(57)【要約】【課題】掘削効果が高く、廃液処理が容易な杭材打込方法及び杭材打込装置を提供すること。【解決手段】杭材打込ユニット３に取り付けられ、上端面を密閉部材８によって密閉された杭材４の中空部内に、パイプ１３から気体２０及び液体２１を供給する。そして、杭材打込ユニット３を稼働させ、杭材４を地盤に打ち込む。打ち込みによる内圧の上昇により、中空部内の液体２１は下方へ押し下げられ、杭材４の内壁と地盤との間を流通し、杭材４の先端及び側面の外側を流通して、地盤上方に排出される。【選択図】  図５
2004324360.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
管状の杭材を地盤に打ち込む杭材打込方法であって、
前記杭材の中空部内に気体及び液体を供給し、
前記杭材の上端面を密閉した状態で前記杭材を地盤に打ち込むこと、
を特徴とする杭材打込方法。
【請求項２】
管状の杭材を地盤に打ち込む杭材打込装置であって、
前記杭材を地盤に打ち込む杭材打込手段と、
前記杭材の上端面を密閉する密閉部材と、
前記杭材の中空部内に気体及び液体を供給する流体供給手段と、
を備えることを特徴とする杭材打込装置。
【請求項３】
前記杭材は、前記密閉部材に備えられた第１係合部に着脱自在に係合する第２係合部を備え、前記第１係合部と第２係合部との係合により前記杭材と前記密閉部材とが圧接され前記杭材の上端部が密閉されることを特徴とする請求項２記載の杭材打込装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、地盤に杭材を打ち込む際に使用される杭材打込方法及び杭材打込装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、地盤に杭材を打ち込む方法としては、杭材として鋼管を用い、この鋼管を打ち込みと引き上げとの繰り返しにより徐々に地盤に打ち込むものが知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
この方法では、鋼管を引き上げる際に鋼管内に水を充填し、鋼管を打ち込む際に鋼管の上端部を密閉した状態とする。鋼管を地盤に打ち込んだ際、鋼管内の水は、鋼管内に土砂が侵入することにより圧迫されて鋼管の下端部から噴出する。そして、鋼管から噴出した水は、鋼管の外面と土砂との間を通って上方に噴出する。このとき、上記水は、鋼管の先端及び側面の外側において土砂を掘削・攪拌するため、側面抵抗及び先端抵抗を軽減することができる。
【０００４】
【特許文献１】
特開平８−２３２２６４号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の方法では、鋼管内に水を充填させているため、断続的に繰り返される打ち込みに対して、鋼管の外面と土砂との間における水の流通は断続的となってしまう。
【０００６】
このため、掘削により発生した土砂の運搬が円滑に行われず、掘削効果が十分ではない。
【０００７】
また、鋼管内に水を充填することにより、地盤上方に多量の水が排出されることとなり、排出された水の処理の負担が大きい。
【０００８】
本発明の目的は、掘削効果が高く、廃液処理が容易な杭材打込方法及び杭材打込装置を提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、管状の杭材を地盤に打ち込む杭材打込方法であって、杭材の中空部内に気体及び液体を供給し、杭材の上端面を密閉した状態で杭材を地盤に打ち込むこと、を特徴とするものである。
【００１０】
本発明に係る杭材打込方法によれば、杭材を打ち込む際に、液体は杭材の内壁と地盤との間を流通し、その後、杭材の先端及び側面の外側を流通して、地盤上方に排出される。これにより、杭材の先端及び外壁における抵抗が軽減されると共に、地盤の掘削により発生した土砂類を地盤上方に排出させることができる。このとき、杭材内には気体が供給されているため、打ち込み時に気体が適宜圧縮され、流体は連続的に流通する。このため、掘削効果が向上する。
【００１１】
また、気体を供給することにより、その分、杭材の中空部内に供給する液体の量を少なくすることができる。これにより、地盤上方に排出される液体の量を少なくすることができるため、廃液処理が容易となる。
