JP7468763B2 - 管材降下装置及び管材の連結方法 - Google Patents

Description

本発明は、両端部にネジ機構が設けられている管材に適用する管材降下装置、及び管材降下装置を用いた管材の連結方法に関する。

従来より、両端部にネジ機構が設けられた管材を、起立姿勢で継ぎ足しながら連結し長尺部材とするべく、様々な方法が検討されている。

例えば、特許文献１では、地中孔に先行の鋼管を起立姿勢で挿入し、当該鋼管の胴部を地上に設けた保持具で保持する。次に、ワイヤーを介してクレーンで後行の鋼管を吊り下げ、後行の鋼管の下端に設けられた筒状雄ねじ部を、先行の鋼管の上端に設けられた筒状雌ねじ部に嵌め入れて軸芯合わせを行う。こののち、後行の鋼管を吊り下げた状態で回転させ、後行の鋼管の筒状雄ねじ部を先行の鋼管の筒状雌ねじ部に螺合し、両者を連結する。

特許文献１のような方法で、後行の鋼管を先行の鋼管に連結する場合、回転作業が進むにつれて後行の鋼管は徐々に下降しながら、筒状雄ねじ部を先行の鋼管の筒状雌ねじ部に挿入させていく。

すると、後行の鋼管の下降に伴いワイヤーに引張力が作用するため、クレーンの吊荷重を増大させることとなり、クレーンの転倒やブームの破損を招きかねない。また、後行の鋼管の筒状雄ねじ部と先行の鋼管の筒状雌ねじ部との間の摩擦抵抗も増大することとなり、連結作業も多大な手間を要することとなる。

特開２０１７－４４０１２号公報

上記の現象は、空頭制限のない施工環境であれば、クレーンのブームを伸長させておく、もしくはワイヤーの垂下長さを長大に設定しておくなど、様々な対策を講じることにより回避することが可能である。

しかし、低空頭な施工環境では、このような対策を講じることが困難である。このため、後行の鋼管を回転する作業と、鋼管の降下量に応じてワイヤを段階的に繰り出して垂下げ長さを調整し、クレーンの吊荷重を所定範囲に保持する作業とを並行して行うなど、作業が煩雑となりやすく施工性に課題が生じる。

また、空頭制限の有無にかかわらず、先行の鋼管に対する後行の鋼管の連結作業が終了のち、ワイヤーを取り外す玉外し作業は高所作業となるため、作業の安全性や作業足場を設置するための追加作業が生じる等、課題を生じていた。

本発明は、かかる課題に鑑みなされたものであって、その主な目的は、ネジ機構を備えた管材を起立姿勢で効率よく連結することの可能な、管材降下装置及び管材の連結方法を提供することである。

かかる目的を達成するため、本発明の管材降下装置は、起立姿勢の管材の上端部に接続される接続筒体と、該接続筒体に設置される吊り材設置部と、を備える管材降下装置であって、前記接続筒体は、前記管材の上端部に設けられたネジ機構に螺合する、ネジ部を備え、前記吊り材設置部は、吊り材が取り付けられる複数の吊ピース、及び該吊りピースが上面に設けられるとともに下面に前記接続筒体が設けられる吊りビーム、を含み、前記吊りビームが、円形鋼板よりなることを特徴とする。

本発明の管材降下装置によれば、管材の上端部に接続筒体を接続し、吊り材設置部に吊りワイヤー等の吊り材を設けることで、吊り材を介して管材を容易に吊り下げることができる。

また、管材降下装置が装着された管材は、吊り下げ状態で軸心周りに回転させることにより、管材降下装置に対して徐々に降下し、所定の回数を回転したのちには接続筒体と管材の接続を解除することもできる。したがって、起立姿勢にある管材の上端部から吊り材を撤去する際、足場を組んで高所作業により実施する手間を省力でき、作業の簡略化と安全性の向上を図ることが可能となる。

また、本発明の管材の連結方法は、本発明の管材降下装置を用いて、複数の管材を該管材の両端部に備えられたネジ機構を介して、起立姿勢で連結する管材の連結方法であって、起立姿勢で所定位置に配置された先行の前記管材の上方に、後行する前記管材降下装置を装着した前記管材を吊り下げて軸芯合わせを行ったのち、後行する前記管材を吊り下げ状態で軸心周りに回転させ、前記管材降下装置に対して降下させつつ、先行の前記管材に連結することを特徴とする。

