JPS63217016A - 地中に杭を打設する方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はまず第１に地中に、とくに海底土中に杭を打設
する方法及び装置に関する。

海中において、構造物の基礎は一般に表面からディーゼ
ルハンマー又は海中油圧ハンマーを用いて打込まれた直
径の大きな（８４“又は２．１０ｍ）傾斜した又は垂直
な杭により作られている。

しかしながら、成る種の土壌中では、この解決法は充分
でなく、これをセメント注入されたボアパイルに置き換
えることが望まれる。しかし現在の状況の下では、きわ
めて大きな取り込むべきトルク、ならびに直接循環する
岩屑排出用流体の流量のため、回転ボーリングにおいて
は４８“（１，２０ｍ）の最大直径に制限されている。

さらに延長管の使用や、最初の数メートルにケーシング
を行なうことも困難である。又粘土水でのボーリングは
不可能である。

すでに、これらの欠点を補正するため、フランス特許出
願明細書第８５１４９３９号及び８６０５５２９号に記
載のもののようなフライス付き機械を使用することが提
案された。しかしながら、これらの機械はボーリング孔
の全長にわたって、ケーシングを行なうことができず、
さらに、円形断面の杭を施工するよう配慮されていない
。

本発明は特に大きな直径のセメント注入されたボアパイ
ルの特に海中杭底上での施工を可能にする方法を提供す
ることを、その目的としている。

このためまず本発明の目的は、地中、特に海底土中に杭
を打設する方法であって、 ａ）予じめ定められた内径及び外径を有し、その内部に
は、横方向必要空間が管内径より小さい第１の位置から
その横方向必要空間が管外径より大きい第２の位置まで
動くフライスを備えたボーリング機が含まれているよう
な管（１５）の下端部を、ほぼ地面に接触するようにし
、ｂ）予じめ定められた深さまで、前記第１の位置にあ
るフライスで、上から下へボーリング作業を行ない、 Ｃ）フライスをその第２の位置におき、ｄ）前記管下端
部付近まで、フライスがその第２の位置にある状態で下
から上への余堀りボーリングを行ない、 ｅ）フライスを前記第１の位置まで戻し、機械を管の中
に再び入れ、 ｆ）こうして作られた穴の中に、予じめ定められた深さ
まで管を下降させ、場合によっては、ｂ）からｅ）まで
の作業を一定回数くり返し、ｇ）こうして地中に押込ま
れた管からボーリング機を引き抜き、穴の壁と管の外側
表面の間の環状空間にセメント注入することを特徴とす
る方法を提供することである。

例としてケーシング挿入のためには、厚み２＃（５ｃｍ
）に対して８０’（２ｍ）の内径、つまり８４“　（２
，１０ｍ）の外径をもつ管を用いることができる。この
とき、フライスがその引込んだ位置にある状態で７８“
　（１，９５ｍ）で上から下へのボーリングを行ない、
フライスがその広がった位置にある状態で９０　＃（２
，２５ｍ）で下から上への余堀りボーリングを行なうこ
とができる。ボーリング作業の各区間が行なわれる予じ
め定められた深さは、例えば３メートルであってよい。

杭の施工に先立ち、管を保持し前記の穴の中へのその段
階的下降を行なわせるための装置を設置することができ
る。

管の下降ピンチは各ボーリング区間が実施される深さよ
り小さくても又これに等しくてもよい。

本発明の特別な実施態様においては、１本のジヤツキに
よって接続されている、フライスが上にとりつけられて
いるヘッドと本体を含むタイプのボーリング装置が用い
られている。

かかるヘッドは、管の上端部にそこから一定の距離をお
いて吊り下げ、かかるジヤツキのそれぞれ伸長及び収縮
により前記のボーリング及び余堀りボーリング作業を行
なう。

本発明の目的は又、各々のフライスが揺動するサポート
上にとりつけられていること、フライスがそれぞれその
第１及び第２の位置にある２つの位置の間でこれらのサ
ポートを移動させるための手段が備わっていることを特
徴とする、逆方向に回転駆動させられる少なくとも１対
のフライスを有する、上述の方法を活用するためのボー
リング装置にもある。

