JP2004060163A

JP2004060163A - Sheet pile burying auxiliary device and its method

Info

Publication number: JP2004060163A
Application number: JP2002216016A
Authority: JP
Inventors: Shinji Fukuchi; 福地　慎二
Original assignee: JOHI KK
Current assignee: JOHI KK
Priority date: 2002-07-25
Filing date: 2002-07-25
Publication date: 2004-02-26
Anticipated expiration: 2022-07-25
Also published as: JP3697429B2

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To press and bury a sheet pile in the ground with higher efficiency by enhancing the mutual complementing action of injecting high pressure water and high pressure air, and enhancing excavating efficiency of sediment. <P>SOLUTION: This sheet pile burying auxiliary device has an outer tube 3 fixed in the lengthwise direction of the sheet pile 1, an inner tube 4 housed in this outer tube 3, a nozzle 6 arranged in a lower end part of the outer tube 3 fixed to a lower end part of the sheet pile 1 and downwardly injecting the high pressure water sent through the inner tube 4 from the lower end of the sheet pipe 1 and a motor 7 for rotating this nozzle 6 in the lower end part of the outer tube 3. The nozzle 6 injects the high pressure water in the slantingly eccentric and obliquely downward direction to the rotational center. The lower end of the outer tube 3 has a nozzle 5. An air injection groove 21 is arranged for injecting the high pressure air in the outer peripheral vertical direction of the nozzle 6 of the inner tube 4 inside of this nozzle 5. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、シートパイルを地中に圧入して埋設する際に、シートパイルの地中への推進を容易にし、固い地盤でも短時間にシートパイルを地中に圧入することを可能とするためのシートパイル埋込補助装置とそれを使用したシートパイル埋込方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
シートパイル（鋼矢板）を地中に圧入して埋設する工法としては、圧入引抜機を用いて静加重により打込む工法や、バイブロハンマ等を用いて振動により打込む工法が知られている。また、シートパイルを圧入する深さや地盤等の条件により、シートパイルの下端から高圧で水を噴射してシートパイルの圧入を補助するウォータジェット工法や、さらに高圧で水を噴射すると共に、高圧で空気を噴射するエア併用ウォータジェット工法が使用されている。
【０００３】
前記ののウォータジェット工法では、シートパイルの長手方向に沿ってパイプを取付け、このパイプの下端にノズルを設け、パイプの上端にポンプを接続し、このポンプから圧送された高圧水を前記ノズルから噴射するものである。この噴射水によりシートパイルの下端より先の土砂や礫を掘り、水に混ざってそれらの土砂や礫を地上に排出しながら、シートパイルの圧入を助けるものである。また、水に加えて高圧で空気を噴射するエア併用ウォータジェット工法では、高圧水により先端地盤の掘削を行い、掘削された土粒子を水の上昇流よりも強いエアの上昇流と共に、地表に排出しながら掘削された空間にシートパイルの下端を推進させるものである。
【０００４】
これらのウォータジェット工法やエア併用ウォータジェット工法では、高圧水を噴射することにより先端地盤の間隙水圧を高め、これにより土粒子を移動させて、その土粒子を水やエアの上昇流と共に地表に排出する。特に砂礫層などにおいては、土粒子が排出されたことにより排除体積が形成され、石や岩等の移動が容易になりシートの圧入を容易にすることができる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、硬く固結した礫層や粒径の大きな礫層においては、前述のようなエア併用ウォータジェット工法を使用しても、シートパイルの圧入効率が低下する。このため従来では、高圧水の圧力や噴射量を増加することにより、圧入効率の低下を防止しようとしていた。高圧水の圧力を増加させる目的は、掘削深度を深くすることにより土粒子の排除体積を増加させて、石や岩の移動を容易にするためである。しかし高圧水によって掘削できる範囲よりも大きな石や岩に当たると、噴流は乱流となり、土粒子の排除ができず、シートパイルの圧入効率が著しく低下する。
