本発明は、地中に砕石や砂もしくはコンクリート・モルタル等を柱状に打設して砕石杭(パイル)、砂杭、コンクリート杭を形成する際に用いるケーシングの打設方法に関する。

軟弱地盤を掘削し天然砕石パイル(砕石杭)を構築することにより、砕石パイルと原地盤を複合的に作用させ、支持力を増加させる工法として砕石パイル工法がある。

また、地震時の液状化を防止するための地盤改良工法として、グラベルドレーン工法が知られており、このグラベルドレーン工法は、地中に形成した縦穴(掘削穴)内に各種粒状物、例えば砕石を投入して柱状に締め固めることにより、いわゆる砕石杭を形成するものである。

下記特許文献1に示すようにこのような砕石杭を効率よく形成するためのアタッチメントが知られている。

特許第4445033号公報

図14に示すように特許文献1は、砕石杭形成装置100は建設機械としての小型地盤改良機Mと、小型地盤改良機Mに装着されたアタッチメントTと、を備えている。

小型地盤改良機Mは、地盤改良機本体構造1と、運転席としてのキャビン7と、低接地圧で不整地を移動可能な無限軌道であるクローラ6と、施工時において小型地盤改良機Mの揺動を抑制するアウトリガー5と、を備える。

小型地盤改良機Mは、さらに、アタッチメントTを操作するための構成として、アタッチメントTにモーター出力軸27を介して回転駆動力を供給する回転駆動装置11と、昇降ガイドレール9を有するリーダー4と、リーダー4を支持するためのリーダー取付ベース2と、リーダー4の傾きを操作する油圧シリンダー3と、リーダー4の下端部においてリーダー4と一体的に形成されている延長脚柱10と、を備えている。

アタッチメントTは、フィン13が設けられたパイプケーシング12(円筒部の一例)と、インナースクリューオーガー29(螺旋部の一例)と、パイプケーシング12の振れ止め用の包囲枠32と、二股のフォーク形状を有するハンガーステー64と、カム凸子63を有するトップカバーケース55と、中込め材収容ホッパー33と中込め材投入シュート34からなる砕石投入装置330と、取付プレート37と、支持アーム39と、アタッチメントTによる施工状態を管理する施工管理装置TCと、を備えている。

パイプケーシング12には、中込め材受け入れ口14(砕石投入孔の一例)が形成され、開閉蓋Dによって塞がれている。

このようにして、ペレータは予め設定された砕石杭形成位置に砕石杭を形成することができるように、インナースクリューオーガー29の先端を砕石杭形成位置の中心に合わせ、鉛直性を確認した後に掘削を行う。

掘削は、インナースクリューオーガー29の掘削によって生じた掘削土砂がフィン13によって地表に運搬される中込め材収容ホッパー33に砕石を投入する。

特許文献1に記載されたアタッチメントを地盤改良機などの作業機に装着することによって砕石杭の施工を容易に行うことはできるが、砕石杭を形成する地盤の状態や使用する砕石の種類によって的確な操作を行わなければならず、これがオペレータの負担となっている。

また、一般に杭打ち機と称せられる施工機は、リーダーが18m以上の大型機と12m以下の小型機に大別されるが、リーダーが12m以下の小型機ではケーシングの長さが8m以上は装着できず、さらに8mのケーシングを吊ると重量等で不安定になり、操作に不都合が生じる。

さらに軟弱な地盤では地下水の含水割合が多く、地下水位が高いのでケーシング内に水や泥水を呼び込み、これが砕石に混入してしまうおそれがある。かかる侵入する水や泥水の処理が必要である。

本発明の目的は前記従来例の不都合を解消し、地中に砕石や砂もしくはコンクリート・モルタル等を柱状に打設して砕石杭(パイル)、砂杭、コンクリート杭を施工するのに小型機でも必要長のケーシンングを安定した状態で無理なく打設できる杭施工用ケーシングの打設方法を提供することにある。

前記目的を達成するため請求項1記載の本発明は、円筒状のケーシングをあらかじめ設定された深度まで地中に挿入する掘削工程を行った後、前記ケーシング内に砕石や砂やコンクリート等の投入材を投入し、投入材を地中に残してケーシングを引き上げる杭施工において、ケーシングは下ケーシングに対して上ケーシングが接続可能であり、下ケーシングを打設し、打設した下ケーシングに上ケーシングを継ぎ足して全長を打設し、上下ケーシング内に投入材を下ケーシングに相当する分投入し、上下ケーシングの上ケーシング分を下ケーシングとともに引抜き、上ケーシングを下ケーシングから切離し、上ケーシングとともに上昇した下ケーシング内に投入材を投入して設定深度まで投入材を打設し、その後下ケーシングを引き抜く、また、複数列に杭を施工する場合に、下ケーシングは複数を先行打設し、上ケーシングはこれら下ケーシングに対して転用して用いることを要旨とするものである。

