(57)【要約】【課題】鋼管内にダウンザホールハンマを中掘り式にセットして掘進する中掘り杭工法に使用する鋼管において、鋼管下端付近の内空側に軸心直角方向に突出したシアーキーを設けるのに、シアーキーに掘削土が付着、停滞をすることの無いようにすることができる中掘り杭工法用鋼管を提供する。【解決手段】鋼管杭・鋼管矢板となる鋼管１内にダウンザホールハンマ６を中掘り式にセットし掘進する中掘り杭工法に使用する鋼管１であり、鋼管１の下端付近の内空側に軸心直角方向に突出したシアーキー１３を設けた中掘り杭工法用鋼管おいて、前記シアーキーは鋼管軸方向の断面において、シアーキー１３は鋼管内壁から軸直角方向へ凹み（窪み）なく突出する先端部が丸みを帯びている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
鋼管杭・鋼管矢板となる鋼管内にダウンザホールハンマを中掘り式にセットし掘進する中掘り杭工法に使用する鋼管であり、鋼管下端付近の内空側に軸心直角方向に突出したシアーキーを設けた中掘り杭工法用鋼管おいて、前記シアーキーは鋼管軸方向の断面において、鋼管内壁から軸直角方向へ凹みなく突出する先端部が丸みを帯びていることを特徴とする中掘り杭工法用鋼管。
【請求項２】
シアーキーは溶接成型突起として形成される請求項１記載の中掘り杭工法用鋼管。
【請求項３】
鋼管下端には、ダウンザホールハンマの打撃部を有するリング状先端金物を取り付けた請求項１または請求項２記載の中掘り杭工法用鋼管。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、橋梁基礎、建築基礎などの施工において使用する中掘り杭工法用鋼管に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
中掘り工法は、河川流域から発達した我が国の都市部に多い比較的軟弱な地盤を中心として、アースオーガ工法等の技術により施工が行われている杭打ち工法である。
【０００３】
既存技術の代表的な方法である中掘り工法は、下記特許文献１にもあるように、無限軌道式ベースマシン（三点支持式杭打ち機等）におけるリーダに沿って配置される既製杭である鋼管杭内に鋼管杭の内径より小さな直径を有するオーガースクリューを配置し、オーガー駆動装置によりオーガースクリューを回転させ鋼管杭の先端の地盤を掘削しながら鋼管杭を沈設し、支持層に到達したところで先端処理を行い、杭を造成する方法である。
【特許文献１】特許第３１７０６０４号公報
【０００４】
前記先端処理としては、沈設後の杭の支持力を増大するため、支持層に所定長打ち込むか、支持層中にセメントミルクを注入して杭と一体化するなどの対策がとられる。
【０００５】
前者は打撃によって杭の先端中空部に土を充填させ、先端を閉塞させるともに、支持層中に貫入させて支持力を得る最終打撃方式のものであり、後者は下端部の管内外にモルタル、セメントミルク、コンクリートといったセメント系資材を打設（場合によっては地盤と混錬）することで先端処理を行っている。
【０００６】
このようにセメント系資材を打設する先端処理の場合、打設される基礎杭に橋梁あるいは建築物等の上部構造物の荷重が、鋼管杭〜ずれ止め〜鋼管杭内コンクリート〜支持地盤の順に円滑に荷重が伝達されるよう、管状杭（内空部）にはずれ止め部（シアーキー）が設けられることがある。
【０００７】
このずれ止め部（シアーキー２）は、図６に示すように、コンクリートを充填する鋼管（ケーシングパイプ）１の先端に上下に間隔を存して設ける突起リングによる。
【０００８】
下記非特許文献にも示されるように杭頭部にリブの無い平鋼管を用い、鋼管下端部には突起リング（平鋼をリング状に加工したもの）を複数段溶接によって取り付けたものである。
