JP2011184852A - 矢板の圧入工法及び圧入機材、並びにその圧入工法に使用される矢板 - Google Patents

Abstract

【課題】矢板の貫入抵抗の軽減を図れ、また矢板への粘性土付着を抑制できる矢板の圧入工法を提供する。
【解決手段】先端部に、開口部７を有する噴射ヘッド２が開口部７を矢板１の先端部より矢板圧入方向に突出するように取り付けられた矢板１と、この矢板１の長手方向に沿うべく配設される噴射管ロッド３と、この噴射管ロッド３の先端部に結合され、先端部側面に噴射ノズル８を有し、この噴射ノズル８が開口部７に臨むように噴射ヘッド２に組み付けられた先端モニター４と、噴射管ロッド３の上部に組み付けたスイベル５と、を用意し、スイベル５から高圧水を圧送して、噴射ノズル８から高圧水Ｗを管ロッド半径方向外方へ向けて噴出しながら矢板１を土中に圧入する。
【選択図】図７

Description

本発明は、鋼矢板やコンクリート矢板など矢板の圧入工法及び圧入機材、並びにその圧入工法に使用される矢板に関する。

硬質な地盤に矢板を圧入する際の補助として、矢板の先端部に設けた噴射ノズルから高圧水を噴射しながら圧入する方法（ウォータージェット併用圧入工法）が知られている（例えば、特許文献１〜３参照。）。ウォータージェット併用圧入工法は、矢板の先端部の地盤に高圧水を噴出することで、土粒子間の間隙水圧を一時的に高め、土粒子が移動しやすい状態を作り出し、同時に地表面に噴出する噴流水で矢板の周囲を潤滑させながら、貫入抵抗を軽減して圧入を行う工法である。

特開平７−２６８８７１号公報 特開２００２−３４８８５４号公報 特開２００１−１５２４５３号公報

しかしながら、上記ウォータージェット併用圧入工法では、高圧水の噴流を矢板の圧入方向（下向き）のみに真直ぐに噴出しているため、一つの噴射ホースの噴射ノズルにより土粒子間を弛めて土粒子の移動を容易にする作用範囲は狭く、圧密された砂質地盤や玉石を含む地盤などのようなＮ値の高い硬質地盤に対しては、高圧水を矢板の圧入方向に噴出する噴射ホースと噴射ノズルを複数増加して備えることで対応しているが（前出の特許文献３に記載の高圧水供給通路１６及びウォータージェット噴射ノズル１５を参照）、これではその噴射ホースと噴射ノズルが増加するほど、矢板への噴射ホースの取り付け費用や、高圧ポンプの増設等で施工費用が大きく膨らむという問題があった。
また、粘着力の高い粘性土においては、圧入時に地上に噴出する噴出水は噴射ホース周りから噴出して、他の箇所では土と矢板が付着した状態で残るので、掘削時に粘性土が矢板にくっ付いてしまい、それを除去するのに多大な時間と労力を費やすという問題があった。

本発明は、このような問題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、Ｎ値の高い硬質な地盤に対しても、単一の噴射管ロッドにて矢板先端部の地盤に可及的広範囲にわたって高圧水を噴射させることを可能にし、同時に地表面に噴出する噴流水が従来工法よりも大きい矢板の周面を潤滑し得るものとすることで、地盤の持つ貫入抵抗力の軽減効果を上げて地盤への圧入施工がきわめて容易にかつ施工費節減で行うことができ、また粘性土が矢板に付着するのを抑制できてその除去作業を省略できるという、矢板の圧入工法及び圧入機材、並びにその圧入工法に使用される矢板を提供することにある。

本発明の矢板の圧入工法は、請求項１に記載のように、矢板先端部に、側面に開口部を有する噴射ヘッドが前記開口部を矢板の先端部より矢板圧入方向に突出するように取り付けられた矢板と、この矢板の長手方向に沿うべく配設される噴射管ロッドと、この噴射管ロッドの先端部に結合され、先端部側面に噴射ノズルを有し、この噴射ノズルが前記開口部に臨むように前記噴射ヘッドに組み付けられた先端モニターと、前記噴射管ロッドの上部に組み付けたスイベルと、を用意し、前記スイベルから高圧水を圧送して、前記噴射ノズルから高圧水を管ロッド半径方向外方へ向けて噴出しながら前記矢板を土中に圧入することに特徴を有するものである。

