JP2007191954A - 杭圧入機及び杭圧入方法 - Google Patents

Abstract

【課題】杭の圧入作業を好適に行うことができる杭圧入機及び杭圧入方法を実現する。
【解決手段】昇降自在なチャック装置１５で鋼管杭２０を把持して下降させることによりその杭を地中に圧入する杭圧入機１０が備える吊込装置１のポスト３の長さを、所定の作業環境の上方に位置する障害物Ｈの高さに対応する長さとすることによって、上下に狭い空間である作業環境で杭圧入機１０が動作する際に、ポスト３の上端やその上端に設けられているアーム４を障害物Ｈに接触させないようにして、杭圧入機１０が上下に狭い作業環境であっても、所定の作業を好適に行うことを可能にした。
【選択図】図１

Description

本発明は、杭圧入機及び杭圧入機を用いる杭圧入方法に関する。

従来、杭圧入機のマストの上端にロッドを立設するとともに、そのロッドの先端にフックを備えるアームを設けた吊込装置一体型杭圧入機が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
実開昭６１−１８０２３１号公報

しかしながら、上記従来技術の吊込装置一体型杭圧入機を、例えば、高架下での杭打ち作業に用いる場合、上方の構造物（障害物）にロッドやアームが接触してしまうことがあるため、この吊込装置一体型杭圧入機は、高さ方向（上下）に狭い空間での作業には不向きなものであった。

また、その吊込装置一体型杭圧入機を用いて杭の圧入作業を行う場合、アームのフックで杭を吊り込むことと、オーガ装置などの圧入補助装置を吊り込むことを順次繰り返して行う際に、杭や圧入補助装置の玉掛に時間がかかることによって、杭打ち作業時間（杭の圧入作業時間）が長くなり、施工効率が悪いという問題があった。

本発明の目的は、杭の圧入作業を好適に行うことができる杭圧入機及び杭圧入方法を提供することである。

以上の課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、例えば、図１に示すように、
昇降自在なチャック装置（１５）で杭（例えば、鋼管杭２０）を把持して下降させることにより杭を圧入する杭圧入機（１０）であって、
杭の圧入作業に関する補助的な機能を有する圧入補助装置（例えば、排土オーガ９）を着脱可能に保持する吊込手段（例えば、シーブ５、ワイヤ６、吊治具７）を備える吊込装置（１）を当該杭圧入機の所定位置（例えば、リーダマスト１４）に備えることを特徴とする。

ここで、杭圧入機は、先に圧入された杭（既設杭）から反力を取って次の杭を圧入することが可能であることが好ましい。また、杭圧入機は、複数並んだ杭の上を自走可能なことが好ましい。例えば、杭圧入機は、杭の上端部に挿入されて拡径されることによりその杭の上端部を掴むクランプ装置を有する圧入機本体と、圧入機本体に対して相対的に水平方向に移動自在で、かつ、昇降自在なチャック装置とを備えることが好ましい。また、杭圧入機は、圧入機本体をクランプ装置で杭上に固定した状態で、チャック装置を前側に移動させてから下降させることにより、前側に前後に二本以上並べて杭を圧入できる構成とされることが好ましい。そして、例えば、２本目の杭を圧入している途中でチャック装置により圧入途中の杭を掴んだ状態のまま、クランプ装置による杭の上端部の把持を解除して、圧入機本体部を上昇させてから前方に移動させた後に再び下降させてクランプ装置により杭を把持させることで、杭圧入機が、連続的に杭を圧入していく際の先の方向（前方向）に移動可能となっていることが好ましい。

請求項１に記載の発明によれば、杭圧入機は、杭の圧入作業に関する補助的な機能を有する圧入補助装置を着脱可能に保持することが可能な吊込装置を備えているので、所定の圧入補助装置の機能が必要な場合に、吊込装置で圧入補助装置を吊り込み保持することにより、その圧入補助装置を用いた所定の作業（杭の圧入作業）を行うことができ、また、圧入補助装置が不要な作業を行う際には、その圧入補助装置を取り外して杭の圧入作業を行うことができる。
よって、この杭圧入機を用いて杭の圧入作業を好適に行うことができる。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の杭圧入機であって、例えば、図１に示すように、
前記吊込装置は、装置基台（例えば、旋回台２）と、
前記装置基台から、所定の作業環境における上方の障害物の位置に対応する高さに立設する支柱部（例えば、ポスト３）と、
前記支柱部の上端から略水平方向に延在するアーム部（例えば、アーム４）と、を備え、
前記アーム部の先端側に前記吊込手段を備えることを特徴とする。

