JP5653048B2 - 地山補強用鋼管および地山補強用鋼管の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、トンネル掘削等において、地山の補強に使用される地山補強用鋼管および地山補強用鋼管の製造方法に関する。

地山補強先受け工、鏡補強工などのトンネル掘削工事において、地山補強のために、二重管方式の削孔装置で地山を穿孔すると同時に後続する鋼管を引き込み、地山内に鋼管を埋設した後、鋼管内に、セメント系、レジン系などの固結材を注入して、鋼管全長にわたって設けられている吐出孔から固結材を地山に浸透、定着させることで、地山補強・安定化をはかる工法が採用されている。たとえば、ＡＧＦ工法やＦＩＴ工法が、上記工法として知られている。

上記工法においては、トンネル掘削断面内から切羽前方地山内に所定の仰角で削孔を施し、そこに、直列に連結された複数の地山補強用鋼管を打設して、地山補強用鋼管にモルタルやウレタン樹脂などの固結材を注入し、補強用鋼管に設けた吐出孔から地山に、固結材を浸透させている。固結材の注入により補強した後、地山の掘削が行われる。通常、１回の掘削の進行長さは約１ｍである。掘削後に鋼製支保工が建て込まれるが、この時、掘削断面内に位置する地山補強用鋼管は不要であるので、１回のトンネル掘進毎に適切な位置で切除している。

切断除去を容易にするために、複数本数の地山補強用鋼管のうち、最後端の地山補強用鋼管は、除去が容易な構造であることが望ましい。また、除去された地山補強用鋼管において、鋼管内部に硬化した固結材が固着しており、これまでは産業廃棄物として廃棄されていた。しかしながら、昨今、金属である鋼管の本体と固結材との分離が求められており、分離を実現可能な地山補強用鋼管が必要となっている
たとえば、特許文献１には、外周部に、長手方向に所定の間隔をおいて形成した複数の環状溝によって、長手方向に複数の区分に仕切られた地山補強用鋼管が開示されている。この地山補強用鋼管では、さらに、環状溝で仕切られた各区分にそれぞれ長手方向の複数のスリットを設けてなり、該複数のスリットは、隣接する前後の区分では周方向の位置が互いにずらされている。スリットは、地山補強用鋼管の内部に通じているため、上記固結材を注入した際には、スリットから固結材が吐出する。その一方、地山補強用鋼管の除去の際に、外周部に設けられた管状溝により、容易に軸方向に破断されるとともに、スリットにより、長手方向にも複数（たとえば２つ）に分割される。地山補強用鋼管が長手方向に複数に分割されるため、地山補強用鋼管の内面に固着した固結材の除去も実現できる。

特許第３８８２１１８号公報

たとえば、上記特許文献１に開示された地山補強用鋼管では、スリットが長手方向に、地山補強用鋼管のほぼ全体にわたって設けられている。地山補強用鋼管の打設工においては、複数本数の連結された地山補強用鋼管の最前端から、繰り粉（地山補強用鋼管に挿入されたビットによって破砕された岩など）や排泥水が、地山補強用鋼管の内部を通って、地山補強用鋼管の最後端から排出される。しかしながら、地山補強用鋼管内部を経由して、地山補強用鋼管の最後端から地山外へ排出すべき繰り粉や排泥水が、スリットから鋼管外部へ漏水することが多々あった。

スリットからの漏水は、地山補強用鋼管内部において繰り粉を押し流すために必要な削孔水の流量や水圧を下げる原因となり、排泥効率を低下させた。これが原因で、地山補強用鋼管の打設時における穿孔速度が低下し、結果として施工時間を費やす結果となった。

また、鋼管打設中の漏水により、削孔装置によって形成された孔壁を荒らす原因となり、固結材注入による定着に対して悪影響を及ぼし、施工上、あまり好ましくなかった。

本発明は、掘削中には、不必要な管外への漏水が防止されるとともに、切削後には、容易に切除、分割が可能な地山補強用鋼管、および、当該地山補強用鋼管の製造方法を提供することを目的とする。

本発明の目的は、地山に打設され、内部に注入された固結材を地山に浸透させて該地山を補強するために使用される地山補強用鋼管であって、
外周部に長手方向に所定の間隔をおいて形成された、複数の環状溝と、
前記環状溝によって仕切られた複数の区分の各々において、長手方向の少なくとも全体にわたって、前記長手方向の切断面が接触している切断面接触部であって、隣接する前後の区分では周方向の位置が互いにずらされて形成された切断面接触部と、
前記複数の区分の各々において形成された複数の吐出孔と、
を備えたことを特徴とする地山補強用鋼管により達成される。

