JP2013159936A - 閉塞部材アタッチメントおよび連続壁の構築方法 - Google Patents

Abstract

【課題】アタッチメントの付替えをなくしてオイル漏れによる環境汚染の問題を回避できる閉塞部材アタッチメントおよび連続壁の構築方法を提供する。
【解決手段】チャック装置３０の一部に外付けした支持基板５１と、支持基板５１を貫通して回転可能に搭載し、両端を開放した回転筒５２と、回転筒５２内に配設され、上下に貫通した閉塞部材を把持する把持部６０とを備え、把持部６０は回転筒５２とともに回転可能であり、把持部６０、回転筒５２、支持基板５１およびチャック装置３０の間で荷重の伝達が可能に構成する。
【選択図】図２

Description

本発明は、鋼管杭（鋼管矢板）と閉塞部材とにより地盤中に連続壁を構築する技術に関し、特に杭圧入機のチャック装置に付設する閉塞部材アタッチメントおよび連続壁の構築方法に関するものである。

特許文献１には、杭圧入機を用いて地中に打設した複数の鋼管杭と、隣り合う鋼管杭の間に打設した板状の閉塞部材とにより構築する連続壁工法が知られている。
昇降自在なチャック装置を具備した杭圧入機は、鋼管杭を直接把持可能であるが、閉塞部材の把持機能を有していない。
そのため、閉塞部材を圧入するために、前記チャック装置の中央部に閉塞部材アタッチメントを付け替え、チャック装置に把持させた閉塞部材アタッチメントで閉塞部材を把持している。

閉塞部材アタッチメントは油圧駆動式のチャック装置であって、閉塞部材を上下に貫通して配置可能な筒状本体と、筒状本体内を貫通させた閉塞部材を把持、開放可能な把持部とを有している。

そして、杭圧入機のチャック装置の中心部に鋼管杭をセットして圧入する鋼管杭の圧入工程と、チャック装置の中心部に閉塞部材アタッチメントを付け替える工程と、閉塞部材アタッチメントにより行う閉塞部材の圧入工程と、チャック装置より閉塞部材アタッチメントを取り外す工程をワンセットしてこれらのセットを繰り返して連続壁を構築している。

特開２００６−１６１４７７号公報

既述した連続壁の構築技術にはつぎのような問題点がある。
＜１＞閉塞部材の圧入作業の都度、閉塞部材アタッチメントを着脱しなければならない。
閉塞部材アタッチメントの付替えに大型クレーンを必要とし、さらにアタッチメントの組付け作業と切り離し作業に多くの時間と労力を要して施工性が悪い。
＜２＞閉塞部材アタッチメントの付替え時に油圧ホースの切り離しを伴うが、この際に、油圧ホース内に残留したオイルが周囲に漏出して、周辺環境を汚染する危険がある。
＜３＞河川工事等においては環境汚染に対する厳しい法的基準が設けられていて、オイルの拡散は許されない。
そのため、吸着マットの敷設やオイルフェンスの設置等のオイル拡散防止策を講じる必要があり、全体の工費アップの一因となっている。

本発明は以上の点に鑑みて成されたもので、その目的とするところは閉塞部材アタッチメントの付替えをなくしてオイル漏れによる環境汚染の問題を回避できる閉塞部材アタッチメントおよび連続壁の構築方法を提供することにある。
さらに本発明の目的は、施工性と工費を大幅に改善できる閉塞部材アタッチメントおよび連続壁の構築方法を提供することにある。
さらに本発明の目的は、把持機構の簡略化と高性能を図れる閉塞部材アタッチメントを提供することにある。

