(57)【要約】【課題】  杭頭上部の空間の使用が厳しく制限される場所においても、鋼管杭、ＰＣ杭等の既製杭を確実に効率よく沈設することができる施工方法を提供する。【解決手段】  レール１１ａ上を走行する支持枠１２ａと、この支持枠の上部において上記レールの方向と異なる方向に移動する移動クレーン１２ｂとを用い、所定長より短く分割された杭部材２１を吊り支持する。上記枠体及び移動クレーンの移動により、杭頭上部空間の使用が制限されない領域から制限される領域に横移動して杭の打設位置に建て込む。予め杭部材の内部には中堀り用の掘削機３３を支持しておき、この掘削機により杭先端部で地盤を掘削する。掘削土は、ビット３２の中空のロッド３５及び掘削機に接続された排泥管３６を介して吸引・排出する。上部に継ぎ足す杭部材２３は、排泥管の延長管３６ａを内部に吊り支持しておき、延長管を先に接合した後、杭部材を溶接等によって接合する。【選択図】     図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定長より短い円筒状の杭部材を鉛直方向に吊支持し、杭頭上部空間の使用が制限されない領域から制限される領域に横移動して杭の打設位置に建て込み、
該杭部材の内側に、該杭部材の下の地盤を掘削する掘削機を配置して該杭部材に支持させ、
前記掘削機から前記杭部材の頂部を経て掘削土砂を含む泥水を排出するための排泥管を設け、
該杭部材の下の掘削を行うとともに、前記排泥管を用いた掘削土砂の排出及び杭部材の下方への圧入を行い、
前記杭部材の所定長を圧入した後、上部に継ぎ足す杭部材の内側に前記排泥管の延長管を挿通した状態で、該杭部材及び延長管を吊支持し、横移動して既に建て込んだ杭部材の上方に搬送し、
排泥管の延長管を既存の排泥管に接続した後、継ぎ足す杭部材を既に建て込んだ杭部材の頂部に連結し、
以下、杭部材の下の掘削、掘削土砂の排出、杭部材の圧入を行う工程、排泥管を延長する工程、杭部材を継ぎ足す工程を繰り返すことを特徴とする既製杭の施工方法。
【請求項２】
前記杭部材の圧入後、継ぎ足す杭部材と排泥管の延長管とを横移動して既に建て込んだ杭部材の上方に搬送する工程は、
継ぎ足す杭部材を吊支持するとともに、排泥管の延長管を該杭部材に挿通し、その上部を前記継ぎ足す杭部材の上部に係止し、該延長管の下端部が継ぎ足す杭部材の下端より下方へ突き出した状態で行うことを特徴とする請求項１に記載の既製杭の施工方法。
【請求項３】
前記杭部材を横移動して、所定の位置に建て込む工程は、  レール上を走行する支持枠と、該支持枠の上部において、前記レールの方向とは異なる方向に走行可能な移動クレーンとを備えた横移動装置を用いて行うことを特徴とする請求項１に記載の既製杭の施工方法。
【請求項４】
前記杭部材の下の地盤を掘削する前記掘削機は、予め杭部材の内側に収容し、該杭部材を杭の打設位置に建て込むことを特徴とする請求項１に記載の既製杭の施工方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基礎杭、土留め壁等を構築するための杭体の施工位置で、上空部分の使用が構造物の存在等によって制限される場合において、鋼管等からなる既製の杭を所定の深さまで沈設する施工方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
鋼管杭、ＰＣ杭等の既製の杭体を沈設する方法として、打撃や振動により杭体を地中に打ち込む方法が広く知られており、さらに振動や騒音を低減するために杭体の中空部に掘削機を挿通し、杭体の下の地盤を掘削しながら杭を圧入によって沈設する、いわゆる中堀り工法が知られている。
【０００３】
中堀り工法は一般に次のような工程によって施工される。
