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技術 中空杭内面の付着物除去装置および付着物除去方法

出願人 株式会社テノックス日本製鉄株式会社
発明者 村山篤史堀切節河合拓也日下裕貴坂本俊彦内藤彩乃
出願日 2019年10月23日 (1年2ヶ月経過) 出願番号 2019-192704
公開日 2020年3月26日 (8ヶ月経過) 公開番号 2020-045761
状態 未査定
技術分野 杭・地中アンカー
主要キーワード 壁面長 空気通路管 水噴出管 中空孔内 各噴出管 扇形板 等圧力 除去範囲
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2020年3月26日)のものです。
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図面 (9)

課題

中空杭内面に付着した土砂ソイルセメント等の付着物をその中空杭内面の全体に亘ってムラなく確実に洗浄できるとともに、その洗浄した付着物や泥水を確実に外部(地上)に排出しつつ除去可能にする、中空杭内面の付着物除去装置、および除去工法を提供する。

解決手段

中空杭5内で往復動する筒状の昇降体1と、この昇降体1に取り付けられて、中空杭5内面に対向する複数の噴射ノズル6を有する環状の噴出管2、昇降体1の昇降時に中空杭5内面に先端縁が押し当てられるスクレーパ3、および昇降体1を中空杭5内面に対し一定の間隔を維持させるガイド輪4と、を備え、中空杭5内における昇降体1の昇降時に、噴出管2に供給された洗浄流体噴出ノズル6から中空杭5内面に噴射させるとともに、スクレーパ3により中空杭5内面の付着物を掻き取らせるものとした。

概要

背景

従来から、既製コンクリート杭鋼管杭先端支持力を増大させるために、軸径に比して拡大した根固め球根、いわゆる拡大根固め球根杭先端築造する方法が知られている。近年、拡大根固め球根の杭軸径に対する拡大率を大きくし、より大きな先端支持力を発揮する高支持力杭工法出現している。

一般に杭の設計においては、鉛直荷重が大きくなればなるほど、作用する水平力も大きくなる。したがって、高支持力杭では従来の杭に比し、作用する水平力も大きくなることから、高い曲げ性能が要求される。これを確保するため、既製コンクリート杭ではSC杭の使用が一般的であるが、鋼管杭においては板厚を大きくするか、杭径を大きくすること等で対応することになる。
しかし、現状の鋼管杭工法で用いられるスパイラル鋼管の製造可能な板厚には上限があることや、また、施工可能な杭径にも制約があることから、必要な曲げ性能を確保できない場合がある。この場合、杭本数を増やすことによる対策が必要となり非常に不経済である。

そこで、鋼管杭内部にコンクリート充填し曲げ性能の向上を図るコンクリート充填鋼管杭(以下、CFTという)構造を、基礎杭頭付近に適用することにより、曲げ性能を確保する方法が採用されることがある。これにより、杭の曲げ剛性が大きくなり必要な曲げ性能を確保できるため、杭本数を増やすことなく、経済設計が可能となる。
しかし、施工直後杭頭部付近杭内面には、土砂ソイルセメント等が付着している。CFT構造とするには、これらをきれいに取り除き、コンクリートを打設する必要がある。

また、沈設された中空杭杭頭部内へ鉄筋カゴを挿入し、更にコンクリートを打設して鉄筋コンクリートとした際に、杭頭部と鉄筋カゴを含む鉄筋コンクリートとを一体的に形成するためには、両者の付着を確保する必要があり、そのためには杭頭部内面に土砂やソイルセメント等の付着物がないことが必須条件となる。

従来、このような中空杭の内面に付着した土砂やソイルセメント等の付着物を除去する装置や方法として、
(1)洗浄装置本体下部を中空杭の杭頭部内に挿入し、杭頭接触板で杭頭上面に着座させて設置し、本体下部の噴出手段より杭頭部内壁面に向けて水又は空気を噴出させて付着物を除去するもの(例えば、特許文献1参照)。
(2)上方側を重機懸吊される除去装置本体が、鋼管杭に挿入可能な鋼管からなり、該除去装置本体の下方側に鋼管杭の内部の地盤加圧水噴射可能な下方噴射口が設けられ、かつ装置本体の内部に空気を注入可能な空気吹出口が設けられ、下方噴射口から加圧水を鋼管杭内部の地盤に噴射することによって、地盤を構成する土砂を液状化するとともに、水圧および空気吹出口から供給された空気の気圧により液状化した泥水を鋼管杭の外部に排出して除去するもの(例えば、特許文献2参照)。
(3)排水ポンプを搭載する機枠の外周に、噴射口を外側に向けて複数配設する噴出管を環状に設けた装置本体を、中空杭の中空内に昇降させ、噴出管の噴射口より水を噴射するもの(特許文献3)、等が提案されている。

概要

中空杭内面に付着した土砂やソイルセメント等の付着物をその中空杭内面の全体に亘ってムラなく確実に洗浄できるとともに、その洗浄した付着物や泥水を確実に外部(地上)に排出しつつ除去可能にする、中空杭内面の付着物除去装置、および除去工法を提供する。中空杭5内で往復動する筒状の昇降体1と、この昇降体1に取り付けられて、中空杭5内面に対向する複数の噴射ノズル6を有する環状の噴出管2、昇降体1の昇降時に中空杭5内面に先端縁が押し当てられるスクレーパ3、および昇降体1を中空杭5内面に対し一定の間隔を維持させるガイド輪4と、を備え、中空杭5内における昇降体1の昇降時に、噴出管2に供給された洗浄流体噴出ノズル6から中空杭5内面に噴射させるとともに、スクレーパ3により中空杭5内面の付着物を掻き取らせるものとした。

