JP6077616B1 - 杭施工用ケーシングの打設方法 - Google Patents

Abstract

【課題】円筒状のケーシングをあらかじめ設定された深度まで地中に挿入する掘削工程を行った後、前記ケーシング内に砕石や砂やコンクリート等の投入材を投入し、投入材を地中に残してケーシングを引き上げる杭施工において、小型機でも必要長のケーシンングを安定した状態で無理なく打設できる抗施工用ケーシングの打設方法を提供する。【解決手段】ケーシングは下ケーシング１６に対して上ケーシング１７が接続可能であり、下ケーシング１６を打設し、打設した下ケーシング１６に上ケーシング１７を継ぎ足して全長を打設し、ケーシング内に投入材を下ケーシングに相当する分投入し、上ケーシング１７分全体を引抜き、上ケーシング１７を下ケーシング１６から切離し、下ケーシング１６内に投入材を投入し、下ケーシング１６を引き抜く。【選択図】図２

Description

本発明は、地中に砕石や砂もしくはコンクリート・モルタル等を柱状に打設して砕石杭（パイル）、砂杭、コンクリート杭を形成する際に用いるケーシングの打設方法に関する。

軟弱地盤を掘削し天然砕石パイル（砕石杭）を構築することにより、砕石パイルと原地盤を複合的に作用させ、支持力を増加させる工法として砕石パイル工法がある。

また、地震時の液状化を防止するための地盤改良工法として、グラベルドレーン工法が知られており、このグラベルドレーン工法は、地中に形成した縦穴（掘削穴）内に各種粒状物、例えば砕石を投入して柱状に締め固めることにより、いわゆる砕石杭を形成するものである。

下記特許文献１に示すようにこのような砕石杭を効率よく形成するためのアタッチメントが知られている。
特許第４４４５０３３号公報

図１４に示すように特許文献１は、砕石杭形成装置１００は建設機械としての小型地盤改良機Ｍと、小型地盤改良機Ｍに装着されたアタッチメントＴと、を備えている。

小型地盤改良機Ｍは、地盤改良機本体構造１と、運転席としてのキャビン７と、低接地圧で不整地を移動可能な無限軌道であるクローラ６と、施工時において小型地盤改良機Ｍの揺動を抑制するアウトリガー５と、を備える。

小型地盤改良機Ｍは、さらに、アタッチメントＴを操作するための構成として、アタッチメントＴにモーター出力軸２７を介して回転駆動力を供給する回転駆動装置１１と、昇降ガイドレール９を有するリーダー４と、リーダー４を支持するためのリーダー取付ベース２と、リーダー４の傾きを操作する油圧シリンダー３と、リーダー４の下端部においてリーダー４と一体的に形成されている延長脚柱１０と、を備えている。

アタッチメントＴは、フィン１３が設けられたパイプケーシング１２（円筒部の一例）と、インナースクリューオーガー２９（螺旋部の一例）と、パイプケーシング１２の振れ止め用の包囲枠３２と、二股のフォーク形状を有するハンガーステー６４と、カム凸子６３を有するトップカバーケース５５と、中込め材収容ホッパー３３と中込め材投入シュート３４からなる砕石投入装置３３０と、取付プレート３７と、支持アーム３９と、アタッチメントＴによる施工状態を管理する施工管理装置ＴＣと、を備えている。

パイプケーシング１２には、中込め材受け入れ口１４（砕石投入孔の一例）が形成され、開閉蓋Ｄによって塞がれている。

このようにして、ペレータは予め設定された砕石杭形成位置に砕石杭を形成することができるように、インナースクリューオーガー２９の先端を砕石杭形成位置の中心に合わせ、鉛直性を確認した後に掘削を行う。

掘削は、インナースクリューオーガー２９の掘削によって生じた掘削土砂がフィン１３によって地表に運搬される中込め材収容ホッパー３３に砕石を投入する。

特許文献１に記載されたアタッチメントを地盤改良機などの作業機に装着することによって砕石杭の施工を容易に行うことはできるが、砕石杭を形成する地盤の状態や使用する砕石の種類によって的確な操作を行わなければならず、これがオペレータの負担となっている。

