JP7725762B2 - 杭打ち工法 - Google Patents

Description

この発明は、杭打ち工法に関する。

既製杭、特に鋼管杭を地盤に打設する工法として、鋼管杭中掘りバイブロ併用工法が知られている。この工法では、例えば特許文献１に記載された杭打ち機を使用して、鋼管杭内に挿入したスクリューオーガーにより地盤を先行掘削し、硬質中間層を打ち抜く場合などにはリーダーに搭載した起振装置を用いて杭体を振動させて地盤に圧入している。

また、杭施工中、杭の傾斜などの不具合が生じた場合には、起振装置に連結されたチャック機構で杭体を掴んで振動させながら一旦引き抜いた後、再び圧入することにより杭の鉛直精度を確保し、超長尺の鋼管杭などの高品質かつ低コストでの施工を実現している。

しかしながら、杭を振動させて地盤に圧入する工法（上記工法やバイブロハンマ工法、振動工法など）は、平成２９年道路橋示方書の適用外となったため、同示方書で設計された施工案件では採用できなくなった。

特開２０１３－５３４９５号公報

この発明は上記のような技術的背景に基づいてなされたものであって、次の目的を達成するものである。
この発明の目的は、杭を振動させることなく打撃することにより、鋼管杭などの既製杭を高品質・低コストで施工することを可能とする、杭打ち工法を提供することにある。

この発明は上記課題を達成するために、次のような手段を採用している。
すなわち、この発明は、リーダーと、
前記リーダーに昇降自在に設けられた回転駆動装置と、
前記回転駆動装置の下方において前記リーダーに昇降自在に設けられた起振装置と、
前記起振装置の下部に連結される打撃キャップであって、既製杭の杭頭に杭軸方向に移動自在に嵌合される円筒形のキャップ本体を備え、このキャップ本体の内周に環状突起からなる打撃部が形成されている杭頭打撃キャップと、
前記回転駆動装置の出力軸に連結され、前記起振装置及び前記杭頭打撃キャップを貫通して、既製杭内に挿入されるスクリューオーガーとを備えた杭打ち機を使用した杭打ち工法であって、
前記杭頭打撃キャップに前記既製杭の杭頭を嵌合し、
前記スクリューオーガーにより地盤を先行掘削しながら、前記起振装置の振動によって前記杭頭打撃キャップに生じる上下方向の変位のうち、下向きの変位のみを前記打撃部を介して、前記既製杭の杭頭に伝達することにより、該既製杭を打撃して地盤に圧入することを特徴とする杭打ち工法にある。

上記杭頭打撃キャップにおいて、前記キャップ本体に設けられ、前記杭頭を把持するためのチャック部材を備えている構成を採用することができる。

また、前記チャック部材は、前記キャップ本体の周壁に周方向に間隔を置いて設けられた複数の穴に収容された複数のチャック爪を備え、各チャック爪はキャップ本体の内方に向けて径方向に進退自在となっている構成を採用することができる。

この発明によれば、杭を振動させることなく打撃することにより、鋼管杭などの既製杭を高品質・低コストで施工することが可能となる。

この発明工法で使用する杭打ち機の実施形態を示す側面図である。 同実施形態の要部を拡大して示す側面図である。 同実施形態の要部を拡大して示す正面図である。 この発明工法で使用する杭頭打撃キャップの実施形態を示す平面図である。 同実施形態の正面図である。 図４のＡ－Ａ線矢視断面図である。

この発明の実施形態を図面を参照しながら以下に説明する。図１は、この発明工法で使用する杭打ち機の実施形態を示す側面図、図２及び図３は同実施形態の要部を拡大して示し、それぞれ側面図及び正面図である。杭打ち機１０は、クローラによって走行する下部走行体１１ａに上部旋回体１１ｂが旋回自在に設けられたベースマシン１１を備え、上部旋回体１１ｂにはステー１３によって起倒するリーダー１２の下端が回転自在に設けられている。

