JP5248419B2 - Pile driver and steel pipe pile construction method - Google Patents
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Description
本発明は、杭打機及び杭打機による鋼管杭の施工方法に関し、詳しくは、橋の下や工場内等の高さに制限のある場所で杭打ち作業を行う杭打機及びこの杭打機を使用して鋼管杭を施工する方法に関する。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to a pile driving machine and a steel pipe pile construction method using a pile driving machine, and more specifically, a pile driving machine that performs pile driving work at a place where the height is limited under a bridge or in a factory, and the pile driving machine. The present invention relates to a method of constructing steel pipe piles using a machine.
橋の下や工場内、トンネル内、地下などの高さに制限のある場所での低空頭杭打ち作業を行う作業機(杭打機)として、リーダに昇降可能に設けた昇降枠に縦旋回装置を取り付け、該縦旋回装置の旋回体に中貫型回転駆動装置を取り付けた基礎機械が知られている。この基礎機械によれば、中貫型回転駆動装置を横向きに旋回させることにより、高さ制限がある場所でも、中貫型回転駆動装置に対する軸体(杭)の挿入や引き抜きを行うことが可能となる(例えば、特許文献1参照。)。 As a work machine (pile driver) that performs low-heading pile driving work at places where the height is restricted, such as under bridges, factories, tunnels, and underground, it vertically swivels on a lifting frame that can be raised and lowered on the leader. There is known a basic machine in which a device is mounted and a penetrating rotary drive device is mounted on a swing body of the vertical swing device. According to this basic machine, it is possible to insert and withdraw a shaft body (pile) with respect to the penetrating rotary drive device even in places where there is a height restriction by turning the penetrating rotary drive device sideways. (For example, refer to Patent Document 1).
しかし、特許文献1に記載された構造では、リーダに設けた昇降枠の旋回体に中貫型回転駆動装置を取り付けているため、昇降枠や中貫型回転駆動装置の部分には、旋回体を旋回させるための旋回モータと、中貫型回転駆動装置を作動させるための駆動モータとが配置されることになり、これらのモータを、杭打機に一般的に使用されている油圧モータとした場合には、油圧配管の取り回しが極めて困難で、旋回体にも十分な強度が必要になり、装置構成が複雑になるだけでなく、重心位置が高くなって安定性も損なわれるという問題があった。 However, in the structure described in Patent Document 1, since the penetrating rotary drive device is attached to the swinging frame swinging body provided in the reader, the swinging body is swung around the lifting frame and the penetrating rotary drive device. A turning motor and a drive motor for operating the penetrating rotary drive device are arranged, and when these motors are hydraulic motors generally used in pile driving machines However, it is extremely difficult to handle the hydraulic piping, and the rotating body needs to have sufficient strength, which not only complicates the configuration of the apparatus, but also raises the position of the center of gravity and impairs stability.
そこで本発明は、簡単な装置構成で高さに制限のある場所での低空頭杭打ち作業を安定した状態で行うことができる杭打機及びこの杭打機を使用した鋼管杭の施工方法を提供することを目的としている。 Therefore, the present invention provides a pile driving machine capable of performing a low-head-head pile driving operation in a stable state with a simple device configuration in a stable state, and a steel pipe pile construction method using the pile driving machine. It is intended to provide.
