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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2022124539
(43)【公開日】2022-08-26
(54)【発明の名称】高圧噴射ノズル、切削装置および打込み工法
(51)【国際特許分類】
E02D 7/24 20060101AFI20220819BHJP
E02D 7/26 20060101ALI20220819BHJP
E02D 5/32 20060101ALI20220819BHJP
【ＦＩ】
E02D7/24
E02D7/26
E02D5/32
【審査請求】未請求
【請求項の数】5
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2021022240
(22)【出願日】2021-02-16
(71)【出願人】
【識別番号】000206211
【氏名又は名称】大成建設株式会社
(71)【出願人】
【識別番号】510181909
【氏名又は名称】株式会社久野製作所
(74)【代理人】
【識別番号】110001807
【氏名又は名称】弁理士法人磯野国際特許商標事務所
(72)【発明者】
【氏名】橋本 敦史
(72)【発明者】
【氏名】中村 広規
(72)【発明者】
【氏名】清水 剛
(72)【発明者】
【氏名】久野 浩二
(72)【発明者】
【氏名】遠藤 一広
【テーマコード（参考）】
2D041
2D050
【Ｆターム（参考）】
2D041BA11
2D041BA21
2D041DB02
2D041FA05
2D050AA11
2D050CA01
2D050CA05
2D050CB21
2D050CB42
(57)【要約】
【課題】施工時の手間および費用を低減しつつ、岩盤への鋼管杭や鋼矢板の打設を可能とした高圧噴射ノズル、切削装置および打込み工法を提案する。
【解決手段】先端に複数の噴射口４６が形成されたヘッド部４１と、ヘッド部４１の基端部に設けられた基流路４２と、基流路４２の先端から噴射口４６に至る複数の分岐流路４３とを備える高圧噴射ノズルと、これを使用する打込み工法である。複数の分岐流路４３の内空面積の合計は、基流路４２の内空面積以下である。
【選択図】図２
【解決手段】先端に複数の噴射口４６が形成されたヘッド部４１と、ヘッド部４１の基端部に設けられた基流路４２と、基流路４２の先端から噴射口４６に至る複数の分岐流路４３とを備える高圧噴射ノズルと、これを使用する打込み工法である。複数の分岐流路４３の内空面積の合計は、基流路４２の内空面積以下である。
【選択図】図２
【特許請求の範囲】
【請求項1】
先端に複数の噴射口が形成されたヘッド部と、
前記ヘッド部の基端部に設けられた基流路と、
前記基流路の先端から前記噴射口に至る複数の分岐流路と、を備える高圧噴射ノズルであって、
複数の前記分岐流路の内空面積の合計は、前記基流路の内空面積以下であることを特徴とする、高圧噴射ノズル。
前記ヘッド部の基端部に設けられた基流路と、
前記基流路の先端から前記噴射口に至る複数の分岐流路と、を備える高圧噴射ノズルであって、
複数の前記分岐流路の内空面積の合計は、前記基流路の内空面積以下であることを特徴とする、高圧噴射ノズル。
【請求項2】
前記分岐流路は、前記ヘッド部内において屈曲していて、
前記分岐流路の先端部は、前記基流路の軸方向に対して傾斜しており、
複数の前記分岐流路の先端部同士は、互いに異なる方向を向いていることを特徴とする、請求項１に記載の高圧噴射ノズル。
前記分岐流路の先端部は、前記基流路の軸方向に対して傾斜しており、
複数の前記分岐流路の先端部同士は、互いに異なる方向を向いていることを特徴とする、請求項１に記載の高圧噴射ノズル。
【請求項3】
請求項１または請求項２に記載の高圧噴射ノズルと、前記高圧噴射ノズルよりも噴射水圧が低くかつ噴射水の最大吐出量が大きい高水量ノズルと、が並設されてなる切削装置。
【請求項4】
鋼材を岩盤に打設する打設工程と、
所定の深度に達した前記鋼材の先端部周囲に固化材を注入する根固め工程と、を備える打込み工法であって、
前記鋼材の先端には、請求項１または請求項２に記載の高圧噴射ノズルを複数備えた切削装置が設けられており、
前記打設工程では、前記高圧噴射ノズルから高圧水を噴射するとともに前記鋼材を岩盤に圧入し、
前記根固め工程では、前記高圧噴射ノズルから固化材を噴射することを特徴とする打込み工法。
所定の深度に達した前記鋼材の先端部周囲に固化材を注入する根固め工程と、を備える打込み工法であって、
前記鋼材の先端には、請求項１または請求項２に記載の高圧噴射ノズルを複数備えた切削装置が設けられており、
前記打設工程では、前記高圧噴射ノズルから高圧水を噴射するとともに前記鋼材を岩盤に圧入し、
前記根固め工程では、前記高圧噴射ノズルから固化材を噴射することを特徴とする打込み工法。
【請求項5】
鋼材を岩盤に打設する打設工程と、
