JP2016079618A - 二人式エンジン杭打ち機を用いた杭打ち方法及び杭打ち機 - Google Patents

Abstract

【課題】茶畑、果樹園、野菜畑、狭い土地等重機を用いた杭打ちができない土地に、スクリュー杭を正確に打ち込むための手持ち式杭打ち機を用いた杭打ち方法及び杭打ち機を提供する。
【解決手段】フレーム３にエンジンマウント１７により固定されたガソリンエンジン２、ガソリンエンジン２駆動の回転を減速して伝える減速機８、減速機８とつながり、さらにスクリュー杭１とつながるドリルジョイント１１からなる手持ち式杭打ち機を、スクリュー杭１と、トルクバーでささえながら、スクリュー杭１の打ち込みに対応して、相対する２名の作業員がフレーム３両端の把手を持ちながらスクリュー杭１を打ち込む杭打ち方法及び杭打ち機とした。
【選択図】図８

Description

この発明は手持ち式杭打ち機を用いた杭打ち方法及び杭打ち機に関し、より詳細には、重機を用いた杭打ちができない土地に、スクリュー杭を打ち込むことができる、二人式エンジン杭打ち機を用いた杭打ち方法及び杭打ち機に関する。

例えば、メガソーラー発電施設を設置する場合、土地に土留めをする場合、あるいはフェンスの基礎工事をする場合等について、従来は、コンクリート基礎を作り、各コンクリート基礎の上に構築物、例えば、太陽光パネル等を設置していく工法がとられている。そして、この工法については、例えば、穴をあけた後、コンクリートを流し込んでコンクリート基礎として施工する工法がとられてきた。

一方、コンクリート基礎でなく杭を直接打ち込む施工法もとられてきた。杭としては、例えば、スクリュー杭が用いられていている。スクリュー杭の打ち込み方法としては、リーダーを用いた方法が一般的に用いられている。ここで、リーダーとは、杭打ちハンマーやオーガーの案内やぐらのことで、スクリュー杭を所定の角度で正確に打ち込めるよう打ち込み方向を規制することができるガイドのことをいう。

かかるリーダーを用いた方法は、リーダーを装備し、キャタピラを装着した重機により行われる。従って、重機が行動できる土地であることが前提である。ところが、例えば、茶畑、果樹園、野菜畑といった農作物が現実に栽培されている農地などは、一般に、重機を入れることが困難な狭い土地であることが多い。かかる土地では、人が持ち運び可能な杭打ち機で杭打ちが行われる。

例えば、ソーラーパネル設置の多様化から考えると、例えば、茶畑、果樹園、野菜畑といったメガソーラー設置の場所として考えられなかった土地にもソーラーパネル設置の必要性が考慮されるようになってきた。また、土留め杭基礎としても、フェンス用の杭基礎としても用いることのできるスクリュー杭を狭い土地に打ち込む方法についても考慮されるようになってきた。

しかし、茶畑、果樹園、野菜畑に太陽光発電用のソーラーパネルを設置する工事は、茶の木、果樹の木、畑はそのままで、空いた空間にソーラーパネルを設置するものである。従って、重機等の搬入はできず、ソーラーパネル用の杭打ちをする場合は、人の持ち運び可能な手動型の杭打ち機によって杭打ちがなされてきた。また、茶畑、果樹園、野菜畑は、その表面が柔らかい地面であることが予想されるので、ソーラーパネル設置においては特別な工夫が必要である。また、狭い土地での土留め、フェンス杭についても、重機が使えない場合については特別な工夫が必要である。

人力で持ち運び可能で農地に対する杭打ち機については、例えば、特許文献１に記載がある。特許文献１には、らせん杭を地面に対して、安全・確実に打ち込み又は引き抜き作業をするための可搬式打ち込み機についての記載がある。しかし、この可搬式打ち込み機は、同文献の記載のように、約０．６ｍ、引き抜き耐力１５０ｋｇのらせん杭を人力に替わる機械（小型エンジン）による打ち込み機として開発したものである。従って、長さ１ｍ以上で、引き抜き耐力が７００ｋｇ以上のスクリュー杭の杭打ちには対応できない。

