JP2024058785A - 振動補助装置及び施工方法 - Google Patents

Abstract

【課題】杭圧入機による鋼管の施工を、振動により補助するための装置であって、杭圧入機の機能が振動により損なわれない装置を提供する。【解決手段】杭圧入機による鋼管（Ｐ）の施工を補助するために振動を発生する振動補助装置（１０）であって、起振機（１）と、前記起振機（１）の下側に接合されかつ前記鋼管（Ｐ）を内側から押圧把持可能な鋼管チャック（５）と、前記起振機（１）の上側に接合され上方に延在する支柱部（４）と、前記支柱部（４）の周囲に間隔を空けて配置されかつ前記杭圧入機により把持可能な筒体（２Ａ）と、前記支柱部（４）の外面と前記筒体（２Ａ）の内面とを連結しかつ振動伝達防止機能を有する緩衝部材（３）と、を備える。【選択図】図１

Description

本発明は、杭圧入機による鋼管杭や鋼管矢板等の鋼管の施工を補助するために振動を発生する装置に関する。

図１２（ａ）～（ｄ）は、杭圧入機１００による鋼管Ｐの圧入施工の最終段階を概略的に示している。図１２（ａ）に概略的に示す自走式の杭圧入機１００は周知である。既設杭列の上方に位置する基台１０５の下面に設けられた複数のクランプ１０７が既設杭を把持することにより圧入の反力を得る。基台１０５には杭圧入機１００を既設杭列に沿って移動可能とするスライド部１０６が設けられている。さらに基台１０５上の支持駆動部１０４は、前面に設けた昇降シリンダ１０３及びチャックヘッド１０２を支持し昇降の駆動制御を行うと共に、チャックヘッド１０２に備わる杭チャック１０１による鋼管Ｐの把持及び解放を駆動制御する。

図１２（ａ）は、杭圧入機１００による限界レベルＬ１まで鋼管Ｐを圧入した状況を示している。この限界レベルＬ１は計画レベルＬ０よりも高い位置にある。鋼管Ｐを計画レベルＬ０まで打ち下げるために打下装置３００を用いる。クレーン（図示せず）により吊り込まれた打下装置３００は、上部の円筒外面をもつ被把持部３０１と、被把持部３０１の下に接合された鋼管チャック３０２とを有する。（ｂ）に示すように、鋼管Ｐ内に挿入された打下装置３００の鋼管チャック３０２が、鋼管Ｐを内側から押圧把持する。次に（ｃ）の黒矢印で示すように、杭チャック１０１が鋼管Ｐを解放して昇降シリンダ１０３により上昇し、打下装置３００の被把持部３０１を把持する。被把持部３０１は鋼管Ｐとほぼ同じ外径を有する。その後（ｄ）に示すように、昇降シリンダ１０３を降下させることで鋼管Ｐを計画レベルＬ０まで圧入する。

杭圧入場所の土質が硬質である場合、根入れ深さが深い場合、砂礫や転石のある場合等、杭圧入機１００の昇降駆動能力のみでは圧入が困難又は不可となることが生じ得る。その解決手段として特許文献１、２では、杭圧入機と振動発生装置、例えばバイブロハンマの起振機との組合せが開示されている。

特許文献１では、杭圧入機において鋼矢板を挟み保持する杭チャックの内部に起振装置を設けている。さらに起振装置の振動が昇降ヘッドに伝達しないように、杭チャックと昇降ヘッドとの間に振動吸収部材を設けている。

特許文献２では、キャタピラで地上を移動する杭圧入機により把持された鋼管杭の内部にクランプとウエイトを備えたバイブロを遊挿し、クランプで鋼管杭を内側から押圧把持し、起振駆動させている。バイブロとウエイトの間に弾性部材を介在させることでバイブロの振動をウエイト及びそれに連結したケーブル（クレーンに接続）に伝達させないようにしている。

実開昭６３－９１５３３号公報 特開昭６３－１４２１２２号公報

杭圧入機と振動発生装置を組み合わせた従来技術には問題点がある。特許文献１では、杭圧入機の杭チャックに起振装置が内蔵されている。振動吸収部材は上方の昇降ヘッドとの間に設けられているだけである。よって、振動発生時には杭チャックは直接的に振動の影響を受ける。また、特許文献２では、バイブロとウエイト及びケーブルとの間には振動伝達を防止する弾性部材を介在させているが、杭圧入機の杭チャックには鋼管杭を介して振動が直接伝達される。よって、特許文献１及び２のいずれにおいても、杭圧入機の杭チャックによる杭把持機能が振動によって大きく損なわれるため、圧入力を鋼管杭に有効に伝達できない。結果的に、振動は圧入を補助するのではなく妨げることになる。

