JP2016217001A - 高架構造物の構築方法 - Google Patents

Abstract

【課題】足場を仮設することなく脚柱となる杭の圧入工程を次々に実施でき、順次拡張して効率的に高架構造物を構築できる高架構造物の構築方法を提供する。
【解決手段】地盤に圧入した鋼管杭Ｐに杭頭ブロックＨ及び梁ブロックＭを施工し、その上へ床版部材Ｇを渡して敷設することで作業車両Ｅの走行領域を拡張する走行領域拡張工程を実施する。すなわち、杭頭ブロックＨ、梁ブロックＭ及び床版部材Ｇを主とした上部構造構材を鋼管杭Ｐまで架け渡すことにより、走行領域を拡張する。次に、先の走行領域拡張工程により拡張した走行領域上に作業車両Ｅを進行させて、走行領域の外方領域の下方に位置する地盤に鋼管杭Ｐを作業車両Ｅの圧入機により圧入する杭圧入工程を実施する。上記の走行領域拡張工程と上記の杭圧入工程とを所定回数交互に繰り返すことにより計画領域に高架構造物を構築する。
【選択図】図１

Description

本発明は、高架構造物の構築方法に関する。

地中に打ち込んだ杭を脚柱として、この上に床版等で上部構造を設けた構造の、例えば桟橋や横桟橋のような高架構造物が知られている（例えば、特許文献１、特許文献２、特許文献３）。

特開２０００−２５７００６号公報 特開２００２−２０６２０９号公報 特開２００６−２４９７２５号公報

従来、海上や傾斜地などで、下部構造としての杭や上部構造構材を吊り込むクレーンや、杭を地盤に圧入する圧入機の足場を仮設することがあった。

本発明は以上の従来技術における問題に鑑みてなされたものであって、足場を仮設することなく脚柱となる杭の圧入工程を次々に実施でき、順次拡張して効率的に高架構造物を構築できる高架構造物の構築方法を提供することを課題とする。

以上の課題を解決するための請求項１記載の発明は、地盤に圧入した杭まで上部構造構材を架け渡して、圧入機が付設された走行可能なベースマシンの走行領域を拡張する走行領域拡張工程と、
前記走行領域拡張工程により拡張した走行領域に前記ベースマシンを進行させて、走行領域の外方領域の下方に位置する地盤に杭を前記圧入機により圧入する杭圧入工程と、を備え、
前記走行領域拡張工程と前記杭圧入工程とを交互に繰り返すことにより計画領域に高架構造物を構築する高架構造物の構築方法である。

請求項２記載の発明は、前記ベースマシンにはクレーンが付設され、当該クレーンにより前記上部構造構材の少なくとも一部を吊り込んで前記走行領域拡張工程を実施するとともに、前記杭圧入工程を実施する際には前記ベースマシン及び前記クレーンの重量を反力として利用して地盤に杭を前記圧入機により圧入する請求項１に記載の高架構造物の構築方法である。

請求項３記載の発明は、前記杭圧入工程において、杭を支持する笠状部材をその中央の開口に杭が挿入される態様で配置して、当該笠状部材が当該杭に固定された状態で当該杭の圧入作業の少なくとも一部を実施することで当該笠状部材の少なくとも下端部を地盤表層に押し込み、その後、前記笠状部材に支持された杭まで上部構造構材を架け渡す前記走行領域拡張工程を実施する請求項１又は請求項２に記載の高架構造物の構築方法である。

本発明によれば、以上の走行領域拡張工程と杭圧入工程とを交互に繰り返すことにより、足場を仮設することなく脚柱となる杭の圧入工程を次々に実施でき、順次拡張して効率的に高架構造物を構築できるという効果がある。

本発明の第１実施形態に係る高架構造物の構築風景を示す斜視図である。 本発明の第１実施形態に係る高架構造物の鋼管杭、杭頭ブロック、梁ブロックを構築される配置で示した斜視図である。 本発明の第１実施形態に係る鋼管杭と、その杭頭に結合される杭頭ブロックと、その杭頭ブロックに結合される梁ブロックを示す分解状態斜視図である。 本発明の第１実施形態に係る鋼管杭と、その杭頭に結合される杭頭ブロックを示す分解状態側面図(a)及び結合状態側面図(b)であり、杭頭ブロックの下端部がメス型である構成を示す。 本発明の第１実施形態に係る鋼管杭と、その杭頭に結合される杭頭ブロックを示す分解状態側面図(a)及び結合状態側面図(b)であり、杭頭ブロックの下端部がオス型である構成を示す。 本発明の第１実施形態に係る隣り合う杭頭ブロックと、その間に連結される２つの梁ブロックとを示す平面図(a)、梁ブロックのＡ−Ａ断面図(b)、杭頭ブロックのＡ−Ａ断面図(c) 、第１種の梁ブロック（先端オス型）のＢ−Ｂ断面図(d)、及び第２種の梁ブロック（先端メス型）のＢ−Ｂ断面図(e)である。 本発明の第１実施形態に係る鋼管杭の笠状部材が設けられた部位を示す斜視図である。 本発明の第２実施形態に係る杭圧入装置を示す概略図であり、側面視した説明図（ａ）と、ベースマシン部分を正面視した説明図（ｂ）である。 本発明の第２実施形態に係る杭圧入装置の変形例を示す概略図であり、側面視した説明図（ａ）と、ベースマシン部分を正面視した説明図（ｂ）である。 図９（ａ）に対応し、フレーム部のフックを拡大して示す側面図である。 本発明の第２実施形態に係る杭圧入装置の変形例を示す概略図であり、側面視した説明図（ａ）と、ベースマシン部分を正面視した説明図（ｂ）である。 図１１（ｂ）に対応し、フレーム部のクランプを拡大して示す正面図である。 本発明の第３実施形態に係る杭圧入装置を側面視して示す概略図である。

