説明

鋼管セット、および鋼管の接続方法

【課題】鋼管の立て込み作業現場での溶接が不要で、天候に左右されることなく、容易かつ強固に接続することができる鋼管セットを提供する。
【解決手段】鋼管セット1は、長尺な円筒状に形成されており、上端縁際に直径方向を貫通するように二つのボルト挿通孔が穿設された第一鋼管P1と、その第一鋼管P1と同一径の長尺な円筒状に形成された筒本体10の下端際に、鋼板を円弧状に折り曲げボルト挿通孔を穿設してなる接続用治具2を、その上端部のみを溶接することによって、筒本体10の下端際の外周を覆うように固着させてなる第二鋼管P2とによって構成されている。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、軟弱地盤の改良工事等に用いられる鋼管(あるいは鋼管杭)同士を接続するための治具、およびその接続用治具を用いた鋼管の接続方法に関するものである。
【背景技術】
【0002】
軟弱地盤を強固な地盤に改良するための方法として、セメントミルクを流し込んだ穴の中に筒状の鋼管あるいは鋼管杭を立て込む方法が開発されている。かかる鋼管(鋼管杭)の立て込みによる軟弱地盤の改良には、10mを超えるような長尺な鋼管が必要とされることもあるが、汎用の鋼管は、4〜6m程度の長さのものが多い。したがって、鋼管の立て込みによる軟弱地盤の改良においては、鋼管を立て込んだ後に、その立て込んだ鋼管の上方に、同一径の別の鋼管を溶接によって接続した後にさらに深く立て込む方法が広く採用されている。
【0003】
かかる鋼管の溶接による接続の際には、上下の鋼管の長手方向を精度良く合致させることが必要であるため、立て込んだ鋼管の内部に、鋼管の内径より若干小径で幅が40〜100mm程度の扁平な内接管を嵌入して仮止めし(部分的に溶接し)、その内接管の上側部分に、継ぎ足す別の鋼管を外嵌し、上下2つの鋼管を溶接するという方法が採用されている。さらに上下の鋼管を溶接する場合には、上下の鋼管の間に数個のスペーサを挟んで、上下の鋼管の間に所定の間隙(3〜6mm程度)を設ける必要がある。
【0004】
それゆえ、上下の鋼管の間にスペーサを挟む作業の煩わしさを解消するために、扁平な円筒状の支持体から複数のピンを放射方向へ突出させた鋼管接続用治具を、上下の鋼管の内部に嵌め込み、ピンを挟み込むことによって形成される上下の鋼管の隙間を利用して溶接を行う接続方法も提案されている(特許文献1)。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【特許文献1】特開2004−68503号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
しかしながら、上記従来の鋼管の接続方法は、いずれも鋼管の立て込み作業現場での溶接作業が不可欠であるため、雨天時、強風時や寒冷時には特別な保護仮設なしに鋼管を接続することができない、という不具合がある。
【0007】
本発明の目的は、上記従来の鋼管の接続方法が有する問題点を解消し、鋼管の立て込み工事(杭打ち工事)等の現場での溶接作業が不要で、天候に左右されることなく、容易かつ強固に接続することが可能な2本以上の鋼管からなる鋼管セットを提供することにある。また、そのような鋼管セットを用いた簡便な鋼管の接続方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0008】
本発明の内、請求項1に記載された発明は、互いに接続される二つの鋼管からなる鋼管セットであって、長尺な円筒状に形成されており、上端縁際を貫通するようにボルト挿通孔が穿設された第一鋼管と、その第一鋼管と同一径の長尺な円筒状に形成された筒本体の下端際に、鋼板を円弧状に折り曲げボルト挿通孔を穿設してなる接続用治具を溶接することによって(当該接続用治具の下端が筒本体の下端より下方に位置するように溶接することによって)、前記筒本体の下端際の外周を覆うように固着させてなる第二鋼管とからなることを特徴とするものである。
【0009】
