JP6035355B2

JP6035355B2 - 低強度管の埋設工法およびそれに使用する掘削ヘッド

Info

Publication number: JP6035355B2
Application number: JP2015004736A
Authority: JP
Inventors: 真神村; 俊守前
Original assignee: Something Co Ltd
Current assignee: Something Co Ltd
Priority date: 2015-01-14
Filing date: 2015-01-14
Publication date: 2016-11-30
Anticipated expiration: 2035-01-14
Also published as: JP2016130418A

Description

本発明は、塩化ビニル管やドレーン管等低強度の管を埋設するための工法およびそれに使用する掘削ヘッドに関するものである。

低強度管としては、塩化ビニル管や薄肉鋼管などがあり、これらは集水井戸、ストレーナとして、また、建築分野等における簡易基礎杭として用いられる。

基礎杭については、一般に軟弱地盤等の上に建築物等を構築する場合には、建築物等の基礎を当該軟弱地盤の下方に位置する支持層に支持させるために基礎工事に先立って鋼製の支持杭を地盤中に打設する工事が行われている。

しかしながら、鋼製の杭はコストが高いという問題がある。一方、近時においては機械的強度に優れ、安価な硬質プラスチック材料等によって形成される構造材料も数多く開発されており、種々の分野で使用されている。

そしてこのような構造材料を基礎工事用の支持杭に適用できれば支持杭の構築に掛かる大幅な労力の削減と工期の短縮等を図ることが可能となるが、地盤貫入時に掛かる貫入抵抗等によって支持杭の折損が生ずるおそれがある。

下記特許文献は当該支持杭の折損を防止する画期的な支持杭の構造と支持杭の貫入工法として提案されたもので、図８に示すように、支持杭１を貫入する機械装置のリーダー付きロット３が支持杭１の管状の杭本体５の中心を貫通する外嵌合状態で支持杭１を貫入する。
特開２００６−３４２４９９号公報

支持杭１は機械的強度の高い硬質プラスチック材料によって形成される管状の杭本体５と、杭本体５の貫入方向先端７に取り付けられるヘッドキャップ９と、ヘッドキャップ９に接続され、地盤Ｇ中に回転貫入される支持翼１１と、杭本体５の貫入方向後端１３に取り付けられるエンドキャップとを備えている。

支持杭１を貫入する機械装置のリーダー付きロット３は図８に示すように杭本体５の中心を貫くように杭本体５に対して内嵌状態で使用される。杭本体５の貫入方向先端７の内壁面は幾分拡径されており、後述する支持翼１１における側筒部１７の上端部と接続される接続段部１９となっている。

ヘッドキャップ９は支持翼１１における側筒部１７の外周面に水平に取り付けられ、側筒部１７の外周面との間にはリング状の収容空間２３が設けられており、当該収容空間２３内に上記杭本体５の貫入方向先端７が嵌合状態で収容されるようになっている。

支持翼１１は図示しない係合構造によって上記リーダー付きロット３の先端に接続される側筒部１７と、該側筒部１７の外周面に設けられる一枚のスクリュー羽根２５とを備えている。

支持杭１を地盤Ｇ中に貫入する機械装置のリーダー付きロット３に杭本体５を装着し、リーダー付きロット３の先端にヘッドキャップ９と支持翼１１を接続する。

リーダー付きロット３を所定の方向に回転させながら下方に移動させることによって地盤Ｇを掘削し支持杭１Ａを地盤Ｇ中に回転貫入する。

支持翼１１の先端が支持層に到達し、支持層に支持された後、リーダー付きロット３との接続状態を解除し、リーダー付きロット３を地上に引き抜く。

他の実施の形態２として支持杭１Ｂは図９に示すように杭本体５の直径が実施の形態１に係る支持杭１Ａの杭本体５よりも小径に形成されており、杭本体５が円筒形状のリーダー付きロット３に対して内嵌状態で装着されている。

