JP3827309B2

JP3827309B2 - 埋め込み杭工法用補助装置及び埋め込み杭工法

Info

Publication number: JP3827309B2
Application number: JP2003007376A
Authority: JP
Inventors: 春彦大樂
Original assignee: 有限会社大樂重機
Priority date: 2003-01-15
Filing date: 2003-01-15
Publication date: 2006-09-27
Anticipated expiration: 2023-01-15
Also published as: JP2004218292A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、建築現場等における埋め込み杭工法による杭基礎工事の際に用いる補助装置及びこれを用いた埋め込み杭工法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
建築物の杭基礎の施工法は、以前は専らコンクリート製の既製杭の打ち込みによるものであったが、社会情勢の変化により工事中の騒音や振動が厳しく規制され、今では街中で既製杭の打ち込み工事を見ることは殆どない。現在は、騒音や振動の少ない既製杭の埋め込み杭工法が一般的な街中での杭基礎工事の主流となっている。
【０００３】
図５は上記既製杭を用いた従来の埋め込み杭工法を説明する図である。この埋め込み杭工法は、（イ）先ず、前もって杭を埋め込むための垂直な支持層まで達する穴を、クレーン等のベースマシン１によって支えられて垂直に立てられた主柱２（リーダとも称される。）に沿って付設されたガイド支柱に摺動自在に取り付けられたアースオーガ３（原動機）の掘削ドリル４（スクリューオーガ等であり、主柱２の下端で振れ止め防止具５に挿通されて垂直に保持されている。）で掘削し、（ロ）掘削ドリル４を引き抜きした掘削穴６にセメントミルク７（セメントを水で溶かしただけのミルク状のもの）を注入し（以上、オーガー施工という。）、（ハ）その中にコンクリート製又は鋼製の既製杭９をベースマシン１によって建て込み、（ニ）さらにセメント４１を混入して前記既製杭９の周りの土を固めて埋め込む、という工法である。
【０００４】
また、他の杭基礎工事の施工法として、大規模な杭基礎に適用される場所打ち杭工法がある（例えば、非特許文献１または非特許文献２参照。）。
【０００５】
これは前もって現場で杭製作用の穴を掘り、その後、穴に鉄筋を入れてコンクリートを流し込んで鉄筋コンクリート製の杭とするものである。現場で杭を製作するので杭の運搬が不要であり、大規模な建築物を支える大口径の杭を比較的簡単に施工出来るという特徴を有する。反面、予め掘った穴が崩壊するのを防ぐためにケーシング（鞘管）を用いたり、比重の大きい泥水を大量に使用する必要がある。
【０００６】
なお、場所打ち杭工法の一つでオールケーシング掘削機によるオールケーシング工法がある。そしてオールケーシング工法に使用する特殊継手付きの鋼管（ケーシングチューブという。）があるが、これは孔壁を保護するためリブ補強した鋼板製の２重構造としてねじれや損傷に対して強く耐久性を持たせた特殊なものである。
【０００７】
一般にケーシングはコンクリート杭の穴が崩れないように、穴の中に挿入する円筒のことをいい、通常は鉄板製または鋼管が用いられる。大規模な建築施工では、１００ｔ吊りといった大型クレーンを用いてケーシングを回しながら抜き差しするが、このケーシングはせいぜい深さ３ｍ程度までのものであって、それより深い箇所は膨潤させたベントナイト等の比重の大きな泥水を用いながら掘削していくのが通常である。
【０００８】
なお、下記特許文献１には、通常の２０〜５０ｔ吊りクラスのクレーンがベースマシンとして利用できることから現在主流となりつつある吊り下げ式リーダ方式の杭打機が記載されている。
