JP2016160647A

JP2016160647A - 全回転チュービング装置及び方法

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Publication number: JP2016160647A
Application number: JP2015039988A
Authority: JP
Inventors: 冨田　庸公; Yasukimi Tomita; 庸公冨田
Original assignee: Nippon Sharyo Ltd
Current assignee: Nippon Sharyo Ltd
Priority date: 2015-03-02
Filing date: 2015-03-02
Publication date: 2016-09-05
Anticipated expiration: 2035-03-02
Also published as: JP6644403B2

Abstract

【課題】ケーシングチューブの圧入や引抜を効率よく行うことができる全回転チュービング装置及び方法を提供する。
【解決手段】チュービングジャッキ手段１１は、ロアフレーム１３と、ロアフレームに昇降シリンダ１４を介して昇降可能に設けられたチャックロアフレーム１７と、チャックロアフレームにチャックシリンダ１６を介して昇降可能に設けられたチャックアッパーフレーム１５と、チャックアッパーフレーム及びチャックロアフレームの挿通孔の周囲に設けられたチャック部材２２とを備え、チューブ駆動手段は、下部走行体の上部に上部旋回体を旋回可能に設けたベースマシンに立設したリーダと、ケーシングチューブを回転させる回転駆動部をリーダに沿って昇降させる昇降駆動部と、ケーシングチューブ連結用の連結アダプタとを備えている。
【選択図】図１

Description

本発明は、全回転チュービング装置及び方法に関し、詳しくは、ケーシングチューブの圧入及び引抜を行うための全回転チュービング装置及び該全回転チュービング装置の杭芯合わせ方法並びに前記全回転チュービング装置を使用したケーシングチューブの圧入方法及び引抜方法に関する。

従来からケーシングチューブの圧入及び引抜に広く用いられている一般的な全回転チュービング装置は、地上に据え付けられるベースフレームと、該ベースフレームの上方に昇降シリンダを介して昇降可能に設けられたドライブフレーム及びチャックフレームと、ベースフレーム、ドライブフレーム及びチャックフレームの各中央部に設けられたケーシングチューブ挿通孔と、ドライブフレーム及びチャックフレームの挿通孔の周囲にベアリングを介して設けられた回転体と、各回転体の内周に設けられた楔状のメインチャックと、ドライブフレームとチャックフレームとの間に設けられたメインチャックシリンダと、ドライブフレームに設けられたケーシングチューブ回転用の油圧モータ及び減速機と、ベースフレームに設けられたサブチャック及びサブチャックシリンダとを備えている（例えば、特許文献１参照。）。

特開昭６３−２５１５２０号公報

全回転チュービング装置は、パワージャッキ、スイングジャッキといった他のケーシング掘削用の機器に比べて効率がよく、大口径のケーシングチューブにも対応できるという利点を有している。しかしながら、構成部品が多く、重量も重く、寸法も比較的大きくなり、高価であるという問題がある。

そこで本発明は、口径が比較的小さなケーシングチューブの圧入や引抜を効率よく行うことができる全回転チュービング装置及び方法を提供することを目的としている。

上記目的を達成するため、本発明の全回転チュービング装置は、
ケーシングチューブの圧入、引抜を行うための全回転チュービング装置において、地上に設置されるチュービングジャッキ手段と、前記ケーシングチューブを回転させる回転駆動部及び該回転駆動部を鉛直方向に昇降させる昇降駆動部を備えたチューブ駆動手段とを備え、前記チュービングジャッキ手段は、地上に据え付けられるロアフレームと、該ロアフレームの上方に昇降シリンダを介して昇降可能に設けられたチャックロアフレームと、該チャックロアフレームにチャックシリンダを介して昇降可能に設けられたチャックアッパーフレームと、前記ロアフレーム、チャックアッパーフレーム及びチャックロアフレームの中央部を鉛直方向に貫通するケーシングチューブ挿通孔と、前記チャックアッパーフレーム及び前記チャックロアフレームの挿通孔の周囲に、それぞれベアリングを介して設けられ、前記チャックシリンダで前記チャックアッパーフレームと前記チャックロアフレームとを接近させることによって前記ケーシングチューブを把持する楔状のチャック部材とを備え、前記チューブ駆動手段は、下部走行体の上部に上部旋回体を旋回可能に設けたベースマシンと、前記上部旋回体の前部に鉛直方向に立設したリーダと、該リーダに沿って前記回転駆動部を昇降させる前記昇降駆動部と、前記回転駆動部に装着されたケーシングチューブ連結用の連結アダプタとを備えていることを特徴としている。

