JP7421100B2 - 鋼管内底蓋構造および管状構造物の施工方法 - Google Patents

Description

本発明は、鋼管内底蓋構造および管状構造物の施工方法に関する。

従来、コンクリート合成鋼管杭では、充填されるコンクリートの下端にコンクリートを堰き止めるためのコンクリート蓋を設ける方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。
特許文献１には、予め杭施工前に鋼管の管内面に蓋止め治具を溶接などで固定しておき、鋼管の地盤への打設後にコンクリート蓋を鋼管内に落とし込み、蓋止め治具にコンクリート蓋を掛止させてそのコンクリート蓋部位置を決める方法について記載されている。

特開２００７－２９７８６５号公報

しかしながら、従来の特許文献１に示す施工方法では、以下のような問題があった。
すなわち、一般的に支持層の深さは地盤条件によって左右されるため、杭は想定よりも高止まり、あるいは低止まりすることが一般的である。そのため、特許文献１のように予め鋼管に取り付けた蓋止め治具によってコンクリート蓋の高さが決定されてしまう方法では、上述したような高止まりや低止まりによって所定位置に蓋止め治具が位置しない場合があり、杭の施工後に鋼管の任意の高さ位置にコンクリート蓋を配することが可能であることが望まれており、その点で改良の余地があった。

また、杭の打設後の後施工により、コンクリート蓋を構築する場合もあるが、そのコンクリート蓋の高さは比較的浅い箇所を想定しており、コンクリート充填鋼管杭を対象とした場合、治具の大型化により施工が難しいという問題があった。

本発明は、上述する問題点に鑑みてなされたもので、管状部材を加工することなく、簡単な構造で、かつ蓋部材を管内の所定の位置に容易に位置決めできる鋼管内底蓋構造および管状構造物の施工方法を提供することを目的とする。

前記目的を達成するため、本発明に係る鋼管内底蓋構造では、管軸方向を上下方向に向けて設置されコンクリートが充填される管状部材において、該管状部材の管体の下部に配置されコンクリートを堰き止めるための鋼管内底蓋構造であって、径方向に伸縮可能で前記管状部材の管内面に対して当接する蓋部材と、前記蓋部材を前記管状部材内の所定の高さに位置決めする吊下げ部材と、を備え、前記蓋部材は、前記管内面に当接した状態で前記コンクリートを下方から押さえる保持力を有することを特徴としている。

本発明に係る管状構造物の施工方法では、上述した鋼管内底蓋構造を用いて管状構造物を施工するための管状構造物の施工方法であって、前記吊下げ部材で前記蓋部材を吊って、該蓋部材を前記管状部材内の所定の高さに位置決めする工程と、前記蓋部材を前記径方向の外側に張り出して前記管状部材の管内面に対して当接し前記保持力を発揮させる工程と、前記蓋部材の上方に前記コンクリートを充填する工程と、を有することを特徴としている。

本発明では、管状部材の管内に落とし込み可能な蓋部材が径方向に伸縮可能な構造であるので、管状部材の所定の高さ位置に吊り部材によって蓋部材を落とし込んで位置決めし、その位置で蓋部材を径方向の外側に突出することにより管内面に当接させることができる。そして、管内面に当接した蓋部材は充填される所定量のコンクリートの荷重がかかっても下方にずれ落ちることなく保持することができる。本発明では管状部材における任意の高さの位置に蓋部材を設けることができるので、例えば管状部材が鋼管杭の場合のように、杭打設によって高止まりが生じた場合であっても、コンクリートの充填量を変更することなく設計通りとすることが可能となるので、所望の強度で管状部材を補強することができる。
このように本発明では、蓋部材自体に管内面の任意の位置で保持することが可能な伸縮機能を備えているので、従来のように管状部材の管体に対して蓋部材を支持するための治具を予め加工する必要がなく、簡単な構造で、かつ短時間で効率よく蓋部材を任意の位置に固定することができる。

また、本発明では、管状部材の上端からの距離が離れた深い位置に蓋部材を配置する場合であっても、簡単な構成の吊下げ部材によって蓋部材の高さ方向の位置調整を行うことができる。

