(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
杭の近傍の掘削に補助された状態で複数の杭を連続して圧入する杭圧入機であって、
圧入すべき杭の後に圧入される未設杭側近傍を掘削する第一の掘削手段と、圧入すべき杭の先に圧入された既設杭側近傍を掘削する第二の掘削手段とを備え、
第一の掘削手段は、掘削土を上昇させて排土する機能を有し、
第二の掘削手段は、掘削土を第一の掘削手段側に押し出す機能を有するとともに、圧入すべき杭に着脱自在に固定されていることを特徴とする杭圧入機。
【請求項２】
請求項１記載の杭圧入機において、
第一の掘削手段が掘削土を上昇させながら掘削が可能なオーガを備え、
第二の掘削手段がオーガを備え、
第二の掘削手段のオーガが土砂を下方に送る方向に回転させられて、掘削土を第一の掘削手段側に押し出すことを特徴とする杭圧入機。
【請求項３】
杭の近傍の掘削に補助された状態で複数の杭を連続して圧入する杭圧入機であって、圧入すべき杭の後に圧入される未設杭側近傍を掘削する第一の掘削手段と、圧入すべき杭の先に圧入された既設杭側近傍を掘削する第二の掘削手段とを備え、第一の掘削手段は、掘削土を上昇させて排土する機能を有し、第二の掘削手段は、掘削土を第一の掘削手段側に押し出す機能を有する杭圧入機を用い、前記第一及び第二の掘削手段による掘削に補助されて複数の杭を連続して圧入する杭圧入方法であって、
先に圧入された既設杭の次に杭を圧入するに際し、前記既設杭の圧入時に第一の掘削手段に掘削された領域と近接するかもしくは少なくとも一部が重なる領域を第二の掘削手段で掘削するとともに、第一の掘削手段が圧入すべき杭の前記未設杭側近傍を掘削し、
第二の掘削手段が先の既設杭の圧入時に第一の掘削手段で掘削された状態の地盤の部分に侵入する土砂を第一の掘削手段側に押し出し、第一の掘削手段が掘削土を上昇させて排土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、オーガ掘削に補助された状態で杭の圧入を行なう杭圧入機及び杭圧入方法に関するものである。
【０００２】
【従来技術】
従来、Ｈ型鋼矢板（杭）の圧入において、硬質地盤対応として、オーガによって掘進しながら、Ｈ型鋼矢板の圧入を行なう圧入機及び圧入方法が知られている。
【０００３】
ここで、複数のＨ型鋼矢板７１、７２、７３が順次地盤に圧入される場合を例に取り、図５を用いて、従来の杭圧入機を用いたＨ型鋼矢板圧入の手順を説明する。Ｈ型鋼矢板７１を圧入しているときは領域８１に掘削手段であるオーガが配置され、同様にＨ型鋼矢板７２を圧入しているときには領域８２に、Ｈ型鋼矢板７３を圧入しているとき領域８３にそれぞれ前記オーガが配置される。ここで、前記Ｈ型鋼矢板７１の圧入作業は、まず既に鉛直方向に掘削されている穴８０と前記領域８１の間に前記Ｈ型鋼矢板７１を鉛直方向に配置し、前記領域８１に前記オーガを用いて鉛直方向に掘削を行ないながら、前記Ｈ型鋼矢板７１を所定の深さまで圧入していくことで実施される。また、前記Ｈ型鋼矢板７２、７３の圧入の際には、既に前記領域８１、８２に穴が鉛直方向に掘削されていることになり、以降は前記Ｈ型鋼矢板７１の場合と同様にして作業が進行していくことになる。
【０００４】
また、上述した従来の杭圧入方法以外の杭圧入方法として、２組のオーガを有した圧入機を用い、前記２組のオーガによる圧入中のＨ型鋼矢板の前後近傍２箇所の掘削と併行して該Ｈ鋼矢板の圧入を行なう圧入方法が特開平１１−３５０４８１により、知られている。
【０００５】
【発明が解決しようとしている課題】
