JP4536954B2 - 杭圧入機及び杭圧入方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、オーガ掘削に補助された状態で杭の圧入を行なう杭圧入機及び杭圧入方法に関するものである。
【0002】
【従来技術】
従来、H型鋼矢板(杭)の圧入において、硬質地盤対応として、オーガによって掘進しながら、H型鋼矢板の圧入を行なう圧入機及び圧入方法が知られている。
【0003】
ここで、複数のH型鋼矢板71、72、73が順次地盤に圧入される場合を例に取り、図5を用いて、従来の杭圧入機を用いたH型鋼矢板圧入の手順を説明する。H型鋼矢板71を圧入しているときは領域81に掘削手段であるオーガが配置され、同様にH型鋼矢板72を圧入しているときには領域82に、H型鋼矢板73を圧入しているとき領域83にそれぞれ前記オーガが配置される。ここで、前記H型鋼矢板71の圧入作業は、まず既に鉛直方向に掘削されている穴80と前記領域81の間に前記H型鋼矢板71を鉛直方向に配置し、前記領域81に前記オーガを用いて鉛直方向に掘削を行ないながら、前記H型鋼矢板71を所定の深さまで圧入していくことで実施される。また、前記H型鋼矢板72、73の圧入の際には、既に前記領域81、82に穴が鉛直方向に掘削されていることになり、以降は前記H型鋼矢板71の場合と同様にして作業が進行していくことになる。
【0004】
また、上述した従来の杭圧入方法以外の杭圧入方法として、2組のオーガを有した圧入機を用い、前記2組のオーガによる圧入中のH型鋼矢板の前後近傍2箇所の掘削と併行して該H鋼矢板の圧入を行なう圧入方法が特開平11−350481により、知られている。
【0005】
【発明が解決しようとしている課題】
ところで、従来の杭圧入機及び杭圧入方法においては、圧入するH型鋼矢板の前側を掘削しながら該H型鋼矢板を圧入している際、該鋼矢板による押出力によって、圧入中に前記H型鋼矢板と既設H型鋼矢板との間の土砂が圧密されるために、それ以上の前記H型鋼矢板の圧入が妨げられ、鋼矢板圧入の能率が低下することや、前記圧密によって前記圧入するH型鋼矢板が前方に押され、前記鋼矢板の継手部での圧入抵抗が増大したり、施工精度が低下したりすることなどが問題となっていた。
【0006】
また、上記の問題点の解決手段として、上述の特開平11−350481により報告されている杭圧入機及び杭圧入方法が知られているが、鋼矢板の圧入と併行して、2組のオーガを用いて圧入中のH型鋼矢板の前後2箇所を掘削する杭圧入方法の場合、2組のオーガが必要となり、杭圧入機及びこの杭圧入機を用いた操作が複雑化するという問題点があった。
【0007】
上記の問題に鑑み、本発明では圧入作業が掘削済み穴への土砂流入や圧入する鋼矢板と既設する鋼矢板との間の土砂の圧密によって阻害されないとともに、掘削に伴ない排出される土砂の処理を簡素化できる杭圧入機及び杭圧入方法の提供を目的とした。
【0008】
【課題を解決するための手段】
以上の課題を解決するべく、請求項1記載の発明は、杭の近傍の掘削に補助された状態で複数の杭を連続して圧入する杭圧入機であって、圧入すべき杭の後に圧入される未設杭側近傍を掘削する第一の掘削手段と、圧入すべき杭の先に圧入された既設杭側近傍を掘削する第二の掘削手段とを備え、第一の掘削手段は、掘削土を上昇させて排土する機能を有し、第二の掘削手段は、掘削土を第一の掘削手段側に押し出す機能を有するとともに、圧入すべき杭に着脱自在に固定されていることを特徴とする。
【0009】
