JP6053116B2 - 膨張用異型鋼管及びその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、例えばトンネル支保のロックボルト等として用いられ、内部を加圧して膨張させることにより、地盤の穿孔等に密着する膨張用異型鋼管及びその製造方法に関する。

従来、トンネル支保で地盤を補強するロックボルトとして、軸方向に延びる凹溝が形成され、地盤に形成された穿孔に内装して、内部を加圧して膨張させることにより、その外周面が地盤の穿孔の内周面に密着する膨張用異型鋼管のロックボルトが知られている。

この種のロックボルトは、特許文献１〜４に示すように、各種形状のものが各種の製造工程を経て製造されるが、素管を全長に亘ってプレス加工、ロール加工、引抜加工を適宜用いて軸方向に延びる凹溝が形成された異型形状の管材を形成し、その後、必要に応じて両端を縮径し、管材の両端に変形しないスリーブを外嵌し、両端のスリーブを管材に溶接で固定して管材の内部空間を閉塞する点で共通している。

例として、プレス加工で膨張用異型鋼管のロックボルト１００を製造する場合、図１０に示すように、素管１０１ａを全長に亘ってプレス加工して押し潰し、押し潰した管材１０１ｂを両側方から押圧するようにプレス加工して丸め、軸方向に延びる凹溝１０２が形成された丸まった形状の管材１０１とし、管材１０１の両端にそれぞれ口元スリーブ１０３と先端スリーブ１０４を外嵌して溶接し、管材１０１の内部空間を閉塞することにより製造される。口元スリーブ１０３には予め或いは管本体１０１への固定後に連通孔１０５が形成され、この連通孔１０５からロックボルト１００の内部に流体を流入して内部を加圧することにより、変形しない口元スリーブ１０３と変形しない先端スリーブ１０４との間に位置する管材１０１の部分が膨張するようになっている。

特開２００５−２００８９３号公報 特開平１０−１５６４１９号公報 特開２００８−４９３４８号公報 特開平９−１９５６９８号公報

ところで、上記既存の膨張用異型鋼管のロックボルトは、管材の軸方向の全長に亘って凹溝が形成されているものであるため、その端部にスリーブを外嵌して管材の内部空間を閉塞する加工が高度で煩雑なものとなる。即ち、加圧によって膨張し、断面形状に凹部を有する異型形状の管材の両端部に、加圧しても変形しない円筒形状のスリーブを嵌め込み、そのスリーブ内又はスリーブ端部で異型形状の管材の両端部に溶接する必要があるため、加工に手間を要し、加工精度が悪いと加圧した際に管材がきちんと膨張する以前にスリーブ近傍での封止状態が損なわれ、所要の膨張をしてロックボルトの機能を果たすことが困難となる。

更に、管材膨張前の破断は、スリーブを長くすることによってある程度低減することができるが、スリーブを長くした場合、管材を膨張させてもスリーブの部分は地盤の穿孔や鋼管の内壁等に密着することができないため、その長さ分だけ摩擦定着長が少なくなり、ロックボルト長に対する非密着長が大きくなるという問題がある。また、これらの課題は膨張用異型鋼管を、ロックボルト以外に、各種の孔や鋼管内で膨張、密着させる他の補強材等に用いる場合でも共通する。

本発明は上記課題に鑑み提案するものであって、管本体の端部閉塞の加工を容易且つ確実に行うことができると共に、全長に対する摩擦定着長をより長くすることができる膨張用異型鋼管及びその製造方法を提供することを目的とする。

本発明の膨張用異型鋼管は、管本体の両端部に形成される断面形状が円周形だけの非膨張部分である縮径部と、前記両端部の縮径部の間に設けられる前記管本体の中央部と、前記管本体の両端開口を閉塞するように前記管本体に溶接で固定される円盤状の第１のプレート及び円盤状の第２のプレートとを備え、前記中央部に内側に凹んで軸方向に延びて凹溝が形成され、前記凹溝が形成された前記中央部の断面形状の周長が前記縮径部の断面形状の周長よりも長くなっていると共に、前記第１のプレートに、前記管本体の内部に加圧用の流体を流入させる連通孔が形成されていることを特徴とする。
この構成によれば、円周形だけの非膨張部分である縮径部に円盤状の第１のプレートと円盤状の第２のプレートを固定することができるので、管本体或いは管材の端部閉塞の加工を容易且つ確実に行うことができ、所要の膨張と密着が確実に得られる高品質の膨張用異型鋼管とすることができる。また、管本体の両端部に長いスリーブを設ける必要が無く、管本体の両端開口を閉塞できることから、全長に対して膨張する長さ、摩擦定着長が得られる長さをより長くすることができ、更に、スリーブを嵌め込む作業も不要となる。

