JP2013147863A

JP2013147863A - 杭打ち装置

Info

Publication number: JP2013147863A
Application number: JP2012009624A
Authority: JP
Inventors: Yuichi Takahashi; 雄一高橋
Original assignee: TRUST KK
Current assignee: TRUST KK
Priority date: 2012-01-20
Filing date: 2012-01-20
Publication date: 2013-08-01
Anticipated expiration: 2032-01-20
Also published as: JP5271428B2

Abstract

【課題】従来の杭打ち装置では、クローラクレーンを用いるため、その組立や解体作業に時間を要し、また、狭い現場での作業が難しいという問題があった。
【解決手段】本発明の杭打ち装置１は、ラフタークレーン等のアーム部３が配備された駆動車両２を用い、作業現場にて、アーム部３の先端側に起振カバー部５と、その起振カバー部５内に配置された起振部１０と軸鋼材６により固定されたチャック部７とを配置するため、現場での組立や解体作業の時間が大幅に短縮される。また、杭打ち装置１としてラフタークレーンを用いることで、狭い現場での作業が容易となる。
【選択図】図１

Description

本発明は、起振部を備え、地盤状況に応じて振動を加えながら杭打ちを行うことが出来る杭打ち装置に関する。

従来の杭打ち装置の一実施例として、下記の構造が知られている。

図５に示す如く、杭打ち装置３１は、ベースマシン３２（クローラクレーン）のワイヤにてバイブロハンマー３３を吊り下げることで構成される。そして、バイブロハンマー３３の先端には剛矢板３４を挟持するためのチャック３５が固定される。杭打ち装置３１は、バイブロハンマー３３の自重とバイブロハンマー３３から発生する振動により、バイブロハンマー３３の先端に挟持した剛矢板３４を地盤内に圧入または打ち込む（例えば、特許文献１参照。）。

また、従来の杭打ち装置の一実施例として、下記の構造が知られている。

図６に示す如く、杭打ち装置４１は、ショベルカー４２のブーム４３の先端にリーダ４４を配置し、そのリーダ４４を介して直線状に昇降駆動するブラケット４５により構成される。ブラケット４５は、油圧シリンダ４６により上記昇降駆動が可能となり、ブラケット４５には、旋回機構、起振機及び杭チャックが取り付けられている。そして、ジャッキ４７が、リーダ４４の下端側に配置され、ジャッキ４７を接地させることで、リーダ４４の姿勢を安定させる。例えば、地盤に対して垂直方向に杭打ちを行う場合には、地盤に対して垂直方向に固定されたリーダ４４に対してブラケット４５が直線状に昇降し、杭打ちが行われる（例えば、特許文献２参照。）。

特開２００７−１０７２１８号公報（第５−６頁、第１−４図）特開平０９−２６８５５８号公報（第７−８頁、第１、４図）

図５に示す従来の杭打ち装置３１では、ベースマシン３２としてクローラクレーンを用いるため、作業現場にてクローラクレーンの組立作業や解体作業に時間を要し、工程の短縮が難しく、作業コストを低減し難いという問題がある。例えば、クローラクレーンの組立作業や解体作業は、それぞれ半日〜１日程度要するため、杭打ち作業以外の準備作業に１〜２日程度余分な工期が必要となり、人件費等の余分なコストが発生する。

また、図５に示すように、クローラクレーンにてバイブロハンマー３３を吊り上げ、バイブロハンマー３３の自重とバイブロハンマー３３から発生する振動により杭打ちを行う工法では、クローラクレーンを設置するスペースが必要となり、市街地等の狭い現場では作業し難いという問題がある。

また、ベースマシンとしてラフタークレーンやショベルカーを用いることで、上記狭い現場での作業が可能になるが、ラフタークレーン等では、重量や安定性の問題からバイブロハンマーを吊るして作業し難く、別の工法を用いなければならいという問題がある。そして、ラフタークレーン等のアームによる押圧力では、砂礫層のように締まった地盤やＮ値の高い固い地盤では、杭を圧入することが難しいという問題がある。

