JP7316067B2

JP7316067B2 - 管状体の回転圧入方法、壁構造の構築方法および管状体の回転圧入装置

Info

Publication number: JP7316067B2
Application number: JP2019044430A
Authority: JP
Inventors: 敏彦村田; 吉智川村; 幸典堀川; 渉高橋
Original assignee: Giken Ltd
Current assignee: Giken Ltd
Priority date: 2018-04-12
Filing date: 2019-03-12
Publication date: 2023-07-27
Anticipated expiration: 2039-03-12
Also published as: JP2019183626A

Description

本発明は、下端に掘削刃が設けられた管状体の回転圧入方法と、その回転圧入方法を利用した壁構造の構築方法に関し、さらに、管状体の回転圧入装置に関する。

従来、地盤に対して鋼管などの管状体を施工する技術として、特許文献１には、下端に掘削刃が形成された円筒状鋼管からなるケーシングを回転させて地盤を掘削しつつ、ケーシングを自重で地中に進入させ、それと共にケーシング内の土砂をクラブバスケットでかき取って排出する方法が開示されている。また、この特許文献１には、ケーシング内に上からハンマ掘削ロッドを挿入し、ハンマを回転させつつ打撃によって地盤に竪孔を形成する方法が開示されている。

また特許文献２には、管状杭に挿入した中堀装置で地盤を掘削する動作と、管状杭から抜き出して排土する動作を交互に行って、管状杭を地盤に圧入する方法が開示されている。

特公平５－３６５９５号公報特開２０１３－１４７９２６号公報

これら特許文献１、２に開示された技術は、いずれも管状体の挿入と地盤の掘削を同じタイミングで行うことが困難である。しかしながら、管状体の回転圧入とハンマによる地盤の掘削とを同時進行的に併用することにより、作業効率のさらなる向上が期待できる。その一方で、管状体の回転圧入とハンマによる地盤の掘削を併用した場合、掘削により発生した掘削ズリを円滑に排出する対策が求められる。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、管状体の回転圧入とダウンザホールハンマによる地盤の掘削とを併用して行うにあたり、掘削により発生した掘削ズリを円滑に排出できる技術を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明によれば、昇降可能なチャック装置により管状体を把持し、既設の杭から反力を取って前記管状体を回転圧入する杭圧入機を用いて、下端に掘削刃が設けられた前記管状体を回転させながら地盤に圧入する管状体の回転圧入方法であって、多重管からなる流体供給管が内部に挿入される円筒形状の打ち下げアタッチメントが、前記管状体の上方に直列に接続され、前記打ち下げアタッチメントの上端部に、前記流体供給管の上端部が取り付けられ、前記流体供給管の下端部に接続されたダウンザホールハンマが前記管状体の内部に挿入され、前記流体供給管は、ダウンザホールハンマを駆動する駆動流体と、掘削ズリ排出補助流体を供給可能に構成され、前記管状体を回転圧入する際に、前記チャック装置で前記管状体または前記打ち下げアタッチメントを把持し、前記管状体の回転圧入と、前記ダウンザホールハンマによる地盤の掘削とを併用し、掘削により発生した掘削ズリを、前記管状体の内部を通して上方へ移送させ外部に排出させることを特徴とする、管状体の回転圧入方法が提供される。

この回転圧入方法において、地盤の状態に応じて、前記管状体の下端に対する前記ダウンザホールハンマの下端の高さを変更するようにしても良い。また、前記流体供給管から前記管状体の内部に前記掘削ズリ排出補助流体を吐出するようにしても良い。あるいは、前記ダウンザホールハンマの周囲にカバー体を装着し、前記流体供給管から前記カバー体の内部に吐出した前記掘削ズリ排出補助流体を、前記カバー体の内部を通して前記ダウンザホールハンマの下端に吐出させるようにしても良い。また、前記ダウンザホールハンマの内部を通る前記駆動流体を前記ダウンザホールハンマの下端のビット部から上方に向けて吐出させ、前記ビット部から前記管状体の内部に吐出された前記駆動流体によって、前記掘削ズリを、前記管状体の内部を通して上方へ移送させても良い。

また、本発明によれば、間隔をおいて設置された複数の鋼管杭と、隣り合う前記鋼管杭のそれぞれに接して、当該隣り合う前記鋼管杭間の隙間を埋めるように設置された、前記鋼管杭よりも小径の管状体とを備える壁構造の構築方法であって、前記管状体を、前記回転圧入方法により設置することを特徴とする、壁構造の構築方法が提供される。

また、本発明によれば、昇降可能なチャック装置により管状体を把持し、既設の杭から反力を取って前記管状体を回転圧入する杭圧入機を備えた、下端に掘削刃が設けられた前記管状体を回転させながら地盤に圧入する管状体の回転圧入装置であって、多重管からなる流体供給管と、前記管状体の上方に直列に接続され、前記流体供給管を内部に挿入可能な円筒形状の打ち下げアタッチメントと、前記流体供給管の下端部に接続され、前記管状体の内部に挿入可能なダウンザホールハンマと、を備え、前記打ち下げアタッチメントの上端部に、前記流体供給管の上端部が取り付けられ、前記流体供給管は、ダウンザホールハンマを駆動する駆動流体と、掘削ズリ排出補助流体を供給可能に構成され、前記チャック装置は、前記管状体または前記打ち下げアタッチメントを把持可能に構成されていることを特徴とする、管状体の回転圧入装置が提供される。

この回転圧入装置において、前記管状体の下端に対する前記ダウンザホールハンマの下端の高さが変更自在であっても良い。また、前記管状体の内部において前記ダウンザホールハンマの姿勢を安定させるスタビライザを備えていても良い。また、前記流体供給管から前記管状体の内部に前記掘削ズリ排出補助流体を吐出する吐出口を備えていても良い。その場合、前記管状体の内部において前記ダウンザホールハンマの周囲に装着自在なカバー体を有し、前記ダウンザホールハンマの周囲に装着された前記カバー体の上端は、前記吐出口よりも上方において密閉され、前記カバー体の下端は、前記ダウンザホールハンマの下端の周りに開口していても良い。また、前記ダウンザホールハンマの下端のビット部が、該ビット部から上方に向けて前記駆動流体を吐出する駆動流体吐出口を有していても良い。