目的

本発明は前述のような従来の問題点を解消するものであり、その目的とする

効果

実績

技術文献被引用数
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牽制数
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請求項1

地盤沈設された中空杭内に往復移動可能に挿入される筒状の昇降体と、この昇降体に取り付けられ、前記中空杭内面に対向する位置に複数の噴射ノズルを有する環状の噴出管と、前記昇降体に取り付けられて、該昇降体の昇降時に前記中空杭内面に先端縁が押し当てられるスクレーパと、前記昇降体に取り付けられて、前記昇降体を前記中空杭内面に対し一定の間隔を維持するように中空杭内面に当接するガイドと、を備え、前記中空杭内における前記昇降体の昇降時に、前記噴出管に供給される洗浄流体を前記噴射ノズルから前記中空杭内面に噴射させるとともに、前記スクレーパにより前記中空杭内面の付着物を掻き取り、前記洗浄流体は、水と空気の混合流体であることを特徴とする中空杭内面の付着物除去装置

請求項2

前記スクレーパは、ばねを介して支持され、弾性的に中空杭内面に押し当て中空杭内面形状に対応して進退自在となっていることを特徴とする請求項1記載の中空杭内面の付着物除去装置。

請求項3

前記スプレーパのうち少なくとも前記中空杭内面と接触する先端縁部がゴム片であることを特徴とする請求項1または2に記載の中空杭内面の付着物除去装置。

請求項4

前記昇降体には排水ポンプが設置され、前記中空杭内の泥水を吸い込んで中空杭外に排出するための吸水口が、前記噴出管の噴出ノズルより下位レベルに設けられていることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項記載の中空杭内面の付着物除去装置。

請求項5

請求項1乃至4のいずれかに記載の中空杭内面の付着物除去装置を用いる中空杭内面の付着物除去方法であって、地盤に中空杭を沈設した後に、前記付着物除去装置を構成する昇降体を上部開口より中空杭内に挿入し、前記昇降体に設けられた環状の噴出管に洗浄流体を供給することで、その噴出管に設けられた噴射ノズルより前記中空杭内面に向けて洗浄流体を噴射させつつ前記昇降体を下降および上昇させるとともに、前記昇降体に突設されたスクレーパの先端縁を前記中空杭内面に押し当てることにより、中空杭内面の付着物を洗浄、除去することを特徴とする中空杭内面の付着物除去方法。

技術分野

0001

本発明は、中空杭(例えば、鋼管杭既製コンクリート杭)の中掘り工法プレボーリング工法において、沈設後の中空杭内面土砂ソイルセメント等の付着物を除去する中空杭内面の付着物除去装置および付着物除去方法に関する。

背景技術

0002

従来から、既製コンクリート杭や鋼管杭の先端支持力を増大させるために、軸径に比して拡大した根固め球根、いわゆる拡大根固め球根杭先端築造する方法が知られている。近年、拡大根固め球根の杭軸径に対する拡大率を大きくし、より大きな先端支持力を発揮する高支持力杭工法出現している。

0003

一般に杭の設計においては、鉛直荷重が大きくなればなるほど、作用する水平力も大きくなる。したがって、高支持力杭では従来の杭に比し、作用する水平力も大きくなることから、高い曲げ性能が要求される。これを確保するため、既製コンクリート杭ではSC杭の使用が一般的であるが、鋼管杭においては板厚を大きくするか、杭径を大きくすること等で対応することになる。
しかし、現状の鋼管杭工法で用いられるスパイラル鋼管の製造可能な板厚には上限があることや、また、施工可能な杭径にも制約があることから、必要な曲げ性能を確保できない場合がある。この場合、杭本数を増やすことによる対策が必要となり非常に不経済である。

0004

そこで、鋼管杭内部にコンクリート充填し曲げ性能の向上を図るコンクリート充填鋼管杭(以下、CFTという)構造を、基礎杭頭付近に適用することにより、曲げ性能を確保する方法が採用されることがある。これにより、杭の曲げ剛性が大きくなり必要な曲げ性能を確保できるため、杭本数を増やすことなく、経済設計が可能となる。
しかし、施工直後杭頭部付近杭内面には、土砂やソイルセメント等が付着している。CFT構造とするには、これらをきれいに取り除き、コンクリートを打設する必要がある。

0005

また、沈設された中空杭の杭頭部内へ鉄筋カゴを挿入し、更にコンクリートを打設して鉄筋コンクリートとした際に、杭頭部と鉄筋カゴを含む鉄筋コンクリートとを一体的に形成するためには、両者の付着を確保する必要があり、そのためには杭頭部内面に土砂やソイルセメント等の付着物がないことが必須条件となる。

0006

従来、このような中空杭の内面に付着した土砂やソイルセメント等の付着物を除去する装置や方法として、
(1)洗浄装置本体下部を中空杭の杭頭部内に挿入し、杭頭接触板で杭頭上面に着座させて設置し、本体下部の噴出手段より杭頭部内壁面に向けて水又は空気を噴出させて付着物を除去するもの(例えば、特許文献1参照)。
(2)上方側を重機懸吊される除去装置本体が、鋼管杭に挿入可能な鋼管からなり、該除去装置本体の下方側に鋼管杭の内部の地盤加圧水噴射可能な下方噴射口が設けられ、かつ装置本体の内部に空気を注入可能な空気吹出口が設けられ、下方噴射口から加圧水を鋼管杭内部の地盤に噴射することによって、地盤を構成する土砂を液状化するとともに、水圧および空気吹出口から供給された空気の気圧により液状化した泥水を鋼管杭の外部に排出して除去するもの(例えば、特許文献2参照)。
(3)排水ポンプを搭載する機枠の外周に、噴射口を外側に向けて複数配設する噴出管を環状に設けた装置本体を、中空杭の中空内に昇降させ、噴出管の噴射口より水を噴射するもの(特許文献3)、等が提案されている。

