JP6465395B2 - 鋼管の継手構造及びそれを用いた鋼管杭の埋込み方法 - Google Patents

Description

本発明は、主として杭径が小さな鋼管杭を地盤に埋め込む際に適用される鋼管の継手構造及びそれを用いた鋼管杭の埋込み方法に関する。

構造物を支持するための杭基礎は、支持機構の観点からは、良質な支持層に下端を貫入させることで支持力を確保する支持杭と、良質な支持層がない場合に周辺地盤との摩擦によって支持力を確保する摩擦杭とに大別されるが、施工方法の観点からは、打込み杭、埋込み杭、場所打ち杭等に分類されるとともに、杭径の観点からは、φ３００ｍｍ以下の埋込み杭や打込み杭を用いたマイクロパイル工法と呼ばれる杭工法が知られている。

マイクロパイル工法は、比較的小規模な施工機械で実施が可能であるため、狭隘な場所、空頭制限がある場所、山間部、傾斜地その他十分な施工スペースを確保できない場合に有効な手段として実績がある。

マイクロパイル工法において鋼管杭を埋込み杭として用いる場合には、まず、地盤に掘削孔を先行形成し、次いで、該掘削孔内に鋼管杭を建て込むとともに、該鋼管杭の下方及び周囲にグラウト材を充填する。

このようにすると、充填されたグラウト材は、鋼管杭の周囲で固化して該鋼管杭と周辺地盤との間で水平力や鋼管杭の周面に沿った摩擦力を伝達するとともに、鋼管杭の下方で固化して該鋼管杭の軸力を分散された状態で地盤に伝達し、鋼管杭の先端支持力を高める役割を果たす。

特開平１０−２５２０６０号公報 特許第 ３７４７５９４号公報

ここで、掘削孔を形成する際、その底面近傍に切削屑が残留することがあるが、この切削屑が偏在した状態でグラウト材が固化すると、固化体の強度が不足し、鋼管杭の下端で十分な大きさの先端支持力を期待することが難しくなる。

本出願人は、掘削孔を形成した後、該掘削孔に建て込んだ鋼管杭を押し下げつつ回転させることにより、該鋼管杭の下端にて掘削孔の底面下方を攪乱するとともに、その攪乱土を、掘削孔の底面に残留していた切削屑及びグラウト材とともに攪拌混合して該底面の下方に地盤改良領域を形成し、しかる後、鋼管杭の下端が地盤改良領域の天端近傍高さとなるように該鋼管杭を退避させる工法をあらたに開発した。

このようにすると、地盤改良領域では、掘削孔の形成時に発生した切削屑が、攪乱土やグラウト材とともに均等に攪拌混合された状態となるため、該地盤改良領域は、強度に優れた良質な地盤改良体として固結することとなり、かくして鋼管杭の先端支持力が大幅に改善される。

しかしながら、マイクロパイル工法では、狭隘な場所や空頭制限がある場所での施工が前提となるために、鋼管杭を溶接ではなくネジ継手で接合するところ、かかる接合形態では、上述のように鋼管杭を上下させたり両方向に回転させたりすると、接合箇所が緩んで該接合箇所での圧縮強度や引張強度あるいは曲げ強度が損なわれる懸念があるという問題を生じていた。

ちなみに、接合対象である２本の杭体の一方に雄ネジ部を、他方に雌ネジ部をそれぞれ設けて互いに螺合した上、逆回転防止用のピンを雌ネジ部のネジ孔に螺合してその先端を雄ネジ部の周面に設けられた係止穴や係止溝に嵌め込むことにより、接合箇所における緩みを防止する構成が特許文献１，２に開示されているが、接合にあたっては、現場における締付け力のばらつきに起因して締付け完了状態における２本の杭体の相対回転位置にもばらつきが生じるため、雌ネジ部のネジ孔と雄ネジ部の係止穴あるいは係止溝との間に遊びを設ける必要があるが、その場合、遊びの分だけ逆回転し、結果として接合箇所における２本の杭体の緩みを十分に防止できないおそれがある。

