JP2019007149A - フリクションカットケーシング - Google Patents

Abstract

【課題】オールケーシング工法において、地盤へのケーシングの圧入速度を向上させる。【解決手段】円筒形のケーシング１１の下端部の、ケーシング１１の下端円周に沿ってケーシング１１の外壁面１１１よりもはみ出た状態に取り付けられる掘削刃物２０どうしの間の部分に、下端側ほど薄肉のテーパ部１６、例えば、その外壁面が、ケーシング１１の、テーパ部１６よりも上方の部分の外壁面と同径であって、テーパ部１６の内壁面がテーパ形状を有するテーパ部１６を有する。【選択図】図１

Description

本発明は、現場打ちコンクリート杭などを造成するとき、地中に鉛直な掘削孔を掘削するために用いる、フリクションカットケーシングに関する。

基礎杭用の掘削孔を形成する工法として、オールケーシング工法が知られている（例えば、特許文献１参照）。このオールケーシング工法は、直径が８００〜３０００ｍｍ程度の現場打ちコンクリート杭を造成するため、ケーシングと呼ばれる鋼管パイプを、掘削機で回転させながら鉛直に地盤中に圧入して、地盤を掘り下げ、ケーシング内の土砂をグラブハンマーで掘削排土する工法である。

このようなケーシングは、下端円周に沿って掘削刃が取付けられており、この掘削刃の外径はケーシングの外径より２０ｍｍ程度大きくなっている。これは、ケーシングの外径より僅か大径の孔を掘削し、ケーシング外周と地盤との間の摩擦を軽減するためであり、このようなケーシングをフリクションカットケーシングと呼んでいる。

このオールケーシング工法における課題の１つは、地盤中へのケーシングの圧入速度を向上させることである。圧入速度の向上は、作業効率の向上やコストの低減に直結する。

特開２００２−３４９１７０号公報

本発明は、上記事情に鑑み、上述のオールケーシング工法において、地盤へのケーシングの圧入速度を向上させることを目的とする。

本発明は、円筒形のケーシングの下端部の、ケーシング下端円周に沿って該ケーシングの外壁面よりもはみ出た状態に取り付けられる掘削刃物どうしの間の部分に、下端側ほど薄肉のテーパ部を有することを特徴とするフリクションカットケーシングである。

本発明によれば、上記のテーパ部を有することにより地盤中へのケーシングの圧入速度が向上する。

ここで、本発明において、テーパ部の外壁面は、ケーシングの、テーパ部よりも上方の部分の外壁面と同径であって、テーパ部の内壁面がテーパ形状を有していてもよく、あるいは、テーパ部の内壁面は、ケーシングの、テーパ部よりも上方の部分の内壁面と同径であって、テーパ部の外壁面がテーパ形状を有していてもよく、あるいは、テーパ部の外壁面と内壁面の双方がテーパ形状を有していてもよい。

これらのいずれかの構造を有するケーシングであれば、掘削刃物での掘削により生じた土砂を掘削の進行方向から排除し、ケーシングの圧入速度が高められる。

また、ケーシング下部の内壁面をテーパに形成して土砂をケーシングの内側に案内すると、ケーシング外壁面と掘削孔壁面との間に入り込んでそれらの間の摩擦低減の妨げとなる土砂を減らすことができる。

本発明において、ケーシングの外壁面とケーシング下端に取り付けられる掘削刃物との間に、斜面を設けることが好ましい。

ここで、ケーシングの下端に、該ケーシングの外壁面との間に段差をもって外壁面よりもはみ出た状態に固定された掘削刃物取付用のフォルダを備え、上記斜面が、段差を埋めるように設けられた斜面であってもよい。

あるいは、ケーシングの下端にケーシングの外壁面よりもはみ出た状態に固定され、下方ほど径方向に突き出た、上記斜面としての外壁面を有する掘削刃物取付用のフォルダを備えたフリクションカットケーシングであってもよい。

