JP2007224640A - 建設用鋼管の継手構造 - Google Patents

Abstract

【課題】変形を起こすおそれのない継手部材を備えることができ、また、継手部材相互の嵌合部へセメントミルク等の充填材を直接的に注入することができるので、充填材が回りきらない未充填箇所がなく、信頼性の高い止水が得られるとともに、この継手部材相互の嵌合部への充填からさらに、充填材を地盤内に漏出させて、地盤のゆるみを防ぐ裏込め注入も行うことが可能なものである。
【解決手段】鋼管本体４の左右外側長手方向に継手部材を設け、一つの鋼管本体４の継手部材と、他の鋼管本体４の継手部材を嵌合させることにより２つの鋼管本体４を連結する建設用鋼管部材において、雄継手部材８と雌継手部材９のうち少なくとも一方の部材は熱間押出形鋼によるものとし、継手部材相互の嵌合部と鋼管本体４の内部空間とを連通する連通孔10ａ，10ｂを穿設し、この連通孔10ａ，10ｂを介して雄継手部材８と雌継手部材９の相互の嵌合部へ充填材を注入するようにした。
【選択図】 図１

Description

本発明は、コンクリート函体の推進工法または牽引工法等非開削方式によるトンネル構築工事等におけるパイプルーフ等に用いる建設用鋼管部材の継手構造に関するものである。

パイプルーフ工法は、トンネルや地中構造物の築造を安全且つ迅速に行うため、掘削断面の外周に沿って、連続的に（或いは一定間隔を隔てて）多数のパイプ（鋼管パイプ）を挿入設置し、以て鋼管パイプによる防護屋根（ルーフ）を構築する工法である。この工法によれば、鋼管パイプにより構築された前記ルーフによってせん断強度が向上すると共に、土留矢板としての作用も有する。

例えば、図１０に示すように、鉄道線路等軌道１の下方に、非開削方式でトンネル等の地下構造物２を構築する場合に、建設用鋼管部材３を鉄道線路等軌道１下に挿入して、屋根状の構造体（パイプルーフ）を形成し、このパイプルーフによって上方の鉄道線路等軌道１の荷重を仮受けし、下方に地下構造物２を構築する。

ところで、隣接する建設用鋼管部材３の間隙から土砂が流出する事を防止するために、例えば図１１で示すような一つの鋼管本体４の継手部材５（雄継手部材）と、他の鋼管本体４の継手部材６（雌継手部材）を嵌合させることにより２つの鋼管本体４，４を連結することが行われている。なお、この継手部材５，６は、建設用鋼管部材３の圧入に際して、ガイドとしての機能をも奏する。

しかし、例えば直下にトンネルや地中構造物が既に築造されている場合、継手を用いなければ建設用鋼管部材３の間隙の隙間から土砂が侵入し、或いは地下水が流入し、さらに周辺土砂が流入して、最終的には地山が崩壊する可能性が存在するし、また、継手を用いる場合、継手部材５，６の接合箇所から漏水が生じるという問題が存在する。

さらに、図示のような継手部材５，６が鉤形の対の継手（継手部材５は外向きフランジ相互、継手部材６は内向きフランジ相互）を有する建設用鋼管部材３の場合において、鋼管パイプを圧入する際に圧入の方向がずれてしまい、図１２で示すように、既に圧入された鋼管パイプとの間隔が広がってしまう場合には、鋼管パイプＰを圧入する力により、雄継手部材である継手部材５は内側に押し潰される方向へ押圧され、雌継手部材である継手部材６は外側に広げられる方向の力が付加されてしまう。その結果、継手部材５，６が鋼管本体４から引きちぎられてしまう可能性がある。

これに対して、下記の特許文献１では、図１３に示すように、継手部材５にガイドパイプ７を取り付け、このガイドパイプ７内に注入パイプ（図示せず）を挿入し、該注入パイプを介して注入材（充填材）を注入することが提案されている。
特開平１０−３７６５６号公報

これによれば、注入パイプから注入材をガイドパイプ７を介して、継手部材５と継手部材６とで囲まれた空間を充填する。その結果、継手部材同士の接合部分は注入材で充填されるので、そこから漏水するおそれは無くなる。

さらに、ガイドパイプ７は雄継手部材である継手部材５の補強材として作用するので、建設用鋼管部材３の圧入の際に建設用鋼管部材３同士が離隔するように圧入方向がずれてしまった場合でも、継手部材５は変形せず、従って雌継手部材である継手部材６も変形し難くなるため、継手部材５，６の破損が防止できるとされる。

