(57)【要約】      （修正有）【課題】鋼管類を円滑に圧入できるようにする貫入抵抗緩和装置を提供する。【解決手段】クレーン吊り下げ式の貫入抵抗緩和装置１は、圧入装置３から切り離された別体の単独装置として構成され、高周波振動を発生する起振部１５と、振動を鋼管類５に伝達する振動伝達部２０を有している。圧入装置を用いた鋼管類打設工において、貫入抵抗緩和装置１を鋼管類５に挿入し、その振動伝達部２０を鋼管５内壁に圧接させる。好ましくは、圧入により砂や礫の圧密が生じている部位近傍まで吊り降ろして、鋼管５内壁に圧接させる。起振部１５での高周波振動は、振動伝達部２０を介して鋼管類５周囲に伝搬し、その振動エネルギーによって、圧入時に生じた砂や礫などの圧密、固結が解消又は緩和され、砂や礫に流動が促される。これにより、鋼管類５圧入時の貫入抵抗が低減し、鋼管類５を地盤に円滑に圧入できるので、圧入不能になるといった事態を回避できる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
鋼管類を地盤に圧入する際に圧入補助目的で用いられる装置において、鋼管類圧入時の貫入抵抗を緩和するための振動を発生させる起振部と、鋼管類に接して前記振動を伝達するための振動伝達部と、を有することを特徴とする貫入抵抗緩和装置。
【請求項２】
前記鋼管類に対し挿脱自在に構成されていることを特徴とする請求項１に記載の貫入抵抗緩和装置。
【請求項３】
クレーン吊り下げ式であることを特徴とする請求項１又は２に記載の貫入抵抗緩和装置。
【請求項４】
防水性を有することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の貫入抵抗緩和装置。
【請求項５】
鋼管類圧入装置と請求項１記載の貫入抵抗緩和装置を併用して鋼管類を打設する方法において、貫入抵抗緩和装置を鋼管類内に挿入し、鋼管類圧入時に発生する貫入抵抗を緩和する振動を該鋼管類に付与することを特徴とする鋼管類の打設方法。
【請求項６】
鋼管類を把持するチャックを備えた鋼管類圧入装置と、請求項１記載の貫入抵抗緩和装置を併用して鋼管類を打設する方法において、
鋼管類を地盤に圧入するために、前記圧入装置のチャックを昇降させる工程と、
鋼管類圧入時に発生する貫入抵抗を緩和するために、貫入抵抗緩和装置を鋼管類内に挿入して該鋼管類に接して振動を付与する工程と、を含むことを特徴とする鋼管類の打設方法。
【請求項７】
前記鋼管類に振動を付与する際において、前記貫入抵抗緩和装置の振動伝達部を、前記圧入装置のチャックによる把持部分とは異なる高さ位置であって、鋼管類の内壁側に圧接させることを特徴とする請求項６に記載の鋼管類の打設方法。
【請求項８】
鋼管類の内側を中掘りする工程をさらに含むことを特徴とする請求項５乃至７のいずれかに記載の鋼管類の打設方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鋼管矢板や鋼管杭などの鋼管類を打設する方法と、鋼管類打設工において鋼管類圧入時の貫入抵抗を緩和する装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
鋼管類の一種である鋼管矢板は、本管と断面略Ｃ字状の継手を有している。例えばこのような鋼管矢板を用いて鋼管矢板壁を構築するには、先行打設された鋼管矢板の継手部と後行打設される鋼管矢板の継手部とをスライド係合させつつ、地盤に後行の鋼管矢板を圧入するが、その際発生する貫入抵抗を低減するために、主にウォータージェットが用いられている（特許文献１参照）。
【０００３】
また近年では、鋼管矢板の運用が硬質地盤に拡張している一方で、過大な貫入抵抗により圧入不能になるなどの施工障害が多発している。かかる問題を解決するために、鋼管矢板を地盤に圧入するに際し、筒状のケーシングと該ケーシング内に配置された掘削ロッドとを備えたケーシング付きアースオーガを用いて、鋼管圧入部位とその周囲近傍を掘削して鋼管矢板を圧入する鋼管矢板圧入装置が提案され、実用化されている（特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１１−３５０４８４号公報
【特許文献２】特開２０００−３４５５６１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
