JP3947624B2 - 圧入装置及びその装置を使用した沈設構造物構築工法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、沈設構造物を地中に圧入して沈設するのに使用される圧入装置に関する。併せて、この発明は、上記圧入装置を使用して地中に沈設構造物を構築するのに好適な沈設構造物構築工法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、ＰＣウェル、オープンケーソン等の沈設構造物を地中に圧入して沈設するために、ＰＣウェル工法、圧入式オープンケーソン工法等が採用されている。この種の工法は、地盤のもつ周面摩擦力及び先端抵抗力等の和と沈設構造物の自重を比べると、沈設構造物それ自体の重量が軽いことから、構造物をその自重を利用して沈設するのは困難である。従って、沈設構造物の周囲に反力杭またはアンカー等の反力部材を設け、それを反力とし。圧入装置により同構造物を地中に強制圧入して沈設するようにしている。一般に、沈設構造物を地中所定の深さまで沈設するには、構造物を構成する一つのロット（節）を、施工地点で組み立てながら圧入するため、その都度下降した圧入装置を上昇させ、空間を設け、構造物を構成する上下のロットを互いに緊張結合させながら一体の構造物として構築している。従って、圧入装置は、各ロットを圧入するときに地表近くまで降下することになり、その都度、圧入装置を初期位置までリフトアップさせ、待機させる必要がある。一般に、圧入装置はロット上に載置される所定の圧入桁上に支持される。
【０００３】
特公昭５５−３１０７８号公報（以下、「第１の従来技術」という。）、実公昭６１−１３５１０号公報（以下、「第２の従来技術」という。）及び特公昭５８−４９４８０号公報（以下、「第３の従来技術」という。）は、それぞれ上記圧入装置として適用することのできる「昇降装置」、「液圧ジャッキによる反復移送装置」及び「センターホールジャッキを用いた重量物の移動装置」をそれぞれ開示している。これらの装置は、いわゆるセンターホールジャッキに類する構成を含むものであり、沈設構造物を圧入する工程の途中で、人手を介入することなく、自動で連続して圧入工程を実施できるものである。
【０００４】
第１の従来技術の昇降装置は、一対のハウジング、チェーン、複数のコレット、ガイド及び駆動手段を有する。両ハウジングは、センターホールジャッキにより上下に連結され、このジャッキのセンターホールと連通する中空部を中央に有する。チェーンは、支持部材から垂下され、ジャッキのセンターホール及び両ハウジングの中空部に挿通可能をなす。コレットは、ハウジングの内部に相対向して設けられ、その対向部をチェーンの相隣接するピンの間に挿入可能をなす。ガイドは、各コレットを下方から上方に向かうに連れて互いに近接する方向に斜めに案内可能となる。駆動手段は、コレットをガイドに沿って進退可能にするものであり、ハウジング内に上下方向に配されたシリンダと、このシリンダのロッドに中央部が取り付けられ、左右の張出部に設けられた溝カムにコレット側面に突設されたピンを係合してなる連結部材とから構成される。
【０００５】
第２の従来技術の反復移送装置は、自動チャック装置を備える。このチャック装置は、ロッド挿通孔を有するチャックベースに、ロッド嵌合用溝を有する複数の係止片が、係止位置及び開放位置に回動可能に枢着され、各係止片には、これを係止位置に向かって回動するように動く付勢部材が係合される。チャックベースは、液圧ジャッキにより移動される移動部材により固定される。長手方向に間隔をおいて並ぶ多数の係合用膨出部を備える移送用ロッドは、チャックベースのロッド挿通孔及び各係止片の間に挿通される。
【０００６】
上記の両装置は、それぞれチェーン、移送用ロッドという表面に凸凹を有する引張材（緊張材）を使用しており、それら緊張材の凸凹にコレット、係止片を係止させることにより、比較的強い反力を得るようにしたものである。
【０００７】
一方、第３の従来技術のセンターホールジャッキは、中空の本体と中空の進退ヘッドとを入れ子式に組み合わせて両部材を軸方向に相対的に進退可能に構成している。このジャッキは、中空内に挿通された緊張材を噛み込むコレットと、着脱手段によりコレットを着脱可能に受ける受台との組み合わせを、本体と進退ヘッドとにそれぞれ備える。このジャッキは、本体側のコレットを着脱操作する手段として、緊張材が挿通され、かつ、継手を介してこのコレットを遊嵌保持した昇降可能な本体グリッパプレートを備える。このジャッキは、進退ヘッド側のコレットを着脱操作する手段として、緊張材が挿通され、かつ、継手を介してこのコレットが遊嵌されたヘッドグリッパプレートを受台側に、ヘッドスプリングにより常時に付勢すると共に、このスプリングと本体に立設した突き棒とでヘッドグリッパプレートを移動可能としている。更に、ヘッドグリッパプレートと受台との間に介在した定着リングの円周上に設けた凹欠部でそのヘッドグリッパプレートに枢着した係止爪を係止すると共に、常時に円周方向に付勢された定着リングの同方向への旋回を抑止する掛金を開放するための作動杆を設けている。
