JP2014141801A - 杭の貫入装置 - Google Patents

Abstract

【課題】先端部の接続及び分離が容易にできるうえに、回転力に対して高い伝達性能を有する杭の貫入装置を提供する。
【解決手段】軸部２より外形が大きな回転翼４２を先端に備えるともに、回転翼が取り付けられた先端部４と軸部とが分離可能である杭の貫入装置１である。そして、先端部の軸部との接続管４１には内空を左右に区切る伝達板５が掛け渡されるとともに、軸部側の下端からは伝達板によって区切られた２つの空間にそれぞれ挿入される平面視円弧状の垂下板３，３が突出され、垂下板を接続管内に挿入して回転させると、垂下板の第１側部３１，３１の側端面３１ａ，３１ａが伝達板の表面５ａ，５ｂに接触することを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、先端に回転翼が取り付けられた、杭を構築するための杭の貫入装置に関するものである。

杭の先端に回転翼を取り付けて、杭本体を回転させながら地盤にねじ込んでいく工法が知られている。さらに、先端の回転翼のみを地中に残して上方のケーシングを撤去し、その掘削された孔に場所打ちコンクリート杭を構築する工法も知られている（特許文献１−３など参照）。

例えば特許文献１には、ケーシングの下端から短冊状の係止片を突出させ、螺旋状翼が取り付けられた短管に挿入させる翼付き鋼管部材が開示されている。この装置では、短管の上面に十字状の伝達部材が掛け渡されており、ケーシングを回転させると係止片が上面の伝達部材に接触して、回転力が伝達されるようになっている。

また、特許文献２には、先端ヘッドの外周面に複数の縦長の凸部を設け、ケーシングの下端に形成された縦長の切欠部に凸部を嵌合させることによって、上方のケーシングと先端ヘッドとを接続させる構成が開示されている。

さらに、特許文献３には、先端の回転貫入体とそれに接続される中空杭とから構成される杭が開示されている。この杭は、貫入翼が取り付けられた回転貫入体に回転ロッドの下端が直接、接続されて、貫入翼に回転力を伝達させる構成となっている。

特許第３４５８１１６号公報 特開２００６−７７３８８号公報 特開２０００−３３６６４６号公報

しかしながら、特許文献１に開示されているようなケーシングの下端から鉛直方向に突出させた係止片を上面の伝達部材に接触させる構成では、接触箇所が点になって集中荷重が作用するうえに、短冊状の係止片の剛性も小さい。このため、回転によって係止片の中ほどに大きな水平力が作用すると、係止片が変形して充分に回転力を伝達できないおそれがある。特に、地盤に硬い部分があると、回転翼のある先端部とその上方に接続されるケーシングとの接続部に大きな回転力が作用することになり、係止片の変形によって貫入不能となることも懸念される。

また、特許文献２に開示されているように縦長の凸部に上方から切欠部を嵌める構造では、凸部や切欠部に泥や砂などが付いていると嵌め合わせることができなくなる。さらに、隙間に泥や砂などが介在されると、ケーシングを切り離すことも難しくなる。

そこで、本発明は、先端部の接続及び分離が容易にできるうえに、回転力に対して高い伝達性能を有する杭の貫入装置を提供することを目的としている。

前記目的を達成するために、本発明の杭の貫入装置は、軸部より外形が大きな回転翼を先端に備えるともに、前記回転翼が取り付けられた先端部と前記軸部とが分離可能である杭の貫入装置であって、前記先端部の前記軸部との接続管には内空を左右に区切る伝達板が掛け渡されるとともに、前記軸部側の下端からは前記伝達板によって区切られた２つの空間にそれぞれ挿入される平面視円弧状の垂下板が突出され、前記垂下板を前記接続管内に挿入して回転させると、前記垂下板の第１側部の側端面が前記伝達板の表面に接触することを特徴とする。

ここで、前記垂下板の第１側部と反対側の第２側部には、上部よりも下部が周方向に張り出された張出部が形成されており、前記張出部を前記伝達板の表面に接触させた際に前記張出部の上方の投影範囲内に入る位置に突起部が設けられている構成とすることができる。

また、前記伝達板の下部には、前記接続管よりも下方に突出する刃部が形成されている構成であってもよい。

このように構成された本発明の杭の貫入装置は、軸部側の下端から突出された垂下板を、伝達板によって区切られた接続管の内空に挿入することによって接続を行う。そして、垂下板の側端面を、伝達板の表面に接触させることで回転力を伝達させる。

