WO2016132650A1 - 鋼管の継手機構及び連結方法 - Google Patents

Abstract

一対の鋼管を連結する構成の簡素化と、コストの低減を図る。一対の鋼管杭１Ａ，１Ｂの継手機構は、鋼管杭１Ａに設けられた内側継手１０Ａと、内側継手１０Ｂと、鋼管杭１Ａの内側継手１０Ａと鋼管杭１Ｂの内側継手１０Ｂとに跨って周設される外側継手２０と、一対の鋼管杭１Ａ，１Ｂどうしが鋼管杭１の長手方向に相対移動することを防止するためのキー部材３０とを備え、外側継手２０にはその外周面から内側継手１０Ａ及び内側継手１０Ｂのそれぞれの外周に備えられた外向き周溝１３（１３Ａ，１３Ｂ）と外側継手２０の内周に備えられた外向き周溝１３（１３Ａ，１３Ｂ）と対向する内向き周溝２３（２３Ａ，２３Ｂ）とから構成されるキー溝にキー部材３０を構成する分割キー部材３１を挿通するための開口部２２（２２Ａ，２２Ｂ）が備えられている。

Description

鋼管の継手機構及び連結方法

　本発明は、鋼管の継手機構及び連結方法に関する。

　構造物設置用の基礎杭や土留め用矢板、地滑り抑止杭、橋脚用柱などを構成するために鋼管の一例として鋼管杭が使用される。軟弱な地盤の下にある硬い地盤である支持層内に到達させるためには長い鋼管杭が必要となるが、製作や運搬等の都合から、工場製作された数メートルから数十メートル程度の鋼管杭を現場に搬入し、現場において複数の鋼管杭を上下に連結しながら所定の長さのものを形成することが行われている。

　上記のような、鋼管杭を連結するための機構として、特許文献１には、機械式の継手機構が提案されている。

　この継手機構は、外嵌部材の内向き周溝と内嵌部材の外向き周溝とが同じ溝幅となるように形成しておき、外嵌部材と内嵌部材とを互いに嵌合させた状態において内向き周溝と外向き周溝とを互いに対向させて、予め内向き周溝に内蔵したキー部材を外向き周溝側に押出して、内向き周溝と外向き周溝とに亘って嵌合することによって、一対の鋼管杭どうしを該鋼管杭の長手方向に相対移動することを不可能に連結する構成となっている。

特許第３１５８０８１号公報

　しかし、内向き周溝に予めキー部材を内蔵しておき、連結時に外向き周溝に向けて押出す構成は、構造が複雑になりがちであり、さらに内向き周溝にキー部材全体を内蔵可能な溝幅が必要なため前記外嵌部材の厚みがその分厚くなってしまうという問題があった。

　本発明は上記実情に鑑みてなされたものであって、一対の鋼管を連結する構成の簡素化と、コストの低減を図ることを目的とする。

　本発明に係る継手機構の第一特徴構成は、鋼管の継手機構であって、前記鋼管の一端に設けられた第一内側継手と、他端に設けられた第二内側継手と、一対の前記鋼管を連結するために、一方の前記鋼管の前記第一内側継手と他方の前記鋼管の前記第二内側継手とを隣接させた状態において、前記第一内側継手と前記第二内側継手とに跨って周設される外側継手と、前記第一内側継手と前記外側継手、及び、前記第二内側継手と前記外側継手と係合して前記一対の鋼管どうしが該鋼管の長手方向に相対移動することを防止するキー部材とを備え、前記第一内側継手及び前記第二内側継手のそれぞれの外周には外向き周溝が備えられ、前記外側継手の内周には、前記第一内側継手及び前記第二内側継手のそれぞれの外周に備えられた前記外向き周溝と対向する内向き周溝が備えられ、前記外側継手には、前記外側継手の外周面から、前記外向き周溝と前記内向き周溝とから構成されるキー溝に前記キー部材を挿通するための開口部が備えられている点にある。

　一方の鋼管の一端に設けられた第一内側継手と他方の鋼管の他端に設けられた第二内側継手とを隣接させるとともに、前記第一内側継手と前記第二内側継手とに跨って外側継手を周設したあとに、前記外側継手に形成された開口部を介して、キー部材を、前記外側継手の外周面から、外向き周溝と内向き周溝とから形成されるキー溝に配置することができる。したがって、従来の継手機構のように、予めキー部材を内向き周溝内に内蔵しておく必要がない分、外側継手の厚みを薄くすることができ、材料コストの低減を図ることができる。また、第一内側継手と第二内側継手とを同じ形状に構成することができるため、加工コストの低減も図ることができる。

　同第二特徴構成は、前記キー部材は、円環の一部を構成する複数の分割キー部材と、前記分割キー部材の機能を有するとともに前記開口部を閉鎖する機能を有する閉鎖部材とを備えている点にある。

　開口部には、分割キー部材と同様に前記一対の鋼管どうしが該鋼管の長手方向に相対移動することを防止する機能を有する閉鎖部材を配置することによって、キー溝に配置された前記分割キー部材が前記開口部から外に抜け落ちることを防ぐことができる。

　同第三特徴構成は、前記外側継手は、前記第一内側継手及び前記第二内側継手の周囲に並設される複数の単位部材から構成されている点にある。

　外側継手を、例えば作業員が手を用いて持ち上げることができる程度の大きさの複数の単位部材から構成することによって、クレーン等の機械による吊り上げ作業が不要となるため、鋼管の連結の作業性が向上する。

