回転圧入型鋼管杭の継手構造およびその施工方法
【課題】 双方向の回転伝達が可能でありながら、現場溶接が不要で、簡便な作業で機械的に接続でき、また構成が簡素で、鋼管杭自体の加工が僅かで済む回転圧入型鋼管杭の継手構造を提供する。
【解決手段】 上側鋼管杭１A の下部と下側鋼管杭１B の上部とに渡って回転可能に嵌合される継手管３を設ける。上側鋼管杭１A に中央回転伝達用突部ＢA を設け、この突部ＢA と相対回転で係合する側部回転伝達用突部ＣA を設ける。継手管３に上部引抜力伝達用突部ＤA を設け、この突部ＤA の下面に相対回転で係合する下部引抜力伝達用突部ＡA を上側鋼管柱１A に設ける。下側鋼管杭１B と継手管３とにも、上記各突部ＡA ，ＢA ，ＣA ，ＤA と同様な突部ＡB ，ＢB ，ＣB ，ＤB を設ける。
【解決手段】 上側鋼管杭１A の下部と下側鋼管杭１B の上部とに渡って回転可能に嵌合される継手管３を設ける。上側鋼管杭１A に中央回転伝達用突部ＢA を設け、この突部ＢA と相対回転で係合する側部回転伝達用突部ＣA を設ける。継手管３に上部引抜力伝達用突部ＤA を設け、この突部ＤA の下面に相対回転で係合する下部引抜力伝達用突部ＡA を上側鋼管柱１A に設ける。下側鋼管杭１B と継手管３とにも、上記各突部ＡA ，ＢA ，ＣA ，ＤA と同様な突部ＡB ，ＢB ，ＣB ，ＤB を設ける。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、ビルや家屋等の構造物を支持する杭基礎等となる回転圧入型鋼管杭の継手構造およびその施工方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
杭基礎等となる鋼管杭において、地盤への圧入作業の容易のために、下端に螺旋形の先端羽根を設け、回転を加えながら圧入を行うものがある。鋼管杭を深く地盤に圧入せる場合は、１本の鋼管杭では長さが不足するため、地盤への圧入を行いながら複数本を順次接続する。鋼管杭を接続する場合、回転圧入型鋼管杭では回転の伝達を可能にする必要がある。また、鋼管杭の圧入位置の間違いによる変更や、傾きの修正のために、鋼管杭を逆方向に回転させて引き抜くことが必要な場合がある。そのため、逆回転の伝達も可能にすることが必要となる。
【０００３】
このため、回転圧入型鋼管杭では、溶接等で上下の鋼管杭を接合するが、現場溶接では手間がかかる上、特殊技能者である溶接技術者が必要となる。このような現場溶接による課題を解消し、溶接によらずに、機械的に簡便、かつ強固に回転伝達可能に接続するようにした継手構造も種々提案されている（例えば、特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−２００５３５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来の現場溶接による接続は、上記のように手間がかかる上、特殊技能者である溶接技術者が必要となる。また、特許文献１に提案されている機械的な継手構造は、現場溶接は不要であるものの、互いに継がれる上下の鋼管杭に環状の継手材をそれぞれ溶接し、これら上下の継手材を相互に機械的に接続するものとされる。そのため、鋼管杭を継手材付き鋼管杭とすることが必要であり、準備する鋼管杭が特殊な構造となって継手構造が複雑化する。また、工場溶接作業とはなるが、環状継手材の全周を鋼管杭に溶接することが必要となり、継手材付き鋼管杭の製作に手間がかかる。
【０００６】
この発明の目的は、双方向の回転伝達が可能でありながら、現場溶接が不要で、簡便な作業で機械的に接続でき、また構成が簡素で、鋼管杭自体の加工が僅かで済む回転圧入型鋼管杭の継手構造を提供することである。
この発明の他の目的は、この発明の回転圧入型鋼管杭の継手構造において、初期沈下を防止できる施工方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明の回転圧入型鋼管杭の継手構造は、それぞれ円形の鋼管からなる鋼管杭を上下に順次継ぎ、下端の鋼管杭は螺旋形の先端羽根を有するものとして、地盤に対し回転させながら圧入する接続型の回転圧入型鋼管杭において、上下の鋼管杭を相互に接続する継手構造であって、次の構成とすることを特徴とする。
互いに接続される上側鋼管杭の下部と下側鋼管杭の上部とに渡って回転可能に嵌合されかつ上側鋼管杭の下端面と下側鋼管杭の上端面の間に介在する外鍔を外周に有する継手管を設ける。前記継手管の上側鋼管杭に嵌合する部分および下側鋼管杭に嵌合する部分に、外周面が凹んで鋼管杭との間に隙間を形成する上杭側の外周凹み面および下杭側の外周凹み面をそれぞれ設ける。
前記継手管の前記上杭側外周凹み面およびこの上杭側外周凹み面に対向する上側鋼管杭の内面部分である凹み面対向面のいずれか一方の面に中央回転伝達用突部を設け、他方の面に、前記中央回転伝達用突部に対する鋼管杭円周方向の両側に位置して前記相対回転により係合する側部回転伝達用突部を設ける。かつ、前記継手管の前記上杭側外周凹み面に上部引抜力伝達用突部を設け、前記鋼管杭の前記凹み面対向面に、前記上部引抜力伝達用突部よりも下方に位置する下部引抜力伝達用突部を設け、これら上部引抜力伝達用突部と下部引抜力伝達用突部との鋼管杭周方向の位置関係を、上側鋼管杭に引き抜き側の回転を与えて中央回転伝達用突部が側部回転伝達用突部に係合した相対回転状態で互いに上下に係合可能であり、かつ前記中央回転伝達用突部が左右両側の側部回転伝達用突部間の中間にある相対回転状態では互いに上下に係合不能となる位置関係とする。
前記継手管の前記下杭側外周凹み面およびこの下杭側外周凹み面に対向する下側鋼管杭の内面部分である凹み面対向面のいずれか一方の面に下杭側の中央回転伝達用突部を設け、他方の面に、前記中央回転伝達用突部に対する鋼管杭円周方向の両側に位置して前記相対回転により係合する下杭側の側部回転伝達用突部を設ける。かつ、前記継手管の前記下杭側外周凹み面に下部引抜力伝達用突部を設け、前記鋼管杭の前記凹み面対向面に、前記下部引抜力伝達用突部よりも上方に位置する下部引抜力伝達用突部を設け、これら下部引抜力伝達用突部と下部引抜力伝達用突部との鋼管杭周方向の位置関係を、上側鋼管杭に引き抜き側の回転を与えて下杭側の中央回転伝達用突部が側部回転伝達用突部に係合した相対回転状態で互いに上下に係合可能であり、かつ前記下杭側の中央回転伝達用突部が左右両側の側部回転伝達用突部間の中間にある相対回転状態では互いに上下に係合不能となる位置関係とする。
【０００８】
この構成において、前記継手管と上側鋼管杭との間、および前記継手管と下側鋼管杭との間のいずれか一方または両方に、前記継手管を鋼管杭に対して上下動が不能で相対回転を許容状態に結合する相対回転許容結合部を設けても良い。この相対回転許容結合部の相対回転の許容範囲は、前記中央回転伝達用突部が両側の側部回転伝達用突部に係合可能な回転範囲があれば良い。
【０００９】
この構成によると、下側鋼管杭の地盤への圧入の後、下側鋼管杭の上端に継手管の下部を嵌合させ、この継手管の上部に上側鋼管杭の下端を嵌合させる。この状態で、上側鋼管杭に回転を与えながら圧入を行うと、上下の鋼管杭が継手管を介して接続される。
この接続完了状態で、鋼管杭の作用する圧入力や上部構造体の荷重による下向きの圧縮力は、継手管の外鍔を介することにはなるが、継手管の本体を介することなく、上下の鋼管杭の端面間に直接に伝達される。上側鋼管杭を杭貫入方向である正回転方向に回転させると、上側鋼管杭と継手管の間では、中央回転伝達用突部と片方の側部回転伝達用突部とが係合し、上側鋼管杭から継手管に回転伝達される。継手管と下側鋼管杭との間においても、中央回転伝達用突部と片方の側部回転伝達用突部とが係合し、継手管から下側鋼管杭に回転伝達される。このように、継手管を介して上側鋼管杭から下側鋼管杭へ回転が伝達される。上側鋼管杭を逆方向に回転させると、上側鋼管杭と継手管の間では、中央回転伝達用突部ともう片方の側部回転伝達用突部とが係合し、上側鋼管杭から継手管に回転伝達される。継手管からと下側鋼管杭との端においても、中央回転伝達用突部ともう片方の側部回転伝達用突部とが係合し、継手管から下側鋼管杭に回転伝達される。このように、継手管を介して上側鋼管杭から下側鋼管杭へ逆回転が伝達される。この逆回転時の回転伝達用突部の係合状態において、継手管の上側鋼管杭に対応する部分、および下側鋼管杭に対応する部分の各々において、上部引抜力伝達用突部の下方に下部引抜力伝達用突部が位置し、両突部間の上下方向の係合により、上側鋼管杭から下側鋼管杭への引き抜き力となる引っ張り力の伝達が可能となる。
このように、鋼管杭の双方向の回転伝達が可能でありながら、現場溶接が不要で、簡便な作業で機械的に接続でき、また構成が簡素で、鋼管杭自体の加工が僅かで済む。
【００１０】
なお、施工性を高めるための補助的な溶接は行っても良い。例えば、継手管を嵌合させた後、回転を加えて上側の鋼管杭の回転を下側の鋼管杭に伝達可能となったときに、上下の鋼管杭を継手管に対して仮止めのための溶接を行っても良い。このように溶接しておくことで、施工中に上下の鋼管杭と継手管との間に上下位置のずれが生じること、すなわち、継手管の外鍔と上下の鋼管杭の端部の間に隙間が生じることが防止される。これにより、杭打ち完了後に上部構造物の荷重が作用したとに、上記隙間を詰める初期沈下が生じることが回避される。前記仮止めの溶接は、施工時に引き抜き力の作用で隙間が生じることを防止できる程度に固定ができれば良いため、専門の溶接技術者によらず、また簡易な溶接で済む。