好ましい実施態様においては、 前記切断面接触部のそれぞれにおいて、前記所定の位置に、前記切断面を部分的に接合させる接合部材が設けられる。

より好ましい実施態様において、前記所定の位置の接合部材は、前記切断面を接合させる溶接部である。

また、好ましい実施態様においては、前記吐出孔が、前記切断面接触部に隣接して形成された、長手方向に延びるスリットである。

別の好ましい実施態様においては、前記複数の区分の各々において、一対の切断面接触部が、周方向に１８０度の角度間隔で形成され、かつ、隣接する前後の区分においては、周方向に９０度ずらされて前記一対の切断面接触部が形成される。

好ましい実施態様においては、前記切断面接触部の長手方向両端部に、切断面が離間した状態の離間部が設けられる。

また、本発明の目的は、地山に打設され、内部に注入された固結材を地山に浸透させて該地山を補強するために使用される地山補強用鋼管の製造方法であって、
鋼管の外周部に長手方向に所定の間隔をおいて複数の環状溝を形成する工程と、
前記環状溝によって仕切られた複数の区分の各々において、所定数の吐出孔を形成する工程と、
前記環状溝によって仕切られた複数の区分の各々において、長手方向の少なくとも全体にわたってスリットを形成する工程と、
前記スリットによる分割された前記区分の両側部に圧力を加えて、前記スリットを閉鎖させて切断面接触部を形成する工程と、を備えたことを特徴とする地山補強用鋼管の製造方法により達成される。

好ましい実施態様においては、前記切断面接触部の所定の位置において、前記切断面を部分的に接合させる工程を備える。

より好ましい実施態様においては、前記接合させる工程が、前記切断面接触部の所定の位置を溶接する工程を含む。

好ましい実施態様においては、前記切断面接触部の所定の位置を溶接する工程を備える。

また、別の好ましい実施態様においては、前記吐出孔を形成する工程が、各区分において、長手方向に整合した位置に所定の長さの他のスリットを形成する工程を有し、
前記少なくとも全体にわたってスリットを形成する工程が、前記他のスリットと隣接するようにスリットを形成する工程を有する。

本発明によれば、掘削中には、不必要な管外への漏水が防止されるとともに、切削後には、容易に切除、分割が可能な地山補強用鋼管、および、当該地山補強用鋼管の製造方法を提供することが可能となる。

図１は、本実施の形態にかかる地山補強用鋼管の平面図である。 図２は、本実施の形態にかかる地山補強用鋼管を含む、掘削に使用する地山補強用鋼管の組み合わせの一例を示す図である。 図３は、本実施の形態にかかる地山補強用鋼管を含む、掘削に使用する地山補強用鋼管の組み合わせの他の例を示す図である。 図４は、図１のＡ−Ａ線断面図である。 図５は、図１のＢ−Ｂ線断面図である。 図６は、図１のＣ−Ｃ線断面図である。 図７は、打設時および固結材の注入時に、地山補強用鋼管の後端部に栓部材およびキャップを取り付けた状態を示す図である。 図８は、本実施の形態にかかる地山補強用鋼管の製造工程を説明する図である。 図９は、本実施の形態にかかる地山補強用鋼管を用いたトンネル掘削工法 図１０は、本発明の第２の実施の形態にかかる地山補強用鋼管の平面図である。 図１１は、第１の区分１７−１の後端に位置する離間部の拡大図である。

以下、添付図面を参照して、本発明の実施の形態につき説明を加える。図１は、本実施の形態にかかる地山補強用鋼管の平面図である。図１に示す地山補強用鋼管１０は、中空円筒状であり、トンネル掘削工事の際に用いられる直列に連結された複数の地山補強用鋼管のうち、少なくとも最後端、つまり、切羽に最も近い位置で用いられる。なお、本明細書において、切羽に近い方向を「後方」、地山が掘削される方向を「前方」と称する。また、図１〜図３に示す地山補強用鋼管のそれぞれにおいては、左側が前方、右側が後方となる。

図２は、本実施の形態にかかる地山補強用鋼管を含む、掘削に使用する地山補強用鋼管の組み合わせの一例を示す図、図３は、同様に、本実施の形態にかかる地山補強用鋼管を含む、掘削に使用する地山補強用鋼管の組み合わせの他の例を示す図である。図２および図３とも、上に位置する地山補強用鋼管が、より前方に配置される。

