专利名称：地基加固用钢管、使用了该钢管的地基加固方法以及构造体的加固方法
技术领域：
本发明涉及在隧道工程等中的超前支护(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钢管、使用了该钢管的地基加固方法以及加固混凝土基础 等的构造体的方法。本申请基于2008年01月18日在日本提出申请的特愿2008-009570号申请，主张 其优先权并引用其内容。
背景技术：
例如，在松软的陆地山(地山)上实施隧道工程时，多采用为了加固陆地山而埋 设钢管的超前支护施工方法。在该施工方法中，在前端部被安装了钻头(bit)的凿孔钻杆 (rod)上外嵌钢管来进行钻孔。然后，在进行了规定深度的钻孔后，原样不动地留下钢管并 拔出凿孔钻杆，向钢管的内部注入砂浆(motor)等的注入材料。在钢管的筒部设有连通内 外的多个通孔。向内部注入的注入材料通过该通孔而渗透到陆地山中并固化。由此，松软 的陆地山被加固。关于超前支护施工方法的内容在多个专利申请中有记载(例如参照专利 文献1以及专利文献2)。在上述超前支护施工方法中所使用的钢管被埋设在陆地山中。因此，要使用价格 比较低且强度大的材质的钢管。在注入材料被注入时，需要使通过上述通孔而流出的注入 材料充分渗透至陆地山中，并且紧密地填充到陆地山和钢管之间的间隙中。此外，为了坚固 地固定被埋设的钢管，优选使该钢管和其外周部的注入材料的层坚固地成为一体。然而，由于以往的钢管的外表面被形成为平滑的面，以往的钢管与外部的注入材 料的层之间不会卡止(引 掛+ ” )，因此不能够称其两者被牢固地固定。为了改良这种情 况，有对钢管的外表面进行喷砂处理等以使表面变粗糙的方法。然而，虽然通过该方法能够 获得一定的密合(密着)效果，但是对于使钢管坚固地固定在陆地山中这一点来说还不够。此外，在专利文献3中，作为地基加固用钢管，公开了在外周部形成螺旋状的凸 条，在该螺旋状凸条的间隔部中设有用于使注入材料向钢管的外部流出的连通内外的多个 通孔的地基加固用钢管。专利文献1 日本特开2000-204870号公报专利文献2 日本特开2001-020657号公报专利文献3 日本特开2006-022501号公报但是，在上述专利文献3所公开的钢管中，在钢管的外周面设有凸部，因此该凸部 在打桩设置(打設)钢管时成为阻碍。此外，在从钢管的外表面侧排出砂土时该凸部成为 阻碍。因此，该凸部不能形成为大的形状，很难确保足够的密合性。此外，为了在钢管的外 周面设置凸部，需要在制造钢管之后通过其他的工序来加工出凸部。因此，生产性差，而且 还存在成本增加的问题。
发明内容
本发明用于解决上述问题，其目的在于提供一种地基加固用钢管、使用了该钢管 的地基加固方法以及构造物的加固方法，该地基加固用钢管不会增加制造成本，而且在地 基中埋设时的阻力小，并且在灌入加固材料时钢管与其周边能够可靠地坚固地密合。本发明为了解决上述课题并达成本发明的目的而采用下述方法。(1)本发明的地基加固用钢管被打桩设置在地基中，用于向该地基中注入注入材 料，其特征在于，具备凹部以及平滑部，配置在该地基加固用钢管的外周面；以及多个通 孔，位于上述凹部或者上述平滑部，并连通该地基加固用钢管的内外。(2)关于上述凹部的剖面形状，优选在上述钢管的外径为D时，上述凹部的深度为 0. 005D 0. 2D且上述凹部的宽度为0. 015D 2D ；在上述凹部的剖面形状为三角形、上述 凹部的宽度为B、上述凹部的深度为H时，B/H = 3 20。(3)关于上述凹部的剖面形状，优选在上述钢管的外径为D时，上述凹部的深度为 0. 