JP3996012B2

JP3996012B2 - 杭の施工方法および施工装置

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Publication number: JP3996012B2
Application number: JP2002228525A
Authority: JP
Inventors: 哲弘三村
Original assignee: Japan Pile Corp
Current assignee: Japan Pile Corp
Priority date: 2002-08-06
Filing date: 2002-08-06
Publication date: 2007-10-24
Anticipated expiration: 2022-08-06
Also published as: JP2004068398A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、地盤中に打設されて構造物等を支える杭の施工方法および施工装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の杭の施工法としては、例えば、場所打ち杭のリバースサーキュレーション工法（以下、リバース工法という）あるいは既成杭の中掘り工法などがある。リバース工法は、スタンドパイプを粘性土中まで建て込み、ロータリーテーブル、ドリルパイプおよび掘削ビットをセットし、掘削孔内の水位を保ちながら所定長さの掘削孔を造成する。掘削時は、ロータリーテーブルを回転させ、ケリバーを介して掘削ビットを回転させると共に、サクションポンプによりビット先端から土砂を吸引して掘進する。
【０００３】
既成杭の中掘り工法は、既成杭の中空部にオーガを建て込み、杭先端の地盤を掘削しながら所定の深さまで杭を貫入していく工法であるが、特殊な工法として以下のものが開発されている。即ち、鋼管杭等を常時回転させて周面摩擦を低減させ、非常に小さな圧入力で杭の貫入施工が可能となるように、杭本体を全旋回マシンでキャッチングして回転させ、また杭内部にセットしたシャフトにより送水される掘削水をシャフト先端の掘削ヘッドから吐出させながら、全旋回マシンの４本の油圧ジャッキにより掘削圧入を繰り返し、杭を貫入させる。掘削泥水は、原則として正循環方式で杭頭部の排水管により排出する。
【０００４】
また、特開昭５４−１０７１０６号公報には、鋼管を無振動・無騒音で打設するリバース式の中掘り工法が提案されている。この工法は、鋼管杭や鋼管矢板の内部に掘削機をガイドとスタビライザーで上下自在に設け、この掘削機の作動でビットを回転させて鋼管先端土砂を先行掘削し、掘削された土砂をビット先端の吸込口から吸い込み、排出管を通じて外部に排出し、掘削された孔に鋼管を押込み装置により下降させ、前記先行掘削と鋼管の押し込みを順次繰り返して鋼管を地中深く打設するものであり、鋼管の下端部分においてビットを駆動させる下部駆動方式とすることにより、回転ロッドの湾曲が防止され、駆動装置の馬力が小さくて済むなどの効果が得られる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
前述のような従来の杭の施工法は、次のような問題点がある。
【０００６】
(1) 従来の既成杭のリバース工法や特開昭５４−１０７１０６号公報などのリバース式の中掘り工法の場合、礫質土地盤を掘削する際、ロッド（ドリルパイプ）の内径より大きな径の礫は、ロッドの先端や内部で詰まることがある。
【０００７】
(2) 従来の場所打ち杭のリバース工法では、杭頭に設置するロータリーテーブル、エアスイベルジョイント、ケリーバー等により、施工時の上空高さがある程度必要になる。空頭制限（上空制限）のある場所や狭小場所などでの施工が困難である。また、スタンドパイプ（ケーシング）が上部だけであり、それ以深では鉛直度の確保が難しい。
【０００８】
