JP2005127095A - 回転圧入用の開端鋼管杭及び開端鋼管杭の回転圧入方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 建築構造物用や、鋼管山留め式擁壁用の鋼管杭を回転圧入する際の貫入抵抗を抑える補助工法として、施工が簡単で且つ経済性に優れた鋼管杭および該鋼管杭を使った回転圧入方法を提供する。
【解決手段】 土木建築構造物の基礎用または鋼管山留め式擁壁用の開端鋼管杭において、該鋼管杭の上端から下向きに該鋼管杭の内壁に沿って流体供給用パイプが配管され、該パイプの下端位置が該鋼管杭下端からその上方の管内土閉塞開始位置までにあり、該パイプには、該パイプの下端から該管内土閉塞開始位置までの間に１箇所または２箇所以上、該鋼管杭の内壁に沿って周方向に吐出するように流体吐出用のノズルが配置されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、先端が開放している鋼管杭（開端鋼管杭とも言う）の回転圧入によって埋設される土木建築構造物の基礎杭及び山留め式擁壁構造として列設される杭として使用される回転圧入用の開端鋼管杭と、その施工方法に関するものである。

従来、地盤に鋼管杭、特に下端部（先端部とも言う）付近に羽根等の拡径翼を有する鋼管杭を回転圧入施工するにあたり、効率化を図るための補助工法として、特許文献１には、杭の内側にオーガを挿入し、杭先端部の地盤を先行掘削しながら施工する施工方法が開示され、特許文献２には、杭先端付近や側壁から発砲液を杭の外側に吐出して、杭先端部付近や側部の地盤を流動化する施工方法，装置および鋼管杭が開示されている。また、一般的な工法として、杭先端から下方地盤に向け流体物を噴出させながら掘進して行く施工方法が行われている。さらに、特許文献３には、鋼管杭内部にオーガや流体物吐出口などの土砂攪乱・除去手段を設け、これらの手段を操作することにより、回転掘削に伴う鋼管杭内への土砂の継続浸入をある程度許容しつつ、杭先端部が土砂によって閉塞することによる貫入抵抗の増大を回避する施工方法および鋼管杭が開示されている。

特開２０００−１４４７２８公報 特開平１０−２１９６８７公報 特開２００２−２２０８３０公報

上述した従来技術は下記のような問題，課題を持つものであった。
特許文献１のように杭の内側にオーガを挿入し、杭先端部の地盤を先行掘削しながら施工する施工方法を用いる場合には、土留め構造や基礎杭における中間層の施工性には優れているものの、鋼管を回転させるのとは別系統のオーガ駆動装置が必要であり、施工機械が大きくなるとともに、鋼管杭の縦継時には、鋼管とともにオーガ軸も縦継ぎしなければならないため、施工も煩雑となり、経済性も悪くなる傾向となる。

また、本方法では、通常先端地盤は緩んでしまうため、支持杭として用いるためには、杭の先端部分を強化し、支持力を発現させる手段を新たに講じる必要が生じ、ハンマーで杭を打ち込む方法や、セメントミルクなどの硬化性流体物を注入して根固めをする方法が合わせて行われる。しかしハンマーで打ち込む工法は、騒音や振動を発生するため都市部の施工では用いることができない。また先端を根固めする工法の場合は、現場にセメントプラントなどが必要となるばかりでなく、セメントミルクが現場の土砂と混ざり合って大量の汚泥となり、場合によっては現場が泥沼化するような場合もある。このような汚泥は産業廃棄物となるため、その処分に手間とコストがかかるという問題も発生する。

