JP6319942B2 - 鋼管矢板の圧入方法およびパイプ類 - Google Patents

Description

本発明は、鋼管矢板、鋼管杭、ケーシングパイプ、ケーシングチューブなどの鋼管類を地盤に圧入するための方法に関するものである。また、この圧入方法において鋼管類に接続して用いられるパイプ類に関するものである。

鋼管類の一種である鋼管矢板は、本体をなす本管を有するとともに、その両脇長手方向に沿って固設された一対の継手を具備している。例えばこのような鋼管矢板を用いて鋼管矢板壁を構築するには、先行打設された鋼管矢板の継手部と後行打設される鋼管矢板の継手部とをスライド係合させつつ、地盤に後行の鋼管矢板を圧入する。その際、図１３に示すような鋼管矢板圧入装置（パイラー）が施工現場で一般的に用いられる。この圧入装置は、打撃力に頼ることなく鋼管矢板を静的に圧入するので、特に低振動・低騒音が求められる施工現場で広く採用されている。

一方、鋼管矢板の圧入の際には、本管内や下端地盤において砂や礫などに圧密が生じ、それが大きな貫入抵抗となって鋼管矢板の圧入を妨げることが、本願出願人によって指摘されている。そこで、圧入時の貫入抵抗を低減する手段として、図１３に示すような中掘り装置を併用し、圧入装置による鋼管矢板の圧入と同時並行で本管内を中掘り掘削することが、本願出願人によって提案されている。

具体的には図１３に示すように、既設鋼管矢板に反力をとった圧入装置で新設鋼管矢板を把持して圧入する。それと同時並行で、クレーンで吊り下げた中掘り装置を本管内に挿入し、その内側を中掘り掘削して、適当なタイミングで掘削土を管外へ排土する。中掘り装置は、先端に掘削ビットを具備するオーガースクリューと、該オーガースクリューを囲繞するカプセルパイプと、該オーガースクリューを回転駆動するための駆動装置を有している。中掘りで生じた掘削土はカプセルパイプ内に一時的に格納され、適当なタイミングで中掘り装置を本管の外側へ吊り上げて管外で排土するようになっている。

（鋼管矢板の継手部の目詰まりに関する問題）
継手部を具備する鋼管矢板を打設するにあたって、圧入の妨げとなる砂や礫の圧密は、本管内や下端地盤の圧密ばかりでなく、図１４に示すように継手部においても発生する。すなわち、鋼管矢板の打設時には、圧入に伴って、連結用の継手部の下開口部やスリットから、該継手部内に細砂や礫などが必然的に混入する。それが鋼管矢板圧入の際の単調な昇降（上下）運動の反復により累積し、細砂や礫が継手部内の狭隘な内空部で圧密し、やがて継手部内に目詰まりを招く。

このような、鋼管矢板継手部における目詰まりは、貫入抵抗増大の要因となって、該鋼管矢板の圧入を妨げ、その打設及び連結を困難にする。ところが、かかる継手部内の目詰まり解消に係る課題は未だ解決しておらず、上述した圧入装置と中掘り装置を併用する場合でも施工途中で貫入不能となるといった事例が後を絶たない。なお、鋼管矢板継手部の形状（断面形状）としては、例えば図１５の平面図に示すような「Ｐ−Ｐ型」「Ｐ−Ｔ型」「Ｌ−Ｔ型」などが一般的に知られているが、いずれのタイプの継手部においても、上述した継手部における目詰まりの問題が不可避的に生じていた。

上述したように鋼管矢板が貫入不能状態に陥った場合、従来では、バイブロハンマーなどを用いて打撃力により強制的に目標深度まで打設していた。しかしながら、低振動・低騒音が求められる施工現場で打撃力に頼ることは、施工条件に反することは勿論のこと、振動と騒音が既設構造物や周辺環境に悪影響を及ぼすため、打撃力に頼ることなく鋼管矢板を低振動・低騒音で確実に打設できる新たな手法が強く望まれていた。特に、数十メートルにも及ぶ深い根入れが求められる近年の鋼管矢板打設工では、圧入の進行に伴う貫入抵抗の増大が著しく、圧入装置への負担が過大となっているため、鋼管矢板打設時の貫入抵抗の緩和が緊急課題となっている。

（中掘り装置を本管から引き抜く際の問題）
上述したように、鋼管矢板圧入時の貫入抵抗を軽減する目的で、図１３に示すように圧入装置と中掘り装置を併用することが、本願出願人によって提案されている。

