JP7461286B2 - 鋼管杭・鋼管矢板に着脱可能な保護キャップ - Google Patents

Description

本発明は、鋼管の端部に振り分けて備えられたピン継手及びボックス継手によって、長手方向に連結可能に構成された鋼管杭・鋼管矢板の打ち込み施工時に、打ち込まれる鋼管杭・鋼管矢板に備えられた前記ピン継手に着脱可能な保護キャップに関する。

従来、鋼管杭・鋼管矢板は施工現場に搬入された各単管を現地で溶接接合することによって連結されていた。近年、鋼管杭・鋼管矢板の連結には、溶接接合に替えて急速施工が可能な機械式継手が採用されている。

この機械式継手は、特許文献１に開示されるように、鋼管の端部に振り分けて備えられたピン継手、ボックス継手、荷重伝達キー及び回転抑止キー等から構成されている。

上側に設けられた鋼管のボックス継手と、下側の鋼管に設けられたピン継手とが、荷重伝達キー及び回転抑止キーによって抜け止め状態、かつ、回り止め状態で連結される。

鋼管杭・鋼管矢板は振動工法、回転工法、中掘り工法及びプレボーリング工法等によって打ち込み施工される。

例えば振動工法においては、バイブロハンマーによって振動を付与しつつ地盤に圧入することから、クレーンに吊設されたバイブロチャックで鋼管杭・鋼管矢板に設けられている機械式継手を直接把持すると、機械式継手が変形し、正常な連結に支障をきたすおそれがある。

そこでこれを避けるために保護キャップが用いられる。保護キャップは、ボックス継手と同様に荷重伝達キー及び回転抑止キーによってピン継手に対して抜け止め状態、かつ、回り止め状態で連結される。なお、保護キャップは、打設の完了後に取り外される。

特開２０００－３１９８７４号公報

ところで、上述のような打ち込み施工時において、回転抑止キーを当該ピン継手に固定するボルトには大きな負荷がかかり、ボルトが破損した場合には、回転抑止キーが脱落してしまい、保護キャップとピン継手に回り止めができなくなる虞があった。

本発明は上記実情に鑑みてなされたものであって、回転抑止キーの脱落の虞がない保護キャップを提供することを目的とする。

上述の目的を達成するための、本発明の保護キャップの特徴構成は、鋼管の端部に振り分けて備えられたボックス継手及びピン継手によって長手方向に連結可能に構成され、かつ前記ボックス継手に設けられたボックス側配設部と前記ピン継手に設けられたピン側配設部とから構成されるキー配設部に回転抑止キーを配設することによって前記ボックス継手及び前記ピン継手の回り止めが可能に構成された鋼管杭・鋼管矢板の打ち込み施工時に用いられ、当該打ち込まれる鋼管杭・鋼管矢板に備えられた前記ピン継手に着脱可能な保護キャップであって、前記ピン継手を連結し得るキャップ継手を備え、前記キャップ継手は、前記連結されるピン継手に設けられているピン側配設部に対応する位置に、前記回転抑止キーを収容可能な収容部が設けられ、前記キャップ継手には、当該キャップ継手の外周面から前記収容部に連通する開口部が設けられ、前記収容部に前記回転抑止キーを収容した状態であるときに、前記開口部から挿入可能な止めピンによって、前記回転抑止キーが前記収容部から脱落することが防止されるように構成されている点にある。

上述の構成によると、バイブロハンマーを使用して鋼管杭を打ち込み施工する際に、回転抑止キーを保護キャップに固定するための止めピンが、開口部から脱落したとしても、保護キャップからピン継手が抜けない限り、回転抑止キーが脱落することがない。

数の多いピン継手ではなく、使いまわして用いられる保護キャップに対する加工のみによって、保護キャップとピン継手との相対回転を防止することができる構成が実現されるため、加工の手間が少ない。