鋼管矢板の圧入の際には、本管内や下端地盤において砂や礫などに圧密が生じ、それが大きな貫入抵抗となって鋼管矢板圧入を妨げることから、圧入時の貫入抵抗を低減する手段として特許文献１、２に開示の上記方法が採用されている。
【０００６】
しかしながら、継手部を具備する鋼管矢板を打設するに際しては、圧入の妨げとなる砂や礫の圧密は、本管内や下端地盤の圧密ばかりでなく、継手部においても発生する。すなわち、鋼管矢板の打設時には、圧入に伴って、連結用の継手部のスリットから、該継手部内に細砂や礫などが必然的に混入する。それが鋼管矢板圧入の際の単調な管軸方向に沿う昇降（上下）運動の反復により累積し、細砂や礫が継手部内の狭隘な内空部で圧密する。このような、鋼管矢板継手部における圧密は、後行する鋼管矢板の圧入を妨げ、その打設及び連結を困難にするにもかかわらず、その問題は未だ解決しておらず、現在も施工途中で貫入不能となるといった事例が後を絶たない。
【０００７】
本発明は、このような問題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、鋼管矢板や鋼管杭などの鋼管類圧入時に生じ得る砂や礫などの圧密を可及的に防止し、貫入抵抗を緩和することで、該鋼管類を地盤に円滑に打設できるようにする装置及び方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的は、鋼管類を地盤に圧入する際に圧入補助目的で用いられる装置であって、鋼管類圧入時の貫入抵抗を緩和するための振動を発生させる起振部と、鋼管類に接して前記振動を伝達するための振動伝達部とを有する貫入抵抗緩和装置によって達成される。
【０００９】
この貫入抵抗緩和装置は、前記鋼管類を圧入するための鋼管類圧入装置とは別体の装置として構成され、前記鋼管類に対し挿脱自在に構成され、クレーン吊り下げ式であり、防水性を有するのが好ましい。
【００１０】
また上記目的は、鋼管類を把持するチャックを備えた鋼管類圧入装置と、貫入抵抗緩和装置を併用して鋼管類を打設する方法において、貫入抵抗緩和装置を鋼管類内に挿入し、鋼管類圧入時に発生する貫入抵抗を緩和する振動を該鋼管類に付与することによって達成される。すなわちこの方法は、鋼管類を地盤に圧入するために前記圧入装置のチャックを昇降させる工程と、鋼管類圧入時に発生する貫入抵抗を緩和するために貫入抵抗緩和装置を鋼管類内に挿入して該鋼管類に接して振動を付与する工程と、を含んでいる。
【００１１】
上記方法において、鋼管類に振動を付与する際には、前記貫入抵抗緩和装置の振動伝達部を、前記圧入装置のチャックによる把持部分とは異なる高さ位置であって、鋼管類の内壁側に圧接させることが好ましい。
【００１２】
また上記方法では、鋼管類の内側を中掘りする工程をさらに含むことが好ましい。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の貫入抵抗緩和装置は、鋼管類圧入時の貫入抵抗を緩和する振動を発生させる「起振部」と、前記振動を鋼管類へ伝達する「振動伝達部」を有している。このような構成の圧入補助装置を鋼管類打設工に利用することで、圧入途中の鋼管類を介してその周囲に前記振動が伝搬し（鋼管矢板の場合には継手部の周囲及びその内側にも伝搬）、その振動エネルギーによって、圧入時に生じ得る砂や礫などの圧密、固結が抑制される。また、圧入によって既に砂や礫に圧密が累積している場合には、貫入抵抗緩和装置からの振動が、圧密発生部位の砂や礫に対し流動を促してその固結性を失わせ、圧密を緩和又は解消できる（圧密によって固結し流動性を失っていた砂や礫が振動によって流動可能になる）。このように、砂や礫の圧密を緩和、解消又は抑制することで、鋼管類圧入時の貫入抵抗が低減し、該鋼管類を地盤に円滑に打設できる。また、過度の貫入抵抗のために打設途中で鋼管類が圧入不能に陥り、やむなくバイブロハンマーなどの打撃手段を利用する、といった事態を回避できる。
【００１４】
鋼管類の種類は特に限定されず、その代表例としては鋼管矢板や鋼管杭などが挙げられる。鋼管矢板打設工に利用する場合には、本管周囲における砂や礫などの圧密を防止できるだけでなく、断面略Ｃ字状の継手部内へ混入する砂や礫などの圧密も防止できる。したがって、鋼管矢板の本管及び継手部の貫入抵抗が緩和され、既打設の鋼管矢板の継手部へのスライド係合も円滑に進行するので、変形や損壊を招くことなく鋼管矢板を地盤に円滑に打設でき、また既打設の鋼管矢板に確実に連結させることができる。