図２に示す組み合わせでは、前方の３つの地山補強用鋼管２０１〜２０３は、従来の地山補強用鋼管であり、最後方の地山補強用鋼管１０のみが本実施の形態にかかるものである。その一方、図３に示す組み合わせでは、最前方の地山補強用鋼管１１およびその後方に位置する３つの地山補強用鋼管１０の全てが本実施の形態にかかるものである。このように、本実施の形態にかかる地山補強用鋼管１０は、最後方だけでなく任意の位置で使用することが可能である。なお、地山補強用鋼管１１および地山補強用鋼管１０は、全長が異なるほかはほぼ同様である。

なお、図２に示す最前方の地山補強用鋼管２０１においては、その最前端に、削孔用のビットユニット２２０が接続された状態を示している。図３についても同様である。

本実施の形態にかかる地山補強用鋼管１０は、全長約３ｍ１０ｃｍ、外径１１４．３ｍｍ、内径１０２．３ｍｍである。無論、地山補強用鋼管のサイズはこれに限定されるものではない。図１に示すように、本実施の形態にかかる地山補強用鋼管１０は、その外周部に、長手方向に所定の間隔で複数の環状溝１２−１〜１２−４が形成されている。環状溝１２は、鋼管の肉厚部を所定深さだけ切り込んで形成した有底溝であり、溝の深さは鋼管の肉厚の３５〜８５％とするのが好ましい。たとえば、本実施の形態にかかる地山補強用鋼管の肉厚が６ｍｍでれば、環状溝１２の深さは４ｍｍ程度とすればよい。また、環状溝１２の幅は、約３〜７ｍｍとするのが好ましく、約５ｍｍ程度とするのがより好ましい。環状溝１２は、打設後に地山補強用鋼管１０をその位置から折断するために設けられており、深さや幅が大きすぎると打設時の強度が不足し、小さすぎると折断が困難となるからである。

本実施の形態においては、第１の環状溝１２−１と第２の環状溝１２−２との間隔（つまり、後述する第１の区分１７−１の長さ）は８７０ｍｍ、第２の環状溝１２−２と第３の環状溝１２−３との間隔（後述する第２の区分１７−２の長さ）は１０００ｍｍ、第３の環状溝１２−３と第４の環状溝１２−４との間隔（後述する第３の区分１７−３の長さ）は、１０３０となっている。無論、隣接する環状溝の間隔（つまり区分の長さ）は、上述したものに限定されず、等間隔であっても良いことは言うまでもない。

最前方の環状溝１２−１のさらに前方には、約１２０ｍの前端部１３が設けられる。前端部１３の内周１４には雌ねじが形成され、連結すべき他の地山補強用鋼管（たとえば、図２に示す地山補強用鋼管２０３）の後端部に形成された雄ネジと螺合するようになっている。雌ネジが形成される長手方向（軸方向）の長さは、たとえば５０ｍｍ程度である。

また、最後方の環状溝１２−４よりさらに後方には、約１２０ｍｍの後端部１５が設けられる。後端部１５の外周１６には雄ネジが形成される。雄ネジが形成される長手方向（軸方向）の長さは、たとえば５０ｍｍ程度である。地山補強用鋼管１０を、最後方の地山補強用鋼管として利用する場合には、内周に雌ネジが形成された逆支弁キャップ（図７）が、後端部１５に取り付けられる。また、地山補強用鋼管１０を、最後方以外の地山補強用鋼管として利用する場合には、後端部１５には、他の地山補強用鋼管の前端部が螺合されて連結される。

本実施の形態においては、隣接する環状溝の間が、長手方向（軸方向）に３つの区分を形成する（第１の区分１７−１〜第３の区分１７−３）。さらに、第１の区分１７−１〜第３の区分１７−３には、それぞれ、長手方向（軸方向）に、所定の長さの一対の切断面接触部２０が形成される。本実施の形態においては、切断面接触部２０は、少なくとも区分の長手方向（軸方向）の全長にわたって形成されている。