また、本発明に係る鋼管内底蓋構造では、前記蓋部材は、鉛直方向に離間して設けられ、板状に形成された一対の定盤を備え、前記一対の定盤同士の間に径方向の外側に向けて張出し可能な膨張材が配置され、前記蓋部材には、前記膨張材を流入させる配管部材、又は配管の機能を持たない紐状部材が前記管状部材の上方から吊り下げられて接続されていることを特徴としてもよい。

本発明によれば、袋体が上下一対の定盤の間に配置されるので、膨張材を流入させた袋体を径方向外側のみに膨出させることができる。すなわち、膨張材の膨出方向を径方向の外側に張り出すように誘導することができ、効率よく膨張材を管状部材の管内面に当接させることができる。

また、本発明に係る鋼管内底蓋構造では、前記蓋部材は、板状に形成された定盤と、前記定盤に設けられ、該膨張材の体積の膨張によって径方向の外側に向けて張出し可能な袋体と、を備え、前記膨張材は、径方向の外側に張り出した状態で前記管内面に液密に当接されることを特徴としてもよい。

この場合には、膨張材の膨張圧によって袋体の管内面に対する押圧力を増大させることができ、これにより袋体における管内面との間の保持力をより高めることができる。
また、袋体に例えば空気や水などの流体からなる膨張材が収容可能な構成であり、蓋部材を管状部材の任意の位置に位置決めした後で袋体に膨張材を流入させることや経時的に膨張する材料をあらかじめ内包させておくことが可能である。そのため、蓋部材の落とし込み時には蓋部材内の膨張材を減量させた状態とすることができるので、軽量でコンパクトな構造にすることが可能となり、施工時のハンドリングを効率よく行うことができる。

また、本発明に係る鋼管内底蓋構造では、前記蓋部材には、張り出した前記膨張材を下方から支持する垂下り抑制板が設けられていることを特徴としてもよい。

このような構成によれば、径方向の外側に張り出した袋体が垂れ下がり抑制板によって下方より支持されているので、袋体における張り出し部分が重力によって垂れ下がることを防止できる。そのため、袋体と管内面との間に隙間が生じて打設したコンクリートが蓋部材の下方に流出することを防ぐことができる。

また、本発明に係る鋼管内底蓋構造では、前記蓋部材は、中空部を有する蓋枠体と、前記蓋枠体の内部に流体が流入出可能に設けられ、該流体の流入によって径方向の外側に向けて張出し可能な突出部材と、を備え、前記突出部材は、径方向の外側に張り出した状態で前記管内面に当接されることを特徴としてもよい。

このような構成によれば、蓋枠体内の流体の内圧によって突出部材の管内面に対する押圧力を増大させることができ、これにより突出部材における管内面との間の保持力をより高めることができる。
また、流体として例えば空気や水などが流入可能な構成であり、蓋部材を管状部材の任意の位置に位置決めした後で流体を蓋枠体内に流入させることが可能である。そのため、落とし込み時には蓋部材を流体の分だけ減量した状態にできるので、軽量でコンパクトな構造にすることが可能となり、施工時のハンドリングを効率よく行うことができる。

また、本発明に係る鋼管内底蓋構造では、前記蓋部材の径方向外側の外周部には、前記管内面に対して磁力により固着する磁性体が前記管状部材の円周方向に複数配置されていることを特徴としてもよい。

このような構成によれば、径方向の外側に張り出した突出端部に設けられる磁性体が鋼管からなる管状部材に磁力によって固着される。そのため、蓋部材の張り出し部分における管内面との間の保持力を高めることができ、蓋部材のずれや落ち込みを防止できる。