ケーシングは、地盤中に圧入した後引き抜いて回収されるが、このオールケーシング工法の別の課題として、その引抜きを如何にして円滑に行うか、という点である。ケーシングは高価であり、ケーシングを引抜き回収できないと大きな損害を生じることになる。

ケーシング外壁面と掘削刃物との間に上記の斜面を設けると、掘削終了後のケーシングの抜き取りの際に、上記の斜面により、掘削切粉、粘土質土塊、小石、岩石などを排除することができるので、掘削終了後のケーシングの抜き取りが確実かつ容易となる。

以上の本発明によれば、地盤へのケーシングの圧入速度を向上させたオールケーシング工法が実現する。

本発明の第１実施形態としてのフリクションカットケーシングの側面図である。 図１に示す矢印Ｘ−Ｘに沿う断面図である。 テーパ部の他の例を示した断面図である。 テーパ部のさらに別の例を示した断面図である。 テーパ部の更なる別の例を示した断面図である。 本発明の第２実施形態としてのフリクションカットケーシングの側面図である。 本発明の第３実施形態としてのフリクションカットケーシングの側面図である。 図７に示す矢印Ｙ−Ｙに沿う断面図である。 本発明の第４実施形態としてのフリクションカットケーシングの側面図である。 図９に示す矢印Ｚ−Ｚに沿う断面図である。

以下、本発明の実施の形態について説明する。

図１は、本発明の第１実施形態としてのフリクションカットケーシングの側面図、図２は、図１に示す矢印Ｘ−Ｘに沿う断面図である。

この第１実施形態のフリクションカットケーシング１０は、鋼製円筒形のケーシング１１の下端に掘削刃取付用のフォルダ１２が固定され、そのフォルダ１２に掘削刃２０がボルト１４等により取り付けられている。フォルダ１２は、ケーシング１１の周回方向に複数備えられていて、各フォルダ１２のそれぞれに掘削刃２０が取り付けられている。各フォルダ１２は、ケーシング１１の外壁面１１１との間に段差１５をもってケーシング１１の外壁面１１１よりもはみ出た状態に、ケーシング１１の下端に固定されている。また、掘削刃２０も、フォルダ１２と同程度に、ケーシング１１の外壁面１１１からはみ出ている。このため、ケーシング１１の下端を周回方向に取り巻く複数の掘削刃２０全体の外径は、ケーシング外径よりも大径となっている。

掘削刃２０は、ケーシング１１を回転圧下するとき、地層を掘削する。ケーシング１１内の岩石等は、不図示のグラブハンマー等により地上に排除される。ここで、掘削刃２０の全体の外径はケーシング１１の外径よりも大径となっているため、掘削により、ケーシング１１の外径と掘削孔壁面３１との間には隙間２１が形成される。この隙間２１は、例えば１０ｍｍ程度の寸法に設定され、ケーシング１１の外壁面１１１と掘削孔壁面３１との接触を防止し、それらの間の摩擦を防ぐフリクションカットの役割を果たすものである。

ここで、ケーシング１１の下端部には、下端側ほど薄肉のテーパ部１６が形成されている。本実施形態におけるテーパ部１６は、図２の断面図に示すように、テーパ部１６の内壁面１１２ａは、ケーシング１１の、そのテーパ部１６よりも上方の部分の内壁面１１２と同径であって、テーパ部１６の外壁面１１１ａがテーパ形状を有している。

本実施形態のフリクションカットケーシングの場合、このテーパ部１６を有することから、掘削刃２０での掘削により生じた土砂や岩石等の、掘削の進行方向からの排除が促され、掘削に対する抵抗が減り、掘削速度が向上する。