なお、本発明において、「併用」とは、必要に応じて、管状体の回転圧入とダウンザホールハンマによる地盤の掘削とを、適宜利用できればよく、必ずしも管状体の回転圧入とダウンザホールハンマによる地盤の掘削とを同時に行わなくても良い。例えば、地盤の状況などに応じて、管状体の回転圧入は行うが、ダウンザホールハンマによる地盤の掘削は一時的に停止するといった状態、管状体の回転圧入は一時的に停止するが、ダウンザホールハンマによる地盤の掘削は行うといった状態、管状体の回転圧入を行い、ダウンザホールハンマによる地盤の掘削も行うといった状態、に適宜切り替えることが可能である。また、ダウンザホールハンマを駆動する駆動流体と、掘削ズリ排出補助流体としては、例えば水や空気が用いられる。例えば、駆動流体として水の作用でダウンザホールハンマを駆動し、掘削ズリ排出補助流体として空気の作用で掘削ズリの排出を補助することが考えられる。また、例えば、駆動流体として空気の作用でダウンザホールハンマを駆動し、掘削ズリ排出補助流体として水の作用で掘削ズリの排出を補助することが考えられる。

本発明によれば、管状体の回転圧入とダウンザホールハンマによる地盤の掘削とを併用して行うことにより、作業効率の向上が期待できる。また、掘削により発生した掘削ズリを掘削ズリ排出補助流体の作用によって管状体の内部を通して円滑に排出できる。

本発明の実施の形態に係る杭圧入機の概略構成を示す図である。本発明の実施の形態に係るアタッチメントユニットの概略構成を示す図である。本発明の実施の形態に係るアタッチメントユニットが杭圧入機のチャック部に取り付けられた状態を示す図である。本発明の実施の形態に係るダウンザホールハンマが小口径管の内部に挿入された状態の説明図である。本発明の実施の形態に係るダウンザホールハンマの要部を示す説明図である。カバー体が装着された状態の本発明の実施の形態に係るダウンザホールハンマの要部を示す説明図である。カバー体の装着構造の説明図である。カバー体の装着構造の説明図である。カバー体の下端面の説明図である。打ち下げアタッチメントの説明図である。流体供給管の上端部分の説明図である。打ち下げアタッチメントに対する流体供給管の支持部分の説明図である。ダウンザホールハンマの下端のビット部を小口径管の下端から下方に突出させた状態の説明図である。ダウンザホールハンマの下端のビット部を小口径管の下端と同程度の高さにした状態の説明図である。打ち下げアタッチメントの下端と小口径管の上端との接続構造を示す説明図である。壁構造の構築方法の説明図であり、小口径管とダウンザホールハンマを設置位置に配置する状態を示す。壁構造の構築方法の説明図であり、小口径管を地盤に回転圧入する状態を示す。カバー体が装着された状態のダウンザホールハンマの一例を示す図である。ビット部の断面構造の一例を示す図である。ビット部の断面構造の一例を示す図である。ダウンザホールハンマ下端部の断面構造の一例を示す図である。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。以下の実施の形態では、地盤に鋼管杭２と小口径管３からなる壁構造１を構築する場合に基づいて、管状体の一例である小口径管３の回転圧入に本発明を適用する形態を説明する。なお、本明細書および図面において、実質的に同一の機能構成を有する要素においては、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。

図１に示すように、回転圧入装置の一例である杭圧入機１０は、サドル１１と、サドル１１の下部に設けられたクランプ装置１２と、サドル１１上を前後動可能に設けられたスライドベース１３と、スライドベース１３上に旋回可能に設けられた旋回ベース１４と、旋回ベース１４の前端部に昇降シリンダ装置１５を介して支持されたチャック装置１６と、旋回ベース１４上に支持されたクレーン２０を備えている。

杭圧入機１０は、地盤に圧入された既設の鋼管杭２の上端側を掴んで既設の鋼管杭２から反力を取りながら、昇降可能なチャック装置１６で新たな鋼管杭２を把持して下降させることにより新たな鋼管杭２を地盤に圧入する。クランプ装置１２は、既設の鋼管杭２の上端開口から内部に挿入した把持爪を鋼管杭２の半径方向に移動させる機能を有している。その把持爪を既設の鋼管杭２の半径方向外側に移動させて鋼管杭２の内側で突っ張った状態とすることで既設の鋼管杭２を内側から把持する。これにより杭圧入機１０が既設の鋼管杭２に対して固定される。

チャック装置１６は、鋼管杭２を把持するチャック部１７を有し、チャック部１７は鋼管杭２が挿入されるための開口部１７ａと、開口部１７ａに挿入された鋼管杭２の半径方向に移動可能な複数の杭把持爪１７ｂを有している。チャック部１７は、開口部１７ａに鋼管杭２が挿入された後、杭把持爪１７ｂを鋼管杭２の半径方向内側に移動させることで鋼管杭２を把持する。また、チャック装置１６はチャック部１７を回転させるよう構成されている。すなわち、本実施の形態の杭圧入機１０は、回転式杭圧入機であり、チャック装置１６のチャック部１７の回転と、杭把持爪１７ｂによる把持状態と解放状態の切り替えと、昇降シリンダ装置１５による昇降移動の組み合わせにより鋼管杭２（先端ビット付鋼管杭）を回転させながら地盤に圧入する。以上の構成は、いわゆるジャイロプレス工法（登録商標）に用いられるジャイロパイラー（登録商標）と同様の構成である。

本実施の形態の杭圧入機１０はさらに、鋼管杭２より径が小さい小口径管３（管状体の一例である）を把持するためのアタッチメントユニット３０が取り付けられるように構成されている。図１、図２に示すようにアタッチメントユニット３０は、小口径管３を把持する複数のアタッチメント３１と、各アタッチメント３１を連結する連結部材３２と、アタッチメント３１の上端部に設けられた、チャック部１７の杭把持爪１７ｂの上端部に引っ掛けられる嵌合爪３３と、アタッチメント３１の下端部に設けられた、チャック部１７の杭把持爪１７ｂの下端部に回動して引っ掛けられるラッチ３４とを有している。