特許文献２の方法は、杭本体の側部に設けられた螺旋状の推進掘削翼の掘削刃の杭側根元に吐出口を設け、該吐出口から発泡剤を吐出して掘削土の流動性を高めて回転駆動手段にかかる負荷の低減を狙ったものであるが、実際には発砲液は、掘削刃で掘削された土砂と共に回転する杭本体の側壁に沿うように掘削刃の全体に行き届く前に、該掘削刃の後方へと追いやられて行くため、螺旋状の推進掘削翼の地盤掘削抵抗の低減効果は低いものである。また、発泡液は、水やエア等に比べれば、特殊な材料であることに加え、中途の側壁地盤や杭先端地盤に硬化剤を注入し、地盤を強化するといったこともできない。

一般的に用いられている杭先端から下方地盤に向け流体物を噴出させながら掘進して行く施工方法においては、流体物で地盤を掘削するためには高圧かつ高流量な流体物が必要となり、大掛かりな付属プラント設備が必要となるため、経済性が悪化するとともに、均一に地盤を掘削するためには流体物の吐出口も多くなり、鋼管杭の縦継時の煩雑さも加わる。また吐出口を制限すると回転数等の影響により、先端地盤の掘削状況が不均一となり施工精度の確保が難しくなる。さらに、支持杭として用いる場合には、支持層に到達した時点ではすでに支持層を噴出する流体物で緩め乱してしまっているので、根固め工程が必要となるものである。

上述した既存工法は、鋼管杭の回転圧入による施工の効率化を図るために、エア・水・発泡液等の流体物の杭先端や杭外側部への吐出、あるいはオーガによる中堀りなどの補助工法が併用されており、杭先端地盤の軟弱化及び鋼管杭内の閉塞状態の除去を図っている。しかし、土留め構造に適用する杭の施工性や支持杭における中間層での施工性は改良されるものの、経済性の悪化・施工の煩雑性などが問題となった。さらに、先端支持力に関しては、新たにセメントミルクなどによる根固め工程を必要とするものであった。ここで、鋼管杭における「閉塞状態」とは、鋼管杭内に形成された管内土砂閉塞層がそれ以上の土砂の浸入を阻害するような状態となったり、鋼管杭先端が閉端杭と同様の状態となっていることを意味している。

特許文献３においては、上述したような問題を鑑みて、先端に土砂の進入を許容する開口を有してなる羽根付き回転圧入鋼管杭であって、鋼管杭先端より上方の該鋼管杭内の適宜な部位に土砂閉塞上限位置が設定され、該土砂閉塞上限位置より上方に上がってくる土砂を攪乱または除去して、鋼管杭内に侵入してくる土砂による閉塞状態の形成を防止する、オーガや流体物吐出口などの土砂攪乱・除去手段が鋼管杭内に設けられ、該土砂攪乱・除去手段の操作により、鋼管杭の回転掘削に伴う鋼管杭内への土砂の継続侵入をある程度許しつつも、杭先端部が土砂によって閉塞することによる貫入抵抗の増大を回避する方法である。また、杭先端が軟弱層を貫入している状態では掘進抵抗が少ないので、流体の吹き出しを停止あるいは、オーガによって土砂を押圧して、鋼管杭内への土砂の侵入をそれ以上進行させないようにしても良く、硬く掘進抵抗の大きい中間層においては、土砂の進入を許して貫入抵抗を低減させる。また、支持層での打ち止め時においては、土砂撹乱・除去手段は原則として機能させず、杭鋼管内に進入する土砂によって先端を閉塞状態とすることによって、杭の先端支持力を確保するようにするものであった。

しかし、本方法でも、先端支持力の改良は可能となったものの、鋼管杭内に浸入を許した土砂を攪乱・除去するための、オーガの使用や流体物の強い吐出が必要となるため、鋼管を回転させるのとは別系統のオーガ駆動装置、また流体物で地盤を攪乱・除去するためには高圧かつ高流量な流体物を提供できる大掛かりな付属プラント設備が必要であり、施工機械が大きくなるとともに、縦継時には、鋼管とともにオーガ，流体物配管も継がなければならないため、施工の煩雑さと、経済性の悪化といった課題は依然残ったままであると考えられる。

