特許 7295436 内面突起付き鋼管杭の製造方法、鋼管杭の施工方法、及び内面突起付き鋼管杭

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-06-13

(45)【発行日】2023-06-21

(54)【発明の名称】内面突起付き鋼管杭の製造方法、鋼管杭の施工方法、及び内面突起付き鋼管杭

(51)【国際特許分類】

   E02D 5/48 20060101AFI20230614BHJP

   E02D 5/28 20060101ALI20230614BHJP

【ＦＩ】

E02D5/48

E02D5/28

【請求項の数】 12

(21)【出願番号】P 2020012895

(22)【出願日】2020-01-29

(65)【公開番号】P2021116661

(43)【公開日】2021-08-10

【審査請求日】2022-09-05

(73)【特許権者】

【識別番号】000006655

【氏名又は名称】日本製鉄株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100106909

【弁理士】

【氏名又は名称】棚井 澄雄

(74)【代理人】

【識別番号】100175802

【弁理士】

【氏名又は名称】寺本 光生

(74)【代理人】

【識別番号】100134359

【弁理士】

【氏名又は名称】勝俣 智夫

(74)【代理人】

【識別番号】100188592

【弁理士】

【氏名又は名称】山口 洋

(72)【発明者】

【氏名】小林 拓

(72)【発明者】

【氏名】石濱 吉郎

(72)【発明者】

【氏名】阿形 淳

(72)【発明者】

【氏名】妙中 真治

【審査官】小倉 宏之

(56)【参考文献】

【文献】特開２０００－２２０１３９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１８－１９３６８６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００４－１２４４９１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１２－２００７６６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００５－０６８９８７（ＪＰ，Ａ）

【文献】実開昭５８－０１０９３６（ＪＰ，Ｕ）

【文献】特開２０１６－１３２９２３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００９－０３５９３０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１５－１６８９６７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平１１－０９３１５８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開昭６２－１１３９８６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００２－２９４６９４（ＪＰ，Ａ）

【文献】実開昭４９－１２６９０９（ＪＰ，Ｕ）

【文献】特開昭４９－０４１９３２（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許第５４８４１７４（ＵＳ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｅ０２Ｄ ５／４８

Ｅ０２Ｄ ５／２８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

鋼管をインクリメンタルフォーミングにより管径方向の内側から外側に押し広げることで、前記鋼管の内面に凹部を形成する工程と、
前記凹部に突起部材を取り付ける工程と、
を有することを特徴とする内面突起付き鋼管杭の製造方法。

【請求項2】

前記鋼管をインクリメンタルフォーミングにより内側から外側に押し広げた後に、当該鋼管の内面に前記突起部材を配置することで取り付けることを特徴とする請求項１に記載の内面突起付き鋼管杭の製造方法。

【請求項3】

前記突起部材は、リング状に形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の内面突起付き鋼管杭の製造方法。

【請求項4】

前記鋼管をインクリメンタルフォーミングにより内側から外側に押し広げた後に、当該鋼管の内面に前記突起部材をプレス加工により取り付けることを特徴とする請求項１に記載の内面突起付き鋼管杭の製造方法。

【請求項5】

前記突起部材は、前記鋼管よりも高強度で形成されていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の内面突起付き鋼管杭の製造方法。

【請求項6】

前記突起部材は、形状記憶合金から形成されていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の内面突起付き鋼管杭の製造方法。

【請求項7】

前記突起部材は、前記突起部材の落下方向に交差する方向の傾斜面を有することを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の内面突起付き鋼管杭の製造方法。

【請求項8】

前記突起部材の重心は、前記管径方向で前記鋼管における押し広げ前の鋼管板厚の中心位置よりも外側の位置、又は同一位置にあることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の内面突起付き鋼管杭の製造方法。

【請求項9】

請求項１乃至８のいずれか１項に記載の内面突起付き鋼管杭の製造方法で使用される前記鋼管を地盤に設けて施工することを特徴とする鋼管杭の施工方法。

【請求項10】

前記鋼管を地盤内に打設する工程と、
地盤中に打設された前記鋼管の内面に形成された前記凹部に前記突起部材を取り付ける工程と、
前記突起部材を取り付けた鋼管の内側にコンクリートを打設する工程と、
を有することを特徴とする請求項９に記載の鋼管杭の施工方法。

【請求項11】

既設の鋼管杭の鋼管の内面にインクリメンタルフォーミングにより前記凹部を形成する工程と、
前記凹部に前記突起部材を取り付ける工程と、
前記突起部材を取り付けた前記既設の鋼管杭の内側にコンクリートを打設する工程と、
を有することを特徴とする請求項９に記載の鋼管杭の施工方法。

