ホーム > 特許ランキング > ヒロセ補強土株式会社
知財求人 - 知財ポータルサイト「IP Force」
(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】2024-04-23
(45)【発行日】2024-05-02
(54)【発明の名称】小口径場所打ち杭用補強芯材および転造ネジの成形方法
(51)【国際特許分類】
E02D 5/54 20060101AFI20240424BHJP
【ＦＩ】
E02D5/54
【請求項の数】
9
(21)【出願番号】P 2021196118
(22)【出願日】2021-12-02
(65)【公開番号】P2023082384
(43)【公開日】2023-06-14
【審査請求日】2023-08-22
(73)【特許権者】
【識別番号】517419445
【氏名又は名称】ヒロセ補強土株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100082418
【弁理士】
【氏名又は名称】山口 朔生
(74)【代理人】
【識別番号】100167601
【弁理士】
【氏名又は名称】大島 信之
(74)【代理人】
【識別番号】100201329
【弁理士】
【氏名又は名称】山口 真二郎
(74)【代理人】
【識別番号】100220917
【弁理士】
【氏名又は名称】松本 忠大
(72)【発明者】
【氏名】疋田 信晴
【審査官】湯本 照基
(56)【参考文献】
【文献】特開２００３－０４１５８３（ＪＰ，Ａ）
【文献】国際公開第２０１２／１１５１３８（ＷＯ，Ａ１）
【文献】特開２０１９－０５６２８５（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開平１１－０４３９３８（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開平１０－００８４５８（ＪＰ，Ａ）
【文献】欧州特許出願公開第０２７８９７４８（ＥＰ，Ａ１）
【文献】中国特許出願公開第１０８７０８３７３（ＣＮ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｅ０２Ｄ ５／５４
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
管本体の外周面に管円周方向および管軸方向に沿って複数の窪み部を形成した鋼管製の小口径場所打ち杭用の補強芯材であって、前記管本体はその両端部の外周面に転造ネジ部を有し、
前記転造ネジ部は三角ネジと丸ネジを複合した変形台形ネジであり、
前記転造ネジ部のネジピッチがＪＩＳ規格より大きい寸法関係にあり、
前記転造ネジ部の山部と谷部の形状を異なる組合せとしたことを特徴とする、
小口径場所打ち杭用の補強芯材。
【請求項2】
前記管本体の窪み部を跨いで管円周方向に向けて前記転造ネジが成形してあることを特徴とする、請求項１に記載の小口径場所打ち杭用の補強芯材。
【請求項3】
前記管本体が直径４８．６ｍｍ、厚さ６ｍｍの窪み部付き鋼管であることを特徴とする、請求項１または２に記載の小口径場所打ち杭用の補強芯材。
【請求項4】
前記管本体の両端部に成形した前記転造ネジ部の山部のフランク面が内側に窪んだ湾曲面を呈し、前記転造ネジ部の谷部が内側に窪んだ湾曲面を呈し、前記山部と谷部の湾曲面の曲率が互いに異なることを特徴とする、請求項１乃至３の何れか一項に記載の小口径場所打ち杭用の補強芯材。
【請求項5】
前記管本体の両端部に成形した前記転造ネジ部の山部と谷部の何れか一方の曲率が１ｍｍであり、前記転造ネジ部の山部と谷部の何れか他方の曲率が２ｍｍであることを特徴とする、請求項４に記載の小口径場所打ち杭用の補強芯材。
【請求項6】
前記管本体の両端部に成形した前記転造ネジ部のピッチが６ｍｍであることを特徴とする、請求項１乃至５の何れか一項に記載の小口径場所打ち杭用の補強芯材。
【請求項7】
前記管本体の管円周方向に沿って３箇所に窪み部を有していることを特徴とする、請求項１乃至６の何れか一項に記載の小口径場所打ち杭用の補強芯材。
【請求項8】
前記窪み部は管本体の外周面に管軸方向に平行な長軸を有する楕円形状の扁平部と、該扁平部の中央に扁平部より深く形成した柱状溝とを具備することを特徴とする、請求項１乃至７の何れか一項に記載の小口径場所打ち杭用の補強芯材。
【請求項9】
管本体の外周面に管円周方向および管軸方向に沿って複数の窪み部を形成した鋼管製の小口径場所打ち杭用の補強芯材の両端部の外周面にネジ部を形成する転造ネジの成形方法であって、前記管本体は直径４８．６ｍｍ、厚さ６ｍｍの窪み部付き鋼管であり、
前記管本体の管円周方向に沿って３箇所に窪み部を有しており、
前記管本体の両端部に冷間鍛造により転造ネジ部を成形し、
前記転造ネジ部の山部と谷部の何れか一方の曲率が１ｍｍであり、前記転造ネジ部の山部と谷部の何れか他方の曲率が２ｍｍであり、
前記転造ネジ部のピッチが６ｍｍであることを特徴とする、
小口径場所打ち杭用の補強芯材の転造ネジの成形方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、管本体の外周面に複数の窪み部を形成した鋼管製の小口径場所打ち杭用補強芯材および転造ネジの成形方法に関するものである。
【背景技術】
【0002】
