JP2006045788A - 地盤強化用パイプのキャップ - Google Patents

Abstract

【課題】 本発明の課題は、ＲＥＳ−Ｐ工法において、鋼鉄製パイプの頂部開口への取り付けが簡単で、取付け後には容易に抜け落ちることがなく、さらには、キャップの取付け後にパイプの頂部開口近傍が拉げても元のキャップを使って、再度パイプに取り付けることのできる地盤強化用パイプのキャップを提供する。
【解決手段】 本発明のキャップ１は、パイプの頂部開口面に当接される丸天板２と、この丸天板２の内側面に支持され、前記パイプの内周面に複数点で弾発押圧状に係着固定する弾性板体３からなり、この弾性板体３は、巾がパイプの内径の２５〜５０％である長方形状をなし、長さ方向の中央板部が前記丸天板に略平行であり、その両側が丸天板２に向けた傾斜面となっている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、住宅を建設する際に、軟弱な地盤を強化するために地盤に垂直に多数打ち込まれる、鋼鉄製の軟弱地盤強化用パイプの頂部開口を封止するために適用される軟弱地盤強化用キャップに関する。

住宅等の建築においては、強固な地盤であることが極めて重要であり、そのような基礎地盤強化には、強化しようとする地盤に適当な間隔を置いて、多数の強化用の鋼鉄製パイプを打ち込み、地盤の沈下や変動を防止する地盤強化が行われている。
そのような地盤強化の一つとして、ＲＥＳ−Ｐ工法（Reinforced Earth with Steel Pipe）が広く採用されている（非特許文献１参照）。
このＲＥＳ−Ｐ工法は、建築予定の建物の布基礎、又はべた基礎の底板下の地盤強化に、例えば、一般構造用炭素鋼鋼管の亜鉛メッキパイプを適当間隔で打ち込んで、地盤の支持力増強と沈下の防止が図られる。

このようなパイプ打込み工法では、地盤条件によって選択される所望長さの上記亜鉛メッキパイプを専用施工機械によって回転させながら地盤に鉛直に貫入させ、埋設されたパイプの上に建物の基礎ベースが敷きつめられる。
パイプは、貫入の際、その上端縁が、通常、地表面より数十ｃｍ下方にまで打ち込まれる。パイプ貫入後の種々の作業の間に、その上端開口から土砂等がパイプの内部に侵入することを防止するために、パイプの頂部開口には、封止用のキャップを取り付けられる。

このようなキャップは、取り付けが短時間で簡単に行なえ、さらに取り付け後は容易に抜け落ちないことが要求される。
現在、使用されている代表的なパイプ封止用キャップは、嵌め込み型のプラスチック製キャップや、図７に示すような、パイプの頂部開口に当てがわれる円盤状の丸天板２１と、その下側に垂直に張出したパイプの内周面に係着する板状係止部材２２が一体形成された、パイプと同系統の鋼製構造体が用いられている。
その板状係止部材２２は、丸天板２１の下側に直径方向に張出し状に一体形成された四角板体２３の両外側下端部から丸天板側に向けて、それぞれ若干外開き状に突出した二本の棒状の係着用爪２４が一体に形成されてなるものである。
「RES-P工法とは」（1999年11月1日発行； 株式会社設計室ソイル）

この係着用爪２４は、キャップをパイプの開口に押し込むとき、パイプの内周面にならって変形し、係着、係止するように、その先端部の間隔が設計されるが、普通鋼製であるので、変形後のスプリングバック力は小さいため、係着用爪の係止力がそれほど強くなく、上方への引抜力によって外れ易いという難点があった。
また、このような二本の爪による二点係着では、キャップの丸天板を作業者に不均等に踏まれると、丸天板が容易に傾いて隙間を生じ、土砂等が容易にパイプ内に入り込むという不都合も生ずる。