【請求項12】

請求項１乃至８のいずれか１項に記載の内面突起付き鋼管杭の製造方法により製造されたことを特徴とする内面突起付き鋼管杭。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、内面突起付き鋼管杭の製造方法、鋼管杭の施工方法、及び内面突起付き鋼管杭に関する。

【背景技術】

【0002】

土木あるいは建築分野の構造物を支持する基礎杭においては、構造物の自重や地震時の水平力により、軸力やせん断力や曲げモーメントが作用することになるが、近年の基礎杭の高支持力化等による基礎構造の合理化等を背景に、基礎杭に要求される耐力は大きくなってきている。そして、このような基礎杭の要求に対応するために、鋼管にコンクリートなどの固化部材を充填した合成構造が基礎杭に用いられることが増加している。これらの鋼管とコンクリートとの合成構造では、合成断面としての耐力を発揮するために、鋼管とコンクリートとの付着力を高めることが重要であり、そのために鋼管の内面に突起を設けることが行われている。

【0003】

鋼管の内面に突起を設ける方法として、突起付きの熱延コイルを工場で造管し内面突起付き鋼管とする方法（日本工業規格ＪＩＳ Ａ ５５２５附属書Ａ等）や、例えば特許文献１、２に示されるような、鋼管内面に溶接ビードにて突起を施す方法等が知られている。

【0004】

特許文献１には、鋼管内周部に溶接ワイヤを用いて、所定の溶接電流、溶接電圧、溶接速度および溶接入熱とした溶接条件の下にＣＯ_２溶接を行って、鋼管内周部に所定の高さおよび立ち上がり角度からなる突起を溶接ビードにて施す方法について記載されている。
特許文献２には、鋼管の内面に一対の当て板を間隔を置いて配置し、これらの当て板および溶接トーチを鋼管の内面に対し相対移動させつつ、溶接トーチの軸方向を鉛直方向に対して、溶接トーチの上側を鋼管の移動方向と反対側に傾くように、傾斜させることで、鋼管への十分な溶け込み量を確保した突起を溶接ビードにて施す方法について記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【文献】特開平９－１９５４４３号公報

【文献】特開２０１３－２４８６２５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

しかしながら、従来の鋼管杭の製造方法では、以下のような課題があった。
すなわち、突起付きの熱延コイルを工場で造管して内面突起付き鋼管とする方法は、工場での製造上の制約が厳しい。
また、上述した特許文献１、２に示すような鋼管内面に溶接ビードで突起を施す方法では、基礎杭の打設後には溶接姿勢が厳しくなることから、基礎杭の打設前に溶接により鋼管内面に突起を形成することを基本としている。そのため、基礎杭打設時において、杭が高止まりした際などには、内面突起の位置が深度方向にずれてしまう。
さらに、特許文献１、２の場合には、高強度鋼などの炭素当量の大きな鋼管に対しては、溶接性が悪いため、溶接によって突起を形成することが困難になる。

【0007】

また、小径鋼管においては、内側に体や手を入れることができず溶接できないという問題や、大径鋼管において内側に体を入れることができたとしても施工性の悪い溶接姿勢となっており、その点で改善の余地があった。

【0008】

本発明は、上述する問題点に鑑みてなされたもので、熱延工程や溶接工程を必要とせずに、現場における基礎杭の打設後に鋼管内面の任意の位置に容易に突起を設けることができる内面突起付き鋼管杭の製造方法、鋼管杭の施工方法、及び内面突起付き鋼管杭を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0009】

前記目的を達成するため、本発明に係る内面突起付き鋼管杭の製造方法は、鋼管をインクリメンタルフォーミングにより管径方向の内側から外側に押し広げることで、前記鋼管の内面に凹部を形成する工程と、前記凹部に突起部材を取り付ける工程と、を有することを特徴としている。

【0010】

また、本発明に係る鋼管杭の施工方法は、上述した内面突起付き鋼管杭の製造方法で使用される前記鋼管を地盤に設けて施工することを特徴としている。

【0011】

また、本発明に係る内面突起付き鋼管杭は、上述した内面突起付き鋼管杭の製造方法により製造されたことを特徴としている。

【0012】

本発明では、インクリメンタルフォーミングによって突起部材を鋼管の内側に取り付ける製造方法となるので、突起付きの熱延コイルを工場で造管して内面突起付き鋼管を製造する場合のように、工場での製造上の制約を受けることなく、かつ溶接にもよらずに、現場において基礎杭（鋼管）を打設した後に鋼管内面の任意の位置に突起を形成することができる。そのため、施工現場において打設した杭が高止まりした際でも、鋼管内面の突起部材を希望の深度の位置に設けることができる。