(3) 従来の既成杭の中掘り工法では、小型の全旋回マシンを用いて杭を回転させているため、鋼管矢板の施工が困難である。また、掘削水を掘削ヘッドから吐出させ、杭の頭部から外部へ排水しており、掘削時における循環水の方向が強制汲み上げ式でないため、リバース工法に比べて掘削能力や施工効率が劣る。
【０００９】
(4) 特開昭５４−１０７１０６号公報のリバース式の中掘り工法の場合、先行掘削と鋼管の押し込みを順次繰り返して鋼管を地中に打設するため、施工に時間がかかり、施工効率が悪い。また、鋼管内面にガイドを設け、掘削機本体の側面にスタビライザーを設けるため、構造が複雑であり、コストも増加する。
【００１０】
本発明は、前述のような従来の問題を解消すべくなされたもので、第１の目的は、▲１▼ 礫質土地盤でも掘削が可能となり、第２の目的は、▲２▼ 空頭制限のある場所や狭小場所などでも精度の良い杭の施工が可能であり、▲３▼ 掘削能力が高く、施工能率の向上が図れ、▲４▼ 鋼管矢板の施工も可能であり、▲５▼ 比較的簡易な装置構成で、迅速な施工が可能となる杭の施工方法および施工装置を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１は、リバース工法で地中に杭を打設する施工方法であり、先端に掘削ビットを有するドリルパイプを回転させて地盤を掘削すると共に、内管と外管から構成されるドリルパイプの先端吸込口における内管または外管の先端部に水平軸または垂直軸の回りを回転自在に設けられた破砕ビットを内管または外管の回転により回転駆動して杭先端掘削土砂中の礫を破砕し、杭先端掘削土砂を供給水と共に前記ドリルパイプの先端吸込口から吸引して地上に排出することを特徴とする杭の施工方法である。
【００１２】
この請求項１は、場所打ち杭のリバース工法あるいは鋼管杭や鋼管矢板等の中空杭のリバース式中掘り工法などに適用される杭の施工方法である。場所打ち杭のリバース工法の場合は、スタンドパイプを建て込み、ロータリーテーブルでドリルパイプおよび掘削ビットを回転させると共に、吸引ポンプによりビット先端から土砂を吸引して掘進し、掘削孔を造成する。中空杭のリバース式中掘り工法の場合は、既成杭の中空部に掘削ビットを有するドリルパイプを建て込み、杭先端の地盤を掘削しながら所定の深さまで杭を貫入していく。いずれの場合も、ドリルパイプは、掘削ビットを回転させるロッドとリバースサーキュレーションの泥水の排出管を兼ねる。
【００１３】
本発明の請求項２は、鋼管杭や鋼管矢板等の中空杭をリバース式の中掘り工法で地中に打設する施工方法であり、ドリルパイプの先端に掘削ビットを有する回転掘削機を前記中空杭の内部に挿入して固定し、前記掘削ビットで中空杭の先端部を掘削すると共に、内管と外管から構成されるドリルパイプの先端吸込口における内管または外管の先端部に水平軸または垂直軸の回りを回転自在に設けられた破砕ビットを内管または外管の回転により回転駆動して杭先端掘削土砂中の礫を破砕し、杭先端掘削土砂を供給水と共に前記ドリルパイプの先端吸込口から吸引して地上に排出し、圧入装置により中空杭を圧入することを特徴とする杭の施工方法である。
【００１４】
この請求項２は、鋼管杭や鋼管矢板等の中空杭内に回転掘削機を挿入して施工を行うリバース式の中掘り工法の場合であり、空頭制限（上空制限）下や狭小場所、その他の場所における杭の施工に適用される。例えば図１に示すように、回転駆動源、回転駆動装置、固定装置などを備えた掘削機本体と、掘削ビットを回転させるロッドとリバースサーキュレーションの泥水の排出管を兼ねるドリルパイプからなる回転掘削機を中空杭の内部に挿入し、掘削機本体を固定装置で固定し、圧入装置により中空杭を圧入しながら正逆回転する掘削ビットで杭先端部を掘削するものである。中空杭内には、排出管を挿入し、下端を回転掘削機に接続し、ドリルパイプからの泥水を吸い上げて地上へと排出する。土砂を取り除いた循環水は、中空杭の頭部内に供給する。
【００１５】
請求項１および２において、破砕ビットは、例えば図３、図４に示すように、杭先端部中心部を掘削する掘削ビットを兼ねるものであり、また先端吸込口の周囲に配置し、先端吸込口を閉塞することなく礫を破砕できるようにする。また、この破砕ビットは、適宜の手段で回転させるのが好ましい。
