JP4249864B2 - 杭埋設方法及び高圧水用導管 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ジェット水（高圧水）を地盤に噴射させながら杭を圧入する杭埋設方法及びそれに用いる高圧水用導管に関する。
【０００２】
【従来の技術】
杭（矢板を含む）を圧入して打設する際に、例えば、杭圧入装置によって既設杭から反力を取り、その反力により打設すべき杭を圧入する方法が知られている。しかし、杭を圧入する地盤の状況によっては、杭の圧入に大きな圧力（油圧）が必要であるが、上記杭圧入装置で用いられる油圧には限界があった。
そこで、例えば、特開平９−１２５３９０号公報には、ジェット水（高圧水）を地盤に噴射しながら杭を圧入する方法が開示されている。
【０００３】
従来の上記杭圧入方法では、杭圧入装置に圧入すべき杭をセットして、該杭の下端にジェットノズルを設置して、高圧水ポンプとジェットノズルを丸パイプやホース等によって接続し、その後、ジェットノズルから水を噴射することにより、下端近傍の土砂を流動しやすい状態にして、杭の周面抵抗を軽減して、これにより、杭の圧入を容易にしていた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記杭圧入方法では、杭を圧入していくうちに、杭の下端近傍の土砂が圧密されてしまい、土砂が閉塞状態となることで、上述のように高圧水を用いても、杭の圧入を困難にすることがあった。また、下端から噴射された高圧水は、杭の下端より下方の土砂に浸透してしまうこともあり、この場合に杭の周面抵抗を軽減する効果が失われることがあった。
【０００５】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、ジェット水を地表に戻す水道を形成するようにして、杭の下方の土砂を排土するとともに杭の周辺抵抗を軽減し、杭の埋設を容易にする杭埋設方法及びそれに用いる高圧水用導管を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
以上の課題を解決すべく、本発明は、杭の下端部に設けられた噴射手段から高圧水を上記杭の下方の地盤に噴射しながら、上記杭を地盤中に埋設していく杭埋設方法において、上記噴射手段から噴射された水が上記杭の下端部近傍から地盤の表面まで流れるような水道を形成しながら、上記杭を埋設していくことを特徴としている。
【０００７】
以上のように、本発明によると、埋設する杭の下端から地表までの水道を形成しながら上記杭を埋設しているため、噴射手段から噴射された水はこの水道に沿って、杭の下端から地表まで水が流れるようになる。この水の流れにより杭の下端近傍の土砂が地表まで運ばれる。これにより、土砂が圧密されないため、杭の埋設を容易にすることができる。また、杭の地盤に埋設された部分全体に渡って杭の近傍に水道が形成されるので、この水により杭の周辺抵抗を軽減することができる。また、形成された水道に沿って水が上方に流動可能となることから、水が杭の下端より下方の土砂にすぐに浸透してしまうのを抑止して、水の浸透による杭の先端部近傍の間隙水圧の低下を抑止することができる。なお、上記水道とは、杭の下端部から噴射された高圧水の通り道であり、土砂中の水が流れやすくされた部分である。
【０００８】
また、本発明は、杭埋設方法において、予め、上記杭に上記噴射手段から噴射された水を上方に導く水道形成部が設けられ、該水道形成部により上記水道が形成されるようになっていることを特徴としている。
【０００９】
以上のように、本発明によると、上記杭の水道形成部により、杭を埋設する際に杭の近傍に高圧水を杭の下端部から地盤の表面まで水道が形成されるので、上記本発明の構成と同様の効果を奏することができる。なお、水道形成部とは、杭に沿って土砂中に水が流れやすい部分を形成するものであり、杭に設けられるとともに、上下に延在する板体、筒体、突条などや、杭に取り付けられて高圧水を杭の下端部に導く導管自体や、該導管の外面に設けられた突条等である。