【0013】

また、本発明では、溶接によらない製造方法となるため、高強度鋼などの炭素当量の大きな溶接性が悪い鋼管に対しても、鋼管内面に突起部材を形成することが可能である。なお、鋼管単体でみると、凹部を突起で充填するため、鋼管の座屈に対する強度低下を抑制することができる。
そして、鋼管内面に突起部材を設けるため、鋼管内にコンクリートを充填した際には鋼管とコンクリートの合成断面として機能し、鉛直方向に対する強度を高めることができる。
さらに、本発明では、杭頭部や杭先端根固め部など鋼管内面の任意の位置に突起形成が可能なため、深度方向の任意の位置において鋼管とコンクリートなどの固化部材の合成構造とし、耐力を増加できる。

【0014】

また、本発明に係る内面突起付き鋼管杭の製造方法は、前記鋼管をインクリメンタルフォーミングにより内側から外側に押し広げた後に、当該鋼管の内面に前記突起部材を配置することで取り付けることを特徴としてもよい。

【0015】

本発明によれば、先行してインクリメンタルフォーミングにより鋼管の内側から外側に向かって鋼管の管壁を局所的に凹ませて凹部を形成し、その後、凹部に突起部材を配置することで機械的に鋼管に突起部材を固定することができる。

【0016】

また、本発明に係る内面突起付き鋼管杭の製造方法は、前記突起部材は、リング状に形成されていることを特徴としてもよい。

【0017】

また、本発明に係る内面突起付き鋼管杭の製造方法は、前記鋼管をインクリメンタルフォーミングにより内側から外側に押し広げた後に、当該鋼管の内面に前記突起部材をプレス加工により取り付けることを特徴としてもよい。

【0018】

この場合には、先行してインクリメンタルフォーミングにより鋼管の内側から外側に向かって鋼管の管壁を局所的に凹ませて凹部を形成し、その後、凹部に突起部材を配置するとともにその突起部材をプレス加工により内側から外側へ押し広げることで機械的に鋼管に突起部材を固定することができる。この場合には、凹部に対して突起部材をプレス加工により確実に嵌合させて固定することができ、凹部から突起部材が脱落したりずれることを抑制することができる。

【0019】

また、本発明に係る内面突起付き鋼管杭の製造方法は、前記突起部材は、前記鋼管よりも高強度で形成されていることが好ましい。

【0020】

この場合には、突起部材の弾性変形量が大きくなるので、鋼管凹部への密着性が高まり突起部材が鋼管の凹部に安定した状態で固定される。また、より縮めた状態で鋼管杭内を移動されられるので、作業性を高めることができる。

【0021】

また、本発明に係る内面突起付き鋼管杭の製造方法は、前記突起部材は、形状記憶合金から形成されていることを特徴としてもよい。

【0022】

また、本発明に係る内面突起付き鋼管杭の製造方法は、前記突起部材は、前記突起部材の落下方向に交差する方向の傾斜面を有することを特徴としてもよい。

【0023】

この場合には、コンクリート等の固化部材から突起部材に作用する下向きの力が作用しても、凹部からの抜け出しを防ぐ方向に突起部材の傾斜面が設けられているので、突起部材が抜け出すこと抑制することができる。また、供用時にコンクリートに上向きの力が作用した際も、突起部材に凹部に押し付ける方向に力が生じる傾斜面を設けることで、突起部材の抜け出しを抑制することができる。

【0024】

また、本発明に係る内面突起付き鋼管杭の製造方法は、前記突起部材の重心は、前記管径方向で前記鋼管における押し広げ前の鋼管板厚の中心位置よりも外側の位置、又は同一位置にあることを特徴としてもよい。

【0025】

この場合には、突起部材が鋼管の凹部に安定した状態で固定されることから、突起部材が落下すること抑制することができる。

【0026】

また、本発明に係る鋼管杭の施工方法は、前記鋼管を地盤内に打設する工程と、地盤中に打設された前記鋼管の内面に形成された前記凹部に前記突起部材を取り付ける工程と、前記突起部材を取り付けた鋼管の内側にコンクリートを打設する工程と、を有することを特徴としてもよい。

【0027】

この場合には、地盤内に打設した鋼管の内面に凹部を形成した後、その凹部に突起部材を取り付け、さらに鋼管の内側にコンクリートを打設することで地盤内に内面突起付き鋼管杭を施工することができる。このとき、鋼管とコンクリートの合成断面として機能し、座屈に対する強度を高めることができる。

【0028】

また、本発明に係る鋼管杭の施工方法は、既設の鋼管杭の鋼管の内面にインクリメンタルフォーミングにより前記凹部を形成する工程と、前記凹部に前記突起部材を取り付ける工程と、前記突起部材を取り付けた前記既設の鋼管杭の内側にコンクリートを打設する工程と、を有することを特徴としてもよい。

