JP6095189B1

JP6095189B1 - アンダーピニング工法用継手および該継手を用いるアンダーピニング工法

Info

Publication number: JP6095189B1
Application number: JP2016191077A
Authority: JP
Inventors: 宮崎　弘志; 弘志宮崎
Original assignee: 株式会社みらい技術研究所
Priority date: 2016-09-29
Filing date: 2016-09-29
Publication date: 2017-03-15
Anticipated expiration: 2036-09-29
Also published as: JP2018053572A

Abstract

【課題】鋼管杭の接続を強固、かつ容易に行えるアンダーピニング工法用継手を提供する。【解決手段】本発明に係るアンダーピニング工法用継手２０は、中央部に位置して外方に突出する鍔部２２と、該鍔部２２の両側に円筒状に突出し、接続すべき鋼管杭１４内に圧入可能な嵌合筒部２４を有し、該両嵌合筒部２４は、先端側が小径にすぼまる小径部２４ａに形成され、基部側が、接続すべき鋼管杭１４の内径よりも若干大径の大径部２４ｂに形成されると共に、該大径部２４ｂに、透孔２６もしくは凹部が形成されていることを特徴とする。【選択図】図５

Description

本発明は鋼管杭の接続作業が容易なアンダーピニング工法用継手および該継手を用いるアンダーピニング工法に関する。

地震などで傾いた建造物の下方に穴を掘り、該穴の底面に、鋼管杭を、継手を介して複数本順次つなぎ合せて下方の支持層に到達するまで圧入し、次いで前記鋼管杭の上端に固定ベースを取り付けて、前記鋼管杭と前記固定ベースにより建造物を水平に支持し、次いで前記穴に土を埋め戻すと共に、前記鋼管杭の上部と前記固定ベースとをモルタルで固定するアンダーピニング工法が知られている（例えば特許文献１）。

特開２００８−３０８８５６号公報

特許文献１に示される、アンダーピニング工法に用いる鋼管杭の継手は、接続すべき両鋼管杭の端部に橋渡し状に嵌入される筒状の継手であって、該継手の両端部側に複数個の雌ネジ孔を備え、一方、鋼管杭の端部の前記雌ネジ孔に対応する位置に貫通孔を設け、該貫通孔に固定用ボルトを挿通し、該固定ボルトを継手の雌ネジ孔に螺着することで、両鋼管杭を接続するようにしている。
上記鋼管杭の継手によれば、鋼管杭を強固に接続することができるが、建造物の下方に設けた狭い穴内での、上記多数の固定ボルトを用いる鋼管杭の接続作業（貫通孔と雌ネジ孔の位置合わせ作業、固定ボルトの螺着作業）は容易ではない。
また、鋼管杭の接続には、継手を用いるのではなく、両鋼管杭を溶接によって固定することも行われているが、やはり狭い穴内での溶接作業は容易でなく、また狭い穴内での溶接は酸欠を招くおそれもあり、危険な作業を強いられるという課題もある。

本発明は上記課題を解決すべくなされたものであり、その目的とするところは、鋼管杭の接続を強固、かつ容易に行えるアンダーピニング工法用継手および該継手を用いるアンダーピニング工法を提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明は次の構成を備える。
すなわち、本発明に係るアンダーピニング工法用継手は、アンダーピニング工法における鋼管杭を接続する継手であって、中央部に位置して外方に突出する鍔部と、該鍔部の両側に円筒状に突出し、接続すべき鋼管杭内に圧入可能な嵌合筒部を有し、該両嵌合筒部は、先端側が小径にすぼまる小径部に形成され、基部側が、接続すべき鋼管杭の内径よりも若干大径の大径部に形成されると共に、該大径部に、透孔もしくは凹部が形成され、前記鍔部のところで径方向に半割りにされた反割形状にプレス成型された半割品が、前記鍔部を突き合わせた状態で溶接されて一体化されていることを特徴とする。

前記嵌合筒部の肉厚を、接続すべき鋼管杭の肉厚よりも小さく設定すると好適である。
前記大径部の長さを、前記嵌合筒部の肉厚寸法の３倍以上となる長さに設定すると好適である。
前記透孔もしくは凹部を、前記大径部の長さ方向に長い形状、あるいは、前記大径部の周方向に長い形状に形成することができる。