また、本発明の全回転チュービング装置における杭芯合わせ方法は、前記昇降駆動部によって前記回転駆動部を下降させて前記連結アダプタを前記ケーシングチューブ挿通孔内に挿入する工程と、前記チャックシリンダによって前記チャックアッパーフレームと前記チャックロアフレームとを接近させて前記チャック部材により前記連結アダプタをチャックする工程と、前記昇降駆動部によって前記回転駆動部を上昇させて前記連結アダプタを介して前記チュービングジャッキ手段を持ち上げた状態で、前記ベースマシンをあらかじめ設定された位置に移動し、前記昇降駆動部によって前記回転駆動部を下降させて前記チュービングジャッキ手段を据え付ける工程とを含むことを特徴としている。

さらに、本発明の全回転チュービング装置におけるケーシングチューブの圧入方法は、圧入するケーシングチューブを前記連結アダプタの下部に連結する工程と、前記昇降駆動部によって前記回転駆動部を下降させて前記ケーシングチューブを前記チュービングジャッキ手段の前記ケーシングチューブ挿通孔内に挿入し、前記回転駆動部によって前記ケーシングチューブを回転させながら前記昇降駆動部によって前記回転駆動部を下降させて前記ケーシングチューブを地中に圧入する工程とを含むことを特徴としている。

また、本発明の全回転チュービング装置におけるケーシングチューブの引抜方法は、下部が地中に圧入されて上部が前記ケーシングチューブ挿通孔から上方に突出した前記ケーシングチューブの上端部を前記連結アダプタの下端部に連結した後、前記チャック部材で前記ケーシングチューブをチャックした状態で前記昇降駆動部をフリー昇降状態にして前記回転駆動部によって前記ケーシングチューブを回転させながら前記昇降シリンダを伸長させて前記ケーシングチューブを上昇させる工程と、前記昇降駆動部を固定した状態で前記チャック部材を解放してから前記昇降シリンダを短縮させる工程とを繰り返すことを特徴としている。

本発明の全回転チュービング装置によれば、チュービングジャッキ手段は、ケーシングチューブ回転用の油圧モータや減速機、サブチャック、サブチャックシリンダを持たず、ケーシングチューブの圧入は、チューブ駆動手段の回転駆動部を昇降駆動部で下降させることによって行うので、回転反力を受けることもないため、チュービングジャッキ手段の構成を簡略化することができ、小型、軽量化を図ることができる。これにより、価格も安価になるだけでなく、輸送コストも低減することができる。また、チューブ駆動手段には、一般的な杭打機を使用することができ、クレーンに代えて杭打機を用意するだけでよいことから、ケーシングチューブを圧入したり、引き抜いたりするためのトータルコストの低減を図ることができる。すなわち、通常の全回転チュービング装置は、駆動用の専用油圧ユニットを必要とするが、本発明の全回転チュービング装置は、回転の油圧源が不要のため、杭打機本体の油圧源で駆動することができ、大幅なコスト削減を図れる。

本発明の全回転チュービング装置におけるチュービングジャッキ手段の一形態例を示す半断面正面図である。同じく平面図である。同じく側面図である。本発明の全回転チュービング装置における杭芯合わせ方法の第１段階を示す要部側面図である。同じく第２段階を示す要部側面図である。同じく第３段階を示す側面図である。本発明の全回転チュービング装置におけるケーシングチューブの圧入方法の第１段階を示す要部側面図である。同じく第２段階を示す要部側面図である。同じく第３段階を示す要部側面図である。同じく第４段階を示す要部側面図である。本発明の全回転チュービング装置におけるケーシングチューブの引抜方法の第１段階を示す要部側面図である。同じく第２段階を示す要部側面図である。同じく第３段階を示す要部側面図である。同じく第４段階を示す要部側面図である。同じく第５段階を示す要部側面図である。同じく第６段階を示す要部側面図である。同じく第７段階を示す要部側面図である。

