地中挿込装置
【課題】作業者の作業負担を軽減しながら導水管を安定した状態で地中へ挿し込むことができ、狭小地においても比較的容易にウェルポイント工法を用いることができる導水管の地中挿込装置を提供する。
【解決手段】ウェルポイント工法に用いる導水管３０を地中に差し込む地中挿込装置１０は、ライザーパイプ３１を地表面に対して垂直方向に保持するパイプバイス２２と、地表面に対して垂直方向に延びる支持柱１５に沿ってパイプバイス２２を昇降させるウインチ１９とを備えている。パイプバイス２２は、導水管３０を受ける受け部２３ａを有する固定フレーム２３と、同導水管３０を押し付ける押圧片２６を有する可動フレーム２４とで構成されている。パイプバイス２２は、旋回軸２１を介して油圧ブレーカ１７に回転自在に固着されている。油圧ブレーカ１７は、ウインチ１９によって支持柱１５に固着されたレール１６に沿って上下動するとともに、パイプバイス２２に振動を加える。
【解決手段】ウェルポイント工法に用いる導水管３０を地中に差し込む地中挿込装置１０は、ライザーパイプ３１を地表面に対して垂直方向に保持するパイプバイス２２と、地表面に対して垂直方向に延びる支持柱１５に沿ってパイプバイス２２を昇降させるウインチ１９とを備えている。パイプバイス２２は、導水管３０を受ける受け部２３ａを有する固定フレーム２３と、同導水管３０を押し付ける押圧片２６を有する可動フレーム２４とで構成されている。パイプバイス２２は、旋回軸２１を介して油圧ブレーカ１７に回転自在に固着されている。油圧ブレーカ１７は、ウインチ１９によって支持柱１５に固着されたレール１６に沿って上下動するとともに、パイプバイス２２に振動を加える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ライザーパイプの先端部に水を噴出および吸引可能なウェルポイントを有する導水管をウェルポイントから水流を噴出させながら地中に挿し込んだ後、ウェルポイントおよびライザーパイプを通して地下水を汲み上げて地下水位を低下させるウェルポイント工法に用いられる導水管の地中挿込装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、地中内への構造物の構築に際しては、地下水位の低下および軟弱地盤の改良を目的としてウェルポイント工法が用いられている。ウェルポイント工法は、管状に形成されたライザーパイプの先端部に水を噴出および吸引可能なウェルポイントを設けた導水管を地中に挿し込み、ライザーパイプ内に負圧を生じさせることによりウェルポイントから地下水を汲み上げて地中内の地下水位を低下させる地盤改良法の一つである。このウェルポイント工法においては、一般に、地上から約６ｍの深さの範囲で地下水を汲み上げて地下水位を低下させることができる。
【０００３】
従来、ウェルポイント工法における導水管を地中に挿し込む作業は、概ね２〜４人の作業員の手作業によって行われていた。具体的には、地盤改良を行う地表面に約７０〜８０ｃｍの深さの下穴を掘削した後、同掘削した下穴に作業員の手作業によって約６ｍの鋼製の導水管を挿し込み、導水管の先端部に設けたウェルポイントから水流を噴出させる。そして、ウェルポイントから水流を噴出させた導水管を２人以上の作業員で支えながら上下動させるとともに、ときには体重を掛けながら導水管を目的の深さまで挿入する。このような手作業による導水管の挿し込み作業は、例えば、下記特許文献１にも記載されている。
【特許文献１】特開平０５−３２０９６０号公報
【０００４】
しかしながら、上記した手作業による導水管の挿し込み作業は、負担の大きい作業であり、一般に多数本の導水管を地中に設置する必要があるウェルポイント工法においては極めて作業効率が低いという問題があった。このため、例えば、下記特許文献２には、吊り下げた状態の導水管に振動を与えながら地中へ挿し込むウェルポイント打設装置が開示されている。
【特許文献２】実公平０６−２４４１４号公報
【０００５】
しかし、導水管を吊り下げた状態で地中に挿し込む作業は、吊り下げられた導水管が安定せず作業性および作業の安全性が低いという問題がある。また、導水管の設置にクレーンを用いるため、クレーンの搬入や設置のための空間、および導水管の長さ以上の上部作業空間の確保が必要となり狭小地での導水管の設置が極めて困難でありウェルポイント工法の適用範囲が限定されるという問題があった。
【発明の開示】
【０００６】
本発明は上記問題に対処するためなされたもので、その目的は、作業者の作業負担を軽減しながら導水管を安定した状態で地中へ挿し込むことができ、狭小地においても比較的容易にウェルポイント工法を用いることができる導水管の地中挿込装置を提供することにある。
【０００７】
上記目的を達成するため、請求項１に係る本発明の特徴は、ライザーパイプの先端部に水を噴出および吸引可能なウェルポイントを設けた導水管を前記ウェルポイントから水流を噴出させながら地中に挿し込んだ後、ウェルポイントおよびライザーパイプを通して地下水を汲み上げて地下水位を低下させるウェルポイント工法に用いられる導水管の地中挿込装置であって、ライザーパイプを地表面に対して垂直方向に保持するライザーパイプ保持手段と、地表面に対して垂直方向に延びる支持柱を有し、ライザーパイプ保持手段を支持柱に沿って昇降自在に支持する昇降自在支持手段とを備えることにある。
【０００８】
このように構成した請求項１に係る本発明の特徴によれば、ウェルポイント工法に用いられる導水管を地中に差し込む地中挿込装置は、ライザーパイプを地表面に対して垂直方向に保持するライザーパイプ保持手段と、地表面に対して垂直方向に延びる支持柱に沿ってライザーパイプ保持手段を昇降させる昇降自在手段とを備えている。これにより、導水管は、先端部に設けられたウェルポイントから水流を噴出した状態で支持柱に沿って上下動されながら地中に挿し込まれる。この場合、導水管は昇降自在手段により支持柱に沿って上下方向にのみ変位が許容されたライザーパイプ保持手段に保持されている。このため、作業者による手作業に頼ることなく安定した状態で導水管を地中に挿し込むことができる。また、導水管は、ライザーパイプの端部部分ではなく略中間部分がライザーパイプ保持手段によって保持されるため導水管を地中に挿し込む際に必要な上部作業空間は、従来技術に係るクレーンを用いた導水管の挿し込み作業に必要な上部作業空間より低くすることができる。これらの結果、作業者の作業負担を軽減しながら導水管を安定した状態で地中へ挿し込むことができ、狭小地においても比較的容易、かつ安全にウェルポイント工法を用いることができる。
【０００９】
また、請求項２に係る本発明の他の特徴は、前記地中挿込装置において、ライザーパイプ保持手段は、ライザーパイプを水平方向に保持可能であるとともに、同水平方向に保持した前記ライザーパイプを垂直方向に回転変位可能であることにある。
【００１０】
このように構成した請求項２に係る本発明の特徴によれば、前記ライザーパイプ保持手段は、ライザーパイプ、すなわち、導水管を水平方向に保持することができるとともに、同水平方向に保持した導水管を垂直方向に回転させることができる。これにより、例えば、地表面上に置かれた導水管を容易にライザーパイプ保持手段に保持させることができるとともに、保持した導水管を容易に垂直方向に起立させることができる。この結果、作業者の作業負担を軽減しながら安全に作業を行うことができる。
【００１１】
また、請求項３に係る本発明の他の特徴は、前記地中挿込装置において、さらに、昇降自在支持手段の地平面上での位置を移動可能な状態で支持する移動手段を備えることにある。
【００１２】
このように構成した請求項３に係る本発明の特徴によれば、地中挿込装置は、昇降自在支持手段の位置を移動させることができる移動手段を備えている。これにより、一般に多数本の導水管を地中に設置する必要があるウェルポイント工法において、地中に導水管を設置するごとに昇降自在支持手段の位置を移動させることができ、多数の導水管を効率的に地中に設置することができる。この結果、業者の作業負担を軽減することができる。
【００１３】
また、請求項４に係る本発明の他の特徴は、前記地中挿込装置において、さらに、昇降自在支持手段を傾斜させるための傾斜手段を備えることにある。
【００１４】
