杭の施工方法及び杭の施工システム
【課題】鋼管の径及び長さに関わらず硬質の地盤に圧入可能で、かつ、経済性に優れたコンクリート杭の施工方法及びコンクリート杭の施工システムを提供する。
【解決手段】 コンクリート杭の施工システム２は、掘削部材６と、全旋回圧入機８と、リバース掘削機１４とを備える。掘削部材６は掘削翼２８とリバースヘッド３０とにより構成される。掘削翼２８は３枚の翼部３６と複数の掘削ビット３８とを備え、鋼管４の内側部分の地盤Ｅ１を掘削する。リバースヘッド３０は３本の腕部４２と、各腕部４２の先端部に鋼管４の内側へ回動可能に設置される回動部４４と、回動部４４の下端部に取り付けられる複数の掘削ビット４６とを備え、鋼管４の下端面の下方部分の地盤Ｅ２を掘削する。回動部４４は掘削部材６が引き上げられる際に鋼管４の下端面に当接し、鋼管４の内側へ回動して鋼管４の内部へ縮径する。
【解決手段】 コンクリート杭の施工システム２は、掘削部材６と、全旋回圧入機８と、リバース掘削機１４とを備える。掘削部材６は掘削翼２８とリバースヘッド３０とにより構成される。掘削翼２８は３枚の翼部３６と複数の掘削ビット３８とを備え、鋼管４の内側部分の地盤Ｅ１を掘削する。リバースヘッド３０は３本の腕部４２と、各腕部４２の先端部に鋼管４の内側へ回動可能に設置される回動部４４と、回動部４４の下端部に取り付けられる複数の掘削ビット４６とを備え、鋼管４の下端面の下方部分の地盤Ｅ２を掘削する。回動部４４は掘削部材６が引き上げられる際に鋼管４の下端面に当接し、鋼管４の内側へ回動して鋼管４の内部へ縮径する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、地盤を掘削して鋼管を打設し、この鋼管を用いて杭を施工する杭の施工方法及び杭の施工システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
例えば、特許文献１には、下端面に掘削ビットを有する鋼管と、鋼管の内部を掘削するために鋼管内部の下端位置に、脱着可能に配設される掘削部材と、鋼管を回転させ、地盤に圧入するための回転圧入機とを備えるコンクリート杭の掘削システムが開示されている。これは、回転圧入機にて鋼管を回転させることにより、鋼管と掘削部材とを回転させて地盤を掘削するとともに、鋼管を地盤内に圧入するものである。
【特許文献１】特開２００４−２１１５００号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、特許文献１に記載されている方法では、鋼管の径が大きくなり、あるいは鋼管が長くなると、鋼管の周面と地盤との間で生じる周面摩擦力が大きくなるために回転圧入機の回転力を十分に掘削部材に作用させることができず、硬質な地盤の掘削が困難になるという問題点があった。
【０００４】
また、硬質な地盤を掘削するための十分な回転力を鋼管を介して掘削部材に与える際に、この回転力に対抗するために必要な鋼管板厚が、杭としての必要な鋼管板厚よりも大きくなってしまう場合があるという問題点があった。
【０００５】
そこで、本発明は、上記の問題点を鑑みてなされたものであり、その目的は、鋼管の径及び長さに関わらず硬質の地盤に圧入可能で、かつ、経済性に優れた杭の施工方法及び杭の施工システムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記目的を達成するため、本発明の杭の施工方法は、地中に鋼管を設置し、この鋼管を用いて杭を施工する杭施工方法であって、前記鋼管の下端部の下方位置に掘削部材を設け、前記掘削部材と前記鋼管とを別個の駆動装置で回転駆動することにより、前記掘削部材によって地盤を掘削しながら前記鋼管を地盤に圧入することを特徴とする（第１の発明）。
【０００７】
第２の発明は、第１の発明において、前記掘削部材を、前記鋼管の内部の下方位置に設けられる主掘削部と、前記鋼管の端面の下方位置に設けられる周縁掘削部とで構成したことを特徴とする。
【０００８】
第３の発明は、第１又は第２の発明において、前記周縁掘削部を、鋼管の内側へ回動可能に構成し、前記掘削部材を引き上げるにあたり、前記周縁掘削部を前記鋼管の端面に当接させて内側へ回動させることにより縮径させ、この状態で前記掘削部材を前記鋼管の内部を通して引き上げることを特徴とする。
【０００９】
第４の発明は、第１又は第２の発明において、前記周縁掘削部を、鋼管の内側へ回動可能に構成し、前記掘削部材を引き上げるにあたり、前記周縁掘削部を掘削回転方向に対して反対方向に回転させて内側へ回動させることにより縮径させ、この状態で前記掘削部材を前記鋼管の内部を通して引き上げることを特徴とする。
【００１０】
第５の発明は、第１〜４のいずれかの発明において、地盤に圧入した前記鋼管内にコンクリートを打設して鋼管巻コンクリート杭とすることを特徴とする。
【００１１】
第６の発明は、第１〜４のいずれかの発明において、地盤に圧入した前記鋼管内にコンクリートを打設するとともに前記鋼管を引き抜くことを特徴とする。
【００１２】
第７の発明の杭の施工システムは、地中に鋼管を設置し、この鋼管を用いて杭を施工する杭の施工システムにおいて、地盤内に回転させて圧入する鋼管の下端部の下方位置に取り付けられる掘削部材と、前記鋼管を回転駆動する第１の駆動装置と、前記掘削部材を駆動する、前記第１の駆動装置とは別個の第２の駆動装置とを備えることを特徴とする。
【００１３】
第８の発明は、第７の発明において、前記掘削部材は、前記鋼管の内部の下方位置に設けられる主掘削部と、前記鋼管の端面の下方位置に設けられる周縁掘削部とにより構成されていることを特徴とする。
【００１４】
第９の発明は、第８の発明において、前記周縁掘削部は、鋼管の内側へ回動可能に構成され、前記掘削部材が引き上げられると前記鋼管の下端面に当接して内側へ回動することを特徴とする。
【００１５】
第１０の発明は、第８の発明において、前記周縁掘削部は、鋼管の内側へ回動可能に構成され、前記掘削部材が掘削回転方向に対して反対方向に回転されると内側へ回動することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明による杭の施工方法によれば、掘削部材と鋼管とを別個の駆動装置で回転駆動させるために、例えば、硬質の地盤を掘削する等の掘削部材の回転駆動に大きな回転力が必要な場合においても、必要な動力を確実に確保でき、効率的な施工が可能である。
【００１７】
また、掘削部材と鋼管とを別個の駆動装置で回転駆動するために、所定の深さまでは鋼管と掘削部材の双方を駆動して鋼管杭とし、所定の深さ以深は掘削部材のみを回転駆動して掘削し、鉄筋コンクリート杭とできる等、杭施工の自由度を高めることが可能である。
【００１８】
さらに、掘削部材と鋼管とを別個の駆動装置で回転駆動することにより、それぞれに必要な回転力を有する駆動装置とすればよいために、それぞれの駆動装置を小型化することが可能である。
【００１９】
そして、掘削部材が周縁掘削部を備えることにより、鋼管は地盤を掘削せず、地盤を掘削する際の回転力に対抗する必要が無いために、鋼管の板厚を杭として必要な最小限の厚さにすることが可能である。
【００２０】
また、掘削部材にて所定の深さまで掘削した後に、周縁掘削部は、鋼管内側へ回動可能な機構を有するために、鋼管内を挿通させる際の周縁掘削部と鋼管との干渉を防止し、掘削部材を円滑に回収することが可能である。
【００２１】
