特許 7590287 貫入杭の施工方法、掘削装置接続用治具、および杭打設装置

(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】

(24)【登録日】2024-11-18

(45)【発行日】2024-11-26

(54)【発明の名称】貫入杭の施工方法、掘削装置接続用治具、および杭打設装置

(51)【国際特許分類】

   E02D 7/00 20060101AFI20241119BHJP

   E02D 5/28 20060101ALI20241119BHJP

【ＦＩ】

E02D7/00 Z

E02D5/28

【請求項の数】 4

(21)【出願番号】P 2021134852

(22)【出願日】2021-08-20

(65)【公開番号】P2023028886

(43)【公開日】2023-03-03

【審査請求日】2024-02-09

(73)【特許権者】

【識別番号】322004843

【氏名又は名称】ジャパンホームシールド株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100141139

【弁理士】

【氏名又は名称】及川 周

(74)【代理人】

【識別番号】100161506

【弁理士】

【氏名又は名称】川渕 健一

(74)【代理人】

【識別番号】100179833

【弁理士】

【氏名又は名称】松本 将尚

(74)【代理人】

【識別番号】100106909

【弁理士】

【氏名又は名称】棚井 澄雄

(74)【代理人】

【識別番号】100169764

【弁理士】

【氏名又は名称】清水 雄一郎

(72)【発明者】

【氏名】内山 雅紀

(72)【発明者】

【氏名】山内 晃

(72)【発明者】

【氏名】岡田 宗治

【審査官】荒井 良子

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１４－１４１８０１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１１－０７４７２６（ＪＰ，Ａ）

【文献】実開昭６１－１４６５３６（ＪＰ，Ｕ）

【文献】特開２０１５－１１３６８３（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｅ０２Ｄ ７／００－７／３０

Ｅ０２Ｄ ５／２８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

施工重機を使用して地盤中に打ち込まれて設置される貫入杭の施工方法であって、
前記施工重機に貫入杭の上端部を支持する工程と、
前記貫入杭の下端部に掘削機能を有する掘削装置を接続して、前記掘削装置で前記貫入杭の打設位置の地盤を掘削する工程と、
前記掘削装置による掘削後、前記掘削装置を前記地盤から引き抜き、前記貫入杭の下端から前記掘削装置を取り外す工程と、
前記貫入杭を前記掘削装置で掘削した前記地盤に貫入する工程と、
を有することを特徴とする貫入杭の施工方法。

【請求項2】

前記掘削装置は、前記貫入杭の下端部に対して着脱可能な掘削装置接続用治具によって接続されることを特徴とする請求項１に記載の貫入杭の施工方法。

【請求項3】

施工重機を使用して地盤中に打ち込まれて設置される貫入杭に対して、掘削機能を有する掘削装置を接続するための掘削装置接続用治具であって、
前記貫入杭の下端部を着脱可能に、かつ前記貫入杭の回転方向への回転を規制して接続する第１接続部と、
前記掘削装置の上端部に着脱可能に、かつ前記貫入杭の回転方向への回転を規制して接続する第２接続部と、
を備え、
前記貫入杭は、杭軸方向に延びる杭本体と、前記杭本体の下端を杭軸方向に直交する板面を有し前記杭軸方向から見て前記杭本体の外周面より拡大された平板状の拡大翼と、を備え、
前記第１接続部は、前記拡大翼を収容可能な収容部と、前記拡大翼が上方から進入可能な開口部と、を有し、
前記収容部は、前記拡大翼が前記開口部から進入する進入位置と、前記拡大翼の上下方向への移動を規制する係止位置と、の間で所定の回転角度で杭軸回りに回転可能に設けられ、
前記拡大翼が前記係止位置のときに、前記貫入杭に接続されることを特徴とする掘削装置接続用治具。