しかしながら、このように中掘り装置を併用する場合において、掘削土を容量いっぱいに格納した中掘り装置を本管から引き抜く際に、その引き抜き動作によって吸引作用が生じる。（本管が「シリンダ」、中掘り装置が「ピストン」の関係となって、中掘り装置を引き抜く際に吸い上げ作用を招く。）

そのため図１６に示すように、管外へ排土するために中掘り装置を引き抜く際に、吸引作用の影響で、鋼管矢板本管内に地下水や土砂を引き込んでしまい、その結果、鋼管矢板周囲の土砂が鋼管締め付け方向に流動して、鋼管矢板を外周からクサビ状に締め付ける作用を誘発し、圧入しようとする鋼管矢板を周囲からロックする事態を招いていた。

このように従来の打設方法では、貫入抵抗緩和目的で導入された中掘り装置が、逆に貫入抵抗を増大する要因を招く虞があったため、圧入と中掘りの併用の効果を最大限に発揮できない場合があった。

（本発明の目的）
そこで、上述した問題点に鑑み、本発明の目的は、鋼管類を、打撃力に頼ることなく低振動・低騒音で確実に目標深度まで圧入でき、圧入装置と中掘り装置の併用の効果を最大限に発揮できる鋼管類圧入方法とこの方法の実施を補助する補助機材（パイプ類）を提供することにある。

上記目的は、鋼管類の中掘りを併用して該鋼管類を圧入する方法において、水頭圧により加圧するための液体を鋼管類内に注入することによって達成される。具体的には、鋼管類の中掘りを併用して該鋼管類を地盤に圧入する方法において、「鋼管類を圧入する工程」と、「前記鋼管類内に中掘り装置を挿入して掘削する工程」とを同時並行的に実施し、併せて適当なタイミングで、水頭圧により加圧するための液体（例えば水）を前記鋼管類内に注入するようにする。

好ましくは、前記液体が鋼管類内に注入された状況下で該鋼管類を圧入し、その圧入過程で時おり該鋼管類を昇降動させるのがよい。

また好ましくは、鋼管類外部との間に水頭差が生じるように前記液体を鋼管類内に注入するのがよい。

液体注入のタイミングとしては、例えば、前記鋼管類の貫入抵抗が許容レベルを上回ったと判断したときに、前記液体を鋼管類内に注入するのがよい。

そして、鋼管類の圧入が最終段階に差し掛かったら（すなわち残りの圧入量が少なくなってきたら）、水頭差を確保するためのパイプ類を前記鋼管類の頭部に継ぎ足すようにしてもよい。このパイプ類は、貯液空間を確保する目的で鋼管類頭部に継ぎ足して用いられ、鋼管類の継ぎ足したときの姿勢を維持するための姿勢保持手段を具備することが好ましい。

なお、このような鋼管類の具体例としては、例えば、鋼管矢板、鋼管杭、ケーシングパイプ、ケーシングチューブなどが挙げられる。

本発明では、例えば圧入と中掘りを併用して鋼管矢板を打設する際に、鋼管矢板の本管内に加圧用の液体（代表例として水）を注入するようになっている。本管内に注入された液体の圧力（水頭圧）は、本管下方の内側および外壁面に沿って伝搬し、更には継手部の内空部へと伝搬する。この伝搬圧力が、継手部内で目詰まりの原因となっている土砂に影響して、この土砂を上方へ押し出す方向に作用し、目詰まり解消に大きく貢献する。したがって本発明によれば、継手部に目詰まりが生じやすい施工現場であっても、目詰まりを解消して貫入抵抗を緩和できるので、打撃力に頼ることなく、鋼管矢板を低振動・低騒音で確実に打設できるようになる。

また本発明では、液体が鋼管矢板本管に注入された状況下で、該鋼管矢板を圧入しつつ、時おり昇降（鋼管矢板の上下動）を繰り返すようになっている。このように、継手部内の目詰まり箇所に水頭圧が作用する状況下で、鋼管矢板の昇降を繰り返すことで、目詰まり箇所を徐々にほぐすとともに流動を促すので、鋼管矢板継手部の目詰まりをより確実に解消することが可能になる。

また本発明によれば、加圧用液体を本管内に注入することで、鋼管矢板の下方や周囲に継続して水頭圧を作用させることができるので、中掘り装置の引き抜きに伴う吸い上げ作用を相殺または軽減できる。したがって、中掘り装置の引き抜き時における締め付け作用（吸引作用）を抑制または緩和し、圧入と中掘りの併用のメリットを最大限に発揮させることが可能になる。