所定の深度に達した前記鋼材の先端部周囲に固化材を注入する根固め工程と、を備える打込み工法であって、
前記鋼材の先端には、請求項３に記載の切削装置が設けられており、
前記打設工程では、前記高圧噴射ノズルおよび前記高水量ノズルから高圧水を噴射するとともに前記鋼材を岩盤に挿入し、
前記根固め工程では、前記高水量ノズルから固化材を噴射することを特徴とする打込み工法。
所定の深度に達した前記鋼材の先端部周囲に固化材を注入する根固め工程と、を備える打込み工法であって、
前記鋼材の先端には、請求項３に記載の切削装置が設けられており、
前記打設工程では、前記高圧噴射ノズルおよび前記高水量ノズルから高圧水を噴射するとともに前記鋼材を岩盤に挿入し、
前記根固め工程では、前記高水量ノズルから固化材を噴射することを特徴とする打込み工法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、高圧噴射ノズル、切削装置および打込み工法に関する。
【背景技術】
【0002】
地盤に杭や矢板を打設する場合に、ウォータージェットにより地盤を切削しながら、杭や矢板を圧入する場合がある。例えば、特許文献１には、コンクリート矢板に設けられた導水孔を利用して、コンクリート矢板の下端から高圧水を噴出させて地盤を切削しながら矢板を打ち込む矢板の打込み工法が開示されている。ところが、特許文献１の矢板の打込み工法は、導水孔が形成されたコンクリート矢板を使用するものであるため、鋼管杭や鋼矢板に採用することはできなかった。
また、特許文献２には、杭の外面に設けられた配管材を利用して、杭の先端の地盤に向けて水を噴射しながら杭を建て込む杭の打込み工法が開示されている。ところが、特許文献２の杭の打込み工法は、軟弱地盤を対象としており、岩盤などに鋼管杭や鋼矢板を打設する場合には採用することはできなかった。
そのため、岩盤に鋼管杭を打設する方法として、先端にビットが形成されたケーシングを回転させながら圧入する全旋回オールケーシング工法が採用される場合がある。全旋回オールケーシング工法は、先端に内面カッタ、内歯カッタ、外歯カッタ等を備えた特殊なケーシングチューブを利用して岩盤を切削し、ケーシングチューブ内のズリをハンマクラブなどで取り除いてから鋼管杭を打設する。そのため、作業に手間がかかり工期短縮化の妨げになるとともに、費用も高くなる。
また、特許文献２には、杭の外面に設けられた配管材を利用して、杭の先端の地盤に向けて水を噴射しながら杭を建て込む杭の打込み工法が開示されている。ところが、特許文献２の杭の打込み工法は、軟弱地盤を対象としており、岩盤などに鋼管杭や鋼矢板を打設する場合には採用することはできなかった。
そのため、岩盤に鋼管杭を打設する方法として、先端にビットが形成されたケーシングを回転させながら圧入する全旋回オールケーシング工法が採用される場合がある。全旋回オールケーシング工法は、先端に内面カッタ、内歯カッタ、外歯カッタ等を備えた特殊なケーシングチューブを利用して岩盤を切削し、ケーシングチューブ内のズリをハンマクラブなどで取り除いてから鋼管杭を打設する。そのため、作業に手間がかかり工期短縮化の妨げになるとともに、費用も高くなる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開平０７－２３８５４４号公報
【特許文献2】特開２００１－１９３０６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
本発明は、施工時の手間および費用を低減しつつ、岩盤への鋼管杭や鋼矢板の打設を可能とした高圧噴射ノズル、切削装置および打込み工法を提案することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【0005】
前記課題を解決するための本発明の高圧噴射ノズルは、先端に複数の噴射口が形成されたヘッド部と、前記ヘッド部の基端部に設けられた基流路と、前記基流路の先端から前記噴射口に至る複数の分岐流路とを備えている。高圧噴射ノズルの複数の前記分岐流路の内空面積の合計は前記基流路の内空面積以下である。
かかる高圧噴射ノズルによれば、基流路よりも内空面積が小さい分岐流路から液体が噴射されるため高圧の液体を噴射することが可能となる。そのため、岩盤等の切削も可能である。また、当該高圧噴射ノズルを使用すれば、全旋回オールケーシング工法で使用されるような特殊なケーシングチューブや特殊な機械を使用する必要がないため、施工時の手間および費用の低減化を図ることができる。
また、前記分岐流路は、前記ヘッド部内において屈曲していて、前記分岐流路の先端部は、前記基流路の軸方向に対して傾斜しており、複数の前記分岐流路の先端部同士は互いに異なる方向を向いているのが望ましい。
かかる高圧噴射ノズルによれば、各噴射口が異なる方向に高圧水を噴射するため、噴射口を一つとする場合よりも切削溝の幅または切削孔の内径を大きくすることができる。そのため、鋼管杭や鋼矢板を打設するために必要な大きさで岩盤を切削することができる。