【０００８】
このセンターホールジャッキは、上記第１及び第２の従来技術の装置とは異なり、緊張材の表面に凹凸を設ける必要がなく、鋼線等の比較的柔軟な緊張材に対してコレットを楔的に食い込ませて把持するようにしたものである。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記第１及び第２の従来技術の装置では、表面に凸凹を有する特定の緊張材を使用しなければならず、汎用性に欠け、緊張材それ自体の加工に手間が要求される。即ち、第１の従来技術の装置では、緊張材として、公知のチェーンが使われるものの、チェーン以外に適用は困難である。第２の従来技術の装置では、複数の膨出部を有する移動用ロッドは特殊形状をなすものであり、特別な加工を必要とする。これら緊張材は、その長さ方向における凹凸の間隔が予め定められていることから、緊張材に対する装置の移動量が、これら凹凸の間隔を最小単位として制限されることになり、装置を緊張材に対して任意の位置で止めることができない。
【００１０】
一方、第３の従来技術の装置では、比較的柔軟な緊張材にコレットを食い込ませて把持するようにしていることから、個々の緊張材の特性に合わせたコレット、或いはそのコレットを着脱操作するのに適した手段が必要となり、緊張材の種類によっては、適用される装置が限定されることになる。
【００１１】
又、上記第１〜第３の従来技術の装置では、それらを沈設構造物の構築工法に適用した場合の具体的な開示がなく、構築工法を自動化するための示唆もない。前述したように、沈設構造物を沈設するには、各ロットを、施工地点で組み立てながら圧入するために、沈設構造物の上下のロットを互いに緊張結合させながら構造物を一体化し、圧入作業を行っている。従って、その都度、圧入桁と共に圧入装置を初期位置まで復帰させる工程を、作業者が行うものとした場合、労力や時間がかかることになる。このため、圧入装置の動作のみ自動化が図られたとしても、構築工法全体としては作業効率が良くならない。
【００１２】
この発明は上記の事情に鑑みてなされたものであって、その第１の目的は、緊張材に特別な加工を施すことなく、装置に特別な取り扱いを行うことなく、圧入のための強い推力を得ることを可能にした圧入装置を提供することにある。この発明の第２の目的は、上記の圧入装置を使用した沈設構造物の構築作業の効率を向上させることを可能にした圧入装置を使用した沈設構造物構築工法を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記第１の目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、シリンダハウジング及びピストンを貫通する中心孔を有し、垂直に配置される油圧シリンダと、油圧シリンダの上下両端において、シリンダハウジング及びピストンにそれぞれ固定され、中心孔に連通する連通孔をそれぞれ有する上側及び下側の把持ハウジングと、上側及び下側の把持ハウジングの内部にそれぞれ設けられ、中心孔及び各連通孔に挿通される緊張材を把持するための把持手段とを備え、反力部材から垂直方向に延びる緊張材を各把持手段により交互に把持しながら油圧シリンダを作動させてピストンを伸縮させることにより、反力部材の反力を沈設構造物に伝達して同構造物を地中に強制圧入するようにした圧入装置において、各把持手段は、各把持ハウジングの連通孔を中心に配置され、緊張材の表面に対して面接触又は離脱可能をなす内面を有する複数の把持片と、複数の把持片と対応して上側及び下側の把持ハウジングの内面に配置され、対応する把持片の外面に摺接可能な内面を有し、緊張材に対する各把持片の移動をそれぞれ案内するための複数の案内枠と、各把持片の外面が下向きに収束するように傾斜することと、各案内枠の内面が下向きに収束するように傾斜することと、緊張材を各把持片により把持するために、シリンダハウジングに収納されるピストンが把持ハウジングに突出する複数のロッドを含み、複数のロッドを各把持片に連結し、複数のロッドが伸長して各把持片に力を与えることにより、各把持片を対応する案内枠の内面に沿ってそれぞれ移動させるための移動手段とを備えたことを趣旨とする。
【００１４】
上記の構成によれば、緊張材を把持するために、各把持手段の各把持片を移動手段により移動させることにより、各把持片の内面が緊張材の表面に面接触する。このとき、各把持片の傾斜した外面は各案内枠の傾斜した内面に沿って案内されることから、各把持片が垂直及び水平の方向成分をもって移動することになる。従って、移動手段から各把持片に与えられる力の一部が、各案内枠を介して各把持片による締付力として緊張材に伝えられ、緊張材が強い力をもって各把持手段により把持される。
一方、緊張材の把持を解除するために、各把持片を移動手段により上記とは逆方向へ移動させることにより、各把持片の内面が緊張材の表面から容易に離脱する。従って、各把持手段による緊張材の把持と、その把持の解除とを、交互に円滑に行うことが可能になる。
