JP6395524B2

JP6395524B2 - 地山補強用鋼管及びその製造方法

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Publication number: JP6395524B2
Application number: JP2014179546A
Authority: JP
Inventors: 元則亀山; 正広田中; 勉松尾
Original assignee: 株式会社亀山; 株式会社ケー・エフ・シー
Priority date: 2014-09-03
Filing date: 2014-09-03
Publication date: 2018-09-26
Anticipated expiration: 2034-09-03
Also published as: JP2016053268A

Description

本発明は、トンネルの長尺先受け工、鏡補強工、地盤支持杭等で地山に打設される地山補強用鋼管及びその製造方法に関する。

従来、トンネル切羽の前方上部の地山に長尺の補強管を打設して固結材を注入する長尺先受け工、切羽の前方の地山に長尺の補強管を打設して固結材を注入する鏡補強工、地中深くの支持層まで支持杭を打ち込む地盤支持杭等に、端部にねじ部が形成されているねじ接続可能な地山補強用鋼管が用いられている。

この種の地山補強用鋼管は、例えば長尺先受け工の場合、標準で３ｍ程度の長さのものがねじ接続により４本程度接続しながら地中に打設され、長尺の補強管が構成される。更に、この補強管の周壁には全長に亘って所定ピッチで吐出孔を設けておき、打設後に補強管の内部から固結材を注入してこれを地山にも吐出させて固結させ、長尺に亘って地盤を補強する長尺先受け工が形成される。同様に、鏡補強工、地中深くまで打ち込む地盤支持杭においても、地山補強用鋼管をねじ接続で接続して長尺の補強管が構成される。

このように地山補強用鋼管は、ねじ接続でかなり長尺にして地中に打設されることでねじ接続部には打設抵抗によって大きな負荷がかかることから、端部のねじ部において必要な強度を確保できる肉厚にし、この肉厚に合わせて全長に亘って地山補強用鋼管を形成することが行われていた。しかしながら、この鋼管は、鋼管の端部以外で肉厚が過大になることによる材料コストの上昇、経済性の低下という欠点がある。他方において、地山補強用鋼管には、地中に打ち込む際に大きな打設抵抗が生ずることを避けるため、ねじ部でも外周への出っ張りをできるだけ無くして平滑にすることが求められる。

そのため、ねじ部の必要な強度を経済的に確保することができると同時に、ねじ部の外周への出っ張りを無くして打設抵抗を小さくできる地山補強用鋼管として、特許文献１の地山補強用鋼管が提案されている。特許文献１の地山補強用鋼管は、鋼管の一方の端部を鋼管本体と略同一の外径で形成し、その内周面に雌ねじを形成すると共に、他方の端部に縮径加工を施し、その縮径部の外周面に雄ねじを形成したものである。

特開２０１２−１８８８３７号公報

ところで、特許文献１の地山補強用鋼管を形成する際に、ある程度以上の縮径率で端部を縮径加工すると、材料によっては加工硬化により素管が破断したり、帯板を丸めて軸方向に溶接した溶接管を母材とした場合には溶接部が破断したりすることがある。即ち、縮径加工時の素管や、縮径加工により内部応力が残留する鋼管において、端部の縮径部や鋼管本体で破断を避けるには縮径率即ち厚肉にできる量に限界があるという不具合があった。

本発明は上記課題に鑑み提案するものであり、縮径加工時の素管の破断や縮径加工の残留応力による鋼管の破断の問題なく、ねじ部に必要な強度の経済的な確保、ねじ部の打設抵抗の低減を図ることができる地山補強用鋼管及びその製造方法を提供することを目的とする。