しかしながら、この特開平１０−３７６５６号公報では、注入パイプから注入材をガイドパイプ７を介して、継手部材５と継手部材６とで囲まれた空間を充填するには、建設用鋼管部材３の長さ方向の接続箇所以外の部分で継手部材の一部に切欠部を構成し、切欠部に対応する位置でガイドパイプ７を切断して短い空隙部を形成してここから注入材を流出させるなどの工夫が必要であり、十分に継手部材５と継手部材６との嵌合部に注入材を充填できないおそれがある。

しかも、ガイドパイプ７は雄継手部材である継手部材５の補強材として作用するとはいえ、フランジ部が変形することは防げず、例えば、継手部材５の外向きフランジが直角の角度を保てない場合には、継手として支障を来すことになる。

本発明の目的は前記従来例の不都合を解消し、変形を起こすおそれのない継手部材を備えることができ、また、継手部材相互の嵌合部へセメントミルク等の充填材を直接的に注入することができるので、充填材が回りきらない未充填箇所がなく、信頼性の高い止水が得られるとともに、この継手部材相互の嵌合部への充填からさらに、充填材を地盤内に漏出させて、地盤のゆるみを防ぐ裏込め注入も行うことが可能な建設用鋼管の継手構造を提供することにある。

本発明は前記目的を達成するため、第１に、鋼管本体の左右外側長手方向に継手部材を設け、一つの鋼管本体の継手部材と、他の鋼管本体の継手部材を嵌合させることにより２つの鋼管本体を連結する建設用鋼管部材において、継手部材は少なくとも一方の部材は熱間押出形鋼によるものとし、継手部材相互の嵌合部と鋼管本体の内部空間とを連通する連通孔を穿設し、この連通孔を介して継手相互の嵌合部へ充填材を注入するようにしたことを要旨とするものである。

第２に、継手部材は脚部空間を有し、連通孔はこの脚部空間と鋼管本体の内部空間との連通、脚部空間と継手相互の嵌合部との連通の双方の孔であること、第３に、継手部材に脚部空間と外方とを連通する連通孔を設けることを要旨とするものである。

第４に、継手部材は雄継手部材と雌継手部材とからなり、雄継手部材は液圧により拡管可能な中空管とすることを要旨とするものである。

請求項１記載の発明によれば、継手部材は少なくとも一方の部材は熱間押出形鋼によるものなので、一体成形した継手が、いかなる形のものでも簡単に得られ、例えば、開口面幅を狭くした袋溝形状の雌形継手部材と、上部を膨出させたレール形状の雄形継手部材の組み合わせなど変形しにくい形状のものを自由に設定できる。

また、地盤への挿入を行った建設用鋼管部材の鋼管本体の内部から連通孔を介して直接的に継手相互の嵌合部へ充填材を注入することができ、さらに、該充填材を継手相互の嵌合部の隙間から地盤に漏出させて、地盤のゆるみを防ぐ裏込め注入をなすことができる。

請求項２記載の本発明によれば、前記作用に加えて、継手は脚部空間を有するものであり、この脚部の幅を適宜の値に設定することにより、一つの鋼管本体とこの鋼管本体に隣接する他の鋼管本体との間の間隔を調整することが可能となる。しかも、連通孔はこの脚部空間と鋼管本体の内部空間との連通、脚部空間と継手相互の嵌合部との連通の双方の孔であるので、脚部空間を充填する充填材をここからさらに継手相互の嵌合部に注入することができる。

請求項３記載の本発明によれば、前記請求項２記載の本発明の作用に加えて、充填材は地盤に注出させるのに、継手相互の嵌合部の隙間から地盤に漏出させるだけでなくこの脚部空間を介して注出させることが付加できる。

請求項４記載の本発明によれば、雄継手部材は例えば、充填材を充填することで液圧により拡管させることで、雌継手部材との隙間を小さくして継手相互の嵌合部の止水効果を高めることができる。

以上述べたように本発明の建設用鋼管の継手構造は、変形を起こすおそれのない継手部材を備えることができ、また、継手部材相互の嵌合部へセメントミルク等の充填材を直接的に注入することができるので、充填材が回りきらない未充填箇所がなく、信頼性の高い止水が得られるとともに、この継手部材相互の嵌合部への充填からさらに、充填材を地盤内に漏出させて、地盤のゆるみを防ぐ裏込め注入も行うことが可能なものである。

以下、図面について本発明の実施の形態を詳細に説明する。図１は本発明の建設用鋼管の継手構造の第１実施形態を示す要部の縦断正面図、図２は同上充填材の注入状況を示す縦断正面図、図３はこの第１実施形態での継手構造を有する建設用鋼管の連結状態を示す縦断正面図で、図中４は建設用鋼管部材３の鋼管本体４であり、そのの左右外側長手方向に継手部材を設け、一つの鋼管本体４の継手部材と、他の鋼管本体４の継手部材を嵌合させることにより２つの鋼管本体を連結するものである点は従来と同じである。