【０００６】
また高圧水の噴射量を増加させる目的は、噴出量の増加に伴って高圧水の噴流の広がりも大きくなり、高圧水により掘削された土粒子を上昇流と共に地表に排出させる量を増加させるためである。しかし、高圧水の噴射量を増加させても、さほど排除体積が大きく形成されず、圧入効率の向上につながらないという問題がある。逆に噴射量の増加に伴い、大量に土粒子を含んだ泥水が増加いてしまうという問題もある。
【０００７】
本発明は、前記従来のエア併用ウォータジェット工法における課題に鑑み、噴射する高圧水と高圧空気との相互補完作用を高めることにより、土砂の掘削効率を高め、より高い効率でシートパイルを地中に圧入して埋め込むことができるシートパイル埋込補助装置とそれを使用したシートパイルの埋込工法するこを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明では、前記の目的を達成するため、シートパイル１の下端に設けたノズル６から水を真っ直ぐに噴射するのではなく、ノズル６の回転中心軸に対して斜めに偏心傾斜した方向に水を噴射すると共に、ノズル６をその回転中心軸の回りに回転しながら、シートパイル１を圧入するようにしたものである。さらに、この回転するノズル６の外周に設けた空気噴射溝２１を介して高圧空気を噴射することにより、高圧空気を噴射する高圧水の回りで回転流として噴射するようにしたものである。
【０００９】
すなわち、本発明によるシートパイル埋込補助装置は、シートパイル１の長手方向に沿って固定された外管３と、この外管３の中に収納された内管４と、シートパイル１の下端部に固定された外管３の下端部の中に設けられ、前記内管４を通して送られてくる高圧水をシートパイル１の下端より下方に噴射するノズル６と、このノズル６を外管３の下端部の中で回転させるモータ７とを有し、前記ノズル６は、その回転中心に対して傾斜偏心した斜め下方に高圧水を噴射するものである。
また、外管３の下端にノズル５を有し、このノズル５の内側の内管４のノズル６の外周縦方向に高圧空気を噴射する空気噴射溝２１を設けたものである。
【００１０】
さらに、前記シートパイル埋込補助装置を使用した本発明によるシートパイル埋込方法は、内管４の先端のノズル６から高圧水を噴射すると共に、そのノズル６の外周縦方向に設けた空気噴射溝２１から高圧空気を噴射することにより、内管４のノズル６から噴射された高圧水の周りに高圧空気を噴射し、さらにモータ７でノズル６を回転させながらシートパイル１を地中に圧入するものである。
【００１１】
前記のようなシートパイル埋込方法では、回転するノズル６は、その回転中心に対して傾斜偏心した斜め下方に高圧水を噴射するため、水の噴出流による地盤の掘削範囲が広がる。さらに、そのノズル６の周りから高圧水の周りに高圧空気を噴射することにより、礫層などで大きな石、岩等がある場合、その周囲の土粒子を移動させ、水と空気の上昇流により土粒子を排出することにより、石や岩等の移動が容易になる。そのため、シートパイル１の圧入時にそれらの石や岩等が逃げやすくなることにより、シートパイルの圧入抵抗を減少させることが出来る。
【００１２】
特に、内管４のノズル６の外側に外管３の下端のノズル５を設け、内側のノズル６の外周縦方向に設けられた空気噴射溝２１を通って噴射された高圧空気と共に、前記内管４のノズル６から噴射された高圧水を噴射することにより、次のような作用が得られる。１つは、外管３と回転する内管４との間を高圧空気により高圧に保つことにより、外管３と内管４との間に土砂が侵入することを防止することが出来る。２つは、ノズル６の周囲から噴出した高圧空気は、内管４の下端のノズル６から噴射された水の噴流の周りに沿うように噴射され、水中での水の噴流の流速の減少を最小限とどめ、水の噴射による地盤の掘削距離を伸ばす効果がある。３つは、空気の強い上昇流により、掘削された土粒子を地表に排出することが出来る。
【００１３】
さらに、外管３の下端のノズル５から、その内側の回転する内管４のノズル６の外周縦方向に設けられた空気噴射溝２１を通して空気を噴射することにより、ノズル６の回転により、高圧水と共に外管３の下端のノズル５から噴射される高圧空気も高圧水の周りで回転流となって噴射される。そして、この高圧空気の回転方向は、内管４のノズル６により噴射される高圧水の回転方向と同じである。これにより、前記のような水の噴射による作用をより効果的にすることが出来る。
【００１４】
【発明の実施の形態】
次に、図面を参照しながら、本発明の実施の形態について、具体的且つ詳細に説明する。
図１は、地中に圧入するシートパイル１の下端側を示す図である。この図１に示すように、シートパイル１の内側中央の長手方向、すなわち縦方向に沿って外管３と内管４との二重構造を有する本発明の一実施形態であるシートパイル埋込補助装置をなす管が固定されている。シートパイル１の下端側では、外管３の下端に接続されたノズル５がＵ字形に曲げた金属板状の固定部材２によりシートパイル１の下端部の中央部に固定されている。後に詳述するが、内管４は外管３の中で、回転自在に支持されている。
【００１５】
図２は、シートパイル１のみを縦に断面して示した側面図であり、シートパイル１と前記の二重管の中間を省略した上下両端部を示している。この図２に示すように、前記の二重管のうち、外管３の上端側が取り付け具１５とフック１４とにより、シートパイル１の上端側に取り付けられている。さらに、内管４の上端には、回転伝達部８を介して内管４を回転するためのモータ７が取り付けられている。