本発明の地山補強用鋼管は、地山補強に必要な強度の所要の肉厚を有する本体と、内周面に雌ねじが形成されている雌ねじ部とが単一素材で連なって設けられ、軸方向に略同一の外径で形成されている第１管体と、前記本体と略同一の外径と前記本体より厚い肉厚を有する基部と、前記基部より小さい外径で形成され、外周面に雄ねじが形成されている雄ねじ部とが単一素材で連なって設けられ、前記第１管体より短尺で形成されている第２管体とから構成され、前記雌ねじ部と前記雄ねじ部がねじ接続状態で地山打設に必要な強度となる所要の肉厚をそれぞれ有し、前記第１管体の前記本体側の端縁に、前記第２管体の前記基部側の端縁が摩擦圧接して一体化され、全長の一端に前記雄ねじ部、全長の他端に前記雌ねじ部が配置されると共に、前記第１管体の前記本体側の端縁の略内端から前記雄ねじ部側に向かって漸次内径が縮径するテーパ部が前記第２管体の周壁の内面に形成され、前記第２管体の前記テーパ部の外端縁に、肉厚が略一致する前記第１管体の前記本体側の端縁と前記第２管体の前記基部側の端縁との前記摩擦圧接による接合部が連なるように配置されることを特徴とする。
これによれば、第１管体より肉厚の第２管体を略同一外径の第１管体に摩擦圧接し、第２管体に雄ねじ部を形成することにより、地山補強用鋼管の全体的な肉厚を薄く合理的なものにしつつ、ねじ接続部に必要とされる肉厚を十分に確保して、地山補強用鋼管のねじ部に必要な強度を経済的に確保することができる。従って、地山補強用鋼管の軽量化及び低コスト化、鋼管を運搬、設置する作業性の向上を図ることもできる。更に、地山補強用鋼管をねじ接続で継ぎ足して地山に打設する際に、ねじ接続部で第１管体より外側に突出する部分が生じないことから、ねじ部或いはねじ接続部の打設抵抗を低減することができる。更に、鋼管端部を縮径して雄ねじを形成する工程を用いないことから、縮径加工時の素管の破断や縮径加工の残留応力による鋼管の破断を無くすことができ、高強度で安定性の高い地山補強用鋼管を得ることができる。更に、第１管体と第２管体を摩擦圧接することにより、第１管体自体の強度と同等或いはそれ以上の非常に高い強度で第１管体と第２管体を一体化することができる。更に、雄ねじ部を第１管体とは別で第１管体より肉厚の厚い第２管体に形成することにより、雄ねじ部、ねじ接続部の肉厚の調整、強度の調整が極めて容易となる。更に、摩擦圧接による接合箇所に不可避に形成される内周側及び外周側のバリのうち、外周側のバリと異なり削って除去することが難しい内周側のバリについて、第２管体のテーパ部によって、その第２管体よりも薄肉であるが故に内径大となる第１管体本体側の内周管壁に誘導形成されることとなり、これによって、内周側のバリが内径の小さい第２管体の内径よりも内側に突出することを極力防止することができる。従って、例えば固結材注入時に注入管が内周側のバリに引っ掛かることや、内周側のバリで固結材の流動性が阻害されることを防止することができる。

本発明の地山補強用鋼管の製造方法は、地山補強に必要な強度の所要の肉厚を有し、軸方向に略同一の外径で形成されている前記第１管体となる第１素管と、前記本体と略同一の外径と前記本体より厚い肉厚を有し且つ前記第１素管より短尺の前記第２管体となる第２素管とから本発明の地山補強用鋼管を製造する方法であって、前記第２素管の摩擦圧接する側の端縁の肉厚が前記第１素管の肉厚と略一致するようにして、前記第２素管の摩擦圧接する側の端縁から漸次内径が縮径するテーパ部を前記第２素管の周壁の内面に形成する第１工程と、前記テーパ部が形成された前記第２素管の端縁を、肉厚が略一致する前記第１素管の端縁に摩擦圧接して接合管を形成する第２工程と、前記接合管の前記第２素管側の端部の外周面に雄ねじを形成すると共に、前記接合管の前記第１素管側の端部の内周面に雌ねじを形成する第３工程を備えることを特徴とする。
これによれば、第１管体となる第１素管と第２管体となる第２素管の肉厚を地山補強用鋼管として求められる性能に適したものを選択しながら、摩擦圧接により溶接以上の強度で接合一体化することができ、ねじ部となる鋼管端部を縮径或いは拡径する加工に比して、製品寸法バリエーションの増大、製造コストの低減、製造工程の効率化を図ることができる。更に、第１管体と第２管体での肉厚の連続性を保ちつつ、摩擦圧接により不可避に形成される内周側のバリを、第２管体よりも薄肉であるが故に内径大となる第１管体における端縁の略内端とテーパ部とが当接する箇所周辺に誘導形成してそこに極力収容し、内周側のバリが内径の小さい第２管体の内径より内側に突出することを極力防止した状態で、第１管体と第２管体を強固に一体化することができる。これにより、摩擦圧接により不可避に形成されるバリの除去作業を可及的に低減することが出来る。