本発明は、圧入機本体部に対して昇降自在で、かつ鉛直軸を中心に旋回可能なチャック装置を具備した圧入機を用いて複数の鋼管杭を圧入した後、前記圧入機を用いて隣り合う既設の鋼管杭の間に閉塞部材を把持して圧入するための閉塞部材アタッチメントであって、チャック装置の一部に外付けした支持基板と、前記支持基板を貫通して回転可能に搭載し、両端を開放した回転筒と、前記回転筒内に配設され、上下に貫通した閉塞部材を把持する把持部とを備え、前記把持部は回転筒とともに回転可能であり、前記把持部、回転筒、支持基板およびチャック装置の間で荷重の伝達が可能に構成した。
前記把持部は回転筒に固定した固定挟持体と、該固定挟持体と対向して配置した可動挟持体と、回転筒の一部から反力を得て可動挟持体を昇降するシリンダと、回転筒に固定して設置し、可動挟持体と摺接する傾斜面を有する固定楔体と、シリンダの伸縮を制御する切換ユニットとを有し、前記可動挟持体の昇降により前記固定挟持体と可動挟持体の間で上下に向けて貫挿した閉塞部材の両側を把持および開放可能に構成する。
前記固定楔体と可動挟持体の対向面の断面形状は、断面Ｌ字形の閉塞部材の両面を挟持可能なようにＬ字形を呈する凸面と凹面とに形成してある。
本発明は、前記した閉塞部材アタッチメントを用いて隣り合う鋼管杭の間に閉塞部材を圧入して、地盤中に鋼管杭と閉塞部材とにより連続壁を構築する方法であって、前記閉塞部材アタッチメントを外付けした状態でチャック装置に鋼管杭を把持して複数の鋼管杭を圧入し、前記チャック装置の旋回操作と前記閉塞部材アタッチメントの回転筒の回転操作により把持部を閉塞部材の圧入予定位置の真上に位置させ、前記把持部による上下に向けて貫挿した閉塞部材の把持、開放操作と、チャック装置ととに閉塞部材アタッチメントの昇降操作とを繰り返して隣り合う既設の鋼管杭の間に閉塞部材を圧入する。

本発明は少なくともつぎの何れかひとつの利点が得られる。
（１）閉塞部材アタッチメントを予めチャック装置に外付けしてあるので、従来工法のように油圧ホース類を着脱してアタッチメントを付け替える必要がない。
そのため、閉塞部材の圧入作業を行う際に、オイル漏出に伴う環境汚染の問題を引き起こさずに無公害で工事が行えるだけでなく、オイル拡散防止の対策工が不要となって施工コストの削減効果が大きい。
（２）チャック装置に外付けした閉塞部材アタッチメントが、チャック装置による鋼管杭の圧入作業の邪魔にならず、しかも閉塞部材アタッチメントの付替えなしで直ちに閉塞部材の圧入作業を行えるので、鋼管杭と閉塞部材の各圧入作業を効率よく行うことができて施工性がよくなる。
（３）閉塞部材アタッチメントの把持部の構成部品点数が少なくて済み、さらに把持機構の簡略化を図りつつ高い把持力を確保できる。
（４）チャック装置の旋回操作と閉塞部材アタッチメントの回転筒の回転操作とにより、閉塞部材の圧入位置を正確に調整できるから、連続壁に高い止水性を確保できる。

杭圧入機を用いた鋼管杭の圧入工程の説明図 閉塞部材アタッチメントの斜視図 閉塞部材アタッチメントの縦断面図 図３におけるIV−IVの断面図 図４におけるＶ−Ｖの断面図 他の断面形状の閉塞部材を把持する把持部の横断面図 鋼管杭の圧入作業の平面モデル図 閉塞部材の圧入作業の平面モデル図

以下図面を参照しながら本発明を実施するための形態について説明する。

＜１＞鋼管杭
本発明で使用する鋼管杭２は円筒状の鋼管に限定されるものではなく、角形鋼管や、筒状のプレキャストコンクリート杭などを含む。
鋼管杭２の下端に削孔ビットを設けておくと、鋼管杭２の回転圧入がし易くなる。

＜２＞閉塞部材
閉塞部材３は隣り合う鋼管杭２，２の間を閉鎖する部材である。
本例では、閉塞部材３が断面Ｌ形のアングル材である場合について説明するが、断面形状がコ字形の鋼材や鋼管杭２より小径の鋼管等であってもよく、要は鋼管杭２，２の間を閉鎖できる形状であればよい。

＜３＞杭圧入機
図１を参照して説明すると、杭圧入機１０は、鋼管杭２および閉鎖部材３を圧入するためのマシンで、鋼管杭２の外周を把持、開放可能なチャック装置を昇降自在に具備する圧入機本体部２０と、圧入機本体部２０に対して鉛直軸を中心として左右に旋回可能で、かつ昇降自在に設けたチャック装置３０とを具備した公知の杭の圧入機であり、本発明ではチャック装置３０の一部に閉塞部材アタッチメント５０を予め外付けしてある。