【非特許文献１】道路橋における 鋼管杭基礎・鋼管矢板基礎の中掘り杭工法（セメントミルク噴出攪拌方式）施工ガイドライン（案）  平成２７年３月、一般社団法人 鋼管杭・鋼矢板技術協会発行  第２２頁  図―２．１０（ｄ）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
基礎杭が岩盤層などの堅固な地盤への確実な根入が求められる場合には、アースオーガ工では掘削できない硬質地盤や岩盤の掘削能力に定評のあるダウンザホールハンマを用いて、硬質地盤や岩盤中に杭を打設することで、打設された杭が十分な支持力を確保できる。
【００１０】
ダウンザホールハンマを用いる場合、鋼管内面とダウンザホールハンマのクリアランスが小さいことから、特許文献１にもある従来のスクリュー式の中掘り工法とは全く異なり、ダウンザホールハンマ施工特有の粉粒状の掘削土−掘削ずり−を圧縮空気により移送するに際しては、流路におけるかさ密度・粒径の大小、付着性・湿潤度の高低といった性状により、目詰まりを起こしやすいことに配慮して、エアリフトによる流体駆動の掘削土の排出を阻害しないように、本来施工上は排出経路には突起が無いことが望ましいのに対して、通常のフラットバー式のずれ止め位置には、フラットバーの厚み分のクリアランスが狭まった区域がフラットバーの幅の分だけ軸方向に生ずるため、前記フラットバーで形成したシアーキーへの掘削土の付着が掘進とともに累積することにより目詰まりが生じ、その結果エアリフトが阻害されるため掘削不能のリスクが生ずる。
【００１１】
特にフラットバーを図７に示すような隅肉溶接で固定する場合の溶接ビード（溶接痕）部分αの表面は全体的に微小な凹凸が波打った状態で仕上がるため、図８、図９に示すように、エアリフトＡにより吹き上げられた掘削土Ｂが付着、停滞し、目詰まりしやすい。
【００１２】
本発明の目的は前記従来例の不都合を解消し、鋼管内にダウンザホールハンマを中掘り式にセットして掘進する中掘り杭工法に使用する鋼管において、鋼管下端付近の内空側に軸心直角方向に突出したシアーキーを設けるのに、シアーキーに掘削土が付着、停滞をすることの無いようにすることができる中掘り杭工法用鋼管を提供することにある。
【００１３】
前記目的を達成するため請求項１記載の本発明は、鋼管杭・鋼管矢板となる鋼管内にダウンザホールハンマを中掘り式にセットし掘進する中掘り杭工法に使用する鋼管であり、鋼管下端付近の内空側に軸心直角方向に突出したシアーキーを設けた中掘り杭工法用鋼管おいて、前記シアーキーは鋼管軸方向の断面において、鋼管内壁から軸直角方向へ凹み（窪み）なく突出する先端部が丸みを帯びていることを要旨とするものである。
【００１４】
請求項１記載の本発明によれば、鋼管内壁から軸直角方向へ凹み（窪み）なく突出するズレ止めの断面の突出頂部については丸みを帯びた形状に構成することで、シアーキーの凹み（窪み）や突出頂部の角型形状など掘削土のエアリフト時の衝突・圧着・停滞の要因となる形状的要素を可及的に排除してシアーキー位置の掘削土の付着、停留を最小限にとどめ、掘削土エアリフト時の抵抗を軽減することで、エアリフトによる流体駆動の掘削土排出の阻害を軽減することができる。
【００１５】
請求項２記載の本発明は、シアーキーは溶接成型突起として形成されることを要旨とするものである。なお、溶接成型突起とは、溶接材料を溶融させながら所定の形状に成型した突起である。
【００１６】
請求項２記載の本発明によれば、溶接成型突起として形成するので、その鋼管内面に下向き姿勢で溶接金属を溶融させて肉盛りすることから表面張力により突起部の頭(頂)部は滑らかな形状を有するという製法上の特性により、ダウンザホールハンマ施工に好適な鋼管の製造が可能である。
【００１７】
溶接成型の製法によりシアーキーと鋼管との接合部分を可及的に滑らかにして掘削土の付着、停滞が無いような構造が得られ、さらに、シアーキーの断面を、一か所あたりのクリアランス狭隘部分（区間）の軸方向（従って排出方向）の長さを可及的に短くして、クリアランス狭隘部分（区間）の軸方向（従って排出方向）の長さを可及的に短くできる。