まず、図１乃至図３は、本発明の全回転チュービング装置におけるチュービングジャッキ手段の一形態例を示すもので、本形態例に示すチュービングジャッキ手段１１は、平面視長方形状に形成されたものであって、水平ジャッキ１２を介して地上に据え付けられるロアフレーム１３と、該ロアフレーム１３の上方に昇降シリンダ１４を介して昇降可能に設けられたチャックロアフレーム１７と、該チャックロアフレーム１７にチャックシリンダ１６を介して昇降可能に設けられたチャックアッパーフレーム１５と、前記ロアフレーム１３、チャックアッパーフレーム１５及びチャックロアフレーム１７の中央部を鉛直方向に貫通するケーシングチューブ挿通孔１８と、チャックアッパーフレーム１５及びチャックロアフレーム１７のケーシングチューブ挿通孔１８の周囲に、ベアリング１９ａ，１９ｂを介してそれぞれ設けられた回転体２０ａ，２０ｂとを備えている。

チャックロアフレーム１７の回転体２０ｂの内周面は、上方が拡開した円錐面となっており、チャックアッパーフレーム１５の回転体２０ａの下部には、リンク２１を介してチャック部材２２が周方向の複数箇所に設けられている。チャック部材２２の外面は、回転体２０ｂの円錐面に対応した傾斜面となっており、チャックシリンダ１６を短縮させてチャックアッパーフレーム１５とチャックロアフレーム１７とを接近させることにより、回転体２０ｂの内周面に押されてチャック部材２２がケーシングチューブ挿通孔１８の内周方向に移動し、ケーシングチューブ挿通孔１８内に挿通されたケーシングチューブ２３の外周面に圧接し、ケーシングチューブ２３を複数のチャック部材２２でチャックした状態となる。

図４乃至図１７は、前記チュービングジャッキ手段１１に、チューブ駆動手段として一般的なラックピニオン昇降式の杭打機３１を組み合わせて、ケーシングチューブ２３の圧入及び引抜を行う施工例を示している。なお、以下の説明において、チュービングジャッキ手段１１については、詳細な図示は省略して前記図１乃至図３を参照して説明する。また、杭打機３１の全体図は図６にのみ図示し、他の図面では要部のみを図示する。

図６に示すように、杭打機３１は、下部走行体３２の上部に上部旋回体３３を旋回可能に設けたベースマシン３４と、前記上部旋回体３３の前部に鉛直方向に立設したリーダ３５と、該リーダ３５に沿って昇降可能に設けられたオーガなどの回転駆動部３６と、該回転駆動部３６と一体に設けられた昇降駆動部３７とを備えており、昇降駆動部３７は、リーダ３５の前面に設けられたラック３５ａに歯合するピニオンを油圧モータで回転させることにより、回転駆動部３６を昇降させるように形成されている。昇降駆動部３７に用いる油圧モータの油圧回路は、回転駆動部３６を上昇させる上昇モード、回転駆動部３６を下降させる下降モード、回転駆動部３６を自由に昇降可能とするフリーモード、回転駆動部３６を固定する固定モードの４モードに切替可能となっている。また、回転駆動部３６の下方に突出した駆動軸３６ａには、ケーシングチューブ２３と同じ外径を有するとともに、下端部にケーシングチューブ２３の上端部に設けられている差口部２３ａを挿入して連結するための受口部３８ａを有する連結アダプタ３８が装着されている。

まず、図４乃至図６に示す手順によって杭芯合わせを行う。最初に、下部走行体３２を操作してベースマシン３４を移動させ、図４に示すように、適宜な位置に置かれているチュービングジャッキ手段１１のケーシングチューブ挿通孔１８の上方に連結アダプタ３８を位置させた後、昇降駆動部３７を操作して下降モードとし、図５に示すように、回転駆動部３６をリーダ３５に沿って下降させることにより、連結アダプタ３８をケーシングチューブ挿通孔１８内に挿入する工程を行う。

