JP3236748U - ケーシングチューブ - Google Patents

Abstract

【課題】軽量化したケーシングチューブを提供する。【解決手段】ケーシングチューブ１は、場所打ち杭工法において孔壁保護に用いられ、一重管部２の少なくとも一端のジョイント部４、５同士を軸線方向に連結して地中に貫入されるものであり、一重管部２は、外径が６００～１５００ｍｍの範囲にて、肉厚を１５～２２ｍｍの範囲に設定した。また、ジョイント部の肉厚は、一重管部２の肉厚に対して１．２～１．７の比率の範囲に設定できる。連結される２本のケーシングチューブのジョイント部４、５が雌雄嵌合するように構成され、ジョイント部４、５には一重管部２の外径に応じてその周方向に等間隔にロックピン挿通用のロックピン孔を設けることができる。【選択図】図１

Description

本考案は、場所打ち杭工法、特にオールケーシング工法など（マルチドリル施工及び低空頭場所杭打ち施工などへの適用の場合も含む。）において掘削した孔壁を保護するために使用されるケーシングチューブに関する。

場所打ち杭工法とは、現場において機械又は人力によって掘削した孔の中に鉄筋コンクリート杭体を築造する工法をいい、オールケーシング工法、リバースサーキュレーション工法、アースドリル工法及び深礎工法の４つの工法がある。

これらの工法のうち特にオールケーシング工法は、掘削装置を用いて地盤に鉛直方向に掘削する際、掘削孔内の周囲の地盤が崩落して当該掘削孔が埋めってしまうのを防ぐため、掘削装置の前進とともに掘削孔内に円筒状のケーシングチューブを挿入することが行われる。掘削孔が１本のケーシングの長さ以上の深さとなる場合には、複数のケーシングチューブを用意し、先行ケーシングチューブが掘削孔内に挿入される度に当該ケーシングチューブ後端（上端）のジョイント部に後行ケーシングチューブのジョイント部を突き合わせ又は嵌合させて軸線方向に順次連結される。そうして、所定の深さまで掘削した後、掘掘削孔内に鉄筋カゴを建て込み、ケーシングチューブを引き抜きながらコンクリートを打設し、杭体を築造する。

特開平８－２１０００７３号公報

しかしながら、従来多用されているケーシングチューブは、その外径やこれが受ける土圧などにもよるが、通常中間の一重管部が２５ｍｍの肉厚を有し、両端のジョイント部の肉厚が４５ｍｍ程度の高重量の円管であったため、コンクリート打設に伴いケーシングチューブを引き抜く際、杭打ち機がバランスを崩し、場合によっては杭打ち機自体が転倒する危険性があった。

本考案は、前記課題を解決すべく鋭意検討を重ねた結果なし得たものであり、軽量化したケーシングチューブを提供することを目的とする。

前記目的は、場所打ち杭工法において孔壁保護に用いられ、一重管部の少なくとも一端のジョイント部同士を軸線方向に連結して地中に貫入されるケーシングチューブであって、前記一重管部の外径が６００～１５００ｍｍの範囲にて、当該一重管部の肉厚を１５～２２ｍｍの範囲に設定したことを特徴とするケーシングチューブによって達成される。

前記ジョイント部の肉厚は、前記一重管部の肉厚に対して１．２～１．７の比率の範囲に設定できる。これにより、ジョイント部においても軽量化が図られる。また、前記ジョイント部は、連結される２本のケーシングチューブのジョイント部が雌雄嵌合するように構成されており、当該ジョイント部には前記幹部の外径に応じてその周方向に等間隔に８～１２のロックピン挿通用のロックピン孔を設けることができる。これにより、複数本のケーシングチューブの軽量化とともにケーシングチューブ同士の連結又は分離を短時間で容易に行うことができる。また、前記ジョイント部は、前記一重管部よりも小さい内径を有することが好ましく、当該ジョイント部の開口方向中間領域から前記一重管部側の端部に向けて連続的に拡径するように形成された傾斜面を内周面に備えていることがより好ましい。

