特許第6233054号(P6233054)IP Force 特許公報掲載プロジェクト 2022.1.31 β版

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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】6233054
(24)【登録日】2017年11月2日
(45)【発行日】2017年11月22日
(54)【発明の名称】鋼管柱の接合方法
(51)【国際特許分類】
   E04B 1/58 20060101AFI20171113BHJP
   E04B 1/24 20060101ALI20171113BHJP
   E02D 29/045 20060101ALI20171113BHJP
   E21D 13/00 20060101ALI20171113BHJP
【FI】
   E04B1/58 503H
   E04B1/24 P
   E02D29/04 Z
【請求項の数】4
【全頁数】12
(21)【出願番号】特願2014-13166(P2014-13166)
(22)【出願日】2014年1月28日
(65)【公開番号】特開2015-140548(P2015-140548A)
(43)【公開日】2015年8月3日
【審査請求日】2016年12月19日
(73)【特許権者】
【識別番号】000000549
【氏名又は名称】株式会社大林組
(74)【代理人】
【識別番号】110000176
【氏名又は名称】一色国際特許業務法人
(72)【発明者】
【氏名】荒川 真
(72)【発明者】
【氏名】鈴木 剛
(72)【発明者】
【氏名】矢部 文生
【審査官】 富士 春奈
(56)【参考文献】
【文献】 実開平04−122792(JP,U)
【文献】 特開2002−038478(JP,A)
【文献】 特開2000−352054(JP,A)
【文献】 実開昭53−008006(JP,U)
【文献】 特開2013−174088(JP,A)
【文献】 特開平11−043938(JP,A)
【文献】 欧州特許出願公開第00362424(EP,A1)
【文献】 特開2013−122149(JP,A)
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
E04B 1/24、1/58
E02D 29/045
E21D 13/00
E02D 5/22−5/80
E04G 21/14−21/22
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
地盤の坑内に挿入された下側の鋼管柱と上側の鋼管柱とを螺合させることにより接合する鋼管柱の接合方法であって、
前記下側の鋼管柱及び該下側の鋼管柱を保持する保持部の何れか一方に設けたキーを、前記下側の鋼管柱及び前記保持部の何れか他方に設けたキー溝に係合させて前記下側の鋼管柱の回り止めをした状態で、締付装置により前記上側の鋼管柱を回転させて前記上側の鋼管柱と前記下側の鋼管柱との螺合部を締付ける鋼管柱の接合方法。
【請求項2】
前記下側の鋼管柱に設けた前記キーを前記保持部により支えることによって、前記下側の鋼管柱を前記保持部により保持する請求項1に記載の鋼管柱の接合方法。
【請求項3】
前記締付装置は、前記上側の鋼管柱をその外周側から締付けて保持する保持機構と、前記上側の鋼管柱を保持した前記保持機構を回転させることにより、前記螺合部を締付ける回転機構とを備える請求項1又は請求項2に記載の鋼管柱の接合方法。
【請求項4】
前記保持機構は、前記上側の鋼管柱をその外周側から締付けて保持する状態と、前記上側の鋼管柱を保持せず、且つ、前記キーが通過可能な空間を形成する状態とに変化する請求項3に記載の鋼管柱の接合方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、地盤の坑内に挿入された下側の鋼管柱と上側の鋼管とを螺合させることにより接合する鋼管柱の接合方法に関する。
【背景技術】
【0002】