次に、チャックシリンダ１６を短縮させることによってチャックアッパーフレーム１５とチャックロアフレーム１７とを接近させてチャック部材２２を内周方向に移動させてチャック部材２２によって連結アダプタ３８をチャックする工程を行う。このように、連結アダプタ３８をチャックした後、図６に示すように、昇降駆動部３７を操作して上昇モードとし、回転駆動部３６を上昇させて連結アダプタ３８を介してチュービングジャッキ手段１１を持ち上げた状態で、下部走行体３２を操作してベースマシン３４をあらかじめ設定された位置に移動し、昇降駆動部３７を操作して下降モードとし、回転駆動部３６を下降させてチュービングジャッキ手段１１を所定の位置に据え付ける工程を行う。この杭芯合わせを行った後、チャックシリンダ１６を伸長させることによってチャックアッパーフレーム１５とチャックロアフレーム１７とを離間させてチャック部材２２を外周方向に移動させてチャック部材２２による連結アダプタ３８のチャックを解除する。また、必要に応じて水平ジャッキ１２を操作し、ケーシングチューブ挿通孔１８の軸心が鉛直方向を向くように調整する。

このようにして杭芯合わせを行うことにより、チュービングジャッキ手段１１をクレーンのワイヤで吊り下げて杭芯合わせを行う場合に比べてチュービングジャッキ手段１１を安定した状態で移動させることができ、杭芯合わせを容易に行うことができる。

チュービングジャッキ手段１１の杭芯合わせを行った後、図７乃至図１０に示すようにしてケーシングチューブ２３を地中に圧入する。まず、図７に示すように、所定の位置に立てた状態で保管されているケーシングチューブ２３の上部と連結アダプタの下部とを、差口部２３ａを受口部３８ａに挿入してボルトなどによって連結する工程を行い、回転駆動部３６を僅かに上昇させてケーシングチューブ２３の下端を上昇させた状態で下部走行体３２を操作し、ベースマシン３４をチュービングジャッキ手段１１を据え付けた位置に移動させる。

このとき、ケーシングチューブ２３が１本目の場合は、昇降駆動部３７を下降モードとして回転駆動部３６を下降させてケーシングチューブ２３をチャック部材２２を解放させたチュービングジャッキ手段１１のケーシングチューブ挿通孔１８内に挿入し、回転駆動部３６によってケーシングチューブ２３を回転させながら昇降駆動部３７を下降モードにして回転駆動部３６を下降させ、回転駆動部３６の回転力及び下降力によってケーシングチューブ２３を地中に圧入する工程を行う。

２本目以降のケーシングチューブ２３の場合は、図８及び図９に示すように、ケーシングチューブ２３Ｆの上端の差口部２３ａを、次のケーシングチューブ２３の下端の受口部２３ｂに挿入してボルトなどで連結した後、１本目と同様に、回転駆動部３６でケーシングチューブ２３を回転させながら昇降駆動部３７を下降モードにして回転駆動部３６を下降させることにより、図１０に示すように、連結した複数本のケーシングチューブ２３を地中に圧入していく。

ケーシングチューブ圧入後に所定の工程を行った後、ケーシングチューブ２３を地中から引き抜く作業を行う。図１１乃至図１７は、複数本を連結して地中に圧入されているケーシングチューブ２３を引き抜く手順を示している。まず、図１１に示すように、昇降シリンダ１４を短縮させた状態でチャックシリンダ１６を短縮させ、チャック部材２２で最上部のケーシングチューブ２３の上部をチャックするとともに、ベースマシン３４を所定位置に移動させて連結アダプタ３８の下部とケーシングチューブ挿通孔１８から上方に突出したケーシングチューブ２３の上部とを前記同様にして連結する。

次に、ケーシングチューブ２３をチャックした状態で、昇降駆動部３７をフリーモードにして回転駆動部３６でケーシングチューブ２３を回転させながら昇降シリンダ１４を伸長させ、ケーシングチューブ２３をチャックした状態のチャックアッパーフレーム１５とチャックロアフレーム１７とを、ベアリング１９ａ，１９ｂを介して回転体２０ａ，２０ｂを回転させながら一体に上昇させる工程を行う。これにより、図１２に示すように、回転駆動部３６を上昇させながら、地中に圧入されているケーシングチューブ２３を昇降シリンダ１４のストローク分だけ引き抜くことができる。

