JP2018105085A

JP2018105085A - 杭圧入機および杭圧入方法

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Publication number: JP2018105085A
Application number: JP2016255552A
Authority: JP
Inventors: 北村　精男; Morio Kitamura; 北村　　精男; 助鈴木; Suke Suzuki
Original assignee: Giken Seisakusho Co Ltd
Current assignee: Giken Seisakusho Co Ltd
Priority date: 2016-12-28
Filing date: 2016-12-28
Publication date: 2018-07-05
Anticipated expiration: 2036-12-28
Also published as: JP6792447B2

Abstract

【課題】既設杭に対してこれから圧入する杭の圧入位置の自由度が高い杭圧入機および杭圧入方法を提供する。【解決手段】少なくとも一対のアーム装置１０（１０ａ、１０ｂ）を有し、一対のアーム装置１０（１０ａ、１０ｂ）の一端同士の間には、杭２の把持と圧入の両方が可能なチャック圧入装置１１が設けられ、一対のアーム装置１０（１０ａ、１０ｂ）の他端には、杭２の把持が可能なチャック装置１２、もしくは、杭２の把持と圧入の両方が可能なチャック圧入装置１１が設けられている、杭圧入機１。既設杭２ａ、２ｂの把持位置や一対のアーム装置１０（１０ａ、１０ｂ）の角度を変えることによって、これから圧入する杭２の圧入位置を任意に変更することができ、杭２の圧入位置の自由度が高いといった利点がある。【選択図】図１

Description

本発明は、杭圧入機および杭圧入方法に関する。

各種の鋼管杭や形鋼などといった杭を地盤に打ち込んで埋設する方法として、地盤に埋め込まれた既設杭の上方を杭圧入機のクランプで掴んで反力を取り、杭を把持したチャックを昇降させることにより、既設杭に隣接する位置に新しい杭を順次圧入していく施工技術が知られている。

かかる施工に用いられる杭圧入機は、たとえばクランプによって既設杭に固定されるサドルと呼ばれるベース部分と、このサドルに対して前後方向に移動可能なスライドフレームと、このスライドフレームに設けられたリーダーマストと、このリーダーマストの前面側で昇降可能な、チャックが取り付けられたチャックフレームとを有している。そして、これから圧入する杭をチャックで把持し、リーダーマストに沿ってチャックフレームとチャックを油圧シリンダによって昇降させて杭を地盤に圧入するようになっている（特許文献１参照）。

特開２０００−３１９８８０号公報

しかしながら、従来の杭圧入機は、基本的には既設杭を隣接させて並べて順次圧入していくものであり、既設杭に対してこれから圧入する杭を圧入する位置が隣接箇所に限られていた。このため、圧入位置の自由度が低いという課題があった。

本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、既設杭に対してこれから圧入する杭の圧入位置の自由度が高い杭圧入機および杭圧入方法を提供することを目的としている。

前記の目的を達成するため、本発明によれば、少なくとも一対のアーム装置を有し、前記一対のアーム装置の一端同士の間には、杭の把持と圧入の両方が可能なチャック圧入装置が設けられ、前記一対のアーム装置の他端には、杭の把持が可能なチャック装置、もしくは、杭の把持と圧入の両方が可能なチャック圧入装置が設けられている、杭圧入機が提供される。

この杭圧入機において、前記一対のアーム装置の一端同士の間には、前記チャック圧入装置が角度変更自在に設けられ、前記一対のアーム装置の他端には、前記チャック装置、もしくは、前記チャック圧入装置が角度変更自在に設けられていても良い。また、前記一対のアーム装置の少なくとも一方は伸縮自在であっても良い。また、前記一対のアーム装置の他端の少なくとも一方には、前記チャック圧入装置を介して他のアーム装置が接続されていても良い。

また本発明によれば、以上の杭圧入機を用いた杭圧入方法であって、前記一対のアーム装置の他端に設けられた、前記チャック装置、もしくは、前記チャック圧入装置で、互いに異なる既設杭を把持し、前記一対のアーム装置の一端同士の間に設けられた前記チャック圧入装置で、杭を地盤に圧入する、杭圧入方法が提供される。