切断面接触部２０は、後述するように、地山補強用鋼管１０にスリット（第２のスリット８０：図８（ｃ）参照）を形成して、当該第２のスリット８０の形成後に、地山補強用鋼管１０の両側から圧力を加えてその形状を矯正し、スリットにおける長手方向に対向する壁面（端面）を接触させて、第２のスリット８０を閉じることにより形成することができる。なお、第２のスリットの幅は０．８ｍｍ〜３．０ｍｍであるのが望ましい。第２のスリットの幅を３．０ｍｍより大きくすると、加圧による矯正後の残留歪みがおおきくなり、地山補強用鋼管１０の変形および機械的特性の低下を招くおそれがあるからである。また、矯正による内径の減少が無視できないものとなり、鋼管内を経由して排出される繰り粉や排泥水の量が制限され、さらに、内部に挿入・設置されている打設資材およびさく孔ロッドの回収に支障をきたすおそれがあるからである。

また、切断面接触部２０に隣接するように、長手方向（軸方向）に所定の間隔で、所定長さのスリット２１が形成されている。スリットの長さは約５０ｍｍで、その幅は０．８ｍｍ〜３．０ｍｍである。特に、スリットの幅は１．５ｍｍ程度であるのが望ましい。本実施の形態においては、１つの切断面接触部２０に隣接して、２つのスリット２１が形成されている。たとえば、スリット２１の中心位置が、各区分１７−１〜１７−３において、区分をほぼ三等分した位置になるように形成すれば良い。

各区分における一対の切断面接触部２０、２０は、地山補強用鋼管１０の直径方向に対向する位置に配置される。つまり、一対の切断面接触部２０は周方向に１８０度の角度間隔で配置される。また、隣接する区分（たとえば、第１の区分１７−１と、第２の区分１７−２）との間では、切断面接触部２０の周方向の位置は９０度ずれている。なお、打設中に、切断面接触部２０が離間して鋼管が長手方向に分割されることが防止できれば良いため、上記隣接する区分の間での切断面接触部２０の周方向のずれは９０度に限定されるものではなく、たとえば、６０度であっても良い。

さらに、本実施の形態においては、切断面接触部２０の長手方向（軸方向）の端部は、環状溝１２をわずかに越えて位置している。つまり、切断面接触部２０は、隣接する他の区分に食い込んでいる。また、上記切断面接触部２０の端部においては、地山補強用鋼管１０の切断面はわずかに離間しており、離間部２２が形成される。離間部２２は、長手方向（軸方向）の長さは約５０ｍｍ、最大幅は約１。５ｍｍである。図１１は、第１の区分１７−１の後端に位置する離間部の拡大図である。図１１に示すように、離間部２２における隙間は、区分における端部に向かって広がるような楔型となっている。これは、後述するように、切断面接触部２０は、第２のスリット８０の両端に圧力を加えてその端面を閉鎖することにより形成されるが、各区分の両端部は、端面が閉鎖されずに残る。したがって、図１１に示すような楔形状となる。なお、この楔形状の離間部２２は、長手方向（軸方向）に２５ｍｍの長さのスリットと同様の面積を有する。

さらに、本実施の形態においては、第１の区分１７−１〜第３の区分１７−３のそれぞれの切断面接触部２０において、切断面接触部２０の長手方向（軸方向）の両端部近傍に、切断面を溶接により接合させた溶接部４４を有する。溶接部４４の長手方向（軸方向）の長さは、たとえば１０ｍｍ程度である。

本実施の形態において、スリット２１の面積および離間部２２の面積の総和は、直列に連結して使用する従来の地山補強用鋼管（図２の符号２０１〜２０３参照）のそれぞれに形成された孔部（たとえば、符号２１１、２１２参照）の面積の総和とほぼ等しいのが望ましい。

図４、図５および図６は、それぞれ、図１のＡ−Ａ線断面図、Ｂ−Ｂ線断面図およびＣ−Ｃ線断面図である。図４に示すように、第１の区分１７−１で切断面接触部２２のみが形成されている部分では、一方の壁面４１と他方の壁面４２とが接触しているしたがって、切断面接触部２２のみが形成されている部分では、地山補強用鋼管１０の内部からの固結材の吐出は生じない。図５に示すように、第１の区分１７−１で、切断面接触部２２およびスリット２１が形成されている部分では、一方の壁面５１と他方の壁面５２との間はスリット２１の幅（たとえば、１．５ｍｍ）だけ離間している。したがって、当該スリット２１を介して地山補強用鋼管１０の内部から固結材が吐出し得る。

また、図６に示すように、第１の区分１７−１と第２の区分１７−２との境界部に位置する環状溝が形成されている部分では、その外周部６０は、他の外周部６３と比較して窪んでいる。また、一方の壁面６１と他方の壁面６２との間は離間しており（離間部２２）、当該離間部２２を介して地山補強用鋼管１０の内部から固結材が吐出し得る。なお、離間部２２の長手方向（軸方向）の長さおよび幅は、双方とも、スリット２１よりも小さい。したがって、離間部２２から吐出する固結材の量は、スリット２１からの量よりも少ない。

