JP6865041B2 - 杭打ち方法および杭打ち装置 - Google Patents

Description

本発明は、杭打ち方法に関する。

構造物の基礎を支える為に鋼管杭（以下、杭とも称する）が一般に使用されている。この鋼管杭の打ち込み方法として、鋼管杭の内部からハンマーで打撃して杭を打ち込む方法が知られている。

例えば下記特許文献１では、鋼管杭の先端部に底板を一体的に溶接接合し、この鋼管杭を予備的に掘削した削孔内に建て込み、鋼管杭の内径よりやや細い外径のハンマーで鋼管杭の内部から打撃する技術が提案されている。下記特許文献１によれば、ハンマーによる打撃が鋼管杭内で行われるから、杭頭を地上で打撃する工法と比較して、低振動，低騒音で打設できる、とされている。

特許３６８３９３６号公報

ところで、杭を打設する打撃機として、打撃式推進機が用いられることがある。この打撃式推進機としては、例えば、ケーシング内に設けたピストンを空気圧によって駆動させ、このピストンで先端側を打撃して推進力を発生させるものがある。このような打撃式推進機を杭の打撃機として用いる場合、打撃機が鋼管杭の内部で上下してしまい、打撃力が効果的に打撃部へ伝達されないおそれがあった。

そこで、本発明は、打撃機による打撃力の伝達効率を向上させ、鋼管杭を地中に円滑に打設することができる杭打ち方法を提供することを目的とする。

本発明の一態様に係る杭打ち方法は、鋼管杭の内部に一体に接合された板を、鋼管杭の内寸より小さい外寸を有する打撃機で打撃することにより前記鋼管杭を地中に埋設する杭打ち方法であって、前記打撃機に対し鉛直方向に荷重を付加可能な反力装置を連結した状態で、前記板を前記打撃機で打撃し、前記反力装置は、前記板の打撃による前記打撃機のリバウンドを抑制するように、前記打撃機を前記板に対して押圧維持する。

この態様によれば、打撃機に対し鉛直方向に荷重を付加可能な反力装置を設けているので、打撃機を打撃部（鋼管杭内部に一体に接合された板のうち打撃機が打撃する部分）に押圧することができる。このように、打撃機が打撃部に密着された状態とすることにより、打撃機が鋼管杭の内部で上下動することがなく、打撃機による打撃力の伝達効率を向上させることができる。その結果、打撃機で鋼管杭を打撃する際に生じるリバウンドが抑制され、鋼管杭を地中に円滑に打設することができる。

上記態様において、前記打撃機と前記鋼管杭とを連結する連結部材により前記打撃機を前記板に押圧維持するようにしても良い。

上記態様において、前記反力装置は、前記鋼管杭の外周に設置した荷重体と前記打撃機とを連結した連結部材により、前記打撃機を前記板に押圧維持するようにしても良い。

上記態様において、前記反力装置は、前記鋼管杭の内部に設置した荷重体と前記打撃機とを連結した連結部材により、前記打撃機を前記板に押圧維持するようにしても良い。

上記態様において、前記反力装置は、前記鋼管杭の内寸より小さい外形の荷重体であり、前記荷重体を前記打撃機の上部に配置して、前記打撃機を前記板に押圧維持するようにしても良い。

本発明によれば、打撃機による打撃力の伝達効率を向上させ、鋼管杭を地中に円滑に打設することができる杭打ち方法を提供することができる。

本発明の第１実施形態における杭打ち方法を説明するための概略斜視図である。 図１Ａに示すＡ−Ａ断面図である。 本発明の第２実施形態における杭打ち方法を説明するための模式図である。 図２Ａに示すＢ−Ｂ断面図である。 図２に示すウェイトの配置や形状を変更した例を示す概略斜視図である。 図３Ａに示すＣ−Ｃ断面図である。 図２に示すウェイトの配置や形状を変更した例を示す概略斜視図である。 図４Ａに示すＤ−Ｄ断面図である。 図２に示すウェイトの配置や形状を変更した例を示す概略斜視図である。 図５Ａに示すＥ−Ｅ断面図である。 鋼管杭にウェイトを連結した構成を説明する模式図である。 図６に示すウェイトの配置や形状を変更した例を説明する模式図である。 図６に示すウェイトの配置や形状を変更した例を説明する模式図である。 打撃機にウェイトを連結した構成の変形例を説明するための概略斜視図である。 図９Ａに示すＦ−Ｆ断面図である。 打撃機及び鋼管杭にウェイトを連結した構成を説明するための概略斜視図である。 図１０Ａに示すＧ−Ｇ断面図である。