本発明の膨張用異型鋼管は、前記管本体の中央部の周長が、設置される空間内で膨張時に膨らみきれない長さに設定されていることを特徴とする。
この構成によれば、地盤の穿孔や鋼管の内部等の膨張用異型鋼管が設置される空間内で、膨張用異型鋼管が全部膨らみきらない状態で膨張、密着するので、膨張後に周方向に作用する押出力と、その押出力による摩擦定着を持続的且つ確実に得ることができる。

本発明の膨張用異型鋼管は、前記円盤状の第１のプレート及び前記円盤状の第２のプレートが前記管本体の両端部の先端に当接され、前記管本体の外周側で前記管本体と溶接して固定されることを特徴とする。
この構成によれば、管本体の外周側で溶接できるので溶接作業を容易化することができる。また、円盤状のプレートを管本体の両端部の先端に当接することにより、寸法精度の許容範囲を広くすることができ、ひいては歩留まりを向上することができる。

本発明の膨張用異型鋼管は、前記円盤状の第１のプレート及び前記円盤状の第２のプレートの外周縁が前記管本体の縮径部の内周面に当接され、前記管本体の軸方向側で前記管本体と溶接して固定されることを特徴とする。
この構成によれば、管本体の軸方向側で円盤状のプレートと管本体を溶接することにより、見えにくい箇所で溶接して膨張用異型鋼管の見栄えを向上することができる。

本発明の膨張用異型鋼管は、前記円盤状の第２のプレートに、前記管本体の内部から前記加圧用の流体を流出する第２の連通孔が形成され、前記円盤状の第２のプレート側に直列に連結される別の膨張用異型鋼管内に、前記第２の連通孔を介して前記加圧用の流体を流入可能であることを特徴とする。
この構成によれば、長尺な地盤の穿孔等に複数の膨張用異型鋼管を連結して設置し、複数の膨張用異型鋼管により、長尺で無駄な非定着長が非常に少ない摩擦定着を実現することができる。

本発明の膨張用異型鋼管の製造方法は、本発明の膨張用異型鋼管の製造方法であって、円筒形の素管の両端部に分割金型の押し込みで縮径加工を施して前記縮径部を形成する第１工程を行った後に、前記凹溝を形成してから前記円盤状の第１のプレートと前記円盤状の第２のプレートを固定する第２工程、又は前記円盤状の第１のプレートと前記円盤状の第２のプレートを固定してから前記凹溝を形成する第２工程を行うことを特徴とする。
この構成によれば、凹溝の形成等を行う工程の前に分割金型の押し込みで縮径加工を施して縮径部を形成することにより、円筒形の素管から容易且つ正確に縮径部を形成することができる。また、先行して分割金型の押し込みで縮径加工を施して、肉厚で且つ加工硬化によって強度が高められる縮径部を形成し、縮径部の部分の形状を安定させることができ、中央部に任意の形状や数の凹溝を形成することが容易になり、製品の多様化を図ることができる。また、分割金型の押し込みで縮径加工を施して縮径部を形成することにより、縮径部の強度を加工硬化で強化し、膨張用異型鋼管の膨張時における封止状態の安定性をより一層高めることができる。

本発明の膨張用異型鋼管或いはその製造方法によれば、管本体の端部閉塞の加工を容易且つ確実に行うことができると共に、全長に対する摩擦定着長をより長くすることができる。