また、ベースマシンとしてラフタークレーンやショベルカーを用いる工法では、アームを介してベースマシンに対して振動が伝わり易いため、杭に対して振動を効率的に伝える一方で、アームやベースマシンに対しては、振動が伝わり難い構造を実現しなければならないという問題がある。

また、アースオーガ工法により地盤に孔を形成し、その孔を利用して杭を打ち込む工法では、孔内をセメントミルクで充填する必要がある。更に、孔を形成した際に発生する残土を処理する必要があり、作業コストを低減し難いという問題がある。

前述した各事情に鑑みて成されたものであり、本発明の杭打ち装置は、旋回自在な本体部と、その一端側が前記本体部へと固定され、可動自在なアーム部と、前記アーム部の他端側に配置される起振カバー部と、前記起振カバー部内に配置され、振動を発生させる起振部と、前記起振カバー部の先端側に配置され、杭を挟持するチャック部とを有し、前記起振部と前記チャック部とは軸鋼材により固定され、前記起振カバー部は、前記軸鋼材に対して非固定状態であり、前記起振カバー部には、前記軸鋼材が挿通し、前記軸鋼材に沿って可動できる軸位置固定部材を有することを特徴とする。

本発明では、起振部とチャック部とが軸鋼材により固定して連結し、起振カバー部は、軸鋼材に対して非固定状態となることで、起振部で発生する振動が、効率的にチャック部へと伝えることができる。

また、本発明では、アーム部と起振カバー部との間に回動部を有することで、起振カバー部は回動し、起振カバー部と軸鋼材とが接触することで、チャック部が連動して回動することができる。

また、本発明では、チャック部が、例えば、Ｈ型鋼材のＴ字形状部分を含むように挟持し、振動を杭に伝えることで、杭が振動により破損し難い工法が実現される。

また、本発明では、軸鋼材の断面形状は多角形状となることで、軸鋼材の周囲に配置された軸位置調整部材との接触領域が増大し、チャック部の回動性も向上される。

また、本発明では、チャック部が、例えば、本体部側のＨ型鋼材の連結部を挟持した状態にて杭打ちを行うことで、背面に建物等が迫っている現場でも杭打ちを行うことができる。

本発明の実施の形態における杭打ち装置を説明するための模式図である。本発明の実施の形態における杭打ち装置の起振装置を説明するための（Ａ）模式図、（Ｂ）模式図、（Ｃ）模式図である。本発明の実施の形態における杭打ち装置のチャック部を説明するための（Ａ）模式図、（Ｂ）模式図、（Ｃ）模式図である。本発明の実施の形態における杭打ち装置を用いた杭打ち方法を説明するための模式図である。従来の実施の形態における杭打ち装置を説明するための模式図である。従来の実施の形態における杭打ち装置を説明するための模式図である。

以下に、本発明の一実施の形態である杭打ち装置について説明する。図１は、杭打ち装置を説明する模式図である。図２（Ａ）〜（Ｃ）は、杭打ち装置の起振装置の構造を説明する模式図である。図３（Ａ）〜（Ｃ）は、杭打ち装置のチャック部の構造を説明する模式図である。

図１に示す如く、杭打ち装置１は、主に、エンジン駆動によって自走可能な駆動車両２と、駆動車両２に配備されたアーム部３と、アーム部３の先端に取り付けられた回動部４と、回動部４の先端に着脱可能に取り付けられた起振カバー部５と、起振カバー部５内に配置された起振部１０（図２参照）と、起振部１０と軸鋼材６を介して連結し、杭８を挟持するチャック部７とを有する。尚、杭打ち装置１では、杭８として、鋼矢板やＨ型鋼材等の型鋼材を取り扱うことができる。