前記相対回転許容結合部を設けた場合も、上側鋼管杭の下端面が継手管の外鍔に接する状態を常に維持し、初期沈下を回避することができる。
【００１１】
前記中央回転伝達用突部と側部回転伝達用突部とは、いずれを継手管側に設けても良いが、中央回転伝達用突部を前記継手管の前記外周凹み面に設け、前記側部回転伝達用突部を前記上側鋼管杭の前記凹み面対向面に設けた場合は、鋼管杭に設ける回転伝達用突部が１個で済み、鋼管杭の加工部分がより少なくて済む。また、鋼管杭側に中央回転伝達用突部を配置すると、逆配置の場合に比べ、継手管の外周凹み面で形成される鋼管杭との間の円弧状等となる隙間の空間が効果的に利用できて、この隙間が小さて済む。
【発明の効果】
【００１２】
この発明の回転圧入型鋼管杭の継手構造は、それぞれ円形の鋼管からなる鋼管杭を上下に順次継ぎ、下端の鋼管杭は螺旋形の先端羽根を有するものとして、地盤に対し回転させながら圧入する接続型の回転圧入型鋼管杭において、上下の鋼管杭を相互に接続する継手構造であって、互いに接続される上側鋼管杭の下部と下側鋼管杭の上部とに渡って回転可能に嵌合されかつ上側鋼管杭の下端面と下側鋼管杭の上端面の間に介在する外鍔を外周に有する継手管を設け、前記継手管の上側鋼管杭に嵌合する部分および下側鋼管杭に嵌合する部分に、外周面が凹んで鋼管杭との間に隙間を形成する上杭側の外周凹み面および下杭側の外周凹み面をそれぞれを設け、前記継手管の前記上杭側外周凹み面およびこの上杭側外周凹み面に対向する上側鋼管杭の内面部分である凹み面対向面のいずれか一方の面に中央回転伝達用突部を設け、他方の面に、前記中央回転伝達用突部に対する鋼管杭円周方向の両側に位置して前記相対回転により係合する側部回転伝達用突部を設け、かつ前記継手管の前記上杭側外周凹み面に上部引抜力伝達用突部を設け、前記鋼管杭の前記凹み面対向面に、前記上部引抜力伝達用突部よりも下方に位置する下部引抜力伝達用突部を設け、これら上部引抜力伝達用突部と下部引抜力伝達用突部との鋼管杭周方向の位置関係を、上側鋼管杭に引き抜き側の回転を与えて中央回転伝達用突部が側部回転伝達用突部に係合した相対回転状態で互いに上下に係合可能であり、かつ前記中央回転伝達用突部が左右両側の側部回転伝達用突部間の中間にある相対回転状態では互いに上下に係合不能となる位置関係とし、前記継手管の前記下杭側外周凹み面およびこの下杭側外周凹み面に対向する下側鋼管杭の内面部分である凹み面対向面のいずれか一方の面に下杭側の中央回転伝達用突部を設け、他方の面に、前記中央回転伝達用突部に対する鋼管杭円周方向の両側に位置して前記相対回転により係合する下杭側の側部回転伝達用突部を設け、かつ前記継手管の前記下杭側外周凹み面に下部引抜力伝達用突部を設け、前記鋼管杭の前記凹み面対向面に、前記下部引抜力伝達用突部よりも上方に位置する下部引抜力伝達用突部を設け、これら下部引抜力伝達用突部と下部引抜力伝達用突部との鋼管杭周方向の位置関係を、上側鋼管杭に引き抜き側の回転を与えて下杭側の中央回転伝達用突部が側部回転伝達用突部に係合した相対回転状態で互いに上下に係合可能であり、かつ前記下杭側の中央回転伝達用突部が左右両側の側部回転伝達用突部間の中間にある相対回転状態では互いに上下に係合不能となる位置関係としたため、双方向の回転伝達が可能でありながら、現場溶接が不要で、簡便な作業で機械的に接続でき、また構成が簡素で、鋼管杭自体の加工が僅かで済む。
【００１３】
この発明の回転圧入型鋼管杭の施工方法は、この発明の回転圧入型鋼管杭の継手構造を用いた施工方法であって、下側の鋼管杭を地盤に圧入し、上下の鋼管杭に継手管を嵌合させ、上側鋼管杭を回転させて、上側の鋼管杭から下側の鋼管杭への回転伝達が可能となったときに、上下の鋼管杭を継手管に溶接で仮止めするため、初期沈下を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】この発明の第１の実施形態に係る継手構造を適用した回転圧入型鋼管杭の打設過程を示す破断正面である。
【図２】同回転圧入型鋼管杭の継手構造の垂直断面図である。
【図３】（Ａ），（Ｂ）はそれぞれ図２のIIIA-IIIA 断面、およびIIIB-IIIB 断面を示す断面図である。
【図４】引抜力伝達用突部の配置と先端羽根の角度の関係を示す説明図である。
【図５】同継手構造のセット状態、回転圧入時の状態、および逆回転引抜時の状態を示す作用説明図である。
【図６】この発明の他の実施形態に係る回転圧入型鋼管杭の継手構造の垂直断面図である。
【図７】その相対回転許容結合部の正面図である。
【図８】同継手構造に用いるワンサイドボルトの一例の接合前後の各状態を示す破断正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
この発明の一実施形態を図１ないし図５と共に説明する。図１に示すように、この回転圧入型鋼管杭の継手構造は、それぞれ円形の鋼管からなる複数本の鋼管杭１を上下に順次継ぎ、下端の鋼管杭１1 は先端１ａが円すい状とされて螺旋形の先端羽根２を有するものとして、地盤Ｇに対し回転させながら圧入する接続型の回転圧入型鋼管杭１０において、上下の鋼管杭１を相互に接続する継手構造である。
【００１６】
杭打ち機２０には、例えば、走行可能な杭打ち機２１に支柱２２を設け、この支柱２２に沿って昇降可能な昇降体２３に、回転圧入型鋼管杭１０の上端を把持する杭頭把持具２４を設けたものが用いられる。支柱２２には、昇降体２３を昇降させることにより回転圧入型鋼管杭１０に圧入力および引き抜き力を与える油圧シリンダ等の昇降駆動源２５と、昇降体２３に対して杭頭把持具２４を回転させることにより回転圧入型鋼管杭１０を回転させる油圧モータまたは電動モータ等の回転駆動源（図示せず）とを備える。回転駆動源は正逆に回転方向を切換可能なものとされる。
【００１７】
図２および図３に示すように、この継手構造は、互いに接続される上側鋼管杭１A の下部と下側鋼管杭１B の上部とに渡って内周側に回転可能に嵌合する継手管３を設ける。継手管３は、上下方向の中間に、上側鋼管杭１A の下端面と下側鋼管杭１B の上端面の間に介在する外鍔３ａを外周に有する。継手管３は、例えば鋼管からなる。外鍔３ａは、例えば継手管３の素材となる鋼管の中間部分を塑性変形させて形成される。外鍔３ａは、図示の例では、素材鋼管の管壁を外周側へ断面Ｕ字状に膨らませ、そのＵ字状の突出部分を偏平化させて２重の折り重ね形状としたものである。
【００１８】
継手管３は、上側鋼管杭１A に嵌合する部分、および下側鋼管杭１B に嵌合する部分に、外周面が凹んで鋼管杭１A との間に隙間を形成する上杭側の外周凹み面３ｂA 、および上杭側の外周凹み面３ｂB がそれぞれ設けてある。各外周凹み面３ｂA ，３ｂB は、例えば、継手管３の管壁を平板状に塑性加工して形成されたものであり、円周方向の複数箇所（図示の例では２箇所）に設けられる。また、上杭側および下杭側の外周凹み面３ｂA ，３ｂB は、互いに円周方向の同じ箇所に設けられている。
【００１９】
継手管３の上杭側の各外周凹み面３ｂA に対向する上側鋼管杭１A の内面部分である各凹み面対向面１ａA には中央回転伝達用突部ＡA が設けられ、継手管３の各外周凹み面３ｂA には、中央回転伝達用突部ＢA に対する鋼管杭円周方向の両側に位置して、側部回転伝達用突部ＣA ，ＣA が設けられている。これら中央回転伝達用突部ＢA と、側部回転伝達用突部ＣA ，ＣA とは、継手管３と上側鋼管杭１A との相対回転により、互いに側縁で係合可能とされる。これら中央回転伝達用突部ＢA および側部回転伝達用突部ＣA ，ＣA は、それぞれ鋼板等の板片を上側鋼管杭１A および継手管３に溶接等で接合したものとされ、または上側鋼管杭１A や継手管３に塑性加工や肉盛り溶接等で設けられたものとされる。図示の例では、回転伝達用突部ＢA には上側鋼管杭１A の管壁に沿って湾曲した鋼板が用いられ、側部回転伝達用突部ＣA ，ＣA は、外周凹み面３ｂの側縁側が薄肉となる鋼板が用いられている。中央回転伝達用突部ＢA および側部回転伝達用突部ＣA ，ＣA の正面形状は、図示の例ではいずれも矩形状としてあるが、互いに係合可能であれば任意の形状としても良い。例えば、中央回転伝達用突部Ｂおよび側部回転伝達用突部ＣA ，ＣA のいずれか一方または両方をピンや丸形のボス部等で構成しても良い。
【００２０】
継手板２の外周凹み面３ｂA には、さらに一対の上部引抜力伝達用突部ＤA ，ＤA を設け、上側鋼管杭１A の前記凹み面対向面１ａA に、上部引抜力伝達用突部ＤA ，ＤA よりも下方に位置する下部引抜力伝達用突部ＡA を設けている。これら上部引抜力伝達用突部ＤA ，ＤA と下部引抜力伝達用突部Ａとの鋼管杭周方向の位置関係を、上側鋼管杭１A に引き抜き側の回転である逆回転または圧入側の回転である正回転を与えて中央回転伝達用突部Ｂが左右いずれかの側部回転伝達用突部ＣA ，ＣA に係合した相対回転状態（図５（Ｂ），（Ｄ））で、互いに上下に係合可能であり、かつ中央回転伝達用突部ＢA が両側の側部回転伝達用突部ＣA ，ＣA 間の中間にある相対回転状態（図５（Ａ））では互いに上下に係合不能となる位置関係としてある。
【００２１】