（ａ）は本発明による実施形態の膨張用異型鋼管の正面図、（ｂ）はその縦断面図、（ｃ）はＡ−Ａ線矢視断面図、（ｄ）はＢ−Ｂ線矢視断面図、（ｅ）はＣ−Ｃ線矢視断面図、（ｆ）は左側面図、（ｇ）は右側面図。 （ａ）〜（ｃ）は実施形態の膨張用異型鋼管を地盤の穿孔で膨張させる使用例を示す説明図。 （ａ）は膨張用異型鋼管の中央部の膨張前の状態を示す断面説明図、（ｂ）はその膨張後の状態を示す断面説明図。 （ａ）〜（ｄ）は実施形態の膨張用異型鋼管の製造工程における凹溝の加工までの手順を示す工程説明図。 （ａ）〜（ｃ）は実施形態の膨張用異型鋼管の製造工程における凹溝を有する管本体から膨張用異型鋼管を完成するまでの手順を示す工程説明図。 （ａ）〜（ｃ）は素管端部の分割金型による縮径を説明する模式説明図。 （ａ）は縮径した管材を示す縦断面図、（ｂ）は同図（ａ）の管材への凹溝の形成とプレートの配置を説明する縦断説明図、（ｃ）はプレートを固定した膨張用異型鋼管の縦断面図。 （ａ）は第１変形例の膨張用異型鋼管の縦断面図、（ｂ）は第２変形例の膨張用異型鋼管の縦断面図。 （ａ）〜（ｆ）は実施形態と変形例の膨張用異型鋼管の各種使用例を示す説明図。 （ａ）〜（ｄ）は従来例の膨張用異型鋼管のロックボルトの製造工程を示す説明図。

〔実施形態の膨張用異型鋼管及びその製造方法〕
本実施形態の膨張用異型鋼管１は、図１に示すように、管本体２を有し、管本体２の両端部には断面形状が円周形の縮径部２１・２１が形成され、両端部の縮径部２１・２１の間は、縮径部２１より周長が長い中央部２２となっている。中央部２２には、内側に凹んで軸方向に延びる凹溝２３が形成されており、凹溝２３は管本体２の周面に縮径部２１・２１に達しない長さで形成されている。本実施形態の凹溝２３は管本体２に単数形成されているが、周方向に間隔を開けて複数形成することも可能である。

管本体２の両端には、両端開口を閉塞するように円盤状の第１のプレート３と円盤状の第２のプレート４が配置され、それぞれ管本体２と溶接等で固定されている。本実施形態では、第１のプレート３の外径と第２のプレート４の外径が管本体２の縮径部２１の外径と略同一になっており、第１のプレート３と第２のプレート４は管本体２の両端部の先端に当接、換言すれば縮径部２１の先端に当接されている。そして、第１のプレート３と管本体２の当接面の外周端や、第２のプレート４と管本体２の当接面の外周端において、第１のプレート３、第２のプレート４と管本体２がそれぞれ溶接され、第１のプレート３、第２のプレート４が管本体２の外周側で管本体２と溶接して固定されている。

第１のプレート３には、管本体２の内部に加圧用の流体を流入させる連通孔３１が形成されていると共に、管本体２の軸方向の外側に突出するように円筒状の導入パイプ３２が設けられており、導入パイプ３２は連通孔３１の外周に配置されている。導入パイプ３２は、管本体２と第１のプレート３、第２のプレート４で閉塞された空間内に加圧用の流体を流入する際に、連通孔３に流体を導入する機能を有する。連通孔３から前述の閉塞空間に流入する流体は、閉塞空間内を加圧し、流体増加による閉塞空間内の圧力上昇に伴って、凹溝２３の深さが漸次浅くなるようにして管本体２の中央部２２が膨張するようになっている。

膨張用異型鋼管１は、ロックボルト等として使用され、例えば図２（ａ）に示すように、地盤２００の穿孔２０１内に第２のプレート４を先端側、第１のプレート３を開口側にして設置される。そして、注水装置等の流体の注入装置の注入口１０を導入パイプ３２に接続して注入装置から流体を加圧供給し、注入口１０から供給される流体が連通孔３を介して管本体２と第１のプレート３と第２のプレート４で閉塞される閉塞空間内に流入し、閉塞空間内が流入する流体で加圧される（図２（ｂ）参照）。