また本発明によれば、以上の杭圧入機を用いた杭圧入方法であって、前記一対のアーム装置の他端に設けられた、前記チャック装置、もしくは、前記チャック圧入装置で、同一の既設杭を把持し、前記一対のアーム装置の一端同士の間に設けられた前記チャック圧入装置で、杭を地盤に圧入する、杭圧入方法が提供される。

これらの杭圧入方法において、前記一対のアーム装置の一端同士の間に設けられた前記チャック圧入装置で、既設杭を把持し、前記一対のアーム装置の他端の少なくとも一方に設けられた、前記チャック装置、もしくは、前記チャック圧入装置で、物体を搬送するようにしても良い。

本発明の杭圧入機にあっては、一対のアーム装置の他端部に設けられた把持部もしくは圧入把持部で既設の杭を把持し、一対のアーム装置の一端部同士の間に設けられた圧入把持部で把持した杭を地盤に圧入するに際し、既設杭の把持位置や一対のアーム装置の角度を変えることによって、これから圧入する杭の圧入位置を任意に変更することができ、杭の圧入位置の自由度が高いといった利点がある。この場合、一対のアーム装置の少なくとも一方が伸縮自在であれば、アーム装置の伸縮によっても杭の圧入位置を変更できるので、杭の圧入位置の自由度をさらに高くすることができる。

本発明の実施の形態にかかる杭圧入機の正面図である。チャック機構（チャック装置）の平面図であり、チャックアームが開いた状態を示している。チャック機構（チャック装置）の平面図であり、チャックアームが閉じた状態を示している。互いに異なる既設杭を把持して、杭を地盤に圧入する杭圧入方法の説明図である。同一の既設杭を把持して、杭を地盤に圧入する杭圧入方法の説明図である。物体を搬送する使用状態の説明図である。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、本明細書および図面において、実質的に同一の機能構成を有する要素においては、同一の符号を付することにより重複した説明を省略する。

図１に示すように、本発明の実施の形態にかかる杭圧入機１は、一対のアーム装置１０（１０ａ、１０ｂ）を有している。これら一対のアーム装置１０（１０ａ、１０ｂ）の一端（図１の例では、アーム装置１０ａ、１０ｂそれぞれの左端）同士の間には、杭（鋼管杭）２の把持（チャック）と圧入の両方が可能なチャック圧入装置１１が設けられている。また、一対のアーム装置１０（１０ａ、１０ｂ）の他端（図１の例では、アーム装置１０ａ、１０ｂそれぞれの右端）には、杭２の把持が可能なチャック装置１２がそれぞれ設けられている。

アーム装置１０（１０ａ、１０ｂ）は、アーム装置本体２０と、可動部２１からなり、アーム装置本体２０に対して可動部２１が伸縮することにより、アーム装置１０（１０ａ、１０ｂ）全体の長さが伸縮自在に構成されている。アーム装置本体２０に対して可動部２１を伸縮させるために、例えば油圧シリンダなどの伸縮機構（図示せず）などを備えている。

チャック圧入装置１１は、アーム装置１０（１０ａ、１０ｂ）の左端に、ジョイント部２５を介して接続されている。アーム装置１０（１０ａ、１０ｂ）は、ジョイント部２５を介して、チャック圧入装置１１に対するそれぞれの取り付け角度が上下左右に任意に変更可能である。アーム装置１０（１０ａ、１０ｂ）をチャック圧入装置１１に対して任意の取り付け角度に変更するために、例えばリンク機構（図示せず）などを備えている。

チャック圧入装置１１は、ジョイント部２５に支持されたリーダーマスト３０を備えており、リーダーマスト３０の前方には、チャックフレーム３１が昇降自在に取り付けられている。メインシリンダ３２の作動によってチャックフレーム３１がリーダーマスト３０に沿って上下に昇降させられるようになっている。また、チャックフレーム３１の下面には、チャック機構３３が固定されている。メインシリンダ３２の作動によって、チャック機構３３もチャックフレーム３１と一体的に上下に昇降させられるようになっている。

図２、３に示すように、チャック機構３３は、杭２を受容する凹部３５が前面に形成されたチャック本体３６と、凹部３５を包み込むように、チャック本体３６に回動自在に取り付けられた左右一対のチャックアーム３７、３７を備えている。チャック本体３６とチャックアーム３７、３７には、杭２の周面を把持するための爪３８がそれぞれ取り付けてある。

