JP6515289B2 - 貫入抵抗低減装置、鋼管杭の貫入構造、および鋼管杭の施工方法 - Google Patents

Description

本発明は、貫入抵抗低減装置、鋼管杭の貫入構造、および鋼管杭の施工方法に関する。

従来、鋼管杭の打設方法として、打撃、バイブロハンマを使用した振動、回転圧入を使用して地盤に鋼管杭を貫入させる方法があるが、杭の貫入が進むに従って、鋼管杭の内部に進入して詰まった土と杭内面の摩擦力が大きくなって貫入抵抗となり、最終的に杭先端部が閉塞される欠点がある。そして、閉塞によって貫入抵抗が大きくなることから、例えば特許文献１に示されるような施工性の低下を抑制する杭の打設する方法が知られている。

特許文献１には、鋼管矢板の内面に据え付けた加振機を使用して、振動伝達部を介して鋼管矢板に振動を加えることで、鋼管杭の先端や爪に付着した土砂を振り落とし、鋼管杭の閉塞抑制や鋼管矢板の嵌合性を高める構成について記載されている。

特開２０１３−２０４４０８号公報

しかしながら、従来の杭の施工方法では、以下のような問題があった、
すなわち、特許文献１では、加振機を使用して振動伝達部を介して鋼管矢板を振動させる打設構造であるため、加振機に必要な加振力が大きいことから、この加振力のエネルギーを低減することが求められていた。
また、特許文献１の場合には、加振力の大きな加振機の反力装置や、加振機を吊り下げるためのクレーンが必要となり、施工に係る装置類が大掛かりになるという問題があり、その点で改善の余地があった。

本発明は、上述する問題点に鑑みてなされたもので、簡単な構造により管内土の閉塞抵抗を抑制して貫入抵抗を低減させることで施工性を向上させることができ、さらに杭打設に必要な装置の小型化を図ることができる貫入抵抗低減装置、鋼管杭の貫入構造、および鋼管杭の施工方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明に係る貫入抵抗低減装置は、杭打設装置によって地盤に貫入される鋼管杭に装着され、該鋼管杭の貫入抵抗を低減する貫入抵抗低減装置であって、振動ロッドと、該振動ロッドを下方に向けて延在するように連結させた加振機と、前記加振機を前記鋼管杭に対して着脱可能に装着する装着部と、前記加振機と前記装着部との間に介在される防振部と、を備え、前記加振機が前記鋼管杭に装着された状態で、前記振動ロッドが前記鋼管杭の内側に挿通されていることを特徴としている。

また、本発明に係る鋼管杭の貫入構造は、上述した貫入抵抗低減装置が、地盤に貫入する前記鋼管杭の上部に装着されていることを特徴としている。

また、本発明に係る鋼管杭の施工方法は、上述した鋼管杭の貫入構造を用いた鋼管杭の施工方法であって、前記加振機を前記鋼管杭に装着し、前記振動ロッドを前記鋼管杭の内側に挿通させる工程と、前記加振機を駆動させて、その駆動力により前記振動ロッドを振動させる工程と、前記鋼管杭に対して、打撃の付与、振動の付与、または回転圧入を行うことによって前記鋼管杭を打設する工程と、を有することを特徴としている。

本発明では、鋼管杭を地盤に貫入させる際に、装着部によって鋼管杭に加振機を装着して，加振機に連結された振動ロッドを鋼管杭の内側に挿通させて配置させ、鋼管杭の自重を加振機の反力として、加振機により振動ロッドのみを振動させながら鋼管杭を地盤に貫入させることができる。このとき、振動ロッドの先端を鋼管杭の先端付近に位置させることで、鋼管杭の管内に進入した土を振動ロッドで緩めながら鋼管杭を貫入させることが可能となる。そのため、鋼管杭内の閉塞を抑えることができ、鋼管杭の貫入抵抗を低減させ、施工効率を向上させることができる。
そして、本発明では、加振機と鋼管杭に装着される装着部との間に防振部が設けられているので、加振機の振動が鋼管杭や杭打設装置には伝達されず、振動ロッドのみを振動させることが可能となることから、加振力のエネルギーを低減することができる。
しかも、鋼管杭の貫入抵抗を抑えることで、鋼管杭の打設に必要な杭打設装置の打設動力（例えば、振動、落下、及び回転圧入による動力）を小さくすることができ、杭打設装置の小型化を図ることができる。

