(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に油圧式掘進機が配備された筒体と掘削した土砂を排出するスライム排出装置とを回転防止機構を介して上下方向に摺動自在に連結し、該スライム排出装置と一体に設けたガイド部材の下方から、鋼管杭回転止め装置により回転が防止されるとともに上下方向に摺動自在に支持された鋼管杭を挿通して鋼管杭固定バンドを用いて固定し、油圧式掘進機から下方に導出されたロッドに固定されたダウンザホールハンマによって地盤を掘削して、得られた該掘削孔内に鋼管杭を打設することを特徴とする鋼管杭の打設方法。
【請求項２】
鋼管杭が挿通される部材の開口部上に鋼管杭回転止め装置を固定し、内部に油圧式掘進機が配備された筒体と掘削した土砂を排出するスライム排出装置とを回転防止機構を介して上下方向に摺動自在に連結して、該スライム排出装置と一体に設けたガイド部材の下方から前記鋼管杭回転止め装置により回転が防止されるとともに上下方向に摺動自在に支持された鋼管杭を挿通して、鋼管杭固定バンドを用いて鋼管杭とスライム排出装置のガイド部材を固定し、前記筒体とスライム排出装置間に配備した調整シリンダにより鋼管杭を上昇させ、油圧式掘進機から下方に導出されたロッドに固定されたダウンザホールハンマによって地盤を掘削して、得られた該掘削孔内に鋼管杭を打設することを特徴とする鋼管杭の打設方法。
【請求項３】
内部に油圧式掘進機が配備された筒体と、該筒体と回転防止機構を介して上下方向に摺動自在に連結されたスライム排出装置と、該スライム排出装置の下方に一体に設けたガイド部材と、鋼管杭の回転が防止されて上下方向に摺動自在に鋼管杭が挿通される鋼管杭回転止め装置と、鋼管杭の上端部分をスライム排出装置のガイド部材に固定する鋼管杭固定バンドと、油圧式掘進機からスライム排出装置を通って下方に導出されたロッド及び該ロッドに固定された地盤掘削用ダウンザホールハンマとを具備してなることを特徴とする鋼管杭の打設装置。
【請求項４】
スライム排出装置の円筒状部内壁面に複数個のキーを突設する一方、各キーと対応する筒体の外壁面にはキー溝を突設して、上記キーとキー溝により鋼管杭の回転防止機構を構成した請求項３に記載の鋼管杭の打設装置。
【請求項５】
内周に円弧面が形成された一対の固定具の一端部をピンにより軸支し、他端部に油圧シリンダを配備して、この油圧シリンダの締付作用により鋼管杭の上端部分をスライム排出装置のガイド部材に固定する鋼管杭固定バンドを構成した請求項３又は４に記載の鋼管杭の打設装置。
【請求項６】
内周に円弧面が形成された一対の半円状締付具の一端部をピンにより軸支し、該締付具の対向する位置に複数個のガイドローラを配置して、この締付具の他端部にローラ圧着ボルトを配備し、該ローラ圧着ボルトの締付作用によりガイドローラが鋼管杭の表面に圧接して回転を防止し、かつ、該鋼管杭を摺動自在に支持する鋼管杭回転止め装置を構成した請求項３，４又は５に記載の鋼管杭の打設装置。
【請求項７】
前記筒体とスライム排出装置間に、該スライム排出装置のガイド部材に固定された鋼管杭を上昇させる調整シリンダを配備した請求項３，４，５又は６に記載の鋼管杭の打設装置。
【請求項８】
前記筒体の上方閉止部材に、油圧式掘進機に高圧エアを供給するロータリージョイントを配置した請求項３，４，５，６又は７に記載の鋼管杭の打設装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はダウンザホール工法による掘削機の回転力によって鋼管杭を地中に打設する際に、掘削機の回転反力受けとしてのリーダを使用することなく、鋼管杭そのものに回り止め機構を設けて地中に打ち込むようにした鋼管杭の打設方法及びその装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に基礎杭等の打設に際しては、クローラクレーンによってリーダを鉛直に立設し、このリーダにオーガマシンを昇降自在に装着してから該オーガマシンに掘削ビットを備えた掘削軸部材を垂下連結し、この掘削軸部材をオーガマシンにより回転させて地盤を掘削する工法が一般的である。他の工法として掘削装置を用いて地盤を掘削してから鋼管杭を建て込み、掘進機の回転によってダウンザホールハンマを駆動させて該鋼管杭を掘削孔内に打設する工法が知られている。