また本発明では、必ずしも常に本管内に加圧用液体を貯留している必要はなく、鋼管矢板の貫入抵抗が所定の許容レベルを上回ったと判断したときに、加圧用液体を本管内に注入してもよい。これにより、不必要な注液を避けて省力での施工が可能になる。

また本発明では、鋼管矢板の圧入が進み、打設残量が少なくなってきたら、該鋼管矢板本管の頭部にヤットコなどのパイプ類を継ぎ足すようになっている。これにより、鋼管矢板１本の打設が終盤に差し掛かり、圧入長さが残り僅かとなって、鋼管矢板の残部だけでは水頭差を確保できなくなっても、その頭部にパイプ類を延設することで注水空間（必要な水頭圧を作り出すための貯液空間）の嵩が増し、必要量の水頭差を確保できる。なお、延設されたパイプ類は、鋼管矢板の打設完了後に取り外されるので、施工後に鋼管矢板の機能を阻害することはない。

なお、上述した効果の説明では、鋼管類の一例として鋼管矢板を挙げたが、本発明において鋼管類の種類はこれに限定されず、例えば、鋼管杭の打設やケーシングチューブの圧入にも本発明を適用し、同様の効果を得ることができる。

本発明の実施に用いる機材構成の概略を示す図である。 図１に示す鋼管矢板圧入装置及びその周囲を示す拡大図である。 本発明で利用可能な中掘り装置の具体的構成を例示する図である。 鋼管矢板の打設途中で鋼管矢板本管内に注水する様子を示す図である。 鋼管矢板本管内に注水して、外部との水頭差を必要量確保している様子を示す図である。 鋼管矢板本管内への注水と同時並行で、鋼管矢板本管の内側を中掘りしている様子を示す図である。 中掘り装置で鋼管矢板本管の下端付近まで掘りきったときに、水頭圧を受けた水が本管下端から継手方向へ一気に逃げ始める様子を示す拡大図である。 目詰まりを生じていた継手部の内側が、鋼管矢板の上下動や水頭圧の作用を受け、一気にフラッシングされている様子を示す図である。 中掘り装置を引く抜く際のピストン動作に伴う「吸い上げ作用」を水頭圧で抑制している様子を示す図である。 鋼管矢板の打設の終盤において、鋼管矢板本管の頭部にパイプ類を継ぎ足して、必要量の水頭差を確保している様子を示す図である。 鋼管矢板の圧入の進行に伴う貫入抵抗変化の推移の概要を示すイメージ図である。 鋼管矢板頭部に接続するパイプ類の好適実施例を示す図である。 鋼管矢板圧入装置と中掘り装置を併用した鋼管矢板打設工の様子を示す図である。 鋼管矢板打設工で生じる継手部内の目詰まり（継手部内で圧密した土砂）の様子を示す図である。 鋼管矢板の継手部のバリエーションを示す図である。 中掘り装置を引く抜く際における「吸い上げ作用」によって、周囲の土砂が鋼管矢板をクサビ状に締め付けてロックする様子を示す図である。

以下、鋼管類の代表例として鋼管矢板を挙げて本発明の実施形態について説明する。

本発明を実施する際には、例えば図１に示すように、鋼管矢板５を対象地盤に圧入するための圧入装置３と、該鋼管矢板本管の内側を中掘りするための中掘り装置８を用いる。
はじめに、これらの主要機材の具体的構成について説明する。

（鋼管矢板圧入装置）
図２に基づいて、鋼管矢板圧入装置３の具体的構成について説明する。

圧入装置３は、一般的に「パイラー」と称されるタイプの圧入機であり、本発明に適用可能な圧入装置の一例である。この圧入装置３は、本体３１と、既設杭把持部３３と、スライドベース３５と、昇降体３７と、油圧シリンダ３９を有している。

台座をなす既設杭把持部３３の下部には、既設鋼管矢板の本管５１’を着脱自在に把持するクランプ３４，３４が設けられている。各クランプは既設鋼管矢板の本管５１’内に挿入され、押し開くように該本管の内壁に圧着して、既設鋼管矢板５’を把持する。圧入装置のクランプ３４が既設鋼管矢板５’を把持することで、次打設の鋼管矢板圧入用の反力が該既設鋼管矢板に確保される。

