JPH076186B2 - 鋼管杭の圧入方法及びその装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は鋼管杭を地中に圧入する圧入方法およびそのた
めに使用される圧入装置に関する。本明細書中、鋼管杭
とは鋼管、鋼管杭及び鋼管矢板を指すものとする。

（従来の技術と発明の解決課題） 鋼管杭を地中に圧入するには、鋼管杭を挾持しながら地
中に圧入する方法が行われている。

この方法は硬質地盤での杭圧入に困難が伴った。この、
圧入時の抵抗の増大については、杭径が大きく、先端抵
抗が大きな鋼管杭および礫層や土丹層などの硬質地盤で
はさらに顕著であった。

本発明は上記事情を考慮してなされたものであり、鋼管
杭を円滑に硬質地盤中に圧入することができる杭の圧入
方法を提供することを目的とする。

さらに本発明は上記圧入方法に対して、好適に実施する
ことができる鋼管杭の圧入装置を提供することを目的と
している。

（課題を解決するための手段） 上記目的を達成するため、本発明の鋼管杭の圧入方法
は、鋼管杭を地中に圧入しながら、鋼管杭内の土を掘削
し、掘削された土を鋼管杭から排出しながら鋼管杭を地
中に圧入すると共に、この排出された土を既に圧入され
た鋼管杭内に投入することを特徴とする。

そして、これらの圧入方法に適用される本発明の鋼管杭
の圧入装置は、鋼管杭を地中に圧入する杭打機と、地盤
を掘削しながら排出する掘進機と、土を落下させながら
締め固める圧密機とを備え、前記掘進機を前記杭打機に
より地中に圧入される鋼管杭内に挿入して鋼管杭内の土
を掘削・排土すると共に、前記圧密機を排土状態で地中
に圧入された鋼管杭内に配置して当該鋼管杭内に土を充
填することを特徴とする。

この圧入装置における掘進機としては、圧入する鋼管杭
内に挿入される本体と、この本体に構成した掘削刃によ
って鋼管杭内の土を掘削する掘削手段と、この掘削手段
によって掘削された土を排出する排土手段とを備えるこ
とを特徴とすることができる。

また、杭の圧入装置における圧密機としては、内部の土
が排出された状態で圧入された鋼管杭内に上下動可能に
挿入される本体と、この本体下方の鋼管杭内に土を投入
する投入手段と、この投入手段によって投入された土を
締め固める圧密板とを備えることを特徴とすることがで
きる。

（作用） 鋼管杭内で土を掘削すると先端抵抗が小さくなる。ま
た、掘削によって排出される土を既に圧入された鋼管杭
内に投入することにより掘削土処理がなくなると共に、
鋼管杭はその内外面で支持されるため支持力の低下がな
い。

上記構成の杭の圧入装置では、掘進機が地中に圧入され
ていく鋼管杭内で地盤を掘削しながら外部に排土するた
め鋼管杭内部を空の状態とする。一方、圧密機は掘進機
で排出された土を空状態の既設鋼管杭内に投入し締め固
めるため鋼管杭内が土で充満される。

（実施例） 第１図は本発明の鋼管杭の圧入方法と、この方法に使用
される鋼管杭の圧入装置の第１実施例を示す。

鋼管杭の圧入装置は圧入する鋼管杭Pnを地中に圧入する
杭打機１と、鋼管杭Pn内に挿入された掘進機２と、既設
杭の内、鋼管杭P2内に挿入された圧密機３とからなる。

杭打機１は鋼管杭Pnを地盤に圧入する推進力を付与する
ものであり、図示例では鋼管杭圧入引抜機（以下、杭打
機という）が使用されている。この杭打機１は既設杭P1
〜P6上を自走しながら新たな鋼管杭Pnを地中に圧入する
もので、前後方向に相対移動するサドル10とスライドベ
ース11とを備え、サドル10下部には既設杭P3〜P5をそれ
ぞれ掴持および解放する３個のクランプ12を垂設してい
る。