複数の小口径場所打ち杭を地山や法面の引張補強材または圧縮補強材として用いる地山補強土工法（例えばルートパイル工法、ＥＰルートパイル工法）は公知である（特許文献１，２）。
小口径場所打ち杭に用いられる従来の補強芯材は、ネジ節異形棒鋼からなり、ネジ節異形棒鋼の外周面にナット上の鍔材を螺着して使用している。
小口径場所打ち杭に用いられる従来の補強芯材は、ネジ節異形棒鋼からなり、ネジ節異形棒鋼の外周面にナット上の鍔材を螺着して使用している。
【0003】
ネジ節異形棒鋼製の補強芯材を作業員の人力だけで取り扱うには重量が比較的重たい。
そこで、出願人は、ネジ節異形棒鋼に代えて窪み付き鋼管を使用することを提案している。
窪み付き鋼管は、管本体の外周面に複数の窪み部を形成した鋼管であり、管本体の外周面の管軸方向および管周方向に沿って複数の窪み部を有している（特許文献３）。
管本体の外周面に形成した複数の窪み部がモルタル等の固結材に対して高い付着力を発揮することが確認されている。
そこで、出願人は、ネジ節異形棒鋼に代えて窪み付き鋼管を使用することを提案している。
窪み付き鋼管は、管本体の外周面に複数の窪み部を形成した鋼管であり、管本体の外周面の管軸方向および管周方向に沿って複数の窪み部を有している（特許文献３）。
管本体の外周面に形成した複数の窪み部がモルタル等の固結材に対して高い付着力を発揮することが確認されている。
【0004】
窪み付き鋼管を繋ぎ合わせて延長する場合、窪み付き鋼管の端部に継手構造を設ける必要がある。
窪み付き鋼管を構成する管本体の真円度の公差が大きいため、通常の切削ネジ加工は適用不能とされている。
そのため、継手構造としてはつぎの二つの方法が検討されている。
１）嵌め込み式
管本体の端部に筒状のソケットを被せ、ソケットと管本体の間を複数のボルトで固定する方法。
２）溶接式
予め鋼管にネジ加工を施した別途のネジ付き短管を管本体の端部に溶接により固着する方法。
窪み付き鋼管を構成する管本体の真円度の公差が大きいため、通常の切削ネジ加工は適用不能とされている。
そのため、継手構造としてはつぎの二つの方法が検討されている。
１）嵌め込み式
管本体の端部に筒状のソケットを被せ、ソケットと管本体の間を複数のボルトで固定する方法。
２）溶接式
予め鋼管にネジ加工を施した別途のネジ付き短管を管本体の端部に溶接により固着する方法。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【文献】特開昭５８－１７９３１号公報
【文献】実開昭６１－６５３１号公報
【文献】国際公開２０１２／１１５１３８号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
既述した窪み付き鋼管の継手構造はつぎの解決すべき問題点を内包する。
＜１＞窪み付き鋼管を構成する管本体の円筒度（真円度）の公差が大きく、円筒度が０．２以下であると、母材が不足するために、切削によるＪＩＳ規格管用平行ネジ加工をすることができない。
＜２＞嵌め込み式の継手構造では、接合部に十分な強度が得られないだけでなく、現場での手数がかかるため、施工性に劣るといった課題がある。
＜３＞溶接式の継手構造では、高度な溶接技術が要求されるため、生産性が劣り、製造コストが高くつくといった課題がある。
＜１＞窪み付き鋼管を構成する管本体の円筒度（真円度）の公差が大きく、円筒度が０．２以下であると、母材が不足するために、切削によるＪＩＳ規格管用平行ネジ加工をすることができない。
＜２＞嵌め込み式の継手構造では、接合部に十分な強度が得られないだけでなく、現場での手数がかかるため、施工性に劣るといった課題がある。
＜３＞溶接式の継手構造では、高度な溶接技術が要求されるため、生産性が劣り、製造コストが高くつくといった課題がある。
【0007】
本発明は、薄肉で真円度の低い補強芯材の母材に対してネジ加工を可能とする、小口径場所打ち杭用補強芯材の接合構造および転造ネジの成形方法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】
【0008】
本発明は、管本体の外周面に管円周方向および管軸方向に沿って複数の窪み部を形成した鋼管製の小口径場所打ち杭用の補強芯材であって、前記管本体はその両端部の外周面に転造ネジ部を有し、前記転造ネジ部は三角ネジと丸ネジを複合した変形台形ネジであり、前記転造ネジ部のネジピッチがＪＩＳ規格より大きい寸法関係にあり、前記転造ネジ部の山部と谷部の形状を異なる組合せとしたものである。
本発明の他の形態において、前記管本体の窪み部を跨いで管円周方向に向けて前記転造ネジが成形してある。
本発明の他の形態において、前記管本体が直径４８．６ｍｍ、厚さ６ｍｍの窪み部付き鋼管である。
本発明の他の形態において、前記管本体の両端部に成形した前記転造ネジ部の山部のフランク面が内側に窪んだ湾曲面を呈し、前記転造ネジ部の谷部が内側に窪んだ湾曲面を呈し、前記山部と谷部の湾曲面の曲率が互いに異なる。
本発明の他の形態において、前記管本体の両端部に成形した前記転造ネジ部の山部と谷部の何れか一方の曲率が１ｍｍであり、前記転造ネジ部の山部と谷部の何れか他方の曲率が２ｍｍである。
本発明の他の形態において、前記管本体の両端部に成形した前記転造ネジ部のピッチが６ｍｍである。
本発明の他の形態において、前記管本体の管円周方向に沿って３箇所に窪み部を有している。
