JP2013083119A - ケーシング装置 - Google Patents

Abstract

【課題】地盤を無排土で掘削し、上空制限のある空間でも最低限のスペースで施工し、１台の施工機械で施工し、さらにケーシング先端の蓋を取り外すことなくケーシングの継ぎ足しを容易に行うことを可能にする。
【解決手段】筒状の本体部２ｂと、該本体部２ｂの両端に形成された先端部開口２ａおよび基端部開口２ｃとを有し、地盤を掘削するケーシング２を含むケーシング装置１であって、ケーシング２に着脱可能であり先端部開口２ａを閉塞する蓋部材３をさらに有し、該蓋部材３が先端部に取り付けられた状態で地盤を掘削可能であり、尚かつ、蓋部材３に対して係脱可能な抜き取り部材を用いることによって当該蓋部材３をケーシング２の内部を通して基端部開口２ｃより抜き取る。
【選択図】図５

Description

本発明は、ケーシング装置に関する。さらに詳述すると、本発明は、地盤を掘削するケーシング装置の構造の改良に関する。

従来、地盤を無排土で掘削するケーシング装置としては、特許文献１、特許文献２に記載されたものがある。

特許文献１に記載されたケーシング装置（砂礫地盤掘削用ケーシングオーガー兼鞘管）は、先端に掘進錐を有し、かつ中空管と一致する大きさの上蓋と下蓋を装着した角シャフトを中空管内に挿入し、上蓋と中空管とを着脱自在に連結し、角シャフトを回動・掘進させることで地盤を掘削するというものである。

また、特許文献２に記載されたケーシング装置（無排土回転圧入機付ケーシングチューブ）は、ケーシングチューブ先端内部に固定具を設け、この固定具に掘削ドリルを具備した無排土掘削装置をケーシングチューブの上方より着脱自在に設けているものである。

さらに、これら特許文献には、ケーシング先端を蓋あるいは掘削装置にて閉塞することで、地盤を無排土にて掘削するという技術が開示されている。

実公平８−９２７０号公報 特開２００４−２５７２２０号公報

しかし、特許文献１の技術では、角シャフトを中空管内に挿入した後、角シャフトを回動・掘進させて施工していくことから、中空管長さ以上の角シャフトが必要となり、角シャフトの挿入時、上空に中空管長さの倍以上の空間が必要となり、上空制限のある現場では施工ができないという課題があった。また、中空管を継ぎ足す場合に、シャフトも継ぎ足す必要があり、手間が増えるという課題もあった。

また、特許文献２の技術では、ケーシングチューブを施工する回転押込機械と、掘削ドリルを吊るクレーンが必要となり、施工スペース的及びコスト的に課題があった。また、掘削ドリルをワイヤーにて上方より着脱していることから、ケーシングチューブを継ぎ足す際に、掘削ドリルを一旦ケーシングチューブより抜き取らなければならず手間を要するという課題もあった。

本発明は上記課題を解決するものであり、その目的とするところは、地盤を無排土で掘削するケーシング装置であって、上空制限のある空間でも最低限のスペースで施工可能であり、１台の施工機械で施工可能であり、さらにケーシング先端の蓋を取り外すことなくケーシングの継ぎ足しが容易にできるケーシング装置を提供することにある。

かかる課題を解決するべく本発明者が想到するに至った本発明は、筒状の本体部と、該本体部の両端に形成された先端部開口および基端部開口とを有し、地盤を掘削するケーシングを含むケーシング装置であって、ケーシングに着脱可能であり先端部開口を閉塞する蓋部材をさらに有し、該蓋部材が先端部に取り付けられた状態で地盤を掘削可能であり、尚かつ、蓋部材に対して係脱可能な抜き取り部材を用いることによって当該蓋部材をケーシングの内部を通して基端部開口より抜き取り可能であることを特徴とする。

本発明によれば、先端部開口に蓋部材が取り付けられた状態（先端閉塞状態）でケーシングを地盤に回転圧入（回転させながらの圧入）あるいは圧入（回転を伴わない圧入）させることで、無排土で当該ケーシングを所定位置まで埋設することができる。したがって、本発明に係るケーシングを用いれば地盤を無排土で掘削することが可能である。