スライドベース11上にはマスト13が立設され、このマス
ト13の先端部にアーム14が取り付けられており、アーム
14の先端部に新たな鋼管杭Pnを挾持するチャック15を構
成している。鋼管杭Pnはチャック15内を貫通した状態で
挾持され、チャック15が下降することにより鋼管杭Pnは
地中に圧入される。

この杭打機１はクランプ12で既設鋼管杭P3〜P5を掴持し
た状態でチャック15により鋼管杭Pnの圧入を行う。この
圧入途中で、チャック15で鋼管杭Pnを挾持したままクラ
ンプ12が鋼管杭P3〜P5の掴持を解放し、スライドベース
11を上昇させて杭１本分前進させる。この移動後、クラ
ンプ12が再び既設杭P4〜P6を掴持する（第１図参照）と
共に、チャック15を再下降し鋼管杭Pnの再圧入を行い圧
入を完了する。このように杭打機１が既設杭上を自走し
ながら鋼管杭を連続して地中に圧入していく。

なお、本発明における杭打機は鋼管杭を地中に圧入させ
ることができるものであれば、本実施例の杭圧入機に限
定されるものではなく、その他の型式のものでも良い。

掘進機２は圧入される鋼管杭Pn内に挿入され使用され
る。第２図はこの掘進機２の内部構造を示し、鋼管杭Pn
の下端部に挿入される本体20を備えている。本体20の外
径は鋼管杭Pnの杭径より小さく、その外面には鋼管杭Pn
内面に圧接して本体20を鋼管杭先端部分に保持する挾持
用シリンダ21を設けている。本実施例では先端部分を保
持する構成としたが、保持位置は必ずしも先端部分に限
られない。掘進機２は本体20がこのように鋼管杭Pn先端
部に保持された状態で地盤を掘削する。このため本体20
にはモータ22が設けられ、このモータ22の回転力がギヤ
を介して伝達されて回転するオーガ23が軸方向に設けら
れている。そしてオーガ23の先端部には複数のビット24
aを有する掘削ヘッド24がオーガ23と一体回転するよう
に取り付けられており、これらモータ22、オーガ23およ
び掘削ヘッド24によって掘削手段が構成される。

この場合、オーガ23のシャフト上端部には送水ホース25
を連結すると共に、オーガ23のシャフト下端部には送水
ホース25からの水Ｗを噴射するノズル26を取り付け、掘
削時には水を噴射して掘削土を流動性のある泥状とす
る。

このような掘削手段に加えて、掘進機２には泥状の掘削
土を鋼管杭Pn内から外部に排出する排土手段を設けてな
る。この排土手段はオーガ23の外側を囲むように本体20
内に設けたガイド筒27と、このガイド筒27の上端開口部
に連結した排土ホース28及び吸引ポンプ50とにより構成
され、吸引ポンプ50は掘削土を圧密機３へ送出する装置
である。排土ホース28他端は圧密機３に接続され、送水
ホース25は図示しない送水手段に連結されている。

これにより掘削ヘッド24によって掘削され、ノズル26か
らの噴射水により泥状となった掘削土は、オーガ23の回
転でガイド筒27内を上昇し、吸引ポンプ50により吸引さ
れ排土ホース28を通って圧密機３に送出される。

図中符号29は本体20の上面に設けたフックブラケットで
あり、鋼管杭Pn内への挿脱時にワイヤなどを引掛ける。

このような構成の掘進機を地盤に圧入される鋼管杭Pn内
に設けることにより、推進時の先端抵抗及び周面摩擦抵
抗が軽減され、杭径の大きな鋼管杭の圧入が容易となる
と共に硬質地盤への圧入も可能となり適用可能範囲も拡
大する。なお、上述した掘削時における水の噴射は選択
的事項であり、不要としてもよい。

前記圧密機３は掘進機２によって内部が空状態で地盤に
圧入された既設杭内に挿入されて使用される。第３図
（ａ）、（ｂ）はこの圧密機３の一実施例を示し、既設
杭P2内に挿入される本体30と、本体30下方に設けた圧密
板31とからなる。上記排土ホース28の終端はこの圧密機
３に接続され、排出された掘削土Ｍを圧密板31下方に投
入する。

