JP2003261940A - 鋼管杭打設工法とその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 送液パイプを挿入配備した鋼管杭による基
礎杭の構築施工を能率良く行える鋼管杭打設工法を提供
する。 【解決手段】 基礎杭を構成する複数の鋼管杭５のうち
最先の鋼管杭５の下端部に掘削ヘッド６を設けると共に
鋼管杭５内部に送液パイプ７を設け、この最先の鋼管杭
５を、リーダに昇降可能に支持させた鋼管杭回転圧入装
置３によって回転させつつ送液パイプ７より削孔液ａを
注入しながら地盤中に圧入掘進し、任意位置まで圧入掘
進したならば、最先の鋼管杭５内の送液パイプ７に次の
送液パイプ７をネジ止めにより継ぎ足し且つこの最先の
鋼管杭５に次の鋼管杭５を溶接により接続した後、上記
の動作を繰り返し行い、送液パイプ７は鋼管杭５及び掘
削ヘッド６と共に地盤中に埋め殺しにすることを特徴と
する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、構造物の基礎杭を
構築するために鋼管杭を地盤中に打設する工法とその装
置に関するもので、特に作業空間高さが低く制限される
低空間での鋼管杭打設工法及とその装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、作業空間高さが低く制限される低
空間での鋼管杭の打設に都合のよい工法として、特許第
２５１９８５１号公報に開示されている工法がある。こ
れは、送液パイプを挿入配備した鋼管杭を、地盤上に設
置した回転圧入機で回転させつつ地中に圧入掘進させ、
任意位置まで圧入掘進したならば、最先の鋼管杭及び送
液パイプに次の鋼管杭及び送液パイプを夫々接続し、同
様に圧入掘進を反復させて、所定地盤まで到達させた
後、送液パイプを最先の鋼管杭の送液パイプから分離し
て回収する方法である。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記工法によれば、鋼
管杭を送液パイプ共に順次継ぎ足しながら所定地盤まで
到達させた後、送液パイプを最先の鋼管杭の送液パイプ
から分離して回収するため、その分離回収作業にこれま
た非常な手間と時間がかかり、また鋼管杭を地中に回転
圧入するのに、地面上に設置される定置型の回転圧入機
を使用しているため、鋼管杭の打設箇所を移動する時の
回転圧入機の移動作業及びその設置作業に非常な手間と
時間がかかって、基礎杭の構築施工能率を低下させてい
る。

【０００４】本発明は、送液パイプを挿入配備した鋼管
杭による基礎杭の構築施工を能率良く行える工法及び装
置を提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】請求項１に係る発明の鋼
管杭打設工法は、基礎杭Ｐを構成する複数の鋼管杭５の
うち最先の鋼管杭５の下端部に掘削ヘッド６を設けると
共に鋼管杭５内部に送液パイプ７を設け、この最先の鋼
管杭５を、自走杭打機２で支持されるリーダ１に昇降可
能に支持させた鋼管杭回転圧入装置３によって回転させ
つつ送液パイプ７より削孔液ａを注入しながら地盤中に
圧入掘進し、任意位置まで圧入掘進したならば、最先の
鋼管杭５内の送液パイプ７に次の送液パイプ７をネジ止
めにより接続し且つこの最先の鋼管杭５に次の鋼管杭５
を溶接により接続した後、上記の動作を繰り返し行い、
送液パイプ７は鋼管杭５及び掘削ヘッド６と共に地盤中
に埋め殺しにすることを特徴とする。

【０００６】請求項２は、請求項１に記載の鋼管杭打設
工法において、前記掘削ヘッド６は、鋼管杭を径方向に
横断する取付台６ａを介して径方向に適当間隔に溶接に
よって取り付けられた多数の掘削刃６ｂからなり、該掘
削刃６ｂのうち、その中心部の掘削刃の位置する部分の
くり抜いた部分６ｃに、その下端部のノズル８がくるよ
う前記送液パイプ７が鋼管杭５の軸芯に沿って挿入さ
れ、該ノズル８には、液圧等によって下方に向かって撓
んで該ノズル８を開放して掘削液等を放出するが、常時
は、外圧とその弾性によって該ノズル８を閉鎖するゴム
板製の弁８ａが取り付けられることを特徴とする。

