JP4566850B2

JP4566850B2 - 杭打方法

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Publication number: JP4566850B2
Application number: JP2005214476A
Authority: JP
Inventors: 望篠原; 輝道秦; 信之佐藤; 洋史大江; 悦芳織田; 直西原
Original assignee: Kajima Corp
Current assignee: Kajima Corp
Priority date: 2005-07-25
Filing date: 2005-07-25
Publication date: 2010-10-20
Anticipated expiration: 2025-07-25
Also published as: JP2007032017A

Description

本発明は、水底に杭を打設する杭打方法に関するものである。

従来、水底に杭を打設する杭打ち技術に関するものとして、特許第２５２１２３６号公報に記載されるように、打設すべき杭を吊り上げるためのクレーンを備えた杭打作業船を用い、その杭打作業船に位置決め手段を設けた杭打装置が知られている。この装置は、クレーンで吊り上げた杭を位置決め手段で保持しながら杭の位置決めを行い、杭の位置の微調整を実現しようとするものである。
特許第２５２１２３６号公報

しかしながら、このような杭打ち技術において、杭打作業船に対し杭の位置を微調整して位置決めし、杭を海底に打設する場合、潮位の変動により杭打作業船の垂直位置がずれると、杭の位置もずれを生じ、施工精度が低下するおそれがある。特に、杭を斜めに打設する場合に杭の位置ずれが大きくなるため、施工精度の低下も大きくなる。

また、杭打ちする際に杭の途中を保持するものであるため、杭に曲げ応力が生じやすい。例えば、杭を斜めに打設して斜杭とする場合には、杭の途中の保持部分に大きな曲げ応力が生じる。このため、この曲げ応力を低減して杭の変形を防止して杭の品質を確保することが望ましい。

そこで本発明は、このような技術課題を解決するためになされたものであって、水底への杭打ち作業において、施工精度の向上が図れ、また杭の品質を確保できる杭打方法を提供することを目的とする。

すなわち、本発明に係る杭打方法は、杭を水底に打設する杭打方法であって、クレーンにより前記杭を吊り上げ、パイルホルダに前記杭を装着する装着工程と、前記パイルホルダにより前記杭の中間位置を把持し、前記パイルホルダを傾けて前記杭を斜めに支持する支持工程と、前記杭の吊り上げに用いた前記クレーンのロープ材を前記パイルホルダに設置される滑車に巻き掛け、そのロープ材を引き上げることにより前記杭を水底に圧入する圧入工程と、打設装置を用いて前記杭を水底に打設する打設工程とを備えて構成されている。

この発明によれば、杭を打設する前に水底に圧入することにより、杭においてパイルホルダ把持部分より上方の部分を短くすることができ、杭の把持部分に生ずる曲げ応力の低減が図れる。このため、杭の変形及び杭の打設位置ずれを抑制でき、施工精度の向上が図れ、杭の品質の確保が可能となる。また、杭の吊り上げに用いたロープ材をパイルホルダの滑車に巻き掛けて引き上げるという簡易な作業によって、杭を容易に水底に圧入することができる。

また本発明に係る杭打方法において、前記打設工程は、第一打設機を前記杭の頭部に取り付けて打設を行った後、前記第一打設機を取り外し前記第一打設機より重く打設力の大きい第二打設機を前記杭の頭部に取り付けて打設を行うことが好ましい。

この発明によれば、第一打設機を杭の頭部に取り付けて打設を行った後、第一打設機を取り外し第二打設機を杭の頭部に取り付けて打設を行う。すなわち、パイルホルダの把持位置より長く杭が突出する際に軽量の第一打設機を杭に取り付けて打設を行うことにより、杭の把持部分に生ずる曲げ応力を低減することができる。このため、杭の変形及び杭の打設位置ずれが抑制され、施工精度の向上が図れ、打設される杭の品質の確保が可能となる。

また本発明に係る杭打方法は、杭を水底に打設する杭打方法において、パイルホルダにより前記杭の中間位置を把持し、前記パイルホルダを傾けて前記杭を斜めに支持するパイルホルダ支持工程と、打設装置を前記の杭の頭部に取り付け、前記打設装置を作動させて前記杭を水底に打ち込む打込工程と、前記杭の打ち込みにより前記打設装置が前記パイルホルダの位置まで降下してきた際に、前記杭の軸方向に向けて配置される前記パイルホルダのリーダ部に前記打設装置を係合させ前記リーダ部によって前記打設装置を上下動可能に支持し、前記パイルホルダの把持を解除するリーダ支持工程とを備えて構成されている。

