JP5066070B2

JP5066070B2 - 高圧水噴射装置及びその圧力低減方法

Info

Publication number: JP5066070B2
Application number: JP2008324425A
Authority: JP
Inventors: 顕西村
Original assignee: 株式会社コーワン
Priority date: 2008-12-19
Filing date: 2008-12-19
Publication date: 2012-11-07
Anticipated expiration: 2028-12-19
Also published as: JP2010144457A

Description

本発明は鋼矢板，鋼管杭，Ｈ鋼杭等の各種杭を地盤内へ打設する際に、打込効果を促進するために、打設する杭に高圧水を噴射するノズルを装着して、高圧水の噴射を併用して地中に杭を打込む工法における高圧水噴射装置及びその圧力低減方法に関するものである。

従来から高圧水（杭打ち用ウォータージェット）を利用した杭圧入工法が一般に採用されており、特に油圧力により杭を圧入する静荷重型杭圧入引抜機による各種杭の圧入施工において、杭を砂質土，礫質地盤等の硬質地盤に圧入するための補助工法として、高圧水の噴射を併用する高圧水併用圧入工法が広く行われている。この工法は高圧水ホース先端にノズルを取り付け、高圧水ポンプから供給された高圧水をノズルより噴出させながら、鋼矢板，鋼管杭，Ｈ鋼杭等の各種杭を打ち込む施工法として利用されている。この工法によれば、高圧水の噴射によって圧入に伴って発生する先端抵抗，周面抵抗，継手部の摩擦抵抗を軽減して、杭を無理なく、かつ、精度高く圧入施工することができる。また、高圧水を噴射するための特殊な高圧ホースを使用するので、鋼管のパイプを使用する方法に比べて、上空制限のある杭打設時の溶接継ぎ杭の場合等に効果がある。

一方、高圧水を噴射して杭を打設する作業中に、土中の岩，石，礫等の地中障害物への接触や高圧水の反力等の何らかの原因でノズルが打設杭から離脱した場合等、高圧水を噴射している状態でノズルが打設杭から離脱してしまうと、噴射している高圧水の圧力によってノズルや高圧水ホースが地上に飛び上がって、地上で暴れることとなる。そのため、作業員の身体や周囲の作業機械に衝突して重大事故を引き起こすことがあった。

そこで、従来よりノズルが打設杭から離脱したような場合に、高圧水の圧力を低減する機構を具備した高圧水噴射装置が提供されている。例えば、高圧水の噴射口と通路を有し、噴射口と異なった部位で通路と連通して外方に開口した逆噴射口を有するノズル本体と、このノズル本体を取り付ける筒状のソケットからなり、ソケットの内周面に逆噴射口の開口部に合わせて溝を構成するとともに、この溝に連通したソケット噴射口を構成し、ソケットの打設杭への取り付け時にはソケット噴射口は打設杭によって封鎖されており、ソケットが打設杭から脱落した時にはソケット噴射口が露出して高圧水を逆噴射することにより、高圧水の圧力を低減させて、高圧水ホースの地上への飛び跳ねを防止する手段が提供されている（特許文献１）。

また、高圧水ホースの先端にバルブボディを接続するとともに、バルブボディの中に直管状バルブスプールを摺動自在に嵌合しておき、打設杭に対して有底筒状のバルブボディホルダを固着しておき、バルブボディをバルブボディホルダに挿入すると、バルブスプールが押し上げられ、高圧水は該バルブスプールを上下に流通して、下方に向けて噴射される。高圧水ホースが引き上げられると、バルブスプールが水圧で押し下げられ、管壁透孔が露出して、これからも高圧水を吐出することによって、高圧水の圧力を低減する手段も提供されている（特許文献２）。
特開２００６−３７６７４号特許第３３４９６７３号

特許文献１にかかる高圧水の圧力低減手段によれば、ノズルが打設杭から離脱した場合は高圧水の通路と連通する逆噴射口が露出して高圧水を吐出することによって高圧水の圧力を低減する。また、ノズルがソケットとともに離脱した場合であっても、ソケットにも逆噴射口と連通するソケット噴射口が構成されているため、高圧水がソケット噴射口から吐出して高圧水の圧力が低減される。ソケット噴射口は打設杭によって液密状態に保たれているものであり、打設杭とソケットの全周を完全に止水した状態で溶接する必要があるが、完全に止水可能な状態に確実に溶接することは手間と時間がかかり、多数の杭を打設する作業においては、著しく作業効率が悪化する。さらに、鋼管杭のようにアール状の表面にソケットを液密状態に溶接することは困難であった。そのため、ソケット噴射口を設ける特許文献１に記載した手段は上記した点の問題がある。

