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特許6237078杭の継手構造及び杭の立設方法

書誌要約請求の範囲詳細な説明課題実施例実施するための形態図面の説明

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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】6237078

(24)【登録日】2017年11月10日

(45)【発行日】2017年11月29日

(54)【発明の名称】杭の継手構造及び杭の立設方法

(51)【国際特許分類】

E02D 5/24 20060101AFI20171120BHJP

E02D 5/56 20060101ALI20171120BHJP

【ＦＩ】

E02D5/24 103

E02D5/56

【請求項の数】8

【全頁数】28

(21)【出願番号】特願2013-208378(P2013-208378)

(22)【出願日】2013年10月3日

(65)【公開番号】特開2014-122541(P2014-122541A)

(43)【公開日】2014年7月3日

【審査請求日】2016年6月3日

(31)【優先権主張番号】特願2012-255298(P2012-255298)

(32)【優先日】2012年11月21日

(33)【優先権主張国】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】000006655

【氏名又は名称】新日鐵住金株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100120868

【弁理士】

【氏名又は名称】安彦元

(74)【代理人】

【識別番号】100178283

【弁理士】

【氏名又は名称】渡邉孝太

(72)【発明者】

【氏名】松宮弘信

(72)【発明者】

【氏名】坂井孝行

(72)【発明者】

【氏名】望月惟史

(72)【発明者】

【氏名】妙中真治

(72)【発明者】

【氏名】津留英司

(72)【発明者】

【氏名】藤井義法

(72)【発明者】

【氏名】東壮哉

【審査官】袴田知弘

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１０−２３６３４４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００４−２７０４４０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００３−１６０９３１（ＪＰ，Ａ）

【文献】実開平０１−０９８２３１（ＪＰ，Ｕ）

【文献】特開２００２−１６１５３２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００３−１０５７５２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００４−３１６４２１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００５−２３２６９４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００３−０４９４２５（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許第０７７３１４５４（ＵＳ，Ｂ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｅ０２Ｄ５／２４

Ｅ０２Ｄ５／５６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

下端部及び中間部の何れか一方又は両方に螺旋状羽根が設けられた杭に他の杭を連接するための杭の継手構造であって、
下部杭又は中間杭の上端部で外周面から外側に延びるように形成された下部フランジと、上部杭又は中間杭の下端部で外周面から外側に延びるように形成された上部フランジとを備え、
前記下部フランジ及び前記上部フランジは、螺旋状に形成され、前記下部フランジの上面と前記上部フランジの下面とを面当接させた状態で、相互に接合され、
前記下部フランジの軸心直交方向の幅及び前記上部フランジの軸心直交方向の幅は、前記螺旋状羽根の軸心直交方向の幅よりも小さく形成され、
前記下部フランジ及び前記上部フランジは、相互に接合された状態で、杭の回転圧入による回転力と、軸芯方向に作用する圧縮力及び引張力の何れか一方又は両方とを、下部杭の上端及び上部杭の下端における螺旋状羽根の終端部から軸芯方向に所定の長さを有する杭の端面である下部係止部及び上部係止部から、杭本体に伝達することができるように、互いに湾曲した前記下部係止部と前記上部係止部とが相互に係合して食い込むように係止されること
を特徴とする杭の継手構造。

【請求項2】

前記下部フランジ及び前記上部フランジは、各々の周方向の一部が切り欠かれ、前記下部杭に設けられた螺旋状羽根の螺旋ピッチと略同一の螺旋ピッチで、螺旋状に形成されること
を特徴とする請求項１記載の杭の継手構造。

【請求項3】

前記下部フランジ及び前記上部フランジは、各々にボルト孔が形成され、前記下部フランジの上面と前記上部フランジの下面とを面当接させた状態で、ボルト接合されることを特徴とする請求項１又は２記載の杭の継手構造。

【請求項4】

前記下部フランジ及び前記上部フランジは、前記下部フランジの上面及び前記上部フランジの下面の何れか一方又は両方に、上下方向に突出させて形成された凸部と、前記下部フランジの上面と前記上部フランジの下面とを面当接させた状態で、前記凸部が挿入される凹部とを有すること
を特徴とする請求項１〜３の何れか１項記載の杭の継手構造。

【請求項5】

前記下部フランジ及び前記上部フランジは、上面側の端面が切り欠かれた下部溝が前記下部フランジの側面に形成されるとともに、下面側の端面が切り欠かれた上部溝が前記上部フランジの側面に形成され、前記下部フランジの上面と前記上部フランジの下面とを面当接させた状態で、前記下部溝と前記上部溝とにキー部材が架設されること
を特徴とする請求項１〜４の何れか１項記載の杭の継手構造。

【請求項6】

下端部及び中間部の何れか一方又は両方に螺旋状羽根が設けられた杭に他の杭を連接して地盤中に立設する杭の立設方法であって、
下部杭又は中間杭の上端部で外周面から外側に延びて螺旋状に形成されるとともに軸心直交方向の幅が前記螺旋状羽根の軸心直交方向の幅よりも小さく形成された下部フランジと、上部杭又は中間杭の下端部で外周面から外側に延びて螺旋状に形成されるとともに軸心直交方向の幅が前記螺旋状羽根の軸心直交方向の幅よりも小さく形成された上部フランジとを、前記下部フランジの上面と前記上部フランジの下面とを面当接させて相互に接合させた状態で、杭の回転圧入による回転力と、軸芯方向に作用する圧縮力及び引張力の何れか一方又は両方とを、下部杭の上端及び上部杭の下端における螺旋状羽根の終端部から軸芯方向に所定の長さを有する杭の端面である下部係止部及び上部係止部から、杭本体に伝達することができるように、互いに湾曲した前記下部係止部と前記上部係止部とが相互に係合して食い込むように係止させ、下部杭と上部杭及び中間杭の何れか一方又は両方とを一体に地盤中に回転圧入する圧入工程を備えること
を特徴とする杭の立設方法。

【請求項7】

前記圧入工程の後で、さらに、地盤中に一体に回転圧入された下部杭と上部杭及び中間杭の何れか一方又は両方との内側から土砂を排出する排土工程を備えること
を特徴とする請求項６記載の杭の立設方法。

【請求項8】

前記圧入工程の後で、さらに、地盤中に一体に回転圧入された下部杭と上部杭及び中間杭の何れか一方又は両方との内側に一括して経時硬化性材料を注入して杭を補強する補強工程を備えること
を特徴とする請求項６又は７記載の杭の立設方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、下端部及び中間部の何れか一方又は両方に螺旋状羽根が設けられた下部杭に対して、機械式継手によって上部杭を連接するための杭の継手構造及び杭の立設方法に関する。

【背景技術】

【0002】

従来より、鋼管杭等は、近隣に住居等が密集する市街地や、他の構造物に近接した場所で、杭基礎として地盤に打ち込まれるときに、無騒音、無振動、無排土による施工が必要となる。

【0003】

近年においては、地盤に打ち込まれる鋼管杭として、地盤に対して回転させて圧入することのできる回転圧入杭が多用される傾向にあり、特に、鋼管杭の本体に羽根を付属させた羽根付回転圧入杭が、地盤に打ち込まれる鋼管杭として用いられることが多い。この羽根付回転圧入杭は、鋼管杭の本体に付属させた羽根により、円滑に回転しながら地盤中に圧入される。

【0004】

羽根付回転圧入杭は、地盤に対する回転圧入により、無騒音、無振動、無排土で施工できるものであることから、様々な施工条件において用いられ、例えば、鋼管杭が打ち込まれる地盤の上方の空間で他の構造物等による高さ制限のある場所で用いられることがある。このとき、羽根付回転圧入杭は、短尺に分割された複数の鋼管杭を用いて、これら複数の鋼管杭を地盤中に順次打ち込んで軸芯方向に連接することにより、地盤中の支持層まで回転圧入される。これにより、羽根付回転圧入杭は、他の構造物等による高さ制限のある場所においても、所定の深さに到達するまで打ち込まれ、地盤中の支持層まで打ち込まれた杭基礎が提供される。

【0005】

したがって、羽根付回転圧入杭は、複数の鋼管杭を地盤中に順次打ち込んで軸芯方向に連接するときに、鋼管杭の軸芯方向の端部を相互に接合させることが必要となる。鋼管杭の端部の接合は、例えば、鋼管杭の端部を溶接によって接合する方法や、鋼管杭の端部に機械式継手を設けて接合する方法が用いられる。鋼管杭の端部に設けられる機械式継手としては、例えば、特許文献１、２に開示されるような杭の継手構造が提案されている。

