２によって調整板６５と支持プレート５８を重ねて固定する。そして、支持プレート５８の中央開口５８ａを通して杭２内にモルタル２３を充填し固化させることで連結部材５６を杭２内に鉛直に固定できる。図２において、充填されるモルタル２３は上端面２３ａが杭２の上端上にあると共に連結部材５６の上端が杭２から上方に突出して支持プレート５８に溶接で連結された状態になる。
或いは、係止板３３とモルタル２３が直接接触しないようにシート３５を係止板３３の内面に配設してモルタル２３をリング状のシート３５内に充填してもよく、この場合にも、モルタル２３の上端面２３ａは水平面として固化される。
この状態で、杭２が地盤に対して傾斜していたとしても連結部材５６は傾き誤差と高さと水平方向位置の誤差が吸収されて精度よく鉛直方向に固定される。

そして、クランプ部材５２を積層状態の調整板６５及び支持プレート５８から取り外す。次に、調整機構３６において、係止板３３の各羽根部４９に設けた各調整ボルト５０を降下させて凹部４７から離脱させ、調整板６５をスライドさせることでスリット６６を通して連結部材５６から外す。次いで、係止板３３の突出片３３ａを固定したボルト３４を取り外すことで係止板３３を杭２から取り外すことができる。

この状態で、杭２内においてモルタル２３で固定された連結部材５６は、設定された高さ位置と水平位置に位置決めされると共に杭２の傾斜を吸収して芯ずれをなくした鉛直方向に固定されている。しかも、支持プレート５８は水平状態に保持されており、この支持プレート５８の上に２組のベースレール５を載置して、中央開口５８ａの両側の一対の開口５８ｂを通して各ボルト６０をべ―スレール５の下部フランジ５ａの孔を通してワッシャ６１を介してナット６２，６３で固定する。これによって２組のベースレール５は支持プレート５８に支持される。更に、各ベースレール５上に構造物７としてフレーム６と太陽電池モジュール８を水平面上に精度よく設置して連結できる。

上述のように本第二実施形態による杭頭接合構造組立用治具５５及びこの治具５５を用いた組立方法によれば、埋設された杭２が傾斜したり垂直方向や水平方向に位置ズレを生じたりしても、円筒状の杭２内に固定される連結部材５６によって傾斜ズレや垂直方向及び水平方向の位置ズレを正確に調整することができ、これら杭２に接合する太陽電池モジュール設備等の構造物７を精度良く設置できる。
また、連結部材５６の杭２内への取付精度を調整する杭頭接合構造組立用治具５５の部材数を削減して単純な構造としたため、連結部材５６の位置決め作業を迅速かつ簡単に行える。
即ち、調整機構３６は、水平方向や傾きを調整する調整ボルト５０を３点支持で構成したため、少ない部品点数で水平面の調整や傾きの調整を容易に行える。しかも、連結部材５６を支持プレート５８に直接溶接で連結するため、第一実施形態における支持機構４０が不要になり、杭頭接合構造組立用治具５５の構成が一層簡単になる。

また、調整機構３６によって調整板６５を水平状態に設定し且つその傾きと高さを調整できるから、連結部材５６の傾きや高さのズレを簡単かつ正確に調整できる。しかも、杭頭２ａに支持する調整板６５と連結部材５６を固定する支持プレート５８とを分離して個々に設置できるようにしたため、調整機構３６と調整板６５によって連結部材５６の傾きや高さ調整を容易に行えると共に、支持プレート５８によって水平方向の位置調整を容易に行える。

なお、上述の第一実施形態では杭頭２ａに巻回した円筒状の係止板３３の内面にシート３５を設けたモルタル２３の上面である水平面２３ａが筒状のシート３５内に位置するように構成したが、
係止板３３とモルタル２３が直接接触しないようにシート３５を係止板３３の内面に配設することが好ましい。
この場合でも、モルタル２３の硬化後にシート３５を取り外すとモルタル２３の上面である水平面２３ａは杭頭２ａより上方に位置するから、ベースレール５の下部フランジ５ａを水平面状に載置して連結できる。

また、上述の実施形態では、杭頭接合構造５７として、連結部材５６を支持プレート５８に連結して、支持プレート５８を構造物７に支持部材として用いることとしたが、杭２内に連結部材５６の固定した後に支持プレート５８を分離してもよい。そのために連結部材５６を支持プレート５８に溶接に代えてねじ止め等の分離容易な手段で連結してもよい。

なお、上述の各実施形態では、アイボルト１６や連結部材５６を連結して摺動をガイドする通しボルト１２は直線状としたが、これに代えてアイボルト１６のリング部１７や連結部材５６の開口部５６ａに挿通される領域が例えば略Ｕ字状や略円弧状に湾曲して形成されていてもよい。このような通しボルト１２によってガイドされるアイボルト１６や連結部材５６は、通しボルト１２の湾曲部によって杭２の円筒状内面に対して偏心した位置に保持されて高さ調整を行うこともでき、モルタル２３で固定保持されるようにしてもよい。その際、モルタル注入前に通しボルト１２を回転させることで、アイボルト１６や連結部材５６の高さや偏心位置を調整することができる。
また、ベースレール５や支持プレート５８は必ずしも水平状態でアイボルト１６や連結部材５６に接合する必要はなく、傾斜していてもよい。同様にアイボルト１６や連結部材５６も鉛直に固定される構成に限定されることなく、構造物７の取付姿勢に応じて特定の傾斜角度に設定されてもよい。

