JPH0472010B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、既製杭を地中に沈設する方法および
装置に関し、特に、中空の杭本体と該杭本体の下
部にその軸線方向へ相対運動可能に取り付けられ
た沓先部分とから成る杭の沈設方法および装置に
関する。

（従来の技術） このような杭の沈設のために、杭本体の中空部
に配置した伝達棒と該伝達棒の上面を打撃する被
駆動のカムとにより、杭本体下部の沓先部分を打
撃して地中に貫入させ、杭本体をその頭部に置か
れた重錘の作用により前記沓先部分の地中貫入に
追随させて下降させる杭沈設方法および装置が知
られている（特開昭54−132306号）。

この杭沈設方法および装置は、杭本体の下降量
を測定することにより、沓先部分の到達深度すな
わち杭本体の打設深度を知ることができるという
点で有利である。

（発明が解決しようとする課題） ところで、地盤に掘削した孔に杭を立てて孔底
地盤を打撃する場合、孔底のスライムを圧密する
沓先部分の真直な下降を確実にするため、打撃力
を初めは小さく、その後は大きく設定することが
求められる。前記従来の杭施工方法および装置に
よれば、カムの一回当たりの打撃力の大きさの変
更は前記カムの大きさの変更により可能である。
しかし、カムの大きさの変更のためにはカムの取
替えが必要であり、カムの取替えのためにはカム
の駆動装置を杭本体から取外しまた杭本体に取付
ける作業が不可欠である。前記カムの駆動装置の
取外しおよび取付けには多大の労力と時間とを要
し、これが杭沈設の施工性を阻害する。さらに、
前記カムの取替えに時間を要する結果、この間に
前記沓先部分および杭本体が周囲地盤の締付けを
受け、この締付け力に抗しての前記沓先部分した
がつてまた前記杭本体の下降にはさらに大きい打
撃力を必要とし、これが杭の沈設の施工能率をさ
らに低下させる。

したがつて、本発明の目的は、杭の沈設作業に
おいて、杭本体の下部に相対運動可能に取り付け
られた沓先部分に対する打撃力の強弱の変更を容
易かつ短時間のうちになし得るようにするととも
に、前記沓先部分を杭の軸線方向へ真直に下降さ
せることにある。

（課題を解決するための手段） 本発明は上記目的を達成するための杭の沈設方
法とその装置とを提供する。

本発明に係る杭の沈設方法は、中空部を有する
杭本体の頭部に加重重錘を載せて該杭本体にその
軸線方向へ下向き力を付与する間に、前記杭本体
の下部に該杭本体に対してその軸線方向へ相対運
動可能にかつ前記軸線方向への案内作用を受ける
ように取り付けた沓先部分を前記杭本体の中空部
に配置した打撃重錘の自由落下により打撃して前
記沓先部分を地中に貫入させる。

また、本発明に係る杭の沈設装置は、中空部を
有する杭本体の頭部に載置した加重重錘と、前記
杭本体の下部に該杭本体に対してその軸線方向へ
相対運動可能に取り付けた沓先部分を自由落下に
より打撃するための、前記杭本体の中空部に配置
した打撃重錘と、前記沓先部分を前記杭本体の軸
線方向へ案内するための案内手段とを含み、前記
加重重錘は前記杭本体のほぼ軸線上に貫通孔を有
し、前記打撃重錘は前記貫通孔を通る吊り部材を
介して操作機構に連結されている。

（発明の作用および効果） 本発明によれば、沓先部分に与えられる打撃力
の大きさの変更は打撃重錘の自由落下高さの変更
によるため、これを容易かつ短時間で行なうこと
ができる。したがつて、作業能率を低下させるこ
となしに打撃力の大きさを変更することができ
る。また、打撃力の変更に長時間を要する場合に
生じる杭本体および沓先部分の周囲地盤からの締
付けに伴なうこれらの沈下速度の低下に起因する
杭の沈設作業の能率低下を回避することができ
る。

さらに、本発明によれば、吊り部材が加重重錘
の貫通孔を経てほぼ杭の軸線上を伸びることか
ら、前記吊り部材に吊持された打撃重錘は前記沓
先部分のほぼ中央部に落下しかつこれを打撃し、
これにより、前記沓先部分を真直に下降させるこ
とができる。