　同第四特徴構成は、前記複数の単位部材は、前記開口部が備えられている開口単位部材と、前記開口部が備えられていない標準単位部材とを含んでいる点にある。

　キー部材を挿通可能な開口部を備える開口単位部材を任意の箇所に配置することができる。すなわち現場の作業スペース等の事情にあわせてキー部材をキー溝に挿通する開口部を任意に設定することができる点で作業性がよい。

　同第五特徴構成は、前記複数の単位部材は、前記第一内側継手と前記第二内側継手とを当接させた状態において、前記第一内側継手と前記第二内側継手とに跨って周設される基準単位部材と、前記第一内側継手と前記第二内側継手とを離間させた状態において、前記第一内側継手と前記第二内側継手とに跨って周設される延長単位部材とを含んでいる点にある。

　前記第一内側継手と前記第二内側継手とに跨って周設される前記外側継手のうち一部を基準単位部材から構成し、他部を延長単位部材から構成することによって、前記一方の鋼管の軸心と、前記他方の鋼管の軸心とを傾けることができる。

　すなわち、鋼管を上下に連結しながら地中に打ち込むにあたり、先行して地中に打ち込んだ鋼管の姿勢が所定姿勢、例えば鉛直姿勢から外れているときは、軸芯どうしを相対的に傾けて、その鋼管に連結される後続の鋼管の姿勢が所定姿勢、例えば鉛直姿勢に近い姿勢になるように修正しながら、一対の鋼管を連結することができる。

　同第六特徴構成は、前記第一内側継手及び前記第二内側継手は、それぞれ、基部と前記基部に延設された内嵌部を備え、前記基部の前記内嵌部に臨む端面には係合凹部が円環状に備えられ、前記内嵌部の外周に前記外向き周溝が円環状に備えられ、前記基準単位部材及び前記延長単位部材の上下端部には、前記基準単位部材及び前記延長単位部材を前記第一内側継手及び前記第二内側継手とに跨って周設したときに前記係合凹部に係合可能な一対の係合凸部が備えられ、前記基準単位部材及び前記延長単位部材の内周に一対の前記外向き周溝に対向する一対の前記内向き周溝が備えられ、前記基準単位部材の一対の前記内向き周溝間の距離は、前記第一内側継手と前記第二内側継手とが当接したときの、前記一対の外向き周溝間の距離と同じ距離に設定され、前記延長単位部材の一対の前記内向き周溝間の距離は、前記第一内側継手と前記第二内側継手とが離間したときの、前記一対の外向き周溝間と同じ距離に設定されている点にある。

　前記基準単位部材や前記延長単位部材を前記第一内側継手及び前記第二内側継手とに跨って周設したときに、係合凸部と係合凹部とが係合することによって前記基準単位部材や前記延長単位部材が外方へ脱落することが防止される。前記一方の鋼管の軸心と、前記他方の鋼管の軸心とを傾けたときであっても、キー部材をキー溝に挿通することができる。

　同第七の特徴構成は、少なくとも前記外側継手はストレートシーム鋼管から形成され、
　前記ストレートシーム鋼管が有する接合部は、前記外側継手のうち前記開口部とは重ならない位置に配設されていることを特徴とする点にある。

　ストレートシーム鋼管は、板巻加工法を用いて製造される。板巻加工法は、シームレス鋼管を製造するリング鍛造などの工法にくらべて安価である。外側継手をストレートシーム鋼管から形成することによって、安価に外側継手が得られる。
　しかし、ストレートシーム鋼管はその長手方向に沿って接合部を有し、シームレス鋼管のように周方向に均質ではないため、周方向において同一の剛性が得られず、内圧やねじれに弱い。
　また、外側継手のうち開口部が形成されている周方向部分は、その箇所において材料が少ないため、その他の周方向部分にくらべて剛性が低い。
　そこで、開口部は、ストレートシーム鋼管が有する接合部を跨ぐ位置ではない位置となるように外側継手に設けられる。
　開口部が形成されている周方向部分と接合部とが、ストレートシーム鋼管の長手方向に沿って重ならないようにすることによって、外側継手において一部がその他の部分よりも剛性が低くなりすぎることを防止できる。

　同第八の特徴構成は、少なくとも前記外側継手はストレートシーム鋼管から形成され、
　前記ストレートシーム鋼管が有する接合部は、前記内側継手における前記閉鎖部材を固定する位置とは重ならない位置に配設されている点にある。

　ストレートシーム鋼管は、板巻加工法を用いて製造される。板巻加工法は、シームレス鋼管を製造するリング鍛造などの工法にくらべて安価である。外側継手をストレートシーム鋼管から形成することによって、安価に外側継手が得られる。
　しかし、ストレートシーム鋼管はその長手方向に沿って接合部を有し、シームレス鋼管のように周方向に均質ではないため、周方向において同一の剛性が得られず、内圧やねじれに弱い。
　また、内側継手における前記閉鎖部材を固定する位置には、固定機構としての例えばボルトを固定するためのボルト穴が形成されておりその位置の周方向部分は、その箇所において材料が少ないため、その他の周方向部分にくらべて剛性が低い。
　そこで、内側継手における前記閉鎖部材を固定する位置は、ストレートシーム鋼管が有する接合部を跨ぐ位置ではない位置となるように内側継手に設けられる。
　内側継手における前記閉鎖部材を固定する位置と接合部とが、ストレートシーム鋼管の長手方向に沿って重ならないようにすることによって、内側継手において一部がその他の部分よりも剛性が低くなりすぎることを防止できる。

　同第九の特徴構成は、少なくとも前記外側継手はストレートシーム鋼管から形成され、
　前記ストレートシーム鋼管が有する接合部は、回転抑止キー溝を構成する前記内側継手に形成された座ぐり部及び前記外側継手に形成された座ぐり部とは重ならない位置に配設されている点にある。

