JP2006519327A - Method and apparatus for driving an element - Google Patents

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Abstract

物質塊、特に地層と接触にあるかまたはそれによって囲まれているエレメントを同時に打撃し振動させることによって駆動する方法および装置であって、該エレメントは該物質塊を圧縮するためのそれと表面接触するスタンピングプレートからなるか、または該物質塊へ軸方向に駆動または引抜かれるパイルまたは杭のような細長い物体よりなる。エネルギー源、例えば打撃ハンマーまたはバイブレーターがスタンピングプレートを物質塊へ向ってまたはそれから遠くへ駆動するために衝撃を直接または間接に加える。振動装置は該エレメント、該エレメントによって係合される物質塊の区域、および該振動装置によって規定されるシステムに対する自然周波数の近くである望む振動周波数に調節可能である。物質塊中へ細長いエレメントを駆動する場合は、共鳴周波数は細長いエレメントの最終駆動ステージにおいて細長いエレメントのまわりの物質塊を圧縮するために自然周波数またはその上音に対して低くすることができる。  Method and apparatus for driving by simultaneously striking and vibrating a mass of material, in particular an element in contact with or surrounded by a formation, said element being in surface contact with that for compressing the mass of material It consists of a stamping plate or an elongated object such as a pile or pile that is driven or pulled axially into the mass of material. An energy source, such as a striking hammer or vibrator, applies an impact directly or indirectly to drive the stamping plate toward or away from the mass of material. The vibration device is adjustable to the desired vibration frequency that is close to the natural frequency for the element, the area of the mass of material engaged by the element, and the system defined by the vibration device. When driving an elongate element into a mass of material, the resonant frequency can be lowered to the natural frequency or above it to compress the mass of material around the elongate element in the final drive stage of the elongate element.

Description

本発明は、地層のような物質塊と接触にあるエレメントを駆動するための方法に関し、該エレメントは前記物質を圧縮するために前記物質塊と表面接触にあるスタンピングプレートを含んでいるか、または請求項1の序文に記載したタイプの前記物質塊中へ駆動されるパイル、または杭または圧縮用具のような細長い物体を含んでいる。   The present invention relates to a method for driving an element in contact with a mass of material such as a formation, the element comprising a stamping plate in surface contact with the mass of material to compress the material or It includes a pile driven into the mass of material of the type described in the introduction of paragraph 1, or an elongated object such as a pile or compression tool.

本発明はまた、請求項11の序文に記載したタイプの対応する装置に関する。   The invention also relates to a corresponding device of the type described in the preamble of claim 11.

係合した土の容積を圧縮するためにある面積の地面に打撃力と振動力の両方を加えるための一つの同じ設備が知られている。例えば、オランダ特許出願No.7415157は、地面と接触し、そして打撃ハンマーから高エネルギーの推力を受けるスタンピングプレートを開示している。リング形の振動プレートがスタンピングプレートのまわりの地面と接触し、そして回転駆動される偏心おもりを含み、そしてばね装置を介して慣性質量を支持する能動的バイブレーターを支持している。   One identical facility is known for applying both striking and vibration forces to an area of ground to compress the volume of soil engaged. For example, Dutch patent application no. 7415157 discloses a stamping plate that contacts the ground and receives high energy thrust from a hammer. A ring-shaped vibrating plate is in contact with the ground around the stamping plate and includes an eccentric weight that is rotationally driven and supports an active vibrator that supports an inertial mass via a spring device.

EP0299118A1は、下端が地中に下降し、そして上端に能動的バイブレーターを備える垂直な柱上であたかも制御されるかのように、地面に直接接触させるために打撃ハンマーが落下する変形を開示する。   EP 0299118 A1 discloses a deformation in which a hammer hits down to come into direct contact with the ground as if it were controlled on a vertical column with the lower end lowered into the ground and an active vibrator at the upper end.

基礎を築く時、地層の地質工学的性質を改良するか、またはパイルまたは杭の敷設により地層を補強することが必要となり得る。敷設の最良の方法は土の性質と計画した構造物によって生じた荷重に依存する。ある種の土層、例えば粘土のような粘性土壌においては、物体の最適な貫入は短時間の衝撃(打撃ハンマー)によって達成される。他の条件、例えば砂および砂礫のような非粘性土壌においては、パイルおよび杭の振動駆動またはバイブレーターの土の圧縮が最も効率的方法である。同じ設備を使用して打撃と振動の両方を発生させることが望ましい。そのような設備は現在存在しない。直接作動する能動的バイブレーターは高価であり、そして偏心おもりのためのベアリングの破損のため短い寿命しか持たない。打撃ハンマーは、特に非粘性土壌において限られた効果しか持たない。   When building a foundation, it may be necessary to improve the geotechnical properties of the formation, or to reinforce the formation by laying piles or piles. The best method of laying depends on the nature of the soil and the load caused by the planned structure. In certain soil layers, for example clay soils such as clay, optimal penetration of the object is achieved by a short impact (striking hammer). In other conditions, such as non-viscous soils such as sand and gravel, pile and pile vibration drive or vibrator soil compression is the most efficient method. It is desirable to generate both blow and vibration using the same equipment. There is currently no such facility. Directly active active vibrators are expensive and have a short life due to bearing failure due to eccentric weights. Striking hammers have a limited effect, especially on non-viscous soils.

それ故本発明の一目的は、あるエレメントを物質中に打ち込むため、またはエレメントを物質の外へ引き抜くため、物質を圧縮するために効率的な、従って省動力的態様で、打撃または振動によってエレメントが駆動される技術を利用可能とすることである。   It is therefore an object of the present invention to strike an element by striking or vibrating in an efficient and thus power saving manner to drive an element into the material or to pull the element out of the material and to compress the material. Is to make available the technology that is driven.