【００１６】
本発明の請求項３は、請求項１または請求項２に記載の杭の施工方法において、ドリルパイプの内管または外管の回転を、歯車を用いて破砕ビットの水平軸または垂直軸回りの回転に変換することを特徴とする杭の施工方法である。即ち、破砕ビットは、ドリルパイプの回転を利用して回転させるのが好ましく、例えば二重管のドリルパイプと歯車を用いてドリルパイプの回転を破砕ビットの中心軸回りの回転に変換する（図３、図４参照）。
【００１７】
本発明の請求項４は、リバース工法で地中に杭を打設する施工装置であり、先端に掘削ビットを有するドリルパイプと、このドリルパイプを回転駆動する回転駆動装置と、前記ドリルパイプで掘削された杭先端掘削土砂を供給水と共に前記ドリルパイプの先端吸込口から吸引して地上に排出する排泥装置と、前記ドリルパイプの先端吸込口に設けられ、回転により杭先端掘削土砂中の礫を破砕する破砕ビットを備えており、ドリルパイプは内管と外管から構成され、破砕ビットは前記内管または外管の先端部に水平軸または垂直軸の回りを回転自在に設けられ、内管または外管の回転により回転駆動するように構成されていることを特徴とする杭の施工装置である。
【００１８】
この請求項４は、場所打ち杭のリバース工法あるいは鋼管杭や鋼管矢板等の中空杭のリバース式中掘り工法などに適用される杭の施工装置である。場所打ち杭のリバース工法の場合は、ドリルパイプを地上のロータリーテーブルで回転駆動させる。中空杭のリバース式中掘り工法の場合は、ドリルパイプを地上の掘削機の回転駆動装置で回転駆動させる、あるいは中空杭内の回転掘削機で回転駆動させる。
【００１９】
本発明の請求項５は、鋼管杭や鋼管矢板等の中空杭をリバース式の中掘り工法で地中に打設する施工装置であり、掘削機本体とドリルパイプと掘削ビットを有し、前記中空杭の内部に挿入されて前記掘削機本体が固定装置により中空杭内面に固定される回転掘削機と、この回転掘削機で掘削された杭先端掘削土砂を供給水と共に前記ドリルパイプの先端吸込口から吸引して地上に排出する排泥装置と、中空杭を圧入する圧入装置と、前記ドリルパイプの先端吸込口に設けられ、回転により杭先端掘削土砂中の礫を破砕する破砕ビットを備えており、ドリルパイプは内管と外管から構成され、破砕ビットは前記内管または外管の先端部に水平軸または垂直軸の回りを回転自在に設けられ、内管または外管の回転により回転駆動するように構成されていることを特徴とする杭の施工装置である。
【００２０】
この請求項５は、鋼管杭や鋼管矢板等の中空杭内に回転掘削機を挿入して施工を行うリバース式の中掘り工法の施工装置の場合であり、空頭制限（上空制限）下や狭小場所、その他の場所における杭の施工に適用される。例えば、図１に示すように、回転掘削機の掘削機本体は、ドリルバイプを回転させる回転駆動源（モーター）と回転駆動装置（歯車伝動機構）と、掘削機本体を中空内面に固定可能・固定解除可能な固定装置などを有する。排泥装置は、排出管と吸引ポンプなどからなる。圧入装置は、中空杭を掴んで押し込むジャッキ装置と反力構台などからなる。
【００２１】
請求項４および５において、破砕ビットは、ドリルパイプの回転を利用して回転させるのが好ましい。
【００２２】
本発明の杭の施工装置においては、ドリルパイプは内管と外管から構成され、破砕ビットは前記内管または外管の先端部に水平軸または垂直軸の回りを回転自在に設けられ、内管または外管の回転により回転駆動するように構成されている。例えば、図３、図４に示すように、破砕ビットを外管に取付け、固定の内管に対して外管を回転させ、内管の先端部外周に設けた歯車と破砕ビットに設けた歯車で外管の回転を破砕ビットの自転に変換し、破砕ビットをその中心軸回りに回転させる。内管と外管を互いに逆方向に回転させてもよい。さらに、内管に破砕ビットを設け、内管と外管を互いに逆方向に回転させてもよい。
【００２３】
本発明の請求項６は、請求項４または５に記載の杭の施工装置において、固定装置は、中空杭の内面に押し付けられる把持部材と、この把持部材を中空杭の内面に対して進退移動させる駆動機構からなることを特徴とする杭の施工装置。例えば図２に示すように、駆動機構は、シリンダーと平行リンク機構から構成し、把持部材を張出して中空杭内面に押し付けられるようにする。