また本発明に係る杭打方法において、前記杭の上部には防食塗装が施されていることが好ましい。

これらの発明によれば、杭の打ち込みにより打設装置がパイルホルダの位置まで降下した際にパイルホルダの把持を解除し、パイルホルダのリーダ部により打設装置を上下動可能に支持する。このため、杭の上部に防食塗装が施されている場合にその防食塗装がパイルホルダの把持によって剥離するような不都合を回避できる。これにより、打設された杭の品質の確保が可能となる。

本発明によれば、水底への杭打ちの施工精度の向上が図れ、また杭の品質を確保できる杭打方法を提供することができる。

以下、添付図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。

図１は本発明の実施形態に係る杭打装置の側面図である。

図１に示すように、本実施形態に係る杭打装置１は、船体２を用いて杭１０を水底に打設する装置である。打設すべき杭１０は、例えば鋼管杭が用いられる。杭１０の上部には、防食塗装１１が施されている。防食塗装１１は、杭１０の表面を錆などから保護する塗装である。この防食塗装１１は、好ましくは、厚く塗装することで重防食塗装される。

杭打装置１は、船体２にクレーン３及びパイルホルダ４を備えて構成されている。船体２は、クレーン３を備えた起重機船が用いられる。クレーン３は、打設すべき杭１０を吊り上げ可能なものが用いられ、例えば船体２上で旋回可能なジブクレーンが用いられる。

パイルホルダ４は、杭１０を支持する支持部材であり、船体２上に設けられている。パイルホルダ４は、リーダ部５、把持部６及びアーム部７を備えて構成されている。リーダ部５は、杭１０の軸方向に向けて配置される長尺状の部材である。リーダ部５には、杭１０を把持する把持部６が設けられている。把持部６は、杭１０をリーダ部５に対し上下動可能に支持するものである。この把持部６としては、例えば上部ホルダ６１及び下部ホルダ６２を備えたものが用いられる。

上部ホルダ６１は、リーダ部５の上部位置に取り付けられている。下部ホルダ６２は、上部ホルダ６２の下方位置であって、リーダ部５の下部位置に取り付けられている。上部ホルダ６１及び下部ホルダ６２は、杭１０の外周を被うように装着され、杭１０の軸方向の移動を許容しつつ径方向の移動を禁止する。

アーム部７は、船体２に取り付けられ、リーダ部５を支持する部材である。アーム部７は、上部アーム７１及び下部アーム７２を備えて構成されている。上部アーム７１は、その先端がリーダ部５の上部位置に回動自在に取り付けられ、リーダ部５の上部を支持する。下部アーム７２は、その先端がリーダ部５の下部位置に回動自在に取り付けられ、リーダ部５の下部を支持する。例えば、下部アーム７２は、水平方向に向けて配置され、先端が船体２から突出するように設けられている。また、上部アーム７１は、基端が下部アーム７２の基端の近傍に回動自在に取り付けられ、その先端側を斜め上方とし傾斜して配置されている。この上部アーム７１は、その先端が船体２から突出するように設けられている。

上部アーム７１及び下部アーム７２は、軸方向に対し伸縮可能に構成されている。例えば、上部アーム７１及び下部アーム７２は、油圧シリンダを内蔵し、この油圧シリンダの伸縮に応じて伸縮可能に構成される。上部アーム７１及び下部アーム７２を適宜伸縮させることにより、リーダ部５を水平移動させることができ、またリーダ部５の姿勢を変更することができる。リーダ部５には、滑車装置５１が設けられている。滑車装置５１は、杭１０の強制自沈、すなわち圧入の際に用いられるものであり、例えばリーダ部５の上端に設けられる。

図２、３は、本実施形態に係る杭打装置１の把持部６の説明図であり、図１における上部ホルダ６１のII−IIの水平断面を示している。

図２は上部ホルダ６１により杭１０を支持した状態を示したものであり、図３は上部ホルダ６１を開放して上部ホルダ６１による杭１０の支持の解除を示したものである。上部ホルダ６１は、二つの可動部６１ａ、６１ａを備えている。可動部６１ａは、半円弧状を呈しており、一端がリーダ部５に軸着され回動自在に取り付けられている。可動部６１ａには、油圧シリンダ６１ｂが取り付けられている。