このように垂下板に対して充分に広い区画に挿入させることで接続が行えるため、先端部の接続及び分離が容易にできる。また、剛性の大きな板状部材の側端面を伝達板の表面に接触させるという面どうしの接触を経由することになるため、回転力に対して高い伝達性能を発揮させることができる。

また、先端部側に突起部を設け、軸部側の垂下板に突起部の下方に配置される張出部を設けておくことで、打ち込みの途中に、一旦、先端部ごと引き上げて、やり直したり中止したりすることができるようになる。

さらに、伝達板の下端を刃部に形成しておくことで、伝達板に伝達された回転力が直接、刃部に伝えられることになり、硬い地盤に対しても効率よく貫入を行うことができるようになる。

本発明の実施の形態の杭の貫入装置の構成を接続前の状態を使って示した説明図である。 本発明の実施の形態の杭の貫入装置の構成を示した断面図である。 図２のＡ−Ａ矢視方向で見た断面図である。 図２のＢ−Ｂ矢視方向で見た底面図である。 貫入装置を引き上げている状態を示した斜視図である。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。図１は、本実施の形態の杭の貫入装置１の構成を説明するために、接続させる２つの部材が分離している状態を示した説明図である。

貫入装置１は、上方に配置される軸部２と、軸部２より外形が大きな回転翼４２が取り付けられた先端部４とによって主に構成される。そして、先端部４と軸部２とは、接続と分離が自在にできるように構成される。

軸部２は、鋼管などによって形成されるケーシング２１と、その下端に設けられる継手部２２とによって主に構成される。ケーシング２１は、後述するように貫入装置１の貫入時は削孔された孔壁の保護部材となり、コンクリート打設後に引き抜かれて回収される。

継手部２２は、図１，２に示すように、ケーシング２１に溶接によって固定される上側部２２ａと、その上側部２２ａに接合される下側部２２ｂと、回止め片２２ｃと、内管部２２ｄとによって主に構成される。

上側部２２ａ及び下側部２２ｂは、環状部分から継手方向に延伸されるＬ字状の突出片をそれぞれ有している。一方、内管部２２ｄは、上側部２２ａ及び下側部２２ｂの内周面と略同じ形状の外周面を有する円筒管であり、上側部２２ａと下側部２２ｂとの間に発生する隙間は内管部２２ｄによって塞がれる。

そして、上側部２２ａと下側部２２ｂの突出片を互いに向かい合わせて、回転させることによってＬ字状の突出片どうしを噛み合わせ、回止め片２２ｃを隙間に嵌めて内管部２２ｄに固定することによって接合を行う。

一方、下側部２２ｂの下端からは、下方（継手方向）に向けて２つの垂下板３，３が延伸される。この垂下板３は、図１，３に示すように、平面視円弧状に形成される。すなわち垂下板３は、図２，３に示すように円筒状の継手部２２の内周面と略同じ形状の外周面を有する曲面板である。そして、垂下板３の上部は継手部２２の下側部２２ｂに重ねられて、溶接によって下側部２２ｂに固定される。

さらに詳細に説明すると、垂下板３は、図１，３に示すように、接続管４１の内周円の半円よりも短い長さの円弧状に形成される。この円弧の長さは、後述する接続管４１の区画４３Ａ，４３Ｂに突起部５１，５１に当たることなく挿入可能な範囲で任意に設定することができる。他方、円弧が短くなりすぎると垂下板３の剛性が小さくなるので、変形することなく回転力が伝達可能となる長さ以上に設定する。

ここで、垂下板３の周方向の側部を、第１側部３１と第２側部３２とする。第１側部３１は第２側部３２よりも下方（継手方向）への突出量が大きく、第１側部３１と第２側部３２の間の下端面は傾斜面となる。このため、第１側部３１の側端面３１ａの方が第２側部３２の側端面よりも面積が広くなる。なお、この傾斜面の傾斜角度は、後述する羽根板４２１，４２２の傾斜角度に合わせて設定される。

一方、第２側部３２の下部には、周方向に張り出された張出部３２ａが形成される。この張出部３２ａの上面と継手部２２の下端面との間には、後述する突起部５１の高さより大きな隙間が確保される。また、張出部３２ａの張出量は、突起部５１の平面積よりも広く形成される。

２つの垂下板３，３は、それぞれの張出部３２ａ，３２ａが周方向で同じ向きになるように、継手部２２の下端における対向する位置に形成される。このような垂下板３，３は、円筒状の鋼管を使って、継手部２２から突出する部分について垂下板３，３を残して切り欠き加工することによって製作することができる。