【００２４】
本発明の請求項７は、請求項４、５または６に記載の杭の施工装置において、排泥装置は、中空杭内に上部から挿入され、ドリルパイプの上端部に回転自在継手（スイベルジョイント）を介して接続される排出管と、地上に設置され、前記排出管に接続される吸引ポンプを備えていることを特徴とする杭の施工装置である。例えば図１に示すように、排出管の下端を掘削機本体に接続し、固定の排出管の下端と、回転するドリルパイプの上端部とをスイベルジョイントを介して接続する。
【００２５】
以上のような本発明において、ドリルパイプの先端吸込口に破砕ビットを設けることにより、礫質土地盤でも掘削が可能となる。即ち、礫質土地盤でロッド内に礫が詰まると、一度ロッドを引き抜いてロッド内の礫を取り除き、場合によっては、ハンマーグラプにより杭先端付近の礫を取り除いた後、再度ロッド挿入して施工再開となるが、破砕ビットを設けることで連続施工が可能となる。また、破砕ビットは杭先端中心部の掘削にも寄与し、掘削能力が向上する。
【００２６】
鋼管杭や鋼管矢板等の中空杭内に回転掘削機を挿入して施工を行うリバース式の中掘り工法の場合（請求項２や請求項４等）、回転掘削機を杭内に挿入して固定し、杭を圧入装置で圧入しながら杭先端部を掘削するため、従来の場所打ち杭のリバース工法のように杭の上方にロータリーテーブル、エアスイベルジョイント、ケリーバー等がなく、空頭制限（上空制限）のある場所や狭小場所などでの施工が可能となる。また、施工時の上空高さを有効に使えるため、杭の単管長を長くすることが可能となる。また、杭打機などの大型機械を使用しないため、機械の転倒などの恐れがない。さらに、施工状態に応じて、掘削ビットおよび掘削機本体の位置を変更することができる。
【００２７】
また、ドリルパイプの先端吸込口から泥水を強制的に汲み上げるリバース方式であるため、従来の杭を回転させ掘削水を掘削ヘッドから吐出させる既成杭の中掘り工法と比べて、掘削能力が高く、施工能率の向上を図れる。また、杭を回転させないため、鋼管矢板の施工も可能となる。
【００２８】
さらに、回転掘削機を杭内に固定し、杭を圧入装置で圧入しながら杭先端部を掘削するため、特開昭５４−１０７１０６号公報の先行掘削と鋼管の押し込みを順次繰り返すリバース式の中掘り工法と比べて、迅速な施工が可能となり、施工効率が向上する。また、掘削機本体に固定装置を設けるだけでよいため、比較的簡易な構造とすることができ、コストの低減が図れる。
【００２９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図示する実施形態に基づいて説明する。この実施形態は、空頭制限下における狭小場所での杭の施工に適用した例である。図１は、本発明の施工方法と施工装置の１例を示したものである。図２は、本発明に係る回転掘削機の１例を示したものである。図３、図４は、本発明に係るドリルパイプ先端部の例を示したものである。図５は、本発明で用いる施工機械の配置例を示したものである。図６、図７は、本発明の杭の施工方法の１例を工程順に示したものである。
【００３０】
図１の実施形態において、本発明の施工装置は、鋼管杭１をリバース式の中掘り工法で地中に打設するものであり、主に、鋼管杭１の内部に挿入され鋼管杭１の内面に固定されて杭先端部を掘削する油圧式の回転掘削機２と、この回転掘削機２で掘削された杭先端掘削土砂Ａを供給水Ｂと共に地上に排出する排泥装置３と、鋼管杭１を圧入する圧入装置４から構成されている。
【００３１】
回転掘削機２は、掘削機本体１１と、ドリルパイプ１２と、掘削ビット１３と、破砕ビット１４などから構成されている。ドリルパイプ１２は、掘削機本体１１の回転駆動装置により回転駆動される掘削ロッドと、先端の吸込口１２ａから吸引された杭先端掘削土砂Ａと供給水Ｂからなる泥水Ｃを上方へ排出する排出管とを兼ねる部材である。掘削ビット１３は、鋼管杭１の内径よりも小さい外径を有し、鋼管杭１の先端部内に配置される。破砕ビット１４は、後に詳述するように、吸込口１２ａの周囲に配置されて杭先端掘削土砂Ａ中の礫を破砕するものである。
