JP2017008573A - 基礎杭の造成方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 １つのクレーン装置を使用することにより、容易かつ安全にワンストップ実行可能なオールケーシング工法による基礎杭の造成方法を提供する。
【解決手段】 基礎杭の造成方法は、伸縮可能なブームを、水平方向に伸縮自在にベースマシンに取り付け、前記ブーム１０が水平面内で旋回可能なクレーン装置を用いる。前記クレーン装置１によって吊り下げられたケーシングチューブ８０を所定の位置まで移動して、当該位置で地盤に前記ケーシングチューブを圧入する工程と、掘削機によって地盤に圧入された前記ケーシングチューブ内を削孔する工程と、鉄筋カゴを吊り下げて前記削孔内部に建て込む工程と、前記削孔の内部に打設されるコンクリートの打設に伴い引き抜かれる前記ケーシングチューブを吊り下げて前記所定位置から移動させる工程と、を含むことを特徴とする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、ハンマーグラブやハイドログラブ等の掘削機、ケーシングチューブ、鉄筋カゴなどの吊下物を伸縮自在に吊り下げるクレーン装置を使用した基礎杭の造成方法に関し、特に、建物内やトンネル内などの狭隘且つ低空頭な場所において基礎杭を造成するための方法に関する。

建設現場における基礎杭造成工事では、クレーンと旋回式のボーリングマシンとを組み合わせた掘削装置を用いて掘削作業が行われている。具体的には、クレーンに吊り下げられたケーシングチューブを圧入機であるボーリングマシンにより旋回させながら土中に押し込み、このケーシング内の土をクレーンより吊下げられたハンマーグラブにより、掘削作業を行うオールケーシング工法が用いられる。

このオールケーシング工法では、まず、油圧装置によって前記ボーリングマシンが備えるクランプ装置、旋回モータ、油圧シリンダ等を作動させる。クレーンに吊り下げられたケーシングチューブを圧入機に挿入し、クランプ装置でクランプして、旋回モータによりで回転させつつ油圧シリンダで土中に押し込む。次に、クレーンから吊されたハンマーグラブを用い、ケーシングチューブ内を掘削するとともに、掘削を終えた土を前記ケーシングチューブから離れた場所に排土する作業を行う。

このハンマーグラブでの掘削作業は、吊り下げられているハンマーグラブをケーシングチューブ内に下ろした後、ある高さからウインチを解放して落下させることによって行われる。この落下によって、ハンマーグラブの先端で開放しているシェルが土中に突き刺さり、この状態からウインチを巻き上げると、シェルが閉じ、内部に土砂を抱えた状態で巻き上げられる。

当該ハンマーグラブによるケーシングチューブ内の掘削は、ケーシングチューブを軸方向に継ぎ足しながらケーシングチューブの圧入とハンマーグラブによる掘削が所定の深さに達するまで繰り返し行われる。

そして、所定の深さまで掘削できた後は、クレーンからハンマーグラブを外し、必要に応じてスライム処理を行い、クレーンで吊りさげた鉄筋カゴを、掘削した孔（掘削孔）の中に挿入する。

次に、鉄筋カゴを入れた掘削孔に生コンクリートを打設するための輸送管（例えば、トレミ管）をセットし、生コンクリートを打設しつつ前記ボーリングマシンでケーシングチューブを引き抜く作業を行うことで、生コンクリートの硬化に伴い土中に杭が完成する。この生コンクリートの打設及びケーシングチューブの引抜きの終了により基礎杭の造成作業が完了する。

上記の基礎杭の造成工程にあっては、ハンマーグラブやケーシングチューブなどの諸装置をクレーンによって高い所から吊下げた状態で行うため、作業を行うには広い上空空間を要していた。このため、屋根のある場所やトンネル等の高さ制限がある場所では、上記掘削装置を使用できないという問題があった。

これを改善する手段として、自走可能なベースマシン上にフレームを介してレールを設けた水平架台のレールに沿って水平方向にキャリッジをスライドさせ、ケーシングチューブやＨ鋼等を移送可能とした掘削装置が特許文献１（特許第４７４７１９３号公報）や特許文献２（特許第５２９０４６３号公報）に開示されている。

この搬送装置は、自走移動可能な台車に載置して上空制限のある狭い作業場所近辺まで移動する。そして、先端部にハンマーグラブ等を吊下げたキャリッジをレールに沿って水平方向にスライド移動させ、所定の掘削場所の上方から掘削し、キャリッジを移動して、掘削場所から離れた場所に当該排土を廃棄する。

また、特許文献１の装置は、ベースマシンにケーシングチューブを圧入するための掘削台座部を備えており、当該掘削台座部によってケーシングチューブを圧入しつつ、ハンマーグラブでケーシングチューブ内を掘削することが記載されている。

特許第４７４７１９３号公報 特許第５２９０４６３号公報

上記の各特許文献に記載の掘削装置は、低空頭の作業空間においても効率よく作業することができるように水平方向に伸びるレールとそのレールに沿って移動するキャリッジを備える。キャリッジには、ハンマーグラブなどの吊下物に接続されたワイヤが取り出され、作業領域である掘削孔の上方までキャリッジを移動させて作業を行うこととしている。

しかし、これらの装置では、キャリッジはレールに沿った水平方向にしか移動することができないため、吊下物の上昇下降を行うためには、ウインチの巻取りかフレーム自体の上下移動を行う必要があった。フレームはアウトリガーにより掘削孔の上方に固定されていることから、フレームの上昇下降を伴う作業は非常に煩雑な作業を伴うものであった。

また、特許文献１の装置は、掘削台座部を備えたベースマシンにレールを固定しているため、ケーシングチューブを地盤に圧入したあと、当該ケーシングチューブを除去するまでその場を移動することができず、当該状態でキャリッジを水平方向にしか移動することができないため、吊下物はキャリッジの可動域内でしか移動させることができなかった。このため、オールケーシング工法の各工程で使用される装置や材料は、変更する毎に別の重機を用いて持ち運ぶ必要があり、狭隘な作業空間において重機が錯綜することから、非常に煩雑な作業を伴うものであった。

