專利名稱：地基加固用鋼管、使用了該鋼管的地基加固方法以及構(gòu)造體的加固方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及在隧道工程等中的超前支護(hù)(先受K )施工方法、挖掘壁面的加固施 工方法等中所使用的地基加固用鋼管、使用了該鋼管的地基加固方法以及加固混凝土基礎(chǔ) 等的構(gòu)造體的方法。本申請(qǐng)基于2008年01月18日在日本提出申請(qǐng)的特愿2008-009570號(hào)申請(qǐng)，主張 其優(yōu)先權(quán)并引用其內(nèi)容。
背景技術(shù)：
例如，在松軟的陸地山(地山)上實(shí)施隧道工程時(shí)，多采用為了加固陸地山而埋 設(shè)鋼管的超前支護(hù)施工方法。在該施工方法中，在前端部被安裝了鉆頭(bit)的鑿孔鉆桿 (rod)上外嵌鋼管來(lái)進(jìn)行鉆孔。然后，在進(jìn)行了規(guī)定深度的鉆孔后，原樣不動(dòng)地留下鋼管并 拔出鑿孔鉆桿，向鋼管的內(nèi)部注入砂漿(motor)等的注入材料。在鋼管的筒部設(shè)有連通內(nèi) 外的多個(gè)通孔。向內(nèi)部注入的注入材料通過(guò)該通孔而滲透到陸地山中并固化。由此，松軟 的陸地山被加固。關(guān)于超前支護(hù)施工方法的內(nèi)容在多個(gè)專利申請(qǐng)中有記載(例如參照專利 文獻(xiàn)1以及專利文獻(xiàn)2)。在上述超前支護(hù)施工方法中所使用的鋼管被埋設(shè)在陸地山中。因此，要使用價(jià)格 比較低且強(qiáng)度大的材質(zhì)的鋼管。在注入材料被注入時(shí)，需要使通過(guò)上述通孔而流出的注入 材料充分滲透至陸地山中，并且緊密地填充到陸地山和鋼管之間的間隙中。此外，為了堅(jiān)固 地固定被埋設(shè)的鋼管，優(yōu)選使該鋼管和其外周部的注入材料的層堅(jiān)固地成為一體。然而，由于以往的鋼管的外表面被形成為平滑的面，以往的鋼管與外部的注入材 料的層之間不會(huì)卡止(引 掛+ ” )，因此不能夠稱其兩者被牢固地固定。為了改良這種情 況，有對(duì)鋼管的外表面進(jìn)行噴砂處理等以使表面變粗糙的方法。然而，雖然通過(guò)該方法能夠 獲得一定的密合(密著)效果，但是對(duì)于使鋼管堅(jiān)固地固定在陸地山中這一點(diǎn)來(lái)說(shuō)還不夠。此外，在專利文獻(xiàn)3中，作為地基加固用鋼管，公開(kāi)了在外周部形成螺旋狀的凸 條，在該螺旋狀凸條的間隔部中設(shè)有用于使注入材料向鋼管的外部流出的連通內(nèi)外的多個(gè) 通孔的地基加固用鋼管。專利文獻(xiàn)1 日本特開(kāi)2000-204870號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)2 日本特開(kāi)2001-020657號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)3 日本特開(kāi)2006-022501號(hào)公報(bào)但是，在上述專利文獻(xiàn)3所公開(kāi)的鋼管中，在鋼管的外周面設(shè)有凸部，因此該凸部 在打樁設(shè)置(打設(shè))鋼管時(shí)成為阻礙。此外，在從鋼管的外表面?zhèn)扰懦錾巴習(xí)r該凸部成為 阻礙。因此，該凸部不能形成為大的形狀，很難確保足夠的密合性。此外，為了在鋼管的外 周面設(shè)置凸部，需要在制造鋼管之后通過(guò)其他的工序來(lái)加工出凸部。因此，生產(chǎn)性差，而且 還存在成本增加的問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明用于解決上述問(wèn)題，其目的在于提供一種地基加固用鋼管、使用了該鋼管 的地基加固方法以及構(gòu)造物的加固方法，該地基加固用鋼管不會(huì)增加制造成本，而且在地 基中埋設(shè)時(shí)的阻力小，并且在灌入加固材料時(shí)鋼管與其周邊能夠可靠地堅(jiān)固地密合。本發(fā)明為了解決上述課題并達(dá)成本發(fā)明的目的而采用下述方法。(1)本發(fā)明的地基加固用鋼管被打樁設(shè)置在地基中，用于向該地基中注入注入材 料，其特征在于，具備凹部以及平滑部，配置在該地基加固用鋼管的外周面；以及多個(gè)通 孔，位于上述凹部或者上述平滑部，并連通該地基加固用鋼管的內(nèi)外。(2)關(guān)于上述凹部的剖面形狀，優(yōu)選在上述鋼管的外徑為D時(shí)，上述凹部的深度為 0. 005D 0. 2D且上述凹部的寬度為0. 