請求項1に記載の発明によれば、杭圧入機において、圧入する杭(鋼矢板)の前後の近傍に備えられた2組の掘削手段のうち、第二の掘削手段は掘削土を第一の掘削手段側に押し出し、第一の掘削手段1組のみで排土を行なうため、掘削手段を2組有しているにかかわらず、2組の掘削手段から排土が行なわれる場合に比べて地上に排出された掘削土の処理が簡素化される。また、第二の掘削手段を、既設杭と圧入中の杭の間にある土砂を第一の掘削手段へ送り出すものとすれば、該穴への土砂の流入や前記既設杭と前記圧入中の杭との間の土砂の圧密を防止することができ、杭圧入作業の施工精度や能率を向上させることができる。また、第二の掘削手段は圧入すべき杭(鋼矢板)を介して圧入機本体と接続されており、昇降自在に支持する必要がないため、既に掘削手段を1組だけ有した従来の圧入機を保有している場合、新たに第二の掘削手段を購入するだけで安価に上記発明の効果を得ることができるとともに、装備の簡略化による経費の削減を行なうことができる。
【0010】
請求項2に記載の発明は、第一の掘削手段が掘削土を上昇させながら掘削が可能なオーガを備え、第二の掘削手段がオーガを備え、第二の掘削手段のオーガが土砂を下方に送る方向に回転させられて、掘削土を第一の掘削手段側に押し出すことを特徴とする。
【0011】
請求項2に記載の発明によれば、請求項1に記載の発明と同様の効果を奏する。
【0014】
請求項3記載の発明は、杭の近傍の掘削に補助された状態で複数の杭を連続して圧入する杭圧入機であって、圧入すべき杭の後に圧入される未設杭側近傍を掘削する第一の掘削手段と、圧入すべき杭の先に圧入された既設杭側近傍を掘削する第二の掘削手段とを備え、第一の掘削手段は、掘削土を上昇させて排土する機能を有し、第二の掘削手段は、掘削土を第一の掘削手段側に押し出す機能を有する杭圧入機を用い、前記第一及び第二の掘削手段による掘削に補助されて複数の杭を連続して圧入する杭圧入方法であって、先に圧入された既設杭の次に杭を圧入するに際し、前記既設杭の圧入時に第一の掘削手段に掘削された領域と近接するかもしくは少なくとも一部が重なる領域を第二の掘削手段で掘削するとともに、第一の掘削手段が圧入すべき杭の前記未設杭側近傍を掘削し、第二の掘削手段が先の既設杭の圧入時に第一の掘削手段で掘削された状態の地盤の部分に侵入する土砂を第一の掘削手段側に押し出し、第一の掘削手段が掘削土を上昇させて排土することを特徴とする。
【0015】
請求項3の発明によれば、新たな杭(鋼矢板)の圧入に伴なって、既設杭圧入の際に第一の掘削手段により掘削された地盤に侵入する土砂を第一の掘削手段側に押し出し、第一の掘削手段がこの掘削土を上昇させて排出することにより、前記杭と既設杭との間で土砂が圧密されるために圧入している杭が前方へ押し出されたり、既設杭圧入の際に掘削された穴が閉塞して、杭の圧入抵抗が増大したりすることが軽減され、杭圧入作業の施工精度や能率を改善することができる。
【0016】
【発明の実施の形態】
図1から3を用いて、本発明に係る杭圧入機の実施の形態例を説明する。なお、図1、2から見て、H型鋼矢板7の図1、2において手前側のフランジは略されている。本発明に係るH型鋼矢板圧入機(以下、圧入機)1は、H型鋼矢板を地盤に圧入するための装置であり、図1に示すように、H型鋼矢板の圧入を行なう圧入部2や、前記圧入機1を地盤に対して固定し、前記圧入部2を支持する支持部3などからなる。
【0017】
圧入部2は、該圧入部2全体の昇降を行なう主昇降部21、第一の掘削手段(ケーシングオーガ、第一掘削手段)4、第二の掘削手段(第二掘削手段)5、前記第一掘削手段4を掴むケーシングオーガチャック部22、前記第一掘削手段4を上下に移動させるケーシングオーガ昇降部23、前記第一掘削手段4を前後に移動させるケーシングオーガ水平移動部24、H型鋼矢板7を掴む杭チャック部25などからなる。