以上の問題・課題を踏まえ、本発明では下記に示すような回転圧入用の開端鋼管杭及び開端鋼管杭の回転圧入方法を提供するものである。

（１）土木建築構造物の基礎用または鋼管山留め式擁壁用の開端鋼管杭において、該鋼管杭の上端から下向きに該鋼管杭の内壁に沿って流体供給用パイプが配管され、該パイプの下端位置が該鋼管杭下端からその上方の管内土閉塞開始位置までにあり、該パイプには、該パイプの下端から該管内土閉塞開始位置までの間に１箇所または２箇所以上、該鋼管杭の内壁に沿って周方向に吐出するように流体吐出用のノズルが配置されていることを特徴とする回転圧入用の開端鋼管杭。

（２）前記流体供給用パイプが１本以上８本以下であることを特徴とする（１）記載の回転圧入用の開端鋼管杭。

（３）土木建築構造物の基礎用または鋼管山留め式擁壁用の開端鋼管杭において、該鋼管杭の上端から途中まで該鋼管杭の内壁に沿って流体供給用パイプが配管され、該パイプの下端には該鋼管杭の内壁に沿って周方向に環状のパイプが配置されており、該環状のパイプの下端から下向きに該鋼管杭の内壁に沿って２箇所以上８箇所以下の第２の流体供給用パイプが配管され、該第２の流体供給用パイプの下端位置が該鋼管杭下端からその上方の管内土閉塞開始位置までにあり、該第２の流体供給用パイプには、該第２の流体供給用パイプの下端から該管内土閉塞開始位置までの間に１箇所または２箇所以上、該鋼管杭の内壁に沿って周方向に吐出するように流体吐出用のノズルが配置されていることを特徴とする回転圧入用の開端鋼管杭。

（４）前記鋼管杭下端に、螺旋状の拡径翼、バンド状の外側フリクションカッター、先端掘削刃、または、フリクションカッターおよび先端掘削刃が、固着されていることを特徴とする（１）〜（３）のいずれかに記載の回転圧入用の開端鋼管杭。

（５）（１）〜（４）のいずれかに記載の開端鋼管杭を用いた回転圧入方法であって、該鋼管杭を回転圧入していく際に、流体吐出用のノズルから流体物である、水、掘削液、空気、水および空気、または、掘削液および空気を吐出し、該鋼管内に浸入してくる土砂と該鋼管杭内壁との間に該流体物を介在させるか、該鋼管杭内に浸入してくる土砂のうち鋼管杭内壁近傍の土砂に対して流体物を混合するか、または、その両方であることを特徴とする開端鋼管杭の回転圧入方法。

（６）前記流体物を吐出する際の圧力が０．２〜１０ＭＰａであり、流量が５〜１００ｌ／ｍｉｎであることを特徴とする（５）記載の開端鋼管杭の回転圧入方法。

本発明で言う、管内土閉塞開始位置とは、これより上部の鋼管杭内壁面と鋼管杭内に浸入した土砂との摩擦により管内土閉塞層の形成を許すことになると推定される位置であり、施工される地盤・施工速度・杭径等によって決定される。

本発明により、建築構造物の基礎用鋼管杭や、鋼管山留め式擁壁用鋼管杭を回転圧入工法によって施工する際の貫入抵抗を抑える補助工法として、オーガを使用したときのような鋼管を回転させるのとは別系統の駆動装置が不要となり、また、高圧且つ大量の流体物を吐出して支持層を緩めたり大掛かりな付属プラントを設置することもなく、施工が簡単で且つ経済性に優れた開端鋼管杭および該鋼管杭を使った回転圧入方法を得られるという効果を奏する。

本発明の施工方法では、鋼管杭の回転圧入による施工の効率化を図るための、杭先端地盤の軟弱化または鋼管杭内の閉塞状態の除去を図る方策のうち、後者の閉塞状態除去の方法を取っている。

