JP4380452B2 - 杭施工方法およびその方法により施工された節状の拡張部を備える壁杭 - Google Patents

Description

本発明は、壁杭施工方法およびその方法により施工された杭に関し、特に、節状の拡張部が形成された杭を施工できる壁杭施工方法およびその方法により施工された杭に関する。

従来、建物の押込力および地震等の引抜力に対応するために、節状の拡張部である拡径部が外周に亘って形成された丸杭が用いられている。この拡径部を有する丸杭は、例えば、特許文献１に示すように、ブームの先端から鉛直下方へと延びて、この鉛直方向を軸として回転するケリーバーと、このケリーバーの先端に取り付けられ、前記ケリーバーの回転に伴って回転して地盤を掘削するとともに、径方向に開閉自在に取り付けられたバケットとを備える回転式掘削装置を用いて、予め地盤に形成した掘削孔に、閉じた状態のバケットを挿入した後、バケットを開きつつケリーバーを回転（正転）させることにより施工される。

ところで、例えば、隣地との間に十分な距離を確保できない場合等には、片面側のみに拡幅部を有する壁杭も施工される。このような壁杭は、例えば、特許文献１に示す掘削装置を利用して、回転中心となるケリーバーの位置を大きく偏心させて、壁杭の片面側のみを掘削するようにすることにより、掘削孔の内壁面のうちの片面側にのみ拡張部用の掘削孔（拡張空間）を形成し、その後、掘削孔にコンクリートを打設して施工される。

しかしながら、ケリーバーの位置を偏心させて壁杭の片面側に拡張空間を形成する方法では、ケリーバーやバケットを挿入する前記掘削孔の幅寸法が小さい場合、すなわち、壁厚の小さな壁杭を施工する場合には、ケリーバーの偏心の程度を小さくせざるを得ず、このため、壁杭の両面側に亘って拡張空間が形成されてしまい、片面側のみに拡張部が形成された壁杭を形成することができない。なお、このような問題は、前記した壁杭に限らず、一部側に節状の拡張部を有する丸杭を施工する場合においても、同様に発生する。

本発明の目的は、径や幅の小さい杭においても、一部側に節状の拡張部が形成された杭を施工することができる杭施工方法およびその方法により施工された節状の拡張部を備える壁杭を提供することにある。

本発明は、鉛直方向を軸として回転するケリーバーと、このケリーバーの先端に取り付けられ、前記ケリーバーの回転に伴って回転して地盤を掘削する径方向に開閉自在なバケットとを備える掘削装置を用いて、節状の拡張部が形成された杭を施工するための杭施工方法であって、予め形成された掘削孔に、閉じた状態の前記バケットを挿入する工程と、前記バケットを開きながら、前記ケリーバーを所定の角度範囲で正回転および逆回転を繰り返して、前記バケットで前記掘削孔の内壁面の一部を掘削することにより、前記節状の拡張部に対応する拡張空間を形成する工程と、前記掘削孔の中にコンクリートを打設して、前記節状の拡張部が形成された杭を形成する工程とを備えることを特徴とする。ここで、前記拡張部が形成された杭としては、一部側に拡径部が形成された丸杭や、片面側のみに節状の拡幅部が形成された壁杭等が含まれ、この壁杭には、壁面に沿って拡幅部が連続して形成された壁杭も含まれる。

本発明によれば、ケリーバーを所定の角度範囲で正回転および逆回転することにより、バケットが前記角度範囲で正転、逆転するため、掘削孔の内壁面の一部側のみを確実に掘削できる。このため、仮に、掘削孔の径が小さい場合や、掘削孔が略楕円形状で、その厚み方向の寸法が小さい場合であっても、一部側に節状の拡張部が形成された杭を確実に施工することができる。

本発明によれば、径や幅の小さい杭においても、一部側に節状の拡張部が形成された杭を施工することができるという効果がある。

以下、本発明の一実施形態に係る杭施工方法に用いる掘削装置について、図面を参照して説明する。図１は、本実施形態に係る掘削装置１を模式的に示す側面図である。図１に示すように、掘削装置１は、地盤Ｇの上を走行する本体としての走行体１２と、走行体１２から上方へと延び、起伏旋回可能なブーム１４と、ブーム１４の先端から鉛直下方へと延びるケリーバー１６と、ケリーバー１６を回転させる回転装置（図示略）と、ケリーバー１６の先端に取り付けられるバケット部２０とを備えている。

