外殻鋼管付きコンクリート杭およびその製造方法
【課題】従来の鋼管厚さに係る過剰な設計から合理的な設計に改良することにより、施工性（生産性）、及び経済性に非常に優れた外殻鋼管付きコンクリート杭およびその製造方法を提供する。
【解決手段】外殻を形成する鋼管１０は、周方向に複数のコルゲート鋼板１を周方向の端部同士を重ね合わせ接合して円筒形状に形成された合成コルゲート鋼管１０からなる。前記コルゲート鋼板１は、杭軸方向の全長にわたって周方向にコルゲート加工が施されている。前記合成コルゲート鋼管１０の内側には、既製コンクリート杭１１がほぼ同心の配置に設けられ前記合成コルゲート鋼管１０と既製コンクリート杭１１とが形成する隙間に充填材５が充填されてなる。
【解決手段】外殻を形成する鋼管１０は、周方向に複数のコルゲート鋼板１を周方向の端部同士を重ね合わせ接合して円筒形状に形成された合成コルゲート鋼管１０からなる。前記コルゲート鋼板１は、杭軸方向の全長にわたって周方向にコルゲート加工が施されている。前記合成コルゲート鋼管１０の内側には、既製コンクリート杭１１がほぼ同心の配置に設けられ前記合成コルゲート鋼管１０と既製コンクリート杭１１とが形成する隙間に充填材５が充填されてなる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、外殻鋼管付きコンクリート杭およびその製造方法の技術分野に属し、更に言えば、複数のコルゲート鋼板からなる鋼管、特には薄厚（薄肉）鋼管を用いた外殻鋼管付きコンクリート杭およびその製造方法に関する。
ちなみに、前記コルゲート鋼板は、山部と谷部が交互に連続する波付け鋼板を指す。
【背景技術】
【０００２】
従来一般に使用されている既製コンクリート杭（コンクリートパイル）は、上部構造物を支持する圧縮耐力は大きいが、曲げ耐力は小さいので、曲げ耐力が要求されるパイル基礎構造等に使用するには不十分な場合が多い。高軸方向耐力を有するプレテンション方式遠心力高強度プレストレストコンクリート杭（ＰＨＣ杭）であっても同様である。
【０００３】
そこで、曲げ耐力を向上させるべく、鋼管の内側にコンクリートをライニングした外殻鋼管付きコンクリート杭（ＳＣ杭）がある（例えば、特許文献１、２参照）。また、鋼管の内側に既製コンクリート杭を隙間を確保して挿入し、当該隙間に充填材（膨張モルタル等）を充填してなる外殻鋼管付きコンクリート杭（以下適宜、ＳＣ杭という。）がある（例えば、特許文献３参照）。
【０００４】
ここで、従来のＳＣ杭に用いられる鋼管の厚さについて言及する。
ＳＣ杭は一般に、高炉メーカーが製造、販売する円筒形状の鋼管が用いられる。市販の鋼管厚さ（ｔ）は、通常、板厚（ｔ）が４．５ｍｍ以上、或いは板厚径比（ｔ／Ｄ）が１％以上とされている。
その根拠として、特許文献１に係るＳＣ杭は、請求項１に「厚さ４．５〜９．０ｍｍの鋼管」の記載が認められ、明細書の段落[0012]には、「鋼管１は厚さ４．５〜９．０ｍｍが使用されるが、これは市販されている鋼管のサイズから選択できるものである。鋼管１の厚さは、必要とする曲げ強度と挿入する鉄筋２の重量から決めることができる。・・・鋼管厚さの下限は遠心成形が可能な強度から定まり４．５ｍｍ以上とする必要がある。また上限は経済的に入手できる厚さで定まり９．０ｍｍ以下がよい。・・・また鋼管１はそれ自体で型枠替わりになるので、工業生産的に経済性が良い。」と、鋼管厚さに係る数値を限定する意義が詳細に説明されている。
特許文献２に係るＳＣ杭についても同様の記載が認められる（明細書の段落[0018]参照）。
特許文献３に係るＳＣ杭は、鋼管について特に説明がないことを鑑みると市販の鋼管が使用されると推認され、そうすると鋼管厚さはやはり、４．５ｍｍ以上で９．０ｍｍ以下と考えられる。
【０００５】
上記説明によれば、厚さが４．５ｍｍ未満の鋼管を用いないのは、鋼管厚さの下限は遠心成形が可能な強度から定まり４．５ｍｍ以上とする必要があるからと記載されているものの、その実体は、予め円筒形状に成形することを大前提としていた従来の鋼管の形状的特性により、鋼管厚さを４．５ｍｍより薄くするとその分膨らみやすくなるため円筒形の形状保持が難しく、生産性、荷扱い性に問題があり、市販されていないという理由に基づく。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平６−２２０８４２号公報
【特許文献２】特開平１１−２８００６２号公報
【特許文献３】実開昭５１−１５７１０４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記特許文献３に係る発明、すなわち鋼管の内側に既製コンクリート杭を隙間を確保して挿入し、当該隙間に充填材を充填してなるＳＣ杭は、以下のような問題があった。
１）鋼管厚さを適宜増減して所定の曲げ耐力を得る構成ではあるものの、従来の鋼管厚さは、上述したように４．５ｍｍ以上の市販のものしかなく、杭に要求される曲げ耐力に応じた適正な厚さの鋼管がない場合が多かった。よって、やむを得ず構造設計上要求される適正な厚さ以上の鋼管を使用していたため、不合理、且つ不経済であった。
２）充填材の注入が確実に行われたか否かの確認が難しく、付着力に不安があり、ＳＣ杭の品質性に問題があった。
３）鋼管の内側に既製コンクリート杭を挿入する構成であるが故に、鋼管と既製コンクリート杭とを同心配置として製造することが難しく、やはりＳＣ杭の品質性に問題があった。
【０００８】
本発明の目的は、上記特許文献３に係る既製コンクリート杭を利用した外殻鋼管付きコンクリート杭について、当該既製コンクリート杭を被覆する鋼管を、複数のコルゲート鋼板を組み合わせた構成とし、従来の鋼管厚さに係る過剰な設計から合理的な設計に改良することにより、施工性（生産性）、及び経済性に非常に優れた外殻鋼管付きコンクリート杭およびその製造方法を提供することにある。
本発明の次の目的は、鋼管と既製コンクリート杭との充填材の付着力を確認でき、且つ鋼管と既製コンクリート杭とを確実に同心配置にして生産できる、品質性に優れた外殻鋼管付きコンクリート杭およびその製造方法を提供することにある。
本発明の更なる目的は、外殻鋼管付きコンクリート杭の鋼管を、板厚が異なるコルゲート鋼板を組み合わせた構成で実施することにより、外力が一方向のみに作用する鋼製スリットダム、土留め壁、擁壁等の土木構造物の外力抵抗部材として好適に用いることができる、外殻鋼管付きコンクリート杭およびその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記背景技術の課題を解決するための手段として、請求項１に記載の発明に係る外殻鋼管付きコンクリート杭は、既製コンクリート杭の外周面に鋼管を被覆してなる外殻鋼管付きコンクリート杭であって、
前記外殻を形成する鋼管は、周方向に複数のコルゲート鋼板を周方向の端部同士を重ね合わせ接合して円筒形状に形成された合成コルゲート鋼管からなり、
前記コルゲート鋼板は、杭軸方向の全長にわたって周方向にコルゲート加工が施され、
前記合成コルゲート鋼管の内側には、既製コンクリート杭がほぼ同心の配置に設けられ前記合成コルゲート鋼管と既製コンクリート杭とが形成する隙間に充填材が充填されてなることを特徴とする。
【００１０】
請求項２に記載した発明は、請求項１に記載した外殻鋼管付きコンクリート杭において、前記合成コルゲート鋼管の谷部と、前記既製コンクリート杭の外周面との間にスペーサーが介在されていることを特徴とする。
【００１１】
請求項３に記載した発明は、請求項１又は２に記載した外殻鋼管付きコンクリート杭において、前記合成コルゲート鋼管は、周方向に複数枚分割された前記コルゲート鋼板からなり、分割された前記コルゲート鋼板のうち１枚または複数枚は、残りのコルゲート鋼板より板厚が厚いことを特徴とする。
【００１２】
請求項４に記載した発明は、請求項１又は２に記載した外殻鋼管付きコンクリート杭において、前記円筒形状に形成された合成コルゲート鋼管の一方のほぼ半円筒部分に１枚または複数枚配置されるコルゲート鋼板は、他方のほぼ半円筒部分に１枚または複数枚配置されるコルゲート鋼板より板厚が厚く形成されていることを特徴とする。