本発明の鋼管内底蓋構造および管状構造物の施工方法によれば、管状部材に対する加工することなく、簡単な構造で、かつ蓋部材を管内の所定の位置に容易に位置決めできる。

本発明の第１実施形態による鋼管内底蓋構造を示す縦断面図であって、袋体の拡張前状態の図である。 図１に示す鋼管内底蓋構造の斜視図であって、袋体の拡張後状態の図である。 （ａ）は図１に示すＡ－Ａ線断面図であって袋体の拡張前状態の図、（ｂ）は（ａ）において袋体の拡張後状態の図である。 図１にＢ－Ｂ線矢視図であって、（ａ）は袋体の拡張前状態の図、（ｂ）は袋体の拡張後状態の図である。 図１に示す鋼管内底蓋構造において袋体の拡張後状態の縦断面図である。 （ａ）～（ｄ）は、鋼管内底蓋構造を使用した鋼管杭の施工手順を示す縦断面図である。 第１変形例による鋼管内底蓋構造を示す縦断面図であって、図５に対応する図である。 第１変形例による蓋部材を示す図であって、（ａ）は袋体の拡張前状態の蓋部材を上方から見た平面図、（ｂ）は袋体の拡張後状態の平面図、（ｃ）は（ａ）に示すＣ－Ｃ線断面図である。 図７に示す垂下り抑制板を上方からみた平面図である。 第２変形例による鋼管内底蓋構造を示す縦断面図であって、図５に対応する図である。 図１０に示すＤ－Ｄ線矢視図である。 第２実施形態による鋼管内底蓋構造を示す縦断面図である。 図１２にＥ－Ｅ線矢視図であって、（ａ）は突出部材を張り出す前の図、（ｂ）は突出部材を張り出した後の図である。

以下、本発明の実施形態による鋼管内底蓋構造および管状構造物の施工方法について、図面に基づいて説明する。

（第１実施形態）
図１に示すように、本実施形態による鋼管内底蓋構造１は、管軸Ｏ方向を上下方向に向けて設置されコンクリート３（図５、図６（ｄ）参照）が充填される鋼管杭２（管状部材）において、鋼管杭２の管体の下部に配置されコンクリート３を堰き止めるために設けられている。

鋼管内底蓋構造１は、径方向に伸縮可能で鋼管杭２の管内面２ａに対して当接する蓋部材１０と、蓋部材１０を鋼管杭２内の所定の高さに位置決めする吊下げ部材４と、を備えている。
ここで、本実施形態による鋼管杭２としては、管内面２ａの全体にわたってスパイラル状の突起２１が形成された内面突起付き鋼管が一例として採用されている。

図１及び図２に示すように、蓋部材１０は、管内面２ａに当接した状態でコンクリート３を下方から押さえる保持力を有している。蓋部材１０は、板状に形成された一対の定盤１１（１１Ａ、１１Ｂ）と、定盤１１に設けられ、内部に膨張材１２Ａが収容され、膨張材１２Ａの体積の膨張によって径方向の外側に向けて張出し可能な袋体１２と、を備えている。

定盤１１は、鋼板やプラスチック板からなり、鉛直方向に離間して設けられる上定盤１１Ａと下定盤１１Ｂとを備えている。上下の定盤１１Ａ、１１Ｂは、所定の間隔をあけてそれぞれの板面を平行にして配置され、互いに連結材１４によって円周方向の複数箇所で連結されている。上下一対の定盤１１Ａ、１１Ｂ同士の間には袋体１２が挟持されている。定盤１１Ａ、１１Ｂの外径寸法は、鋼管杭２の突起２１の突出端における内径寸法よりも小さく設定されている。すなわち、上下の定盤１１Ａ、１１Ｂは、鋼管杭２内で管内面２ａに干渉することなく通過可能な外径寸法になっている。

上定盤１１Ａ及び下定盤１１Ｂは、図２に示すように、全体にわたって板面が延在している。

袋体１２は、内部に膨張材１２Ａが十分に拡張していないときには、図３（ａ）及び図４（ａ）に示すように、上方から見て定盤１１Ａ、１１Ｂの外周部１１ｃから径方向の外側に突出しない状態で、上定盤１１Ａと下定盤１１Ｂとの間に収まっている（拡張前状態Ｐ１）。そして、袋体１２は、図３（ｂ）及び図４（ｂ）に示すように、内部に膨張材１２Ａが拡張したときには、上方から見て定盤１１Ａ、１１Ｂの外周部１１ｃから径方向の外側に突出する（拡張後状態Ｐ２）。拡張後状態Ｐ２の袋体１２は、連結材１４を回り込むように膨張し、張出し部分１２ｂが円周方向に密着して隙間がない状態で設けられている。図５に示すように、袋体１２は、拡張後状態Ｐ２で管内面２ａに液密に当接される。
ここで、図１は拡張前状態Ｐ１を示している。図２及び図５は拡張後状態Ｐ２を示している。