　ストレートシーム鋼管は、板巻加工法を用いて製造される。板巻加工法は、シームレス鋼管を製造するリング鍛造などの工法にくらべて安価である。外側継手をストレートシーム鋼管から形成することによって、安価に外側継手が得られる。
　しかし、ストレートシーム鋼管はその長手方向に沿って接合部を有し、シームレス鋼管のように周方向に均質ではないため、周方向において同一の剛性が得られず、内圧やねじれに弱い。
　また、回転抑止キー溝を構成する前記内側継手に形成された座ぐり部及び前記外側継手に形成された座ぐり部が形成されている周方向部分は、その箇所において材料が少ないため、その他の周方向部分にくらべて剛性が低い。
　そこで、回転抑止キー溝を構成する前記内側継手に形成された座ぐり部及び前記外側継手に形成された座ぐり部は、ストレートシーム鋼管が有する接合部を跨ぐ位置ではない位置となるように内側継手及び外側継手に設けられる。
　回転抑止キー溝を構成する前記内側継手に形成された座ぐり部及び前記外側継手に形成された座ぐり部が形成されている周方向部分と接合部とが、ストレートシーム鋼管の長手方向に沿って重ならないようにすることによって、内側継手及び外側継手において一部がその他の部分よりも剛性が低くなりすぎることを防止できる。

　本発明に係る連結方法の第一特徴構成は、上述した第一から第七のいずれか一つの特徴構成を備えた継手機構を用いて一対の鋼管を連結する連結方法であって、一方の鋼管の一端に設けられた第一内側継手に外側継手を周設するステップと、前記第一内側継手と他方の鋼管の他端に設けられた第二内側継手とを隣接させて、前記外側継手の内面に前記第二内側継手を挿入し、前記外側継手を前記第一内側継手と前記第二内側継手とに跨らせるステップと、前記外側継手に備えられた開口部を介して、前記第一内側継手と前記外側継手、及び、前記第二内側継手と前記外側継手と係合して前記一対の鋼管どうしが該鋼管の長手方向に相対移動することを防止するキー部材を、前記外側継手の外周面から、前記第一内側継手及び前記第二内側継手のそれぞれの外周に備えられた外向き周溝と、前記外向き周溝と対向するように前記外側継手の内周に備えられた内向き周溝とから構成されるキー溝に挿通し、前記キー溝に挿通した前記キー部材を、前記キー溝内において周方向にスライドさせ、前記キー溝のうち前記開口部に対応する箇所を除いて、前記キー溝内の所定位置に前記キー部材を配置するステップと、前記キー部材の機能を有するとともに前記開口部を閉鎖する機能を有する閉鎖部材を用いて前記開口部を閉鎖するステップと、を備えている点にある。

　同第二特徴構成は、上述した第五から第七のいずれか一つの特徴構成を備えた継手機構を用いて一対の鋼管を連結する連結方法であって、一方の鋼管の一端に設けられた第一内側継手に外側継手を周設するステップと、前記第一内側継手と他方の鋼管の他端に設けられた第二内側継手とを隣接させて、前記外側継手の内面に前記第二内側継手を挿入し、前記外側継手を前記第一内側継手と前記第二内側継手とに跨らせるステップと、前記外側継手に備えられた開口部を介して、前記第一内側継手と前記外側継手、及び、前記第二内側継手と前記外側継手と係合して前記一対の鋼管どうしが該鋼管の長手方向に相対移動することを防止するキー部材を、前記外側継手の外周面から、前記第一内側継手及び前記第二内側継手のそれぞれの外周に備えられた外向き周溝と、前記外向き周溝と対向するように前記外側継手の内周に備えられた内向き周溝とから構成されるキー溝に挿通し、前記キー溝に挿通した前記キー部材を、前記キー溝内において周方向にスライドさせ、前記キー溝のうち前記開口部に対応する箇所を除いて、前記キー溝内の所定位置に前記キー部材を配置するステップと、前記キー部材の機能を有するとともに前記開口部を閉鎖する機能を有する閉鎖部材を用いて前記開口部を閉鎖するステップと、を備え、前記外側継手を周設するステップにおいて、前記第一内側継手と前記第二内側継手とに跨って周設される前記外側継手を、前記外側継手を構成する複数の単位部材のうち、一部の単位部材を前記基準単位部材から構成し、他部の単位部材を前記延長単位部材から構成することによって、前記一方の鋼管の軸心と、前記他方の鋼管の軸心とを傾けるステップを備えている点にある。

鋼管及び継手機構の説明図 外側継手の斜視図 内側継手と外側継手についての説明図 内側継手と外側継手についての説明図 内側継手と外側継手についての説明図 内側継手と外側継手についての側断面図 キー部材による係合についての説明図 キー部材による係合についての側断面図 キー部材による係合についての平断面図 閉鎖部材についての説明図 閉鎖部材についての側断面図 閉鎖部材についての平断面図 継手機構の使用方法の説明図 別実施形態による外側継手の斜視図 別実施形態による外側継手の斜視図 別実施形態による外側継手の要部の平断面図 別実施形態による外側継手の要部の平断面図 別実施形態による外側継手の斜視図 別実施形態による外側継手の要部の側断面図 別実施形態による外側継手の要部の側断面図 別実施形態による外側継手の要部の側断面図 別実施形態による鋼管の継手機構の説明図