005D 0. 2D且上述凹部的宽度为0. 015D 2D ；在上述凹部的剖面形状为四边形、上述 凹部的宽度为B、上述凹部的深度为H时，B/H = 4 20。(4)关于上述凹部的剖面形状，优选在上述钢管的外径为D时，上述凹部的深度为 0. 005D 0. 2D且上述凹部的宽度为0. 015D 2D ；在上述凹部的剖面形状为半圆形或者梯 形、上述凹部的宽度为B、上述凹部的深度为H时，B/H = 3 20。(5)优选上述凹部在上述钢管的同一圆周上设有多个。(6)优选上述凹部在上述钢管的圆周方向上设有多个，至少避免将相对的上述凹 部设置在上述钢管的同一圆周上。(7)优选上述凹部在相对于上述钢管的轴而倾斜的方向上设有多个。(8)优选上述凹部与上述钢管的轴平行地设有多个。(9)优选在从正面观察上述凹部时，设有多个圆形的上述凹部。(10)优选上述钢管的表面被实施了镀层或者树脂覆盖。(11)本发明的地基加固方法，在加固地基时，一边挖掘地基一边打桩设置如上述 (1)所述的地基加固用钢管，其特征在于，在打桩设置该地基加固用钢管之后，从该地基加 固用钢管的内部经由上述多个通孔向上述地基加固用钢管的外部注入注入材料。(12)优选上述地基加固用钢管的最小内径比在挖掘上述地基时所使用的内侧钻 头的外径大。(13)优选上述地基加固用钢管的最大外径比在挖掘上述地基时所使用的外侧钻 头的外径小。(14)本发明的构造体的加固方法，在对包含混凝土的构造体进行加固时，一边挖 掘该构造体一边打桩设置上述(1)所述的地基加固用钢管，其特征在于，在打桩设置该地 基加固用钢管之后，从该地基加固用钢管的内部经由上述多个通孔向上述地基加固用钢管 的外部注入注入材料。发明效果上述(1)所述的地基加固用钢管在钢管的外周面形成有凹部，因此在向地基中埋 设时该凹部不会受到阻力。此外，在向钢管的外周面灌入注入材料时，凹部中也被填充了注 入材料，因此提高了钢管与地基之间的密合性。其结果，能够减少施工时的埋设根数，能够
5减少施工成本、缩短施工工期。此外，上述(1)所述的地基加固用钢管仅在外周面设有凹部，例如仅需要在制造 钢管后使钢管直接通过具有凸部的辊之间即可制造。因此，生产效率不会降低，制造成本也 比以往方法低。此外，若使用上述(1)所述的地基加固用钢管，对于例如建筑物的混凝土基础等 的构造物的加固也可以同样适用，能够以低的成本来实施牢固的加固。
图1是表示本发明的地基加固用钢管的一例的主视图。图2A是表示本发明的地基加固用钢管的一例的图。图2B是表示本发明的地基加固用钢管的变形例的图。图2C是表示本发明的地基加固用钢管的变形例的图。图2D是表示本发明的地基加固用钢管的变形例的图。图2E是表示本发明的地基加固用钢管的变形例的图。图2F是表示本发明的地基加固用钢管的变形例的图。图2G是表示本发明的地基加固用钢管的变形例的图。图2H是表示本发明的地基加固用钢管的变形例的图。图21是表示本发明的地基加固用钢管的变形例的图。图2J是表示本发明的地基加固用钢管的变形例的图。图2K是表示本发明的地基加固用钢管的变形例的图。图3A是表示本发明的地基加固用钢管的凹部的具体例的图。图3B是表示本发明的地基加固用钢管的凹部的其他具体例的图。图3C是表示本发明的地基加固用钢管的凹部的其他具体例的图。图3D是表示本发明的地基加固用钢管的凹部的其他具体例的图。图4是表示本发明的地基加固用钢管的凹部的宽度和深度的关系的图。图5是表示通常的锻接钢管的生产线的图。图6是表示制造本发明的地基加固用钢管的锻接钢管的生产线的一个实施例的 图。图7A是表示本发明钢管的制造中所使用的辊的示意图。图7B是表示本发明钢管的制造中所使用的辊的示意图。图8是表示生产本发明的地基加固用钢管的锻接钢管的生产线的其他的实施例 的图。图9是表示插入了带钻头的凿孔钻杆的地基加固用钢管的前端部的局部剖视图。图IOA是表示实施例中的密合力的评价方法的图。图IOB是表示比较例中的密合力的评价方法的图。图11是表示比较了实施例的效果的图。附图标记说明1 钢管2 凹部
