JP2011012394A

JP2011012394A - テーパー杭打設時のブレ止めガイド方法

Info

Publication number: JP2011012394A
Application number: JP2009154813A
Authority: JP
Inventors: Hajime Fujino; 一藤野; Ikuo Tashiro; 郁夫田代; Takashi Sato; 隆佐藤; Nobuaki Shiozawa; 伸明塩沢
Original assignee: Sumitomo Forestry Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Forestry Co Ltd
Priority date: 2009-06-30
Filing date: 2009-06-30
Publication date: 2011-01-20
Anticipated expiration: 2029-06-30
Also published as: JP5490452B2

Abstract

【課題】圧入用重機を用いて圧入することでテーパー杭を地中に打ち込む際に、打込み開始時から打込み最終段階まで安定した状態でブレ止めを行いつつテーパー杭をガイドできるようにする。
【解決手段】テーパー杭１２が鉛直に打ち込まれるようにガイドするテーパー杭打設時のガイド方法であって、ブレ止めガイド装置１０は、環状ガイド部１６と、この環状ガイド部１６の内周面から径方向内方に向けて進退可能に突出する、径方向規制部材１７とを含んで構成されており、テーパー杭１２が下方に圧入又は回転圧入されて行くのに従って、径方向規制部材１７の先端部に接する仮想の内接円Ｃが、環状ガイド部１６に挿通された部分の拡大してゆくテーパー杭１２の外径よりも僅かに大きな直径の円を描くように、径方向規制部材１７の進退量を制御するようになっている。
【選択図】図２

Description

本発明は、テーパー杭打設時のブレ止めガイド方法及びブレ止めガイド装置に関する。

例えば軟弱地盤に住宅建築物等の建物を構築する際の基礎地盤の補強対策として、鋼管杭等の基礎杭を、圧入用重機を用いて圧入又は回転圧入することで地中に設置して、不同沈下（不等沈下）を防止できるようにしたり、基礎地盤の支持力を増大させたりすることが行われている（例えば、特許文献１参照）。これらの工法では、好ましくは支持層に向けて基礎杭を鉛直に打ち込む必要があることから、圧入装置を上下方向にスライド移動させる圧入用重機のリーダー部を鉛直に建て込むと共に、リーダー部の下端部にブレ止めガイド装置を設けて基礎杭をガイドすることにより、中心位置のブレを防止しつつ基礎杭を地中に打ち込むようにする工夫がなされている。

一方、一端部側から他端部側に向けて外径が縮径したテーパー形状部分を有するいわゆるテーパー杭を、外径の小さな他端部側を下方に向けて圧入用重機を用いて圧入又は回転圧入することで地中に設置した場合、このようなテーパー杭による楔効果と大きな周面摩擦力によって、テーパー杭を支持層まで打ち込まなくても、基礎地盤を効果的に補強できることが知られている（例えば、特許文献２参照）。

特開２００４−１９０３８２号公報特開２００８−１９０１１６号公報

テーパー杭の場合もまた、基礎地盤の補強機能を最大限に発揮させるためには、外径の小さな他端部側を下方に向けて鉛直方向に圧入又は回転圧入してゆくこと必要であり、したがって圧入用重機のリーダー部の下端部にブレ止めガイド装置を設けてテーパー杭をガイドすることが望ましいが、従来から用いられているブレ止めガイド装置では、不具合が生じることになる。

すなわち、従来のブレ止めガイド装置では、一端部側から他端部側に向けて外径が変化しない直管状の基礎杭をガイドするものであり、基礎杭が挿通される環状ガイド部の中空内部の内径を、基礎杭の外径と略等しい内径に固定しておくことにより、基礎杭の打込み開始時から打込み最終段階まで安定した状態でブレ止めを行いつつ基礎杭をガイドすることが可能であるが、一端部側から他端部側に向けて外径が縮径するテーパー杭の場合には、例えば外径の小さな下端部に合わせた内径に固定しておくと、これよりも上方部分を環状ガイド部の中空内部に挿通することができなくなり、例えば外径の大きな上端部に合わせた内径に固定しておくと、特に下端部分の周囲には環状ガイド部の中空内部の内周面との間に大きな隙間が生じて、テーパー杭の打込み開始時にブレが生じやすくなる。