【特許文献１】
特公平２−４７３２号公報
【非特許文献１】
ＡＣＥネットワーク著「建築・土木のことがわかる事典」株式会社西東社、１９９４年３月２５日発行、ｐ．１３０−１３１、ｐ．１４７
【非特許文献２】
大成建設技術開発部著「建築・土木がわかる事典」株式会社日本実業出版社、１９９１年４月２５日初版発行、ｐ．３１８
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図５に示されるような一般的な建築現場で使用されている２０ｔ〜５０ｔ吊りのクレーン等のベースマシン１と、主柱２と、アースオーガ３と、これに装備した掘削ドリル４と、を用いて既製杭９を予め掘削した掘削穴６に埋め込むという従来の埋め込み杭工法では、せっかく掘った掘削穴６の壁が掘削ドリル４の引き抜きの際や引き抜き後に崩壊し易く、作業がはかどらないことが頻繁であった。
【００１０】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、埋め込み杭工法における掘削穴６の壁崩壊を防止して既製杭９の埋め込み作業が効率的に行えるようにするための補助装置及びこの補助装置を用いた新しい効率的な埋め込み杭工法を提供するものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明は、
（１）上端開口部近傍の外周に掛止部が設けられているとともに掘削ドリルが挿通可能な内径を有する鋼管と、前記鋼管の掛止部に係合して鋼管の上端開口部に脱着自在に冠着する掛止機構を備えるとともに吊り下げ式の主柱に設けられたガイド支柱に対して摺動自在とする摺動機構を備え、中央部に前記掘削ドリルが挿通可能な挿通孔を有する略円環状のキャップと、からなることを特徴とする埋め込み杭工法用補助装置を提供することにより、上記課題を達成する。
【００１２】
（２）ベースマシンによって垂直に吊り下げられた主柱に付設されたガイド支柱に対して掘削ドリルを装備したアースオーガが摺動自在にワイヤで吊支され、前記ガイド支柱に対して摺動自在とする筒状のモンケンが前記掘削ドリルに挿通されるとともにワイヤで吊支され、前記ガイド支柱に対して摺動自在な略円環状のキャップが前記掘削ドリルに挿通されるとともにワイヤで吊支された状態とする工程と、鋼管を前記掘削ドリルに挿通するとともに前記鋼管の上端開口部に前記キャップを冠着して固定する工程と、前記主柱を鋼管とともに吊り上げて杭打ち箇所に垂直に立て、前記掘削ドリルと前記モンケンと前記キャップを冠着した鋼管とを垂直に保持する工程と、前記アースオーガの掘削ドリルで地中を掘削しつつ前記鋼管の上端に冠着された前記キャップの上面を前記モンケンで叩いて鋼管を地中に打ち込む工程と、前記鋼管の打ち込み終了後に前記掘削ドリルを鋼管から引き抜くとともに前記鋼管内にセメントミルクを注入する工程と、前記鋼管内に既製杭を建て込む工程と、前記鋼管を吊り上げて地中より引き抜く工程と、前記既製杭の回りの前記セメントミルクにセメントを混入して前記既製杭の周りの土を固める工程と、からなることを特徴とする上記（１）に記載の埋め込み杭工法用補助装置を用いた埋め込み杭工法を提供することにより、上記課題を達成する。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明に係る埋め込み杭工法用補助装置とこれを用いた埋め込み杭工法の実施の形態について図面に基づいて説明する。
【００１４】
図１は本発明に係る埋め込み杭工法用補助装置の構造を示す斜視図である。
【００１５】
図２は本発明に係る埋め込み杭工法用補助装置を用いた杭基礎工事の施工開始状態を示す図である。
【００１６】
図３及び図４は本発明に係る埋め込み杭工法の工程の一部を説明するための概念図である。なお、従来技術とほぼ同様な部材は同符号で示す。
【００１７】
先ず、本発明の埋め込み杭工法用補助装置は、図１に示されるような支持層まで達する程度の長さ（６ｍ〜１２ｍ程度）の鋼管２０と鋼製のキャップ１０の組み合わせからなるものである。