015D 2D ；在上述凹部的剖面形狀為三角形、上述 凹部的寬度為B、上述凹部的深度為H時(shí)，B/H = 3 20。(3)關(guān)于上述凹部的剖面形狀，優(yōu)選在上述鋼管的外徑為D時(shí)，上述凹部的深度為 0. 005D 0. 2D且上述凹部的寬度為0. 015D 2D ；在上述凹部的剖面形狀為四邊形、上述 凹部的寬度為B、上述凹部的深度為H時(shí)，B/H = 4 20。(4)關(guān)于上述凹部的剖面形狀，優(yōu)選在上述鋼管的外徑為D時(shí)，上述凹部的深度為 0. 005D 0. 2D且上述凹部的寬度為0. 015D 2D ；在上述凹部的剖面形狀為半圓形或者梯 形、上述凹部的寬度為B、上述凹部的深度為H時(shí)，B/H = 3 20。(5)優(yōu)選上述凹部在上述鋼管的同一圓周上設(shè)有多個(gè)。(6)優(yōu)選上述凹部在上述鋼管的圓周方向上設(shè)有多個(gè)，至少避免將相對(duì)的上述凹 部設(shè)置在上述鋼管的同一圓周上。(7)優(yōu)選上述凹部在相對(duì)于上述鋼管的軸而傾斜的方向上設(shè)有多個(gè)。(8)優(yōu)選上述凹部與上述鋼管的軸平行地設(shè)有多個(gè)。(9)優(yōu)選在從正面觀察上述凹部時(shí)，設(shè)有多個(gè)圓形的上述凹部。(10)優(yōu)選上述鋼管的表面被實(shí)施了鍍層或者樹(shù)脂覆蓋。(11)本發(fā)明的地基加固方法，在加固地基時(shí)，一邊挖掘地基一邊打樁設(shè)置如上述 (1)所述的地基加固用鋼管，其特征在于，在打樁設(shè)置該地基加固用鋼管之后，從該地基加 固用鋼管的內(nèi)部經(jīng)由上述多個(gè)通孔向上述地基加固用鋼管的外部注入注入材料。(12)優(yōu)選上述地基加固用鋼管的最小內(nèi)徑比在挖掘上述地基時(shí)所使用的內(nèi)側(cè)鉆 頭的外徑大。(13)優(yōu)選上述地基加固用鋼管的最大外徑比在挖掘上述地基時(shí)所使用的外側(cè)鉆 頭的外徑小。(14)本發(fā)明的構(gòu)造體的加固方法，在對(duì)包含混凝土的構(gòu)造體進(jìn)行加固時(shí)，一邊挖 掘該構(gòu)造體一邊打樁設(shè)置上述(1)所述的地基加固用鋼管，其特征在于，在打樁設(shè)置該地 基加固用鋼管之后，從該地基加固用鋼管的內(nèi)部經(jīng)由上述多個(gè)通孔向上述地基加固用鋼管 的外部注入注入材料。發(fā)明效果上述(1)所述的地基加固用鋼管在鋼管的外周面形成有凹部，因此在向地基中埋 設(shè)時(shí)該凹部不會(huì)受到阻力。此外，在向鋼管的外周面灌入注入材料時(shí)，凹部中也被填充了注 入材料，因此提高了鋼管與地基之間的密合性。其結(jié)果，能夠減少施工時(shí)的埋設(shè)根數(shù)，能夠
5減少施工成本、縮短施工工期。此外，上述(1)所述的地基加固用鋼管僅在外周面設(shè)有凹部，例如僅需要在制造 鋼管后使鋼管直接通過(guò)具有凸部的輥之間即可制造。因此，生產(chǎn)效率不會(huì)降低，制造成本也 比以往方法低。此外，若使用上述(1)所述的地基加固用鋼管，對(duì)于例如建筑物的混凝土基礎(chǔ)等 的構(gòu)造物的加固也可以同樣適用，能夠以低的成本來(lái)實(shí)施牢固的加固。


圖1是表示本發(fā)明的地基加固用鋼管的一例的主視圖。圖2A是表示本發(fā)明的地基加固用鋼管的一例的圖。圖2B是表示本發(fā)明的地基加固用鋼管的變形例的圖。圖2C是表示本發(fā)明的地基加固用鋼管的變形例的圖。圖2D是表示本發(fā)明的地基加固用鋼管的變形例的圖。圖2E是表示本發(fā)明的地基加固用鋼管的變形例的圖。圖2F是表示本發(fā)明的地基加固用鋼管的變形例的圖。圖2G是表示本發(fā)明的地基加固用鋼管的變形例的圖。圖2H是表示本發(fā)明的地基加固用鋼管的變形例的圖。圖21是表示本發(fā)明的地基加固用鋼管的變形例的圖。圖2J是表示本發(fā)明的地基加固用鋼管的變形例的圖。圖2K是表示本發(fā)明的地基加固用鋼管的變形例的圖。圖3A是表示本發(fā)明的地基加固用鋼管的凹部的具體例的圖。圖3B是表示本發(fā)明的地基加固用鋼管的凹部的其他具體例的圖。圖3C是表示本發(fā)明的地基加固用鋼管的凹部的其他具體例的圖。圖3D是表示本發(fā)明的地基加固用鋼管的凹部的其他具體例的圖。圖4是表示本發(fā)明的地基加固用鋼管的凹部的寬度和深度的關(guān)系的圖。圖5是表示通常的鍛接鋼管的生產(chǎn)線的圖。圖6是表示制造本發(fā)明的地基加固用鋼管的鍛接鋼管的生產(chǎn)線的一個(gè)實(shí)施例的 圖。圖7A是表示本發(fā)明鋼管的制造中所使用的輥的示意圖。圖7B是表示本發(fā)明鋼管的制造中所使用的輥的示意圖。圖8是表示生產(chǎn)本發(fā)明的地基加固用鋼管的鍛接鋼管的生產(chǎn)線的其他的實(shí)施例 的圖。圖9是表示插入了帶鉆頭的鑿孔鉆桿的地基加固用鋼管的前端部的局部剖視圖。圖IOA是表示實(shí)施例中的密合力的評(píng)價(jià)方法的圖。圖IOB是表示比較例中的密合力的評(píng)價(jià)方法的圖。圖11是表示比較了實(shí)施例的效果的圖。附圖標(biāo)記說(shuō)明1 鋼管2 凹部
