JP4623863B2 - オールケーシング工法およびオールケーシング工法用滑材充填装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ケーシングを回転させつつこれで地盤を掘り下げ掘削していき、基礎杭用の掘削孔を形成するオールケーシング工法と、この工法に用いられるオールケーシング工法用滑材充填装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
基礎杭用の掘削孔を形成する工法として、オールケーシング工法が知られている。このオールケーシング工法は、直径が１〜３ｍ程度のケーシング（あるいはケーシングチューブ）と呼ばれる鋼管パイプを、掘削機で回転させつつ地盤に対して鉛直方向に押し込み、地盤を掘り下げていくとともに、クレーンに設けられたグラブハンマーでケーシング内の土砂を掘削しつつ排土していく方法である。
このような方法によって形成する基礎杭用の掘削孔は、近年、建造物の高層化などに伴って深くなる傾向にあり、５０〜７０ｍもの深さになることもある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、このように掘削孔が深くなると、地山中の粘土層や岩盤層の締め付けによる摩擦抵抗が大きくなり、ケーシングを地盤中に押し込んで掘り下げていくための負荷が大きくなってしまう。また、所望深さの掘削孔を形成した後、ケーシングを引き抜く際にも、同様に粘土層や岩盤層による締め付けが大きいことから、その負荷が大きくなっている。
【０００４】
また、特にケーシングの引き抜きに際しては、岩盤層での割れた岩片や砂礫層での砂礫が掘削孔の内壁とケーシングの外面間に挟まってしまい、これがくさびとして機能してしまうことにより、ケーシングが抜けなくなるといった問題がある。
【０００５】
このようにしてケーシングが抜けなくなってしまった場合、ケーシングを引き抜かずにそのまま埋めたままにしたり、人が掘削孔内に入って砂礫等が挟まった位置を溶断し、その下部は埋めたままとし、上部のみを引き抜くようにしたりしている。しかしながら、このようにしてケーシング全体、あるいはその一部を埋めたままとした場合、次回の工事には掘削装置の一部であるケーシングを新たに備えなくてはならず、したがってコスト面で大きな損失を招くことになる。
【０００６】
本発明は前記事情に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、地盤へのケーシングの押し込みや地盤からのケーシングの引き抜きを容易にし、引き抜き不能によるコスト面での損失を大幅に低減したオールケーシング工法と、この工法に用いられるオールケーシング工法用滑材充填装置とを提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、前記課題を解決するべく検討を重ね、特にヒューム管の埋設に用いられる滑材に着目した。
ヒューム管は、下水管などとして埋設されたままで用いられるものである。このヒューム管の埋設は、通常は地盤に３〜５ｍ程度の深さの溝を堀り、この溝内にヒューム管を設置した後、その上に土を埋め戻すことによって行う。
【０００８】
また、特に交通止めができないような場所や、公共建築物、公共設備等の下にヒューム管を埋設する場合、予めその両側に深さ３〜５ｍ程度の発進抗と到達抗とを形成しておき、発進抗側からジャッキ等によってヒューム管を水平方向に押し込んでいく。このとき、ヒューム管にかかる土圧による摩擦抵抗を低減するため、滑材が用いられている。すなわち、ヒューム管の外周面に滑材を塗布することにより、ヒューム管を滑り易くし、これにより地盤中に押し込み易くしているのである。
なお、このようにして押し込まれたヒューム管は、当然ながらそのまま埋設された状態で下水管などとして用いられる。
そして、本発明者はこのようなヒューム管の埋設に用いられる滑材に着目し、さらに鋭意検討を重ねた結果、本発明を完成させたのである。
【０００９】
すなわち、本発明のオールケーシング工法では、ケーシングを回転させつつこれを地盤中に押し込むとともに、ケーシング内の土砂を排出することによって地盤を掘り下げ掘削し、その後ケーシングを引き抜くことによって基礎杭用の掘削孔を形成するオールケーシング工法において、ケーシングを回転させつつこれを地盤に押し込んでいく際に、滑材を水に分散させてなる滑材分散液を、ケーシングと該ケーシングで形成する掘削孔の開口部分とを囲んで地盤表面に設けた筒状の滑材注入用ガイドから、ケーシングと掘削孔との間隙に充填することを前記課題の解決手段とした。
