JP3939644B2

JP3939644B2 - 杭の打込方法及び杭の打込案内部形成装置

Info

Publication number: JP3939644B2
Application number: JP2002382138A
Authority: JP
Inventors: 文男木下
Original assignee: 文男木下
Priority date: 2002-12-27
Filing date: 2002-12-27
Publication date: 2007-07-04
Anticipated expiration: 2022-12-27
Also published as: JP2004211389A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は杭の打込方法及び杭の打込案内部形成装置に関する。
更に詳しくは、地盤に杭を打ち込む際に、当該杭が案内できるような部分を予め形成するようにしたものに関する。また、例えば、先端側の尖鋭部が中心に位置していない杭でも、地表面に対し鉛直方向に打ち込むことができるようにしたものに関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般家屋など建物の施工においては、建物の土台となる基礎の施工が重要である。基礎は地盤の上に設けられるので、十分な強度を有する基礎を施工するには地盤をまず強化する必要がある。
【０００３】
地盤強化の方法のひとつとして、地盤に多数の杭（例えば木杭）を鉛直方向に打ち込んで、その上に基礎をつくる方法が知られている。この方法は、施工費も比較的安価であるため広く利用されている。
【０００４】
木杭の打ち込みには、一般的にアームの先端に打ち込み用アタッチメントを取り付けた油圧式ショベル系掘削機等の作業機械が使用される。
木杭は、地盤に入り易いように先端側が略三角錐形状に尖らせて形成してある。木杭は、先の細い尖った方を下側にし、木口面を上部側にして地盤上に立て、木口面を打ち込み用アタッチメントに当てた状態でアームで下方に押し込んで地盤に打ち込まれる。このような木杭の打込方法としては、例えば、以下の特許文献に開示されたものがある。
【０００５】
【特許文献１】
特開平１０−７２８２２号公報
【特許文献２】
特開平１１−２５６５９４号公報
【特許文献３】
特開２００１−２４１０３６号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記したような木杭の地盤への打込方法には、次のような課題があった。
木杭は、先端側を尖らせて地盤に入り易くしてあるが、この先端側は、通常、チェーンソー等で無造作に切断されて形成されているので、先端の尖鋭部が杭の中心に位置していないことが多かった。この場合では、先端側を形成する各面が大きさや角度の異なった状態で形成される（図４参照）。このような杭では、打ち込み時に受ける地盤との抵抗が各面で異なるので、杭は自然に抵抗が小さくなる方向に動き、地表面に対して斜めに傾いた状態で打ち込まれることがあった。いうまでもなく杭は、基礎やその上部に建築される構造物の重量を支える重要な機能を有しており、地表面に対して鉛直方向に打ち込まれるのが望ましい。
【０００７】
上記した課題は、単純に木杭の尖鋭部が杭の中心に位置するように形成すれば解決できる。
しかし、木杭の先端側を精度良く加工することは簡単でなく、しかも相当の手間を要すので、コストの点から見てもこの部分の形状に精度を求めることは実用的でない。
【０００８】
本発明者は、上記課題に鑑み、先端側の尖鋭部が中心に位置していない杭でも、地表面に対して鉛直方向に打ち込むことができないものか研究を重ねた。
そうして杭を地盤に打ち込む前に、当該杭が案内できる部分を予め地盤に形成できれば、上記課題が解決できるのではないかとの着想を得た。
本発明は上記着想に基づき完成されたものである。
【０００９】
（本発明の目的）
本発明の目的は、杭が案内できるような部分を予め地盤に形成することにある。
