(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
既設の杭から反力を取って地盤の杭圧入位置に杭を圧入する杭圧入引抜機に挟持される被挟持部を有するケーシングと、このケーシング内に配置されるオーガスクリュ−と、を備え、杭を埋設する際に、この杭に沿って地盤を掘削するオーガ装置であって、
前記ケーシングの先端部に、地盤を崩壊させる第１刃部と、
前記被挟持部の先端部に、地盤を崩壊させる刃部であって、前記第１刃部と大きさの異なる第２刃部と、
を備えることを特徴とするオーガ装置。
【請求項２】
前記ケーシングに、地盤に圧入される杭の少なくとも先端部もしくは先端部近傍に沿うように突出して前記杭に近接もしくは当接し、埋設される前記杭を補強する杭補強部を備えることを特徴とする請求項１に記載のオーガ装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載のオーガ装置を用いた杭圧入方法であって、
前記第１刃部と前記第２刃部とにより地盤を崩壊させて、杭を圧入することを特徴とする杭圧入方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、地盤に杭を埋設する際に、この杭に沿って地盤を掘削するオーガ装置、および該オーガ装置を用いた杭圧入方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、既設の杭から反力を取って杭（矢板を含む）の圧入及び杭の引き抜きを行う杭圧入引抜機が知られていた。また、この杭圧入引抜機には、例えば、特開平１０−１９５８７２号公報に示されるように、固い地層にも杭を圧入できるようにするために、ケーシングを備えたオーガ装置で掘削しながら杭を圧入していく杭圧入引抜機も知られている。
【０００３】
従来のオーガ装置１００は、例えば、図６に示すように、円筒状（パイプ状）のケーシング１１０の内部にオーガスクリュ−（図示しない）を備える。また、ケーシング１１０は、杭圧入引抜機により挟持されるレール部１２０（被挟持部）を備える。杭圧入引抜機は、矢板２００とケーシング１１０とが並列するようにオーガ装置１００を挟持し、既設の杭から反力を取った状態で、地盤に掘削孔を形成する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、矢板２００の先端部２００ａで掘削孔の孔壁を崩壊させながら矢板２００を圧入していくときに、先端部２００ａが変形する場合があった（変形した状態を二点鎖線で図示）。また、掘削を繰り返していくうちに、ケーシング１１０の先端部１１０ａ、レール部１２０の先端部１２０ａ、ケーシング１１０の内面１１０ｂについても摩耗して変形する場合があった。
本発明の課題は、杭の変形やケーシングの摩耗を低減しながら杭を圧入できるオーガ装置、および該オーガ装置を用いた杭圧入方法を提供することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
以上の課題を解決するため、請求項１記載の発明は、既設の杭から反力を取って地盤の杭圧入位置に杭を圧入する杭圧入引抜機に挟持される被挟持部を有するケーシング１０と、このケーシング内に配置されるオーガスクリュ−３０と、を備え、杭（例えば、鋼矢板４０）を埋設する際に、この杭に沿って地盤を掘削するオーガ装置１であって、
前記ケーシングの先端部に、地盤を崩壊させる第１刃部（例えば、ビット１３）と、
前記被挟持部の先端部に、地盤を崩壊させる刃部であって、前記第１刃部と大きさの異なる第２刃部（例えば、ビット１２ａ）と、を備えることを特徴とする。
【０００６】