先行技術

0007

特開2002−115249号公報
特許第2681760号公報
特許第5245503号公報

発明が解決しようとする課題

0008

しかしながら、前記従来の(1)に示す装置や方法は、装置本体下部を中空杭の杭頭部内に挿入し、杭頭接触板で杭頭上面に着座させて設置し、装置本体下部の噴出手段より杭頭部内壁面に向けて水又は空気を噴出させて付着物を除去するものであるので、除去しようとする深度方向壁面長さが、数種類ある場合、本体下部の必要長さが異なる処理(除去)装置が数種類必要となる課題があり、実用性に乏しい。また、排水機能がない為ヤットコ長が長い場合、付着物の地上への排出が困難となるという問題、付着物が泥水状となった後、再び土砂となって杭頭部内へ溜まるという問題がある。

0009

さらに、中空杭内壁面の深度方向の除去範囲が長いと、それに対応するため本体下部の長さを長くしなければならないので、処理装置も長くなり扱いにくくなるという課題および下部本体の噴出手段の水噴出口地下水や雨水や洗浄水のために水没する可能性が高く、その場合噴出する水圧が水中で著しく減衰され洗浄力が低下するという問題がある。

0010

また、前記従来の(2)に示す土砂除去装置や方法は、下方噴射口より加圧水を鋼管杭内部の底部の地盤に向けて噴射し、地盤を構成する土砂を液状化し、鋼管杭を引き抜き易くするものであり、この発明で提案する鋼管杭内面の付着物の除去とは異なるものである。けれども、この従来の装置でも、除去装置本体が鋼管杭内を下降するときに、加圧水を杭内面に向けて噴出することで付着物の除去ができる可能性もある。しかし、このような使い方をしたとしても、前記従来の(2)の装置や方法では次のような課題がある。水噴出の他に空気の供給が必要となり、空気は内管内吹出される構成であるため、装置が複雑で大型化するし、コストも高くなる課題、ヤットコ長が長い場合、上記(1)に示す装置と同様な問題や課題がある。

0011

加えて、前記従来の(1)および(2)に示す土砂除去装置や方法は、加圧水や空気圧のみを用いて杭内面の付着物を除去するというものであるため、また装置本体が中空杭内面に対して一定の間隔(距離)に保たれていないため、前記付着物の除去作用ムラを生じ、杭内面に付着している付着物の除去に時間が掛かる。また、粘性の高い付着物が杭内面の一部に残留し、その除去が不完全になるという不都合があった。一方、その付着物の除去を完全にするためには、何回も繰り返し実施する必要があり、除去作業に時間がかかったり、また、大型のコンプレッサーポンプを用いれば良いのであるが、設備全体が大掛かりで高価になるという不都合があった。
また、前記(3)の中空杭内面の付着物除去装置や方法は、中空杭内面の付着物が強固に付着している場合には、下降、上昇の繰り作業を多くしないと除去できないので作業時間が長くなり、場合によって除去残りが生じるし、結果、作業性が低下すると共に、洗浄水の使用も多くなる、という課題がある。

0012

本発明は前述のような従来の問題点を解消するものであり、その目的とするところは、中空杭の中空部内面に付着した土砂やソイルセメント等の付着物の性状に影響されることなく、その中空杭内面の全体に亘ってムラなく確実にかつ迅速に洗浄、除去できるとともに、洗浄した付着物や泥水を確実に外部(地上)に排出できる中空杭内面の付着物除去装置および付着物除去方法を提供することにある。

課題を解決するための手段

0013

前記目的達成のために、本発明にかかる中空杭内面の付着物除去装置は、地盤に沈設された中空杭内に往復移動可能に挿入される筒状の昇降体と、この昇降体に取り付けられ、前記中空杭内面に対向する位置に複数の噴射ノズルを有する環状の噴出管と、前記昇降体に取り付けられて、該昇降体の昇降時に前記中空杭内面に先端縁が押し当てられるスクレーパと、前記昇降体に取り付けられて、前記昇降体を前記中空杭内面に対し一定の間隔を維持するように中空杭内面に当接するガイドと、を備え、前記中空杭内における前記昇降体の昇降時に、前記噴出管に供給される洗浄流体を前記噴射ノズルから前記中空杭内面の付着物に噴射させるとともに、前記スクレーパにより前記中空杭内面の付着物を掻き取り、前記洗浄流体は、水と空気の混合流体であることを特徴とする。

0014

この構成により、昇降体を中空杭内に挿入して、上端開口より下降させたり所定の下降位置から上昇させたりする中で、この下降時または上昇時に環状の噴出管に設けられた複数の噴射ノズルより中空杭内面に向けて空気及び/又は水を噴射させ、加えてスクレーパにより中空杭内面に付着した付着物を強制的に掻き落とすことで、相乗効果でその付着物を速やかに中空杭内面から確実に除去することができる。また、中空杭内面に付着物が強固に付着していても、スクレーパにより掻き落とすことができる。これらの場合において、昇降体はガイドによって中空杭内面に対し一定の間隔を維持するように案内されるため、偏心が防止され、圧縮空気や加圧水は中空杭の円周方向の内周面全体に均等圧力にて噴射され、所定範囲の杭内面の付着物を完全にかつ効率的に除去することができる。この除去作業により発生した泥水は、排水ポンプにて外部に排水される。
加えて中空杭内面の付着物除去にスクレーパが作用するので、水(洗浄水)の使用量が少なくても洗浄効果があり、結果、発生する洗浄泥水も少なくして泥水溜まり代の範囲内に抑えての洗浄作業が可能となる。特に、中空杭内面に空気と水の混合流体を噴射させて洗浄する場合は、使用する水の量がさらに少なくても洗浄効果がある。このような場合には泥水の排水が不要となり作業性が向上すると共にポンプの設置も不要となり、必要の場合でもポンプの小型化、軽量化、排水時間の短縮化を図ることができる。