上記目的を達成するため、本発明の杭打機は、ベースマシン前部に設けたフロントブラケットにリーダを取り付け、該リーダに、杭装着孔を貫通形成した回転駆動装置を昇降可能に設けた杭打機において、前記フロントブラケットをベースマシン前後方向の支軸によりベースマシンに対して回動可能に設けるとともに、前記フロントブラケットとベースマシンとの間に、該フロントブラケットを前記支軸を中心として回動させる駆動手段を設け、該駆動手段によって前記フロントブラケットを前記支軸を中心として回動させることにより、前記リーダの角度を、鉛直方向の作業角度と前記杭装着孔の開口をベースマシン側方に向けて開口させた杭着脱角度とに回動可能としたことを特徴としている。 In order to achieve the above object, a pile driving machine according to the present invention is a pile in which a leader is attached to a front bracket provided in the front part of a base machine, and a rotary drive device having a pile mounting hole formed in the leader is provided so as to be movable up and down. In the hammering machine, the front bracket is provided so as to be rotatable with respect to the base machine by a support shaft in the longitudinal direction of the base machine, and the front bracket is rotated about the support shaft between the front bracket and the base machine. By providing driving means for moving the front bracket, the driving means rotates the front bracket about the support shaft so that the working angle in the vertical direction and the opening of the pile mounting hole are lateral to the base machine. It is characterized in that it can be rotated to a pile attachment / detachment angle opened toward
また、本発明の杭打機は、前記フロントブラケットが、前記上部旋回体の前部上面に設けられた支持枠に、上部旋回体の前後方向に向けて配置された支軸を介して回動可能に設けられていることを特徴としている。 Further, in the pile driving machine of the present invention, the front bracket rotates on a support frame provided on a front upper surface of the upper swing body via a support shaft arranged in the front-rear direction of the upper swing body. It is characterized by being provided.
さらに、本発明の杭打機は、前記回転駆動装置が、前記杭装着孔に着脱可能に装着される杭保持筒を備え、該杭保持筒の内周面は、杭を挿通可能な内径を有するとともに、該内周面には、杭外周面の杭軸線方向の複数箇所に突設した係合突起が杭保持筒の軸線方向に通過可能な凹溝が設けられ、該凹溝の側壁には、前記係合突起が係合する係合凹部が設けられていることを特徴としている。 Further, in the pile driving machine of the present invention, the rotary drive device includes a pile holding cylinder that is detachably mounted in the pile mounting hole, and an inner peripheral surface of the pile holding cylinder has an inner diameter through which the pile can be inserted. In addition, the inner peripheral surface is provided with a concave groove through which engagement protrusions projecting at a plurality of locations in the pile axial direction of the pile outer peripheral surface can pass in the axial direction of the pile holding cylinder, Is characterized in that an engagement recess for engaging with the engagement protrusion is provided.
