(57)【要約】【課題】  埋設後に拡径することが必要になった鋼管杭の支持力を簡易に高めることができるとともに、鋼管杭の強度低下を防ぐことができる鋼管杭の拡径方法を提供することを課題とする。【解決手段】  地盤に埋設された鋼管杭１の拡径方法であって、中空部１４を有する拡径用容器１０を、地盤に埋設された鋼管杭１内に挿入する工程と、拡径用容器１０の中空部内１４にセメントミルク２（充填部材）を供給して、拡径用容器１０を膨張させることにより、拡径用容器１０の押圧力によって、鋼管杭１の所定部位を拡径する工程とを含むことを特徴としている。【選択図】      図３
2006125033.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
地盤に埋設された鋼管杭の拡径方法であって、
中空部を有する拡径用容器を、地盤に埋設された鋼管杭内に挿入する工程と、
前記拡径用容器の前記中空部内に充填部材を供給して、前記拡径用容器を膨張させることにより、前記拡径用容器の押圧力によって、前記鋼管杭の所定部位を拡径する工程と、
を含むことを特徴とする鋼管杭の拡径方法。
【請求項２】
前記拡径用容器は、底板と、前記底板の外周縁部に立設された側板と、前記側板の上端部に取り付けられた頂板とからなる箱体であり、
前記側板の板厚は、前記底板および前記頂板の板厚よりも薄く形成されていることを特徴とする請求項１に記載の鋼管杭の拡径方法。
【請求項３】
前記拡径用容器は、外部から前記中空部内に連通している注入孔を備え、
前記注入孔には、前記充填部材を供給する供給管が接続されており、
前記供給管は、遠隔操作によって、前記注入孔から取り外し可能であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の鋼管杭の拡径方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、地盤に埋設された鋼管杭の拡径方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
地盤に埋設された鋼管杭（以下、「既設の鋼管杭」という場合がある。）の所定部位を拡径して、鋼管杭の支持力を高める方法としては、図５（ａ）に示すように、予め鋼管杭１’の所定部位に複数のスリットＳ・・・を設けて強度を低下させ、この鋼管杭１’を地盤に埋設した後に、鋼管杭１’内にコンクリート材等の充填部材２’を充填することにより、図５（ｂ）に示すように、強度が低下している所定部位を充填部材２’の押圧力によって拡径する拡径方法がある（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開昭６３−２３３１１７号公報（第２頁左上欄第１０〜１５行目、第７図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、前記拡径方法では、鋼管杭１’を地盤に埋設する前に、予め鋼管杭１’に複数のスリットＳ・・・を設ける必要があるため、埋設後に拡径することが必要になった鋼管杭１’の支持力を高めることができないという問題がある。
また、鋼管杭１’の所定部位に複数のスリットＳ・・・を設けているため、鋼管杭１’の強度を大幅に低下させてしまうという問題がある。
【０００４】
そこで、本発明では、前記した問題を解決し、埋設後に拡径することが必要になった鋼管杭の支持力を簡易に高めることができるとともに、鋼管杭の強度低下を防ぐことができる鋼管杭の拡径方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
前記課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、地盤に埋設された鋼管杭の拡径方法であって、中空部を有する拡径用容器を、地盤に埋設された鋼管杭内に挿入する工程と、拡径用容器の中空部内に充填部材を供給して、拡径用容器を膨張させることにより、拡径用容器の押圧力によって、鋼管杭の所定部位を拡径する工程とを含むことを特徴としている。
【０００６】
ここで、拡径用容器の材質は限定されるものではなく、中空部からの圧力によって確実に膨張するものであればよい。
また、充填部材の材質も限定されるものではなく、例えば、液体、気体、或いは、粒状の固体を用いることができる。なお、硬化性を有するセメントミルクを用いた場合には、硬化したセメントの強度によって、膨張後の拡径用容器の強度を高めることができる。
【０００７】
このように、本発明の鋼管杭の拡径方法では、鋼管杭内に挿入した拡径用容器を膨張させることにより、その押圧力によって鋼管杭の所定部位を拡径している。これにより、鋼管杭を地盤に埋設する前に、予め鋼管杭に加工を施す必要がなくなるため、埋設後に拡径することが必要になった鋼管杭の所定部位を拡径することができる。
