JP2013142223A

JP2013142223A - 杭打込み器具、コ字杭、および杭打ち工法

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Publication number: JP2013142223A
Application number: JP2012001667A
Authority: JP
Inventors: Miwa Izawa; 美和井澤
Original assignee: Kowa Kogyo Co Ltd
Current assignee: Kowa Kogyo Co Ltd
Priority date: 2012-01-06
Filing date: 2012-01-06
Publication date: 2013-07-22
Anticipated expiration: 2032-01-06
Also published as: JP5709768B2

Abstract

【課題】耐久性を備え、安価に施工期間の短縮を図ることができる技術を提供する。
【解決手段】二本の杭５２が対向し各々の上端において水平部５１により連結されコの字形状に一体化されたコ字杭５を打ち込む際に使用するものであって、下方向に連続的に開口する凹部３を有するヘッド２と、ヘッド２に固設される打撃部４とを備え、打撃部４に打設力を与えることにより、ヘッド２の凹部３からコ字杭５の水平部５１に打設力を伝達し、コ字杭５を地中に打ち込む。
【選択図】図６

Description

本発明は、積み上げられた土嚢に補強杭を打ち込むことにより構成される土留工法に関する技術である。

損傷した道路や鉄道床を復旧するために我が国は高度な土木技術を開発してきたが、特に公共交通は大きな輸送力を絶えず維持することが求められ、可能な限り短時間で普及できることや、普及後も恒久的に追加工事を必要としないような土木技術が望まれており、特に土砂の流出や崩壊を防ぐための工法が改良されつつ利用されている。

ここで、昨今多発する豪雨等の異常気象により、道路や鉄道床の盛り土部分の法面のみならず、盛り土で構成された道路や鉄道床の土台自体が損傷を受ける事故が多発している。

また、先の東北地震による被害は、想定外の大きな被害を発生させ、特に既設の堤防等に広範囲で大きなダメージを及ぼした。特に津波による被害は想定を大きく超えたため、津波による被害想定を修正することにより、他の多くの地域における同様な施設において早期の改修工事を必要とすることが昨今の研究で明らかにされつつある。それら既設土木構造物の改修については、応急的な処置ではなく恒久的な処置が望ましくは必要とされ、広範囲にわたる多くの該当施設を短時間で安価に改修が可能な技術の必要性がより高まっている。

土嚢を積み上げて構成される土留工法は、他のどの工法よりも短時間で安価に目的を達成することができる工法として諸々公知技術があるが、土嚢を積み上げた後、土嚢が容易に動かないよう構造的な補強措置を実施する必要がある。

そのような補強措置を実施するに当たり、特許文献１に記載の技術においては、棒状補強材を積み上げられた土嚢に対し串し刺し状に打設したり、特許文献２に記載の技術では、予め抑止杭を構成しその山側に土嚢を配置したりし、構造的な強度を増加させている。

特許文献３に記載の考案は、矢板を打ち付ける際に専用治具を介して建設機械で打ち込むという技術である。矢板は１本、別の表現をすれば１枚、の形態であり、また建設機械を使用する場合を想定している。

特許文献４に記載の考案は、矢板をハンドブレーカー、つまり手工具により打ち込むための器具として考案された技術である。

特許文献５に記載の考案は、油圧ブレーカージゼルを用いた杭打込み作業時に使用することを想定した技術であり、杭と器具との打ち付けにより発生する騒音を低減する目的で考案された技術である。

特開２０１０−７７６３９号公報特開２０１０−２０３１１４号公報実開平４−７７６３５号公報実用新案登録第３０００５９１号公報実用新案登録第３０７８３２１号公報

しかしながら、特許文献１に記載の方法においては、多くの棒状補強材を打ち込むため工数が多くかかったり、施工時間の関係で多くの打ち込み機械が必要となったりする。また、打ち込み時には、棒状補強材と打ち込み機械との接点で発生する騒音が周辺環境へ影響を及ぼし、特に夜間作業や住宅密集地で作業時間の制約を生むなど問題が多い。