さらに、昇降シリンダ１４を伸長させたチャック状態で昇降駆動部３７を固定モードに切り替えて回転駆動部３６を固定した後、図１３に示すように、チャックシリンダ１６を伸長させてチャック部材２２によるケーシングチューブ２３のチャックを解放し、図１４に示すように、昇降シリンダ１４を短縮させる工程を行う。

そして、ケーシングチューブ２３をチャック部材２２でチャックした状態で、昇降駆動部３７をフリーモードとし、回転駆動部３６でケーシングチューブ２３を回転させ、昇降シリンダ１４を伸長させ、ケーシングチューブ２３を所定量引き抜く前記工程と、昇降駆動部３７を固定モードとし、チャックシリンダ１６を伸長させてチャック部材２２を解放し、昇降シリンダ１４を短縮させる前記工程とを交互に繰り返し行うことにより、図１５に示すように、ケーシングチューブ２３を徐々に引き抜いていくことができる。

このようにしてケーシングチューブ２３を引き抜くことにより、チュービングジャッキ手段１１にケーシングチューブ回転用の油圧モータや減速機を設ける必要がなくなり、回転反力を取る機器も不要で、ケーシングチューブ２３を掴み変えるときは、昇降駆動部３７でケーシングチューブ２３を保持するため、サブチャックも不要になる。このため、従来の単一の全回転チュービング装置に比べて、同様な構成のチュービングジャッキ手段１１の構成の大幅な簡略化を図ることができるので、小型、軽量化、低価格化、輸送コストの低減などを図ることができる。

ケーシングチューブ２３の下端をケーシングチューブ挿通孔１８より上方に引き抜いたところで、図１６に示すように、上方のケーシングチューブ２３の下部と、下方のケーシングチューブ２３Ｆの上部との連結を解除し、上方のケーシングチューブ２３を連結アダプタ３８に連結した状態でベースマシン３４を移動させたり、上部旋回体３３を旋回させたりした後、図１７に示すように、所定の位置でケーシングチューブ２３と地上に降ろした後、連結アダプタ３８との連結を解除する。その後、次のケーシングチューブ２３（２３Ｆ）に対して前記同様の工程を繰り返すことにより、圧入した全てのケーシングチューブ２３を引き抜くことができる。

このように、チュービングジャッキ手段１１の昇降シリンダ１４を使用してケーシングチューブ２３を引き抜くことにより、昇降駆動部３７による回転駆動部３６の上昇力に比べて大きな力で、ケーシングチューブ２３を地中から確実に引き抜くことができる。すなわち、何本も繋いで回転圧入したケーシングチューブ２３を引き抜く際には、ケーシングチューブ自体の重量に土圧も加わって極めて大きな引抜力が必要となり、杭打機のオーガのラック昇降では到底引き抜くことができない。このため、ケーシングチューブ２３を引き抜く際には、チュービングジャッキ手段１１で引抜力を、回転駆動部３６で回転力をケーシングチューブ２３に作用させることにより、ケーシングチューブ２３を確実に引き抜くことができる。一方、ケーシングチューブ２３を圧入する際には、昇降駆動部３７による回転駆動部３６の下降力で十分なケーシングチューブ２３の圧入力を得ることができる。

なお、チューブ駆動手段としての杭打機の構成は任意であり、ラックピニオン昇降式に限らず、チェーン昇降式の杭打機を使用することもできる。また、ケーシングチューブの連結構造も任意である。さらに、チュービングジャッキ手段は、単独で通常のパワージャッキとして使用することもできる。