圧密板31は本体30内に設けられたシリンダ33のピストン
33a下端部に取り付けられており、ピストン33aの上下動
によって一体的に上下動する。この圧密板31の適宜位置
には投下口34が上下に貫通するように形成されており、
この投下口34に投入ホース32とが蛇腹ホース35により接
続されている。

このように構成した圧密機３は、前記掘進機２によって
掘削された掘削土Ｗが吸引ポンプ50により、排土ホース
28を通って圧密機３の投下口34から既設の鋼管杭P2内に
投入されると、圧密板31が上下動して、この土を叩打し
て締め固める。このため空状態の既設鋼管杭は圧密板31
によって締め固められた掘削土によって充満されるため
支持力が付与されると共に、鋼管杭内への人や物の落下
がなく安全となっている。そして、既に圧入された鋼管
杭内に充填される土は地中に圧入された同一の杭列の鋼
管杭からの掘削土であるため、この掘削土についての残
土処理がなくなり作業を円滑に行うことができる。

なお、圧密機３は充填された土の高さに応じて鋼管杭内
を上下方向に移動すると共に、圧密時にはその位置で停
止する必要がある。このため本体30上面には引上げ及び
吊りおろし用のワイヤなどが引掛けられるフックブラケ
ット36が取付けられると共に、本体30の外周面には保持
用シリンダ37が所定間隔で取り付けられている。

次に、上記構成の杭の圧入装置を使用した杭の圧入方法
を第１図に基づいて説明する。

１本目の鋼管杭P1を圧入する場合、この鋼管杭P1内に掘
進機を挿入して掘削および掘削土の排土を行いながら圧
入を行う。２〜５本目の鋼管杭P2〜P5の圧入も同様にし
て行い、内部が空状態の鋼管杭列が施工される。

そして６本目の鋼管杭P6の圧入の際に、１本目の鋼管杭
P1内に圧密機３を挿入し、排土される掘削土を排土ホー
ス28を通して圧密機３に送出する。そして掘削土を空の
鋼管杭P1内に投入し圧密しながら鋼管杭P1内に掘削土を
圧密充填する。以下、同様であり、杭打機１が杭上を移
動し、新たな鋼管杭Pnに対しては掘進機２によって、そ
の鋼管杭内で土を掘削・排土する一方、空の既設杭に対
しては圧密機３によって掘削土を圧密充填する。第１図
は７本目の鋼管杭Pnの圧入状態を示し、２本目に既設さ
れた鋼管杭P2内に掘削土が充填されている。

この鋼管杭の圧入方法では、新たな鋼管杭の圧入を行い
ながらその鋼管杭の先端で掘削、排土を行うため、鋼管
杭の摩擦抵抗が小さくなると共に先端抵抗も小さく、鋼
管杭の圧入を円滑、迅速に行うことができる。また、排
土された掘削土を杭列内の空の鋼管杭に投入、圧密する
ため残土処理が不要となる。

上記の第１実施例の場合は、吸引ポンプ50を掘進機２内
に内蔵しているが、第６図に示す第２実施例では杭打機
１の後方に土の吸引および送出しを行う台車40を設置
し、台車40内に吸引ポンプを構成した。

台車40は、杭打機１の移動に伴って追随走行して掘進機
２および圧密機３の作動を確保する。このため台車40は
排土ホース28に接続される吸引ポンプ、送水ホース25に
接続される送水ポンプおよび投入ホース32に接続される
シリンダやスクリューなどの掘削土供給機構（いずれも
図示せず）を備えると共に、掘削土を一時的に貯溜する
タンクを備えている。

これにより掘削ヘッド24によって掘削され、ノズル26か
らの噴射水により泥状となった掘削土は、オーガ23の回
転でガイド筒27内を上昇し、排土ホース28を通って台車
40に一時的に貯溜され、投入ホース32を通って既に圧入
された鋼管杭P2内に投下される。そのため圧密機３によ
る掘削土Ｍの圧密速度を調整でき、必ずしも掘進機２に
よる地盤掘削速度と同時に進行させなくてもよくなる。

