JP3708795B2 - ケーシングの打設方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
開示技術は、地すべり用の抑止杭や、肉厚のコンクリート杭や鋼管矢板等のケーシングを硬質地盤や岩盤層に対し掘削と建込みを直接的に行う技術分野に属する。
【０００２】
【従来の技術】
傾斜面の地すべり抑止用の抑止杭や肉厚の鋼管や既製のコンクリート杭や鋼管矢板等のケーシングを直接的に打撃する施工や圧入する施工のみでは完全に近く打設施工不能となる硬質地盤や岩盤地層に対する打設方法に対処する技術がさまざまに改良研究され、例えば、特開平９−３０２６５４号公報発明に見られる如く、ケーシングの中空部に内にダウンザホールドリルを挿入した三点支持式杭打機を用いて、又は、ブームクレーン式の先端にリーダーを垂下する方法を介しての相伴クレーンにより回転反力を取り、直接打設を行う中堀工法もあった。
【０００３】
また、該種中堀工法においても、掘削が困難となるような硬質地盤や岩盤層に対してはケーシング建込みに先行して強化型スクリュー式掘削機や全回転型オールケーシング掘削機やダウンザホールドリル等の掘削機により杭の全長分の先行掘削を行った後、ケーシングを建込み、グラウトを行う工法や孔に置換材を投入し、打撃施工を行う等の施工方法が行われいた。
【０００４】
しかしながら、該種従来態様の技術による地盤に対する直接打設を行う工法においては、第一に三点支持式杭打機、又は、クレーンブーム式先端からリーダーを垂下するような様式の態様では相伴クレーンに回転反力として直接打設を行う中堀工法ではあるものの、ケーシングの機台の中心位置より打設部位が一定であり、離隔部位が自在にとれないという最大の欠点があり、強化型スクリュー式掘削によれば、杭体の孔曲り等の修正する場合が施工的に極めて煩瑣となる不都合さがあり、また、ダウンザホールドリル等の掘削機による先行掘削を行った後にケーシングの建込みとグラウト充填を行う施工が極めて煩雑となる不具合があった。
【０００５】
また、孔に置換材を投入し、打撃施工を行う等の手法も手順的に施工が極めて煩瑣であるというデメリットもあった。
【０００６】
而して、三点支持式杭打機又はブームクレーン式の先端からリーダーを垂下し、該リーダーを介して回転反力を確保するべく該三点支持式杭打機の上部の旋回体とリーダーが固設されている構造上の制約やブームクレーン式先端から挿着するリーダーの重量負荷、及び、該リーダー固定による機械重量の増加に起因する相伴クレーンの作業半径の縮少により重機設置位置とケーシングとの離隔が限定されるために、海上や河川内や湖沼内や山間傾斜地等における現場の地理的条件により機台設置位置による制約が生じる場合、重機の足場の確保を図るべく鋼製の作業構台の架設や築島工や切土工や盛土等の構築等の付帯工事の増大が不可避的に発生し、施工期間の長期化や能率の低下やコスト高となる不利点があった。
【０００７】
また、杭体建込みに先行して掘削作業を行う工法の場合、掘削とケーシングの建込みの２工程に伴う工程が不可避的に発生し、そのうえ、軟弱層と硬質地盤の両地盤及び岩盤層にはケーシングによる孔壁保護を行わねばならず、併せて、これらの施工工程期間の長期化の原因ともなる不都合さもあった。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
この出願の発明の目的は、従来と比してよりスムーズに且つ効率的にケーシングの打設を行うことができるケーシング打設方法を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
このような目的は、下記（１）〜（８）記載のケーシング打設方法によって達成される。
【００１０】
（１） 圧入後に地中に残置させるケーシングに適したケーシング打設方法であって、
クレーンのブーム先端から垂下させたワイヤロープで掘削装置を吊設し、