この流体注入の加圧に伴い、図２（ｃ）及び図３に示すように、管本体２の中央部２２は凹溝２３の深さが漸次浅くなるように膨張し、中央部２２或いは膨張用異型鋼管１の略全長に亘って穿孔２０１の周面に密着する。この際、管本体２の中央部２２の周長を設置する空間内である穿孔２０１内で膨張時に膨らみきらない長さに設定し、膨張して穿孔２０１に周面が密着した状態で、凹溝２３が僅かに残るようにすると、膨張後に図３（ｂ）の矢印のように周方向に作用する押出力と、その押出力による摩擦定着を持続的且つ確実に得ることができて好ましい。

また、中央部２２よりも肉厚の厚い縮径部２１は、流体注入の加圧によっても膨張せず、縮径部２１、第１のプレート３、第２のプレート４の形状は基本的にそのままの状態で維持され、管本体２の第１のプレート３と第２のプレート４による封止状態が維持される。

本実施形態の膨張用異型鋼管１を製造する際には、先ず、円筒形の素管２ａの両端部に縮径加工を施して縮径部２１を形成する。この縮径加工には、例えば分割金型の押し込みによる加工、或いはローラ成形による加工等の適宜の加工を用いることが可能であり、図４（ａ）〜（ｃ）及び図６は、分割金型３２０の押し込みによる加工の例である。

図示例の縮径加工では、図６（ａ）、（ｂ）に示すように、当接面３２２に近接して、複数の分割片３２１が隙間を開けて周状に配置されている分割金型３１０を用い、素管２ａの先端を押圧面３２２に当接すると共に、素管２ａの端部近傍にテーパーリング３１０を外嵌めし、テーパーリング３１０の内側のテーパー面３１１が素管２ａの中央に向かって径が縮小するようにして配置する。尚、分割金型３２０の各分割片３２１の外周面はテーパーリング３１０のテーパー面３１１に略倣うように傾斜して形成されている。

そして、所定位置に固定されたテーパーリング３１０側に分割金型３２０を押し進め、押圧面３２２で押して素管２ａを移動すると共に、分割片３２１をテーパーリング３１０内に押し込む。これにより、図６（ｃ）に示すように、分割片３２１がテーパー面３１１に倣って内側に押され、この複数の分割片３２１で素管２ａの端部が外周から押圧され、更に、分割片３２１・３２１相互の隙間がなくなるまで加圧されて、端部に縮径部２１が形成される。この分割金型３２０の押し込みによる縮径加工を素管２ａの両端部に施すことにより、図４（ｃ）及び図７（ａ）に示すように、両端部に縮径部２１・２１が形成された管材２ｂが得られる。

次いで、図４（ｄ）に示すように、断面視略半円形の溝が軸方向に延びて形成されている下金型４１０に、管材２ｂを中央部２２ｂが載置されるようにして配置し、この状態で、中央部２２ｂに略対応する長さで軸方向に凸条が形成されている凸条型４２０を、管材２ｂの中央部２２ｂに押し込み、中央部２２ｂに略対応する長さの凹溝２３が軸方向に延びて形成される管本体２が得られる（図５（ａ）、図７（ｂ）参照）。尚、本実施形態では、管本体２に凹溝２３が単数形成されるが、複数の凹溝を周方向に間隔を開けて形成することも可能である。

その後、図５（ｂ）、（ｃ）及び図７（ｂ）、（ｃ）に示すように、管本体２の両端開口を閉塞するように管材２ｂの先端に当接して第１のプレート３、第２のプレート４を配置し、第１のプレート３と管本体２の当接面の外周端の箇所で周方向に第１のプレート３と管本体２とを溶接すると共に、第２のプレート４と管本体２の当接面の外周端の箇所で周方向に第２のプレート４と管本体２とを溶接し、図示省略する溶接部でそれぞれ固定する。この際、連通孔３１が円盤状の第１のプレート３の中心から周縁側に寄った位置に設けられている第１のプレート３を用い、連通孔３１から管本体２の軸方向に延びる線上に凹溝２３が配置されないように構成すると、連通孔３１から管本体２の内部空間への流体の加圧流入がスムーズに行うこと等ができて好ましい。