このように構成した請求項４に係る本発明の特徴によれば、地中挿込装置は、昇降自在支持手段を傾斜させることができる傾斜手段を備えている。これにより、導水管を挿し込む地表面の傾斜状態に応じてライザーパイプ保持手段にて保持した導水管を適当な角度に傾斜させることができるとともに、導水管の挿し込み作業時または地中からの抜き取り作業時において導水管の角度を傾斜させることができ作業性が向上する。
【００１５】
また、請求項５に係る本発明の他の特徴は、前記地中挿込装置において、さらに、ライザーパイプ保持手段に保持されたライザーパイプに振動または衝撃を与えるための外力付与手段を備えることにある。
【００１６】
このように構成した請求項５に係る本発明の特徴によれば、地中挿込装置は、ライザーパイプ保持手段に保持されたライザーパイプに振動または衝撃を与えるための外力付与手段を備えている。これにより、導水管の挿し込み作業時または地中からの抜き取り作業時においてライザーパイプ、すなわち、導水管に振動または衝撃を付与することができる。この結果、導水管の挿し込み作業および地中からの抜き取り作業の作業性が向上する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明に係る地中挿込装置の一実施形態について図面を参照しながら説明する。図１は、本発明に係る地中挿込装置１０の全体構成を模式的に示す側面図である。なお、本明細書において参照する各図は、本発明の理解を容易にするために一部の構成要素を誇張して表わすなど模式的に表している。このため、各構成要素間の寸法や比率などは異なっていることがある。この地中挿込装置１０は、ライザーパイプの先端部に水を噴出および吸引可能なウェルポイントを設けた導水管を地中に挿し込むことにより、地下水を汲み上げて地下水位を低下させる所謂ウェルポイント工法において前記導水管を地中に挿し込むためのものである。
【００１８】
（地中挿込装置１０の構成）
地中挿込装置１０は、油圧ショベル１１を備えている。油圧ショベル１１は、図示しないディーゼルエンジンの駆動力を変換した油圧力によって走行および旋回しながらアタッチメント部に装着した各種機械機具により作業を行う機械装置であり、主として本体部１２およびクローラ１３を備えている。本体部１２は、駆動源となるディーゼルエンジンおよび同ディーゼルエンジンの駆動力を油圧力に変換する図示しない油圧ポンプなどを収容しており、側面視略Ｌ字状の箱状に形成されている。本体部１２上には、油圧ショベル１１を操縦する作業者が着座するためのシート１２ａ、および同シート１２ａの前方（図示右側）に油圧ショベル１１の操縦するための操縦部１２ｂがそれぞれ設けられている。操縦部１２ｂは、ハンドルや操作レバーなどからなる各種操作子および各種計器類などから構成されている。また、本体部１２の前面（図示右側面）には、アタッチメント部１２ｃが形成されている。
【００１９】
本体部１２の下方には、クローラ１３が設けられている。クローラ１３は、ディーゼルエンジンの駆動力によって本体部１２を移動させるための装置であり、互いに平行に配置された２つの無限軌道（一方のみ図示）により構成されている。本体部１２の前面（図示右側面）に形成されたアタッチメント部１２ｃには、傾斜機構１４を介して支持柱１５が設けられている。傾斜機構１４は、ディーゼルエンジンの駆動力によって支持柱１５を傾斜させる装置であり、油圧シリンダを含むリンク機構によって構成されている。支持柱１５は、断面形状が四角形状の鋼管材で構成された柱状体であり、図示上下方向に延びた起立姿勢で傾斜機構１４によって支持されている。
【００２０】
支持柱１５の前面（図示右側面）には、ガイドレール１６を介して油圧ブレーカ１７が設けられている。ガイドレール１６は、支持柱１５の前面（図示右側面）にて長手方向（図示上下方向）に沿って延びる鋼製のレールであり、油圧ブレーカ１７を図示上下方向に摺動自在な状態で支持する。油圧ブレーカ１７は、ディーゼルエンジンの駆動力によって図示上下方向に振動して衝撃波を発生させる装置である。この油圧ブレーカ１７は、ワイヤロープ１８を介してウインチ１９によって支持柱１５の上端部から吊り下げられるとともに、前記ガイドレール１６に嵌め込まれた状態で支持されている。
【００２１】
ウインチ１９は、支持柱１５の背面（図示左側面）上部に設けられており、支持柱１５の上端部に設けられた２つの滑車２０を介して下垂するワイヤロープ１８を巻き取りまたは送り出しすることにより同ワイヤロープ１８の一端に連結された油圧ブレーカ１７を昇降（図示上下方向）させる油圧式巻き上げ装置である。油圧ブレーカ１７の前面（図示右側面）には、旋回軸２１を介してパイプバイス２２が設けられている。旋回軸２１は、油圧ブレーカ１７の前面に固着された固定軸２１ａと、同固定軸２１ａに対して図示しないベアリングを介して回動自在に組み付けられた回転軸２１ｂとで構成されている。
【００２２】
パイプバイス２２は、ウェルポイント工法に用いる導水管３０を保持するための保持具であり、詳しくは図２に示すように、主として固定フレーム２３と可動フレーム２４とで構成されている。固定フレーム２３は、旋回軸２１の回転軸２１ｂに固着されており、中央部に導水管３０が押し当てられる凹状の受け部２３ａが設けられている。可動フレーム２４は、略Ｕ字状に形成されており、一方（図示下側）の端部が固定フレーム２３の一方（図示下側）の端部にピン２５によって回動自在に組み付けられている。一方、可動フレーム２４の他方の端部には、固定フレーム２３の端部に対して着脱自在に引っ掛けることができる略Ｊ字状のフック２４ａが回動自在な状態で設けられている。すなわち、パイプバイス２２は、図２において二点鎖線で示すように、可動フレーム２４が固定フレーム２３に対してピン２５を中心として図示矢印方向に回動するように構成されており、固定フレーム２３および可動フレーム２４の内部領域に導水管３０が配置し易いようになっている。
【００２３】
また、可動フレーム２４の内側には、固定フレーム２３に近づく方向および遠ざかる方向に変位可能な状態で押圧片２６が設けられている。押圧片２６の中央部には、パイプバイス２２の内側に配置される導水管３０を押し付けるための凹状の押圧部２６ａが設けられている。この押圧片２６には、可動フレーム２４の中央部に形成された図示しない雌ネジに噛み合う送りネジ２７ａが形成された略Ｔ字状のハンドル２７の一方の端部が連結されている。ハンドル２７は、作業者による回動操作によって押圧片２６の位置を変位させるための操作子である。したがって、固定フレーム２３および可動フレーム２４の内部領域に配置された導水管３０は、作業者によるハンドル２７の回動操作によって押圧片２６が固定フレーム２３側に変位することにより、受け部２３ａと押圧部２６ａとに挟まれて保持される。
【００２４】
導水管３０は、詳しくは図３に示すように、地中内に挿し込まれて同地中内から地下水を汲み上げるための通路を構成する管体であり、主として、ライザーパイプ３１とウェルポイント３２とで構成されている。ライザーパイプ３１は、鋼製の管体であり、一方（図示上側）の端部にジェットポンプ（図示せず）および吸水ポンプ（図示せず）を選択的に連結するための接続部３１ａが形成されるとともに、他方（図示下側）の端部にウェルポイント３２が固定的に連結されている。このライザーパイプ３１は、地下水を汲み上げる量および深さに対応する外径および長さに形成されており、本実施形態においては、直径が約４０ｍｍ、長さが約５ｍに形成さている。なお、図３においては、ライザーパイプ３１の中央部を省略して示している。
【００２５】
ウェルポイント３２は、ライザーパイプ３１の下端部に設けられる筒体であり、吐出口３２ａとストレーナ部３２ｂとで構成されている。吐出口３２ａは、導水管３０を地中に挿し込む際にライザーパイプ３１を介して供給される水を吐出するための開口部であり、ウェルポイント３２の先端部において互いに平行な向きで２つ形成されている（一方のみ図示）。一方、ストレーナ部３２ｂは、導水管３０を地中に挿し込んだ後地下水を汲み上げる際、地下水とともに吸引される土砂を濾過するためのフィルタであり、吐出口３２ａの上方において円筒状に形成されている。
【００２６】
（地中挿込装置１０の作動）
次に、このように構成された地中挿込装置１０の作動について説明する。まず、作業者は、ウェルポイント工法により地下水を汲み上げる施工地にヘッダーパイプ４１（一部のみ図示）、吸水ポンプ（図示せず）、ノッチタンク（図示せず）およびジェットポンプ（図示せず）をそれぞれ設置する。
