JP4064320B2 - 中空杭建込み施工用中掘り装置 - Google Patents

Description

本発明は中空杭建込み施工用中掘り装置に関する。

従来から地中に杭を建込んで造成する工法として、地上に置かれる旋回動機により円筒状のケーシング（中空杭）を回転させながら圧入し、そのケーシング内の土砂をクラムシェルバケットにより掴んで引き上げて排出させることを繰り返し行い、排土後ケーシング内に鉄筋を組み込んだのちコンクリートを打設して地中杭を造成するようになされていた。

しかしながら、このようなクラムシェルバケットによる土砂の掴み出しでは、１掴みごとにバケツトを引き上げて排土させることを繰り返し行うことが必要であるため、施工効率が著しく悪いことが指摘されていた。

かかることから近時では、特許文献１、２に示されるように、旋回動機によりケーシング（中空杭）を回転させるとともに駆動部を吊持し、駆動部に連結された掘削ロッドを前記ケーシング内に挿通して、該ロッドの下端の掘削ヘッドにより土砂を掘削しつつ掘削ロードのスクリュー翼により排土させるようにした専用の中掘り装置が提案されている。
特開２００２−６１１８７号公報 特開平１１−１３１４７２号公報

しかるに上記いずれの特許文献１、２に記載の中掘り装置も、駆動部に専用の中掘りオーガーを必要としており、そのため従来から汎用されているアースオーガーの駆動部を転用することができず、その結果中掘り装置の製造コストを高めることになり、経済的に不利であった。

本発明はこれに鑑み、汎用のアースオーガーを転用して中掘り装置を構成するようにし、中掘り装置の製造コストを大幅に低減し得て安価に提供することを課題としてなされたものである。

上記課題を解決する手段として本発明は、地上に設置される旋回動機により中空杭に回転を与えつつ地中に押入し、中空杭内の土砂を掘削してソイル柱とする中空杭建込み施工に用いる中掘り装置であって、前記旋回動機により駆動され前記中空杭と共に回転可能であり、吊持手段により回転および上下動自在に支持される駆動部保持用ケーシングと、このケーシングの内部縦方向に固設されたガイドレールと、このガイドレールに上下摺動自在に装着され、前記駆動部保持用ケーシングと一体的に回転する汎用の駆動部と、この駆動部の出力軸に連結され下端に掘削ヘッドを有する掘削ロッドと、一端が前記駆動部に結合され他端が前記駆動部保持用ケーシングの下部に結合された少なくとも左右一対の圧入用油圧シリンダとを備え、前記駆動部保持用ケーシングの下部に中空杭の上端を連結可能とするとともに前記圧入用油圧シリンダの短縮動により前記駆動部を前記掘削ヘッドで掘削可能に圧下自在としたことを特徴とする。

こうしたことにより、駆動部の構造および形状を中掘り専用品として構成することなく在来のアースオーガーに用いられる駆動部をそのまま中掘り装置用として転用することができ、中掘り装置の製造コストを著しく廉価に抑えることができる。

また駆動部は、吊持手段によって回転自在に支持される駆動部保持用ケーシングに設けたガイドレールにそって昇降するので、その昇降動を極めて安定なものとすることができる。

前記駆動部保持用ケーシングを円筒状で構成すれば、駆動部およびそれに付帯する圧入用油圧シリンダ、その油圧配管等を隠蔽することができ、外観形態を整えることができると同時にこれらが外的要因によって損傷することを防ぐことができるので好ましい。

前記駆動部保持用ケーシングは、前記吊持手段により吊持される上部ケーシングと、この上部ケーシングに上下方向摺動自在に外嵌され前記圧入用油圧シリンダの下端が結合される下部ケーシングとで構成し、前記上部ケーシングの内部縦方向にガイドレールを固設してこれに駆動部を上下方向摺動自在に装着し、前記駆動部の下降時に上部ケーシングが共に下降するようにしてもよい。

前記駆動部保持用ケーシングを吊持する吊持具に、グラウトを前記駆動部および掘削ロッド内を通じて前記掘削ヘッドに供給するためのグラウトスイベルと、前記圧入用油圧シリンダと杭チャックに圧油の給排を行うための油圧スイベルと、前記駆動部のモータに給電するための給電スリップリングとを設けるようにすれば、構成を頗る簡潔にまとめることができる。

