JP2012026182A

JP2012026182A - 柱兼用鋼管杭

Info

Publication number: JP2012026182A
Application number: JP2010166606A
Authority: JP
Inventors: Norihiko Koma; 憲彦小間; Yoshinori Sugie; 善典杉江
Original assignee: JFE Welded Pipe Manufacturing Co Ltd
Current assignee: JFE Welded Pipe Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2010-07-25
Filing date: 2010-07-25
Publication date: 2012-02-09

Abstract

【課題】地上部に露出部を有する柱兼用鋼管杭についてコストアップが生ずることなく施工性にも優れたものを提供することを目的としている。
【解決手段】本発明に係る柱兼用鋼管杭は、上部が地上に露出して柱材として利用される柱兼用鋼管杭１であって、プレめっき鋼板を使用した電縫鋼管により全長が形成されていることを特徴とするものである。また、柱兼用鋼管杭１において、施工した際に地面と交差する部位近傍に防食塗装を施したことを特徴とするものである。さらに、柱兼用鋼管杭１において、施工した際に地上に露出する部分に周辺景観と調和を図るための塗装を施したことを特徴とするものである。
【選択図】図１

Description

本発明は、プレめっき鋼板を使用した電縫溶接鋼管により製造された柱兼用鋼管杭に関する。
杭の材料としては、鉄筋コンクリート（RC）やプレストレストコンクリート（PC）、鋼管が使用されるが、本願は鋼管を用いた鋼管杭に関するものである。
また、鋼管の製法としてはUO鋼管、スパイラル鋼管、電縫鋼管などがあるが、本願は電縫鋼管を使用した鋼管杭に関するものである。

杭基礎は、建築物等の重量を土中深くに存在する良質な地盤に伝え、建築物等の沈下や変形を防止し、構造物としての健全性を確保するため使用される。杭基礎の鉛直度や平面位置の施工精度については、所定の許容範囲が決められている。
建築物の柱は杭と比較して、鉛直度や高さ、平面位置等の施工精度については、格段に厳しい精度が要求される。したがって、柱の施工精度を確保するため、通常は杭基礎と柱は分離して施工され、基礎杭と建築物が直接結合されることは少ない。その一例とし、例えば、図７に示すように、鋼管からなる杭基礎７と柱９を鉄筋コンクリート製のフーチング１１を介して結合するものがある。

しかし、柱材としてそれ程厳しい精度が要求されない小型で簡易な構造物では、土中に設置された杭の上部を地面より上に露出させ、該杭の上部を柱材として使用することがある。このように、基礎杭と柱を一体的に施工することで、工期や工費の低減を図る事が出来る。
鋼管杭を使用して、杭と柱を兼用するような使用方法の代表例としては、港湾構造物等に使用される桟橋等を挙げることができる。
柱を兼用した杭としては、下記に示す特許文献１の中に記載されている。

鋼管杭を柱として兼用する場合、土中部分及び地上露出部分の両方について防食を考慮しなければならない。
鋼管杭の土中における腐食は、主として鋼管杭の外面で発生することから、鋼管外面に腐食代を考慮することにより対応することができる。
一方、地上に露出し大気と接する部分は、土中と比較して腐食が進行しやすい環境にさらされるため何らかの防食対策を施すことが必要となる。

特開２００３−６４７８４号公報

鋼管杭の上部を地上に露出させて施工し、基礎杭と柱を兼用する工法では、前述のように地上に露出した鋼管の防食が問題となるが、特許文献１においては特に防食のことについて述べられていない。
防食として考えられるのは、地上露出部に塗装を施すという方法である。この方法は、最も一般的な方法であるが、確実な塗装を行うためには、ショットブラスト等の方法により鋼材表面の錆や汚れを除去し、下塗り、上塗り等複数回の塗装が必要である。また、数年周期で定期的に劣化した塗装を除去して塗り替えを行うことが必要であり、コストアップの要因となる。
このように、従来技術は、上述のような方法により、地上部に露出した鋼管杭の防食に対応してきたが製作や施工に手間がかかり、コストアップになるという問題があった。

本発明はかかる課題を解決するためになされたものであり、地上部に露出部を有する柱兼用鋼管杭についてコストアップが生ずることなく施工性にも優れたものを提供することを目的としている。

鋼管の防食方法としては、亜鉛めっきや塗装、被覆等の方法がある。
この中で亜鉛めっきは、鋼管表面を亜鉛や亜鉛合金等の皮膜で被覆するもので、防食性、耐久性に優れ、比較的安価であり、鋼管の防食法として適している。
しかし、亜鉛めっきは土中のように水と接触する環境では消耗がはやく防食効果を長期にわたり継続させることは難しいことから、鋼管杭等の防食として用いられることはほとんどない。
他方、大気中に露出した鋼管の防食方法としては、亜鉛めっきは防食性や耐久性、経済性に優れ、鋼管の防食法として多用されている。