連結部材３２は円環状のプレートであり、中央の孔部（不図示）には小口径管３が挿入される。各アタッチメント３１は、連結部材３２の周縁部に取り付けられており、各アタッチメント３１間には連結部材３２の孔部に合わせた隙間が形成されている。また、各アタッチメント３１は半径方向に移動可能に構成されている。

このように構成されたアタッチメントユニット３０をチャック装置１６に取り付ける際には、クレーン２０でアタッチメントユニット３０を吊り上げ、チャック装置１６のチャック部１７に降ろしていき、開口部１７ａに挿入する。そして、図３に示すようにアタッチメント３１の嵌合爪３３をチャック部１７の杭把持爪１７ｂの上端部に引っ掛ける。また、アタッチメント３１のラッチ３４をチャック部１７の下端部に引っ掛ける。これによりアタッチメント３１が杭把持爪１７ｂに固定され、チャック部１７の杭把持爪１７ｂの移動に伴い、アタッチメント３１も一体となって移動することになる。連結部材３２の孔部（不図示）を介してチャック部１７の開口部１７ａに挿入された小口径管３は、杭把持爪１７ｂを半径方向内側に移動させることによりアタッチメント３１で把持される。なお、本実施の形態のアタッチメントユニット３０は、図１、図２に示すようにチャック部１７の上方から開口部１７ａに挿入して取り付けられるように構成されているが、チャック部１７の下方から開口部１７ａに挿入して取り付けられるように構成されていても良い。

次に、ダウンザホールハンマ５０について説明する。なお、本明細書において、ダウンザホールハンマ５０の説明に関する“上”または“下”とは、ダウンザホールハンマ５０の使用時、すなわちダウンザホールハンマ５０が小口径管３に挿入されて、杭圧入機１０により、小口径管３が地盤に回転圧入される状態の“上”または“下”を意味する。

図４に示すように本実施の形態のダウンザホールハンマ５０は、管状体としての小口径管３の内部に挿入されて使用される。小口径管３は、円筒形状の鋼管からなり、小口径管３の下端面には、小口径管３の回転によって地盤を掘削する掘削刃３ａが設けられている。なお、小口径管３の長さは、複数本の鋼管を溶接することにより、任意に設定できる。

小口径管３の内部において、ダウンザホールハンマ５０の上方には、ジョイント部５２を介して、多重管からなる流体供給管５３が接続されている。この実施の形態では流体供給管５３は二重管で構成され、ダウンザホールハンマ５０の駆動流体である水と、掘削ズリ排出補助流体である空気を供給することができる。

ダウンザホールハンマ５０は、流体供給管５３から供給される水を駆動流体とする、いわゆるウォーターハンマであり、例えばWassara社製（Wassaraは登録商標）のワッサラハンマが用いられる。ダウンザホールハンマ５０の下端には、地盤を掘削するための掘削ビット（不図示）が設けられたビット部５５が着脱自在に取り付けられている。

掘削ズリ排出補助流体とは、小口径管３の下端において発生した掘削ズリ（掘削された土壌や破砕された岩盤等）の地上への排出を促進させるための流体であり、この実施の形態では、掘削ズリ排出補助流体として空気が使用される。ジョイント部５２には、掘削ズリ排出補助流体としての空気を吹き出す吐出口５６が設けられている。流体供給管５３から供給された空気は、この吐出口５６から小口径管３の内部に吹出される。

小口径管３の内部において、ダウンザホールハンマ５０の周囲には、円管状のカバー体６０が装着自在に設けられる。なお、カバー体６０は装着自在であり、図４、５に示すように、ダウンザホールハンマ５０の周囲からカバー体６０を取り外した状態とすることもできるし、図６に示すように、ダウンザホールハンマ５０の周囲にカバー体６０を装着して、ダウンザホールハンマ５０の周囲をカバー体６０で覆った状態とすることもできる。

カバー体６０は、カバー体６０の上方内面に形成された雌ネジ部６３と、ジョイント部５２の外周面に固定された筒状部材６１の外面に形成された雄ネジ部６２をネジ止めすることによって、ダウンザホールハンマ５０の周囲に装着される。すなわち、図７に示すように、筒状部材６１は、その内径がジョイント部５２の外径とほぼ等しい筒状を有しており、図５、６に示すように、ジョイント部５２の外面に筒状部材６１を通して、溶接等の適当な手段で両者を固着することにより、ジョイント部５２の外面に筒状部材６１が固定されている。筒状部材６１の外面には、雄ネジ部６２が形成されている。図８に示すように、カバー体６０の上方内面には、筒状部材６１の雄ネジ部６２に対応する雌ネジ部６３が形成されており、図６に示すように、ダウンザホールハンマ５０の周囲にカバー体６０を配置して、カバー体６０を適宜回転させ、雌ネジ部６３を雄ネジ部６２にネジ止めすることによって、カバー体６０をダウンザホールハンマ５０の周囲に装着することができる。なお、カバー体６０を使用しない場合は、雌ネジ部６３と雄ネジ部６２のネジ止めを解除し、ダウンザホールハンマ５０の周囲からカバー体６０を抜き取ることができる。

図５、６に示すように、ジョイント部５２の外周面において、筒状部材６１は、吐出口５６よりも上の位置に取り付けられている。このため、ダウンザホールハンマ５０の周囲にカバー体６０を装着した状態では、吐出口５６から吹出された空気は、カバー体６０の内部に吹出される。ダウンザホールハンマ５０の周囲にカバー体６０を装着した状態では、カバー体６０の上端は、雌ネジ部６３と雄ネジ部６２の係合により、密閉された状態となっている。このため、ダウンザホールハンマ５０の周囲にカバー体６０を装着した状態では、吐出口５６から吹出された空気は、カバー体６０の内部を通って、下方に流れることとなる。

