JP6774132B1 - Construction method of steel pipe pile - Google Patents
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Abstract
【課題】鋼管矢板等の鋼管杭を礫層や岩盤等の硬質の支持層に埋め立てる際に、橋梁基礎の外周部形成等、特に大口径の鋼管杭を大深度に建て込む場合に好適な施工方法を提供する。【解決手段】鋼管矢板18先端が硬質支持層dに到達するまで地中Gへ埋入させ鋼管杭1を地中Gの土圧によって直立状態に支持する第一工程と、ユニットキャップ2と排土用円筒体3とテーブルマシン4とからなり、これら三者にわたってダウンザホールハンマ5を挿通させる挿通孔を有するテーブルマシンユニット7を鋼管杭1の上端部に係止させる第二工程と、ダウンザホールハンマ5をテーブルマシンユニット7に設けた挿通孔に挿通させてダウンザホールハンマ5を回転駆動させながら下降させて硬質支持層dを掘削させ、掘削した土壌Gを排土用円筒体3から外部に排土する第三工程と、鋼管杭1を掘削孔8に所定深度まで埋入して硬質支持層dに支持させる第四工程とを順次経る。【選択図】図11PROBLEM TO BE SOLVED: To construct a steel pipe pile such as a steel pipe sheet pile in a hard support layer such as a gravel layer or a bedrock, and to form an outer peripheral portion of a bridge foundation, which is particularly suitable for building a steel pipe pile having a large diameter at a large depth. Provide a method. SOLUTION: A first step of embedding a steel pipe sheet pile 18 in the ground G until the tip of the steel pipe sheet pile 18 reaches a hard support layer d and supporting the steel pipe pile 1 in an upright state by the soil pressure of the ground G, a unit cap 2 and discharging. A second step of locking the table machine unit 7, which is composed of a soil cylinder 3 and a table machine 4 and has an insertion hole through which the down-the-hole hammer 5 is inserted, to the upper end of the steel pipe pile 1, and the down-the-hole hammer 5 Is inserted into the insertion hole provided in the table machine unit 7 and the down-the-hole hammer 5 is lowered while being rotationally driven to excavate the hard support layer d, and the excavated soil G is excreted from the excavated cylinder 3 to the outside. The third step and the fourth step of embedding the steel pipe pile 1 in the excavation hole 8 to a predetermined depth and supporting it by the hard support layer d are sequentially performed. [Selection diagram] FIG. 11
Description
本発明は、例えば鋼管矢板等の鋼管杭を礫層や岩盤等の硬質の支持層に埋め立てる際に、橋梁基礎の外周部形成等、特に大口径の鋼管杭を大深度に建て込む場合に好適な施工方法に関する。 The present invention is suitable for, for example, when burying a steel pipe pile such as a steel pipe sheet pile in a hard support layer such as a gravel layer or a bedrock, for forming an outer peripheral portion of a bridge foundation, and particularly for building a large diameter steel pipe pile at a large depth. Regarding various construction methods.
一般的に、大口径の鋼管矢板を用いて橋梁基礎、岸壁、護岸等の水域に臨んだ擁壁を構築する場合、クレーンで吊支したバイブロハンマの起振力によって鋼管矢板を地中に打ち込む振動工法、鋼管矢板の内側に挿通配置させたオーガスクリューやドリリングバケットで先端側を掘削しつつ、当該鋼管矢板を自重と圧入又は軽打によって地中に沈設する中堀り工法、油圧ハンマ、ディーゼルハンマ、ドロップハンマ等で鋼管矢板の頭部を打撃して地中に打ち込む打撃工法、鋼管矢板に油圧による静圧をかけて地中に圧入する圧入工法等が採用されている(非特許文献1,2)。
Generally, when constructing a retaining wall facing a water area such as a bridge foundation, a quay, or a shore using a large-diameter steel pipe sheet pile, the vibration of driving the steel pipe sheet pile into the ground by the vibrating force of a vibro hammer suspended by a crane. Construction method, Nakadori method, hydraulic hammer, diesel hammer, in which the steel pipe sheet pile is sunk in the ground by its own weight and press-fitting or light tapping while excavating the tip side with an auger screw or drilling bucket inserted inside the steel pipe sheet pile. A striking method of striking the head of a steel pipe sheet pile with a drop hammer or the like to drive it into the ground, a press-fitting method of applying static pressure by hydraulic pressure to the steel pipe sheet pile and press-fitting it into the ground, etc. are adopted (
しかしながら、礫層や岩盤等よりなる硬質の支持層が管頭から大深度に存在し、その支持層内に鋼管矢板の先端側を貫入させる根入れを要する場合、何れの工法でも先端が支持層に到達するまでは該鋼管矢板を継ぎ足しつつ建て込みできるが、以降の支持層への根入れが極めて困難であった。これは、振動工法、打撃工法、圧入工法等では、鋼管矢板が長くなることで、地盤に対する摩擦抵抗が増大することに加え、鋼管矢板全体としての剛性が低下するため、振動工法での起振力、打撃工法での打撃力、圧入工法での圧入力が支持層に貫入し得るほど充分には作用しないことによる。一方、オーガスクリューによる中堀り工法では、大深度に対応して該オーガスクリューを継ぎ足しながら掘削するが、やはり長くなるほど該オーガスクリュー自体の剛性が低下するため、硬い支持層の掘削が困難になる。また、ドリリングバケットによる中堀り工法では、該ドリリングバケットはクレーンに昇降及び回転可能に保持されるケリーバの下端に取り付けられ、大深度に対応して該ケリーバを継ぎ足しながら掘削するが、細いケリーバが長くなることで剛性を失って曲がりや捩れ、振れを生じるため、ドリリングバケットに加える回転力及び押圧力が不足して硬い支持層を掘削できなくなる。 However, if a hard support layer consisting of a gravel layer or rock mass exists at a great depth from the pipe head and it is necessary to penetrate the tip side of the steel pipe sheet pile into the support layer, the tip is the support layer in any construction method. It was possible to build the steel pipe sheet pile while adding it until it reached, but it was extremely difficult to root it in the support layer thereafter. This is because in the vibration method, striking method, press-fitting method, etc., the length of the steel pipe sheet pile increases the frictional resistance to the ground, and the rigidity of the steel pipe sheet pile as a whole decreases. This is because the force, the striking force in the striking method, and the press-in input in the press-fitting method do not work sufficiently to penetrate the support layer. On the other hand, in the middle digging method using an auger screw, excavation is performed while adding the auger screw corresponding to a large depth, but the longer the auger screw itself, the lower the rigidity of the auger screw itself, which makes it difficult to excavate a hard support layer. Further, in the middle digging method using a drilling bucket, the drilling bucket is attached to the lower end of a kelly bar that is held up and down and rotatably by a crane, and excavates while adding the kelly bar corresponding to a large depth, but the thin kelly bar is long. As a result, the rigidity is lost and bending, twisting, and runout occur, so that the rotational force and pressing force applied to the drilling bucket are insufficient to excavate a hard support layer.
