特開 2023-149715 回転鋼管杭の施工治具および回転鋼管杭の施工方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023149715

(43)【公開日】2023-10-13

(54)【発明の名称】回転鋼管杭の施工治具および回転鋼管杭の施工方法

(51)【国際特許分類】

   E02D 5/24 20060101AFI20231005BHJP

   E02D 5/28 20060101ALI20231005BHJP

【ＦＩ】

E02D5/24 103

E02D5/28

【審査請求】未請求

【請求項の数】11

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022058447

(22)【出願日】2022-03-31

(71)【出願人】

【識別番号】000006839

【氏名又は名称】日鉄建材株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000637

【氏名又は名称】弁理士法人樹之下知的財産事務所

(72)【発明者】

【氏名】古谷 浩平

(72)【発明者】

【氏名】丸山 栄

(72)【発明者】

【氏名】厳 明光

(72)【発明者】

【氏名】沖 恭裕

(72)【発明者】

【氏名】和田 昌敏

【テーマコード（参考）】

2D041

【Ｆターム（参考）】

2D041AA02

2D041BA33

2D041CB01

2D041CB06

2D041DB02

2D041DB12

2D041FA14

(57)【要約】

【課題】機械式継手構造によって連結される回転鋼管杭と施工機械との間を連結する施工治具において、鋼管杭同士の間の継手構造と部品を共通化しつつ、作業性をも向上させる。
【解決手段】鋼管からなる本体部と、前記本体部の一方の端部に接合され、前記本体部の内側にあたる部分に係合孔が形成され、前記本体部の外側にあたるフランジ部分をさらに含む端板と、前記係合孔に嵌め込まれる係合部材と、前記係合部材の上面に取り付けられ、前記係合孔の周縁部で前記端板または前記本体部に係止される係止部材とを備える回転鋼管杭の施工治具が提供される。
【選択図】図４

【特許請求の範囲】

【請求項1】

鋼管からなる本体部と、
前記本体部の一方の端部に接合され、前記本体部の内側にあたる部分に係合孔が形成され、前記本体部の外側にあたるフランジ部分をさらに含む端板と、
前記係合孔に嵌め込まれる係合部材と、
前記係合部材の上面に取り付けられ、前記係合孔の周縁部で前記端板または前記本体部に係止される係止部材と
を備える回転鋼管杭の施工治具。

【請求項2】

前記係止部材は、前記係合部材の上面に取り付けられるさや管と、前記さや管に挿通され前記係合部材の側面を越えて外側まで延出する鋼棒とを含む、請求項１に記載の回転鋼管杭の施工治具。

【請求項3】

前記本体部に、前記係合孔に嵌め込まれた前記係合部材の上面に沿って前記鋼棒を差し入れることが可能な開孔が形成される、請求項２に記載の回転鋼管杭の施工治具。

【請求項4】

前記開孔の外側にナットが接合され、前記開孔に挿通されるボルトが前記ナットに螺合させられる、請求項３に記載の回転鋼管杭の施工治具。

【請求項5】

前記ボルトの先端は球面状に形成される、請求項４に記載の回転鋼管杭の施工治具。

【請求項6】

前記鋼棒の前記開孔とは反対側の先端は球面状に形成される、請求項３から請求項５のいずれか１項に記載の回転鋼管杭の施工治具。

【請求項7】

前記係止部材は、前記係合部材の上面に取り付けられ、前記係合部材の側面を越えて外側まで延出する板状部材を含む、請求項１に記載の回転鋼管杭の施工治具。

【請求項8】

前記係止部材は、前記係合部材の上面から突出して外側に湾曲する鉤状部材を含む、請求項１に記載の回転鋼管杭の施工治具。

【請求項9】

前記係止部材は、前記係合部材を貫通する軸部を介して前記係合部材に取り付けられ、前記軸部の回りに回転可能である、請求項７または請求項８に記載の回転鋼管杭の施工治具。