さらに、上記の装置では、キャリッジの移動に伴いワイヤを巻き取るウインチとキャリッジまでの距離が変化するため、キャリッジから取り出される吊り下げワイヤの長さも変化する。すなわち、キャリッジがウインチから遠位に移動すると吊下物は上昇するし、キャリッジがウインチに近づくように移動すると吊下物は下降する。

これらの問題は、吊下物を周辺に存在する機材などに接触させる原因となり、装置の破損などの原因となり、作業時におけるキャリッジの移動と吊下物を連結するワイヤのウインチの巻取り動作とを連動させることにより解消することができるものである。しかし、キャリッジとウインチを連動させて操作するための動作制御が煩雑となるという問題があった。

上記の理由から、上記特許文献に記載の装置は、空頭の制限から大型の重機が持ち込めず、小型の重機が錯綜する狭隘な作業空間での施工は危険を伴い、安全性の確保が困難となっていた。（この一文は会長との電話でキーワードとして複数回お伺いしたために追加したのですが、不要であれば削除します。ご確認ください。）

したがって、本発明が解決しようとする技術的課題は、ケーシングの建て込みからコンクリート打設後のケーシングの引き抜きまで、１つのクレーン装置を使用することにより、容易かつ安全にワンストップで基礎杭の造成を可能とするオールケーシング工法による基礎杭の造成方法を提供することである。

本発明は、上記技術的課題を解決するために、以下の基礎杭の造成方法を提供する。

本発明の基礎杭の造成方法は、吊下物を連結する連結金具を先端に有するワイヤを先端から繰り出したブームを、略水平方向に伸縮可能にベースマシンに取り付け、前記ブームを鉛直軸周りに旋回可能に構成されたクレーン装置を用いて基礎杭の造成を行なう方法であって、
前記クレーン装置によって吊り下げられたケーシングチューブを所定の位置まで移動させて、当該位置で地盤に前記ケーシングチューブを圧入する工程と、
前記クレーン装置に吊り下げられた掘削機によって地盤に圧入された前記ケーシングチューブ内を削孔する工程と、
前記クレーン装置に鉄筋カゴを吊り下げて前記ベースマシンの操作により前記削孔内部に建て込む工程と、
前記削孔の内部に打設されるコンクリートの打設に伴い引き抜かれる前記ケーシングチューブを前記クレーン装置により吊り下げて前記ベースマシンの操作により前記所定位置から移動させる工程と、を含むことを特徴とする。

本発明において、前記掘削孔を削孔する工程は、前記掘削機によって掘削された排土を、前記掘削機の引き上げによって前記掘削孔外部に持ち上げ、前記ブームを旋回・伸縮させて前記掘削孔の外部に廃棄することができる。

さらに、前記ブームは、
第１ワイヤシーブを先端近傍に有する第１アームと、
前記第１アームに沿って進退可能に設けられ第２ワイヤシーブを先端近傍に有する第２アームと、
前記第１アームに沿って移動可能に設けられたスライダと、
前記スライダと前記第１及び第２のアームとに設けられ、互いに噛合して前記スライダの移動に伴って前記第２アームを伸縮させる噛合手段と、
前記スライダに設けられた中間ワイヤシーブと、を備え、
前記スライダを移動させる駆動手段と、
前記ワイヤは、第１ワイヤシーブと前記第２ワイヤシーブとの途中において前記中間ワイヤシーブに巻き掛けられているものが使用される。

また、前記ブームは、
前記ブームの先端の下方側の前記ワイヤに沿った位置に配置された検出部材と、前記検出部材に前記連結金具が接触したことを検知する検知手段と、を備え、
前記検知手段が前記検出部材に前記連結金具が接触したことを検知すると前記ワイヤの巻き上げ速度を減速することができる。

本発明によれば、伸縮自在に設けられたブームを略水平方向に配置し、鉛直軸周りに旋回可能に搭載したベースマシンを使用して、ケーシングチューブの圧入、掘削、鉄筋カゴ建て込み、コンクリート打設に伴うケーシングチューブの引き抜きの各工程を１つの装置により行うため、各工程で使用する部品や装置を高所から吊り下げる必要もなく、装置の入れ替えの手間を省略することができる。

したがって、低空頭かつ狭隘な空間での吊り下げ物の操作を容易にすることができ、オールケーシング工法の各工程で使用される装置や材料の変更もベースマシンやブームの移動により容易であり、各工程でクレーン装置を使用することができる。

また、ブームは、第１アームと第２アームを備え、それぞれに噛み合う噛合手段を備えたスライダをスライドさせることで、アームの伸縮を行うブームを用いる。また、ワイヤは、第１アームの先端に設けられた第１ワイヤシーブからスライダに設けられた中間ワイヤシーブを介して第２アームから取り出されるように巻き回されるため、スライダの中間ワイヤシーブとそれぞれ第１ワイヤシーブ及び第２アームの取り出し位置までのワイヤの長さは変化しない。すなわちスライダが第１ワイヤシーブに近づくと中間ワイヤシーブと第２アームの取り出し位置の距離は伸びるため、両者が相殺される。

したがって、アームの伸縮に伴って吊下物が上下移動することがない。この構成によれば、ケーシングチューブの圧入機と空間上面とのわずかな隙間に吊下物を出し入れする作業時において、アームの伸縮に伴う吊下物の上下移動を防止することができ、低空頭かつ狭隘な作業空間での施工の手間を軽減することができる。

また、クレーン装置は、基礎杭の造成の各工程において、ブームの伸縮に併用して移動・旋回することにより吊り下げる装置や部品の付け替えなどを容易にすることができる。したがって、小型の重機などを複数使用する必要もなく、基礎杭の造成を１つのクレーン装置を使用することにより、容易かつ安全にワンストップで行うことができる。

本発明の第１実施形態に係る基礎杭の造成方法において使用されるクレーン装置の構成を示す側面図である。 図１のクレーン装置の構成を示す平面図である。 図１のテレスコブームの正面図である。 図３のIV−IV線における断面図である。 図４のV−V線における断面図である。 伸張した状態にあるテレスコブームの図４に相当する断面図である。 オールケーシング工法による基礎杭造成の工程を示すフロー図である。 ケーシングチューブの建て込み工程の操作状態を模式的に示す側面図である。 掘削・排土工程の操作状態を模式的に示す側面図である。 掘削・排土工程の操作状態を模式的に示す平面図である。 本発明の第２実施形態に係るテレスコブームを用いたクレーン装置の構成を示す側面図である。 図１１のXII−XII線における断面図である。 減速機構の構成を模式的に示す正面図である。 減速機構の構成を模式的に示す側面図である。 図１３の減速機構の動作説明図である。 図１３の続きの状態における減速機構の動作説明図である。 図１６の続きの状態における減速機構の動作説明図である。 本発明の変形例にかかるクレーン装置の構成を模式的に示す側面図である。

