JPH0925629A

JPH0925629A - 杭の打設工法とその装置

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Publication number: JPH0925629A
Application number: JP7173632A
Authority: JP
Inventors: Miyoshi Tadahira; 美好忠平
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1995-07-10
Filing date: 1995-07-10
Publication date: 1997-01-28
Anticipated expiration: 2015-07-10
Also published as: KR970006688A; TW324759B; JP2697693B2; KR0184540B1

Abstract

(57)【要約】【目的】鋼矢板の打込み効率を向上する。【構成】鋼矢板11の下端に圧縮水用ノズル26を設け
る。この圧縮水用ノズル26に圧縮水Ｗを供給する高圧ポ
ンプ36を設ける。鋼矢板11の下端に圧縮空気用ノズル27
を設ける。この圧縮空気用ノズル27に圧縮空気Ａを供給
するエアーコンプレッサ40を設ける。【効果】圧縮水用ノズル26から圧縮水Ｗを噴射し、こ
の圧縮水Ｗにより鋼矢板11の下端に掘削孔41が形成され
る。圧縮空気用ノズル26から圧縮空気Ａを噴射すると、
該圧縮空気Ａが泡ａとなって上昇する際に礫42が上下に
揺動する。その泡ａによって攪拌されて礫42間に間隙が
生じ、鋼矢板11の下端を比較的小さな力で打ち込むこと
ができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、鋼矢板、Ｈ形鋼杭、鋼
管杭やコンクリートパイル等の杭の打設工法とその装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】鋼矢板、Ｈ形鋼杭、鋼管杭やコンクリー
トパイル等の杭の打設工法において、例えば鋼矢板の打
設工法として、静加重により打込む圧入引抜機や、振動
により打込むバイブロハンマ等を用いる工法が知られて
いる。また、鋼矢板の打込み長さや地盤等の条件によ
り、それらの工法に所謂ウォータジェットが併用されて
いる。このウォータジェットを用いる工法では、鋼矢板
に沿ってパイプを取付け、このパイプの下端にノズルを
設けると共に、パイプの上端をポンプに接続し、このポ
ンプから圧送された圧縮水を前記ノズルにより絞って噴
射するものであり、この噴射水により鋼矢板の下端側が
掘られると共に、その水に混ざって砂などが地上に排出
される。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記ウォータジェット
を用いる工法では、高圧な噴射水により鋼矢板下端部と
地盤との応力増加を抑制して打込み抵抗を軽減すること
ができ、特に、シルト礫層や砂礫層などにおいては、公
知ではないが、圧力及ぶ噴射量を制御した噴射を行う
と、土粒子間の間隙水圧を高めることによって土粒子が
移動し、鋼矢板下方の石や岩等の礫を移動させて打込み
を容易にすることができる。ところが、石や岩相互が砂
や粘土などの土粒子により強固に固定された礫質層など
に鋼矢板が当たると、打込み効率が低下してしまうた
め、従来では、噴射水の圧力及び噴射量を増加すること
により、これを防止しようとしていたが、仮に圧送用の
ポンプを２台に増やしても思ったように打込み効率を高
めることはできなかった。

【０００４】図８（Ａ）（Ｂ）の断面説明図は、礫質層
などにおいて、杭である鋼矢板１の下端に設けたノズル
２から、圧縮水３を噴射した状態を示し、図８（Ａ）に
示すように、前記ノズル２から噴射した圧縮水３により
礫６を取り巻く土粒子は、矢印５に示すように、水と供
に鋼矢板１を伝わって地上に排出され、地盤に掘削孔４
が形成される。しかし、圧縮水３の影響を受けない石や
岩の破片等の礫６を除去することはできず、複数の礫６
からなる大径の固まり８がそのままで残るため、鋼矢板
１の打込みの妨げとなる。そこで、圧縮水３の圧力及び
噴射量を増加すると、図８（Ｂ）の断面に示すように、
前記掘削孔４が深くなり、多量の土粒子７が水と供に鋼
矢板１を伝わって地上に排出されるが、逆に、大きく形
成された掘削孔４の底部に、圧縮水３の影響を受けない
複数の礫６からなる固まり８が堆積するため、鋼矢板１
の打込みが困難になり、また、圧縮水３の圧力と噴射量
を増加しても、掘削孔４が深くなり、この掘削孔４の底
部に礫６が堆積し、圧縮水の圧力を上述したように仮に
２倍にしても、圧縮水に係わる装置とコストが上昇する
だけで、それに見合った打込み効率の向上を図ることが
できず、場合によっては打込み効率が低下することが予
想される。