【請求項10】

前記本体部の周方向の２か所に、前記係合孔に嵌め込まれた前記係合部材の上面に対して平行に鋼棒を差し入れることが可能な開孔が形成され、
前記係止部材は、前記係合部材の上面に取り付けられる吊りピースと、前記吊りピースおよび前記開孔に挿通される前記鋼棒とを含む、請求項１に記載の回転鋼管杭の施工治具。

【請求項11】

請求項１から請求項１０のいずれか１項に記載の施工治具を用いた回転鋼管杭の施工方法であって、
杭本体と、
前記杭本体の一方の端部に接合され、前記杭本体の内側にあたる部分に杭側係合孔が形成され、前記杭本体の外側にあたる杭側フランジ部分をさらに含む杭側端板と
を含む回転鋼管杭を、前記杭側係合孔に前記係合部材を嵌め込み、前記杭側フランジ部分と前記フランジ部分とを重ね合わせて締結することによって前記施工治具に連結する、回転鋼管杭の施工方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、回転鋼管杭の施工治具および回転鋼管杭の施工方法に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、鋼管で構成される回転杭の端部に固定された一対の端板と、それぞれの端板に設けられ回転杭の回転せん断力に抗するせん断抵抗部とを含む回転杭継手構造が記載されている。このように、回転杭の回転せん断力を主に溶接ではなく機械的な手段によって伝達する継手を、機械式継手構造ともいう。このような回転杭の機械式継手構造は、現場での溶接が不要になり、回転杭の施工工程が簡略化されるという点で有利である。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】国際公開第２０１９／１１１８８２号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

上記のような機械式継手構造において、鋼管杭同士の間の継手構造と、地上に設置される施工機械と鋼管杭との間の継手構造とを共通化できれば、部品点数の削減などの点で有利である。しかしながら、鋼管杭同士はそれぞれの鋼管杭が鉛直方向に立てられた状態で連結されるのに対し、施工機械と鋼管杭との間は打設前の鋼管杭が横置きされた状態で連結されるため、作業性を確保しつつ同じ構造で連結することは必ずしも容易ではない。

【0005】

そこで、本発明は、機械式継手構造によって連結される回転鋼管杭と施工機械との間を連結する施工治具において、鋼管杭同士の間の継手構造と部品を共通化しつつ、作業性をも向上させることが可能な回転鋼管杭の施工治具および回転鋼管杭の施工方法を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

［１］鋼管からなる本体部と、前記本体部の一方の端部に接合され、前記本体部の内側にあたる部分に係合孔が形成され、前記本体部の外側にあたるフランジ部分をさらに含む端板と、前記係合孔に嵌め込まれる係合部材と、前記係合部材の上面に取り付けられ、前記係合孔の周縁部で前記端板または前記本体部に係止される係止部材とを備える回転鋼管杭の施工治具。
［２］前記係止部材は、前記係合部材の上面に取り付けられるさや管と、前記さや管に挿通され前記係合部材の側面を越えて外側まで延出する鋼棒とを含む、［１］に記載の回転鋼管杭の施工治具。
［３］前記本体部に、前記係合孔に嵌め込まれた前記係合部材の上面に沿って前記鋼棒を差し入れることが可能な開孔が形成される、［２］に記載の回転鋼管杭の施工治具。
［４］前記開孔の外側にナットが接合され、前記開孔に挿通されるボルトが前記ナットに螺合させられる、［３］に記載の回転鋼管杭の施工治具。
［５］前記ボルトの先端は球面状に形成される、［４］に記載の回転鋼管杭の施工治具。
［６］前記鋼棒の前記開孔とは反対側の先端は球面状に形成される、［３］から［５］のいずれか１項に記載の回転鋼管杭の施工治具。
［７］前記係止部材は、前記係合部材の上面に取り付けられ、前記係合部材の側面を越えて外側まで延出する板状部材を含む、［１］に記載の回転鋼管杭の施工治具。
［８］前記係止部材は、前記係合部材の上面から突出して外側に湾曲する鉤状部材を含む、［１］に記載の回転鋼管杭の施工治具。
［９］前記係止部材は、前記係合部材を貫通する軸部を介して前記係合部材に取り付けられ、前記軸部の回りに回転可能である、［７］または［８］に記載の回転鋼管杭の施工治具。
［１０］前記本体部の周方向の２か所に、前記係合孔に嵌め込まれた前記係合部材の上面に対して平行に鋼棒を差し入れることが可能な開孔が形成され、記係止部材は、前記係合部材の上面に取り付けられる吊りピースと、前記吊りピースおよび前記開孔に挿通される前記鋼棒とを含む、［１］に記載の施工治具。
［１１］［１］から［１０］のいずれか１項に記載の施工治具を用いた回転鋼管杭の施工方法であって、杭本体と、前記杭本体の一方の端部に接合され、前記杭本体の内側にあたる部分に杭側係合孔が形成され、前記杭本体の外側にあたる杭側フランジ部分をさらに含む杭側端板とを含む回転鋼管杭を、前記杭側係合孔に前記係合部材を嵌め込み、前記杭側フランジ部分と前記フランジ部分とを重ね合わせて締結することによって前記施工治具に連結する、回転鋼管杭の施工方法。

