JP2004068398A - 杭の施工方法および施工装置 - Google Patents

杭の施工方法および施工装置 Download PDF

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Abstract

【課題】▲1▼礫質土地盤でも掘削が可能となり、▲2▼空頭制限のある場所や狭小場所などでも精度の良い杭の施工が可能であり、▲3▼掘削能力が高く、施工能率の向上が図れ、▲4▼鋼管矢板の施工も可能であり、▲5▼比較的簡易な装置構成で、迅速な施工が可能となる、杭の施工方法および施工装置を提供する。
【解決手段】鋼管杭や鋼管矢板等の中空杭1をリバース式の中掘り工法で地中に打設する施工方法・装置であり、ドリルパイプ12の先端に掘削ビット13を有する回転掘削機2を中空杭1の内部に挿入して固定し、圧入装置4により中空杭1を圧入すると共に、掘削ビットで中空杭1の先端部を掘削し、杭先端掘削土砂を供給水と共にドリルパイプ12の先端吸込口から吸引して地上に排出し、ドリルパイプ12の先端吸込口に設けた回転掘削可能な破砕ビット14で杭先端掘削土砂中の礫を破砕する。
【選択図】  図1

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、地盤中に打設されて構造物等を支える杭の施工方法および施工装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来の杭の施工法としては、例えば、場所打ち杭のリバースサーキュレーション工法(以下、リバース工法という)あるいは既成杭の中掘り工法などがある。リバース工法は、スタンドパイプを粘性土中まで建て込み、ロータリーテーブル、ドリルパイプおよび掘削ビットをセットし、掘削孔内の水位を保ちながら所定長さの掘削孔を造成する。掘削時は、ロータリーテーブルを回転させ、ケリバーを介して掘削ビットを回転させると共に、サクションポンプによりビット先端から土砂を吸引して掘進する。
【0003】
既成杭の中掘り工法は、既成杭の中空部にオーガを建て込み、杭先端の地盤を掘削しながら所定の深さまで杭を貫入していく工法であるが、特殊な工法として以下のものが開発されている。即ち、鋼管杭等を常時回転させて周面摩擦を低減させ、非常に小さな圧入力で杭の貫入施工が可能となるように、杭本体を全旋回マシンでキャッチングして回転させ、また杭内部にセットしたシャフトにより送水される掘削水をシャフト先端の掘削ヘッドから吐出させながら、全旋回マシンの4本の油圧ジャッキにより掘削圧入を繰り返し、杭を貫入させる。掘削泥水は、原則として正循環方式で杭頭部の排水管により排出する。
【0004】
また、特開昭54−107106号公報には、鋼管を無振動・無騒音で打設するリバース式の中掘り工法が提案されている。この工法は、鋼管杭や鋼管矢板の内部に掘削機をガイドとスタビライザーで上下自在に設け、この掘削機の作動でビットを回転させて鋼管先端土砂を先行掘削し、掘削された土砂をビット先端の吸込口から吸い込み、排出管を通じて外部に排出し、掘削された孔に鋼管を押込み装置により下降させ、前記先行掘削と鋼管の押し込みを順次繰り返して鋼管を地中深く打設するものであり、鋼管の下端部分においてビットを駆動させる下部駆動方式とすることにより、回転ロッドの湾曲が防止され、駆動装置の馬力が小さくて済むなどの効果が得られる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
前述のような従来の杭の施工法は、次のような問題点がある。
【0006】
(1) 従来の既成杭のリバース工法や特開昭54−107106号公報などのリバース式の中掘り工法の場合、礫質土地盤を掘削する際、ロッド(ドリルパイプ)の内径より大きな径の礫は、ロッドの先端や内部で詰まることがある。
【0007】
