JP6146853B2 - 構真柱の溶接接合工法 - Google Patents

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Description

本発明は、建物の地下鉄骨柱等として使用する構真柱を複数に分割して施工現場に搬入し、この施工現場の地盤に形成されている杭孔を利用して、搬入された構真柱の複数の分割構真柱を鉛直方向に一連に溶接接合する構真柱の溶接接合工法に関する。
従来の構真柱の溶接接合工法では、例えば、特許文献1に示すように、作業床の杭孔開口周囲に設置した架台に、当該架台の上面に鉛直に設けられる4本のガイド軸と、分割構真柱が貫通する鉛直方向の開口部を備え、且つ、ガイド軸に沿って昇降可能な上下一対のフレーム部と、両フレーム部の開口部に設けられる分割構真柱の掴み部と、両フレームの間に鉛直に設けられる2本のアクチュエータ(油圧ジャッキ)からなる貫入装置を装備するとともに、前記架台には、貫入装置の水平レベルを調節するためのレベル調節機構を設ける。
この準備工程後に、先ず、構真柱を構成する複数の分割構真柱のうち、柱低位側となる第1番目の先行の分割構真柱を揚重機で貫入装置の開口部に吊り込み、この先行の分割構真柱の上端部が下方のフレーム部の位置レベルに到達するまで下降させ、下方のフレーム部に設けられている掴み部で先行の分割構真柱の上端部を掴む。
次に、柱高位側となる第2番目の後行の分割構真柱を揚重機で貫入装置の開口部に吊り込み、この後行の分割構真柱の下端部が先行の分割構真柱の上端部に鉛直方向で対峙するよう上方のフレーム部の位置レベルに到達するまで下降させ、上方のフレーム部に設けられている掴み部で先行の分割構真柱の上端部を掴む。
その後、後行の分割構真柱を掴んでいる上方フレーム部を下降させて双方の分割構真柱の端面同士を当接させ、先行の分割構真柱の上端部と後行の分割構真柱の下端部とを突き合わせた状態で溶接により接合する。
そして、上方フレームの昇降と両フレーム部の掴み部の掴み替えにより、溶接接合された一連の分割構真柱を杭孔内に送り込み、この一連の分割構真柱の上端部を下方のフレーム部の掴み部で掴んだ段階で、2本のアクチュエータを利用して一連の分割構真柱の鉛直精度を調整し、この工程を繰り返して第3番目以降の後行の分割構真柱との溶接接合を行う。
特開2000−240057号公報
従来の構真柱の溶接接合工法では、第1番目の先行の分割構真柱を貫入装置の開口部に吊り込むことにより、この先行の分割構真柱の鉛直精度を確保した状態で下方のフレーム部の掴み部で掴み、また、第2番目の後行の分割構真柱においても、同様に貫入装置の開口部に吊り込むことにより、この後行の分割構真柱の鉛直精度を確保した状態で上方のフレーム部の掴み部で掴んでいる。
しかし、第1番目の先行の分割構真柱が貫入装置の開口部を通過して杭孔内に貫入する際、杭孔内に存在する地盤安定液(ベントナイト、泥水等)等の外乱要因によって先行の分割構真柱の鉛直度が設定鉛直度からずれ動くことがあり、溶接接合される先行の分割構真柱と後行の分割構真柱との鉛直精度に悪影響を及ぼす可能性がある。
また、溶接接合された一連の分割構真柱に対しては、この一連の分割構真柱の上端部を下方のフレーム部の掴み部で掴んだ段階で、2本のアクチュエータを利用して一連の分割構真柱の鉛直精度を調整するものの、水平レベルが調整されている架台に対して、一連の分割構真柱の上端部を掴んでいる下方のフレーム部を傾動させるため、装置全体が大掛かりになり、しかも、一連の分割構真柱の上端部を掴んだ状態で杭孔内の地盤安定液中に位置する部位を振り回す関係上、下方のフレーム部の傾動代に対する分割構真柱の下端部の振れ代が大きくなり、鉛直精度の調整に高精度の技術と手間を要するため、この面で改善の余地があった。