また、特許文献２に記載の方法においては、抑止杭を構成するにあたり大規模な土木工事が伴い、大型建設機械の搬入が困難であったり搬入するための準備作業が必要になったりすることにより、作業の迅速性が損なわれ、コストが過大となるという問題がある。

それゆえ、杭の打ち込み本数を減らしたり、できるだけ大型の設備により圧力を高め打設音をできるだけ少なくし騒音を抑制したりする工夫をしているが、コスト増や養生作業の追加発生による工期増長を招く場合が多々発生し、複数に構成された杭を一度に打ち込みができる方法が求められている。

特許文献３に記載の技術では、建設機械を必要とし、また、矢板を１本ずつ打ち込むこととなるため、杭の打ち込み労力軽減が図られていない。

特許文献４に記載の技術では、矢板打設装置が金属で構成されているため、作業時に矢板と器具があたり打設音が非常に大きくなり、周辺環境によっては夜間作業が不可能であったり、昼間においても作業に支障をきたしたりしてしまう。また、騒音と振動により白狼病や難聴障害のように作業者の健康を損なうおそれがあるため労働安全衛生上好ましくない。さらに、金属製であるため重く移動に不便であり、作業者の負担が大きくなり非常に不便である。

特許文献５に記載の技術では、杭打ちの際にシャンクと金属製打設具との間にそれらと比較し硬度が低い木材や硬質ゴム材等をクッション材として別途用意し緩衝させたりする方法がとられたりするが、これは不便であるとともに、クッション材の耐久性が乏しく度々交換を要しコスト面においても負担が生じるものである。

そこで本発明は、耐久性を備え、安価に施工期間の短縮を図ることができる技術を提供することを課題とする。

上記諸問題を解決するために、本発明は土止め工法に使用されるコの字形状に構成された杭を打ち込むための打ち込み器具を使用するものである。すなわち、本発明は、二本の杭が対向し各々の上端において水平部により連結され略コの字形状に一体化されたコ字杭を打ち込む際に使用するものであって、硬質の弾性体により構成されるヘッドと、該ヘッドの下部に設けられ、下方向に連続的に開口する凹部と、該ヘッドの上部に設けられ、杭打機械に着脱自在に取り付けられる取付け部と、を備えることを特徴とする杭打込み器具である。

本発明は、前記コ字杭の前記水平部に設けられる山部に係合する谷部を前記凹部に設けることを特徴とすることが望ましい。

また、本発明は、二本の杭が対向し各々の上端において水平部により連結され略コの字形状に一体化されたコ字杭において、前記水平部に山部を設けることを特徴とするコ字杭である。

また、本発明は、複数の土嚢を積み上げるステップと、
積み上げられた複数の前記土嚢に対し上方向または斜方向または横方向から、二本の杭が対向し各々の上端において水平部により連結され略コの字形状に一体化されたコ字杭を、複数の前記土嚢に対し打ち込む位置に突き立てるステップと、
硬質の弾性体により構成されるヘッドと、該ヘッドの下部に設けられ、下方向に連続的に開口する凹部と、該ヘッドの上部に設けられ、杭打機械に着脱自在に取り付けられる取付け部と、を備える杭打込み器具を介して杭打機械により前記コ字杭を地中に打ち込むステップと、を備えた杭打ち工法である。

前記コ字杭とは、二本の杭を前記水平部により連結したことにより略コ字形状を有する杭全般を指し、細部の形状によらない。また、前記水平部とは、二本の杭を横方向において連結することを意味し、前記山部を有するものを含むことはもちろんのこと、斜めに設けたり、Ｒ形状により設けたりしたものを含むものである。例えば、Ｕ字杭は本発明におけるコ字杭に含まれるものである。