【請求項4】

請求項３に記載の掘削装置接続用治具を用いた杭打設装置であって、
地盤中に打ち込まれて設置される前記貫入杭の上端部を支持する前記施工重機と、
前記施工重機に支持された前記貫入杭の下端部に着脱可能に接続され、掘削機能を有する前記掘削装置と、を備え、
前記掘削装置接続用治具は、前記貫入杭の下端部に対して着脱可能に設けられ、
前記掘削装置は、前記掘削装置接続用治具によって前記貫入杭に接続されていることを特徴とする杭打設装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、貫入杭の施工方法、掘削装置接続用治具、および杭打設装置に関するものである。

【背景技術】

【0002】

従来、貫入杭を地中に打ち込む施工の際には、掘削先端部にカッタを備えた掘削装置を施工重機に取り付け、先行して掘削装置で貫入杭の設置位置の地盤を緩める事前掘削を行った後、その地盤に対して貫入杭を打ち込む方法が一般的ある。

【0003】

一方で、地盤に設置する貫入杭の打設深度が浅い場合には、掘削装置による事前掘削を行わずに、貫入杭を施工重機にセットして地盤に対して回転圧入を行うことで、効率よく貫入杭の打設を行う方法もある（例えば、特許文献１参照）。このような直接貫入杭を地盤に貫入させる方法としては、貫入杭を圧入させて土砂を側方に押し広げながら貫入させる方法や、貫入杭の先端の土砂を切削し順次上方へ排土して貫入させる方法が知られている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特許第２９８１４６３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、従来のように直接地盤に貫入杭を打設する方法では、地中に貫入する貫入杭を施工重機にセットして回転圧入を開始した後、打設地盤の表層部に地盤強度が大きな堅固層があることによって貫入杭を貫入させることができない場合がある。
この場合には、施工重機にセットした貫入杭を一旦取り外し、掘削機能を有する掘削用ロッド等の掘削装置に交換する。さらに、その掘削装置によって対象地盤の掘削した後、掘削装置を施工重機から取り外して貫入杭を再度取り付けて、事前に掘削装置によって緩めた対象地盤に対して貫入杭を貫入する作業となる。そのため、施工にかかる時間と手間が大きく作業効率が低下することになり、その点で改善の余地があった。

【0006】

本発明は、施工にかかる時間と手間を低減することにより、作業効率を向上できる貫入杭の施工方法、掘削装置接続用治具、および杭打設装置を提供する。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上記目的を達成するため、本発明に係る貫入杭の施工方法は、施工重機を使用して地盤中に打ち込まれて設置される貫入杭の施工方法であって、前記施工重機に貫入杭の上端部を支持する工程と、前記貫入杭の下端部に掘削機能を有する掘削装置を接続して、前記掘削装置で前記貫入杭の打設位置の地盤を掘削する工程と、前記掘削装置による掘削後、前記掘削装置を前記地盤から引き抜き、前記貫入杭の下端から前記掘削装置を取り外す工程と、前記貫入杭を前記掘削装置で掘削した前記地盤に貫入する工程と、を有することを特徴としている。

【0009】

本発明では、例えば貫入杭の打設対象地盤の表層部が堅固層である場合に、施工重機に支持された貫入杭の下端部に掘削機能を有する掘削装置を接続し、表層部を掘削装置で掘削する。そして、掘削装置による掘削後、一旦、掘削装置を地盤から引き抜いて貫入杭の下端部から掘削装置を取り外し、貫入杭を掘削装置で掘削した地盤に貫入することができる。この場合、施工重機に対して掘削装置に交換するために貫入杭を着脱する従来の作業工程を省略することができるので、施工にかかる時間と手間を低減することにより、作業効率を向上できる。とくに、貫入杭の施工本数が多い場合には、１日当りの施工量を増大させることができ、工期の短縮と工費を低減できる。

【0010】

また、本発明に係る貫入杭の施工方法では、前記掘削装置は、前記貫入杭の下端部に対して着脱可能な掘削装置接続用治具によって接続されることを特徴としてもよい。

【0012】

この場合には、掘削装置接続用治具を設けることで、貫入杭の下端部と掘削装置の上端部に特殊な加工を施すことなく、貫入杭の下端部に掘削装置接続用治具を用いて掘削装置を容易に接続することができる。