既設杭把持部３３の上部には、該既設杭把持部に対してスライド自在のスライドベース３５が設けられている。このスライドベースの上に本体３１が設けられている。

昇降体３７は、本体３１の前方で昇降自在に装着されている。この昇降体３７は、その上部に設けた油圧シリンダ３９によって上下駆動されて昇降する。昇降体３７の下部には、圧入すべき鋼管矢板５を外周側から把持できる平面視略リング状のチャック３８が固設されている。

鋼管矢板を圧入する際には、リング状チャック３８に鋼管矢板５を通した状態で、該鋼管矢板を外周側から把持する。その際、鋼管矢板の断面略Ｃ字状の継手部５２が、既設鋼管矢板の継手部５３’にスライド係合して両継手部が連結するように、鋼管矢板５を位置合わせする。続いて、油圧シリンダ３９を駆動して、鋼管矢板５を把持した状態のチャック３８を降下させ、該鋼管矢板に圧入力を付与する。

油圧シリンダ３９のストロークいっぱいまで鋼管矢板５を圧入したら、チャック３８による把持をいったん解除して鋼管矢板５を解放し、次いで昇降体３７を前記ストローク分だけ上昇させ、再び前記同様の一連の操作（鋼管把持→降下圧入→把持解除→昇降体上昇）を繰り返して所定の深度まで圧入を試みる。また、この圧入の過程では、貫入抵抗緩和と継手部の目詰まり解消などを目的として、時おり鋼管矢板を所定ストロークで上下動させる。

（中掘り装置）
中掘り装置としては、例えば図３に示すような中掘り装置を採用することができる。
以下、図３に基づいて中掘り装置の代表例の構成を説明する。
図３(A)(B)は、本発明の打設方法で利用可能な中掘り装置の構成と伸縮動作を示している。

中掘り装置８は、吊り下げ部８１と、掘削用反力を確保する反力確保部８２と、その下方の地盤を掘削する掘削部８３と、伸縮自在に構成された反力伝達部（内管８４と外管８５からなる略二重管構造）とを含んで構成されている。この中掘り装置８は、クレーン吊り下げ式の掘削装置であって、鋼管矢板を打設するに際しその本管５１の内側に挿入した状態で中掘り掘削するために用いられる。

吊り下げ部８１には、クレーンからのワイヤロープに繋がったスイベルが連結される。

反力確保部８２は、ピストンロッドの先端が掘削部８３に連結された油圧シリンダ８６と、鋼管矢板本管５１の内壁に対し反力をとるための圧着装置８７とを含んで構成されている。

圧着装置８７の圧着体８８は進退動可能に設けられ、中掘り装置８が鋼管矢板の本管５１内側に挿入された状態で該本管の内壁面に対し圧着される。これにより、掘削部８３での掘削用反力（回転駆動装置９２の回転反力，油圧シリンダ８６の圧入反力）が鋼管矢板に支持される。

掘削部８３は、螺旋状のフィンを備えたオーガースクリュー９１と、該スクリューを回転させる回転駆動装置９２と、該スクリューを囲繞するように設けられた土砂格納部９３とを含んで構成されている。

筒状部材からなる土砂格納部９３は、オーガースクリュー９１のフィンを囲繞し、下端側に開口部を有するように設けられている。土砂格納部９３の内側では、オーガースクリュー９１が自在に正逆回転可能である。オーガースクリュー９１のフィンによりリフトアップされてきた土砂は、格納部９３の内側に収容され、その後はオーガースクリュー９１フィンによって該格納部内に閉じ込められる。

上記構成の反力確保部８２と掘削部８３は、反力確保部側に固設された油圧シリンダ８６によって相互連結されている。

反力伝達部（嵌合部材）は、断面角形の内管８４と、同じく断面角形の外管８５からなる二重管構造で構成されている。図３(B)に示すように、外管８５は反力確保部８２の側に固設され、内管８４は掘削部８３の上端に固設されている。このような構成の反力伝達部材８４，８５は、油圧シリンダ８６の動作に従って自在に伸縮する一方で、反力確保部８２で確保した回転反力を掘削部８３において利用できるようにしている。

上記構成の中掘り装置８は、掘削土を自身で保持しながら掘進する。具体的には、反力確保部８２で反力を確保した状態で、図３(B)に示すように油圧シリンダ８６を作動させて、オーガースクリュー９１の先端ビットに押し込み作用を与える。同時に、回転駆動装置９２でオーガースクリュー９１を回転させてその先端ビットで対象地盤を回転掘削する。掘削により生じた土砂は、オーガースクリュー９１でリフトアップされて、該スクリューを囲う土砂格納部９３に収容される。