ところで、従来の杭圧入機及び杭圧入方法においては、圧入するＨ型鋼矢板の前側を掘削しながら該Ｈ型鋼矢板を圧入している際、該鋼矢板による押出力によって、圧入中に前記Ｈ型鋼矢板と既設Ｈ型鋼矢板との間の土砂が圧密されるために、それ以上の前記Ｈ型鋼矢板の圧入が妨げられ、鋼矢板圧入の能率が低下することや、前記圧密によって前記圧入するＨ型鋼矢板が前方に押され、前記鋼矢板の継手部での圧入抵抗が増大したり、施工精度が低下したりすることなどが問題となっていた。
【０００６】
また、上記の問題点の解決手段として、上述の特開平１１−３５０４８１により報告されている杭圧入機及び杭圧入方法が知られているが、鋼矢板の圧入と併行して、２組のオーガを用いて圧入中のＨ型鋼矢板の前後２箇所を掘削する杭圧入方法の場合、２組のオーガが必要となり、杭圧入機及びこの杭圧入機を用いた操作が複雑化するという問題点があった。
【０００７】
上記の問題に鑑み、本発明では圧入作業が掘削済み穴への土砂流入や圧入する鋼矢板と既設する鋼矢板との間の土砂の圧密によって阻害されないとともに、掘削に伴ない排出される土砂の処理を簡素化できる杭圧入機及び杭圧入方法の提供を目的とした。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
以上の課題を解決するべく、請求項１記載の発明は、杭の近傍の掘削に補助された状態で複数の杭を連続して圧入する杭圧入機であって、圧入すべき杭の後に圧入される未設杭側近傍を掘削する第一の掘削手段と、圧入すべき杭の先に圧入された既設杭側近傍を掘削する第二の掘削手段とを備え、第一の掘削手段は、掘削土を上昇させて排土する機能を有し、第二の掘削手段は、掘削土を第一の掘削手段側に押し出す機能を有するとともに、圧入すべき杭に着脱自在に固定されていることを特徴とする。
【０００９】
請求項１に記載の発明によれば、杭圧入機において、圧入する杭（鋼矢板）の前後の近傍に備えられた２組の掘削手段のうち、第二の掘削手段は掘削土を第一の掘削手段側に押し出し、第一の掘削手段１組のみで排土を行なうため、掘削手段を２組有しているにかかわらず、２組の掘削手段から排土が行なわれる場合に比べて地上に排出された掘削土の処理が簡素化される。また、第二の掘削手段を、既設杭と圧入中の杭の間にある土砂を第一の掘削手段へ送り出すものとすれば、該穴への土砂の流入や前記既設杭と前記圧入中の杭との間の土砂の圧密を防止することができ、杭圧入作業の施工精度や能率を向上させることができる。また、第二の掘削手段は圧入すべき杭（鋼矢板）を介して圧入機本体と接続されており、昇降自在に支持する必要がないため、既に掘削手段を１組だけ有した従来の圧入機を保有している場合、新たに第二の掘削手段を購入するだけで安価に上記発明の効果を得ることができるとともに、装備の簡略化による経費の削減を行なうことができる。
【００１０】
請求項２に記載の発明は、第一の掘削手段が掘削土を上昇させながら掘削が可能なオーガを備え、第二の掘削手段がオーガを備え、第二の掘削手段のオーガが土砂を下方に送る方向に回転させられて、掘削土を第一の掘削手段側に押し出すことを特徴とする。
【００１１】
請求項２に記載の発明によれば、請求項１に記載の発明と同様の効果を奏する。
【００１４】
請求項３記載の発明は、杭の近傍の掘削に補助された状態で複数の杭を連続して圧入する杭圧入機であって、圧入すべき杭の後に圧入される未設杭側近傍を掘削する第一の掘削手段と、圧入すべき杭の先に圧入された既設杭側近傍を掘削する第二の掘削手段とを備え、第一の掘削手段は、掘削土を上昇させて排土する機能を有し、第二の掘削手段は、掘削土を第一の掘削手段側に押し出す機能を有する杭圧入機を用い、前記第一及び第二の掘削手段による掘削に補助されて複数の杭を連続して圧入する杭圧入方法であって、先に圧入された既設杭の次に杭を圧入するに際し、前記既設杭の圧入時に第一の掘削手段に掘削された領域と近接するかもしくは少なくとも一部が重なる領域を第二の掘削手段で掘削するとともに、第一の掘削手段が圧入すべき杭の前記未設杭側近傍を掘削し、第二の掘削手段が先の既設杭の圧入時に第一の掘削手段で掘削された状態の地盤の部分に侵入する土砂を第一の掘削手段側に押し出し、第一の掘削手段が掘削土を上昇させて排土することを特徴とする。
