JP3806318B2 - 基礎杭造成方法及びその装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、鋼管杭を使用した基礎杭造成方法、及び基礎杭造成装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術及びその課題】
従来より基礎杭として使用される鋼管杭は、外周面が全面的に平坦な普通の鋼管であるため、これを回転駆動装置により回転させつつ地盤中に圧入する際に、転石や玉石等によって杭本体が破損し易く、杭の性能を低下させ、また杭本体の外周面が全面的に地盤土壌と接するため、その接触摩擦抵抗が大きくなって、杭が円滑に圧入され難い、と云った問題を生じる。
【０００３】
また、鋼管杭による従来の基礎杭造成方法を図１１及び図１２で説明すると、先ず、エアハンマー１を下端部に備えたケーシングロッド２を、リーダ（図示せず）に昇降自在に支持される回転駆動装置３によって回転させながら、地盤を掘削し、スライム（掘削屑）Ｓはエアハンマー１の下端部からのエアブローによってケーシングロッド２と掘孔４との隙間を通って地上へ排出させ（図１１の(1) 及び(2) ）、その掘削中にケーシングロッド２の継ぎ足しを行い（図１１の(3) ）、所定深度まで掘削掘孔したならば（図１１の(4)）、回転駆動装置３と共にケーシングロッド２を掘孔４から引き上げ、この引き上げ中もエアブローにてスライムＳの排出を行う（図１１の(5) ）。
【０００４】
図１１の(6) のように掘孔４からのケーシングロッド２の引き上げを終えた後、鋼管杭５を同図(7）のようにクレーンで吊って掘孔４内に建て込む。この際、掘孔４が相当に長いため、複数本の鋼管杭５を継ぎ足しながら建て込む必要がある。例えば上中下の３本の鋼管杭５を継ぎ足すには、図１１の(8) 及び図１２の(1) 〜(2) に示すように、先ず、掘孔４の開口部に杭受台６を配置し、下段側鋼管杭５の頭部に溶接されている両側一対の吊り金具７を杭受台６に引っ掛けて、この下段側鋼管杭５を掘孔４に宙吊り状態とし、この宙吊り状態にある下段側鋼管杭５の頭部の雌ねじに、クレーンで吊った中段側鋼管杭５の下端部の雄ねじを螺合し、ねじ込み用回転バンド８を使用して数人の作業者で下段と中段の鋼管杭５，５をねじ接合し、そして下段側鋼管杭５の吊り金具７をガス切断した後、両鋼管杭５，５を掘孔４内に吊り込む。更に、中段側鋼管杭５と上段側鋼管杭５との接合も、図１２の(3) 〜(5) に示すようにして、上記下段と中段の鋼管杭５，５の接合と同様に接合する。
【０００５】
上記のようにして掘孔４内への鋼管杭５（上中下の３本の鋼管杭５からなる）の建て込みを終えた後、図１２の(6) に示すように、モルタル注入管９を使用して鋼管杭５と掘孔４との間の環状隙間にモルタルを注入し、その後同図の(7) に示すようにトレミー管１０を使用して、鋼管杭５内にコンクリートを打設し、同図の(8) のように鋼管杭５にコンクリートを中詰めした基礎杭Ｐを造成する。
【０００６】
上記のような基礎杭造成方法にあっては、エアハンマー１を備えたケーシングロッド２によって、地盤に先に掘孔４を形成した後、その掘孔４内に鋼管杭５を挿入して建て込む方法であるため、掘孔が崩壊して鋼管杭５が途中で入らなくなったり、周囲地盤の緩みが発生するおそれがある上に、施工能率が非常に悪い。また、掘孔４内への鋼管杭５の挿入を容易にするために掘孔４の内径を鋼管杭５の外径より十分に大きくする必要があり、そうすると費用が嵩み、発生残土も多くなって不経済となり、更に掘孔４と鋼管杭５との間に形成される隙間が大きくなって、その隙間にモルタルを大量に注入しなければならず、施工コストが非常に高くつくことになる。
【０００７】
本発明は、上記のような事情に鑑みてなされたもので、杭打施工中に杭本体が破損し難く、且つ杭打施工中における地盤土壌との接触摩擦抵抗が少なくて、円滑に貫入できる鋼管杭を使用し、掘孔の崩壊や周囲地盤の緩み等がなく、施工能率が良く、また掘孔と鋼管杭との間に余分な隙間を形成しないためモルタルの注入が不要となって、施工コストを大幅に低減できる基礎杭造成方法及びその装置を提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１に係る発明の基礎杭造成方法は、杭本体１９の外周面にその長手方向全域に延びる凸条２０を周方向適当間隔おきに条設してなる鋼管杭１１を、全周回転駆動装置１２によって地盤中に回転圧入すると同時に、この鋼管杭１１内に挿入したダウンザホールハンマー１３を回転駆動手段１４により回転させながら地盤を掘削し、最終鋼管杭１１の上端部にこれと同径の動力伝達用鋼管３４を接合し、所定深度まで鋼管杭１１の貫入とダウンザホールハンマー１３による掘削を行った後、ダウンザホールハンマー１３を引き上げると共に、全周回転駆動装置１２を移動して、上記動力伝達用鋼管３４を鋼管杭１１から切り離し、しかる後に鋼管杭１１内にコンクリート３６を打設するようにしたことを特徴とする。
【００１３】
請求項２は、請求項１に記載の基礎杭造成方法において、前記鋼管杭１１と動力伝達用鋼管３４との接合は溶接によって行い、その鋼管杭１１からの動力伝達用鋼管３４の切り離しはガス切断によって行うようにしたことを特徴とする。
【００１４】
請求項３は、請求項１に記載の基礎杭造成方法にいて、前記鋼管杭１１と動力伝達用鋼管３４との接合、及びその鋼管杭１１からの動力伝達用鋼管３４の切り離しは、鋼管杭１１と動力伝達用鋼管３４との互いの接合端部に設けられる係合凸部３８とＬ形凹溝部３９とからなるクイックジョイント４０によって行うようにしたことを特徴とする。
【００１５】
請求項４に係る発明は、請求項１〜３の何れかに係る基礎杭造成方法を実施するための装置であって、鋼管杭１１を地盤中に貫入するための全周回転駆動装置１２と、前記鋼管杭１１内に挿入されるダウンザホールハンマー１３と、このダウンザホールハンマー１３を回転駆動する回転駆動手段１４と、この回転駆動手段１４に設けられていて、ダウンザホールハンマー１３に作動用エアを供給するためのスイベル機構１５と、からなることを特徴とする。
【００１６】
請求項５は、請求項４に記載の基礎杭造成装置において、ダウンザホールハンマー１３を回転駆動する回転駆動手段１４をクレーンによって吊支すると共に、このクレーンの先端から全周回転駆動装置１２にわたって張架したワイヤー２８に、前記回転駆動手段１４から水平方向に突設した反力受けバー２９を係止させるようにしたことを特徴とする。
【００１７】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明に係る基礎杭造成方法を実施するための基礎杭造成装置を示す側面図である。この図において、１１は本発明に係る鋼管杭、１２は鋼管杭１１を地盤中に貫入するための全周回転駆動装置、１３は鋼管杭１１内に挿入されるダウンザホールハンマー、１４はダウンザホールハンマー１３を回転駆動する回転駆動手段、１５は回転駆動手段１４に設けられて、ダウンザホールハンマー１３に作動用エアを供給するためのスイベル機構である。１６は走行台車１７に装備されたジブクレーンで、先端側ジブ１６ａから垂下される昇降操作ワイヤー１８のフック３０により回転駆動手段１４が昇降自在に吊支されている。本発明の基礎杭造成装置は、全周回転駆動装置１２、ダウンザホールハンマー１３、回転駆動手段１４及びスイベル機構１５によって構成される。