【０００８】
さらに、鋼管杭にスリットを設けて所定部位の強度を低下させることなく、鋼管杭の所定部位を拡径することができる。なお、鋼管杭の所定部位は、膨張した拡径用容器によって押圧されて外方に引き伸ばされるため、その板厚が薄くなってしまう。しかし、本発明では、膨張した拡径用容器が、拡径した所定部位の内面に接した状態となっており、拡径した所定部位が、拡径用容器および充填部材によって補強されるため、拡径した所定部位の強度低下を防止することができる。特に、拡径用容器を鋼材で構成した場合には、拡径した所定部位に、鋼材が重ね合わされた状態となるため、拡径した所定部位を確実に補強することができる。
【０００９】
また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の鋼管杭の拡径方法であって、拡径用容器は、底板と、底板の外周縁部に立設された側板と、側板の上端部に取り付けられた頂板とからなる箱体であり、側板の板厚は、底板および頂板の板厚よりも薄く形成されていることを特徴としている。
【００１０】
このように、本発明の鋼管杭の拡径方法では、拡径用容器の側板の板厚が、底板および頂板の板厚よりも薄く形成されており、中空部内の圧力が高まった際に、側板が底板および頂板よりも先行して変形するため、拡径用容器全体が同じ材質によって形成されている場合であっても、拡径用容器を効率良く横方向に膨張させて、鋼管杭を拡径することができる。
【００１１】
また、請求項３に記載の発明は、請求項１または請求項２に記載の鋼管杭の拡径方法であって、拡径用容器は、外部から中空部内に連通している注入孔を備え、注入孔には、充填部材を供給する供給管が接続されており、供給管は、遠隔操作によって、注入孔から取り外し可能であることを特徴としている。
【００１２】
このように、本発明の鋼管杭の拡径方法では、充填部材を供給する供給管が、遠隔操作によって拡径用容器の注入孔から取り外し可能となっているため、既設の鋼管杭の下部に挿入された拡径用容器であっても、供給管を簡易に取り外すことができ、作業効率を高めることができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の鋼管杭の拡径方法によれば、鋼管杭内に挿入した拡径用容器を膨張させることによって、鋼管杭の所定部位を拡径することから、鋼管杭を地盤に埋設する前に、予め鋼管杭に加工を施す必要がなくなるため、埋設後に拡径することが必要になった鋼管杭の所定部位を拡径することができ、既設の鋼管杭の支持力を簡易に高めることができる。
また、拡径により板厚が薄くなった鋼管杭の所定部位は、拡径用容器および充填部材によって補強されるため、鋼管杭の強度低下を防ぐことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
次に、本発明の実施形態について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。
図１は、本実施形態の拡径方法に用いられる拡径用容器を示した斜視図である。
まず、本実施形態の拡径方法に用いられる拡径用容器の構成について説明した後に、その拡径用容器を用いた鋼管杭の拡径方法について説明する。
【００１５】
（拡径用容器）
拡径用容器１０は、図１に示すように、既設の鋼管杭内で横方向に膨張する円筒状の容器であり、上下方向に所定間隔を離して配置された円板状の鋼板である頂板１１および底板１２と、底板１２の外周縁部に立設され、上端部が頂板１１の外周縁部に取り付けられた鋼板である側板１３とからなる箱体である。
そして、拡径用容器１０内には、頂板１１、底板１２、および側板１３に囲まれた密閉空間である中空部１４が形成されている。
なお、この拡径用容器１０の外径は、拡径する鋼管杭の内径よりも僅かに小さく形成されており、拡径用容器１０を鋼管杭内に挿入した際に、拡径用容器１０の側板１３が鋼管杭の内周面上で摺動するように構成されている。また、拡径用容器１０の高さは、鋼管杭を拡径する所定部位の高さに対応して形成されている。
【００１６】
また、側板１３の板厚は、頂板１１および底板１２の板厚よりも薄く形成されており、中空部１４内の圧力が高まった場合に、その圧力によって側板１３が頂板１１および底板１２よりも先行して変形するように構成されている。これにより、本実施形態のように、拡径用容器１０全体が同じ材質（鋼材）によって形成されている場合であっても、中空部１４内の圧力によって、拡径用容器１０全体が均一に膨張することなく、横方向のみに膨張することになる。
【００１７】
また、頂板１１を上下方向に貫通することにより、拡径用容器１０の外部から中空部１４内に連通している注入孔１５およびエア抜き孔１６が設けられている。