また、一般に杭打ち機と称せられる施工機は、リーダーが１８ｍ以上の大型機と１２ｍ以下の小型機に大別されるが、リーダーが１２ｍ以下の小型機ではケーシングの長さが８ｍ以上は装着できず、さらに８ｍのケーシングを吊ると重量等で不安定になり、操作に不都合が生じる。

さらに軟弱な地盤では地下水の含水割合が多く、地下水位が高いのでケーシング内に水や泥水を呼び込み、これが砕石に混入してしまうおそれがある。かかる侵入する水や泥水の処理が必要である。

本発明の目的は前記従来例の不都合を解消し、地中に砕石や砂もしくはコンクリート・モルタル等を柱状に打設して砕石杭（パイル）、砂杭、コンクリート杭を施工するのに小型機でも必要長のケーシンングを安定した状態で無理なく打設できる杭施工用ケーシングの打設方法を提供することにある。

前記目的を達成するため請求項１記載の本発明は、円筒状のケーシングをあらかじめ設定された深度まで地中に挿入する掘削工程を行った後、前記ケーシング内に砕石や砂やコンクリート等の投入材を投入し、投入材を地中に残してケーシングを引き上げる杭施工において、ケーシングは下ケーシングに対して上ケーシングが接続可能であり、下ケーシングを打設し、打設した下ケーシングに上ケーシングを継ぎ足して全長を打設し、上下ケーシング内に投入材を下ケーシングに相当する分投入し、上下ケーシングの上ケーシング分を下ケーシングとともに引抜き、上ケーシングを下ケーシングから切離し、上ケーシングとともに上昇した下ケーシング内に投入材を投入して設定深度まで投入材を打設し、その後下ケーシングを引き抜く、また、複数列に杭を施工する場合に、下ケーシングは複数を先行打設し、上ケーシングはこれら下ケーシングに対して転用して用いることを要旨とするものである。

請求項１記載の本発明によれば、上下に接続可能なケーシングをあらかじめ設定された深度まで地中に挿入する掘削工程を行った後、前記ケーシング内に砕石やコンクリート等の投入材を投入し、投入材を地中に残してケーシングを引き上げる杭施工において、接続されたケーシングを施工機に吊り下げて打設や引上げを行うのではなく、下ケーシングは地中に預けた状態で行うので施工機に過大な荷重を掛けずにすむ。

さらに、投入材の投入は複数に分けて行うことになるが、ケーシングの引き抜きとの関係では常にケーシング下端が投入材の上端に重畳しており、投入材の上端とケーシング下端が離間することがないので、地下水と土砂が投入材の間に流入して造成する砕石杭等の均一化を阻害するようなことはない。

これに加えて、複数の下ケーシングに対して１つの上ケーシングを１セットとすることで、複数本の杭施工を計画する場合に１本ずつ仕上げる場合と比較して作業効率がよく、迅速な施工が可能となる。施工機とケーシングとの関係で特に狭い場所での作業の簡素化を図れる。

請求項２記載の本発明は、下ケーシングは上ケーシングよりも長さが長いことを要旨とするものである。

請求項２記載の本発明によれば、例えば下ケーシングを４．５ｍ、上ケーシングを３．５ｍとして、下ケーシングは上ケーシングよりも長さが長いものとすることで、ケーシング下端が投入材の上端に重畳することを確実なものとすることができる。

以上述べたように本発明の杭施工用ケーシングの打設方法は、地中に砕石や砂もしくはコンクリート・モルタル等を柱状に打設して砕石杭（パイル）、砂杭、コンクリート杭を施工するのに小型機でも必要長のケーシンングを安定した状態で無理なく打設できるものである。

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。先に本発明の杭施工用ケーシングの打設方法で使用する施工機（杭打機）について説明すると、前記図１４に示したものと同様なものでよく、図１３に示すように砕石杭形成装置１００としての小型地盤改良機Ｍで、アタッチメントＴと、を備えている。

小型地盤改良機Ｍは、地盤改良機本体構造１と、運転席としてのキャビン７と、低接地圧で不整地を移動可能な無限軌道であるクローラ６と、施工時において小型地盤改良機Ｍの揺動を抑制するアウトリガー５と、を備える。

小型地盤改良機Ｍは、さらに、アタッチメントＴを操作するための構成として、アタッチメントＴにモーター出力軸２７を介して回転駆動力を供給する回転駆動装置１１と、昇降ガイドレール９を有するリーダー４と、リーダー４を支持するためのリーダー取付ベース２と、リーダー４の傾きを操作する油圧シリンダー３と、リーダー４の下端部においてリーダー４と一体的に形成されている延長脚柱１０と、を備えている。