【００１８】
これに加えて、鋼管内壁に複数のずれ止めを追加する場合も、一か所あたりのクリアランス狭隘部分（区間）の軸方向（従って排出方向）の長さを短縮することで目詰りのリスクを縮小でき、ダウンザホールハンマ特有のエアリフトによる排土処理に対する負荷を削減できる。
【００１９】
また、シアーキーが溶接成型により突起を形成することにより、鋼材を円環状にする加工、仮付け、本溶接の工程が必要となる棒鋼突起付き鋼管、平鋼突起付き鋼管の製造方法と比較して、工場におけるシアーキーの取り付け作業が簡便な機械加工となり、突起が付いた鋼帯を用いて二次加工無く製造する圧延突起付き鋼管のように圧延から造管までの製造工程が全て鋼管の製造ラインで行われることで製造（ロール）タイミングに影響を受け時間がかかる場合のある製造方法と比較して短い納期に柔軟に対応する機動性が得られる。
【００２０】
加えて、溶接成型突起は鋼管と突起全幅分の機械加工により溶け込みを確保しており、棒鋼突起のフレア溶接、平鋼突起の隅肉溶接などの棒鋼突起、平鋼突起のようなずれ止めを溶接工が管内に入って仮付け作業を行い管端側の片側溶接で鋼管に取り付ける製法に比べて溶接工の技量によらず品質の信頼性が高く、施工時にダウンザホールハンマが突起に接触して突起を鋼管から引き剥がす方向に力が作用した場合、前記のズレ止めの断面の突出頂部については丸みを帯びた形状の衝撃を緩和する特性と合わせて、棒鋼突起や平鋼突起より破損しにくい利点がある。（図１０参照）
【００２１】
請求項３記載の本発明は、鋼管下端には、ダウンザホールハンマの打撃部を有するリング状先端金物を取り付けたことを要旨とするものである。
【００２２】
請求項３記載の本発明によれば、鋼管下端にはダウンザホールハンマの打撃部を有するリング状先端金物を取り付けることで、前記シアーキー位置に衝突する掘削土を低減でき、その結果前記シアーキー部分における掘削土の停滞や前記シアーキーの損耗を低減することができ、シアーキー部分の高い品質を保持できる。
【００２３】
鋼管最下端位置から前記シアーキー位置へ向かって鉛直方向に直線的に吹き上げられようとする掘削土は、リング状先端金物（の下面部）に衝突し、直線的に上昇することを阻止されるためにシアーキー位置に衝突する掘削土を低減でき、シアーキー部分における掘削土の停滞やシアーキーの損耗を低減することができる。
【発明の効果】
【００２４】
以上述べたように本発明の中掘り杭工法用鋼管は、シアーキーに掘削土が付着、停滞をすることの無いものである。
【００２５】
基礎杭が岩盤層などの堅固な地盤への確実な根入が求められる中、そのような硬質地盤や岩盤中に杭を打設するに際して、アースオーガ工法では掘削できない硬質地盤や岩盤の掘削能力に定評のあるダウンザホールハンマを用い、また打設された杭が十分な支持力を確保できるものであり、シアーキーの断面の軸直角方向への突出頭（頂）部が、丸みを帯びる構造を溶接成型突起により形成することにより、ダウンザホールハンマ施工に最適化されたシアーキーを簡便で安価な製造方法により得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の中掘り杭工法用鋼管の１実施形態を示す先端部分の縦断側面図である。
【図２】本発明の中掘り杭工法用鋼管の作用を示す説明図である。
【図３】本発明の中掘り杭工法用鋼管でリング状先端金物の作用を示す説明図である。
【図４】本発明の中掘り杭工法用鋼管で、溶接成型により突起を形成したシアーキーの正面状態の説明図である。
【図５】本発明の中掘り杭工法用鋼管で、溶接成型により突起を形成したシアーキーの側面状態の説明図である。
【図６】ずれ止め部が設けられた鋼管杭の縦断側面図である。