さらに、パイプの開口にキャップをした後に建物の基礎施工（布基礎、べた基礎）をするために、作業中に埋もれたパイプの頂部をパワーショベルで掘り出すが、その際、ショベルがパイプに当たってパイプの頂部近傍を拉げ、その拍子にキャップがパイプから外れたりずれたりすることがある。
さらにまた、パイプは、専用施工機械によって地盤に回転させながら貫入させるが、パイプの開口端から約７ｃｍの位置には、図２に示すような回転駆動を受けるための駆動ピン１５が直径上に挿通される。その部位は駆動ピン１５の存在によって、強化されているものの、頂部開口先端部近傍が拉げ易い。
そのため、建物の基礎を施工するためにパイプの上方や周囲の土砂を取り除く際に、パイプの頂部開口先端近傍が拉げられ、キャップが外れることも多く、その場合には、再度同じキャップをパイプの開口に正常に取り付けることが困難であるばかりでなく、新たなキャップの取り付けも困難であった。

従って、本発明の課題は、ＲＥＳ−Ｐ工法において、回転させながら打ち込まれた鋼鉄製パイプの頂部開口への取り付けが簡単で、取付け後には容易に抜け落ちることがなく、さらには、キャップの取付け後にパイプの頂部開口近傍が拉げても元のキャップを使って、再度パイプに取り付けることのできる封止用の地盤強化用パイプのキャップを提供することにある。

本発明の地盤強化用パイプのキャップは、軟弱な地盤を強化するために打ち込まれた鋼鉄製パイプの頂部開口に適用される封止用のキャップであって、該キャップは、前記パイプの頂部開口面に当接される丸天板と、該丸天板の内側面に支持され、前記パイプの内周面に複数点で弾発押圧状に係着固定する弾性板体からなる。
本発明のキャップは、前記弾性板体の巾が前記スチールパイプの内径の２５〜５０％である長方形状をなし、長さ方向の中央板部が前記丸天板に略平行であり、その両側が傾斜面となっていることが好ましい。

また、本発明のキャップは、前記弾性板体が、前記丸天板への固着部分と一連に構成され、前記丸天板への固着部分の両端から中央部に向かう傾斜部に続いて、前記丸天板に垂直な平行板部を経て、前記パイプに弾性押圧状に係着固定する構成であるとよく、さらには、前記弾性板体が、別体の連結体を介して前記丸天板に固着された構成であってもよい。
また、鋼鉄製パイプの内周面に係着固定する押圧板体の複数点の各点は、鋭角であるのが好ましい。

本発明の地盤強化用パイプのキャップによれば、従来のキャップに比べて、パイプへの取り付けが容易で、取付け後は容易に抜け落ちることがなく、キャップの取付け後にパイプの開口部近傍が拉げても元のキャップを使って再度パイプに取り付けることができるので、長期にわたって安定な埋設パイプと安全な地盤が提供できる。

以下、本発明の一実施の形態を添付図面に基づき詳細に説明する。
図１は、本発明の地盤強化用パイプのキャップの斜視図であり、図２は、図１のキャップをパイプに取り付けた状態の模式的な一部切欠断面図であり、図３は、図２のキャップのパイプ内部からみた模式的な底面図である。図４、図５、図６は、本発明のキャップの他の実施の形態を示す斜視図である。

図１に示すように、本発明の地盤強化用パイプのキャップ１は、基本的に、丸天板２と弾性板体３からなる。
丸天板２は、図２に示すように、鋼鉄製パイプ（以下、パイプという）４の頂部開口を封止するために、パイプ４の外周より若干大きいか、同じ径を有する円盤状の蓋状体であり、充分な硬さと強度を有する鋼材が使用され、通常、パイプと同種の鋼材で、防錆メッキが施される。

弾性板体３は、その中心部が丸天板２の内側面に支持されるように固着され、その先端部がパイプ４の内周面に弾発押圧状に係着して丸天板２をパイプ４に固定する。その先端部は、パイプの内周に適合するような曲線状とすることもできるが、角部で複数点がパイプに係着することが有利であり、図示例のように、直線状の端部とすることができる。
弾性板体３は、適度の弾発力を有し、取り付けたキャップ１がパイプから引き抜く力に対して強力に抵抗し、且つ破壊することのないステンレス鋼やバネ鋼等の金属板体が使用される。