請求項２に記載の発明によれば、杭圧入機が備える吊込装置は、所定の作業環境における上方の障害物の位置に対応する高さに立設する支柱部を備えており、その支柱部の上端に備えるアーム部の先端側に吊込手段を備えている。
つまり、吊込装置は、所定の作業環境である作業現場の上方に位置する障害物の高さに対応する長さを有する支柱部を備えており、その作業環境で動作する際に、支柱部の上端やその上端に設けられているアーム部を障害物に接触させないようになっている。
従って、この吊込装置を備える杭圧入機によって、高さ方向（上下）に狭い空間である作業環境において所定の作業を好適に行うことができる。

請求項３に記載の発明は、例えば、図２〜図７に示すように、
請求項１又は２に記載の杭圧入機（１０）を用いて、杭（例えば、鋼管杭２０）を地中に圧入する杭圧入方法であって、
地中に圧入された既設杭の上端部に前記杭圧入機を載置し、次いで、汎用吊込装置（例えば、クローラクレーン１００）により供給される所定の杭を前記杭圧入機によって地面に対して所定量圧入した後、当該杭圧入機に備えられる前記吊込装置が保持する前記圧入補助装置による圧入補助動作を行い、更に、前記杭圧入機によって前記杭を地中の所定の深さまで圧入することを特徴とする。

請求項３に記載の発明によれば、地中に圧入されている既設杭の上端部に載置される杭圧入機と、所定の地面に配置される汎用吊込装置との協働によって、所定の杭を地中に圧入して埋設することができる。
具体的には、既設杭の上端部に載置される杭圧入機に対し、汎用吊込装置により所定の杭を供給するとともに、その杭を杭圧入機によって地面に対して所定量圧入する。その後、その杭圧入機に備えられている吊込装置に保持される圧入補助装置により、所定の圧入補助動作を行い、更に、杭圧入機によって杭を地中の所定の深さまで圧入することで、杭の埋設を好適に行うことができる。
特に、杭圧入機は、その吊込装置に圧入補助装置を吊り込んだ状態を維持しつつ、汎用吊込装置により供給される杭を地面から地中に圧入することができるので、従来技術のように、杭圧入機の吊込装置で圧入補助装置と杭を、交互に吊り込む必要がなくなる。つまり、汎用吊込装置が杭を吊り込む際に玉掛を行えばよいので、杭圧入機の吊込装置に圧入補助装置と杭を交互に吊り込むための玉掛に要していた時間を短縮することができ、杭の圧入作業の作業効率を向上させることができる。
また、この杭圧入方法における杭圧入機と汎用吊込装置は、それぞれ異なる配置位置（既設杭上と地面上）において、それぞれの移動や動作を行うことができるので、それぞれの装置の移動範囲や動作範囲を重なり難くすることができる。つまり、杭圧入機と汎用吊込装置のそれぞれの移動や動作を互いに妨げ難くなっているので、それぞれの移動や動作を好適に行うことができる。
また、杭圧入機が備える吊込装置が、所定の作業環境における上方に位置する障害物の高さに対応する長さを有する支柱部を備え、また、汎用吊込装置が、所定の作業環境における上方に位置する障害物の高さに対応するサイズであれば、高さ方向（上下）に狭い空間である作業環境において杭圧入作業を好適に行うことができる。