【００１５】
上記第１の目的を達成するために、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明の構成において、各把持片は、移動方向にある一対の側面が内面に対して垂直であり、各把持片を対応する案内枠の内面に対して垂直に接触させたことを趣旨とする。
【００１６】
上記の構成によれば、各把持片が対応する案内枠の内面に対して垂直に接触することから、移動手段から各把持片に対して、緊張材の締付力として作用する荷重中心が、各把持片の内面の一部に偏ることなく、その内面全域に均一に分散することになる。従って、各把持片による緊張材の締付力が、各把持片の内面全域を通じて緊張材の表面に均一に伝えられる。
【００１７】
上記第２の目的を達成するために、請求項３に記載の発明は、請求項１又は請求項２に記載の圧入装置を使用した沈設構造物構築工法であって、圧入装置を圧入桁上に支持し、その圧入桁の下方に形成される空間に沈設構造物を組み立てる組立工程と、その組み立てられた沈設構造物の上に圧入桁を載せて圧入装置を作動させることにより、沈設構造物を地中に圧入する圧入工程と、圧入される沈設構造物の内側の土砂を掘削する掘削工程と、緊張材を圧入装置の把持から開放して圧入装置を圧入桁により初期位置までリフトアップさせるリフトアップ工程とを備え、必要に応じて一連の各工程を繰り返すようにしたことを趣旨とする。
【００１８】
上記の構成によれば、組立工程において、圧入桁の下方の空間に沈設構造物が組み立てられる。圧入工程において、圧入桁上に支持された圧入装置により沈設構造物が地中に圧入され、掘削工程において、圧入された沈設構造物の内側の土砂が掘削される。更に、リフトアップ工程において、圧入装置が初期位置までリフトアップされる。これら一連の各工程が、必要に応じて繰り返される。
ここで、沈設構造物を地中所定の深さまで沈設するのに、その構造物を構成するロットを、施工地点で組み立てながら圧入するために、その都度、沈設構造物の上下のロットを互いに緊張結合させながら所定の大きさの沈設構造物とし、圧入作業を行うこととなる。この場合、圧入装置を動作させて各ロットを圧入する毎に、地表近くまで降下した圧入装置は、その都度、圧入桁により初期位置までリフトアップされることになる。
従って、沈設構造物の各ロットを地中へ圧入するために必要な圧入装置の動作に合わせてその圧入装置のリフトアップが行われ、しかもそのリフトアップの自動化が可能となり、作業者による作業が省略されるようになる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の圧入装置及びその装置を使用した沈設構造物構築工法を具体化した一実施の形態を図面を参照して詳細に説明する。
【００２０】
図１に圧入沈設装置１の正面図を示す。この圧入沈設装置１は、本発明の圧入装置２と、同装置２と組み合わされる沈設装置３とを備える。圧入装置２は、いわゆるセンターホールジャッキに類するものであり、複数のロット（節）４ａよりなる円筒状の沈設構造物４を地中に圧入して構築するためのものである。圧入装置２は、緊張材５を介して伝えられる反力部材としてのグラウンドアンカー６の反力を沈設構造物４に伝達して圧入するためのものである。沈設構造物４の構築に際して、その構造物４の内側の土砂がバケット７により除去される。
【００２１】
沈設装置３は、複数の立ち枠１１、圧入桁１２及び保持リング１３を備える。
各立ち枠１１は、施工地点において沈設構造物４を取り囲むように設置されるものである。圧入桁１２は、立ち枠１１に対して昇降可能に、かつ水平に支持されるものである。圧入桁１２上には、複数の圧入装置２が垂直に配置され、保護部材を介して固定される。保護リング１３は、圧入桁１２の下側に取り付けられ、沈設構造物４との間に介在されるものである。各立ち枠１１は、その上部に取り付けられた電動式のウインチ１４を有する。圧入桁１２の端部には、ウインチ１４から延びるワイヤ１４ａが接続される。
従って、各ウインチ１４を駆動させることにより、圧入桁１２が立ち枠１１に沿って昇降し、これと共に各圧入装置２及び保護リング１３が昇降する。
【００２２】
図２に圧入装置２の断面図を示す。図３に図２のＡ−Ａ線に沿った断面図を示す。圧入装置２は、主油圧シリンダ２１と、そのリンダ２１の上下両端に固定された上側の把持ハウジング２２及び下側の把持ハウジング２３とを備える。主油圧シリンダ２１は、シリンダハウジング２４及びピストン２５と、それらを貫通する中心孔２６とを有する。上側の把持ハウジング２２は主油圧シリンダ２１のピストン２５の上端に固定される。この把持ハウジング２２には、上側の油圧シリンダ２７が取り付けられる。