本発明の他の形態において、前記窪み部は管本体の外周面に管軸方向に平行な長軸を有する楕円形状の扁平部と、該扁平部の中央に扁平部より深く形成した柱状溝とを具備している。
さらに本発明は、管本体の外周面に管円周方向および管軸方向に沿って複数の窪み部を形成した鋼管製の小口径場所打ち杭用の補強芯材の両端部の外周面にネジ部を形成する転造ネジの成形方法であって、前記管本体は直径４８．６ｍｍ、厚さ６ｍｍの窪み部付き鋼管であり、前記管本体の管円周方向に沿って３箇所に窪み部を有しており、前記管本体の両端部に冷間鍛造により転造ネジ部を成形し、前記転造ネジ部の山部と谷部の何れか一方の曲率が１ｍｍであり、前記転造ネジ部の山部と谷部の何れか他方の曲率が２ｍｍであり、前記転造ネジ部のピッチが６ｍｍに成形した。
本発明の他の形態において、前記管本体の窪み部を跨いで管円周方向に向けて前記転造ネジが成形してある。
本発明の他の形態において、前記管本体が直径４８．６ｍｍ、厚さ６ｍｍの窪み部付き鋼管である。
本発明の他の形態において、前記管本体の両端部に成形した前記転造ネジ部の山部のフランク面が内側に窪んだ湾曲面を呈し、前記転造ネジ部の谷部が内側に窪んだ湾曲面を呈し、前記山部と谷部の湾曲面の曲率が互いに異なる。
本発明の他の形態において、前記管本体の両端部に成形した前記転造ネジ部の山部と谷部の何れか一方の曲率が１ｍｍであり、前記転造ネジ部の山部と谷部の何れか他方の曲率が２ｍｍである。
本発明の他の形態において、前記管本体の両端部に成形した前記転造ネジ部のピッチが６ｍｍである。
本発明の他の形態において、前記管本体の管円周方向に沿って３箇所に窪み部を有している。
本発明の他の形態において、前記窪み部は管本体の外周面に管軸方向に平行な長軸を有する楕円形状の扁平部と、該扁平部の中央に扁平部より深く形成した柱状溝とを具備している。
さらに本発明は、管本体の外周面に管円周方向および管軸方向に沿って複数の窪み部を形成した鋼管製の小口径場所打ち杭用の補強芯材の両端部の外周面にネジ部を形成する転造ネジの成形方法であって、前記管本体は直径４８．６ｍｍ、厚さ６ｍｍの窪み部付き鋼管であり、前記管本体の管円周方向に沿って３箇所に窪み部を有しており、前記管本体の両端部に冷間鍛造により転造ネジ部を成形し、前記転造ネジ部の山部と谷部の何れか一方の曲率が１ｍｍであり、前記転造ネジ部の山部と谷部の何れか他方の曲率が２ｍｍであり、前記転造ネジ部のピッチが６ｍｍに成形した。
【発明の効果】
【0009】
本発明は、上記した課題を解決するための手段により、少なくとも次の効果の一つを得ることができる。
＜１＞ＪＩＳ規格管用平行ネジではネジ山が小さく、ピッチが細かく、円筒度（真円度）が悪い特殊鋼管に対しては、転造加工によって有効ネジを形成することがきわめて困難であった。
本発明では、窪み部付き補強芯材の径、板厚、管円周方向に形成する窪み部の数を限定すると共に、転造ネジ部の山部と谷部の形状を異なる組合せとすることで、補強芯材の両端部に有効ネジの機能を有する転造ネジを成形することが可能となる。
＜２＞小口径場所打ち杭の芯材として筒状の補強芯材を使用することができて、ネジ節異形棒鋼の数倍以上の断面性能を発揮しつつ、芯材の大幅な軽量化が可能となる。
＜３＞外周面に複数の窪み部を形成した補強芯材の両端部に転造ネジ部を成形できるので、転造ネジ部にカプラーを螺着して補強芯材を連結することができる。
突き合せた補強芯材の継手部に跨ってカプラーを螺着して補強できるので、補強芯材の継手部においても全強と同等の強度を確保することができる。
＜４＞補強芯材の両端部に成形した転造ネジ部を利用して、補強芯材の先端に先端キャップを螺着したり、補強芯材の基端に頭部キャップを螺着したりすることができる。
＜１＞ＪＩＳ規格管用平行ネジではネジ山が小さく、ピッチが細かく、円筒度（真円度）が悪い特殊鋼管に対しては、転造加工によって有効ネジを形成することがきわめて困難であった。
本発明では、窪み部付き補強芯材の径、板厚、管円周方向に形成する窪み部の数を限定すると共に、転造ネジ部の山部と谷部の形状を異なる組合せとすることで、補強芯材の両端部に有効ネジの機能を有する転造ネジを成形することが可能となる。
＜２＞小口径場所打ち杭の芯材として筒状の補強芯材を使用することができて、ネジ節異形棒鋼の数倍以上の断面性能を発揮しつつ、芯材の大幅な軽量化が可能となる。
＜３＞外周面に複数の窪み部を形成した補強芯材の両端部に転造ネジ部を成形できるので、転造ネジ部にカプラーを螺着して補強芯材を連結することができる。
突き合せた補強芯材の継手部に跨ってカプラーを螺着して補強できるので、補強芯材の継手部においても全強と同等の強度を確保することができる。
＜４＞補強芯材の両端部に成形した転造ネジ部を利用して、補強芯材の先端に先端キャップを螺着したり、補強芯材の基端に頭部キャップを螺着したりすることができる。
【図面の簡単な説明】
【0010】
【図1】本発明の実施例１に係る小口径場所打ち杭の縦断面図
【図2】転造ネジ部を左ネジの組合せにした小口径場所打ち杭の縦断面図
【図3】補強芯材の端部に成形した転造ネジ部の説明図で、（Ａ）は転造ネジ部の側面図、（Ｂ）は転造ネジ部の拡大したねじ山の縦断面図
【図4】補強芯材の説明図で、（Ａ）は窪み部の断面図、（Ｂ）は一部を破断した窪み部の斜視図
【図5】補強芯材の説明図で、（Ａ）は複数の窪み部を管本体の同一円周上に形成した形態の説明図、（Ｂ）は周方向に隣接する複数窪み部の列同士が互いに管軸方向に位相差を有して形成した形態の説明図