本発明においては、前記開口部には、前記止めピンを挿通した後に、当該止めピンが前記開口部から脱落することを防止するストップリングが設けられていると好適である。

上述の構成によると、開口部に設けられたストップリングにより、止めピンが当該開口部から脱落することが防止される。

本発明においては、前記止めピンがボルトから構成され、前記開口部には当該ボルトの雄ネジと螺合可能な雌ネジが形成されていると好適である。

上述の構成によると、止めピンを開口部に対して螺着することができるため、止めピンが当該開口部から脱落する虞が低減される。

鋼管杭の説明図である。 鋼管杭及び保護キャップの説明図である。 鋼管杭及び保護キャップの要部の説明図である。 鋼管杭及び保護キャップの説明図である。 鋼管杭及び保護キャップの要部の説明図である。 回転抑止キー及びボルトの要部の説明図である。 回転抑止キー及びボルトの要部の説明図である。 回転抑止キー及びキー配設部の説明図である。 回転抑止キー及びキー配設部の説明図である。 回転抑止キー及びキー配設部の説明図である。

以下に本発明に係る鋼管杭・鋼管矢板の保護キャップの実施形態を図面に基づいて説明する。図１には、本発明に係る保護キャップが着脱可能な鋼管杭・鋼管矢板の一例として鋼管杭１が示されている。

鋼管杭１は複数の鋼管２が機械式継手１０によって連結されて構成されている。機械式継手１０は、ボックス継手１１、ピン継手１２、荷重伝達キー１３及び回転抑止キー１４等を備えている。

各鋼管２は、下端部にボックス継手１１が溶接されるともに、上端部にピン継手１２が溶接されて構成されており、上側の鋼管２の下端部に溶接されているボックス継手１１と、下側の鋼管２の上端部に溶接されているピン継手１２とが、荷重伝達キー１３及び回転抑止キー１４によって抜け止め状態、かつ、回り止め状態で連結される。

ボックス継手１１やピン継手１２は、鋼製の筒状体を加工することによって作成される。ボックス継手１１には、当該ボックス継手１１の内周面１５に一条の内向き溝部１６が備えられ、当該ボックス継手１１の外周面から内向き溝部１６に連通する開口部１７が設けられている。ピン継手１２には、当該ピン継手１２の外周面１８に一条の外向き溝部１９が備えられている。内向き溝部１６や外向き溝部１９の数はこの限りではなく、それぞれ複数条であってもよい。

ボックス継手１１にピン継手１２を差し込んだ状態であるときに、開口部１７からねじ込んだ挿入固定ボルト２０によって、内向き溝部１６と外向き溝部１９とに跨るように荷重伝達キー１３を配置させることにより、ボックス継手１１とピン継手１２とが抜け止め状態に維持される。

さらにボックス継手１１とピン継手１２には、当該ボックス継手１１及びピン継手１２との外周面における継ぎ目において、それぞれボックス側配設部２１及びピン側配設部２２が形成されている。

ピン側配設部２２には、キー配設部２３に当該回転抑止キー１４を固定するためのボルト２４を挿通するために、鋼管杭の径方向に沿って配設部貫通孔２５が設けられている。なお、回転抑止キー１４にも、配設部貫通孔２５と対応するようにキー貫通孔２６が設けられている。

ボックス継手１１にピン継手１２を差し込んだ状態であるときに、ボックス側配設部２１及びピン側配設部２２から構成されるキー配設部２３に回転抑止キー１４を配設し、ボルト２４の雄ネジ２７と、配設部貫通孔２５に設けられている雌ネジ２８とを螺合させることによって、回転抑止キー１４がキー配設部２３から脱落することが防止される。

回転抑止キー１４に設けられているキー貫通孔２６は、ボルト２４の外径より大きなキリ穴２９と、ボルト２４の頭部を収容可能な座ぐり３０とから構成されている。

このような鋼管杭１を、バイブロハンマーによって振動を付与しつつ地盤に圧入する振動工法によって打ち込み施工するにあたり、クレーンに吊設されたバイブロチャックで鋼管杭１のボックス継手１１やピン継手１２を直接把持することを避けるために、本発明に係る保護キャップ３が用いられる（図２参照）。