　以下に本発明による鋼管の継手機構及び連結方法を図面に基づいて説明する。
　図１は、鋼管の一例としての、油圧ハンマー、圧入機、回転圧入機などを用いて地中に打ち込まれる外周面形状が円筒状の鋼管杭１と、一対の鋼管杭１を鋼管杭１の長手方向に互いに連結するための継手機構とを示している。なお、すべての鋼管杭１は同一の構成であるが、一対の鋼管杭１のうち、一方の鋼管杭１と他方の鋼管杭１を区別して説明する必要があるところについては、一方の鋼管杭１側の各構成の符号に添え字Ａを付し、他方の鋼管杭１側の各構成の符号に添え字Ｂを付している。

　鋼管杭１（１Ａ，１Ｂ）は、管体２（２Ａ，２Ｂ）の両端部に略円筒状の内側継手１０を同芯状に溶接して構成してある。

　図１に示すように、内側継手１０は、管体２の外径よりやや大きい外径の基部１１に、その基部１１よりも外径が小径の内嵌部１２を延設してある。本実施形態においては、基部１１の外径は、管体２の外径より１８ｍｍ程度大きい。
　内嵌部１２の外周には、後述する円環状のキー部材３０を係合するための一条の外向き周溝１３を円環状に形成してある。基部１１の内嵌部１２に臨む端面には、後述する外側継手２０の端部に備えられた係合凸部２４を係合させるための係合凹部１４を円環状に形成してある。

　なお、管体２の両端部に溶接される内側継手１０は同一の構成であるが、鋼管杭１を地中に打ち込む際に下側に位置する内側継手１０側の各構成に添え字Ａを付し、上側に位置する内側継手１０側の各構成に添え字Ｂを付している。すなわち、一対の内側継手１０Ａ，１０Ｂのいずれか一方が第一内側継手であり他方が第二内側継手である。前記第一内側継手と前記第二内側継手とを同一の構成とすることによって、別の構成とする場合にくらべて製造コストを低減することができる。

　図１及び図２に示すように、外側継手２０は、管体２の外径よりやや大きい外径と、内側継手１０を嵌挿可能な大きさの内径を有する鋳鋼製の円筒状体を、周方向に８等分に分割することによって形成される８個の単位部材２１から構成されている。本実施形態においては、外側継手２０の外径は、管体２の外径より１８ｍｍ程度大きい。

　なお、８等分は例示であり、分割によって得られる単位部材２１の数は８個より少なくても多くてもよいが、分割された各単位部材２１の大きさが、作業員が手を用いて持ち上げることができる程度の大きさであることが好ましい。また、単位部材２１は、ストレートシーム鋼管を分割するという簡単な製造方法を用いることによって、例えば鉄板を曲げ加工するなどして一つずつ製造する場合にくらべて製造コストを低減できる

　８個の単位部材２１から構成される外側継手２０の内周には、内側継手１０Ａ及び内側継手１０Ｂのそれぞれに備えられた外向き周溝１３（１３Ａ，１３Ｂ）と同じ程度の深さで、並行な二条の円環状の内向き周溝２３（２３Ａ，２３Ｂ）が、外側継手２０を内側継手１０（１０Ａ，１０Ｂ）の内嵌部１２（１２Ａ，１２Ｂ）に周設させた状態であるときに、外向き周溝１３（１３Ａ，１３Ｂ）に対向可能な位置に備えてある。

　内側継手１０に外側継手２０を周設させた状態において、外向き周溝１３と内向き周溝２３とから構成される円環状の空間がキー部材３０を嵌合するためのキー溝となる。

　このキー溝に、すなわち外向き周溝１３と内向き周溝２３とに亘ってキー部材３０を係合することにより、内側継手１０Ａと外側継手２０、及び内側継手１０Ｂと外側継手２０とが互いに係合され一対の鋼管杭１Ａ，１Ｂが鋼管杭１の長手方向に連結される。

　各単位部材２１には、図中の上下端部に係合凸部２４（２４Ａ，２４Ｂ）を形成してある。単位部材２１を内側継手１０に周設したときに、係合凸部２４（２４Ａ，２４Ｂ）が、内側継手１０の係合凹部１４（１４Ａ，１４Ｂ）に係合することによって単位部材２１が外方へ脱落することが防止される。

　８個の単位部材２１のうち、４個の単位部材２１には、内側継手１０に外側継手２０を周設させた状態において、キー部材３０を外向き周溝１３と内向き周溝２３とから構成されるキー溝に配置するために、外向き周溝１３（１３Ａ，１３Ｂ）の溝の長手方向における一部を外向き周溝１３（１３Ａ，１３Ｂ）の全幅に亘って外方に臨ませるための２個の開口部２２（２２Ａ，２２Ｂ）を備えている。これらの単位部材２１が開口単位部材２１Ａである。

　開口部２２（２２Ａ，２２Ｂ）は、各内向き周溝２３（２３Ａ，２３Ｂ）の形成箇所に沿って、内向き周溝２３（２３Ａ，２３Ｂ）の全幅に亘って切り取った形状に構成されている。

　開口部２２（２２Ａ，２２Ｂ）を介して、外側継手２０の外周面から、外向き周溝１３と内向き周溝２３とから構成されるキー溝にキー部材３０が挿通される。

　その他の４個の単位部材２１は、開口部２２（２２Ａ，２２Ｂ）を備えていないことを除いて、開口単位部材２１Ａと同一の構成である。これらの単位部材２１が標準単位部材２１Ｂである。

　本実施形態においては、それぞれ４個ずつの開口単位部材２１Ａ及び標準単位部材２１Ｂが、内側継手１０の周囲に交互に並設され円筒状の外側継手２０を構成する。開口単位部材２１Ａは開口部２２が形成されているため、標準単位部材２１Ｂよりも剛性が低い。そのため、開口単位部材２１Ａと標準単位部材２１Ｂとを交互に並設することによって、外側継手２０の全体としての剛性の均質化が図られる。