【0006】

特許文献１に開示された杭の継手構造は、ギア式に分類される鋼管杭の継手構造であり、鋼管杭の雄側端部において軸芯方向に沿って複数の外向き係合凸部を設けるとともに、鋼管杭の雌側端部において軸芯方向に沿って複数の内向き係合凸部を設けるものである。特許文献１に開示された杭の継手構造は、鋼管杭の雄側端部を雌側端部に挿入し、外向き係合凸部と内向き係合凸部とが噛み合うように鋼管杭を相対回転させることにより、上部鋼管杭と下部鋼管杭とを軸芯方向に連接させるものである。

【0007】

特許文献２に開示された杭の継手構造は、ソイルセメント柱体と羽根付回転圧入杭との合成杭に用いられる羽根付回転圧入杭の継手構造であり、杭本体よりも外径の大きい端板を杭の端部に設けて、複数の杭の端部が端板で接合されることにより、複数の杭が軸芯方向に連接される。特許文献２に開示された杭の継手構造は、複数の杭が軸芯方向に対向する杭の端部において、一対の端板が設けられ、この一対の端板の各々に形成された鉛直方向の切込部を重ね合わせてＨ型金具を嵌め込むことにより、複数の杭の端部を接合するものである。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0008】

【特許文献1】特開平１１−４３９３７号公報（第６頁、図１）

【特許文献2】特開２００３−４９４２５号公報（第４頁、図２）

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0009】

しかし、鋼管杭の端部を溶接によって接合する方法は、地盤中に打ち込まれた鋼管杭の端部と、この鋼管杭に連接される他の鋼管杭の端部とを、現場溶接により接合するものであるため、鋼管杭の杭径、板厚の大きさに比例して、溶接作業に要する時間が増大することになり、杭の打ち込みの工期が長期化するだけでなく、杭の打ち込みの施工コストが増大することになるという問題点があった。また、鋼管杭の端部を溶接によって接合する方法は、屋外で鋼管杭が打ち込まれる場合に、雨天や強風等の荒天時に溶接を実施すると、溶接個所で溶接不良を発生させることになり、溶接個所が所定の強度（圧縮・引張・せん断等）を満たさないおそれがあるため、この溶接不良の発生を回避するために施工を中断する必要があり、杭の打ち込みの工期が長期化するおそれがあるという問題点があった。

【0010】

また、特許文献１に開示された杭の継手構造は、溶接による接合を必要としないで、鋼管杭の端部に機械式継手を設けて接合するものであるため、溶接による接合より短い工期での施工を実現するものである。しかし、特許文献１に開示された杭の継手構造は、鋼管杭の雄側端部及び雌側端部の構造が複雑であり、また、外向き係合凸部と内向き係合凸部とを係合させて、鋼管杭に作用する押込荷重、引張荷重、曲げ荷重に抵抗させるものであることから、全体的に、又は継手部分においてのみ、鋼管杭の板厚が増大するおそれがある。

【0011】

このため、特許文献１に開示された杭の継手構造は、全体的に、又は継手部分においてのみ、鋼管杭の板厚が内側に向けて増大し、鋼管杭の内径が小さいものとなることから、図１２に示すハンマグラブ１９を用いることが困難となるか、又は小径のハンマグラブ１９を用いざるを得ないことになる。このとき、特許文献１に開示された杭の継手構造は、鋼管杭の打ち込みとともに、鋼管杭の内側からの排土をハンマグラブ１９によって効率的に実施することができず、杭の打ち込みの工期が長期化するだけでなく、杭の打ち込みの施工コストが増大することになるという問題点があった。

【0012】

さらに、特許文献２に開示された杭の継手構造は、杭本体よりも外径の大きい端板が、軸芯方向に対して直角に設けられるため、杭が地盤に打ち込まれるときの進行方向に対して、端板が直角に抵抗することになり、杭の地盤に対する打ち込みに要する荷重が増大することから、杭の打ち込みの施工コストが増大するだけでなく、杭の打ち込みの工期が長期化するおそれがあるという問題点があった。

【0013】

そこで、本発明は、上述した問題点に鑑みて案出されたものであり、その目的とするところは、溶接による接合よりも短時間で杭の端部を接合できるとともに、杭の打ち込みを効率的に実施することができ、杭の打ち込みの施工コストの増大と、杭の打ち込みの工期の長期化とを回避することのできる杭の継手構造及び杭の立設方法を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0014】

第１発明に係る杭の継手構造は、下端部及び中間部の何れか一方又は両方に螺旋状羽根が設けられた杭に他の杭を連接するための杭の継手構造であって、下部杭又は中間杭の上端部で外周面から外側に延びるように形成された下部フランジと、上部杭又は中間杭の下端部で外周面から外側に延びるように形成された上部フランジとを備え、前記下部フランジ及び前記上部フランジは、螺旋状に形成され、前記下部フランジの上面と前記上部フランジの下面とを面当接させた状態で、相互に接合され、前記下部フランジの軸心直交方向の幅及び前記上部フランジの軸心直交方向の幅は、前記螺旋状羽根の軸心直交方向の幅よりも小さく形成され、前記下部フランジ及び前記上部フランジは、相互に接合された状態で、杭の回転圧入による回転力と、軸芯方向に作用する圧縮力及び引張力の何れか一方又は両方とを、下部杭の上端及び上部杭の下端における螺旋状羽根の終端部から軸芯方向に所定の長さを有する杭の端面である下部係止部及び上部係止部から、杭本体に伝達することができるように、互いに湾曲した前記下部係止部と前記上部係止部とが相互に係合して食い込むように係止されることを特徴とする。

【0015】

第２発明に係る杭の継手構造は、第１発明において、前記下部フランジ及び前記上部フランジは、各々の周方向の一部が切り欠かれ、前記下部杭に設けられた螺旋状羽根の螺旋ピッチと略同一の螺旋ピッチで、螺旋状に形成されることを特徴とする。

【0016】

第３発明に係る杭の継手構造は、第１発明又は第２発明において、前記下部フランジ及び前記上部フランジは、各々にボルト孔が形成され、前記下部フランジの上面と前記上部フランジの下面とを面当接させた状態で、ボルト接合されることを特徴とする。

【0017】

第４発明に係る杭の継手構造は、第１発明〜第３発明の何れかにおいて、前記下部フランジ及び前記上部フランジは、前記下部フランジの上面及び前記上部フランジの下面の何れか一方又は両方に、上下方向に突出させて形成された凸部と、前記下部フランジの上面と前記上部フランジの下面とを面当接させた状態で、前記凸部が挿入される凹部とを有することを特徴とする。

【0018】

第５発明に係る杭の継手構造は、第１発明〜第４発明の何れかにおいて、前記下部フランジ及び前記上部フランジは、上面側の端面が切り欠かれた下部溝が前記下部フランジの側面に形成されるとともに、下面側の端面が切り欠かれた上部溝が前記上部フランジの側面に形成され、前記下部フランジの上面と前記上部フランジの下面とを面当接させた状態で、前記下部溝と前記上部溝とにキー部材が架設されることを特徴とする。

【0023】

第６発明に係る杭の立設方法は、下端部及び中間部の何れか一方又は両方に螺旋状羽根が設けられた杭に他の杭を連接して地盤中に立設する杭の立設方法であって、下部杭又は中間杭の上端部で外周面から外側に延びて螺旋状に形成されるとともに軸心直交方向の幅が前記螺旋状羽根の軸心直交方向の幅よりも小さく形成された下部フランジと、上部杭又は中間杭の下端部で外周面から外側に延びて螺旋状に形成されるとともに軸心直交方向の幅が前記螺旋状羽根の軸心直交方向の幅よりも小さく形成された上部フランジとを、前記下部フランジの上面と前記上部フランジの下面とを面当接させて相互に接合させた状態で、杭の回転圧入による回転力と、軸芯方向に作用する圧縮力及び引張力の何れか一方又は両方とを、下部杭の上端及び上部杭の下端における螺旋状羽根の終端部から軸芯方向に所定の長さを有する杭の端面である下部係止部及び上部係止部から、杭本体に伝達することができるように、互いに湾曲した前記下部係止部と前記上部係止部とが相互に係合して食い込むように係止させ、下部杭と上部杭及び中間杭の何れか一方又は両方とを一体に地盤中に回転圧入する圧入工程を備えることを特徴とする。