6
3 通孔4外侧钻头5地基加固用钢管
具体实施例方式下面，参照附图来具体说明本发明。图1示意性地示出了本发明的地基加固用钢管5。关于该地基加固用钢管5，在钢 管1的外周部以一定间隔圆周状地设有凹部2。通过该凹部2，能够提高钢管1和地基或混 凝土等之间的摩擦力。此外，在钢管1的整个周面上配置有连通钢管1的内外的多个通孔3。向钢管1的 内部注入的注入材料通过这些通孔3向钢管外表面流出。该注入材料的一部分被填充在陆 地山和钢管1之间，从而固定陆地山和钢管1。此外，另外一部分向陆地山渗透并固化，从而 加固该陆地山。此时，凹部2变为被埋入已固化的注入材料的层中的状态，两者坚固地一体 化。因此，即使向钢管1作用轴方向的力，通过该凹部2和注入材料层之间的卡合而产生卡 止阻力，从而防止钢管1的移动。通过上述结构，在本实施方式的地基加固用钢管5中，注入材料提高了钢管1与陆 地山之间的密合性，能够更坚固地固定钢管1和陆地山。图1中的附图标记4表示外侧钻 头。在该地基加固用钢管5的制造方法中，通过钢管生产线生产出钢管1后，在热区间 (熱間)或者温热区间(温間)中，仅通过施压机构向钢管1的表面加工凹部2。因此，生 产性与通常的制管工序几乎相同。图2A 2K示出了凹部2的其他形状的具体例。图2A、2B、2C在任一个钢管1的圆周方向上具有凹部2A 2C，在轴方向上以一定 间隔形成有多个该凹部2A 2C。图2A的地基加固用钢管5是在钢管1的同一圆周上设有 多个(图中是对置的2个)凹部2A的例子。图2B的地基加固用钢管5的凹部2不是使用 压延辊而形成，是通过能够接近或退避钢管1的往返式的施压装置而形成的。凹部2B在钢 管1的圆周上是大致相同的深度。图2C的地基加固用钢管5是在钢管1的圆周方向上设 有多个凹部2C、其中至少在同一圆周上不存在相对(向力合々)的凹部2C的例子。如图2C的钢管1所示，以相对的凹部2C不在同一圆周上的方式交错(千鳥)配 置，与图2A的钢管1相比，凹部2C被配置的位置使钢管1的强度增加。图2C所示的钢管1 适合于对地基加固用钢管5的强度，特别是凹部2被配置的部分的强度有更高要求的情况。 在凹部2C的交错配置的例子中，优选与凹部2C对置的部分在全部宽度上不搭接、巧、、"
L· 夂 0 )。图2D 2G是表示形成有相对于钢管1的轴在斜方向上具有长边的凹部2D 2G 的钢管1的图。图2H以及图21是表示形成有在平行于钢管1的轴的方向上具有长边的凹 部2H、2I的钢管1的图。图2J以及图2K是表示形成有圆点状(圆形状)的凹部2J、2K的 钢管1的图。点状的凹部2J、2K可以根据形成的难易程度等方面从椭圆、多角形等中自由 选择。此外，将凹部2D 2G配置在同一圆周上或者交替配置成交错状等也可以自由选择。在此，凹部2D 2G的形状的制约仅在高度方面，钢管1的内表面确保仅能够通过
