JPH0633455A - 支持杭の造成工法及び造成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 掘孔作業を効率良く行うことができると共
に、造成中の支持杭への地下水や泥土の混入を完全に阻
止して、強固なコンクリート支持杭を形成できるように
すること。 【構成】 外管２内に、下端が閉塞された埋設用の内管
３を同心状に挿入すると共に、外管２の下端に、刃部の
内端が前記内管３の内側へ突出する掘削刃７を取付けた
掘削刃取付用短管８を着脱自在に連結しておいて、内外
両管２，３のうち少なくとも外管２を回転させながら両
管２，３を地中所定深さまで打ち込んだ後、掘削刃取付
用短管８を前記外管２から切り離し、この掘削刃取付用
短管８及び前記内管３を地中に残したまま、外管２を地
中から引き上げ、内管３にコンクリートを充填する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】２本発明は、支持杭の造成工法、
特に場所打ちコンクリート支持杭の造成工法、及びその
装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術及びその課題】この種支持杭の造成工法と
しては、アースオーガで地盤を掘孔し、その孔にセメン
トモルタルを注入する方法や、先端を閉蓋したケーシン
グを起振機やドロップハンマにより打ち込んで掘孔した
後、このケーシングを抜いてその孔に生コンクリートを
充填する方法があるが、前後者のいずれの方法も、セメ
ントモルタルや生コンクリートに地下水や泥土が混入し
易いため、強固な支持杭を形成し難く、また後者の方法
では、先端を閉蓋したケーシングをそのまま地盤中に打
ち込んでゆくものであるから、ケーシング打ち込み中に
ケーシング先端が受ける地盤抵抗が非常に大きくなっ
て、掘削効率が悪く、掘孔作業に非常な時間がかかると
いう問題があった。

【０００３】本発明は、上記の課題に鑑み、掘孔作業を
効率良く行うことができると共に、造成中の支持杭への
地下水や泥土の混入を完全に阻止して、強固なコンクリ
ート支持杭を形成できる支持杭の造成方法及び装置を提
供することを目的とする。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明の請求項１による
方法は、外管２内に、下端が閉塞された埋設用の内管３
を同心状に挿入すると共に、前記外管２の下端に、刃部
の内端が前記内管３の内側へ突出する掘削刃７を取付け
た掘削刃取付用短管８を着脱自在に連結しておいて、前
記内外両管２，３のうち少なくとも外管２を回転させな
がら両管２，３を地中所定深さまで打ち込んだ後、前記
掘削刃取付用短管８を前記外管２から切り離し、この掘
削刃取付用短管８及び前記内管３を地中に残したまま、
前記外管２を地中から引き上げ、前記内管３にコンクリ
ート２５を充填することを特徴とするものである。

【０００５】請求項２の方法は、前記外管２に多数の掘
削土排出孔１１を設けると共に、この外管２と内管３と
の間の空間部を掘削土導入用空間部１０とし、この空間
部１０にジェットエアを前記掘削土排出孔１１から外管
２の外へ噴出させるエア噴出管１２を設け、前記両管
２，３の打ち込み中に前記エア噴出手段１２によりジェ
ットエアを前記各掘削土排出孔１１から噴出させること
を特徴とする。

【０００６】また、請求項３による支持杭造成装置は、
リーダに昇降可能に吊支される機枠１の下部に、外管２
と、この外管２に同心状に挿入されていて下端が閉塞さ
れた埋設用の内管３とを、それぞれ着脱手段４，５を介
して切離し可能に垂下連結し、前記内外両管２，３のう
ち少なくとも外管２を前記機枠１に設けた回転駆動手段
６に連動連結すると共に、この外管２の下端に、刃部の
内端が前記内管３の内側へ突出する掘削刃７を取付けた
掘削刃取付用短管８を着脱手段を介して切離し可能に連
結したことを特徴とする。

