JP4560560B2 - 杭施工方法 - Google Patents

Description

本発明は、杭施工方法に関し、例えば、水中岩盤などの硬い地盤に鋼管製の杭を施工する杭施工方法に関する。

防波堤などの水中構造物を構築する場合、硬い水中地盤に鋼管製の杭を打設することがある。

従来、このように、硬い水中地盤に杭を施工する杭施工方法としては、鋼管製の杭の先端にビットを取付け、この杭を回転させながら地中に降下させてリング状の溝を掘削しつつ、杭を地盤に建て込むようにした方法がある（特許文献１参照）。
特開２０００−４５２７６号公報

上述のような従来の杭施工方法では、掘削に使用したビット付きの杭をそのまま本杭として利用するため、特殊鋼で形成される高価なビットも地中に埋設されてしまうことになり、資材の無駄遣いとなり、不経済であるという課題があった。また、硬い地盤を掘削する際、掘削に使用する杭には大きな負荷が加わるため、長い杭では損傷や変形を生じやすいという課題もあった。そこで、杭施工における資材の無駄遣いという課題及び杭の損傷や変形という課題を解消することが可能な杭施工方法が求められている。以上のことが本発明の課題である。

本発明は、このような課題に鑑みてなされたものであり、掘削用のビット付きのファーストチューブの再利用を可能とし、資材の無駄遣いとをなくするとともに、杭の損傷や変形を防止することができる杭施工方法を提供することを目的とする。

本発明者は、掘削用のビット付きのファーストチューブによりリング溝を形成した後、このリング溝に別の本杭を貫入させことにより、高価なビットを埋設することなく再利用することが可能となり、不経済の問題及び本杭の損傷や変形が解消されることを見出し、これに基づいて、以下のような新たな杭施工方法を発明するに至った。

（１） 地盤に杭を施工する杭施工方法であって、管状のケーシングの下端部の結合部に、下端部に掘削用のビットが取付けられた管状のファーストチューブの上端部の結合部を着脱可能に取付ける第１工程と、前記ケーシング及びファーストチューブを削孔用の掘削機に建て込み、該ケーシングを該掘削機により回転させつつ下降させて、前記ファーストチューブにより地盤にリング溝を形成する第２工程と、前記ケーシングを引上手段により引き上げて前記ファーストチューブを前記リング溝から抜いた後、前記ケーシングと前記ファーストチューブのそれぞれの前記結合部を分離する第３工程と、前記ケーシングの前記結合部に管状の本杭の上端部の結合部を着脱可能に取付け、該ケーシング及び該本杭を前記掘削機に建て込み、前記ケーシングを前記掘削機により回転させつつ下降させて、前記リング溝に前記本杭を挿入させる第５工程と、前記ケーシングを逆回転させて、該ケーシングと前記本杭のそれぞれの前記結合部を分離し、該ケーシングのみを前記引上手段により引き上げる第６工程と、を備えたことを特徴とする杭施工方法。

（１）記載の杭施工方法によれば、ケーシングにビット付きのファーストチューブを取付けて、掘削機によりケーシングを回転させつつ下降させることにより地盤にリング溝を形成した後、ファーストチューブをリング溝から抜き、ファーストチューブに替えて本杭をケーシングに取付け、リング溝に本杭を挿入させる。これにより、高価なビット付きのファーストチューブは埋設することなく再利用することができ、資材の無駄遣いを防止し、経済性の向上を図ることができる。また、本杭はファーストチューブで掘削されたリング溝に挿入するだけでよいので、挿入時に大きな負荷がかかることがなくなり、杭の損傷や変形が防止される。

（２） 前記ケーシングの結合部に、前記ファーストチューブ及び前記本杭のそれぞれの結合部をねじ込み手段により取付けることを特徴とする（１）に記載の杭施工方法。

（２）記載の杭施工方法によれば、ケーシングの下端の結合部に、ファーストチューブ及び本杭のそれぞれの結合部をねじ込み手段により取付けることができるので、ケーシングの結合部の構成が簡単であるとともに、ケーシングとファーストチューブ、又はケーシングと本杭を相対回転させることにより、ケーシングに対してファーストチューブ又は本杭を簡単に着脱することができる。