【００１０】
また、本発明は、杭の下端部に設けられた噴射手段により高圧水を噴射しながら杭を地盤中に埋設していくに際して、杭上部から杭下端部まで延在して高圧水を導く高圧水用導管であって、上記杭に回動自在に取り付けられるとともに、断面形状が多角形状であることを特徴としている。
【００１１】
以上のように、本発明によると、多角形状の導管が、回動可能に杭に取り付けられているので、杭を埋設する際に、導管を回動させたり、左右に交互に回動するように振動させたりした際に、導管の周囲の土砂に空隙が形成され、この部分が水が流れやすい水道となる。すなわち、杭を埋設する際に杭の近傍に高圧水を杭の下端部から地盤の表面まで水道が形成されるので、上記構成と同様の効果を奏することができる。
【００１２】
また、本発明は、杭の下端部に設けられた噴射手段により高圧水を噴射しながら杭を地盤中に埋設していくに際して、上記杭上部から上記杭下端部まで延在して高圧水を導く高圧水用導管であって、表面に、長手方向に沿った複数の突条が設けられていることを特徴としている。
【００１３】
以上のように、本発明によると、杭を埋設している際に、突条と突条の間に土砂に負圧がかかっているため、噴射手段から噴射された水の水圧により、突条と突条との間の土砂が地表まで運ばれ、突条と突条との間に間隙ができる。この間隙が水道となる。すなわち、杭を埋設する際に杭の近傍に高圧水を杭の下端部から地盤の表面まで水道が形成されるので、上記構成と同様の効果を奏することができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明に係る杭埋設方法の実施の形態例を説明する。本発明の実施の形態例として、杭を圧入することにより地盤に杭を埋設する杭圧入方法を用いる。本発明の実施の形態例に係る杭圧入方法を説明する前に、図１に示す図面を参照して、杭圧入方法に用いる杭圧入装置を説明する。なお、以下に示す図面は発明が理解できる程度に概略的に示してあるにすぎず、従って発明を図示例に限定するものではない。
図１は本発明を適用した例としての杭の圧入に用いる杭圧入装置を示すものである。
【００１７】
この杭圧入装置１は、周知のものであり、既設の杭（矢板）２から反力をとって新たに地盤に対して杭３を圧入（埋設）して打設すると共に、打設された杭２上を移動可能となっている。そして、この移動と共に、新たな杭３を地盤に圧入する。この杭圧入装置１は、例えば、サドル４から垂下して既設の杭２を挟持するクランプ５と、サドル４上にスライドベースを介して立設するマスト６と、マスト６の前方側に上下動可能に取り付けられた昇降体７と、昇降体７を上下動させるメインシリンダ８と、昇降体７に取り付けられたチャック９とを備えている。チャック９は新たな杭３を挟持し、その下降により、新たな杭３を地盤に圧入するようになっている。
【００１８】
この杭圧入装置１による杭の圧入時には、地盤に対してジェット水（高圧水）を噴射する。このため、新たな杭３にはジェット水を噴射するジェットノズル１０（噴射手段）がノズルソケット（図示省略）により取り付けられている。この場合、ノズルソケットには金属バンドなどが用いられ、この金属バンドと杭３との間でジェットノズル１０を回動自在に挟んだ状態で金属バンドを杭３に溶接等することにより、ジェットノズル１０の取り付けが行われる。このジェットノズル１０は高圧水用導管１１、ホース１２、ドラム１３及びホース１４を介して高圧水ポンプ１５に連結されている。この高圧水ポンプ１５は、ホース１６を介して吸水ポンプ１７に連結され、吸水ポンプ１７により水源１８から水を汲み上げるようになっている。高圧水ポンプ１５に汲み上げられた水は、この高圧水ポンプ１５により圧をかけられ、高圧水ポンプ１５からジェットノズル１０にジェット水が供給されるようになっている。
【００１９】