図３は、テーパ部の他の例を示した断面図である。

図２に示したテーパ部１６は、その内壁面１１２ａがテーパ部１６よりも上方の部分の内壁面１１２と同径であって、外壁面１１１ａがテーパ形状を有している。これに対し、図３（Ａ）に示すテーパ部１６は、そのテーパ部１６の外壁面１１１ａが、ケーシング１１の、そのテーパ部１６よりも上方の部分の外壁面１１１と同径であって、テーパ部１６の内壁面１１２ａがテーパ形状を有している。この構造のテーパ部１６を有するフリクションカットケーシングの場合も、掘削刃２０での掘削により生じた土砂や岩石等の、掘削の進行方向からの排除が促され、掘削に対する抵抗が減り、掘削速度が向上する。この構造のテーパ部１６の場合、掘削により生じた土砂等は、テーパ形状の内壁面１１２ａによりケーシング１１の内側に案内されるため、ケーシング１１の外壁面１１１と掘削孔壁面３１（図１参照）との間の入り込む土砂や岩石等を減少させ、それらの間の摩擦低減の妨げとなることが抑えられる。

また、図３（Ｂ）に示すテーパ部１６は、外壁面１１１ａとが内壁面１１２ａとの双方がテーパ形状を有している。この構造のテーパ部１６を有するフリクションカットケーシングの場合、掘削刃２０での掘削により生じた土砂や岩石等は、ケーシング１１の外側と内側に分けるようにして掘削の進行方向からの排除され、掘削に対する抵抗を低減して掘削速度が向上する。

図４は、テーパ部のさらに別の例を示した断面図である。

図２，図３（Ａ）〜（Ｂ）に示したテーパ部１６は、いずれのテーパ部１６の場合も、ケーシング１１の下端が尖った形状となっている。これに対し、図４（Ａ）〜（Ｃ）に示すテーパ部１６は、ケーシング１１の下端にそのケーシング１１の肉厚の一部を残している。ケーシング１１の下端の強度維持のために、下端を刃物のように尖らせるのではなく、この図４に示すように肉厚の一部を残してもよい。

図５は、テーパ部の更なる別の例を示した断面図である。

図２〜図４に示したテーパ部の場合、その断面が直線的なテーパ形状となっている。これに対し、図５に示したテーパ部１６は、その断面が弧を描くような曲線のテーパ形状となっている。本発明にいうテーパ部のテーパ形状は、その断面が直線である必要はなく、図５に示すような弧状などであってもよく、ケーシング１１の下端側ほど薄肉となっていればよい。

以上で第１実施形態の説明および各種形状のテーパ部の説明を終了し、以下では、第２実施形態以降の各種実施形態の説明に移る。ただし、それらの実施形態については、上述の第１実施形態との相違点について説明する。また、それらの実施形態においても、図２に示した形状のテーパ部１６を有するものとして説明するが、第１実施形態の場合と同様、図２〜図５に示したいずれの形状のテーパ部であっても適用することができる。

図６は、本発明の第２実施形態としてのフリクションカットケーシングの側面図である。図１に示した第１実施形態の場合、ケーシング１１の下端部には、掘削刃２０（フォルダ１２）どうしの間の全域に亘って広がるテーパ部１６が形成されている。これに対し、この図６に示す第２実施形態の場合、テーパ部１６は、円周方向に隣接する掘削刃２０（フォルダ１２）どうしの間の、各掘削刃２０（フォルダ１２）から離れた領域に広がっている。ケーシング１１を回転させて掘削刃２０で地盤を掘削すると、ケーシング１１の下端部が強い反力を受けることになる。このため、ケーシング１１の下端部にテーパ部１６を設けるにあたっては、ケーシング１１の下端部に強い反力に十分耐えるだけの強度を確保した上で、テーパ部１６を設ける必要がある。ケーシング１１の下端部に十分な強度を確する手段の１つとして、この図６に示すように、テーパ部１６を掘削刃２０から離れた領域のみに形成してもよい。

図７は、本発明の第３実施形態としてのフリクションカットケーシングの断面図、図８は、図７に示す矢印Ｙ−Ｙに沿う断面図である。

図１に示す第１実施形態および図６に示す第２実施形態の場合、掘削終了後におけるケーシング１１の引抜きの際の引抜きの容易さの向上については、特には対策が施されていない。この場合、岩石や砂礫等がその隙間２１に詰まって「くさび」の作用を成し、掘削終了後のケーシング１１の引抜きを妨げる場合がある。