本発明は、上述の事情に鑑みて、鋼管矢板を含む鋼管杭の施工方法として、ダウンザホールハンマによる強力な掘削力によって硬質の支持層内に鋼管杭の先端側を容易に貫入させて確実に根入れし、この際に、ダウンザホールハンマの回転反力を容易に取り出すことができて、高支持強度で高耐力の大深度建込施工を可能にする手段を提供することを目的としている。 In view of the above circumstances, the present invention is a method of constructing a steel pipe pile including a steel pipe sheet pile, in which the tip end side of the steel pipe pile is easily penetrated into the hard support layer by a strong excavation force by a down-the-hole hammer to ensure rooting. At this time, the purpose is to provide a means by which the rotational reaction force of the down-the-hole hammer can be easily taken out and a large-depth construction with high supporting strength and high yield strength is possible.
上記目的を達成するための手段を図面の参照符号を付して示せば、請求項1の発明に係る鋼管杭の施工方法は、鋼管矢板等の鋼管杭1を先端が硬質支持層dに到達するまで地中Gへ埋入させて該鋼管杭1を地中Gの土圧によって直立状態に支持する第一工程と、ユニットキャップ2と排土用円筒体3とテーブルマシン4とからなり、これら三者にわたってダウンザホールハンマ5を挿通させる挿通孔6を有するテーブルマシンユニット7を、土圧によって地中Gに直立状態に支持された前記鋼管杭1の上端部に係止させる第二工程と、ダウンザホールハンマ5を、前記テーブルマシンユニット7に設けた前記挿通孔6に挿通させて該ダウンザホールハンマ5を回転駆動させながら下降させて硬質支持層dを掘削し、掘削した掘削排土gを前記排土用円筒体3から外部に排出する第三工程と、前記第一工程によって地中Gへ埋入させた前記鋼管杭1を、更に、前記第三工程によって硬質支持層dに掘削形成された掘削孔8に所定深度まで埋入して該鋼管杭1を硬質支持層dに支持させる第四工程と、を順次経ることを特徴とする。
If the means for achieving the above object is shown with reference numerals in the drawings, in the method of constructing a steel pipe pile according to the invention of
請求項2の発明に係る鋼管杭の施工方法は、前記排土用円筒体3は、排土方向を指示する排土シュート9を備えるとともに、該排土用円筒体3は、排土シュート9によって排土用円筒体3の周方向の何れの方向からも排土可能なように軸受部材10によって周方向に変位自在に前記テーブルマシンユニット7に支持されてなる請求項1に記載の構成からなる。
In the method of constructing a steel pipe pile according to the invention of
請求項3に係る発明の鋼管杭の施工方法は、前記テーブルマシンユニット7には、作業者Pがダウンザホールハンマ5をテーブルマシンユニット7の挿通孔6に挿通操作するための作業台11が設置されてなる請求項1又は2に記載の構成からなる。
In the method for constructing a steel pipe pile according to
請求項4に係る発明の鋼管杭の施工方法は、前記第一工程において、鋼管杭1はバイブロハンマ12の打設によって地中Gに埋入される請求項1〜3のいずれかに記載の構成からなる。
The method for constructing a steel pipe pile according to
請求項5に係る発明の鋼管杭の施工方法は、前記第四工程において、鋼管杭1はバイブロハンマ12又は油圧ハンマ13の打設によって、硬質支持層dに掘削形成された掘削孔8に所定深度まで埋入されてなる請求項1〜4の何れかに記載の構成からなる。
The method for constructing a steel pipe pile according to
請求項6に係る発明の鋼管杭の施工方法は、前記ユニットキャップ2は、円形天板部14と円筒状側板部15とからなる断面下向きコ字状のキャップ本体16を有し、該キャップ本体16の円筒状側板部15に鋼管杭1の先端部外周面1aを係止するための係止用作動シリンダ17が設けられてなる請求項1〜5の何れかに記載の構成からなる。
In the method for constructing a steel pipe pile according to
請求項7に係る発明の鋼管杭の施工方法は、前記ユニットキャップ2の円筒状側板部15には、鋼管杭1の一例である複数の鋼管矢板18を互いに隣接して継ぎ足すための矢板継手19の係合用凹部20が形成されてなる請求項1〜6の何れかに記載の構成からなる。
The method for constructing a steel pipe pile according to claim 7 is a sheet pile joint for adding a plurality of steel
請求項8に係る発明の鋼管杭の施工方法は、前記ユニットキャップ2の円筒状側板部15に形成される矢板継手係合用凹部20は、円筒状側板部15の周方向180°間の2箇所の部位と、該2箇所の部位の中間部で周方向に90°間の部位の1箇所の合計3箇所に形成されてなる請求項7に記載の構成からなるものである。
The method for constructing a steel pipe pile according to
請求項9に係る発明の鋼管杭の施工方法は、ダウンザホールハンマ5を作動させるために、ダウンザホールハンマ5の上端部にエアスイベル機構22が繋がれてなる請求項1〜8に記載の構成からなる。
The method for constructing a steel pipe pile according to