【００１０】
この工法によれば、滑材分散液をケーシングと掘削孔の内壁との間隙に充填するようにしたので、ケーシングを地盤に押し込んでいく際の、地山による摩擦抵抗が低減され、これによりケーシングの押し込みの際の負荷が低減される。また、ケーシングを引き抜く際にも、ケーシングと掘削孔の内壁との間隙に滑材分散液が残っていることにより、その引き抜きの際の負荷が低減する。
【００１１】
本発明のオールケーシング工法用滑材充填装置では、ケーシングを回転させつつこれを地盤中に押し込むとともに、ケーシング内の土砂を排出することによって地盤を掘り下げ掘削し、その後ケーシングを引き抜くことによって基礎杭用の掘削孔を形成するオールケーシング工法に用いられる装置であって、滑材と水とを混合して滑材分散液を形成する混合機と、混合機で形成した滑材分散液を移送する移送手段と、ケーシングと該ケーシングで形成する掘削孔の開口部分とを囲んで地盤表面に形成されていて前記移送手段で移送された滑材分散液を地盤表面から前記ケーシングと掘削孔との間隙に充填する筒状の滑材注入用ガイドと、を備えてなることを前記課題の解決手段とした。
【００１２】
この滑材充填装置によれば、移送手段によって混合機で形成した滑材分散液を滑材注入用ガイド内に移送することにより、該滑材分散液をケーシングと掘削孔の内壁との間隙に充填することが可能になる。したがって、前述したように、ケーシングを地盤に押し込んでいく際の、地山による摩擦抵抗を低減し、これによりケーシングの押し込みの際の負荷を低減することが可能になり、また、ケーシングを引き抜く際にも、その引き抜きの際の負荷を低減することが可能になる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を詳しく説明する。
図１は本発明のオールケーシング工法用滑材充填装置の一実施形態例を示す図であり、図１中符号１はオールケーシング工法用滑材充填装置（以下、滑材充填装置と略称する）、２はケーシング、３は掘削機、４はクローラクレーンである。
【００１４】
まず、滑材充填装置１の説明に先立ち、オールケーシング工法に用いられる装置について説明する。ケーシング２は、直径が１０００〜３０００ｍｍ程度、１本当たりの長さが１〜６ｍ程度の鋼管パイプを繋いでいくもので、その下端面には図２に示すようにタングステン合金などの超硬合金からなる複数のビット５が取り付けられている。これらビット５は、ケーシング２が回転させられることによって地盤Ａを削るもので、一部のビット５は、その刃先がケーシング２の外周面より１０〜１２ｍｍ程度外側に突出した状態に設けられている。このような構成により、ケーシング２が回転させられつつ地盤Ａ中に押し込まれると、ビット５がケーシング２の直下を掘削すると同時に、ケーシング２の外周面より１０〜１２ｍｍ以上程度掘削し、これにより形成する掘削孔とケーシングとの間に幅１０〜１２ｍｍ以上程度の間隙を形成するようになる。
【００１５】
掘削機３は、前記ケーシング２を保持しつつ、これを回転させ、かつその状態でこれを地盤Ａに押し込み、また、一旦押し込んだケーシング２を引き抜くことができるよう構成されたもので、全周回転掘削機、あるいは全旋回掘削機などと称されるものである。
【００１６】
クローラクレーン４は、図１に示したようにグラブハンマー６を昇降可能に吊り下げたものである。グラブハンマー６は、ケーシング２内の土砂を掘削排土するためのもので、シェル（刃先部；特殊鋳鋼製）、シェルホルダ（刃先取付部；特殊鋳鋼製）、本体（滑車装置；シェルの開放用バネ装置が内蔵されている）、ヘッド部（シェルの開閉用ワイヤロープのロックとクラウン部との連結機構を備えたもの）により構成された従来公知のものである。そして、このグラブハンマー６は、クロラクレーン４のワイヤロープによって操作されることにより、ケーシング２内の土砂を掘削し、さらにこの掘削した土砂をつかんで外に排出するようになっているのである。
【００１７】
このようなオールケーシング工法に用いられる装置に対して、本発明の滑材充填装置１は、図２に示すようにケーシング２とこれで形成する掘削孔Ｂの開口部分とを囲む滑材注入用ガイド７と、滑材と水とを混合して滑材分散液を形成する混合機８と、混合機８で形成した滑材分散液を前記滑材注入用ガイド７内に移送する移送手段９とを備えて構成されたものである。