第４図および第５図は圧密機３の他の実施例を示し、第
３図と同一の要素は同一の符号で対応させてある。この
実施例では第５図（ｂ）で示すように、圧密板31の鋼管
杭Ｐ内を３等分して設けていると共に、各圧密板31を上
下動させる圧密用ジャッキ38が３基設けている。そして
同図（ａ）で示すように、圧密用ジャッキ38の間には先
端部が鋼管杭Ｐ内面に当接する保持用ジャッキ39が３基
配置している。掘削土を圧密板31下方に投下する投入ホ
ース32は、これらの中心部分を通過して延設している。

第４図および第５図（ｂ）の符号38aは各圧密板31を対
応する圧密用ジャッキ38に取り付けるため、ジャッキ38
から下方に延びるロッドである。このように圧密板31を
３等分することにより大径の鋼管杭に対しての掘削土の
圧密を容易に行うことができる。同様に、圧密板31は２
等分あるいは４等分以上であっても良く、これらの等分
は鋼管杭の杭径に対応して適宜選択することができる。

（発明の効果） 本発明の方法のよると、鋼管杭圧入個所の硬質地盤を掘
削及び排土ため先端抵抗が小さくなり、鋼管杭の圧入を
円滑かつ迅速に行うことができる。また、掘削土を既設
杭内に圧密充填することにより残土処理も不要となり、
施工の煩雑さがなくなる。さらに本発明の装置による
と、これらの方法を的確に行うことができる効果を奏す
る。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の実施例を示すもので、第１図は鋼管杭の
圧入方法とその圧入装置の第１実施例を示す説明図、第
２図は掘進機の一実施例を示す断面図、第３図（ａ）、
（ｂ）は圧密機の一実施例を示す断面図および平面図、
第４図は圧密機の他の実施例を示す断面図、第５図
（ａ）、（ｂ）は第４図におけるＡ−Ａ線およびＢ−Ｂ
線断面図、第６図は第２実施例の説明図である。 １……杭打機、２……掘進機 ３……圧密機、20……掘進機本体 24……掘削ヘッド、28……排土ホース 30……圧密機本体、31……圧密板 32……杭入ホース、Ｍ……掘削土 Ｐ、P1〜P6、Pn……鋼管杭

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】鋼管杭を地中に圧入しながら、鋼管杭内の
   土を掘削し、掘削された土を鋼管杭から排出しながら鋼
   管杭を地中に圧入すると共に、この排出された土を既に
   圧入された鋼管杭内に投入する鋼管杭の圧入方法。
2. 【請求項２】鋼管杭を地中に圧入する杭打機と、地盤を
   掘削しながら排出する掘進機と、土を落下させながら締
   め固める圧密機とを備え、前記掘進機を前記杭打機によ
   り地中に圧入される鋼管杭内に挿入して鋼管杭内の土を
   掘削・排土すると共に、前記圧密機を排土状態で地中に
   圧入された鋼管杭内に配置して当該鋼管杭内に土を充填
   する鋼管杭の圧入装置。
3. 【請求項３】前記掘進機は、圧入する鋼管杭内に挿入さ
   れる本体と、この本体に構成した掘削刃によって鋼管杭
   内の土を掘削する掘削手段と、この掘削手段によって掘
   削された土を吸引して鋼管杭内から排出する排土手段と
   を備えていることを特徴とする請求項２記載の鋼管杭の
   圧入装置。
4. 【請求項４】前記圧密機は、内部の土が排出された状態
   で圧入された鋼管杭内に上下動可能に挿入される本体
   と、この本体下方の鋼管杭内に土を投入する投入手段
   と、この投入手段によって投入された土を締め固める圧
   蜜板とを備えていることを特徴とする請求項２記載の鋼
   管杭の圧入装置。