以下に本発明の一実施形態につき図面を参照して説明する。以下は本発明の一実施形態であって本発明を限定するものではない。

〔第１実施形態〕
図１から図７を参照して本発明の第１実施形態につき説明する。
図１に第１実施形態の構築方法による高架構造物の構築風景を示す。図２には、高架構造物の基本要素である鋼管杭Ｐ（Ｐ１１−Ｐ１３、Ｐ２１，２２，Ｐ３１，Ｐ３２）、杭頭ブロックＨ、梁ブロックＭを構築される配置で示す。図３に、１本の鋼管杭Ｐと、その杭頭に結合される杭頭ブロックＨと、その杭頭ブロックに結合される梁ブロックＭ（Ｍ‐ｍ，Ｍ‐ｆ）を示す。

杭頭ブロックＨは、鋼管杭Ｐの杭頭に載って当該杭頭に結合される。図４、図５に示すように杭頭ブロックＨは、鋼管杭Ｐの杭頭に対して下方に移動することで互いに水平方向に離脱不能に嵌合するオスメス嵌合により結合する。具体的には、図４に示すように杭頭ブロックＨに下方に開口する凹部Ｈ１１が設けられ、凹部Ｈ１１が鋼管杭Ｐの杭頭に外嵌めされるオスメス嵌合により結合する。又は、図５に示すように杭頭ブロックＨに下方に突出する凸部Ｈ１２が設けられ、凸部Ｈ１２が鋼管杭Ｐの杭頭に内嵌めされるオスメス嵌合により結合する。凹部Ｈ１１、凸部Ｈ１２の周面には、杭頭ブロックＨの中心軸を鋼管杭Ｐの中心軸に案内するためのテーパーが付けられている。

図３に示すように本実施形態においては、１つの杭頭ブロックＨに対し４つの梁ブロックＭを結合可能である。杭頭ブロックＨの外周部には、梁ブロックＭの基端部を結合するための嵌合部Ｈ２が形成されている。図３に示すように１つの杭頭ブロックＨは、１つの梁ブロックＭを結合するための嵌合部Ｈ２を、杭の中心軸周りに分散配置するように複数有する。本実施形態では、１つの杭頭ブロックＨは、１つの梁ブロックＭを結合するための嵌合部Ｈ２を、杭の中心軸周りの四方に配置するように４つ有する。

嵌合部Ｈ２は、オス型で、杭頭ブロックＨの外周部に径方向外方に突出形成され、これに嵌合するメス型の嵌合部Ｍ２が梁ブロックＭの基端部に形成されている。
図１，図２及び図６(a)に示すように梁ブロックＭは、隣り合う２つの杭頭に結合された杭頭ブロックＨ，Ｈの間に渡して架設される。本実施形態では、１梁間に２つが直列に連結される。１梁間における梁ブロックＭ，Ｍの先端部同士も、オスメス嵌合である。第１種（メス‐オス型）の梁ブロックＭ‐ｍの先端部にオス型の嵌合部Ｍ１が形成されている。第２種（メス‐メス型）の梁ブロックＭ‐ｆの先端部には、メス型の嵌合部Ｍ３が形成されている。

図６(b)(c)に杭頭ブロックＨと梁ブロックＭとのオスメス嵌合部を示すＡ−Ａ断面図を示す。図６(c)に示すように杭頭ブロックＨの嵌合部Ｈ２は、上位置ほど幅が狭くなるようにテーパーが付けられている。図６(b)に示すようにこれに対応したテーパーが梁ブロックＭの嵌合部Ｍ２に付けられている。したがって、杭頭ブロックＨと梁ブロックＭとは、杭頭ブロックＨに対して梁ブロックＭを下方に相対移動することで互いに嵌合し、その嵌合がテーパー嵌合であるため、精度よく強固に結合する。
また、図２，図３及び図６(a)に示すように、嵌合部Ｈ２は外端ほど幅が広く形成され、これに対応して嵌合部Ｍ２は奥ほど幅が広く形成されている。したがって、杭頭ブロックＨと梁ブロックＭとは、杭頭ブロックＨに対して梁ブロックＭを下方に相対移動することで互いに水平方向に離脱不能に嵌合するオスメス嵌合により結合する。

図６(d)(e)に第１種の梁ブロックＭ‐ｍと第２種の梁ブロックＭ‐ｆとのオスメス嵌合部を示すＢ−Ｂ断面図を示す。図６(d)に示すように第１種の梁ブロックＭ‐ｍの嵌合部Ｍ１は、上位置ほど幅が広くなるようにテーパーが付けられている。図６(e)に示すようにこれに対応したテーパーが第２種の梁ブロックＭ‐ｆの嵌合部Ｍ３に付けられている。したがって、１梁間における第１種の梁ブロックＭ‐ｍと第２種の梁ブロックＭ‐ｆの先端部同士は、上下方向に相対移動することで互いに嵌合し、その嵌合がテーパー嵌合であるため、精度よく強固に結合する。
また、図２，図３及び図６(a)に示すように、嵌合部Ｍ１は外端ほど幅が広く形成され、これに対応して嵌合部Ｍ３は奥ほど幅が広く形成されている。したがって、１梁間における第１種の梁ブロックＭ‐ｍと第２種の梁ブロックＭ‐ｆの先端部同士は、上下方向に相対移動することで互いに水平方向に離脱不能に嵌合するオスメス嵌合により結合する。本実施形態では、第２種の梁ブロックＭ‐ｆを下受け側として構成しているため、第２種の梁ブロックＭ‐ｆに対して第１種の梁ブロックＭ‐ｍを下方に相対移動することでこの両者が互いに嵌合する。

