(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
杭先端あるいは杭先端外周側面に羽根を有し、先端が開口してなる羽根付き回転圧入鋼管杭の施工方法において、
鋼管杭先端より上方の該鋼管杭内の適宜な部位に土砂閉塞上限位置を設定し、
この土砂閉塞上限位置付近に先端が位置するようにオーガーを鋼管杭内に上部から挿入し、鋼管杭外に設けられたオーガー操作装置により、自在に回転あるいは停止または上下動させ、杭本体内に前記開口端から土砂閉塞上限位置を越えて侵入してくる土砂を攪乱あるいは除去し、または、状況に応じてオーガーの先端から液体や気体あるいは液体と気体の混合物などからなる流体物を吐出させることによって、杭先端が閉塞することを防止し、鋼管杭の回転掘削に伴う鋼管杭内への土砂の継続侵入をある程度許すとともに、土砂の閉塞による貫入抵抗の増大を回避しながら鋼管杭の掘削推進を行うことを特徴とする回転圧入鋼管杭の施工方法。
【請求項２】
杭先端あるいは杭先端外周側面に羽根を有し、先端が開口してなる羽根付き回転圧入鋼管杭の施工方法において、
鋼管杭先端より上方の該鋼管杭内の適宜な部位に土砂閉塞上限位置を設定し、
この土砂閉塞上限位置付近に先端が位置するようにオーガーを鋼管杭内に上部から挿入し、鋼管杭外に設けられたオーガー操作装置により、自在に回転あるいは停止または上下動させ、杭本体内に前記開口端から土砂閉塞上限位置を越えて侵入してくる土砂を攪乱あるいは除去し、または、状況に応じてオーガーの先端から液体や気体あるいは液体と気体の混合物などからなる流体物を吐出させることによって、杭先端が閉塞することを防止し、鋼管杭の回転掘削に伴う鋼管杭内への土砂の継続侵入をある程度許すとともに、土砂の閉塞による貫入抵抗の増大を回避しながら鋼管杭の掘削推進を行い、
鋼管杭の支持層への貫入時には、流体物の吐出またはオーガーによる土砂の攪乱あるいは除去作用を停止し、打止に必要となる充分な回転圧入トルクを鋼管杭に作用させて、該鋼管杭を前記支持層に根入れすることを特徴とする回転圧入杭の施工方法。
【請求項３】
杭先端あるいは杭先端外周側面に羽根を有し、先端が開口してなる羽根付き回転圧入鋼管杭の施工方法において、
鋼管杭先端より上方の該鋼管杭内の適宜な部位に土砂閉塞上限位置を設定し、該鋼管杭内にオーガーや流体物吐出口などの土砂攪乱あるいは除去手段を設け、鋼管杭の掘削推進に伴って、前記土砂閉塞上限位置より上方に上がってくる土砂を、該土砂攪乱・除去手段によって攪乱、または除去することにより、前記開口端から鋼管杭内に侵入してくる土砂による閉塞状態の形成を防止し、鋼管杭の回転掘削に伴う鋼管杭内への土砂の継続侵入をある程度許すとともに、土砂の閉塞による貫入抵抗の増大を回避しながら鋼管杭の掘削推進を行い、
鋼管杭の支持層への貫入時には、流体物の吐出またはオーガーによる土砂の攪乱あるいは除去作用を停止し、打止に必要となる充分な回転圧入トルクを鋼管杭に作用させて、該鋼管杭を前記支持層に根入れすることを特徴とする回転圧入杭の施工方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は地盤に埋設する鋼管杭とその装置に係り、特に厚い中間層を貫通する必要がある場合の施工を可能とする回転圧入鋼管杭の施工方法並びに回転圧入鋼管杭埋設装置に関する。
【０００２】
【従来技術】
地盤に埋設する回転圧入鋼管杭の施工を効率化するための工法として、特開平５−２８７７４０（中空鋼管とその施工方法）及び特開２０００−１４４７２８（ねじ込み杭の施工方法及びこれに使用するねじ込み杭）に杭の内側にオーガーを挿入し、杭先端部の地盤を先行掘削しながら施工する施工方法が開示され、特開平１０−２１９６８７（鋼管杭埋設装置とそれに用いる鋼管杭）に、杭の先端付近や側壁からからエアや水などを杭の外側に吐出して、杭の先端部付近や側部の地盤を軟弱化する施工方法が開示されている。また、杭先端から下方地盤に向け流体物を噴出させながら掘進して行く施工方法が行われている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上述した従来技術は次のような問題を持つものであった。