請求項2に記載された発明は、請求項1に記載された発明において、第二鋼管に固着された接続用治具の下端縁際の部分が、外向きに拡がっていることを特徴とするものである。
【0010】
請求項3に記載された発明は、請求項1、または請求項2に記載された発明において、接続用治具が、半円筒状体に形成された2つの接合部材からなり、それらの各接合部材が、各端縁をそれぞれ他の接合部材の端縁と重ね合わせた状態で、第二鋼管の下端に固着されていることを特徴とするものである。
【0011】
請求項4に記載された発明は、2つの鋼管を接続するための鋼管の接続方法であって、長尺な円筒状に形成されており、上端縁際を貫通するようにボルト挿通孔が穿設された第一鋼管と、その第一鋼管と同一径の長尺な円筒状に形成された筒本体の下端際に、鋼板を円弧状に折り曲げボルト挿通孔を穿設してなる接続用治具を溶接することによって(当該接続用治具の下端が筒本体の下端より下方に位置するように溶接することによって)、前記筒本体の下端際の外周を覆うように固着させてなる第二鋼管とを用い、前記第一鋼管の上部に、前記第二鋼管の接続用治具を外嵌させた後に、第二鋼管に固着された接続用治具のボルト挿通孔および第一鋼管のボルト貫通孔にボルトを挿通させてそのボルトを締着することを特徴とするものである。
【発明の効果】
【0012】
請求項1に係る鋼管セットは、周状の接続用治具が下端を筒本体の下端より下方に位置させた状態で筒本体に溶接されており、接続用治具の下端部を外側へ拡張させ易いので、第一鋼管の上部に、接続用治具の周状の下端部をスムーズに外嵌させることができ(接続用治具の周状の下端部内に、第一鋼管の上部をスムーズに挿入させることができ)、その状態で、接続用治具のボルト挿通孔および第一鋼管のボルト挿通孔にボルトを挿通させて当該ボルトの先端をナットで締着するだけで、第一鋼管と第二鋼管とを接続させることができる。したがって、請求項1に係る鋼管セットによれば、工事現場での溶接を必要とすることなく、第一鋼管と第二鋼管とを容易に、しかも、捩りモーメントや上下方向の引っ張りに対して高い耐力を発現するように強固に接続することができる。
【0013】
請求項2に係る鋼管セットは、第二鋼管に固着された接続用治具の下端縁際の部分が、外向きに拡がっているので、第一鋼管の上部に、接続用治具の周状の下端部を非常にスムーズに外嵌させることができる(接続用治具の周状の下端部内に、第一鋼管の上部を非常にスムーズに挿入させることができる)。したがって、請求項2に係る鋼管セットによれば、第一鋼管と第二鋼管とをきわめて容易に接続することができる。
【0014】
請求項3に係る鋼管セットは、半円筒状体に形成された2つの各接合部材が、各端縁をそれぞれ他の接合部材の端縁と重ね合わせて総厚みを増した状態で、第二鋼管の下端に固着されているため、捩りモーメントに対して高い耐力を発現することができ、第一鋼管と第二鋼管との接合部分に強い捩り力が作用した場合でも、ボルト挿通孔の穿設部分から接合部材が破損してしまう事態が生じない。
【0015】
請求項4に係る鋼管の接続方法によれば、工事現場での溶接を必要とすることなく、第一鋼管と第二鋼管とを、安価かつ容易に、しかも、捩りモーメントに対して高い耐力を発現するように強固に接続することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【0016】
【図1】鋼管セット(接続した状態)の正面図である。
【図2】鋼管セット(接続した状態)の接続部分を拡大して示す説明図である。
【図3】鋼管セット(接続した状態)の接続部分の鉛直断面を拡大して示す説明図である。
【図4】鋼管セット(接続した状態)の接続部分の水平端面(図2におけるA−A線切断面)を拡大して示す説明図である。
【図5】第一鋼管を示す説明図である(aは正面図であり、bはaにおけるB−B線切断面の端面図である)。
【図6】接続用治具の斜視説明図である。
【図7】第二鋼管の下端に接合部材を固着させる様子を示す説明図である。
【図8】第一鋼管と第二鋼管とを接続させる様子を示す説明図である。