【0013】

また、本発明に係る掘削装置接続用治具では、施工重機を使用して地盤中に打ち込まれて設置される貫入杭に対して、掘削機能を有する掘削装置を接続するための掘削装置接続用治具であって、前記貫入杭の下端部を着脱可能に、かつ前記貫入杭の回転方向への回転を規制して接続する第１接続部と、前記掘削装置の上端部に着脱可能に、かつ前記貫入杭の回転方向への回転を規制して接続する第２接続部と、を備え、前記貫入杭は、杭軸方向に延びる杭本体と、前記杭本体の下端を杭軸方向に直交する板面を有し前記杭軸方向から見て前記杭本体の外周面より拡大された平板状の拡大翼と、を備え、前記第１接続部は、前記拡大翼を収容可能な収容部と、前記拡大翼が上方から進入可能な開口部と、を有し、前記収容部は、前記拡大翼が前記開口部から進入する進入位置と、前記拡大翼の上下方向への移動を規制する係止位置と、の間で所定の回転角度で杭軸回りに回転可能に設けられ、前記拡大翼が前記係止位置のときに、前記貫入杭に接続されることを特徴としている。
また、本発明に係る杭打設装置では、上述した掘削装置接続用治具を用いた杭打設装置であって、地盤中に打ち込まれて設置される前記貫入杭の上端部を支持する前記施工重機と、前記施工重機に支持された前記貫入杭の下端部に着脱可能に接続され、掘削機能を有する前記掘削装置と、を備え、前記掘削装置接続用治具は、前記貫入杭の下端部に対して着脱可能に設けられ、前記掘削装置は、前記掘削装置接続用治具によって前記貫入杭に接続されていることを特徴としている。

【0014】

本発明では、掘削装置接続用治具に第１接続部と第２接続部を設けるといった簡単な構造により、貫入杭の下端部に掘削装置を容易に接続することができる。

【0016】

この場合には、開口部から収容部に進入された拡大翼を杭軸回りに回転させることで、第１接続部に対する拡大翼の上下方向への移動が規制された状態となり、貫入杭の下端部に掘削装置接続用治具を用いて掘削装置を接続することができる。貫入杭の貫入時には、貫入杭を進入位置から係止位置に回転させる方向と同じ方向に貫入杭を回転させることで、掘削装置接続用治具は貫入杭から外れることなく貫入できる。

【発明の効果】

【0017】

本発明の貫入杭の施工方法、掘削装置接続用治具、および杭打設装置によれば、施工にかかる時間と手間を低減することにより、作業効率を向上できる。

【図面の簡単な説明】

【0018】

【図1】本発明の実施形態による杭打設装置を使用した施工状態を示す斜視図である。

【図2】貫入杭の構成を示す斜視図である。

【図3】貫入杭の構成を示す側面図である。

【図4】貫入杭の拡大翼を上方から見た平面図である。

【図5】アタッチメントに掘削装置を取り付ける前の構成を示す側面図である。

【図6】アタッチメントの第１接続部の構成を示す斜視図である。

【図7】図６においてアタッチメントに貫入杭の拡大翼を装着した状態を示す図である。

【図8】図７に示すアタッチメントを上方から見た平面図である。

【図9】（ａ）～（ｅ）は、貫入杭の施工手順を示す要部側面図である。

【発明を実施するための形態】

【0019】

以下では、本発明の実施形態の貫入杭の施工方法、掘削装置接続用治具、および杭打設装置について図面を参照して説明する。

【0020】

図１及び図２に示すように、本実施形態の貫入杭の施工方法は、貫入杭１を地盤Ｇ中に設置するための施工方法である。本実施形態の施工方法は、貫入杭１に対してアタッチメント２（掘削装置接続用治具）を用いて掘削装置３を着脱させることで、貫入杭１を施工重機４によって回転力と下向き荷重（圧入）により地盤Ｇに打ち込む施工である。

【0021】

杭打設装置１０は、地盤Ｇ中に打ち込まれて設置される貫入杭１の上端部１ａを支持する施工重機４と、施工重機４に支持された貫入杭１の下端部１ｂに対して着脱可能なアタッチメント２（掘削装置接続用治具）と、アタッチメント２の下端部に着脱可能に接続され、掘削機能を有する掘削装置３と、を備える。すなわち、掘削装置３は、アタッチメント２を介して貫入杭１に接続可能である。