【０００５】そこで、本発明は、比較的安価にして、打
込み効率を向上することができる杭の打設工法とその装
置を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】請求項１の打設工法は、
下端から圧縮水を噴射しながら杭を地中に打込む杭の打
設工法において、下端から圧縮空気を噴射する杭の打設
工法である。

【０００７】請求項２の打設装置は、杭を地中に打込む
打込み装置と、前記杭の下端に設けられる圧縮水用ノズ
ルと、この圧縮水用ノズルに圧縮水を供給する圧縮水供
給装置と、前記杭の下端に設けられる圧縮空気用ノズル
と、この圧縮空気用ノズルに圧縮空気を供給する圧縮空
気供給装置とを備える杭の打設装置である。

【０００８】

【作用】上記請求項１の構成では、下端から噴射した圧
縮水により、杭の下端に土粒子の取り除かれた掘削孔が
形成され、この掘削孔内に溜まった礫が圧縮水と圧縮空
気とにより振動すると共に、該圧縮空気が泡となって上
昇する際に礫単体を上下に揺動し、礫同志の間隙を作り
出すことにより、打込みが容易になり、杭の打込み抵抗
が低下する。

【０００９】上記請求項２の構成では、圧縮水用ノズル
から圧縮水を噴射し、この圧縮水により杭の下端に土粒
子の取り除かれた掘削孔が形成され、さらに、圧縮空気
用ノズルから圧縮空気を噴射すると、この圧縮空気と圧
縮水とにより前記掘削孔内に溜まった礫が振動する共
に、該圧縮空気が泡となって上昇する際に礫単体を上下
に揺動し、礫同志の間隙を作り出すことにより、杭の打
込み抵抗が低下する。

【００１０】

【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。図１ないし図６は本発明の第１実施例を示
し、この第１実施例では、杭である鋼矢板に静加重を加
えて打込む杭圧入引込機に本発明を適用した例を示し、
複数の鋼矢板11からなる鋼矢板壁12には、杭圧入引抜機
13が固定され、この打込み装置たる杭圧入引抜機13は、
その下部に複数の前記鋼矢板11を挟持する固定脚部14を
備え、この固定脚部14は、移動装置（図示せず）により
前記鋼矢板壁12の長さ方向に移動可能に設けられてお
り、前記固定脚部14の下部に設けた複数の挟持部14Ａが
前記鋼矢板壁12を挟持することにより前記鋼矢板壁12に
前記杭圧入引抜機13が固定される。また、この杭圧入引
抜機13は、鋼矢板11を挟持する挟持アーム15を有すると
共に、この挟持アーム15を上下に移動する杭圧入引抜手
段16が設けられている。

【００１１】前記鋼矢板11に沿ってパイプ21を着脱自在
に設け、このパイプ21は外管22と内管23とからなり、そ
の外管22内面と内管23外面との間により圧縮水路24を形
成し、前記内管23内により圧縮空気路25を形成してい
る。また、前記パイプ21の下端には、圧縮水用ノズル26
が設けられ、図３に示すように、その圧縮水用ノズル26
は下端に向かって狭くなるテーパ状の内面26Ａを有して
いる。さらに、その圧縮水用ノズル26の下端に前記内管
23が位置して該内管23の下端により圧縮空気用ノズル27
を構成している。図２に示すように、前記パイプ21の上
端側には取付け具28が一体に設けられ、この取付け具28
には、前記鋼矢板11の上端縁に係脱自在なフック部29が
回動可能に枢着されており、また、その取付け具28の下
部に、倒れ止めワイヤー30を設け、その上部に吊り上げ
用のワイヤー31を設けている。また、前記パイプ21の下
部は鋼製バンド32により前記鋼矢板11に固定され、この
鋼製バンド32は両側に脚部32Ａを有しており、前記鋼製
バンド32を上下に挟む位置で、前記パイプ21に突起26Ｂ
を設けている。さらに、前記パイプ21の上端には、前記
圧縮水路24に連通する水ホースアダプター33と、前記圧
縮空気路25に連通する空気ホースアダプター34とが設け
られている。前記水ホースアダプター33に高圧ホース35
を介して圧縮水供給装置たる高圧ポンプ36を接続し、こ
の高圧ポンプ36が水槽37に接続され、この水槽37には水
中ポンプ38により水が溜めておく。また、前記空気ホー
スアダプター34にホース39を介して圧縮空気供給装置た
るエアーコンプレッサ40を接続している。

