JP2018111961A - 杭打ち方法 - Google Patents

Abstract

【課題】打撃部の変形や疲労破壊を抑えながら、作業性を向上させることができる杭打ち方法を提供する。【解決手段】本発明に係る杭打ち方法は、２以上の継杭から成る鋼管杭３０の一部を構成する分割杭３０ａを地中に建て込んだ状態で、分割杭３０ａに接合された板をハンマー２０で打撃することにより分割杭３０ａを地中に打設し、分割杭３０ａを所定位置まで打ち込んだ後に、分割杭３０ｂを分割杭３０ａに対して同軸線上に継合し、分割杭３０ｂに接合された板をハンマー２０で打撃することにより鋼管杭３０を地中に打設する。【選択図】図２

Description

本発明は、杭打ち方法に関する。

従来から、地盤内への杭の打ち込みに関して、様々な杭打ち方法が提案されている。例えば、鋼管杭をリーダに保持し、地中に直接又は予め掘削した孔内に建て込んだ状態で、鋼管杭の頭部を打撃して打設する打撃工法が知られている。

このように鋼管杭の頭部を地上で打撃して地中に打設する場合、大きい振動や騒音が発生するため、騒音及び振動の低減が可能な杭打ち方法が提案されている。例えば、鋼管杭の先端に杭先端支持器を配置し、ワイヤーによってハンマーを作動して杭先端支持器の底面を鋼管杭の内部から打撃する杭打ち方法が提案されている（例えば下記特許文献１）。

詳細には、下記特許文献１では、吊りワイヤーによって吊持されるハンマーが、鋼管杭の上方よりこの鋼管杭内部に導入され、吊りワイヤーを巻き下げてゆくと、鋼管杭の先端部の底板にハンマーが到達する。この状態で鋼管杭内における所定位置まで吊りワイヤーを巻き上げ、その位置からハンマーを自由落下させることにより、鋼管杭の先端部に接合された底板が打撃される。下記特許文献１では、このように底板が打撃されることにより、鋼管杭は、地中に直接又は予め掘削された孔内に建て込んだ状態で、直進性良く打設される、とされている。

特許３６８３９３６号公報

上述した鋼管杭の打撃工法では、騒音及び振動を低減することは可能であるものの、以下の問題がある。すなわち、ハンマーによって打撃される打撃部は一定であるため、打撃部の変形や疲労破壊に繋がる可能性があり、ひいては杭としての性能への悪影響を及ぼすおそれもある。更に、ハンマーによる打撃部が鋼管杭の先端部に位置するため、鋼管杭の打設が進行するに伴ってハンマーの巻き上げ等に時間がかかり、作業性が悪くなるおそれもあった。

そこで、本発明は、打撃部の変形や疲労破壊を抑えながら、作業性を向上させることができる杭打ち方法を提供することを目的とする。

本発明の一態様に係る杭打ち方法は、２以上の継杭から成る鋼管杭における第１継杭及び第２継杭の内部に一体に接合された板を、前記鋼管杭の内寸よりも小さい外寸を有する打撃装置で打撃して前記鋼管杭を地中に埋設する杭打ち方法であって、前記第１継杭を地中に建て込んだ状態で、前記第１継杭に接合された板を前記打撃装置で打撃することにより前記第１継杭を地中に打設し、前記第１継杭を所定位置まで打ち込んだ後に、前記第２継杭を前記第１継杭に対して同軸線上に継合し、前記第２継杭に接合された板を前記打撃装置で打撃することにより前記鋼管杭を地中に打設する。