油圧シリンダ６１ｂは、その一端がリーダ部５に回動自在に取り付けられ、他端が可動部６１ａに回動自在に取り付けられている。図２のように、油圧シリンダ６１ｂが伸長することにより、可動部６１ａが閉じられ、杭１０の外周に位置する。これにより、二つの可動部６１ａ、６１ａが杭１０を囲むように円弧状となり、杭１０の外周を支持する。可動部６１ａの内周面には、ローラ６１ｃが設けられている。ローラ６１ｃは、杭１０に直接接触するものであり、杭１０を軸方向への移動を許容し、径方向の移動を規制する。このローラ６１ｃは、杭１０の周方向に向けた支軸を中心に回動自在に取り付けられている。

図３に示すように、油圧シリンダ６１ｂが収縮することにより、可動部６１ａが開かれ、ローラ６１ｃが杭１０の外周面から離間する。これにより、杭１０の外周支持が解除される。このとき、可動部６１ａは、杭１０及びその杭１０に取り付けた第二ハンマ３０が接触しないように、開かれる。以上、上部ホルダ６１について詳述したが、下部ホルダ６２も上部ホルダ６１と同様に構成すればよい。

図３に示すように、リーダ部５には、その軸方向に向けて延びるガイドレール５２が形成されている。ガイドレール５２は、杭１０の取り付けられる打設装置である第二ハンマ３０を摺動自在に支持するガイド機構として機能するものである。このガイドレール５２は、例えば、リーダ部５の側壁を杭１０側に突出して形成され、突出した先端の両縁を外側に張り出した形状となっている。第二ハンマ３０には、ガイドレール５２に係合する係合部３１が形成されている。係合部３１は、ガイドレール５２と係合する長溝３２が形成されている。

次に、本実施形態に係る杭打装置１の動作及び本実施形態に係る杭打方法について説明する。

図１に示すように、まず、パイルホルダ４に杭１０がセットされる。杭１０にロープ１２が取り付けられ、このロープ１２を介してクレーン３で杭１０が吊り上げられる。そして、杭１０は、パイルホルダ４に装着される。すなわち、上部ホルダ６１及び下部ホルダ６２が開かれ、杭１０がパイルホルダ４の支持位置に移動された後、上部ホルダ６１及び下部ホルダ６２が閉じられる。これにより、杭１０は、パイルホルダ４により支持され、軸方向に対して移動可能となりつつ、径方向への移動が規制される。

なお、パイルホルダ４への杭１０のセットを行う際に、船体２は、図示しないアンカにより水平方向に移動しないように留められている。

そして、図４に示すように、施工予定の角度に杭１０が傾けられる。この傾け作業は、アーム部７の上部アーム７１及び下部アーム７２を適宜伸縮させることにより行われる。例えば、上部アーム７１の伸長量を下部アーム７２の伸長量より大きくすることにより、垂直になっていた杭１０が徐々に傾斜していく。このような杭１０の傾け作業によって、杭１０が所定の施工角度に傾けられる。

そして、パイルホルダ４により支持された杭１０は、その自重により海底９０内に沈下していく。その際、パイルホルダ４は、杭１０の軸方向に移動を許容しているので、杭１０は海底９０を自重によって沈下することができる。

そして、図５に示すように、杭１０の自重による沈下が止まったら、杭１０の強制沈下が行われる。すなわち、杭１０を吊り上げていたロープ１２が下げられ、その途中部分が滑車装置５１に掛け回される。この状態において、クレーン３によりロープ１２が引き上げられる。この引き上げによって、ロープ１２によって杭１０が下方へ引き下げられ、杭１０が海底９０内に圧入されていく。これにより、傾斜する杭１０について、その中間位置を支持する把持部６より上方の部分を短くすることができ、杭１０の把持部６の支持位置に生ずる曲げ応力の低減が図れる。なお、この杭１０の強制沈下は、施工状況に応じて行わない場合もある。

そして、図６に示すように、第一ハンマ２０による杭打ち工程が行われる。第一ハンマ２０は、杭１０の頭部に装着可能なパイルキャップ２１を備えた打設装置である。第一ハンマ２０としては、例えば油圧ハンマが用いられる。クレーン３などを用いて第一ハンマ２０が杭１０の頭部に取り付けられる。そして、第一ハンマ２０を作動させ、杭１０の下方に打撃力を付与することにより、杭１０が海底９０内に打ち込まれていく。