【００２７】
この場合、ヘッダーパイプ４１は、多数本の導水管３０を吸水ポンプにそれぞれ連結するための基幹となる配管であり、ウェルポイント工法の施工地に多数本挿し込まれる導水管３０の配置位置に沿って地表面上に設置される。吸水ポンプは、ヘッダーパイプ４１を介して連結される各導水管３０内に負圧を発生させて地下水を汲み上げるための渦巻きポンプで構成される揚水用のポンプ装置である。また、ノッチタンクは、各導水管３０から汲み上げられ吸水ポンプから吐出される地下水の中から土砂を取り除くとともに、汲み上げられた地下水の水量を計測するための容器である。また、ジェットポンプは、水を圧縮したジェット水流を導水管３０内に供給するための送水用のポンプ装置である。
【００２８】
次に、作業者は、地中挿込装置１０を操縦してウェルポイント工法の施工地における導水管３０を設置する位置に地中挿込装置１０を位置決めする。次に、作業者は、図４に示すように、導水管３０を設置する地表面に下穴穿孔パイプ４２を用いて下穴Ｈ（二点鎖線で示す）を掘削する。この場合、下穴穿孔パイプ４２は、一方（図示上側）の端部に形成された接続部４２ａから水流を導入するとともに、同導入した水流を他方（図示下側）の端部に形成された掘削部４２ｂから噴射させることにより地表面上に穴を形成するための鋼製の管体である。本実施形態においては、直径が約４０ｍｍ、長さが約１ｍに形成されている。作業者は、地中挿込装置１０のパイプバイス２２に下穴穿孔パイプ４２を地表面に対して垂直方向（図示上下方向）に保持させるとともに、同下穴穿孔パイプ４２の上端部における接続部４２ａに図示しないジェットポンプを連結する。
【００２９】
作業者は、ジェットポンプを作動させることにより下穴穿孔パイプ４２の先端部である掘削部４２ｂから水流を噴出させた状態で地中挿込装置１０を操縦してウインチ１９を正逆転させることにより下穴穿孔パイプ４２を上下させながら地表面に挿し込む。この場合、作業者は、地表面から約２０〜３０ｃｍの深さの下穴Ｈを形成する。従来、導水管３０の挿し込み作業においては、地表面から約７０〜８０ｃｍの深さの下穴Ｈが必要であった。これは、長尺の導水管３０を人手で挿し込むため、下穴Ｈの深さを深くして導水管３０を安定させる必要があるためである。しかし、本発明においては、導水管３０を地中挿込装置１０によって挿し込むため下穴Ｈの深さは従来よりも浅くてよい。なお、導水管３０を挿し込む地表面が軟弱の場合には、必ずしも下穴穿孔パイプ４２により下穴Ｈを形成する必要はない。すなわち、下穴Ｈを形成せずに直接導水管３０を地表面に挿し込むようにしてもよい。
【００３０】
次に、作業者は、下穴穿孔パイプ４２に換えて導水管３０を地中挿込装置１０のパイプバイス２２に保持させる。この場合、作業者は、図５に示すように、地中挿込装置１０におけるパイプバイス２２の下方における地表面に導水管３０を配置するとともに、地中挿込装置１０を操縦してパイプバイス２２を地表面近傍に位置決めする。次いで、作業者は、パイプバイス２２を回動操作して旋回軸２１の回転軸２１ｂを回転させることによりパイプバイス２２を地表面に対して垂直に起立させた状態、すなわち、パイプバイス２２の軸線を地表面に配置した導水管３０の軸線と平行にさせる。そして、作業者は、パイプバイス２２の可動フレーム２４を開いてパイプバイス２２の内部に導水管３０のライザーパイプ３１を位置させた後、同可動フレーム２４を閉じてハンドル２７を回動操作することによりパイプバイス２２に導水管３０を保持させる。また、作業者は、導水管３０の上端部における接続部３１ａに図示しないジェットポンプを連結する。
【００３１】
次に、作業者は、地中挿込装置１０を操縦してパイプバイス２２に保持させた導水管３０を上昇させる。この場合、パイプバイス２２に保持させた導水管３０は、図６に示すように、地中挿込装置１０を操縦する作業者以外の他の作業者によって補助的に支えられながら上昇される。そして、パイプバイス２２に保持された導水管３０を補助的に支える他の作業者は、導水管３０を回転させて旋回軸２１の回転軸２１ｂを回転させることにより導水管３０を地表面に対して垂直に起立させる。次いで両作業者は、地中挿込装置１０を操縦して起立させた導水管３０の先端部（ウェルポイント３２）を地表面に形成した下穴Ｈ内に挿入する。
【００３２】
次に、作業者は、ジェットポンプを作動させることにより導水管３０のウェルポイント３２の吐出口３２ａから水流を噴出させた状態で地中挿込装置１０を操縦してウインチ１９を正逆転させることにより導水管３０を上下させながら地表面に挿し込む。この場合、導水管３０は、地中挿込装置１０のパイプバイス２２に保持された状態で地中に挿し込まれる。すなわち、導水管３０の挿し込み作業は、地中挿込装置１０を操縦する作業者のみで行うことができる。作業者は、導水管３０のウェルポイント３２が所定の深さ（地下水位を低下させたい深さ）に達するまで地中挿込装置１０を操縦して導水管３０の挿し込み作業を続行する。この間、作業者は、導水管３０が地中に挿し込まれる深さに応じてライザーパイプ３１におけるパイプバイス２２の保持位置を上方に移しながら挿し込み作業を行う。また、作業者は、導水管３０を地中に挿し込む過程において、適宜、油圧ブレーカ１７を作動させて導水管３０に振動および衝撃を与えることにより導水管３０の挿し込み作業を行う。これにより、導水管３０の挿し込みが困難な地盤に対しても円滑に導水管３０を挿し込むことができる。
【００３３】
そして、図７に示すように、導水管３０を所定の深さまで挿し込んだ場合には、作業者は、ジェットポンプの作動を停止させるとともに、パイプバイス２２による導水管３０の保持を開放する。また、作業者は、導水管３０の接続部３１ａにジェットポンプに換えてヘッダーパイプ４１を連結する。これにより、地中に所定の深さで挿し込まれた導水管３０に吸水ポンプが接続される。そして、作業者は、ウェルポイント工法に用いる他の導水管３０も同様の手順にて挿し込み作業およびヘッダーパイプ４１への連結作業をそれぞれ行う。これにより、導水管３０の挿し込み作業が完了する。
【００３４】
次に、作業者は、地中に挿し込まれた導水管３０を用いて地下水の汲み上げ作業を行う。この地下水の汲み上げ作業は、本発明に直接関わらないため、その説明は省略する。一方、地下水の汲み上げ作業が終了した場合には、作業者は、地中に挿し込んだ導水管３０の抜き取り作業を行う。この場合、作業者は、前記した導水管３０の挿し込み作業とは逆の手順にて作業を行う。すなわち、作業者は、地中に挿し込まれた導水管３０の接続部３１ａからヘッダーパイプ４１を取り外すとともに、ライザーパイプ３１を地中挿込装置１０のパイプバイス２２によって保持する。そして、作業者は、地中挿込装置１０を操縦してウインチ１９によってワイヤロープ１８を巻き上げることにより導水管３０を上昇させて地中から引き抜く。
【００３５】
この場合、作業者は、傾斜機構１４および／または油圧ブレーカ１７を適宜作動させることにより、導水管３０を傾斜させ、および／または同導水管３０に振動および衝撃を加えながら引き抜き作業を行う。これにより、円滑に導水管３０を引き抜くことができる。この導水管３０の引き抜き作業においても地中挿込装置１０を操縦する作業者のみで行うことができる。導水管３０を地中から引き抜いた場合には、作業者は、引き抜いた導水管３０を適当な地表面上に載置してパイプバイス２２から開放する。作業者は、地中に挿し込まれた全ての導水管３０を同様の手順にて引き抜く。これにより、導水管３０の引き抜き作業が完了する。
【００３６】
上記作動説明からも理解できるように、上記実施形態によれば、ウェルポイント工法に用いられる導水管３０を地中に差し込む地中挿込装置１０は、ライザーパイプ３１を地表面に対して垂直方向に保持するパイプバイス２２と、地表面に対して垂直方向に延びる支持柱１５に沿ってパイプバイス２２を昇降させるウインチ１９とを備えている。これにより、導水管３０は、先端部に設けられたウェルポイント３２から水流を噴出した状態で支持柱１５に沿って上下動されながら地中に挿し込まれる。この場合、導水管３０はウインチ１９により支持柱１５に沿って上下方向にのみ変位が許容されたパイプバイス２２に保持されている。このため、作業者による手作業に頼ることなく安定した状態で導水管３０を地中に挿し込むことができる。また、導水管３０は、ライザーパイプ３１の端部部分ではなく略中間部分がパイプバイス２２によって保持されるため導水管３０を地中に挿し込む際に必要な上部作業空間は、従来技術に係るクレーンを用いた導水管３０の挿し込み作業に必要な上部作業空間より低くすることができる。これらの結果、作業者の作業負担を軽減しながら導水管３０を安定した状態で地中へ挿し込むことができ、狭小地においても比較的容易、かつ安全にウェルポイント工法を用いることができる。