7挖掘钻头的空间即可。本发明的地基加固用钢管5如后所述在热区间或者温热区间中形成凹部2。因此， 即使例如钢管1的壁厚为2mm以上也能够容易制造。因此，在制造厚壁的地基加固用钢管 5，并将该地基加固用钢管5例如一边旋转一边打入地基时，向该地基加固用钢管5作用扭 转力，能够防止地基加固用钢管5弯曲或前端破损。此外，作为地基加固用钢管5，能够容易 地制造可实用的外径50mm以上的钢管。本发明的地基加固用钢管5在其用途特别要求了耐蚀性的情况下，优选在如上所 述的构成有凹部2的钢管1的表面上实施镀层或者树脂覆盖，从而发挥良好的耐蚀性。关于钢管1的凹部2，如图3A 3D所示，有基本的剖面形状是三角形的情况和剖 面四边形的情况。半圆形以及梯形的情况大致上可以认为与三角形的情况相同。在任一种 情况下，为了获得钢管1的周面与地基或者混凝土等之间的摩擦力，需要使凹部2的深度 (指最深的部分的深度)H为0. 005XD(其中，D 钢管外径)以上。但是，由于超过了 0. 2XD 则提高摩擦力的效果也达到饱和，因此凹部2的深度H在0. 005XD 0. 2XD的范围。另 外，为了获得上述摩擦力，需要使凹部2的宽度B为0. 015XD以上。然而，若超过2XD，则 提高摩擦力的效果小，因此需要使宽度B为2XD以下。另外，在上述的前提下，在实现了凹部2的形状的最佳化时，规定下述的事项是重 要的。即，在凹部2的剖面形状为三角形时，B/H = 3 20。在凹部2的剖面形状是四边形 时，B/H = 4 20。在凹部2的剖面形状为半圆形或梯形的时，Β/Η = 3 20。下面，使用图4说明上述的Β/Η的关系的导出过程。作为前提，凹部2处的破坏模 式是通过凹部2的外侧即图4中的三角形的底边(凹部2的宽度B)的水泥土的剪切强度 和凹部2的内部的水泥土的承压强度中的某一个来决定的。此时，若某一个破坏模式相对 于另一个破坏模式明显严重，则通过该破坏模式来决定强度，认为强度降低。因此，在考虑 凹部2的最佳形状时，需要发现上述的两个破坏模式同时发生的形状。其结果，在凹部2的最佳形状中，要求施加承压(支压)强度的承压力P和施加剪 切强度的剪切力S满足以下的式(1)的平衡条件式。S = Pcos θ(1)其中，θ 钢管1的表面和凹部2的入侧面的夹角。在此，剪切力S被定义为剪切力所作用的面积X剪切力。因此，剪切力S通过以 下的式(2)来定式化。在此，假设在钢管1的整个周围配置凹部2的情况。剪切面积用钢 管1的周长η D和凹部2的宽度B (三角形的底边部分)的积来表示。S = τ · B · π · D(2)另一方面，承压力P是承压应力乘以所作用的面积，通过以下的式(3)来定式化。P = H · σ b · cos θ · Ji · D (3)τ 剪切应力，D 钢管外径，ob:承压力(承压应力，力/面积的因次(次元))向式(1)中代入式(2)、(3)并整理，就导出了以下的式(4)、(4')。τ ·Β= (H · σ b · cos θ ) cos θ ⑷.·. Β/Η = σ b · cos2 θ / τ(4')式(4')是对提供最佳形状时的力的平衡条件式(1)进行变形后的式子。在此， 在凹部2的侧面即图4的三角形的斜面和钢管1的表面之间的夹角(Θ)为45度的情况(以下将该形状作为三角形)下、90度的情况(以下将该情况作为四边形)下求解。若θ =90° (凹部2为四边形形状)，则Β/Η = ob/τ(5)例如，若将水泥土的承压强度σ b = lN/mm2,剪切强度τ = 0. lN/mm2代入(5)式， 则B/H = 10 (凹部2的宽度为高度的10倍)，凹部2的形状为长边10H、高度H的长方形。另一方面，若最终的凹部2的形状为三角形，并且该三角形为等腰三角形，则B、H、 θ满足下述的关系式(6)。tan θ = 2 · Η/Β(6)若将该式代入式(4 ‘)，则2/(sin θ · cos θ ) = σ b/ τ (7)若向该式(7)中代入水泥土的承压强度σ b = lN/mm2，剪切强度τ = 0. lN/mm2, 则