請求項10に係る発明の鋼管杭の施工方法は、前記エアスイベル機構22は、ダウンザホールハンマ5に同心状に連結させる軸体23に、外周に前記エアーホース接続口24を有する筒体25が相対回転自在に気密に外嵌し、該軸体23と筒体25との間に構成された環状流路26に、筒体25側の前記エアーホース接続口24に繋がれるエアーホース21と軸体23側のエアー送給路27とが連通されてなる請求項9に記載の構成からなる。
According to the method of constructing the steel pipe pile according to
請求項11に係る発明の鋼管杭の施工方法は、ダウンザホールハンマ5の外周面の長手方向全域にスプライン54が形成され、ダウンザホールハンマ5は、前記スプライン54が前記テーブルマシン4に係合して該テーブルマシン4と一体回転するが、該テーブルマシン4に独立して下降掘進するようになっている請求項1〜10の何れかに記載の構成からなる。
In the method for constructing a steel pipe pile according to
請求項12に係る発明の鋼管杭の施工方法は、複数本の鋼管矢板18を環状に配列するように水上Sから硬質支持層dに順次打込んで橋梁基礎28の外周壁体29を形成する請求項1〜11の何れかに記載の構成からなる。
In the method for constructing a steel pipe pile according to
以下に、本発明の効果について、図面を参照して具体的に説明する。本発明に係る鋼管杭の施工方法では、請求項1の発明に係る鋼管杭の施工方法よれば、先ず、鋼管矢板等の鋼管杭1を先端が硬質支持層dに到達するまで地中Gへ埋入させて該鋼管杭1を地中Gの土圧によって直立状態に支持する第一工程を経て、次に、ユニットキャップ2と排土用円筒体3とテーブルマシン4とからなり、これら三者にわたってダウンザホールハンマ5を挿通させる挿通孔6を有するテーブルマシンユニット7を、土圧によって地中Gに直立状態に支持された前記鋼管杭1の上端部に係止させる第二工程を介して、ダウンザホールハンマ5を、前記テーブルマシンユニット7に設けた前記挿通孔6に挿通させて該ダウンザホールハンマ5を回転駆動させながら下降させて硬質支持層dを掘削し、掘削した掘削排土gを前記排土用円筒体3から外部に排出する第三工程を経ることによって、土圧によって地中Gに直立状態に支持された前記鋼管杭1が、第二工程によって該鋼管杭1の上端部に係止させたテーブルマシンユニット7を介して、第三工程でダウンザホールハンマ5が硬質支持層dを掘削して掘削孔を形成する際のダウンザホールハンマ5の反力受けとしての作用を有効に果たすことができ、これがために、ダウンザホールハンマ5を打設する際の反力受け装置を別途設置する必要がないから、それだけ簡単な構成によってダウンザホールハンマ5を地中Gから硬質支持層dに打設することができる。
Hereinafter, the effects of the present invention will be specifically described with reference to the drawings. In the method for constructing a steel pipe pile according to the present invention, according to the method for constructing a steel pipe pile according to the invention of
しかも、第四工程によって、前記第一工程によって地中Gへ埋入させた前記鋼管杭1を、更に前記第三工程によって、硬質支持層dに掘削形成された掘削孔8に所定深度まで埋入して該鋼管杭1を硬質支持層dに支持させるようにしたため、従来では困難であった硬質支持層dに対する該鋼管杭の根入れを能率よく容易に且つ確実に行うことができる。
Moreover, the
請求項2の発明に係る鋼管杭の施工方法によれば、前記排土用円筒体3は、排土方向を指示する排土シュート9を備え、ダウンザホールハンマ5を作動させるためにダウンザホールハンマ5の内部に供給される圧縮エアーの圧力がダウンザホールハンマ5の作動圧力としての作用を終え、該圧縮エアーが掘削排土gの排出圧力として作用し、この排出圧力によって、ダウンザホールハンマ5によって掘削された硬質支持層dの掘削排土gが、ダウンザホールハンマ5と鋼管杭1との間から上部側に圧送される。そして、テーブルマシンユニット7の排土用円筒体3から外部に掘削排土gが排出される際に、排土用円筒体3に設けられた排土シュート9によって、テーブルマシンユニット7の周方向の何れの方向からも排土可能なように、排土用円筒体3は軸受部材10によって周方向に変位自在に前記テーブルマシンユニット7に支持されてなるため、排土シュート9によって排出される掘削排土gの排出方向を、軸受部材10によって周方向に自在に変位できる排土用円筒体3を操作することによって、手軽に且つ円滑に排土シュート9を所望する排出方向に向けることができる。
According to the method for constructing a steel pipe pile according to the invention of
請求項3に係る発明の鋼管杭の施工方法によれば、前記テーブルマシンユニット7には、作業者Pがダウンザホールハンマ5をテーブルマシンユニット7の挿通孔6に挿通操作するための作業台11が設置されてなるため、作業台11上から作業者Pがダウンザホールハンマ5をテーブルマシンユニット7の挿通孔6に容易に挿入操作することができる。又、前述のように、軸受部材10によって排土シュート9を周方向に自在に変位できる排土用円筒体3を操作する際にも、作業者Pは作業台11上から手軽に且つ円滑に排土シュート9を所望する排出方向に向けることができ、極めて実用的である。
According to the method for constructing a steel pipe pile according to
請求項4に係る発明の管杭の施工方法よれば、第一工程において、鋼管杭1はバイブロハンマ12の打設によって地中Gに容易に埋入することができる。
According to the pipe pile construction method of the invention according to
又、請求項5に係る発明の鋼管杭の施工方法によれば、前記第四工程において、鋼管杭1はバイブロハンマ12又は油圧ハンマ13の打設によって地中Gに容易に埋入することができる。
Further, according to the method for constructing a steel pipe pile according to
