JP2022026359A - 地盤補強工法における鋼管接合構造 - Google Patents

Abstract

【課題】複数の鋼管を接合して杭状地盤補強体を形成するための鋼管接合構造として、施工現場での溶接作業が不要となるだけでなく、接合構造がシンプルかつ作業が容易で施工性が極めて良好であり、接合品質の確保も容易な鋼管接合構造を提供する。【解決手段】鋼管を回転圧入工法により地中に貫入して行う地盤補強工法における鋼管接合構造であって、接合すべく突き合わせた上下の鋼管１、２の外面にそれぞれ溶接固定された縦長の棒状体３と、上下の棒状体がそれぞれ嵌合する輪郭の長孔４ａを有しかつ管外面に沿う断面形状を有する湾曲板４と、湾曲板４の上下部にそれぞれ設けたボルト挿通孔と同位置にて上下の鋼管にそれぞれ設けたボルト挿通孔とを貫通する上下のボルト６と、各ボルトに螺合し締着するナット７とを備える。曲げ力や地震時に杭状地盤補強体に作用する引張力（引き抜き力）に対する性能を要求されない地盤補強工法の特徴を有効に生かした。【選択図】図１

Description

この発明は、複数の鋼管を接合して杭状地盤補強体を形成する際に、前記鋼管を回転圧入工法により地中に貫入して行う地盤補強工法において、鋼管同士を接合する鋼管接合構造に関する。

地盤補強工法において複数の鋼管を接合して杭状地盤補強体を形成する場合、一般には施工現場で下側鋼管に対して上側鋼管を溶接接合することが行われている。
しかし、施工現場で溶接技能者を確保することが困難な状況になりつつあり、また、接合部の品質確保の見地からも、人の技量に依存しない施工法が必要とされている。
なお、基礎工法として鋼管を回転圧入工法により地中に貫入して行う場合の鋼管接合構造としては、以下の特許文献１～４などがあるが、それらの鋼管接合構造を地盤補強工法においても採用する場合がある。

鋼管杭においては、溶接施工を必要としない鋼管杭の接合方法が種々提案されている。
例えば特許文献１は、工場にて各鋼管本体２１の一方の端部２２にネジ山を持つ雄継手２４を溶接固定し、他方の端部にネジ溝を持つ雌継手２６を溶接固定しておくというもので、施工現場では下側の杭鋼管と上側の杭鋼管とは、雄継手２４と雌継２６手とを螺合させて接合する構造である（符号は特許文献１中の符号を用いた）。

特許文献２は、上下に隣接する鋼管杭１、１同士の突合せ端部に嵌合させた短い接合管２で嵌合接続するものであるが、接合管２の一端側は工場で溶接により下側の鋼管杭１と接合しておき、接合管２の他端側は上側の鋼管杭１と接合管２との嵌合隙間部１２に固化剤１３を充填し、固化剤の固化によって両鋼管杭１、１同士を接合するというものである。

その他、特許文献３、特許文献４等があり、種々の接合構造が提案されている。

特開２０１１－５２３９６ 特開平４－３３３７１７ 特開２００６－２０７１１７ 特開平５－１４１６

前記特許文献１～４の鋼管接合構造は、いずれも現場溶接作業を不要とするものではあるが、施工現場において煩雑な接合作業を必要としたり、あるいは複雑な構造であってたりで、必ずしも全体として施工性や経済性等に大きな効果を有するものとは言い難い。

本発明は上記背景のもとになされたもので、曲げ力や地震時に杭状地盤補強体に作用する引張力（引き抜き力）に対する性能を特に要求されない地盤補強工法の場合に、複数の鋼管を接合して杭状地盤補強体を形成する手段として、施工現場での溶接作業が不要となるだけでなく、接合構造がシンプルかつ接合作業が容易で施工性が極めて良好であり、接合品質の確保も容易であり、オーガーで鋼管に回転トルクを与えて地中に貫入する回転圧入工法に適した鋼管接合構造を提供するものである。

上記課題を解決する請求項１の発明は、複数の鋼管を接合して杭状地盤補強体を形成する際に、前記鋼管を回転圧入工法により地中に貫入して行う地盤補強工法における鋼管接合構造であって、
接合すべく突き合わせた上下の鋼管の外面にそれぞれ溶接固定された縦長の棒状体と、
前記上下の棒状体がそれぞれ嵌合する輪郭の長孔を有しかつ管外面に沿う断面形状を有する湾曲板と、
前記湾曲板の上下部にそれぞれ設けたボルト挿通孔と同位置にて上下の鋼管にそれぞれ設けたボルト挿通孔とを貫通する上下のボルトと、
前記各ボルトに螺合し締着するナットと
を備えたことを特徴とする。