円形断面の抗を施工するためには、できれば、重ねて置
かれた２対のフライスを含むボーリング装置を用いる。

なお、４つのフライスの組立体には、ほぼ円形の水平突
出部がある。

かかるフライス装置については、フランス特許出願明細
書第８４１９０５３号中に記されている。

なお、逆方向に回転駆動させられるフライス対を含むこ
のタイプのボーリング装置が、時として、土壌の性質に
応じてフライスの進行を妨げる可能性のある段がフライ
ス間に削り残されるという欠点を呈する、ということが
わかっている。

この欠点を補正するため、本発明によると、ほぼ垂直な
軸を中心として機械の本体上に回転可能な形でとりつけ
れたサポート上にフライスをとりつけるような配慮もな
されている。なおこの場合、かかる軸を中心としてこの
サポートを回転させるための手段が備えられている。

”このフライスの回転は段の破壊、ひいてはより規則的
な機械の進行をひきおこす。

さらに、フライスのサポートの回転により発生する垂直
トルクをとり込むため、縦方向溝内にとりつけられ管の
内側面に支持をとることのできる特に膨張可能なパッド
を用いることもできる。

さらに、本発明の目的は、地盤に対し固定した形でとり
つけられた第１の締めつけフランジとこれと同軸の第２
の締めつけフランジが含まれていること、ならびにこの
第２のフランジを第１のフランジに近づけたり遠ざけた
りする手段が備わっていること、を特徴とする、上述の
ような方法を活用するための、管の段階的下降及び保持
用の装置にある。

ここで、添付の図面を参考にして、制限的な意味をもた
ない本発明の実施態様を例として記したい。

まず特に第１図及び第６ｂ図を参考にして、本発明に従
った装置を一般的に記述する。

使用されるボーリング機械（１）は前進用ジヤツキ（４
）に接続されている本体（２）とヘッド（３）を含むタ
イプのものである。その下部において、本体（２）は、
垂直軸を中心として旋回するようとりつけられたサポー
トを介して、上部フライスの１対（６）と下部フライス
の１対（７）を受は入れている。

フライス（６及び７）は、ほぼ水平な軸を中心として回
転可能な形でとけつけられ、フライス（７）の軸はフラ
イス（６）の軸に対し垂直である。２つのフライス（６
）は、岩屑を機械の垂直軸の方に戻すように、２つのフ
ライス（７）と同様、逆方向に回転する。岩屑は、機械
の垂直軸において、吸込みダクト（９）を介して岩屑用
ポンプ（８）により吸込まれる（第２ａ図）。フライス
（６及び７）は、それらが作るボーリング孔の断面が円
形になるように、第３ａ図及び第３ｂ図に見られるよう
にその水平突出部がほぼ円形であるような形を有する。

かかるフライス装置は、フランス特許出願明細書筒８４
　１９０５３号に記されている。

ポンプ（８）及びフライス（６及び７）の駆動用原動機
は例えば海水タービン（１０）によりそれ自体駆動され
ている水力発電機（９）から給電を受ける。このタービ
ンは、２路導管（１１）及び連続したロンド（１２）を
介して、例えば動的位置制御されている船舶のような海
上サポートから圧力下の海水を受ける。導管（１１）は
、その下端部においてボーリング機械（１）のヘッド（
３）に接続され、一方その上端部は、分配箱（１３）を
介して、連続したロンド（１２）の下端部に接続されて
いる。導管（１１）の流路の１つはタービンのフィード
を行ない、もう一方の流路は、岩屑の排出を可能にする
。ボーリングの岩屑を排出させるため、たわみ管（１４
）が分配箱（１３）に接続されている。かかる装置につ
いては、フランス特許出願明細書筒８６０５５２９号に
記されている。

第１図及び第６ｂ図は、それを用いて作ったボーリング
孔のケーシングを形作るための管（１５）の内部に配置
されたボーリング機械（１）を表わしている。

ボーリング機械（１）は支持機構（１６）を介して管（
１５）の上端部と一体をなすようとりつけられた上端部
をもつ２路導管（１１）と、そのヘッド（３）を介して
、管（１５）自体により支持されている。従って、機械
（１）は機構（１６）を介して管（１５）の内部に吊下
げられ、ヘッド（３）は、導管（１１）の長さに等しい
管（１５）の上端部から一定の距離のところにある。

本発明に従った組立体には又、管（１５）を保持し段階
的に前進させるための装置（１７）が設けられている。

この装置（１７）にはまず、本発明に従って施工された
杭により海底地盤に固定したいと考えられている構造物
（２１）の中に形づくられた保留部分（２０）の末広が
りの上端部（１９）と連動することのできる案内・支持
円錐部（１８）が含まれている。