図６に示すように、ダウンザホールハンマ５０の周囲に装着されたカバー体６０の下端は、ダウンザホールハンマ５０の下端に取り付けられたビット部５５よりもわずかに上方に位置している。また、カバー体６０の下端には、中央に開口部を有する環状の円板部材６５が取り付けられている。ダウンザホールハンマ５０のビット部５５は、円板部材６５の中央の開口部を通って、円板部材６５よりも下方に突出している。円板部材６５は、ビット部５５の周囲において、カバー体６０の下端を塞ぐように配置されている。

図９に示すように、円板部材６５の下面には、複数の開口６６が設けられている。このため、前述のように、ダウンザホールハンマ５０の周囲にカバー体６０を装着した状態では、吐出口５６から吹出された空気は、カバー体６０の内部を通って下方に流れ、さらに、これら開口６６を通って、ビット部５５の周囲において、下方に向かって吹出されることとなる。

図４に示すように、ジョイント部５２の近傍において、流体供給管５３の周囲にスタビライザ６７が設けられている。このスタビライザ６７により、小口径管３の内部において、ダウンザホールハンマ５０の姿勢が安定させられるようになっている。また、小口径管３の内面や下端などに対して、ダウンザホールハンマ５０が当接しないように保持されている。

小口径管３の上方には、打ち下げアタッチメント７０が接続されている。打ち下げアタッチメント７０は、小口径管３と同様に内部に流体供給管５３を通すことができる円筒形状を有しており、打ち下げアタッチメント７０は、小口径管３の上方に直列に接続される。

図１０に示すように、打ち下げアタッチメント７０の上端には一対の支持プレート７１が取り付けられている。これら一対の支持プレート７１には、高さ方向に所定の間隔で複数の貫通孔７２がそれぞれ設けられている。

また、図１１に示すように、流体供給管５３の上端部分には、打ち下げアタッチメント７０の支持プレート７１に対向する一対のハンマ側支持プレート７３が取り付けられている。また、これら一対のハンマ側支持プレート７３には、高さ方向に所定の間隔で複数の貫通孔７４がそれぞれ設けられている。

そして、図１２に示すように、打ち下げアタッチメント７０の支持プレート７１とハンマ側支持プレート７３を重ね合わせて、互いに上下方向にスライド移動させ、適当な位置で合わせた支持プレート７１の貫通孔７２とハンマ側支持プレート７３の貫通孔７４に貫通させてピン７５を差し込むことにより、互いの高さ方向の位置合わせをすることができる。

図４に示すように、ダウンザホールハンマ５０は、小口径管３の内部において流体供給管５３によって吊り下げられている。このため、打ち下げアタッチメント７０の支持プレート７１とハンマ側支持プレート７３を互いに上下方向にスライド移動させ、貫通孔７２、７４とピン７５で高さ方向の位置合わせをすることによって、小口径管３の内部におけるダウンザホールハンマ５０の高さ位置を調整し、小口径管３の下端に対するダウンザホールハンマ５０の下端（ビット部５５）の高さを変更することができる。例えば打ち下げアタッチメント７０の支持プレート７１に対してハンマ側支持プレート７３を下方にスライド移動させて位置合わせすることにより、図１３に示すように、小口径管３の下端の掘削刃３ａよりも、ダウンザホールハンマ５０の下端のビット部５５を下方に突出させることができる。また例えば、打ち下げアタッチメント７０の支持プレート７１に対してハンマ側支持プレート７３を上方にスライド移動させて位置合わせすることにより、図１４に示すように、小口径管３の下端の掘削刃３ａと、ダウンザホールハンマ５０の下端のビット部５５を同程度の高さとすることもできる。さらに図示はしないが、小口径管３の下端の掘削刃３ａよりも、ダウンザホールハンマ５０の下端のビット部５５を上方に引き込むこともできる。

なお、図１１、１２に示すように、流体供給管５３の上端には、スイベル８０を介して、水の供給配管８１と空気の供給配管８２が接続されている。供給配管８１から、ダウンザホールハンマ５０の駆動流体である水が流体供給管５３に供給され、供給配管８２から、掘削ズリ排出補助流体である空気が流体供給管５３に供給される。

図１０に示すように、打ち下げアタッチメント７０の下端には、小口径管３の上端と接続される接合部８５が設けられている。接合部８５の中央は、流体供給管５３を通すために開口し、接合部８５の外径は小口径管３の内径よりも僅かに小さくなっており、接合部８５を小口径管３の上端から、小口径管３の内部に挿入することができる。接合部８５の外周面には、縦方向通路８６と横方向通路８７を有するＬ字型の溝部８８が設けられている。また、小口径管３の上端の内面には、このＬ字型の溝部８８に通される突起部４が取り付けられている。そして、打ち下げアタッチメント７０下端の接合部８５を、小口径管３の上端から内部に挿入する際に、小口径管３の上端の内面に取り付けられた突起部４を溝部８８の縦方向通路８６に通し、突起部４が溝部８８の横方向通路８７に達した位置で、打ち下げアタッチメント７０と小口径管３を相対的に回転させて、突起部４を溝部８８の横方向通路８７内において横方向に移動させることにより、図１５に示すように、突起部４が横方向通路８７の最奥部に入り込んだ状態となる。これにより、突起部４が溝部８８の横方向通路８７内に係合した状態となって、アタッチメント７０の下端と小口径管３の上端とが接続される。なお、打ち下げアタッチメント７０の接合部８５には、回り止め用のタップ穴９０が設けられており、突起部４が溝部８８の横方向通路８７内に係合した状態で、このタップ穴９０にボルト等を差し込むことにより、打ち下げアタッチメント７０の下端と小口径管３の上端との接続した状態が維持される。

次に、以上の杭圧入機１０を用いた壁構造１の構築方法について説明する。図１６に示すように、鋼管杭２が所定の間隔をあけて地盤に設置され、さらに、隣り合う鋼管杭２同士の隙間を埋めるように小口径管３が鋼管杭２に接して設置されることにより、壁構造１が構築される。鋼管杭２と小口径管３の設置は、先に説明した杭圧入機１０によって行われる。すなわち、杭圧入機１０は、地盤に圧入された既設の鋼管杭２の上端側をクランプ装置１２で掴んで既設の鋼管杭２から反力を取りながら、昇降可能なチャック装置１６で新たな鋼管杭２を把持して下降させることにより新たな鋼管杭２を地盤に圧入する。また、チャック装置１６はチャック部１７を回転させ、鋼管杭２を回転させながら地盤に圧入する。