図１０に示すように、杭体５１及びこの杭体内で地盤を掘削するためのオーガ５２を杭の沈設位置に建て込む。そして、これらを支持装置５３により、支柱５５に沿って支持するとともに、杭体５１の頂部にはオーガ５２を回転させる駆動装置５４及び杭体５１を沈設させるための振動装置等を設置する。上記駆動装置５４によってオーガ５２を回転駆動して杭体５１の下部を掘削することにより、杭体５１は圧入によって容易に沈設される。所定量の沈下が終了すると、杭体５１の頂部に次ぎ足す他の杭体を建て込み、溶接等によって接合した後同じ動作を繰り返す。これによって杭の先端を所定の深さまで到達させ、最後に打撃による打ち込み又は根固め等によって十分な支持力が得られるように支持地盤と一体化する。
【０００４】
しかしながら、上記のような従来の方法では、杭体をクレーン等によって吊り支持し、所定の位置に建て込まなければならない。このため、杭を施工する位置の上空は高い位置までを使用することになる。また、杭体を建て込んだ上に駆動装置等を支持するために、杭体の下を掘削するときにも杭頭の上部は高い位置まで使用することになる。また、杭体の接続、掘削した土をを排出するためにも施工位置の上方の空間を利用することになる。このため、上方に構造物がある場合等には施工が難しくなってしまう。
【０００５】
特許文献１には、掘削機を鋼管杭の内部に上下自在に装設し、この掘削機によってビットを回転させて杭体の下を掘削する方法が記載されている。しかし、この方法でも、複数の分割された杭体の一つを沈設した後、他の杭体を頂部に接続するためにはクレーン等を用いて建て込む必要がある。また、掘削した土を排出するための管を継ぎ足して設けるためにも、上方からクレーンによる作業が必要となっている。
【特許文献１】特開昭５４−１０７１０６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、上記のような事情に鑑みてなされたものであり、上空の使用が厳しく制限される場所においても、鋼管杭、ＰＣ杭等の既製杭を確実にかつ効率よく沈設することができる施工方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、請求項１に係る発明は、  所定長より短い円筒状の杭部材を鉛直方向に吊支持し、杭頭上部空間の使用が制限されない領域から制限される領域に横移動して杭の打設位置に建て込み、  該杭部材の内側に、該杭部材の下の地盤を掘削する掘削機を配置して該杭部材に支持させ、  前記掘削機から前記杭部材の頂部を経て掘削土砂を含む泥水を排出するための排泥管を設け、  該杭部材の下の掘削を行うとともに、前記排泥管を用いた掘削土砂の排出及び杭部材の下方への圧入を行い、  前記杭部材の所定長を圧入した後、上部に継ぎ足す杭部材の内側に前記排泥管の延長管を挿通した状態で、該杭部材及び延長管を吊支持し、横移動して既に建て込んだ杭部材の上方に搬送し、  排泥管の延長管を既存の排泥管に接続した後、継ぎ足す杭部材を既に建て込んだ杭部材の頂部に連結し、  以下、杭部材の下の掘削、掘削土砂の排出、杭部材の圧入を行う工程、排泥管を延長する工程、杭部材を継ぎ足す工程を繰り返すことを特徴とする既製杭の施工方法を提供する。
【０００８】
上記構成において、前記掘削機を支持する杭部材は、最下部に配置される杭部材であってもよいし、接合された杭部材の下から２番目以降の杭部材であってもよい。また、杭部材の内側に掘削機を支持させる工程を行った後、前記掘削機による杭部材下の掘削を開始するまでに、排泥管を延長し、杭部材を継ぎ足す工程を行うものであってもよい。
【０００９】
上記施工方法では、杭部材は上部空間の使用制限がない位置で鉛直方向に吊り支持した後、これを水平方向に横移動するものとなっているので、上空の使用が制限される位置では、杭部材の上端部を使用可能な杭頭上部空間の上限位置付近に支持して所定の位置に建て込むことができる。したがって、分割して建て込む杭部材のそれぞれの長さを大きくすることができ、杭体を現場で接合する箇所が減少して効率のよい施工が可能となる。
【００１０】
