特許 6067991 低強度管の建込装置および建込工法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6067991

(24)【登録日】2017年1月6日

(45)【発行日】2017年1月25日

(54)【発明の名称】低強度管の建込装置および建込工法

(51)【国際特許分類】

   E21B 7/20 20060101AFI20170116BHJP

   E21B 10/00 20060101ALI20170116BHJP

   E21B 10/62 20060101ALI20170116BHJP

   E21B 10/64 20060101ALI20170116BHJP

【ＦＩ】

   E21B7/20

   E21B10/00 Z

   E21B10/62

   E21B10/64

【請求項の数】4

【全頁数】11

(21)【出願番号】特願2012-89872(P2012-89872)

(22)【出願日】2012年4月11日

(65)【公開番号】特開2013-217131(P2013-217131A)

(43)【公開日】2013年10月24日

【審査請求日】2015年3月4日

(73)【特許権者】

【識別番号】000006839

【氏名又は名称】日鐵住金建材株式会社

(73)【特許権者】

【識別番号】501261506

【氏名又は名称】株式会社データ・トゥ

(74)【代理人】

【識別番号】100078695

【弁理士】

【氏名又は名称】久保 司

(72)【発明者】

【氏名】川端 規之

(72)【発明者】

【氏名】原田 剛男

(72)【発明者】

【氏名】濱野 衛

(72)【発明者】

【氏名】山本 稔彦

(72)【発明者】

【氏名】西山 嘉一

(72)【発明者】

【氏名】森山 洋

【審査官】 須永 聡

(56)【参考文献】

【文献】 特開平１１−０２２３５７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１１−２２２８５８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００６−３４２４９９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許第０５８０３１８４（ＵＳ，Ａ）

【文献】 特開平０４−３０９６８５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１１−０９３１６４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０００−２９７４３０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−１３２００８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００１−００３３５７（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｅ２１Ｂ ７／２０

Ｅ２１Ｂ １０／００

Ｅ２１Ｂ １０／２６

Ｅ２１Ｂ １０／４０

Ｅ２１Ｂ １０／６２

Ｅ２１Ｂ １０／６４

Ｅ２１Ｄ １／０８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

建込むべき低強度管の先端に回動自在に嵌着するもので、掘削用の羽根を先端外周に設けた角管によるキャップ管と、
キャップ管に対して係合するキーを有し、このキーをキャップ管の受けキーに係合させながら通過させることでキャップ管に回動自在に嵌着する低強度管と、
建込むべき低強度管内を挿通し、その先端部がキャップ管の先端に着脱自在、かつ、キャップ管を共回りするように拘束するように係合突起を有し、この係合突起をキャップ管の係合部に係合させる回転駆動ロッド
とからなることを特徴とした低強度管の建込装置。

【請求項2】

キャップ管は、外周にスリットを形成した請求項１記載の低強度管の建込装置。

【請求項3】

回転駆動ロッドは、先端にキャップ管先端から突出する掘削ビットを有する請求項１または請求項２記載の低強度管の建込装置。

【請求項4】

建込むべき低強度管の先端に回動自在に嵌着するもので、掘削用の羽根を先端外周に設けた角管によるキャップ管と、キャップ管に対して係合するキーを有し、このキーをキャップ管の受けキーに係合させながら通過させることでキャップ管に回動自在に嵌着する低強度管と、建込むべき低強度管内を挿通し、その先端部がキャップ管の先端に着脱自在、かつ、キャップ管を共回りするように拘束するように係合突起を有し、この係合突起をキャップ管の係合部に係合させる回転駆動ロッドとからなることを特徴とした低強度管の建込装置を使用し、
回転駆動ロッドの駆動によりキャップ管で掘削しながら低強度管を回転させずにキャップ管で引き込みながら地中に建込むことを特徴とした低強度管の建込工法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、塩化ビニル管等低強度の管を埋設するための低強度管の建込装置および建込工法に関するものである。

【背景技術】

【0002】

低強度管としては、塩化ビニル管や薄肉鋼管などがあり、これらは集水井戸、ストレーナとして、また、建築分野等における基礎杭として用いられる。

【0003】

例えば、井戸では、掘削した穴に硬質塩化ビニル管を挿入し、挿入した硬質塩化ビニル管の中に水中ポンプを設置して汲み上げるように構成され、この場合、硬質塩化ビニル管を挿入する工事は、下記特許文献にもあるが図１０に示すような工法によってなされる。