また、杭圧入機１０は、アタッチメントユニット３０を用いて、鋼管杭２より径が小さい小口径管３（管状体の一例である）を、ダウンザホールハンマ５０による地盤の掘削を併用した回転圧入によって設置することもできる。すなわち、小口径管３を設置する場合、先ず予め、図４に示したように、小口径管３の上端に打ち下げアタッチメント７０を接続し、打ち下げアタッチメント７０で支持されるダウンザホールハンマ５０を小口径管３の内部に挿入しておく。なお、小口径管３の内部へのダウンザホールハンマ５０の挿入は、小口径管３の内部にワイヤ通してダウンザホールハンマ５０を引き込む、適当なプッシャを用いて小口径管３の内部にダウンザホールハンマ５０を押し込む等、任意の方法を採用できる。なお、小口径管３の内部へダウンザホールハンマ５０を挿入する作業を行う場合、スタビライザ６７によって小口径管３の内部におけるダウンザホールハンマ５０の姿勢が安定させられ、挿入の途中でダウンザホールハンマ５０が引っかかったりするなどといったトラブルが回避され、挿入する作業を円滑に行うことができる。また、カバー体６０の使用は任意であるが、必要な場合は、予めダウンザホールハンマ５０の周囲にカバー体６０を装着した状態で、小口径管３の内部へダウンザホールハンマ５０を挿入する。

そして、図１６に示すように、クレーン２０で、打ち下げアタッチメント７０を介して小口径管３とダウンザホールハンマ５０を吊り下げ、設置位置に配置する。さらに、アタッチメントユニット３０を用いて、小口径管３または打ち下げアタッチメント７０を杭圧入機１０のチャック装置１６（チャック部１７）で把持する。そして、図１７に示すように、チャック部１７の回転と昇降シリンダ装置１５の稼働により、小口径管３を地盤に回転圧入する。

また、回転圧入と併用して、小口径管３の内部に挿入したダウンザホールハンマ５０による地盤の掘削を実施することができる。このように、杭圧入機１０による回転圧入と、ダウンザホールハンマ５０による掘削を併用することにより、小口径管３を効果的に施工することが可能となる。また、ダウンザホールハンマ５０による掘削を併用する場合、スタビライザ６７によって小口径管３の内部におけるダウンザホールハンマ５０の姿勢が安定させられ、掘削が効果的に行われる。

ここで、先に図１３、１４等で説明したように、この実施の形態に示したダウンザホールハンマ５０は、小口径管３の下端に対する高さを容易に変更することが可能である。このため、杭圧入機１０による小口径管３の回転圧入と、ダウンザホールハンマ５０による掘削の優先順位を適宜変更することが可能である。例えば、地盤が比較的柔らく、ダウンザホールハンマ５０による掘削がそれほど必要でない場合は、小口径管３の下端の掘削刃３ａに対して、ダウンザホールハンマ５０の下端のビット部５５の位置を上げ、回転圧入による施工を優先することが考えられる。また例えば、地盤が比較的硬く、ダウンザホールハンマ５０による掘削が必要である場合は、小口径管３の下端の掘削刃３ａに対して、ダウンザホールハンマ５０の下端のビット部５５の位置を下げ、ダウンザホールハンマ５０による掘削を優先することが考えられる。なお、杭圧入機１０による回転圧入と、ダウンザホールハンマ５０による掘削を併用するに際し、必ずしも管状体３の回転圧入とダウンザホールハンマ５０による掘削とを同時に行わなくても良い。例えば、地盤の状況などに応じて、管状体３の回転圧入は行うが、ダウンザホールハンマ５０による地盤の掘削は一時的に停止するといった状態、管状体３の回転圧入は一時的に停止するが、ダウンザホールハンマ５０による地盤の掘削は行うといった状態、管状体３の回転圧入を行いつつ、ダウンザホールハンマ５０による地盤の掘削も同時に行うといった状態、に適宜切り替えることが可能である。

また、このように小口径管３を施工する場合、小口径管３の下端では、掘削により掘削ズリが発生する。こうして小口径管３の下端で発生した掘削ズリは、小口径管３の内部を通して、円滑に地上に排出させることができる。小口径管３の内部では、掘削ズリに向かって吐出口５６から空気が吹き込まれ、空気の浮力によって掘削ズリは浮上しやすくなり、効果的に排出される。

なお、図１７に示したように、小口径管３の途中に開口９１を有していれば、掘削に伴って小口径管３の内部上方へ移送させた掘削ズリを、開口９１から外部に排出させることができる。

また、掘削ズリの状態によっては、ダウンザホールハンマ５０の周囲にカバー体６０を装着することが有効である。例えば地盤が固く、掘削ズリの粒子が粗い場合、小口径管３の下端で発生した掘削ズリが浮上しにくいようなケースも考えられる。また、掘削ズリの状態によっては、小口径管３の内部で掘削ズリが詰まりやすくなるケースも考えられる。そのような場合、ダウンザホールハンマ５０の周囲にカバー体６０を装着しておけば、吐出口５６から吹出された空気は、カバー体６０の内部を通って下方に流れ、ダウンザホールハンマ５０のビット部５５の周囲において、開口６６から下方に向かって吹出される。このため、小口径管３の下端で発生した掘削ズリに浮力が加わり、小口径管３の内部に円滑に導入できるようになる。その結果、掘削ズリの粒子が粗い場合であっても、掘削ズリを効果的に外部に排出させることが可能となる。