さらに、周縁掘削部は、鋼管内側へ回動可能な機構を有することにより、地上に回収され、周縁掘削部の端部に備えられる掘削ビットを再利用することができるために、コストを削減することが可能である。
【００２２】
地盤に圧入した鋼管内にコンクリートを打設して鋼管巻きコンクリート杭とすることにより、鋼管の局部座屈の発生がコンクリートにより阻止され、かつ、コンクリートが鋼管により側方圧縮拘束を受けるとともに、脆性崩壊や剥落が防止されるために、鋼管巻きコンクリートが破壊するまでの吸収エネルギー、靱性が大きくなり、耐震性が優れている。
【００２３】
また、コンクリートを打設するとともに、地盤に圧入した鋼管を引き抜くことにより、一般的な場所打ちコンクリート杭となるために、特別な機材や技量を必要としない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
杭を地盤内に設ける工法は、杭を地表から軟質な地層を貫通して硬質な地層まで到達させることにより強固な支持力を得る方法であり、以下、本発明に係る杭の施工方法及び施工システムの好ましい実施形態について図面を用いて詳細に説明する。
【００２５】
図１は、本発明の第一実施形態に係るコンクリート杭の施工システムを示す図であり、図２は、本実施形態に係る掘削部材を示す図である。図１に示すように、コンクリート杭の施工システム２は、鋼管４の下端部の下方位置に取り付けられる掘削部材６と、鋼管４を回転駆動する第１の駆動装置としての全旋回圧入機８と、掘削部材６を駆動する第２の駆動装置としてのリバース掘削機１４とを備える。
【００２６】
全旋回圧入機８は、鋼管４を回転させるとともに地盤Ｅ内に圧入するための装置であって、鋼管４を握持し、回転させるための回転部１０と、鋼管４を圧入させるための圧入部１２とを備える。圧入部１２は、複数のパワージャッキを有し、すべてのパワージャッキの伸縮動作を制御する。
【００２７】
リバース掘削機１４は、クローラ走行式のベースマシン１６と、このベースマシンに対して可倒式に支持されたアーム部１８と、このアーム部１８に対して昇降可能に設置される回転圧入部２０とを備える。回転圧入部２０は、掘削部材６を回転させるとともに地盤Ｅ内に圧入するための装置であって、掘削部材６に接続されるロッド２２を介して掘削部材６を回転させるための油圧ポンプ２４と、ロッド２２を介して掘削部材６を地盤Ｅ内に圧入させるためのテレスコジャッキ２６とを備える。
【００２８】
掘削部材６は、図２に示すように、鋼管４の内部の下方位置に設けられる主掘削部としての掘削翼２８と、鋼管４の端面の下方位置に設けられる周縁掘削部としてのリバースヘッド３０とにより構成され、掘削翼２８はリバースヘッド３０の下端側に脱着可能に連結される。
【００２９】
掘削翼２８は、掘削により生じるズリを吸い込むための吸い込み口３２と、吸い込んだズリを挿通させるための円筒部３４と、円筒部３４の中心から等間隔の角度で放射状に配設される複数の翼部３６と、各翼部３６の下端部に脱着可能に取り付けられる複数の掘削ビット３８とを備え、鋼管４の内側部分の地盤Ｅ１を掘削する。
【００３０】
リバースヘッド３０は、円筒部３４の上端に接続され、掘削翼２８にて吸い込まれたズリを挿通させるための円筒部４０と、円筒部４０の中心から等間隔の角度で放射状に配設される３本の腕部４２と、各腕部４２の先端部に鋼管４の内側へ回動可能に設置される回動部４４と、この回動部４４の下端部に脱着可能に取り付けられる複数の掘削ビット４６とを備え、鋼管４の下端面の下方部分の地盤Ｅ２を掘削する。回動部４４は、バネ等の弾性力を利用して鋼管４の内側へ回動可能に構成され、掘削の際は、バネの引張力にて鋼管の下端面の下方まで拡径しているが、掘削部材６が引き上げられる際は、鋼管４の下端面に当接し、鋼管４の内側へ回動して鋼管４の内部へ縮径する。
【００３１】
また、掘削部材６はロッド２２を介してリバース掘削機１４の油圧ポンプ２４に接続されており、この油圧ポンプ２４を駆動させてロッド２２を回転させることにより回転力を掘削部材６の掘削翼２８及びリバースヘッド３０に伝達する。さらに、リバース掘削機１４のテレスコジャッキ２６を伸張させることにより掘削翼２８及びリバースヘッド３０を地盤Ｅに押し付けて掘削を行う。掘削翼２８が鋼管４の内側部分となる地盤Ｅ１を掘削し、リバースヘッド３０が鋼管４の端面下方部分となる地盤Ｅ２を掘削し、互いに深度の異なる地盤Ｅを掘削する。
【００３２】
さらに、ロッド２２の上端はスイベル４８を介して吸引ポンプ５０に接続されており、掘削により生じるズリを掘削翼２８の吸い込み口３２から吸引し、掘削翼２８及びリバースヘッド３０の各円筒部３４、４０内部とロッド２２内部とを挿通させ、杭孔５２外に排出する。
【００３３】
次に、掘削部材６を用いたコンクリート杭の施工方法について施工手順にしたがって説明する。なお、発明の理解の便宜上、本実施形態においては、線路の高架下におけるコンクリート杭の施工方法について説明するが、本発明の適用対象は線路の高架下に限定されるものではなく、コンクリート杭を設置する工事一般に広く適用が可能である。
【００３４】
図３〜７は、本実施形態に係る鋼管巻コンクリート杭の施工手順を示す図である。図３に示すように、鋼管４を埋設する位置の地盤Ｅを平坦にして作業ステージ５４を形成し、この作業ステージ５４の側壁の崩落を防ぐために土留め壁５６を設け、さらに、作業ステージ５４の崩落を防ぐために口元管５８を打設する。
【００３５】
そして、図４に示すように、ロッド２２が接続された掘削部材６を門形クレーン６０等により吊り下げながら全旋回圧入機８の内側を挿通させて口元管５８内に挿入し、杭孔５２の孔底に掘削翼２８を着底させる。次に、鋼管４を門形クレーン６０等により起立させた状態にて吊り下げながら鋼管４の内部にロッド２２を挿通させるとともに、鋼管４を全旋回圧入機８の内側を挿通させて口元管５８内に挿入する。鋼管４を挿入する際は、鋼管４の下端面が掘削部材６のリバースヘッド３０よりもやや浅い深度に達したら挿入を停止し、鋼管４の外周を全旋回圧入機８にて握持する。そして、ロッド２２の上部付近をリバース掘削機１４の油圧ポンプ２４に接続し、ロッド２２の上端をスイベル４８を介して吸引ポンプ５０に接続する。
【００３６】
地盤Ｅを掘削する際は、リバース掘削機１４にてロッド２２を介して掘削翼２８及びリバースヘッド３０を回転させて地盤Ｅを掘削するとともに、全旋回圧入機８にて鋼管４を回転させ、掘削部材６の掘進速度に追随させながら圧入する。この時、掘削翼２８の先端部の吸い込み口３２からズリを含む泥水を地上に設けた吸引ポンプ５０にて吸引し、掘削翼２８及びリバースヘッド３０の各円筒部３４、４０とロッド２２内部とを通過させ、地上の泥水処理装置（図示せず）に搬出する。ここで、ズリの吸引を容易にするために鋼管４内に水を注入し、泥水として吸引する。
【００３７】
掘削が進行して鋼管４が地盤内に埋設されると、ロッド２２の上端に新たなロッド２２を連結するとともに、新たな鋼管４を門形クレーン６０等により吊り下げながら起立させてロッド２２を鋼管４内に挿通させ、埋設された鋼管４の上端面に新たな鋼管４の下端面を突き当て、溶接して接続する。
【００３８】
埋設された鋼管４の上部に新たな鋼管を連結した後は、再び掘削を開始し、図５に示すように、鋼管４の下端面が所定の深度に達するまで繰り返す。鋼管４の下端面が所定の深度まで到達したら、掘削部材６の回転を停止し、鋼管４に押圧を加えて鋼管４の下端面が確実に着座していることを確認する。そして、リバース掘削機１４のテレスコジャッキ２６を収縮し、掘削部材６を地上に向かって移動させると、リバースヘッド３０の回動部４４が鋼管４の下端面に当接して鋼管４の内側へ回動し、リバースヘッド３０が縮径される。この状態で連結されたロッド２２を順次取り外して掘削部材６を鋼管４内部を挿通させ、地上に引き上げる。