コンクリート充填鋼管柱(CFT柱)の施工の際に上下の鋼管柱を接合する方法として、その一方に設けた雄ねじと他方に設けた雌ねじとを螺合させることにより接合する方法が知られている(例えば、特許文献1参照)。特許文献1に記載の接合方法では、上側の鋼管柱に巻き付けた索状体を牽引装置で牽引することにより、上側の鋼管柱を回転させて雄ねじと雌ねじとを螺合させている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開2013−174088号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
ところで、低空頭の施工条件で逆打ち工法を実施する場合には、空頭制限に応じて短くした柱を順次接続して行くことにより、地上から杭に到達する長さまでの逆打ち支柱を構築する。ここで、逆打ち支柱等の地盤中で施工する柱として、特許文献1に記載の鋼管柱を採用する場合、上下の鋼管柱の接合強度を十分に確保するために、上下の鋼管柱を高トルクで締め付ける必要がある。しかし、坑内に挿入された下側の鋼管柱は落下しないように保持されているだけで固定されてはいないため、上下の鋼管柱を絞め付けようとしても下側の鋼管柱が供廻りしてしまう。
【0005】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、地盤の坑内に挿入された下側の鋼管柱とその上側の鋼管柱とを十分な接合強度をもって螺合するように締め付けることを課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【0006】
上記課題を解決するために、本発明に係る鋼管柱の接合方法は、地盤の坑内に挿入された下側の鋼管柱と上側の鋼管柱とを螺合させることにより接合する鋼管柱の接合方法であって、前記下側の鋼管柱及び該下側の鋼管柱を保持する保持部の何れか一方に設けたキーを、前記下側の鋼管柱及び前記保持部の何れか他方に設けたキー溝に係合させて前記下側の鋼管柱の回り止めをした状態で、締付装置により前記上側の鋼管柱を回転させて前記上側の鋼管柱と前記下側の鋼管柱との螺合部を締付ける。
【0007】
前記鋼管柱の接合方法において、前記下側の鋼管柱に設けた前記キーを前記保持部により支えることによって、前記下側の鋼管柱を前記保持部により保持してもよい。
【0008】
前記鋼管柱の接合方法において、前記締付装置は、前記上側の鋼管柱をその外周側から締付けて保持する保持機構と、前記上側の鋼管柱を保持した前記保持機構を回転させることにより、前記螺合部を締付ける回転機構とを備えてもよい。
【0009】
前記鋼管柱の接合方法において、前記保持機構は、前記上側の鋼管柱をその外周側から締付けて保持する状態と、前記上側の鋼管柱を保持せず、且つ、前記キーが通過可能な空間を形成する状態とに変化してもよい。
【発明の効果】
【0010】
本発明によれば、地盤の坑内に挿入された下側の鋼管柱とその上側の鋼管柱とを十分な接合強度をもって螺合するように締め付けることができる。
【図面の簡単な説明】
【0011】
図1】一実施形態に係る接合方法を用いて鋼管柱1を接合したコンクリート充填鋼管柱を示す立面図(部分断面図)である。
図2】鋼管柱を接合するのに用いる接合装置を示す立面図である。
図3】鋼管柱を接合するのに用いる接合装置を示す平面図である。
図4】鋼管柱を接合するのに用いる接合装置を示す平断面図(図2の4−4断面図)である。
図5】接合装置の作用を示す平面図である。
図6】接合装置の作用を示す平面図である。
図7】接合装置の作用を示す平面図である。
図8】鋼管柱を接合する手順を示す立面図である。
図9】鋼管柱を接合する手順を示す立面図である。
図10】鋼管柱を接合する手順を示す平面図である。
図11】鋼管柱を接合する手順を示す立面図である。
図12】他の実施形態に係る締付装置を示す平面図である。
図13】他の実施形態に係る締付装置を示す立断面図である。
図14】他の実施形態に係る接合装置を示す立面図である。
図15】他の実施形態に係る接合装置を示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【0012】