【００１８】
本発明に係る鋼管杭１１（１１ａ，１１ｂ，１１ｃ）について図３〜図６を参照して説明すると、先ず図３の（Ａ）は本発明の一実施形態による鋼管杭１１ａの一部断面側面図、（Ｂ）はその横断面図である。この鋼管杭１１ａは杭本体１９の外周面にその長手方向全域に延びる断面矩形状の凸条２０を周方向適当間隔おきに条設してなるもので、各凸条２０は杭本体１９と一体に形成されている。また、杭本体１９の頭部（上端部）内周面に雌ねじ２１が形成され、下端部外周面には雄ねじ２２が形成されている。尚、仮想線図示のように杭本体１９の頭部側には直径方向両側部に吊り金具７，７が溶接によって取り付けられる。
【００１９】
このように杭本体１９の外周面に長手方向全域に延びる凸条２０を周方向適当間隔おきに条設した鋼管杭１１ａによれば、この鋼管杭１１ａを全周回転駆動装置１２により回転させながら地盤中に圧入する際に、図６の（Ａ）及び（Ｂ）に示すように転石Ｔに遭遇しても、この転石Ｔは直接には凸条２０にぶつかるため、この凸条２０により保護されて、杭本体１９の損傷が防止されることになる。また、鋼管杭１１ａの回転圧入時には、杭本体１９の外周面に突出した各凸条２０が地盤土壌と点接触する状態にあるため、地盤土壌との接触摩擦抵抗がきわめて小さくなって、鋼管杭１１ａを地盤中に円滑に圧入することができる。
【００２０】
図４の（Ａ）は本発明の他の実施形態による鋼管杭１１ｂの一部断面側面図、（Ｂ）はその横断面図である。この鋼管杭１１ｂは、図３の鋼管杭１１ａと同様に杭本体１９の外周面にその長手方向全域に延びる断面矩形状の凸条２０を周方向適当間隔に条設したものであるが、各凸条２０は杭本体１９と別体に形成されたフラットバーからなるもので、杭本体１９の外周面に例えば溶接によって固着されている点が、図３の鋼管杭１１ａと相違する。これ以外の構成については鋼管杭１１ａと同一である。
【００２１】
図５の（Ａ）は本発明の他の実施形態による鋼管杭１１ｃの一部断面側面図、（Ｂ）はその横断面図である。この鋼管杭１１ｃは、杭本体１９の外周面に周方向適当間隔に条設された各凸条２０が杭本体１９と別体のもので、杭本体１９の外周面に溶接によって固着されている点は鋼管杭１１ｂと同じで、各凸条２０が鉄筋（丸棒）からなる点だけが鋼管杭１１ｂと相違する。
【００２２】
図３に示す鋼管杭１１ａのように、凸条２０が杭本体１９と一体に形成された鋼管杭１１は、圧延や鋳造によって容易に製造できるから、安価に提供できる。また、図４及び図５に示す鋼管杭１１ｂ，１１ｃのように、凸条２０が杭本体１９と別体のもので、杭本体１９の外周面に固着されてなるものによれば、既製の鋼管にフラットバーや鉄筋等を溶接することにより簡単容易に製作できるから、鋼管杭１１を安価に提供できると共に、既製の鋼管を有効に利用することができる。また、鋼管杭１１ｂ，１１ｃの作用については、図６によって説明した鋼管杭１１ａの場合と同様である。
【００２３】
図１に示す基礎杭造成装置において、全周回転駆動装置１２は、周知構造のもので、図示は省略するが、地盤表面に接地されるベースフレーム上に円筒状の回転駆動軸、油圧モーター、圧入引抜手段、チャック装置等を装備し、回転駆動軸内に鋼管杭１１を挿入して、チャック装置で把持しながら、油圧モーターの駆動により回転駆動軸を回転して、鋼管杭１１を回転させつつこれを地盤中に押し込み、あるいは引き抜くようになっている。尚、ここで使用される全周回転駆動装置１２は比較的小型のものである。
【００２４】
ダウンザホールハンマー１３も周知構造のもので、図１、図７及び図８に概略示されるハンマーロッド１３ａを全周回転駆動装置１２により回転させながら、このハンマーロッド１３ａに内蔵されたピストン（図示せず）を圧力エア（作動用エア）によって上下動させ、このピストンの下動時にハンマーロッド１３ａの先端から突出している掘削ビット１３ｂを打撃し、このビット１３ｂの打撃力とロッド全体の回転力によって岩盤等をも破砕しつつ地盤を掘削するようになっている。
【００２５】
このダウンザホールハンマー１３を回転駆動する回転駆動手段１４は、図１に概略示すように、機枠２３に油圧モーター２４を配備してなるもので、この油圧モーター２４の駆動用連結軸２５は、ハンマーロッド１３ａの上端部に着脱自在に連結されるようになっている。従って、油圧モーター２４の駆動用連結軸２５をハンマーロッド１３ａの上端部に装着することによって、ダウンザホールハンマー１３のハンマーロッド１３ａが回転駆動可能な状態となる。また、この駆動用連結軸２５には前記したスイベル機構１５が設けられ、このスイベル機構１５により圧力源からの圧力エアが駆動用連結軸２５の中空部を通ってハンマーロッド１３ａに供給されるようになっている。尚、図１において、２６は油圧モーター２４の油圧配管、２７は圧力源からスイベル機構１５に配管されたエア供給ホースである。
【００２６】
上記回転駆動手段１４は、図１に示すようにジブクレーン１６の先端から垂下する昇降操作ワイヤー１８のフック３０に吊支されていると共に、図１及び図２の（Ａ）に示すようにジブクレーン１６の先端から地上の全周回転駆動装置１２にわたって張架したワイヤー２８に、回転駆動手段１４の機枠２３から水平方向に突設した反力受けバー２９を係止させ、それによって回転駆動手段１４の回転駆動時の反力を受け止めるようにしている。このような回転駆動手段の回転駆動時の反力を受け止めるには、回転駆動手段をリーダに昇降ガイドを介して昇降自在に装備させるのが一般的であるが、本発明の基礎杭造成装置では、ジブクレーン１６の先端から全周回転駆動装置１２にわたって張架したワイヤー２８に回転駆動手段１４から突設した反力受けバー２９を係止させるようにするから、リーダが不要となって、設備が簡単となり、経費の節減を図ることができる。
【００２７】
次に、上記のような基礎杭造成装置の使用による本発明の基礎杭造成方法について、図７〜図１０を参照して説明する。
【００２８】
先ず、図７の(1) に示すように、全周回転駆動装置１２をジブクレーン１６によりワイヤー３１で吊って基礎杭打設箇所に設置し、同図(2) のように鋼管杭１１をワイヤー３２で吊り上げて全周回転駆動装置１２にセットした後、同図(3) のようにダウンザホールハンマー１３をジブクレーン１６の昇降操作ワイヤー１８により吊って、全周回転駆動装置１２にセットされた鋼管杭１１の中に挿入し、このダウンザホールハンマー１３のハンマーロッド１３ａ上端部に回転駆動手段１４の駆動用連結軸２５を連動可能に連結し、しかして同図の(4) に示すように、鋼管杭１１を全周回転駆動装置１２によって地盤Ｇ中に回転圧入すると同時に、鋼管杭１１内のダウンザホールハンマー１３を回転駆動手段１４により回転させながら地盤Ｇを掘削する。この時、ダウンザホールハンマー１３は正回転させ、鋼管杭１１は逆回転させる。掘削中のスライムＳは、エアハンマー１の下端部から噴出されるエアブローによって、鋼管杭１１とハンマーロッド１３ａとの間の隙間を通って地上へ吹き上げ排出させる。
【００２９】