＜３．１＞圧入機本体部
圧入機本体部２０は、少なくとも既設の鋼管杭２を内側から拡径して把持する複数のクランプ装置２１を備えたサドル２２と、サドル２２上で前後方向に進退自在で、かつ鉛直軸を中心として左右方向に旋回自在に設けたリーダマスト２３とを備えている。

＜３．２＞クランプ装置
クランプ装置１１は圧入機本体部２０を既設の鋼管杭２の上部に一時的に固定するための装置であり、図示しない油圧シリンダにより鋼管杭２の内部で拡縮可能に構成されている。
本例では圧入機本体部２０が前後二組のクランプ装置１１を具備する場合について示すが、その配設数は三組以上であってもよい。
要は、複数のクランプ装置１１を介して杭圧入機１０を既設の鋼管杭２の上端部に把持させてマシン重量を支持させるとともに、既設の鋼管杭２から反力を得て新たに鋼管杭２を圧入可能であればよい。
圧入途中の鋼管杭２に反力を得ながら複数のクランプ装置１１を既設の鋼管杭２から分離して杭圧入機１０を自走させる方法は、周知であるのでその説明を省略する。

＜３．３＞昇降シリンダ
チャック装置２０は、その背面側がリーダマスト２３の前面側に昇降自在に係合されているとともに、リーダマスト２３とチャック装置２０との間に左右の昇降シリンダ２４が接続されている。
昇降シリンダ２４の伸縮操作により、チャック装置２０および閉塞部材アタッチメント５０を同時に昇降することが可能である。

＜４＞チャック装置
圧入機本体部２０に対して昇降可能なチャック装置３０は、装置本体３１の中心部に鋼管杭２を内挿可能な空間を形成していて、その空間に面して鋼管杭２の外側を押圧して把持可能な杭の把持手段を有する公知の装置である。
鋼管杭２を回転圧入する場合には、把持手段が鉛直軸を中心として左右方向に旋回可能に構成されている。
杭の把持手段や杭把持手段の回転機構については、油圧シリンダ式チャック機構、スライド式チャック機構、または歯車回転機構等の公知の機構や手段を適宜適用可能である。

＜５＞閉塞部材アタッチメント
閉塞部材アタッチメント５０は閉塞部材３を把持して圧入するための装置で、チャック装置３０の装置本体３１の外周の一部に着脱可能に取着されている。
閉塞部材アタッチメント５０の取着位置は、チャック装置３０を左右に旋回したときに閉塞部材３を圧入位置の真上に位置できればよく、例えば装置本体３１の前方位置、または左右の何れか一方の位置を適宜選択する。

図２〜５を基に閉塞部材アタッチメント５０について詳しく説明する。
図２に示すように、閉塞部材アタッチメント５０は、チャック装置３０の装置本体３１の一部に取着され、閉塞部材３を上下に貫通して設置可能な支持基板５１と、支持基板５１の中央部を貫通して搭載した回転筒５２と、該回転筒５２内に設けられ、上下に貫通した閉塞部材３の把持および開放可能な把持部６０とを備えている。

＜５．１＞支持基板
水平に位置させた支持基板５１の背面側には取付ブラケット５３，５３が一体に突設してあって、チャック装置３０の装置本体３１の外周面に一体に突設した取付ブラケット３２，３２と重合配置して二本の取付ピン５４，５４を上下に差し込んで取着されている（図４）。
既存のチャック装置３０であってもその外周の一部に取付ブラケット３２，３２を後付けするだけで、閉塞部材アタッチメント５０を取着可能である。

支持基板５１の中心部には閉塞部材３を内挿可能な空間を形成していて、その空間に面して閉塞部材３の両側面を押圧して把持可能な把持部６０を有している。
持基板５１の両側には、歯車機構を介して回転筒５２を回転駆動するモータ７０と、把持部６０を制御する切換ユニット７１を搭載している（図３）。

＜５．２＞回転筒
支持基板５１の中央開口部に嵌挿した回転筒５２は、支持基板５１に対して回転可能に搭載されている。
回転筒５２の少なくとも一部は支持基板５１の上面より上方に突出していて、回転筒５２と支持基板５１との間で荷重の伝達が可能に構成されている。
すなわち、回転筒５２は支持基板５１に対して回転可能であり、かつ把持部６０、回転筒５２、支持基板５１およびチャック装置３０の間で荷重の伝達が可能である。