以下、本発明の実施形態に係る基礎杭の造成方法において使用されるクレーン装置について、図面を参照しながら説明する。クレーン装置１は、テレスコブーム１０を搭載し、連結金具１５Ｌ，１５Ｒに吊下物を連結する。連結物としては、オールケーシング工法の各工程において使用される各装置、例えば、ハイドログラブ３６（図９参照）等を連結することができる。

図１は、本発明の第１実施形態に係るテレスコブームを用いたクレーン装置の構成を示す側面図である。図２は、図１のクレーン装置の構成を示す平面図である。図３は、図１のテレスコブームの正面図である。本実施形態にかかる本発明の低空頭型クレーン装置（以下、クレーン装置という）１は、移動走行可能なベースマシン２に設けられる台座部３上にフレーム４を介してテレスコブーム１０を設置した構成である。なお、図１〜図６においては、連結金具１５Ｌ，１５Ｒに連結される吊下物の記載を省略している。

ベースマシン２は、建設作業用の重機車両を用いることが可能である。ベースマシン２の車輪部Ｗに対して鉛直軸周りに旋回可能に構成されている台座部３には、上面にフレーム４が載置されている。台座部３には重機車両の操作部５が設けられており、ベースマシン２や後述するテレスコブーム１０を操作する。

前記フレーム４は、前記台座部３上に配置されており、台座部３上に鉛直方向に設けられた支柱フレーム４ａと支柱フレームに対して上下移動可能に構成され、テレスコブーム１０を支持する支持フレーム４ｂとを有する。支柱フレーム４ａと支持フレーム４ｂは２本のリンク４ｃで接続されており、これらは井型リンクを構成する。支持フレーム４ｂには台座部３から始端する油圧シリンダ４ｄが接続されており、その伸縮によって支持フレーム４ｂが支柱フレーム４ａに平行に上下方向に駆動する。

本実施形態のクレーン装置１は、上空の作業空間に制限のある倉庫や車庫などの建物内あるいはトンネル内や高架下などでの使用を可能とするものである。このため、支持フレーム４ｂを最大に上げた状態において、ベースマシン２に載置されているテレスコブーム１０の地表面からの高さＨは、最大５ｍ以内に設定されている。

テレスコブーム１０は、支持フレーム４ｂに連結する第１アーム１１と、第１アーム１１に沿って進退可能に摺動する第２アーム１２とを備える。これにより、テレスコブームは、略水平方向に伸縮自在に構成されると共に、車輪部Ｗに対して台材部３が鉛直軸周りに旋回することにより、テレスコブームの伸縮範囲において水平面内の任意の位置に吊下物を移動することができる。

テレスコブーム１０は、２つの吊下物を吊り下げることができるように２系統のワイヤＷＬ，ＷＲを有しており、それぞれのワイヤの先端に連結金具１５Ｌ，１５Ｒが設けられている。また、テレスコブーム１０の両側面にはそれぞれの連結金具１５Ｌ，１５Ｒに取り付けられた吊下物を操作するための油圧ホースなどのケーブル類を巻き取るためのホースリール１３が設けられ、また、第２アーム１２の先端にはケーブル類を吊下物に案内するホースシーブ１４が設けられているが、以下の図面においてはこれらの記載を省略する場合がある。

第１アーム１１は、中間部分で支持フレーム４ｂと連結して水平方向に支持されている。第１アーム１１は断面が略コの字状に構成され、先端下側に左右一対の第１ワイヤシーブ１６Ｌ，１６Ｒが設けられ、後端下側に左右ワイヤウインチ１７Ｌ，１７Ｒが設けられる。

左右ワイヤウインチ１７Ｌ，１７Ｒは、吊下物を吊り下げるためのそれぞれのワイヤＷＬ，ＷＲをリールに巻き取っており、独立して駆動してワイヤＷＬ，ＷＲの送り出し及び巻き戻しをする。

第１ワイヤシーブ１６Ｌ，１６Ｒは、取り付け部材１８を介して第１アーム１１の先端側に固定されている。取り付け部材１８と第１ワイヤシーブ１６Ｌ，１６Ｒの間には、それぞれ左右一対のロードセル１９が設けられており、吊下物の負荷がテレスコブーム１０にとって過負荷となるかどうかを検出するために、ワイヤＷＬ，ＷＲの張力を測定する。

第１アーム１１の中心領域は、他の部分より下側に突出して設けられた底壁１１ｂが設けられており、当該底壁１１ｂの上面には、図４に示すように、第１アーム１１の長手方向に伸びるラック部材２０が設けられている。ラック部材２０の上面にはラック２１が設けられている。

第２アーム１２は、第１アーム１１に伸縮自在に入れ子式に設けられる。第１アーム１１の先端には、第２アーム１２の下面を支持し、第２アーム１２の摺動をガイドするための第１ガイドローラ２２が設けられている。また、第２アーム１２の後端には、第１アーム１１の内側面１１ｓに設けられたガイド２３に沿って移動する第２ガイドローラ２４が設けられている。第１ガイドローラ２２及び第２ガイドローラ２４により第２アーム１２は、第１アーム１１に沿ってスムーズに移動することができ、テレスコブーム１０の長さが伸縮する。

第２アーム１２の後方域には、梁部材１２ｕが設けられており、当該梁部材１２ｕから下方向に設けられたラック部材２５が設けられている。ラック部材２５は第２アーム１２の長手方向に伸び、第１アーム１１のラック部材２０に対向して設けられている。ラック部材２５の下面には、ラック２６が設けられている。