図２は、バケット部２０を示す正面図である。また、図３は、バケット部２０を示す横断面図である。前記回転装置は、鉛直方向を軸としてケリーバー１６が一定の方向に連続的に回転（正転）する第１の状態と、図３の矢印Ｐに示すように、０°〜１８０°の範囲でケリーバー１６が正転および逆転する第２の状態とを選択することができる。第２の状態を選択した場合には、例えば、前述した角度範囲の臨界点に達した際に、電流の方向を逆転させることにより、正転と逆転とを反転させることができる。

図２，図３に示すように、バケット部２０は、ケリーバー１６（図１）の先端に取り付けられる油圧シリンダ２２と、油圧シリンダ２２に対して上下方向に進退するロッド２４と、油圧シリンダ２２およびロッド２４を収容する収容ケース２６とを備えている。また、バケット部２０は、収容ケース２６の開口２６Ａから突出可能に構成され、ロッド２４の先端に取り付けられる例えば２本の腕部２８と、収容ケース２６に対して開閉自在に構成され、各腕部２８の先端が取り付けられた例えば２枚のバケット３０とを備えている。なお、図２は、図中右側のバケット３０を閉じた状態を示している。また、腕部２８は、例えば、ロッド２４を軸として対称となる位置に配置することができ、この場合には、バケット３０も収容ケース２６に対して対称となる位置に配置される。

バケット３０は、例えば、角度θ１，θ２がそれぞれ略４５°の台形状に形成されている。台形の各辺には、地盤Ｇを効率良く掘削するための凹凸が形成されている。なお、バケット３０の形状は、台形状に限らず、三角形状等の他の形状としてもよく、所望する拡張部の形状に応じて適宜変更すればよい。

このようなバケット部２０において、油圧シリンダ２２からロッド２４を図２中下方へと移動させると、ロッド２４の先端に取り付けられた腕部２８が収容ケース２６の開口２６Ａから突出し、図３の実線で示すように、腕部２８の先端に取り付けられたバケット３０が収容ケース２６の径方向へと開くことになる。一方、油圧シリンダ２２側（図２中上方）へロッド２４を移動させると、ロッド２４の先端に取り付けられた腕部２８が収容ケース２６内に収容されて、図３の破線で示すように、腕部２８の先端に取り付けられたバケット３０が収容ケース２６側へ閉じることになる。バケット部２０は、ケリーバー１６の回転に伴って回転し、開いた状態のバケット３０により地盤を掘削できる。

図１に戻って、掘削装置１は、ケリーバー１６とバケット部２０との間に設けられ、ケリーバー１６を水平方向に移動させるスタビライザー移動部４０と、ケリーバー１６が水平移動する際に、ケリーバー１６の鉛直方向の姿勢を制御するケリーバー姿勢制御装置４２とを備えている。ケリーバー姿勢制御装置４２は、ケリーバー１６の傾斜を測定する傾斜計４４と、傾斜計４４の測定結果に基づいて、走行体１２の位置およびブーム１４の姿勢を調整し、ケリーバー１６が鉛直姿勢を制御する制御装置４５とを備えている。

図４は、スタビライザー移動部４０を側方から見た縦断面図である。図５は、スタビライザー移動部４０を正面から見た縦断面図である。図６は、スタビライザー移動部４０の横断面図である。図６に示すように、スタビライザー移動部４０は、地盤Ｇに形成された、同図中左右方向に延びる長方形状の掘削孔Ａ内に設けられている。スタビライザー移動部４０は、掘削孔Ａ内に設置される固定枠４６（図６）と、固定枠４６内に設けられる移動装置としての複数の油圧ジャッキ４８と、固定枠４６内に設けられるスタビライザー５０とを備えている。

各油圧ジャッキ４８は、シリンダ５２と、シリンダ５２に対して掘削孔Ａの長手方向（図６中の左右方向）に沿って水平に進退可能なロッド５４とを備えている。
スタビライザー５０は、水平方向に隣合うシリンダ５２の間に取り付けられ、ケリーバー１６を軸支する支持部材５６と、シリンダ５２の基端５２Ａに取り付けられる基端側部材５８と、ロッド５４の先端５４Ａに取り付けられる先端側部材６０とを備えている。