このような構成によると、矢板の先端部に噴射ヘッドをこれの側面に設けた開口部が矢板先端部より矢板圧入方向に突出するように取り付け、噴射管ロッドの先端部に結合された先端モニターをこの先端部側面に設けた噴射ノズルが前記開口部に臨むように噴射ヘッドに組み付けることにより、噴射ノズルから高圧水を管ロッド半径方向外方へ向けて噴射させることができ、単一の噴射管ロッドで矢板先端部の全面・全周もしくは全面・全周に近い領域の可及的広範囲の地盤に高圧水を噴出することができる。
同時に、地表面に噴出する噴流水が従来工法よりも大きい矢板の周面を潤滑し得て地盤との周面摩擦抵抗を効率よく低減できる。
また、矢板の凹部内面はウォータージェット噴流で噴射された箇所で、矢板と土は縁切りされていて掘削された後、粘性土も矢板に付着することがない。

本発明の矢板の圧入工法は、請求項２に記載のように、矢板先端部に、側面に開口部を有する噴射ヘッドが前記開口部を矢板の先端部より矢板圧入方向に突出するように取り付けられた矢板と、この矢板の長手方向に沿うべく配設される噴射管ロッドと、この噴射管ロッドの先端部に結合され、先端部側面に噴射ノズルを有し、この噴射ノズルが前記開口部に臨むように前記噴射ヘッドに組み付けられた先端モニターと、前記噴射管ロッドの上部に組み付けたスイベルと、を用意し、前記スイベルから高圧水を圧送して、前記噴射ノズルから高圧水を管ロッド半径方向外方へ向けて噴出し、噴射管ロッドをこれの管軸心まわりに揺動回転させながら前記矢板を土中に圧入することに特徴を有するものである。

このような構成によると、矢板の先端部に、噴射ヘッドをこれの側面に設けた開口部が矢板先端部より矢板圧入方向に突出するように取り付け、噴射管ロッドの先端部に結合された先端モニターをこの先端部側面に設けた噴射ノズルが開口部に臨むように噴射ヘッドに組み付けることにより、噴射ノズルから高圧水を管ロッド半径方向外方へ向けて噴出させることができ、単一の噴射管ロッドで矢板先端部の全面・全周の地盤に高圧水を噴出することができること、同時に地表面に噴出する噴流水が従来工法よりも大きい矢板の周面を潤滑し得て地盤との周面摩擦抵抗を効率よく低減できること、また矢板の凹部内面はウォータージェット噴流で噴射された箇所で、矢板と土は縁切りされていて掘削された後、粘性土も矢板に付着することがないことは請求項１記載の発明の場合と同様であり、とくに、噴射管ロッドを揺動回転させることにより、矢板先端部の全面・全周の地盤に効率よく高圧水を噴出することができる。

本発明の矢板の圧入機材は、請求項３に記載のように、矢板の先端部に、側面に開口部を有し、この開口部が矢板の先端部より矢板圧入方向に突出するように取り付けられる噴射ヘッドと、矢板の長手方向に沿うべく配設される噴射管ロッドと、この噴射管ロッドの先端部に結合され、先端部側面に噴射ノズルを有し、この噴射ノズルが前記開口部に臨むように前記噴射ヘッドに組み付けられる先端モニターと、前記噴射管ロッドの上部に組み付けたスイベルと、前記矢板を土中に圧入する圧入機と、を備えていることに特徴を有するものである。

このような構成の圧入機材を使用することで、噴射ノズルから高圧水を管ロッド半径方向外方へ向けて噴出させることができて、単一の噴射管ロッドで矢板先端部の全面・全周もしくは全面・全周に近い領域の可及的広範囲の地盤に高圧水を噴出することができる。同時に地表面に噴出する噴流水が従来工法よりも大きい矢板１の周面を潤滑し得て地盤との周面摩擦抵抗を効率よく低減できる。また、矢板の凹部内面はウォータージェット噴流で噴射された箇所で、矢板と土は縁切りされていて掘削された後、粘性土も矢板に付着することがない。