【００１５】
貫入抵抗緩和装置を鋼管類圧入装置とは別体の装置として構成することで、鋼管類圧入装置（特に圧入装置のチャック及びその近傍）への振動の影響を抑制できる。すなわち、圧入装置に昇降機能（圧入機能）と起振機能（貫入抵抗緩和機能）を同時に具備させる場合には、その振動により発生する内部機構の故障や不具合の頻発や、それを回避するための各種作動部材の強度アップ、それに伴う機械重量、サイズ、製造コストの増大などの弊害を招く。これに対し本発明では、貫入抵抗緩和装置は圧入装置から切り離された単独の装置（機能的・構造的に切り離された別体の装置）であるため、上記弊害を回避できる。
【００１６】
鋼管類に高周波振動を付与する場合、その振動エネルギーは伝搬距離が長くなるほど減衰するため、鋼管類に対する振動の付与（振動伝達部が接する位置）は、好ましくは圧入装置による鋼管把持位置より下位で、より好ましくは地盤面より下位で、さらに好ましくは圧密発生想定部位の近傍であるのが望ましい。本発明の貫入抵抗緩和装置は鋼管類に対し挿脱自在に構成されるので、管軸方向の任意の位置、すなわち圧密発生部位の近傍で鋼管類に対し振動を付与できる。したがって、鋼管類の長さや打設深度にかかわらず、振動の伝搬距離（振動伝達部から圧密発生部位までの距離）が短くなり、振動エネルギーをほとんど減衰させることなく圧密発生部位に作用させることができる。その結果、鋼管類圧入時における砂や礫などの圧密発生が効果的に抑制され、また、圧密が発生した場合でもそれを効果的に解消又は緩和することができ、その結果、鋼管類圧入時の貫入抵抗をより一層緩和できる。
【００１７】
貫入抵抗緩和装置を鋼管類内に挿入自在な大きさにすることにより、該装置を鋼管類内に格納した状態での施工が可能となり、上空制限のある施工現場（例えば既設橋梁の耐震補強などの施工現場にみられる桁下作業の上空制限）に対応できるので、最大限に有効高さを利用した鋼管類の吊り込み長を確保できる。
【００１８】
貫入抵抗緩和装置をクレーン吊り下げ式に構成することにより、作業性が向上する。
【００１９】
貫入抵抗緩和装置に防水性を持たせることで、河川、ダム、護岸などにおける鋼管類打設工で管内に水あるいは地下水が流入する場合であっても、貫入抵抗緩和装置を鋼管内に挿入して所望の部位に水没状態で振動を付与できる。
【００２０】
本発明の鋼管類打設方法では、貫入抵抗緩和装置を鋼管類内に挿入し、鋼管類圧入時に発生する貫入抵抗を緩和する振動を該鋼管類に付与するようになっている。これにより、圧入途中の鋼管類を介してその周囲に前記振動が伝搬し（鋼管矢板の場合には継手部の周囲及びその内側にも伝搬）、その振動エネルギーによって、圧入時に生じ得る砂や礫などの圧密、固結が抑制される。また、圧入によって既に砂や礫に圧密が累積している場合には、貫入抵抗緩和装置からの振動が、圧密発生部位の砂や礫に対し流動を促してその固結性を失わせ、圧密を緩和又は解消できる（圧密によって固結し流動性を失っていた砂や礫が振動によって流動化する）。このように、砂や礫の圧密を緩和、解消又は抑制することで、鋼管類圧入時の貫入抵抗が低減し、該鋼管類を地盤に円滑に打設できる。また、過度の貫入抵抗のために打設途中で鋼管類が圧入不能に陥り、やむなくバイブロハンマーなどの打撃手段を利用する、といった事態を回避できる。
【００２１】
鋼管類に振動を付与する際には、貫入抵抗緩和装置の振動伝達部を、圧入装置の鋼管把持部分とは異なる高さ位置であって、鋼管類の内壁側に圧接させる。このように、圧入装置の鋼管把持部分とは異なる高さ位置で振動を付与することで、圧入装置（特に圧入装置のチャック、昇降装置、その近傍等）への振動の影響を可及的に抑制できる。
また、貫入抵抗緩和用の振動を鋼管内側で付与する方法であれば、圧入装置や周辺地盤に妨げられることなく鋼管類の任意の部位に振動を付与できる。
また、貫入抵抗緩和装置を地盤面より下に吊り降ろして振動を付与することにより、圧密発生部位と振動伝達部との間の距離が短くなるので、必要な振動エネルギーをほとんど減衰させることなく圧密発生部位に作用させることができる。
【００２２】
本発明を利用した鋼管類打設工では、圧入装置で鋼管類を圧入する「圧入工程」と、中掘り装置で鋼管類の内側を掘削する「中掘り工程」と、貫入抵抗緩和装置で鋼管類に振動を付与する「振動付与工程」を組み合わせてもよい。
圧入工程では、圧入装置によって鋼管類に圧入力が付与される。