リーダー１２にはガイドレール１４が設けられ、このガイドレール１４に沿って昇降自在に回転駆動装置１５及びその下方に起振装置１６が搭載されている。回転駆動装置１５はトップシーブ１７に巻き掛けられたワイヤー１８に懸吊されている。回転駆動装置１５はワイヤー１８を図示しないウィンチにより繰り出し・巻き取ることにより昇降する。

起振装置１６もトップシーブ１７に巻き掛けられた図示しないワイヤーにより懸吊され、図示しないウィンチの繰り出し・巻き取り操作により昇降する。図２及び図３に示されるプーリー１９は、起振装置１６を懸吊するワイヤーを巻き掛けるためのものである。

起振装置１６の下部には、排土装置２０が連結・固定され、さらに排土装置２０の下部に杭頭打撃キャップ２１が連結・固定されている。図１に示すように、回転駆動装置１５の出力軸２２にはスクリューオーガー２３が連結され、このスクリューオーガー２３は起振装置１６、排土装置２０及び杭頭打撃キャップ２１を貫通して配置され、さらに杭頭打撃キャップ２１に杭頭が嵌合された鋼管杭などの既製杭２４の内部に挿入される。

起振装置１６は、図示しないが、内部に偏心重錘からなる１対のローターを有し、これらのローターを互いに逆方向に回転させることにより、上下方向の振動を発生する。この起振装置１６の振動は排土装置２０を介して、杭頭打撃キャップ２１に伝達される。

排土装置２０は、スクリューオーガー２３によって掘削されて、既製杭２４内を上昇する掘削土砂を排出するするためのものである。掘削土砂は排土装置２０に設けられた横向きの開口２０ａから排出される。

図４は、この発明工法で使用する杭頭打撃キャップの実施形態を示す平面図、図５は同実施形態の正面図、図６は図４のＡ－Ａ線矢視断面図である。杭頭打撃キャップ２１は、既製杭２４の杭頭が杭軸方向に移動自在に嵌合される円筒形のキャップ本体２５を備える。キャップ本体２５は、上述のように、該キャップ本体２５をスクリューオーガー２３が貫通するので、上下の両端が開放している。

キャップ本体２５の上端にはフランジ２６が設けられ、このフランジ２６を介して杭頭打撃キャップ２１は排土装置２０の下端に連結・固定されている。フランジ２６に周方向に間隔を置いて設けられた多数の穴２７は、排土装置２０と杭頭打撃キャップ２１とを固定するボルトを通すためのものである。

キャップ本体２５の内周には、環状突起２８が形成されている。この環状突起２８はキャップ本体２５に下方から嵌合される既製杭２４の杭頭を打撃する打撃部を構成する。したがって、環状突起２８の下面は平坦面となっていて、打撃面２９を構成する。環状突起２８は、図示の実施形態のように周方向に連続した環状のものに限ることはなく、キャップ本体２５の内周から突出する複数の突起によって全体として環状をなすように構成してもよい。

キャップ本体２５の周壁には該キャップ本体２５に嵌合された既製杭２４を把持するチャック部材３０が設けられている。チャック部材３０は複数（この実施形態では３つ）のチャック爪３１ａ、３１ｂを有し、これらのチャック爪３１ａ、３１ｂはキャップ本体２５の周壁に周方向に間隔を置いて設けられた複数の穴３２に収容され、キャップ本体２５の内方に向けて径方向に進退自在となっている。

チャック爪３１ａ、３１ｂのうち、２つのチャック爪３１ｂはキャップ本体２５の外周に横向きに設けられた油圧などによる作動シリンダ３３により進退作動し、またチャック爪３１ａは、キャップ本体２５の外周に斜め上方向きに設けられた油圧などによる作動シリンダ３４により進退作動する。