(2) 従来の場所打ち杭のリバース工法では、杭頭に設置するロータリーテーブル、エアスイベルジョイント、ケリーバー等により、施工時の上空高さがある程度必要になる。空頭制限(上空制限)のある場所や狭小場所などでの施工が困難である。また、スタンドパイプ(ケーシング)が上部だけであり、それ以深では鉛直度の確保が難しい。
【0008】
(3) 従来の既成杭の中掘り工法では、小型の全旋回マシンを用いて杭を回転させているため、鋼管矢板の施工が困難である。また、掘削水を掘削ヘッドから吐出させ、杭の頭部から外部へ排水しており、掘削時における循環水の方向が強制汲み上げ式でないため、リバース工法に比べて掘削能力や施工効率が劣る。
【0009】
(4) 特開昭54−107106号公報のリバース式の中掘り工法の場合、先行掘削と鋼管の押し込みを順次繰り返して鋼管を地中に打設するため、施工に時間がかかり、施工効率が悪い。また、鋼管内面にガイドを設け、掘削機本体の側面にスタビライザーを設けるため、構造が複雑であり、コストも増加する。
【0010】
本発明は、前述のような従来の問題を解消すべくなされたもので、第1の目的は、▲1▼ 礫質土地盤でも掘削が可能となり、第2の目的は、▲2▼  空頭制限のある場所や狭小場所などでも精度の良い杭の施工が可能であり、▲3▼  掘削能力が高く、施工能率の向上が図れ、▲4▼  鋼管矢板の施工も可能であり、▲5▼ 比較的簡易な装置構成で、迅速な施工が可能となる杭の施工方法および施工装置を提供することにある。
【0011】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項1は、リバース工法で地中に杭を打設する施工方法であり、先端に掘削ビットを有するドリルパイプを回転させて地盤を掘削すると共に、前記ドリルパイプの先端吸込口に設けた破砕ビットで杭先端掘削土砂中の礫を破砕し、杭先端掘削土砂を供給水と共に前記ドリルパイプの先端吸込口から吸引して地上に排出することを特徴とする杭の施工方法である。
【0012】
この請求項1は、場所打ち杭のリバース工法あるいは鋼管杭や鋼管矢板等の中空杭のリバース式中掘り工法などに適用される杭の施工方法である。場所打ち杭のリバース工法の場合は、スタンドパイプを建て込み、ロータリーテーブルでドリルパイプおよび掘削ビットを回転させると共に、吸引ポンプによりビット先端から土砂を吸引して掘進し、掘削孔を造成する。中空杭のリバース式中掘り工法の場合は、既成杭の中空部に掘削ビットを有するドリルパイプを建て込み、杭先端の地盤を掘削しながら所定の深さまで杭を貫入していく。いずれの場合も、ドリルパイプは、掘削ビットを回転させるロッドとリバースサーキュレーションの泥水の排出管を兼ねる。
【0013】
本発明の請求項2は、鋼管杭や鋼管矢板等の中空杭をリバース式の中掘り工法で地中に打設する施工方法であり、ドリルパイプの先端に掘削ビットを有する回転掘削機を前記中空杭の内部に挿入して固定し、前記掘削ビットで中空杭の先端部を掘削すると共に、ドリルパイプの先端吸込口に設けた破砕ビットで杭先端掘削土砂中の礫を破砕し、杭先端掘削土砂を供給水と共に前記ドリルパイプの先端吸込口から吸引して地上に排出し、圧入装置により中空杭を圧入することを特徴とする杭の施工方法である。
【0014】
この請求項2は、鋼管杭や鋼管矢板等の中空杭内に回転掘削機を挿入して施工を行うリバース式の中掘り工法の場合であり、空頭制限(上空制限)下や狭小場所、その他の場所における杭の施工に適用される。例えば図1に示すように、回転駆動源、回転駆動装置、固定装置などを備えた掘削機本体と、掘削ビットを回転させるロッドとリバースサーキュレーションの泥水の排出管を兼ねるドリルパイプからなる回転掘削機を中空杭の内部に挿入し、掘削機本体を固定装置で固定し、圧入装置により中空杭を圧入しながら正逆回転する掘削ビットで杭先端部を掘削するものである。中空杭内には、排出管を挿入し、下端を回転掘削機に接続し、ドリルパイプからの泥水を吸い上げて地上へと排出する。土砂を取り除いた循環水は、中空杭の頭部内に供給する。
【0015】