基端側部材５８は、シリンダ５２の基端５２Ａに固定された枠体６２（図５）と、枠体６２内に取り付けられ、ロッド５４の進退方向と直交する方向（図６中の上下方向）に進退する油圧ジャッキ６４とを備えている。同様に、先端側部材６０は、ロッド５４の先端５４Ａに固定された枠体６３と、枠体６３内に取り付けられた、ロッド５４の進退方向と直交する方向（図６中の上下方向）に進退する油圧ジャッキ６５とを備えている。油圧ジャッキ６４，６５は、夫々、シリンダ６４Ａ，６５Ａと、シリンダ６４Ａ，６５Ａに対して進退可能なロッド６４Ｂ，６５Ｂと、シリンダ６４Ａ，６５Ａの基端およびロッド６４Ｂ，６５Ｂの先端にそれぞれ取り付けられ、固定枠４６に当接する当接部材６４Ｃ，６５Ｃとを備えている。

このような油圧ジャッキ６４，６５によれば、シリンダ６４Ａ，６５Ａからロッド６４Ｂ、６５Ｂを突出させて、当接部材６４Ｃ，６５Ｃで固定枠４６を介して掘削孔Ａの内壁面を強く押圧することにより、基端側部材５８および先端側部材６０を掘削孔Ａ内に固定できる。従って、基端側部材５８及び先端側部材６０の両方の油圧ジャッキ６４，６５のロッド６４Ｂ，６５Ｂを突出させることにより、スタビライザー移動部４０を掘削孔Ａの任意の高さ位置に保持できる。

また、油圧ジャッキ６５のロッド６５Ｂを突出させて先端側部材６０の当接部材６５Ｃにより固定枠４６を強く押圧しつつ、油圧ジャッキ６４のロッド６４Ｂを後退させて基端側部材５８の当接部材６４Ｃによる押圧力を弱めた状態で、油圧ジャッキ４８を伸張する向きに駆動すると、図５，図６の二点鎖線で示す位置から、シリンダ５２に取り付けられたケリーバー１６が図６中の左方向に水平移動し、最終的には、ケリーバー１６が図５，図６の実線で示す位置まで移動可能である。

次に、掘削装置１を用いて、片面側のみに連続した拡幅部が形成された壁杭を施工する手順について説明する。図７は、片面側のみに連続した拡幅部が形成された壁杭を施工する手順について説明するための模式図である。図７の（Ａ）に示すように、例えば水平多軸掘削機等を用いて、地盤Ｇに長方形状の掘削孔Ａを形成する。次に、掘削孔Ａ内に固定枠４６を取り付け、この固定枠４６内に、図７（Ｂ）に示すように、ケリーバー１６とともに、閉じた状態のバケット３０を有するバケット部２０を掘削孔Ａ内に挿入する。

次に、シリンダ６４Ａ，６５Ａから夫々ロッド６４Ｂ，６５Ｂを突出させて、基端側部材５８および先端側部材６０の当接部材６４Ｃで掘削孔Ａ内の固定枠４６を押圧し、スタビライザー移動部４０を掘削孔Ａの所定の高さ位置に固定する。この場合、基端側部材５８の当接部材６４Ｃよる押圧力を比較的小さくしておき、当接部材６４Ｃが固定枠４６の表面に沿って移動できるようにしておく。

次に、一方のバケット３０のみを開いた状態で、前記回転装置を第２の状態にセットしておき、この状態で、ケリーバー１６を正転、逆転させると、開いた状態のバケット３０も正転、逆転するため、このバケット３０は、図７（Ｃ）の一点鎖線で示すような挙動を示すことになる。このため、図７（Ｃ）に示すように、掘削孔Ａの一方の壁面にのみ、拡幅部用の掘削孔である拡張空間１０２Ａが形成される。次に、このように拡張空間１０２Ａを形成しながら、油圧ジャッキ４８のロッド５４をシリンダ５２内へ移動させると、基端側部材５８の当接部材６４Ｃが固定枠４６の表面を滑って、シリンダ５２が水平移動する。これにより、シリンダ５２に取り付けられたスタビライザー５０の支持部材５６も水平移動し、図７（Ｄ）に示すように、支持部材５６に軸支されたケリーバー１６も矢印Ｘに示すように水平移動する。ケリーバー１６が水平移動する際には、ケリーバー１６の傾斜を傾斜計４４で測定し、その結果に基づいて制御装置４５が走行体１２の位置やブーム１４の姿勢を調整することで、ケリーバー１６の姿勢が常に鉛直方向に延びるように制御することができる。このようにして、図７（Ｄ）に示すような、片面側のみに、水平方向に連続した拡張空間１０２Ａを有する壁杭用掘削孔１０２を形成する。