本発明によれば、杭圧入機によって杭圧入作業を行う際であって、所定の圧入補助装置の機能が必要な場合に、吊込装置で圧入補助装置を吊り込み保持することにより、その圧入補助装置を用いた所定の作業を行うことができるので、その杭圧入機により好適に杭の圧入作業を行うことができる。
特に、杭圧入機が備える吊込装置が、所定の作業環境である作業現場の上方に位置する障害物の高さに対応する長さを有する支柱部を備えることにより、高さ方向（上下）に狭い空間である作業環境で杭圧入機が動作する際に、支柱部の上端やその上端に設けられているアーム部を障害物に接触させないようにすることができるので、杭圧入機は上下に狭い作業環境において所定の作業を好適に行うことができる。
また、杭圧入機と汎用吊込装置を協働させる杭圧入方法において、杭圧入機と汎用吊込装置とをそれぞれ異なる配置位置で、それぞれの移動や作業を行わせることによって、杭圧入機と汎用吊込装置のそれぞれの動作を互いに妨げることなく良好に行うことを可能にすることで、所定の杭圧入作業を好適に行うことができる。

以下、本発明の実施形態たる吊込装置、その吊込装置を備える杭圧入機及び吊込装置を備える杭圧入機を用いる杭圧入方法を、図面を参照して説明する。

吊込装置１は、図１に示すように、装置基台である旋回台２と、旋回台２から上方に向けて立設される支柱部であるポスト３と、ポスト３の上端３ａから略水平方向に延在するアーム４と、アーム４の先端側に備えられるシーブ５に懸架されるワイヤ６と、ワイヤ６の先端部に備えられる吊治具７と、油圧ホースを巻き取る油圧ホースリール８等を備えている。なお、シーブ５とワイヤ６と吊治具７とにより吊込手段が構成されている。
また、吊込装置１は、後述する杭圧入機１０の所定位置（本実施の形態においては、リーダマスト１４）に着脱可能に備えられている。

旋回台２は、例えば、ポスト３を軸心とするように３６０°旋回可能に構成されており、旋回台２を介して吊込装置全体の向きを旋回方向に回転変更することができる。
また、旋回台２の下端部には、固定具２ａが備えられている。この固定具２ａが、後述する圧入機本体１０ａのリーダマスト１４の取付部１４ａにボルトで締結されて、吊込装置１が杭圧入機１０に取り付けられている。そして、吊込装置１は、杭圧入機１０の圧入機本体１０ａの所定位置（リーダマスト１４の取付部１４ａ）に着脱可能に備えられている。

ポスト３は、所定の作業環境における上方に位置する高架など障害物の高さに対応する長さに設計された支柱であり、例えば、高架下での作業の際に、ポスト３の上端３ａや、その上端３ａに設けられているアーム４を高架に接触させないようになっている。
なお、ポスト３は、上下に伸縮可能であり、特に、高さ方向（上下）に狭い空間での作業を好適に行うことができるサイズに伸縮可能になっている。

アーム４は、その長手方向に伸縮可能となっている。そしてアーム４の基端部４ａはポスト３の上端３ａに固定されているので、その先端部４ｂは略水平方向であってポスト３に対して接離する方向に配置変更可能となっている。

ワイヤ６は、図示しないウインチによる巻き上げや巻き下げが行われるようになっており、そのワイヤ６の巻き上げや巻き下げに伴い、吊治具７やその吊治具７に保持される装置や鋼材などが上げ下げされるようになっている。
また、シーブ５は、アーム４の先端部４ｂに回転自在に支持されており、シーブ５に懸架されるワイヤ６の繰り出しや繰り込み（巻き上げや巻き下げ）をスムーズに行うようになっている。
吊治具７は、例えば、フックなどの連結部材を備えており、所定の装置や鋼材などを保持し、吊り込むことが可能となっている。なお、本実施形態において、吊治具７には、杭の圧入作業に関する補助的な機能を有する圧入補助装置としての排土オーガ９が着脱可能に保持されている。

次に、この吊込装置１を備える杭圧入機１０について説明する。
杭圧入機１０は、図１に示すように、筒状杭である鋼管杭２０…をその軸回りに回転させながら圧入する圧入機であり、既に圧入された鋼管杭２０を内側から拡径して把持する複数（例えば、２つ）のクランプ装置１１…を備えたサドル１２と、サドル１２に対して前後動自在なスライドベース１３と、スライドベース１３上で左右に旋回自在なリーダマスト１４と、リーダマスト１４の前面に昇降自在に取り付けられるチャック装置１５と、リーダマスト１４に対してチャック装置１５を昇降駆動するメイン油圧シリンダ１６等を備える圧入機本体１０ａを有し、この圧入機本体１０ａに吊込装置１が着脱可能に備えられて構成されている。