かかる高圧噴射ノズルによれば、基流路よりも内空面積が小さい分岐流路から液体が噴射されるため高圧の液体を噴射することが可能となる。そのため、岩盤等の切削も可能である。また、当該高圧噴射ノズルを使用すれば、全旋回オールケーシング工法で使用されるような特殊なケーシングチューブや特殊な機械を使用する必要がないため、施工時の手間および費用の低減化を図ることができる。
また、前記分岐流路は、前記ヘッド部内において屈曲していて、前記分岐流路の先端部は、前記基流路の軸方向に対して傾斜しており、複数の前記分岐流路の先端部同士は互いに異なる方向を向いているのが望ましい。
かかる高圧噴射ノズルによれば、各噴射口が異なる方向に高圧水を噴射するため、噴射口を一つとする場合よりも切削溝の幅または切削孔の内径を大きくすることができる。そのため、鋼管杭や鋼矢板を打設するために必要な大きさで岩盤を切削することができる。
【0006】
また、本発明の切削装置は、前記高圧噴射ノズルと、前記高圧噴射ノズルよりも噴射水圧が低くかつ噴射水の最大吐出量が大きい高水量ノズルとが並設されてなる。かかる切削装置によれば、高圧噴射ノズルから噴射した高圧水により岩盤を破砕し、高水量ノズルから噴射した水（高圧噴射ノズルよりも多くの水）により切削孔の底部に溜まったズリを除去することが可能となるので、岩盤の切削を効率的に実施できる。
【0007】
また、本発明の打込み工法は、鋼材（鋼管や鋼矢板など）を岩盤に打設する打設工程と、所定の深度に達した前記鋼材の先端部周囲に固化材を注入する根固め工程とを備えている。
複数の高圧噴射ノズルを備えた切削装置を前記鋼材の先端に設けた場合には、前記打設工程では前記高圧ノズルから高圧水を噴射するとともに前記鋼材を岩盤に挿入し、前記根固め工程では前記高圧ノズルから固化材を噴射する。
一方、高圧噴射ノズルと高水量ノズルを備えた掘削装置を前記鋼材の先端に設けた場合には、前記打設工程では前記高圧ノズルおよび前記高水量ノズルから水を噴射するとともに前記鋼材を岩盤に挿入し、前記根固め工程では前記高水量ノズルから固化材を噴射する。
かかる打込み工法によれば、鋼材（鋼管や鋼矢板など）を岩盤に打ち込む際に、鋼材の先端に設けられた高圧ノズル噴射または切削装置を利用して岩盤の切削を行いつつ鋼材を打設するため、作業性に優れており、また、安価に施工できる。
複数の高圧噴射ノズルを備えた切削装置を前記鋼材の先端に設けた場合には、前記打設工程では前記高圧ノズルから高圧水を噴射するとともに前記鋼材を岩盤に挿入し、前記根固め工程では前記高圧ノズルから固化材を噴射する。
一方、高圧噴射ノズルと高水量ノズルを備えた掘削装置を前記鋼材の先端に設けた場合には、前記打設工程では前記高圧ノズルおよび前記高水量ノズルから水を噴射するとともに前記鋼材を岩盤に挿入し、前記根固め工程では前記高水量ノズルから固化材を噴射する。
かかる打込み工法によれば、鋼材（鋼管や鋼矢板など）を岩盤に打ち込む際に、鋼材の先端に設けられた高圧ノズル噴射または切削装置を利用して岩盤の切削を行いつつ鋼材を打設するため、作業性に優れており、また、安価に施工できる。
【発明の効果】
【0008】
本発明の高圧噴射ノズル、切削装置および打込み工法によれば、施工時の手間および費用を低減しつつ、岩盤への鋼管杭や鋼矢板の打設が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【0009】
【図1】第一実施形態の鋼材を示す図であって、（ａ）は先端部を示す斜視図、（ｂ）はＸ－Ｘ断面図である。
【図2】第一実施形態および第二実施形態の高圧噴射ノズルを示す図であって、（ａ）は断面図、（ｂ）は先端面図である。
【図3】第一実施形態および第二実施形態の打込み工法を示すフローチャートである。
【図4】第一実施形態の打込み工法の作業状況を示す断面図であって、（ａ）、（ｂ）は打設工程、（ｃ）は根固め工程である。
【図5】第二実施形態の鋼材を示す図であって、（ａ）は正面図、（ｂ）は先端面図、（ｃ）は分岐ジェット管の設置状況を示す拡大断面図である。
【図6】第二実施形態の打込み工法の作業状況を示す断面図であって、（ａ）、（ｂ）は打設工程、（ｃ）は根固め工程である。
【発明を実施するための形態】
【0010】
＜第一実施形態＞
第一実施形態では、硬質地盤（中硬岩～硬岩）に鋼管杭（鋼材）１を打設する場合について説明する。図１に鋼管杭１の先端部を示す。図１（ａ）に示すように、鋼管杭１の先端には高圧噴射ノズル４および高水量ノズル５（切削装置）が設けられている。また、鋼管杭１の外面には高圧ホース２が添接されている。本実施形態では、２本の高圧ホース２，２が鋼管杭１を挟んで対向する位置に配管されている（図１では、一方の高圧ホース２のみを示している）。高圧ホース２は、ウォータージェットカッタ２１（図４参照）またはポンプ（図示せず）から延設されており、ウォータージェットカッタ２１を介して圧送された高圧水や固化材用ポンプを介して圧送された固化材を鋼管杭１の先端部に輸送する。各高圧ホース２の先端には、それぞれ分岐ジェット管３が接続されている。
