专利名称：防砂塌陷支撑物的制作方法
技术领域：
本发明涉及在水中构筑构造物时的由钢管板桩进行围堰工程和防止挖掘土砂塌陷的情况等使用的防砂塌陷支撑物。
背景技术：
作为用于围堰工程和挡土、防土砂塌陷设备的防砂塌陷支撑物，在下述专利文献1中有记载，如图8～图10所示，钢管板桩1在钢管2的左右周侧形成接头3，通过接续该接头3使其顺次连接。另外，该接头3的形状有，盒形和T字形、互为C字形、C字形和T字形等各种各样的组合，图中示出其中一例。
专利文献1特公平4-63167号公报，专利文献2特开2000-220135号公报。
另外，虽有前述钢管板桩1由用柴油打桩机的打击安装(打桩)机打入的情况，但打桩安装中产生的噪音振动大，而成为扰民公害。因此，也采用由螺旋钻机的挖掘减低嵌入阻力，同时，使用油压千斤顶和振动打桩机的压入方法。任何的情况下，都是一根一根地安置钢管2。
如上所述，一根一根地把钢管2插入挖掘孔，并打桩进行围堰工程。这样，不仅非常费工夫，而且施工时接头3部分的插入阻力大，容易发生弯曲，因此钢管板桩1自身的垂直精度难以保证。另外在先进行如前述的螺旋钻机的挖掘再在挖掘孔内设置钢管板桩1的情况下，如果该螺旋钻机中使用多轴麻花钻，则可一次同时形成多个挖掘孔。但是，如前所述，钢管板桩1的配置是以一根一根地进行为原则，所以，无法削减工时。
另外，在柔软的地基的情况下若水深超过10m，在坚固的地基的情况下若水深超过15m，则该施工法的施工在技术上比较困难。
对此，发明人原先在特愿2001-198112号中，提出下述围堰工程的技术方案使用的钢管板桩跟常规的钢管板桩相比增加了强度，其结果，密闭空间发挥止水效果，由止水剂导致的水质污染被减小，经济效果增加，并有利于环保。
如图12所示，钢管板桩1将并列的钢管2彼此用作为边缘与各钢管2的周面结合的H形的系杆构件(板)的H钢4一体地连接，该H钢4的宽度方向上存在间隔，另外，在与上述相互连结相反的一侧设有接头3。
该H钢4由型钢制成，另外，也可在工厂等由适当的焊接分别装配。在利用型钢的情况下，把凸缘4a的左右边缘焊接到钢管的周面，形成由这些平行的凸缘4a和钢管2、2围绕成四方形的密闭空间5。图中4b为腹板。
把接头3设置在与钢管2、2的、与前述H钢4的相互连接侧相反的一侧，从而形成二连型的钢管板桩1。前述接头3可有与图8～图10中所示的常规的例子相同的种种类型，而没有特别限定，本实施方式的例子与图9相同，把以具有缝隙3a的环体的C字形为横截面的管体焊接安装在钢管2的周面。接头3虽设在钢管2的正侧方，但因该缝隙3a没有设在接头3的正侧方，而朝倾斜方向开口，所以在接头3相互相对的情况下，缝隙3a以彼此为对象地开口，通过缝隙3a，接头3以互相进入其中的方式相互啮合。
另外，接头3不限定于图示的例子，作为其它实施方式，插接部一方为单片，插入另一方的、由具有间隔的两片制成的承接部那样的简单的形状。另外，图示中省略了的、可通过使并列的凸缘4a弯曲或屈曲来使钢管2带角度结合。这样，优选是把钢管板桩1以环梁等圆形与小直径的圆形连接配置。另外，把钢管板桩1以环梁等圆形在直径比较大的情况下，可只调整接头3的啮合角度。
根据该特愿2001-198112号的钢管板桩，作为钢管板桩，通过与钢管形成围绕成四方形的密闭空间。即，把钢管和钢管在H钢的4点的端部焊接后形成的形状，因为形成通过H钢连继由若干个钢管制成的一体化的钢管板桩，所以可增加强度，可承受不仅在短轴方向也可在长轴方向上的荷载。常规的两端带有接头的钢管板桩的接头之间，设计上虽未考虑其刚性，但通过用H钢把两根钢管连继，可充分地考虑刚性，增加短轴方向的二阶矩。