アタッチメントＴは、図１１に示すような円筒状のケーシング１５であるが、ケーシング１５は下ケーシング１６に対して上ケーシング１７が接続可能である。

前記小型地盤改良機Ｍはリーダー４の下部においてケーシング１５が貫通する触れ止め２３を有するが、この触れ止め２３のケーシング１５の挿入する口をテーパーに広がる受け口２２としておけば多少のケーシング１５の傾きに対応できる。

下ケーシング１６は４．５ｍ、上ケーシング１７は３．５ｍとして下ケーシング１６は上ケーシング１７よりも長さが長いものとし、（図示では同一長さとして表示している）上ケーシング１７の下端は切欠き部１８ａを有するスリーブ１８として形成し、下ケーシング１６は上端近傍に突起部１９を有している。

前記回転駆動装置１１は略Ｌ字状の切欠き部２０ａを有するスリーブ２０を下向きに回転駆動可能に設け、下ケーシング１６や上ケーシング１７は上端近傍に突起部を有しており、前記地盤掘削の間、前記突起部と前記切欠き部とが係合して、それによって、前記回転駆動装置１１の切欠き部と前記ケーシングの一部とが、回転方向において相互に干渉するようになっている。

回転駆動装置１１により下ケーシング１６や上ケーシング１７を回転させ、下ケーシング１６の先端に掘削刃を形成してこれで掘削してもよいが、これではケーシング内に土砂が侵入し、それを除く手間が必要となるので、下ケーシング１６の先に掘削ヘッド２４を置くようにしてもよい。掘削ヘッド２４は図示しない掘削回転軸で駆動するものであり、その先端は二股の差し込み部として、掘削ヘッド２４に設ける水平板体の孔に着脱自在に差し込まれる。

掘削ヘッド２４は前記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てもよい。

本発明は、下ケーシング１６を打設し、打設した下ケーシング１６に上ケーシング１７を継ぎ足して全長を打設し、ケーシング（下ケーシング１６および上ケーシング１７）内に投入材を下ケーシング１７の長さに相当する分投入し、上ケーシング１７分全体（下ケーシング１６および上ケーシング１７）を引き抜き、上ケーシング１７を下ケーシング１６から切離し、下ケーシング１６内に投入材を投入し、これで必要長さ投入材が打設されたので、下ケーシング１６を引き抜くものである。

図に基づいて詳細に説明する。例えば、図１２に示すように、２列、No.１〜No.３、No.４〜No.６の計６本を打設するとして、
（１）横一列のNo.１〜No.３の４．５ｍの下ケーシング１６の３本を全て打設する。図１に示すように、下ケーシング１６を回転駆動装置１１に接続し、回転駆動して打込む。

（２）次３．５ｍの上ケーシング１７をNo.１に継ぎ８ｍ（４．５ｍ＋３．５ｍ）を打設する。図２に示すように、下ケーシング１６から切り離した回転駆動装置１１を引き上げ、回転駆動装置１１に上ケーシング１７を接続し、下ケーシング１６と上ケーシング１７とも接続して、これら下ケーシング１６と上ケーシング１７を回転駆動しながら図３に示すように全部を打設する。

（３）回転駆動装置１１と下ケーシング１６と上ケーシング１７とを取り外す。
（４）図４に示すように、ケーシング内（下ケーシング１６と上ケーシング１７内）に砕石やコンクリート等の投入材２１を４ｍ分投入する。投入量は下端より４ｍ（８ｍ１／２）投入する。

（５）図５に示すように回転駆動装置１１と上ケーシング１７を接続し、逆回転で引抜く。図６に示すように引抜は上ケーシング１７の部分で全体の約１／２であり、４ｍ〜３．５ｍとしケーシング切り外し可能部位とする。

（６）図７に示すように上ケーシング１７（３．５ｍ）を切り離し、図８に示すように、下ケーシング１６内に残りの投入材２０を投入する。

（７）図９に示すように、切り離した上ケーシング１７（３．５ｍ）を下ケーシング１６（４．５ｍ）に接続する。
（８）上ケーシング１７（３．５ｍ）を介して下ケーシング１６（４．５ｍ）も引き抜き、これで４．５ｍ＋３．５ｍのケーシングの全てを引抜く。ケーシングの引抜は掘削ヘッド２４を残して行なわれる。