中掘り工程では、圧入に伴って相対的に管内に進入する土砂が管外へ排土され、鋼管内側における砂や礫の圧密が解消される。また、貫入抵抗緩和装置を挿入できる空間が鋼管類の内側に確保される。
振動付与工程では、中掘りで空いた鋼管類の内空部に貫入抵抗緩和装置を挿入し、圧密が発生していると想定される部位近傍まで装置を吊り降ろしてそこで振動を付与し、その周囲の圧密を解消、緩和又は抑制する。
このように、鋼管類圧入時に中掘り装置と貫入抵抗緩和装置を併用することで、鋼管類の長さや打設深度にかかわらず、圧密が発生していると想定される部位近傍に振動を付与することができ、効果的に貫入抵抗を低減できる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の貫入抵抗緩和装置及び鋼管類打設方法を示す図である。
【図２】本発明の貫入抵抗緩和装置を示す拡大図である。
【図３】本発明の鋼管類打設方法の第１実施形態を示す図である（圧入時の鋼管類内部の様子が分かるように鋼管類圧入装置を二点鎖線で示す）。
【図４】本発明の鋼管類打設方法の第２実施形態を示す図である。
【図５】鋼管類打設方法の第２実施形態で用いる中掘り装置を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、鋼管類の代表例として鋼管矢板を挙げて本発明の実施形態について説明する。
なお、特許請求の範囲に記載の鋼管類には、鋼管矢板のみならず、鋼管杭などの地盤に圧入する他の鋼管類も含まれる。
【００２５】
（本発明の概要）
はじめに、図１に基づいて本発明の概要を説明する。
【００２６】
本発明による鋼管矢板打設方法には、主として、次の２工程が含まれる。
工程ａ：  鋼管類圧入装置３のチャック３８を昇降させることにより、鋼管矢板５に圧入力を付与する。
工程ｂ：  貫入抵抗緩和装置１で鋼管矢板５に高周波振動を付与することにより、工程ａでの圧入により発生する貫入抵抗を低減し、鋼管矢板５の圧入を補助する。
【００２７】
鋼管矢板５は、一般的に知られているように、鋼管からなる本管５１と、該本管の外周面上に固設された継手部５２，５３を有している。内空を有する略管状の継手部５２，５３は、断面略Ｃ字形状を有し、既打設又は次打設の鋼管矢板の継手部に対しスライド係合できるようにスリットが形成され、管軸方向に沿って本管５１の両脇に固設されている。
【００２８】
鋼管類圧入装置３（以下「圧入装置」と略称する）は、鋼管矢板５を把持するための平面視略リング状のチャック３８を備えている。鋼管矢板圧入時には、リング状チャック３８の挿通孔に鋼管矢板５を通し、挿通した該鋼管矢板をチャック３８で把持する。この状態で油圧シリンダ３９によりチャック３８を降下させて、鋼管矢板５を地盤に圧入する。
【００２９】
貫入抵抗緩和装置１は、鋼管矢板打設工において鋼管矢板５を地盤に圧入する際に、その圧入補助目的（貫入抵抗緩和目的）で用いられる。この貫入抵抗緩和装置１は、図示するように圧入装置３から切り離された別体の単独装置として構成され、主として、高周波振動の発生機構である起振部１５と、該起振部で生成した高周波振動を鋼管矢板５に伝達するための振動伝達部２０を有している。
【００３０】
上記工程ｂで高周波振動を鋼管矢板５に付与する際には、貫入抵抗緩和装置１を鋼管矢板本管５１に挿入し、その振動伝達部２０を、圧入装置のチャック３８による鋼管把持部分とは異なる部位に圧接させる。起振部１５で発生した高周波振動は、振動伝達部２０を介して、本管５１の周囲及び継手部５２，５３の内外に伝搬し、鋼管矢板圧入時の貫入抵抗を低減する。
【００３１】
貫入抵抗緩和装置１による高周波振動の付与と、圧入装置３による鋼管矢板の圧入は、同時に実施してもよく、或いは、時間をずらして別々に実施してもよい。
【００３２】
（鋼管類圧入装置）
次に、図１に基づいて圧入装置３の具体的構成について説明する。
【００３３】
圧入装置３は、本体３１と、既設杭把持部３３と、スライドベース３５と、昇降体３７と、油圧シリンダ３９を有している。
【００３４】
台座をなす既設杭把持部３３の下部には、既設鋼管矢板の本管５１’を着脱自在に把持するクランプ３４，３４が設けられている。各クランプは既設鋼管矢板の本管５１’内に挿入され、押し開くように該本管の内壁に圧着して、既設鋼管矢板５’を把持する。圧入装置のクランプ３４が既設鋼管矢板５’を把持することで、次打設の鋼管矢板圧入用の反力が該既設鋼管矢板に確保される。