本発明は、上述した事情を考慮してなされたもので、２本の杭体をネジ継手によって現場接合するにあたり、締付け力にばらつきが生じたとしても、２本の杭体の逆回転を確実に防止可能な鋼管の継手構造及びそれを用いた鋼管杭の埋込み方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明に係る鋼管の継手構造は請求項１に記載したように、材軸方向に沿って互いに接合される２本の杭体のうち、一方の杭体に設けられた雄ネジ部を他方の杭体に設けられた雌ネジ部に螺合するとともに、前記雌ネジ部の肉厚方向に沿って該雌ネジ部に貫通形成されたネジ孔に係止ピンを挿通して該係止ピンの先端を前記雄ネジ部の周面に円環状又は螺旋状に形成されてなる周回溝に挿入することにより、該周回溝に対する前記係止ピンの係止作用によって前記２本の杭体の相対回転が防止されるようになっている鋼管の継手構造において、
前記周回溝の対向溝壁面のうち、前記雄ネジ部の先端側に位置する溝壁面を、壁面頂部が壁面底部よりも前記雄ネジ部の先端側に後退するように傾斜させるとともに、該溝壁面に前記係止ピンの先端を当接させたものである。

また、本発明に係る鋼管の継手構造は、前記係止ピンを、前記ネジ孔に螺合される軸部と該軸部の先端に設けられた円錐台部とで構成するとともに、該円錐台部の周面がその母線に沿って前記溝壁面に当接するように構成したものである。

また、本発明に係る鋼管の継手構造は、前記雄ネジ部のネジ溝を前記周回溝としたものである。

また、本発明に係る鋼管の継手構造は、前記杭体の外径を３００ｍｍ以下としたものである。

また、本発明に係る鋼管杭の埋込み方法は請求項５に記載したように、地盤に形成された掘削孔内に鋼管杭を建て込むと同時に又は相前後して該掘削孔内にグラウト材を投入し、
前記鋼管杭を押し下げつつ回転させることで該鋼管杭の下端にて前記掘削孔の底面下方を攪乱するとともに、その攪乱土を、攪乱開始前から前記掘削孔の底面に残留していた切削屑及び前記グラウト材とともに攪拌混合することにより、該底面の下方に地盤改良領域を形成し、
前記鋼管杭の下端が前記地盤改良領域の天端近傍高さとなるように該鋼管杭を退避させ、
前記鋼管杭の周囲に充填されたグラウト材を固化させるとともに、前記地盤改良領域に含まれるグラウト材を固化させることで該地盤改良領域を固結させる鋼管杭の埋込み方法であって、前記鋼管杭を構成する複数の杭体のうち、隣り合う２本の杭体を請求項１乃至請求項４のいずれか一記載の鋼管の継手構造を用いて相互に接合するものである。

[第１の発明]
第１の発明に係る鋼管の継手構造においては、２本の杭体の一方に設けられた雄ネジ部を他方に設けられた雌ネジ部に螺合することでそれらを相互接合し、その状態で雌ネジ部のネジ孔に係止ピンを挿通するとともに、該係止ピンの先端を雄ネジ部の周面に形成されてなる周回溝に挿入するが、該周回溝の対向溝壁面のうち、雄ネジ部の先端側に位置する溝壁面（以下、これを特に係止用溝壁面と呼ぶ）は、壁面頂部が壁面底部よりも雄ネジ部の先端側に後退するように傾斜させてあり、該溝壁面に係止ピンの先端を当接させてある。

このようにすると、雌ネジ部に設けられたネジ孔と雄ネジ部に設けられた周回溝との相対位置関係にバラツキが生じたとしても、そのバラツキが一定の範囲内であれば、係止ピンをネジ孔に沿って適宜進退させることにより、係止ピンの先端を係止用溝壁面に必ず当接させることができる。

そのため、２本の杭体をネジ継手で接合する際、現場における締付け力のばらつきに起因して、締付け完了後、２本の杭体が、回転方向に沿って、ひいては材軸方向に沿って相対位置がばらつく場合であっても、２本の杭体の逆回転を未然に防止することが可能となる。

係止用溝壁面は上述したように、壁面頂部が壁面底部よりも雄ネジ部の先端側に後退するように傾斜させる必要があるが、それに対向する壁面をどのように構成するかは任意であって、例えば直立状の壁面であってもかまわない。

係止ピンは、ネジ孔に螺合される軸部のみで構成し、該軸部の先端周縁を係止用溝壁面に当接させるようにしてもかまわないが、これに代えて、係止ピンを、ネジ孔に螺合される軸部と該軸部の先端に設けられた円錐台部とで構成するとともに、該円錐台部の周面がその母線に沿って溝壁面に当接するように構成したならば、点接触であるために係止強度が不十分となるおそれがある前者の構成に比べ、線接触ゆえに係止強度を十分に高めることが可能となる。

雄ネジ部の周回溝は、任意に構成することが可能であって、雄ネジ部のネジ溝とは別に構成するようにしてもかまわないが、雄ネジ部のネジ溝を本発明の周回溝として利用するようにすれば、ネジ溝とは異なる周回溝を雄ネジ部に別途加工形成する手間を省くことができる。