一方、下側の把持ハウジング２３は、下側の油圧シリンダ２８を介して、主油圧シリンダ２１のシリンダハウジング２４の下端に固定される。両把持ハウジング２２，２３は、主油圧シリンダ２１の中心孔２６に連通する連通孔２９，３０をそれぞれ有する。両把持ハウジング２２，２３は、その内部に、中心孔２６及び各連通孔２９，３０に挿通される緊張材５を把持するための把持手段３１，３２を有する。上側の把持ハウジング２２及び油圧シリンダ２７の構成は、下側の把持ハウジング２３及び油圧シリンダ２８のそれと同じである。
【００２３】
緊張材５は、図１に示すように、地中に埋設されたグラウンドアンカー６から垂直に延びる反力杭又は鋼棒又はより線に接続されるロッド状のものであり、断面円形状をなすものである。この緊張材５は、その表面に凹凸等の特別な加工が一切施されておらず、一般に容易に入手できるものである。圧入装置２は、グラウンドアンカー６から延びる緊張材５を各把持手段３１，３２により交互に把持しながら主油圧シリンダ２１を作動させてそのピストン２５を伸縮させることにより、グラウンドアンカー６の反力を沈設構造物４に伝達して同構造物４を地中に強制圧入するものである。以上の構成は、従来のセンターホールジャッキのそれと基本的に同じである。
【００２４】
本実施の形態の圧入装置２の特徴は、各把持手段３１，３２にある。即ち、各把持手段３１，３２は、複数の把持片３３と、各把持片３３に対応して配置された複数の案内枠３４とを備える。図４に各把持片３３の平面図を、図５に図４のＢ−Ｂ線に沿った断面図をそれぞれ示す。図６に各案内枠３４の平面図を、図７に図６のＣ−Ｃ線に沿った断面図をそれぞれ示す。
【００２５】
各把持片３３は、各把持ハウジング２２，２３の連通孔２９，３０を中心に放射状に等角度間隔をもって配置される。各把持片３３は、緊張材５の表面に対して面接触又は離脱可能をなす内面３３ａをそれぞれ有する。これら内面３３ａは内方へ湾曲している。各案内枠３４は、各把持片３３の外面３３ｂに摺接可能な内面３４ａと、その内面３４ａを囲む一対の側壁３４ｂとをそれぞれ有する。各案内枠３４の内面３４ａは、緊張材５に対する各把持片３３の移動を案内するためのものである。図５に示すように、各把持片３３の外面３３ｂは、それぞれ下向きに収束するように垂直方向に対して所定角度θ１だけ傾斜している。図７に示すように、各案内枠３４の内面３４ａは、それぞれ下向きに収束するように垂直方向に対して所定角度θ２だけ傾斜している。
【００２６】
図８は案内枠３４に対する把持片３３の配置の関係を示す。この実施の形態では、各把持片３３が対応する案内枠３４の内面３４ａに対して垂直に接触するように配置される。この状態において、各把持片３３の内面３３ａが緊張材５の表面に対向して垂直に配置される。このような配置関係により、各把持片３３が対応する案内枠３４の内面３４ａから受ける荷重Ｆが、把持片３３の内面３３ａの全域に分散されるようにしている。図９に図８と比較される対照図を示す。この図９で、把持片３３は案内枠３４の内面３４ａに対して垂直に接触しておらず、この場合に、把持片３３が案内枠３４から受ける荷重Ｆは、把持片３３の内面３３ａの端部に偏る傾向がある。
【００２７】
各把持片３３は、水平方向に貫通する支軸３５を有する。各把持片３３は、上下方向に貫通する貫通孔３３ｃを有する。一方、各案内枠３４は、両側壁３４ｂに、内面３４ａの傾斜に沿って延びる長孔３４ｃを有する。これら長孔３４ｃは、対応する把持片３３の支軸３５を支持するためのものである。従って、各把持片３３の移動は、支軸３５と長孔３４ｃとの係合関係により、各案内枠３４の内面３４ａに沿って案内されることになる。
【００２８】
上側及び下側の油圧シリンダ２７，２８は、本発明の移動手段を構成するものである。各油圧シリンダ２７，２８は、緊張材５を把持するために各把持片３３を対応する案内枠３４に沿って移動させるためのものである。即ち、各油圧シリンダ２７，２８は、シリンダハウジング３６及びピストン３７をそれぞれ有する。各ピストン３７は、シリンダハウジング３６から突出する複数のロッド３７ａを含む。これらロッド３７ａの下端は、各把持片３３の貫通孔３３ｃに通され、ボルト３８を介して把持片３３に連結される。各油圧シリンダ２７，２８のシリンダハウジング３６は、油圧を供給・排出するための油圧ポート３６ａをそれぞれ有する。
【００２９】
次に、上記のように構成した圧入装置２の動作を説明する。
この圧入装置２において、緊張材５を把持するために、上下の各油圧シリンダ２７，２８のロッド３７ａを伸長させると、各把持手段３１，３２の把持片３３が移動してその内面３３ａが緊張材５の表面に面接触する。このとき、各把持片３３の傾斜した外面３３ｂは、対応する案内枠３４の傾斜した内面３４ａに沿って案内されることから、各把持片３３が垂直及び水平の方向成分をもって移動することになる。従って、上下の各油圧シリンダ２７，２８から各把持手段３１，３２の把持片３３に与えられる力の一部が、対応する案内枠３４を介して各把持片３３による強い締付力として緊張材５に伝えられ、その緊張材５が強い力をもって各把持片３３により把持されることになる。
【００３０】