【０００３】
図１５〜図２１は従来のダウンザホール工法により水面上にプラットホームを造成する一例であり、先ず図１５に示すように既設の上部工地組１上にクローラクレーン２をセットし、図１６に示すようにクレーンブーム２ａの先端から垂下した昇降操作用ワイヤ２ｂに取り付けたフック３を用いて新たな上部工４を架設する。次に図１７に示すように上部工４にリーダ５を鉛直に立設し、このリーダ５とハンマーロッド６を利用して導材杭７を適宜本数打設してから図１８に示すようにハンマーロッド６を引き抜く。次に図１９に示すようにフック３を用いて導材杭７，７の内方に鋼管杭８を建て込み、図２０に示すように各鋼管杭８，８内に順次注入パイプ９を通してモルタル１１を注入し、更に図２１に示すようにバイブロハンマ１０を用いて導材杭７を順次引き抜いて鋼管杭８，８の打設作業を終了する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の掘削ビットを備えた掘削軸部材をオーガマシンにより回転させて地盤を掘削する工法は、オーガマシンの回転反力を受支するために長いリーダを用いており、施工現場への該リーダの搬入搬出及び現場でのリーダの移動にはクレーン等の大型装置を必要とする上、作業開始までに多大な手間と時間を要するという問題があり、更に傾斜地での地盤掘削時にはクローラクレーンの接地面とリーダの接地面との間に段差が生じてリーダに充分な長さを取ることができず、掘削深さが制限されてしまうという課題が存在する。また、図１５〜図２１に示した従来のダウンザホール工法の場合でもリーダ５が必須の要件であるため、同様の問題点を有している。
【０００５】
そこで本発明はこのような従来の鋼管杭の打設方法が有している課題を解消して、オーガマシンの回転反力を受支するための長いリーダを用いなくても鋼管杭の回転防止機能を万全とし、リーダの搬入搬出及び現場でのリーダの移動を不要として作業開始までの手間と時間を最小限にすることができるダウンザホール工法を利用した鋼管杭の打設方法及びその装置を提供することを目的とするものである。
【０００６】
【問題を解決するための手段】
本発明は上記目的を達成するために、内部に油圧式掘進機が配備された筒体と掘削した土砂を排出するスライム排出装置とを回転防止機構を介して上下方向に摺動自在に連結し、該スライム排出装置と一体に設けたガイド部材の下方から、鋼管杭回転止め装置により回転が防止されるとともに上下方向に摺動自在に支持された鋼管杭を挿通して鋼管杭固定バンドを用いて固定し、油圧式掘進機から下方に導出されたロッドに固定されたダウンザホールハンマによって地盤を掘削して、得られた該掘削孔内に鋼管杭を打設する鋼管杭の打設方法とその装置を基本手段として提供する。
【０００７】
上記スライム排出装置の円筒状部内壁面に複数個のキーを突設する一方、各キーと対応する筒体の外壁面にはキー溝を突設して、上記キーとキー溝により鋼管杭の回転防止機構を構成し、内周に円弧面が形成された一対の固定具の一端部をピンにより軸支し、他端部に油圧シリンダを配備して、この油圧シリンダの締付作用により鋼管杭の上端部分をスライム排出装置のガイド部材に固定する鋼管杭固定バンドを構成する。
【０００８】