また、本発明の鋼管杭の施工方法は、前記構成の杭打機を使用して鋼管杭を施工する方法であって、前記駆動手段によって前記フロントブラケットを前記支軸を中心として回動させることにより、前記リーダを前記回転駆動装置の杭装着孔の開口がベースマシン側方に向けて開口させた杭着脱角度とした状態で、前記杭装着孔に装着された杭保持筒内に鋼管杭を挿入し、該鋼管杭の外周面に突設した複数の係合突起を杭保持筒の内周面に設けた凹溝内に差し込み、鋼管杭下部側に突設した係合突起が前記係合凹部に係合可能な状態で杭保持筒と鋼管杭とを相対的に回動させて該鋼管杭下部側の係合突起と係合凹部とを係合させた後、前記駆動手段によって前記フロントブラケットを前記支軸を中心として回動させることにより、前記リーダを鉛直方向の作業角度に立ち上げた状態で回転駆動装置を作動させて鋼管杭を回転駆動するとともに回転駆動装置をリーダに沿って下降させることにより鋼管杭をあらかじめ設定した第1の深さに施工する第1施工段階と、該第1施工段階終了後に杭保持筒を回動させて前記鋼管杭下部側の係合突起と係合凹部との係合を解除して該下部側の係合突起を凹溝内に位置させた状態で回転駆動装置をリーダに沿って上昇させ、鋼管杭上部側に突設した係合突起を前記係合凹部に係合可能な状態として杭保持筒を回動させて該鋼管杭上部側の係合突起と係合凹部とを係合させた後、回転駆動装置を作動させて鋼管杭を回転駆動するとともに回転駆動装置をリーダに沿って下降させることにより鋼管杭をあらかじめ設定した第2の深さに施工する第2施工段階とを順次行うことを特徴としている。 Moreover, the construction method of the steel pipe pile of the present invention is a method of constructing a steel pipe pile using the pile driving machine having the above-described configuration, and the front bracket is rotated around the support shaft by the driving means. The steel pipe pile is placed in the pile holding cylinder attached to the pile mounting hole in a state where the leader is at a pile attaching / detaching angle in which the opening of the pile mounting hole of the rotary drive device is opened toward the side of the base machine. The plurality of engaging protrusions that are inserted and protruded on the outer peripheral surface of the steel pipe pile are inserted into concave grooves provided on the inner peripheral surface of the pile holding cylinder, and the engaging protrusions that protrude on the lower side of the steel pipe pile are engaged. The pile holding cylinder and the steel pipe pile are relatively rotated while being able to engage with the recess, and the engagement protrusion and the engagement recess on the lower side of the steel pipe pile are engaged, and then the front means is used by the driving means. By rotating the bracket around the support shaft, the reader is The steel pipe pile is constructed to the first preset depth by operating the rotary drive device in a state where it is raised to the working angle in the straight direction to rotate the steel pipe pile and lowering the rotary drive device along the leader. The first construction stage, and after completion of the first construction stage, the pile holding cylinder is rotated to disengage the engagement projection and the engagement recess on the lower side of the steel pipe pile, thereby engaging the lower side engagement projection. Rotate the pile holding cylinder so that the engaging projection protruding from the upper side of the steel pipe pile can be engaged with the engaging recess. After engaging the engaging projection and the engaging recess on the upper side of the steel pipe pile, the steel pipe pile is rotated by operating the rotary drive device and the rotary drive device is lowered along the leader. The second application to construct the pile to the preset second depth It is characterized by sequentially performing the steps.