これら上部引抜力伝達用突部ＤA ，ＤA および下部引抜力伝達用突部ＡA も、それぞれ鋼板等の板片を継手管３および上側鋼管杭１A に溶接等で接合したものとされ、または継手管３および上側鋼管杭１A やに塑性加工等で設けられたものとされる。
【００２２】
下部引抜力伝達用突部ＡA と中央回転伝達用突部ＢA とは、互いに鋼管杭円周方向の同じ位置に設けられている。下部引抜力伝達用突部ＡA および上部引抜力伝達用突部ＤA の組の上下位置と、中央回転伝達用突部ＢA および側部回転伝達用突部ＣA の組の上下位置とは、図示の例とは互いに逆にし、下部引抜力伝達用突部ＡA および上部引抜力伝達用突部ＤA の組を上側に配置しても良い。
【００２３】
なお、この実施形態では、上部引抜力伝達用突部ＤA を２個設けたが、上部引抜力伝達用突部ＤA は引き抜き時に係合させる一方のもの（図の右側のもの）だけを設けても良い。
【００２４】
継手管３の下杭側の各外周凹み面３ｂB およびこの面３ｂB に対向する下側鋼管杭１B の内面部分である各凹み面対向面１ａB にも、上記各突部ＡA ，ＢA ，ＣA ，ＤA と同様な突部ＡB ，ＢB ，ＣB ，ＤB が設けられている。
【００２５】
すなわち、継手管３の下杭側の各外周凹み面３ｂB に対向する下側鋼管杭１B の内面部分である各凹み面対向面１ａB には中央回転伝達用突部ＡB が設けられ、継手管３の各外周凹み面３ｂB には、中央回転伝達用突部ＢB に対する鋼管杭円周方向の両側に位置して、側部回転伝達用突部ＣB ，ＣB が設けられている。これら中央回転伝達用突部ＢB と、側部回転伝達用突部ＣB ，ＣB とは、継手管３と下側鋼管杭１B との相対回転により、互いに側縁で係合可能とされる。
【００２６】
継手管３の外周凹み面３ｂB には、さらに一対の下部引抜力伝達用突部ＡB ，ＡB を設け、下側鋼管杭１B の前記凹み面対向面１ａB に、下部引抜力伝達用突部ＡB ，ＡB よりも上方に位置する１個の下部引抜力伝達用突部ＤB を設けている。これら下部引抜力伝達用突部ＡB ，ＡB と上部引抜力伝達用突部ＤB との鋼管杭周方向の位置関係を、上側鋼管杭１B に引き抜き側の回転である逆回転または圧入側の回転である正回転を与えて中央回転伝達用突部Ｂが左右いずれかの側部回転伝達用突部ＣB ，ＣB に係合した相対回転状態（図５（Ｃ），（Ｅ））で、互いに上下に係合可能であり、かつ中央回転伝達用突部ＢB が両側の側部回転伝達用突部ＣB ，ＣB 間の中間にある相対回転状態（図５（Ａ））では互いに上下に係合不能となる位置関係としてある。
【００２７】
下杭側の各突部ＡB ，ＢB ，ＣB ，ＤB の詳細および変形例は、上記上杭側の各突部ＡA ，ＢA ，ＣA ，ＤA の詳細および変形例と同様である。ただし、下杭側の各突部ＡB ，ＢB ，ＣB ，ＤB と上杭側の各突部ＡA ，ＢA ，ＣA ，ＤA の上下の配置関係は、互いに対象となっている。
【００２８】
上記構成の作用を説明する。杭打機２０により、下端の鋼管杭１1 に回転を与えながら圧入力を加えることで、鋼管杭１1 が地盤Ｇに圧入される。鋼管杭１1 の上端が地盤Ｇの近くになるまで圧入されると、この鋼管杭１1 に、この実施形態の継手構造で上側の鋼管杭１を接続し、上側の鋼管杭１の上端に、杭打機２０から回転および圧入力を加える。
【００２９】
この継手構造において、継手管３は下側鋼管杭１B の上端に嵌合させ、この継手管３に上側鋼管杭１A の下端を嵌合させる。
この継手管３のセット時は、図５（Ａ）に示すように、上下杭側とも、中央回転伝達用突部ＢA ，ＢB が両側の側部回転伝達用突部ＣA ，ＣA 間、ＣB ，ＣB の中央にあり、かつ上杭側では、下部引抜力伝達用突部ＡA が両側の上部引抜力伝達用突部ＤA ，ＤA 間の中央にある。下杭側では、上部引抜力伝達用突部ＤB が両側の下部引抜力伝達用突部ＡB ，ＡB 間の中央にある。そのため、中央回転伝達用突部ＢA ，ＢB や、下部引抜力伝達用突部ＡA ，ＡB が側部回転伝達用突部ＣA ，ＣA ，ＣB ，ＣB や上部引抜力伝達用突部ＤA ，ＤB に干渉することなく、継手管３に対して下側鋼管杭１B の上端および上側鋼管杭１A の下端を嵌合させることができる。
【００３０】
回転圧入時は、上側鋼管杭１A に杭打機２０（図１）から正方向の回転が与えられることによって、図５（Ｂ）のように上杭側の中央回転伝達用突部ＢA が片方（図の左側）の側部回転伝達用突部ＣA の側面に係合し、上側鋼管杭１A の回転が継手管３に伝えられる。上側鋼管杭１A をさらに回転させると、継手管３が上側鋼管杭１A と共に回転し、同図（Ｃ）のように、継手管３の片方（図の右側）の側部回転伝達用突部ＣB が下側鋼管杭１B の中央回転伝達用突部ＢB の側面に係合し、継手管３の回転が下側鋼管杭１B に伝えられる。このため、上側鋼管杭１A の回転が下側鋼管杭１B に伝達されることになる。
【００３１】
上側鋼管杭１A に圧入力として作用する下向きの圧縮力は、継手管３の外鍔３ａを介することにはなるが、継手管３の本体を介することなく、上下の鋼管杭１A ，１B の端面間で直接に伝達される。回転圧入型鋼管杭１の圧入完了後の上部構造物の荷重も、上記と同様に上下の鋼管杭１A ，１B の端面間で直接に伝達される。そのため、継手管結合部７の強度に関係することなく、圧入力が伝えられる。
【００３２】
図５（Ｄ）に示すように、逆転引き抜き時は、上側の鋼管杭１A に逆方向の回転が加えられることで、上杭側の中央回転伝達用突部ＢA がもう片方（図の右側）の側部回転伝達用突部ＣA の側面に係合し、上側鋼管杭１A の逆方向回転が継手管３に伝えられる。このとき、下部引抜力伝達用突部ＡA は、係合側の側部回転伝達用突部ＣA の下方にある上部引抜力伝達用突部ＤA の下に進入する。
上側鋼管杭１A にさらに逆方向の回転を与えると、上側鋼管杭１A と継手管３との回転位相の関係を維持したまま、同図（Ｅ）のように継手管３が回転する。これにより、下杭側では継手管３のもう片方（図の左側）の側部回転伝達用突部ＣB が下側鋼管杭１B の中央回転伝達用突部ＢB の側面に係合し、継手管３の逆回転が下側鋼管杭１B に伝えられる。このため、上側鋼管杭１A の逆回転が下側鋼管杭１B に伝達されることになる。
このとき、下杭側の下部引抜力伝達用突部ＡB は、係合側の側部回転伝達用突部ＣB の上方にある下部引抜力伝達用突部ＤB の下に進入する。また、上記の上杭側における下部引抜力伝達用突部ＡA は、係合側の側部回転伝達用突部ＣA の下方にある上部引抜力伝達用突部ＤA の下に進入した状態は維持される。
【００３３】
そのため、上側鋼管杭１A に引き抜き力を与えると、上杭側における下部引抜力伝達用突部ＡA と上部引抜力伝達用突部ＤA との係合により、上側鋼管杭１A の引き抜き力が継手管３に伝えられる。また、継手管３に伝わった引き抜き力は、下杭側における下部引抜力伝達用突部ＡB と上部引抜力伝達用突部ＤB との係合により、下側鋼管杭１B に伝えられる。そのため上側鋼管杭１A の引き抜き力が下側鋼管杭１B に伝えられることになる。
【００３４】
なお、この実施形態では、中央回転伝達用突部ＢA ，ＢB を鋼管杭１A ，１B に設け、側部回転伝達用突部ＣA ，ＣA を継手管３に設けたが、上記とは逆に、中央回転伝達用突部ＢA ，ＢB を継手管３に設け、側部回転伝達用突部ＣA ，ＣA を鋼管杭１A ，１B に設けても良い。
【００３５】
この回転圧入型鋼管杭の継手構造によると、このように、上側鋼管杭１A 自体には、中央回転伝達用突部ＢA および側部回転伝達用突部ＣA のいずれか一方と、下部引抜力伝達用突部ＡA とを設けるだけで済む。また、下側鋼管杭１B 自体には、中央回転伝達用突部ＢB および側部回転伝達用突部ＣB のいずれか一方と、上部引抜力伝達用突部ＤB とを設けるだけで済む。そのため、鋼管杭自体の加工は僅かで足りる。
また、接合作業は、下側鋼管杭１B の上端に継手管３を嵌合させ、この継手管３に上側鋼管杭１A の下端を嵌合させるだけで済む。しかも、圧入や荷重支持の圧縮力は上下の継手管１A ，１B 間で直接に伝達され、継手管３に圧縮力負荷のための強い強度は要求されない。したがって、双方向の回転伝達が可能でありながら、現場溶接が不要で、簡便な作業で機械的に接続でき、また構成が簡素で、鋼管杭自体の加工が僅かで済む継手構造となる。
【００３６】
なお、図４に示すように、上杭側の上部引抜力伝達用突部ＤA ，ＤA の下面Ｄａは、例えば正面形状をＶ字状とする。図４は、図５（Ｂ），（Ｃ）のように、中央回転伝達用突部ＢA が片方（図の左側）の側部回転伝達用突部ＣA の側面に係合した状態にあるときの、その係合した側部回転伝達用突部ＣA とは反対側にある上部引抜力伝達用突部ＤA と下部引抜力伝達用突部ＡA との位置関係を示す。この状態において、下部引抜力伝達用突部ＡA の上部引抜力伝達用突部ＤA 側の側縁上端Ｐと、上部引抜力伝達用突部ＤA の下面Ｄａの下部引抜力伝達用突部ＡA 側の側縁Ｑとを繋ぐ直線Ｌの傾き角度θは、先端羽根１ａ（図１）の傾斜角度αよりも小さく設定されている。下杭側の下部引抜力伝達用突部ＡB の上面の形状および上記直線Ｌに対応する直線（図示せず）の傾斜角度も、上記と同様に先端羽根１ａの傾斜角度αよりも小さくする。これにより、鋼管杭１を逆回転させて引き抜くときの係合不良が回避される。すなわち、鋼管杭１を逆回転させて引き抜くときに、下側の鋼管杭１B は先端羽根１ａの傾斜角度αで上昇して来る。このときに、上記逆回転で、同図に一点鎖線で示すように、下部引抜力伝達用突部ＡA が上部引抜力伝達用突部ＤB の側面まで来たときに、上記下面側縁Ｑよりも下部引抜力伝達用突部ＡA の側縁上端Ｐが上方にあると、両突突部ＤB ，ＡA が干渉し、下部引抜力伝達用突部ＡA が上部引抜力伝達用突部ＤB の下側に進入することが阻害される恐れがある。しかし、上記のように直線Ｌの傾斜角度θを小さく設定することで、上記の進入阻害の問題を生じることなく、確実に進入することができる。