図７は、打設時および固結材の注入時に、地山補強用鋼管の後端部に栓部材７０およびキャップ７３を取り付けた状態を示す図である。図７に示すように、地山補強用鋼管１０の後端部１５には、注入管や配水管を挿通させるための複数の孔部７１、７２が形成された栓部材７０がはめ込まれる。たとえば、栓部材７０は合成ゴムなど弾力のある材料で構成され、栓部材７０の外周面は、後端部１５の内周面に密着する。キャップ７３の内周面には雌ネジが形成され、後端部１５の外周に形成された雄ネジと螺合する。また、キャップの後端は、半径方向内側に延長部７４が形成される。したがって、キャップ７３を地山補強用鋼管１０に取り付けることにより、栓部材７０が地山補強用鋼管１０から脱落することを防止することができる。

次に、上記構成の地山補強用鋼管１０の製造工程について説明する。まず、適切な寸法（全長）に切断され、両端に雄ネジおよび雌ネジが加工された中空の鋼管の外周に所定の間隔で、環状溝１２が形成される。環状溝１２は、鋼管の周囲を切削することで形成することができる（図８（ａ）参照）。次いで、第１の区分１７−１、第３の区分１７−３のそれぞれにおいて、長手方向（軸方向）に一致する位置に、スリット２１が形成される。また、第２の区分１７−２において、上記第１の区分１７−１、第３の区分１７−３のスリット２１に対して、周方向に９０度ずらされた位置に、スリット２１が形成される。図８（ｂ）は、鋼管にスリット２１を形成した状態を示す平面図である。スリット２１は、汎用性が高くまたコストが低いガス溶断を適用することができる。無論、他の手法にてスリットを形成しても良い。

本実施の形態においては、スリットは、各区分において、周方向に１８０度の角度間隔で、２つずつのスリット２１が形成される。したがって、１つの区分においては、４つのスリットが形成されることになる。

次いで、第１の区分１７−１〜第３の区分１７−３において、スリット２１に接触するように、切断面接触部２０に対応する位置に、第２のスリット８０が形成される。第２のスリット８０も、スリット２１と同様に、ガス溶断を適用することにより形成することができる。無論、これに限定されるものではなく、幅の狭いスリットが形成可能であれば、他の機械加工設備を用いて切断によりスリットを形成しても良い。

この状態では、第２のスリット８０とスリット２１とは連通している。また、第１の区分１７−１における第２のスリット８０の長手方向（軸方向）の位置と、第３の区分１７−３における第２のスリット８０の長手方向（軸方向）の位置とは一致する。また、第２の区分１７−２における第２のスリット８０は、第１の区分１７−１、第３の区分１７−３におけるスリットと、周方向に９０度ずらされた位置に形成される。

その後、第２スリット８０の長手方向に沿って形成された端面（切断面）を密着させるように、第２のスリット８０の両側部に圧力を加えて矯正し、第２のスリット８０の壁面（端面）を密着させる。これにより、第２のスリット８０により長手方向に形成されていた空隙は閉鎖され、その部分が、切断面接触部２０となる。なお、第２のスリット８０の長手方向の両端部、つまり、上記鋼管の矯正の始点と終点は、矯正すること（つまり、端面を密着させること）は不可能である。したがって、上記両端部は、離間部２２として、鋼管の内部に連通した部分となる。この離間部２２も、スリット２１と同様に、固結材の吐出孔として利用される。

なお、第２のスリット８０を形成した後に、その両側部に圧力を加えて矯正して隙間を閉鎖するため、地山補強用鋼管１０において、切断面接触部２０が形成される部分では、鋼管の内径（および内周長）は他の部分よりわずかに小さくなる。鋼管の外径が１１４．３ｍｍであれば、製造工程において長手方向に加工する第２のスリット８０の幅を３．５ｍｍ以下に抑えることで、内径を１００ｍｍ以上確保することができる。したがって、鋼管打設後における削孔工具の回収において十分な空間（断面）を確保することができ、また、鋼管内部において後方へ排泥水を送り出すための断面積は保たれるため、施工上、悪影響を及ぼさない。ただし、加工する第２のスリット８０の幅が狭いほど矯正する量は小さく抑えられ、スリットを塞いだ後の残留応力もわずかであるとから、第２のスリット８０の幅は３ｍｍ以下に抑えることがより好ましい。