打設予定のケーシングの内空部に、前記掘削装置のシャフト状のダウンザホールハンマを挿入し、
前記ケーシングの下端から突き出た前記ダウンザホールハンマ先端の掘削ビットで地盤を掘削しながら、同時に前記ケーシングを圧入し、
圧入を続けて前記ケーシングの打設が完了したら、打設されたケーシングの内空部から前記ダウンザホールハンマを引き抜き、
前記地盤掘削の間、前記掘削装置の一部と前記ケーシングの一部とが、掘削装置の回転方向において相互に干渉して、当該ケーシングから掘削装置の回転反力を確保するようになっていることを特徴とするケーシングの打設方法。
【００１１】
（２） 圧入後に地中に残置させるケーシングに適したケーシング打設方法であって、
クレーンのブーム先端から垂下させたワイヤロープで掘削装置を吊設し、
打設予定のケーシングの内空部に、前記掘削装置のシャフト状のダウンザホールハンマを挿入し、
挿入が完了したら、前記ダウンザホールハンマの先端に設けられた掘削ビットを拡径状態にセットし、
前記ケーシングの下端から突き出た前記ダウンザホールハンマ先端の掘削ビットで地盤を掘削しながら、同時に前記ケーシングを圧入し、
圧入を続けて前記ケーシングの打設が完了したら、前記掘削ビットを縮径状態にセットして、打設されたケーシングの内空部から前記ダウンザホールハンマを引き抜き、
前記地盤掘削の間、前記掘削装置の一部と前記ケーシングの一部とが、掘削装置の回転方向において相互に干渉して、当該ケーシングから掘削装置の回転反力を確保するようになっていることを特徴とするケーシングの打設方法。
【００１２】
（３） 前記掘削装置はケーシング方向へ突き出た突起部を有しており、
前記ケーシングは掘削装置方向へ突き出た突起部を有しており、
前記地盤掘削の間、前記掘削装置の突起部と前記ケーシングの突起部とが、回転方向において相互に干渉するようになっていることを特徴とする上記（１）又は（２）記載のケーシングの打設方法。
【００１３】
（４） 前記掘削装置はケーシング方向へ突き出た突起部を有しており、
前記ケーシングは切欠き部を有しており、
前記地盤掘削の間、前記掘削装置の突起部と前記ケーシングの切欠き部とが係合して、それによって、前記掘削装置の突起部と前記ケーシングの一部とが、回転方向において相互に干渉するようになっていることを特徴とする上記（１）又は（２）記載のケーシングの打設方法。
【００１４】
（５） 前記クレーンは自在に旋回できるように構成されており、当該クレーンのブームは自在に傾斜できるように構成されていることを特徴とする上記（１）又は（２）記載のケーシングの打設方法。
【００１５】
（６） 前記クレーンは自在に旋回できるように構成されており、当該クレーンのブームは自在に伸縮できるように構成されていることを特徴とする上記（１）又は（２）記載のケーシングの打設方法。
【００１６】
（７） 前記ケーシングは筒状の杭体であることを特徴とする上記（１）又は（２）記載のケーシングの打設方法。
【００１７】
（８） 前記ケーシングは鋼管矢板であることを特徴とする上記（１）又は（２）記載のケーシングの打設方法。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面に基づいて、本発明の実施の形態を説明する。
【００１９】
まず最初に、本発明の打設方法で用いられる掘削装置等の概略構成を説明する。
図１において、クローラクレーン４は３６０度旋回自在に構成されているとともに、自在に傾斜可能に構成されたブーム５を備えている。このクレーン４が備えるブーム５の先端には滑車が設けられており、該滑車を介して垂下したワイヤロープ６によって掘削装置１が吊設されている。
【００２０】
吊設された掘削装置１は、上部においてワイヤロープ６に連結された回転駆動装置１１と、該回転駆動装置１１に連結されたドリルロッド１２と、該ドリルロッド１２に連結されたダウンザホールハンマ１３とを有している。ダウンザホールハンマ１３の先端には、拡縮自在のボタンビット（掘削ビット）が設けられている。
