JPH0860652A - ネジ継手構造ならびに鋼管杭および鋼管矢板 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 継杭作業が容易となり曲げ変形に対して継手
部の外れが起きにくいネジ継手構造ならびにそれを用い
た鋼管杭および鋼管矢板を提供する。 【構成】 鋼管杭又は鋼管矢板を接続するための雄ネジ
継手部および雌ネジ継手部について、ネジ継手部９のネ
ジはテーパネジであり、そのネジ山の２つの斜面の内、
鋼管本体側の斜面と中心軸とのなす角度が７５度以上で
あり、雄ネジ継手部３は鋼管本体１の板厚より小さい段
差のショルダ部を有し、雌ネジ継手部２の外径は鋼管本
体１の外径と同等であることを特徴とするネジ継手構
造。更に、テーパの大きさが、１／３〜１／１０である
ネジ継手構造。また、これらの継手構造に基づく雄ネジ
継手部３又は雌ネジ継手部２を、鋼管本体１の少なくと
も１つの端部に備えていることを特徴とする鋼管杭又は
鋼管矢板。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、基礎杭や地すべり抑
止あるいは土留め等地盤から受ける横方向の力を支える
ことの可能なネジ継手部に適用するためのネジ継手構
造、およびそれを適用した鋼管杭および鋼管矢板に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】鋼管杭は、建造物の基礎を設置する地盤
の強化のための基礎杭として用いられることが多いが、
コンクリート等に比べ施工が簡単なことから、地すべり
抑止用あるいは継手を付けて土留め用鋼管矢板としても
用いられるようになってきた。これらの用途では、従来
の基礎杭に比べより大きな曲げに対して抵抗させる傾向
にある。また、市街地での鋼管杭は、杭の施工空間に制
限を受けることから小径厚肉化する傾向にある。

【０００３】以下、主に地すべり抑止用鋼管杭を例にと
って説明するが、本発明は地すべり抑止用に限定される
ものではなく、上記した地盤から横方向の力を支える目
的の鋼管杭を対象としており、他に土留め用鋼管杭、基
礎杭および鋼管矢板にも適用される。

【０００４】たとえば、地すべり抑止用鋼管杭の場合、
地すべりが起こり易い地すべり地帯に主に設置される。
従って、その施工場所は山間部等の急傾斜地であること
が多く、杭打ち機等の重機の搬入が困難である。また、
その他の特別な機械も使用しにくく、使用したとしても
不経済である。そのため、一般に打撃により杭を打ち込
むことは不可能であり、地盤を予め削孔し（プレボーリ
ング）、その孔に杭を建て込んでいる。

【０００５】このような地すべり抑止用鋼管杭は、上記
の外に、一般の鋼管杭に比べて、外径が小さい割に厚さ
が大きい（小径肉厚杭）という特徴がある。また、地す
べりの際の土圧に耐えるために、継手の部分にも杭本体
と同等の強度（特に曲げ強度）が要求される。

【０００６】地すべり抑止用鋼管杭の全長は、現場の地
質等の状況により相違するが、一般に２０〜３０ｍに達
する場合が多い。通常、輸送等の制限があるため、複数
の杭を現場で接続（継杭）しながら施工している。この
継杭作業は、不安定な作業環境下で行われるため迅速に
行われる必要があり、同時に確実な作業が要求される。

【０００７】この継杭作業は、以前から現場での溶接作
業により実施されていたが、種々の欠点があった。ま
ず、継杭作業に多くの時間を要しており、例えば、外径
300mm×厚さ30mm程度の鋼管杭の溶接作業でも、継杭作
業の場合は2 〜3 時間必要である。次に、現場が山間部
で天候が変わり易いため、溶接部の品質が天候に大きく
左右され、溶接部の強度等にばらつきが多くなる。ま
た、現場の作業環境が悪く、優れた溶接技能者を確保し
にくい。

【０００８】また、市街地で使用される鋼管矢板の場
合、限られた空間と時間内で施工しなければならない場
合が多く、また築造される構造物と隣地境界との距離が
短いことが多い。これらの理由から、鋼管矢板の施工は
短時間で行うことが要求され、かつサイズは小径肉厚の
ものが使用される傾向にある。