その後、第１の区分１７−１〜第３の区分１７−３のそれぞれにおいて、切断面接触部２０の長手方向（軸方向）ほぼ中央部が溶接されて、切断面接触部２０の端面が部分的に接合された溶接部４４が形成される。切断面接触部２０に少なくとも１箇所ずつ溶接部４４を設けることで、切断面接触部２０を固定することができ、打設時に地山補強用鋼管１０に長手方向に力が加えられることよる切断面接触部２０におけるスプリングバックにより開口することを防止することができる。このようにして、本実施の形態にかかる地山補強用鋼管１０を製造することができる。

次に、本実施の形態にかかる地山補強用鋼管を用いたトンネル掘削工法について説明する。図２に示す複数の地山補強用鋼管、或いは、図３に示す複数の地山補強用鋼管を、順次直列に連結し、図９に示すように、連結された複数の地山補強用鋼管９０１、９０２を、前方に向けて所定角度上向きに傾斜させ、最前端の地山補強用鋼管の内部から突出したパイロットビット、あるいは先端に取り付けられたビットユニット（図２の符号２２０参照）で、地山９００に穿孔するとともに、複数の地山補強用鋼管９０１を順次地山９００に引き込んで行く。

なお、前述したように、本実施の形態にかかる地山補強用鋼管１０は、少なくとも最後端の鋼管として用いられる。直列に連結された複数の地山補強用鋼管は、通常、トンネル断面に対し円周方向１２０度の角度にわたって、たとえば、打設角度として上向き８度で２９本程度打設される。

打設の際に、地山補強用鋼管の内部に挿入された削孔ロッドの水供給路を介して水が供給されパイロットビットの先端から噴出され、また、パイロットビットの排水孔から、排泥水が、地山補強用鋼管の内部を通って、後方に流れて最後端に位置する地山補強用鋼管１０の後端部から吐出される。このときに、従来の地山補強用鋼管（図２の符号２０１〜２０３参照）の孔部（たとえば、符号２１１、２１２参照）や、本実施の形態にかかる地山補強用鋼管１０のスリット２１および離間部２から、若干の排泥水が漏れ出す。しかしながら、前述したように、従来の各地山補強用鋼管に形成された孔部の面積の和と、本実施の形態にかかる地山補強用鋼管１０のスリット２１および離間部２２の面積の和とはほぼ等しい。したがって、本実施の形態にかかる地山補強用鋼管１０において漏れ出す排泥水の量は、従来の地山補強用鋼管と同等とすることができる。

所定の距離だけ地山補強用鋼管を引き込んで、地山補強用鋼管を打設すると、パイロットビットとさく孔ロッドを、地山補強用鋼管の内部を通して回収し、地山補強用鋼管の内部に固結材を注入する。固結材は、従来の地山補強用鋼管（図２の符号２０１〜２０３参照）の孔部（たとえば、符号２１１、２１２参照）から吐出するとともに、本字四肢の形態にかかる地山補強用鋼管１０のスリット２１および離間部２２からも吐出する。前述したように、従来の各地山補強用鋼管に形成された孔部の面積の和と、本実施の形態にかかる地山補強用鋼管１０のスリット２１および離間部２２の面積の和とはほぼ等しい。したがって、地山補強用鋼管１０から吐出する固結材の量と、従来の地山補強用鋼管から吐出する固結材の量とを略等しくすることができる。

固結材の注入が終了すると、たとえば、バックホー（図示せず）を用いて、地山の下側を前方に１ｍ程度掘削する。すると、傾斜して打設されている複数の地山補強用鋼管９０１、９０２のうち、最後端の地山補強用鋼管１０の所定の区分（初期的には第１の区分１７−１）が露出する。したがって、バックホーにて、地山補強用鋼管１０に下向きの力を加えて、露出して地山補強用鋼管１０の露出した区分を折断する。

本実施の形態においては、地山補強用鋼管１０に周方向に複数の環状溝１２が形成されているため、何れかの環状溝１２にて切断され、第１の区分１７−１〜第３の区分１７−３に、順次分割され得る。また、第１の区分１７−１〜第３の区分１７−３のそれぞれにおいて、溶接部４４により切断面接触部２０が固定された状態となっている。しかしながら、溶接部４４の長さは１０ｍｍ程度であり、切断面接触部２０の長手方向（軸方向）の長さと比較して十分に短い。したがって、第１の区分１７−１〜第３の区分１７−３のそれぞれについて、切断面接触部２０を分割させるように力を加えることにより、切断面接触部２０から２つの部分に分割され得る。各区分が二つに分割された後、その内周面に付着した固結材を回収することで、金属である地山補強用鋼管（の部分）と、固結材とを分離して別々に回収することができる。