【００２１】
次に、上述構成の掘削装置を用いたケーシング８の打設方法について説明する。
まず、図２に示すように、打設予定のケーシング８を、地盤上に形成した専用井戸に建込みし、次いで、図３に示すように、ケーシング８にダウンザホールハンマ１３をドリルロッド１２と共に挿入して建て込む。その際、打撃掘削用のボタンビット１４を縮径位置にセットした状態で挿入する。
【００２２】
ダウンザホールハンマ１３とドリルロッド１２の建込み・引き抜きは、図４に示すように行われる。
すなわち、ケーシング８に対するダウンザホールハンマ１３の挿入・引き抜き時には、図４（イ）に示すように、ダウンザホールハンマ１３の先端に設けられた拡縮機構を有するボタンビット１４を、縮径状態にセットする。そして、ダウンザホールハンマ１３による掘削時には、図４（ロ）に示すように、ボタンビット１４を拡径状態にセットして掘削を行う。なお、拡縮自在のボタンビット１４の構造については、周公知のものである。
【００２３】
ダウンザホールハンマ１３の建込み（挿入）が完了すると、図４（ロ）に示すように、シャフト状のダウンザホールハンマ１５及びドリルロッド１６がケーシング８の中空部に配設され、ダウンザホールハンマ先端のボタンビット１４はケーシング下部から突き出た状態になる。これにより、ダウンザホールハンマ１３による回転掘削を、ケーシング８の圧入と同時に行うことが可能になる。
【００２４】
掘削している間は、回転駆動装置１１のための回転反力を確保するために、図５及び図 ６に示すように、掘削装置１とケーシング８とを係合させる。なお、図５（ハ）は係合関係の一例を示す側面図であり、図６はその横断面図である。図５（ホ）は係合関係の他の例を示す側面図である。
【００２５】
すなわち、図５（ハ）及び図６において、掘削装置１の回転駆動装置１１の下部に固設された中空スリーブ状の金具１５の内壁には、ケーシング８の外壁方向へ突き出た突起部１６が設けられている。また、ケーシング８の上部には、金具１５の内壁方向へ突き出た突起部８１が設けられている。ダウンザホールハンマ１３で掘削している間は、掘削装置側の突起部１６と、ケーシング側の突起部８１とが係合する。すなわち、掘削装置側の突起部１６と、ケーシング側の突起部８１とが、回転駆動装置１１の回転方向において相互干渉するので、掘削・圧入時における回転駆動装置１１の回転反力がケーシング８によって確保される。
【００２６】
また、図５（ハ）及び図６に示す態様に替えて、図５（ホ）に示すように、掘削装置１とケーシング８とを係合させてもよい。図５（ホ）において、回転駆動装置１１の下部に固設された中空スリーブ状の金具１５には、略Ｌ字状の切欠き部１７が形成されている。また、ケーシング８の上部には、金具１５の方向へ突き出た突起部８２が設けられている。ダウンザホールハンマ１３で掘削している間は、掘削装置側の切欠き部１７と、ケーシング側の突起部８２とが係合する。すなわち、掘削装置側の切欠き部１７に、ケーシング側の突起部８２が入り込み、回転駆動装置１１の回転方向において掘削装置の金具１５とケーシング８とが相互干渉するので、掘削・圧入時における回転駆動装置１１の回転反力がケーシング８によって確保される。
【００２７】
掘削排土のプロセスにおいては、図７に示すように、図示しないコンプレッサーからの高圧の圧搾空気が、エアーライン７を介してドリルロッド１２の中空部を通り、ダウンザホールハンマ１３に送られる。この送られた圧搾空気を利用して、先端のボタンビット１４により地山を打撃し破砕する。破砕によって生じたスライムは、ダウンザホールハンマ内のピストンを駆動した圧搾空気によって、エアーブロー式に孔外に排出される。
【００２８】