【００３７】
図６ないし図８は、この発明の他の実施形態を示す。この実施形態は、継手管３を上側鋼管杭１A および下側鋼管杭１B に対して、それぞれ上下動が不能で相対回転を許容状態に結合する相対回転許容結合部４を設けたものである。その他の構成は、図１ないし図５に示す実施形態と同様である。相対回転許容結合部４は、例えば、図７に示すように、継手管３に円周方向に沿って延びる長孔５と、この長孔５に挿通されて上下の鋼管杭１A ，１B に止め付けられた係合ピン６とで構成される。また、上記とは逆に、上下の鋼管杭１A ，１B に円周方向に沿う長孔を設け、継手管３に係合ピンが止め付けられるものであっても良い。係合ピン６には、この実施形態では次のワンサイドボルト等を用いているが、通常のボルトやピンを用いても良い。
【００３８】
図８は、継手管結合部７に使用可能なワンサイドボルトの一例を示す。この明細書で言う「ワンサイドボルト」とは、一端側からの操作で他端に頭部が拡径状態に塑性変形で形成されて締め付けが行える軸状締め付け金具の総称であり、ブラインドボルトや、片側締め込みリベット等とも呼ばれている。同図のワンサイドボルト３１は、ピン３２と、このピン３２の外周に嵌合して先端がピン３２のピン頭部３２ａに係合するスリーブ３３と、ピン３２の雄ねじ部３２ｂに螺合してスリーブ３３の後端を押しつけ可能なナット３４とを備える。
ピン３２は、丸軸部３２ｃよりも若干拡径したピン頭部３２ａを先端に有し、後部に雄ねじ部２ｂが形成されたものであり、雄ねじ部３２ｂの後方へ延びる工具係合部３２ｄが形成されている。雄ねじ部２ｂの軸方向中間には破断溝３２ｅが形成され、この破断溝３２ｅよりも後方のピン部分がピンテール３２ｆとなる。スリーブ３３は、スリーブ本体３３ａと、このスリーブ本体３３ａの後端の外周に剪断用鍔部３３ｃを介して後方へ延びる厚肉円筒状の受け輪部３３ｄとを一体に有するものである。スリーブ本体３３ａは、先端部付近の所定長さ範囲を、一般部３３ａｂよりも軟質の軟質スリーブ部３ｂとしてある。この軟質スリーブ部３３ｂは、スリーブ３に軸方向の圧縮荷重を加えることで外周に膨らみ状態に座屈可能なものである。剪断用鍔部３３ｃは、軟質スリーブ部３３ｂが所定の座屈状態となる圧縮荷重よりも大きな所定の圧縮荷重がスリーブ３３に加わることで剪断可能なものである。受け輪部３３ｄの内径は、剪断用鍔部３３ｃが剪断した状態のスリーブ本体３３ａの後端が進入可能な径であり、スリーブ本体３３ａの内径よりも段差をもって大径となっている。
【００３９】
このワンサイドボルト３１の締結作業は、回転式の電動締付工具（図示せず）を用いて行うことができる。すなわち、被締め付け材である継手管３および鋼管杭１A のボルト孔３５に挿入した後、締付工具でピンテール３２ｆを把持した状態で、ナット３４を締め付ける。これにより、ピン頭部３２ａと受け輪部３３ｄとの間に圧縮力が作用してスリーブ本体３３ａが挟み付けられ、まず先端の軟質スリーブ部３３ｂが外側へ鍔状に座屈し始める。さらに、ナット３４の締め付けを行うと、剪断用鍔部３３ｃが剪断し、スリーブ本体３３ａの後端が受け輪部３３ｄ内に進入する。さらに締め付けが進むと、ナット３４と鍔状座屈部分３３ｅとの間で、互いに重なった被締め付け材である継手管３および鋼管杭１A に締め付け軸力が導入される。
【００４０】
この相対回転許容結合部４を設けた場合、上下の鋼管杭１A ，１B に継手管３を嵌合させたときに、長孔５に挿入してワンサイドボルト３１からなるピン６を挿通させる。上側鋼管杭１A を回転させて、上記各回転伝達用突部ＢA ，ＢB ，ＣA ，ＣB の係合により上側鋼管杭１A から下側鋼管杭１B への回転伝達が可能となったときに、ワンサイドボルト３１からなるピン６を締め付ける。このように相対回転許容結合部４を設けることで、杭圧入作業中等に継手管３に対して上下の鋼管杭１A ，１B が上下にずれることが防止されて、初期沈下が防止される。
すなわち、上側鋼管杭１A の下端面と継手管３の鍔部３ａとの間に隙間が生じていると、その隙間を詰める分だけ初期沈下が生じる恐れがある。しかし、上記のように相対回転許容結合部４を設けたため、上側鋼管杭１A の下端面が継手管３の外鍔３ａに接する状態が常に維持される。そのため、初期沈下を回避することができる。
【００４１】
なお、相対回転許容結合部４を設ける代わりに、溶接による仮止めを行っても良い。すなわち、下側の鋼管杭１B を地盤に圧入し、上下の鋼管杭１A ，１B に継手管３を嵌合させ、上側鋼管杭１A を回転させて、上記各回転伝達用突部ＢA ，ＢB ，ＣA ，ＣB の係合により上側の鋼管杭１A から下側の鋼管杭B への回転伝達が可能となったときに、上下の鋼管杭１A ，１B を継手管３に溶接で仮止めしても良い。これによっても施工中に上下の鋼管杭１A ，１B と継手管３との間に上下位置のずれが生じること、すなわち、継手管３の外鍔３ａと上下の鋼管杭１A ，１B の端部の間に隙間が生じることが防止される。これにより、杭打ち完了後に上部構造物の荷重が作用したとに、上記隙間を詰める初期沈下が生じることが回避される。
【符号の説明】
【００４２】
１…鋼管杭
１1 …下端の鋼管杭
１A …上側鋼管杭
１B …下側鋼管杭
１ａA ，１ａB …凹み面対向面
２…先端羽根
３…継手管
３ａ…外鍔
３ｂA ，３ｂB …外周凹み面
４…相対回転許容結合部
５…長孔
６…係合ピン
７…継手管結合部
１０…回転圧入型鋼管杭
２０…杭打ち機
ＡA ，ＡB …下部引抜力伝達用突部
ＢA ，ＢB …中央回転伝達用突部
ＣA ，ＣB …側部回転伝達用突部
ＤA ，ＤB …上部引抜力伝達用突部
Ｇ…地盤
【技術分野】
【０００１】
この発明は、ビルや家屋等の構造物を支持する杭基礎等となる回転圧入型鋼管杭の継手構造およびその施工方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
杭基礎等となる鋼管杭において、地盤への圧入作業の容易のために、下端に螺旋形の先端羽根を設け、回転を加えながら圧入を行うものがある。鋼管杭を深く地盤に圧入せる場合は、１本の鋼管杭では長さが不足するため、地盤への圧入を行いながら複数本を順次接続する。鋼管杭を接続する場合、回転圧入型鋼管杭では回転の伝達を可能にする必要がある。また、鋼管杭の圧入位置の間違いによる変更や、傾きの修正のために、鋼管杭を逆方向に回転させて引き抜くことが必要な場合がある。そのため、逆回転の伝達も可能にすることが必要となる。
【０００３】
このため、回転圧入型鋼管杭では、溶接等で上下の鋼管杭を接合するが、現場溶接では手間がかかる上、特殊技能者である溶接技術者が必要となる。このような現場溶接による課題を解消し、溶接によらずに、機械的に簡便、かつ強固に回転伝達可能に接続するようにした継手構造も種々提案されている（例えば、特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−２００５３５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来の現場溶接による接続は、上記のように手間がかかる上、特殊技能者である溶接技術者が必要となる。また、特許文献１に提案されている機械的な継手構造は、現場溶接は不要であるものの、互いに継がれる上下の鋼管杭に環状の継手材をそれぞれ溶接し、これら上下の継手材を相互に機械的に接続するものとされる。そのため、鋼管杭を継手材付き鋼管杭とすることが必要であり、準備する鋼管杭が特殊な構造となって継手構造が複雑化する。また、工場溶接作業とはなるが、環状継手材の全周を鋼管杭に溶接することが必要となり、継手材付き鋼管杭の製作に手間がかかる。
【０００６】
この発明の目的は、双方向の回転伝達が可能でありながら、現場溶接が不要で、簡便な作業で機械的に接続でき、また構成が簡素で、鋼管杭自体の加工が僅かで済む回転圧入型鋼管杭の継手構造を提供することである。
この発明の他の目的は、この発明の回転圧入型鋼管杭の継手構造において、初期沈下を防止できる施工方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明の回転圧入型鋼管杭の継手構造は、それぞれ円形の鋼管からなる鋼管杭を上下に順次継ぎ、下端の鋼管杭は螺旋形の先端羽根を有するものとして、地盤に対し回転させながら圧入する接続型の回転圧入型鋼管杭において、上下の鋼管杭を相互に接続する継手構造であって、次の構成とすることを特徴とする。
互いに接続される上側鋼管杭の下部と下側鋼管杭の上部とに渡って回転可能に嵌合されかつ上側鋼管杭の下端面と下側鋼管杭の上端面の間に介在する外鍔を外周に有する継手管を設ける。前記継手管の上側鋼管杭に嵌合する部分および下側鋼管杭に嵌合する部分に、外周面が凹んで鋼管杭との間に隙間を形成する上杭側の外周凹み面および下杭側の外周凹み面をそれぞれ設ける。