0015

また、前記中空杭内面の付着物除去装置において、前記洗浄流体を水または空気、もしくは水と空気の混合流体とすることで、空気のみの場合には洗浄した後の泥水を排水するための排水ポンプの設置が不要になるほか、スクレーパの存在で、洗浄水の量を少なくしても洗浄能力の低下は少ないので、洗浄水(泥水)の発生量も少なく、洗浄水(泥水)の発生量が洗浄水(泥水)の溜まり代範囲内に収まる場合が多く、この場合には泥水の排水が不要となるので好ましい。また、高価で大容量のポンプの使用を回避できる。

0016

また、前記中空杭内面の付着物除去装置において、前記環状の噴出管は、空気噴出管水噴出管とで構成され、空気噴出管には空気供給管が連結され、水噴出管には水供給管が連結され、空気噴出管には空気が、水噴出管には水が、それぞれ選択的に供給可能となっていると、水噴出管への水の供給を停止し、空気噴出管の噴射ノズルからだけ空気を噴射したり、空気噴出管への空気の供給を停止し水噴出管の噴射ノズルからだけ水を噴射したり、それぞれの噴出管の噴射ノズルからそれぞれ同時に空気と水を噴射することを選択的に施工できるので、中空杭内面の付着した付着物の性状に応じて選択して噴射することで、除去作業を効率的に実施できる。特に、スクレーパの存在で水の量を少なくすることができ、結果、泥水の発生量を泥水溜まり代の範囲内に抑えることができ、泥水の排水作業が不要となる。

0017

また、前記中空杭内面の付着物除去装置において、前記環状の噴出管は、複数の水と空気の混合流体噴射ノズルを有する水噴出管で構成され、この混合流体噴射ノズルに水と空気が供給され、水と空気の混合流体が噴射されるようになっていると、中空杭内面の付着物の除去能力が高くなり、除去作業を効率的に実施できる。従って、スクレーパとの相乗効果で水の使用量が少なくても付着物の除去が可能となる。その結果、泥水の発生量を泥水溜まり代の範囲内に抑えることができる。

0018

また、前記中空杭内面の付着物除去装置において、前記スクレーパを、ばねを介して支持することで、弾性的に中空杭内面に押し当て中空杭内面形状に対応して進退自在となり、中空杭内面に凹凸があってもスクレーパが進退して追随するので、中空杭の内面が凹凸(例えば、波形の凹凸)の存在する中空杭でも、中空杭内面に付着物が盛り上がって付着していても、対応可能となる。

0019

また、前記中空杭内面の付着物除去装置において、前記スクレーパのうち少なくとも前記中空杭内面と接触する部位つまり前記先端縁部分をゴム片にしたことにより、中空杭内面に付着した付着物を強制的に掻き落とす際に、その中空杭内面に弾性を持って柔らかく接触して掻き落とすので、中空杭内面を損傷せずに、粘着力の高い付着物をも確実に除去することができる。

0020

また、前記中空杭内面の付着物除去装置において、前記昇降体には排水ポンプが設置され、前記中空杭内の泥水を中空杭外に排出するための吸水口が、前記噴出管の噴出ノズルより下位レベルに設けられているので、洗浄作業で発生した泥水の水位が、噴射ノズルに達する前に排水ポンプで排水することができる。従って、前記洗浄水の水中(泥水中)での噴射を回避でき、圧縮空気や加圧水の圧力減衰が生じなく、洗浄能力が低下することもない。

0021

また、中空杭内面の付着物除去方法において、地盤中に中空杭を打設した後に、付着物除去装置を構成する昇降体を上部開口より中空杭内に挿入し、前記昇降体に設けられた環状の噴出管に洗浄流体を供給することで、その噴出管に設けられた噴射ノズルより前記中空杭内面に向けて洗浄流体を噴射させつつ前記昇降体を下降および上昇させるとともに、前記昇降体に突設されたスクレーパの先端縁を前記中空杭内面に押し当てることで、中空杭内面の付着物を掻き落とし、洗浄、除去することができ、また装置本体をクレーン等の重機で吊り下げて下降または上昇(持ち上げ)の操作をするだけで、噴射ノズルより噴射された洗浄流体により中空杭内面の付着物を洗浄しながら、スクレーパによって中空杭内面の付着物を掻き落とすことができる。また、水を中空杭内面の付着物の洗浄に用いた場合に、中空杭内に溜まる泥水によって噴射ノズルから噴射される水や空気の噴射力が減衰されるのを回避でき、その泥水を排水ポンプによって速やかに中空杭の外に排出することができる。
また、スクレーパが存在するので使用する水の量を少なくしても洗浄効果を発揮でき、それ故に泥水の発生量を泥水溜まり代の範囲内に抑えることができ、排水作業が不要となり、作業工程を短縮することができる。