【0024】

第７明に係る杭の立設方法は、第６発明において、前記圧入工程の後で、さらに、地盤中に一体に回転圧入された下部杭と上部杭及び中間杭の何れか一方又は両方との内側から土砂を排出する排土工程を備えることを特徴とする。

【0025】

第８発明に係る杭の立設方法は、第６発明又は第７発明において、前記圧入工程の後で、さらに、地盤中に一体に回転圧入された下部杭と上部杭及び中間杭の何れか一方又は両方との内側に一括して経時硬化性材料を注入して杭を補強する補強工程を備えることを特徴とする。

【発明の効果】

【0026】

第１発明〜第５発明によれば、下部フランジと、上部フランジとを相互に接合した状態で、杭の継手構造が螺旋状に形成されるため、杭の継手構造の回転圧入抵抗を小さくすることができ、下部杭及び上部杭の打ち込みに要する荷重の増大を抑制することができ、杭の打ち込みの施工コストが増大することを回避することが可能となるとともに、杭の打ち込みの工期を短縮することが可能となる。

【0027】

また、第１発明〜第５発明によれば、下部フランジ及び上部フランジが軸芯方向に対して傾斜しているため、下部フランジ及び上部フランジだけでなく、下部杭本体及び上部杭本体にも、圧縮力、引張力、曲げ力及びせん断力の一部を負担させることができ、継手部分の設計を容易にすることを可能とし、さらに、下部フランジの板厚及び上部フランジの板厚を薄くすることができることから、杭の継手構造による回転圧入抵抗を小さくして、下部杭及び上部杭の打ち込みに要する荷重の増大を抑制することが可能となる。

【0028】

また、第１発明〜第５発明によれば、下部杭、上部杭及び中間杭の外周面から外側に延びるように下部フランジ及び上部フランジが形成されるため、杭本体や継手部分の内径を大きくすることができ、杭の立設方法の圧入工程において、下部杭と上部杭又は中間杭との内側での土砂の移動を円滑にして、杭の回転圧入作業を容易に実施することが可能となる。

【0029】

さらに、第１発明〜第５発明によれば、杭本体や継手部分の内径を大きくすることで、杭の立設方法の排土工程において、下部杭、上部杭及び中間杭の内側に、外径の大きいハンマグラブを用いることができ、土砂の排出作業を効率的に実施することが可能となるとともに、杭の立設方法の補強工程において、下部杭、上部杭及び中間杭の内側での経時硬化性材料の継手部分の通過を円滑にして、経時硬化性材料の充填作業を容易に実施することが可能となる。これにより、第１発明〜第５発明によれば、杭の打ち込みの工期を短縮することが可能となるとともに、杭の打ち込みの施工コストが増大することを回避することが可能となる。

【0030】

特に、第２発明によれば、杭の継手構造の螺旋ピッチと、螺旋状羽根の螺旋ピッチとが、略同一の螺旋ピッチとなるように構成されることで、杭の継手構造の回転圧入抵抗を極小化することができるため、下部杭及び上部杭の打ち込みに要する荷重の増大を抑制することができ、杭の打ち込みの施工コストが増大することを回避することが可能となるとともに、杭の打ち込みの工期を短縮することが可能となる。

【0031】

また、第２発明によれば、軸芯方向に所定の長さを有する下部係止部と上部係止部とが相互に係止された状態となり、下部係止部から下部杭本体に回転力の一部が伝達されるとともに、上部係止部から上部杭本体に回転力の一部が伝達され、下部フランジと上部フランジとを接合するボルトに作用する回転力を小さいものとして、ボルトの数量を少なくし、また、小径のボルトを用いることができ、簡単な作業で短時間に接合することで、杭の打ち込みの工期を短縮することが可能となるとともに、材料コストが増大することを回避することが可能となる。

【0032】

特に、第３発明によれば、下部フランジと上部フランジとを、機械式のフランジ継手によりボルト接合するものであるため、溶接によって接合する場合と比べて、下部杭の上端部と上部杭の下端部とを短時間で接合することができ、また、簡単な作業で強固に接合することができる。これにより、杭の打ち込みの工期を短縮することが可能となるとともに、杭の打ち込みの施工コストが増大することを回避することが可能となる。

【0033】

特に、第４発明によれば、下部フランジの凸部が上部フランジの凹部に係止された状態となるため、下部フランジの凸部から下部フランジ及び上部フランジに回転力の一部が伝達され、下部フランジと上部フランジとを接合するボルトに作用する回転力を小さいものとすることができる。これにより、ボルトに作用する回転力を小さいものとして、ボルトの数量を少なくすることができ、ボルト締結の作業量を減少させて、簡単な作業で短時間に接合することができ、杭の打ち込みの工期を短縮することが可能となる。

【0034】

特に、第５発明によれば、下部溝と上部溝とに係止されたキー部材により連結された状態となるため、回転力の一部がキー部材に伝達され、下部フランジと上部フランジとを接合するボルトに作用する回転力を小さいものとすることができる。これにより、ボルトに作用する回転力を小さいものとして、ボルトの数量を少なくすることができ、ボルト締結の作業量を減少させて、簡単な作業で短時間に接合することができ、杭の打ち込みの工期を短縮することが可能となる。

【0035】

特に、第６発明によれば、下部係止部から下部杭本体に回転力の一部が伝達されるとともに、上部係止部から上部杭本体に回転力の一部が伝達されて、ボルトに作用する回転力を小さいものとすることができ、ボルトの数量を少なくし、また、小径のボルトを用いることができ、簡単な作業で短時間に接合することで、杭の打ち込みの工期を短縮することが可能となるとともに、材料コストが増大することを回避することが可能となる。

【0036】

特に、第１発明によれば、下部係止部が湾曲して形成されるとともに、上部係止部が湾曲して形成されることで、湾曲した下部係止部と上部係止部とが係合して食い込むことにより、圧縮力、引張力に対する抵抗力を増大させることが可能となる。

【0039】

第６発明によれば、下部フランジと上部フランジとが相互に接合された状態で螺旋状に形成されるため、下部杭、上部杭及び中間杭を一体とした杭の継手構造の回転圧入抵抗を小さくして、下部杭及び上部杭の打ち込みに要する回転力の増大を抑制しながら、複数の杭を連接させて一括して回転圧入させることができ、杭の回転圧入作業と接合作業とを交互に繰り返す手間を低減させることが可能となる。

【0040】

第７発明によれば、下部杭、上部杭及び中間杭を連接させてこれらの内側から一括して土砂を排出することができるため、土砂の排出作業と杭の接合作業とを交互に繰り返す手間を低減させることが可能となる。

【0041】

第８発明によれば、下部杭、上部杭及び中間杭を連接させてこれらの内側に一括して経時硬化性材料を注入することができるため、経時硬化性材料の注入作業と杭の接合作業とを交互に繰り返す手間を低減させることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0042】