【００３５】
既設杭把持部３３の上部には、該既設杭把持部に対してスライド自在のスライドベース３５が設けられている。このスライドベースの上に本体３１が設けられている。
【００３６】
昇降体３７は、本体３１の前方で昇降自在に装着されている。この昇降体３７は、その上部に設けた油圧シリンダ３９によって上下駆動されて昇降する。昇降体３７の下部には、圧入すべき鋼管矢板５を外周側から把持できる平面視略リング状のチャック３８が固設されている。
【００３７】
鋼管矢板を圧入する際には、リング状チャック３８に鋼管矢板５を通した状態で、該鋼管矢板を外周側から把持する。その際、鋼管矢板の断面略Ｃ字状の継手部５２が、既設鋼管矢板の継手部５３’にスライド係合して両継手部が連結するように、鋼管矢板５を位置合わせする。続いて、油圧シリンダ３９を駆動して、鋼管矢板５を把持した状態のチャック３８を降下させ、該鋼管矢板に圧入力を付与する。
【００３８】
油圧シリンダ３９のストロークいっぱいまで鋼管矢板５を圧入したら、チャック３８による把持をいったん解除して鋼管矢板５を解放し、次いで昇降体３７を前記ストローク分だけ上昇させ、再び前記同様の一連の操作（鋼管把持→降下圧入→把持解除→昇降体上昇）を繰り返して所定の深度まで圧入を試みる。
【００３９】
（貫入抵抗緩和装置）
次に、図１及び図２に基づいて貫入抵抗緩和装置１の具体的構成について説明する。
【００４０】
本発明の貫入抵抗緩和装置は、鋼管矢板を地盤に圧入する際に圧入補助目的（貫入抵抗緩和目的）で用いられる装置であって、鋼管矢板などの鋼管類打設工において前記圧入装置と併用して用いられる。
【００４１】
貫入抵抗緩和装置１は、図２に示すように、シャックルを具備する吊り下げ部１１と、緩衝部として機能するハンガ１３と、貫入抵抗緩和のための高周波振動を発生する起振部１５と、鋼管矢板に圧接して起振部１５からの高周波振動を伝達する振動伝達部２０を有している。
【００４２】
この貫入抵抗緩和装置１は、クレーンで吊り下げて用いる装置であって、圧入途中の鋼管矢板の本管５１に挿脱自在なサイズを有している。また、水没状態でも駆動できるように、貫入抵抗緩和装置には防水性を持たせてある。
【００４３】
吊り下げ部１１はシャックルを具備しており、貫入抵抗緩和装置１をクレーンで吊り下げるときには、図１に示すようにシャックルにクレーンのフックを引っかける。
【００４４】
ハンガ１３は、吊り下げ部１１と起振部１５との間に介在し、緩衝ゴムを含んで構成されている。このハンガ１３は、起振部１５から吊り下げ部１１の側に伝搬し得る振動を緩和する役割を担っている。
【００４５】
起振部１５は、油圧駆動式の加振シリンダ１６と、反力ウエイト１７を有している。加振シリンダ１６を高速駆動させることで、鋼管矢板圧入時の貫入抵抗を緩和する高周波振動（高周波バイブレーション）を発生させる。
【００４６】
この出願において「高周波振動（高周波バイブレーション）」とは、圧入途中の鋼管矢板を細かく揺する微振動であって、本管周囲と継手部の内側及び周囲における砂や礫、石などの土成分が圧密、固結するのを抑制し、まばらな状態に維持する作用を奏するものである。また、既にそのような圧密が累積し、砂や礫に固結が生じている場合には、圧密、固結を解消又は緩和し、砂や礫に流動を促す作用を奏するものである。したがって、この出願における「高周波振動」は、杭材を打撃し打ち込むための振動（例えばバイブロハンマーによる打撃）とは機能的・作用的に異なる。
【００４７】
振動伝達部２０は、起振部１５に連結された本体２１と、該本体の内側に固定された油圧シリンダ２２と、該油圧シリンダのピストンに連結された圧接体（グリッパ）２３を有している。
【００４８】
圧接体２３は、油圧シリンダ２２のピストンに連動して進退動できるように設けられている。鋼管矢板５に振動を加えるときには、図１に示すように本管５１に貫入抵抗緩和装置１を挿入して吊り降ろし、次いで油圧シリンダ２２を作動させて圧接体２３を本体２１から張り出させ、鋼管矢板本管５１の内壁に圧着させる。一方、本管５１内で貫入抵抗緩和装置１を昇降動させるときには、圧接体２３を本体２１側に引っ込ませて、該圧接体を本管５１の内壁から離間させる。
【００４９】