雄ネジ部のネジ溝を本発明の周回溝として利用する場合、そのネジ溝を三角ネジや台形ネジのネジ溝としたり、のこ歯ネジのネジ溝とする構成が可能であるが、前者においては、係止用溝壁面とそれに対向する壁面とがいずれも傾斜面であって横断面では対称配置された構成となり、後者においては、係止用溝壁面が傾斜面でそれに対向する壁面が直立面となる。

鋼管杭を構成する杭体は、マイクロパイル工法で採用される概ね３００ｍｍ以下の外径のものを主たる対象とするが、鋼管杭に引抜き力が作用したとき、雄ネジ部側の溝壁とそれに当接する雌ネジ部側の溝壁が直立していなくてもそれらの噛合による引抜き強度を十分に確保することができるのであれば、外径が３００ｍｍを上回る杭体であってもかまわない。

[第２の発明]
第２の発明に係る鋼管杭の埋込み方法においては、まず、鋼管杭を建て込むための掘削孔を地盤に形成する。掘削孔を形成するにあたっては、例えば二重管削孔、アースオーガといった公知の施工方法を適宜採用すればよい。

掘削孔が形成された段階では、該掘削孔の底面に切削屑が残留するが、この状態のまま、掘削孔内に鋼管杭を建て込むとともに、該掘削孔内にグラウト材を投入する。投入のタイミングは、鋼管杭の建込みと同時でもよいし、建込み前又は建込み後でもよい。グラウト材は例えば、セメント、石灰等の水硬性材料で構成することができる。

鋼管杭を建て込むにあたっては、第１の発明に係る鋼管の継手構造を用いて複数の杭体を順次それらの材軸方向に沿って接合しながら行う。

なお、従来であれば、２本の杭体をネジ継手で接合する際、現場における締付け力のばらつきに起因して、締付け完了後、２本の杭体が、回転方向に沿って、ひいては材軸方向に沿って相対位置がばらつくため、係止ピンを用いたとしても、ばらつきを考慮した遊びの分だけ、逆回転の発生が余儀なくされ、接合箇所での強度低下も懸念されていたが、第１の発明に係る鋼管の継手構造によれば、２本の杭体の相対位置が材軸方向に沿ってばらついたとしても、遊びを設けることなく、係止ピンをセットすることができるので、現場における締付け時の施工精度が大幅に緩和される。

次に、鋼管杭を押し下げつつ回転させることで、該鋼管杭の下端にて掘削孔の底面下方を攪乱するとともに、その攪乱土を、攪乱開始前から掘削孔の底面に残留していた切削屑及びグラウト材とともに攪拌混合することにより、該底面の下方に地盤改良領域を形成する。鋼管杭の押下げ及び回転は、例えばボーリングマシンを用いて行えばよい。

掘削孔の底面をどのようにして鋼管杭の下端で攪乱するかは任意であるが、鋼管杭を、例えば杭本体と該杭本体の材軸回りの回転によって少なくともその横断面に相当する範囲を攪乱できるように杭本体の先端に設けられた攪乱手段とで構成することができる。

地盤改良領域が形成されたならば、鋼管杭の下端が地盤改良領域の天端近傍高さとなるように該鋼管杭を退避させる。

次に、鋼管杭の周囲に充填されたグラウト材を固化させるとともに、地盤改良領域に含まれるグラウト材を固化させることで該地盤改良領域を固結させる。

このようにすると、掘削孔の形成時に発生し該掘削孔の底面に残留していた切削屑は、攪乱土やグラウト材とともに均等に攪拌混合されて地盤改良領域となるので、該グラウト材が固化したとき、地盤改良領域は、切削屑が偏在しない状態で固結する。

そのため、地盤改良領域は、強度に優れた良質な地盤改良体として固結することとなり、かくして切削屑が例えば下方に偏在する形でグラウト材が固化するといった事態を回避することが可能となり、鋼管杭の先端支持力を大幅に高めることが可能となる。

また、鋼管杭の押下げ及び回転並びに退避操作を行うことにより、隣り合う２本の杭体の接合箇所で逆方向の相対回転が生じるような荷重の発生があり得るが、このような荷重が生じたとしても、第１の発明によってそれらの逆回転が確実に防止される。