一方、緊張材５の把持を解除するために、上下の各油圧シリンダ２７，２８のロッド３７ａを収縮させると、各把持手段３１，３２の各把持片３３が上記とは逆方向へ移動して、それらの内面３３ａが緊張材５の表面から簡単に離脱する。従って、各把持手段３１，３２の各把持片３３による緊張材５の把持と、その把持の解除とを交互に円滑に行うことが可能である。
【００３１】
沈設圧入装置１において、実際に圧入装置２を、沈設構造物４の圧入のために機能させるには、主油圧シリンダ２１及び上下の把持手段３１，３２を一連の順序をもって動作させる必要がある。図１０（ａ）〜（ｆ）に、沈設構造物４を圧入するために必要な圧入装置２の１ストローク分の一連動作を示す。
【００３２】
即ち、図１０（ａ）に示す初期状態において、主油圧シリンダ２１及び上下の各油圧シリンダ２７，２８のロッド３７ａはそれぞれ収縮している。この状態では、上下の各把持手段３１，３２の各把持片３３は、対応する案内枠３４の上部に位置しており、各把持片３３の内面３３ａは、緊張材５の表面から離脱している。つまり、緊張材５は、各把持手段３１，３２による把持が解除されている。
【００３３】
次に、上記初期状態から、図１０（ｂ）に示すように、上側の油圧シリンダ２７のロッド３７ａを伸長させて上側の把持手段３１の各把持片３３を対応する案内枠３４に沿って移動させる。これにより、各把持片３３の内面３３ａを緊張材５の表面に面接触させる。この状態では、緊張材５が上側の把持手段３１の各把持片３３により強い力をもって把持されることになる。
【００３４】
次に、図１０（ｂ）に示す状態から、図１０（ｃ）に示すように、主油圧シリンダ２１のピストン２５を伸長させて下側の把持ハウジング２３及び油圧シリンダ２８を緊張材５に沿って下方へ移動させる。このとき、緊張材５の反力が下側の把持ハウジング２３によって圧入枠１２に伝達され、その圧入桁１２が押し下げられて沈設構造物４が地中に強制圧入されることになる。
【００３５】
次に、図１０（ｃ）に示す状態から、図１０（ｄ）に示すように、下側の油圧シリンダ２８のロッド３７ａを伸長させて下側の把持手段３２の各把持片３３を対応する案内枠３４に沿って移動させる。これにより、各把持片３３の内面３３ａを緊張材５の表面に面接触させる。この状態では、緊張材５が上側及び下側の把持手段３１，３２の各把持片３３により強い力をもって把持されることになる。
【００３６】
次に、図１０（ｄ）に示す状態から、図１０（ｅ）に示すように、上側の油圧シリンダ２７のロッド３７ａを収縮させて上側の把持手段３１の各把持片３３を対応する案内枠３４に沿って移動させる。これにより、各把持片３３の内面３３ａを緊張材５の表面から離脱させる。この状態では、緊張材５が上側の把持手段３１の各把持片３３による把持から解除され、下側の把持手段３２の各把持片３３のみにより把持されることになる。
【００３７】
次に、図１０（ｅ）に示す状態から、図１０（ｆ）に示すように、主油圧シリンダ２１のピストン２５を収縮させて上側の把持ハウジング２２及び油圧シリンダ２７を緊張材５に沿って下方へ移動させる。このとき、圧入装置２の全体が緊張材５に対して下方へ相対移動することになり、圧入装置２の位置は上記初期状態の位置よりも低くなる。
【００３８】
その後、下側の油圧シリンダ２８のロッド３７ａを収縮させて下側の把持手段３２の各把持片３３を対応する案内枠３４に沿って移動させて、各把持片３３の内面３３ａを緊張材５の表面から離脱させる。これにより、圧入装置２は、図１０（ａ）に示す初期状態に復帰する。
【００３９】
このように１ストローク分の一連の動作が行われる。従って、これら一連の動作を複数回繰り返すことにより、沈設構造物４を所要の深さだけ地中に強制圧入することができる。
【００４０】
以上説明したように、本実施の形態の圧入装置２によれば、各油圧シリンダ２７，２８から各把持手段３１，３２の各把持片３３に与えられる力の一部が、対応する案内枠３４を介して各把持片３３による強い締付力として緊張材５に伝えられ、緊張材５が強い力をもって各把持片３３により把持される。このため、緊張材５を把持するために、緊張材５の表面に特別な加工を施す必要がなく、前記第１及び第２の従来技術の装置のように凸凹を有する特殊な緊張材を使用するという必要がない。更に、この圧入装置２では、各把持手段３１，３２の各把持片３３を、単に緊張材５の表面に対して垂直に移動させて面接触又は離脱させるだけなので、前記第３の従来技術の装置のように緊張材に対してコレットを着脱操作するという特別な取り扱いを行う必要がない。
即ち、本実施の形態の圧入装置２によれば、緊張材５の表面に特別な加工を施すことなく、装置２に対して特別な取り扱いを行うことなく、緊張材５から強い反力を得ることができ、その反力を圧入のための強い推力として圧入桁１２を介して沈設構造物４に伝達することができる。
【００４１】