また、例えば上述した特許文献１では、角シャフトに回転トルクを与え、該回転トルクを蓋を介してケーシングに伝え、ケーシング全体を掘進させることによって地盤を掘削する構成であったため、深くまで掘削しようとすればそれに見合う長さの角シャフトが必要となり、このことが施工現場の上空に空間を要することの理由となっていた。この点、本発明に係るケーシング装置によれば、ケーシング自体を回転圧入または圧入させることにより、先端部に取り付けられた状態の蓋部材ごとケーシング全体を埋設することができることから、深くまで掘削する場合のような長尺の角シャフトを必要とすることがなく、概ね蓋部材長さとケーシング長さを足し合わせた空間があれば対応可能である。したがって、最低限のスペースでの施工が可能となり、上空制限のある現場において施工ができなくなる事態を回避することができる。また、中空管を継ぎ足す場合にシャフトも継ぎ足す必要があるという特許文献１におけるような手間が生じることも、本発明によれば回避することができる。

さらに、本発明に係るケーシング装置においては、蓋部材に対して係脱可能な抜き取り部材を用いることにより、埋設後の段階で蓋部材をケーシング基端部開口より抜き取ることができる。つまり、埋設時、蓋部材とつながるワイヤーやロッド等をケーシング内部に配置しておく必要がないことから、蓋の取り外しやシャフトの継ぎ足しを行わずともケーシングを容易に継ぎ足しすることが可能となる。

また、本発明に係るケーシング装置においては、ケーシング自体を回転圧入または圧入させることにより、先端部に取り付けられた状態の蓋部材ごとケーシング全体を埋設することができるから、特許文献２のようにケーシングチューブを施工する回転押込機械と掘削ドリルを吊るクレーンの両方が必要となるようなことはなく、１台の施工機械のみによって施工することが可能である。

以上のごときケーシング装置において、蓋部材はケーシングの先端部側から先端部開口に対して取り付け可能な構造であることが好ましい。このようなケーシング装置によれば、地盤面に設置した蓋部材の上方よりケーシングを被せ、ケーシング先端部に蓋部材を取り付けた状態とした後、当該ケーシングを回転圧入あるいは圧入することで、無排土で所定位置まで埋設することが可能となる。

さらに、このケーシング装置においては、ケーシングに対して蓋部材が取り付けられる取り付け領域の内周と蓋部材の外周とに、該蓋部材を取り付け領域に着脱可能に取り付けるための着脱機構が形成されていることが好ましい。かかる着脱機構を用いることにより、ケーシングの取り付け領域に蓋部材を着脱することができる。

また、このケーシング装置においては、ケーシングの少なくとも取り付け領域における内径が本体部における内径より小さく、該取り付け領域にケーシングの軸方向に延びる軸方向溝と、該軸方向溝と連通する周方向溝が形成され、蓋部材の外周には、これら軸方向溝および周方向溝に嵌合する突起が形成され、これら溝と突起とで着脱機構が構成されていることが好ましい。この着脱機構によれば、蓋部材をケーシング先端部より挿入し、かつ基端部開口から上方へ抜き取ることが可能であり、さらには周方向溝により、ケーシングにかかる回転力、押込み力、引抜き力を蓋部材へ伝達することが可能である。しかも、ケーシングを時計回りあるいは反時計回りに回転させる操作と上下させる操作とを組み合わせることにより、ケーシング先端部において蓋部材を着脱することが可能である。

また、ケーシング装置において、蓋部材の外周に、ケーシングの軸方向に延びる軸方向溝と、該軸方向溝と連通する周方向溝が形成され、ケーシングの内周面にはこれら軸方向溝および周方向溝と嵌合する突起が形成され、これら溝と突起とで着脱機構が構成されていることも好ましい。このような着脱機構によっても、ケーシングにかかる回転力、押込み力、引抜き力を蓋部材へ伝達することが可能であり、また、ケーシングを時計回りあるいは反時計回りに回転させる操作と上下させる操作とを組み合わせることにより、ケーシング先端部において蓋部材を着脱することが可能である。

また、本発明にかかるケーシング装置において、蓋部材の上部に、抜き取り部材による引抜き力あるいは引抜き力及び回転力を伝達可能な係止部が設けられている。この係止部に抜き取り部材を係止させた状態とし、該抜き取り部材を操作して引抜き力あるいは引抜き力および回転力を伝達すれば、蓋部材をケーシングの内部を通して基端部開口より抜き取ることができる。