第２アーム１２にはスライダ２７が設けられている。スライダ２７は、２枚の板部材２８が平行に対向配置された構成である。それぞれの板部材２８の外面の前方及び後方には、ガイドローラ２９が設けられている（図２参照）。ガイドローラ２９は、第２アーム１２の内側面１２ｓに設けられたガイド３０に嵌合して、スライダ２７の第２スライダ１２に沿った移動をスムーズにする。

スライダ２７には、第１アーム１１の後端に設けられている油圧シリンダ３１が接続されており、当該油圧シリンダ３１のピストン３１ｐの伸縮に伴い、スライダ２７が第２スライダ１２に沿って移動する。

スライダ２７の板部材２８間には、ピニオン３２が設けられている。ピニオン３２は、第１アームのラック２１及び第２アームのラック２６と噛合する。油圧シリンダ３１が伸張することにより、スライダ２７が第１アーム１１の先端側に押し出されると、第１アームのラック２１と噛合するピニオン３２が回転し、当該ピニオン３２と噛合するラック２６によって第２アーム１２が前方に押し出される。したがって、全体としてテレスコブーム１０は、第１アーム１１におけるスライダの移動距離及びスライダに対する第２アーム１２の移動距離の合計長さ伸張することになる（図６参照）。

一方、油圧シリンダ３１が縮小することにより、スライダ２７が第１アーム１１の後端側に戻されると、同様にピニオン３２の回転によりこれに噛合するラック２６によって第２アーム１２が第１アーム１１に対して後方に戻される。したがって、テレスコブーム１０が縮小する。

また、スライダ２７には、それぞれ中間ワイヤシーブ３３Ｌ，３３Ｒが設けられている。中間ワイヤシーブ３３Ｌ，３３Ｒは、第１ワイヤシーブ１６Ｌ，１６Ｒから送られたそれぞれのワイヤＷＬ，ＷＲを巻き掛けて、第２アーム１２の先端に設けられた第２ワイヤシーブ３４Ｌ，３４Ｒ側に送るものである。すなわち、それぞれのワイヤＷＬ，ＷＲは、左右ワイヤウインチ１７Ｌ，１７Ｒから第１ワイヤシーブ１６Ｌ，１６Ｒに先端方向に伸び、第１ワイヤシーブ１６Ｌ，１６Ｒによって巻き掛けられて中間ワイヤシーブ３３Ｌ，３３Ｒ側に後端側に伸び、さらに中間ワイヤシーブ３３Ｌ，３３Ｒで巻き掛けられて第２ワイヤシーブ３４Ｌ，３４Ｒに送られる。また、上記の通り、ワイヤＷＬ，ＷＲの先端には、連結金具１５Ｌ，１５Ｒが接続される。

したがって、テレスコブーム１０の長さが一定の状態においては、左右ワイヤウインチ１７Ｌ，１７Ｒがそれぞれ独立して駆動することにより、第２アーム１２の先端から取り出されたワイヤＷＬ，ＷＲに接続された連結金具１５Ｌ，１５Ｒが上下移動する。

第２アーム１２の先端には、第２ワイヤシーブ３４Ｌ、３４Ｒの下方位置にリミットスイッチ３５Ｌ，３５Ｒが設けられている。ワイヤＷＬ、ＷＲが巻き上げられると、連結金具１５Ｌ，１５Ｒがリミットスイッチ３５Ｌ，３５Ｒと接触し、連結金具１５Ｌ，１５Ｒの巻き上げ上限位置を検出する。リミットスイッチ３５Ｌ，３５Ｒの検出機構の一例は後述するが、当該実施形態に限定されるものではなく、連結金具１５Ｌ，１５Ｒが第２ワイヤシーブ３４Ｌ、３４Ｒに接触するまでに連結金具１５Ｌ，１５Ｒの位置を検出できるものであれば特にその構成は問わない。

一方、左右ワイヤウインチ１７Ｌ，１７Ｒが駆動しない状態においてテレスコブーム１０の長さが変化した場合について検討する。図４及び図６に示すように、テレスコブーム１０が伸張する場合は、第１アーム１１に対する第２アーム１２の伸張距離の半分に相当する距離だけ、スライダ２７が第１ワイヤシーブ１６Ｌ，１６Ｒ側に移動する。すなわち、第１ワイヤシーブ１６Ｌ，１６Ｒと中間ワイヤシーブ３３Ｌ，３３Ｒとの距離が短くなる。

また、第１アーム１１に対する第２アーム１２の伸張距離は、ピニオン３２と噛合するラック２６の相対移動距離の倍となるため、中間ワイヤシーブ３３Ｌ，３３Ｒと第２ワイヤシーブ３４Ｌ，３４Ｒの距離は第２アーム１２の伸張幅の半分に相当する距離分だけ長くなる。

結果として、テレスコブーム１０が伸張しても、第１ワイヤシーブ１６Ｌ，１６Ｒと中間ワイヤシーブ３３Ｌ，３３Ｒの距離が小さくなり、中間ワイヤシーブ３３Ｌ，３３Ｒから第２ワイヤシーブ３４Ｌ，３４Ｒまでの距離が大きくなるから第１ワイヤシーブ１６Ｌ，１６Ｒから第２ワイヤシーブ３４Ｌ，３４Ｒに至るまでのワイヤＷＬ，ＷＲの巻き掛け長さが変化することがない。したがって、テレスコブーム１０の長さが変化しても、連結金具１５Ｌ，１５Ｒの高さ位置は変化しない。

上記構成のテレスコブーム１０を搭載した本実施形態にかかるクレーン装置１は、低空頭かつ狭隘な現場における、オールケーシング工法を用いた基礎杭の造成工事に好適に用いることができる。

例えば、全国的に建設された鉄道等の公共交通インフラは、経年により構造的にも老朽化が進み、その構造的強度の補強・補修が求められている。また、今後想定される大地震に向け、旧耐震設計基準で建設された公共交通インフラの耐震化需要が急増しているという背景がある。その中でも特に、既設高架橋の補強・耐震化の需要量と重要性が高く、当該既存の高架橋の下の低空頭かつ既存の支持脚が設けられている環境において、基礎杭の造成を行う必要がある。