請求項１記載の発明によれば、ケーシングの先端部の先方の地盤を、第１刃部により崩壊させながら杭が圧入される。また、被挟持部の先端部の先方の地盤を、第２刃部により崩壊させながら杭が圧入される。これにより、杭を圧入する際に、杭やケーシングがうける礫や石による圧入先端抵抗を低減できる。また、ケーシングの摩耗や被挟持部の磨耗を防止しながら杭を圧入できる。
【０００７】
請求項２記載の発明は、請求項１記載のオーガ装置において、例えば、図３〜５に示すように、
前記ケーシングに、地盤に圧入される杭の少なくとも先端部もしくは先端部近傍に沿うように突出して前記杭に近接もしくは当接し、埋設される前記杭を補強する杭補強部２０を備えることを特徴とする。
【０００８】
請求項２記載の発明によれば、請求項１と同様の効果を奏することができるとともに、地盤に圧入される杭の少なくとも先端部もしくは先端部近傍に、ケーシングに備えられる杭補強部が近接もしくは当接する。これにより、地盤に埋設される杭と杭補強部とが一体的な構成となり、杭補強部により杭が補強された状態で地盤に圧入される。また、杭を圧入する際に杭補強部が掘削孔の孔壁を崩壊させることで、礫や石により杭に加わる圧入先端抵抗が低減される。このために、地盤に杭を圧入する過程で、礫や石による圧入先端抵抗のために杭が変形することを防止しながら圧入できる。
【０００９】
請求項３記載の発明は、請求項１または２に記載のオーガ装置を用いた杭圧入方法であって、
前記第１刃部と前記第２刃部とにより地盤を崩壊させて、杭を圧入することを特徴とする。
【００１０】
請求項３記載の発明によれば、請求項１または２と同様の効果を奏することができるとともに、杭を圧入する際の礫や石による圧入先端抵抗が低減され、杭だけでは弱く変形が起きやすかったことや、ケーシング及び被挟持部の摩耗を防止しながら杭を圧入できる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
〔第１の実施の形態〕
以下、図１〜５を参照して、第１の実施の形態のオーガ装置１を詳細に説明する。本実施の形態のオーガ装置１は、杭圧入引抜機（図示しない）により鋼矢板４０（杭）を地盤に圧入するときに用いられる。
図１〜３に示すように、オーガ装置１は、円筒状のケーシング１０と、このケーシング１０内に配置されるオーガスクリュ−３０（図４に図示）と、このオーガスクリュ−３０を垂直な中心軸Ｑまわりに回転させる駆動モータ（図示しない）と、などを主体に構成される。
ケーシング１０が地盤に向うリング状の先端面１０ａには、鋼矢板４０のウェブに沿う側面形状をもつ杭補強部２０が、ケーシング１０の先端面１０ａから突出して設けられる。図１（ａ）の上面図および図１（ｂ）の側面図に、ケーシング１０に設けられる杭補強部２０を模式的に図示する。なお、図２（ａ）に示すように、杭補強部２０をケーシング１０と一体的に構成しても良いし、図２（ｂ）に示すように、別体に構成された杭補強部２０を溶接などによりケーシング１０の先端面１０ａに固定しても良い。
杭圧入引抜機が、鋼矢板４０とケーシング１０とをこれらが互いに並列するように挟持すると、杭補強部２０の鋼矢板４０に向う側面が鋼矢板４０のウェブに沿って近接もしくは当接する配置となる。図２に杭補強部２０が鋼矢板４０のウェブに沿う様子を模式的に図示する。この状態で、鋼矢板４０を地盤に圧入することにより、礫や石による圧入先端抵抗が低減され、鋼矢板４０だけでは弱く変形が起きやすかったことや、ケーシング１０の摩耗を防止できる。
【００１４】
杭圧入引抜機は周知の装置であり、既設の杭（例えば鋼矢板）から反力をとって地盤に対して新たな杭を圧入すると共に、この圧入された杭上を移動できるように構成される。そして、杭上を移動すると共に新たな杭を地盤に圧入していく。また、杭圧入引抜機は、油圧シリンダにより上下動されるチャック部を備える。このチャック部は、オーガ装置１のケーシング１０を挟持するケーシングチャック部と、地盤に圧入する鋼矢板４０を挟持する杭チャック部と、を備える。