請求項３に記載の矢板の圧入機材は、請求項４に記載のように、さらに、噴射管ロッドをこれの管軸心まわりに揺動回転させる電動又は油圧式回転機を備えることができる。これによると、電動又は油圧式回転機で噴射管ロッドを揺動回転させることにより、高圧水を矢板先端部の全面・全周の地盤に効率よく確実に噴出することができる。

本発明の矢板は、請求項５に記載のように、矢板先端部に、開口部を有する噴射ヘッドが前記開口部を矢板の先端部より矢板圧入方向に突出するように取り付けられていることに特徴を有するものである。

このような構成によると、噴射管ロッドの先端部に結合された先端モニターをこの先端部側面に設けた噴射ノズルが開口部に臨むように噴射ヘッドに組み付けるという簡単な手段で、請求項１〜３に記載の発明と同様に、単一の噴射管ロッドで噴射ノズルから高圧水を管ロッド半径方向外方へ向けて噴出させることで矢板先端部の全面・全周もしくは全面・全周に近い領域の可及的広範囲の地盤に高圧水を噴出することができる。同時に地表面に噴出する噴流水が従来工法よりも大きい矢板１の周面を潤滑し得て地盤との周面摩擦抵抗を効率よく低減できる。また、矢板の凹部内面はウォータージェット噴流で噴射された箇所で、矢板と土は縁切りされていて掘削された後、粘性土も矢板に付着することがない。

本発明によれば、単一の噴射管ロッドで矢板先端部の全面・全周もしくは全面・全周に近い領域の地盤に高圧水を噴出することができると同時に、地表面に噴出する噴流水が従来工法よりも大きい矢板の周面を潤滑し得て地盤との周面摩擦抵抗を効率よく低減できるので、地盤への矢板の圧入を極めて容易にして矢板圧入作業効率を向上させることができ、貫入抵抗力を効果的に小さくすることができて圧入施工を効果的にかつ経済的に行うことができる。しかも、矢板の凹部内面はウォータージェット噴流で噴射された箇所で、矢板と土は縁切りされていて掘削された後、粘性土も矢板に付着することがないので、多大な時間と労力を費やす付着粘性土の除去作業を省略することができる。

本発明の一実施例の矢板及び圧入機材の平面図である。 図１の矢板及び圧入機材の側面図である。 図２におけるＡ部の拡大図である。 図１の矢板の先端部に取り付けられる噴射ヘッドを示すものであって、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図である。 図１の圧入機材の噴射管ロッドの正面図である。 図１の圧入機材の先端モニターの側面図である。 図１の圧入機材を用いることによる矢板の圧入状況を示す正面図である。

以下、本発明の好適な実施形態を図面に基づいて説明する。

本発明に係る矢板の圧入工法には次のような圧入機材が使用される。
この圧入機材は、図１〜図３、図７に示すように、矢板１の先端部に取り付けられる噴射ヘッド２と、矢板１の凹部１ａ内の長手方向に沿うべく配設される噴射管ロッド３と、この噴射管ロッド３の先端部に結合され、かつ噴射ヘッド２に組み付けられる先端モニター４と、噴射管ロッド３の上部に組み付けたスイベル５と、矢板１を土中に圧入する圧入機６（図７参照）とを備えている。

矢板１の種類には、その材料によってコンクリート矢板や鋼矢板などがある。鋼矢板には一般的なハット型やＵ型のほか、Ｚ型やＨ型などがあり、さらに鋼管やＨ鋼などにも広く利用される。

図４に示すように、噴射ヘッド２は、先端部２ａが先細の円錐状に尖った短管からなり、その先端部２ａの側面に開口部７を１個もしく周方向に２個以上並べて設けている。この噴射ヘッド２は、図２、図３、図７に示すように、矢板１の先端部に開口部７が矢板１の先端部より矢板圧入方向に突出するように溶接等で取り付けられる。