　図１及び図１２に示すように、キー部材３０は、前記キー溝内に配置される部材であって、円環状体を、周方向に１６等分に分割したような複数個の円弧状の部材から構成されている。
　ただし、１６個の円弧状の部材のうち、１２個はキー溝に配置されてキー部材３０として機能する分割キー部材３１であり、あとの４個はキー部材３０としての機能を有するとともに開口部２２を閉鎖する機能を有する閉鎖部材３２である。
　一条のキー溝あたりに、１２個の分割キー部材３１と４個の閉鎖部材３２とが配置され、全体として円環状のキー部材３０を構成する。

　分割キー部材３１は、鋼管杭１の長手方向に沿った方向の寸法が開口部２２の該方向の寸法より若干小さく設定され、鋼管杭１の周方向に沿った方向の寸法が開口部２２の該方向の寸法より若干小さく設定され、鋼管杭１の径方向に沿った方向の寸法が、キー溝、すなわち外向き周溝１３と内向き周溝２３の該方向の寸法より若干小さく設定されている。

　閉鎖部材３２は、鋼管杭１の長手方向に沿った方向の寸法が開口部２２の該方向の寸法より若干小さく設定され、鋼管杭１の周方向に沿った方向の寸法が開口部２２の該方向の寸法より若干小さく設定され、鋼管杭１の径方向に沿った方向の寸法が、外向き周溝１３の底面から開口部２２の表面までの寸法と略同じ大きさに設定されている。

　さらに、閉鎖部材３２は、開口部２２に挿通したあとに、ボルト３３を用いて内側継手１０に対して固定可能に構成されている。なお、閉鎖部材３２は外側継手２０に対して固定される構成であってもよい。

　さらに、内側継手１０と外側継手２０の外周面の境界部には、外側継手２０を介して連結された内側継手１０Ａと内側継手１０Ｂの周方向の相対移動を抑止するための回転抑止キーが配設されている。

　図示はしないが、前記回転抑止キーは、内側継手１０の基部１１の外周面に形成された座ぐり部と、前記座ぐり部に対向するように外側継手２０の外周面に形成された座ぐり部とから構成される回転抑止キー溝に跨設される。なお、前記回転抑止キーや前記座ぐり部の寸法及び数は、鋼管杭１の施工方法に応じて適当に設定される。前記回転抑止キーは、内側継手１０又は外側継手２０の一方と一体に形成してもよく、この場合は他方にのみ座ぐり部が形成される。

　内側継手１０Ａと内側継手１０Ｂの周方向の相対移動を抑止するための構成としては、前記回転抑止キーによるものに限らない。例えば、８個の単位部材２１のうちの少なくとも１つの単位部材の係合凸部２４と、該係合凸部２４が係合する係合凹部１４の、鋼管杭１の長手方向の長さを、その他の単位部材２１の係合凸部２４と異ならせる構成であってもよい。この場合は、単位部材２１が回転抑止キーと同様の機能を果たす。

　次に、図３から図１２に基づいて、油圧ハンマーなどを用いて地中に打ち込む工法において、先に打ち込まれている鋼管杭１Ａに後続の鋼管杭１Ｂを連結する場合を例に本発明による連結方法を説明する。

　この、一対の鋼管杭１Ａ，１Ｂを連結する連結方法には上述の継手機構が用いられる。
　まず、図１及び図３に示すように、先行して打ち込まれている一方の鋼管杭１Ａの上端に設けられた内側継手１０Ａの係合凹部１４Ａ（１４）にそれぞれの係合凸部２４Ａ（２４）を係合させながら、４個の開口単位部材２１Ａと４個の標準単位部材２１Ｂを交互に並設し、図４に示すように、内側継手１０Ａの周囲に円筒状の外側継手２０を構成する。

　次に、図５及び図６に示すように、鋼管杭１Ａに対して、他方の鋼管杭１Ｂを吊り下ろし、外側継手２０を構成する開口単位部材２１Ａ及び標準単位部材２１Ｂの係合凸部２４Ｂ（２４）を、内側継手１０Ｂの係合凹部１４Ｂ（１４）の係合させることで、一対の鋼管杭１Ａ，１Ｂの内側継手１０Ａ，１０Ｂが外側継手２０の内部の所定位置に配置される。

　次に、図７から図９に示すように、開口単位部材２１Ａの開口部２２に分割キー部材３１を挿入する。開口部２２に挿入された分割キー部材３１は、前記キー溝の長手方向に沿ってスライドさせる。そして、開口部２２へ次の分割キー部材３１を挿入する。

　所定数の分割キー部材３１の挿入が終わると、図１０から図１２に示すように、開口部２２に挿入した閉鎖部材３２をボルト３３を用いて固定して、開口部２２を閉鎖する。

　以上のようにして、一対の鋼管杭１Ａ，１Ｂを、鋼管杭１の長手方向へ相対移動しないよう連結することができる。

　最後に、前記回転抑止キーを内側継手１０の基部１１の外周面に形成された座ぐり部と、前記座ぐり部と対向するように外側継手２０の外周面に形成された座ぐり部とで構成される回転抑止キー溝に跨設することによって、一対の鋼管杭１Ａ，１Ｂは、鋼管杭１の周方向へも相対移動しないよう連結される。