また、内周に円弧面が形成された一対の半円状締付具の一端部をピンにより軸支し、該締付具の対向する位置に複数個のガイドローラを配置して、この締付具の他端部にローラ圧着ボルトを配備し、該ローラ圧着ボルトの締付作用によりガイドローラが鋼管杭の表面に圧接して回転を防止し、かつ、該鋼管杭を摺動自在に支持する鋼管杭回転止め装置を構成する。更に前記筒体とスライム排出装置間に、該スライム排出装置のガイド部材に固定された鋼管杭を上昇させる調整シリンダを配備してある。また、筒体の上方閉止部材に、油圧式掘進機に高圧エアを供給するロータリージョイントを配置してある。
【０００９】
かかる本発明によれば、主桁と受桁からなる上部工の鋼管杭が挿通される開口部上に鋼管杭回転止め装置を固定し、クローラクレーン等を用いて鋼管杭が鋼管杭回転止め装置内を挿通するようにセットする。そして鋼管杭打設装置の吊金具を吊支し、内部に油圧式掘進機が配備された筒体とスライム排出装置及び該スライム排出装置の下方に突出している油圧式掘進機のロッドを鋼管杭内に挿入し、鋼管杭固定バンドの締付作用により鋼管杭をスライム排出装置のガイド部材に固定してから調整シリンダを用いて鋼管杭を上昇させ、鋼管杭回転止め装置を用いて鋼管杭の回転を防止してから掘進機の駆動を開始することにより、ロッドに連結されたダウンザホールハンマが拡径してハンマービットを打撃し、ハンマービットの回転掘削作用とダウンザホールハンマの打撃作用によって土砂の掘削が進行する。
【００１０】
鋼管杭には固定バンドと鋼管杭回転止め装置の上下２個所で回転止め処理が施されているため、掘削時における鋼管杭の回転防止機能は万全となる。そして予定深度まで掘削して鋼管杭の圧入が行われてから該掘進機を逆回転することによりダウンザホールハンマが縮径し、鋼管杭固定バンドを緩めて筒体とスライム排出装置及び油圧式掘進機のロッドを上昇させることにより、鋼管杭の打設が完了する。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下本発明にかかる鋼管杭の打設方法及びその装置の具体的な実施形態を説明する。図１は本発明で用いた鋼管杭打設装置２１の正断面図であり、２３は上端部が閉止された筒体であって、この筒体２３の上方閉止部材２３ａ上には吊金具２２が固定されている。該筒体２３の内部には油圧式掘進機２４が配備されている。２５はスライム排出装置であり、このスライム排出装置２５の円筒状部２５ａに前記筒体２３の下端部が上下方向に摺動自在に嵌挿されていて、油圧式掘進機２４から下方に導出されたロッド２４ａは筒体２３からスライム排出装置２５の内方を通って下方に突出している。２５ｂはスライム排出装置２５と一体のガイド部材、２５ｄはスライム排出口、２６，２６は筒体２３とスライム排出装置２５間に配備された調整シリンダである。
【００１２】
２７は鋼管杭固定バンド、２８は打設すべき鋼管杭、２９は鋼管杭回転止め装置、３０は拡径式ダウンザホールハンマ、３１は超硬合金でなる土砂掘削用ハンマービットである。鋼管杭２８の上端部分はガイド部材２５ｂ内に挿通され、鋼管杭固定バンド２７によって固定されている。
【００１３】
図２は図１の上側部拡大図であり、筒体２３の上方閉止部材２３ａにはエア用ロータリージョイント３２が配置されていて、油圧式掘進機２４に高圧エアの供給が可能となっている。筒体２３は中途部で２分割されていて、フランジ２３ｂ，２３ｃとボルト，ナット等の締付具２３ｄ，２３ｄによって分解可能に構成されている。図２のＡ−Ａ線断面図である図３に示したように、スライム排出装置２５の円筒状部２５ａの内壁面には４個のキー３３，３３が突設されており、各キー３３，３３と対応する筒体２３の外壁面にはキー溝３４，３４が突設されている。上記キー３３とキー溝３４により鋼管杭２８の回転防止機構が構成されている。