【0018】
主昇降部21は図示しない一対の油圧シリンダ装置で構成されており、ピストンの上下動に伴って、前記圧入部2全体を前記支持部3に対して昇降させる。前記第一掘削手段4は、円筒形をなすケーシング43と、このケーシング43内に設けられ、先端部(下端部)が該ケーシング43の先端部(下端部)から所定の長さだけ突出している第一オーガ41とで一体的に構成されており、上記ケーシング43の上端部には上記オーガ41を駆動させるための第一掘削モータ(油圧モータ)42が取り付けられている。また、前記ケーシング43には前記オーガ41による掘削で生じた排土を排出するため、図示しない土砂排出口が少なくとも1ヶ所設置されている。前記第一掘削手段4は前記ケーシングオーガチャック部22を介して前記圧入部1に固定される。前記ケーシングオーガチャック部22は1組の油圧シリンダ装置221と図示しないケーシング固定爪222を有し、前記シリンダ装置221のピストンの前後動によって図示しない固定爪222を図1から見て左右方向に移動させることで、前記第一掘削手段4を掴んだり、解放したりする。また、前記ケーシングオーガチャック部22は前記オーガ昇降部23及び前記オーガ水平移動部24を介して前記圧入部2本体と接続されている。前記オーガ昇降部23は図示しない一組の油圧シリンダ装置1組を有しており、ピストンの上下動によって、前記ケーシングオーガチャック部22を昇降させる。また、前記オーガ水平移動部24は図示しない1組の油圧シリンダ装置を有しており、ピストンの前後動によって前記オーガ部22の前後方向の位置を調整する。
【0019】
杭チャック部25は杭固定シリンダ部251及び杭固定爪252、252等などにより構成され(図示せず)、前記固定シリンダ部251が伸縮することで前記固定爪252、252の間隔を調整することにより、前記H型鋼矢板7を掴んだり解放したりする。
【0020】
圧入機1を支持する支持部3は、図1に示すように旋回部31、サドル32、スライドベース33及びクランプ34、34、…などで構成される。前記圧入機1は前記クランプ34、34、…がすでに地盤に埋め込まれている複数のH型鋼矢板を挟み込む形で支持されている。また、スライドベース33はサドル32に対して図1において左右方向にスライド可能に取り付けられ、さらに旋回部31は前記スライドベース33上に立設されている図示しない軸を支点として水平面内で旋回するようになっている。前記旋回部31の前部には杭圧入部2が、前記主昇降部21を介して昇降自在に接続されている。前記旋回部31の上部にはリール部6が設けられている。このリール部6には前記第一掘削モータ42及び後述する第二掘削モータ52へ油圧を伝達する油圧ホース61、62(62のみ図示)が巻かれており、前記油圧モータ42、52の上下動に伴なって、適宜前記油圧ホース61、62を巻き出したり巻き戻したりするようになっている。
【0021】
図2に示すように、第二掘削手段5は、第二オーガ51、第二モータ(油圧モータ)52、第二掘削手段チャック部53、53などからなる。前記第二掘削手段5は、前記圧入機1本体に対して直接は固定されず、油圧ホース62を介して該圧入機1と接続されている。前記第二オーガ51は、前記第一掘削手段4の前記第一オーガ41に比べてきわめて短く、圧入する鋼矢板7の最下端部から前記オーガ51を所定長さだけ突出できる程度の長さになっている。
【0022】