また、本発明では、加振機を装着部によって鋼管杭に装着して、鋼管杭に対して加振機の反力を取る簡単な反力支持構造となるうえ、振動ロッドが鋼管杭よりも小径であって加振機自体を小型化できることから、加振機とは別で設けられる大掛かりな反力装置が不要となり、また打設中のクレーンが不要になる利点がある。

また、本発明では、鋼管杭の圧入に加え、振動ロッドによる振動を付与する構成であるが、振動する振動ロッドが鋼管杭内に位置し、鋼管杭の内部の地盤のみに振動を与えることから、鋼管杭自体を打撃やバイブロハンマで貫入する場合に比べて騒音や振動を小さく抑えることができる。

また、本発明に係る貫入抵抗低減装置は、前記加振機は、前記鋼管杭の内側に配置されていることが好ましい。

この場合には、鋼管杭の外側に加振機が設けられないので、打設構造全体としてコンパクト化を図ることができ、施工スペースを小さくすることができる。
また、本発明では、加振機が鋼管杭の内側に位置して鋼管によって覆われた防音壁が構成されることから、防音効果を得ることができる。

また、本発明に係る貫入抵抗低減装置は、前記装着部は、前記鋼管杭の内面に固定される添接板であり、該添接板に対して前記加振機が前記防振部を介して着脱可能に装着されていてもよい。

この場合には、予め添接板を鋼管杭の内面に取り付けておくことで、その装着部を鋼管杭の内面に対して簡単に着脱することができる。そのため、貫入抵抗低減装置を鋼管杭に対して設けたり、交換する作業の効率化を図ることができる。

また、本発明に係る貫入抵抗低減装置において、前記装着部は、前記防振部から側方に向けて突出して前記鋼管杭の上部に外嵌する張出治具を有していてもよい。

この場合には、加振機に防振部を介して設けられた張出治具を鋼管杭の上部に外嵌させる構成であるため、装着時の位置決めを容易に行うことができる。

また、本発明に係る貫入抵抗低減装置において、前記装着部は、前記鋼管杭の径方向の一端が前記防振部を介して前記加振機に固定され、前記径方向の他端に把持部を備えて前記径方向に沿って伸縮する伸縮装置であってもよい。

この場合には、例えば油圧の動力により伸縮装置を駆動させて把持部を径方向に伸張させて鋼管杭の内面に押し付けることで、加振機を鋼管杭に固定することができるため、鋼管杭に対してボルト締結を行うといった手間のかかる作業が不要になる。また、鋼管杭の内面のいずれの箇所にも把持部を把持させることが可能となるので、固定時における位置決め作業を容易に行うことができる。

また、本発明に係る鋼管杭の貫入構造は、前記鋼管杭の上端に対して同軸に連結可能な外殻鋼管を有し、前記加振機は、前記外殻鋼管の内側に配置されていることが好ましい。

本発明に係る鋼管杭の貫入構造では、予め外殻鋼管の内側に加振機を装着しておくことで、貫入する鋼管杭に対して外殻鋼管を着脱することで貫入抵抗低減装置を着脱することができる。

また、本発明に係る鋼管杭の貫入構造は、前記鋼管杭の上端開口を閉塞する蓋部材が設けられていることが好ましい。

この場合、鋼管杭の打設中において鋼管杭の上端開口が蓋部材で閉塞されるので、加振機や振動ロッドから発生される騒音を抑えることができ，優れた防音効果を発揮することで、市街地や夜間等の制約の多い条件でも施工することができる。

本発明の貫入抵抗低減装置、鋼管杭の貫入構造、および鋼管杭の施工方法によれば、簡単な構造により管内土の閉塞抵抗を抑制して貫入抵抗を低減させることで施工性を向上させることができ、さらに杭打設に必要な装置の小型化を図ることができる。