【００３９】
次に、中空状態となった杭孔５２の底部に貯留するスライムを除去し、図６に示すように、鋼管４内にコンクリート打設用のトレミー管６２を杭孔５２の孔底まで挿入し、孔底からコンクリートを打設するとともに、トレミー管６２を引き抜き、図７に示すように、杭孔５２の孔口までコンクリートＣを打設する。杭孔５２の孔口付近に打設されたコンクリートＣは、硬化する前にコンクリートＣの上部分をバキューム等で吸い取り、ブリージング対策を行う。
【００４０】
なお、本実施形態において、鋼管４内に鉄筋籠を設置せずにコンクリートＣを打設する方法について説明したが、これに限定されるものではなく、鋼管４内部に鉄筋籠を挿入し、その後にコンクリートを打設する方法を用いてもよい。
【００４１】
本実施形態におけるコンクリート杭の施工方法によれば、掘削部材６及び鋼管４はそれぞれリバース掘削機１４及び全旋回圧入機８の別個の駆動装置で回転駆動させるために、掘削部材６の回転駆動に大きな回転力が必要な場合においても、必要な動力を確保でき、効率的な施工が可能である。また、掘削部材６と鋼管４とを別個の駆動装置で回転駆動することにより、それぞれに必要な回転力用の駆動装置とすればよいために、それぞれの駆動装置を小型化して高架橋の下等の狭い場所でもコンクリート杭を設置することが可能である。
【００４２】
そして、リバースヘッド３０を備えることにより、鋼管４は地盤Ｅを掘削せず、地盤Ｅを掘削する際の回転力に対抗する必要が無いために、鋼管４の板厚は、杭として必要な最小限の厚さとすることが可能である。また、リバースヘッド３０は、鋼管４内側へ回動可能な回動部４４を有するために、鋼管４内を挿通させる際のリバースヘッド３０と鋼管４との干渉を防止して掘削部材６を円滑に回収することが可能である。また、リバースヘッド３０は、鋼管４内側へ回動可能な機構を有するために、地上に回収され、回動部４４に備えられる掘削ビット４６を再利用することができるために、コストを削減することが可能である。
【００４３】
さらに、地盤Ｅに圧入した鋼管４内にコンクリートＣを打設して鋼管巻きコンクリート杭とすることにより、鋼管４の局部座屈の発生がコンクリートＣにより阻止され、かつ、コンクリートＣが鋼管４により側方圧縮拘束を受けるとともに、脆性崩壊や剥落が防止されるために、鋼管巻きコンクリートが破壊するまでの吸収エネルギー、靱性が大きくなり、耐震性が優れている。
【００４４】
次に、本発明におけるコンクリート杭の施工方法及び掘削部材の異なる実施形態について説明する。下記に示す説明において、第一実施形態と同様の技術を用いたものと対応する部分には同一の符号を付して、説明を省略する。
【００４５】
図８は、本発明の第二実施形態に係る掘削部材の概略図である。本実施形態におけるコンクリート杭施工システム６３は、鋼管４の下端部の下方位置に取り付けられる掘削部材６４と、全旋回圧入機８と、リバース掘削機１４とを備える。掘削部材６４は、図８に示すように、掘削翼２８と、鋼管４の端面の下方位置に設けられる周縁掘削部としてのリバースヘッド６６とにより構成され、掘削翼２８はリバースヘッド６６の下端側に脱着可能に連結される。
【００４６】
リバースヘッド６６は、円筒部４０と、３本の腕部４２と、外形がテーパー形状を有し、各腕部４２の先端部に鋼管４の内側へ回動可能に設置される回動ビット６８とを備え、鋼管４の端面の下方部分の地盤Ｅ２を掘削する。回動ビット６８は、バネ等の弾性力を利用して鋼管４の内側へ回動可能に構成され、掘削の際は、バネの引張力にて鋼管の下端面の下方まで拡径している。そして、掘削部材６が引き上げられる際は、まず、リバースヘッド６６を掘削回転方向に対して反対方向に回転させることにより回動ビット６８を内側へ略回動させ、次に、掘削部材６４を引き上げて回動ビット６８のテーパー形状部分を鋼管４の下端面に当接し、さらに、掘削部材６４を引き上げるとともに、このテーパー形状を利用して回動ビット６８を鋼管４内に介挿して鋼管４の内部へ縮径する。
【００４７】
掘削部材６４は、第一実施形態と同様に、ロッド２２を介してリバース掘削機１４に接続されており、このリバース掘削機１４の油圧ポンプ２４を駆動させてロッド２２を介して回転力を掘削部材６４の掘削翼２８及びリバースヘッド６６に伝達する。さらに、リバース掘削機１４のテレスコジャッキ２６を伸張させることにより掘削翼２８及びリバースヘッド６６を地盤Ｅに押し付けて掘削を行う。掘削翼２８が鋼管４の内側部分となる地盤Ｅ１を掘削し、リバースヘッド６６が鋼管４の端面下方部分となる地盤Ｅ２を掘削し、互いに深度の異なる地盤Ｅを掘削する。
【００４８】
次に、掘削部材６４を用いたコンクリート杭の施工方法について施工手順にしたがって説明する。
本実施形態においても、第一実施形態と同様に、鋼管４を圧入する位置に口元管５８を打設し、ロッド２２が接続された掘削部材６４を門形クレーン６０等により吊り下げながら全旋回圧入機８の内側を挿通させて口元管５８内に挿入し、杭孔５２の孔底に掘削翼２８を着底させる。次に、鋼管４を門形クレーン６０等により起立させた状態にて吊り下げながら鋼管４の内部にロッド２２を挿通させるとともに、鋼管４を全旋回圧入機８の内側を挿通させて口元管５８内に挿入し、所定の深度まで挿入したら挿入を停止し、鋼管４の外周を全旋回圧入機８にて握持する。そして、ロッド２２の上端をスイベル４８を介して吸引ポンプ５０に接続する。
【００４９】
地盤Ｅを掘削する際は、リバース掘削機１４にてロッド２２を介して掘削翼２８及びリバースヘッド６６を回転させて地盤Ｅを掘削するとともに、全旋回圧入機８にて鋼管４を回転させ、掘削部材６４の掘進速度に追随させながら圧入する。
掘削部材６４にて地盤Ｅを掘削するとともに、鋼管４を圧入し、鋼管４の下端面が所定の深度に到達するまで掘削する。
【００５０】
なお、本実施形態においては、まず、掘削部材６４を口元管５８内に挿入し、次に、鋼管４を口元管５８内に挿入する方法について説明したが、これに限定されるものではなく、口元管５８に挿入する順番を逆にして、まず、鋼管４を口元管５８内に挿入し、次に、掘削部材６４の回動ビット６８を鋼管の内側に回動させてリバースヘッド６６を縮径させ、掘削部材６４を鋼管４内に挿通させてもよい。
【００５１】
そして、所定の深度まで掘削した後は、リバースヘッド６６を掘削回転方向に対して反対方向に回転させ、回動ビット６８を内側へ回動させてリバースヘッド６６を縮径し、この状態でリバース掘削機１４のテレスコジャッキ２６を収縮し、鋼管４内部を挿通させて地上へ引き上げる。
【００５２】
図９、１０は、本実施形態に係る掘削部材を杭孔内から搬出した後のコンクリート杭の施工手順を示す図である。
杭孔５２の底部に貯留するスライムを除去した後に、図９に示すように、鋼管４の内径より略小さい外径を有する円筒形状の鉄筋籠７０を全深度わたって鋼管４内に挿入する。
【００５３】
そして、図１０に示すように、鋼管４内にコンクリート打設用のトレミー管６２を杭孔５２の孔底まで挿入し、鋼管４の下端部からコンクリートを打設するとともに、鋼管４及びトレミー管６２を引き抜き、杭孔５２の孔口までコンクリートＣを打設する。
本実施形態におけるコンクリート杭の施工方法によれば、コンクリートＣを打設するとともに、地盤Ｅに圧入した鋼管４を引き抜くことにより、一般的な場所打ちコンクリート杭となるために、特別な機材や技量を必要としない。