【０００９】鋼管矢板の市街地での施工は、騒音・振動
の防止のため中掘り工法か先掘り建て込み工法で施工さ
れるのが大半である。これらの工法は打撃工法に比べ施
工速度が遅いという問題があり、かつ従来鋼管矢板の接
合は溶接接合に限られていたため、施工時間の３〜５割
程度を占めかつ雨天での施工が困難である溶接接合の時
間の短縮が課題の一つである。この解決策として鋼管矢
板を建て込み前に横に置いて溶接する方法もあるが、こ
の場合にも施工上建て込める長さの限界があり、かつ溶
接ヤードを別途設けなければならないという問題点を有
しているため、抜本的な解決策になっていない。市街地
で使用される鋼管矢板の寸法は通常外径が５００ｍｍ〜
１０００ｍｍ程度で肉厚９〜１４ｍｍである。しかし、
前記の隣地との境界の問題からさらに外径を小さくし板
厚を厚くする傾向にある。

【００１０】更に、既存構造物の基礎の補強に用いる鋼
管杭や、地下の橋の下など施工空間の高さに制限のある
場所で施工する鋼管杭の場合、主に施工上の理由により
杭は小径肉厚で、１組の杭を構成する各杭は短いものを
使用する。そのため、杭の接合の時間の短縮は重要な課
題である。また、閉鎖された場所で施工する場合、溶接
を行うと作業環境が悪化する。さらに、化学工場内など
火器の使用を許可されない場合、溶接接合が行えない。

【００１１】そこで、この溶接による継杭作業に代わっ
て、継杭にネジ継手を用いる技術が検討され、いくつか
の技術が開示されている。

【００１２】実開昭57-133645 号公報：（以下、従来
技術という） 図１２は、この公報に記載された鋼管杭の継手の断面を
示す断面図である。図中、１は鋼管杭、１９は継手金物
（ニプル）、２は雌ネジ継手部、３は雄ネジ継手部をそ
れぞれ示す。雌ネジ継手部２、２と雄ネジ継手部３、３
は、それぞれ図中の上半分と下半分で互いに逆ネジにな
っている。継杭作業は、継手金物１９を図示しない機械
で上下の鋼管杭１、１の雌ネジ継手部２、２にネジ込む
ことにより実施する。

【００１３】実開昭59-98923号公報：（以下、従来技
術という） 図１３は、この公報に記載された鋼管杭の継手の断面を
示す断面図である。図中２０は継手金物（ソケット）を
示し、他の符号は図１２に同じである。ネジ継手部２、
２は、それぞれ互いに逆ネジになっている。継杭作業
は、継手金物２０を上の鋼管杭１の雄ネジ継手部３と、
図示しない下の鋼管杭の雄ネジ継手部にネジ込むことに
より実施する。

【００１４】図１４は、この技術の継手部により継杭さ
れた鋼管杭の外観を示す正面図である。図中９は継手部
を示し、他の符号は図１２、図１３に同じである。

【００１５】実開平2-112728号公報：（以下、従来技
術という） 図１５は、この公報に記載された鋼管杭の継手の外観お
よび断面を示す正面図である。図中の符号は図１２、図
１３に同じである。この技術は、建造物等の基礎杭を対
象としたネジ継手式鋼管杭を用いるものである。雌ネジ
継手部２は、図中上方の鋼管杭１の管端を拡大（拡管）
して加工してあり、雄ネジ継手部３は、図中下方の鋼管
杭１の管端にそのまま加工してある。継杭作業は、上方
の鋼管杭１を図示しない機械により回転させ、ネジ込む
ことにより行う。

【００１６】特開平4-70414 号公報：（以下、従来技
術という） 図１６は、この公報に記載された鋼管杭の継手の外観と
断面を示す正面図である。また、図１７は、継手部の断
面を拡大して示した拡大断面図である。これらの図中、
２１はフランジを示し、他の符号は図１２、図１３に同
じである。雌ネジ継手部２、２と雄ネジ継手部３、３
は、従来技術、と同様、それぞれ図中の上半分と下
半分で互いに逆ネジになっている。継杭作業は、継手金
物１９を図示しない機械で上下の鋼管杭１、１の雌ネジ
継手部２、２にネジ込むことにより実施する。

【００１７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、これら
の従来技術は地すべり抑止杭、鋼管杭、鋼管矢板に用い
た場合、それぞれ次のような問題点がある。

【００１８】従来技術については、継手金物（ニプ
ル）の外径が、鋼管本体に比べてかなり小さくなるた
め、断面係数を鋼管本体と同等とすることが困難であ
る。地すべり抑止杭の場合、鋼管の管厚は通常は外径の
１０％程度はあるので、継手金物の外径は鋼管本体の外
径の８０％程度となる。管の場合、断面係数は外径の３
乗に比例するので、継手金物の断面係数は鋼管本体の約
５１％に低下することになる。なお、この場合、継手金
物の断面係数を鋼管本体と同等にするには、継手金物の
管厚さを数倍に増加させれば不可能ではないが、計算す
ると鋼管本体の外径の２５％程度の厚さが必要となり、
重量等の点で実用性に乏しい。