【図9】接続用治具の変更例を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【0017】
以下、本発明に係る鋼管セット、および、当該接続用治具を用いた鋼管の接続方法の一実施形態を、図面に基づいて詳細に説明する。
【0018】
図1〜4は、本発明に係る鋼管セットを示したものであり、鋼管セット1は、第一鋼管P1と、接続用治具2を固着させた第二鋼管P2と、それらの鋼管P1,P2を螺着させるためのボルトおよびナット等によって構成されている。
【0019】
図5は、第一鋼管P1を示したものであり、第一鋼管P1は、鋼鉄によって、外径(外面の直径)約101.6mm、厚さ4.5mm、長さ6mの円筒状に形成されている。また、第一鋼管P1の上端際には(第一鋼管P1の上端から52.25mm下方の位置を中心として)、第一鋼管P1の直径方向を貫通するように直径21.8mmのボルト挿通孔22,22が穿設されている。
【0020】
また、第一鋼管P1の先端際の内部には、同一形状を有する2つの補強部材23,23が溶接されている。各補強部材23,23は、それぞれ、厚さ9.0mmの鋼板を、外面の曲率半径が第一鋼管P1の内面の曲率半径(=46.3mm)と同一になるように円弧状に屈曲させることによって、高さ50.0mmの扁平な半円筒状に形成されており、左右の略中央に、直径21.8mmのボルト挿通孔24が穿設されている。そして、各補強部材23,23は、第一鋼管P1の各ボルト挿通孔22,22に、ボルト挿通孔24を合致させ、外面を第一鋼管P1の内面に当接させた状態で、幅方向の端縁が第一鋼管P1の内面に溶接されている。
【0021】
また、第二鋼管P2も、第一鋼管P1と同様に、鋼鉄によって、外径約101.6mm、厚さ4.5mm、長さ6mの円筒状に形成されている(この円筒状の部分を筒本体10という)。そして、当該第二鋼管P2の下端には、接続用治具2が固着されている。
【0022】
図6は、接続用治具2を示したものであり、接続用治具2は、同一形状を有する2つの接合部材3,3によって構成されている。各接合部材3,3は、厚さ約4.5mmの略矩形の平鋼を裁断して、水平断面が円弧状になるように折り曲げ形成したものである。そして、扁平で所定の高さ(120.0mm)の略半円筒状の当接部4の側方に、細い短冊状の位置決め壁体5が、当接部4と直交して外向きに突出するように連設されており、当該位置決め壁体5を介して、縦長な帯状の被覆部6が、当接部4より外側に突出するように連設されている。なお、位置決め壁体5および被覆部6は、当該当接部4より低くなっている(100.0mm)。また、当接部4の上端際には、接合部材3を第二鋼管P2に溶接する際に溶接長さを長くする目的で、一定幅(9.0mm)で所定の深さ(20.0mm)の3つの溶接用スリット8a,8bが、鉛直に形成されている。なお、当接部4の内側の端縁(位置決め壁体5との境界部分)と溶接用スリット8aとの間隔、および、溶接用スリット8aと溶接用スリット8bとの間隔は、それぞれ、36.6mmに調整されている。加えて、当接部4の外側の端縁の上端際の部分は、矩形状(高さ×幅=9.0mm×5.0mm)に切り欠かれた状態になっている。
【0023】
また、当接部4は、内面の曲率半径が第二鋼管P2の外面の半径(=50.8mm)と同じになるように円弧状に(水平断面が円弧状になるように)折り曲げられている。一方、被覆部6は、内面の曲率半径が第二鋼管P2の半径より接合部材3の厚み分(=4.5mm)だけ大きくなるように、円弧状に折り曲げられている。
【0024】
加えて、被覆部6および当接部4の端縁際(被覆部6と反対側の端縁際)には、上下の中央位置に(すなわち、被覆部6および当接部4の各端縁から17.1mm内方であって下端から約50.0mm上方の位置を中心として)、それぞれ、ボルト挿通孔7a,7bが穿設されている。さらに、当接部4および被覆部6の下端には、一定幅(10.0mm)の拡張部9が外向きに突出するように傾斜状に設けられており、下端の位置においては、外側に所定の長さ(3.0mm)だけ突出した状態になっている。
【0025】