【００３７】
さらに、本発明の実施にあたっては、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を逸脱しない限りにおいて種々の変更が可能である。
【００３８】
例えば、上記実施形態においては、パイプバイス２２を旋回軸２１を介して油圧ブレーカ１７に設けることにより、パイプバイス２２を回転可能に構成した。しかし、パイプバイス２２は、導水管３０のライザーパイプ３１を地表面に対して垂直方向に保持することができれば、必ずしも回転可能に構成する必要はない。すなわち、パイプバイス２２の軸線を地表面に対して垂直方向に固定した状態で油圧ブレーカ１７の前面に設けるようにしてもよい。この場合、導水管３０を地表面上に起立させた状態でパイプバイス２２にセットすることになる。すなわち、上記実施形態においては、導水管３０を地表面に寝かした状態でパイプバイス２２にセットすることができ、作業者の負担を軽減することができる。
【００３９】
また、上記実施形態においては、ライザーパイプ保持手段としてパイプバイス２２を用いた。しかし、ライザーパイプ保持手段は、導水管３０のライザーパイプ３１を地表面に対して垂直方向に保持することができる構成であれば、上記実施形態に限定されるものではない。例えば、ライザーパイプ保持手段を２本または３本以上の爪でライザーパイプ３１を掴む構成とすることもできる。これらによっても、上記実施形態と同様の効果が期待できる。
【００４０】
また、上記実施形態においては、パイプバイス２２を支持する支持柱１５は、傾斜機構１４を介して油圧ショベル１１のアタッチメント部１２ｃに支持される構成とした。すなわち、支持柱１５は、油圧ショベル１１によって移動可能に構成されている。これにより、多数の導水管３０を地中に設置する際、支持柱１５の移動の負担を軽減させている。しかし、支持柱１５は、必ずしも移動可能に構成される必要はない。すなわち、支持柱１５が単独で自立するように構成されていてもよい。そして、支持柱１５を移動させる際には、作業者により持ち上げて移動させるほか、クレーンなどの機械装置を用いて移動させることができる。これらよっても、作業者の作業負担を軽減しながら導水管３０を安定した状態で地中へ挿し込むことができるとともに、油圧ショベル１１が入り込むことが困難な狭小地においても導水管３０を設置することができウェルポイント工法の適用の範囲を拡げることができる。
【００４１】
また、上記実施形態においては、昇降自在支持手段としてウインチ１９を用いた。しかし、昇降自在支持手段は、地表面に対して垂直方向に延びる支持柱１５を有し、パイプバイス２２（ライザーパイプ保持手段）を支持柱１５に沿って昇降自在に支持することができれば、上記実施形態に限定されるものではない。すなわち、ウインチ１９以外の方式でパイプバイス２２を昇降させてもよい。例えば、ウインチ１９に換えて油圧シリンダによってパイプバイス２２を昇降させてもよい。これによっても、上記実施形態と同様の効果が期待できる。
【００４２】
また、上記実施形態においては、傾斜機構１４によりパイプバイス２２を支持する支持柱１５を傾斜可能な構成とした。これにより、導水管３０を地中に挿し込む際、および／または同導水管３０を地中から抜き取る際、導水管３０を傾斜させることができ作業性を向上させることができる。また、油圧ショベル１１を移動させる際、支持柱１５を傾斜させることにより支持柱１５の底部を地表面から離隔させ支持柱１５の移動をし易くすることもできる。しかし、支持柱１５は、必ずしも傾斜可能に構成される必要はない。すなわち、支持柱１５を油圧ショベル１１のアタッチメント部１２ｃに直接支持させる構成として傾斜機構１４を省略して地中挿込装置１０を構成することもできる。これによれば、地中挿込装置１０の構成を簡単にすることができる。
【００４３】
また、上記実施形態においては、パイプバイス２２を油圧ブレーカ１７に設けることにより、パイプバイス２２に保持した導水管３０に振動および衝撃を加えることができるように構成した。これにより、導水管３０を地中に挿し込む際、および／または同導水管３０を地中から抜き取る際、導水管３０に対して振動および衝撃を加えて作業性を向上させることができる。しかし、導水管３０を地中に挿し込む際、必ずしも振動や衝撃を導水管３０に加える必要はない。例えば、導水管３０を挿し込む地盤が砂地などの軟弱な地盤である場合には、導水管３０の先端部から水流を噴出させた状態で同導水管３０を上下動させるのみで挿し込むことができる。したがって、油圧ブレーカ１７を用いることなく地中挿込装置１０を構成することも可能である。なお、導水管３０を上下動させながら地中に挿し込む際、導水管３０に重量を重くした方が地中に挿し込み易い。このため、油圧ブレーカ１７に換えて重量物をワイヤロープ１８に連結するとともに、同重量物にパイプバイス２２を支持させるように構成するとよい。これによっても、上記実施形態と同様の効果が期待できる。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明に係る地中挿込装置の外観構成および使用状態を示す側面図である。
【図２】図１に示す地中挿込装置に用いられるパイプバイスの外観構成を示す平面図である。
【図３】図１に示す地中挿込装置によって地中に挿し込まれる導水管を示す正面図である。
【図４】図１に示す地中挿込装置に用いて下穴を掘削する様子を示す説明図である。
【図５】図１に示す地中挿込装置に導水管を保持させる様子を示す説明図である。
【図６】図１に示す地中挿込装置に用いて導水管を地中に差し込む様子を示す説明図である。
【図７】図１に示す地中挿込装置に用いて導水管が地中に挿し込まれた状態を示す説明図である。
【符号の説明】
【００４５】
Ｈ…下穴、１０…地中挿込装置、１１…油圧ショベル、１２…本体部、１２ａ…シート、１２ｂ…操縦部、１２ｃ…アタッチメント部、１３…クローラ、１４…傾斜機構、１５…支持柱、１６…レール、１７…油圧ブレーカ、１８…ワイヤロープ、１９…ウインチ、２０…滑車、２１…旋回軸、２１ａ…固定軸、２１ｂ…回転軸、２２…パイプバイス、２３…固定フレーム、２３ａ…受け部、２４…可動フレーム、２４ａ…フック、２５…ピン、２６…押圧片、２６ａ…押圧部、２７…ハンドル、２７ａ…送りネジ、３０…導水管、３１…ライザーパイプ、３１ａ…接続部、３２…ウェルポイント、吐出口…３２ａ、ストレーナ部３２ｂ、４１…ヘッダーパイプ、４２…下穴穿孔パイプ、４２ａ…接続部、４２ｂ…掘削部。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ライザーパイプの先端部に水を噴出および吸引可能なウェルポイントを有する導水管をウェルポイントから水流を噴出させながら地中に挿し込んだ後、ウェルポイントおよびライザーパイプを通して地下水を汲み上げて地下水位を低下させるウェルポイント工法に用いられる導水管の地中挿込装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、地中内への構造物の構築に際しては、地下水位の低下および軟弱地盤の改良を目的としてウェルポイント工法が用いられている。ウェルポイント工法は、管状に形成されたライザーパイプの先端部に水を噴出および吸引可能なウェルポイントを設けた導水管を地中に挿し込み、ライザーパイプ内に負圧を生じさせることによりウェルポイントから地下水を汲み上げて地中内の地下水位を低下させる地盤改良法の一つである。このウェルポイント工法においては、一般に、地上から約６ｍの深さの範囲で地下水を汲み上げて地下水位を低下させることができる。
【０００３】
