JPH1171758A - 岩盤への杭の打ち込み工法 - Google Patents

岩盤への杭の打ち込み工法

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JPH1171758A
JPH1171758A JP24481897A JP24481897A JPH1171758A JP H1171758 A JPH1171758 A JP H1171758A JP 24481897 A JP24481897 A JP 24481897A JP 24481897 A JP24481897 A JP 24481897A JP H1171758 A JPH1171758 A JP H1171758A
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JP
Japan
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pile
tip
rock
driving
water
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JP24481897A
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English (en)
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Hiroo Moritaka
裕生 盛高
Takuya Saito
拓也 斉藤
Nobuyuki Yanaga
信之 弥永
Toshio Yoshikawa
利夫 吉川
Kazuya Isshiki
和也 一色
Michihiro Nakajima
通宏 中島
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GANKEN KK
Nippon Steel Corp
Original Assignee
GANKEN KK
Nippon Steel Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 自然エネルギーを利用した簡潔な構成で、杭
先端の粉砕した岩石を速やかに排除して、効率的に杭の
打ち込みができる施工方法を提供する。 【解決手段】 岩盤2上に先端が開放された杭本体1を
建て込み、この杭本体1の内部に注水して杭本体1内の
水位を杭外周の水位より高くした状態で、バイブロハン
マー4により前記の杭本体1を岩盤2中に打ち込むこと
を特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、岩盤への杭の打ち
込み工法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来の岩盤への杭の打ち込み工法は、回
転ビットにより岩石を切削して杭径より大きい径の孔を
先行掘削し、この孔に杭を差し込んでグラウト材で固定
するものと、既製杭をジェット水やバイブロハンマーに
より直接岩盤に打ち込むものがある。
【0003】後者の工法、つまり既製杭を直接岩盤に打
ち込むものは、工程が少ないため前者の工法よりも有利
である。この工法には、例えば、特開平8−10042
5号に開示のものがある。しかし、この特開平8−10
0425号の工法では、岩盤のさく孔のために用いられ
るジェット水の圧力が1,000kgf/cm2 程度以上の超
高圧ジェットとなり、また杭先端には、多数の超高圧ジ
ェットノズルを設置しなければならず、特殊な設備構成
となり、かつ高額となる。
【0004】一方、バイブロハンマーを用い、既設杭を
直接岩盤に打ち込む方法もあるが、この方法は、通常用
いられているバイブロハンマーにより振動打撃力で岩石
を粉砕しながら杭の打設を行なうものである。この工法
では、バイブロハンマーで杭先端部の岩石を粉砕しなが
ら杭を打ち込むものであるため、効率よく杭を打ち込む
には、粉砕した岩石(粉状)を排除しながら行なう必要
がある。
【0005】前記バイブロハンマーを用いる先行技術と
して、特公昭57−13690号公報に開示のものがあ
る。これは、当該公報に図示されるとおり、杭に沿って
杭先端まで導水パイプを取り付けておき、この導水パイ
プに高圧水を供給して杭先端のノズルからジェット水を
噴出させて、バイブロハンマーにより粉砕した岩石を杭
先端から排除するものである。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】前記特公昭57−13
690号に開示の工法では次の課題がある。 杭に沿ってその先端までジェット水用の導水パイプ
を取付けておく必要があり、特に複数の杭を継ぎ足しな
がら杭を打ち込む長尺杭では、杭の接合の他に導水パイ