また本発明に係るアンダーピニング工法は、傾いた建造物の下方に穴を掘り、該穴の底部に、鋼管杭を、継手を介して複数本順次つなぎ合せつつ下方の支持層に到達するまで圧入し、次いで前記鋼管杭の上端に固定ベースを取り付けて、前記鋼管杭と前記固定ベースにより建造物を支持し、次いで前記穴に土を埋め戻すと共に、前記鋼管杭の上部と前記固定ベースとをモルタルで固定するアンダーピニング工法において、上記いずれかのアンダーピニング工法用の継手を用い、該継手の片側の前記嵌合筒部を前記穴の底部に打ち込んだ前記鋼管杭の端部に圧入させると共に、前記継手の他側の嵌合筒部を接続すべき鋼管杭の端部に圧入させるようにして前記鋼管杭をつなぎ合せることを特徴とする。

前記継手の前記嵌合筒部を前記鋼管杭の端部に圧入する際、前記透孔もしくは凹部が存在することによって、前記嵌合筒部が弾性的に縮径して、その反力によって前記鋼管杭に強固に嵌合するようにする。

本発明によれば、上下の鋼管杭内に嵌合筒部を弾性的に縮径させるようにして圧入するので、鋼管杭の接続が強固に行え、狭い穴の中であっても、鋼管杭の接続が容易に行える。しかも、嵌合筒部における小径部が周方向全周に亘り繋がっていることから、大きな縦荷重に耐えられることはもちろんのこと、要求される１ｔ程度の横荷重にも十分耐えられる性能を有する継手を提供できる。
また、反割品をプレス加工によって形成することによって、継手内にはプレス加工の際の内部応力が残留し、継手を鋼管杭内に圧入した際、継手の弾性的な縮径がより顕著になり、継手と鋼管杭との接続が強固となるという効果を奏する。

建造物の下方に穴を掘った状態を示す説明図である。鋼管杭を接続しつつ圧入して支持層にまで到達させた状態を示す説明図である。継手の断面である。継手の斜視図である。継手により鋼管杭を接続する状態の説明図である。鋼管杭を接続した状態の正面図である。

以下本発明の実施の形態を添付図面に基づき詳細に説明する。
図１、図２はアンダーピニング工法の概略を示す説明図である。
アンダーピニング工法そのものは公知の工法でよいが、以下簡単に説明する。
まず、図１に示すように、傾いた建造物１０の下方に所要深さおよび広さの穴１２を掘り、該穴１２の底部に、鋼管杭１４を、継手２０を用いて複数本順次つなぎ合せつつ、ジャッキ装置１６により下方の支持層１８に到達するまで圧入し（図２）、次いで鋼管杭１４の上端に固定ベース（図示せず）を取り付け、ジャッキ装置１６を取り外し、鋼管杭１４と固定ベースにより建造物１０を水平に支持し、次いで適宜型枠（図示せず）を用いて穴１２に土を埋め戻すと共に、鋼管杭１４の上部と固定ベースとをモルタルで固定するものである。

図３は本実施の形態におけるアンダーピニング工法用継手（以下単に継手という）２０の断面図、図４はその斜視図、図５は継手２０により鋼管杭１４を接続する状態の説明図である。
継手２０は、中央部に位置して外方に突出する鍔部２２と、該鍔部２２の両側に円筒状に突出し、接続すべき鋼管杭１４内に圧入可能な嵌合筒部２４、２４を有し、該両嵌合筒部２４、２４は、先端側が小径にすぼまる小径部２４ａに形成され、基部側が、接続すべき鋼管杭１４の内径よりも若干大径の大径部２４ｂに形成されている。