【００１３】
請求項５に記載した発明は、請求項１又は２に記載した外殻鋼管付きコンクリート杭において、前記合成コルゲート鋼管は、周方向にほぼ４等分割された４枚の前記コルゲート鋼板からなり、対面する２枚のコルゲート鋼板は、残りの対面する２枚のコルゲート鋼板より板厚が厚く形成されていることを特徴とする。
【００１４】
請求項６に記載した発明は、請求項１〜５のいずれか一に記載した外殻鋼管付きコンクリート杭において、前記コルゲート鋼板の周方向の端部同士は、ドリルねじで重ね合わせ接合されることを特徴とする。
【００１５】
請求項７に記載した発明は、請求項１〜６のいずれか一に記載した外殻鋼管付きコンクリート杭において、前記コルゲート鋼板の板厚は２．３ｍｍ〜９．０ｍｍ、或いは板厚径比が１％未満であることを特徴とする。
【００１６】
請求項８に記載した発明に係る外殻鋼管付きコンクリート杭の製造方法は、既製コンクリート杭の外周面に鋼管を被覆してなる外殻鋼管付きコンクリート杭の製造方法であって、前記外殻を形成する鋼管は、周方向に複数に分割し杭軸方向の全長にわたって周方向にコルゲート加工を施した複数のコルゲート鋼板を、周方向の端部同士を重ね合わせ接合して円筒形状に形成する構成とし、
１枚のコルゲート鋼板を前記既製コンクリート杭の外周面に、充填材を充填するのに必要な隙間を確保して設け、残りのコルゲート鋼板を順次、周方向の端部同士を重ね合わせ接合して円筒形状の合成コルゲート鋼管を形成して、その内側に既製コンクリート杭をほぼ同心の配置に設け、当該合成コルゲート鋼管と既製コンクリート杭とが形成する隙間に充填材を充填してなることを特徴とする。
【００１７】
請求項９に記載した発明は、請求項８に記載した外殻鋼管付きコンクリート杭の製造方法において、前記充填材を充填するに際し予め、前記合成コルゲート鋼管の管軸方向の両端部に、既製コンクリート杭との隙間を閉塞する注入孔又は排出孔を備えたリング部材を設けておき、当該注入孔から充填材を注入して当該隙間を充填することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
本発明に係る外殻鋼管付きコンクリート杭およびその製造方法によれば、外殻を形成する円筒形状の鋼管（合成コルゲート鋼管）を、複数のコルゲート鋼板を周方向に連結した構成で実施できるので、以下の効果を奏する。
１）コルゲート鋼板は、コルゲーションのない平鋼板と比し、鋼板自体の剛性が高いので、薄厚（例えば３．２ｍｍ）にも拘わらず、成形した鋼管の強度および剛性を高めることができる。
２）コルゲート鋼板は、多数積み重ねて（積層して）搬送できるので、搬送に伴う費用削減に大きく寄与すると共に、荷扱いも容易となる。
３）隣接するコルゲート鋼板の端部同士をドリルねじで重ね合わせ接合するだけで円筒形状の合成コルゲート鋼管を形成できるので、溶接、カシメも無用で施工性（生産性）に非常に優れている。
４）ＳＣ杭に要求される曲げ耐力に応じた構造設計によって求められる適正な鋼管厚さ（例えば３．２ｍｍ）のコルゲート鋼板を用いて鋼管を形成できるので、合理的、且つ非常に経済的である。
５）既製コンクリート杭は従来通りの製法、品質管理、および輸送方法のまま、鋼管（コルゲート鋼板）の厚さを２．３ｍｍ〜９．０ｍｍの範囲内で変化させるだけで、所望の（曲げ）強度を有する外殻鋼管付きコンクリート杭を実現できる。即ち、同一径（単一種類）の既製コンクリート杭１から多様な曲げ強度を有する外殻鋼管付きコンクリート杭を実現でき、柔軟性に優れ、経済的、且つ合理的である。
６）鋼管と既製コンクリート杭との充填材の付着力を確認でき、且つ鋼管と既製コンクリート杭とを確実に同心配置にして生産できるので、品質性に優れた外殻鋼管付きコンクリート杭およびその製造方法を提供することができる。
７）外殻鋼管付きコンクリート杭の鋼管を、板厚が異なるコルゲート鋼板を組み合わせた構成で実施する場合には、該外殻鋼管付きコンクリート杭を、外力が一方向のみに作用する鋼製スリットダム、土留め壁、擁壁等の土木構造物の外力抵抗部材として用いる際に、板厚が厚いコルゲート鋼板を外力が作用する側に向けて設置することができるなど至極合理的な設計が可能となり、柔軟性および経済性に優れている。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】Ａは、本発明に係る外殻鋼管付きコンクリート杭を示した正面図であり、Ｂは、同側面図である。なお、Ａでは図示の便宜上、端板３を省略した。
【図２】図１Ｂを正面方向から見た拡大図である。
【図３】図１ＢのＸ−Ｘ線矢視を拡大して示した断面図である。
【図４】Ａは、組立台の上に既製コンクリート杭を載置した段階を示した正面図であり、Ｂは、ＡのＢ−Ｂ線矢視図であり、Ｃは、ＡのＣ−Ｃ線矢視図である。なお、Ｂ、Ｃについては、Ａのナイロンスリング７の図示は省略した。
【図５】Ａは、図４の既製コンクリート杭の頂部に１枚目のコルゲート鋼板を設置した段階を示す正面図であり、Ｂは、ＡのＢ−Ｂ線矢視図である。
【図６】Ａは、図５の既製コンクリート杭の両側面部に２枚目及び３枚目のコルゲート鋼板を連結した段階を示す正面図であり、Ｂは、ＡのＢ−Ｂ線矢視図である。
【図７】Ａ、Ｂは、既製コンクリート杭を半回転させる工程を示した図である。
【図８】Ａは、図７Ｂの既製コンクリート杭に４枚目のコルゲート鋼板を連結して円筒形状の合成コルゲート鋼管を構成する段階を示した正面図であり、Ｂは、ＡのＢ−Ｂ線矢視図であり、Ｃは、ＡのＣ−Ｃ線矢視断面図である。
【図９】Ａは、図８の合成コルゲート鋼管を被覆した既製コンクリート杭にスチールバンドを巻いた段階を示す正面図であり、Ｂは、ＡのＢ−Ｂ線矢視断面図である。
【図１０】Ａは、図９の合成コルゲート鋼管を被覆した既製コンクリート杭を傾斜させて組立台に設置した段階を示す正面図であり、Ｂは、ＡのＢ−Ｂ線矢視断面図である。
【図１１】Ａは、合成コルゲート鋼管を被覆した既製コンクリート杭を水平状態に戻して養生させた段階を示す正面図であり、Ｂは、ＡのＢ−Ｂ線矢視断面図である。
【図１２】本発明に係る外殻鋼管付きコンクリート杭のバリエーションを示した正面図である。
【図１３】Ａは、本発明に係る外殻鋼管付きコンクリート杭のバリエーションを示した断面図であり、Ｂは、ＡのＹ部の拡大図である。
【図１４】Ａは、本発明に係る外殻鋼管付きコンクリート杭のバリエーションを示した断面図であり、Ｂは、ＡのＺ部の拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
次に、本発明に係る外殻鋼管付きコンクリート杭およびその製造方法の実施例を図面に基づいて説明する。
【実施例１】
【００２１】
本発明に係る外殻鋼管付きコンクリート杭は、図１〜図３に示したように、既製コンクリート杭１１の外周面に鋼管１０を被覆してなる。
前記外殻を形成する鋼管１０は、周方向に複数（図示例では４つ）のコルゲート鋼板１を周方向の端部同士を、ドリルねじ２により重ね合わせ接合して円筒形状に形成された合成コルゲート鋼管１０からなる。
前記コルゲート鋼板１は、杭軸方向の全長にわたって周方向に、山部１ａと谷部１ｂが交互に連続するコルゲート加工が施されている。
前記合成コルゲート鋼管１０の内側には、既製コンクリート杭１１がほぼ同心の配置に設けられ、前記合成コルゲート鋼管１０と既製コンクリート杭１１とが形成する隙間に充填材５が充填されてなる。
本実施例ではさらに、前記合成コルゲート鋼管１０の谷部１ｂと、前記既製コンクリート杭の外周面との間にスペーサー（間隔保持部材）４が介在されている。
ちなみに図１Ａでは図示の便宜上、図１Ｂの端板３は省略した。
【００２２】
前記外殻鋼管付きコンクリート杭は、通常、外径が４０ｃｍ〜１２０ｃｍ程度、杭軸方向長さが５００ｃｍ〜７００ｃｍ程度の大きさで実施されるが、大きさは勿論これに限定されない。
前記コルゲート鋼板１は、波のピッチ１５０ｍｍ程度、波の深さ４０ｍｍ程度で実施されているが、形態は勿論これに限定されず、ＳＣ杭に要求される曲げ耐力に応じた構造設計によって求められる。