（３） 前記本杭の先端にビットを取付け、該ビットを前記リング溝の底部の地盤に食い込ませることを特徴とする（１）又は（２）に記載の杭施工方法。

（３）記載の杭施工方法によれば、本杭の先端に取付けられたビットをリング溝の底部の地盤に食い込ませ、ケーシングを逆回転させたとき、本杭が連れ回りすることがなく、確実にケーシングを本杭から離脱させることができる。

本発明によれば、掘削用のビット付きのファーストチューブの再利用を可能とし、資材の無駄遣いをなくするとともに、杭の損傷や変形を防止することができる。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。

図１及び図２は、本発明の実施形態による杭施工方法の工程図である。

図１の（１）は、台船の位置決め工程を示す。同図において、１０は、杭打ちを行う場所に設置される台船であって、海底地盤１１上に支柱１２を介して海面１３の上方に設置されている。台船１０上にはクレーン１４が設置されている。また、台船１０の前部には、掘削機を設置する架台１５が設けられている。台船１０の高さ位置は、台船１０に取付けられた昇降装置１７により決定される。

図１の（２）は、削孔用の掘削機１６の設置工程を示す。同図において、掘削機１６はクレーン１４のワイヤ１８に取付けられたフック１９に吊り下げられ、ワイヤ１８を降ろすことにより、架台１５上に設置する。

図１の（３）は、ファーストチューブ（掘削部材）２１及びケーシングの建込み工程を示す。同図に示すように、長尺（継ぎ合わせて長尺にする連結式のもの）の鋼管製のケーシング２０の下端に、ファーストチューブ２１を取付ける。

図３（ａ）に示すように、ファーストチューブ２１は、鋼管等の本体２１ａの上端部に雌ねじ２１ｂからなる結合部が形成され、本体２１ａの下端には、複数のビット２１ｃが下端縁に取付けられた掘削リング２１ｄが固着された構成のものである。ケーシング２０の下端部には肉薄部２０ａが形成され、この肉薄部２０ａの外周に形成された雄ねじ２０ｂからなる結合部に、掘削チューブ２１の雌ねじ２１ｂが着脱可能にねじ込まれている。

このようにして、ファーストチューブ２１を下端部に取付けたケーシング２０を、クレーン１４のフック１９に吊り下げて、掘削機１６に建て込む。

図１の（４）は、掘削機１６による削孔工程を示す。同図に示すように、掘削機１６によりケーシング２０を回転させながら所定位置まで、下降させることにより、ファーストチューブ２１のビット２１ｃにより海底地盤１１が削られ、図２の（５）に示すような所定深さのリング溝２２が形成される。

図２の（５）は、削孔完了・ファーストチューブ引き抜き工程を示すもので、リング溝の部分を一部切欠いて断面で示している。同図に示すように、ケーシング２０をフック１９に掛けてクレーン１４により引き上げることにより、ファーストチューブ２１はリング溝２２から引き抜かれる。ファーストチューブ２１が掘削機１６から出る位置までケーシング２０を引き上げた後、雌ねじ２１ｂと雄ねじ２０ｂの結合部を分離し、ファーストチューブ２１をケーシング２０から取り外す。

図２の（６）は、本杭建て込み工程を示す。同図に示すように、ケーシング２０の下端部に、ファーストチューブ２１に代えて鋼管製の本杭２３を結合し、本杭２３を下端部に結合させたケーシング２０を掘削機１６に建込む。

図３（ｂ）に示すように、本杭２３のケーシング２０への取付け構造は、ファーストチューブ２１と同様のねじ込み構造であって、鋼管等の本体２３ａの上端部に、雌ねじ２３ｂからなる結合部を備えた構成のものである。ケーシング２０の下端部には肉薄部２０ａが形成され、この肉薄部２０ａの外周に形成された雄ねじ２０ｂからなる結合部に本杭２３の雌ねじ２３ｂが着脱可能にねじ込まれている。本体２３ａの下端には、本杭ビット２４が取付けられている。本杭ビット２４は、本杭２３の挿入用及び回り止め用のビットであって、掘削には使用しないので、ファーストチューブ２１のビット２１ｃよりも少数でよく、また、強度も小さくてよい。

本杭２３のケーシング２０への取付け構造の他の例としては、図３（ｃ）に示すように、ケーシング２０の下端の肉薄部２０ａに本杭２３を嵌合（ねじは設けない）させるとともに、ケーシング２０の下端部に設けた鈎形の係止溝２６と、本杭２３に上端部に設けた係止突起２５とを係合させ、ケーシングを回転させることにより、係止突起２５と係止溝２６を係合させ、ケーシング２０を逆回転させることにより、係止突起２５と係止溝２６の係合が外れて本杭２３からケーシング２０が離脱するような構造になっている。

