JPH0942239A - 鋼管の接合部の構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 トンネル工事等において補強のために地中に
埋設される鋼管の継ぎ合わせを簡単にする。 【構成】 互いに接合される鋼管のうち、一方の鋼管の
接合端部を所定長さにわたって外径の小さな嵌合軸部と
するとともに、該嵌合軸部の中間部には外周に沿って環
状溝を形成し、他方の鋼管の接合端部は前記嵌合軸部が
嵌合する内径を有する嵌合筒部とするとともに、該嵌合
筒部の中間部内面には前記環状溝と対向する位置に環状
溝を形成し、前記一方の鋼管の嵌合軸部を他方の鋼管の
嵌合筒部に嵌合するとともに、該嵌合によって重なりあ
った両環状溝の内部にそれぞれの環状溝に係合して嵌合
軸部と嵌合筒部の離脱を防止する弾性リングを介装し
た。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ＮＡＴＭ工法によるト
ンネル工事等において補強のために地中に埋設される鋼
管の継ぎ合わせに採用するに適した鋼管の接合部の構造
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】軟弱地盤に掘削したトンネルの周壁部を
補強するため、地山に鋼管を埋設して定着剤等を注入す
る工法が採用されている。この工法では、例えば特開平
６−２９４２７１号公報に記載されているような拡縮可
能なビットを用いて、さく孔と同時に鋼管を埋設するこ
とが多い。図６に示すように、この拡縮可能なビットＢ
は、さく孔時には鋼管Ｐの外径よりも大きな径に拡張さ
れ、引き抜き時には鋼管の内径よりも小さい径に収縮さ
せることができるもので、このビットを先端部に取り付
けたさく孔ロッドＲの外周部に埋設用の鋼管を嵌合し、
さく岩機Ｄで鋼管の外径よりも大きい口径の穴Ｈをさく
孔しつつ同時に鋼管を挿入して行く。所定の深さのさく
孔と鋼管の埋設が完了したら、ビットを収縮させて該ビ
ットとさく孔ロッドを鋼管の内部を通して引き抜き、鋼
管のみを穴内に残留させる。

【０００３】前記鋼管の外周部には、内外に通じる多数
の通孔が穿設されており、穴外に臨む鋼管の端部から定
着剤を注入すると、該定着剤が鋼管の内部から通孔を通
って吐出され、穴壁部に浸透するとともに、鋼管と穴壁
との隙間を充填する。これにより、軟弱地盤が補強され
るのである。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記工法に使用される
鋼管の長さはさく孔ロッドとほぼ同じ長さであり、通常
は数メ−トル（実際には３メ−トル程度のものが多い）
であるが、補強に必要なト−タル埋設深さは一般にこれ
よりも長いため、１本の鋼管が埋設される度に、その後
端部に順次新たな鋼管を接合し、さく孔を繰り返すこと
により、鋼管を複数本継ぎ合わせた状態で埋設してい
る。

【０００５】ところで、従来の鋼管では、互いの接合を
鋼管の端部に設けたオネジとメネジを螺合することによ
り行っていた。しかしながら、この螺合を行う場合は、
穴口から若干突出している先行の鋼管の後端部に新たな
鋼管を同心になるよう支持し、ネジの切り口を合わせて
ネジ込まなければならないので、その接合作業がきわめ
て困難であり、多大の労力と長時間を必要とした。そこ
で、本発明は、この種の鋼管の接合を容易にすることを
課題としている。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明は以下のような構成とした。すなわち、本発
明にかかる鋼管の接合部の構造は、一方の鋼管の接合端
部を所定長さにわたって外径の小さな嵌合軸部とすると
ともに、該嵌合軸部の中間部には外周に沿って環状溝を
形成し、他方の鋼管の接合端部は前記嵌合軸部が嵌合す
る内径を有する嵌合筒部とするとともに、該嵌合筒部の
中間部内面には前記環状溝と対向する位置に環状溝を形
成し、前記一方の鋼管の嵌合軸部を他方の鋼管の嵌合筒
部に嵌合するとともに、該嵌合によって重なりあった両
環状溝の内部にそれぞれの環状溝に係合して嵌合軸部と
嵌合筒部の離脱を防止する弾性リングを介装したことを
特徴としている。

【０００７】前記嵌合軸部の外周部に形成されている環
状溝の底面に、先端側が次第に浅くなる傾斜底面を設け
ておけば、抜け方向の力が作用した時弾性リングが持ち
上げられ、嵌合筒部との係合が強固になるので、接合部
の離脱を防止するうえで効果的である。また、弾性リン
グとしては、円周上の一箇所が切り欠かれた鋼製リング
を用いるのが好ましい。