【特許文献1】特許第３０４１３４６号公報

【0004】

即ち、掘削機により井戸穴１を掘ると同時に鋼管製のガイドパイプ２を挿入する。このガイドパイプ２は長さが１ｍ程度のもので、ねじにより接合しながら岩盤のある深さまで挿入する。掘削機では更に水脈のある深さまで掘削する。水脈の深さに掘削されると、所定長さの硬質塩化ビニル管３を継ぎ足し接合しながら挿入する。この場合、硬質塩化ビニル管３は一端に雄ねじ部を設け、他端に上記雄ねじ部に対応する雌ねじ部が設けてあり、このねじにより必要な長さに継ぎ足し接合される。

【0005】

図中４は、塩ビ管３が落下しないように保持するホルダーである。

【0006】

下記特許文献は、軟弱地盤等の上に建築物等を構築するに当たり、建築物等の基礎を当該軟弱地盤の下方に位置する支持層に支持させるために貫入される基礎工事用の支持杭及び当該支持杭の貫入工法に関するもので、図１１に示すように支持杭１４は機械的強度の高い硬質プラスチック材料によって形成される管状の杭本体５と、杭本体５の貫入方向先端７に取り付けられるヘッドキャップ９と、ヘッドキャップ９に接続され、外周面に設けられたスクリュー羽根２５によって地盤Ｇ中に回転貫入される支持翼１１とを備えている。

【特許文献2】特開２００６−３４２４９９号公報

【0007】

支持杭１４を貫入する機械装置のリーダー付きロット１３は杭本体１５の中心を貫くように杭本体１５に対して内嵌状態で使用される。

【0008】

杭本体１５の貫入方向先端７の内壁面は幾分拡径されており、下記支持翼１１における側筒部１７の上端部と接続される接続段部１９となっている。

【0009】

上面が開放された短寸の有底筒状の部材であるヘッドキャップ９は次に述べる支持翼１１における側筒部１７の外周面に水平に取り付けられている。また、ヘッドキャップ９の上方に立ち上げられている側胴部２１の内壁面と支持翼１１における側筒部１７の外周面との間にはリング状の収容空間２３が設けられており、当該収容空間２３内に上記杭本体５の貫入方向先端７が嵌合状態で収容されるようになっている。

【0010】

支持杭の貫入工法としては、支持杭１４を使用しリーダー付きロット１３に接続する貫入準備工程と、リーダー付きロット１３を回転させて支持杭１４を回転貫入する貫入実行工程と、支持層Ｂに到達後、リーダー付きロット１３を地上に引き抜く貫入終了工程とからなる。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0011】

塩化ビニル管や薄肉鋼管などの低強度管の建込は、管に回転力および圧縮力をかけることができないので、前記のように、掘削した孔壁の保護のために鋼管製のガイドパイプ（ケーシングパイプ）の打設または調泥剤をもちいるのが一般的で、掘削と同時に塩ビ管や薄肉鋼管などの取水用の管を設置する事は不可能であった。

【0012】

前記特許文献２では、リーダー付きロット１３を回転させて支持杭１４を回転貫入させるものであり、前記従来例と同じく、低強度管に回転力および圧縮力をかけることになってしまう。

【0013】

なお、高耐力の塩ビ管や薄肉鋼管を使用すれば掘削施工可能であるが、この場合コスト高となる。

【0014】

本発明の目的は前記従来例の不都合を解消し、掘削と同時に塩ビ管や薄肉鋼管などの低強度管を、回転力および圧縮力をかけること無く埋設することができ、ガイドパイプ（ケーシングパイプ）の打設は不要であり、迅速かつ安価な施工が可能な低強度管の建込装置および建込工法を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0015】

前記目的を達成するため、請求項１記載の本発明は、低強度管の建込装置として、建込むべき低強度管の先端に回動自在に嵌着するもので、掘削用の羽根を先端外周に設けた角管によるキャップ管と、キャップ管に対して係合するキーを有し、このキーをキャップ管の受けキーに係合させながら通過させることでキャップ管に回動自在に嵌着する低強度管と、建込むべき低強度管内を挿通し、その先端部がキャップ管の先端に着脱自在、かつ、キャップ管を共回りするように拘束するように係合突起を有し、この係合突起をキャップ管の係合部に係合させる回転駆動ロッドとからなることを要旨とするものである。