前記合成コルゲート鋼管１０は、外径（対向配置の谷部１ｂ、１ｂの距離）が５６ｃｍ程度、杭軸方向長さが５２０ｃｍ程度、鋼管厚さ（肉厚）が３．２ｍｍ程度で実施されている。該鋼管厚さは、ＳＣ杭に要求される曲げ耐力に応じた構造設計によって求められるが、通常２．３ｍｍ〜９．０ｍｍの範囲内、或いは板厚径比が１％未満で実施される。もとより、鋼管厚さは薄い方が経済的である。
【００２３】
本実施例に係る既製コンクリート杭１１は、外径が５５ｃｍ程度、内径が４５ｃｍ程度、杭軸方向長さが５２０ｃｍ程度、設計基準強度８０Ｎ／mm２以上の高強度コンクリート杭（本実施例ではＰＨＣ杭）で実施されているが勿論これに限定されず、ＳＣ杭に要求される曲げ耐力に応じて適宜設計変更される。
なお、本実施例では、ＰＣ鋼材とらせん状鉄筋を内蔵したＰＨＣ杭１１で実施しているが、杭軸方向にＰＣ鋼線、ＰＣ鋼棒が埋設されているタイプ、或いは無筋タイプの既製コンクリート杭でも同様に実施できる。また、本実施例は中空の既製コンクリート杭を用いるが、中実タイプでも同様に実施できる。
【００２４】
本実施例に係る充填材５は、膨張コンクリート、モルタルが好適に用いられ、同心の配置とされた外側の合成コルゲート鋼管１０と内側の既製コンクリート杭１１とが形成する隙間に密実に充填され、当該鋼管１０と既製コンクリート杭１１とを一体化している。なお、前記充填材５は、前記膨張コンクリート等に限定されず、杭本体のコンクリート強度と同等以上の強度のものであれば使用可能である。
【００２５】
前記スペーサー４は、既製コンクリート杭１１の外周面に沿う曲率形状とされ、前記コルゲート鋼板１の中央部の２つの谷部１ｂ、１ｂに跨る幅寸、且つ杭軸方向に５０ｍｍ程の長さを有するピース材で、該２つの谷部１ｂ、１ｂに点付け溶接により取り付けられている。このスペーサー４は、前記コルゲート鋼板１の中央の長手方向に所要の間隔でバランスよく複数個（本実施例では４個）設けられている。
【００２６】
本発明に係るＳＣ杭の構成の概要は以上のとおりである。次に、本発明の主たる特徴たる合成コルゲート鋼管１０を構成するコルゲート鋼板１について説明する。
【００２７】
前記合成コルゲート鋼管１０は、本実施例では、周方向に略４等分割し（厳密には必要な重ね代を確保する分だけ若干長い。）、杭軸方向長さが５２０ｃｍ程度の同形・同大の４枚のコルゲート鋼板１を、対応する端部同士をドリルねじ２による重ね合わせ接合され、周方向に連結して円筒形状に形成されている。該ドリルねじ２は、杭軸方向に沿って重ね合わせ接合に適正な間隔をあけて複数打ち込まれている（図１Ｂ参照）。
なお、実施例１に係る合成コルゲート鋼管１０は、同形・同大、すなわち同厚の複数のコルゲート鋼板１で実施しているがこれに限定されず、板厚が異なるコルゲート鋼板１を組み合わせて合成コルゲート鋼管１０を形成してもよい。これについては実施例２で説明する。
【００２８】
なお、本実施例では、周方向に略４等分割したに等しい形状のコルゲート鋼板１を用いて鋼管１０を形成しているがこれに限定されず、周方向に略３等分割、略２等分割（半割り）、或いは略５等分割以上に分割したに等しい形状のコルゲート鋼板を用いても同様に実施できる。
また、本実施例では、製造コスト、荷扱い性、取扱性（作業性）の観点から同形同大のコルゲート鋼板１を用いて実施しているがこれに限定されず、杭軸方向長さが一致していれば、周方向長さは異なっていても、周方向に連結した場合に円筒形状の合成コルゲート鋼管１０を形成できればよい。
【００２９】
次に、上記外殻鋼管付きコンクリート杭の製造方法の実施例について説明する。当該製造方法については種々のバリエーションが考えられる。また、コルゲート鋼板１の数量、形態によっても適宜設計される。よって、本実施例では、その一例を図４〜図１１に段階的に示した。
【００３０】
先ず、図４Ａに示したように、既製コンクリート杭１１の両端部の内寄り近傍位置に組立台（Ｈ形鋼）６、６を設置し、その上にナイロンスリング７を利用して吊り上げた中空の既製コンクリート杭１１をバランスよく載置する。その両脇には、当該コンクリート杭１１の揺動防止用のずれ止め材（角材）８を載置する。前記ナイロンスリング７は適時に取り外す（図４Ｂ、Ｃ参照）。
次に、既製コンクリート杭１１の杭軸方向の両端縁部に端板３を嵌め込み、当該端板３の内面側に、充填材５の漏れ防止用のシーリング剤（図示略）を塗布する。
前記端板３は、既製コンクリート杭１１と、後に形成する円筒形状の合成コルゲート鋼管１０とが形成する隙間を閉塞する寸法（外径５５０ｍｍ程度、内径５００ｍｍ程度、厚さ６ｍｍ程度）で実施される。また、充填材５を注入する側（本実施例では左側）の端板３には、その底部に切欠部（注入孔）３ａが設けられる（図４Ｂ参照）。一方、充填材５を排出する側（本実施例では右側）の端板３には、その頂部に切欠部（排出孔）３ｂが設けられている（図４Ｃ参照）。ちなみに、この端板３は予め、既製コンクリート杭１１に取り付けておいてもよい。
【００３１】
続いて、図５Ａ、Ｂに示したように、合成コルゲート鋼管１０を形成する４枚のコルゲート鋼板１のうち、１枚目のコルゲート鋼板１を、該鋼板１に点付け溶接された前記スペーサー４を介して既製コンクリート杭１１の上面部に設置する。
具体的に、前記コルゲート鋼板１は、その軸方向両端部と、既製コンクリート杭１１の両端縁部に嵌め込んだ端板３、３との当接部を仮溶接して固定する。この段階で、底部に注入孔３ａを設けた側の端板３の頂部に充填確認用の孔３ｃを穿設する。
【００３２】
続いて、図６Ａ、Ｂに示したように、２枚目のコルゲート鋼板１（本実施例では右側）を、その周方向の一端部を、前記１枚目のコルゲート鋼板１の対応する周方向の端部へ重ね合わせ、ドリルねじ２により重ね合わせ接合して取り付ける。次に、３枚目のコルゲート鋼板１（本実施例では左側）を、その周方向の一端部を、前記１枚目のコルゲート鋼板１の対応する周方向の端部へ重ね合わせ、ドリルねじ２により重ね合わせ接合して取り付ける。なお、前記２枚目と３枚目のコルゲート鋼板１、１の接合作業はほぼ同時に行ってもよい。ちなみに、２枚目と３枚目のコルゲート鋼板１、１にも、前記スペーサー４が設けられている。
【００３３】
続いて４枚目のコルゲート鋼板１の取付け作業を行うにあたり、図７Ａ、Ｂに示したように、３枚のコルゲート鋼板１を取り付けた既製コンクリート杭１１をナイロンスリング（図示略）で２箇所ほど縛って拘束し、前記ずれ止め材（角材）８を撤去して組立台６の上を半回転させる。事後、前記ずれ止め材８は、移動した既製コンクリート杭１１の両脇に戻す。
次に、図８Ａ〜Ｃに示したように、４枚目のコルゲート鋼板１を、その周方向両端部を、２枚目と３枚目のコルゲート鋼板１の対応する周方向の端部へ重ね合わせ、ドリルねじ２により重ね合わせ接合して取り付ける。
しかる後、円筒形状に連結した４枚のコルゲート鋼板１と、前記既製コンクリート杭１１の両端部に設けた端板３とを全周隅肉溶接にて一体化する。
【００３４】
続いて、充填材５の注入作業を行うにあたり、図９Ａ、Ｂに示したように、充填材５の注入による合成コルゲート鋼管１０（コルゲート鋼板１）のはらみ防止のため、当該鋼管１０の外周に所要の間隔をあけてスチールバンド９をバランス良く（本実施例では５箇所）巻いて締め付ける。
【００３５】
続いて、図１０Ａ、Ｂに示したように、合成コルゲート鋼管１０と既製コンクリート杭１１との隙間Ｈに前記充填材５を密実に充填するべく、高さの異なる組立台６ａ、６ｂ（段差５０〜６０ｃｍ程度）を用意し、その上に前記鋼管１０を取り付けた既製コンクリート杭１１を傾斜させて載置する。その際、当該コンクリート杭１１の左側に設けた端板３の注入孔３ａを下向きにする。
充填材５の注入作業を安定した状態で行うべく、前記コンクリート杭１１（合成コルゲート鋼管１０）と組立台６ａ、６ｂ及びずれ止め材８には、ずり動きを防止する固定手段を施す。ちなみに本実施例では前記組立台６ａ、６ｂと作業場の支持床とをボルト止めしている。
固定手段を施した後、左側の端板３の注入孔３ａから、充填材５（本実施例では膨張コンクリート）を注入する。この注入作業は、当該充填材５が右側の端板３の頂部の排出孔３ｂから排出されるまで行う。そして、充填材５が前記隙間Ｈに密実に充填されたことを確認し、２４時間程度経過した後、図１１Ａ、Ｂに示したように、水平状態に戻し、さらに一週間程度気中養生する。