本発明は、このような従来の課題に着目してなされたものであり、圧入用重機を用いて圧入又は回転圧入することによってテーパー杭を地中に打ち込む際に、打込み開始時から打込み最終段階まで安定した状態でブレ止めを行いつつテーパー杭をガイドすることのできるテーパー杭打設時のブレ止めガイド方法及びブレ止めガイド装置を提供することを目的とする。

本発明は、一端部側から他端部側に向けて外径が縮径したテーパー形状部分を有するテーパー杭を、外径の小さな他端部側を下方に向けて圧入用重機を用いて圧入又は回転圧入することによって地中に設置する際に、圧入用重機のリーダー部の下端部分に取り付けられてテーパー杭が鉛直に打ち込まれるようにガイドする、ブレ止めガイド装置を用いたテーパー杭打設時のブレ止めガイド方法であって、前記ブレ止めガイド装置は、テーパー杭を挿通可能な中空内部を有する環状ガイド部と、該環状ガイド部の内周面の少なくとも３箇所から径方向内方に向けて進退可能に突出する、少なくとも３体の径方向規制部材とを含んで構成されており、テーパー杭が下方に圧入又は回転圧入されて行くのに従って、前記少なくとも３体の径方向規制部材の先端部に接する仮想の内接円が、前記環状ガイド部に挿通された部分の拡大してゆくテーパー杭の外径よりも僅かに大きな直径の円を描くように、前記径方向規制部材の進退量を制御するテーパー杭打設時のブレ止めガイド方法を提供することにより、上記目的を達成したものである。

そして、本発明のテーパー杭打設時のブレ止めガイド方法では、前記径方向規制部材の進退量が、テーパー杭のテーパ面の傾斜角度及びテーパー杭の打設速度に応じた計算値に基づいて自動制御されるようになっていることが好ましい。

また、本発明は、上記テーパー杭打設時のブレ止めガイド方法に用いるブレ止めガイド装置であって、テーパー杭を挿通可能な中空内部を有する環状ガイド部と、該環状ガイド部の内周面の少なくとも３箇所から径方向内方に向けて進退可能に突出する、少なくとも３体の径方向規制部材とを含んで構成されるブレ止めガイド装置を提供することにより、上記目的を達成したものである。

そして、本発明のブレ止めガイド装置では、前記径方向規制部材の前記環状ガイド部に挿通されるテーパー杭の外周面と対向する面が、テーパー杭の傾斜に沿った角度で傾斜していることが好ましい。

また、本発明のブレ止めガイド装置では、前記径方向規制部材は、油圧の作用によって径方向内方に進退するようになっていることが好ましい。

本発明のテーパー杭打設時のブレ止めガイド方法又はブレ止めガイド装置によれば、圧入用重機を用いて圧入又は回転圧入することによってテーパー杭を地中に打ち込む際に、打込み開始時から打込み最終段階まで安定した状態でブレ止めを行いつつテーパー杭をガイドすることができる。

本発明の好ましい一実施形態に係るブレ止めガイド方法及びブレ止めガイド装置により圧入用重機を用いてテーパー杭を地中に圧入又は回転圧入する状況の説明図である。本発明の好ましい一実施形態に係るブレ止めガイド方法及びブレ止めガイド装置によりテーパー杭をガイドする状況を説明する略示透視斜視図である。本発明の好ましい一実施形態に係るブレ止めガイド方法及びブレ止めガイド装置によりテーパー杭をガイドする打込み開始時の状況を説明する略示透視平断面図である。本発明の好ましい一実施形態に係るブレ止めガイド方法及びブレ止めガイド装置によりテーパー杭をガイドする打込み最終段階の状況を説明する略示透視平断面図である。打ち込んだテーパー杭からブレ止めガイド装置を取り外す状況を説明する略示透視平断面図である。径方向規制部材の規制部の形態を例示する部分斜視図である。（ａ），（ｂ）は、径方向規制部材の規制部の形態を例示する部分斜視図である。（ａ）〜（ｄ）は、径方向規制部材の規制部の形態を例示する部分斜視図である。

本発明の好ましい一実施形態に係るテーパー杭打設時のブレ止めガイド方法は、図１に示すように、一端部１１ａ側から他端部１１ｂ側に向けて外径が縮径したテーパー形状部分１１を有するテーパー杭１２を、外径の小さな他端部１１ｂ側を下方に向けて圧入用重機１３を用いて圧入又は回転圧入することによって地中に設置する際に、テーパー杭１２の中心位置が左右にずれる現象であるブレが生じるのを効果的に抑制して、テーパー杭１２を鉛直方向に安定した状態で打ち込んでゆくことができるようにするために採用されたものである。