前記継手管の前記上杭側外周凹み面およびこの上杭側外周凹み面に対向する上側鋼管杭の内面部分である凹み面対向面のいずれか一方の面に中央回転伝達用突部を設け、他方の面に、前記中央回転伝達用突部に対する鋼管杭円周方向の両側に位置して前記相対回転により係合する側部回転伝達用突部を設ける。かつ、前記継手管の前記上杭側外周凹み面に上部引抜力伝達用突部を設け、前記鋼管杭の前記凹み面対向面に、前記上部引抜力伝達用突部よりも下方に位置する下部引抜力伝達用突部を設け、これら上部引抜力伝達用突部と下部引抜力伝達用突部との鋼管杭周方向の位置関係を、上側鋼管杭に引き抜き側の回転を与えて中央回転伝達用突部が側部回転伝達用突部に係合した相対回転状態で互いに上下に係合可能であり、かつ前記中央回転伝達用突部が左右両側の側部回転伝達用突部間の中間にある相対回転状態では互いに上下に係合不能となる位置関係とする。
前記継手管の前記下杭側外周凹み面およびこの下杭側外周凹み面に対向する下側鋼管杭の内面部分である凹み面対向面のいずれか一方の面に下杭側の中央回転伝達用突部を設け、他方の面に、前記中央回転伝達用突部に対する鋼管杭円周方向の両側に位置して前記相対回転により係合する下杭側の側部回転伝達用突部を設ける。かつ、前記継手管の前記下杭側外周凹み面に下部引抜力伝達用突部を設け、前記鋼管杭の前記凹み面対向面に、前記下部引抜力伝達用突部よりも上方に位置する下部引抜力伝達用突部を設け、これら下部引抜力伝達用突部と下部引抜力伝達用突部との鋼管杭周方向の位置関係を、上側鋼管杭に引き抜き側の回転を与えて下杭側の中央回転伝達用突部が側部回転伝達用突部に係合した相対回転状態で互いに上下に係合可能であり、かつ前記下杭側の中央回転伝達用突部が左右両側の側部回転伝達用突部間の中間にある相対回転状態では互いに上下に係合不能となる位置関係とする。
【０００８】
この構成において、前記継手管と上側鋼管杭との間、および前記継手管と下側鋼管杭との間のいずれか一方または両方に、前記継手管を鋼管杭に対して上下動が不能で相対回転を許容状態に結合する相対回転許容結合部を設けても良い。この相対回転許容結合部の相対回転の許容範囲は、前記中央回転伝達用突部が両側の側部回転伝達用突部に係合可能な回転範囲があれば良い。
【０００９】
この構成によると、下側鋼管杭の地盤への圧入の後、下側鋼管杭の上端に継手管の下部を嵌合させ、この継手管の上部に上側鋼管杭の下端を嵌合させる。この状態で、上側鋼管杭に回転を与えながら圧入を行うと、上下の鋼管杭が継手管を介して接続される。
この接続完了状態で、鋼管杭の作用する圧入力や上部構造体の荷重による下向きの圧縮力は、継手管の外鍔を介することにはなるが、継手管の本体を介することなく、上下の鋼管杭の端面間に直接に伝達される。上側鋼管杭を杭貫入方向である正回転方向に回転させると、上側鋼管杭と継手管の間では、中央回転伝達用突部と片方の側部回転伝達用突部とが係合し、上側鋼管杭から継手管に回転伝達される。継手管と下側鋼管杭との間においても、中央回転伝達用突部と片方の側部回転伝達用突部とが係合し、継手管から下側鋼管杭に回転伝達される。このように、継手管を介して上側鋼管杭から下側鋼管杭へ回転が伝達される。上側鋼管杭を逆方向に回転させると、上側鋼管杭と継手管の間では、中央回転伝達用突部ともう片方の側部回転伝達用突部とが係合し、上側鋼管杭から継手管に回転伝達される。継手管からと下側鋼管杭との端においても、中央回転伝達用突部ともう片方の側部回転伝達用突部とが係合し、継手管から下側鋼管杭に回転伝達される。このように、継手管を介して上側鋼管杭から下側鋼管杭へ逆回転が伝達される。この逆回転時の回転伝達用突部の係合状態において、継手管の上側鋼管杭に対応する部分、および下側鋼管杭に対応する部分の各々において、上部引抜力伝達用突部の下方に下部引抜力伝達用突部が位置し、両突部間の上下方向の係合により、上側鋼管杭から下側鋼管杭への引き抜き力となる引っ張り力の伝達が可能となる。
このように、鋼管杭の双方向の回転伝達が可能でありながら、現場溶接が不要で、簡便な作業で機械的に接続でき、また構成が簡素で、鋼管杭自体の加工が僅かで済む。
【００１０】
なお、施工性を高めるための補助的な溶接は行っても良い。例えば、継手管を嵌合させた後、回転を加えて上側の鋼管杭の回転を下側の鋼管杭に伝達可能となったときに、上下の鋼管杭を継手管に対して仮止めのための溶接を行っても良い。このように溶接しておくことで、施工中に上下の鋼管杭と継手管との間に上下位置のずれが生じること、すなわち、継手管の外鍔と上下の鋼管杭の端部の間に隙間が生じることが防止される。これにより、杭打ち完了後に上部構造物の荷重が作用したとに、上記隙間を詰める初期沈下が生じることが回避される。前記仮止めの溶接は、施工時に引き抜き力の作用で隙間が生じることを防止できる程度に固定ができれば良いため、専門の溶接技術者によらず、また簡易な溶接で済む。
前記相対回転許容結合部を設けた場合も、上側鋼管杭の下端面が継手管の外鍔に接する状態を常に維持し、初期沈下を回避することができる。
【００１１】
前記中央回転伝達用突部と側部回転伝達用突部とは、いずれを継手管側に設けても良いが、中央回転伝達用突部を前記継手管の前記外周凹み面に設け、前記側部回転伝達用突部を前記上側鋼管杭の前記凹み面対向面に設けた場合は、鋼管杭に設ける回転伝達用突部が１個で済み、鋼管杭の加工部分がより少なくて済む。また、鋼管杭側に中央回転伝達用突部を配置すると、逆配置の場合に比べ、継手管の外周凹み面で形成される鋼管杭との間の円弧状等となる隙間の空間が効果的に利用できて、この隙間が小さて済む。
【発明の効果】
【００１２】
この発明の回転圧入型鋼管杭の継手構造は、それぞれ円形の鋼管からなる鋼管杭を上下に順次継ぎ、下端の鋼管杭は螺旋形の先端羽根を有するものとして、地盤に対し回転させながら圧入する接続型の回転圧入型鋼管杭において、上下の鋼管杭を相互に接続する継手構造であって、互いに接続される上側鋼管杭の下部と下側鋼管杭の上部とに渡って回転可能に嵌合されかつ上側鋼管杭の下端面と下側鋼管杭の上端面の間に介在する外鍔を外周に有する継手管を設け、前記継手管の上側鋼管杭に嵌合する部分および下側鋼管杭に嵌合する部分に、外周面が凹んで鋼管杭との間に隙間を形成する上杭側の外周凹み面および下杭側の外周凹み面をそれぞれを設け、前記継手管の前記上杭側外周凹み面およびこの上杭側外周凹み面に対向する上側鋼管杭の内面部分である凹み面対向面のいずれか一方の面に中央回転伝達用突部を設け、他方の面に、前記中央回転伝達用突部に対する鋼管杭円周方向の両側に位置して前記相対回転により係合する側部回転伝達用突部を設け、かつ前記継手管の前記上杭側外周凹み面に上部引抜力伝達用突部を設け、前記鋼管杭の前記凹み面対向面に、前記上部引抜力伝達用突部よりも下方に位置する下部引抜力伝達用突部を設け、これら上部引抜力伝達用突部と下部引抜力伝達用突部との鋼管杭周方向の位置関係を、上側鋼管杭に引き抜き側の回転を与えて中央回転伝達用突部が側部回転伝達用突部に係合した相対回転状態で互いに上下に係合可能であり、かつ前記中央回転伝達用突部が左右両側の側部回転伝達用突部間の中間にある相対回転状態では互いに上下に係合不能となる位置関係とし、前記継手管の前記下杭側外周凹み面およびこの下杭側外周凹み面に対向する下側鋼管杭の内面部分である凹み面対向面のいずれか一方の面に下杭側の中央回転伝達用突部を設け、他方の面に、前記中央回転伝達用突部に対する鋼管杭円周方向の両側に位置して前記相対回転により係合する下杭側の側部回転伝達用突部を設け、かつ前記継手管の前記下杭側外周凹み面に下部引抜力伝達用突部を設け、前記鋼管杭の前記凹み面対向面に、前記下部引抜力伝達用突部よりも上方に位置する下部引抜力伝達用突部を設け、これら下部引抜力伝達用突部と下部引抜力伝達用突部との鋼管杭周方向の位置関係を、上側鋼管杭に引き抜き側の回転を与えて下杭側の中央回転伝達用突部が側部回転伝達用突部に係合した相対回転状態で互いに上下に係合可能であり、かつ前記下杭側の中央回転伝達用突部が左右両側の側部回転伝達用突部間の中間にある相対回転状態では互いに上下に係合不能となる位置関係としたため、双方向の回転伝達が可能でありながら、現場溶接が不要で、簡便な作業で機械的に接続でき、また構成が簡素で、鋼管杭自体の加工が僅かで済む。
【００１３】
この発明の回転圧入型鋼管杭の施工方法は、この発明の回転圧入型鋼管杭の継手構造を用いた施工方法であって、下側の鋼管杭を地盤に圧入し、上下の鋼管杭に継手管を嵌合させ、上側鋼管杭を回転させて、上側の鋼管杭から下側の鋼管杭への回転伝達が可能となったときに、上下の鋼管杭を継手管に溶接で仮止めするため、初期沈下を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】この発明の第１の実施形態に係る継手構造を適用した回転圧入型鋼管杭の打設過程を示す破断正面である。
【図２】同回転圧入型鋼管杭の継手構造の垂直断面図である。
【図３】（Ａ），（Ｂ）はそれぞれ図２のIIIA-IIIA 断面、およびIIIB-IIIB 断面を示す断面図である。
【図４】引抜力伝達用突部の配置と先端羽根の角度の関係を示す説明図である。
【図５】同継手構造のセット状態、回転圧入時の状態、および逆回転引抜時の状態を示す作用説明図である。
【図６】この発明の他の実施形態に係る回転圧入型鋼管杭の継手構造の垂直断面図である。
【図７】その相対回転許容結合部の正面図である。