（１）特開２０００−１４４７２８（ねじ込み杭の施工方法及びこれに使用するねじ込み杭）
先端外側に掘削羽根を有する開端式の回転鋼管杭に、硬化性流動物をヘッドから吐出す軸管を有するオーガーを挿入し、オーガーヘッドを杭先端に突出させて先行掘削させながら掘進し、「杭の回転貫入中に支持層又は支持層を含む所望の区間にオーガーヘッドから硬化性流動物噴出し、杭の掘削羽根とオーガーヘッドの回転により土砂と硬化性流動物を攪拌混合し、所定の深さまで攪拌混合が終了したときは、杭を残置してオーガーを引き抜き、時間の経過に伴い軟化した土を固化させる」というものである。
【０００４】
（２）特開平５−２８７７４０（中空鋼管とその施工方法）
先端部にスパイラル翼を設けた中空鋼管杭の内部から、先端に掘削ビットのついた掘削ロッドを挿入して杭先端から突出させて施工する方法が示されている。この掘削ビット部分付近にはセメントミルク等の固化材液噴出口があり、ソイルセメントを造成しつつ杭の施工を行う。請求項２には「その先端が中空管杭の先端位置より突出させ」とあり、先端が杭より突出していることが明記されている。一般に、杭の中空部を利用して杭先端部を掘削するか緩めながら杭を貫入させる工法は「中堀工法」と呼ばれており、様々な文献にその概要が記載されている。例えば地盤工学会出版の「地盤工学ハンドブック」によると、「中堀工法は先端開放の杭の中空部を通じてアースオーガーで杭先端地盤を掘削し、掘削土を排出しながら抗体を沈埋する工法で、先端部分に支持力発現のため、ハンマーなどで打ち込むものとセメントミルクを注入して根固めするものとがある」とされている。つまり、杭の中空部にオーガーを挿入する工法の場合、同業者の常識としてオーガー先端位置は先端地盤を掘削あるいは緩めることのできる位置であり、即ち杭先端より突出しているか、せいぜい杭先端と同レベル程度の位置ということになる。当該特許は明細書に、掘削ビットが杭先端より突出していることが明記されているが、明記されていない場合においても、通常は常識として突出しているものと理解するのが通常である。
【０００５】
＜従来技術（１）（２）の問題点＞このような中堀工法を用いる場合には、緩んでしまった支持層を強化し、杭の先端部分における支持力発現のため、ハンマーで杭を打ち込む方法と、セメントミルクなどの硬化性流体物を注入して根固めをする方法が行われている。しかしハンマーで打ち込む工法は、騒音や振動を発生するため都市部の施工では用いることができない。また先端を根固めする工法の場合は、現場にセメントプラントなどが必要となるばかりでなく、セメントミルクが現場の土砂と混ざり合って大量の汚泥となり、場合によっては現場が泥沼化するような場合もある。このような汚泥は産業廃棄物となるため、その処分に手間とコストがかかるという問題も発生する。いずれにしても、杭先端部を先行掘削したり緩めたりする工法では先端支持力を確実に発現するための、ハンマー打ち込みやセメントミルク注入などのための補助手段が必要となってしまう。
【０００６】
（３）特開平１０−２１９６８７（鋼管杭埋設装置とそれに用いる鋼管杭）
図８に、掘削羽根を外側先端に有する開端鋼管杭の内壁に、１本の管を沿わせて杭先端掘削羽根上部まで降下配管し、この管の先端部に、杭先端から少し上方（杭径の約半分の位置）の杭内側と外側に杭内側吐出口と杭外側吐出口とを設け、更に管の最先端を掘削羽根下端の杭外側に出して杭外側掘削羽根下端吐出口とし、計３吐出口を設けてなる、発泡液吐出式の鋼管杭が開示されている。図９には、管を杭中央部に降下配管して、杭内側吐出口と杭外側掘削羽根下吐出口の２吐出口を設けた鋼管杭が開示されている。