【0022】

本施工方法に使用される貫入杭１は、鋼管からなる杭本体１１と、杭本体１１の下端１１ａを杭軸Ｏ方向に直交する板面によって閉塞するとともに、杭軸Ｏ方向から見て杭本体１１の外周面１１ｂより拡大され、外周縁１２ｃに切削爪１３を有する平板状の拡大翼１２と、を備えている。

【0023】

杭本体１１は、横断面で正方形の角形鋼管が採用されている。杭本体１１の下端１１ａは、杭軸Ｏに対して直交している。杭本体１１としては、図３に示す１辺の第１幅寸法Ｌ１が例えば７５～１５０ｍｍとなる比較的小断面の角形鋼管が用いられる。杭本体１１は、貫入杭１の長さに応じて複数本を長さ方向に継ぎ足すことにより所定長の杭体に構成される。

【0024】

上述した杭軸Ｏは、杭本体１１の中心軸を通る軸線である。貫入杭１において、杭軸Ｏ方向で拡大翼１２側を下方、下側とし、拡大翼１２側と反対側を上方、上側とする。また、杭軸Ｏ方向から見て杭軸Ｏ回りに周回する方向を周方向として以下説明する。なお、本実施形態では、杭軸Ｏ方向で上方からみて時計回りに周回する方向（図１及び図２に示す矢印Ｅ方向）に貫入杭１が回転圧入される。

【0025】

図１に示すように、拡大翼１２は、貫入杭１の貫入時において地盤Ｇの切削機能を有し、杭本体１１の下端１１ａ周辺の地盤Ｇを下向きに押圧し、十分な先端支持力を確保するための部材である。図２及び図３に示すように、拡大翼１２は、一定の厚さＤからなる板状部材である。拡大翼１２は、板面中心を杭軸Ｏに一致させ、拡大翼１２の一方の面（上面１２ａ）を杭本体１１の下端１１ａに当接させた状態で例えば工場や作業現場で溶接等の固定手段によって一体的に接合されている。拡大翼１２は、板面（上面１２ａ及び下面１２ｂ）が杭軸Ｏに対して直交する方向に向けて設けられている。

【0026】

拡大翼１２は、杭軸Ｏ方向から見て正方形状となっている。拡大翼１２は、杭本体１１に対して杭軸Ｏ方向から見て相似形状に配置されている。図３に示すように、拡大翼１２の１辺の第２幅寸法Ｌ２は、杭本体１１の１辺の第１幅寸法Ｌ１より大きく設定され、例えば７５～３００ｍｍに設定することができる。拡大翼１２の厚さＤは、例えば１２～１９ｍｍのものを採用できる。

【0027】

拡大翼１２は、貫入杭１を地盤Ｇに打ち込む際に、杭本体１１の杭軸Ｏを略鉛直方向に向けて地盤Ｇに圧入させたときに拡大翼１２の下面１２ｂが掘削する地盤Ｇに直接接触した状態となる。図３及び図４に示すように、拡大翼１２の外周縁１２ｃに設けられる切削爪１３は、拡大翼１２における一方の対角線方向の角部１２ｄに配置されている。具体的に切削爪１３は、図４に示すように、上方から見て拡大翼１２の外周縁１２ｃの一辺のうち、貫入杭１の掘削圧入時の回転方向（本実施形態では符号Ｅ）の上流側（図４で下辺部では紙面右側、上辺部では紙面左側）に設けられている。一対の切削爪１３は、図３に示すように、外周縁１２ｃより側方に張り出すとともに、拡大翼１２の下面１２ｂよりも下方に突出している。すなわち、貫入杭１を地盤Ｇ（図２参照）に貫入させる際には、拡大翼１２よりも切削爪１３が先行して拡大翼１２の下面側の地盤Ｇを切削する。