本発明は、上述の実状に鑑みて為されたものであって、その主たる課題は、溶接接合される先行の分割構真柱と後行の分割構真柱との鉛直精度を高めることができるとともに、その鉛直精度の調整をコンパクトな構造で能率良く行うことのできる構真柱の溶接接合工法を提供する点にある。
地盤に掘削された杭孔に、構真柱を構成する複数の分割構真柱のうち、柱低位側となる先行の分割構真柱を、それの上端部が地上側に位置する状態で鉛直方向に貫入保持し、この先行の分割構真柱の上方に、柱高位側となる後行の分割構真柱を鉛直姿勢で吊り込み、先行の分割構真柱の上端部と後行の分割構真柱の下端部とを突き合わせた状態で溶接により接合する構真柱の溶接接合工法であって、
前記杭孔に貫入保持されている先行の分割構真柱の鉛直姿勢を設定鉛直度に修正する柱姿勢調整手段を、前記杭孔内に設け、
前記先行の分割構真柱と前記後行の分割構真柱との溶接を行う架台を、地上位置で且つ前記柱姿勢調整手段の設置位置の上方位置に設け、
前記後行の分割構真柱との溶接接合工程前に、前記柱姿勢調整手段によって前記鉛直姿勢の修正を行う鉛直姿勢修正工程が設けられ
前記柱姿勢調整手段として、前記杭孔内にて上下に離れた位置に設けられた上側鉛直調整装置及び下側鉛直調整装置を備えてあり、
前記上側鉛直調整装置及び前記下側鉛直調整装置は、前記先行の分割構真柱の側面を水平方向に押圧するアクチュエータによって構成してあり、
前記上側鉛直調整装置及び前記下側鉛直調整装置は、平面視において前記先行の分割構真柱の側面に対する押圧方向が異なるように配置してある点にある。
上記構成によれば、柱低位側となる先行の分割構真柱を杭孔に鉛直姿勢で貫入保持する際、杭孔内に存在する地盤安定液(泥水)等の外乱要因によって先行の分割構真柱の鉛直度が設定鉛直度からずれ動いた場合でも、後行の分割構真柱との溶接接合工程前において、杭孔に貫入保持されている先行の分割構真柱の鉛直姿勢を設定鉛直度に修正するので、吊り込みによって鉛直精度が確保されている後行の分割構真柱と鉛直精度の高い状態で溶接接合することができる。
しかも、上端部が地上側に位置する状態で鉛直方向に貫入保持されている先行の分割構真柱の鉛直度を、杭孔内に配置した柱姿勢調整手段によって修正するが故に、従来の溶接接合工法に比して、柱姿勢調整手段の単位調整代に対する先行の分割構真柱の下端部での振れ変位量が微小となり、先行の分割構真柱の鉛直度を能率良く高精度に修正することができる。
さらに、前記柱姿勢調整手段としても、杭孔の孔壁面と貫入保持されている先行の分割構真柱との間の環状空間を利用してコンパクトに構成することができる。
したがって、溶接接合される先行の分割構真柱と後行の分割構真柱との鉛直精度を高めることができるとともに、その鉛直精度の調整をコンパクトな構造で能率良く行うことができる。
本発明による第2の特徴構成は、前記柱姿勢調整手段が、先行の分割構真柱における杭孔内の上側部に相当する部位を水平方向に押圧可能な複数の水中ジャッキから構成されている点にある。
上記構成によれば、上端部が地上側に位置する状態で鉛直方向に貫入保持されている先行の分割構真柱の鉛直度を、この先行の分割構真柱における杭孔内の上側部に相当する部位を水平方向に押圧可能な複数の水中ジャッキから構成されている柱姿勢調整手段によって修正するが故に、先行の分割構真柱の鉛直度を能率良く高精度に修正することができるとともに、柱姿勢調整手段のコンパクト化と施工の容易化を図ることができる。
本発明による第3の特徴構成は、地盤に掘削されている複数の前記杭孔のうち、一つの選定された杭孔において、複数の分割構真柱を順次溶接接合して所定長さの構真柱を製作し、この製作された構真柱を他の杭孔に順次建て込んだ後、最終建て込み順位の構真柱の分割構真柱を選定杭孔において順次溶接接合してそのまま建て込む設定にしてある点にある。