鋼管杭１は打ち込み施工するにあたり、ボックス継手１１が進行方向の前方側になるように打ち込むこともできるし、ピン継手１２が進行方向の前方側になるように打ち込むこともできる。本実施形態においては、保護キャップ３は、ボックス継手１１が進行方向の前方側になるように打ち込む場合に、打ち込み方向の後方側となるピン継手１２に着脱可能に構成されている場合について説明する。

図２に示すように、保護キャップ３は、ボックス継手１１と同様の材質から構成された部材である。保護キャップ３は筒状のキャップ継手３１を有する。キャップ継手３１は、ピン継手１２の外向き溝部１９が設けられている部分を外囲し得る大きさに形成されている。

キャップ継手３１の内周面３２のうち、ピン継手１２の外向き溝部１９に相対する位置に、内向き溝部３３が設けられている。キャップ継手３１には内向き溝部３３に連通する開口部３４が設けられている。

キャップ継手３１に対してピン継手１２が挿入させられた状態で、開口部３４を介して抜止キー３５を、内向き溝部３３と外向き溝部１９とに跨るように配置させることによって、キャップ継手３１とピン継手１２とが抜け止め状態で連結される。なお、抜止キー３５は荷重伝達キー１３と同様の構成である。したがって荷重伝達キー１３を用いてもよい。

図３に示すように、キャップ継手３１は、キャップ継手３１における下向きの端面３６に、ピン継手１２に設けられているピン側配設部２２に対応する位置に、回転抑止キー１４の収容部３７が形成されている。なお、収容部３７の深さは、当該収容部３７に収容された回転抑止キー１４が、ピン継手１２のピン側配設部２２に係合可能な程度に出るような深さである。

当該キャップ継手３１には、キャップ継手３１の外周面から収容部３７に連通する開口部３８が形成されている。開口部３８は、キャップ継手３１の外周面から止めピン３９が挿入可能に構成されている。止めピン３９は中実の軸状部材から構成され、開口部３８に挿入したときに当該止めピン３９の先端が、収容部３７に収容された回転抑止キー１４のキー貫通孔２６に接触可能なように構成されている。

キャップ継手３１の収容部３７に回転抑止キー１４を、当該回転抑止キー１４に設けられているキー貫通孔２６が収容部３７に収容されるように収容して、キャップ継手３１の外周面から開口部３８を介して止めピン３９によって、当該回転抑止キー１４のキー貫通孔２６に接触させることによって、当該回転抑止キー１４が収容部３７から下方に脱落することが防止される。なお、開口部３８には、止めピン３９が当該開口部３８から脱落することを防止するためにストップリング４０が取り付けられている。

上述の構成により、バイブロハンマーを使用して鋼管杭１を打ち込み施工する際に、回転抑止キー１４をキャップ継手３１に固定するための止めピン３９が、開口部３８から脱落したとしても、キャップ継手３１からピン継手１２が抜けない限り、収容部３７とピン側配設部２２とから構成されるキー配設部２３から回転抑止キー１４が脱落することがない。

当該鋼管杭１が十分に打ち込まれると、抜止キー３５を取り外して、ピン継手１２とキャップ継手３１との抜け止めを解除し、キャップ継手３１からストップリング４０及び止めピン３９を外して回転抑止キー１４を回収し、当該回転抑止キー１４を当該キャップ継手３１が取り外された鋼管杭１のピン継手１２と、次に打ち込まれる鋼管杭１のボックス継手１１との回り止めのためにキー配設部２３にボルト２４を用いて取り付けることができる。

上述した実施形態においては、当該回転抑止キー１４がキャップ継手３１の収容部３７から下方に脱落することを防止するために、止めピン３９とストップリング４０とが用いられる構成について説明したが、この限りではない。

例えば、開口部３８に雌ネジを形成し、当該雌ネジに螺合するボルト２４の先端を回転抑止キーのキー貫通孔２６に係合させることによって当該回転抑止キー１４がキャップ継手３１の収容部３７から下方に脱落するように構成されていてもよい。