請求項２は、請求項１の地盤補強工法における鋼管接合構造において、
前記棒状体が四角形断面の棒状体であることを特徴とする。

請求項３は、請求項１又は２の地盤補強工法における鋼管接合構造において、
前記棒状体及び前記湾曲板が、鋼管の直径方向反対側にも設けられていることを特徴とする。

請求項４は、請求項１～３のいずれか１項の地盤補強工法における鋼管接合構造において、
前記杭状地盤補強体の先端部を構成する先端鋼管の先端部に、掘削推進用の翼部材を備えた先端部材が設けられていることを特徴とする。

請求項１の発明によれば、施工現場での複数の鋼管を接合して杭状地盤補強体を形成する際に、現場溶接作業が不要であるばかりでなく、接合構造が極めてシンプルで接合作業が容易であり、以下に記載するように、杭状地盤補強体形成の施工性が極めて良好である。
すなわち、上下の鋼管を接合する場合、回転圧入工法により既に地中に貫入した下側鋼管に上側鋼管を載せ、次いで、湾曲板を、その上下の長孔が上下の鋼管外面に溶接固定された棒状体に嵌まるようにして、上下の鋼管外面に当てる。次いで、上下のボルトを、それぞれ湾曲板の上下のボルト挿通孔及び上下の鋼管のボルト挿通孔に通し、各ボルトの先端部にそれぞれナットを螺合させ締め付ける。
上記の通りであり、施工現場での上下の鋼管の接合作業には困難な要素はなく極めて容易で、特別な技術を要しない。

上記のように施工される鋼管接合構造は、以下に述べるように、地盤補強工法において杭状地盤補強体を形成する鋼管接合構造としての性能を効果的に確保できるものである。
杭状地盤補強体に作用する圧縮力については、鋼管の外径、断面積を作用圧縮力に対応可能な適切な外径、断面積とすればよい。
そして、棒状体と鋼管との溶接は予め工場にて棒状体を鋼管に溶接固定する。工場で行う棒状体と鋼管との溶接作業には特に困難な要素はない。

上記の通りであり、請求項1の発明は、単に施工現場での溶接作業を不要にしたというだけのものではなく、曲げ力や地震時に杭状地盤補強体に作用する引張力（引き抜き力）に対する性能を特に要求されない地盤補強工法である特徴を有効に生かしたものであり、かつ、オーガーで鋼管に回転トルクを与えて地中に貫入する回転圧入工法の特徴を有効に生かしたものであり、従来技術として述べた鋼管接合構造と比較して、接合構造がシンプルかつ施工現場での接合作業が容易で施工性が大きく改善されるという効果が得られる。

請求項２によれば、棒状体が四角形断面の棒状体であることで、棒状体を鋼管外周面に溶接固定する作業が容易であり、溶接品質も確保し易い。

請求項３によれば、棒状体及び湾曲板が、鋼管の直径方向反対側にも設けられていることで、容易に鋼管接合強度を高くできる。

請求項４によれば、杭状地盤補強体の先端部を構成する鋼管の先端部に、掘削推進用の翼部材が設けられているので、オーガーで鋼管に回転トルクを与えて地中に貫入する回転圧入工法により鋼管による杭状地盤補強体を形成する構成として適切である。

（イ）は本発明の地盤補強工法における鋼管接合構造の一実施例を示すもので、杭状地盤補強体における鋼管接合構造（鋼管接合部）の近傍の正面図、（ロ）は（イ）の鋼管接構造の平面図である。 （イ）は図1（イ）において湾曲板、及びボルト・ナットを取り外した鋼管側部分のみを示した要部の正面図、（ロ）は（イ）の平面図である。 （イ）は図２（イ）における棒状体のみを示した正面図、（ロ）は（イ）の平面図である。 （イ）は図1（イ）の鋼管接合構造における湾曲板の正面図、（ロ）は（イ）の平面図である。 （イ）は図1（ロ）における背面側の湾曲板の正面図（背面から見た正面図）、（ロ）は（イ）の平面図である。 図1（イ）の杭状地盤補強体の先端部材を下面から見た図である。 実施例の杭状地盤補強体の全体を示した正面図である。