本発明の第１の実施の形態による貫入抵抗低減装置および鋼管杭の貫入構造を示す一部破断した側面図であって、図２に示すＡ−Ａ線断面図である。 （ａ）は図１に示す鋼管杭の貫入構造を上方から見た図、（ｂ）は図２（ａ）において添接板のみを鋼管杭に固定した状態を示す図である。 加振機と振動ロッドとの接続部分を示す要部側面図である。 （ａ）〜（ｃ）は、貫入抵抗低減装置を鋼管杭に装着する施工方法を示す図である。 （ａ）、（ｂ）は、貫入抵抗低減装置を鋼管杭に装着する他の施工方法を示す図である。 打撃工法による鋼管杭の施工方法を示す縦断面図である。 バイブロハンマ工法による鋼管杭の施工方法を示す縦断面図である。 回転圧入工法による鋼管杭の施工方法を示す縦断面図である。 第２の実施の形態による貫入抵抗低減装置および鋼管杭の貫入構造を示す一部破断した側面図であって、外殻鋼管を鋼管杭に取り付ける前の状態を示す図である。 図９に示す外殻鋼管を鋼管杭に取り付けた状態を示す図である。 第３の実施の形態による貫入抵抗低減装置および鋼管杭の貫入構造を示す一部破断した側面図であって、張出治具を鋼管杭に取り付ける前の状態を示す図である。 図１１に示す張出治具を鋼管杭に取り付けた状態を示す図である。 図１２に示す鋼管杭の貫入構造を上方から見た図である。 第４の実施の形態による貫入抵抗低減装置の構成を示す図であって、（ａ）は貫入抵抗低減装置のみを上方から見た図、（ｂ）は貫入抵抗低減装置を鋼管杭に装着した状態を上方から見た図である。 変形例による貫入抵抗低減装置および鋼管杭の貫入構造を示す一部破断した側面図であって、蓋部材を鋼管杭に設けた図である。 （ａ）、（ｂ）は、変形例によるロッド接続部の要部を示す側面図である。 （ａ）、（ｂ）は、変形例によるロッド接続部の要部を示す側面図である。

以下、本発明の実施の形態による貫入抵抗低減装置、鋼管杭の貫入構造、および鋼管杭の施工方法について、図面に基づいて説明する。

（第１の実施の形態）
図１及び図２（ａ）に示すように、本実施の形態による貫入抵抗低減装置１は、杭打設装置によって打撃や振動の付与、または回転圧入を行うことにより、地盤に貫入される鋼管杭２に装着され、この鋼管杭２の貫入抵抗を低減するための装置である。ここで、前述の杭打設装置としては、打撃の場合には鋼管杭２の上端に錘を落下させる杭打機であり、振動の場合には例えばバイブロハンマ等の振動圧入装置であり、回転圧入の場合には回転圧入装置が採用される。
鋼管杭２は、例えば直径１０００ｍｍで上下端が開口する筒状の鋼管からなり、複数本が杭軸Ｏ方向に溶接により接合されて、同軸線上に継ぎ足されることにより地盤に打設される。

貫入抵抗低減装置１は、振動ロッド３と、振動ロッド３を下方に向けて延在するように連結させた加振機４と、振動ロッド３が鋼管杭２内に位置するように、加振機４を鋼管杭２に着脱可能に装着する添接板５（装着部）（図２（ｂ）参照）、加振機４と添接板５との間に介在される防振部６と、を備えている。

ここで本実施形態では、鋼管杭２と振動ロッド３の各中心軸は共通軸上に配置されている。以下、この共通軸を杭軸Ｏといい、杭軸Ｏ方向に沿う鋼管杭２の貫入先端側を下側といい、貫入基端側を上側という。また、鋼管杭２を杭軸Ｏ方向から見た平面視において、杭軸Ｏに直交する方向を径方向といい、杭軸Ｏ回りに周回する方向を周方向という。

加振機４は、例えば鋼矢板の打設等に使用される周知の油圧式のバイブロハンマ等が採用され、下面側で振動ロッド３の上端を着脱可能に接続するロッド接続部４１を有している。加振機４は、側面４ａに鋼管杭２の外部に設置される油圧ポンプ等から延びる油圧ホース４２が接続されており、これにより加振機４を駆動し、接続される振動ロッド３を杭軸Ｏ方向に沿う上下方向に振動させる。そして、加振機４は、上述した防振部６及び添接板５とともに鋼管杭２の内側に配置することが可能な大きさとなっている。ロッド接続部４１には、振動ロッド３をボルト４３（図３参照）で接続するための雌ねじ（図示省略）が形成されている。

振動ロッド３は、例えば外径寸法１００ｍｍの鋼製管が使用され、ロッド先端３ａ（下端）が円錐形をなしている。振動ロッド３は、中心軸は杭軸Ｏに一致するように設けられている。振動ロッド３は、杭軸Ｏ方向に継ぎ足すことで延長され、ロッド先端３ａが鋼管杭２の下端２ａ付近に位置する長さ寸法に設定されている。
また、振動ロッド３は、図３に示すように、上端３ｂに貫通孔を有する接続プレート３１が固定されており、この接続プレート３１を加振機４のロッド接続部４１に対向させてボルト４３によって接合されている。