6
3 通孔4外側(cè)鉆頭5地基加固用鋼管
具體實(shí)施例方式下面，參照附圖來(lái)具體說(shuō)明本發(fā)明。圖1示意性地示出了本發(fā)明的地基加固用鋼管5。關(guān)于該地基加固用鋼管5，在鋼 管1的外周部以一定間隔圓周狀地設(shè)有凹部2。通過(guò)該凹部2，能夠提高鋼管1和地基或混 凝土等之間的摩擦力。此外，在鋼管1的整個(gè)周面上配置有連通鋼管1的內(nèi)外的多個(gè)通孔3。向鋼管1的 內(nèi)部注入的注入材料通過(guò)這些通孔3向鋼管外表面流出。該注入材料的一部分被填充在陸 地山和鋼管1之間，從而固定陸地山和鋼管1。此外，另外一部分向陸地山滲透并固化，從而 加固該陸地山。此時(shí)，凹部2變?yōu)楸宦袢胍压袒淖⑷氩牧系膶又械臓顟B(tài)，兩者堅(jiān)固地一體 化。因此，即使向鋼管1作用軸方向的力，通過(guò)該凹部2和注入材料層之間的卡合而產(chǎn)生卡 止阻力，從而防止鋼管1的移動(dòng)。通過(guò)上述結(jié)構(gòu)，在本實(shí)施方式的地基加固用鋼管5中，注入材料提高了鋼管1與陸 地山之間的密合性，能夠更堅(jiān)固地固定鋼管1和陸地山。圖1中的附圖標(biāo)記4表示外側(cè)鉆 頭。在該地基加固用鋼管5的制造方法中，通過(guò)鋼管生產(chǎn)線生產(chǎn)出鋼管1后，在熱區(qū)間 (熱間)或者溫?zé)釁^(qū)間(溫間)中，僅通過(guò)施壓機(jī)構(gòu)向鋼管1的表面加工凹部2。因此，生 產(chǎn)性與通常的制管工序幾乎相同。圖2A 2K示出了凹部2的其他形狀的具體例。圖2A、2B、2C在任一個(gè)鋼管1的圓周方向上具有凹部2A 2C，在軸方向上以一定 間隔形成有多個(gè)該凹部2A 2C。圖2A的地基加固用鋼管5是在鋼管1的同一圓周上設(shè)有 多個(gè)(圖中是對(duì)置的2個(gè))凹部2A的例子。圖2B的地基加固用鋼管5的凹部2不是使用 壓延輥而形成，是通過(guò)能夠接近或退避鋼管1的往返式的施壓裝置而形成的。凹部2B在鋼 管1的圓周上是大致相同的深度。圖2C的地基加固用鋼管5是在鋼管1的圓周方向上設(shè) 有多個(gè)凹部2C、其中至少在同一圓周上不存在相對(duì)(向力合々)的凹部2C的例子。如圖2C的鋼管1所示，以相對(duì)的凹部2C不在同一圓周上的方式交錯(cuò)(千鳥(niǎo))配 置，與圖2A的鋼管1相比，凹部2C被配置的位置使鋼管1的強(qiáng)度增加。圖2C所示的鋼管1 適合于對(duì)地基加固用鋼管5的強(qiáng)度，特別是凹部2被配置的部分的強(qiáng)度有更高要求的情況。 在凹部2C的交錯(cuò)配置的例子中，優(yōu)選與凹部2C對(duì)置的部分在全部寬度上不搭接、巧、、"
L· 夂 0 )。圖2D 2G是表示形成有相對(duì)于鋼管1的軸在斜方向上具有長(zhǎng)邊的凹部2D 2G 的鋼管1的圖。圖2H以及圖21是表示形成有在平行于鋼管1的軸的方向上具有長(zhǎng)邊的凹 部2H、2I的鋼管1的圖。圖2J以及圖2K是表示形成有圓點(diǎn)狀(圓形狀)的凹部2J、2K的 鋼管1的圖。點(diǎn)狀的凹部2J、2K可以根據(jù)形成的難易程度等方面從橢圓、多角形等中自由 選擇。此外，將凹部2D 2G配置在同一圓周上或者交替配置成交錯(cuò)狀等也可以自由選擇。在此，凹部2D 2G的形狀的制約僅在高度方面，鋼管1的內(nèi)表面確保僅能夠通過(guò)