そして本実施の形態において特徴的なのは、大径部２４ｂに、透孔２６もしくは凹部（図示せず）を形成している点にある。
鋼管杭１４は、一般的にその外径が、１１４．３ｍｍ、１３９．８ｍｍ、１６５．２ｍｍの３種類のものが規格品として用意されている。
嵌合筒部２４の肉厚は、接続すべき鋼管杭１４の肉厚よりも小さく設定するのが好ましい。例えば、鋼管杭１４の肉厚は、ばらつきをみて、通常４．２〜４．５ｍｍの規格とされているが、嵌合筒部２４の肉厚をこの鋼管杭１４の肉厚よりも小さな３．２ｍｍ程度とするのがよい。

外径１１４．３ｍｍの鋼管杭１４に用いる継手２０として、嵌合筒部２４の外径を、例えば１０６．０〜１０５．９ｍｍのものとするのがよい。
外径１１４．３ｍｍの鋼管杭１４の肉厚が、前記のように、４．２〜４．５ｍｍの場合、その内径は、１０５．３ｍｍ〜１０５．９ｍｍとなる。鋼管杭１４の厚みの規格は、上記のように４．２〜４．５ｍｍであるが、通常、コストの関係で、４．５ｍｍよりは小径のものが製造される。したがって、鋼管杭１４の内径は、１０５．９ｍｍよりも有為に小さなものとなる。

したがって、上記のように、継手２０の嵌合筒部２４の外径は、鋼管杭１４の内径よりも若干大きいものとなるから、継手２０の嵌合筒部２４を鋼管杭１４内に圧入可能となり、継手２０の両側に強固に鋼管杭１４を接続可能となる。
なお、鋼管杭１４の肉厚が最大４．５ｍｍの場合には、外径１１４．３ｍｍの鋼管杭１４にあっては、その内径が１０５．３ｍｍと小さくなり、継手２０の外径１０６．０ｍｍよりも０．７ｍｍも小さくなる。このように、鋼管杭１４の内径が継手２０の外径に比して小さくなると、通常、継手２０が鋼管杭１４の内端縁をかじってしまい、継手２０の鋼管杭１４への圧入が困難となる。

しかしながら、本実施の形態の場合、上記のように、嵌合筒部２４の大径部２４ｂに、透孔２６を設けている。これにより、嵌合筒部２４を鋼管杭１４内に圧入しようとする際、嵌合筒部２４が、透孔２６を潰すように変形して、縮径し、これにより継手２０が鋼管杭１４内に圧入可能となった。しかも嵌合筒部２４が弾性的に縮径することから、その反力によって、継手２０と嵌合筒部２４とが強固に密着し、その接続は強固なものとなる。嵌合筒部２４が弾性的に縮径することは、継手２０を鋼管杭１４から抜き取った場合に、透孔２６が原形に復帰することからもわかる。
上記のように、嵌合筒部２４の肉厚を鋼管杭１４の肉厚よりも小さくすることにより、鋼管杭１４の強度の方が大きくなることから、嵌合筒部２４の弾性的な縮径がより可能となる。
また、嵌合筒部２４の先端側に先端に向けて徐々にすぼまる小径部２４ａを設けたことから、嵌合筒部２４の鋼管杭１４への導入が容易になるとともに、弾性的な縮径を促すものともなる。

本実施の形態では、継手２０に、ＳＰＨＣ材を用いた。継手２０に焼き入れをすることによって、一層弾性力を高めることができ、継手２０と鋼管杭１４との接続を強固にできる。
嵌合筒部２４の大径部２４ｂに設ける透孔２６の大きさ、形状、個数は特に限定されないが、継手２０の材質、形状等によって、適宜選定するとよい。例えば、透孔２６は、円形に限らず、大径部２４ｂの長手方向に長い長孔状とすることや、大径部２４ｂの周方向に長い長孔状とすることもできる。

また、透孔２６でなく、大径部２４ｂに凹部（溝を含む）を設けるのであってもよい（図示せず）。このような凹部を設けた場合にあっても、継手２０を鋼管杭１４内に圧入する際、嵌合筒部２４が凹部を周方向に潰すように縮径し、これにより継手２０の圧入が可能となる。
また、嵌合筒部２４は、小径部２４ａにおいて、周方向に繋がっていることが重要である。嵌合筒部２４に透孔２６や凹部でなく、小径部２４ａに開口するスリットを設けた場合、この場合にあっても、継手２０を鋼管杭１４内に圧入することは可能である。