図１及び図２（ａ）に示すように、防振部６は、弾性を有するゴム製の防振ゴム６１と、防振ゴム６１の一端に固定され加振機４に固定される内側固定板６２と、防振ゴム６１の他端及び添接板５に挟持されて固定される外側固定板６３と、を備えている。防振部６は、加振機４の側面４ａに固定され、加振機４を挟んだ両側で互いに対向する位置に配置されている。なお、防振ゴム６１は、径方向から見た側面視で円形あるいは矩形等、とくに形状には限定されることはない。

内側固定板６２及び外側固定板６３は、鋼板からなり、それぞれが全体にわたって側面視で防振ゴム６１よりも外側に向けて張り出している。内側固定板６２は、防振ゴム６１よりも張り出す外周部にボルト孔が貫通して設けられ、そのボルト孔を通して固定ボルト６４で加振機４の側面４ａに固定されている。外側固定板６３は、防振ゴム６１よりも外側に張り出す外周部にボルト孔が貫通して設けられ、そのボルト孔を通して添接板５を介して固定ボルト６５で鋼管杭２の内面２ｂに固定されている。そのため、鋼管杭２には、固定ボルト６５が挿通可能なボルト穴を形成しておく。

添接板５は、図２（ａ）、（ｂ）に示すように、鋼管杭２の内面２ｂに固定され、外側固定板６３と略同形状をなす鋼材からなり、外側固定板６３のボルト孔に対応する位置に同様のボルト孔が貫通して設けられている。添接板５の外面５ａには、鋼管杭２の内面２ｂとの離間寸法に相当するスペーサ５１が設けられている。スペーサ５１には、添接板５のボルト孔に対応する位置に同様のボルト孔が貫通して設けられている。そして、スペーサ５１を介して鋼管杭２に固定されている添接板５に対して加振機４が防振部６を介して着脱可能に装着されている。

次に、具体的な鋼管杭２の施工方法について説明する。
先ず、図４（ａ）に示すように、不図示の杭打設装置を鋼管杭２の打設位置となる地盤Ｇ上に設置し、最初に打設する鋼管杭２をセットする。そして、例えば地組み等により振動ロッド３、加振機４、防振部６、及び添接板５を一体に組み付けておいた貫入抵抗低減装置１をクレーン（図４ではクレーンの吊ワイヤＷのみが示されている）によって吊り下げ、図４（ｂ）に示すように鋼管杭２の上端開口部から内側に進入させて所定の位置に配置する。このとき、振動ロッド３のロッド先端３ａが鋼管杭２の下端２ａに対して所定の位置（図４（ｂ）、（ｃ）では、ロッド先端３ａが鋼管杭２の下端２ａより浅い位置）になるように鋼管杭２内の所定の位置に固定される。図４（ｃ）に示すように、高所作業車等を使用して、図１に示す防振部６の外側固定板６３と鋼管杭２とを添接板５やスペーサ５１を介して固定ボルト６５で固定することで、貫入抵抗低減装置１が鋼管杭２の上部に装着されて打設準備が完了となる。

なお、このように縦置きに配置した鋼管杭２に対して貫入抵抗低減装置１を装着する取付方法に制限されることはなく、図５（ａ）、（ｂ）に示すように打設する鋼管杭２を横置きにした状態で貫入抵抗低減装置１を装着する方法であってもかまわない。つまり、搬送台車Ｆを使用して加振機４に振動ロッド３を取り付けた貫入抵抗低減装置１を水平方向に搬送させて、鋼管杭２の内側に進入させて、所定の位置で貫入抵抗低減装置１を鋼管杭２に装着する。その後、貫入抵抗低減装置１が装着された横置きの鋼管杭２を、所定の貫入位置において縦置きに設置し、打設準備が完了となる。このように、横置きの鋼管杭２に対して貫入抵抗低減装置１を装着する場合には、高所での組立作業がなくなり、施工効率を向上させることができる。

次に、鋼管杭２の内側で貫入抵抗低減装置１の加振機４を駆動して振動ロッド３に振動を伝達して地盤に貫入させ、杭打設装置によって支持層に到達するまで打設する。このときの杭打設装置による打設工法としては、図６に示す打撃工法、図７に示すバイブロハンマ工法、および図８に示す回転圧入工法などを採用することができる。