１本目の鋼管杭１１を地盤Ｇ中に貫入したら、回転駆動手段１４を、ダウンザホールハンマー１３の１本目のハンマーロッド１３ａから切り離して引き上げ、図７の(5) に示すように２本目の鋼管杭１１とこの中に挿入した２本目のハンマーロッド１３ａとをクレーンで吊り上げておいて、先に上下のハンマーロッド１３ａ，１３ａを同図の(6) に示すように周知の方法でピン結合し、その後に同図の(7) に示すように上下の鋼管杭１１，１１をねじ結合する。この上下鋼管杭１１，１１のねじ結合に先立ち、下方の鋼管杭１１の上端部に取り付けてある吊り金具７を除去する。鋼管杭１１のねじ結合は、杭本体１９の上端部に形成され雌ねじ２１とその下端部に形成された雄ねじ２２を利用する（図３〜図５参照）と共に、ねじ込み用回転バンド８を使用して行う。また上下ハンマーロッド１３ａのピン結合及び上下鋼管杭１１のねじ結合は、全周回転駆動装置１２の上で作業員が行う。
【００３０】
それから、図８の(1) に示すように、回転駆動手段１４を上段側（２本目）ハンマーロッド１３ａの上端部に連結する。この連結作業は、図示のように作業員がスカイマスター３３に乗って行う。こうして、鋼管杭１１の継ぎ足し及びダウンザホールハンマー１３のハンマーロッド１３ａの継ぎ足しを終え、上段側ハンマーロッド１３ａの上端部に回転駆動手段１４を連動連結した状態で、鋼管杭１１を地盤Ｇ中に更に貫入すると同時に、ダウンザホールハンマー１３によって地盤Ｇを掘削する（図８の(2) 参照）。掘削中のスライムＳは、エアハンマー１の下端部からのエアブローによって上下鋼管杭１１，１１と上下ハンマーロッド１３ａ，１３ａとの間の隙間を通って地上へ排出させる。
【００３１】
最終鋼管杭１１（この場合、２本目の鋼管杭１１）の貫入が終わりかけた段階で、図８の(3) に示すように、回転駆動手段１４をハンマーロッド１３ａから切り離して引き上げ、鋼管杭１１と同径の動力伝達用鋼管３４をクレーンで吊ってハンマーロッド１３ａに嵌め入れ、同図の(4) に示すように動力伝達用鋼管３４の下端部と最終鋼管杭１１の上端部とを溶接によって接合する。
【００３２】
上記動力伝達用鋼管３４を最終鋼管杭１１に接合するには、溶接によらず、図１０の(3) に示すようなクイックジョイント４０を採用してもよく、これによるとその接合が迅速且つ容易となる。即ち、図１０の(3) に示すように、動力伝達用鋼管３４の下端部外周面に一対の係合凸部３８，３８を設け、鋼管杭１１の上端部内周面には、上方開口部３９ａが幅狭でその下方が水平一方向に拡大した係止部３９ｂに形成されてなる一対のＬ形凹溝部３９，３９を設けておけば、接合にあたり、動力伝達用鋼管３４を吊った状態から下降させて、各係合凸部３８を鋼管杭１１の各Ｌ形凹溝部３９の上方開口部３９ａに貫入させ、この状態で動力伝達用鋼管３４を図示の矢印方向（地盤貫入時に回転する方向）に回転させることにより、各係合凸部３８が係止部３９ｂ側に移動して係止され、それによって動力伝達用鋼管３４が鋼管杭１１に接合される。尚、動力伝達用鋼管３４を最終鋼管杭１１に接合する更に別の方法として、ピン接合やスプライン接合もある。
【００３３】
その後、回転駆動手段１４をハンマーロッド１３ａに連動連結し、全周回転駆動装置１２によって鋼管杭１１及び動力伝達用鋼管３４を回転圧入しながら、同時に鋼管杭１１及び動力伝達用鋼管３４内のダウンザホールハンマー１３を回転駆動手段１４により回転させながら地盤Ｇを掘削する。掘削中のスライムＳは、エアハンマー１下端部からのエアブローによって上下の鋼管杭１１，１１及び動力伝達用鋼管３４と上下ハンマーロッド１３ａ，１３ａとの間の隙間を通って地上へ排出させる。尚、この時、先行鋼管杭１１（１本目の鋼管杭１１）の先端部は図示のように基岩層Ｑに突入している。
【００３４】
しかして、図８の(5) に示すように先行鋼管杭１１が所定深度に達したならば、鋼管杭１１，１１及びこれに接合された動力伝達用鋼管３４を地盤中に残して、同図(6) のようにダウンザホールハンマー１３を引き上げ、更に図９の(1) のように全周回転駆動装置１２を引き上げて所定の場所へ移動させる。この後、地盤Ｇ表面から突出した動力伝達用鋼管３４の周辺を掘削して、図９の(2) に示すような凹所３５を形成し、この凹所３５内において、動力伝達用鋼管３４と鋼管杭１１との溶接接合部を図示のようにガス切断して、動力伝達用鋼管３４を鋼管杭１１から切り離す。尚、動力伝達用鋼管３４を鋼管杭１１から切り離すのに、両者が図１０の(3) に示すようなクイックジョイント４０で接合されている場合は、動力伝達用鋼管３４を地盤貫入時の回転方向と逆方向に回転させた後、これを引き上げるようにすることによって、その切り離しを迅速容易に行うことができる。
【００３５】
こうして動力伝達用鋼管３４を切り離せば、上段側鋼管杭１１の上端が地盤表面より低位置となるため、鋼管杭１１が地盤Ｇ表面から突出せず、障害物を形成しない。尚、動力伝達用鋼管３４は、特別に製作されたものではなく、鋼管杭１１を所要長さに短く切断したものを使用すればよい。
【００３６】
上記のように動力伝達用鋼管３４を上段側鋼管杭１１から切り離した後、図９の(3) に示すように鋼管杭１１内にトレミー管１０を挿入して、このトレミー管１０により中詰用のコンクリート３６を打設し、これにより同図の(4) に示すように鋼管杭１１，１１にコンクリート３６を中詰した基礎杭Ｐを造成する。この後、図１０の(1) 及び(2) に示すように、バックホー３７を使用して凹所３５の埋め戻しを行う。この埋め戻しには、凹所３５を掘削した時の掘削排土を使用する。これによって、一連の基礎杭造成作業を終了する。
【００３７】
以上説明した基礎杭造成方法では、鋼管杭１１を全周回転駆動装置１２によって地盤Ｇ中に貫入すると同時に、この鋼管杭１１内に挿入したダウンザホールハンマー１３を回転駆動手段１４により回転させながら地盤Ｇを掘削するから、図１１及び図１２によって説明した従来方法のような掘孔４の崩壊や周囲地盤の緩みがなく、従って作業を途中で中断することなく極めて能率良く迅速に行うことができ、また鋼管杭１１を直接地盤に圧入するから、鋼管杭１１の外周には地盤との間に余分な隙間が形成されないため、その隙間に注入されるモルタルが少なくて済み、従来の基礎杭造成方法に比べ、施工コストの大幅な低減化が可能となる。
【００３８】
また、この基礎杭造成方法によると、最終鋼管杭１１の上端部にこれと同径の動力伝達用鋼管３４を接合し、所定深度まで鋼管杭１１の貫入とダウンザホールハンマー１３による掘削を行った後、ダウンザホールハンマー１３を引き上げると共に、全周回転駆動装置１２を移動し、しかして地盤表面から突出した動力伝達用鋼管３４を鋼管杭１１から切り離すため、基礎杭造成後に地盤表面に鋼管杭１１の頭部が突出せず、従って地盤上に障害物を形成することがない。
【００３９】