駆動車両２は、例えば、ラフタークレーン、トラック、ショベルカー等の自走可能な車両であり、伸縮式のアーム部３が配備された車両である。そして、駆動車両２としてラフタークレーンを用いた場合、クローラクレーンと比較して車両の大きさも小さく、都内の住宅街等の狭い杭打ち現場へも容易に移動し、杭打ち作業を行うことが出来る。また、ラフタークレーンは、アーム部３を含む運転席の旋回が可能であり、アウトリガー９にて本体を固定した後も、３６０度の旋回により作業領域を広く扱えるメリットがある。

駆動車両２のアーム部３は、油圧式により伸縮自在であり、地盤への杭の挿入状況に応じてアーム部３の長さを調整することで、駆動車両２が移動することなく、杭打ち作業を行うことができる。そして、アーム部３は、予め、駆動車両２に配備された構造であり、クローラクレーンと異なり、現場にてアーム部を組み立てる必要がなく、準備作業の工期が大幅に短縮される。尚、ショベルカーの場合には、例えば、油圧機構により可動式のアームである。

回動部４は、アーム部３の先端にボルト締めやピン結合にて配置されるが、例えば、公知のアースオーガ用の軸回転式の駆動機構である。詳細は後述するが、地盤への杭の挿入時に杭の水平方向（チャック部７位置）がずれた際に、回動部４が回動することで、チャック部７の方向を調整し、元の位置へと戻すことができる。尚、回動部４は、アーム部３と同様に、油圧式にて駆動し、運転席からの操作により、適宜、回動する。

起振カバー部５は、回動部４に対して着脱自在に連結する構造であり、作業現場にて回動部４へと嵌め込み、ボルト締めすることで杭打ち作業が行われ、作業終了後は、回動部４から取り外される。そして、起振カバー部５は、回動部４の回動動作に連動して、水平の両方向に回転する。尚、杭打ち装置１は、回動部４としてアースオーガ用の軸回転式の駆動機構を用いることで、回動部４に対してオーガスクリューを取り付けた際には、アースオーガ装置としても使用することが可能となる。

起振部１０は、例えば、偏心ウエイト式、クランク式、ナックル式やシリンダ式等の公知の起振機構を備え、運転席からの操作により、適宜、振動を発生させる。そして、起振部１０の下面には軸鋼材６が固定され、その軸鋼材６の他端にチャック部７が固定される。

チャック部７は、軸鋼材６に対しては固定されるが、起振カバー部５に対しては非固定状態である。詳細は後述するが、起振カバー部５は、軸鋼材６に沿って可動する構造のため、起振部１０から発生した振動は、軸鋼材６を介して効率的にチャック部７へと伝えられる。

また、チャック部７は、例えば、可動する爪と、固定された爪により、Ｔ字形状の挟持用溝を有し、例えば、油圧式にて可動爪を動かすことで挟持用溝内に配置された杭を挟持する。例えば、Ｈ型鋼材を打ち込む場合には、図示したように、Ｈ型鋼材の駆動車両２側のＴ字形状領域を挟持した状態にて作業が行える。そのため、建物の壁際に杭を打ち込む場合でも、チャック部７等がその壁等と接触することが防止され、出来る限り壁際まで杭を打ち込むことが可能となる。

図２（Ａ）は、起振カバー部５を正面側の側面からみた模式図であり、起振カバー部５の内側を図示している。図示の如く、起振部１０は、起振カバー部５内に配置され、耐候性、耐摩性や抗張力等に優れた弾性部材１１、例えば、ウレタンゴムを介して起振カバー部５にボルト（図示せず）等により固定される。そして、矢印１２の紙面上下方向は、杭打ち方向を示し、矢印１３の紙面左右方向は、地盤に対して水平方向を示すが、起振部１０は、矢印１３方向の側面にて起振カバー部５に対して弾性部材１１を介して固定される。この構造により、起振カバー部５では、起振部１０にて発生した振動による横揺れが、弾性部材１１により大幅に低減され、起振カバー部５が、特に、水平方向に共振することが大幅に低減される。