次に、図１に示す導管１１の詳細について説明する。図２は、本発明に係る杭圧入方法の第一例に用いる導管１１ａを示す断面図であり、図２に示す導管１１ａは図１に示す導管１１の一例である。
図２に示す導管１１ａは、断面が三角形状の鋼管等のパイプである。この導管１１ａは、杭３とほぼ同じ長さをしており、上記チャック７に回動自在に支持されているとともに、杭３とほぼ平行して上下に延在している。そして、この導管１１ａの下端にはジェットノズル１０が連結されており、他端にはホース１２が連結されている。そして、この導管１１ａの管内にジェット水が流れるようになっている。
【００２０】
次に、上記導管１１ａを用いた杭３の圧入について説明する。
まず、杭圧入装置１を起動させて、クランプ５により打設された杭２を挟持する。次いで、導管１１ａをジェットノズル１０及びホース１２に連結して、打設すべき杭３の下端にジェットノズル１０を取り付ける。次いで、メインシリンダ８によりマスト６の上端部に移動させるとともに、導管１１ａ、ジェットノズル１０が準備された杭３をチャック９に挟持させ、かつ、導管１１ａをチャック９に回動自在に支持する。以上のように、杭圧入装置１に杭３をセットした後に、杭３を地盤に圧入する杭圧入工程を行う。
【００２１】
杭圧入工程は、地盤に打設された杭２から反力を取ってメインシリンダ８によりチャック９を下降させることによって、杭３を地盤に圧入させる。この際に、高圧水ポンプ１５によりジェット水をジェットノズル１０に流し、ジェットノズル１０から杭３の下端より下方に向けてジェット水を噴射するとともに、導管１１ａを回動させる。なお、導管１１ａは、一方向に回動する必要はなく、左回動と右回動とを交互に行うような状態（左右に振動するように回動した状態）でも良い。また、導管１１ａの回動は、例えば、高圧水の流動に基づくものとしても良いし、油圧やその他の動力を用いるものとしても良い。また、次いで、チャック９による杭３の挟持を解除し、チャック９をマスト６の上端部に移動し、再び、杭３を挟持して、導管１１ａを回動させながらチャック９を下方に移動させる。そして、導管１１ａを回動させながら杭３を挟持した状態のチャック９の下方への移動と、杭３の挟持を解除した状態のチャック９の上方への移動とを交互に繰り返すことで、杭３を地盤に打設する。
【００２２】
上述のような杭圧入方法の作用効果について説明する。杭３の下端からジェット水を噴射しながら杭３を圧入しており、杭３の下端部周辺の土砂が流動しやすい状態となっているため、杭３に対する抵抗が軽減し、杭３の圧入の省力化が図れる。また、三角形状の導管１１ａを回動させているため、導管１１ａの頂点で描かれた円１１ａ１（図２に示す）内の土砂が流動し安い状態となっており、ジェットノズル１０から噴射された水が上記円１１ａ１内の土砂を地表に押し上げるため、この円１１ａ１と導管１１ａの表面との間が間隙となる。これにより、ジェットノズル１０から噴射されたジェット水がこの間隙を水道として地表まで流れ、杭３の下端近傍の土砂が水の流れに従い地表まで流れることにより、杭３の圧入に従い杭３の下端近傍の土砂が圧密されない。したがって、杭３の下端部近傍の土砂がより流動しやすくなり、杭３の圧入がより省力化される。なお、上記導管１１ａが、水道を形成するための水道形成部となっている。
【００２３】
また、ジェットノズル１０から噴射された水が杭３の近傍を通って地表まで流れるため、その周辺において、杭３の周面抵抗を減少するとともに、杭３の下端に向けて水が浸透してしまうのを防止して、杭３の下端部の土砂が流動しやすい効果が薄れることがなくなり、杭３の圧入の省力化が図れる。なお、上記導管１１ａは、断面が三角形状としたが、四角形状、五角形状等の多角形状でも良い。三角形状の場合が、頂点で描かれた円形と導管との隙間が最も大きくなるので、上述のような作用効果を最も効率良く奏する。また、導管１１ａは、鋼製としたが、その他の金属、セラミック等でもよく、杭３の圧入時に土砂により破砕されないものであれば良い。また、杭３は、矢板に限定されるものではなく、各種の杭（矢板を含む）に、本発明を応用することができる。