この態様によれば、打撃装置によって打撃される板が継杭（第１継杭及び第２継杭）にも取り付けられているため、鋼管杭の地盤への貫入が進むに応じて打撃位置を変更することができる。このように打撃位置が変更されることにより、打撃装置による打撃部の変形や破壊が低減されるため、打撃部の疲労破壊が抑えられ、その結果、杭が施工中に損傷する可能性が減る。また、従来のように鋼管杭の先端部に取り付けた底板のみを打撃部とする場合、鋼管杭の打撃力および周面の摩擦抵抗力が部材に対して引張力として働くが、本発明のように打撃部を変更する場合、新たな打撃部よりも下部については部材に対して打撃力から周面の摩擦抵抗力を除いた力が圧縮力として働くため、部材の疲労破壊を抑えることができる。更に、第１継杭が所定位置まで打設された後、当該第１継杭に継合される第２継杭に接合された板を打撃するため、杭の先端を打撃する構成と比較して、打撃位置を地上に近い状態を保つことができ、作業性を向上させることができる。このように打撃位置が地上付近の一定範囲に保たれることで、打撃機が深い場所に位置する場合に比べて、機械を杭内部から引き上げる際の重量を軽くすることができる。また、釣り上げる際に使用するワイヤーなどが破断し、機械を取り出せなくなる危険性を抑えることができる（板があればワイヤーが破断しても打撃機は板より下に落下することを防ぐことができる）。また従来のように、鋼管杭の先端部に接合された底板を打撃する方式や、鋼管杭の上端を打撃する方式とした場合、例えば杭頭キャップ等大がかりな装置が必要となるが、本発明では、継杭に板を設けてその板を打撃して鋼管杭を埋設できるため、簡易な構成で施工管理を行うことができる。

上記態様において、前記板は、前記鋼管杭の内寸以上の外寸を有し、前記第１継杭及び前記第２継杭それぞれの先端に接合することも好ましい。

上記態様において、前記打撃装置は、外部から供給される圧縮空気により上下動するピストンと前記ピストンが衝突することで可動する先端可動部とを内部に有し、前記圧縮空気によって運動エネルギーを得た前記ピストンが前記先端可動部への衝撃を通じて前記先端可動部へ運動エネルギーを伝達し、前記先端可動部が前記板に衝突することで、前記鋼管杭に推進力を与え、地中に埋設しても良い。

本発明によれば、打撃部の変形や疲労破壊を抑えながら、作業性を向上させることができる杭打ち方法を提供することができる。

本実施形態における杭打ち方法で用いられる杭打ち機の概略構成を示す模式図である。 （Ａ）打撃装置としてハンマーを用いて第１継杭の板を打撃する構成を拡大して示す説明図である。（Ｂ）打撃装置としてハンマーを用いて第２継杭の板を打撃する構成を拡大して示す説明図である。 杭打ち機の変形例を示す模式図である。 （Ａ）打撃装置として自走式貫孔機を用いて第１継杭の板に打撃力を付与する構成を拡大して示す説明図である。（Ｂ）打撃装置として自走式貫孔機を用いて第２継杭の板に打撃力を付与する構成を拡大して示す説明図である。

以下添付図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。尚、以下の好ましい実施形態の説明は、例示に過ぎず、本発明、その適用物或いはその用途を制限することを意図するものではない。

図１は、本実施形態における杭打ち方法に用いられる杭打ち機を説明するための模式図である。図２は、打撃装置としてハンマーを用いて板を打撃する構成を拡大して示す説明図である。

図１に示すように、杭打ち機１は、ベースマシン５１のワイヤー１０にてハンマー２０を吊り下げ、この状態で図示しないウィンチにより、ワイヤー１０の巻き上げや巻き下げをすることが可能な装置である。例えば、地盤に対して垂直方向に杭打ちを行う場合には、杭打ち機１のワイヤー１０にて吊り下げられたハンマー２０で、鋼管杭３０に接合された板４０を打撃することで、地盤内に鋼管杭３０が打ち込まれる。

鋼管杭３０は、建造物の基礎として用いられる杭であり、本実施形態では、円筒状の分割杭３０ａ、３０ｂが同軸線上に継合されてなるものである。分割杭３０ａ、３０ｂは各々別個の部材として構成されており、施工現場において容易に取り付け可能になっている。このように鋼管杭３０を構成する部材がそれぞれ別個の部材として構成されているため、各部材を別の工場で製造するような場合でも、それぞれ直接施工現場に搬入することができ、運送費用等を削減することができる。

なお、本実施形態では、鋼管杭３０が２つの分割杭３０ａ、３０ｂから構成された例を説明するが、これに限定されず、３つ以上の分割杭から鋼管杭３０が構成されていても良い。