また、矢印１２にて示す起振部１０の上面及び下面には、軸鋼材６、１４が溶接固定される。起振部１０の上面に固定された軸鋼材１４の他端側は、起振カバー部５に対して非固定状体となる。一方、起振部１０の下面に固定された軸鋼材６は、チャック部７へと溶接固定される。そして、軸鋼材６、１４は、例えば、焼入れ加工された炭素鋼鋼材から形成されることでせん断破壊に強い構造となり、また、その表面にメッキ処理加工を行うことで摩擦に強い構造となる。

また、起振カバー部５の内側には、起振カバー部５の一部として軸位置調整部材１５、１６が配置される。軸位置調整部材１５、１６は、それぞれ軸鋼材６、１４よりも若干大きな開口部を有し、軸鋼材６、１４は、その開口部内を挿通する。この構造により、起振部１０が、圧入時の地盤からの反力を軸鋼材６を介して受けた場合や、自身の振動を受けた場合でも、軸鋼材６、１４が、軸位置調整部材１５、１６により位置固定されることで、起振部１０が、所望の位置から傾くことはない。そして、アーム部３による押圧力は、地盤へと効率的に伝えられ、また、起振部１０から発生した振動は、矢印１２方向（杭打ち方向）へと効率的に伝えられる。

図２（Ｂ）は、起振カバー部５を背面側の側面からみた模式図であり、軸鋼材６側に配置される軸位置調整部材１６を示すが、軸位置調整部材１６は、起振部１０とチャック部７との間の軸鋼材６に沿って、矢印１２方向（杭打ち方向）へと可動できる状態である。軸位置調整部材１６が、軸鋼材６に対して非固定状態となることで、起振部１０から振動を発生した際、軸位置調整部材１６が、軸鋼材６に沿って可動することで、起振カバー部５が、矢印１２方向に共振することが大幅に低減される。この構造により、駆動車両２が、起振カバー部５やアーム部３を介して振動し難い構造となり、特に、振動発生時には駆動車両２が安定して固定された状態となる。

図２（Ｃ）は、軸鋼材６と軸位置調整部材１６との断面図を示すが、軸鋼材６の断面形状は、例えば、６角形形状であり、軸位置調整部材１６の開口部１７の形状は、例えば、四角形形状である。上述したように、軸位置調整部材１６は、回動部４の回動動作に連動して、両方向に回転し、この回動動作時に軸位置調整部材１６と軸鋼材６とが接触することで、軸鋼材６も連動して回動する。例えば、図示したような形状とすることで、軸鋼材６と軸位置調整部材１６との接触面積が増大し、効率良く軸鋼材６を回動させ、軸鋼材６への応力集中を防止できる。その一方で、軸鋼材６の表面にグリース等潤滑材を塗布することで、矢印１２方向（杭打ち方向）へ可動する際の両者間の摩擦は低減し、チャック部７への振動効率の悪化を防止できる。

尚、軸鋼材６の断面形状は、６角形に限定されるものではなく、その断面形状が多角形状であれば良く、起振カバー部５の回動動作に連動して、チャック部７が回動する構造であれば良い。また、軸位置調整部材１６の開口形状は一環状である必要はなく、軸鋼材６が抜け落ちない構造であれば、例えば、Ｃ字形状のように一部が開口していても良い。また、軸鋼材１４及び軸位置調整部材１５についても、軸鋼材６及び軸位置調整部材１６と同様な構造となる。そして、軸位置調整部材１５、１６の開口部の中心が、一点鎖線にて示す挟持用溝１９、２０の交差領域上（図３（Ｃ）参照）に配置される。