以下添付図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。尚、以下の好ましい実施形態の説明は、例示に過ぎず、本発明、その適用物或いはその用途を制限することを意図するものではない。

図１Ａは、第１実施形態における杭打ち方法について説明するための概略斜視図であり、図１Ｂは、図１Ａに示すＡ−Ａ断面図である。本実施形態では、杭打機によって巻き上げ及び巻き下げ調整可能なワイヤーで吊持された打撃機で、鋼管杭の内部に設けられた板を打撃することにより、鋼管杭を地中に埋設する。なお、図１〜図１０において、杭打機、打撃機を吊持するためのワイヤー、及び、鋼管杭内部に接合された板などの図示を省略している。また図１〜図１０においては、一部の部材（例えば打撃機３等）の断面の図示を省略している。

図１Ａ及び図１Ｂに示す鋼管杭２は、構造物の基礎に用いられる杭であり、打撃機３により打撃されて地中に埋設される。鋼管杭２は、例えば中空円筒状に形成されるものであるが、これに限定されず、内部に打撃機３を挿通可能であればその形状は特に限定されない。

鋼管杭２には、その内部に板（図示略）が設けられ一体に接合されている。板は、打撃機３により打撃を可能とする部材であれば、その形状や大きさは特に限定されないが、例えば、鋼管杭２の内寸と等しいか若しくは大きい外寸を有する板状の部材が用いられる。なお、鋼管杭２が、複数の継杭（杭を複数に分割して構成された分割杭）により構成される場合、この継杭それぞれの内部に板を設けても良い。

打撃機３は、鋼管杭２を地中に打ち込むための装置である。打撃機３は、鋼管杭２の内部に導入可能なように、鋼管杭２の内寸よりも小さい外寸を有し、鋼管杭２の内部に一体に接合された板（図示略）を打撃して鋼管杭２を打設する。本実施形態で用いられる打撃機３として打撃式推進機が挙げられる。この打撃式推進機としては、図示は省略するが、例えば、外部に接続されたエアコンプレッサーから供給される圧縮空気により作動するピストンをケーシング内に設け、このピストンを圧縮空気によって作動して鋼管杭２の先端側に打撃力を付与する打撃機を用いることができる。しかしながら、本実施形態における打撃機としては、このような構成に限定されず、打撃部と打撃機が密着した状態において打撃を可能とする装置であればその他の打撃機も適宜選択可能である。

図１Ａ及び図１Ｂに示す例では、鋼管杭２と打撃機３とは、ワイヤロープ５（連結部材）で所定の金具６を用いて連結され、一体化されている。言い換えれば、ワイヤロープ５により両部材間を連結することにより、打撃機３に対し鉛直荷重を付加することが可能となっている。このようにワイヤロープ５で鋼管杭２と打撃機３とを連結することにより、打撃機３を鋼管杭２内の板（図示略）に対して押圧維持することができ、打撃部と打撃機３とが密着した状態で打撃機３により打撃をすることが可能になる。

なお、図示されたワイヤロープ５の材料やワイヤロープ５を用いた締結方法は特に限定されず、ワイヤロープ５を用いて連結する両部材間の緊張状態を保持することが可能な部材であればその他の部材を適宜選択することができる。

続いて、第２実施形態について図２Ａ及び図２Ｂを参照して説明する。図２Ａ及び図２Ｂに示すように、第２実施形態では、ウェイト４（荷重体）を設けた点が第１実施形態と異なっている。その他の構成や機能は第１実施形態と同一であるので、第１実施形態と同一の部分についてはその説明を省略する。