【００１５】
請求項３の発明によれば、新たな杭（鋼矢板）の圧入に伴なって、既設杭圧入の際に第一の掘削手段により掘削された地盤に侵入する土砂を第一の掘削手段側に押し出し、第一の掘削手段がこの掘削土を上昇させて排出することにより、前記杭と既設杭との間で土砂が圧密されるために圧入している杭が前方へ押し出されたり、既設杭圧入の際に掘削された穴が閉塞して、杭の圧入抵抗が増大したりすることが軽減され、杭圧入作業の施工精度や能率を改善することができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
図１から３を用いて、本発明に係る杭圧入機の実施の形態例を説明する。なお、図１、２から見て、Ｈ型鋼矢板７の図１、２において手前側のフランジは略されている。本発明に係るＨ型鋼矢板圧入機（以下、圧入機）１は、Ｈ型鋼矢板を地盤に圧入するための装置であり、図１に示すように、Ｈ型鋼矢板の圧入を行なう圧入部２や、前記圧入機１を地盤に対して固定し、前記圧入部２を支持する支持部３などからなる。
【００１７】
圧入部２は、該圧入部２全体の昇降を行なう主昇降部２１、第一の掘削手段（ケーシングオーガ、第一掘削手段）４、第二の掘削手段（第二掘削手段）５、前記第一掘削手段４を掴むケーシングオーガチャック部２２、前記第一掘削手段４を上下に移動させるケーシングオーガ昇降部２３、前記第一掘削手段４を前後に移動させるケーシングオーガ水平移動部２４、Ｈ型鋼矢板７を掴む杭チャック部２５などからなる。
【００１８】
主昇降部２１は図示しない一対の油圧シリンダ装置で構成されており、ピストンの上下動に伴って、前記圧入部２全体を前記支持部３に対して昇降させる。前記第一掘削手段４は、円筒形をなすケーシング４３と、このケーシング４３内に設けられ、先端部（下端部）が該ケーシング４３の先端部（下端部）から所定の長さだけ突出している第一オーガ４１とで一体的に構成されており、上記ケーシング４３の上端部には上記オーガ４１を駆動させるための第一掘削モータ（油圧モータ）４２が取り付けられている。また、前記ケーシング４３には前記オーガ４１による掘削で生じた排土を排出するため、図示しない土砂排出口が少なくとも１ヶ所設置されている。前記第一掘削手段４は前記ケーシングオーガチャック部２２を介して前記圧入部１に固定される。前記ケーシングオーガチャック部２２は１組の油圧シリンダ装置２２１と図示しないケーシング固定爪２２２を有し、前記シリンダ装置２２１のピストンの前後動によって図示しない固定爪２２２を図１から見て左右方向に移動させることで、前記第一掘削手段４を掴んだり、解放したりする。また、前記ケーシングオーガチャック部２２は前記オーガ昇降部２３及び前記オーガ水平移動部２４を介して前記圧入部２本体と接続されている。前記オーガ昇降部２３は図示しない一組の油圧シリンダ装置１組を有しており、ピストンの上下動によって、前記ケーシングオーガチャック部２２を昇降させる。また、前記オーガ水平移動部２４は図示しない１組の油圧シリンダ装置を有しており、ピストンの前後動によって前記オーガ部２２の前後方向の位置を調整する。
【００１９】
杭チャック部２５は杭固定シリンダ部２５１及び杭固定爪２５２、２５２等などにより構成され（図示せず）、前記固定シリンダ部２５１が伸縮することで前記固定爪２５２、２５２の間隔を調整することにより、前記Ｈ型鋼矢板７を掴んだり解放したりする。