また、本発明の他の目的は、例えば、先端側の尖鋭部が中心に位置していない杭でも、地表面に対して鉛直方向に打ち込むことができるようにすることにある。
更に、本発明の他の目的は、案内部形成部材がふらついたりせず安定した状態で地盤に刺し込めるようにすることにある。
更にまた、本発明の他の目的は、案内部形成部材の刺し込みと杭の打ち込みの両方の作業が一台の装置でできるようにすることにある。
更に、本発明の他の目的は、杭を立てる目標が決め易くすることにある。
【００１０】
第１の発明にあっては、
案内部形成部材を吊り下げ、その自重によって地表面に対して鉛直方向に向けた後に、前記案内部形成部材を回動しないようにして刺し込み方向を安定させた状態で地盤に刺し込み、前記案内部形成部材を地盤から抜くことにより、地盤に平面視において放射方向に、杭を打ち込む際に崩れ易い空間部を形成し、該空間部に案内させて杭を打ち込む、杭の打込方法である。
【００１１】
第２の発明にあっては、
杭の打込方向を案内する空間部を地盤に形成する装置であって、
作業機械に取り付けるための取着アタッチメントと、
地盤に刺し込んだ後で抜くことによって、地盤に平面視において放射方向に、杭を打ち込む際に崩れ易い空間部を形成する案内部形成部材と、
を備えており、
前記案内部形成部材は切込刃を有し、該切込刃は、地盤に平面視において放射方向の空間部を形成する三枚、四枚、五枚または六枚の刺し込み方向に延びる長方形状の板状体 (210) を周方向に放射状に突出させて形成されている、杭の打込案内部形成装置である。
【００１２】
第３の発明にあっては、
案内部形成部材は、取着アタッチメントの連結部材に対し着脱できるよう構成されており、前記連結部材は、案内部形成部材を取り外した状態で杭の上部側に被せて、当該杭を地表面に打ち込むことができるようにしてある、第２の発明に係る杭の打込案内部形成装置である。
【００１３】
第４の発明にあっては、
案内部形成部材は、切込刃の上部に設けられ取着アタッチメントに取り付けるための取着部を有しており、該取着部の下端には前記切込刃を地盤に刺し込んだときに地表面を押圧して凹部を形成することができる押圧面が設けられている、
第２または第３の発明に係る杭の打込案内部形成装置である。
【００１９】
本発明で「打ち込み」という用語は、杭を打撃、振動、押圧力等によって地盤に入れ込む意味を含むものとして使用している。
【００２０】
また、本発明でいう「杭」は、例えば、松杭（アカマツ、クロマツ等）等の木杭、コンクリート杭（鉄筋コンクリート杭を含む）、鋼管杭、これらの複合杭等が使用できるが、特に限定するものではない。
【００２１】
地盤に打ち込まれる杭が木杭である場合は、当該木杭単独で使用することもできるし、上部にコンクリート杭や鋼管杭等を繋いだりして、複合杭の一部を構成するものとして使用することもできる。
【００２２】
本発明でいう「杭を打ち込む際に崩れ易い部分」とは、地盤に案内部形成部材を刺し込んで形成した空間と隣接しており崩れ易くなった箇所の地盤を示している。具体的に、地盤に案内部形成部材を刺し込んで形成した空間の形状としては、例えば、平面視において略「十」字状、略「大」字状、略「＊」状、略「米」字状、星形状、複数の点（丸形状、三角形状、四角形状等）や線形状（各点や線は連続しても良いし、独立していても良い）等の形状を挙げることができる。
また、「崩れる余地を含む部分」とは、上記空間と隣接する地盤と当該空間を合わせた箇所を示している。
【００２３】
刺し込み方向と交差する方向に放射状に突出した部材または部分を備える案内部形成部材としては、特に限定するものではないが、例えば、案内部形成部材の刺し込み方向に延びる長方形状の板状体を備え、当該板状体が放射方向を向くよう組み合わせて構成したものや、案内部形成部材の刺し込み方向に延びる棒状体を備え、当該棒状体の側面の所要位置から長さ方向と交差するように板状体や棒状体を設けて構成したもの等が挙げられる。
【００２４】
（作用）
案内部形成部材を地表面に対して鉛直方向または実質的に鉛直方向に刺し込んだ後に抜き、地盤に杭を打ち込む際に崩れ易い部分、または崩れる余地を含む部分、または平面視において放射方向に空間部を形成する。