7挖掘鉆頭的空間即可。本發(fā)明的地基加固用鋼管5如后所述在熱區(qū)間或者溫?zé)釁^(qū)間中形成凹部2。因此， 即使例如鋼管1的壁厚為2mm以上也能夠容易制造。因此，在制造厚壁的地基加固用鋼管 5，并將該地基加固用鋼管5例如一邊旋轉(zhuǎn)一邊打入地基時(shí)，向該地基加固用鋼管5作用扭 轉(zhuǎn)力，能夠防止地基加固用鋼管5彎曲或前端破損。此外，作為地基加固用鋼管5，能夠容易 地制造可實(shí)用的外徑50mm以上的鋼管。本發(fā)明的地基加固用鋼管5在其用途特別要求了耐蝕性的情況下，優(yōu)選在如上所 述的構(gòu)成有凹部2的鋼管1的表面上實(shí)施鍍層或者樹(shù)脂覆蓋，從而發(fā)揮良好的耐蝕性。關(guān)于鋼管1的凹部2，如圖3A 3D所示，有基本的剖面形狀是三角形的情況和剖 面四邊形的情況。半圓形以及梯形的情況大致上可以認(rèn)為與三角形的情況相同。在任一種 情況下，為了獲得鋼管1的周面與地基或者混凝土等之間的摩擦力，需要使凹部2的深度 (指最深的部分的深度)H為0. 005XD(其中，D 鋼管外徑)以上。但是，由于超過(guò)了 0. 2XD 則提高摩擦力的效果也達(dá)到飽和，因此凹部2的深度H在0. 005XD 0. 2XD的范圍。另 外，為了獲得上述摩擦力，需要使凹部2的寬度B為0. 015XD以上。然而，若超過(guò)2XD，則 提高摩擦力的效果小，因此需要使寬度B為2XD以下。另外，在上述的前提下，在實(shí)現(xiàn)了凹部2的形狀的最佳化時(shí)，規(guī)定下述的事項(xiàng)是重 要的。即，在凹部2的剖面形狀為三角形時(shí)，B/H = 3 20。在凹部2的剖面形狀是四邊形 時(shí)，B/H = 4 20。在凹部2的剖面形狀為半圓形或梯形的時(shí)，Β/Η = 3 20。下面，使用圖4說(shuō)明上述的Β/Η的關(guān)系的導(dǎo)出過(guò)程。作為前提，凹部2處的破壞模 式是通過(guò)凹部2的外側(cè)即圖4中的三角形的底邊(凹部2的寬度B)的水泥土的剪切強(qiáng)度 和凹部2的內(nèi)部的水泥土的承壓強(qiáng)度中的某一個(gè)來(lái)決定的。此時(shí)，若某一個(gè)破壞模式相對(duì) 于另一個(gè)破壞模式明顯嚴(yán)重，則通過(guò)該破壞模式來(lái)決定強(qiáng)度，認(rèn)為強(qiáng)度降低。因此，在考慮 凹部2的最佳形狀時(shí)，需要發(fā)現(xiàn)上述的兩個(gè)破壞模式同時(shí)發(fā)生的形狀。其結(jié)果，在凹部2的最佳形狀中，要求施加承壓(支壓)強(qiáng)度的承壓力P和施加剪 切強(qiáng)度的剪切力S滿足以下的式(1)的平衡條件式。S = Pcos θ(1)其中，θ 鋼管1的表面和凹部2的入側(cè)面的夾角。在此，剪切力S被定義為剪切力所作用的面積X剪切力。因此，剪切力S通過(guò)以 下的式(2)來(lái)定式化。在此，假設(shè)在鋼管1的整個(gè)周圍配置凹部2的情況。剪切面積用鋼 管1的周長(zhǎng)η D和凹部2的寬度B (三角形的底邊部分)的積來(lái)表示。S = τ · B · π · D(2)另一方面，承壓力P是承壓應(yīng)力乘以所作用的面積，通過(guò)以下的式(3)來(lái)定式化。P = H · σ b · cos θ · Ji · D (3)τ 剪切應(yīng)力，D 鋼管外徑，ob:承壓力(承壓應(yīng)力，力/面積的因次(次元))向式(1)中代入式(2)、(3)并整理，就導(dǎo)出了以下的式(4)、(4')。τ ·Β= (H · σ b · cos θ ) cos θ ⑷.·. Β/Η = σ b · cos2 θ / τ(4')式(4')是對(duì)提供最佳形狀時(shí)的力的平衡條件式(1)進(jìn)行變形后的式子。在此， 在凹部2的側(cè)面即圖4的三角形的斜面和鋼管1的表面之間的夾角(Θ)為45度的情況(以下將該形狀作為三角形)下、90度的情況(以下將該情況作為四邊形)下求解。若θ =90° (凹部2為四邊形形狀)，則Β/Η = ob/τ(5)例如，若將水泥土的承壓強(qiáng)度σ b = lN/mm2,剪切強(qiáng)度τ = 0. lN/mm2代入(5)式， 則B/H = 10 (凹部2的寬度為高度的10倍)，凹部2的形狀為長(zhǎng)邊10H、高度H的長(zhǎng)方形。另一方面，若最終的凹部2的形狀為三角形，并且該三角形為等腰三角形，則B、H、 θ滿足下述的關(guān)系式(6)。tan θ = 2 · Η/Β(6)若將該式代入式(4 ‘)，則2/(sin θ · cos θ ) = σ b/ τ (7)若向該式(7)中代入水泥土的承壓強(qiáng)度σ b = lN/mm2，剪切強(qiáng)度τ = 0. lN/mm2, 則
sin θ · cos θ = 1/5(8)
sin2 θ = 2/5 = 0. 4(8')