回転筒５２は上下を開放した筒体であり、その断面形状は図示した円筒形に限定されず角形であってもよい。要は支持基板５１に対して把持部６０と一体に回転可能であればよい。

＜５．２．１＞ガイド板
回転筒５２の上部には閉塞部材３の片面を当接支持するガイド板５５が回転筒５２の中央部近くまで水平に張り出していて、上位のガイド板５５と下位の把持部６０との二点支持により、閉塞部材３の自由な傾倒を防止し得るようになっている。

ガイド板５５の先端部の形状について説明すると、図２に示すように本例では、ガイド板５５の先端形状が断面Ｌ形を呈する閉塞部材３の断面形状に合わせて同形のＬ形に形成してある場合について説明するが、閉塞部材３の断面形状がコ字形を呈する場合は、ガイド板５５の先端形状を閉塞部材３の断面形状に合わせてコ字形に形成する。
なお、ガイド板５５は必須ではなく省略される場合もある。

＜５．２．２＞回転筒の回転手段
回転筒５２はその下部外周面に環状歯車５６が設けてあって、支持基板５１に搭載したモータ７１の回転を受けて最大３６０度の範囲で正逆転が可能である。
回転筒５２とともに把持部６０を回転可能に構成したのは、閉塞部材３の断面形状や圧入する際の向き等を考慮して現場に合うように、閉塞部材３の前後の向きを変えたり、閉塞部材３の向き（閉塞部材３の軸心回りに回転する方向の角度）の微調整をしたりするためである。

＜５．３＞把持部
把持部６０は上下に向けて貫挿した閉塞部材３の両側を把持可能なチャッキング装置である。
図２〜４に例示した把持部６０について説明すると、把持部６０は構造の簡単な楔式の装置で、回転筒５２の下部に固定した固定挟持体６１と、該固定挟持体６１と対向して配置した可動挟持体６２と、ガイド板５５から反力を得て可動挟持体６２を昇降するシリンダ６３と、回転筒５２の下部に固定して設置され、可動挟持体６２と摺接する固定楔体６４と、シリンダ６３の伸縮を制御する切換ユニット７１とを有する。

＜５．３．１＞挟持体
図５に示すように、相対向して設置した固定挟持体６１および可動挟持体６２は閉塞部材３の両面を直接把持するための把持具であり、固定挟持体６１と可動挟持体６２の対向面は、断面Ｌ字形の閉塞部材３の両面を挟持可能なようにそれぞれ断面形がＬ字形（またはＶ字形）を呈した凸面と凹面とに形成してある。
軽量化と資材の節約を図る観点から、固定挟持体６１は複数の板材を平面Ｙ字形に形成することが望ましい。

本例では固定挟持体６１側の対向面を凸部として形成するとともに、可動挟持体６２側の対向面を凹部として形成する場合を示すが、この凹凸を逆に組み合わせてもよい。
また、閉塞部材３の断面形状がコ字形を呈する場合は、図６に示すように、固定挟持体６１と可動挟持体６２の対向面を屈曲させずに平面に形成するとよい。
さらにまた、断面形状の異なる閉塞部材３に対応するため、両挟持体６１，６２を交換可能に構成してもよい。

＜５．３．２＞シリンダ
シリンダ６３は回転筒５２の一部から反力を得て可動挟持体６２を昇降するためのものであり、回転筒５２内で縦向きに配設してある。
シリンダ６３としては種々の流体式シリンダを適用可能であるが、実用上、油圧シリンダが好適である。

＜５．３．３＞固定楔体
固定楔体６４は可動挟持体６２の昇降に伴い、該可動挟持体６２を固定挟持体６１へ向けて接近または離隔してその対向間隔を変化させるために断面形状が略三角形を呈している。
すなわち、固定楔体６４と可動挟持体６２の両摺動面が鉛直面に対して同一の角度に傾斜している。