　ところで、本発明による継手機構の外側継手２０を複数の単位部材２１で構成することによって、上述のように製造コストを低減することに加えて以下の利点もある。

　外側継手２０を構成する単位部材２１は、鋳鋼製の円筒状体を周方向に８等分に分割することによって形成される。
　この単位部材２１は、鋼管杭１の長手方向に沿った方向の高さが、内側継手１０Ａと内側継手１０Ｂとを当接させた状態において、内側継手１０Ａと内側継手１０Ｂとに跨って周設される基準距離を有する円筒状体や、前記基準距離より僅かに、例えば０．５ｍｍ程度長い距離を有する円筒状体や、１．０ｍｍ程度長い距離を有する円筒状体から形成してもよい。なお、前記基準距離を有する円筒状体から形成される単位部材２１が基準単位部材２１Ｃであり、前記基準距離より長い距離を有する円筒状体から形成される単位部材２１が延長単位部材２１Ｄである。なお、基準単位部材２１Ｃや延長単位部材２１Ｄは、開口部２２が備えられていれば開口単位部材２１Ａでもあり、開口部２２が備えられていなければ標準単位部材２１Ｂでもある。

　延長単位部材２１Ｄの上下端部には、基準単位部材２１Ｃと同様に、単位部材２１を内側継手１０に周設したときに、内側継手１０の係合凹部１４Ａ，１４Ｂに係合するための係合凸部２４Ａ，２４Ｂが形成されている。延長単位部材２１Ｄの内周には、基準単位部材２１Ｃと同様に、二条の円環状の内向き周溝２３（２３Ａ，２３Ｂ）が形成されている。

　基準単位部材２１Ｃの一対の内向き周溝２３（２３Ａ，２３Ｂ）間の距離は、内側継手１０Ａと内側継手１０Ｂとが当接したときの、一対の外向き周溝１３（１３Ａ，１３Ｂ）間の距離と同じ距離に設定され、
　延長単位部材２１Ｄの一対の内向き周溝２３（２３Ａ，２３Ｂ）間の距離は、内側継手１０Ａと内側継手１０Ｂとが離間したときの、一対の外向き周溝１３（１３Ａ，１３Ｂ）間と同じ距離に設定されている。
　延長単位部材２１Ｄの内向き周溝２３（２３Ａ，２３Ｂ）間の距離は、前記基準距離より０．５ｍｍや１．０ｍｍだけ広くなるように形成する。
　すなわち、延長単位部材２１Ｄは、内向き周溝２３（２３Ａ，２３Ｂ）間の距離が、基準単位部材２１Ｃの内向き周溝２３（２３Ａ，２３Ｂ）間の距離より長く構成されている。なお、前記０．５ｍｍ及び１．０ｍｍは例示であり、実際には鋼管杭１の直径や、寸法公差に基づいて適当な値が設定される。

　基準単位部材２１Ｃから外側継手２０を構成すると、連結される鋼管杭１Ａの内側継手１０Ａと鋼管杭１Ｂの内側継手１０Ｂとの対向面どうしは当接する。
　一方、前記基準距離より０．５ｍｍ長い距離をもった延長単位部材２１Ｄで外側継手２０を構成すると、鋼管杭１Ａの内側継手１０Ａと鋼管杭１Ｂの内側継手１０Ｂとの対向面の間に０．５ｍｍの間隙が生じ、前記基準距離より１．０ｍｍ長い距離をもった延長単位部材２１Ｄで外側継手２０を構成すると、鋼管杭１Ａの内側継手１０Ａと鋼管杭１Ｂの内側継手１０Ｂとの対向面の間に１．０ｍｍの間隙が生じることとなる。

　このような、鋼管杭１の長手方向の長さの異なる外側継手２０群を用意しておくと、例えば、図１３に示すように、先行して打ち込まれている鋼管杭１Ａの姿勢が鉛直方向に沿う姿勢から外れている場合に、その鋼管杭１Ａに鋼管杭１Ｂを連結する際に、基準単位部材２１Ｃと延長単位部材２１Ｄとを組み合わせて、例えば図中左側に基準単位部材２１Ｃを配設し、図中右側に延長単位部材２１Ｄを配設することによって、後続する鋼管杭１Ｂの姿勢を、鉛直方向に沿った姿勢に打ち込むことができる。鋼管杭１Ａ，１Ｂどうしを、鉛直な姿勢に近い姿勢となるように修正しながら連結できる。内向き周溝２３（２３Ａ，２３Ｂ）は、分割キー部材３１に対して若干余裕をもった幅に構成されているため、鋼管杭１Ａ，１Ｂどうしを傾けたときも、分割キー部材３１のキー溝の長手方向に沿ったスライドは阻害されない。

　上述の実施形態においては、外側継手２０の開口部２２は、開口単位部材２１Ａの中央に備えられていたが、開口部２２は例えば図１４に示すように、隣接する２個の単位部材２１に跨って形成されてもよい。また、図１５に示すように、開口単位部材２１Ａの中において上下の位置が異なるように形成されてもよい。図１５に示すように、開口部２２の形成位置を左右にずらすことによって、開口部２２が上下に並んで形成される場合にくらべて、開口単位部材２１Ａの剛性の低下を抑えることができる。

　上述の実施形態においては、外側継手２０を構成する単位部材２１の分割面を平面に構成したが、図１６や図１７に示すように、隣接する単位部材２１の対向面どうしに互い係合する係合部を備えてもよい。係合凸部２４の係合凹部１４への係合のみならず、隣接する単位部材２１どうしが互いに係合することによって単位部材２１が外方へ脱落することが防止される。