特許文献２にかかる高圧水の圧力低減手段によれば、バルブボディが打設杭から離脱した場合はバルブスプールがバルブボディから水圧で押し下げられ、管壁透孔が露出して、この管壁透孔からも高圧水を吐出することによって高圧水の圧力を低減する。しかしながら、バルブボディがバルブボディホルダに装着された状態でバルブボディホルダごと打設杭から離脱すると、高圧水の圧力を低減する手段はなく、重大事故の原因となる。

鋼矢板等の各種杭の打設は地盤の影響を直接的に受けやすく、特に高圧水を併用する打設は本来打設の困難な硬質地盤に打設することが多く、土中の岩，石，礫等の地中障害物への接触や予期せぬ事情により、打設杭の先端近傍に装備した高圧水噴射装置そのものが打設杭から離脱してしまうことがあった。

そこで本発明はこのような従来の高圧水噴射装置及びその圧力低減方法が有している課題を解決するため、どのような態様であっても高圧水噴射装置が打設杭から離脱した際には高圧水の圧力を低減して事故を未然に防ぎ、又高圧水噴射装置そのものを衝撃からガードする機構を具備した高圧水噴射装置及びその圧力低減方法を提供することを目的とする。

本発明は上記課題を達成するために、請求項１により、打設する杭に高圧水を噴射するノズルを装着して、高圧水の噴射を併用して地中に杭を打込む工法における高圧水噴射装置であって、打設杭の先端部近傍に固着され、底面にノズルの先端部及び胴部より径大のノズル開放孔が形成された有底筒状のホルダと、ホルダ内にシャーピンを介して連結された筒状の接続管と、接続管の一端部に連結された高圧水ホースと、接続管内を摺動して接続管から突出可能に挿通され、先端部に噴射口が形成されるとともに、胴部に１又は複数の高圧水開放口が形成されたノズルと、ノズル開放孔に対面して打設杭に固着され、噴射口を露出させてノズルの先端部を係止するストッパとからなる高圧水噴射装置を基本として提供する。

また、請求項２により、上面が開口した有底筒状であって、底面にノズル開放孔が形成されたホルダを打設杭の先端部近傍に固着し、該ホルダ内に高圧水ホースを連結した筒状の接続管をシャーピンを介して連結し、先端部に噴射口が形成されるとともに、胴部に１又は複数の高圧水開放口が形成されたノズルを接続管内を摺動して接続管から突出可能、かつ、ノズル開放孔から先端部及び胴部が突出可能に形成し、ノズル開放孔に対面して打設杭に固着され、噴射口を露出させてノズルの先端部を係止するストッパによって、ノズルをノズル開放孔から突出不可能な状態にしてなる構成を提供する。

さらに、請求項３により、ノズルの後端部近傍の胴部に係合段部を形成し、ノズルが接続管内を噴射口方向に摺動した際に、該係合段部が接続管の内壁面に形成した内段部に係合し、高圧水開放口を接続管から露出させた状態で停止する構成、請求項４により、ホルダを貫通したシャーピンを接続管の外壁面に形成した外段部に係合させてホルダと接続管を一体に連結してなる構成を提供する。

そして、上記構成の高圧水噴射装置を使用して、請求項８により、シャーピンが剪断されて接続管がホルダから離脱すると、高圧水の圧力によってノズルが接続管内を摺動して、接続管からノズルの胴部が突出して、高圧水開放口が接続管から露出し、噴射口とともに高圧水開放口からも高圧水を吐出させることによって、噴射圧力を低減させる高圧水噴射装置の圧力低減方法を提供する。さらに、請求項９により、接続管がホルダとともに打設杭から離脱すると、高圧水の圧力によってノズルが接続管内を摺動して、ノズル開放孔からノズルの胴部が突出して、高圧水開放口が接続管から露出し、噴射口とともに高圧水開放口からも高圧水を吐出させることによって、噴射圧力を低減させる方法、請求項１０により、ストッパが打設杭から離脱すると、接続管とホルダは打設杭に固着された状態で、高圧水の圧力によってノズルが接続管内を摺動して、ノズル開放孔からノズルの胴部が突出して、高圧水開放口が接続管から露出し、噴射口とともに高圧水開放口からも高圧水を吐出させることによって、噴射圧力を低減させる方法を提供する。

次に、高圧水噴射装置として、請求項５により、打設する杭に高圧水を噴射するノズルを装着して、高圧水の噴射を併用して地中に杭を打込む工法における高圧水噴射装置であって、打設杭の先端部近傍に固着され、底面にノズルより径大のノズル開放孔が形成された有底筒状のホルダと、ホルダ内にシャーピンを介して連結された筒状の接続管と、接続管の一端部に連結された高圧水ホースと、接続管内を摺動して接続管から突出可能に挿通され、先端部に噴射口が形成されたノズルと、ノズル開放孔に対面して打設杭に固着され、噴射口が露出した状態でノズルの先端部を係止するストッパとからなる構成を提供する。