そして、案内部形成部材を抜いて形成された部分に杭を打ち込む。
これにより杭は、案内部形成部材によって形成された崩れ易い部分を崩したり、余地や地盤を押し遣りながら打ち込まれる。また、空間部を形成する地盤を崩したり、空間部に地盤を押し遣りながら打ち込まれる。
杭はこのような状態で地盤に打ち込まれるので、前処理をしていない地盤に打ち込む場合よりも、小さい抵抗で打ち込むことができる。
従って、例えば、尖鋭部が中心に位置しないように先端側が形成された杭でも、案内されて鉛直方向に打ち込み易い。
【００２５】
案内部形成部材は、吊り下げて自重によって鉛直方向または実質的に鉛直方向に向けた後に、上端面が押されて刺し込み方向が固定または実質的に固定された状態で刺し込まれても良い。この場合、案内部形成部材は刺し込み方向が安定しているので、刺し込み時に不意に動いたりせず施工時の安全性が高い。
【００２６】
案内部形成部材が取着部に対し着脱できるようにし、案内部形成部材を取り外した取着部によって杭を打ち込むことができるように構成したものは、案内部形成部材を取着部から取り外して、案内部形成部材の刺し込みと杭の打ち込みの両方の作業が一台の装置でできる。
【００２７】
案内部形成部材の上部に押圧面を設けた場合では、地表面を押圧面で押圧することにより土壌が案内部形成部材や押圧面の表面に付着して、案内部形成部材を引き抜く際に地盤から取り除かれることがある。この場合では、地表面がやや凹み凹部が形成されたようになるので、杭を立てる目標が決め易い。
【００２８】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を図面に基づき更に詳細に説明する。
図１は本発明に係る打込案内部形成装置の一実施の形態を示す分解斜視説明図である。
打込案内部形成装置Ｋは、地盤に刺し込んで所要深さの切り込みを設け、刺し込んだ部材の周りに、打ち込む杭によって崩れ易い部分、または崩れる余地を含む部分を形成し、これにより地盤に杭の打込方向を案内するための打込案内部が形成されるようにするものである。
打込案内部形成装置Ｋは、油圧式ショベル系掘削機等の作業機械（図示省略）に取り付けて使用される。
【００２９】
打込案内部形成装置Ｋは、作業機械に取り付けるための取着アタッチメント１と、地盤に刺し込んで打込案内部を形成するための案内部形成部材である刺込部材２を備えている。
【００３０】
取着アタッチメント１は、作業機械のアーム先端部に取り付けるための取着金具１０と、振動を発生させる振動発生装置１１と、振動発生装置１１の下部に取り付けてあり、刺込部材２の上部側を回動可能に連結するための連結部材１２を備えている。
【００３１】
取着金具１０は二枚のブラケット１００，１００を備えており、ブラケット１００，１００は振動発生装置１１を構成する上面板１１０上に、所要間隔を設けた状態で垂直に立てて固定されている。各ブラケット１００には、二箇所にピン挿入孔１０１，１０１が設けてある。
【００３２】
連結部材１２は、振動発生装置１１を構成する下面板１１１の下面側に固定してあり、所要の外径を有する短円管形状を有している。連結部材１２の側壁には、対向する直径線上の二箇所に、貫通した長孔１２０，１２０が縦方向に延びて形成してある。長孔１２０，１２０には、ボルト、ナット等の連結具１２１が設けられる。
【００３３】
刺込部材２は、取着アタッチメント１と連結するための取着部２０と、地盤に刺し込む切込刃２１を備えている。
【００３４】
取着部２０は、所要の長さを有する中実の略円柱形状で、上部側に段部を設けて径小部２００が形成された形状を有している。取着部２０の径小部２００は、連結部材１２の内径より径小な外径を有しており、この上部側には、中心軸線と直交する直径線方向に貫通した連結軸挿通孔２０１が形成してある。取着部２０の下端面２０２は平面状に形成してある。
【００３５】
切込刃２１は、所要長さを有する細板状の金属板２１０を断面略「十」字状となるように組み合わせて形成してある。切込刃２１の下端部は、地盤に入り易いように中心へ向けて斜めに切断して尖らせてある。