管（１５）用の下端締付はフランジ（２３）は、円錐部
（１８）と一体を成す形でとりつけられ、一方、上部締
付はフランジ（２４）は、操作用ジヤツキ（２５）を用
いてフランジ（２３）との関係において軸線方向に移動
できるようにとりつけられている。

ジヤツキ（２６）は、フランジ（２３）による管（１５
）の締めつけを可能にし、ジヤツキ（２７）は、フラン
ジ（２４）による管（１５）の締付けを可能にしている
。

一定のテンションで海上サポートに接続されている案内
用ケーブル（２８）は、締めつけフランジ（２３）に固
定された下端部を有し、それぞれ上部フランジ（２４）
と管（１５）の上端部と一体を成すガイド（２９及び３
０）を横断し、管が下降する際にこれを案内する。

その保持装置との関係における管の下降（Ｉ５）は、ジ
ヤツキ（２５）の引込みにより、下部フランジ（２３）
がゆるめられ上部フランジ（２４）が締められた状態で
、行なわれる。この下降は、段階的に行なうことができ
る。その場合、ジヤツキ（２５）がひとたび完全に引込
められると、フランジ（２３）は締められ、フランジ（
２４）はゆるめられ、次にジヤツキ（２５）が広げられ
てフランジ（２４）を再び上昇させることになる。

その後、フランジ（２４）は再度締められ、フランジ（
２３）はゆるめられ、作業は再びくり返される。

フライス（６及び７）は、第２ａ及び３ａ図に示されて
いる離れた位置、或いは、第２ｂ図及び３ｂ図に示され
ている位置をとることができる。

このために、各々のフライス（６）は、水平軸（３２）
を中心として揺動するサポート（３１）上にとりつけら
れている。ダクト（９）を支承とするジヤツキ（３３）
は、第２ａ図に示されているように、フライスを離隔さ
せることができる。

この場合、フライスの水平突出部は、第３ａ図に示され
ているように、管（１５）の外径より大きな直径を有す
る。

同様に、周辺スカート（３５）を支承とするジヤツキ（
３４）は、第２ｂ図に示されているように、フライスを
再度締めつけることができる。この位置において、フラ
イスの水平突出部の直径は管（１５）の内径より小さい
ものであり、そのため、そのフライス（６及び７）を含
む機械（１）は管（１５）の内部に進入することができ
る。

当然のことながら、フライス（６）のものと同じような
揺動サポート及びジヤツキは、フライス（７）を操作す
るためにも用いられる。

ここで第４ａ図、４ｂ図及び第５図を参照すると、ジヤ
ツキ（３６）が、ボーリング機械（１）の本体に対する
フライスサポート（５）の回転を可能にすることがわか
る。こうして、矢印（３７）で図示されているように、
垂直軸を中心として例えば数度の揺動をこれらのフライ
スに行なわせ、こうしてそれぞれ２つのフライス（６）
間及びフライス（７）間に形成する段を壊すことが可能
になる。

この揺動による反力トルクがひきおこされ、このトルク
は、管（１５）の内部面を支承として膨張可能で、機械
（１）の本体（２）の溝（３９）の中を滑動しうるパッ
ド（３８）により取り込まれる。これらのバンド（３８
）のための膨張装置（４０）が機械の本体内に備えられ
ている。

第４ａ図及び第４ｂ図において、管（１５）を支承とす
るパッド（３８）は、機械本体が前進ジヤツキの作用の
下で下降したとき溝（３９）の内部に滑動しなから同じ
レベルにとどまっていることがわかる。

最後に、本発明による組立体は、装置（１７）用のフィ
ード及び制御用ケーブル（４１）ならびに、ボーリング
機械（１）用のフィード及び制御用ケーブル（４２）を
含んでいる。

上述の組立体を用いた杭の施工方法は、以下に第６ａ図
から第６１図を参照して示されている。

第６ａ図は、ボーリング機（１）、管（１５）及び保持
・前進装置（１７）により構成されている組立体が構造
物（２１）内に備えられた係留部分（２０）に近づいて
いるところを表わしている。

この接近は、ここに図示されていない海上サポートから
連続したロンド（１２）により吊り下げられた組立体を
保持しつつ行なわれる。この接近の間、機械（１）は、
管（１５）の内部に全体に配置され、フライスは第２ｂ
図及び第３ｂ図の引込められた位置にあるということが
わかる。