前記硬質の弾性体とは、前記コ字杭の硬度より小さくかつ打設音が響かないように用いられる弾性体である一方、前記コ字杭を打ち込むのに必要な打設力を伝達するに足る剛性を備えたものである。その弾性体材料として熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、合成ゴム、天然ゴム等が挙げられる。

前記杭打機械とは、杭打ち作業時に打設力を作用させる機器であり、ハンドブレーカや油圧ブレーカ等の打設力を有する機器が挙げられる。また、打設力とは、ハンドブレーカや油圧ブレーカ等による振動・打撃や、掛矢による人力での打撃により杭を打ち込む力全般をいう。

前記山部とは、直線、Ｒ形状、その他の曲線により前記水平部において突出して形成される部分をいう。

複数の土嚢を積み上げることにより構成される土止め工法において本発明は特に有効的である。前記複数の土嚢に対し上方向又は斜方向又は横方向から前記コの字形状に構成された杭を地中に打ち込むことにより、積み上げられた前記複数の土嚢を固定する。

前記土止め工法において使用される土嚢の形態は、人の手で可搬できる小型のものから、重機によって吊り上げる必要がある程度の重量を持つ大型のものまで各種利用されているが、本発明は、それら使用される前記土嚢のサイズを選ばす、前記コの字形状に構成された杭を必要とする幅、長さ、太さ、形状等に対応することにより土止めに対する強度を有効的に確保でき、その打ち込みをより簡便に確実に速く正確に打ち込みを可能となる。

本発明実施例１の杭打込み器具１の斜視図である。同実施例の杭打込み器具１の底面図である。同実施例の杭打込み器具１の左側面図である。（ａ），（ｂ）は杭打込み器具１の変更例の左側面図である。杭打込み器具１の変更例の斜視図である。同実施例の杭打込み器具１とコ字杭５との使用時の概念図である。同実施例の杭打込み器具１をハンドブレーカ７に装着し打ち込み作業を実施する概念図である。同実施例の杭打込み器具１を油圧ブレーカ９１に装着し打ち込み作業を実施する概念図である。本発明実施例２の杭打込み器具２０１とコ字杭２５０の正面図である。実施例２の変更例の杭打込み器具２０１´とコ字杭２５０´の正面図である。本発明実施例３の杭打込み器具３０１とコ字杭３５０の正面図である。本発明実施例３の杭打込み器具３０１´と変更例のコ字杭３５０´の正面図である。実施例３の変更例の杭打込み器具３０１´とコ字杭３５０´の正面図である。

以下、本発明の実施例１による杭打込み器具１の構成について図１〜図８を参照して説明する。杭打込み器具１は、硬質の弾性体により構成されるヘッド２と、ヘッド２の下部に設けられる凹部３と、ヘッド２の上部に設けられる取付け部４とを備え、ハンドブレーカや油圧ブレーカ等の杭打機械の打設力をコ字杭５に伝達するための器具である（図１〜図３参照）。コ字杭５は二本の杭が対向し各々の上端において水平部５１により連結されコの字形状に一体化された杭である（図６参照）。杭打込み器具１は、作業時に打設力を作用させる機器に着脱交換可能に装着し使用する（図７、図８参照）。

ヘッド２は、図１〜図３に示す通り、下方向に連続的に開口する溝状の凹部３を有する。ヘッド２は左右に長手方向を配置した略直方形状であり、その底面において凹部３が長手方向に直線状に延設され左右を貫通している。凹部３は、図３に示すように、ヘッドに対しその横断面形状が長方形形状であることが望ましい。またこれに限らず、台形形状であってもよく（図４（ａ）参照）、また凹部３の天井部の形状は、対象となる杭の水平部の断面形状に合わせ、例えば円形や鋭角、鈍角を頂点として持つ多角形形状であってもよい（図４（ｂ）参照）。