そして、図７に示すように、杭１０の頭部がリーダ部５の近くに来るまで杭１０が打ち込まれたら、第一ハンマ２０が杭１０から取り外され、その代わりに第二ハンマ３０が杭１０の頭部に取り付けられる。そして、第二ハンマ３０による杭打ち工程が行われる。第二ハンマ３０は、杭１０の頭部に装着可能なパイルキャップ３３を備えた打設装置であって、第一ハンマ２０より重く打設力の大きいものである。第二ハンマ３０としては、例えば油圧ハンマが用いられる。杭１０の頭部に取り付けた第二ハンマ３０を作動させ、杭１０の下方に打撃力を付与することにより、杭１０が海底９０内に打ち込まれていく。

そして、図８に示すように、杭１０の打ち込みにより第二ハンマ３０がパイルホルダ４の位置まで降下してきたら、リーダ部５により第二ハンマ３０を通じて杭１０の支持が行われる。すなわち、パイルホルダ４のリーダ部５に第二ハンマ３０が係合され、リーダ部５によって第二ハンマ３０及び杭１０が上下動可能に支持される。具体的に説明すると、杭１０の打ち込みにより第二ハンマ３０がパイルホルダ４の近くまで降下してきたら、図３に示すように、上部ホルダ６１を開き、リーダ部５のガイドレール５２に第二ハンマ３０の係合部を係合させ、リーダ部５に対し第二ハンマ３０を摺動可能に支持する。これによって、杭１０がリーダ部５の軸方向に移動可能としつつ、その径方向に移動しないように拘束することができる。このとき、図８に示すように、下部ホルダ６２は閉じた状態として、杭１０の支持を継続しておく。

そして、第二ハンマ３０の作動により杭１０の打ち込みが行われ、第二ハンマ３０が下部ホルダ６２の近傍位置まで来たら、下部ホルダ６２を開いて杭１０の打ち込みを続行する。そして、杭１０が所望の施工位置まで打ち込まれたら、打設作業を終了する。

このような第一ハンマ２０及び第二ハンマ３０による杭１０の打設、または杭１０の自重沈下及び強制沈下の際に、潮位の変動により水面９１が上下する場合がある。この場合、船体２がアンカにより水平方向に移動しないとしても、船体２が上下することとなる。その際、パイルホルダ４を通じて杭１０を斜めに支持していると、水面９１の上下により、杭１０の水平位置にずれを生ずる。これに対し、船体２に対しパイルホルダ４のリーダ部５の相対位置を移動させることにより杭１０の位置が保持される。すなわち、水位変動に応じて杭１０が移動しないように、アーム部７を適宜伸縮させることにより、杭１０の位置を保持することができる。

その際に、陸上から杭１０の位置を測定し、その測定位置から杭１０が移動しないように水位変動に応じて船体２に対するパイルホルダ４のリーダ部５の相対位置を移動させることが好ましい。この場合、陸上から杭１０の位置を測定することにより、杭１０の位置を正確に計測することができる。

以上のように、本実施形態に係る杭打方法によれば、杭１０を海底９０に打設する際に水位変動に応じて船体２に対するパイルホルダ４及び杭１０の相対位置を移動させて杭１０の位置を保持することができる。これにより、潮位などの水位変動に応じて船体２を水平方向に移動させる必要がなく、杭１０を正確な打設位置に保持することができる。このため、杭打ち施工の精度の向上が図れる。

また、陸上から杭１０の位置を測定することにより、潮位の変化などの水位変動により水底に対する船体２の位置変動及び杭の位置変動を正確に測定することができる。そして、水位変動により測定位置から杭１０が移動しないように船体２に対するパイルホルダ４及び杭１０の相対位置を移動させることにより、杭１０を正確な打設位置に保持することができる。従って、杭打ち施工の精度の向上が図れる。

また本実施形態に係る杭打方法によれば、杭１０の吊り上げに用いたロープ１２をパイルホルダ４に設置される滑車装置５１に巻き掛け、そのロープ１２を引き上げて杭１０を水底に圧入する。これにより、杭１０においてパイルホルダ把持部分より上方の部分を短くすることができ、杭１０の把持部分に生ずる曲げ応力（曲げモーメント）の低減が図れる。このため、杭１０の変形及び杭１０の打設位置ずれを抑制でき、施工精度の向上が図れ、杭の品質の確保が可能となる。また、杭１０の吊り上げに用いたロープ１２をパイルホルダ４の滑車装置５１に巻き掛けて引き上げるという簡易な作業によって、杭１０を容易に水底に圧入することができる。