　上述の実施形態においては、外側継手２０を、８等分に分割された単位部材２１から構成したが、外側継手２０は、図１８に示すように、鋳鋼製の円筒状体のまま構成してもよい。この場合、図１９に示すように、内側継手１０は係合凹部１４を備えなくてもよい。だだし、鋼管杭１Ａと鋼管杭１Ｂを連結する作業において、分割キー部材３１をキー溝に挿通するまでは、外側継手２０を内側継手１０の周囲に保持しておく機構及び作業が必要となる。

　この点を解決するために、図２０に示すように、少なくとも鋼管杭１Ａの内側継手１０Ａに、外側継手２０を内側継手１０の周囲に保持するための係合段部１５を備えてもよい。

　また、図２１に示すように、外側継手２０の外周面は、内側継手１０の基部１１の外周面と面一となるように形成していなくてもよい。

　上述した実施形態では、内側継手１０及び外側継手２０は、鋳鋼製の円筒状体をそれぞれ所定形状に加工して得られる構成について説明した。しかし、しかし、このような実施形態に限定されない。例えば、図２２に示すように、内側継手及び外側継手２０をストレートシーム鋼管から形成してもよい。なお、管体２は、例えばスパイラル鋼管から形成することができる。

　ストレートシーム鋼管は、平板状の鋼板を、巨大なロールやプレスを用いて円筒状に成形し、接合部３を内外面から溶接する板巻加工法を用いて製造される。板巻加工法は、シームレス鋼管を製造するリング鍛造などの工法にくらべて安価である。内側継手１０及び外側継手２０をストレートシーム鋼管から形成することによって、安価に内側継手１０及び外側継手２０が得られる。

　しかし、ストレートシーム鋼管はその長手方向に沿って接合部３を有し、シームレス鋼管のように周方向に均質ではないため、周方向において同一の剛性が得られず、内圧やねじれに弱い。
　また、外側継手２０を構成する開口単位部材２１Ａ及び標準単位部材２１Ｂのうち、開口部２２が形成されている開口単位部材２１Ａは、開口部２２において材料が少ないため、開口単位部材２１Ａのうち開口部２２が形成されていない部分や、標準単位部材２１Ｂにくらべて剛性が低くなってしまう。
　そこで、接合部３は、標準単位部材２１Ｂに設けられる。
　開口部２２が形成されている周方向部分と接合部３とが、ストレートシーム鋼管の長手方向に沿って重ならないようにすることによって、外側継手２０において一部がその他の部分よりも剛性が低くなりすぎることを防止できる。

　また、外側継手２０は、開口単位部材２１Ａのうち開口部２２が形成されている周方向部分及び接合部３を有する標準単位部材２１Ｂが、内側継手１０Ａ及び内側継手１０Ｂに対して、内側継手１０Ａ及び内側継手１０Ｂのうち接合部３が配設されている位置ではない位置となるように、周設されることが好ましい。
　外側継手２０のうちの剛性が低い周方向部分と、内側継手１０Ａ及び内側継手１０Ｂのうちの剛性が低い周方向部分とが、ストレートシーム鋼管の長手方向に沿って重ならないようにすることによって、継手機構において一部がその他の部分よりも剛性が低くなりすぎることを防止できる。

　なお、内側継手１０Ａ及び内側継手１０Ｂは、それぞれの接合部３が、鋼管杭１の長手方向に沿って重ならないように連結されることが好ましい。

　本発明による鋼管の継手機構は、構造物設置用の基礎杭の他、土留め用鋼管矢板，地滑り抑止杭，橋脚用柱などの鋼管を連結するために使用するものであってもよい。

　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において適宜変更設計可能である。

１　　　鋼管杭（鋼管）
２　　　管体
１０　　内側継手
１１　　基部
１２　　内嵌部
１３　　外向き周溝
１４　　係合凹部
２０　　外側継手
２１　　単位部材
２１Ａ　開口単位部材
２１Ｂ　標準単位部材
２１Ｃ　基準単位部材
２１Ｄ　延長単位部材
２２　　開口部
２３　　内向き周溝
２４　　係合凸部
３０　　キー部材
３１　　分割キー部材
３２　　閉鎖部材
３３　　ボルト

Claims (11)