【００５４】
図１１は、本発明の第三実施形態に係るコンクリート杭の施工手順を示す図である。本実施形態においても、第一及び第二実施形態と同様に、掘削部材６（６４）にて地盤Ｅを掘削するとともに、鋼管４を圧入し、鋼管４の下端面が所定の深度に到達するまで掘削する。鋼管４の下端面が所定の深度に到達したら掘削部材６（６４）の回転を停止する。そして、リバース掘削機１４のテレスコジャッキ２６を収縮し、リバースヘッド３０（６６）を縮径させ、掘削部材６を、鋼管４内を挿通させて地上へ引き上げる。
地上にて掘削部材６（６４）からリバースヘッド３０（６６）を取り外して、今度は掘削翼２８とロッド２２とを接続し、再び鋼管４内部を挿通させ、杭孔５２の孔底まで挿入する。
【００５５】
図１２に示すように、リバース掘削機１４にてロッド２２を介して掘削翼２８を回転させて鋼管４の内側部分となる地盤Ｅ１を掘削する。掘削翼２８が所定の深度に到達したら、掘削翼２８の回転を停止し、掘削を終了する。そして、前記と同様に、リバース掘削機１４のテレスコジャッキ２６を収縮し、掘削翼２８を、鋼管４内部を挿通させて地上へ引き上げる。
【００５６】
杭孔５２の底部に貯留するスライムを除去した後に、図１３に示すように、掘削翼２８の内径より略小さい外径を有する円筒形状で、杭孔５２の孔底から鋼管４の下端部の一部が重なる程度までの長さの鉄筋籠７２を挿入する。
【００５７】
そして、コンクリート打設用のトレミー管６２を杭孔５２の孔底まで挿入し、杭孔５２の孔底部からコンクリートＣを打設するとともに、トレミー管６２を引き抜き、図１４に示すように、杭孔５２の孔口までコンクリートＣを打設する。
【００５８】
なお、本実施形態において、杭孔５２の孔底から鋼管４の下端部の一部が重なる程度までの長さの鉄筋籠７２を挿入する方法について説明したが、これに限定されるものではなく、杭孔５２の孔底から鋼管４の上端部までの長さの鉄筋籠７２を挿入する方法を用いてもよい。
【００５９】
本実施形態におけるコンクリート杭の施工方法によれば、掘削部材６（６４）と鋼管４とを別個の駆動装置で回転駆動することにより、所定の深さまでは鋼管４と掘削部材６（６４）の双方を駆動して鋼管４巻きコンクリート杭とし、所定の深さ以深は掘削部材６（６４）のみを回転駆動して掘削し、鉄筋コンクリート杭とできる等、杭施工の自由度を高めることが可能である。
【００６０】
なお、上述したそれぞれの実施形態において、鋼管４を回転させる方法について説明したが、これに限定されるものではなく、例えば、軟質な地層を掘削する際に、鋼管４を回転させなくても圧入するだけで地盤Ｅ内に挿入することが可能である場合等においては、回転させなくてもよい。
【００６１】
また、第一及び第二実施形態において説明した掘削部材６、６４は、いずれも他の実施形態においても使用することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】本発明の第一実施形態に係るコンクリート杭の施工システムを示す図である。
【図２】本実施形態に係る掘削部材の概略図である。
【図３】本実施形態に係る鋼管巻コンクリート杭の施工手順を示す図である。
【図４】本実施形態に係る鋼管巻コンクリート杭の施工手順を示す図である。
【図５】本実施形態に係る鋼管巻コンクリート杭の施工手順を示す図である。
【図６】本実施形態に係る鋼管巻コンクリート杭の施工手順を示す図である。
【図７】本実施形態に係る鋼管巻コンクリート杭の施工手順を示す図である。
【図８】本発明の第二実施形態に係る掘削部材の概略図である。
【図９】本実施形態に係るコンクリート杭の施工手順を示す図である。
【図１０】本実施形態に係るコンクリート杭の施工手順を示す図である。
【図１１】本発明の第三実施形態に係るコンクリート杭の施工手順を示す図である。
【図１２】本発明の第三実施形態に係るコンクリート杭の施工手順を示す図である。
【図１３】本発明の第三実施形態に係るコンクリート杭の施工手順を示す図である。
【図１４】本発明の第三実施形態に係るコンクリート杭の施工手順を示す図である。
【符号の説明】
【００６３】
２ コンクリート杭の施工システム ４ 鋼管
６ 掘削部材 ８ 全旋回圧入機
１０ 回転部 １２ 圧入部
１４ リバース掘削機 １６ ベースマシン
１８ アーム部 ２０ 回転圧入部
２２ ロッド ２４ 油圧ポンプ
２６ テレスコジャッキ ２８ 掘削翼
３０ リバースヘッド ３２ 吸い込み口
３４ 円筒部 ３６ 翼部
３８ 掘削ビット ４０ 円筒部
４２ 腕部 ４４ 回動部
４６ 掘削ビット ４８ スイベル
５０ 吸引ポンプ ５２ 杭孔
５４ 作業ステージ ５６ 土留め壁
５８ 口元管 ６０ 門形クレーン
６２ トレミー管 ６３ コンクリート杭の施工システム
６４ 掘削部材 ６６ リバースヘッド
６８ 回動ビット ７０ 鉄筋籠
７２ 鉄筋籠
Ｃ コンクリート Ｅ 地盤
Ｅ１ 鋼管の内側部分となる地盤 Ｅ２ 鋼管の端面下方部分となる地盤
【技術分野】
【０００１】
本発明は、地盤を掘削して鋼管を打設し、この鋼管を用いて杭を施工する杭の施工方法及び杭の施工システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
例えば、特許文献１には、下端面に掘削ビットを有する鋼管と、鋼管の内部を掘削するために鋼管内部の下端位置に、脱着可能に配設される掘削部材と、鋼管を回転させ、地盤に圧入するための回転圧入機とを備えるコンクリート杭の掘削システムが開示されている。これは、回転圧入機にて鋼管を回転させることにより、鋼管と掘削部材とを回転させて地盤を掘削するとともに、鋼管を地盤内に圧入するものである。
【特許文献１】特開２００４−２１１５００号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、特許文献１に記載されている方法では、鋼管の径が大きくなり、あるいは鋼管が長くなると、鋼管の周面と地盤との間で生じる周面摩擦力が大きくなるために回転圧入機の回転力を十分に掘削部材に作用させることができず、硬質な地盤の掘削が困難になるという問題点があった。
【０００４】
また、硬質な地盤を掘削するための十分な回転力を鋼管を介して掘削部材に与える際に、この回転力に対抗するために必要な鋼管板厚が、杭としての必要な鋼管板厚よりも大きくなってしまう場合があるという問題点があった。
【０００５】
そこで、本発明は、上記の問題点を鑑みてなされたものであり、その目的は、鋼管の径及び長さに関わらず硬質の地盤に圧入可能で、かつ、経済性に優れた杭の施工方法及び杭の施工システムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記目的を達成するため、本発明の杭の施工方法は、地中に鋼管を設置し、この鋼管を用いて杭を施工する杭施工方法であって、前記鋼管の下端部の下方位置に掘削部材を設け、前記掘削部材と前記鋼管とを別個の駆動装置で回転駆動することにより、前記掘削部材によって地盤を掘削しながら前記鋼管を地盤に圧入することを特徴とする（第１の発明）。
【０００７】
第２の発明は、第１の発明において、前記掘削部材を、前記鋼管の内部の下方位置に設けられる主掘削部と、前記鋼管の端面の下方位置に設けられる周縁掘削部とで構成したことを特徴とする。
【０００８】