高品質な基礎杭の造成は、図７に示すように、６工程を行う必要がある。すなわち、掘削位置を決定し、ケーシングチューブをクレーンにて吊り下げ、圧入機で地中に建て込む（＃１）。ケーシングチューブは、端尺のものを複数建て込みと供に組み合わせ所定長さにし、所望の深さまで建て込む。次いで、ケーシングチューブの内側をハイドログラブで所望深さに達するまで掘削及び排土を繰り返し、杭を打設する孔を削孔する（＃２）。次いで、削孔時に孔内にわき出た水と掘削屑が混ざり合ったスライムが発生した場合は、スライム除去装置でスライムをポンプで吸い上げて除去する（＃３）。スライムが残留した状態で杭を打設すると、杭と地盤間のスライム上に杭が立つことになり、十分な支持力を発揮することはできなくなる。

さらに、クレーンで吊り下げられた鉄筋カゴを削孔内に下ろして建て込む（＃４）。鉄筋カゴは、所定の高さ寸法のものが用いられており、削孔の深さに合わせて複数個を組み合わせて使用する。次いで、コンクリートを流し込むトレミ間によりコンクリートの打設を行い、杭を形成する（＃５）。コンクリートの打設の進行に伴い、クレーンにてケーシングチューブの引き抜きを行い、コンクリート打設の完了後、すべてのケーシングチューブを引き抜き除去する（＃６）。

これらの工程は、それぞれ使用する重機が異なるため、すべての重機を大型のクレーンで吊り下げることは実質不可能である。また、ケーシングチューブの建て込みから引き抜きに至る全工程において、圧入機によってケーシングチューブを押さえる必要があるため、作孔の周囲には圧入機が配置されることとなる。このため、削孔周りにも所定の機材が配置されており、工程の切り替え時における重機の取り換えなどの作業は煩雑となる。

すなわち、これらの工程を狭隘且つ低空頭な作業空間において実施することは、空頭の制限から大型の重機が持ち込めないために、小型の重機を複数用いることは作業現場の錯綜を招き、施工効率を悪化させ、工期の長期化やコストの増加に繋がる。また、重機が錯綜する狭隘な作業空間での施工は危険を伴い、安全性の確保が困難となる。

本実施形態にかかるクレーン装置は、上記基礎杭の造成工程において、上記の問題を解消し容易かつ安全にワンストップで基礎杭の造成を可能とする。

図８は、ケーシングの建て込み工程の操作状態を模式的に示す側面図である。ケーシングチューブの建て込み工程（＃１）では、掘削施工場所には、ケーシングチューブ８０を押し込むための圧入機８１が予め設置されている。そして、クレーン装置１の連結金具１５Ｌ，１５Ｒに吊下物としてケーシングチューブ８０を吊り下げ、クレーン装置の移動又は、テレスコブーム１０の長さ調整によって当該圧入機の上方までケーシングチューブ８０を移動させた後下降させて圧入機８１に挿入する。圧入機８１は、ケーシングチューブを軸方向に回転させながら地面に建て込んでいく。ケーシングチューブは連結して長さを調整して使用され、目標深さとなるようにケーシングチューブを連結する作業を繰り返す。

図９及び図１０は、掘削・排土工程（＃２）の操作状態を模式的に示す図である。掘削・排土工程では、上記のクレーン装置の連結金具１５Ｌ，１５Ｒに吊下物としてハイドログラブ３６を連結する。本実施形態にかかるクレーン装置１は、テレスコブーム１０を水平方向に支持する構成を採用することにより、装置全体の高さを変更させることなくハイドログラブ３６の上下及び水平方向移動を行うことができる。すなわち、上述の通りワイヤＷＬ，ＷＲの巻取りによりハイドログラブ３６を上下に移動させ、また、図９及び図１０に示すように地面に略水平に保持されたテレスコブームの伸縮（矢印９０）及び台座部３の旋回（矢印９１）により、ハイドログラブ３６をケーシングチューブ８０の直上を含む周囲に移動する。また、これらの場合において、テレスコブーム１０の伸縮を行った場合であってもハイドログラブ３６は上下移動することがない。したがって、上空の作業空間に制限のある倉庫や車庫などの建物内あるいはトンネル内などで好適に使用する場合において、ハイドログラブ３６の上下方向制御を左右ワイヤウインチ１７Ｌ，１７Ｒのみで行うことができ、ハイドログラブの位置制御が容易である。

ハイドログラブ３６は、テレスコブーム１０によりケーシングチューブ８０内に吊り下げられ掘削孔の底面でシェルを閉じることによってケーシングチューブ８０内の土を掴んだ後、チューブ外へ移動してチューブ外へ排出する。

スライム処理工程（＃３）では、掘削孔内のスライムを排出するためのスライム処理装置をクレーン装置の連結金具１５Ｌ，１５Ｒに吊下物として連結し、吸込み部分を削孔の内部に降下させて、削孔内部のスライムを外部に排出する。スライム処理装置の吸込み部分にはポンプが内蔵されており、スライムが存在する深さ位置に吊り下げられて使用される。

鉄筋カゴの建て込み工程（＃４）では、クレーン装置の連結金具１５Ｌ，１５Ｒに吊下物として鉄筋カゴを吊り下げるための保持具を連結し、鉄筋カゴを削孔内に挿入する。

コンクリート打設の工程（＃５）及びケーシングチューブの引き抜き工程（＃６）では、クレーン装置の連結金具１５Ｌ，１５Ｒに、それぞれコンクリート打設のためのトレミ管及びケーシングチューブを吊り下げるための保持具を連結し、コンクリート打設の進行に伴い、クレーンでケーシングチューブの引き抜きを行う。これらの工程では、トレミ管を削孔内に挿入し、下側からコンクリートを打設していくと共に、圧入機によりコンクリートが流し込まれる部分のケーシングチューブの引き抜き作業を行う。引き抜かれたケーシングチューブは、連結が外され、クレーン装置に吊り下げられて所定の箇所に移動される。

このように、本実施形態にかかるクレーン装置によれば、それぞれの工程において専用の装置を使用することなくすべての工程が吊下物を交換することで可能となる。また、テレスコブームを伸縮させた場合でも、連結金具１５Ｌ，１５Ｒの上下移動が生じないため、各工程での作業が容易となる。