以上に鑑み、本発明の目的は、杭圧入機による鋼管の施工を振動により補助するための装置であって、杭圧入機の機能を損うことのない装置を提供することである。

上記の目的を達成するために、本発明は以下の構成を提供する。括弧内の数字は、後述する図面中の符号であり参考のために付するものである。

－ 本発明の態様は、杭圧入機による鋼管（Ｐ）の施工を補助するために振動を発生する振動補助装置（１０）であって、
起振機（１）と、
前記起振機（１）の下側に接合されかつ前記鋼管（Ｐ）を内側から押圧把持可能な鋼管チャック（５）と、
前記起振機（１）の上側に接合され上方に延在する支柱部（４）と、
前記支柱部（４）の周囲に間隔を空けて配置されかつ前記杭圧入機により把持可能な筒体（２Ａ）と、
前記支柱部（４）の外面と前記筒体（２Ａ）の内面とを連結しかつ振動伝達防止機能を有する緩衝部材（３）と、を備えている。
－ 上記態様において、前記起振機（１）が１つの回転軸（Ｒ）の周りで回転駆動される複数の偏心重錘（１Ａ，１Ｂ）を有する一軸起振機であることが好適である。
－ 上記態様において、平面視にて前記起振機（１）の輪郭形状が前記鋼管チャック（５）の輪郭形状の内側に収まることが好適である。
－ 上記態様において、前記緩衝部材（３）が、防振ゴム（３Ａ）と前記防振ゴム（３Ａ）を両側から挟持する一対の金属板（３Ｂ）とを有し、前記一対の金属板（３Ｂ）の各々が前記支柱部（４）と前記筒体（２Ａ）にそれぞれ接合されることが好適である。
－ 上記態様において、前記鋼管チャック（５）が前記起振機（１０）から取り外し可能であることが好適である。
－ 上記態様において、前記支柱部（４）が前記起振機（１）から取り外し可能であることが好適である。
－ 上記態様において、前記筒体（２Ａ）が、前記鋼管（Ｐ）と同じ外径を有する円筒管であることが好適である。
－ 本発明の別の態様は、杭圧入機と、請求項１に記載の振動補助装置（１０）とを用いた鋼管（Ｐ）の施工方法であって、
前記杭圧入機を単独で用いて前記鋼管（Ｐ）を所定の位置まで圧入する工程と、
前記振動補助装置（１０）を前記鋼管（Ｐ）に上方から挿入し、前記鋼管チャック（５）により前記鋼管（Ｐ）を内側から押圧把持すると共に、前記杭圧入機により前記筒体（２Ａ）を把持する工程と、
前記杭圧入機による圧入力と、前記振動補助装置（１０）の前記起振機（１）の振動力とにより前記鋼管（Ｐ）を打ち下げる工程と、を含む。
－ 本発明のさらに別の態様は、全周回転機である杭圧入機と、請求項１に記載の振動補助装置（１０）とを用いた鋼管（Ｐ）の施工方法であって、
前記杭圧入機を単独で用いて前記鋼管（Ｐ）を所定の位置まで圧入する工程と、
前記振動補助装置（１０）を前記鋼管（Ｐ）に上方から挿入し、前記鋼管チャック（５）により前記鋼管（Ｐ）を内側から押圧把持する工程と、
前記杭圧入機による圧入力と、前記振動補助装置（１０）の前記起振機（１）の振動力とにより前記鋼管（Ｐ）を打ち下げる工程と、を含む。

本発明の振動補助装置によれば、起振機の下側に接合された鋼管チャックにより鋼管を内側から押圧把持すると共に、起振機の上側に固定された支柱部とその周囲に配置され杭圧入機により把持される筒体との間に振動伝達防止用の緩衝部材を介在させたことによって、杭圧入機の機能を振動により損なうことなく、鋼管の圧入を起振機の振動により補助することができる。

図１（ａ）は、本発明の振動補助装置の基本的な実施形態を模式的に示す側面図であり、（ｂ）は（ａ）の振動補助装置に杭圧入機の杭チャック及び鋼管を付加した概略縦断面図である。 図２（ａ）及び（ｂ）は、本発明の振動補助装置の構成例を概略的に示す正面図及び右側面図である。 図３は、図２の構成例の概略的な斜視図である。 図４（ａ）は図２の構成例の概略的な展開図であり、（ｂ）は緩衝部材の展開斜視図である。 図５（ａ）及び（ｂ）は、本発明の振動補助装置の別の構成例を概略的に示す正面図及び右側面図である。 図６（ａ）は図２の構成例の平面図であり、（ｂ）は図２（ａ）のＩ－Ｉ断面の概略図である。 図７は、図３のII－II断面の概略図である。 図８は、図５（ａ）のIII－III断面の概略図である。 図９は、本発明の振動補助装置を用いた杭圧入機による施工状況を概略的に示す一部切欠き斜視図である。 図１０Ａ（ａ）～（ｄ）は、自走式杭圧入機に本発明の振動補助装置を適用した施工例の前半を示す。 図１０Ｂ（ｅ）～（ｈ）は、図１０Ａに続く後半を示す。 図１１（ａ）～（ｇ）は、全周回転機に本発明の振動補助装置を適用した施工例を示す。 図１２（ａ）～（ｄ）は、杭圧入機に打下装置を適用した従来の施工例を示す。