小径の杭本体５の貫入方向先端７は支持翼１１における側筒部１７の上端部に内嵌状態で支持されており、ヘッドキャップ９の側胴部２１における内方の収容空間２３にはリーダー付きロット３の先端が収容される構成となっている。

当該支持杭１Ｂの貫入に当たっては、上述した貫入準備を行った後、貫入実行、貫入終了、貫入完了の順番で支持杭１Ｂの貫入工事が進められる。

一方、排水材の建込工法および装置としては下記特許文献がある。
特開２０１３−２５３４２７号公報

これは図１０に示すように、ケーシング建込み用の施工機械を用いてケーシングを地盤に挿入することで削孔を行い、建込むケーシング内に中空円筒状の適宜長さの排水材を設置し、その後ケーシングを引き抜いて排水材を地盤中に配設する排水材の建込工法において、ケーシング１２１はその先端に掘削ヘッド１２７を置いた掘削推進力を有する掘削ケーシングであり、掘削ヘッド１２７と排水材１０２の先端とを結合してケーシング１２１と排水材１０２を同時に建て込むとともに、掘削ヘッド１２７をアンカーとして排水材１０２とともに地中に残置して、ケーシング１２１を引き抜く。

ケーシング１２１はケーシング建込み用の施工機械はオーガー１２０に接続される掘削ロッドタイプのもので、その先端に掘削ヘッド１２７を置き、外周にスクリュー１２２を形成する螺旋羽根を設けている。ケーシング１２１の先端に接合する掘削ヘッド１２７は、下側には中央を横切るように、フィッシュテールビット１３０を厚板として突設した。

ケーシング１２１と掘削ヘッド１２７は抜け止めピン１３３を介して仮止めできるようになっている。

クレーン等で吊り上げて、オーガー１２０に吊支させ、オーガー１２０にケーシング１２１を接続したのち、掘削ヘッド１２７を地面に預け、抜け止めピン１３３を外す。この状態では掘削ヘッド１２７はケーシング１２１から下方へ突出するように設ける係止片１３２により、回転方向は規制するように、また、鉛直方向へは抜け出るように係合する。

オーガー１２０によりケーシング１２１および掘削ヘッド１２７を回転させ、先端のヘッド１２７及びケーシング１２１のスクリュー１２２の押し込み力・回転トルクで掘削行い、ケーシング１２１を内部の排水材１０２とともに地盤に挿入する。

掘削ヘッド１２７は、フィッシュテールビット１３０を突設したことにより押し込み力は掘削ヘッド１２７先端のフィッシュテールビット１３０が付いている厚板にて受ける構造となる。これにより、ケーシング１２１内の排水材１０２にトルク、押し込み力が負荷されること無く埋設できる。

所定深さに達したら、逆回転にてケーシング１２１を引き抜く。ケーシング１２１と掘削ヘッド１２７とは係止片１３２が掘削ヘッド１２７側の切欠きに嵌るだけの係合なので、この係止片１３２を上に抜くだけで係合を解除できる。

また、掘削ヘッド１２７とケーシング１２１の間で、ヘッドが引き抜かれる方向の固定は特定されていないので、先端ケーシング１２１を引き抜く動作を実施した場合、掘削ヘッド１２７とケーシング１２１は容易に切り離され、掘削ヘッド１２７と排水材１０２は掘削した土中に残置される。掘削ヘッド１２７は排水材１０２のアンカーとなる。

前記特許文献１では下記の問題を有する。
（１）リーダー付きロット３の先端と支持翼１１との係合が不明確であり、如何にして支持翼１１は支持層Ｂに到達後、リーダー付きロット３と切り離されるかが不明である。
（２）リーダー付きロット３は杭本体５に対して内嵌状態で使用されるが、ロット３と杭本体５とが密着していると杭本体５を残してのリーダー付きロット３の引き上げが困難であり、また、ロット３と杭本体５とに隙間があると地盤からの杭本体５への摩擦抵抗が大きく作用し、杭本体５を回転させながらロット３とともに建て込むことはできない。
（３）実施の形態２では杭本体５は円筒形状のリーダー付きロット３に対して内嵌状態で装着されるものであり、小径のものに限定されてしまう。