【００３６】
刺込部材２は、取着部２０の径小部２００を連結部材１２の内方に入れ、外側方から連結具１２１のボルトを一方の長孔１２０の内方に差し込んで連結軸挿通孔２０１を通し、連結軸挿通孔２０１から突き出た先部を他方の長孔１２０に差し込んで貫通させて、先端にワッシャーとナットを取り付けることで、取着アタッチメント１と遊びを持って連結されている。
【００３７】
このとき刺込部材２は、長孔１２０が縦方向に延びるように形成してあるので、連結具１２１が長孔１２０の下側に位置したときには、下面板１１１との間に隙間が形成されて、ボルトを中心として回動（揺動）できる。また、連結具１２１が長孔１２０の上側に位置したときには、刺込部材２は上面が下面板１１１と当たるので回動できない。
【００３８】
なお、振動発生装置１１は、アームの先端側に設けられた油圧管（オイルライン）から動力を得る公知技術のものを使用したので、更なる詳細な説明は省略した。しかし、振動発生装置１１は、これに限定するものではなく、例えば、振動発生装置自体に動力発生装置を備えたものを使用することもできる。
【００３９】
（作用）
図２は本実施の形態で示す打込案内部形成装置Ｋを使用して木杭を地盤に打ち込む方法を説明するための図である。
（ａ）は刺込部材２の切込刃２１を地盤に刺し込む状態を示す説明図。
（ｂ）は切込刃２１を地盤に刺し込んだ状態を示す説明図。
（ｃ）は切込刃２１を引き抜く状態を示す説明図。
（ｄ）は打込案内部形成装置Ｋによって地盤に形成された打込案内部３に木杭を打ち込む状態を示す説明図。
図３は地盤に形成された打込案内部を示す斜視説明図である。
図１ないし図３を参照して、本実施の形態で示す打込案内部形成装置Ｋの作用及びこれを使用して木杭Ｍを地盤に打ち込むときの手順について説明する。
【００４０】
▲１▼打込案内部形成装置Ｋを作業機械のアーム先端部に取り付ける。
打込案内部形成装置Ｋは、取着アタッチメント１の各ブラケット１００に設けてあるピン挿入孔１０１，１０１にそれぞれ取着ピン（図示省略）を挿入して取り付けられる。振動発生装置１１には、アーム先端部に配管された油圧管が動力伝達可能に接続される。
【００４１】
▲２▼アームを動かして打込案内部形成装置Ｋを吊り下げ、刺込部材２が自重によって自然に鉛直方向を向くよう回動させる。
切込刃２１の先端を木杭Ｍの打ち込む場所の地盤上に位置させる（図２（ａ）参照）。
【００４２】
▲３▼アームを下降させて下面板１１１を刺込部材２の上端面に当てる。
振動発生装置１１を作動させて振動を刺込部材２に伝えながら打込案内部形成装置Ｋを下方に押し込む。
【００４３】
これにより刺込部材２の切込刃２１が地盤に切り込むように刺し込まれる（図２（ａ）、（ｂ）参照）。刺込部材２は、長孔１２０に通した連結具１２１によって連結されているので、先端側が地盤に刺さることによって連結具１２１が長孔１２０の上側に位置し、上端面が下面板１１１と当たる。こうして刺込部材２は、回動しないように固定され、刺し込み方向が安定した状態で刺し込まれる。従って刺込部材２は、刺し込み時に不意に動いたりせず施工時の安全性が高い。
なお、刺込部材２の刺し込み深さは特に限定するものではない。ここでは取着部２０の下端面がやや地盤中に没入するまで刺し込むものとして説明する。
【００４４】
▲４▼振動発生装置１１を停止させて、刺込部材２を地盤中から引き抜く（図２（ｃ）参照）。
刺込部材２を引き抜くことで、切込刃２１が刺し込まれていた箇所に平面視において略「十」字状を有する空間ができ、いわば地盤に切り込みが形成されたようになる。こうして地盤に刺し込まれていた切込刃２１の周りに、打ち込む杭によって崩れ易い部分、または崩れる余地を含む部分が形成され、地盤に杭の打込方向を案内するための打込案内部３が形成される。
本実施の形態で刺込部材２を引き抜く作業は、振動発生装置１１を停止させた状態で行ったが、これは限定するものではなく作動させた状態で行っても良い。
【００４５】