また、この基礎杭造成方法で使用する鋼管杭１１は、図３〜図５で説明したように杭本体１９の外周面に長手方向全域に延びる凸条２０を周方向適当間隔おきに条設してなる鋼管杭１１ａ，１１ｂ，１１ｃであって、このような鋼管杭１１ａ，１１ｂ，１１ｃを使用することにより、全周回転駆動装置１２によって回転させながら地盤中に圧入する際に、転石に遭遇しても、この転石は直接には凸条２０にぶつかるため、この凸条２０により保護されて杭本体１９の損傷が防止される、また鋼管杭１１の回転圧入時には、杭本体１９の外周面に突出した各凸条２０が地盤土壌と点接触するため、地盤土壌との接触摩擦抵抗がきわめて小さく、鋼管杭１１を地盤中に円滑に圧入できて、施工能率を向上できる。また、鋼管杭１１を全周回転駆動装置１２によって回転させる時、杭本体１９外周面の凸条２０が滑り止めとなって、鋼管杭１１を的確に回転させることができる。
【００４０】
以上説明した実施形態では、２本の鋼管杭１１，１１を継ぎ足して基礎杭の造成を行っているが、鋼管杭１１は３本以上を繋いでもよいし、また１本の鋼管杭１１のみでもよい。
【００４１】
【発明の効果】
請求項１に係る発明の基礎杭造成方法は、杭本体の外周面にその長手方向全域に延びる凸条を周方向適当間隔おきに条設してなる鋼管杭であって、前記凸条が杭本体と一体に形成され、又は前記凸条が杭本体と別体のもので、杭本体の外周面に固着されてなる鋼管杭を全周回転駆動装置によって地盤中に回転圧入すると同時に、この鋼管杭内に挿入したダウンザホールハンマーを回転駆動手段により回転させながら地盤を掘削し、所定深度まで鋼管杭の貫入とダウンザホールハンマーによる掘削を行った後、ダウンザホールハンマーを引き上げ、鋼管杭内にコンクリートを打設するから、従来方法のような掘孔の崩壊や周囲地盤の緩みがなく、従って途中で作業を中断することなく極めて能率良く行うことができ、また鋼管杭を直接地盤に圧入するから、鋼管杭の外周には地盤との間に余分な隙間が形成されず、従って注入するモルタルが少なくて済み、また発生する土砂の量が極めて少なく、従来方法に比べ、施工コストの大幅な低減化が可能となる。
【００４２】
前記鋼管杭は、杭本体の外周面にその長手方向全域に延びる凸条を周方向適当間隔おきに条設してなるものであるから、これを回転させながら地盤中に圧入する際に、転石に遭遇しても、この転石は直接には凸条に当たり、この凸条で保護されて杭本体の損傷が防止される。また、鋼管杭の回転圧入時に、杭本体の外周面に突出した各凸条が地盤土壌と点接触するようになるため、地盤土壌との接触摩擦抵抗がきわめて小さく、鋼管杭を地盤中に円滑に圧入できて、施工能率を向上させることができる。また、この鋼管杭を全周回転駆動装置によって回転させる時、杭本体外周面の凸条が滑り止めとなって、鋼管杭を的確に回転させることができる。
【００４５】
また、最終鋼管杭の上端部にこれと同径の動力伝達用鋼管を接合し、所定深度まで鋼管杭の貫入とダウンザホールハンマーによる掘削を行った後、ダウンザホールハンマーを引き上げると共に、全周回転駆動装置を移動して、動力伝達用鋼管を鋼管杭から切り離すようにすれば、基礎杭造成後に地盤表面に鋼管杭の頭部が突出せず、従って地盤上に障害物を形成するようなことがない。
【００４６】
請求項２に記載のように、鋼管杭と動力伝達用鋼管との接合を溶接によって行い、また鋼管杭からの動力伝達用鋼管の切り離しをガス切断によって行うようにすれば、鋼管杭と動力伝達用鋼管との接合作業及び動力伝達用鋼管の切り離し作業がきわめて容易となる。
【００４７】
請求項３に記載のように、鋼管杭と動力伝達用鋼管との接合、及びその鋼管杭からの動力伝達用鋼管の切り離しを、鋼管杭と動力伝達用鋼管との互いの接合端部に設けられる係合凸部とＬ形凹溝部とからなるクイックジョイントで行うようにすれば、両者の接合作業及び切り離し作業が迅速且つ一層容易に行える。
【００４８】
請求項４に係る発明の基礎杭造成装置は、鋼管杭を地盤中に貫入するための全周回転駆動装置と、前記鋼管杭内に挿入されるダウンザホールハンマーと、このダウンザホールハンマーを回転駆動する回転駆動手段と、この回転駆動手段に設けられていて、ダウンザホールハンマーに作動用エアを供給するためのスイベル機構とからなるため、前記の基礎杭造成方法を有効に実施することができる。
【００４９】
請求項５に記載のように、ダウンザホールハンマーを回転駆動する回転駆動手段をクレーンによって吊支すると共に、このクレーンの先端から全周回転駆動装置にわたって張架したワイヤーに、回転駆動手段から水平方向に突設した反力受けバーを係止させるようにすることによって、回転駆動手段を昇降のみ可能に支持するリーダ等が不要となって、設備が簡単となり、経費の節減を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明に係る基礎杭造成方法を実施するための基礎杭造成装置を示す側面図である。
【図２】 （Ａ）は図１のＸ−Ｘ線拡大断面図、（Ｂ）は鋼管杭の下端部にあるダウンザホールハンマーの一部を示す拡大断面図である。
【図３】 （Ａ）は本発明に係る鋼管杭の一実施形態を示す一部断面拡大側面図、（Ｂ）はその平面図である。
【図４】 （Ａ）は本発明に係る鋼管杭の他の実施形態を示す一部縦断面拡大側面図、（Ｂ）はその平面図である。
【図５】 （Ａ）は本発明に係る鋼管杭の更に他の実施形態を示す一部縦断面拡大側面図、（Ｂ）はその平面図である。
【図６】 （Ａ）は本発明に係る鋼管杭の作用を説明する鋼管杭の拡大横断面図、（Ｂ）は拡大側面図である。
【図７】 (1) 〜(7) は本発明に係る基礎杭造成方法の工程の最初の段階を説明する説明図である。
【図８】 (1) 〜(6) は同基礎杭造成方法の工程の次の段階を説明する説明図である。
【図９】 (1) 〜(4) は同基礎杭造成方法の工程の更に次の段階を説明する説明図である。
【図１０】 (1) 及び(2) は同基礎杭造成方法の工程の最終段階を説明する説明図であり、(3) はクイックジョイントによる鋼管杭と動力伝達用鋼管との接合方 法を説明する説明斜視図である。
【図１１】 (1) 〜(8) は従来の基礎杭造成方法の工程の前半部分を説明する説明図である。
【図１２】 (1) 〜(8) は同従来の基礎杭造成方法の工程の後半部分を説明する説明図である。
【符号の説明】
１１ 鋼管杭（総括名称）
１１ａ，１１ｂ，１１ｃ 鋼管杭
１２ 全周回転駆動装置
１３ ダウンザホールハンマー
１３ａ ハンマーロッド
１３ｂ 掘削ビット
１４ 回転駆動手段
１５ スイベル機構
１６ ジブクレーン
１８ ジブクレーンの昇降操作ワイヤー
１９ 杭本体
２０ 凸条
２３ 回転駆動手段の機枠
２９ 反力受けバー
４０ クイックジョイント
【発明の属する技術分野】
本発明は、鋼管杭を使用した基礎杭造成方法、及び基礎杭造成装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術及びその課題】
従来より基礎杭として使用される鋼管杭は、外周面が全面的に平坦な普通の鋼管であるため、これを回転駆動装置により回転させつつ地盤中に圧入する際に、転石や玉石等によって杭本体が破損し易く、杭の性能を低下させ、また杭本体の外周面が全面的に地盤土壌と接するため、その接触摩擦抵抗が大きくなって、杭が円滑に圧入され難い、と云った問題を生じる。
【０００３】