【発明の効果】

【0007】

上記の構成によれば、打設前の鋼管杭が横置きされている状態であっても、施工治具の端板に係止された係合部材が係合孔から脱落することを防止しながら施工治具を鋼管杭に連結することができる。従って、鋼管杭同士の間の継手構造と部品を共通化しつつ、作業性をも向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】回転鋼管杭の機械式継手構造の例を示す図である。

【図2】図１に示した機械式継手構造と同じ構造で施工治具と鋼管杭との間を連結する場合の例を示す図である。

【図3】本発明の第１の実施形態に係る鋼管回転杭の施工治具と鋼管杭との間の連結構造を示す斜視図である。

【図4】図３のIV－IV線断面図である。

【図5】図３の例における係合部材を取り出して示す斜視図である。

【図6】本発明の第２の実施形態に係る鋼管回転杭の施工治具と鋼管杭との間の連結構造を示す図である。

【図7】本発明の第３の実施形態に係る鋼管回転杭の施工治具と鋼管杭との間の連結構造を示す図である。

【図8】本発明の第４の実施形態に係る鋼管回転杭の施工治具と鋼管杭との間の連結構造を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、本明細書および図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複した説明を省略する。

【0010】

図１は、回転鋼管杭の機械式継手構造の例を示す図である。図示された例では、鋼管杭１Ａと鋼管杭１Ｂとが、それぞれの杭本体の端部に接合される端板２Ａ，２Ｂの杭本体の内側にあたる部分に形成された係合孔２１Ａ（端板２Ｂ側の係合孔は見えていない）に共通の係合部材３を嵌め込み、端板２Ａ，２Ｂの杭本体の外側にあたるフランジ部分を重ね合わせて、ボルト孔２２Ａ，２２Ｂに挿通されるボルト４１およびナット４２を用いて締結する。係合孔２１Ａ、端板２Ｂ側の係合孔と、係合部材３とは、対応する多角形（図示された例では六角形）の断面を有する。これによって、係合孔と係合部材３とが多角形断面の角部で噛み合い、鋼管杭１Ａ，１Ｂの間で面同士の間の支圧力によってトルクを伝達することができる。なお、上記のような噛み合いを可能にするために、ボルト４１およびナット４２を用いた端板２Ａ，２Ｂのフランジ部分の締結は、端板２Ａ，２Ｂの間のすべりを許容する程度の緩やかな締結である。

【0011】

具体的な連結工程としては、図１（ａ）に示されるように、既に地中に打設されている鋼管杭１Ａの上端で係合孔２１Ａに係合部材３を嵌め込み、鋼管杭１Ａの内側に設けられたストッパー２３Ａに係合部材３を載せて安定させる。この状態で、図１（ｂ）に示されるように上方から鋼管杭１Ｂの下端を降ろして端板２Ｂ側の係合孔にも係合部材３を嵌め込み、さらに図１（ｃ）に示すように端板２Ａ，２Ｂのフランジ部を重ね合わせてボルト４１およびナット４２を用いて締結する。