請求項6に係る発明の鋼管杭の施工方法によれば、前記ユニットキャップ2は、円形天板部14と円筒状側板部15とからなる断面下向きコ字状のキャップ本体16を有し、該キャップ本体16の円筒状側板部15に鋼管杭1の先端部外周面1aを係止するための係止用作動シリンダ17が設けられてなるため、土圧によって地中Gに直立状態に支持された前記鋼管杭1がテーブルマシンユニット7に係止される際に、ユニットキャップ2に設けた係止用作動シリンダ17によって、該鋼管杭1をテーブルマシンユニット7に確実に係止することができ、該鋼管杭1がダウンザホールハンマ5の反力受けとしての作用を安定して果たすことができる。
According to the method for constructing a steel pipe pile according to
請求項7に係る発明の鋼管杭の施工方法よれば、前記ユニットキャップ2の円筒状側板部15には、鋼管杭1の一例である複数の鋼管矢板18を互いに隣接して継ぎ足すための矢板継手19の係合用凹部20が形成されてなるため、鋼管矢板18がテーブルマシンユニット7に係止される際に、前記ユニットキャップ2に設けた矢板継手19が前記係合用凹部20に係合することによって、鋼管矢板18にテーブルマシンユニット7を確実に係止して、該鋼管杭1がダウンザホールハンマ5の反力受けとしての作用を更に安定して果たすことができる。そして、鋼管杭が相互の継手1aを介して連結しつつ複数本を順次並列に打ち込む大深度施工であっも各鋼管矢板1を硬質支持層dに容易に確実に根入れして高耐力の壁体を構築できる。
According to the method for constructing a steel pipe pile according to the invention of claim 7, a plurality of steel pipe sheet piles 18 which are an example of the
請求項8に係る発明の鋼管杭の施工方法よれば、前記ユニットキャップ2の円筒状側板部15に形成される矢板継手係合用凹部20は、円筒状側板部15の周方向180°間の2箇所の部位と、該2箇所の部位の中間部で周方向に90°間の部位の1箇所の合計3箇所に形成されてなるため、これら3箇所に設けた矢板継手係合用凹部20によって、互いに隣接して埋設される複数の鋼管矢板18を一直線上に配設される場合や、互いに直交して配設される場合の何れの配設位置であっても、これら3箇所の矢板継手係合用凹部20によって支障なく鋼管矢板18の継手19を係合することができる。
According to the method for constructing a steel pipe pile according to the eighth aspect of the invention, the sheet pile joint
なお、係合用凹部20の係合幅e1を、継手20の被係合幅w2に対して余裕をもって形成することによって、継手19を係合用凹部20を中心に平面視において円筒状側板部15周りに斜め方向に変移させることができ、これによって、複数の鋼管矢板18を互いに隣接して継ぎ足す際に複数の鋼管矢板18を平面視曲線上に配設することができる。
By forming the engagement width e1 of the
請求項9に係る発明の鋼管杭の施工方法によれば、ダウンザホールハンマ5の上端部にエアスイベル機構22が繋がれてなり、又、請求項10に係る発明の鋼管杭の施工方法によれば、前記エアスイベル機構22は、ダウンザホールハンマ5に同心状に連結させる軸体23に、外周にエアホース接続口24を有する筒体25が相対回転自在に気密に外嵌し、該軸体23と筒体25との間に構成された環状流路26に、前記エアホース接続口24に繋がれたエアーホース21と軸体23側のエアー送給路27とが連通されてなるため、回転駆動するダウンザホールハンマ5は、エアスイベル機構22を介して取り付けられているから、外部側の圧縮エアー供給路であるエアーホース21及びダウンザホールハンマ5側のエアー送給路27が常時繋がれており、圧縮エアー供給源(エアーコンプレッサー)から送給される作動用の圧縮エアーを支障なく導入できる。
According to the method for constructing a steel pipe pile according to the invention of
請求項11に係る発明の鋼管杭の施工方法によれば、ダウンザホールハンマ5の外周面の長手方向全域にスプライン54が形成され、ダウンザホールハンマ5は、前記スプライン54が前記テーブルマシン4に係合して該テーブルマシン4と一体回転するが、該テーブルマシン4に独立して下降掘進するようになっているため、ダウンザホールハンマ5の回転作用と強力な打撃作用によって硬質支持層dを容易に掘削することができる。
According to the method for constructing a steel pipe pile according to
請求項12に係る発明の鋼管杭の施工方法によれば、複数本の鋼管矢板18を環状に配列するように水上Sから硬質支持層dに順次打込んで橋梁基礎28の外周壁体29を形成するようになっているため、確実に根入れして高耐力の外周壁体10aを構築ことができる。
According to the method for constructing a steel pipe pile according to
本発明に係る鋼管杭の施工方法は、図11にその一実施形態が示されるように、次の第一工程〜第四工程を順次経ることを特徴としている。
〔第一工程〕・・・鋼管矢板等の鋼管杭1を先端が硬質支持層dに到達するまで地中Gへ埋入させて該鋼管杭1を地中Gの土圧によって直立状態に支持する第一工程、
〔第二工程〕・・・ユニットキャップ2と排土用円筒体3とテーブルマシン4とからなり、これら三者にわたってダウンザホールハンマ5を挿通させる挿通孔6を有するテーブルマシンユニット7を、土圧によって地中Gに直立状態に支持された前記鋼管杭1の上端部に係止させる第二工程、
〔第三工程〕・・・ダウンザホールハンマ5を、前記テーブルマシンユニット7に設けた前記挿通孔6に挿通させて該ダウンザホールハンマ5を回転駆動させながら下降させて硬質支持層dを掘削させ、掘削した排出土gを前記排土用円筒体3から外部に排土する第三工程
〔第四工程〕・・・、前記第一工程によって地中Gへ埋入させた前記鋼管杭1を、更に、前記第三工程によって硬質支持層dに掘削形成された掘削孔8に所定深度まで埋入して該鋼管杭1を硬質支持層dに支持させる第四工程
The method for constructing a steel pipe pile according to the present invention is characterized in that the following first step to the fourth step are sequentially performed as shown in FIG.