油圧シリンダ２２が駆動して圧接体２３が本体２１から張り出すと、該圧接体が本管５１の内壁に圧着するとともに、その反対側で振動伝達部２０が本管内壁に圧着して、振動伝達部２０と本管５１とが一体化する。これにより、貫入抵抗緩和装置１が本管５１内の所定位置に固定される。この状態で起振部１５を作動させると、該起振部で発生した高周波振動が、本体２１、油圧シリンダ２２、圧接体２３を介して、鋼管矢板５に伝搬するとともに、揺さぶられるように該鋼管矢板が微振動し始める。
【００５０】
（鋼管類打設方法の第１実施形態）
次に、図１〜図３に基づいて、圧入装置３と貫入抵抗緩和装置１を併用した鋼管矢板の打設方法について説明する。
【００５１】
鋼管矢板の打設にあたっては、はじめに、圧入装置３のクランプ３４，３４で既設鋼管矢板５’を把持して該既設鋼管矢板に反力をとる。次いで、リング状チャック３８に鋼管矢板５を通して、継手部５２，５３’同士が連結するように該鋼管矢板を位置決めし、チャック３８で把持した状態で該鋼管矢板の圧入を開始する。
【００５２】
次に図１に示すように、貫入抵抗緩和装置１をクレーンで吊り下げて、鋼管矢板の本管５１内に挿入する。このとき、貫入抵抗緩和装置の圧接体２３は、本体２１側に引っ込んだ「非圧接位置」にあるので、貫入抵抗緩和装置１の挿入の妨げになることはない。
【００５３】
このまま貫入抵抗緩和装置１を吊り降ろし、図３に示すように、振動伝達部２０が本管５１内の土砂上端の近傍まで到達したら、停止する。このとき振動伝達部２０は、図示するように、チャック３８による鋼管把持位置より下位にある。
【００５４】
次に、振動伝達部２０の油圧シリンダ２２を作動させ、圧接体２３を張り出させて「圧接位置」にセットする。該圧接位置において圧接体２３は、本体２１の側方に張り出して本管５１の内壁に圧接し、それに連動して振動伝達部２０の反対側（圧接体２３とは反対側の部位）も本管内壁に圧接する。その結果、振動伝達部２０と本管５１とが一体化し、貫入抵抗緩和装置１が図３に示す位置に固定される。
【００５５】
なお、本管５１内における周方向の圧接位置（圧接体２３を本管内壁に圧接させるときの周方向の位置）は特に限定されないが、例えば圧接体２３を、図３に示すように既設鋼管矢板の継手部５３’の方向に向けて、本管内壁に圧接させてもよい。これにより、後述する高周波振動の作用を、本管周囲のみならず、継手部５２，５３’の連結部周囲にも効果的に与えることができる。
【００５６】
続いて、起振部１５を作動させると高周波振動が発生し、該振動が、本体２１、油圧シリンダ２２、圧接体２３を介して本管５１に伝搬し、更にその周囲および継手部５２，５３にも伝搬する。貫入抵抗緩和装置１から発せられた高周波振動の作用により、本管周囲、継手部の内側及び周囲における圧密が緩和されるので、鋼管矢板の貫入抵抗の低減がもたらされる。
【００５７】
すなわち、圧入途中の鋼管矢板５を介してその周囲に高周波振動が伝搬するとともに、その振動エネルギーが該鋼管矢板に細動（小刻みに震えるような震動）を与え、圧入時に生じ得る砂や礫などの圧密発生が抑制される。また、圧入によって砂や礫などに圧密が発生した場合には、貫入抵抗緩和装置１からの高周波振動が、圧密発生部位の砂や礫に対し流動を促して、その圧密を緩和又は解消できる（圧密し流動性を失っていた砂や礫が高周波振動によって流動化する）。したがって、貫入抵抗緩和装置によって鋼管矢板に付与される振動より、鋼管類圧入時の貫入抵抗が緩和し、該鋼管類を地盤に円滑に打設できる。
【００５８】
また、振動伝達部２０を継手部５２の近傍で圧接させることで、起振部１５からの高周波振動が、継手部５２，５３’の周囲及び内側にも効果的に伝搬するので、本管５１周囲における砂や礫の圧密を防止できることは勿論のこと、断面略Ｃ字状の継手部５２，５３’内へ混入した砂や礫の圧密も防止できる。したがって、鋼管矢板の本管及び継手部の貫入抵抗が緩和され、既打設の鋼管矢板の継手部へのスライド係合も円滑に進行するので、変形や損壊を招くことなく鋼管矢板を地盤に円滑に打設できとともに、既打設の鋼管矢板に確実に連結させることができる。
【００５９】
このように本発明によれば、本管５１の内側から高周波振動を付与することで、貫入抵抗の低減が図れ、円滑に鋼管矢板を圧入することが可能になる。
【００６０】
なお、貫入抵抗緩和装置１で高周波振動を付与している際には、同時に圧入装置３で鋼管矢板に圧入力を付与するようにしてもよく、或いは、高周波振動の付与と圧入力の付与を交互に繰り返すようにしてもよい。
【００６１】
（鋼管類打設方法の第２実施形態）
次に、図４に基づいて、鋼管矢板打設方法の第２実施形態について説明する。