本実施形態においては、図１，図２に示すように、鋼管杭Ｐの支持力補強構造として笠Ｋを適用する。図７に詳細を示した。
笠状部材Ｋは、笠本体部Ｋｂの上部に固定装置Ｋａが構成されたもので、中央の開口に鋼管杭Ｐが挿入される態様で配置され、固定装置Ｋａによって鋼管杭Ｐに固定されるとともに、笠本体部Ｋｂは鋼管杭Ｐの周りに笠状に開いた構造を形成する。図１に示すように、鋼管杭Ｐに固定された笠状部材Ｋの少なくとも下端部が地盤表層に押し込まれることで笠状部材Ｋにより地盤表層を押し固めて圧密し、笠状部材Ｋとその圧密された地盤表層とが接続され、これにより鋼管杭Ｐに対する縦荷重、横荷重に対し高い支持力が発揮される。
図７に示すように、笠状部材Ｋは、周方向に複数に分割されたパーツを連結した構造である。図７には笠状部材Ｋが周方向に３分割された構造を、図１，２には笠状部材Ｋが周方向に２分割された構造を例として描いたが、分割数は任意である。分割されたパーツは互いにボルト等の締結具で締結され、笠状部材Ｋの上端部には円筒状の固定用カラーＫ１が構成される。固定用カラーＫ１の分割縁部Ｋ３，Ｋ３は、径方向外方に張り出すように形成されており、互いに面と面が対向配置され、そこに取り付けられたシリンダ装置Ｋ２によって締め付けられたり解放されたりすることが可能とされている。なお、分割縁部Ｋ３，Ｋ３は笠本体部Ｋｂまで連続しており、そこにボルト等の締結具が設定される。シリンダ装置Ｋ２は、各分割部に設けられており、上方から延設された圧油配管Ｋ４が分配器Ｋ５で分配され接続されており、遠隔操作が可能とされている。シリンダ装置Ｋ２によって締め付けることによって、固定用カラーＫ１の内径が縮径変形し、鋼管杭Ｐの外周面を締め付けて笠状部材Ｋと鋼管杭Ｐとが固定される。シリンダ装置Ｋ２を解放することで、笠状部材Ｋを鋼管杭Ｐに対して上下動可能にできる。
杭頭ブロックＨを鋼管杭Ｐに固定するために、以上の固定用カラーＫ１とシリンダ装置Ｋ２を備えた固定装置Ｋａを適用してもよい。例えば、固定装置Ｋａ（笠状部材Ｋから笠本体部Ｋｂを排したもの）を、杭頭ブロックＨの下端に連結して設ける構成を実施できる。この場合、固定装置Ｋａが鋼管杭Ｐに固定されれば、固定装置Ｋａに連結された杭頭ブロックＨも上下動しないように固定される。他の構成例としては、杭頭ブロックＨを笠状部材Ｋと同様に周方向に複数に分割した構成として、杭頭ブロックＨの下端部に固定装置Ｋａと同様の固定装置を構成することである。
以上、笠状部材Ｋの全体が周方向に複数に分割された構成を説明したが、笠本体部を周方向に分割せず一体に形成し、これを固定装置Ｋａに連結した構成を実施することもできる。
固定装置Ｋａと、周方向に分割されず一体に形成した笠本体部又は杭頭ブロックＨとの連結は、固定装置Ｋａの固定用カラーＫ１の縮径拡径変形を拘束しない形態とすることが好ましい。そのための構造として次の構造を提示することができる。すなわち、笠本体部であれば上端部から上方に突出する突起部を設け、杭頭ブロックＨであれば下端部から下方に突出する突起部を設け、かかる突起部及び分割縁部Ｋ３，Ｋ３にシリンダ装置Ｋ２のピストンロッドを挿通する孔を設け、かかる突起部を分割縁部Ｋ３，Ｋ３の間に挟み、分割縁部Ｋ３，Ｋ３とともにシリンダ装置Ｋ２のピストンロッドを挿通して連結する構造である。
図５(b)に示すように笠本体部Ｋｂ内に鋼管杭Ｐが挿入される円筒部材Ｋ６を固定し、固定用カラーＫ１及び円筒部材Ｋ６によって鋼管杭Ｐを笠状部材Ｋの中心軸とほぼ同軸に保持することによって、笠状部材Ｋが揺動しないように笠状部材Ｋを鋼管杭Ｐに安定して固定することできる。これにより施工後は、笠状部材Ｋによる鋼管杭Ｐの支持力を高められる。
さらに、円筒部材Ｋ６に結合したフランジ部材Ｋ７によって、鋼管杭Ｐの周囲であって笠本体部Ｋｂ内の空間を上下に仕切ることにより、笠状部材Ｋによって地盤表層を押し固める作用が効果的に発揮される。
円筒部材Ｋ６及びフランジ部材Ｋ７を笠本体部Ｋｂに結合することで、笠状部材Ｋの剛性が高められ、笠状部材Ｋによって地盤表層を押し固める際の押圧力、及び笠状部材Ｋによる鋼管杭Ｐの支持力を高められる。

次に、高架構造物の構築方法につき説明する。
本工法に使用される作業車両Ｅは、クレーンＥ５と圧入機とがベースマシンＥ０に付設されてなる複合作業車両である。圧入機は、走行手段Ｅ１を含むベースマシンＥ０（作業機械を含まない車両部）にフレーム部Ｅ２を介して支持されて構成される。作業車両Ｅは、走行手段Ｅ１から水平方向に張り出したフレーム部Ｅ２を有する。フレーム部Ｅ２は長尺な部材で走行手段Ｅ１から水平方向に離れるように長く延び出している。フレーム部Ｅ２の基端部が走行手段Ｅ１のシャーシ部に一体的に連結されている。フレーム部Ｅ２の先端側には、昇降されるチャック装置Ｅ３が据え付けられている。チャック装置Ｅ３は、鋼管杭Ｐを把持する機能、さらに把持した鋼管杭Ｐを回転させる機能を有する。さらに詳しくは、チャック装置Ｅ３は、昇降機構を介してマストＥ４に支持されており、マストＥ４は、前後方向へのスライド移動を可能にするスライドベースを介してフレーム部Ｅ２に支持されている。作業車両Ｅは、クレーンＥ５及びオペレーション室Ｅ６を含む上部を、下部の走行手段Ｅ１に対して旋回させる機能を有する。