本考案によれば、ケーシングチューブ一重管部の肉厚を所定の外径の範囲で一定の薄肉に設定することとしたので、ケーシングチューブ及びその連結体の軽量化が図られ、これによりコンクリート打設に伴いケーシングチューブを引き抜く際、掘削機がバランスを崩し転倒するのを防止できる。また、ケーシングチューブの軽量化により、1回の輸送量を増すことができるため、輸送コストの削減が図られる。

本考案のケーシングチューブの一実施形態を示す断面図である。 本考案のケーシングチューブ２本を連結した際のジョイント部を示す断面図である。 図２に示すジョイント部に用いられるロック締結具の一例を示す断面図である。

以下、図１及び図２を参照しながら、本考案のケーシングチューブの一実施形態について詳細に説明する。但し、本考案は、以下の実施形態に限定されるものではなく、本考案の主題を逸脱しない範囲で本考案に含まれるものとする。

図１は、本考案のケーシングチューブの一実施形態を示す断面図である。この図に示すように、本実施形態のケーシングチューブ１は、一重管部２と、その一端に固定されるメスジョイント部４と、他端に固定されるオスジョイント部５とからなる。なお、以下では、両端にメスジョイント部４及びオスジョイント部５を有するケーシングチューブ１について説明するが、本考案は最初に掘削孔に挿入されるファーストチューブや孔底側の一端にカッティングエッジが取り付けられているケーシングチューブのように一端のみにジョイント部４（又は５）を備えるものにも適用可能である。

一重管部２は、築造される杭体(不図示)の杭径の設計値などによって種々の外径のものが使用されるが、本考案においては、その外径Ｄが６００～１５００ｍｍの範囲とされる。通常この外径の範囲で使用されるケーシングチューブの外径としては、７８０、９８０、１１８０及び１４８０ｍｍ（呼称径８００、１０００、１２００及び１５００）などが挙げられる。その長さについては特に制限はなく、計画される杭体の全長や使用可能な作業ヤードの広さなどを考慮して、例えば１ｍ、２ｍ、３ｍ、・・・、６ｍなどに適宜設定できる。

一重管部２の肉厚（Ｔ１）は、前記外径の範囲において１５～２２ｍｍの範囲（例えば１９ｍｍ）で一定とされる。この肉厚の範囲は、水平方向の回転力及び鉛直方向の引き抜き力などを考慮した強度解析によって求めたものである。

メスジョイント部４は、一重管部２よりも小さい内径を有し、その一端の開口端部が周方向に軸線方向所定の幅で拡径され薄肉に形成され、他端が全周を溶接により形成された溶接部６を介して一重管部２に固定されている。メスジョイント部４の一重管部２側の端部の肉厚（Ｔ２）は、前記一重管部２のそれ（Ｔ１）に対して１．２～１．７の比率の範囲に設定するのが好ましい。なお、図１及び図２では、簡便に一重管部２の内径側にのみ溶接部６を表しているが、これに限定されず、内外より突き合わせ溶接を行うことなどでもよい。

また、オスジョイント部５は、一重管部２よりも小さい内径を有し、その一端の外径側が軸線方向所定の幅で周方向に縮径され薄肉に形成され、他端が全周を溶接により形成された溶接部６を介して一重管部２に固定されている。オスジョイント部５の一重管部２側の端部の肉厚（Ｔ２）もまたメスジョイント部４と同様に、前記一重管部２のそれ（Ｔ１）に対して１．２～１．７の比率の範囲に設定するのが好ましい。なお、図１及び図２では、簡便に一重管部２の内径側にのみ溶接部６を表しているが、これに限定されず、内外より突き合わせ溶接を行うことなどでもよい。

図２は、本考案の別の実施形態のケーシングチューブ２本について、一方のケーシングチューブ１におけるメスジョイント部４と他方のケーシングチューブ１におけるオスジョイント部５とを連結したジョイント部３の断面図を示している。この図に示すように、２本のうちの一方のケーシングチューブ１に他方のケーシングチューブ１を連結する場合、前者のメスジョイント部４又はオスジョイント部５がそれぞれ、後者のオスジョイント部５又はメスジョイント部４に雌雄嵌合され、ジョイント部３が形成される。