【００１２】次に、前記装置による鋼矢板11の打込みに
付き説明すると、取付け具28の吊り下げ用ワイヤー31に
よりパイプ21を吊り上げ、取付け具28のフック部29をこ
れから打込み鋼矢板11の上端縁に掛止し、パイプ21を鋼
矢板11の凹部11Ａ内に配置し、さらに、パイプ21の下端
をバンド32により固定する。尚、このバンド32はその脚
部32Ａを溶着によって鋼矢板11に固定し、また、図２に
示すように、倒れ止めワイヤー30は鋼矢板11の外面側に
配置する。これによりフック部29を鋼矢板11から外して
も、前記倒れ止めワイヤー30により鋼矢板11の倒れを防
止できる。そして、図１に示すように、鋼矢板壁12に固
定した杭圧入引抜機13の挟持アーム15により鋼矢板11を
挟持固定し、杭圧入引抜手段16により鋼矢板11に静加重
を加えて該鋼矢板11を地盤に押し込み、所定深さの押し
込みが終わったら、挟持アーム15による挟持を解除し、
該挟持アーム15を上方に移動してその上方位置にて再度
挟持固定し、再び静加重を加えて地盤に押し込み、この
工程を繰り返して鋼矢板11の打込みを行う。この打込み
の工程において、高圧ポンプ36とエアーコンプレッサ40
を作動し、圧縮水用ノズル26の先端から該ノズル26によ
り絞られた圧縮水Ｗを噴射すると共に、圧縮空気Ａを噴
射する。これにより、図５に示すように、鋼矢板11の下
端に掘削孔41が形成され、この掘削孔41内に溜まった礫
42は圧縮水Ｗと圧縮空気Ａの力により振動すると共に、
付着した土粒子（図示せず）が除去され、この土粒子
は、鋼矢板11の表面を伝わって水と供に地上に排出さ
れ、さらに、圧縮空気Ａが泡ａとなって上昇する際に礫
42を上下に揺動し、この圧縮空気Ａの泡ａによるリフト
アップ効果により礫42が攪拌され、従来例で示した固ま
り８は、礫42相互を固定する土粒子が取り除かれて細か
い礫42に分解され、さらに、前記圧縮空気Ａの泡ａによ
る攪拌作用によって礫42間に間隙が形成され、鋼矢板11
の打込み抵抗が大幅に削減する。このようにして鋼矢板
11の打込みが終わったら、吊り下げ用ワイヤー31により
パイプ21を吊り上げて外し、また、前記鋼製バンド32
は、その吊り上げ力により脚部32Ａの溶接箇所から破断
し、パイプ21のみを引き上げることができる。

【００１３】以下の表１は、砂礫層へ７メートルの鋼矢
板を打設する実験において、９０トン級の油圧式杭圧入
引抜機を用いて、圧縮水を噴射する圧縮水噴射併用圧入
方式と、本実施例で示した圧縮水と供に圧縮空気を噴射
する圧縮空気及び圧縮水噴射併用圧入方式による比較例
を示したものである。

【００１４】

【表１】

【００１５】上記の表１に示されるように、圧縮水噴射
併用圧入方式では、ノズル噴射圧力を５０Ｋｇ／ｃｍ²
から例えば２倍の１００Ｋｇ／ｃｍ²に上げると、逆に
圧入抵抗が３０トンから５５トンに上昇し、単に噴射圧
力を上げるだけでは、圧入抵抗力を削減できないことが
判った。これは、礫層における鋼矢板の打設では、水の
噴射圧力を上げると、鋼矢板の下部に形成される掘削孔
が深くなり、この掘削孔の底部に礫の固まりが堆積し、
圧入抵抗力が大きくなることを示し、一方、ノズル噴射
圧力を５０Ｋｇ／ｃｍ²から３０Ｋｇ／ｃｍ²に下げる
と、圧入抵抗力が上昇を示し、このことから、地盤の条
件等に合わせて、好ましい噴射圧力に設定することによ
り、効率のよい作業を行うことができ、単に噴射圧力を
上げただけでは、打設効率を向上することができないこ
とが判った。尚、圧縮水噴射併用圧入方式で、ノズル噴
射圧力が１５０Ｋｇ／ｃｍ²の場合、圧入時間の記載が
ないのは、実験途中において、油圧式杭圧入引抜機の反
力矢板が抜けて作業続行不能となったためである。ま
た、圧縮空気及び圧縮水噴射併用圧入方式においても、
ノズル噴射圧力を５０Ｋｇ／ｃｍ²において、圧入抵抗
力が最低を示し、また、水の噴射と供に５Ｋｇ／ｃｍ²
の空気を噴射することにより、圧縮水噴射併用圧入方式
に比べて大幅に圧入抵抗力が削減されることが判り、こ
れは圧縮空気を噴射すると、発生する泡のリフトアップ
効果により礫が攪拌されると共に掘削孔の水内において
浮遊する礫間に間隙が作り出され、鋼矢板の打込み抵抗
が削減されるためであり、表１の数値において、圧縮空
気を噴射することにより、圧入抵抗力が大幅に低減でき
ることが判った。