上記構成によれば、地盤に掘削されている複数の杭孔のうち、選定された一つを、他の杭孔に建て込む分を含めた複数本の構真柱に対する溶接接合のための作業空間として使用するから、選定された1つの杭孔に溶接接合のための設備を集中配置することができ、溶接接合作業能率の向上を図ることができる。
本発明の第1実施形態を示す施工現場の平面図 溶接接合工法の第1ステップを示す断面図 上側鉛直調整装置の水中ジャッキの配置を示す平面図 下側鉛直調整装置の水中ジャッキの配置を示す平面図 溶接接合工法の第2ステップを示す断面図 溶接接合工法の第3ステップを示す断面図 溶接接合工法の第4ステップを示す溶接工程図 溶接接合工法の第5ステップを示す断面図 溶接接合工法の第6ステップを示す断面図 溶接接合工法の第7ステップを示す断面図 溶接接合工法の第8ステップを示す断面図
〔第1実施形態〕
図1〜図11は、建築物の地下構造体の逆打ち工法において、地下鉄骨柱等として使用する構真柱1を複数に分割して施工現場に搬入し、この施工現場の地盤に地盤安定液(ベントナイト、泥水等)が満たされた状態で掘削形成されている杭孔2を利用して、搬入された構真柱1の複数の分割構真柱1A〜1Cを鉛直方向に一連に溶接接合する構真柱の溶接接合工法を示す。
図1に示すように、施工現場の地盤に形成されている複数の杭孔2のうち、一連に溶接接合して製作された構真柱1を揚重機の一例であるクローラクレーンCで吊下げ搬送可能な領域内に位置する複数の杭孔2を一つのグループとし、そのグループ内の最終建て込み順位の杭孔2を、グループ内の複数の杭孔2に建て込まれる構真柱1の製作作業孔に選定してある。
この構真柱1の製作作業孔として選定された杭孔2内には、図2に示すように、複数本の構真柱1の製作途中での孔壁面の崩壊を防止するための円形断面の孔壁保護用のケーシング3が予め建て込まれている。
[溶接接合工法の第1ステップ(準備工程)]
選定された杭孔2内で複数の分割構真柱1A〜1Cを溶接接合するための準備工程としては、図2〜図4に示すように、作業床4の杭孔開口周囲に、高さレベルと上面の水平レベルを調整可能な溶接架台5を据付け、この溶接架台5の上面に、分割構真柱1A〜1Cの上端部の外周面に設けられた複数のエレクションピース6を載置支持可能な井桁状の支持台7を配置する。
また、選定された杭孔2内の上部側には、先行の単独の分割構真柱1A又は溶接接合された先行の一連の分割構真柱1A,1Bにおける杭孔2内の上側部に相当する部位を水平方向に押圧して当該先行の単独の分割構真柱1A又は先行の一連の分割構真柱1A,1Bの鉛直姿勢を設定鉛直度に修正する柱姿勢調整手段Aが配備されている。
この柱姿勢調整手段Aは、杭孔2内の上側部に挿設された調整フレーム10の上部に配備される上側鉛直調整装置A1と下部に配備される下側鉛直調整装置A2とから構成されている。
上側鉛直調整装置A1には、図3に示すように、先行の単独の分割構真柱1A又は溶接接合された先行の一連の分割構真柱1A,1Bの左右側面1aにおける前後中央部位及び前後側面1bにおける左右両端部位を各側面1a,1bの垂直方向に沿って水平方向から押圧可能なパンタグラフ式の水中ジャッキ11(アクチュエータの一例)が装備されている。
下側鉛直調整装置A2には、図4に示すように、先行の単独の分割構真柱1A又は溶接接合された先行の一連の分割構真柱1A,1Bの四隅の角部1cを対角線方向に沿った水平方向から押圧可能なパンタグラフ式の水中ジャッキ12(アクチュエータの一例)から装備されている。
また、構真柱1を構成する複数の分割構真柱1A〜1Cのうち、杭孔2に最初に貫入する第1番目(柱の最低位)の先行の分割構真柱1Aの下端部は密閉され、且つ、その内部の下端側には、先行の分割構真柱1A,1Bの上端開口側からカメラ部と望遠鏡部とを鉛直方向に組み合わせてなる鉛直計(鉛直計測器の一例)13で鉛直度を計測するためのターゲット(図示せず)が設置されている。