【図７】フラットバーで形成したシアーキーを隅肉溶接で固定する場合の斜視図である。
【図８】フラットバーで形成したシアーキーを設けた中掘り杭工法用鋼管の先端部分の縦断側面図である。
【図９】フラットバーで形成したシアーキーを設けた中掘り杭工法用鋼管の先端部分の説明図である。
【図１０】溶接成型突起と棒鋼突起の比較を示す説明図である。
【図１１】棒鋼突起付き鋼管の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下図面について本発明の実施の形態を詳細に説明する。図１は本発明の中掘り杭工法用鋼管の１実施形態を示す先端部分の縦断側面図で、図中１は鋼管（ケーシングパイプ）、６はダウンザホールハンマで、ダウンザホールハンマ６は地盤や土砂を掘削する掘削工具として、図示は省略するが、先端面に超硬合金等の硬質材料からなるボタン状のチップが複数固定されたビットヘッド８と、このビットヘッド８に打撃を与えるエアハンマであるデバイス７を有し、ダウンザホールハンマ６の上端には駆動シャフト１０が固設されており、該シャフト１０は回転駆動装置に作動可能に連結されている。
【００２８】
図中９はダウンザホールハンマ掘削装置が鋼管を打撃圧入させるための突出部（デバイスガイド部）であり、この突出部９によって、リング状の段差部９ａが形成される。
【００２９】
図中１１は鋼管（ケーシングパイプ）１の先端（管状杭の軸心方向の下端部）に装着されるリング状先端金物（ケーシングトップ）で、ダウンザホールハンマ被打撃面１４を上端面に有する。
【００３０】
リング状先端金物１１は鋼管（ケーシングパイプ）１とほぼ同じの外径（形）を有し、先端側（図１において下側）が肉厚部１１ｂとされ、後端側（図１において上側）が肉薄部１１ａとされており、肉厚部１１ｂと肉薄部１１ａとの間に段部１１ｃが形成されていて、肉薄部１１ａが鋼管（ケーシングパイプ）１内に入りこみ、いんろう嵌合で連結させた。
【００３１】
図示は省略するが、段部１１ｃはこのテーパー面部としてケーシングパイプ１の先端部が溶接される。
【００３２】
本発明は、リング状先端金物１１の上方で、鋼管（ケーシングパイプ）１の下端付近の内空側に軸心直角方向に突出したシアーキー１３を上下間隔を存して複数段に設けた。
【００３３】
このシアーキー１３は、溶接成型突起として形成されるもので、シアーキーの断面が、一か所あたりのクリアランス狭隘部分（区間）の軸方向（従って排出方向）の長さを可及的に短くし、また、シアーキーの断面の鋼管内壁から軸直角方向へ凹み（窪み）なく突出した頭（頂）部が、丸みを帯びる。
【００３４】
図４、図５に示すように、例えば、半・小判形＜半・角丸長方形「Rounded Rectangle」＞または半・楕円形となっているなど、のようにして形成されたものである。
【００３５】
図４は正面形状を示し、（ａ）は二つの等しい長さの平行線と半円形からなる角丸長方形の場合、（ｂ）は卵型で、対称軸を持たない、鶏卵に似た形、（ｃ）は同じく卵型で、二つの対称軸のあるオーバルの場合である。また、図５は側面形状で、（ａ）は半角丸長方形の突起の場合、（ｂ）は半楕円形（卵型）の突起の場合である。
【００３６】
前記図４、図５に図示されたシアーキーの形状は、例えば棒鋼突起付き鋼管の円形断面の棒鋼により形成されたシアーキーと比較すると、凹み（窪み）が無い状態が確保され、掘削土のエアリフト時の衝突・圧着・停滞の要因となる形状的要素を可及的に排除したダウンザホールハンマ施工に好適な形状である。（図１１参照）
【００３７】
内面にずれ止めを設けた鋼管と固化体の付着耐力については種々の評価方法が提案されており、一例として鉄道総合技術研究所編  『鉄道構造物等設計標準・同解説  鋼とコンクリートの複合構造物(平成28年1月)』がある。
【００３８】
支える荷重の大きさはずれ止めの段数に比例するので、高い強度を確保するには、ずれ止めの設置区間を大きくする必要がある。