【図1】本発明を適用した杭の継手構造を用いて下部杭と上部杭との間に中間杭を連接させた状態を示す斜視図である。

【図2】本発明を適用した杭の継手構造に用いられる下部杭を示す斜視図である。

【図3】本発明を適用した杭の継手構造に用いられる上部杭を示す斜視図である。

【図4】本発明を適用した杭の継手構造に用いられる中間杭を示す斜視図である。

【図5】本発明を適用した杭の継手構造に用いられる下部杭の螺旋状羽根を示す正面図である。

【図6】本発明を適用した杭の継手構造を用いて下部杭と上部杭とを連接させた状態を示す斜視図である。

【図7】本発明を適用した杭の継手構造の第１実施形態における下部フランジを示す正面図である。

【図8】本発明を適用した杭の継手構造の第１実施形態における下部フランジの変形例を示す正面図である。

【図9】本発明を適用した杭の継手構造の第１実施形態における上部フランジを示す正面図である。

【図10】本発明を適用した杭の継手構造の第１実施形態における上部フランジの変形例を示す正面図である。

【図11】本発明を適用した杭の継手構造の第１実施形態を用いて下部杭と上部杭とを連接させた状態を示す正面図である。

【図12】杭の打ち込みとともに杭の内側からの排土を実施するためのハンマグラブを示す斜視図である。

【図13】本発明を適用した杭の継手構造に作用する圧縮力、引張力、曲げ力及びせん断力を説明するための説明図である。

【図14】本発明を適用した杭の継手構造に作用する圧縮力及び引張力を変形例において説明するための説明図である。

【図15】本発明を適用した杭の継手構造の第２実施形態を示す斜視図である。

【図16】本発明を適用した杭の継手構造の第２実施形態を用いて下部杭と上部杭とを連接させた状態を示す正面図である。

【図17】本発明を適用した杭の継手構造に作用する回転力を説明するための説明図である。

【図18】本発明を適用した杭の継手構造の第３実施形態を示す斜視図である。

【図19】本発明を適用した杭の継手構造の第３実施形態を用いて下部杭と上部杭とを連接させた状態を示す正面図である。

【図20】本発明を適用した杭の継手構造の第４実施形態を示す斜視図である。

【図21】本発明を適用した杭の継手構造の第４実施形態を用いて下部杭と上部杭とを連接させた状態を示す正面図である。

【図22】本発明を適用した杭の継手構造の先鋭化させて形成された下部フランジ及び上部フランジの始端部の端面を示す正面図である。

【図23】本発明を適用した杭の継手構造の下部杭、上部杭及び中間杭に取り付けられる下部フランジ及び上部フランジを示す正面図である。

【図24】本発明を適用した杭の継手構造の下部フランジ及び上部フランジに用いられるフランジ部材を示す斜視図である。

【図25】本発明を適用した杭の継手構造のフランジ部材が下部杭本体、上部杭本体及び中間杭本体に固定される態様を示す拡大正面図である。

【図26】本発明を適用した杭の立設方法の圧入工程を示す正面図である。

【図27】本発明を適用した杭の立設方法の排土工程を示す正面図である。

【図28】本発明を適用した杭の立設方法の補強工程を示す正面図である。

【発明を実施するための形態】

【0043】

以下、本発明を適用した杭の継手構造１を実施するための形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。

【0044】

本発明を適用した杭の継手構造１は、下部杭２と上部杭３とを軸芯方向Ｘに連接するために用いられる。本発明を適用した杭の継手構造１は、図１に示すように、地盤中の支持層の深さに応じ、下部杭２と上部杭３との間に、所定の数量の中間杭４を連接させるものであり、下部杭２を所定の深さまで地盤中に打ち込むことができるものである。

【0045】

下部杭２は、図２に示すように、下端部２ａに螺旋状羽根１１が設けられるとともに、上端部２ｂに下部フランジ１２が設けられる。下部杭２は、これに限らず、地盤中で必要となる支持力に応じ、中間部２ｃに螺旋状羽根１１を設けることもでき、下端部２ａ及び中間部２ｃの何れか一方又は両方に螺旋状羽根１１を設けることができる。

【0046】

上部杭３は、図３に示すように、下端部３ａに上部フランジ１３が設けられる。上部杭３は、上端部３ｂに下部フランジ１２を設けることもでき、地盤中で必要となる支持力に応じ、中間部３ｃに螺旋状羽根１１を設けて、地盤の中間層で螺旋状羽根１１が周辺土から反力を得ることにより、上部杭３の軸芯方向Ｘの抵抗力を増大させることもできる。

【0047】

中間杭４は、図４に示すように、下端部４ａに上部フランジ１３が設けられるとともに、上端部４ｂに下部フランジ１２が設けられる。中間杭４は、地盤中で必要となる支持力に応じ、中間部４ｃに螺旋状羽根１１を設けて、地盤の中間層で螺旋状羽根１１が周辺土から反力を得ることにより、中間杭４の軸芯方向Ｘの抵抗力を増大させることもできる。

【0048】

螺旋状羽根１１は、図５に示すように、下部杭２の下端部２ａにおいて、下部杭２の外周面から外側に延びるように設けられる。螺旋状羽根１１は、螺旋状羽根１１の上面１１ａ及び下面１１ｂが平面状に形成され、螺旋状羽根１１の始端部１１ｃから終端部１１ｄまで、軸芯方向Ｘに所定の長さＬ１を有する。螺旋状羽根１１は、軸芯直交方向Ｙに所定の幅Ｗ１を有するとともに、所定の板厚Ｔ１を有するものであり、始端部１１ｃの端面を先鋭化したものとすることにより、杭の回転圧入抵抗を減少させることができる。

【0049】

螺旋状羽根１１は、螺旋状羽根１１の始端部１１ｃから終端部１１ｄまで、杭の周方向Ｚに一回転させて溶接等によって設けられるものである。螺旋状羽根１１は、地盤に対して下部杭２を回転圧入させる場合に、地盤中で下部杭２を周方向Ｚに一回転させることにより、下部杭２を地盤中で軸芯方向Ｘの所定の長さＬ１だけ圧入させることができるものであり、軸芯方向Ｘで長さＬ１と略同一長さの所定の螺旋ピッチＰ１により構成されるものとなる。

【0050】

本発明を適用した杭の継手構造１は、図６に示すように、下部杭２の上端部２ｂで外周面から外側に延びるように螺旋状に形成された下部フランジ１２と、上部杭３の下端部３ａで外周面から外側に延びるように螺旋状に形成された上部フランジ１３とを備える。本発明を適用した杭の継手構造１は、下部フランジ１２の図７に示す上面１２ａと、上部フランジ１３の図９に示す下面１３ｂとを面当接させた状態で、下部フランジ１２と、上部フランジ１３とをボルト接合等により相互に接合させるものである。

【0051】

本発明を適用した杭の継手構造１は、第１実施形態において、下部フランジ１２の図７に示す上面１２ａ及び下面１２ｂが平面状に形成され、また、上部フランジ１３の図９に示す上面１３ａ及び下面１３ｂが平面状に形成される。

【0052】

下部フランジ１２は、図７に示すように、下部フランジ１２の始端部１２ｃから終端部１２ｄまで、下部杭２の上端部２ｂで、下部杭２の周方向Ｚに溶接等によって取り付けられる。下部フランジ１２は、下部フランジ１２の上面１２ａから下面１２ｂまで、下部フランジ１２の上面１２ａ及び下面１２ｂに直交する方向に貫通された複数のボルト孔１２ｅが形成される。

【0053】

下部フランジ１２は、下部杭２の上端部２ｂの一部を軸芯方向Ｘに直線状に切り欠くことにより、直線状の下部係止部１４が形成される。下部フランジ１２は、これに限らず、図８に示すように、下部杭２の上端部２ｂの一部を軸芯方向Ｘに湾曲させて切り欠くことにより、湾曲した下部係止部１４が形成されてもよい。

【0054】

下部フランジ１２は、下部フランジ１２の始端部１２ｃから終端部１２ｄまで、軸芯方向Ｘに所定の長さＬ２を有する。下部フランジ１２は、複数のボルト孔１２ｅを形成することができるように、軸芯直交方向Ｙに所定の幅Ｗ２を有するとともに、所定の板厚Ｔ２を有するものであり、始端部１２ｃの端面を先鋭化したものとすることもできる。

【0055】

下部フランジ１２は、下部フランジ１２の始端部１２ｃから終端部１２ｄまで、杭の周方向Ｚに一回転させて設けられるものである。下部フランジ１２は、地盤に対して下部杭２を回転圧入させる場合に、地盤中で下部杭２を周方向Ｚに一回転させることにより、下部杭２を地盤中で軸芯方向Ｘの所定の長さＬ２だけ圧入させることができるものであり、軸芯方向Ｘで長さＬ２と略同一長さの所定の螺旋ピッチＰ２により構成されるものとなる。

【0056】

上部フランジ１３は、図９に示すように、上部フランジ１３の始端部１３ｃから終端部１３ｄまで、上部杭３の下端部３ａで、上部杭３の周方向Ｚに溶接等によって取り付けられる。上部フランジ１３は、上部フランジ１３の上面１３ａから下面１３ｂまで、上部フランジ１３の上面１３ａ及び下面１３ｂに直交する方向に貫通された複数のボルト孔１３ｅが形成される。

【0057】

上部フランジ１３は、上部杭３の下端部３ａの一部を軸芯方向Ｘに直線状に切り欠くことにより、直線状の上部係止部１５が形成される。上部フランジ１３は、これに限らず、図１０に示すように、上部杭３の下端部３ａの一部を軸芯方向Ｘに湾曲させて切り欠くことにより、湾曲した上部係止部１５が形成されてもよい。

【0058】

上部フランジ１３は、上部フランジ１３の始端部１３ｃから終端部１３ｄまで、軸芯方向Ｘに所定の長さＬ３を有する。上部フランジ１３は、複数のボルト孔１３ｅを形成することができるように、軸芯直交方向Ｙに所定の幅Ｗ３を有するとともに、所定の板厚Ｔ３を有するものであり、始端部１３ｃの端面を先鋭化したものとすることもできる。