また、請求項６により、上面が開口した有底筒状であって、底面にノズル開放孔が形成されたホルダを打設杭の先端部近傍に固着し、該ホルダ内に高圧水ホースを連結した筒状の接続管をシャーピンを介して連結し、先端部に噴射口が形成されたノズルを接続管内を摺動して接続管及びノズル開放孔から突出可能に形成し、ノズル開放孔に対面して打設杭に固着され、噴射口が露出した状態でノズルの先端部を係止するストッパによって、ノズルをノズル開放孔から突出不可能な状態にしてなる構成、及び請求項７により、ホルダを貫通したシャーピンを、接続管の外壁面に形成した外段部に係合させてホルダと接続管を一体に連結してなる構成を提供する。

そして、上記構成の高圧水噴射装置を使用して、請求項１１により、シャーピンが剪断されて接続管がホルダから離脱すると、高圧水の圧力によってノズルが接続管内を摺動して、接続管から突出して離脱し、ノズルが離脱した後の噴射口よりも径大の接続管先端から高圧水を吐出させることによって、噴射圧力を低減させる方法、請求項１２により、接続管がホルダとともに打設杭から離脱すると、高圧水の圧力によってノズルが接続管内を摺動して、接続管及びノズル開放孔から突出して離脱し、ノズルが離脱した後のノズル開放孔から高圧水を吐出させることによって、噴射圧力を低減させる方法、請求項１３により、ストッパが打設杭から離脱すると、接続管とホルダは打設杭に固着された状態で、高圧水の圧力によってノズルが接続管内を摺動して、接続管及びノズル開放孔から突出して離脱し、ノズルが離脱した後のノズル開放孔から高圧水を吐出させることによって、噴射圧力を低減させる方法を提供する。

本発明にかかる高圧水噴射装置及びその圧力低減方法によれば、接続管に挿通されたノズルを収納するホルダと、該ホルダからノズルが抜け落ちないように係合するためのストッパを別体の独立した部材として構成したことによって、地中の礫や転石等の硬質地中障害に衝接する等何らかの原因によって、打設杭からノズルを挿通した接続管が離脱した場合は勿論、接続管を連結したホルダが離脱した場合であっても、直ちに高圧水の圧力を低減させることができ、高い安全性を確保することができる。また、ストッパはホルダやホルダと打設杭との溶接部等の固着部の破断を防ぐガードとしても機能する。

具体的には、請求項１〜４の高圧水噴射装置及び請求項８〜１０の高圧水噴射装置の圧力低減方法によって、シャーピンが剪断されて接続管がホルダから離脱すると、高圧水の圧力によってノズルが接続管内を摺動して、接続管からノズルの胴部が突出して、高圧水開放口が接続管から露出し、噴射口とともに高圧水開放口からも高圧水を吐出させることによって、噴射圧力を低減させることができる。また、接続管がホルダとともに打設杭から離脱したり、或いはストッパが離脱した場合においても、高圧水の圧力によってノズルが接続管内を摺動して、ノズル開放孔からノズルの胴部が突出して、高圧水開放口が接続管から露出し、噴射口とともに高圧水開放口からも高圧水を吐出させることによって、噴射圧力を低減させることができる。

さらに、請求項５〜７の高圧水噴射装置及び請求項１１〜１３の高圧水噴射装置の圧力低減方法によれば、シャーピンが剪断されて接続管がホルダから離脱すると、高圧水の圧力によってノズルが接続管内を摺動して、接続管から突出して離脱し、ノズルが離脱した後の噴射口よりも径大の接続管先端から高圧水を吐出させることによって、噴射圧力を低減させることができる。また、接続管がホルダとともに打設杭から離脱したり、或いはストッパが離脱した場合においても、高圧水の圧力によってノズルが接続管内を摺動して、接続管及びノズル開放孔から突出して離脱し、ノズルが離脱した後のノズル開放孔から高圧水を吐出させることによって、噴射圧力を低減させることができる。このようにホルダが離脱した場合にも高圧水の圧力を安全に低減できるとともに、特許文献１に示す従来例のようにホルダの溶接の適否によって高圧水の噴射圧力が影響を受けることがなく、多数の打設杭のホルダの溶接作業を効率よく行うことができる。

以下図面に基づいて本発明にかかる高圧水噴射装置及びその圧力低減方法の最良の実施形態を説明する。本発明は高圧水を噴射するノズルを打設杭に装着するための手段として、接続管に挿通されたノズルを収納するホルダと、該ホルダからノズルが抜け落ちないように係合するためのストッパを別体の独立した部材として構成することによって、どのような態様であっても高圧水噴射装置が打設杭から離脱した際には高圧水の圧力を低減して事故を未然に防ぐとともに、高圧水噴射装置そのものを衝撃からガードすることに特徴を有する。