格納部９３が土砂でいっぱいになったら、反力確保部８２での圧着を解除し、中掘り装置８をクレーンで吊り上げ、管外でオーガースクリュー９１を逆回転させて排土する。

なお、上述した中掘り装置は、あくまでも一例であって、本発明で利用可能な中掘り装置には、他の掘削装置、例えばハンマーグラブなども含まれる。

（鋼管矢板打設方法）
次に図１〜図１１に基づいて、上記圧入装置と中掘り装置を併用して、水底地盤に鋼管矢板を打設する方法について説明する。なお、図４〜図１０では、鋼管矢板の動作や鋼管矢板本管への注水を中心として説明するため、圧入装置や中掘り装置の図示は省略しているが、本発明の実施（鋼管矢板の圧入）にあたってはこれらの機材が併用される。

鋼管矢板の打設にあたっては、はじめに図２に示すように、圧入装置３のクランプ３４で既設鋼管矢板５’を把持して該既設鋼管矢板に反力をとる。次いで、リング状チャック３８に鋼管矢板５を通して、継手部５２，５３’同士が連結するように該鋼管矢板を位置決めし、チャック３８で把持した状態で該鋼管矢板の圧入を開始する。

鋼管矢板圧入の初期段階では圧入装置３のみで圧入を進め、圧入が一定量進行して本管５１内に土砂が進入し、貫入抵抗が増してきたら、中掘り装置を併用して本管内の土砂を掘削排土する。本管５１内を中掘りし管外へ排土することで、少なくとも本管内における砂や礫の圧密は解消又は緩和されるので、ある程度の貫入抵抗の低減が期待できる。

なお、圧入装置を用いた鋼管矢板の圧入作業では、鋼管矢板が心ずれを起こさないように、時おり該鋼管矢板を上下動（昇降動）させる。すなわち、圧入途中での鋼管矢板の引き抜きを時おり繰り返しながら、目標深度まで打ち込むようにする。このように鋼管矢板を上下動させるタイミングは特に限定されないが、例えば、貫入抵抗が大きくなって圧入がやや厳しくなってきた時点で実施するのが好ましい。このように適当なタイミングで上下動を繰り返しながら圧入することで、鋼管矢板の鉛直性が確保されるとともに、貫入抵抗の緩和効果も期待できる。

上述したように圧入装置と中掘り装置を併用して打設を進めると、図１４に示すように、継手部のスリットを介して該継手部内に細砂や礫などが必然的に混入する。それが鋼管矢板圧入の際の単調な昇降（上下）運動の反復により累積し、細砂や礫が継手部内の狭隘な内空部で圧密し、やがて継手部内に目詰まりを招く。このような、鋼管矢板継手部における目詰まりは、貫入抵抗増大の要因となって、該鋼管矢板の圧入を大きく妨げる。

そこで本発明では、圧入装置の油圧計などを監視して貫入抵抗を把握し、当該貫入抵抗が許容レベルを超えたときには、継手部に目詰まり（圧入を大きく妨げるほどの目詰まり）が発生したと判断して、図４に示すように、注水装置２を用いて本管内への注水を開始する。この注水装置２は、鋼管矢板５の本管内へ送水するための送水ポンプと送水管を有している。

注水装置２を用いて本管内に送水された水は、図５に示すように本管内の土砂上部に貯留され、主として、鋼管矢板下端近傍や周囲の土砂を水頭圧により加圧するとともに、継手部内における目詰まり箇所（継手部内で圧密した土砂）を該水頭圧により加圧する役割を担っている。そのため、本発明の実施にあたっては、鋼管類外部の水との間に水頭差Δｈが確保・維持されるように本管内に注水する。水頭差Δｈは特に限定されず、また、必ずしも一定である必要はない。ただし、水頭差が大きいほどより大きな水頭圧（継手部内の目詰まりを崩壊させるエネルギー）が得られるので、水頭差Δｈは大きいほど好ましい。

なお、上述した注水作業の間は、同時並行的に圧入と中掘りも進めるのが作業効率の点で好ましいが、圧入と中掘りの双方又は一方を中断して注水を進め、注水完了後に再開するようにしてもよい。

そして上述した注水が完了し、本管内に必要な水頭差Δｈが確保されたら、図６に示すように水が張った状況下で、前述と同様の圧入と中掘りを継続して実行する。また圧入作業では、注水前と同様に、圧入の過程で時おり鋼管矢板の昇降を繰り返すようにする。