請求項1および2において、破砕ビットは、例えば図3、図4に示すように、杭先端部中心部を掘削する掘削ビットを兼ねるものであり、また先端吸込口の周囲に配置し、先端吸込口を閉塞することなく礫を破砕できるようにする。また、この破砕ビットは、適宜の手段で回転させるのが好ましい。
【0016】
本発明の請求項3は、請求項1または請求項2に記載の杭の施工方法において、破砕ビットは、ドリルパイプの回転力により回転させることを特徴とする杭の施工方法である。即ち、破砕ビットは、ドリルパイプの回転を利用して回転させるのが好ましく、例えば二重管のドリルパイプと歯車を用いてドリルパイプの回転を破砕ビットの中心軸回りの回転に変換する(図3、図4参照)。
【0017】
本発明の請求項4は、リバース工法で地中に杭を打設する施工装置であり、先端に掘削ビットを有するドリルパイプと、このドリルパイプを回転駆動する回転駆動装置と、前記ドリルパイプで掘削された杭先端掘削土砂を供給水と共に前記ドリルパイプの先端吸込口から吸引して地上に排出する排泥装置と、前記ドリルパイプの先端吸込口に設けられ、回転により杭先端掘削土砂中の礫を破砕する破砕ビットを備えていることを特徴とする杭の施工装置である。
【0018】
この請求項4は、場所打ち杭のリバース工法あるいは鋼管杭や鋼管矢板等の中空杭のリバース式中掘り工法などに適用される杭の施工装置である。場所打ち杭のリバース工法の場合は、ドリルパイプを地上のロータリーテーブルで回転駆動させる。中空杭のリバース式中掘り工法の場合は、ドリルパイプを地上の掘削機の回転駆動装置で回転駆動させる、あるいは中空杭内の回転掘削機で回転駆動させる。
【0019】
本発明の請求項5は、鋼管杭や鋼管矢板等の中空杭をリバース式の中掘り工法で地中に打設する施工装置であり、掘削機本体とドリルパイプと掘削ビットを有し、前記中空杭の内部に挿入されて前記掘削機本体が固定装置により中空杭内面に固定される回転掘削機と、この回転掘削機で掘削された杭先端掘削土砂を供給水と共に前記ドリルパイプの先端吸込口から吸引して地上に排出する排泥装置と、中空杭を圧入する圧入装置と、前記ドリルパイプの先端吸込口に設けられ、回転により杭先端掘削土砂中の礫を破砕する破砕ビットを備えていることを特徴とする杭の施工装置である。
【0020】
この請求項5は、鋼管杭や鋼管矢板等の中空杭内に回転掘削機を挿入して施工を行うリバース式の中掘り工法の施工装置の場合であり、空頭制限(上空制限)下や狭小場所、その他の場所における杭の施工に適用される。例えば、図1に示すように、回転掘削機の掘削機本体は、ドリルバイプを回転させる回転駆動源(モーター)と回転駆動装置(歯車伝動機構)と、掘削機本体を中空内面に固定可能・固定解除可能な固定装置などを有する。排泥装置は、排出管と吸引ポンプなどからなる。圧入装置は、中空杭を掴んで押し込むジャッキ装置と反力構台などからなる。
【0021】
請求項4および5において、破砕ビットは、ドリルパイプの回転を利用して回転させるのが好ましい。
【0022】
本発明の請求項6は、請求項4または5に記載の杭の施工装置において、ドリルパイプは内管と外管から構成され、破砕ビットは前記内管または外管の先端部に水平軸または垂直軸の回りを回転自在に設けられ、内管または外管の回転により回転駆動するように構成されていることを特徴とする杭の施工装置である。例えば、図3、図4に示すように、破砕ビットを外管に取付け、固定の内管に対して外管を回転させ、内管の先端部外周に設けた歯車と破砕ビットに設けた歯車で外管の回転を破砕ビットの自転に変換し、破砕ビットをその中心軸回りに回転させる。内管と外管を互いに逆方向に回転させてもよい。さらに、内管に破砕ビットを設け、内管と外管を互いに逆方向に回転させてもよい。
【0023】
本発明の請求項7は、請求項5または6に記載の杭の施工装置において、固定装置は、中空杭の内面に押し付けられる把持部材と、この把持部材を中空杭の内面に対して進退移動させる駆動機構からなることを特徴とする杭の施工装置。例えば図2に示すように、駆動機構は、シリンダーと平行リンク機構から構成し、把持部材を張出して中空杭内面に押し付けられるようにする。