蓋部材１０には、図１、図２及び図５に示すように、膨張材１２Ａを流入させる配管部材（本実施形態では吊下げ部材４）、もしくは配管機能を有さない吊り下げに用いる部材が鋼管杭２の上方から吊り下げられて接続されている。
吊下げ部材４は、本実施形態において膨張材１２Ａの流路をなし、袋体１２の内部に接続されていてもよい。例えば、図示しないが、送り側と戻り側の流路を備えた配管、ホース等の棒状、あるいはフレキシブルな紐状の部材が採用される。吊り下げ部材４の流路には、例えば、不図示な逆止弁が設けられている。

袋体１２の内側に流入される膨張材１２Ａとしては、膨潤材料、空気、水などの流体を採用することができる。
袋体１２としては、樹脂製、ゴム製など変形可能な軟質部材や弾性変形可能な部材が用いられる。袋体１２は、内部に膨張材１２Ａは経時変化により径方向の外側に張り出して管内面２ａに液密に当接する部材であればよい。あるいは、袋体１２の内部に膨張材１２Ａの流体による圧力を高めることで袋体１２を弾性変形させて径方向の外側に張り出す構成であってもよいし、袋体１２として、膨張材１２Ａが充填されたときに管内面２ａに当接する大きさに広がる形状のものを使用し、膨張材１２Ａが充填されていない場合には収縮した状態で管内面２ａに当接しない構成のものでもよい。

図１、図３（ａ）及び図４（ａ）に示すように、袋体１２の拡張前状態Ｐ１では鋼管内底蓋構造１を鋼管杭２内で通過させることができる。図３（ｂ）、図４（ｂ）及び図５に示すように、袋体１２の拡張後状態Ｐ２では、袋体１２の外周部１２ａが管内面２ａに当接する。袋体１２は、管内面２ａに当接することによって、管内面２ａとの摩擦力（拘束力等）が発揮される。

次に、上述した鋼管内底蓋構造を使用した管状構造物の施工方法について説明する。図６（ａ）に示すように、先ず、スパイラル状の突起２１が形成された鋼管杭２を地盤Ｇに打設する。鋼管杭２の打設方法としては、例えば中堀工法、プレボーリング工法、打撃工法、及び回転圧入工法等を適用することができる。

図６（ａ）では、鋼管杭２内の土砂Ｇ１中に第１配管２３と第２配管２４を挿入し、第１配管２３からベントナイト液２５を鋼管杭２の下部領域に注入するとともに、第２配管２４からベントナイト液２５の注入量に応じて管内の土砂Ｇ１を排土する。これにより、図６（ｂ）に示すように鋼管杭２内において下部の一部に土砂Ｇ１を残してベントナイト液２５に置換する。その後、第１配管２３と第２配管２４は鋼管杭２から取り出す。

次に、図６（ｂ）に示すように、鋼管内底蓋構造１の蓋部材１０を吊り下げ部材４で吊った状態で鋼管杭２の上方から管内の下部の所定位置まで落とし込む。このときの蓋部材１０を落とし込む位置は、図６（ｃ）に示すように、鋼管杭２内に打設するコンクリート３の高さの下端面が蓋部材１０の上定盤１１Ａの上面１１ａとなる位置とされる。なお、管内にはベントナイト液２５が溜まっているので、蓋部材１０の定盤１１に錘を付けて液中に沈み込ませてもよい。

次に、図６（ｃ）に示すように、蓋部材１０の袋体１２内に膨張材１２Ａを流入させ、袋体１２を径方向の外側に張り出して管内面２ａに当接させる。これにより、管内面２ａと張り出された袋体１２の外周部１２ａとの摩擦力や拘束力を十分に発現させることができ、蓋部材１０によって後から打設されるコンクリート３を下方から堰き止める底蓋が設置されることになる。その後、第１配管２３を鋼管杭２内に挿入し、管内のベントナイト液２５をバキュームを使用して吸い上げて排出する。

ベントナイト液２５の排出後、図６（ｄ）に示すように、管内を洗浄し、先ず捨てコンクリート３Ａを所定の高さで打設する。このときの捨てコンクリート３Ａの高さは、蓋部材１０の管内面２ａに対する保持力が維持できるコンクリート重量の範囲とされる。打設下捨てコンクリート３Ａが硬化した後、コンクリート３を打設することで、鋼管杭２にコンクリート３が充填された管状構造物の施工が完了となる。
これにより、コンクリート３が充填された鋼管杭２は、管状構造として耐力を向上させることができる。