本例では可動挟持体６２が降下したときに閉塞部材３を把持し得るように、固定楔体６４の上部が先細りした断面形状に形成した場合について示すが、固定楔体６４の下部を先細りにして可動挟持体６２が上昇したときに閉塞部材３を把持するようにしてもよい。
後者の把持形の場合には、閉塞部材３の圧入反力を閉塞部材３の把持力増大に活用できるので、シリンダ６３を小型化できるといった利点がある。

＜５．３．４＞切換ユニット
切換ユニット７１は主に流体（油圧）の流れを切換える複数の電磁弁で構成され、流体の流路の切換えによりシリンダ６３の伸縮を制御し得るようになっている。

つぎに閉塞部材アタッチメント５０を装備した杭圧入機１０による連続壁の構築方法について説明する。

＜１＞閉塞部材アタッチメントの取付け
杭圧入機１０のチャック装置３０の外周に閉塞部材アタッチメント５０を予め取り付けておく。
閉塞部材アタッチメント５０を稼動するための油圧ホース等も油圧源と予め接続しておく。

＜２＞鋼管杭の圧入
図１に示すように、クレーン等で鋼管杭２を吊上げて、杭圧入機１０のチャック装置３０内に挿入した後、チャック装置３０の把持開放操作と昇降シリンダ２４の伸縮操作を繰り返して鋼管杭２を所定の深度まで圧入する。
閉塞部材アタッチメント５０は鋼管杭２の圧入作業の邪魔にならないようにチャック装置３０に外付けしてあるので、鋼管杭２の圧入作業に支障をきたすことはない。
したがって、閉塞部材アタッチメント５０をチャック装置３０に取り付けたままの状態で鋼管杭２の圧入作業が行える。

杭圧入機１０を自走させつつ、上記した作業を繰り返しながら、図７に示すように複数の鋼管杭２を列設する。

＜３＞閉塞部材の圧入
隣り合う鋼管杭２の間には隙間がある。この隙間を閉塞部材３で閉鎖するため閉塞部材アタッチメント５０を用いて以下のように作業を進める。

＜３．１＞アタッチメントの旋回移動
まず、図１に示した杭圧入機１０に対してチャック装置３０を旋回させて、閉塞部材アタッチメント５０を圧入予定位置の真上まで旋回移動する。
このとき、閉塞部材３の両側端が鋼管杭２の外周面と当接するように、閉塞部材アタッチメント５０の把持部６０の位置と向きをそれぞれ微調整する。

＜３．２＞閉塞部材の吊り込みセット
閉塞部材アタッチメント５０の把持部６０を開放しておき、クレーン等で吊上げた閉塞部材３を把持部６０内に挿入する。より詳しくは、互いに離隔した固定挟持体６１と可動挟持体６２との間の空間に上方から閉塞部材３を差し込む。

＜３．３＞閉塞部材の把持
つぎに以下に詳説する動作で以て把持部６０で閉塞部材３の両面を把持する。
シリンダ６３を伸長させて可動挟持体６２を降下させると、可動挟持体６２が固定楔体６４の傾斜面と摺接しながら相対向する固定挟持体６１へ向けて接近し、可動挟持体６２が閉塞部材３の片面を押圧する。
可動挟持体６２がさらに降下することで、可動挟持体６２と固定挟持体６１との間で閉塞部材３の両面が把持される。

＜３．４＞閉塞部材の圧入
把持部６０で閉塞部材３を把持したまま、昇降シリンダ２４を伸長してチャック装置３０とともに閉塞部材アタッチメント５０を降下して閉塞部材３を圧入する。
主シリンダ２４を１ストローク分伸長したら、シリンダ６３を収縮して閉塞部材３の把持を開放する。
把持部６０を開放した状態で、主シリンダ２４を収縮して閉塞部材アタッチメント５０を上昇させる。

上記した把持部６０の把持開放操作と昇降シリンダ２４の伸縮操作を繰り返して閉塞部材３を所定の深度まで圧入する。
閉塞部材３を圧入する際、上位のガイド板５５と下位の把持部６０との二点で閉塞部材３の安定した鉛直姿勢を保てるので、閉塞部材３の両側面をそれぞれ隣り合う鋼管杭２，２の外周面に沿って圧入することができる。