【０００７】請求項３は、請求項１又は２に記載の鋼管
杭打設工法において、鋼管杭５を所定深度まで到達させ
た後、掘削液ａをセメントミルク等の硬化材ｂに切り換
えて送液パイプ７より注入して掘削土壌と混合攪拌し、
最先の鋼管杭５の先端部分を根固めすることを特徴とす
る。

【０００８】請求項４に係る発明の鋼管杭打設装置は、
自走杭打機２で支持されるリーダ１に鋼管杭回転圧入装
置３を昇降可能に支持させてなるもので、鋼管杭回転圧
入装置３は、昇降用シリンダユニット１２に昇降可能に
懸吊支持された昇降体１３と、この昇降体１３に一体的
に設けられた回転圧入装置本体１５とから構成され、回
転圧入装置本体１５には、垂直に貫通する鋼管杭５の外
周面をクランプする鋼管杭チャック１８を備えた鋼管杭
回転駆動用リング１６と、このリング１６を回転駆動す
る回転駆動ユニット１７とが設けられてなることを特徴
としている。

【０００９】

【発明の実施の形態】図１は本発明に係る鋼管杭打設装
置の全体を示す側面図、図２はこの鋼管杭打設装置にお
ける鋼管杭回転圧入装置の拡大縦断面図である。図１に
おいて、１はクローラー式自走杭打機２によって、支持
ステー１１と支孔アーム１４を介して、垂直に支持され
るリーダであり、このリーダ１には鋼管杭回転圧入装置
３がガイドレール４とこれに嵌合するガイドアーム２５
を介して昇降可能に支持されている。５は基礎杭を構成
する鋼管杭である。

【００１０】図３に示すように、鋼管杭５の先端部には
埋め殺し用の掘削ヘッド６が取り付けられる。該掘削ヘ
ッド６は、該鋼管杭５を径方向に横断する取付台６ａを
介して径方向に適当間隔に溶接によって取り付けられた
多数の掘削刃６ｂからなり、該掘削刃６ｂのうち、その
中心部の掘削刃６ｂの位置する部分のくり抜いた部分６
ｃに、その下端部のノズル８がくるよう送液パイプ７が
鋼管杭５の軸芯に沿って挿入され、該ノズル８には、鎖
線で示すように液圧等によって下方に向かって撓んで該
ノズル８を開放し、後述のように掘削液等を矢印の方向
に放出するが、常時は、外圧によって該ノズル８を閉鎖
するゴム板製の弁８ａが取り付けられる。この埋め殺し
用掘削ヘッド６によれば、鋼管杭５の径方向に取り付け
られると共に該鋼管杭５の外周面から、図示のように若
干量Ｌだけ外部に突出する状態に取り付けられており、
且つ径方向に取り付けられた掘削刃６ｂのうち、その中
心部に位置する掘削刃６ｂの上方に位置する送液パイプ
７からノズル８を介して掘削液を放出しながら掘削作業
を行うため、鋼管杭５に先行して地中を確実に掘削し、
鋼管杭５の埋設を効率的に行うことができる。

【００１１】また、この送液パイプ７の上端部は、図２
に示すように、鋼管杭５の上端より突出して、その突出
端部にはスイベル装置９が取り付けられる。このスイベ
ル装置９は、詳細な図示は省略するが、鋼管杭５の打設
時に、鋼管杭５と共に一体回転する送液パイプ７に水等
の掘削液あるいはセメントミルク等の硬化材を供給する
ためのもので、リーダ１側に支持されていて、送液パイ
プ７の上端部に対し着脱可能となっている。また、この
最先の鋼管杭５に挿入された送液パイプ７は、この鋼管
杭５の上端部内に取り付けられた放射状に延びる棒状の
支持部材１０によって鋼管杭５と同心状に支持されてい
る。