【００１９】また、ネジの噛み合わせからネジ込み完了
まで、ネジ山の数だけ継手金物を回転させる必要があ
る。地すべり抑止杭、鋼管杭、鋼管矢板用鋼管杭におい
ては、ネジ山の数は１５〜３０山程度となるため、吊荷
重をコントロールしながら、人力で多数回回転させるこ
とは困難である。結局、ネジ込みのために特別な機械が
必要であり、これを山岳斜面上の狭い用地内や市街地の
限られた用地内で施工する地すべり抑止用鋼管杭や鋼管
矢板に用いることはできない。

【００２０】更に、継手金具のネジが、上下で互いに逆
ネジとなっているため、上下の鋼管杭に同時にネジ込む
必要がある。もしずれると、先にネジ込みが始まった方
の鋼管杭が継手金物の中央に到達しても、他方が到達せ
ず隙間があくことになる。この隙間をなくして締め付け
るためには、一方の杭を回転させる必要があるが、そう
すると、今度はそちらの杭と継手金物の間のネジが緩む
という問題がある。

【００２１】従来技術については、継手金物がソケッ
ト形式のため、外径が鋼管杭の外径より大きくなる。従
って、地盤に削孔する孔の内径を、鋼管杭の外径より大
きくする必要があり、施工コストが増大する。その結
果、一般に工事費全体が前述の溶接による継杭作業より
高くなり、現実的でない。また、鋼管矢板の場合、継手
部に矢板継手部材を取り付けることが困難である。

【００２２】また、継手金物の断面係数は、容易に鋼管
本体と同等にできるが、鋼管杭の雄ネジ継手部は、ネジ
加工で肉厚が減るため本体より断面係数が低下するのみ
ならず、引張強度、剪断強度いずれも低下する。

【００２３】また、継手金具のネジが、上下で互いに逆
ネジとなっているため、従来技術と同様、上下の鋼管
杭のネジ込みを一致させるのが困難である。

【００２４】従来技術については、従来技術と同
様、継手部の外径が鋼管本体の外径より大きくなる。そ
の結果、地盤に削孔する孔の内径を、鋼管本体の外径よ
り大きくする必要があるため、施工コストが増大する。
また、矢板継手を取り付けて鋼管矢板として用いること
ができない。

【００２５】また、鋼管杭の端部の雌ネジ継手部は、鋼
管杭をそのまま又は拡径してからネジ加工するため、ネ
ジの谷部で肉厚が減ることが避けられない。そのため、
鋼管杭の雌ネジ継手部は、杭本体より断面係数が低下す
るのみならず、引張強度、剪断強度いずれも低下する。

【００２６】従来技術については、強く締め付けるこ
とにより曲げ強度を大きくすることができると記載され
ているが、締め付け力は理論上曲げ強度の増加には寄与
しない。その他、この技術は、従来技術と同様の形式
の継手を用いており、従って、継手金物の曲げ強度が低
く、ネジ込みに要する回転数が多く、逆ネジのため締め
付けが困難という同様の問題がある。

【００２７】更にこれらの従来技術に共通する問題点が
いくつかある。まず、いずれの技術においても、ネジ込
み作業においてトルク管理が必要である。トルク管理の
ためには特別な機械が必要であり、市街地で施工する鋼
管杭、鋼管矢板及び山岳斜面上の狭い現場で施工する地
すべり抑止用鋼管杭の継手としては不適当である。

【００２８】また、鋼管杭、鋼管矢板には曲げの力が作
用するが、これは継手部に対して、曲げの内側には圧縮
力、曲げの外側には引張力として同時に作用する。その
際、従来技術で用いられているネジ継手のネジ山には、
半径方向の分力が発生する。従来技術では、ネジ山の斜
面が中心軸の方向に対してなす角度があまり大きくない
（通常６０度）ので、大きな分力が発生する。その結
果、雄ネジが内側に雌ネジが外側に変形し、いわゆるネ
ジ山の逃げが大きくなり、継手管が楕円形に変形し、最
終的にネジの結合状態が保てなくなるという問題があ
る。