チャックアーム３７、３７は、油圧シリンダやモータなどの開閉機構４０によって回動させられる。図２に示すように、開閉機構４０によってチャックアーム３７、３７が左右に広げられるように回動させられると、チャックアーム３７、３７は開いた状態となる。そして、このようにチャックアーム３７、３７が開いた状態では、杭２はチャック本体３６の凹部３５（チャック機構３３）に対して、前方から挿入および抜き出しすることが可能となる。

一方、図３に示すように、開閉機構４０によってチャックアーム３７、３７が左右から互いに近づけられるように回動させられると、チャックアーム３７、３７は閉じた状態となる。そして、このようにチャックアーム３７、３７が閉じた状態では、杭２はチャック本体３６の凹部３５に受容されて、爪３８が杭２の周面に四方から押し付けられ、杭２はチャック本体３６の凹部３５（チャック機構３３）に把持された状態となる。

図１に示すように、チャック装置１２は、アーム装置１０（１０ａ、１０ｂ）それぞれの右端に、可動軸４５を介して接続されている。可動軸４５の回動により、アーム装置１０（１０ａ、１０ｂ）に対してチャック装置１２は任意の角度に変更可能である。可動軸４５の回動は例えばモータ（図示せず）などによって行われる。

チャック装置１２の構造は、チャック圧入装置１１が備えるチャック機構３３と同様であるため、チャック本体３６、チャックアーム３７、開閉機構４０について共通の符号を付すことにより、重複する説明を省略する。なお、図示はしないが、チャック装置１２も凹部３５、爪３８を備えている。そして、図２，３で説明した場合と同様に、チャック装置１２においても、チャック本体３６の凹部３５（チャック機構３３）に対して杭２を挿入および抜き出しする状態と、チャック本体３６の凹部３５（チャック機構３３）に杭２を把持した状態とにすることができる。

次に、以上の構成を有する杭圧入機１を用いた杭圧入方法を説明する。

先ず図４は、互いに異なる既設杭２ａ、２ｂを把持して、杭２を地盤３に圧入する杭圧入方法の説明図である。すなわち図４に示す例では、地盤３に、予め既設杭２ａ、２ｂが打ち込まれており、一方のアーム装置１０ａの他端に設けられたチャック装置１２で、一方の既設杭２ａを把持し、他方のアーム装置１０ｂの他端に設けられたチャック装置１２で、他方の既設杭２ｂを把持している。また、これら一対のアーム装置１０ａ、１０ｂの一端同士の間に設けられたチャック圧入装置１１のチャック機構３３で、これから地盤３に圧入する杭２を把持している。

そして、チャック圧入装置１１において、メインシリンダ３２（図１に示す）を作動させてチャック機構３３を下降させる。これによって既設杭２ａ、２ｂで反力をとりながら、杭２は地盤３に圧入される。

かかる杭圧入方法によれば、異なる２本の既設杭２ａ、２ｂで反力をとることにより、十分な圧入力で杭２を地盤３に圧入することが可能になる。また、アーム装置１０（１０ａ、１０ｂ）の他端に設けられたチャック装置１２による既設杭２ａ、２ｂの把持位置や、チャック圧入装置１１に対するアーム装置１０（１０ａ、１０ｂ）の角度、アーム装置１０（１０ａ、１０ｂ）の長さを変えることによって、これから地盤３に圧入する杭２の圧入位置を任意に変更することが可能である。このため、杭２の圧入位置の自由度が高いといった利点がある。この場合、図４に示すように、一方のアーム装置１０ａの他端に設けられたチャック装置１２では、既設杭２ａの上方を把持し、他方のアーム装置１０ｂの他端に設けられたチャック装置１２では、既設杭２ｂの下方を把持する。このように、互いに異なる２本の既設杭２ａ、２ｂの把持高さを変えることによって、杭２の圧入に伴って発生する回転モーメント（杭２が傾くように回転しようとする水平軸周りの回転モーメント）に耐えることができ、杭２を地盤３に対して垂直に圧入することが可能となる。なお、チャック圧入装置１１とアーム装置１０（１０ａ、１０ｂ）は、ジョイント部２５を介して任意の角度に変更できるため、杭２を地盤３に対して任意の角度で圧入することも可能である。