【００１６】
図４は、外管３の中で内管４を回転駆動するためのモータ７とその回転力を内管３に伝達するための回転伝達部８を示す外管３と内管４との上端部分の断面図である。モータ７は断面を示していない。
外管３の上端は、円筒形のフレーム２０に連結され、このフレーム２０の上に空圧モータ、油圧モータ、電動モータ等の駆動源であるモータ７が取り付けられている。このフレーム２０の中間部には、後述するように、水を供給するポンプとホースを介して連結するためのポート９が設けられている。
【００１７】
フレーム２０の中には、ラジアルベアリングやスラストベアリング等の軸受機構により伝達軸２８が回転自在に支持されている。この伝達軸２８の下端側は、外管３の上端部の内部で内管４の上端に連結されている。従って、内管４の上端は、前記伝達軸２８を介してフレーム２０に回転自在に支持されている。さらに、伝達軸２８の下半分の中心軸上には、水通路２９が形成され、この水通路２９はその上端側で前記のポート９に通じており、その下端側で内管４の中の水通路１６に通じている。
【００１８】
前記伝達軸２８の上端側は、モータ７の出力軸に連結されており、このモータ７が駆動することにより、内管４は外管３の中で回転される。
外管３の上端付近には、後述するように、空気を供給するポンプとホースを介して連結するためのポート１０が設けられている。このポート１０は、外管３と内管４との間の隙間に形成された空気通路１７に通じている。
【００１９】
図５は、前記外管３と内管４の下端部とそれらに接続されたノズル５、６を断面した図である。
外管３の下端には、円筒形のノズル５が嵌め込んで連結されており、このノズル５が前述した金属板状の固定部材２によりシートパイル１の下端部に固定されている。
【００２０】
外管３のノズル５の内部には、内管４のノズル６が回転自在に嵌め込まれている。このノズル６は内管４の下端に接続されており、この状態で内管４の回転をノズル６に伝達出来るようになっている。ノズル６は、内管４の水通路１６に連なる水の噴出口１９を有しているが、この噴出口１９は、内管４の回転中心であるその中心軸に対し偏心傾斜している。
【００２１】
内管４のノズル６の外周面は、基本的に外管３のノズル５の内周面に内接して摺動することでそのノズル５の中に回転自在に支持されている。但し、この内管４のノズル６の外周面には、縦方向にスプライン状の複数本の溝２１が形成されている。外管３と内管４との間の隙間に形成された空気通路１７は、このノズル６の外周に形成された複数本の空気噴射溝２１を介して外管３のノズル５の噴出口１８に通じている。外管３のノズル５の噴出口１８は内管４のノズル６の噴出口１９より下方にある。
【００２２】
次に、このような埋込補助装置を備えたシートパイル１の地中への埋設工事の手順を説明する。
図１と図２により既に述べたように、外管３の下端に接続されたノズル５がＵ字形に曲げた金属板状の固定部材２によりシートパイル１の下端部に固定されている。また、外管３の上端が取り付け具１５とフック１４とにより、シートパイル１の上端側に取り付けられている。
【００２３】
この状態で、図２と図３に示すように、前記の内管４の中の水通路１６に通じるポート９に耐圧ホース１１を介して送水ポンプ２６を接続する。図３に図示はしてないが、送水ポンプ２６は水槽等の水源から水を汲み出すことが出来るようになっている。また、前記の外管３と内管４との間の隙間である空気通路１７に通じるポート１０に耐圧ホース１２を介してコンプレッサ２５を接続する。さらに、モータ７には、動力源として例えばモータ７が空気モータである場合、耐圧ホース１３を介してコンプレッサ２７を接続する。
【００２４】
この状態でシートパイル１の上端を図示してないクレーンに連結し、シートパイル１を立てて杭圧入機２２にセットする。図３に示した実施形態は、杭圧入機２２として、静荷重により杭を地中に圧入する形式の杭圧入引抜機を使用した例を示している。この杭圧入機２２は、既に地中に圧入し、埋め込んだ既設のシートパイル１’を反力架台とし、これに固定具２４で杭圧入機２２を固定して保持した状態で次に圧入しようとするシートパイル１を保持具２３で保持し、下方に力を加えて地中に圧入するものである。
【００２５】
こうしてシートパイル１を地中に圧入するのに際し、前記送水ポンプ２６を駆動し、高圧水を耐圧ホース１１を介して内管４の中の水通路１６に送り、この水をノズル６から噴射する。同時に、モータ７を駆動し、内管４を介してその下端のノズル６を外管３のノズル５の中で回転させる。同時に、前記コンプレッサ２５を駆動し、高圧空気を耐圧ホース１２を介して外管３と内管４との間の空気通路１７に送り、この高圧空気をノズル６の周囲の空気噴射溝２１から噴出する。
【００２６】
ノズル６の噴出口１９は、その回転中心に対して傾斜偏心して開口しているため、図１と図６に示すように、高圧水が回転しながら噴射される。これにより、地盤の広い範囲を掘削することが出来る。さらに、内管４のノズル６の外周縦方向に設けられた空気噴射溝２１から高圧空気が噴射され、これがノズル６から噴射される高圧水の背後からその周囲に噴射される。ここでノズル６は回転しているため、その外周の空気噴射溝２１から噴射される高圧空気も回転流となって噴射される。そして、この高圧空気の回転方向は、内管４のノズル６から噴射される高圧水の回転方向と同じである。また、図５に示すように、内管４のノズル６の空気噴射溝２１は、そのノズル６の噴出口１９より手前にあり、内管４のノズル６の空気噴射溝２１とそのノズル６の噴出口１９とが何れも外管３のノズル５の噴出口１８より手前にある。このため、前記の高圧空気や高圧水は、外管３のノズル５によりガイドされながら、その噴出口１９からシートパイル１の下端の先へと噴射される。これにより、噴射する高圧水の乱れを抑えてその到達距離を長くすることが出来る。