高架構造物を構成する資材は、運搬車両Ｆによって施工現場に運搬される。
作業手順としては、まず、作業車両Ｅのチャック装置Ｅ３により鋼管杭Ｐを把持し、鋼管杭Ｐを地盤に回転圧入する。作業車両Ｅの重量を、鋼管杭Ｐの圧入時の反力として利用し、鋼管杭Ｐをチャック装置Ｅ３で把持して走行手段Ｅ１による走行面の外方領域の下方に位置する地盤に回転圧入する。図１に示す場面では、既設の本高架構造物の杭頭ブロックＨ及び梁ブロックＭの上に架け渡され、敷設された床版部材Ｇの上面が走行面を構成する。本高架構造物の施工開始時には、他の構造によって走行領域が確保される。

鋼管杭Ｐの上端を規定レベルまで打ち下げたら、一旦チャック装置Ｅ３を退避させ、鋼管杭Ｐが笠状部材Ｋに挿入される態様で笠状部材ＫをクレーンＥ５で地表面まで降ろし、笠状部材Ｋの埋入深さ相当分だけ鋼管杭Ｐを引き抜いたところで固定装置Ｋａを締めて笠状部材Ｋを鋼管杭Ｐに固定し、再び鋼管杭Ｐの上端を規定レベルまで回転圧入により打ち下げることで同時に笠状部材Ｋを回転圧入して笠状部材Ｋの少なくとも下端部を地盤表層に押し込む。このように鋼管杭Ｐを支持する笠状部材Ｋをその中央の開口に鋼管杭Ｐが挿入される態様で配置して、笠状部材Ｋが鋼管杭Ｐに固定された状態で鋼管杭Ｐの圧入作業の少なくとも一部を実施することで笠状部材Ｋの少なくとも下端部を地盤表層に押し込む。
以上のようにして笠状部材Ｋ及び鋼管杭Ｐの圧入は完了し、チャック装置Ｅ３を退避させる。
次に、必要な梁ブロックＭが結合した杭頭ブロックＨをクレーンＥ５で吊るして鋼管杭Ｐの上方に運び、杭頭ブロックＨを下降させて鋼管杭Ｐの杭頭に結合する。
例えば図２に示される鋼管杭Ｐ１１−Ｐ１３、Ｐ２１，２２，Ｐ３１，Ｐ３２のうち最先に打ち込まれるものが鋼管杭Ｐ１１だとする。
鋼管杭Ｐ１１を打ち込んで、その杭頭に必要な梁ブロックＭが結合した杭頭ブロックＨを結合する。
その後、図２に示すＸ方向について鋼管杭Ｐ１１に隣接する位置に、鋼管杭Ｐ１２を打ち込む。鋼管杭Ｐ１２の杭頭に、必要な梁ブロックＭが結合した杭頭ブロックＨをクレーンＥ５で吊るして鋼管杭Ｐ１２の上方に運び、杭頭ブロックＨを下降させて鋼管杭Ｐ１２の杭頭に結合する。その際、下降する梁ブロックＭ‐ｍの先端部を、先に鋼管杭Ｐ１１の杭頭に施工した梁ブロックＭ‐ｆの先端部に嵌合させ結合させる。したがって、打ち込まれる杭の間隔距離と、梁ブロックＭ‐ｍ、梁ブロックＭ‐ｆを介して連結される２つの杭頭ブロックＨ，Ｈの中心軸間距離とが所定の許容差内で一致するように設計され、施工される。
同様にして、Ｘ方向について鋼管杭Ｐ１２に隣接する位置に、鋼管杭Ｐ１３を打ち込み、梁ブロックＭ及び杭頭ブロックＨを施工していく。

他方、Ｘ方向に直交するＹ方向について鋼管杭Ｐ１１に隣接する位置に、鋼管杭Ｐ２１を打ち込む。鋼管杭Ｐ２１の杭頭に、必要な梁ブロックＭが結合した杭頭ブロックＨをクレーンＥ５で吊るして鋼管杭Ｐ２１の上方に運び、杭頭ブロックＨを下降させて鋼管杭Ｐ２１の杭頭に結合する。その際、下降する梁ブロックＭ‐ｍの先端部を、先に鋼管杭Ｐ１１の杭頭に施工した梁ブロックＭ‐ｆの先端部に嵌合させ結合させる。
同様にして、Ｙ方向について鋼管杭Ｐ２１に隣接する位置に、鋼管杭Ｐ３１を打ち込み、梁ブロックＭ及び杭頭ブロックＨを施工していく。
鋼管杭Ｐ２２の杭頭に結合する杭頭ブロックＨに結合した２つの梁ブロックＭ‐ｍ，Ｍ‐ｍは下降しながら、先に鋼管杭Ｐ１２，Ｐ２１の杭頭にそれぞれ施工した梁ブロックＭ‐ｆ，Ｍ‐ｆの先端部に嵌合する。
なお、各々の鋼管杭Ｐに、上述したように笠状部材Ｋを適用する。