【００１２】前記鋼管杭回転圧入装置３は、図１及び図
２に示すように、リーダ１の上端部に設けられたアーム
２６にピストンロッド１２ａが取り付けられた左右一対
の昇降用油圧シリンダユニット１２に懸吊支持された昇
降体１３と、該昇降体１３に一対的に取り付けられた回
転圧入装置本体１５とから構成される。回転圧入装置本
体１５には、垂直軸芯の周りで回転のみ可能に支承され
た鋼管杭回転駆動用リング１６、このリング１６を回転
駆動する左右一対の回転駆動ユニット１７、及び前記リ
ング１６の下側に連設された鋼管杭チャック１８が設け
られている。

【００１３】前記鋼管杭チャック１８は、鋼管杭回転駆
動用リング１６の周方向等間隔の位置に夫々リンク１９
を介して連結された複数個の楔形チャック片２０、この
複数個の楔形チャック片２０に外嵌するリング状カム２
１を前記リング１６と同心位置で回転のみ可能に支承す
る昇降リング２２、この昇降リング２２を昇降のみ可能
に案内する周方向複数の昇降ガイド２３、及び前記昇降
リング２２を昇降駆動する周方向複数のシリンダーユニ
ット２４から構成されている。

【００１４】従って、各シリンダーユニット２４により
昇降リング２２を引き上げることによって、この昇降リ
ング２２と一体に上昇するリング状カム２１により各チ
ャック片２０が鋼管杭回転駆動用リング１６の回転軸芯
に接近移動して、このリング１６内を貫通する鋼管杭５
の外周面を自動調心的にクランプすることができる。一
方、鋼管杭回転駆動用リング１６が回転するときは、リ
ンク１９、チャック片２０及びリング状カム２１が一体
に回転するので、鋼管杭回転駆動用リング１６を回転駆
動ユニット１７（図１）で回転駆動すれば、鋼管杭チャ
ック１８でクランプされている鋼管杭５を一体に回転駆
動することができる。

【００１５】上記のように構成される鋼管杭打設装置を
使用して行う本発明の鋼管杭打設工法を図４〜図６を中
心として図１及び図２を適宜に参照しながら説明する。

【００１６】先ず、図４のに示すように地上に横置し
た最先の鋼管杭５を吊り上げて鋼管杭回転圧入装置３に
嵌め込むのであるが、この鋼管杭５の吊り込みに際して
は、図示しない自走クレーンによって、その吊り索を利
用して、図２の仮想線図示のようにして、鋼管杭５を鋼
管杭回転圧入装置３の真上に吊り上げ、この位置で吊り
索を繰り出して鋼管杭５を下降させ、鋼管杭回転駆動用
リング１６内及び鋼管杭チャック１８内を通過させて自
重により地盤上に垂直に建て込む。

【００１７】次に鋼管杭回転圧入装置３を使用して最先
の鋼管杭５を地盤中に圧入するのであるが、その方法は
次のように行う。即ち、鋼管杭回転圧入装置３を昇降さ
せる昇降用シリンダーユニット１２を操作して、この回
転圧入装置３を適当距離上昇させた後、鋼管杭チャック
１８を働かせて鋼管杭５を回転圧入装置本体１５にクラ
ンプした状態で昇降用シリンダーユニット１２により昇
降体１３に対し回転圧入装置本体１５を押し下げる。こ
の昇降用シリンダーユニット１２の働きによって回転圧
入装置本体１５は鋼管杭５と一体に強制的に押し下げら
れる。一方、回転駆動ユニット１７を稼動させて鋼管杭
回転駆動用リング１６を回転駆動することにより、鋼管
杭チャック１８の各チャック片２０でクランプされてい
る鋼管杭５が鋼管杭回転駆動用リング１６と一体に垂直
軸芯の周りで回転する。

【００１８】上記のように鋼管杭５を鋼管杭回転圧入装
置３によって回転させつつ圧入しながら地盤中に圧入掘
進する。この鋼管杭５の回転圧入掘進中には、掘削液ａ
がホース２７からスイベル装置９を通じて鋼管杭５内の
送液パイプ７に供給され、最先の鋼管杭５の下端部に取
り付けられたノズル８からゴム製の弁８ａを開放して、
掘削地盤中に注入吐出される。このようにして最先の鋼
管杭５を鋼管杭回転圧入装置３によって回転させつつ送
液パイプ７の下端部より削孔液を注入しながら任意位置
まで圧入掘進する。このように任意位置まで圧入掘進し
た状態を図３のに示す。

