JPH059571B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は土木、建築および海洋構造物等の分野
において採用される各種の鋼管杭継杭方法に関す
る。

（従来の技術） 近時、土木、建築および海洋構造物等の分野に
おける構築物が巨大化するにつれて、それらに採
用される鋼管杭も大型化し、加えて長尺化が要望
されるようになつた。鋼管杭は生産技術や運搬上
の制約条件から寸法に制限があるほか、施工上の
制約もあるので、長尺化が要望される場合は複数
本を継杭する方法が採用されてきた。

地滑り抑止杭を例にとると、第１３図に示すよ
うに急傾斜地１にボーリング用足場２を構築した
のち、ボーリングマシン（図示せず）を用いて立
穴３を穿孔し、ついでクレーン（図示せず）を用
いてボーリング用足場２を利用し鋼管杭４ａ，４
ｂ，４ｃを溶接機５によつて継杭しつつ立穴３に
建込み、さらにモルタルを充填して地滑り抑止杭
を完成する方法が採用されている。先行鋼管杭と
後行鋼管杭の接合は、第１４図に示すように、先
行鋼管杭４ｄの後端に溶接時のたれ止めリング６
を固着し、開先７を切削しに後行鋼管杭４ｅを当
接し、ついで電気溶接棒８を用いて電気溶接する
手段が多く採用されている。

この他に第１５図ａ〜ｃに示すような継杭手段
も知られている。第１５図ａは係合プレート９ａ
〜９ｆを有する先行鋼管杭４ｆと後行鋼管杭４ｇ
とを継目板１０ａ〜１０ｃで接合する方法で、第
１５図ｂは先行鋼管杭４ｈと後行鋼管杭４ｉとを
長尺曲面継目板１１ａ〜１１ｃを用いてボルト接
合する方法であり、さらに第１５図ｃはフランジ
１２ａ，１２ｂを有する先行鋼管杭４ｊと後行鋼
管杭４ｋとをボルト接合する方法である。

また、その他鋼管を接合する方法としては(株)彰
国社から昭和57年８月10日に出版された新訂わか
り易い建築講座「鉄骨造と鉄筋コンクリート造
の建築」P.79〜84に数多くの方法（以下先行技術
Ａと云う）が開示されている。

（発明が解決しようとする問題点） 本発明者等は長尺の鋼管杭を採用する土木工事
において複数の鋼管杭を継杭した結果、従来の技
術には種々改良すべき課題のあることを知つた。

たとえば、第１４図のような溶接手段は溶接が
手動であるかあるいは自動であるかを問わず熟練
した溶接技術者が必要であり、特に高張力鋼を用
いる場合、溶接後の熱処理問題があつてその実施
は極めて困難となる。加えて鋼管杭設置場所が山
間僻地や急傾斜地の場合、溶接設備を運搬し移動
するために必要とする経費は多大であつて、コス
ト高となることが避けられない。さらに、地滑り
抑止杭のように厚肉鋼管杭を用いる場合は溶接時
間が増大し、重機損料が膨大なものとなる。

また、第１５図ａ〜ｃに示す螺着手段は事前に
おける加工費が著しく嵩むことや、ボルト・ナツ
トやワツシヤなどの部品費も割高である上に、螺
着作業も季節や天候条件の悪い場合などに比較的
長時間が必要であるなど経済的に不利な面が多
く、また鋼管杭を建込み後コンクリートを充填す
る場合など継杭部分が充填を妨げることがあり、
改良すべき問題点が多い。