発明者は、亜鉛めっきが大気中に露出した鋼管の防食方法として優れている点に着目し、柱兼用鋼管杭の柱部分を亜鉛めっきにより防食することを考えた。
鋼管に亜鉛めっき被膜を形成する方法として、一般的に考えられる方法として後めっき溶融亜鉛めっきがある。
後めっき溶融亜鉛めっきは黒皮の状態で製造された電縫鋼管を酸洗などにより表面の汚れや酸化皮膜を除去後、溶融亜鉛槽に浸すことにより、鋼管表面に亜鉛めっき皮膜を形成する方法であり、電縫溶接部も含めて均一なめっき皮膜を形成することができ、耐久性に優れた防食方法として信頼性があり長い歴史がある。
しかし、鋼管に後めっきを施すには、めっき工場まで鋼管を運搬するための運搬費やめっき作業費等が発生するため、コストアップとなるという問題がある。

そこで、発明者は、大気中に露出した部分の防食に優れた亜鉛めっきを、コストを抑えて柱兼用鋼管杭の防食に利用できないかについて鋭意検討した。
亜鉛めっきは土中での消耗がはやいために鋼管杭の防食に使用できないという考えから、従来、プレめっき鋼板で形成した鋼管を杭に使用することは考えられなかった。
しかし、発明者は、めっきが大気中に露出した部分の防食に優れ、しかもコストの低減ができることを考慮して、プレめっき鋼板で柱兼用鋼管杭を形成することを考えた。
そして、土中における防食についてさらに検討した。

土中における鋼管杭表面の亜鉛めっきは大気中より消耗がはやく、比較的短期間でめっき層は消失するが、めっき層消失後の土中部の鋼管杭の腐食対策は、腐食代により確保すればよい。土中の鋼管杭の腐食は各種実験データより、0.01〜0.02mm/年と評価されているので、1mmの腐食代があれば、50〜100年の耐久性が期待できるとの知見を得た。
本発明は以上のような知見を基になされたものであり、具体的には以下の構成からなるものである。

（１）本発明に係る柱兼用鋼管杭は、上部が地上に露出して柱材として利用される柱兼用鋼管杭であって、プレめっき鋼板を使用した電縫鋼管により全長が形成されていることを特徴とするものである。

（２）また、上記（１）に記載のものにおいて、施工した際に地面と交差する部位近傍に防食塗装を施したことを特徴とするものである。

（３）また、上記（１）又は（２）に記載のものにおいて、施工した際に地上に露出する部分に周辺景観と色彩的な調和を図るための塗装を施したことを特徴とするものである。

本発明に係る柱兼用鋼管杭は、プレめっき鋼板を使用した電縫鋼管により全長が形成されているので、地上に露出した柱の部分に塗装等の防食対策を施す必要がなくなり、基礎杭が地上部の柱を兼用するような用途において低コスト化、短工期化を図ることができる。

本発明の一実施の形態に係る柱兼用鋼管杭の説明図である。本発明の一実施の形態に係る柱兼用鋼管杭の製造方法の説明図である。本発明の一実施の形態に係る柱兼用鋼管杭のコスト低減効果を説明するための比較例の説明図である。本発明の一実施の形態に係る柱兼用鋼管杭のコスト低減効果を説明するための比較例の説明図である。本発明の一実施の形態に係る柱兼用鋼管杭のコスト低減効果を説明する比較結果のグラフである。本発明の一実施の形態に係る柱兼用鋼管杭の他の態様の説明図である。従来例の説明図である。

本実施の形態の柱兼用鋼管杭を図１に基づいて説明する。
本実施の形態に係る柱兼用鋼管杭１は、プレめっき鋼板を使用した電縫鋼管により全長が形成されており、下端部に回転貫入のための羽根３を有していることを特徴とするものである。
以下、詳細に説明する。

＜プレめっき鋼板＞
プレめっき鋼板は、薄鋼板の状態で溶融亜鉛めっき槽に浸漬することにより亜鉛めっき皮膜を形成し、鋼板をコイル状に巻き取った表面処理鋼板である。めっき付着量が安定していること、表面が平滑なこと、亜鉛めっきの他、各種合金めっき層を形成できることや、後めっきより低コスト化を図れる等の特長を有する。プレめっきとして適正なめっき成分を使用することにより、プレめっきの耐久性は後めっきと同等以上と評価されている。