【００１９】任意位置まで圧入掘進したならば、図４の
に示すように、最先の、即ち地盤中にある鋼管杭５内
の送液パイプ７に次の送液パイプ７をネジ止めにより接
続する。この送液パイプ７のネジ止め部をＷ₇ で示す。
こうして送液パイプ７を継ぎ足した後、同図のに示す
ように地盤中にある最先の鋼管杭５に次の鋼管杭５を、
溶接によって接続する。この鋼管杭５の溶接部をＷ₅ で
示す。この際、接続すべき鋼管杭５は、前述した最先の
鋼管杭５の吊り込み操作と同様に、図示しない自走クレ
ーンのウインチで巻き取り及び繰り出し操作される吊り
索によって行う。上記送液パイプ７の継ぎ足しに際し
て、スイベル装置９は、最先鋼管杭５内の送液パイプ７
から取り外し、ネジ止めにより継ぎ足した上側の送液パ
イプ７の上端部に取り付ける（図４の参照）。

【００２０】こうして最先の鋼管杭５及び送液パイプ７
に次の鋼管杭５及び送液パイプ７を夫々溶接及びネジ止
めにより継ぎ足した後、この継ぎ足した上側の鋼管杭５
を、前記同様に鋼管杭回転圧入装置３によって回転させ
つつ送液パイプ７の下端部より削孔液を注入しながら更
に任意位置まで圧入掘進する。この状態を図５のに示
す。そして、図５のに示すように、地盤中にある鋼管
杭５内の送液パイプ７に更に次の送液パイプ７をネジ止
めによって継ぎ足し、この送液パイプ７の継ぎ足し後
に、同図のに示すように地盤中の鋼管杭５に更に次の
鋼管杭５を溶接によって接続する。

【００２１】上記のような動作を所要数回繰り返し行っ
て、図６のに示すように最先の鋼管杭５が所定深度、
即ち同図ので示す支持層Ｋの手前側所定位置に到達し
たならば、それまで送液パイプ７に供給していた掘削液
ａをセメントミルク等の硬化材ｂの供給に切り換え、そ
して硬化材ｂをホース３６からスイベル装置９を通じて
鋼管杭５内の送液パイプ７に供給し、鋼管杭５の回転圧
入掘進中に最先の鋼管杭５の先端ノズル８から硬化材ｂ
を注入して吐出し、掘削土壌と混合攪拌する。しかし
て、最先の鋼管杭５が図６のに示すように支持層Ｋに
突入したならば、支持層Ｋの手前側から支持層Ｋまでの
所定長さ（Ｌ）にわたって根入れした最先鋼管杭５の先
端根固め部分２８を形成する。こうして硬化材ｂの根固
め部分２８が硬化すると、所要本数の鋼管杭５からな
る、先端部が支持層Ｋに根固めされて定着された堅固な
基礎杭Ｐが形成される。なお、この根固め部分２８の際
に、セメントミルク等の硬化材ｂは、掘削ヘッド６の径
方向に取り付けられた取付台６ａに絡んで鋼管杭５を一
層強固に支持することになる。

【００２２】上記基礎杭Ｐが形成された後は、最上部の
送液パイプ７に取り付けられているスイベル装置９を取
り外し、この送液パイプ７は、せいぜい最上部の鋼管杭
５から突出した部分を切断する程度で、鋼管杭５と共に
そのまま地盤中に残置する。そして、別の箇所に新たな
基礎杭Ｐを形成するときは、自走杭打機２をその所定の
位置まで移動させて、図４〜図６で説明したのと同様な
一連の動作を行わせればよい。