【００３２】
なお、図１の図示例では、掘削機本体１１を比較的上方に固定し、掘削ビット１３は鋼管杭１の先端部内に配置されているが、施工状況に応じて掘削機本体１１および掘削ビット１３の位置を変更することができる。即ち、掘削機本体１１は、図１の位置より下方に固定し、ドリルパイプ１２の長さを短くすることができる。また、掘削ビット１３は、鋼管杭１の先端部から突出させ、必要に応じて拡径できる構造とすることもできる。また、後に詳述するように、鋼管杭の打設完了後、掘削ビット１３を取外し、杭先端の根固め処理用のビットを取付けることもできる。なお、掘削ビット１３を取り替えることなく、そのまま杭先端の根固め処理を行うこともできる。
【００３３】
排泥装置３は、排出管２０と、排出ホース２１と、吸引ポンプ２２などから構成されている。排出管２０は、鋼管杭１内に挿入され、下部が掘削機本体１１に取付けられ、鋼管杭１の頭部から突出する上部に排出ホース２１が接続され、ドリルパイプ１２からの泥水Ｃを吸引ポンプ２２の吸い上げにより地上へと排出する。ドリルパイプ１２は正逆回転し、排出管２０は固定であるため、両者をスイベルジョイント２３で接続する。供給水（循環水）Ｂは、給水ホース２４により鋼管杭１の頭部内に供給される。
【００３４】
圧入装置４は、パワージャッキ３０を有する上下移動装置３１と、反力構台３２などから構成され、杭芯位置にセットされた鋼管杭１を把持するなどして圧入する。また、この圧入装置４の上には、支持架台３３が設置され、この支持架台３３に設けられたチェーンブロック等の吊上げ機３４により鋼管杭１の杭芯位置への吊り込みや回転掘削機２のセットを行う。なお、支持架台３３を設けずにトラッククレーンなどで直接行うこともできる。
【００３５】
掘削機本体１１は、図２に示すように、減速機付き油圧モーター４０と、回転駆動装置４１と、油圧電気制御装置４２と、固定装置４３などを有している。油圧モーター４０は回転駆動装置４１の上に円周方向に間隔をおいて複数台（図示例では３台）配置されている。回転駆動装置４１は、歯車伝動機構が内蔵されており、この歯車伝動機構は、油圧モーター４０の出力軸に取付けられた駆動歯車と、ドリルパイプ１２の上端部の外周に設けられた被駆動歯車からなり（図示省略）、ドリルパイプ１２が正逆方向に回転駆動される。なお、排出管２０の下端は、油圧電気制御装置４２の上面に接続され、スイベルジョイト２３と接続管によりドリルパイプ１２に接続されている。
【００３６】
固定装置４３は、掘削機本体１１を鋼管杭１の内面に固定し、かつ、固定を解除する着脱式の装置であり、各油圧モーター４０の間に設置され、円周方向に間隔をおいて複数台（図示例では３台）配置されている。また、この固定装置４３は、グリップ部材を鋼管杭１の内面に押し付けて固定する把持式であり、油圧シリンダー４３ａと、平行リンク４３ｂ，４３ｂと、グリップ部材４３ｃなどから構成されている。グリップ部材４３ｃと平行リンク４３ｂ，４３ｂにより平行リンク機構が形成され、この平行リンク機構を油圧シリンダー４３ａで変形移動させることで、グリップ部材４３ｃが鋼管杭１の直径方向に平行移動する。油圧シリンダー４３ａのシリンダ基部と平行リンク４３ｂ，４３ｂの基端部が左右一対の取付板４４，４４に軸着されている。この取付板４４は、回転駆動装置４１と油圧電気制御装置４２とを連結する連結板としても用いられている。なお、この固定装置４３は、図示例に限らず、その他の構造を採用することもできる。
【００３７】
油圧電気制御装置４２は、油圧モーター４０や油圧シリンダー４３ａを作動させる油圧制御回路など（図示省略）が内蔵されている。また、この油圧電気制御装置４２には、地上の油圧ユニットから油圧ホース４５を介して圧油が供給される。なお、以上は、油圧式の回転掘削機２について説明したが、これに限らず、電動モーター等を用いた電動式でもよい。
【００３８】
