JP5775899B2 - Pile construction method using vibration pile punching machine - Google Patents

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Description

本発明は、起振機を備えた振動杭打抜機により杭の打込み又は引抜きを行う施工方法に関する。   The present invention relates to a construction method in which a pile is driven or pulled out by a vibration pile punching machine equipped with a vibrator.

杭の打込み又は引抜きの施工において、起振機を備えた振動杭打抜機が用いられている。図10は、起振機の作動原理を示すために起振機の主要部を模式的に示した側面図である。例として二軸の起振機2を示す。駆動軸21は、起振機2に設けたモータMにより回転駆動される。モータMは、油圧モータの場合と電動モータの場合がある。従動軸22はギヤ27を介して駆動軸21の回転を伝達される。駆動軸21と従動軸22にはそれぞれ、軸と共に回転する固定偏心重錘23、25と、軸に固定されていない可動偏心重錘24、26とが取り付けられている。固定偏心重錘23、25と可動偏心重錘24、26の相対的な位相は従動軸22に取り付けられ油圧制御される位相調整器2aにより変更可能である。固定偏心重錘23、25と可動偏心重錘24、26の相対的な位相を変更することにより、起振機2全体の偏心モーメントを(a)に示すゼロから(b)に示す最大まで変更することが可能である。位相調整器2aは、起振機2の回転中であっても位相を変更することが可能である(特許文献1、2)。   In the construction of pile driving or drawing, a vibrating pile punching machine equipped with a vibrator is used. FIG. 10 is a side view schematically showing the main part of the exciter in order to show the operating principle of the exciter. A biaxial vibrator 2 is shown as an example. The drive shaft 21 is rotationally driven by a motor M provided in the vibrator 2. The motor M may be a hydraulic motor or an electric motor. The driven shaft 22 is transmitted with the rotation of the drive shaft 21 through a gear 27. Fixed eccentric weights 23 and 25 that rotate together with the shaft and movable eccentric weights 24 and 26 that are not fixed to the shaft are attached to the drive shaft 21 and the driven shaft 22, respectively. The relative phases of the fixed eccentric weights 23 and 25 and the movable eccentric weights 24 and 26 can be changed by a phase adjuster 2a attached to the driven shaft 22 and hydraulically controlled. By changing the relative phases of the fixed eccentric weights 23 and 25 and the movable eccentric weights 24 and 26, the eccentric moment of the entire exciter 2 is changed from zero shown in (a) to the maximum shown in (b). Is possible. The phase adjuster 2a can change the phase even while the exciter 2 is rotating (Patent Documents 1 and 2).

図11は、従来の振動杭打抜機を用いて杭の打込みを行う時の各パラメータの変化の様子を模式的に示した図である。縦軸は対象地盤の深度であり、横軸は各パラメータである。最も左側に硬さの異なる複数の層からなる地盤の一例を示している。(a)はボーリング試験により計測した対象地盤のN値、(b)は起振機のモータの負荷率、(c)は起振機の偏心モーメント、(d)は駆動源の出力である。   FIG. 11 is a diagram schematically showing how each parameter changes when a pile is driven using a conventional vibration pile punching machine. The vertical axis represents the depth of the target ground, and the horizontal axis represents each parameter. An example of the ground consisting of a plurality of layers having different hardness is shown on the leftmost side. (A) is the N value of the target ground measured by the boring test, (b) is the load factor of the motor of the exciter, (c) is the eccentric moment of the exciter, and (d) is the output of the drive source.

本明細書において「駆動源」とは、図10に示した起振機のモータMに対してエネルギーを供給するエネルギー供給源である。起振機のモータMが油圧モータの場合、駆動源は、通常、油圧モータにオイルを圧送する油圧ポンプを回転駆動する発動機である。また、モータMが電動モータの場合、駆動源は、通常、電動モータを回転駆動する電力を供給する発電機(典型的には発動発電機)である。   In this specification, the “drive source” is an energy supply source that supplies energy to the motor M of the exciter shown in FIG. When the motor M of the exciter is a hydraulic motor, the drive source is usually an engine that rotationally drives a hydraulic pump that pumps oil to the hydraulic motor. When the motor M is an electric motor, the drive source is usually a generator (typically a generator) that supplies electric power for rotationally driving the electric motor.

