JP4602319B2 - 杭圧入機及び杭圧入方法 - Google Patents

Description

本発明は、杭圧入機及びその杭圧入機を用いる杭圧入方法に関する。

従来、杭を地盤に打ち込んで埋設する装置として、既設の杭から反力を取って杭を地中に圧入する杭圧入機が知られている（例えば、特許文献１参照。）。

杭圧入機２０は、図５（ａ）、（ｂ）に示すように、杭を掴むチャック部１を有するチャック装置１５を備えている。このチャック装置１５のチャック部１は、平面視略円環形状を呈する摺動部２１を介して支持されて、そのチャック部１のセンタを通る軸回りに回転可能となっており、チャック部１が掴んだ杭Ｐの向きや配置を切り替えることができるようになっている。
特開２００４−１１３６０号公報

しかしながら、上記従来技術の場合、既設の杭列に並べて新たな杭Ｐを連設する際に、その新たな杭Ｐの向きを調整しながら杭の継手Ｔを連結するようにその杭を掴んだチャック部を回転させると、図６（ａ）に示すように、チャック部の回転中心から離れた位置の継手Ｔは大きく揺動してしまうので、その位置合わせ作業が難しいという問題があった。
また、既設杭（杭列）と新たな杭Ｐの継手Ｔを連結した後に、新たな杭Ｐの向きや位置を調整しようとその杭を掴んだチャック部を回転させると、図６（ｂ）に示すように、それぞれの杭に無理な力が加わってしまい、杭Ｐの継手Ｔやその近傍が変形してしまうことがあり、杭列に歪みが生じてしまうことがあるという問題があった。

本発明の目的は、容易に杭を連設することができる杭圧入機及び杭圧入方法を提供することである。

以上の課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、例えば、図１、図２に示すように、
昇降可能なチャック装置（１５）で杭を保持して下降させることにより既設杭（Ｐ）に隣接する位置に杭（Ｐ）を圧入する杭圧入機（１０）であって、
前記チャック装置は、杭を把持するチャック部（１）と、前記チャック部に把持される杭における前記既設杭に連結する継手（Ｔ）部分を回転中心として前記チャック部を回動させる回動手段（例えば、チャック回動用シリンダ５）と、を備えることを特徴とする。

請求項１に記載の発明によれば、杭圧入機は、チャック装置のチャック部に把持される杭の継手であって、既設杭の継手に連結する継手部分を回転中心として、そのチャック部を回動させることができる。
つまり、既設の杭に対してチャック部が把持する杭の継手を位置合わせして連結した後に、そのチャック部を回動させた場合であっても、その杭の継手や既設杭に負荷がかからないように、チャック部に把持される杭の配置を調整することができる。
よって、湾曲した杭列を形成するような場合であっても、既設杭の端に新たな杭の継手を位置合わせして連結した後に、その杭を所望する湾曲線に応じた位置となるように杭の配置を容易に調整することができるので、所望する湾曲線に沿った位置に杭の圧入を容易に行うことができる。従って、この杭圧入機を用いて、容易に杭を連設して所望する杭列を形成することができる。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の杭圧入機であって、例えば、図１、図２に示すように、
前記チャック装置は、前記チャック部における前記回転中心に近い一端側において比較的小さい揺動半径で回動する第１摺動部（１ａ）を支持する小径摺接部（１５ａ）と、前記回転中心から離れた他端側において比較的大きい揺動半径で回動する第２摺動部（１ｂ）を支持する大径摺接部（１５ｂ）と、を備えることを特徴とする。