【０００７】

【実施例】実施例について図面を参照して説明すると、
図１は本発明工法を実施するための支持杭造成装置を示
しており、この図において、１は機枠で、図示は省略す
るが、リーダの側面でガイドされながらその頂部より昇
降ワイヤーを介して吊支されている。この機枠１の下部
には、円筒状外管２と、この外管２に同心状に挿入され
ていて下端が閉塞された埋設用の有底円筒状内管３と
が、それぞれ着脱手段４，５を介して切離し可能に連結
されていると共に、前記機枠１に設けられた回転駆動手
段６によって一体回転可能に連結されており、また前記
外管２の下端には、刃部７ａの内端が前記内管３の内側
へ突出する複数個の掘削刃７を取付けた掘削刃取付用短
管８が、着脱手段９を介して切離し可能に連結されてい
る。前記外管２は比較的肉厚の鋼管によって形成され、
また内管３は外管２よりも薄肉の鋼管またはヒューム管
等よって形成されている。尚、図１において３ａは内管
３底部の下端閉塞壁部を示す。

【０００８】図１及び図２に示すように、前記外管２と
内管３との間にはその下端より掘削土を導入するための
掘削土導入用空間部１０が形成され、外管２には、この
掘削土導入用空間部１０に導入された掘削土を外管２の
外に排出するための多数の掘削土排出孔１１が、縦方向
に所定間隔おきに１列状を成し且つ周方向に９０度の間
隔で４列状態に設けられている。そして前記掘削土導入
用空間部１０内には、前記各掘削土排出孔１１よりジェ
ットエアを噴出させるエア噴出管１２（エア噴出手段）
が前記外管２の内側面に沿って固定された状態に配設さ
れ、各エア噴出管１２は、図１の破線図示のように縦方
向に配列された掘削土排出孔１１群に沿って各掘削土排
出孔１１の中心部を通るように配管されていて、各掘削
土排出孔１１の中心部においてエア噴出用のノズル１２
ａが外向きに突設されている。

【０００９】前記回転駆動手段６は、機枠１に装備され
た両側一対の電動機１３，１３の両駆動ギア１４，１４
を、この機枠１の中央部に回転自在に支承された回転ユ
ニット１５に設けた伝動ギア１６に噛合させて成るもの
で、前記電動機１３の回転を駆動ギア１４及び伝動ギア
１６を介して回転ユニット１５に伝え、このユニット１
５の回転により外管２及び内管３を一体回転させるよう
にしている。外管２及び内管３は前記回転ユニット１５
との間にそれぞれ介設された前記着脱手段４，５によっ
て切離し可能に連結されている。また、この回転ユニッ
ト１５内には外管２の内側面沿いに配管された前記各エ
ア噴出管１２の上端部が導入されていて、当該上端部は
スイベルジョイント１７に接続されている。

【００１０】前記着脱手段４，５，９について説明する
と、着脱手段４は前記回転ユニット１５と外管２との間
に、また着脱手段５は前記回転ユニット１５と内管３と
の間に、更に着脱手段９は外管２と前記掘削刃取付用短
管８との間にそれぞれ介設されたものである。図３に示
すように、着脱手段４は、回転ユニット１５の下端に取
付けられた係合ピン１８と、外管２の上端に略Ｔ字形に
切り欠かれて形成された係合溝１９とから成り、また着
脱手段５は、同様に回転ユニット１５の下端に取付けら
れた係合ピン２０と、内管３の上端に略倒Ｌ字形に切り
欠かれて形成された係合溝２１とから成り、そして着脱
手段９は、外管２の下端に取付けられた係合ピン２２
と、掘削刃取付用短管８の上端に前記着脱手段５の係合
溝２１と同様な略Ｌ字形の係合溝２３とから成る。尚、
図３にはこれらの各着脱手段４，５，９はそれぞれ１つ
ずつしか図示していないが、実際にはそれぞれ周方向に
２つ以上、例えば周方向に９０度の間隔で４つずつ設け
られている。