一般的に鋼管杭下端部（先端部ともいう）における閉塞状態は、鋼管杭内に浸入した土砂と鋼管杭内壁面の摩擦力によるアーチ作用により、施工される地盤等の条件にもよるが管内土閉塞開始位置が、概ね杭先端から杭直径の１０倍程度までの間に設定され、形成された管内土閉塞層がそれ以上の土砂の浸入を阻害するような状態となっており、ほぼ杭先端が閉端杭状態となると考えられている。

そこで、本発明の開端鋼管杭および該鋼管杭を用いた回転圧入方法では、図６に示した概念図のように、開端鋼管杭１（以下、鋼管杭１と言う）内に侵入してくる土砂と鋼管杭内壁との間に流体物１３を介在させるか、鋼管内に浸入してくる土砂のうち鋼管杭内壁近傍の土砂に対して流体物を混合させて流体混合土砂１３とするか、または、その両方とすることで、鋼管杭内壁面における土砂の周面摩擦力１５を低減させて、管内土閉塞層１４の形成を防止し、貫入抵抗の低減を図ることを狙ったものである。そのために、図５（ａ）に示すように、鋼管内に浸入した土砂に該鋼管杭の内壁先端付近において流体吐出用のノズル３を流体供給用パイプ２に設け、鋼管杭の回転圧入の際に鋼管杭内に侵入してくる土砂のうち、先端掘削刃１１や流体供給用パイプ２により一旦鋼管内側に押しこまれて鋼管内壁と鋼管杭内壁近傍の土砂との間に生じる間隙に対して、流体物を吐出することにより、図５（ｂ）に示すように、回転とともに再び鋼管側に移動しようとする鋼管内壁と接する土砂の表面に流体物を吐出し、鋼管内壁と鋼管内土砂１２との間に流体物および／または流体混合土砂１３を介在させることで、鋼管内壁面との摩擦を低減させるものである。尚、先端掘削刃１１が無くても、流体吐出用のノズル３により同様の作用効果が得られる。

開端鋼管杭の基本構成を図１に示す。鋼管杭１の内壁に沿って流体供給用パイプ２が溶接によって取付けられ、鋼管杭１の上部のスイベルジョイント５に接続されている。スイベルジョイント５の上流には流体を通す配管が設置されており、更にその上流には、流体が水または掘削液の場合は送水ポンプ７および給水タンク８が設置され、ここから流体が供給される。スイベルジョイント５が鋼管杭１の中心軸上方に設置されているため、流体供給用パイプ２を鋼管杭１の内壁に溶接していても鋼管杭１を回転させることができる。流体に空気を用いる場合は、送水ポンプ７および給水タンク８の替わりに、エアーコンプレッサーおよびその付帯設備が設置される。流体が水および空気、または、掘削液および空気の２流体とする場合は、送水ポンプ７および給水タンク８、並びにエアーコンプレッサーおよびその付帯設備が、共に設置される。尚、図は鋼管杭１の先端付近にバンド状の外側フリクションカッター６を固着したケースを示したが、これがなくとももちろん構わない。

図４の左上図に示すように、ノズル部付近の流体供給用パイプ２は、本体の破損防止や貫入抵抗の低減のため、扁平させたり、小径として、上部から中間部までの流体供給用パイプ２よりも鋼管内壁からの突出量を低減することが望ましい。

流体の吐出口であるノズル３は、鋼管杭１を回転させているため、１箇所でも鋼管内に浸入した土砂表面全域に吐出物を混合することが可能であるが、圧入速度との関係により周方向の箇所数を増加させることで、短時間で効率よく混合することができる。但し、８箇所程度を越えると加工費の増加に見合う効率向上増加が望めないと考えられるので、ノズル３の周方向の箇所数は１箇所以上８箇所以下が好ましい。