次に図５は、一本の既設杭２ａを把持して、杭２を地盤３に圧入する杭圧入方法の説明図である。すなわち図５に示す例では、地盤３に、予め既設杭２ａが打ち込まれており、一方のアーム装置１０ａの他端に設けられたチャック装置１２で、既設杭２ａの上方を把持し、他方のアーム装置１０ｂの他端に設けられたチャック装置１２で、同じ既設杭２あの下方を把持している。また、これら一対のアーム装置１０ａ、１０ｂの一端同士の間に設けられたチャック圧入装置１１のチャック機構３３で、これから地盤３に圧入する杭２を把持している。

そして、チャック圧入装置１１において、メインシリンダ３２（図１に示す）を作動させてチャック機構３３を下降させる。これによって既設杭２ａで反力をとりながら、杭２は地盤３に圧入される。

かかる杭圧入方法にあっては、一本の既設杭２ａのみで反力を取っているため、杭圧入時の大きい反作用力によって既設杭２ａが上方に浮き上がってしまい、所期の圧入力が得られないおそれがある。そこで、このように一本の既設杭２ａのみで反力を取って杭２を圧入しようとする場合は、例えば、図５に示すように、既設杭２ａと隣接する既設杭２ｂをアダプタ５０で接合し、既設杭２ｂからも反力を得られるようにすることにより、十分な圧入力で杭２を地盤３に圧入することが可能になる。なお、アダプタ５０に関しては、例えば本出願人が開示した特開２０１３−２３８０３０号公報に開示の技術が例示される。なお、既設杭２ａと既設杭２ｂとの接合は、アダプタ５０に限らず、例えば本出願人が開示した特開２０１６−２１７０００号公報に開示の技術などであってもよい。

また図６に示すように、例えば図４、５に示した方法で杭２を地盤３に圧入した後、チャック圧入装置１１のチャック機構３３で、杭２（既設杭）をそのまま把持し、一方のアーム装置１０ａの他端に設けられたチャック装置１２で、所定の構造物等の物体５１を搬送することもできる。チャック圧入装置１１に対するアーム装置１０ａの角度、長さを変えることによって、例えば物体５１を杭２（既設杭）の上端まで搬送して設置することなども可能である。なお、このように一方のアーム装置１０ａの他端に設けられたチャック装置１２で物体５１の搬送作業を行う場合、図６に示したように、他方のアーム装置１０ｂの他端に設けられたチャック装置１２は別の既設杭２ｂを把持した状態にしておけば、別の既設杭２ｂからも支持力を得ることができるため、搬送作業をより安定して行うことができるといった利点がある。

以上、本発明の実施の形態を例示して説明したが、本発明は以上に示した形態に限定されないことはもちろんである。例えば、一対のアーム装置１０（１０ａ、１０ｂ）の他端に、杭２の把持のみが可能なチャック装置１２が設けられている例を説明したが、一対のアーム装置１０（１０ａ、１０ｂ）の他端にも、杭２の把持と圧入の両方が可能なチャック圧入装置１１が設けられていても良い。また、一方のアーム装置１０ａ（あるいは、他方のアーム装置１０ｂ）の他端には、杭２の把持のみが可能なチャック装置１２が設けられ、他方のアーム装置１０ｂ（あるいは、一方のアーム装置１０ａ）の他端には、杭２の把持と圧入の両方が可能なチャック圧入装置１１が設けられていても良い。また、チャック圧入装置１１やチャック装置１２は、アーム装置１０（１０ａ、１０ｂ）に対して着脱自在に設けられてもよい。着脱自在とされていれば、必要に応じてチャック圧入装置１１やチャック装置１２を付け替えることができる。

また、チャック圧入装置が、開閉機構４０によってチャックアーム３７、３７が回動させられるチャック機構３３を備えた例を説明したが、例えば、特開２００５−１２０７４３号公報に示されるような杭（鋼管矢板）を把持するチャック機構（開閉機構で回動するチャックアームを有さないチャック機構）を備えたものや、特開２０１６-２０４８２５号公報に示されるような杭（鋼管杭）に軸周りのトルクを与えるチャック機構を備えたものや特開２０１６-２０４９６２号公報に示されるような杭（鋼矢板）を把持するチャック機構を備えたものであってもよい。杭に軸周りのトルクを与えるチャック機構を備えたチャック圧入装置によれば、杭を回転圧入することができる。そして、回転圧入であれば、杭の先端に切削ビットを取り付けることで既設の構造物を打ち抜けるうえ、地盤が硬質であっても騒音・振動もほとんどなく圧入でき、既設構造物および周辺地盤への影響を抑えることができる。