本発明の管材の連結方法によれば、先行の管材に後行する管材を連結するべく、先行の管材及び管材降下装置が回転しない状態で、後行の管材を軸心周りに回転させると、後行の管材は先行の管材にネジ接続されるため徐々に下降するものの、管材降下装置は連動し下降することなくその高さ位置を保持することができる。これにより、管材降下装置に取り付けられた吊り材や、クレーン等の揚重装置に対して、吊荷重を増大させるような引張力を作用させることがない。

したがって、吊り材や揚重装置に対して、管材の自重を超える過大な吊荷重を想定した装備を施す必要はない。また、低空頭な施工環境にあっても、後行の管材を回転する作業と、管材の降下量に応じて揚重装置の吊荷重を所定範囲に保持する作業とを並行して行うといった煩雑な作業を省略できる。これにより、いずれの施工環境にあっても、起立姿勢で複数の管体を連結する際の作業性を、大幅に向上することが可能となる。

本発明によれば、管材降下装置が装着された管材を吊り下げ状態で軸心周りに回転すると、管材降下装置に対して管材のみを降下させ、管材降下装置に取り付けた吊り材や揚重装置に吊荷重を増大させるような引張力を作用させることがないため、ネジ機構を備えた管材を起立姿勢で連結する際、吊り下げ状態で軸心周りに回転させる管材に管材降下装置を装着することにより、連結作業の効率を大幅に向上させることが可能となる。

本発明の実施の形態における管材降下装置の概略を示す図である。 本発明の実施の形態における管材降下装置の吊りビームを示す図である。 本発明の実施の形態における管材降下装置の接続筒体を示す図である。 本発明の実施の形態における鋼管部材の連結方法を示す図である（その１）。 本発明の実施の形態における鋼管部材の連結方法を示す図である（その２）。 本発明の実施の形態における鋼管部材の連結方法の他の事例を示す図である。 本発明の実施の形態における管材降下装置の吊り材設置部の他の事例を示す図である。 本発明の実施の形態における管材降下装置を鋼管部材に装着する際の他の事例を示す図である。

本発明は、両端部にネジ機構を備えた複数の管材を、起立姿勢で連結する際に好適な装置および方法である。採用する管材はいずれでもよいが、本実施の形態では、鋼管部材を事例に挙げ、図１～図６を参照しつつ、以下にその詳細を説明する。なお、管材は鋼管部材に限定されるものではなく、また、その用途も柱、杭、構真柱等、いずれに用いられるものであってもよい。

図１（ａ）で示すように、鋼管部材１０は、ネジ機構１３を構成する雄ネジ管１５が下端部に設けられるとともに、雌ネジ管１４が上端部に設けられている。そして、この雌ネジ管１４に管材降下装置１が装着されるとともに、管材降下装置１に吊りワイヤー１６が装着されることで、鋼管部材１０は、吊りワイヤー１６を介してクレーン等の揚重装置により吊り下げられている。

そして、吊り下げられることにより起立姿勢となっている鋼管部材１０は、回転力を付与されることにより軸心周りに回転して管材降下装置１に対して徐々に降下し、所定の回数を回転したのち、図１（ｂ）で示すように、管材降下装置１から取り外される。以下に、管材降下装置１の詳細を、図１～図３を参照しつつ説明する。

≪≪管材降下装置≫≫
管材降下装置１は、図１（ｂ）で示すように、吊りワイヤー１６が取り付けられた吊りビーム２と、鋼管部材１０に接続される接続筒体３と、により構成されている。

吊りビーム２は、図２（ａ）で示すように、平面視で中心軸Ｃから放射方向に延在するように設けられた複数の梁部材２１と、図２（ｂ）で示すように、梁部材２１の上面に設けられた複数の吊受け具２２と、同じく梁部材２１の上面に設けられた中央部吊ピース２３と、を備えている。

梁部材２１は、鋼管部材１０を吊り下げた際に曲げを生じることのない材料であればいずれを採用してもよく、本実施の形態ではＨ型鋼等の鋼材を用いている。また、放射方向の先端部近傍にはリブプレート２１１を設けて補剛し、その上方に吊受け具２２を設けている。