本発明によれば、第１管体より肉厚の第２管体を略同一外径の第１管体に摩擦圧接し、第２管体に雄ねじ部を形成することにより、地山補強用鋼管の全体的な肉厚を薄くしつつ、ねじ接続部に必要とされる肉厚を十分に確保して、地山補強用鋼管のねじ部に必要な強度を経済的に確保することができると共に、ねじ部の打設抵抗を低減することができる。更に、縮径加工時の素管の破断や縮径加工の残留応力による鋼管の破断の問題なく、ねじ部に必要な強度の経済的な確保、ねじ部の打設抵抗の低減を図ることができる。

本発明による実施形態の地山補強用鋼管の一部破断正面説明図。（ａ）は実施形態の地山補強用鋼管の一部破断正面図、（ｂ）はその地山補強用鋼管の一部破断縦断面図、（ｃ）は同図（ｂ）のＡ部拡大図。（ａ）は実施形態の地山補強用鋼管を接続した補強管のねじ接続部周辺を示す一部断面正面図、（ｂ）は同図（ａ）の補強管を地山に打設した状態を示すねじ接続部周辺の断面図。実施形態の地山補強用鋼管を用いて構築中のトンネルの切羽補強をしている状態の縦断説明図。実施形態の地山補強用鋼管を用いて構築中のトンネルの切羽補強をしている状態の横断説明図。実施形態の地山補強用鋼管を用いる二重管削孔打設の構成を示す縦断説明図。（ａ）〜（ｄ）は実施形態の地山補強用鋼管の製造工程を示す断面説明図。（ａ）〜（ｄ）は実施形態の地山補強用鋼管の製造工程において第２管体へのテーパ部の形成から第１管体と第２管体の摩擦圧接までの工程を示す断面説明図。（ａ）、（ｂ）はテーパ部を形成しない第２管体を第１管体に摩擦圧接する工程を示す断面説明図。

〔実施形態の地山補強用鋼管及びその製造方法〕
本実施形態の地山補強用鋼管１は、図１及び図２に示すように、加工前は別部材である略円筒状の第１管体２と略円筒状の第２管体３とを摩擦圧接で一体化して形成されている。第１管体２には、地山補強に必要な所要の肉厚を有する本体２１と、内周面に雌ねじ２２１が形成されている雌ねじ部２２とが隣に連なって設けられ、第１管体２は軸方向に略同一の外径で形成されている。第１管体２は、例えば全体の長さを２９００ｍｍ〜３５００ｍｍ程度とし、その外径を直径６０〜１２０ｍｍとして同一径で軸方向に形成すると共に、本体２１の肉厚を２．５〜７ｍｍ程度とし、同じ肉厚を有する一方の端部の内周面に雌ねじ２２１を形成して５０〜７０ｍｍ程度の雌ねじ部２２を設けて構成すると良好である。更に、第１管体２の本体２１の所定箇所には、固結材の吐出孔２３が内外に貫通して複数形成されている。

第２管体３には、第１管体２の本体２１と略同一の外径と本体２１より厚い肉厚を有する基部３１と、基部３１より小さい外径で形成され、外周面に雄ねじ３２１が形成されている雄ねじ部３２とが隣に連なって設けられ、又、第２管体３は第１管体２よりも短尺で形成されている。第２管体３の長さは、例えば雄ねじ部３２が５０〜７０ｍｍ程度の場合に６０〜８０ｍｍ程度とすると良好である。また、第２管体３の基部３１の肉厚は、本体２１の肉厚が２．５〜７ｍｍ程度の場合に５〜１０ｍｍ程度とすると良好である。また、第２管体３の基部３１の外径は、第１管体２の本体２１の外径に合わせて直径６０〜１２０ｍｍが望ましく、３００ｍｍ以下の管体に適用可能である。又、雄ねじ部３２の外径は、その雄ねじ３２１が同一構成の別の地山補強用鋼管１の雌ねじ部２２の雌ねじ２２１に螺合する径とする。