【0028】

図４に示すように、拡大翼１２は、杭本体１１とともに杭軸Ｏを中心にして周方向（矢印Ｅは掘削圧入時の回転方向を示す）に回転する。拡大翼１２は、切削爪１３による切削機能に加え、角部１２ｄの周囲に位置する地盤Ｇを周方向の回転によって切削する切削機能を有している。拡大翼１２の中心が貫入杭１の回転中心と一致しているので、切削爪１３の回転軌跡（図４に示す符号Ｗ）は円形となる。

【0029】

図１に示すように、施工重機４は、リーダー（図示省略）と、リーダーによって上下に案内される回転駆動部（図示省略）と、を備えている。貫入杭１は、杭本体１１が回転駆動部に支持され、回転駆動部の重量と貫入杭１の自重とによって下向き荷重Ｐ（圧力）が付与され、回転駆動部の回転駆動によって所定の方向に回転される。なお、本実施形では、貫入杭１の杭軸Ｏが鉛直方向に向けて配置されるが、施工条件によっては鉛直方向に対して傾斜した方向に杭軸Ｏを向けて施工するものであってもかまわない。

【0030】

図５に示すように、掘削装置３は、上端部３ａがアタッチメント２に接続可能な管状の回転軸部３１と、回転軸部３１の下端に接続されるビット部３２と、を備えている。回転軸部３１とビット部３２とは、分割可能に設けられている。図５は、回転軸部３１とビット部３２とが分割された状態を示している。回転軸部３１の下端部には、ビット部３２の嵌合雌部３２ａの内側に嵌合する嵌合雄部３１ａが形成されている。

【0031】

ビット部３２は、支持軸３３と、支持軸３３の下端に設けられた掘削ビット３４と、支持軸３３の周面に設けられた複数の攪拌翼３５と、を有している。支持軸３３は、断面円形の管状に形成され、アタッチメント２に対して貫入杭１（杭軸Ｏ）と同軸に接続される。支持軸３３の先端３３ａには、切削機能をもつ超硬部３３１が設けられている。掘削ビット３４の下面には、切削刃３４１が設けられている。切削刃３４１は、回転軸部３１の超硬部３３１よりも下方に位置している。複数の攪拌翼３５は、掘削ビット３４の上方に配置され、掘削ビット３４と同径、あるいはやや小径の範囲で回転可能に設けられている。

【0032】

図６乃至図８に示すように、アタッチメント２は、施工重機４を使用して地盤Ｇ中に打ち込まれて設置される貫入杭１に対して、掘削機能を有する掘削装置３を接続するための接続治具である。
アタッチメント２は、貫入杭１の下端部を着脱可能に、かつ貫入杭１の回転方向Ｅへの回転を規制して接続する第１接続部２Ａと、掘削装置３の上端部に着脱可能に、かつ貫入杭１の回転方向Ｅへの回転を規制して接続する第２接続部２Ｂ（図５参照）と、を備えている。

【0033】

第１接続部２Ａは、上下方向に間隔をあけた矩形状の上板２１と下板２２とが平行に配置され、上板２１と下板２２とが複数（ここでは４つ）の連結ピン２３によって連結されている。上板２１と下板２２との間には、拡大翼１２が収容可能な収容部２Ｃが形成されている。収容部２Ｃの高さ（上板２１と下板２２との離間）は、少なくとも拡大翼１２の厚さＤ（図３参照）より大きくなるように設定されている。

【0034】

上板２１は、平面視で中央に開口部２４が形成された枠形状をなしている。開口部２４は、一対の切削爪１３を備えた拡大翼１２が通過可能な形状である。開口部２４は、拡大翼１２の杭軸Ｏ方向から見た平面形状と略同形状で、拡大翼１２よりも僅かに大きく形成されている。開口部２４は、平面視で拡大翼１２と略同形状の第１開口部２４Ａと、一対の切削爪１３と略同形状の第２開口部２４Ｂと、を有する。拡大翼１２は、貫入杭１を接続する際において、上板２１に干渉することなく開口部２４を通過して上板２１と下板２２との間の収容部２Ｃに配置される。