一方、ソーラーパネル設置にスクリュー杭を架台として用いる場合、スクリュー杭は１〜３ｍのものが使用されている。また、引き抜き耐力も８００〜１０００ｋｇ程度が要求される。従って、従来のらせん杭を打ち込む可搬式打ち込み機ではかかる用途には対応できなかった。

また、特許文献２には、杭打ち機とは異なるが、人が持ち運び可能な掘削方法が記載されている。この方法は、地中に打ち込んだアンカーと電動モータ駆動のスクリューオーガーを有する手持ち式掘削機とを伸縮ロッドにより連結することで、掘削機を持つ作業員にかかる回転反力が小さくなるので１人の作業員により省力化ができるというものである。しかし、この方法は、一例として、エクステンションオーガは長さ５０ｃｍ、外径３０ｃｍと記載していて、これでは、例えば、１ｍの穴を掘ることには使用できるが、スクリュー杭打ちという方法には、使用できない。すなわち、スクリュー杭の打ち込みのためには新たな試みが必要で、単に、作業員にかかる回転反力を小さくするだけでは不十分である。

また、特許文献３には、杭打ち作業などの撃打作業の負担を軽減できるとともに、作業性を向上することができる撃打作業機を提供するとして撃打作業機が記載されている。動力源からの回転出力を伝動するための伝動軸が内部に嵌挿された筒状体を用いるものであり、筒状体を1人の作業員が上を向むきながら作業するので、安定性が良くなく、打ち込める杭の状態を常時監視できないなど問題があった。

実公平７−６１９１公報 特開２０１２−８７５８２号公報 特開平１０−２３１５２１号公報

本願発明は、茶畑、果樹園、野菜畑、狭い土地等重機を用いた杭打ちができない土地に、ソーラーパネル用の架台、土留め杭基礎、フェンス用の杭基礎等として用いるスクリュー杭を正確に打ち込むための手持ち式杭打ち機を用いた杭打ち方法及び杭打ち機を提供することを目的とする。また、十分な回転トルクを有する動力を使用しても、安定した杭打ちのできる杭打ち方法及び杭打ち機を提供することを目的とする。さらに、作業員が杭打ち状況を常に監視しながら作業ができる杭打ち方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、請求項１記載の両端に把手のついたフレーム、フレームにエンジンマウントにより固定されたガソリンエンジン、ガソリンエンジン駆動の回転を減速して伝える減速機、減速機とつながり、さらにスクリュー杭とつながるドリルジョイントからなる手持ち式杭打ち機を、スクリュー杭と、トルクバーでささえながら、スクリュー杭の打ち込みに対応して、相対する２名の作業員がフレーム両端の把手を持ちながらスクリュー杭を打ち込む杭打ち方法とした。

さらに、請求項２記載のフレームが金属パイプ製の上フレームと下フレームの二段構成であって、上フレームと下フレームが金属パイプでつながっている手持ち式杭打ち機を用いるスクリュー杭を打ち込む杭打ち方法とした。

さらに、請求項３記載のフレームをスタンドにより支え、スクリュー杭の打ち込み位置決めをした後、フレームからスタンドを取り去り、スクリュー杭を打ち込む杭打ち方法とした。さらに、請求項１から３いずれかに記載の杭打ち方法に用いる手持ち式杭打ち機を手段とした。

請求項１、２、３記載の発明により、茶畑、果樹園、野菜畑、狭い土地等重機を用いた杭打ちができない土地に、ソーラーパネル用の架台、土留め杭基礎、フェンス用の杭基礎等として用いるスクリュー杭を正確に打ち込む杭打ち方法が達成できる。また、十分な回転トルクを有する動力を使用しても、安定した杭打ちのできる杭打ち方法が提供できる。さらに、作業員が杭打ち状況を常に監視しながら作業ができるので、正確な杭打ちが確実にできる。また、請求項４記載の発明により、目的に合った手持ち式杭打ち機を提供できる。