また本実施形態に係る杭打方法によれば、第一ハンマ２０を杭１０の頭部に取り付けて打設を行った後、第一ハンマ２０を取り外し第二ハンマ３０を杭１０の頭部に取り付けて打設を行う。すなわち、パイルホルダ４の把持位置より長く杭１０が突出する際に軽量の第一ハンマ２０を杭１０に取り付けて打設を行うことにより、杭１０の把持部分に生ずる曲げ応力を低減することができる。このため、杭１０の変形及び杭１０の打設位置ずれが抑制され、施工精度の向上が図れ、打設される杭の品質の確保が可能となる。

また本実施形態に係る杭打方法及び杭打装置によれば、杭１０の打ち込みにより第二ハンマ３０がパイルホルダ４の位置まで降下した際に、パイルホルダ４のリーダ部５により第二ハンマ３０を上下動可能に支持し、パイルホルダ４により把持を解除する。このため、杭１０の上部に防食塗装１１が施されている場合にその防食塗装１１がパイルホルダ４の把持によって剥離するような不都合を回避できる。これにより、打設された杭の品質の確保が可能となる。

なお、本実施形態は本発明に係る杭打方法及び杭打装置の一実施形態を示したものであり、本発明に係る杭打方法及び杭打装置は、このようなものに限定されるものではなく、各請求項に記載される発明の要旨を変更しない程度に実施形態に係る杭打方法及び杭打装置を変形したものであってもよい。

例えば、本実施形態では、杭１０を海底９０に打設する場合について説明したが、杭１０を湖や河川などの水底に打設する場合に適用してもよい。

また、本実施形態では、起重機船である船体２を用いて杭１０を水底に打設する杭打方法及び杭打装置について説明したが、自走可能なクレーンを船体に搭載したものを用いて杭１０を打設する場合であってもよい。また、クレーンを桟橋や埠頭などの構造物に設置して杭１０を打設する場合に適用してもよい。

本発明の実施形態に係る杭打装置の概要構成及び実施形態に係る杭打方法における杭の支持工程の説明図である。本発明の実施形態に係る杭打装置における把持部の説明図である。本発明の実施形態に係る杭打装置における把持部の説明図である。本発明の実施形態に係る杭打方法における杭の自重沈下工程の説明図である。本発明の実施形態に係る杭打方法における杭の圧入工程の説明図である。本発明の実施形態に係る杭打方法における杭の打設工程の説明図である。本発明の実施形態に係る杭打方法における杭の打設工程の説明図である。本発明の実施形態に係る杭打方法におけるリーダ支持工程の説明図である。

符号の説明

１…杭打装置
２…船体
３…クレーン
４…パイルホルダ
５…リーダ部
６…把持部
７…アーム部
１０…杭
１１…防食塗装
１２…ロープ
２０…第一ハンマ
３０…第二ハンマ
３１…係合部
５１…滑車装置
５２…ガイドレール
９０…海底
９１…水面。

Claims

杭を水底に打設する杭打方法において、
クレーンにより前記杭を吊り上げ、パイルホルダに前記杭を装着する装着工程と、
前記パイルホルダにより前記杭の中間位置を把持し、前記パイルホルダを傾けて前記杭を斜めに支持する支持工程と、
前記杭の吊り上げに用いた前記クレーンのロープ材を前記パイルホルダに設置される滑車に巻き掛け、そのロープ材を引き上げることにより前記杭を水底に圧入する圧入工程と、
打設装置を用いて前記杭を水底に打設する打設工程と、
を備えた杭打方法。
前記打設工程は、第一打設機を前記杭の頭部に取り付けて打設を行った後、前記第一打設機を取り外し前記第一打設機より重く打設力の大きい第二打設機を前記杭の頭部に取り付けて打設を行うことを特徴とする請求項１に記載の杭打方法。
前記打設工程は、打設装置を前記の杭の頭部に取り付け、前記打設装置を作動させて前記杭を水底に打ち込み、
その打設工程の後において、前記杭の打ち込みにより前記打設装置が前記パイルホルダの位置まで降下してきた際に、前記杭の軸方向に向けて配置される前記パイルホルダのリーダ部に前記打設装置を係合させ前記リーダ部によって前記打設装置を上下動可能に支持し、前記パイルホルダの把持を解除するリーダ支持工程を行うこと、
を特徴とする請求項１に記載の杭打方法。
前記杭の上部には防食塗装が施されていることを特徴とする請求項３に記載の杭打方法。