また本明細書において「モータ負荷率」又は「負荷率」とは、モータの定格負荷を100%としたときのモータの実際の負荷の割合である。(a)に示すように、対象地盤のN値は、軟弱層から中間層、そして支持層となるにつれて次第に高くなる。そして(b)に示すように、杭の打込み時にモータ負荷率を計測すると、N値にほぼ対応して変化する。これは、対象地盤のN値に大きさに対応して打込み時に杭にかかる土の抵抗力が変化するためである。モータ負荷率は、油圧モータの場合は油圧力により計測され、電動モータの場合は電流値により(電圧はほぼ一定である)計測される。   Further, in this specification, the “motor load factor” or “load factor” is a ratio of the actual load of the motor when the rated load of the motor is 100%. As shown in (a), the N value of the target ground gradually increases from the soft layer to the intermediate layer and from the support layer. And as shown to (b), if a motor load factor is measured at the time of driving of a pile, it will change substantially corresponding to N value. This is because the resistance force of the soil applied to the pile at the time of driving changes corresponding to the N value of the target ground. The motor load factor is measured by hydraulic pressure in the case of a hydraulic motor, and is measured by a current value (voltage is substantially constant) in the case of an electric motor.

従来は、図10に示した起振機2の偏心モーメントを調整可能な場合、対象地盤の最も硬い部分の打込みに必要な最大の偏心モーメントに合わせて調整した後、調整した最大の偏心モーメントに固定した上で施工を行っていた。例えば、支持層において最大の偏心モーメントが必要と考えられる場合には、(c)に示すように、打込み開始から偏心モーメントを最大として打込みを行っていた。   Conventionally, when the eccentric moment of the vibrator 2 shown in FIG. 10 can be adjusted, after adjusting to the maximum eccentric moment necessary for driving the hardest part of the target ground, the adjusted maximum eccentric moment is obtained. Construction was performed after fixing. For example, when it is considered that the maximum eccentric moment is required in the support layer, as shown in (c), driving is performed with the eccentric moment being maximized from the start of driving.

従って駆動源についても、必要とされる最大の出力に合わせて固定した上で施工していた。例えば、支持層において定格出力が必要と考えられる場合には、(d)に示すように、打込み開始から定格出力にて運転を行っていた。その結果、駆動源である発動機又は発動発電機の燃料消費量も、打込み時から打込み完了まで定格出力時の燃焼消費量が消費されていた。   Therefore, the drive source was also constructed after being fixed in accordance with the maximum required output. For example, when it is considered that the rated output is necessary in the support layer, the operation is performed at the rated output from the start of driving as shown in (d). As a result, the fuel consumption of the engine or generator as the drive source was also consumed at the rated output from the time of driving to the completion of driving.

特許2012−7315号公報Japanese Patent No. 2012-7315 特開2012−52363号公報JP 2012-52363 A

しかしながら、起振機のモータ負荷率は、対象地盤が軟弱でN値が低い場合には低い値に留まるので、駆動源が常に最大時の出力で運転されると、無駄な燃料が消費されることとなる。   However, since the motor load factor of the exciter remains low when the target ground is soft and the N value is low, useless fuel is consumed when the drive source is always operated at the maximum output. It will be.

以上の現状に鑑み、本発明は、振動杭打抜機の駆動源の燃料が無駄に消費されないように、対象地盤から杭が受ける抵抗力に応じて起振機の偏心モーメントを最適に調整しながら杭の打込み又は引抜きを行う方法を提供することを目的とする。   In view of the above situation, the present invention optimally adjusts the eccentric moment of the exciter according to the resistance force received by the pile from the target ground so that the fuel of the drive source of the vibration pile punching machine is not wasted. An object is to provide a method for driving or drawing a pile.