杭圧入機１０を自走させつつ、上記した閉塞部材３の圧入作業を繰り返しながら各鋼管杭２の間を閉塞して、図８に示すような止水性の高い連続壁を構築する。

図８では断面Ｌ字形を呈する閉塞部材３の頂部を内向きに向けて圧入した場合について説明したが、回転筒５２とともに把持部６０を１８０度回転して、閉塞部材３の頂部を外向きに向けて圧入することも可能である。

本発明では閉塞部材３の圧入作業にあたり、閉塞部材アタッチメント５０を予め杭圧入機１０のチャック装置３０に外付けしてあるので、従来工法のようにチャック装置３０に閉塞部材アタッチメントを付け替える必要がなくなる。
その結果、油圧ホース等の脱着がなくなることにより、オイル漏出に伴う環境汚染の問題がなくなり、オイル拡散防止の対策工も不要となる。

なお、把持部６０は固定楔体６４に対して可動挟持体６２を接近または離隔できる構造であればよく、既述した把持手段に代えてねじ送り機構等の公知の把持手段を適用してもよい。

２・・・・・・・鋼管杭
３・・・・・・・閉塞部材
１０・・・・・・杭圧入機
２０・・・・・・圧入機本体
２１・・・・・・クランプ装置
２２・・・・・・サドル
２３・・・・・・リーダマスト
２４・・・・・・昇降シリンダ
３０・・・・・・チャック装置
３１・・・・・・装置本体
５０・・・・・・閉塞部材アタッチメント
５１・・・・・・支持基板
５２・・・・・・回転筒
５３・・・・・・取付ブラケット
５４・・・・・・取付ピン
５５・・・・・・ガイド板
５６・・・・・・環状歯車
６０・・・・・・把持部
６１・・・・・・固定挟持体
６２・・・・・・可動挟持体
６３・・・・・・シリンダ
６４・・・・・・固定楔体
７０・・・・・・切換ユニット
７１・・・・・・モータ

Claims (4)

1. 圧入機本体部に対して昇降自在で、かつ鉛直軸を中心に旋回可能なチャック装置を具備した圧入機を用いて複数の鋼管杭を圧入した後、前記圧入機を用いて隣り合う既設の鋼管杭の間に閉塞部材を把持して圧入するための閉塞部材アタッチメントであって、
   チャック装置の一部に外付けした支持基板と、
   前記支持基板を貫通して回転可能に搭載し、両端を開放した回転筒と、
   前記回転筒内に配設され、上下に貫通した閉塞部材を把持する把持部とを備え、
   前記把持部は回転筒とともに回転可能であり、
   前記把持部、回転筒、支持基板およびチャック装置の間で荷重の伝達が可能に構成したことを特徴とする、
   閉塞部材アタッチメント。
2. 前記把持部が回転筒に固定した固定挟持体と、該固定挟持体と対向して配置した可動挟持体と、回転筒の一部から反力を得て可動挟持体を昇降するシリンダと、回転筒に固定して設置し、可動挟持体と摺接する傾斜面を有する固定楔体と、シリンダの伸縮を制御する切換ユニットとを有し、前記可動挟持体の昇降により前記固定挟持体と可動挟持体の間で上下に向けて貫挿した閉塞部材の両側を把持および開放可能に構成したことを特徴とする、請求項１に記載の閉塞部材アタッチメント。
3. 前記固定楔体と可動挟持体の対向面の断面形状が、断面Ｌ字形の閉塞部材の両面を挟持可能なようにＬ字形を呈する凸面と凹面とに形成してあることを特徴とする、請求項２に記載の閉塞部材アタッチメント。
4. 請求項１乃至請求項３の何れか一項に記載の閉塞部材アタッチメントを用いて隣り合う鋼管杭の間に閉塞部材を圧入して、地盤中に鋼管杭と閉塞部材とにより連続壁を構築する方法であって、
   前記閉塞部材アタッチメントを外付けした状態でチャック装置に鋼管杭を把持して複数の鋼管杭を圧入し、
   前記チャック装置の旋回操作と前記閉塞部材アタッチメントの回転筒の回転操作により把持部を閉塞部材の圧入予定位置の真上に位置させ、
   前記把持部による上下に向けて貫挿した閉塞部材の把持、開放操作と、チャック装置ととに閉塞部材アタッチメントの昇降操作とを繰り返して隣り合う既設の鋼管杭の間に閉塞部材を圧入することを特徴とする、
   連続壁の構築方法。

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