本発明によれば、地盤を無排土で掘削するケーシング装置であって、上空制限のある空間でも最低限のスペースで施工可能であり、１台の施工機械で施工可能であり、さらにケーシング先端の蓋を取り外すことなくケーシングの継ぎ足しが容易にできるケーシング装置を提供することができる。

本発明に係るケーシング装置の一実施形態を示す、（ａ）ケーシングと蓋部材とを分離した状態の図と、（ｂ）蓋部材が取り付けられた状態のケーシングを示す図である。 別構造の着脱機構が設けられたケーシング装置を示す、（ａ）ケーシングと蓋部材とを分離した状態の図と、（ｂ）蓋部材が取り付けられた状態のケーシングの図である。 蓋部材の形状例を（ａ）〜（ｄ）までに示す図である。 抜き取り部材の具体例としての（ａ）ワイヤーフック、（ｂ）キャップ付きロッドを示す図である。 ケーシング装置を用いた施工時における作業の流れの一例を（ａ）〜（ｇ）の順に示す図である。 外周面に複数のローラーが取り付けられた蓋部材を示す図である。

以下、本発明の構成を図面に示す実施の形態の一例に基づいて詳細に説明する。

図１等に本発明に係るケーシング装置１の実施形態を示す。ケーシング装置１は、ケーシング２を含む装置で、さらに本実施形態においては、ケーシング２に着脱可能な蓋部材３を有している。また、本実施形態では、抜き取り部材を用いることにより、蓋部材３をケーシング２から抜き取ることができるようにしている。

ケーシング２は、筒状の本体部２ｂと、該本体部２ｂの両端に形成された先端部開口２ａおよび基端部開口２ｃとを有している（図１（ａ）等参照）。ケーシング２の大きさは、当該ケーシング２の埋設後に施工される鋼管杭やコンクリート製既製杭等の径以上であれば構わない。また、ケーシング２には、掘削性を上げるため、その先端に掘削爪２ｅを設け、あるいは外周にスパイラル２ｆを設けることができる（図１等参照）。

蓋部材３は、ケーシング２の先端部開口２ａを閉塞する、該ケーシング２に対して着脱可能な部材である。なお、本明細書でいう閉塞とは、(1)ケーシング２の先端部開口２ａが完全に塞がれた状態の他、(2)先端部開口２ａが完全に塞がれているわけではないが蓋部材３がない場合と比べればケーシング２内への土砂の侵入を減少させることができる状態 をも含む。

この蓋部材３について、本実施形態では、一端が塞がれた段付き円筒形状である部材を一例として示しているが（図１等参照）、ケーシング２に内接し、ケーシング２の先端部開口２ａを閉塞することができれば、蓋部材３の形状は例えば板状でも円柱状でも構わない。また、蓋部材３の先端形状は、掘削性をあげるため例えば符号３ａで示すような錐形状とすることができるほか（図１等、図３（ａ）（ｂ）参照）、螺旋状の羽根３ｂを付けた形状（図３（ｃ）参照）、掘削刃３ｃや爪３ｄを付けた形状（図３（ｄ）参照）などとすることもできる。

また、本実施形態では、上述のケーシング２の先端側の内周面が内周側に迫り出すように、当該先端側における肉厚を本体部２ｂにおける肉厚よりも厚くして肉厚部４とし、該肉厚部４の内周側に、蓋部材３を取り付けるための取り付け領域２ｄを形成している（図１等参照）。ケーシング２の一部が肉厚とされて形成されたこの取り付け領域２ｄの内径は、蓋部材３が通過可能な程度の径となっている。

さらに、本実施形態では、ケーシング２に対して蓋部材３が取り付けられる取り付け領域２ｄと蓋部材３とに、該蓋部材３を取り付け領域２ｄに着脱可能に取り付けるための着脱機構（図１等において符号２０で示す）を形成している。このような着脱機構２０を用いることにより、ケーシング２の取り付け領域２ｄに蓋部材３を着脱することができる。