従来、ウェルポイント工法における導水管を地中に挿し込む作業は、概ね２〜４人の作業員の手作業によって行われていた。具体的には、地盤改良を行う地表面に約７０〜８０ｃｍの深さの下穴を掘削した後、同掘削した下穴に作業員の手作業によって約６ｍの鋼製の導水管を挿し込み、導水管の先端部に設けたウェルポイントから水流を噴出させる。そして、ウェルポイントから水流を噴出させた導水管を２人以上の作業員で支えながら上下動させるとともに、ときには体重を掛けながら導水管を目的の深さまで挿入する。このような手作業による導水管の挿し込み作業は、例えば、下記特許文献１にも記載されている。
【特許文献１】特開平０５−３２０９６０号公報
【０００４】
しかしながら、上記した手作業による導水管の挿し込み作業は、負担の大きい作業であり、一般に多数本の導水管を地中に設置する必要があるウェルポイント工法においては極めて作業効率が低いという問題があった。このため、例えば、下記特許文献２には、吊り下げた状態の導水管に振動を与えながら地中へ挿し込むウェルポイント打設装置が開示されている。
【特許文献２】実公平０６−２４４１４号公報
【０００５】
しかし、導水管を吊り下げた状態で地中に挿し込む作業は、吊り下げられた導水管が安定せず作業性および作業の安全性が低いという問題がある。また、導水管の設置にクレーンを用いるため、クレーンの搬入や設置のための空間、および導水管の長さ以上の上部作業空間の確保が必要となり狭小地での導水管の設置が極めて困難でありウェルポイント工法の適用範囲が限定されるという問題があった。
【発明の開示】
【０００６】
本発明は上記問題に対処するためなされたもので、その目的は、作業者の作業負担を軽減しながら導水管を安定した状態で地中へ挿し込むことができ、狭小地においても比較的容易にウェルポイント工法を用いることができる導水管の地中挿込装置を提供することにある。
【０００７】
上記目的を達成するため、請求項１に係る本発明の特徴は、ライザーパイプの先端部に水を噴出および吸引可能なウェルポイントを設けた導水管を前記ウェルポイントから水流を噴出させながら地中に挿し込んだ後、ウェルポイントおよびライザーパイプを通して地下水を汲み上げて地下水位を低下させるウェルポイント工法に用いられる導水管の地中挿込装置であって、ライザーパイプを地表面に対して垂直方向に保持するライザーパイプ保持手段と、地表面に対して垂直方向に延びる支持柱を有し、ライザーパイプ保持手段を支持柱に沿って昇降自在に支持する昇降自在支持手段とを備えることにある。
【０００８】
このように構成した請求項１に係る本発明の特徴によれば、ウェルポイント工法に用いられる導水管を地中に差し込む地中挿込装置は、ライザーパイプを地表面に対して垂直方向に保持するライザーパイプ保持手段と、地表面に対して垂直方向に延びる支持柱に沿ってライザーパイプ保持手段を昇降させる昇降自在手段とを備えている。これにより、導水管は、先端部に設けられたウェルポイントから水流を噴出した状態で支持柱に沿って上下動されながら地中に挿し込まれる。この場合、導水管は昇降自在手段により支持柱に沿って上下方向にのみ変位が許容されたライザーパイプ保持手段に保持されている。このため、作業者による手作業に頼ることなく安定した状態で導水管を地中に挿し込むことができる。また、導水管は、ライザーパイプの端部部分ではなく略中間部分がライザーパイプ保持手段によって保持されるため導水管を地中に挿し込む際に必要な上部作業空間は、従来技術に係るクレーンを用いた導水管の挿し込み作業に必要な上部作業空間より低くすることができる。これらの結果、作業者の作業負担を軽減しながら導水管を安定した状態で地中へ挿し込むことができ、狭小地においても比較的容易、かつ安全にウェルポイント工法を用いることができる。
【０００９】
また、請求項２に係る本発明の他の特徴は、前記地中挿込装置において、ライザーパイプ保持手段は、ライザーパイプを水平方向に保持可能であるとともに、同水平方向に保持した前記ライザーパイプを垂直方向に回転変位可能であることにある。
【００１０】
このように構成した請求項２に係る本発明の特徴によれば、前記ライザーパイプ保持手段は、ライザーパイプ、すなわち、導水管を水平方向に保持することができるとともに、同水平方向に保持した導水管を垂直方向に回転させることができる。これにより、例えば、地表面上に置かれた導水管を容易にライザーパイプ保持手段に保持させることができるとともに、保持した導水管を容易に垂直方向に起立させることができる。この結果、作業者の作業負担を軽減しながら安全に作業を行うことができる。
【００１１】
また、請求項３に係る本発明の他の特徴は、前記地中挿込装置において、さらに、昇降自在支持手段の地平面上での位置を移動可能な状態で支持する移動手段を備えることにある。
【００１２】
このように構成した請求項３に係る本発明の特徴によれば、地中挿込装置は、昇降自在支持手段の位置を移動させることができる移動手段を備えている。これにより、一般に多数本の導水管を地中に設置する必要があるウェルポイント工法において、地中に導水管を設置するごとに昇降自在支持手段の位置を移動させることができ、多数の導水管を効率的に地中に設置することができる。この結果、業者の作業負担を軽減することができる。
【００１３】
また、請求項４に係る本発明の他の特徴は、前記地中挿込装置において、さらに、昇降自在支持手段を傾斜させるための傾斜手段を備えることにある。
【００１４】
このように構成した請求項４に係る本発明の特徴によれば、地中挿込装置は、昇降自在支持手段を傾斜させることができる傾斜手段を備えている。これにより、導水管を挿し込む地表面の傾斜状態に応じてライザーパイプ保持手段にて保持した導水管を適当な角度に傾斜させることができるとともに、導水管の挿し込み作業時または地中からの抜き取り作業時において導水管の角度を傾斜させることができ作業性が向上する。
【００１５】
また、請求項５に係る本発明の他の特徴は、前記地中挿込装置において、さらに、ライザーパイプ保持手段に保持されたライザーパイプに振動または衝撃を与えるための外力付与手段を備えることにある。
【００１６】
このように構成した請求項５に係る本発明の特徴によれば、地中挿込装置は、ライザーパイプ保持手段に保持されたライザーパイプに振動または衝撃を与えるための外力付与手段を備えている。これにより、導水管の挿し込み作業時または地中からの抜き取り作業時においてライザーパイプ、すなわち、導水管に振動または衝撃を付与することができる。この結果、導水管の挿し込み作業および地中からの抜き取り作業の作業性が向上する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明に係る地中挿込装置の一実施形態について図面を参照しながら説明する。図１は、本発明に係る地中挿込装置１０の全体構成を模式的に示す側面図である。なお、本明細書において参照する各図は、本発明の理解を容易にするために一部の構成要素を誇張して表わすなど模式的に表している。このため、各構成要素間の寸法や比率などは異なっていることがある。この地中挿込装置１０は、ライザーパイプの先端部に水を噴出および吸引可能なウェルポイントを設けた導水管を地中に挿し込むことにより、地下水を汲み上げて地下水位を低下させる所謂ウェルポイント工法において前記導水管を地中に挿し込むためのものである。
【００１８】
（地中挿込装置１０の構成）
地中挿込装置１０は、油圧ショベル１１を備えている。油圧ショベル１１は、図示しないディーゼルエンジンの駆動力を変換した油圧力によって走行および旋回しながらアタッチメント部に装着した各種機械機具により作業を行う機械装置であり、主として本体部１２およびクローラ１３を備えている。本体部１２は、駆動源となるディーゼルエンジンおよび同ディーゼルエンジンの駆動力を油圧力に変換する図示しない油圧ポンプなどを収容しており、側面視略Ｌ字状の箱状に形成されている。本体部１２上には、油圧ショベル１１を操縦する作業者が着座するためのシート１２ａ、および同シート１２ａの前方（図示右側）に油圧ショベル１１の操縦するための操縦部１２ｂがそれぞれ設けられている。操縦部１２ｂは、ハンドルや操作レバーなどからなる各種操作子および各種計器類などから構成されている。また、本体部１２の前面（図示右側面）には、アタッチメント部１２ｃが形成されている。
【００１９】