本発明の他の一目的は、例えば共鳴周波数がエレメントおよびそれにより係合される物質面積の自然の周波数に実質的に相当するかまたは該自然周波数から適切な距離にあるように、その共鳴周波数が調節自在である振動装置を提供することである。   Another object of the invention is that the resonant frequency is such that, for example, the resonant frequency substantially corresponds to or is at a suitable distance from the natural frequency of the element and the material area engaged thereby. It is to provide a vibration device that is adjustable.

これらの目的は本発明によって完全にまたは部分的に達成される。   These objects are achieved in whole or in part by the present invention.

本発明は、請求項1に規定されている。   The present invention is defined in claim 1.

また本発明は、請求項11に規定されている。   The present invention is defined in claim 11.

本発明の具体例は、特許請求の範囲の従属項に規定されている。   Specific examples of the invention are defined in the dependent claims.

本発明は、地面に横たわり、そして打撃ハンマーまたはバイブレーターによって打たれるスタンピングプレートの助けにより、地層例えば非粘性物質を圧縮するために有利に使用されることができる。代って、本発明はパイルまたは杭を地層中へ駆動するために使用することができ、パイルまたは杭を打つハンマー、およびパイルまたは杭は受動的振動装置を備えている。受動的振動装置(物体へ取付けた質量/ばねシステム)を使用する動的調節により、衝撃を受ける物体(プレートまたは細長いエレメント)は強いそして延長された振動運動にセットすることができる。加えられた駆動エネルギーはこのようにして最適の態様で利用される。効果的な貫入を達成するためには、受動的バイブレーターがパイル/杭の自然の周波数に相当する共鳴振動周波数を持つのが好適である。圧縮する時、振動装置の共鳴振動周波数が全体の振動システムの自然の振動周波数に近接できることが好ましい。この全体の振動システムは係合した土塊とそれに圧縮装置(プレート、パイルまたは圧縮用具)を含む。細長い物体も圧縮装置の形であることができ、この場合は土を固めるために使用することができる。   The present invention can be advantageously used to compress formations such as non-viscous materials with the help of a stamping plate that lies on the ground and is struck by a hammer or vibrator. Alternatively, the present invention can be used to drive a pile or pile into the formation, the hammer hitting the pile or pile, and the pile or pile comprising a passive vibration device. By dynamic adjustment using a passive vibration device (mass / spring system attached to the object), the impacted object (plate or elongate element) can be set to a strong and extended vibration motion. The added drive energy is thus utilized in an optimal manner. In order to achieve effective penetration, it is preferred that the passive vibrator has a resonant vibration frequency that corresponds to the natural frequency of the pile / pile. When compressing, it is preferred that the resonant vibration frequency of the vibration device be close to the natural vibration frequency of the entire vibration system. The entire vibration system includes an engaged mass and a compression device (plate, pile or compression tool). The elongate object can also be in the form of a compression device, in which case it can be used to set the soil.

振動装置は、加えられた駆動エネルギーを補強しかつ振動持続時間を延長し、そして駆動装置へ極めて長い有用寿命を与える共鳴効果を利用する。本発明により、プレートまたは細長いエレメントへ向って能動的エネルギー源から伝達される受動的エネルギーが再使用され、そして増幅される。   The vibration device utilizes a resonance effect that reinforces the applied drive energy and extends the vibration duration and gives the drive a very long useful life. In accordance with the present invention, the passive energy transferred from the active energy source towards the plate or elongated element is reused and amplified.

ばね装置は当然振動装置の質量の一部を構成する。ばね装置のばね部材はコイルばね、たわみばね、ねじりばね、または質量の記載した運動を発生するための他の適当なそして既知の形に設計することができる。さらにばねは、記載した所望の運動を発生するための適当なリンクアームまたは機構よりなることができる。   The spring device naturally constitutes part of the mass of the vibration device. The spring members of the spring device can be designed in coil springs, flexure springs, torsion springs, or other suitable and known shapes for generating the described motion of mass. Further, the spring can comprise a suitable link arm or mechanism for generating the desired motion described.

振動運動において振動装置をセットするエネルギーは種々の方法で、例えばハンマーの衝撃をエレメントへ、または振動装置によって支持された質量へ加えることにより、または振動装置の質量へ接続されたバイブレーターによって供給することができる。   The energy for setting the vibration device in vibration motion can be supplied in various ways, for example by applying a hammer impact to the element or to the mass supported by the vibration device or by a vibrator connected to the mass of the vibration device Can do.

本発明は基礎の構築の分野への適用、すなわち圧縮および地中へパイルまたは杭を打ち込みまたは引抜くことに限定されず、原理的にすべてのタイプの物質の圧縮およびすべてのタイプの剛直物体をそれが貫入可能な物質中へ駆動するために使用することができる。   The invention is not limited to applications in the field of foundation construction, i.e. compression and driving or pulling piles or piles into the ground, but in principle all types of material compression and all types of rigid objects It can be used to drive into a penetrable material.

本発明の重要な利益の一つは、本発明に従った技術は土壌圧縮およびパイル/杭貫入および引抜きのための慣用設備と組合せることができることである。さらに本発明に従った技術は、少しのエネルギーしか必要とせず、そして頑丈すなわち相対的に長い有用寿命を持つ。振動装置の振動周波数は、ばね装置の特性を変えることにより、例えばばねの有効長さまたは質量のサイズを変更することにより、またはこれらを組合せることによって有利に変更できる。   One of the important benefits of the present invention is that the technique according to the present invention can be combined with conventional equipment for soil compaction and pile / pile penetration and withdrawal. Furthermore, the technique according to the present invention requires little energy and has a robust or relatively long useful life. The vibration frequency of the vibration device can advantageously be changed by changing the characteristics of the spring device, for example by changing the effective length or mass size of the spring, or a combination thereof.