1. 　鋼管の継手機構であって、
   　前記鋼管の一端に設けられた第一内側継手と、他端に設けられた第二内側継手と、
   　一対の前記鋼管を連結するために、一方の前記鋼管の前記第一内側継手と他方の前記鋼管の前記第二内側継手とを隣接させた状態において、前記第一内側継手と前記第二内側継手とに跨って周設される外側継手と、
   　前記第一内側継手と前記外側継手、及び、前記第二内側継手と前記外側継手と係合して前記一対の鋼管どうしが該鋼管の長手方向に相対移動することを防止するキー部材とを備え、
   　前記第一内側継手及び前記第二内側継手のそれぞれの外周には外向き周溝が備えられ、
   　前記外側継手の内周には、前記第一内側継手及び前記第二内側継手のそれぞれの外周に備えられた前記外向き周溝と対向する内向き周溝が備えられ、
   　前記外側継手には、前記外側継手の外周面から、前記外向き周溝と前記内向き周溝とから構成されるキー溝に前記キー部材を挿通するための開口部が備えられている
   ことを特徴とする継手機構。
2. 　前記キー部材は、円環の一部を構成する複数の分割キー部材と、前記分割キー部材の機能を有するとともに前記開口部を閉鎖する機能を有する閉鎖部材とを備えていることを特徴とする請求項１に記載の継手機構。
3. 　前記外側継手は、前記第一内側継手及び前記第二内側継手の周囲に並設される複数の単位部材から構成されていることを特徴とする請求項２に記載の継手機構。
4. 　前記複数の単位部材は、前記開口部が備えられている開口単位部材と、前記開口部が備えられていない標準単位部材とを含んでいることを特徴とする請求項３に記載の継手機構。
5. 　前記複数の単位部材は、
   　前記第一内側継手と前記第二内側継手とを当接させた状態において、前記第一内側継手と前記第二内側継手とに跨って周設される基準単位部材と、
   　前記第一内側継手と前記第二内側継手とを離間させた状態において、前記第一内側継手と前記第二内側継手とに跨って周設される延長単位部材とを含んでいることを特徴とする請求項３又は４に記載の継手機構。
6. 　前記第一内側継手及び前記第二内側継手は、それぞれ、基部と前記基部に延設された内嵌部を備え、
   　前記基部の前記内嵌部に臨む端面には係合凹部が円環状に備えられ、
   　前記内嵌部の外周に前記外向き周溝が円環状に備えられ、
   　前記基準単位部材及び前記延長単位部材の上下端部には、前記基準単位部材及び前記延長単位部材を前記第一内側継手及び前記第二内側継手とに跨って周設したときに前記係合凹部に係合可能な一対の係合凸部が備えられ、
   　前記基準単位部材及び前記延長単位部材の内周に一対の前記外向き周溝に対向する一対の前記内向き周溝が備えられ、
   　前記基準単位部材の一対の前記内向き周溝間の距離は、前記第一内側継手と前記第二内側継手とが当接したときの、前記一対の外向き周溝間の距離と同じ距離に設定され、
   　前記延長単位部材の一対の前記内向き周溝間の距離は、前記第一内側継手と前記第二内
   側継手とが離間したときの、前記一対の外向き周溝間と同じ距離に設定されていることを特徴とする請求項５に記載の継手機構。
7. 　少なくとも前記外側継手はストレートシーム鋼管から形成され、
   　前記ストレートシーム鋼管が有する接合部は、前記外側継手のうち前記開口部とは重ならない位置に配設されていることを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載の継手機構。
8. 　少なくとも前記外側継手はストレートシーム鋼管から形成され、
   　前記ストレートシーム鋼管が有する接合部は、前記内側継手における前記閉鎖部材を固定する位置とは重ならない位置に配設されていることを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載の継手機構。
9. 　少なくとも前記外側継手はストレートシーム鋼管から形成され、
   　前記ストレートシーム鋼管が有する接合部は、回転抑止キー溝を構成する前記内側継手に形成された座ぐり部及び前記外側継手に形成された座ぐり部とは重ならない位置に配設されていることを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載の継手機構。
10. 　請求項１から９のいずれか一項に記載の継手機構を用いて一対の鋼管を連結する連結方法であって、
    　一方の鋼管の一端に設けられた第一内側継手に外側継手を周設するステップと、
    　前記第一内側継手と他方の鋼管の他端に設けられた第二内側継手とを隣接させて、前記外側継手の内面に前記第二内側継手を挿入し、前記外側継手を前記第一内側継手と前記第二内側継手とに跨らせるステップと、
    　前記外側継手に備えられた開口部を介して、前記第一内側継手と前記外側継手、及び、前記第二内側継手と前記外側継手と係合して前記一対の鋼管どうしが該鋼管の長手方向に相対移動することを防止するキー部材を、前記外側継手の外周面から、前記第一内側継手及び前記第二内側継手のそれぞれの外周に備えられた外向き周溝と、前記外向き周溝と対向するように前記外側継手の内周に備えられた内向き周溝とから構成されるキー溝に挿通し、前記キー溝に挿通した前記キー部材を、前記キー溝内で周方向にスライドさせ、前記キー溝のうち前記開口部に対応する箇所を除いて、前記キー溝内の所定位置に前記キー部材を配置するステップと、
    　前記キー部材の機能を有するとともに前記開口部を閉鎖する機能を有する閉鎖部材を用いて前記開口部を閉鎖するステップと、を備えていることを特徴とする連結方法。
11. 　請求項５から９のいずれか一項に記載の継手機構を用いて一対の鋼管を連結する連結方法であって、
    　一方の鋼管の一端に設けられた第一内側継手に外側継手を周設するステップと、
    　前記第一内側継手と他方の鋼管の他端に設けられた第二内側継手とを隣接させて、前記外側継手の内面に前記第二内側継手を挿入し、前記外側継手を前記第一内側継手と前記第二内側継手とに跨らせるステップと、
    　前記外側継手に備えられた開口部を介して、前記第一内側継手と前記外側継手、及び、前記第二内側継手と前記外側継手と係合して前記一対の鋼管どうしが該鋼管の長手方向に相対移動することを防止するキー部材を、前記外側継手の外周面から、前記第一内側継手及び前記第二内側継手のそれぞれの外周に備えられた外向き周溝と、前記外向き周溝と対向するように前記外側継手の内周に備えられた内向き周溝とから構成されるキー溝に挿通し、前記キー溝に挿通した前記キー部材を、前記キー溝内において周方向にスライドさせ、前記キー溝のうち前記開口部に対応する箇所を除いて、前記キー溝内の所定位置に前記キー部材を配置するステップと、
    　前記キー部材の機能を有するとともに前記開口部を閉鎖する機能を有する閉鎖部材を用いて前記開口部を閉鎖するステップと、を備え、
    　前記外側継手を周設するステップにおいて、
    　前記第一内側継手と前記第二内側継手とに跨って周設される前記外側継手を、前記外側継手を構成する複数の単位部材のうち、一部の単位部材を前記基準単位部材から構成し、他部の単位部材を前記延長単位部材から構成することによって、前記一方の鋼管の軸心と、前記他方の鋼管の軸心とを傾けるステップを備えていることを特徴とする連結方法。

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