以上説明したように本発明によれば、駆動部の構造や形状を中掘り専用品とすることなく、在来一般に用いられているアースオーガー部をそのまま中掘り用として転用することが可能となるから、中掘り装置を著しく廉価に構成することができ、また駆動部を保持する駆動部保持用ケーシングを回転的に吊持するようにしているので、付帯する装置類も汎用のクレーン等の機械の使用ですみ、手軽で安価な中掘り装置を提供することができる。

請求項２のように、駆動部保持用ケーシングを上下２段として伸縮自在に構成すれば、吊り込み時等における外形を小さくすることができるので取り扱いやすく、また上方に上げても威圧感を与えることがない。

請求項３によれば、駆動部保持用ケーシングの吊持具に、必要とするスイベルや給電スリップリングを設けているので、圧油の給排や給電のための配管、配線等の繁雑さをもたらすことなく構成することができ、外部損傷等の悪影響を受けにくい構成とすることができる。

以下、本発明を図面に示す実施の形態を参照して説明する。

図１は本発明による中空杭建込み施工用中掘り装置の一実施形態の一部を断面表示した全体の正面図を示し、図２（Ａ），（Ｂ）はその主要部の動作状態を、図３は同平面図を示している。

上記中空杭建込み施工用中掘り装置の構成要素の概要としては、地上に設置され中空杭１に回転を与える旋回動機２と、図示しないクレーン等の吊持手段に吊持具３を介して回転および上下動自在に支持される駆動部保持用ケーシング４と、このケーシング４の内部縦方向に固設されたガイドレール５，５と、このガイドレール５，５に上下動自在に装着された汎用の駆動部６と、この駆動部６の出力軸７に連結され下端に掘削ヘッド８を有する掘削ロッド９と、シリンダ部１０ａが前記駆動部６に取付具１１を介して結合されピストンロッド部１０ｂの先端が前記駆動部保持用ケーシング４の下部に連結された左右一対の圧入用油圧シリンダ１０，１０とを備えており、前記駆動部保持用ケーシング４の下部に中空杭１の上端を連結自在とする杭チャック１２が設けられている。

前記旋回動機２は、図示の実施形態では周知の全旋回機タイプのものを示しており、この旋回動機２はクローラ１３により自走可能のもので、その機台１４に鋼管製の中空杭１の外周上下２位置を各別に把持し得る上部チャック１５_１と下部チャック１５_２とを有し、これらチャック１５_１，１５_２は前記機台１４に搭載のモータＭ_１，Ｍ_２により回転駆動自在とされているとともに油圧ジャッキ１６，１６により個別に上下動可能とされ、上下のチャック１５_１，１５_２を各別に把持・解放を行って交互に尺取虫運動させることにより中空杭１を圧入させることができるようになっている。しかし中空杭１の回転圧入用として単一のチャックのみを有する旋回動機であってもよく、また自走式でなく据置型のものであってもよい。

前記駆動部保持用ケーシング４は、図示の実施形態では鋼管等の円筒体で構成され、その内面縦方向に支持部材１７（図３示）を介して平行２本のガイドレール５，５が固設されており、このガイドレール５，５に通常のアースオーガーに用いられているところのモータ、減速機等が内蔵された駆動部６がその背面に取り付けられたスライダ１８，１８をスライド自在に嵌合して上下動自在に装着されている。

上記駆動部６の下端の出力軸７には、連結器１９（例えば油圧による自動連結器）が設けられ、この連結器１９により掘削ロッド９の上端が駆動部６の出力軸７に連結されるようになっている。

この掘削ロッド９は前記中空杭１内に挿通され、その下端には詳細は図示しないが拡径して掘削し、中空杭１の内径以下に縮径して回収する掘削ヘッド８が装着されている。

前記駆動部保持用ケーシング４の内面と駆動部６の側面との間には左右一対の圧入用油圧リンダ１０，１０が配置されている。この圧入用油圧シリンダ１０，１０は、そのシリンダ部１０ａ，１０ａの上部間を連結する結合部材１１を介して駆動部６に一体的に結合されており、またピストンロッド部１０ｂ，１０ｂの下端は駆動部保持用ケーシング４の下部にピン２０，２０により連結されている。

したがって圧入用油圧シリンダ１０，１０のシリンダ部１０ａ，１０ａの上部に圧油を供給することにより該シリンダ部１０ａ，１０ａが上昇して駆動部６が上昇し（図２（Ａ）示）、シリンダ部１０ａ，１０ａの下部に圧油を供給することにより該シリンダ部１０ａ，１０ａが下降して駆動部６が下降（図２（Ｂ）示）するように構成されている。

