JPH0726546A - 砂杭形成用ケーシングパイプの先端蓋 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】ケーシングパイプを軟弱地盤内に貫入させる際
に、ケーシングパイプ内への粘土質土砂層の浸入を確実
に防止する。 【構成】ケーシングパイプにおけるパイプ本体部１１の
下端には先端蓋ケース１２が取り付けられており、この
先端蓋ケース１２内に球形状の弁体１６が上下方向への
移動可能に支持されている。弁体１６は、粘土質土砂よ
りも小さな比重になっており、先端蓋ケース１２内に浸
入した粘土質土砂によって浮力を受けてパイプ本体部１
１内に設けられた上部弁座部１４に圧接される。これに
より、粘土質土砂がパイプ本体部１１内に浸入すること
が防止される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、軟弱地盤内に砂杭を形
成する際に使用されるケーシングパイプの先端蓋に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】粘土質土砂等の軟弱地盤では、砂杭を打
ち込むことによって、強制的に水分を除去して地盤改良
することが行われる。砂杭は、軟弱地盤内にケーシング
パイプを打ち込んで、このケーシングパイプ内に砂を投
入した状態で、ケーシングパイプを引き抜くことにより
形成される。

【０００３】ケーシングパイプの下端部には、通常、ケ
ーシングパイプを軟弱地盤内に打ち込む際に、そのケー
シングパイプ内に粘土質土砂が進入しないように、先端
蓋が取り付けられている。この先端蓋は、通常は、ヒン
ジ機構によって開閉されるようになっており、ケーシン
グパイプを軟弱地盤に打ち込む際には、先端蓋は地盤か
らの圧力を受けて閉じた状態になり、ケーシングパイプ
を引き抜く際には、先端蓋はケーシングパイプ内に投入
された砂および圧縮エアーによって開放されて、ケーシ
ングパイプ内の砂が軟弱地盤内に投入される。

【０００４】また、このようなヒンジ機構に替えて、油
圧等によって開閉される先端蓋も開発されている。この
場合には、油圧等によって強制的に先端蓋が開閉され
る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ヒンジ機構によって開
閉される先端蓋では、軟弱な粘土質土砂（シルト）層内
に先端蓋を貫入させると、粘土質土砂層から先端蓋に加
わる圧力が小さく、先端蓋が開放状態になるおそれがあ
る。先端蓋が開放されると、先端蓋からケーシング内に
粘土質土砂が浸入するために、ケーシングパイプ内の砂
を円滑に排出することができない。

【０００６】油圧等によって先端蓋を開閉する場合に
は、先端蓋を開閉するための油圧シリンダー、圧力油制
御のための配管等を設けなければならず、これらは、ケ
ーシングパイプ内に投入される砂やケーシングパイプを
貫入させる際の圧力によって破損するおそれがある。

【０００７】本発明は、このような問題を解決するもの
であり、その目的は、ケーシングパイプを軟弱地盤内に
貫入させる際に、ケーシングパイプ内に水や粘土質土砂
が流入することを確実に防止することができる砂杭形成
用ケーシングパイプの先端蓋を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明の砂杭形成用ケー
シングパイプの先端蓋は、軟弱地盤に砂杭を形成するケ
ーシングパイプの先端内に上下方向への移動可能に支持
されており、粘土質土砂の比重よりも小さな比重であっ
て、ケーシングパイプの先端が粘土質土砂内に嵌入した
際にその粘土質土砂から受ける浮力によって上昇し得る
弁体と、この弁体が浮上することによって弁体が圧接さ
れてケーシングパイプの先端内を密閉状態とする弁座部
と、を有することを特徴とするものであり、そのことに
より上記目的が達成される。

【０００９】

【作用】本発明の砂杭形成用ケーシングパイプの先端蓋
では、軟弱な粘土質土砂層内にケーシングパイプが貫入
されると、ケーシングパイプの先端内に支持された弁体
が粘土質土砂によって浮力を受けて上昇し、ケーシング
パイプの先端内に設けられた弁座に圧接される。これに
より、弁座と弁体との間が密閉されて、粘土質土砂がケ
ーシングパイプ内の弁座部よりも上方に浸入するおそれ
がない。軟弱地盤内に所定の長さにわたってケーシング
パイプが挿入されると、ケーシングパイプ内に砂が投入
される。その後に、ケーシングパイプが軟弱地盤から引
き抜かれると、弁体が下降して弁座部との間の間隙を通
って砂が下方へと排出される。