この注入孔１５およびエア抜き孔１６の上端開口縁には、上方に向けて突出している円筒状のカプラ受け部１５ａ，１６ａが形成されている。
そして、注入孔１５のカプラ受け部１５ａには、セメントミルクの供給装置（図示せず）から延設された供給管２０の先端部に設けられたカプラ２１を取り付け可能となっており、エア抜き孔１６のカプラ受け部１６ａには、エア抜き管３０の先端部に設けられたカプラ３１が取り付け可能となっている。
【００１８】
また、注入孔１５のカプラ受け部１５ａには、供給管２０のカプラ２１が取り付けられた状態では注入孔１５を開通させ、カプラ２１が取り外された状態では注入孔１５を閉塞する開閉弁（図示せず）が設けられている。
同様に、エア抜き孔１６のカプラ受け部１６ａには、エア抜き管３０のカプラ３１が取り付けられた状態ではエア抜き孔１６を開通させ、カプラ３１が取り外された状態ではエア抜き孔１６を閉塞する開閉弁（図示せず）が設けられている。
【００１９】
さらに、供給管２０およびエア抜き管３０の各カプラ２１，３１は、遠隔操作によって各カプラ受け部１５ａ，１６ａから取り外し可能となっている。なお、各カプラ２１，３１を遠隔操作によって取り外す方法は限定されるものではなく、例えば、各カプラ２１，３１から突出している係合ピンを各カプラ受け部１５ａ，１６ａに係合させることによって、各カプラ２１，３１を各カプラ受け部１５ａ，１６ａに取り付け、無線または有線によって係合ピンを縮退させることにより、各カプラ２１，３１が各カプラ受け部１５ａ，１６ａから取り外されるように構成することができる。
【００２０】
（鋼管杭の拡径方法）
次に、前記拡径用容器１０を用いた鋼管杭の拡径方法について説明する。
本実施形態では、円筒状の鋼管杭の所定部位を拡径する場合を想定して説明する。
図２は、本実施形態の拡径方法を示した図で、（ａ）は拡径用容器を鋼管杭内に挿入する態様の側断面図、（ｂ）は拡径用容器の中空部にセメントミルクを供給している態様の側断面図である。図３は、本実施形態の拡径方法を示した図で、（ａ）は拡径用容器の中空部にセメントミルクが充填された状態の側断面図、（ｂ）は拡径用容器を膨張させた状態の側断面図である。図４は、本実施形態の拡径方法を示した図で、（ａ）は供給管を取り外した状態の側断面図、（ｂ）は複数の部位を拡径させた状態の側断面図である。
【００２１】
まず、図１に示すように、供給管２０のカプラ２１を注入孔１５のカプラ受け部１５ａに取り付けるとともに、エア抜き管３０のカプラ３１をエア抜き孔１６のカプラ受け部１６ａに取り付ける。
【００２２】
続いて、図２（ａ）に示すように、拡径用容器１０をクレーン等の揚重手段（図示せず）によって吊り上げ、地盤に埋設された鋼管杭１の上端開口部から挿入する。
【００２３】
そして、図２（ｂ）に示すように、所定部位に対応させた高さで停止させ、セメントミルクの供給装置（図示せず）から供給管２０にセメントミルクを供給する。
これにより、セメントミルクが供給管２０から拡径用容器１０の注入孔１５を通じて、中空部１４内に供給されることになる。
このとき、中空部１４内の空気は、エア抜き孔１６からエア抜き管３０を通じて外部に排気されるため、図３（ａ）に示すように、中空部１４内をセメントミルク２で満たすことができる。
【００２４】
また、中空部１４の内容量と同量のセメントミルク２を充填した後に、遠隔操作によってカプラ受け部１６ａからエア抜き管３０のカプラ３１を取り外し、エア抜き管３０を鋼管杭１内から回収する。
一方、エア抜き管３０を回収した後も、供給管２０からのセメントミルク２の供給を継続する。なお、エア抜き管３０のカプラ３１が取り外されたカプラ受け部１６ａでは、開閉弁（図示せず）がエア抜き孔１６を閉塞するため、エア抜き孔１６からのセメントミルク２の流出が防止されている。
【００２５】
ここで、本実施形態の拡径用容器１０では、図１に示すように、側板１３の板厚が、頂板１１および底板１２の板厚よりも薄く形成されており、中空部１４内の圧力が高まった場合に、側板１３が頂板１１および底板１２よりも先行して変形するように構成されている。
そのため、供給管２０からのセメントミルク２の供給を継続することにより、図３（ｂ）に示すように、セメントミルク２の充填による中空部１４内の圧力によって、拡径用容器１０は横方向に膨張することになる。
【００２６】
そして、膨張した拡径用容器１０によって、鋼管杭１の所定部位が押圧されて外方に引き伸ばされることにより、鋼管杭１の所定部位が拡径した形状となる。
このとき、拡径した所定部位（以下、「拡径部位」という。）は、外方に引き伸ばされるため、その板厚が薄くなってしまう。しかし、拡径部位の内面には、膨張した拡径用容器１０が接した状態となっており、鋼管杭１の側壁と、拡径用容器１０の側板１３とが重ね合わされた状態、すなわち、鋼材が２重に重ね合わされた状態となっている。さらに、中空部１４内に充填されたセメントミルク２が硬化することにより、中空部１４内の強度が高まっている。