しかしながら、この場合、スリットを設けることから、嵌合筒部２４は、小径部側に開口する片状となり、継手２０を圧入した際、片状部が鋼管杭１４の内方に倒れ込む（その結果縮径する）状態となりがちであり、その反力は小さなものとなり、それだけ、継手２０と鋼管杭１４の接続の強度は弱まる。さらに、鋼管杭１４に地震などにより横方向の力が加わった際、片状部がさらに倒れようとするから、耐横荷重性が低いものとなってしまう。
この点、本実施の形態では、嵌合筒部２４は、小径部２４ａにより、全周に亘って繋がっていることから、横方向荷重に対して十分なツッパリ力が生じ、規定とされる１ｔ以上の横荷重に十分耐えられるものとなる。

なお、継手２０と鋼管杭１４との接続力が十分得られるように、嵌合筒部２４の大径部２４ｂの長さを設定するとよい。本実施の形態の場合、大径部２４ｂの長さを１５ｍｍとした。嵌合筒部２４の肉厚が大きい場合、それだけ、鋼管杭１４との接続力が大きくなるといえるが、大径部２４ｂの長さを、嵌合筒部２４の肉厚寸法の３倍以上となる長さに設定すると好適である。

継手２０の製造は、図３に示すように、鍔部２２のところで径方向に半割りにされた反割形状にプレス成型された半割品を、鍔部２２を突き合わせた状態で溶接して一体化するようにして製造することができる。
このように、反割品をプレス加工によって形成することによって、継手２０内にはプレス加工の際の内部応力が残留し、継手２０を鋼管杭１４内に圧入した際、継手２０の弾性的な縮径がより顕著になり、継手２０と鋼管杭１４との接続が強固となる。
なお、成形金型の構造は複雑となるが、継手２０全体をプレス加工によって一体成型することも可能である。

本実施の形態に係る継手２０は上記のように構成される。
継手２０を用いて鋼管杭１４を接続するのは次のようにして行える。
まず、ジャッキ装置１６によって、最初の鋼管杭１４を穴１２の底面に所要深さ圧入する。鋼管杭１４は、建造物１０との間の反力によってジャッキ装置１６により地中に圧入される。
次いで、図５の下半部に示すように、継手２０の下側の小径部２４ａが鋼管杭１４の上端開口部に進入するように当てがう。

次いで、ハンマー等によって継手２０を鋼管杭１４に打ち込むようにする（ジャッキ装置１６によって押し込むようにしてもよい）。
これにより、鍔部２２が鋼管杭１４の上縁に当接するまで、継手２０が鋼管杭１４内に圧入されることになる。その際、上記のように、嵌合筒部２４が透孔２６を周方向に潰すようにして弾性的に縮径されることから、その反力によって、継手２０と鋼管杭１４とは強固に接続されることになる。

次に、図５の上半部に示すように、接続すべき鋼管杭１４を、その下端開口部に継手２０の上側の小径部２４ａが進入するように、継手２０上に当てがう。
次いで、接続すべき鋼管杭１４をハンマーでたたくか、ジャッキ装置１６により押圧する。すると、上記と同様にして、継手２０の上側の嵌合筒部２４が鋼管杭１４内に圧入し、鋼管杭１４が継手に強固に接続されることになる（図６）。
次いで、ジャッキ装置１６によって上側の鋼管杭１４をさらに所要深さとなるまで地中に圧入する。
なお、鍔部２２の外径は、鋼管杭１４の外径と同一か若干小径になるようにして、鋼管杭１４を接続した際、鋼管杭１４の外方に突出しないようにするとよい。

このようにして、鋼管杭１４を、継手２０を用いて複数本順次つなぎ合せつつ、ジャッキ装置１６により下方の支持層１８に到達するまで圧入し、前記のように、鋼管杭１４の上端に固定ベース（図示せず）を取り付け、ジャッキ装置１６を取り外し、鋼管杭１４と固定ベースにより建造物１０を水平に支持し、次いで適宜型枠（図示せず）を用いて穴１２に土を埋め戻すと共に、鋼管杭１４の上部と固定ベースとをモルタルで固定するアンダーピニング工法によって、建造物の修復工事等を行うことができる。図１では、接続した１本の鋼管杭１４を示したが、適宜多数本の鋼管杭１４を地中に打ち込むようにすることはもちろんである。