また、ボルト２４の先端を回転抑止キー１４の表面に単に押圧させることによって当該回転抑止キー１４がキャップ継手３１の収容部３７から下方に脱落するように構成されていてもよい。

上述した実施形態においては、キャップ継手３１とピン継手１２との回り止めのために回転抑止キー１４が用いられる構成について説明したが、この限りではない。例えば、回転抑止キー１４と同様に構成された部材を、キャップ継手３１に常時取り付けた構成であってもよい。また、このような部材は、キャップ継手３１と別部材である構成に限らず、一体的な構成であってもよい。いずれにせよ、数の多いピン継手１２ではなく、使いまわして用いられる保護キャップ３に対する加工のみによって、保護キャップ３とピン継手１２との相対回転を防止することができる構成が実現されるため、加工の手間が少ない。

上述した実施形態においては、各鋼管２は、下端部にボックス継手１１が溶接されるともに、上端部にピン継手１２が溶接されて構成されていたが、この限りではない。各鋼管２は、上端部にボックス継手１１が溶接されるともに、下端部にピン継手１２が溶接されて構成されていてもよい。したがってこの場合は、ボックス側配設部２１が下側配設部を構成し、ピン側配設部２２が上側配設部を構成する。したがって、この場合は、キャップ継手３１は、ボックス継手１１と抜け止め状態、かつ、回り止め状態で連結されるように構成されていればよく、その際、回り止めのために上述の実施形態と同様に回転抑止キー１４の収容部や、止めピンを挿通するための開口部が形成されていればよい。

図４及び図５に示すように、回転抑止キー１４は、キャップ継手３１に設けられたキャップ側配設部４１及びピン継手１２側に設けられたピン側配設部２２から構成されるキー配設部２３にボルト２４によって固定されるように構成することが考えられる。

この場合、キャップ側配設部４１において、回転抑止キー１４と対向する、当該キャップ継手３１の径方向の外方を向いた外向面４２が存在していると、上述のような打ち込み施工時においてはキャップ側配設部４１の当該外向面４２から回転抑止キー１４に対して当該キャップ継手３１の径方向の外向きの大きな負荷がかかり、これによってボルト２４が破損する虞がある。ボルト２４が破損した場合には、回転抑止キー１４が脱落してしまい、キャップ継手３１とピン継手１２に回り止めができなくなる虞がある。

当該虞を解決するためには、キャップ継手３１は、少なくともピン継手１２を連結し得るキャップ継手３１を備え、キャップ継手３１は、連結されるピン継手１２に設けられているピン側配設部２２に対応する位置に、当該ピン側配設部２２とから回転抑止キー１４が配設されるキー配設部２３を構成するキャップ側配設部４１が設けられ、キャップ側配設部４１は、当該キャップ継手３１を厚み方向に貫通するように形成されていればよい。

上述の構成によると、バイブロハンマーを使用して鋼管杭を打ち込み施工する際に、キャップ側配設部４１は、当該キャップ継手３１を厚み方向に貫通するように形成されていることから、したがって外向面４２が存在せず、キャップ継手３１のキャップ側配設部４１から回転抑止キー１４へは、径方向の外向きの負荷がかからないため、ボルト２４が破損する虞がない。

図１に示すように、ボックス継手１１にピン継手１２を差し込んだ状態であるときに、ボックス側配設部２１及びピン側配設部２２から構成されるキー配設部２３に回転抑止キー１４を配設し、ボルト２４の雄ネジ２７とキー配設部２３に設けられた雌ネジ２８とを螺合させることによって、回転抑止キー１４がキー配設部２３から脱落することが防止されるのである。

しかし、例えば、当該鋼管杭１の打ち込み施工時の振動などが回転抑止キー１４を介して、当該回転抑止キー１４をキー配設部２３に固定するボルト２４に伝達されて、当該ボルト２４が緩んで脱落した場合には、回転抑止キー１４がキー配設部２３から脱落する虞がある。そこで、回転抑止キー１４を固定するボルト２４の緩み止めが可能な構成が求められている。