第３の発明は、第１又は第２の発明において、前記周縁掘削部を、鋼管の内側へ回動可能に構成し、前記掘削部材を引き上げるにあたり、前記周縁掘削部を前記鋼管の端面に当接させて内側へ回動させることにより縮径させ、この状態で前記掘削部材を前記鋼管の内部を通して引き上げることを特徴とする。
【０００９】
第４の発明は、第１又は第２の発明において、前記周縁掘削部を、鋼管の内側へ回動可能に構成し、前記掘削部材を引き上げるにあたり、前記周縁掘削部を掘削回転方向に対して反対方向に回転させて内側へ回動させることにより縮径させ、この状態で前記掘削部材を前記鋼管の内部を通して引き上げることを特徴とする。
【００１０】
第５の発明は、第１〜４のいずれかの発明において、地盤に圧入した前記鋼管内にコンクリートを打設して鋼管巻コンクリート杭とすることを特徴とする。
【００１１】
第６の発明は、第１〜４のいずれかの発明において、地盤に圧入した前記鋼管内にコンクリートを打設するとともに前記鋼管を引き抜くことを特徴とする。
【００１２】
第７の発明の杭の施工システムは、地中に鋼管を設置し、この鋼管を用いて杭を施工する杭の施工システムにおいて、地盤内に回転させて圧入する鋼管の下端部の下方位置に取り付けられる掘削部材と、前記鋼管を回転駆動する第１の駆動装置と、前記掘削部材を駆動する、前記第１の駆動装置とは別個の第２の駆動装置とを備えることを特徴とする。
【００１３】
第８の発明は、第７の発明において、前記掘削部材は、前記鋼管の内部の下方位置に設けられる主掘削部と、前記鋼管の端面の下方位置に設けられる周縁掘削部とにより構成されていることを特徴とする。
【００１４】
第９の発明は、第８の発明において、前記周縁掘削部は、鋼管の内側へ回動可能に構成され、前記掘削部材が引き上げられると前記鋼管の下端面に当接して内側へ回動することを特徴とする。
【００１５】
第１０の発明は、第８の発明において、前記周縁掘削部は、鋼管の内側へ回動可能に構成され、前記掘削部材が掘削回転方向に対して反対方向に回転されると内側へ回動することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明による杭の施工方法によれば、掘削部材と鋼管とを別個の駆動装置で回転駆動させるために、例えば、硬質の地盤を掘削する等の掘削部材の回転駆動に大きな回転力が必要な場合においても、必要な動力を確実に確保でき、効率的な施工が可能である。
【００１７】
また、掘削部材と鋼管とを別個の駆動装置で回転駆動するために、所定の深さまでは鋼管と掘削部材の双方を駆動して鋼管杭とし、所定の深さ以深は掘削部材のみを回転駆動して掘削し、鉄筋コンクリート杭とできる等、杭施工の自由度を高めることが可能である。
【００１８】
さらに、掘削部材と鋼管とを別個の駆動装置で回転駆動することにより、それぞれに必要な回転力を有する駆動装置とすればよいために、それぞれの駆動装置を小型化することが可能である。
【００１９】
そして、掘削部材が周縁掘削部を備えることにより、鋼管は地盤を掘削せず、地盤を掘削する際の回転力に対抗する必要が無いために、鋼管の板厚を杭として必要な最小限の厚さにすることが可能である。
【００２０】
また、掘削部材にて所定の深さまで掘削した後に、周縁掘削部は、鋼管内側へ回動可能な機構を有するために、鋼管内を挿通させる際の周縁掘削部と鋼管との干渉を防止し、掘削部材を円滑に回収することが可能である。
【００２１】
さらに、周縁掘削部は、鋼管内側へ回動可能な機構を有することにより、地上に回収され、周縁掘削部の端部に備えられる掘削ビットを再利用することができるために、コストを削減することが可能である。
【００２２】
地盤に圧入した鋼管内にコンクリートを打設して鋼管巻きコンクリート杭とすることにより、鋼管の局部座屈の発生がコンクリートにより阻止され、かつ、コンクリートが鋼管により側方圧縮拘束を受けるとともに、脆性崩壊や剥落が防止されるために、鋼管巻きコンクリートが破壊するまでの吸収エネルギー、靱性が大きくなり、耐震性が優れている。
【００２３】
また、コンクリートを打設するとともに、地盤に圧入した鋼管を引き抜くことにより、一般的な場所打ちコンクリート杭となるために、特別な機材や技量を必要としない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
杭を地盤内に設ける工法は、杭を地表から軟質な地層を貫通して硬質な地層まで到達させることにより強固な支持力を得る方法であり、以下、本発明に係る杭の施工方法及び施工システムの好ましい実施形態について図面を用いて詳細に説明する。
【００２５】
図１は、本発明の第一実施形態に係るコンクリート杭の施工システムを示す図であり、図２は、本実施形態に係る掘削部材を示す図である。図１に示すように、コンクリート杭の施工システム２は、鋼管４の下端部の下方位置に取り付けられる掘削部材６と、鋼管４を回転駆動する第１の駆動装置としての全旋回圧入機８と、掘削部材６を駆動する第２の駆動装置としてのリバース掘削機１４とを備える。
【００２６】
全旋回圧入機８は、鋼管４を回転させるとともに地盤Ｅ内に圧入するための装置であって、鋼管４を握持し、回転させるための回転部１０と、鋼管４を圧入させるための圧入部１２とを備える。圧入部１２は、複数のパワージャッキを有し、すべてのパワージャッキの伸縮動作を制御する。
【００２７】
リバース掘削機１４は、クローラ走行式のベースマシン１６と、このベースマシンに対して可倒式に支持されたアーム部１８と、このアーム部１８に対して昇降可能に設置される回転圧入部２０とを備える。回転圧入部２０は、掘削部材６を回転させるとともに地盤Ｅ内に圧入するための装置であって、掘削部材６に接続されるロッド２２を介して掘削部材６を回転させるための油圧ポンプ２４と、ロッド２２を介して掘削部材６を地盤Ｅ内に圧入させるためのテレスコジャッキ２６とを備える。
【００２８】
掘削部材６は、図２に示すように、鋼管４の内部の下方位置に設けられる主掘削部としての掘削翼２８と、鋼管４の端面の下方位置に設けられる周縁掘削部としてのリバースヘッド３０とにより構成され、掘削翼２８はリバースヘッド３０の下端側に脱着可能に連結される。
【００２９】
掘削翼２８は、掘削により生じるズリを吸い込むための吸い込み口３２と、吸い込んだズリを挿通させるための円筒部３４と、円筒部３４の中心から等間隔の角度で放射状に配設される複数の翼部３６と、各翼部３６の下端部に脱着可能に取り付けられる複数の掘削ビット３８とを備え、鋼管４の内側部分の地盤Ｅ１を掘削する。
【００３０】
リバースヘッド３０は、円筒部３４の上端に接続され、掘削翼２８にて吸い込まれたズリを挿通させるための円筒部４０と、円筒部４０の中心から等間隔の角度で放射状に配設される３本の腕部４２と、各腕部４２の先端部に鋼管４の内側へ回動可能に設置される回動部４４と、この回動部４４の下端部に脱着可能に取り付けられる複数の掘削ビット４６とを備え、鋼管４の下端面の下方部分の地盤Ｅ２を掘削する。回動部４４は、バネ等の弾性力を利用して鋼管４の内側へ回動可能に構成され、掘削の際は、バネの引張力にて鋼管の下端面の下方まで拡径しているが、掘削部材６が引き上げられる際は、鋼管４の下端面に当接し、鋼管４の内側へ回動して鋼管４の内部へ縮径する。
【００３１】
また、掘削部材６はロッド２２を介してリバース掘削機１４の油圧ポンプ２４に接続されており、この油圧ポンプ２４を駆動させてロッド２２を回転させることにより回転力を掘削部材６の掘削翼２８及びリバースヘッド３０に伝達する。さらに、リバース掘削機１４のテレスコジャッキ２６を伸張させることにより掘削翼２８及びリバースヘッド３０を地盤Ｅに押し付けて掘削を行う。掘削翼２８が鋼管４の内側部分となる地盤Ｅ１を掘削し、リバースヘッド３０が鋼管４の端面下方部分となる地盤Ｅ２を掘削し、互いに深度の異なる地盤Ｅを掘削する。