【0029】

この場合には、既設の鋼管杭に対しても適用可能であるため、既設の補強を目的にして鋼管コンクリート充填構造を形成したい場合に使用することが可能となる。

【発明の効果】

【0030】

本発明の内面突起付き鋼管杭の製造方法、鋼管杭の施工方法、及び内面突起付き鋼管杭によれば、熱延工程や溶接工程を必要とせずに、現場における基礎杭の打設後に鋼管内面の任意の位置に容易に突起を設けることができる。

【図面の簡単な説明】

【0031】

【図1】本発明の第１実施形態による鋼管杭の構成を示す半断面斜視図である。

【図2】（ａ）～（ｃ）は、鋼管の打設施工手順を示す側面図である。

【図3】（ａ）～（ｃ）は、インクリメンタルフォーミング装置を使用した鋼管杭の施工手順を示す側面図である。

【図4】（ａ）～（ｃ）は、図３（ｃ）に続く鋼管杭の施工手順を示す側面図である。

【図5】施工時における突起部材の状態を示す水平断面図であって、（ａ）は図４（ａ）に対応し突起部材を固定治具で固定した図、（ｂ）は図４（ｂ）に対応し図４（ａ）の突起部材を鋼管に挿入した図、（ｃ）は図４（ｃ）に対応し突起部材を鋼管の凹溝部に取り付けた図である。

【図6】（ａ）～（ｃ）は、第２実施形態による鋼管杭の施工手順を示す側面図である。

【図7】第１変形例による鋼管杭を示す水平断面図であって、図８に示すＡ－Ａ線断面図である。

【図8】第１変形例による鋼管杭の突起部材の構成を示す要部縦断面図である。

【図9】第２変形例による鋼管杭の突起部材の構成を示す要部縦断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0032】

以下、本発明の実施形態による内面突起付き鋼管杭の製造方法、鋼管杭の施工方法、及び内面突起付き鋼管杭について、図面に基づいて説明する。

【0033】

（第１実施形態）
図１に示すように、本実施形態による内面突起付き鋼管杭（以下、単に鋼管杭１という）は、地盤中に打設されて施工され、鋼管にコンクリート３等の固化部材を充填した合成構造の基礎杭を対象とし、合成断面としての耐力を発揮するために鋼管２とコンクリート３との付着力を高めるために内面２ａに突起部材４を取り付けた構成となっている。鋼管杭１は、鋼管２を後述するインクリメンタルフォーミング装置７を使用してインクリメンタルフォーミングにより管径方向の内側から外側に押し広げ、鋼管２の内面２ａに突起部材４が取り付けられる方法により製造されたものである。

【0034】

鋼管２は、図１に示すように、周方向に連続する凸条２１が管軸Ｏ方向に間隔をあけて複数段（図では２段）配列されている。つまり、鋼管２は、外周側からみて節状に形成されている。凸条２１における鋼管２の内面２ａ側に形成される凹溝部２１ａには、リング状の突起部材４の外周面４ａが脱落不能な状態で嵌合されている。
本実施形態の鋼管２としては、例えば、ＳＫＫ４００やＳＫＫ４９０等のスパイラル鋼管、ＳＴＫ４００やＳＴＫ４９０等の電縫鋼管、あるいはＵＯ鋼管等その他の製造法による鋼管、より高強度な鋼管を採用することができる。

【0035】

突起部材４は、地盤条件、要求される断面性能、強度等に応じて、地盤中、地盤外を問わずに鋼管内面２ａの全域または所定領域に所定間隔で形成される。なお、本実施形態では鋼管２の全周にわたって突起部材４が延在した状態で取り付けられている。

【0036】

突起部材４は、突起高さｈで２段以上取り付けることが好ましい。すなわち、例えば突起部材４の突起高さｈとしては、杭径が８００ｍｍ未満の場合に９ｍｍに設定され、８００ｍｍ以上１２００ｍｍ未満の場合に１２ｍｍに設定され、１２００ｍｍ以上１５００ｍｍ未満の場合に１６ｍｍに設定される。
突起部材４の幅寸法ｄ（鋼管２の凹溝部２１ａに嵌合された突起部材４の管軸方向の長さ寸法）は、突起高さｈの２倍以上とすることが好ましい（公益社団法人 日本道路協会 道路橋示方書・同解説ＩＶ下部構造編 平成２９年１１月参照）。

【0037】

また、突起部材４としては、鋼管２よりも高い強度を有し、平鋼をリング状に加工した部材が採用される。突起部材４の製造方法については後述するが、突起部材４を予め縮めて鋼管２の内側に挿入し、鋼管２の中で縮めた状態を解放させて取り付ける場合には突起部材４が鋼管２よりも高強度の方が好ましい。なお、突起部材４としては、本実施形態のような平鋼であることに限定されることはなく、角鋼、丸鋼、棒鋼等であってもよい。