破砕ビット１４は、図３、図４の実施形態では、ドリルパイプ１２の回転により回転駆動されるように構成されている。即ち、ドリルパイプ１２を内管１２−１と外管１２−２からなる二重管とし、掘削ビット１３が取付けられた外管１２−２の回転を歯車を介して破砕ビット１４に伝達して破砕ビット１４が自転できるようにされている。
【００３９】
図３の破砕ビット１４は垂直軸の回りに回転するタイプであり、円錐形状の破砕ビット１４に回転軸５０を設け、この回転軸５０を外管１２−２の先端部に挿入して回転自在に取付け、この回転軸５０の外周に歯車５１を設け、内管１２−１の先端部外周に歯車５１に噛合する歯車５２を設ける。内管１２−１を固定とし、外管１２−２を掘削のため回転させると、破砕ビットの歯車５１が固定の歯車５２に沿って公転しながら自転し、破砕ビット１４が回転する。また、内管１２−１を固定としたが、これに限らず、内管１２−１と外管１２−２を互いに逆方向に回転させるようにしてもよい。この場合、掘削機本体１１の回転駆動機構が複雑となるが、破砕ビット１４の回転数を上げることができる。
【００４０】
また、この破砕ビット１４は、外管１２−２の先端部に円周方向に間隔をおいて複数個（図示例では４個）、吸込口１２ａを取り囲むように配置され、杭先端中心部を掘削して掘削能力を向上させると共に、杭先端掘削土砂中の礫を確実に破砕することができる。この破砕ビット１４の回転軸５０の上端部には、円錐状の軸受５３を設け、回転軸５０の下端部には、座金５４・パッキン５５を設け、外管１２−２の先端面に取付けたリング状の端板５６で押さえる。
【００４１】
図４の破砕ビット１４は水平軸の回りに回転するタイプであり、円柱や円筒形の回転軸の外周面に突起を設けたものを２個、吸込口１２ａを中心に平行に対向配置している。この破砕ビット１４の両端部は、外管１２−２の先端部に回転自在に取付け、図３と同様に歯車により回転駆動させる。例えば傘歯車などを用いて外管１２−２等の垂直軸の回りの回転を破砕ビット１４の水平軸回りの回転に変換することができる。
【００４２】
なお、破砕ビット１４の形状や連動機構は、以上のような図示例に限らず、その他の形状や連動機構を採用することができる。また、駆動装置で破砕ビット１４を直接回転駆動することもできる。
【００４３】
図５は、本発明のリバース式の中掘り工法の実施に用いる施工機械の配置例を示したものであり、圧入装置４の近くにリバースサーキュレーションのための吸引ポンプ２２や水槽２５が配置されている。このような施工機械により、例えば次に示す手順で鋼管杭が打設される（図６、図７参照）。
【００４４】
(1) 図６(i) に示すように、杭芯位置に圧入装置４を設置し、杭内に回転掘削機２（掘削機本体１１、ドリルパイプ１２、掘削ビット１３、破砕ビット１４）と排出管２０が挿入された下杭１ａを圧入装置４内にセットする。
【００４５】
(2) 図６(ii)に示すように、排出管２０の上部に吸引ポンプの排出ホース２１をセットする。また、杭頭部に給水ホース２４をセットする。
【００４６】
(3) 図６(iii) に示すように、回転掘削機２の着脱装置のグリップ部材を張り出して回転掘削機２を下杭１ａ内面に固定し、下杭１ａ内に給水を開始する。杭内水位が所定位置に到達後、リバースを開始する。圧入装置４で下杭１ａを圧入しながら、掘削ビット１３および破砕ビット１４を回転させ、杭先端部を掘削する。
【００４７】
(4) 図７(i) に示すように、下杭１ａの打設終了後、上記(1) と同様に上杭１ｂを下杭１ａの上に建て込み、排出管２０を継ぎ足してジョイントした後、上下の杭の接合を行う。
【００４８】
(5) 図７(ii)に示すように、上記(3),(4) と同様に、杭を継ぎ足しながら掘削と圧入を繰り返し、鋼管杭１を所定深度まで施工する。
【００４９】
(6) 図７(iii) に示すように、鋼管杭１が所定深度まで施工されると、回転掘削機２の着脱装置のグリップ部材の張り出しを解除し、回転掘削機２を回収する。
【００５０】