そして、垂下板３，３によって接続させる先端部４は、図１に示すように、本体となる接続管４１と、その接続管４１の下端に取り付けられる回転翼４２とを主に備えている。

接続管４１は、垂下板３，３の外周面より僅かに大きい内周面を有する短い鋼管などによって形成される。また、接続管４１の内空は、中央に掛け渡される伝達板５によって左右の２つの区画４３Ａ，４３Ｂに区切られる。

この伝達板５は、図２に示すように、下部に刃部５２を有するホームベース状の五角形に形成される。この刃部５２は、接続管４１の下端面よりも下方に突出される。

伝達板５は、二等辺三角形状の刃部５２より上方の両側の側端面が接続管４１の内周面に接触しており、溶接によって双方は接合される。ここで、伝達板５の区画４３Ａ側に露出される面を表面５ａとし、区画４３Ｂ側に露出される面を表面５ｂとする。

そして、図１，３に示すように、伝達板５の表面５ａ，５ｂと接続管４１の内周面との隅角部に、突起部５１，５１をそれぞれ設ける。２つの突起部５１，５１は、伝達板５を挟んで対角線上に配置される。

この突起部５１は、軸部２を回転させることによって垂下板３の第２側部３２の張出部３２ａを伝達板５の表面５ａ（５ｂ）に接触させた際に、張出部３２ａの上方の投影範囲内に入るように設けられる。また、突起部５１の高さは、継手部２２の下端面と張出部３２ａの上面との隙間より低くなるように設定する。

さらに、矩形小板状の突起部５１の一方の側端面を伝達板５の表面５ａ（５ｂ）に溶接によって接合させるとともに、突起部５１の一方の表面を接続管４１の内周面に溶接によって接合させる。

接続管４１の下端に取り付けられる回転翼４２は、図１，２に示すように、斜めに取り付けられる２枚の羽根板４２１，４２２によって構成される。羽根板４２１，４２２は、図４に示すように、正八角形の鋼板を２分割することによって製作することができる。

そして、接続管４１の区画４３Ａ側に取り付けられる羽根板４２１は、図２でいえば左下がりの斜めに取り付けられる。一方、接続管４１の区画４３Ｂ側に取り付けられる羽根板４２２は、右下がりの斜めに取り付けられる。この羽根板４２１，４２２の傾斜角度は、向きは正反対になるが角度は略同じである。

次に、本実施の形態の杭の貫入装置１を使った杭の構築方法、及び杭の貫入装置１の作用について説明する。

まず、図１に示すように、地表又は余掘りした穴に杭芯の位置に合わせて先端部４を設置する。そして、先端部４の上方から、上端をオーガ掘削機（図示省略）に連結した軸部２を下ろす。

この軸部２の下端からは２つの垂下板３，３が突出しており、接続管４１の２つの区画４３Ａ，４３Ｂにそれぞれの垂下板３，３が収容されるように軸部２を先端部４に向けて下ろす。

この際、垂下板３，３の張出部３２ａ，３２ａが、先端部４に取り付けられた突起部５１，５１に当たらないように軸部２の向きを調整する。ここで、区画４３Ａ，４３Ｂは、垂下板３，３に対して充分に広い内空に形成されているので、容易に軸部２と先端部４との接続作業を行うことができる。

垂下板３，３が先端部４の区画４３Ａ，４３Ｂに完全に収容された後に、各垂下板３，３の側端面３１ａ，３１ａが伝達板５の表面５ａ，５ｂに接触する方向に軸部２を回す。図１でいえば、軸部２を右回り（時計回り）に回す。

この回転によって垂下板３，３の側端面３１ａ，３１ａが伝達板５の表面５ａ，５ｂに接触すると、オーガ掘削機の回転力が軸部２を介して先端部４に伝達されることになる。

この力の伝達機構は、剛性の大きな板状部材である垂下板３，３の側端面３１ａ，３１ａを伝達板５の表面５ａ，５ｂに接触させるという面どうしの接触を経由するものとなるため、回転力に対して高い伝達性能を発揮させることができる。

このようにオーガ掘削機を貫入方向（図１では右回り）に回転させている間は、回転力が軸部２から先端部４に伝達されて、回転翼４２が地盤を切削し、貫入装置１全体が徐々に地盤に打ち込まれていく。