第６ｂ図では、案内・支持用円錐部（１８）は係留部分
く２０）の末広がり部分（１９）内に侵入し、こうして
組立体を構造物（２１）との関係において位置づけてい
る。係留部分（２０）の円筒部分には、管が係留部分（
２０）を通って地盤まで下降できるようにするため、管
（１５）の外径よりやや大きい内径が備わっている。

当然のことながら、定着すべき構造物を設置する前に定
着杭を施工したい場合、装置を直接海底上に置くことも
できる。

第６Ｃ図において、管（１５）の下端部及びボーリング
機（１）は地盤（２２）と接触するまで係留部分（２０
）を通って下降させられる。このため締めつけ用フラン
ジ（２３及び２４）はゆるめられ、管（１５）は案内ケ
ーブル（２８）上に案内される。この下降は、引込んだ
機械（１）の前進ジヤツキ（４）で行なわれる。

このとき、フライスはつねに第２ｂ図と第３ｂ図の接近
した位置にあり、上から下への第１のボーリング作業は
、第６ｄ図に示されているように、前進ジヤツキ（４）
の広がりにより行なわれる。

第６ｅ図において、フライスは第２ａ図及び第３ａ図に
示されているその位置において、ジヤツキ（３３）を用
いて離隔させられている。こうして、管（１５）の下端
部付近まで機械（１）のフライスを戻す前進ジヤツキの
収縮により、下から上へ余堀りボーリング（５１）が実
現される。

従って、こうして作られた穴は、管（１５）の外径より
やや大きい直径を有している。

第６ｆ図において、フライスは再びジヤツキ（３４）に
よって近づけられ、機械（１）はその全体が管（１５）
内に入り、管（１５）は上述のように、操作用ジヤツキ
（２５）と締付は用フランジ（２３及び２４）の組合さ
った作用により、前進装置（１７）を用いて穴（５１）
の中に下降させられる。

管（１５）の下端部が穴（５１）の底部にくると、新し
いボーリング（５２）が第６ｇ図に示されているように
、そのフライスが接近した状態のボーリング機（１）に
より上から下へ実現される。

次にフライスは離隔させられ、管（１５）の外径より大
きな直径で下から上へ余堀りボーリング（５３）が実現
される（第６ｈ図）。

この余堀りボーリングが、第６１図に示されているよう
に管（１５）の下端部付近まで行なわれると、この管は
再び第６ｊ図に表わされているように相応する穴の底部
まで下降されうる。

当然のことながら上記の作業は、地中（２２）に望まし
い深さまで管（１５）を押し込むために必要なだけの回
数くり返すことができる。

この押込みが終了すると、装置（１７）及びボーリング
機（１）は、第６に図に示されているように、構造物（
２１）の係留部分（２０）中の所定の位置に管（１５）
を地中（２２）に押込んだ状態に残しながら、連続ロン
ド（１２）を用いて再度上昇させられる。

管（１５）の外部表面とこの管が押込まれている穴の壁
の間に作られた環状空間（５４）は、次に、第６１図に
５５という番号で示されているように、適切なあらゆる
手段を用いてセメント注入される。

こうして、ケーシング挿入、セメント注入が行なわれ正
確に径が決定された大口径の円形杭が施工されることに
なる。

当然のことながら、本発明の範囲、考え方から逸脱する
ことなく上述の説明にさまざまな派生型及び修正を加え
ることが可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明に従った方法を活用するのに用いるこ
とのできる組立体の側面図である。 第２ａ図及び２ｂ図は、フライスがそれぞれ、離隔され
た位置ならびに接近した位置にあるボーリング機の下部
を表わしている。 第３ａ図及び第３ｂ図は、第２ａ図及び第２ｂ図に相応
する下からみた図である。 第４ａ図及び第４ｂ図は、その下降ジヤツキがそれぞれ
引込んだ位置及び広がった位置にある、ボーリング中の
機械の垂直断面図である。 第５図は、第４ａ図及び第４ｂ図の横方向断面概略図で
ある。 ！ 第６ａ図から第６ｉ図は本発明に従った方法のさまざま
な段階を図示している。 １・・・・・・ボーリング機械、　２・・・・・・本体
、３・・・・・・ヘッド、　　　　　　４・・・・・・
ジヤツキ、５・・・・・・サポート、　　６，７・・・
・・・フライス、１５・・・・・・管、 ２３．２４・・・・・・締付はフランジ、３６・・・・
・・サポート回転用手段、３８・・・・・・パッド、　
　　　３９・・・・・・縦方向溝、１７・・・・・・保
持・前進装置。 手続補正書（方式） ６３，２．−９ 特許庁長官　小　川　邦　夫　殿 １、事件の表示　　　昭和６２年特許願第２６７５８５
号２、発明の名称　　　地中に杭を打設する方法及び装
置３、補正をする者 事件との関係　　出願人 名称　（氏名）　　　ソ　　し　　タ　　ン　　シ　　
ュ４、代理人