また、ダウンザホールハンマ５０の周囲にカバー体６０を装着する場合、図１８に示すように吐出口５６の上方に、掘削ズリ排出補助流体（例えば空気）を吐出する吐出口５７がさらに設けられていてもよい。図１８に示す例では、ジョイント部５２に高さ違いの吐出口５６および吐出口５７が設けられ、吐出口５６はカバー体６０の上端よりも下方に位置し、吐出口５７はカバー体６０の上端よりも上方に位置している。すなわち、吐出口５６は、カバー体６０の内側に位置し、吐出口５７は、カバー体６０の外側に位置している。吐出口５６、５７がこのように設けられている場合、吐出口５６から吹出された空気は、カバー体６０の内部を通って下方に流れ、開口６６から下方に向かって吹出されることで、小口径管３の下端で発生した掘削ズリに浮力を与える。一方、吐出口５７から吹出された空気は、小口径管３に流れ込み、吐出口５６よりも上の領域にある掘削ズリに浮力を与える。すなわち、図１８のようなダウンザホールハンマ５０の構造によれば、小口径管３の下端で発生した掘削ズリが浮上しやすくなると共に、吐出口５７まで浮上した掘削ズリに対し、吐出口５７から吹出される空気によってさらに浮力が与えられるため、掘削ズリがさらに浮上しやすくなる。その結果、掘削ズリの排出がさらに促進される。

なお、掘削ズリが小口径管３の内部を円滑に浮上できる場合は、カバー体６０の装着を省略することができる。カバー体６０を装着しなければ、軽くて作業がしやすくなり、コストも低減できる。

また、ダウンザホールハンマ５０の内部を通る駆動流体は、通常、ダウンザホールハンマ５０の下端のビット部５５から下方に向けて吐出されるが、掘削ズリの状態によっては、ビット部５５の下方だけでなく、上方に向けて吐出させることも有効である。

図１９は、駆動流体が下方のみに吐出する構造のビット部５５の一例を示す図である。図１９に示す例では、ビット部５５の下面の２箇所に開口部５５ａが設けられており、各開口部５５ａは、ダウンザホールハンマ５０の内部を通る駆動流体の出口となっている。ビット部５５がこのような断面構造を有していることで、ダウンザホールハンマ５０の内部を通る駆動流体は、ビット部５５から下方に向けて吐出される。本明細書では、ビット部５５から下方に向けて駆動流体を吐出させる開口部５５ａのことを“第１の駆動流体吐出口”と称す。図１９のように駆動流体が下方のみに吐出される構造のビット部５５の場合、掘削ズリの状態によっては、ダウンザホールハンマ５０の周囲において小口径管３の内部に掘削ズリが詰まりやすくなるケースがある。例えば、図４のように吐出口５６がジョイント部５２に設けられている場合、吐出口５６から空気が吐出されることによって吐出口５６よりも上の領域では掘削ズリを浮上させる効果が得られるが、ビット部５５から吐出口５６までの領域においてはそのような効果が得られにくい。このため、掘削ズリの状態によっては、小口径管３の内部におけるビット部５５から吐出口５６までの領域に掘削ズリが詰まりやすい。当該領域に掘削ズリが詰まることによってダウンザホールハンマ５０の周囲が圧密状態になると、小口径管３の圧入後のダウンザホールハンマ５０の抜き取りの際に、ダウンザホールハンマ５０を抜き取りにくくなってしまう。

そのようなケースにおいては、ビット部５５の構造を例えば図２０のような構造として、ビット部５５から上方に向けて駆動流体を吐出させることが好ましい。図２０に示す例では、ビット部５５の側面の２箇所に開口部５５ｂが設けられており、各開口部５５ｂは、ダウンザホールハンマ５０の内部を通る駆動流体の出口となっている。本明細書では、ビット部５５から上方に向けて駆動流体を吐出させる開口部５５ｂのことを“第２の駆動流体吐出口”と称す。第２の駆動流体吐出口５５ｂに向かって流れる駆動流体の流路は、水平面に対して斜め上方に傾斜している。これにより、第２の駆動流体吐出口５５ｂから吐出される駆動流体は斜め上方に向かって吐出されることになる。すなわち、図２０のようなダウンザホールハンマ５０によれば、ダウンザホールハンマ５０の内部を通る駆動流体がビット部５５の下方だけでなく、斜め上方にも吐出される。そして、吐出された駆動流体は小口径管３の内面に当たり、小口径管３の上方に向かって流れていく。したがって、図２０のようなダウンザホールハンマ５０によれば、小口径管３の内部において、ビット部５５から上方に向かう駆動流体の流れが形成され、これによりビット部５５と吐出口５６の間に詰まりやすい掘削ズリが駆動流体によって上方に移送されやすくなる。そして、吐出口５６まで移送された掘削ズリは、前述のように吐出口５６から吐出された空気により浮上し、小口径管３の上端や、図１７のような小口径管３の途中の開口９１から外部に排出される。以上のように、ダウンザホールハンマ５０の内部を通る駆動流体をビット部５５から上方に向けて吐出させることにより、小口径管３の内部が詰まりにくくなり、小口径管３の圧入後のダウンザホールハンマ５０の抜き取りの際に、ダウンザホールハンマ５０を抜き取りやすくなる。

図２０に示すビット部５５は、第１の駆動流体吐出口５５ａが閉塞された部分である閉塞部５８を有している。図２０に示す例では、２つある第１の駆動流体吐出口５５ａのうち、一方の第１の駆動流体吐出口５５ａが閉塞部５８によって閉塞され、駆動流体が吐出しないようになっている。第１の駆動流体吐出口５５ａを閉塞する方法は特に限定されないが、例えば溶接によって第１の駆動流体吐出口５５ａを埋める方法が採用され得る。溶接によって第１の駆動流体吐出口５５ａを埋める場合、閉塞部５８は溶接金属部となる。図１９のような第１の駆動流体吐出口５５ａしか設けられていないビット部５５を加工して第２の駆動流体吐出口５５ｂを設ける場合、ビット部５５の開口部が増えることになるため、ダウンザホールハンマ５０の仕様によっては、第２の駆動流体吐出口５５ｂから駆動流体を吐出させる上での十分な圧力をかけられないケースもある。このようなケースにおいては、閉塞部５８を設けることによって、ビット部５５の内部を通る駆動流体の圧力を高めることができ、第２の駆動流体吐出口５５ｂから駆動流体を吐出させることができる。すなわち、閉塞部５８を設ければ、既存のビット部を改修するだけで駆動流体を上方に吐出させる構造のビット部が得られるため、製造コストを抑えて、小口径管３の内部を詰まりにくくするといった効果を得ることができる。なお、第２の駆動流体吐出口５５ｂからの駆動流体の吐出とダウンザホールハンマ５０の打撃力確保の観点から、供給する駆動流体の圧力を十分に確保できる場合には閉塞部５８は不要である。