発明の効果

0022

本発明の中空杭内面の付着物除去装置および付着物除去方法によれば、次のような効果を奏する。
(1)中空杭内面に空気及び/又は水を噴射させ、加えてスクレーパにより中空杭内面に付着した付着物を強制的に掻き落とすので、その相乗効果で、中空杭内面に付着した土砂やソイルセメント等の付着物を、中空杭内面の全体に亘ってムラなく確実に迅速に洗浄できる。
(2)中空杭内面に付着物が強固に付着していても、スクレーパにより掻き落とすことができるので確実に迅速に洗浄できる。
(3)洗浄によって発生した泥水は、排水ポンプで外部に排出することができる。従って、発生した泥水が噴出管の噴射ノズルに達する前に排水ポンプで排出することで、空気や水の泥水中(水中)での噴射を回避でき、噴射力の減衰が生じず、洗浄能力が低下することもない。
(4)スクレーパが存在するので噴射する水の量は少なくても洗浄効果があり、発生する泥水の量を泥水の溜まり代内に収まるように抑えることができ、排水作業が不要となり、作業性が向上する。

0023

以上、本発明について簡潔に説明した。更に、以下に本発明を実施するための最良の形態を添付の図面を参照して、詳細に説明する。

図面の簡単な説明

0024

本発明の実施の形態を示す中空杭内面の付着物除去装置の一部断面正面図である。
図1における昇降体の平面図である。
本発明の他の実施の形態を示す中空杭内面の付着物除去装置の要部の一部断面正面図(a)および(a)に示す昇降体の平面図(b)である。
本発明の更に他の実施の形態を示す中空杭内面の付着物除去装置の要部の一部断面正面図である。
中空孔内面の付着物除去装置の底面図である。
スクレーパの構成を示す平面図(a)及び正面図(b)である。
スクレーパの他の実施の形態を示す平面図(a)及び正面図(b)である。
中空杭内面の付着物除去方法を工程順(a)(b)(c)(d)(e)(f)に示す説明図である。

実施例

0025

以下、本発明の実施の形態の一例を、図面を参照して詳細に説明する。図1は本実施形態による中空杭内面の付着物除去装置の全体を示す一部断面正面図、図2は、図1における昇降体の平面図である。本実施形態にかかる中空杭内面の付着物除去装置は、昇降体1と、噴出管2と、スクレーパ3と、ガイドとしてのガイド輪4とを備える。これらのうち昇降体1は筒状(円筒状)をなし、この昇降体1の外径より大きい内径を持つ中空杭5内で、この中空杭5の深さ方向に往復移動自在に挿入される。この昇降体1は所定厚みの鋼材によって高強度に作られる。また、中空杭5としては鋼管杭、既製コンクリート杭が用いられる。

0026

前記噴出管2は昇降体1の外周側において環状をなし、その昇降体1の上部外周に取り付けられている。この噴出管2には所定間隔をおいて複数(例えば、28個)の噴射ノズル6が、いずれも中空杭5の内面に噴射口が向かうように放射状に配置されている。また、この噴出管2の一部には洗浄流体の供給パイプ7の一端が連結されており、この供給パイプ7の他端に洗浄流体である空気および水を前記噴出管2へ供給するための空気供給管8および水供給管9が分岐接続されている。さらにこれらの空気供給管8および水供給管9は、それぞれエアーコンプレッサ10およびポンプ11によって空気や貯水槽11a内の水を汲み上げて供給パイプ7へ送出するように機能する。

0027

前記スクレーパ3は昇降体1の下部外周に放射状に突設された複数本支持部材12の先端に、それぞれ1個ずつ取り付けられている。これらの支持部材12は全長が略等しい。これらの支持部材12に取り付けられたスクレーパ3は、図6に示すように略同一形態複数個扇形板3aを隣接するようにして構成され、これらの扇形板3aの基端部が各支持部材12の先端部下面に固定されている。また、これらの扇形板3aの円弧状の先端部は、中空杭5の内面に軽く接触するように臨む形態およびサイズとなっている。従って、スクレーパ3は複数枚の扇形板3aを隣接配置されることで、図5に示すようにその先端部が円形に繋がり、中空杭5の内面に押し当てられる関係となっている。従って、昇降体1が中空杭5内において往復移動する際に、その中空杭5の内面に付着した土砂やソイルセメント等の付着物を掻き取りまたは掻き落とすことが可能になる。

0028

前記ガイド輪4は昇降体1の下部外周であって、例えば120度の角度位置に配置された支持部材12の先端に取り付けられている。そして、これらのガイド輪4は中空杭5の内面に接触して回転することにより、中空杭5内面に沿って昇降体1を上下方向にスムース昇降ガイド可能にしている。これらのガイド輪4は中空杭5内の中心に一定間隙をおいて昇降体1を昇降させるスペーサとして機能し、従って、前記噴出管2の全ての噴射ノズル6端から中空杭5内面に噴射される空気や水などの洗浄流体の噴射圧力を均等に維持することができる。
ガイドとして、本実施の形態では、中空杭内面に当接して転動するガイド輪4で示しているが、これに限定されるものではない。中空杭5の内面に当接して昇降体1を中空杭5内面に対し一定の間隔を維持するように案内する構成であればよい。また、本実施の形態では、ガイドとしてのガイド輪4を昇降体1の下部外周に設けた場合を示しているが、これは昇降体1の上部外周でも、上部及び下部の両方でもよい。ガイドとしてのガイド輪4が昇降体1の上部外周に存在すると、噴射ノズル6が中空杭5の内面にぶつかって損傷することを防ぐ効果もある。

0029

また、昇降体1の内部には水中ポンプ13が設置されており、この水中ポンプ13の底部には中空杭5内に溜まった洗浄流体である水(泥水)を吸い込んで、排水パイプ14を通して中空杭5外に排出するための吸水口(図示しない)が設けられている。これらの吸水口は前記噴出管2より十分に下方に位置し、昇降体1の下部が中空杭5内の泥水に浸漬される条件下で、噴射ノズル6からの洗浄流体の噴射が妨げられないようになっている。つまり、噴射ノズル6からの洗浄流体の水中(泥水内)での噴射が回避可能になっている。