例えば、図６及び図７に示すように、回転抑止キー１４に設けられているキー貫通孔２６の座ぐり３０と、ボルト２４の頭部５０との間に、当該座ぐり２４と当該頭部５０との隙間を埋めて一体化させる一体化部材６０が設けられている。

なお、一体化部材６０は、ゴム（生ゴム、硬質ゴム）、アクリル、ウレタン、鉛合金、銅合金等から構成され、座ぐり２４から頭部５０へ伝達される衝撃の緩和が可能となっている。

このような一体化部材６０によって、回転抑止キー１４の座ぐり３０に対してボルト２４が一体化させられるため、ボルト２４が緩む虞が回避される。

なお、一体化部材６０は、環状部材から構成され、当該環状部材の内周にボルト２４の頭部５０と係合可能な内周係合部６１が設けられ、当該環状部材の外周に複数の係合凸部６２が設けられている。

なお、座ぐり３０には、当該係合凸部６２が係合可能な係合凹部６３が設けられている。

本実施形態においては、ボルト２４は六角穴付きボルトから構成されている。一方、内周係合部６１は二複合六角形から構成されており、ボルト２４の頭部５０の周囲に係合可能となっている。ただし、内周係合部６１の形状はこの限りではない。当該ボルト２４の頭部５０の周囲に係合可能な六角形等の多角形であってもよい。また、内周係合部６１は円形であってもよい。

内周係合部６１が、ボルト２４の頭部５０の周囲の特に角部と係合することによって、ボルト２４の頭部５０が一体化部材６０の内周に対して滑る虞が回避される。

また、一体化部材６０の外周に係合凸部６２が設けられ、座ぐり３０に当該係合凸部６２が係合可能な係合凹部６３が設けられている。係合凸部６２及び係合凹部６３の形状は、図７の平面視において矩形であってもよいし、丸められた形状であってもよい。いずれにせよ、係合凸部６２と係合凹部６３とが係合することによって、一体化部材６０が座ぐり３０に対して滑る虞が回避される。

さらに、座ぐり３０には、少なくとも一体化部材６０が当該座ぐり３０から脱落することを防止するストップリング６４が設けられている。

上述した実施形態においては、一体化部材６０の外周に係合凸部６２が設けられ、座ぐり３０に当該係合凸部６２が係合可能な係合凹部６３が設けられている場合について説明したが、この限りではない。一体化部材６０の外周に係合凹部６３が設けられ、座ぐり３０に当該係合凹部６３に係合可能な係合凸部６２が設けられていてもよいし、それぞれに係合凸部６２及び係合凹部６３が設けられていてもよい。また、係合凸部６２や係合凹部６３が備えられていなくてもよい。

ところで、図１及び図８に示すように、ボックス継手１１の下端側に突条７０が備えられている。ボックス継手１１の内周面１５の上端側には、周溝７１が備えられている。ピン継手１２には、ボックス継手１１に備えられた突条７０が嵌合可能な周溝７２と、ボックス継手１１に備えられた周溝７１に嵌合可能な突条７３とが備えられている。

したがって、以下に説明するように、回転抑止キー１４をキー配設部２３に固定するボルト２４が設けられていない構成とすることができる。すなわち、図９に示すように、回転抑止キー１４に貫通孔７４が形成され、当該貫通孔７４に脱落防止キー７５が挿通可能に構成されている。

図１０に示すように、貫通孔７４に差し込まれた脱落防止キー７５が、ピン継手１２の周溝７２の縁に係合することによって、回転抑止キー１４がキー配設部２３から脱落することが防止される。

なお、脱落防止キー７５をピン継手１２の周溝７２の縁に係合させた状態で、ボックス継手１１とピン継手１２とを連結できるように、ボックス継手１１に備えられた突条７０は、当該脱落防止キー７５を収容可能なように切り欠かれている（図９参照）。

回転抑止キー１４に貫通孔７４を形成し、当該貫通孔７４に脱落防止キー７５を挿通させることによって、ピン継手１２の周溝７２の縁に係合させることができる構成であるため、加工が容易である。