尚、図４、図５、図７では、縮径部２１が両端部に形成された管材２ｂに凹溝２３を形成して管本体２を形成した後に第１のプレート３と第２のプレート４を管本体２に固定する例を示したが、縮径部２１が両端部に形成された管材２ｂの両端開口を閉塞するように第１のプレート３、第２のプレート４を配置して固定した後に、この管材２ｂの中央部２２ｂに凹溝２３を形成し、両端開口が第１のプレート３と第２のプレート４で閉塞された管本体２を得るようにすることも可能である。この場合の第１のプレート３、第２のプレート４の配置固定や、凹溝２３の形成にも上述と同様の方法を用いることが可能である。

上記実施形態の膨張用異型鋼管１によれば、円周形の縮径部２１に第１のプレート３と第２のプレート４を固定することができるので、管本体２或いは管材２ｂの端部閉塞を容易且つ確実に行うことができ、所要の膨張と密着が確実に得られる高品質の膨張用異型鋼管１とすることができる。また、管本体２の両端部に長いスリーブを設ける必要が無く、管本体２の外周面に重ならないプレート３、４で管本体の両端部を閉塞できることから、全長に対して膨張する長さ、摩擦定着長が得られる長さをより長くすることができ、更に、スリーブを嵌め込む作業も不要となる。

また、第１のプレート３及び第２のプレート４を管本体２の両端部の先端に当接し、管本体２の外周側で管本体２と溶接して固定することにより、溶接作業を容易化することができる、また、プレート３、４を管本体２の両端部の先端に当接することにより、寸法精度の許容範囲を広くし、ひいては歩留まりを向上することができる。

また、膨張用異型鋼管１の製造において、凹溝２３の形成等を行う工程の前に縮径部２１を形成することにより、円筒形の素管２ａから容易且つ正確に縮径部２１を形成することができる。また、先行して縮径加工を施して、肉厚で且つ加工硬化によって強度が高められる縮径部２１を形成し、縮径部２１の部分の形状を安定させることができ、中央部２２に任意の形状や数の凹溝２３を形成することが容易になり、製品の多様化を図ることができる。また、縮径加工を施して縮径部を形成することにより、縮径部の強度を加工硬化で強化し、膨張用異型鋼管の膨張時における封止状態の安定性をより一層高めることができる。

〔実施形態の変形例等〕
本明細書開示の発明は、各発明、各実施形態の他に、適用可能な範囲で、これらの部分的な構成を本明細書開示の他の構成に変更して特定したもの、或いはこれらの構成に本明細書開示の他の構成を付加して特定したもの、或いはこれらの部分的な構成を部分的な作用効果が得られる限度で削除して特定した上位概念化したものを含むものであり、下記変形例も包含する。

例えば上記実施形態では第１のプレート３、第２のプレート４を円盤状としたが、図８（ａ）の第１変形例の膨張用異型鋼管１ｍのように、第１のプレート３ｍ、第２のプレート４ｍを円盤の外周縁から管本体２の軸方向に突出する係合縁３３、４１が形成されているものとしてもよい。第１のプレート３ｍ及び第２のプレート４ｍは管本体２の両端部の先端に当接されると共に、係合縁３３、４１が両端部の縮径部２１・２１に係合するようにして配置され、管本体２の外周側である係合縁３３、４１の先端箇所で図示省略する溶接部で管本体２と溶接して固定される。

第１変形例の膨張用異型鋼管１ｍは、管本体２の外周面に僅かに重なる程度のプレート３ｍ、４ｍで管本体２の両端開口を閉塞でき、上記実施形態と同様に、スリーブを用いる場合よりも、全長に対して膨張する長さ、摩擦定着長が得られる長さをより長くすることができ、更に、スリーブを嵌め込む作業も不要である。また、管本体２の外周側で溶接できるので溶接作業を容易化することができると共に、プレート３ｍ、４ｍを管本体２の両端部の先端に当接することにより、寸法精度の許容範囲を広くし、ひいては歩留まりを向上することができる。その他、上記実施形態と対応する構成から対応する効果が得られる。