係合した物質/土壌の容積の自然振動周波数はセンサー(例えば地中聴音器または加速計)を使用して感知することができ、それによって振動装置を望む振動周波数にセットすることができ、その結果スタンピングプレートまたはパイル/杭は最適の振動周波数を与えられることができ、またはパイルと大地のシステムは係合した物質の体積の振動性質に関して望ましい値にある振動性質が与えられる。   The natural vibration frequency of the engaged material / soil volume can be sensed using a sensor (eg underground sounder or accelerometer), thereby setting the vibration device to the desired vibration frequency, As a result, the stamping plate or pile / pile can be given the optimum vibration frequency, or the pile and ground system is given a vibration property that is at a desired value with respect to the vibration properties of the volume of the engaged material.

ばね装置は当然任意の形状および設計で良い。ばね装置は、例えば運動軸のまわりの回転有り無しで質量に対して直線運動を与えるように配置することができる。もし例えば質量がリング形状でそしてパイル、杭等を囲んでいるならば、またはもしパイルがチューブ状で質量が空胴中に収容されているならば、ばね装置は質量およびエレメント中へ延びるばねアームよりなり、そしてそれらのアームは打撃装置の運動方向に対して平行な軸のまわりで相対的回転運動を獲得するように配向される。この場合ばねアームは一般に円筒形表面に横たわり、そして振動運動の方向(打撃装置のストローク方向)に対する軸平面に対して実質的な角度を形成することができる。   The spring device can of course have any shape and design. The spring device can be arranged to give a linear motion to the mass, for example with or without rotation about the axis of motion. If, for example, the mass is ring-shaped and surrounds a pile, pile, etc., or if the pile is tubular and the mass is housed in a cavity, the spring device will extend into the mass and element And the arms are oriented to acquire relative rotational motion about an axis parallel to the direction of motion of the striking device. In this case, the spring arm generally lies on the cylindrical surface and can form a substantial angle with respect to the axial plane relative to the direction of the oscillating movement (stroke direction of the striking device).

本発明は、添付図面を参照して例示として以下に記載される。   The invention will now be described by way of example with reference to the accompanying drawings.

図1は、土壌5のある面積の上に横たわるプレートの中央区域4へ高エネルギー中味の衝撃を伝達するように配置したドロップハンマー1を図示する。受動的バイブレーターがプレート4の上面の周辺部分に配置される。これらの受動的バイブレーターはばね3を介してプレート4上に支持された慣性質量2を含んでいる。   FIG. 1 illustrates a drop hammer 1 arranged to transmit a high energy content impact to a central area 4 of a plate lying over an area of soil 5. A passive vibrator is disposed in the peripheral portion of the upper surface of the plate 4. These passive vibrators include an inertial mass 2 supported on a plate 4 via springs 3.

プレート4によって土へ伝達される力は土体積5と係合するであろう。係合した土体積5の振動運動はセンサー7によって記録することができる。受動的バイブレーターの振動運動はセンサー6によって記録できる。質量2および/またはばね3のサイズを変更することにより、プレートの共鳴振動周波数は係合した土体積5の自然振動周波数に適合するように調節することができる。   The force transmitted to the soil by the plate 4 will engage the soil volume 5. The vibration movement of the engaged earth volume 5 can be recorded by the sensor 7. The vibratory motion of the passive vibrator can be recorded by the sensor 6. By changing the size of the mass 2 and / or the spring 3, the resonant vibration frequency of the plate can be adjusted to match the natural vibration frequency of the soil volume 5 engaged.

本発明により、振動の強い増幅が得られるように、加えられる振動をシステムの自然振動周波数に相当するように(または自然振動周波数の上音または他の望む振動へ)もたらすことができる。これは通常望ましくない状態で抑制によってコントロールされる。しかしながら本発明においては、共鳴効果は問題の物体(スタンピングプレートまたはパイル/杭)の振動の振幅を増大し、そして振動運動の期間を延長するために利用される。このことはシステムを運動において短期間衝撃(例えばハンマーまたはバイブレーター)の助けにより所望の周波数範囲内の延長された振動運動にセットできることを意味する。この原理は、例えばパイルおよび杭の駆動および除去の間、その振動および土を固める時に使用することができる。   With the present invention, the applied vibration can be brought to correspond to the natural vibration frequency of the system (or to the overtone or other desired vibration of the natural vibration frequency) so that a strong amplification of the vibration is obtained. This is usually controlled by suppression in an undesirable manner. However, in the present invention, the resonance effect is used to increase the amplitude of vibration of the object in question (stamping plate or pile / pile) and extend the duration of the oscillating motion. This means that the system can be set to extended oscillating motion within the desired frequency range with the aid of a short term impact (eg hammer or vibrator) in motion. This principle can be used, for example, during the driving and removal of piles and piles when the vibrations and soil are consolidated.

図2に示した具体例においては、パイル4がスレッジハンマー1によって直接地層に駆動される。パイル4は、質量2がパイル4に対してその軸方向に動くことができるように、ばねエレメント3を介してパイル4へ取付けた質量(または質量ユニット)によって囲まれる。図2に示すように、センサー6,7を受動的バイブレーターまたはパイルへ取付けることができ、パイル4が地層5を効果的に貫入することを許容するため打たれる物体の自然振動周波数に相当する振動周波数(または他の適当な振動数例えば自然振動数の上音)を与える。さらにある場合には、例えば地層5が非粘性土壌のときは、パイル4を囲む土壌物質5の圧縮効果を発生させるためにシステムの自然振動数を最終ハンマー打ち段階で低くすることができる。土固めの間は適当な形状の圧縮装置を使用することが推奨される。   In the example shown in FIG. 2, the pile 4 is driven directly into the formation by the sledge hammer 1. The pile 4 is surrounded by a mass (or mass unit) attached to the pile 4 via the spring element 3 so that the mass 2 can move axially relative to the pile 4. As shown in FIG. 2, sensors 6 and 7 can be attached to a passive vibrator or pile, corresponding to the natural vibration frequency of the object being struck to allow the pile 4 to penetrate the formation 5 effectively. Provide a vibration frequency (or other suitable frequency, eg, natural frequency overtones). Further, in some cases, for example, when the formation 5 is non-viscous soil, the natural frequency of the system can be lowered at the final hammering stage in order to generate a compressive effect of the soil material 5 surrounding the pile 4. It is recommended to use a suitably shaped compression device during consolidation.