【0024】
本発明の請求項8は、請求項5、6または7に記載の杭の施工装置において、排泥装置は、中空杭内に上部から挿入され、ドリルパイプの上端部に回転自在継手(スイベルジョイント)を介して接続される排出管と、地上に設置され、前記排出管に接続される吸引ポンプを備えていることを特徴とする杭の施工装置である。例えば図1に示すように、排出管の下端を掘削機本体に接続し、固定の排出管の下端と、回転するドリルパイプの上端部とをスイベルジョイントを介して接続する。
【0025】
以上のような本発明において、ドリルパイプの先端吸込口に破砕ビットを設けることにより、礫質土地盤でも掘削が可能となる。即ち、礫質土地盤でロッド内に礫が詰まると、一度ロッドを引き抜いてロッド内の礫を取り除き、場合によっては、ハンマーグラプにより杭先端付近の礫を取り除いた後、再度ロッド挿入して施工再開となるが、破砕ビットを設けることで連続施工が可能となる。また、破砕ビットは杭先端中心部の掘削にも寄与し、掘削能力が向上する。
【0026】
鋼管杭や鋼管矢板等の中空杭内に回転掘削機を挿入して施工を行うリバース式の中掘り工法の場合(請求項2や請求項4等)、回転掘削機を杭内に挿入して固定し、杭を圧入装置で圧入しながら杭先端部を掘削するため、従来の場所打ち杭のリバース工法のように杭の上方にロータリーテーブル、エアスイベルジョイント、ケリーバー等がなく、空頭制限(上空制限)のある場所や狭小場所などでの施工が可能となる。また、施工時の上空高さを有効に使えるため、杭の単管長を長くすることが可能となる。また、杭打機などの大型機械を使用しないため、機械の転倒などの恐れがない。さらに、施工状態に応じて、掘削ビットおよび掘削機本体の位置を変更することができる。
【0027】
また、ドリルパイプの先端吸込口から泥水を強制的に汲み上げるリバース方式であるため、従来の杭を回転させ掘削水を掘削ヘッドから吐出させる既成杭の中掘り工法と比べて、掘削能力が高く、施工能率の向上を図れる。また、杭を回転させないため、鋼管矢板の施工も可能となる。
【0028】
さらに、回転掘削機を杭内に固定し、杭を圧入装置で圧入しながら杭先端部を掘削するため、特開昭54−107106号公報の先行掘削と鋼管の押し込みを順次繰り返すリバース式の中掘り工法と比べて、迅速な施工が可能となり、施工効率が向上する。また、掘削機本体に固定装置を設けるだけでよいため、比較的簡易な構造とすることができ、コストの低減が図れる。
【0029】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図示する実施形態に基づいて説明する。この実施形態は、空頭制限下における狭小場所での杭の施工に適用した例である。図1は、本発明の施工方法と施工装置の1例を示したものである。図2は、本発明に係る回転掘削機の1例を示したものである。図3、図4は、本発明に係るドリルパイプ先端部の例を示したものである。図5は、本発明で用いる施工機械の配置例を示したものである。図6、図7は、本発明の杭の施工方法の1例を工程順に示したものである。
【0030】
図1の実施形態において、本発明の施工装置は、鋼管杭1をリバース式の中掘り工法で地中に打設するものであり、主に、鋼管杭1の内部に挿入され鋼管杭1の内面に固定されて杭先端部を掘削する油圧式の回転掘削機2と、この回転掘削機2で掘削された杭先端掘削土砂Aを供給水Bと共に地上に排出する排泥装置3と、鋼管杭1を圧入する圧入装置4から構成されている。
【0031】
回転掘削機2は、掘削機本体11と、ドリルパイプ12と、掘削ビット13と、破砕ビット14などから構成されている。ドリルパイプ12は、掘削機本体11の回転駆動装置により回転駆動される掘削ロッドと、先端の吸込口12aから吸引された杭先端掘削土砂Aと供給水Bからなる泥水Cを上方へ排出する排出管とを兼ねる部材である。掘削ビット13は、鋼管杭1の内径よりも小さい外径を有し、鋼管杭1の先端部内に配置される。破砕ビット14は、後に詳述するように、吸込口12aの周囲に配置されて杭先端掘削土砂A中の礫を破砕するものである。