また、図８（ｂ）の第２変形例の膨張用異型鋼管１ｎのように、円盤状の第１のプレート３ｎ、円盤状の第２のプレート４ｎの外径を管本体２の縮径部２１の内径と略同一にし、第１のプレート３ｎ及び第２のプレート４ｎの外周縁が管本体２の縮径部２１の内周面に当接するようにして、第１のプレート３ｎ及び第２のプレート４ｎを縮径部２１の先端或いは先端近傍に配置してもよい。この場合、管本体２の軸方向側である、第１のプレート３ｎと管本体２の当接面の軸方向端部、第２のプレート４ｎと管本体２の当接面の軸方向端部にて、図示省略する溶接部で第１のプレート３ｎと管本体２、第２のプレート４ｎと管本体２をそれぞれ溶接して固定する。

第２変形例の膨張用異型鋼管１ｎでは、管本体２の軸方向側でプレート３ｎ、４ｎと管本体２を溶接することにより、見えにくい箇所で溶接して膨張用異型鋼管１ｎの見栄えを向上することができる。その他、上記実施形態と対応する構成から対応する効果が得られる。

また、本発明の膨張用異型鋼管はロックボルト以外にも、切羽前方の補強材等の地盤の補強材、或いは鋼管の内部に設置され鋼管を補強する補強材、或いは注入用のパッカー等の適宜の用途に用いることが可能であり、例えば図９（ａ）〜（ｆ）のように使用することが可能である。

図９（ａ）の例は、地盤２００の穿孔２０１に打設されている円筒形の鋼管５１内の中間位置に実施形態の短尺の膨張用異型鋼管１を配置し、注入管１１で流体を加圧注入して膨張用異型鋼管１を膨張させて、鋼管５１の中間位置で膨張用異型鋼管１を鋼管５１の内周面に密着させるものであり、鋼管５１の特定部位を補強する補強材として膨張用異型鋼管１が用いられている。尚、この使用例で補強する鋼管は、地盤２００の穿孔２０１内に打設されるものに限定されず適宜であり、例えば垂直方向に立つ柱状の鋼管内の適宜の位置に膨張用異型鋼管１を配置し、その鋼管内で膨張、密着させて柱状の鋼管の特定部位を補強するようにしてもよい。

図９（ｂ）の例は、地盤２００の穿孔２０１の先端近傍の位置に実施形態の短尺の膨張用異型鋼管１を配置し、注入管１１で流体を加圧注入して膨張用異型鋼管１を膨張させ、穿孔２０１の先端近傍で穿孔２０１の周面に膨張用異型鋼管１を密着させるものであり、穿孔２０１の孔奥に設置して湧き水を止水する用途等として用いられている。

図９（ｃ）の例は、地盤２００の穿孔２０１に打設されている円筒形の鋼管５２内の口元近傍に短尺の膨張用異型鋼管１ｐを配置するものである。膨張用異型鋼管１ｐは、上記実施形態の膨張用異型鋼管１の第１のプレート３にリング状のベアリングプレート３４が設けられているものであり、その他の構成は上記実施形態の膨張用異型鋼管１と同じである。膨張用異型鋼管１ｐには、図示省略する注入管を介して流体が加圧注入され、鋼管５２内の口元近傍の位置で膨張し、鋼管５２の周面に密着している。この膨張、密着により、ベアリングプレート３４が地盤２００に押し付けられ、地盤２００の緩み止めがなされるようになっている。尚、本例は、ベアリングプレート３４以外の適宜の部材を既設の鋼管５２の口元や地盤２００の穿孔２０１の口元に設置する際に用いることができる。

図９（ｄ）の例は、地盤２００の穿孔２０１の口元近傍に短尺の膨張用異型鋼管１ｑを配置するものである。膨張用異型鋼管１ｑは、先端の第２のプレート４ｑが所定以上の圧力で溶接部が破壊されて開放するようになっている。その他の特に言及しない構成は上記実施形態の膨張用異型鋼管１と同じである。膨張用異型鋼管１ｑには、流体が加圧注入され、穿孔２０１の口元近傍の位置で膨張し、穿孔２０１の周面に密着する。そして、更なる流体の過加圧注入によって第２のプレート４ｑが開放し、口元近傍で定着している膨張用異型鋼管１ｑよりも孔奥に流体が注入される。本例は、例えば膨張用異型鋼管１ｑを口元コーキングとして用い、孔奥に地盤改良材を注入する場合等に使用することができる。尚、過加圧の流体注入に代え、膨張用異型鋼管１ｑの膨張後に、第２のプレート４ｑを棒で突き破って開放し、その開放部から孔奥に流体を注入することも可能である。