【００１６】また、図６（Ａ）（Ｂ）は、本発明者が行
った実験モデルを示し、円筒形の容器51の底部に複数の
石52と砂52Ａを入れ、該容器51内に二重管54の下端を挿
入した状態で、水53のみを噴射した場合と、同一条件で
水53と供に空気を噴射した実験を行い、視認により比較
した。水53のみを噴射する場合では、図６（Ａ）に示す
ように、石52の間の砂52Ａは水53と共に上方に移動して
取り除かれるが、石52は容器51の底部に堆積した。尚、
水53の圧力を上げるほど、二重管54の下方では石52に間
に隙間がない密な堆積状態となることが認められた。一
方、空気を同時に噴射した場合では、該空気が泡となっ
て上昇する際、砂52Ａと供に石52を上方に浮き上がらせ
る力が働くことが確認でき、水53のみを噴射する場合よ
り、空気を同時に噴射する場合の方が、石52が攪拌され
て石52間の間隙が大きくなることが認められた。

【００１７】このように本実施例では、請求項１に対応
して、下端から圧縮水Ｗを噴射しながら杭たる鋼矢板11
を地中に打込む杭の打設工法において、下端から圧縮空
気Ａを噴射する杭の打設工法であるから、下端から噴射
した圧縮水Ｗにより、礫42同志を固定する土粒子が取り
除かれて鋼矢板11の下端に掘削孔41が形成され、この掘
削孔41内に溜まった礫42が圧縮空気Ａと圧縮水Ｗの噴射
力により振動すると共に、該圧縮空気Ａが大きな泡ａと
なって上昇する際に礫42単体が上下に揺動し、礫42間に
間隙が生じ、鋼矢板11の打込み抵抗が低下し、礫層にお
いて鋼矢板11の打込み効率を向上することができる。

【００１８】また、このように本実施例では、請求項２
に対応して、杭たる鋼矢板11を地中に打込む打込み装置
たる杭圧入引抜機13と、鋼矢板11の下端に設けられる圧
縮水用ノズル26と、この圧縮水用ノズル26に圧縮水Ｗを
供給する圧縮水供給装置たる高圧ポンプ36と、鋼矢板11
の下端に設けられる圧縮空気用ノズル27と、この圧縮空
気用ノズル27に圧縮空気Ａを供給する圧縮空気供給装置
たるエアーコンプレッサ40とを備える鋼矢板の打込装置
であるから、圧縮水用ノズル26から圧縮水Ｗを噴射し、
この圧縮水Ｗにより鋼矢板11の下端に掘削孔41が形成さ
れ、さらに、圧縮空気用ノズル27から圧縮空気Ａを噴射
すると、この圧縮空気Ａと圧縮水Ｗの噴射力により、前
記掘削孔41内に溜まった礫42が振動する共に、該圧縮空
気Ａが大きな泡ａとなって上昇する際に上下に揺動し、
礫42間に間隙が生じ、泡ａによって攪拌されて礫42間に
間隙が生じた状態で鋼矢板11の下端を比較的小さな力で
打ち込むことができ、装置も比較的小さなエアーコンプ
レッサ40を使用するものであるから安価なものとなる。
また、鋼矢板11の下端に圧縮空気用ノズル27を設け、鋼
矢板11の下端から直接圧縮空気Ａを噴射するようにした
から、掘削孔41内の水が大きく泡立ち、礫42を効率よく
攪拌して浮遊せしめ、該礫42間に鋼矢板11の下端を打ち
込み易くなる。また、圧縮空気用ノズル27を圧縮水用ノ
ズル26の下端位置とほぼ同一か、圧縮水用ノズル26の下
端位置より下方に設けることにより、圧縮水Ｗより低圧
な圧縮空気Ａを良好に噴射することができる。