なお、本実施の形態では、取着部２０の下端面２０２がやや地盤中に没入するまで刺込部材２を刺し込んでいる。この場合では、上記下端面２０２で地表面側の土壌を押圧しているので、刺込部材２を引き抜く際に、取着部２０の下端面２０２と切込刃２１にかけての部分の一部表面に土壌が付着して地盤中から取り除かれることがある。土壌が取り除かれれば、地表面にやや凹んだ凹部が形成されるので、木杭（後述）は立てる目標が決め易い。
【００４６】
▲５▼打込案内部形成装置Ｋのうち連結具１２１によって取着アタッチメント１と連結されていた刺込部材２をアーム先端部から取り外す。
刺込部材２は、連結具１２１を連結部材１２から引き抜いて取り外すことで、取着アタッチメント１と分離される。
【００４７】
▲６▼木杭Ｍを刺込部材２が刺し込まれていた地盤上（打込案内部３が形成された地盤上）に立てる。
木杭Ｍの上部側に、取着アタッチメント１の連結部材１２を被せ、木口面と振動発生装置１１の下面板１１１を互いに当接し合う。こうして木杭Ｍの木口面と振動発生装置１１の下面板１１１とが実質的に固定された状態にする。
なお、木杭Ｍは、先の細い尖った方を下側に、木口面を上部側にして立てられる。また、ここでは先端側の尖鋭部が杭の中心に位置していない木杭を使用している。
【００４８】
▲７▼再び振動発生装置１１を作動させ、振動を木杭Ｍに伝えながらアームを下方に押し込む。
木杭Ｍは、刺込部材２によって形成された崩れ易い部分を崩したり、余地に地盤を押し遣りながら地盤に打ち込まれる。木杭Ｍはこのような状態で地盤に打ち込まれるので、前処理をしていない地盤に打ち込む場合よりも、小さい抵抗で打ち込まれる。従って、例えば、尖鋭部が中心に位置しないように先端側が形成された杭でも、上記したように既に形成されている打込案内部３に案内されて鉛直方向に打ち込み易い。
【００４９】
本実施の形態では、刺込部材２を取り外した打込案内部形成装置Ｋ（取着アタッチメント１）を木杭Ｍを打ち込むための手段として使用したので、案内部形成部材の刺し込みと杭の打ち込みの両方の作業が一台の装置でできる。しかし、これは限定するものではなく、作業機械に取り付ける木杭を打ち込むための手段は、専用のものを使用することもできる。
【００５０】
ところでこのような前処理が行われていない地盤に木杭を打ち込むときは、通常、表面が締め固められており固いので、先端側を地盤に導入するときが最も抵抗が大きく、発生する振動や音も最も大きい。従って、木杭の打ち込みに際しては、周辺地域の住民や家屋に多大な被害を与えることがある。
これに対し、上記した打込案内部形成装置Ｋを使用した場合では、先端側を打ち込むときの抵抗が小さいので、音も振動も小さく、周辺地域に与える被害も少ない。
【００５１】
なお、木杭Ｍの打ち込みは、打込案内部３に水を流しながら行っても良い。このようにすれば地盤に流動性が付与でき、更に打ち込み時の抵抗が小さくなる。
【００５２】
本実施の形態では、打込案内部形成装置Ｋが振動発生装置１１を有しており、作業時には振動発生装置１１を作動させて、刺込部材２を刺し込んだり木杭Ｍを打ち込んだりするようにしたが、これは限定するものではなく、地盤の土質によっては振動発生装置１１を作動させず、アームを下方へ押し込むだけのいわゆる圧入によったり、打撃によって刺し込むこともできる。また、この場合では、振動発生装置を備えない打込案内部形成装置が使用できる。
【００５３】
本実施の形態で切込刃２１は、周方向に四枚の板を設けて構成したものを使用したが、これも限定するものではなく、例えば、三枚、五枚、六枚の板を設けて構成したものを使用することもできる。
【００５４】
本実施の形態で刺込部材２は、切込刃２１が約１．６ｍで、全長が２ｍの長さを有するものを使用した。しかし、これは限定するものではなく、刺込部材や切込刃の長さは、適宜設定可能である。
【００５５】
また、打込案内部３に打ち込む木杭Ｍは、切込刃２１の幅と同程度の直径を有するものが望ましいが、これも限定するものではなく、木杭の案内が支障なくできれば、切込刃２１の幅よりも大きなものを打ち込むこともできるし、小さなものを打ち込むこともできる。
【００５６】