上記した接続用治具2は、各接合部材3,3の上端際の部分を溶接することによって、第二鋼管P2の下端際に固着されている。すなわち、各接合部材3,3の当接部4の側端縁を、それぞれの被覆部6の内側に挟み込んだ状態で、各接合部材3,3の当接部4の上端際(上端から10.0mm下方までの部分)の内面を第二鋼管P2の外面に当接させることにより、各接合部材3,3によって、第二鋼管P2の外周を覆わせる(図7(a)参照)。そして、その状態で、各接合部材3,3の当接部4の上端縁および各溶接用スリット8a,8bの周縁を第二鋼管P2の外面に溶接することによって、接続用治具2(接合部材3,3)は、第二鋼管P2の下端際に固着されている(図7(b)参照)。それゆえ、各接合部材3,3の下端は、第二鋼管P2の下端よりも90.0mmだけ下方に位置した状態になっている。
【0026】
なお、各接合部材3,3は、被覆部6の内面の曲率半径が第二鋼管P2の半径より接合部材3の厚み分だけ大きくなっており、当接部4と被覆部6との間に位置決め壁体5が設けられているので、接合部材3,3によって第二鋼管P2の外周を覆わせる際に、接合部材3,3相互の位置ずれが起こらず、各接合部材3,3の当接部4の内面と第二鋼管P2の外周とのフィット度合いが良好なものとなる。
【0027】
<鋼管セットの接続方法>
上記鋼管セット1の接続は、主に、地盤改良工事等の現場において、地盤に鉛直に立て込んだ(回転させながら押し込んだ)第一鋼管P1の上部に、第二鋼管P2を接続して継ぎ足す態様にて実施される。鋼管セット1を接続する場合には、まず、第二鋼管P2の下端際に固着された接続用治具2の接合部材3,3を、地盤に鉛直に立て込んだ第一鋼管P1の上部に外嵌させる(図8(a)参照)。なお、各接合部材3,3の下端際は、第二鋼管P2に溶接されておらず、その上、拡張部9が設けられているので、接合部材3,3を第一鋼管P1の上部に外嵌させる際には、非常にスムーズに外嵌させることができる(すなわち、第二鋼管P2の接合部材3,3の内部に第一鋼管P1の上部を非常にスムーズに挿入させることができる)。
【0028】
そして、上記の如く、第一鋼管P1の上部に第二鋼管P2の接合部材3,3を外嵌させた後には、片方の接合部材3のボルト挿通孔7a(および重なり合った他方の接合部材3のボルト挿通孔7b)、片方の接合部材3のボルト挿通孔7b(および重なり合った他方の接合部材3のボルト挿通孔7a)の各位置を、それぞれ、第一鋼管P1の各ボルト挿通孔22,22の位置(および補強部材23,23のボルト挿通孔24の位置)と合致させて、それらの各接合部材3,3のボルト挿通孔7a,7bおよび第一鋼管P1の各ボルト挿通孔22,22を貫通するようにボルト11を挿入し、当該ボルト11の先端をワッシャ12を介してナット13で螺着(締着)することによって、第一鋼管P1と第二鋼管P2との接続作業を完了する(図8(b)参照)。上記の如く接続された第一鋼管P1と第二鋼管P2は、捩りモーメントや上下方向の引っ張りに対して高い耐力を発現させる。
【0029】
<接続用治具の効果>
鋼管セット1は、上記の如く、長尺な円筒状に形成されており、上端縁際を貫通するようにボルト挿通孔22,22が穿設された第一鋼管P1と、その第一鋼管P1と同一径の長尺な円筒状に形成された筒本体10の下端際に、鋼板を円弧状に折り曲げボルト挿通孔7a,7bを穿設してなる接続用治具2を溶接することによって(上端部のみを溶接することによって)、筒本体10の下端際の外周を覆うように固着させてなる第二鋼管P2とからなるものである。それゆえ、接続用治具2の周状の下端部を外側へ拡張させ易いので、第一鋼管P1の上部に、接続用治具2の周状の下端部をスムーズに外嵌させることができ(接続用治具2の周状の下端部内に、第一鋼管P1の上部をスムーズに挿入させることができ)、その状態で、接続用治具2のボルト挿通孔7a,7bおよび第一鋼管P1のボルト挿通孔22,22にボルト11を挿通させて当該ボルト11の先端をナット13で締着するだけで、第一鋼管P1と第二鋼管P2とを接続させることができる。したがって、工事現場での溶接を必要とすることなく、第一鋼管P1と、第二鋼管P2とを容易に、しかも、捩りモーメントや上下方向の引っ張りに対して高い耐力を発現するように強固に接続することができる。