【００２９】図１８〜図２０は、従来技術におけるネジ
継手部の断面を示す断面図である。図１８に示すネジ継
手部のネジ山の断面は、通常の三角形であり、図１９は
台形、図２０は矩形のネジが加工されている。この中
で、三角形と台形の断面のネジ山を持つネジ継手は、ネ
ジ山の斜面が、継手の引張・圧縮方向に対して６０度前
後の角度となっている。また、図２０の矩形の断面のネ
ジは、上記のような問題はないが、ネジ込みの際の摩擦
力が大きく、ネジ込み作業が困難となる。

【００３０】この発明は、これらの従来技術の課題を解
決するため、傾斜地や都市部等の施工上不利な環境でも
継杭作業が容易となり、かつ、曲げ変形に対して継手部
の外れが起きにくいネジ継手構造ならびにそれに基づく
ネジ継手を備えた鋼管杭および鋼管矢板を提供する。

【００３１】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、鋼管
杭又は鋼管矢板を接続するため鋼管本体の端部に設けら
れる雄ネジ継手部および雌ネジ継手部のネジ継手構造に
おいて、（イ）このネジ継手部のネジはテーパネジであ
り、（ロ）このネジ継手部のネジ山の２つの斜面の内、
鋼管本体側の斜面と中心軸とのなす角度が７５度以上で
あり、（ハ）雄ネジ継手部は、鋼管本体の板厚より小さ
い段差のショルダ部を有し、（ニ）雌ネジ継手部の外径
については、鋼管本体の外径と同等であることを特徴と
するネジ継手構造である。

【００３２】請求項２の発明は、ネジ継手部のネジのテ
ーパの大きさが、１／３〜１／１０であることを特徴と
する請求項１のネジ継手構造である。

【００３３】請求項３の発明は、請求項１又は請求項２
記載の継手構造に基づく雄ネジ継手部又は雌ネジ継手部
を、鋼管本体の少なくとも１つの端部に備えていること
を特徴とする鋼管杭又は鋼管矢板である。

【００３４】

【作用】まず、ネジ継手部がテーパネジなので、ネジ継
手部に設けられたネジ山の数が多くても、ネジ込みの最
初から継手部を回転させる必要はない。このネジ継手部
の軸方向の移動だけで、ネジ山にして数山を残す程度ま
で、雄ネジと雌ネジを重ね合わせることができる。従っ
て、数回の回転でネジ込みが完了する。

【００３５】次に、テーパネジとすることにより、ネジ
継手部の肉厚をこれを取りつける鋼管本体の板厚よりそ
れ程厚くせずに、継手の強度を確保することができる。
一般に、ネジ継手においては、その付け根の部分（鋼管
本体側）の断面性能が鋼管本体と同等かそれ以上であれ
ばよいことが知られている。従って、ネジ継手部の肉厚
を端部に近づくにつれて薄くすること、即ちテーパネジ
とすることは強度上全く問題がない。

【００３６】また、雄ネジ継手部の鋼管本体側の外径
（ネジの部分）は、鋼管本体の外径より雌ネジ継手部の
端部の肉厚だけ小さくなるが、テーパネジであるためそ
れ程小さくせずに済む。従って、雄ネジ継手部の肉厚を
鋼管本体と比べて多少厚くするだけで、鋼管本体と同等
の断面係数が得られることになる。

【００３７】次に、鋼管杭または鋼管矢板に引張力が作
用した場合は、双方のネジ継手部のネジ山の斜面のうち
鋼管本体の方向を向いている斜面、即ち鋼管本体側の斜
面に力が作用し、半径方向の分力を発生する。この分力
は、中心軸と斜面とのなす角度θを大きくすることによ
り減少し、θが９０度の場合０となる。この発明ではこ
の角度θを７５度以上、好ましくは８０度以上、更に好
ましくは８５度以上としているので、通常のネジ山（θ
は６０度前後）に比べて、半径方向の分力を１／２程度
以下にまで小さくできる。その結果、同じ大きさの引張
力に対して雄ネジと雌ネジのネジ山どうしの逃げが少な
くなるので、ネジの結合状態を保ち易くなり曲げの外側
におけるネジの外れが起こりにくくなる。

【００３８】また、雄ネジ継手部はショルダ部を有して
いるので、雌ネジ継手部の端部とこのショルダ部とを密
着できるよう加工しておくことにより、鋼管杭等からこ
のネジ継手部に作用する圧縮力の一部を受け止めること
ができる。従って、曲げの内側におけるネジ継手部のネ
ジ山どうしの外れを防ぐことができる。

【００３９】更に、継手部のネジ込みの際、双方のネジ
継手部をネジ込んで行くと、最終的にこのショルダ部に
雌ネジ継手部の端部（先端）が接触し、それ以上の無理
なネジ込みが防止され、ネジ山の破壊を回避できる。こ
のショルダ部の段差の寸法は、鋼管本体の板厚より大き
くなると、雄ネジ継手部の断面係数が小さくなるので、
鋼管本体の板厚より小さくする。