【0016】

請求項４記載の本発明は、低強度管の建込工法として、建込むべき低強度管の先端に回動自在に嵌着するもので、掘削用の羽根を先端外周に設けた角管によるキャップ管と、キャップ管に対して係合するキーを有し、このキーをキャップ管の受けキーに係合させながら通過させることでキャップ管に回動自在に嵌着する低強度管と、建込むべき低強度管内を挿通し、その先端部がキャップ管の先端に着脱自在、かつ、キャップ管を共回りするように拘束するように係合突起を有し、この係合突起をキャップ管の係合部に係合させる回転駆動ロッドとからなることを特徴とした低強度管の建込装置を使用し、回転駆動ロッドの駆動によりキャップ管で掘削しながら低強度管を回転させずにキャップ管で引き込みながら地中に建込むことを要旨とするものである。

【0017】

請求項１および請求項４記載の本発明によれば、キャップ管で掘削しながら低強度管を回転させずにキャップ管で引き込みながら地中に建込むことができるので、掘削と同時に塩ビ管や薄肉鋼管などの低強度管を、回転力および圧縮力をかけること無く埋設することができ、ガイドパイプ（ケーシングパイプ）の打設は不要である。

【0018】

また、キャップ管は角管であり、その角部が円管である塩化ビニル管等低強度管より出張っている。この出張った部分での余掘りが可能で、その結果、低強度管を建て込むべき空隙を十分確保できる。

【0019】

請求項２記載の本発明は、キャップ管は、外周にスリットを形成したことを要旨とするものである。

【0020】

請求項２記載の本発明によれば、キャップ管は、外周に形成したスリットにより揚水作用を行うものとして構成でき、地下水をドレン作用により、低強度管内部を通し、汲み上げることができる。

【0021】

請求項３記載の本発明は、回転駆動ロッドは、先端にキャップ管先端から突出する掘削ビットを有することを要旨とするものである。

【0022】

請求項３記載の本発明によれば、回転駆動ロッドは、先端にキャップ管先端から突出する掘削ビットを有するものであり、この掘削ビットが先行掘りすることで効率的に地盤を掘削でき、しかも、この掘削ビットは回転駆動ロッドとともに回収できるのでコスト安となる。

【発明の効果】

【0023】

以上述べたように本発明の低強度管の建込装置および建込工法は、掘削と同時に塩ビ管や薄肉鋼管などの低強度管を、回転力および圧縮力をかけること無く埋設することができ、ガイドパイプ（ケーシングパイプ）の打設は不要であり、迅速かつ安価な施工が可能なものである。

【0024】

本発明により、低強度管に回転力および圧縮力が働く事無く、埋設する事が可能となったため、井戸に用いる場合であれば、掘削中の孔壁の破壊を考慮してケーシングパイプの打設または調泥剤を使用する事が無くなり、掘削と同時に塩ビ管や薄肉鋼管などの取水用の管を施工可能となった。このため、施工時間の大幅な短縮となる。また、薄肉小口径鋼管杭に使用する場合であれば、地盤条件に関係なく、上部の荷重に対応した板厚の鋼管を使用する事が可能となり、経済的な設計が可能となる。

【発明を実施するための最良の形態】

【0025】

以下、図面について本発明の実施の形態を詳細に説明する。図１は本発明の低強度管の建込装置および建込工法の１実施形態を示す正面図、図２は同上底面図で、図中６は建込むべき塩化ビニル管等低強度管を示す。

【0026】

先に、本発明の低強度管の建込装置から説明すると、建込むべき塩化ビニル管等低強度管６の先端に回動自在に嵌着するもので、掘削用の羽根１０を先端外周に設けたキャップ管８と、建込むべき塩化ビニル管等低強度管６内を挿通し、その先端部がキャップ管８の先端に着脱自在、かつ、キャップ管８を共回りするように拘束するように係合する回転駆動ロッド１２とからなる。

【0027】

建込むべき塩化ビニル管等低強度管６は、塩ビ管の他には薄肉鋼管などが該当する。硬質塩化ビニル管は、通常、ＪＩＳ（日本工業規格）Ｋ６７４１またはＫ６７４２で規定された硬質塩化ビニル管（以下塩ビ管という）について、呼び径が１００から３００のサイズのものが使用される。

【0028】

キャップ管８は、低強度管６よりも径の大きな鋼管であり、円管でもよいが、本実施形態では断面四角形の角管を使用し、その周壁には縦方向にスリット１６を多数形成した。

【0029】

掘削用の羽根１０は、左右は共に同じ形状であって、長軸の位置で２分割されたほぼ楕円形の鋼板からなる。各羽根１０は、キャップ管８の外周面に溶接固定され、キャップ管８の仮想軸心を対称軸とする回転対称の関係にある。

【0030】

キャップ管８の軸心に直交する平面に対する各羽根１０の傾斜角θは、一例として１５°としたが、この傾斜角θは、５°以上かつ２５°以下の範囲内に設定されていればよく、１０°以上かつ２０°以下であればより好ましい。