第１管体２の本体２１側の端縁と、第２管体３の基部３１側の端縁は、摩擦圧接して一体化されており、図２の二点鎖線で示す摩擦圧接による接合部４で一体化して接合され、一体的な地山補強用鋼管１が形成されている。更に、地山補強用鋼管１においては、第１管体２の本体２１側の端縁の略内端から第２管体３の雄ねじ部３２側に向かって漸次内径が縮径するテーパ部３３が第２管体２の周壁の内面に形成されている。

地山補強用鋼管１の第１管体２の雌ねじ部２２と、第２管体３の雄ねじ部３２は、ねじ接続状態で地山打設抵抗によってねじ部が破損しないように必要な強度となる所要の肉厚をそれぞれ有する。そして、図２及び図３に示すように、地山補強用鋼管１の雌ねじ部２２に同一構成の別の地山補強用鋼管１の雄ねじ部３２が螺合されて形成されるねじ接続部の肉厚と、地山補強用鋼管１の雄ねじ部３２に同一構成の更に別の地山補強用鋼管１の雌ねじ部２２が螺合されて形成されるねじ接続部の肉厚は、それぞれ本体２１の肉厚よりも厚くなり、本実施形態では基部３１に肉厚と略同一の肉厚になっている。

更に、これらのねじ接続部の外径は、地山補強用鋼管１、第１管体２、第２管体３の基部３１の外径と同一径となっており、図３に示すように、複数の地山補強用鋼管１がねじ接続部でねじ接続された長尺の補強管１０では、ねじ接続部を含めて第１管体２の本体２１の外径よりも外側に突出する段差が生じないようになっている。従って、複数の地山補強用鋼管１をねじ接続しながら順次継ぎ足して地山１００に打設する際に、ねじ接続部の外側への突出部分が貫入抵抗を増大させることはない。

このように実施形態の地山補強用鋼管１をねじ接続して構成される補強管１０は、図４及び図５に示すように、例えば先受け工５３や鏡補強工５６で用いられる。図４及び図５において、１００は地山、１０１はトンネル空間、１０２は掘進途中のトンネルの先端位置の切羽であり、トンネル空間１０２内にはドリルジャンボ５１が配置されている。

先受け工５３は、切羽１０２の前方上部の地山１００に長尺の補強管１０を配置してアーチ状に補強するものであり、その施工に際しては、例えば切羽１０２の直近に既に立て込まれている支保工５４の前方位置で、切羽１０２の天端部から前方上部の地山１００に向かって補強管１０よりも大径の下孔を所定の仰角で深さ数１０ｃｍ程度まで穿孔し、その下孔から二重管削孔打設方式により、地山１００に削孔を施すと同時に削孔内に長尺の補強管１０を打設する。

削孔の形成及び補強管１０の打設では、図６に示すように、ドリルジャンボのガイドセル５１２に補強管１０を構成する地山補強用鋼管１を配置すると共に、先端に削孔ビット５１４が装着されている削孔ロッド５１３を地山補強用鋼管１内に挿入し、削孔ロッド５１３の後端を削岩機５１１に連結する。更に、削孔ビット５１４の外周にケーシングシュー５１５を設け、ケーシングシュー５１５に地山補強用鋼管１の先端部を取り付ける。

そして、削岩機５１１から削孔ロッド５１３を介して削孔ビット５１４に回転力と打撃力を伝達し、図３に示すように、地山補強用鋼管１の雄ねじ部３２と後続の地山補強用鋼管１の雌ねじ部２２の螺合によるねじ接続で地山補強用鋼管１を順次継ぎ足し、複数の地山補強用鋼管１を接続して構成される長尺の補強管１０を削孔内に打設して存置する。具体的には、例えば先頭部には長さ３５００ｍｍの地山補強用鋼管１を用い、その後方に長さ３０５０ｍｍの地山補強用鋼管１を３本継ぎ足して、全長１２６５０ｍｍの補強管１０を地山１００に打設する。この際、補強管１０には外側に突出する段差がないことから、小さな貫入抵抗で打設することが可能である。その後、図４及び図５に示すように、補強管１０内に長さの異なる複数本の固結材注入管（不図示）を挿入して補強管１０の吐出孔２３から周囲の全長１２６５０ｍｍ分の地山１００内に固結材を充填し、地山１００内に固結領域５２を形成する。