クランプ装置１１…は、先に圧入された既設の鋼管杭２０…の上端部に挿入された状態で、図示しない油圧シリンダにより水平方向に広げられるようにして、その鋼管杭２０の内面を押圧して鋼管杭２０の上端部を把持することによって、杭圧入機１０を既設の鋼管杭２０の上端部に支持させる。特に、クランプ装置１１…は、既設の鋼管杭２０から反力を取って、杭圧入機１０が新たに鋼管杭２０…を圧入することができるように、杭圧入機１０を鋼管杭２０の上端部に支持するようになっている。
なお、クランプ装置１１…は、例えば、先頭の基準となるクランプ装置１１を除いて、サドル１２に対して左右や前後に移動可能となっており、これにより、円弧等の湾曲した線に沿って並んで圧入された複数の鋼管杭２０の上端を複数のクランプ装置１１でそれぞれ把持可能となっているとともに、鋼管杭２０同士の間隔を多少変えても対応できるようになっている。

また、スライドベース１３は、サドル１２に対し前方に移動してチャック装置１５を水平に前側に移動させることにより、サドル１２を移動することなく、先頭のクランプ装置１１が把持している既設の鋼管杭２０の先に、二本の鋼管杭２０を前後方向に並べて順次圧入可能となっている。

また、リーダマスト１４は、スライドベース１３に対して左右に旋回自在とされることにより、順次並んで圧入される鋼管杭２０の列の方向を直角にまげたり、湾曲して曲げたりすることが可能となっている。これらスライドベース１３とリーダマスト１４とにより、本発明の圧入機本体１０ａのクランプ装置１１…を備えたサドル１２に対してチャック装置１５を水平方向に移動自在となっている。

チャック装置１５は、その背面側がリーダマスト１４の前面側に昇降自在に嵌合した状態とされるとともに、リーダマスト１４とチャック装置１５と接続された左右のメイン油圧シリンダ１６，１６により昇降駆動されるようになっている。
また、チャック装置１５内部には、上下に貫通した状態の鋼管杭２０を外側の四方から油圧シリンダにより作動する押圧部（図示省略）で押圧して把持する図示しない杭把持部を有し、その杭把持部がチャック装置１５の外周部分に対して上下の軸心回りに回転可能となっている。
また、チャック装置１５の昇降範囲は限られているので、鋼管杭２０を把持してチャック装置１５を下降させることと、鋼管杭２０を離してチャック装置１５を上昇させることを繰り返すようになっている。これにより、１ストローク分ずつ鋼管杭２０を圧入することが繰り返され、チャック装置１５の昇降範囲より深く鋼管杭２０を地中に圧入することが可能になっている。

なお、杭圧入機１０は、順次鋼管杭２０を圧入する際に、新たに圧入した鋼管杭２０に対してクランプ装置１１を備えるサドル１２を移動させるようにして、鋼管杭２０の一本分に対応して前進することができる。この杭圧入機１０の鋼管杭２０上の移動に関する動作は従来公知のものと同様であるので、ここでは詳述しない。

次に、本発明に係る杭圧入方法について説明する。
図２〜図７に示すように、本発明の杭圧入機１０を使用して杭圧入作業を行う作業環境は、例えば、高架下などであって、その作業現場の上方に障害物Ｈとなる構造物などが存在するために、上下方向に狭くなっている空間である。

図２に示すように、所定の作業環境である杭打ち現場（作業現場）における基準地面Ｇ０に汎用吊込装置である小型のクローラクレーン１００を配置するとともに、その基準地面Ｇ０より一段低い地面Ｇ１（例えば、水底面）において地中に圧入された既設杭２０…の上端部に杭圧入機１０を載置する。そして、クローラクレーン１００によって鋼管杭２０を吊り込んで杭打ち現場に搬入して、その鋼管杭２０を杭圧入機１０のチャック装置１５に供給するとともに、杭列に鋼管杭２０を建て込む（ステップＳ１）。
なお、クローラクレーン１００により鋼管杭２０をチャック装置１５に供給する際、そのクローラクレーン１００の作業の妨げにならない向きに吊込装置１を移動させるように旋回台２を旋回させて、その吊込装置１を待避位置（例えば、図２中、紙面奥側に吊込装置１のアーム４の先端部４ｂが向かう配置）に切り替えてある。
また、低い地面Ｇ１において杭列を成す既設の鋼管杭２０…は、後述する鋼管杭２０の杭圧入方法（ステップＳ１〜ステップＳ６）に基づいて地中に埋設されたものである。