【００２４】
次に、本発明に係る杭圧入方法の第二例について、図３を参照して説明する。図３は、本発明に係る杭圧入方法の第二例に用いる導管を示す図面であり、図３に示す導管１１ｂは、図１に示す導管１１の一例である。
図３に示す導管１１ｂは、鋼管等の円柱パイプの表面に略半円柱状の突条が、パイプの表面を四分するように、パイプの長手方向に沿ってパイプの表面に四つ設けられている。この導管１１ｂを用いて杭を圧入する際も、導管１１ａを用いる場合と同様に、杭圧入装置１に杭３、導管１１ｂ及びホース１２をセットして、導管１１ｂを回動させながら杭３を圧入させる。この導管１１ｂを用いる杭圧入方法によると、突条の頂点が描く円形と導管１１ｂの表面との間に隙間ができるため、上述のような導管１１ａを用いる杭圧入方法と同様の効果を奏するので詳細の説明を省略する。
【００２５】
また、導管１１ｂを用いて杭を圧入する際には、導管１１ｂを回動させないで杭３を圧入しても良い。これは、隣あう突条の頂点同士を結んだ線より導管１１ｂの表面側に存在する土砂に負圧がかかるため、ジェットノズル１０から噴射された水により、地表に流されやすくなっているためである。これにより、隣あう突条の頂点同士を結んだ線の内側と導管１１ｂとの間に間隙が形成され、この間隙を水道としてジェットノズル１０から噴射された水が地表の表面まで流れ出て、上述の場合と同様の効果を奏する。
【００２６】
また、図４及び図５に示される導管１１ｃ、１１ｄは、図３に示される導管１１ｂの変形例を示すものであり、導管１１ｃは、鋼管などの円柱パイプの表面に角柱状（角柱状に限らず、円柱パイプから突出していれば良い）の突条がパイプの表面を四分するように、パイプの長手方向に沿って、パイプの表面に四つ設けられているものである。また、導管１１ｄは、鋼管などの円柱パイプの表面に角柱状（この場合も角柱状に限らない）の突条がパイプの表面を八分するように、パイプの長手方向に沿ってパイプの表面に八つ設けられているものである。導管１１ｃ、１１ｄを用いる杭の圧入方法でも、導管１１ｂを用いる杭圧入方法と同様の作用効果を有するものであり、詳細の説明を省略する。なお、突条は四つ、八つに限らず、複数設けられていれば良い。また、導管を回動させながら杭を圧入する場合には、導管の表面に設けられる突条が一つでも良い。なお、上記導管１１ｂ，１１ｃ，１１ｄ及びその突条が水道を形成する水道形成部となっている。なお、円柱パイプの表面に螺旋状の突条を有する導管、即ち、表面がスクリュー状の導管としても良い。このスクリュー状の導管とすることで、スクリューが水道を形成する水道形成部となっている。
【００２７】
次に、本発明に係る杭圧入方法の第三例について、図６を参照して説明する。図６は、本発明に係る杭圧入方法の第三例に用いる杭を示す図面であり、図６に示す杭は、図１に示す杭３の一例である。
図６に示す杭は、鋼矢板３ａである。鋼矢板本体３ａ１のウエブ部３ａ２内側に、長手方向に鋼管３ａ３（筒体）が接合されている。なお、この鋼管３ａ３の内径は、導管１１の外径より大きくなっている。
この鋼矢板３ａの圧入も杭圧入装置１を用いる。この鋼矢板３ａを圧入する際には、まず、杭圧入装置１を起動させて、クランプ５により打設された杭２を挟持する。次いで、上記鋼矢板３ａの鋼管３ａ３に導管１１を引導して、導管１１の下端にジェットノズル１０を取り付けて、導管１１の上端にホース１２を連結する。次いで、メインシリンダ８によりマスト６の上端部に移動させるとともに、この鋼矢板３ａをチャック９に挟持させる。以上のように杭圧入装置１に鋼矢板３ａをセットした後に、鋼矢板３ａを地盤に圧入する杭圧入工程を行う。杭圧入工程は、メインシリンダ８によりチャック９を下降させることによって、鋼矢板３ａを地盤に圧入させるとともに、ジェットノズル１０から鋼矢板３ａの下端より下方に向けてジェット水を噴射する。この鋼矢板３ａを用いる杭圧入方法によると、ジェットノズル１０から噴射された水により、鋼管３ａ３と導管１１との間の間隙に沿ってジェットノズル１０から噴射された水が地表まで流れ出て、上述の第一例と同様の効果を奏する。なお、上記鋼管３ａ３が水道を形成する水道形成部となっている。