図９（ｅ）の例は、地盤２００の穿孔２０１内に膨張用異型鋼管１ｒ、１ｓを直列に連結して配置するものである。膨張用異型鋼管１ｒは、第２のプレート４ｒの外周面に不図示の螺旋溝が形成され、第２のプレート４ｒに流体を流出させる不図示の連通孔が形成されており、又、膨張用異型鋼管１ｓは、第１のプレート３ｓの外周面に不図示の螺旋溝が形成され、導入パイプ３２が設けられていないものであり、その他の構成は上記実施形態の膨張用異型鋼管１と同じである。膨張用異型鋼管１ｒ、１ｓは第２のプレート４ｒと第１のプレート３ｓの螺旋溝にカプラ６を螺合して連結され、第２のプレート４ｒの連通孔とカプラ６と第１のプレート３ｓの連通孔を介して、膨張用異型鋼管１ｒに流入した流体を膨張用異型鋼管１ｓに流出可能になっている。

そして、膨張用異型鋼管１ｒに流体が加圧注入され、注入された流体が膨張用異型鋼管１ｓにも流れ込み、膨張用異型鋼管１ｒ、１ｓが膨張して穿孔２０１の周面に密着する。本例は、穿孔２０１の長さが長いなど膨張用異型鋼管の設置箇所が長尺な場合のロックボルト等として使用することが可能であり、複数の膨張用異型鋼管１ｒ、１ｓにより、長尺で無駄な非定着長が非常に少ない摩擦定着を実現することができる。尚、膨張用異型鋼管１ｒ、１ｓを連結する構成は適宜であり、例えばカプラ６を用いずに、第２のプレート４ｒに内周面に螺旋溝が形成された凹部若しくは外周面に螺旋溝が形成された螺合部を設け、第１のプレート３ｓに外周面に螺旋溝が形成された螺合部若しくは内周面に螺旋溝が形成された凹部を設け、第２のプレート４ｒの螺旋溝と第１のプレート３ｓの螺旋溝を相互に螺合して螺合部と凹部を嵌め合わせるように連結し、第２のプレート４ｒの連通孔と第１のプレート３ｓの連通孔を介して、膨張用異型鋼管１ｒに流入した流体を膨張用異型鋼管１ｓに流出する構成等とすることが可能である。また、連結する膨張用異型鋼管の数も、必要に応じて適宜である。

図９（ｆ）の例は、複数箇所に地盤改良材の吐出孔５３１が形成されている円筒形の鋼管５３が地盤２００の穿孔２０１に打設され、その鋼管５３内に膨張用異型鋼管１ｔを配置するものである。膨張用異型鋼管１ｔは、先端の第２のプレート４ｔが所定以上の圧力で溶接部が破壊されて開放するようになっている。その他の特に言及しない構成は上記実施形態の膨張用異型鋼管１と同じである。膨張用異型鋼管１ｔには、流体として地盤改良材が加圧注入され、鋼管５３内で膨張して鋼管５３の内面に密着する。そして、更なる流体の過加圧注入によって第２のプレート４ｑが開放し、この開放部から地盤改良材が流出し、鋼管５３の先端開口や吐出孔５３１から周囲の地盤２００に注入され、周囲の地盤２００が改良される。尚、過加圧の流体注入に代え、膨張用異型鋼管１ｙの膨張後に、第２のプレート４ｔを棒で突き破って開放し、その開放部から地盤改良材を注入することも可能である。