また、伝達板５の下端には刃部５２が形成されているため、伝達板５に伝達された回転力が直接、刃部５２に伝えられることになり、硬い地盤に対しても効率よく貫入を行うことができる。

これに対して、貫入装置１が傾きながら打ち込まれてしまったり、玉石などの貫入不能となるような障害物に当たってしまったりしたときには、一旦、先端部４ごと貫入装置１を引き上げなければならない。

ここで、第１側部３１，３１の側端面３１ａ，３１ａが伝達板５の表面５ａ，５ｂに接触している状態のまま軸部２を引き上げてしまうと、軸部２のみが抜けてしまうことになる。

そこで、軸部２を貫入方向とは反対方向（図１では左回り）に回転させる。この回転によって、第２側部３２，３２の張出部３２ａ，３２ａが伝達板５の表面５ａ，５ｂに接触することになる。

この状態で軸部２を引き上げると、図５に示すように張出部３２ａ，３２ａの上面が突起部５１，５１の下面に当たって、先端部４ごと貫入装置１が引き上げられることになる。この引き上げ作業も、軸部２を左回りに回転させながらの方が容易に行える。

このように先端部４側に突起部５１，５１を設け、軸部２側の垂下板３，３に突起部５１，５１の下方に配置される張出部３２ａ，３２ａを設けておくことで、打ち込みの途中に、一旦、先端部４ごと引き上げて、やり直したり中止したりすることができるようになる。

このような引き上げ作業がない場合は、所定の深さまで貫入装置１を打ち込んだ後に、オーガ掘削機を軸部２の上端から切り離す。そして、必要に応じて芯材となる鉄筋や鉄筋籠（図示省略）などを軸部２の内空に挿入する。

続いて、軸部２の内空にコンクリートを充填する。そして、コンクリート充填後は、張出部３２ａ，３２ａが突起部５１，５１に当たらない位置に合わせて軸部２のみを引き上げる。

このように充分に広い区画４３Ａ，４３Ｂから垂下板３，３を引き抜くだけで、容易に先端部４から軸部２を切り離すことができる。

以上、図面を参照して、本発明の実施の形態を詳述してきたが、具体的な構成は、前記実施の形態に限らず、本発明の要旨を逸脱しない程度の設計的変更は、本発明に含まれる。

例えば、前記実施の形態では、軸部２となるケーシングを撤去して場所打ちコンクリート杭を構築する場合について説明したが、これに限定されるものではなく、鋼管を軸部２とし、軸部２を引き抜くことなくそのまま鋼管杭とすることもできる。

また、前記実施の形態では、貫入装置１を途中で先端部４ごと引き上げることができるように突起部５１と張出部３２ａのある形態について説明したが、これに限定されるものではなく、引き上げる必要がなければ、突起部５１と張出部３２ａの構成はなくてもよい。

さらに、前記実施の形態では、下端に刃部５２が形成された伝達板５について説明したが、これに限定されるものではなく、伝達板と刃部は別体であってもよい。例えば、伝達板と刃部のそれぞれを接続管４１に固定しておけば、接続管４１を介して力を伝達させることができる。

１ 貫入装置
２ 軸部
３ 垂下板
３１ 第１側部
３１ａ 側端面
３２ 第２側部
３２ａ 張出部
４ 先端部
４１ 接続管
４２ 回転翼
４３Ａ，４３Ｂ 区画
５ 伝達板
５ａ，５ｂ 表面
５１ 突起部
５２ 刃部

Claims (3)

1. 軸部より外形が大きな回転翼を先端に備えるともに、前記回転翼が取り付けられた先端部と前記軸部とが分離可能である杭の貫入装置であって、
   前記先端部の前記軸部との接続管には内空を左右に区切る伝達板が掛け渡されるとともに、前記軸部側の下端からは前記伝達板によって区切られた２つの空間にそれぞれ挿入される平面視円弧状の垂下板が突出され、
   前記垂下板を前記接続管内に挿入して回転させると、前記垂下板の第１側部の側端面が前記伝達板の表面に接触することを特徴とする杭の貫入装置。
2. 前記垂下板の第１側部と反対側の第２側部には、上部よりも下部が周方向に張り出された張出部が形成されており、前記張出部を前記伝達板の表面に接触させた際に前記張出部の上方の投影範囲内に入る位置に突起部が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の杭の貫入装置。
3. 前記伝達板の下部には、前記接続管よりも下方に突出する刃部が形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の杭の貫入装置。