【００１８】
滑材注入用ガイド７は、本例では有底円筒状のもので、底板部に掘削孔Ｂの開口部分と同じかこれよりやや大きい開口（図示せず）を形成した金属製、あるいは樹脂製等のものである。この滑材注入用ガイド７は、その径（ガイド径）、および容積（ガイド容量）がケーシング２の直径（呼称径）に対応して形成され、例えば表１に示すようなガイド径とガイド容量とされる。
【００１９】
【表１】

【００２０】
混合機８は、本発明においては滑材を投入してこれを水に混合分散させるためのグラウトミキサー１０と、グラウトミキサー１０で混合分散されて得られた滑材分散液を貯留する水槽１１とからなるものである。なお、グラウトミキサー１０についてはその攪拌容量を５００Ｌ程度、水槽１１についてはその容量を２〜３ｍ³ 程度とするのが好ましく、この程度の大きさとすれば、これらの現場への運搬やその設置が容易になる。また、グラウトミキサー１０は水槽１１の上に配設されており、これによってグラウトミキサー１０で得られた滑材分散液は、グラウトミキサー１０の底部の開閉弁等（図示せず）を介してその自重により、水槽１１に流入されるようになっている。
【００２１】
移送手段９は、本例においては水槽１１内に設けられた送液ポンプ１２と、この送液ポンプ１２と前記滑材注入用ガイド７との間に設けられた圧送管１３とを備えてなるものである。圧送管３は、送液ポンプ１２に接続されるとともに、図２に示すように滑材注入用ガイド７の側壁部７ａに形成された貫通孔７ｂに挿通されることにより、該滑材注入用ガイド７に接続されたものとなっている。圧送管１３には、その経路中に滑材分散液の送液量を調整するための液量調整部１４が設けられている。この液量調整部１４は、バルブの開口を絞ることなどにより、圧送管１３を流れる滑材分散液の流量を変化させるものである。
【００２２】
また、この液量調整部１４には、前記バルブの開口を通過した後の部分に、滑材分散液の流れ状態を確認するための確認口１４ａが設けられている。この確認口１４ａを備えた液量調整部１４は、滑材注入用ガイド７とほぼ同じ高さ位置に設置されるようになっており、これによってこの確認口１４ａで滑材分散液の流れ状態を確認することにより、滑材注入用ガイド７への滑材分散液の供給状態を確認することができるようになっている。なお、バルブの開口を通過した後の部分に流量計を設けておき、確認口１４ａから流量計を見ることにより、滑材分散液の流れ状態、すなわち滑材注入用ガイド７への滑材分散液の供給状態を確認するようにしてもよい。
【００２３】
次に、このような構成からなる滑材充填装置１の使用方法に基づき、本発明のオールケーシング工法の一例を説明する。
まず、予め混合機８により、滑材充填装置１を調整する。具体的には、グラウトミキサー１０に水（清水）と滑材とを入れ、攪拌機によってこれらを攪拌することにより、均一に混合分散させる。
【００２４】
ここで、使用する滑材としては、粒状弾性型のものが用いられ、例えばオスモール（登録商標）５０Ｈ（第一工業製薬株式会社製）が好適に用いられる。このオスモール（登録商標）５０Ｈは、主成分を高級水性ポリマーとするもので、混練によって粒状弾性流動体（ゲル）を形成するものであり、せん断抵抗を持続的に低下させるとともに、粒状弾性体自身のベアリング効果によってケーシング２と地盤Ａとの間の摩擦を低減させるものである。また、このオスモール（登録商標）５０Ｈは、外観が灰白色粉体であり、粘度が約３５００ｍＰａ・ｓ（２．５％溶液、温度２５℃）、ｐＨが８．５〜１０．５（２．５％溶液）のものである。なお、滑材としては、前記オスモール（登録商標）５０Ｈに代えて、例えばベントナイト・オイル溶液型のものを用いることもできる。このベントナイト・オイル溶液型の滑材は、ベントナイトとオイルを主成分とする粘稠懸濁液型のもので、その粘稠性によってせん断抵抗を低下させることにより、ケーシング２と地盤Ａとの間の摩擦を低減させるものである。
【００２５】
また、このような滑材と水との配合については、特に限定されることはないものの、例えば水１９８Ｌに滑材（オスモール（登録商標）５０Ｈ）５ｋｇを分散させ、全体として２００Ｌの分散液を形成する。ただし、この配合比については地盤Ａの状態等に応じて適宜に変更され、例えば地下水が多い場合などでは、滑材分散液中の水の割合を少なくするのが好ましい。