取付け部４は、図１〜図３、図６に示す通り、ハンドブレーカや油圧ブレーカ等の杭打機械の先端部を取り付けるためのものである。本実施例においては、取付け部４はヘッド２の上面においてこれと一体的に固設される略円柱状の部分を介して設けているが、図５に示すように、ヘッド２の上面において直接に取付け部４を設けてもよい。着脱方法は数々の方法が考えられるが、例えば、杭打込み器具１は汎用機器におけるアタッチメント的な使用が想定されるところ、その汎用機器にそれぞれ規格された着脱方法を利用できるように取付け部４としてそれらの規格に従った方法を採用すればよい。具体的には、後述するハンドブレーカ７や油圧ブレーカ９１等の杭打機械のタガネに取り付けられるような規格である。

杭打込み器具１の材質は硬質の弾性体で構成されているが、その弾性体材料は熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、合成ゴム（ウレタンゴム等）、天然ゴム等が挙げられる。また、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、合成ゴム、天然ゴム等により製造された複合素材も使用の対象となる。コ字杭５の材質より硬度において小さいものが適材であり、あまり硬くなると騒音が激しくなり、あまり柔らかくなると打撃力が低下する。また、コ字杭５の径、長さ、材質や、打ち込み対象となる土嚢の密度や深さにより材質を選定することが望ましい。なお、杭打込み器具１全体を男性体材料としてもよく、また、コ字杭５に当る部分だけを弾性体としてもよい。杭打込み器具１の材質が硬質の弾性体で構成されることにより、騒音の低減と、杭打込み器具１やコ字杭５の傷みを減少させることができる。

本発明において打ち込み対象となるコ字杭５は、水平部５１の両端から下垂する二本の鉛直部５２を持つ杭である（図６参照）。各鉛直部５２が通常の一本の杭に相当する部分である。水平部５１と鉛直部５２の長さにおける比率は施工対象工事の施工品質や設計基準によるものとし、水平部５１が鉛直部５２より長くても短くてもよい。また、鉛直部５２は同寸であることが望ましいが、施工品質や設計基準によってはそれぞれ異寸法であってもよい。水平部５１と鉛直部５２との角度は９０度が一般的であるが、施工品質や設計基準によって６０度から１２０度の角度で構成される場合があり、また二本の鉛直部５２が同じ角度でなくてもよい。

コ字杭５の材質は金属製が望ましいが、コンクリート製や樹脂製又は木製であってもよい。また、コ字杭５は、その断面が円形であることが望ましいが、これに限らず利用可能である。また、先端が針のように先細りであってもよいし、全体の断面と同形状であってもよく、施工対象工事の施工品質や設計基準による多様な仕様に合わせる形状であることが望ましい。

以下、本発明の実施形態である杭打込み器具１の使用について図７，図８を用いて説明する。

図６は、杭打込み器具１とコ字杭５に形成された水平部５１との係合の様子を示す概念図である。このように杭打込み器具１は、コ字杭５の水平部５１に凹部３を係合させ、取付け部４を介してヘッド２の上部に打設力を加えて使用する。

図７は、小型土嚢６にコ字杭５を打ち込むために、杭打込み器具１とハンドブレーカ７を使用する様子を示す概念図である。まず、複数の小型土嚢６を積み上げる。つぎに、取付け部４により杭打込み器具１をハンドブレーカ７の先端のタガネ７１に挿入して着脱自在に装着する。ハンドブレーカ７は充電式工具やエアー式工具など問わず用いることができる。ハンドブレーカ７の打設力を加えると、その打設力は、取付け部４からヘッド２を経て、コ字杭５に伝えられ、コ字杭５が小型土嚢６に打ち込まれ、積み上げられた複数の小型土嚢６が固定されることとなる。杭打込み器具１の使用によっても、上方向からに限らず、斜方向または横方向からもハンドブレーカ７の打設力を加えることができる。これにより、複数の小型土嚢６に対し地面から見て水平に、垂直に、または斜めにコ字杭５を打ち込むことができ、必要な施工基準を満たすことができる。