【００２３】以上説明したような実施形態によれば、内
部に送液パイプ７を装備した最先の鋼管杭５を、クロー
ラー式等の自走杭打機２により支持されるリーダ１に昇
降可能に支持させた鋼管杭回転圧入装置３によって回転
させつつ地盤中に圧入掘進するから、鋼管杭５の打設箇
所を移動するに際して、定置型の回転圧入機を使用する
場合のように回転圧入機の移動作業及びその設置作業に
非常な手間と時間がかからず、自走杭打機２によってリ
ーダ１を移動させることにより、鋼管杭回転圧入装置３
を簡単容易に移動させて位置決めすることができ、それ
によって基礎杭Ｐの構築施工能率の向上を図ることがで
きる。

【００２４】また鋼管杭を送液パイプと共に継ぎ足しな
がら所定地盤まで到達させた後、送液パイプを最先の鋼
管杭の送液パイプから分離して回収する従来方法と異な
り、本発明方法は、送液パイプ７及び掘削ヘッド６を最
終的に鋼管杭と共に地中に埋め殺しにするから、送液パ
イプを分離回収する作業が不要となり、また該送液パイ
プが一種の鉄筋の作用を果たし、基礎杭Ｐの構築施工能
率の一層の向上を図ることができる。更に、この発明に
あっては、鋼管杭５及び送液パイプ７を夫々接続するの
に、重量のある鋼管杭５どうしは溶接で行い、軽量な送
液パイプ７どうしを作業者がネジ止め作業を行うことに
よって互いに接続するようにしたから、現場での接続作
業を効率的に行うことができ、この接続作業の点から
も、基礎杭Ｐの構築施工能率をより一層向上させること
ができる。

【００２５】尚、上述した実施形態では、自走クローラ
式の杭打機２を使用したが、車輪型の自走杭打機を使用
してもよい。

【００２６】

【発明の効果】請求項１に係る発明の鋼管杭打設工法に
よれば、基礎杭を構成する複数の鋼管杭のうち最先の鋼
管杭の下端部に掘削ヘッドを設けると共に鋼管杭内部に
送液パイプを設け、この最先の鋼管杭を自走杭打機で支
持されるリーダに昇降可能に支持させた鋼管杭回転圧入
装置によって回転させながら地盤中に圧入掘進するか
ら、鋼管杭の打設箇所を移動するに際して、定置型の回
転圧入機を使用する場合のように回転圧入機の移動作業
及びその設置作業に手間がかからず、自走杭打機によっ
てリーダを移動させることにより、鋼管杭回転圧入装置
を簡単容易に移動させて位置決めすることができ、それ
によって基礎杭の構築施工能率の向上を図ることができ
る。

【００２７】また、鋼管杭を送液パイプと共に継ぎ足し
ながら所定地盤まで到達させた後、送液パイプを最先鋼
管杭の送液パイプから分離して回収する従来方法と異な
り、この発明は、最終的に送液パイプ及び掘削ヘッドを
鋼管杭と共に地中に埋め殺しにするから、送液パイプを
分離回収する作業が不要となり、また該送液パイプが一
種の鉄筋の作用を果たし、掘削ヘッドが硬化材による根
固めの際に、該硬化材に一体的に絡んで、より一層の支
持力を上げることができ、かつ基礎杭の構築施工能率を
一層向上させることができる。また、この発明にあって
は、鋼管杭及び送液パイプを夫々接続するのに、重量の
ある鋼管杭どうしは、溶接で行い、軽量な送液パイプど
うしは、作業者がネジ止め作業を行うことによって接続
するようにしたから、現場での接続作業を効率的に行う
ことができ、互いにこの接続作業の点からも、基礎杭の
構築施工能率をより一層向上させることができる。

【００２８】請求項２に係る発明によれば、上記掘削ヘ
ッドによれば、鋼管杭の径方向の全域に渡って取り付け
られると共に該鋼管杭の外周面から若干突出する状態に
取り付けられており、且つ径方向に取り付けられた掘削
刃のうち、その中心部に位置する掘削刃の上方に位置す
る送液パイプからノズルを介して掘削液を放出しながら
掘削作業を行うため、鋼管杭に先行して地中を確実に掘
削し、鋼管杭の埋設を効率的に行うことができると共
に、この根固め部分の際に、セメントミルク等の硬化材
は、掘削ヘッドの径方向に取り付けられた取付台に絡ん
で鋼管杭を一層強固に支持することになる。