次いで、図３に示すように、杭圧入機１０のチャック装置１５を動作させ、ステップＳ１において建て込まれた鋼管杭２０を所定の地面Ｇ１に対して所定量（例えば、１ｍ）回転圧入して、仮設する（ステップＳ２）。
また、次の作業の準備のために、クローラクレーン１００を、所定の待機位置に待避させる。

次いで、図４に示すように、旋回台２を旋回させて吊込装置１を作業位置（例えば、図４中、右側に吊込装置１のアーム４の先端部４ｂが向かう配置）に切り替えるとともに、吊込装置１に吊り込まれている排土オーガ９を、仮設された鋼管杭２０内に送り込む（ステップＳ３）。
そして、図５に示すように、吊込装置１に吊り込まれている排土オーガ９によって、仮設された鋼管杭２０内を掘削し、排土を引き上げる（ステップＳ４）。なお、仮設の鋼管杭２０内から引き上げられた排土は、既設の鋼管杭２０内に廃棄する。

次いで、図６に示すように、吊込装置１の旋回台２を旋回させて、吊込装置１を待避位置に切り替えた後、所定の待機位置にて打下装置５０を吊り込んだクローラクレーン１００を仮設の鋼管杭２０側に進入させるとともに、その打下装置５０を仮設の鋼管杭２０の上端に接続する（ステップＳ５）。

次いで、図７に示すように、杭圧入機１０のチャック装置１５を動作させ、打下装置５０を介して鋼管杭２０を所定の深さまで回転圧入して、その鋼管杭２０を地中に埋設する（ステップＳ６）。
そして、打下装置５０を撤去することによって、複数の鋼管杭２０の圧入作業における１本分の埋設作業が終了する。

そして、所定の待機位置にて新たな鋼管杭２０を吊り込んだクローラクレーン１００を杭列の先頭側に進入させて、新たな鋼管杭２０を杭打ち現場に搬入し、ステップＳ１からステップＳ６を複数回繰り返すことによって、所望する範囲に複数の鋼管杭２０を並べて圧入して埋設することができる。なお、新たな鋼管杭２０が埋設される度に、杭列の鋼管杭２０上を杭圧入機１０は移動し前進することとなる。

このように、吊込装置１を備える杭圧入機１０と、クローラクレーン１００とを用いる杭圧入方法であれば、杭圧入機１０は、その吊込装置１に排土オーガ９を吊り込んだ状態を維持しつつ、クローラクレーン１００により搬入され供給される鋼管杭２０をチャック装置１５によって地面から地中に圧入することができるので、従来技術のように、杭圧入機１０の吊込装置１で排土オーガ９を吊り込むことと鋼管杭２０を吊り込むことを、交互に行う必要がなくなる。
つまり、クローラクレーン１００が鋼管杭２０を吊り込む際に玉掛を行えばよいので、杭圧入機１０の吊込装置１に排土オーガ９と鋼管杭２０を交互に吊り込むための玉掛に要していた時間を短縮することができ、鋼管杭２０の圧入作業の作業効率を向上させることができる。
特に、杭圧入機１０の吊込装置１は、所定の作業環境における上方に位置する障害物Ｈと接触しない高さに設計されているので、杭圧入機１０は、高さ方向（上下）に狭い空間での作業を好適に行うことができ、また、小型のクローラクレーン１００を用いることによって同様に上下に狭い空間での作業を好適に行うことを可能にしている。
従って、その杭圧入機１０と小型のクローラクレーン１００を用いる杭圧入方法は、上下に狭い空間での杭打ち作業を好適に行うことができる作業方法であるといえる。