次に、上述した鋼管内底蓋構造１および鋼管杭２の施工方法の作用について、図面に基づいて詳細に説明する。
本実施形態による鋼管内底蓋構造１では、図１及び図５に示すように、鋼管杭２の管内に落とし込み可能な蓋部材１０が径方向に伸縮可能な構造であるので、鋼管杭２の所定の高さ位置に吊下げ部材４によって蓋部材１０を落とし込んで位置決めし、その位置で蓋部材１０の袋体１２を径方向の外側に突出することにより管内面２ａに当接させることができる。そして、管内面２ａに当接した蓋部材１０は充填される所定量のコンクリートの荷重がかかっても下方にずれ落ちることなく保持できる。

本実施形態では、鋼管杭２における任意の高さの位置に蓋部材１０を設けることができるので、杭打設によって高止まりが生じた場合であっても、コンクリートの充填量を変更することなく設計通りとすることが可能となるので、所望の強度で鋼管杭２を補強することができる。

このように本実施形態では、蓋部材１０自体に管内面２ａの任意の位置で保持することが可能な伸縮機能を備えているので、従来のように鋼管杭２の管体に対して蓋部材１０を支持するための治具を予め加工する必要がなく、簡単な構造で、かつ短時間で効率よく蓋部材１０を任意の位置に固定することができる。

また、本実施形態では、鋼管杭２の上端からの距離が離れた深い位置に蓋部材１０を配置する場合であっても、簡単な構成の吊下げ部材４によって蓋部材１０の高さ方向の位置調整を行うことができる。

また、本実施形態では、膨張材１２Ａの膨張圧によって袋体１２の管内面２ａに対する押圧力を増大させることができ、これにより袋体１２における管内面２ａとの間の保持力をより高めることができる。
さらに、本実施形態では、袋体１２に例えば空気や水などの流体１８からなる膨張材１２Ａが収容可能な構成であり、蓋部材１０を鋼管杭２の任意の位置に位置決めした後で袋体１２に膨張材１２Ａを流入させることが可能である、そのため、蓋部材１０の落とし込み時には蓋部材１０内の膨張材１２Ａを減量させた状態とすることができるので、軽量でコンパクトな構造にすることが可能となり、施工時のハンドリングを効率よく行うことができる。

また、本実施形態では、袋体１２が上下一対の定盤１１Ａ、１１Ｂの間に配置されているので、膨張材１２Ａを流入させた袋体１２を径方向の外側のみに膨出させることができる。すなわち、袋体１２の膨出方向を径方向の外側に張り出すように誘導することができ、効率よく袋体１２を鋼管杭２の管内面２ａに当接させることができる。

上述した本実施形態による鋼管内底蓋構造１および管状構造物の施工方法では、鋼管杭２に対する加工することなく、簡単な構造で、かつ蓋部材１０を管内の所定の位置に容易に位置決めできる。

次に、本発明の鋼管内底蓋構造および管状構造物の施工方法の変形例について、添付図面に基づいて説明するが、上述の実施形態と同一又は同様な部材、部分には同一の符号を用いて説明を省略し、実施形態と異なる構成について説明する。

（第１変形例）
図７及び図８（ａ）～（ｃ）に示す第１変形例による鋼管内底蓋構造１Ａは、上述した実施形態に対して連結部材を代えた構成のものである。第１変形例の蓋部材１０Ａは、リング状の上定盤１１Ｃ（１１）と、下定盤１１Ｂ（１１）と、上定盤１１Ｃと下定盤１１Ｂとを連結する筒体１１Ｄ（１１）と、から構成され、中央部に上に開口する凹部１０ａが形成されている。筒体１１Ｄは、上端が上定盤１１Ｃの内周部１１ｄに固定され、下端が下定盤１１Ｂの上面に固定されている。

凹部１０ａの底部に位置する下定盤１１Ｂの中心部には下定盤１１Ｂを厚さ方向に貫通するピン穴１１ｅが形成され、このピン穴１１ｅに上方からピン１５２が挿通される。ピン１５２は、後述する下定盤１１Ｂの下面１１ｂ側に設けられる垂下り抑制板１５の中心穴部１５ｂに挿通される長さに設定されている。