（第２実施形態）
図１１は、本発明の第２実施形態に係るテレスコブームを用いたクレーン装置の構成を示す側面図である。図１２は、図１１のＸII−ＸII線における断面図である。本実施形態にかかる本発明の低空頭型クレーン装置（以下、クレーン装置という）４０は、移動走行可能なベースマシン２に設けられる台座部３上にフレーム４２を介してテレスコブーム４１を設置した構成である。本実施形態にかかるクレーン装置４０は、第１実施形態にかかるクレーン装置１と共通する部分を有するため、当該共通部分については説明を省略し、相違点を中心として説明を進める。

ベースマシン２は、建設作業用の重機車両が用いられており、テレスコブーム４１とベースマシン２を接続するフレーム４２の構成が異なっている。前記フレーム４２は、前記台座部３上に配置されており、台座部３上に鉛直方向に設けられた支柱フレーム４２ａと支柱フレーム４２ａに対して上下移動可能に構成され、テレスコブーム４１を支持する支持フレーム４２ｂとを有する。支柱フレーム４２ａと支持フレーム４２ｂは２本のリンク４２ｃで接続されており、これらは井型リンクを構成する。支持フレーム４２ｂには台座部３から始端する油圧シリンダ４２ｄが接続されており、その伸縮によって支持フレーム４２ｂが支柱フレーム４２ａに平行に上下方向に駆動する。

支持フレーム４２ｂの上端には、略水平方向に設けられた水平フレーム４２ｅが設けられている。水平フレーム４２ｅは、第１アーム４３と接続すると供に、テレスコブーム４１に負荷される荷重のモーメントを測定することができるように構成されている。

第１アーム４３には、それぞれ左右一対に構成された前脚部４５ｆ及び後脚部４５ｒが設けられている。後脚部４５ｒは、水平フレーム４２ｅと回転軸４６を中心に回動可能に枢着する。前脚部４５ｆは、下端にガイド４５ａが設けられており、水平フレーム４２ｅに挿通されて、テレスコブーム４１が回転軸４６を中心に回動したとき、全体として上下移動することができるようになっている。

また、前脚部４５ｆの下部には、連結板４７が設けられており、当該連結板４７は、ロードセル４８に接続されている。ロードセル４８は、前脚部４５ｆに加わる荷重を測定することでテレスコブーム４１に加わるモーメントを測定することができ、テレスコブーム４１の伸縮に伴い変化するモーメント及び吊下物による負荷がテレスコブーム４１にとって過負荷となるかどうかを検出し、ベースマシン２を安定した状態を保つために用いる。

また、前脚部４５ｆ及び後脚部４５ｒには、ラック支持梁４９が設けられており、当該ラック支持梁４９に、第１アーム４３の下方に第１アーム４３に沿って伸びる棒状のラック部材２０ａが設けられている。ラック部材２０ａの上面にはラック２１が設けられる。

第１アーム４３に入れ子式に設けられている第２アーム４４を支持するために、第１アーム４３の先端には、第２アーム４４の下面を支持し、第２アーム４４の摺動をガイドするための第１ガイドローラ２２が設けられている。

第２アーム４４の後方域には、梁部材４４ｕが設けられており、当該梁部材４４ｕから下方向に設けられたラック部材２５ａが設けられている。ラック部材２５ａは第２アーム４４の長手方向に伸び、第１アーム４３のラック部材２０に対向して設けられている。ラック部材２５ａの下面には、ラック２６が設けられている。

これら対向して設けられた２つのラック２１，２６は、スライダに設けられているピニオンと噛合して、テレスコブーム４１の伸縮を行う。すなわち、第１実施形態と同様に、スライダは第１アーム４３の後方に設けられている油圧シリンダに接続されており、油圧シリンダの伸縮に伴い第１アーム４３に沿って移動する。スライダが移動すると、当該スライダに設けられているピニオンにより、第２アーム４４が伸縮され、テレスコブーム４１が伸縮する。

また、第１実施形態と同様に、スライダには、それぞれ中間ワイヤシーブが設けられている。中間ワイヤシーブは、第１ワイヤシーブ１６Ｌ，１６Ｒから送られたそれぞれのワイヤＷＬ，ＷＲを巻き掛けて、第２アーム４４の先端に設けられた第２ワイヤシーブ３４Ｌ，３４Ｒ側に送るものである。すなわち、それぞれのワイヤＷＬ，ＷＲは、左右ワイヤウインチ１７Ｌ，１７Ｒから第１ワイヤシーブ１６Ｌ，１６Ｒに先端方向に伸び、第１ワイヤシーブ１６Ｌ，１６Ｒによって巻き掛けられて中間ワイヤシーブ３３Ｌ，３３Ｒ側に後端側に伸び、さらに中間ワイヤシーブで巻き掛けられて第２ワイヤシーブ３４Ｌ，３４Ｒに送られる。また、上記の通り、ワイヤＷＬ，ＷＲの先端には、連結金具１５Ｌ，１５Ｒが接続される。

結果として、テレスコブーム４１が伸張しても、第１ワイヤシーブ１６Ｌ，１６Ｒと中間ワイヤシーブ３３Ｌ，３３Ｒの距離が小さくなり、中間ワイヤシーブ３３Ｌ，３３Ｒから第２ワイヤシーブ３４Ｌ，３４Ｒまでの距離が大きくなるから第１ワイヤシーブ１６Ｌ，１６Ｒから第２ワイヤシーブ３４Ｌ，３４Ｒに至るまでのワイヤＷＬ，ＷＲの巻き掛け長さが変化することがない。したがって、本実施形態にかかるテレスコブーム４１は第１実施形態にかかるテレスコブーム１０と同様に、テレスコブーム４１の長さが変化しても、連結金具１５Ｌ，１５Ｒの高さ位置は変化しない。

本実施形態にかかるテレスコブーム４１においては、第２アーム４４の先端に設けられている第２ワイヤシーブ３４Ｌ，３４Ｒには、ワイヤ巻き上げ時における減速機構が設けられている。当該減速機構は、分速４０ｍ以上という高速で巻き取られるワイヤが巻き取られて、第２ワイヤシーブ３４Ｌ，３４Ｒに近づいたとき、連結金具１５Ｌ，１５Ｒが第２アーム４４の先端に高速で衝突して第２アームを破損したり、衝突の反動によりブーム先端が上部構造物（屋根、高架橋の下面など）に接触することを防ぐためのものである。