そして、図６に示すように水が張った鋼管内での中掘りが進行して、中掘りが本管下端付近にまで達し、図７に示すように鋼管矢板本管内側の土砂が排土されると、鋼管内の水が水頭圧を受けて管外へ一気に流出し始める。そして、水頭圧を受けた水が本管外周面に沿って継手部に達すると、継手部内で目詰まりしている土砂に対して、水頭圧による押込み作用が働き、当該目詰まり箇所を上方へ向けて押圧する。

このとき同時に、圧入の過程で時おり鋼管矢板の上下動を繰り返すことで、継手部内の目詰まり箇所に対して「押し上げ作用」や「揺さぶり作用」などの複合作用が働き、停滞している目詰まり箇所の土砂に流動を促す。また、鋼管矢板の上下動を繰り返すことで、本管下端を塞いでいた土砂が一時的に抜けて（鋼管矢板の上昇時に抜ける）、そのタイミングで本管内の加圧水が一気に流出し、より大きな水頭圧が継手部内の目詰まり箇所に作用する。

すると、継手部内で圧密した土砂（目詰まり箇所）が、前述した水頭圧が作用する状況化で徐々にほぐれ始め、圧密土砂の塊の崩壊が徐々に上方へ伝搬し、やがてあるタイミングで、崩壊してバラけた土砂が水頭圧によって一気に吹き上がって、当該土砂の一部が水とともに継手部の上端開口部から噴出する。この様子を図８に示す。したがって、本管内に水を張って、継手部の目詰まり箇所に水頭圧を印加することで、継手部が断続的にフラッシングされて該継手部の目詰まりが解消される。

また、上述した注水完了後に本管内に中掘り装置を挿入すると、該中掘り装置がピストンの如く作用して、瞬間的に水圧が高まって水底方向を大きく加圧する。これにより、その高まった圧力が継手内部へ伝搬し、その継手内部における目詰まり箇所に作用する。したがって、本管内に水頭差Δｈが確保された状態で、中掘り装置を挿入することで、継手部における目詰まり解消がより一層期待できる。

なお、従来の場合では図１６に示すように、中掘り装置を引き抜く際の吸引作用により、鋼管矢板の外周面に対し締め付け作用が働き、該鋼管矢板の貫入抵抗を増大させるといった問題が生じていた。
しかしながら本発明によれば、本管内に必要量の水を注水しておくことで、鋼管矢板の下方や周囲に水頭圧を作用させることができ、その結果、中掘り装置の引き抜きに伴う吸引作用を相殺または軽減できる（図９参照）。したがって、中掘り装置の引き抜き時における締め付け作用・吸い上げ作用を抑制または緩和し、圧入と中掘りの併用のメリットを最大限に発揮させることが可能になる。

以後、図５に示すように本管内に貯水した状態を維持しながら、圧入装置と中掘り装置を併用して鋼管矢板の打設を進める。その過程で継手部の内部では、圧入の進行に伴う土砂の目詰まりと、水頭圧による目詰まり解消（継手部の上端からの噴出）とが繰り返され、その度に、圧入の進行に伴って増大した貫入抵抗が一気に軽減されて、以後の圧入装置による静的圧入を可能にする。

そして、圧入と中掘りを進めた結果、打設が最終段階に差し掛かり、残りの打設量が僅かになると、鋼管矢板の長さ（管外の水位より上に突き出た部分の長さ）が短くなる。したがって打設が最終段階に至ると、本管の長さが足りず、このままでは本管内側に必要な水頭差Δｈを確保できなくなる。

そこで本発明では、鋼管矢板の圧入が進み、打設残量が少なくなってきたら、図１０に示すように該鋼管矢板本管の頭部にヤットコなどのパイプ類４を継ぎ足すようになっている。これにより、圧入長さが残り僅かとなって、鋼管矢板の残部（残りの打設長さ）だけでは水頭差Δｈを確保できなくなっても、その頭部にパイプ類を延設することで貯水空間（水頭圧を作り出すための貯水空間）の嵩が増し、必要量の水頭差を確保できる。

以上の工程を経て、鋼管矢板を目標深度まで打設したら、本管頭部に延設したヤットコを切り離して、鋼管矢板一本の打設が完了する。

上述した本発明によれば、図１１(A)に示すように、鋼管矢板の圧入の進行に伴って貫入抵抗が増加するものの、水頭圧によるフラッシングが繰り返されるたびに貫入抵抗が急低下するので、鋼管矢板が目標深度に達するまで圧入不能に陥ることを確実に回避できる。なお、水頭圧を利用しない従来方法の場合では、図１１(B)(C)に示すように、鋼管矢板の圧入の進行に伴って継手部に目詰まりが発生し、そのままの状態で圧入を進めるので、地盤によっては、やがて貫入抵抗が圧入不能レベルに至る。そのため、作業を中止するか、低振動・低騒音の要請に反する打撃力に頼った打設を行うことになる。