上記の目的を達成するために、本発明は、以下の構成を提供する。
本発明の一態様においては、モータにより回転駆動される駆動軸を含む複数の回転軸の各々に取り付けられた固定偏心重錘と可動偏心重錘の相対的な位相を調整する位相調整器を具備する起振機を備えた振動杭打抜機を用いて杭の打込み又は引抜きを行う施工方法において、杭の打込み又は引抜きに先立って対象地盤の深度とN値の変化の関係を予め計測する工程と、杭の打込み又は引抜き中の前記起振機の固定偏心重錘と可動偏心重錘による偏心モーメントが予め計測した前記N値の変化に従って変化するように、杭の打込み又は引抜きに先立って前記位相調整器による前記位相の調整パターンを予め設定する工程と、
杭の打込み又は引抜き中に、対象地盤のN値にほぼ対応して変化する前記モータモータ負荷率を継続的に検知する工程と、検知した前記モータ負荷率の変化と予め計測した前記N値の変化のそれぞれの傾向が所定の許容範囲内で一致しているか否かを監視する工程と、前記モータ負荷率の変化と予め計測した前記N値の変化のそれぞれの傾向が所定の許容範囲内で一致している場合は、設定した前記調整パターンに従って前記位相調整器により前記位相を調整しつつ杭の打込み又は引抜きを行う工程と、前記モータ負荷率の変化と予め計測した前記N値の変化のそれぞれの傾向が所定の許容範囲内で一致しない場合は、前記モータ負荷率の変化の傾向に応じて前記偏心モーメントが変化するように、前記位相調整器により前記位相を調整して杭の打込み又は引抜きを行う工程と、を有することを特徴とする。
In order to achieve the above object, the present invention provides the following configuration.
In one aspect of the present invention, a phase adjuster that adjusts the relative phases of a fixed eccentric weight and a movable eccentric weight attached to each of a plurality of rotation shafts including a drive shaft that is rotationally driven by a motor is provided. In a construction method for driving or pulling out a pile using a vibrating pile punching machine equipped with a vibrator, the step of measuring in advance the relationship between the depth of the target ground and the change in N value prior to driving or pulling out the pile; The phase prior to driving or pulling the pile so that the eccentric moment by the fixed eccentric weight and the movable eccentric weight of the exciter during driving or pulling of the pile changes according to the change of the N value measured in advance. Presetting the phase adjustment pattern by the adjuster;
The process of continuously detecting the motor load factor of the motor that changes substantially corresponding to the N value of the target ground during driving or pulling out of the pile, and the detected N change of the motor load factor and the previously measured N value A step of monitoring whether or not the respective trends of the changes in the values match within a predetermined allowable range, and the respective trends of the change in the motor load factor and the change in the N value measured in advance are within the predetermined allowable range , The step of driving or pulling out the pile while adjusting the phase by the phase adjuster according to the set adjustment pattern , the change in the motor load factor and the change in the N value measured in advance In the case where the respective tendencies do not match within a predetermined allowable range, the phase adjuster adjusts the phase so that the eccentric moment changes according to the tendency of the motor load factor to change. And having a step for implantation or extraction of the pile, the.

上記態様において前記モータが油圧モータである場合、前記油圧モータの油圧力を検知することにより、前記モータ負荷率を検知することが、好適である。 If the motor in the embodiment described above is a hydraulic motor, by detecting the oil pressure of the hydraulic motor, it is suitable for detecting the motor load factor.

上記態様において前記モータが電動モータである場合、前記電動モータの電流値を検知することにより、前記モータ負荷率を検知することが、好適である。 If the motor in the embodiment described above is an electric motor, by detecting the current value of the electric motor, it is suitable for detecting the motor load factor.

本発明は、振動杭打抜機における起振機のモータ負荷率が対象地盤のN値にほぼ対応することに着目してなされたものである。杭の打込み又は引抜きの際は、モータ負荷率を計測しつつ行い、モータ負荷率に応じて起振機の偏心モーメントを調整することができる。さらに、予め対象地盤のN値を計測し、計測したN値から想定されるモータ負荷率に応じて予め起振機の偏心モーメントを設定し、設定に従って偏心モーメントを調整しつつ杭の打込み又は引抜きを行うことができる。これにより、駆動源の燃料消費量を必要最小限に抑制することができる。この結果、従来は全工程における必要な最大の偏心モーメントに合わせて運転していた駆動源の燃料消費量を、必要最小限に抑制することができる。   The present invention has been made paying attention to the fact that the motor load factor of the vibrator in the vibration pile punching machine substantially corresponds to the N value of the target ground. When driving or pulling out the pile, it is performed while measuring the motor load factor, and the eccentric moment of the exciter can be adjusted according to the motor load factor. Furthermore, the N value of the target ground is measured in advance, the eccentric moment of the exciter is set in advance according to the motor load factor assumed from the measured N value, and the pile is driven or pulled out while adjusting the eccentric moment according to the setting It can be performed. Thereby, the fuel consumption of a drive source can be suppressed to the necessary minimum. As a result, it is possible to suppress the fuel consumption of the drive source that has conventionally been operated in accordance with the maximum required eccentric moment in all processes to the minimum necessary.