以下、実施例を示す図面を参照して本発明の実施形態を説明する。本発明の振動補助装置は、杭圧入機による鋼管の施工を補助するために振動を発生する装置である。ここでの鋼管は、鋼管杭や鋼管矢板（鋼管杭に継手を設置したもの）等である。

図１（ａ）は、本発明の振動補助装置１の基本的な実施形態を模式的に示す側面図である。図１（ｂ）は施工時の状態を示し、（ａ）の振動補助装置１に杭圧入機の杭チャック１０１及び鋼管Ｐを付加した概略縦断面図である。これらを参照して本発明の基本形態を説明する。

振動補助装置１０は、下から上に、杭を把持する鋼管チャック５、振動を発生する起振機１、及び、杭圧入機により把持される被把持部２が順次配置されている。さらに被把持部２の内側において、起振機１に一端を接合された支柱部４が上方に延在し、緩衝部材３が支柱部４と被把持部２とを連結している。

起振機１の下側に接合された鋼管チャック５は、固定部材５Ａと可動部材５Ｂとを有する。図１（ｂ）に示すように、施工時には、鋼管チャック５が鋼管Ｐの内側に挿入される。油圧機構により可動部材５Ｂを固定部材５Ａに対して動かすことで鋼管チャック５の外径が変化し、鋼管Ｐの内面を押圧することができる。これにより鋼管チャック５が鋼管Ｐを把持する。

起振機１は筐体１Ｃを有する。起振機１の基本的構成は、周知のバイブロハンマの起振機と同じである。起振機１は、油圧式であっても電動式であってもよい。筐体１Ｃ内には回転軸Ｒの周りで回転駆動される偏心重錘１Ａ、１Ｂが設置されている。図１（ｂ）に示すように、起振機１により発生した振動は鋼管チャック５を介して鋼管Ｐに直接伝達される。これにより杭圧入機による圧入力に対し、起振機による振動力を確実に付加することができ、鋼管Ｐの打設を容易とする。

鋼管チャック５が鋼管Ｐを押圧把持する位置は、杭頭から適切な距離だけ離れた位置であることが好ましい。杭頭に近すぎる位置を押圧把持すると鋼管Ｐが変形し易いためである。施工時には、鋼管チャック５と共に起振機１の一部又は全体が鋼管Ｐの内側に挿入される場合が想定される。その場合、起振機１は、鋼管Ｐに挿入可能な形状とする必要がある。そのためには、平面視において鋼管Ｐの内部空間断面内に起振機１の断面が収まればよい。鋼管Ｐの内径は鋼管チャック５の外径とほぼ同じであるから、平面視において、起振機１の輪郭形状が鋼管チャック５の輪郭形状の内側に収まれば、起振機１を鋼管Ｐに挿入できる。比較的小径の鋼管Ｐに起振機１を挿入可能とする場合、起振機１は、比較的コンパクトな一軸起振機とすることが好ましい。

起振機１の上側には支柱部４が接合されている。支柱部４は筒状の支柱４Ｂを有する。支柱４Ｂは起振機１から起立して上方に延在している。平面視において、支柱４Ｂと起振機１の中心は一致していることが好ましい。支柱４Ｂの内部には、上下方向に貫通する空間が設けられる。支柱４Ｂは、円柱又は角柱であり、好ましくは四角柱、六角柱、八角柱等の正多角柱である。支柱部４は起振機１と一体化されており、起振機１の筐体の延長部分とみることもできる。

被把持部２は、支柱部４の支柱４Ｂの周囲に間隔を空けて配置された筒体２Ａを有する。筒体２Ａは、支柱４Ｂと同軸に配置されている。図１（ｂ）に示すように、筒体２Ａは、杭圧入機の杭チャック１０１によりその外面を挟持されることで把持される。杭チャック１０１は、振動補助装置１０を用いないときは鋼管Ｐを把持しているが、振動補助装置１０を併用するときは鋼管Ｐの替わりに筒体２Ａを把持する。したがって、筒体２Ａは鋼管Ｐとほぼ同様の外面形状を有することが好ましい。ここでの外面形状は、平面視における輪郭形状を意味する。例えば鋼管Ｐが円筒管の場合、筒体２Ａも鋼管Ｐと同じ外径をもつ円筒管とする。杭圧入機の杭チャック１０１は、通常、油圧機構により制御される所定の把持可能範囲を有するので、当該範囲内であれば筒体２Ａを把持可能である。よって、筒体２Ａの外径が鋼管Ｐの外径と完全に一致する必要はなく異なっていてもよい。