0030

また、昇降体1上端の外周には、吊りワイヤ15が取り付けられ、この吊りワイヤ15はクレーン16から垂直方向に昇降されるワイヤロープ17端に係止されている。従って、クレーン16からワイヤロープ17および吊りワイヤ15を介して昇降体1を中空杭5内の所定深さ領域まで吊り降ろして挿入することができる。そして、この昇降体1の昇降時には、エアーコンプレッサ10およびポンプ11を稼働させて、エアーコンプレッサ10からは圧縮空気を空気供給管8および供給パイプ7を通じて噴出管2へ供給するとともに、ポンプ11からは前記貯水槽11a内の水を水供給管9および供給パイプ7を通じて噴出管2へ供給する。

0031

このため、圧縮空気および高圧水供給管7を介し、噴出管2の噴射ノズル6から中空杭5内面に向かって噴射される。このため、その中空杭5内面の付着物を洗い落とすことができる。この時、環状の噴出管2には多数の噴射ノズル6が等間隔をおいて設けられ、このため前記噴出された空気または水あるいは空気と水の混合流体(洗浄流体)は中空杭5内面(内周面)に均等に噴射される。そして、昇降体1の昇降に伴って予め設定された中空杭5の上下方向の領域内を、その領域内の内面に凹凸部があっても、順次洗浄し、前記付着物を除去していく。また、この付着物の除去作業で発生した泥水は中空杭5内の前記領域内に溜まるが、その水位(レベル)が水中ポンプ13の前記吸水口より高くなると(上昇すると)、水中ポンプ13はその排水パイプ14を通じて前記泥水を中空杭5の外ヘ排出する。

0032

一方、昇降体1の前記昇降動作時においては、昇降体1に設けられたスクレーパ3の先端縁が中空杭5内面に押し当てられ、中空杭5内面に付着した土砂やソイルセメントなどの付着物を掻き取るように作用する。このため、その付着物が粘着性がある場合であっても、また、付着物が強固に付着していても、強制的に下方へ掻き落とされる。従って、かかるスクレーパ3による付着物の掻き落とし工程と水、空気、水と空気の混合流体(洗浄流体)による付着物の洗い落とし工程とによって、中空杭5内面が確実・迅速にクリーンに洗浄されることとなる。
特に、スクレーパ3が中空杭5内面の付着物除去に作用するので、水(洗浄水)の使用量を少なくしても洗浄効果を発揮し、結果、発生する洗浄泥水量も少なくして泥水溜まり代の範囲内に抑えての洗浄作業が可能となる。

0033

これらの場合において、中空杭5内面と噴射ノズル6の先端との距離(間隙)は前記洗浄流体による付着物の洗浄能力を低下させない距離、例えば30ミリ〜200ミリに設定される。中空杭5内面の付着物除去作業では、昇降体1の1回の下降または上昇によって中空杭5内面の全体を一度に洗浄できることが望ましいのであるが、1回の下降または上昇のみでは洗浄が不完全である場合がある。この場合には、その昇降体1の下降や上昇を複数回繰り返すようにすればよい。

0034

また、昇降体1の下部外周にはガイド輪4が取り付けられているため、前記領域内において昇降体1と中空杭5内面との間隙が一定に維持されるとともに、昇降体1はその中空杭5内面に沿って円滑に移動可能となる。従って、噴射ノズル6から噴射される洗浄流体の中空杭5内面に対する噴射圧力は広い範囲に亘って均等になり、中空杭5内面の付着物をムラなく洗浄、除去することができる。

0035

図3は、本発明の他の実施の形態を示す中空杭内面の付着物除去装置を示し、(a)はその要部の一部断面正面図、(b)は、(a)に示す昇降体の平面図である。この実施の形態は、前記実施の形態における1段の噴出管2に代えて、上下2段に分けて設置された環状の噴出管2A、2Bを用いた例を示す。ここでは、図1に示す供給パイプ7、エアーコンプレッサ10、ポンプ11及び吊りワイヤ15、クレーン16、ワイヤロープ17等は省略して示しているが、同様の構成を備えている。上下2段の環状の噴出管は、空気噴出管2Aと水噴出管2Bとで構成され、それぞれの噴出管2Aおよび2Bには、中空杭5内面に向けて噴射ノズル6が設けられている。そして、空気噴出管2Aには空気供給管21が連結され、水噴出管2Bには水供給管22が連結され、空気噴出管2Aには空気が供給され、その噴射ノズル6から空気が噴射可能となり、また、水噴出管2Bには水が供給され、その噴射ノズル6から水が噴射可能となっている。この空気供給管21からの空気噴出管2Aへの空気の供給と水供給管22からの水噴出管2Bへの水の供給は、選択的に供給可能となっている。また、昇降体1の上下端部の内面には、図3及び図4に示すような板材を十字状に組んだ補強枠24、25がそれぞれ取り付けられている。他は前記実施の形態と同様であり、同様な構成要素には同じ符号が付してある。