【００２６】
また、これとは別に、掘削機３のセット時に、予め決められた掘削孔形成箇所を囲んだ状態に滑材注入用ガイド７をセットする。そして、この滑材注入用ガイド７と前記混合機８との間に移送手段９となる圧送管１３を設置するとともに、水槽１１内に送液ポンプ１２を設置する。なお、圧送管１３中の液量調整部１４については、滑材注入用ガイド７とほぼ同じ高さ位置となるように設置する。
【００２７】
このようにして滑材充填装置１をセットしたら、送液ポンプ１２を作動させて混合機８で調製した滑材分散液を、圧送管１３を介して滑材注入用ガイド７に供給し、該滑材注入用ガイド７内を例えば半分以上満たしておくようにする。そして、このように滑材分散液を供給している状態のもとで、掘削機３によってケーシング２を回転させつつこれを地盤Ａ中に押し込む。また、この掘削機３による掘削に対応させて、クローラクレーン４によりグラブハンマー６でケーシング２内の土砂を掘削しつつ、排土する。
【００２８】
このようにしてケーシング２を地盤Ａ中に押し込んでいき、掘削孔Ｂを徐々に形成していくと、滑材注入用ガイド７内に供給している滑材分散液がケーシング２と掘削孔Ｂの内壁との間に浸透し、ここに充填される。すると、ケーシング２はその外周面と掘削孔Ｂの内壁との間に滑材分散液が介在することにより、地盤Ａ（地山）の締め付けによる摩擦抵抗をほとんど受けることがなくなる。したがって、ケーシング２は比較的円滑に押し込まれるようになることから、掘削機３は大きな負荷を負うことなく、ケーシング２による掘削を行うことができるようになる。
【００２９】
ここで、ケーシング２による掘削とクローラクレーン４のグラブハンマー６による掘削とを続け、これによりケーシング２が地盤Ａにより深く押し込まれると、ケーシング２と掘削孔Ｂの内壁との間の間隙が深くなるが、これに対応して前記移送手段９の送液ポンプ１２によって滑材注入用ガイド７内に滑材分散液を供給し続けることにより、前記間隙内に満遍なく滑材分散液が充填される。なお、滑材分散液の滑材注入用ガイド７への供給状態については、確認口１４ａによってこれを確認することができる。
【００３０】
このようにしてケーシング２を所望深さまで押し込み、またケーシング２内の土砂も所望深さに達するまでに排出し、所望深さの掘削孔Ｂを形成したら、クローラクレーン４のグラブハンマー６による掘削を停止し、また、掘削機３によるケーシング２の回転と押し込みも停止する。そして、掘削機３を操作し、ケーシング２を引き抜く方向に動作させる。すると、このようにケーシング２を引き抜く際にも、ケーシングと掘削孔との間隙に滑材分散液が残っており、さらに滑材注入用ガイド７内への滑材分散液の供給を続けているので、その引き抜きの際の摩擦抵抗もほとんどなく、したがってこの摩擦抵抗による負荷が大幅に低減される。
【００３１】
このようにしてケーシング２を地盤Ａに形成した掘削孔Ｂから引き抜いたら、滑材注入用ガイド７内への滑材分散液の供給を停止する。なお、掘削孔Ｂ内に残った滑材分散液については、通常は掘削孔Ｂの容積に対して十分に小であることから、そのまま地盤Ａ中に浸透させ、あるいは掘削孔Ｂ内にわき出た地下水と一緒にしておき、後に基礎杭を打つ際に必要に応じて排出するようにする。
【００３２】
このようなオールケーシング工法にあっては、滑材分散液をケーシング２と掘削孔Ｂの内壁との間隙に充填するようにしたので、ケーシング２を地盤Ａに押し込んでいく際の、地盤Ａ（地山）による摩擦抵抗を低減することができ、これによりケーシング２を押し込む際の掘削機３の負荷を大幅に低減することができる。また、ケーシング２を引き抜く際にも、ケーシング２と掘削孔Ｂの内壁との間隙に滑材分散液が残っているなどにより、その引き抜きの際の掘削機３の負荷を大幅に低減することができる。
【００３３】
また、前記構成の滑材充填装置１にあっては、移送手段９によって混合機８で形成した滑材分散液を滑材注入用ガイド７内に移送することにより、前記オールケーシング工法を容易に実施してケーシング２と掘削孔Ｂの内壁との間の摩擦抵抗を低減し、ケーシング２の押し込みや引き抜きの際の掘削機３の負荷を大幅に低減することができる。
【００３４】