また、筒体２Ａは、杭チャック１０１からの圧入力が確実に伝達されるように上下方向に適切な長さを有する。一例として、筒体２Ａの上端は支柱部４の上端とほぼ同じ位置にあり、筒体２Ａの下端は起振機１の上端よりも上方に位置することが好ましい。

緩衝部材３は、支柱部４の支柱４Ｂの外面と被把持部２の筒体２Ａの内面とを連結する部材である。緩衝部材３は、振動の伝達を防止する機能を有する。緩衝部材３は、例えば防振ゴムを含む。必要に応じた複数の緩衝部材３が取り付けられ、支柱４Ｂ及び筒体２Ｂの軸の周りにおいてかつ上下方向において、均一に配置されることが好ましい。

起振機１の振動は支柱部４にも伝わるが、緩衝部材３の内部で十分に減衰する。これにより、杭圧入機にとって問題となるような振動は被把持部２の筒体２Ａに伝達しない。この結果、起振機１の振動が、筒体２Ａを把持する杭チャック１０１及び杭圧入機本体の機能を損なうことを回避できる。

一方、杭圧入機の圧入力は、杭チャック１０１から被把持部２の筒体２Ａに加わり、緩衝部材３、支柱部４、起振機１、及び鋼管チャック５を介して鋼管Ｐに伝達される。杭圧入機と同時に起振機１を駆動することによって、振動による圧入の補助を実現できる。

振動補助装置１０は、その上下方向の長さを除いて全体形状が鋼管Ｐの外形に類似している。このことは、杭圧入機における振動補助装置１０の併用を容易とする。内張式の鋼管チャック５は、鋼管Ｐの外側にチャック用空間を確保することが困難な場合等に特に有利である。被把持部２の筒体２Ａは、鋼管Ｐと同様に杭圧入機の杭チャック１０１により把持可能である。内張式の鋼管チャック５及び被把持部２の筒体２Ａを備えることによって、杭圧入機単独で鋼管Ｐを施工する際の施工性を維持したままで振動補助装置１０との併用を実現することができる。

図２（ａ）及び（ｂ）は、本発明の振動補助装置１０の構成例を概略的に示す正面図及び右側面図である。図３は図２の構成例の概略的な斜視図である。図４（ａ）は図２の構成例の概略的な展開図であり、（ｂ）は緩衝部材３の展開斜視図である。これらの図を参照して振動補助装置１０の構成例を説明する。

起振機１の筐体１Ｃは、略四角柱の本体部と、本体部の上側と下側にそれぞれ設けられた補強部と、上端に位置する円盤状の上フランジ１Ｃ１と、下端に位置する円盤状の下フランジ１Ｃ２とを有する。

鋼管チャック５は、略円柱体を縦にほぼ２分割した形状の２つの部材を有し、一方は固定部材５Ａであり、他方は可動部材５Ｂである。固定部材５Ａの上側に連結部が設けられ、連結部の上端は略円盤状の上フランジ５Ｃで構成されている。起振機１の下フランジ１Ｃ２と鋼管チャック５の上フランジ５Ｃとは、互いに固定孔を整列させて当接し、固定孔に通したボルト６Ａ２とナット６Ｂ２により接合されている。鋼管チャック５と起振機１とは着脱可能である。

支柱部４は、下端の円盤状の下フランジ４Ａと、下フランジ４Ａ上に設けられた補強台座４Ｃと、補強台座４Ｃの上面から上方に延在する支柱４Ｂとを有する。支柱部４の下フランジ４Ａと起振機１の上フランジ１Ｃ１とは、互いに固定孔を整列させて当接し、固定孔に通したボルト６Ａ１とナット６Ｂ１により接合されている。支柱部４と起振機１とは着脱可能である。図示の例では支柱４Ｂは八角柱である。支柱４Ｂを取り囲むように所定の距離を空けて被把持部２の筒体２Ａが位置している。図示の例では筒体２Ａは円筒である。

図３及び図４（ａ）に示すように、八角柱である支柱４Ｂの８つの外面のうち１つおきの面上に、上下２個ずつ合計８個の緩衝部材３が取り付けられている。このために、支柱４Ｂには、１個の緩衝部材３当たり４個の固定孔４Ｄが形成されている。一方、被把持部２の筒体２Ａの対応する位置には、１個の緩衝部材３当たり４個の固定孔２Ｂが形成されている。これらの固定孔４Ｄ、２Ｂを用いて支柱４Ｂと筒体２Ａとの間に緩衝部材３が固定される。