請求項1記載の本発明によれば、上下に接続可能なケーシングをあらかじめ設定された深度まで地中に挿入する掘削工程を行った後、前記ケーシング内に砕石やコンクリート等の投入材を投入し、投入材を地中に残してケーシングを引き上げる杭施工において、接続されたケーシングを施工機に吊り下げて打設や引上げを行うのではなく、下ケーシングは地中に預けた状態で行うので施工機に過大な荷重を掛けずにすむ。

さらに、投入材の投入は複数に分けて行うことになるが、ケーシングの引き抜きとの関係では常にケーシング下端が投入材の上端に重畳しており、投入材の上端とケーシング下端が離間することがないので、地下水と土砂が投入材の間に流入して造成する砕石杭等の均一化を阻害するようなことはない。

これに加えて、複数の下ケーシングに対して1つの上ケーシングを1セットとすることで、複数本の杭施工を計画する場合に1本ずつ仕上げる場合と比較して作業効率がよく、迅速な施工が可能となる。施工機とケーシングとの関係で特に狭い場所での作業の簡素化を図れる。

請求項2記載の本発明は、下ケーシングは上ケーシングよりも長さが長いことを要旨とするものである。

請求項2記載の本発明によれば、例えば下ケーシングを4.5m、上ケーシングを3.5mとして、下ケーシングは上ケーシングよりも長さが長いものとすることで、ケーシング下端が投入材の上端に重畳することを確実なものとすることができる。

以上述べたように本発明の杭施工用ケーシングの打設方法は、地中に砕石や砂もしくはコンクリート・モルタル等を柱状に打設して砕石杭(パイル)、砂杭、コンクリート杭を施工するのに小型機でも必要長のケーシンングを安定した状態で無理なく打設できるものである。

以下、図面について本発明の実施の形態を詳細に説明する。先に本発明の杭施工用ケーシングの打設方法で使用する施工機(杭打機)について説明すると、前記図14に示したものと同様なものでよく、図13に示すように砕石杭形成装置100としての小型地盤改良機Mで、アタッチメントTと、を備えている。

小型地盤改良機Mは、地盤改良機本体構造1と、運転席としてのキャビン7と、低接地圧で不整地を移動可能な無限軌道であるクローラ6と、施工時において小型地盤改良機Mの揺動を抑制するアウトリガー5と、を備える。

小型地盤改良機Mは、さらに、アタッチメントTを操作するための構成として、アタッチメントTにモーター出力軸27を介して回転駆動力を供給する回転駆動装置11と、昇降ガイドレール9を有するリーダー4と、リーダー4を支持するためのリーダー取付ベース2と、リーダー4の傾きを操作する油圧シリンダー3と、リーダー4の下端部においてリーダー4と一体的に形成されている延長脚柱10と、を備えている。

アタッチメントTは、図11に示すような円筒状のケーシング15であるが、ケーシング15は下ケーシング16に対して上ケーシング17が接続可能である。

前記小型地盤改良機Mはリーダー4の下部においてケーシング15が貫通する触れ止め23を有するが、この触れ止め23のケーシング15の挿入する口をテーパーに広がる受け口22としておけば多少のケーシング15の傾きに対応できる。

下ケーシング16は4.5m、上ケーシング17は3.5mとして下ケーシング16は上ケーシング17よりも長さが長いものとし、(図示では同一長さとして表示している)上ケーシング17の下端は切欠き部18aを有するスリーブ18として形成し、下ケーシング16は上端近傍に突起部19を有している。

前記回転駆動装置11は略L字状の切欠き部20aを有するスリーブ20を下向きに回転駆動可能に設け、下ケーシング16や上ケーシング17は上端近傍に突起部を有しており、前記地盤掘削の間、前記突起部と前記切欠き部とが係合して、それによって、前記回転駆動装置11の切欠き部と前記ケーシングの一部とが、回転方向において相互に干渉するようになっている。

回転駆動装置11により下ケーシング16や上ケーシング17を回転させ、下ケーシング16の先端に掘削刃を形成してこれで掘削してもよいが、これではケーシング内に土砂が侵入し、それを除く手間が必要となるので、下ケーシング16の先に掘削ヘッド24を置くようにしてもよい。掘削ヘッド24は図示しない掘削回転軸で駆動するものであり、その先端は二股の差し込み部として、掘削ヘッド24に設ける水平板体の孔に着脱自在に差し込まれる。

掘削ヘッド24は前記水平板体の下側に掘削用の羽根としてフィッシュテールビットを設けてもよい。

本発明は、下ケーシング16を打設し、打設した下ケーシング16に上ケーシング17を継ぎ足して全長を打設し、ケーシング(下ケーシング16および上ケーシング17)内に投入材を下ケーシング17の長さに相当する分投入し、上ケーシング17分全体(下ケーシング16および上ケーシング17)を引き抜き、上ケーシング17を下ケーシング16から切離し、下ケーシング16内に投入材を投入し、これで必要長さ投入材が打設されたので、下ケーシング16を引き抜くものである。