[溶接接合工法の第2ステップ(構真柱第1節建込工程)]
図2、図5に示すように、第1番目(柱の最低位となる第1節目)の先行の分割構真柱1Aをそれの上端部に連結した吊下げ治具を介してクローラクレーンCで吊り下げ、溶接架台5の開口部を通して選定された杭孔2内に鉛直姿勢で吊り込み、この先行の分割構真柱1Aの上端側のエレクションピース6を、溶接架台5の上面側の支持台7に載置支持させ、次の鉛直姿勢修正工程に移る。
先行の分割構真柱1Aの上端開口側の計測基準位置に、先行の分割構真柱1A内のターゲットを撮像可能な状態で鉛直計13を設置し、この鉛直計13でターゲットを直接視準して鉛直度を計測するか、カメラ部の撮像データをパーソナルコンピュータのモニタ画面に表示して鉛直度を計測する。
この鉛直度の計測結果に基づいて柱姿勢調整手段Aの上側鉛直調整装置A1を構成する複数の水中ジャッキ11及び下側鉛直調整装置A2を構成する複数の水中ジャッキ12を駆動制御し、先行の分割構真柱1Aの鉛直姿勢を設定鉛直度に修正する。
[溶接接合工法の第3ステップ(構真柱第2節建込工程)]
図6に示すように、第2番目(柱の高位側となる第2節目)の後行の分割構真柱1BをクローラクレーンCで吊り下げ、鉛直姿勢が既に修正されている先行の分割構真柱1Aの上端に対して鉛直方向で対峙(相対向)する位置に、後行の分割構真柱1Bを鉛直姿勢で吊り込み、先行の分割構真柱1Aの上端部と後行の分割構真柱1Bの下端部とを水平方向での位置を合わせた状態で突き合わせる。
後行の分割構真柱1Bを吊り下げることによって鉛直度が確保されていると推測されるが、外乱要因による鉛直誤差を考慮して、予め設定されている後行の分割構真柱1Bにおける上端部の計測対象位置での鉛直度をトランシット(鉛直計測器の一例)15で計測し、その計測結果に基づいて後行の分割構真柱1Bの鉛直姿勢を設定鉛直度に修正する。
次に、図7に示すように、先行の分割構真柱1Aの上端部の外周面に設けた複数のエレクションピース6と後行の分割構真柱1Bの下端部の外周面に設けた複数のエレクションピース17とのうち、上下方向で相対向するエレクションピース6,17に亘って、先行の分割構真柱1Aの上端部と後行の分割構真柱1Bの下端部とを設定接合姿勢で固定する固定治具18を連結する。
[溶接接合工法の第4ステップ(構真柱第1、2節間溶接工程)]
図7に示すように、先行の分割構真柱1Aの上端部と後行の分割構真柱1Bの下端部との突合せ部のコーナー部分をアーク溶接により接合したのち、固定治具18を撤去するとともに、エレクションピース6,17を切断除去し、先行の分割構真柱1Aの上端部と後行の分割構真柱1Bの下端部との突合せ部の残りの部分をアーク溶接により接合する。
先行の分割構真柱1Aの上端部と後行の分割構真柱1Bの下端部との溶接接合部を溶接中も超音波深傷検査(UT検査)で随時検査する。
尚、図7中のWeは、先行の分割構真柱1Aの上端部と後行の分割構真柱1Bの下端部との突合せ部の溶接位置を示す。
[溶接接合工法の第5ステップ(構真柱第2節挿入工程)]
図8に示すように、後行の分割構真柱1Bをそれの上端部に連結した吊下げ治具を介してクローラクレーンCに吊り下げ支持させたのち、柱姿勢調整手段Aの上側鉛直調整装置A1を構成する複数の水中ジャッキ11及び下側鉛直調整装置A2を構成する複数の水中ジャッキ12をそれぞれ解除作動させる。
次に、クローラクレーンCにより、溶接接合された一連の分割構真柱1A,1Bを杭孔2内に下降させて送り込み、この一連の分割構真柱1A,1Bの上端側のエレクションピース6を、溶接架台5の上面側の支持台7に載置支持させ、次の鉛直姿勢修正工程に移る。