相对于常规的施工根数，接头间为其一半以下，止水剂(砂浆注入或药注)也用一半以下就可完成，所以经济效果大，因注入量减少而减少水质污染，成为有利于环境(保护环境的措施)的工程。另外，跟一根一根打击设置相比，两根同时打击设置有利，施工时间可大幅缩短，可使在海洋工程等中见到的平台船使用时间的大幅缩短，经济上比陆上工程相比大大有利。并且，因两根间以设定的精度连接，其施工精度也提高，垂直精度也提高。
但是，在柔软的地基等，挖掘平面大，例如在一边长、大的情况下，或在接近河川、海等的地域和倾斜的地域等单侧受到土砂压力的情况下，应用常规的水平切梁施工法、地基锚杆支撑施工法、岛施工法。
常规应用的水平切梁施工法，在一个边挖掘面积长、大的情况下，或在接近河川、海等的地域或倾斜的地域等单侧受到土砂压力的情况下，最早由水平切梁来支承轴力比较困难，由于轴力变化多不能保证防砂塌陷壁的质量。另外，在这样的条件下采用的倾斜地基锚杆支撑施工法，受用地条件的制约，采用时困难比较多。
因此，在这种情况下，虽采用岛法，但由于该施工法中有分割工程，所以工期逾于长期，建设费用增多，而不被推崇。
虽是不需要泥水处理，排出的泥土也比其他情况的打入钢筋混凝土的防砂塌陷施工法少，工期短、经济性高的掺土水泥现浇混凝土桩防砂塌陷壁，但单独的掺土水泥现浇混凝土桩防砂塌陷壁因对于土砂压力独立防砂塌陷壁的强度及刚性不足，不能期待稳定的防砂塌陷壁的质量。
另外，在钢管板桩沉井基础施工法中，在挖掘深度较深，作用于钢管板桩的土砂压力大的情况下，需要充分研究设置在沉井内的切梁及支持这些的支持桩的配置计划，常规中把沉井内的钢管板桩的一部分作为中间支持桩来利用等需要花费工夫。
发明内容
本发明的目的在于解决前述常规例子的不合适的地方，提供一种防砂塌陷支撑物，其中钢管板桩，跟常规的钢管板桩相比增加了强度，其结果，密闭空间发挥止水效果，由止水剂导致的水质污染缩小，经济效果增加，有利于环境保护，所以把这样的钢管板桩作为支撑物单位部件加以利用，独立性极高，其结果可省略切梁等。
本发明为达成前述目的，要点为第一，作为支撑物单位部件，是把并列的钢管彼此用边缘与各钢管的周面结合的、横截面形为H形的系杆构件一体地连结的，且在钢管上设置接头的二连型钢管板桩，在把该支撑物单位部件以接头相互结合横向地连接而形成防砂塌陷壁的情况下，使纵向的支撑物单位部件以适当的间隔介于其中，以使系杆构件及先前的钢管设置在防砂塌陷壁背后；第二，在纵向的支撑物单位部件的系杆构件上形成横贯通孔，通过该横贯通孔把为钢材的横支架设置在防砂塌陷壁背后；第三，作为支撑物单位部件，是把并列的钢管彼此用边缘与各钢管的周面结合的、横截面形为H形的系杆构件一体地连结的，并且在钢管上设置与前述钢管的相互系杆构件相同的、横截面形为H形的外螺纹管接头和内螺纹管接头的二连型钢管板桩，外螺纹管接头相对于内螺纹管接头稍小，通过把该支撑物单位部件以接头相互结合的方式横向地连结，形成防砂塌陷壁。
据本发明的第一方面及第三方面，首先，作为钢管板桩，可得到和特愿2001-198112号相同作用，即，把钢管和钢管在H钢的4点的端部焊接后形成的形状，因为形成通过H钢连继由若干个钢管制成的一体化的钢管板桩，结果可增加强度，可承受不仅在短轴方向的也可在长轴方向上的荷载。通过用H钢把两根钢管连继，可充分地考虑刚性，短轴方向的二阶矩增加。