前記特許文献２では、ケーシング１２１はケーシング建込み用の施工機械はオーガー１２０に接続される掘削ロッドタイプのもので、前記特許文献１と同じく排水材１０２（杭本体５に相当）は小径のものに限定されてしまう。

ケーシング１２１の引き上げは逆回転にて行うので、スクリュー１２２で孔壁が荒れてしまうおそれがある。

本発明の目的は前記従来例の不都合を解消し、低強度管を小径のものに限定されることもなく埋設できるようにしたもので、しかも掘削回転軸とケーシングを別のものとして併用することで駆動装置は掘削回転軸を回転させるだけなので、ケーシングを引き上げるのに回転させずにこれを行うことができ、ケーシングを引き上げ時に孔壁を荒らすおそれもない低強度管の埋設工法およびそれに使用する掘削ヘッドを提供することにある。

前記目的を達成するため、本発明は低強度管の埋設工法としては、埋設すべき低強度管の先端に嵌着するもので、低強度管の支持板体となる水平板体の下側に掘削用の羽根としてフィッシュテールビットを設け、水平板体の上面に筒体を立ち上げ、この筒体の外周側方に湾曲板によるコテ塗り部を設けた低強度管の埋設用掘削ヘッドと、低強度管内を挿通し、先端は水平板体の孔に貫通して水平板体に着脱自在に差し込まれる掘削回転軸と、水平板体に載置され、先端は水平板体に着脱自在に接合し、低強度管に套嵌されるケーシングとからなる掘削装置を使用し、掘削回転軸を駆動装置で回転駆動し、掘削回転軸で回転させる掘削ヘッドで推進させ、かつ、掘削ヘッドでの掘削孔壁をコテ塗りで圧密しながらケーシングおよび低強度管を地盤に挿入し、所定長挿入後ケーシングおよび掘削回転軸を引き上げて、低強度管を水平板体で支持させて地中に埋設することを要旨とするものである。

低強度管の埋設工法用掘削ヘッドとしては、建込むべき低強度管の先端に嵌着するもので、低強度管の支持板となる水平板体の下側に掘削用の羽根としてフィッシュテールビットを設け、水平板体の上面に筒体を立ち上げ、この筒体の外周側方に湾曲板によるコテ塗り部を設け、水平板体は筒体で低強度管を収容するケーシングの先端に着脱自在に接合し、また、低強度管内部を挿通する掘削回転軸の先端は水平板体の孔に貫通して水平板体に着脱自在に差し込まれることを要旨とするものである。

本発明によれば、掘削は掘削回転軸および掘削ヘッドで行うものであり、埋設すべき低強度管はこの掘削回転軸の外側に置かれ、さらにその外側にはケージングが套嵌される。このケージングは孔壁の崩壊防止を行うだけで掘削には関与しないので、ケージングに掘削の土圧がかかることはない。

所定長挿入後ケーシングおよび掘削回転軸を引き上げるが、その際、ケーシングは回転させなくても引き上げることができる。

埋設された低強度管は水平板体が支持板として作用するので、安定した支持をもって杭等の役割を発揮できる。

さらに、湾曲板によるコテ塗り部を設け、ケージング挿入の際には、掘削ヘッドでの掘削孔壁をコテ塗りで圧密するので、掘削孔壁が安定し、ケーシングを無理なく、挿入することができ、また、ケーシングを回転させずに引き上げるにも孔壁が乱れることはない。しかも、引き締まった孔壁となるので、残置される低強度管に対しても安定した支持をなすことができ、ケーシング引き上げ後の低強度管の外周は徐々に土圧がかかり、空隙はなくなる。

以上述べたように本発明の低強度管の埋設工法およびそれに使用する掘削ヘッドは、低強度管を小径のものに限定されることもなく埋設できるようにしたもので、しかも掘削回転軸とケーシングを別のものとして併用することで駆動装置は掘削回転軸を回転させるだけなので、ケーシングを引き上げるのに回転させずにこれを行うことができ、ケーシングを引き上げ時に孔壁を荒らすおそれもないものである。