なお、地中に打ち込んだ鋼管杭１４は、通常、引き上げることを想定していないが、引き上げようとする場合には、鋼管杭１４に透孔あるいはネジ孔を設け（図示せず）、鋼管杭１４の透孔あるいはネジ孔と継手２０の透孔２６とにピンを打ちんだり、あるいはネジピンを螺入することによって、鋼管杭１４を引き上げ可能とすることもできる。

上記のように、本実施の形態に係る継手２０は、上下の鋼管杭１４内に嵌合筒部２４を弾性的に縮径させるようにして圧入するだけで、鋼管杭１４の接続が行えるので、狭い穴１２の中であっても、鋼管杭１４の接続が容易に行える。
しかも、嵌合筒部２４における小径部２４ａが周方向全周に亘り繋がっていることから、５ｔ程度の縦荷重に耐えられることはもちろんのこと、要求される１ｔ程度の横荷重にも十分耐えられる性能を有している。

１０建造物、１２穴、１４鋼管杭、１６ジャッキ装置、１８支持層、２０継手、２２鍔部、２４嵌合筒部、２４ａ小径部、２４ｂ大径部、２６透孔

Claims

アンダーピニング工法における鋼管杭を接続する継手であって、
中央部に位置して外方に突出する鍔部と、
該鍔部の両側に円筒状に突出し、接続すべき鋼管杭内に圧入可能な嵌合筒部を有し、
該両嵌合筒部は、先端側が小径にすぼまる小径部に形成され、基部側が、接続すべき鋼管杭の内径よりも若干大径の大径部に形成されると共に、該大径部に、透孔もしくは凹部が形成され、
前記鍔部のところで径方向に半割りにされた反割形状にプレス成型された半割品が、前記鍔部を突き合わせた状態で溶接されて一体化されていることを特徴とするアンダーピニング工法用継手。
前記嵌合筒部の肉厚が、接続すべき鋼管杭の肉厚よりも小さく設定されていることを特徴とする請求項１記載のアンダーピニング工法用継手。
前記大径部の長さが、前記嵌合筒部の肉厚寸法の３倍以上となる長さに設定されていることを特徴とする請求項１または２記載のアンダーピニング工法用継手。
前記透孔もしくは凹部が、前記大径部の長さ方向に長い形状に形成されていることを特徴とする請求項１〜３いずれか１項記載のアンダーピニング工法用継手。
前記透孔もしくは凹部が、前記大径部の周方向に長い形状に形成されていることを特徴とする請求項１〜３いずれか１項記載のアンダーピニング工法用継手。
焼き入れ処理がなされていることを特徴とする請求項１〜５いずれか１項記載のアンダーピニング工法用継手。
傾いた建造物の下方に穴を掘り、該穴の底部に、鋼管杭を、継手を介して複数本順次つなぎ合せつつ下方の支持層に到達するまで圧入し、次いで前記鋼管杭の上端に固定ベースを取り付けて、前記鋼管杭と前記固定ベースにより建造物を支持し、次いで前記穴に土を埋め戻すと共に、前記鋼管杭の上部と前記固定ベースとをモルタルで固定するアンダーピニング工法において、
前記継手に請求項１〜６いずれか１項記載のアンダーピニング工法用の継手を用い、該継手の片側の前記嵌合筒部を前記穴の底部に打ち込んだ前記鋼管杭の端部に圧入させると共に、前記継手の他側の嵌合筒部を接続すべき鋼管杭の端部に圧入させるようにして前記鋼管杭をつなぎ合せることを特徴とするアンダーピニング工法。
前記継手の前記嵌合筒部を前記鋼管杭の端部に圧入する際、前記透孔もしくは凹部が存在することによって、前記嵌合筒部が弾性的に縮径して、その反力によって前記鋼管杭に嵌合することを特徴とする請求項７記載のアンダーピニング工法。