図２において、一方のケーシングチューブ１のメスジョイント部４は、その開口方向中間領域から一重管部２側の端部に向けて連続的に拡径するように形成された傾斜面４ｃを内周面に備えている。メスジョイント部４がこのような傾斜面を内周面に備え、この傾斜面の傾斜に合わせて一重管部２との溶接部６を設け段差を生じないようにすることで、ケーシングチューブ１内におけるアタッチメントなどの装置の通過の際に内側に張り出したメスジョイント部４が支障にならない利点がある。なお、本実施形態のようにメスジョイント部４の内周面に傾斜面を設ける場合、メスジョイント部４の肉厚（Ｔ２)は、この傾斜面を含まない中間領域の最大肉厚を指すものとする。また、メスジョイント部４は、一重管部２の端部に対し、当該一重管部２の内外において突き合わせ溶接によって固定されている（溶接部６，６）。

また、図２において、他方のケーシングチューブ１のオスジョイント部５もまた、その開口方向中間領域から一重管部２側の端部に向けて連続的に拡径するように形成された傾斜面５ｃを内周面に備えている。オスジョイント部５もこのような傾斜面を内周面に備え、この傾斜面の傾斜に合わせて一重管部２との溶接部６を設け段差を生じないようにすることで、メスジョイント部４の場合と同様に、ケーシング内におけるアタッチメントなどの装置の通過の際に支障にならない利点がある。なお、本実施形態のようにオスジョイント部５の内周面に傾斜面を設ける場合、オスジョイント部５の肉厚（Ｔ２)は、この傾斜面を含まない中間領域の最大肉厚を指すものとする。また、オスジョイント部５は、一重管部２の端部に対し、これらの内外において突き合わせ溶接によって固定されている（溶接部６，６）。

メスジョイント部４とオスジョイント部５とを嵌合し、それぞれの薄肉部分が重なった部分の合計肉厚は、前記Ｔ２に略同等とし、ジョイント部３全体として肉厚（Ｔ２）は一重管部２の肉厚（Ｔ１）に対して１．２～１．７の比率の範囲に設定するのが好ましい。

ジョイント部３において、前記したメスジョイント部４とオスジョイント部５の薄肉部分には、図２に示すように、周方向に等間隔にロックピン１０を取り付け可能なロックピン孔（４ａ、５ａ）がそれぞれ周方向に等間隔に複数設けられている。そして、図２に示すようにケーシングチューブ１，１を連結した場合、メスジョイント部４及びオスジョイント部５のそれぞれのロックピン孔（４ａ、５ａ）はその位置が合致するようになっている。その状態で、ロックピン孔（４ａ、５ａ）の内周面は、厚さ方向に連続するテーパー状に形成されている。なお、メスジョイント部４及びオスジョイント部５の各ロックピン孔（４ａ、５ａ）の位置を容易に合致させるよう、一方のジョイント部（４又は５）の内周面にその軸線方向に平行に少なくとも１つの回り止め用の突起又は突条を設け、他方のジョイント部（５又は４）の内周面に当該回り止め用の突起などがちょうど嵌り込む凹部又は凹溝を設けることができる。

メスジョイント部４とオスジョイント部５の薄肉部分の周方向に等間隔に設けられるロックピン孔（４ａ、５ａ）の数は、一重管部２の外径に応じて８～１２設けるのが好ましい。例えば、ロックピン孔（４ａ、５ａ）の数は、以下のように設定できる。
一重管部２の外径が７８０ｍｍ又は９８０ｍｍの場合、８
一重管部２の外径が１１８０ｍｍの場合、１０
一重管部２の外径が１４８０ｍｍの場合、１２

オスジョイント部５におけるテーパー状のロックピン孔５ａにはそれぞれ、図３に例示するように、小径側の開口に座繰り孔５ｂが設けられている。この座繰り孔５ｂにロックピンナット１１が組み込まれている。ロックピンナット１１の外周と座繰り孔５ｂの外側の外周とは溶接により固定されている（溶接部１３）。ロックピンナット１１の中央部には、厚さ方向に貫通しその内周面に雌ねじ部１２が形成された貫通孔が設けられている。