鋼管杭３０の一部を構成する分割杭３０ａ、３０ｂには、それぞれ板４０が接合されており、この板４０によって鋼管杭３０の一部が閉塞される。板４０は、鋼管杭３０の内寸と等しいか又はそれより大きい外寸を有し、例えば円形板状の部材が用いられる。しかしながらこれに限定されず、ハンマー２０による打撃力を受けることが可能であれば、例えば多角形の板状の部材等を適宜用いることができる。

なお、図１に示す例では、分割杭３０ｂ（中杭）の先端部に板４０が設けられているが、例えば分割杭３０ｂの中央部に板４０を取り付けてもよく、板４０が設けられる位置や個数は適宜変更可能である。また、板４０は、鋼管杭３０に一体に溶接接合されていても良いが、その接合方法は特に限定されるものではない。また、板４０は、鋼管杭３０内を閉塞するように設けても良いが、鋼管杭３０内を閉塞せずに（完全には仕切らずに）設けても良い。

図１及び図２に示すように、ワイヤー１０に吊持されるハンマー２０は、鋼管杭３０に対して鉛直下向きの力を加える打撃部材であり、鋼管杭３０の内径よりやや細い外径を呈して円筒状に形成されている。ハンマー２０はワイヤー１０を巻き下げると、鋼管杭３０の上方より降下し、鋼管杭３０の内部に導入される。ワイヤー１０を更に巻き下げてゆくと、鋼管杭３０の内部に設けられた板４０に到達する。この状態で、ハンマー２０が鋼管杭３０内における所定位置の高さになるまでワイヤー１０を巻き上げ、その位置からハンマー２０を自由落下させることにより、鋼管杭３０内部に設けられた板４０を打撃する。鋼管杭３０は、地中に直接又はアースオーガ等で予め掘削した孔内に建てこんだ状態で、このように板４０が打撃されることにより、直進性よく杭が打設される。

続いて、分割杭３０ａ、３０ｂを継合して鋼管杭３０を地中に埋設する手順について説明する。図２（Ａ）は、ハンマー２０で分割杭３０ａ（第１継杭）の板４０を打撃する構成を拡大して示す説明図であり、図２（Ｂ）は、ハンマー２０で分割杭３０ｂ（第２継杭）の板４０を打撃する構成を拡大して示す説明図である。

まず、図２（Ａ）に示すように、分割杭３０ａを地中に建て込んだ状態で、分割杭３０ａに接合された板４０をハンマー２０で打撃し、分割杭３０ａを地中に埋設させる。

次いで、分割杭３０ａを所定位置まで打ち込んだ後に、分割杭３０ｂを分割杭３０ａに対して同軸線上に継合し、図２（Ｂ）に示すように、分割杭３０ｂに接合された板４０をハンマー２０で打撃することにより、鋼管杭３０を地中に埋設させる。

なお、分割杭３０ｂを分割杭３０ａに継合するタイミングは任意ではあるが、ハンマー２０による打撃位置が地面に近い位置の状態で、分割杭３０ｂを継合することが好ましい。すなわち、分割杭３０ｂを分割杭３０ａに継合するときの好適な位置（所定位置）としては、分割杭３０ａに分割杭３０ｂを継合したと仮定したときの分割杭３０ｂに接合された板の高さＤ（図２（Ｂ）参照）が、地面から０ｍ以上２ｍ以下の高さの位置が好ましく、０．５ｍ以上１．５ｍ以下の高さの位置がより好ましい。

このように、ワイヤー１０にて吊り下げたハンマー２０を自由落下させることにより、鋼管杭３０の板４０を打撃するので、鋼管杭３０の頭部が地面より低い位置となっても更に打ち進めることができる。また本実施形態では、鋼管杭３０を構成する部材である継杭（分割杭３０ａ、３０ｂ）に板４０が設けられているので、施工現場において鋼管杭３０の貫入が進むに応じて継杭を取り付けることで、ハンマー２０による打撃位置を地上に近い状態を保つことができる。このため、作業性を向上させることができる。