相当于常规的施工根数，接头间在一半以下，止水剂(砂浆注入或药注)也用一半以下就可完成，所以经济效果大，由于注入量减少使水质污染减少，成为有利于环境(保护环境的措施)的工程。另外，通过改变连结的H钢的形状，可进行带有各种各样的曲率的形状部的施工。并且，跟一根一根打击安装相比，两根同时打击有利于安装，施工时间可大幅缩短，可使海洋工程等的平台船使用时间的大幅缩短，经济上与陆上工程相比大大有利。并且，因为两根以设定的精度接续，其施工精度也提高，垂直精度也提高。
另外，在把支撑物单位部件以接头相互结合的方式横向地连结而形成防砂塌陷壁的情况下，因连接部件及先前的钢管设置在防砂塌陷壁的背后，可发挥该部分作为扶壁式支持桩的作用。这样，通过把纵向的支撑物单位部件以适宜的间隔介入其中，可提高承受土砂压力时的抗力，并提高强度及刚性。
据本发明的第二方面，在前述作用之上，还有效地利用纵向的支撑物单位部件的由H钢材料连接的形状，由作为横档的钢材料可把横支架简单且迅速地设置在防砂塌陷壁的背后，该横支架发挥闩的作用，由此使承受的土砂压力负荷均匀的分布在由横向地连结支撑物单位部件而形成的防砂塌陷壁的全体上，可提高稳定度、强度及刚性。
图1是表示本发明的防砂塌陷支撑物的第一实施方式的俯视图。
图2是表示本发明的防砂塌陷支撑物的第一实施方式的立体图。
图3是表示本发明的防砂塌陷支撑物的纵向的钢管板桩的侧视图。
图4是表示本发明的防砂塌陷支撑物的第二实施方式的俯视图。
图5是表示本发明的防砂塌陷支撑物的第三实施方式的俯视图。
图6是表示本发明的防砂塌陷支撑物的第四实施方式的俯视图。
图7是第四实施方式中的支撑物单位部件的俯视图。
图8是表示常规的钢管板桩的第一例的俯视图。
图9是表示常规的钢管板桩的第二例的俯视图。
图10是表示常规的钢管板桩的第三例的俯视图。
图11是本发明的支撑物单位部件的说明图。
图12是由H钢连结钢管的钢管板桩的俯视图。
符号说明1钢管板桩；2钢管；3接头；3a缝隙；4H钢；4a凸缘；4b腹板；5密闭空间；6结合沟；7外螺纹管接头；8内螺纹管接头；7a、8a凸缘；7b、8b腹板；9填充材料；10横贯通孔；11H钢。
具体实施例方式
以下，根据附图详细说明本发明的实施方式。图1表示本发明的防砂塌陷支撑物的第一实施方式的俯视图，图2为同上的立体图，作为本发明中使用的支撑物单位部件的钢管板桩1，也与前述特愿2001-198112号相同，把各个并列的钢管2，将并列的钢管2彼此用使其边缘与各个钢管2的周面结合的、作为H形的系杆构件的H钢4一体地连结，该H钢4的宽度方向上存在间隔，另外，在与上述相互连结相反的一侧设有接头3。
该H钢4由型钢制成，另外，也可在工厂等由适当的焊接分别装配。在利用型钢的情况下把凸缘4a的左右边缘焊接到钢管的周面，形成由这些平行的凸缘4a和钢管2、2围绕形成四方形的密闭空间5。图中4b为腹板。
把接头3设置在与钢管2、2的以前述H钢4相互连接的一侧相反的一侧，从而形成二连型的钢管板桩1。前述接头3有与图8～图10中所示的常规的例子相同的种种的类型，没有特别限定，本实施方式的例子与图9相同，把具有缝隙3a的环体的以C字形为横截面的管体焊接安装在钢管2的周面。接头3虽设在钢管2的正侧方，但因该缝隙3a没有设在接头3的正侧方，而朝倾斜方向开口，所以在接头3相互相对的情况下，缝隙3a以彼此为对象地开口，通过缝隙3a接头3以互相进入其中的方式啮合。