以上のようにして、Ｘ方向及びこれに直交するＹ方向に、鋼管杭Ｐ、杭頭ブロックＨ及び梁ブロックＭによる高架構造物を拡張する。
その拡張方法として具体的には、地盤に圧入した鋼管杭Ｐに杭頭ブロックＨ及び梁ブロックＭを施工し、その上へ床版部材Ｇを渡して敷設することで作業車両Ｅの走行領域を拡張する走行領域拡張工程を実施する。すなわち、杭頭ブロックＨ、梁ブロックＭ及び床版部材Ｇを主とした上部構造構材を鋼管杭Ｐまで架け渡すことにより、走行領域を拡張する。次に、先の走行領域拡張工程により拡張した走行領域上に作業車両Ｅを進行させて、走行領域の外方領域の下方に位置する地盤に鋼管杭Ｐを作業車両Ｅの圧入機により圧入する杭圧入工程を実施する。
上記の走行領域拡張工程と上記の杭圧入工程とを所定回数交互に繰り返すことにより計画領域に高架構造物を構築する。
床版部材Ｇの上面に舗装Ｉを施す。
杭頭ブロックＨと梁ブロックＭとに分かれるため、図１に示すように運搬車両Ｆに杭頭ブロックＨ及び梁ブロックＭを積載することが容易であるとともに、さらに床版部材Ｇを積載するスペースを確保することが容易であり、運搬車両Ｆによって本高架構造物の拡張に必要な杭頭ブロックＨ、梁ブロックＭ及び床版部材Ｇを互いに過不足ない組数で施工現場に供給することができ、効率的である。

（変形その他）
以下に、以上の実施形態に対する変形や、本発明の実施に際する補足事項を記載する。

上記実施形態においては、杭頭ブロックＨ、梁ブロックＭがそれぞれ分離された状態で施工現場に運搬され、杭頭ブロックＨに必要な梁ブロックＭをオスメス嵌合により結合する作業を行ってから、互いに結合した杭頭ブロックＨ及び梁ブロックＭをクレーンに吊るす。
可搬寸法に収まる場合には、杭頭ブロックＨと梁ブロックＭとを一体に形成されたユニットとして工場で製造し、施工現場に運搬してもよい。この場合、杭頭ブロックＨと梁ブロックＭとは一体に形成されたユニットとされ、梁ブロックＭは、隣り合うユニットとユニットが接続する位置の１梁間に２つが直列に連結され、当該１梁間における梁ブロックＭ，Ｍの先端部同士は、上下方向に相対移動することで互いに水平方向に離脱不能に嵌合するオスメス嵌合により結合する形態を実施できる。

上記実施形態においては、作業効率を考慮して杭頭ブロックＨに必要な梁ブロックＭをオスメス嵌合により結合する作業を行ってから、互いに結合した杭頭ブロックＨ及び梁ブロックＭをクレーンに吊るしたが、先に杭頭ブロックＨをクレーンに吊るして下降させることで杭頭に結合させ、後に、梁ブロックＭをクレーンに吊るして下降させることで杭頭ブロックＨに結合することもできる。
また、先に梁ブロックＭを杭頭ブロックＨに結合してから、ともにクレーンに吊るして下降させることで杭頭ブロックＨを杭頭に結合させた後に、他の梁ブロックＭを追加的に杭頭ブロックＨに結合させることもできる。すなわち、他の梁ブロックＭをクレーンに吊るして下降させることで、既に杭頭及び先の梁ブロックＭに結合した杭頭ブロックＨの空嵌合部Ｈ２に結合することもできる。上記実施形態においては、１つの杭頭ブロックＨに４つまで梁ブロックＭを結合可能であるので、先の梁ブロックＭが３つまでの場合は、追加して梁ブロックＭを杭頭ブロックＨに結合させることができる。

上記実施形態において四方に連結する杭頭ブロックには、４つの梁ブロックが結合される。計画領域の側縁に配置される杭頭ブロックには３つの梁ブロックを結合することとしてもよいし、４つの梁ブロックを結合することとしてもよい。計画領域の角に配置される杭頭ブロックには２つの梁ブロックを結合することとしてもよいし、３つ又は４つの梁ブロックを結合することとしてもよい。他の梁ブロックに結合しない梁ブロックは、片持ち梁として利用できる。

上記実施形態においては、縦横（Ｘ方向とＹ方向）に拡張する場合を説明したが、杭を一列にのみ並ぶように施工してもよい。その場合、拡張方向に梁ブロックが連結されるが、拡張方向に直交する方向に上述した片持ち梁としての梁ブロックを杭頭ブロックに結合してもよい。隣接する片持ち梁間に床版部材を架設することができる。

作業車両Ｅによって鋼管杭Ｐを圧入する際の反力を増加する方法として、作業車両Ｅにウエイトを取り付ける方法や、既設の杭頭ブロックＨにフックなどの連結具を用いて作業車両Ｅの浮き上がりを防止するように連結する方法を実施できる。後者の場合、杭頭ブロックＨを上述した固定装置Ｋａを用いて鋼管杭Ｐに固定することをも実施する。これにより、作業車両Ｅから鋼管杭Ｐまでが強固に連結した状態となり、高い反力が得られる。

上記実施形態においては、１梁間に２つの梁ブロックが直列に連結されたが、１梁間に１つの梁ブロックを架設してもよい。この場合、両端に嵌合部Ｍ２を有する梁ブロックを構成し、隣接する二つの杭頭ブロックＨ，Ｈの各嵌合部Ｈ２，Ｈ２に結合させる作業工程を実施する。先に二つの杭頭ブロックＨ，Ｈを杭頭に結合させ、後に、両端に嵌合部Ｍ２を有する梁ブロックを下降させることによって行うことができる。

上述したオスメス嵌合におけるオス・メスは適宜入れ替えた構造を実施してもよいことはもちろんである。
上記実施形態においては、１つの杭頭ブロックＨに４つまで梁ブロックＭを結合可能である構成を実施したが、１つの杭頭ブロックＨに結合可能な梁ブロックは適宜変更可能である。