本発明は、当然基礎敷設の区域に使用する具体例のみに限らず、原理上他の物質中へ剛直な物体を駆動するために、またはすべてのタイプの物質の圧縮のために使用することができる。本発明の目立った特徴はハンマーシステムによって加えられるエネルギーの効率的増幅であり、これは省エネルギー、従って長い有用寿命をもたらす。   The invention is of course not limited to the specific examples used in areas of foundation laying, but in principle can be used to drive rigid objects into other materials or for the compression of all types of materials. it can. A prominent feature of the present invention is the efficient amplification of the energy applied by the hammer system, which results in energy savings and thus a long useful life.

例示として、種々の慣用のパイル駆動または大地圧縮機械は打撃または振動のために使用しなければならない。簡単でそして効率的な態様で打撃と振動を組合せることができる設備は存在しない。ドロップハンマーは4ないし20tの質量と落差1ないし5mを持つことができる。ドロップハンマーはパイルへ短時間衝撃としてそのストロークエネルギーを伝達する。振動の場合は、パイルは回転する偏心質量によって産み出された振動運動を受ける。これらは約500ないし2000kNの遠心力を産み、そして15ないし40Hzの範囲の振動周波数で作動する。振動の間貫入を増大するためには、パイルの自然振動数に相当する80ないし100Hzの相当に高い振動数において振動させることができることが望ましい。そのような高い振動周波数においては、エネルギー損失従って磨耗が能動的振動システムにおいては極めて高い。   By way of example, various conventional pile drive or ground compression machines must be used for striking or vibrating. There is no equipment that can combine striking and vibration in a simple and efficient manner. The drop hammer can have a mass of 4 to 20 t and a drop of 1 to 5 m. The drop hammer transmits its stroke energy to the pile as a short impact. In the case of vibrations, the pile is subjected to the oscillatory motion produced by the rotating eccentric mass. These produce centrifugal forces of about 500 to 2000 kN and operate at vibration frequencies in the range of 15 to 40 Hz. In order to increase penetration during vibration, it is desirable to be able to vibrate at a considerably higher frequency of 80 to 100 Hz, which corresponds to the natural frequency of the pile. At such high vibration frequencies, energy loss and therefore wear is very high in active vibration systems.

本発明に従えば、振動装置の共鳴周波数は、好ましくは振動システムの自然振動周波数と一致するように、またはその上音に、すなわち自然周波数からゼロの距離に、または所望の増幅効果を与える周波数距離にセットされる。そのような増幅効果は、一定の周波数間隔内で得られ、そのためもし振動装置が振動システムの自然周波数(またはその上音)において正確に作動しなくても、増幅効果を選択し、または一定の増幅効果を得ることが可能である。   According to the invention, the resonance frequency of the vibration device is preferably matched to the natural vibration frequency of the vibration system, or above it, ie at a distance from the natural frequency to zero, or a frequency that gives the desired amplification effect. Set to distance. Such an amplification effect is obtained within a certain frequency interval, so that even if the vibration device does not operate correctly at the natural frequency (or above it) of the vibration system, the amplification effect is selected or fixed. An amplification effect can be obtained.

パイルの駆動(または除去)の具体例においては、慣性質量はパイルの外側のまわりに配置されて示されている。しかしながらもしパイルがチューブ状であれば、慣性質量はこのエレメントの空胴内に配置できることが明らかである。この場合には、配置は細長いエレメントがどのような主要な曲げ座屈力も受けないようにしなければならない。   In the embodiment of driving (or removing) the pile, the inertial mass is shown arranged around the outside of the pile. However, it is clear that if the pile is tubular, the inertial mass can be placed in the cavity of this element. In this case, the arrangement must ensure that the elongate element is not subjected to any major bending buckling force.

図3は、ハンマー1が中空パイル4の内側の質量2をどのように打つかを図示する。再び質量2はばね装置3を介してパイル4によって支持される。   FIG. 3 illustrates how the hammer 1 strikes the mass 2 inside the hollow pile 4. Again the mass 2 is supported by the pile 4 via the spring device 3.

図4は、図3に示した物体の変形例を示し、そこでは質量2はパイル4の外側のまわりに配置される。スレッジハンマー1は、ハンマーのストロークを質量2上の保護エレメント12を介して質量2へ同時に伝達するためのスタンピングプレート11を備える。もし質量2がリンク形であれば、スタンピングプレート11は当然保護エレメント12のようにリング形である。   FIG. 4 shows a variant of the object shown in FIG. 3, in which the mass 2 is arranged around the outside of the pile 4. The sledge hammer 1 comprises a stamping plate 11 for simultaneously transmitting the hammer stroke to the mass 2 via the protective element 12 on the mass 2. If the mass 2 is a link type, the stamping plate 11 is naturally a ring shape like the protective element 12.

図5は、図1の物体に類似する具体例を示すが、ここでは振動エネルギーはスレッジハンマーを介して供給されず、バイブレーター100を介して供給される。バイブレーター100は振動装置の質量2によって支持され、そして平行な軸のまわりを反対方向にそして好ましくは同じ速度で回転する二つの偏心質量105を備えたスタンド104を含む。バイブレーター100は、質量2を運動において圧縮プレート4へ向ってそしてそれから離れる方向に動かすように配置される。振動装置の周波数はバイブレーター100振動周波数の適切な選定によってセットすることができる。   FIG. 5 shows a specific example similar to the object of FIG. 1, but here the vibration energy is not supplied via a sledge hammer, but is supplied via a vibrator 100. Vibrator 100 is supported by mass 2 of the vibrator and includes a stand 104 with two eccentric masses 105 rotating in opposite directions and preferably at the same speed about parallel axes. Vibrator 100 is arranged to move mass 2 in motion toward and away from compression plate 4. The frequency of the vibration device can be set by appropriate selection of the vibrator 100 vibration frequency.