プの接合が必要となり、作業が著るしく煩雑である。 岩盤への杭の打ち込み中にジェット配管の損傷や、
ジェットノズルの詰まり等が発生し、杭先端への給水が
困難となる場合がある。その対策として、ジェット配管
にプロテクター等を備えた場合は、打ち込みの抵抗を増
大するという別の問題が発生する。 ジェット水供給設備やジェット設置費用が必要とな
り、不経済である。 前述したように、バイブロハンマーにより振動打撃力で
岩石を粉砕しながら杭の打設を行なう場合、粉砕した岩
石をそのままにしておくと、粉状の岩石がクッション材
となってハンマーの打撃エネルギーを吸収してしまい、
岩盤への打撃エネルギーの伝達効率が著るしく低下して
しまうため、粉砕した岩石は速やかに排除する必要があ
る。
【0007】前述のとおり、従来の技術には種々の問題
点があることに鑑み、本発明では、粉砕した岩石を速や
かに排除する手段として、特別の装置を用いることな
く、自然エネルギーを利用した極めて簡単な構成とした
岩盤への杭の打ち込み工法を提供するものである。
【0008】
【課題を解決するための手段】すなわち本発明では、岩
盤へ打込む杭内の水位を杭外より高くして、この水頭差
による圧力差により打ち込み中の岩盤と、杭内周、杭先
端および杭外周の隙間に、杭内から杭外に水流を生じさ
せ、この隙間から粉砕された岩石を打撃中の杭先端から
除去して、常にバイブロハンマーの打撃力を直接岩石に
伝達するようにしたことを特徴とする。また、本発明
は、杭本体の先端部に、打ち込み対象岩盤より硬い鋼材
で且つ杭の板厚と同じか、または杭の板厚以上の板厚の
先端シューを設けたことを特徴とする。また、本発明
は、岩盤中に杭を打ち込んだ後、岩盤と杭の内外周の隙
間にグラウト材を充填することを特徴とする。また、本
発明は、岩盤上に普通土からなる地層がある地盤におい
て、杭より大径のケーシングを前記普通土の地層内に打
設し、このケーシング内の土砂を除去した後、前記ケー
シング内部を通して前記岩盤に杭を打ち込むことを特徴
とする。
【0009】
【発明の実施の形態】以下本発明の実施の形態を図を参
照して説明する。
【0010】[実施形態1]図1〜図3は、本発明の方
法を実施して岩質地盤に構造物の基礎杭(以下杭本体と
いう)を施工する場合の例を示す。この例において、鋼
管杭からなる杭本体1が岩盤2に打設される。この例の
場合、岩盤2における岩質は、一軸圧縮強度650kgf/
cm2 の安山岩である。また、この安山岩に対して打設す
る杭本体1の寸法は、直径800mm,肉厚16mm,
長さ6mのSKK400の鋼管杭が使用される。また、
杭本体1の頂部9には、クレーン3から吊り下げたバイ
ブロハンマー(偏心モーメント5,000kgf/cm2 、振
動数1,100cpm、起振力70tf)4を振動が伝
わるように取付けた。
【0011】さらに、杭本体1の頂部9には、杭内注水
が可能なように揚水ポンプ(揚水能力1.3m3/min )
5に接続されたホース6の排水口7を、着脱可能なよう
に取付けた。前記揚水ポンプ5側は、沈澱池8の水中に
設置した。この沈澱池8は、杭本体1の外周と岩盤2の
間から流出する破砕した粉状の岩石混じりの水が貯めら
れ破砕した粉状の岩石を沈澱させたものである。本発明
による岩盤への杭の打ち込み工法は、以下の手順で行っ
た。
【0012】まず、岩盤2に杭本体1を打ち込むにあた
り、初期段階において、岩盤表面では杭本体1が自立し
ないことから仮設の導枠工(図示せず)に杭本体1をあ
ずけた。
【0013】前記の状態から、揚水ポンプ5を始動させ
杭頂部(地上6mの高さ)9から溢れ出る程度に給水し
た後、バイブロハンマー4を始動させ、杭本体1を打ち
込んだ。
【0014】杭本体1の打ち込みの際、バイブロハンマ
ー4の振動が杭本体1に伝達されるので、杭本体1の先
端は岩盤2を打撃する。この打撃により、杭本体1の先
端で、岩盤2の打撃された部分10を粉砕するとともに
岩盤2から一瞬離反する。このとき、図2に示すように
杭外に対して、杭内部に貯溜した水11が水頭差ΔHに
より杭内周間隙14から杭先端12を経由して杭外周間
隙15に流れ込むことで、杭先端12に堆積する破砕し
た粉状の岩石(ズリ)13を洗い流して杭先端12より
排除される。したがって、続いて岩盤2の打撃部分10
を打撃する際は障害となる破砕した粉状の岩石13がな
く、連続して新鮮な岩盤を打撃することができた。そし
て、この方法により、所定の深さである4mまで円滑に
打ち込む事ができた。なお、この例における水頭差ΔH
は(6−4)m=2mであった。
【0015】[実施形態2]また、本発明では図4に示
すように、杭本体1の打設終了に近づいて、所定の流速
を発生するための水頭差ΔHを確保するための杭頂部高
さが確保できい場合は、設計必要長さの杭本体1の上に