【図８】同継手構造に用いるワンサイドボルトの一例の接合前後の各状態を示す破断正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
この発明の一実施形態を図１ないし図５と共に説明する。図１に示すように、この回転圧入型鋼管杭の継手構造は、それぞれ円形の鋼管からなる複数本の鋼管杭１を上下に順次継ぎ、下端の鋼管杭１1 は先端１ａが円すい状とされて螺旋形の先端羽根２を有するものとして、地盤Ｇに対し回転させながら圧入する接続型の回転圧入型鋼管杭１０において、上下の鋼管杭１を相互に接続する継手構造である。
【００１６】
杭打ち機２０には、例えば、走行可能な杭打ち機２１に支柱２２を設け、この支柱２２に沿って昇降可能な昇降体２３に、回転圧入型鋼管杭１０の上端を把持する杭頭把持具２４を設けたものが用いられる。支柱２２には、昇降体２３を昇降させることにより回転圧入型鋼管杭１０に圧入力および引き抜き力を与える油圧シリンダ等の昇降駆動源２５と、昇降体２３に対して杭頭把持具２４を回転させることにより回転圧入型鋼管杭１０を回転させる油圧モータまたは電動モータ等の回転駆動源（図示せず）とを備える。回転駆動源は正逆に回転方向を切換可能なものとされる。
【００１７】
図２および図３に示すように、この継手構造は、互いに接続される上側鋼管杭１A の下部と下側鋼管杭１B の上部とに渡って内周側に回転可能に嵌合する継手管３を設ける。継手管３は、上下方向の中間に、上側鋼管杭１A の下端面と下側鋼管杭１B の上端面の間に介在する外鍔３ａを外周に有する。継手管３は、例えば鋼管からなる。外鍔３ａは、例えば継手管３の素材となる鋼管の中間部分を塑性変形させて形成される。外鍔３ａは、図示の例では、素材鋼管の管壁を外周側へ断面Ｕ字状に膨らませ、そのＵ字状の突出部分を偏平化させて２重の折り重ね形状としたものである。
【００１８】
継手管３は、上側鋼管杭１A に嵌合する部分、および下側鋼管杭１B に嵌合する部分に、外周面が凹んで鋼管杭１A との間に隙間を形成する上杭側の外周凹み面３ｂA 、および上杭側の外周凹み面３ｂB がそれぞれ設けてある。各外周凹み面３ｂA ，３ｂB は、例えば、継手管３の管壁を平板状に塑性加工して形成されたものであり、円周方向の複数箇所（図示の例では２箇所）に設けられる。また、上杭側および下杭側の外周凹み面３ｂA ，３ｂB は、互いに円周方向の同じ箇所に設けられている。
【００１９】
継手管３の上杭側の各外周凹み面３ｂA に対向する上側鋼管杭１A の内面部分である各凹み面対向面１ａA には中央回転伝達用突部ＡA が設けられ、継手管３の各外周凹み面３ｂA には、中央回転伝達用突部ＢA に対する鋼管杭円周方向の両側に位置して、側部回転伝達用突部ＣA ，ＣA が設けられている。これら中央回転伝達用突部ＢA と、側部回転伝達用突部ＣA ，ＣA とは、継手管３と上側鋼管杭１A との相対回転により、互いに側縁で係合可能とされる。これら中央回転伝達用突部ＢA および側部回転伝達用突部ＣA ，ＣA は、それぞれ鋼板等の板片を上側鋼管杭１A および継手管３に溶接等で接合したものとされ、または上側鋼管杭１A や継手管３に塑性加工や肉盛り溶接等で設けられたものとされる。図示の例では、回転伝達用突部ＢA には上側鋼管杭１A の管壁に沿って湾曲した鋼板が用いられ、側部回転伝達用突部ＣA ，ＣA は、外周凹み面３ｂの側縁側が薄肉となる鋼板が用いられている。中央回転伝達用突部ＢA および側部回転伝達用突部ＣA ，ＣA の正面形状は、図示の例ではいずれも矩形状としてあるが、互いに係合可能であれば任意の形状としても良い。例えば、中央回転伝達用突部Ｂおよび側部回転伝達用突部ＣA ，ＣA のいずれか一方または両方をピンや丸形のボス部等で構成しても良い。
【００２０】
継手板２の外周凹み面３ｂA には、さらに一対の上部引抜力伝達用突部ＤA ，ＤA を設け、上側鋼管杭１A の前記凹み面対向面１ａA に、上部引抜力伝達用突部ＤA ，ＤA よりも下方に位置する下部引抜力伝達用突部ＡA を設けている。これら上部引抜力伝達用突部ＤA ，ＤA と下部引抜力伝達用突部Ａとの鋼管杭周方向の位置関係を、上側鋼管杭１A に引き抜き側の回転である逆回転または圧入側の回転である正回転を与えて中央回転伝達用突部Ｂが左右いずれかの側部回転伝達用突部ＣA ，ＣA に係合した相対回転状態（図５（Ｂ），（Ｄ））で、互いに上下に係合可能であり、かつ中央回転伝達用突部ＢA が両側の側部回転伝達用突部ＣA ，ＣA 間の中間にある相対回転状態（図５（Ａ））では互いに上下に係合不能となる位置関係としてある。
【００２１】
これら上部引抜力伝達用突部ＤA ，ＤA および下部引抜力伝達用突部ＡA も、それぞれ鋼板等の板片を継手管３および上側鋼管杭１A に溶接等で接合したものとされ、または継手管３および上側鋼管杭１A やに塑性加工等で設けられたものとされる。
【００２２】
下部引抜力伝達用突部ＡA と中央回転伝達用突部ＢA とは、互いに鋼管杭円周方向の同じ位置に設けられている。下部引抜力伝達用突部ＡA および上部引抜力伝達用突部ＤA の組の上下位置と、中央回転伝達用突部ＢA および側部回転伝達用突部ＣA の組の上下位置とは、図示の例とは互いに逆にし、下部引抜力伝達用突部ＡA および上部引抜力伝達用突部ＤA の組を上側に配置しても良い。
【００２３】
なお、この実施形態では、上部引抜力伝達用突部ＤA を２個設けたが、上部引抜力伝達用突部ＤA は引き抜き時に係合させる一方のもの（図の右側のもの）だけを設けても良い。
【００２４】
継手管３の下杭側の各外周凹み面３ｂB およびこの面３ｂB に対向する下側鋼管杭１B の内面部分である各凹み面対向面１ａB にも、上記各突部ＡA ，ＢA ，ＣA ，ＤA と同様な突部ＡB ，ＢB ，ＣB ，ＤB が設けられている。
【００２５】
すなわち、継手管３の下杭側の各外周凹み面３ｂB に対向する下側鋼管杭１B の内面部分である各凹み面対向面１ａB には中央回転伝達用突部ＡB が設けられ、継手管３の各外周凹み面３ｂB には、中央回転伝達用突部ＢB に対する鋼管杭円周方向の両側に位置して、側部回転伝達用突部ＣB ，ＣB が設けられている。これら中央回転伝達用突部ＢB と、側部回転伝達用突部ＣB ，ＣB とは、継手管３と下側鋼管杭１B との相対回転により、互いに側縁で係合可能とされる。
【００２６】
継手管３の外周凹み面３ｂB には、さらに一対の下部引抜力伝達用突部ＡB ，ＡB を設け、下側鋼管杭１B の前記凹み面対向面１ａB に、下部引抜力伝達用突部ＡB ，ＡB よりも上方に位置する１個の下部引抜力伝達用突部ＤB を設けている。これら下部引抜力伝達用突部ＡB ，ＡB と上部引抜力伝達用突部ＤB との鋼管杭周方向の位置関係を、上側鋼管杭１B に引き抜き側の回転である逆回転または圧入側の回転である正回転を与えて中央回転伝達用突部Ｂが左右いずれかの側部回転伝達用突部ＣB ，ＣB に係合した相対回転状態（図５（Ｃ），（Ｅ））で、互いに上下に係合可能であり、かつ中央回転伝達用突部ＢB が両側の側部回転伝達用突部ＣB ，ＣB 間の中間にある相対回転状態（図５（Ａ））では互いに上下に係合不能となる位置関係としてある。
【００２７】
下杭側の各突部ＡB ，ＢB ，ＣB ，ＤB の詳細および変形例は、上記上杭側の各突部ＡA ，ＢA ，ＣA ，ＤA の詳細および変形例と同様である。ただし、下杭側の各突部ＡB ，ＢB ，ＣB ，ＤB と上杭側の各突部ＡA ，ＢA ，ＣA ，ＤA の上下の配置関係は、互いに対象となっている。
【００２８】
上記構成の作用を説明する。杭打機２０により、下端の鋼管杭１1 に回転を与えながら圧入力を加えることで、鋼管杭１1 が地盤Ｇに圧入される。鋼管杭１1 の上端が地盤Ｇの近くになるまで圧入されると、この鋼管杭１1 に、この実施形態の継手構造で上側の鋼管杭１を接続し、上側の鋼管杭１の上端に、杭打機２０から回転および圧入力を加える。
【００２９】
この継手構造において、継手管３は下側鋼管杭１B の上端に嵌合させ、この継手管３に上側鋼管杭１A の下端を嵌合させる。
この継手管３のセット時は、図５（Ａ）に示すように、上下杭側とも、中央回転伝達用突部ＢA ，ＢB が両側の側部回転伝達用突部ＣA ，ＣA 間、ＣB ，ＣB の中央にあり、かつ上杭側では、下部引抜力伝達用突部ＡA が両側の上部引抜力伝達用突部ＤA ，ＤA 間の中央にある。下杭側では、上部引抜力伝達用突部ＤB が両側の下部引抜力伝達用突部ＡB ，ＡB 間の中央にある。そのため、中央回転伝達用突部ＢA ，ＢB や、下部引抜力伝達用突部ＡA ，ＡB が側部回転伝達用突部ＣA ，ＣA ，ＣB ，ＣB や上部引抜力伝達用突部ＤA ，ＤB に干渉することなく、継手管３に対して下側鋼管杭１B の上端および上側鋼管杭１A の下端を嵌合させることができる。
【００３０】
回転圧入時は、上側鋼管杭１A に杭打機２０（図１）から正方向の回転が与えられることによって、図５（Ｂ）のように上杭側の中央回転伝達用突部ＢA が片方（図の左側）の側部回転伝達用突部ＣA の側面に係合し、上側鋼管杭１A の回転が継手管３に伝えられる。上側鋼管杭１A をさらに回転させると、継手管３が上側鋼管杭１A と共に回転し、同図（Ｃ）のように、継手管３の片方（図の右側）の側部回転伝達用突部ＣB が下側鋼管杭１B の中央回転伝達用突部ＢB の側面に係合し、継手管３の回転が下側鋼管杭１B に伝えられる。このため、上側鋼管杭１A の回転が下側鋼管杭１B に伝達されることになる。