【００２０】
圧入機１を支持する支持部３は、図１に示すように旋回部３１、サドル３２、スライドベース３３及びクランプ３４、３４、…などで構成される。前記圧入機１は前記クランプ３４、３４、…がすでに地盤に埋め込まれている複数のＨ型鋼矢板を挟み込む形で支持されている。また、スライドベース３３はサドル３２に対して図１において左右方向にスライド可能に取り付けられ、さらに旋回部３１は前記スライドベース３３上に立設されている図示しない軸を支点として水平面内で旋回するようになっている。前記旋回部３１の前部には杭圧入部２が、前記主昇降部２１を介して昇降自在に接続されている。前記旋回部３１の上部にはリール部６が設けられている。このリール部６には前記第一掘削モータ４２及び後述する第二掘削モータ５２へ油圧を伝達する油圧ホース６１、６２（６２のみ図示)が巻かれており、前記油圧モータ４２、５２の上下動に伴なって、適宜前記油圧ホース６１、６２を巻き出したり巻き戻したりするようになっている。
【００２１】
図２に示すように、第二掘削手段５は、第二オーガ５１、第二モータ（油圧モータ）５２、第二掘削手段チャック部５３、５３などからなる。前記第二掘削手段５は、前記圧入機１本体に対して直接は固定されず、油圧ホース６２を介して該圧入機１と接続されている。前記第二オーガ５１は、前記第一掘削手段４の前記第一オーガ４１に比べてきわめて短く、圧入する鋼矢板７の最下端部から前記オーガ５１を所定長さだけ突出できる程度の長さになっている。
【００２２】
前記第二掘削手段チャック部５３、５３は前記第二モータ５２から見て前記Ｈ型鋼矢板７のウェブ側の位置に上下合わせて２箇所に備え付けられている。図３に示すように、前記チャック部５３は固定シリンダ装置５３１と杭固定爪５３２、５３２を有しており、前記シリンダ装置５３１のピストンは前記Ｈ型鋼矢板７のフランジに対して垂直な方向に伸縮することで杭固定爪５３２、５３２間の距離を変え、該固定爪５３２、５３２を前記Ｈ型鋼矢板７の前記フランジに押し当てたり、該フランジから離したりすることで、前記Ｈ型鋼矢板７を掴んだり解放したりする。
【００２３】
ここで、前記杭圧入機１を用いた地盤へのＨ型鋼矢板圧入の方法を説明する前に、圧入する鋼矢板７と第一掘削手段４、第二掘削手段５の位置関係を説明する。前記第一掘削手段４の位置が、前記杭チャック部２５に固定されているＨ型鋼矢板７と該Ｈ型鋼矢板７に隣接して、該Ｈ型鋼矢板７設置の次に設置されるＨ型鋼矢板７とのほぼ中間に位置するように、前記杭チャック部２５と前記ケーシングオーガチャック部２２は配置され、また、既設鋼矢板の圧入に伴なって既に掘削された領域と近接するかもしくは少なくとも一部が重なる領域に前記第二掘削手段５が配置される。例えば、図４に示されるように、複数のＨ型鋼矢板７１、７２、…が順次地盤に圧入される場合、Ｈ型鋼矢板７１を圧入しているときは領域８１に第一掘削手段４が配置されるとともに、既設穴８０の領域と近接するかもしくは少なくとも一部が重なる領域９０に第二掘削手段５が配置される。同様にＨ型鋼矢板７２を圧入しているときには領域８２に前記第一掘削手段４が配置されるとともに、前記領域８１と近接するかもしくは少なくとも一部が重なる領域９１に前記第二掘削手段５が配置される。さらに、Ｈ型鋼矢板７３を圧入するときには領域８３に前記第一掘削手段４が配置され、領域９２に前記掘削手段５が配置される。
【００２４】