sin θ · cos θ = 1/5(8)
sin2 θ = 2/5 = 0. 4(8')
.·. θ = 11. 8若将水泥土(混凝土)的承压强度Ob和剪切强度τ的关系设为1/20 彡 τ / σ b ^ 2/9 (通常 τ / ο b = 1/10 程度)，(a)在凹部2的形状为四角形的情况下，通过式(5)，凹部2的宽度B和深度H的 关系如下，4. 5 彡 B/H 彡 20. 0。(b)在凹部2的形状为三角形的情况下，通过式(7)，适当的θ的范围如下，5. 8 彡 θ 彡 31. 4。此时，通过式(6)，凹部2的宽度B和深度H的关系如下，3. 3 彡 Β/Η 彡 19. 8。在此，即使对于图2D 2Κ所示那样的相对于钢管1的轴方向倾斜、平行或者点状 的凹部2的情况，图2D的A-A剖面、图2Η的H-H剖面、图2J的C-C剖面适用上述式即可。根据以上内容，本发明中的Β/Η规定如下(1)凹部2的剖面形状为三角形时，Β/Η = 3 20。(2)凹部2的剖面形状为四边形时，Β/Η = 4 20。(3)凹部2的剖面形状为半圆形或者梯形时，Β/Η = 3 20。接着，对本发明的地基加固用钢管5的制造方法进行说明。在本发明中，通过以下的(a)、(b)、(C)、(d)中的一个或几个工序也能够适用，以 锻接钢管的生产线为代表例来说明本发明。(a)利用电焊钢管生产线，在电焊焊接后，加热该钢管，通过施压机构对其表面进 行施压。(b)利用热区间或者温热区间焊接钢管生产线，在焊接后，通过施压机构对其表面 进行施压。(c)利用锻接钢管生产线，在冲合后，通过施压机构对其表面进行施压。(d)利用无缝钢管生产线，在制管后，通过施压机构对其表面进行施压。
图5是通常的锻接管的生产线的图。通过辊21将被分切为所期望的宽度的钢带10成形为剖面圆形状。然后，通过辊 22将其两端部加热至高热，并进行压接、冲合。通过之后的辊23 34进行拉深(絞0込 ti")以使冲合后的管缩径为规定的尺寸。然后，通过切断机38切断为规定的长度，在通过 之后的辊35 37来整理形状，从而制造出锻接管11 (钢管1)。图6是锻接管生产线的一个实施例。相对于以往的生产线，仅变更了切断机38前的拉深辊(絞>9 π— & )的最终辊 34。该辊34如图7Α、7Β所示，在辊34的周面上，沿辊轴方向设有1个或者多个凸部a。将 该凸部α作为施压机构。在上下两侧或者一侧使用设有该凸部α的辊34。在图6、7Α 7Β中示出了上下2个辊34a、34b，但也可以构成1组3个以上的辊。通过这样的具有凸部 α的辊34，对高温的(约1200 1300°C程度)锻接管11施加压力。因此，与该凸部α接 触的锻接管11的部分容易地形成凹部2。而且，与冷加工比较，凹部2的形状形成为与辊 34的凸部α的形状相对应的形状。因此，获得了更锐角的凹部2。然后，切断为规定的长 度并定形，从而完成了带凹部Ila的本发明的地基加固用钢管5。在此，在希望变更锻接管11上的凹部2的高度、宽度、间距的情况下，变更辊34的 凸部α的形状、间距即可。此外，在上下的辊34a、34b两侧设置凸部α、希望在锻接管11 上的与凹部2的位置相同的位置形成的情况下，使上下的辊34a、34b的凸部α的位置初 始对准，例如通过一个驱动源以及万向联轴器等连结上下的辊34a、34b，同步驱动上下的辊 34a,34b 即可。