【００２８】
また、図７に示される鋼矢板３ｂは、図６に示される鋼矢板３ａの変形例を示すものであり、鋼矢板本体３ｂ１のウエブ部３ｂ２内側に、長手方向に鋼管３ｂ３（筒体）が接合されており、かつ、この鋼管３ｂ３とウエブ部３ｂ２の内側とで筒部３ｂ５，３ｂ５が形成されるように、円弧状でかつ上下に延在する補材３ｂ４，３ｂ４がウエブ部３ｂ２の内側に接合されている。そして、この鋼矢板３ｂの圧入も鋼矢板３ａの圧入と同様に、この鋼管３ｂ３に導管１１を引導して、杭圧入装置１を用いて鋼矢板３ｂを圧入する。この鋼矢板３ｂを用いる杭圧入方法によると、筒部３ｂ５，３ｂ５に沿ってジェットノズル１０から噴射された水が地表まで流れ出る。また、補材３ｂ４，３ｂ４が上記導管の突条と同様の作用により、円弧状の補材３ｂ４，３ｂ４の内部においても、水が地表まで流れる。従って、上述の第一例と同様の効果を奏する。また、導管１１の外径と鋼管３ｂ３の内径がほぼ同じであれば、導管１１と鋼管３ｂ３との間に水が流れないため、樹脂製のような比較的柔らかいホースでも導管１１として用いることができる。なお、円弧状の補材３ｂ４，３ｂ４と鋼管３ｂ３とが水道を形成する水道形成部となっている。
【００２９】
なお、上記鋼矢板３ａにおいて、鋼管３ａ３の表面と鋼管３ａ３の内側とを貫通する穴を有する構成としても良い。この穴から水道を流れる水及び土砂が排出することができる。同様に、鋼矢板３ｂも穴を有する構成としても良い。
【００３０】
【発明の効果】
本発明に係る杭埋設方法によれば、導管と土砂との間に間隙が形成され、この間隙が水道となり、この水道に沿って噴射手段から噴射された水が地表まで流れるため、杭の下端近傍の土砂の流動効果が増大し、これにより、杭の周辺抵抗がより軽減し、杭の圧入の省力化が図れる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用した例として杭圧入に用いる杭圧入装置を示す概略図である。
【図２】本発明を適用した第一例として杭圧入に用いる導管を示す断面図である。
【図３】本発明を適用した第二例として杭圧入に用いる導管を示す断面図である。
【図４】上記第二例に用いる導管とは別の例の導管を示す断面図である。
【図５】上記第二例に用いる導管とは別の例の導管を示す断面図である。
【図６】本発明を適用した第三例として杭圧入に用いる杭を示す断面図である。
【図７】上記第三例に用いる杭とは別の例の杭を示す断面図である。
【符号の説明】
３ 杭
３ａ 鋼矢板（杭）
３ａ３ 鋼管（筒体）
３ｂ 鋼矢板（杭）
３ｂ３ 鋼管（筒体）
３ｂ５ 筒部
１０ ジェットノズル（噴射手段）
１１ 導管
１１ａ 導管
１１ｂ 導管
１１ｃ 導管
１１ｄ 導管

Claims (3)

1. 杭の下端部に設けられた噴射手段から高圧水を上記杭の下方の地盤に噴射しながら、上記杭を地盤中に埋設していく杭埋設方法において、
   上記杭上部から上記杭下端部まで延在して高圧水を導く断面非真円形状の導管と、
   上記杭を挟持するとともに、上記導管を回動自在に支持するチャックと、を用い、
   上記チャックにより上記導管を回転させることによって、上記導管の断面における地盤内での回転軌跡の最外円と上記導管の外面との間に隙間を形成し、
   この隙間を通して高圧水を地盤表面まで流すことを特徴とする杭埋設方法。
2. 請求項１記載の杭埋設方法において用いる導管であって、断面形状が多角形状であることを特徴とする高圧水用導管。
3. 請求項１記載の杭埋設方法において用いる導管であって、上記導管表面に、上記導管の長手方向に沿った複数の突条が設けられていることを特徴とする高圧水用導管。

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