【００１５】
ケーシング１０は、図３に示すように、杭圧入引抜機がケーシング１０を挟持するレール部１２（被挟持部）を備える。このレール部１２の先端面１２ｃにはビット１２ａが設けられる。また、ケーシング１０は、掘削された土砂を排出する排土口（図示しない）を備える。オーガスクリュ−３０は、図２に示すように、軸３１のまわりにオーガ羽根３２を一体的に備えて構成される。なお、図２ではオーガスクリュ−３０の構成を模式的に図示している。
【００１６】
杭補強部２０は、図３に示すように、中央部２１と、２つの側部２２、２３と、を備える。また、杭補強部２０は、ケーシング１０の先端面１０ａで中央部２１と２つの側部２２、２３とが離間する部分に、ビット１１（第１刃部）を備える。ビット１１は中央部２１の左右に１つづつ設けられる。このビット１１は、鋼矢板４０を圧入するときに先方の孔壁Ｍを崩壊させることに寄与する。また、中央部２１と２つの側部２２、２３とは、これらの鋼矢板４０に向う側面２１ａ、２２ａ、２３ａが、鋼矢板４０の先端部分４０ａ近傍のウェブに沿う形状に設けられている。そして、中央部２１の先端面２１ｂと、２つの側部２２、２３の先端面２２ｂ、２３ｂとは、これら先端面２１ｂ、２２ｂ、２３ｂがほぼ水平で同じ高さとなるように構成され、この高さからビット１１の先端部１１ａが突出するように設けられる。
なお、本実施の形態では、鋼矢板４０の先端が杭補強部２０からやや突出するように構成しているが、鋼矢板４０に向う側面２１ａ、２２ａ、２３ａが少なくとも鋼矢板４０の先端部分４０ａ近傍のウェブに沿うように構成されれば、杭補強部２０の鋼矢板４０に対する高さは任意に設定できる。すなわち、杭補強部２０の先端面２１ｂ、２２ｂ、２３ｂと鋼矢板４０の先端面４０ｂとがほぼ面一となるように構成しても良いし、杭補強部２０の先端面２１ｂ、２２ｂ、２３ｂが鋼矢板４０の先端面４０ｂから突出するように構成しても良い。
【００１７】
また、ビット１１、１２ａは、図３（ｂ）に示すように、オーガスクリュ−１０の中心軸Ｑから角度θをなして外側を向くように配設される。これにより、ビット１１、１２ａの先端部１１ａ、１２ｄが、ケーシング１０のリング状の断面から外側にやや突出するように配設される。従って、鋼矢板４０の圧入に際して、先方の掘削孔Ｒの孔壁Ｍを崩壊させることに寄与する。
【００１８】
また、ケーシング１０の杭補強部２０が設けられていない露出した先端面１０ａに、多数の小型のビット１３（第１刃部）が設けられる。また、中央部２１および２つの側部２２、２３には、これらの先端面２１ｂ、２２ｂ、２３ｂに、同様の多数の小型のビット１３が設けられる。さらに、図３（ｂ）に示すように、２つの側部２２、２３がケーシング１０の先端面１０ａから起立する側面２２ｃ、２３ｃに、同様の小型のビット１３が設けられる。
【００１９】
なお、図３（ａ）に示すように、中央部２１が鋼矢板４０のウェブと直交する方向の厚さａと、２つの側部２２、２３が鋼矢板４０のウェブと直交する方向の厚さｂとは、鋼矢板４０を地盤に圧入する際に、掘削孔Ｒの孔壁Ｍから受ける負荷を低減する機能を損なわない範囲で、薄く設けることが好ましい。これにより、鋼矢板４０を地盤に圧入する際に、杭補強部２０の先端部分が孔壁Ｍを崩壊させるときに受ける圧入先端抵抗がより軽減される。
また、本実施の形態では、杭補強部２０の先端面２１ｂ、２２ｂ、２３ｂがほぼ水平となるように構成しているが、杭補強部２０の先端面２１ｂ、２２ｂ、２３ｂを、杭補強部２０の先端からケーシング１０の内側に向かって傾斜するテーパ形状に構成しても良い。この場合には、杭補強部２０の先端部分が孔壁Ｍを崩壊させるときに受ける圧入先端抵抗がさらに軽減される。