筒体１１Ｄの外周側にはリング状の袋体１２が設けられている。このリング状の袋体１２は、上下と内周側が蓋部材１０Ａによって覆われているので、膨張させたときに径方向の外側にのみ膨張して張り出す。
このような第１変形例の蓋部材１０Ａによれば、中空環状の袋体１２とすることで、軽量化を図ることができ、効率よく施工を行うことができる。

蓋部材１０Ａには、張り出した袋体１２を下方から支持する垂下り抑制板１５が設けられている。垂下り抑制板１５は、下定盤１１Ｂの下面１１ｂに固定されている。垂下り抑制板１５は、図９に示すように、複数の羽根形状のブレード１５１が中心穴部１５ｂに固定されて円周方向に配置されている。中心穴部１５ｂには、上述したピン１５２が挿入されたときには下定盤１１Ｂの径寸法以下となる縮径状態となり、ピン１５２が中心穴部１５ｂから上方に引き抜かれると中心穴部１５ｂが拡径してブレード１５１が径方向の外方に張り出して拡径された状態となる。図９の二点鎖線は、拡径されたブレード１５１を示し、円形の二点鎖線が拡径時における垂下り抑制板１５の外周部１５ａを示している。拡径された垂下り抑制板１５は、外周部１５ａが管内面２ａに当接、又は近接する拡径状態に変更可能に設けられている。

なお、垂下り抑制板１５を拡径させる操作方法としては、第１変形例のような鋼管杭２の上方からピン１５１を引き抜く構成であることに限定されることはない。例えば、他の構成として、棒部材を中心穴部１５ｂから差し込んで回転させることにより垂下り抑制板１５を拡径する操作方法を採用することも可能である。

また、垂下り抑制板１５の外周部１５ａは、管内面２ａに当接していることが好ましいが、管内面２ａとの間にわずかな隙間があってもかまわない。
また、垂下り抑制板１５は、円周方向の全体にわたって設けられていてもよいし、円周方向に断続的に設けられていてもかまわない。要は、袋体１２のうち下定盤１１Ｂの外方に突出する部分を下方から支持できればよい。

第１変形例による鋼管内底蓋構造１Ａでは、袋体１２のうち下定盤１１Ｂから径方向の外側に張り出した部分（張出し部分１２ｂ）が垂下り抑制板１５によって下方より支持され。これにより、袋体１２における張出し部分１２ｂが重力によって垂れ下がることを防止できる。
そのため、第１実施形態よりも定盤１１Ａ、１１Ｂの外径寸法を小さくして高い施工性を確保しつつ、袋体１２と管内面２ａとの間に隙間が生じて打設したコンクリートが蓋部材１０の下方に流出することを防ぐことができる。また、第１変形例では膨張材１２Ａには大きな張り出し力が不要となるので、袋体１２を省略することも可能となる。

（第２変形例）
次に、図１０及び図１１に示すように、第２変形例による鋼管内底蓋構造１Ｂは、蓋部材１０Ｂの袋体１２の外周部１２ａ（突出端部）に、管内面２ａに対して磁力により固着する磁性体１６が円周方向に適宜な間隔をあけて複数配置された構成となっている。磁性体１６は、袋体１２が外方に突出する前の状態において、蓋部材１０Ｂが鋼管杭２内に挿入されたときに、管内面２ａに接触しないように設けられている。このとき定盤１１Ａ、１１Ｂはプラスチック等、鋼材以外の材質にする必要がある。これにより磁性体１６が定盤１１Ａ、１１Ｂに固着されずに袋体１２の膨張に伴って管内面２ａに向けてスムーズに移動できる。なお、磁性体１６の配置数量、形状、大きさ等の構成は任意に設定することができる。

第２変形例では、袋体１２を径方向の外側に張り出した外周部１２ａに設けられる磁性体１６が鋼管杭２の管内面２ａに磁力によって固着される。そのため、袋体１２の張り出し部分（外周部１２ａ）における管内面２ａとの間の保持力を高めることができ、蓋部材１０Ｂのずれや落ち込みを防止できる。

