JP4903544B2 - 錘落下装置 - Google Patents

Description

この発明は、錘落下装置に関し、特に、地盤に埋設された杭の杭頭部に上方から錘を落下させた際の衝撃により、杭の支持力を求める試験方法に用いる錘落下装置に関するものである。

地盤中に打設された基礎杭の、地中での負荷支持力の試験方法および試験装置としては、従来、以下に説明する概ね２つの方式が知られている。

第一の方式は、杭頭部の直上上方から所定質量の錘を落下させ、その際の落下衝撃に基づいて、杭の抵抗を求めて、この抵抗力から支持力を推定する試験方法である。

第二の方式は、杭頭に載架した反力マスを、推進薬の燃焼ガス圧により打ち上げ、反力マスの慣性反力で杭頭を打撃する方法である。しかしながら、このような従来の試験方法には、以下に説明する技術的な課題があった。

すなわち、まず錘をクレーンで吊り上げ、任意の高さから錘を落下させる第一の方式は、吊り上げ荷重が２５トンを超えるクレーンを使用する際には、これを試験現場まで運搬する場合に、運送上道路交通法の規制を受け、昼間の運送は禁止されるのと、錘の重量が６５トン以上のクレーンは現地組み立てとなるため、費用が高くついている。また、杭の打設場所によってはクレーン車を搬入できない場所があり、載荷杭打ち試験が不可能となることがあった。

また、反力マスを推進薬の燃焼ガス圧により打ち上げ、反力マスの慣性反力で杭頭を打撃する第二の方式は、重量物である反力マスの運搬費や、現場設置に費用がかかるとともに、推進剤に火薬類を使用するのでそれらの保管、運搬時の取り扱いが厳しく、簡単に試験できないという欠点があった。

埋設杭の支持力を試験するには、杭頭に何らかの打撃圧力を加える必要があるが、第一の方式の錘をクレーンで落下させる方法や、第二の方式の推進薬を燃焼させる反力マス試験方法では、全体的な費用がかかり過ぎ、試験日数も数日を要する欠点があった。

前述した従来の試験方法および試験装置の中で、第一の方式の錘をクレーンで吊り上げ、杭頭に落とす方法が一般的であるが、前述の通りコスト高となるのが欠点があった。本発明では、試験時間が短く、費用が割安で且つ安全に、しかも、簡単に錘を吊り上げて杭頭に落下衝撃を与えることができる錘の落下装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明は、地盤中に埋設された杭の杭頭部に、上方から錘を落下させて、その際の落下衝撃に基づいて、前記杭の支持力を求める試験方法に用いる錘落下装置において、前記杭頭部の直上に前記錘を上下移動可能に案内する載荷架台と、前記錘の引上げ落下制御部とを備え、前記引上げ落下制御部は、前記錘が下端に固定された吊りロッドと、前記吊りロッドとピンを介して離脱可能に連結され、前記吊りロッドを前記錘ともに上方に引き上げる吊上げシリンダーと、前記吊りロッドと離脱可能に連結され、連結状態で前記吊りロッドを引き上げ位置に保持するとともに、連結解除状態で前記錘を前記吊りロッドとともに前記載荷架台に沿って落下させる保持シリンダーとを有している。

このように構成した錘落下装置によれば、杭頭部の直上に錘を上下移動可能に案内する載荷架台と、錘の引上げ落下制御部とを備えているので、試験時間が短く、費用が割安で且つ安全に、しかも、簡単に錘を吊り上げて杭頭に落下衝撃を与えることができる。また、引上げ落下制御部は、錘が下端に固定された吊りロッドと、吊りロッドとピンを介して離脱可能に連結され、吊りロッドを錘ともに上方に引き上げる吊上げシリンダーと、吊りロッドと離脱可能に連結され、連結状態で吊りロッドを引き上げ位置に保持するとともに、連結解除状態で錘を吊りロッドとともに載荷架台に沿って落下させる保持シリンダーとを有しているので、比較的簡単な操作により、錘の引上げ落下を行うことができる。

前記吊りロッドは、前記ピンを差し込む貫通孔が、軸方向に沿って複数設けることができる。

前記吊上げシリンダーと保持シリンダーとは、前記載荷架台に搭載することができる。

前記引上げ落下制御部は、前記吊上げシリンダーと保持シリンダーとに接続される切り替えバルブ，ストップバルブ，分配器を備え、前記バルブおよび分配器は、油圧ホースを通じて油圧ポンプと連結することができる。

前記引上げ落下制御部は、前記吊上げシリンダーと保持シリンダーとのピストンを一方に移動させる油圧回路と、前記吊上げシリンダーと保持シリンダーのピストンを他方に移動させる油圧回路と、前記一対の油圧回路を区別して送油する送油切り替え用操作レバーとを有することができる。