【0059】

上部フランジ１３は、上部フランジ１３の始端部１３ｃから終端部１３ｄまで、杭の周方向Ｚに一回転させて設けられるものである。上部フランジ１３は、地盤に対して上部杭３を回転圧入させる場合に、地盤中で上部杭３を周方向Ｚに一回転させることにより、上部杭３を地盤中で軸芯方向Ｘの所定の長さＬ３だけ圧入させることができるものであり、軸芯方向Ｘで長さＬ３と略同一長さの所定の螺旋ピッチＰ３により構成されるものとなる。

【0060】

本発明を適用した杭の継手構造１は、図１１に示すように、下部フランジ１２の螺旋ピッチＰ２と、上部フランジ１３の螺旋ピッチＰ３とが、略同一の螺旋ピッチとなるように構成される。このため、本発明を適用した杭の継手構造１は、螺旋状に形成された下部フランジ１２の図７に示す上面１２ａと、螺旋状に形成された上部フランジ１３の図９に示す下面１３ｂとが面当接されることになる。

【0061】

本発明を適用した杭の継手構造１は、下部フランジ１２の軸芯直交方向Ｙの幅Ｗ２及び上部フランジ１３の軸芯直交方向Ｙの幅Ｗ３を、螺旋状羽根１１の軸芯直交方向Ｙの幅Ｗ１よりも小さくすることで、杭の継手構造１の回転圧入抵抗を小さくすることができる。本発明を適用した杭の継手構造１は、これに限らず、下部フランジ１２の軸芯直交方向Ｙの幅Ｗ２及び上部フランジ１３の軸芯直交方向Ｙの幅Ｗ３を、螺旋状羽根１１の軸芯直交方向Ｙの幅Ｗ１以上の大きさとして、回転圧入させるときの杭の継手構造１における推進力を向上させるとともに、杭の軸芯方向Ｘの抵抗力を増大させて、地盤の中間層で所定の支持力を得ることもできる。

【0062】

本発明を適用した杭の継手構造１は、第１実施形態において、下部フランジ１２の図７に示すボルト孔１２ｅと、上部フランジ１３の図９に示すボルト孔１３ｅとを重ね合わせて、ボルト１６を挿通して締結することにより、下部フランジ１２と、上部フランジ１３とがボルト接合される。本発明を適用した杭の継手構造１は、８本のボルト１６を用いてボルト接合されるものであるが、これに限らず、杭を回転圧入させるときのトルクと、打ち込まれた杭に作用する図１３に示す圧縮力ｐ、引張力ｑ、せん断力ｔ及び曲げ力ｂに抵抗することができるように、所定の数量のボルト１６を用いてボルト接合される。

【0063】

本発明を適用した杭の継手構造１は、下部フランジ１２と上部フランジ１３とをボルト接合した状態で螺旋状に形成されて、軸芯方向Ｘに所定の長さＬ４となるように、軸芯方向Ｘで長さＬ４と略同一長さの所定の螺旋ピッチＰ４となるように構成され、螺旋状羽根１１の螺旋ピッチＰ１と、略同一の螺旋ピッチとなるように構成される。なお、本発明を適用した杭の継手構造１は、これに限らず、如何なる螺旋ピッチＰ４により構成されてもよく、螺旋状羽根１１の螺旋ピッチＰ１より長い螺旋ピッチＰ４としてもよい。本発明を適用した杭の継手構造１は、螺旋状に形成されるため、継手部分が地上に設けられた場合であっても、雨水等を継手部分から下方に流下させることができ、継手部分に雨水が貯留することによって継手部分が錆びて腐食することを回避することができる。

【0064】

本発明を適用した杭の継手構造１は、下部フランジ１２と上部フランジ１３とを、機械式のフランジ継手によりボルト接合するものであるため、溶接によって接合する場合と比べて、下部杭２の上端部２ｂと上部杭３の下端部３ａとを短時間で接合することができ、また、簡単な作業で強固に接合することができる。

【0065】

これにより、本発明を適用した杭の継手構造１は、杭の打ち込みの工期を短縮することが可能となるとともに、杭の打ち込みの施工コストが増大することを回避することが可能となる。

【0066】

また、本発明を適用した杭の継手構造１は、下部杭２の上端部２ｂで外周面から外側に延びるように下部フランジ１２が形成されるとともに、上部杭３の下端部３ａで外周面から外側に延びるように上部フランジ１３が形成される。このため、本発明を適用した杭の継手構造１は、下部杭２本体、上部杭３本体及び継手部分の板厚が内側に向けて増大することを回避して、下部杭２本体、上部杭３本体及び継手部分の内径が小さくなることを回避することができる。

【0067】

ここで、回転圧入杭は、全周旋回機により施工されることが一般的である。この全周旋回機は、回転圧入杭を回転させるために、螺旋状羽根１１と同一の螺旋ピッチで傾斜して溝切りされたスパイラルカラーが形成されたチャック部を備える。このとき、回転圧入杭は、軸芯方向Ｘの連接が当該チャック部の上方で実施されるものであるが、本発明を適用した杭の継手構造１は、螺旋状のフランジ継手が用いられるため、軸芯方向Ｘに対して直角のフランジ継手が用いられる場合に比べて、継手部分を容易にスパイラルカラーに通過させることが可能となる。

【0068】

本発明を適用した杭の継手構造１は、下部杭２及び上部杭３の内側において、外径の大きい図１２に示すハンマグラブ１９を用いることができ、下部杭２及び上部杭３の打ち込みとともに、下部杭２及び上部杭３の内側からの排土をハンマグラブ１９によって効率的に実施することができる。これにより、本発明を適用した杭の継手構造１は、杭の打ち込みの工期を短縮することが可能となるとともに、杭の打ち込みの施工コストが増大することを回避することが可能となる。

【0069】

本発明を適用した杭の継手構造１は、下部フランジ１２と、上部フランジ１３とをボルト接合した状態で螺旋状に形成される。これにより、本発明を適用した杭の継手構造１は、下部杭２の上端部２ｂと上部杭３の下端部３ａとが接合された状態で、下部杭２と上部杭３とを一体に地盤中に回転圧入するときに、下部杭２及び上部杭３の進行方向に対する杭の継手構造１の回転圧入抵抗を小さくすることができる。特に、本発明を適用した杭の継手構造１は、螺旋状羽根１１の螺旋ピッチＰ１と、略同一の螺旋ピッチＰ４となるように構成されることで、杭の継手構造１の回転圧入抵抗を極小化することができるため、下部杭２及び上部杭３の打ち込みに要する荷重の増大を抑制することができ、杭の打ち込みの施工コストが増大することを回避することが可能となるとともに、杭の打ち込みの工期を短縮することが可能となる。

【0070】

本発明を適用した杭の継手構造１は、図１３に示すように、下部杭２の上端部２ｂと上部杭３の下端部３ａとが接合された部位に、圧縮力ｐ、引張力ｑ及びせん断力ｔが作用する。このとき、本発明を適用した杭の継手構造１は、下部フランジ１２及び上部フランジ１３が軸芯方向Ｘに対して傾斜しているため、下部フランジ１２及び上部フランジ１３だけでなく、下部杭２本体及び上部杭３本体にも、圧縮力ｐ、引張力ｑ及びせん断力ｔの一部を負担させることができる。これにより、本発明を適用した杭の継手構造１は、下部フランジ１２の板厚Ｔ２及び上部フランジ１３の板厚Ｔ３を薄くすることができ、杭の継手構造１による回転圧入抵抗をさらに小さくして、下部杭２及び上部杭３の打ち込みに要する荷重の増大を抑制することが可能となる。

【0071】

本発明を適用した杭の継手構造１は、下部フランジ１２及び上部フランジ１３が軸芯方向Ｘに対して直角となっていないため、継手部分に曲げ力ｂ、せん断力ｔが作用した場合に、継手部分のみで全ての曲げ力ｂ、せん断力ｔを負担することが必要でなくなる。本発明を適用した杭の継手構造１は、例えば、継手部分と下部杭２本体及び上部杭３本体とが負担する曲げ力ｂ、せん断力ｔの比率を１対９とすることにより、曲げ力ｂ、せん断力ｔの一部を下部杭２本体及び上部杭３本体に負担させることができ、継手部分に必要となる曲げ力ｂ、せん断力ｔに対する強度を低く設定することができるため、継手部分の設計を容易にすることが可能となる。