【0038】

このように構成される突起部材４は、インクリメンタルフォーミング装置７を用いて、鋼管２をインクリメンタルフォーミングにより管径方向の内側から外側に押し広げた後に、鋼管内面２ａに配置した突起部材４をプレス加工により取り付ける方法により製造される。

【0039】

インクリメンタルフォーミング装置７は、図３（ａ）、（ｂ）に示すように、鋼管２内に挿入して鋼管２に対して管径方向の内側から外側に向けて極めて局所的に塑性加工することで管径方向の外側に凸となる凸条２１を形成する回転成形部７１と、軸部７３を介して管軸Ｏ方向（深度方向）に移動可能に設けられた移動機構７２と、を備えている。軸部７３は、装置本体の中心に位置し、インクリメンタルフォーミング時には鋼管２の中心（管軸Ｏ）に一致させた状態で配置される。

【0040】

インクリメンタルフォーミング装置７は、軸部７３から放射状に配置された複数本（ここでは２本）のシリンダ７４を備え、各シリンダ７４の外周側の先端部に回転成形部７１が固定されている。回転成形部７１は、中心軸周りに回転し、回転により少しずつ塑性加工領域を広げていくことで鋼管２に凸条２１（凹溝部２１ａ）を形成することができる。回転成形部７１は、油圧又は電動によって駆動する各シリンダ６４のロッドの進退によって管径方向に押し出しと引き込みが行われるようになっている。つまり、各シリンダ６４のロッドが突出し、回転成形部７１によって鋼管２の内面２ａに対して塑性加工することで、鋼管２に凸条２１を形成することができる。回転成形部７１の深度方向の位置は、移動機構７２によって調整することができる。

【0041】

突起部材４を内面２ａに備えた鋼管２内に充填される固化部材としては、本実施形態のようなコンクリート３に限定されず、モルタルやソイルセメントなど他の流動性を有する固化部材でもよい。

【0042】

次に、上述した鋼管杭１の製造方法と、鋼管杭１の施工手順について、図面に基づいて具体的に説明する。
先ず、図２（ａ）～（ｃ）に示すように、鋼管杭１の鋼管２を地盤Ｇに打設する。なお、鋼管２の打設方法としては、例えば中堀工法、プレボーリング工法、打撃工法、及び回転圧入工法等を適用することが可能であるが、ここでは一般的な中堀工法による打設手順について説明する。
図２（ａ）に示すように、鋼管２内に挿入されたスパイラルオーガー５１で地盤Ｇを掘削する。図２（ｂ）に示すように、スパイラルオーガー５１による掘削を進めながら掘削孔Ｇａに鋼管２を挿入し、図２（ｃ）に示すように鋼管２の地盤Ｇ中への埋設が完了となる。

【0043】

次に、本実施形態による鋼管杭１の製造方法では、鋼管２をインクリメンタルフォーミングにより内側から外側に押し広げた後に、鋼管内面２ａに突起部材４を配置することで取り付ける製造方法となる。
具体的には、先ず図３（ａ）に示すように、打設した鋼管２の内側の管軸Ｏ方向の所定の高さ位置にインクリメンタルフォーミング装置７を挿入する。そして、図３（ｂ）に示すように、インクリメンタルフォーミング装置７の回転成形部７１を管径方向の外側に向けて張り出し、鋼管２に対して内側から外側に向かってインクリメンタルフォーミングを行うことで、図３（ｃ）に示すように、鋼管２に管径方向の外側に凸となる凸条２１を形成する。その後、インクリメンタルフォーミング装置７のみを鋼管２から引き上げる。

【0044】

続いて、図４（ａ）及び図５（ａ）に示すように、固定治具４２によって縮径させた状態、すなわち突起部材４の切欠部４ｂを縮める方向に弾性変形させた状態で仮固定された突起部材４を、その変形状態を保持したままクレーン５２によって吊り上げる。
ここで、リング状の突起部材４は、鋼管２の内径よりも大径に形成され、切欠部４ｂにおいて突起部材４の弾性変形の範囲で周方向に縮径可能となっている。

【0045】

そして、図４（ｂ）及び図５（ｂ）に示すように、吊り下げられている突起部材４をクレーン５２で管内の所定深さまで降ろし、鋼管２の上方から例えば紐やスイッチによって固定治具４２を取り外す。固定治具４２を取り外すことにより、図４（ｃ）及び図５（ｃ）に示すように、突起部材４の弾性変形が解放され、先行して形成されている凸条２１の凹溝部２１ａに一体的に嵌合した状態で取り付けられることになる。その後、クレーン５２による吊りワイヤ５３を突起部材４から取り外すことで鋼管杭１の製造が完了となる。