【００１４】
図４は鋼管杭固定バンド２７を取り出して示す平面図であり、内周に円弧面２７ａ，２７ａが形成された一対の固定具２７ｂ，２７ｂの一端部がピン３５により軸支され、他端部には油圧シリンダ３７が配備されていて、図２に示したスライム排出装置２５のガイド部材２５ｂに形成された切欠部２５ｃ内に固定具２７ｂ，２７ｂが挿通されて、油圧シリンダ３７の締付作用により鋼管杭２８の上端部分がガイド部材２５ｂに固定されている。
【００１５】
図５は図１の下側部拡大図であり、４１は構築するプラットホーム等の主桁、４２は受桁であり、この主桁４１と受桁４２により上部工４３が構成される。該上部工４３の所定位置に形成された開口部４３ａの上面に前記鋼管杭回転止め装置２９の下板２９ａがボルトにより固定されており、上板２９ｂとの間で鋼管杭回転止め装置２９が支持されている。４３ｂは鋼管杭回転止め装置２９と一体に構成された鋼管ガイドである。
【００１６】
図６は鋼管杭回転止め装置２９を取り出して示す平面図であり、内周に円弧面４５，４５が形成された一対の半円状締付具４６，４６の一端部がピン４７により軸支され、締付具４６，４６の対向する位置に４個のガイドローラ４８，４８が配置されている。この締付具４６，４６の他端部にはローラ圧着ボルト４９が配備されていて、該ローラ圧着ボルト４９を締め付けることによってガイドローラ４８，４８が打設する鋼管杭２８の表面に圧接して回転を防止し、かつ、ガイドローラ４８，４８の回動により鋼管杭２８が上下方向に摺動自在であるように支持されている。
【００１７】
図７〜図１４は本発明を適用してダウンザホールハンマ工法によるプラットホーム造成用の鋼管杭打設時の実際の作業手順を示す概略工程図であり、前記図１５〜図２１で説明した従来のダウンザホールハンマ工法における同一の構成要素には同一の符号を付して表示してある。先ず図７に示すように、既設の上部工地組１上にクローラクレーン２をセットし、クレーンブーム２ａの先端から垂下した昇降操作用ワイヤ２ｂに取り付けたフック３を用いて新たな上部工４３を架設してＰＣ鋼線５０により上部工４３の姿勢を保持する。予め上部工４３の開口部４３ａ上には、鋼管杭回転止め装置２９が固定されており、図５の要部拡大図で説明したように該鋼管杭回転止め装置２９の下板２９ａをボルトにより上部工４３の主桁４１に固定して、上板２９ｂと下板２９ａとの間で鋼管杭回転止め装置２９を支持する。
【００１８】
次に図８に示すように、クローラクレーン２のフック３を用いて鋼管杭２８が鋼管杭回転止め装置２９内を挿通するようにセットする。次に図９に示すようにフック３を用いて鋼管杭打設装置２１の吊金具２２を吊支し、内部に油圧式掘進機２４が配備された筒体２３とスライム排出装置２５及び該スライム排出装置２５の下方に突出している油圧式掘進機２４のロッド２４ａを鋼管杭２８内に挿入する。図５の要部拡大図で説明したように油圧式掘進機２４のロッド２４ａの下側部には、拡径式ダウンザホールハンマ３０と土砂掘削用ハンマービット３１とが取り付けられている。
【００１９】
次に図１０に示すように鋼管杭固定バンド２７の締付作用により鋼管杭２８をスライム排出装置２５のガイド部材２５ｂに固定する。前記図４で説明したように鋼管杭固定バンド２７の内周に形成された円弧面２７ａ，２７ａを有する一対の固定具２７ｂ，２７ｂをガイド部材２５ｂに形成された切欠部２５ｃ内に挿通して、油圧シリンダ３７の締付作用により鋼管杭２８の上端部分をガイド部材２５ｂに固定する。この状態を維持したまま調整シリンダ２６，２６を用いて鋼管杭２８を上昇させる。
【００２０】