図１は本発明にかかる高圧水噴射装置の第１実施形態を示す要部断面図、図２は図１の打設杭の圧入方向からの矢視図、図３、図４はその作用説明図である。図において、１は鋼矢板，鋼管杭，Ｈ鋼杭等の各種杭からなる打設杭である。本発明では打設する杭はどのような構成のものであってもよい。また、打設杭１を打設する打設装置として、油圧力で杭を圧入する公知の静荷重型杭圧入引抜機を使用する。打設杭１の先端部近傍の周面には、上面が開口した有底筒状のホルダ２が、上面を打設杭１の圧入方向Ｆとは反対方向に向けて溶接等によって固着されている。２ｂ，２ｂはホルダ２の長手方向の外周面に近接して僅かに突設された一対の脚部であり、ホルダ２の溶接を強固に、かつ、効率よく行うためのものである。

３はノズルであって、先端部３ａに噴射口４が形成されるとともに、胴部３ｂの周面に等間隔で４個の高圧水開放口５が形成されている。噴射口４は高圧水を噴射するために径を絞った構成であり、ノズル３の内部には噴射口４に連通する高圧水の通路６が形成されている。一方、高圧水開放口５は高圧水の噴射圧力を低減させるためのものであり、噴射口４よりも径大に構成されている。なお、高圧水開放口５の数には限定はなく、１又は複数の任意の個数でよい。また、形成する場所も噴射口４とは別の場所であれば、ノズル３の先端部３ａ或いは胴部３ｂの任意の場所でよい。ノズル３の先端部３ａ及び胴部３ｂは同径であり、後端部３ｃは先端部３ａ及び胴部３ｂよりも径大に構成され、胴部３ｂと後端部３ｃとの間には下向きの係合段部７が形成されている。

８は筒状の接続管であって、後端部８ｃに高圧水ホース９が連結されている。具体的には、接続管８の後端部８ｃに袋ナット１０の一端を螺合し、袋ナット１０の他端に高圧水ホース９の口金１１を螺合することによって連結している。接続管８の内部は中空であって、後端部８ｃ及び胴部８ｂの内部は、ノズル３の後端部３ｃと概ね同径であって、後述するようにノズル３の後端部３ｃが摺動可能に構成されている。先端部８ａの内部はノズル３の先端部３ａと概ね同径であって、後述するようにノズル３の先端部３ａが摺動可能に構成されている。そのため、接続管８の内部には胴部８ｂと先端部８ａとの間に、上向きの内段部１２が形成されている。

接続管８の外周面は、胴部８ｂの外周面が後端部８ｃ及び先端部８ａより径大であって、ホルダ２の内径と略同径に構成され、接続管８をホルダ２内に挿通することができる。よって、接続管８の外周面には胴部８ｂと後端部８ｃとの間に、上向きの外段部１３が形成されている。

この接続管８の後端部８ｃの開口にノズル３を先端部３ａから挿入し、ノズル３をＯリング１８を介して接続管８の先端部８ａの内周面に液密状態に密接させる。また、接続管８の後端部８ｃには前記したように高圧水ホース９を連結する。ノズル３は接続管８内を摺動可能であり、接続管８の先端部８ａ方向に摺動したノズル３は、ノズル３の先端部３ａ及び胴部３ｂが接続管８の先端部８ａから突出した状態で、ノズル３の係合段部７が接続管８の内段部１２に係合して停止する構成である。

次に、ノズル３を挿入した接続管８を打設杭１に固着されたホルダ２内に挿入し、ホルダ２の外周面に穿設されたピン孔１４からシャーピン１５を、接続管８の上向きの外段部１３に接するように挿通し、接続管８の位置決めと抜け止めをして、ホルダ２に連結する。ホルダ２の底面２ａには、ノズル３の先端部３ａ及び胴部３ｂが挿通可能なノズル開放孔１６が穿孔されて形成されている。そこで、この状態では、ノズル３は接続管８内を摺動し、先端部３ａ及び胴部３ｂがノズル開放孔１６から突出し、高圧水開放口５が露出してしまう。

そこで、このノズル開放孔１６に対面して、打設杭１にストッパ１７を溶接等の手段で固着し、ストッパ１７によって、噴射口４が露出した状態でノズル３の先端部３ａを係止し、ノズル３がノズル開放孔１６から突出不可能な状態にする。この第１実施形態では、ストッパ１７はノズル３を部分的に係止する構成としたが、ノズル３の全体を被覆し、噴射口４を露出させるために、噴射口４より径大の噴射用の開口を設けてもよい。ストッパ１７は、ノズル３を係止するとともに、施工時にホルダ２が地中の礫や転石等の硬質地中障害に衝接して損傷したり、ホルダ２と打設杭１の溶接部等の固着部が破断することを防ぐガードとしての機能の役割をも有する。

