JPH0629511B2 - シートパイル打込み工事方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、シートパイルを地中に打込む工事方法に係
り、特に長尺で大形なシートパイルを打込むのに好適な
シートパイル打込み工事方法に関するものである。

［従来の技術］ この種従来の技術では、通常振動法によってシートパイ
ルを地盤に打込んでいた。振動法によってシートパイル
を地中に打込む場合は、これに加える振動と共に、地盤
からその反力を受け、シートパイルの端部に亀裂や曲げ
といった損傷や変形の他、座屈による変形を受ける。シ
ートパイルは、薄い板状のものであるから、硬い地盤に
打込もうとすると簡単に曲ってしまい、終いには打込み
不可能になるといった問題点があった。

この問題点に対応する方法として、一般的にはバイブロ
ハンマーのパワーアップ手段を採ったため、騒音、振動
もこれに伴って増大し、大きな公害問題となっていた。

本件発明者は、前記問題点を解消する目的で比較的低騒
音、低振動で地盤を容易に掘削できる工事方法、及びこ
れに用いる掘削管について、既に関連の提案を行ってい
る。その方法及び掘削管を応用すれば、シートパイル打
込みにある程度の効果が得られるものである。

その１は、先端に尖鋭なツースを突設した鋼製中空の掘
削管の中心部分から、該掘削管より径の細いパイロット
管を下方に突出させ、そのパイロット管の先端に、基端
より外径の太い鋼管で形成された先端刃を設けた掘削管
を用い、パイロット管の外周側に地盤の緩みを作り掘削
して行く工事方法で、前記パイロット管の中空部分に高
圧水噴射用のノズルと送水配管を収納し、高圧水のジェ
ット噴射により掘削管先端刃の地盤圧入抵抗を減少さ
せ、低振動、低騒音、省力化を図ったものである（実開
昭63-65794号公報参照）。

その２は、先端内周面に尖鋭なツースを下方に向けて突
設した鋼製中空の掘削管を用い、該掘削管にバイブロハ
ンマーにより振動を与えて地中に推進させ、同管内に土
砂が充填されたところでこれを引抜くことにより、その
跡に穴を残すようにした工事方法で、低振動、低騒音、
省力化を図ったものである（特開昭59-213891号公報参
照）。

その３は、先端に尖鋭なツースを突設した鋼製中空の掘
削管の、適宜な位置に通水孔を空けておき、送水管を用
いて高圧水を先端から噴出させながら、掘削管を推進し
て地盤に埋設し、同管内に土砂を充填させて引抜くこと
により、その跡に穴を残すようにした工事方法で、砂れ
き、泥岩等に対応できるようにしながら低振動、低騒
音、省力化を図ったものである（特開昭60-43517号公報
参照）。

前記掘削管及びそれらを用いた工事方法により、地盤を
掘削し、緩んだ掘削孔にシートパイルを打込むのが従来
の技術である。

［発明が解決しようとする課題］ 前記三種類の地盤掘削工法にあっては、三者三様の得失
を有している。すなわち、従来の技術その１の例では、
掘削管の内外壁面及び先端面の何れの面においても、地
盤圧入抵抗が小さくできるため、軟岩、硬岩の地盤状態
に適応させて、一度に太径の穴を掘削するのに好適であ
るが、地盤が細砂の様な締まり易い土質の場合、掘削管
を引抜いた跡の穴に、シートパイルを打設する際等、排
除体積の不足や打設振動で土砂が締まることにより打設
不可能になるといった問題点があった。

従来の技術その２の例では、掘削管の内外壁面で土圧の
排除がなされ、地盤圧入抵抗が小さくなるので、狭い空
間での地盤掘削と、土砂の排除に好適であるが、掘削管
の先端面圧入抵抗が大きいため、Ｎ値（丸鋼の先端につ
けた抵抗体を地中に圧入して、地層の抵抗を推定し、そ
れより地層の強度を表示する値）が５０を越える硬い地
盤は掘削不可能、従ってシートパイル打設も不可能とい
った問題点があった。

従来の技術その３の例は、前記その２の例における掘削
管に、高圧水の噴射構造を付加し、掘削管の先端から高
圧水を噴射させながら掘削を行うので、硬岩に近いＮ値
が５０越える地盤の掘削可能であるが、この工法単独で
は、掘削跡にシートパイルを打設する十分な排除体積の
築造ができ難いといった問題点があった。