この建設用鋼管部材３の鋼管本体４は鋼からなり、図示では略円形断面の管状に形成されているが、角管であってもよい。

本発明の継手部材は、一つの鋼管本体４の左右にそれぞれ雄継手部材８と雌継手部材９として設けるものであるが、これらの両方とも、または、少なく雄継手部材８とも一方の部材は熱間押出形鋼によるものとした。熱間押出形鋼とは、高温に加熱したビレットをラムでダイスに押し付け、ダイスに開けてある穴からトコロテンのように鋼を成形しながら押出す方法により製作される形鋼であり、圧延では出来ないような形状のものが作れ、小ロット生産が可能で、加工しにくい高合金鋼でも加工できる。

本実施形態では、雄継手部材８は、先端が膨出するＴ字形の挿入部８ａを有し、この挿入部８ａの両側に左右壁８ｂを形成し、このＴ字形の挿入部８ａと左右壁８ｂとで囲まれた空間を後述の雌継手部材９の左右壁９ａの先端部が挿入されるものとする。

雌継手部材９は先端が相互に内向きの左右壁９ａを有することで入口開口が幅狭の袋溝となる略Ｃ字のものとした。

そして、前記鋼管本体４の内部空間と、雄継手部材８と雌継手部材９との相互の嵌合部とを連通させる連通孔１０ａ，１０ｂを鋼管本体４と雌継手部材９とに形成した。

雄継手部材８と雌継手部材９とは溶接等により鋼管本体４の外側において、鋼管本体４の長手軸方向（以下、「鋼管軸方向」という。）に延びるように配置される。

次に、前記のごとき建設用鋼管部材３を用いてパイプルーフを施工する方法について説明する。まず、建設用鋼管部材３の内部に、オーガードリル等（図示せず）を配備し、建設用鋼管部材３先端部又は内部の土砂等を掘削し、鋼管本体４の内部を通して掘削土砂等を除去する。この状態で、建設用鋼管部材３の後端を油圧ジャッキ装置（図示せず）等により鋼管軸方向に押圧すれば、建設用鋼管部材３を地中へ挿入することができる。

次に、挿入された建設用鋼管部材３の雄継手部材８のＴ字形の挿入部８ａが、他の建設用鋼管部材３の雌継手部材９の内部空間に嵌まり込むように、継手同士を合わせて、他の建設用鋼管部材３の後端を油圧ジャッキ装置（図示せず）等により鋼管軸方向に押圧しつつオーガードリル等（図示せず）によって掘削することにより、スライドさせ、建設用鋼管部材３，３同士を連結させる。このようにして雄継手部材８と雌継手部材９とが互いに嵌合することにより、鋼管軸方向に直角な方向（以下、「鋼管軸直角方向」という。）の力を互いに伝達することができる。

以下、同様にして、既に挿入された建設用鋼管部材３の隣に、他の建設用鋼管部材３を挿入し連結することができる、この過程を繰返すことによりパイプルーフを構築する。

なお、パイプルーフの長さ（鋼管軸方向の施工延長）が長い場合には、地盤に挿入した既設の建設用鋼管部材３の後端に、他の建設用鋼管部材３を溶接等によってつなぎ、複数の建設用鋼管部材３を接合し、上記と同様にして地盤内に押し込むようにしてもよい。

まず、地盤への挿入を行った建設用鋼管部材３の雌継手部材９の開放された両端部を鋼、アルミニウム等の金属や合金材料、プラスチック材料等を用いて閉塞する。

次に、地盤への挿入を行った建設用鋼管部材３の鋼管本体４の内部から、連通孔１０ａ，１０ｂに注入用ホース１１を差し込み、雄継手部材８と雌継手部材９との相互の嵌合部へセメントミルクまたは水ガラス等の充填材（注入材）１２を注入する。

前記のように、雌継手部材９の両端部は、閉塞部材によって閉塞されている。このため、充填材１２が両端から流出することはなく、雄継手部材８と雌継手部材９との相互の嵌合部へ充填された後、漏出たものが外部の地盤へ注入される。

図４は本発明の第２実施形態を示すもので、雄継手部材８と雌継手部材９とはそれぞれ脚部１３を形成するものとし、この脚部１３で囲まれる脚部空間１３ａを有するようにした。そして、鋼管本体４の連通孔１０ａはこの脚部空間１３ａとを結ぶものであり、さらに、雄継手部材８と雌継手部材９にはこの脚部空間１３ａと雄継手部材８と雌継手部材９との相互の嵌合部を連通させるの連通孔１０ｃを形成する。なお、図示の例では連通孔１０ｃは雄継手部材８と雌継手部材９の双方に設けたが、いずれか一方のみでもよい。また、鋼管本体４の連通孔１０ａにはソケットプラグ１４を嵌めている。