【0012】

図２は、図１に示した機械式継手構造と同じ構造で施工治具と鋼管杭との間を連結する場合の例を示す図である。地中に打設される前の鋼管杭１は、地上に置台５などを介して横置きされている。この状態で、施工機械に連結するための突起１１が形成され、端部に端板１２が接合された施工治具１０を、係合部材３を介して鋼管杭１に連結する。ところが、鋼管杭１の端部に接合された端板２と施工治具１０の端板１２とにそれぞれ形成された係合孔（図示せず）に係合部材３を係合させようとしても、鋼管杭１が横置きされているために、図１に示した鋼管杭同士の継手構造のように係合孔に嵌め込まれた係合部材３を鋼管杭１の内側に設けられたストッパーに載せて安定させることができない。それゆえ、端板２，１２のフランジ部を重ね合わせる直前まで係合部材３を人手や別の治具を使って支えていなければならず、作業時間が長くなるのに加えて、鋼管杭の径が大きくなって係合部材３が大型化したような場合には安全性の点でも問題があった。

【0013】

なお、係合部材３は上記のように端板に形成された係合孔と噛み合い、面同士の間の支圧力によってトルクを伝達するものであるため、例えば係合部材３を施工治具１０の端板１２に溶接すると、伝達されるトルクに対して溶接部耐力が不足する。従って、係合部材３を施工治具１０の端板１２に予め溶接することで上記の問題の解決を図ることは適切ではない。

【0014】

図３は本発明の第１の実施形態に係る鋼管回転杭の施工治具と鋼管杭との間の連結構造を示す斜視図であり、図４は図３のIV－IV線断面図である。また、図５は図３の例における係合部材を取り出して示す斜視図である。図３に示されるように、本実施形態に係る施工治具１０は、鋼管からなる本体部を有し、本体部から突出する施工機械に連結するための突起１１と、本体部の一方の端部に接合された端板１２と、端板１２に形成された係合孔１２１に嵌め込まれる係合部材３と、後述する係止部材とを含む。端板１２には、ボルト孔１２２も形成される。図１に示した鋼管杭同士の継手構造と同様に、係合孔１２１は端板１２の本体部の内側にあたる部分に形成され、ボルト孔１２２は端板１２の本体の外側にあたるフランジ部分に形成される。図示されているように、施工治具１０は、鋼管杭１の端板２に形成された係合孔（図３では見えていない。図１参照）に係合部材３を嵌め込み、さらに端板１２のフランジ部分と鋼管杭１の端板２のフランジ部分とを重ね合わせてボルト孔１２２およびボルト孔２２に挿通されるボルト４１およびナット（図示せず）で締結することによって鋼管杭１に連結される。

【0015】

図４の断面図、および図５の係合部材の斜視図に示されるように、本実施形態では、係合部材３の上面３Ａにさや管３１が接合される。なお、上面３Ａは、係合部材３の側面（多角形断面の各辺を構成して係合孔と接触する面）以外の面のうちの一方を意味し、必ずしも面が常に上向きであることを意味しない。上面３Ａは、係合部材３が係合孔１２１に嵌め込まれたときには施工治具１０の本体部側に向けられる。図４に示されるように、係合部材３が係合孔１２１に嵌め込まれた状態で、上面３Ａに沿ってさや管３１に丸鋼棒３２を挿入する。丸鋼棒３２の長さは係合部材３および係合孔１２１の外径よりも長いため、丸鋼棒３２は係合部材３の側面を越えて外側まで延出し、両端が係合孔１２１の周縁部で端板１２に係止される。これによって、例えば図２に示されたように鋼管杭１および施工治具１０が横置きされている場合であっても、係合部材３が端板１２の係合孔１２１から脱落することを防止できる。