本発明に係る錘落下装置によれば、試験時間が短く、費用が割安で且つ安全に、しかも、簡単に錘を吊り上げて杭頭に落下衝撃を与えることができる。

以下、本発明の好適な実施の形態について、添付図面に基づいて詳細に説明する。図１〜図６は、本発明にかかる錘落下装置の一実施例を示している。これらの図に示した錘落下装置は、図１に全体配置を示すように、地盤１０中に埋設された杭１２の支持力を測定する際に使用されるものであって、この試験では、杭１２の上端側に位置する杭頭部１４の上面に加えられる載荷荷重と変位とを測定する計測器（図示省略）が用いられる。なお、図１に示した例では、杭頭部１４の上端には、ゴム板などのクッション材１８が載置されている。

この試験では、杭頭部１４の上方から所定質量の錘２０を落下させた際の、錘２０の落下衝撃による、杭頭部１４の載荷荷重と変位とを計測器で測定し、これによって得られた測定値に基づいて、杭１２の支持力を求めることが基本構成となっている。

本実施例の錘落下装置は、載荷架台２２と引上げ落下制御部２４とを備えている。載荷架台２２は、図１に示すように、地盤面に当接される基台２２ａと、基台２２ａに立設支持されたガイド柱２２ｂと、ガイド柱２２ｂの上端に固設された支持台２２ｃとを備えている。

ガイド柱２２ｂは、杭頭部１４の直上の同心状に位置していて、錘２０を上下移動可能に案内するものであって、錘２０が落下する際には、落下移動を妨げることがないように、緩く錘２０の外周面に当接している。

引上げ落下制御部２４は、吊りロッド２６と、吊上げシリンダー２８と、保持シリンダー３０とを有している。吊りロッド２６は、下端に錘２０が固設されたものであって、その長手方向に沿って複数の貫通孔３２が穿設されている。この貫通孔３２には、後述するピンが挿通される。本実施例の場合、吊りロッド２６は、厚みが４０ｍｍ、幅２００ｍｍ、長さ５８００ｍｍの角型ロッドに構成される。

吊上げシリンダー２８は、本実施例の場合、同時に駆動される一対の左，右シリンダー２８０，２８１から構成され、一対の左，右シリンダー２８０，２８１は、図２に示すように、制御部２４の筐体３４の上部側にあって、吊りロッド２６を中心にして、その両側に配置されている。

各シリンダー２８０，２８１は、ピストン２８０ａ，２８１ａと、ピストン２８０ａ，２８１ａの伸長用油圧ポート２８０ｂ，２８１ｂと、収縮用油圧ポート２８０ｃ，２８１ｃと、各ピストン２８０ａ，２８１ａの先端に装着されたピン挿通部２８０ｄ，２８１ｄとを有している。

保持シリンダー３０は、制御部２４の筐体３４の下部側にあって、ピストン３０ａと、伸長用油圧ポート３０ｂと、収縮用油圧ポート３０ｃと、ピストン３０ａの先端側に設けられた移動ガイド３０ｄとを有している。移動ガイド３０ｄは、ピストン３０ａの移動を円滑にするためのものであって、吊りロッド２６を挟んでその両側に配置されている。

引上げ落下制御部２４は、支持台２２ｃに搭載された筐体３４を備え、筐体３４には、第１〜第４切換バルブ３６〜３９と、第１および第２分配器４０，４１とを備えている。第１切換バルブ３６は、第１分配器４０と保持シリンダー３０の伸長用油圧ポート３０ｂとの間に供給する油圧を切り替える。

第２切換バルブ３７は、図５に示すように、第２分配器４１と保持シリンダー３０の収縮用油圧ポート３０ｃとの間に供給する油圧を切り替える。第１分配器４０は、左および右吊上げシリンダー２８０，２８１の伸長用油圧ポート２８０ｂ，２８１ｂに油圧を供給する。第２分配器４１は、第３および第４切換バルブ３８，３９を介して、左および右吊上げシリンダー２８０，２８１の収縮用油圧ポート２８０ｃ，２８１ｃに油圧を供給する。

第１および第２切換バルブ３６，３７には、操作レバー４２を介して、油圧ポンプ４４からの油圧が供給される。図３は、錘２０を引上げる際の動作状態を示している。

錘２０を引上げる際には、まず、油圧ポンプ４４を駆動させて、操作レバー４２を操作して、切換バルブ３６に油圧を供給する。この油圧は、切換バルブ３６の操作により、第１分配器４０に送られた後に、伸長用油圧ポート２８０ｂ，２８１ｂに供給されるので、これにより、左，右引上げシリンダー２８０，２８１が作動して、各ピストン２８０ａ，２８１が下方に伸長する。

そして、各シリンダー２８０，２８１のピン挿通２８０ｄ，２８１ｄと、吊りロッド２６の貫通孔３４とが一致した状態で、その側方から連結用ピン４６が挿通される。

連結用ピン４６を挿通すると、左，右吊上げシリンダー２８０，２８１と吊りロッド２６とが連結され、この状態を図４に示している。次に、この状態で、操作レバー４４を操作して、油圧を切換バルブ３７と第２分配器４１、切換バルブ３８，３９を介して、収縮用油圧ポート２８０ｃ，２８１ｃに供給する。この操作により、左，右引上げシリンダー２８０，２８１が作動して、各ピストン２８０ａ，２８１ａが上方に収縮移動する。この収縮移動により錘２０は、吊りロッド２６とともに、シリンダーストロークに対応した長さだけ上方に移動する。