〔第２実施形態の装置概要〕
次に、図８から図１２を参照して本発明の第２実施形態に係る装置構成の概要につき説明する。
杭圧入装置１０は、図８（ａ）（ｂ）に示すように、走行可能なベースマシン１に取り付けられ、その先端２ａがベースマシン１から水平方向に張り出しているフレーム部２と、フレーム部２の先端２ａ側に据え付けられた昇降機構１６によって昇降されるチャック装置１５と、を備えている。

このベースマシン１は、杭Ｐを埋入する位置にフレーム部２の先端２ａを近付けることができる地点に移動して、その杭Ｐの埋入位置に対し杭圧入装置１０のチャック装置１５を配置することを可能にする。
なお、例えば、フレーム部２がベースマシン１に着脱可能になっており、作業現場に応じてクレーンやバックホーなどの作業機に付け替えて杭圧入装置１０を使用する場合、ベースマシン１は、フレーム部２を介して杭圧入装置１０が取り付けられている移動用機器と見なすことができる。

フレーム部２は、例えば、鋼板や鋼材を溶接あるいはボルトなどによって一体化した長尺なステージ状の工作物であり、ベースマシン１の底部に取り付けられている。このフレーム部２は、ベースマシン１と地面との間の下部空間を通じて延在しており、その両端がベースマシン１から水平方向に離間した配置となる長さを有している。

また、フレーム部２には、ベースマシン１の姿勢を安定させる姿勢安定器であるアウトリガー３が複数（本実施形態では４つ）設けられている。
アウトリガー３は、フレーム部２が延在する方向に沿ってベースマシン１を挟む位置に設けられており、ベースマシン１の前方に２つのアウトリガー３ａ、後方に２つのアウトリガー３ｂが配設されている。
そして、杭Ｐを埋入するためにベースマシン１が移動した地点でアウトリガー３を作動させることで、フレーム部２及びベースマシン１が水平な姿勢を保ち、杭圧入装置１０の施工姿勢を安定させるようになっている。特に、フレーム部２がベースマシン１の前後に亘り、ベースマシン１の全長よりも長いサイズを有しているので、そのベースマシン１の前後でアウトリガー３を作動させることで、杭圧入装置１０の施工姿勢をより一層安定させることができる。

このフレーム部２の先端２ａ側には、フレーム部２に固定されたサドル１２と、サドル１２に対して前後動可能なスライドベース１３と、スライドベース１３上で左右に旋回可能なリーダーマスト１４と、リーダーマスト１４の前面に昇降可能に取り付けられたチャック装置１５と、リーダーマスト１４に対してチャック装置１５を昇降駆動する油圧シリンダである昇降機構１６が設けられている。

スライドベース１３は、サドル１２に対し前後に移動してチャック装置１５を水平方向に移動させることにより、チャック装置１５で把持した杭Ｐを圧入する位置を調整する機能を有している。
リーダーマスト１４は、スライドベース１３に対し左右に旋回してチャック装置１５の向きを変えることにより、チャック装置１５で把持した杭Ｐを圧入する位置を調整する機能を有している。

チャック装置１５は、その背面側がリーダーマスト１４の前面側に昇降可能に嵌合した状態とされるとともに、リーダーマスト１４とチャック装置１５に接続された昇降機構１６により昇降駆動されるようになっている。
そして、チャック装置１５が把持した杭Ｐを地盤Ｇに圧入する際、チャック装置１５の昇降範囲は所定のストローク長に限られているので、杭Ｐを把持してチャック装置１５を下降させることと、杭Ｐを離してチャック装置１５を上昇させることを繰り返すようになっている。これにより、チャック装置１５が昇降する１ストローク分ずつ杭Ｐを圧入することが繰り返され、チャック装置１５の昇降範囲より深く杭Ｐを地盤Ｇに圧入することが可能になっている。
同様に、杭Ｐを把持してチャック装置１５を上昇させることと、杭Ｐを離してチャック装置１５を下降させることを繰り返して、杭Ｐを地中から引き抜くことが可能になっている。

この杭圧入装置１０が、例えば、港湾の岸壁から離れた水底の地盤Ｇに杭Ｐを圧入する場合、図８（ａ）に示すように、ベースマシン１が所定の作業地点に移動し、フレーム部２の先端２ａを杭Ｐの埋入位置側に向けて水平方向に張り出し、杭Ｐの埋入位置の上方にチャック装置１５を配置する。
そして、杭圧入装置１０は、ベースマシン１及びこれに付設されるクレーンの重量を反力として利用し、チャック装置１５で把持した杭Ｐを地盤Ｇに圧入することができる。

また、チャック装置１５で把持した杭Ｐの上部に第１のウエイト部材４を取り付けて、杭Ｐを地盤Ｇに圧入することもできる。この場合、第１のウエイト部材４の重量が杭Ｐを押し下げる方向に作用し、杭Ｐの圧入時の補助力となるので、より容易に杭Ｐを圧入することが可能になる。なお、第１のウエイト部材４ａは、チャックフレームなどチャック装置１５の一部に取り付け可能な構造のものであってもよい。チャック装置１５に第１のウエイト部材４ａを取り付けることでも、第１のウエイト部材４ａの重量が杭Ｐを押し下げる方向に作用し、杭Ｐの圧入時の補助力となる。
また、ベースマシン１を挟んでチャック装置１５の反対側のフレーム部２上に第２のウエイト部材５を載置して、杭Ｐを地盤Ｇに圧入することもできる。この場合、ベースマシン１の重量に加えて第２のウエイト部材５の重量を反力として利用し、チャック装置１５で把持した杭Ｐを地盤Ｇから引き抜くことが可能になる。
この第１のウエイト部材４と第２のウエイト部材５は、地盤Ｇの硬度や作業現場の状況に応じて使い分け、何れか一方を使用したり両方を使用したりすることができる。勿論、第１のウエイト部材４と第２のウエイト部材５の両方を使用しないで圧入施工することもできる。なお、第２のウエイト部材５を使用しない場合、フレーム部２は前端のみがベースマシン１から水平方向に離間した配置となる長さを有していればよい。