【００６２】
上述した第１実施形態の打設方法では、鋼管矢板５の圧入に伴って本管５１内に相対的に土砂が進入してくるため、貫入抵抗緩和装置１を吊り降ろすことができる高さは、圧入の進行状況にかかわらず地盤面の近傍（又は地盤面より僅かに低い深度）にとどまる。そこで、第２実施形態の打設方法では、鋼管矢板本管内の土砂を掘削排土する中掘り装置と貫入抵抗緩和装置を併用して、鋼管矢板を圧入する。
【００６３】
具体的には、鋼管矢板圧入の初期段階では、第１実施形態と同様に、圧入装置３と貫入抵抗緩和装置装置１を併用して、鋼管矢板の圧入を進める。或いは、圧入装置３のみで圧入を進める。圧入が一定量進行して本管５１内に土砂が進入し、貫入抵抗が増してきたら、中掘り装置を利用して本管内の土砂を掘削排土する。本管５１内を中掘りし管外へ排土することで、少なくとも本管内における砂や礫の圧密は解消又は緩和されるので、ある程度の貫入抵抗の低減が期待できる。中掘り装置の具体例としては、例えば図５に示すようなものが挙げられる（中掘り装置の詳細は後述）。
【００６４】
以後、圧入装置と中掘り装置との併用で、鋼管矢板を圧入できる場合には、そのまま圧入と中掘りを繰り返して、鋼管矢板を目標深度まで打設する。一方、中掘りをしても依然として貫入抵抗が過大で圧入不能である場合には、貫入抵抗緩和装置１を本管５１内に挿入し、図４に示すように、砂や礫の圧密発生（本管周囲での圧密）が想定される深度まで、貫入抵抗緩和装置１を吊り降ろす。続いて、圧密発生想定部位の近傍において圧接体２３を本管５１内壁に圧接させ、振動伝達部２０を介して、起振部１５からの高周波振動を鋼管矢板５の周囲に伝搬させる。
【００６５】
なお、貫入抵抗緩和装置１で高周波振動を付与するポイントは特に限定されず、状況に応じて適宜変えることができる。例えば、圧密発生部位が不明である場合には、該圧密部位を探るように、圧接位置を変えて複数ポイントで高周波振動を付与するようにしてもよい。或いは、貫入抵抗を増大させる深度が予め判明している場合には、常に該深度に合わせて貫入抵抗緩和装置をセットしてもよい。また、貫入抵抗緩和装置を中掘りされた内空部の下端近傍まで吊り降ろして、そこで高周波振動を付与するようにしてもよい。
【００６６】
このように、鋼管矢板圧入時に中掘り装置と貫入抵抗緩和装置を併用することで、管内の土砂に妨げられることなく、圧密が発生していると想定される部位近傍に振動を付与することができ、効果的に貫入抵抗を低減できる。
【００６７】
（中掘り装置）
上述した第２実施形態の打設方法で用いる中掘り装置としては、例えば図５に示すような中掘り装置が挙げられる。以下、図５に基づいて中掘り装置の代表例の構成を説明する。図５(A)(B)は、本発明の打設方法で利用可能な中掘り装置の構成と伸縮動作を示している。
【００６８】
中掘り装置８は、吊り下げ部８１と、掘削用反力を確保する反力確保部８２と、その下方の地盤を掘削する掘削部８３と、伸縮自在に構成された反力伝達部（内管８４と外管８５からなる略二重管構造）とを含んで構成されている。この中掘り装置８は、クレーン吊り下げ式の掘削装置であって、鋼管矢板を打設するに際しその本管５１の内側に挿入した状態で中掘り掘削するために用いられる。
【００６９】
吊り下げ部８１には、クレーンからのワイヤロープに繋がったスイベルが連結される。
【００７０】
反力確保部８２は、ピストンロッドの先端が掘削部８３に連結された油圧シリンダ８６と、鋼管矢板本管５１の内壁に対し反力をとるための圧着装置８７とを含んで構成されている。
【００７１】
圧着装置８７の圧着体８８は進退動可能に設けられ、中掘り装置８が鋼管矢板の本管５１内側に挿入された状態で該本管の内壁面に対し圧着される。これにより、掘削部８３での掘削用反力（回転駆動装置９２の回転反力，油圧シリンダ８６の圧入反力）が鋼管矢板に支持される。
【００７２】
掘削部８３は、螺旋状のフィンを備えたオーガースクリュー９１と、該スクリューを回転させる回転駆動装置９２と、該スクリューを囲繞するように設けられた土砂格納部９３とを含んで構成されている。
【００７３】
筒状部材からなる土砂格納部９３は、オーガースクリュー９１のフィンを囲繞し、下端側に開口部を有するように設けられている。土砂格納部９３の内側では、オーガースクリュー９１が自在に正逆回転可能である。オーガースクリュー９１のフィンによりリフトアップされてきた土砂は、格納部９３の内側に収容され、その後はオーガースクリュー９１フィンによって該格納部内に閉じ込められる。