【0072】

本発明を適用した杭の継手構造１は、軸芯方向Ｘに所定の長さを有する下部係止部１４と上部係止部１５とが相互に係止された状態となる。このため、本発明を適用した杭の継手構造１は、下部係止部１４から下部杭２本体に回転力ｒの一部が伝達されるとともに、上部係止部１５から上部杭３本体に回転力ｒの一部が伝達され、下部フランジ１２と上部フランジ１３とを接合するボルト１６に作用する回転力ｒを小さいものとすることができる。これにより、本発明を適用した杭の継手構造１は、ボルト１６の数量を少なくし、また、小径のボルト１６を用いることができ、簡単な作業で短時間に接合することで、杭の打ち込みの工期を短縮することが可能となるとともに、材料コストが増大することを回避することが可能となる。

【0073】

本発明を適用した杭の継手構造１は、図１４に示すように、下部係止部１４が湾曲して形成されるとともに、上部係止部１５が湾曲して形成されることで、湾曲した下部係止部１４と上部係止部１５とが係合して食い込むことにより、圧縮力ｐ、引張力ｑに対する抵抗力を増大させることが可能となる。

【0074】

次に、本発明を適用した杭の継手構造１の第２実施形態について説明する。なお、上述した構成要素と同一の構成要素については、同一の符号を付すことにより以下での説明を省略する。

【0075】

本発明を適用した杭の継手構造１は、第２実施形態において、図１５に示すように、所定の螺旋ピッチＰ２により構成される下部フランジ１２が、第１下部フランジ１２１と、第２下部フランジ１２２とに２分割され、また、所定の螺旋ピッチＰ３により構成される上部フランジ１３が、第１上部フランジ１３１と、第２上部フランジ１３２とに２分割されたものである。本発明を適用した杭の継手構造１は、これに限らず、如何なる数量に分割されてもよい。

【0076】

下部フランジ１２は、第２実施形態において、下部杭２の上端部２ｂの一部を軸芯方向Ｘに所定の長さｈ１４で切り欠くことにより、周方向Ｚに２箇所の下部係止部１４が形成される。また、上部フランジ１３は、第２実施形態において、上部杭３の下端部３ａの一部を軸芯方向Ｘに所定の長さｈ１５で切り欠くことにより、周方向Ｚに２箇所の上部係止部１５が形成される。

【0077】

本発明を適用した杭の継手構造１は、図１６に示すように、下部係止部１４の長さｈ１４と、上部係止部１５の長さｈ１５とを略同一の長さとして、第１下部フランジ１２１と第２下部フランジ１２２とを併せた下部フランジ１２の螺旋ピッチＰ２と、第１上部フランジ１３１と第２上部フランジ１３２とを併せた上部フランジ１３の螺旋ピッチＰ３とが、略同一の螺旋ピッチとなるように構成される。このため、本発明を適用した杭の継手構造１は、第１下部フランジ１２１の図１５に示す上面１２１ａと、第１上部フランジ１３１の図１５に示す下面１３１ｂとが面当接されるとともに、第２下部フランジ１２２の図１５に示す上面１２２ａと、第２上部フランジ１３２の図１５に示す下面１３２ｂとが面当接され、第１下部フランジ１２１及び第１上部フランジ１３１の軸芯方向Ｘの長さＬ４１と、第２下部フランジ１２２及び第２上部フランジ１３２の軸芯方向Ｘの長さＬ４２とを併せて、軸芯方向Ｘに所定の長さＬ４となるように、軸芯方向Ｘで長さＬ４と略同一長さの所定の螺旋ピッチＰ４となるように構成される。

【0078】

本発明を適用した杭の継手構造１は、第２実施形態においても、第１実施形態と同様に、機械式のフランジ継手によりボルト接合されるため、簡単な作業で短時間に接合することができ、杭の打ち込みの工期を短縮することが可能となるとともに、杭の打ち込みの施工コストが増大することを回避することが可能となる。

【0079】

本発明を適用した杭の継手構造１は、下部フランジ１２が外側に延びるように形成されるとともに、上部フランジ１３が外側に延びるように形成される。これにより、本発明を適用した杭の継手構造１は、下部杭２本体、上部杭３本体及び継手部分の板厚が内側に向けて増大し、内径が小さくなることを回避することができ、外径の大きいハンマグラブ１９を用いることで、下部杭２及び上部杭３の内側からの排土を効率的に実施することが可能となる。

【0080】

本発明を適用した杭の継手構造１は、下部フランジ１２と上部フランジ１３とが、ボルト接合された状態で螺旋状に形成され、下部杭２と上部杭３とを一体に地盤中に回転圧入するときに、杭の継手構造１の回転圧入抵抗を小さくすることができる。特に、本発明を適用した杭の継手構造１は、螺旋状羽根１１の螺旋ピッチＰ１と、略同一の螺旋ピッチＰ４となるように構成されることで、杭の継手構造１の回転圧入抵抗を極小化することが可能となる。これにより、本発明を適用した杭の継手構造１は、下部杭２及び上部杭３の打ち込みに要する荷重の増大を抑制することができ、杭の打ち込みの施工コストが増大することを回避することが可能となるとともに、杭の打ち込みの工期を短縮することが可能となる。

【0081】

本発明を適用した杭の継手構造１は、図１７に示すように、下部フランジ１２及び上部フランジ１３が２分割され、軸芯方向Ｘに任意の長さを有する下部係止部１４と上部係止部１５とが周方向Ｚの２箇所で相互に係止された状態となる。このため、本発明を適用した杭の継手構造１は、下部係止部１４から下部杭２本体に回転力ｒの一部が伝達されるとともに、上部係止部１５から上部杭３本体に回転力ｒの一部が伝達され、下部フランジ１２と上部フランジ１３とを接合するボルト１６に作用する回転力ｒを小さいものとすることができる。これにより、本発明を適用した杭の継手構造１は、ボルト１６の数量を少なくし、また、小径のボルト１６を用いることができ、簡単な作業で短時間に接合することで、杭の打ち込みの工期を短縮することが可能となるとともに、材料コストが増大することを回避することが可能となる。

【0082】

本発明を適用した杭の継手構造１は、下部フランジ１２及び上部フランジ１３が軸芯方向Ｘに対して傾斜しているため、下部杭２本体及び上部杭３本体にも、圧縮力ｐ、引張力ｑ、曲げ力ｂ及びせん断力ｔの一部を負担させることができ、継手部分の設計を容易にすることを可能とし、さらに、下部フランジ１２の板厚Ｔ２及び上部フランジ１３の板厚Ｔ３を薄くすることにより、杭の継手構造１による回転圧入抵抗をさらに小さくして、下部杭２及び上部杭３の打ち込みに要する荷重の増大を抑制することが可能となる。

【0083】

次に、本発明を適用した杭の継手構造１の第３実施形態について説明する。なお、上述した構成要素と同一の構成要素については、同一の符号を付すことにより以下での説明を省略する。

【0084】

本発明を適用した杭の継手構造１は、第３実施形態において、図１８に示すように、さらに、下部フランジ１２の上面１２ａから上方に向けて突出させて形成された凸部１７ａを有する。また、本発明を適用した杭の継手構造１は、第３実施形態において、上部フランジ１３の一部のボルト孔１３ｅが、凸部１７ａが挿入される凹部１７ｂとして用いられる。

【0085】

凸部１７ａは、これに限らず、上部フランジ１３の下面１３ｂから下方に向けて突出させて形成されてもよく、下部フランジ１２の上面１２ａ及び上部フランジ１３の下面１３ｂの何れか一方又は両方に形成されてもよい。凸部１７ａは、略円柱状に形成されるものであるが、これに限らず、略角柱状に形成されてもよい。凸部１７ａは、下部フランジ１２を鍛造することにより形成され、又は下部フランジ１２の上面１２ａに対するスタッド溶接により取り付けられて形成されてもよい。

【0086】

本発明を適用した杭の継手構造１は、図１９に示すように、下部フランジ１２の螺旋ピッチＰ２と、上部フランジ１３の螺旋ピッチＰ３とが、略同一の螺旋ピッチとなるように構成され、下部フランジ１２の図１８に示す上面１２ａと、上部フランジ１３の図１８に示す下面１３ｂとが面当接された状態で、軸芯方向Ｘに所定の長さＬ４となるように、軸芯方向Ｘで長さＬ４と略同一長さの所定の螺旋ピッチＰ４となるように構成されるとともに、下部フランジ１２の凸部１７ａが上部フランジ１３の凹部１７ｂに挿入される。

【0087】

本発明を適用した杭の継手構造１は、第３実施形態においても、機械式のフランジ継手によりボルト接合されるため、簡単な作業で短時間に接合することができ、杭の打ち込みの工期を短縮することが可能となるとともに、杭の打ち込みの施工コストが増大することを回避することが可能となる。