次に図１１に示すように鋼管杭回転止め装置２９を用いて鋼管杭２８の回転を防止してから油圧式掘進機２４の駆動を開始する。鋼管杭回転止め装置２９は前記図６で説明したように内周に円弧面４５，４５が形成された一対の半円状締付具４６，４６の他端部に配備されたローラ圧着ボルト４９を締め付けることにより、ガイドローラ４８，４８によって鋼管杭２８の回転を防止し、このガイドローラ４８，４８の回動により鋼管杭２８は上下方向に摺動可能である。
【００２１】
鋼管杭２８は、前記の図３で説明したようにスライム排出装置２５の円筒状部２５ａの内壁面に突設されたキー３３，３３と筒体２３の外壁面に突設されたキー溝３４，３４による回転防止機構によっても回転が防止された状態として支持されているため、鋼管杭回転止め装置２９の作用により上下２個所で回転止め機能が働いている。
【００２２】
図１２に示したように油圧式掘進機２４の正回転によりロッド２４ａに連結されたダウンザホールハンマ３０が拡径して、このダウンザホールハンマ３０の作動により超硬合金でなるハンマービット３１を打撃し、ハンマービット３１の回転掘削作用とダウンザホールハンマ３０の打撃作用によって土砂の掘削が進行する。掘削時に筒体２３の上方閉止部材２３ａに配置されたエア用ロータリージョイント３２から油圧式掘進機２４に高圧エアを供給することにより、掘削された土砂は鋼管杭２８とロッド２４ａ間の隙間を通って上昇し、スライム排出装置２５のスライム排出口２５ｄから順次排出される。
【００２３】
油圧式掘進機２４により予定深度まで掘削して鋼管杭２８の圧入が行われてから該油圧式掘進機２４を逆回転することによりダウンザホールハンマ３０が縮径するので、ここで鋼管杭固定バンド２７を緩めてから図１３に示すようにクローラクレーン２のフック３を用いて筒体２３とスライム排出装置２５及び油圧式掘進機２４のロッド２４ａを上昇させて引き上げることにより、１本の鋼管杭２８の打設が完了する。尚、必要に応じて鋼管杭２８内に注入パイプを通してセメントミルク及びモルタルを注入することもできる。
【００２４】
次に鋼管杭回転止め装置２９のローラ圧着ボルト４９を緩めるのと同時に筒体２３の締付具２３ｄ，２３ｄを緩め、フランジ２３ｂ，２３ｃを分解して筒体２３とスライム排出装置２５及び油圧式掘進機２４のロッド２４ａを取り外し、図１４に示すように再度クローラクレーン２のクレーンブーム２ａの先端から垂下した昇降操作用ワイヤ２ｂに取り付けたフック３を用いて新たな上部工４３の開口部４３ａ上に鋼管杭回転止め装置２９を固定して図７の状態に戻り、同様な鋼管杭２８の打設作業を継続する。
【００２５】
上記したように、本発明によれば内部に油圧式掘進機２４が配備された筒体２３とスライム排出装置２５及び該スライム排出装置２５の下方に突出している油圧式掘進機のロッド２４ａを鋼管杭２８内に挿入し、鋼管杭固定バンド２７の締付作用により該鋼管杭２８をスライム排出装置２５のガイド部材２５ｂに固定してから調整シリンダ２６を用いて鋼管杭２８を上昇させ、鋼管杭回転止め装置２９を用いて鋼管杭２８の回転を防止してから油圧式掘進機２４の駆動を開始することにより、ロッド２４ａに連結されたダウンザホールハンマ３０が拡径してハンマービット３１を打撃し、ハンマービットの回転掘削作用とダウンザホールハンマの打撃作用によって土砂の掘削を行うことができる。そして予定深度まで掘削して鋼管杭２８の圧入が行われてから油圧式掘進機２４を逆回転することによりダウンザホールハンマ３０が縮径し、鋼管杭固定バンド２７を緩めて筒体２３とスライム排出装置２５及び油圧式掘進機のロッド２４ａを上昇させて鋼管杭の打設を完了することができる。