（鋼管矢板頭部に接続するパイプ類の好適実施例）
鋼管矢板本管に延設するパイプ類はヤットコに限定されず、鋼管矢板頭部に接続可能であって、水頭圧を作り出す貯水空間の嵩を増すことができるものであれば、いかなるものでも採用できる。このようなパイプ類のより好ましい実施形態としては、例えば図１２に示すようなものが挙げられる。図１２(A)はパイプ類の好適実施例の一つを示す全体図であり、図１２(B)はこのパイプ類の下端側の透視図であるとともに、鋼管矢板頭部に接続した様子を示す拡大図である。

図１２に示すパイプ類７は、下端にシールリング７０を具備するパイプ類本体７１と、該パイプ類本体を鋼管矢板本管に接続したときにその直立姿勢（鋼管矢板に対して真っ直ぐ繋がった立設状態）を維持固定するための姿勢保持手段７２を有している。この姿勢保持手段７２は、図１２(A)に示すようにパイプ類本体７１の下端側を包囲するように且つ一体的に設けられており、パイプ類本体７１を鋼管矢板本管に接続するための円筒状接続部７３と、該接続部の両脇に溶接された２本の棒状スパイク７４，７４とを有している。

鋼管などからなるパイプ類本体７１の下端には、図１２(B)に示すように、ゴム製のシールリング７０（止水材）が取り付けられている。円筒状接続部７３は、図１２(B)に示すように、パイプ類本体７１の下端側部分およびシールリング７０を包囲した状態で、該パイプ類本体の外周面に溶接されている。

円筒状の接続部７３の両脇には、棒状のスパイク７４，７４が固設されている。このスパイク７４，７４は、その下端側が接続部７３の下から突き出るように接続部外周面に固設され、パイプ類の立設姿勢（鋼管矢板本管の頭部に接続した状態）を維持する役割を担っている。

上記構成のパイプ類７を鋼管矢板頭部に接続するときには、図１２(B)に示すように本管頭部を円筒状接続部７３の下側から挿入する。そのとき、図示するように、接続部下端から突き出したスパイク７４，７４の先端側が、それぞれ鋼管矢板の継手部内に進入するように位置決めする。このように位置決めした状態でパイプ類７を吊り降ろすと、図示するように、鋼管矢板本管が円筒状接続部７３に進入して挿し込まれると同時に、スパイク７４，７４が継手部内に進入し、やがて、接続部７３内において本管上端がパイプ類本体７１の下端にあるシールリング７０に当接して、パイプ類７の接続が完了する。この接続状態で、パイプ類本体７１と鋼管矢板本体とは、図１２(B)に示するように真っ直ぐに繋がっており、両者の間にはシールリング７０が密接状態で介在して継ぎ目からの水漏れを防いでいる。

このような構成のパイプ類を利用することで、鋼管矢板へのパイプ類の接続作業を簡単、迅速、かつ確実に行うことができる。また、鋼管矢板本管とパイプ類本体との継ぎ目を接続部が包囲するとともに、パイプ類側のスパイクが鋼管矢板の継手部に突き刺さるので、衝撃等を受けてもパイプ類の接続姿勢が確実に維持されるといった優れた効果が達成される。また注水時において、水がパイプ類と鋼管矢板本管の継ぎ目から漏れることがないので、注水作業を無駄なく効率的に進めることができる。さらに、パイプ類と鋼管矢板本管との継ぎ目にシールリングを密接状態で介在させることで、継ぎ目での水漏れが確実に防止され、必要な水頭圧を確実に維持できるようになる。

（他の実施例）
上述した実施形態では、鋼管類の代表例として鋼管矢板を挙げ、本発明を鋼管矢板打設工に適用する場合を例示したが、本発明の実施形態はこれに限定されない。例えば、オールケーシング工法におけるケーシングチューブの圧入や、仮橋・仮桟橋工における鋼管杭の打設などにも適用することができる。