図に基づいて詳細に説明する。例えば、図12に示すように、2列、No.1〜No.3、No.4〜No.6の計6本を打設するとして、 (1)横一列のNo.1〜No.3の4.5mの下ケーシング16の3本を全て打設する。図1に示すように、下ケーシング16を回転駆動装置11に接続し、回転駆動して打込む。

(2)次3.5mの上ケーシング17をNo.1に継ぎ8m(4.5m+3.5m)を打設する。図2に示すように、下ケーシング16から切り離した回転駆動装置11を引き上げ、回転駆動装置11に上ケーシング17を接続し、下ケーシング16と上ケーシング17とも接続して、これら下ケーシング16と上ケーシング17を回転駆動しながら図3に示すように全部を打設する。

(3)回転駆動装置11と下ケーシング16と上ケーシング17とを取り外す。 (4)図4に示すように、ケーシング内(下ケーシング16と上ケーシング17内)に砕石やコンクリート等の投入材21を4m分投入する。投入量は下端より4m(8m1/2)投入する。

(5)図5に示すように回転駆動装置11と上ケーシング17を接続し、逆回転で引抜く。図6に示すように引抜は上ケーシング17の部分で全体の約1/2であり、4m〜3.5mとしケーシング切り外し可能部位とする。

(6)図7に示すように上ケーシング17(3.5m)を切り離し、図8に示すように、下ケーシング16内に残りの投入材20を投入する。

(7)図9に示すように、切り離した上ケーシング17(3.5m)を下ケーシング16(4.5m)に接続する。 (8)上ケーシング17(3.5m)を介して下ケーシング16(4.5m)も引き抜き、これで4.5m+3.5mのケーシングの全てを引抜く。ケーシングの引抜は掘削ヘッド24を残して行なわれる。

(9)No.4杭に下ケーシング16(4.5m)を打設後、回転駆動装置11を切り離す。 (10)No.2の下ケーシング16に上ケーシング17を接続して(4.5+3.5)8mを打設する。 (11)(3)の作業にもどりケーシングをオーガーと切り離す。 以下(4)〜(10)の作業を繰り返す。

No.5杭、No.6杭の打設を完了する作業は1ロット3本とする下と杭3本が必要となる。

しかし、ロットの数は総施工本数とも現地施工状況により3本以上でも考えられるが経済コスト(ケーシングの製作)を考慮すると3本〜4本が有効である(施工本数にもよる)。

本発明の杭施工用ケーシングの打設方法の第1工程を示す側面図である。

本発明の杭施工用ケーシングの打設方法の第2工程を示す側面図である。

本発明の杭施工用ケーシングの打設方法の第3工程を示す側面図である。

本発明の杭施工用ケーシングの打設方法の第4工程を示す側面図である。

本発明の杭施工用ケーシングの打設方法の第5工程を示す側面図である。

本発明の杭施工用ケーシングの打設方法の第6工程を示す側面図である。

本発明の杭施工用ケーシングの打設方法の第7工程を示す側面図である。

本発明の杭施工用ケーシングの打設方法の第8工程を示す側面図である。

本発明の杭施工用ケーシングの打設方法の第9工程を示す側面図である。

本発明の杭施工用ケーシングの打設方法の最終工程を示す側面図である。

本発明で使用するケーシングの側面図である。

杭の打設配置を示す説明図である。

本発明の杭施工用ケーシングの打設方法で使用する施工機(杭打機)の側面図である。

従来例を示す側面図である。

1 地盤改良機本体構造 2 リーダー取付ベース 3 油圧シリンダー 4 リーダー 5 アウトリガー 6 クローラ 7 キャビン 8 昇降台 9 昇降ガイドレール 10 延長脚柱 11 回転駆動装置 12 パイプケーシング 13 フィン(アウタースクリューオーガー) 14 中込め材受け入れ口 15 ケーシング 16 下ケーシング 17 上ケーシング 18 スリーブ 18a 切欠き部 19 突起部 20 スリーブ 20a 切欠き部 21 投入材 22 受け口 23 触れ止め 24 掘削ヘッド 27 モーター出力軸 29 インナースクリューオーガー 32 包囲枠 33 中込め材収容ホッパー 34 中込め材投入シュート 37 取付プレート 38 固定ボルト 39 支持アーム 55 トップカバーケース 63 カム凸子 64 ハンガーステー 100 砕石杭形成装置 330 砕石投入装置 D 開閉蓋 M 小型地盤改良機 P ドレーン杭 T アタッチメント TC 施工管理装置