この実施の形態の圧入装置２によれば、表面に凹凸を持たない緊張材５を使用できることから、緊張材５は表面が平坦な丸鋼、角鋼及び中空ロッド等の比較的入手が容易な一般材料を特別な加工を施すことなく使用することができ、圧入装置２の汎用性が高くなる。又、緊張材５の長さ方向の任意の位置において、各把持手段３１，３２の把持片３３を適宜に面接触させて緊張材５を把持することが可能となる。このため、緊張材５の長さ方向に対して圧入装置２を任意の位置で止めることができ、圧入装置２として動作の無駄を省くことができ、沈設構造物４の圧入を高い精度をもって行うことができる。
【００４２】
この実施の形態の圧入装置２によれば、各把持片３３が対応する案内枠３４の内面３４ａに対して垂直に接触している。このため、図８に示すように、上下の各油圧シリンダ２７，２８から各把持片３３に対して緊張材５の締付力として作用する荷重Ｆが、各把持片３３の内面３３ａの端部に偏ることがなく、その内面３３ａの全域に均一に分散することになる。従って、各把持片３３による緊張材５の締付力が、各把持片３３の内面３３ａの全域を通じて緊張材５の表面に均一に伝えられることになる。この結果、各把持片３３と緊張材５との間で、最も有効に摩擦力を得ることができ、各把持手段３１，３２により最も強力な把持力を得ることができる。
【００４３】
次に、上記の圧入装置２を含む圧入沈設装置１を使用した沈設構造物４の構築工法を図１１〜図２０を参照して説明する。
【００４４】
先ず、図１１に示す「グラウンドアンカー工」において、作業車４１に装備されたパーカッションドリル４２を使用し、施工地点に複数のグラウンドアンカー定着部６及びそれに接続されたＰＣ鋼より線を埋設する。
【００４５】
次いで、図１２に示すように、圧入沈設装置１の本体を組み立てる。即ち、沈設装置３を組み立て、その圧入桁１２の上に各圧入装置２を取り付けて、各圧入装置２に対応する緊張材５を接続する。
【００４６】
次に、図１３に示すように、刃口リング４ｂを施工地点に据え付け、その上に沈設構造物４のロット４ａを組み立てる。即ち、各圧入装置２を支持した圧入桁１２の下方に形成される空間に、沈設構造物４のロット４ａ等を組み立てる組立工程が行われる。組立工程終了後、圧入桁１２は保護リング１３を介してロット４ａの上に載せられる。
【００４７】
次に、図１４に示すように、沈設構造物４の圧入と土砂の掘削を行う。即ち、組み立てられたロット４ａの上に保護リング１３を介して圧入桁１２を載せ、各圧入装置２を所定の回数だけ作動させることにより、圧入桁１２等と共に沈設構造物４を地中に圧入する圧入工程を行う。これと共に、圧入された沈設構造物４の内側の土砂をバケット７により掘削する掘削工程を行う。このとき、沈設装置３のウインチ１４のギア機構の噛み合いを予め解除しておくことにより、圧入桁１２が圧入装置２の動作に伴って、沈設構造物４と共に所定の高さだけ降下することになる。
【００４８】
次に、図１５に示すように、沈設装置３を開放する。即ち、緊張材５を各圧入装置２の把持から開放して、沈設装置３のウインチ１４を巻き上げることにより、各圧入装置２等を圧入桁１２により初期位置までリフトアップさせるリフトアップ工程を行う。
【００４９】
次に、図１６に示すように、内足場４３を設置する。即ち、次のロット４ａの組み立てのために、沈設構造物４の内側に作業用の内足場４３を設置する。
【００５０】
次に、図１７に示すように、沈設構造物４に対して新たロット４ａを組み立てる組立工程を行う。即ち、圧入されたロット４ａの上に新たなロット４ａを載せて組み立て、その上に保護リング１３を介して圧入桁１２を載せる。内足場４３は、この組み立てのために使用される。
【００５１】
その後、内足場４３を撤去し、沈設構造物４の圧入と土砂の掘削、即ち、圧入工程及び掘削工程を更に行う。このように、上記一連の工程を繰り返すことにより、図１８に示すように、沈設構造物４を所定の深さまで強制圧入して沈設し、沈設構造物４を地中に構築する。
【００５２】
その後、図１９に示すように、沈設構造物４が所定の深度に到達した後、スライム処理を施す。即ち、沈設構造物４の内側の孔に水を補充し、その孔底に溜まったスライム（泥状微粒固形物）ＳＵを処理する。このスライム処理は、水中ポンプ４４を作動させ、トレミー管４５を通じて孔底のスライムＳＵを外へ搬出することにより行われる。
【００５３】
そして、図２０に示すように、底版コンクリート４６を、プランジャートレミー方式により打設する。即ち、トレミー管４５を通じて孔底に水中コンクリートを投入し、この水中コンクリートが硬化した後、水中ポンプ４４により孔内の水を搬出する。このようにして、孔底に底版コンクリート４６を打設する。上記のようにして沈設構造物４の構築を完了する。
【００５４】
以上説明したように、この実施の形態の沈設構造物構築工法によれば、組立工程において、圧入桁１２の下方の空間に沈設構造物４（ロット４ａ等）が組み立てられる。圧入工程において、圧入桁１２上に支持された各圧入装置２により沈設構造物４が地中に圧入され、掘削工程において、圧入された沈設構造物４の内側の土砂がバケット７により掘削される。更に、リフトアップ工程において、各圧入装置２が、沈設装置３のウインチ１４により、初期位置までリフトアップされる。これら一連の各工程が、必要に応じて繰り返されることにより、沈設構造物４が地中所定の深さまで沈設され構築されることになる。