第一実施形態では、硬質地盤（中硬岩～硬岩）に鋼管杭（鋼材）１を打設する場合について説明する。図１に鋼管杭１の先端部を示す。図１（ａ）に示すように、鋼管杭１の先端には高圧噴射ノズル４および高水量ノズル５（切削装置）が設けられている。また、鋼管杭１の外面には高圧ホース２が添接されている。本実施形態では、２本の高圧ホース２，２が鋼管杭１を挟んで対向する位置に配管されている（図１では、一方の高圧ホース２のみを示している）。高圧ホース２は、ウォータージェットカッタ２１（図４参照）またはポンプ（図示せず）から延設されており、ウォータージェットカッタ２１を介して圧送された高圧水や固化材用ポンプを介して圧送された固化材を鋼管杭１の先端部に輸送する。各高圧ホース２の先端には、それぞれ分岐ジェット管３が接続されている。
【0011】
図１（ａ）に示すように、分岐ジェット管３は、高圧ホース２に接続される１本の管路からなる基部３１と、基部３１の先端部において複数（本実施形態では６本）の管路に分岐された分岐部３２とを備えている。分岐部３２を構成する各管路の先端は、鋼管杭１の先端に固定された高圧噴射ノズル４または高水量ノズル５に接続されている。本実施形態では、一方の高圧ホース２から延設された分岐ジェット管３が高圧噴射ノズル４に接続されており、他方の高圧ホース２から延設された分岐ジェット管３は高水量ノズル５に接続されている。図１（ｂ）に示すように、高圧噴射ノズル４と高水量ノズル５は、鋼管杭１の周方向に対して等間隔で交互に並設されている。
【0012】
高圧噴射ノズル４は、高圧ホース２を介して送水された高圧水を噴射して、地盤を切削するノズルである。図２に高圧噴射ノズル４を示す。
高圧噴射ノズル４は、図２（ａ）に示すように、ヘッド部４１と、本管（基流路）４２と、複数（本実施形態では２本）の分岐管（分岐流路）４３，４３とを備えている。
ヘッド部４１は、分岐ジェット管３の先端部に固定された筒状体４４と筒状体４４の先端（分岐ジェット管３と反対側の端部）を遮蔽するヘッドカバー４５とを備えている。筒状体４４は、ロックナットを介して分岐ジェット管３の先端に固定されている。また、ヘッドカバー４５は、先端に向かうにしたがって縮径する円錐状を呈している。さらに、図２（ｂ）に示すように、ヘッド部４１の先端には、複数（本実施形態では２カ所）の噴射口４６，４６が形成されている。
高圧噴射ノズル４は、図２（ａ）に示すように、ヘッド部４１と、本管（基流路）４２と、複数（本実施形態では２本）の分岐管（分岐流路）４３，４３とを備えている。
ヘッド部４１は、分岐ジェット管３の先端部に固定された筒状体４４と筒状体４４の先端（分岐ジェット管３と反対側の端部）を遮蔽するヘッドカバー４５とを備えている。筒状体４４は、ロックナットを介して分岐ジェット管３の先端に固定されている。また、ヘッドカバー４５は、先端に向かうにしたがって縮径する円錐状を呈している。さらに、図２（ｂ）に示すように、ヘッド部４１の先端には、複数（本実施形態では２カ所）の噴射口４６，４６が形成されている。
【0013】
本管４２は、図２（ａ）に示すように、ヘッド部４１の基端部に設けられている。本管４２は、分岐ジェット管３に接続されていて、高圧ホース２および分岐ジェット管３を介して輸送された液体（水または固化材）を先端側に送液する。本管４２の先端は、分岐管４３により分岐されている。
分岐管４３は、本管４２の先端から噴射口４６に至る。すなわち、分岐管４３は、本管４２から送られた液体を噴射口４６に輸送する。分岐管４３の先端は、噴射口４６において開口しており、噴射口４６に輸送された液体は、噴射口４６を介してヘッド部４１の先端から噴射される。複数の分岐管４３，４３の内空面積の合計は、本管４２の内空面積以下である。すなわち、本管４２を介して輸送された液体は、内空面積が小さい分岐管４３に送り込まれることによって、圧力が高められる。分岐管４３は、ヘッド部４１内において屈曲していて、分岐管４３の先端部は本管４２の軸方向に対して傾斜している。また、分岐管４３の先端部同士は、互いに異なる方向を向いている。すなわち、各噴射口４６から噴射する液体は、互いに異なる方向に噴射される。
分岐管４３は、本管４２の先端から噴射口４６に至る。すなわち、分岐管４３は、本管４２から送られた液体を噴射口４６に輸送する。分岐管４３の先端は、噴射口４６において開口しており、噴射口４６に輸送された液体は、噴射口４６を介してヘッド部４１の先端から噴射される。複数の分岐管４３，４３の内空面積の合計は、本管４２の内空面積以下である。すなわち、本管４２を介して輸送された液体は、内空面積が小さい分岐管４３に送り込まれることによって、圧力が高められる。分岐管４３は、ヘッド部４１内において屈曲していて、分岐管４３の先端部は本管４２の軸方向に対して傾斜している。また、分岐管４３の先端部同士は、互いに異なる方向を向いている。すなわち、各噴射口４６から噴射する液体は、互いに異なる方向に噴射される。