本発明の二人式エンジン杭打ち機を用いた杭打ちの図である。 図１について、別の側面（作業員の位置）から見た図であって、トルクバーを１本使用した図である。 図１について、別の側面（作業員の位置）から見た図であって、トルクバーを２本使用した図である。 図１、図３の杭打ち機を上から見た図である。 図１にスタンドをつけた図である。 図５について、別の側面（作業員の位置）から見た図である。 トルクバーの接地状況を上から見た図である。 本発明の別の二人式エンジン杭打ち機を用いた杭打ちの図である。 図８の杭打ち機を用いて杭打ちを行ったときの作業終了直前の状態を示す図である。 本発明の別の二人式エンジン杭打ち機を用いた杭打ちの図である。 図１０の杭打ち機を用いて２ｍ以上の長いスクリュー杭を打ち込んでいる様子を示す図である。 図１０を別の側面（作業員の位置）から見た図である。 図１２が杭打ち終了直前の図である。

以下、本発明について説明する。但し、本発明はその発明特定事項を備える限りにおいて当該工法及び杭打ち機を広く包含するものであり、以下の実施形態に限定されるものではない。

まず、本発明に用いられる杭の例であるスクリュー杭について説明する。スクリュー杭とは、例えば金属製の帯状板をらせん状に形成したスクリュー部を有する杭であり、必要に応じ、そのスクリュー部に、鋼管等を継ぎ足して形成された構造を有している。スクリュー杭の打ち込み深さは、打ち込み後のスクリュー杭の強度によって必要な深さを決定するが、ソーラーパネル用の架台用としては、１ｍ〜３ｍのものが使用される。本発明の杭打ち機では、１．２〜３ｍまで対応できる。特に、１．５〜２ｍの杭打ちに優れる。

打ち込み後のスクリュー杭の強度は、「太陽電池アレイ用支持物設計基準」ＪＩＳＣ８９５５：２０１１（日本規格協会平成２３年２月２１日発行）により強度設定した。スクリュー杭を打ち込む現場の状態によって打ち込み深さは変動するのが実情であるが、上記基準により設定した強度より、安全率（１．１５倍）以上を考慮した打ち込み深さとしている。例えば、必要な深さが１．０ｍで必要な強度が得られた場合、その２０％深く打ち込み強度を測定し、安全率（１．１５倍）以上を担保している。例えば、前記１．０ｍが必要な深さとなったとき、１．２ｍ以上打ち込むことが好ましい。

本発明の手持ち式杭打ち機のフレームについて説明する。フレームは、金属製のパイプで構成されている。金属は、例えば、鉄、鉄の合金、アルミニウム合金のパイプを用いることにより、強度と軽量化が図れる。フレームは、２人の相対する作業員が持つ把手とガソリンエンジンを設置する部分、その他杭打ち機を支える部分からなる。

本発明では、ガソリンエンジンの回転数を、例えば、サイクロ減速機によって、回転数が毎分２５〜４０回であって、最大出力トルクが８００〜１０００Ｎｍとなるように調整される。このトルクは電動モーターを使用した１人作業の杭打ち機では出すことができないし、制御できない。ガソリンエンジンは、杭打ち機のフレームの中央部に設置し、作業員が持つ把手から０．２〜１ｍ離すのが安全上望ましい。減速機の操作は作業員が持つ把手部分又はフレームに付けられた回転調整用レバーによりなされる。減速機につながるドリルジョイントによりスクリュー杭へと回転が伝えられる。