【図6】補強芯材の転造ネジ部の横断面図
【図7】カプラーの説明図で、（Ａ）はカプラーの側面図、（Ｂ）はカプラーのメネジの断面図
【図8】小口径場所打ち杭の構築方法の説明図で、（Ａ）は削孔工程の説明図、（Ｂ）はインナーロッドの抜き取り時の説明図、（Ｃ）は補強芯材の挿入工程と固結材の注入工程の説明図、（Ｄ）はケーシングの引抜き工程の説明図
【図10】実施例２に係る転造ネジ部の説明図で、（Ａ）は転造ネジ部の側面図、（Ｂ）は転造ネジ部の拡大したねじ山の縦断面図
【図11】管本体の先端部に先端キャップを装着した実施例３の説明図で、（Ａ）は補強芯材の先端部の説明図、（Ｂ）は先端キャップの全体斜視図
【図12】管本体の頭部に頭部キャップを装着した実施例４の説明図で、（Ａ）は補強芯材の頭部の説明図、（Ｂ）は頭部キャップの全体斜視図
【発明を実施するための形態】
【0011】
以下に図面を参照しながら本発明について説明する。
［実施例１］
［実施例１］
【0012】
＜１＞小口径場所打ち杭
図１を参照して説明すると、小口径場所打ち杭１０は、杭孔２０に注入した固結材２５と、杭孔２０に内挿して固結材２５と一体化した補強芯材３０とを少なくとも具備する。
図１を参照して説明すると、小口径場所打ち杭１０は、杭孔２０に注入した固結材２５と、杭孔２０に内挿して固結材２５と一体化した補強芯材３０とを少なくとも具備する。
【0013】
＜２＞補強芯材
本発明では小口径場所打ち杭１０の芯材として、管本体３１の外周面に複数の窪み部３２を形成した特殊鋼管製の補強芯材３０を使用する。
外周面に複数の窪み部３２を形成した特殊鋼管は公知であるが（特許第５０８５８０９号公報）、この特殊鋼管は円筒度（真円度）が低いために、従来の切削加工によるネジの形成が困難であるため、小口径場所打ち杭１０の芯材としての適用ができなかった。
本発明では小口径場所打ち杭１０の芯材として、管本体３１の外周面に複数の窪み部３２を形成した特殊鋼管製の補強芯材３０を使用する。
外周面に複数の窪み部３２を形成した特殊鋼管は公知であるが（特許第５０８５８０９号公報）、この特殊鋼管は円筒度（真円度）が低いために、従来の切削加工によるネジの形成が困難であるため、小口径場所打ち杭１０の芯材としての適用ができなかった。
【0014】
本発明は、円筒度が低い特殊鋼管に対して管体の径と厚さを特定の寸法に限定すると共に、ネジ山を特殊形状にすることで、管本体３１の両端部の外周面に転造ネジ部３３の成形を可能とする。
管本体３１の両端部に有孔ネジの転造ネジ部３３の成形を可能とすることで、複数の窪み部３２を有する特殊鋼管を小口径場所打ち杭１０の芯材としての継手(接手)を有する長尺化を実現した。
管本体３１の両端部に有孔ネジの転造ネジ部３３の成形を可能とすることで、複数の窪み部３２を有する特殊鋼管を小口径場所打ち杭１０の芯材としての継手(接手)を有する長尺化を実現した。
【0015】
＜２．１＞管本体の径と肉厚
補強芯材３０の両端部の外周面に転造ネジ部３３を成形するため、管本体３１の径ｄが４０Ａ（径４８．６ｍｍ）、躯体厚ｔが６ｍｍの鋼管を使用する。
補強芯材３０の両端部の外周面に転造ネジ部３３を成形するため、管本体３１の径ｄが４０Ａ（径４８．６ｍｍ）、躯体厚ｔが６ｍｍの鋼管を使用する。
【0016】
＜２．２＞窪み部
補強芯材３０はその管本体３１の外周面がフラットな形状ではなく、固結材２５との付着力を高めるために凹凸形状を呈する。
本例の補強芯材３０は、管本体３１の管軸方向および円周方向に沿って複数の窪み部３２を有している。
補強芯材３０はその管本体３１の外周面がフラットな形状ではなく、固結材２５との付着力を高めるために凹凸形状を呈する。
本例の補強芯材３０は、管本体３１の管軸方向および円周方向に沿って複数の窪み部３２を有している。
【0017】
＜２．３＞窪み部の構造例
図４に例示した窪み部３２について説明すると、管本体３１の外周面に管軸方向に平行な長軸を有する楕円形状の扁平部３２ａを形成すると共に、扁平部３２ａの中央に扁平部より深い柱状溝３２ｂを形成している。
扁平部３２ａの大きさと柱状溝３２ｂの深さは適宜選択が可能である。
図４に例示した窪み部３２について説明すると、管本体３１の外周面に管軸方向に平行な長軸を有する楕円形状の扁平部３２ａを形成すると共に、扁平部３２ａの中央に扁平部より深い柱状溝３２ｂを形成している。
扁平部３２ａの大きさと柱状溝３２ｂの深さは適宜選択が可能である。
【0018】
本例では窪み部３２が扁平部３２ａと柱状溝３２ｂを併有する形態について説明するが、扁平部３２ａまたは柱状溝３２ｂの何れか一方のみで窪み部３２を構成してもよい。
【0019】
窪み部３２が柱状溝３２ｂを具備する場合、柱状溝３２ｂに固化材２５が入り込むことにより、柱状溝３２ｂに入り込んだ固化材２５と周囲の固化材２５との間の界面での摩擦力或いはせん断力が発揮され、柱状溝３２ｂがずれ止めとして機能するため、窪み部３２における付着力に加えて、さらに付着力を向上させることができる。
【0020】
＜２．４＞管円周方向に沿った窪み部の形成数
図４（Ａ)に示すように、補強芯材３０は管本体３１の円周方向に向けて等間隔に形成した３つの窪み部３２を有する。