【００１１】したがって、外管２及び内管３の打ち込み
にあたって、機枠１の下部に、外管２及び掘削刃取付用
短管８と、内管３とを垂下連結するときには、それぞれ
図３の実線図示のように、各着脱手段４の係合ピン１８
を倒Ｔ字形係合溝１９内にその縦溝部１９ａより係入し
て右端の係合部１９ｂに係合させることにより、外管２
を回転ユニット１５に連結し、また各着脱手段５の係合
ピン２０をＬ字形係合溝２１にその縦溝部２１ａより係
入して右端の係合部２１ｂに係合させることにより、内
管３を前記回転ユニット１５に連結する。更に各着脱手
段９の係合ピン２２をＬ字形係合溝２３にその縦溝部２
３ａより係入して右端の係合部２３ｂに係合させること
により、掘削刃取付用短管８を外管２の下端に連結す
る。しかして、斯かる状態で回転ユニット１５を図３の
矢印Ａ方向に回転させると、外管２及び内管３は、各着
脱手段４，５によって回転ユニット１５との連結状態を
維持したまま回転し、また掘削刃取付用短管８は各着脱
手段９によって外管２との連結状態を維持して回転し、
それによって地盤の掘削を行うことができる。

【００１２】また、上記のように着脱手段４，５を介し
て外管２及び内管３が回転ユニット１５と連結され、且
つ着脱手段９を介して掘削刃取付用短管８が外管２３と
連結された状態で、掘削刃取付用短管８を地盤上、実際
には掘孔底部の掘削土上に接地させ、内管３は回転ユニ
ット１５に対し宙吊り状態にしておき、しかして斯かる
状態から、前記回転ユニット１５を、上記の場合とは逆
方向に、即ち図３の矢印Ｂ方向に所要角度回転させるこ
とにより、着脱手段５の係合ピン２０が前記回転ユニッ
ト１５の回転に伴って図３の左方向へ移動し、同図の仮
想線図示のようにＬ字形係合溝２１の左端コーナー部２
１ｃまで来ると、そこから縦溝部２１ａを通って当該係
合溝２１より脱出し、その結果内管３は、回転ユニット
１５から切り離されることになる。

【００１３】一方、着脱手段４の係合ピン１８も、前記
回転ユニット１５の矢印Ｂ方向回転に伴って前記着脱手
段５の係合ピン２０と同時に同方向へ移動するが、外管
２が掘削土上に接地されていることから、当該係合ピン
１８は、機枠１を上昇させて回転ユニット１５を上動さ
せない限り、逆Ｔ字形係合溝１９の中央三叉路部に来て
も縦溝部１９ａ側へ移行することはない。しかして、前
記回転ユニット１５を更に同方向へ回転させると、係合
ピン１８が係合溝１９の左端係合部１９ｃに係合した時
点から外管２が回転ユニット１５と共に回転する。この
外管２の回転に伴い、当該外管２の下端に固定された着
脱手段９の係合ピン２２が移動し、この係合ピン２２が
同図の仮想線図示のようにＬ字形係合溝２３の左端コー
ナー部２３ｃまで来たとき、前記機枠１を上昇させて、
回転ユニット１５を介して外管２を引き上げることによ
り、前記係合ピン２２は前記係合溝２３の縦溝部２３ａ
を通って当該係合溝２３より脱出し、その結果掘削刃取
付用短管８は、外管２から切り離されることになる。

【００１４】前記掘削刃取付用短管８にはその直径方向
対向位置に一対の掘削刃７，７が溶接等によって固着さ
れ、各掘削刃７は、その下辺部沿いに刃部７ａを有し、
この刃部７ａは、図１に示すように、外端が外管２の外
周面よりも外側に突出し且つ内端が内管３の中心部近く
まで大幅に張り出すように配設されている。

【００１５】次に、上述したような構成の支持杭造成装
置を使用して場所打ちコンクリート支持杭を造成する方
法について説明する。この支持杭造成作業にあたって
は、先ず、地上において機枠１下部の回転ユニット１５
に着脱手段４，５を介して外管２及び内管３を連結する
と共に、外管２の下端に着脱手段９を介して掘削刃取付
用短管８を連結する。着脱手段４，５，９による回転ユ
ニット１５、内管３、外管２及び掘削刃取付用短管８相
互の連結状態は図３の実線図示の状態となる。

【００１６】しかして、昇降操作用ワイヤーを繰り出し
て装置全体を下降させ、回転駆動手段６により回転ユニ
ット１５を介して外管２及び内管３を回転させ、外管２
下端の掘削刃取付用短管８に取付けた掘削刃７によって
地盤を掘削しながら、内外両管２，３を地中に打ち込ん
でゆく。この両管２，３の打ち込み開始と共に、各エア
噴出管１２にエアを供給し、各ノズル１２ａを介してジ
ェットエアを外管２の掘削土排出孔１１より外管２の外
に噴出させる。このとき、外管２の掘削土排出孔１１か
らのジェットエアの噴出によって、掘削土導入用空間部
１０内は負圧状態となっている。