図４（ａ）に示すように、起振機１と支柱部４は、ボルト６Ａ１とナット６Ｂ１を取り外せば分解可能である。また、起振機１と鋼管チャック５は、ボルト６Ａ２とナット６Ｂ２を取り外せば分解可能である。

図４（ａ）において起振機１の上端から突出しているモーター１Ｄの一部は、組立状態においては支柱部４の補強台座４Ｃの内部空間に収容される。

図４（ｂ）に示すように、緩衝部材３は、防振ゴム３Ａと、防振ゴム３Ａを両側から挟持する一対の金属板３Ｂ１、３Ｂ２とを有する。防振ゴム３Ａと金属板３Ｂ１、３Ｂ２とは強固に結合している。防振ゴム３Ａは、図示の例では鼓形であるが円柱形又は角柱形でもよい。一方の金属板３Ｂ１の固定孔３Ｃは、被把持部２の筒体２Ａの固定孔２Ｂと整列してボルト６Ａ３及びナット６Ｂ３により固定される。他方の金属板３Ｂ２の固定孔３Ｃは、支柱部４の支柱４Ｂの固定孔４Ｄと整列してボルト６Ａ４及びナット６Ｂ４により固定される。

図示しないが、被把持部２の筒体２Ａの上端には、振動補助装置１０をクレーンにより吊り下げるための吊り環が設けられる。

図５（ａ）及び（ｂ）は、本発明の振動補助装置１０の別の構成例を概略的に示す正面図及び右側面図である。この構成例は、図２の構成例において鋼管チャック５を別の鋼管チャック５’に交換したものである。例えば、図２の鋼管チャック５は直径１０００mm前後の鋼管を対象とし、図５の鋼管チャック５’は直径１２００mm前後の鋼管を対象とする。振動補助装置１０では、対象鋼管の大きさに応じて適切な鋼管チャックに交換することができる。大直径の鋼管チャック５’は、例えば１つの固定部材５Ａと２つの可動部材５Ｂとを有する３分割の構成となっている（詳細は図８で後述する）。なお、図２と図５の被把持部２の直径は同じである。杭圧入機の杭チャックが、直径１０００mm～１２００mmの範囲の鋼管を把持可能である場合、鋼管チャック５’に交換したときも、被把持部２は交換せずに共通して用いることができる。

図示しないが、被把持部２も、外径の異なる別の被把持部に交換することができる。その場合、支柱部４、緩衝部材３及び被把持部２を一体として交換することが好ましい。

図６（ａ）は図２に示した構成例の平面図である。図６（ｂ）は図２（ａ）のＩ－Ｉ断面であり、支柱部４及び被把持部２の断面を概略的に示している。緩衝部材３の金属板３Ｂ１は平板であるので、曲面である筒体２Ａの内面に形成された平坦部２Ｃ上に固定されている。筒体２Ａに形成された固定孔２Ｂは、ボルト６Ａ３の頭部が突出しないようにザグリ穴を有する。

補強台座４Ｃ及び支柱４Ｂの内側には、上下に貫通する空間が設けられている。この空間は起振機１の内部空間とも連通しており、下方に存在する起振機及び鋼管チャックの駆動用の電源ケーブルや油圧ホース等を通すために用いられる。図示しないが、支柱４Ｂの内側に格子状の補強リブ板等を配置してもよい。

図７は、図３のII－II断面であり、起振機１の縦断面を概略的に示している。起振機１は、１つの回転軸Ｒを有する一軸起振機である。最上部に位置するモーター１Ｄから下方に延びるモーター軸１Ｅの下端には駆動傘歯車１Ｆが設けられている。駆動傘歯車１Ｆは、左側で第１従動傘歯車１Ｇと歯合し、右側で第２従動傘歯車１Ｈと歯合する。左右方向に延びる幾何学的な回転軸Ｒに沿って第１軸部材１Ｊと、ベアリングを介して第１軸部材１Ｊを取り囲む第２軸部材１Ｋが設けられている。第１従動傘歯車１Ｇは第１軸部材１Ｊに固定され、第２従動傘歯車１Ｈは第２軸部材１Ｋに固定されている。さらに、第１軸部材１Ｊには偏心重錘１Ａ（左右２箇所に分割）が取り付けられ、第２軸部材１Ｋには偏心重錘１Ｂが取り付けられている。

モーター軸１Ｅが回転すると、駆動傘歯車１Ｆの回転によって第１従動傘歯車１Ｇと第２従動傘歯車１Ｈは起振機１の回転軸Ｒの周りで回転するが、互いに反対方向に回転する。よって、第１軸部材１Ｊと第２軸部材１Ｋも互いに反対方向に回転し、そして偏心重錘１Ａと偏心重錘１Ｂも互いに反対方向に同じ回転速度で回転する。この結果、偏心重錘１Ａ、１Ｂにより上下方向の振動が発生する。一軸起振機は、比較的コンパクトで軽量化されているので、本発明の振動補助装置において好適である。