[First step] ... A
[Second step] ... A table machine unit 7 composed of a
[Third step] ... The down-the-
以下に、本発明の鋼管杭の施工方法を、鋼管杭の一例である鋼管矢板による橋梁基礎施工に適用した一実施形態について、図面を参照して具体的に説明する。
この実施形態の施工方法では、その第一工程において、まず図11の(a)に示すように、鋼管矢板等の鋼管杭1を先端が硬質支持層dに到達するまで地中Gへ埋入させて該鋼管杭1を地中Gの土圧によって直立状態に支持する。すなわち、図示しない周知のクローラクレーンのブームに吊りワイヤー31や吊り環33によって吊持されたバイブロハンマー12によって鋼管矢板1の頂部を把持し、該鋼管矢板1をバイブロハンマー12の起振力によって地中Gに打ち込む。地中Gは、一般に、上部から順次、土泥層、砂や砂礫の堆積層、粗大礫層に構成され、該地中Gから岩盤等の硬質支持層dに到達する。なお、鋼管矢板18における鋼管口径は1〜2m程度である。鋼管矢板18は、先端が地中Gの岩盤等の硬質支持層dに到達するまで、複数本を溶接で同心状に連結して継ぎ足してゆく。そして、該鋼管矢板18の先端が硬質支持層dに到達した時点で、バイブロハンマー12を鋼管矢板18から離脱させて、図1に示すような、本発明の施工方法に採用される鋼管杭施工装置Tを用いて施工する。
Hereinafter, an embodiment in which the construction method of the steel pipe pile of the present invention is applied to the bridge foundation construction using the steel pipe sheet pile, which is an example of the steel pipe pile, will be specifically described with reference to the drawings.
In the construction method of this embodiment, in the first step, first, as shown in FIG. 11A, a
この鋼管杭施工装置Tは、その要部を大別して、図1に示すように、テーブルマシンユニット7と、ダウンザホールハンマ5とからなる。
The main part of the steel pipe pile construction device T is roughly divided into a table machine unit 7 and a down-the-
テーブルマシンユニット7は、図1、図2、図4、図6及び図11の(b)に示すように、ユニットキャップ2と排土用円筒体3とテーブルマシン4とからなり、これら三者にわたってダウンザホールハンマ5を挿通させる挿通孔6を有する一体的なユニットに形成され、なお、追加構造として、テーブルマシンユニット7には、作業者Pがダウンザホールハンマ5をテーブルマシンユニット7の挿通孔6に挿通操作するための作業台11が設置されている。なお、作業台11には作業者pが作業台11に搭載するための梯子57が設けられる。
As shown in FIG. 1, FIG. 2, FIG. 4, FIG. 6 and FIG. 11 (b), the table machine unit 7 is composed of a
そして、このテーブルマシンユニット7は、前述の周知のクローラクレーンの図示しないブームに取り付けた吊りワイヤー31にフック32及び吊り環33によってに吊持される。図11の(b)は、テーブルマシンユニット7が吊りワイヤー31等によって鋼管矢板18の上方側に吊持された状態を示し、図11の(c)は、図1の(b)の吊持状態から、テーブルマシンユニット7を鋼管矢板18の上端部に載置し、ユニットキャップ2に設けた係止用作動シリンダ17によってテーブルマシンユニット7を鋼管矢板18の上端部aに係止した状態を示す。そして次の工程でダウンザホールハンマ5をテーブルマシンユニット7に設けた挿通孔6に挿入していくことになるが、その前に、図11の(b)及び(c)のテーブルマシンユニット7を鋼管矢板18に係止するまでの詳細の構造を図1、図2、図4及び図6によって説明する。
Then, the table machine unit 7 is suspended by a
図1及び図2に示すように、テーブルマシン4の底部側が上側の筒状取付枠34に取付ピン35によって取り付けられており、ユニットキャップ2の上部側に下側の筒状取付枠36が取付ピン37によって取り付けられており、上下部側の両筒状取付枠34,36間に後述のように排土用円筒体3が回転可能に取り付けられる。
As shown in FIGS. 1 and 2, the bottom side of the
すなわち、排土用円筒体3は、図1、図2、図4、図5及び図6に示すように、その上下両端部の一部から突出する位置決め片38,39が設けられると共に、それぞれにピン差し込み孔40,41が穿たれる。排土用円筒体3の上下両端部に対向して、その上下両部側の前記筒状取付枠34,36には位置決め用フランジ42,43が突設されると共に、両フランジ42,43に周方向に適当間隔に、例えば18ヶ所に位置決め孔44,45が穿たれている。そして、排土用円筒体3の位置決め片38,39側のピン差し込み孔40,41から前記筒状取付枠34,36の位置決め用フランジ42,43側の位置決め孔44,45にわたって位置決めピン46,47を差し込むことによって排土用円筒体3の周方向への回転変移位置を決定するようになっている。
That is, as shown in FIGS. 1, 2, 4, 5, and 6, the earth-removing
そして、図4及び図6に示すように、排土用円筒体3の上下端部とこれに対向する前記上下両部側の筒状取付枠34,36の上下端部には転動ベアリングである軸受部材10が介在されており、これによって、前記排土用円筒体3は、周方向に回転可能にされている。又、排土用円筒体3には、排土方向を指示する排土シュート9を備えている。
Then, as shown in FIGS. 4 and 6, rolling bearings are used on the upper and lower ends of the earth-removing
図1、図2及び図4〜図7、特に図7に示すように、前記ユニットキャップ2は、円形天板部14と円筒状側板部15とからなる断面下向きコ字状のキャップ本体16を有し、該キャップ本体16の円筒状側板部15に鋼管杭1の先端部外周面1a(図11の(c))を係止するための係止用作動シリンダ17が設けられている。図11の(c)及び(d)に示すように、土圧によって地中Gに直立状態に支持された前記鋼管杭1がテーブルマシンユニット7に係止される際に、ユニットキャップ2に設けた係止用作動シリンダ17によって、該鋼管杭1をテーブルマシンユニット7に確実に係止することができ、該鋼管杭1がダウンザホールハンマ5の反力受けとしての作用を安定して果たすことができる。
As shown in FIGS. 1, 2 and 4 to 7, especially FIG. 7, the