【0030】
また、鋼管セット1は、第二鋼管P2に固着された接続用治具2の下端縁際の部分が、外向きに拡がっているので、第一鋼管P1の上部に、接続用治具2の周状の下端部を非常にスムーズに外嵌させることができる(接続用治具2の周状の下端部内に、第一鋼管P1の上部を非常にスムーズに挿入させることができる)。したがって、鋼管セット1によれば、第一鋼管P1と、第二鋼管P2とをきわめて容易に接続することができる。
【0031】
さらに、鋼管セット1は、接続用治具2が、半円筒状体に形成された2つの接合部材3,3からなり、それらの各接合部材3,3が、各端縁をそれぞれ他の接合部材3の端縁と重ね合わせた状態で、第二鋼管P2の下端に固着されているため、捩りモーメントに対して高い耐力を発現することができ、第一鋼管P1と第二鋼管P2との接合部分に強い捩り力が作用した場合でも、ボルト挿通孔7a,7bの穿設部分から接合部材3,3が破損してしまう事態が生じたりしない。
【0032】
加えて、鋼管セット1は、第二鋼管P2に固着される接続用治具2の2つの接合部材3,3が同一形状を有しており、鋼板を裁断して折り曲げるだけで形成できるものであるので、きわめて安価に製造することができる。
【0033】
一方、上記した鋼管セット1を用いた鋼管の接続方法によれば、工事現場での溶接を必要とすることなく、第一鋼管P1と第二鋼管P2とを、安価かつ容易に、しかも、捩りモーメントに対して高い耐力を発現するように強固に接続することが可能となる。また、上記した鋼管セット1を用いた鋼管の接続方法によれば、接続後に、鋼管P1,P2の外周から外側へ大きく突出する部分が形成されないため、接続後の鋼管P1,P2をスムーズに立て込むことが可能となる。
【0034】
<変更例>
なお、本発明に係る鋼管セットの構成は、上記実施形態の態様に何ら限定されるものではなく、第一鋼管、第二鋼管、接続用治具(接合部材)、補強部材等の形状・構造等の構成を、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、必要に応じて適宜変更することができる。
【0035】
たとえば、接続用治具は、上記実施形態の如く、2つの接合部材からなるものに限定されず、図9の如く、単一なもの(すなわち、当接部が第二鋼管の外周と略同一の長さ(幅)を有しており、当該当接部の端縁を自己の被覆部で覆うタイプのもの等)とすることも可能である。また、接続用治具は、上記実施形態の如く、上端に溶接用スリットを設けたものに限定されず、上端縁が単純な直線状(円弧状)になっており、当該直線状の上端縁を第二鋼管の外面に溶接させるもの等に変更することも可能である。なお、上記実施形態の如く、接続用治具の上端に溶接用スリットを設けた場合には、溶接長さを長くすることができるため、捩りモーメントに対する耐力を高くすることが可能となる、というメリットがある。
【0036】
さらに、接続用治具は、上記実施形態の如く、下端に拡張部が形成されたものに限定されず、拡張部が形成されていないものでも良い。それらの構成を採用した場合には、接続用治具の製造コストが一段と安価なものとなる。
【0037】
加えて、接続用治具は、上記実施形態の如く、当接部と被覆部とを有する2つの接合部材からなるものに限定されず、当接部の左右両端にそれぞれ被覆部を設けた第一接合部材と、単純な半円筒状の当接部を有する第二接合部材とからなるもの等に変更することも可能である。
【0038】
一方、第一鋼管は、上記実施形態の如く、単純な円筒形状のものに限定されず、円形フランジ状の螺旋翼を先端に設けたものや、掘削用のバイトを先端に付設したもの等に変更することも可能である。加えて、第二鋼管も、上記実施形態の如く、単純な円筒形状のものに限定されず、基端に回転押込み用プレートを設けたもの等に変更することも可能である。
【0039】