本発明によれば、リーダを取り付けたフロントブラケットを介してリーダを作業角度と杭着脱角度とに回動させるので、フロントブラケット周りの構造を変更するだけでよく、簡単な装置構成とすることができる。また、回転駆動装置への油圧配管も容易に行うことができ、リーダ上部に重量物を追加する必要がないので、安定性も向上できる。 According to the present invention, since the reader is rotated to the working angle and the pile attachment / detachment angle via the front bracket to which the reader is attached, it is only necessary to change the structure around the front bracket, and a simple device configuration can be obtained. it can. Further, hydraulic piping to the rotary drive device can be easily performed, and it is not necessary to add a heavy object on the upper part of the reader, so that stability can be improved.
さらに、杭保持筒を介して杭を回転駆動装置に装着することにより、杭保持筒を交換するだけで外径が異なる杭に容易に対応することができる。そして、杭保持筒内周面に、杭外周面に設けた複数の係合突起が通過可能な凹溝と係合突起が係合する係合凹部とを設けることにより、回転駆動装置の昇降範囲より長い杭を施工することができる。 Furthermore, by attaching the pile to the rotary drive device via the pile holding cylinder, it is possible to easily deal with piles having different outer diameters simply by exchanging the pile holding cylinder. And the raising / lowering range of a rotary drive device is provided in the inner peripheral surface of a pile holding | maintenance cylinder by providing the concave groove which can pass the some engagement protrusion provided in the pile outer peripheral surface, and the engagement recessed part which an engagement protrusion engages. Longer piles can be constructed.
本形態例に示す杭打機11は、クローラ12を備えた下部走行体13と、該下部走行体13の上部に旋回可能に設けられた上部旋回体14とで構成されたベースマシンと、前記上部旋回体14の前部に設けられたフロントブラケット15に前後方向に傾動可能に取り付けられたリーダ16と、該リーダ16をフロントブラケット15の後部から支持する後部油圧シリンダ17と、前記上部旋回体14の前方左右に設けられた一対のフロントジャッキ18と、上部旋回体14の後方左右に設けられた一対のリアジャッキ19と、前記リーダ16に昇降可能に設けられた回転駆動装置20と、該回転駆動装置20をリーダ16に沿って昇降させるための昇降用油圧モータ21及び複数のスプロケット22に掛け回された昇降用チェーン23とを備えており、上部旋回体14には、運転室24及びエンジンや油圧ユニットを収納した機器室25が設けられている。この杭打機の全高は2m程度に収められており、橋の下や工場内、トンネル内、地下などの高さに制限のある場所で低空頭杭打ち作業を行ったり、これらの場所を通過することができるように形成されている。
The
回転駆動装置20は、回転駆動部20aの中心に杭装着孔20bを備えた、いわゆる中貫型回転駆動装置であって、杭装着孔20bには、杭保持筒26を介して鋼管杭27が装着され、回転駆動部20aの基部に設けられた杭旋回用油圧モータ20cを作動させることにより、杭保持筒26を介して鋼管杭27が旋回する。また、リーダ16が略鉛直方向に立ち上がった作業角度のときに昇降用油圧モータ21で昇降用チェーン23を駆動することにより、リーダ16に沿って回転駆動装置20が昇降し、鋼管杭27を地中に打ち込んだり、地中から引き抜いたりすることができる。
The
前記フロントブラケット15は、上部旋回体14の前部上面に設けられた支持枠28に、上部旋回体14の前後方向に向けて配置された支軸29を介して回動可能に設けられており、支持枠28の側方に突設したアーム28aの先端部とフロントブラケット15の側面部との間には、フロントブラケット15を支軸29を中心として回動させる駆動手段である側部油圧シリンダ30が設けられている。このように設けられたフロントブラケット15は、図4に示すように、側部油圧シリンダ30が短縮した状態では、該フロントブラケット15取り付けられたリーダ16が略鉛直方向を向いた作業角度となり、後部油圧シリンダ17及び側部油圧シリンダ30の伸縮状態を調節することによってリーダ16を所定の作業角度とすることができる。
The