図１３は、減速機構の構成を示す正面図である。図１４は、減速機構の構成を模式的に示す側面図である。図１３及び図１４は、右側のワイヤＷＲについての減速機構を示しており、左側のワイヤＷＬについても左右対称に同様の構成を有する。

本実施形態のクレーン装置に用いられる減速機構は、第２ワイヤシーブ３４Ｌ，３４Ｒの回転軸３４ａと同軸に設けられたアンバランスホイール５０Ｒが設けられている。アンバランスホイール５０Ｒは、第２ワイヤシーブ３４Ｒと平行に近接した状態に設けられており、本実施形態では左右の第２ワイヤシーブ３４Ｌ、３４Ｒとの間に配置される。

アンバランスホイール５０Ｒには、先端が検出錘５１Ｒに接続された錘用ワイヤ５２Ｒが巻き掛けられている。検出錘５１Ｒは、本発明の検出部材の一例に相当するものであり、円筒状に構成されており、内腔にはワイヤＷＲが遊嵌されている。

アンバランスホイール５０Ｒには、周方向に部分的に重量バランスを異ならせて構成するために、部分的に薄肉部５３Ｒが設けられている。アンバランスホイール５０Ｒ及び検出錘５１Ｒは、外力が加わらない状態では、図１３及び図１４に示すように、検出錘５１Ｒの重量により、錘用ワイヤ５２Ｒが最大限まで繰り出されて、薄肉部５３Ｒ部分が下方に位置するように設計されている。

また、アンバランスホイール５０Ｒの周縁には減速検出片５４Ｒが設けられており、さらに、当該減速検出片５４Ｒを検出するための減速センサ５５Ｒがアンバランスホイール５０Ｒに近接して設けられている。減速センサ５５Ｒは、本発明の検知手段の一例に相当するものであり、図１３及び図１４に示すように、アンバランスホイール５０Ｒが錘用ワイヤ５２Ｒが繰り出された状態にあるときに、減速検出片５４Ｒを検出可能な位置に設けられている。

また、図１６に示すように、リミットスイッチ３５Ｒは、リンク５６Ｒに接続されており、リンクの先端に設けられた停止検出片５７Ｒが停止センサ５８Ｒから離接可能に構成されている。

次に、減速機構が行う減速制御の検出動作について説明する。図１３，図１４に示すように、連結金具１５Ｌ，１５Ｒが下がっているときは、上記のように、連結金具１５Ｒにより下支えされていないため、検出錘５１Ｒは最大限まで下がり、減速センサ５５Ｒが減速検出片５４Ｒを検出した状態となっている。なお、錘用ワイヤ５２Ｒの繰り出し長さは、アンバランスホイール５０Ｒの全周長以下にとどめておくことが必要であり、アンバランスホイール５０Ｒのサイズにもよるが最大１ｍ程度とすることが好ましい。

減速センサ５５Ｒが減速検出片５４Ｒを検出した状態（図１４参照）では、ワイヤウインチ１７Ｒは減速制御することなく、車両の操作部５からの信号に基づいてワイヤの巻き上げを行う。

図１５に示すように、ワイヤＷＲの巻取りによって、矢印９２に示すように連結金具１５Ｒが上昇し検出錘５１Ｒに接触すると、連結金具１５Ｒによって下から押し上げられる結果（矢印９３参照）、アンバランスホイール５０Ｒは軽量部である薄肉部５３Ｒが上となるように図示右周りに回動する（矢印９４参照）。その結果、減速センサ５５Ｒが減速検出片５４Ｒを検出しない状態となる。この減速センサ５５Ｒからの信号を受信すると、ワイヤウインチ１７Ｒは減速制御を行ない、予め設定された巻取り速度に減速してワイヤＷＲの巻取りを行う。

この状態では、図１６に示すように、停止検出片５７Ｒは停止センサ５８Ｒに近接しており、停止センサ５８Ｒからの停止検出片５７Ｒの検出信号が継続している場合は、ワイヤウインチ１７Ｒは低速巻取りを継続する。さらにワイヤＷＲの巻取りによって、図１７に示すように、リミットスイッチ３５Ｒが矢印９５に示すように上方に押し上げられると、リンク５６Ｒを介して停止検出片５７Ｒが停止センサ５８Ｒから離れた方向（矢印９６参照）に移動し、停止センサ５８Ｒが当該動作を検出する。停止センサ５８Ｒが停止検出片５７Ｒの移動を検出すると、当該信号を受信したワイヤウインチ１７Ｒは巻取り動作を停止する。

このように本実施形態にかかるクレーン装置は、減速機構を搭載することにより、ブームの先端がケーシングチューブ８０の上端と距離が短い低空頭のクレーン装置においても、ワイヤＷＬ，ＷＲの高速巻取りを可能にする。また、テレスコブーム１０の伸縮に伴い、連結金具１５Ｌ，１５Ｒが上下移動しないため、ブームの先端に位置する第２ワイヤシーブ３４Ｌ，３４Ｒよりも離れた位置において連結金具１５Ｌ，１５Ｒの位置を検出する構成としても、巻取り動作停止の誤検出が少なくなる。

以上説明したように、本実施形態にかかるクレーン装置によれば、上記のテレスコブーム１０、４１の構成を採用することにより低空頭でのクレーン作業を容易にすることができる。すなわち、当該テレスコブーム１０、４１によれば、伸縮自在に設けられた第１アームと第２アームを備え、それぞれに噛み合う噛合手段を備えたスライダをスライドさせることで、アームの伸縮を行い、また、ワイヤは、第１アームの先端に設けられた第１ワイヤシーブからスライダに設けられた中間ワイヤシーブを介して第２アームから取り出されるように巻き回されるため、スライダの中間ワイヤシーブとそれぞれ第１ワイヤシーブ及び第２アームの取り出し位置までのワイヤの長さはほとんど変化しない。したがって、アームの伸縮に伴って吊下物がほとんど上下移動することがない。したがって、低空頭かつ狭隘な空間での吊り下げ物の操作を容易にすることができ、オールケーシング工法の各工程で使用される装置や材料を変更して、各工程でクレーン装置を使用することができる。

なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その他種々の態様で実施可能である。例えば、本実施形態にかかるクレーン装置に使用されるブームは、図２〜図４に記載されているものに限定されるものではなく、図１８に示すように、伸縮自在のブームであればよく、また、ブームをベースマシンに略水平方向に伸縮できるように取り付ける支持フレーム構成は特に限定されるものではない。なお、この場合でも、ブームは伸縮に伴い吊下物の上下移動が生じないテレスコブームを使用することが好ましいが、これに限定されるものではない。

また、第１アーム及び第２アームを伸縮するために用いられるスライダとのラックピニオンの駆動機構は、スライダを第１アームに移動させることによって、スライダに設けられた機構により第２アームが伸縮可能に構成されているものであれば、各部材の取り付け位置や構成を特に限定するものではない。

また、スライダを駆動させるために第１アームの後端とスライダとを連結する油圧シリンダを用いているがこの構成に限定されるものではなく、スライダを第１アームに沿って移動させることができる駆動機構であればよい。

１，４０ クレーン装置
２ ベースマシン
３ 台座部
４，４２ フレーム
４ａ，４２ａ 支柱フレーム
４ｂ，４２ｂ 支持フレーム
４ｃ，４２ｃ リンク
４ｄ，４２ｄ 油圧シリンダ
５ 操作部
１０，４１ テレスコブーム
１１，４３ 第１アーム
１２，４４ 第２アーム
１３ ホースリール
１４ ホースシーブ
１５Ｌ，１５Ｒ 連結金具
１６Ｌ，１６Ｒ 第１ワイヤシーブ
１７Ｌ，１７Ｒ 左右ワイヤウインチ
１８ 取り付け部材
１９，４８ ロードセル
２０，２０ａ，２５，２５ａ ラック部材
２１，２６ ラック
２２ 第１ガイドローラ
２３，３０ ガイド
２４ 第２ガイドローラ
２７ スライダ
２８ 板部材
２９ ガイドローラ
３１ 油圧シリンダ
３２ ピニオン
３３Ｌ，３３Ｒ 中間ワイヤシーブ
３４Ｌ，３４Ｒ 第２ワイヤシーブ
３５Ｌ，３５Ｒ リミットスイッチ
３６ ハイドログラブ
４２ｅ 水平フレーム
４５ａ ガイド
４５ｆ 前脚部
４５ｒ 後脚部
４６ 回転軸
４７ 連結板
４９ ラック支持梁
５０Ｒ アンバランスホイール
５１Ｒ 検出錘
５２Ｒ 錘用ワイヤ
５３Ｒ 薄肉部
５４Ｒ 減速検出片
５５Ｒ 減速センサ
５６Ｒ リンク
５７Ｒ 停止検出片
５８Ｒ 停止センサ
８０ ケーシングチューブ
８１ 圧入機

このオールケーシング工法では、まず、油圧装置によって前記ボーリングマシンが備えるクランプ装置、旋回モータ、油圧シリンダ等を作動させる。クレーンに吊り下げられたケーシングチューブを圧入機に挿入し、クランプ装置でクランプして、旋回モータにより回転させつつ油圧シリンダで土中に押し込む。次に、クレーンから吊されたハンマーグラブを用い、ケーシングチューブ内を掘削するとともに、掘削を終えた土を前記ケーシングチューブから離れた場所に排土する作業を行う。

上記の理由から、上記特許文献に記載の装置は、空頭の制限から大型の重機が持ち込めず、小型の重機が錯綜する狭隘な作業空間での施工は危険を伴い、安全性の確保が困難となっていた。

Claims (5)

1. 吊下物を連結する連結金具を先端に有するワイヤを先端から繰り出したブームを、略水平方向に伸縮可能にベースマシンに取り付け、前記ブームを鉛直軸周りに旋回可能に構成されたクレーン装置を用いて基礎杭の造成を行なう方法であって、
   前記クレーン装置によって吊り下げられたケーシングチューブを所定の位置まで移動させて、当該位置で地盤に前記ケーシングチューブを圧入する工程と、
   前記クレーン装置に吊り下げられた掘削機によって地盤に圧入された前記ケーシングチューブ内を削孔する工程と、
   前記クレーン装置に鉄筋カゴを吊り下げて前記ベースマシンの操作により前記削孔内部に建て込む工程と、
   前記削孔の内部に打設されるコンクリートの打設に伴い引き抜かれる前記ケーシングチューブを前記クレーン装置により吊り下げて前記ベースマシンの操作により前記所定位置から移動させる工程と、を含むことを特徴とする基礎杭の造成方法。
2. 前記掘削孔を削孔する工程は、前記掘削機によって掘削された排土を、前記掘削機の引き上げによって前記掘削孔外部に持ち上げ、前記ブームを旋回・伸縮させて前記掘削孔の外部に廃棄することを特徴とする、請求項１に記載の基礎杭の造成方法。
3. 前記ブームは、前記伸縮に伴い、先端から繰り出されるワイヤに設けられた連結金具が上下移動しないように構成されていることを特徴とする、請求項１又は２に記載の基礎杭の造成方法。
4. 前記ブームは、
   第１ワイヤシーブを先端近傍に有する第１アームと、
   前記第１アームに沿って進退可能に設けられ第２ワイヤシーブを先端近傍に有する第２アームと、
   前記第１アームに沿って移動可能に設けられたスライダと、
   前記スライダと前記第１及び第２のアームとに設けられ、互いに噛合して前記スライダの移動に伴って前記第２アームを伸縮させる噛合手段と、
   前記スライダに設けられた中間ワイヤシーブと、を備え、
   前記スライダを移動させる駆動手段と、
   前記ワイヤは、第１ワイヤシーブと前記第２ワイヤシーブとの途中において前記中間ワイヤシーブに巻き掛けられていることを特徴とする、請求項３に記載の基礎杭の造成方法。
5. 前記ブームは、
   前記ブームの先端の下方側の前記ワイヤに沿った位置に配置された検出部材と、前記検出部材に前記連結金具が接触したことを検知する検知手段と、を備え、
   前記検知手段が前記検出部材に前記連結金具が接触したことを検知すると前記ワイヤの巻き上げ速度を減速することを特徴とする、請求項１から４のいずれか１つに記載の基礎杭の造成方法。

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