また先行技術Ａはいずれも事前加工が複雑でコ
スト高になるほか、鋼管杭として利用する場合力
学的にも不利であり、施工上にも問題があつて実
用に適したものがない。

本発明の目的は継杭部の機械的強度が高く、か
つ継杭作業が容易で、継杭用の部材費が安く、全
体として継杭コストが少なくてすむ鋼管杭継杭方
法を提供することにある。

（問題点を解決するための手段） 本発明は、先行鋼管杭と後行鋼管杭を突き合
せ、該先・後行鋼管杭外径より径大な内腔を有す
る円筒状スリーブ金具を前記先・後行鋼管杭継目
部に緩嵌し、該先・後行鋼管杭外面と前記円筒状
スリーブ金具の内面間に充填固化材を充填する鋼
管杭継杭方法において、前記円筒状スリーブ金具
の両端部に前記鋼管杭の局部応力緩和用テーパー
部を設けると共に、前記鋼管杭継目部両端に位置
する鋼管杭外面に、あらかじめ該鋼管杭外面と前
記円筒状スリーブ金具を保持し、該鋼管杭外面と
該円筒状スリーブ金具の内面との間に所定間〓を
形成するテーパーガイド面を有する間〓保持用帯
片を周設し、前記先行鋼管杭に前記円筒状スリー
ブ金具を緩嵌し後行鋼管杭を緩嵌して該鋼管杭外
面と該円筒状スリーブ金具内面間に所定間〓を形
成した後、該間〓に充填固化材を充填し固化する
ことを特徴とする鋼管杭継杭方法である。

（作用） 本発明は鋼管杭継目部に両端部にテーパー部を
有する円筒状スリーブ金具を緩嵌し、鋼管杭継目
部の両端部に位置する鋼管杭外面に、該円筒状ス
リーブ金具を保持し、該鋼管杭外面と円筒状スリ
ーブ金具内面間に所定（例えば均一）間〓を形成
する間〓保持用帯片を設けて形成された所定間〓
に、充填固化材を均一な厚みで充填することによ
り接合部を一体化することに特徴を有するもので
あり、後述の通り、鋼管杭に曲げ荷重が加わつた
場合、円筒状スリーブ両端部のテーパー部を弾性
変形させて、鋼管杭継目部両端において鋼管杭が
圧潰（折曲）するのを防止し、また、間〓保持用
帯片により鋼管杭継目部における充填固化層を所
定厚に安定形成して鋼管杭に加わる曲げおよび剪
断力を伝えるつもりであるため、力の伝達が円滑
かつ確実であり、鋼管杭の耐力の信頼性を高める
ことができる。このような継杭方法においては、
円筒状スリーブ金具を緩嵌し充填固化材を充填す
ると云う簡単な工程で鋼管杭の継杭が出来るた
め、作業が容易で、かつ工期も著しく短くてす
む。さらに作業に熟練が必要でなく、かつ作業に
用いる機器も簡易なため、作業環境の悪い場所で
も安全かつ経済的な継杭作業が出来る。そして、
継杭に必要な部材が少なく、かつ単価も安いので
継杭コストが著しく低い。

本発明に使用する充填固化材としては充填作業
が容易で固化後の硬度が高く、また収縮率が少な
く、かつ接着剪断強さ（Kg／mm²）の大きいものが
望ましい。と言うのは、本発明における接合は鋼
管杭と円筒状スリーブ金具とが充填固化材を介し
て一体化することにより行われるため、硬度が低
く、また収縮率が大きいと力の伝達が不充分にな
り、さらに接着剪断強さが弱いと鋼管杭と円筒状
スリーブ金具とが僅かな剪断力で離れる場合があ
り、目的が達成出来ないことが生ずるからであ
る。

鋼管杭の寸法や継杭仕様によつて適宜な充填固
化材を選定するが、本発明者等の研究ではエポキ
シ樹脂系接着剤に適宜の充填剤を混合したものが
作業性が良く、固化後の硬度も大きくかつ接着剪
断強さも優れている。本発明の方法が適用される
作業環境から、常温硬化可能な硬化剤を用いる二
液混合型のもので、適宜な可使時間を有するもの
を選定して使用することが望ましい。

また、触媒の種別により充填固化層の物理的特
性が異なるので、充填剤や可塑剤、安定剤など適
宜に添加することにより作業性や品質信頼性を最
も目的に適したものとすることなどは、周知技術
の中において自由に採択して差し支えなく、また
接着性のあるセメントモルタルなど無機系充填固
化材を採用しても良い。