0036

かかる構成の中空杭内面の付着物除去装置では、水噴出管2Bへの水の供給を停止して空気噴出管2Aには空気を供給し、空気噴出管2Aの噴射ノズル6からだけ空気を噴射して洗浄したり、空気噴出管2Aへの空気の供給を停止して水噴出管2Bには水を供給し、水噴出管2Bの噴射ノズル6からだけ水を噴射して洗浄したり、それぞれの噴出管2Aおよび2Bに、それぞれ空気と水を供給し、それぞれの噴出管2A、2Bの噴射ノズル6、6からそれぞれ同時に空気と水を噴射して洗浄する施工を、選択的に実施することが可能となる。これにより中空杭5内面に付着した付着物の性状に応じて選択して洗浄作業を実施できることになり、付着物除去作業を効率的に実施できる。特に、スクレーパ3が存在するので、その作用、効果を加味して最適の除去効率を発揮する選択をすることで一層の除去作業の効率化を図ることができる。また、この場合において、噴出管2Aの噴射ノズル6から空気のみを噴出させる場合には、水中ポンプを昇降体1に設置する必要がなく、設置しても作動させる必要はない。また、スクレーパ3が中空杭5内面の付着物除去に作用するので、水の使用量を低減でき、単位時間に中空杭5内に溜まる洗浄水の量を少なくでき、例えば、泥水を泥水の溜まり代の範囲内に収まるように抑えることができるので、排水が不要となりポンプの設置が不必要となり、必要の場合でも、ポンプの小型化、軽量化、排水時間の短縮化を図ることができる。

0037

図4は、本発明の更に他の実施の形態を示す中空杭内面の付着物除去装置の要部の一部断面正面図である。この実施の形態は、水と空気の混合流体を噴射する複数の混合流体噴射ノズル6aを有する噴出管2bで構成され、この混合流体噴射ノズル6aに水と空気が供給され、水と空気の混合流体が噴射されるようになっている点に特徴がある。

0038

図4において、昇降体1の外周に設けられる環状の噴出管は、水と空気の混合流体を噴射する複数の混合流体噴射ノズル6aを有する水噴出管2bで構成され、この水噴出管2bと並列して環状の空気通路管2aが設けられ、水噴出管2bには水供給管22が連結され、空気通路管2aには空気供給管21が連結され、前記水噴出管2bの各混合流体噴射ノズル6aには、空気通路管2aとの間に連結管2cが連結されている。従って、水供給管22から水噴出管2bに供給された水は、混合流体噴射ノズル6aから噴射可能となり、同時に空気供給管21から空気通路管2aに供給された空気も、連結管2cを介し混合流体噴射ノズル6aから噴射可能となり、混合流体噴射ノズル6aからは、水と空気の混合流体が噴射可能となる。これにより水の噴射力に空気の噴射力が加勢され、混合流体の噴射力が高められる。

0039

この構成のように、水と空気の混合流体を噴射する複数の混合流体噴射ノズル6aを有する水噴出管2bで構成され、この混合流体噴射ノズル6aに水と空気が供給され、水と空気の混合流体が噴射されるようになっていると、水の噴射力に空気の噴射力が加勢され、混合流体の噴射力が高められ、しかも水の洗浄と空気の洗浄の相乗効果で、中空杭5内面の付着物の除去能力が高くなり、除去作業を効率的に実施できる。また、スクレーパ3との相乗効果で洗浄水の使用量が少なくても除去が可能となる。その結果、泥水の発生量を泥水溜まり代の範囲内に抑えることができる。
また、この図4に示す実施の形態の中空杭内面の付着物除去装置によれば、前記の他に空気供給管21から空気通路管2aへの空気の供給を停止して、水供給管22から水噴出管2bに水を供給することで混合流体噴射ノズル6aからは水のみを噴射することもできるし、また、水供給管22から水噴出管2bへの水の供給を停止して、空気供給管21から空気通路管2aに空気を供給することで混合流体噴射ノズル6aからは空気のみを噴射することもできる。従って、この実施の形態の中空杭内面の付着物除去装置では、混合流体噴射ノズル6aから水と空気の混合流体を噴射して洗浄したり、混合流体噴射ノズル6aから水のみを噴射して洗浄したり、混合流体噴射ノズル6aから空気のみを噴射して洗浄する施工を、選択的に実施することができる。これにより中空杭5内面に付着した付着物の性状に応じて最適な洗浄方法を選択して洗浄作業を実施できることになり、付着物除去作業を効率的に実施できる。加えて、スクレーパ3が存在するので、その作用、効果を加味して最適の除去効率を発揮する選択をすることで、一層の除去作業の効率化を図ることができる。

0040

また、スクレーパ3は図5に示すように、複数枚の扇形板3aが隣接するように、前記複数本の支持部材12先端に取り付けられている。これらの扇形板3aは図6(a)、(b)に示すように、先端部がナイフエッジ状をなすゴム片26を先端部(外周部)に取り付けられている。また、前記支持部材12は、一方の筒状可動部材12bが昇降体1に固定された他方の基部材12aに対し、図示しないバネ部材を介して軸方向摺動可能に嵌挿されている。このため、昇降体1が中空杭5内で昇降する際に中空杭5内面のスクレーパ3の先端縁つまりゴム片26先端がその内面に当接して倣うよう(凹凸面でもその凹凸面に倣うよう)に当接移動することが可能になり、中空杭内面に凹凸面があってもスクレーパ3の中空杭5内面に対する押し付け力緩和吸収する。従って、中空杭5内面がスクレーパ3との摩擦接触によって損傷することはない。また、中空杭5内面が円滑である場合には、全体が金属材合成樹脂材などの硬質材からなる、図7(a)、(b)に示すようなスクレーパ3を用いることもできる。この場合には、それらの金属材や合成樹脂材に弾性を持たせるように、中央部に大きめ切欠または孔27を設けることが望ましい。

0041

前述のように、噴出管2Aの噴射ノズル6からは空気を、噴出管2Bの噴射ノズル6からは水を、それぞれ選択的に噴出させることができる。また、水噴出管2bの混合流体噴射ノズル6aからは、水と空気の混合流体を噴射させたり、水のみを噴射させたり、あるいは空気のみを噴射させたりすることを選択的に実施できる。そしてかかる空気や水の噴射状況において昇降体1を中空杭5内で昇降させることで、前述のようにスクレーパ3による付着物の掻き落としと空気や水による洗浄の両作用によって、中空杭5内面をクリーンに洗浄することができる。なお、水による洗浄の場合には、中空杭5内に洗浄後の洗浄水(泥水)が溜まるが、この泥水は水中ポンプ13を作動することで速やかに中空杭5外に排出することができる。また、スクレーパ3が中空杭5内面の付着物除去に作用するので、噴射する水の量を少なくしても洗浄効果を発揮でき、泥水の発生量を泥水溜まり代の範囲内に収めて排水作業を不要とすることもできる。