ストッパ１７は、図２に示す例では直方体状とし先端部の角部を切欠１７ａとして切欠いた構成としたが、形状に限定はなく、施工時に高圧水の圧力でノズル３が飛び出すことがなく、ホルダ２を保護することができれば任意の形状でよい。例えば図５に示すようにアングル材を山形に配置して、角部でノズル３の先端部３ａを係止する構成や、適宜の形状に成型した鋳鋼を使用する等、施工する土質により最適の形状で作成することが可能である。好ましくは、溶接性のよい材質で、土中へ繰り込むための先細形状のものがよい。また、打設杭１に溶接等によって固着するときは、ホルダ２との間隔を空け、ホルダ２と一体にならないことに留意する必要がある。

次に上記第１実施形態にかかる高圧水噴射装置を使用した圧力低減方法を説明する。図１に示した状態で、打設杭１を静荷重型杭圧入引抜機を使用して圧入施工すると同時に、高圧水ポンプ（図示略）を駆動させて、高圧水を高圧水ホース９に供給する。供給された高圧水は高圧水ホース９から接続管８内に挿入されたノズル３の通路６を通過して、噴射口４から噴射され、打設杭１を地盤内に圧入する際の打込効果を促進する。このとき、高圧水開放口５は接続管８内に位置するため、噴射口４から噴射される圧力は所定の高圧を維持している。

打設終了後に高圧水ホース９を回収するには、高圧水ポンプを駆動させた状態で、地上から高圧水ホース９を引き上げると、接続管８の外段部１３によってシャーピン１５に垂直方向の剪断力を作用させてシャーピン１５を破断させた後、高圧水ポンプの駆動を停止させてから高圧水ホース９を接続管８及びノズル３とともに地上に回収する。なお、回収した高圧水ホースは再利用することができる。一方、施工作業中に土中の岩，石，礫等の地中障害物によって、シャーピン１５が破断されてしまった場合、即ち高圧水が供給されている状態で接続管８及びノズル３とともに高圧水ホース９がホルダ２から離脱した場合においても、図３に示すように高圧水の圧力は低減され、高圧水ホース９が地上へ飛び跳ねて暴れることもなく、安全性を確保できる。

図３に示すように、シャーピン１５が破断されて接続管８がホルダ２から離脱すると、接続管８はストッパ１７とも離れるため、ノズル３は高圧水の圧力によって接続管８内を摺動し、接続管８から突出し、係合段部７が接続管８の内段部１２に係合して停止することとなり、ノズル３の胴部３ｂに形成された高圧水開放口５が開放され、噴射口４とともに高圧水開放口５からも高圧水が吐出される。この高圧水開放口５は噴射口４よりも径大に構成されているため、高圧水の噴射圧力を低減させることができて、高圧水ホース９，接続管８及びノズル３を安全に回収することができる。

さらに、施工作業中に土中の岩，石，礫等の地中障害物によって、高圧水が供給されたままホルダ２が接続管８及びノズル３とともに打設杭１から離脱した場合においても、図３に示すように高圧水の圧力は低減され、高圧水ホース９が地上へ飛び跳ねて暴れることもなく、安全性を確保できる。

図４に示すように、打設杭１からホルダ２が離脱すると、ホルダ２はストッパ１７とも離れるためノズル３は高圧水の圧力によって接続管８内を摺動し、接続管８及びホルダ２のノズル開放孔１６から突出し、係合段部７が接続管８の内段部１２に係合して停止する。よって、ノズル３の胴部３ｂに形成された高圧水開放口５がノズル開放孔１６から突出して開放され、噴射口４とともに高圧水開放口５からも高圧水が吐出される。この高圧水開放口５は噴射口４よりも径大に構成されているため、高圧水の噴射圧力を低減させることができて、高圧水ホース９，接続管８及びノズル３を安全に回収することができる。

また、施工作業中に土中の岩，石，礫等の地中障害物によって、高圧水が供給されている状態でストッパ１７が打設杭１から離脱した場合においても高圧水の圧力は低減され、高圧水ホース９が地上へ飛び跳ねて暴れることもなく、安全性を確保できる。

打設杭１からストッパ１７が離脱すると、接続管８が打設杭１に固着された状態で、図３に示す場合と同様の原理で、ノズル３が高圧水の圧力によって接続管８内を摺動し、接続管８及びホルダ２のノズル開放孔１６から突出し、係合段部７が接続管８の内段部１２に係合して停止する。よって、ノズル３の胴部３ｂに形成された高圧水開放口５がノズル開放孔１６から突出して開放され、噴射口４とともに高圧水開放口５からも高圧水が吐出される。この高圧水開放口５は噴射口４よりも径大に構成されているため、高圧水の噴射圧力を低減させることができて、高圧水ホース９，接続管８及びノズル３を安全に回収することができる。

次に本発明の第２実施形態を説明する。前記第１実施形態と同一の構成は同一の符号を付してその説明を省略する。図６は本発明にかかる高圧水噴射装置の第２実施形態を示す要部断面図、図７はその作用説明図である。図において、２１はノズルであって、先端部に噴射口２２が形成されている。ノズル２１の内部には噴射口２２に連通する高圧水の通路２３が形成されている。また、ノズル２１の外周は全体が同径に構成されている。