請求項２に記載の発明によれば、杭圧入機のチャック装置のチャック部は、その回転中心に近い一端側における第１摺動部が小径摺接部に支持されて比較的小さい揺動半径で回動し、また、回転中心から離れた他端側における第２摺動部が大径摺接部に支持されて比較的大きい揺動半径で回動して、回転摺動するようになっている。つまり、チャック部の第１摺動部が比較的小さい揺動半径で回動し、チャック部の第２摺動部が比較的大きい揺動半径で回動することによって、チャック部に把持される杭の継手の先端部分を回転中心として杭を好適に回転させることができ、その杭の配置や向きを切り替える調整を好適に行うことができる。
また、このチャック装置のチャック部は、回転中心に近い第１摺動部が小径摺接部に摺接して比較的小さい揺動半径で回動し、また、回転中心から離れた第２摺動部が大径摺接部に摺接して比較的大きい揺動半径で回動し揺動するようになっているため、その回転中心がチャック部のセンタからずれた位置にあっても、チャック部の揺動範囲を比較的小さくすることができるので、チャック装置の小型化を図ることができる。

請求項３に記載の発明は、例えば、図１〜図３に示すように、
請求項１又は２に記載の杭圧入機（１０）を用いて、杭（Ｐ）を地中に圧入する杭圧入方法であって、
前記チャック装置（１５）が保持する杭（Ｐ）の継手（Ｔ）を既設杭に位置合わせし、更に、前記チャック部（１）を回動させて前記杭の配置を調整して、前記既設杭に連結した前記杭を前記チャック装置により地中の所定の深さまで圧入することを特徴とする。

請求項３に記載の発明によれば、杭圧入機のチャック部が把持する杭の継手を既設杭に位置合わせして連結した後にチャック部を回動させることによって、そのチャック部に把持される杭の配置を調整することができ、その杭を既設杭に連設するように地中に圧入することができる。
つまり、湾曲した杭列を形成するような場合であっても、既設杭に新たな杭の継手を位置合わせして連結した後に、その杭を所望する湾曲線に応じた位置となるように杭の配置を容易に調整することができるので、所望する湾曲線に沿った位置に杭の圧入を容易に行うことが可能になり、容易に杭を連設して所望する杭列を形成することができる。

本発明によれば、杭圧入機のチャック装置におけるチャック部は、そのチャック部に把持される杭の継手であって、既設杭の継手に連結する継手部分を回転中心とするように、その杭を回転させることができる。
つまり、チャック部が把持する杭の継手を既設の杭に位置合わせして連結した後に、そのチャック部が回動した場合であっても、その杭の継手や既設杭に負荷がかからないように、チャック部に把持される杭の配置が切り替えられるようになっている。
よって、湾曲した杭列を形成するような場合であっても、既設杭の端に新たな杭の継手を位置合わせして連結した後に、その杭を所望する湾曲線に応じた位置となるように杭の配置を容易に調整することができるので、この杭圧入機を用いた杭圧入方法であれば、所望する湾曲線に沿った位置に杭の圧入を容易に行うことができ、容易に杭を連設して所望する杭列を形成することができる。

以下、図面を参照して、本発明に係る杭圧入機及び杭圧入方法の実施形態について詳細に説明する。

杭圧入機１０は、図１（ａ）、（ｂ）に示すように、所定の杭Ｐ（例えば、鋼矢板、鋼管杭、鋼管矢板等）を地中に圧入する圧入機であり、既に地中に圧入された既設杭Ｐの上端側を掴んで支持する複数（例えば、４つ）のクランプ装置１１…を備えたサドル１２と、サドル１２に対して前後動可能なスライドベース１３と、スライドベース１３上で左右に旋回可能なリーダマスト１４と、リーダマスト１４の前面に昇降可能に取り付けられるチャック装置１５と、リーダマスト１４に対してチャック装置１５を昇降駆動するメイン油圧シリンダ１６等を備えている。

クランプ装置１１は、例えば、先に圧入された既設の杭である鋼矢板の上端側を挟んだ状態で図示しない油圧シリンダによりその鋼矢板の上端部を挟持して掴むことや、先に圧入された既設の杭である鋼管杭や鋼管矢板の上端部に挿入された状態で、図示しない油圧シリンダにより水平方向に広げられるようにして鋼管杭や鋼管矢板の内面を押圧して、その鋼管杭や鋼管矢板の上端部を掴むことによって、杭圧入機１０を既設杭Ｐの上端部に支持させる。
特に、クランプ装置１１は、掴んで支持した既設杭Ｐから反力を取って、杭圧入機１０が新たに杭Ｐを圧入することができるように、杭圧入機１０を既設杭Ｐの上端部に設置するようになっている。
なお、クランプ装置１１…は、例えば、先頭の基準となるクランプ装置１１を除いて、サドル１２に対して左右や前後に移動可能となっており、これにより円弧等の湾曲した線に沿って並んで圧入された複数の杭の上端を複数のクランプ装置１１でそれぞれ掴むことが可能となっているとともに、杭列の各杭の間隔を多少変えても対応できるようになっている。