図５の噴射管ロッド３の先端部に結合される先端モニター４は、図６に示すように、先端部の側面に開口部７に対応して１個もしくは２個以上の噴射ノズル８を設けている。先端モニター４は、図２、図３、図７に示すように、噴射ノズル８が開口部７に臨むように噴射ヘッド２に挿入して組み付けられる。その際、図６に示すように先端モニター４の先端部に振れ止め突起９を設ける一方、図４に示すように噴射ヘッド２の先端部の内部に振れ止め凹部１０を設けて、図３に示すように振れ止め突起９を振れ止め凹部１０に嵌合させることにより噴射ヘッド２内での先端モニター４の芯振れ止めを講じている。

図２に示すように、噴射管ロッド３の上部に組み付けたスイベル５は高圧水入口１１を有し、この高圧水入口１１は図外の高圧ポンプと配管接続される。

矢板１を土中に圧入するのに使用する圧入機６としては、たとえば、図７に示すように、既に打ち込まれた矢板１から反力を取って新たな矢板１を圧入することが可能な周知の圧入機６を使用する。この圧入機６は、地盤に一列に打ち込んだ既設の矢板１の上部を挟持する複数のクランプ１２を有するサドル１３と、サドル１３に前後にスライド移動可能に設けられたスライドフレーム１４と、このスライドフレーム１４上に左右に旋回可能に設けられたリーダーマスト１５と、リーダーマスト１５の前面部に油圧シリンダ１６で上下にスライド移動可能に設けられ、かつ、圧入すべき矢板１を把持可能なチャック機構１７とを備えている。このような圧入機６によって新たな矢板１を圧入するには、クランプ１２で既設の矢板１の上部を掴んで反力を取り、圧入すべき矢板１をチャック機構１７で把持し、油圧シリンダ１６で静荷重を加えて土中に押し込むようになしたものであり、これによれば振動や騒音を発生させることなく矢板１の圧入施工を行うことができる。
なお、圧入機６としては、上記圧入機以外に、油圧式ショベルやバックホーなどを利用することもできる。

次に、上記構成の圧入機材および圧入機６を用いて矢板１を圧入する工法について説明する。

先ず、図２に示すように、圧入すべき矢板１の先端部に噴射ヘッド２を取り付ける。
次いで、図２、図７に示すように、矢板１の凹部１ａ内面の長手方向に沿って噴射管ロッド３を配設し、噴射管ロッド３の先端に取り付けた先端モニター４を噴射ヘッド２に挿入し、噴射管ロッド３の上部に組み付けたスイベル５を圧入すべき矢板１の上部に設置する。必要に応じて、図２、図７に示すように、噴射管ロッド３をこれの管軸心まわりに揺動回転させるための電動又は油圧式回転機１８を圧入すべき矢板１の上部に設置する。

次いで、クレーンなどで圧入すべき矢板１を吊り上げて図７に示すごとく圧入機６にチャック機構１７を介してセットする。

しかる後、スイベル５から高圧水を圧送して、噴射ヘッド２の開口部７に臨む噴射ノズル８から高圧水Ｗを管ロッド半径方向外方（横向きに）へ向けて噴射しながら矢板１を圧入機６で土中に圧入して行く。噴射ノズル８からの高圧水の噴射圧力は、土質条件にもよるが、たとえば、３ＭＰａ〜５０ＭＰａとする。流量は６０ｌ〜２００ｌとする。なお、この時の高圧水は循環使用してもよい。

このように圧入機６と高圧水Ｗの噴射を併用し、特に高圧水Ｗは矢板１先端部の全面・全周もしくは全面・全周に近い領域の地盤に噴出するので、土粒子間を弛め土粒子の移動を極めて容易にし、同時に地表面に噴出する噴流水が従来工法よりも大きい矢板１の周面を潤滑し得て地盤との周面摩擦抵抗を効率よく低減でき、貫入抵抗を著しく軽減できる。
また、矢板１の凹部１ａ内面はウォータージェット噴流で噴射された箇所で、矢板1と土は縁切りされていて掘削された後、粘性土も矢板1に付着することがないので、多大な時間と労力を費やす付着粘性土の除去作業を省略することができる。
噴射ヘッド２の先端部２ａは円錐状に尖った形に形成してあると、噴射ヘッド２の地盤との先端抵抗を低減できる。