着脱機構２０の具体例を説明する（図１参照）。本実施形態のケーシング装置１においては、取り付け領域２ｄを形成する肉厚部４に、該肉厚部４の全長に渡りケーシング軸方向（ケーシング２の中心軸の方向であり、本実施形態の場合は長手方向に延びている）に延びる軸方向溝５ａ，５ｂと、これと直交方向に交わる周方向溝６が形成されており、蓋部材３の外周面にはこれらの溝５ａ，５ｂ，６と嵌合する突起７が形成されている。蓋部材３の突起７がケーシング２の先端側より軸方向溝５ａに挿入された後、ケーシング２を蓋部材３と相対的に回転させ（図１に示すケーシング装置１の場合は、ケーシング２を時計回りに回転させ）、突起７を周方向溝６に嵌合させた状態とすることで、ケーシング２に作用する回転力および押込み力、引抜き力を蓋部材３へ伝達することができる。また、ケーシング２を蓋部材３と相対的に逆回転させ（図１に示すケーシング装置１の場合は、ケーシング２を反時計回りに回転させ）、突起７を軸方向溝５ｂの真下の位置までずらすことで、蓋部材３を上方へ引き抜くことが可能となる。

着脱機構２０の別の具体例を説明する（図２参照）。図２に示すケーシング装置１においては、蓋部材３の外周面に、ケーシング２の軸方向と一致し、かつ蓋部材３の全長に渡る軸方向溝８ａ，８ｂと、これと直交方向に交わる周方向溝９が形成され、ケーシング２の内周面には、これらの溝８ａ，８ｂ，９と嵌合する突起１０が形成されている。ケーシング２の突起１０が蓋部材３の軸方向溝８ａに挿入された後、ケーシング２を蓋部材３と相対的に回転させ（図２に示すケーシング装置１の場合は、ケーシング２を時計回りに回転させ）、突起１０を周方向溝９に嵌合させることで、ケーシング２にかかる回転力および押込み力、引抜き力を蓋部材３へ伝達することができる。また、ケーシング２を蓋部材３と相対的に逆回転させ（図２に示すケーシング装置１の場合は、ケーシング２を反時計回りに回転させ）、突起１０を軸方向溝８ｂの真上の位置までずらすことで、蓋部材３を上方へ引抜くことが可能となる。

続いて、蓋部材３の係止部１１について説明する（図４（ａ）参照）。本実施形態の蓋部材３の上部には、抜き取り部材による引抜き力を伝達可能な係止部１１が設けられている。この係止部１１に抜き取り部材を係止させた状態とし、該抜き取り部材を操作して引抜き力を伝達すれば、蓋部材３をケーシング２の内部を通して基端部開口２ｃより抜き取ることができる。係止部１１としては例えば蓋部材３の上端部に設けられた係止用の棒部材を用いることができ、抜き取り部材としてはこのような係止部１１に引っ掛かるような鉤状の形であり、蓋部材３を引き上げることを可能とするワイヤーフック１２を用いることができる（図４（ａ）参照）。特に図示していないが、蓋部材３の上面にすり鉢状の凹部を設けておき、ワイヤーフック１２を係止部１１の真下まで案内できるようにすることも好ましい。

係止部１１および抜き取り部材の別の具体例を説明する（図４（ｂ）参照）。図４（ｂ）に示すケーシング装置１では、蓋部材３の上端に当該蓋部材３より小径の鋼管１３が取り付けられており、さらにこの鋼管１３の外周面に突起１４を設けることで、引抜き力及び回転力を伝達可能な係止部を構成している。このような蓋部材３に対し、キャップ１５を取り付けたロッド１６からなる抜き取り部材をケーシング２の基端部開口２ｃより挿入し、この突起１４からなる係止部にキャップ１５を掛けることで、蓋部材３を回転させること及びケーシング２の内部を通して上方へ引き上げてケーシング２から抜き取ることが可能となる。

なお、蓋部材３の外周面に複数のローラー１９を取り付けることも好ましい（図６参照）。ローラー１９を取り付けることで、蓋部材３の引き上げ時にケーシング２内で引っ掛かることを抑止し、蓋部材３をより円滑かつ容易に引き上げることが可能となる。