弾性板体３は、その巾がパイプ４の内径の２５〜５０％である長方形状の板状部材であって、パイプに取付ける前の状態では、図１に示すように、その長さ方向の中央板部５が丸天板２にほぼ平行であり、その両側に傾斜面６、７が設けられた形状にするのが好ましい。
弾性板体３の巾がパイプ４の内径の上記の範囲を外れると、弾性板体３のパイプ４内周面への係着力が弱くなって、キャップ１がパイプ４から外れやすくなる。
また、弾性板体３に使用する金属板体が、剛性が得られる１ｍｍ厚のものであれば、前記傾斜面は、傾斜面７の一面でよいが、０．５ｍｍ厚程度の比較的薄い金属板体を使用する場合には、強度性を高めるために、弾性板体３の両側に傾斜面７と中央板部５との間に傾斜面６を設けた複数段の傾斜面を形成した形状にするとよい。

このような形状の弾性板体３は、図３に示すように、その長方形状の両端部の四コーナー８、８が、パイプ４の内周面９に四点係着することにより、キャップ１は、パイプ４に強固に固定される。
キャップ１がパイプ４に強固に固定されるためには、パイプ４の内周面９に係着する弾性板体３の複数点の各点が、キャップが抜ける方向に対して、鋭角にパイプ４の内周面９に係着することが重要である。
例えば、内径が４４ｍｍのパイプに対して、弾性板体３の巾が２０ｍｍの場合には、長方形状の弾性板体３の両端辺は直線状で、図３に示すように、コーナー部は直角に形成したものでもよいが、巾が２０ｍｍより小さい、例えば、１５ｍｍ巾の場合には、図４に示すように両端板部に切欠１０を設けコーナー部８を、弾性板体の端面内で直角以下の鋭角に形成することがより好ましい。

さらに、弾性板体３のパイプ４の内周面に接触する傾斜面７は、丸天板２側に４０〜５０°の範囲の傾斜角度に折り曲げられたものが好ましい。
このような形状の弾性板体３は、適度の弾性を有する長方形状の両端部の四コーナー８、８が、パイプ４の内周面９に四点係着するので、キャップはパイプ４の開口に挿入し易く、引抜き力に対して強い抵抗性が付与される。

図１、図４に示す本発明のキャップ１は、弾性板体３が、一枚の長尺の長方形弾性金属板体で形成されたものであり、丸天板２との固着部分１１と一連に構成されている。
この弾性板体３は、丸天板２との固着部分１１の両端から上方中央部に向かう傾斜部１２に続いて、丸天板２に垂直な平行板部１３を経て、相反方向に折り曲げられて、丸天板２にほぼ平行な中央板部５となし、さらに、その両側に複数段の丸天板２方向への傾斜面６、７が続き、傾斜面７の両端板部のコーナー部８が、パイプ４の内周面９に弾性押圧状に係着固定する部分となっている。

図５に示すキャップは、本発明のキャップの別の例を示すもので、弾性板体３が、別体の連結体１４を介して、丸天板２に固着された構成であり、連結体１４の上端部に固着された弾性板体３は、長方形状の板状部材であって、その長さ方向の中央板部５が丸天板２にほぼ平行であり、その両側に複数段の傾斜面６、７を形成してなり、それらの両端部のコーナー８が、パイプ４の内周面９に弾性押圧状に係着固定する部分となっている。
なお、連結体１４は長方形状に限られず、円柱状、角柱状等適宜の形状とすることができる。
連結体１４は、丸天板２と長方形の弾性板体３を適切な間隔に一体に保持する結合部材であって、パイプに取り付けたとき、外部からの力によって外れることのない連結力を有している。

図１、図４に示す本発明のキャップの一実施の形態における弾性板体３と丸天板２との固着、及び図５に示す本発明のキャップの他の実施の形態における連結体１４と丸天板２、弾性板体３との連結は、溶接でもよいが、各板部材の中央の結合箇所に貫通孔を設け、細径棒体を用い、若しくは連結部材の両端部を細く加工して、それぞれの貫通孔に嵌入し、両側から一撃により強力に瞬間圧着するかしめ等の物理的強制連結が実用上望ましい。
細径棒体を用いる固着の場合には、中芯抜きのピンかしめとすることもできる。その他、ボルトとナットを使用した締結、さらに、接着やロウ接等の手段で行なってもよい。
図５に示す連結体１４の弾性板体３への固着の際に、中央板部５に方形等の穴を形成しておくと、連結体１４に対して弾性板体３が相対的に回転することがないという効果も併せ有する。

