JP2885586B2 - 杭の圧入力制御装置 - Google Patents

杭の圧入力制御装置

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、杭圧入抵抗が、ある一
定の負荷より大きくならないようにオーガスクリュウの
伸縮、回転、及び圧入機の圧入スピード、圧入負荷を自
動的に制御する杭の圧入力制御装置を備える杭圧入引抜
に関する。
【0002】
【従来の技術】従来の鋼管杭等の圧入装置では、鋼管杭
を油圧装置により圧入したり、またはオーガスクリュウ
と油圧装置を併用して鋼管杭を打設していた。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】 このような、いわゆ
る静的圧入においては、鋼管杭圧入現場の土質が砂礫地
盤等の硬質地盤の場合は鋼管杭の先端圧入抵抗が大きす
ぎて圧入が困難であった。またオーガスクリュウを使用
する中堀工法の場合は、鋼管杭の内部にオーガスクリュ
ウを挿入して建て込み、スクリュウの回転により鋼管杭
先端を掘削して、掘削した土を排土しているので掘削し
た孔壁が緩むため鋼管杭を岩盤層まで到達させるか、ベ
ントナイト液等の薬液注入等により根固めしなければ、
打設杭は大きな支持力を得ることが困難であるという問
題点を有していた。
【0004】本発明は従来の技術の有するこのような問
題点を解決するためになされたものであり、その目的と
するところは、鋼管杭や鋼管矢板等の圧入をオーガスク
リュウの伸縮、回転及び圧入機の圧入スピード、圧入負
荷を自動的に制御することにより圧入現場の土質に影響
されることなく容易に圧入することができるとともに、
鋼管杭内に取付けたオーガスクリュの伸縮、正逆回転、
回転数等を制御することにより、掘削した土を排土する
ことなく杭の先端閉塞を生起させて先端抵抗を大きくし
鋼管杭を薬液等により根固めすることなく十分な支持力
をもつ杭を圧入することができる杭の圧入力制御装置を
提供するものである。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、第1には、オーガスクリュウの回転抵抗の変化に応
じてその変化を抑えるようにオーガスクリュウの伸縮シ
リンダによってその進入速度を変化させるとともに、こ
のオーガスクリュウの進入速声と同じ圧入速度でメイン
シリンダを伸長動作させて圧入杭を圧入する圧入動作
と、圧入杭を圧入した後に圧入杭の保持を解放してオー
ガスクリュウを逆転させるオーガスクリュウ逆転動作と
を行う圧入力制御装置を杭圧入引抜機に備えた。 第2に
は、オーガスクリュウを先行して掘進させた後、このオ
ーガスクリュウの伸縮シリンダの短縮方向動作と合わせ
て上記メインシリンダを伸長動作させて圧入杭を圧入す
る圧入動作と、圧入杭を圧入した後に圧入杭の保持を解
放して上記オーガスクリュウを逆転させるオーガスクリ
ュウ逆転動作とを行う圧入力制御装置を杭圧入引抜機に
備えた。
【0006】
【作用】第1の杭圧入引抜機の圧入力制御装置は、オー
ガスクリュウの回転抵抗の変化に応じてその変化を抑え
るようにオーガスクリュウの伸縮シリンダによってその
進入速度を変化させることから、地質の硬さに応じて一
定の負荷範囲でオーガスクリュウによる確実な掘進がな
され、この時、オーガスクリュウの進入速度と同じ圧入
速度でメインシリンダを伸長動作させて圧入杭を圧入す
ることにより、圧入杭はオーガスクリュウの掘進による
地盤の弛みによって確実に圧入され、同圧入杭を圧入し
た後にオーガスクリュウを逆転させることによって、オ
ーガスクリュウが抜け出るとともにオーガスクリュウの
掘進跡が閉塞されて地盤の保持力が確保される。 第2の
杭圧入引抜機の圧入力制御装置は、オーガスクリュウを
先行して掘進させた後、このオーガスクリュウの伸縮シ
リンダの短縮方向動作と合わせてメインシリンダを伸長
動作させることから、オーガスクリュウの伸縮シリンダ
の短縮方向動作による反力が圧入杭を圧入する際に加算
され、かつ、オーガスクリュウの掘進による地盤の弛み
によって容易に圧入杭が圧入されることから、特に硬い
地盤の場合でも、確実な圧入を行うことができる。
【0007】
【実施例】次に、本発明の杭の圧入力制御装置により操
作される鋼管杭圧入引抜機を図1及び図2に基づいて説
明する。鋼管杭圧入引抜機1は地上に打設された既設杭
19の複数本を挟持する複数のクランプ2を下部に備え
たサドル3と、このサドル3の前方に設けられた鋼管杭
保持機構4を有する。前記鋼管杭圧入引抜機1の前方に