【００７４】
上記構成の反力確保部８２と掘削部８３は、反力確保部側に固設された油圧シリンダ８６によって相互連結されている。
【００７５】
反力伝達部（嵌合部材）は、断面角形の内管８４と、同じく断面角形の外管８５からなる二重管構造で構成されている。図５(B)に示すように、外管８５は反力確保部８２の側に固設され、内管８４は掘削部８３の上端に固設されている。このような構成の反力伝達部材８４，８５は、油圧シリンダ８６の動作に従って自在に伸縮する一方で、反力確保部８２で確保した回転反力を掘削部８３において利用できるようにしている。
【００７６】
上記構成の中掘り装置８は、掘削土を自身で保持しながら掘進する。具体的には、反力確保部８２で反力を確保した状態で、図５(B)に示すように油圧シリンダ８６を作動させて、オーガースクリュー９１の先端ビットに押し込み作用を与える。同時に、回転駆動装置９２でオーガースクリュー９１を回転させてその先端ビットで対象地盤を回転掘削する。掘削により生じた土砂は、オーガースクリュー９１でリフトアップされて、該スクリューを囲う土砂格納部９３に収容される。
【００７７】
格納部９３が土砂でいっぱいになったら、反力確保部８２での圧着を解除し、中掘り装置８をクレーンで吊り上げ、管外でオーガースクリュー９１を逆回転させて排土する。
【００７８】
（他の実施形態・変形例）
上述した実施形態では、本発明を鋼管矢板打設工に適用する場合を例示したが、本発明の実施形態はこれに限定されない。すなわち、本発明の適用対象である鋼管類には、鋼管矢板のみならず鋼管杭も含まれ、上述した装置及び方法を鋼管杭打設工に用いる態様も、特許請求の範囲に記載の本発明に含まれる。
【００７９】
また、上述した実施形態で説明した貫入抵抗緩和装置は、本発明の代表例の一つであって、本発明の構成はこれに限定されない。例えば、起振部での振動発生機構は図示するものに限定されず、またその振動方向も限定されず、縦方向や横方向でもよく、例えば、２軸偏心の振り子を回転させ振動を発生させる振り子式の装置を地中部において本管５１の内壁に圧着するように用いて水平方向にもモーメントが発生するように振動させ貫入抵抗となっている土砂の圧密を解消する方法や、ピストンの往復運動により振動を発生させるピストン式の装置を地上部において本管５１の内壁に圧着するように用いて振動方向を垂直方向に限定し水平方向の振幅を抑えるようにすることで隣接する鋼管矢板との干渉を避け市街地施工などにおける静粛性を確保する方法などを目的に応じて適宜採用することもできる。また、起振部を振動方向可変式に構成することも可能である。
【００８０】
また、貫入抵抗緩和装置による圧入補助（振動付与）を行うタイミングは特に限定されず、例えば、鋼管類の貫入抵抗が過大になってロックしたときにのみ、貫入抵抗緩和装置を鋼管類に挿入して、高周波振動を付与するようにしてもよい。また、中掘り装置による中掘りと貫入抵抗緩和装置による振動付与を、所定サイクルで繰り返しながら、同時に圧入装置で鋼管類を圧入するようにしてもよい。
【符号の説明】
【００８１】
１      貫入抵抗緩和装置（高周波振動付与装置）
３      鋼管類圧入装置
５      鋼管矢板
５’    鋼管矢板
８      中掘り装置
１１    吊り下げ部
１３    ハンガ
１５    起振部
１６    加振シリンダ
１７    反力ウエイト
２０    振動伝達部
２１    本体
２２    油圧シリンダ
２３    圧接体（グリッパ）
３１    本体
３３    既設杭把持部
３４    クランプ
３５    スライドベース
３７    昇降体
３８    チャック
３９    油圧シリンダ
５１    本管
５１’  本管
５２    継手部
５２’  継手部
５３    継手部
５３’  継手部
８１    吊り下げ部
８２    反力確保部
８３    掘削部
８４    内管
８５    外管
８６    油圧シリンダ
８７    圧着装置
８８    圧着体
８９    回転駆動装置
９１    オーガースクリュー
９２    回転駆動装置
９３    土砂格納部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
2013204408.tif 000006
【図５】
2013204408.tif 000007