【0046】

次に、上述した内面突起付き鋼管杭の製造方法、鋼管杭の施工方法、及び内面突起付き鋼管杭の作用について、図面に基づいて詳細に説明する。
本実施形態による鋼管杭の製造方法では、図５（ａ）～（ｃ）に示すように、インクリメンタルフォーミング装置７を使用し鋼管２に凹部加工を施し、突起部材４の弾性変形を利用して突起部材４を鋼管２の内側に取り付ける製造方法となるので、突起付きの熱延コイルを工場で造管して内面突起付き鋼管を製造する場合のように、工場での製造上の制約を受けることなく、かつ溶接にもよらずに、現場において基礎杭（鋼管２）を打設した後に鋼管内面２ａの任意の位置に突起を形成することができる。そのため、施工現場において打設した杭が高止まりした際でも、鋼管内面２ａの突起部材４を希望の深度の位置に設けることができる。

【0047】

また、本実施形態では、溶接によらない製造方法となるため、高強度鋼などの炭素当量の大きな溶接性が悪い鋼管に対しても、鋼管内面２ａに突起部材４を形成することが可能である。鋼管単体でみると、凹溝部２１ａを突起部材４で充填するため、鋼管２の座屈に対する強度低下を抑制することができる。そして、鋼管内面２ａに突起部材４を設けるため、元々の鋼管板厚に加え、鋼管内面２ａに突起厚が増加することで、鋼管２内にコンクリート３を充填した際には鋼管２とコンクリート３の合成断面として機能し、鉛直方向に対する強度を高めることができる。
さらに、本実施形態では、杭頭部や杭先端根固め部など鋼管内面２ａの任意の位置に突起形成が可能なため、深度方向の任意の位置において鋼管２とコンクリート３などの固化部材の合成構造とし、耐力を増加できる。

【0048】

上述した本実施形態による内面突起付き鋼管杭の製造方法、鋼管杭１の施工方法、及び内面突起付き鋼管杭では、熱延工程や溶接工程を必要とせずに、現場にて鋼管２を打設した後に鋼管内面２ａの任意の位置に容易に突起を形成することができる。

【0049】

次に、本発明の内面突起付き鋼管杭の製造方法、鋼管杭１の施工方法、及び内面突起付き鋼管杭の変形例について、添付図面に基づいて説明するが、上述の実施形態と同一又は同様な部材、部分には同一の符号を用いて説明を省略し、実施形態と異なる構成について説明する。

【0050】

（第２実施形態）
次に、第２実施形態による鋼管杭の製造方法について、図６（ａ）、（ｂ）を用いて説明する。
第２実施形態では、上述した第１実施形態のように後述するプレス加工装置６を用いることなくクレーン５２によって吊り下ろしてリング状の突起部材４を鋼管２の凹溝部２１ａに嵌合させて取り付ける設置方法（図４（ａ）～（ｃ）参照）に代えて、本第２実施形態では凹溝部２１ａの形成後にプレス加工装置６を用いて突起部材４を凹溝部２１ａに嵌合する製造方法である。鋼管２に形成される凹溝部２１ａは、第１実施形態と同様の構成であり、上述した図３（ａ）～（ｃ）に示すようにインクリメンタルフォーミング装置７を使用して鋼管２に凹部加工を施すことにより施工される。

【0051】

プレス加工装置６は、図６（ａ）、（ｂ）に示すように、鋼管２内に挿入して鋼管２や突起部材４を管径方向の外側に押し出し拡径するプレス機本体６１と、プレス機本体６１を軸部６３を介して管軸Ｏ方向（深度方向）に移動可能に設けられた移動機構６２と、を備えている。軸部６３は、プレス機本体６１の中心に位置し、突起部材４の設置時に鋼管２の中心（管軸Ｏ）に一致させた状態で配置される。

【0052】

プレス機本体６１は、軸部６３から放射状に配置された複数本のシリンダ６４と、各シリンダ６４の外周側の先端部に固定された押圧板６５と、を備えている。押圧板６５は、周方向に複数に分割されたブロック形状に形成され、油圧又は電動によって駆動する各シリンダ６４のロッドの進退によって鋼管２の内側から外側に押し出し、引き込みされるようになっている。つまり、各シリンダ６４のロッドが突出すると、複数の押圧板６５の外周面である押圧面６５ａが位置する外径（各押圧面６５ａによって形成される仮想線）を拡径することができる。各押圧板６５の押圧面６５ａは、鋼管２の内面２ａの周方向の曲率半径と略同等に湾曲した曲面が形成されている。複数の押圧板６５の拡径によって、突起部材４に大きな拡径力を作用させ、凹溝部２１ａに突起部材４を嵌合させることが可能に構成されている。なお、押圧板６５の深度方向の位置は、移動機構６２によって調整することができる。