打設が完了したら、ダウンザホールハンマ１３の先端の拡径されていたボタンビット１４を縮径して、図８に示すようにケーシング８を地中に残置したものに対してドリルロッド１２及びダウンザホールハンマ１３を引き抜いていく。
【００２９】
次に、従来技術と比較した本発明のメリットの一つを挙げれば、以下の通りである。
【００３０】
最初に、図９に基づいて、従来技術の場合のデメリットについて説明する。
従来、鋼管杭等の杭を打設する場合には、図９（オ），（ワ）に示すようなリーダー３１を備えた杭打ち機を用いていた。このようなタイプの杭打ち機においては、杭を打設する際に必要とされる掘削装置の回転反力は、重機のウエイトを利用して確保していた。しかしながら、このような杭打ち機能を備えた重機を用いた場合には、図９（カ）に示すように、重機の旋回中心と杭打設位置との間の距離Ｌが一定距離に固定され自由に調節することができなかった。
【００３１】
これに対し、本発明の場合には、掘削・打設時の回転反力を、クレーンではなく打設されるケーシングを利用して確保するようになっている。これにより、クレーンを回転反力に利用する場合と違って、クレーンの旋回中心と杭打設位置との間の距離を、図１０に示すように、Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３…等と自由に調節することができるので、一定範囲内の任意の位置においてケーシングを自由に打設をすることが可能になる。
【００３２】
よって、図９に示す様な従来の三点支持式杭打ち機等ではリーダー３１の部位が（オ） ，（ワ）に示すように固定されているために、杭打設位置の自由度はないが、本発明では、図１０に示す様に、一定の範囲内であれば、杭を任意の位置に打設できるという自由度がある。
【００３３】
以上、本発明の実施形態について詳細に説明した。
なお、この出願の発明の実施態様は上述実施例に限るものでないことは勿論であり、例えば、クレーンのブームを伸縮自在にする等種々の態様が採用可能である。
また、本発明の適用対象となるケーシングは、地中残置用のものである限り特に限定されず、地すべり用抑止杭、筒状杭体、鋼管矢板等にも利用可能である。
【００３４】
【発明の効果】
以上、この出願の発明によれば、クレーンの能力範囲内において、重機足場と杭心間の離隔や高低差に関わらず、建築用の既製コンクリート杭や抑止杭等の肉厚杭の直接打設が行えるという優れた効果が奏されるものである。
【００３５】
そして、ケーシングの建込みに先行して強化型スクリュー式掘削機や全回転型オールケーシング掘削機やダウンザホールドリル等の掘削機により杭全長分の先行掘削を行った後ケーシングの建込みとグラウト充填を行わずにすみ、充填置換材を後工程で投入することなく、結果的に施工が簡単に行われるという優れた効果が奏される。
【図面の簡単な説明】
【図１】 クレーンのブーム先端から垂下されたワイヤロープで吊設した状態の掘削装置を示す図である。
【図２】 打設前のケーシングを示す図である。
【図３】 図２のケーシングの内空部に、掘削装置のダウンザホールハンマ及びドリルロッドを挿入する様子を示す図である。
【図４】 ケーシングの内空部にダウンザホールハンマを挿入している様子を示す拡大図であり、図４（イ）は先端のボタンビットが縮径状態にセットされている様子を示しており、図４（ロ）は先端のボタンビットが拡径状態にセットされている様子を示している。
【図５】 回転反力を確保するための掘削装置とケーシングとの係合関係を示す拡大側面図であり、図５（ハ）は係合関係の一例を示しており、図５（ホ）は係合関係の他の例を示している。
【図６】 図５（ハ）の横断面図である。
【図７】 掘削と同時にケーシングを圧入している様子を示す図である。
【図８】 打設されたケーシングの内空部からダウンザホールハンマ及びドリルロッドを引き抜いている様子を示す図である。
【図９】 ケーシングを打設する際に従来用いられていた杭打ち機を示す図であり、図９（オ）及び（ワ）は側面図であり、図９（カ）は上面図である。