所定の深度まで矢板１を圧入し終えると、スイベル５および電動又は油圧式回転機１８を矢板１の上部から取り外し、噴射管ロッド３を矢板１から引き抜く。

以上の作業を順次繰り返して矢板１を圧入して行く。

電動又は油圧式回転機１８を矢板１の上部に設置している場合は、その電動又は油圧式回転機１８で噴射管ロッド３をこれの管軸心まわりに揺動回転させることで、矢板１先端部の全面・全周の地盤に高圧水を効率よく確実に噴出させながら矢板１を土中に圧入することができる。

なお、噴射管ロッド３には、単管に限らず、エアー力を付加すべく二重管や三重管を使用することもできる。

矢板１の設置後、該矢板1を土中から引き抜く場合、噴射管ロッド３については矢板１を４枚程度で一箇所位の割合で残しておくと、矢板１を引抜く際のセメント系や無機瞬結溶液等の裏込め剤を注入する注入管として利用することができる。

本発明によれば、矢板１先端部の全面・全周もしくは全面・全周に近い域の地盤に高圧水Ｗを噴出して行くので、地盤の持つ貫入抵抗力の軽減効果は大きく、きわめて小さい圧入力で圧入することが可能になった。そのため、図外の油圧ショベルのアームに特殊チャッキングを取り付け、油圧ショベルの圧入力だけでも軟弱地盤に対し矢板１を圧入施工することが可能となる。

１ 矢板
２ 噴射ヘッド
３ 噴射管ロッド
４ 先端モニター
５ スイベル
６ 圧入機
７ 開口部
８ 噴射ノズル
１８ 電動又は油圧式回転機

Claims (5)

1. 矢板先端部に、側面に開口部を有する噴射ヘッドが前記開口部を矢板の先端部より矢板圧入方向に突出するように取り付けられた矢板と、この矢板の長手方向に沿うべく配設される噴射管ロッドと、この噴射管ロッドの先端部に結合され、先端部側面に噴射ノズルを有し、この噴射ノズルが前記開口部に臨むように前記噴射ヘッドに組み付けられた先端モニターと、前記噴射管ロッドの上部に組み付けたスイベルと、を用意し、前記スイベルから高圧水を圧送して、前記噴射ノズルから高圧水を管ロッド半径方向外方へ向けて噴出しながら前記矢板を土中に圧入することを特徴とする、矢板の圧入工法。
2. 矢板先端部に、側面に開口部を有する噴射ヘッドが前記開口部を矢板の先端部より矢板圧入方向に突出するように取り付けられた矢板と、この矢板の長手方向に沿うべく配設される噴射管ロッドと、この噴射管ロッドの先端部に結合され、先端部側面に噴射ノズルを有し、この噴射ノズルが前記開口部に臨むように前記噴射ヘッドに組み付けられた先端モニターと、前記噴射管ロッドの上部に組み付けたスイベルと、を用意し、前記スイベルから高圧水を圧送して、前記噴射ノズルから高圧水を管ロッド半径方向外方へ向けて噴出し、前記噴射管ロッドをこれの管軸心まわりに揺動回転させながら前記矢板を土中に圧入することを特徴とする、矢板の圧入工法。
3. 矢板の先端部に、側面に開口部を有し、この開口部が矢板の先端部より矢板圧入方向に突出するように取り付けられる噴射ヘッドと、矢板の長手方向に沿うべく配設される噴射管ロッドと、この噴射管ロッドの先端部に結合され、先端部側面に噴射ノズルを有し、この噴射ノズルが前記開口部に臨むように前記噴射ヘッドに組み付けられる先端モニターと、前記噴射管ロッドの上部に組み付けたスイベルと、前記矢板を土中に圧入する圧入機と、を備えていることを特徴とする、矢板の圧入機材。
4. さらに、前記噴射管ロッドをこれの管軸心まわりに揺動回転させる電動又は油圧式回転機を備えている、請求項３記載の矢板の圧入機材。
5. 矢板先端部に、開口部を有する噴射ヘッドが前記開口部を矢板の先端部より矢板圧入方向に突出するように取り付けられていることを特徴とする、矢板。

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