以下、本発明の地盤補強工法における鋼管接合構造を実施するための形態について、図面を参照して説明する。

本発明は、複数の鋼管を接合して杭状地盤補強体を形成する際に、前記鋼管を回転圧入工法により地中に貫入して行う地盤補強工法における鋼管接合構造であり、図１（イ）、（ロ）に一実施例の鋼管接合構造１０を示す。図示例の鋼管接合構造１０は、杭状地盤補強体１１の先端部の鋼管（下側鋼管）２と、その下側鋼管２に接合される上側の鋼管（上側鋼管）１との接合構造（鋼管接合構造）である。
上下の鋼管１、２は、接合すべく突き合わせされ、それぞれの外面にそれぞれ溶接固定された縦長の棒状体３、３と、
前記上下の棒状体３、３がそれぞれ嵌合する輪郭の長孔４ａ、４ａを有しかつ管外面に沿う断面形状を有する湾曲板４と、
前記湾曲板４の上下部にそれぞれ設けたボルト挿通孔４ｂ、４ｂ及び上下の鋼管１、２にそれぞれ設けたボルト挿通孔1ａ、２ａを貫通する上下のボルト６、６、及び各ボルト６、６に螺合し締着されるナット７、７とにより接合されている。

前記鋼管接合構造１０の構成部品を図２～図５に示す。
図２（イ）は図1（イ）において湾曲板４、及びボルト・ナットを取り外した鋼管側部分のみを示した要部の正面図、（ロ）は（イ）の平面図である。
実施例の上下の鋼管１、２のはサイズは、外径114.3ｍｍ、板厚ｔ＠＠ｍｍである。
上下の鋼管１、２にそれぞれ溶接固定した前記棒状体３の寸法は、図３（イ）、（ロ）に示した通りであり、18ｍｍ×18ｍｍの四角形断面で、長さが100ｍｍである。

図４に前記湾曲板４を単独で示す。図４（イ）は湾曲板４の正面図、（ロ）は平面図である。
湾曲板４のサイズは、鋼管の外面に沿う、半径57.6ｍｍ、角度１２０°の円弧板であり、板厚4.5ｍｍ、縦長さ600ｍｍである。湾曲板４の円弧面の角度範囲としては角度９０°～1２０°が考えられる。
湾曲板４に設けた前記長孔４ａの位置、及び幅寸法、縦長さ寸法は、鋼管１、２に溶接固定した前記棒状体３がやや余裕をもって嵌合するサイズであり、図４中に示した通りである。

図５に背面側の湾曲板４'を単独で示す。図５（イ）は図1の背面側から見た湾曲板４'の正面図、（ロ）は平面図である。
この湾曲板４’は、図４の正面側の湾曲板４とは、上下の長孔４ａを有さない点のみが異なり、それ以外は同一である。

実施例の杭状地盤補強体１１は先端部の鋼管（下側鋼管）２に、掘削推進用の翼部材２１を備えた先端部材２２が固定されている。
図６は前記先端部材２２を下面から見た図である。
この先端部材２２は、下側鋼管２の先端面（下端面）に、直径Ｄ_０が下側鋼管２の直径ｄより大で、かつ中央部に、下面側から見て上側にへこんだ直径Ｄ_１の円形輪郭の凹部２５が形成された円形の端面板２６を溶接固定している。
前記端面板２６における前記凹部２５より外側に張り出した鍔部２７に、前記端面板２６の周縁から中央に向かう切欠き部２８を有し、前記切欠き部２８の端面板周方向両側に、互いに上下逆向きに傾斜した傾斜面部３１、３２が形成されている。
そして、前記凹部２５に、その中心側から前記切欠き部２８の近傍に向かって延びる角形棒状の掘削推進補助バー３３が溶接固定されている。
また、端面板２６の下面に下向き傾斜面部３２を補強する傾斜面部補強部材３９が溶接固定されている。

図７は実施例の杭状地盤補強体1１の全体を示した図である。図示例では、先端部材２２を持つ最下端の鋼管２とその上側の鋼管１とを接合する前述の鋼管接合構造１０と、前記上側の鋼管１とさらにその上側の鋼管１５とを接合する鋼管接合構造１０Ａとを備え、上端の鋼管１５が杭打ち機の回転駆動部４０により回転駆動されて、杭状地盤補強体１１の全体が地盤に回転圧入される。
図示例の場合は、下端部の鋼管２が短いので、最下端の鋼管２とその上側の鋼管１とを鋼管接合構造１０で接合した状態で、回転駆動部４０により地中に回転圧入し、次いで、前記上側の鋼管１とさらにその上側の鋼管１５とを鋼管接合構造１０’で接合した状態でさらに地中に回転圧入する。