また、掘削機を杭部材内に予め支持させた状態で杭部材を建て込むので、クレーン等を用いて掘削機を杭部材内に挿入する必要はなく、杭の施工位置で上空の使用が制限される場合であっても、掘削機を容易に設置することができる。そして、掘削機が杭部材内に配置されるので、建て込まれた杭部材の上部はほとんど使用することなく、杭部材の下側を掘削することができる。さらに、掘削した土砂を排出するための排泥管は、杭部材の内側に挿通した状態で建て込まれ、杭部材より先に接続されるので、上部の空間を使用することなく排泥管を容易に建て込むことができ、既に配置されている排泥管に接続する作業及び杭部材を接続する作業を効率よく行うことが可能となる。
【００１１】
請求項２に係る発明は、請求項１に記載の施工方法において、  前記杭部材の圧入後、継ぎ足す杭部材と排泥管の延長管とを横移動して既に建て込んだ杭部材の上方に搬送する工程は、  継ぎ足す杭部材を吊支持するとともに、排泥管の延長管を該杭部材に挿通し、その上部を前記継ぎ足す杭部材の上部に係止し、該延長管の下端部が継ぎ足す杭部材の下端より下方へ突き出した状態で行うものとする。
【００１２】
この方法では、排泥管の延長管が継ぎ足す杭部材の内側に支持され、下部が揺動可能に支持される。そして、杭部材の下端より下方に突き出しているので、既に建て込まれている杭部材上に継ぎ足す杭部材を間隔をあけて吊り支持した状態で、排泥管の延長管を既に建て込まれている排泥管に接続することができる。その後杭部材を下降させ、既に建て込まれている杭部材の上端面に突き合わせるように継ぎ足す杭部材を当接し、溶接等によって接合することができる。したがって排泥管及び杭部材の双方を効率よく接合することができる。
【００１３】
請求項３に係る発明は、請求項１に記載の施工方法において、  前記杭部材を横移動して所定の位置に建て込む工程は、レール上を走行する支持枠と、該支持枠の上部において、前記レールの方向とは異なる方向に走行可能な移動クレーンとを備えた横移動装置を用いて行うものとする。
【００１４】
上記横移動装置の移動又は移動クレーンの位置を調整して、上部空間の使用制限がない領域で杭部材を鉛直方向に吊り支持し、その後に上部空間の使用が制限される領域に移動する。これにより、上空使用が制限される領域では横移動装置の上端より上方の空間を使用することなく杭部材を建て込むことができる。そして、横移動装置の移動方向と異なる方向に走行する移動クレーンを介して杭部材を吊り支持していることにより、横移動装置の移動と移動クレーンの移動とによって吊り支持している杭部材の位置を容易に調整して、正確に建て込むことが可能となる。
【００１５】
請求項４に係る発明は、請求項１に記載の施工方法において、  前記杭部材の下の地盤を掘削する前記掘削機は、予め杭部材の内側に収容し、該杭部材を杭の打設位置に建て込むものとする。
【００１６】
この方法では、掘削機は予め杭部材の内側に収容して支持されており、杭部材を建て込んだ後に杭部材の上方から掘削機を吊り込む必要がなく、杭頭上部の空間の使用が厳しく制限される場合であっても、掘削機を容易に設置することができる。
【発明の効果】
【００１７】
以上説明したように、本発明の既製杭の施工方法では、上部空間の使用が制限される領域においても、所定の長さに分割された杭部材を所定の位置に建て込み、杭部材の下側を掘削して順次に沈設することが容易となる。また、掘削土を排出するための排泥管も、杭部材の接続にともなって容易に延長し、掘削土の排出を円滑に行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明の実施の形態を図に基づいて説明する。
図１は、本発明の一実施形態である既設杭の施工方法を適用して鋼管矢板基礎を構築する現場の概要を示すものである。
新たに設ける鋼管矢板基礎１は、既存の橋梁２に平行して新設する橋梁３の基礎とするものであり、既存の橋梁２に接近して構築する必要がある。このため、既存の橋梁２の橋桁が有する床版張り出し部２ａが、鋼管矢板基礎１を形成する杭体の一部の上方にまで及んでおり、この杭体の施工にあたって上部空間の使用が制限される。
【００１９】