図２にノズルが周方向に４箇所の例を示したが、この場合は、鋼管杭１の内壁に沿って流体供給用パイプ２を４本溶接し、該パイプ２は鋼管杭１の上方で４本ともスイベルジョイント５に接続されている。図２（ａ）では、スイベルジョイント５は鋼管杭１に対する相対的位置が変わらないように、スイベルジョイント杭上部固定治具９により固定されている。スイベルジョイント５より上流部については、ノズル１本と時と同様の流体供給装置が配置されている。また、図２（ｂ）に示すように、スイベルジョイント杭上部固定治具９を持たない場合には、鋼管杭１との相対的位置を変化させないためにクレーン等で補助吊りが必要となる。回転圧入の施工の際には、鋼管杭１は一般的に回転圧入機に把持されて施工される。その際、回転圧入の進行に伴い、鋼管杭１は下降していくため、スイベルジョイント５の上流の配管はホース等のフレキシブルな配管２１とすることが必要である。

図７に、鋼管土留め壁構造等で使用される回転圧入機械におけるフレキシブルな配管２１の処理例を示した。これによれば、既施工鋼管杭の上を自走するとともに、既施工鋼管杭に反力を取れる回転圧入機２０にホース等のフレキシブルな配管２１を収納する巻取り装置２２及び場合によっては、送水ポンプ７を取付けることにより、鋼管杭の下降に追随して、スイベルジョイント５と送水ポンプ間の距離が短くなるために、垂れ下ろうとする配管２１を随時、巻き取るようにしても良い。また、この巻取り装置２１によりホース等のフレキシブルな配管２１に張力をかけることで、スイベルジョイント５の向きを一定方向にすることができ、方向を位置決めするためのクレーンでの補助吊りや、スイベルジョイント杭上部固定治具９の構成を必要としない。

また、ノズル３の向きが重要であり、ノズル３の吐出向きを鋼管杭１の内壁に沿って周方向に向けることで、流体物を吐出した際に鋼管杭内壁付近の土砂に効率的に流体物を混合することができ、少ない流量で、鋼管杭内壁近傍の土砂のみを緩めて、土砂と鋼管杭内壁面のすべり摩擦力を低減できる。更にノズルの向きは、鋼管杭１の回転方向と逆方向の向きとすることにより、鋼管杭内に浸入した土砂によって、ノズル３が詰まることを防止できるので、より望ましい。（図１右中図参照）

ノズル３の設置位置については、鋼管杭先端部での貫入抵抗増加への影響がなるべく少ない範囲で、鋼管杭先端部近傍に設置した方が効果的である。これは、鋼管内に浸入した土砂１２が、鋼管杭１の回転の影響や、鋼管杭先端部付近に螺旋状の拡径翼１９（図９参照）や先端掘削刃１１がある場合はこれらの影響も加わって、一旦乱されて鋼管内に浸入してくるため、鋼管杭１の周囲に半無限に広がっている周辺地盤からの杭の回転力に対する反力が取れず、鋼管内の周面摩擦力により、鋼管杭１と侵入した土砂１２が共回り現象を起こすことがあるためで、貫入抵抗の低減を図ろうと先端より上方部へ取り付けるときは、鋼管杭先端からノズル３までの距離が鋼管杭の直径距離の１倍〜１０倍よりも上方になると、吐出口より下方の土砂が管内土閉塞層１４を形成しやすく、この部分が貫入抵抗となり、効果は著しく減少する傾向があるため、ノズル３の位置は鋼管杭１の先端部から鋼管杭の直径の１０倍相当距離上方までの位置とすることが必要であり、より好ましくは５倍相当距離上方までの位置、更に好ましくは１倍相当距離上方までの位置とすることである。
また、ノズル３は上述したノズル位置の範囲内で、流体供給用パイプ２の上下方向に複数箇所設けても構わない。