本発明では、フレームは、例えば、２本の金属製パイプを平行に配置し両端部に把手をつけ、長方形型の構成とすることが望ましい。金属製パイプは、その長さが０．８ｍ〜２．５ｍであることが望ましい。フレームは補強用に金属パイプ間に補強用フレームを付けることがのぞましい。ガソリンエンジンは、フレーム上にエンジンマウントを設置し、エンジンマウント上にその上に固定することが望ましい。エンジンマウントは作業性から２人の作業員の持つ把手から等距離の位置に設置することが望ましい。エンジンマウントは、正方形の板状であって、中央に円形の穴の開いた構造になっている。その大きさ（正方形の一辺に相当する長さ）は、杭打ち機の把手の長さとほぼ等しい長さに調整され、０．３〜０．５ｍが望ましい。エンジンマウントについても、補強用フレームで補強することが望ましい。

さらに、フレームは、例えば、長方形型構成の上下二段とすることが望ましい。この場合、上段のものを上フレーム、下段のもの下フレームとよぶ。上フレームと下フレームは、金属パイプでつなぐと、作業上好都合である。この場合、例えば、上フレームのパイプを下に曲げ、１本のパイプで上フレームと金属パイプの働きをしても良い。あるいは、下フレームを上に曲げ、１本のパイプで下フレームと金属パイプの働きをしても良い。把手の位置は、下フレームを上に曲げたときは、上フレームつけることが望ましい。逆に、上フレームを下に曲げたときは、把手は下フレームにつけることが望ましい。エンジンマウントは下フレームに設置すると作業中の安定性が良くなる。さらに補強用フレームを設けてもかまわない。

さらに、フレームは、例えば、立方体状又は長方体状に構成することが望ましい。この場合、上フレームと下フレームを別の金属パイプ（上下フレーム結合用パイプ）によりつなぐことで強化することができる。この場合は、フレームを曲げることは要しないので、杭打ち機のフレーム構成としてはより望ましい。この場合も、下段フレームにエンジンマウントを設置すると作業中の安定性が良くなる。把手は、上フレーム又は下フレームのどちらにも設置することができし、両方につけることもできる。把手は、フレームに接合する、またはフレームを構成する金属パイプと一体とすることもできる。さらに、上下フレーム結合用パイプに接地用フレーム（パイプ）を付けることで、作業の安定性をはかることができる。なお、必要に応じて適宜補強用フレームを付けることができる。本発明に用いる杭打ち機は、ガソリンエンジンを含めその重さが１０Ｋｇ〜３５Ｋｇとなるようにすることが望ましい。なお、重量が２０Ｋｇ以上になる場合は、以下に記載するスタンドを用いることで作業性を向上することができる。

トルクバーは、地面にベースプレートで接地され、もう一方はトルクバー取り付けステーションにより、エンジンマウント端部につながっている。ベースプレートで接地し、アンカー等の打ち込みが必要ないので、杭打ち機の移動、杭打ちの位置決めが簡単にできる。トルクバーは２本を一組として使用することも１本のみとすることも可能である。１．６ｍ〜３ｍのスクリュー杭を打ち込むときはトルクバーは２本使用することが好ましい。トルクバーは、１．５〜５ｍの長さのものが使用される。長さは、打ち込むスクリュー杭の長さによって選択できる。例えば、打ち込む杭の長さの１．４倍〜２倍程度の長さのものが望ましい。

トルクバーは、杭打ち作業の進行に伴い杭打ち機の地面からの高さが変動することにあわせて伸縮して対応する。トルクバー伸縮部は、例えば、トルクバー全体の１／４〜３／４に設定することが望ましい。この作用により、２名の作業員は、常に、杭打ち状況を監視する姿勢を維持できるので、安全な作業を維持できる。あわせて正確な杭打ちができる。