図８は、図５（ａ）のIII－III断面であり、大直径の鋼管チャック５’の断面を模式的に示している。図中の符号５Ｄで示す太線は、作動油の管路の一部を概略的に示している。大直径の鋼管チャック５’は、１つの固定部材５Ａと２つの可動部材５Ｂとを有する３分割の構成となっている。対称的に構成された２つの可動部材５Ｂは、それぞれオイル室５Ｅと、オイル室５Ｅ内で可動なピストン５Ｆが設けられている。管路５Ｄを通してオイル室５Ｅに作動油を供給又は排出することで、ピストン５Ｆに対して相対的に可動部材５Ｂが移動する。

図９は、本発明の振動補助装置を用いた杭圧入機による施工状況を概略的に示す一部切欠き斜視図である。杭圧入機１００は自走式杭圧入機である。基台１０５の下面に設けた複数のクランプ１０７により既設杭を把持して圧入時の反力を得る。基台１０５上のスライド部１０６により既設杭列に沿った移動が可能である。基台１０５に搭載された支持駆動部１０４は、前面に設けた昇降シリンダ１０３及びチャックヘッド１０２を支持し昇降駆動制御を行うと共に、チャックヘッド１０２に備わる杭チャック１０１による鋼管Ｐの把持及び解放を駆動制御する。複数の杭チャック１０１が、上下軸の周りに均等な角度間隔で配置されている。

振動補助装置１０の鋼管チャック５は、鋼管Ｐの内部に挿入されて鋼管Ｐを内側から押圧把持している。被把持部２は、複数の杭チャック１０１により外側から把持されている。図示の状態は、鋼管Ｐの最終段階の打ち下げを終了した時点であり、鋼管Ｐの上端は既設杭列の上端と揃っている。振動補助装置１０を用いることによって、上述した従来の打下装置は不要となる。

図９には基本形態の杭圧入機を示したが、その他にも多様な機能をもつ杭圧入機が存在する。昇降シリンダ１０３、チャックヘッド１０２及び／又は杭チャック１０１を別のアタッチメントに交換することによって、回転圧入、ウォータージェット併用圧入、パイルオーガー併用圧入等の施工が可能となる。

回転圧入は、杭チャック１０１に回転機能を付加し、先端に切削爪を設けた鋼管Ｐを回転（又は揺動）させながら圧入する形態である。ウォータージェット併用圧入は、鋼管Ｐの先端にノズルが位置するようにウォータージェット配管を鋼管Ｐの外面に取り付け、ウォータージェットを噴射しつつ圧入する形態である。パイルオーガー併用圧入は、鋼管Ｐ内にパイルオーガーを挿通させて地盤を掘削しつつ圧入する形態である。さらに、頭上空間に制限のある現場で用いられる低空頭用圧入機では、チャックヘッド１０２が前方に開くことができ、鋼管Ｐを上方から投入する替わりに前方から投入する。

本発明の振動補助装置１０は、その長さを除いて全体形状が鋼管Ｐの外形と類似しているため、これらの多様な機能を付加した杭圧入機においても、それらの杭圧入機の施工性を維持したまま併用することが可能である。

図１０Ａ（ａ）～（ｄ）は、自走式杭圧入機１００に本発明の振動補助装置１０を適用した施工例の前半工程を示す。図１０Ｂ（ｅ）～（ｈ）は、図１０Ａに続く後半の打ち下げ工程を示す。
図１０Ａ（ａ）は、杭圧入機１００によって既設杭列を施工した後、杭チャック１０１の上方に新たな鋼管Ｐをクレーンで吊り込んだ状態である。
（ｂ）は、鋼管Ｐを杭チャック１０１で把持した状態である。昇降シリンダ１０３は上昇位置にある。
（ｃ）では、鋼管Ｐを把持した状態で昇降シリンダ１０３を下降させて鋼管Ｐを地中に圧入し、杭チャック１０１を解除して昇降シリンダ１０３を上昇させて再度鋼管Ｐを把持することを繰り返す。なお、回転圧入の場合は、鋼管Ｐを回転（又は揺動）させながら圧入する。ウォータージェットやパイルオーガーと併用する場合も同様である。
（ｄ）では、杭圧入機１００の限界レベルまで鋼管Ｐを圧入した状態である。この時点では、鋼管Ｐは既設杭と同じレベルまで圧入されていない。