また、鋼管杭による従来の基礎杭造成方法を図１１及び図１２で説明すると、先ず、エアハンマー１を下端部に備えたケーシングロッド２を、リーダ（図示せず）に昇降自在に支持される回転駆動装置３によって回転させながら、地盤を掘削し、スライム（掘削屑）Ｓはエアハンマー１の下端部からのエアブローによってケーシングロッド２と掘孔４との隙間を通って地上へ排出させ（図１１の(1) 及び(2) ）、その掘削中にケーシングロッド２の継ぎ足しを行い（図１１の(3) ）、所定深度まで掘削掘孔したならば（図１１の(4)）、回転駆動装置３と共にケーシングロッド２を掘孔４から引き上げ、この引き上げ中もエアブローにてスライムＳの排出を行う（図１１の(5) ）。
【０００４】
図１１の(6) のように掘孔４からのケーシングロッド２の引き上げを終えた後、鋼管杭５を同図(7）のようにクレーンで吊って掘孔４内に建て込む。この際、掘孔４が相当に長いため、複数本の鋼管杭５を継ぎ足しながら建て込む必要がある。例えば上中下の３本の鋼管杭５を継ぎ足すには、図１１の(8) 及び図１２の(1) 〜(2) に示すように、先ず、掘孔４の開口部に杭受台６を配置し、下段側鋼管杭５の頭部に溶接されている両側一対の吊り金具７を杭受台６に引っ掛けて、この下段側鋼管杭５を掘孔４に宙吊り状態とし、この宙吊り状態にある下段側鋼管杭５の頭部の雌ねじに、クレーンで吊った中段側鋼管杭５の下端部の雄ねじを螺合し、ねじ込み用回転バンド８を使用して数人の作業者で下段と中段の鋼管杭５，５をねじ接合し、そして下段側鋼管杭５の吊り金具７をガス切断した後、両鋼管杭５，５を掘孔４内に吊り込む。更に、中段側鋼管杭５と上段側鋼管杭５との接合も、図１２の(3) 〜(5) に示すようにして、上記下段と中段の鋼管杭５，５の接合と同様に接合する。
【０００５】
上記のようにして掘孔４内への鋼管杭５（上中下の３本の鋼管杭５からなる）の建て込みを終えた後、図１２の(6) に示すように、モルタル注入管９を使用して鋼管杭５と掘孔４との間の環状隙間にモルタルを注入し、その後同図の(7) に示すようにトレミー管１０を使用して、鋼管杭５内にコンクリートを打設し、同図の(8) のように鋼管杭５にコンクリートを中詰めした基礎杭Ｐを造成する。
【０００６】
上記のような基礎杭造成方法にあっては、エアハンマー１を備えたケーシングロッド２によって、地盤に先に掘孔４を形成した後、その掘孔４内に鋼管杭５を挿入して建て込む方法であるため、掘孔が崩壊して鋼管杭５が途中で入らなくなったり、周囲地盤の緩みが発生するおそれがある上に、施工能率が非常に悪い。また、掘孔４内への鋼管杭５の挿入を容易にするために掘孔４の内径を鋼管杭５の外径より十分に大きくする必要があり、そうすると費用が嵩み、発生残土も多くなって不経済となり、更に掘孔４と鋼管杭５との間に形成される隙間が大きくなって、その隙間にモルタルを大量に注入しなければならず、施工コストが非常に高くつくことになる。
【０００７】
本発明は、上記のような事情に鑑みてなされたもので、杭打施工中に杭本体が破損し難く、且つ杭打施工中における地盤土壌との接触摩擦抵抗が少なくて、円滑に貫入できる鋼管杭を使用し、掘孔の崩壊や周囲地盤の緩み等がなく、施工能率が良く、また掘孔と鋼管杭との間に余分な隙間を形成しないためモルタルの注入が不要となって、施工コストを大幅に低減できる基礎杭造成方法及びその装置を提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１に係る発明の基礎杭造成方法は、杭本体１９の外周面にその長手方向全域に延びる凸条２０を周方向適当間隔おきに条設してなる鋼管杭１１を、全周回転駆動装置１２によって地盤中に回転圧入すると同時に、この鋼管杭１１内に挿入したダウンザホールハンマー１３を回転駆動手段１４により回転させながら地盤を掘削し、最終鋼管杭１１の上端部にこれと同径の動力伝達用鋼管３４を接合し、所定深度まで鋼管杭１１の貫入とダウンザホールハンマー１３による掘削を行った後、ダウンザホールハンマー１３を引き上げると共に、全周回転駆動装置１２を移動して、上記動力伝達用鋼管３４を鋼管杭１１から切り離し、しかる後に鋼管杭１１内にコンクリート３６を打設するようにしたことを特徴とする。
【００１３】
請求項２は、請求項１に記載の基礎杭造成方法において、前記鋼管杭１１と動力伝達用鋼管３４との接合は溶接によって行い、その鋼管杭１１からの動力伝達用鋼管３４の切り離しはガス切断によって行うようにしたことを特徴とする。
【００１４】
請求項３は、請求項１に記載の基礎杭造成方法にいて、前記鋼管杭１１と動力伝達用鋼管３４との接合、及びその鋼管杭１１からの動力伝達用鋼管３４の切り離しは、鋼管杭１１と動力伝達用鋼管３４との互いの接合端部に設けられる係合凸部３８とＬ形凹溝部３９とからなるクイックジョイント４０によって行うようにしたことを特徴とする。
【００１５】
請求項４に係る発明は、請求項１〜３の何れかに係る基礎杭造成方法を実施するための装置であって、鋼管杭１１を地盤中に貫入するための全周回転駆動装置１２と、前記鋼管杭１１内に挿入されるダウンザホールハンマー１３と、このダウンザホールハンマー１３を回転駆動する回転駆動手段１４と、この回転駆動手段１４に設けられていて、ダウンザホールハンマー１３に作動用エアを供給するためのスイベル機構１５と、からなることを特徴とする。
【００１６】
請求項５は、請求項４に記載の基礎杭造成装置において、ダウンザホールハンマー１３を回転駆動する回転駆動手段１４をクレーンによって吊支すると共に、このクレーンの先端から全周回転駆動装置１２にわたって張架したワイヤー２８に、前記回転駆動手段１４から水平方向に突設した反力受けバー２９を係止させるようにしたことを特徴とする。
【００１７】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明に係る基礎杭造成方法を実施するための基礎杭造成装置を示す側面図である。この図において、１１は本発明に係る鋼管杭、１２は鋼管杭１１を地盤中に貫入するための全周回転駆動装置、１３は鋼管杭１１内に挿入されるダウンザホールハンマー、１４はダウンザホールハンマー１３を回転駆動する回転駆動手段、１５は回転駆動手段１４に設けられて、ダウンザホールハンマー１３に作動用エアを供給するためのスイベル機構である。１６は走行台車１７に装備されたジブクレーンで、先端側ジブ１６ａから垂下される昇降操作ワイヤー１８のフック３０により回転駆動手段１４が昇降自在に吊支されている。本発明の基礎杭造成装置は、全周回転駆動装置１２、ダウンザホールハンマー１３、回転駆動手段１４及びスイベル機構１５によって構成される。
【００１８】
本発明に係る鋼管杭１１（１１ａ，１１ｂ，１１ｃ）について図３〜図６を参照して説明すると、先ず図３の（Ａ）は本発明の一実施形態による鋼管杭１１ａの一部断面側面図、（Ｂ）はその横断面図である。この鋼管杭１１ａは杭本体１９の外周面にその長手方向全域に延びる断面矩形状の凸条２０を周方向適当間隔おきに条設してなるもので、各凸条２０は杭本体１９と一体に形成されている。また、杭本体１９の頭部（上端部）内周面に雌ねじ２１が形成され、下端部外周面には雄ねじ２２が形成されている。尚、仮想線図示のように杭本体１９の頭部側には直径方向両側部に吊り金具７，７が溶接によって取り付けられる。
【００１９】