以下、図面について本発明の実施の形態を詳細に説明する。図１は本発明の低強度管の埋設工法およびそれに使用する掘削ヘッドの１実施形態を示す縦断正面図、図２は同上縦断側面図、図３は同上正面図、図４は図１の、図５は図２の底面図、図６はコテ塗り部の説明図である。

先に本発明の低強度管の埋設工法用掘削ヘッドから説明すると、掘削ヘッド３１は、建込むべき低強度管３０の先端に嵌着するもので、低強度管３０の支持板となる水平板体３２の下側に掘削用の羽根としてフィッシュテールビット３３を設けた。

水平板体３２は低強度管３０よりも外側に張り出すように径の大きなものであり、フィッシュテールビット３３はその中心を水平板体３２の中心にあわせて下向きに設けるが、図２に示すようにフィッシュテールビット３３はその左右端は水平板体３２よりも張り出させる。

さらに、掘削ヘッド３１は、上面に筒体３４を立ち上げ、この筒体３４の外周側方に鋼棒等による鋼製柱体３５を溶接し、これを湾曲板３６でくるむようにして筒体３４の周方向に湾曲面を有するコテ塗り部３７を形成した。

コテ塗り部３７は１８０°間隔で対照に設けられ、高さ巾は筒体３４の高さにほぼ見合うものであり、また、掘削ヘッド３１が反時計回り（右回転）する場合に、暫時その高さが増すものである。

前記水平板体３２の中央には２個の孔３９が並んで形成される。

図中４０は掘削回転軸であり、その先端は二股の差し込み部４１として、前記水平板体３２の孔３９に着脱自在に差し込まれる。

図示は省略するが、掘削回転軸４０は建込み用の施工機械のオーガー（駆動装置）に接続されて回転駆動される掘削ロッドタイプのもので、オーガー（駆動装置）は通常の杭施工等で用いるアースオーガーと同じく、油圧モータをハウジングに収めたもので、リーダーマストを起伏自在に設けたクローラ等の重機の、リーダーマストのトップシーブから昇降自在に吊り下げられる。

建込むべき低強度管３０は、塩化ビニル管などの合成樹脂管や薄肉鋼管などの金属製管、紙管、ドレーン管などで、前記掘削回転軸４０はこの低強度管３０を挿通させる。

図中４２は鋼管によるケーシングで、低強度管３０に套嵌されるように、その先端を前記筒体３４内に差し入れて、この筒体３４で覆われるようにして水平板体３２に載置され、水平板体３２に着脱自在に接合する。

以上のように掘削装置としては、埋設すべき低強度管３０の先端に嵌着するもので、低強度管３０の支持板体となる水平板体３２の下側に掘削用の羽根としてフィッシュテールビット３３を設けた低強度管３０の埋設用掘削ヘッド３１と、低強度管３０内を挿通し、先端は水平板体３２の孔３９に貫通して水平板体３２に着脱自在に差し込まれる掘削回転軸４０と、水平板体３２に載置され、先端は水平板体３２に着脱自在に接合し、低強度管３０に套嵌されるケーシング４２とからなるものとした。

次にこのような掘削装置を用いて行う本発明の低強度管の埋設工法について説明する。

掘削回転軸４０を図示しない駆動装置で回転駆動すると、掘削回転軸４０で掘削ヘッド３１が回転され、地中に推進されていく。

掘削回転軸４０はその先端が水平板体３２に差し込まれた状態でそのまま掘削ヘッド３１を押すものであり、両者は結合しながら掘削が行われる。

また、ケーシング４２は掘削ヘッド３１によりともに回転しながら挿入されていく。低強度管３０も同様である。必要に応じて低強度管３０と掘削ヘッド３１とをピン等を用いて結合しておいてもよい。