如图7B所示，辊34上所形成的凸部α的形状优选在辊34的中心部高、越向辊34 的端部越低。在辊34的中心部和端部的周速不同。因此，在径大的端部周速变大。因此， 由于辊34的旋转比通过的管更快，会对锻接管11施加无用的力。其结果，对锻接管11施 加了必要以上的变形、歪扭。图8是其他的锻接管生产线的例子。在本例是在拉深辊34和切断机38之间设置专用的对锻接管11 (钢管1)加压的 加压装置(施压机构)39的例子。作为加压装置39，可以是具有上述的凸部α的辊34，此 外，也可以是以上下夹持的形式对锻接管11加压的种类的装置。此外，该加压装置39优选 相对于锻接管11能够进退、或者能够在锻接管11的前进方向上进退的机构。加压装置39能够相对于锻接管11接近、退避，从而能够在锻接管11的任意的位 置上形成凹部2。此外，即使在希望变更凹部2的间距的情况下，也可以不进行辊34的交换 等。另外，通过该功能，控制部预先认识锻接管11的切断位置，还能够通过控制以使凹部2 不位于该切断位置上。若在锻接管11的端部存在凹部2，则每个锻接管11的端面的直径、 形状不同。在该情况下，例如锻接管11之间的连接变得困难。此外，通过使加压装置39能够向锻接管11的前进方向移动，能够与锻接管11的 前进同步调地移动缩径部的形成装置。由此，上述那样因辊34的中心部和端部的周速之差 而引起的对锻接管11施加的无用的歪扭等不会发生，凹部2的形状也能够自由地形成。以上，对专用装置进行了说明，也可以使在现有的最终拉深辊上设有凸部α的辊 34具有这样的功能。如上所述，制管方法可以是基于电焊的制管方法、在热区间或者温热区间进行焊接的制管方法、基于锻接的制管方法、无缝制管方法中的任一种。在制管过程中或者制管后 进行加热等，在温热区间或者热区间的状态下通过施压机构对该制管的表面进行施压，能 够进行联机状态下的带凹部2的钢管1的制造。而且，通过上述制造方法制造出的钢管1在热区间形成凹部2，因此即使钢管1的 壁厚为2mm以上也能够容易地制造。例如，在作为钢管桩而一边旋转一边打入地基时，由于 钢管1的壁厚，因此即使对钢管1作用扭转力，该钢管1也不会弯曲、前端也不会破损。此 外，作为地基加固用钢管5，能够容易地制造可实用的外径50mm以上的钢管。而且生产效率 与制造普通的锻接钢管时相同。在上述这样的钢管的制造方法中，利用通常的钢管的生产线，通过设有突起的专 用辊来制管，在制造钢管的同时连续地设置凹部2。另外，通过变更专用辊34的突起部α 的形状，能够任意地设置自由的形状、间隔、配置的凹部2。此外，不需要通过其他工序进行 加工，能够提供价格非常低的带凹部2的钢管1。在本发明的地基加固用钢管5中，如上述那样向钢管1的内表面侧设置凸形状 (即凹部2)，而非外表面侧，因此在打桩设置钢管1时该凹部2不会成为阻碍。此外，能够 在不降低生产性的情况下低成本地制造可确保充分的密合性的具有大的凹部2的地基加 固用钢管5。然后在设有凹部2的钢管1上实施多个通孔3的穿孔。通孔3可以设置在钢管1 的周壁上的凹部2，也可以设在凹部2以外的平滑部。或者也可以设置在上述两者上。通孔 3的直径、配置可以是遍布注入材料的整个全长，也可以根据注入的加固剂的性状和/或注 入的地基的状态来任意决定。图9是表示挖掘用的钻头4、7和地基加固用钢管5的位置的图。通过从钻杆6以 及内侧钻头7传递来的动力，外侧钻头4 一边旋转，一边挖掘前方的地基等。在外侧钻头4 的后方配置有本发明的地基加固用钢管5。