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. （１）地中、特に海底土中に杭を打設する方法であつて
   、 ａ）予じめ定められた内径及び外径を有し、その内部に
   は、横方向必要空間が管内径より小さい第１の位置から
   横方向必要空間が管外径より大きい第２の位置まで動く
   フライス（６、７）を備えたボーリング機（１）が含ま
   れているような管（１５）の下端部を、ほぼ地面に接触
   するようにし、 ｂ）予じめ定められた深さまで、前記第１の位置にある
   フライスで上から下へボーリング作業を行ない、 ｃ）フライスをその第２の位置におき、 ｄ）前記管下端部付近まで、フライスがその第２の位置
   にある状態で下から上への余堀りボーリングを行ない、 ｅ）フライスを前記第１の位置まで戻し、機械を管の中
   に再び入れ、 ｆ）こうして作られた穴の中に、予じめ定められた深さ
   まで管を下降させ、場合によってはｂ）からｅ）までの
   作業を一定回数くり返し、 ｇ）こうして地中に押込まれた管からボーリング機を引
   き抜き、穴の壁と管の外側表面の間の環状空間（５４）
   にセメント注入することを特徴とする方法。
2. （２）前記、杭の打設に先立って、管を保持し前記穴の
   中に徐々にそれを下降させることのできる装置（１７）
   を設置することを特徴とする、特許請求の範囲第（１）
   項に記載の方法。
3. （３）前記、その上にフライスがとりつけられている本
   体（２）とヘッド（３）を含むタイプのボーリング機を
   使用し、かかる本体とヘッドを１本のジャッキ（４）に
   より接続し、 かかるヘッドを管の上端にこの上端から一定の距離のと
   ころに吊り下げ、そして、前記ジャッキのそれぞれ伸長
   及び収縮により前述のボーリング及び余堀り作業を行な
   うこと、を特徴とする、特許請求の範囲第（１）項及び
   第（２）項いずれかに記載の方法。
4. （４）杭を打設する方法を実施するためのボーリング装
   置であって、逆方向に回転駆動する少なくとも一対のフ
   ライスを含んだ装置において、フライスの各々は揺動サ
   ポート（３１）に据え付けられ、フライスを前記第１位
   置と第２位置の２つの位置の間で前記サポートを移動さ
   せる手段（３３、３４）が設けられていることを特徴と
   する装置。
5. （５）前記、重ねて置かれた２対のフライスを含み、そ
   して４つのフライスの組立体にはほぼ円形の水平突出部
   があること、を特徴とする、特許請求の範囲第（４）項
   に記載のボーリング装置。
6. （６）前記、フライスが、ほぼ垂直な軸を中心として機
   械本体上に回転可能な形でとりつけられたサポート（５
   ）上にとりつけられ、 そしてかかる軸を中心としてこのサポートを回転させる
   ための手段（３６）が備えられていること、を特徴とす
   る、特許請求の範囲第（４）項及び第（５）項のいずれ
   かに記載のボーリング装置。
7. （７）前記、縦方向の溝（３９）の中にとりつけられ、
   管の内部表面に支えられうるような、特に膨張可能なシ
   ュー（３８）が含まれていることを特徴とする、特許請
   求の範囲第（６）項に記載のボーリング装置。
8. （８）管を保持し段階的に下降させる装置であって、杭
   を打設する方法を実施するための装置において、地面に
   対して固定位置に据え付けられた第１締付けフランジ（
   ２３）と、前記第１フランジと同軸の第２締付けフラン
   ジ（２４）とを含み、第２フランジを第１フランジに近
   づけたり遠ざけたりする手段（２５）が設けられている
   ことを特徴とする装置。