【０００７】
＜従来技術（３）の問題点＞この発泡液吐出式の鋼管杭は、鋼管杭の内側一箇所、外側２箇所あるいは１箇所に一本の管から供給する発泡液を同時に噴射（吐出）させるものであり、その目的は、吐出口から発泡液を吐出させて掘削羽根先端で掘削される土砂に発泡液を注入して攪拌して掘削土砂を流動化するものである。すなわち、杭内壁、杭外壁に接触する接触地盤を吐出した発泡液により流動状態にして、土砂と鋼管の摩擦を低減し、地盤の掘削抵抗を減少させようとするものである。この発泡液噴出式の鋼管杭には次に述べるような問題がある。鋼管の先端に発泡液やエアを吐出すると、先端の地盤を緩める効果により施工トルクを低減し、施工効率を上げることはできるが、しかし発泡液は主として鋼管先端部の側面から吐出されており、発泡液の目的は鋼管杭の表面と地盤との界面近傍へ発泡液を存在させ、土砂と鋼管の摩擦を低減して施工性を向上させようとするものである。本願発明者らの様々な地盤による施工試験によると、施工長約５５ｍの杭においても、杭頭から作用させたトルクは先端へ約８０％程度以上伝達されており、発泡液によって摩擦が更に低減しても施工性が飛躍的に向上するほどのものではない。杭頭から作用させたトルクが先端へ８０％程度以上伝達したのは、施工中は継続的に杭体が回転しているため、杭周面と接触する土が乱された状態になり、摩擦抵抗が非常に小さくなっているからと考えられる。ただし、この乱された部分は杭周面と接するごくわずかな範囲であり、施工終了後には摩擦が回復してくる。施工を途中で一時中断した時にも摩擦抵抗が回復するので、施工再開時にはトルクの先端への伝達率も小さくなる。しかし、施工再開後しばらくすると、また周面摩擦が小さくなって伝達率も増加する。
【０００８】
また、本願発明者らの施工実験によると、杭先端部付近から杭の外側にエアを吐出させた場合、エアは坑外周と地盤の境界面を上昇するとは限らず、地盤中の弱い部分を伝わって、杭施工位置から離れた場所から地表面に噴出する場合があることが分かっている。この場合、地盤中を伝わる間にエアが圧縮されてかなりの勢いで地下水や土砂と共に噴出する場合がある。また、噴出の位置も施工現場の隣の敷地になる場合もあり、本施工法の適用にはエアの圧力や流量など十分に検討する必要がある。発泡液の場合も気泡を吐出することから考えて、同様の問題を含むと判断できる。また気泡が鋼管外面に沿わない場合には摩擦を低減することもできないものである。さらに、杭外側掘削羽根先端吐出口から杭外に吐出される発泡液により、杭下の支持層までもが緩められる恐れがある。杭内に吐出される発泡液は、発泡液全体の２０％ぐらいの量であるので、杭内に開端口から進入し押し上げられてくる土砂の杭内壁接触部分だけを流動化させる補助的なものと考えられる。発泡液の量が少ない場合は、押し上げられてくる土砂の自重と杭壁との摩擦抵抗により、土砂閉塞層が形成され、掘削抵抗が増大する恐れがある。
【０００９】
（４）一般的に杭先端から下方地盤に向け流体物を噴出させながら掘進して行く施工方法においては、支持層に到達した時点ではすでに支持層を噴出する流体物で緩め乱してしまっているので、根固め工程が必要となるものであった。
【００１０】