鋼管矢板基礎１は、複数の鋼管杭を互いに近接して施工し、基礎とする範囲を囲うように連結する。そして杭群の頂部にコンクリートを打設して、剛性の高い基礎を地中に構築するものである。本例においては、直径が１ｍの鋼管杭を沈設施工するものとしており、これによって構築された鋼管矢板基礎１上に橋脚４を立設するものである。
【００２０】
この鋼管矢板基礎１を構築する位置は河川内であり、工事車両の進入を可能とするためには盛り土又は桟橋の構築が必要となっており、桟橋等を構築するとその上面から既存の橋桁の床版張り出し部２ａまでの高さは６ｍあまりしかなく、一部の鋼管杭の施工は、この空間を利用して施工しなければならない。
【００２１】
鋼管杭の施工にあたって、図２に示すように、まず工事車両が進入できる桟橋１１を構築し、鋼管からなる杭部材を建て込むための横移動装置１２を設置する。横移動装置１２は、図７に示すように鋼型材等によって立体的に組み立てられた枠体１２ａを備えており、枠体の上部には移動クレーン１２ｂが設けられている。これにより、杭部材２１を吊支持して枠体１２ａ内で移動可能となっている。また、この横移動装置の枠体１２ａは、桟橋１１上に敷設されたレール１１ａ上を走行可能に支持されており、その走行方向は上記移動クレーン１２ｂの移動方向とほぼ直角方向に設定されている。これにより移動クレーン１２ｂの移動と枠体１２ａの走行によって、移動クレーン１２ｂは、図２に示されるように既存の橋桁の床版張り出し部２ａによって上方空間の使用が制限される領域と上空の使用が制限されない範囲との間で移動が可能となっている。
【００２２】
横移動装置１２が設置されると、図２に示すように、上空の使用が制限されない領域で杭部材２１を上記横移動装置の移動クレーン１２ｂに支持させる。そして、枠体１２ａの走行移動及び移動クレーン１２ｂの移動により、上空の使用が制限された領域内の所定の位置に杭部材２１を建て込む。このとき、枠体１２ａ及び移動クレーン１２ｂはほぼ直角の方向の移動が可能となっているので、これらの位置を調整することによって、杭部材２１を所定の位置に正確に建て込むことができる。所定の位置に載置された杭部材２１の上部外側にはパワージャッキ３１を装着し、この杭部材２１を保持するとともに、杭部材２１を地中に圧入するために用いる。
【００２３】
続いて、図３示すように杭部材２１内には杭先端部で地盤を掘削するビット３２を挿入し、掘削機３３を建て込む。掘削機３３は、先に建て込んだ杭部材２１の上に継ぎ足される第２の杭部材２２の内部に予め支持しておき、この第２の杭部材２２を掘削機３３とともに移動クレーン１２ｂで吊り上げ、図４に示すように先に建て込んだ杭部材２１の上に建て込む。そして、ビット３２と掘削機３３とを接続した後、杭部材２１，２２を溶接によって接合する。また、掘削機３３の上部には、排泥管３６を接続する。
【００２４】
上記掘削機３３及びビット２１は、図８に示すように鋼管からなる杭部材２１，２２の内側でスタビライザー３４を杭部材の内面に押し付けることによって支持されており、掘削機３３の駆動によりビット３２を回転駆動する。ビット３２の回転により杭部材２１の先端で地盤が掘削される。このとき回転駆動による反力が掘削機３３に作用するが、スタビライザー３４によって杭部材２２に拘束され、杭部材２２はパワージャッキ３１に拘束されていることにより、ビット３２の回転と反対の方向に回転するのが抑止される。
【００２５】
掘削された土砂は、給水管（図示しない）から供給された水又は地下水と混合され、泥水にして吸引され、排出される。泥水の吸引・排出は、上記ビット３２が取り付けられた中空のロッド３５及び掘削機３３から上方に接続された排泥管３６を介して、吸引ポンプ（図示しない）により行われる。
【００２６】
上記にようにして、杭先端部での掘削が進行するのにともない、パワージャッキ３１によって杭部材を地中に圧入する。そして、所定長が圧入されるとさらに杭部材を上端に継ぎ足す。この杭部材を継ぎ足す作業は次のように行う。