すなわち、本実施形態のテーパー杭打設時のブレ止めガイド方法は、一端部１１ａ側から他端部１１ｂ側に向けて外径が縮径したテーパー形状部分１１を有するテーパー杭１２を、外径の小さな他端部１１ｂ側を下方に向けて圧入用重機１３を用いて圧入又は回転圧入することによって地中に設置する際に、圧入用重機１３のリーダー部１４の下端部分に取り付けられてテーパー杭１２が鉛直に打ち込まれるようにガイドする、ブレ止めガイド装置１０を用いたテーパー杭打設時のガイド方法であって、図２にも示すように、ブレ止めガイド装置１０は、テーパー杭１２を挿通可能な中空内部１５を有する環状ガイド部１６と、この環状ガイド部１６の内周面の少なくとも３箇所（本実施形態では３箇所）から径方向内方に向けて進退可能に突出する、少なくとも３体の径方向規制部材１７とを含んで構成されており、テーパー杭１２が下方に圧入又は回転圧入されて行くのに従って、図３及び図４に示すように、少なくとも３体の径方向規制部材１７の先端部に接する仮想の内接円Ｃが、環状ガイド部１６に挿通された部分の拡大してゆくテーパー杭１２の外径よりも僅かに大きな直径の円を描くように、径方向規制部材１７の進退量を制御するようになっている。

本実施形態では、テーパー杭１２は、例えば公知の製造方法によって筒状に成形加工された、肉厚が例えば４．５ｍｍ程度の鋼管杭である。またテーパー杭１２は、図１に示すように、例えば５００〜６００ｃｍ程度の長さを有しており、一端部１１ａ側から他端部１１ｂ側に向けて外径が縮径したテーパー形状部分１１と、テーパー形状部分１１の一端部（上端部）１１ａ側に接合一体化された、圧入用重機１３の圧入装置１８が装着される例えば３００〜５００ｍｍ程度の長さのストレート管部１９とからなっている。

また、本実施形態では、テーパー杭１２のテーパー形状部分１１は、ストレート管部１９と接合することにより当該ストレート管部１９と同じ外径を有する一端部１１ａ側の元径部分が、最大外径を有しており、この元径部分の最大外径は、例えば１２０〜４５０ｍｍ程度となっている。またテーパー杭１２のテーパー形状部分１１は、その外周面が、一端部１０ａ側から他端部１０ｂ側に向けて、好ましくは１／２５〜１／２００程度の勾配で傾斜するように形成されている。

さらに、本実施形態では、テーパー杭１２のテーパー形状部分１１の外径の小さな他端部（下端部）１０ｂには、先端開口を閉塞するようにして先端金具（図示せず）が取り付けられていると共に、切削刃２０が取り付けられている。

テーパー杭１２を地中に打ち込む圧入用重機１３は、例えば鋼管杭やＰＣコンクリート杭を打設する重機として公知の重機である。圧入用重機１３は、オペレータ室２１を備えるベースマシーン２２、テーパー杭１２のストレート管部１９を装着してテーパー杭１２を地中に圧入する回転駆動モータ等を備える圧入装置１８、圧入装置１８が鉛直方向にスライド移動するようにガイドするリーダー部１４等を備えている。

また、圧入用重機１３は、オペレータ室２１に、圧入装置１８による圧入力や圧入速度、回転トルク等を管理、制御する公知の施工管理制御システムを備えており、これによってテーパー杭１２の打ち込みを、自動制御することができるようになっている。

そして、本実施形態では、圧入用重機１３のリーダー部１４の下端部分に、テーパー杭１２が鉛直に打ち込まれるようにガイドするブレ止めガイド装置１０が取り付けられている。ブレ止めガイド装置１０は、図２〜図５に示すように、テーパー杭１２を挿通可能な中空内部１５を有する環状ガイド部１６と、環状ガイド部１６の内周面の３箇所から径方向内方に向けて進退可能に突出する３体の径方向規制部材１７とからなる。ブレ止めガイド装置１０は、環状ガイド部１６の中心が圧入装置１８の回転軸の鉛直下方に配置されるようにして、支持アーム２３を介してリーダー部１４の下端部分に一体として固定されることになる。