第１実施形態に係る鋼管の継手構造を示した図であり、(a)は材軸方向に沿った縦断面図、(b)は横断面図、(c)はＡ−Ａ線に沿う詳細断面図。 第１実施形態に係る鋼管の継手構造における組立開始状況を示した図。 第１実施形態に係る鋼管の継手構造における組立完了状況を示した図。 第１実施形態に係る鋼管の継手構造の作用を示した説明図であり、(a)、(c)、(e)は、係止ピン１０５と係止用溝壁面１０９との当接状況を、雌ネジ部１０３ｂのネジ孔１０４と雄ネジ部１０３ａのネジ溝１０６との相対位置関係ごとに示した図、(b)、(d)、(f)はそれぞれ、(a)、(b)、(c)におけるＢ−Ｂ線、Ｃ−Ｃ線、Ｄ−Ｄ線方向からの矢視図。 変形例に係る詳細図。 別の変形例に係る詳細図。 第２実施形態に係る鋼管杭１を示した側面図。 切削カッター７を示した図であり、(a)は下方から見上げた図、(b)は斜視図。 第２実施形態に係る鋼管杭の埋込み方法の実施手順を示した施工図。 引き続き第２実施形態に係る鋼管杭の埋込み方法の実施手順を示した施工図。 引き続き第２実施形態に係る鋼管杭の埋込み方法の実施手順を示した施工図。

以下、本発明に係る鋼管の継手構造及びそれを用いた鋼管杭の埋込み方法の実施の形態について、添付図面を参照して説明する。

[第１実施形態]
図１は、本実施形態に係る鋼管の継手構造を示した断面図及び詳細図である。同図でわかるように、本実施形態に係る鋼管の継手構造１０１は、材軸方向に沿って互いに接合される２本の杭体１０２ａ，１０２ｂのうち、一方の杭体１０２ａに設けられた雄ネジ部１０３ａを他方の杭体１０２ｂに設けられた雌ネジ部１０３ｂに螺合するとともに、雌ネジ部１０３ｂの肉厚方向に沿って該雌ネジ部に貫通形成されたネジ孔１０４に係止ピン１０５を挿通して該係止ピンの先端を雄ネジ部１０３ａの周面に螺旋状に形成されてなる周回溝としてのネジ溝１０６に挿入してある。

雄ネジ部１０３ａは、現場に搬入する前に予め工場等で、杭体１０２ａを構成する鋼管の端部に溶接しておけばよいし、雌ネジ部１０３ｂも同じく、杭体１０２ｂを構成する鋼管の端部に溶接しておけばよい。

係止ピン１０５は、ネジ孔１０４に螺合される軸部１０７と該軸部の先端に設けられた円錐台部１０８とで構成してある。

ネジ孔１０４は、同図(b)でよくわかるように互いに直交する２つの回転角度位置にそれぞれ設けてある。

雄ネジ部１０３ａは台形ネジとして構成してあり、該雄ネジ部のネジ溝１０６は同図(c)に示すように、その対向溝壁面のうち、雄ネジ部１０３ａの先端側に位置する溝壁面（同図では上側。以下、係止用溝壁面）１０９については、壁面頂部が壁面底部よりも雄ネジ部１０３ａの先端側に後退するように傾斜させてある。

なお、台形ネジである関係上、雄ネジ部１０３ａの基端側に位置する溝壁面（同図では下側）についても、壁面頂部が壁面底部よりも雄ネジ部１０３ａの基端側に後退するように傾斜させてある。

ここで、係止ピン１０５は、円錐台部１０８の周面がその母線に沿って係止用溝壁面１０９に当接するように、すなわち円錐台部１０８の周面が線接触で係止用溝壁面１０９に当接するように構成してある。

本実施形態に係る鋼管の継手構造１０１を組み立てるには、まず、一方の杭体１０２ａを地盤に埋設しあるいは打ち込むことで安定保持する。杭体１０２ａの雄ネジ部１０３ａは、必要に応じて予め清掃しておく。

次に、図２に示すように他方の杭体１０２ｂを吊り上げ、その下端に設けられた雌ネジ部１０３ｂの下端開口を雄ネジ部１０３ａの先端に嵌め込んで杭体１０２ｂを回転させることにより、杭体１０２ｂの雌ネジ部１０３ｂを杭体１０２ａの雄ネジ部１０３ａに螺合させる。

次に、係止ピン１０５の軸部１０７を雌ネジ部１０３ｂのネジ孔１０４に螺合させる形で該係止ピンをネジ孔１０４に挿通し、その先端を雄ネジ部１０３ａのネジ溝１０６に挿入するとともに、係止ピン１０５の先端に設けられた円錐台部１０８の周面が、その母線に沿って係止用溝壁面１０９に当接するまで、係止ピン１０５をネジ孔１０４にねじ込む。