２４は筒状の接続管であって、後端部２４ｃに高圧水ホース９が連結されている。具体的には、接続管２４の後端部２４ｃに袋ナット１０の一端を螺合し、袋ナット１０の他端に高圧水ホース９の口金１１を螺合することによって連結している。接続管２４の内部は中空であって、ノズル２１と概ね同径であって、後述するようにノズル２１が摺動可能に構成されている。

接続管２４の外周面は、ホルダ２の内径と略同径に構成され、接続管２４をホルダ２内に挿通することができる。なお、接続管２４の胴部２４ｂには、ホルダ２の内径よりも径大の凸部２５と、ホルダ２の内径よりも小径の凹部２６が形成されている。よって、接続管２４の外周面には、凸部２５の下面に下向きの係合段部２７と、凹部２６に上向きの外段部２８が形成されている。

この接続管２４の先端部２４ａ内にノズル２１を挿入し、ノズル２１をＯリング２９を介して接続管２４の先端部２４ａの内周面に液密状態に密接させる。また、接続管２４の後端部２４ｃに前記したように高圧水ホース９を連結する。ノズル２１は接続管２４内を摺動可能であり、接続管２４の先端部２４ａ方向に摺動したノズル２１は、先端部２４ａより突出して接続管２４から離脱することとなり、接続管２４の先端部２４ａの開口が露出する構成である。

上記第２実施形態にかかる高圧水噴射装置を使用した圧力低減方法を説明する。図６に示した状態で、打設杭１を静荷重型杭圧入引抜機を使用して圧入施工すると同時に、高圧水ポンプ（図示略）を駆動させて、高圧水を高圧水ホース９に供給する。供給された高圧水は高圧水ホース９から接続管２４内に挿入されたノズル２１の通路２３を通過して、噴射口２２から噴射され、打設杭１を地盤内に圧入する際の打込効果を促進する。

打設終了後に高圧水ホース９を回収するには、高圧水ポンプを駆動させた状態で、地上から高圧水ホース９を引き上げると、接続管２４の外段部２８によってシャーピン１５に垂直方向の剪断力を作用させて、シャーピン１５を破断させた後、高圧水ポンプの駆動を停止させてから高圧水ホース９を接続管２４及びノズル２１とともに地上に回収する。なお、回収した高圧水ホースは再利用することができる。一方、施工作業中に土中の岩，石，礫等の地中障害物によって、シャーピン１５が破断されてしまった場合、即ち高圧水が供給されている状態で接続管２４及びノズル２１とともに高圧水ホース９がホルダ２から離脱した場合においても、図７に示すように高圧水の圧力は低減され、高圧水ホース９が地上へ飛び跳ねて暴れることもなく、安全性を確保できる。

図７に示すように、シャーピン１５が破断されて接続管２４がホルダ２から離脱すると、ストッパ１７とも離れるため、ノズル２１は高圧水の圧力によって接続管２４内を摺動し、接続管２４から突出して離脱するため、ノズル２１の離脱した後に接続管２４の先端の開口部が露出し、高圧水が吐出される。接続管２４の先端の開口は噴射口２２よりも径大に構成されているため、高圧水の噴射圧力を低減させることができて、高圧水ホース９，接続管２４及びノズル２１を安全に回収することができる。

さらに、高圧水が供給されている状態で施工作業中に土中の岩，石，礫等の地中障害物によって、接続管２４及びノズル２１が連結されたホルダ２が打設杭１から離脱した場合においても、高圧水の圧力は低減され、高圧水ホース９が地上へ飛び跳ねて暴れることもなく、安全性を確保できる。

図８に示すように、打設杭１からホルダ２が離脱すると、ストッパ１７とも離れるため、ノズル２１は高圧水の圧力によって接続管２４内を摺動し、接続管２４及びホルダ２のノズル開放孔１６から突出して離脱する。よって、ノズル２１の先端の開口が開放されて高圧水が吐出される。接続管２４の先端の開口は噴射口２２よりも径大に構成されているため、高圧水の噴射圧力を低減させることができ、高圧水ホース９が地上へ飛び跳ねて暴れることもなく、安全性を確保できるとともに、高圧水ホース９，接続管２４及びノズル２１を安全に回収することができる。

打設杭１からストッパ１７が離脱すると、接続管２４が打設杭１に固着された状態で、図８に示す場合と同様の原理で、ノズル２１が高圧水の圧力によって接続管２４内を摺動し、接続管２４及びホルダ２のノズル開放孔１６から突出して離脱する。よって、ノズル２１の先端の開口が開放されて高圧水が吐出される。接続管２４の先端の開口は噴射口２２よりも径大に構成されているため、高圧水の噴射圧力を低減させることができ、高圧水ホース９が地上へ飛び跳ねて暴れることもなく、安全性を確保できるとともに、高圧水ホース９，接続管２４及びノズル２１を安全に回収することができる。