【0014】
高水量ノズル５は、高圧噴射ノズル４よりも噴射水圧が低くかつ噴射水の最大吐出量が大きいノズルである。高圧ホース２および分岐ジェット管３を介して送水された高水量の水を噴射することで、高圧噴射ノズル４により切削されたズリを鋼管杭１の先端から除去する。
【0015】
次に、本実施形態の鋼管杭１の打込み工法について説明する。図３および図４に打込み工法を示す。図３に示すように、本実施形態の打込み工法は、注入量算出工程Ｓ１と、準備工程Ｓ２と、打設工程Ｓ３と、根固め工程Ｓ４とを備えている。
注入量算出工程Ｓ１は、試験施工を行い、固化材の計画注入量を算出する工程である。固化材は、地盤を切削することにより形成された切削孔と鋼管杭１のとの空隙に充填するため、地盤条件や施工条件により変化する。そのため、本実施形態では、試験施工を行うことで、現場条件に応じた固化材の計画注入量を算出する。なお、本実施形態では、固化材としてセメントミルクを使用するが、固化材を構成する材料は、比重が水より重いものであれば限定されない。試験施工は、実際の施工要領に基づいて、鋼管杭１を打設し、固化材の充填長を計測することにより行う。
準備工程Ｓ２では、鋼管杭１の外面に沿って高圧ホース２を配管する。鋼管杭１には、分岐ジェット管３、高圧噴射ノズル４および高水量ノズル５が予め固定されている。高圧ホース２の先端は、分岐ジェット管３に接続する。なお、高圧ホース２は、図４（ａ）に示すように、ウォータージェットカッタ２１から延設されている。
注入量算出工程Ｓ１は、試験施工を行い、固化材の計画注入量を算出する工程である。固化材は、地盤を切削することにより形成された切削孔と鋼管杭１のとの空隙に充填するため、地盤条件や施工条件により変化する。そのため、本実施形態では、試験施工を行うことで、現場条件に応じた固化材の計画注入量を算出する。なお、本実施形態では、固化材としてセメントミルクを使用するが、固化材を構成する材料は、比重が水より重いものであれば限定されない。試験施工は、実際の施工要領に基づいて、鋼管杭１を打設し、固化材の充填長を計測することにより行う。
準備工程Ｓ２では、鋼管杭１の外面に沿って高圧ホース２を配管する。鋼管杭１には、分岐ジェット管３、高圧噴射ノズル４および高水量ノズル５が予め固定されている。高圧ホース２の先端は、分岐ジェット管３に接続する。なお、高圧ホース２は、図４（ａ）に示すように、ウォータージェットカッタ２１から延設されている。
【0016】
打設工程Ｓ３は、鋼管杭１を地盤（岩盤）Ｇに打設する工程である。図４（ａ）および（ｂ）に打設工程Ｓ３を示す。図４（ａ）および（ｂ）に示すように、打設工程Ｓ３では、高圧噴射ノズル４および高水量ノズル５から水（高圧水ＷＪ）を噴射するとともにバイブロハンマ６により振動を与えながら鋼管杭１を地盤Ｇに圧入する。高圧水ＷＪは、ウォータージェットカッタ２１から供給される。高圧水ＷＪは、水槽２２からくみ上げられた水がウォータージェットカッタ２１によって高圧水ＷＪに変換されたものである。ウォータージェットカッタ２１を操作することで、高圧水ＷＪの圧力の調整が可能である。バイブロハンマ６は、発動発電機６１から供給された電力により駆動する。高圧噴射ノズル４から噴射された高圧水ＷＪにより地盤Ｇが切削されて、切削孔７が形成されるため、この切削孔７に鋼管杭１を挿入（圧入）する。このとき、高水量ノズル５から噴射された高水量の水により、切削孔７の孔底７１に落下したズリを除去する。孔底７１のズリを除去することで、高圧噴射ノズル４から噴射された高圧水ＷＪを直接孔底７１に当てることが可能となる。なお、孔底７１にズリが多く残っていると、ズリがクッションとなって、高圧噴射ノズル４による地盤Ｇの切削が阻害される（ズリによって高圧噴射ノズル４から噴射された高圧水の威力が吸収される）虞がある。鋼管杭１の先端が所定の位置に到達したら、バイブロハンマ６および水（高圧水ＷＪを含む）の噴射を停止する。
【0017】
根固め工程Ｓ４は、所定の深度に達した鋼管杭１の先端を地盤（岩盤）Ｇに固定する工程である。図４（ｃ）に根固め工程を示す。根固め工程Ｓ４では、図４（ｃ）に示すように、高水量ノズル５から固化材８を噴射することで、鋼管杭１の先端部周囲に固化材８を注入する。本実施形態では、高圧ホース２に、切替弁（図示せず）を介してウォータージェットカッタ２１または固化材用ポンプ８１が接続されている。固化材用ポンプ８１は、ミキサー８２内の固化材を圧送する。根固め工程Ｓ４では、切替弁を操作することにより高圧ホース２への接続をウォータージェットカッタ２１から固化材用ポンプ８１に切り替えて、固化材用ポンプ８１を介して圧送された固化材８を高水量ノズル５から噴射する。高水量ノズル５から吐出した固化材８は、鋼管杭１の外周と切削孔７の孔壁７２と間および鋼管杭１の内部を通り、切削孔７内の水を下から上に追い出しながら充填される。鋼管杭１の外周と孔壁７２との間隙は鋼管杭１の周長にわたって略均一の大きさとなる。また、水よりも比重の重い固化材８を使用しているため、鋼管杭１に作用する浮力も略均一となる。固化材８の注入量は、注入量算出工程Ｓ１において算出した量とする。