このようにすると、係止ピン１０５は図３に示すように、軸部１０７が雌ネジ部１０３ｂのネジ孔１０４に螺合された状態で、円錐台部１０８の周面が係止用溝壁面１０９に確実に当接された状態となり、杭体１０２ａと杭体１０２ｂとが相対回転しようとしても、係止ピン１０５による係止作用によって両者の相対回転は阻止される。

図４は、係止ピン１０５と係止用溝壁面１０９との当接状況を、雌ネジ部１０３ｂのネジ孔１０４と雄ネジ部１０３ａのネジ溝１０６との相対位置関係ごとに示したものである。

まず、同図(a)は、図１(c)あるいは図３(b)で既に説明したものを再掲したものであるが、このケースでは、円錐台部１０はが図４(b)に示すように、その周面の母線全長にわたって係止用溝壁面１０９と当接する。

次に、図４(c)、(d)は、雌ネジ部１０３ｂのネジ孔１０４が、雄ネジ部１０３ａのネジ溝１０６よりも下方にずれたケースを示したものであり、このケースでは、円錐台部１０８は、(a)のケースと同様、その周面の母線全長にわたって係止用溝壁面１０９と当接し、かつ円錐台部１０８の先端面がネジ溝１０６の底面に当接する。

次に、図４(e)、(f)は、雌ネジ部１０３ｂのネジ孔１０４が、雄ネジ部１０３ａのネジ溝１０６よりも上方にずれたケースを示したものであり、このケースでは、円錐台部１０８の先端面がネジ溝１０６の底面から大きく離間するものの、円錐台部１０８は、その周面の母線のうち、限定された範囲で係止用溝壁面１０９と当接する。

このように、雌ネジ部１０３ｂのネジ孔１０４と雄ネジ部１０３ａのネジ溝１０６との間に材軸方向に沿った相対位置のバラツキが多少生じていたとしても、軸部１０７が雌ネジ部１０３ｂのネジ孔１０４に螺合した状態で、円錐台部１０８の周面が係止用溝壁面１０９に確実に当接する。

以上説明したように、本実施形態に係る鋼管の継手構造１０１によれば、雌ネジ部１０３ｂに設けられたネジ孔１０４と雄ネジ部１０３ａに設けられたネジ溝１０６との相対位置関係にバラツキが生じたとしても、そのバラツキが一定の範囲内であれば、係止ピン１０５をネジ孔１０４に沿って適宜進退させることにより、係止ピン１０５の先端に設けられた円錐台部１０８を係止用溝壁面１０９に必ず当接させることができる。

そのため、杭体１０２ａと杭体１０２ｂとをネジ継手で接合する際、現場における締付け力のばらつきに起因して、締付け完了後、２本の杭体１０２ａ，１０２ｂが、回転方向に沿って、ひいては材軸方向に沿って相対位置がばらつく場合であっても、それら２本の杭体１０２ａ，１０２ｂの逆回転を未然に防止することが可能となる。

本実施形態では、雄ネジ部１０３ａ及び雌ネジ部１０３ｂを一条ネジとしたが、このような一条ネジに限らず、二条ネジや三条ネジにも適用できることは言うまでもない。

また、本実施形態では、雄ネジ部１０３ａ及び雌ネジ部１０３ｂを右ネジとしたが、これに代えて左ネジ（逆ネジ）としてもかまわない。

また、本実施形態では、ネジ孔１０４を互いに直交する回転角度位置に２つ設けた構成としたが、係止作用が発揮される限り、単独設置でもかまわないし、逆に９０゜ごとに計４つセットする構成でもかまわない。

また、本実施形態では、雄ネジ部１０３ａ及び雌ネジ部１０３ｂを台形ネジで構成したが、これに代えて三角ネジでもよいし、図５に示したようにのこ歯ネジでもかまわない。

のこ歯ネジの場合、本発明に係る一方の杭体の雄ネジ部を、雄ネジ部１０３ａに代えて、のこ歯ネジの雄ネジ部１０３ａ′とするとともに、本発明に係る他方の杭体の雌ネジ部を、雌ネジ部１０３ｂに代えて、のこ歯ネジの雌ネジ部１０３ｂ′とし、のこ歯ネジのネジ溝１０６′の対向溝壁のうち、斜面形成された側の溝壁を、本発明の係止用溝壁面１０９とするとともに、該係止用溝壁面に係止ピン１０５の円錐台部１０８の周面を当接させるようにする。