【００２７】
シートパイル１を所定の深さまで圧入し、埋め込んだら、圧入を終了する。その後、クレーンにより外管３と内管４とを吊り上げ、その吊り上げ力によりを破断して外管３と内管４のみを引き上げ、回収し、そのシートパイル１の埋込を完了する。以下同様にして順次必要な箇所への必要な数のシートパイル１の圧入、埋込みを行う。
【００２８】
図７は、長さ１２．０ｍのシートパイルを使用し、これを最大圧力１０ｔで地中に圧入したときのシートパイルの下端の埋込深さとそれに到達するまでの時間との関係を示すグラフである。図７において、「実施例」は前述のように内管４のノズル６の噴出口が斜めになったもので、そのノズル６を回転させながら１００ｋｇ／ｃｍ^２の圧力で水を噴射すると共に、外管３と内管４との間から７ｋｇ／ｃｍ^２の圧力で空気を噴射しながらシートパイルを圧入した場合である。また、「比較例」は内管のノズルの噴出口が真っ直ぐのもので、そのノズルを回転させずにそれぞれ同じ圧力で水と空気を噴射しながらシートパイルを圧入した場合である。
【００２９】
この図７に示した結果から明らかな通り、本発明の実施例では比較例に比べてシートパイルを深さ１２ｍまで圧入するのに、８分の時間の差が出た。これは、前述のように、内管４のノズル６の噴出口が斜めになったもので、そのノズル６を回転させながら水を噴射すると共に、外管３と内管４との間から空気を噴射しながら圧入した結果によるものである。
【００３０】
【発明の効果】
以上説明した通り、本発明によるシートパイル埋込補助装置とそれを使用したシートパイル埋設方法では、回転するノズル６から噴射する高圧水とその周囲から噴射する高圧空気との相互補完作用が良好となり、これにより圧入するシートパイル１の土砂の掘削効率が高く、より高い効率でシートパイル１を地中に圧入して埋め込むことができる。これにより、シートパイル１の確実な埋込とその工事時間の短縮が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による埋込補助装置の一実施形態を備えたシートパイルの下端側を示す図である。
【図２】本発明による埋込補助装置の一実施形態とそれを備えたシートパイルシートパイルについて、シートパイルのみを縦に断面して示した側面図である。
【図３】本発明による埋込補助装置の一実施形態を備えたシートパイルを杭圧入引抜機を使用して地中に圧入し、埋め込む状態を示す概略図である。
【図４】本発明による埋込補助装置の一実施形態において、外管の中で内管を回転駆動するためのモータとその回転力を内管に伝達するための回転伝達部を示す部分断面図である。
【図５】本発明による埋込補助装置の一実施形態において、外管と内管の下端部とそれらに接続されたノズルの部分の断面図である。
【図６】本発明による埋込補助装置の一実施形態を備えたシートパイルを杭圧入引抜機を使用して地中に圧入し、埋め込む際のシートパイルの先端部分の状態を模式的に示す縦断面図である。
【図７】本発明による埋込補助装置の一実施形態を備えたシートパイルを杭圧入引抜機を使用して地中に圧入し、埋め込んだときのシートパイルの下端の埋込深さとそれに到達するまでの時間との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
１　　シートパイル
３　　外管
４　　内管
５　　外管のノズル
６　　外管のノズル
７　　モータ
２１　ノズルの空気噴射溝[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention facilitates the penetration of the sheet pile into the ground when the sheet pile is pressed into the ground and buried, and enables the sheet pile to be pressed into the ground in a short time even on hard ground. And a sheet pile embedding method using the same.
[0002]
[Prior art]
As a method of press-fitting and embedding a sheet pile (steel sheet pile) into the ground, a method of driving the sheet pile by static load using a press-fitting pulling machine, and a method of driving the sheet pile by vibration using a vibro hammer or the like are known. In addition, depending on the conditions such as the depth at which the sheet pile is pressed and the ground, etc., a water jet method that assists the press-in of the sheet pile by injecting water at a high pressure from the lower end of the sheet pile, or injecting water at a higher pressure, A water jet method combined with air for injecting air is used.