一連の分割構真柱1A,1Bの上端開口側の計測基準位置に設置した鉛直計13により、第1番目の分割構真柱1A内のターゲットを直接視準して鉛直度を計測するか、カメラ部の撮像データをパーソナルコンピュータのモニタ画面に表示して鉛直度を計測し、この鉛直度の計測結果に基づいて柱姿勢調整手段Aの上側鉛直調整装置A1を構成する複数の水中ジャッキ11及び下側鉛直調整装置A2を構成する複数の水中ジャッキ12を駆動制御し、先行の一連の分割構真柱1A,1Bの鉛直姿勢を設定鉛直度に修正する。
[溶接接合工法の第6ステップ(構真柱第3節建込工程)]
図9に示すように、第3番目(柱の最上位となる第3節目)の後行の分割構真柱1Cをそれの上端部に連結した吊下げ治具を介してクローラクレーンCで吊り下げ、鉛直姿勢が既に修正されている先行の一連の分割構真柱1A,1Bの上端に対して鉛直方向で対峙(相対向)する位置に後行の分割構真柱1Cを鉛直姿勢で吊り込み、先行の一連の分割構真柱1A,1Bの上端部と後行の分割構真柱1Cの下端部とを水平方向での位置を合わせた状態で突き合わせる。
後行の分割構真柱1Cの上端部の計測対象位置での鉛直度をトランシット15で計測し、その計測結果に基づいて後行の分割構真柱1Cの鉛直姿勢を設定鉛直度に修正する。
次に、先行の一連の分割構真柱1A,1Bの上端部の外周面に設けた複数のエレクションピース6と後行の分割構真柱1Cの下端部の外周面に設けた複数のエレクションピース17とのうち、上下方向で相対向するエレクションピース6,17に亘って、先行の一連の分割構真柱1A,1Bの上端部と後行の分割構真柱1Cの下端部とを設定接合姿勢で固定する固定治具18を連結する。
[溶接接合工法の第7ステップ(構真柱第2、3節間溶接工程)]
図10に示すように、先行の一連の分割構真柱1A,1Bの上端部と後行の分割構真柱1Cの下端部との突合せ部のコーナー部分をアーク溶接により接合したのち、固定治具18を撤去するとともに、エレクションピース6,17を切断除去し、先行の一連の分割構真柱1A,1Bの上端部と後行の分割構真柱1Cの下端部との突合せ部の残りの部分をアーク溶接により接合し、この溶接接合された一連の分割構真柱1A,1B,1Cによって所定長さの構真柱1が完成する。
先行の一連の分割構真柱1A,1Bの上端部と後行の分割構真柱1Cの下端部との溶接接合部を溶接中も超音波深傷検査(UT検査)で随時検査する。
[溶接接合工法の第8ステップ(構真柱の搬出工程)]
図11に示すように、選定された杭孔2で作製された所定長さの構真柱1をクローラクレーンCで吊り上げて選定杭孔2外に搬出し、グループ内の第1建て込み順位の杭孔2に吊り下げ搬送して建て込む。
上述の第1ステップ〜第8ステップの工程を繰り返して、一つの選定された杭孔2において、複数の分割構真柱1A〜1Cを順次溶接接合して所定長さの構真柱1を製作し、この製作された構真柱1を他の杭孔2に順次建て込んだ後、最終建て込み順位の構真柱1の分割構真柱1A〜1Cを選定杭孔2において順次溶接接合してそのまま建て込むように設定にしてある。
〔その他の実施形態〕
(1)上述の第1実施形態では、先行の単独の分割構真柱1A又は溶接接合された先行の一連の分割構真柱1A,1Bにおける杭孔2内の上側部(上層部)に相当する部位を水平方向に押圧して設定鉛直度に修正する柱姿勢調整手段Aを、杭孔2内の上方側に配備される上側鉛直調整装置A1と杭孔2内の下方側に配備される下側鉛直調整装置A2とから構成したが、この上側鉛直調整装置A1又は下側鉛直調整装置A2のいずれか一方から構成してもよい。