【００１７】上記のように、外管２下端の掘削刃取付用
短管８に取付けた掘削刃７の回転によって地盤を掘削し
てゆくと、その掘削土は負圧状態にある掘削土導入用空
間部１０内に導入され、この導入された掘削土は各ノズ
ル１２ａから噴出するジェットエアと共に各掘削土排出
孔１１から外管２の外に強制排出され、掘孔壁面側に付
着されてゆく。この場合、掘削土排出孔１１は外管２の
下部から上部に亘って多数穿設されているため、下部側
の掘削土排出孔１１で排出されえなかった掘削土は、順
次上方側の掘削土排出孔１１から排出される。

【００１８】前記内外両管２，３を地中所定深さまで打
ち込んだならば、前記回転駆動装置６の作動を停止して
回転ユニット１５の回転を一旦止める。そして、前記回
転駆動装置６を低速で逆転作動して回転ユニット１５を
打ち込み時の回転方向（図３の矢印Ａ）とは逆方向（矢
印Ｂ方向）へ所要角度、例えば３０度〜４０度回転させ
た後、前記昇降用ワイヤーを介して機枠１を上昇させる
と、回転ユニット１５と外管２とを連結している着脱手
段４は両者の連結状態を維持しているが、回転ユニット
１５と内管３とを連結している着脱手段５、及び外管２
と掘削刃取付用短管８とを連結している着脱手段９は、
それぞれ連結解除状態となり、したがって図４に示すよ
うに、外管２のみが回転ユニット１５に連結されたまま
引き上げられてゆき、内管３及び掘削刃取付用短管８
は、回転ユニット１５及び外管２からそれぞれ切り離さ
れて掘孔内に残されることになる。この場合、掘孔内に
残された内管３の周囲は、図３及び図４に示すように、
前記外管２の掘削土排出孔１１から排出された掘削土で
埋め尽くされた状態となっている。

【００１９】しかして、外管２を地上に引き上げた後、
地中に残された内管３内に、鉄筋２４を挿入し、セメン
トモルタルや生コンクリート２５を充填して、当該内管
３と一体の鉄筋コンクリート杭２６を形成する。この鉄
筋コンクリート杭２６の下部には内管３と共に残された
掘削刃取付用短管８が掘削刃７と共に掘削土で埋設され
た状態にある。

【００２０】以上説明した実施例では、内外管２，３を
地中所定深さまで打ち込み、内管３を機枠１から切り離
して地中に残した後、その内管３に鉄筋を挿入し、コン
クリートを充填するようにしたが、内外管２，３の打ち
込み前に予め、内管３内に鉄筋を挿入し、コンクリート
を充填するようにしてもよい。また実施例では、内管３
に鉄筋を挿入したが、鉄筋を省略し、コンクリートだけ
を充填してもよい。また実施例では、外管及び内管を共
に回転させながら掘削するようにしているが、内管は回
転させることなく機枠に対し固定させたままで、外管の
みを回転させるようにしてもよい。

【００２１】また、本発明の支持杭造成装置において、
機枠の下部と、外管及び内管とをそれぞれ切離し可能に
連結する着脱手段、及び外管と掘削刃取付用短管とを切
離し可能に連結する着脱手段は、上述した実施例の着脱
手段４，５，９の構造に限定されるものではなく、他の
種々の構造のものを使用することができる。

【００２２】

【発明の作用及び効果】本発明の請求項１による支持杭
造成工法によれば、内外両管の打ち込み時には、外管の
下端に連結された掘削刃取付用短管の回転による、その
刃部の内端が内管の内側へ突出する掘削刃の回転作用に
よって、地盤が外管に囲まれる断面のほとんど全領域に
亘って掘削され、このため内管の下端側にかかる地盤抵
抗が著しく軽減されて、地盤を高速で効率良く掘削で
き、したがって管打ち込み作業能率を大幅に向上させる
ことができる。また内管は下端が閉塞されていると共に
それ自体地中に埋設されるから、打ち込みの前後にかか
わらず地下水や泥土が侵入することがなく、しかも内管
はこれに充填されて形成されるコンクリート杭を補強す
ることになり、したがって極めて強固なコンクリート杭
を造成することができる。

