JPS5876611A - 多段押込み杭およびその押込み工法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、杭を幾つかの部分に分割し、各部分を順次
、別々に且つ下方部分と上方部分とを交互に地中に押込
み、地中で結合して１本の杭と同様に大き麿支持力を発
揮することができるように構成した多段押込み杭および
その押込み工法に関するもので、従来の杭打ち機の重量
を利用して杭の押込みを行なうことのできる押込み杭お
よびその押込み工法を得ることを目的とした発明である
。

従来、杭打ち工法としては、槌や落錘の打撃により１体
の長い杭を地中に打込む工法が一般に利用されて来た。

現在も使用されているドロップハンマ。

ディーゼルハンマによる杭打ちは、打撃打込み工法に属
する。これらの打撃工法は、打撃力による杭打込みであ
るため、小型軽量の設備で大きな杭の打込みができ、設
備の移動も容易であって経済的であるという大きな利点
があるけれども、施工時に激しい振動、騒音を伴うため
、現在では市街地での施工は不可能となっている。

また近年は、加振しつつ杭を埋設する振動工法、水流に
より穿孔して杭を埋設するジェット工法なども開発され
ているが、それぞれ欠点があり広く利用されるに到って
いない。

これらに代る杭打ち工法として、各種の穿孔押込み方式
が次々に開発されている。即ち、先掘式、中堀式等があ
るが、いずれも地面からの支持力を十分に確保するため
には、更に土の締め固めが必要であるから、いくらかの
打撃式込みを付加するか、杭の下端部に球根状のコンク
リート塊を造る等の工法が必要である０先掘式の時には
更に穿孔壁保護のためベントナイト液の注入や、杭と地
中孔との間隙を塞ぐと共に杭を孔壁に固着するためにセ
メントミルク注入を施すことが必要であり、これらの方
法は穿孔、打込み、球根形成、孔壁保護等の多くの手数
を要するという欠点がある。

このような杭打ち工法に対して、静的押込み力により杭
を地中に押込む押込み工法も知られている。この工法は
、振動、騒音等の公害を発生することもなく、手数も比
較的簡単であり、杭を傷めることもなく、押込力を直接
測定しつつ工事を実施できる等の点で、理想に近い工法
とされているが、下記のような欠点があるため、未だ杭
打ち施工の主流をなり得ない状況である０即ち、欠点さ
して、杭を押込むための力の反力を地面上から取ること
の実際上の難しさがある。

従って杭を地中に押込むには、押込み装置などの重量を
反力２して利用することＫなる０長大な杭を押込むには
、大きな押込力を必要とするが、そのためには大型で重
量の大きな大型押込み装置が必要となり、杭押込みの場
所を変える毎にこの大型装置を移動させなければならな
いので、作業が著しく煩雑になり、作業能率が低下する
。

本発明の多段押込み杭およびその押込み工法は、これら
従来の杭の押込み工法の欠点を除き、しかも長大な杭に
よる太き々支持力と同じ支持力が得られる杭およびその
押込み工法を得ることを目的として発明されたもので、
コンクリート、鋼管等による杭を数個の部分に分割し、
分割された各部分は比較的小さい静的な力で地中に押込
むことができるようにし、地中で各部を結合して全体と
して長大な杭と同等の支持力を発揮できるように杭を構
成し施工するものである。

本発明による杭の概念を例示的に説明すると、第１図に
示すように、杭１の円筒部２を上部２１Ｌ％下部２ｂに
分割し、また下端の円錐部３を円筒部２から分離させ、
下方部分の上端に形成した短杆４．４ａを上方部分の下
端に形成した孔５．５ａに嵌合させて結合する構造とし
、各部の間には仮組立状態で分離しないようにストッパ
等を設けておき、先ず円錐部３を適当な長さだけ地中に
押込み、次に円筒部２の下部２ｂを先に押込んだ円錐部
３に当接するまで押込んで下部２ｂを円錐部３に載せ、
次に上部２ａを同様に押込んで下部２ｂに載せ、このよ
うに各部を交互に適当長さずつ押込んで最終的には所定
の深さにおいて上方部分が下方部分に支持される状態で
地中で１本として作用する杭を構成するものである。