また、本実施形態では、円環状又は螺旋状に形成されてなる本発明の周回溝を、雄ネジ部１０３ａのネジ溝１０６で構成したが、これに代えて、雄ネジ部１０３ａに設けられた環状溝で構成してもよい。

図６は、上記変形例に係る鋼管の継手構造を示したものであって、同図(a)に示すように、一方の杭体１１２ａに設けられた雄ネジ部１１３ａの先端近傍に、その周面に円環状に形成されてなる環状溝１１６を設ける一方、他方の杭体１１２ｂに設けられた雌ネジ部１１３ｂに、その肉厚方向に沿ってネジ孔１０４を貫通形成するとともに、環状溝１１６の対向溝壁のうち、雄ネジ部１１３ａの先端側に位置する溝壁面を、壁面頂部が壁面底部よりも該雄ネジ部の先端側に後退するように傾斜させ、杭体１１２ａ及び杭体１１２ｂを接合した状態において、同図(b)に示すように、ネジ孔１０４に係止ピン１０５を螺合してその先端を環状溝１１６に挿入するとともに、該係止ピンの円錐台部１０８の周面を、上述の溝壁面、すなわち係止用溝壁面１０９に当接させてある。

かかる変形例においても、上述した実施形態と同様の作用効果を奏するが、ここではその説明を省略する。

[第２実施形態]
次に、第２実施形態について説明する。なお、第１実施形態と実質的に同一の部品等については同一の符号を付してその説明を省略する。

図７は、本実施形態に係る鋼管杭を示した側面図である。同図に示すように、本実施形態に係る鋼管杭１は、地盤２に形成された掘削孔３内に建て込まれるとともに該掘削孔の孔壁５との間に充填されたグラウト材９を介して掘削孔３に埋め込まれるようになっており、埋込み完了後は、底面４の下方に地盤改良体８が形成されてなる鋼管杭の埋込み構造が構築される。

鋼管杭１は、杭本体６と該杭本体の先端に設けられた攪乱手段としての切削カッター７とで構成してあり、該切削カッターは、杭本体６を材軸回りに回転させることにより、該杭本体の横断面に相当する範囲を攪乱できるようになっている。

杭本体６は、例えばマイクロパイル工法で採用される概ね３００ｍｍ以下の円筒鋼管で構成することができる。

ここで、杭本体６は、複数の杭体をそれらの材軸方向に沿ってネジ継手で相互接合してなるものであって、各杭体は、それらの下端に雌ネジ部１０３ｂをそれぞれ設けてあるとともに、それらの上端に雄ネジ部１０３ａをそれぞれ設けてあり、任意位置で隣り合う２本の杭体は、第１実施形態で説明した杭体１０２ａと杭体１０２ｂであって、他方の杭体１０２ｂに設けられた雌ネジ部１０３ｂを一方の杭体１０２ａに設けられた雄ネジ部１０３ａに螺合するすることで、該２本の杭体を相互接合できるようになっている。なお、雄ネジ部１０３ａ及び雌ネジ部１０３ｂの構成については、ここではその説明を省略する。

切削カッター７は図８でよくわかるように、中心角がそれぞれほぼ直角をなす一対の扇状平板１１，１１を、それらが杭本体６の材軸回りに回転対称となる位置で該杭本体の先端側開口を塞ぐ形となるように配置して構成してあるとともに、扇状平板１１，１１の周縁のうち、半径方向に沿った縁部の一方には切削歯１２をそれぞれ立設してある。

一方、杭本体６の先端側開口のうち、扇状平板１１，１１に挟まれた２つの開口は、杭本体６の内部空間を圧送されてきたグラウト材が吐出される吐出口１３，１３として機能する。

本実施形態に係る鋼管杭の埋込み方法を用いて鋼管杭１を地盤２に埋め込むには、まず図９(a)に示すように、外ケーシング４１で孔壁５を保護しつつ、内ケーシング４２を回転させる、いわゆる二重管削孔によって鋼管杭１を建て込むための掘削孔３を地盤２に形成する。掘削孔３は、その底面４が地盤２の支持層に到達するように形成するのが望ましい。

掘削孔３が形成されたならば、図９(b)に示すように、内ケーシング４２を撤去する一方、外ケーシング４１はそのまま残置して孔壁５を引き続き保護する。

ここで、掘削孔３が形成された段階では、同図に示すように該掘削孔の底面４に切削屑４３が残留するが、これを排出するための特段の措置は不要である。

次に、図１０(a)に示すように、掘削孔３内に鋼管杭１を建て込むとともに、後述する地盤改良領域を形成するために必要でかつ十分な量のグラウト材５１をケーシング４１が残置された状態で掘削孔３に一次投入する。