図２Ａ及び図２Ｂに示すように、鋼管杭２の周囲の地面にウェイト４を配置し、このウェイト４と打撃機３とをワイヤロープ５で連結している。詳細には、同形のウェイト４を、打撃機３を挟んで対称な位置に並列に配置して、その各ウェイト４と打撃機３とにそれぞれ所定の金具６を設けてワイヤロープ５等で連結する。打撃機３を打撃部に押し付けた状態を維持するためには、一対のワイヤロープ５を、打撃機３を挟んで対称且つ反対方向に延在させることが好適である。なお、不図示の治具で各ワイヤロープ５の緩みを取ると共に長さを調整することが好ましい。

このように、打撃機３に対してウェイト４を連結することによって、打撃機３が打撃部に対して押し当てられた状態を維持することができ、打撃部と打撃機３とが密着した状態で打撃機３により打撃をすることが可能になる。その結果、打撃機３による打撃力の伝達効率を向上させることができる。

上記のようにウェイト４を打撃機３に連結する態様を説明したが、図２に示す例に限定されない。例えば、図３Ａ及び図３Ｂに示すように、鋼管杭２の周囲に配置した平面視略環状のウェイト４を、ワイヤロープ５で打撃機３と連結してウェイト４を吊り下げた状態で保持し、これにより、打撃機３に対して鉛直方向に荷重が付加するように構成しても良い。

また、図４Ａ及び図４Ｂに示すように、鋼管杭２の内部に収容可能な大きさに形成されたウェイト４を用いることも可能である。詳細には、ウェイト４を鋼管杭２内に配置すると共に打撃機３の外周に沿って配置し、この状態で、ワイヤロープ５でウェイト４と打撃機３とを連結してウェイト４を吊り下げ保持するように構成しても良い。このようなウェイト４を用いることによっても、打撃機３に対して鉛直方向の荷重が付加され、打撃機３が打撃部に対して密着した状態を維持することができる。この場合、図２及び図３に示す例に比較して、鋼管杭２の外部にウェイト４を配置するスペースを必要としないので、鋼管杭２を埋設するための作業スペースが狭い場所であっても、打撃機３による打撃力の伝達効率を上げることができ、作業性を向上させることができる。

また、図５Ａ及び図５Ｂに示すように、打撃機３の上部にウェイト４を配置して打撃機３に鉛直荷重を付加し、打撃機３が打撃部に対して密着した状態を維持するように構成しても良い。この場合、打撃機３の内部に圧縮空気を供給するために、外部のエアコンプレッサー（不図示）に接続された空気供給ライン９を挿通可能な挿通孔をウェイト４に形成することが好ましい。このようなウェイト４を配置することによっても、打撃機３に対して鉛直荷重を付加し、打撃機３を打撃部に押し付けて密着した状態を維持することができる。

以上、打撃機３に対してウェイト４を連結した構成を説明したが、地中に埋設する鋼管杭２に対してウェイト４を連結しても良い。

例えば、図６に示すように、鋼管杭２の周囲の地面にウェイト４を設置し、このウェイト４と鋼管杭２とをワイヤロープ５等で連結するように構成しても良い。

また、図７に示すように鋼管杭２の周囲に平面視略環状のウェイト４を配設し、この状態でウェイト４を鋼管杭２に吊り下げ保持するように、ワイヤロープ５で連結しても良い。

また、図８に示すように、鋼管杭２の内部に収容可能な程度の大きさに形成されたウェイト４を、鋼管杭２の内部に配置し、このウェイト４と鋼管杭２の上部とをワイヤロープ５で繋ぎ、ウェイト４をワイヤロープ５で吊り下げて保持するように構成しても良い。