管本体３１の円周方向に向けた窪み部３２の形成数が４つを越えると、有効ネジを形成することができず、さらに管本体３１の円周方向に向けた窪み部３２の形成数が２つであると、転造ダイスに作用する圧力が補強芯材の縦断方向に一定にならないために、転造ネジの精度確保が困難になるといった問題が生じる。
図４（Ａ)に示すように、補強芯材３０は管本体３１の円周方向に向けて等間隔に形成した３つの窪み部３２を有する。
管本体３１の円周方向に向けた窪み部３２の形成数が４つを越えると、有効ネジを形成することができず、さらに管本体３１の円周方向に向けた窪み部３２の形成数が２つであると、転造ダイスに作用する圧力が補強芯材の縦断方向に一定にならないために、転造ネジの精度確保が困難になるといった問題が生じる。
【0021】
転造による有効ネジを成形するためには、既述した管本体３１の寸法条件に加えて、管本体の円周方向に向けて３つの窪み部３２が最適である。
本発明でいう「有効ネジ」とは、ネジ機能を発揮できるねじ形状を指す。
本発明でいう「有効ネジ」とは、ネジ機能を発揮できるねじ形状を指す。
【0022】
＜２．５＞管軸方向に沿った窪み部の配置形態
補強芯材３０は、管本体３１の管軸方向に沿って適宜の間隔を隔てて複数の窪み部３２を有している。
図５に窪み部３２の配置例を示す。図５（Ａ）は、複数の窪み部３２を管本体３１の管軸方向に沿って列をなすように一定間隔で形成すると共に、管本体３１の同一円周上に一定間隔に形成した形態を示し、図５（Ｂ）は、周方向に隣接する複数窪み部３２の列同士が互いに管軸方向に位相差を有して形成した形態を示している。
管軸方向に沿った複数の窪み部３２の配置形態は、図５（Ａ）、（Ｂ）の何れの形態でもよい。
補強芯材３０は、管本体３１の管軸方向に沿って適宜の間隔を隔てて複数の窪み部３２を有している。
図５に窪み部３２の配置例を示す。図５（Ａ）は、複数の窪み部３２を管本体３１の管軸方向に沿って列をなすように一定間隔で形成すると共に、管本体３１の同一円周上に一定間隔に形成した形態を示し、図５（Ｂ）は、周方向に隣接する複数窪み部３２の列同士が互いに管軸方向に位相差を有して形成した形態を示している。
管軸方向に沿った複数の窪み部３２の配置形態は、図５（Ａ）、（Ｂ）の何れの形態でもよい。
【0023】
＜２．６＞窪み部の形成方法
窪み部３２は、例えば表面に複数の突起部を有する鋼管造形用ロールを用いた熱間ロール成形によって形成することが可能である。
補強芯材３０は外周面に複数の窪み部３２を形成しているにもかかわらず、直管とほぼ同等の圧縮性能および曲げ性能を有している。
窪み部３２は、例えば表面に複数の突起部を有する鋼管造形用ロールを用いた熱間ロール成形によって形成することが可能である。
補強芯材３０は外周面に複数の窪み部３２を形成しているにもかかわらず、直管とほぼ同等の圧縮性能および曲げ性能を有している。
【0024】
＜３＞転造ネジ部
補強芯材３０は、管本体３１の各端部の外周面に、所定の区間（４０ｍｍ）に亘って転造ネジ部３３を有している。
本発明では、構造用接合部として平行ネジを選定し、母管と同等の強度および断面を確保するため転造（冷間転造）により転造ネジ部３３を成形することとした。
冷間転造とは、母管に熱を加えずに、常温のまま圧力を加えて母管を塑性変形させる加工方法である。
補強芯材３０は、管本体３１の各端部の外周面に、所定の区間（４０ｍｍ）に亘って転造ネジ部３３を有している。
本発明では、構造用接合部として平行ネジを選定し、母管と同等の強度および断面を確保するため転造（冷間転造）により転造ネジ部３３を成形することとした。
冷間転造とは、母管に熱を加えずに、常温のまま圧力を加えて母管を塑性変形させる加工方法である。
【0025】
【0026】
＜３．１＞転造ネジの特徴
ＪＩＳ規格管用平行ネジではネジ山が小さく、ピッチが細かく、円筒度（真円度）が悪い特殊鋼管に対しては、転造加工により有効ネジを形成できない。
特に、管表面に陥没した窪み部３２が存在することで、母材の盛り上げに限界があり、有効ネジに達したネジ山を隆起させることができない。
ＪＩＳ規格管用平行ネジではネジ山が小さく、ピッチが細かく、円筒度（真円度）が悪い特殊鋼管に対しては、転造加工により有効ネジを形成できない。
特に、管表面に陥没した窪み部３２が存在することで、母材の盛り上げに限界があり、有効ネジに達したネジ山を隆起させることができない。
【0027】
そこで、これまでにないねじ山の形状を開発した。
図３を参照して説明すると、補強芯材３０の窪み部３２の影響を受けて円筒度の悪くなった管本体３１に対して、有効ネジの成形を実現するため、ネジピッチＰをＪＩＳ規格の２～３倍程度大きくすると共に、転造用の丸ダイスの押し付け圧を管本体３１の内空へ逃がさずに管軸方向に寄せてネジ山立ち上げ方向の応力へ導くため、転造ネジ部３３の山部３４と谷部３５の断面形状を互いに異なる形状とした。
図３を参照して説明すると、補強芯材３０の窪み部３２の影響を受けて円筒度の悪くなった管本体３１に対して、有効ネジの成形を実現するため、ネジピッチＰをＪＩＳ規格の２～３倍程度大きくすると共に、転造用の丸ダイスの押し付け圧を管本体３１の内空へ逃がさずに管軸方向に寄せてネジ山立ち上げ方向の応力へ導くため、転造ネジ部３３の山部３４と谷部３５の断面形状を互いに異なる形状とした。
【0028】
＜３．２＞山部と谷部の断面形状
本例では、転造ダイスの雄ネジの谷部の形状を幅広の丸ネジ（丸ネジと台形ネジの複合形状）となるように設定して、転造ネジ部３３の山部３４の断面形状を、山頂角度θのほぼ６０°（６０．３６００°）を維持する変形台形ネジ（三角ネジと丸ネジを複合した形状）とした。