ここにおいて、本発明の目的は、前述のようなシートパ
イルを打込むうえでの、それぞれの従来工法の問題点に
鑑み、これらを解決できるシートパイル打込み工事方法
を提供することにある。

［問題点を解決するための手段］ すなわち、前記本発明の目的は、先端に尖鋭なツース
を、先端中央部にパイロット管を設けた掘削管の先端か
ら、高圧水を噴射させながら、予め地盤のシートパイル
打込み位置に、該掘削管を打設する第１の工程と、前記
掘削管を引抜いた跡に、先端に尖鋭なツースを取付けた
掘削管を抜き差しして管内に入った土砂を他所に排除
し、地中に排除体積を作る第２の工程と、前記第２の工
程で掘削管を引抜いた跡に、第２の工程の掘削管に高圧
水の噴射を付加した掘削管と、シートパイルを抱合せて
打設し、該掘削管のみ引抜く第３の工程からなることを
特徴とするシートパイル打込み工事方法によって達成さ
れる。

［作 用］ 上記のような工程によるシートパイル打込み工事方法に
よれば、地盤に硬い部分があって、シートパイル単独で
打設不可能の場合、第１の工程によって、硬い地盤を掘
削して緩めることができる。又、地盤に細砂部分があ
り、極めて締り易く、第１の工程で掘削した跡に大きな
排除体積を築造でき難い場合、第２の工程により排除体
積を確保できる。更に、従来の方法とは全く異なる、シ
ートパイルと掘削管を抱き合せて地盤に打込む第３の工
程を遂次用いることにより、如何なる状態の地盤にも、
容易にシートパイルを打込むことが可能となる。

［実施例］ 以下、本発明の実施例を添付図面を参照して説明する。
第１図は、本工事方法に適用される工程を詳述するため
の説明図である。第１の工程においては、掘削管１とし
てパイロット管と高圧水噴射ノズルを備えた第１の掘削
管１Ａを地盤に打設する。第２の工程においては、掘削
管１として先端にツースを備えた第２の掘削管１Ｂを打
設する。第３の工程においては、掘削管として、第２の
掘削管に高圧水噴射パイプを付加した第３の掘削管１Ｃ
を使用し、該第３の掘削管１Ｃとシートパイルを抱合せ
て地盤に打込み、第３の掘削管１Ｃを引抜いて工事を完
了するが、それらの工事は、第１図に示す状態で行われ
る。

すなわち、本発明によるシートパイル打込み工事では、
シートパイルを打込む予定地盤Ｇを先ずパワーショベル
等により浅く掘削して、掘削管１を垂直に支える掘削定
規６を設置する。そして、クレーン７で吊り下げたバイ
ブロパイルハンマー３によって、掘削管１の上端に設け
られたエンドグリップ５を把持し、掘削管１を地盤Ｇに
垂直に立て、この状態で同掘削管１に振動を与えつつ、
地中に推進させて行く。第１〜第３の掘削管は、全て鋼
管を用いており、エンドグリップはＨ鋼等を同掘削管１
に溶接して形成する。掘削管１の抜き差しはクレーン７
によって行われ、バイブロハンマー３はクレーン７のフ
ック９に吊り揚げられ、掘削管１のエンドグリップ５
は、バイブロハンマー３のチャック機構８により把持さ
れている。

ここにおいて、第１図と第２図の工程説明図を併用し
て、本発明の第１の工程について述べる。第２図（ａ）
は第１の工程の説明図、（ｂ）は第１の掘削管１Ａを示
す一部破断側面図である。図において、一点鎖線で示し
たのは、打設する予定のシートパイル１０である。掘削
管１Ａの先端側の中心軸上に、本管より径の細いパイロ
ット管２を配置し、その先端刃１１を本管の先端より更
に先に突出させる。本管の先端とパイロット管２の先端
は鋭いツースを持っている。そして、パイロット管２は
中空で先端内部に高圧水噴射用送水管１２と噴射ノズル
１３を備えている。前記掘削管１Ａをバイブロハンマー
３で振動させ、高圧水を噴射しながら、第２図（ａ）に
示した地盤位置Ｇ１、Ｇ２に推進させて行く、ある程度
の深さまで推進したところでこれを地中から引抜くこと
によって、同管１Ａに詰まった土砂を排除し、地盤に穴
を残すことができる。掘削管の抜き差しは必要に応じて
繰返えすものとする。第１の工程によれば、掘削管１Ａ
の圧入抵抗を軽減でき、掘削管１Ａの土圧排除作用と相
俟って、軟らかい地盤は勿論、硬い地盤にも容易に穴を
掘削できるものである。