（９）No.４杭に下ケーシング１６（４．５ｍ）を打設後、回転駆動装置１１を切り離す。
（１０）No.２の下ケーシング１６に上ケーシング１７を接続して（４．５＋３．５）８ｍを打設する。
（１１）（３）の作業にもどりケーシングをオーガーと切り離す。
以下（４）〜（１０）の作業を繰り返す。

No.５杭、No.６杭の打設を完了する作業は１ロット３本とする下と杭３本が必要となる。

しかし、ロットの数は総施工本数とも現地施工状況により３本以上でも考えられるが経済コスト（ケーシングの製作）を考慮すると３本〜４本が有効である(施工本数にもよる)。

本発明の杭施工用ケーシングの打設方法の第１工程を示す側面図である。 本発明の杭施工用ケーシングの打設方法の第２工程を示す側面図である。 本発明の杭施工用ケーシングの打設方法の第３工程を示す側面図である。 本発明の杭施工用ケーシングの打設方法の第４工程を示す側面図である。 本発明の杭施工用ケーシングの打設方法の第５工程を示す側面図である。 本発明の杭施工用ケーシングの打設方法の第６工程を示す側面図である。 本発明の杭施工用ケーシングの打設方法の第７工程を示す側面図である。 本発明の杭施工用ケーシングの打設方法の第８工程を示す側面図である。 本発明の杭施工用ケーシングの打設方法の第９工程を示す側面図である。 本発明の杭施工用ケーシングの打設方法の最終工程を示す側面図である。 本発明で使用するケーシングの側面図である。 杭の打設配置を示す説明図である。 本発明の杭施工用ケーシングの打設方法で使用する施工機（杭打機）の側面図である。 従来例を示す側面図である。

１ 地盤改良機本体構造
２ リーダー取付ベース
３ 油圧シリンダー
４ リーダー
５ アウトリガー
６ クローラ
７ キャビン
８ 昇降台
９ 昇降ガイドレール
１０ 延長脚柱
１１ 回転駆動装置
１２ パイプケーシング
１３ フィン（アウタースクリューオーガー）
１４ 中込め材受け入れ口
１５ ケーシング
１６ 下ケーシング
１７ 上ケーシング
１８ スリーブ
１８ａ 切欠き部
１９ 突起部
２０ スリーブ
２０ａ 切欠き部
２１ 投入材
２２ 受け口
２３ 触れ止め
２４ 掘削ヘッド
２７ モーター出力軸
２９ インナースクリューオーガー
３２ 包囲枠
３３ 中込め材収容ホッパー
３４ 中込め材投入シュート
３７ 取付プレート
３８ 固定ボルト
３９ 支持アーム
５５ トップカバーケース
６３ カム凸子
６４ ハンガーステー
１００ 砕石杭形成装置
３３０ 砕石投入装置
Ｄ 開閉蓋
Ｍ 小型地盤改良機
Ｐ ドレーン杭
Ｔ アタッチメント
ＴＣ 施工管理装置

Claims (2)

1. 円筒状のケーシングをあらかじめ設定された深度まで地中に挿入する掘削工程を行った後、前記ケーシング内に砕石や砂やコンクリート等の投入材を投入し、投入材を地中に残してケーシングを引き上げる杭施工において、
   ケーシングは下ケーシングに対して上ケーシングが接続可能であり、
   下ケーシングを打設し、
   打設した下ケーシングに上ケーシングを継ぎ足して全長を打設し、
   上下ケーシング内に投入材を下ケーシングに相当する分投入し、
   上下ケーシングの上ケーシング分を下ケーシングとともに引抜き、
   上ケーシングを下ケーシングから切離し、上ケーシングとともに上昇した下ケーシング内に投入材を投入して設定深度まで投入材を打設し、
   その後下ケーシングを引き抜く、
   また、複数列に杭を施工する場合に、下ケーシングは複数を先行打設し、上ケーシングはこれら下ケーシングに対して転用して用いる
   ことを特徴とする杭施工用ケーシングの打設方法。
2. 下ケーシングは上ケーシングよりも長さが長い請求項１記載の杭施工用ケーシングの打設方法。
   
   
   

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