図８は、大型土嚢８にコ字杭５を打ち込むために、杭打込み器具１と油圧ショベル９を使用する様子を示す概念図である。油圧ショベル９は、先端アタッチメントとして一般的なバケットに代えて油圧ブレーカ９１を装着したものである。まず複数の大型土嚢８を積み上げる。つぎに、取付け部４により杭打込み器具１を油圧ブレーカ９１の先端のタガネ９１に挿入して着脱自在に装着する。油圧ブレーカ９１の打設力を上方向または斜め方向または横方向から加えると、その打設力は、取付け部４からヘッド２を経て、コ字杭５に伝えられ、コ字杭５が大型土嚢８に打ち込まれ、積み上げられた複数の大型土嚢８が固定されることとなる。油圧ショベル９に代え、同等の打設能力を有する建設機械等を用いることもできる。なお、小型土嚢６とは、一般に人が一人で運搬できる程度のものを指し、大型土嚢８とは、フレコンと一般的に呼ばれる大型袋体を指す。大型土嚢８に代えて、網状の袋に砕石を入れたものでもよく、これは、ジオテキパックなどと称されている。新幹線の路盤に好適である。杭５は大型土嚢８を貫通し、路盤に到達するまで打ち込まれることが好ましい。

本発明の実施形態である杭打込み器具１の効果について説明する。本発明実施例１である杭打込み器具１によると、小型土嚢６または大型土嚢８等の使用される土嚢のサイズを選ばす、コ字杭５を必要とする幅、長さ、太さ、形状等に対応して打ち込むことができ、土止めに対する強度を有効的に確保できる。また、その打ち込みをより簡便に確実に速く正確に打ち込むことが可能となる。杭打込み器具１は硬質の弾性体により形成するため、コ字杭５に打設力を伝えることができる一方で、大きな打設音を生じることがなく周辺環境に係わらず工事を行うことができるため、工期の短期化を図ることができる。さらに、土留め工法においてコ字杭５を打ち込むことにより、杭打ち回数が半減することに加え、それぞれの土嚢の間をコ字杭５により繋ぎとめる鎹の効果を得ることができる。

本発明の実施例２による杭打込み器具２０１について図９を参照して以下に説明する。各構成に付す符合は実施例１におけるものの２００番台とし、実施例１と共通する点についてはこれを援用し、説明を省略する。

杭打込み器具２０１は、図９に示すような形状のコ字杭２５０に対し用いることができるものである。コ字杭２５０の水平部２５１は、中央に向かって上方に持ち上がる左右対称の直線部が中央において交わり、その頂点にＲ形状で丸みをつけることにより、山部２５３を形成する形状である。杭打込み器具２０１の凹部２３０は、その山部２５３に接触して係合する形状の谷部２３１を有する。部材の成形精度や微小変形に対応するため、谷部２３１は山部２５３とちょうど係合するものよりも若干小さなＲ形状とすることが望ましい。実施例２の変形例として、コ字杭２５０の水平部２５１に直線部を設けず、図１０に示すような、全体をＲ形状としたＵ字杭形状のコ字杭２５０´に対して、これと係合する形状の凹部２３０´を設けた杭打込み器具２０１´を用いてもよい。

実施例２の杭打込み器具２０１によると、実施例１による効果のほか、杭打込み器具２０１の打設位置がコ字杭２５０に対して位置決めされるため、杭打ち作業中に振動等により位置がずれてコ字杭２５０の二つの鉛直部２５２の打設がアンバランスになってしまうことを防ぐことができ、打設力のロスを抑え、素早く杭打ちすることができる。また、水平部２５１の傾斜角と山部２５３のＲ形状を統一すれば、水平部２５１の長い幅広のコ字杭２５０に対しても、同一の杭打込み器具２０１を汎用的に使用することができる。