ロックピン１０は、図３に示すように、ロックピン１０は、環状本体１４と、取付ボルト１５と、抜止め用リング１７から主に構成される。環状本体１４は、メスジョイント部４及びオスジョイント部５のテーパー状のロックピン孔４ａ、５ａにちょうど収まるように外周がテーパー状に形成されている。取付ボルト１５は、環状本体１４の軸心に同心に設けられたボルト受け入れ孔１４ｃに組み込まれるようになっている。取付ボルト１５の外周には雄ネジ部１５ａが形成されており、これがロックピンナット１１の前記した貫通孔の雌ネジ部１２に螺合するようになっている。また取付けボルト１５は、頭部１６を備え、その天面には取付ボルト１５の軸心と中心を同じくする係合孔１６ａが設けられ、頭部１６の下端側には鍔部１６ｂが全周に亘り張り出すように設けられている。この鍔部１６ｂは、環状本体１４の２段座繰り孔１４ｂに収まり、鍔部１６ｂの上から抜止め用リング１７が１段座繰り孔１４ａにはめ込まれる。抜止め用リング１７は、その上端外周が環状本体１４の上端部と溶接（溶接部１８）により固定されている。これにより、取付ボルト１５は抜け落ちることなく、回転可能とされている。

連結するケーシングチューブ１同士をこれらのジョイント部を雌雄嵌合させて、ロックピン孔（４ａ、５ａ）をそれぞれ合わせ、それぞれのロックピン孔（４ａ、５ａ）にロックピン１０を取り付け、それぞれの取り付けボルト１５の頭部１６における係合孔１６ａに所定の工具を差し込んで取付ボルト１５を回転させロックピンナット１１に螺合することで、メスジョイント部４及びオスジョイント部５が固定され、これらのケーシングチューブ１、１を連結することができる。

以上説明したように、本考案によれば、ケーシングチューブの一重管部及びジョイント部をそれぞれ従来品よりも肉薄としたことで、幾つかメリットが得られ、又は期待できる。以下、このメリットについて説明する。
（１）ケーシングチューブの軽量化
例えば、一重管部の肉厚２５ｍｍ、ジョイント部の肉厚４５ｍｍ、外径１０００ｍｍの従来のケーシングチューブは、全長２ｍにて重量が１５４０ｋｇであるのに対し、本考案における例えば一重管部の肉厚１９ｍｍ、ジョイント部の肉厚２５ｍｍの同じ外径及び全長のケーシングチューブは、重量９４０ｋｇであり、６００ｋｇ（重量比約４０％）の軽量化が図れる。また、外径１０００ｍｍで連結長２２ｍのケーシングチューブ連結体においても、従来品が１７．４ｔであるのに対し、本考案のケーシングチューブは１０．４ｔであり、７ｔの軽量化が図られる。これにより、杭打ち機の負担が軽減される。これによりコンクリート打設に伴うケーシングチューブ引き抜き工程において、掘削機がバランスを崩し難くなることが期待できる。

（２）転倒事故防止(安定度）
車両系建設機械構造規格第３条（安定度）では、「くい打ち機及びくい抜機は作業時における当該建設機械の安定に関し最も不利となる状態において、水平かつ堅固な面の上で、５度まで傾けても転倒しない前後及び左右の安定度を有するものでなければならない。」と規定されている。また、日本車輛製造社の安定度の基準では、「杭吊り旋回作業時９度以上、走行状態時９度以上」と定められている。
日本車輛製造社の計算システムを用い、同一のアースドリル機を用いることとし同一条件で地表面（ＧＬ）上５．８ｍの位置で、同サイズの従来のケーシングチューブと本考案のケーシングチューブとをそれぞれ連結し、遠心力が働かない程度で旋回させた場合の前方安全度を求めたところ、前者が８．２度であるのに対し、後者は９．６度との結果が得られた。この結果から、本考案のケーシングチューブは法定安定度及び日本車輛製造社の基準の双方を満たす高い安定度を示しており、本考案のケーシングチューブを用いる場合の方が、従来品を用いる場合と比較してより安定した走行が可能であり、またより転倒事故を防止できることが明らかとなった。