回転圧入鋼管杭の施工は、杭先端あるいは杭先端外周部面に羽根を有する杭を、地盤にねじ込む施工方法で行うため、杭体に大きなねじり力（トルク＝掘進抵抗）が作用する。このトルクは、先端の羽根が地盤に貫入掘進するために必要な力であり、Ｌ型地盤のように支持層までの地盤がほとんど軟弱層である場合には、このトルクはほとんど問題にならないが、例えばＮ値＝３０で杭径の数倍以上の厚さの中間層があり、それを貫通する必要がある場合などは、杭体に作用するトルクが非常に大きくなり、杭の支持力から決まる板厚よりも大きな板厚が必要となってしまうこともある。このような点を改善するために、回転圧入鋼管杭においても、エア・水等の流体物の杭先端や杭外側部、あるいはオーガーなどとの併用工法が求められるが、これらは新たにセメントミルなどによる根固め工程を必要とするものである。しかし回転圧入鋼管杭は、無排土施工ができ、根固めも不要で施工現揚に根固め用のプラントなどが不要であることが優れた特徴である。この鋼管杭の優れた特長と、鋼管杭の掘進抵抗を低減する併用工法による無廃土根固め不要工法の確立が切望されていた。
【００１１】
本発明の目的は、上述したような従来技術の持つ問題点に鑑みてなされたものであって、その目的は、鋼管杭の優れた特徴と鋼管杭の掘進抵抗を低減する併用工法による、無廃土根固め不要工法を可能とする、回転圧入鋼管杭並びに回転圧入鋼管杭の施工方法を提供するにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
以上のような目的を達成するために本発明は次に述べるようになっている。
【００１３】
＜請求項１記載の回転圧入鋼管杭の施工方法の発明＞
杭先端あるいは杭先端外周側面に羽根を有し、先端が開口してなる羽根付き回転圧入鋼管杭の施工方法において、鋼管杭先端より上方の該鋼管杭内の適宜な部位に土砂閉塞上限位置を設定し、この土砂閉塞上限位置付近に先端が位置するようにオーガーを鋼管杭内に上部から挿入し、鋼管杭外に設けられたオーガー操作装置により、自在に回転あるいは停止または上下動させ、杭本体内に前記開口端から土砂閉塞上限位置を越えて侵入してくる土砂を攪乱あるいは除去し、または、状況に応じてオーガーの先端から液体や気体あるいは液体と気体の混合物などからなる流体物を吐出させることによって、杭先端が閉塞することを防止し、鋼管杭の回転掘削に伴う鋼管杭内への土砂の継続侵入をある程度許すとともに、土砂の閉塞による貫入抵抗の増大を回避しながら鋼管杭の掘削推進を行うとを特徴とする。
中間層などでは必要に応じてオーガーを鋼管杭先端に突き出して地盤を先行掘削しながら掘進する場合があることは言うまでもない。
【００１４】
＜請求項２記載の回転圧入鋼管杭の施工方法の発明＞
杭先端あるいは杭先端外周側面に羽根を有し、先端が開口してなる羽根付き回転圧入鋼管杭の施工方法において、鋼管杭先端より上方の該鋼管杭内の適宜な部位に土砂閉塞上限位置を設定し、この土砂閉塞上限位置付近に先端が位置するようにオーガーを鋼管杭内に上部から挿入し、鋼管杭外に設けられたオーガー操作装置により、自在に回転あるいは停止または上下動させ、杭本体内に前記開口端から土砂閉塞上限位置を越えて侵入してくる土砂を攪乱あるいは除去し、または、状況に応じてオーガーの先端から液体や気体あるいは液体と気体の混合物などからなる流体物を吐出させることによって、杭先端が閉塞することを防止し、鋼管杭の回転掘削に伴う鋼管杭内への土砂の継続侵入をある程度許すとともに、土砂の閉塞による貫入抵抗の増大を回避しながら鋼管杭の掘削推進を行い、鋼管杭の支持層への貫入時には、流体物の吐出またはオーガーによる土砂の攪乱あるいは除去作用を停止し、打止に必要となる充分な回転圧入トルクを鋼管杭に作用させて、該鋼管杭を前記支持層に根入れすることを特徴とする。
【００１５】
＜請求項３記載の回転圧入鋼管杭の施工方法の発明＞
杭先端あるいは杭先端外周側面に羽根を有し、先端が開口してなる羽根付き回転圧入鋼管杭の施工方法において、鋼管杭先端より上方の該鋼管杭内の適宜な部位に土砂閉塞上限位置を設定し、該鋼管杭内にオーガーや流体物吐出口などの土砂攪乱あるいは除去手段を設け、鋼管杭の掘削推進に伴って、前記土砂閉塞上限位置より上方に上がってくる土砂を、該土砂攪乱・除去手段によって攪乱、または除去することにより、前記開口端から鋼管杭内に侵入してくる土砂による閉塞状態の形成を防止し、鋼管杭の回転掘削に伴う鋼管杭内への土砂の継続侵入をある程度許すとともに、土砂の閉塞による貫入抵抗の増大を回避しながら鋼管杭の掘削推進を行い、鋼管杭の支持層への貫入時には、流体物の吐出またはオーガーによる土砂の攪乱あるいは除去作用を停止し、打止に必要となる充分な回転圧入トルクを鋼管杭に作用させて、該鋼管杭を前記支持層に根入れすることを特徴とする。