【0031】

また、各羽根１０の長軸及び短軸方向の各長さと、各羽根１０の傾斜角θとは、キャップ管８の軸心方向に見たときに、各羽根１０の円弧状の周縁が同一円周上に位置するように設定されている。この円の直径は、キャップ管８の外径を１．５〜３．５倍した大きさの範囲内となるように設定される、

【0032】

また、図示は省略するが、各羽根１０のキャップ管８の外側に配置された部分の下部において、キャップ管８の接線方向に向く下端縁には、その上側がカットされた刃部を形成してもよい。この各刃部は、キャップ管８の外側の地盤を掘削するためのものである。

【0033】

各羽根１０を、キャップ管８の上下に複数段設けてもよいし、さらに変形として、羽根１０を１つの螺旋状に湾曲された羽根としてキャップ管８に設けてもよい。また、羽根１０の形状を、キャップ管８の軸心方向視で楕円状、正方形状、六角形状、八角形状等にしてもよい。

【0034】

回転駆動ロッド１２は、図示しない駆動装置により回転駆動されるもので、先端にキャップ管８の先端から突出する掘削ビット１８を設けた。掘削ビット１８は、鉛直面に対して面対称に形成された逆台形状の鋼板からなり、その回転中心となる鉛直方向の仮想軸心上に下端の尖鋭部が位置している。なお、掘削ビット１８の厚さは例えば９ｍｍである。

【0035】

回転駆動ロッド１２内には送水菅２０を配設した。この送水菅２０は掘削時に回転駆動ロッド１２内に水を送り、先端から注出させるのと、前記スリット１６から取り入れた地下水を組み上げるのとの両方の役割を果たす。

【0036】

前記のごとく、回転駆動ロッド１２は、キャップ管８に対して先端部が着脱自在かつ、キャップ管８を共回りするように拘束するように係合するものであり、そのための係合突起２２を先端部に形成し、これ係合する突起もしは孔をキャップ管８側に設ける。

【0037】

低強度管６とキャップ管８とは低強度管６の先端がキャップ管８に上から挿入され、かつ、相互に回転自在の関係を保って、しかも、低強度管６がキャップ管８から抜けでず、キャップ管８が低強度管６を引き込むような関係を維持するものであり、そのための機構としては、低強度管６に係合キーを、キャップ管８にはキー受けを設け、係合キーがキー受けの下に入り込んで、その場でキャップ管８にはキー受けが回転し、係合キーを介して低強度管６が回転しない状態で、キャップ管８のキー受けで押し下げられればよい。

【0038】

図６は、キー２６を設けた低強度管６と、受けキーである係合凸条２８を示したものである。

【0039】

キー２６を受けキーである係合凸条２８の隙間から下側に差し入れただけでは、再度抜けてしまうおそれがある。

【0040】

そこで、図７〜図９に示すように、低強度管６の先端近くの外周面に、隙間２７を存して並ぶ断続的なキー２６を周方向に螺旋を描くように設け、これに対応する受けキーとして、係合凸条２８をキャップ管８の上端近くの内周面に少なくとも１重以上の螺旋を描くように形成した。

【0041】

キャップ管８に対して低強度管６を回しながら差し入れると、キー２６と係合凸条２８とが近接し、隙間２７を存して並ぶ断続的なキー２６同士は上下に高低差があるので、係合凸条２８の端がこの隙間２７に入り込み、順次、キー２６を係合凸条２８に沿って下側に導きいれる。

【0042】

すべてのキー２６が係合凸条２８の下側に入り込んだならば、その状態でキャップ管８を回転させても低強度管６は回らず、キャップ管８の掘進で、低強度管６を回転させずに引き込むことができる。

【0043】

前記図７〜図９はキャップ管８が円管の場合を示したが、キャップ管８の角管の場合も同様であり、低強度管６の先端近くの外周面に、隙間２７を存して並ぶ断続的なキー２６を周方向に螺旋を描くように設け、これに対応する受けキーとして、係合凸条２８をキャップ管８の上端近くの内周面に少なくとも１重以上の螺旋を描くように形成する。

【0044】

次に前記装置を用いておこなう本発明の低強度管の建込工法について説明すると、掘削用の羽根１０を先端外周に設けキャップ管８を建込むべき塩化ビニル管等低強度管６の先端に装着し、また、回転駆動ロッド１２を建込むべき塩化ビニル管等低強度管６に挿通させる。