また、鋼管杭２０を所定の地面Ｇ１に圧入する際に、杭圧入機１０を既設の鋼管杭２０上に配置し、クローラクレーン１００を基準地面Ｇ０上に配置して、杭の埋設作業を行うことができるので、それぞれの装置（機器）の移動範囲や動作範囲を重なり難くすることができる。
つまり、杭圧入機１０とクローラクレーン１００のそれぞれの移動や動作を互いに妨げ難くなっているので、それぞれの移動や動作を好適に行うことができる。
特に、杭圧入機１０に備えられる吊込装置１は、旋回移動しその配置を切り替えることができるので、クローラクレーン１００との接触をさけることが可能であって、クローラクレーン１００による作業を妨げないようにすることができる。
よって、よりスムーズに所定の杭打ち作業を行うことができる。

また、杭圧入機１０の吊込装置１は、排土オーガ９を着脱可能に備えているので、排土オーガ９の機能が必要な場合に、吊込装置１で排土オーガ９を吊り込み保持することによって、排土オーガ９を用いた所定の作業（掘削作業）を行うことができ、また、排土オーガ９が不要な作業を行う際には、その排土オーガ９を取り外して杭の圧入作業を行うことができる。
また、杭圧入機１０は、着脱可能に吊込装置１を備えているので、吊込装置１やその吊込装置１により保持される圧入補助装置（排土オーガ９）の機能が必要な場合に、吊込装置１を取り付けて所定の作業を行い、また、吊込装置１が不要な作業を行う際には、その吊込装置１を取り外して杭打ち作業を行うことができる。

なお、以上の実施の形態においては、圧入補助装置として排土オーガ９を例に挙げて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、圧入補助装置は、例えば、バケットやグラップル、打下装置などであってもよい。

また、その他、具体的な細部構造等についても適宜に変更可能であることは勿論である。

本発明に係る杭圧入機を示す側面図である。 本発明に係る杭の圧入方法における第１工程を示す説明図である。 本発明に係る杭の圧入方法における第２工程を示す説明図である。 本発明に係る杭の圧入方法における第３工程を示す説明図である。 本発明に係る杭の圧入方法における第４工程を示す説明図である。 本発明に係る杭の圧入方法における第５工程を示す説明図である。 本発明に係る杭の圧入方法における第６工程を示す説明図である。

符号の説明

１ 吊込装置
２ 旋回台（装置基台）
２ａ 固定具
３ ポスト（支柱部）
４ アーム（アーム部）
５ シーブ（吊込手段）
６ ワイヤ（吊込手段）
７ 吊治具（吊込手段）
８ 油圧ホースリール
９ 排土オーガ（圧入補助装置）
１０ 杭圧入機
１０ａ 圧入機本体
１１ クランプ装置
１２ サドル
１３ スライドベース
１４ リーダマスト
１４ａ 取付部
１５ チャック装置
１６ メイン油圧シリンダ
２０ 鋼管杭（杭）
１００ クローラクレーン（汎用吊込装置）
Ｇ０ 基準地面
Ｇ１ 低い地面
Ｈ 障害物

Claims (3)

1. 昇降自在なチャック装置で杭を把持して下降させることにより杭を圧入する杭圧入機であって、
   杭の圧入作業に関する補助的な機能を有する圧入補助装置を着脱可能に保持する吊込手段を備える吊込装置を当該杭圧入機の所定位置に備えることを特徴とする杭圧入機。
2. 前記吊込装置は、
   装置基台と、
   前記装置基台から、所定の作業環境における上方の障害物の位置に対応する高さに立設する支柱部と、
   前記支柱部の上端から略水平方向に延在するアーム部と、を備え、
   前記アーム部の先端側に前記吊込手段を備えることを特徴とする請求項１に記載の杭圧入機。
3. 請求項１又は２に記載の杭圧入機を用いて、杭を地中に圧入する杭圧入方法であって、
   地中に圧入された既設杭の上端部に前記杭圧入機を載置し、次いで、汎用吊込装置により供給される所定の杭を前記杭圧入機によって地面に対して所定量圧入した後、当該杭圧入機に備えられる前記吊込装置が保持する前記圧入補助装置による圧入補助動作を行い、更に、前記杭圧入機によって前記杭を地中の所定の深さまで圧入することを特徴とする杭圧入方法。

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