【００５５】
ここで、沈設構造物４を地中所定の深さまで沈設するには、その構造物４を構成するロット４ａを、施工地点で圧入しながら積み重ね、その都度、各圧入装置２を使用して上下のロット４ａを互いに緊張結合させながら所定の大きさの沈設構造物４とすることになる。この場合、各圧入装置２を動作させて各ロット４ａを圧入する毎に、圧入桁１２と共に地表近くまで降下した各圧入装置２は、その都度、圧入桁１２及びそのウインチ１４により、初期位置までリフトアップされることになる。
従って、沈設構造物４の各ロット４ａを圧入するのに必要な自動化された各圧入装置２の動作に合わせて、各圧入装置２のリフトアップが行われ、しかもそのリフトアップの自動化が可能となり、作業者による高所作業が省略され、安全に施工できるようになる。この結果、各圧入装置２を使用して行われる沈設構造物４の構築作業の効率を向上させることができる。しかも、各圧入装置２が緊張材５の長さ方向の任意な位置で緊張材５を把持できるという機能と相俟って、この沈設装置３によれば、圧入桁１２を任意な位置でリアルタイムに止めることができる。
【００５６】
このように、この実施の形態の圧入沈設装置１によれば、沈設構造物４の沈設作業を自動化することができ、圧入桁１２を人力により桁上げする必要もないことから、沈設作業の負担の軽減を図ることができる。更に、圧入桁１２と共に各圧入装置２等を自動的に上昇・下降することが可能であり、各圧入装置２を圧入桁１２からいちいち取り外す必要がない。このため、取り外された圧入装置２を仮置きするための空間を施工地点の近傍に予め設ける必要がなく、作業範囲を縮減することができる。更に、クレーン等の機械により圧入桁１２を取り外す必要がないことから、作業スピードを向上させることもできる。
【００５７】
尚、この発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱することのない範囲で以下のように実施することもできる。
【００５８】
前記実施の形態では、図２，８に示すように、各把持片３３を対応する案内枠３４の内面３４ａに対して垂直に接触させるようにした。これに対して、図９，２１に示すように、各把持片３３が水平となるように、或いは、各把持片３３が対応する案内枠３４の外面に対して垂直をなすようにその内面３４ａに接触させるようにしてもよい。
【００５９】
【発明の効果】
請求項１に記載の発明の構成によれば、各把持手段として、上下各把持ハウジングの連通孔を中心に複数の把持片を配置し、それら把持片の内面を緊張材の表面に対して面接触又は離脱可能とし、それら把持片の外面を下向きに収束するように傾斜させる。更に、緊張材に対する各把持片の移動を案内するための複数の案内枠を設け、それら案内枠の内面を下向きに収束するように傾斜させて対応する把持片の外面に摺接可能とする。そして、緊張材を各把持片により把持するために、各把持片を、移動手段により各案内枠に沿って移動させるようにしている。
これにより、各把持片の内面が緊張材の表面に面接触するときには、各把持片の外面が各案内枠の内面に沿って案内され、各把持片が垂直及び水平の方向成分をもって移動することになる。従って、移動手段から各把持片に与えられる力の一部が各案内枠を介して各把持片による締付力として緊張材に伝えられ、緊張材が強い力をもって把持される。一方、各把持片を移動手段により上記と逆方向へ移動させることにより、各把持片の内面が緊張材の表面から容易に離脱する。この結果、緊張材に特別な加工を施すことなく、装置に特別な取り扱いを行うことなく、圧入のための強い推力を得ることができるという効果を発揮する。
【００６０】
請求項２に記載の発明の構成によれば、請求項１の発明の構成において、各把持片を対応する案内枠の内面に対して垂直に接触させている。
従って、各把持片による緊張材の締付力が、各把持片の内面全域を通じて緊張材の表面に均一に伝えられることになる。この結果、請求項１の発明の効果に加え、各把持片と緊張材との間で、最も有効に摩擦力を得ることができ、各把持手段により最も強力な把持力を得ることができるという効果を発揮する。
【００６１】
請求項３に記載の発明の構成によれば、請求項１又は請求項２の圧入装置を使用した沈設構造物構築工法において、組立工程において、圧入桁の下方の空間に沈設構造物を組み立て、圧入工程において、圧入桁上に支持された圧入装置により沈設構造物を地中に圧入し、掘削工程において、圧入された沈設構造物の内側の土砂を掘削し、更に、リフトアップ工程において、圧入装置を初期位置までリフトアップし、これら一連の各工程を必要に応じて繰り返すようにしている。
従って、沈設構造物を地中へ圧入するために必要な圧入装置の動作に合わせて同装置のリフトアップが行われ、そのリフトアップの自動化が可能となり、作業者による作業が省略されるようになる。この結果、圧入装置を使用した沈設構造物の構築作業における作業効率を向上させることができるという効果を発揮する。