【００３２】
さらに、ロッド２２の上端はスイベル４８を介して吸引ポンプ５０に接続されており、掘削により生じるズリを掘削翼２８の吸い込み口３２から吸引し、掘削翼２８及びリバースヘッド３０の各円筒部３４、４０内部とロッド２２内部とを挿通させ、杭孔５２外に排出する。
【００３３】
次に、掘削部材６を用いたコンクリート杭の施工方法について施工手順にしたがって説明する。なお、発明の理解の便宜上、本実施形態においては、線路の高架下におけるコンクリート杭の施工方法について説明するが、本発明の適用対象は線路の高架下に限定されるものではなく、コンクリート杭を設置する工事一般に広く適用が可能である。
【００３４】
図３〜７は、本実施形態に係る鋼管巻コンクリート杭の施工手順を示す図である。図３に示すように、鋼管４を埋設する位置の地盤Ｅを平坦にして作業ステージ５４を形成し、この作業ステージ５４の側壁の崩落を防ぐために土留め壁５６を設け、さらに、作業ステージ５４の崩落を防ぐために口元管５８を打設する。
【００３５】
そして、図４に示すように、ロッド２２が接続された掘削部材６を門形クレーン６０等により吊り下げながら全旋回圧入機８の内側を挿通させて口元管５８内に挿入し、杭孔５２の孔底に掘削翼２８を着底させる。次に、鋼管４を門形クレーン６０等により起立させた状態にて吊り下げながら鋼管４の内部にロッド２２を挿通させるとともに、鋼管４を全旋回圧入機８の内側を挿通させて口元管５８内に挿入する。鋼管４を挿入する際は、鋼管４の下端面が掘削部材６のリバースヘッド３０よりもやや浅い深度に達したら挿入を停止し、鋼管４の外周を全旋回圧入機８にて握持する。そして、ロッド２２の上部付近をリバース掘削機１４の油圧ポンプ２４に接続し、ロッド２２の上端をスイベル４８を介して吸引ポンプ５０に接続する。
【００３６】
地盤Ｅを掘削する際は、リバース掘削機１４にてロッド２２を介して掘削翼２８及びリバースヘッド３０を回転させて地盤Ｅを掘削するとともに、全旋回圧入機８にて鋼管４を回転させ、掘削部材６の掘進速度に追随させながら圧入する。この時、掘削翼２８の先端部の吸い込み口３２からズリを含む泥水を地上に設けた吸引ポンプ５０にて吸引し、掘削翼２８及びリバースヘッド３０の各円筒部３４、４０とロッド２２内部とを通過させ、地上の泥水処理装置（図示せず）に搬出する。ここで、ズリの吸引を容易にするために鋼管４内に水を注入し、泥水として吸引する。
【００３７】
掘削が進行して鋼管４が地盤内に埋設されると、ロッド２２の上端に新たなロッド２２を連結するとともに、新たな鋼管４を門形クレーン６０等により吊り下げながら起立させてロッド２２を鋼管４内に挿通させ、埋設された鋼管４の上端面に新たな鋼管４の下端面を突き当て、溶接して接続する。
【００３８】
埋設された鋼管４の上部に新たな鋼管を連結した後は、再び掘削を開始し、図５に示すように、鋼管４の下端面が所定の深度に達するまで繰り返す。鋼管４の下端面が所定の深度まで到達したら、掘削部材６の回転を停止し、鋼管４に押圧を加えて鋼管４の下端面が確実に着座していることを確認する。そして、リバース掘削機１４のテレスコジャッキ２６を収縮し、掘削部材６を地上に向かって移動させると、リバースヘッド３０の回動部４４が鋼管４の下端面に当接して鋼管４の内側へ回動し、リバースヘッド３０が縮径される。この状態で連結されたロッド２２を順次取り外して掘削部材６を鋼管４内部を挿通させ、地上に引き上げる。
【００３９】
次に、中空状態となった杭孔５２の底部に貯留するスライムを除去し、図６に示すように、鋼管４内にコンクリート打設用のトレミー管６２を杭孔５２の孔底まで挿入し、孔底からコンクリートを打設するとともに、トレミー管６２を引き抜き、図７に示すように、杭孔５２の孔口までコンクリートＣを打設する。杭孔５２の孔口付近に打設されたコンクリートＣは、硬化する前にコンクリートＣの上部分をバキューム等で吸い取り、ブリージング対策を行う。
【００４０】
なお、本実施形態において、鋼管４内に鉄筋籠を設置せずにコンクリートＣを打設する方法について説明したが、これに限定されるものではなく、鋼管４内部に鉄筋籠を挿入し、その後にコンクリートを打設する方法を用いてもよい。
【００４１】
本実施形態におけるコンクリート杭の施工方法によれば、掘削部材６及び鋼管４はそれぞれリバース掘削機１４及び全旋回圧入機８の別個の駆動装置で回転駆動させるために、掘削部材６の回転駆動に大きな回転力が必要な場合においても、必要な動力を確保でき、効率的な施工が可能である。また、掘削部材６と鋼管４とを別個の駆動装置で回転駆動することにより、それぞれに必要な回転力用の駆動装置とすればよいために、それぞれの駆動装置を小型化して高架橋の下等の狭い場所でもコンクリート杭を設置することが可能である。
【００４２】
そして、リバースヘッド３０を備えることにより、鋼管４は地盤Ｅを掘削せず、地盤Ｅを掘削する際の回転力に対抗する必要が無いために、鋼管４の板厚は、杭として必要な最小限の厚さとすることが可能である。また、リバースヘッド３０は、鋼管４内側へ回動可能な回動部４４を有するために、鋼管４内を挿通させる際のリバースヘッド３０と鋼管４との干渉を防止して掘削部材６を円滑に回収することが可能である。また、リバースヘッド３０は、鋼管４内側へ回動可能な機構を有するために、地上に回収され、回動部４４に備えられる掘削ビット４６を再利用することができるために、コストを削減することが可能である。
【００４３】
さらに、地盤Ｅに圧入した鋼管４内にコンクリートＣを打設して鋼管巻きコンクリート杭とすることにより、鋼管４の局部座屈の発生がコンクリートＣにより阻止され、かつ、コンクリートＣが鋼管４により側方圧縮拘束を受けるとともに、脆性崩壊や剥落が防止されるために、鋼管巻きコンクリートが破壊するまでの吸収エネルギー、靱性が大きくなり、耐震性が優れている。
【００４４】
次に、本発明におけるコンクリート杭の施工方法及び掘削部材の異なる実施形態について説明する。下記に示す説明において、第一実施形態と同様の技術を用いたものと対応する部分には同一の符号を付して、説明を省略する。
【００４５】
図８は、本発明の第二実施形態に係る掘削部材の概略図である。本実施形態におけるコンクリート杭施工システム６３は、鋼管４の下端部の下方位置に取り付けられる掘削部材６４と、全旋回圧入機８と、リバース掘削機１４とを備える。掘削部材６４は、図８に示すように、掘削翼２８と、鋼管４の端面の下方位置に設けられる周縁掘削部としてのリバースヘッド６６とにより構成され、掘削翼２８はリバースヘッド６６の下端側に脱着可能に連結される。
【００４６】
リバースヘッド６６は、円筒部４０と、３本の腕部４２と、外形がテーパー形状を有し、各腕部４２の先端部に鋼管４の内側へ回動可能に設置される回動ビット６８とを備え、鋼管４の端面の下方部分の地盤Ｅ２を掘削する。回動ビット６８は、バネ等の弾性力を利用して鋼管４の内側へ回動可能に構成され、掘削の際は、バネの引張力にて鋼管の下端面の下方まで拡径している。そして、掘削部材６が引き上げられる際は、まず、リバースヘッド６６を掘削回転方向に対して反対方向に回転させることにより回動ビット６８を内側へ略回動させ、次に、掘削部材６４を引き上げて回動ビット６８のテーパー形状部分を鋼管４の下端面に当接し、さらに、掘削部材６４を引き上げるとともに、このテーパー形状を利用して回動ビット６８を鋼管４内に介挿して鋼管４の内部へ縮径する。