（第２実施形態）
次に、図１２に示すように、第２実施形態による鋼管内底蓋構造１Ｃは、上述した袋体１２（図１参照）に代えて機械式な突出部材を備えた蓋部材１０Ｃを設けた構成となっている。蓋部材１０Ｃは、図１２及び図１３（ａ）、（ｂ）に示すように、中空部１７ａを有する蓋枠体１７と、蓋枠体１７の内部に空気や水などの流体１８が流入出可能に設けられ、流体１８の流入によって径方向の外側に向けて張出し可能な突出部材１９と、を備えている。

蓋枠体１７は、上板１７Ａ、下板１７Ｂ、及び外周側板１７Ｃを備えた円盤形状をなし、内部に流体１８が流入される中空部１７ａが形成されている。外周側板１７Ｃには円周方向に間隔をあけて複数の貫通穴１７ｂが形成されている。これら貫通穴１７ｂには、突出部材１９が液密又は気密な状態で径方向に進退移動可能に組み込まれている。蓋枠体１７の上板１７Ａには、図１３（ａ）、（ｂ）に示すように、流体１８を中空部１７ａに流入させる流入口１７１と、流出させる流出口１７２と、を有している。

蓋枠体１７の外径寸法は、鋼管杭２の内径寸法より小さくなるように設定されている。さらに具体的には、蓋枠体１７に設けられる突出部材１９が縮減した状態において、複数の突出部材１９の突出先端１９ａ同士を結ぶ円周方向に延びる仮想線が鋼管杭２の内径寸法より小さくなるように設定されている。これにより蓋部材１０Ｃは、鋼管杭２内を管内面２ａに干渉することなく通過できる。

突出部材１９は、図１２に示すように、径方向の外側に張り出した状態で管内面２ａに当接される。突出部材１９は、径方向に筒軸を向けて蓋枠体１７の貫通穴１７ｂに挿通された筒部１９１と、筒部１９１の内端に設けられ筒部１９１より大径の内フランジ１９２と、筒部１９１の外端に設けられ筒部１９１より小径の外フランジ１９３と、を有している。外フランジ１９３の外面が上述した突出先端１９ａとなる。突出部材１９として、例えば金属部材を採用することができる。

筒部１９１の周面は貫通穴１７ｂに対して液密に接している。突出部材１９が径方向の内側に縮減した状態では、外フランジ１９３が外周側板１７Ｃの外側面１７ｃに当接して径方向内側への移動が規制される。突出部材１９が径方向の外側に伸張した状態では、内フランジ１９２が外周側板１７Ｃの内側面１７ｄに当接して径方向外側への移動が規制される。
このように構成される蓋部材１０Ｃでは、蓋枠体１７の中空部１７ａに流体１８が流入されると、中空部１７ａの内圧が高まることで突出部材１９が径方向外側に押し出されるように構成されている。

第２実施形態による鋼管内底蓋構造１Ｃでは、蓋枠体１７内の流体１８の内圧によって突出部材１９の管内面２ａに対する押圧力の増大および機械的な噛み合わせによって突出部材１９における管内面２ａとの間の保持力をより高めることができる。

また、第２実施形態の他の形態として、上述した突出部材１９に代えて、例えば蓋枠体１７に流入される例えば空気や水などの流体１８によって膨張する膨張部材であってもよい。この場合には、鋼管杭２の任意の位置に蓋部材１０Ｃを位置決めした後で、流体１８を蓋枠体１７内に流入させ蓋枠体１７の外周にあけた貫通穴１７ｂから前述の膨張部材を鋼管杭２の管内面２ａに当接させることが可能である。

このように第２実施形態では、鋼管内底蓋構造１Ｃの落とし込み時において、蓋枠体１７を流体１８の分だけ減量した状態にできるので、軽量でコンパクトな構造にすることが可能となり、施工時のハンドリングを効率よく行うことができる。

第２実施形態においてコンクリートが蓋部材１０の下方に流出することを防ぐためには、蓋部材１０Ｃの上板１７Ａ上に後から当該上板１７Ａよりも外径が大きい大径蓋１７１を落とし込み、突出部材１９が押し出されて位置が固定された後、断続的に存在する管内面２ａと蓋部材１０Ｃの外周側板１７Ｃとの間の隙間を埋めるために、外周側板１７Ｃにあけた複数の微小な孔（図示省略）を用いて配管口から注入した膨潤材を蓋部材１０Ｃの外周に設置することにより可能となる。