虽然本发明基本上是将作为支撑物单位部件的钢管板桩1通过接头3横向一列地连结起来，但其间也存在用作为前述H形的系杆构件(板)的H钢4，将并列的钢管2连接的二连型钢管板桩1纵向地设置的部分。
前述介入其中的纵向的钢管板桩1，在并列的钢管2中的一个钢管上，在与H钢4的结合的方向成直角的方向的左右设置接头3，由该接头3与横向的钢管板桩1接合。
其结果，介入其中的纵向的钢管板桩1，把作为系杆构件的H钢4及其先前的钢管2设置在防砂塌陷壁的背后。
虽然在图1示出的第一实施方式中，把横向的钢管板桩1以两个为单位连接，并把纵向的钢管板桩1介入其间，但也可如图4所示，选择作为第二实施方式的横向的钢管板桩1和纵向的钢管板桩1交替地连接下去的情况，和如图5所示，作为第三实施方式的把横向的钢管板桩1以三个为单位连接，并把纵向的钢管板桩1介入其间的情况。另外，可适当地组合这些第一～三实施方式，另外，也可把横向的钢管板桩1设置为三个以上，把纵向的钢管板桩1介入其间。
本发明在前述纵向的钢管板桩1的作为系杆构件的H钢4上形成横贯通孔10，通过该横贯通孔10把作为钢材横支架的H钢11设置在防砂塌陷壁的背后。该横贯通孔10为在此处不设置作为系杆构件的H钢4，结果在上下H钢4间确保横贯通孔10用的空间，从而可简单地形成。
另外，作为横支架的H钢11，即作为横档的部件，其凸缘在水平方向与强轴方向吻合使其与形成防砂塌陷壁的钢管2接合。这样，作为横支架的H钢11可利用作为系杆构件的H钢4来支承，从而即使不使用用于支承的托架等也可稳定地设置。
因为图11说明本发明的防砂塌陷支撑物的支撑物单位部件的强度，所以在使钢管板桩1中钢管2为φ600、H钢4为400H的情况下，横向情况(α)的截面二阶矩为在长度h30cm中123，000cm4/m，纵向的情况(β)的截面二阶矩为817，479cm4/m。这样可发挥纵向的钢管板桩1相对于横向的钢管板桩1为约7倍差一点的截面二阶矩，判定为在横向钢管板桩1的连接中，通过适宜地介入纵向的钢管板桩1可使强度飞跃地提升。
另外，通过附加作为横支架的H钢11，进一步使强度提高。另外，前述本发明的钢管板桩1作为水泥掺土连续壁施工法的芯材料在架设的情况下也可利用。在此情况下可削减掺土水泥桩的表面，使内部的钢管2露出，与H钢11接合。
图6表示本发明的第四实施方式，如图7所示，作为撑物单位部件的钢管板桩1，把并列的钢管2彼此作为用凸缘与各钢管2的周面结合的H形的系杆构件的H钢4一体地连接，并在该H钢4的宽度方向上存在间隔，在这一点上虽与前述第1～3实施方式相同，但在与相互连接相反的一侧设有外螺纹管接头7、内螺纹管接头8。
外螺纹管接头7、内螺纹管接头8与钢管2相互的系杆构件相同，由横截面形为H形的凸缘7a、8a和腹板7b、8b组合构成，为凸缘7a、8a的边缘与钢管2的周面结合物。外螺纹管接头7较内螺纹管接头8稍许小一些。
外螺纹管接头7与内螺纹管接头8的嵌合为外螺纹管接头7的凸缘7a进入内螺纹管接头8凸缘8a间，另外因为凸缘7a的前端接近内螺纹管接头8的腹板8b，可形成由凸缘7a、8a，腹板7b、8b围绕的密闭空间，所以可应用灌注导管将混凝土或沙浆等填充材料9填充。另外，根据需要也可将铁丝设置在该密闭空间中。
纵向的钢管板桩1也在并列钢管2中的一个钢管上，在与H钢4的接合方向成直角的方向的左右设有外螺纹管接头7和内螺纹管接头8，通过该外螺纹管接头7和内螺纹管接头8与横向钢管板桩1接合。