【００３９】
その結果、杭径が大きくなると、ずれ止めの段数および設置範囲を増やす必要がある。図示の実施例では少なくとも３個以上の数を設けた。
【００４０】
図２に示すように、シアーキー１３は溶接成型により突起を形成することにより、シアーキーの断面の軸直角方向への突出部の頭（頂）部が、丸みを帯びる構造となり、シアーキー位置の掘削土の付着、停留を最小限にとどめ、掘削土エアリフト時の抵抗を軽減することになる。
【００４１】
また、一か所あたりのクリアランス狭隘部分（区間）の軸方向（従って排出方向）の長さを短縮することができることから、鋼管内壁にずれ止めを追加する場合も、エアリフトによる掘削土の排出に対する施工上の負荷を軽減できる。
【００４２】
さらに、シアーキーと鋼管との接合部分を可及的に滑らかにして掘削土の付着、停滞が無いような構造とすることができる。
【００４３】
ダウンザホールハンマを用いる場合、水添加のエアブローでシアーキーを洗浄する工程が先端処理の工程前に行われる。特に洗浄が難しいシアーキーと鋼管との接合部分を可及的に滑らかにすることで、洗浄作業が簡易になるとともに、掘削土の付着、停滞が無いことによる鋼管と固化体の付着性能の向上が見込める。
【００４４】
なお、リング状先端金物（ケーシングトップ）１１は前記シアーキー１３を複数段形成した鋼管（ケーシングパイプ）１の下端に取り付けるものである。
【００４５】
かかるリング状先端金物１１を使用して行う本発明の中掘り杭工法は、鋼管（ケーシングパイプ）１による管状杭の中空部に、ダウンザホールハンマ６、駆動シャフト１０から成る掘削軸部材を挿入し、前記ダウンザホールハンマ６を圧縮空気により駆動し打撃運動をさせるとともに、前記駆動シャフト１０を回転させることにより掘削を推進するとともに、前記リング状先端金物１１の前記被打撃面１４を、前記ダウンザホールハンマ６の一部で打撃することにより孔内に鋼管（ケーシングパイプ）１を打撃圧入する。
【００４６】
これにより、打撃圧入が完了すると、前記鋼管（ケーシングパイプ）１の軸心方向下端部にグラウチングを行い、杭を造成する。
【００４７】
なお、図３に示すように、リング状先端金物１１は、鋼管１の下端に取り付けられているため、特に杭最下端位置から前記シアーキー位置へ向かって鉛直方向に直線的に吹き上げられようとする掘削土は、リング状先端金物１１（の下面部Ｃ）に衝突し、直線的に上昇することを阻止されるため前記シアーキー位置に衝突する掘削土を低減でき、前記シアーキー部分における掘削土の停滞や前記シアーキーの損耗を低減することができる。
【００４８】
これらにより、例えば、杭が大径である、支持層が岩盤であるなど、杭１本に期待される支持力が大きくなる場合、コンクリートと鋼管杭との大きな付着力が求められ、多くの段数のズレ止めが必要となる場合に対して、掘削土排出の障害を最小限に抑えて施工上の負荷を最小限に抑えることができる。
【符号の説明】
【００４９】
１…鋼管（ケーシングパイプ）      ２…シアーキー
６…ダウンザホールハンマ          ７…デバイス
８…ビットヘッド                  ９…突出部
９ａ…段差部                      １０…駆動シャフト
１１…リング状先端金物            １１ａ…肉薄部
１１ｂ…肉厚部                    １１ｃ…段部
１３…シアーキー                  １４…被打撃面
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
2020026708.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
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