しかしながら、前記第１の工程を実施した後、掘削管１
Ａを引抜いた跡に、シートパイル１０をそのまま打設し
ようとしても不可能な場合が生じる。例えば、地盤に細
砂層部分があり、高圧水で撹拌されても、直ぐに締って
しまう場合等である。地中に一旦排除体積を築造して
も、次にシートパイル打設に入るとその打設振動で地盤
が締まって打設不可能になる。

前記のような場合、第２の工程により地盤に大きな排除
体積を作り、シートパイルの打設を容易にする。第３図
（ａ）及び（ｂ）を用いて第２の工程を説明する。第３
図（ａ）は工程説明図、（ｂ）は第２の工程に使用する
掘削管１Ｂの側面図である。掘削管１Ｂの先端には突起
状のツース４が設けられており、細砂地盤への打込みが
容易である。第３図に示す第１の工程で掘削管１Ａを引
抜いた跡Ｇ１、Ｇ２に、掘削管１Ｂをバイブロハンマー
３で振動を与えながら打込んで行く。掘削管１Ｂをある
程度の深さまで打込んだところで、一旦同管１Ｂをクレ
ーン７によってできるかぎり振動を与えないようにして
地中から引抜く。この時、掘削管１Ｂは管中に砂を充満
したまま引抜かれ、掘削管１Ｂを引抜いた跡Ｇ１、Ｇ２
には穴が残る。この第２の工程では、水を使用しないの
で、第１の工程により破壊して緩めた細砂、その他を容
易に同管１Ｂ内に満たし、他の場所に排除できる。すな
わち、掘削跡Ｇ１、Ｇ２にはシートパイルを打込むのに
十分な排除体積が築造される。

次が、前記第２の工程で築造された掘削跡Ｇ１、Ｇ２に
シートパイルを打込む第３の工程である。工事の必要
上、例えば長さ２５ｍ以上、幅５０ｃｍ以上と大型のシ
ートパイル打込みの必要がある場合、打込み地盤が予め
緩められ、ある程度の排除体積を確保してあっても、従
来の水を使用したジェットバイブロ工法では、土質が細
砂の場合粒子が非常に小さく、また比重も大きいので、
噴射された高圧水に撹拌された砂が再び締ったり、水圧
が吸収されてしまい、シートパイルと砂の間の縁を切る
ことが難しく、変形や損傷による打込みの困難性が残
る。

そこで、第３の工程においては、シートパイル１０と掘
削管１Ｃを抱合わせて、打込みを行う。第４図（ａ）は
工程説明図、（ｂ）はその状態斜視図、（ｃ）は第３の
工程に使用する掘削管１Ｃの側面図である。ここにおい
ても、第１図と第４図を併用して説明する。図におい
て、先ずクレーン７によりシートパイル１０を図示した
位置に吊り込み、そのままバイブロパイルハンマー３で
容易に打込める位置まで打込んで自立させる。打込み深
さはシートパイルの全長のおよそ1/2〜3/4程度とし、静
かに仮打込みする。

次に、掘削管１Ｃをバイブロパイルハンマー３でチャッ
キングしたまま、先に仮打ちしたシートパイル１０に添
わせるように、地盤Ｇ３の位置に打込む。そして、打込
み定規６の上方５０〜１５０ｃｍまでの部分の２個所で
シートパイルバンドで固定し、シートパイル１０と掘削
管１Ｃを一体化させる。固定位置は工事の状態に合せて
適宜とする。

前記掘削管１Ｃは、第１、第２の工程で使用した掘削管
と同様に、バイブロパイルハンマー３によって把持する
ことができるエンドグリップ５が設けられている。又、
下端には尖鋭なツース４を備え、側端に高圧水の噴射の
ための高圧パイプ１４を有している。

前述のシートパイル１０と一体化した掘削管１Ｃを、バ
イブロパイルハンマー３により更に両者の頭部上面が略
一致するところまで打込む。エンドグリップ５の上端に
は、シートパイル１０の上端部を上から咥え込む一対の
突起１５が溶接されており、掘削管１Ｃの突起１５がシ
ートパイル１０の上端部を押さえ込む状態で、両者の上
端部が略一致したところで打込みを一旦停止する。