【0018】
以上、本実施形態の鋼管杭１の打込み工法によれば、鋼管杭１を地盤（岩盤）Ｇに打ち込む際に、鋼管杭１の先端に設けられた高圧噴射ノズル４および高水量ノズル５（掘削装置）を利用して地盤の切削を行いつつ鋼管杭１を打設するため、作業性に優れており、また、安価に施工できる。
また、高圧噴射ノズル４は、本管４２の内空面積よりも内空面積の合計が小さい分岐管４３，４３から水が噴射するため、水圧を高めた状態で水（高圧水）を噴射することが可能となる。そのため、８０～１５０Ｎ／ｍｍ２級の硬岩の切削も可能である。また、高圧噴射ノズル４を使用すれば、全旋回オールケーシング工法で使用されるような特殊なケーシングチューブや特殊な機械を複数使用する必要がないため、施工時の手間および費用の低減化を図ることができる。
また、高圧噴射ノズル４は、本管４２の内空面積よりも内空面積の合計が小さい分岐管４３，４３から水が噴射するため、水圧を高めた状態で水（高圧水）を噴射することが可能となる。そのため、８０～１５０Ｎ／ｍｍ２級の硬岩の切削も可能である。また、高圧噴射ノズル４を使用すれば、全旋回オールケーシング工法で使用されるような特殊なケーシングチューブや特殊な機械を複数使用する必要がないため、施工時の手間および費用の低減化を図ることができる。
【0019】
また、分岐管４３，４３は、ヘッド部４１内において屈曲していて、分岐管４３，４３の先端部同士は互いに異なる方向を向いているため、各噴射口４６から異なる方向に高圧水が噴射されて、噴射口４６を一つとする場合よりも切削孔７の内径を大きくすることができる。そのため、鋼管杭１を打設するために必要な大きさ（内径）で岩盤を切削できる。
また、高圧噴射ノズル４に高水量ノズル５が並設されているため、高圧噴射ノズル４から噴射した高圧水により岩盤を破砕し、高水量ノズル５から噴射した水（高圧噴射ノズル４よりも多くの水）により切削孔７の底部（孔底７１）に溜まったズリを除去することでき、岩盤の切削が効率的になる。
また、高圧噴射ノズル４に高水量ノズル５が並設されているため、高圧噴射ノズル４から噴射した高圧水により岩盤を破砕し、高水量ノズル５から噴射した水（高圧噴射ノズル４よりも多くの水）により切削孔７の底部（孔底７１）に溜まったズリを除去することでき、岩盤の切削が効率的になる。
【0020】
＜第二実施形態＞
第二実施形態では、鋼矢板（鋼材）１０を地盤に打設する場合について説明する。図５に鋼矢板１０を示す。図５（ａ）に示すように、鋼矢板１０には、軸方向に沿って分岐ジェット管３が添接されている。分岐ジェット管３は、高圧ホース２（図６参照）が接続される１本の管路からなる基部３１と、基部３１の先端部において複数（本実施形態では３本）の管路に分岐された分岐部３２とを備えている。分岐部３２を構成する各管路の先端は、鋼管杭１の先端に固定された高圧噴射ノズル４に接続されている。図５（ｂ）に示すように、分岐ジェット管３および高圧噴射ノズル４，４，４は、Ｕ字状の鋼矢板１０の凹部（３片に囲まれている側の面）に設けられている。
図５（ｃ）に分岐ジェット管３の設置状況を示す。図５（ｃ）に示すように、本実施形態では、分岐ジェット管３と鋼矢板１０との当接面に沿って、一対の取付部材１１が添接されている。取付部材１１は、所定の長さの鉄筋であって、鋼矢板１０の表面に溶接されている。一対の取付部材１１，１１は、分岐ジェット管３を挟むように、配設されていて、分岐ジェット管３のずれを抑制する。取付部材１１は、分岐ジェット管３の軸方向に沿って、間隔をあけて複数設けられている。
第二実施形態では、鋼矢板（鋼材）１０を地盤に打設する場合について説明する。図５に鋼矢板１０を示す。図５（ａ）に示すように、鋼矢板１０には、軸方向に沿って分岐ジェット管３が添接されている。分岐ジェット管３は、高圧ホース２（図６参照）が接続される１本の管路からなる基部３１と、基部３１の先端部において複数（本実施形態では３本）の管路に分岐された分岐部３２とを備えている。分岐部３２を構成する各管路の先端は、鋼管杭１の先端に固定された高圧噴射ノズル４に接続されている。図５（ｂ）に示すように、分岐ジェット管３および高圧噴射ノズル４，４，４は、Ｕ字状の鋼矢板１０の凹部（３片に囲まれている側の面）に設けられている。
図５（ｃ）に分岐ジェット管３の設置状況を示す。図５（ｃ）に示すように、本実施形態では、分岐ジェット管３と鋼矢板１０との当接面に沿って、一対の取付部材１１が添接されている。取付部材１１は、所定の長さの鉄筋であって、鋼矢板１０の表面に溶接されている。一対の取付部材１１，１１は、分岐ジェット管３を挟むように、配設されていて、分岐ジェット管３のずれを抑制する。取付部材１１は、分岐ジェット管３の軸方向に沿って、間隔をあけて複数設けられている。