[0003]
In the above water jet method, a pipe is attached along the longitudinal direction of the sheet pile, a nozzle is provided at the lower end of the pipe, a pump is connected to the upper end of the pipe, and high-pressure water pumped from the pump is supplied from the nozzle. It is something to inject. The jet water digs the sand and gravel ahead of the lower end of the sheet pile, mixes with the water, and discharges the sand and gravel to the ground, while assisting the press-fitting of the sheet pile. In addition, in the water jet method using air, which injects air at high pressure in addition to water, excavation of the ground at the tip is performed using high-pressure water, and the excavated soil particles are transferred to the surface of the ground together with the upward flow of air, which is stronger than the upward flow of water. The lower end of the sheet pile is propelled into the excavated space while discharging.
[0004]
In the water jet method and the water jet method using air, the high pressure water is injected to raise the pore water pressure at the tip ground, thereby moving the soil particles and moving the soil particles together with the upward flow of water and air to the surface. Discharge. Particularly, in a gravel layer or the like, an expulsion volume is formed due to the discharge of the soil particles, so that stones and rocks can be easily moved and the sheet can be easily pressed.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, in a hard-consolidated gravel layer or a gravel layer with a large particle size, the press-in efficiency of the sheet pile is reduced even when the water jet method with air as described above is used. For this reason, conventionally, it has been attempted to prevent a decrease in the press-in efficiency by increasing the pressure and the injection amount of the high-pressure water. The purpose of increasing the pressure of the high-pressure water is to increase the excavation depth to increase the excluded volume of soil particles and facilitate the movement of stones and rocks. However, when the jet hits a stone or rock larger than the area that can be excavated by high-pressure water, the jet becomes turbulent, so that the soil particles cannot be removed and the injection efficiency of the sheet pile is significantly reduced.
[0006]
Also, the purpose of increasing the injection amount of high pressure water is to increase the spread of the high pressure water jet with the increase of the ejection amount, and to increase the amount of soil particles excavated by high pressure water to the surface with the ascending flow It is. However, there is a problem that even if the injection amount of the high-pressure water is increased, the excluded volume is not formed so much, which does not lead to an improvement in the press-in efficiency. Conversely, there is a problem that muddy water containing a large amount of soil particles increases with an increase in the injection amount.
[0007]
The present invention has been made in view of the above-mentioned problems in the conventional water jet method using air, and enhances the excavation efficiency of the earth and sand by increasing the mutual complementing action between the high-pressure water and the high-pressure air to be jetted, so that the sheet pile can be underground with higher efficiency. The object of the present invention is to provide a sheet pile embedding auxiliary device which can be press-fit into a sheet pile and a method for embedding a sheet pile using the same.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
In the present invention, in order to achieve the above object, water is not sprayed straight from the nozzle 6 provided at the lower end of the sheet pile 1, but is supplied in a direction eccentrically inclined with respect to the rotation center axis of the nozzle 6. And press-fits the sheet pile 1 while rotating the nozzle 6 around its rotation center axis. Further, by injecting high-pressure air through an air injection groove 21 provided on the outer periphery of the rotating nozzle 6, the high-pressure water is injected around the high-pressure water for injecting the high-pressure air as a rotational flow.
[0009]
That is, the auxiliary device for embedding a sheet pile according to the present invention includes an outer tube 3 fixed along the longitudinal direction of the sheet pile 1, an inner tube 4 housed in the outer tube 3, and a lower end of the sheet pile 1. A nozzle 6 that is provided in the lower end of the outer pipe 3 fixed to the outer pipe 3 and injects high-pressure water sent through the inner pipe 4 below the lower end of the sheet pile 1; And a motor 7 for rotating in the lower end of the nozzle. The nozzle 6 injects high-pressure water obliquely downward and eccentric with respect to the center of rotation.
Further, a nozzle 5 is provided at a lower end of the outer tube 3, and an air jet groove 21 for jetting high-pressure air is provided in a vertical direction on the outer periphery of the nozzle 6 of the inner tube 4 inside the nozzle 5.
[0010]
Further, in the sheet pile embedding method according to the present invention using the sheet pile embedding assisting device, the high pressure water is jetted from the nozzle 6 at the tip of the inner pipe 4 and the air jet provided in the outer peripheral vertical direction of the nozzle 6 is provided. By injecting high-pressure air from the groove 21, high-pressure air is injected around the high-pressure water injected from the nozzle 6 of the inner pipe 4, and further, the sheet pile 1 is pressed into the ground while rotating the nozzle 6 by the motor 7. Is what you do.
[0011]
In the sheet pile embedding method as described above, the rotating nozzle 6 injects high-pressure water obliquely downward and eccentric with respect to the center of rotation, so that the excavation area of the ground due to the jet of water is widened. Furthermore, by spraying high-pressure air around the high-pressure water from around the nozzle 6, when there is a large stone or rock in a gravel layer or the like, soil particles around the stone are moved, and the upward flow of water and air causes Discharging the soil particles facilitates the movement of stones, rocks and the like. Therefore, at the time of press-fitting the sheet pile 1, the stones, rocks, and the like can easily escape, so that the press-fitting resistance of the sheet pile can be reduced.