.·. θ = 11. 8若將水泥土(混凝土)的承壓強(qiáng)度Ob和剪切強(qiáng)度τ的關(guān)系設(shè)為1/20 彡 τ / σ b ^ 2/9 (通常 τ / ο b = 1/10 程度)，(a)在凹部2的形狀為四角形的情況下，通過(guò)式(5)，凹部2的寬度B和深度H的 關(guān)系如下，4. 5 彡 B/H 彡 20. 0。(b)在凹部2的形狀為三角形的情況下，通過(guò)式(7)，適當(dāng)?shù)摩鹊姆秶缦拢?. 8 彡 θ 彡 31. 4。此時(shí)，通過(guò)式(6)，凹部2的寬度B和深度H的關(guān)系如下，3. 3 彡 Β/Η 彡 19. 8。在此，即使對(duì)于圖2D 2Κ所示那樣的相對(duì)于鋼管1的軸方向傾斜、平行或者點(diǎn)狀 的凹部2的情況，圖2D的A-A剖面、圖2Η的H-H剖面、圖2J的C-C剖面適用上述式即可。根據(jù)以上內(nèi)容，本發(fā)明中的Β/Η規(guī)定如下(1)凹部2的剖面形狀為三角形時(shí)，Β/Η = 3 20。(2)凹部2的剖面形狀為四邊形時(shí)，Β/Η = 4 20。(3)凹部2的剖面形狀為半圓形或者梯形時(shí)，Β/Η = 3 20。接著，對(duì)本發(fā)明的地基加固用鋼管5的制造方法進(jìn)行說(shuō)明。在本發(fā)明中，通過(guò)以下的(a)、(b)、(C)、(d)中的一個(gè)或幾個(gè)工序也能夠適用，以 鍛接鋼管的生產(chǎn)線為代表例來(lái)說(shuō)明本發(fā)明。(a)利用電焊鋼管生產(chǎn)線，在電焊焊接后，加熱該鋼管，通過(guò)施壓機(jī)構(gòu)對(duì)其表面進(jìn) 行施壓。(b)利用熱區(qū)間或者溫?zé)釁^(qū)間焊接鋼管生產(chǎn)線，在焊接后，通過(guò)施壓機(jī)構(gòu)對(duì)其表面 進(jìn)行施壓。(c)利用鍛接鋼管生產(chǎn)線，在沖合后，通過(guò)施壓機(jī)構(gòu)對(duì)其表面進(jìn)行施壓。(d)利用無(wú)縫鋼管生產(chǎn)線，在制管后，通過(guò)施壓機(jī)構(gòu)對(duì)其表面進(jìn)行施壓。
圖5是通常的鍛接管的生產(chǎn)線的圖。通過(guò)輥21將被分切為所期望的寬度的鋼帶10成形為剖面圓形狀。然后，通過(guò)輥 22將其兩端部加熱至高熱，并進(jìn)行壓接、沖合。通過(guò)之后的輥23 34進(jìn)行拉深(絞0込 ti")以使沖合后的管縮徑為規(guī)定的尺寸。然后，通過(guò)切斷機(jī)38切斷為規(guī)定的長(zhǎng)度，在通過(guò) 之后的輥35 37來(lái)整理形狀，從而制造出鍛接管11 (鋼管1)。圖6是鍛接管生產(chǎn)線的一個(gè)實(shí)施例。相對(duì)于以往的生產(chǎn)線，僅變更了切斷機(jī)38前的拉深輥(絞>9 π— & )的最終輥 34。該輥34如圖7Α、7Β所示，在輥34的周面上，沿輥軸方向設(shè)有1個(gè)或者多個(gè)凸部a。將 該凸部α作為施壓機(jī)構(gòu)。在上下兩側(cè)或者一側(cè)使用設(shè)有該凸部α的輥34。在圖6、7Α 7Β中示出了上下2個(gè)輥34a、34b，但也可以構(gòu)成1組3個(gè)以上的輥。通過(guò)這樣的具有凸部 α的輥34，對(duì)高溫的(約1200 1300°C程度)鍛接管11施加壓力。因此，與該凸部α接 觸的鍛接管11的部分容易地形成凹部2。而且，與冷加工比較，凹部2的形狀形成為與輥 34的凸部α的形狀相對(duì)應(yīng)的形狀。因此，獲得了更銳角的凹部2。然后，切斷為規(guī)定的長(zhǎng) 度并定形，從而完成了帶凹部Ila的本發(fā)明的地基加固用鋼管5。在此，在希望變更鍛接管11上的凹部2的高度、寬度、間距的情況下，變更輥34的 凸部α的形狀、間距即可。此外，在上下的輥34a、34b兩側(cè)設(shè)置凸部α、希望在鍛接管11 上的與凹部2的位置相同的位置形成的情況下，使上下的輥34a、34b的凸部α的位置初 始對(duì)準(zhǔn)，例如通過(guò)一個(gè)驅(qū)動(dòng)源以及萬(wàn)向聯(lián)軸器等連結(jié)上下的輥34a、34b，同步驅(qū)動(dòng)上下的輥 34a,34b 即可。如圖7B所示，輥34上所形成的凸部α的形狀優(yōu)選在輥34的中心部高、越向輥34 的端部越低。在輥34的中心部和端部的周速不同。因此，在徑大的端部周速變大。因此， 由于輥34的旋轉(zhuǎn)比通過(guò)的管更快，會(huì)對(duì)鍛接管11施加無(wú)用的力。其結(jié)果，對(duì)鍛接管11施 加了必要以上的變形、歪扭。圖8是其他的鍛接管生產(chǎn)線的例子。在本例是在拉深輥34和切斷機(jī)38之間設(shè)置專用的對(duì)鍛接管11 (鋼管1)加壓的 加壓裝置(施壓機(jī)構(gòu))39的例子。