また、膨張用異型鋼管１ｔに、所定圧以上で開放する圧力開放孔を例えば凹溝２３の箇所等に管本体２ｔに間隔を開けて複数箇所に設け、膨張用異型鋼管１ｔの膨張、鋼管５３の内周面に密着後に、地盤改良材の過加圧注入によって圧力開放孔を開放し、圧力開放孔から吐き出される地盤改良材を、鋼管５３内、鋼管５３の吐出孔５３１を介して周囲の地盤２００に吐出し、鋼管５３の周囲の地盤２００が改良するようにすることも可能である。

本発明の膨張用異型鋼管或いは本発明の製造方法で製造した膨張用異型鋼管は、トンネル支保のロックボルトの他、例えば切羽前方の補強材等の地盤の補強材、或いは鋼管の内部に設置され鋼管を補強する補強材、或いは注入用のパッカー等として利用することができる。

１、１ｍ、１ｎ、１ｐ、１ｑ、１ｒ、１ｓ、１ｔ…膨張用異型鋼管 ２、２ｔ…管本体 ２１…縮径部 ２２、２２ｂ…中央部 ２３…凹溝 ２ａ…素管 ２ｂ…管材 ３、３ｍ、３ｎ、３ｓ…第１のプレート ３１…連通孔 ３２…導入パイプ ３３…係合縁 ３４…ベアリングプレート ４、４ｍ、４ｎ、４ｑ、４ｒ、４ｔ…第２のプレート ４１…係合縁 １０…注入口 １１…注入管 ５１、５２、５３…鋼管 ５３１…吐出孔 ６…カプラ １００…膨張用異型鋼管のロックボルト １０１ａ…素管 １０１、１０１ｂ…管材 １０２…凹溝 １０３…口元スリーブ １０４…先端スリーブ １０５…連通孔 ２００…地盤 ２０１…穿孔 ３１０…テーパーリング ３１１…テーパー面 ３２０…分割金型 ３２１…分割片 ３２２…押圧面 ４１０…下金型 ４２０…凸条型

Claims (6)

1. 管本体の両端部に形成される断面形状が円周形だけの非膨張部分である縮径部と、
   前記両端部の縮径部の間に設けられる前記管本体の中央部と、
   前記管本体の両端開口を閉塞するように前記管本体に溶接で固定される円盤状の第１のプレート及び円盤状の第２のプレートとを備え、
   前記中央部に内側に凹んで軸方向に延びて凹溝が形成され、前記凹溝が形成された前記中央部の断面形状の周長が前記縮径部の断面形状の周長よりも長くなっていると共に、
   前記第１のプレートに、前記管本体の内部に加圧用の流体を流入させる連通孔が形成されていることを特徴とする膨張用異型鋼管。
2. 前記管本体の中央部の周長が、設置される空間内で膨張時に膨らみきれない長さに設定されていることを特徴とする請求項１記載の膨張用異型鋼管。
3. 前記円盤状の第１のプレート及び前記円盤状の第２のプレートが前記管本体の両端部の先端に当接され、前記管本体の外周側で前記管本体と溶接して固定されることを特徴とする請求項１又は２記載の膨張用異型鋼管。
4. 前記円盤状の第１のプレート及び前記円盤状の第２のプレートの外周縁が前記管本体の縮径部の内周面に当接され、前記管本体の軸方向側で前記管本体と溶接して固定されることを特徴とする請求項１又は２記載の膨張用異型鋼管。
5. 前記円盤状の第２のプレートに、前記管本体の内部から前記加圧用の流体を流出する第２の連通孔が形成され、
   前記円盤状の第２のプレート側に直列に連結される別の膨張用異型鋼管内に、前記第２の連通孔を介して前記加圧用の流体を流入可能であることを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載の膨張用異型鋼管。
6. 請求項１〜５の何れかに記載の膨張用異型鋼管の製造方法であって、
   円筒形の素管の両端部に分割金型の押し込みで縮径加工を施して前記縮径部を形成する第１工程を行った後に、
   前記凹溝を形成してから前記円盤状の第１のプレートと前記円盤状の第２のプレートを固定する第２工程、又は前記円盤状の第１のプレートと前記円盤状の第２のプレートを固定してから前記凹溝を形成する第２工程を行う
   ことを特徴とする膨張用異型鋼管の製造方法。

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