かくして、既製コンクリート杭１１の外周面に充填材５を介して薄厚の合成コルゲート鋼管１０を被覆してなる高品質の外殻鋼管付きコンクリート杭を製造することができる。
【００３６】
なお、本実施例に係るスペーサー４は必須ではない（図１２参照）。ただし、スペーサー４を用いない場合は、コルゲート鋼板１（合成コルゲート鋼管１０）の谷部１ｂと既製コンクリート杭との間に隙間が生じないので、充填作業の手間はかかる。
【００３７】
したがって、本発明に係る外殻鋼管付きコンクリート杭及びその製造方法によれば、外殻を形成する円筒形状の鋼管を、複数のコルゲート鋼板を周方向に連結した構成で実施できるので、以下の効果を奏する。
１）コルゲート鋼板１は、コルゲーションのない平鋼板と比し、鋼板自体の剛性が高いので、薄厚（例えば３．２ｍｍ）にも拘わらず、成形した合成コルゲート鋼管１０の強度および剛性を高めることができる。
２）コルゲート鋼板１は、多数積み重ねて（積層して）搬送できるので、搬送に伴う費用削減に大きく寄与すると共に、荷扱いも容易となる。
３）隣接するコルゲート鋼板１、１の端部同士をドリルねじ２で重ね合わせ接合するだけで円筒形状の合成コルゲート鋼管１０を形成できるので、溶接、カシメも無用で施工性（生産性）に非常に優れている。
４）ＳＣ杭に要求される曲げ耐力に応じた構造設計によって求められる適正な鋼管厚さ（例えば３．２ｍｍ）のコルゲート鋼板１を用いて合成コルゲート鋼管１０を形成できるので、合理的、且つ非常に経済的である。
５）既製コンクリート杭１１は従来通りの製法、品質管理、および輸送方法のまま、合成コルゲート鋼管１０（コルゲート鋼板１）の厚さを２．３ｍｍ〜９．０ｍｍの範囲内で変化させるだけで、所望の（曲げ）強度を有する外殻鋼管付きコンクリート杭を実現できる。即ち、同一径（単一種類）の既製コンクリート杭１から多様な曲げ強度を有する外殻鋼管付きコンクリート杭を実現でき、柔軟性に優れ、経済的、且つ合理的である。
６）合成コルゲート鋼管１０と既製コンクリート杭１１との充填材５の付着力を確認でき、且つ該鋼管１０と既製コンクリート杭１１とを確実に同心配置にして生産できるので、品質性に優れた外殻鋼管付きコンクリート杭およびその製造方法を提供することができる。
【実施例２】
【００３８】
図１３Ａ、Ｂは、本発明に係る外殻鋼管付きコンクリート杭の異なる実施例を示している。この実施例２に係る外殻鋼管付きコンクリート杭は、外殻を形成する鋼管１０について、上記実施例１では、板厚が同じ複数枚のコルゲート鋼板１を用いているのに対し、板厚が異なるコルゲート鋼板１、１’を用いている点が相違する。
【００３９】
すなわち、図１３Ａ、Ｂに係る外殻鋼管付きコンクリート杭の合成コルゲート鋼管１０は、周方向に複数（図示例では４つ）に分割されたコルゲート鋼板のうち１枚または複数枚（図示例では隣接する２枚）のコルゲート鋼板１’は、残りのコルゲート鋼板１より板厚を厚く形成して実施している。ちなみに本実施例では、一例として、前記コルゲート鋼板１’の板厚を６．０ｍｍ、残りのコルゲート鋼板の板厚を３．２ｍｍで実施している。
【００４０】
このように、実施例２によれば、前記合成コルゲート鋼管１０を、一方のほぼ半円筒部分に板厚が厚い１枚または複数枚（図示例では２枚）のコルゲート鋼板１’を配置し、他方のほぼ半円筒部分に板厚が薄い１枚または複数枚（図示例では２枚）のコルゲート鋼板１を配置する構成で実施できる。よって、上記段落[0037]に記載した作用効果に加え、該鋼管１０を外殻に有する外殻鋼管付きコンクリート杭を、外力が一方向のみに作用する鋼製スリットダム、土留め壁、擁壁等の土木構造物の外力抵抗部材として用いる場合に、板厚が厚いコルゲート鋼板１’を外力が作用する側に向けて設置することができるなど、至極合理的な設計が可能となり、柔軟性および経済性に優れている。
【００４１】
その他のバリエーションとして、図１４Ａ、Ｂに示したように、対面する２枚のコルゲート鋼板１’の板厚を厚くし、残りの対面する２枚のコルゲート鋼板１の板厚を薄くした構成で実施することも勿論できる。
【００４２】
以上、実施例を図面に基づいて説明したが、本発明は、図示例の限りではなく、その技術的思想を逸脱しない範囲において、当業者が通常に行う設計変更、応用のバリエーションの範囲を含むことを念のために言及する。
【符号の説明】
【００４３】
１ コルゲート鋼板
１ａ 山部
１ｂ 谷部
２ ドリルねじ
３ 端板
３ａ 注入孔
３ｂ 排出孔
３ｃ 充填確認用の孔
４ スペーサー
５ 充填材（膨張コンクリート）
６ 組立台（Ｈ形鋼）
７ ナイロンスリング
８ ずれ止め材（角材）
９ スチールバンド
１０ 鋼管
１１ 既製コンクリート杭
１’ 板厚が厚いコルゲート鋼板
【技術分野】
【０００１】
この発明は、外殻鋼管付きコンクリート杭およびその製造方法の技術分野に属し、更に言えば、複数のコルゲート鋼板からなる鋼管、特には薄厚（薄肉）鋼管を用いた外殻鋼管付きコンクリート杭およびその製造方法に関する。
ちなみに、前記コルゲート鋼板は、山部と谷部が交互に連続する波付け鋼板を指す。
【背景技術】
【０００２】
従来一般に使用されている既製コンクリート杭（コンクリートパイル）は、上部構造物を支持する圧縮耐力は大きいが、曲げ耐力は小さいので、曲げ耐力が要求されるパイル基礎構造等に使用するには不十分な場合が多い。高軸方向耐力を有するプレテンション方式遠心力高強度プレストレストコンクリート杭（ＰＨＣ杭）であっても同様である。
【０００３】
そこで、曲げ耐力を向上させるべく、鋼管の内側にコンクリートをライニングした外殻鋼管付きコンクリート杭（ＳＣ杭）がある（例えば、特許文献１、２参照）。また、鋼管の内側に既製コンクリート杭を隙間を確保して挿入し、当該隙間に充填材（膨張モルタル等）を充填してなる外殻鋼管付きコンクリート杭（以下適宜、ＳＣ杭という。）がある（例えば、特許文献３参照）。
【０００４】
ここで、従来のＳＣ杭に用いられる鋼管の厚さについて言及する。
ＳＣ杭は一般に、高炉メーカーが製造、販売する円筒形状の鋼管が用いられる。市販の鋼管厚さ（ｔ）は、通常、板厚（ｔ）が４．５ｍｍ以上、或いは板厚径比（ｔ／Ｄ）が１％以上とされている。
その根拠として、特許文献１に係るＳＣ杭は、請求項１に「厚さ４．５〜９．０ｍｍの鋼管」の記載が認められ、明細書の段落[0012]には、「鋼管１は厚さ４．５〜９．０ｍｍが使用されるが、これは市販されている鋼管のサイズから選択できるものである。鋼管１の厚さは、必要とする曲げ強度と挿入する鉄筋２の重量から決めることができる。・・・鋼管厚さの下限は遠心成形が可能な強度から定まり４．５ｍｍ以上とする必要がある。また上限は経済的に入手できる厚さで定まり９．０ｍｍ以下がよい。・・・また鋼管１はそれ自体で型枠替わりになるので、工業生産的に経済性が良い。」と、鋼管厚さに係る数値を限定する意義が詳細に説明されている。
特許文献２に係るＳＣ杭についても同様の記載が認められる（明細書の段落[0018]参照）。
特許文献３に係るＳＣ杭は、鋼管について特に説明がないことを鑑みると市販の鋼管が使用されると推認され、そうすると鋼管厚さはやはり、４．５ｍｍ以上で９．０ｍｍ以下と考えられる。
【０００５】
上記説明によれば、厚さが４．５ｍｍ未満の鋼管を用いないのは、鋼管厚さの下限は遠心成形が可能な強度から定まり４．５ｍｍ以上とする必要があるからと記載されているものの、その実体は、予め円筒形状に成形することを大前提としていた従来の鋼管の形状的特性により、鋼管厚さを４．５ｍｍより薄くするとその分膨らみやすくなるため円筒形の形状保持が難しく、生産性、荷扱い性に問題があり、市販されていないという理由に基づく。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平６−２２０８４２号公報
【特許文献２】特開平１１−２８００６２号公報