前記第二掘削手段チャック部53、53は前記第二モータ52から見て前記H型鋼矢板7のウェブ側の位置に上下合わせて2箇所に備え付けられている。図3に示すように、前記チャック部53は固定シリンダ装置531と杭固定爪532、532を有しており、前記シリンダ装置531のピストンは前記H型鋼矢板7のフランジに対して垂直な方向に伸縮することで杭固定爪532、532間の距離を変え、該固定爪532、532を前記H型鋼矢板7の前記フランジに押し当てたり、該フランジから離したりすることで、前記H型鋼矢板7を掴んだり解放したりする。
【0023】
ここで、前記杭圧入機1を用いた地盤へのH型鋼矢板圧入の方法を説明する前に、圧入する鋼矢板7と第一掘削手段4、第二掘削手段5の位置関係を説明する。前記第一掘削手段4の位置が、前記杭チャック部25に固定されているH型鋼矢板7と該H型鋼矢板7に隣接して、該H型鋼矢板7設置の次に設置されるH型鋼矢板7とのほぼ中間に位置するように、前記杭チャック部25と前記ケーシングオーガチャック部22は配置され、また、既設鋼矢板の圧入に伴なって既に掘削された領域と近接するかもしくは少なくとも一部が重なる領域に前記第二掘削手段5が配置される。例えば、図4に示されるように、複数のH型鋼矢板71、72、…が順次地盤に圧入される場合、H型鋼矢板71を圧入しているときは領域81に第一掘削手段4が配置されるとともに、既設穴80の領域と近接するかもしくは少なくとも一部が重なる領域90に第二掘削手段5が配置される。同様にH型鋼矢板72を圧入しているときには領域82に前記第一掘削手段4が配置されるとともに、前記領域81と近接するかもしくは少なくとも一部が重なる領域91に前記第二掘削手段5が配置される。さらに、H型鋼矢板73を圧入するときには領域83に前記第一掘削手段4が配置され、領域92に前記掘削手段5が配置される。
【0024】
図1、2を用いて、圧入機1により、H型鋼矢板7を地盤に圧入する手順を説明する。既設のH型鋼矢板7、7、…をクランプ34、34、…で挟持することで、前記圧入機1を地盤に対して固定したのち、杭チャック部25及びケーシングオーガチャック部22を主昇降部21及びケーシングオーガ昇降部23により、それぞれ上昇させる。引き続いて、第一掘削手段4を前記ケーシングオーガチャック部22で掴んで固定し、新たに圧入するH型鋼矢板7を前記杭チャック部25で掴んで固定する。さらに、第二掘削手段5を、第二掘削手段チャック部53によって前記H型鋼矢板7を掴むことで固定する。ここで、前記第二掘削手段5は、既設H型鋼矢板7の圧入に伴って掘削済みの穴8の領域と近接するかもしくは少なくとも一部が重なる領域に、第二オーガ51が前記H型鋼矢板7の最下端部から一定長さだけ突出するようにして設置する。
【0025】
前記第一掘削手段4、前記H型鋼矢板7及び前記第二掘削手段5の設置が完了した後、前記第一オーガ41を順方向(該オーガ41が上方向に土砂を運搬する方向)に回転させるとともに、前記第二オーガ51を逆方向(該オーガ51が土砂を下方向に運搬する方向)に回転させながら、主昇降部21を用いて、前記第一掘削手段4、前記H型鋼矢板7及び前記第二掘削手段5を同時に下降させる。
【0026】
図2に示すように、前記H型鋼矢板7が圧入されるのに伴ない、該H型鋼矢板7によって前記第一オーガ41の周囲へ押し出された土砂は、順方向に回転して地盤の掘削を行なっている該オーガ41により上方へと送り出され、前記ケーシング43を通って、地上へと排出される。また、前記H型鋼矢板7の圧入によって、前記第二オーガ51の周囲へ押し出された土砂は、すでに掘削されている前記穴8へ落ち込むかわりに、逆方向に回転している前記オーガ51の作用で前記第一オーガ41へと押し出され、さらに順方向へ回転している該オーガ41の作用により、地上へと排出される。このように、前記オーガ41及び51による掘削及び土砂排出作用によって、前記H型鋼矢板7に対する圧入抵抗は軽減されるともに、既設鋼矢板7と圧入中の鋼矢板7との間の部分で起こる土砂の圧密が回避される。