ユニットキャップ2の円筒状側板部15には、鋼管杭1の一例である複数の鋼管矢板18を互いに隣接して継ぎ足すための継手19(図1、図8)の係合用凹部20が形成されている。
The cylindrical
そして、鋼管矢板18がテーブルマシンユニット7に係止される際に、前記ユニットキャップ2に設けた継手19が前記係合用凹部20に係合することによって、鋼管矢板18にテーブルマシンユニット7を確実に係止して、該鋼管杭1がダウンザホールハンマ5の反力受けとしての作用を安定して果たすことができる。そして、図9に示すように、鋼管杭1が相互の継手19を介して連結しつつ複数本を順次並列に打ち込む鋼管矢板18を、大深度施工であっても硬質支持層dに容易に確実に根入れして高耐力の壁体を構築できる。
Then, when the steel
そして、前記ユニットキャップ2の円筒状側板部15に形成される係合用凹部20は、好ましくは、図7又は図8の(b)に示すように、円筒状側板部15の周方向180°間の2箇所の部位15a,15bと、該2箇所の部位の中間部で周方向に90°間の部位15cの1箇所の合計3箇所に形成される。これら3箇所に設けた矢板継手係合用凹部20(20a,20b,20c)によって、互いに隣接して埋設される複数の鋼管矢板18が図9の小判状(楕円形)の外側壁体29を形成する場合に、鋼管矢板18を互いに直線状、又は円弧状に配設される部位、或いは楕円形の外周壁体29の内周部を横断してその内周壁体29bとが外周壁体29aとが直交する部位の何れの場合にあっても、図8の(a)鋼管矢板18の継手19(19a,19b,19c)を係合することができる。
The engaging
なお又、図5に示すように、鋼管矢板18の平面視において、係合用凹部20の係合幅e1を、矢板継手20の被係合幅e2に対して余裕をもって形成することによって、係合用凹部20を中心に平面視において円筒状側板部15外周の周方向に変移させることができ、これによって、図9に示すように、複数の鋼管矢板18を互いに隣接して継ぎ足して、複数の鋼管矢板18を平面視曲線上に配設して平面視楕円状の外周壁体29に容易に配列することができる。
Further, as shown in FIG. 5, in the plan view of the steel
前述のように、図11の(b)は、テーブルマシンユニット7が吊りワイヤー31等によって鋼管矢板18の上方側に吊持された状態を示し、次に図11の(c)に示すように、この吊持状態からテーブルマシンユニット7を鋼管矢板18の上端部に載置し、係止用作動シリンダ17によってテーブルマシンユニット7を鋼管矢板18の上端部aに係止し、この状態で、吊りワイヤー31等によってに吊持されたダウンザホールハンマ5がテーブルマシンユニット7に設けた挿通孔6に挿入される。
As described above, FIG. 11B shows a state in which the table machine unit 7 is suspended above the steel
そして、次の工程で、図11の(d)に示すように、ダウンザホールハンマ5を、前記テーブルマシンユニット7に設けた前記挿通孔6に挿通させて該ダウンザホールハンマ5を回転駆動させながら下降させて硬質支持層dを掘削させ、掘削した排出土gを前記排土用円筒体3から排土シュート9及び排土パイプ52により外部に排出されることになる。なお、テーブルマシンユニット7には、作業者Pがダウンザホールハンマ5をテーブルマシンユニット7の挿通孔6に挿通操作するための作業台11が設置されてなるため、作業台11上から作業者Pがダウンザホールハンマ5をテーブルマシンユニット7の挿通孔6に容易に挿入操作することができる。この工程を経ることによって、土圧によって地中Gに直立状態に支持された前記鋼管杭1は、前工程によって該鋼管杭1の上端部に係止させたテーブルマシンユニット7を介して、ダウンザホールハンマ5を硬質支持層dに達するまで掘削する際のダウンザホールハンマ5の反力受けとしての作用を果たすことができ、これがために、ダウンザホールハンマ5を打設する際の反力受け装置を別途設置する必要がないからこれだけ簡単な構成によってダウンザホールハンマ5を地中Gに打設することができる。
Then, in the next step, as shown in FIG. 11D, the down-the-
図1、図3及び図4によって、ダウンザホールハンマ5の構成を詳細に説明すると、先ず、図3に示すように、ダウンザホールハンマ5は、中空状のなダウンザホールハンマロッド5a、その上端部に繋がれるエアースイベル機構22と、エアスイベル機構22に繋がれるエアー送給路27と、該エアー送給路27に繋がれるダウンザホールハンマ本体5bと、ダウンザホールハンマ本体5bに装備されたハンマービット50とからなる。ダウンザホールハンマロッド5aは長尺であるから順次継ぎ足して用いられる。又、図1又は図3に示すようにダウンザホールハンマロッド5aの外周面にはテーブルマシン4に係合してダウンザホールハンマロッド5aが回転しながら下降するための縦溝54が形成されている。なお、図1又は図4において、テーブルマシン4はオーがーマシン56によって回転駆動される。しかして、エアスイベル機構22は、図3に示すように、略丸軸状の軸体23に、略短円筒状の筒体25が上下の軸受及びシールリング51を介して相対回転自在で気密に外嵌しており、該軸体23と筒体25との間に環状流路26が構成され、筒体23の周面に開口するエアホース接続口24に繋がれるエアホース21が該環状流路40に連通すると共に、軸体23側の軸方向に沿うエアー送給路27が半径方向の通気孔27aを介して環状流路26に連通している。
The configuration of the down-the-
図3に示すように、ダウンザホールハンマ5のダウンザホールハンマ本体5bの下端側に装着されたハンマービット50は、図示しないが拡径式ハンマビットが好ましい。すなわち、該ハンマビット50を縮径状態でダウンザホールハンマ本体5bの下端より下方突出させ、掘削方向に回転させることにより、地盤との摩擦抵抗で該ハンマビット50が自動的に拡径状態に変位する。勿論、ハンマービット50は通常の拡径しないものでもよい。
As shown in FIG. 3, the
このダウンザホールハンマ5による硬質支持層dの掘削では、圧縮エアーをダウンザホールハンマ本体5b内に供給することにより、内部のピストン(図示省略)がハンマービッド50の頂端を打撃し、この回転打撃作用によって硬質支持層dの礫や岩盤を破砕してゆく。
In the excavation of the hard support layer d by the down-the-
そして、図1、図3及び図11の(d)に示すように、ダウンザホールハンマ5は、吊りワイヤ31、フック32や吊り環33に適宜軸受55を介して吊持され、ダウンザホールハンマ5を作動させるためのダウンザホールハンマ5の内部にエアホース21から供給される圧縮エアーの圧力によって、ダウンザホールハンマ5によって切削された硬質支持層d等の排出土gが、図4に示すように、ダウンザホールハンマ5と鋼管杭1との隙間bから上部側に圧送され、テーブルマシンユニット7の排土用円筒体3から外部に排出される。排土用円筒体3には排土シュート9が設けられており、テーブルマシンユニット7の周方向の何れの方向からも排土可能なように、排土用円筒体3は前述のように、軸受部材10によって周方向に変位自在に前記テーブルマシンユニット7に支持されており、排土シュート9に排出パイプ52が取り付けられている。なお、テーブルマシンユニット7には、作業者Pがダウンザホールハンマ5をテーブルマシンユニット7の挿通孔6に挿通操作するための作業台11が設置されてなるため、前述のように、軸受部材10によって周方向に自在に変位できる排土用円筒体3を操作する際にも、作業者Pは作業台11上から手軽に且つ円滑に所望する排出方向に向けることができ、極めて実用的である。