【００１８】
上記鋼管２０は、上端開口部２２近傍の外周に凸の掛止部２１が設けられているとともに掘削ドリル（例えば径４５０ｍｍ）が緩やかに挿通可能な内径Φを有する円筒構造である。本鋼管２０の目的は、後述するように掘削穴６の壁崩壊防止用であり、埋め込み杭工法における埋め込み用の掘削穴６の掘削と同時に打ち込まれ、既製杭９を建て込んだ後に吊り上げて地中から引き抜かれる。
【００１９】
また、上記キャップ１０は略円環状であって、前記鋼管２０の掛止部２１に係合して鋼管２０の上端開口部に脱着自在に冠着する掛止機構１１（周面の下側に略等間隔に取り付けられた数個のボルト１２で前記鋼管２０の掛止部２１の凸の下側に掛止される。）を備えるとともに吊り下げ式の主柱に設けられたガイド支柱に対して摺動自在とする摺動機構１５を備え、中央部に前記掘削ドリルが緩やかに挿通可能な挿通孔１８を有する構造である。その上面は平坦なフランジ１３になっている。本キャップ１０の目的は、鋼管２０を垂直に支持して吊り上げるため及びモンケンによる打ち込みの打撃を和らげて上端開口部２２の変形を防止ためである。
【００２０】
次に、上記埋め込み杭工法用補助装置であるキャップ１０と鋼管２０を用いた埋め込み杭工法は、先ず、図２に示されるように、クレーン等のベースマシン１によって垂直に吊り下げられた主柱２に付設されたガイド支柱８に対して掘削ドリル４を装備したアースオーガ３が摺動自在にワイヤで吊支され、前記ガイド支柱８に対して摺動自在とする筒状のモンケン３１が前記掘削ドリル４に挿通されるとともにワイヤで吊支され、前記ガイド支柱８に対して摺動自在な略円環状の前記キャップ１０が前記掘削ドリル４に挿通されるとともにワイヤで吊支された状態とする工程と、
前記鋼管２０を前記掘削ドリル４に挿通するとともに前記鋼管２０の上端開口部に前記キャップ１０を冠着して固定する工程と、
前記主柱２を鋼管２０とともに吊り上げて杭打ち箇所（鋼管２０を通す穴が開けられている水平なベース４０上）に垂直に立て、前記掘削ドリル４と前記モンケン３１と前記キャップ１０を冠着した鋼管２０とを垂直に保持する工程と、を行って図２に示されるような状態（イ）にする。
【００２１】
次に、図３に示されるように、上記状態（イ）から、
（ロ）前記アースオーガ３の掘削ドリル４で地中を掘削しつつ前記鋼管２０の上端に冠着された前記キャップ１０のフランジ１３の上面を前記モンケン３１で叩いて鋼管２０を地中に打ち込む工程と、
（ハ）前記鋼管２０の打ち込み終了後に前記キャップ１０を鋼管２０から外して前記掘削ドリル４を鋼管２０から引き抜くとともに前記鋼管２０内にセメントミルク７を注入する工程と、を行う。
【００２２】
次に、図４に示されるように、
（ニ）前記鋼管２０内に既製杭９をベースマシン１を用いて建て込む工程と、
（ホ）前記鋼管２０をベースマシン１で吊り上げて（前記キャップ１０を取り付けると作業が簡易となる。）地中より垂直に引き抜く工程と、
（ヘ）前記既製杭９の回りの前記セメントミルク７にセメント４１を混入して前記既製杭９の周りの土を固める工程と、からなる一連の工程を行うものである。
【００２３】
なお、上記モンケン（drop hammer）とは、杭打ち工事においてウィンチで牽引して落下させて杭を打ち込むのに用いる重錘をいい、本発明に使用される上記モンケンには、中央部に垂直穴を有する所謂「竹輪」に相当する中堀用モンケンが適用できる。また、本発明の工法に適用する上記既製杭９としては、従来の一般的なコンクリート杭の他にプレストレスコンクリート杭（ＰＣ杭）や鋼製の杭（Ｈ鋼杭その他の鋼材）が適用できる。
【００２４】