（３）掘削深度
ケーシングチューブを軽量化したことにより、掘削孔の掘削深度をさらに深くすることができる。例えば、地中障害物撤去ＭＲＴ工法における従来のケーシングチューブの最大連結長は２２ｍであり、重量換算すれば、理論上、本考案のケーシングチューブの場合、連結長を３４ｍまで伸ばすことが可能である。

（４）ファーストチューブの食い込み（貫入）性
本考案のケーシングチューブは、ファーストチューブとしても使用可能であり、薄肉化により地中への食い込み（貫入）性の向上だけでなく、同じ外形であっても内径が従来品よりも大きいため、単位長さ当たりの掘削量の増加が期待できる。
（５）ケーシングチューブ内の装置の通過に支障が生じない
すでに述べたように本考案のケーシングチューブは、ジョイント部の内周面に傾斜面を設けることが好ましい。これにより、一重管部との間で段差がなくなり、掘削孔内に設けたケーシングチューブ内をアタッチメントなどの装置を上下動させる際に引っかかることがない。

（６）ロックピン孔数低減
本考案のケーシングチューブのロックピン孔数は８であり、同じ外径１０００ｍｍの従来のケーシングチューブのロックピン孔数１４よりも少なくでき、それにより強度的な問題は生じない。これにより、ロックピンの取付け取り外し時間の削減（約６割の時間短縮）が可能となる。

（７）輸送コストの低減
外径１０００ｍｍ、全長２ｍの従来のケーシングチューブは大型トラック（最大積載荷重１３．８ｔ）で輸送する場合、８本までしか積載できなかったが（積載荷重１２．３ｔ）、本考案のケーシングチューブの場合、１４本まで積載可能である（積載荷重１３．２ｔ）。これにより、輸送トラック台数の低減、さらに輸送コストの削減が可能となる。

１ ケーシングチューブ
２ 一重管部
３ ジョイント部
４ メスジョイント部
４ａ （テーパー状）ロックピン孔
４ｃ 傾斜面
５ オスジョイント部
５ａ （テーパー状）ロックピン孔
５ｂ 座繰り孔
５ｃ 傾斜面
６ 溶接部
１０ ロックピン
１１ ロックピンナット
１２ メスネジ部
１３ 溶接部
１４ 環状本体
１４ａ １段座繰り孔
１４ｂ ２段座繰り孔
１４ｃ ボルト受け入れ孔
１４ｄ テーパー面
１５ 取付ボルト（オスネジ部）
１６ 頭部
１６ａ 係合孔
１６ｂ 鍔部
１７ 抜止め用リング
１８ 溶接部

Claims (5)

1. 場所打ち杭工法において孔壁保護に用いられ、一重管部の少なくとも一端のジョイント部同士を軸線方向に連結して地中に貫入されるケーシングチューブであって、
   前記一重管部の外径が６００～１５００ｍｍの範囲にて、当該一重管部の肉厚を１５～２２ｍｍの範囲に設定したことを特徴とするケーシングチューブ。
2. 前記ジョイント部の肉厚は、前記一重管部の肉厚に対して１．２～１．７の比率の範囲にある請求項１に記載のケーシングチューブ。
3. 前記ジョイント部は、連結される２本のケーシングチューブのオスジョイント部とメスジョイント部とが雌雄嵌合するように構成されており、嵌合部分には前記一重管部の外径に応じてその周方向に等間隔に８～１２のロックピン取付用のロックピン孔が設けられている請求項１又は２に記載のケーシングチューブ。
4. 前記ジョイント部は、前記一重管部よりも小さい内径を有している請求項１～３のいずれか１項に記載のケーシングチューブ。
5. 前記ジョイント部は、その開口方向中間領域から前記一重管部側の端部に向けて連続的に拡径するように形成された傾斜面を内周面に備えている請求項４に記載のケーシングチューブ。
   
   

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