【００２６】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明にかかる鋼管杭の打設方法及びその装置によれば、鋼管杭には固定バンドと鋼管杭回転止め装置の上下２個所で回転止め処理が施されているとともに、鋼管杭回転止め装置を予め主桁と受桁からなる上部工に固定することにより、油圧式掘進機の回転反力を受支することができる。そのため、従来の掘削ビットを備えた掘削軸部材をオーガマシンにより回転させて地盤を掘削する工法のようにオーガマシンの回転反力を受支するために長いリーダは不要であり、それに伴って施工現場へのリーダの搬入搬出及び現場でのリーダ移動用のクレーン等大型装置を必要としない上、作業開始までの手間を最小限にするとともに前処理時間を短縮することができる。
【００２７】
更に鋼管杭には上方の固定バンドと下方の鋼管杭回転止め装置の上下２個所で回転止め処理が施されているため、掘削時の鋼管杭の回転防止機能は万全であり、かつ、傾斜地での地盤掘削時にでもリーダを用いた際の接地面との間に生じやすい段差がなくなり、掘削深さが制限される問題も生じないという利点があり、ダウンザホール工法を利用した鋼管杭の打設方法及びその装置に適用して大きな効果を発揮する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明で用いた鋼管杭打設装置の正断面図。
【図２】図１の上側部拡大図。
【図３】図２のＡ−Ａ線断面図。
【図４】鋼管杭固定バンドを取り出して示す平面図。
【図５】図１の下側部拡大図。
【図６】鋼管杭回転止め装置を取り出して示す平面図。
【図７】鋼管杭打設時の実際の作業手順を示す概略図。
【図８】図７から次段の作業手順を示す概略図。
【図９】図８から次段の作業手順を示す概略図。
【図１０】図９から次段の作業手順を示す概略図。
【図１１】図１０から次段の作業手順を示す概略図。
【図１２】図１１から次段の作業手順を示す概略図。
【図１３】図１２から次段の作業手順を示す概略図。
【図１４】図１３から次段の作業手順を示す概略図。
【図１５】従来の鋼管杭打設時の作業手順を示す概略図。
【図１６】図１５から次段の作業手順を示す概略図。
【図１７】図１６から次段の作業手順を示す概略図。
【図１８】図１７から次段の作業手順を示す概略図。
【図１９】図１８から次段の作業手順を示す概略図。
【図２０】図１９から次段の作業手順を示す概略図。
【図２１】図２０から次段の作業手順を示す概略図。
【符号の説明】
２１…鋼管杭打設装置
２２…吊金具
２３…筒体
２３ａ…閉止部材
２４…油圧式掘進機
２４ａ…ロッド
２５…スライム排出装置
２５ａ…円筒状部
２５ｂ…ガイド部材
２５ｃ…切欠部
２６…調整シリンダ
２７…鋼管杭固定バンド
２８…鋼管杭
２９…鋼管杭回転止め装置
３０…ダウンザホールハンマ
３１…ハンマービット
３２…エア用ロータリージョイント
３３…キー
３４…キー溝
３７…油圧シリンダ
４３…上部工
４３ｂ…鋼管ガイド
４８…ガイドローラ
４９…ローラ圧着ボルト
５０…ＰＣ鋼線
整理番号  Ｐ３２６５
【図１】
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【図２】
0004478348.tif 000003
【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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
0004478348.tif 000016
【図１６】
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【図１７】
0004478348.tif 000018
【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
0004478348.tif 000021
【図２１】
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