図２の（７）は、本杭挿入工程を示す。同図に示すように、掘削機１６によりケーシング２０を回転させながら下降させてリング溝２２に挿入し、本杭ビット２４をリング溝２２の底部の海底地盤１１に突き立てる。本杭２３はリング溝２２に挿入するだけでよいので、本杭２３には過度の負荷がかかることがなく、そのため、長尺の本杭２３の使用が可能となり、水中架台を設置するときの位置決め精度の向上も可能となる。

図２の（８）は、ケーシング引き抜き工程を示す。ケーシング２０を下降時とは逆に回転させて、本杭２３からケーシング２０を分離させた後、ケーシング２０をクレーン１４のフック１９に掛けて引き上げることにより、本杭２３を海底地盤１１に残したままケーシング２０のみ引き上げる。このようにして、本杭２３の施工を完了する。

以上のように、本発明による杭施工方法は、ケーシング２０にビット２１ｃ付きのファーストチューブ２１を取付けて、ケーシング２０を回転させつつ下降させることによりリング溝２２を形成した後、ファーストチューブ２１に替えて本杭２３をケーシング２０に取付け、リング溝２２に本杭２３を挿入させる。これにより、ファーストチューブ２１及び高価なビット２１ｃは埋設することなく再利用することができ、資材の無駄遣いを防止することができる。また、本杭２３はファーストチューブ２１で掘削されたリング溝２２に挿入するだけでよいので、本杭２３の損傷や変形が防止できる。

なお、上記実施形態では、図２の（５）及び（８）におけるケーシング２０の引き上げをクレーン１４により行っているが、ケーシングの引上手段として、掘削機１６を利用してもよい。また、上記実施形態では、図１の（１）〜図２の（５）における掘削時と、図２の（６）〜（８）における本杭建て込み時とで同一のケーシング２０を使用した例を示しているが、掘削時と本杭建て込み時とでは異なるケーシングを使用することも可能である。

本発明の杭施工方法は、港湾工事や海洋工事で用いる水中構造物の構築に好適に用いることができるが、その他の杭打設にも適用可能である。

本発明の実施形態による杭施工方法の工程図である。 本発明の実施形態による杭施工方法の図１に続く工程図である。 （ａ）はファーストチューブの着脱構造、（ｂ）及び（ｃ）本杭の着脱構造を示す断面図である。

符号の説明

１４ クレーン（引上手段）
１６ 掘削機
２０ ケーシング
２０ｂ 雄ねじ
２１ ファーストチューブ（掘削部材）
２１ｂ 雌ねじ
２１ｃ 掘削用のビット
２３ 本杭
２４ 本杭ビット

Claims (3)

1. 地盤に杭を施工する杭施工方法であって、
   管状のケーシングの下端部の結合部に、下端部に掘削用のビットが取付けられた管状の掘削部材の上端部の結合部を着脱可能に取付ける第１工程と、
   前記ケーシング及び前記掘削部材を削孔用の掘削機に建て込み、該ケーシングを該掘削機により回転させつつ下降させて、前記掘削部材により地盤にリング溝を形成する第２工程と、
   前記ケーシングを引上手段により引き上げて前記掘削部材を前記リング溝から抜いた後、前記ケーシングと前記掘削部材のそれぞれの前記結合部を分離する第３工程と、
   前記ケーシングの前記結合部に管状の本杭の上端部の結合部を着脱可能に取付け、該ケーシング及び該本杭を前記掘削機に建て込み、前記ケーシングを前記掘削機により回転させつつ下降させて、前記リング溝に前記本杭を挿入させる第５工程と、
   前記ケーシングを逆回転させて、該ケーシングと前記本杭のそれぞれの前記結合部を分離し、該ケーシングのみを前記引上手段により引き上げる第６工程と、を備えたことを特徴とする杭施工方法。
2. 前記ケーシングの結合部に、前記掘削部材及び前記本杭のそれぞれの結合部をねじ込み手段により取付けることを特徴とする請求項１記載の杭施工方法。
3. 前記本杭の下端に本杭ビットを取付け、該本杭ビットを前記リング溝の底部の地盤に食い込ませることを特徴とする請求項１又は２記載の杭施工方法。

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