以上、本発明による鋼管内底蓋構造および管状構造物の施工方法の実施形態について説明したが、本発明は前記の実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。

例えば、本実施形態では、管状部材として鋼管杭２を対象としているが、これに限定されることはなく、他の管状部材と適用してもよい。また、管状部材の断面形状は、円形や矩形であることにも限定されない。
また、管状部材は、新設、又は既設構造物の補強等を対象としてもよい。

また、蓋部材の構造として、上述した実施形態の他の構成を採用することも可能である。
例えば、上述した実施形態では、膨張材１２Ａが袋体１２の内部に流入されるものとしているが、袋体１２が設けられることに制限されることはなく、袋体１２を省略して膨張材のみとする構成であってもかまわない。

その他、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、前記した実施形態における構成要素を周知の構成要素に置き換えることは適宜可能である。

１、１Ａ、１Ｂ、１Ｃ 鋼管内底蓋構造
２ 鋼管杭（管状部材）
２ａ 管内面
３ コンクリート
４ 吊下げ部材（配管部材）
１０、１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ、１０Ｄ 蓋部材
１１ 定盤
１１Ａ、１１Ｃ 上定盤
１１Ｂ 下底盤
１１Ｄ 筒体
１２ 袋体
１２ａ 外周部（突出端部）
１２Ａ 膨張材
１４ 連結材
１５ 垂下り抑制板
１６ 磁性体
１７ 蓋枠体
１７ａ 中空部
１８ 流体
１９ 突出部材
１９ａ 突出先端
２１ 突起
Ｐ１ 拡張前状態
Ｐ２ 拡張後状態

Claims (7)

1. 管軸方向を上下方向に向けて設置されコンクリートが充填される管状部材において、該管状部材の管体の下部に配置されコンクリートを堰き止めるための鋼管内底蓋構造であって、
   径方向に伸縮可能で前記管状部材の管内面に対して当接する蓋部材と、
   前記蓋部材を前記管状部材内の所定の高さに位置決めする吊下げ部材と、
   を備え、
   前記蓋部材は、前記管内面に当接した状態で前記コンクリートを下方から押さえる保持力を有することを特徴とする鋼管内底蓋構造。
2. 前記蓋部材は、鉛直方向に離間して設けられ、板状に形成された一対の定盤を備え、
   前記一対の定盤同士の間に径方向の外側に向けて張出し可能な膨張材が配置され、
   前記蓋部材には、前記膨張材を流入させる配管部材、又は配管の機能を持たない紐状部材が前記管状部材の上方から吊り下げられて接続されていることを特徴とする請求項１に記載の鋼管内底蓋構造。
3. 前記蓋部材は、
   板状に形成された定盤と、
   前記定盤に設けられ、内部に膨張材が収容され、該膨張材の体積の膨張によって径方向の外側に向けて張出し可能な袋体と、を備え、
   前記袋体は、径方向の外側に張り出した状態で前記管内面に液密に当接されることを特徴とする請求項１又は２に記載の鋼管内底蓋構造。
4. 前記蓋部材には、張り出した前記膨張材を下方から支持する垂下り抑制板が設けられていることを特徴とする請求項２又は３に記載の鋼管内底蓋構造。
5. 前記蓋部材は、
   中空部を有する蓋枠体と、
   前記蓋枠体の内部に流体が流入出可能に設けられ、該流体の流入によって径方向の外側に向けて張出し可能な突出部材と、を備え、
   前記突出部材は、径方向の外側に張り出した状態で前記管内面に当接されることを特徴とする請求項１に記載の鋼管内底蓋構造。
6. 前記蓋部材の径方向外側の外周部には、前記管内面に対して磁力により固着する磁性体が前記管状部材の円周方向に複数配置されていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の鋼管内底蓋構造。
7. 請求項１乃至６のいずれか１項に記載の鋼管内底蓋構造を用いて管状構造物を施工するための管状構造物の施工方法であって、
   前記吊下げ部材で前記蓋部材を吊って、該蓋部材を前記管状部材内の所定の高さに位置決めする工程と、
   前記蓋部材を前記径方向の外側に張り出して前記管状部材の管内面に対して当接し前記保持力を発揮させる工程と、
   前記蓋部材の上方に前記コンクリートを充填する工程と、
   を有することを特徴とする管状構造物の施工方法。

Images