このように数個の部分を数回に分けて地中に押込むから
、各回の押込み力は小さくて足り、従ってその押込み力
の反力を抑えるための押込む装置の重量も小さくてよい
から、従来の落錘、ディーゼルハンマ等に使用される装
置の重量程度で十分押込みをすることができるものであ
り、またこれらの既存の装置を利用することができるも
のである。しかも支持力は杭ｌを一体に製作した場合と
同様であるから、大きな支持力を得るためには、長大な
杭を多数部分に分割して各分割部分毎に地中に静的に押
込むことにより、一体の長大な杭と同様に作用させるこ
とができ、静粛に施工することができるのである。

杭を分割するには、その分割された下方部分が地中にお
いてそれぞれ上方部分の荷重を支持すると共に、各部分
を押込むときの抵抗が、押込み装置の押込み能力以下で
あるようにするのは当然であるが、杭の径、長さ、押込
むべき地盤の固さ、設計許容支持力、押込み装置の能力
等を考慮して杭の分割方法を決定すべきである。

杭の地中押込み時の抵抗は、円錐部３が下方の土を側方
へ排除し圧密するための力と、円筒部２の外面が地中で
土と接触し土庄を受けつつ沈下するときの摩擦力とから
成り、円錐部３の受ける力は押込まれる地層の硬軟によ
り変り、円筒部分２の受ける力は土質により変ると共に
杭が沈下するに従って増大する。従って、従来の一体の
杭をｎ個の部分と分割し、且つ各部分が地中に押込まれ
る最終段階において受ける抵抗（最大押込み力）が均等
になるよう（二できたとすれば、各部分を押込むに要す
る最大押込み力は、一体杭を押込むときの−となり、押
込み装置および施工が極めて簡単、容易になる筈である
。

杭を分割するには、第１図に例示したコンクリート杭の
ように軸方向に直角に分割するだけでなく、杭径が大き
かったり、地盤が固くて円錐部３の押込みが困難なよう
な場合には、円錐部３を同心の円および円環状の複数個
に分割すれば、各分割部毎に小さな力で円錐部を押込み
、地中でこれを結合して円錐部３と同様の円錐部を形成
することができる。また杭が長くて円筒部に作用する摩
擦力が大きいときは、円筒部の分割段数を多くすればよ
い。

以下図示の実施例によって、本発明を説明する。

第２〜６図は、本発明の多段押込み杭の実施例を示す。

これらの杭は、コンクリート杭として示したが、鋼製杭
の場合も同様である。

第２図（ａ）は、コンクリ−）杭１を中空の円筒部２と
円錐部３とに分割したもつとも単純な例である。６は円
筒部２の下端に固定したスカートであって、円錐部３が
押しこみによって沈下する時の案内となる。円錐部３と
スカート６とは、ゆるみがないように嵌合しているが相
互になめらかに摺動できる。

円錐部３は、中空の円筒部２に挿入した押棒を介して下
方に押されるが、地層が柔かく押込み抵抗が小さいとき
には、円筒部２を押下げれば円錐部３は円筒部２の下端
面に押されて一体となって沈下する。

次に硬い地層に達し押込み抵抗が大きくなれば、円筒部
２の中空部に挿入した押棒によって円錐部３のみを押し
下げる。この場合円錐部３の受ける押込み抵抗は、下方
の土を排除し圧密する力だけとなり、円筒部に作用する
摩擦力の影響は受けない。