本体部１２の下方には、クローラ１３が設けられている。クローラ１３は、ディーゼルエンジンの駆動力によって本体部１２を移動させるための装置であり、互いに平行に配置された２つの無限軌道（一方のみ図示）により構成されている。本体部１２の前面（図示右側面）に形成されたアタッチメント部１２ｃには、傾斜機構１４を介して支持柱１５が設けられている。傾斜機構１４は、ディーゼルエンジンの駆動力によって支持柱１５を傾斜させる装置であり、油圧シリンダを含むリンク機構によって構成されている。支持柱１５は、断面形状が四角形状の鋼管材で構成された柱状体であり、図示上下方向に延びた起立姿勢で傾斜機構１４によって支持されている。
【００２０】
支持柱１５の前面（図示右側面）には、ガイドレール１６を介して油圧ブレーカ１７が設けられている。ガイドレール１６は、支持柱１５の前面（図示右側面）にて長手方向（図示上下方向）に沿って延びる鋼製のレールであり、油圧ブレーカ１７を図示上下方向に摺動自在な状態で支持する。油圧ブレーカ１７は、ディーゼルエンジンの駆動力によって図示上下方向に振動して衝撃波を発生させる装置である。この油圧ブレーカ１７は、ワイヤロープ１８を介してウインチ１９によって支持柱１５の上端部から吊り下げられるとともに、前記ガイドレール１６に嵌め込まれた状態で支持されている。
【００２１】
ウインチ１９は、支持柱１５の背面（図示左側面）上部に設けられており、支持柱１５の上端部に設けられた２つの滑車２０を介して下垂するワイヤロープ１８を巻き取りまたは送り出しすることにより同ワイヤロープ１８の一端に連結された油圧ブレーカ１７を昇降（図示上下方向）させる油圧式巻き上げ装置である。油圧ブレーカ１７の前面（図示右側面）には、旋回軸２１を介してパイプバイス２２が設けられている。旋回軸２１は、油圧ブレーカ１７の前面に固着された固定軸２１ａと、同固定軸２１ａに対して図示しないベアリングを介して回動自在に組み付けられた回転軸２１ｂとで構成されている。
【００２２】
パイプバイス２２は、ウェルポイント工法に用いる導水管３０を保持するための保持具であり、詳しくは図２に示すように、主として固定フレーム２３と可動フレーム２４とで構成されている。固定フレーム２３は、旋回軸２１の回転軸２１ｂに固着されており、中央部に導水管３０が押し当てられる凹状の受け部２３ａが設けられている。可動フレーム２４は、略Ｕ字状に形成されており、一方（図示下側）の端部が固定フレーム２３の一方（図示下側）の端部にピン２５によって回動自在に組み付けられている。一方、可動フレーム２４の他方の端部には、固定フレーム２３の端部に対して着脱自在に引っ掛けることができる略Ｊ字状のフック２４ａが回動自在な状態で設けられている。すなわち、パイプバイス２２は、図２において二点鎖線で示すように、可動フレーム２４が固定フレーム２３に対してピン２５を中心として図示矢印方向に回動するように構成されており、固定フレーム２３および可動フレーム２４の内部領域に導水管３０が配置し易いようになっている。
【００２３】
また、可動フレーム２４の内側には、固定フレーム２３に近づく方向および遠ざかる方向に変位可能な状態で押圧片２６が設けられている。押圧片２６の中央部には、パイプバイス２２の内側に配置される導水管３０を押し付けるための凹状の押圧部２６ａが設けられている。この押圧片２６には、可動フレーム２４の中央部に形成された図示しない雌ネジに噛み合う送りネジ２７ａが形成された略Ｔ字状のハンドル２７の一方の端部が連結されている。ハンドル２７は、作業者による回動操作によって押圧片２６の位置を変位させるための操作子である。したがって、固定フレーム２３および可動フレーム２４の内部領域に配置された導水管３０は、作業者によるハンドル２７の回動操作によって押圧片２６が固定フレーム２３側に変位することにより、受け部２３ａと押圧部２６ａとに挟まれて保持される。
【００２４】
導水管３０は、詳しくは図３に示すように、地中内に挿し込まれて同地中内から地下水を汲み上げるための通路を構成する管体であり、主として、ライザーパイプ３１とウェルポイント３２とで構成されている。ライザーパイプ３１は、鋼製の管体であり、一方（図示上側）の端部にジェットポンプ（図示せず）および吸水ポンプ（図示せず）を選択的に連結するための接続部３１ａが形成されるとともに、他方（図示下側）の端部にウェルポイント３２が固定的に連結されている。このライザーパイプ３１は、地下水を汲み上げる量および深さに対応する外径および長さに形成されており、本実施形態においては、直径が約４０ｍｍ、長さが約５ｍに形成さている。なお、図３においては、ライザーパイプ３１の中央部を省略して示している。
【００２５】
ウェルポイント３２は、ライザーパイプ３１の下端部に設けられる筒体であり、吐出口３２ａとストレーナ部３２ｂとで構成されている。吐出口３２ａは、導水管３０を地中に挿し込む際にライザーパイプ３１を介して供給される水を吐出するための開口部であり、ウェルポイント３２の先端部において互いに平行な向きで２つ形成されている（一方のみ図示）。一方、ストレーナ部３２ｂは、導水管３０を地中に挿し込んだ後地下水を汲み上げる際、地下水とともに吸引される土砂を濾過するためのフィルタであり、吐出口３２ａの上方において円筒状に形成されている。
【００２６】
（地中挿込装置１０の作動）
次に、このように構成された地中挿込装置１０の作動について説明する。まず、作業者は、ウェルポイント工法により地下水を汲み上げる施工地にヘッダーパイプ４１（一部のみ図示）、吸水ポンプ（図示せず）、ノッチタンク（図示せず）およびジェットポンプ（図示せず）をそれぞれ設置する。
【００２７】
この場合、ヘッダーパイプ４１は、多数本の導水管３０を吸水ポンプにそれぞれ連結するための基幹となる配管であり、ウェルポイント工法の施工地に多数本挿し込まれる導水管３０の配置位置に沿って地表面上に設置される。吸水ポンプは、ヘッダーパイプ４１を介して連結される各導水管３０内に負圧を発生させて地下水を汲み上げるための渦巻きポンプで構成される揚水用のポンプ装置である。また、ノッチタンクは、各導水管３０から汲み上げられ吸水ポンプから吐出される地下水の中から土砂を取り除くとともに、汲み上げられた地下水の水量を計測するための容器である。また、ジェットポンプは、水を圧縮したジェット水流を導水管３０内に供給するための送水用のポンプ装置である。
【００２８】
次に、作業者は、地中挿込装置１０を操縦してウェルポイント工法の施工地における導水管３０を設置する位置に地中挿込装置１０を位置決めする。次に、作業者は、図４に示すように、導水管３０を設置する地表面に下穴穿孔パイプ４２を用いて下穴Ｈ（二点鎖線で示す）を掘削する。この場合、下穴穿孔パイプ４２は、一方（図示上側）の端部に形成された接続部４２ａから水流を導入するとともに、同導入した水流を他方（図示下側）の端部に形成された掘削部４２ｂから噴射させることにより地表面上に穴を形成するための鋼製の管体である。本実施形態においては、直径が約４０ｍｍ、長さが約１ｍに形成されている。作業者は、地中挿込装置１０のパイプバイス２２に下穴穿孔パイプ４２を地表面に対して垂直方向（図示上下方向）に保持させるとともに、同下穴穿孔パイプ４２の上端部における接続部４２ａに図示しないジェットポンプを連結する。
【００２９】
作業者は、ジェットポンプを作動させることにより下穴穿孔パイプ４２の先端部である掘削部４２ｂから水流を噴出させた状態で地中挿込装置１０を操縦してウインチ１９を正逆転させることにより下穴穿孔パイプ４２を上下させながら地表面に挿し込む。この場合、作業者は、地表面から約２０〜３０ｃｍの深さの下穴Ｈを形成する。従来、導水管３０の挿し込み作業においては、地表面から約７０〜８０ｃｍの深さの下穴Ｈが必要であった。これは、長尺の導水管３０を人手で挿し込むため、下穴Ｈの深さを深くして導水管３０を安定させる必要があるためである。しかし、本発明においては、導水管３０を地中挿込装置１０によって挿し込むため下穴Ｈの深さは従来よりも浅くてよい。なお、導水管３０を挿し込む地表面が軟弱の場合には、必ずしも下穴穿孔パイプ４２により下穴Ｈを形成する必要はない。すなわち、下穴Ｈを形成せずに直接導水管３０を地表面に挿し込むようにしてもよい。
【００３０】