さらに、前記沓先部分はその打撃の間に前記杭
本体の軸線方向への案内作用を受けることから、
例えばれき等に突き当たることがあつてもその進
行方向が前記軸線方向以外の方向に反れることが
防止され、これにより、前記沓先部分の真直な下
降が保証される。

（実施例） まず、第１Ａ図および第１Ｂ図を参照して、本
発明の方法および装置に適用される杭および該杭
の本体に取り付けられる先端部について説明す
る。

第１Ａ図には、杭本体１１および先端部１５の
組立体である杭１０の一例が示されている。この
例では、杭本体１１は遠心力を利用して工場生産
される、中空部を有する既製コンクリート管であ
る。杭本体１１の底部１２には先端部１５が止水
部材２２を介して取り付けられている。先端部１
５は鉄、コンクリートまたは鉄とコンクリートと
の複合体で形成されており、杭本体１１とは別個
に製作される。先端部１５は沓先部分１６および
円筒形の嵌合バンド１７から成る。沓先部分１６
は後述する打撃重錘４０による打撃力をその頂面
２０に受けて地盤に貫入される部分であり、ま
た、嵌合バンド１７は沓先部分１６に強固に取り
付けられ、止水部材２２を介して杭本体１１に取
り付けられる部分である。沓先部分１６の形状
は、円筒形、台形、円錐等、任意の形状でよい。
参照数字１９は支持地盤への貫入面を示す。

第１Ｂ図には前記組立体すなわち杭の他の例が
示されている。先端部１５は、第１Ａ図の円筒形
の嵌合バンド１７の代わりに沓先嵌合凸部１８を
有する。この嵌合凸部１８は止水部材２２を介し
て杭本体１１に嵌入され、これにより先端部１５
が杭本体１１に取り付けられる。嵌合凸部１８の
頂面２０は第１Ａ図におけると同様に打撃を受け
る面を形成する。

図示しないが、先端部１５は沓先部分１６に対
して円筒形の嵌合バンド１７および嵌合凸部１８
の双方を取り付けて形成することができる。

前記した嵌合バンド１７または嵌合凸部１８
は、沓先部分１６が地盤に貫入されるとき、沓先
部分１６を杭本体１１の軸線方向へ案内するめの
案内手段を成す。嵌合バンド１７または嵌合凸部
１８の案内作用については後述する。

止水部材２２は、杭本体１１の底部１２の外周
面と円筒状の嵌合バンド１７の内周面との間の空
隙、および、杭本体１１の底部１２の内周面と嵌
合凸部１８の外周面との間の空隙のそれぞれを埋
めるために用いられている。止水部材２２は、こ
れらの２つの部材をぴつたりと嵌合させて止水す
ると同時に、後述する先端部１５に対する打撃の
際、杭本体１１の軸線方向に関する前記２つの部
材間のいくらかの相対的変位すなわち相対運動を
可能にするような弾性結合を与える。このため、
止水部材２２は止水ゴムまたは止水性と弾性とを
有する他の任意の材料から成る。

第２Ａ図、第２Ｂ図および第２Ｃ図を参照し
て、本発明において用いられる杭頭加重重錘３０
を説明する。第２Ａ図、第２Ｂ図および第２Ｃ図
は加重重錘３０の例を示す。

加重重錘３０は、基本的に、重錘本体３１と重
錘本体３１の中央を垂直方向に貫通する貫通孔３
２とから成る重りであれば、その形状および材質
は任意のものでよい。加重重錘３０は杭頭部１４
に安定に載置され、かつ、載置されたときに加重
重錘３０の貫通孔３２が杭１０したがつて杭本体
１１の軸線とほぼ同軸方向になる必要がある。

貫通孔３２は該貫通孔を通して打撃重錘４０
（第３Ｅ図参照）を吊り下げるロープ、棒等の吊
り部材４１（第３Ｅ図参照）が容易に上下できる
のにじゅうぶんな内径を有する。

加重重錘３０は、第２Ａ図に示すように、杭頭
部に単に載るものでもよく、第２Ｂ図に示すよう
に、杭本体１１の頭部の内部に嵌入する外周壁を
有する嵌合凸部３３または杭本体１１の頭部１４
を受け入れる内周壁を有する嵌合凹部３４をその
底部に設けたものでよい。

図示しないが、加重重錘３０は環状溝をその底
部に設けて、杭本体１１の頭部１４が嵌入するよ
うにしてもよい。いずれにしても、加重重錘３０
が杭頭部１４に安定して載置されるような形状で
あればよい。