前記駆動部保持用ケーシング４の上端左右部には、クレーン等にワイヤ２１を介して吊持される吊持具３の回転部３ａにピン２２，２２により枢支された片側一対ずつのアーム２３，２３の下端がピン２４，２４により枢支されて駆動部保持用ケーシング４が懸吊支持されている。

前記吊持具３には、前記駆動部６、掘削ロッド９内の図示しない通路を通じてグラウトを前記掘削ヘッド８の注出口へ導くためのグラウトスイベル２５と、前記圧入用油圧シリンダ１０，１０及び杭チャックに圧油の給排（掘削ロッド９の油圧式自動連結器を有する場合はその作動用油圧の給排を含む）を行う油圧スイベル２６と、駆動部６の駆動用電力を供給するための給電スリップリング機構２７とが搭載され、その回転部３ａに前記アーム２３，２３の上端が前記のようにピン止めされていることにより駆動部保持用ケーシング４を回転自在に支持している。

なお駆動部保持用ケーシング４は、上記のように円筒体で構成すれば、駆動部６およびそれに付帯する圧入用油圧シリンダ１０，１０、その油圧配管等がすべて内部に隠蔽されるので外観形態を整えることができるとともに、外的要因によってこれら付帯機器類が損傷を受けることを防止するうえで好ましい。しかしこの駆動部保持用ケーシング４は必ずしも円筒体に限られるものではなく、フレームで組み上げた枠体であってもよく、その形態は任意に選択することができる。 次に上記実施形態の作用を説明する。

杭を造成する箇所へ旋回動機２を移動させて定置し、その上部から中空杭１を吊り込んで上下のチャック１５_１，１５_２内に挿通させ、次いで上下のチャック１５_１，１５_２のモータＭ_１，Ｍ_２および油圧ジャッキ１６を交互に駆動して把持（回転）・下降・解放・上昇を行わせる尺取虫運動を行わせることにより中空杭１を回転させつつ或る程度の深さまで圧入させる。なおチャックが単一の旋回動機である場合は、そのチャックを把持（回転）−下降−解放−上昇のサイクルを行わせて中空杭１の圧入を行う。

中空杭１が地中に安定しておかれる深さまで圧入したところでその内部に掘削ヘッド８を縮径状態とした掘削ロッド９を挿入して掘削ヘッド８を中空杭１の下端より突出させる。また駆動部６を上昇位置（図２（Ａ）示）に置いた駆動部保持用ケーシング４を中空杭１の上部へ吊り下ろし、その下端を中空杭１の上端に載せ、杭チャック１２により駆動部保持用ケーシング４と中空杭１とを接続する。これと同時に駆動部６の出力軸７と掘削ロッド９の上端とが連結器１９により連結される。

なお、この際に駆動部保持用ケーシング４のみを先に吊り下ろし、中空杭１に接続したのち該ケーシング４の吊持を解いてその上端を開放させ、次いでケーシング４内に駆動部６を吊り込んでガイドレール５，５に装着させるようにしてもよい。

上記のようにセットしたのち、駆動部６に給電して掘削ロッド９を回転させると、その下端の掘削ヘッド８が拡径して中空杭１の下部の地盤が掘削され、グラウトスイベル２５を通じて供給されるグラウトが掘削ヘッド８の注出口から掘削土砂中に抽出されて掘削土砂と撹拌混練される。

中空杭１の回転時には駆動部保持用ケーシング４も吊持具３に対し共に回転するので、前述の公知技術に示されるような大掛りな同期装置類は全く必要がなく、中空杭１の中掘り建込みを何ら支障なく行うことができる。

掘削を進行させるには、図２（Ａ）の状態におかれている駆動部保持用ケーシング４の圧入用油圧シリンダ１０，１０のシリンダ部１０ａ，１０ａの下部に圧油を供給して該油圧シリンダ１０，１０を短縮動させることにより駆動部６が下降し、これに伴って掘削ロッド９が下降して掘削ヘッド８による掘削が進む。

その跡に中空杭１を圧入させることを繰り返して行うことにより中空杭１を所定の深度まで建込むことができる。

なお、中空杭１を継ぎ足す必要がある場合には、杭チャック１２および連結器１９を一旦切り離して駆動部保持用ケーシング４を上昇させ、掘削ロッド９および中空杭１を継ぎ足して前期と同様に掘削および中空杭１の圧入を行えばよい。