第２図（ｂ）は、円錐部が押下けられるときの姿を示す
。円錐部の押下げは、円錐部がスカート６から逸脱しな
い範囲内で停止され、次に円筒部２を押下ける。このと
きは円筒部２の下端は、円錐部３の下降によって穿孔さ
れているので円筒部２の受ける抵抗は表面に作用する摩
擦力が主である。円筒部２は下端が円錐部３の上端（二
当接するまで押下げられてから停止される。この操作を
くりかえして杭全体を沈下させることができる。

所定の深さまで押込まれ、また杭各部の押込み抵抗の変
化から、円錐部３が支持地盤に到達したことが判れば、
その地層に適当な深さの根入れをし、また支持力の判定
を行って押しこみ完了となる。

第３図は、第２図と同様に杭を円筒部２と円錐部３とに
分割した２段押しこみ杭の例である。

第３図（ａ）はスカート６を円錐部３に固定して、円筒
部２の外周に嵌合させたものであり、第３図（ｂ）は円
錐部３に短杆７を設け、これが円筒部２の内孔５に嵌合
し摺動するようにしたものである。この場合は、円錐部
３が押込まれたあと円筒部２が押込まれる間に土の孔壁
が崩れて円筒部２、円錐部３の間に軟泥、石塊などが挾
まるおそれがあれば、荷重伝達面を図のように内方に設
けることもできる。

第３図（＆）（ｌの例は円筒部２の径と円錐部３の径と
が等しい場合であるが、第３図（Ｃ）（ｄ）の例７は、
円錐部３の径を円筒部２の径よりやや小さくしたもので
ある。

また第３図（ａ）の場合などにおいては、円錐部３の外
径を円筒部２の外径より僅かに大きくして円筒部に作用
する摩擦力を小さくすることもできる。

第４図は円錐部３を２分割し、一体の円筒部２を含めて
３段の押込み杭とした例であって第４図（ａ）は円筒部
２（二固定したスカート６によって案内される円錐部３
を２分割して外周部３ａの内方に小円錐部３ｂを設けた
ものである。

第４図（ｂ）は、円錐部３を２分割し、外周部３Ｃに中
空の短杆８を設けて円筒部２の孔９に挿入し、外周部３
Ｃより小さい小円錐部３ｄに形成した短杆１０を短杆８
の中空孔に挿入して、それぞれ案内されるようにしたも
のである。円筒部２、円錐の各部３ａ〜３ｄを地中に押
込む力は、各部の上端面を押すことにより加えられる０ 第５図は円筒部を上部２ａ、下部２ｂに分割した場合の
両部の結合構造の例を示す。

第５図（ａ）は下部２ｂの上端に鉄板寿どの円筒１１を
さやのようにはめて固定し、下部２ｂを押込むための載
荷面ｌｅａを７ランジ状に内方に突出させたものである
。

第５図（１））は円筒部２１Ｌ、２ｂの接合部（二おい
て両部の孔５内に、鉄板などで造った円筒１２を入れ、
下部２１）ｌ二固定したもので、下部２ｂを押込むとき
はこの円筒の上端を押す。

第５図（Ｑ）は円筒部の上部２ａが設計上大きい曲げモ
ーメントを受ける場合などに上部２ａを下部２ｂより大
きい径にした場合の摺動継手の例を示す。

第６図は、以上に述べた分割方法、案内、摺動方法を組
合せて５段：：分割した、大径、長尺のコンクリ、−）
杭に適する構造例を示す。

なお、第３〜６図は、わかり易くするため杭の各部を離
した状態で示しているが、押込み完了時にはこれらは、
互に密着しているのが原ＩＩＩであり、離したまま使用
するときは、押込み完了後にコンクリートを間隙につめ
て硬化させ、下方部分に荷重を伝達できるようにする。

以上（二図示した杭は、コンクリート杭として円筒部を
肉厚（＝描いであるが、鋼管の場合でも原理的には全く
同一であって、この発明は鋼管杭にも適用できるもので
ある。