【0035】

下板２２は、上板２１に形成される開口部２４のうち一対の第２開口部２４Ｂのそれぞれの下方部分に切欠部２５が設けられている。切欠部２５には、収容部２Ｃ内に進入された拡大翼１２の切削爪１３が落とし込まれて配置される。切欠部２５は、図８に示す平面視で、貫入杭１の回転方向Ｅ側に収容部２Ｃに収容された拡大翼１２を回転させたときに切削爪１３が回転方向Ｅに移動可能に切り欠かれている。

【0036】

貫入杭１の拡大翼１２は、開口部２４から収容部２Ｃに進入された状態で回転方向Ｅに回転されることで、連結ピン２３に切削爪１３が当接する。これにより、拡大翼１２は第１接続部２Ａに対する上下方向への移動が規制され、第１接続部２Ａと拡大翼１２とが接続される。このように、収容部２Ｃは、拡大翼１２が開口部２４から進入する進入位置Ｔ１と、拡大翼１２の上下方向への移動を規制する係止位置Ｔ２と、の間で所定の回転角度で杭軸Ｏ回りに回転可能に設けられている。係止位置Ｔ２の拡大翼１２は、切削爪１３が配置される部分が上板２１と下板２２に挟まれた状態となることから、上下方向への移動が規制されることになる。

【0037】

図５に示すように、第２接続部２Ｂは、アタッチメント２の下方に掘削装置３を着脱可能に接続するものである。第２接続部２Ｂは、下板２２の下面２２ａの中央から下方に突出する接続管２６を備えている。接続管２６の管軸は、アタッチメント２が装着される貫入杭１の杭軸Ｏと同軸になるように設けられている。接続管２６は、掘削装置３の上端部３ａに形成される上端雌部３１ｂ内に回転不能な状態で嵌合される。

【0038】

次に、施工重機４を使用して地盤Ｇ中に打ち込まれて設置される貫入杭１の施工方法について、図面に基づいて説明する。
図９（ａ）～（ｅ）に示すように、本施工方法では、図１に示す施工重機４に貫入杭１の上端部１ａを支持する工程と、貫入杭１の下端部１ｂにアタッチメント２を介して掘削機能を有する掘削装置３を接続して、掘削装置３で貫入杭１の打設位置の地盤Ｇを掘削する工程と、掘削装置３による掘削後、掘削装置３を地盤Ｇから引き抜き、貫入杭１の下端から掘削装置３を取り外す工程と、貫入杭１を掘削装置３で掘削した地盤Ｇに貫入する工程と、を有する。

【0039】

なお、本施工方法の説明では、地盤Ｇの表層に地盤強度が大きな堅固層がある場合について説明する。
使用する貫入杭１は、予め工場や作業現場において、杭本体１１の下端１１ａに拡大翼１２を溶接等の固定手段で接合して加工しておく。

【0040】

先ず、加工された貫入杭１を施工重機４（図１参照）に取り付ける。図１に示すように、杭本体１１の下端１１ａに拡大翼１２を一体的に接合した貫入杭１を地盤Ｇ上に配置する。このとき杭軸Ｏが鉛直方向を向いているので、拡大翼１２の下面１２ｂは水平になる。貫入杭１は、杭軸Ｏが鉛直方向となるように施工重機４に保持される。

【0041】

次に、図１及び図９（ａ）に示すように、貫入杭１は、上述した施工重機４によって下降させることによって、回転駆動部の重量と貫入杭１の自重による下向き荷重Ｐを貫入杭１に付与する。これにより、貫入杭１は、圧力が作用する拡大翼１２によって下方の地盤Ｇを変形させて地盤Ｇに圧入されて沈下する。その後、貫入杭１に対する下向き荷重Ｐの付与と同時に回転駆動部を回転させて、貫入杭１に回転力を付与して回転方向Ｅに回転させる。これにより拡大翼１２は、杭軸Ｏを中心にして水平面内で回転し、一対の切削爪１３が作用して圧入によって変形していない非変形部分の地盤Ｇを切削する。