【０００８】さらに、嵌合軸部の付け根部の外周面を、
奥側に向かって次第に外径の大きくなる円錐状傾斜面と
して形成しておけば、嵌合筒部を嵌合した時に接触部に
フ−プ応力が作用するので摩擦力が強くなり、鋼管の自
由回転や抜け出しに対する抵抗力が得られる。

【０００９】

【作用】互いに接合される一方の鋼管の嵌合軸部を他方
の鋼管の嵌合筒部に押し込むことにより両者が接合され
る。この場合、嵌合軸部の環状溝に弾性リングを予め嵌
合しておく。このリングは、軸部と筒部の嵌合時には筒
部内面によって外周部から押されて径が小さくなるが、
軸部と筒部が完全に嵌合して両方の環状溝が重なり合っ
た状態では、該環状溝内で元通り拡張して両方の溝に半
分ずつ嵌り込んだ状態となる。このため、軸部と筒部に
引き抜き方向の力が作用しても、両方の環状溝の端部が
このリングに係合して両者の分離が防止される。

【００１０】

【実施例】以下、本発明の実施例について具体的に説明
する。図において、１、２は互いに接合される鋼管をあ
らわす。一方の鋼管１の後側の端部には嵌合軸部３が形
成されており、他方の鋼管２の前側の端部には嵌合筒部
４が形成されている。

【００１１】嵌合軸部３は、鋼管の本体部分１ａの外径
よりも径が小さく、その付け根部には段部５が形成され
ており、その段部の手前側は、奥側すなわち段部側に向
かって次第に外径が大きくなる円錐状の傾斜面６が距離
ｍ（ｍ＝８〜１２ｍｍ）だけ形成されている。傾斜面６
の傾斜角αはｔａｎα＝１／１００程度である。

【００１２】また、嵌合軸部３の中間部には、全周にわ
たって環状溝１０が形成されている。環状溝１０の底面
は、軸方向と平行な平面部１０ａと、それよりも手前側
にあって手前側が次第に浅くなる傾斜面部１０ｂとで構
成されている。傾斜面部の傾斜角βはｔａｎβ＝１／４
程度である。環状溝の両端部は軸方向と直角な端面１０
ｃ，１０ｄとなっている。

【００１３】嵌合筒部４は、鋼管２の本体部分２ａの内
径よりも内径が大きく、その付け根部には段部１５が形
成されており、その段部の直前部は、奥側すなわち段部
１５側の内径が次第に小さくなるラッパ状の傾斜面１６
となっている。この傾斜面１６の長さは前記嵌合軸部の
傾斜面６の長さｍとほぼ同じであり、その傾斜角も同じ
である。

【００１４】嵌合筒部４の中間部の内周部には、全周に
わたって環状溝２０が形成されている。環状溝２０の底
面は、手前側すなわち開口部側が次第に深くなる傾斜面
２０ｂとして形成されている。傾斜面部の長さは、後述
の弾性リングの幅とほぼ同じであり、傾斜角γはｔａｎ
γ＝１／１０程度である。環状溝２０の手前側の端部は
軸方向と直角な端面２０ｃとなっている。

【００１５】上記環状溝には弾性リング３０が嵌め込ま
れる。弾性リング３０は、図５に示すように、円周上の
一部３１が長さｋ（数ｍｍ）だけ切りかかれた円形の鋼
性リングである。弾性リングの幅ｗは環状溝１０の平面
部１０ａの長さよりも若干（１ｍｍ程度）長く、その断
面は、内面が平面状で外面が傾斜面３０ａとして形成さ
れた概略楔状である。前記端面１０ｃと当接する端面部
の肉厚は環状溝１０の深さよりも若干（０．２〜０．３
ｍｍ程度）大きい。

【００１６】この接合部を有する上記鋼管１、２の接合
に際しては、一方の鋼管１の嵌合軸部３の環状溝１０に
弾性リング３０を嵌め込んでおき、その外側から他方の
鋼管２の嵌合筒部４を嵌合する（図１参照）。このと
き、弾性リング３０は、その傾斜外面３０ａが嵌合筒部
の内面に押さえられて次第に縮径するので、接触部の摩
擦力に抗する力で嵌合筒部を押し込むことができる（図
２参照）。

【００１７】図３は両者の嵌合が完了した状態をあらわ
すもので、嵌合筒部４の先端面が嵌合軸部３の付け根部
の段部端面５（胴突き面）に当接し、嵌合軸部３の端部
が嵌合筒部４の付け根部の段部端面１５に当接する。こ
の状態では、両環状溝１０，２０が重なり合って一つの
空間部２５を形成し、その中で弾性リング３０が拡張状
態で保持される。