また、鏡補強工５６は、切羽１０２の前方の地山１００を削孔して長尺の補強管１０を配置して補強するものであり、その施工に際しては、例えば切羽１０２に施されている鏡面吹き付けコンクリート５５から、上記先受け工５３と同様の施工手順で、前方の地山１００内に削孔を施して地山補強用鋼管１を継ぎ足した長尺の補強管１０を打設し、その補強管１０の周囲に固結領域５２を形成する。

次に、本実施形態の地山補強用鋼管１を製造する方法について説明する。本実施形態の地山補強用鋼管１を製造する際には、図７及び図８に示すように、円筒状で、地山補強に必要な強度の所要の肉厚を有し、軸方向に略同一の外径で形成されている第１管体２となる第１素管２ｍと、円筒状で、第１管体２の本体２１の外径に相当する第１素管２ｍの外径と略同一の外径と、第１管体２の本体２１の肉厚に相当する第１素管２ｍの肉厚よりも厚い肉厚を有し、且つ第１素管２ｍより短尺の第２管体３となる第２素管３ｍが用いられる。第１素管２ｍと第２素管３ｍの素材は実施例においては同じであり、例えば炭素鋼の鋼管等とする。

そして、第２素管３ｍの摩擦圧接側の端縁の肉厚が第１素管２ｍの肉厚と略一致するようにして、第２素管３ｍの摩擦圧接側の端縁から漸次内径が縮径するテーパ部３３を第２素管２ｍの周壁の内面に形成し（図８（ａ）、（ｂ）参照）、テーパ部３３が形成された第２素管２ｍの端縁を、肉厚が略一致する第１素管２ｍの片方の端縁に摩擦圧接し、接合管１ｍを形成する（図７（ａ）、（ｂ）、図８（ｃ）、（ｄ）参照）。

この摩擦圧接の工程では、通常、摩擦圧接の接合部４の内周側と外周側にそれぞれバリが不可避に形成されるため、接合管１ｍの外周側のバリは切削工程等により除去する。他方において、接合管１ｍの内周側のバリｂｕは、第２素管３ｍの摩擦圧接側端部にテーパ部３３があることによって、該第２素管３ｍよりも内径の大きな第１素管２ｍ側の端部内面に誘導されるように形成されることから、第１管体本体２１よりも内径の小さな第２管体３或いは第２素管３ｍの内径よりも内側に内周側のバリｂｕが突出することが極力防止される。そして、バリｂｕが第１素管２ｍ即ち第１管体２の内面のみにとどまり第２素管３ｍ即ち第２管体３の内径よりも内面側に突出することなく発生している限りは、バリ除去処理をせずに使用することも可能である（図８（ｄ）参照）。従って、地山補強用鋼管１は複数本接続して長尺の補強管１０として地山１００に打設してからその全長分の周囲の地山１００に万遍なく固結材を注入するという用途が予定されるため、注入時には長さの異なる複数本の注入管を補強管１０内部に挿入する必要があるが、この注入管が第２管体３或いは第２素管３ｍの内径よりも内側のバリｂｕによって挿入が阻害されることなく、補強管１０の先端近傍まできちんと挿入される。また、バリｂｕの突出によって固結材の流動性が阻害されることもない。

尚、比較例として、図９に示すように、第１素管２ｃの端縁と、第１素管２ｃの外径と略同一の外径と、第１素管２ｃの肉厚よりも厚い肉厚を有し、テーパ部を有しない第２素管３ｃの端縁とを摩擦圧接して接合管１ｃを形成した場合には、通常、第２素管３ｃの内径よりも内側に内周側のバリｂｕが突出してしまうことから、内周側のバリｂｕを別途切削等で除去する難しい工程が必須となる。特に、図９のように肉厚の異なる管の端縁同士を摩擦圧接した場合には、第２素管３ｃの接合側端縁における内周側は圧接対象材が存在しないまま加工により加熱され、溶融した金属が段差となる接合部の内周側に逃げて内周側のバリｂｕがより形成されやすく、管の内空断面を侵す突起物となってしまう。一方、図８に示す本発明においては、テーパ部３３の形成によって接合される管の肉厚を一致させてある為、摩擦圧接時にバリｂｕの形成を極力回避し、内周側に形成されるとしても第１素管２ｍ側に溶融金属が逃げるように誘導される。