掘削ヘッド３１のフィッシュテールビット３３で掘削された土砂は掘削ヘッド３１の推進に伴い相対的に上昇し、これがコテ塗り部３７で掘削孔壁にコテ塗りで圧密される。

その結果、掘削孔壁が安定し、ケーシング４２を摩擦抵抗をあまり受けずに無理なく挿入することができる。

このようにしてケーシング４２および低強度管３０を地盤に挿入し、所定長挿入後ケーシング４２および掘削回転軸４０を引き上げて図７に示すように低強度管３０を水平板体３２で支持させて地中に埋設する。

ケーシング４２はその先端は接合されたものでないので、そのまま回転させずに引き上げることができるが、回転させながら引き抜くことも可能である。

また、掘削回転軸４０はその先端が水平板体３２に差し込まれただけの状態なのでそのまま回転させずに引上げれば抜くことができる。

低強度管３０を簡易杭として使用する場合には、内部に砕石や砂を充填することもできる。

本発明の低強度管の埋設工法およびそれに使用する掘削ヘッドの１実施形態を示す縦断正面図である。本発明の低強度管の埋設工法およびそれに使用する掘削ヘッドの１実施形態を示す縦断側面図である。本発明の低強度管の埋設工法およびそれに使用する掘削ヘッドの１実施形態を示す正面図である。図１の底面図である。図２の底面図である。コテ塗り部の説明図である。低強度管の埋設状態を示す縦断側面図である。従来例の第１実施形態を示す縦断側面図である。従来例の第２実施形態を示す縦断側面図である。排水材の建込工法および装置の従来例を示す側面図である。

１…支持杭１Ａ…（外嵌合タイプの）支持杭
１Ｂ…（内嵌合タイプの）支持杭３…リーダー付きロット
５…杭本体７…貫入方向先端
９…ヘッドキャップ１１…支持翼
１３…貫入方向後端
１７…側筒部１９…接続段部
２１…側胴部２３…収容空間
２５…スクリュー羽根Ｇ…地盤
Ａ…軟弱地盤Ｂ…支持層
Ｃ…充填材Ｓ…ソケット
３０…低強度管３１…掘削ヘッド
３２…水平板体３３…フィッシュテールビット
３４…筒体３５…鋼製柱体
３６…湾曲板３７…コテ塗り部
３９…孔４０…掘削回転軸
４１…差し込み部４２…ケーシング
１０２…排水材１２０…オーガー
１２１…ケーシング１２２…スクリュー
１２７…掘削ヘッド１３０…フィッシュテールビット
１３２…係止片１３３…抜け止めピン

Claims

埋設すべき低強度管の先端に嵌着するもので、低強度管の支持板体となる水平板体の下側に掘削用の羽根としてフィッシュテールビットを設け、水平板体の上面に筒体を立ち上げ、この筒体の外周側方に湾曲板によるコテ塗り部を設けた低強度管の埋設用掘削ヘッドと、低強度管内を挿通し、先端は水平板体の孔に貫通して水平板体に着脱自在に差し込まれる掘削回転軸と、水平板体に載置され、先端は水平板体に着脱自在に接合し、低強度管に套嵌されるケーシングとからなる掘削装置を使用し、掘削回転軸を駆動装置で回転駆動し、掘削回転軸で回転させる掘削ヘッドで推進させ、かつ、掘削ヘッドでの掘削孔壁をコテ塗りで圧密しながらケーシングおよび低強度管を地盤に挿入し、所定長挿入後ケーシングおよび掘削回転軸を引き上げて、低強度管を水平板体で支持させて地中に埋設することを特徴とする低強度管の埋設工法。
建込むべき低強度管の先端に嵌着するもので、低強度管の支持板となる水平板体の下側に掘削用の羽根としてフィッシュテールビットを設け、水平板体の上面に筒体を立ち上げ、この筒体の外周側方に湾曲板によるコテ塗り部を設け、水平板体は筒体で低強度管を収容するケーシングの先端に着脱自在に接合し、また、低強度管内部を挿通する掘削回転軸の先端は水平板体の孔に貫通して水平板体に着脱自在に差し込まれることを特徴とする低強度管の埋設工法用掘削ヘッド。