バイブレータースタンド104は抑制器106を介して安定化質量107を支持する。バイブレーター100は、ばね3を介して圧縮プレート4から支持されている振動装置の質量2に直接作用するため、図5による具体例は、上に議論に従って比較的小さいバイブレーター100でも高い圧縮エネルギーを放出することができる。   Vibrator stand 104 supports stabilizing mass 107 via suppressor 106. Since the vibrator 100 directly acts on the mass 2 of the vibration device supported from the compression plate 4 via the spring 3, the embodiment according to FIG. 5 releases high compression energy even with a relatively small vibrator 100 according to the discussion above. can do.

図6は図1に示した具体例に基いた具体例を示すが、しかし質量2を支持するばね3のプレストレスを提供するために補足されている。図6はプレストレス部材の二つの異なる具体例を図示する。   FIG. 6 shows an embodiment based on the embodiment shown in FIG. 1, but supplemented to provide prestressing of the spring 3 supporting the mass 2. FIG. 6 illustrates two different embodiments of the prestressing member.

図6の左側において、取付器具207によって質量4へ固定されたテンションロッド201が示されている。該ロッド201は質量2を通って振動運動方向に延びている。ロッド201の上端はテンションロッド201の上端のねじ条と協力するナット212を備えている。ばね3は、ドロップおもりを負荷するような現場で入手し得る何らかの適当な設備によってプレート4へ向って下方へ押されている質量2により圧縮されることができ、その後おもりが質量2から除かれる時ばね3の圧縮を維持するためにナット212が適用される。   On the left side of FIG. 6, a tension rod 201 is shown secured to mass 4 by a fixture 207. The rod 201 extends through the mass 2 in the direction of oscillating motion. The upper end of the rod 201 is provided with a nut 212 that cooperates with the thread on the upper end of the tension rod 201. The spring 3 can be compressed by the mass 2 being pushed down towards the plate 4 by any suitable equipment available on site such as loading a drop weight, after which the weight is removed from the mass 2. A nut 212 is applied to maintain the compression of the hour spring 3.

プレート4上にロック装置209が示されている。各ロック装置209は自在軸受203を介してプレート4上に自在軸支された下端を持つレバー206よりなる。レバー206の下端にはドロップおもり1の下面を延びるフランジ204がある。レバー206の上端は角度ある端部分208を備える。レバー206が軸受203を通るプレート4の表面に対して直角の位置からいくらか外側へ傾く時、レバーの部分208は質量2の内側縁を把持する。ばね3の圧縮がロック装置209によって維持されるようにナット212を除去することができる。今や圧縮ユニットは適切な地面5の上にプレストレスされたばねをもって配置されることができる。今やスレッジハンマーをプレート4の中心へ向ってその打撃エネルギーを伝達するため落下させることができ、その時落下おもり1が同時にロック装置209を解除し、ばねをプレストレスしているエネルギーを放出し、その結果質量はプレート4に関して振動運動にセットされる。落下おもり1からの推力エネルギーと土壌体積5からの反射エネルギーはばね3を介して質量2へ返還される。   On the plate 4 a locking device 209 is shown. Each locking device 209 is composed of a lever 206 having a lower end that is supported on the plate 4 through a universal bearing 203. At the lower end of the lever 206, there is a flange 204 extending from the lower surface of the drop weight 1. The upper end of lever 206 includes an angled end portion 208. The lever portion 208 grips the inner edge of the mass 2 when the lever 206 is tilted somewhat outward from a position perpendicular to the surface of the plate 4 passing through the bearing 203. The nut 212 can be removed so that the compression of the spring 3 is maintained by the locking device 209. The compression unit can now be arranged with a prestressed spring on a suitable ground 5. Now the sledgehammer can be dropped toward the center of the plate 4 to transmit its striking energy, at which time the falling weight 1 simultaneously releases the locking device 209 and releases the energy prestressing the spring, The resulting mass is set to oscillating motion with respect to the plate 4. The thrust energy from the falling weight 1 and the reflected energy from the soil volume 5 are returned to the mass 2 via the spring 3.

図6の右側はプレストレスの他の態様を図示し、ばね3は例えば質量2中の開口を通ってプレート4上の帰還ローラー211のまわりへ、そしてそこから再び質量2へ延びるワイヤー210の助けによりプレストレスされる。ワイヤー210は例えば質量2中の開口を通って上昇し、そして質量2の上面に座着された荷重分布プレート212と合流する。ワイヤー210の引張力は落下おもり1を持ち上げるホイスト手段の助けによりその次のストローク前に得ることができる。   The right side of FIG. 6 illustrates another embodiment of prestressing, in which the spring 3 is aided by a wire 210 that extends, for example, through an opening in the mass 2 around the return roller 211 on the plate 4 and from there back to the mass 2. Is prestressed. For example, the wire 210 rises through an opening in the mass 2 and joins the load distribution plate 212 seated on the upper surface of the mass 2. The tensile force of the wire 210 can be obtained prior to the next stroke with the help of hoist means for lifting the drop weight 1.

図7および図8は、パイルおよびプレート4がそれぞればね3を介して慣性質量2へ接続されたバイブレータースタンド301を支持している土塊5を図示する。スタンド301はまた抑制器303を介して追加の質量302を支持する。バイブレーター300は回転する偏心おもり304によって励起される。   FIGS. 7 and 8 illustrate a mass 5 supporting a vibrator stand 301 in which a pile and a plate 4 are connected to an inertial mass 2 via springs 3 respectively. The stand 301 also supports an additional mass 302 via a suppressor 303. Vibrator 300 is excited by a rotating eccentric weight 304.