次に、本実施形態のケーシング装置１を用いた施工時における作業の流れの一例を示す（図５（ａ）〜（ｇ）参照）。

（ａ）地盤面に蓋部材３を設置する（図５（ａ）参照）。地盤面に蓋部材３を設置する際、ワイヤーフック１２を利用することができるし、あるいはキャップ１５付きのロッド１６を利用することもできる。なお、蓋部材３を予め杭芯となる位置に設置すると、その後の杭芯セットが不要となり、より手間を減らすことが可能となるという点で好ましい。また、蓋部材３の先端の一部を地盤面に埋設しておくようにすれば、安定した設置が可能となる。

（ｂ）施工機械にケーシング２を挟み込み、蓋部材３へかぶせ、該ケーシング２を回転させて蓋部材３と嵌合させる（図５（ｂ）参照）。ケーシング２と蓋部材３とを嵌合させる際、施工機械や施工現場の上空においては概ね蓋部材３の長さ（鉛直方向の高さ）とケーシング２の長さを足し合わせた空間があればよく、最低限のスペースにて施工することが可能となる。

（ｃ）ケーシング２と蓋部材３を嵌合させたまま、無排土にて回転圧入する（図５（ｃ）参照）。なお、ケーシング２を埋設させるための方法としては、回転圧入する他、振動圧入等を実施することもできる。

（ｄ）ケーシング２の上部に継ぎ足し用のケーシング１７を設置し、接続する（図５（ｄ）参照）。接続方法としては、溶接や機械式継手等を採用することができる。なお、この時点において、ケーシング２内には蓋部材３とつながるワイヤーやロッド等が存在しないため、ケーシングを継ぎ足す際、蓋部材３を取り外したりロッドを継ぎ足したりする必要がなく、継ぎ足し用ケーシング１７を容易に継ぎ足すことが可能である。

（ｅ）所定深度に達した後、ケーシング２，１７を逆転させ、蓋部材３の突起７の位置を周方向へずらす（図５（ｅ）参照）。予め蓋部材３に掘削刃を設けておけば、ケーシング２，１７を逆転させた際、掘削刃が抵抗となり、ケーシング２，１７と蓋部材３が相対的に回転しやすくなるという点で好適である。なお、キャップ１５付きのロッド１６を用いて蓋部材３を抜き取る場合には、該キャップ１５付きロッド１６にて蓋部材３を逆回転させることが可能であるため、ケーシング２を逆回転させる必要はなくなる。

（ｆ）ワイヤーフック１２をケーシング２，１７内へ挿入し、蓋部材３の係止部１１に該ワイヤーフック１２を掛け、蓋部材３をケーシング２，１７の内部を通して上方へ引き上げる（図５（ｆ）参照）。なお、ワイヤーフック１２ではなく、上述したキャップ１５付きのロッド１６等を用いて蓋部材３を引き上げることもできる。

（ｇ）掘削した地盤に、鋼管杭１８やコンクリート製既製杭等を施工する（図５（ｇ）参照）。

以上の如く、本実施形態に係るケーシング装置１によれば、先端部開口２ａに蓋部材３を取り付けた状態（先端閉塞状態）でケーシング２を地盤に回転圧入あるいは圧入させることで、無排土で当該ケーシング２を所定位置まで埋設することができる。

また、本実施形態に係るケーシング装置１によれば、先端部開口２ａに取り付けられた蓋部材３ごとケーシング２の全体を埋設することができることから、蓋部材３に連結されたシャフトを継ぎ足しながら掘削するような場合とは異なり、施工機械や施工現場の上空には概ね蓋部材長さとケーシング長さを足し合わせた空間があれば施工可能である。

さらに、本実施形態に係るケーシング装置１によれば、蓋部材３に対して係脱可能な抜き取り部材（例えばワイヤーフック１２や、キャップ１５付きのロッド１６）を用いることにより、埋設が完了した段階で蓋部材３をケーシング２の基端部開口２ｃより抜き取ることができる。このような構成のケーシング装置１においては、ケーシング２の埋設時、蓋部材３とつながるワイヤーやロッド等をケーシング２の内部に配置しておく必要がないことから、蓋部材３の取り外しやシャフトの継ぎ足しを行わずともケーシング２を容易に継ぎ足しすることが可能である。