吊受け具２２は、梁部材２１の放射方向先端部各々に固定された鋼材片であり、その上面に吊りワイヤー１６が係止される吊ピース２２１が設けられ、その側面にも梁部材２１から突出するように、同様の吊ピース２２１が設けられている。なお、本実施の形態では、側面に設けた吊ピース２２１をすべての吊受け具２２に設けている。

一方、上面に設ける吊ピース２２１は、中心軸Ｃを挟んで等間隔で平行に配置された２か所の吊受け具２２にのみ設けられている。しかし、その設置位置は、鋼管部材１０を鉛直状に吊り下げることが可能な位置であれば、玉掛作業時に３点支持もしくは４点支持可能な位置に設けてもよいし、吊受け具２２のすべてに設けてもよい。

また、吊受け具２２の下面には、図２（ｂ）で示すように、梁部材２１の先端から張出すようにして、鋼板等よりなる連結板２２２が設けられている。連結板２２２には、後述する接続筒体３を接合する際に用いる、ボルト等の締結具４を貫通させるための締結具貫通孔が設けられている。

中央部吊ピース２３は、吊り環、シャックル、もしくはフック等の吊り金具１７３を取り付け可能な金具であり、梁部材２１の上面であって吊りビーム２の中心軸Ｃ上に設けられている。なお、中央部吊ピース２３の設置位置はこれに限定されるものではなく、例えば、吊りビーム２の中心軸Ｃを挟んで梁部材２１の上面の２か所に配置するなどしてもよい。さらに、中央部吊ピース２３は必ずしも設けなくてもよい。

このような構成の吊りビーム２には、図３（ａ）で示すように、筒状体よりなる接続筒体３が外装され、両者は締結具４を介して接続されている。

接続筒体３は、図３（ｂ）で示すように、吊りビーム２との取り合いとなるビーム取付リング３１と、ビーム取付リング３１に設けられたネジ筒体３２と、ネジ筒体３２に設けられた雄ネジ部３３と、により構成されている。

ビーム取付リング３１は、所定の部材厚を有するリング部材よりなり、上面が吊りビーム２に備えた連結板２２２の下面に当接する程度の大きさに形成されている。また、ビーム取付リング３１の上面には、締結具４が嵌合するボルト嵌合孔が、周方向に間隔を有して複数設けられている。

ネジ筒体３２は、図３（ｂ）（ｃ）で示すように、ビーム取付リング３１と略同径の筒体よりなり、その上面がビーム取付リング３１の下面に接合されているとともに、外周面には、雄ネジ部３３が設けられている。

雄ネジ部３３は、鋼管部材１０の上端に設けられた雌ネジ管１４に螺合する形状、つまり雄ネジ管１５に形成された雄ネジ部と同一形状（谷径、山径、ピッチおよび条数が同一）に形成されている。なお、雄ネジ部３３のねじ山数は、管材降下装置１と鋼管部材１０との接続を解除するために、鋼管部材１０を回転させる際の回転数と、ねじ乗数に応じて設定すればよい。

例えば、鋼管部材１０に設けた雌ネジ管１４および雄ネジ管１５よりなるネジ機構１３に４条ネジが採用されている状態において、鋼管部材１０を２回転半させることにより、鋼管部材１０から管材降下装置１を取り外したい場合には、ねじ山の数量を１０（ねじ条数×回転数）とすればよい。

これにより、管材降下装置１は、接続筒体３に形成された雄ネジ部３３と鋼管部材１０の上端部に設けた雌ネジ管１４の雌ネジ部を螺合させることにより、接続筒体３が鋼管部材１０の雌ネジ管１４にネジ接続され、鋼管部材１０に装着された状態となる。そして、図１（ａ）で示すように、吊りビーム２に吊りワイヤー１６を取り付けることで、吊りワイヤー１６を介して鋼管部材１０を容易に吊り下げることができる。

一方で、鋼管部材１０は、吊り下げ状態で軸心周りに回転させることにより、管材降下装置１に対して徐々に降下し、所定の回数（本実施の形態では２回転半）を回転したのちには、図１（ｂ）で示すように、接続筒体３と鋼管部材１０の雌ネジ管１４とのネジ接続が解除され、管材降下装置１を鋼管部材１０から取り外すことができる。したがって、起立姿勢にある鋼管部材１０の上端部から吊り材を撤去する際、足場を組んで高所作業により実施する手間を省力でき、作業の簡略化と安全性の向上を図ることが可能となる。