継ぎ足す杭部材２３（鋼管）を、図５に示すように上空の使用が制限されない領域で準備し、内部に予め排泥管を延長するための延長管３６ａを挿入する。そして、これらを移動クレーン１２ｂによって吊り上げ、図６に示すように施工中の杭の上部に建て込む。このとき、図９に示すように延長管３６ａは杭部材２３の上部に掛け渡した支持部材３７によって吊り支持されている。上記支持部材３７は杭部材２３の上端面に載置された梁状の部材であり、ストッパー３８によって容易に移動しないように拘束されている。この支持部材３７に延長管３６ａの上部が係止され、下方部分はスタビライザー３９によって大きな揺れは拘束するが、多少の変位は許容するように支持される。
【００２７】
また、上記支持部材３７を介して杭部材２３に支持された延長管３６ａは、下端が杭部材２３の下端より下方に突き出しており、図６に示すように既に建て込まれている杭部材２２の上端に接続するときには、接続する杭部材２３と既に建て込まれている杭部材２２との間に間隔を開けた状態で一端保持し、まず延長管３６を接続する。その後、杭部材２３のみを下降させ、既に建て込まれている杭部材２２の上端面に突き合わせて溶接により接合する。
【００２８】
その後ビット３２を駆動して掘削を再開し、掘削土の排出、杭部材の圧入を行って、杭部材２２の先端が所定の深さに到達するまで杭部材及び延長管の建て込み及び接続を繰り返す。杭の先端が支持層まで到達するとパワージャッキ３１によって杭を圧入し、掘削した杭先端部分にコンクリート又はモルタルを流し込んで根固めを行う。
【００２９】
上記のような杭を所定の範囲を囲むように近接して配列し、複数を施工する。そして、これらの杭の側面には予め隣接する杭と互いに接合するための継ぎ手を延直方向に取り付けておき、これらの係合によって隣接する杭を互いに連結し、複数の杭体が所定の範囲を囲むように壁体を形成する。これらの杭の頭部はコンクリート部材によって一体に固めるとともに、壁状となった杭によって支持される頂板を形成し、この上に橋脚を立設する。このような鋼管矢板基礎は、杭体が互いに接合されることによって大きな剛性を有し、杭先端が強固な支持地盤に支持されるとともに、側面の土圧により転倒に対して大きな抵抗力を有するものとなる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の一実施形態である既製杭の施工方法を適用して鋼管矢板基礎を構築する現場の概要を示す概略断面図である。
【図２】本発明の一実施形態である既製杭の施工方法の工程を示す概略図である。
【図３】本発明の一実施形態である既製杭の施工方法の工程を示す概略図である。
【図４】本発明の一実施形態である既製杭の施工方法の工程を示す概略図である。
【図５】本発明の一実施形態である既製杭の施工方法の工程を示す概略図である。
【図６】本発明の一実施形態である既製杭の施工方法の工程を示す概略図である。
【図７】図２から図６までに示す施工方法で用いる横移動装置の側面図及び正面図である。
【図８】杭先端部で地盤を掘削するためのビット、掘削機及び排泥管を示す概略断面図である。
【図９】継ぎ足す杭部材を建て込むときの状態を示す平面図及び断面図である。
【図１０】従来の中堀り工法によって既製杭を施工する機械の概略図である。
【符号の説明】
【００３１】
１：鋼管矢板基礎，    ２：既存の橋梁，    ２ａ：床版張り出し部，    ３：新設する橋梁，    ４：橋脚，
１１：桟橋，    １１ａ：レール，    １２：横移動装置，    １２ａ：枠体，    １２ｂ：移動クレーン，
２１，２２，２３：杭部材，
３１：パワージャッキ，    ３２：ビット，    ３３：掘削機，    ３４：スタビライザー，    ３５：ロッド，    ３６：排泥管，    ３６ａ：排泥管の延長管，    ３７：支持部材，    ３８：ストッパー，    ３９：スタビライザー，
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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