図１、２を用いて、圧入機１により、Ｈ型鋼矢板７を地盤に圧入する手順を説明する。既設のＨ型鋼矢板７、７、…をクランプ３４、３４、…で挟持することで、前記圧入機１を地盤に対して固定したのち、杭チャック部２５及びケーシングオーガチャック部２２を主昇降部２１及びケーシングオーガ昇降部２３により、それぞれ上昇させる。引き続いて、第一掘削手段４を前記ケーシングオーガチャック部２２で掴んで固定し、新たに圧入するＨ型鋼矢板７を前記杭チャック部２５で掴んで固定する。さらに、第二掘削手段５を、第二掘削手段チャック部５３によって前記Ｈ型鋼矢板７を掴むことで固定する。ここで、前記第二掘削手段５は、既設Ｈ型鋼矢板７の圧入に伴って掘削済みの穴８の領域と近接するかもしくは少なくとも一部が重なる領域に、第二オーガ５１が前記Ｈ型鋼矢板７の最下端部から一定長さだけ突出するようにして設置する。
【００２５】
前記第一掘削手段４、前記Ｈ型鋼矢板７及び前記第二掘削手段５の設置が完了した後、前記第一オーガ４１を順方向（該オーガ４１が上方向に土砂を運搬する方向）に回転させるとともに、前記第二オーガ５１を逆方向（該オーガ５１が土砂を下方向に運搬する方向）に回転させながら、主昇降部２１を用いて、前記第一掘削手段４、前記Ｈ型鋼矢板７及び前記第二掘削手段５を同時に下降させる。
【００２６】
図２に示すように、前記Ｈ型鋼矢板７が圧入されるのに伴ない、該Ｈ型鋼矢板７によって前記第一オーガ４１の周囲へ押し出された土砂は、順方向に回転して地盤の掘削を行なっている該オーガ４１により上方へと送り出され、前記ケーシング４３を通って、地上へと排出される。また、前記Ｈ型鋼矢板７の圧入によって、前記第二オーガ５１の周囲へ押し出された土砂は、すでに掘削されている前記穴８へ落ち込むかわりに、逆方向に回転している前記オーガ５１の作用で前記第一オーガ４１へと押し出され、さらに順方向へ回転している該オーガ４１の作用により、地上へと排出される。このように、前記オーガ４１及び５１による掘削及び土砂排出作用によって、前記Ｈ型鋼矢板７に対する圧入抵抗は軽減されるともに、既設鋼矢板７と圧入中の鋼矢板７との間の部分で起こる土砂の圧密が回避される。
上記の操作を、前記杭チャック部２５及び前記ケーシングオーガチャック部２２が１ストローク分だけ下降するまで続行する。
【００２７】
前記杭チャック部２５及び前記ケーシングオーガチャック部２２を１ストローク分下降させた後、前記Ｈ型鋼矢板７と前記第一掘削手段４を前記チャック２５及び２２から解放し、主昇降部２１によって前記チャック部２５及び２２を上昇させ、これまで掴んでいた位置よりも高い位置で、前記Ｈ型鋼矢板７及び前記第一掘削手段４を前記チャック部２５及び２２によって再び掴んで固定し、再び前記第一オーガ４１を順方向に、前記第二オーガ５１を逆方向に回転させながら、主昇降部２１を用いて前記Ｈ型鋼矢板チャック部２５及び前記ケーシングオーガチャック部２２を下降させ、前記Ｈ型鋼矢板７の圧入を続ける。
以後、上述の動作を前記Ｈ型鋼矢板７が地盤の所定の深さへ圧入されるまで繰り返す。
【００２８】
前記Ｈ型鋼矢板７の圧入が終了した後、前記杭圧入機１のサドル３２に対してスライドベース３３を前方にスライド移動させることにより、前記杭チャック部２５と前記オーガチャック部２２及び前記第一掘削手段４を、次の鋼矢板圧入位置、掘削位置に移動させる。また、前記第二掘削手段５は、前記第二掘削手段チャック部５３を操作して前記Ｈ型鋼矢板７を解放した後に、図示しない吊り上げ手段を用いて引き上げる。その後再び、次に圧入するＨ型鋼矢板７を、上述のようにして圧入する。以上のように、Ｈ型鋼矢板７の圧入を繰り返し行なうことにより、Ｈ型鋼矢板壁を構築することができる。なお、前記鋼矢板圧入機１は従来の鋼矢板圧入機と同様に既設のＨ型鋼矢板壁上を自走することができるので、順次前記圧入機１を前進させてＨ型鋼矢板７を圧入することができる。
【００２９】