脱落防止キー７５が破損しない限り、回転抑止キーがキー配設部２３から脱落することがない。

ピン継手１２の周溝７２の縁に係合させる構成であるため、ピン継手１２に脱落防止キー７５を係合させるための凹部を別途形成する必要がない。したがって、凹部を形成するための加工費が不要である。

脱落防止キー７５は、ピン継手１２の周溝７２の縁に係合可能であれば、断面形状が多角形、円形又は楕円形であってもよいし、外形が直線状又は円弧状であってもよい。回転抑止キー１４に形成される貫通孔７４は、脱落防止キー７５が挿通可能であればどのような形状であってもよい。

上述した実施形態においては、脱落防止キー７５は、回転抑止キー１４とは別体物を後から当該回転抑止キー１４に形成された貫通孔７４に挿入して取り付ける構成について説明した。当該脱落防止キー７５は、貫通孔７４に、取り外し可能に取り付けてもよいし、取り外し不可能に取り付けてもよい。また、脱落防止キー７５は回転抑止キー１４と一体物であってもよい

上述した実施形態は、いずれも本発明の一例であり、該記載により本発明が限定されるものではなく、各部の具体的構成は本発明の作用効果が奏される範囲で適宜変更設計可能である。

１ ：鋼管杭
２ ：鋼管
３ ：保護キャップ
１０ ：機械式継手
１１ ：ボックス継手
１２ ：ピン継手
１３ ：荷重伝達キー
１４ ：回転抑止キー
１５ ：内周面
１６ ：内向き溝部
１７ ：開口部
１８ ：外周面
１９ ：外向き溝部
２０ ：挿入固定ボルト
２１ ：ボックス側配設部
２２ ：ピン側配設部
２３ ：キー配設部
２４ ：ボルト
２５ ：配設部貫通孔
２６ ：キー貫通孔
２７ ：雄ネジ
２８ ：雌ネジ
２９ ：キリ穴
３０ ：座ぐり
３１ ：キャップ継手
３２ ：内周面
３３ ：内向き溝部
３４ ：開口部
３５ ：抜止キー
３６ ：端面
３７ ：収容部
３８ ：開口部
３９ ：止めピン
４０ ：ストップリング
４１ ：キャップ側配設部
４２ ：外向面
５０ ：頭部
６０ ：一体化部材
６１ ：内周係合部
６２ ：係合凸部
６３ ：係合凹部
６４ ：ストップリング
７０ ：突条
７１ ：周溝
７２ ：周溝
７３ ：突条
７４ ：貫通孔
７５ ：脱落防止キー

Claims (3)

1. 鋼管の端部に振り分けて備えられたボックス継手及びピン継手によって長手方向に連結可能に構成され、かつ前記ボックス継手に設けられたボックス側配設部と前記ピン継手に設けられたピン側配設部とから構成されるキー配設部に回転抑止キーを配設することによって前記ボックス継手及び前記ピン継手の回り止めが可能に構成された鋼管杭・鋼管矢板の打ち込み施工時に用いられ、当該打ち込まれる鋼管杭・鋼管矢板に備えられた前記ピン継手に着脱可能な保護キャップであって、
   前記ピン継手を連結し得るキャップ継手を備え、
   前記キャップ継手は、前記連結されるピン継手に設けられているピン側配設部に対応する位置に、前記回転抑止キーを収容可能な収容部が設けられ、
   前記キャップ継手には、当該キャップ継手の外周面から前記収容部に連通する開口部が設けられ、
   前記収容部に前記回転抑止キーを収容した状態であるときに、前記開口部から挿入可能な止めピンによって、前記回転抑止キーが前記収容部から脱落することが防止されるように構成されていることを特徴とする保護キャップ。
2. 前記開口部には、前記止めピンを挿通した後に、当該止めピンが前記開口部から脱落することを防止するストップリングが設けられていることを特徴とする請求項１に記載の保護キャップ。
3. 前記止めピンがボルトから構成され、
   前記開口部には当該ボルトの雄ネジと螺合可能な雌ネジが形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の保護キャップ。

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