次に、このような壁杭用掘削孔１０２からケリーバー１６およびバケット部２０を取りだす。そして、壁杭用掘削孔１０２の壁面の安定化処理を行った後、壁杭用掘削孔１０２に鉄筋籠（図示略）を挿入し、コンクリートを打設する。これにより、図８に示すような、片面側のみに連続した拡幅部１００Ａが形成された壁杭１００を形成することができる。なお、図８の壁杭１００の底部には、断面三角形状の拡底部１００Ｂが形成されているが、この拡底部１００Ｂは、前記掘削装置１のバケット３０の形状を台形状から三角形状に変え、この三角形状のバケットを壁杭１００の底部に設置して、前記拡幅部１００Ａの場合と同様にして施工できる。

本実施形態によれば、ケリーバー１６を０°〜１８０°の範囲で正転および逆転することにより、バケット３０が前記角度範囲で正転、逆転するため、掘削孔Ａの壁面の一部側だけを確実に掘削できる。このため、掘削孔Ａの厚み寸法が小さい場合であっても、片面側にのみ拡幅部１００Ａが形成された壁杭１００を確実に施工できる。

また、掘削装置１によれば、バケット３０を上げ下げして水平移動させたり、位置決めしたりすることなく、前記回転装置でケリーバー１６を回転させつつ、前記移動装置でケリーバー１６を水平移動させることにより、連続した拡幅部１００Ａが形成された壁杭１００を簡単に施工できる。さらに、掘削孔Ａ内に固定枠４６を設けたので、掘削孔Ａの壁面の硬さや状態の影響を受けることなく、スタビライザー移動部４０を所定の高さ位置に確実に固定できる。

なお、本発明は、前記実施形態には限定されない。例えば、ケリーバー１６が０°〜１８０°の範囲で正転、逆転するように構成したが、これに限らず、構築される壁杭の片面側にのみ節部が形成されるような所定の角度範囲で正転、逆転できればよい。
また、前記実施形態では、片面側のみに連続した拡幅部１００Ａが形成された壁杭１００を施工したが、例えば、ケリーバー１６を水平移動させずに、拡幅部１００Ａが部分的に形成された壁杭や、外周の一部が拡径した拡径部が形成された丸杭を施工してもよい。この場合には、掘削装置１に油圧ジャッキ４８等の移動装置を設けなくてもよい。

また、前記実施形態では、ケリーバー１６を軸支する支持部材５６をシリンダ５２に取り付けたが、ロッド５４に取り付けてもよい。また、掘削孔Ａ内に固定枠４６を設けていたが、特に設けなくてもよい。また、固定枠４６を介して壁面を押圧するための押圧部材として油圧ジャッキ６４を採用したが、これには限定されない。

また、前記実施形態では、壁杭の水平方向に連続した拡幅部を形成するようにしたが、例えば、バケット３０を上方へと持ち上げるようなブーム１４の操作等を行うことにより、鉛直方向に連続した拡幅部を形成してもよい。

なお、施工する壁杭は、図８に示す形状のものに限定されない。例えば、図９は、本発明の第１変形例に係る、拡幅部３０１が形成された壁杭３００を模式的に示す斜視図である。図９に示すように、壁杭３００は、片側にのみ拡幅部３０１が形成されている。拡幅部３０１は、縦断面が縦方向に長い台形状であり、水平方向に沿って連続して形成されている。このような拡幅部３０１は、縦方向に長い台形状のバケット３０が適用された前記掘削装置１を用いて、前記各実施形態と同様の手順で施工可能である。