【0032】
なお、図1の図示例では、掘削機本体11を比較的上方に固定し、掘削ビット13は鋼管杭1の先端部内に配置されているが、施工状況に応じて掘削機本体11および掘削ビット13の位置を変更することができる。即ち、掘削機本体11は、図1の位置より下方に固定し、ドリルパイプ12の長さを短くすることができる。また、掘削ビット13は、鋼管杭1の先端部から突出させ、必要に応じて拡径できる構造とすることもできる。また、後に詳述するように、鋼管杭の打設完了後、掘削ビット13を取外し、杭先端の根固め処理用のビットを取付けることもできる。なお、掘削ビット13を取り替えることなく、そのまま杭先端の根固め処理を行うこともできる。
【0033】
排泥装置3は、排出管20と、排出ホース21と、吸引ポンプ22などから構成されている。排出管20は、鋼管杭1内に挿入され、下部が掘削機本体11に取付けられ、鋼管杭1の頭部から突出する上部に排出ホース21が接続され、ドリルパイプ12からの泥水Cを吸引ポンプ22の吸い上げにより地上へと排出する。ドリルパイプ12は正逆回転し、排出管20は固定であるため、両者をスイベルジョイント23で接続する。供給水(循環水)Bは、給水ホース24により鋼管杭1の頭部内に供給される。
【0034】
圧入装置4は、パワージャッキ30を有する上下移動装置31と、反力構台32などから構成され、杭芯位置にセットされた鋼管杭1を把持するなどして圧入する。また、この圧入装置4の上には、支持架台33が設置され、この支持架台33に設けられたチェーンブロック等の吊上げ機34により鋼管杭1の杭芯位置への吊り込みや回転掘削機2のセットを行う。なお、支持架台33を設けずにトラッククレーンなどで直接行うこともできる。
【0035】
掘削機本体11は、図2に示すように、減速機付き油圧モーター40と、回転駆動装置41と、油圧電気制御装置42と、固定装置43などを有している。油圧モーター40は回転駆動装置41の上に円周方向に間隔をおいて複数台(図示例では3台)配置されている。回転駆動装置41は、歯車伝動機構が内蔵されており、この歯車伝動機構は、油圧モーター40の出力軸に取付けられた駆動歯車と、ドリルパイプ12の上端部の外周に設けられた被駆動歯車からなり(図示省略)、ドリルパイプ12が正逆方向に回転駆動される。なお、排出管20の下端は、油圧電気制御装置42の上面に接続され、スイベルジョイト23と接続管によりドリルパイプ12に接続されている。
【0036】
固定装置43は、掘削機本体11を鋼管杭1の内面に固定し、かつ、固定を解除する着脱式の装置であり、各油圧モーター40の間に設置され、円周方向に間隔をおいて複数台(図示例では3台)配置されている。また、この固定装置43は、グリップ部材を鋼管杭1の内面に押し付けて固定する把持式であり、油圧シリンダー43aと、平行リンク43b,43bと、グリップ部材43cなどから構成されている。グリップ部材43cと平行リンク43b,43bにより平行リンク機構が形成され、この平行リンク機構を油圧シリンダー43aで変形移動させることで、グリップ部材43cが鋼管杭1の直径方向に平行移動する。油圧シリンダー43aのシリンダ基部と平行リンク43b,43bの基端部が左右一対の取付板44,44に軸着されている。この取付板44は、回転駆動装置41と油圧電気制御装置42とを連結する連結板としても用いられている。なお、この固定装置43は、図示例に限らず、その他の構造を採用することもできる。
【0037】
油圧電気制御装置42は、油圧モーター40や油圧シリンダー43aを作動させる油圧制御回路など(図示省略)が内蔵されている。また、この油圧電気制御装置42には、地上の油圧ユニットから油圧ホース45を介して圧油が供給される。なお、以上は、油圧式の回転掘削機2について説明したが、これに限らず、電動モーター等を用いた電動式でもよい。
【0038】