打撃工法の場合には、図６に示すように、鋼管杭２の杭頭部に錘１１を落とすため、加振機４の上端４ｂの位置を鋼管杭２の上端２ｃよりも低くなるように配置する。
バイブロハンマ工法の場合には、図７に示すように、バイブロハンマ１２によって鋼管杭２の杭頭部を把持して振動を加えるため、加振機４の上端４ｂの位置を鋼管杭２の上端２ｃより低くなるように配置する。
なお、打撃工法やバイブロハンマ工法において、鋼管杭２の上端２ｃを通過させる油圧ホース４２（図１参照）が施工の妨げになる場合には、鋼管杭２の上部を貫通するホース孔（図示省略）を形成し、このホース孔に油圧ホース４２を通過させればよい。

回転圧入工法の場合には、図８に示すように、回転圧入機１３のチャックによって鋼管杭２の外周面を把持するため、鋼管杭２の杭頭部の位置に制限がなく、加振機４の上端４ｂが鋼管杭２の上端から突出していてもよい。
なお、回転圧入工法では、鋼管杭２の回転とともに貫入抵抗低減装置１も回転するため、油圧ホース４２にスイベルジョイント（図示省略）が設けられている。

また、図１に示すように、打設される鋼管杭２は、貫入深度によって複数本を順次継ぎ足していく必要があるが、この継ぎ足し（接続）作業の際に、貫入抵抗低減装置１の盛り替えを行う。すなわち、貫入した鋼管杭２の上部から貫入抵抗低減装置１を振動ロッド３とともにクレーンで吊り上げながら取り外し、新たに継ぎ足した鋼管杭２の内部に貫入抵抗低減装置１を装着する。このとき、振動ロッド３は、貫入抵抗低減装置１とともに取り外さずに、加振機４のロッド接続部４１で切り離して鋼管杭２内に残しておき、その残置した振動ロッド３の上端に継ぎ足す振動ロッド３を接続することも可能である。

なお、鋼管杭２の貫入中の振動ロッド３のロッド先端３ａの位置は、図４（ｂ）等では鋼管杭２の下端２ａよりも浅い位置としているが、これに限らず、図６〜図８に示すように鋼管杭２の下端２ａよりも深い位置であってもよい。この場合、鋼管杭２の貫入中に、加振機４により振動ロッド３を振動させることで、鋼管杭２内に進入する土砂（図６〜図８の符号Ｇａ）及び鋼管杭２の直下の地盤（符号Ｇｂ）を緩めることができる。そのため、貫入される鋼管杭２に作用する鉛直方向の貫入抵抗を小さくすることができる。
さらに具体的に振動ロッド３のロッド先端３ａの位置は、鋼管杭２の下端２ａに極力近く、上限値は鋼管杭２の下端２ａから鋼管杭２の外形寸法の２倍だけ離れた位置であることが効果的である。

次に、振動ロッド３が目標深度に到達した後、及び鋼管杭２が杭到達目標深度に到達した後に、例えば外側固定板６３を添接板５から切り離して貫入抵抗低減装置１を鋼管杭２からクレーンで吊り上げることで、振動ロッド３を振動させた状態のまま鋼管杭２の内部から引き抜く。そうすると、振動ロッド３を引抜いた部分の土砂に空隙ができ、周辺の地盤が落ち込み、さらにその地盤を振動ロッド３の振動によって突き固めることで、緩んでいた地盤中の密度が回復し、鋼管杭２の直下の地盤Ｇｂおよび鋼管杭２内に進入した土砂Ｇａの強度を回復することができる。そして、振動ロッド３を鋼管杭２から完全に引き上げることで、施工が完了となる。

次に、上述した貫入抵抗低減装置、鋼管杭の貫入構造、および鋼管杭の施工方法の作用について説明する。
本実施の形態では、図１に示すように、鋼管杭２を地盤に貫入させる際に、鋼管杭２に添接板５によって加振機４を装着して加振機４に連結された振動ロッド３を鋼管杭２内に配置させる。そして、鋼管杭２の自重を加振機４の反力として、加振機４より振動ロッド３のみを振動させながら鋼管杭２を地盤に貫入させることができる。このとき、図６〜図８に示すように、振動ロッド３を鋼管杭２の先端付近に位置させることで、鋼管杭２の管内に進入した土（土砂Ｇａ）を振動ロッド３で緩めながら鋼管杭２を貫入させることが可能となる。そのため、鋼管杭２内の閉塞を抑えることができ、鋼管杭２の貫入抵抗を低減させ、施工効率を向上させることができる。