≪≪管材の連結方法≫≫
このような構成の管材降下装置１を用いて、図５（ｃ）で示すように、先行して地中孔Ｈに配置された下側鋼管部材１１に、後行して上側鋼管部材１２を起立姿勢で継ぎ足すための管材の連結方法を、図４および図５を参照しつつ、以下に説明する。

なお、下側鋼管部材１１は、図５（ｃ）で示すように、地中孔Ｈに挿入されるとともに上端部に設けられた雌ネジ管１４を地表面より上方に突出させた状態で、例えば地中孔Ｈを囲うように配置された保持具１８を介して、起立姿勢に保持されている。

まず、図４（ａ）で示すように、地上で上側鋼管部材１２を架台１９上に倒伏姿勢で配置したのち、上側鋼管部材１２と管材降下装置１の軸芯合わせを行う。なお、管材降下装置１は、例えば吊りビーム２に取り付けた吊りワイヤー１６を介して吊持しておく。

軸芯合わせが終了したところで、図４（ｂ）で示すように、上側鋼管部材１２の雌ネジ管１４に、管材降下装置１の接続筒体３を挿入して螺合することにより両者をネジ接続して、上側鋼管部材１２に管材降下装置１を装着する。

次に、図４（ｃ）で示すように、吊りワイヤー１６を介してクレーン（図示せず）により管材降下装置１を装着した上側鋼管部材１２を起立させ、起立姿勢の上側鋼管部材１２を下側鋼管部材１１の上方へ移動させる。

図５（ａ）で示すように、起立姿勢の上側鋼管部材１２を下側鋼管部材１１の上方で移動させたのち、上側鋼管部材１２の雄ネジ管１５を下側鋼管部材１１の雌ネジ管１４に挿入し当接させるとともに、上側鋼管部材１２と下側鋼管部材１１の軸芯合わせを行う。

こののち、図５（ｂ）で示すように、管材降下装置１を利用して吊り下げ状態の上側鋼管部材１２に回転力を付与して軸心周りに回転させ、上側鋼管部材１２の雄ネジ管１５を下側鋼管部材１１の雌ネジ管１４に螺合させる。上側鋼管部材１２の、下端に設けた雄ネジ管１５は下側鋼管部材１１の雌ネジ管１４に徐々に貫入するが、上端に設けた雌ネジ管１４は、接続筒体３とのネジ接続が徐々に解除される。

したがって、管材降下装置１に対して上側鋼管部材１２が徐々に下降し、管材降下装置１はその高さ位置が保持されるから、管材降下装置１に取り付けられた吊りワイヤー１６や、クレーンに対して、吊荷重を増大させるような引張力を作用させることがない。

したがって、従来技術のように、吊りワイヤー１６やクレーンに対して、上側鋼管部材１２の自重を超える過大な吊荷重を想定した装備を施す必要はない。また、低空頭な施工環境にあっても、上側鋼管部材１２を回転する作業と、上側鋼管部材１２の降下量に応じてクレーンの吊荷重を所定範囲に保持する作業とを並行して行うといった煩雑な作業を省略できる。これにより、いずれの施工環境にあっても、起立姿勢で複数の鋼管部材１０を連結する際の作業性を、大幅に向上することが可能となる。

特に、低空頭であったり狭隘な施工現場では、採用する鋼管部材１０も短小なものを用いることに伴い連結作業の回数も増大するが、その回数が増大しても効率よく連結作業を行うことが可能となる。

そして、上側鋼管部材１２を所定回数だけ回転させると、図５（ｃ）で示すように、下側鋼管部材１１に対して上側鋼管部材１２が自立可能な程度に、上側鋼管部材１２の雄ネジ管１５と下側鋼管部材１１の雌ネジ管１４が螺合される一方で、管材降下装置１は、上側鋼管部材１２から取り外される。

したがって、上側鋼管部材１２から吊りワイヤー１６を撤去するための高所作業を省略でき、作業効率をさらに向上させることが可能となる。こののち、必要に応じて、上側鋼管部材１２をさらに回転させて十分なねじ締めを行うことにより、上側鋼管部材１２と下側鋼管部材１１はネジ接続により連結されることとなる。