以上のようし、複数也二分割した杭の各部を別個に順次
且つ交互に地中に押込み、地中で結合して荷重を支持す
るようにした本発明の杭は、押込みに要する力が分割さ
れるため、従来の一体杭に比べて著しく小さい力で押込
むことができる。従って押込みの反力も小さいから、現
在、杭打ち用（＝広く使われているクローラ杭打ち機を
利用して、且つ前掲り、中堀り等の補助的手段を要せず
に支持力の大きな杭を押込むことが可能である。

現在、一般に使われている杭打機は、第７図に略示する
ように、クローラ１３の上に旋回自在の台１４を設け、
その前端にリーダーと称せられる２本のレールを持った
主柱１５を立て、２本の支柱１６により主柱１５を支え
たもので、台１４の上には走行用動力装置、作業用ウイ
ンチ、運転室等（何れも図示せず）が設けられており、
主柱１５の上部に取付けた滑車１７にワイヤロープを巻
掛けて、建込みのために杭を吊上げたり、槌やディーゼ
ルへンマ等をレールに沿って吊上げたり落下させたりす
るものである。

本発明による杭を押込むには、このような従来の杭打機
の主柱１５に、油圧押込機１８を支持させ、分割状をそ
の部分毎に押込むものであって、押込みの反力が大きく
ないから、このような従来の杭打機の重さにより主柱１
５に支持させた油圧装置１８およびウィンチにより杭を
押して十分押込みができるのである。

第８図は杭の押込みに使用する油圧装置１８の構成例を
示す。

第８図（ａ）の例は、シリンダ１９に嵌合したピストン
２０から押杆２１を下方に突出させた簡単な構造のもの
で、シリンダに設けたブラケット２２を主柱１５の案内
レールに昇降できるように係合させ、ワイヤロープ２３
により台１４の上のウィンチで引張ってシリンダを柱に
固定するもので、シリンダ下部のキャップ２４に杭の上
端を嵌合させ、ウィンチでロープ２３を引張って油圧装
置を引下げて円筒部を押込み、また押杆２１を突出させ
押棒を介して円錐部を押込むようにしたものである。

第８図（１））は、シリンダ１９の下方に第二のシリン
ダ２５を設けてピストン２６を嵌合させ、押杆２１を囲
んで押杆２７を設けたもので、例えば第２図の２段に分
割した杭を押込む場合に、ワイヤロープでの押込みをし
寿いで、押杆２７で杭の円筒部２の上端を押し、中空の
円筒部内に入れた押棒を介して、押杆２１で円錐部３を
押して、両部を少しずつ交互に地中に押込むようにする
ものである。ワイヤロープによる押込みを行なえば、３
段に分割した杭を順次押込むことができる。

第８図（Ｑ）はシリンダ１９の周囲に複数のシリンダ２
８を配置し、周囲のシリンダ２８に嵌合したピストン２
９の押杆３０で、押杆２１を囲む押杆３１の上部の７ラ
ンジ３１＆を押して押杆３１を駆動するようにしたもの
であり、第８図（１，）の油圧装置と同様に使用できる
。

、このような油圧装置を、第７図の従来の押込機に取付
けて２段に分割した押込み杭の押込みをするには、油圧
装置（第８図（１）のもの）を台１４上のウィンチに巻
掛けたワイヤロープ２３により主柱１５に固定し、キャ
ップ２４を杭の上端に嵌合して杭を縦に保持し、先ずウ
ィンチにより油圧装置を下方に引下げて杭を地中に押込
む。押込みの抵抗が大きく力って押込み機が浮上るよう
になったならば、ウィンチを停止してワイヤロープを固
定し、油圧装置を働かせて押杆２１で押棒を介して円錐
部３を押込み、ピストン２０のストロークが一杯になっ
たならば、押杆を引込めてウィンチにより油圧装置の位
置を下げ、ワイヤロープにより円筒部を押込み、このよ
うにしてワイヤロープによる円筒部押込みと押杆２１に
よる円・錐部押込みとを繰返して、次第に杭を押下げる
のである。押棒は、予め中空の杭の中に挿入しておき、
押込み作業が終ったならば引抜いておく。