鋼管杭１の打設が完了すると、必要に応じて杭先端の根固め処理を行う。この場合、掘削ビット１３とドリルパイプ１２を取外し、代わりに根固め処理用ビット（ドリルパイプに掘削刃と拡大刃を設けたもの）を掘削機本体１１に取付ける。排出管２０は、グラウトホース等の配設に利用する。打設が完了した鋼管杭１内に、根固め処理用ビットの付いた掘削機２を挿入し、杭先端部まで水掘削し、杭先端部に到達すると、拡大刃を開き先端根固め部にグラウトを注入する。拡大刃を閉じて引き上げながら杭先端部内の杭内閉塞部にグラウトを注入する。その後、注水しながら引き上げる。なお、掘削ビット１３のまま根固め処理を行うこともできる。
【００５１】
なお、以上は、空頭制限下における狭小場所での杭の施工に適用した例について説明したが、これに限らず、その他の場所での杭の施工にも本発明を適用できることは言うまでもない。また、以上は、鋼管杭や鋼管矢板等の中空杭内に回転掘削機を挿入して施工を行うリバース式の中掘り工法の場合について例示したが、これに限らず、本発明の破砕ビットは場所打ち杭のリバース工法あるいはその他の中空杭のリバース式中掘り工法などにも適用できる。
【００５２】
【発明の効果】
本発明は、以上のような構成からなるので、次のような効果を奏する。
【００５３】
(1) ドリルパイプの先端吸込口に破砕ビットを設けることにより、礫質土地盤でも掘削が可能となる。ドリルパイプ内に礫が詰まることがないため、連続掘削が可能となり、施工効率の向上が図られる。また、破砕ビットは杭先端中心部の掘削にも寄与し、掘削能力が向上する。
【００５４】
(2) 回転掘削機を杭内に挿入して固定し、杭を圧入装置で圧入しながら杭先端部を掘削することにより、従来の場所打ち杭のリバース工法のように杭の上方にロータリーテーブル、エアスイベルジョイント、ケリーバー等がなく、空頭制限（上空制限）のある場所や狭小場所などでの施工が可能となる。
【００５５】
(3) 回転掘削機を杭内に挿入して固定し、杭を圧入装置で圧入しながら杭先端部を掘削することにより、施工時の上空高さを有効に使えるため、杭の単管長を長くすることが可能となる。施工能率の向上を図ることができる。
【００５６】
(4) 回転掘削機を杭内に挿入して固定し、杭を圧入装置で圧入しながら杭先端部を掘削することにより、杭打機などの大型機械を使用しないため、機械の転倒などの恐れがない。安全な施工が可能となる。
【００５７】
(5) 回転掘削機を杭内に挿入して固定し、杭を圧入装置で圧入しながら杭先端部を掘削することにより、施工状態に応じて、掘削ビッドおよび掘削機本体の位置を変更することができ、施工する地盤に応じてトルク伝達等を考慮した施工が可能となる。
【００５８】
(6) ドリルパイプの先端吸込口から泥水を強制的に汲み上げるリバース方式であるため、従来の杭を回転させ掘削水を掘削ヘッドから吐出させる既成杭の中掘り工法と比べて、掘削能力が高く、施工能率の向上を図れる。
【００５９】
(7) 回転掘削機を杭内に挿入して固定し、杭を圧入装置で圧入しながら杭先端部を掘削することにより、杭を回転させないため、鋼管矢板の施工も可能となる。
【００６０】
(8) 回転掘削機を杭内に固定し、杭を圧入装置で圧入しながら杭先端部を掘削することにより、特開昭５４−１０７１０６号公報の先行掘削と鋼管の押し込みを順次繰り返すリバース式の中掘り工法と比べて、迅速な施工が可能となり、施工効率が向上する。また、掘削機本体に固定装置を設けるだけでよいため、比較的簡易な構造とすることができ、コストの低減が図れる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の施工方法と施工装置の１例を示す正面図である。
【図２】本発明に係る回転掘削機の１例を示したものであり、(a) は平面図、(b) は正面図である。
【図３】本発明に係るドリルパイプ先端部の１例を示したものであり、(a) は正面図、(b) は部分拡大断面図、(c) は斜視図、(d) は底面図である。
【図４】本発明に係るドリルパイプ先端部の他の例を示したものであり、(a) は鉛直断面図、(b) は底面図である。
【図５】本発明で用いる施工機械の配置例を示す平面図である。
【図６】本発明の杭の施工方法の１例（前半部分）を工程順に示す正面図である。
【図７】本発明の杭の施工方法の１例（後半部分）を工程順に示す正面図である。
【符号の説明】
Ａ…杭先端掘削土砂