また上述した実施形態では、中掘り装置の代表例として「スクリュードライバ」と称されるタイプの掘削装置を挙げたが、本発明で採用可能な中掘り装置はこれに限定されず、鋼管類に対し出し入れ自在であって、その内側の土砂を掘削排土可能なものであればいかなるものでも採用可能である。例えば、中掘り装置としてハンマーグラブを用いることも可能である。

２ 注水装置
３ 鋼管矢板圧入装置
４ パイプ類（ヤットコ）
５ 鋼管矢板
５’ 鋼管矢板
７ パイプ類（ヤットコ）
８ 中掘り装置
３１ 本体
３３ 既設杭把持部
３４ クランプ
３５ スライドベース
３７ 昇降体
３８ チャック
３９ 油圧シリンダ
５１ 本管
５１’ 本管
５２ 継手部
５２’ 継手部
５３ 継手部
５３’ 継手部
７０ シールリング（止水材）
７１ パイプ類本体
７２ 姿勢保持手段
７３ 円筒状接続部
７４ 棒状スパイク
８１ 吊り下げ部
８２ 反力確保部
８３ 掘削部
８４ 内管
８５ 外管
８６ 油圧シリンダ
８７ 圧着装置
８８ 圧着体
８９ 回転駆動装置
９１ オーガースクリュー
９２ 回転駆動装置
９３ 土砂格納部

Claims (7)

1. 鋼管矢板本管に対し出し入れ自在であって掘削土を一時的に格納して管外に排土するクレーン吊り下げ式の中掘り装置を用いた鋼管矢板本管の中掘りを併用して、該鋼管矢板を圧入する方法において、
   鋼管矢板の継手部内の土砂を水頭圧により上方に押圧するための液体を鋼管矢板本管内に注入することを特徴とする鋼管矢板の圧入方法であって、
   前記中掘り装置による中掘りが鋼管矢板本管の下端に達して、鋼管矢板本管の内側の土砂が排土されると、鋼管矢板本管内の前記液体が水頭圧を受けて鋼管矢板本管の外へ一気に流出して、継手部の方向へ逃げ始め、
   鋼管矢板本管内に注入された前記液体の水頭圧は、鋼管矢板本管の内側および外周面に沿って伝搬し、更には鋼管矢板の継手部の内空部へと伝搬して、該継手部内の土砂を水頭圧により上方に押圧する、ことを特徴とする鋼管矢板の圧入方法。
2. 鋼管矢板本管に対し出し入れ自在であって掘削土を一時的に格納して管外に排土するクレーン吊り下げ式の中掘り装置を用いた鋼管矢板本管の中掘りを併用して、該鋼管矢板を圧入する方法において、
   鋼管矢板を圧入する工程と、
   前記鋼管矢板本管内に中掘り装置を挿入して掘削する工程と、
   前記鋼管矢板の継手部内の土砂を水頭圧により上方に押圧するための液体を前記鋼管矢板本管内に注入する工程と、を含み、
   前記中掘り装置による中掘りが鋼管矢板本管の下端に達して、鋼管矢板本管の内側の土砂が排土されると、鋼管矢板本管内の前記液体が水頭圧を受けて鋼管矢板本管の外へ一気に流出して、継手部の方向へ逃げ始め、
   鋼管矢板本管内に注入された前記液体の水頭圧は、鋼管矢板本管の内側および外周面に沿って伝搬し、更には鋼管矢板の継手部の内空部へと伝搬して、該継手部内の土砂を水頭圧により上方に押圧する、ことを特徴とする鋼管矢板の圧入方法。
3. 前記液体が鋼管矢板本管内に注入された状況下で該鋼管矢板を圧入し、その圧入過程で時おり該鋼管矢板を昇降動させる、ことを特徴とする請求項１又は２に記載の鋼管矢板の圧入方法。
4. 鋼管矢板本管の外部との間に水頭差が生じるように前記液体を鋼管矢板本管内に注入する、ことを特徴とする請求項１又は２に記載の鋼管矢板の圧入方法。
5. 水頭差を確保するためのパイプ類を前記鋼管矢板本管に継ぎ足す、ことを特徴とする請求項４に記載の鋼管矢板の圧入方法。
6. 請求項１乃至５のいずれかに記載の方法で用いられるパイプ類であって、
   鋼管矢板の継手部内の土砂を水頭圧により上方に押圧するための液体を蓄える貯液空間の嵩が増すように鋼管矢板本管の頭部に継ぎ足して用いられるパイプ類。
7. 鋼管矢板本管の頭部に継ぎ足したときの姿勢を維持するための姿勢保持手段を具備することを特徴とする請求項６に記載のパイプ類。