破砕ビット14は、図3、図4の実施形態では、ドリルパイプ12の回転により回転駆動されるように構成されている。即ち、ドリルパイプ12を内管12−1と外管12−2からなる二重管とし、掘削ビット13が取付けられた外管12−2の回転を歯車を介して破砕ビット14に伝達して破砕ビット14が自転できるようにされている。
【0039】
図3の破砕ビット14は垂直軸の回りに回転するタイプであり、円錐形状の破砕ビット14に回転軸50を設け、この回転軸50を外管12−2の先端部に挿入して回転自在に取付け、この回転軸50の外周に歯車51を設け、内管12−1の先端部外周に歯車51に噛合する歯車52を設ける。内管12−1を固定とし、外管12−2を掘削のため回転させると、破砕ビットの歯車51が固定の歯車52に沿って公転しながら自転し、破砕ビット14が回転する。また、内管12−1を固定としたが、これに限らず、内管12−1と外管12−2を互いに逆方向に回転させるようにしてもよい。この場合、掘削機本体11の回転駆動機構が複雑となるが、破砕ビット14の回転数を上げることができる。
【0040】
また、この破砕ビット14は、外管12−2の先端部に円周方向に間隔をおいて複数個(図示例では4個)、吸込口12aを取り囲むように配置され、杭先端中心部を掘削して掘削能力を向上させると共に、杭先端掘削土砂中の礫を確実に破砕することができる。この破砕ビット14の回転軸50の上端部には、円錐状の軸受53を設け、回転軸50の下端部には、座金54・パッキン55を設け、外管12−2の先端面に取付けたリング状の端板56で押さえる。
【0041】
図4の破砕ビット14は水平軸の回りに回転するタイプであり、円柱や円筒形の回転軸の外周面に突起を設けたものを2個、吸込口12aを中心に平行に対向配置している。この破砕ビット14の両端部は、外管12−2の先端部に回転自在に取付け、図3と同様に歯車により回転駆動させる。例えば傘歯車などを用いて外管12−2等の垂直軸の回りの回転を破砕ビット14の水平軸回りの回転に変換することができる。
【0042】
なお、破砕ビット14の形状や連動機構は、以上のような図示例に限らず、その他の形状や連動機構を採用することができる。また、駆動装置で破砕ビット14を直接回転駆動することもできる。
【0043】
図5は、本発明のリバース式の中掘り工法の実施に用いる施工機械の配置例を示したものであり、圧入装置4の近くにリバースサーキュレーションのための吸引ポンプ22や水槽25が配置されている。このような施工機械により、例えば次に示す手順で鋼管杭が打設される(図6、図7参照)。
【0044】
(1) 図6(i) に示すように、杭芯位置に圧入装置4を設置し、杭内に回転掘削機2(掘削機本体11、ドリルパイプ12、掘削ビット13、破砕ビット14)と排出管20が挿入された下杭1aを圧入装置4内にセットする。
【0045】
(2) 図6(ii)に示すように、排出管20の上部に吸引ポンプの排出ホース21をセットする。また、杭頭部に給水ホース24をセットする。
【0046】
(3) 図6(iii) に示すように、回転掘削機2の着脱装置のグリップ部材を張り出して回転掘削機2を下杭1a内面に固定し、下杭1a内に給水を開始する。杭内水位が所定位置に到達後、リバースを開始する。圧入装置4で下杭1aを圧入しながら、掘削ビット13および破砕ビット14を回転させ、杭先端部を掘削する。
【0047】
(4) 図7(i) に示すように、下杭1aの打設終了後、上記(1) と同様に上杭1bを下杭1aの上に建て込み、排出管20を継ぎ足してジョイントした後、上下の杭の接合を行う。
【0048】
(5) 図7(ii)に示すように、上記(3),(4) と同様に、杭を継ぎ足しながら掘削と圧入を繰り返し、鋼管杭1を所定深度まで施工する。
【0049】
(6) 図7(iii) に示すように、鋼管杭1が所定深度まで施工されると、回転掘削機2の着脱装置のグリップ部材の張り出しを解除し、回転掘削機2を回収する。
【0050】