図３（Ａ）は、チャック部７を左側の側面からみた模式図であり、チャック部７の上面には、軸鋼材６が溶接固定され、補強板１８の下方には、杭を挟持するための第１の挟持用溝１９が配置される。一点鎖線にて示すように、第１の挟持用溝１９は、軸鋼材６の下方を通過するように配置されることで、起振部１０からの振動が、効率的に杭に伝わり易くなる。更に、杭の先端と当接する領域に厚い補強板１８が配置されることで、チャック部７が、杭打ち作業時の応力により破壊し難い構造となる。また、図３（Ｃ）に示すように、溝１９、２０上面に渡り補強板１８が配置されることで、両者の当接領域が増大し、杭の広い領域を押すことが可能となり、挿入方向への杭のバランスが取り易くなる。

図３（Ｂ）は、チャック部７を正面側の側面からみた模式図であり、補強板１８の下方には、杭を挟持するための第２の挟持用溝２０が配置される。一点鎖線にて示すように、第２の挟持用溝２０は、軸鋼材６の下方を通過するように配置されることで、起振部１０からの振動が、効率的に杭に伝わり易くなる。

図３（Ｃ）は、チャック部７を上面側からみた模式図であり、点線は、第１の挟持用溝１９と、第２の挟持用溝２０との配置領域を示すが、軸鋼材６は、第１の挟持用溝１９と第２の挟持用溝２０の交差領域の上を覆うように配置される。この構造により、チャック部７は、Ｈ型鋼材のＴ字形状部を挟持した状態にて杭打ち作業を行うことが可能となる。Ｈ型鋼材のＴ字形状部は機械的強度の強い領域であり、その領域にアーム部３による押圧力や起振機１０による振動を加えても、杭が破壊され難いというメリットがある。例えば、Ｈ型鋼材の中間の直線領域を挟持し、杭打ち作業を行うと、上記押圧力や振動に耐えられず、挟持領域が折れ曲がり、杭打ち作業が行えない場合もある。

尚、図示していないが、回動部４の回転軸も一点鎖線にて示す上記溝１９、２０の交差領域上に配置されることで、回動部４の回転軸及び軸鋼材６、１５の中心軸が、一点鎖線にて示す交差領域上に合わせて配置されることで（図１参照）、アーム部３からの押圧力も効率的に杭８に伝えることができる。

次に、図４を用いて前述した杭打ち装置１を用いた杭打ち方法について説明する。尚、この説明の際には、適宜、図１を参照する。

図４に示す如く、杭打ち装置１では、先ず、杭８をチャック部７にて挟持した後、作業員により杭８の先端を杭打ち箇所の地盤上に配置した後、駆動車両２（図１参照）のアーム部３（図１参照）を下方へと可動させることで、杭８を地盤内へと圧入する。このとき、アーム部３を伸縮させ、杭８を上下方向に動かしながら、杭８の挿入方向を調整することで、杭の垂直を維持する定規を用いることなく、杭打ち作業が可能となる。

次に、Ｎ値の高い固い地層や砂礫層等のように、アーム部３の押圧力だけでは、杭８が地盤内へと挿入出来なくなった場合には、アーム部３の押圧力に加えて、起振部１０の振動を繰り返し加えることで、杭８を地盤へと挿入することができる。例えば、杭８の先端が、固い地層により挿入を妨げられた場合には、振動による打撃力を繰り返し加えることでその地層を砕き、杭８の挿入を続けることができる。また、杭８の先端が、固くしまった砂礫層により挿入を妨げられた場合には、振動により砂礫層を緩め、杭８の挿入を続けることができる。

また、杭８が、地盤内にて石、岩等により挿入方向が強制的に曲げられる場合がある。この場合には、上述したように、アーム部３の伸縮動作に合わせて、回動部４の回動動作に連動させてチャック部７を回動させることで、杭８の挿入方向を元の位置へと調整し、杭８が傾いて地盤内へと打ち込まれることが防止される。