また、本実施の形態では、加振機４と鋼管杭２に装着される添接板５との間に防振部６が設けられているので、加振機４の振動が鋼管杭２や杭打設装置には伝達されず、振動ロッド３のみを振動させることが可能となることから、鋼管杭２の振動音を抑え、かつ鋼管杭２の貫入構造として安定性をもたせることができる。
しかも、鋼管杭２の貫入抵抗を抑えることで、鋼管杭２の打設に必要な杭打設装置の打設動力（例えば、振動、落下、及び回転圧入による動力）を小さくすることができ、杭打設装置の小型化を図ることができる。

また、本実施の形態では、加振機４を添接板５を用いて鋼管杭２に対してボルトで装着して、鋼管杭２に対して加振機４の反力を取る簡単な反力支持構造となるうえ、振動ロッド３が鋼管杭２よりも小径であって加振機４自体を小型化できることから、加振機４とは別で設けられる大掛かりな反力装置が不要となり、また打設中のクレーンが不要になる利点がある。

さらに、本実施の形態では、鋼管杭２を回転圧入で施工する際、振動ロッド３による振動を付与する構成であるが、振動する振動ロッド３が鋼管杭２内に位置し、鋼管杭２の内部の地盤のみに振動を与えることから、鋼管杭２自体を打撃やバイブロハンマで貫入する場合に比べて振動を小さく抑えることができる。

また、本実施の形態の貫入抵抗低減装置１では、加振機４が鋼管杭２の外側に設けられない構成となることから、打設構造全体としてコンパクト化を図ることができ、施工スペースを小さくすることができる。しかも、このように加振機４が鋼管杭２の内側に位置して鋼管によって覆われた防音壁が構成されることから、防音効果を得ることができる。

さらにまた、本実施の形態では、予め添接板５を鋼管杭２の内面２ａに取り付けておくことで、外側固定板６３を添接板５から簡単に着脱することができる。そのため、貫入抵抗低減装置１を鋼管杭２に対して設けたり、交換する作業の効率化を図ることができる。

上述のように本実施の形態による貫入抵抗低減装置、鋼管杭の貫入構造、および鋼管杭の施工方法では、簡単な構造により管内土の閉塞抵抗を抑制して貫入抵抗を低減させることで施工性を向上させることができ、さらに杭打設に必要な装置の小型化を図ることができる。

次に、本発明の貫入抵抗低減装置、鋼管杭の貫入構造、および鋼管杭の施工方法による他の実施の形態について、添付図面に基づいて説明するが、上述の第１の実施の形態と同一又は同様な部材、部分には同一の符号を用いて説明を省略し、第１の実施の形態と異なる構成について説明する。

（第２の実施の形態）
図９および図１０に示すように、第２の実施の形態による貫入抵抗低減装置１および鋼管杭の貫入構造Ｔは、貫入される鋼管杭２の上端２ｃに対して同軸に連結可能な外殻鋼管２０が設けられ、貫入抵抗低減装置１の加振機４が外殻鋼管２０の内側に配置された構成となっている。第２の実施の形態では、貫入抵抗低減装置１の構成は上述した第１の実施の形態と同様の構成である。
外殻鋼管２０は、加振機４が内側に収容される高さ寸法で設けられている。外殻鋼管２０には、鋼管杭２の上部に外嵌するとともに、複数のボルト孔が貫通した鋼製の連結筒２１が溶接により固定されている。連結筒２１は、外殻鋼管２０より大径で、外殻鋼管２０の下端から下方に向けて延び、鋼管杭２に対して着脱自在にボルト２２で固定される。

第２の実施の形態の場合には、外殻鋼管２０を鋼管杭２に対して着脱する構成となるので、鋼管杭２と貫入抵抗低減装置１との着脱が不要となり、かつ着脱作業を鋼管杭２の外側から容易に行うことができることから、作業時間のさらなる短縮を図ることができる。

なお、鋼管杭２と外殻鋼管２０との連結構造は、第２の実施の形態に限定されることはなく、他の構造であってもよい。例えば、連結筒２１は全周にわたって設けられるものに限定されず、周方向に沿って部分的に設けられるものであってもよい。さらに、連結筒２１が外殻鋼管２０に溶着されているが、分離された添接板材であってもよい。この場合、添接板材を鋼管杭２と外殻鋼管２０とにわたって当接して双方にボルト固定する構成となる。