また、図２１に示すように、第２の駆動流体吐出口５５ｂが形成されたビット部５５を備えるダウンザホールハンマ５０に、カバー体６０を装着してもよい。図２１に示す例では、カバー体６０の下端がビット部５５の第２の駆動流体吐出口５５ｂの上方に位置している。すなわち、カバー体６０の下端にある開口６６は、第２の駆動流体吐出口５５ｂの上方に位置している。図２１のような構造のダウンザホールハンマ５０によれば、カバー体６０の下端から下方に向かって吹出された空気によってビット部５５の周囲の掘削ズリが浮上しやすくなると共に、ビット部５５から上方に向かって吐出する駆動流体によって掘削ズリがさらに浮上しやすくなる。その結果、掘削ズリの排出がさらに促進される。

ビット部５５の構造に関し、例えば第１の駆動流体吐出口５５ａの数や第２の駆動流体吐出口５５ｂの数などは特に限定されない。また、ダウンザホールハンマ５０の内部を通る駆動流体の流路と、第１の駆動流体吐出口５５ａや第２の駆動流体吐出口５５ｂの接続位置についても図２０に示した例に限定されない。ビット部５５と吐出口５６の間の掘削ズリの詰まりを抑える観点からは、ビット部５５から上方に向けて駆動流体が吐出されるようにビット部５５が構成されていればよい。なお“上方への駆動流体の吐出”には、図２０に示す例のように斜め上方への駆動流体の吐出の他、例えば真上への駆動流体の吐出も含まれる。真上に駆動流体を吐出する構造のビット部５５であっても、小口径管３の内部において上向きの駆動流体の流れを形成することができるため、ビット部５５と吐出口５６の間の掘削ズリの詰まりを抑えることは可能である。

以上、本発明の実施の形態の一例について説明したが、本発明はかかる例に限定されない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到しうることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

例えば上記の実施の形態では、管状体の一例である小口径管３の回転圧入に本発明を適用する形態を示したが、本発明は、同様の管状体の施工に適用できる。また、壁構造の構築以外にも適用できる。また、鋼管杭２と小口径管３を同じ杭圧入機１０で施工する例を示したが、鋼管杭２と小口径管３を別の装置で施工しても構わない。また、流体供給管５３は二重管構造に限定されず、三重管や四重管等の多重管構造であっても良い。さらに、上記実施形態では駆動流体が水であるダウンザホールハンマ５０を用いたが、駆動流体が空気であるダウンザホールハンマ（いわゆるエアーハンマー）を用いても良い。この場合、掘削ズリ排出補助流体として水を用いても良い。さらに、ダウンザホールハンマ５０の駆動流体は水以外の他の液体であっても良いし、空気以外の他の気体であっても良い。同様に、掘削ズリ排出補助流体も水以外の他の液体であっても良いし、空気以外の他の気体であっても良い。なお、水（あるいは水以外の液体）は、空気（あるいは空気以外の気体）よりも弾性変形しにくいので、効率よくダウンザホールハンマ５０を駆動することができ、動力の伝達ロスが少ない。また、ダウンザホールハンマ５０の駆動源に水（あるいは水以外の液体）を使用した場合、余った水は掘削ズリが小口径管３の内部において詰まることを防止してくれるメリットも考えられる。また、掘削ズリ排出補助流体として空気（あるいは空気以外の気体）を用いれば、水の中で掘削ズリに浮力を与え、掘削ズリを浮上させるメリットも考えられる。

本発明は、管状体の回転圧入に好適に利用することができる。

１壁構造
２鋼管杭
３小口径管
３ａ掘削刃
１０杭圧入機
１１サドル
１２クランプ装置
１３スライドベース
１４旋回ベース
１５昇降シリンダ装置
１６チャック装置
１７チャック部
１７ａ開口部
１７ｂ杭把持爪
２０クレーン
３０アタッチメントユニット
３１アタッチメント
３２連結部材
３３嵌合爪
３４ラッチ
５０ダウンザホールハンマ
５２ジョイント部
５３流体供給管
５５ビット部
５５ａ第１の駆動流体吐出口
５５ｂ第２の駆動流体吐出口
５６吐出口
５７吐出口
５８閉塞部
６０カバー体
６１筒状部材
６２雄ネジ部
６３雌ネジ部
６５円板部材
６６開口
６７スタビライザ
７０打ち下げアタッチメント
７１支持プレート
７２貫通孔
７３ハンマ側支持プレート
７４貫通孔
７５ピン
８０スイベル
８１水の供給配管
８２空気の供給配管
８５接合部
８６縦方向通路
８７横方向通路
８８Ｌ字型の溝部
９０タップ穴
９１開口