【特許文献３】実開昭５１−１５７１０４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記特許文献３に係る発明、すなわち鋼管の内側に既製コンクリート杭を隙間を確保して挿入し、当該隙間に充填材を充填してなるＳＣ杭は、以下のような問題があった。
１）鋼管厚さを適宜増減して所定の曲げ耐力を得る構成ではあるものの、従来の鋼管厚さは、上述したように４．５ｍｍ以上の市販のものしかなく、杭に要求される曲げ耐力に応じた適正な厚さの鋼管がない場合が多かった。よって、やむを得ず構造設計上要求される適正な厚さ以上の鋼管を使用していたため、不合理、且つ不経済であった。
２）充填材の注入が確実に行われたか否かの確認が難しく、付着力に不安があり、ＳＣ杭の品質性に問題があった。
３）鋼管の内側に既製コンクリート杭を挿入する構成であるが故に、鋼管と既製コンクリート杭とを同心配置として製造することが難しく、やはりＳＣ杭の品質性に問題があった。
【０００８】
本発明の目的は、上記特許文献３に係る既製コンクリート杭を利用した外殻鋼管付きコンクリート杭について、当該既製コンクリート杭を被覆する鋼管を、複数のコルゲート鋼板を組み合わせた構成とし、従来の鋼管厚さに係る過剰な設計から合理的な設計に改良することにより、施工性（生産性）、及び経済性に非常に優れた外殻鋼管付きコンクリート杭およびその製造方法を提供することにある。
本発明の次の目的は、鋼管と既製コンクリート杭との充填材の付着力を確認でき、且つ鋼管と既製コンクリート杭とを確実に同心配置にして生産できる、品質性に優れた外殻鋼管付きコンクリート杭およびその製造方法を提供することにある。
本発明の更なる目的は、外殻鋼管付きコンクリート杭の鋼管を、板厚が異なるコルゲート鋼板を組み合わせた構成で実施することにより、外力が一方向のみに作用する鋼製スリットダム、土留め壁、擁壁等の土木構造物の外力抵抗部材として好適に用いることができる、外殻鋼管付きコンクリート杭およびその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記背景技術の課題を解決するための手段として、請求項１に記載の発明に係る外殻鋼管付きコンクリート杭は、既製コンクリート杭の外周面に鋼管を被覆してなる外殻鋼管付きコンクリート杭であって、
前記外殻を形成する鋼管は、周方向に複数のコルゲート鋼板を周方向の端部同士を重ね合わせ接合して円筒形状に形成された合成コルゲート鋼管からなり、
前記コルゲート鋼板は、杭軸方向の全長にわたって周方向にコルゲート加工が施され、
前記合成コルゲート鋼管の内側には、既製コンクリート杭がほぼ同心の配置に設けられ前記合成コルゲート鋼管と既製コンクリート杭とが形成する隙間に充填材が充填されてなることを特徴とする。
【００１０】
請求項２に記載した発明は、請求項１に記載した外殻鋼管付きコンクリート杭において、前記合成コルゲート鋼管の谷部と、前記既製コンクリート杭の外周面との間にスペーサーが介在されていることを特徴とする。
【００１１】
請求項３に記載した発明は、請求項１又は２に記載した外殻鋼管付きコンクリート杭において、前記合成コルゲート鋼管は、周方向に複数枚分割された前記コルゲート鋼板からなり、分割された前記コルゲート鋼板のうち１枚または複数枚は、残りのコルゲート鋼板より板厚が厚いことを特徴とする。
【００１２】
請求項４に記載した発明は、請求項１又は２に記載した外殻鋼管付きコンクリート杭において、前記円筒形状に形成された合成コルゲート鋼管の一方のほぼ半円筒部分に１枚または複数枚配置されるコルゲート鋼板は、他方のほぼ半円筒部分に１枚または複数枚配置されるコルゲート鋼板より板厚が厚く形成されていることを特徴とする。
【００１３】
請求項５に記載した発明は、請求項１又は２に記載した外殻鋼管付きコンクリート杭において、前記合成コルゲート鋼管は、周方向にほぼ４等分割された４枚の前記コルゲート鋼板からなり、対面する２枚のコルゲート鋼板は、残りの対面する２枚のコルゲート鋼板より板厚が厚く形成されていることを特徴とする。
【００１４】
請求項６に記載した発明は、請求項１〜５のいずれか一に記載した外殻鋼管付きコンクリート杭において、前記コルゲート鋼板の周方向の端部同士は、ドリルねじで重ね合わせ接合されることを特徴とする。
【００１５】
請求項７に記載した発明は、請求項１〜６のいずれか一に記載した外殻鋼管付きコンクリート杭において、前記コルゲート鋼板の板厚は２．３ｍｍ〜９．０ｍｍ、或いは板厚径比が１％未満であることを特徴とする。
【００１６】
請求項８に記載した発明に係る外殻鋼管付きコンクリート杭の製造方法は、既製コンクリート杭の外周面に鋼管を被覆してなる外殻鋼管付きコンクリート杭の製造方法であって、前記外殻を形成する鋼管は、周方向に複数に分割し杭軸方向の全長にわたって周方向にコルゲート加工を施した複数のコルゲート鋼板を、周方向の端部同士を重ね合わせ接合して円筒形状に形成する構成とし、
１枚のコルゲート鋼板を前記既製コンクリート杭の外周面に、充填材を充填するのに必要な隙間を確保して設け、残りのコルゲート鋼板を順次、周方向の端部同士を重ね合わせ接合して円筒形状の合成コルゲート鋼管を形成して、その内側に既製コンクリート杭をほぼ同心の配置に設け、当該合成コルゲート鋼管と既製コンクリート杭とが形成する隙間に充填材を充填してなることを特徴とする。
【００１７】
請求項９に記載した発明は、請求項８に記載した外殻鋼管付きコンクリート杭の製造方法において、前記充填材を充填するに際し予め、前記合成コルゲート鋼管の管軸方向の両端部に、既製コンクリート杭との隙間を閉塞する注入孔又は排出孔を備えたリング部材を設けておき、当該注入孔から充填材を注入して当該隙間を充填することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
本発明に係る外殻鋼管付きコンクリート杭およびその製造方法によれば、外殻を形成する円筒形状の鋼管（合成コルゲート鋼管）を、複数のコルゲート鋼板を周方向に連結した構成で実施できるので、以下の効果を奏する。
１）コルゲート鋼板は、コルゲーションのない平鋼板と比し、鋼板自体の剛性が高いので、薄厚（例えば３．２ｍｍ）にも拘わらず、成形した鋼管の強度および剛性を高めることができる。
２）コルゲート鋼板は、多数積み重ねて（積層して）搬送できるので、搬送に伴う費用削減に大きく寄与すると共に、荷扱いも容易となる。
３）隣接するコルゲート鋼板の端部同士をドリルねじで重ね合わせ接合するだけで円筒形状の合成コルゲート鋼管を形成できるので、溶接、カシメも無用で施工性（生産性）に非常に優れている。
４）ＳＣ杭に要求される曲げ耐力に応じた構造設計によって求められる適正な鋼管厚さ（例えば３．２ｍｍ）のコルゲート鋼板を用いて鋼管を形成できるので、合理的、且つ非常に経済的である。
５）既製コンクリート杭は従来通りの製法、品質管理、および輸送方法のまま、鋼管（コルゲート鋼板）の厚さを２．３ｍｍ〜９．０ｍｍの範囲内で変化させるだけで、所望の（曲げ）強度を有する外殻鋼管付きコンクリート杭を実現できる。即ち、同一径（単一種類）の既製コンクリート杭１から多様な曲げ強度を有する外殻鋼管付きコンクリート杭を実現でき、柔軟性に優れ、経済的、且つ合理的である。
６）鋼管と既製コンクリート杭との充填材の付着力を確認でき、且つ鋼管と既製コンクリート杭とを確実に同心配置にして生産できるので、品質性に優れた外殻鋼管付きコンクリート杭およびその製造方法を提供することができる。
７）外殻鋼管付きコンクリート杭の鋼管を、板厚が異なるコルゲート鋼板を組み合わせた構成で実施する場合には、該外殻鋼管付きコンクリート杭を、外力が一方向のみに作用する鋼製スリットダム、土留め壁、擁壁等の土木構造物の外力抵抗部材として用いる際に、板厚が厚いコルゲート鋼板を外力が作用する側に向けて設置することができるなど至極合理的な設計が可能となり、柔軟性および経済性に優れている。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】Ａは、本発明に係る外殻鋼管付きコンクリート杭を示した正面図であり、Ｂは、同側面図である。なお、Ａでは図示の便宜上、端板３を省略した。