【００４０】最後に、雌ネジ継手部の外径をそれを取り
つける鋼管本体と同等とすることにより、ネジ継手部を
含めた鋼管杭全体又は鋼管矢板全体の外径が同一とな
る。

【００４１】請求項２の発明について、ネジ継手部のテ
ーパの大きさの限定理由を説明する。まず、上限の１／
３は、継手強度を確保するための数値限定であり、テー
パの大きさが１／３を超えるとネジ部の中心軸方向の長
さが短くなり、必要なネジ山の数が確保できなくなるた
め強度が確保できない。

【００４２】下限の１／１０については、これ未満では
通常の平行ネジに近くなり、雄ネジ継手の端部の外径と
雌ネジ継手の端部の内径との差（クリアランス）が小さ
くなる。その結果、継杭作業における先行杭と後行杭の
ネジ継手部が合わせ難くなる。また、テーパが小さいと
ネジ込みに要する鋼管杭または鋼管矢板の回転数が増加
し、テーパネジによるネジ込みの容易さが損なわれる。
以上より、ネジ継手部のテーパの大きさについて、１／
１０以上、１／３以下とする。

【００４３】請求項３の発明は、請求項１又は請求項２
の発明のネジ継手構造が鋼管杭又は鋼管矢板に適用され
ているので、ネジ継手部のネジ込みに要する鋼管本体の
回転数も少なくて済む。従って、鋼管杭又は鋼管矢板を
接続する継杭作業が容易となる。また、ネジ継手の強度
が鋼管本体と同等又はそれ以上であるので、曲げ変形等
に対する強度に関して、長尺の鋼管杭又は鋼管矢板を用
いた場合と同等の性能が得られる。

【００４４】

【実施例】図１は、この発明の１実施例の外観および断
面を示す正面図である。図中、１は鋼管本体、１ｃは鋼
管本体の外面、１ｄは鋼管本体の内面、２は雌ネジ継手
部、３は雄ネジ継手部をそれぞれ示す。図２は、上記実
施例のネジ継手部の断面を示す断面図である。図中、２
ａは雌ネジ継手部の先端部、８はショルダ部をそれぞれ
示し、他の符号は図１に同じである。

【００４５】図３は、ネジ継手部を結合させた状態での
ネジ山の断面形状を示す断面図である。図中、Ｒはネジ
継手をネジ込む方向、１４はネジ山の端部側の斜面、１
６はネジ山の本体側の斜面を示し、他の符号は図１に同
じである。ネジ込む方向Ｒは、継手の端部側の方向でも
ある。

【００４６】図４は、この発明の鋼管杭の継杭作業中に
おけるネジ継手部について、ネジ山の接触状況を示す断
面図である。図中、１５は接触部、１７は隙間を示し、
他の符号は図１および図３に同じである。接触部１５
は、ネジがテーパネジであるため、ネジ山の断面形状が
直線であっても斜面の一部の接触に留まり、平行ネジに
比べてネジ込みの際の摩擦力を軽減できる。

【００４７】更に、ネジ山の斜面の内、鋼管杭の端部側
の斜面については、中心軸となす角度を45〜85°、好ま
しくは60〜85°とするのがよい。下限未満では、ネジ込
みの際の接触面（ネジ山の斜面）に作用する垂直抗力が
大きくなり、それに伴いこの接触面に作用する摩擦力が
大きくなるため、ネジ込み作業が困難となる。

【００４８】鋼管杭の端部側の斜面が中心軸となす角度
の上限は、図４に示したネジ山の斜面の間の隙間１７を
確保するための制限である。この上限を超えると隙間１
７が小さくなり過ぎ、矩形ネジの場合と同様ネジ込みの
過程でネジ山の２つの斜面が両側とも接触するようにな
る。その結果、摩擦力が大きくなり、ネジ込み作業が困
難となる。

【００４９】なお、この鋼管杭の端部側の斜面につい
て、その断面形状の一部、好ましくは端部側の斜面全部
の断面形状を曲線に加工しておけば、図４に示した接触
部１５は基本的に線接触となり、ネジ込みの際の摩擦力
が大幅に軽減できる。

【００５０】図５は、鋼管杭に曲げ応力が加わった時の
応力状態を示す説明図である。図中、１は鋼管杭、９は
ネジ継手部、１８は中心軸を示す。中心軸１８を境に、
応力状態は、曲げの外側で引張、内側で圧縮となる。