Ｂ…供給水（循環水）
Ｃ…泥水
１…鋼管杭
２…回転掘削機
３…排泥装置
４…圧入装置
１１…掘削機本体
１２…ドリルパイプ
１２ａ…吸込口
１２−１…内管
１２−２…外管
１３…掘削ビット
１４…破砕ビット
２０…排出管
２１…排出ホース
２２…吸引ポンプ
２３…スイベルジョイント
２４…給水ホース
２５…水槽
３０…パワージャッキ
３１…上下移動装置
３２…反力構台
３３…支持架台
３４…吊上げ機
４０…減速機付き油圧モーター
４１…回転駆動装置
４２…油圧電気制御装置
４３…固定装置
４３ａ…油圧シリンダー
４３ｂ…平行リンク
４３ｃ…グリップ部材
４４…取付板
４５…油圧ホース
５０…回転軸
５１…歯車
５２…歯車
５３…軸受
５４…座金
５５…パッキン
５６…端板

Claims

リバース工法で地中に杭を打設する施工方法であり、先端に掘削ビットを有するドリルパイプを回転させて地盤を掘削すると共に、内管と外管から構成されるドリルパイプの先端吸込口における内管または外管の先端部に水平軸または垂直軸の回りを回転自在に設けられた破砕ビットを内管または外管の回転により回転駆動して杭先端掘削土砂中の礫を破砕し、杭先端掘削土砂を供給水と共に前記ドリルパイプの先端吸込口から吸引して地上に排出することを特徴とする杭の施工方法。
鋼管杭や鋼管矢板等の中空杭をリバース式の中掘り工法で地中に打設する施工方法であり、ドリルパイプの先端に掘削ビットを有する回転掘削機を前記中空杭の内部に挿入して固定し、前記掘削ビットで中空杭の先端部を掘削すると共に、内管と外管から構成されるドリルパイプの先端吸込口における内管または外管の先端部に水平軸または垂直軸の回りを回転自在に設けられた破砕ビットを内管または外管の回転により回転駆動して杭先端掘削土砂中の礫を破砕し、杭先端掘削土砂を供給水と共に前記ドリルパイプの先端吸込口から吸引して地上に排出し、圧入装置により中空杭を圧入することを特徴とする杭の施工方法。
請求項１または請求項２に記載の杭の施工方法において、ドリルパイプの内管または外管の回転を、歯車を用いて破砕ビットの水平軸または垂直軸回りの回転に変換することを特徴とする杭の施工方法。
リバース工法で地中に杭を打設する施工装置であり、先端に掘削ビットを有するドリルパイプと、このドリルパイプを回転駆動する回転駆動装置と、前記ドリルパイプで掘削された杭先端掘削土砂を供給水と共に前記ドリルパイプの先端吸込口から吸引して地上に排出する排泥装置と、前記ドリルパイプの先端吸込口に設けられ、回転により杭先端掘削土砂中の礫を破砕する破砕ビットを備えており、ドリルパイプは内管と外管から構成され、破砕ビットは前記内管または外管の先端部に水平軸または垂直軸の回りを回転自在に設けられ、内管または外管の回転により回転駆動するように構成されていることを特徴とする杭の施工装置。
鋼管杭や鋼管矢板等の中空杭をリバース式の中掘り工法で地中に打設する施工装置であり、掘削機本体とドリルパイプと掘削ビットを有し、前記中空杭の内部に挿入されて前記掘削機本体が固定装置により中空杭内面に固定される回転掘削機と、この回転掘削機で掘削された杭先端掘削土砂を供給水と共に前記ドリルパイプの先端吸込口から吸引して地上に排出する排泥装置と、中空杭を圧入する圧入装置と、前記ドリルパイプの先端吸込口に設けられ、回転により杭先端掘削土砂中の礫を破砕する破砕ビットを備えており、ドリルパイプは内管と外管から構成され、破砕ビットは前記内管または外管の先端部に水平軸または垂直軸の回りを回転自在に設けられ、内管または外管の回転により回転駆動するように構成されていることを特徴とする杭の施工装置。
請求項４または５に記載の杭の施工装置において、固定装置は、中空杭の内面に押し付けられる把持部材と、この把持部材を中空杭の内面に対して進退移動させる駆動機構からなることを特徴とする杭の施工装置。
請求項４、５または６に記載の杭の施工装置において、排泥装置は、中空杭内に上部から挿入され、ドリルパイプの上端部に回転自在継手を介して接続される排出管と、地上に設置され、前記排出管に接続される吸引ポンプを備えていることを特徴とする杭の施工装置。