【図２】図１Ｂを正面方向から見た拡大図である。
【図３】図１ＢのＸ−Ｘ線矢視を拡大して示した断面図である。
【図４】Ａは、組立台の上に既製コンクリート杭を載置した段階を示した正面図であり、Ｂは、ＡのＢ−Ｂ線矢視図であり、Ｃは、ＡのＣ−Ｃ線矢視図である。なお、Ｂ、Ｃについては、Ａのナイロンスリング７の図示は省略した。
【図５】Ａは、図４の既製コンクリート杭の頂部に１枚目のコルゲート鋼板を設置した段階を示す正面図であり、Ｂは、ＡのＢ−Ｂ線矢視図である。
【図６】Ａは、図５の既製コンクリート杭の両側面部に２枚目及び３枚目のコルゲート鋼板を連結した段階を示す正面図であり、Ｂは、ＡのＢ−Ｂ線矢視図である。
【図７】Ａ、Ｂは、既製コンクリート杭を半回転させる工程を示した図である。
【図８】Ａは、図７Ｂの既製コンクリート杭に４枚目のコルゲート鋼板を連結して円筒形状の合成コルゲート鋼管を構成する段階を示した正面図であり、Ｂは、ＡのＢ−Ｂ線矢視図であり、Ｃは、ＡのＣ−Ｃ線矢視断面図である。
【図９】Ａは、図８の合成コルゲート鋼管を被覆した既製コンクリート杭にスチールバンドを巻いた段階を示す正面図であり、Ｂは、ＡのＢ−Ｂ線矢視断面図である。
【図１０】Ａは、図９の合成コルゲート鋼管を被覆した既製コンクリート杭を傾斜させて組立台に設置した段階を示す正面図であり、Ｂは、ＡのＢ−Ｂ線矢視断面図である。
【図１１】Ａは、合成コルゲート鋼管を被覆した既製コンクリート杭を水平状態に戻して養生させた段階を示す正面図であり、Ｂは、ＡのＢ−Ｂ線矢視断面図である。
【図１２】本発明に係る外殻鋼管付きコンクリート杭のバリエーションを示した正面図である。
【図１３】Ａは、本発明に係る外殻鋼管付きコンクリート杭のバリエーションを示した断面図であり、Ｂは、ＡのＹ部の拡大図である。
【図１４】Ａは、本発明に係る外殻鋼管付きコンクリート杭のバリエーションを示した断面図であり、Ｂは、ＡのＺ部の拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
次に、本発明に係る外殻鋼管付きコンクリート杭およびその製造方法の実施例を図面に基づいて説明する。
【実施例１】
【００２１】
本発明に係る外殻鋼管付きコンクリート杭は、図１〜図３に示したように、既製コンクリート杭１１の外周面に鋼管１０を被覆してなる。
前記外殻を形成する鋼管１０は、周方向に複数（図示例では４つ）のコルゲート鋼板１を周方向の端部同士を、ドリルねじ２により重ね合わせ接合して円筒形状に形成された合成コルゲート鋼管１０からなる。
前記コルゲート鋼板１は、杭軸方向の全長にわたって周方向に、山部１ａと谷部１ｂが交互に連続するコルゲート加工が施されている。
前記合成コルゲート鋼管１０の内側には、既製コンクリート杭１１がほぼ同心の配置に設けられ、前記合成コルゲート鋼管１０と既製コンクリート杭１１とが形成する隙間に充填材５が充填されてなる。
本実施例ではさらに、前記合成コルゲート鋼管１０の谷部１ｂと、前記既製コンクリート杭の外周面との間にスペーサー（間隔保持部材）４が介在されている。
ちなみに図１Ａでは図示の便宜上、図１Ｂの端板３は省略した。
【００２２】
前記外殻鋼管付きコンクリート杭は、通常、外径が４０ｃｍ〜１２０ｃｍ程度、杭軸方向長さが５００ｃｍ〜７００ｃｍ程度の大きさで実施されるが、大きさは勿論これに限定されない。
前記コルゲート鋼板１は、波のピッチ１５０ｍｍ程度、波の深さ４０ｍｍ程度で実施されているが、形態は勿論これに限定されず、ＳＣ杭に要求される曲げ耐力に応じた構造設計によって求められる。
前記合成コルゲート鋼管１０は、外径（対向配置の谷部１ｂ、１ｂの距離）が５６ｃｍ程度、杭軸方向長さが５２０ｃｍ程度、鋼管厚さ（肉厚）が３．２ｍｍ程度で実施されている。該鋼管厚さは、ＳＣ杭に要求される曲げ耐力に応じた構造設計によって求められるが、通常２．３ｍｍ〜９．０ｍｍの範囲内、或いは板厚径比が１％未満で実施される。もとより、鋼管厚さは薄い方が経済的である。
【００２３】
本実施例に係る既製コンクリート杭１１は、外径が５５ｃｍ程度、内径が４５ｃｍ程度、杭軸方向長さが５２０ｃｍ程度、設計基準強度８０Ｎ／mm２以上の高強度コンクリート杭（本実施例ではＰＨＣ杭）で実施されているが勿論これに限定されず、ＳＣ杭に要求される曲げ耐力に応じて適宜設計変更される。
なお、本実施例では、ＰＣ鋼材とらせん状鉄筋を内蔵したＰＨＣ杭１１で実施しているが、杭軸方向にＰＣ鋼線、ＰＣ鋼棒が埋設されているタイプ、或いは無筋タイプの既製コンクリート杭でも同様に実施できる。また、本実施例は中空の既製コンクリート杭を用いるが、中実タイプでも同様に実施できる。
【００２４】
本実施例に係る充填材５は、膨張コンクリート、モルタルが好適に用いられ、同心の配置とされた外側の合成コルゲート鋼管１０と内側の既製コンクリート杭１１とが形成する隙間に密実に充填され、当該鋼管１０と既製コンクリート杭１１とを一体化している。なお、前記充填材５は、前記膨張コンクリート等に限定されず、杭本体のコンクリート強度と同等以上の強度のものであれば使用可能である。
【００２５】
前記スペーサー４は、既製コンクリート杭１１の外周面に沿う曲率形状とされ、前記コルゲート鋼板１の中央部の２つの谷部１ｂ、１ｂに跨る幅寸、且つ杭軸方向に５０ｍｍ程の長さを有するピース材で、該２つの谷部１ｂ、１ｂに点付け溶接により取り付けられている。このスペーサー４は、前記コルゲート鋼板１の中央の長手方向に所要の間隔でバランスよく複数個（本実施例では４個）設けられている。
【００２６】
本発明に係るＳＣ杭の構成の概要は以上のとおりである。次に、本発明の主たる特徴たる合成コルゲート鋼管１０を構成するコルゲート鋼板１について説明する。
【００２７】
前記合成コルゲート鋼管１０は、本実施例では、周方向に略４等分割し（厳密には必要な重ね代を確保する分だけ若干長い。）、杭軸方向長さが５２０ｃｍ程度の同形・同大の４枚のコルゲート鋼板１を、対応する端部同士をドリルねじ２による重ね合わせ接合され、周方向に連結して円筒形状に形成されている。該ドリルねじ２は、杭軸方向に沿って重ね合わせ接合に適正な間隔をあけて複数打ち込まれている（図１Ｂ参照）。
なお、実施例１に係る合成コルゲート鋼管１０は、同形・同大、すなわち同厚の複数のコルゲート鋼板１で実施しているがこれに限定されず、板厚が異なるコルゲート鋼板１を組み合わせて合成コルゲート鋼管１０を形成してもよい。これについては実施例２で説明する。
【００２８】
なお、本実施例では、周方向に略４等分割したに等しい形状のコルゲート鋼板１を用いて鋼管１０を形成しているがこれに限定されず、周方向に略３等分割、略２等分割（半割り）、或いは略５等分割以上に分割したに等しい形状のコルゲート鋼板を用いても同様に実施できる。
また、本実施例では、製造コスト、荷扱い性、取扱性（作業性）の観点から同形同大のコルゲート鋼板１を用いて実施しているがこれに限定されず、杭軸方向長さが一致していれば、周方向長さは異なっていても、周方向に連結した場合に円筒形状の合成コルゲート鋼管１０を形成できればよい。
【００２９】
次に、上記外殻鋼管付きコンクリート杭の製造方法の実施例について説明する。当該製造方法については種々のバリエーションが考えられる。また、コルゲート鋼板１の数量、形態によっても適宜設計される。よって、本実施例では、その一例を図４〜図１１に段階的に示した。
【００３０】
先ず、図４Ａに示したように、既製コンクリート杭１１の両端部の内寄り近傍位置に組立台（Ｈ形鋼）６、６を設置し、その上にナイロンスリング７を利用して吊り上げた中空の既製コンクリート杭１１をバランスよく載置する。その両脇には、当該コンクリート杭１１の揺動防止用のずれ止め材（角材）８を載置する。前記ナイロンスリング７は適時に取り外す（図４Ｂ、Ｃ参照）。
次に、既製コンクリート杭１１の杭軸方向の両端縁部に端板３を嵌め込み、当該端板３の内面側に、充填材５の漏れ防止用のシーリング剤（図示略）を塗布する。