上記の操作を、前記杭チャック部25及び前記ケーシングオーガチャック部22が1ストローク分だけ下降するまで続行する。
【0027】
前記杭チャック部25及び前記ケーシングオーガチャック部22を1ストローク分下降させた後、前記H型鋼矢板7と前記第一掘削手段4を前記チャック25及び22から解放し、主昇降部21によって前記チャック部25及び22を上昇させ、これまで掴んでいた位置よりも高い位置で、前記H型鋼矢板7及び前記第一掘削手段4を前記チャック部25及び22によって再び掴んで固定し、再び前記第一オーガ41を順方向に、前記第二オーガ51を逆方向に回転させながら、主昇降部21を用いて前記H型鋼矢板チャック部25及び前記ケーシングオーガチャック部22を下降させ、前記H型鋼矢板7の圧入を続ける。
以後、上述の動作を前記H型鋼矢板7が地盤の所定の深さへ圧入されるまで繰り返す。
【0028】
前記H型鋼矢板7の圧入が終了した後、前記杭圧入機1のサドル32に対してスライドベース33を前方にスライド移動させることにより、前記杭チャック部25と前記オーガチャック部22及び前記第一掘削手段4を、次の鋼矢板圧入位置、掘削位置に移動させる。また、前記第二掘削手段5は、前記第二掘削手段チャック部53を操作して前記H型鋼矢板7を解放した後に、図示しない吊り上げ手段を用いて引き上げる。その後再び、次に圧入するH型鋼矢板7を、上述のようにして圧入する。以上のように、H型鋼矢板7の圧入を繰り返し行なうことにより、H型鋼矢板壁を構築することができる。なお、前記鋼矢板圧入機1は従来の鋼矢板圧入機と同様に既設のH型鋼矢板壁上を自走することができるので、順次前記圧入機1を前進させてH型鋼矢板7を圧入することができる。
【0029】
なお、上述の操作を行なっても、前記H型鋼矢板7に対する圧入抵抗が軽減されない場合は、前記ケーシングオーガ昇降部23を用いて前記ケーシングオーガチャック部22のみを下降させることで、前記第一掘削手段4による掘削を、前記H型鋼矢板7の圧入と、それに併行する前記第二掘削手段5を用いた第一掘削手段4への土砂の押し出しに先行して行なってもよいし、前記主昇降部21による下降と、前記ケーシングオーガ昇降部23による上昇を併用することで、前記第一掘削手段4を地盤から抜き去りながら前記H型鋼矢板7と、それに併行する前記第二掘削手段5を用いた第一掘削手段4への土砂の押し出しの圧入を行なってもよい。
【0030】
なお、上述の実施例では、第一の掘削手段4にケーシングオーガを用いたが、本発明の杭圧入機1を構成する前記第一の掘削手段4は、地盤を掘削しながら掘削土を上昇させることができるものであれば、ケーシングオーガに限らない。例えば、前記第一の掘削手段4にケーシングを有しないオーガを用いてもよい。
【0031】
【発明の効果】
請求項1に記載の発明によれば、これまでに知られた2組の掘削手段を有する杭圧入機に比べて、掘削土の処理作業が簡素化される。また、第二の掘削手段を、既設杭(鋼矢板)と圧入中の杭の間に掘削済みの穴へ挿入して、該穴の周囲の土砂を第一の掘削手段へ送り出すものとすれば、該穴への土砂の流入や前記既設杭と前記圧入中の杭との間の土砂の圧密を防止することができ、杭圧入作業の施工精度や能率を向上させることができる。また、これまでに知られた2組の掘削手段を有する杭圧入機に較べて、装備の簡略化による経費削減が可能である。また、既に施工者が掘削手段を1組だけ有した従来の杭圧入機を保有している場合、新たに第二の掘削手段を購入するだけで安価に上記発明の効果を奏することができる。