【００１９】図７は本発明の第２実施例を示し、上記第
１実施例と同一部分に同一符号を付し、その詳細な説明
を省略して詳述すると、この例では、打込み装置として
バイブロハンマーなどの振動式杭打込引抜機13Ａを用い
る例を示し、この振動打抜機13Ａは、下部に鋼矢板11の
上部を挟着するチャック61を有すると共に、振動手段62
を内蔵し、クレーン63に吊り上げられて使用される。ま
た、前記杭打込引抜機13Ａには操作ユニット64を介して
発動発電機65が接続されている。そして、操作ユニット
64を操作し、発動発電機65を電源として振動手段62を振
動させ、鋼矢板11の打込みを行い、第１実施例と同様に
鋼矢板11の下端から圧縮水Ｗと圧縮空気Ａとを噴射す
る。

【００２０】このように本実施例では、鋼矢板11を地中
に打込む打込み装置たる振動式杭圧入引抜機13Ａと、鋼
矢板11の下端に設けられる圧縮水用ノズル26と、この圧
縮水用ノズル26に圧縮水Ｗを供給する圧縮水供給装置た
る高圧ポンプ36と、鋼矢板11の下端に設けられる圧縮空
気用ノズル27と、この圧縮空気用ノズル27に圧縮空気Ａ
を供給する圧縮空気供給装置たるエアーコンプレッサ40
とを備える鋼矢板の打込装置であるから、装置が比較的
安価で、打込み効率を向上することができ、第１実施例
と同様な作用，効果を有する。

【００２１】尚、本発明は上記実施例に限定されるもの
ではなく本発明の要旨の範囲内において種々の変形実施
が可能である。例えば、杭としては、鋼矢板以外にも、
Ｈ形鋼杭、鋼管杭やコンクリートパイル等の長尺物の打
込工法及び装置に、本発明を適用することができる。ま
た、杭圧入引抜機及び杭打込引抜機は各種タイプのもの
を用いることができる。さらに、実施例においては、外
管内に内管を挿入した二重管からなるパイプを示した
が、圧縮空気を送る管と、圧縮空気を送る管とを別々に
設けてもよい。

【００２２】

【発明の効果】請求項１の打設工法は、下端から圧縮水
を噴射しながら杭を地中に打込む杭の打設工法におい
て、下端から圧縮空気を噴射する杭の打設工法であり、
比較的安価にして、打込み効率を向上することができる
杭の打設工法を提供することができる。

【００２３】請求項２の打設装置は、杭を地中に打込む
打込み装置と、前記杭の下端に設けられる圧縮水用ノズ
ルと、この圧縮水用ノズルに圧縮水を供給する圧縮水供
給装置と、前記杭の下端に設けられる圧縮空気用ノズル
と、この圧縮空気用ノズルに圧縮空気を供給する圧縮空
気供給装置とを備える杭の打設装置であり、比較的安価
にして、打込み効率を向上することができる杭の打設装
置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例を示す全体側面図である。

【図２】本発明の第１実施例を示すパイプを取付けた状
態の鋼矢板の断面図である。

【図３】本発明の第１実施例を示すパイプ下端の拡大断
面図である。

【図４】本発明の第１実施例を示す鋼矢板下端の一部切
欠斜視図である。

【図５】本発明の第１実施例を示す打込み状態における
鋼矢板下端の断面説明図である。

【図６】本発明の第１実施例を示す実験装置の断面図で
あり、図６（Ａ）は水噴射における断面図であり、図６
（Ｂ）水及び空気噴射における断面図である。

【図７】本発明の第２実施例を示す全体斜視図である。

【図８】従来例を示す断面説明図であり、図８（Ａ）は
圧縮水を低圧で噴射した状態で一部を拡大した断面説明
図、図８（Ｂ）は圧縮水を高圧で噴射した状態の断面説
明図である。

【符号の説明】

11 鋼矢板（杭） 13 杭圧入引抜機（打込み装置） 13Ａ杭打込圧入引抜機（打込み装置） 26 圧縮水用ノズル 27 圧縮空気用ノズル 36 高圧ポンプ（圧縮水供給装置） 40 エアーコンプレッサ（圧縮空気供給装置）Ｗ圧縮水Ａ圧縮空気

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】下端から圧縮水を噴射しながら杭を地中
に打込む杭の打設工法において、下端から圧縮空気を噴
射することを特徴とする杭の打設工法。
【請求項２】杭を地中に打込む打込み装置と、前記杭
の下端に設けられる圧縮水用ノズルと、この圧縮水用ノ
ズルに圧縮水を供給する圧縮水供給装置と、前記杭の下
端に設けられる圧縮空気用ノズルと、この圧縮空気用ノ
ズルに圧縮空気を供給する圧縮空気供給装置とを備える
ことを特徴とする杭の打設装置。