次に、作業者は、下穴穿孔パイプ４２に換えて導水管３０を地中挿込装置１０のパイプバイス２２に保持させる。この場合、作業者は、図５に示すように、地中挿込装置１０におけるパイプバイス２２の下方における地表面に導水管３０を配置するとともに、地中挿込装置１０を操縦してパイプバイス２２を地表面近傍に位置決めする。次いで、作業者は、パイプバイス２２を回動操作して旋回軸２１の回転軸２１ｂを回転させることによりパイプバイス２２を地表面に対して垂直に起立させた状態、すなわち、パイプバイス２２の軸線を地表面に配置した導水管３０の軸線と平行にさせる。そして、作業者は、パイプバイス２２の可動フレーム２４を開いてパイプバイス２２の内部に導水管３０のライザーパイプ３１を位置させた後、同可動フレーム２４を閉じてハンドル２７を回動操作することによりパイプバイス２２に導水管３０を保持させる。また、作業者は、導水管３０の上端部における接続部３１ａに図示しないジェットポンプを連結する。
【００３１】
次に、作業者は、地中挿込装置１０を操縦してパイプバイス２２に保持させた導水管３０を上昇させる。この場合、パイプバイス２２に保持させた導水管３０は、図６に示すように、地中挿込装置１０を操縦する作業者以外の他の作業者によって補助的に支えられながら上昇される。そして、パイプバイス２２に保持された導水管３０を補助的に支える他の作業者は、導水管３０を回転させて旋回軸２１の回転軸２１ｂを回転させることにより導水管３０を地表面に対して垂直に起立させる。次いで両作業者は、地中挿込装置１０を操縦して起立させた導水管３０の先端部（ウェルポイント３２）を地表面に形成した下穴Ｈ内に挿入する。
【００３２】
次に、作業者は、ジェットポンプを作動させることにより導水管３０のウェルポイント３２の吐出口３２ａから水流を噴出させた状態で地中挿込装置１０を操縦してウインチ１９を正逆転させることにより導水管３０を上下させながら地表面に挿し込む。この場合、導水管３０は、地中挿込装置１０のパイプバイス２２に保持された状態で地中に挿し込まれる。すなわち、導水管３０の挿し込み作業は、地中挿込装置１０を操縦する作業者のみで行うことができる。作業者は、導水管３０のウェルポイント３２が所定の深さ（地下水位を低下させたい深さ）に達するまで地中挿込装置１０を操縦して導水管３０の挿し込み作業を続行する。この間、作業者は、導水管３０が地中に挿し込まれる深さに応じてライザーパイプ３１におけるパイプバイス２２の保持位置を上方に移しながら挿し込み作業を行う。また、作業者は、導水管３０を地中に挿し込む過程において、適宜、油圧ブレーカ１７を作動させて導水管３０に振動および衝撃を与えることにより導水管３０の挿し込み作業を行う。これにより、導水管３０の挿し込みが困難な地盤に対しても円滑に導水管３０を挿し込むことができる。
【００３３】
そして、図７に示すように、導水管３０を所定の深さまで挿し込んだ場合には、作業者は、ジェットポンプの作動を停止させるとともに、パイプバイス２２による導水管３０の保持を開放する。また、作業者は、導水管３０の接続部３１ａにジェットポンプに換えてヘッダーパイプ４１を連結する。これにより、地中に所定の深さで挿し込まれた導水管３０に吸水ポンプが接続される。そして、作業者は、ウェルポイント工法に用いる他の導水管３０も同様の手順にて挿し込み作業およびヘッダーパイプ４１への連結作業をそれぞれ行う。これにより、導水管３０の挿し込み作業が完了する。
【００３４】
次に、作業者は、地中に挿し込まれた導水管３０を用いて地下水の汲み上げ作業を行う。この地下水の汲み上げ作業は、本発明に直接関わらないため、その説明は省略する。一方、地下水の汲み上げ作業が終了した場合には、作業者は、地中に挿し込んだ導水管３０の抜き取り作業を行う。この場合、作業者は、前記した導水管３０の挿し込み作業とは逆の手順にて作業を行う。すなわち、作業者は、地中に挿し込まれた導水管３０の接続部３１ａからヘッダーパイプ４１を取り外すとともに、ライザーパイプ３１を地中挿込装置１０のパイプバイス２２によって保持する。そして、作業者は、地中挿込装置１０を操縦してウインチ１９によってワイヤロープ１８を巻き上げることにより導水管３０を上昇させて地中から引き抜く。
【００３５】
この場合、作業者は、傾斜機構１４および／または油圧ブレーカ１７を適宜作動させることにより、導水管３０を傾斜させ、および／または同導水管３０に振動および衝撃を加えながら引き抜き作業を行う。これにより、円滑に導水管３０を引き抜くことができる。この導水管３０の引き抜き作業においても地中挿込装置１０を操縦する作業者のみで行うことができる。導水管３０を地中から引き抜いた場合には、作業者は、引き抜いた導水管３０を適当な地表面上に載置してパイプバイス２２から開放する。作業者は、地中に挿し込まれた全ての導水管３０を同様の手順にて引き抜く。これにより、導水管３０の引き抜き作業が完了する。
【００３６】
上記作動説明からも理解できるように、上記実施形態によれば、ウェルポイント工法に用いられる導水管３０を地中に差し込む地中挿込装置１０は、ライザーパイプ３１を地表面に対して垂直方向に保持するパイプバイス２２と、地表面に対して垂直方向に延びる支持柱１５に沿ってパイプバイス２２を昇降させるウインチ１９とを備えている。これにより、導水管３０は、先端部に設けられたウェルポイント３２から水流を噴出した状態で支持柱１５に沿って上下動されながら地中に挿し込まれる。この場合、導水管３０はウインチ１９により支持柱１５に沿って上下方向にのみ変位が許容されたパイプバイス２２に保持されている。このため、作業者による手作業に頼ることなく安定した状態で導水管３０を地中に挿し込むことができる。また、導水管３０は、ライザーパイプ３１の端部部分ではなく略中間部分がパイプバイス２２によって保持されるため導水管３０を地中に挿し込む際に必要な上部作業空間は、従来技術に係るクレーンを用いた導水管３０の挿し込み作業に必要な上部作業空間より低くすることができる。これらの結果、作業者の作業負担を軽減しながら導水管３０を安定した状態で地中へ挿し込むことができ、狭小地においても比較的容易、かつ安全にウェルポイント工法を用いることができる。
【００３７】
さらに、本発明の実施にあたっては、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を逸脱しない限りにおいて種々の変更が可能である。
【００３８】
例えば、上記実施形態においては、パイプバイス２２を旋回軸２１を介して油圧ブレーカ１７に設けることにより、パイプバイス２２を回転可能に構成した。しかし、パイプバイス２２は、導水管３０のライザーパイプ３１を地表面に対して垂直方向に保持することができれば、必ずしも回転可能に構成する必要はない。すなわち、パイプバイス２２の軸線を地表面に対して垂直方向に固定した状態で油圧ブレーカ１７の前面に設けるようにしてもよい。この場合、導水管３０を地表面上に起立させた状態でパイプバイス２２にセットすることになる。すなわち、上記実施形態においては、導水管３０を地表面に寝かした状態でパイプバイス２２にセットすることができ、作業者の負担を軽減することができる。
【００３９】
また、上記実施形態においては、ライザーパイプ保持手段としてパイプバイス２２を用いた。しかし、ライザーパイプ保持手段は、導水管３０のライザーパイプ３１を地表面に対して垂直方向に保持することができる構成であれば、上記実施形態に限定されるものではない。例えば、ライザーパイプ保持手段を２本または３本以上の爪でライザーパイプ３１を掴む構成とすることもできる。これらによっても、上記実施形態と同様の効果が期待できる。
【００４０】
また、上記実施形態においては、パイプバイス２２を支持する支持柱１５は、傾斜機構１４を介して油圧ショベル１１のアタッチメント部１２ｃに支持される構成とした。すなわち、支持柱１５は、油圧ショベル１１によって移動可能に構成されている。これにより、多数の導水管３０を地中に設置する際、支持柱１５の移動の負担を軽減させている。しかし、支持柱１５は、必ずしも移動可能に構成される必要はない。すなわち、支持柱１５が単独で自立するように構成されていてもよい。そして、支持柱１５を移動させる際には、作業者により持ち上げて移動させるほか、クレーンなどの機械装置を用いて移動させることができる。これらよっても、作業者の作業負担を軽減しながら導水管３０を安定した状態で地中へ挿し込むことができるとともに、油圧ショベル１１が入り込むことが困難な狭小地においても導水管３０を設置することができウェルポイント工法の適用の範囲を拡げることができる。
【００４１】