スライドベース１３は、サドル１２に対し前方に移動してチャック装置１５を水平に前側に移動させることにより、サドル１２を移動することなく、先頭のクランプ装置１１が支持している既設杭の先に、二本の杭を前後方向に並べて順次圧入可能となっている。
リーダマスト１４は、スライドベース１３に対し左右に旋回可能とされることにより、順次並んで圧入される杭の列の方向を直角にまげたり、湾曲して曲げたりすることが可能となっている。
これらスライドベース１３とリーダマスト１４とにより、圧入機本体のクランプ装置１１…を備えたサドル１２に対してチャック装置１５を水平方向に移動可能となっている。

チャック装置１５は、その背面側がリーダマスト１４の前面側に昇降可能に嵌合した状態とされるとともに、リーダマスト１４とチャック装置１５に接続された左右のメイン油圧シリンダ１６，１６により昇降駆動されるようになっている。
また、チャック装置１５の内部には、杭Ｐを把持するチャック部１と、チャック部１を回動させる回動手段としてのチャック回動用シリンダ５等が備えられている。

チャック部１には、固定爪２と可動爪３とが対向して設けられており、可動爪３は、爪移動用シリンダ３ａの駆動により作動して固定爪２側に移動可能となっている。
そして、チャック部１は、図１（ａ）に示すように、上下に貫通した状態の杭Ｐであるハット型の鋼矢板のウェブＷを固定爪２と可動爪３とで押圧して挟み込み、その鋼矢板の両側の継手Ｔがそれぞれ杭圧入機１０の前後方向に向くように把持する。

このチャック部１におけるリーダマスト１４側となる一端側には第１摺動部１ａが設けられており、また、チャック部１におけるチャック装置１５の前端側となる他端側には第２摺動部１ｂが設けられている。
第１摺動部１ａは、チャック装置１５に設けられた側面視略コ字形状を呈するガイドである小径摺接部１５ａに支持されており、第２摺動部１ｂは、チャック装置１５に設けられた側面視略コ字形状を呈するガイドである大径摺接部１５ｂに支持されている。
なお、第１摺動部１ａは、曲率の大きい円弧形状（半径の小さな円の円弧）を呈しており、第２摺動部１ｂは、第１摺動部１ａより曲率の小さい円弧形状（第１摺動部１ａより半径の大きな円の円弧）を呈している。

チャック回動用シリンダ５は、シリンダ本体側が本体固定部５ａを介してチャック装置１５に固定されており、シリンダロッド側がロッド固定部５ｂを介してチャック部１に固定されている。
そして、チャック回動用シリンダ５がシリンダロッドを進退させることによって、図２に示すように、チャック部１に把持される杭Ｐにおけるリーダマスト１４側（第１摺動部１ａ側）の継手Ｔの先端部分を回転中心としてチャック部１を回動させるようになっている。

特に、チャック部１は、チャック回動用シリンダ５の駆動に伴い、その回転中心に近い一端側における第１摺動部１ａが小径摺接部１５ａに摺接して比較的小さい揺動半径で回動し、また、回転中心から離れた他端側における第２摺動部１ｂが大径摺接部１５ｂに摺接して比較的大きい揺動半径で回動して、回転摺動するようになっている。
このようにチャック部１の第１摺動部１ａが比較的小さい揺動半径で回動し、チャック部１の第２摺動部１ｂが比較的大きい揺動半径で回動することによって、チャック部１に把持される杭Ｐの一方の継手Ｔの先端部分を回転中心として杭Ｐを好適に回転させることができ、その杭Ｐの配置や向きを切り替える調整を行うことが可能になっている。