その後、図７（ｃ）、（ｄ）に示すように、接合管１ｍの第２素管３ｍ側の端部の外周面に雄ねじ３２１を形成して第２素管３ｍに雄ねじ部３２を設け、基部３１と雄ねじ部３２を有する第２管体３を形成すると共に、接合管１ｍの第１素管２ｍ側の端部の内周面に雌ねじ２２１を形成して第１素管３ｍに雌ねじ部３２を設け、本体２１と雌ねじ部２２を有する第１管体２を形成して、地山補強用鋼管１が完成する。

上記実施形態の地山補強用鋼管１によれば、第１管体２より肉厚の第２管体３を略同一外径の第１管体２に摩擦圧接し、第２管体３に雄ねじ部３２を形成することにより、地山補強用鋼管１の全体的な肉厚を薄く合理的なものにしつつ、ねじ接続部に必要とされる肉厚を十分に確保して、地山補強用鋼管１のねじ部２２、３２に必要な強度を経済的に確保することができる。従って、地山補強用鋼管１の軽量化及び低コスト化、鋼管１を運搬、設置する作業性の向上を図ることもできる。

更に、地山補強用鋼管１をねじ接続で継ぎ足して地山１００に打設する際に、ねじ接続部で第１管体２より外側に突出する部分が生じないことから、ねじ部２２、３２或いはねじ接続部の打設抵抗を低減することができる。更に、鋼管端部を縮径して雄ねじを形成する工程を用いないことから、縮径加工時の素管の破断や縮径加工の残留応力による鋼管の破断の問題なく、ねじ部に必要な強度の経済的な確保、ねじ部の打設抵抗の低減を図り、高強度で安定性の高い地山補強用鋼管１を得ることができる。更に、第１管体２と第２管体３を摩擦圧接することにより、第１管体２自体の強度と同等或いはそれ以上の非常に高い強度で第１管体２と第２管体３を一体化することができる。更に、雄ねじ部３２を第１管体２とは別で第１管体２より肉厚の厚い第２管体３に形成することにより、雄ねじ部３２、ねじ接続部の肉厚の調整、強度の調整が極めて容易となる。

また、テーパ部３３を形成することにより、内周側のバリｂｕを第２本体３よりも内径の大きな第１管体２の内面側に誘導し、これによって、バリｂｕが第２管体３の内径よりも内側に突出することを極力防止することができ、例えば固結材注入時に注入管が内周側のバリｂｕに引っ掛かることや、内周側のバリｂｕで固結材の流動性が阻害されることを防止することができる。

また、地山補強用鋼管１を製造する際に、第１管体２となる第１素管２ｍと第２管体３となる第２素管３ｍを摩擦圧接した後に雄ねじ３２１と雌ねじ２２１を形成することにより、鋼管の両端部に雄ねじと雌ねじを形成する既存の製造ラインをそのまま用いて雄ねじ３２１と雌ねじ２２１を形成することができ、製造コストの低減、製造工程の効率化を図ることができる。更に、部材を早期の段階で一体化し、取扱い、管理を容易化することができる。

また、テーパ部３３が形成された第２素管３ｍの端縁を、肉厚が略一致する第１素管２ｍの端縁に摩擦圧接することにより、第１管体２と第２管体３での肉厚の連続性を保ちつつ、摩擦圧接による内周側のバリｂｕを第１管体２の端縁の略内端とテーパ部３３とが当接する箇所周辺に収容し、第２管体３の内径より内側に突出することを防止するようにして、第１管体２と第２管体３を一体化することができる。

〔実施形態の変形例等〕
本明細書開示の発明は、各発明や実施形態の構成の他に、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る。そして、下記変形例も包含する。