ところで、本発明に係る鋼管２０は掘削穴の壁崩壊防止の作用の点では、場所打ち杭工法のケーシングに似るが、比較的小規模な５０ｔ以下のクレーンをベースマシンとして用いる杭基礎工事の埋め込み杭工法に用いられるものであって用途が異なる。またその鋼管２０の長さは埋め込む既製杭９の長さ程度（通常は６〜１２ｍ程度）であり、その内径Φは、例えば４５０ｍｍの掘削ドリル４が遊挿される程度の寸法である。そして、場所打ち杭工法のケーシングのように管を回しながら抜くのではなく、モンケン３１による打ち込みと管を回さずに直接に吊り上げて引き抜く構成であり、極めて効率的な杭基礎工事が実現するのである。
【００２５】
本発明者の試験では、従来は１ベースマシンで１日２本の杭打ちが限度であったのが、本発明の埋め込み杭工法によれば１日５本の杭打ちが可能になることが判った。
【００２６】
念のために付言すれば、本発明に係る埋め込み杭工法用補助装置としての鋼管２０は中空の「杭」ではなく、掘削穴の壁崩壊を防止するためのものであり、既製杭９を鋼管２０内に建て込んで鋼管２０内にセメントミルク７を注入した後に引き抜かれるものである。この点で、杭として埋め込まれたままのコンクリート製や鋼製の筒状の杭とは全く異なる。
【００２７】
【発明の効果】
本発明に係る埋め込み杭工法用補助装置及びこれを用いた埋め込み杭工法は、上記のように構成されているため、
（１）埋め込み杭工法において、補助装置の鋼管を掘削と同時に打ち込むことによって掘削穴の壁崩壊が防止される。
【００２８】
（２）一般的な５０ｔ以下のクレーン等のベースマシンを用いた建築現場の杭基礎工事における埋め込み杭工法の施工効率が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る埋め込み杭工法用補助装置の斜視図である。
【図２】本発明に係る埋め込み杭工法用補助装置を用いた杭基礎工事の施工開始状態を示す図である。
【図３】本発明に係る埋め込み杭工法の工程の一部を説明する図である。
【図４】本発明に係る埋め込み杭工法の工程の一部を説明する図である。
【図５】従来の埋め込み杭工法の工程を説明する図である。
【符号の説明】
１ベースマシン
２主柱
３アースオーガ
４掘削ドリル
５振れ止め防止具
６掘削穴
７セメントミルク
８ガイド支柱
９既製杭
１０キャップ
１１掛止機構
１２ボルト
１３フランジ
１５摺動機構
１８挿通孔
２０鋼管
２１掛止部
２２鋼管の上端開口部
３１モンケン
４０ベース
４１セメント
Φ 鋼管の内径

Claims

上端開口部近傍の外周に掛止部が設けられているとともに掘削ドリルが挿通可能な内径を有する鋼管と、
前記鋼管の掛止部に係合して鋼管の上端開口部に脱着自在に冠着する掛止機構を備えるとともに吊り下げ式の主柱に設けられたガイド支柱に対して摺動自在とする摺動機構を備え、中央部に前記掘削ドリルが挿通可能な挿通孔を有する略円環状のキャップと、からなることを特徴とする埋め込み杭工法用補助装置。
ベースマシンによって垂直に吊り下げられた主柱に付設されたガイド支柱に対して掘削ドリルを装備したアースオーガが摺動自在にワイヤで吊支され、前記ガイド支柱に対して摺動自在とする筒状のモンケンが前記掘削ドリルに挿通されるとともにワイヤで吊支され、前記ガイド支柱に対して摺動自在な略円環状のキャップが前記掘削ドリルに挿通されるとともにワイヤで吊支された状態とする工程と、
鋼管を前記掘削ドリルに挿通するとともに前記鋼管の上端開口部に前記キャップを冠着して固定する工程と、
前記主柱を鋼管とともに吊り上げて杭打ち箇所に垂直に立て、前記掘削ドリルと前記モンケンと前記キャップを冠着した鋼管とを垂直に保持する工程と、
前記アースオーガの掘削ドリルで地中を掘削しつつ前記鋼管の上端に冠着された前記キャップの上面を前記モンケンで叩いて鋼管を地中に打ち込む工程と、
前記鋼管の打ち込み終了後に前記掘削ドリルを鋼管から引き抜くとともに前記鋼管内にセメントミルクを注入する工程と、
前記鋼管内に既製杭を建て込む工程と、
前記鋼管を吊り上げて地中より引き抜く工程と、
前記既製杭の回りの前記セメントミルクにセメントを混入して前記既製杭の周りの土を固める工程と、からなることを特徴とする請求項１に記載の埋め込み杭工法用補助装置を用いた埋め込み杭工法。