【0088】

【0089】

【0090】

本発明を適用した杭の継手構造１は、第３実施形態において、下部フランジ１２の凸部１７ａが上部フランジ１３の凹部１７ｂに係止された状態となる。このため、本発明を適用した杭の継手構造１は、下部フランジ１２の凸部１７ａから下部フランジ１２及び上部フランジ１３に回転力ｒの一部が伝達され、下部フランジ１２と上部フランジ１３とを接合するボルト１６に作用する回転力ｒを小さいものとすることができる。これにより、本発明を適用した杭の継手構造１は、ボルト１６に作用する回転力ｒを小さいものとして、ボルト１６の数量を少なくすることができ、ボルト締結の作業量を減少させて、簡単な作業で短時間に接合することができ、杭の打ち込みの工期を短縮することが可能となる。

【0091】

【0092】

次に、本発明を適用した杭の継手構造１の第４実施形態について説明する。なお、上述した構成要素と同一の構成要素については、同一の符号を付すことにより以下での説明を省略する。

【0093】

本発明を適用した杭の継手構造１は、第４実施形態において、図２０に示すように、さらに、下部フランジ１２の上面１２ａ側の端面が切り欠かれた下部溝１８ａが、下部フランジ１２の側面１２ｆに形成されるとともに、上部フランジ１３の下面１３ｂ側の端面が切り欠かれた上部溝１８ｂが、上部フランジ１３の側面１３ｆに形成される。

【0094】

下部溝１８ａ及び上部溝１８ｂは、図２１に示すように、下部フランジ１２の図２０に示す上面１２ａと、上部フランジ１３の図２０に示す下面１３ｂとが面当接された状態で、略矩形状に形成される溝部１８を構成することになり、下部溝１８ａと上部溝１８ｂとにキー部材１８ｃを架設して、キー部材１８ｃをネジ等で固定することにより、キー部材１８ｃが溝部１８に取り付けられる。

【0095】

本発明を適用した杭の継手構造１は、下部フランジ１２の螺旋ピッチＰ２と、上部フランジ１３の螺旋ピッチＰ３とが、略同一の螺旋ピッチとなるように構成され、下部フランジ１２の図２０に示す上面１２ａと、上部フランジ１３の図２０に示す下面１３ｂとが面当接された状態で、軸芯方向Ｘに所定の長さＬ４となるように、軸芯方向Ｘで長さＬ４と略同一長さの所定の螺旋ピッチＰ４となるように構成される。

【0096】

本発明を適用した杭の継手構造１は、第４実施形態においても、機械式のフランジ継手によりボルト接合されるため、簡単な作業で短時間に接合することができ、杭の打ち込みの工期を短縮することが可能となるとともに、杭の打ち込みの施工コストが増大することを回避することが可能となる。

【0097】

【0098】

【0099】

本発明を適用した杭の継手構造１は、第４実施形態において、下部溝１８ａと上部溝１８ｂとに係止されたキー部材１８ｃにより連結された状態となる。このため、本発明を適用した杭の継手構造１は、回転力ｒの一部がキー部材１８ｃに伝達され、下部フランジ１２と上部フランジ１３とを接合するボルト１６に作用する回転力ｒを小さいものとすることができる。これにより、本発明を適用した杭の継手構造１は、ボルト１６に作用する回転力ｒを小さいものとして、ボルト１６の数量を少なくすることができ、ボルト締結の作業量を減少させて、簡単な作業で短時間に接合することができ、杭の打ち込みの工期を短縮することが可能となる。

【0100】

【0101】

本発明を適用した杭の継手構造１は、第１実施形態〜第４実施形態の何れにおいても、図２２に示すように、下部フランジ１２の始端部１２ｃ及び上部フランジ１３の始端部１３ｃの何れか一方又は両方の端面を、先鋭化させて形成されたものとすることができる。

【0102】

このとき、下部フランジ１２及び上部フランジ１３は、例えば、図２２（ａ）に示すように、下部フランジ１２の始端部１２ｃの端面及び上部フランジ１３の始端部１３ｃの端面が、各々の軸芯方向Ｘの略中央を突出させることによって先鋭化される。また、下部フランジ１２及び上部フランジ１３は、図２２（ｂ）に示すように、下部フランジ１２の始端部１２ｃの端面の上端を突出させるとともに、上部フランジ１３の始端部１３ｃの端面の下端を突出させることで、これらの端面が先鋭化されてもよい。さらに、下部フランジ１２及び上部フランジ１３は、図２２（ｃ）に示すように、上部フランジ１３の始端部１３ｃの端面の下端を突出させるとともに、上部フランジ１３の始端部１３ｃの端面の下端と下部フランジ１２の始端部１２ｃの端面の上端とを連続させて、下部フランジ１２の始端部１２ｃの端面の下端を突出させることで、これらの端面が先鋭化されてもよい。

【0103】

これにより、本発明を適用した杭の継手構造１は、第１実施形態〜第４実施形態の何れにおいても、下部フランジ１２の始端部１２ｃ及び上部フランジ１３の始端部１３ｃの何れか一方又は両方の端面が先鋭化して形成されることで、杭の継手構造１の回転圧入抵抗を著しく低減させることが可能となる。

【0104】

本発明を適用した杭の継手構造１は、第１実施形態〜第４実施形態の何れにおいても、図２３（ａ）に示すように、下部杭２や中間杭４の側面に下部フランジ１２が溶接等によって取り付けられるとともに、上部杭３や中間杭４の側面に上部フランジ１３が溶接等によって取り付けられる。本発明を適用した杭の継手構造１は、これに限らず、図２３（ｂ）に示すように、下部杭２や中間杭４の上端面に下部フランジ１２が溶接等によって取り付けられるとともに、上部杭３や中間杭４の下端面に上部フランジ１３が溶接等によって取り付けられてもよい。

【0105】

本発明を適用した杭の継手構造１は、第１実施形態〜第４実施形態の何れにおいても、図２４、図２５に示すように、下部フランジ１２及び上部フランジ１３の何れか一方又は両方について、挿入部２１が設けられたフランジ部材２０が用いられてもよい。フランジ部材２０は、図２４に示すように、軸芯方向Ｘに所定の長さを有する挿入部２１が杭の内周面に沿うように延びて設けられる。フランジ部材２０は、図２５に示すように、挿入部２１が杭の内側に挿入されて溶接等で取り付けられて、下部杭２本体、上部杭３本体及び中間杭４本体に固定される。

【0106】

本発明を適用した杭の継手構造１は、第１実施形態〜第４実施形態の何れにおいても、下部フランジ１２及び上部フランジ１３の何れか一方又は両方に、フランジ部材２０が用いられることで、フランジ部材２０を後付けするときに挿入部２１がガイドとして機能して、フランジ部材２０の位置決めを容易にすることができる。これにより、本発明を適用した杭の継手構造１は、螺旋状に傾斜した下部フランジ１２及び上部フランジ１３であっても、フランジ部材２０の位置決めを容易にして、溶接等の取付作業を確実に実施することができ、迅速かつ確実にフランジ部材２０を後付けすることが可能となる。

【0107】

本発明を適用した杭の継手構造１は、第１実施形態〜第４実施形態の何れにおいても、下部フランジ１２及び上部フランジ１３の何れか一方又は両方に、フランジ部材２０が用いられることで、杭の内周面に沿って挿入部２１が設けられるものとなる。これにより、本発明を適用した杭の継手構造１は、図１３に示す圧縮力ｐ、引張力ｑ及びせん断力ｔの一部を杭本体が負担する場合であっても、杭本体が変形、破損しないように、フランジ部材２０の挿入部２１で杭本体を部分的に補強することが可能となる。

【0108】

次に、本発明を適用した杭の立設方法について説明する。本発明を適用した杭の立設方法は、本発明を適用した杭の継手構造１が用いられて実施されるものである。

【0109】

本発明を適用した杭の立設方法は、図２６に示すように、下部杭２と上部杭３及び中間杭４の何れか一方又は両方とを軸芯方向Ｘに連接して、下部杭２が所定の深さに到達するまで地盤中に打ち込まれることによって、軸芯方向Ｘに連接された杭が地盤中に立設されるものとなる。