その後、掘削した部分の内側に支保工９０３を建て込み、内面にモルタルを吹き付ける。しかるのち、再度、バックホーを用いて、前方に１ｍ程度掘削を行い、露出した最後端の地山補強用鋼管１０の所定の区分の切断と、支保工の建て込みとモルタルの吹き付けが行なわれる。以下同様の手順で作業が繰り返される。

本実施の形態によれば、周方向に複数の環状溝１２を形成して、第１の区分１７−１〜１７−３を設けている。また、第１の区分１７−１〜第３の区分１７−３のそれぞれに、長手方向（軸方向）に、スリットの端面を接触させてスリットを閉じることにより形成された切断面接触部２０を備えている。打設時や固結材の投入時には、切断面接触部２０から排泥水や固結材が漏れ出すことがない。その一方、環状溝１２にて切断することにより第１の区分１７−１〜第３の区分１７−３は、それぞれ、切断面接触部２０に沿って長手方向に分割される。したがって、内周面に付着した固結材を分別回収することができる。

隣接する区分においては、切断面接触部２０は、所定の角度間隔（たとえば９０度）で形成されている。したがって、打設時に長手方向に力が加えられた場合でも、切断面接触部２０の変形によるスプリングバックを最小限に抑制することができる。特に、本実施の形態においては、切断面接触部２０のそれぞれの離間部２２を残した略両端部に、溶接部４４を形成することで、スプリングバックにより開口することを抑制することが可能となる。

また、上記切断面接触部２０に隣接するように、スリット２１が形成され、スリット２１および切断面接触部２０の両端部の離間部２２が、固結材の吐出孔として機能する。また、切断面接触部２０のために一時的に形成され、閉鎖される第２のスリット８０と、スリット２１とは同一の機械を用いて同一の工程で形成され得る。したがって、工程を複雑化させることなく、地山補強用鋼管を製造することができる。

本発明は、以上の実施の形態に限定されることなく、特許請求の範囲に記載された発明の範囲内で、種々の変更が可能であり、それらも本発明の範囲内に包含されるものであることは言うまでもない。

たとえば、前記実施の形態においては、切断面接触部２０と隣接するように、長手方向（軸方向）に延びるスリット２１が形成され、当該スリット２１を吐出孔として利用している。しかしながら、これに限定されるものではなく、従来の地山補強用鋼管と同様に複数の丸孔を形成しても良い。図１０は、本発明の第２の実施の形態にかかる地山補強用鋼管の平面図である。図１０に示す地山補強用鋼管１００においても、４つの環状溝１２−１〜１２−４が形成され、また、隣接する２つの環状溝１２により第１の区分１１７−１〜第３の区分１１７−３が画定される。また、第１の実施の形態と同様に、第１の区分１１７−１〜第３の区分１１７−３のそれぞれに、１８０度の角度間隔で切断面接触部２０が形成される。また、切断面接触部２０の両端には離間部２２が形成される。

第２の実施の形態では、第１の区分１１７−１〜第３の区分１１７−３のそれぞれに、スリット２１が形成される代わりに、従来の地山補強用鋼管と同様に複数の丸孔１２１が形成される。第２の実施の形態においても、丸孔１２１の面積および離間部２２の面積の総和は、従来の地山補強用鋼管の面積の総和と等しい。

第２の実施の形態にかかる地山補強用鋼管１００の製造工程も、第１の実施の形態の製造工程と、スリット２１と丸孔１２１の形成の部分を除き同一である。すなわち、第２の実施の形態においても、環状溝１２の形成、吐出孔である丸孔１２１の形成、第２のスリット８０の形成、第２のスリットの閉鎖による切断面接触部２０の形成、および、切断面接触部２０の略両端部を溶接することによる溶接部４４の形成という手順により地山補強用鋼管１００を製造することができる。

また、前記実施の形態においては、切断面接触部２０の長手方向（軸方向）の略両端部に溶接部４４を形成しているが、これに限定されるものではなく、地山補強用鋼管１０、１００の厚みなどからスプリングバックが十分に抑制されるのであれば、溶接部を省略しても良い。