【００５１】図６は、仮に継手部におけるショルダ部が
無かった場合の、曲げ変形におけるネジ継手部の変形挙
動を示す説明図である。図中、２ａは雌ネジ継手部の先
端部を示す。曲げの内側で圧縮された時、ショルダ部が
あれば、先端部２ａがそこに密着することにより、圧縮
力を緩和できる。しかし、この図の場合はショルダ部が
無いので、圧縮力をネジ継手のネジ山の端部側の斜面で
受け止める必要がある。この斜面は、中心軸とのなす角
があまり大きくないので、半径方向の分力が無視できな
い大きさで発生し、最終的にネジが外れることになる。

【００５２】図７は、この２本の鋼管杭を継杭した時の
断面を示す断面図である。図中、４は溶接部、９はネジ
継手部、１０はネジ結合部をそれぞれ示し、他の符号は
図１に同じである。

【００５３】杭本体としては、外径318.5mm ×厚さ25mm
の寸法を有する鋼管を使用した。この鋼管本体を２本用
意し、１本の鋼管の端部にテーパ状の雌ネジ継手部を、
他の１本の鋼管の端部にテーパ状の雄ネジ継手部を、そ
れぞれ工場で溶接して製作した。材料は、杭本体１、１
が６５キロ級の鋼、ネジ継手部がそれより材料強度が高
い８０キロ級の鋼を用いた。

【００５４】ネジ継手部については、テーパの大きさ
（中心軸方向の距離に対する外径又は内径の変化量）を
1/6 、ネジのピッチを8.5mm 、ネジ山の高さを2.4 〜2.
5 mmとして加工した。ネジ山の斜面の角度は、中心軸に
対して、端部側は60度、本体側は87度にそれぞれ形成し
た。

【００５５】ここで、雄ネジ継手部の厚さを、少なくと
もショルダ部に近い部分で、鋼管本体と同等以上とする
ことにより、ネジ継手部の強度を鋼管本体の強度と同等
以上とすることができる。一般に、ネジ継手部に作用す
る力は、鋼管本体側では鋼管本体と同様の大きさであり
端部に近づくにつれて低下する。従って、少なくともこ
のショルダ部で肉厚が確保されていれば、端部に近づく
につれて肉厚を薄くしても継手強度の点で何ら問題はな
い。

【００５６】次に、このネジ継手部について曲げ強度を
調べた。図９は、ネジ継手部の曲げ強度を調べるため
の、４点載荷純曲げ試験の概要を示す説明図である。図
中、１１は支点、１２は載荷点、Ｐは試験荷重をそれぞ
れ示す。試験条件は、支点１１、１１の間隔が5400mm、
載荷点１２、１２の間隔が1500mmである。試験材にはネ
ジ継手部を曲げ中央に配置したもの、比較材には試験材
の杭本体と同じ材質、寸法の鋼管を用いた。

【００５７】図９は、曲げ試験の結果を示す荷重・変位
線図である。図中、縦軸は荷重（tf：トン重）、横軸は
中央部の変位（中央変位：mm）、曲線Ａは試験材、曲線
Ｂは比較材の結果をそれぞれ示す。図より、試験材（ネ
ジ継手部）においては、同一の変位に対する荷重が比較
材（杭本体）と同等かそれよりやや大きいことがわか
る。

【００５８】なお、図中の縁降伏荷重（86.15tf ）、全
断面降伏荷重（118.45tf）は、鋼材の降伏強度から理論
的に推定した値である。ここで、前者は曲げ変形におけ
る応力が最大となる部分（一般に杭の外縁）が降伏し始
める時の荷重、後者は杭全体が降伏する（曲げ破壊す
る）時の荷重である。また、この図の試験では、中央変
位50〜100mm 付近に荷重0 に戻る荷重・変位曲線がある
が、これは曲げ試験の途中で一旦除荷し再度載荷したた
めである。図にも見られるとおり、載荷後は除荷前の状
態に戻っており、曲げ試験としては試験を中断せず連続
して行った場合と同等の結果となることが知られてい
る。

【００５９】同様に、杭本体として外径406.4mm ×厚さ
25mmの寸法を有する鋼管を使用し、材料は、杭本体１、
１が６５キロ級の鋼、ネジ継手部がそれより材料強度が
高い８０キロ級の鋼を用いて曲げ試験を行った。