このように杭本体１９の外周面に長手方向全域に延びる凸条２０を周方向適当間隔おきに条設した鋼管杭１１ａによれば、この鋼管杭１１ａを全周回転駆動装置１２により回転させながら地盤中に圧入する際に、図６の（Ａ）及び（Ｂ）に示すように転石Ｔに遭遇しても、この転石Ｔは直接には凸条２０にぶつかるため、この凸条２０により保護されて、杭本体１９の損傷が防止されることになる。また、鋼管杭１１ａの回転圧入時には、杭本体１９の外周面に突出した各凸条２０が地盤土壌と点接触する状態にあるため、地盤土壌との接触摩擦抵抗がきわめて小さくなって、鋼管杭１１ａを地盤中に円滑に圧入することができる。
【００２０】
図４の（Ａ）は本発明の他の実施形態による鋼管杭１１ｂの一部断面側面図、（Ｂ）はその横断面図である。この鋼管杭１１ｂは、図３の鋼管杭１１ａと同様に杭本体１９の外周面にその長手方向全域に延びる断面矩形状の凸条２０を周方向適当間隔に条設したものであるが、各凸条２０は杭本体１９と別体に形成されたフラットバーからなるもので、杭本体１９の外周面に例えば溶接によって固着されている点が、図３の鋼管杭１１ａと相違する。これ以外の構成については鋼管杭１１ａと同一である。
【００２１】
図５の（Ａ）は本発明の他の実施形態による鋼管杭１１ｃの一部断面側面図、（Ｂ）はその横断面図である。この鋼管杭１１ｃは、杭本体１９の外周面に周方向適当間隔に条設された各凸条２０が杭本体１９と別体のもので、杭本体１９の外周面に溶接によって固着されている点は鋼管杭１１ｂと同じで、各凸条２０が鉄筋（丸棒）からなる点だけが鋼管杭１１ｂと相違する。
【００２２】
図３に示す鋼管杭１１ａのように、凸条２０が杭本体１９と一体に形成された鋼管杭１１は、圧延や鋳造によって容易に製造できるから、安価に提供できる。また、図４及び図５に示す鋼管杭１１ｂ，１１ｃのように、凸条２０が杭本体１９と別体のもので、杭本体１９の外周面に固着されてなるものによれば、既製の鋼管にフラットバーや鉄筋等を溶接することにより簡単容易に製作できるから、鋼管杭１１を安価に提供できると共に、既製の鋼管を有効に利用することができる。また、鋼管杭１１ｂ，１１ｃの作用については、図６によって説明した鋼管杭１１ａの場合と同様である。
【００２３】
図１に示す基礎杭造成装置において、全周回転駆動装置１２は、周知構造のもので、図示は省略するが、地盤表面に接地されるベースフレーム上に円筒状の回転駆動軸、油圧モーター、圧入引抜手段、チャック装置等を装備し、回転駆動軸内に鋼管杭１１を挿入して、チャック装置で把持しながら、油圧モーターの駆動により回転駆動軸を回転して、鋼管杭１１を回転させつつこれを地盤中に押し込み、あるいは引き抜くようになっている。尚、ここで使用される全周回転駆動装置１２は比較的小型のものである。
【００２４】
ダウンザホールハンマー１３も周知構造のもので、図１、図７及び図８に概略示されるハンマーロッド１３ａを全周回転駆動装置１２により回転させながら、このハンマーロッド１３ａに内蔵されたピストン（図示せず）を圧力エア（作動用エア）によって上下動させ、このピストンの下動時にハンマーロッド１３ａの先端から突出している掘削ビット１３ｂを打撃し、このビット１３ｂの打撃力とロッド全体の回転力によって岩盤等をも破砕しつつ地盤を掘削するようになっている。
【００２５】
このダウンザホールハンマー１３を回転駆動する回転駆動手段１４は、図１に概略示すように、機枠２３に油圧モーター２４を配備してなるもので、この油圧モーター２４の駆動用連結軸２５は、ハンマーロッド１３ａの上端部に着脱自在に連結されるようになっている。従って、油圧モーター２４の駆動用連結軸２５をハンマーロッド１３ａの上端部に装着することによって、ダウンザホールハンマー１３のハンマーロッド１３ａが回転駆動可能な状態となる。また、この駆動用連結軸２５には前記したスイベル機構１５が設けられ、このスイベル機構１５により圧力源からの圧力エアが駆動用連結軸２５の中空部を通ってハンマーロッド１３ａに供給されるようになっている。尚、図１において、２６は油圧モーター２４の油圧配管、２７は圧力源からスイベル機構１５に配管されたエア供給ホースである。
【００２６】
上記回転駆動手段１４は、図１に示すようにジブクレーン１６の先端から垂下する昇降操作ワイヤー１８のフック３０に吊支されていると共に、図１及び図２の（Ａ）に示すようにジブクレーン１６の先端から地上の全周回転駆動装置１２にわたって張架したワイヤー２８に、回転駆動手段１４の機枠２３から水平方向に突設した反力受けバー２９を係止させ、それによって回転駆動手段１４の回転駆動時の反力を受け止めるようにしている。このような回転駆動手段の回転駆動時の反力を受け止めるには、回転駆動手段をリーダに昇降ガイドを介して昇降自在に装備させるのが一般的であるが、本発明の基礎杭造成装置では、ジブクレーン１６の先端から全周回転駆動装置１２にわたって張架したワイヤー２８に回転駆動手段１４から突設した反力受けバー２９を係止させるようにするから、リーダが不要となって、設備が簡単となり、経費の節減を図ることができる。
【００２７】
次に、上記のような基礎杭造成装置の使用による本発明の基礎杭造成方法について、図７〜図１０を参照して説明する。
【００２８】
先ず、図７の(1) に示すように、全周回転駆動装置１２をジブクレーン１６によりワイヤー３１で吊って基礎杭打設箇所に設置し、同図(2) のように鋼管杭１１をワイヤー３２で吊り上げて全周回転駆動装置１２にセットした後、同図(3) のようにダウンザホールハンマー１３をジブクレーン１６の昇降操作ワイヤー１８により吊って、全周回転駆動装置１２にセットされた鋼管杭１１の中に挿入し、このダウンザホールハンマー１３のハンマーロッド１３ａ上端部に回転駆動手段１４の駆動用連結軸２５を連動可能に連結し、しかして同図の(4) に示すように、鋼管杭１１を全周回転駆動装置１２によって地盤Ｇ中に回転圧入すると同時に、鋼管杭１１内のダウンザホールハンマー１３を回転駆動手段１４により回転させながら地盤Ｇを掘削する。この時、ダウンザホールハンマー１３は正回転させ、鋼管杭１１は逆回転させる。掘削中のスライムＳは、エアハンマー１の下端部から噴出されるエアブローによって、鋼管杭１１とハンマーロッド１３ａとの間の隙間を通って地上へ吹き上げ排出させる。
【００２９】
１本目の鋼管杭１１を地盤Ｇ中に貫入したら、回転駆動手段１４を、ダウンザホールハンマー１３の１本目のハンマーロッド１３ａから切り離して引き上げ、図７の(5) に示すように２本目の鋼管杭１１とこの中に挿入した２本目のハンマーロッド１３ａとをクレーンで吊り上げておいて、先に上下のハンマーロッド１３ａ，１３ａを同図の(6) に示すように周知の方法でピン結合し、その後に同図の(7) に示すように上下の鋼管杭１１，１１をねじ結合する。この上下鋼管杭１１，１１のねじ結合に先立ち、下方の鋼管杭１１の上端部に取り付けてある吊り金具７を除去する。鋼管杭１１のねじ結合は、杭本体１９の上端部に形成され雌ねじ２１とその下端部に形成された雄ねじ２２を利用する（図３〜図５参照）と共に、ねじ込み用回転バンド８を使用して行う。また上下ハンマーロッド１３ａのピン結合及び上下鋼管杭１１のねじ結合は、全周回転駆動装置１２の上で作業員が行う。
【００３０】