なお、このような操作過程においては、各シリンダー２８０，２８１の伸長がわに供給されていた油圧は、バルブ３６を開放することにより、油圧ポンプ４４側にリターンする。

次に、切換バルブ３６を操作して、油圧を保持シリンダー３０の伸長用油圧ポート３０ｂに供給して、ピストン３０ａを伸長させる。この際に、吊りロッド２６の貫通孔３２は、シリンダー２８０，２８１の移動ストロークと、保持シリンダー３０との間の距離を考慮して、ピストン３０ａの伸長により、それが貫通孔３２内に挿入可能な状態になるように設定する。

ピストン３０ｃが貫通孔３２内に挿入されると、錘２０が下端に固設された吊りロッド２６は、その位置に保持されるので、この状態になると、ピン４６を取外す。

以後は、図２に示した状態から図５に示した状態を繰り返すことにより、錘２０を載置架台２２のガイド柱２２ｂに沿って、上方に引上げ移動させることができる。この場合、例えば、吊りロッド２６の貫通孔３２の感覚を等間隔の２５ｃｍに設定すると、８回の繰り返し操作により、２ｍの高さ位置まで引上げることができ、その操作時間は、８〜１０分程度で非常に短い。

そして、錘２０が所定の高さ位置まで引上げられると、図６に示すように、ピン４６を取外した状態で、第２切換バルブ３７を介して、保持シリンダー３０の収縮用油圧ポート３０ｃに油圧を供給して、ピストン３０ａを収縮動作させると、ピストン３０ａが貫通孔３２から離脱して、保持シリンダー３０と吊りロッド２６との連結状態が解除されるので、錘２０は、吊りロッド２６とともに、下方に落下して、杭頭部１４に衝撃を加えることになる。

以上のように構成した錘落下装置によれば、錘２０をクレーンで吊り上げ落下させる方法に比較して、操作時間が短く、費用もそれほどかからず、しかも安全に操作することができる。

本発明にかかる錘落下装置によれば、試験時間が短く、費用もそれほどかからず、操作時間が短く、安全なので、杭の支持力を測定する際に広く活用することができる。

本発明にかかる錘落下装置の使用状態の全体配置図である。 図１の錘落下装置の油圧系統の側面説明図である。 図１に示した錘落下装置の使用開始時の操作の説明図である。 図３に引続いて行われる操作の説明図である。 図４に引続いて行われる操作の説明図である。 図５に引続いて行われる操作の説明図である。

符号の説明

１０ 地盤
１２ 坑
１４ 杭頭部
１６ 計測器
２０ 錘
２２ 載荷架台
２４ 引上げ落下制御部
２６ 吊りロッド
２８ 吊上げシリンダー
３０ 保持シリンダー
３２ 貫通孔
３４ 筐体

Claims (5)

1. 地盤中に埋設された杭の杭頭部に、上方から錘を落下させて、その際の落下衝撃に基づいて、前記杭の支持力を求める試験方法に用いる錘落下装置において、
   前記杭頭部の直上に前記錘を上下移動可能に案内する載荷架台と、
   前記錘の引上げ落下制御部とを備え、
   前記引上げ落下制御部は、前記錘が下端に固定された吊りロッドと、
   前記吊りロッドとピンを介して離脱可能に連結され、前記吊りロッドを前記錘ともに上方に引き上げる吊上げシリンダーと、
   前記吊りロッドと離脱可能に連結され、連結状態で前記吊りロッドを引き上げ位置に保持するとともに、連結解除状態で前記錘を前記吊りロッドともに前記載荷架台に沿って落下させる保持シリンダーとを有することを特徴とする錘落下装置。
2. 前記吊りロッドは、前記ピンを差し込む貫通孔が、軸方向に沿って複数設けられていることを特徴とする請求項１記載の錘落下装置。
3. 前記吊上げシリンダーと保持シリンダーとは、前記載荷架台に搭載されることを特徴とする請求項１または２記載の錘落下装置。
4. 前記引上げ落下制御部は、前記吊上げシリンダーと保持シリンダーとに接続される切り替えバルブ，ストップバルブ，分配器を備え、
   前記バルブおよび分配器は、油圧ホースを通じて油圧ポンプと連結することを特徴とした請求項１記載の錘落下装置。
5. 前記引上げ落下制御部は、前記吊上げシリンダーと保持シリンダーとのピストンを一方に移動させる油圧回路と、前記吊上げシリンダーと保持シリンダーのピストンを他方に移動させる油圧回路と、前記一対の油圧回路を区別して送油する送油切り替え用操作レバーとを有することを特徴とする請求項１記載の錘落下装置。

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