また、図１０は、本発明の第２変形例に係る、拡幅部４０１が形成された壁杭４００を模式的に示す斜視図である。図１０に示すように、壁杭４００は、片側にのみ拡幅部４０１が形成されている。拡幅部４０１は、縦断面が縦方向に長い台形状に形成され、水平方向に沿って間隔を置いて複数形成されている。このような拡幅部４０１は、縦方向に長い台形状のバケット３０を適用した前記掘削装置１を用いて、まず、１つ目の各幅部４０１用の拡幅空間を形成した後、バケット３０を閉じた状態でケリーバー１６を水平移動させ、再度、バケット３０を開いて２つ目の各幅部４０１用の拡幅空間を形成する。これにより、拡幅部４０１が間隔を置いて形成された壁杭４００を施工できる。

図１１は、本発明の第３変形例に係る、拡幅部５０１が形成された壁杭５００を模式的に示す斜視図である。図１１に示すように、壁杭５００は、片側にのみ拡幅部５０１が形成されている。このような拡幅部５０１は、縦断面三角形状に形成されている。このような拡幅部５０１は、前述したように、三角形状のバケット３０が適用された前記掘削装置１を用いて、前記各実施形態と同様の手順で施工可能である。

図１２は、本発明の第４変形例に係る、拡幅部６０１が形成された壁杭６００を模式的に示す斜視図である。図１２に示すように、壁杭６００は、片側にのみ拡幅部６０１が形成されている。拡幅部６０１は、縦断面三角形状に形成され、水平方向に沿って間隔を置いて複数形成されている。このような拡幅部６０１は、三角形状のバケット３０を適用した前記掘削装置１を用いて、まず、１つ目の各幅部６０１用の拡幅空間を形成した後、バケット３０を閉じた状態でケリーバー１６を水平移動させ、再度、バケット３０を開いて２つ目の各幅部６０１用の拡幅空間を形成する。これにより、拡幅部６０１が間隔を置いて形成された壁杭６００を施工できる。
以上のような形状の壁杭に限らず、任意の形状のものとすることができる。

本発明の一実施形態に係る掘削装置を模式的に示す側面図である。 前記掘削装置を構成するバケット部を示す正面図である。 前記バケット部を示す横断面図である。 前記掘削装置を構成するスタビライザー移動部を側方から見た縦断面図である。 前記スタビライザー移動部を正面から見た縦断面図である。 前記スタビライザー移動部の横断面図である。 片面側にのみ拡幅部が形成された壁杭を施工する手順について説明するための模式図である。 片面側にのみ拡幅部が形成された壁杭を模式的に示す斜視図である。 本発明の第１変形例に係る、拡幅部が形成された壁杭を模式的に示す斜視図である。 本発明の第２変形例に係る、拡幅部が形成された壁杭を模式的に示す斜視図である。 本発明の第３変形例に係る、拡幅部が形成された壁杭を模式的に示す斜視図である。 本発明の第４変形例に係る、拡幅部が形成された壁杭を模式的に示す斜視図である。

符号の説明

１ 掘削装置
１６ ケリーバー
３０ バケット
５０ スタビライザー
１００ 壁杭
１００Ａ 拡幅部（拡張部）
１０２Ａ 拡張空間
Ａ 掘削孔
Ｇ 地盤

Claims (3)

1. 鉛直方向を軸として回転するケリーバーと、このケリーバーの先端に取り付けられ、前記ケリーバーの回転に伴って回転して地盤を掘削する径方向に開閉自在なバケットとを備える掘削装置を用いて、節状の拡張部が形成された杭を施工するための杭施工方法であって、
   予め形成された掘削孔に、閉じた状態の前記バケットを挿入する工程と、
   前記バケットを開きながら、前記ケリーバーを所定の角度範囲で正回転および逆回転を繰り返して、前記バケットで前記掘削孔の内壁面の一部を掘削することにより、前記節状の拡張部に対応する拡張空間を形成する工程と、
   前記掘削孔の中にコンクリートを打設して、前記節状の拡張部が形成された杭を形成する工程とを備えることを特徴とする杭施工方法。
2. 請求項１に記載の杭施工方法において、
   前記掘削孔は長方形状の掘削孔であり、
   片面側のみに節状の拡幅部が形成された壁杭を形成することを特徴とする杭施工方法。
3. 請求項２に記載の杭施工方法により施工された、節状の拡張部を備える壁杭。

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