本発明の管材降下装置１及び管材の連結方法は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。

例えば、本実施の形態では、起立姿勢の鋼管部材１０の上端部に雌ネジ管１４が設けられているため、管材降下装置１を構成する接続筒体３に雄ネジ部３３を設けたが、必ずしもこれに限定されえるものではない。鋼管部材１０の上端部に雄ネジ管１５が設けられている場合には、接続筒体３に雄ネジ部３３に替えて、雄ネジ管１５に螺合可能な雌ネジ部を設けるとよい。

また、本実施の形態では、管材降下装置１を1本の吊りワイヤー１６で吊持して鋼管部材１０を吊り下げ連結作業を行ったが、これに限定されるものではない。

例えば、図６で示すように、門型クレーン１７の横行レール１７１を走行するトロリー１７２から平行に２本の吊りワイヤー１６を垂下し、これを管材降下装置１の吊りビーム２に取り付けて鋼管部材１０を吊り下げてもよい。なお、吊りワイヤー１６に代えて図２（ｂ）で示すような吊り金具１７３を採用してもよい。

こうすると、鋼管部材１０に回転力を付与し軸心周りに回転させた際に、管材降下装置１が供回りする現象を抑制できるため、効率よく鋼管部材１０を回転させることができるとともに、管材降下装置１の接続筒体３と鋼管部材１０の雌ネジ管１４とのネジ接続をスムーズに解除することが可能となる。

さらに、本実施の形態では、管材降下装置１の接続筒体３に設ける吊り材設置部として、図２で示す複数の梁部材２１を備える吊りビーム２を採用したが、必ずしもこれに限定されるものではない。例えば、図７（ａ）で示すように、吊りビーム２に梁部材２１を１本のみ備えた構成としてもよいし、図７（ｂ）で示すように、接続筒体３の上面を覆う円形鋼板よりなる蓋材２４に吊ピース２２１や中央部吊りピース２３等を設け、これを吊り材設置部とするなどしてもよい。もしくは、接続筒体３を加工し、吊り材設置部を形成してもよい。

また、本実施の形態では、管材降下装置１を上側鋼管部材１２に装着する際、図４（ｂ）で示すように、上側鋼管部材１２を倒伏姿勢としたが、図８で示すように、上側鋼管部材１２を起立姿勢にしてその上端に管材降下装置１を装着してもよい。こうすると、吊りワイヤー１６を介してクレーン（図示せず）により管材降下装置１を吊持した状態で、クレーンのフック等の吊り金具１７３をスイベル機構１７４により回転させることで、上側鋼管部材１２に対して管材降下装置１を容易に装着することが可能となる。

１ 管材降下装置
２ 吊りビーム（吊り材設置部）
２１ 梁部材
２２ 吊受け具
２２１ 吊ピース
２２２ 連結板
２３ 中央部吊ピース
２４ 蓋材
３ 接続筒体
３１ ビーム取付リング
３２ ネジ筒体
３３ 雄ネジ部（ネジ部）
４ 締結具

１０ 鋼管部材（管材）
１１ 下側鋼管部材（先行の管材）
１２ 上側鋼管部材（後行の管材）
１３ ネジ機構
１４ 雌ネジ管
１５ 雄ネジ管
１６ 吊りワイヤー（吊り材）
１７ 門型クレーン（揚重装置）
１７１ 横行レール
１７２ トロリー
１７３ 吊り金具
１７４ スイベル機構
１８ 保持具
１９ 架台
Ｈ 地中孔

Claims (2)

1. 起立姿勢の管材の上端部に接続される接続筒体と、
   該接続筒体に設置される吊り材設置部と、
   を備える管材降下装置であって、
   前記接続筒体は、前記管材の上端部に設けられたネジ機構に螺合する、ネジ部を備え、
   前記吊り材設置部は、吊り材が取り付けられる複数の吊ピース、及び該吊りピースが上面に設けられるとともに下面に前記接続筒体が設けられる吊りビーム、を含み、
   前記吊りビームが、円形鋼板よりなることを特徴とする管材降下装置。
2. 請求項１に記載の管材降下装置を用いて、複数の管材を該管材の両端部に備えられたネジ機構を介して、起立姿勢で連結する管材の連結方法であって、
   起立姿勢で所定位置に配置された先行の前記管材の上方に、後行する前記管材降下装置を装着した前記管材を吊り下げて軸芯合わせを行ったのち、
   後行する前記管材を、吊り下げ状態で軸心周りに回転させ、前記管材降下装置に対して降下させつつ、先行の前記管材に連結することを特徴とする管材の連結方法。

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