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 ( 先受け ) 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 ( 引つ掛かり )， 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
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。 附图说明
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 2I 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 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 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 10A 是表示实施例中的密合力的评价方法的图。 图 10B 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图。
的图。
101910560 A CN 101910566
说明书4/10 页3 通孔 4 外侧钻头 5 地基加固用钢管具体实施方式
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 ( 向かい合う ) 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 ( ラツプ しない )。
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 2I 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
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 0.005×D( 其中， D： 钢管外径 ) 以上。 但是， 由于超过了 0.2×D 则提高摩擦力的效果也达到饱和， 因此凹部 2 的深度 H 在 0.005×D ～ 0.2×D 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 0.015×D 以上。然而， 若超过 2×D， 则 提高摩擦力的效果小， 因此需要使宽度 B 为 2×D 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， B/H ＝ 3 ～ 20。
下面， 使用图 4 说明上述的 B/H 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 ＝ Pcosθ (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 × 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 πD 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·σb·cosθ·π·D (3)
τ： 剪切应力， D： 钢管外径， σb ： 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·B ＝ (H·σb·cosθ)cosθ(4)
∴ B/H ＝ σb·cos2θ/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
B/H ＝ σb/τ (5)
例如， 若将水泥土的承压强度 σb ＝ 1N/mm2， 剪切强度 τ ＝ 0.1N/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)。
tanθ ＝ 2·H/B (6)
若将该式代入式 (4′ )， 则
2/(sinθ·cosθ) ＝ σb/τ (7)
若向该式 (7) 中代入水泥土的承压强度 σb ＝ 1N/mm2， 剪切强度 τ ＝ 0.1N/mm2， 则
sinθ·cosθ ＝ 1/5 (8)
sin2θ ＝ 2/5 ＝ 0.4 (8′ )
∴ θ ＝ 11.8
若将水泥土 ( 混凝土 ) 的承压强度 σb 和剪切强度 τ 的关系设为
1/20 ≤ τ/σb ≤ 2/9( 通常 τ/σb ＝ 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 ≤ B/H ≤ 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 ≤ θ ≤ 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 ≤ B/H ≤ 19.8。
在此， 即使对于图 2D ～ 2K 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 2H 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 B/H 规定如下 ：
(1) 凹部 2 的剖面形状为三角形时， B/H ＝ 3 ～ 20。
(2) 凹部 2 的剖面形状为四边形时， B/H ＝ 4 ～ 20。
(3) 凹部 2 的剖面形状为半圆形或者梯形时， B/H ＝ 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 ( 絞り込 む ) 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 ( 絞りロ一ル ) 的最终辊 34。该辊 34 如图 7A、 7B 所示， 在辊 34 的周面上， 沿辊轴方向设有 1 个或者多个凸部 α。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、 7A ～ 7B 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℃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 11a 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 一 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
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 规格 STK 【表 1】 直管 通常的直管 外周螺旋状堆焊焊接钢管 ( 日本特开 2006-22501) < 堆焊尺寸 > 高度 5mm× 宽度 5mm× 导程 300mm， 导程 角 30 度 施加凹部的钢管 < 阶梯形状 > 阶梯形状 ： 在圆周方向上设置三角形的阶 梯部， 在管轴方向上等间隔地设置 ( 阶梯的间隔 200mm) 深度 8mm× 宽度 40mm寸：
比较例 1比较例 2带凸部的钢管实施例带凹部的钢管如图 10A、 10B 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 10A 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 10B 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 ( 押しぬき ) 负荷大， 即， 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
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。