また、上記実施形態においては、昇降自在支持手段としてウインチ１９を用いた。しかし、昇降自在支持手段は、地表面に対して垂直方向に延びる支持柱１５を有し、パイプバイス２２（ライザーパイプ保持手段）を支持柱１５に沿って昇降自在に支持することができれば、上記実施形態に限定されるものではない。すなわち、ウインチ１９以外の方式でパイプバイス２２を昇降させてもよい。例えば、ウインチ１９に換えて油圧シリンダによってパイプバイス２２を昇降させてもよい。これによっても、上記実施形態と同様の効果が期待できる。
【００４２】
また、上記実施形態においては、傾斜機構１４によりパイプバイス２２を支持する支持柱１５を傾斜可能な構成とした。これにより、導水管３０を地中に挿し込む際、および／または同導水管３０を地中から抜き取る際、導水管３０を傾斜させることができ作業性を向上させることができる。また、油圧ショベル１１を移動させる際、支持柱１５を傾斜させることにより支持柱１５の底部を地表面から離隔させ支持柱１５の移動をし易くすることもできる。しかし、支持柱１５は、必ずしも傾斜可能に構成される必要はない。すなわち、支持柱１５を油圧ショベル１１のアタッチメント部１２ｃに直接支持させる構成として傾斜機構１４を省略して地中挿込装置１０を構成することもできる。これによれば、地中挿込装置１０の構成を簡単にすることができる。
【００４３】
また、上記実施形態においては、パイプバイス２２を油圧ブレーカ１７に設けることにより、パイプバイス２２に保持した導水管３０に振動および衝撃を加えることができるように構成した。これにより、導水管３０を地中に挿し込む際、および／または同導水管３０を地中から抜き取る際、導水管３０に対して振動および衝撃を加えて作業性を向上させることができる。しかし、導水管３０を地中に挿し込む際、必ずしも振動や衝撃を導水管３０に加える必要はない。例えば、導水管３０を挿し込む地盤が砂地などの軟弱な地盤である場合には、導水管３０の先端部から水流を噴出させた状態で同導水管３０を上下動させるのみで挿し込むことができる。したがって、油圧ブレーカ１７を用いることなく地中挿込装置１０を構成することも可能である。なお、導水管３０を上下動させながら地中に挿し込む際、導水管３０に重量を重くした方が地中に挿し込み易い。このため、油圧ブレーカ１７に換えて重量物をワイヤロープ１８に連結するとともに、同重量物にパイプバイス２２を支持させるように構成するとよい。これによっても、上記実施形態と同様の効果が期待できる。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明に係る地中挿込装置の外観構成および使用状態を示す側面図である。
【図２】図１に示す地中挿込装置に用いられるパイプバイスの外観構成を示す平面図である。
【図３】図１に示す地中挿込装置によって地中に挿し込まれる導水管を示す正面図である。
【図４】図１に示す地中挿込装置に用いて下穴を掘削する様子を示す説明図である。
【図５】図１に示す地中挿込装置に導水管を保持させる様子を示す説明図である。
【図６】図１に示す地中挿込装置に用いて導水管を地中に差し込む様子を示す説明図である。
【図７】図１に示す地中挿込装置に用いて導水管が地中に挿し込まれた状態を示す説明図である。
【符号の説明】
【００４５】
Ｈ…下穴、１０…地中挿込装置、１１…油圧ショベル、１２…本体部、１２ａ…シート、１２ｂ…操縦部、１２ｃ…アタッチメント部、１３…クローラ、１４…傾斜機構、１５…支持柱、１６…レール、１７…油圧ブレーカ、１８…ワイヤロープ、１９…ウインチ、２０…滑車、２１…旋回軸、２１ａ…固定軸、２１ｂ…回転軸、２２…パイプバイス、２３…固定フレーム、２３ａ…受け部、２４…可動フレーム、２４ａ…フック、２５…ピン、２６…押圧片、２６ａ…押圧部、２７…ハンドル、２７ａ…送りネジ、３０…導水管、３１…ライザーパイプ、３１ａ…接続部、３２…ウェルポイント、吐出口…３２ａ、ストレーナ部３２ｂ、４１…ヘッダーパイプ、４２…下穴穿孔パイプ、４２ａ…接続部、４２ｂ…掘削部。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ライザーパイプの先端部に水を噴出および吸引可能なウェルポイントを設けた導水管を前記ウェルポイントから水流を噴出させながら地中に挿し込んだ後、前記ウェルポイントおよび前記ライザーパイプを通して地下水を汲み上げて地下水位を低下させるウェルポイント工法に用いられる前記導水管の地中挿込装置であって、
前記ライザーパイプを地表面に対して垂直方向に保持するライザーパイプ保持手段と、
前記地表面に対して垂直方向に延びる支持柱を有し、前記ライザーパイプ保持手段を前記支持柱に沿って昇降自在に支持する昇降自在支持手段とを備えることを特徴とする地中挿込装置。
【請求項２】
請求項１に記載した地中挿込装置において、
前記ライザーパイプ保持手段は、前記ライザーパイプを水平方向に保持可能であるとともに、同水平方向に保持した前記ライザーパイプを前記垂直方向に回転変位可能であることを特徴とする地中挿込装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載した地中挿込装置において、さらに、
前記昇降自在支持手段の地平面上での位置を移動可能な状態で支持する移動手段を備えることを特徴とする地中挿込装置。
【請求項４】
請求項１ないし請求項３のうちのいずれか１つに記載した地中挿込装置において、さらに、
前記昇降自在支持手段を傾斜させるための傾斜手段を備えることを特徴とする地中挿込装置。
【請求項５】
請求項１ないし請求項４のうちのいずれか１つに記載した地中挿込装置において、さらに、
前記ライザーパイプ保持手段に保持された前記ライザーパイプに振動または衝撃を与えるための外力付与手段を備えることを特徴とする地中挿込装置。
【請求項１】
ライザーパイプの先端部に水を噴出および吸引可能なウェルポイントを設けた導水管を前記ウェルポイントから水流を噴出させながら地中に挿し込んだ後、前記ウェルポイントおよび前記ライザーパイプを通して地下水を汲み上げて地下水位を低下させるウェルポイント工法に用いられる前記導水管の地中挿込装置であって、
前記ライザーパイプを地表面に対して垂直方向に保持するライザーパイプ保持手段と、
前記地表面に対して垂直方向に延びる支持柱を有し、前記ライザーパイプ保持手段を前記支持柱に沿って昇降自在に支持する昇降自在支持手段とを備えることを特徴とする地中挿込装置。
【請求項２】
請求項１に記載した地中挿込装置において、
前記ライザーパイプ保持手段は、前記ライザーパイプを水平方向に保持可能であるとともに、同水平方向に保持した前記ライザーパイプを前記垂直方向に回転変位可能であることを特徴とする地中挿込装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載した地中挿込装置において、さらに、
前記昇降自在支持手段の地平面上での位置を移動可能な状態で支持する移動手段を備えることを特徴とする地中挿込装置。
【請求項４】
請求項１ないし請求項３のうちのいずれか１つに記載した地中挿込装置において、さらに、
前記昇降自在支持手段を傾斜させるための傾斜手段を備えることを特徴とする地中挿込装置。
【請求項５】
請求項１ないし請求項４のうちのいずれか１つに記載した地中挿込装置において、さらに、
前記ライザーパイプ保持手段に保持された前記ライザーパイプに振動または衝撃を与えるための外力付与手段を備えることを特徴とする地中挿込装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１０−１１２１０９（Ｐ２０１０−１１２１０９Ａ）
【公開日】平成２２年５月２０日（２０１０．５．２０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２８７２４７（Ｐ２００８−２８７２４７）
【出願日】平成２０年１１月１０日（２００８．１１．１０）
【出願人】（５０８３３４６６１）株式会社プランアンドテクニック (2)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年５月２０日（２０１０．５．２０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１１月１０日（２００８．１１．１０）
【出願人】（５０８３３４６６１）株式会社プランアンドテクニック (2)
【Ｆターム（参考）】
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