【００１０】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。図１は本発明の砂杭形成用ケーシングパイプの下
端部に設けられた先端蓋の一例を示す縦断面図、図２は
図１のＡ−Ａ線における断面図、図３は図１のＢ−Ｂ線
における断面図、図４は図１のＣ−Ｃ線における断面図
である。このケーシングパイプ１０は、海底等に堆積し
た粘土質層等の軟弱地盤を改良する際に、この軟弱地盤
内に砂杭を形成するために使用される。

【００１１】ケーシングパイプは、鉛直状態で軟弱地盤
層内に打設される砂が充填される一定内径のパイプ本体
部１１を有しており、そのパイプ本体部１１の下端部に
は、そのパイプ本体部１１よりも大径の先端蓋ケース１
２が同心状態で設けられている。

【００１２】パイプ本体部１１内には、エアージェット
を噴出するノズル部２２がパイプ本体部１１の壁面を貫
通して設けられている。このノズル部２２は、エアージ
ェットを下方に向かって吐出するようになっている。

【００１３】パイプ本体部１１の下端部には、中空円錐
台状の支持部材１３が嵌合されており、この支持部材１
３の下端部が先端蓋ケース１２の平坦になった上端面の
外周部に当接されている。

【００１４】パイプ本体部１１の下端部内には、上部弁
座部１４が設けられており、また、先端蓋ケース１２内
周面には、内方へと延出する４つの弁体支持リブ１５が
周方向に等しい間隔をあけて配置されている。そして、
各弁体支持リブ１５には、球形状をした弁体１６が支持
されている。

【００１５】この弁体１６は、粘土質土砂（シルト）よ
りも小さな比重になるように、中空になっており、通常
は、各弁体支持リブ１５によって支持されている。そし
て、粘土質土砂が先端蓋ケース１２内に進入すると、弁
体１６は先端蓋ケース１２内に進入した粘土質土砂によ
って浮上し、上部弁座部１４に圧接されることにより、
パイプ本体部１１内を閉塞する。

【００１６】上部弁座部１４は、パイプ本体部１１内周
面から軸心側になるにつれて下側になるように順次傾斜
した上面部１４ａと、この上面部１４ａの内周側にパイ
プ本体部１１の内周面とは平行に下方に延出する内周面
部１４ｂと、さらにこの内周面部１４ｂの下側に順次パ
イプ本体部１１内周面へと近接するテーパー状の下面部
１４ｃとを有している。この下面部１４ｃの上部は上方
へと円弧状に突出した状態になっている。上部弁座部１
４は、このように、上面部１４ａ、内周面部１４ｂおよ
び下面部１４ｃによって密閉されている。上部弁座部１
４の内部には、図２に示すように、８個のリブ１４ｄが
等しい間隔をあけて配置されており、これらのリブ１４
ｄによって上面部１４ａ、内周面部１４ｂおよび下面部
１４ｃが支持されている。

【００１７】上部弁座部１４の下側に連続する先端蓋ケ
ース１２の上端部内周面には、図３に示すように、パイ
プ本体部１１内周面から内方に突出した４つの補強リブ
１８が設けられている。各補強リブ１８は、周方向に等
しい間隔をあけて配置されており、各補強リブ１８の先
端面は、上部弁座部１４の内周面部１４ｂの内面と同一
平面内に位置している。

【００１８】先端蓋ケース１２の内周面に内方へと延出
するように設けられた各弁体支持リブ１５の先端面は、
パイプ本体部１１の内周面の下側にて鉛直状態になって
おり、その鉛直部分に連続して、下側になるにつれて順
次軸心側に傾斜したテーパー状部分が設けられている。
そして、そのテーパー状部分の下側には、鉛直状態にな
った部分が連続しており、最下端部は、下側になるにつ
れて順次軸心側に傾斜したテーパー面になっている。

【００１９】各弁体支持リブ１５における下部の鉛直状
態になった先端部分および最下端部のテーパー状になっ
た先端部分の間には、図４に示すように、軸心部から放
射状に延出した４つの支持台部１７が設けられており、
各支持台部１７は、周方向に等しい間隔をあけて配置さ
れている。これらの支持台部１７上には、球形状の弁体
１６よりも若干大きな曲率半径を有する円弧状に湾曲し
た弁体受け１９が支持されている。弁体１６は、通常
は、この弁体受け１９内に嵌合されて支持されている。