また、先行の単独の分割構真柱1A又は溶接接合された先行の一連の分割構真柱1A,1Bにおける杭孔2内の同一又は略同一高さ位置の周方向複数箇所を水平方向に押圧して設定鉛直度に修正する柱姿勢調整手段Aを、単独の分割構真柱1A又一連の分割構真柱1A,1Bの側面に対して垂直方向から押圧可能な水中ジャッキ11と、単独の分割構真柱1A又一連の分割構真柱1A,1Bの角部を対角線方向から押圧可能な水中ジャッキ12との組み合わせから構成してもよい。
さらに、前記柱姿勢調整手段Aを、水中ジャッキ以外のアクチュエータから構成してもよい。
(2)上述の第1実施形態では、先行の分割構真柱の上端部と後行の分割構真柱の下端部とを突き合わせた状態でアーク溶接により接合したが、フラッシュバット溶接(突合せ抵抗溶接)等の他の溶接方法で溶接接合してもよい。
(3)先行の単独の分割構真柱1A又は溶接接合された先行の一連の分割構真柱1A,1Bの鉛直度を計測するにあたって、この先行の単独の分割構真柱1A又は一連の分割構真柱1A,1Bの外周面に鉛直度を計測する傾斜計(鉛直計測器の一例)を取り付けて、この傾斜計の計測情報又は他の鉛直計測情報と併用して、先行の単独の分割構真柱1A又は一連の分割構真柱1A,1Bの鉛直姿勢を設定鉛直度に修正してもよい。
(4)上述の第1実施形態では、前記構真柱1として、断面形状が四角形のものを用いたが、断面形状が多角形、円形、楕円形やクロスH形等の他の形状のものを用いてもよい。
(5)上述の第1実施形態では、前記構真柱1を3分割された分割構真柱1A〜1Cから構成したが、この構真柱1を2分割された分割構真柱から構成してもよく、さらに、四つ以上に分割された分割構真柱から構成してもよい。
A 柱姿勢調整手段
1 構真柱
1A 分割構真柱
1B 分割構真柱
1C 分割構真柱
2 杭孔
11 水中ジャッキ(アクチュエータ)
12 水中ジャッキ(アクチュエータ)

Claims (3)

  1. 地盤に掘削された杭孔に、構真柱を構成する複数の分割構真柱のうち、柱低位側となる先行の分割構真柱を、それの上端部が地上側に位置する状態で鉛直方向に貫入保持し、この先行の分割構真柱の上方に、柱高位側となる後行の分割構真柱を鉛直姿勢で吊り込み、先行の分割構真柱の上端部と後行の分割構真柱の下端部とを突き合わせた状態で溶接により接合する構真柱の溶接接合工法であって、
    前記杭孔に貫入保持されている先行の分割構真柱の鉛直姿勢を設定鉛直度に修正する柱姿勢調整手段を、前記杭孔内に設け、
    前記先行の分割構真柱と前記後行の分割構真柱との溶接を行う架台を、地上位置で且つ前記柱姿勢調整手段の設置位置の上方位置に設け、
    前記後行の分割構真柱との溶接接合工程前に、前記柱姿勢調整手段によって前記鉛直姿勢の修正を行う鉛直姿勢修正工程が設けられ
    前記柱姿勢調整手段として、前記杭孔内にて上下に離れた位置に設けられた上側鉛直調整装置及び下側鉛直調整装置を備えてあり、
    前記上側鉛直調整装置及び前記下側鉛直調整装置は、前記先行の分割構真柱の側面を水平方向に押圧するアクチュエータによって構成してあり、
    前記上側鉛直調整装置及び前記下側鉛直調整装置は、平面視において前記先行の分割構真柱の側面に対する押圧方向が異なるように配置してある構真柱の溶接接合工法。
  2. 前記柱姿勢調整手段が、先行の分割構真柱における杭孔内の上側部に相当する部位を水平方向に押圧可能な複数の水中ジャッキから構成されている請求項1記載の構真柱の溶接接合工法。
  3. 地盤に掘削されている複数の前記杭孔のうち、一つの選定された杭孔において、複数の分割構真柱を順次溶接接合して所定長さの構真柱を製作し、この製作された構真柱を他の杭孔に順次建て込んだ後、最終建て込み順位の構真柱の分割構真柱を選定杭孔において順次溶接接合してそのまま建て込む設定にしてある請求項1又は2記載の構真柱の溶接接合工法。
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