作為加壓裝置39，可以是具有上述的凸部α的輥34，此 外，也可以是以上下夾持的形式對(duì)鍛接管11加壓的種類的裝置。此外，該加壓裝置39優(yōu)選 相對(duì)于鍛接管11能夠進(jìn)退、或者能夠在鍛接管11的前進(jìn)方向上進(jìn)退的機(jī)構(gòu)。加壓裝置39能夠相對(duì)于鍛接管11接近、退避，從而能夠在鍛接管11的任意的位 置上形成凹部2。此外，即使在希望變更凹部2的間距的情況下，也可以不進(jìn)行輥34的交換 等。另外，通過(guò)該功能，控制部預(yù)先認(rèn)識(shí)鍛接管11的切斷位置，還能夠通過(guò)控制以使凹部2 不位于該切斷位置上。若在鍛接管11的端部存在凹部2，則每個(gè)鍛接管11的端面的直徑、 形狀不同。在該情況下，例如鍛接管11之間的連接變得困難。此外，通過(guò)使加壓裝置39能夠向鍛接管11的前進(jìn)方向移動(dòng)，能夠與鍛接管11的 前進(jìn)同步調(diào)地移動(dòng)縮徑部的形成裝置。由此，上述那樣因輥34的中心部和端部的周速之差 而引起的對(duì)鍛接管11施加的無(wú)用的歪扭等不會(huì)發(fā)生，凹部2的形狀也能夠自由地形成。以上，對(duì)專用裝置進(jìn)行了說(shuō)明，也可以使在現(xiàn)有的最終拉深輥上設(shè)有凸部α的輥 34具有這樣的功能。如上所述，制管方法可以是基于電焊的制管方法、在熱區(qū)間或者溫?zé)釁^(qū)間進(jìn)行焊接的制管方法、基于鍛接的制管方法、無(wú)縫制管方法中的任一種。在制管過(guò)程中或者制管后 進(jìn)行加熱等，在溫?zé)釁^(qū)間或者熱區(qū)間的狀態(tài)下通過(guò)施壓機(jī)構(gòu)對(duì)該制管的表面進(jìn)行施壓，能 夠進(jìn)行聯(lián)機(jī)狀態(tài)下的帶凹部2的鋼管1的制造。而且，通過(guò)上述制造方法制造出的鋼管1在熱區(qū)間形成凹部2，因此即使鋼管1的 壁厚為2mm以上也能夠容易地制造。例如，在作為鋼管樁而一邊旋轉(zhuǎn)一邊打入地基時(shí)，由于 鋼管1的壁厚，因此即使對(duì)鋼管1作用扭轉(zhuǎn)力，該鋼管1也不會(huì)彎曲、前端也不會(huì)破損。此 外，作為地基加固用鋼管5，能夠容易地制造可實(shí)用的外徑50mm以上的鋼管。而且生產(chǎn)效率 與制造普通的鍛接鋼管時(shí)相同。在上述這樣的鋼管的制造方法中，利用通常的鋼管的生產(chǎn)線，通過(guò)設(shè)有突起的專 用輥來(lái)制管，在制造鋼管的同時(shí)連續(xù)地設(shè)置凹部2。另外，通過(guò)變更專用輥34的突起部α 的形狀，能夠任意地設(shè)置自由的形狀、間隔、配置的凹部2。此外，不需要通過(guò)其他工序進(jìn)行 加工，能夠提供價(jià)格非常低的帶凹部2的鋼管1。在本發(fā)明的地基加固用鋼管5中，如上述那樣向鋼管1的內(nèi)表面?zhèn)仍O(shè)置凸形狀 (即凹部2)，而非外表面?zhèn)?，因此在打樁設(shè)置鋼管1時(shí)該凹部2不會(huì)成為阻礙。此外，能夠 在不降低生產(chǎn)性的情況下低成本地制造可確保充分的密合性的具有大的凹部2的地基加 固用鋼管5。然后在設(shè)有凹部2的鋼管1上實(shí)施多個(gè)通孔3的穿孔。通孔3可以設(shè)置在鋼管1 的周壁上的凹部2，也可以設(shè)在凹部2以外的平滑部。或者也可以設(shè)置在上述兩者上。通孔 3的直徑、配置可以是遍布注入材料的整個(gè)全長(zhǎng)，也可以根據(jù)注入的加固劑的性狀和/或注 入的地基的狀態(tài)來(lái)任意決定。圖9是表示挖掘用的鉆頭4、7和地基加固用鋼管5的位置的圖。通過(guò)從鉆桿6以 及內(nèi)側(cè)鉆頭7傳遞來(lái)的動(dòng)力，外側(cè)鉆頭4 一邊旋轉(zhuǎn)，一邊挖掘前方的地基等。在外側(cè)鉆頭4 的后方配置有本發(fā)明的地基加固用鋼管5。因此，地基加固用鋼管5的外徑比外側(cè)鉆頭4的 外徑小即可。此外，地基加固用鋼管5的內(nèi)側(cè)穿過(guò)了鉆桿6和內(nèi)側(cè)鉆頭7。因此，鋼管1的最小 內(nèi)徑需要比內(nèi)側(cè)鉆頭7的最大外徑大。在滿足上述條件的情況下，可以盡可能將鋼管1周 壁上的凹部2的深度設(shè)定較大的值。在使用該地基加固用鋼管5時(shí)，如圖9所示，將前端部被安裝了內(nèi)側(cè)鉆頭7的鑿孔 鉆桿6插入通過(guò)該鋼管1內(nèi)，使前端部的內(nèi)側(cè)鉆頭7從鋼管1的外側(cè)鉆頭4突出，該鑿孔鉆 桿6和鋼管1的后端部與鑿巖機(jī)(省略圖示)連接。