流体吐出用のノズル３への流体供給構造としては、回転圧入時の貫入抵抗低減の面から、流体供給用パイプ２を鋼管杭の上部開口から鋼管杭１の内壁に沿って鉛直に下降配管することが好ましいが、ノズル３の周方向の箇所数を２箇所以上とする場合は、下降配管する流体供給用パイプ２の本数が増えて加工費が増加するため、流体供給用パイプ２の本数は抑ることが好ましく、鋼管杭１の上端から途中まで鋼管杭１の内壁に沿って流体供給用パイプ２を配管し、流体供給用パイプ２の先端には、鋼管杭１の内壁に沿って周方向に環状パイプ１０（図３参照）を配管し、この環状のパイプ１０の下面から下向きに鋼管杭１の内壁に沿って１箇所以上８箇所以下の第２の流体供給用パイプ２３が配管され、第２の流体供給用パイプの先端位置が鋼管杭先端からその上方の管内土閉塞層形成開始位置までにあり、第２の流体供給用パイプ２３には、第２の流体供給用パイプの先端から管内土閉塞層形成開始位置までの間に１箇所または２箇所以上、該鋼管杭の内壁に沿って周方向に吐出するように流体吐出用のノズル３を配置する構造とすると良い。この際、加工費・施工費抑制の面からは、流体供給用パイプ２の本数はなるべく少なく１本が好ましいが、地盤が固い場合など１本では強度上弱い場合は、対面の位置にもう１本流体供給用パイプ２を配管して２本としても良く、更に強度が必要な場合は、流体供給用パイプ２を３本または４本配置しても良い。環状パイプ１０および第２の流体供給用パイプ２３は鋼管杭内壁に溶接することが強度上好ましい。図３に流体供給用パイプ２を１本で第２の流体供給用パイプ２３を４本とした例を示す。鋼管杭１の内壁に沿って流体供給用パイプ２が溶接にて取り付けられ、該パイプ２は鋼管杭１の先端付近で環状パイプ１０に接続される。環状パイプ１０にはその下側面に第２の流体供給用パイプ２３を通してノズル３が４箇所取付けられる。環状パイプ１０を溶接する場合は、加工のし易さからは鋼管杭１のできるだけ先端側に取り付けることが望ましいが、最先端部は貫入抵抗の増大を招くため避けることが好ましい。

上記の作用効果により、鋼管杭先端の閉塞状態を除去できることで閉端杭状態とならず、鋼管先端部の下方に形成されるいわゆる主働くさび等による貫入抵抗が低減できるため、先端に何の加工もない通常の鋼管杭や、図１に示すような、先端に通常用いられているバンド状の外側フリクションカッター６を溶接等で固着しただけの鋼管杭でも回転圧入が容易になるし、もちろん、回転圧入される地盤の固さに応じて、鋼管杭の先端部に、図８に示すような先端掘削刃１１を単独または該フリクションカッター６と一緒に固着しても良いし、図９に示すような螺旋状の拡径翼１９を固着しても構わない。これにより、圧入抵抗を更に低減でき、より回転圧入が容易になる。