前記端板３は、既製コンクリート杭１１と、後に形成する円筒形状の合成コルゲート鋼管１０とが形成する隙間を閉塞する寸法（外径５５０ｍｍ程度、内径５００ｍｍ程度、厚さ６ｍｍ程度）で実施される。また、充填材５を注入する側（本実施例では左側）の端板３には、その底部に切欠部（注入孔）３ａが設けられる（図４Ｂ参照）。一方、充填材５を排出する側（本実施例では右側）の端板３には、その頂部に切欠部（排出孔）３ｂが設けられている（図４Ｃ参照）。ちなみに、この端板３は予め、既製コンクリート杭１１に取り付けておいてもよい。
【００３１】
続いて、図５Ａ、Ｂに示したように、合成コルゲート鋼管１０を形成する４枚のコルゲート鋼板１のうち、１枚目のコルゲート鋼板１を、該鋼板１に点付け溶接された前記スペーサー４を介して既製コンクリート杭１１の上面部に設置する。
具体的に、前記コルゲート鋼板１は、その軸方向両端部と、既製コンクリート杭１１の両端縁部に嵌め込んだ端板３、３との当接部を仮溶接して固定する。この段階で、底部に注入孔３ａを設けた側の端板３の頂部に充填確認用の孔３ｃを穿設する。
【００３２】
続いて、図６Ａ、Ｂに示したように、２枚目のコルゲート鋼板１（本実施例では右側）を、その周方向の一端部を、前記１枚目のコルゲート鋼板１の対応する周方向の端部へ重ね合わせ、ドリルねじ２により重ね合わせ接合して取り付ける。次に、３枚目のコルゲート鋼板１（本実施例では左側）を、その周方向の一端部を、前記１枚目のコルゲート鋼板１の対応する周方向の端部へ重ね合わせ、ドリルねじ２により重ね合わせ接合して取り付ける。なお、前記２枚目と３枚目のコルゲート鋼板１、１の接合作業はほぼ同時に行ってもよい。ちなみに、２枚目と３枚目のコルゲート鋼板１、１にも、前記スペーサー４が設けられている。
【００３３】
続いて４枚目のコルゲート鋼板１の取付け作業を行うにあたり、図７Ａ、Ｂに示したように、３枚のコルゲート鋼板１を取り付けた既製コンクリート杭１１をナイロンスリング（図示略）で２箇所ほど縛って拘束し、前記ずれ止め材（角材）８を撤去して組立台６の上を半回転させる。事後、前記ずれ止め材８は、移動した既製コンクリート杭１１の両脇に戻す。
次に、図８Ａ〜Ｃに示したように、４枚目のコルゲート鋼板１を、その周方向両端部を、２枚目と３枚目のコルゲート鋼板１の対応する周方向の端部へ重ね合わせ、ドリルねじ２により重ね合わせ接合して取り付ける。
しかる後、円筒形状に連結した４枚のコルゲート鋼板１と、前記既製コンクリート杭１１の両端部に設けた端板３とを全周隅肉溶接にて一体化する。
【００３４】
続いて、充填材５の注入作業を行うにあたり、図９Ａ、Ｂに示したように、充填材５の注入による合成コルゲート鋼管１０（コルゲート鋼板１）のはらみ防止のため、当該鋼管１０の外周に所要の間隔をあけてスチールバンド９をバランス良く（本実施例では５箇所）巻いて締め付ける。
【００３５】
続いて、図１０Ａ、Ｂに示したように、合成コルゲート鋼管１０と既製コンクリート杭１１との隙間Ｈに前記充填材５を密実に充填するべく、高さの異なる組立台６ａ、６ｂ（段差５０〜６０ｃｍ程度）を用意し、その上に前記鋼管１０を取り付けた既製コンクリート杭１１を傾斜させて載置する。その際、当該コンクリート杭１１の左側に設けた端板３の注入孔３ａを下向きにする。
充填材５の注入作業を安定した状態で行うべく、前記コンクリート杭１１（合成コルゲート鋼管１０）と組立台６ａ、６ｂ及びずれ止め材８には、ずり動きを防止する固定手段を施す。ちなみに本実施例では前記組立台６ａ、６ｂと作業場の支持床とをボルト止めしている。
固定手段を施した後、左側の端板３の注入孔３ａから、充填材５（本実施例では膨張コンクリート）を注入する。この注入作業は、当該充填材５が右側の端板３の頂部の排出孔３ｂから排出されるまで行う。そして、充填材５が前記隙間Ｈに密実に充填されたことを確認し、２４時間程度経過した後、図１１Ａ、Ｂに示したように、水平状態に戻し、さらに一週間程度気中養生する。
かくして、既製コンクリート杭１１の外周面に充填材５を介して薄厚の合成コルゲート鋼管１０を被覆してなる高品質の外殻鋼管付きコンクリート杭を製造することができる。
【００３６】
なお、本実施例に係るスペーサー４は必須ではない（図１２参照）。ただし、スペーサー４を用いない場合は、コルゲート鋼板１（合成コルゲート鋼管１０）の谷部１ｂと既製コンクリート杭との間に隙間が生じないので、充填作業の手間はかかる。
【００３７】
したがって、本発明に係る外殻鋼管付きコンクリート杭及びその製造方法によれば、外殻を形成する円筒形状の鋼管を、複数のコルゲート鋼板を周方向に連結した構成で実施できるので、以下の効果を奏する。
１）コルゲート鋼板１は、コルゲーションのない平鋼板と比し、鋼板自体の剛性が高いので、薄厚（例えば３．２ｍｍ）にも拘わらず、成形した合成コルゲート鋼管１０の強度および剛性を高めることができる。
２）コルゲート鋼板１は、多数積み重ねて（積層して）搬送できるので、搬送に伴う費用削減に大きく寄与すると共に、荷扱いも容易となる。
３）隣接するコルゲート鋼板１、１の端部同士をドリルねじ２で重ね合わせ接合するだけで円筒形状の合成コルゲート鋼管１０を形成できるので、溶接、カシメも無用で施工性（生産性）に非常に優れている。
４）ＳＣ杭に要求される曲げ耐力に応じた構造設計によって求められる適正な鋼管厚さ（例えば３．２ｍｍ）のコルゲート鋼板１を用いて合成コルゲート鋼管１０を形成できるので、合理的、且つ非常に経済的である。
５）既製コンクリート杭１１は従来通りの製法、品質管理、および輸送方法のまま、合成コルゲート鋼管１０（コルゲート鋼板１）の厚さを２．３ｍｍ〜９．０ｍｍの範囲内で変化させるだけで、所望の（曲げ）強度を有する外殻鋼管付きコンクリート杭を実現できる。即ち、同一径（単一種類）の既製コンクリート杭１から多様な曲げ強度を有する外殻鋼管付きコンクリート杭を実現でき、柔軟性に優れ、経済的、且つ合理的である。
６）合成コルゲート鋼管１０と既製コンクリート杭１１との充填材５の付着力を確認でき、且つ該鋼管１０と既製コンクリート杭１１とを確実に同心配置にして生産できるので、品質性に優れた外殻鋼管付きコンクリート杭およびその製造方法を提供することができる。
【実施例２】
【００３８】
図１３Ａ、Ｂは、本発明に係る外殻鋼管付きコンクリート杭の異なる実施例を示している。この実施例２に係る外殻鋼管付きコンクリート杭は、外殻を形成する鋼管１０について、上記実施例１では、板厚が同じ複数枚のコルゲート鋼板１を用いているのに対し、板厚が異なるコルゲート鋼板１、１’を用いている点が相違する。
【００３９】
すなわち、図１３Ａ、Ｂに係る外殻鋼管付きコンクリート杭の合成コルゲート鋼管１０は、周方向に複数（図示例では４つ）に分割されたコルゲート鋼板のうち１枚または複数枚（図示例では隣接する２枚）のコルゲート鋼板１’は、残りのコルゲート鋼板１より板厚を厚く形成して実施している。ちなみに本実施例では、一例として、前記コルゲート鋼板１’の板厚を６．０ｍｍ、残りのコルゲート鋼板の板厚を３．２ｍｍで実施している。
【００４０】
このように、実施例２によれば、前記合成コルゲート鋼管１０を、一方のほぼ半円筒部分に板厚が厚い１枚または複数枚（図示例では２枚）のコルゲート鋼板１’を配置し、他方のほぼ半円筒部分に板厚が薄い１枚または複数枚（図示例では２枚）のコルゲート鋼板１を配置する構成で実施できる。よって、上記段落[0037]に記載した作用効果に加え、該鋼管１０を外殻に有する外殻鋼管付きコンクリート杭を、外力が一方向のみに作用する鋼製スリットダム、土留め壁、擁壁等の土木構造物の外力抵抗部材として用いる場合に、板厚が厚いコルゲート鋼板１’を外力が作用する側に向けて設置することができるなど、至極合理的な設計が可能となり、柔軟性および経済性に優れている。
【００４１】
その他のバリエーションとして、図１４Ａ、Ｂに示したように、対面する２枚のコルゲート鋼板１’の板厚を厚くし、残りの対面する２枚のコルゲート鋼板１の板厚を薄くした構成で実施することも勿論できる。
【００４２】
以上、実施例を図面に基づいて説明したが、本発明は、図示例の限りではなく、その技術的思想を逸脱しない範囲において、当業者が通常に行う設計変更、応用のバリエーションの範囲を含むことを念のために言及する。
【符号の説明】
【００４３】
１ コルゲート鋼板
１ａ 山部
１ｂ 谷部