【００６０】ネジ継手部については、テーパの大きさを
1/4 、ネジのピッチを8.7mm 、ネジ山の高さを3.0mm と
して加工した。ネジ山の斜面の角度は、中心軸に対して
端部側は80度、鋼管本体側は87度にそれぞれ形成した。
このネジ継手部の曲げ強度を調べた。試験方法および試
験条件は、図１０に示した実施例におけると同様であ
る。

【００６１】図１０は、曲げ試験の結果を示す荷重・変
位線図である。図中、縦軸、横軸、曲線Ａ、曲線Ｂは、
図９に同じである。図より、試験材（ネジ継手部）にお
いては、同一の変位に対する荷重が、比較材（杭本体）
と同等かやや大きいことがわかる。

【００６２】このように、この発明では、ネジ継手部の
曲げ強度を、鋼管杭本体の曲げ強度と同等かやや大きく
することができる。その結果、この発明の鋼管杭は、継
杭された状態で、ネジ継手部を含む全長にわたって、杭
本体と同等の曲げ強度即ち曲げ耐力をほぼ均一に有して
いることがわかる。

【００６３】ネジの寸法諸元については、特別に大径の
鋼管杭を除き、通常の外径の範囲（外径300 〜800 ）で
は、ピッチ5mm 以上15mm以下、ネジ山の高さ2mm 以上5m
m 以下とするのが好ましい。その理由は、次のようにな
る。

【００６４】まず、ピッチが 5mm未満ではネジが細かく
なりすぎ、ネジ込みのための回転数が増加し、継杭作業
の能率が低下する。また、ネジ山の数が多くなるためネ
ジ込みの際の摩擦力が大きくなり、人力でのネジ込み作
業が困難となる。ピッチが15mmを超えると、ネジ山の数
が少なくなり、継手強度が低下する。また、ネジ山１個
当たりの負担する力が大きくなり、ネジ山の側面の応力
が高くなりすぎる。

【００６５】ネジ山の高さについては、2mm 未満では低
すぎ、曲げ荷重によるネジ継手部の変形で容易に抜けて
しまう。ネジ山の高さが5mm を超えると、ネジの底部が
肉厚不足となる。また、ネジ山の斜面の接触面積が増加
し、摩擦力が大きくなる。その結果、人力でのネジ込み
作業が困難となる。

【００６６】以上の実施例は、主に鋼管杭について説明
したが、鋼管矢板においても基本的には適用可能であ
る。

【００６７】次に、この発明の鋼管杭について、継杭作
業を実施した。図１１は、継杭作業の様子を示す説明図
である。図中、５はワイヤ、６は仮設足場、７は作業
者、１３は孔、２２は山岳斜面をそれぞれ示し、他の符
号は図１〜２に同じである。

【００６８】まず、ウィンチ又はクレーン（図示せず）
を用いて後行杭１ｂを吊り下げ、先行杭１ａと中心軸を
合わせた後、ワイヤ５を繰出し徐々に後行杭１ｂを降下
させた。更に、後行杭１ｂの雄ネジ継手部３の先端を先
行杭１ａの雌ネジ継手部２の中に降下させ、それ以上降
下できなくなったところで、ワイヤ５の繰り出しを停止
した。

【００６９】この時、ワイヤ５は完全には緩めず後行杭
１ｂの重量の一部をワイヤ５で負担するように、半吊り
状態にした。この状態で、仮設足場６の上の作業者７
が、後行杭１ｂを約２回転手動で回転させネジ継手部を
ネジ込んだ。双方のネジ継手部のネジ山は接触している
が、後行杭１ｂの重量は一部がかかるのみであるから、
容易に回転可能である。次いで、チェーントングを後行
杭１ｂに掛け回して、雌ネジ継手部２の先端が雄ネジ継
手部３のショルダ部に当たるまで、更に約１．５回転締
め込んだ。

【００７０】このように、この発明の鋼管杭では、継杭
作業に特別な機械を必要としないので、ネジ継手の締め
付けやトルク管理のための機械の搬入が不要である。こ
れは、道路が整備されていない山間部の斜面のような現
場では、非常に意味がある。また、図に見るように、作
業床は作業者が作業できればよいので仮設足場６でよ
く、機械を据えつけるような本格的な作業デッキを構築
する必要はない。従って、この発明の鋼管杭を用いるこ
とにより、継杭作業のための付帯作業も大幅に削減でき
る。

【００７１】また、現場における施工性を調査した結果
は、次のとおりである。調査は、外径350mm 、厚さ20m
m、長さ7mの鋼管杭を用いた。ネジ継手の寸法諸元は、
テーパ1/6 、ネジ山の高さ2.5mm 、ピッチ8.7mm であ
る。