【００２０】
次に、本発明の実施の形態のオーガ装置１を用いた杭圧入方法を説明する。
先ず、既設の杭から反力を取った状態の杭圧入引抜機が、チャック部（図示しない）に、本実施の形態のオーガ装置１を挟持すると共に、地盤に圧入する鋼矢板４０を挟持する。このとき、図３および図４に示すように、鋼矢板４０の先端面４０ｂからビット１１の先端部１１ａがやや突出するように挟持する。ここで、上述のように杭補強部２０が、鋼矢板４０の先端部分４０ａに沿って近接もしくは当接するように配設される（図２参照）。
【００２１】
この状態で、ケーシング１０内でオーガスクリュ−３０を回転させると共に、杭圧入引抜機のチャック部を油圧シリンダにより上下動させ、オーガ装置１および鋼矢板４０を地盤に対して下降させながら、掘削孔Ｒを形成していく。
【００２２】
この時、掘削孔Ｒを形成していく過程で、図４に示すように、地盤に圧入される鋼矢板４０の先端部分４０ａには、崩壊させる先方の孔壁Ｍから大きな力が作用する。しかし、鋼矢板４０の先端部分４０ａに、杭補強部２０が近接もしくは当接しているので、鋼矢板４０が礫や石により受ける圧入先端抵抗が低減され、鋼矢板４０だけでは弱いために起きる変形を抑制できる。
併せて、オーガスクリュ−３０を回転させながら下降させて掘削孔Ｒを形成していく過程で、ビット１１、１２ａが、掘削される先方の孔壁Ｍを速やかに崩壊させることに寄与する。これにより、鋼矢板４０の圧入に際して、礫や石による圧入先端抵抗をさらに低減でき、鋼矢板４０だけでは弱いために起きる変形やケーシング１０の摩耗をさらに防止できる。
加えて、崩壊させる先方の孔壁Ｍに向うケーシング１０の部分には、多数の小型のビット１３が設けられている。これにより、ビット１３が設けられる部分の摩耗をさらに低減できる。さらに、掘削孔Ｒを形成する過程で、掘削孔Ｒの途中にある石Ｐは、これら小型のビット１３やビット１１、１２ａと、オーガスクリュ−３０と、の間に挟まれる。このように石Ｐが挟まれた状態から、オーガスクリュ−３０がさらに中心軸Ｑまわりに回転することで、石Ｐに剪断力を加えて砕くことができる。従って、鋼矢板４０の圧入に際して、礫や石による圧入先端抵抗がさらに低減され、鋼矢板４０だけでは弱いために起きる変形や、ケーシング１０の摩耗をさらに防止できる。
【００２３】
そして、礫や石による圧入先端抵抗が上述の通りに低減されることで、地盤に圧入される鋼矢板４０だけでは弱いために起きる変形が抑制されると共に、ケーシング１０の地盤に向う部分や、ケーシング１０の内面など、掘削孔Ｒを形成する際に、ケーシング１０が礫や石による圧入先端抵抗を受ける部分の摩耗や変形が低減される。
以上の通りにして、本実施の形態のオーガ装置１を用いて地盤に鋼矢板４０が圧入される。
【００２４】
なお、図５に示すように、レール部１２が地盤に向う先端面１２ｃにビット１２ａを設ける代わりに、周知の耐摩耗部材からなる耐摩耗部１２ｂを設けても良い。この場合には、上述の杭圧入方法と基本的に同様にして、崩壊させる先方の孔壁Ｍに向うレール部１２の摩耗が低減される。また、レール部１２に周知の耐摩耗部材からなる耐摩耗部１２ｂとビット１２ａとの両方を設けても良い。
【００２５】
以上の第１の実施の形態のオーガ装置１によれば、鋼矢板４０を地盤に圧入する過程で、崩壊させる先方の礫や石による圧入先端抵抗により、鋼矢板４０だけでは弱いために起きる変形が防止される。また、孔壁Ｍを崩壊させるビット１１、１２ａなどを備えるので、鋼矢板４０が受ける礫や石による圧入先端抵抗がさらに低減されると共に、鋼矢板４０だけでは弱いために起きる変形やケーシングの摩耗を防止しながら鋼矢板４０が圧入される。
【００２６】