それから、図８の(1) に示すように、回転駆動手段１４を上段側（２本目）ハンマーロッド１３ａの上端部に連結する。この連結作業は、図示のように作業員がスカイマスター３３に乗って行う。こうして、鋼管杭１１の継ぎ足し及びダウンザホールハンマー１３のハンマーロッド１３ａの継ぎ足しを終え、上段側ハンマーロッド１３ａの上端部に回転駆動手段１４を連動連結した状態で、鋼管杭１１を地盤Ｇ中に更に貫入すると同時に、ダウンザホールハンマー１３によって地盤Ｇを掘削する（図８の(2) 参照）。掘削中のスライムＳは、エアハンマー１の下端部からのエアブローによって上下鋼管杭１１，１１と上下ハンマーロッド１３ａ，１３ａとの間の隙間を通って地上へ排出させる。
【００３１】
最終鋼管杭１１（この場合、２本目の鋼管杭１１）の貫入が終わりかけた段階で、図８の(3) に示すように、回転駆動手段１４をハンマーロッド１３ａから切り離して引き上げ、鋼管杭１１と同径の動力伝達用鋼管３４をクレーンで吊ってハンマーロッド１３ａに嵌め入れ、同図の(4) に示すように動力伝達用鋼管３４の下端部と最終鋼管杭１１の上端部とを溶接によって接合する。
【００３２】
上記動力伝達用鋼管３４を最終鋼管杭１１に接合するには、溶接によらず、図１０の(3) に示すようなクイックジョイント４０を採用してもよく、これによるとその接合が迅速且つ容易となる。即ち、図１０の(3) に示すように、動力伝達用鋼管３４の下端部外周面に一対の係合凸部３８，３８を設け、鋼管杭１１の上端部内周面には、上方開口部３９ａが幅狭でその下方が水平一方向に拡大した係止部３９ｂに形成されてなる一対のＬ形凹溝部３９，３９を設けておけば、接合にあたり、動力伝達用鋼管３４を吊った状態から下降させて、各係合凸部３８を鋼管杭１１の各Ｌ形凹溝部３９の上方開口部３９ａに貫入させ、この状態で動力伝達用鋼管３４を図示の矢印方向（地盤貫入時に回転する方向）に回転させることにより、各係合凸部３８が係止部３９ｂ側に移動して係止され、それによって動力伝達用鋼管３４が鋼管杭１１に接合される。尚、動力伝達用鋼管３４を最終鋼管杭１１に接合する更に別の方法として、ピン接合やスプライン接合もある。
【００３３】
その後、回転駆動手段１４をハンマーロッド１３ａに連動連結し、全周回転駆動装置１２によって鋼管杭１１及び動力伝達用鋼管３４を回転圧入しながら、同時に鋼管杭１１及び動力伝達用鋼管３４内のダウンザホールハンマー１３を回転駆動手段１４により回転させながら地盤Ｇを掘削する。掘削中のスライムＳは、エアハンマー１下端部からのエアブローによって上下の鋼管杭１１，１１及び動力伝達用鋼管３４と上下ハンマーロッド１３ａ，１３ａとの間の隙間を通って地上へ排出させる。尚、この時、先行鋼管杭１１（１本目の鋼管杭１１）の先端部は図示のように基岩層Ｑに突入している。
【００３４】
しかして、図８の(5) に示すように先行鋼管杭１１が所定深度に達したならば、鋼管杭１１，１１及びこれに接合された動力伝達用鋼管３４を地盤中に残して、同図(6) のようにダウンザホールハンマー１３を引き上げ、更に図９の(1) のように全周回転駆動装置１２を引き上げて所定の場所へ移動させる。この後、地盤Ｇ表面から突出した動力伝達用鋼管３４の周辺を掘削して、図９の(2) に示すような凹所３５を形成し、この凹所３５内において、動力伝達用鋼管３４と鋼管杭１１との溶接接合部を図示のようにガス切断して、動力伝達用鋼管３４を鋼管杭１１から切り離す。尚、動力伝達用鋼管３４を鋼管杭１１から切り離すのに、両者が図１０の(3) に示すようなクイックジョイント４０で接合されている場合は、動力伝達用鋼管３４を地盤貫入時の回転方向と逆方向に回転させた後、これを引き上げるようにすることによって、その切り離しを迅速容易に行うことができる。
【００３５】
こうして動力伝達用鋼管３４を切り離せば、上段側鋼管杭１１の上端が地盤表面より低位置となるため、鋼管杭１１が地盤Ｇ表面から突出せず、障害物を形成しない。尚、動力伝達用鋼管３４は、特別に製作されたものではなく、鋼管杭１１を所要長さに短く切断したものを使用すればよい。
【００３６】
上記のように動力伝達用鋼管３４を上段側鋼管杭１１から切り離した後、図９の(3) に示すように鋼管杭１１内にトレミー管１０を挿入して、このトレミー管１０により中詰用のコンクリート３６を打設し、これにより同図の(4) に示すように鋼管杭１１，１１にコンクリート３６を中詰した基礎杭Ｐを造成する。この後、図１０の(1) 及び(2) に示すように、バックホー３７を使用して凹所３５の埋め戻しを行う。この埋め戻しには、凹所３５を掘削した時の掘削排土を使用する。これによって、一連の基礎杭造成作業を終了する。
【００３７】
以上説明した基礎杭造成方法では、鋼管杭１１を全周回転駆動装置１２によって地盤Ｇ中に貫入すると同時に、この鋼管杭１１内に挿入したダウンザホールハンマー１３を回転駆動手段１４により回転させながら地盤Ｇを掘削するから、図１１及び図１２によって説明した従来方法のような掘孔４の崩壊や周囲地盤の緩みがなく、従って作業を途中で中断することなく極めて能率良く迅速に行うことができ、また鋼管杭１１を直接地盤に圧入するから、鋼管杭１１の外周には地盤との間に余分な隙間が形成されないため、その隙間に注入されるモルタルが少なくて済み、従来の基礎杭造成方法に比べ、施工コストの大幅な低減化が可能となる。
【００３８】
また、この基礎杭造成方法によると、最終鋼管杭１１の上端部にこれと同径の動力伝達用鋼管３４を接合し、所定深度まで鋼管杭１１の貫入とダウンザホールハンマー１３による掘削を行った後、ダウンザホールハンマー１３を引き上げると共に、全周回転駆動装置１２を移動し、しかして地盤表面から突出した動力伝達用鋼管３４を鋼管杭１１から切り離すため、基礎杭造成後に地盤表面に鋼管杭１１の頭部が突出せず、従って地盤上に障害物を形成することがない。
【００３９】
また、この基礎杭造成方法で使用する鋼管杭１１は、図３〜図５で説明したように杭本体１９の外周面に長手方向全域に延びる凸条２０を周方向適当間隔おきに条設してなる鋼管杭１１ａ，１１ｂ，１１ｃであって、このような鋼管杭１１ａ，１１ｂ，１１ｃを使用することにより、全周回転駆動装置１２によって回転させながら地盤中に圧入する際に、転石に遭遇しても、この転石は直接には凸条２０にぶつかるため、この凸条２０により保護されて杭本体１９の損傷が防止される、また鋼管杭１１の回転圧入時には、杭本体１９の外周面に突出した各凸条２０が地盤土壌と点接触するため、地盤土壌との接触摩擦抵抗がきわめて小さく、鋼管杭１１を地盤中に円滑に圧入できて、施工能率を向上できる。また、鋼管杭１１を全周回転駆動装置１２によって回転させる時、杭本体１９外周面の凸条２０が滑り止めとなって、鋼管杭１１を的確に回転させることができる。
【００４０】
以上説明した実施形態では、２本の鋼管杭１１，１１を継ぎ足して基礎杭の造成を行っているが、鋼管杭１１は３本以上を繋いでもよいし、また１本の鋼管杭１１のみでもよい。
【００４１】
【発明の効果】