【００１７】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を説明する。
＜実施の形態１＞
図１は本発明の実施の形態１の施工状態図である。
【００１８】
本発明は、杭本体２先端外側に掘削羽根３を有し且つ先端が開口してなる鋼管杭４（開端杭）と、杭本体２の中空部に挿入されたオーガー５とからなり、このオーガー５の下部先端を杭本体２の下端から上方に杭本体２杭径（１Ｄｐ）の部位に設けた土砂閉塞上限位置（土砂緩め位置）６と、この土砂閉塞上限位置６に先端を置き、オーガーを非回転状態に固定しておくオーガー固定手段（図示せず）と、鋼管杭４を回転圧入する回転圧入手段（図示せず）とからなっている。
【００１９】
中間層の貫入時に、先端から進入してきた土砂は杭体と一体となって回転しているため、オーガーを無回転で固定しておくだけで、土砂緩め位置６より上に上がってきた閉塞土砂は掘削され、緩められた状態で上方へオーガーの螺旋羽根に載せられ移動されて行く。支持層においても同じように施工して、支持層への鋼管杭の根入れを行っても良い。打ち止めを行う際には、事前にオーガーを引き上げて土砂の攪乱・除去を無くしてから杭の回転圧入を行い、十分なトルクを作用させた状態で打ち止める。こうすることによって鋼管杭下の支持層の緩みは起きないで、根固め工程なしで打止完了とすることができる。
【００２０】
オーガー固定手段（図示せず）に変えて、オーガー５を掘削方向回転、掘削方向の逆回転、非回転と自在に回転コントロールする回転制御手段（図示せず）を設け、更にオーガーの上下動を自在に行う上下動手段（図示せず）を設けたものもよい。この装置を使用することにより、柔軟層では杭先端内側の土砂閉塞上限位置より下の位置で掘削方向の逆回転をさせて土砂の杭内への侵入を防止しても良い。中間層においてはオーガーを杭先端から突出させてオーガーによる先行掘削による掘進を行うか、または土砂閉塞上限位置で掘削回転させて、土砂閉塞上限位置より上に昇ってくる土砂を上方に移動させて行くことにより、杭内に閉塞状態の形成を防止する。支持層においては、オーガーのみを引き上げて、その状態で杭を貫入させて十分なトルクを作用させて、鋼管杭の支持層への打ち止めを完了させる。このように、地盤の状況に応じた最適な施工方法を選択しながら施工をすすめることができる。
【００２１】
オーガー５の軸７を軸管状にして、水、空気あるいは水と空気の混合物からなる流体物（図示せず）をオーガー５の先端から吐出すことができるようにしてなるものもよい。土砂が極めて粘性の強い粘土質のものである場合などは、流体物により粘性抵抗を解消することができるという効果を奏する。また、土砂が砂質である場合にも、砂の締め状態を緩和することができる。
【００２２】
＜実施の形態２＞
図２は本発明の実施の形態２の施工状態図である。回転圧入鋼管杭埋設装置１０における土砂攪乱・除去手段は、先端外側に掘削羽根１１を有し且つ先端が開口してなる鋼管製の鋼管杭１２（開端杭）の内部壁に沿って下降配管された管１３と、この管１３の先端に設けられた吐出ノズル１４と、管１３に流体物１５を送る流体物送入装置（図示せず）とからなっている。杭は、地上において鋼管杭１２を回転圧入する回転圧入装置（図示せず）によって回転圧入される。吐出ノズル１４は、鋼管杭１２の下端から上方に鋼管杭１２の杭径（１Ｄｐ）程度の部位の土砂閉塞上限位置１６に設けられ、鋼管杭１２内に開口端から侵入し、押し上げられてくる土砂に向けて水や空気あるいは水と空気混合物などの流体物１５を吐出する。吐出ノズル１４から吐出される流体物１５の吐出量及び吐出速度あるいは吐出圧力は、土砂閉塞上限位置１６上方の土砂を十分に撹乱し緩めて、閉塞状態にならないように調整する。