鋼管杭1の打設が完了すると、必要に応じて杭先端の根固め処理を行う。この場合、掘削ビット13とドリルパイプ12を取外し、代わりに根固め処理用ビット(ドリルパイプに掘削刃と拡大刃を設けたもの)を掘削機本体11に取付ける。排出管20は、グラウトホース等の配設に利用する。打設が完了した鋼管杭1内に、根固め処理用ビットの付いた掘削機2を挿入し、杭先端部まで水掘削し、杭先端部に到達すると、拡大刃を開き先端根固め部にグラウトを注入する。拡大刃を閉じて引き上げながら杭先端部内の杭内閉塞部にグラウトを注入する。その後、注水しながら引き上げる。なお、掘削ビット13のまま根固め処理を行うこともできる。
【0051】
なお、以上は、空頭制限下における狭小場所での杭の施工に適用した例について説明したが、これに限らず、その他の場所での杭の施工にも本発明を適用できることは言うまでもない。また、以上は、鋼管杭や鋼管矢板等の中空杭内に回転掘削機を挿入して施工を行うリバース式の中掘り工法の場合について例示したが、これに限らず、本発明の破砕ビットは場所打ち杭のリバース工法あるいはその他の中空杭のリバース式中掘り工法などにも適用できる。
【0052】
【発明の効果】
本発明は、以上のような構成からなるので、次のような効果を奏する。
【0053】
(1) ドリルパイプの先端吸込口に破砕ビットを設けることにより、礫質土地盤でも掘削が可能となる。ドリルパイプ内に礫が詰まることがないため、連続掘削が可能となり、施工効率の向上が図られる。また、破砕ビットは杭先端中心部の掘削にも寄与し、掘削能力が向上する。
【0054】
(2) 回転掘削機を杭内に挿入して固定し、杭を圧入装置で圧入しながら杭先端部を掘削することにより、従来の場所打ち杭のリバース工法のように杭の上方にロータリーテーブル、エアスイベルジョイント、ケリーバー等がなく、空頭制限(上空制限)のある場所や狭小場所などでの施工が可能となる。
【0055】
(3) 回転掘削機を杭内に挿入して固定し、杭を圧入装置で圧入しながら杭先端部を掘削することにより、施工時の上空高さを有効に使えるため、杭の単管長を長くすることが可能となる。施工能率の向上を図ることができる。
【0056】
(4) 回転掘削機を杭内に挿入して固定し、杭を圧入装置で圧入しながら杭先端部を掘削することにより、杭打機などの大型機械を使用しないため、機械の転倒などの恐れがない。安全な施工が可能となる。
【0057】
(5) 回転掘削機を杭内に挿入して固定し、杭を圧入装置で圧入しながら杭先端部を掘削することにより、施工状態に応じて、掘削ビッドおよび掘削機本体の位置を変更することができ、施工する地盤に応じてトルク伝達等を考慮した施工が可能となる。
【0058】
(6) ドリルパイプの先端吸込口から泥水を強制的に汲み上げるリバース方式であるため、従来の杭を回転させ掘削水を掘削ヘッドから吐出させる既成杭の中掘り工法と比べて、掘削能力が高く、施工能率の向上を図れる。
【0059】
(7) 回転掘削機を杭内に挿入して固定し、杭を圧入装置で圧入しながら杭先端部を掘削することにより、杭を回転させないため、鋼管矢板の施工も可能となる。
【0060】
(8) 回転掘削機を杭内に固定し、杭を圧入装置で圧入しながら杭先端部を掘削することにより、特開昭54−107106号公報の先行掘削と鋼管の押し込みを順次繰り返すリバース式の中掘り工法と比べて、迅速な施工が可能となり、施工効率が向上する。また、掘削機本体に固定装置を設けるだけでよいため、比較的簡易な構造とすることができ、コストの低減が図れる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の施工方法と施工装置の1例を示す正面図である。
【図2】本発明に係る回転掘削機の1例を示したものであり、(a) は平面図、(b) は正面図である。
【図3】本発明に係るドリルパイプ先端部の1例を示したものであり、(a) は正面図、(b) は部分拡大断面図、(c) は斜視図、(d) は底面図である。
【図4】本発明に係るドリルパイプ先端部の他の例を示したものであり、(a) は鉛直断面図、(b) は底面図である。
【図5】本発明で用いる施工機械の配置例を示す平面図である。