仮設杭16を溶接17で継ぎ足して延長することで水頭
差ΔHを確保する。この延長した仮設杭16は打設終了
後杭本体1の上端から切り離し、次に打設する杭本体1
の頂部に接続して再利用することができる。
【0016】[実施形態3]また、本発明では、図5に
示すように杭本体1を硬質な岩盤2に打設する場合は、
岩よりも硬度が高く、耐摩耗性を持つ高硬度鋼材18を
杭本体1の先端に取り付けることで、この杭本体1の摩
耗を防ぐことができる。例えば、杭本体1で花崗岩を打
撃する場合、一軸圧縮強度が500kgf/cm2 程度の前記
花崗岩は、シヨア硬度が35であるので、これ以上の硬
度を持つリング状の耐摩耗性の高硬度鋼材18を杭本体
1の先端に溶接17で取付けるとよい。また、この場
合、杭本体1の厚さt1 に対して、高硬度鋼材18の厚
さt2 をt2 ≧t1 の寸法関係に設けると、杭本体1の
保護がより確実となるとともに、打設杭の周面摩擦を無
くすか又は軽減できる。
【0017】[実施形態4]また、本発明では図6に示
すように杭本体1を岩盤2に打設後、同図に示すように
岩盤2と杭本体1との内周と外周の隙間14,15にセ
メントミルクなどのグラウト19を注入してもよい。こ
の場合、グラウト19の注入は、グラウト注入パイプを
杭内周の隙間14内深くに差し込んで、杭先端12から
排出して杭外周の隙間15に注入する方法や、杭内外周
の隙間14,15の両方又は一方の上部から注入する方
法があり、いずれの方法を用いてもよい。
【0018】[実施形態5]本発明の方法は、図7に示
すように海又は河川20の水底の岩盤2に杭本体1を打
設する場合にも実施できる。この場合も、杭本体1の頂
部には、クレーンを設置した台船やクレーン船(図示せ
ず)から吊り下げたバイブロハンマー4を振動が伝わる
ように取付ける。
【0019】さらに、杭本体1の頂部には、杭内注水が
可能なように揚水ポンプに接続されたホース6を、その
排水口7が着脱可能なように取付ける。揚水ポンプ5
は、海水20a中に設置する。
【0020】前記の状態から、揚水ポンプ5を始動させ
杭頂部9から溢れ出る程度に給水した後、バイブロハン
マー4を始動させ、杭本体1を打込む。このとき、杭外
に対して水頭差ΔHが大きい杭内部に溜まった水11が
杭先端を経由して、杭外周の水中に流れ込むことで、杭
先端に堆積する破砕した粉状の岩石13を洗い流して、
杭先端より速やかに排除しながら円滑に水底の岩盤2に
杭本体1を打設できる。
【0021】[実施形態6]図8は本発明の岩盤杭打工
法を海上でジャケット式構造物の基礎杭を施工する場合
にも適用する例である。この場合、クレーンを設置した
台船やクレーン船21によりバイブロハンマー4を吊り
下げ、杭本体1の頂部に設置する。また、揚水ポンプ5
の給水口を海水22中に設置する。さらに、鋼管杭から
なる杭本体1は図示のようにジャケット23のレグ24
内に建て込むことで、レグ24を杭本体1の打撃時のガ
イドとする事ができる。他の構造は図7に示す海底又は
河底への杭本体1の打込み構造と同じである。
【0022】[実施形態7]本発明の方法を、図9
(a),(b)に示すような普通土25の下の岩盤2に
杭本体1を打設する場合は次の方法で実施する。つまり
岩盤2の上層に比較的軟い砂層や粘性土などの普通土2
5がある場合、バイブロハンマーによる杭打設時におけ
る振動で杭周りの隙間が崩壊したり、杭周りに普通土2
5が付着して、これが岩盤2と杭の隙間に堆積すること
で、普通土と杭本体の内外周に隙間が形成されず、水の
流れが阻害され、粉状破砕された岩混じりの水が排出さ
れない場合が生じる。この対策として、発明の実施形態
7では、図に示すように普通土25層部へケーシング2
6を建て込み、内部土砂27をバケット28等を吊り下
して排除した後、ケーシング26内を通して、岩盤2へ
杭本体1を打ち込む。そして、杭本体1の頂部9にバイ
ブロハンマー4を取付け、杭本体1内に揚水ポンプ5で
給水し、杭外に対して水頭差ΔHが大きい杭内部に貯溜
した水11が杭先端を経由して、杭外周15とケーシン
グ26との間隙29に流れ込ませ、さらにケーシング2
9の上端30から排出させる。溢れ出た水は図示矢印の
ように流れ、これを揚水ポンプ5の沈澱池8に貯溜し還
流させることで、杭先端に堆積する破砕した粉状の岩石
13を洗い流して杭先端より排除しながら、普通土25
層の下側の岩盤2に円滑に杭本体1を打設できる。
【0023】
【発明の効果】本発明の岩盤への杭の打ち込み工法によ
ると次の効果がある。 岩盤中に杭を打ち込む際、バイブロハンマーで粉状
に粉砕された杭先端の岩石を速やかに排除して、バイブ
ロハンマーの打撃エネルギーを岩盤に効率良く伝達でき
る。 杭先端の粉砕された岩石を速やかに排除する排除手
段が、自然エネルギーを利用した極めて簡単な構成であ