〔第２の実施の形態〕
第２の実施の形態のオーガ装置は、ケーシング１０に杭補強部２０を備えていないところを除いては、第１の実施の形態のオーガ装置１と同様であり、同様の構成要素については同一の符号を付してその説明を省略する。そして、レール部１２が地盤に向う先端面１２ｃにビット１２ａ（第２刃部）もしくは耐摩耗部１２ｂが設けられている。また、先端面１２ｃにビット１２ａと耐摩耗部１２ｂとの両方を設けても良い。
第２の実施の形態のオーガ装置によれば、第１の実施の形態のオーガ装置１と基本的に同様にして、崩壊させる先方の孔壁Ｍに向うレール部１２の摩耗を低減しながら杭を圧入できる。
【００２７】
なお、本発明は上記実施の形態に限定されるものではない。
例えば、本実施の形態においては、鋼矢板４０を圧入する場合を主体に説明したが、本発明のオーガ装置１はこれに限定されるものではなく、他の鋼管矢板、Ｈ型矢板、Ｚ型矢板、直線型矢板、コンクリート矢板等や他の矢板以外の杭にも応用できることは勿論である。
また、本実施の形態では、杭圧入引抜機がケーシング１０を挟持する被挟持部を設ける構成としたが、この被挟持部を備えていないケーシング１０にも適用できることは勿論である。この場合には、杭圧入引抜機はケーシング１０本体を挟持することで上述と同様にして杭を圧入できる。
さらに、本実施の形態では、杭圧入引抜機を用いて鋼矢板４０を圧入する場合を例示したが、杭圧入引抜機を用いずに杭を圧入する場合にも適用できることは勿論である。
また、ビット１１、ビット１２ａ、ビット１３については、必要に応じてその一部もしくは全部を設けない構成（ケーシング１０に杭補強部２０だけを設ける構成を含む）としても良い。この場合にはより簡易な構成とすることができる。
その他、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、適宜に変更可能であることは勿論である。
【００２８】
【発明の効果】
請求項１記載の発明によれば、杭を圧入する際に、杭やケーシングがうける礫や石による圧入先端抵抗を低減できる。また、ケーシングや被挟持部の摩耗を防止しながら杭を圧入できる。
【００２９】
請求項２記載の発明によれば、請求項１と同様の効果を奏することができるとともに、地盤に杭を圧入する過程で、礫や石による圧入先端抵抗により、杭だけでは弱いために起きる変形を低減しながら圧入できる。
【００３０】
請求項３記載の発明によれば、請求項１または２と同様の効果を奏することができるとともに、杭を圧入する際の礫や石による圧入先端抵抗が低減され、杭だけでは弱いために起きる変形や、ケーシング及び被挟持部の摩耗を防止しながら杭を圧入できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用した一実施の形態のオーガ装置１を模式的に示した図である。
【図２】図１の杭補強部２０が鋼矢板４０に沿う様子を示す図である。
【図３】図１のオーガ装置１の構成を示す図である。
【図４】図３のオーガ装置１が掘削孔Ｒを形成する様子を示す図である。
【図５】図３の変形例を示す図である。
【図６】従来のオーガ装置１００の構成を示す図である。
【符号の説明】
１      オーガ装置
１０    ケーシング
１１    ビット（第１刃部）
１３    ビット（第１刃部）
１２    レール部（被挟持部）
１２ａ  ビット（第２刃部）
１２ｂ  耐摩耗部（耐摩耗部材）
２０    杭補強部
３０    オーガスクリュ−
４０    鋼矢板（杭）
【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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