以下、本発明の一実施形態を、図面を参照しながら説明する。図1は、一実施形態に係る接合方法を用いて鋼管柱1を接合したコンクリート充填鋼管柱(CFT柱)2を示す立面図(部分断面図)である。この図に示すように、コンクリート充填鋼管柱2は、坑7内に建て込まれた逆打ち支柱であり、複数の鋼管柱1が接合されて杭3に達する長さとなっている。
【0013】
ここで、各鋼管柱1の上端には、内周面にねじ溝が形成された雌ねじ部4が形成され、各鋼管柱1の下端には、外周面にネジ溝が形成された雄ねじ部5が形成されており、下側の鋼管柱1の雌ねじ部4と上側の鋼管柱1の雄ねじ部5とが螺合することにより、上下の鋼管柱1が接合されている。また、鋼管柱1の雌ねじ部4の外周面には、一対のキー6が形成されている。この一対のキー6は、平面視で矩形状の突起であり、鋼管柱1の周方向に180°の間隔で同じ高さに配されている。なお、キー6は、2個以上であれば、例えば、3個の場合には、120°の間隔で配されることになる。
【0014】
図2は、鋼管柱1を接合するのに用いる接合装置10を示す立面図であり、図3は、該接合装置10を示す平面図である。図4は、接合装置10を示す平断面図(図2の4−4断面図)である。これらの図に示すように、接合装置10は、坑7内に挿入された下側の鋼管柱1を保持する保持装置20と、上側の鋼管柱1を回転させて雌ねじ部4と雄ねじ部5とを締付ける締付装置30とを備えている。
【0015】
保持装置20は、円孔22Aが形成された矩形状のベース22と、下側の鋼管柱1をその直径方向に挟むように配された一対のキー受部24とを備えている(図4参照)。ベース22は、円孔22Aが坑7の上に位置し、鋼管柱1が貫通するように地盤上に置かれる。また、キー受部24は、ベース22の円孔22Aから内径側に張出した一対の矩形状の張出部22Bと、それぞれ張出部22B上に固定された一対の直方体形状のブロック24Aとを備えている。
【0016】
一対の張出部22Bは、下側の鋼管柱1をその直径方向に挟み、下側の鋼管柱1の一対のキー6が乗るように配されている。また、ブロック24Aには、キー6が嵌るキー溝24Bが形成されている。このキー溝24Bの底側は張出部22Bで塞がれており、張出部22Bに乗ったキー6がキー溝24Bに嵌ることによって、下側の鋼管柱1がキー受部24により保持されると共に回り止めされる。
【0017】
締付装置30は、オールケーシング工法で用いられる揺動式・回転式の削孔機の構成を基本としており、鋼管柱1を挿通するための円孔が形成された矩形状のベース32と、鋼管柱1を挿通するための円孔が形成された矩形状の昇降板34と、4個の昇降機構36と、昇降板34上に設けられ上側の鋼管柱1を保持する保持機構40と、保持機構40を回転させる回転機構50とを備えている。ベース32は、ベース22の上に配されており、これらの角部同士を結合する柱材12により支持されている。
【0018】
昇降板34は、ベース32の上に配されており、これらの角部同士を連結する昇降機構36により昇降可能に支持されている。この昇降機構36は、上下方向に伸縮する油圧シリンダであり、伸長することにより昇降板34を上昇させ、収縮することにより昇降板34を降下させる。
【0019】
保持機構40は、ベース32上に鋼管柱1の中心軸の周りに回転可能に設けられた回転板42と、回転板42上に設けられ上側の鋼管柱1を締付けて保持する平面視でC字状のフレーム44と、該フレーム44による上側の鋼管柱1の締付を調整する締付調整機構48とを備えている。回転板42には、鋼管柱1を挿通するための円孔42Aが形成されている。
【0020】
フレーム44は、回転板42の上に固定された平面視で円弧状の固定部44Aと、固定部44Aの周方向の一端又は他端に連結された一対の平面視で円弧状の回動部44B、44Cとを備えている。この一対の回動部44B、44Cの周方向の一端(以下、基端という)は、固定部44Aの周方向の一端又は他端に鉛直軸周りに回動可能に連結されており、回動部44B、44Cが回動することにより、これらの周方向の他端(以下、先端という)は、互いに接近又は離間する。
【0021】