＜電縫鋼管＞
電縫鋼管とは、常温の鋼帯を引き出しながら、幅方向を円形に変形させ、接合直前に局部的に大電流を流すことで瞬間的に接合部を高温状態にして、そのまま押しつけることで両端を溶接して管にしたものである。
本実施の形態の電縫鋼管は一般的な製造方法によって製造することができ、その一例が図２に示されている。図２は、「鋼管杭−その設計と施工−」（一般社団法人鋼管杭・鋼矢板技術協会編）に記載されたものである。
電縫鋼管は、図２に示すように、鋼帯をアンコイラーで巻き解き、円管状にフォーミングを行う。その後、端部を溶接し、溶接で発生した内外面ビードを切削する。その後、外径を整え所望の長さに走行切断した後、検査をして製品として出荷される。

プレめっき鋼板を使用した電縫鋼管（以下「プレめっき鋼管」と呼ぶ場合あり）は、上記のプレめっき鋼板の特長を生かしてプレめっき鋼管を製造することができる。
鋼管は製法により、外径、板厚等の製造可能範囲が異なり、電縫鋼管は外径20〜30mmより700mm程度まで、板厚は1mm程度から20mm程度まで製造可能である。
プレめっき鋼管を柱兼用鋼管杭１として土中に設置した場合、土中における腐食は、通常は鋼管杭の外面のみで発生し、その腐食減量は0.01〜0.02mm/年とされている。そこで、本実施の形態では、鋼管杭外面に１〜２mmの腐食代を考慮して鋼板の厚みを設定している。

なお、鋼管の長手方向に形成される溶接部はビードが盛り上がるので、ビードは機械的に切削除去される。そのため溶接部およびその近傍はめっき層が消滅し、防食効果が期待できなくなる。そこで、ビード除去部に塗装を行う方法や、金属溶射により防食金属を溶かして吹き付ける方法等により、溶接部に防食皮膜を形成する補修が行なわれる。
この場合、上述した電縫鋼管製造方法における、内外面溶接ビード切削の後に電縫鋼管製造ラインの途中に上記の補修工程を入れることができる。このため、電縫鋼管製造工程の一連の流れの中に補修工程を入れることができ補修を極めて容易に行うことができる。

＜羽根＞
羽根３は柱兼用鋼管杭１を回転貫入する場合に用いるものである。もっとも、柱兼用鋼管杭１は、先端部に羽根３を付けなくてもよい。その場合は、ハンマーによる打設や振動によって設置するというような方法で施工すればよい。

上記のように構成された柱兼用鋼管杭１は、回転貫入により、あるいは打設等により地中に設置され、地上部には柱として必要な長さを残すように施工される。

本実施の形態の柱兼用鋼管杭１は、全長に亘ってプレめっきが施されているので、地上部はプレめっきで防食され、塗装などを施す必要がなく低コスト化を図ることができる。

本実施の形態のコスト低減効果を確認するため、全長が無処理の鋼管の地上部を後で塗装した場合（図３参照）と、無処理鋼管に後めっき鋼管を溶接して地際部に塗装を施した場合（図４参照）とのコスト比較を行った。比較の結果が図５のグラフに示されている。
この例では、外径（φ）114.3mm×厚み（ｔ）4.5mm×長さ6m（地上2m、杭4m）の鋼管を使用し、防食対策による初期コストの増分を比較した。

図５に示すように、本実施の形態のコストを１として、図３に示した例では、1.3倍となり、図４で示した例では、2.3倍となった。なお、図３に示した塗装の場合、本実施形態のものよりも約３割のコストアップとなっているが、塗装は定期的な塗り替えの費用が発生するのでさらにコストアップとなる。
このように、本実施の形態のコスト低減効果は大きい。

なお、柱兼用鋼管杭１の地際近傍は腐食しやすいので、図６に示すように、タールエポキシ塗装のような防食塗装５を施すことが望ましい。
また、地上部の鋼管にはめっきの上から塗装することにより、周辺景観と色彩的な調和を図るようにすることも好ましい。亜鉛めっきの上に塗装を施すと、塗装及び亜鉛めっき層の長寿命化を期待できる。

１柱兼用鋼管杭
３羽根
５防食塗装
７杭基礎
９柱
１１フーチング

Claims

上部が地上に露出して柱材として利用される柱兼用鋼管杭であって、プレめっき鋼板を使用した電縫鋼管により全長が形成されていることを特徴とする柱兼用鋼管杭。
前記柱兼用鋼管杭において、施工した際に地面と交差する部位近傍に防食塗装を施したことを特徴とする請求項１記載の柱兼用鋼管杭。
前記柱兼用鋼管杭において、施工した際に地上に露出する部分に周辺景観との色彩的調和を図るための塗装を施したことを特徴とする請求項１又は２に記載の柱兼用鋼管杭。