【0021】
高圧噴射ノズル４は、高圧ホース２および分岐ジェット管３を介して送水された高圧水を噴射して、地盤を切削する。高圧噴射ノズル４は、先端に複数の噴射口４６が形成されたヘッド部４１と、ヘッド部４１の基端部に設けられた本管（基流路）４２と、本管４２の先端から噴射口４６に至る複数の分岐管（分岐流路）４３，４３とを備えている。複数の高圧噴射ノズル４，４，…は、本実施形態の切削装置を構成している。
本管４２は、分岐ジェット管３の先端に接続されていて、分岐ジェット管３を介して輸送された液体を先端側（分岐管４３，４３）に送液する。
この他の高圧噴射ノズル４の詳細は、第一実施形態の高圧噴射ノズル４と同様なため、詳細な説明は省略する。
本管４２は、分岐ジェット管３の先端に接続されていて、分岐ジェット管３を介して輸送された液体を先端側（分岐管４３，４３）に送液する。
この他の高圧噴射ノズル４の詳細は、第一実施形態の高圧噴射ノズル４と同様なため、詳細な説明は省略する。
【0022】
本実施形態の鋼矢板１０の打込み工法は、図３に示すように、注入量算出工程Ｓ１と、準備工程Ｓ２と、打設工程Ｓ３と、根固め工程Ｓ４とを備えている。
注入量算出工程Ｓ１は、試験施工を行い、固化材の計画注入量を算出する工程である。固化材は、地盤を切削することにより形成された切削孔と鋼矢板１０のとの空隙に充填するため、地盤条件や施工条件により変化する。そのため、本実施形態では、試験施工を行うことで、現場条件に応じた固化材の計画注入量を算出する。
準備工程Ｓ２では、分岐ジェット管３に高圧ホース２を接続する。鋼矢板１０には、分岐ジェット管３高圧噴射ノズル４が予め固定されている。高圧ホース２は、ウォータージェットカッタ２１（図６参照）から延設されている。
注入量算出工程Ｓ１は、試験施工を行い、固化材の計画注入量を算出する工程である。固化材は、地盤を切削することにより形成された切削孔と鋼矢板１０のとの空隙に充填するため、地盤条件や施工条件により変化する。そのため、本実施形態では、試験施工を行うことで、現場条件に応じた固化材の計画注入量を算出する。
準備工程Ｓ２では、分岐ジェット管３に高圧ホース２を接続する。鋼矢板１０には、分岐ジェット管３高圧噴射ノズル４が予め固定されている。高圧ホース２は、ウォータージェットカッタ２１（図６参照）から延設されている。
【0023】
打設工程Ｓ３は、鋼矢板１０を地盤（岩盤）Ｇに打設する工程である。図６（ａ）および（ｂ）に打設工程Ｓ３を示す。打設工程Ｓ３では、図６（ａ）および（ｂ）に示すように、ウォータージェットカッタ２１から圧送された高圧水を高圧噴射ノズル４から噴射するとともにバイブロハンマ６（図示せず）により振動を与えつつ鋼矢板１０を地盤Ｇに圧入する。並設された複数の高圧噴射ノズル４から噴射された高圧水により地盤Ｇを切削して切削溝７０を形成し、この切削溝７０にバイブロハンマ６により振動を与えながら鋼矢板１０を挿入（圧入）する。鋼矢板１０の先端が所定の位置に到達したら、バイブロハンマ６および高圧水の噴射を停止する。
【0024】
根固め工程Ｓ４は、所定の深度に達した鋼矢板１０の先端を地盤（岩盤）Ｇに固定する工程である。図６（ｃ）に根固め工程Ｓ４を示す。根固め工程Ｓ４では、固化材用ポンプ８１を介して圧送された固化材８を高圧噴射ノズル４から噴射することで、鋼矢板１０の先端部周囲に固化材８を注入する。高圧噴射ノズル４から吐出した固化材８は、鋼矢板１０と切削溝７０の溝壁７３との間を通り、切削溝７０内の水を下から上に追い出しながら充填される。固化材８の注入量は、注入量算出工程Ｓ１において算出した量とする。
【0025】
以上、本実施形態の鋼矢板１０の打込み工法によれば、鋼矢板１０を地盤に打ち込む際に、鋼矢板１０の先端に設けられた高圧噴射ノズル４を利用して地盤の切削を行いつつ鋼矢板１０を圧入するため、作業性に優れており、また、安価に施工できる。
また、高圧噴射ノズル４は、本管４２の内空面積よりも内空面積の合計が小さい分岐管４３，４３から水が噴射されるため水圧を高めた状態で噴射することが可能となる。
また、分岐管４３，４３は、ヘッド部４１内において屈曲していて、分岐管４３，４３の先端部同士は互いに異なる方向を向いているため、各噴射口４６から異なる方向に高圧水が噴射されて、噴射口４６を一つとする場合よりも切削幅を大きくすることができる。そのため、鋼矢板１０を打設するために必要な幅の切削溝７０を形成できる。
また、高圧噴射ノズル４は、本管４２の内空面積よりも内空面積の合計が小さい分岐管４３，４３から水が噴射されるため水圧を高めた状態で噴射することが可能となる。
また、分岐管４３，４３は、ヘッド部４１内において屈曲していて、分岐管４３，４３の先端部同士は互いに異なる方向を向いているため、各噴射口４６から異なる方向に高圧水が噴射されて、噴射口４６を一つとする場合よりも切削幅を大きくすることができる。そのため、鋼矢板１０を打設するために必要な幅の切削溝７０を形成できる。