【図１０】 本発明のケーシング打設方法のメリットの一つを示す概念図であり、図１０（ヌ）は側面図であり、図１０（ル）は上面図である。
【符号の説明】
１ 掘削装置
４ クローラクレーン
５ ブーム
６ ワイヤロープ
７ エアーライン
８ ケーシング
１１ 回転駆動装置
１２ ドリルロッド
１３ ダウンザホールハンマ
１４ ボタンビット（掘削ビット）
１５ スリーブ状の金具
１６ 突起部
１７ 切欠き部
３１ リーダー
８１ 突起部
８２ 突起部

Claims (8)

1. 圧入後に地中に残置させるケーシングに適したケーシング打設方法であって、
   クレーンのブーム先端から垂下させたワイヤロープで掘削装置を吊設し、
   打設予定のケーシングの内空部に、前記掘削装置のシャフト状のダウンザホールハンマを挿入し、
   前記ケーシングの下端から突き出た前記ダウンザホールハンマ先端の掘削ビットで地盤を掘削しながら、同時に前記ケーシングを圧入し、
   圧入を続けて前記ケーシングの打設が完了したら、打設されたケーシングの内空部から前記ダウンザホールハンマを引き抜き、
   前記地盤掘削の間、前記掘削装置の一部と前記ケーシングの一部とが、掘削装置の回転方向において相互に干渉して、当該ケーシングから掘削装置の回転反力を確保するようになっていることを特徴とするケーシングの打設方法。
2. 圧入後に地中に残置させるケーシングに適したケーシング打設方法であって、
   クレーンのブーム先端から垂下させたワイヤロープで掘削装置を吊設し、
   打設予定のケーシングの内空部に、前記掘削装置のシャフト状のダウンザホールハンマを挿入し、
   挿入が完了したら、前記ダウンザホールハンマの先端に設けられた掘削ビットを拡径状態にセットし、
   前記ケーシングの下端から突き出た前記ダウンザホールハンマ先端の掘削ビットで地盤を掘削しながら、同時に前記ケーシングを圧入し、
   圧入を続けて前記ケーシングの打設が完了したら、前記掘削ビットを縮径状態にセットして、打設されたケーシングの内空部から前記ダウンザホールハンマを引き抜き、
   前記地盤掘削の間、前記掘削装置の一部と前記ケーシングの一部とが、掘削装置の回転方向において相互に干渉して、当該ケーシングから掘削装置の回転反力を確保するようになっていることを特徴とするケーシングの打設方法。
3. 前記掘削装置はケーシング方向へ突き出た突起部を有しており、
   前記ケーシングは掘削装置方向へ突き出た突起部を有しており、
   前記地盤掘削の間、前記掘削装置の突起部と前記ケーシングの突起部とが、回転方向において相互に干渉するようになっていることを特徴とする請求項１又は２記載のケーシングの打設方法。
4. 前記掘削装置はケーシング方向へ突き出た突起部を有しており、
   前記ケーシングは切欠き部を有しており、
   前記地盤掘削の間、前記掘削装置の突起部と前記ケーシングの切欠き部とが係合して、それによって、前記掘削装置の突起部と前記ケーシングの一部とが、回転方向において相互に干渉するようになっていることを特徴とする請求項１又は２記載のケーシングの打設方法。
5. 前記クレーンは自在に旋回できるように構成されており、当該クレーンのブームは自在に傾斜できるように構成されていることを特徴とする請求項１又は２記載のケーシングの打設方法。
6. 前記クレーンは自在に旋回できるように構成されており、当該クレーンのブームは自在に伸縮できるように構成されていることを特徴とする請求項１又は２記載のケーシングの打設方法。
7. 前記ケーシングは筒状の杭体であることを特徴とする請求項１又は２記載のケーシングの打設方法。
8. 前記ケーシングは鋼管矢板であることを特徴とする請求項１又は２記載のケーシングの打設方法。

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