なお、このチャック装置１５が、メイン油圧シリンダ１６により駆動される昇降範囲は限られているので、杭を把持してチャック装置１５を下降させることと、杭を離してチャック装置１５を上昇させることを繰り返すようになっている。これにより、１ストローク分ずつ杭を圧入することが繰り返され、チャック装置１５の昇降範囲より深く杭を地中に圧入することが可能になっている。
また、杭圧入機１０は、順次杭を圧入する際に、新たに圧入した杭に対してクランプ装置１１を備えるサドル１２を移動させるようにして、杭の一本分に対応して前進することができる。この杭圧入機１０の杭上の移動に関する動作は従来公知のものと同様であるので、ここでは詳述しない。

次に、本発明に係る杭圧入方法であって、既設杭に対して杭を連設して、所望する湾曲をなす杭列をカーブ施工する杭圧入方法について説明する。

まず、施工箇所にとなる所定の位置において、地面に対して杭Ｐを圧入し、その地面に埋設されてなる数本の杭Ｐを基準となる既設杭Ｐとして施す。
次いで、基準の杭として地中に圧入された既設杭Ｐの上端部に、クランプ装置１１を介して杭圧入機１０を設置する。

次いで、クレーンなどによって吊り込んで搬入した所定の杭Ｐを、杭圧入機１０のチャック装置１５に供給する。
そして、チャック装置１５が供給された新たな杭Ｐをチャック部１で把持した状態で、リーダマスト１４がスライドベース１３に対し左右に旋回することによって、チャック装置１５を水平方向に移動させて、そのチャック装置１５が保持する杭Ｐの継手Ｔであって第１摺動部１ａ側の継手Ｔの先端を、図３（ａ）に示すように、杭列をなす既設杭Ｐにおける端の杭の継手Ｔｐに位置合わせする。そして、その既設杭Ｐにおける杭の継手Ｔｐに新たな杭Ｐの継手Ｔを連結する。

更に、そのチャック装置１５のチャック部１に把持される杭Ｐにおける第１摺動部１ａ側の継手Ｔの先端であって、既設杭Ｐの継手Ｔｐに連結した継手Ｔの先端部分を回転中心としてチャック部１を回動させて、図３（ｂ）に示すように、所望する湾曲線上に沿った位置に、その新たな杭Ｐの配置を調整する。
この際、杭Ｐは、既設杭Ｐの継手Ｔｐに連結した継手Ｔの先端を回転中心として回転するので、その杭Ｐの継手Ｔや既設杭Ｐの継手Ｔｐに負荷がかからないようにスムーズに回転することができ、杭Ｐの配置を好適に調整することができる。

次いで、既設杭Ｐに連結して所定の配置に調整された杭Ｐを、チャック装置１５により地中の所定の深さまで圧入する。
こうして杭Ｐを既設杭Ｐに連設して杭列を形成することができる。
そして、杭圧入機１０は、新たな杭Ｐが埋設される度に、その杭列をなす既設杭Ｐ上を前進し、次の杭を既設杭Ｐに並べて地中に圧入し、杭列をカーブ施工する。

このように、本発明に係る杭圧入機１０は、チャック装置１５のチャック部１に把持される杭Ｐの一方の継手Ｔの先端を回転中心として回転させることができるチャック部１を備えているので、既設杭Ｐの端の継手Ｔｐに、そのチャック部１が把持する杭Ｐの継手Ｔを位置合わせして連結した後にチャック部１を回動させた際に、その杭Ｐの継手Ｔや既設杭Ｐの継手Ｔｐに負荷がかからないように杭Ｐの配置を調整することができる。
つまり、湾曲した杭列を形成するような場合であっても、既設杭Ｐの端の継手Ｔｐに新たな杭Ｐの継手Ｔを位置合わせして連結した後に、その杭Ｐを所望する湾曲線に応じた位置となるように杭Ｐの配置を容易に調整することができるので、所望する湾曲線に沿った杭Ｐの圧入を容易に行うことができる。
従って、この杭圧入機１０を用いて、容易に杭Ｐを連設して所望する杭列を形成することができる。