【００２９】請求項３に係る発明によれば、鋼管杭を送
液パイプと共に所定深度まで到達させた後、掘削液をセ
メントミルク等の硬化材に切り換えて送液パイプより注
入し、最先の鋼管杭の先端部分を根固めするから、所要
本数の鋼管杭からなる、先端部が支持層に根固めされて
定着された堅固な基礎杭を形成することができる。

【００３０】請求項４に係る発明の鋼管杭打設装置によ
れば、上記した請求項１及び２に記載の鋼管杭打設工法
を有効に実施することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明に係る鋼管杭打設装置の全体を示す側
面図である。

【図２】 鋼管杭打設装置における鋼管杭回転圧入装置
の拡大縦断面図である。

【図３】 本発明に使用される埋め殺し用の掘削刃を示
す一部縦断正面図である。

【図４】 〜は本発明に係る鋼管杭打設工法の最初
の段階を説明する説明図である。

【図５】 〜は次の段階を説明する説明図である。

【図６】 及びは最終段階を説明する説明図であ
る。

【符号の説明】

１ リーダ ２ 自走杭打機 ３ 鋼管杭回転圧入装置 ５ 鋼管杭 ６ 掘削ヘッド ７ 送液パイプ ８ ノズル ９ スイベル装置 １２ 昇降用シリンダーユニット １３ 鋼管杭回転圧入装置の昇降体 １５ 鋼管杭回転圧入装置の回転圧入装置本体 １６ 鋼管杭回転駆動用リング １７ 回転駆動ユニット １８ 鋼管杭チャック

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基礎杭を構成する複数の鋼管杭のうち最
   先の鋼管杭の下端部に掘削ヘッドを設けると共に鋼管杭
   内部に送液パイプを設け、この最先の鋼管杭を、自走杭
   打機で支持されるリーダに昇降可能に支持させた鋼管杭
   回転圧入装置によって回転させつつ送液パイプより削孔
   液を注入しながら地盤中に圧入掘進し、任意位置まで圧
   入掘進したならば、最先の鋼管杭内の送液パイプに次の
   送液パイプをネジ止めにより接続し且つこの最先の鋼管
   杭に次の鋼管杭を溶接により接続した後、上記の動作を
   繰り返し行い、送液パイプは鋼管杭及び掘削ヘッドと共
   に地盤中に埋め殺しにすることを特徴とする鋼管杭打設
   工法。
2. 【請求項２】 前記掘削ヘッドは、鋼管杭を径方向に横
   断する取付台を介して径方向に適当間隔に溶接によって
   取り付けられた多数の掘削刃からなり、該掘削刃のう
   ち、その中心部の掘削刃の位置する部分のくり抜いた部
   分に、その下端部のノズルがくるよう前記送液パイプが
   鋼管杭の軸芯に沿って挿入され、該ノズルには、液圧等
   によって下方に向かって撓んで該ノズルを開放して掘削
   液等を放出するが、常時は、外圧とその弾性によって該
   ノズルを閉鎖するゴム板製の弁が取り付けられる請求項
   １に記載の鋼管杭打設工法。
3. 【請求項３】 鋼管杭を所定深度まで到達させた後、掘
   削液をセメントミルク等の硬化材に切り換えて送液パイ
   プより注入して掘削土壌と混合攪拌し、最先の鋼管杭の
   先端部分を根固めすることを特徴とする請求項１又は２
   に記載の鋼管杭打設工法。
4. 【請求項４】 自走杭打機で支持されるリーダに鋼管杭
   回転圧入装置を昇降可能に支持させてなるもので、鋼管
   杭回転圧入装置は、昇降用シリンダユニットに昇降可能
   に懸吊支持された昇降体と、この昇降体に一体的に設け
   られた回転圧入装置本体とから構成され、回転圧入装置
   本体には、垂直に貫通する鋼管杭の外周面をクランプす
   る鋼管杭チャックを備えた鋼管杭回転駆動用リングと、
   このリングを回転駆動する回転駆動ユニットとが設けら
   れてなることを特徴とする鋼管杭打設装置。