鋼管杭２にウェイト４を取り付ける目的として、鋼管杭２の地盤への貫入長さが短い場合は十分な周面摩擦力が得られなく、鋼管杭２に打撃力が加えられてもリバウンドしてしまうことがある。このため、鋼管杭２の地盤への貫入長さが短い間は、図６〜図８に示したように、鋼管杭２にもウェイト４を取り付けることによって、リバウンドの抑制だけでなく、打撃力の伝達効率も向上させることができ、鋼管杭２の滑らかな貫入を実現することができる。

以上説明した構成の他に、例えば図９Ａ及び図９Ｂに示すようにウェイト４を連結しても良い。すなわち、鋼管杭２の周囲の地面にウェイト４を設置し、このウェイト４と打撃機３とをワイヤロープ５等で連結することに加え、鋼管杭２の内部に収容可能な程度の大きさに形成されたウェイト４を鋼管杭２の内部に配置し、このウェイト４と打撃機３とをワイヤロープ５等で繋いでウェイト４を鋼管杭２の内部で吊り下げ保持するように構成しても良い。

このように構成することにより、ウェイト４によって打撃機３を打撃部へより確実に密着させた状態で打撃でき、打撃機３による打撃力の伝達効率を更に向上させることができる。その結果、打撃機３で鋼管杭２を打撃する際に生じるリバウンドが更に抑制され、鋼管杭２を地中により一層円滑に打設することができる。

以上説明した、打撃機３にウェイト４を連結した構成、及び、鋼管杭２にウェイト４を連結した構成の他に、例えば図１０Ａ及び図１０Ｂに示すように、打撃機３及び鋼管杭２にウェイト４を連結しても良い。図１０Ａは、打撃機３及び鋼管杭２にウェイト４を連結した構成を説明するための概略斜視図であり、図１０Ｂは、図１０ＡのＧ−Ｇ断面図である。

図１０に示す例では、鋼管杭２の周囲の地面にウェイト４を設置し、このウェイト４と鋼管杭２とをワイヤロープ５等で連結することに加え、鋼管杭２内に収容可能な大きさに形成されたウェイト４を鋼管杭２の内部に配置し、このウェイト４と打撃機３とをワイヤロープ５等で繋いでウェイト４を鋼管杭２の内部で吊り下げ保持するように構成されている。このように、打撃機３及び鋼管杭２にウェイト４を連結することによって、鋼管杭２のウェイトによって打撃による鋼管杭２のリバウンドが抑制されるため、鋼管杭２から打撃機３へ伝わる反発力（鉛直上向きの力）を軽減しつつ、打撃機３のウェイトによって打撃機３を打撃部へ密着させた状態で打撃できるので、打撃力の伝達効率を更に向上させることができる。

以上説明した実施形態において、ウェイト４を構成する材質は特に限定されるものではないが、作業性を考慮して比較的小型なものとするために、例えば鉛や鉄等の比重の高い材質を使用すればよい。また、ウェイト４の形状、重量及び個数は、打撃機３又は鋼管杭２に対して鉛直荷重を付加可能なものであれば、その形状、重量や個数は適宜設定することが可能である。打撃機３とウェイト４とを連結するワイヤロープ５、鋼管杭２とウェイト４とを連結するワイヤロープ５についても、図示した２本に限定されず、例えば３本以上等、適宜設定すればよい。

以上、具体例を参照しつつ本発明の実施形態について説明した。しかし、本発明はこれらの具体例に限定されるものではない。実施形態が備える各要素並びにその配置、材料、条件、形状及びサイズ等は、例示したものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。また、異なる図で示した構成同士を部分的に置換し又は組み合わせることが可能である。例えば、打撃機３と鋼管杭２とをワイヤロープ５で連結しつつ、鋼管杭２の外周に設置したウェイト４と打撃機３とを連結するように構成しても良い。また、この構成（打撃機３と鋼管杭２とをワイヤロープ５で連結しつつ、鋼管杭２の外周に設置したウェイト４と打撃機３とを連結する構成）に加え、鋼管杭２の内部に設置したウェイト４と打撃機３とをワイヤロープ５で連結或いは鋼管杭２の内部に設置したウェイト４を打撃機３の上部に配置するように構成しても良い。その他、図１〜図９に示した構成を適宜組み合わせた構成も本発明の実施形態に含まれる。