ブレ止めガイド装置１０を構成する環状ガイド部１６は、円形のリング形状を径方向の分割線で２分割した半円形状の固定側弧状部２４ａ及び開閉側弧状部２４ｂからなり、固定側弧状部２４ａと開閉側弧状部２４ｂとは、ピン結合部２５を介して開閉可能に連結している。これによって、環状ガイド部１６は、ピン結合部２５と反対側をロック状態として開閉側弧状部２４ｂを閉塞することにより、テーパー杭１２を挿通可能な中空内部１５を形成した状態（図３、図４参照）と、ピン結合部２５と反対側のロック状態を解除して開閉側弧状部２４ｂを開放することにより、テーパー杭１２からブレ止めガイド装置１０を取り外すことが可能な状態（図５参照）とを、切り替えることができるようになっている。また、環状ガイド部１６には、中空内部１５を形成した状態で１２０°の等角度ピッチで配置されるように、径方向規制部材１７が、固定側弧状部２４ａに２体、開閉側弧状部２４ｂに１体の合計３体取り付けられている。

本実施形態では、径方向規制部材１７は、好ましくは油圧の作用によって径方向内方に進退する油圧ジャッキからなる。油圧ジャッキ１７は、各々シリンダ部２６を環状ガイド部１６に固定してピストン部２７を伸縮させることにより、ピストン部２７の先端に取り付けた規制部２８を、環状ガイド部１６の中空内部１５において径方向内方に進退させることができるようになっている。

また、本実施形態では、油圧ジャッキ１７の環状ガイド部１６に挿通されるテーパー杭１２の外周面と対向する面である、ピストン部２７の先端に取り付けた規制部２８の先端面を、図６に示すようにテーパー杭１２の傾斜に沿った角度で傾斜するテーパー面２９としておくことが好ましい。規制部２８の先端面をテーパー杭１２の傾斜に沿った角度で傾斜するテーパー面２９としておくことにより、面としてテーパー杭１２からの横ブレ荷重を受けながら、より安定した状態でブレ止めを行いつつ、テーパー杭１２をガイドすることが可能になる。

さらに、本実施形態では、油圧ジャッキ１７による径方向規制部材１７の操作部を、圧入用重機１３のオペレータ室２１に設けられた施工管理制御システムと接続しておくことが好ましい。これによって、径方向規制部材１７の規制部２８の進退量を、テーパー杭１２のテーパ面の傾斜角度及びテーパー杭１２の打設速度に応じた計算値に基づいて、例えばテーパー杭１２が下方に圧入又は回転圧入されて行くのに従って、３体の径方向規制部材１７の規制部２８の先端面に接する仮想の内接円Ｃが、環状ガイド部１６に挿通された部分の拡大してゆくテーパー杭１２の外径よりも僅かに大きな直径（例えば２〜５ｍｍ程度大きな直径）の円を描くように（図３、図４参照）、自動制御することが可能になる。

なお、本実施形態では、自動制御によることなく、オペレータ室２１におけるオペレータの手動操作によって、径方向規制部材１７の規制部２８の進退量を、３体の径方向規制部材１７の規制部２８の先端面に接する仮想の内接円Ｃが、環状ガイド部１６に挿通された部分の拡大してゆくテーパー杭１２の外径よりも僅かに大きな直径の円を描くように制御することも可能である。

そして、上述の構成を有する本実施形態のブレ止めガイド方法及びブレ止めガイド装置１０によれば、圧入用重機１３を用いて圧入又は回転圧入することによってテーパー杭１２を地中に打ち込む際に、打込み開始時から打込み最終段階まで安定した状態でブレ止めを行いつつテーパー杭１２をガイドすることが可能になる。

すなわち、本実施形態によれば、ブレ止めガイド装置１０は、テーパー杭１２を挿通可能な中空内部１５を有する環状ガイド部１６と、この環状ガイド部１６の内周面から径方向内方に向けて進退可能に突出する、３体の径方向規制部材１７とを含んで構成されており、テーパー杭１２が下方に圧入又は回転圧入されて行くのに従って、３体の径方向規制部材１７の先端部に接する仮想の内接円Ｃが、環状ガイド部１６に挿通された部分の拡大してゆくテーパー杭１２の外径よりも僅かに大きな直径の円を描くように、径方向規制部材１７の進退量を制御するようになっているので、打込み開始時から打込み最終段階までの間、径方向規制部材１７の規制部２８の先端面とテーパー杭１２の外周面との間に大きな隙間が生じるのを回避して、安定した状態でブレ止めを行いつつテーパー杭１２をガイドすることが可能になる。