【0042】

ここで、図９（ｂ）に示すように、貫入杭１による地盤Ｇの切削が困難になった場合には、地盤Ｇから貫入杭１を一旦引抜き、貫入杭１の下端部１ｂにアタッチメント２を用いて掘削機能を有する掘削装置３を接続する。具体的には、図７及び図８に示すように、先ず引き上げた貫入杭１の拡大翼１２を、アタッチメント２の開口部２４から収容部２Ｃに進入させて進入位置Ｔ１とし、さらに杭軸Ｏ回りに一方向（矢印Ｅ方向）に回転させて連結ピン２３に当接させて係止位置Ｔ２とする。これによりアタッチメント２の第１接続部２Ａが拡大翼１２に対して上下方向への移動が規制された状態で貫入杭１に接続される。続いて、図５に示すように、貫入杭１に接続したアタッチメント２の第２接続部２Ｂの接続管２６に掘削装置３の回転軸部３１の上端雌部３１ｂを嵌合させることで、貫入杭１の下方にアタッチメント２を介して掘削装置３が接続される。

【0043】

次に、図９（ｃ）に示すように、施工重機４（図１参照）によって掘削装置３を貫入杭１とともに回転させることで貫入杭１の打設位置の地盤Ｇを掘削して、貫入杭１で切削が困難な堅固層の地盤Ｇを緩める。

【0044】

その後、図９（ｄ）に示すように、地盤Ｇから掘削装置３を一旦引抜き、貫入杭１の下端部１ｂから掘削装置３を取り外す。具体的には、アタッチメント２から掘削装置３を取り外すとともに、アタッチメント２を貫入杭１の下端部１ｂから取り外す。

【0045】

次に、図９（ｅ）に示すように、貫入杭１の拡大翼１２の下面１２ｂを掘削装置３で緩めた地盤Ｇに対して直接接触させた状態で、貫入杭１に対して下方に圧力を与えて拡大翼１２を地盤Ｇに圧入させ、貫入杭１を回転させて地盤Ｇを掘削する。具体的には、図１に示すように、貫入杭１に対して下向き荷重Ｐと回転力とを連続的に付与することにより、拡大翼１２の切削爪１３で地盤Ｇが切削されるとともに、拡大翼１２が下面１２ｂ側の地盤Ｇに圧入されて下降し、貫入杭１が地盤Ｇに打ち込まれる。

【0046】

なお、掘削土砂は、図１及び図２に示すように、拡大翼１２と掘削孔壁Ｇａとの間に排土領域Ｓが形成され、この排土領域Ｓから拡大翼１２の上方に排土される。拡大翼１２の周囲に形成される排土領域Ｓに拡大翼１２の直下の掘削土砂を通過させることによって、貫入杭１の先端の周辺地盤の乱れが少なく、小さな圧入力で貫入杭１を地盤Ｇに貫入させることが可能である。

【0047】

このように掘削される貫入杭１を所定の深さに到達するまで打ち込むことで、貫入杭１を地盤Ｇ中に構築する作業が完了となる。

【0048】

次に、本実施形態による貫入杭の施工方法、掘削装置接続用治具、および杭打設装置の作用について、図面に基づいて詳細に説明する。

【0049】

図３及び図７に示すように、本実施形態では、上述したように貫入杭１の打設対象地盤の表層部が堅固層である場合に、施工重機４に支持された貫入杭１の下端部１ｂに掘削機能を有する掘削装置３を接続し、表層部を掘削装置３で掘削することができる。そして、掘削装置３による掘削後、一旦、掘削装置３を地盤Ｇから引き抜いて貫入杭１の下端部１ｂから掘削装置３を取り外し、貫入杭１を掘削装置３で掘削した地盤Ｇに貫入することができる。
この場合、施工重機４に対して掘削装置３に交換するために貫入杭１を着脱する従来の作業工程を省略することができるので、施工にかかる時間と手間を低減することにより、作業効率を向上できる。とくに、貫入杭１の施工本数が多い場合には、１日当りの施工量を増大させることができ、工期の短縮と工費を低減できる。