転造ネジ部３３の山部３４のフランク面３４ａは内側に窪んだ湾曲面を呈し、谷部３５が隣り合うふたつのフランク面３４ａの間を内側に窪んだ湾曲面で結んでいる。
谷部３５の湾曲面３５ａは山部３４の湾曲したフランク面３４ａに対して曲率が大きい関係にある。
このように山部３４と谷部３５は、その断面形状が異なるだけでなく、山部３４と谷部３５の湾曲面においても曲率が異なっている。
本例では、転造ダイスの雄ネジの谷部の形状を幅広の丸ネジ（丸ネジと台形ネジの複合形状）となるように設定して、転造ネジ部３３の山部３４の断面形状を、山頂角度θのほぼ６０°（６０．３６００°）を維持する変形台形ネジ（三角ネジと丸ネジを複合した形状）とした。
転造ネジ部３３の山部３４のフランク面３４ａは内側に窪んだ湾曲面を呈し、谷部３５が隣り合うふたつのフランク面３４ａの間を内側に窪んだ湾曲面で結んでいる。
谷部３５の湾曲面３５ａは山部３４の湾曲したフランク面３４ａに対して曲率が大きい関係にある。
このように山部３４と谷部３５は、その断面形状が異なるだけでなく、山部３４と谷部３５の湾曲面においても曲率が異なっている。
【0029】
＜３．３＞山部と谷部の比
転造ネジ部３３の山部３４と谷部３５の比を以下のように１：２に設定した。
転造ネジ部３３の山部３４と谷部３５の比を以下のように１：２に設定した。
【0030】
すなわち、管本体３１の直径が４８．６ｍｍ、厚さ６ｍｍ、管円周上に窪みを３箇所有する窪み部３２付き補強芯材３０の転造による平行ネジ加工において、有効ネジを成形するために、山部３４の曲率を１ｍｍ（１Ｒ）、谷部３５の曲率を２ｍｍ（２Ｒ）、ネジ間隔（ピッチ）を６ｍｍと算出した。
【0031】
転造ネジ部３３は、ネジ山のサイズが大きくなだらかな形状を呈する。
そのため、管本体３１の外周面のうち、窪み部３２が形成されていない部位にあっては、窪み部３２の影響を受けずに有効ネジを成形できる。
そのため、管本体３１の外周面のうち、窪み部３２が形成されていない部位にあっては、窪み部３２の影響を受けずに有効ネジを成形できる。
【0032】
図６を参照して説明すると、管本体３１の外周面のうち、窪み部３２が形成されている部位では、窪み部３２の影響で管本体３１の円筒度が悪くなっているが、転造ネジの成形が可能となって、窪み部３２の両側の外周面を隆起させて有効ネジを成形することができる。
換言すると、転造ネジ部３３の形成予定範囲に窪み部３２が形成されていても、窪み部３２の形成箇所では転造ネジ部３３の一部のネジ山に欠損を生じるものの、円周方向に隣り合う窪み部３２の間の部位では母材を隆起させて有効なネジ山を成形して、窪み部３２の部位におけるネジ山の欠損を補うことができる。
管本体３１の円周方向に三箇所の窪み部３２が形成されている場合は、三箇所でネジ山が分断されるが、残り三箇所に有効ネジである転造ネジ部３３のネジ山が形成される。
換言すると、転造ネジ部３３の形成予定範囲に窪み部３２が形成されていても、窪み部３２の形成箇所では転造ネジ部３３の一部のネジ山に欠損を生じるものの、円周方向に隣り合う窪み部３２の間の部位では母材を隆起させて有効なネジ山を成形して、窪み部３２の部位におけるネジ山の欠損を補うことができる。
管本体３１の円周方向に三箇所の窪み部３２が形成されている場合は、三箇所でネジ山が分断されるが、残り三箇所に有効ネジである転造ネジ部３３のネジ山が形成される。
【0033】
＜３．４＞転造ネジ部の成形方法
転造ネジ部３３は転造加工により成形する。
転造加工とは、素材を転がしながら圧縮して成形する塑性加工の一つで、切削ネジに比べて金型が必要となるものの、強度が強く、生産性が高く、大量生産に適している。
具体的には、例えば互いの回転軸を平行に配置した一対の丸ダイス転造施設を使用して転造ネジ部３３を成形できる。
一対の丸ダイスの間に補強芯材３０の管本体３１の端部を位置させた状態で、一対の丸ダイスを回転させ、管本体３１の端部の母材が隆起するように塑性変形させることで有効ネジの成形が可能である。
転造ネジ部３３は転造加工により成形する。
転造加工とは、素材を転がしながら圧縮して成形する塑性加工の一つで、切削ネジに比べて金型が必要となるものの、強度が強く、生産性が高く、大量生産に適している。
具体的には、例えば互いの回転軸を平行に配置した一対の丸ダイス転造施設を使用して転造ネジ部３３を成形できる。
一対の丸ダイスの間に補強芯材３０の管本体３１の端部を位置させた状態で、一対の丸ダイスを回転させ、管本体３１の端部の母材が隆起するように塑性変形させることで有効ネジの成形が可能である。
【0034】
＜３．５＞転造ネジ部の強度
上記した寸法条件で成形した転造ネジ部３３は、直径誤差が－０．５ｍｍ、＋０．３５ｍｍの鋼管において、ネジ嵌合に問題がなく、さらにネジ部の引張り強度が母管の全強を確保することを、実証実験により確認した。
上記した寸法条件で成形した転造ネジ部３３は、直径誤差が－０．５ｍｍ、＋０．３５ｍｍの鋼管において、ネジ嵌合に問題がなく、さらにネジ部の引張り強度が母管の全強を確保することを、実証実験により確認した。
【0035】
＜４＞カプラー
図１，７を参照して説明すると、カプラー４０は内周面にメネジ４１を形成した筒状の連結具である。
カプラー４０の内周面のメネジ４１は、既述した補強芯材３０の端部に形成した転造ネジ部３３と螺合可能である。