前記流体物としては、水または空気で必要な効果を上げられるが、ベントナイト溶水等の掘削液を用いると土砂と鋼管杭内壁面との摩擦抵抗が大きい場合などは好ましい。また、ノズル３を２流体ノズルとし、水および空気、若しくは、掘削液および空気を吐出しても構わない。また、流体物の土砂との混合が、鋼管杭内壁近傍のみで良いことに加え、ノズル３の向きを鋼管杭の内壁に沿って周方向とすることで効率化を図ったことで、吐出時の圧力および流量が従来の流体物を吐出する方法に比べて低減することもでき、圧力は１０ＭＰａ以下で十分であり、経済性を考慮すると１〜５ＭＰａが好ましい。低圧側（回転方向の後面側）については流体配管をした際に流体が流れるだけの圧力損失以上あれば十分で、０．２ＭＰａ程度以上あれば良いが、鋼管杭長や流体の流量等により、圧力損失が変化するため、０．５ＭＰａ以上が好ましい。流量については、地盤，鋼管杭の直径，圧入速度，回転数にもよるが、単位時間当りに回転圧入される杭体積（ｍ^３／ｍｉｎ）の３〜１０％程度の流量（ｍ^３／ｍｉｎ）があれば、周面摩擦力の低減効果があり、例えば、杭径９００ｍｍで圧入速度１．０ｍ／ｍｉｎの場合は、単位時間当りに回転圧入される杭体積は約０．６４ｍ^３／ｍｉｎとなり、０．０１９〜０．０６４ｍ^３／ｍｉｎ程度すなわち１９〜６４ｌ／ｍｉｎ程度の流体物の吐出を行えば良い。そこで鋼管杭として適用する杭直径、設備等を考慮すると５〜１００ｌ／ｍｉｎで対応することが好ましく、更には１０〜５０ｌ／ｍｉｎとすることがより好ましい。特許文献３等の従来法と比べると、圧力で１／１０〜１／２、流量で１／１２〜１／３程度低減できるため、流体物供給のための大掛かりな付属プラントを必要とせず、経済性に優れるものである。

先端に螺旋状の拡径翼や掘削刃を取付けず、図１に示すように外側フリクションカッター６のみを取付けている鋼管杭内壁に沿って鋼管杭先端部まで流体供給用パイプを１本設置し、該パイプの先端に鋼管杭１の回転方向とは逆方向に吐出口を設けた。流体吐出用パイプ２は鋼管杭上端部で取りはずし可能な治具を用いてスイベルジョイントにより地上部の注水ポンプから流体物の供給を受けるようにする。流体物としては３０ｌ／ｍｉｎの水を３ＭＰａで吐出させ、鋼管杭１を１〜５ｒ．ｐ．ｍ.で回転させながら、０．５〜１．０ｍ／ｍｉｎの速度で圧入した。本発明例１として、杭径９００ｍｍの鋼管杭１を深度約１４ｍまで回転圧入させ、比較例として、同様の杭直径および圧入深度で、流体物の吐出を行わずにバンド状のフリクションカッター６のみで回転圧入した。その結果、表１の本発明例１に示すように比較例と比べて、圧入時間・トルク・圧入力の全てが半分程度低減できる結果となった。

本発明例２としては、図４に示すように鋼管杭１に先端掘削刃１１を取付け、先端掘削刃１１を内面側にオフセットした裏側に鋼管先端部まで流体供給用パイプ２を１本設置した。その際、鋼管杭内に浸入する土砂の抵抗とならないように且つ流体供給用パイプ２の破損を防止するため、先端掘削刃１１が鋼管杭内面方向（半径方向）に突出している部分に収まるように流体供給用パイプ２を潰して変形させ、更に鋼管杭１の回転方向とは逆方向のパイプ側面に鋼管杭内壁の周方向に向けたノズル３を設けた。流体物としては２０ｌ／ｍｉｎの水を３ＭＰａで吐出させ、鋼管杭１を１〜５ｒ．ｐ．ｍ.で回転させながら、約０．５ｍ／ｍｉｎの速度で圧入した。その結果、発明例１と同様の施工試験によれば、表１の本発明例２に示すように圧入時間・トルク・圧入力の全てにおいて比較例の半分程度低減でき、実施例１とほぼ同様の傾向となった。

本発明のノズル１本の時の開端鋼管杭を示す模式図（左上の全体図と、左下の杭底面図と、右上の杭先端部の側断面図とその底面図）である。 （ａ）および（ｂ）は本発明のノズル４本の時の開端鋼管杭を示す模式図である。 本発明の注水用パイプが１本で杭先端部で付近で環状パイプによりノズルを４本としたときの開端鋼管杭を示す模式図である。 本発明のノズル１本で先端掘削刃を装着した時の開端鋼管杭を示す模式図（側断面と底面図）と先端部の拡大図（側断面図と底面図）である。 （ａ）は本発明の方法によりノズルから流体物を吐出した状態を示す模式図である。 （ｂ）は本発明により鋼管杭内壁と土砂の間に流体物が介在および／または流体物と土砂が混合した状態を示す模式図である。 本発明の作用を示した概念図である。 本発明の回転圧入時のスイベルジョイントの上流のフレキシブルな配管の例である。 本発明の外側フリクションカッターと先端掘削刃を固着した開端鋼管杭である。 本発明の先端部に螺旋状の拡径翼を固着した開端鋼管杭である。