【００３１】
上側鋼管杭１A に圧入力として作用する下向きの圧縮力は、継手管３の外鍔３ａを介することにはなるが、継手管３の本体を介することなく、上下の鋼管杭１A ，１B の端面間で直接に伝達される。回転圧入型鋼管杭１の圧入完了後の上部構造物の荷重も、上記と同様に上下の鋼管杭１A ，１B の端面間で直接に伝達される。そのため、継手管結合部７の強度に関係することなく、圧入力が伝えられる。
【００３２】
図５（Ｄ）に示すように、逆転引き抜き時は、上側の鋼管杭１A に逆方向の回転が加えられることで、上杭側の中央回転伝達用突部ＢA がもう片方（図の右側）の側部回転伝達用突部ＣA の側面に係合し、上側鋼管杭１A の逆方向回転が継手管３に伝えられる。このとき、下部引抜力伝達用突部ＡA は、係合側の側部回転伝達用突部ＣA の下方にある上部引抜力伝達用突部ＤA の下に進入する。
上側鋼管杭１A にさらに逆方向の回転を与えると、上側鋼管杭１A と継手管３との回転位相の関係を維持したまま、同図（Ｅ）のように継手管３が回転する。これにより、下杭側では継手管３のもう片方（図の左側）の側部回転伝達用突部ＣB が下側鋼管杭１B の中央回転伝達用突部ＢB の側面に係合し、継手管３の逆回転が下側鋼管杭１B に伝えられる。このため、上側鋼管杭１A の逆回転が下側鋼管杭１B に伝達されることになる。
このとき、下杭側の下部引抜力伝達用突部ＡB は、係合側の側部回転伝達用突部ＣB の上方にある下部引抜力伝達用突部ＤB の下に進入する。また、上記の上杭側における下部引抜力伝達用突部ＡA は、係合側の側部回転伝達用突部ＣA の下方にある上部引抜力伝達用突部ＤA の下に進入した状態は維持される。
【００３３】
そのため、上側鋼管杭１A に引き抜き力を与えると、上杭側における下部引抜力伝達用突部ＡA と上部引抜力伝達用突部ＤA との係合により、上側鋼管杭１A の引き抜き力が継手管３に伝えられる。また、継手管３に伝わった引き抜き力は、下杭側における下部引抜力伝達用突部ＡB と上部引抜力伝達用突部ＤB との係合により、下側鋼管杭１B に伝えられる。そのため上側鋼管杭１A の引き抜き力が下側鋼管杭１B に伝えられることになる。
【００３４】
なお、この実施形態では、中央回転伝達用突部ＢA ，ＢB を鋼管杭１A ，１B に設け、側部回転伝達用突部ＣA ，ＣA を継手管３に設けたが、上記とは逆に、中央回転伝達用突部ＢA ，ＢB を継手管３に設け、側部回転伝達用突部ＣA ，ＣA を鋼管杭１A ，１B に設けても良い。
【００３５】
この回転圧入型鋼管杭の継手構造によると、このように、上側鋼管杭１A 自体には、中央回転伝達用突部ＢA および側部回転伝達用突部ＣA のいずれか一方と、下部引抜力伝達用突部ＡA とを設けるだけで済む。また、下側鋼管杭１B 自体には、中央回転伝達用突部ＢB および側部回転伝達用突部ＣB のいずれか一方と、上部引抜力伝達用突部ＤB とを設けるだけで済む。そのため、鋼管杭自体の加工は僅かで足りる。
また、接合作業は、下側鋼管杭１B の上端に継手管３を嵌合させ、この継手管３に上側鋼管杭１A の下端を嵌合させるだけで済む。しかも、圧入や荷重支持の圧縮力は上下の継手管１A ，１B 間で直接に伝達され、継手管３に圧縮力負荷のための強い強度は要求されない。したがって、双方向の回転伝達が可能でありながら、現場溶接が不要で、簡便な作業で機械的に接続でき、また構成が簡素で、鋼管杭自体の加工が僅かで済む継手構造となる。
【００３６】
なお、図４に示すように、上杭側の上部引抜力伝達用突部ＤA ，ＤA の下面Ｄａは、例えば正面形状をＶ字状とする。図４は、図５（Ｂ），（Ｃ）のように、中央回転伝達用突部ＢA が片方（図の左側）の側部回転伝達用突部ＣA の側面に係合した状態にあるときの、その係合した側部回転伝達用突部ＣA とは反対側にある上部引抜力伝達用突部ＤA と下部引抜力伝達用突部ＡA との位置関係を示す。この状態において、下部引抜力伝達用突部ＡA の上部引抜力伝達用突部ＤA 側の側縁上端Ｐと、上部引抜力伝達用突部ＤA の下面Ｄａの下部引抜力伝達用突部ＡA 側の側縁Ｑとを繋ぐ直線Ｌの傾き角度θは、先端羽根１ａ（図１）の傾斜角度αよりも小さく設定されている。下杭側の下部引抜力伝達用突部ＡB の上面の形状および上記直線Ｌに対応する直線（図示せず）の傾斜角度も、上記と同様に先端羽根１ａの傾斜角度αよりも小さくする。これにより、鋼管杭１を逆回転させて引き抜くときの係合不良が回避される。すなわち、鋼管杭１を逆回転させて引き抜くときに、下側の鋼管杭１B は先端羽根１ａの傾斜角度αで上昇して来る。このときに、上記逆回転で、同図に一点鎖線で示すように、下部引抜力伝達用突部ＡA が上部引抜力伝達用突部ＤB の側面まで来たときに、上記下面側縁Ｑよりも下部引抜力伝達用突部ＡA の側縁上端Ｐが上方にあると、両突突部ＤB ，ＡA が干渉し、下部引抜力伝達用突部ＡA が上部引抜力伝達用突部ＤB の下側に進入することが阻害される恐れがある。しかし、上記のように直線Ｌの傾斜角度θを小さく設定することで、上記の進入阻害の問題を生じることなく、確実に進入することができる。
【００３７】
図６ないし図８は、この発明の他の実施形態を示す。この実施形態は、継手管３を上側鋼管杭１A および下側鋼管杭１B に対して、それぞれ上下動が不能で相対回転を許容状態に結合する相対回転許容結合部４を設けたものである。その他の構成は、図１ないし図５に示す実施形態と同様である。相対回転許容結合部４は、例えば、図７に示すように、継手管３に円周方向に沿って延びる長孔５と、この長孔５に挿通されて上下の鋼管杭１A ，１B に止め付けられた係合ピン６とで構成される。また、上記とは逆に、上下の鋼管杭１A ，１B に円周方向に沿う長孔を設け、継手管３に係合ピンが止め付けられるものであっても良い。係合ピン６には、この実施形態では次のワンサイドボルト等を用いているが、通常のボルトやピンを用いても良い。
【００３８】
図８は、継手管結合部７に使用可能なワンサイドボルトの一例を示す。この明細書で言う「ワンサイドボルト」とは、一端側からの操作で他端に頭部が拡径状態に塑性変形で形成されて締め付けが行える軸状締め付け金具の総称であり、ブラインドボルトや、片側締め込みリベット等とも呼ばれている。同図のワンサイドボルト３１は、ピン３２と、このピン３２の外周に嵌合して先端がピン３２のピン頭部３２ａに係合するスリーブ３３と、ピン３２の雄ねじ部３２ｂに螺合してスリーブ３３の後端を押しつけ可能なナット３４とを備える。
ピン３２は、丸軸部３２ｃよりも若干拡径したピン頭部３２ａを先端に有し、後部に雄ねじ部２ｂが形成されたものであり、雄ねじ部３２ｂの後方へ延びる工具係合部３２ｄが形成されている。雄ねじ部２ｂの軸方向中間には破断溝３２ｅが形成され、この破断溝３２ｅよりも後方のピン部分がピンテール３２ｆとなる。スリーブ３３は、スリーブ本体３３ａと、このスリーブ本体３３ａの後端の外周に剪断用鍔部３３ｃを介して後方へ延びる厚肉円筒状の受け輪部３３ｄとを一体に有するものである。スリーブ本体３３ａは、先端部付近の所定長さ範囲を、一般部３３ａｂよりも軟質の軟質スリーブ部３ｂとしてある。この軟質スリーブ部３３ｂは、スリーブ３に軸方向の圧縮荷重を加えることで外周に膨らみ状態に座屈可能なものである。剪断用鍔部３３ｃは、軟質スリーブ部３３ｂが所定の座屈状態となる圧縮荷重よりも大きな所定の圧縮荷重がスリーブ３３に加わることで剪断可能なものである。受け輪部３３ｄの内径は、剪断用鍔部３３ｃが剪断した状態のスリーブ本体３３ａの後端が進入可能な径であり、スリーブ本体３３ａの内径よりも段差をもって大径となっている。
【００３９】
このワンサイドボルト３１の締結作業は、回転式の電動締付工具（図示せず）を用いて行うことができる。すなわち、被締め付け材である継手管３および鋼管杭１A のボルト孔３５に挿入した後、締付工具でピンテール３２ｆを把持した状態で、ナット３４を締め付ける。これにより、ピン頭部３２ａと受け輪部３３ｄとの間に圧縮力が作用してスリーブ本体３３ａが挟み付けられ、まず先端の軟質スリーブ部３３ｂが外側へ鍔状に座屈し始める。さらに、ナット３４の締め付けを行うと、剪断用鍔部３３ｃが剪断し、スリーブ本体３３ａの後端が受け輪部３３ｄ内に進入する。さらに締め付けが進むと、ナット３４と鍔状座屈部分３３ｅとの間で、互いに重なった被締め付け材である継手管３および鋼管杭１A に締め付け軸力が導入される。
【００４０】
この相対回転許容結合部４を設けた場合、上下の鋼管杭１A ，１B に継手管３を嵌合させたときに、長孔５に挿入してワンサイドボルト３１からなるピン６を挿通させる。上側鋼管杭１A を回転させて、上記各回転伝達用突部ＢA ，ＢB ，ＣA ，ＣB の係合により上側鋼管杭１A から下側鋼管杭１B への回転伝達が可能となったときに、ワンサイドボルト３１からなるピン６を締め付ける。このように相対回転許容結合部４を設けることで、杭圧入作業中等に継手管３に対して上下の鋼管杭１A ，１B が上下にずれることが防止されて、初期沈下が防止される。
すなわち、上側鋼管杭１A の下端面と継手管３の鍔部３ａとの間に隙間が生じていると、その隙間を詰める分だけ初期沈下が生じる恐れがある。しかし、上記のように相対回転許容結合部４を設けたため、上側鋼管杭１A の下端面が継手管３の外鍔３ａに接する状態が常に維持される。そのため、初期沈下を回避することができる。