【００２０】先端蓋ケース１２の下端外周面には、補強
筒２３が嵌合されている。また、先端蓋ケース１２の下
端面には、軸心から放射方向へと延出する４つの補強部
材２１が設けられている。各補強部材２１は、周方向に
等しい間隔をあけて配置されており、その外周側部分の
下端面は、外周側になるにつれて順次上側になるように
傾斜したテーパー面になっている。

【００２１】このような構成のケーシングパイプの先端
蓋の動作は次の通りである。図５に示すように、ケーシ
ングパイプを海底の軟弱地盤内に貫入させる場合には、
弁体１６は、自重によって弁体支持リブ１５にて支持さ
れた弁体受け１９上に支持された状態になっている。

【００２２】このような状態で、ケーシングパイプが海
中内に貫入されると先端蓋ケース１２内には、その下端
開口から海水が浸入する。そして、さらにケーシングパ
イプが下降されると、軟弱な粘土質土砂層３１に先端蓋
が貫入される。粘土質土砂層３１内に先端蓋が貫入され
ると、先端蓋ケース１２の下端開口からその先端ケース
１２内に粘土質土砂が浸入する。先端蓋ケース１２内の
弁体１６は、粘土質土砂よりも比重が小さいために、図
６に示すように、先端蓋ケース１２内に浸入した粘土質
土砂によって浮上して、上部弁座部１４の下面部１４ｃ
に圧接される。これにより、弁体１６と上部弁座部１４
との間は水密状態に密閉されて、先端蓋ケース１２内に
浸入した粘土質土砂は、その上方のパイプ本体部１１内
に浸入するおそれがない。

【００２３】先端蓋の粘土質土砂層３１内への貫入量が
多くなると、弁体１６が受ける浮力も大きくなる。

【００２４】このようにして、先端蓋が粘土質土砂層３
１を通過して、図７に示すように、先端蓋が粘土質土砂
層３１の下側の硬質土砂層３２内に貫入されると、弁体
１６には硬質土砂層３２によって大きな浮力を受けるこ
とになり、ケーシングパイプ内に砂が投入される。投入
される砂の量は、砂の自重によっても弁体１６が下降し
ない量とされる。弁体１６が下降しないようにケーシン
グパイプ内に砂が投入されると、さらにケーシングパイ
プを硬質土砂層３２内に貫入させる。これにより、弁体
１６にはさらに大きな浮力が作用するために、ケーシン
グパイプ内に砂を投入することができる状態になり、弁
体１６が下降しない程度の砂が投入される。このよう
に、ケーシングパイプ内への砂の投入と、ケーシングパ
イプの硬質土砂層３２内への貫入とを交互に繰り返しな
がら、図８に示すように、先端蓋が硬質土砂層３２の下
方の所定の強度を有する地盤３３に達するまで、ケーシ
ングパイプ全体を貫入させる。

【００２５】先端蓋が所定の地盤３３に到達すると、図
９に示すように、ケーシングパイプ全体が上方へと引き
抜かれる。この場合には、パイプ本体部１１内に圧縮エ
アーが導入されるとともに、ノズル部２２からはエアー
ジェットが噴射される。これにより、パイプ本体部１１
内に投入された砂が下方へと加圧されて、弁体１６が砂
の荷重およびエアーによる加圧によって下方へと押し下
げられ、上部弁座部１４から離れて、弁体支持リブ１５
にて支持された弁体受け１９上に支持される。これによ
り、上部弁座部１４と弁体１６との間に間隙が形成さ
れ、パイプ本体部１１内の砂は、その間隙を通って下方
へと排出される。

【００２６】このようにして、ケーシングパイプ全体が
硬質土砂層３２から引き抜かれることによって、パイプ
本体部１１内に投入された砂が、先端蓋を通って下方へ
と排出され、ケーシングパイプが引き抜かれることによ
り形成された空間内に砂が充填される。そして、ケーシ
ングパイプが所定の長さにわたって引き抜かれると、図
１０に示すように、ケーシングパイプ全体が再度下方へ
と押し下げられる。このとき、先端蓋ケース１２内の砂
によって、弁体１６が上方へと移動されて、弁体１６が
上部弁座部１４に圧接して両者の間が密閉される。硬質
土砂層３２内にの空間内に投入された砂は、弁体１６等
によって加圧されて拡径される。これにより、その砂は
所定の外径および所定の長さ、さらには所定の圧密度を
有する砂杭とされる。以下、同様の動作が繰り返される
ことにより、図１１に示すように、硬質土砂層３２内お
よび粘土質土砂層３１内に、所定の外径および圧密度の
砂杭が形成される。