本明細書で使用している用語と表現は、あくまでも説明上のものであって、なんら限定的なものではなく、本明細書に記述された特徴およびその一部と等価の用語や表現を除外する意図はない。また、本発明の技術思想の範囲内で、種々の変形態様が可能であるということは言うまでもない。
【００５７】
【発明の効果】
本発明は上記構成を備え、次の効果を有する。
（ａ）本発明によれば、杭を案内することのできる部分が予め地盤に形成できる。
これにより前処理をしていない地盤に打ち込む場合よりも、小さい抵抗で打ち込むことができる。
従って、例えば、尖鋭部が中心に位置しないように先端側が形成された杭でも、鉛直方向に打ち込み易い。
【００５８】
（ｂ）案内部形成部材を吊り下げて自重によって鉛直方向または実質的に鉛直方向に向けた後に、上端面が押されて刺し込み方向が固定または実質的に固定された状態で刺し込まれるものは、案内部形成部材は刺し込み方向が安定しているので、刺し込み時に不意に動いたりせず施工時の安全性が高い。
【００５９】
（ｃ）案内部形成部材が取着部に対し着脱できるようにし、案内部形成部材を取り外した取着部によって杭を打ち込むことができるように構成したものは、案内部形成部材を取着部から取り外して、案内部形成部材の刺し込みと杭の打ち込みの両方の作業が一台の装置でできる。
【００６０】
（ｄ）案内部形成部材の上部に押圧面を設けたものは、地表面がやや凹み凹部が形成されたようにできるので、杭を立てる目標が決め易い。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る打込案内部形成装置の一実施の形態を示す分解斜視説明図。
【図２】本実施の形態で示す打込案内部形成装置Ｋを使用して木杭を地盤に打ち込む方法を説明するための図。
【図３】地盤に形成された打込案内部を示す斜視説明図。
【図４】木杭の中間部を省略して示す説明図。
【符号の説明】
Ｋ打込案内部形成装置
Ｍ木杭
１取着アタッチメント
１０取着金具
１００ブラケット
１０１ピン挿入孔
１１振動発生装置
１１０上面板
１１１下面板
１２連結部材
１２０長孔
１２１連結具
２刺込部材
２０取着部
２００径小部
２０１連結軸挿通孔
２１切込刃
２１０板状体
３打込案内部

Claims

案内部形成部材(2)を吊り下げ、その自重によって地表面に対して鉛直方向に向けた後に、前記案内部形成部材 (2) を回動しないようにして刺し込み方向を安定させた状態で地盤に刺し込み、前記案内部形成部材(2)を地盤から抜くことにより、地盤に平面視において放射方向に、杭 (M) を打ち込む際に崩れ易い空間部 (3) を形成し、該空間部(3)に案内させて杭(M)を打ち込む、
杭の打込方法。
杭(M)の打込方向を案内する空間部 (3)を地盤に形成する装置であって、
作業機械に取り付けるための取着アタッチメント (1)と、
地盤に刺し込んだ後で抜くことによって、地盤に平面視において放射方向に、杭を打ち込む際に崩れ易い空間部 (3)を形成する案内部形成部材(2)と、
を備えており、
前記案内部形成部材 (2) は切込刃 (21) を有し、該切込刃 (21) は、地盤に平面視において放射方向の空間部 (3) を形成する三枚、四枚、五枚または六枚の刺し込み方向に延びる長方形状の板状体 (210) を周方向に放射状に突出させて形成されている、
杭の打込案内部形成装置。
案内部形成部材(2)は、取着アタッチメント (1) の連結部材 (12)に対し着脱できるよう構成されており、前記連結部材 (12)は、案内部形成部材(2)を取り外した状態で杭(M)の上部側に被せて、当該杭(M)を地表面に打ち込むことができるようにしてある、
請求項２記載の杭の打込案内部形成装置。
案内部形成部材(2)は、切込刃 (21) の上部に設けられ取着アタッチメント (1) に取り付けるための取着部 (20) を有しており、該取着部 (20) の下端には前記切込刃 (21)を地盤に刺し込んだときに地表面を押圧して凹部を形成することができる押圧面(202)が設けられている、
請求項２または３記載の杭の打込案内部形成装置。