また、前記実施の形態におけるスリット２１のサイズも上記実施の形態に限定されるものではない。上述したように、本実施の形態においては、スリット２１の面積と離間部２２の面積の総和が、同等の長さを有する従来の地山補強用鋼管における固結材の吐出孔の面積の総和とほぼ等しくなるようにしている。したがって、この条件が満たされている状態で、スリット２１の個数を増大させても良いことは言うまでもない。

前記実施の形態においては、切断面接触部２０の所定の位置を溶接して溶接部４４を形成し、切断面を部分的に接合しているがこれに限定されるものではない。たとえば、接着剤を用いて切断面を部分的に接合しても良いし、ステンレスバンドなど機械的な部材を用いて切断面を部分的に接合しても良い。

また、前記実施の形態において、溶接部４４は、切断面接触部２０のそれぞれについて、両端部近傍に２箇所設けている。しかしながら、これに限定されるものではなく、切断面接触部２０の中央付近に溶接部４４を形成しても良い。また、溶接部４４の数も上記実施の形態のものに限定されない。

さらに、前記第１の実施の形態においては、吐出孔としてのスリット２１は、切断面接触部２０に隣接して形成されている。しかしながら、これに限定されるものではなく、スリット２１を、切断面接触部２０と離間して形成しても良い。

１０ 地山補強用鋼管
１２−１〜１２−３、１２ 環状溝
１３ 前端部
１４ 前端部の内周
１５ 後端部
１６ 後端部の外周
１７−１〜１７−３ 第１の区分〜第３の区分
２０ 切断面接触部
２１ スリット
２２ 離間部
４４ 溶接部
７０ 栓部材
７３ キャップ
８０ 第２のスリット

Claims (8)

1. 地山に打設され、鋼管内部に注入された固結材を地山に浸透させて該地山を補強するために使用される地山補強用鋼管であって、
   外周部に長手方向に所定の間隔をおいて形成された、複数の環状溝と、
   前記環状溝によって仕切られた複数の区分の各々において、長手方向の少なくとも全体にわたって、前記長手方向の切断面が接触している切断面接触部であって、隣接する前後の区間では周方向の位置が互いにずらされて形成された切断面接触部と、
   前記複数の区分の各々において形成された複数の吐出孔と、を備え、
   前記切断面接触部は、長手方向両端部および長手方向に沿った所定の位置に形成されたスリット部を除いて、接合部材で接合されて閉鎖されていることを特徴とする地山補強用鋼管。
2. 前記接合部材が、接着剤であることを特徴とする請求項１に記載の地山補強用鋼管。
3. 前記複数の区分の各々において、一対の切断面接触部が、周方向に１８０度の角度間隔で形成され、かつ、隣接する前後の区分においては、周方向に９０度ずらされて前記一対の切断面接触部が形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の地山補強用鋼管。
4. 前記切断面接触部の長手方向両端部に、切断面が離間した状態の離間部が設けられることを特徴とする請求項１ないし３の何れか一項に記載の地山補強用鋼管。
5. 地山に打設され、鋼管内部に注入された固結材を地山に浸透させて該地山を補強するために使用される地山補強用鋼管の製造方法であって、
   鋼管の外周部に長手方向に所定の間隔をおいて複数の環状溝を形成する工程と、
   前記環状溝によって仕切られた複数の区分の各々において、所定数の吐出孔を形成する工程と、
   前記環状溝によって仕切られた複数の区分の各々において、長手方向の全体にわたってスリットを形成する工程と、
   前記スリットにより分割された前記区分の両側部分に圧力を加えて、前記スリットを閉鎖させて切断面接触部を形成する工程と、を備え、
   前記吐出孔を形成する工程が、各区分において、長手方向に整合した位置に所定の長さの他のスリットを形成する工程を有し、
   前記少なくとも全体にわたってスリットを形成する工程が、前記他のスリットと隣接するようにスリットを形成する工程を有することを特徴とする地山補強用鋼管の製造方法。
6. 前記切断面接触部の所定の位置において、前記切断面を部分的に接合させる工程を備えたことを特徴とする請求項５に記載の地山補強用鋼管の製造方法。
7. 前記接合させる工程が、前記切断面接触部の所定の位置を溶接する工程を含むことを特徴とする請求項６に記載の地山補強用鋼管の製造方法。
8. 前記切断面接触部を形成する工程が、接着剤を用いて前記切断面を接合する工程を含むことを特徴とする請求項５に記載の地山補強用鋼管の製造方法。

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