はメインシリンダ6が取り付けられていて、メインシリ
ンダ6の作動によって鋼管杭保持機構4が上下動するよ
うになっている。この鋼管杭保持機構4は鋼管杭5の圧
入を行うメインシリンダ6の圧力を検出するメインシリ
ンダ圧力センサ8を備えている。
【0008】この鋼管杭圧入引抜機1は鋼管杭保持機構
4が鋼管杭5を掴持した状態で、メインシリンダ6を作
動して鋼管杭保持機構4を下降させることにより、既設
杭19と隣設して新たな鋼管杭5を打設する。そしてこ
の保持機構に掴持された鋼管杭の内部に圧入力制御装置
21を配置する。
【0009】この圧入力制御装置21は鋼管杭5の内部
に配置され、オーガスクリュウ9とその上端に接続した
オーガスクリュウ伸縮シリンダ11を介して取り付け
た、油圧モータ等の駆動装置12及びオーガスクリュウ
伸縮シリンダ11の油圧を検出する伸縮シリンダ圧力セ
ンサ15、駆動装置12の油圧を検出する駆動装置圧力
センサ17、駆動装置12の回転数を検出する駆動装置
回転数センサ13を備えさらに圧入力制御装置21を綱
管杭5に固定する固定装置を備えている。この固定装置
10により鋼管杭5の上端に固定された圧入力制御装置
21はオーガスクリュウ9の上下動及び回転駆動を自在
に行うことができる。符号18はマニホールドブロック
である。また、駆動装置12は、油圧モータあるいは電
動機などを使用する
【0010】駆動装置12はオーガスクリュウ9の回転
駆動を行うものであり、例えば、油圧モータ、電動モー
タ等からなり、その出力軸に減速機14を備えていて、
所定の回転速度に減速されてオーガスクリュウ9を回転
駆動する。なお、本発明で鋼管杭等とは鋼管杭と鋼管矢
板をさす。さらに、本発明装置は鋼管杭以外の杭、たと
えば、PCパイル、RCパイル、PC壁体杭、あるいは
外側が角形の形状やボックス形状等の種々の杭に適用で
きる。
【0011】図2は、本発明の杭の圧入力制御装置の構
成を示すブロック図である。オーガスクリュウ9が作動
する際の、オーガスクリュウ伸縮シリンダ11に供給す
る油圧を検出するオーガスクリュウ伸縮シリンダ圧力セ
ンサ15と、オーガスクリュウ伸縮シリンダ11に供給
する油圧の流量を検出するオーガスクリュウ伸縮シリン
ダ流量センサ16と、駆動装置の回転駆動時の油圧を検
出する駆動装置圧力センサ17と、駆動装置の回転数を
検出する駆動装置回転数センサ13と鋼管杭5がメイン
シリンダ6の作動により鋼管杭保持機構4とともに下降
し、圧入される際の、メインシリンダ6の圧力を検出す
るメインシリンダ圧力センサ8と、前記の各種センサか
らの検出信号が入力される演算装置20と、この演算装
置20からの信号により制御される比例制御バルブとか
らなる。
【0012】次に、本発明の杭の圧入力制御装置により
鋼管杭5の圧入方法を図1に基づいて説明する。圧入力
制御装置21をクレーンなどにより吊り下げてオーガス
クリュウ11の先端から鋼管杭5に挿通し固定装置によ
って鋼管杭5の上部に固定する
【0013】次にオーガスクリュウ9を回転させながら
メインシリンダ6を作動させて杭保持機構4を下降させ
て鋼管杭5を地中に圧入していく。
【0014】 オーガスクリュウ9の回転速度となるモ
ーター回転数の検出とモーターに供給される油圧の検出
とオーガスクリュウ伸縮シリンダ11に供給される圧油
の流量及び油圧の検出とメインシリンダ6に供給される
油圧を検出し、その検出信号を演算装置20に入力し
て、予め演算装置に格納されている杭圧入現場の地盤の
硬軟状態に応じたメインシリンダ6の油圧、オーガスク
リュ伸縮シリンダの油圧、及び流体流量、駆動装置の回
転数等の理論値と大小を比較しオーガスクリュウ9及び
メインシリンダ6に対する最適値の油圧、流量を算出し
その算出値に基づく制御信号により比例制御バルブ等を
制御する。なお、ここで理論値とは、過去の圧入データ
等から割出される基準値を指す。実施例の工程を図3の
フローチャートに基づいて説明すると、まずステップ
(1)において、メインシリンダの油圧力を検出し、ス
テップ(2)及び(3)において、オーガスクリュ伸縮
シリンダの圧力及び油流量を検出し、ステップ(4)及
び(5)において駆動装置の回転数及び圧力を検出し
て、これらの検出値を演算装置20に入力する。演算装
置20には、杭圧入地盤の硬軟状態に対するメインシリ
ンダ圧力、オーガスクリュ伸縮シリンダの圧力、油流
量、駆動装置の回転数、圧力等の理論値が格納されてお
り、ステップ(6)においてこの理論値と前記各入力値
とを比較し、理論値どおりと判断されYESの場合で、