回動部44Bには、回動部44Bを周方向の中央部と基端部との間で分割する分割部45が設けられている。この分割部45は、互いに対向する一対のフランジ45Aと該一対のフランジ45Aを結合するピン45Bとを備えており、ピン45Bが一対のフランジ45Aから取り外されると、回動部44Bが、分割部45において周方向に分割される。また、回動部44Cには、周方向の中央部と基端部との間でその先端側と基端側とを鉛直軸周りに回動可能に連結する回動部46が設けられている。
【0022】
図5に示すように、回動部44Bが分割部45において分割され、回動部44Cが回動部46において鋼管柱1から離間する方向に回動され、鋼管柱1の中心が固定部44Aの曲率中心に対して固定部44Aの反対側へずれた状態で、鋼管柱1の外壁と固定部44Aの内壁との間隔、及び鋼管柱1の外壁と回動部44Bの内壁との間隔が、キー6の高さよりも大きくなる。これにより、鋼管柱1がフレーム44の内側を通過可能になる。
【0023】
締付調整機構48は、油圧ジャッキであり、伸縮方向の一端を回動部44Bの先端に鉛直軸周りに回動可能に取り付けられ、伸縮方向の他端を回動部44Cの先端に鉛直軸周りに回動可能に取り付けられている。このため、締付調整機構48が収縮すると、回動部44Bの先端と回動部44Cの先端とが接近して、フレーム44による鋼管柱1の締付力が増加する。一方、図6に示すように、締付調整機構48が伸長すると、回動部44Bの先端と回動部44Cの基端とが離間して、フレーム44による鋼管柱1の締付力が減少したり、フレーム44による鋼管柱1の締付が解除されたりする。
【0024】
回転機構50は、一対の伸縮機構52を備える。この伸縮機構52は油圧ジャッキである。固定部44Aの周方向の両端には、伸縮機構52の伸縮方向の一端が鉛直軸周りに回動可能に取り付けられる取付部49Aが設けられている。また、昇降板34上には、伸縮機構52の伸縮方向の他端が鉛直軸周りに回動可能に取り付けられる取付部49Bが設けられている。
【0025】
ここで、一対の伸縮機構52は、取付部49Bに取り付けられた基端側から取付部49Aに取り付けられた先端側にかけて間隔が広がるように配されている。このため、図7に示すように、一方の伸縮機構52が伸長して他方の伸縮機構52が収縮すると、フレーム44及びそれに保持された鋼管柱1が、鋼管柱1の中心軸の周りに回転する。
【0026】
図8図11は、鋼管柱1を接合する手順を示す立面図又は平面図である。まず、図8の立面図に示すように、クレーンで吊り上げた上側の鋼管柱1を下側の鋼管柱1の上に降下させる。この際、締付調整機構48を伸長させてフレーム44の内径を鋼管柱1の直径よりも大きい状態にして、鋼管柱1をフレーム44の内側を通過させる(図6参照)。また、下側の鋼管柱1のキー6を張出部22Bの上に乗せると共にブロック24Aのキー溝24Bに嵌め込むことにより、下側の鋼管柱1を保持装置20により回り止めした状態で保持する。
【0027】
次に、図9の立面図に示すように、上側の鋼管柱1を手動又は機械を用いて回転させて、上側の鋼管柱1の雄ねじ部5と下側の鋼管柱1の雌ねじ部4とを螺合させる。次に、締付装置30により上側の鋼管柱1を回転させることにより、上側の鋼管柱1の雄ねじ部5と下側の鋼管柱1の雌ねじ部4とを締付ける(図7参照)。この工程では、まず、締付調整機構48を収縮させてフレーム44の内径を縮小させることにより、フレーム44が上側の鋼管柱1を締付けて保持する状態にする。次に、一方の伸縮機構52を伸長させて他方の伸縮機構52を収縮させることにより、フレーム44及びそれに保持された上側の鋼管柱1を時計回り方向に回転させる。また、それと共に、昇降機構36により、昇降板34及びそれに保持されたフレーム44及び上側の鋼管柱1を下降させる。
【0028】
次に、図10の平面図及び図11の立面図に示すように、複数の鋼管柱1が接合されてなる柱体1´の全体を降下させる。まず、分割部45のピン45Bを一対のフランジ45Aから取り外して回動部44Bを分割部45において分割し、回動部44Cを、回動部46を支点として鋼管柱1から離間する方向に回動させる(図5参照)。また、締付調整機構48を伸長させることにより、フレーム44が上側の鋼管柱1を締付けて保持した状態を解除する(図6参照)。