【0045】

この状態で、回転駆動ロッド１２は先端部がキャップ管８の先端に着脱自在、かつ、キャップ管８を共回りするように拘束する係合させ、かつ、掘削ビット１８がキャップ管８先端から突出する。

【0046】

塩化ビニル管等低強度管６を地盤に埋設する際には、図示しない駆動装置で回転駆動ロッド１２を回転駆動すれば、キャップ管８が回転させながら下方に押され、ビット１８によりキャップ管８の下方の地盤が掘削され、キャップ管８が地盤中に圧入されていく。キャップ管８の両羽根１０及びビット１８によって下方から土砂が外周側に押し退けられる。それとともに両羽根１０によってキャップ管８の外側の地盤が掘削され、両羽根１０が地盤中に入り込んでいく。この結果、塩化ビニル管等低強度管６が地盤中に回転しないで挿入されていく。

【0047】

キャップ管８が回転駆動ロッド１２から加えられる回転力と押込み力とにより地盤中に回転圧入されていくとき、回転力が各羽根１０の上側に位置する土塊に働き、前記土塊が周囲の地盤と反発して鉛直方向下向きの力が各羽根１０へ加わる。この反力のため各羽根１０の外周側が上方に曲がることがない。

【0048】

また、各羽根１０のスクリュー効果によりキャップ管８は抵抗なく地盤に挿入されていき、地盤への回転圧入中にキャップ管８の進行方向が鉛直方向からずれたりすることはなく、キャップ管８の下端部が土圧等でつぶれることがない。

【0049】

また、キャップ管８は断面四形の角管であり、その角部が円管である塩化ビニル管等低強度管６より出張っている。この出張った部分での余掘りが可能で、その結果、低強度管６を建て込むべき空隙を十分確保できる。

【0050】

しかも、キャップ管８は、外周に形成したスリット１６により土砂の流入を低減させつつ集水を可能とする、いわゆる“ジャミ”として作用させ、揚水作用を行い、地下水をドレン作用により、低強度管６内部の送水菅２０を通し、汲み上げることができる。

【0051】

所定長さの塩化ビニル管等低強度管６を継ぎ足し接合しながら挿入する。この場合、低強度管６は一端に雄ねじ部を設け、他端に上記雄ねじ部に対応する雌ねじ部が設けてあり、このねじにより必要な長さに継ぎ足し接合される。また、回転駆動ロッド１２も低強度管６の長さに合わせて適宜継ぎ足し接合される。

【0052】

所定長低強度管６を建て込んだならば、回転駆動ロッド１２を回収し、キャップ管８と低強度管６は残す。キャップ管８の先端は開口であり、低強度管６は井戸の観測管や建築基礎の補強として利用する。

【0053】

なお、低強度管６としては、前記のような塩化ビニル管や薄肉鋼管の他に、第２５５６８０１号公報にあるような、樹脂ストリングを不規則にカールさせた状態で中央部に長さ方向に沿って所定の孔を有する中空円柱状に積層しストリング同士の接触部を溶着させ、且つ外周面にフィルター材を巻き付けて配設した排水材（ドレン管）であり、このような排水材（ドレン管）を建込むような場合にも使用できる。

【図面の簡単な説明】

【0054】

【図1】本発明の低強度管の建込装置および建込工法の１実施形態を示す正面図である。

【図2】本発明の低強度管の建込装置および建込工法の１実施形態を示す底面図である。

【図3】キャップ管の説明図である。

【図4】キャップ管に低強度管をセットした状態の説明図である。

【図5】回転駆動ロッドの説明図である。

【図6】キャップ管と低強度管との関係を示す説明図である。

【図7】キャップ管と低強度管との係合の一例を示す係合前の斜視図である。

【図8】キャップ管と低強度管との係合の一例を示す係合途中の斜視図である。

【図9】キャップ管と低強度管との係合の一例を示す係合後の斜視図である。

【図10】硬質塩化ビニル管を挿入する工事の説明図である。

【図11】従来例として、支持杭の貫入工法の説明図である。

【符号の説明】

【0055】

１…井戸穴 ２…ガイドパイプ
３…硬質塩化ビニル管 ４…ホルダー
５…杭本体 ６…低強度管
７…貫入方向先端 ８…キャップ管
９…ヘッドキャップ １０…掘削用の羽根
１１…支持翼 １２…回転駆動ロッド
１３…リーダー付きロット １４…支持杭
１５…杭本体 １６…スリット
１７…側筒部 １８…掘削ビット
１９…接続段部 ２０…送水菅
２１…側胴部 ２２…係合突起
２３…収容空間 ２５…スクリュー羽根
２６…キー ２７…隙間
２８…係合凸条

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】