図9は、地面5上を走行する非円形車輪402の上に架装されたフレーム401を図示する。駆動手段、例えばトラクターのような車輌403が牽引バー404を介してフレーム401を牽引するために示されている。フレーム401は地面5と接触しそれに平行な圧縮プレート405を支持する。またフレーム401は垂直方向振動運動を可能にするばね3を介して慣性質量2をも支持する。トラクター406が圧縮機械400を横向きに引張る時、非円形車輪402によってばね3を介して質量2に垂直振動運動が発生し、この運動が圧縮プレート405へ伝達され、そして前に記載した態様で共鳴効果によって増幅される。振動運動はフレーム401を介して下の土塊5と接触している圧縮プレート405へ、少なくともフレーム401およびプレート405が車輪402の回転時それらの最下位置を取る時に伝えられる。この圧縮システムの周波数はばねおよび質量の動的特性を変更することによって調節自在である。車輪402の放射状突出部分は比較的限られた担持能力を有し、そして基礎5中へ侵入する。しかしながら車輪が回転し続けるにつれ、周方向に続く車輪突出部はトロリー/フレームを持ち上げることができる。   FIG. 9 illustrates a frame 401 mounted on a non-circular wheel 402 that travels on the ground 5. A drive means, for example a vehicle 403 such as a tractor, is shown for towing the frame 401 via a tow bar 404. The frame 401 contacts the ground 5 and supports a compression plate 405 parallel thereto. The frame 401 also supports the inertial mass 2 via a spring 3 that allows vertical vibration movement. When the tractor 406 pulls the compression machine 400 sideways, a vertical vibration motion is generated in the mass 2 via the spring 3 by the non-circular wheel 402 and this motion is transmitted to the compression plate 405 and resonates in the manner previously described. Amplified by effect. Oscillating motion is transmitted through the frame 401 to the compression plate 405 that is in contact with the underlying mass 5 when at least the frame 401 and the plate 405 assume their lowest position when the wheel 402 rotates. The frequency of this compression system is adjustable by changing the dynamic characteristics of the spring and mass. The radially protruding portion of the wheel 402 has a relatively limited carrying capacity and penetrates into the foundation 5. However, as the wheel continues to rotate, the circumferentially extending wheel protrusion can lift the trolley / frame.

プレート405は好ましくは変動する担持能力の地面に対し調節のため車輪に対し垂直に調節可能であるように配置される。車輪402の幾何学的形状は図示した形状に限られず、そして例えば三角形、六角形またはハンドル車の形、または地面に沿って回転する時車輪に振動運動を与える他の形であることができる。車輪402は、同期的な均一な垂直変位運動を与えるように、一体に連結またはかじ取りすることができる。   The plate 405 is preferably arranged so that it can be adjusted perpendicular to the wheels for adjustment to the ground of varying carrying capacity. The geometric shape of the wheel 402 is not limited to the shape shown and can be, for example, a triangle, hexagon, or handle wheel, or other shape that imparts a vibrating motion to the wheel when it rotates along the ground. The wheels 402 can be connected or steered together to provide a synchronous uniform vertical displacement motion.

本発明に従った地面圧縮のための装置の垂直断面図である。1 is a vertical sectional view of an apparatus for ground compression according to the present invention. 本発明に従ったパイル駆動装置の概略垂直断面図である。1 is a schematic vertical sectional view of a pile driving device according to the present invention. ハンマーストロークがばねを介してそしてチューブ状パイルの内側に支持された質量へ適用されるパイル駆動装置を図示する。Fig. 2 illustrates a pile drive device in which a hammer stroke is applied via a spring and to the mass supported inside the tubular pile. 図3に対応するが、しかし質量によって囲まれているパイルを持っている装置を図示する。FIG. 4 illustrates a device corresponding to FIG. 3 but having a pile surrounded by mass. バイブレーター架台の助けにより振動装置の質量へ振動エネルギーを供給するための装置を図示する。1 illustrates an apparatus for supplying vibration energy to the mass of a vibration device with the aid of a vibrator cradle. 振動装置のばねをプレストレスするための部材を追加した図1に示した装置を図示する。Fig. 2 illustrates the device shown in Fig. 1 with the addition of a member for prestressing the spring of the vibration device. 振動部材を支持するバイブレータースタンドがパイルまたは圧縮プレート上に取付けたバイブレーターによって直接支持されている変形装置を図示する。Fig. 4 illustrates a deformation device in which a vibrator stand supporting a vibrating member is directly supported by a vibrator mounted on a pile or compression plate. 振動部材を支持するバイブレータースタンドがパイルまたは圧縮プレート上に取付けたバイブレーターによって直接支持されている変形装置を図示する。Fig. 4 illustrates a deformation device in which a vibrator stand supporting a vibrating member is directly supported by a vibrator mounted on a pile or compression plate. 本発明に従った他の一具体例を図示する。Fig. 4 illustrates another embodiment according to the present invention.

Claims (28)