而且，從鑿巖機(jī)向鑿孔鉆桿6和鋼管 1提供打擊、旋轉(zhuǎn)和推力來(lái)進(jìn)行鉆孔。鉆孔中還從鑿巖機(jī)提供水或壓縮空氣，并從外側(cè)鉆頭 4的前端部排出。因鉆孔而產(chǎn)生的巖屑的大部分通過(guò)鋼管1的內(nèi)側(cè)排出，一部分通過(guò)鋼管1 的外側(cè)向后方排出。在規(guī)定深度的鉆孔結(jié)束，鋼管1被埋設(shè)在陸地山中后，鑿孔鉆桿6和內(nèi)側(cè)鉆頭7 — 起從鋼管1向后方被拉出。然后，在鋼管1的后端部安裝注入裝置(省略圖示)，將注入材 料壓入鋼管1內(nèi)。該注入材料充滿鋼管1內(nèi)，并通過(guò)設(shè)置在該鋼管1上的多個(gè)通孔3向外 部流出。然后，一邊沿著鋼管1的外表面流動(dòng)，一邊滲透至陸地山內(nèi)而固化。由此，加固了 陸地山。由于該鋼管1在其外周部形成有凹部2，該凹部2成為被埋入固化后的注入材料的
11層中的狀態(tài)，兩者堅(jiān)固地一體化。因此，即使向鋼管1作用軸方向的力，由于該凹部2和注 入材料層之間的卡合而產(chǎn)生卡止阻力，從而防止了鋼管1的移動(dòng)。這樣，鋼管1被堅(jiān)固地固 定在陸地山中。由于凹部2具有規(guī)定的剖面形狀，因此能夠提高注入材料、巖屑的流動(dòng)性還 能夠提高用于防止脫離的卡止阻力。上述凹部2通常通過(guò)壓延輥來(lái)形成。因此，其剖面形狀為沒(méi)有棱部和角部的平緩 的形狀。因此，巖屑、注入材料可以順暢地流動(dòng)，不會(huì)產(chǎn)生局部的堵塞、空隙。因此，不僅能 夠使巖屑的排出狀態(tài)良好，還能夠提高注入材料和鋼管1之間的密合性，能夠?qū)崿F(xiàn)優(yōu)異的 地基加固效果。在以上的說(shuō)明中，作為鉆頭，采用了固定在鋼管1的前端部的環(huán)狀的外側(cè)鉆 頭4和安裝在鑿孔鉆桿6的前端部的內(nèi)側(cè)鉆頭7的組合鉆頭，也可以使用能夠擴(kuò)大縮小口 徑的擴(kuò)縮鉆頭，在鉆孔時(shí)將口徑擴(kuò)大為比鋼管1的外徑大并進(jìn)行鉆孔，在鉆孔結(jié)束時(shí)，將口 徑收縮為比鋼管1的內(nèi)徑小并從后方拉出。在該情況下不需要在鋼管1的前端部固定環(huán)狀 鉆頭(外側(cè)鉆頭)4。
實(shí)施例接著，以下述水準(zhǔn)來(lái)比較密合力并對(duì)其進(jìn)行說(shuō)明。水準(zhǔn)設(shè)為表1中的3個(gè)水準(zhǔn)。尺 寸76.3mmq>x3.2mmtx6mL，規(guī)格 STK表1
如圖10AU0B所示，密合力的評(píng)價(jià)方法是在水泥土 100中埋設(shè)地基加固用鋼管5， 并從上部101施加負(fù)荷，計(jì)測(cè)最大負(fù)荷(通過(guò)最大負(fù)荷來(lái)評(píng)價(jià)密合度)。圖IOA是示意性地 表示在埋設(shè)了本發(fā)明的地基加固用鋼管5時(shí)的評(píng)價(jià)方法的圖。圖IOB是示意性地表示在埋 設(shè)了作為比較例2的設(shè)有凸部103的鋼管102時(shí)的評(píng)價(jià)方法的圖。水泥土 100使用了混合了土和固化劑的水泥土。此時(shí)，土使用了粘性土和砂質(zhì)土 的2個(gè)例子。粘性土的粒徑為0. 001 0. 005mm，砂質(zhì)土的粒徑為0. 074 2. 000mm。其結(jié) 果，如圖11所示，本發(fā)明與其他的比較例相比推出(押LCt )負(fù)荷大，S卩，密合力大。本發(fā)明的形成有凹部的地基加固用鋼管的制造成本是與比較例1的直管的制造 成本大致相同的程度。另一方面，比較例2的帶凸部鋼管的制管成本中需要加上形成凸部
12的堆焊焊接成本。因此，其成本變高。如上所述可知在成本方面本發(fā)明也很優(yōu)秀。工業(yè)實(shí)用性根據(jù)以上說(shuō)明明顯可知，本發(fā)明的地基加固用鋼管是在以往的鋼管的外周面形成 了凹部的鋼管，能夠低成本且高效地加固隧道工程等的地基或者加固混凝土基礎(chǔ)等的構(gòu)造 體。
1權(quán)利要求