２ ドリルねじ
３ 端板
３ａ 注入孔
３ｂ 排出孔
３ｃ 充填確認用の孔
４ スペーサー
５ 充填材（膨張コンクリート）
６ 組立台（Ｈ形鋼）
７ ナイロンスリング
８ ずれ止め材（角材）
９ スチールバンド
１０ 鋼管
１１ 既製コンクリート杭
１’ 板厚が厚いコルゲート鋼板
【特許請求の範囲】
【請求項１】
既製コンクリート杭の外周面に鋼管を被覆してなる外殻鋼管付きコンクリート杭であって、
前記外殻を形成する鋼管は、周方向に複数のコルゲート鋼板を周方向の端部同士を重ね合わせ接合して円筒形状に形成された合成コルゲート鋼管からなり、
前記コルゲート鋼板は、杭軸方向の全長にわたって周方向にコルゲート加工が施され、
前記合成コルゲート鋼管の内側には、既製コンクリート杭がほぼ同心の配置に設けられ前記合成コルゲート鋼管と既製コンクリート杭とが形成する隙間に充填材が充填されてなることを特徴とする、外殻鋼管付きコンクリート杭。
【請求項２】
前記合成コルゲート鋼管の谷部と、前記既製コンクリート杭の外周面との間にスペーサーが介在されていることを特徴とする、請求項１に記載した外殻鋼管付きコンクリート杭。
【請求項３】
前記合成コルゲート鋼管は、周方向に複数枚分割された前記コルゲート鋼板からなり、
分割された前記コルゲート鋼板のうち１枚または複数枚は、残りのコルゲート鋼板より板厚が厚いことを特徴とする、請求項１又は２に記載した外殻鋼管付きコンクリート杭。
【請求項４】
前記円筒形状に形成された合成コルゲート鋼管の一方のほぼ半円筒部分に１枚または複数枚配置されるコルゲート鋼板は、他方のほぼ半円筒部分に１枚または複数枚配置されるコルゲート鋼板より板厚が厚く形成されていることを特徴とする、請求項１又は２に記載した外殻鋼管付きコンクリート杭。
【請求項５】
前記合成コルゲート鋼管は、周方向にほぼ４等分割された４枚の前記コルゲート鋼板からなり、対面する２枚のコルゲート鋼板は、残りの対面する２枚のコルゲート鋼板より板厚が厚く形成されていることを特徴とする、請求項１又は２に記載した外殻鋼管付きコンクリート杭。
【請求項６】
前記コルゲート鋼板の周方向の端部同士は、ドリルねじで重ね合わせ接合されることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか一に記載した外殻鋼管付きコンクリート杭。
【請求項７】
前記コルゲート鋼板の板厚は２．３ｍｍ〜９．０ｍｍ、或いは板厚径比が１％未満であることを特徴とする、請求項１〜６のいずれか一に記載した外殻鋼管付きコンクリート杭。
【請求項８】
既製コンクリート杭の外周面に鋼管を被覆してなる外殻鋼管付きコンクリート杭の製造方法であって、
前記外殻を形成する鋼管は、周方向に複数に分割し杭軸方向の全長にわたって周方向にコルゲート加工を施した複数のコルゲート鋼板を、周方向の端部同士を重ね合わせ接合して円筒形状に形成する構成とし、
１枚のコルゲート鋼板を前記既製コンクリート杭の外周面に、充填材を充填するのに必要な隙間を確保して設け、残りのコルゲート鋼板を順次、周方向の端部同士を重ね合わせ接合して円筒形状の合成コルゲート鋼管を形成して、その内側に既製コンクリート杭をほぼ同心の配置に設け、当該合成コルゲート鋼管と既製コンクリート杭とが形成する隙間に充填材を充填してなることを特徴とする、外殻鋼管付きコンクリート杭の製造方法。
【請求項９】
前記充填材を充填するに際し予め、前記合成コルゲート鋼管の管軸方向の両端部に、既製コンクリート杭との隙間を閉塞する注入孔又は排出孔を備えたリング部材を設けておき、当該注入孔から充填材を注入して当該隙間を充填することを特徴とする、請求項８に記載した外殻鋼管付きコンクリート杭の製造方法。
【請求項１】
既製コンクリート杭の外周面に鋼管を被覆してなる外殻鋼管付きコンクリート杭であって、
前記外殻を形成する鋼管は、周方向に複数のコルゲート鋼板を周方向の端部同士を重ね合わせ接合して円筒形状に形成された合成コルゲート鋼管からなり、
前記コルゲート鋼板は、杭軸方向の全長にわたって周方向にコルゲート加工が施され、
前記合成コルゲート鋼管の内側には、既製コンクリート杭がほぼ同心の配置に設けられ前記合成コルゲート鋼管と既製コンクリート杭とが形成する隙間に充填材が充填されてなることを特徴とする、外殻鋼管付きコンクリート杭。
【請求項２】
前記合成コルゲート鋼管の谷部と、前記既製コンクリート杭の外周面との間にスペーサーが介在されていることを特徴とする、請求項１に記載した外殻鋼管付きコンクリート杭。
【請求項３】
前記合成コルゲート鋼管は、周方向に複数枚分割された前記コルゲート鋼板からなり、
分割された前記コルゲート鋼板のうち１枚または複数枚は、残りのコルゲート鋼板より板厚が厚いことを特徴とする、請求項１又は２に記載した外殻鋼管付きコンクリート杭。
【請求項４】
前記円筒形状に形成された合成コルゲート鋼管の一方のほぼ半円筒部分に１枚または複数枚配置されるコルゲート鋼板は、他方のほぼ半円筒部分に１枚または複数枚配置されるコルゲート鋼板より板厚が厚く形成されていることを特徴とする、請求項１又は２に記載した外殻鋼管付きコンクリート杭。
【請求項５】
前記合成コルゲート鋼管は、周方向にほぼ４等分割された４枚の前記コルゲート鋼板からなり、対面する２枚のコルゲート鋼板は、残りの対面する２枚のコルゲート鋼板より板厚が厚く形成されていることを特徴とする、請求項１又は２に記載した外殻鋼管付きコンクリート杭。
【請求項６】
前記コルゲート鋼板の周方向の端部同士は、ドリルねじで重ね合わせ接合されることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか一に記載した外殻鋼管付きコンクリート杭。
【請求項７】
前記コルゲート鋼板の板厚は２．３ｍｍ〜９．０ｍｍ、或いは板厚径比が１％未満であることを特徴とする、請求項１〜６のいずれか一に記載した外殻鋼管付きコンクリート杭。
【請求項８】
既製コンクリート杭の外周面に鋼管を被覆してなる外殻鋼管付きコンクリート杭の製造方法であって、
前記外殻を形成する鋼管は、周方向に複数に分割し杭軸方向の全長にわたって周方向にコルゲート加工を施した複数のコルゲート鋼板を、周方向の端部同士を重ね合わせ接合して円筒形状に形成する構成とし、
１枚のコルゲート鋼板を前記既製コンクリート杭の外周面に、充填材を充填するのに必要な隙間を確保して設け、残りのコルゲート鋼板を順次、周方向の端部同士を重ね合わせ接合して円筒形状の合成コルゲート鋼管を形成して、その内側に既製コンクリート杭をほぼ同心の配置に設け、当該合成コルゲート鋼管と既製コンクリート杭とが形成する隙間に充填材を充填してなることを特徴とする、外殻鋼管付きコンクリート杭の製造方法。
【請求項９】
前記充填材を充填するに際し予め、前記合成コルゲート鋼管の管軸方向の両端部に、既製コンクリート杭との隙間を閉塞する注入孔又は排出孔を備えたリング部材を設けておき、当該注入孔から充填材を注入して当該隙間を充填することを特徴とする、請求項８に記載した外殻鋼管付きコンクリート杭の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【公開番号】特開２０１２−２１４９８４（Ｐ２０１２−２１４９８４Ａ）
【公開日】平成２４年１１月８日（２０１２．１１．８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−７９３０１（Ｐ２０１１−７９３０１）
【出願日】平成２３年３月３１日（２０１１．３．３１）
【出願人】（０００００６８３９）日鐵住金建材株式会社 (371)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１１月８日（２０１２．１１．８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年３月３１日（２０１１．３．３１）
【出願人】（０００００６８３９）日鐵住金建材株式会社 (371)
【Ｆターム（参考）】
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