中空杭１の建込みが完了したら、掘削ロッド９を逆回転させて掘削ヘッド８を縮径させ、杭チャック１２を解いたのち駆動部保持用ケーシング４を吊り上げて掘削ロッド９を中空杭１から引き抜く。

これにより地中に建込まれた中空杭１内にはグラウトと混練された土砂が残り、強固な地中杭が造成される。

図４および図５は本発明の他の実施形態を示すもので、駆動部保持用ケーシング４を上下２分割構造とされ、吊持時の形態を小さくして取り扱いの便と威圧感の解消とを図ったものである。

すなわち駆動部保持用ケーシング４が上部ケーシング４Ａと下部ケーシング４Ｂとで構成され、下部ケーシング４Ｂ内に上部ケーシング４Ａが摺動自在に嵌挿され、この上部ケーシング４Ａ内縦方向にガイドレール５，５が固設されて駆動部６が上下動自在に装着されるようになっており、圧入用油圧シリンダ１０，１０を短縮させることにより図４（Ｂ）に示すように上部ケーシング４Ａが駆動部６と共に下部ケーシング４Ｂ内に収納されるように構成されている。

したがって駆動部保持用ケーシング４の取り扱い時には図４（Ｂ）にみられるように上下方向の高さが約１／２となり、取り扱いが容易であるとともに外観上もコンパクトな形態となって威圧感を柔げることになる。

他の構成および作用は前述の実施形態と同様であるから、対応する部材にこれと同一符号を付すに留め、その詳細な説明は省略する。

本発明による中空杭建込み施工用中掘り装置の一実施形態を示す一部を断面表示した正面図。 同、要部を拡大して示すもので、（Ａ）は駆動部上昇時、（Ｂ）は同下降時の断面図。 同、平面図。 本発明の他の実施形態を示すもので、（Ａ）は駆動部上昇時、（Ｂ）は同下降時の断面図。 同、平面図。

符号の説明

１ 中空杭
２ 旋回動機
３ 吊持具
４ 駆動部保持用ケーシング
５ ガイドレール
６ 駆動部
８ 掘削ヘッド
９ 掘削ロッド
１０ 圧入用油圧シリンダ
１２ 杭チャック
１５_１ 上部チャック
１５_２ 下部チャック
１６ 油圧ジャッキ
１９ 連結器
２３ アーム
２５ グラウトスイベル
２６ 油圧スイベル
２７ 給電スリップリング

Claims (3)

1. 地上に設置される旋回動機により中空杭に回転を与えつつ地中に押入し、中空杭内の土砂を掘削してソイル柱とする中空杭建込み施工に用いる中掘り装置であって、
   前記旋回動機により駆動され前記中空杭と共に回転可能であり、吊持手段により回転および上下動自在に支持される駆動部保持用ケーシングと、
   このケーシングの内部縦方向に固設されたガイドレールと、
   このガイドレールに上下摺動自在に装着され、前記駆動部保持用ケーシングと一体的に回転する汎用の駆動部と、
   この駆動部の出力軸に連結され下端に掘削ヘッドを有する掘削ロッドと、
   一端が前記駆動部に結合され他端が前記駆動部保持用ケーシングの下部に結合された少なくとも左右一対の圧入用油圧シリンダと
   を備え、
   前記駆動部保持用ケーシングの下部に中空杭の上端を連結可能とするとともに前記圧入用油圧シリンダの短縮動により前記駆動部を前記掘削ヘッドで掘削可能に圧下自在とした
   ことを特徴とする中空杭建込み施工用中掘り装置。
2. 前記駆動部保持用ケーシングは、前記吊持手段により吊持される上部ケーシングと、この上部ケーシングに上下方向摺動自在に外嵌され前記圧入用油圧シリンダの下端が結合される下部ケーシングとで構成され、前記上部ケーシングの内部縦方向にガイドレールを固設してこれに駆動部を上下方向摺動自在に装着し、前記駆動部の下降時に上部ケーシングが共に下降するように構成されている請求項１記載の中空杭建込み施工用中掘り装置。
3. 前記駆動部保持用ケーシングを吊持する吊持具に、グラウトを前記駆動部および掘削ロッド内を通じて前記掘削ヘッドに供給するためのグラウトスイベルと、前記圧入用油圧シリンダに圧油の給排を行うための油圧スイベルと、前記駆動部のモータに給電するための給電スリップリングとが設けられている請求項１または２記載の中空杭建込み施工用中掘り装置。

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