JP2003160934A - 鋼管杭貫入装置 - Google Patents

鋼管杭貫入装置

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JP2003160934A
JP2003160934A JP2001361685A JP2001361685A JP2003160934A JP 2003160934 A JP2003160934 A JP 2003160934A JP 2001361685 A JP2001361685 A JP 2001361685A JP 2001361685 A JP2001361685 A JP 2001361685A JP 2003160934 A JP2003160934 A JP 2003160934A
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steel pipe
pipe pile
frame
chuck
cylinder
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JP2001361685A
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Hiromine Iwamori
浩峰 岩森
Tetsushi Akashi
徹志 明石
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Nippon Steel Corp
Nippon Steel Plant Designing Corp
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Nittetsu Plant Designing Corp
Nippon Steel Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 鋼管杭の締め付けの際に締付力に無駄のない
鋼管杭貫入装置を提供する。 【解決手段】 鋼管杭1の外周を把持するチャック装置
を設けた回転体12と、回転体12を回転可能に支持す
る昇降フレーム6と、昇降フレーム6上に設けられ回転
体12を回転させる回転駆動装置と、昇降フレーム6と
上部フレーム8との間にチャックシリンダ9を設け、チ
ャック装置を昇降させる昇降シリンダ6を立設したベー
スフレーム2とから構成され、チャック装置を回転体1
2の内周に設けたテーパーガイドと、テーパーガイドに
対向して上部フレーム8に設けたクサビ状のチャック部
材16とを備えた鋼管杭貫入装置において、昇降フレー
ム6を昇降させるチャックシリンダ9を上部フレーム8
に設け、チャック部材16を、昇降フレーム6及び回転
体12の昇降によりテーパーガイドに摺動しながら鋼管
杭の径方向に水平に移動自在に上部フレーム8に設け
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、建築や土木におけ
る基礎工事において使用する大口径鋼管杭を回転させな
がら押し込み、引き抜きを行う鋼管杭貫入装置に関す
る。
【0002】
【従来の技術】従来、大口径鋼管杭を打撃しながら打ち
込む工法が一般的であったが、騒音や振動等の環境問題
を改善するため、大口径鋼管杭をクランプし、回転させ
ながら地盤に押し込む鋼管杭貫入方式が主流となってい
る。
【0003】このような鋼管杭貫入方式に使用する鋼管
杭貫入装置としては、例えば、特許第2731347号
公報に回転中心に向かって移動するくさび状のチャック
部材を鋼管に密着させて締め付ける鋼管杭貫入装置が開
示されている。
【0004】図5示すように、ケーシングチューブ31
外周に配置された複数のくさび状のチャック部材32を
上部フレーム33に回転可能に支持された回転フレーム
34にリンク34aを介して取り付け、チャック部材3
2が摺動するテーパー面を有する回転体35を昇降フレ
ーム36に回転可能に支持すると共に、上部フレーム3
3と昇降フレーム36とをチャックシリンダ37を介し
て連結したチャック機構を備え、回転体35を回転させ
る回転機構(図示せず)を昇降フレーム36に載置し、
また昇降フレーム36をベースフレーム38に上下動可
能に支持すると共に、昇降フレーム36をシリンダ39
により昇降させてケーシングチューブ31の押し込み・
引き抜きを行う昇降機構を備えたチュービング装置にお
いて、昇降機構が、ケーシングチューブ31と平行に、
かつ同軸上に設けられた第1ガイド筒40及び第2ガイ
ド筒41を複数組備え、第1及び第2ガイド筒40,4
1の一方を他方に摺動可能に挿入すると共に、昇降フレ
ーム36よりも上部フレーム33側に突出させて第1ガ
イド筒40を昇降フレーム36に取り付け、かつ第2ガ
イド筒41をベースフレーム38に取り付け、さらに、
昇降フレーム36よりも突き出している第1ガイド筒4
0に上部フレーム33に固定した第3ガイド筒42を摺
動可能に支持したものである。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記公
報に開示されている装置においては、図6に示すように
テーパー面を有する回転体35を上昇させた場合、チャ
ック部材32は、リンク34aを介して連設しているた
め、鋼管杭31に接触後の締め付けの際に鋼管杭31の
表面に密着した状態で図中Lだけ下方へ移動する。この
ため、鋼管杭に引っ掻き傷が発生し、また締付力がその