Then, as shown in FIGS. 1, 3 and 11 (d), the down-the-
このダウンザホールハンマ5による掘削で鋼管矢板18の硬質支持層dに対する所定深度(通常1〜2m程度)の根入れが完了すれば、該鋼管矢板18内からダウンザホールハンマ5を抜出し、第四工程として、図11の(e)に示すように、鋼管矢板18をバイブロハンマ12又は油圧ハンマ13の打設によって地中Gに容易に埋入することができる。
When the embedding of the steel
なお、図1には、鋼管杭施工装置Tを示しているが、この図示の状態は、図11のdの工程における地中Gを図示しない状態の使用状態を示すものである。若干説明が重複するが理解を高めるために再度説明すると、作業台11に搭載した作業者pは、図11(a)、(b)及び(c)の工程を経ることによって、先ず、鋼管矢板等の鋼管杭1を地中Gに埋入させる。その際に鋼管矢板18に設けた継手19を先に打設した鋼管矢板18の継手19に係合して隣接する矢板同士を継ぎ足して矢板として正確に位置決めする。そして、該鋼管矢板18の先端部がバイブロハンマ12によっては掘削が困難な硬質支持層dに到達した位置で、該鋼管杭1を地中Gの土圧によって直立状態に支持して、該鋼管杭1をその後に打設するダウンザホールハンマ5の反力受けとしての作用を担当させ、次にクレーンのブームに取り付けた吊りワイヤ31等によって吊り上げたテーブルマシンユニット7を鋼管杭1の先端部1aに係止用作動シリンダ17によって係止し、この状態で作業台11上の作業者pがダウンザホールハンマ5を鋼管杭1の内部に挿入して、その先端部のハンンマービット50によって硬質支持層dを掘削する。なお、ハンマービット50によって掘削作業を行う際に、ダウンザホールハンマ5は、そのダウンザホールハンマロッド5aがテーブルマシンユニット7のテーブルマシン4に両者に設けたスプライン(縦溝)54,54aに係合して回転駆動させながら、ダウンザホールハンマ5の強力な打撃作用によって硬質支持層dを掘削することになる。又、ダウンザホールハンマ5によって大深度の硬質支持層dを掘削するためには、複数のハンマーロッド5aを継ぎ足して掘削することになる。なお、テーブルハンマ4そのものは周知の構造であり、油圧シリンダによってハンマーロッド5aに対する回転駆動と下降駆動とを交互に間欠的に行ないながらハンマーロッド5aを地中に埋設するものである。
Note that FIG. 1 shows a steel pipe pile construction device T, but the illustrated state shows a usage state in which the underground G in the process of FIG. 11d is not shown. Although the explanations are slightly duplicated, to explain again for the sake of better understanding, the worker p mounted on the
前述のように、ダウンザホールハンマ5を作動させるためのダウンザホールハンマ5の内部に供給される圧縮エアーの圧力によって、ダウンザホールハンマ5によって切削された硬質支持層d等の排出土gが、ダウンザホールハンマ5と鋼管杭1との隙間bから上部側に圧送され、テーブルマシンユニット7の排土用円筒体3から、これに設けられた排土シュート9及びこれに取り付けられ排土パイプ52により図示しない排土溜場に排出される際に、テーブルマシンユニット7の周方向の何れの方向からも排土可能なように、排土用円筒体3は、図4及び図5に示すように軸受部材10によって周方向に変位自在に前記テーブルマシンユニット7に支持されており、排土シュート9及び排出パイプ52から、排出土gを河川等hに浮かばせた排出土搬送船53に搭載して該搬送船53によって所定の排出溜場に搬送されるようになっている。このように橋梁基礎施工は、図1に示すように、海岸や河川敷hで行われるため搬送に便利な搬送船53を用いる場合が多く、排出土は鋼管矢板18の打設個所によって頻繁に排出個所が変わるため、排出シュート9の排出方向の操作が迅速容易に行なわなければならず、この点で本発明の実施形態によれば排出土gの排出方向が、軸受部材10によって周方向に自在に変位できる排土用円筒体3を操作することによって、排土シュート9を手軽に且つ円滑に、例えば搬送船53が浮かぶ位置等の所望する排出方向に向けることができる。
As described above, due to the pressure of the compressed air supplied to the inside of the down-the-
橋梁基礎施工では、図9に示すように、鋼管矢板18の複数本を相互に継手19にて連結してゆく形で、各々上述の第一〜第四工程を経て順次並列に建て込んで井筒に配列することにより、橋梁基礎28の外周壁体29を形成したのち、この外周壁体29の内側を所定深さまで排土し、その排土した内側に鉄筋を配して底盤コンクリートを打設し、この底盤上に図10に示すように鉄筋コンクリートの橋脚30を構築する。しかして、外周壁体29は相互に連結した各鋼管矢板18が硬質支持層dに根入れしているため、橋梁基礎28として極めて高耐力になっている。なお、図1には、鋼管杭施工装置Tによって、順次、鋼管矢板18が継手19に繋がれて、鋼管矢板18の上部側が河川敷h上に突出して施工されている状態が示されている。
In bridge foundation construction, as shown in FIG. 9, a plurality of steel pipe sheet piles 18 are connected to each other by
鋼管矢板18の継手19(19a,19b,19c)は、詳細な図示を省略しているが、各鋼管矢板18の外周両側に長手方向に沿って予め設けてあり、隣接する鋼管矢板18,18同士で互いに係合して一体化させるものであり、従来より知られる種々の継手形態を採用できる。その代表的な継手形態としては、縦方向の切れ目がある鋼管からなる継手部同士を係合させるP−P型、同様の鋼管からなる継手部とT形鋼からなる継手部とを係合させるP−T型、対向配置する一対の山形鋼からなる継手部とT形鋼からなる継手部とを係合させるL−T型等がある。また、外周壁体10aを構築する鋼管矢板1の井筒配列は、図9で例示した小判形に限らず、円形や矩形等の他の種々の環状形態を採用できる。
The joints 19 (19a, 19b, 19c) of the steel