【0110】

本発明を適用した杭の立設方法は、下部杭２と上部杭３及び中間杭４の何れか一方又は両方とを一体に地盤中に回転圧入する圧入工程を備える。また、本発明を適用した杭の立設方法は、図２７に示すように、圧入工程の後で、必要に応じて、地盤中に一体に回転圧入された下部杭２と上部杭３及び中間杭４の何れか一方又は両方との内側から一括して土砂を排出する排土工程を備えるものとすることができる。さらに、本発明を適用した杭の立設方法は、図２８に示すように、圧入工程の後で、必要に応じて、地盤中に一体に回転圧入された下部杭２と上部杭３及び中間杭４の何れか一方又は両方との内側に一括して経時硬化性材料２２を注入して杭を補強する補強工程を備えるものとすることができる。

【0111】

圧入工程では、下部フランジ１２の図７に示す上面１２ａと、上部フランジ１３の図９に示す下面１３ｂとを面当接させて、下部フランジ１２と上部フランジ１３とをボルト接合等により相互に接合させた状態で、図２６（ａ）に示すように、上部杭３又は中間杭４に回転力ｒが付与される。これにより、圧入工程では、図２６（ｂ）に示すように、下部杭２、上部杭３及び中間杭４が一体に地盤中に回転圧入されて立設されるものとなる。

【0112】

排土工程では、図２７（ａ）に示すように、下部杭２、上部杭３及び中間杭４が一体に地盤中に回転圧入された状態で、下部杭２、上部杭３及び中間杭４の内側から、ハンマグラブ１９等によって土砂が排出される。これにより、排土工程では、図２７（ｂ）に示すように、下部杭２、上部杭３及び中間杭４の内側から一括して土砂が排出されるものとなる。

【0113】

補強工程では、図２８（ａ）に示すように、下部杭２、上部杭３及び中間杭４が一体に地盤中に回転圧入された状態で、排土工程を経て略中空状となった下部杭２、上部杭３及び中間杭４の内側に、コンクリート等の経時硬化性材料２２が注入される。補強工程では、これに限らず、排土工程を経ることなく、圧入工程で杭の内側に残留した土砂を利用して経時硬化性材料２２を硬化させてもよい。これにより、補強工程では、図２８（ｂ）に示すように、下部杭２、上部杭３及び中間杭４の内側に一括して経時硬化性材料２２が注入、充填されて、この経時硬化性材料２２が硬化することで、下部杭２、上部杭３及び中間杭４が一体に補強されるものとなる。

【0114】

本発明を適用した杭の立設方法は、図２６に示すように、下部フランジ１２と上部フランジ１３とが相互に接合された状態で螺旋状に形成されるため、下部杭２、上部杭３及び中間杭４を一体とした杭の継手構造１の回転圧入抵抗を小さくすることができる。これにより、本発明を適用した杭の立設方法は、圧入工程で下部杭２及び上部杭３の打ち込みに要する回転力ｒの増大を抑制しながら、複数の杭を連接させて一括して回転圧入させることができ、杭の回転圧入作業と接合作業とを交互に繰り返す手間を低減させることが可能となる。

【0115】

本発明を適用した杭の立設方法は、図２７に示すように、排土工程で下部杭２、上部杭３及び中間杭４を連接させてこれらの内側から一括して土砂を排出することができるため、土砂の排出作業と杭の接合作業とを交互に繰り返す手間を低減させることが可能となる。また、本発明を適用した杭の立設方法は、図２８に示すように、補強工程で下部杭２、上部杭３及び中間杭４を連接させてこれらの内側に一括して経時硬化性材料２２を注入することができるため、経時硬化性材料２２の注入作業と杭の接合作業とを交互に繰り返す手間を低減させることが可能となる。

【0116】

本発明を適用した杭の継手構造１は、図２６に示すように、下部杭２、上部杭３及び中間杭４の外周面から外側に延びるように下部フランジ１２及び上部フランジ１３が形成されるため、杭本体や継手部分の内径が小さくなることを回避することができる。これにより、本発明を適用した杭の継手構造１は、杭本体や継手部分の内径を大きくすることで、本発明を適用した杭の立設方法の圧入工程において、下部杭２、上部杭３及び中間杭４の内側での土砂の移動を円滑にして、杭の回転圧入作業を容易に実施することが可能となる。

【0117】

本発明を適用した杭の継手構造１は、図２７に示すように、杭本体や継手部分の内径を大きくすることで、本発明を適用した杭の立設方法の排土工程において、下部杭２、上部杭３及び中間杭４の内側に外径の大きいハンマグラブ１９を用いることができ、土砂の排出作業を効率的に実施することが可能となる。本発明を適用した杭の継手構造１は、図２８に示すように、杭本体や継手部分の内径を大きくすることで、本発明を適用した杭の立設方法の補強工程において、下部杭２、上部杭３及び中間杭４の内側での経時硬化性材料２２の継手部分の通過を円滑にして、経時硬化性材料２２の充填作業を容易に実施することが可能となる。

【0118】

なお、本発明を適用した杭の継手構造１は、図２５に示すように、下部フランジ１２及び上部フランジ１３の何れか一方又は両方にフランジ部材２０が用いられることで、杭の内周面に沿ってフランジ部材２０の挿入部２１が設けられるものとなる。これにより、本発明を適用した杭の継手構造１は、杭の内周面からある程度の高さでフランジ部材２０の挿入部２１が突出するものとなり、下部杭２、上部杭３及び中間杭４の内側において、硬化した経時硬化性材料２２の付着性能を向上させることが可能となる。

【0119】

以上、本発明の実施形態の例について詳細に説明したが、上述した実施形態は、何れも本発明を実施するにあたっての具体化の例を示したものに過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。

【0120】

例えば、本発明を適用した杭の継手構造１は、螺旋状羽根１１とともに、上方から下方に向けて左回転の螺旋状に形成された例について詳細に説明したが、これに限らず、螺旋状羽根１１とともに、上方から下方に向けて右回転の螺旋状に形成されてもよい。本発明を適用した杭の継手構造１は、杭の円周方向に２〜３分割された先端翼を備える先端翼付回転貫入鋼管杭や、杭の円周方向に２分割された傾斜板の先端翼を備える閉端型の鋼管杭等に用いられてもよい。

【符号の説明】

【0121】

１：杭の継手構造
２：下部杭
２ａ：下端部（下部杭）
２ｂ：上端部（下部杭）
２ｃ：中間部（下部杭）
３：上部杭
３ａ：下端部（上部杭）
３ｂ：上端部（上部杭）
３ｃ：中間部（上部杭）
４：中間杭
４ａ：下端部（中間杭）
４ｂ：上端部（中間杭）
４ｃ：中間部（中間杭）
１１：螺旋状羽根
１１ａ：上面（螺旋状羽根）
１１ｂ：下面（螺旋状羽根）
１１ｃ：始端部（螺旋状羽根）
１１ｄ：終端部（螺旋状羽根）
１２：下部フランジ
１２ａ：上面（下部フランジ）
１２ｂ：下面（下部フランジ）
１２ｃ：始端部（下部フランジ）
１２ｄ：終端部（下部フランジ）
１２ｅ：ボルト孔（下部フランジ）
１２ｆ：側面（下部フランジ）
１２１：第１下部フランジ
１２１ａ：上面（第１下部フランジ）
１２２：第２下部フランジ
１２２ａ：上面（第２下部フランジ）
１３：上部フランジ
１３ａ：上面（上部フランジ）
１３ｂ：下面（上部フランジ）
１３ｃ：始端部（上部フランジ）
１３ｄ：終端部（上部フランジ）
１３ｅ：ボルト孔（上部フランジ）
１３ｆ：側面（上部フランジ）
１３１：第１上部フランジ
１３１ｂ：下面（第１上部フランジ）
１３２：第２上部フランジ
１３２ｂ：下面（第１上部フランジ）
１４：下部係止部
１５：上部係止部
１６：ボルト
１７ａ：凸部
１７ｂ：凹部
１８：溝部
１８ａ：下部溝
１８ｂ：上部溝
１８ｃ：キー部材
１９：ハンマグラブ
２０：フランジ部材
２１：挿入部
２２：経時硬化性材料
Ｐ１：螺旋ピッチ（螺旋状羽根）
Ｐ２：螺旋ピッチ（下部フランジ）
Ｐ３：螺旋ピッチ（上部フランジ）
Ｐ４：螺旋ピッチ（杭の継手構造）
Ｔ１：板厚（螺旋状羽根）
Ｔ２：板厚（下部フランジ）
Ｔ３：板厚（上部フランジ）
Ｘ：軸芯方向
Ｙ：軸芯直交方向
Ｚ：周方向
ｐ：圧縮力
ｑ：引張力
ｒ：回転力
ｔ：せん断力
ｂ：曲げ力

【図1】