【図面の簡単な説明】
【図１】一実施の形態に係り、圧入沈設装置を示す正面図である。
【図２】同じく、圧入装置を示す断面図である。
【図３】同じく、図２のＡ−Ａ線に沿った断面図である。
【図４】同じく、把持片を示す平面図である。
【図５】同じく、図４のＢ−Ｂ線に沿った断面図である。
【図６】同じく、案内枠を示す平面図である。
【図７】同じく、図６のＣ−Ｃ線に沿った断面図である。
【図８】同じく、案内枠に対する把持片の配置の関係を示す説明図である。
【図９】同じく、図８と比較される対照図である。
【図１０】同じく、（ａ）〜（ｆ）は圧入装置の一連動作を示す断面図である。
【図１１】同じく、グラウンドアンカー工を示す説明図である。
【図１２】同じく、圧入沈設装置の組立工程を示す説明図である。
【図１３】同じく、沈設構造物の組立工程を示す説明図である。
【図１４】同じく、圧入工程及び掘削工程を示す説明図である。
【図１５】同じく、リフトアップ工程を示す説明図である。
【図１６】同じく、内足場を設置する工程を示す説明図である。
【図１７】同じく、沈設構造物の組立工程を示す説明図である。
【図１８】同じく、圧入工程及び掘削工程を示す説明図である。
【図１９】同じく、スライム処理の工程を示す説明図である。
【図２０】同じく、底版コンクリート打設の工程を示す説明図である。
【図２１】別の実施の形態に係り、圧入装置を示す断面図である。
【符号の説明】
１ 圧入沈設装置
２ 圧入装置
３ 沈設装置
４ 沈設構造物
５ 緊張材
６ グラウンドアンカー（反力部材を構成する。）
７ バケット
１２ 圧入桁
２１ 主油圧シリンダ
２２ 上側の把持ハウジング
２３ 下側の把持ハウジング
２４ シリンダハウジング
２５ ピストン
２６ 中心孔
２７ 上側の油圧シリンダ（移動手段を構成する。）
２８ 下側の油圧シリンダ（移動手段を構成する。）
２９ 連通孔
３０ 連通孔
３１ 上側の把持手段
３２ 下側の把持手段
３３ 把持片
３３ａ 内面
３３ｂ 外面
３４ 案内枠
３４ａ 内面

Claims (3)

1. シリンダハウジング及びピストンを貫通する中心孔を有し、垂直に配置される油圧シリンダと、
   前記油圧シリンダの上下両端において、前記シリンダハウジング及び前記ピストンにそれぞれ固定され、前記中心孔に連通する連通孔をそれぞれ有する上側及び下側の把持ハウジングと、
   前記上側及び下側の把持ハウジングの内部にそれぞれ設けられ、前記中心孔及び前記各連通孔に挿通される緊張材を把持するための把持手段と
   を備え、反力部材から垂直方向に延びる緊張材を前記各把持手段により交互に把持しながら前記油圧シリンダを作動させて前記ピストンを伸縮させることにより、前記反力部材の反力を沈設構造物に伝達して同構造物を地中に強制圧入するようにした圧入装置において、
   前記各把持手段は、
   前記各把持ハウジングの連通孔を中心に配置され、前記緊張材の表面に対して面接触又は離脱可能をなす内面を有する複数の把持片と、
   前記複数の把持片と対応して前記上側及び下側の把持ハウジングの内面に配置され、対応する把持片の外面に摺接可能な内面を有し、前記緊張材に対する前記各把持片の移動をそれぞれ案内するための複数の案内枠と、
   前記各把持片の外面が下向きに収束するように傾斜することと、
   前記各案内枠の内面が下向きに収束するように傾斜することと、
   前記緊張材を前記各把持片により把持するために、シリンダハウジングに収納されるピストンが前記把持ハウジングに突出する複数のロッドを含み、前記複数のロッドを前記各把持片に連結し、前記複数のロッドが伸長して前記各把持片に力を与えることにより、前記各把持片を対応する案内枠の内面に沿ってそれぞれ移動させるための移動手段と
   を備えたことを特徴とする圧入装置。
2. 請求項１に記載の圧入装置において、
   前記各把持片は、移動方向にある一対の側面が内面に対して垂直であり、
   前記各把持片を前記対応する案内枠の内面に対して垂直に接触させたことを特徴とする圧入装置。
3. 請求項１又は請求項２に記載の圧入装置を使用した沈設構造物構築工法であって、
   前記圧入装置を圧入桁上に支持し、前記圧入桁の下方に形成される空間に前記沈設構造物を組み立てる組立工程と、
   前記組み立てられた沈設構造物の上に前記圧入桁を載せて前記圧入装置を作動させることにより、前記沈設構造物を地中に圧入する圧入工程と、
   前記圧入される沈設構造物の内側の土砂を掘削する掘削工程と、
   前記緊張材を前記圧入装置の把持から開放して前記圧入装置を前記圧入桁により初期位置までリフトアップさせるリフトアップ工程と
   を備え、必要に応じて前記一連の各工程を繰り返すようにしたことを特徴とする圧入装置を使用した沈設構造物構築工法。

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