ここで、杭圧入装置１０による杭Ｐの圧入施工時のモーメントのバランスについて説明する。なお、第１のウエイト部材４と第２のウエイト部材５を使用しない場合のバランスを例に説明する。
図８（ａ）に示すように、ベースマシン１の重心から後方のアウトリガー３ｂまでの水平方向の距離がＬ１、ベースマシン１の重心からチャック装置１５が把持する杭Ｐの中心までの水平方向の距離がＬ２であって、ベースマシン１の重量がＷ１、杭Ｐの圧入力がＷ２（下向きのＷ２）であるとき、杭圧入におけるモーメントのバランスに関し、下記の式（１）が成立する。
Ｗ１×Ｌ１＞Ｗ２×Ｌ２ ・・・（１）
また、図８（ａ）に示すように、ベースマシン１の重心から前方のアウトリガー３ａまでの水平方向の距離がＬ３、チャック装置１５が把持する杭Ｐの中心から前方のアウトリガー３ａまでの水平方向の距離がＬ４であって、ベースマシン１の重量がＷ１、杭Ｐの引抜力がＷ２（上向きのＷ２）であるとき、杭引抜におけるモーメントのバランスに関し、下記の式（２）が成立する。
Ｗ１×Ｌ３＞Ｗ２×Ｌ４ ・・・（２）

このように、本実施形態の杭圧入装置１０は、既設の杭列が無いために従来技術の杭圧入機では圧入施工が困難であった岸壁や高架構造物上の走行領域から離れた位置にも、杭Ｐの圧入施工を好適に行うことができる。
特に、杭圧入装置１０はベースマシン１によって移動可能な装置であり、フレーム部２の先端２ａに据え付けられているチャック装置１５を杭Ｐの圧入位置の上方に配するように岸壁側の陸地や高架構造物上の走行領域を移動することができるので、速やかに適切な作業地点に移動して杭Ｐの圧入施工を行うことができる。

なお、本発明は上記実施形態に限られるものではない。
例えば、図９（ａ）（ｂ）に示すように、杭圧入装置１０のフレーム部２に固定機構としてのフック６を備える構成の装置であってもよい。
ここでは、岸壁から圧入した既設の杭Ｐ上に橋梁支持部Ｔを介して橋梁Ｈを架け渡し、その橋梁Ｈ上を走行させて所定地点にベースマシン１を設置した際に使用するフック６を例に説明する。なお、橋梁支持部Ｔと橋梁Ｈはベースマシン１を設置し、走行領域を与える基台としての機能を有している。
フック６は、図１０に示すように、フレーム部２に回動可能に配設されている。
このフック６を回動させて、フック６の先端部を橋梁支持部Ｔの下面に係止することで、橋梁支持部Ｔを介してフレーム部２を既設杭Ｐに固定することができる。
こうしてフック６によってフレーム部２を既設杭Ｐに固定し、フレーム部２と既設杭Ｐを一体化すれば、杭圧入装置１０は既設杭Ｐからも反力をとるようにして、好適に杭Ｐの圧入施工を行うことができる。

また、例えば、図１１（ａ）（ｂ）に示すように、杭圧入装置１０のフレーム部２に固定機構としてのクランプ７を備える構成の装置であってもよい。
ここでは、岸壁から圧入した既設の杭Ｐ上に橋梁支持部Ｔを介して橋梁Ｈを架け渡し、その橋梁Ｈ上を走行させて所定地点にベースマシン１を設置した際に使用するクランプ７を例に説明する。なお、橋梁支持部Ｔと橋梁Ｈはベースマシン１を設置し、走行領域を与える基台としての機能を有している。
クランプ７は、図１２に示すように、図示しない油圧シリンダの駆動により作動する爪部７ａを備えており、橋梁支持部Ｔの上面に設けられている固定用突起Ｓを挟持可能にフレーム部２に配設されている。
このクランプ７を作動させて、橋梁支持部Ｔの固定用突起Ｓを挟持することで、橋梁支持部Ｔを介してフレーム部２を既設杭Ｐに固定することができる。
こうしてクランプ７によってフレーム部２を既設杭Ｐに固定し、フレーム部２と既設杭Ｐを一体化すれば、杭圧入装置１０は既設杭Ｐからも反力をとるようにして、好適に杭Ｐの圧入施工を行うことができる。

〔第３実施形態の装置概要〕
次に、図１３を参照して本発明の第３実施形態に係る装置構成の概要につき説明する。
なお、上記第２実施形態と同様の構成については、同符号を付して説明を割愛する。

杭圧入装置２０は、図１３に示すように、ベースマシン１に取り付けられたフレーム部２と、フレーム部２の先端２ａ側に設けられた固定板２ｂに据え付けられた杭圧入機２０ａと、を備えている。
杭圧入機２０ａは、フレーム部２の固定板２ｂの上端側を挟んで保持する複数のクランプ装置１１…を有するサドル１２と、サドル１２に対して前後動可能なスライドベース１３と、スライドベース１３上で左右に旋回可能なリーダーマスト１４と、リーダーマスト１４の前面に昇降可能に取り付けられたチャック装置１５と、リーダーマスト１４に対してチャック装置１５を昇降駆動する油圧シリンダである昇降機構１６と、を備えている。
つまり、この実施形態２の杭圧入装置２０は、既存の杭圧入機２０ａ（例えば特許文献１の杭圧入機）をフレーム部２の先端２ａ側に据え付けた構成の装置である。なお、固定板２ｂは、既存の杭圧入機２０ａのクランプ装置１１で挟持することができ、フレーム部２上の杭圧入機２０ａを支持することが可能な構造を有している。
このような杭圧入装置２０であっても、岸壁から離れた位置に杭Ｐの圧入施工を好適に行うことができる。