請求項１に係る発明の基礎杭造成方法は、杭本体の外周面にその長手方向全域に延びる凸条を周方向適当間隔おきに条設してなる鋼管杭であって、前記凸条が杭本体と一体に形成され、又は前記凸条が杭本体と別体のもので、杭本体の外周面に固着されてなる鋼管杭を全周回転駆動装置によって地盤中に回転圧入すると同時に、この鋼管杭内に挿入したダウンザホールハンマーを回転駆動手段により回転させながら地盤を掘削し、所定深度まで鋼管杭の貫入とダウンザホールハンマーによる掘削を行った後、ダウンザホールハンマーを引き上げ、鋼管杭内にコンクリートを打設するから、従来方法のような掘孔の崩壊や周囲地盤の緩みがなく、従って途中で作業を中断することなく極めて能率良く行うことができ、また鋼管杭を直接地盤に圧入するから、鋼管杭の外周には地盤との間に余分な隙間が形成されず、従って注入するモルタルが少なくて済み、また発生する土砂の量が極めて少なく、従来方法に比べ、施工コストの大幅な低減化が可能となる。
【００４２】
前記鋼管杭は、杭本体の外周面にその長手方向全域に延びる凸条を周方向適当間隔おきに条設してなるものであるから、これを回転させながら地盤中に圧入する際に、転石に遭遇しても、この転石は直接には凸条に当たり、この凸条で保護されて杭本体の損傷が防止される。また、鋼管杭の回転圧入時に、杭本体の外周面に突出した各凸条が地盤土壌と点接触するようになるため、地盤土壌との接触摩擦抵抗がきわめて小さく、鋼管杭を地盤中に円滑に圧入できて、施工能率を向上させることができる。また、この鋼管杭を全周回転駆動装置によって回転させる時、杭本体外周面の凸条が滑り止めとなって、鋼管杭を的確に回転させることができる。
【００４５】
また、最終鋼管杭の上端部にこれと同径の動力伝達用鋼管を接合し、所定深度まで鋼管杭の貫入とダウンザホールハンマーによる掘削を行った後、ダウンザホールハンマーを引き上げると共に、全周回転駆動装置を移動して、動力伝達用鋼管を鋼管杭から切り離すようにすれば、基礎杭造成後に地盤表面に鋼管杭の頭部が突出せず、従って地盤上に障害物を形成するようなことがない。
【００４６】
請求項２に記載のように、鋼管杭と動力伝達用鋼管との接合を溶接によって行い、また鋼管杭からの動力伝達用鋼管の切り離しをガス切断によって行うようにすれば、鋼管杭と動力伝達用鋼管との接合作業及び動力伝達用鋼管の切り離し作業がきわめて容易となる。
【００４７】
請求項３に記載のように、鋼管杭と動力伝達用鋼管との接合、及びその鋼管杭からの動力伝達用鋼管の切り離しを、鋼管杭と動力伝達用鋼管との互いの接合端部に設けられる係合凸部とＬ形凹溝部とからなるクイックジョイントで行うようにすれば、両者の接合作業及び切り離し作業が迅速且つ一層容易に行える。
【００４８】
請求項４に係る発明の基礎杭造成装置は、鋼管杭を地盤中に貫入するための全周回転駆動装置と、前記鋼管杭内に挿入されるダウンザホールハンマーと、このダウンザホールハンマーを回転駆動する回転駆動手段と、この回転駆動手段に設けられていて、ダウンザホールハンマーに作動用エアを供給するためのスイベル機構とからなるため、前記の基礎杭造成方法を有効に実施することができる。
【００４９】
請求項５に記載のように、ダウンザホールハンマーを回転駆動する回転駆動手段をクレーンによって吊支すると共に、このクレーンの先端から全周回転駆動装置にわたって張架したワイヤーに、回転駆動手段から水平方向に突設した反力受けバーを係止させるようにすることによって、回転駆動手段を昇降のみ可能に支持するリーダ等が不要となって、設備が簡単となり、経費の節減を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明に係る基礎杭造成方法を実施するための基礎杭造成装置を示す側面図である。
【図２】 （Ａ）は図１のＸ−Ｘ線拡大断面図、（Ｂ）は鋼管杭の下端部にあるダウンザホールハンマーの一部を示す拡大断面図である。
【図３】 （Ａ）は本発明に係る鋼管杭の一実施形態を示す一部断面拡大側面図、（Ｂ）はその平面図である。
【図４】 （Ａ）は本発明に係る鋼管杭の他の実施形態を示す一部縦断面拡大側面図、（Ｂ）はその平面図である。
【図５】 （Ａ）は本発明に係る鋼管杭の更に他の実施形態を示す一部縦断面拡大側面図、（Ｂ）はその平面図である。
【図６】 （Ａ）は本発明に係る鋼管杭の作用を説明する鋼管杭の拡大横断面図、（Ｂ）は拡大側面図である。
【図７】 (1) 〜(7) は本発明に係る基礎杭造成方法の工程の最初の段階を説明する説明図である。
【図８】 (1) 〜(6) は同基礎杭造成方法の工程の次の段階を説明する説明図である。
【図９】 (1) 〜(4) は同基礎杭造成方法の工程の更に次の段階を説明する説明図である。
【図１０】 (1) 及び(2) は同基礎杭造成方法の工程の最終段階を説明する説明図であり、(3) はクイックジョイントによる鋼管杭と動力伝達用鋼管との接合方 法を説明する説明斜視図である。
【図１１】 (1) 〜(8) は従来の基礎杭造成方法の工程の前半部分を説明する説明図である。
【図１２】 (1) 〜(8) は同従来の基礎杭造成方法の工程の後半部分を説明する説明図である。
【符号の説明】
１１ 鋼管杭（総括名称）
１１ａ，１１ｂ，１１ｃ 鋼管杭
１２ 全周回転駆動装置
１３ ダウンザホールハンマー
１３ａ ハンマーロッド
１３ｂ 掘削ビット
１４ 回転駆動手段
１５ スイベル機構
１６ ジブクレーン
１８ ジブクレーンの昇降操作ワイヤー
１９ 杭本体
２０ 凸条
２３ 回転駆動手段の機枠
２９ 反力受けバー
４０ クイックジョイント
Claims (5)
- 杭本体の外周面にその長手方向全域に延びる凸条を周方向適当間隔おきに条設してなる鋼管杭を、全周回転駆動装置によって地盤中に回転圧入すると同時に、この鋼管杭内に挿入したダウンザホールハンマーを回転駆動手段により回転させながら地盤を掘削し、最終鋼管杭の上端部にこれと同径の動力伝達用鋼管を接合し、所定深度まで鋼管杭の貫入とダウンザホールハンマーによる掘削を行った後、ダウンザホールハンマーを引き上げると共に、全周回転駆動装置を移動して、上記動力伝達用鋼管を鋼管杭から切り離し、しかる後に鋼管杭内にコンクリートを打設するようにしたことを特徴とする基礎杭造成方法。
- 前記鋼管杭と動力伝達用鋼管との接合は溶接によって行い、その鋼管杭からの動力伝達用鋼管の切り離しはガス切断によって行うようにした請求項１に記載の基礎杭造成方法。
- 前記鋼管杭と動力伝達用鋼管との接合、及びその鋼管杭からの動力伝達用鋼管の切り離しは、鋼管杭と動力伝達用鋼管との互いの接合端部に設けられる係合凸部とＬ形凹溝部とからなるクイックジョイントによって行うようにした請求項１に記載の基礎杭造成方法。
- 請求項１〜３の何れかに係る基礎杭造成方法を実施するための装置であって、鋼管杭を地盤中に貫入するための全周回転駆動装置と、前記鋼管杭内に挿入されるダウンザホールハンマーと、このダウンザホールハンマーを回転駆動する回転駆動手段と、この回転駆動手段に設けられていて、ダウンザホールハンマーに作動用エアを供給するためのスイベル機構と、からなる基礎杭造成装置。
- ダウンザホールハンマーを回転駆動する回転駆動手段をクレーンによって吊支すると共に、このクレーンの先端から全周回転駆動装置にわたって張架したワイヤーに、前記回転駆動手段から水平方向に突設した反力受けバーを係止させるようにした請求項４に記載の基礎杭造成装置。
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