[0012]
In particular, the nozzle 5 at the lower end of the outer tube 3 is provided outside the nozzle 6 of the inner tube 4, and together with the high-pressure air injected through the air injection groove 21 provided in the outer peripheral longitudinal direction of the inner nozzle 6, By injecting the high-pressure water injected from the nozzle 6 of the pipe 4, the following operation is obtained. First, by maintaining high pressure between the outer pipe 3 and the rotating inner pipe 4 by high-pressure air, it is possible to prevent earth and sand from entering between the outer pipe 3 and the inner pipe 4. Secondly, the high-pressure air ejected from the periphery of the nozzle 6 is ejected along the periphery of the water jet jetted from the nozzle 6 at the lower end of the inner pipe 4 to reduce the flow velocity of the water jet in the water. It has the effect of minimizing the length and extending the excavation distance of the ground by spraying water. Third, a strong updraft of air can discharge excavated soil particles to the surface.
[0013]
Further, by injecting air from the nozzle 5 at the lower end of the outer tube 3 through an air injection groove 21 provided in the inner periphery of the rotating inner tube 4 in the longitudinal direction of the nozzle 6, the rotation of the nozzle 6 increases the pressure The high-pressure air jetted from the nozzle 5 at the lower end of the outer tube 3 is also jetted around the high-pressure water as a rotating flow together with the water. The direction of rotation of the high-pressure air is the same as the direction of rotation of the high-pressure water injected by the nozzle 6 of the inner pipe 4. Thereby, the action by the water injection as described above can be made more effective.
[0014]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Next, embodiments of the present invention will be described specifically and in detail with reference to the drawings.
FIG. 1 is a diagram illustrating a lower end side of a sheet pile 1 that is pressed into the ground. As shown in FIG. 1, a sheet pile embedding according to an embodiment of the present invention having a double structure of an outer tube 3 and an inner tube 4 along a longitudinal direction at an inner center of the sheet pile 1, that is, a longitudinal direction. The tube forming the auxiliary device is fixed. At the lower end of the sheet pile 1, a nozzle 5 connected to the lower end of the outer tube 3 is fixed to the center of the lower end of the sheet pile 1 by a metal plate-shaped fixing member 2 bent in a U-shape. As will be described in detail later, the inner tube 4 is rotatably supported in the outer tube 3.
[0015]
FIG. 2 is a side view showing only the sheet pile 1 in a vertical cross section, and shows upper and lower end portions of the sheet pile 1 and the above-mentioned double pipe in which an intermediate portion is omitted. As shown in FIG. 2, the upper end of the outer tube 3 of the double tube is attached to the upper end of the sheet pile 1 by a fixture 15 and a hook 14. Further, a motor 7 for rotating the inner pipe 4 via a rotation transmitting unit 8 is attached to an upper end of the inner pipe 4.
[0016]
FIG. 4 shows a motor 7 for rotating and driving the inner tube 4 in the outer tube 3 and a rotation transmitting portion 8 for transmitting the rotational force to the inner tube 3. It is sectional drawing of a part. The cross section of the motor 7 is not shown.
The upper end of the outer tube 3 is connected to a cylindrical frame 20, on which a motor 7 which is a driving source of a pneumatic motor, a hydraulic motor, an electric motor or the like is mounted. As described later, a port 9 for connecting to a pump for supplying water via a hose is provided at an intermediate portion of the frame 20.
[0017]
The transmission shaft 28 is rotatably supported in the frame 20 by a bearing mechanism such as a radial bearing or a thrust bearing. The lower end of the transmission shaft 28 is connected to the upper end of the inner pipe 4 inside the upper end of the outer pipe 3. Therefore, the upper end of the inner tube 4 is rotatably supported by the frame 20 via the transmission shaft 28. Further, a water passage 29 is formed on the central axis of the lower half of the transmission shaft 28, and the water passage 29 communicates with the port 9 at an upper end thereof, and a water passage 29 in the inner pipe 4 at a lower end thereof. It leads to the water passage 16.
[0018]
The upper end of the transmission shaft 28 is connected to the output shaft of the motor 7, and the inner tube 4 is rotated in the outer tube 3 by driving the motor 7.
A port 10 is provided near the upper end of the outer tube 3 for connection with a pump for supplying air via a hose, as described later. This port 10 communicates with an air passage 17 formed in a gap between the outer pipe 3 and the inner pipe 4.
[0019]
FIG. 5 is a cross-sectional view of the lower ends of the outer tube 3 and the inner tube 4 and the nozzles 5 and 6 connected thereto.
A cylindrical nozzle 5 is fitted and connected to the lower end of the outer tube 3, and the nozzle 5 is fixed to the lower end of the sheet pile 1 by the above-described metal plate-shaped fixing member 2.
[0020]
The nozzle 6 of the inner tube 4 is rotatably fitted inside the nozzle 5 of the outer tube 3. The nozzle 6 is connected to the lower end of the inner pipe 4, and in this state, the rotation of the inner pipe 4 can be transmitted to the nozzle 6. The nozzle 6 has a water outlet 19 connected to the water passage 16 of the inner tube 4, and the outlet 19 is eccentrically inclined with respect to the center axis which is the center of rotation of the inner tube 4.