本発明では、第一工程において鋼管矢板1を先端が硬質支持層dに到達するまで地中へ埋入させる手段として、実施形態で例示したバイブロハンマVの起振力を利用する振動工法に限らず、例えば、鋼管矢板18の内側に挿通配置させたオーガスクリューやドリリングバケットで先端側を掘削しつつ、当該鋼管矢板18を自重と圧入又は打撃によって地中に沈設する中堀り工法、油圧ハンマ、ディーゼルハンマ、ドロップハンマ等で鋼管矢板1の頭部を打撃して地中に打ち込む打撃工法、鋼管矢板1に油圧による静圧をかけて地中に圧入する圧入工法等も採用可能である。ただし、施工能率の面からは、例示したバイブロハンマVを用いる振動工法が推奨される。
The present invention is not limited to the vibration method using the exciting force of the vibro hammer V exemplified in the embodiment as a means for embedding the steel
本発明の鋼管杭の施工方法は、実施形態で例示した橋梁基礎施工に限らず、鋼管矢板による岸壁、突堤、防波堤、河川護岸、道路擁壁等の施工、更には通常の鋼管杭(単管形態)による様々な建造物の杭基礎の施工にも適用でき、とりわけ杭頭位置から50m以上の深さにある硬質支持層dへの根入れを要する大深度施工に好適である。 The construction method of the steel pipe pile of the present invention is not limited to the bridge foundation construction exemplified in the embodiment, but also the construction of quays, jetties, breakwaters, river revetments, road retaining walls, etc. using steel pipe sheet piles, and ordinary steel pipe piles (single pipe). It can also be applied to the construction of pile foundations of various buildings according to the form), and is particularly suitable for deep construction that requires rooting in the hard support layer d at a depth of 50 m or more from the pile head position.
1 鋼管杭
d 硬質支持層
G 地中(土壌)
2 ユニットキャップ
3 排土用円筒体
4 テーブルマシン
5 ダウンザホールハンマ
6 挿通孔
7 テーブルマシンユニット
8 掘削孔
9 排土シュート
10 軸受部材
11 作業台
12 バイブロハンマ
13 油圧ハンマ
14 円形天板部
15 円筒状側板部
16 キャップ本体
17 係止用作動シリンダ
18 鋼管矢板
19 継手
20 係合用凹部
21 エアーホース
22 エアスイベル機構
23 軸体
24 エアーホース接続口
25 筒体
26 環状流路
27 エアー送給路
1 Steel pipe pile d Hard support layer G Underground (soil)
2
Claims (12)
ユニットキャップと排土用円筒体とテーブルマシンとからなり、これら三者にわたってダウンザホールハンマを挿通させる挿通孔を有するテーブルマシンユニットを、土圧によって地中に直立状態に支持された前記鋼管杭の上端部に係止させる第二工程と、
ダウンザホールハンマを、前記テーブルマシンユニットに設けた前記挿通孔に挿通させて該ダウンザホールハンマを回転駆動させながら下降させて硬質支持層を掘削し、掘削した掘削排土を前記排土用円筒体から外部に排出する第三工程と、
前記第一工程によって地中へ埋入させた前記鋼管杭を、更に、前記第三工程によって岩盤支持層に掘削形成された掘削孔に所定深度まで埋入して該鋼管杭を硬質支持層に支持させる第四工程と、を順次経ることを特徴とする鋼管杭の施工方法。 The first step of embedding a steel pipe pile in the ground until the tip reaches a hard support layer such as rock, and supporting the steel pipe pile in an upright state by earth pressure in the ground.
The upper end of the steel pipe pile, which is composed of a unit cap, a cylinder for soil removal, and a table machine, and has an insertion hole for inserting a down-the-hole hammer across these three, is supported upright in the ground by earth pressure. The second step of locking the part and
The down-the-hole hammer is inserted into the insertion hole provided in the table machine unit, and the down-the-hole hammer is lowered while being rotationally driven to excavate the hard support layer, and the excavated excavated soil is removed from the excavated cylinder body. The third process to discharge to
The steel pipe pile embedded in the ground by the first step is further embedded to a predetermined depth in the excavation hole formed by excavation in the rock support layer by the third step, and the steel pipe pile is used as a hard support layer. A method of constructing a steel pipe pile, which is characterized by sequentially going through a fourth step of supporting the steel pipe pile.
The method for constructing a steel pipe pile according to claim 1 or 2, wherein the table machine unit is provided with a workbench for an operator to insert a down-the- hole hammer into an insertion hole of the table machine unit.
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