【0029】
次に、図10に示すように、柱体1´をクレーンにより上昇させて上から2段目の鋼管柱1のキー6をキー溝24Bから抜き出し、この状態で柱体1´を回転させて、キー6がキー受部24と上下に重ならないようにする。そして、柱体1´をクレーンにより下降させ、上から2段目の鋼管柱1のキー6がキー受部24より下側まで降下すると、柱体1´を、回転させて、キー6がキー受部24と上下に重なる位置に戻す。
【0030】
ここで、最上段の鋼管柱1のキー6を、フレーム44の内側を通過させる際には、柱体1´をその中心が固定部44Aの曲率中心に対して固定部44Aの反対側へずれるように動かすことにより、鋼管柱1の外壁と固定部44Aの内壁との間隔、及び鋼管柱1の外壁と回動部44Bの内壁との間隔を、キー6の高さよりも大きくする。
【0031】
そして、図11に示すように、最上段の鋼管柱1のキー6を、キー溝24Bに嵌め込み、張出部22Bの上に乗せることにより、柱体1´を保持装置20により回り止めした状態で保持する。
【0032】
以上説明したように、本実施形態に係る鋼管柱1の接合方法では、地盤の坑7内に挿入された下側の鋼管柱1と上側の鋼管1とを螺合させることにより接合するところ、下側の鋼管柱1に設けたキー6を、下側の鋼管柱1を保持する保持装置20に設けたキー溝24Bに係合させて下側の鋼管柱1の回り止めをした状態で、締付装置30により上側の鋼管柱1を回転させて上側の鋼管柱1の雄ねじ部5と下側の鋼管柱1の雌ねじ部4とを締付ける。これによって、下側の鋼管柱1を供廻りさせることなく、上側の鋼管柱1を回転させてその雄ねじ部5と下側の鋼管柱1の雌ねじ部4とを高トルクで締付けることができる。従って、地盤の坑7内に挿入された下側の鋼管柱1とその上側の鋼管柱1とを十分な接合強度で螺合させることができる。
【0033】
また、本実施形態に係る鋼管柱1の接合方法では、地盤の坑7内に挿入された下側の鋼管柱1に設けたキー6を保持装置20のキー受部24により支えることによって、下側の鋼管柱1を保持装置20により保持する。即ち、回り止めのためのキー6を介して下側の鋼管柱1を保持することによって、下側の鋼管柱1を保持するための専用の機構を不要にできる。
【0034】
また、本実施形態に係る鋼管柱1の接合方法で用いる締付装置30は、上側の鋼管柱1をその外周側から締付けて保持する保持機構40と、上側の鋼管柱1を保持した保持機構40を回転させることにより、上側の鋼管柱1の雄ねじ部5と下側の鋼管柱1の雌ねじ部4とを締付ける回転機構50とを備える。このような締付装置30を用いることにより、鋼管柱1に締付装置30を取り付けるためのフランジ等を設けることなく、上側の鋼管柱1を十分な力で保持して回転させることができる。
【0035】
また、保持機構40は、上側の鋼管柱1をその外周側から締付けて保持する状態と、上側の鋼管柱1を保持せず、且つ、キー6が通過可能な空間を形成する状態とに変化する。これにより、上側の鋼管柱1と下側の鋼管柱1とを接合した後に、上側の鋼管柱1を、キー6を保持機構40と干渉させることなく地盤の坑7内へ降下させることができる。
【0036】
図12は、他の実施形態に係る締付装置130を示す平面図であり、図13は、締付装置130を示す立断面図である。これらの図に示すように、締付装置130は、上述の実施形態における保持機構40に替えて保持機構140を備えている。この保持機構140は、回転板42と、回転板42上に設けられた平面視でC字状のフレーム144と、該フレーム144の内壁と鋼管柱1の外壁との間に設けられた一対のキャンバー145と、締付調整機構48とを備えている。
【0037】
フレーム144の内壁の直径は、鋼管柱1の直径よりも大きくなっており、鋼管柱1の外壁とフレーム144の内壁との間隔は、キー6の高さよりも大きくなっている。また、フレーム144の内壁には、水平に張り出したフランジ144D、144Eが設けられている。フランジ144Dは、固定部144Aに設けられ、フランジ144Eは、回動部144B、144Cに設けられており、フランジ144Dとフランジ144Eとの間隔は、キー6の幅より大きく設定されている。