スタンドは、下フレームを支える金属パイプ製のもので、杭打ちの位置決め時に用いることで、作業員の負担を軽減する。杭打ち機の下フレームをスタンド上に置き、次いでスクリュー杭を杭打ち機とジョイントでつなぐ。杭の打ちの位置決めと杭打ち開始時まで、スタンドは下フレームに取り付けて使用する。スクリュー杭打ちは、スクリュー杭が０．０５〜０．２ｍの仮打ち込みまで、スタンドは付けたままで杭打ちし、その後、作業員はスタンドを外して、本打ち込みをするとより正確な打ち込みができる。接地用フレームを設けたときは、接地用フレームにスタンドを取り付けても良い。上記のように、スタンドの利用は、杭打ち機の重量が２０Ｋｇ以上の重さとなった場合に、作業員の負担を軽減する役割も果たす。

以下、図面に従って本発明を説明する。図１は、本発明の二人式エンジン杭打ち機を用いた杭打ちの図である。２人の作業員が相対して手持ち式杭打ち機の把手３０を持っていることを示している。フレームは、二段になっていて、上フレーム３、下フレーム９、金属パイプ（上下フレーム結合用フレーム）３１からなる。金属パイプ（上下フレーム結合用フレーム）３１は、下フレーム９と一体になっている。下フレーム９に支えられたエンジンマウント１７にガソリンエンジン２を設置する。ガソリンエンジンには、エアクリーナー６、マフラー７が付いている。ガソリンエンジン２の頭部は上フレーム３から出るように設置することでエンジンの回転が安定する。ガソリンエンジンの回転はサイクロ減速機８によって減速される。減速されたエンジンの回転は、クラッチ１３を通じてスクリュー杭１に伝わる。作業員が２人が相対してレバー３の両端部を持ち、回転操作レバー４、クラッチ操作用レバー５を操作する。ドリルジョイント１１は、種々のスクリュー杭に対応できるという利点がある。スクリュー杭１はドリルジョイント１１でフレンジ１４にボルト（記載省略）でつながっている。

図２は、図１について、別の側面（作業員の方）から見た図であって、トルクバー２２を１本使用した図である。図３は、図１について、別の側面（作業員の方）から見た図であって、トルクバー２２を２本使用した図である。トルクバー２２は、連結具２０でベースプレート２１により地面に接地する。トルクバー先端部１５がトルクバー取り付けステーション１６でエンジンマウント１７の端部に設置されている。トルクバー２２のうち伸縮部２３が杭打ちの進行に従い縮んでいく。

図４は、図１、図３の杭打ち機を上から見た図である。本発明のフレーム３とトルクバー２２、把手３０の位置関係について説明する。フレーム３は、金属パイプで、長方形状に形成される。両端が把手３０になっている。エンジン２はフレームの中央部に設置され、トルクバー２２は、作業員の持つ把手３０から見て９０度の位置に設置される。補強用フレーム１０が４本と把手３０により、フレーム３はその強度と形状の維持が図られる。トルクバー２２は、連結具２０でベースプレート２１につながる。

図５と図６は、図１と図３の杭打ち機にスタンド１８をつけた本発明の図である。スタンド１８はその上部で下フレーム９を支えることで、杭打ち機を支える。図５のスタンドは、金属パイプ製で台形状をしている。このスタンド１８も補強用フレームが設けられている。図５は、位置決めの調整が終了し仮打ち作業開始時に相当し、図６は作業員の位置から見た図である。

図７は、トルクバーの接地部分を示した図である。トルクバー２２は、連結具２０によって、ベースプレート２１と連結する。ベースプレート２１は平板状のもので、地面に打ち込むことはないので、結果として、杭打ち機の位置決めが容易となる。

図８は、上フレーム３、下フレーム９、金属パイプ（上下フレーム結合用フレーム）３１、金属パイプ接地部３２でフレームが構成されている。フレームは全体として立方体又は、長方体の辺の形をしている。金属パイプ（上下フレーム結合用パイプ）３１をさらに長くして、接地用も兼ねたものである。その先端部は接地用として金属パイプ接地部３２を形成する。図９は杭打ちが進み金属パイプ接地部３２が接地直前であることを示す図である。