【００４７】
掘削部材６４は、第一実施形態と同様に、ロッド２２を介してリバース掘削機１４に接続されており、このリバース掘削機１４の油圧ポンプ２４を駆動させてロッド２２を介して回転力を掘削部材６４の掘削翼２８及びリバースヘッド６６に伝達する。さらに、リバース掘削機１４のテレスコジャッキ２６を伸張させることにより掘削翼２８及びリバースヘッド６６を地盤Ｅに押し付けて掘削を行う。掘削翼２８が鋼管４の内側部分となる地盤Ｅ１を掘削し、リバースヘッド６６が鋼管４の端面下方部分となる地盤Ｅ２を掘削し、互いに深度の異なる地盤Ｅを掘削する。
【００４８】
次に、掘削部材６４を用いたコンクリート杭の施工方法について施工手順にしたがって説明する。
本実施形態においても、第一実施形態と同様に、鋼管４を圧入する位置に口元管５８を打設し、ロッド２２が接続された掘削部材６４を門形クレーン６０等により吊り下げながら全旋回圧入機８の内側を挿通させて口元管５８内に挿入し、杭孔５２の孔底に掘削翼２８を着底させる。次に、鋼管４を門形クレーン６０等により起立させた状態にて吊り下げながら鋼管４の内部にロッド２２を挿通させるとともに、鋼管４を全旋回圧入機８の内側を挿通させて口元管５８内に挿入し、所定の深度まで挿入したら挿入を停止し、鋼管４の外周を全旋回圧入機８にて握持する。そして、ロッド２２の上端をスイベル４８を介して吸引ポンプ５０に接続する。
【００４９】
地盤Ｅを掘削する際は、リバース掘削機１４にてロッド２２を介して掘削翼２８及びリバースヘッド６６を回転させて地盤Ｅを掘削するとともに、全旋回圧入機８にて鋼管４を回転させ、掘削部材６４の掘進速度に追随させながら圧入する。
掘削部材６４にて地盤Ｅを掘削するとともに、鋼管４を圧入し、鋼管４の下端面が所定の深度に到達するまで掘削する。
【００５０】
なお、本実施形態においては、まず、掘削部材６４を口元管５８内に挿入し、次に、鋼管４を口元管５８内に挿入する方法について説明したが、これに限定されるものではなく、口元管５８に挿入する順番を逆にして、まず、鋼管４を口元管５８内に挿入し、次に、掘削部材６４の回動ビット６８を鋼管の内側に回動させてリバースヘッド６６を縮径させ、掘削部材６４を鋼管４内に挿通させてもよい。
【００５１】
そして、所定の深度まで掘削した後は、リバースヘッド６６を掘削回転方向に対して反対方向に回転させ、回動ビット６８を内側へ回動させてリバースヘッド６６を縮径し、この状態でリバース掘削機１４のテレスコジャッキ２６を収縮し、鋼管４内部を挿通させて地上へ引き上げる。
【００５２】
図９、１０は、本実施形態に係る掘削部材を杭孔内から搬出した後のコンクリート杭の施工手順を示す図である。
杭孔５２の底部に貯留するスライムを除去した後に、図９に示すように、鋼管４の内径より略小さい外径を有する円筒形状の鉄筋籠７０を全深度わたって鋼管４内に挿入する。
【００５３】
そして、図１０に示すように、鋼管４内にコンクリート打設用のトレミー管６２を杭孔５２の孔底まで挿入し、鋼管４の下端部からコンクリートを打設するとともに、鋼管４及びトレミー管６２を引き抜き、杭孔５２の孔口までコンクリートＣを打設する。
本実施形態におけるコンクリート杭の施工方法によれば、コンクリートＣを打設するとともに、地盤Ｅに圧入した鋼管４を引き抜くことにより、一般的な場所打ちコンクリート杭となるために、特別な機材や技量を必要としない。
【００５４】
図１１は、本発明の第三実施形態に係るコンクリート杭の施工手順を示す図である。本実施形態においても、第一及び第二実施形態と同様に、掘削部材６（６４）にて地盤Ｅを掘削するとともに、鋼管４を圧入し、鋼管４の下端面が所定の深度に到達するまで掘削する。鋼管４の下端面が所定の深度に到達したら掘削部材６（６４）の回転を停止する。そして、リバース掘削機１４のテレスコジャッキ２６を収縮し、リバースヘッド３０（６６）を縮径させ、掘削部材６を、鋼管４内を挿通させて地上へ引き上げる。
地上にて掘削部材６（６４）からリバースヘッド３０（６６）を取り外して、今度は掘削翼２８とロッド２２とを接続し、再び鋼管４内部を挿通させ、杭孔５２の孔底まで挿入する。
【００５５】
図１２に示すように、リバース掘削機１４にてロッド２２を介して掘削翼２８を回転させて鋼管４の内側部分となる地盤Ｅ１を掘削する。掘削翼２８が所定の深度に到達したら、掘削翼２８の回転を停止し、掘削を終了する。そして、前記と同様に、リバース掘削機１４のテレスコジャッキ２６を収縮し、掘削翼２８を、鋼管４内部を挿通させて地上へ引き上げる。
【００５６】
杭孔５２の底部に貯留するスライムを除去した後に、図１３に示すように、掘削翼２８の内径より略小さい外径を有する円筒形状で、杭孔５２の孔底から鋼管４の下端部の一部が重なる程度までの長さの鉄筋籠７２を挿入する。
【００５７】
そして、コンクリート打設用のトレミー管６２を杭孔５２の孔底まで挿入し、杭孔５２の孔底部からコンクリートＣを打設するとともに、トレミー管６２を引き抜き、図１４に示すように、杭孔５２の孔口までコンクリートＣを打設する。
【００５８】
なお、本実施形態において、杭孔５２の孔底から鋼管４の下端部の一部が重なる程度までの長さの鉄筋籠７２を挿入する方法について説明したが、これに限定されるものではなく、杭孔５２の孔底から鋼管４の上端部までの長さの鉄筋籠７２を挿入する方法を用いてもよい。
【００５９】
本実施形態におけるコンクリート杭の施工方法によれば、掘削部材６（６４）と鋼管４とを別個の駆動装置で回転駆動することにより、所定の深さまでは鋼管４と掘削部材６（６４）の双方を駆動して鋼管４巻きコンクリート杭とし、所定の深さ以深は掘削部材６（６４）のみを回転駆動して掘削し、鉄筋コンクリート杭とできる等、杭施工の自由度を高めることが可能である。
【００６０】
なお、上述したそれぞれの実施形態において、鋼管４を回転させる方法について説明したが、これに限定されるものではなく、例えば、軟質な地層を掘削する際に、鋼管４を回転させなくても圧入するだけで地盤Ｅ内に挿入することが可能である場合等においては、回転させなくてもよい。
【００６１】
また、第一及び第二実施形態において説明した掘削部材６、６４は、いずれも他の実施形態においても使用することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】本発明の第一実施形態に係るコンクリート杭の施工システムを示す図である。
【図２】本実施形態に係る掘削部材の概略図である。
【図３】本実施形態に係る鋼管巻コンクリート杭の施工手順を示す図である。
【図４】本実施形態に係る鋼管巻コンクリート杭の施工手順を示す図である。
【図５】本実施形態に係る鋼管巻コンクリート杭の施工手順を示す図である。
【図６】本実施形態に係る鋼管巻コンクリート杭の施工手順を示す図である。
【図７】本実施形態に係る鋼管巻コンクリート杭の施工手順を示す図である。
【図８】本発明の第二実施形態に係る掘削部材の概略図である。
【図９】本実施形態に係るコンクリート杭の施工手順を示す図である。
【図１０】本実施形態に係るコンクリート杭の施工手順を示す図である。
【図１１】本発明の第三実施形態に係るコンクリート杭の施工手順を示す図である。
【図１２】本発明の第三実施形態に係るコンクリート杭の施工手順を示す図である。
【図１３】本発明の第三実施形態に係るコンクリート杭の施工手順を示す図である。
【図１４】本発明の第三実施形態に係るコンクリート杭の施工手順を示す図である。