【００１２】
本発明は、管状の杭材を地盤に打ち込む杭材打込装置であって、杭材を地盤に打ち込む杭材打込手段と、杭材の上端面を密閉する密閉部材と、杭材の中空部内に気体及び液体を供給する流体供給手段と、を備えることを特徴とするものである。
【００１３】
本発明に係る杭材打込装置によれば、杭材の中空部内に液体と共に気体を供給し、杭材の上端面を密閉した状態で杭材を地盤に打ち込む。打ち込みの際、液体は杭材の内壁と地盤との間を流通し、その後、杭材の先端及び側面の外側を流通して、地盤上方に排出される。これにより、杭材の先端及び外壁における抵抗が軽減されると共に、地盤の掘削により発生した土砂類を地盤上方に排出させることができる。このとき、杭材内には気体が供給されているため、打ち込み時に気体が適宜圧縮され、流体は連続的に流通する。このため、掘削効果が向上する。
【００１４】
また、杭材の中空部内へ液体と共に気体を供給することにより、その分、液体の供給量を少なくすることができる。これにより、地盤上方に排出される液体の量を少なくすることができるため、廃液処理が容易となる。
【００１５】
好ましくは、杭材は、密閉部材に備えられた第１係合部に着脱自在に係合する第２係合部を備え、第１係合部と第２係合部との係合により杭材と密閉部材とが圧接され杭材の上端部が密閉される。これにより、密閉部材を杭材の上端面に容易に着脱することができると共に、杭材の上端面を容易に密閉することができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。尚、同一要素には同一符号を用いるものとし、重複する説明は省略する。
【００１７】
図１は、本発明の実施形態に係る杭材打込装置の一例を示す図である。杭材打込装置１は、リーダ２を備えている。リーダ２には、リーダ２に沿って昇降可能な杭材打込ユニット３が取り付けられている。
【００１８】
杭材打込ユニット３は、管状の杭材４を地盤に打ち込む杭材打込手段として機能するものであり、例えば、振動により杭材４の打ち込みを行う振動式のものが用いられる。尚、杭材打込ユニット３の振動数は、例えば、２５００ｃｐｍ〜３５００ｃｐｍであるが、望ましくは、８０００ｃｐｍ〜９０００ｃｐｍ程度の高振動数とするのがよい。また、杭材打込ユニット３は、杭材に対して振動と共に回転を与えるものであっても良い。
【００１９】
リーダ２の下部には、ベース５が取り付けられている。ベース５は、アンカー６などの固定手段によって施工位置の地盤や施工位置に構築される構造物に固定可能となっている。リーダ２は、下部をベース５によって支持され、上部をクレーン７によって支持されることにより、安定して施工位置に縦立される。
【００２０】
杭材４には、上端面を密閉する密閉部材８が取り付けられる。図２は、その密閉部材８と杭材４とを示す図である。密閉部材８は、当接することにより杭材４の上端面を密閉する蓋部１０と、杭材４の外周面の一部を覆う円筒部１１とによって構成されている。
【００２１】
蓋部１０には、杭材打込ユニット３に着脱自在に連結される中空のロッド１２が設けられている。ロッド１２内には、パイプ１３が挿入されている。このパイプ１３は、杭材４内に圧縮空気などの気体及び水や洗浄液などの液体を供給する流体供給手段として機能するものである。
【００２２】
円筒部１１には、周方向と交差する方向に傾斜した傾斜部１４を有する切欠部（第１係合部）１５が形成されている。一方、杭材４の外周面には、切欠部１５と係合し、傾斜部１４に当接する傾斜部１６を有する突部（第２係合部）１７が設けられている。これら切欠部１５と突部１７との係合により、杭材４と密閉部材８とが圧接され、杭材４の上端部が密閉されるようになっている。
【００２３】
図３は、杭材４への密閉部材８の取り付け過程を示す図である。杭材４に密閉部材８を取り付ける場合は、図２に示す状態から、突部１７と切欠部１５とが係合するように、密閉部材８を杭材４の上端部分に嵌め込む。
【００２４】
そして、突部１７の傾斜部１６と切欠部１５の傾斜部１４とを当接させた状態で、杭材４と密閉部材８との少なくとも一方を周方向（図３に示す矢印の方向）に回転させ、傾斜部１４と傾斜部１６との接触面積を徐々に大きくさせる。