【0016】

本実施形態では、さや管３１および丸鋼棒３２が、係合部材３の上面３Ａに取り付けられて係合孔１２１の周縁部で端板１２に係止される係止部材を構成する。なお、さや管３１の断面は円形には限られず、三角形、矩形、およびその他の多角形であってもよい。さや管３１の断面が円形ではない場合、挿入される鋼棒は丸鋼棒ではなく、例えばさや管３１の断面に合わせた三角形、矩形、およびその他の多角形の断面の鋼棒が用いられてもよい。

【0017】

図４の断面図に示されるように、施工治具１０の鋼管からなる本体部には、係合孔１２１に嵌め込まれた係合部材３の上面３Ａに沿って丸鋼棒３２を差し入れることが可能な開孔１３が形成される。開孔１３から丸鋼棒３２を差し入れた後、開孔１３の外側で本体部に接合されたナット１４にボルト１５が螺合させられる。ボルト１５は、ナット１４を貫通して開孔１３に挿通され、丸鋼棒３２に接触させられた後、所定のクリアランスの分（例えば３ｍｍ）だけ戻される。これによって、丸鋼棒３２の脱落を防止して係合部材３が端板１２に係止された状態を維持するとともに、所定のクリアランスを確保して係合部材３と係合孔１２１との間で面同士の間の支圧力によってトルクが伝達される状態を維持する。これによって、丸鋼棒３２やボルト１５に過大な応力が作用することを防止できる。

【0018】

なお、図示された例において、丸鋼棒３２と施工治具１０の鋼管からなる本体部の内周面との確実な接触、ならびにボルト１５の先端と丸鋼棒３２の端面との確実な接触および正確なクリアランスの確保のために、丸鋼棒３２の先端（ボルト１５とは反対側の端部）およびボルト１５の先端は、球面状に形成されている。

【0019】

上記の例では、さや管３１が係合部材３の側面よりも外側には張り出しておらず、係合孔１２１とは干渉しないため、取り付け時には係合部材３を端板１２の外側から係合孔１２１に嵌め込み、その後に開孔１３を通してさや管３１に丸鋼棒３２を挿入して係合部材３が端板１２に係止することができる。他の例では、例えば丸鋼棒３２が最初からさや管３１に挿入されていてもよく、またさや管３１の代わりに係合部材３の側面よりも外側まで張り出す鋼棒が係合部材３の上面３Ａに取り付けられていてもよい。これらの場合、係合部材３は施工治具１０の端板１２とは反対側の端部から挿入されて係合孔１２１に嵌め込まれる。

【0020】

図６は、本発明の第２の実施形態に係る鋼管回転杭の施工治具と鋼管杭との間の連結構造を示す図である。図示された例では、係合部材３の上面３Ａに取り付けられ、係合部材３の側面を越えて外側まで延出する板状部材３３が、係合孔１２１の周縁部で端板１２に係止される係止部材を構成する。

【0021】

図示された例において、板状部材３３は、係合部材３を貫通する軸部３４を介して係合部材３に取り付けられており、軸部３４の回りに回転可能である。上面３Ａとは反対側の面で軸部３４に螺合するナット３５を締め付けることによって、板状部材３３の回転方向の位置が固定される。この場合、板状部材３３が係合孔１２１に干渉しないように係合部材３の側面よりも内側に回転させた状態で係合部材３を端板１２の外側から係合孔１２１に嵌め込み、その後に板状部材３３を軸部３４の回りに回転させて端板１２に係止させることができる。

【0022】

図７は、本発明の第３の実施形態に係る鋼管回転杭の施工治具と鋼管杭との間の連結構造を示す図である。図示された例では、係合部材３の上面３Ａから突出して外側に湾曲する鉤状部材３６が、係合孔１２１の周縁部で端板１２に係止される係止部材を構成する。鉤状部材３６は上面３Ａから突出して外側に約１８０°湾曲し、先端が端板１２に接触する。