ここでチャック機構８を一時開放して、掘削管１Ｃを放
し、シートパイル１０と掘削管１Ｃを一緒にチャッキン
グする。一体化されたシートパイル１０と掘削管１Ｃ
を、バイブロパイルハンマー３によりエンドグリップ５
に振動を加えて所定の深さまで打込む。高圧パイプ１４
は土質に対応した吐出量の高圧水を噴射させ、排土を容
易にする。又、工程途中で必要があれば、バキューム装
置１６により水と共に土砂を吸い出す作業を付加する。
シートパイル１０を所定の位置に所定の深さまで打込ん
だところで、チャック機構８のチャックを解き、次のシ
ートパイルを次の打込み予定地盤位置Ｇ４に吊込み、自
立させた後、掘削管１Ｃを引抜き次の打設に移るもので
ある。掘削管１Ｃの引抜きはシートパイル１０と離れる
までバイブロパイルハンマー３により静かに振動を加え
ながら行う。必要最小限の振動を与えながら引き抜く。
この時、同管１Ｃのエンドグリップ５に設けられた突起
１５の下方は開いているので、シートパイル１０は打込
み位置に打設したままとなる。

以上述べた第１〜第３の打込み工程を遂次行うことによ
り、何れの工程でも、単独では打設不可能であった、細
砂層を含んだ地盤への、シートパイルの打込みが容易に
可能となる。因に第５図は、本件発明者が本発明の打込
み工事方法による試験的シートパイル打込みを行った地
盤の柱状図と、これに対応する貫入試験の結果をＮ値６
０まで示したものである。この地盤は深さおよそ５ｍ〜
１５ｍは中砂、およそ１５ｍ〜２０ｍは細砂、その他、
大きな石を含んだ砂礫、小石混りの細砂、ローム層等が
混在している。土質が砂礫となる深度２２ｍ以降では、
７〜１１cm打ち込むのにそれぞれ５０回の打ち込み回数
を要しており、これから推定すると貫入試験のＮ値は明
らかに１５０前後となる。上記地盤柱状図は本件発明者
が国補工事としてシートパイル施工を行った土質の一例
である。

前記第５図に示した地盤においては、砂の粒子が極めて
小さく、比重の大きい細砂部分と、砂礫部分が混在して
おり、工事上必要とする長さ２５ｍ、幅５０ｃｍのシー
トパイルの単独打込みは不可能であった。それだけでは
なく、先に述べた第１、第２、第３の工程を単独で用い
てある程度の排除体積を築造した後も、シートパイル単
独では打込み不可能であった。これはシートパイル打込
みの際、細砂が高圧水等で撹拌されても、直ぐに締っ
て、摩擦抵抗を減少させることができなかったためと考
えられる。上記工事に本発明の工事方法を用いた実際例
を示すと、シートパイル寸法は上記の通り長さ２５ｍ、
幅５０ｃｍ、第１の工程に用いた掘削管１Ａの管径が２
７０φ、第２の工程に用いた掘削管１Ｂの管径が２７０
φ、第３の工程に用いた掘削管１Ｃの管径が２７０φ
で、日平社製６０ｐｓのバイブロパイルハンマー１台
と、１５０ｋｇ／ｃｍ₂のジェットポンプ１台を用い、
深さ２５ｍまで容易にシートパイルを打込むことができ
た。第１及び第２の工程は、従来の工法を用いるが、こ
の工法は従来例で述べたように、工事が容易であると共
に低振動、低騒音である。

第３の工程もこれに準じるもので、極めて低振動であ
る。例として、第６図及び第７図、第８図、第９図に、
従来のジェットバイブロ工法及び本件発明者が本発明の
第３の工程でシートパイルを打込んだ場合の振動試験結
果を示す。音響測器社製のＯＶ−２５Ｂ型公害用振動計
を使用し、振動レベルを記録したチャートより転記した
データである。シートパイルはＶＬ型の長さ２５ｍのも
のを使用し、打設条件はほぼ同様とした。但し本発明で
使用したジェットポンプは１５０ｋｇ／ｃｍ_２が１台、
従来例では、同型２台であった。地盤深度２０〜２５ｍ
付近における測定結果である。