【００７２】現場施工は、長野県の山岳地帯において実
施し、上記の鋼管杭50本について、5 本ずつ継杭して全
長35m の地すべり防止用鋼管杭を10本、傾斜地面に建て
込んだ。従って、継手数は、各地すべり防止用鋼管杭に
ついて４箇所、合計40箇所である。継杭作業における後
行杭のネジ込みは、作業者２人で行った。

【００７３】結果は、継杭作業時間は、継手１箇所あた
り平均で１８分であり、その内ネジ込みに要した時間は
僅か４分で済んだ。作業性も、作業者２人で容易にネジ
込みができた。比較のため、上記の鋼管本体部分に開先
加工を施した鋼管杭について、以前から行われている溶
接による継杭作業を行った。溶接による継杭作業では、
継杭作業時間は継手１箇所あたり平均で９０分もかかっ
た。

【００７４】

【発明の効果】この発明では、鋼管杭及び鋼管矢板のネ
ジ継手部に適用するネジ継手構造に、テーパネジを用い
ているので、ネジ込みに要する回転数が大幅に削減さ
れ、人力で容易にネジ込みが可能となる。その結果、締
め付け用の機械を用いる必要がなくなり、継杭作業の準
備も含め作業全体の工事期間及び費用を大幅に低減でき
る。

【００７５】また、ネジ山の斜面の角度等ネジ継手の形
状を適切に規定することにより、ネジ継手部の外径を鋼
管本体より拡大することなく、ネジ継手部の強度を鋼管
本体と同等あるいはそれ以上とすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の１実施例の外観および断面を示す正
面図。

【図２】上記実施例のネジ継手部の断面を示す断面図。

【図３】ネジ継手部を結合させた状態でのネジ山の断面
形状を示す断面図。

【図４】継杭作業中におけるネジ継手部のネジ山の接触
状況を示す断面図。

【図５】鋼管杭に曲げ応力が加わった時の応力状態を示
す説明図。

【図６】ショルダ部が無い場合のネジ継手部の変形挙動
を示す説明図。

【図７】継杭作業の様子を示す説明図。

【図８】鋼管杭を継杭した時の断面を示す断面図。

【図９】４点載荷純曲げ試験の概要を示す説明図。

【図１０】曲げ試験の結果を示す荷重・変位線図。

【図１１】曲げ試験の結果を示す荷重・変位線図。

【図１２】従来技術の鋼管杭の継手の断面を示す断面
図。

【図１３】従来技術の鋼管杭の継手の断面を示す断面
図。

【図１４】従来技術の鋼管杭の継手の外観を示す正面
図。

【図１５】従来技術の鋼管杭の継手の外観を示す正面
図。

【図１６】従来技術の鋼管杭の継手の外観を示す正面
図。

【図１７】従来技術の鋼管杭の継手の断面を示す断面
図。

【図１８】従来技術におけるネジ継手部の断面を示す断
面図（３角ネジ）。

【図１９】従来技術におけるネジ継手部の断面を示す断
面図（台形ネジ）。

【図２０】従来技術におけるネジ継手部の断面を示す断
面図（矩形ネジ）。

【符号の説明】

１ 鋼管本体 ２ 雌ネジ継手部 ３ 雄ネジ継手部 ８ ショルダ部 ９ ネジ継手部 １６ ネジ山の鋼管本体側の斜面

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 森 玄 東京都千代田区丸の内一丁目１番２号 日 本鋼管株式会社内 (72)発明者 前野 博之 東京都千代田区丸の内一丁目１番２号 日 本鋼管株式会社内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 鋼管杭又は鋼管矢板を接続するため鋼管
   本体の端部に設けられる雄ネジ継手部および雌ネジ継手
   部のネジ継手構造において、（イ）このネジ継手部のネ
   ジはテーパネジであり、（ロ）このネジ継手部のネジ山
   の２つの斜面の内、鋼管本体側の斜面と中心軸とのなす
   角度が７５度以上であり、（ハ）雄ネジ継手部は、鋼管
   本体の板厚より小さい段差のショルダ部を有し、（ニ）
   雌ネジ継手部の外径については、鋼管本体の外径と同等
   であることを特徴とするネジ継手構造。
2. 【請求項２】 ネジ継手部のネジのテーパの大きさが、
   １／３〜１／１０であることを特徴とする請求項１のネ
   ジ継手構造。
3. 【請求項３】 請求項１又は請求項２記載の継手構造に
   基づく雄ネジ継手部又は雌ネジ継手部を、鋼管本体の少
   なくとも１つの端部に備えていることを特徴とする鋼管
   杭又は鋼管矢板。