符号の説明

１ 鋼管杭
２ 流体供給用パイプ
３ ノズル
４ 吐出流体
５ スイベルジョイント
６ 外側フリクションカッター
７ 送水ポンプ
８ 給水タンク
９ スイベルジョイント杭上部固定治具
１０ 環状のパイプ
１１ 先端掘削刃
１２ 鋼管内土砂
１３ 流体物および／または流体混合土砂
１４ 管内土閉塞層
１５ 周面摩擦力
１６ 地盤反力
１７ 圧入力
１８ トルク
１９ 螺旋状拡径翼
２０ 回転圧入機
２１ フレキシブルな配管
２２ 巻取装置
２３ 第２の流体供給用パイプ

Claims (6)

1. 土木建築構造物の基礎用または鋼管山留め式擁壁用の開端鋼管杭において、該鋼管杭の上端から下向きに該鋼管杭の内壁に沿って流体供給用パイプが配管され、該パイプの下端位置が該鋼管杭下端からその上方の管内土閉塞開始位置までにあり、該パイプには、該パイプの下端から該管内土閉塞開始位置までの間に１箇所または２箇所以上、該鋼管杭の内壁に沿って周方向に吐出するように流体吐出用のノズルが配置されていることを特徴とする回転圧入用の開端鋼管杭。
   
2. 前記流体供給用パイプが１本以上８本以下であることを特徴とする請求項１記載の回転圧入用の開端鋼管杭。
   
3. 土木建築構造物の基礎用または鋼管山留め式擁壁用の開端鋼管杭において、該鋼管杭の上端から途中まで該鋼管杭の内壁に沿って流体供給用パイプが配管され、該パイプの下端には該鋼管杭の内壁に沿って周方向に環状のパイプが配置されており、該環状のパイプの下端から下向きに該鋼管杭の内壁に沿って２箇所以上８箇所以下の第２の流体供給用パイプが配管され、該第２の流体供給用パイプの下端位置が該鋼管杭下端からその上方の管内土閉塞開始位置までにあり、該第２の流体供給用パイプには、該第２の流体供給用パイプの下端から該管内土閉塞開始位置までの間に１箇所または２箇所以上、該鋼管杭の内壁に沿って周方向に吐出するように流体吐出用のノズルが配置されていることを特徴とする回転圧入用の開端鋼管杭。
   
4. 前記鋼管杭下端に、螺旋状の拡径翼、バンド状の外側フリクションカッター、先端掘削刃、または、フリクションカッターおよび先端掘削刃が、固着されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の回転圧入用の開端鋼管杭。
   
5. 請求項１〜４のいずれか１項に記載の開端鋼管杭を用いた回転圧入方法であって、該鋼管杭を回転圧入していく際に、流体吐出用のノズルから流体物である、水、掘削液、空気、水および空気、または、掘削液および空気を吐出し、該鋼管内に浸入してくる土砂と該鋼管杭内壁との間に該流体物を介在させるか、該鋼管杭内に浸入してくる土砂のうち鋼管杭内壁近傍の土砂に対して流体物を混合するか、または、その両方であることを特徴とする開端鋼管杭の回転圧入方法。
   
6. 前記流体物を吐出する際の圧力が０．２〜１０ＭＰａであり、流量が５〜１００ｌ／ｍｉｎであることを特徴とする請求項５記載の開端鋼管杭の回転圧入方法。

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