【００２７】図１２は、本発明の先端蓋の他の実施例を
示す断面図である。本実施例の先端蓋では、先端蓋ケー
ス１２内の上部弁座部１４と弁体支持リブ１５との間に
設けられた弁体１６が、中空の球形状をした弁体本体部
１６ａと、この弁体本体部１６ａ内を鉛直状態で挿通し
て下方に延出した支持パイプ１６ｂと、この支持パイプ
１６ｂの下端部に水平状態で取り付けられた円板体１６
ｃとを有している。弁体本体部１６ａ内に位置する支持
パイプ１６ｂの上部には、複数の連結板１６ｄが放射状
態で取り付けられており、これらの連結板１６ｄによっ
て弁体本体部１６ａが支持パイプ１６ｂの上部に支持さ
れている。

【００２８】支持パイプ１６ａの下端部に取り付けられ
た円板体１６ｃは、粘土質土砂の比重よりも小さな比重
を有しており、従って、この円板体１６ｃが粘土質土砂
層内に嵌入されると、粘土質土砂層から受ける浮力によ
って円板体１６ｃが上昇する。その結果、この円板体１
６ｃと一体となった弁体本体部１６ａが上昇する。先端
蓋ケース１２の下端部内には、円板体１６ｃが上昇した
際にこの円板体１６ｃが嵌合する円板体受け３４が設け
られている。

【００２９】本実施例の先端蓋では、円板体１６ｃが粘
土質土砂層に嵌入した時点で、弁体本体部１６ａが弁座
部１４に圧接して両者の間が密閉状態になるために、パ
イプ本体部１１内への粘土質土砂の浸入を確実に防止す
ることができる。

【００３０】

【発明の効果】本発明の砂杭形成用ケーシングパイプの
先端蓋は、このように、粘土質土砂内にケーシングパイ
プの先端が貫入されると、その粘土質土砂による浮力に
よって弁体が弁座部に圧接されてケーシングパイプの先
端部内を密閉するようになっており、従って、粘土質土
砂がケーシングパイプ内に投入される砂に混入するおそ
れがなく、ケーシングパイプ内に投入された砂を円滑に
下方に排出することができる。しかも、弁体と弁座部と
によって開閉されるという簡潔な構造であり、ケーシン
グパイプが貫入される地盤、ケーシングパイプ内に投入
される砂等によって破損するおそれもない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の砂杭形成用ケーシングパイプの先端蓋
の一実施例を示す縦断面図である。

【図２】図１のＡ−Ａ線における断面図である。

【図３】図１のＢ−Ｂ線における断面図である。

【図４】図１のＣ−Ｃ線における断面図である。

【図５】本発明の先端蓋の使用状態の一工程を示す概略
断面図である。

【図６】本発明の先端蓋の使用状態の一工程を示す概略
断面図である。

【図７】本発明の先端蓋の使用状態の一工程を示す概略
断面図である。

【図８】本発明の先端蓋の使用状態の一工程を示す概略
断面図である。

【図９】本発明の先端蓋の使用状態の一工程を示す概略
断面図である。

【図１０】本発明の先端蓋の使用状態の一工程を示す概
略断面図である。

【図１１】本発明の先端蓋の使用状態の一工程を示す概
略断面図である。

【図１２】本発明の先端蓋の他の実施例を示す縦断面図
である。

【符号の説明】

１１ パイプ本体部 １２ 先端蓋ケース １３ 支持部材 １４ 上部弁座部 １５ 弁体支持リブ １６ 弁体 １８ 弁体支持リブ １９ 弁体受け ２２ ノズル部

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 軟弱地盤に砂杭を形成するケーシングパ
   イプの先端内に上下方向への移動可能に支持されてお
   り、粘土質土砂の比重よりも小さな比重であって、ケー
   シングパイプの先端が粘土質土砂内に嵌入した際にその
   粘土質土砂から受ける浮力によって上昇し得る弁体と、 この弁体が浮上することによって弁体が圧接されてケー
   シングパイプの先端内を密閉状態とする弁座部と、 を有することを特徴とする砂杭形成用ケーシングパイプ
   の先端蓋。