【００１８】この状態では、嵌合筒部４の先端部内面が
嵌合軸部３の傾斜面６に乗り上げるため、嵌合筒部の開
口部に帯状のフ−プ応力が作用する。また、嵌合軸部３
の先端部が嵌合筒部４の傾斜面１６によって外周部から
圧縮され、この部分にもフ−プ応力が作用する。このた
め、両者が密着し、接合部の離脱と相互自由回転が防止
される。しかしながら、場合によってはこのような傾斜
面６，１６を設けておかなくてもよい。なお、さく孔中
はさく岩機の推力により後側の鋼管が前側の鋼管に押し
付けられるので、接合部に離脱方向の力が作用しない。

【００１９】つぎに、さく孔ロッドの引き抜き時等にお
いて、この接合部に分離方向の力（張力）が作用する
と、鋼管１に対し鋼管２は離れる方向に移動するが、こ
のとき、筒部４の環状溝端面２０ｃが弾性リング３０を
引っ掛けて後方へ移動するため、弾性リング３０が軸部
の環状溝の傾斜面１０ｂに乗り上げて拡径し、筒部４と
弾性リング３０との係合度合いが深くなるとともに、弾
性リング３０の端部が環状溝１０の端面１０ｄに当接す
る（図４参照）。このため、それ以上の抜け出しが不能
となり、両鋼管の接合が強固に保たれる。

【００２０】この接合部の構造は、一方の鋼管の嵌合軸
部に他方の鋼管の嵌合筒部を嵌合させるだけで、両者が
強固に接合されるので、作業現場等での接合作業が簡単
である。上記説明では、先行の鋼管１の嵌合軸部３に後
続の鋼管２の嵌合筒部４を嵌合するようになっている
が、これとは逆に、先行の鋼管の嵌合筒部に後続の鋼管
の嵌合軸部を嵌合してもよい。また、１本の鋼管の一方
の端部に嵌合軸部を、他方の端部に嵌合筒部を形成して
おけば、同じ構造の鋼管を次々に接合して行くことがで
きるので便利であるが、両端部に嵌合軸部を形成した鋼
管と、両端部に嵌合筒部を形成した鋼管を用意し、これ
らを交互に接合するようにしてもよい。

【００２１】

【発明の効果】以上に説明したごとく、本発明にかかる
鋼管の接合部の構造によれば、鋼管同士の継ぎ合わせが
きわめて容易であり、土木現場等に適したものとなっ
た。なお、この構造を、埋設用鋼管以外のパイプの接合
に応用することができることは言うまでもない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例をあらわす要部の縦断面図であ
る。

【図２】その嵌合途中をあらわす縦断面図である。

【図３】接合完了状態における縦断面図である。

【図４】引き抜き力作用時の説明図である。

【図５】弾性リングの説明図である。

【図６】鋼管埋設工法の説明図である。

【符号の説明】

１ 鋼管 ２ 鋼管 ３ 嵌合軸部 ４ 嵌合筒部 ５ 段部 ６ 傾斜面 １０ 環状溝 ２０ 環状溝 ３０ 弾性リング

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 三上 芳一 神奈川県横浜市戸塚区汲沢３−35−23 (72)発明者 高野 昇 神奈川県川崎市川崎区日の出１−16−21 東金工業株式会社内

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 一方の鋼管の接合端部を所定長さにわた
   って外径の小さな嵌合軸部とするとともに、該嵌合軸部
   の中間部には外周に沿って環状溝を形成し、他方の鋼管
   の接合端部は前記嵌合軸部が嵌合する内径を有する嵌合
   筒部とするとともに、該嵌合筒部の中間部内面には前記
   環状溝と対向する位置に環状溝を形成し、前記一方の鋼
   管の嵌合軸部を他方の鋼管の嵌合筒部に嵌合するととも
   に、該嵌合によって重なりあった両環状溝の内部にそれ
   ぞれの環状溝に係合して嵌合軸部と嵌合筒部の離脱を防
   止する弾性リングを介装したことを特徴とする鋼管の接
   合部の構造。
2. 【請求項２】 嵌合軸部の外周部に形成されている環状
   溝が、先端側が次第に浅くなる傾斜底面を備えている請
   求項１に記載の鋼管の接合部の構造。
3. 【請求項３】 弾性リングが、円周上の一箇所が切り欠
   かれた鋼製リングである請求項１又は２に記載の鋼管の
   接合部の構造。
4. 【請求項４】 嵌合軸部の付け根部の外周面が奥側に向
   かって次第に外径の大きくなる円錐状傾斜面として形成
   されるとともに、嵌合筒部の先端部の内周面が先端側に
   向かって次第に内径が大きくなる漏斗状傾斜面として形
   成されている請求項１、２、３のいずれかに記載の鋼管
   の接合部の構造。