【符号の説明】
【００６３】
２ コンクリート杭の施工システム ４ 鋼管
６ 掘削部材 ８ 全旋回圧入機
１０ 回転部 １２ 圧入部
１４ リバース掘削機 １６ ベースマシン
１８ アーム部 ２０ 回転圧入部
２２ ロッド ２４ 油圧ポンプ
２６ テレスコジャッキ ２８ 掘削翼
３０ リバースヘッド ３２ 吸い込み口
３４ 円筒部 ３６ 翼部
３８ 掘削ビット ４０ 円筒部
４２ 腕部 ４４ 回動部
４６ 掘削ビット ４８ スイベル
５０ 吸引ポンプ ５２ 杭孔
５４ 作業ステージ ５６ 土留め壁
５８ 口元管 ６０ 門形クレーン
６２ トレミー管 ６３ コンクリート杭の施工システム
６４ 掘削部材 ６６ リバースヘッド
６８ 回動ビット ７０ 鉄筋籠
７２ 鉄筋籠
Ｃ コンクリート Ｅ 地盤
Ｅ１ 鋼管の内側部分となる地盤 Ｅ２ 鋼管の端面下方部分となる地盤
【特許請求の範囲】
【請求項１】
地中に鋼管を設置し、この鋼管を用いて杭を施工する杭施工方法であって、
前記鋼管の下端部の下方位置に掘削部材を設け、
前記掘削部材と前記鋼管とを別個の駆動装置で回転駆動することにより、前記掘削部材によって地盤を掘削しながら前記鋼管を地盤に圧入することを特徴とする杭の施工方法。
【請求項２】
前記掘削部材を、前記鋼管の内部の下方位置に設けられる主掘削部と、前記鋼管の端面の下方位置に設けられる周縁掘削部とで構成したことを特徴とする請求項１に記載の杭の施工方法。
【請求項３】
前記周縁掘削部を、鋼管の内側へ回動可能に構成し、前記掘削部材を引き上げるにあたり、前記周縁掘削部を前記鋼管の端面に当接させて内側へ回動させることにより縮径させ、この状態で前記掘削部材を前記鋼管の内部を通して引き上げることを特徴とする請求項１又は２に記載の杭の施工方法。
【請求項４】
前記周縁掘削部を、鋼管の内側へ回動可能に構成し、前記掘削部材を引き上げるにあたり、前記周縁掘削部を掘削回転方向に対して反対方向に回転させて内側へ回動させることにより縮径させ、この状態で前記掘削部材を前記鋼管の内部を通して引き上げることを特徴とする請求項１又は２に記載の杭の施工方法。
【請求項５】
地盤に圧入した前記鋼管内にコンクリートを打設して鋼管巻コンクリート杭とすることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の杭の施工方法。
【請求項６】
地盤に圧入した前記鋼管内にコンクリートを打設するとともに前記鋼管を引き抜くことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の杭の施工方法。
【請求項７】
地中に鋼管を設置し、この鋼管を用いて杭を施工する杭の施工システムにおいて、
地盤内に回転させて圧入する鋼管の下端部の下方位置に取り付けられる掘削部材と、
前記鋼管を回転駆動する第１の駆動装置と、
前記掘削部材を駆動する、前記第１の駆動装置とは別個の第２の駆動装置とを備えることを特徴とする杭の施工システム。
【請求項８】
前記掘削部材は、前記鋼管の内部の下方位置に設けられる主掘削部と、前記鋼管の端面の下方位置に設けられる周縁掘削部とにより構成されていることを特徴とする請求項７に記載の杭の施工システム。
【請求項９】
前記周縁掘削部は、鋼管の内側へ回動可能に構成され、前記掘削部材が引き上げられると前記鋼管の下端面に当接して内側へ回動することを特徴とする請求項８に記載の杭の施工システム。
【請求項１０】
前記周縁掘削部は、鋼管の内側へ回動可能に構成され、前記掘削部材が掘削回転方向に対して反対方向に回転されると内側へ回動することを特徴とする請求項８に記載の杭の施工システム。
【請求項１】
地中に鋼管を設置し、この鋼管を用いて杭を施工する杭施工方法であって、
前記鋼管の下端部の下方位置に掘削部材を設け、
前記掘削部材と前記鋼管とを別個の駆動装置で回転駆動することにより、前記掘削部材によって地盤を掘削しながら前記鋼管を地盤に圧入することを特徴とする杭の施工方法。
【請求項２】
前記掘削部材を、前記鋼管の内部の下方位置に設けられる主掘削部と、前記鋼管の端面の下方位置に設けられる周縁掘削部とで構成したことを特徴とする請求項１に記載の杭の施工方法。
【請求項３】
前記周縁掘削部を、鋼管の内側へ回動可能に構成し、前記掘削部材を引き上げるにあたり、前記周縁掘削部を前記鋼管の端面に当接させて内側へ回動させることにより縮径させ、この状態で前記掘削部材を前記鋼管の内部を通して引き上げることを特徴とする請求項１又は２に記載の杭の施工方法。
【請求項４】
前記周縁掘削部を、鋼管の内側へ回動可能に構成し、前記掘削部材を引き上げるにあたり、前記周縁掘削部を掘削回転方向に対して反対方向に回転させて内側へ回動させることにより縮径させ、この状態で前記掘削部材を前記鋼管の内部を通して引き上げることを特徴とする請求項１又は２に記載の杭の施工方法。
【請求項５】
地盤に圧入した前記鋼管内にコンクリートを打設して鋼管巻コンクリート杭とすることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の杭の施工方法。
【請求項６】
地盤に圧入した前記鋼管内にコンクリートを打設するとともに前記鋼管を引き抜くことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の杭の施工方法。
【請求項７】
地中に鋼管を設置し、この鋼管を用いて杭を施工する杭の施工システムにおいて、
地盤内に回転させて圧入する鋼管の下端部の下方位置に取り付けられる掘削部材と、
前記鋼管を回転駆動する第１の駆動装置と、
前記掘削部材を駆動する、前記第１の駆動装置とは別個の第２の駆動装置とを備えることを特徴とする杭の施工システム。
【請求項８】
前記掘削部材は、前記鋼管の内部の下方位置に設けられる主掘削部と、前記鋼管の端面の下方位置に設けられる周縁掘削部とにより構成されていることを特徴とする請求項７に記載の杭の施工システム。
【請求項９】
前記周縁掘削部は、鋼管の内側へ回動可能に構成され、前記掘削部材が引き上げられると前記鋼管の下端面に当接して内側へ回動することを特徴とする請求項８に記載の杭の施工システム。
【請求項１０】
前記周縁掘削部は、鋼管の内側へ回動可能に構成され、前記掘削部材が掘削回転方向に対して反対方向に回転されると内側へ回動することを特徴とする請求項８に記載の杭の施工システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【公開番号】特開２００６−３３６２４１（Ｐ２００６−３３６２４１Ａ）
【公開日】平成１８年１２月１４日（２００６．１２．１４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−１５９８６９（Ｐ２００５−１５９８６９）
【出願日】平成１７年５月３１日（２００５．５．３１）
【出願人】（００００００５４９）株式会社大林組 (1,758)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年１２月１４日（２００６．１２．１４）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年５月３１日（２００５．５．３１）
【出願人】（００００００５４９）株式会社大林組 (1,758)
【Ｆターム（参考）】
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