上述した鋼管接合構造１０によれば、施工現場での複数の鋼管を接合して杭状地盤補強体１１を形成する際に、現場溶接作業が不要であるばかりでなく、接合構造が極めてシンプルで接合作業が容易であり、以下に記載するように、杭状地盤補強体１１の形成の施工性が極めて良好である。
すなわち、上下の鋼管１、２を接合する場合、回転圧入工法により既に地中に貫入した下側鋼管２に上側鋼管１を載せ、次いで、湾曲板４を、その上下の長孔４ａが上下の鋼管１、２の外面に溶接固定された棒状体３に嵌まるようにして、上下の鋼管１、２の外面に当てる。次いで、上下のボルト６、６を、それぞれ湾曲板４の上下のボルト挿通孔４ｂ、４ｂ、及び上下の鋼管１、２のボルト挿通孔１ａ、２ａに通し、各ボルト６の先端部にそれぞれナット７を螺合させ締め付ける。
上記の通りであり、施工現場での上下の鋼管１、２の接合作業には困難な要素はなく極めて容易で、特別な技術を要しない。

上記のように施工される鋼管接合構造１０は、以下に述べるように、地盤補強工法において杭状地盤補強体１１を形成する鋼管接合構造としての性能を効果的に確保できるものである。
杭状地盤補強体１１に作用する圧縮力については、鋼管１、２の外径、断面積を作用圧縮力に対応可能な適切な外径、断面積とすればよい。
そして、棒状体３と鋼管１、２との溶接は予め工場にて棒状体３を鋼管１、２に溶接固定する。工場で行う棒状体３と鋼管１、２との溶接作業には特に困難な要素はない。

上記の通りであり、本発明は、単に施工現場での溶接作業を不要にしたというだけのものではなく、曲げ力や地震時に杭状地盤補強体１１に作用する引張力（引き抜き力）に対する性能を特に要求されない地盤補強工法である特徴を有効に生かしたものであり、かつ、オーガーで鋼管に回転トルクを与えて地中に貫入する回転圧入工法の特徴を有効に生かしたものであり、従来技術として述べた各鋼管接合構造と比較して、接合構造がシンプルかつ施工現場での接合作業が容易で施工性が大きく改善されるという効果が得られる。

上述したように、本発明は、曲げ力や地震時に杭状地盤補強体に作用する引張力（引き抜き力）に対する性能を特に要求されない地盤補強工法に適用されるもので、主として木造建築物の施工においての適用が想定される。
鋼管径としては114.3ｍｍφ～165.2ｍｍφの範囲、板厚は＠＠ｍｍ～＠＠ｍｍ（原稿注：数値を入れて下さい）を想定している。
実施例では、鋼管１、２の背面側には棒状体３を設けておらず、したがって、背面側の湾曲板４’には長孔４ａを設けていないが、必要があれば設けてもよい。

１ 鋼管（上側鋼管）
１ａ （上側鋼管の）ボルト挿通孔
２ 鋼管（下側鋼管）
２ａ （下側鋼管の）ボルト挿通孔
３ 棒状体
４ 湾曲板
４ａ 長孔
４ｂ （湾曲板の）ボルト挿通孔
４’（背面側の）湾曲板
６ （上下の）ボルト、
７ ナット
１０ 鋼管接合構造
１１ 杭状地盤補強体
２２ 先端部材
２６ 端面板
２５ 凹部
２６ 端面板
２７ 鍔部
２８ 切欠き部
３１ 上向きの傾斜面部
３２ 下向きの傾斜面部
３３ 掘削推進補助バー
３９ 傾斜面部補強部材
４０ （杭打ち機の）回転駆動部

Claims (4)

1. 複数の鋼管を接合して杭状地盤補強体を形成する際に、前記鋼管を回転圧入工法により地中に貫入して行う地盤補強工法における鋼管接合構造であって、
   接合すべく突き合わせた上下の鋼管の外面にそれぞれ溶接固定された縦長の棒状体と、
   前記上下の棒状体がそれぞれ嵌合する輪郭の長孔を有しかつ管外面に沿う断面形状を有する湾曲板と、
   前記湾曲板の上下部にそれぞれ設けたボルト挿通孔と同位置にて上下の鋼管にそれぞれ設けたボルト挿通孔とを貫通する上下のボルトと、
   前記各ボルトに螺合し締着するナットと
   を備えたことを特徴とする地盤補強工法における鋼管接合構造。
2. 前記棒状体が四角形断面の棒状体であることを特徴とする請求項１記載のり、地盤補強工法における鋼管接合構造。
3. 前記棒状体及び前記湾曲板が、鋼管の直径方向反対側にも設けられていることを特徴とする請求項１又は２記載の地盤補強工法における鋼管接合構造。
4. 前記杭状地盤補強体の先端部を構成する先端鋼管の先端部に、掘削推進用の翼部材を備えた端面板が設けられていることを特徴とする請求項１～３のいずれか一項に記載の地盤補強工法における鋼管接合構造。
   

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