以上のように、杭圧入装置（１０，２０）は、杭Ｐの圧入施工を好適に行うことができる優れた装置である。

〔第２、第３実施形態の高架構造物の拡張手順〕
次に、以上説明した杭圧入装置１０（又は２０）を用いた高架構造物の構築方法を作業手順に沿って説明する。
図８又は図１３に示すように、本高架構造物に対する他の構造の一例である岸壁側の陸地を初期の走行領域としてベースマシン１を走行させて杭圧入装置１０（又は２０）を杭圧入位置に配置する。
次に、上記の杭圧入装置１０（又は２０）によって図８又は図１３に示す地盤Ｇに杭Ｐを圧入する。
上記第１実施形態と同様に笠状部材を適用する場合は、笠状部材を上記第１実施形態と同様の手順で施工した後に、杭Ｐの杭頭に橋梁支持部Ｔをベースマシン１に付設のクレーンで下降させて結合し、適宜同クレーンを用いて橋梁支持部Ｔまで橋梁Ｈを架け渡すことで、岸壁側の陸地（初期の走行領域）から杭Ｐまで上部構造構材を架け渡して、ベースマシン１の走行領域を拡張する走行領域拡張工程を実施する。
図１２に示すように橋梁支持部Ｔの上面に上方に突出する凸部Ｔ１を設け、橋梁Ｈの底面板材に設けた孔に嵌め入れて組み立てることで、迅速容易に精度よく組み立てることができ、相対的配置を維持できる。
さらに図１１(b)に示すように挟持締結具Ｒによって、橋梁支持部Ｔと橋梁Ｈとを互いに固定する。図示したものに拘わらず挟持締結具Ｒは、橋梁支持部Ｔの上面板材と橋梁Ｈの底面板材とを挟持するように適用することが好ましい。
走行領域拡張工程により拡張した走行領域にベースマシン１を進行させて、走行領域の外方領域の下方に位置する地盤Ｇに杭Ｐを杭圧入装置１０（又は２０）により圧入する杭圧入工程と実施する。
上記の走行領域拡張工程と上記の杭圧入工程とを所定回数交互に繰り返すことにより計画領域に高架構造物を構築する。
数回繰り返すと図９又は図１１に示すような岸壁側の陸地（初期の走行領域）からベースマシン１が相当距離離れ、既に複数本杭Ｐが間隔隔てて圧入された状況となる。
上記第１実施形態と同様に、橋梁Ｈの上面に必要な舗装を施す。

上記第２、第３実施形態で説明した杭圧入装置やベースマシン、杭圧入・引抜きの技術は、上記第１実施形態にそのまま適用できる。
上記第１実施形態で説明した笠状部材とその施工技術は、上記第２、第３実施形態にそのまま適用でき、上記第１実施形態で説明した固定装置Ｋａは、上記第２実施形態で説明した橋梁支持部Ｔの杭Ｐに対する固定に適用できる。
上述した杭頭ブロックＨや橋梁支持部Ｔなどの杭頭に載って当該杭頭に結合される結合物に関しても、上述した固定装置（Ｋａ）を適用することで、杭頭に結合する高さを調整することができる。すなわち、その上下方向の嵌め合いしろの範囲で高さ調整した後、固定装置で固定することで、杭頭に結合する高さを調整することができる。

（第１実施形態、図１〜図７に限る符号）
Ｅ 作業車両
Ｅ１ 走行手段
Ｅ２ フレーム部
Ｅ３ チャック装置
Ｅ４ マスト
Ｅ５ クレーン
Ｅ６ オペレーション室
Ｆ 運搬車両
Ｇ 床版部材
Ｈ 杭頭ブロック
Ｉ 舗装
Ｍ 梁ブロック
Ｐ 鋼管杭
（第２，第３実施形態、図８〜図１３に限る符号）
１ ベースマシン
２ フレーム部
２ａ 先端
２ｂ 固定板
３（３ａ、３ｂ） アウトリガー（姿勢安定器）
４、４ａ 第１のウエイト部材
５ 第２のウエイト部材
６ フック（固定機構）
７ クランプ（固定機構）
１１ クランプ装置
１２ サドル
１３ スライドベース
１４ リーダーマスト
１５ チャック装置
１６ 昇降機構
２０ａ 杭圧入機
１０、２０ 杭圧入装置
Ｈ 橋梁（基台）
Ｔ 橋梁支持部（基台）
Ｐ 杭
Ｇ 地盤

Claims (3)

1. 地盤に圧入した杭まで上部構造構材を架け渡して、圧入機が付設された走行可能なベースマシンの走行領域を拡張する走行領域拡張工程と、
   前記走行領域拡張工程により拡張した走行領域に前記ベースマシンを進行させて、走行領域の外方領域の下方に位置する地盤に杭を前記圧入機により圧入する杭圧入工程と、を備え、
   前記走行領域拡張工程と前記杭圧入工程とを交互に繰り返すことにより計画領域に高架構造物を構築する高架構造物の構築方法。
2. 前記ベースマシンにはクレーンが付設され、当該クレーンにより前記上部構造構材の少なくとも一部を吊り込んで前記走行領域拡張工程を実施するとともに、前記杭圧入工程を実施する際には前記ベースマシン及び前記クレーンの重量を反力として利用して地盤に杭を前記圧入機により圧入する請求項１に記載の高架構造物の構築方法。
3. 前記杭圧入工程において、杭を支持する笠状部材をその中央の開口に杭が挿入される態様で配置して、当該笠状部材が当該杭に固定された状態で当該杭の圧入作業の少なくとも一部を実施することで当該笠状部材の少なくとも下端部を地盤表層に押し込み、その後、前記笠状部材に支持された杭まで上部構造構材を架け渡す前記走行領域拡張工程を実施する請求項１又は請求項２に記載の高架構造物の構築方法。

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