次に、継杭作業における充填は先・後行鋼管杭
の充填すべき管端部分即ち継目部や円筒状スリー
ブ金具の表面が充填固化材の固化や接着の点から
充分に清浄であることが望ましい。従つて継目部
は事前にサンドブラストや清浄剤を用いて清浄化
し、必要に応じて保護シート等を用いて充分防護
して汚染の無いように留意すべきである。

本発明の方法は接着継杭なので、溶接および後
処理の困難な高張力鋼管に適用すると、その高度
な物理的特性を充分に発揮することが出来る。つ
まり溶接のような熱による品質に及ぼす影響など
の心配が全く無いので、高張力シームレス鋼管の
ような高級鋼管の使用が可能になる。つまりそれ
らは強度が高いので要求される耐力に比しより寸
法の小さい鋼管ですむため経済的要望を満足させ
ることが出来る。この場合、円筒状スリーブ金具
も鋼管杭に対応出来る品質のものを選定すること
は云うまでもない。

本発明者等の研究では円筒状スリーブ金具は鋼
管杭よりも強度が高く、強靭性に富むものが望ま
しい。

さらに、前述の地滑り抑止杭の例では鋼管杭の
建込みが終わつたのちコンクリートやセメントモ
ルタルなどの注入充填を行うが、本発明の方法は
セメントモルタル等の注入に支障を与える要因は
全く無いので、欠陥の無い地滑り抑止杭を完成さ
せることが出来る。

次に本発明により円筒状スリーブ金具を用いた
際、鋼管杭に生ずる応力分布について第１１図、
第１２図の概略断面図に従つて説明する。

第１１図、第１２図に示すように、軸長方向で
すべての肉厚が等しい円筒体である円筒状スリー
ブ金具３５を用いた場合と上下管端に適度なテー
パー部３６を設けた円筒状スリーブ金具３７を用
いた場合、曲げによつて生ずる鋼管杭の応力分布
３８，３９は等しいが、鋼管杭の管壁に生ずる応
力分布はそれぞれ４０，４１に示すように著しい
差異があり、従つてX₁−X₁、X₂−X₂で示す応力
の作用線における総合応力分布は４２，４３のよ
うになり、円筒状スリーブ金具３５の場合には曲
げ力が大きいと鋼管杭が作用線X₁−X₁の部分で
局部応力のため鋼管杭４４が折曲し易い場合があ
る。それに対し、テーパー部を有する円筒状スリ
ーブ金具３７では円筒状スリーブ金具３５の場合
に比し130〜140％耐力が大きく、折曲し難い効果
がある。

そこで本発明では前記テーパー部を局部応力緩
和用テーパー部と云う。実施例では５〜30°の範
囲でテーパー部を設定したが、円筒状スリーブ金
具の口径や肉厚、予想される曲げ力に応じて適宜
に設計することが望ましい。また実施例では、テ
ーパー部は外側から内側に向けてテーパーを付し
ているが、逆に内側から外側に向けてテーパーを
付しても差し支えない。

（実施例） 第１図は本発明法による継杭作業部分を説明す
るための部分切欠概略断面図で、先行鋼管杭１
３、後行鋼管杭１４は管端が互いに嵌め合せ可能
に加工されている。１５は先行鋼管杭１３の管端
に周設された円筒状スリーブ金具１６とのテーパ
ーガイド面を有する間隙保持用帯片で、円筒状ス
リーブ金具１６の内腔は先、後行鋼管杭より径大
であり、間隙保持用帯片（以下帯片と云う）１５
に嵌着された状態で、その内面１６ａと先・後行
鋼管杭１３，１４の外面と所定の間隙を保持す
る。

１８は円筒状スリーブ金具１６の上部に穿設さ
れた充填固化材注入孔で、充填固化材注入具１９
のノズル２０を充填固化材注入孔１８に差し込ん
で充填固化材を間隙１７に充填する。

２２は円筒状スリーブ金具１６の上方に設けら
れた空気抜孔兼充填状況検査孔（以下検査孔と云
う）で、間隙１７が充填固化材で充填され検査孔
２２から充填固化材２１が溢出することにより充
填状況を検査し、充填の良否を判定する。