カプラー４０はその両端開口部に各補強芯材３０の転造ネジ部３３をねじ込むことで、複数の補強芯材３０を連結できる。
図１，７を参照して説明すると、カプラー４０は内周面にメネジ４１を形成した筒状の連結具である。
カプラー４０の内周面のメネジ４１は、既述した補強芯材３０の端部に形成した転造ネジ部３３と螺合可能である。
カプラー４０はその両端開口部に各補強芯材３０の転造ネジ部３３をねじ込むことで、複数の補強芯材３０を連結できる。
【0036】
［小口径場所打ち杭の構築方法］
つぎに小口径場所打ち杭１０の構築方法について説明する。
つぎに小口径場所打ち杭１０の構築方法について説明する。
【0037】
＜１＞削孔工程
ボーリングマシンを使用し、インナーロッド２１とケーシング２２を二重にした削孔具に回転と打撃を与えて所定の深さの杭孔２０を削孔する（図８（Ａ））。
削孔を終えたらインナーロッド２１を抜き取り、ケーシング２２を孔内に残置する（図８（Ｂ））。
ボーリングマシンを使用し、インナーロッド２１とケーシング２２を二重にした削孔具に回転と打撃を与えて所定の深さの杭孔２０を削孔する（図８（Ａ））。
削孔を終えたらインナーロッド２１を抜き取り、ケーシング２２を孔内に残置する（図８（Ｂ））。
【0038】
＜２＞補強芯材の挿入工程
削孔直後の杭孔２０内に補強芯材３０を挿入する（図８（Ｃ））。
定寸の補強芯材３０を延長するには、カプラー４０の両端部に各補強芯材３０の転造ネジ部３３をねじ込んで補強芯材３０を連結する。
削孔直後の杭孔２０内に補強芯材３０を挿入する（図８（Ｃ））。
定寸の補強芯材３０を延長するには、カプラー４０の両端部に各補強芯材３０の転造ネジ部３３をねじ込んで補強芯材３０を連結する。
【0039】
＜３＞固結材の注入工程
補強芯材３０を通じて杭孔２０内に固結材２５を注入する（図８（Ｃ））。
固結材２５としては、モルタル、セメントミルク等である。必要に応じて固結材２５に膨張材を混入させてもよい。
杭孔２０の孔底から固結材２５を吐出させて杭孔２０内に充填する。
補強芯材３０を通じて杭孔２０内に固結材２５を注入する（図８（Ｃ））。
固結材２５としては、モルタル、セメントミルク等である。必要に応じて固結材２５に膨張材を混入させてもよい。
杭孔２０の孔底から固結材２５を吐出させて杭孔２０内に充填する。
【0040】
補強芯材３０を注入ホースの代用として利用できるので、従来の注入ホースの挿入作業を省略できるだけでなく、注入ホースを挿入せずに固結材２５の注入を行う固結材２５の注入ミスを確実に根絶できる。
【0041】
【0042】
＜５＞杭頭処理工程
地表に露出する補強芯材３０の調整および防護を行う。
具体的には、固結材２５が硬化した後に、地表に突出した補強芯材３０の頭部が隠れるまでコンクリートを場所打ちして擁壁等のコンクリート構造物を構築し、補強芯材３０の頭部とコンクリート構造物を一体化する。
すなわち、地表に露出する隣り合う補強芯材３０の杭頭間隔の調整、補強芯材３０の変形やさびの防止対策を行う。
地表に露出する補強芯材３０の調整および防護を行う。
具体的には、固結材２５が硬化した後に、地表に突出した補強芯材３０の頭部が隠れるまでコンクリートを場所打ちして擁壁等のコンクリート構造物を構築し、補強芯材３０の頭部とコンクリート構造物を一体化する。
すなわち、地表に露出する隣り合う補強芯材３０の杭頭間隔の調整、補強芯材３０の変形やさびの防止対策を行う。
【0043】
＜６＞補強芯材と固結材の付着力
図９を参照して説明すると、補強芯材３０は凹凸状に形成した管本体３１の外周面が固結材２５と付着する。
特に、補強芯材３０の外周面に形成した窪み部３２と、補強芯材３０の内周面に形成した窪み部３２が固結材２５と密着するので、補強芯材３０と固結材間で高い付着力（摩擦抵抗）を得ることができる。
図９を参照して説明すると、補強芯材３０は凹凸状に形成した管本体３１の外周面が固結材２５と付着する。
特に、補強芯材３０の外周面に形成した窪み部３２と、補強芯材３０の内周面に形成した窪み部３２が固結材２５と密着するので、補強芯材３０と固結材間で高い付着力（摩擦抵抗）を得ることができる。
【0044】
本発明で使用する補強芯材３０は、従来のネジ節異形棒鋼製の芯材と比べて、３倍以上の断面性能を有するので、小口径場所打ち杭の芯材としての適用が可能となる。
【0045】
［実施例２］
以降に他の実施例について説明するが、その説明に際し、前記した実施例と同一の部位は同一の符号を付してその詳しい説明を省略する。
以降に他の実施例について説明するが、その説明に際し、前記した実施例と同一の部位は同一の符号を付してその詳しい説明を省略する。
【0046】
＜１＞転造ネジ部（図１０）
先の実施例では、転造ネジ部３３の山部３４の曲率を１ｍｍ、谷部３５の曲率を２ｍｍとした形態について説明したが、山部３４と谷部３５の曲率を逆の組合せにしてもよい。
先の実施例では、転造ネジ部３３の山部３４の曲率を１ｍｍ、谷部３５の曲率を２ｍｍとした形態について説明したが、山部３４と谷部３５の曲率を逆の組合せにしてもよい。
【0047】
すなわち、本例では、管本体３１の直径が４８．６ｍｍ、厚さ６ｍｍ、管円周上に窪みを３箇所有する窪み部３２付き補強芯材３０の転造による平行ネジ加工において、山部３４の曲率を２ｍｍ、谷部３５の曲率を１ｍｍ、ネジ間隔（ピッチ）を６ｍｍとする。
【0048】