また、掘削した穴６０（第３Ｄ図参照）中に先
端部１５を有する杭１０を挿入した時の固化液ま
たは流動性の高い泥土６１によつて受ける浮力
（W₁）、前記固化液または流動性の高い泥土６１
と杭本体１１との間の摩擦力（W₂）および杭本
体１１と先端部１５との間に介在する止水部材２
２による接着力（W₃）との合力（W₁＋W₂＋
W₃）に対し、杭本体の重量（W₀）と加重重錘３
０の重量（Ｗ）との合力（W₀＋Ｗ）が十分に大
きく、打撃重錘４０により先端部１５を打撃した
とき、杭本体１１が先端部１５の支持地盤への貫
入に追従する重量であればよい。

次に、第３Ａ図ないし第３Ｆ図を参照して本発
明の杭沈設方向を説明する。

第３Ａ図に示すように、最初に杭本体１１の直
径D₂（第３Ｄ図参照）より大きい直径D₁を有する
刃形を持つアースオーガ５０で杭を埋込むべき穴
６０を掘削する。

アースオーガのシヤフトは中空であり、その先
端または周辺に、その中空シヤフトを通してセメ
ント混合液（セメント・ベントナイト混合液）の
ような固化液を噴射する噴射口５１を有する。

アースオーガ５０によつて所定位置まで穴６０
を掘削した後、アースオーガ５０を抜き出す。こ
のとき、前記固化液を噴射口５１より噴射しなが
らアースオーガ５０を抜き出す。このため、アー
スオーガ５０によつて残土６１と噴射した前記固
化液とが攪拌混合されて流動性の高い泥土６２が
形成される。この泥土６２はアースオーガ５０が
完全に抜き出されたとき、穴６０中に残される。
残された泥土は前記固化液により時間の経過と共
に固化する。

なお、前記固化液は、アースオーガの抜き出し
時ばかりでなく、掘削時において噴射口５１より
噴射し、残土６１と攪拌混合することができる。

第３Ｂ図は、アースオーガ５０が所定位置まで
掘削している状態を示し、第３Ｃ図は、アースオ
ーガ５０が前記固化液を噴射しながら抜き出され
ている状態を示す。

前記した工程までは、本発明の方法の準備段階
であり、したがつて、泥土が残された穴を掘るこ
とができれば、前述の工程に限られることなく、
任意の工法を用いることができる。

第３Ｄ図に示すように穴６０に杭１０を挿入す
るのであるが、一本の杭の長さが穴６０の深さに
対して十分長くないときには、適当な長さの杭本
体を継ぎ足して杭の底部を支持地盤に到達させ
る。参照数字１３は杭の結合部を示す。

第３Ｅ図は、一連の杭が支持地盤に到達した状
態を示しており、このとき、先端部１５は支持地
盤に対してまだ不安定な状態にあり、堅く埋込ま
れていない。

この状態において、第３Ｅ図に示すように、打
撃重錘４０がその吊り部材４１を加重重錘３０の
貫通孔３２に通した状態で杭本体１１の中空部内
に入れられ、その後、加重重錘３０が杭頭部に安
定に載置される。

第３Ｆ図に示すように、打撃重錘４０は、その
吊り部材４１を介して吊り上げ、その後、自由落
下を反復して行なうための操作機構として用いら
れるウインチ７０に結合される。

次いで、ウインチ７０の動作により、打撃重錘
４０を吊り部材４１を介して杭本体１１の中空部
内で所定の高さまで持ち上げ、次に自由落下させ
る。吊り部材４１がほぼ杭１０の軸線上にあるた
め、吊り部材４１に吊持された打撃重錘４０は沓
先部分１６の頂面２０のほぼ中央に落下しかつこ
れを打撃する。これにより、先端部１５を真直に
下降させることができる。沓先部分１６は、下降
の間、嵌合バンド１７又は嵌合凸部１８による杭
本体１１の軸線方向への案内作用を受ける。この
案内作用のために、沓先部分１６は例えばれき等
に突き当たつても前記軸線方向以外の方向に反れ
ることなしに真直に進行する。打撃重錘４０の自
由落下を反復して行なう。これにより、先端部１
５が支持地盤に確実にかつ堅く貫入し、杭１０を
支持地盤に堅く埋込ませる。第３Ｆ図はこの状態
を示している。