なお、本実施形態では、板を打撃する部材としてハンマー２０の例を説明したが、打撃装置として例えば自走式貫孔機７０を用いても良い。図３及び図４に、自走式貫孔機７０を用いた場合の例を示す。詳細には、図３は、杭打ち機の変形例を示す模式図である。図４（Ａ）は、打撃装置として自走式貫孔機７０を用いて分割杭３０ａ（第１継杭）の板４０に打撃力を付与する構成を拡大して示す説明図であり、図４（Ｂ）は、打撃装置として自走式貫孔機７０を用いて分割杭３０ｂ（第２継杭）の板４０に打撃力を付与する構成を拡大して示す説明図である。以下では、図１及び図２を参照して説明した構成及び手順（第１継杭及び第２継杭を継合して鋼管杭を地中に埋設する手順）と同じ部分については、その説明を省略する。

図３及び図４に示すように、外部に設置されたエアコンプレッサ６１から供給される圧縮空気をシリンダ７１内のピストン（図示略）へと導くエアホース６２を設け、エアコンプレッサ６１からエアホース６２を介して供給される圧縮空気によりピストンを鋼管杭内で上下動させる。外部から供給された圧縮空気によって運動エネルギーを得たピストンが、シリンダ７１内部に設けられた先端可動部（図示略）への衝撃を通じて先端可動部へ運動エネルギーを伝達し、当該先端可動部が板に衝突することで、鋼管杭３０に推進力を与え、地中に埋設する。

以上説明した実施形態において、鋼管杭を構成する全ての継杭（分割杭）に板が接合されていなくても良く、少なくとも１つ以上の継杭に板が接合されていれば良い。すなわち、鋼管杭を構成する継杭の中には、板が接合されていない継杭も含まれる。このように板が接合されていない継杭を用いて杭を打ち込む場合には、板が接合されていない継杭の例えば先端部を打撃装置により打撃し、所定深さまで打撃した後に、板が接合された継杭を継合して当該板を打撃するようにしても良い。これにより、例えば表層数ｍなどに軟弱地盤がある場合の施工等では、先端部に大きな負荷はかからないので、地盤による抵抗が増加するまでは板が接合されていない継杭を用いて先端部を打撃する一方で、地盤による抵抗が増加する際には、板が接合された継杭を用いて打撃位置を変更する施工を実施することができる。このように板を設けていない継杭を含む杭打ち方法を採用することで、材料コストを低減することができ、打撃装置を取り出さずに杭の接続を実施することができる。

以上、具体例を参照しつつ本発明の実施形態について説明した。しかし、本発明はこれらの具体例に限定されるものではない。すなわち、これら具体例に、当業者が適宜設計変更を加えたものも、本発明の特徴を備えている限り、本発明の範囲に包含される。前述した各具体例が備える各要素およびその配置、材料、条件、形状、サイズなどは、例示したものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。

１０：ワイヤー
２０：ハンマー
２０：打撃装置
３０：鋼管杭
３０ａ；分割杭（第１継杭）
３０ｂ；分割杭（第２継杭）
４０；板

Claims (3)

1. ２以上の継杭から成る鋼管杭における第１継杭及び第２継杭の内部に一体に接合された板を、前記鋼管杭の内寸よりも小さい外寸を有する打撃装置で打撃して前記鋼管杭を地中に埋設する杭打ち方法であって、
   前記第１継杭を地中に建て込んだ状態で、前記第１継杭に接合された板を前記打撃装置で打撃することにより前記第１継杭を地中に打設し、
   前記第１継杭を所定位置まで打ち込んだ後に、前記第２継杭を前記第１継杭に対して同軸線上に継合し、前記第２継杭に接合された板を前記打撃装置で打撃することにより前記鋼管杭を地中に打設する、杭打ち方法。
2. 前記板は、前記鋼管杭の内寸以上の外寸を有し、前記第１継杭及び前記第２継杭それぞれの先端に接合されている、請求項１に記載の杭打ち方法。
3. 前記打撃装置は、外部から供給される圧縮空気により上下動するピストンと前記ピストンが衝突することで可動する先端可動部とを内部に有し、前記圧縮空気によって運動エネルギーを得た前記ピストンが前記先端可動部への衝撃を通じて前記先端可動部へ運動エネルギーを伝達し、前記先端可動部が前記板に衝突することで、前記鋼管杭に推進力を与え、地中に埋設する、請求項１又は２に記載の杭打ち方法。