次に本発明の第３実施形態を説明する。これは、第１実施形態及び第２実施形態のストッパ１７の変形例を示すものであり、図９はストッパ３１を第１実施形態に適用した要部断面図、図１０は図９の打設杭の圧入方向からの矢視図である。ストッパ３１は断面Ｌ字形であって、ホルダ２の底面２ａの全面を被覆する円盤体３１ａと円盤体３１ａに直交して連結された直方体状の基盤３１ｂからなり、円盤体３１ａをホルダ２の底面２ａに当接させた状態で、基盤３１ｂを打設杭１に強固に溶接している。そして、円盤体３１ａには、ノズル３の噴射口４を露出させるために、噴射口４より径大の噴射用の噴射用窓部３１ｃが開孔されている。よって、円盤体３１ａがホルダ２の底面２ａの全面を被覆していても、噴射用窓部３１ｃを介して、ノズル３の噴射口４から高圧水の噴射が可能である。なお、噴射用窓部３１ｃは、噴射口４より径大としたが、噴射口４と同径、或いは噴射口４よりも径を絞った構成としてもよい。このストッパ３１以外の構成及び高圧水の圧力低減方法は、第１実施形態と同様である。また、ストッパ３１を第２実施形態と組み合わせることも勿論可能である。

本発明にかかる高圧水噴射装置及びその圧力低減方法によれば、接続管に挿通されたノズルを収納するホルダと、該ホルダからノズルが抜け落ちないように係合するためのストッパを別体の独立した部材として構成したことによって、地中の礫や転石等の硬質地中障害に衝接する等何らかの原因によって、打設杭からノズルを挿通した接続管が離脱した場合は勿論、接続管を連結したホルダが離脱した場合であっても、直ちに高圧水の圧力を低減させることができ、高い安全性を確保することができる。また、ストッパはホルダやホルダと打設杭との溶接部等の固着部の破断を防ぐガードとしても機能する。そして、ホルダが離脱した場合にも高圧水の圧力を安全に低減できるとともに、特許文献１に示す従来例のようにホルダの溶接の適否によって高圧水の噴射圧力が影響を受けることがなく、多数の打設杭のホルダの溶接作業を効率よく行うことができる。

本発明にかかる高圧水噴射装置の第１実施形態を示す要部断面図。図１の打設杭の圧入方向からの矢視図。第１実施形態の作用説明図。第１実施形態の作用説明図。ストッパの他例を示す打設杭の圧入方向からの矢視図。本発明にかかる高圧水噴射装置の第２実施形態を示す要部断面図。第２実施形態の作用説明図。第２実施形態の作用説明図。本発明にかかる高圧水噴射装置の第３実施形態を示す要部断面図。図９の打設杭の圧入方向からの矢視図。

符号の説明

１…打設杭
２…ホルダ
２ａ…底面
３，２１ノズル
４，２２…噴射口
５…高圧水開放口
６，２３…通路
７，２７…係合段部
８，２４…接続管
９…高圧水ホース
１０…袋ナット
１１…口金
１２…内段部
１３，２８…外段部
１４…ピン孔
１５…シャーピン
１６…ノズル開放孔
１７，３１…ストッパ
２５…凸部
２６…凹部
３１ａ…円盤体
３１ｂ…基盤
３１ｃ…噴射用窓部