地層のような物質塊と直接に接触しているエレメントを駆動するための方法であって、該エレメントは該物質塊を圧縮するためにそれと表面接触にあるスタンピングプレートからなるか、または該物質塊へ軸方向に駆動または引抜かれるパイルまたは杭のような細長い物体よりなり、該エレメントは本質的に圧縮方向のまたは駆動もしくは引抜き方向の可動性のためばね装置を介して該エレメントによって支持された慣性質量を含む振動装置を備え、該方法は、
該振動装置が該質量によりもしくは該エレメントによって支持されたバイブレーターにより、または該エレメントもしくは該振動装置の質量に対する打撃装置からの推力のどちらかによって振動させられることを特徴とする方法。
A method for driving an element in direct contact with a mass of material such as a formation, the element comprising a stamping plate in surface contact with it to compress the mass of material, or the mass of material Consisting of an elongate object such as a pile or pile driven or pulled axially, the element being essentially supported by the element via a spring device for movability in the compression direction or in the driving or withdrawal direction A vibration device comprising a mass, the method comprising:
The method wherein the vibration device is vibrated either by the mass or by a vibrator supported by the element or by a thrust from a striking device against the element or the mass of the vibration device.
該振動装置は、該振動装置によって支持されたバイブレーターによって振動させられ、そして該バイブレーターは振動の可変周波数を持っていることを特徴とする請求項1の方法。   The method of claim 1, wherein the vibrator is vibrated by a vibrator supported by the vibrator, and the vibrator has a variable frequency of vibration. 該打撃装置は、該エレメントまたは該振動装置のどちらかへ推力を加えることを特徴とする請求項1の方法。   The method of claim 1, wherein the striking device applies thrust to either the element or the vibration device. 該打撃装置は中間プレートを介してその推力を加えることを特徴とする請求項3の方法。   4. The method of claim 3, wherein the striking device applies its thrust through an intermediate plate. 該振動装置のばね装置はプレストレスされ、そしてプレストレスされたばね装置に振動装置の質量を該エレメントに対する振動運動のために解放するため、推力が該打撃装置によって加えられる時に除負荷されることを特徴とする請求項1ないし4のいずれかの方法。   The vibration device spring device is prestressed and unloaded when thrust is applied by the striking device to release the mass of the vibration device to the prestressed spring device for vibrational motion relative to the element. 5. A method according to any one of claims 1 to 4, characterized in that: 該振動装置は該エレメントによって係合された物質塊のための自然振動周波数にある、またはそれから選択された距離にある、またはその上音にある共鳴周波数にセットされることを特徴とする請求項1ないし5のいずれかの方法。   The vibration device is set to a resonance frequency that is at, or at a selected distance from, or above a natural vibration frequency for the mass of material engaged by the element. Any one of methods 1 to 5. 打撃される該エレメントは細長い物体であり、そして該慣性質量は細長い物体を囲んでいるか、または細長い物体の中空空胴内に収容されていることを特徴とする請求項1ないし6のいずれかの方法。   7. The element according to claim 1, wherein the element to be struck is an elongated object and the inertial mass surrounds the elongated object or is housed in a hollow cavity of the elongated object. Method. 物質塊の振動性質が感知され、そして振動装置の共鳴周波数が感知されたシステムの動的応答に応答してセットされることを特徴とする請求項1ないし7のいずれかの方法。   8. A method according to claim 1, wherein the vibrational nature of the mass of material is sensed and the resonant frequency of the vibratory device is set in response to the sensed dynamic response of the system. 該バイブレーターは該エレメントへ直接取付けられそして該ばねを介して該慣性質量を支持するスタンドを有することを特徴とする請求項1ないし8のいずれかの方法。   9. A method as claimed in any preceding claim, wherein the vibrator comprises a stand attached directly to the element and supporting the inertial mass via the spring. 該エレメントは非円形車輪上に架装したトロリーによって該物質塊表面近くに支持されたスタンピングプレートであり、該車輪はばねを介して慣性質量を支持し、そして該トロリーは該物質塊の表面に沿って動かされ、そのため該非円形車輪がトロリーへ垂直振動運動を付与することを特徴とする請求項1ないし8のいずれかの方法。   The element is a stamping plate supported near the surface of the mass of material by a trolley mounted on a non-circular wheel, the wheel supports an inertial mass via a spring, and the trolley is attached to the surface of the mass of mass. 9. A method as claimed in any one of the preceding claims, characterized in that it is moved along, so that the non-circular wheel imparts a vertical oscillating movement to the trolley. 地層のような物質塊と直接に接触しているエレメントを駆動するための装置であって、該エレメントは該物質塊を圧縮するためのそれと表面接触にあるスタンピングプレートからなるか、または該物質塊へ軸方向に駆動または引抜かれるパイルまたは杭のような細長い物体よりなり、該エレメントは該エレメントに対して可動性のためばね装置を介して該エレメントによって支持された慣性質量を含む振動装置を備え、
該振動装置は該エレメントに対する推力を加える打撃装置により、または該エレメントもしくは該振動装置の該質量に対して直接作用するバイブレーターによって振動されるように配置されていることを特徴とする装置。
An apparatus for driving an element in direct contact with a mass of material such as a formation, the element comprising a stamping plate in surface contact with that for compressing the mass of material, or the mass of material Comprising an elongate object such as a pile or pile driven or pulled axially, the element comprising a vibrating device comprising an inertial mass supported by the element via a spring device for mobility relative to the element ,
The vibration device is arranged to be vibrated by a striking device that applies thrust to the element or by a vibrator acting directly on the element or the mass of the vibration device.