しかも、本実施形態に係るケーシング装置１においては、ケーシング２自体を回転圧入または圧入させることにより、先端部に取り付けられた状態の蓋部材３ごとケーシング２全体を埋設することができるから、従来例におけるようにケーシングチューブを施工する回転押込機械と掘削ドリルを吊るクレーンの両方の機械が必要となるようなことはなく、一連の施工作業を１台の施工機械のみによって実施することが可能である。

なお、上述の実施形態は本発明の好適な実施の一例ではあるがこれに限定されるものではなく本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々変形実施可能である。例えば、上述した実施形態では、ケーシング２の先端部開口２ａ寄りの一部を肉厚として取り付け領域２ｄを形成したが、要は、ケーシング２の内部を通して蓋部材３を基端部開口２ｃから抜き取るためには、取り付け領域２ｄの内径が本体部２ｂの内径と同じかそれよりも小さくなるように形成されていればよく、当該取り付け領域２ｄを肉厚とするのはそのための手法の一例にすぎない。したがって、この他として、例えばケーシング２を軸方向全長に渡って肉厚としたうえで、肉厚部４の内周面に、肉厚部４の全長に渡りケーシング軸方向に延びる軸方向溝５ａ，５ｂを形成することもできる。また、ケーシング２の一部を肉厚とするにあたっては、内径が一律な筒状のケーシング２の先端部開口２ａ付近に別の筒状部材を嵌め込み、当該ケーシング２と一体化させて取り付け領域２ｄを形成することもできる。あるいは、ケーシング２の外周の一部をテーパ状として先端部開口２ａ付近に取り付け領域２ｄを形成することもできる。

本発明は、地盤を無排土で掘削するためのケーシング装置として好適である。

１ ケーシング装置
２ ケーシング
２ａ ケーシングの先端部開口
２ｂ ケーシングの本体部
２ｃ ケーシングの基端部開口
２ｄ 取り付け領域
３ 蓋部材
５ａ，５ｂ ケーシングに取り付けられた軸方向溝
６ ケーシングに取り付けられた周方向溝
７ 蓋部材に取り付けられた突起
８ａ，８ｂ 蓋部材に取り付けられた軸方向溝
９ 蓋部材に取り付けられた周方向溝
１０ ケーシングに取り付けられた突起
１１ 係止部
１２ ワイヤーフック（抜き取り部材）
１４ 鋼管に取り付けられた突起（係止部）
１６ キャップ付きロッド（抜き取り部材）
２０ 着脱機構

Claims (6)

1. 筒状の本体部と、該本体部の両端に形成された先端部開口および基端部開口とを有し、地盤を掘削するケーシングを含むケーシング装置であって、
   前記ケーシングに着脱可能であり前記先端部開口を閉塞する蓋部材をさらに有し、
   該蓋部材が前記先端部に取り付けられた状態で地盤を掘削可能であり、尚かつ、前記蓋部材に対して係脱可能な抜き取り部材を用いることによって当該蓋部材を前記ケーシングの内部を通して基端部開口より抜き取り可能であることを特徴とするケーシング装置。
2. 前記蓋部材は前記ケーシングの先端部側から前記先端部開口に対して取り付け可能な構造である、請求項１に記載のケーシング装置。
3. 前記ケーシングに対して前記蓋部材が取り付けられる取り付け領域の内周と前記蓋部材の外周とに、該蓋部材を前記取り付け領域に着脱可能に取り付けるための着脱機構が形成されている、請求項２に記載のケーシング装置。
4. 前記ケーシングの少なくとも前記取り付け領域における内径が前記本体部における内径より小さく、該取り付け領域に前記ケーシングの軸方向に延びる軸方向溝と、該軸方向溝と連通する周方向溝が形成され、前記蓋部材の外周には、これら軸方向溝および周方向溝に嵌合する突起が形成され、これら溝と突起とで前記着脱機構が構成されている、請求項３に記載のケーシング装置。
5. 前記蓋部材の外周に、前記ケーシングの軸方向に延びる軸方向溝と、該軸方向溝と連通する周方向溝が形成され、前記ケーシングの内周面にはこれら軸方向溝および周方向溝と嵌合する突起が形成され、これら溝と突起とで前記着脱機構が構成されている、請求項３に記載のケーシング装置。
6. 前記蓋部材の上部に、前記抜き取り部材による引抜き力あるいは引抜き力及び回転力を伝達可能な係止部が設けられていることを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載のケーシング装置。

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