図６に示すキャップは、本発明のキャップのさらに別の例を示すもので、弾性板体３と丸天板２とが、長ビス１６と円筒部材１７とナット１８とから構成される連結体１４を介して固定されている。
このキャップでは、丸天板２の中心孔から挿通された長ビス１６の先端部に、円筒部材１７の軸心中空部、弾性板体３の中央板部５の中心孔を順次挿通させ、最後にナット１８を螺着させ締付け固定している。前記円筒部材１７は、丸天板２と中央板部５との間隙を所定の値に規定するためのもので、金属製のものが望ましいが、硬質樹脂製であっても良い。
このタイプのキャップは、製造に当って、溶接等の加工が不要であるうえにピス、ナット等の既存の部材を用いて連結体１４を構成することもできるので安価に提供することができる。

ＲＥＳ−Ｐ工法において、地盤強化用に打ち込まれるパイプは、地盤の軟弱度及び岩盤までの深さ等によって太さや長さが異なるが、例えば、外径：５０ｍｍ，内径：４４ｍｍが代表的である。
従って、以下に、このような代表的なパイプの開口端部に適用する本発明のキャップのサイズについて説明する。
本発明のキャップを構成する丸天板は、作業者に踏まれても折れ曲がる恐れのない強度を有することが重要で、通常、厚さが１〜２ｍｍ程度のバネ鋼製のものが好適に用いられる。その径は、パイプの外径ないし６０ｍｍ程度の範囲が採用される。

また、弾性板体３は、その弾性強度を考慮して、例えば、０．５ｍｍ程度の比較的薄いステンレス鋼のものが好ましく、パイプの内径上のパイプ内周面間に対応する大きさは、例えば、縦２０ｍｍ、横４５〜６０ｍｍ程度が実用的である。
このような長方形の弾性板体は、両端板部が、丸天板側に段階的に４０〜５０°の範囲の傾斜角度に折り曲げられた複数段の傾斜面を有し、その適度の弾性を有する両端板部の鋭利な四コーナー部がパイプの内壁に四点係着するので、キャップはパイプ開口に挿入し易く、引抜き力に対して強い抵抗性が付与される。

更に、図５で示す本発明のキャップにおいて、丸天板２と長方形の弾性板体３を離間状に連結する連結部材１４は、一方の端部が丸天板２の中心部に強固に結合され、他端部が弾性板体３の中央板部５の中心部に強固に結合される。
丸天板２と弾性板体３を垂直に連結する連結部材１４は、両板部材を極めて強固に一体化し得る優れた結合強度、特に、柱状部材の係着端部からの作用力に充分耐える強度を有することが重要である。
そのような連結部材は、図５に示すように、角柱体が好ましく、弾性板体の長方形の長さ方向に取付けられる厚手の板体、例えば、断面形状が３〜４ｍｍ×１０〜１５ｍｍの板体が好ましい。

本発明のキャップにおいて、弾性板体３の丸天板２からの距離は、パイプを貫入するための回転駆動力を受けるための駆動ピン１５と干渉しないように、弾性板体３の中央板体５と丸天板２との間で、４０〜４５ｍｍ、弾性板体の端部にある傾斜面７の両端板部のコーナー部８と丸天板２との間で、２５〜３０ｍｍになるように形成するのが好ましい。

本発明のキャップ１は、軟弱な地盤を強化するために土中に打込まれたパイプの頂部開口に、まず弾性板体３を挿入し、次いで、丸天板２の外側面を強打することにより、簡単に取り付けることができる。
取り付けられた本発明のキャップ１は、長方形の弾性板体３の両端縁のコーナー部８が、キャップ１をパイプ４に強制圧入するとき、弾性板体３からパイプ４の内壁面に摺動して係着し、丸天板２を引き抜く力に対して強力に抵抗し、安定な地盤強化用パイプのキャップとして機能する。
この四点係着は、引抜方向に対し開脚するように強力に抵抗するから、その抵抗力によってキャップの丸天板が傾くことも、また、抜ける恐れも全くなく、極めて安定に嵌着、固定される。