【００２３】
吐出ノズルを上方斜めに向け、その吐出ノズルから吐出された流体物１５が杭の中空部を上方に昇るように高圧吐出（噴出）して、管内の土砂を攪乱する。
【００２４】
＜実施の形態３＞
図３は本発明の実施の形態３の回転圧入鋼管杭埋設装置の概略図である。回転圧入鋼管杭埋設装置２０は、地盤に掘進されて行く鋼管杭４にオーガー５が回転、停止、上下動自在にコントロールできるように挿入されている。オーガー５は重機２１の支柱２２に上下動可能に設けられた回転駆動部２３に軸７を挟持されて、回転、停止、上下動されるようになっている。鋼管杭４は地面と重機２１に支持された全旋回機（チュービング装置）２４により地盤に回転圧入されるようになっている。
【００２５】
＜実施の形態４＞
図４は本発明の実施の形態４の回転圧入鋼管杭埋設装置の概略図である。回転圧入鋼管杭埋設装置３０は、地盤に掘進されて行く鋼管杭４にオーガー５が挿入されている。オーガー５は、鋼管杭４の頭部にかぶさって、固定ネジ３１により固定されてなるオーガー固定具３２に、軸７を回転可能に回転部３３に固定ネジ３４により先端が土砂閉塞上限位置６程度に定位するように固定されている。オーガー５の頭部にはネジ穴などのバー取付部（図示せず）を３方向に設けたバー取付具３５が固定され、バー３６をそれぞれに差し込み固定できるようになっている。
【００２６】
全旋回機２４に３本の止め棒３７が立ち上げられ、バー取付部に固定されたバー３６が当たるようになっている。例えば、軟弱層掘削時には、バー３６を取り付けずにおくことにより、オーガー５は回転自由状態となり、土砂が杭内に詰まり昇ってきてオーガー５先端に当たると、オーガー５も杭と一緒に回転する土砂層により杭と一体となって回転して、土砂を掘削することがない。中間層掘削時には、バー３６をバー取付具３５のバー取付部に取り付けて、止め棒３７にバー３６を当たらせて、オーガー５の回転を非回転とできるので、土砂除去位置６より上に来る土砂をオーガー５の先端で掘削しながら、掘削土砂を上昇させて行くことができる。もちろん軟弱層においても、オーガー５の回転を非回転として施工を行っても良い。
【００２７】
＜実施の形態５＞
図５は本発明の実施の形態５の回転圧入鋼管杭埋設装置の概略図である。回転圧入鋼管杭埋設装置４０は、地盤に掘進されて行く鋼管杭４にオーガー５が挿入されている。オーガー５は、鋼管杭４の頭部にかぶされたオーガー支持具４１に、軸７を回転可能且つ自重により降下して行くように支持されている。オーガー５の頭部にはネジ穴などのバー取付部（図示せず）を３方向に設けたバー取付具３５が固定され、バー３６をそれぞれに差し込み固定できるようになっている。
【００２８】
ワイヤ巻き取り機４２が地面に固定されている。例えば、軟弱層掘削時には、オーガー５は回転下降自由状態となり、土砂が杭内に侵入してあがってきた場合には、ある程度土砂はオーガー５を持ち上げて土砂閉塞層を形成するが、オーガー５も杭と一緒に回転する土砂層により杭と一体となって回転して、土砂を掘削することが無い。中間層掘削時には、バー３６をバー取付具３５のバー取付部に取り付けて、このバー３６の先端にワイヤ巻き取り機４２から延ばしたワイヤ４３の先端を取り付け、ワイヤ４３の送り延ばしを止めて、オーガー５の回転を非回転とする。オーガー５の回転を非回転とできるので、杭内を昇ってくる土砂をオーガー５の先端で掘削しながら掘削土砂を螺旋羽根に載せて行くことができ、中間層でも掘削抵抗を著しく増大させることなく掘進させることを可能とする。ワイヤ４３はオーガー５が下降するに合わせて緩みを巻き取り、張り続けるように操作する。