（第３の実施の形態）
図１１〜図１３に示すように、第３の実施の形態による貫入抵抗低減装置１Ａは、防振部６の外側固定板６３から側方に向けて突出して鋼管杭２の上部に外嵌する張出治具７（装着部）を備えた構成となっている。張出治具７は、一対の防振部６のそれぞれの外側固定板６３から径方向に向けて突出する張出片７１と、張出片７１の突出端から下方に向けて延びる垂下片７２と、からなるＬ形状をなしている。そして、張出治具７は、対向位置にある一対の垂下片７２、７２同士の離間距離が鋼管杭２の外径に一致するように設定されている。張出治具７は、鋼管杭２に外嵌した状態で、張出片７１が鋼管杭２の上端２ｃに上方から当接し、垂下片７２が鋼管杭２の外側に位置して垂下片７２と鋼管杭２とがボルト７３により着脱可能に接合される。

第３の実施の形態の場合には、加振機４に防振部６を介して設けられた張出治具７を鋼管杭２の上部に外嵌させるといった簡単な構成により貫入抵抗低減装置１Ａを鋼管杭２に着できる構成である。すなわち、張出治具７の張出片７１を鋼管杭２の上端に載置させることで、垂下片７２と鋼管杭２とのボルト孔（図示省略）の高さが一致するため、装着時の位置決め作業を容易に行うことができる。

（第４の実施の形態）
図１４（ａ）、（ｂ）に示すように、第４の実施の形態による貫入抵抗低減装置１Ｂは、上述した第１の実施の形態の添接板５（図２（ａ）参照）に代えて伸縮装置９（装着部）を設けた構成のものである。伸縮装置９は、加振機４を挟んだ両側に設けられ、鋼管杭２の径方向の一端９ａが防振部６を介して加振機４に固定され、径方向の他端９ｂに把持部９１を備えて径方向に沿って伸縮する例えば油圧式や電動式等のジャッキ９２を有している。

この場合には、例えば油圧の動力により伸縮装置９を駆動させて把持部９１を径方向に伸張させて鋼管杭２の内面２ｂに押し付けることで、加振機４を鋼管杭２に固定することができるため、鋼管杭２に対してボルト締結を行うといった手間のかかる作業が不要になる。また、鋼管杭２の内面２ｂのいずれの箇所にも把持部９１を把持させることが可能となるので、固定時における位置決め作業を容易に行うことができる。

以上、本発明による貫入抵抗低減装置、鋼管杭の貫入構造、および鋼管杭の施工方法の実施の形態について説明したが、本発明は上記の実施の形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。

例えば、本実施の形態では、鋼管杭２の上端開口、あるいは第２の実施の形態における外殻鋼管２０の上端開口が開放されているが、図１５に示すように前記上端開口を閉塞する蓋部材８を設けることで、さらに防音効果を高めるようにしても良い。蓋部材８としては、防音シートを使用した防音カバーや、鋼管杭２の上部に被着可能な鋼材からなる蓋体などを使用することができる。なお、蓋部材８が設けられる場合には、加振機４に接続される油圧ホース４２等は、蓋部材８、或いは鋼管杭２に貫通孔（図１５では蓋部材８に貫通孔が設けられた状態を示している。）を空けておき、この貫通孔を使用して油圧ホース４２を挿通させるようにすれば良い。

また、防振部の構成として、上述した実施の形態では防振ゴム６１と内側固定板６２、外側固定板６３とからなる構成としているが、これに限定されることはなく、他の防振材を使用した構成とすることも可能である。

さらに、本実施の形態では、振動ロッド３の上端をボルトで着脱可能に接続するロッド接続部４１が設けられているが、このようにボルト接続であることに制限されることはない。例えば、図１６及び図１７に示すように、加振機４の下面側に設けられたチャック４４、４５によって振動ロッド３の上部を把持して、振動ロッド３を杭軸Ｏと同軸に接続する構成であってもかまわない。
図１６（ａ）、（ｂ）に示すロッド接続部４１Ａは、振動ロッド３の外径が大きい場合に適用され、一対のチャック４４Ａ、４４Ｂを杭軸を挟んで対向する位置に備え、各チャック４４Ａ、４４Ｂで振動ロッド３の筒状の上端部を挟持する構成となっている。
図１７（ａ）、（ｂ）に示すロッド接続部４１Ｂは、振動ロッド３の外径が小さい場合に適用され、一つのチャック４５が杭軸Ｏの位置に備えており、このチャック４５で振動ロッド３の中心を通るように固定されているプレート３２を挟持する構成となっている。