Claims

昇降可能なチャック装置により管状体を把持し、既設の杭から反力を取って前記管状体を回転圧入する杭圧入機を用いて、下端に掘削刃が設けられた前記管状体を回転させながら地盤に圧入する管状体の回転圧入方法であって、
多重管からなる流体供給管が内部に挿入される円筒形状の打ち下げアタッチメントが、前記管状体の上方に直列に接続され、
前記打ち下げアタッチメントの上端部に、前記流体供給管の上端部が取り付けられ、
前記流体供給管の下端部に接続されたダウンザホールハンマが前記管状体の内部に挿入され、
前記流体供給管は、ダウンザホールハンマを駆動する駆動流体と、掘削ズリ排出補助流体を供給可能に構成され、
前記管状体を回転圧入する際に、
前記チャック装置で前記管状体または前記打ち下げアタッチメントを把持し、
前記管状体の回転圧入と、前記ダウンザホールハンマによる地盤の掘削とを併用し、
掘削により発生した掘削ズリを、前記管状体の内部を通して上方へ移送させ外部に排出させることを特徴とする、管状体の回転圧入方法。
前記打ち下げアタッチメントの上端に、高さ方向に間隔をおいて複数の貫通孔が設けられた一対の打ち下げアタッチメント側支持プレートが取り付けられ、
前記流体供給管の上端に、前記高さ方向に間隔をおいて複数の貫通孔が設けられた一対のハンマ側支持プレートが取り付けられ、
前記打ち下げアタッチメント側支持プレートと前記ハンマ側支持プレートは、対向して配置され、
前記打ち下げアタッチメント側支持プレートと前記ハンマ側支持プレートとを固定する際に、前記打ち下げアタッチメント側支持プレートと前記ハンマ側支持プレートを重ね合わせ、重なり合った前記打ち下げアタッチメント側支持プレートの貫通孔と前記ハンマ側支持プレートの貫通孔とにピンを差し込むことによって、前記高さ方向における各プレートの位置を固定することを特徴とする、請求項１に記載の管状体の回転圧入方法。
前記打ち下げアタッチメント側支持プレートと前記ハンマ側支持プレートのいずれかまたは両方を前記高さ方向にスライド移動させ、重なり合った前記打ち下げアタッチメント側支持プレートの貫通孔と前記ハンマ側支持プレートの貫通孔とに前記ピンを差し込むことにより、地盤の状態に応じて、前記管状体の下端に対する前記ダウンザホールハンマの下端の高さを変更することを特徴とする、請求項２に記載の管状体の回転圧入方法。
前記流体供給管から前記管状体の内部に前記掘削ズリ排出補助流体を吐出することを特徴とする、請求項１～３のいずれか一項に記載の管状体の回転圧入方法。
前記ダウンザホールハンマの周囲にカバー体を装着し、前記流体供給管から前記カバー体の内部に吐出した前記掘削ズリ排出補助流体を、前記カバー体の内部を通して前記ダウンザホールハンマの下端に吐出させることを特徴とする、請求項１～３のいずれか一項に記載の管状体の回転圧入方法。
前記ダウンザホールハンマの内部を通る前記駆動流体を前記ダウンザホールハンマの下端のビット部から上方に向けて吐出させ、前記ビット部から前記管状体の内部に吐出された前記駆動流体によって、前記掘削ズリを、前記管状体の内部を通して上方へ移送させることを特徴とする、請求項１～５のいずれか一項に記載の管状体の回転圧入方法。
前記管状体は開口を有し、前記管状体の内部を通して上方へ移送させた掘削ズリを、前記開口から外部に排出させることを特徴とする、請求項１～６のいずれか一項に記載の管状体の回転圧入方法。
間隔をおいて設置された複数の鋼管杭と、隣り合う前記鋼管杭のそれぞれに接して、当該隣り合う前記鋼管杭間の隙間を埋めるように設置された、前記鋼管杭よりも小径の管状体とを備える壁構造の構築方法であって、
前記管状体を、請求項１～７のいずれか一項に記載の回転圧入方法により設置することを特徴とする、壁構造の構築方法。
昇降可能なチャック装置により管状体を把持し、既設の杭から反力を取って前記管状体を回転圧入する杭圧入機を備えた、下端に掘削刃が設けられた前記管状体を回転させながら地盤に圧入する管状体の回転圧入装置であって、
多重管からなる流体供給管と、
前記管状体の上方に直列に接続され、前記流体供給管を内部に挿入可能な円筒形状の打ち下げアタッチメントと、
前記流体供給管の下端部に接続され、前記管状体の内部に挿入可能なダウンザホールハンマと、を備え、
前記打ち下げアタッチメントの上端部に、前記流体供給管の上端部が取り付けられ、
前記流体供給管は、ダウンザホールハンマを駆動する駆動流体と、掘削ズリ排出補助流体を供給可能に構成され、
前記チャック装置は、前記管状体または前記打ち下げアタッチメントを把持可能に構成されていることを特徴とする、管状体の回転圧入装置。
前記打ち下げアタッチメントの上端に取り付けられ、高さ方向に間隔をおいて複数の貫通孔が設けられた一対の打ち下げアタッチメント側支持プレートと、
前記流体供給管の上端に取り付けられ、前記高さ方向に間隔をおいて複数の貫通孔が設けられた一対のハンマ側支持プレートと、を有し、
前記打ち下げアタッチメント側支持プレートと前記ハンマ側支持プレートは、対向して配置され、
前記打ち下げアタッチメント側支持プレートと前記ハンマ側支持プレートとが重なり合い、重なり合った前記打ち下げアタッチメント側支持プレートの貫通孔と前記ハンマ側支持プレートの貫通孔とにピンが差し込まれることによって、前記高さ方向における各プレートの位置が固定されていることを特徴とする、請求項９に記載の管状体の回転圧入装置。
前記打ち下げアタッチメント側支持プレートと前記ハンマ側支持プレートのいずれかまたは両方が前記高さ方向にスライド移動し、重なり合った前記打ち下げアタッチメント側支持プレートの貫通孔と前記ハンマ側支持プレートの貫通孔とに前記ピンが差し込まれることにより、前記管状体の下端に対する前記ダウンザホールハンマの下端の高さが変更自在であることを特徴とする、請求項１０に記載の管状体の回転圧入装置。
前記管状体の内部において前記ダウンザホールハンマの姿勢を安定させるスタビライザを備えることを特徴とする、請求項９～１１のいずれか一項に記載の管状体の回転圧入装置。
前記流体供給管から前記管状体の内部に前記掘削ズリ排出補助流体を吐出する吐出口を備えることを特徴とする、請求項９～１２のいずれか一項に記載の管状体の回転圧入装置。
前記管状体の内部において前記ダウンザホールハンマの周囲に装着自在なカバー体を有し、前記ダウンザホールハンマの周囲に装着された前記カバー体の上端は、前記吐出口よりも上方において密閉され、前記カバー体の下端は、前記ダウンザホールハンマの下端の周りに開口している、請求項１３に記載の管状体の回転圧入装置。
前記ダウンザホールハンマの下端のビット部が、該ビット部から上方に向けて前記駆動流体を吐出する駆動流体吐出口を有していることを特徴とする、請求項９～１４のいずれか一項に記載の管状体の回転圧入装置。