【００２３】請求項２の工法によれば、掘孔中に掘削土
を掘削土導入用空間部に強制導入させて外管の掘削土排
出孔からジェットエアと共に外管の外へ排出させ、掘孔
内壁面に付着させるため、排土をスムーズに行えて、管
の打ち込み作業を一層能率良く行うことができると共
に、掘孔時における掘孔壁面の崩壊を防止できる。

【００２４】また、請求項３による本発明の支持杭造成
装置は、外管と埋設用の内管とを、リーダに昇降可能に
吊支される機枠の下部に、それぞれ着脱手段を介して切
離し可能に垂下連結し、少なくとも外管を前記機枠に設
けた回転駆動手段に連動連結すると共に、この外管の下
端に、掘削刃を取付けた掘削刃取付用短管を着脱手段を
介して切離し可能に連結して成るため、機枠と外管及び
内管との連結・切離し作業ならびに外管と掘削刃取付用
短管との連結・切離し操作を的確に行うことができて、
前述した請求項１の支持杭造成工法を能率良く実施でき
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す支持杭造成装置の縦断
面図である。

【図２】図１のＸ−Ｘ線拡大断面図である。

【図３】着脱手段の一具体例を示す説明図である。

【図４】内管及び掘削刃取付用短管を地中に残して外管
を引き上げている状態を示す説明図である。

【図５】地中に残された内管に鉄筋を挿入し且つコンク
リートを充填した状態を示す説明図である。

【符号の説明】

１ 機枠 ２ 外管 ３ 内管 ４ 着脱手段 ５ 着脱手段 ６ 回転駆動手段 ７ 掘削刃 ８ 掘削刃取付用短管 １１ 掘削土排出孔 １２ エア噴出管 １５ 回転ユニット １８ 係合ピン １９ 係合溝 ２０ 係合ピン ２１ 係合溝 ２２ 係合ピン ２３ 係合溝

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 外管内に、下端が閉塞された埋設用の内
   管を同心状に挿入すると共に、前記外管の下端に、刃部
   の内端が前記内管の内側へ突出する掘削刃を取付けた掘
   削刃取付用短管を着脱自在に連結しておいて、前記内外
   両管のうち少なくとも外管を回転させながら両管を地中
   所定深さまで打ち込んだ後、前記掘削刃取付用短管を前
   記外管から切り離し、この掘削刃取付用短管及び前記内
   管を地中に残したまま、前記外管を地中から引き上げ、
   前記内管にコンクリートを充填することを特徴とする支
   持杭の造成工法。
2. 【請求項２】 前記外管に多数の掘削土排出孔を設ける
   と共に、この外管と内管との間の空間部に掘削土導入用
   空間部を形成し、この空間部にジェットエアを前記掘削
   土排出孔から外管の外へ噴出させるエア噴出手段を設
   け、前記両管の打ち込み中に前記エア噴出手段によりジ
   ェットエアを前記各掘削土排出孔から噴出させることを
   特徴とする請求項１に記載の支持杭の造成工法。
3. 【請求項３】 リーダに昇降可能に吊支される機枠の下
   部に、外管と、この外管に同心状に挿入されていて下端
   が閉塞された埋設用の内管とを、それぞれ着脱手段を介
   して切離し可能に垂下連結し、前記内外両管のうち少な
   くとも外管を前記機枠に設けた回転駆動手段に連動連結
   すると共に、この外管の下端に、刃部の内端が前記内管
   の内側へ突出する掘削刃を取付けた掘削刃取付用短管を
   着脱手段を介して切離し可能に連結したことを特徴とす
   る支持杭の造成装置。
4. 【請求項４】 前記外管には多数の掘削土排出孔を設け
   ると共に、この外管と内管との間の空間部にその下端よ
   り掘削土を導入するための掘削土導入用空間部を形成
   し、この空間部に、ジェットエアを前記掘削土排出孔か
   ら外管の外へ噴出させるためのエア噴出手段を設けたこ
   とを特徴とする請求項３に記載の支持杭の造成装置。