第８図（ｂ）（０）の油圧装置を使用する場合は、油圧
装置を主柱１５に固定し、ピストン２０とピストン２６
または２９を交互に働かせて押杆２１と押杆２７または
３１とにより円錐部と円筒部との押込みを交互に行なう
。この場合に、前記のようにワイヤロープを押込みに使
用すれば、３段に分割した杭を押込むことができる。油
圧装置を３硬以上に作動するように構・成すれば、より
多段に分割した杭を押込むことができる。

第９図（＆）（ｌは、主柱１５の前方に平行に２本の柱
３３から成る枠を設けたものである。第９図（ａ）は杭
１の前方に位置する柱３３を除いて示している。油圧装
置１８は柱３３に設けた凹凸と油圧装置に設けたビンと
の係合等によるロック装置により柱３３に固定できるよ
うにし、また固定を解除して自重により下降したり、ウ
ィンチにより吊上げできるようにされる。従って柱３３
を引張部材として油圧装置により杭を押込むことができ
、この場合は油圧装置を固定するためにウィンチを使う
必要はない。

第１０図（ａ）（ｂ）は、クローラ１３に水平に旋回自
在に載せた台１４の後端に曲げモーメントを受ける桁３
２を台１４から出入自在に設け、その後端に支持板３４
、スパイク３５のついた支持脚３６を取付け、台１４の
前端には、枠状に結合された２本の柱３７を立て、これ
を支柱３８により台１４に固定した押込み装置を示す。

柱３７には第９図の例と同様にして油圧装置１８を取付
ける。３９は台１４の前端に補助重量を載せるための棚
である。

この押込機によれば、押込みの反力により押込機が浮上
る状態（ユなったとき押込機の重量の大部分を油圧装置
１８を介して杭の上端に加えることかできるので大型の
杭の押込みに有利である。

以上に説明したよう（−この発明は、複数部分に分割し
て個々の部分を小さい力で押込むことができるように杭
を構成すると共に、この各部を個々に且つ交互に地中に
押込んで地中で結合するものであって、大きな支持力の
ある杭を小さな力で静粛に押込むことができて、従来の
打撃打込みや押込み工法の欠点を除くことができたもの
であり、次のよう々特長を持っている。

（１）　　静的な力で杭を押込むので完全に無騒音、無
振動で工事ができる。

（２）打撃による杭打ちでは、１０００回にも達する大
きな力の打撃を加えるため特にコンクリ−）杭の場合は
、その強度を著しく弱めるといわれており、また線心打
撃を生じ易いが、これを生じると杭上端を一損させる。

また衝撃のため継手が破壊されるので現在溶接接手のみ
が使用されている。静的な力で押こめばこれらの問題は
すべて解消する。

（３）先掘り、中堀り力どの堀さく工法とことなり支持
層を円錐部により載荷荷重或は許容支持力以上の力で圧
密するので高い支持力が得られる。

（４）杭の支持力を直接に測定することができる。さら
に杭の部分ごとに分けて測定することもできるので、杭
施工の信頼性が高いばかりでｈく、杭の設計に非常に有
用でありさらに杭の理論の発展に役に立つ。

（５）　　いくつかの工法の併用ではなく、単一の押こ
みのみによって施工できるので設備も操作も極めて単純
化できる。特に押しこみは油圧装置の制禦のみによって
沈下速度・荷重を自由（二かえられるので完全な自動化
も容易である。

（６）完全に乾式なので汚水処理の必要もなく排泥を考
える必要もない。

（７）杭の円筒部に加工変形を加えることは殆んど必要
が々いし、円錐部をいくつかに分割するとしても、僅か
に摺動部を設ける位であるから、杭製作の費用は従来の
杭とあまり変らなりＸｏまた、杭の各部を結合するにも
簡単にスライド式の継手を利用できる。