【0053】

次に、第２実施形態におけるプレス加工装置６を使用して鋼管２の凹溝部２１ａに突起部材４を配置する施工方法について、図６（ａ）～（ｃ）に基づいて説明する。
図６（ａ）～（ｃ）は、凹溝部２１ａにプレス加工装置６を使用して突起部材４を配置する施工手順を示している。図６（ａ）に示すように、鋼管２内にプレス加工装置６を挿入し、図６（ｂ）に示すように凹溝部２１ａに突起部材４を配置できる高さに位置させた後、シリンダ６４で押圧板６５を突出させることにより突起部材４を内側から外側へ押し広げる。これにより、突起部材４を凹溝部２１ａに嵌合させて固定することができる。その後、図６（ｃ）に示すように鋼管２内のプレス加工装置６を鋼管２の外に出し、鋼管２内にコンクリート（図示省略）を充填して鋼管杭１の施工が完了となる。

【0054】

この場合には、先行してインクリメンタルフォーミングにより鋼管２の内側から外側に向かって鋼管２の管壁を局所的に凹ませて凹溝部２１ａを形成し、その後、凹溝部２１ａに突起部材４を配置するとともにその突起部材４をプレス加工により内側から外側へ押し広げることで機械的に鋼管２に突起部材４を固定することができる。そのため、凹溝部２１ａに対して突起部材４をプレス加工により確実に嵌合させて固定することができ、凹溝部２１ａから突起部材４が脱落したりずれることを抑制することができる。

【0055】

（第１変形例）
次に、第１変形例による鋼管杭１Ａ（内面突起付き鋼管杭）について、図７及び図８に基づいて説明する。
第１変形例による鋼管杭１Ａは、突起部材の形状を代えたものであり、上述した第２実施形態におけるプレス加工装置６を使用して突起部材を設置する方法によって製造される。すなわち、第１変形例の鋼管杭１Ａは、凸条２１の凹溝部２１ａに対して周方向の部分的に突起部材４Ａを設けた構成となっている。第１変形例による突起部材４Ａは、周方向に沿って延在する凹溝部２１ａにおいて周方向に間隔をあけて複数設けられている。これら突起部材４Ａは、上述した実施形態のように先行して形成された凹溝部２１ａに複数の突起部材４Ａを配置してもよい。
なお、これら突起部材４Ａの数量、形状、配置間隔等の構成は、適宜設定することができる。

【0056】

また、第１変形例による突起部材４Ａは、図８に示すように、突起部材４Ａの落下方向（矢印Ｅ１方向）に交差する方向の第１傾斜面４ｃ及び第２傾斜面４ｄを有する傾斜形状が形成されている。第１傾斜面４ｃは、突起部材４Ａの内側上端縁に形成され、内側から外側に向かうに従い漸次上になる傾斜となっている。この第１傾斜面４ｃは、突起部材４Ａが凹溝部２１ａに取り付けられた状態で、管径方向で鋼管２の内面２ａよりも鋼管２の内側に位置するように形成されている。

【0057】

この場合には、コンクリート３に軸力Ｅ１が作用したときに、突起部材４Ａには第１傾斜面４ｃを介して鋼管２の内面２ａに押し付ける方向の力（矢印Ｅ２）が作用することとなり、突起部材４Ａが凹溝部２１ａから抜け出すことを防止することができる。
また、第１変形例の突起部材４Ａを設けることで、コンクリート３から突起部材４Ａに作用する下向きの力が作用しても、凹溝部２１ａからの抜け出しを防ぐ方向に突起部材４Ａの傾斜面４ｃが設けられているので、突起部材４Ａが抜け出すことを抑制することができる。

【0058】

第２傾斜面４ｄは、突起部材４Ａの内側下端縁に形成され、内側から外側に向かうに従い漸次下になる傾斜となっている。この第２傾斜面４ｄは、突起部材４Ａが凹溝部２１ａに取り付けられた状態で、管径方向で鋼管２の内面２ａよりも鋼管２の内側に位置するように形成されている。
この場合には、コンクリート３に上向きの力（矢印Ｅ３）が作用した際も、突起部材４Ａに凹溝部２１ａに押し付ける方向に力（矢印Ｅ４）が生じる作用をもたせることで、突起部材４Ａが凹溝部２１ａから抜け出すことを防止することができる。

【0059】

また、図８に示す第１変形例による突起部材４Ａは、重心Ｐが鋼管２の押し広げ前の鋼管板厚ｔの中心位置Ｃよりも管径方向の外側の位置となるように設定されている。なお、突起部材４Ｂの重心Ｐは、鋼管２の押し広げ前の鋼管板厚ｔの中心位置Ｃと同一位置であってもよい。この場合には、突起部材４Ａが鋼管２の凹溝部２１ａに安定した状態で固定されることから、突起部材４Ａが落下すること抑制することができる。ここで、図８において、符号ｈは突起部材４Ａにおける鋼管内面２ａから内側への突出寸法、符号ｄは突起部材４Ａの上下方向の高さを示している。