さらにまた、上述した第３の実施の形態では、張出治具７が周方向の一部（一対の張出片７１及び垂下片７２）に設けられた構成となっているが、これに限定されることはない。例えば、３つ以上の張出片７１及び垂下片７２が設けられていても良いし、周方向における部分的に設けられるものではなく、全周にわたって蓋状に設けられていても良い。

なお、鋼管杭２、振動ロッド３の長さ、径寸法などの構成についても適宜設定することができる。

その他、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、上記した実施の形態における構成要素を周知の構成要素に置き換えることは適宜可能である。

１、１Ａ，１Ｂ 貫入抵抗低減装置
２ 鋼管杭
２ａ 下端
２ｂ 内面
２ｃ 上端
３ 振動ロッド
３ａ ロッド先端
４ 加振機
４ａ 側面
５ 添接板（装着部）
６ 防振部
７ 張出治具（装着部）
８ 蓋部材
９ 伸縮装置（装着部）
９ａ 伸縮装置９における鋼管杭２の径方向の一端
９ｂ 伸縮装置９における鋼管杭２の径方向の他端
１１ 錘
１２ バイブロハンマ
１３ 回転圧入機
２０ 外殻鋼管
２１ 連結筒
２２ ボルト
３２ プレート
４１，４１Ａ，４１Ｂ ロッド接続部
４２ 油圧ホース
４４，４４Ａ，４４Ｂ チャック
４５ チャック
５１ スペーサ
６１ 防振ゴム
６２ 内側固定板
６３ 外側固定板
６４，６５ 固定ボルト
７１ 張出片
７２ 垂下片
７３ ボルト
９１ 把持部
９２ ジャッキ
Ｏ 杭軸
Ｔ 鋼管杭の貫入構造
Ｇ 地盤
Ｇａ 土鋼管杭２内に進入した土砂
Ｇｂ 鋼管杭２の直下の地盤
Ｆ 搬送台車

Claims (9)

1. 杭打設装置によって地盤に貫入される鋼管杭に装着され、該鋼管杭の貫入抵抗を低減する貫入抵抗低減装置であって、
   振動ロッドと、
   該振動ロッドを下方に向けて延在するように連結させた加振機と、
   前記加振機を前記鋼管杭に対して着脱可能に装着する装着部と、
   前記加振機と前記装着部との間に介在される防振部と、
   を備え、
   前記加振機が前記鋼管杭に装着された状態で、前記振動ロッドが前記鋼管杭の内側に挿通されていることを特徴とする貫入抵抗低減装置。
2. 前記加振機は、前記鋼管杭の内側に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の貫入抵抗低減装置。
3. 前記装着部は、前記鋼管杭の内面に固定される添接板であり、
   該添接板に対して前記加振機が前記防振部を介して着脱可能に装着されていることを特徴とする請求項２に記載の貫入抵抗低減装置。
4. 前記装着部は、前記防振部から側方に向けて突出して前記鋼管杭の上部に外嵌する張出治具を有していることを特徴とする請求項１に記載の貫入抵抗低減装置。
5. 前記装着部は、前記鋼管杭の径方向の一端が前記防振部を介して前記加振機に固定され、前記径方向の他端に把持部を備えて前記径方向に沿って伸縮する伸縮装置であることを特徴とする請求項２に記載の貫入抵抗低減装置。
6. 請求項１乃至５のいずれか１項に記載の貫入抵抗低減装置が、地盤に貫入する前記鋼管杭の上部に装着されていることを特徴とする鋼管杭の貫入構造。
7. 前記鋼管杭は、貫入される鋼管杭の上端に対して同軸に連結可能な外殻鋼管を有し、
   前記加振機は、前記外殻鋼管の内側に配置されていることを特徴とする請求項６に記載の鋼管杭の貫入構造。
8. 前記鋼管杭の上端開口を閉塞する蓋部材が設けられていることを特徴とする請求項６又は７に記載の鋼管杭の貫入構造。
9. 請求項６乃至８のいずれか１項に記載の鋼管杭の貫入構造を用いた鋼管杭の施工方法であって、
   前記加振機を前記鋼管杭に装着し、前記振動ロッドを前記鋼管杭の内側に挿通させる工程と、
   前記加振機を駆動させて、その駆動力により前記振動ロッドを振動させる工程と、
   前記鋼管杭に対して、打撃の付与、振動の付与、または回転圧入を行うことによって前記鋼管杭を打設する工程と、
   を有することを特徴とする鋼管杭の施工方法。

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