本例においても、転造ネジ部３３の山部３４のフランク面３４ａは内側に窪んだ湾曲面を呈し、谷部３５が隣り合うふたつのフランク面３４ａの間を内側に窪んだ湾曲面で結んでいる。
本例では山部３４の湾曲したフランク面３４ａは谷部３５の湾曲面３５ａに対して曲率が大きい関係にある。
本例では山部３４の湾曲したフランク面３４ａは谷部３５の湾曲面３５ａに対して曲率が大きい関係にある。
【0049】
＜２＞転造ネジ部の成形方法
転造ネジ部３３の成形方法は先の実施例と同様であるので説明を省略する。
転造ネジ部３３の成形方法は先の実施例と同様であるので説明を省略する。
【0050】
【0051】
先端キャップ５０は管本体３１の先端部に螺着し、泥土の侵入を抑制する機能と、固結材２５の吐出機能を有し、全体が金属素材で形成されている。
先端キャップ５０は有底構造の筒部５１と、筒部５１の側面に開設した単数または複数の吐出口５２とを具備する。
筒部５１は管本体３１の先端部に外装可能な寸法を有し、内周面にメネジを形成している。
先端キャップ５０は有底構造の筒部５１と、筒部５１の側面に開設した単数または複数の吐出口５２とを具備する。
筒部５１は管本体３１の先端部に外装可能な寸法を有し、内周面にメネジを形成している。
【0052】
＜２＞先端キャップの機能
杭孔２０を削孔する際に孔内に泥土２３が在留するが、先端キャップ５０の筒部５１の底面５１ａが補強芯材３０の開口部の蓋材として機能するため、補強芯材３０を杭孔２０に挿入する際に、先端キャップ５０を通じて管本体３１内に泥土２３が侵入し難くなる。
杭孔２０を削孔する際に孔内に泥土２３が在留するが、先端キャップ５０の筒部５１の底面５１ａが補強芯材３０の開口部の蓋材として機能するため、補強芯材３０を杭孔２０に挿入する際に、先端キャップ５０を通じて管本体３１内に泥土２３が侵入し難くなる。
【0053】
さらに固結材２５の注入工程においては、補強芯材３０の管本体３１内に供給した固結材２５が、先端キャップ５０の筒部５１の側面に開設した吐出口５２を通じて拡径方向へ向けて吐出することができる。
【0054】
【0055】
頭部キャップ５５は管本体３１の基端に装着し、管本体３１の頭部を保護する機能と、補強芯材３０の頭部を地表に形成するコンクリート構造物２６に定着する機能を有し、全体が金属素材で形成されている。
【0056】
頭部キャップ５５は無底構造または有底構造の筒部５６と、筒部５６の外側面に拡径方向に向けて突設した環状の定着板５７とを具備し、これらの筒部５６と定着板５７は一体に形成してある。
定着板５７の外径は筒部５６の径より大きく、定着板５７の外径は適宜選択が可能である。
なお、本例では筒部５６と定着板５７の間に補強リブ５８を設けた形態を示すが、補強リブ５８は必須ではない。
定着板５７の外径は筒部５６の径より大きく、定着板５７の外径は適宜選択が可能である。
なお、本例では筒部５６と定着板５７の間に補強リブ５８を設けた形態を示すが、補強リブ５８は必須ではない。
【0057】
筒部５６は管本体３１の頭部に外装可能な寸法を有していて、内周面にメネジを形成していて、管本体３１の頭部に螺着可能である。
【0058】
＜２＞頭部キャップの機能
頭部キャップ５５は補強芯材３０の取り扱い時に管本体３１の頭部が損傷しないように保護機能を発揮する。
さらに頭部キャップ５５は、地表にコンクリート構造物２６を構築する杭頭処理工程において、頭部キャップ５５の定着板５７が補強芯材３０の頭部とコンクリート構造物５０との間の連結強度を高めるために機能する。
頭部キャップ５５は補強芯材３０の取り扱い時に管本体３１の頭部が損傷しないように保護機能を発揮する。
さらに頭部キャップ５５は、地表にコンクリート構造物２６を構築する杭頭処理工程において、頭部キャップ５５の定着板５７が補強芯材３０の頭部とコンクリート構造物５０との間の連結強度を高めるために機能する。
【符号の説明】
【0059】
１０・・・・・小口径場所打ち杭
２０・・・・・杭孔
２１・・・・・インナーロッド
２２・・・・・ケーシング
２５・・・・・固結材
３０・・・・・補強芯材
３１・・・・・管本体
３２・・・・・補強芯材の窪み部
３２ａ・・・・窪み部の扁平部
３２ｂ・・・・窪み部の柱状溝
３３・・・・・転造ネジ部
３４・・・・・転造ネジ部の山部
３５・・・・・転造ネジ部の谷部
４０・・・・・カプラー
４１・・・・・カプラーのメネジ
５０・・・・・先端キャップ
５１・・・・・先端キャップの筒部
５２・・・・・先端キャップの吐出口
５５・・・・・頭部キャップ
５６・・・・・頭部キャップの筒部
５７・・・・・頭部キャップの定着板
２０・・・・・杭孔
２１・・・・・インナーロッド
２２・・・・・ケーシング
２５・・・・・固結材
３０・・・・・補強芯材
３１・・・・・管本体
３２・・・・・補強芯材の窪み部
３２ａ・・・・窪み部の扁平部
３２ｂ・・・・窪み部の柱状溝
３３・・・・・転造ネジ部
３４・・・・・転造ネジ部の山部
３５・・・・・転造ネジ部の谷部
４０・・・・・カプラー
４１・・・・・カプラーのメネジ
５０・・・・・先端キャップ
５１・・・・・先端キャップの筒部
５２・・・・・先端キャップの吐出口
５５・・・・・頭部キャップ
５６・・・・・頭部キャップの筒部
５７・・・・・頭部キャップの定着板
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】