図1は、振動杭打抜機において打込み又は引抜きの作業を行う主要部の構成を概略的に示した図である。FIG. 1 is a diagram schematically showing a configuration of a main part that performs a driving or drawing operation in a vibration pile punching machine. 図2は、図1に示した起振機のモータが油圧モータの場合における振動杭打抜機の全体構成を概略的に示した図である。FIG. 2 is a diagram schematically showing the overall configuration of the vibration pile punching machine when the motor of the vibrator shown in FIG. 1 is a hydraulic motor. 図3は、図1に示した起振機のモータが電動モータの場合における振動杭打抜機の全体構成を概略的に示した図である。FIG. 3 is a diagram schematically showing the overall configuration of the vibration pile punching machine when the motor of the vibrator shown in FIG. 1 is an electric motor. 図4は、杭打込み時に偏心モーメントをモータ負荷率に応じて逐次制御する一例を模式的に示した図である。FIG. 4 is a diagram schematically illustrating an example in which the eccentric moment is sequentially controlled according to the motor load factor when driving the pile. 図5は、対象地盤が粘性土、砂質土、岩盤と変化する場合の杭打込み時の偏心モーメントの制御方法の一例を示す図である。FIG. 5 is a diagram illustrating an example of a method for controlling the eccentric moment at the time of driving a pile when the target ground changes from viscous soil, sandy soil, and rock. 図6は、対象地盤がほぼ砂質土の場合の杭打込み時の偏心モーメントの制御方法の一例を示す図である。FIG. 6 is a diagram illustrating an example of a method for controlling the eccentric moment at the time of pile driving when the target ground is substantially sandy soil. 図7は、対象地盤がほぼ岩盤の場合の杭打込み時の偏心モーメントの制御方法の一例を示す図である。FIG. 7 is a diagram illustrating an example of a method of controlling the eccentric moment when driving a pile when the target ground is substantially rock. 図8は、対象地盤が粘性土、砂質土、岩盤と変化する場合の杭引抜き時の偏心モーメントの制御方法の一例を示す図である。FIG. 8 is a diagram illustrating an example of a method for controlling the eccentric moment at the time of pulling out the pile when the target ground changes to viscous soil, sandy soil, and rock. 図9は、本発明の制御方法を適用した杭の打込み又は引抜きの施工の流れの一例を示したフロー図である。FIG. 9 is a flow diagram showing an example of a pile driving or drawing construction flow to which the control method of the present invention is applied. 図10は、起振機の作動原理を示すために起振機の主要部を模式的に示した側面図である。FIG. 10 is a side view schematically showing the main part of the exciter in order to show the operating principle of the exciter. 図11は、従来の振動杭打抜機を用いて杭の打込みを行う時の各パラメータの変化の様子を模式的に示した図である。FIG. 11 is a diagram schematically showing how each parameter changes when a pile is driven using a conventional vibration pile punching machine.

以下、本発明の適用例を示した図面を参照して本発明の実施形態を説明する。
図1は、振動杭打抜機において打込み又は引抜きの作業を行う主要部の構成を概略的に示した図である。振動杭打抜機1の主要部には、起振機2及び杭把持装置3が設けられている。起振機2は、クレーン等で吊り下げられている。起振機2は、上述した図10に示した偏心重錘を回転駆動するモータを具備する。モータは、油圧モータMo又は電動モータMeである。杭把持装置3は起振機2の下端に取り付けられている。杭把持装置3は、鋼管杭や鋼矢板等の杭50の頭部を把持する。杭把持装置3が規定圧力で杭50を把持した状態で、油圧モータMo又は電動モータMeにより起振機2を回転駆動することにより、杭50を対象地盤に打ち込んだり、対象地盤から引き抜いたりする作業を行う。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings showing application examples of the present invention.
FIG. 1 is a diagram schematically showing a configuration of a main part that performs a driving or drawing operation in a vibration pile punching machine. The main part of the vibration pile punching machine 1 is provided with a vibration generator 2 and a pile gripping device 3. The vibrator 2 is suspended by a crane or the like. The vibrator 2 includes a motor that rotationally drives the eccentric weight shown in FIG. 10 described above. The motor is a hydraulic motor Mo or an electric motor Me. The pile gripping device 3 is attached to the lower end of the vibrator 2. The pile gripping device 3 grips the head of a pile 50 such as a steel pipe pile or a steel sheet pile. With the pile gripping device 3 gripping the pile 50 at a specified pressure, the vibrator 50 is driven to rotate by the hydraulic motor Mo or the electric motor Me, so that the pile 50 is driven into the target ground or pulled out from the target ground. Do work.