（８）押込み速度は個々の分割部分に加わる十分大きな
荷重によって大きくでき、施工機械も大型化する必要な
く、現用されているものを利用できるので作業能率も高
く前項の利点と相俟って低コスト高能率で杭を埋設する
ことができる０

【図面の簡単な説明】

第１図は分割杭の概要を示す略縦断面図、第２図（ａ）
（ｂ）は２部分に分割した杭を示す半部縦断面図、第３
図（ａ）　　（ｂ）　　（Ｑ）　　（ｄ）は２部分に分
割した杭の４例を示す半部縦断面図、第４図（ａ）（ｂ
）は円錐部を２部分に分割した杭の２例を示す半部縦断
面図、第５図（＆）（ｂ）（ｃ）は分割した円筒部の結
合構造の２例を示す半部縦断面図、第６図は５部分に分
割した杭を例示する半部縦断面図、第７図は通常の杭打
機を略示する側面図、第８図（ａ）　　（ｂ）（ｃ）は
油圧機の３例を示す縦断面図、第９図（ａ）（ｌおよび
第１０図（ａ）（ｂ）は押込機の２例を示す側面図およ
び正面図である。 １：杭、２：円筒部、２ａ：上部、２ｂ：下部、３：円
錐部、３ａ、３ｃ：外周部、３ｂ。 ３ｄ：小円錐部、４：突起、５：孔、６：スカート、７
．８：短杆、９：孔、１０：短杆、１１゜１２：円筒、
１１ａ：載荷面、１３：クローラ、１４：台、１５．主
柱、１６：支柱、１７：滑車、１８：油圧押込機、１９
ニジリンダ、２０：ピストン、２１：押杆、２２：ブラ
ヶッシ、２３：ワイヤロープ、２４：キャップ、２５ニ
ジリンダ、２６：ピストン、２７：押杆、２８ニジリン
ダ、２９：ビストイ、３０：押杆、３１：伝動片、３１
ａ：７ランジ、３２：桁、３３：柱、３４：支持板、３
５：スパイク、３６：支持脚、３７：柱、３８：支柱、
３９：棚。 第う図 （ｃＬ）　　　（ｂ）　　　（ｃ）　　　ｔｄ）第４図
　　　　第６図 第５図 （ＯＬ）　　　　　（ｂ）　　　　　（すｆＪｑ図 （Ｌ）　　　　　　　　　（ｂ）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）円筒部（２）と円錐部（３）とを持つ杭を、軸方向
   に直角に複数部分に分割し、または軸を中心とする円ま
   たは円環状の複数部分に分割し、各分割部分は、下方部
   分に上方部分が支持される構造とすると共に、各部分を
   直接または上方部分の中空孔に挿通した押棒を介して下
   圧可能に形成し、且つ上下または横方向に相隣る各部分
   は、中心線を一致させた状態で上下方向に相対的移動可
   能としたことを特徴とする多段押込み杭。 ２）円筒部（２）と円錐部（３）とを持つ杭を、軸方向
   に直角に複数部分に分割し、または軸を中心とする円ま
   たは円環状の複数部分に分割し、各分割部分は、下方部
   分に上方部分が支持される構造とすると共に、各部分を
   直接または上方部分の中空孔に挿通した押棒を介して下
   圧可能に形成し、且つ上下または横方向に相隣る各部分
   は、中心線を一致させた状態で上下方向に相対的移動可
   能としたことを特徴とする多段押込み杭を、ワイヤによ
   り垂直な主柱に沿って昇降および固定自在な油圧装置（
   １８）により、分割された下方部分から順に且つ下方部
   分と上方部分とを交互に地中に押込み、地中において一
   体状に組立てることを特徴とする多段押込み杭の押込み
   工法。