【図6】本発明の杭の施工方法の1例(前半部分)を工程順に示す正面図である。
【図7】本発明の杭の施工方法の1例(後半部分)を工程順に示す正面図である。
【符号の説明】
A…杭先端掘削土砂
B…供給水(循環水)
C…泥水
1…鋼管杭
2…回転掘削機
3…排泥装置
4…圧入装置
11…掘削機本体
12…ドリルパイプ
12a…吸込口
12−1…内管
12−2…外管
13…掘削ビット
14…破砕ビット
20…排出管
21…排出ホース
22…吸引ポンプ
23…スイベルジョイント
24…給水ホース
25…水槽
30…パワージャッキ
31…上下移動装置
32…反力構台
33…支持架台
34…吊上げ機
40…減速機付き油圧モーター
41…回転駆動装置
42…油圧電気制御装置
43…固定装置
43a…油圧シリンダー
43b…平行リンク
43c…グリップ部材
44…取付板
45…油圧ホース
50…回転軸
51…歯車
52…歯車
53…軸受
54…座金
55…パッキン
56…端板

Claims (8)

  1. リバース工法で地中に杭を打設する施工方法であり、先端に掘削ビットを有するドリルパイプを回転させて地盤を掘削すると共に、前記ドリルパイプの先端吸込口に設けた破砕ビットで杭先端掘削土砂中の礫を破砕し、杭先端掘削土砂を供給水と共に前記ドリルパイプの先端吸込口から吸引して地上に排出することを特徴とする杭の施工方法。
  2. 鋼管杭や鋼管矢板等の中空杭をリバース式の中掘り工法で地中に打設する施工方法であり、ドリルパイプの先端に掘削ビットを有する回転掘削機を前記中空杭の内部に挿入して固定し、前記掘削ビットで中空杭の先端部を掘削すると共に、ドリルパイプの先端吸込口に設けた破砕ビットで杭先端掘削土砂中の礫を破砕し、杭先端掘削土砂を供給水と共に前記ドリルパイプの先端吸込口から吸引して地上に排出し、圧入装置により中空杭を圧入することを特徴とする杭の施工方法。
  3. 請求項1または請求項2に記載の杭の施工方法において、破砕ビットは、ドリルパイプの回転力により回転させることを特徴とする杭の施工方法。
  4. リバース工法で地中に杭を打設する施工装置であり、先端に掘削ビットを有するドリルパイプと、このドリルパイプを回転駆動する回転駆動装置と、前記ドリルパイプで掘削された杭先端掘削土砂を供給水と共に前記ドリルパイプの先端吸込口から吸引して地上に排出する排泥装置と、前記ドリルパイプの先端吸込口に設けられ、回転により杭先端掘削土砂中の礫を破砕する破砕ビットを備えていることを特徴とする杭の施工装置。
  5. 鋼管杭や鋼管矢板等の中空杭をリバース式の中掘り工法で地中に打設する施工装置であり、掘削機本体とドリルパイプと掘削ビットを有し、前記中空杭の内部に挿入されて前記掘削機本体が固定装置により中空杭内面に固定される回転掘削機と、この回転掘削機で掘削された杭先端掘削土砂を供給水と共に前記ドリルパイプの先端吸込口から吸引して地上に排出する排泥装置と、中空杭を圧入する圧入装置と、前記ドリルパイプの先端吸込口に設けられ、回転により杭先端掘削土砂中の礫を破砕する破砕ビットを備えていることを特徴とする杭の施工装置。
  6. 請求項4または5に記載の杭の施工装置において、ドリルパイプは内管と外管から構成され、破砕ビットは前記内管または外管の先端部に水平軸または垂直軸の回りを回転自在に設けられ、内管または外管の回転により回転駆動するように構成されていることを特徴とする杭の施工装置。
  7. 請求項5または6に記載の杭の施工装置において、固定装置は、中空杭の内面に押し付けられる把持部材と、この把持部材を中空杭の内面に対して進退移動させる駆動機構からなることを特徴とする杭の施工装置。
  8. 請求項5、6または7に記載の杭の施工装置において、排泥装置は、中空杭内に上部から挿入され、ドリルパイプの上端部に回転自在継手を介して接続される排出管と、地上に設置され、前記排出管に接続される吸引ポンプを備えていることを特徴とする杭の施工装置。
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