かつストロークメータ7により鋼管杭が所定の深さ圧入
されたことが検出された状態で杭圧入を完了する。また
理論値どおりでないと判断されNOの場合には算出され
た制御信号により比例制御バルブを制御してメインシリ
ンダ6、及びオーガスクリュ9の圧力、流量等を制御す
る。
【0015】前記一連の杭圧入動作において、圧入深さ
ストロークメータ7を付加することにより、鋼管杭5の
圧入深さを検出し、地盤等の変化による圧入深さに応じ
た最適の杭圧入速度及びオーガスクリュウの回転伸縮を
制御することもできる。
【0016】例えば、杭圧入個所が砂礫等の硬質地盤に
遭遇しオーガスクリュウ9の回転トルクが大きく、その
回転速度が小さくなった場合は、メインシリンダ6の押
し下げの油流量が比例制御バルブにより絞られるため、
オーガスクリュウ伸縮シリンダ11の下動速度が遅くな
る。また、軟弱地盤に遭遇しオーガスクリュウ9の回転
トルクが小さく、その回転速度が大きくなった場合には
オーガスクリュウ伸縮シリンダ11の押し下げの油流量
が多くなり、オーガスクリュウ9の下動速度が早くな
る。このように圧入力制御装置が各機器を協調動作させ
ることにより、地盤の硬軟状態による地盤の抵抗に応じ
てオーガスクリュウ9の回転、圧入速度を自動的に制御
することができ、それにともない圧入杭の圧入力を増減
できるので圧入負荷を常に一定にすることができる。
【0017】また、鋼管杭5に挿通されたオーガスクリ
ュウ9の先端を鋼管杭圧入位置にセットし、駆動装置1
2でオーガスクリュウ9を回転させ、オーガスクリュウ
伸縮シリンダ11を作動させる。このようにオーガスク
リュウ9を伸長させつつ回転させて地中に掘進させ、オ
ーガスクリュウ伸縮シリンダ11が最大に伸長したとこ
ろでオーガスクリュウ9の掘進を停止する。
【0018】 この状態でメインシリンダ6を作動させ
て、杭保持機構4を下降させて鋼管杭5を地中に圧入し
ていく。この際、オーガスクリュウ9を協動して作動さ
せることにより円滑に圧入することができる。すなわち
最大に伸長しているオーガスクリュウ伸縮シリンダ11
を縮小するとオーガスクリュウ9が反力となり鋼管杭5
はスムーズに圧入していく。この場合、オーガスクリュ
ウ9の掘進は、鋼管杭5の圧入地盤を緩める働きをする
ので鋼管杭5の圧入抵抗は軽減されることになる。鋼管
杭5を所定の深さまで圧入した後、固定装置10を解放
して圧入力制御装置21をクレーンなどで上方へ引抜き
鋼管杭5から外す。この操作を繰り返すことにより杭を
連設することができる。すなわち、圧入中は鋼管杭5の
先端部をオーガスクリュウ9で堀進することにより鋼管
杭5を閉塞させず先端抵抗を軽減する。そして、鋼管杭
5が支持点に達すると、オーガスクリュウ9を逆転して
オーガスクリュウ9より上部に上がっている土砂を押し
上げ鋼管杭5の先端部を閉塞状態にし先端抵抗を大きく
して支持力を得るので杭先端を薬液等で根固めする必要
がない。
【0019】
【発明の効果】請求項1の杭圧入引抜機の圧入力制御装
置は、オーガスクリュウの回転抵抗の変化に応じてその
変化を抑えるようにオーガスクリュウの伸縮シリンダに
よってその進入速度を変化させることから、地質の硬さ
に応じて一定の負荷範囲でオーガスクリュウによる確実
な掘進がなされ、この時、オーガスクリュウの進入速度
と同じ圧入速度でメインシリンダを伸長動作させて圧入
杭を圧入することにより、圧入杭はオーガスクリュウの
掘進による地盤の弛みによって確実に圧入され、同圧入
杭を圧入した後にオーガスクリュウを逆転させることに
よって、オーガスクリュウが抜け出るとともにオーガス
クリュウの掘進跡が閉塞されて地盤の保持力が確保され
る。 請求項2の杭圧入引抜機の圧入力制御装置は、オー
ガスクリュウを先行して掘進させた後、このオーガスク
リュウの伸縮シリンダの短縮方向動作と合わせてメイン
シリンダを伸長動作させることから、オーガスクリュウ
の伸縮シリンダの短縮方向動作による反力が圧入杭を圧
入する際に加算され、かつ、オーガスクリュウの掘進に
よる地盤の弛みによって容易に圧入杭が圧入されること
から、特に硬い地盤の場合でも、確実な圧入を行うこと
ができる。 したがって、本発明の杭圧入引抜機は、鋼管
杭を圧入現場の土質に影響されることなく容易に圧入す
ることができるとともに、鋼管杭を薬液等により根固め
せずに十分な支持力をもつ支持杭として打設することが
できるので、杭の圧入作業が迅速かつ確実に行える等の
効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例の一部断面側面図