因此，地基加固用钢管5的外径比外侧钻头4的 外径小即可。此外，地基加固用钢管5的内侧穿过了钻杆6和内侧钻头7。因此，钢管1的最小 内径需要比内侧钻头7的最大外径大。在满足上述条件的情况下，可以尽可能将钢管1周 壁上的凹部2的深度设定较大的值。在使用该地基加固用钢管5时，如图9所示，将前端部被安装了内侧钻头7的凿孔 钻杆6插入通过该钢管1内，使前端部的内侧钻头7从钢管1的外侧钻头4突出，该凿孔钻 杆6和钢管1的后端部与凿岩机(省略图示)连接。而且，从凿岩机向凿孔钻杆6和钢管 1提供打击、旋转和推力来进行钻孔。钻孔中还从凿岩机提供水或压缩空气，并从外侧钻头 4的前端部排出。因钻孔而产生的岩屑的大部分通过钢管1的内侧排出，一部分通过钢管1 的外侧向后方排出。在规定深度的钻孔结束，钢管1被埋设在陆地山中后，凿孔钻杆6和内侧钻头7 — 起从钢管1向后方被拉出。然后，在钢管1的后端部安装注入装置(省略图示)，将注入材 料压入钢管1内。该注入材料充满钢管1内，并通过设置在该钢管1上的多个通孔3向外 部流出。然后，一边沿着钢管1的外表面流动，一边渗透至陆地山内而固化。由此，加固了 陆地山。由于该钢管1在其外周部形成有凹部2，该凹部2成为被埋入固化后的注入材料的
11层中的状态，两者坚固地一体化。因此，即使向钢管1作用轴方向的力，由于该凹部2和注 入材料层之间的卡合而产生卡止阻力，从而防止了钢管1的移动。这样，钢管1被坚固地固 定在陆地山中。由于凹部2具有规定的剖面形状，因此能够提高注入材料、岩屑的流动性还 能够提高用于防止脱离的卡止阻力。上述凹部2通常通过压延辊来形成。因此，其剖面形状为没有棱部和角部的平缓 的形状。因此，岩屑、注入材料可以顺畅地流动，不会产生局部的堵塞、空隙。因此，不仅能 够使岩屑的排出状态良好，还能够提高注入材料和钢管1之间的密合性，能够实现优异的 地基加固效果。在以上的说明中，作为钻头，采用了固定在钢管1的前端部的环状的外侧钻 头4和安装在凿孔钻杆6的前端部的内侧钻头7的组合钻头，也可以使用能够扩大缩小口 径的扩缩钻头，在钻孔时将口径扩大为比钢管1的外径大并进行钻孔，在钻孔结束时，将口 径收缩为比钢管1的内径小并从后方拉出。在该情况下不需要在钢管1的前端部固定环状 钻头(外侧钻头)4。
实施例接着，以下述水准来比较密合力并对其进行说明。水准设为表1中的3个水准。尺 寸76.3mmq>x3.2mmtx6mL，规格 STK表1
如图10AU0B所示，密合力的评价方法是在水泥土 100中埋设地基加固用钢管5， 并从上部101施加负荷，计测最大负荷(通过最大负荷来评价密合度)。图IOA是示意性地 表示在埋设了本发明的地基加固用钢管5时的评价方法的图。图IOB是示意性地表示在埋 设了作为比较例2的设有凸部103的钢管102时的评价方法的图。水泥土 100使用了混合了土和固化剂的水泥土。此时，土使用了粘性土和砂质土 的2个例子。粘性土的粒径为0. 001 0. 005mm，砂质土的粒径为0. 074 2. 000mm。其结 果，如图11所示，本发明与其他的比较例相比推出(押LCt )负荷大，S卩，密合力大。本发明的形成有凹部的地基加固用钢管的制造成本是与比较例1的直管的制造 成本大致相同的程度。另一方面，比较例2的带凸部钢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，其成本变高。如上所述可知在成本方面本发明也很优秀。工业实用性根据以上说明明显可知，本发明的地基加固用钢管是在以往的钢管的外周面形成 了凹部的钢管，能够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础等的构造 体。