り、ジェット水配管や高圧水ポンプ設備等が不要で経済
的である。 杭に配管しないため杭打ち込み時の掘削抵抗の増大
がなく、また杭打ち込み中の配管脱落、水漏れ等のトラ
ブルも生じるという不具合がない。 岩盤の上層に普通土がある場合においても、ケーシ
ングの設置により粉砕岩石の排出流路が確保でき、円滑
な杭打ち込みを実施できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る岩盤への杭の打ち込み工法の第1
実施形態の説明図である。
【図2】図1の要部の縦断面説明図である。
【図3】図2のA−A断面図である。
【図4】第2実施形態の要部断面図である。
【図5】第3実施形態の要部断面図である。
【図6】第4実施形態の要部横断面図である。
【図7】第5実施形態の縦断面説明図である。
【図8】第6実施形態の説明図である。
【図9】(A),(B)は第7実施形態の縦断面説明図
である。
【符号の説明】
1 杭本体 2 岩盤 3 クレーン 4 バイブロハンマー 5 揚水ポンプ 6 ホース 7 排水口 8 沈澱池 9 杭頂部 10 打撃部分 11 杭内部の水 12 杭先端 13 粉状の岩石 14 杭内周間隙 15 杭外周間隙 16 仮設杭 17 溶接 18 高硬度鋼材 19 グラウト 20 海 21 クレーン船 22 海水 23 ジャケット 24 レグ 25 普通土 26 ケーシング 27 内部土砂 28 バケット 29 間隙 30 上端部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 弥永 信之 東京都千代田区大手町二丁目6番3号 新 日本製鐵株式会社内 (72)発明者 吉川 利夫 東京都千代田区大手町二丁目6番3号 新 日本製鐵株式会社内 (72)発明者 一色 和也 東京都千代田区大手町二丁目6番3号 新 日本製鐵株式会社内 (72)発明者 中島 通宏 広島県尾道市美ノ郷町三成2960番地2 株 式会社ガンケン内

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 岩盤上に先端が開放された杭を建て込
    み、この杭の内部に注水して杭内の水位を杭外の水位よ
    り高くした状態で、バイブロハンマーにより前記の杭を
    岩盤中に打ち込むことを特徴とする岩盤への杭の打ち込
    み工法。
  2. 【請求項2】 杭の先端部に、打ち込み対象の岩盤より
    硬い鋼材で且つ、杭の板厚と同じか、または杭の板厚以
    上の板厚の先端シューを設けたことを特徴とする請求項
    1記載の岩盤への杭の打ち込み工法。
  3. 【請求項3】 岩盤中に杭を打ち込んだ後、岩盤と杭の
    内外周の隙間にグラウト材を充填することを特徴とする
    請求項1または2記載の岩盤への杭の打ち込み工法。
  4. 【請求項4】 岩盤上に普通土からなる地層がある地盤
    において、杭より大径のケーシングを前記普通土の地層
    内に打設し、このケーシング内の土砂を除去した後、前
    記ケーシング内部を通して前記岩盤に杭を打ち込むこと
    を特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の岩盤への
    杭の打ち込み工法。
JP24481897A 1997-08-27 1997-08-27 岩盤への杭の打ち込み工法 Pending JPH1171758A (ja)

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Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004324360A (ja) * 2003-04-28 2004-11-18 East Japan Railway Co 杭材打込方法及び杭材打込装置
CN103603353A (zh) * 2013-11-06 2014-02-26 上海市基础工程集团有限公司 振动锤沉桩时防扭转装置
JP2017110350A (ja) * 2015-12-14 2017-06-22 東亜建設工業株式会社 岩盤への杭打設工法
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JP2021099007A (ja) * 2019-12-24 2021-07-01 Jfeスチール株式会社 鋼管、鋼管構造体、鋼管構造体の構築方法
JP2022502586A (ja) * 2018-09-25 2022-01-11 北京科瑞恒基建筑科技発展有限公司 オールケーシング掘削を案内とした既製杭のグラウチング固結方法、及びその既製杭

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