【図2】本発明の実施例のブロック図
【図3】 本発明の実施例の動作を示すフローチャート
【符号の説明】
1 鋼管杭圧入引抜機 2 クランプ 3 サドル 4 鋼管杭保持機構 5 鋼管杭 6 メインシリンダ 7 鋼管杭圧入深さストロークメータ 8 メインシリンダ圧力センサ 9 オーガスクリュウ 10 固定装置 11 オーガスクリュウ伸縮シリンダ 12 駆動装置 13 回転数センサ 14 減速機 15 伸縮シリンダ圧力センサ 16 伸縮シリンダ流量センサ 17 駆動装置圧力センサ 18 マニホールドブロック 19 既設杭 20 演算装置 21 圧入力制御装置

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 杭圧入引抜機に保持された圧入杭の内部
    に、オーガスクリュウの上下動機構と回転機構と固定装
    置等を設けた圧入力制御装置において、 オーガスクリュウを上下動させる圧力を検出する動作圧
    力検出手段と、オーガスクリュウの上下動機構に供給す
    る流体の流量を検出する流量検出手段と、オーガスクリ
    ュウの回転機構の回転速度を検出する回転速度検出手段
    と、前記回転機構に供給する流体圧を検出する圧力検出
    手段と、前記杭圧入引抜機に設けられた圧入杭の圧入に
    作用するメインシリンダの流体圧を検出する圧力検出手
    段とを設け、前記各検出手段からの検出信号を入力する
    演算装置と、該演算装置からの信号を供給することによ
    り前記圧入杭及びオーガスクリュウの動作を制御する制
    御手段とを具備し、前記制御手段は、オーガスクリュウ
    の回転抵抗の変化に応じてその変化を抑えるようにオー
    ガスクリュウの上下動機構によってその進入速度を変化
    させるとともに、このオーガスクリュウの進入速度に関
    連づけて杭の圧入速度の最適値を求め、この圧入速度で
    メインシリンダを伸長動作させて圧入杭を圧入する圧入
    動作と、圧入杭を圧入した後に圧入杭の保持を解放して
    上記オーガスクリュウを逆転させるオーガスクリュウ逆
    転動作とを行うことを特徴とする杭の圧入力制御装置。
  2. 【請求項2】 杭圧入引抜機に保持された圧入杭の内部
    に、オーガスクリュウの上下動機構と回転機構と固定装
    置等を設けた圧入力制御装置において、オーガスクリュ
    ウを上下動させる圧力を検出する動作圧力検出手段と、
    オーガスクリュウの上下動機構に供給する流体の流量を
    検出する流量検出手段と、オーガスクリュウの回転機構
    の回転速度を検出する回転速度検出手段と、前記回転機
    構に供給する流体圧を検出する圧力検出手段と、前記杭
    圧入引抜機に設けられた圧入杭の圧入に作用するメイン
    シリンダの流体圧を検出する圧力検出手段とを設け、前
    記各検出手段からの検出信号を入力する演算装置と、該
    演算装置からの信号を供給することにより前記圧入杭及
    びオーガスクリュウの動作を制御する制御手段とを具備
    し、前記制御手段は、オーガスクリュウの回転抵抗の変
    化に応じて その変化を抑えるようにオーガスクリュウの
    上下動機構によってその進入速度を変化させるととも
    に、このオーガスクリュウの進入速度に関連づけて杭の
    圧入速度の最適値を求めて圧入する際に、前記圧入力オ
    ーガスクリュウを先行して掘進させた後、このオーガス
    クリュウの伸縮シリンダの短縮方向動作と合わせて上記
    メインシリンダを伸長動作させて圧入杭を圧入する圧入
    動作と、圧入杭を圧入した後に圧入杭の保持を解放して
    上記オーガスクリュウを逆転させるオーガスクリュウ逆
    転動作とを行うことを特徴とする杭の圧入力制御装置。
  3. 【請求項3】 前記オーガスクリュウの上下動機構が油
    圧シリンダにより形成され、前記オーガスクリュウの回
    転機構が油圧モータ等の駆動装置により形成されたこと
    を特徴とする請求項1記載の杭の圧入力制御装置。
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JP5948030B2 (ja) * 2011-09-06 2016-07-06 株式会社大林組 起振装置、打設機、及び打設方法
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