本発明の実施例３による杭打込み器具３０１について図１１を参照して以下に説明する。各構成に付す符合は実施例１におけるものの３００番台とし、実施例１と共通する点についてはこれを援用し、説明を省略する。

杭打込み器具３０１は、図１１に示すような形状のコ字杭３５０に対し用いることができるものである。コ字杭３５０の水平部３５１は、その中央において凸状に盛り上がる山部３５３を有する形状である。杭打込み器具３０１の凹部３３０は、その山部３５３に接触して係合する形状の谷部３３１を有する。谷部３３１は山部３５３のＲ形状とちょうど係合するものよりも若干小さなＲ形状とすることが望ましい。

実施例３の杭打込み器具３０１によると、実施例１による効果のほか、実施例２と同様に、山部３５３と谷部３３１とが係合して位置決めされることによる効果を得ることができる。また、山部３５３の凸形状を統一すれば、水平部２５１の長い幅広のコ字杭２５０に対しても、同一の杭打込み器具２０１を汎用的に使用することができる点も同様である。さらに、図１２に示すように、幅広のコ字杭３５０´について複数の山部３５３´を設ければ、複数の杭打込み器具３０１を使用して杭打ち作業を行うことができる。実施例３の変形例として、そのような複数の山部３５３´を設けたコ字杭３５０´に対して、図１３に示すように複数の谷部３３１´を設けた杭打込み器具３０１´を用いてもよい。

なお、本発明は、上述の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想を逸脱しない範囲において、様々な改変、置換、欠失等を行うことが出来るものであり、それらの改変物等も本発明の技術的範囲に含まれることとなる。例えば、ヘッド２や凹部３は図面に示すものに限られず様々な形状をとることができる。

鉄道線路や道路の路盤の強化に利用でき、騒音や器具の損傷を低減できる。

１・・・杭打込み器具
２・・・ヘッド
３・・・凹部
４・・・取付け部
５・・・コ字杭
５１・・・水平部
５２・・・鉛直部
６・・・小型土嚢
７・・・ハンドブレーカ
７１・・・タガネ
８・・・大型土嚢
９・・・油圧ショベル
９１・・・油圧ブレーカ
９２・・・タガネ
２０１・・・杭打込み器具
２３０・・・凹部
２３１・・・谷部
２５０・・・コ字杭
２５１・・・水平部
２５３・・・山部
３０１・・・杭打込み器具
３３０・・・凹部
３３１・・・谷部
３５０・・・コ字杭
３５１・・・水平部
３５３・・・山部

Claims

二本の杭が対向し各々の上端において水平部により連結され略コの字形状に一体化されたコ字杭を打ち込む際に使用するものであって、
硬質の弾性体により構成されるヘッドと、
該ヘッドの下部に設けられ、下方向に連続的に開口する凹部と、
該ヘッドの上部に設けられ、杭打機械に着脱自在に取り付けられる取付け部と、を備えることを特徴とする杭打込み器具。
前記コ字杭の前記水平部に設けられる山部に係合する谷部を前記凹部に設けることを特徴とする請求項１の杭打込み器具。
二本の杭が対向し各々の上端において水平部により連結され略コの字形状に一体化されたコ字杭において、前記水平部に山部を設けることを特徴とするコ字杭。
複数の土嚢を積み上げるステップと、
積み上げられた複数の前記土嚢に対し上方向または斜方向または横方向から、二本の杭が対向し各々の上端において水平部により連結され略コの字形状に一体化されたコ字杭を、複数の前記土嚢に対し打ち込む位置に突き立てるステップと、
硬質の弾性体により構成されるヘッドと、該ヘッドの下部に設けられ、下方向に連続的に開口する凹部と、該ヘッドの上部に設けられ、杭打機械に着脱自在に取り付けられる取付け部と、を備える杭打込み器具を介して杭打機械により前記コ字杭を地中に打ち込むステップと、を備えた杭打ち工法。