２３は円筒状スリーブ金具１６を帯片１５に嵌
着したのち後行管鋼杭１４に沿わせて間隙１７の
上方から下方に向けて挿入固定する間隙保持用楔
片（以下楔片と云う）であり、帯片１５と間隙１
７をたとえば１〜３mmと云つた充填固化が円滑に
行われる所定（例えば均一）間隙に保持すること
を可能にする。

第２図〜第５図は継杭手順の詳細を示す概略斜
視図で、第２図に示す通り先行鋼管杭１３の管端
１３ａから下方で円筒状スリーブ金具１６のほぼ
半分の長さの位置に帯片１５の支承面１５ａが位
置するように帯片１５を先行鋼管杭１３の外周面
に固着する。帯片１５は鋼やアルミ等の金属材の
ほかプラスチツクスなどの材質で製作し、また材
質に応じて適宜な固定手段たとえば溶接、螺着、
接着などの固着手段で取り付ける。

第３図は第２図の帯片１５に円筒状スリーブ金
具１６を先行鋼管杭１３の上方から緩嵌し、その
下端を帯片１５に当接した状況を示す斜視図で、
この状態で円筒状スリーブ金具１６の軸心と先行
鋼管杭１３の軸心を一致させることが出来る。

次に、第４図に示すように後行鋼管杭１４を円
筒状スリーブ金具１６の中央に吊り下しつつ先行
鋼管杭１３に嵌着する。この際第６図に示す通
り、先・後行鋼管杭１３，１４の管端を互いに嵌
め合せ可能な雌・雄継手２４，２５に形成してお
くと、先・後行鋼管杭１３，１４の軸心を一致さ
せるのみならず、後述する充填固化材の充填時に
液漏れを防止することが可能になる。

次に第５図に示すように楔片２３（この例では
二分割合せ型に形成してある）を後行鋼管杭１４
に沿わせつつ円筒状スリーブ金具１６と後行鋼管
杭１４との間隙１７に（第１図参照）押し込むこ
とにより、前述の通り間隙１７の寸法精度を保持
することが出来る。楔片２３は帯片１５と同様に
鉄・アルミの他のプラスチツクスなど適宜の材料
を選んで、たとえば等厚の割り合せボビン状の有
鍔形にしておくと作業性が良くて効果的である。

このようにして先・後行鋼管杭１３，１４と円
筒状スリーブ金具１６の相互位置を固定したあ
と、充填固化材注入孔１８から充填固化材を注入
充填して継杭を完了する。

楔片２３に充填固化材注入孔や空気抜孔などを
設けても良く、さらに帯片１５にあらかじめパテ
や粘度の高い接着剤を塗布しておき、円筒状スリ
ーブ金具１６との気密な接合を行つておくと充填
固化材の無駄な漏出を防止することが可能にな
る。

継杭手段としては、この他に第７図〜第１０図
に示す方法がある。

第７図は継杭部分の概略断面図であつて、その
継杭手順は次の通りである。

先行鋼管杭２６と後行鋼管杭２７を円筒状スリ
ーブ金具２８を用いて継杭するにあたり、あらか
じめ先行鋼管杭２６の管端内側に印篭金具２９を
第８図に示すように固着させ、ついで後行鋼管杭
２７を吊り下して印篭金具２９をガイドとして
先、後行鋼管杭２６，２７を瞬間接着剤を介して
当接接着すると共に、あらかじめ先行鋼管杭２６
に遊嵌し仮止めしておいた円筒状スリーブ金具２
８を第９図のように上方に引上げて先・後行鋼管
杭２６，２７の当接継目部Ｅに円筒状スリーブ金
具２８の長さ方向の中心が一致するように位置決
めする。ついで適宜な楔片３０や前述の帯片（図
示せず）を介して、先・後行鋼管杭２６，２７と
円筒状スリーブ金具２８との間に所定の間隙を保
持させ、次に第１０図に示すように、円筒状スリ
ーブ金具２８の下方の管端と先行鋼管杭２６の間
隙をパテ等の閉塞材３１で密に塞ぎ、ついで円筒
状スリーブ金具２８に設けられた充填固化材注入
孔３２から充填固化材注入具１９を用いて充填固
化材充填を行う。３３は空気抜孔兼充填固化材注
入孔で、必要に応じて複数個穿設しておくと粘度
の高い充填固化材の場合でも注入を円滑に行うこ
とが出来る。３４ａ，３４ｂは充填固化材注入時
に空気抜孔兼充填固化材注入孔３３を閉塞してお
く着脱自在な栓である。