また、このチャック装置１５のチャック部１は、回転中心に近い第１摺動部１ａが小径摺接部１５ａに摺接して比較的小さい揺動半径で回動し、また、回転中心から離れた第２摺動部１ｂが大径摺接部１５ｂに摺接して比較的大きい揺動半径で回動し揺動するようになっているため、その回転中心がチャック部１のセンタからずれた位置にあっても、チャック部１の揺動範囲を比較的小さくすることができるので、チャック装置１５の小型化を図ることができる。

なお、本発明は上記実施形態に限られるものではない。
例えば、図４（ａ）に示すように、コンクリート矢板用のチャック部１の場合、所定の杭であるコンクリート矢板Ｐａの凸状継手Ｔａを第１摺動部１ａ側に、凹状継手Ｔｂを第２摺動部１ｂ側にするように固定爪２と可動爪３で挟んで把持して、その凸状継手Ｔａ部分が回転中心となるように、杭圧入機１０におけるチャック装置１５のチャック部１を回動可能にすればよい。
また、図４（ｂ）に示すように、鋼管矢板用のチャック部１の場合、所定の杭である鋼管矢板Ｐｃを４つの杭把持部３０で把持して、第１摺動部１ａ側の継手Ｔｃ部分が回転中心となるように、杭圧入機１０におけるチャック装置１５のチャック部１を回動可能にすればよい。

なお、本発明の適用は上述した実施形態に限定されることなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。

本発明に係る杭圧入機を示す平面図（ａ）と、側面図（ｂ）である。 本発明に係る杭圧入機を示す平面図である。 本発明に係る杭圧入方法における杭列の施工に関する説明図であり、杭の角度の調整前（ａ）と、調整後（ｂ）である。 チャック装置のチャック部の変形例を示す説明図であり、コンクリート矢板用のチャック部（ａ）と、鋼管矢板用のチャック部（ｂ）である。 従来の杭圧入機を示す平面図（ａ）と、側面図（ｂ）である。 従来の杭列の施工に関する説明図であり、杭の継手の位置合わせに関する問題点（ａ）と、杭の継手の変形や歪みに関する問題点（ｂ）を示している。

符号の説明

１ チャック部
１ａ 第１摺動部
１ｂ 第２摺動部
２ 固定爪
３ 可動爪
３ａ 爪移動用シリンダ
５ チャック回動用シリンダ（回動手段）
１０ 杭圧入機
１１ クランプ装置
１２ サドル
１３ スライドベース
１４ リーダマスト
１５ チャック装置
１５ａ 小径摺接部
１５ｂ 大径摺接部
１６ メイン油圧シリンダ
Ｐ 杭
Ｔ 継手
Ｗ ウェブ

Claims (3)

1. 昇降可能なチャック装置で杭を保持して下降させることにより既設杭に隣接する位置に杭を圧入する杭圧入機であって、
   前記チャック装置は、杭を把持するチャック部と、前記チャック部に把持される杭における前記既設杭に連結する継手部分を回転中心として前記チャック部を回動させる回動手段と、を備えることを特徴とする杭圧入機。
2. 前記チャック装置は、前記チャック部における前記回転中心に近い一端側において比較的小さい揺動半径で回動する第１摺動部を支持する小径摺接部と、前記回転中心から離れた他端側において比較的大きい揺動半径で回動する第２摺動部を支持する大径摺接部と、を備えることを特徴とする請求項１に記載の杭圧入機。
3. 請求項１又は２に記載の杭圧入機を用いて、杭を地中に圧入する杭圧入方法であって、
   前記チャック装置が保持する杭の継手を既設杭に位置合わせし、更に、前記チャック部を回動させて前記杭の配置を調整して、前記既設杭に連結した前記杭を前記チャック装置により地中の所定の深さまで圧入することを特徴とする杭圧入方法。

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