図4に示すリーダ16の作業角度の状態から側部油圧シリンダ30を伸長させていくと、図5に示すように、フロントブラケット15は、上部旋回体14に固着された支持枠28に対して支軸29を中心に側方に向けて回動し、フロントブラケット15に取り付けられたリーダ16が、上部旋回体14の正面から見て反時計回りに回動していく。側部油圧シリンダ30を最大に伸長させると、図3及び図6に示すように、フロントブラケット15は、リーダ16が略水平となる角度まで回動し、リーダ16に取り付けられている回転駆動装置20の杭装着孔20bの両端開口が上部旋回体14の側方に向けてそれぞれ開口した杭着脱角度まで回動した状態になる。
When the side
このように、側部油圧シリンダ30を伸長作動させてフロントブラケット15を回動させ、リーダ16を水平方向の杭着脱角度に倒して中貫型の回転駆動装置20を横向きとし、杭装着孔20bの両端開口を側方に開口させることにより、回転駆動装置20に対する鋼管杭27の着脱を上部旋回体14の側方から行うことができるので、高さ制限がある場所で施工する際の回転駆動装置20に対する鋼管杭27の着脱を容易に行うことができる。
In this way, the side
また、リーダ16を取り付けるフロントブラケット15を、前後方向の支軸29によりベースマシンの上部旋回体14に回動可能に設けるとともに、該フロントブラケット15を約90度回動させるための側部油圧シリンダ30を設けるだけでよいため、従来から一般的に用いられているリーダ16及び回転駆動装置20をそのまま用いることが可能であることから、一般的な杭打機に対して簡単な構造変更を行うだけで対応することができる。
Further, a
さらに、リーダ16に対して回転駆動装置20を回動させる特許文献1に記載されたものに比べて構造を簡略化することができ、油圧配管の取り回しも容易になるとともに、重心位置が高くなることもなく、安定した状態で作業及び走行を行うことができる。
Further, the structure can be simplified as compared with that described in Patent Document 1 in which the
図7に示すように、杭保持筒26を介して回転駆動装置20に装着される鋼管杭27の外周面には、鋼管杭27の軸線方向の上下2箇所で、鋼管杭27の中心を挟んだ対向位置の2箇所には、上部係合突起31と下部係合突起32とがそれぞれ突設されている。
As shown in FIG. 7, the center of the
また、杭保持筒26は、保持する鋼管杭27を挿通可能な内径を有する円筒体からなるものであって、円筒体上端には、回転駆動装置20の杭装着孔20bの上部側開口縁に当接するフランジ26aが設けられ、円筒体胴部外周面には、杭装着孔20b内に設けられた旋回駆動部に係合する一対の突出部26bが設けられている。さらに、杭保持筒26の内周面には、前記係合突起31,32が通過可能な凹溝33が軸線方向に設けられるとともに、該凹溝33の下部側側壁には、係合突起31,32が係合可能な大きさの係合凹部34が、円筒体胴部を貫通した状態で設けられている。
Further, the
杭保持筒26の長さは、フランジ26aを杭装着孔20bの上部側開口縁に当接させたときに、円筒体下部に位置する係合凹部34が杭装着孔20bの下端から所定量突出し、係合凹部34を外部から視認可能な長さに設定されている。また、係合凹部34は、杭保持筒26の上部に設けてもよく、上下部双方に設けることもできる。
The length of the
前記鋼管杭27における上部係合突起31及び下部係合突起32の上下方向の設置位置と、杭保持筒26の長さ及び係合凹部34の位置とは、鋼管杭27の長さ及び回転駆動装置20の昇降範囲によって設定されており、上部係合突起31が係合凹部34に対応した位置にあるときには下部係合突起32が杭保持筒26の下方に突出して凹溝33から外れた状態になり、下部係合突起32が係合凹部34に対応した位置にあるときには上部係合突起31が杭保持筒26の上方に突出して凹溝33から外れた状態になるように設定されている。
The vertical installation positions of the
したがって、凹溝33内に挿入した上部係合突起31又は下部係合突起32が係合凹部34に対応した位置にあるときに、杭保持筒26と鋼管杭27とを相対的に回動させることにより、上部係合突起31又は下部係合突起32を係合凹部34に係合させることができる。このとき、円筒体胴部を貫通した状態で係合凹部34を設けているので、上部係合突起31又は下部係合突起32の位置及び係合凹部34との係合状態を外部から視認することができる。
Therefore, when the
また、杭保持筒26は、図8乃至図11に示すように、外側形状が同一で、内径D1,D2が異なる複数の杭保持筒26を用意しておくことにより、外径が異なる鋼管杭27を施工する際でも杭保持筒26を交換するだけでよく、回転駆動装置20の杭装着孔20bの構成を各鋼管杭の外径に合わせる必要がなくなり、外径が異なる鋼管杭27の施工に容易に対応することができる。
Further, as shown in FIGS. 8 to 11, the
次に、このように形成された杭打機を使用して複数の鋼管杭27を埋設する手順を説明する。まず、施工する鋼管杭27の外径に対応した杭保持筒26を回転駆動装置20の杭装着孔20bに装着した状態で、側部油圧シリンダ30を伸長作動させてフロントブラケット15を支軸29を中心にして回動させ、図3及び図6に示すように、リーダ16を杭着脱角度である水平方向まで倒して杭保持筒26の軸線を水平方向とし、杭保持筒26の開口を上部旋回体14の側方に向けて開口させた状態とする。
Next, a procedure for burying a plurality of steel pipe piles 27 using the pile driving machine thus formed will be described. First, in a state where the