【００２９】
【発明の効果】
オーガーの回転・停止・逆回転・上下動を自在に行うことができる。さらに、中間層では必要に応じてオーガーを鋼管杭先端に突き出して地盤を掘削しながら掘進することもできる。また、閉塞状態の防止を継続して行なうための掘削動作を行うなど、地盤の状況に応じた施工が可能であり、施工スピードを早くできるという効果も奏する。加えて、状況に応じてオーガーの先端から、液体や気体あるいは液体と気体の混合物などからなる流体物を土砂に吐出させるものであるので、オーガーの機能と流体物の機能とにより、オーガーのみでは掘削が難しい固い地盤、または土砂閉塞層であっても、掘削または緩めることができるという効果を奏する。
【００３０】
吐出ノズルから吐出された流体物が杭の中空部を上方に昇るように斜め上方に向けて高圧吐出（噴出）するようにして、前記鋼管杭内に溢れた流体物が鋼管杭杭頭開口部から外に排出されるようにしてなるものである。 また、鋼管杭先端に形成されている土砂の層が流体物により崩壊されてしまうことが阻止されるので、流体物が杭下端開口から地層に流出して地層を緩めること防止するという効果を奏する。
【００３１】
鋼管杭が中間層を貫通し支持層へ到達しても、鋼管先端杭内に土砂の層が維持されて流体物の支持層への流出を防いでいるので、支持層が流体物により緩められることがない。ここで、オーガーの回転または流体物の吐出を停止し、打止に必要となる充分な回転圧入トルクを鋼管杭に作用させて、該鋼管杭を前記支持層に根入れをして十分なトルクを作用させて打ち止めることによって、根固め部材の注入無しに杭施工を完了することができるという効果を奏する。
【００３２】
従来の開端杭は、鋼管杭の中間層への貫入時には、鋼管杭内に土砂が侵入して土砂閉塞状態となる場合が多い。この閉塞状態は鋼管杭が閉端杭となったことを意味し、貫入抵抗が増大して杭の掘進が困難になる。本発明は、鋼管杭先端側より上方に上がってくる土砂を、土砂攪乱・除去手段の動作により撹乱または除去して、閉塞状態が形成されるのを防止する。すなわち、鋼管杭は土砂による閉塞状態（閉端杭）とならずに、鋼管杭の掘進に伴う土砂の流入をある程度許す開端杭の機能を維持する。こうして管内の土砂を攪乱あるいは除去することで中間層等における掘進抵抗の増大が防止されるので、杭先端下部の土砂を流体物やオーガーなどによって緩めて施工する必要性がなくなる。したがって、杭先端の地盤を緩めたりかき乱したりすることがないので、支持層到達後には、根固め施工を必要としない鋼管杭の支持層への打ち止めを実現する。すなわち、無廃土施工という鋼管杭の優れた特長と、鋼管杭に対する掘削抵抗を低減する併用工法とによる、無廃土根固め不要工法を実現するという効果を奏する。
【００３３】
又、本発明では、土砂攪乱・除去手段をオーガーとしたものである。オーガー先端を土砂閉塞上限位置付近に設置させておくことにより、オーガーの操作によって、土砂閉塞上限位置より上方に来た土砂はオーガーにより削りとられて行き、土砂閉塞上限位置上方の土砂は緩められた状態となる。これによって土砂の閉塞が防止され、継続して杭先端開口部からある程度の土砂の流入が許容されるので、必要トルクが増大せず、施工効率を向上できる。管内に進入した土砂が杭体と一体となって回転している場合には、オーガーを無回転で固定しておくだけでも、上昇してきた閉塞土砂を掘削して上方へ移動させる効果が発揮される。この場合にはオーガーを回転する必要がないため、地盤状況によっては、オーガー回転駆動するモーターを必要としないという効果を奏する。
【００３４】