【0038】
キャンバー145は、平面視で円弧状、断面形状がL字状のゴム等の弾性パッドであり、フランジ144D又はフランジ144Eとの間に嵌め込まれる縦片145Aと、フランジ144D又はフランジ144Eの上に乗る横片145Bとを備えている。即ち、キャンバー145が、フランジ144D又はフランジ144Eと鋼管柱1との間に嵌め込まれた状態で、締付調整機構48によりフレーム144が締め付けられることによって、鋼管柱1が保持機構140により締め付けられた状態で保持される。一方、キャンバー145が、フランジ144D又はフランジ144Eと鋼管柱1との間から取り外された状態で、鋼管柱1がフレーム144の内側を通過可能になる。
【0039】
図14は、他の実施形態に係る接合装置200を示す立面図であり、図15は、該接合装置200を示す平面図である。これらの図に示すように、本実施形態に係る接合装置200は、上述の実施形態における締付装置30、130に替えて締付装置230を備えている。この締付装置230は、一対の伸縮ジャッキ232と、伸縮ジャッキ232を支持する一対の支柱234とを備えている。
【0040】
鋼管柱1の雄ねじ部5の近傍の外周面には、一対のフランジ8が形成されている。この一対のフランジ8は、平面視で矩形状の板であり、同じ高さに鋼管柱1の周方向に180°の間隔で形成されている。また、一対のフランジ8は、一対のキー6に対して鋼管柱1の周方向に90°ずれた位置に配されている。
【0041】
伸縮ジャッキ232の一端(ピストン232Aの先端)は、フランジ8に鉛直軸周りに回動可能に取り付けられている。また、伸縮ジャッキ232の他端(シリンダ232Bの基端)は、支柱234に水平軸周りに回動可能に取り付けられている。
【0042】
ここで、一対の支柱234は、鋼管柱1の中心軸に対して対称に配され、各支柱234は、フランジ8と鋼管柱1の接線方向に並ぶように配されている。また、一対の伸縮ジャッキ232は、鋼管柱1の中心軸に対して対称に配され、各伸縮ジャッキ232は、水平且つ鋼管柱1の接線方向に延びるように配されている。これにより、一対の伸縮ジャッキ232が伸長すると、上側の鋼管柱1が時計回り方向に回転し、上側の鋼管柱1の雄ねじ部5と下側の鋼管柱1の雌ねじ部4とが締め付けられる。
【0043】
なお、上述の実施形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定するものではない。本発明はその趣旨を逸脱することなく、変更、改良され得ると共に本発明にはその等価物が含まれることは勿論である。例えば、上述の実施形態では、キー6を鋼管柱1に設け、キー溝24Bを保持装置20に設けたが、キーを保持装置20に設け、キー溝を鋼管柱1に設けてもよい。この場合、キーを保持装置20に、鋼管柱1の径方向に移動可能に設けることにより、キーを鋼管柱1のキー溝に係合させたり該キー溝から離脱させたりすればよい。
【符号の説明】
【0044】
1 鋼管柱、1´ 柱体、2 CFT柱、3 杭、4 雌ねじ部、5 雄ねじ部、6 キー、7 坑、8 フランジ、10 接合装置、12 柱材、20 保持装置、22 ベース、22A 円孔、22B 張出部、24 キー受部、24A ブロック、24B キー溝、30 締付装置、32 ベース、34 昇降板、36 昇降機構、40 保持機構、42 回転板、42A 円孔、44 フレーム、44A 固定部、44B、44C 回動部、45 分割部、45A フランジ、45B ピン、46 回動部、48 締付調整機構、49A、49B 取付部、50 回転機構、52 伸縮機構、130 締付装置、140 保持機構、144 フレーム、144A 固定部、144B 回動部、144D、144E フランジ、145 キャンバー、145A 縦片、145B 横片、200 接合装置、230 締付装置、232 伸縮ジャッキ、232A ピストン、232B シリンダ、234 支柱
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