図１０Ｂ（ｅ）において、最終段階の打ち下げを行うために振動補助装置１０をクレーンで吊り込み、鋼管Ｐの上方に位置させる。
（ｆ）では、振動補助装置１０を降下させて鋼管Ｐ内に挿入し、適切な位置において振動補助装置１０の鋼管チャック５により鋼管Ｐを内側から押圧把持する。その後、杭チャック１０１を解除して昇降シリンダ１０３を上昇させ、杭チャック１０１により振動補助装置１０の筒体２Ａを把持する。
（ｇ）では、杭チャック１０１で振動補助装置１０の筒体２Ａを把持した状態で、起振機１を駆動させつつ昇降シリンダを１０３を下降させて鋼管Ｐを地中に振動圧入する。起振機１の振動力が圧入力に付加されるので容易に打ち込むことができる。
（ｈ）において、既設杭と同じレベルまで到達したならば杭の打設が完了する。その後、振動補助装置１０を回収する。

なお、図１０Ａ（ｃ）における杭圧入機単独での圧入中に圧入困難や圧入不可の状況となった場合、その時点で振動補助装置１０を導入することもできる。それによって振動により補助された圧入が可能となる。その場合、振動補助装置１０を取り付けたままで（ｄ）工程まで行い、（ｅ）工程を省いて（ｆ）工程へと進んで最終段階の打ち下げを行うことができる。また、図１０Ａ及び図１０Ｂでは、振動補助装置１０を自走式杭圧入機と併用したが、自走式以外の多様な杭圧入機と併用して同様に打ち下げを行うこともできる。

図１１（ａ）～（ｇ）は、全周回転機２００に本発明の振動補助装置を適用した施工例を示す。全周回転機２００は、鋼管Ｐを回転させつつ圧入する工法に用いられる。鋼管Ｐは複数（本例では下杭Ｐ１と上杭Ｐ２）に分割されており、現場溶接で繋ぎながら順次圧入される。最初に圧入される下杭Ｐ１の先端には推進力を増すための羽根Ｐ１０が設けられている。全周回転機２００は地上に設置されており、鋼管Ｐを把持すると共に回転力を付与する回転チャック２０１と、昇降シリンダ２０２と、圧入の反力を得るための反力ウェイト２０３とを備えている。

図１１（ａ）は、下杭Ｐ１及び上杭Ｐ２の圧入を途中まで完了した状態である。最終段階の打ち下げにおいて、上杭Ｐ２を地中の所定深度まで打ち込むために、クレーンにより吊り込んだヤットコＹの建て込みを行う。ヤットコＹは、取り外し可能な手段で上杭Ｐ２に接合される。
（ｂ）において、回転チャック２０１で上杭Ｐ２を把持した状態で回転しながら昇降シリンダ２０３を下降させ、回転チャック２０１を解除して再び昇降シリンダ２０３を上昇させて上杭Ｐ２を把持することを繰り返して回転圧入する。上杭Ｐ２の上端まで達したならばヤットコＹに対して同様の操作を繰り返し、鋼管Ｐをさらに回転圧入する。
（ｃ）は振動補助装置１０の導入準備状況を示している。（ｂ）の回転圧入の任意の時点で、振動補助装置１０をクレーンで吊り込み、ヤットコＹの上方に位置させる。
（ｄ）では、全周回転機による回転圧入が鈍化又は不可となったとき、振動補助装置１０をヤットコＹ内に挿入し、鋼管チャック５によりヤットコＹを内側から押圧把持する。
（ｅ）では、起振機１を駆動して振動を発生させつつ、全周回転機による回転圧入を行うことで鋼管Ｐを最終位置まで圧入する。
（ｆ）では振動補助装置１０を回収する。
（ｇ）ではヤットコＹを回収し、施工を完了する。

上記の説明では、円筒の鋼管を例として説明したが、本発明の振動補助装置は、楕円筒や角筒等の異形鋼管にも適用可能である。その場合、振動補助装置の鋼管チャック及び筒体の形状を鋼管の形状に適応させる。また鋼管には、杭としての鋼管杭及び鋼管矢板以外に、地盤削孔の孔壁保護用のケーシング等、多様な目的で地中に打設される管も含まれる。本発明の振動補助装置を適用可能な施工対象を「鋼管」と総称する。

上記では主として、鋼管の圧入施工を例として説明したが、本発明の振動補助装置は、杭圧入機を用いた鋼管の引抜施工にも適用可能である。さらに、鉛直方向の杭打ちを例として説明したが、本発明の振動補助装置は、杭圧入機による斜杭の施工にも適用可能である。