例えば摩擦圧接して接合管１ｍを形成する前に、第１素管２ｍの端部の内周面に雌ねじ２２１を形成すると共に、第２素管３ｍの端部の外周面に雄ねじ３２１を形成し、その後に、第１素管２ｍと第２素管３ｍを摩擦圧接して一体化した地山補強用鋼管、或いは摩擦圧接して接合管１ｍを形成する前に、第１素管２ｍの端部の内周面の雌ねじ２２１、若しくは第２素管３ｍの端部の外周面の雄ねじ３２１の一方を形成し、第１素管２ｍと第２素管３ｍの摩擦圧接後に他方の雄ねじ３２１若しくは雌ねじ２２１を形成して製造した地山補強用鋼管も本発明に包含される。即ち、第１管体２となる第１素管２ｍの端縁に、第２管体３となる第２素管３ｍの端縁を摩擦圧接して接合管１ｍを形成する第１工程と、接合管１ｍの第２素管３ｍ側の端部の外周面に雄ねじ３２１を形成すると共に、その接合管１ｍの第１素管２ｍ側の端部の内周面に雌ねじを形成する第２工程とは、第１第２という手順をあらわすものではなく、２つの工程を備えていればその順序にかかわらず、本発明に含有される。

また、本発明の地山補強用鋼管の用途は、上述のトンネルの先受け工５３、鏡補強工５６に限定されず、ねじ接続で長尺の連結鋼管を形成して地山に埋め込み、地山を補強する適宜の用途に使用可能であり、例えばフットパイル、地盤支持杭等にも用いることが可能である。

本発明は、例えばトンネル掘削時に先行地山を補強する先受け工、鏡補強工、フットパイル、地盤支持杭等に利用することができる。

１…地山補強用鋼管２…第１管体２１…本体２２…雌ねじ部２２１…雌ねじ２３…吐出孔３…第２管体３１…基部３２…雄ねじ部３２１…雄ねじ３３…テーパ部４…接合部１０…補強管１ｍ、１ｃ…接合管２ｍ、２ｃ…第１素管３ｍ、３ｃ…第２素管５１…ドリルジャンボ５１１…削岩機５１２…ガイドセル５１３…削孔ロッド５１４…削孔ビット５１５…ケーシングシュー５２…固結領域５３…先受け工５４…支保工５５…鏡面吹き付けコンクリート５６…鏡補強工１００…地山１０１…トンネル空間１０２…切羽ｂｕ…内周側のバリ

Claims

地山補強に必要な強度の所要の肉厚を有する本体と、内周面に雌ねじが形成されている雌ねじ部とが単一素材で連なって設けられ、軸方向に略同一の外径で形成されている第１管体と、
前記本体と略同一の外径と前記本体より厚い肉厚を有する基部と、前記基部より小さい外径で形成され、外周面に雄ねじが形成されている雄ねじ部とが単一素材で連なって設けられ、前記第１管体より短尺で形成されている第２管体とから構成され、
前記雌ねじ部と前記雄ねじ部がねじ接続状態で地山打設に必要な強度となる所要の肉厚をそれぞれ有し、
前記第１管体の前記本体側の端縁に、前記第２管体の前記基部側の端縁が摩擦圧接して一体化され、全長の一端に前記雄ねじ部、全長の他端に前記雌ねじ部が配置されると共に、
前記第１管体の前記本体側の端縁の略内端から前記雄ねじ部側に向かって漸次内径が縮径するテーパ部が前記第２管体の周壁の内面に形成され、前記第２管体の前記テーパ部の外端縁に、肉厚が略一致する前記第１管体の前記本体側の端縁と前記第２管体の前記基部側の端縁との前記摩擦圧接による接合部が連なるように配置されることを特徴とする地山補強用鋼管。
地山補強に必要な強度の所要の肉厚を有し、軸方向に略同一の外径で形成されている前記第１管体となる第１素管と、前記本体と略同一の外径と前記本体より厚い肉厚を有し且つ前記第１素管より短尺の前記第２管体となる第２素管とから請求項１記載の地山補強用鋼管を製造する方法であって、
前記第２素管の摩擦圧接する側の端縁の肉厚が前記第１素管の肉厚と略一致するようにして、前記第２素管の摩擦圧接する側の端縁から漸次内径が縮径するテーパ部を前記第２素管の周壁の内面に形成する第１工程と、
前記テーパ部が形成された前記第２素管の端縁を、肉厚が略一致する前記第１素管の端縁に摩擦圧接して接合管を形成する第２工程と、
前記接合管の前記第２素管側の端部の外周面に雄ねじを形成すると共に、前記接合管の前記第１素管側の端部の内周面に雌ねじを形成する第３工程
を備えることを特徴とする地山補強用鋼管の製造方法。