0042

次に、前記の付着物除去方法を、中堀り工法において実施する場合を、図8を見ながら説明する。図8は、中空杭内面の付着物除去方法を工程順(a)(b)(c)(d)(e)(f)に示す説明図である。
まず、図8(a)は、中空杭5の先端に拡大根固め部Kを築造した状態を示す。この根固め部Kの築造は、従来公知の方法で実施する。この根固め部Kの築造は、根固め液Rと地盤土撹拌混合して築造するため、図8(a)に示すように中空杭5内に根固め液(あるいはソイルセメント)Rが上昇する。そこで、図8(b)に示すように中空杭5内にバケツ31をワイヤ32で上げ降ろしして、根固め液(あるいはソイルセメント)Rを中空杭5の外に汲み出す。この汲み出し作業では、洗浄必要領域Tの区間だけでなく、泥水溜まり代Sの区間も加えて汲み出す。この汲み出しは泥水ポンプを用いて行うこともできる。これにより根固め液Rが洗浄の必要な(洗浄区間T+泥水溜まり代S)所定レベルLに達した場合には、その汲み出し作業を終了する(図8(c))。次に、前述した方法で昇降体1を中空杭5内に挿入し、その昇降体1を下降または上昇させながらエアーコンプレッサ10からの圧縮空気またはポンプ11からの高圧水、あるいはこれらの混合流体を噴出管2または各噴出管2A、2B、2a、2bに供給し、それぞれの噴射ノズル6、6aから噴出させ、中空杭5内面の洗浄を行う。同時に、昇降体1の下降または上昇によって、この昇降体1の外周側に取り付けられたスクレーパ3が中空杭5内面の付着物を掻き取るように作用するため、土砂やソイルセメントなどの付着物は前記空気や洗浄水とともに泥水にしながら中空杭5内の下方へ洗い落とされる。

0043

次に、前記付着物の洗浄作業によって、中空杭5内の前記レベルLにある根固め液Rの上部に溜まる前記洗浄水(泥水)が泥水溜まり代Sを超えて溜まった場合には、昇降体1内の水中ポンプ13により吸い込んで、中空杭5外に排出する。洗浄水(泥水)が泥水溜まり代Sの範囲内に収まった場合には、排水作業は不要である(図8(d)(e))。そして洗浄必要領域(洗浄区間)Tの洗浄後に、昇降体1を中空杭5の外へ引き上げて、洗浄作業を終了する(図8(e))。そして、レベルL以上に残る泥水をバケツで汲み出し、あるいはポンプによる吸い込みによって中空杭5外に排出した後、この排出終了後の中空杭5内の状況を確認するために撮影する。この中空杭5内の状況の確認は目視でもよい。この撮影または目視によって中空杭5内面に付着物がないことを確認した上で、一連の付着物除去作業を終了することとなる(図8(f))。
なお、図8(f)では、泥水溜まり代の部分の泥水も排水した場合を示しているが、これは図8(e)に示すように泥水溜まり代Sの範囲内の泥水は、そのまま残してもよい。

0044

以上のように、本実施形態による鋼管杭、既製コンクリート杭などの中空杭5内面の付着物除去装置は、地盤中に中空杭5を打設した後に、昇降体1を上部開口よりその中空杭5内に挿入し、昇降体1に設けられた環状の噴出管2、2A、2B、2a、2bに洗浄流体を供給することで、その噴出管2、2A、2B、2bに設けられた噴射ノズル6、6aより中空杭5内面に向けて洗浄流体を噴射させつつ、昇降体1を下降および上昇させるとともに、昇降体1に突設されたスクレーパ3の先端縁を中空杭5内面に押し当てることにより、中空杭5内面の付着物を洗浄除去するという構成である。これにより中空杭5内面に付着した土砂やソイルセメント等の付着物をその中空杭5内面の全体に亘ってムラなく確実に洗浄できるとともに、その洗浄した付着物や泥水を確実に外部(地上)に排出しつつ除去できるものである。洗浄水(泥水)が少なく泥水溜まり代Sの範囲内に収まった場合には、排水は不要となる。

0045

本発明の中空杭内面の付着物除去装置および付着物除去方法は、中空杭5内面に付着した土砂やソイルセメント等の付着物をその中空部5内面の全体に亘ってムラなく確実に洗浄できるとともに、その洗浄した付着物や泥水を確実に外部(地上)に排出しつつ除去できるという効果を有し、沈設後の中空杭内面の土砂やソイルセメント等の付着物を除去する中空杭内面の付着物除去装置および付着物除去方法等に有用である。

0046

1昇降体
2、2A、2B、2b噴出管
2a空気通路管
2c連結管
3スクレーパ
3a扇形板
4ガイド輪
5中空杭
6噴射ノズル
6a混合流体噴射ノズル
7供給パイプ
8空気供給管
9水供給管
10エアーコンプレッサ
11ポンプ
12支持部材
12a基部材
12b可動部材
13水中ポンプ
14排水パイプ
15 吊りワイヤ
16クレーン
17ワイヤロープ
21空気配管
22水配管
23 空気・水配管
24、25補強枠
26ゴム片
31バケツ
32 ワイヤ
K 拡大根固め部
R根固め液
S泥水の溜まり代

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