【0026】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、前述の実施形態に限られず、前記の各構成要素については本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更が可能である。
例えば、鋼材の施工箇所は限定されるものではなく、例えば、水上から水底に鋼管杭１を打設する場合や、地下構造物の施工か所の周囲を取り囲む土留壁を鋼矢板１０により形成する場合、河川の仮締切工事などに適用可能である。
分岐管３３は、必ずしもヘッド部４１内で屈曲している必要はなく、直線状に噴射口３４に接続されていてもよい。
高圧噴射ノズル４と高水量ノズル５を併設する場合には、根固め工程において、高圧噴射ノズル４と高水量ノズル５の両右方から固化材を噴射してもよい。
前記各実施形態では、ノズル（高圧噴射ノズル４、高水量ノズル５）同士が間隔をあけて配設されている場合について説明したが、ノズル同士は互いに当接していてもよい。
高圧噴射ノズル４と高水量ノズル５を併設する場合には、打設工程において、高圧噴射ノズル４と高水量ノズル５との両方から同時に水を噴射してもよいし、交互に噴射してもよい。
高圧噴射ノズル４と高水量ノズル５とを並設する場合における各ノズルの本数および配置は限定されるものではなく、例えば、高圧噴射ノズル４が２本に対して高水量ノズル５を１本としてもよいし、それぞれの本数を同数として交互に配置してもよい。
取付部材１１の構成は、高圧ホース２を係止することが可能であれば限定されるものではなく、例えば、鋼矢板１０の表面に固定された溝形鋼、板材、金属棒等であってもよい。また、取付部材１１は、鋼矢板１０の全長にわたって設けられていてもよい。
根固めは必要に応じて行えばよい。
前記実施形態では、高圧噴射ノズル４が、ヘッド部４１と、本管４２と、複数（本実施形態では２本）の分岐管４３，４３とを備えるものとしたが、高圧噴射ノズル４の構成は限定されるものではなく、例えば、密実のヘッド部４１に基流路（孔）と複数の分岐流路（孔）が形成されたものであってもよい。なお、高圧噴射ノズル４と高水量ノズル５の配管ルートは別でもよいし、同じでもよい。
例えば、鋼材の施工箇所は限定されるものではなく、例えば、水上から水底に鋼管杭１を打設する場合や、地下構造物の施工か所の周囲を取り囲む土留壁を鋼矢板１０により形成する場合、河川の仮締切工事などに適用可能である。
分岐管３３は、必ずしもヘッド部４１内で屈曲している必要はなく、直線状に噴射口３４に接続されていてもよい。
高圧噴射ノズル４と高水量ノズル５を併設する場合には、根固め工程において、高圧噴射ノズル４と高水量ノズル５の両右方から固化材を噴射してもよい。
前記各実施形態では、ノズル（高圧噴射ノズル４、高水量ノズル５）同士が間隔をあけて配設されている場合について説明したが、ノズル同士は互いに当接していてもよい。
高圧噴射ノズル４と高水量ノズル５を併設する場合には、打設工程において、高圧噴射ノズル４と高水量ノズル５との両方から同時に水を噴射してもよいし、交互に噴射してもよい。
高圧噴射ノズル４と高水量ノズル５とを並設する場合における各ノズルの本数および配置は限定されるものではなく、例えば、高圧噴射ノズル４が２本に対して高水量ノズル５を１本としてもよいし、それぞれの本数を同数として交互に配置してもよい。
取付部材１１の構成は、高圧ホース２を係止することが可能であれば限定されるものではなく、例えば、鋼矢板１０の表面に固定された溝形鋼、板材、金属棒等であってもよい。また、取付部材１１は、鋼矢板１０の全長にわたって設けられていてもよい。
根固めは必要に応じて行えばよい。
前記実施形態では、高圧噴射ノズル４が、ヘッド部４１と、本管４２と、複数（本実施形態では２本）の分岐管４３，４３とを備えるものとしたが、高圧噴射ノズル４の構成は限定されるものではなく、例えば、密実のヘッド部４１に基流路（孔）と複数の分岐流路（孔）が形成されたものであってもよい。なお、高圧噴射ノズル４と高水量ノズル５の配管ルートは別でもよいし、同じでもよい。
【符号の説明】
【0027】
１ 鋼管杭（鋼材）
１０ 鋼矢板（鋼材）
２ 高圧ホース
３ 分岐ジェット管
３１ 基部
３２ 分岐部
４ 高圧噴射ノズル
４１ ヘッド部
４２ 本管（基流路）
４３ 分岐管（分岐流路）
４４ 筒状体
４５ ヘッドカバー
４６ 噴射口
５ 高水量ノズル
６ バイブロハンマ
７ 切削孔
７１ 孔底
７２ 孔壁
８ 固化材
１０ 鋼矢板（鋼材）
２ 高圧ホース
３ 分岐ジェット管
３１ 基部
３２ 分岐部
４ 高圧噴射ノズル
４１ ヘッド部
４２ 本管（基流路）
４３ 分岐管（分岐流路）
４４ 筒状体
４５ ヘッドカバー
４６ 噴射口
５ 高水量ノズル
６ バイブロハンマ
７ 切削孔
７１ 孔底
７２ 孔壁
８ 固化材
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】