【0023】

図示された例において、鉤状部材３６は、係合部材３を貫通して上面３Ａとは反対側の面まで延びる軸部を含み、軸部の回りに回転可能である。軸部に螺合するナット３７を締め付けることによって、鉤状部材３６の回転方向の位置が固定される。この場合、鉤状部材３６が係合孔１２１に干渉しないように係合部材３の側面よりも内側に回転させた状態で係合部材３を端板１２の外側から係合孔１２１に嵌め込み、その後に鉤状部材３６を軸部の回りに回転させて端板１２に係止させることができる。

【0024】

なお、上述された例において板状部材３３や鉤状部材３６は軸部の回りに回転可能ではなく、係合部材３に固定されていてもよい。この場合、係合部材３は施工治具１０の端板１２とは反対側の端部から挿入されて係合孔１２１に嵌め込まれる。板状部材３３や鉤状部材３６は必ずしも係合部材３を貫通する軸部を介して取り付けられなくてもよく、例えば係合部材３の上面３Ａに溶接されていてもよい。

【0025】

図８は、本発明の第４の実施形態に係る鋼管回転杭の施工治具と鋼管杭との間の連結構造を示す図である。上述した第１から第３の実施形態では係合部材３の上面に取り付けられる係止部材が係合孔１２１の周縁部で端板１２に係止されたのに対して、第４の実施形態では係止部材が施工治具１０の本体部に係止される。具体的には、施工治具１０の鋼管からなる本体部の周方向の２か所には開孔１６Ａ，１６Ｂが形成される。より具体的には、開孔１６Ａ，１６Ｂは、本体部の鋼管の断面円周の直径上の２か所に形成される。

【0026】

一方、係合部材３の上面３Ａには吊りピース３８が接合される。吊りピース３８は、例えば図示されているような枠型の部材であるが、この例には限定されない。また、図示された例では係合部材３の上面３Ａの２か所に吊りピース３８が接合されているが、１か所または３か所以上であってもよい。吊りピース３８および開孔１６Ａ，１６Ｂに丸鋼棒３９を挿通することによって、係合部材３が施工治具１０の本体部に係止される。例えば、丸鋼棒３９の一方の端部に端板３９Ａを予め接合しておき、他方の端部にはナット３９Ｂを螺合させることによって、丸鋼棒３９が吊りピース３８および開孔１６Ａ，１６Ｂに挿通されて係合部材３が係止された状態を維持することができる。

【0027】

なお、挿通される部材は丸鋼棒３９には限定されず、例えば三角形、矩形、およびその他の多角形の断面の鋼棒が用いられてもよい。丸鋼棒３９が吊りピース３８に、少なくとも水平方向について隙間をもって挿通されることによって、係合部材３の水平方向の動きを阻害せず、係合部材３が端板１２の係合孔１２１と噛み合って面同士の間の支圧力によってトルクが伝達される状態を維持することができる。従って、吊りピース３８の内側の形状は挿通される部材の形状に必ずしも対応していなくてもよく、例えば図示された例のように矩形の吊りピース３８に丸鋼棒３９が挿通されてもよい。あるいは、吊りピース３８と丸鋼棒３９との間に隙間がない場合でも、本体部の開孔１６Ａ，１６Ｂに丸鋼棒３９が隙間をもって挿通されていれば上記と同様に支圧力によってトルクが伝達される状態を維持することができる。

【0028】

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範囲内において、各種の変形例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

【符号の説明】

【0029】

１，１Ａ，１Ｂ…鋼管杭、２，２Ａ，２Ｂ…端板、２１Ａ…係合孔、２２，２２Ａ，２２Ｂ…ボルト孔、２３Ａ…ストッパー、３…係合部材、３Ａ…上面、５…置台、１０…施工治具、１１…突起、１２…端板、１２１…係合孔、１２２…ボルト孔、１３…開孔、１４…ナット、１５…ボルト、１６Ａ，１６Ｂ…開孔、３１…さや管、３２…丸鋼棒、３３…板状部材、３４…軸部、３５，３７…ナット、３６…鉤状部材、３８…吊りピース、３９…丸鋼棒、３９Ａ…端板、３９Ｂ…ナット、４１…ボルト、４２…ナット。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】