そこで、図７，図８に示す第３実施形態のフリクションカットケーシング１０では、ケーシング１１の外壁面１１１と、その外壁面１１１との間に段差をもってケーシング１１の下端に取り付けられている掘削刃２０との間に斜面１３が設けられている。本実施形態の場合、具体的には、この斜面１３は、ケーシング１１の外壁面１１１と、そのケーシング１１の下端に固定されているフォルダ１２の外面とを繋いでいる。この斜面１３は、この斜面１３が設けられている部材の溶接等により、ケーシング１１およびフォルダ１２に固定される。ただし、この斜面１３の固定の仕方は溶接である必要はなく、如何なる手段でそこに設けられたものであってもよい。また、この斜面１３は、外面が斜面であればよく、ケーシング１１の外壁面１１１と段差１５をもって突き出たフォルダ１２との三角の部分全体を埋めるくさび形状の部材であってもよく、あるいは板形状の部材であって、その三角の部分に隙間が形成されていてもよい。

本実施形態のフリクションカットケーシング１０によれば、掘削終了後のケーシング１１の引抜きの際に、その斜面１３により岩石や砂礫等が排除され、ケーシング１１の引抜きが円滑に行われる。

図９は、本発明の第４実施形態としてのフリクションカットケーシングの側面図、図１０は、図９に示す矢印Ｚ−Ｚに沿う断面図である。ここでは、第３実施形態との相違点について説明する。

図９に示すフリクションカットケーシング１０の場合、フォルダ１２の外壁面自体が斜面１３となっている。この外壁面としての斜面１３は、ケーシング１１の引抜きの際に、前述の第１実施形態における斜面１３（図７，図８参照）と同じ作用を成す。すなわち、この第４実施形態のフリクションカットケーシング１０の場合も、掘削終了後のケーシング１１の引抜きの際にフォルダ１２の外壁面からなる斜面１３により岩石や砂礫等が排除され、ケーシング１１の引抜きを円滑に行なうことができる。

１０ フリクションカットケーシング
１１ ケーシング
１２ フォルダ
１３ 斜面
１４ ボルト
１５ 段差
１６ テーパ部
２０ 掘削刃
２１ 隙間
３１ 掘削孔壁面
１１１，１１１ａ 外壁面
１１２，１１２ａ 内壁面

Claims (7)

1. 円筒形のケーシングの下端部の、該ケーシング下端円周に沿って該ケーシングの外壁面よりもはみ出た状態に取り付けられる掘削刃物どうしの間の部分に、下端側ほど薄肉のテーパ部を有することを特徴とするフリクションカットケーシング。
2. 前記テーパ部の外壁面は、前記ケーシングの、該テーパ部よりも上方の部分の外壁面と同径であって、該テーパ部の内壁面がテーパ形状を有することを特徴する請求項１に記載のフリクションカットケーシング。
3. 前記テーパ部の内壁面は、前記ケーシングの、該テーパ部よりも上方の部分の内壁面と同径であって、該テーパ部の外壁面がテーパ形状を有することを特徴する請求項１に記載のフリクションカットケーシング。
4. 前記テーパ部の外壁面と内壁面の双方がテーパ形状を有することを特徴する請求項１に記載のフリクションカットケーシング。
5. 前記ケーシングの外壁面と該ケーシング下端に取り付けられる掘削刃物との間に、斜面を設けたことを特徴とする請求項１から４のうちのいずれか１項に記載のフリクションカットケーシング。
6. 前記ケーシングの下端に、該ケーシングの外壁面との間に段差をもって該外壁面よりもはみ出た状態に固定された前記掘削刃物取付用のフォルダを備え、前記斜面が、該段差を埋めるように設けられた斜面であることを特徴とする請求項５に記載のフリクションカットケーシング。
7. 前記ケーシングの下端に該ケーシングの外壁面よりもはみ出た状態に固定され、下方ほど径方向に突き出た、前記斜面としての外壁面を有する前記掘削刃物取付用のフォルダを備えたことを特徴とする請求項５に記載のフリクションカットケーシング。

Images