このように、本実施形態では、拡径用容器１０およびその内部で硬化したセメントミルク２によって拡径部位が補強されるため、拡径部位の強度低下が防止されている。
【００２７】
また、鋼管杭１の拡径が完了した後に、供給装置（図示せず）からのセメントミルク２の供給を停止する。
ここで、セメントミルク２の供給量は、予め地上でサンプル用の鋼管杭１および拡径用容器１０を用いて鋼管杭１を拡径させ、その際に供給したセメントミルク２の供給量に基づいて供給することにより、地盤内で鋼管杭１を確実に拡径させることができる。
【００２８】
その後、遠隔操作によって供給管２０のカプラ２１を注入孔１５のカプラ受け部１５ａから取り外し、供給管２０を鋼管杭１内から回収する（図４（ａ）参照）。なお、供給管２０のカプラ２１が取り外されたカプラ受け部１５ａでは、開閉弁（図示せず）が注入孔１５を閉塞するため、注入孔１５からのセメントミルク２の流出が防止されている。
【００２９】
本実施形態では、供給管２０およびエア抜き管３０（図３（ａ）参照）が、遠隔操作によって取り外し可能となっており、既設の鋼管杭１の下部に挿入された拡径用容器１０であっても、供給管２０およびエア抜き管３０を簡易に取り外すことができ、作業効率を高めることができる。
【００３０】
このようにして、図４（ａ）に示すように、拡径用容器１０によって鋼管杭１の所定部位を拡径した後に、拡径用容器１０内でセメントミルク２が硬化して、拡径用容器１０の強度が高まることにより、鋼管杭１の拡径部位が確実に補強される。
【００３１】
さらに、図４（ｂ）に示すように、拡径用容器１０の上方に他の拡径用容器１０’を挿入し、前記した鋼管杭１の拡径と同様にして、鋼管杭１を拡径することにより、鋼管杭１に複数の拡径部位を形成して、既設の鋼管杭１の支持力を高めることができる。
【００３２】
したがって、本発明の鋼管杭の拡径方法では、既設の鋼管杭１内に挿入した拡径用容器１０を膨張させることによって、鋼管杭１の所定部位を拡径することから、鋼管杭１を地盤に埋設する前に、予め鋼管杭１に加工を施す必要がなくなるため、埋設した後に拡径することが必要になった鋼管杭１の所定部位を拡径することができ、既設の鋼管杭１の支持力を簡易に高めることができる。
【００３３】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は前記実施形態には限定されない。例えば、本実施形態では、図１に示すように、鋼板によって拡径用容器１０を構成しているが、中空部１４内の圧力によって拡径用容器１０が膨張することができるものであれば、その材質は限定されるものではない。
【００３４】
また、本実施形態では、拡径用容器１０の側板１３を、頂板１１や底板１２よりも薄くすることによって、側板１３が先行して変形するように構成しているが、頂板１１、底板１２、側板１３を同じ板厚で構成し、側板１３の強度を頂板１１や底板１２よりも低くすることによって、側板１３が頂板１１や底板１２よりも先行して変形するように構成してもよい。
【００３５】
さらに、本実施形態では、中空部１４内にセメントミルク２を充填しているが、拡径用容器１０を確実に膨張させることができるものであれば、水等の液体、高圧空気等の気体、或いは、砂等の粒状の固体を用いてもよく、その構成は限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本実施形態の拡径方法に用いられる拡径用容器を示した斜視図である。
【図２】本実施形態の拡径方法を示した図で、（ａ）は拡径用容器を鋼管杭内に挿入する態様の側断面図、（ｂ）は拡径用容器の中空部にセメントミルクを供給している態様の側断面図である。
【図３】本実施形態の拡径方法を示した図で、（ａ）は拡径用容器の中空部にセメントミルクが充填された状態の側断面図、（ｂ）は拡径用容器を膨張させた状態の側断面図である。
【図４】本実施形態の拡径方法を示した図で、（ａ）は供給管を取り外した状態の側断面図、（ｂ）は複数の部位を拡径させた状態の側断面図である。
【図５】従来の拡径方法を示した図で、（ａ）はスリットが設けられた鋼管杭の側面図、（ｂ）は鋼管杭を拡径させた状態の側断面図である。
【符号の説明】
【００３７】
１      鋼管杭
２      セメントミルク
１０    拡径用容器
１１    頂板
１２    底板
１３    側板
１４    中空部
１５    注入孔
２０    供給管
３０    エア抜き管
【図１】
2006125033.tif 000003
【図２】
2006125033.tif 000004
【図３】
2006125033.tif 000005
【図４】
2006125033.tif 000006
【図５】
2006125033.tif 000007