なお、上述の操作を行なっても、前記Ｈ型鋼矢板７に対する圧入抵抗が軽減されない場合は、前記ケーシングオーガ昇降部２３を用いて前記ケーシングオーガチャック部２２のみを下降させることで、前記第一掘削手段４による掘削を、前記Ｈ型鋼矢板７の圧入と、それに併行する前記第二掘削手段５を用いた第一掘削手段４への土砂の押し出しに先行して行なってもよいし、前記主昇降部２１による下降と、前記ケーシングオーガ昇降部２３による上昇を併用することで、前記第一掘削手段４を地盤から抜き去りながら前記Ｈ型鋼矢板７と、それに併行する前記第二掘削手段５を用いた第一掘削手段４への土砂の押し出しの圧入を行なってもよい。
【００３０】
なお、上述の実施例では、第一の掘削手段４にケーシングオーガを用いたが、本発明の杭圧入機１を構成する前記第一の掘削手段４は、地盤を掘削しながら掘削土を上昇させることができるものであれば、ケーシングオーガに限らない。例えば、前記第一の掘削手段４にケーシングを有しないオーガを用いてもよい。
【００３１】
【発明の効果】
請求項１に記載の発明によれば、これまでに知られた２組の掘削手段を有する杭圧入機に比べて、掘削土の処理作業が簡素化される。また、第二の掘削手段を、既設杭（鋼矢板）と圧入中の杭の間に掘削済みの穴へ挿入して、該穴の周囲の土砂を第一の掘削手段へ送り出すものとすれば、該穴への土砂の流入や前記既設杭と前記圧入中の杭との間の土砂の圧密を防止することができ、杭圧入作業の施工精度や能率を向上させることができる。また、これまでに知られた２組の掘削手段を有する杭圧入機に較べて、装備の簡略化による経費削減が可能である。また、既に施工者が掘削手段を１組だけ有した従来の杭圧入機を保有している場合、新たに第二の掘削手段を購入するだけで安価に上記発明の効果を奏することができる。
【００３２】
請求項２に記載の発明によれば、請求項１に記載の発明と同様の効果を奏することができる。
【００３４】
請求項３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、圧入中の杭と既設杭との間で土砂が圧密されるために前記圧入している杭が前方へ押し出されたり、前記既設杭圧入の際に掘削された穴が閉塞して、杭の圧入抵抗が増大したりすることが軽減され、杭圧入作業の施工精度や能率を改善することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用した１例である杭圧入機１の地上部分の正面図である。
【図２】本発明を適用した１例である杭圧入機１の地盤内部分の正面図である。
【図３】図２に示した杭圧入機１の地盤内部分の平面図である。
【図４】本発明を適用した１例である杭圧入機１を用いた杭圧入方法におけるＨ型鋼矢板の位置及び掘削位置の関係を説明するための図である。
【図５】従来の杭圧入機を用いた杭圧入方法におけるＨ型鋼矢板の位置及び掘削位置の関係を説明するための図である。
【符号の説明】
１    圧入機
２    杭圧入部
３    支持部
４    第一の掘削手段（ケーシングオーガ、第一掘削手段）
５    第二の掘削手段（第二掘削手段）
７    Ｈ型鋼矢板
８    既設穴
２１  主昇降部
２２  ケーシングオーガチャック部
２３  ケーシングオーガ昇降部
２４  ケーシングオーガ水平移動部
２５  杭チャック部
４１  第一オーガ
４２  第一モータ
４３  ケーシング
５１  第二オーガ
５２  第二モータ
５３  第二掘削手段チャック部
【図１】
0004536954.tif 000002
【図２】
0004536954.tif 000003
【図３】
0004536954.tif 000004
【図４】
0004536954.tif 000005
【図５】
0004536954.tif 000006