なお、本発明は上記実施形態に限定されることなく種々の変更が可能である。例えば、径方向規制部材は、油圧の作用によって進退する油圧ジャッキである必要は必ずしもなく、その他の機構によって進退するものであっても良い。また、径方向規制部材は、３体に限定されることなく、環状ガイド部に４体以上設けることもできる。

さらに、径方向規制部材１７の規制部２８として、図７（ａ），（ｂ）に示す回転可能なローラー部材３０を用いることもでき、これによってテーパー杭１２をスムーズに下方に圧入させて行くことが可能になる。ローラー部材３０は、ピストン部２７の先端部分においても回転可能にしておくことができ、これによってテーパー杭１２を回転圧入する際に、ローラー部材３０を横にして、テーパー杭１２の回転をスムーズに行わせるようにすることも可能になる。

さらにまた、径方向規制部材１７の規制部２８は、図８（ａ）に示すように、任意の方向に回転可能なボールベアリング３１とすることもでき、図８（ｂ）に示すように、回転不能な半球状部分３２とすることもできる。また、、図８（ｃ）に示すように、半球状部分３２にバネ３３を取り付けて、接触時にテーパー杭１２に与える力をソフトにすることも可能であり、図８（ｄ）に示すように、平板状部分３４にバネ３３を取り付けて規制部２８とすることも可能である。

１０ブレ止めガイド装置
１１テーパー形状部分
１１ａテーパー形状部分の一端部
１１ｂテーパー形状部分の他端部
１２テーパー杭
１３圧入用重機
１４リーダー部
１５環状ガイド部の中空内部
１６環状ガイド部
１７径方向規制部材（油圧ジャッキ）
１８圧入装置
１９ストレート管部
２１オペレータ室
２５ピン結合部
２６シリンダ部
２７ピストン部
２８規制部
Ｃ径方向規制部材の先端部に接する仮想の内接円

Claims

一端部側から他端部側に向けて外径が縮径したテーパー形状部分を有するテーパー杭を、外径の小さな他端部側を下方に向けて圧入用重機を用いて圧入又は回転圧入することによって地中に設置する際に、圧入用重機のリーダー部の下端部分に取り付けられてテーパー杭が鉛直に打ち込まれるようにガイドする、ブレ止めガイド装置を用いたテーパー杭打設時のブレ止めガイド方法であって、
前記ブレ止めガイド装置は、テーパー杭を挿通可能な中空内部を有する環状ガイド部と、該環状ガイド部の内周面の少なくとも３箇所から径方向内方に向けて進退可能に突出する、少なくとも３体の径方向規制部材とを含んで構成されており、
テーパー杭が下方に圧入又は回転圧入されて行くのに従って、前記少なくとも３体の径方向規制部材の先端部に接する仮想の内接円が、前記環状ガイド部に挿通された部分の拡大してゆくテーパー杭の外径よりも僅かに大きな直径の円を描くように、前記径方向規制部材の進退量を制御するテーパー杭打設時のブレ止めガイド方法。
前記径方向規制部材の進退量が、テーパー杭のテーパ面の傾斜角度及びテーパー杭の打設速度に応じた計算値に基づいて自動制御されるようになっているテーパー杭打設時のブレ止めガイド方法。
請求項１又は２に記載のテーパー杭打設時のブレ止めガイド方法に用いるブレ止めガイド装置であって、テーパー杭を挿通可能な中空内部を有する環状ガイド部と、該環状ガイド部の内周面の少なくとも３箇所から径方向内方に向けて進退可能に突出する、少なくとも３体の径方向規制部材とを含んで構成されるブレ止めガイド装置。
前記径方向規制部材の前記環状ガイド部に挿通されるテーパー杭の外周面と対向する面が、テーパー杭の傾斜に沿った角度で傾斜している請求項３記載のブレ止めガイド装置。
前記径方向規制部材は、油圧の作用によって径方向内方に進退する請求項３又は４に記載のテーパー杭打設時のブレ止めガイド装置。