【0032】
請求項2に記載の発明によれば、請求項1に記載の発明と同様の効果を奏することができる。
【0034】
請求項3の発明によれば、請求項1と同様の効果を奏することができるとともに、圧入中の杭と既設杭との間で土砂が圧密されるために前記圧入している杭が前方へ押し出されたり、前記既設杭圧入の際に掘削された穴が閉塞して、杭の圧入抵抗が増大したりすることが軽減され、杭圧入作業の施工精度や能率を改善することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明を適用した1例である杭圧入機1の地上部分の正面図である。
【図2】本発明を適用した1例である杭圧入機1の地盤内部分の正面図である。
【図3】図2に示した杭圧入機1の地盤内部分の平面図である。
【図4】本発明を適用した1例である杭圧入機1を用いた杭圧入方法におけるH型鋼矢板の位置及び掘削位置の関係を説明するための図である。
【図5】従来の杭圧入機を用いた杭圧入方法におけるH型鋼矢板の位置及び掘削位置の関係を説明するための図である。
【符号の説明】
1 圧入機
2 杭圧入部
3 支持部
4 第一の掘削手段(ケーシングオーガ、第一掘削手段)
5 第二の掘削手段(第二掘削手段)
7 H型鋼矢板
8 既設穴
21 主昇降部
22 ケーシングオーガチャック部
23 ケーシングオーガ昇降部
24 ケーシングオーガ水平移動部
25 杭チャック部
41 第一オーガ
42 第一モータ
43 ケーシング
51 第二オーガ
52 第二モータ
53 第二掘削手段チャック部
Claims (3)
- 杭の近傍の掘削に補助された状態で複数の杭を連続して圧入する杭圧入機であって、
圧入すべき杭の後に圧入される未設杭側近傍を掘削する第一の掘削手段と、圧入すべき杭の先に圧入された既設杭側近傍を掘削する第二の掘削手段とを備え、
第一の掘削手段は、掘削土を上昇させて排土する機能を有し、
第二の掘削手段は、掘削土を第一の掘削手段側に押し出す機能を有するとともに、圧入すべき杭に着脱自在に固定されていることを特徴とする杭圧入機。 - 請求項1記載の杭圧入機において、
第一の掘削手段が掘削土を上昇させながら掘削が可能なオーガを備え、
第二の掘削手段がオーガを備え、
第二の掘削手段のオーガが土砂を下方に送る方向に回転させられて、掘削土を第一の掘削手段側に押し出すことを特徴とする杭圧入機。 - 杭の近傍の掘削に補助された状態で複数の杭を連続して圧入する杭圧入機であって、圧入すべき杭の後に圧入される未設杭側近傍を掘削する第一の掘削手段と、圧入すべき杭の先に圧入された既設杭側近傍を掘削する第二の掘削手段とを備え、第一の掘削手段は、掘削土を上昇させて排土する機能を有し、第二の掘削手段は、掘削土を第一の掘削手段側に押し出す機能を有する杭圧入機を用い、前記第一及び第二の掘削手段による掘削に補助されて複数の杭を連続して圧入する杭圧入方法であって、
先に圧入された既設杭の次に杭を圧入するに際し、前記既設杭の圧入時に第一の掘削手段に掘削された領域と近接するかもしくは少なくとも一部が重なる領域を第二の掘削手段で掘削するとともに、第一の掘削手段が圧入すべき杭の前記未設杭側近傍を掘削し、
第二の掘削手段が先の既設杭の圧入時に第一の掘削手段で掘削された状態の地盤の部分に侵入する土砂を第一の掘削手段側に押し出し、第一の掘削手段が掘削土を上昇させて排土することを特徴とする杭圧入方法。
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