分無駄になる。
【0006】また、チャック部材32のテーパー面の傾
斜角度は16〜18度になっており、仕事効率はよい
が、テーパー面の断面積が大きくなり、それにより貫入
装置全体の重量が大きくなってコストがアップし、輸送
の点で問題があった。
【0007】そこで、本発明は、鋼管杭の締め付けの際
に締付力に無駄のない鋼管杭貫入装置を提供するもので
ある。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明は、鋼管杭の外周
を把持するチャック装置を設けた回転体と、該回転体を
回転可能に支持する昇降フレームと、該昇降フレーム上
に設けられ前記回転体を回転させる回転駆動装置と、前
記昇降フレームと上部フレームとの間にチャックシリン
ダを設け、前記チャック装置を昇降させる昇降シリンダ
を立設したベースフレームとから構成され、前記チャッ
ク装置を前記回転体の内周に設けたテーパーガイドと、
該テーパーガイドに対向して前記上部フレームに設けた
クサビ状のチャック部材とを備えた鋼管杭貫入装置にお
いて、前記昇降フレームを昇降させるチャックシリンダ
を上部フレームに設け、前記チャック部材を、昇降フレ
ーム及び回転体の昇降により前記テーパーガイドに摺動
しながら鋼管杭の径方向に水平に移動自在に上部フレー
ムに設けたことを特徴とする。テーパーガイド及びチャ
ック部材の傾斜角度は各々5〜15度に形成するのがよ
い。
【0009】
【発明の実施の形態】図1は本発明の鋼管杭貫入装置の
一実施例を示す断面図であり、鋼管杭1を中心とした構
成の片側のみを示している。
【0010】図1において、地盤上に定置されるベース
フレーム2の中心に対して複数の位置に、ベースフレー
ム2の高さを調整する水平ジャッキ3が取り付けられて
いる。この水平ジャッキ3を内包するように、第2のガ
イド筒4を垂直に固定している。第2のガイド筒4の外
周には第1のガイド筒5を摺動自在に装着し、複数の第
1のガイド筒5は昇降フレーム6に固定されている。上
部フレーム8は、ベースフレーム2にロッドが固定され
た昇降シリンダ7によって昇降駆動される。また、上部
フレーム8の内側には、上部フレーム8に対して上昇フ
レーム6を昇降駆動するチャックシリンダ9が取り付け
られており、一端がそれぞれ上部フレーム8と昇降フレ
ーム6に固定された第3のガイド筒10と第4のガイド
筒11が摺動自在に取り付けられている。昇降フレーム
6の内側には、回転機構(図示せず)によって回転駆動
される回転体12が、軸受13を介在して設けられてい
る。
【0011】昇降フレーム6に対して上部フレーム8が
傾かないように水平姿勢を保持するための第3及び第4
のガイド筒10,11を昇降シリンダ7を内包するよう
に設ける。回転体12にはテーパーガイド14が設けら
れている。上部フレーム8には、回転フレーム18が軸
受19により回転自在に取り付けられている。
【0012】図2はチャック部材の取付状態を示し、
(a)は図1のA−A断面図、(b)は図1のB−B断
面図である。
【0013】図2(a)に示すように、チャック部材1
6の上端の両側には、ローラ17が設けられ、ローラ1
7は回転フレーム18の両側に水平に形成された水平溝
18aを回転自在に配置されている。
【0014】また、図2(b)に示すようにチャック部
材16は、表面が鋼管杭1の曲面に密着する曲面でかつ
裏面がテーパー面を有し、このテーパー面は回転体12
のテーパーガイド14に設けられたテーパー面に接して
いる。回転体12がガイド板15に沿って上下動するこ
とにより、チャック部材16は鋼管杭1の径方向に水平
に前進あるいは後退する。
【0015】チャック部材16と回転体12のテーパー
ガイド14の傾斜角度は5〜15度に形成するのが最適
である。その理由は次のとおりである。
【0016】(1)仕事効率 図3(a)において、傾斜角度:θ、クサビ押力:F、
クサビ押しストローク:S1、クサビクランプ力:P、
クサビクランプストローク:S2、クサビ摩擦係数:
μ、クサビ摩擦角:α=tan−1(μ)とすると、 仕事効率 η=(P・S2/F・S1) ここで、(P/F)=(1/tan(θ+α)) S2=S1・tanθ により、 η= (tanθ/tan(θ+α)) となる。したがって、傾斜角度θが大きいほど仕事効率
が高い。
【0017】(2)クサビ断面積A 図3(b)において、 A=H×B A=(Ho+S1)×(Ho+S1)・tanθ A=(Ho+S2/tanθ) ・tanθ 通常 Ho=400〜600mmにより S2=40mm したがって、A=(400〜600+40/tanθ)
・tanθとなり、クサビ角θが小さいほど断面積
が小さい。
【0018】仕事効率/クサビ断面積(η/A)は図4
に示すグラフのとおりである。最適の傾斜角度θは、前
記(1)及び(2)より仕事効率が高く、かつクサビ断
面積が小さくなる5〜15度が最適である。
【0019】以上の構成の鋼管杭貫入装置の動作につい
て説明する。
【0020】クレーン等で吊り下げられた鋼管杭1を装
置の中心に挿通し、昇降シリンダ7を伸ばして昇降フレ
ーム6を上昇させる。
【0021】次いでチャックシリンダ9を縮めると回転
体12が上昇し、チャック部材16は、チャック部材1
6のテーパーと回転体12のテーパーにより、ローラ1
7が回転フレーム18の水平溝18aを転動し、鋼管杭
1の径方向に水平に前進して曲面が鋼管杭1の周囲に密
着し、鋼管杭1を締め付ける。チャック部材16は鋼管