２：鋼管杭
３：打撃機
４：ウェイト
５：ワイヤロープ

Claims (6)

1. 鋼管杭の内部に一体に接合された板を、鋼管杭の内寸より小さい外寸を有する打撃機で打撃することにより前記鋼管杭を地中に埋設する杭打ち方法であって、
   前記打撃機に対し鉛直方向に荷重を付加可能な反力装置を連結した状態で、前記板を前記打撃機で打撃し、
   前記反力装置は、前記板の打撃による前記打撃機のリバウンドを抑制するように、前記打撃機と前記鋼管杭とを連結する連結部材により、前記打撃機を前記板に対して押圧維持することを特徴とする杭打ち方法。
2. 鋼管杭の内部に一体に接合された板を、鋼管杭の内寸より小さい外寸を有する打撃機で打撃することにより前記鋼管杭を地中に埋設する杭打ち方法であって、
   前記打撃機に対し鉛直方向に荷重を付加可能な反力装置を連結した状態で、前記板を前記打撃機で打撃し、
   前記反力装置は、前記鋼管杭の外周に設置した荷重体と前記打撃機とを連結した連結部材により、または、前記鋼管杭の内部に設置した荷重体と前記打撃機とを連結した連結部材により、前記板の打撃による前記打撃機のリバウンドを抑制するように、前記打撃機を前記板に対して押圧維持することを特徴とする杭打ち方法。
3. 鋼管杭の内部に一体に接合された板を、鋼管杭の内寸より小さい外寸を有する打撃機で打撃することにより前記鋼管杭を地中に埋設する杭打ち方法であって、
   前記打撃機に対し鉛直方向に荷重を付加可能な反力装置を連結した状態で、前記板を前記打撃機で打撃し、
   前記反力装置は、前記鋼管杭の内寸より小さい外形の荷重体であり、
   前記荷重体を前記打撃機の上部に配置して、前記板の打撃による前記打撃機のリバウンドを抑制するように、前記打撃機を前記板に対して押圧維持することを特徴とする杭打ち方法。
4. 鋼管杭の内部に一体に接合された板を、鋼管杭の内寸より小さい外寸を有する打撃機で打撃することにより前記鋼管杭を地中に埋設する杭打ち装置であって、
   前記板の打撃による前記打撃機のリバウンドを抑制するように、前記打撃機と前記鋼管杭とを連結する連結部材により、前記打撃機を前記板に対して押圧維持する反力装置を有し、
   前記打撃機に対し鉛直方向に荷重を付加可能な前記反力装置を連結した状態で、前記板を前記打撃機で打撃することを特徴とする杭打ち装置。
5. 鋼管杭の内部に一体に接合された板を、鋼管杭の内寸より小さい外寸を有する打撃機で打撃することにより前記鋼管杭を地中に埋設する杭打ち装置であって、
   前記打撃機に対し鉛直方向に荷重を付加可能に連結される反力装置を有し、
   前記反力装置は、前記鋼管杭の外周に設置した荷重体と前記打撃機とを連結した連結部材により、または、前記鋼管杭の内部に設置した荷重体と前記打撃機とを連結した連結部材により、前記板の打撃による前記打撃機のリバウンドを抑制するように、前記打撃機を前記板に押圧維持することを特徴とする杭打ち装置。
6. 鋼管杭の内部に一体に接合された板を、鋼管杭の内寸より小さい外寸を有する打撃機で打撃することにより前記鋼管杭を地中に埋設する杭打ち装置であって、
   前記打撃機に対し鉛直方向に荷重を付加可能に連結される反力装置を有し、
   前記反力装置は、前記鋼管杭の内寸より小さい外形の荷重体であり、前記荷重体を前記打撃機の上部に配置して、前記板の打撃による前記打撃機のリバウンドを抑制するように、前記打撃機を前記板に押圧維持することを特徴とする杭打ち装置。

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