1权利要求
一种地基加固用钢管，被打桩设置在地基中，用于向该地基中注入注入材料，其特征在于，具备凹部以及平滑部，配置在该地基加固用钢管的外周面；以及多个通孔，位于上述凹部或者上述平滑部，并连通该地基加固用钢管的内外。
2.根据权利要求1所述的地基加固用钢管，其特征在于，关于上述凹部的剖面形状，在上述钢管的外径为D时，上述凹部的深度为0. 005D 0. 2D且上述凹部的宽度为0. 015D 2D ；在上述凹部的剖面形状为三角形、上述凹部的宽度为B、上述凹部的深度为H时，B/H =3 20。
3.根据权利要求1所述的地基加固用钢管，其特征在于，关于上述凹部的剖面形状，在上述钢管的外径为D时，上述凹部的深度为0. 005D 0. 2D且上述凹部的宽度为0. 015D 2D ；在上述凹部的剖面形状为四边形、上述凹部的宽度为B、上述凹部的深度为H时，B/H =4 20。
4.根据权利要求1所述的地基加固用钢管，其特征在于，关于上述凹部的剖面形状，在上述钢管的外径为D时，上述凹部的深度为0. 005D 0. 2D且上述凹部的宽度为0. 015D 2D ；在上述凹部的剖面形状为半圆形或者梯形、上述凹部的宽度为B、上述凹部的深度为H 时，B/H = 3 20。
5.根据权利要求1所述的地基加固用钢管，其特征在于， 上述凹部在上述钢管的同一圆周上设有多个。
6.根据权利要求1所述的地基加固用钢管，其特征在于， 上述凹部在上述钢管的圆周方向上设有多个，至少避免将相对的上述凹部设置在上述钢管的同一圆周上。
7.根据权利要求1所述的地基加固用钢管，其特征在于， 上述凹部在相对于上述钢管的轴而倾斜的方向上设有多个。
8.根据权利要求1所述的地基加固用钢管，其特征在于， 上述凹部与上述钢管的轴平行地设有多个。
9.根据权利要求1所述的地基加固用钢管，其特征在于， 在从正面观察上述凹部时，设有多个圆形的上述凹部。
10.根据权利要求1所述的地基加固用钢管，其特征在于， 上述钢管的表面被实施了镀层或者树脂覆盖。
11.一种地基加固方法，在加固地基时，一边挖掘地基一边打桩设置权利要求1所述的 地基加固用钢管，其特征在于，在打桩设置该地基加固用钢管之后，从该地基加固用钢管的内部经由上述多个通孔向 上述地基加固用钢管的外部注入注入材料。
12.根据权利要求11所述的地基加固方法，其特征在于，上述地基加固用钢管的最小内径比在挖掘上述地基时所使用的内侧钻头的外径大。
13.根据权利要求11所述的地基加固方法，其特征在于，上述地基加固用钢管的最大外径比在挖掘上述地基时所使用的外侧钻头的外径小。
14. 一种构造体的加固方法，在对包含混凝土的构造体进行加固时，一边挖掘该构造体 一边打桩设置权利要求1所述的地基加固用钢管，其特征在于，在打桩设置该地基加固用钢管之后，从该地基加固用钢管的内部经由上述多个通孔向 上述地基加固用钢管的外部注入注入材料。
全文摘要
本发明的地基加固用钢管被打桩设置在地基中，用于向该地基中注入注入材料，其特征在于，具备凹部以及平滑部，配置在该地基加固用钢管的外周面；以及多个通孔，位于上述凹部或者上述平滑部，并连通该地基加固用钢管的内外。
文档编号E21D20/00GK101910560SQ200980101510
公开日2010年12月8日 申请日期2009年1月16日 优先权日2008年1月18日
发明者中治智博, 佐藤哲, 山本达也, 茂手木优辉 申请人:新日本制铁株式会社