前記第２実施形態においては、鋼管本体４の内部からの充填材（注入材）１２の注入はこの脚部空間１３ａを満たしてから、雄継手部材８と雌継手部材９との相互の嵌合部に行き渡ることになる。

本実施形態においては、雄継手部材８や雌継手部材９の脚部１３の長さを適宜の値に設定した建設用鋼管部材３を用意することにより、一つの鋼管本体４とこの鋼管本体４に隣接する他の鋼管本体４との間の間隔を適宜の値に調整することができる。

図５は本発明の第３実施形態を示すもので、雌継手部材９の脚部１３を比較的長く取り、脚部空間１３ａを大きいものとして、この脚部１３に外方地盤とを連通する連通孔１５を設けた。

このような外部連通孔１５を複数開設しておけば、充填材１２は、雄継手部材８と雌継手部材９との相互の嵌合部へ充填された後に漏出たものを外部の地盤へ注入することに加えて、直接注入することもでき、地盤への注入施工の手間が減少できる。

なお、前記実施形態において雄継手部材８や雌継手部材９の形状は種々選定でき、その第４、第５実施形態を図７、図８に示す。

さらに、本発明の第６実施形態として、雌継手部材９は前記実施形態と同じく熱間押出形鋼によるものとして、また、形状の同じようなものでよいが、雄継手部材８は液圧（例えばＭａｘ３００ｋｇ／ｃｍ^２ ）により拡管可能な中空管で構成するようにした。この中空管には異形鋼管（ＳＴＫＭ １２Ａクラス）が最適である。

このようにして、中空管である雄継手部材８内に充填材１２または水等を充填材を充填することで液圧により点線に示すように拡管させ、雌継手部材９との隙間を小さくして継手相互の嵌合部の止水効果を高めることができる。この拡管は前記充填材１２の充填が終了した後に行えばよい。

本発明の建設用鋼管の継手構造の第１実施形態を示す要部の縦断正面図である。 本発明の建設用鋼管の継手構造の第１実施形態を示す充填材の注入状況を示す縦断正面図である。 本発明の第１実施形態での継手構造を有する建設用鋼管の連結状態を示す縦断正面図である。 本発明の建設用鋼管の継手構造の第２実施形態を示す要部の縦断正面図である。 本発明の建設用鋼管の継手構造の第３実施形態を示す要部の縦断正面図である。 本発明の第３実施形態での継手構造を有する建設用鋼管の連結状態を示す縦断正面図である。 本発明の第４実施形態での継手構造を有する建設用鋼管の連結状態を示す縦断正面図である。 本発明の第５実施形態での継手構造を有する建設用鋼管の連結状態を示す縦断正面図である。 本発明の建設用鋼管の継手構造の第６実施形態を示す要部の縦断正面図である。 パイプルーフの説明図である。 パイプルーフの従来の鋼管継手を示す縦断正面図である。 パイプルーフの従来の鋼管継手の変形を示す縦断正面図である。 パイプルーフの従来の鋼管継手の他の例を示す縦断正面図である。

符号の説明

１…鉄道線路等軌道 ２…地下構造物
３…建設用鋼管部材 ４…鋼管本体
５，６…継手部材 ７…ガイドパイプ
８…雄継手部材 ８ａ…挿入部
８ｂ…左右壁 ９…雌継手部材
９ａ…左右壁
１０ａ，１０ｂ，１０ｃ…連通孔 １１…注入用ホース
１２…充填材 １３…脚部
１３ａ…脚部空間 １４…ソケットプラグ
１５…連通孔

Claims (4)

1. 鋼管本体の左右外側長手方向に継手部材を設け、一つの鋼管本体の継手部材と、他の鋼管本体の継手部材を嵌合させることにより２つの鋼管本体を連結する建設用鋼管部材において、継手部材は少なくとも一方の部材は熱間押出形鋼によるものとし、継手部材相互の嵌合部と鋼管本体の内部空間とを連通する連通孔を穿設し、この連通孔を介して継手相互の嵌合部へ充填材を注入するようにしたことを特徴とする建設用鋼管の継手構造。
2. 継手部材は脚部空間を有し、連通孔はこの脚部空間と鋼管本体の内部空間との連通、脚部空間と継手相互の嵌合部との連通の双方の孔である請求項１記載の建設用鋼管の継手構造。
3. 継手部材に脚部空間と外方とを連通する連通孔を設ける請求項２記載の建設用鋼管の継手構造。
4. 継手部材は雄継手部材と雌継手部材とからなり、雄継手部材は液圧により拡管可能な中空管とする請求項１ないし請求項３記載の建設用鋼管の継手構造。

Images