また、圧送管１３中に液量調整部１４を設け、この液量調整部１４に該圧送管１３中を流れる滑材分散液を確認するための確認口１４ａを設けたので、滑材注入用ガイド７内を直接確認することなく該確認口１４ａで滑材分散液の滑材注入用ガイド７への供給状態を確認することができ、したがって掘削作業中に滑材注入用ガイド７の近傍にまで行く必要を無くすことができる。
【００３５】
なお、本発明は前記実施形態例に限定されることなく、種々の設計的変更が可能である。例えば、滑材注入用ガイド７については有底円筒状でなく底板がない単なる筒状体としてもよく、また、圧送管１３との接続についても、貫通孔７ｂによって行うことなく、予めその側壁部７ａに接続パイプを形成しておき、この接続パイプによって接続を行うようにしてもよい。
【００３６】
【発明の効果】
以上説明したように本発明のオールケーシング工法は、滑材分散液をケーシングと掘削孔の内壁との間隙に充填するようにした方法であるから、ケーシングを地盤に押し込んでいく際の、地盤（地山）による摩擦抵抗を低減することができ、これによりケーシングを押し込む際の掘削機の負荷を大幅に低減することができる。また、ケーシングを引き抜く際にも、ケーシングと掘削孔の内壁との間隙に滑材分散液が残っているなどにより、その引き抜きの際の掘削機の負荷を大幅に低減することができる。
【００３７】
さらに、このように滑材分散液を充填するようにしたことから、岩盤層での割れた岩片や砂礫層での砂礫が掘削孔の内壁とケーシングの外面間に挟まってしまうことを防止し、さらには挟まってしまっても滑材分散液で流し落とすことによりこれがくさびとして機能してしまうことを防止することができる。したがって、ケーシングが抜けなくなるといった問題を解消し、コスト面で大きな損失を招くことを防止することができる。
【００３８】
本発明のオールケーシング工法用滑材充填装置は、移送手段によって混合機で形成した滑材分散液を滑材注入用ガイド内に移送するようにしたものであるから、該滑材分散液をケーシングと掘削孔の内壁との間隙に充填することができ、したがって、前記のオールケーシング工法を容易に実施することができる。よって、ケーシングの押し込み、引き抜きの際の掘削機の負荷を大幅に低減することができ、さらにケーシングが抜けなくなるといった問題も解消することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明のオールケーシング工法用滑材充填装置の一実施形態例を説明するための図であり、滑材充填装置の使用形態を示す図である。
【図２】 図１に示したオールケーシング工法用滑材充填装置の要部概略構成図である。
【符号の説明】
１…オールケーシング工法用滑材充填装置、２…ケーシング、
７…滑材注入用ガイド、８…混合機、９…移送手段、１４ａ…確認口
Ａ…地盤、Ｂ…掘削孔

Claims (3)

1. ケーシングを回転させつつこれを地盤中に押し込むとともに、ケーシング内の土砂を排出することによって地盤を掘り下げ掘削し、その後ケーシングを引き抜くことによって基礎杭用の掘削孔を形成するオールケーシング工法において、
   前記ケーシングを回転させつつこれを地盤に押し込んでいく際に、滑材を水に分散させてなる滑材分散液を、前記ケーシングと該ケーシングで形成する掘削孔の開口部分とを囲んで地盤表面に設けた筒状の滑材注入用ガイドにより、地盤表面から前記ケーシングと掘削孔との間隙に充填することを特徴とするオールケーシング工法。
2. ケーシングを回転させつつこれを地盤中に押し込むとともに、ケーシング内の土砂を排出することによって地盤を掘り下げ掘削し、その後ケーシングを引き抜くことによって基礎杭用の掘削孔を形成するオールケーシング工法に用いられる装置であって、
   滑材と水とを混合して滑材分散液を形成する混合機と、混合機で形成した滑材分散液を移送する移送手段と、前記ケーシングと該ケーシングで形成する掘削孔の開口部分とを囲んで地盤表面に形成されていて前記移送手段で移送された滑材分散液を地盤表面から前記ケーシングと掘削孔との間隙に充填する筒状の滑材注入用ガイドと、を備えてなることを特徴とするオールケーシング工法用滑材充填装置。
3. 前記移送手段には、該移送手段中を流れる滑材分散液を確認するための確認口が設けられていることを特徴とする請求項２記載のオールケーシング工法用滑材充填装置。

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