【００２５】
このとき、傾斜部１４と傾斜部１６との接触面積が大きくなるに従って、密閉部材８は下方に移動し、杭材４は上方に移動する。このため、密閉部材８の蓋部１０と杭材４の上端面とが圧接される。これにより、杭材４の上端面が密閉され、杭材４に密閉部材８が取り付けられる。図４は、切欠部１５と突部１７との係合により、杭材４に密閉部材８が取り付けられた状態を示す図である。
【００２６】
以上のように、切欠部１５と突部１７とを用いることにより、密閉部材８を杭材４の上端面に容易に着脱することができると共に、杭材４の上端面を容易に密閉することができる。
【００２７】
次に、本実施形態に係る杭材打込装置によって杭材４を地盤に打ち込む杭材打込方法について、図５及び図６を参照して説明する。
【００２８】
まず、図５に示すように、杭材打込ユニット３に取り付けられ、上端面を密閉部材８によって密閉された杭材４の中空部内に、パイプ１３から気体２０及び液体２１を供給する。このとき、液体の供給量は、掘削時に必要な量とされ、多くとも杭材４の中空部内の半分以下であり、望ましくは、杭材４の中空部の１０％〜３０％である。そして、杭材打込ユニット３を稼働させ、杭材４を地盤に打ち込む。
【００２９】
図６は、杭材４の打込過程を示す図である。杭材４は、杭材打込ユニット３による上下方向の振動によって、徐々に下方へと打ち込まれる。打ち込みにより、杭材４が下方に移動すると、中空部内の圧力が上昇する。このため、中空部内の液体２１は、下方へ押し下げられ、杭材４の内壁と地盤との間を流通する。その後、液体２１は、杭材４の先端及び側面の外側を流通して、地盤上方に排出される。
【００３０】
これにより、杭材４の先端及び外壁における抵抗が軽減されると共に、地盤の掘削により発生した土砂類２２を地盤上方に排出させることができる。このとき、杭材内には気体が供給されているため、打ち込み時に気体が適宜圧縮され、流体は連続的に流通する。このため、掘削効果が向上する。
【００３１】
更に、杭材４の中空部内へ液体２１と共に気体２０を供給することにより、その分、液体２１の供給量を少なくすることができる。これにより、地盤上方に排出される液体２１の量を少なくすることができるため、廃液処理が容易となる。
【００３２】
また、杭材４を地盤に打ち込む際に発生する衝撃圧の大部分は、気体２０を介して液体２１から杭材４に伝達されるが、その衝撃圧の大部分は気体２０によって吸収される。従って、杭材４や杭材打込ユニット３などに伝達される衝撃圧を低減させることができるため、杭材打込装置１の耐久性を向上させることができる。
【００３３】
以上、本発明を実施形態に基づき具体的に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。例えば、上記実施形態では、切欠部１５と突部１７とを係合させて、杭材４に密閉部材８を取り付けているが、クランプなどの把持具を用いて杭材４に密閉部材８を取り付けるようにしてもよい。
【００３４】
【発明の効果】
本発明によれば、掘削効果が高く、廃液処理が容易な杭材打込方法及び杭材打込装置を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係る杭材打込装置の一例を示す図である。
【図２】図１に示す杭材打込装置の密閉部材と杭材とを示す図である。
【図３】図２に示す杭材への密閉部材の取り付け過程を示す図である。
【図４】杭材に密閉部材が取り付けられた状態を示す図である。
【図５】杭材の打込過程を示す図である。
【図６】杭材の打込過程を示す図である。
【符号の説明】
１…杭材打込装置
２…リーダ
３…杭材打込ユニット
４…杭材
５…ベース
６…アンカー
７…クレーン
８…密閉部材
１０…蓋部
１１…円筒部
１２…ロッド
１３…パイプ
１４…傾斜部
１５…切欠部
１６…傾斜部
１７…突部
２０…気体
２１…液体
【図１】
2004324360.tif 000003
【図２】
2004324360.tif 000004
【図３】
2004324360.tif 000005
【図４】
2004324360.tif 000006
【図５】
2004324360.tif 000007
【図６】
2004324360.tif 000008