図１は、既製杭２４の施工時の状態を示している。このとき、既製杭２４の杭頭は打撃キャップ２１に嵌合されているが、チャック部材３０による把持は解除されている。回転駆動装置１５の駆動により既製杭２４内に挿入されたスクリューオーガー２３が回転し、地盤が先行掘削される。

掘削土砂は既製杭２４内を通って上昇し、排土装置２０の排出口２０ａから排出される。地盤の先行掘削により既製杭２４は自重により、また杭に図示しない絞り込みワイヤによる下向きの力を作用させることにより沈下するが、特に硬質中間層を打ち抜く必要が生じた場合など、地盤の強度に応じて起振装置１６を作動させる。

起振装置１６を作動させると、その振動は排土装置２０を介して打撃キャップ２１に伝達される。これにより打撃キャップ２１は、図６に矢印で示すように、起振装置１６に設定された所定の周波数で上下に変位する。

しかしながら、打撃キャップ２１が上向きに変位するときは打撃部２８が既製杭２４の杭頭から離間するので、その変位は杭頭に伝達されず、杭頭には打撃キャップ２１の下向きの変位のみが伝達されることになる。すなわち、起振装置１６の振動は、打撃キャップ２１の打撃部２８を介して、既製杭２４の杭頭に打撃力として伝達される。この打撃力により既製杭２４は効率良く地盤に圧入される。

既製杭２４の施工中、杭の傾斜などの不具合が生じた場合は、回転駆動装置１５及び起振装置１６の作動を一旦停止する。そして、チャック部材３０の作動シリンダ３３、３４を作動させ、チャック爪３１ａ、３１ｂによって既製杭２４の杭頭を把持する。これにより、既製杭は打込み修正のために一旦引き抜くことが可能となる。

上記実施形態によれば、打撃キャップを使用することにより、既製杭に振動を与えるのではなく、杭頭を打撃することができるので、高品質で低コストでの杭施工が可能となる。

また、打撃力の発生源として起振装置を使用することにより、大きな騒音を発生させることなく、効率の良い施工を行うことができる。

上記実施形態は例示にすぎず、この発明は種々の態様を採ることができる。上記実施形態では、打撃キャップはその内周に杭頭が嵌合される構成としたが、これとは逆に打撃キャップの外周に杭頭が嵌合される構成とすることもできる。この場合、打撃キャップにチャック部材を設けることは困難であるので、チャック部材は独立して設置するようにしてもよい。

１０：杭打ち機
１２：リーダー
１５：回転駆動装置
１６：起振装置
２０：排土装置
２１：杭頭打撃キャップ
２３：スクリューオーガー
２４：既製杭
２５：キャップ本体
２８：環状突起
２９：打撃面
３０：チャック部材
３１ａ、３１ｂ：チャック爪
３３、３４：作動シリンダ

Claims (1)

1. リーダーと、
   前記リーダーに昇降自在に設けられた回転駆動装置と、
   前記回転駆動装置の下方において前記リーダーに昇降自在に設けられた起振装置と、
   前記起振装置の下部に連結される打撃キャップであって、既製杭の杭頭に杭軸方向に移動自在に嵌合される円筒形のキャップ本体を備え、このキャップ本体の内周に環状突起からなる打撃部が形成されている杭頭打撃キャップと、
   前記回転駆動装置の出力軸に連結され、前記起振装置及び前記杭頭打撃キャップを貫通して、既製杭内に挿入されるスクリューオーガーとを備えた杭打ち機を使用した杭打ち工法であって、
   前記杭頭打撃キャップに前記既製杭の杭頭を嵌合し、
   前記スクリューオーガーにより地盤を先行掘削しながら、前記起振装置の振動によって前記杭頭打撃キャップに生じる上下方向の変位のうち、下向きの変位のみを前記打撃部を介して、前記既製杭の杭頭に伝達することにより、該既製杭を打撃して地盤に圧入することを特徴とする杭打ち工法。