杭1の周囲に配置されているので、鋼管杭1は複数のチ
ャック部材16により締め付けられる。
【0022】締め付けた状態で回転体12を回転させな
がら昇降シリンダ7を縮めると、鋼管杭1は回転しなが
ら地盤に押し込まれる。昇降シリンダ7の昇降ストロー
クに達した時点でチャックシリンダ9を伸ばし、昇降シ
リンダ7も伸ばすと、チャック部材16の鋼管杭1に対
する密着が解放されて、鋼管杭1は停止したまま、チャ
ック部材16は上昇する。昇降フレーム6が上昇した時
点で再びチャックシリンダ9を縮めると次の回転、押し
込みが行われ、これを繰り返すことにより鋼管杭1は地
盤中に押し込まれる。
【0023】チャック部材16のローラ17が回転フレ
ーム18の水平溝18aを転動して水平に移動して鋼管
杭1の周囲に密着するので、鋼管杭1に引っ掻き傷が形
成されることがない。
【0024】また、テーパーの傾斜角度を5〜15度に
形成することにより、仕事効率が大きくなり、断面積が
小さくなって重量を低減させることができる。
【0025】更に、鋼管杭を地盤中に押し込む時の押込
力や、引き抜く時の引抜力は、昇降シリンダ7→上部フ
レーム8→軸受19→回転フレーム18→ローラ17→
チャック部材16→鋼管杭1と作用し、回転体12、昇
降フレーム6、チャックシリンダ9には全く作用しない
ので、チャック部材16の締付力は変動しない。
【0026】
【発明の効果】本発明では、チャック部材が水平方向に
移動するので、鋼管杭に引っ掻き傷が形成されることが
なく、無駄のない締付力がえられる。また、チャック部
材及び回転体のテーパー面の傾斜角度を5〜15度に形
成することにより、仕事効率が大きくなり、断面積が小
さくなって重量を低減させることができ、その結果、装
置全体の重量が小さくなってコストを低減させることが
でき、輸送上の問題を解決することができる。更に、鋼
管杭を地盤中に押し込む時や、引き抜くときにチャック
部材の締付力が変動しないので、鋼管杭が滑ったり、鋼
管杭を圧壊する恐れがなくなる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の鋼管杭貫入装置を示す断面図である。
【図2】図2はチャック部材の取付状態を示し、(a)
は図1のA−A断面図、(b)は図1のB−B断面図で
ある。
【図3】仕事効率およびクサビ断面積の計算に使用する
図である。
【図4】仕事効率/クサビ断面積(η/A)を示すグラ
フである。
【図5】従来の鋼管杭貫入装置を示す断面図である。
【図6】図5のチェック装置の部分拡大を示す図であ
る。
【符号の説明】
1:鋼管杭、2:ベースフレーム、3:水平ジャッキ、
4:第2のガイド筒、5:第1のガイド筒、6:昇降フ
レーム、7:昇降シリンダ、8:上部フレーム、9:チ
ャックシリンダ、10:第3のガイド筒、11:第4の
ガイド筒、12:回転体、13:軸受、14:チャック
機構、15:ガイド板、16:チャック部材、17:ロ
ーラ、18:回転フレーム、19:軸受、32:チャッ
ク部材、35:回転体、34a:リンク
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 明石 徹志 北九州市戸畑区大字中原46−59 日鐵プラ ント設計株式会社内 Fターム(参考) 2D029 DC00 PA07 PB00 2D050 AA06 CB22 CB23 EE05

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 鋼管杭の外周を把持するチャック装置を
    設けた回転体と、該回転体を回転可能に支持する昇降フ
    レームと、該昇降フレーム上に設けられ前記回転体を回
    転させる回転駆動装置と、前記昇降フレームと上部フレ
    ームとの間にチャックシリンダを設け、前記チャック装
    置を昇降させる昇降シリンダを立設したベースフレーム
    とから構成され、前記チャック装置を前記回転体の内周
    に設けたテーパーガイドと、該テーパーガイドに対向し
    て前記上部フレームに設けたクサビ状のチャック部材と
    を備えた鋼管杭貫入装置において、 前記昇降フレームを昇降させるチャックシリンダを上部
    フレームに設け、前記チャック部材を、昇降フレーム及
    び回転体の昇降により前記テーパーガイドに摺動しなが
    ら鋼管杭の径方向に水平に移動自在に上部フレームに設
    けたことを特徴とする鋼管杭貫入装置。
  2. 【請求項2】 前記テーパーガイド及びチャック部材の
    傾斜角度を各々5〜15度に形成したことを特徴とする
    請求項1記載の鋼管杭の貫入装置。
JP2001361685A 2001-11-27 2001-11-27 鋼管杭貫入装置 Withdrawn JP2003160934A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103015919A (zh) * 2012-11-23 2013-04-03 徐州盾安景泰重工机械制造有限公司 全套管全回转钻机用立柱装置
JP2015212508A (ja) * 2014-04-30 2015-11-26 フーグロ エンジニアーズ ベーフェー 海洋掘削設備及び海洋掘削のための方法

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Effective date: 20050201