（発明の効果） 本発明の方法は、小数の部材を用いて主として
充填固化により継杭する方法なので作業に熟練が
必要でなく、作業環境の良否に無関係に経済的な
施工が可能で、また品質的な信頼性も高くその実
用効果は多大である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による継杭作業部分を示す部分
切欠概略断面図、第２図〜第５図は継杭手順を示
す概略斜視図、第６図は先・後行鋼管杭の嵌め合
せ部分を示す部分断面拡大図、第７図は継杭部分
の概略断面図、第８図は印篭金具を固着した先行
鋼管杭の部分側面図、第９図は円筒状スリーブを
当接継目に緩嵌した状態を示す部分側面図、第１
０図は接着材充填状況を示す説明図、第１１図、
第１２図は鋼管杭に生ずる応力分布説明図、第１
３図は地滑り抑止杭の施工要領概略図、第１４図
は当接継目部の部分拡大図、第１５図ａ〜ｃは周
知の継杭手段の概略側面図である。 １……急傾斜地、２……ボーリング用足場、３
……立穴、４ａ〜４ｋ……鋼管杭、５……溶接
機、６……垂れ止めリング、７……開先、８……
電気溶接棒、９ａ〜９ｆ……係合プレート、１０
ａ〜１０ｃ……継目板、１１ａ〜１１ｃ……長尺
曲面継目板、１２ａ，１２ｂ……フランジ、１３
……先行鋼管杭、１３ａ……管端、１４……後行
鋼管杭、１５……間隙保持用帯片、１５ａ……支
承面、１６……円筒状スリーブ金具、１６ａ……
内面、１７……間隙、１８……充填固化材注入
孔、１９……充填固化材注入具、２０……ノズ
ル、２１……充填固化材、２２……空気抜孔兼充
填状況検査孔、２３……間隙保持用楔片、２４…
…雌継手、２５……雄継手、２６……先行鋼管
杭、２７……後行鋼管杭、２８……円筒状スリー
ブ金具、２９……印篭金具、３０……楔片、３１
……閉塞材、３２……充填固化材注入孔、３３…
…空気抜孔兼充填固化材注入孔、３４ａ，３４ｂ
……栓、３５……円筒状スリーブ金具、３６……
テーパー部、３７……円筒状スリーブ金具、３８
〜４１……応力分布、４２，４３……総合応力分
布。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 先行鋼管杭と後行鋼管杭を突き合せ、該先・
   後行鋼管杭外径より径大な内腔を有する円筒状ス
   リーブ金具を前記先・後行鋼管杭継目部に緩嵌
   し、該先・後行鋼管杭外面と前記円筒状スリーブ
   金具の内面間に充填固化材を充填する鋼管杭継杭
   方法において、前記円筒状スリーブ金具の両端部
   に前記鋼管杭の局部応力緩和用テーパー部を設け
   ると共に、前記鋼管杭継目部両端に位置する鋼管
   杭外面に、あらかじめ該鋼管杭外面と前記円筒状
   スリーブ金具を保持し、該鋼管杭外面と該円筒状
   スリーブ金具の内面との間に所定間〓を形成する
   テーパーガイド面を有する間〓保持用帯片を周設
   し、前記先行鋼管杭に前記円筒状スリーブ金具を
   緩嵌し後行鋼管杭を緩嵌して該鋼管杭外面と該円
   筒状スリーブ金具内面間に所定間〓を形成した
   後、該間〓に充填固化材を充填し固化することを
   特徴とする鋼管杭継杭方法。