【0050】

また、本実施形態では、アタッチメント２を設けることで、第１接続部２Ａを貫入杭１の下端部１ｂに接続し、第２接続部２Ｂに掘削装置３の上端部３ａを接続することができる。このように、貫入杭１の下端部１ｂや掘削装置３の上端部３ａに特殊な加工を施すことなく、アタッチメント２に第１接続部２Ａと第２接続部２Ｂを設けるといった簡単な構造により、貫入杭１の下端部１ｂにアタッチメント２を用いて掘削装置３を容易に接続することができる。

【0051】

しかも、本実施形態では、開口部２４から収容部２Ｃに進入された拡大翼１２を杭軸Ｏ回りに回転させることで、第１接続部２Ａに対する拡大翼１２の上下方向への移動が規制された状態となり、貫入杭１の下端部にアタッチメント２を用いて掘削装置３を接続することができる。貫入杭１の貫入時には、貫入杭１を進入位置Ｔ１から係止位置Ｔ２に回転させる方向と同じ方向に貫入杭を回転させることで、アタッチメント２は貫入杭１から外れることなく貫入できる。

【0052】

このように本実施形態による貫入杭の施工方法、掘削装置接続用治具、および杭打設装置では、施工にかかる時間と手間を低減することにより、作業効率を向上できる。

【0053】

以上、本発明による貫入杭の施工方法、掘削装置接続用治具、および杭打設装置について説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されるものではない。

【0054】

例えば、上記実施形態において、貫入杭１の下端部１ｂに掘削装置３を取り付けることなく、地盤強度が大きい表層部の地盤Ｇを貫入杭１で掘削を開始した後、貫入杭１を引き上げて貫入杭１の下端部１ｂに掘削装置３をアタッチメント２によって接続する工程を含む例を示しているが、貫入杭１で表層部の地盤Ｇを掘削する工程は省略することも可能である。すなわち、予め表層部の地盤が硬い堅固層であることがわかっている場合には、貫入杭１の下端部１ｂに掘削装置をアタッチメント２を用いて接続して、先ず掘削装置３で表層部の地盤Ｇを掘削する工程とすることで、さらに施工効率を向上できる。

【0055】

また、本実施形態では、アタッチメント２を使用して貫入杭１の下端部１ｂに掘削装置３を接続しているが、アタッチメント２を省略することも可能である。すなわち、貫入杭１の下端部１ｂと掘削装置３の上端部３ａとが接続可能な構成であれば、貫入杭１の下端部１ｂに直接、掘削装置３を接続することも可能である。
また、アタッチメント２の構成は、本実施形態に限定されることはなく、貫入杭や掘削装置の構造に合わせた構成に適宜変更可能である。

【0056】

また、本実施形態では、拡大翼１２（貫入杭１）を上方から見て時計回り（矢印Ｅ方向）に回転させて掘削圧入する方法としているが、反時計回りであってもかまわない。反時計回りに拡大翼１２を回転させて掘削圧入する際には、拡大翼１２に設けられる切削爪１３の取り付け位置、アタッチメントの切欠部の位置等の構成も掘削圧入時における反時計回りの回転方向に対応した位置に設けられる。

【0057】

貫入杭１や掘削装置３の構成は、上述した実施形態に限定されることはなく、他の構成であってもよい。例えば、本実施形態では、貫入杭１として断面四角形の鋼管杭を使用し、その鋼管杭の下端に平板状の拡大翼１２を設けた構成としているが、拡大翼１２の形状や杭本体１１の断面形状などは適宜変更可能である。また、拡大翼１２を省略した貫入杭であってもよい。さらに、鋼管杭ではなく、コンクリート杭であってもよい。

【0058】

その他、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、上記した実施形態における構成要素を周知の構成要素に置き換えることは適宜可能である。

【符号の説明】

【0059】

１ 貫入杭
１ｂ 下端部
２ アタッチメント（掘削装置接続用治具）
２Ａ 第１接続部
２Ｂ 第２接続部
２Ｃ 収容部
３ 掘削装置
３ａ 上端部
４ 施工重機
１１ 杭本体
１２ 拡大翼
１３ 切削爪
２４ 開口部
２５ 切欠部
２６ 接続管
Ｏ 杭軸

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】