一種地基加固用鋼管，被打樁設(shè)置在地基中，用于向該地基中注入注入材料，其特征在于，具備凹部以及平滑部，配置在該地基加固用鋼管的外周面；以及多個(gè)通孔，位于上述凹部或者上述平滑部，并連通該地基加固用鋼管的內(nèi)外。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的地基加固用鋼管，其特征在于，關(guān)于上述凹部的剖面形狀，在上述鋼管的外徑為D時(shí)，上述凹部的深度為0. 005D 0. 2D且上述凹部的寬度為0. 015D 2D ；在上述凹部的剖面形狀為三角形、上述凹部的寬度為B、上述凹部的深度為H時(shí)，B/H =3 20。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的地基加固用鋼管，其特征在于，關(guān)于上述凹部的剖面形狀，在上述鋼管的外徑為D時(shí)，上述凹部的深度為0. 005D 0. 2D且上述凹部的寬度為0. 015D 2D ；在上述凹部的剖面形狀為四邊形、上述凹部的寬度為B、上述凹部的深度為H時(shí)，B/H =4 20。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的地基加固用鋼管，其特征在于，關(guān)于上述凹部的剖面形狀，在上述鋼管的外徑為D時(shí)，上述凹部的深度為0. 005D 0. 2D且上述凹部的寬度為0. 015D 2D ；在上述凹部的剖面形狀為半圓形或者梯形、上述凹部的寬度為B、上述凹部的深度為H 時(shí)，B/H = 3 20。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的地基加固用鋼管，其特征在于， 上述凹部在上述鋼管的同一圓周上設(shè)有多個(gè)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的地基加固用鋼管，其特征在于， 上述凹部在上述鋼管的圓周方向上設(shè)有多個(gè)，至少避免將相對(duì)的上述凹部設(shè)置在上述鋼管的同一圓周上。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的地基加固用鋼管，其特征在于， 上述凹部在相對(duì)于上述鋼管的軸而傾斜的方向上設(shè)有多個(gè)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的地基加固用鋼管，其特征在于， 上述凹部與上述鋼管的軸平行地設(shè)有多個(gè)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的地基加固用鋼管，其特征在于， 在從正面觀察上述凹部時(shí)，設(shè)有多個(gè)圓形的上述凹部。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的地基加固用鋼管，其特征在于， 上述鋼管的表面被實(shí)施了鍍層或者樹(shù)脂覆蓋。
11.一種地基加固方法，在加固地基時(shí)，一邊挖掘地基一邊打樁設(shè)置權(quán)利要求1所述的 地基加固用鋼管，其特征在于，在打樁設(shè)置該地基加固用鋼管之后，從該地基加固用鋼管的內(nèi)部經(jīng)由上述多個(gè)通孔向 上述地基加固用鋼管的外部注入注入材料。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的地基加固方法，其特征在于，上述地基加固用鋼管的最小內(nèi)徑比在挖掘上述地基時(shí)所使用的內(nèi)側(cè)鉆頭的外徑大。
13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的地基加固方法，其特征在于，上述地基加固用鋼管的最大外徑比在挖掘上述地基時(shí)所使用的外側(cè)鉆頭的外徑小。
14. 一種構(gòu)造體的加固方法，在對(duì)包含混凝土的構(gòu)造體進(jìn)行加固時(shí)，一邊挖掘該構(gòu)造體 一邊打樁設(shè)置權(quán)利要求1所述的地基加固用鋼管，其特征在于，在打樁設(shè)置該地基加固用鋼管之后，從該地基加固用鋼管的內(nèi)部經(jīng)由上述多個(gè)通孔向 上述地基加固用鋼管的外部注入注入材料。
全文摘要
本發(fā)明的地基加固用鋼管被打樁設(shè)置在地基中，用于向該地基中注入注入材料，其特征在于，具備凹部以及平滑部，配置在該地基加固用鋼管的外周面；以及多個(gè)通孔，位于上述凹部或者上述平滑部，并連通該地基加固用鋼管的內(nèi)外。
文檔編號(hào)E21D20/00GK101910560SQ200980101510
公開(kāi)日2010年12月8日 申請(qǐng)日期2009年1月16日 優(yōu)先權(quán)日2008年1月18日
發(fā)明者中治智博, 佐藤哲, 山本達(dá)也, 茂手木優(yōu)輝 申請(qǐng)人:新日本制鐵株式會(huì)社