図１０は、本発明の別の二人式エンジン杭打ち機を用いた杭打ちの図である。この杭打ち機は、把手３０が金属パイプ接地部３２とつながっているものある。把手３０の位置が下フレーム９の位置よりも下であるので、２ｍ以上のスクリュー杭打ちに好都合である。図１１は、図１０と同じ杭打ち機を用いて２ｍ以上の長いスクリュー杭を打ち込んでいる様子を示す図である。

図１２は、図１０を別の側面（作業員の位置）から見た図であり、図１３は、図１２が杭打ち終了直前の図である。図１２と図１３で、３２の番号で示してある部分は把手であり、かつ、金属パイプ接地の働きも行う。

図８の杭打ち機を用いて、長さ１５００ｍｍと１７００ｍｍのスクリュー杭を打ち込んだときの実際の測定値を表１に示す。また、図１０の杭打ち機を用いて、長さ２０００ｍｍのスクリュー杭を打ち込んだときの実際の測定値を表１に示す。エンジンの回転は３０回／分、出力トルクは８００〜９００で、千葉県鎌ヶ谷市の農地で試験した。測定は、上記ＪＩＳＣ８９５５：２０１１によっている。引き抜き試験の結果、８００Ｋｇｆ以上の強度が得られたとき評価○、９００Ｋｇｆ以上の強度が得られたとき評価◎とした。

本発明の杭打ち方法によれば、十分な杭打ち深さと杭打ち強度が得られることがわかった。１５００、１７００、２０００ｍｍのスクリュー杭を９００ｍｍ〜１３００ｍｍ、１５００ｍｍの深さへの打ち込みで、引き抜き強度８００Ｋｇｆ、９００Ｋｇｆ以上の強度が得られることがわかった。

本発明は、茶畑、果樹園、野菜畑等重機を用いた杭打ちができない土地にスクリュー杭を正確に打ち込むことができる打ち込み方法又は持ち運び可能な杭打ち機として利用することができる。

１ スクリュー杭
２ ガソリンエンジン
３ フレーム（上フレーム）
４ 回転調整用レバー
５ エンジンストッパー
６ エアークリーナー
７ マフラー
８ 減速機
９ フレーム（下フレーム）
１０ 補強用フレーム
１１ ドリルジョイント
１２ マウントプレート
１３ クラッチ
１４ フランジ
１５ トルクバー （先端部）
１６ トルクバー取り付けステーション
１７ エンジンマウント
１８ スタンド
１９ ジョイントプレート
２０ 連結具
２１ ベースプレート
２２ トルクバー
２３ トルクバー伸縮部
３０ 把手
３１ 金属パイプ（上下フレーム結合用フレーム）
３２ 金属パイプ接地部（図１２と図１３は除く）
３２ 把手でありかつ金属パイプ接地部（図１２と図１３）

Claims (4)

1. 両端に把手のついたフレーム、フレームにエンジンマウントにより固定されたガソリンエンジン、ガソリンエンジン駆動の回転を減速して伝える減速機、減速機とつながりスクリュー杭をつなぐドリルジョイントからなる手持ち式杭打ち機を、スクリュー杭と、トルクバーでささえながら、スクリュー杭の打ち込みに対応して、相対する２名の作業者がフレーム両端の把手を持ちながらスクリュー杭を打ち込む杭打ち方法。
2. フレームが金属パイプ製の上フレームと下フレームの二段構成であって、上フレームと下フレームが金属パイプでつながっている手持ち式杭打ち機を用いることを特徴とする請求項１の杭打ち方法。
3. フレームをスタンドにより支え、スクリュー杭の打ち込み位置決めをした後、フレームからスタンドを取り去り、スクリュー杭の打ち込みを行う請求項１または２記載の杭打ち方法。
4. 請求項１から３いずれかに記載の杭打ち方法に用いる手持ち式杭打ち機。

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