１１…チュービングジャッキ手段、１２…水平ジャッキ、１３…ロアフレーム、１４…昇降シリンダ、１５…チャックアッパーフレーム、１６…チャックシリンダ、１７…チャックロアフレーム、１８…ケーシングチューブ挿通孔、１９ａ，１９ｂ…ベアリング、２０ａ，２０ｂ…回転体、２１…リンク、２２…チャック部材、２３…ケーシングチューブ、２３ａ…差口部、２３ｂ…受口部、３１…杭打機、３２…下部走行体、３３…上部旋回体、３４…ベースマシン、３５…リーダ、３５ａ…ラック、３６…回転駆動部、３６ａ…駆動軸、３７…昇降駆動部、３８…連結アダプタ、３８ａ…受口部

Claims

ケーシングチューブの圧入、引抜を行うための全回転チュービング装置において、地上に設置されるチュービングジャッキ手段と、前記ケーシングチューブを回転させる回転駆動部及び該回転駆動部を鉛直方向に昇降させる昇降駆動部を備えたチューブ駆動手段とを備え、前記チュービングジャッキ手段は、地上に据え付けられるロアフレームと、該ロアフレームの上方に昇降シリンダを介して昇降可能に設けられたチャックロアフレームと、該チャックロアフレームにチャックシリンダを介して昇降可能に設けられたチャックアッパーフレームと、前記ロアフレーム、チャックアッパーフレーム及びチャックロアフレームの中央部を鉛直方向に貫通するケーシングチューブ挿通孔と、前記チャックアッパーフレーム及び前記チャックロアフレームの挿通孔の周囲に、それぞれベアリングを介して設けられ、前記チャックシリンダで前記チャックアッパーフレームと前記チャックロアフレームとを接近させることによって前記ケーシングチューブを把持する楔状のチャック部材とを備え、前記チューブ駆動手段は、下部走行体の上部に上部旋回体を旋回可能に設けたベースマシンと、前記上部旋回体の前部に鉛直方向に立設したリーダと、該リーダに沿って前記回転駆動部を昇降させる前記昇降駆動部と、前記回転駆動部に装着されたケーシングチューブ連結用の連結アダプタとを備えていることを特徴とする全回転チュービング装置。
請求項１記載の全回転チュービング装置における杭芯合わせ方法であって、前記昇降駆動部によって前記回転駆動部を下降させて前記連結アダプタを前記ケーシングチューブ挿通孔内に挿入する工程と、前記チャックシリンダによって前記チャックアッパーフレームと前記チャックロアフレームとを接近させて前記チャック部材により前記連結アダプタをチャックする工程と、前記昇降駆動部によって前記回転駆動部を上昇させて前記連結アダプタを介して前記チュービングジャッキ手段を持ち上げた状態で、前記ベースマシンをあらかじめ設定された位置に移動し、前記昇降駆動部によって前記回転駆動部を下降させて前記チュービングジャッキ手段を据え付ける工程とを含むことを特徴とする全回転チュービング装置における杭芯合わせ方法。
請求項１記載の全回転チュービング装置におけるケーシングチューブの圧入方法であって、圧入するケーシングチューブを前記連結アダプタの下部に連結する工程と、前記昇降駆動部によって前記回転駆動部を下降させて前記ケーシングチューブを前記チュービングジャッキ手段の前記ケーシングチューブ挿通孔内に挿入し、前記回転駆動部によって前記ケーシングチューブを回転させながら前記昇降駆動部によって前記回転駆動部を下降させて前記ケーシングチューブを地中に圧入する工程とを含むことを特徴とする全回転チュービング装置におけるケーシングチューブの圧入方法。
請求項１記載の全回転チュービング装置におけるケーシングチューブの引抜方法であって、下部が地中に圧入されて上部が前記ケーシングチューブ挿通孔から上方に突出した前記ケーシングチューブの上端部を前記連結アダプタの下端部に連結した後、前記チャック部材で前記ケーシングチューブをチャックした状態で前記昇降駆動部をフリー昇降状態にして前記回転駆動部によって前記ケーシングチューブを回転させながら前記昇降シリンダを伸長させて前記ケーシングチューブを上昇させる工程と、前記昇降駆動部を固定した状態で前記チャック部材を解放してから前記昇降シリンダを短縮させる工程とを繰り返すことを特徴とする全回転チュービング装置におけるケーシングチューブの引抜方法。