グラウト材５１は、鋼管杭１の建込みと同時に投入してもよいし、建込み前又は建込み後に投入してもよいが、鋼管杭１の建込み後に行う場合には、杭本体６の内部空間を利用してグラウト材５１を圧送するとともに、該グラウト材を杭本体６の下端に形成された吐出口１３，１３から吐出するようにすればよい。

鋼管杭１を建て込むにあたっては、第１実施形態に係る鋼管の継手構造を用いて複数の杭体を順次それらの材軸方向に沿って接合しながら行うが、第１実施形態に係る鋼管の継手構造によれば、隣り合う２本の杭体１０２ａと杭体１０２ｂの相対位置が材軸方向に沿ってばらついたとしても、遊びを設けることなく、係止ピン１０５を雌ネジ部１０３ｂに貫通配置するとともにその先端を雄ネジ部１０３ａの係止用溝壁面１０９に当接させることができるので、現場における締付け時の施工精度が大幅に緩和される。

次に、図１０(b)に示すように、鋼管杭１を例えばボーリングマシンを用いることで押し下げつつ回転させ、該鋼管杭の先端に設けた切削カッター７で掘削孔３の底面４下方を攪乱するとともに、その攪乱土を、掘削孔３の底面４に残留していた切削屑４３及びグラウト材５１とともに攪拌混合し、これら攪乱土、切削屑４３及びグラウト材５１からなる地盤改良領域５２を掘削孔３の底面４下方に形成する。

なお、攪拌混合の際、杭本体６の下端又は切削カッター７に振動を付与するようにすれば、攪乱土、切削屑４３及びグラウト材５１の攪拌混合を均質にかつ効率よく行うことができる。

地盤改良領域５２が形成されたならば、図１１(a)に示すように、鋼管杭１の下端が地盤改良領域５２の天端近傍高さとなるように該鋼管杭を退避させる。鋼管杭１の退避は、地盤改良領域５２が固結する前に行う。

次に、図１１(b)に示すように、外ケーシング４１を引き抜きつつ、鋼管杭１の埋込みに必要な残りの量のグラウト材６１を掘削孔３に二次投入する。

グラウト材６１は、地盤改良領域５２に含まれる攪乱土や切削屑４３がグラウト材６１に混入しないよう、該地盤改良領域が概ね固結した後で掘削孔３に投入するのが望ましいが、上述した混入のおそれがないのであれば、地盤改良領域５２が固結する前にグラウト材６１を投入してもかまわない。

次に、鋼管杭１の周囲に充填されたグラウト材６１を固化させるとともに、地盤改良領域５２に含まれるグラウト材５１が未だ固化していない場合には、これを固化させることで該地盤改良領域を地盤改良体８として固結させる。

以上説明したように、本実施形態に係る鋼管杭１及びその埋込み方法によれば、掘削孔３の形成時に発生し該掘削孔の底面４に残留していた切削屑４３は、攪乱土やグラウト材５１とともに均等に攪拌混合されて地盤改良領域５２となるので、グラウト材５１が固化したとき、地盤改良領域５２は、切削屑４３が偏在しない状態で固結する。

そのため、地盤改良領域５２は、強度に優れた良質な地盤改良体８として固結することとなり、かくして切削屑４３が例えば下方に偏在する形でグラウト材が固化するといった事態を回避することが可能となり、鋼管杭１の先端支持力を大幅に高めることができるとともに、その結果、鋼管杭の本数を削減し、鋼管杭の径を小さくし、あるいは鋼管杭の杭長を短くすることが可能となる。

また、本実施形態に係る鋼管杭の埋込み方法によれば、地盤改良領域５２を形成するために必要でかつ十分な量のグラウト材５１を外ケーシング４１が残置された状態で一次投入するとともに、地盤改良領域５２を形成した後、外ケーシング４１を引き抜きつつ、鋼管杭１の埋込みに必要な残りの量のグラウト材６１を二次投入するように構成したので、攪乱土や切削屑４３が鋼管杭１の周囲に充填されるグラウト材６１に混入するおそれがなくなる。

そのため、鋼管杭１の周囲で形成される固化体を、攪乱土や切削屑４３が含まれないグラウト材６１のみで構成することが可能となり、鋼管杭１の荷重伝達機能に対する信頼性が向上する。