[0021]
The outer peripheral surface of the nozzle 6 of the inner tube 4 is basically rotatably supported in the nozzle 5 by sliding in contact with the inner peripheral surface of the nozzle 5 of the outer tube 3. However, a plurality of spline-shaped grooves 21 are formed in the vertical direction on the outer peripheral surface of the nozzle 6 of the inner tube 4. The air passage 17 formed in the gap between the outer pipe 3 and the inner pipe 4 is connected to the outlet 18 of the nozzle 5 of the outer pipe 3 through a plurality of air injection grooves 21 formed on the outer periphery of the nozzle 6. Leads to. The ejection port 18 of the nozzle 5 of the outer tube 3 is lower than the ejection port 19 of the nozzle 6 of the inner tube 4.
[0022]
Next, the procedure of embedding work of the sheet pile 1 provided with such an embedding assist device underground will be described.
As already described with reference to FIGS. 1 and 2, the nozzle 5 connected to the lower end of the outer tube 3 is fixed to the lower end of the sheet pile 1 by a metal plate-shaped fixing member 2 bent in a U-shape. Further, the upper end of the outer tube 3 is attached to the upper end side of the sheet pile 1 by the attachment 15 and the hook 14.
[0023]
In this state, as shown in FIGS. 2 and 3, the water supply pump 26 is connected to the port 9 in the inner pipe 4 through the water passage 16 via the pressure-resistant hose 11. Although not shown in FIG. 3, the water supply pump 26 can draw water from a water source such as a water tank. A compressor 25 is connected via a pressure-resistant hose 12 to a port 10 communicating with an air passage 17 which is a gap between the outer pipe 3 and the inner pipe 4. Furthermore, when the motor 7 is, for example, an air motor as a power source, a compressor 27 is connected to the motor 7 via a pressure-resistant hose 13.
[0024]
In this state, the upper end of the sheet pile 1 is connected to a crane (not shown), and the sheet pile 1 is set up and set on the pile press-in machine 22. The embodiment illustrated in FIG. 3 illustrates an example in which a pile press-in / draw-out machine that presses a pile into the ground by a static load is used as the pile press-in machine 22. This pile press-in machine 22 is already pressed into the ground, and the existing sheet pile 1 'embedded therein is used as a reaction force base. The sheet pile 1 is held by the holder 23 and is pressed down into the ground by applying a force downward.
[0025]
When the sheet pile 1 is pressed into the ground in this way, the water supply pump 26 is driven to send high-pressure water to the water passage 16 in the inner pipe 4 via the pressure-resistant hose 11, and this water is injected from the nozzle 6. . At the same time, the motor 7 is driven to rotate the nozzle 6 at the lower end through the inner pipe 4 in the nozzle 5 of the outer pipe 3. At the same time, the compressor 25 is driven to send high-pressure air to the air passage 17 between the outer pipe 3 and the inner pipe 4 via the pressure-resistant hose 12, and this high-pressure air is ejected from the air injection groove 21 around the nozzle 6. I do.
[0026]
Since the ejection port 19 of the nozzle 6 is opened eccentrically with respect to the center of rotation, high-pressure water is ejected while rotating as shown in FIGS. Thereby, a wide area of the ground can be excavated. Further, high-pressure air is injected from an air injection groove 21 provided in a vertical direction on the outer periphery of the nozzle 6 of the inner pipe 4, and is injected from behind the high-pressure water injected from the nozzle 6 to the periphery thereof. Here, since the nozzle 6 is rotating, the high-pressure air injected from the air injection groove 21 on the outer periphery thereof is also injected as a rotational flow. The direction of rotation of the high-pressure air is the same as the direction of rotation of the high-pressure water injected from the nozzle 6 of the inner pipe 4. As shown in FIG. 5, the air injection groove 21 of the nozzle 6 of the inner pipe 4 is located before the ejection port 19 of the nozzle 6, and the air injection groove 21 of the nozzle 6 of the inner pipe 4 and the Each of the ejection ports 19 is located before the ejection port 18 of the nozzle 5 of the outer tube 3. Therefore, the high-pressure air and high-pressure water are jetted from the jet port 19 to the tip of the lower end of the sheet pile 1 while being guided by the nozzle 5 of the outer pipe 3. Thereby, the turbulence of the high-pressure water to be injected can be suppressed and the reaching distance can be lengthened.
[0027]
When the sheet pile 1 is press-fitted to a predetermined depth and embedded, the press-fitting is finished. Thereafter, the outer pipe 3 and the inner pipe 4 are lifted by a crane, the lifting force is broken, and only the outer pipe 3 and the inner pipe 4 are lifted and recovered, and the embedding of the sheet pile 1 is completed. In the same manner, the necessary number of sheet piles 1 are sequentially press-fitted and embedded in the necessary locations.