該バイブレーターは該振動装置の質量を振動において該エレメントに関してセットするように配置され、そして該バイブレーターは可変振動周波数を有することを特徴とする請求項11の装置。   12. The apparatus of claim 11, wherein the vibrator is arranged to set a mass of the vibration device with respect to the element in vibration, and the vibrator has a variable vibration frequency. 該バイブレーターは抑制器を介して安定化質量を支持していることを特徴とする請求項12の装置。   13. The apparatus of claim 12, wherein the vibrator supports a stabilizing mass via a suppressor. 該打撃装置は該エレメントまたは該振動装置の質量へ推力を加えるように配置されていることを特徴とする請求項11の装置。   12. The apparatus of claim 11, wherein the striking device is arranged to apply a thrust to the mass of the element or the vibration device. 該打撃装置は中間プレートを介してその推力を加えるように配置されていることを特徴とする請求項14の装置。   15. The apparatus of claim 14, wherein the striking device is arranged to apply its thrust through an intermediate plate. 該振動装置の該ばね装置をプレストレスするための部材と、そして該振動装置の質量を該エレメントに対する振動運動のため解放するために、該エレメントに対して該打撃装置が推力を加える時該ばね装置を解除する解除部材を備えていることを特徴とする請求項14または15の装置。   A member for pre-stressing the spring device of the vibration device, and the spring when the striking device applies thrust to the element to release the mass of the vibration device for vibrational movement relative to the element; 16. The device according to claim 14, further comprising a release member for releasing the device. 該振動装置は共鳴周波数を使用可能にするようにその共鳴周波数に関して調節自在であり、該共鳴周波数は該エレメントの適切な物質区域を含むシステムのための自然周波数またはその上音から選択された周波数距離であることを特徴とする請求項11ないし16のいずれかの装置。   The vibration device is adjustable with respect to its resonance frequency so as to enable the resonance frequency, which is selected from the natural frequency for the system containing the appropriate material area of the element or a frequency above it. Device according to any of claims 11 to 16, characterized in that it is a distance. 該受動的振動装置のための共鳴周波数は質量のサイズの変更および/または該ばね装置の特定の調節によって調節自在であることを特徴とする請求項17の装置。   18. The device of claim 17, wherein the resonance frequency for the passive vibration device is adjustable by changing the size of the mass and / or specific adjustment of the spring device. 打撃されるエレメントは、ポール、チューブ、杭または物質塊中の下方に駆動されるかそこから引抜かれる他の細長いエレメントであり、該質量は打撃される該エレメントを囲んでいるか、または打撃されるエレメントの中空空胴内に収容されていることを特徴とする請求項11ないし18のいずれかの装置。   The element to be struck is a pole, tube, stake or other elongate element that is driven down or pulled out of the mass of material and the mass surrounds or is struck by the element to be struck 19. The device according to claim 11, wherein the device is contained in a hollow cavity of the element. 打撃されるエレメントはスタンピングプレートであり、該スタンピングプレートはその下の物質を圧縮するために該物質塊と表面接触にあり、そして該受動的振動装置を支持していることを特徴とする請求項11ないし18のいずれかの装置。   The element to be struck is a stamping plate, the stamping plate being in surface contact with the mass of material to compress the material underneath and supporting the passive vibration device. The apparatus according to any one of 11 to 18. 該エレメントによって係合される物質塊からの動的応答を感知し、そして該振動装置のために、該エレメントによって係合される物質区域を含むシステムのための自然周波数またはその上音からの選択された周波数距離である振動周波数へセットすることを可能にするセンサー装置を備えていることを特徴とする請求項11ないし20のいずれかの装置。   Sensing a dynamic response from a mass of material engaged by the element and, for the vibration device, selection from natural frequencies or overtones for a system that includes the material area engaged by the element 21. A device according to any one of claims 11 to 20, further comprising a sensor device that enables the vibration frequency to be set to a specified frequency distance. 該振動周波数は該システムの自然周波数またはその上音へ、またはそれから選択された周波数距離へ本質的に調節自在に配置されていることを特徴とする請求項21の装置。   The apparatus of claim 21, wherein the vibration frequency is arranged to be essentially adjustable to the natural frequency of the system or its overtone or to a selected frequency distance therefrom. 打撃される該エレメントはポールまたは杭のような細長い物体であり、そして振動装置の振動周波数は該物体が駆動されている間またはこのプロセスの終りに細長い物体の近傍の区域において該物質塊の圧縮のため係合した物質塊の自然周波数に対して減少されるように配置されることを特徴とする請求項22の装置。   The element to be struck is an elongated object such as a pole or stake, and the vibration frequency of the vibratory device is such that the mass of material is compressed in the area near the elongated object while the object is being driven or at the end of this process. 23. The device of claim 22, wherein the device is arranged to be reduced relative to the natural frequency of the mass of material engaged. 抑制手段が打撃されるエレメントとそして振動装置の間にその間の力伝達特性を調節するために配置されていることを特徴とする請求項11ないし23のいずれかの装置。   24. A device according to any one of claims 11 to 23, characterized in that the restraining means are arranged between the element to be struck and the vibration device in order to adjust the force transmission characteristics between them. 該ばね装置は該振動装置の質量に実質的に直接往復運動を確立するように配置されていることを特徴とする請求項11ないし24のいずれかの装置。   25. A device according to any of claims 11 to 24, wherein the spring device is arranged to establish a reciprocating motion substantially directly on the mass of the vibration device. 該ばね装置は該振動装置の質量に該直線運動の軸のまわりで往復回転運動を与えるように配置され、該ばねは該回転運動の軸平面に対して実質的な角度を形成し、そして円筒表面、好ましくはその軸が該回転運動の軸によって規定される円筒表面に対して実質的に接線方向に配向していることを特徴とする請求項25の装置。   The spring device is arranged to impart a reciprocating rotational motion about the linear motion axis to the mass of the vibration device, the spring forming a substantial angle with respect to the axial plane of the rotational motion and a cylinder 26. Apparatus according to claim 25, characterized in that the surface, preferably its axis, is oriented substantially tangential to the cylindrical surface defined by the axis of rotational movement. 該バイブレーターは該エレメントによって直接支持され、そしてばねを介して該慣性質量を支持するバイブレータースタンドを含んでいることを特徴とする請求項11の装置。   12. The apparatus of claim 11, wherein the vibrator includes a vibrator stand supported directly by the element and supporting the inertial mass via a spring. 該エレメントは非円形車輪上に架装されたトロリーによって該物質塊表面近くに支持されたスタンピングプレートであり、そして該車輪はばねを介して慣性質量を支持し、そして該トロリーは該物質塊の表面に沿って動かされ、そのため該非円形車輪がトロリーへ垂直振動運動を付与することを特徴とする請求項11の装置。   The element is a stamping plate supported near the surface of the mass of material by a trolley mounted on a non-circular wheel, and the wheel supports an inertial mass via a spring, and the trolley 12. The apparatus of claim 11, wherein the apparatus is moved along a surface so that the non-circular wheel imparts a vertical oscillating motion to the trolley.
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