また、本実施形態に係る鋼管杭の埋込み方法によれば、鋼管杭１の杭本体６を、複数の杭体をそれらの材軸方向に沿って順次接合することで組み立てるにあたり、各接合箇所におけるネジ継手を第１実施形態に係る鋼管の継手構造とするようにしたので、雌ネジ部１０３ｂに設けられたネジ孔１０４と雄ネジ部１０３ａに設けられたネジ溝１０６との相対位置関係にバラツキが生じたとしても、そのバラツキが一定の範囲内であれば、係止ピン１０５をネジ孔１０４に沿って適宜進退させることにより、係止ピン１０５の先端に設けられた円錐台部１０８を係止用溝壁面１０９に必ず当接させることができる。

そのため、杭体１０２ａと杭体１０２ｂとをネジ継手で接合する際、現場における締付け力のばらつきに起因して、締付け完了後、２本の杭体１０２ａ，１０２ｂが、回転方向に沿って、ひいては材軸方向に沿って相対位置がばらつく場合であっても、それら２本の杭体１０２ａ，１０２ｂの逆回転を未然に防止することが可能となる。

したがって、上述した鋼管杭１の押下げ及び回転並びに退避操作を行う際、各接合箇所で逆方向の相対回転が生じるような荷重が発生したとしても、各杭体が逆回転して接合箇所に緩みが生じるのを確実に防止することができる。

１ 鋼管杭
２ 地盤
３ 掘削孔
４ 底面
５ 孔壁
６ 杭本体
７ 切削カッター（攪乱手段）
８ 地盤改良体
４１ 外ケーシング（ケーシング）
４３ 切削屑
５１ グラウト材（一次投入されるグラウト材）
５２ 地盤改良領域
６１ グラウト材（二次投入されるグラウト材）
１０２ａ，１１２ａ 杭体（一方の杭体）
１０２ｂ，１１２ｂ 杭体（他方の杭体）
１０３ａ，１０３ａ′，１１３ａ 雄ネジ部
１０３ｂ，１０３ｂ′，１１３ｂ 雌ネジ部
１０４ ネジ孔
１０５ 係止ピン
１０６，１０６′ ネジ溝（周回溝）
１０７ 軸部
１０８ 円錐台部
１０９ 係止用溝壁面
１１６ ネジ溝（周回溝）

Claims (5)

1. 材軸方向に沿って互いに接合される２本の杭体のうち、一方の杭体に設けられた雄ネジ部を他方の杭体に設けられた雌ネジ部に螺合するとともに、前記雌ネジ部の肉厚方向に沿って該雌ネジ部に貫通形成されたネジ孔に係止ピンを挿通して該係止ピンの先端を前記雄ネジ部の周面に円環状又は螺旋状に形成されてなる周回溝に挿入することにより、該周回溝に対する前記係止ピンの係止作用によって前記２本の杭体の相対回転が防止されるようになっている鋼管の継手構造において、
   前記周回溝の対向溝壁面のうち、前記雄ネジ部の先端側に位置する溝壁面を、壁面頂部が壁面底部よりも前記雄ネジ部の先端側に後退するように傾斜させるとともに、該溝壁面に前記係止ピンの先端を当接させたことを特徴とする鋼管の継手構造。
2. 前記係止ピンを、前記ネジ孔に螺合される軸部と該軸部の先端に設けられた円錐台部とで構成するとともに、該円錐台部の周面がその母線に沿って前記溝壁面に当接するように構成した請求項１記載の鋼管の継手構造。
3. 前記雄ネジ部のネジ溝を前記周回溝とした請求項１又は請求項２記載の鋼管の継手構造。
4. 前記杭体の外径を３００ｍｍ以下とした請求項１乃至請求項３のいずれか一記載の鋼管の継手構造。
5. 地盤に形成された掘削孔内に鋼管杭を建て込むと同時に又は相前後して該掘削孔内にグラウト材を投入し、
   前記鋼管杭を押し下げつつ回転させることで該鋼管杭の下端にて前記掘削孔の底面下方を攪乱するとともに、その攪乱土を、攪乱開始前から前記掘削孔の底面に残留していた切削屑及び前記グラウト材とともに攪拌混合することにより、該底面の下方に地盤改良領域を形成し、
   前記鋼管杭の下端が前記地盤改良領域の天端近傍高さとなるように該鋼管杭を退避させ、
   前記鋼管杭の周囲に充填されたグラウト材を固化させるとともに、前記地盤改良領域に含まれるグラウト材を固化させることで該地盤改良領域を固結させる鋼管杭の埋込み方法であって、前記鋼管杭を構成する複数の杭体のうち、隣り合う２本の杭体を請求項１乃至請求項４のいずれか一記載の鋼管の継手構造を用いて相互に接合することを特徴とする鋼管杭の埋込み方法。

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