[0028]
FIG. 7 is a graph showing the relationship between the embedding depth at the lower end of the sheet pile and the time required to reach the same when a sheet pile having a length of 12.0 m is pressed into the ground at a maximum pressure of 10 t. It is. In FIG. 7, the “embodiment” has the nozzle 6 of the inner pipe 4 having an oblique ejection port as described above, while injecting water at a pressure of 100 kg / cm ² while rotating the nozzle 6, This is a case where the sheet pile is press-fitted while jetting air at a pressure of 7 kg / cm ² from between the outer pipe 3 and the inner pipe 4. The "Comparative Example" is a case where the nozzle of the inner pipe has a straight nozzle, and the sheet pile is pressed in while spraying water and air at the same pressure without rotating the nozzle.
[0029]
As is evident from the results shown in FIG. 7, there was a time difference of 8 minutes in press-fitting the sheet pile to a depth of 12 m in the example of the present invention as compared with the comparative example. As described above, the nozzle 6 of the inner tube 4 has an oblique ejection port, and while the nozzle 6 is rotated, water is jetted while the nozzle 6 is rotated. This is due to the result of press-fitting while jetting.
[0030]
【The invention's effect】
As described above, in the sheet pile embedding assisting device according to the present invention and the sheet pile embedding method using the same, the mutual complementarity between the high-pressure water jetted from the rotating nozzle 6 and the high-pressure air jetted from the surroundings is improved. Accordingly, the excavation efficiency of the sand pile of the sheet pile 1 to be press-fitted is high, and the sheet pile 1 can be press-fitted into the ground with higher efficiency. As a result, it is possible to securely embed the sheet pile 1 and shorten the construction time.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a view showing a lower end side of a sheet pile provided with an embodiment of an embedding assisting device according to the present invention.
FIG. 2 is a side view showing one embodiment of the embedding assisting device according to the present invention and a sheet pile provided with the embedding assisting device, in which only the sheet pile is vertically sectioned.
FIG. 3 is a schematic diagram showing a state in which a sheet pile provided with one embodiment of the embedding assisting device according to the present invention is pressed into the ground using a pile press-in / pull-out machine and is embedded.
FIG. 4 is a partial cross-sectional view showing a motor for rotationally driving the inner tube in the outer tube and a rotation transmitting unit for transmitting the rotational force to the inner tube in the embodiment of the embedding assisting device according to the present invention. FIG.
FIG. 5 is a cross-sectional view of the lower end portions of an outer tube and an inner tube and a portion of a nozzle connected thereto in an embodiment of the embedding auxiliary device according to the present invention.
FIG. 6 schematically shows the state of the tip portion of the sheet pile when the sheet pile provided with one embodiment of the embedding auxiliary device according to the present invention is pressed into the ground using a pile press-in / pull-out machine and embedded. It is a longitudinal cross-sectional view.
FIG. 7 shows an embedding depth at the lower end of the sheet pile when the sheet pile provided with the embedding assisting device according to an embodiment of the present invention is pressed into the ground using a pile press-in / pull-out machine, and reaches the embedding depth. It is a graph which shows the relationship with time until it does.
[Explanation of symbols]
Reference Signs List 1 sheet pile 3 outer pipe 4 inner pipe 5 outer pipe nozzle 6 outer pipe nozzle 7 motor 21 nozzle air injection groove

Claims

An auxiliary device for embedding a sheet pile (1) in the ground, comprising an outer tube (3) fixed along the longitudinal direction of the sheet pile (1), and an outer tube (3) housed in the outer tube (3). The inner pipe (4) and the lower end of the outer pipe (3) fixed to the lower end of the sheet pile (1) are provided in the lower end of the outer pile (3), and the high-pressure water sent through the inner pipe (4) is supplied to the sheet pile. It has a nozzle (6) for jetting downward from the lower end of (1), and a motor (7) for rotating this nozzle (6) in the lower end of the outer tube (3). A sheet pile embedding assisting device, which injects high-pressure water obliquely downward and eccentric with respect to its rotation center.

An air injection groove (21) having a nozzle (5) at the lower end of the outer tube (3), and injecting high-pressure air in the longitudinal direction of the outer periphery of the nozzle (6) of the inner tube (4) inside the nozzle (5). The sheet pile embedding assist device according to claim 1, further comprising:

A method for embedding a sheet pile (1) in the ground, wherein high-pressure water is injected from a nozzle (6) at the tip of an inner pipe (4) by using the sheet pile embedding assisting device according to claim 2. At the same time, high-pressure air is injected from an air injection groove (21) provided in the longitudinal direction of the outer periphery of the nozzle (6), so that high-pressure water is injected around the high-pressure water injected from the nozzle (6) of the inner pipe (4). A sheet pile embedding method, which comprises injecting air and press-fitting a sheet pile (1) into the ground while rotating a nozzle (6) with a motor (7).