この状態で杭保持筒26の一方の開口から、係合突起31,32を凹溝33内に差し込むようにして鋼管杭27を杭保持筒26内に挿入する。この鋼管杭27の挿入作業は、図3に示すように、台車35の上面に設けたローラ36に鋼管杭27を水平に載置し、台車35を回転駆動装置20の近くまで移動させた状態で、鋼管杭27を杭保持筒26の方向に押し出すことによって容易に行うことができる。下部係合突起32が係合凹部34の位置に到達したときに鋼管杭27の挿入を止め、鋼管杭27及び杭保持筒26を相対的に僅かに回動させて、通常は回転駆動装置20を作動させて杭保持筒26を順方向(杭打ち方向)に回動させることにより下部係合突起32を係合凹部34に係合させ、鋼管杭27を杭保持筒26に保持させる。下部係合突起32と係合凹部34との係合状態の確認は、係合凹部34が円筒体周壁を貫通した状態で設けられているので、外部からの目視で確実に行うことができる。
In this state, the
次に、側部油圧シリンダ30を短縮作動させてフロントブラケット15を支軸29を中心にして回動させ、図1及び図2に示すように、リーダ16を鉛直方向の作業角度に立ち上げる。このとき、後部油圧シリンダ17及び側部油圧シリンダ30を必要に応じて伸縮させ、リーダ16を所定の角度に調整する。この状態で回転駆動装置20を作動させ、杭保持筒26を介して鋼管杭27を順方向に回転させるとともに、昇降用油圧モータ21を下降方向に作動させ、昇降用チェーン23を介して回転駆動装置20をリーダ16に沿って下降させることにより、鋼管杭27を埋設していく。
Next, the side
図12(A)に示すように、鋼管杭27をあらかじめ設定した第1の設定深さまで埋設施工する第1施工段階を終えた後、通常は、回転駆動装置20が最も下降した状態になるまで鋼管杭27を埋設した後、回転駆動装置20を作動させて杭保持筒26を逆方向に僅かに回動させ、下部係合突起32と係合凹部34との係合状態を解除して下部係合突起32が凹溝33内を通過可能な状態とする。
As shown in FIG. 12 (A), after finishing the first construction stage in which the
そして、昇降用油圧モータ21を上昇方向に作動させて回転駆動装置20をリーダ16に沿って上昇させ、図12(B)に示すように、上部係合突起31と係合凹部34とが係合可能な位置として回転駆動装置20を作動させ、杭保持筒26を順方向に回動させて上部係合突起31と係合凹部34とを係合させる。この状態で、前記第1施工段階と同様に、回転駆動装置20を作動させて鋼管杭27を回転させるとともに、昇降用油圧モータ21を作動させて回転駆動装置20をリーダ16に沿って下降させる。これにより、図12(C)に示すように、鋼管杭27をあらかじめ設定した第2の設定深さまで埋設施工する第2施工段階が行われる。
Then, the elevating
鋼管杭27を所定の深さに施工した後、杭保持筒26を逆方向に僅かに回動させて上部係合突起31と係合凹部34との係合状態を解除し、上部係合突起31が凹溝33内を通過可能な状態としてから回転駆動装置20を上昇させることにより、1本目の鋼管杭27の埋設施工が終了する。
After constructing the
2本目以降の鋼管杭27を施工するには、前記同様にリーダ16を水平方向に倒して新たな鋼管杭27を杭保持筒26に保持させ、図12に(D)に示すように、リーダ16を鉛直方向の作業角度に立ち上げた後、埋設されている鋼管杭27の上端と杭保持筒26に保持した新たな鋼管杭27の下端とを適宜な手段、例えばねじ結合によって接合してから、前記第1施工段階及び第2施工段階を順次行うことにより、2本目以降の鋼管杭27を順次埋設施工することができる。
In order to construct the second and subsequent steel pipe piles 27, as described above, the
このように、リーダ16の長さや回転駆動装置20の高さ寸法などによって回転駆動装置20の昇降範囲が限られている状態で、鋼管杭27の外周面上下2箇所に突設した上部係合突起31及び下部係合突起32を使用して回転駆動装置20を2回昇降させることにより、係合突起が一箇所の鋼管杭に場合に比べて長い鋼管杭を施工することが可能となり、杭打ち作業を効率よく行うことができる。
In this way, the upper engagement projecting at two locations above and below the outer peripheral surface of the
なお、杭着脱時には、リーダ16を水平方向に倒して回転駆動装置20を横向きにすることが基本であるが、施工現場の状況によっては、リーダ16を45度とか60度回動させた状態で杭の着脱を行うことが可能である。また、高さにある程度余裕のある現場では、鋼管杭27の外周面上下方向の3箇所以上に前記同様の係合突起を突設し、回転駆動装置20を3回以上昇降させて施工することもできる。さらに、杭保持筒26を使用せずに、鋼管杭27あるいはその他の各種杭を回転駆動装置20の杭装着孔20bに直接装着することもできる。
In addition, when attaching and detaching the pile, it is basic that the
11…杭打機、12…クローラ、13…下部走行体、14…上部旋回体、15…フロントブラケット、16…リーダ、17…後部油圧シリンダ、18…フロントジャッキ、19…リアジャッキ、20…回転駆動装置、20a…回転駆動部、20b…杭装着孔、20c…杭旋回用油圧モータ、21…昇降用油圧モータ、22…スプロケット、23…昇降用チェーン、24…運転室、25…機器室、26…杭保持筒、26a…フランジ、26b…突出部、27…鋼管杭、28…支持枠、28a…アーム、29…支軸、30…側部油圧シリンダ、31…上部係合突起、32…下部係合突起、33…凹溝、34…係合凹部、35…台車、36…ローラ
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