加えて、本発明に係る鋼管ユニットは、上記実施形態の如く、第一鋼管の直径方向を貫通させた1本のボルトによって第一鋼管と第二鋼管とを接続するものに限定されず、第一鋼管の直径方向を貫通するように上下に配置させた複数本のボルト(たとえば、第一鋼管の直径方向を貫通し、かつ、互いに直交する上下2本のボルト)によって第一鋼管と第二鋼管とを接続するものや、第一鋼管の直径方向以外の方向に貫通させた1本以上のボルトによって第一鋼管と第二鋼管とを接続するもの等に変更することも可能である。なお、それらの構成を採用する場合には、ボルトの配置(貫通態様)に応じて、第一鋼管および接続用治具(接合部材)に穿設するボルト挿通孔の位置を変更する必要がある。
【産業上の利用可能性】
【0040】
本発明に係る鋼管セットは、上記の如く、優れた効果を奏するものであるから、軟弱な地盤の改良工事等に用いる鋼管として好適に用いることができる。また、本発明に係る鋼管の接続方法は、軟弱な地盤の改良工事等において鋼管を接続する方法として好適に用いることができる。
【符号の説明】
【0041】
1・・鋼管セット
2・・接続用治具
3・・接合部材
4・・被覆部
7a,7b・・ボルト挿通孔
10・・筒本体
11・・ボルト
13・・ナット
22・・ボルト挿通孔
P1・・第一鋼管
P2・・第二鋼管
Y・・溶接部分

【特許請求の範囲】
【請求項1】
互いに接続される二つの鋼管からなる鋼管セットであって、
長尺な円筒状に形成されており、上端縁際を貫通するようにボルト挿通孔が穿設された第一鋼管と、
その第一鋼管と同一径の長尺な円筒状に形成された筒本体の下端際に、鋼板を円弧状に折り曲げボルト挿通孔を穿設してなる接続用治具を溶接することによって、前記筒本体の下端際の外周を覆うように固着させてなる第二鋼管とからなることを特徴とする鋼管セット。
【請求項2】
第二鋼管に固着された接続用治具の下端縁際の部分が、外向きに拡がっていることを特徴とする請求項1に記載の鋼管セット。
【請求項3】
接続用治具が、半円筒状体に形成された2つの接合部材からなり、それらの各接合部材が、各端縁をそれぞれ他の接合部材の端縁と重ね合わせた状態で、第二鋼管の下端に固着されていることを特徴とする請求項1、または請求項2に記載の鋼管セット。
【請求項4】
2つの鋼管を接続するための鋼管の接続方法であって、
長尺な円筒状に形成されており、上端縁際を貫通するようにボルト挿通孔が穿設された第一鋼管と、
その第一鋼管と同一径の長尺な円筒状に形成された筒本体の下端際に、鋼板を円弧状に折り曲げボルト挿通孔を穿設してなる接続用治具を溶接することによって、前記筒本体の下端際の外周を覆うように固着させてなる第二鋼管とを用い、
前記第一鋼管の上部に、前記第二鋼管の接続用治具を外嵌させた後に、
第二鋼管に固着された接続用治具のボルト挿通孔および第一鋼管のボルト貫通孔にボルトを挿通させてそのボルトを締着することを特徴とする鋼管の接続方法。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【図5】
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【図6】
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【図7】
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【図8】
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【図9】
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【公開番号】特開2012−127071(P2012−127071A)
【公開日】平成24年7月5日(2012.7.5)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2010−277680(P2010−277680)
【出願日】平成22年12月14日(2010.12.14)
【出願人】(392012238)
【Fターム(参考)】