また、図示したように、アーム部３の伸縮動作やチャック部７の回動動作を組み合わせることで、地盤上に杭の垂直を維持するための定規を配置することなく、杭打ち作業を行うことができる。特に、都内等の住宅が密集する狭い施工場所では、平地領域の確保が難しく、定規も配置出来ない箇所もあるが、本実施の形態の杭打ち装置１では、そのような箇所でも杭打ち作業を行うことができる。

また、杭打ち装置１では、チャック部７の第１の挟持用溝１９にて鋼矢板の中央の直線領域を挟持し、杭打ち作業を行うことも出来る。このとき、鋼矢板の中央の直線領域の側面（駆動車両２側の側面）にＨ型鋼材のＴ字部分を溶接固定し、そのＴ字部分を挟持した状態にて杭打ち作業を行うことで、建物の壁際に鋼矢板を打ち込むことも出来る。

尚、本実施の形態では、駆動車両２のアーム部３と起振カバー部５との間に回動部４を配置する場合について説明したが、この場合に限定するものではない。例えば、打ち込まれる杭の方向性の調整が必要ない場合等では、起振カバー部５が、直接、アーム部３の先端に固定配置され、あるいは、着脱可能に装着される場合でも良い。その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の変更が可能である。

１杭打ち装置
２駆動車両
３アーム部
４回動部
５起振カバー部
６軸鋼材
７チャック部
８杭
１０起振部
１１弾性部材
１４軸鋼材
１５軸位置調整部材
１６軸位置調整部材
１９第１の挟持用溝
２０第２の挟持用溝

前述した各事情に鑑みて成されたものであり、本発明の杭打ち装置は、旋回自在な本体部と、その一端側が前記本体部へと固定され、可動自在なアーム部と、前記アーム部の他端側に配置される起振カバー部と、前記起振カバー部内に配置され、振動を発生させる起振部と、前記起振カバー部の先端側に配置され、杭を挟持するチャック部とを有し、前記起振部と前記チャック部とは軸鋼材により固定され、前記起振カバー部は、前記軸鋼材に対して非固定状態であり、前記起振カバー部には、前記軸鋼材が挿通し、前記軸鋼材に沿って可動できる軸位置固定部材が形成され、前記起振カバー部は、前記アーム部の他端側の先端に配置された回動部に対して着脱自在に配置され、前記起振カバー部は、前記回動部に連動して回動し、前記チャック部は、前記軸位置固定部材と前記軸鋼材との接触により回動することを特徴とする。

Claims

旋回自在な本体部と、
その一端側が前記本体部へと固定され、可動自在なアーム部と、
前記アーム部の他端側に配置される起振カバー部と、
前記起振カバー部内に配置され、振動を発生させる起振部と、
前記起振カバー部の先端側に配置され、杭を挟持するチャック部とを有し、
前記起振部と前記チャック部とは軸鋼材により固定され、
前記起振カバー部は、前記軸鋼材に対して非固定状態であり、前記起振カバー部には、前記軸鋼材が挿通し、前記軸鋼材に沿って可動できる軸位置固定部材を有することを特徴とする杭打ち装置。
前記起振カバー部は、前記アーム部の他端側の先端に配置された回動部に対して着脱自在に配置され、
前記起振カバー部は、前記回動部に連動して回動し、前記チャック部は、前記軸位置固定部材と前記軸鋼材との接触により回動することを特徴とする請求項１に記載の杭打ち装置。
前記チャック部は、前記杭を挟持するために開口した第１の挟持用溝及び第２の挟持用溝を有し、
前記軸鋼材は、少なくとも前記第１の挟持用溝と第２の挟持用溝との交差領域上を覆うように配置されることを特徴とする請求項２に記載の杭打ち装置。
前記軸鋼材の断面形状は多角形状であることを特徴とする請求項２または請求項３に記載の杭打ち装置。
前記杭は、Ｈ型鋼材であり、前記チャック部は、前記Ｈ型鋼材の前記本体部側に位置するＴ字形状部分を挟持することを特徴とする請求項３または請求項４に記載の杭打ち装置。