Claims

打設する杭に高圧水を噴射するノズルを装着して、高圧水の噴射を併用して地中に杭を打込む工法における高圧水噴射装置であって、
打設杭の先端部近傍に固着され、底面にノズルの先端部及び胴部より径大のノズル開放孔が形成された有底筒状のホルダと、ホルダ内にシャーピンを介して連結された筒状の接続管と、接続管の一端部に連結された高圧水ホースと、接続管内を摺動して接続管から突出可能に挿通され、先端部に噴射口が形成されるとともに、胴部に１又は複数の高圧水開放口が形成されたノズルと、ノズル開放孔に対面して打設杭に固着され、噴射口を露出させてノズルの先端部を係止するストッパとからなることを特徴とする高圧水噴射装置。
打設する杭に高圧水を噴射するノズルを装着して、高圧水の噴射を併用して地中に杭を打込む工法における高圧水噴射装置であって、
上面が開口した有底筒状であって、底面にノズル開放孔が形成されたホルダを打設杭の先端部近傍に固着し、該ホルダ内に高圧水ホースを連結した筒状の接続管をシャーピンを介して連結し、先端部に噴射口が形成されるとともに、胴部に１又は複数の高圧水開放口が形成されたノズルを接続管内を摺動して接続管から突出可能、かつ、ノズル開放孔から先端部及び胴部が突出可能に形成し、ノズル開放孔に対面して打設杭に固着され、噴射口を露出させてノズルの先端部を係止するストッパによって、ノズルをノズル開放孔から突出不可能な状態にしてなることを特徴とする高圧水噴射装置。
ノズルの後端部近傍の胴部に係合段部を形成し、ノズルが接続管内を噴射口方向に摺動した際に、該係合段部が接続管の内壁面に形成した内段部に係合し、高圧水開放口を接続管から露出させた状態で停止する請求項１又は２に記載の高圧水噴射装置。
ホルダを貫通したシャーピンを、接続管の外壁面に形成した外段部に係合させてホルダと接続管を一体に連結してなる請求項１，２又は３に記載の高圧水噴射装置。
打設する杭に高圧水を噴射するノズルを装着して、高圧水の噴射を併用して地中に杭を打込む工法における高圧水噴射装置であって、
打設杭の先端部近傍に固着され、底面にノズルより径大のノズル開放孔が形成された有底筒状のホルダと、ホルダ内にシャーピンを介して連結された筒状の接続管と、接続管の一端部に連結された高圧水ホースと、接続管内を摺動して接続管から突出可能に挿通され、先端部に噴射口が形成されたノズルと、ノズル開放孔に対面して打設杭に固着され、噴射口が露出した状態でノズルの先端部を係止するストッパとからなることを特徴とする高圧水噴射装置。
打設する杭に高圧水を噴射するノズルを装着して、高圧水の噴射を併用して地中に杭を打込む工法における高圧水噴射装置であって、
上面が開口した有底筒状であって、底面にノズル開放孔が形成されたホルダを打設杭の先端部近傍に固着し、該ホルダ内に高圧水ホースを連結した筒状の接続管をシャーピンを介して連結し、先端部に噴射口が形成されたノズルを接続管内を摺動して接続管及びノズル開放孔から突出可能に形成し、ノズル開放孔に対面して打設杭に固着され、噴射口が露出した状態でノズルの先端部を係止するストッパによって、ノズルをノズル開放孔から突出不可能な状態にしてなることを特徴とする高圧水噴射装置。
ホルダを貫通したシャーピンを、接続管の外壁面に形成した外段部に係合させてホルダと接続管を一体に連結してなる請求項５又は６に記載の高圧水噴射装置。
請求項１〜４のいずれかに記載の高圧水噴射装置において、
シャーピンが剪断されて接続管がホルダから離脱すると、高圧水の圧力によってノズルが接続管内を摺動して、接続管からノズルの胴部が突出して、高圧水開放口が接続管から露出し、噴射口とともに高圧水開放口からも高圧水を吐出させることによって、噴射圧力を低減させることを特徴とする高圧水噴射装置の圧力低減方法。
請求項１〜４のいずれかに記載の高圧水噴射装置において、
接続管がホルダとともに打設杭から離脱すると、高圧水の圧力によってノズルが接続管内を摺動して、ノズル開放孔からノズルの胴部が突出して、高圧水開放口が接続管から露出し、噴射口とともに高圧水開放口からも高圧水を吐出させることによって、噴射圧力を低減させることを特徴とする高圧水噴射装置の圧力低減方法。
請求項１〜４のいずれかに記載の高圧水噴射装置において、
ストッパが打設杭から離脱すると、接続管とホルダは打設杭に固着された状態で、高圧水の圧力によってノズルが接続管内を摺動して、ノズル開放孔からノズルの胴部が突出して、高圧水開放口が接続管から露出し、噴射口とともに高圧水開放口からも高圧水を吐出させることによって、噴射圧力を低減させることを特徴とする高圧水噴射装置の圧力低減方法。
請求項５〜７のいずれかに記載の高圧水噴射装置において、
シャーピンが剪断されて接続管がホルダから離脱すると、高圧水の圧力によってノズルが接続管内を摺動して、接続管から突出して離脱し、ノズルが離脱した後の噴射口よりも径大の接続管先端から高圧水を吐出させることによって、噴射圧力を低減させることを特徴とする高圧水噴射装置の圧力低減方法。
請求項５〜７のいずれかに記載の高圧水噴射装置において、
接続管がホルダとともに打設杭から離脱すると、高圧水の圧力によってノズルが接続管内を摺動して、接続管及びノズル開放孔から突出して離脱し、ノズルが離脱した後のノズル開放孔から高圧水を吐出させることによって、噴射圧力を低減させることを特徴とする高圧水噴射装置の圧力低減方法。
請求項５〜７のいずれかに記載の高圧水噴射装置において、
ストッパが打設杭から離脱すると、接続管とホルダは打設杭に固着された状態で、高圧水の圧力によってノズルが接続管内を摺動して、接続管及びノズル開放孔から突出して離脱し、ノズルが離脱した後のノズル開放孔から高圧水を吐出させることによって、噴射圧力を低減させることを特徴とする高圧水噴射装置の圧力低減方法。