さらに、建物の基礎形成をするに際し、作業中に埋もれたパイプの頭部をパワーショベルで掘り出す際、ショベルがパイプに当たってパイプの頭部近傍を拉げ、その拍子にキャップがパイプから外れたりずれたりした場合にも、本発明のキャップ１は、パイプに係着固定する弾性板体３が長方形の板体であり弾力性に富むため、パイプから外れたキャップは、拉げた部分を避けたパイプの直径が確保された開口空間より、弾性板体３を挿入させてパイプに取り付けることができる。

さらにまた、パイプ内に挿入させた弾性板体、あるいはキャップがパイプからずれた弾性板体は、図２に示すように、弾性板体３の丸天板２からの位置が、パイプ４の回転駆動を受けるための駆動ピン１５が設けられて強化された部位に近く、パイプ４の内径が円形に確保された空間が多く残されているため、丸天板２を回転させて、弾性板体３をパイプ４の内径が確保された内周面に係着固定することにより、再度キャップをパイプの開口に正常に取り付けることができる。
このように、本発明のキャップによれば、従来のキャップに比べて優れた作業性と封止性が得られ、長期にわたって安定な埋設パイプと安全な地盤が提供できる。

本発明によれば、パイプの上端縁開口への取り付けが必要であり、取付け後には容易に抜け落ちることがなく、キャップの取付け後にパイプの開口部近傍が拉げても元のキャップを使って、再度パイプに取り付けることのできる、各種分野のパイプの封止キャップへの利用が可能である。

本発明の地盤強化用パイプのキャップの一例の斜視図である。 図１のキャップをパイプに取り付けた状態の一部切欠模式図である。 図２のキャップの模式的底面図である。 本発明のキャップの他の実施の形態を示す斜視図である。 本発明のキャップの他の実施の形態を示す斜視図である。 本発明のキャップの別の実施の形態を示す斜視図である。 従来の地盤強化用パイプ使用されるキャップの斜視図である。

符号の説明

１ 地盤強化用パイプのキャップ
２ 丸天板
３、３' 弾性板体
４ 鋼鉄製パイプ
５ 弾性板体の中央板部
６、７ （弾性板体の両端部の）傾斜面
８ 弾性板体の両端縁のコーナー
９ パイプの内周面
１０ 弾性板体の両端縁の切欠
１１ （弾性板体の丸天板の）固着部分
１２ （弾性板体の丸天板の）傾斜部
１３ （弾性板体の丸天板に垂直な）平行板部
１４ 柱状体
１５ 駆動ピン
１６ 長ビス
１７ 円筒部材
１８ ナット
２１ 丸天板
２２ 板状係止部材
２３ 四角板体
２４ 係着用爪

Claims (5)

1. 軟弱な地盤を強化するために打ち込まれた鋼鉄製パイプの頂部に適用される頂部開口封止用のキャップであって、該キャップは、前記パイプの頂部開口面に当接される丸天板と、該丸天板の内側面に支持され、前記パイプの内周面に複数点で弾発押圧状に係着固定する弾性板体からなることを特徴とする地盤強化用パイプのキャップ。
2. 前記弾性板体は、巾が前記スチールパイプの内径の２５〜５０％である長方形状をなし、長さ方向の中央板部が前記丸天板に略平行であり、その両側が前記丸天板に向けた傾斜面となっている請求項１に記載の地盤強化用パイプのキャップ。
3. 前記弾性板体は、前記丸天板への固着部分と一連に構成され、前記丸天板への固着部分両端から中央部に向かう傾斜部に続いて、前記丸天板に垂直な平行板部を経て、前記パイプに弾性押圧状に係着固定する部分となっている請求項１又は請求項２に記載の地盤強化用パイプのキャップ。
4. 前記弾性板体は、別体の連結体を介して前記丸天板が固着されている請求項１又は請求項２に記載の地盤強化用パイプのキャップ。
5. 鋼鉄製パイプの内周面に係着固定する弾性板体の複数点の各点が、鋭角となっている請求項１〜４のいずれかに記載の地盤強化用パイプのキャップ。
   

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