该第四实施方式的情况，接头也可以通过作为横截面形为H形连继的腹板的存在来增加强度，可承受不仅在短轴方向也可在长轴方向上的荷载。即，因为作用在接近管轴方向上，可通过沿管轴方向设有腹板这样的加强部件，来有效地加强剪切力。另外，接头之间可仅通过使凸缘端重合进行嵌合，一方的接头的凸缘尖端与另一方的接头的腹板以冲合的方式接近，从而可得到坚稳牢固的密闭空间。
并且，因为通过外螺纹管接头7和内螺纹管接头8提高接合强度，所以前述图1等中的纵向的钢管板桩1的存在可省略，作为支撑物单位部件的钢管板桩1可仅通过接头3横向一列地连结起来。
图6中，钢管板桩1的钢管2的外侧的圆表示掺土水泥桩的外径，用多轴挖掘机挖掘挖掘孔，从挖掘轴的前端的挖掘头出的水泥浆、膨润土液等，为达到目的使固结材料吐出，在土中和原位置土混合，进行一个单位的壁状的削孔的混炼，在原位置造成掺土水泥壁。结果把作为芯材的钢管板桩1架设在此。钢管板桩1，对于先架设在先行单元的本发明的钢管板桩1，通过外螺纹管接头7和内螺纹管接头8的嵌合，使同样的钢管板桩1连接起来架设，然后，同样地把连续的一体的壁体延伸安装下去，钢管板桩1也延伸下去。
如上所述本发明的防砂塌陷支撑物，其钢管板桩，跟常规的钢管板桩相比增加了强度，其结果，密闭空间发挥止水效果，由止水剂导致的水质污染缩小，经济效果也增加，成为保护环境的措施，所以将这样的钢管板桩用作支撑物单位部件，独立性极高，其结果为可省略切梁等。
权利要求
1.一种防砂塌陷支撑物，其特征在于，支撑物单位部件是将并列的钢管彼此用其边缘与各个钢管的周面结合的横截面形状为H形的系杆构件一体地连结的、且在钢管上设置接头的二连型钢管板桩，在将该支撑物单位部件以接头相互结合的方式横向地连接而形成防砂塌陷壁的情况下，将纵向的支撑物单位部件以适当的间隔介于其中，使系杆构件及其前面的钢管设置在防砂塌陷壁的背后。
2.如权利要求1所述的防砂塌陷支撑物，其特征在于，在纵向的支撑物单位部件的系杆构件上形成横贯通孔，通过该横贯通孔把钢材制成的横支架设置在防砂塌陷壁背后。
3.如权利要求1所述的防砂塌陷支撑物，其特征为，支撑物单位部件是将并列的钢管彼此用其边缘与各个钢管的周面结合的横截面形状为H形的系杆构件一体地连结的、且在钢管上设置与所述钢管相互的系杆构件相同的横截面形状为H形的外螺纹管接头和内螺纹管接头的二连型钢管板桩，外螺纹管接头相对于内螺纹管接头稍小一些，通过接头相互结合将该支撑物单位部件横向地连结，形成防砂塌陷壁。
全文摘要
本发明提供一种钢管板桩，跟常规的钢管板桩相比增加了强度，其结果，密闭空间发挥止水效果，由止水剂导致的水质污染减少，经济效果增加，并有利于环保，将其作为支撑物单位部件利用，独立性极高，可省略切梁等。支撑物单位部件是将并列的钢管(2)彼此用边缘与各钢管(2)的周面结合的横截面形状为H形的系杆构件一体地连结、且在钢管(2)上设置接头(3)的二连型钢管板桩(1)，在将该支撑物单位部件以接头相互结合的方式横向地连接而形成防砂塌陷壁的情况下，将纵向的支撑物单位部件以适当的间隔介于其中，使系杆构件(H钢4)其前面的钢管(2)设置在防砂塌陷壁背后。
文档编号E02D5/20GK1508362SQ20031012129
公开日2004年6月30日 申请日期2003年12月17日 优先权日2002年12月17日
发明者西山嘉一, 木村亮 申请人:株式会社德达渡, 森口刚, 谷村知行