また本発明では、土砂攪乱・除去手段が、鋼管杭内部の設定位置に設けられた吐出ノズルから吐出される液体、気体あるいは気体と液体の混合物などからなる流体物としたものである。この流体物の吐出によって、土砂による閉塞状態が防止され、しかも土砂は上方に吹き飛ばされるように攪乱されて、下方に流体物が行くのが阻止され、流体物は杭内を上昇して杭頭部から外（地上）に排出される。従って流体物が鋼管杭先端から掘削地盤に漏れて、先端地盤を緩めることを起こさないという効果を奏するものである。
【００３５】
また本発明では、前記土砂攪乱・除去位置を、鋼管杭の先端から上方に前記鋼管杭の略杭径（１Ｄｐ）程度の部位にしたものである。この位置はそれより上部の土砂を攪乱あるいは除去すると、鋼管杭に進入した土砂が、完全な閉塞状態にはならない位置であって、実験のデーターから導き出されたものである。オーガーの先端位置および流体物の吐出位置を杭先端から上方にほぼ１Ｄｐ（Ｄｐ：杭径）程度の位置とし、流体物の吐出も杭の内側方向とすることにより、杭先端は杭施工中に土が進入してくるが、この土砂により、流体物は杭の下方に行くことができず、吐出圧によって杭の内側から杭頭側に抜けて行くため、吐出口より上部の土砂は閉塞しない。同様にオーガーによる場合も、進入土砂は撹乱または除去され、完全な閉塞状態にならずに掘削が進むという、最適な状態が形成される。これは本発明の最も優れた効果である。
【００３６】
上記のように、各請求項の発明が奏する効果によって、本発明は、施工時間を大幅に短縮して、短時間施工を可能とし、施工コストの削減を実現する。すなわち、鋼管杭の優れた特長と鋼管杭の掘削抵抗を低減する併用工法による無廃土根固め不要工法を実現するという効果を奏する。この支持層への根入れは、従来技術ような緩められた杭先端土砂を根固めするためにセメントミルク等を注入する根固め工程を必要としない工法を実現するものである。根固め工程を無くすことにより、プラントの運送・設置、プラントの洗浄廃液の処理などにかかる時間、経費の削減をも実現するものである。また、本発明は、施工において最初から最後まで、杭先端地盤を緩め乱すことがなく、廃土を出さずに殆どの掘削土砂を杭外側部に押し出して高密化させ、杭外側部土砂に流体物などの混入を行なわないものであるので、埋設された鋼管杭の支持を最良の状態とすることができるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１の施工状態図。
【図２】本発明の実施の形態２の施工状態図。
【図３】本発明の実施の形態３の回転圧入鋼管杭埋設装置の概略図。
【図４】本発明の実施の形態４の回転圧入鋼管杭埋設装置の概略図。
【図５】本発明の実施の形態５の回転圧入鋼管杭埋設装置の概略図。
【符号の説明】
１・・・・・回転圧入鋼管杭埋設装置
２・・・・・杭本体２
３・・・・・掘削羽根
４・・・・・鋼管杭
５・・・・・オーガー
６・・・・・土砂閉塞上限位置（土砂緩め位置）
７・・・・・軸
１０・・・・・回転圧入鋼管杭埋設装置
１１・・・・・掘削羽根
１２・・・・・鋼管杭
１３・・・・・管
１４・・・・・吐出ノズル
１５・・・・・流体物
１６・・・・・土砂閉塞上限位置（土砂緩め位置）
２０・・・・・回転圧入鋼管杭埋設装置
２１・・・・・重機
２２・・・・・支柱
２３・・・・・回転駆動部
２４・・・・・全旋回機
３０・・・・・回転圧入鋼管杭埋設装置
３１・・・・・固定ネジ
３２・・・・・オーガー固定具
３３・・・・・回転部
３４・・・・・固定ネジ
３５・・・・・バー取付具
３６・・・・・バー
３７・・・・・止め棒
４０・・・・・回転圧入鋼管杭埋設装置
４１・・・・・オーガー支持具
４２・・・・・ワイヤ巻き取り機
４３・・・・・ワイヤ
【図１】
0004115091.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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