また、一対のアーム装置１０（１０ａ、１０ｂ）のみを有する場合を説明したが、三本以上のアーム装置１０がチャック圧入装置１１を介して直列に接続された杭圧入機１も考えられる。

また、アーム装置１０（１０ａ、１０ｂ）全体の長さが伸縮する形態を示したが、アーム装置１０が屈曲する構造であっても良い。また、アーム装置１０（１０ａ、１０ｂ）全体の長さが変わらなくても、チャック装置１２による既設杭２ａ、２ｂの把持位置や、チャック圧入装置１１に対するアーム装置１０（１０ａ、１０ｂ）の角度を変更することによっても、杭２の圧入位置を任意に変更することが可能である。また、一対のアーム装置１０（１０ａ、１０ｂ）の一方のみが伸縮（あるいは、屈曲）しても良い。

また、実施の形態では、鋼管杭を圧入する例に即して説明したが、本発明は、各種の形鋼やコンクリート杭などの杭を圧入する場合についても同様に適用できる。また、実施の形態では、杭２を地盤３に圧入する例に即して説明したが、本発明は、杭２を水底に圧入する場合や、杭２を斜面に対してほぼ水平に圧入する場合などについても同様に適用できる。

本発明は、杭を地盤に圧入する施工技術に有用である。

１杭圧入機
２杭
２ａ、２ｂ既設杭
３地盤
１０（１０ａ、１０ｂ）アーム装置
１１チャック圧入装置
１２チャック装置
２０アーム装置本体
２１可動部
２５ジョイント部
３０リーダーマスト
３１チャックフレーム
３２メインシリンダ
３３チャック機構
３５凹部
３６チャック本体
３７チャックアーム
３８爪
４０開閉機構
４５可動軸
５０アダプタ
５１物体

Claims

少なくとも一対のアーム装置を有し、
前記一対のアーム装置の一端同士の間には、杭の把持と圧入の両方が可能なチャック圧入装置が設けられ、
前記一対のアーム装置の他端には、杭の把持が可能なチャック装置、もしくは、杭の把持と圧入の両方が可能なチャック圧入装置が設けられている、杭圧入機。
前記一対のアーム装置の一端同士の間には、前記チャック圧入装置が角度変更自在に設けられ、
前記一対のアーム装置の他端には、前記チャック装置、もしくは、前記チャック圧入装置が角度変更自在に設けられている、請求項１に記載の杭圧入機。
前記一対のアーム装置の少なくとも一方は伸縮自在である、請求項１または２のいずれか１項に記載の杭圧入機。
前記一対のアーム装置の他端の少なくとも一方には、前記チャック圧入装置を介して他のアーム装置が接続されている、請求項１〜３のいずれか１項に記載の杭圧入機。
請求項１〜４のいずれか１項に記載の杭圧入機を用いた杭圧入方法であって、
前記一対のアーム装置の他端に設けられた、前記チャック装置、もしくは、前記チャック圧入装置で、互いに異なる既設杭を把持し、
前記一対のアーム装置の一端同士の間に設けられた前記チャック圧入装置で、杭を地盤に圧入する、杭圧入方法。
請求項１〜４のいずれか１項に記載の杭圧入機を用いた杭圧入方法であって、
前記一対のアーム装置の他端に設けられた、前記チャック装置、もしくは、前記チャック圧入装置で、同一の既設杭を把持し、
前記一対のアーム装置の一端同士の間に設けられた前記チャック圧入装置で、杭を地盤に圧入する、杭圧入方法。
前記一対のアーム装置の一端同士の間に設けられた前記チャック圧入装置で、既設杭を把持し、
前記一対のアーム装置の他端の少なくとも一方に設けられた、前記チャック装置、もしくは、前記チャック圧入装置で、物体を搬送する、請求項５または６のいずれか１項に記載の杭圧入方法。