以上に述べた本発明の実施形態は、本発明の主旨に沿う限りにおいて多様な変形形態が考えられ、それらについても本発明の範囲に含まれる。

１０ 振動補助装置
１ 起振機
１Ａ、１Ｂ 偏心重錘
１Ｃ 筐体
１Ｃ１ 上フランジ
１Ｃ２ 下フランジ
１Ｄ モーター
１Ｅ モーター軸
１Ｆ 駆動傘歯車
１Ｇ 第１従動傘歯車
１Ｈ 第２従動傘歯車
１Ｊ 第１軸部材
１Ｋ 第２軸部材
２ 被把持部
２Ａ 筒体
２Ｂ 固定孔
２Ｃ 平坦部
３ 緩衝部材
３Ａ 防振ゴム
３Ｂ１、３Ｂ２ 金属板
３Ｃ 固定孔
４ 支柱部
４Ａ 下フランジ
４Ｂ 支柱
４Ｃ 補強台座
４Ｄ 固定孔
５ 鋼管チャック
５Ａ 固定部材
５Ｂ 可動部材
５Ｃ 上フランジ
５Ｄ 管路
５Ｅ オイル室
５Ｆ ピストン
６Ａ１、６Ａ２、６Ａ３、６Ａ４ ボルト
６Ｂ１、６Ｂ２、６Ｂ３、６Ｂ４ ナット
１００ 自走式杭圧入機
１０１ 杭チャック
１０２ チャックヘッド
１０３ 昇降シリンダ
１０４ 支持駆動部
１０５ 基台
１０６ スライド部
１０７ クランプ
２００ 全周回転機
２０１ 回転チャック
２０２ 昇降シリンダ
２０３ 反力ウェイト
３００ 打下装置
３０１ 被把持部
３０２ 鋼管チャック
Ｐ１ 下杭
Ｐ２ 上杭
Ｙ ヤットコ
Ｐ 鋼管
Ｒ 回転軸

Claims (9)

1. 杭圧入機による鋼管（Ｐ）の施工を補助するために振動を発生する振動補助装置（１０）であって、
   起振機（１）と、
   前記起振機（１）の下側に接合されかつ前記鋼管（Ｐ）を内側から押圧把持可能な鋼管チャック（５）と、
   前記起振機（１）の上側に接合され上方に延在する支柱部（４）と、
   前記支柱部（４）の周囲に間隔を空けて配置されかつ前記杭圧入機により把持可能な筒体（２Ａ）と、
   前記支柱部（４）の外面と前記筒体（２Ａ）の内面とを連結しかつ振動伝達防止機能を有する緩衝部材（３）と、を備えた振動補助装置。
2. 前記起振機（１）が１つの回転軸（Ｒ）の周りで回転駆動される複数の偏心重錘（１Ａ，１Ｂ）を有する一軸起振機である請求項１に記載の振動補助装置。
3. 平面視にて前記起振機（１）の輪郭形状が前記鋼管チャック（５）の輪郭形状の内側に収まる請求項１又は２に記載の振動補助装置。
4. 前記緩衝部材（３）が、防振ゴム（３Ａ）と前記防振ゴム（３Ａ）を両側から挟持する一対の金属板（３Ｂ）とを有し、前記一対の金属板（３Ｂ）の各々が前記支柱部（４）と前記筒体（２Ａ）にそれぞれ接合される請求項１に記載の振動補助装置。
5. 前記鋼管チャック（５）が前記起振機（１０）から取り外し可能である請求項１に記載の振動補助装置。
6. 前記支柱部（４）が前記起振機（１）から取り外し可能である請求項１に記載の振動補助装置。
7. 前記筒体（２Ａ）が、前記鋼管（Ｐ）と同じ外径を有する円筒管である請求項１に記載の振動補助装置。
8. 杭圧入機と、請求項１に記載の振動補助装置（１０）とを用いた鋼管（Ｐ）の施工方法であって、
   前記杭圧入機を単独で用いて前記鋼管（Ｐ）を所定の位置まで圧入する工程と、
   前記振動補助装置（１０）を前記鋼管（Ｐ）に上方から挿入し、前記鋼管チャック（５）により前記鋼管（Ｐ）を内側から押圧把持すると共に、前記杭圧入機の杭チャックにより前記筒体（２Ａ）を把持する工程と、
   前記杭圧入機による圧入力と、前記振動補助装置（１０）の前記起振機（１）の振動力とにより前記鋼管（Ｐ）を打ち下げる工程と、を含む施工方法。
9. 全周回転機である杭圧入機と、請求項１に記載の振動補助装置（１０）とを用いた鋼管（Ｐ）の施工方法であって、
   前記杭圧入機を単独で用いて前記鋼管（Ｐ）を所定の位置まで圧入する工程と、
   前記振動補助装置（１０）を前記鋼管（Ｐ）に上方から挿入し、前記鋼管チャック（５）により前記鋼管（Ｐ）を内側から押圧把持する工程と、
   前記杭圧入機による圧入力と、前記振動補助装置（１０）の前記起振機（１）の振動力とにより前記鋼管（Ｐ）を打ち下げる工程と、を含む施工方法。

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