第６図は、従来のジェットバイブロ工法における振動レ
ベルを示すものである。振動は、ほぼ７８ｄｂと高いレ
ベルで持続するが打設不能であった。シートパイル打設
地盤は、後述の国補工事を行った地盤と似た土質構成の
地盤を選択し、測定は打設地点より１０ｍ離れた地点で
行った。

第７図は、第６図と同じ地盤を同じ条件で、本発明の第
３の工程により、シートパイル打設を行った場合の振動
レベル測定結果である。振動レベルはおよそ６０ｄｂで
打込み可能であった。

第８図、第９図は、先に述べた国補工事を行った際の振
動レベルを示すものである。シートパイル打設条件は第
５図〜第７図と同じである。第８図は打設地点より１０
ｍ離れた地点での測定結果、第９図は打設地点より１０
ｍ離れた前記測定点の対称点における測定結果である。
振動規制法に定める基準値７５ｄｂより遥かに小さい値
で、打設可能である。ただ、第１、第２の工程と異なる
点は、従来になかった、シートパイルに掘削管を添わ
せ、上端部を一致させて打込む点である。それに掘削管
先端部で土砂を掘削し、その砂を掘削管の上端部排出口
から吹上げさせながらシートパイルの打設を行うので、
掘削管周辺及びシートパイル周辺の土砂が次第に移動し
て打設を容易にする。この場合、ウエルバキュームを用
いて砂を強制的に排出すれば更に有効である。

この事は、第１の工程で地盤の砂礫層、小石混り砂層通
を含めて、土圧排除工法を用いて地面を容易に緩め、第
２の工程で大きな排除体積を築造し、これに次ぐ第３の
工程では、掘削管のシートパイルを抱き合わせ打込むこ
とにより、掘削管が地中に打込まれた際、一定の面積で
内部と外部の砂の縁を切り、ツースによって破壊された
砂は、水圧によって上方に向って管内部を容易に吹上げ
管上端部に設けた排出口より管外に排出してしまい、シ
ートパイル周辺の土砂は管先端部に向かって移動するこ
とにより、摩擦抵抗が減少するためと考えられる。管中
に充填された砂を地表面に抜き上げ他の場所に排出する
ことにより、打設地盤には更に大きな排除体積が生じ、
次々に影響を及ぼし、大きな石等も容易に逃げ、シート
パイルの打込み時間が短縮されるものである。

［発明の効果］ 以上の説明から分るように、本発明の工事方法によれ
ば、従来シートパイルの打込み不可能であった細砂で締
り易い地盤、あるいは砂礫層を含んだ複雑な地盤等にお
いても、地盤の相当に深い所まで、バイブロパイルハン
マーとジェットポンプのように比較的簡易な機材により
シートパイルの打込みが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の工程説明図、第２図（ａ）及び（ｂ）
は本発明の第１の工程の説明図及び使用する掘削管の側
面図、第３図（ａ）及び（ｂ）は第２の工程の説明図及
び使用する掘削管の側面図、第４図（ａ）、（ｂ）及び
（ｃ）は第３の工程の説明図、その斜視図及び使用する
掘削管の側面図、第５図は本発明工事方法でシートパイ
ルを試験的に打込んだ地盤構造を示す柱状図と貫入試験
結果を示す図表、第６図及び第７図、第８図、第９図
は、従来のジェットパイル工法及び本実施例の振動試験
結果を示す図である。 １、１Ａ、１Ｂ、１Ｃ……掘削管、２……パイロット
管、３……バイブロパイルハンマー、４……ツース、５
……エンドグリップ、６……掘削定規、７……クレー
ン、１０……シートパイル

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】シートパイル打込み工事において、先端に
   尖鋭なツースを、先端中央部にパイロット管を設けた掘
   削管の先端から高圧水を噴射させながら、予め地盤のシ
   ートパイル打込み位置に、該掘削管を打設する第１の工
   程と、前記掘削管を引抜いた跡に、先端に尖鋭なツース
   を取付けた掘削管を抜き差しして管内に入った土砂を他
   所に排除し、地中に排除体積を作る第２の工程と、前記
   第２の工程で掘削管を引抜いた跡に、第２の工程の掘削
   管に高圧水の噴射を付加した掘削管と、シートパイルを
   抱合せて打設し、該掘削管のみ引抜く第３の工程からな
   ることを特徴とするシートパイル打込み工事方法。