【0060】

（第２変形例）
図９（ａ）、（ｂ）に示す第２変形例による鋼管杭１Ｂ（内面突起付き鋼管杭）は、複数段（ここでは３段）の凸条２１Ａ、２１Ｂ、２１Ｃ又は単数の凸条２１に対して１つの突起部材４Ｂを取り付ける構成のものである。
図９（ａ）に示す突起部材４Ｂの外周面４ａには、複数の凹溝部２１ａのそれぞれに嵌合する複数の外凸状部４３が形成されている。さらに、突起部材４Ｂの内周面４ｅには、複数（ここでは３つ）の内凸状部４４が設けられているので、鋼管２内に充填されるコンクリート３との付着強度を高めることができる。

【0061】

また、図９（ｂ）に示す突起部材４Ｃの外周面４ａには、１つの凹溝部２１ａに嵌合する複数の外凸状部４３が形成されている。さらに、突起部材４Ｃの内周面４ｅには、複数（ここでは３つ）の内凸状部４４が設けられているので、鋼管２内に充填されるコンクリート３との付着強度を高めることができる。

【0062】

以上、本発明による内面突起付き鋼管杭の製造方法、鋼管杭の施工方法、及び内面突起付き鋼管杭の実施形態について説明したが、本発明は前記の実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。

【0063】

例えば、上述した実施形態では、地盤Ｇに鋼管杭を新設する施工を対象としているが、既設の鋼管杭に対して上述した内面突起付き鋼管杭の製造方法を適用することも可能である。この場合の施工方法としては、既設の鋼管杭の鋼管２の内面２ａにインクリメンタルフォーミングにより凹溝部２１ａ（凹部）を形成する工程と、凹溝部２１ａに突起部材４を取り付ける工程と、突起部材４を取り付けた既設の鋼管杭の内側にコンクリート３を打設する工程と、を有する施工となる。このように既設の鋼管杭に対しても適用可能であるため、既設の補強を目的にして鋼管コンクリート充填構造を形成したい場合に使用することが可能となる。

【0064】

また、プレス加工装置６の構成についても、上述した実施形態の構成に限定されることはない。例えば、押圧板６５の形状、数量なども任意に設定することができる。
さらに、インクリメンタルフォーミング装置７についても、上述した実施形態の構成に限定されることはない。例えば、回転成形部７１の形状、数量なども任意に設定することができる。

【0065】

また、本実施形態では、突起部材４がリング状に形成されているが、上述した第１変形例のように周方向に分割されていてもよい。

【0066】

さらにまた、突起部材４が鋼管２よりも高い強度で形成されていることに必ずしも限定されることはなく、突起部材４と鋼管２とが同一の強度の部材であってもかまわない。

【0067】

さらに、突起部材４の形状、大きさは適宜設定することが可能である。例えば、上述した第２変形例において、突起部材４Ａとして、突起部材４Ａの落下方向に交差する方向の傾斜面４ｃ、４ｄを有する構成としているが、このような傾斜面４ｃ、４ｄを備えていない形状であってもよいし、傾斜面４ｃ、４ｄのうちいずれか一方のみであってもかまわない。あるいは、第２変形例のように、突起部材の重心が、管径方向で鋼管における押し広げ前の鋼管板厚の中心位置よりも外側の位置、又は同一位置にあることにも限定されることはない。

【0068】

また、突起部材として、形状記憶合金から形成されているものを採用することも可能である。例えば形状記憶合金として、突起部材を加熱することで広がって、そのまま形状がとどまる特性の材質のものを採用できる。この場合の施工方法は、例えば突起部材の設置時において、ヒーターを当てて加熱してもよいし、突起部材に直接電流を流して加熱してもよい。また、他の形状記憶合金として、突起部材を冷却すると縮んで、常温になると元の寸法に戻る特性を有する材質のものであってもよい。この場合の施工方法は、例えば突起部材の設置前に液体窒素や冷水、冷凍庫などで冷却する方法を採用できる。

【0069】

その他、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、前記した実施形態における構成要素を周知の構成要素に置き換えることは適宜可能である。

【符号の説明】

【0070】

１、１Ａ、１Ｂ 鋼管杭（内面突起付き鋼管杭）
２ 鋼管（基礎杭）
２ａ 内面
３ コンクリート（固化部材）
４、４Ａ、４Ｂ、４Ｃ 突起部材
４ｂ 切欠部
６ プレス加工装置
７ インクリメンタルフォーミング装置
２１ 凸条
２１ａ 凹溝部（凹部）
４１ キー部材
７１ 回転成形部
Ｏ 管軸

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】