【００４１】
なお、相対回転許容結合部４を設ける代わりに、溶接による仮止めを行っても良い。すなわち、下側の鋼管杭１B を地盤に圧入し、上下の鋼管杭１A ，１B に継手管３を嵌合させ、上側鋼管杭１A を回転させて、上記各回転伝達用突部ＢA ，ＢB ，ＣA ，ＣB の係合により上側の鋼管杭１A から下側の鋼管杭B への回転伝達が可能となったときに、上下の鋼管杭１A ，１B を継手管３に溶接で仮止めしても良い。これによっても施工中に上下の鋼管杭１A ，１B と継手管３との間に上下位置のずれが生じること、すなわち、継手管３の外鍔３ａと上下の鋼管杭１A ，１B の端部の間に隙間が生じることが防止される。これにより、杭打ち完了後に上部構造物の荷重が作用したとに、上記隙間を詰める初期沈下が生じることが回避される。
【符号の説明】
【００４２】
１…鋼管杭
１1 …下端の鋼管杭
１A …上側鋼管杭
１B …下側鋼管杭
１ａA ，１ａB …凹み面対向面
２…先端羽根
３…継手管
３ａ…外鍔
３ｂA ，３ｂB …外周凹み面
４…相対回転許容結合部
５…長孔
６…係合ピン
７…継手管結合部
１０…回転圧入型鋼管杭
２０…杭打ち機
ＡA ，ＡB …下部引抜力伝達用突部
ＢA ，ＢB …中央回転伝達用突部
ＣA ，ＣB …側部回転伝達用突部
ＤA ，ＤB …上部引抜力伝達用突部
Ｇ…地盤
【特許請求の範囲】
【請求項１】
それぞれ円形の鋼管からなる鋼管杭を上下に順次継ぎ、下端の鋼管杭は螺旋形の先端羽根を有するものとして、地盤に対し回転させながら圧入する接続型の回転圧入型鋼管杭において、上下の鋼管杭を相互に接続する継手構造であって、
互いに接続される上側鋼管杭の下部と下側鋼管杭の上部とに渡って回転可能に嵌合されかつ上側鋼管杭の下端面と下側鋼管杭の上端面の間に介在する外鍔を外周に有する継手管を設け、
前記継手管の上側鋼管杭に嵌合する部分および下側鋼管杭に嵌合する部分に、外周面が凹んで鋼管杭との間に隙間を形成する上杭側の外周凹み面および下杭側の外周凹み面をそれぞれを設け、
前記継手管の前記上杭側外周凹み面およびこの上杭側外周凹み面に対向する上側鋼管杭の内面部分である凹み面対向面のいずれか一方の面に中央回転伝達用突部を設け、他方の面に、前記中央回転伝達用突部に対する鋼管杭円周方向の両側に位置して前記相対回転により係合する側部回転伝達用突部を設け、
かつ前記継手管の前記上杭側外周凹み面に上部引抜力伝達用突部を設け、前記鋼管杭の前記凹み面対向面に、前記上部引抜力伝達用突部よりも下方に位置する下部引抜力伝達用突部を設け、これら上部引抜力伝達用突部と下部引抜力伝達用突部との鋼管杭周方向の位置関係を、上側鋼管杭に引き抜き側の回転を与えて中央回転伝達用突部が側部回転伝達用突部に係合した相対回転状態で互いに上下に係合可能であり、かつ前記中央回転伝達用突部が左右両側の側部回転伝達用突部間の中間にある相対回転状態では互いに上下に係合不能となる位置関係とし、
前記継手管の前記下杭側外周凹み面およびこの下杭側外周凹み面に対向する下側鋼管杭の内面部分である凹み面対向面のいずれか一方の面に下杭側の中央回転伝達用突部を設け、他方の面に、前記中央回転伝達用突部に対する鋼管杭円周方向の両側に位置して前記相対回転により係合する下杭側の側部回転伝達用突部を設け、
かつ前記継手管の前記下杭側外周凹み面に下部引抜力伝達用突部を設け、前記鋼管杭の前記凹み面対向面に、前記下部引抜力伝達用突部よりも上方に位置する下部引抜力伝達用突部を設け、これら下部引抜力伝達用突部と下部引抜力伝達用突部との鋼管杭周方向の位置関係を、上側鋼管杭に引き抜き側の回転を与えて下杭側の中央回転伝達用突部が側部回転伝達用突部に係合した相対回転状態で互いに上下に係合可能であり、かつ前記下杭側の中央回転伝達用突部が左右両側の側部回転伝達用突部間の中間にある相対回転状態では互いに上下に係合不能となる位置関係とした回転圧入型鋼管杭の継手構造。
【請求項２】
請求項１において、前記各中央回転伝達用突部を前記継手管の前記外周凹み面に設け、前記各側部回転伝達用突部を前記上側鋼管杭の前記凹み面対向面に設けた回転圧入型鋼管杭の継手構造。
【請求項３】
請求項１または請求項２において、前記継手管と上側鋼管杭との間、および前記継手管と下側鋼管杭との間のいずれか一方または両方に、前記継手管を鋼管杭に対して上下動が不能で相対回転を許容状態に結合する相対回転許容結合部を設けた回転圧入型鋼管杭の継手構造。
【請求項４】
請求項１または請求項２記載の回転圧入型鋼管杭の継手構造を用いた回転圧入型鋼管杭の施工方法であって、下側の鋼管杭を地盤に圧入し、上下の鋼管杭に継手管を嵌合させ、上側鋼管杭を回転させて、上側の鋼管杭から下側の鋼管杭への回転伝達が可能となったときに、上下の鋼管杭を継手管に溶接で仮止めすることを特徴とする回転圧入型鋼管杭の施工方法。
【請求項１】
それぞれ円形の鋼管からなる鋼管杭を上下に順次継ぎ、下端の鋼管杭は螺旋形の先端羽根を有するものとして、地盤に対し回転させながら圧入する接続型の回転圧入型鋼管杭において、上下の鋼管杭を相互に接続する継手構造であって、
互いに接続される上側鋼管杭の下部と下側鋼管杭の上部とに渡って回転可能に嵌合されかつ上側鋼管杭の下端面と下側鋼管杭の上端面の間に介在する外鍔を外周に有する継手管を設け、
前記継手管の上側鋼管杭に嵌合する部分および下側鋼管杭に嵌合する部分に、外周面が凹んで鋼管杭との間に隙間を形成する上杭側の外周凹み面および下杭側の外周凹み面をそれぞれを設け、
前記継手管の前記上杭側外周凹み面およびこの上杭側外周凹み面に対向する上側鋼管杭の内面部分である凹み面対向面のいずれか一方の面に中央回転伝達用突部を設け、他方の面に、前記中央回転伝達用突部に対する鋼管杭円周方向の両側に位置して前記相対回転により係合する側部回転伝達用突部を設け、
かつ前記継手管の前記上杭側外周凹み面に上部引抜力伝達用突部を設け、前記鋼管杭の前記凹み面対向面に、前記上部引抜力伝達用突部よりも下方に位置する下部引抜力伝達用突部を設け、これら上部引抜力伝達用突部と下部引抜力伝達用突部との鋼管杭周方向の位置関係を、上側鋼管杭に引き抜き側の回転を与えて中央回転伝達用突部が側部回転伝達用突部に係合した相対回転状態で互いに上下に係合可能であり、かつ前記中央回転伝達用突部が左右両側の側部回転伝達用突部間の中間にある相対回転状態では互いに上下に係合不能となる位置関係とし、
前記継手管の前記下杭側外周凹み面およびこの下杭側外周凹み面に対向する下側鋼管杭の内面部分である凹み面対向面のいずれか一方の面に下杭側の中央回転伝達用突部を設け、他方の面に、前記中央回転伝達用突部に対する鋼管杭円周方向の両側に位置して前記相対回転により係合する下杭側の側部回転伝達用突部を設け、
かつ前記継手管の前記下杭側外周凹み面に下部引抜力伝達用突部を設け、前記鋼管杭の前記凹み面対向面に、前記下部引抜力伝達用突部よりも上方に位置する下部引抜力伝達用突部を設け、これら下部引抜力伝達用突部と下部引抜力伝達用突部との鋼管杭周方向の位置関係を、上側鋼管杭に引き抜き側の回転を与えて下杭側の中央回転伝達用突部が側部回転伝達用突部に係合した相対回転状態で互いに上下に係合可能であり、かつ前記下杭側の中央回転伝達用突部が左右両側の側部回転伝達用突部間の中間にある相対回転状態では互いに上下に係合不能となる位置関係とした回転圧入型鋼管杭の継手構造。
【請求項２】
請求項１において、前記各中央回転伝達用突部を前記継手管の前記外周凹み面に設け、前記各側部回転伝達用突部を前記上側鋼管杭の前記凹み面対向面に設けた回転圧入型鋼管杭の継手構造。
【請求項３】
請求項１または請求項２において、前記継手管と上側鋼管杭との間、および前記継手管と下側鋼管杭との間のいずれか一方または両方に、前記継手管を鋼管杭に対して上下動が不能で相対回転を許容状態に結合する相対回転許容結合部を設けた回転圧入型鋼管杭の継手構造。
【請求項４】
請求項１または請求項２記載の回転圧入型鋼管杭の継手構造を用いた回転圧入型鋼管杭の施工方法であって、下側の鋼管杭を地盤に圧入し、上下の鋼管杭に継手管を嵌合させ、上側鋼管杭を回転させて、上側の鋼管杭から下側の鋼管杭への回転伝達が可能となったときに、上下の鋼管杭を継手管に溶接で仮止めすることを特徴とする回転圧入型鋼管杭の施工方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１１−３２６５９（Ｐ２０１１−３２６５９Ａ）
【公開日】平成２３年２月１７日（２０１１．２．１７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１７７４２１（Ｐ２００９−１７７４２１）
【出願日】平成２１年７月３０日（２００９．７．３０）
【出願人】（０００２０８６９５）第一高周波工業株式会社 (90)
【出願人】（５９６１８０８６９）株式会社山水 (9)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年２月１７日（２０１１．２．１７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年７月３０日（２００９．７．３０）
【出願人】（０００２０８６９５）第一高周波工業株式会社 (90)
【出願人】（５９６１８０８６９）株式会社山水 (9)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]