先端部１５に付与する前記打撃力の大きさは打
撃重錘４０の持ち上げ高さを変えることにより、
簡単にかつ短時間で変えることができる。

この打撃の際、沓先部分１６は杭底部１２に対
して支持地盤中への貫入長さだけ下方へ一時的に
変位するが、杭１０の自重と、加重重錘３０の重
量とが、杭本体１１の浮力、泥土と杭本体１１と
の摩擦力および杭本体１１と先端部１５の嵌合抵
抗力の総和に打勝つて杭本体１１はその底部端面
が沓先部分１６に接するまで沈下し、支持地盤に
確実にかつ堅く定着される。

このことから明らかなように、加重重錘３０の
重量および杭１０の自重の合計が前述の浮力、摩
擦力および嵌合力の総和より大きければ大きいほ
ど、先端部１５への杭本体１１の追従速度は大き
い。

また、杭本体１１が未だ固化していない流動性
の高い固化液または流動性の高い泥土で覆れ、杭
本体１１に大きい浮力が作用している状態におい
ては、杭本体１１は動き易く不安定な状態にあ
る。このような状態において、加重重錘３０を用
いないで、すなわち加重重錘３０を杭頭部１４に
載置せずに先端部１５を打撃すると、杭本体１１
を安定に保つ軸線方向力が働かないために杭１０
は前後左右に動揺し、適切な埋込みを行なうこと
ができないこととなる。このため、加重重錘を用
いることは重要である。

また、騒音に関して、打撃は杭本体１１の中空
部内において打撃加重が先端部１５に対して行な
われ、また、杭頭部１４が加重重錘３０で遮蔽さ
れているので、前記中空部内で発生した音は外部
にはほとんど漏れることはない。

さらに、打撃重錘４０の吊り部材４１に適当な
目印を付け、この移動量を測定するスケールを設
けることにより、打撃重錘４０の位置が容易に検
出でき、打撃重錘４０の落下高さ（Ｈ）を容易に
調整しまた知ることができる。また、打撃重錘４
０の重量（Ｇ）および落下高さ（Ｈ）と、杭本体
１１と一体的に変位する加重重錘３０の変位量
（Ｓ）の測定値とにより、杭本体１１の支持力を
簡単かつ直接的に見出すことができる。

【図面の簡単な説明】

第１Ａ図および第１Ｂ図は杭本体および先端部
の組立体である杭の例を示す概略縦断面図、第２
Ａ図、第２Ｂ図および第２Ｃ図は加重重錘の例を
示す側面図、第３Ａ図から第３Ｆ図までの各図は
本発明の杭沈設方法を説明する概略側面図であ
る。 １０……杭、１１……杭本体、１２……杭底
部、１４……杭頭部、１５……先端部、１６……
沓先部分、２２……止水部材、３０……加重重
錘、３２……貫通孔、４０……打撃重錘、４１…
…吊り部材。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 中空部を有する杭本体の頭部に加重重錘を載
   せて該杭本体にその軸線方向へ下向き力を付与す
   る間に、前記杭本体の下部に該杭本体に対してそ
   の軸線方向へ相対運動可能にかつ前記軸線方向へ
   の案内作用を受けるように取り付けた沓先部分を
   前記杭本体の中空部に配置した打撃重錘の自由落
   下により打撃して前記沓先部分を地中に貫入させ
   る、杭の沈設方法。 ２ 前記沓先部分が水止部材を介して前記杭本体
   に取り付けられている、特許請求の範囲第１項に
   記載の杭の沈設方法。 ３ 中空部を有する杭本体の頭部に載置した加重
   重錘と、前記杭本体の下部に該杭本体に対してそ
   の軸線方向へ相対運動可能に取り付けた沓先部分
   を自由落下により打撃するための、前記杭本体の
   中空部に配置した打撃重錘と、前記沓先部分を前
   記杭本体に対してその軸線方向へ案内するための
   案内手段とを含み、前記加重重錘は前記杭本体の
   ほぼ軸線上に貫通孔を有し、前記打撃重錘は前記
   貫通孔を通る吊り部材を介して操作機構に連結さ
   れている、杭の沈設方法。 ４ 前記沓先部分が水止部材を介して前記杭本体
   に取り付けられている、特許請求の範囲第３項に
   記載の杭の沈設方法。