１ 構造物の接合構造
２ 杭
２ａ 杭頭
３、５７ 接頭接合構造
５ ベースレール
８ 太陽電池モジュール
１２ 通しボルト
１６ アイボルト
１７ リング部
２３ モルタル
３０、５５ 接頭接合構造用取付治具
３３ 係止板
３５ シート
３６ 調整機構
３７、６５ 調整板
３８ 支持部材
３９ 支持プレート
４０ 支持機構
４７ 凹部
４９ 羽根部
５０ 調整ボルト
５６ 連結部材
５６ａ 開口
５８ 支持プレート
５８ａ、６５ａ 中央開口
５９ 溶接部
６６ スリット

Claims (12)

1. 構造物を支持するための筒状の杭と、該杭内に杭の長手方向に交差する方向に固定された軸部材と、前記杭内に挿入された部分が前記軸部材に移動可能に支持され且つ上端部が前記杭の頭部から上方に突出して前記構造物に連結可能な固定部材と、前記筒状の杭の内部に充填されて前記固定部材を固定する硬化剤と、を備えた杭頭接合構造を組み立てるための杭頭接合構造組立用治具であって、
   前記杭内に挿入された前記固定部材を垂直に支持するための支持部材と、前記支持部材を摺動可能に載置する調整板と、前記杭の頭部に係止された係止部材と、該係止部材に支持されていて調整板の高さ位置及び傾きを調整する調整機構と、を備えたことを特徴とする杭頭接合構造組立用治具。
2. 前記支持部材は、調整板上に水平移動可能に支持される支持プレートと、該支持プレートに取り付けられていて前記固定部材を垂直に支持する支持機構とを備えた請求項１に記載された杭頭接合構造組立用治具。
3. 前記支持部材は、調整板上に水平移動可能に支持される支持プレートを備え、該支持プレートの杭側に前記固定部材が連結されている請求項１に記載された杭頭接合構造組立用治具。
4. 前記調整機構は、前記調整板の裏面に設けられた受け部に挿入されていて前記調整板を昇降可能な３点の調整軸を備えた請求項１乃至３のいずれか１項に記載された杭頭接合構造組立用治具。
5. 前記係止部材は、前記杭の頭部に対して着脱可能に装着され、前記係止部材の筒状をなす内面に該係止部材よりも上方に突出する筒状のシート材が形成されていて、前記硬化剤の表面がシート材内に形成されている請求項１乃至４のいずれか１項に記載された杭頭接合構造組立用治具。
6. 前記支持部材と調整板とを接合状態で固定可能なクランプ部材が設けられている請求項１乃至５のいずれか１項に記載された杭頭接合構造組立用治具。
7. 前記固定部材は、下端部に前記軸部材を挿通させる開口部を有するアイボルトである請求項１または２に記載された杭頭接合構造組立用治具。
8. 前記固定部材は、下端部に前記軸部材を挿通させる開口部を有する鋼管状の連結部材である請求項１または３に記載された杭頭接合構造組立用治具。
9. 構造物を支持するための筒状の杭と、該杭内に杭の延在方向に交差する方向に固定された軸部材と、前記杭内に挿入されていて下端側が前記軸部材に沿って移動可能に支持され且つ上端部が前記杭の頭部から上方に突出して前記構造物に連結可能な固定部材と、前記筒状の杭の内部に充填されて前記固定部材を固定する硬化剤と、を備えた杭頭接合構造を組み立てるための杭頭接合構造組立方法であって、
   地中に埋設された前記杭の頭部に筒状の係止部材を係止させる工程と、
   前記杭及び係止部材の上方に調整板を設置して前記係止部材に設けた調整機構によって前記調整板の傾きと高さに調整する工程と、
   前記杭内に挿入された前記固定部材を垂直に支持するための支持部材に対して直交する方向に装着した固定部材の一部を前記杭内に挿入させた状態で、前記杭の内部に硬化剤を充填させて前記固定部材を固定する工程と、
   を備えたことを特徴とする杭頭接合構造の組立方法。
10. 前記調整板の上に支持部材を載置させて該支持部材で支持する固定部材を前記杭内に挿入して水平方向に調整する工程を更に備えた請求項９に記載された杭頭接合構造の組立方法。
11. 前記固定部材は、下端部に前記軸部材を挿通させるリング部を有するアイボルトである請求項９または１０に記載された杭頭接合構造の組立方法。
12. 前記固定部材は、下端部に前記軸部材を挿通させる開口部を有する鋼管状の連結部材である請求項９または１０に記載された杭頭接合構造の組立方法。

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