図2は、図1に示した起振機2のモータが油圧モータMoの場合における振動杭打抜機の全体構成を概略的に示した図である。図2中、矢印付き太線は、オイルの経路を示している。点線は、検知信号又は制御信号のうち主要なものを示している。   FIG. 2 is a diagram schematically showing the overall configuration of the vibration pile punching machine when the motor of the vibrator 2 shown in FIG. 1 is a hydraulic motor Mo. In FIG. 2, a thick line with an arrow indicates an oil path. A dotted line indicates a main one of the detection signal or the control signal.

図2に示すように、油圧回路は、オイルタンクTのオイルを適宜のポンプにより目的とする油圧機器に圧送し、再びオイルタンクTに戻すように構成されている。起振機2の油圧モータMoに対しては、油圧モータ用ポンプP1からオイルが圧送される。起振機2の位相調整器2aに対しては、位相調整器用ポンプP2からオイルが圧送される。杭把持装置3の油圧シリンダ3aに対しては、把持用ポンプP3からオイルが圧送される。   As shown in FIG. 2, the hydraulic circuit is configured to pump the oil in the oil tank T to a target hydraulic device by an appropriate pump and return it to the oil tank T again. Oil is pumped from the hydraulic motor pump P <b> 1 to the hydraulic motor Mo of the vibrator 2. Oil is pumped from the phase adjuster pump P2 to the phase adjuster 2a of the vibrator 2. Oil is pumped from the gripping pump P3 to the hydraulic cylinder 3a of the pile gripping device 3.

杭把持装置3の油路上の切替弁3bは、把持用ポンプP3からのオイルを油圧シリンダ3aに送るか、又はそのままオイルタンクTに戻すかを切り替える。杭把持装置2の油路上の圧力スイッチ3dは、油圧シリンダ3aの圧力すなわち杭把持装置3の把持圧力を感知する圧力計の機能と、感知した把持圧力に応じた信号を制御部4Aに出力する機能とを備えている。圧力スイッチ3dは、振動杭打抜機の起動から終了までの間、常時機能している。   The switching valve 3b on the oil passage of the pile gripping device 3 switches whether the oil from the gripping pump P3 is sent to the hydraulic cylinder 3a or returned to the oil tank T as it is. The pressure switch 3d on the oil passage of the pile gripping device 2 outputs a function of a pressure gauge for detecting the pressure of the hydraulic cylinder 3a, that is, the gripping pressure of the pile gripping device 3, and a signal corresponding to the detected gripping pressure to the control unit 4A. With functionality. The pressure switch 3d always functions from the start to the end of the vibration pile punching machine.

駆動源である発動機Eoは、油圧モータ用ポンプP1、位相調整器用ポンプP2、把持用ポンプP3を並列的に駆動する。油圧モータ用ポンプP1と把持用ポンプP2は、発動機Eoと同じ回転数で回転するか、又は、ギヤ又はプーリを介した所定比率の回転数で回転する。   The engine Eo as a drive source drives the hydraulic motor pump P1, the phase adjuster pump P2, and the gripping pump P3 in parallel. The hydraulic motor pump P1 and the gripping pump P2 rotate at the same rotational speed as that of the motor Eo, or rotate at a predetermined ratio through a gear or a pulley.

制御部4Aは、振動杭打抜機の動作を制御する電子回路を備え、手動操作用の操作パネル(図示せず)とも接続されている。電子回路は、好適にはマイクロプロセッサを含み、本発明による制御プログラムを実行する。制御部4Aが送信する主な制御信号は、起振機ポンプP1(又は油路上の切替弁)、位相調整器用ポンプP2(又は油路上の切替弁)、把持用ポンプP3又は切替弁3bに対して送られる。また、制御部4Aが受信する主な検知信号は、油圧モータMoの油圧力を示す信号、並びに、圧力スイッチ3dから送られる把持圧力を示す信号である。   The control unit 4A includes an electronic circuit that controls the operation of the vibration pile punching machine, and is also connected to an operation panel (not shown) for manual operation. The electronic circuit preferably includes a microprocessor and executes the control program according to the invention. The main control signal transmitted by the control unit 4A is to the exciter pump P1 (or the switching valve on the oil passage), the phase adjuster pump P2 (or the switching valve on the oil passage), the gripping pump P3 or the switching valve 3b. Sent. The main detection signals received by the control unit 4A are a signal indicating the hydraulic pressure of the hydraulic motor Mo and a signal indicating the gripping pressure sent from the pressure switch 3d.

制御部4Aの制御プログラムに含まれる機能として、少なくとも発動機制御部4a、油圧モータ制御部4b、把持圧力検知部4c、把持圧力制御部4d、モータ油圧力検知部4e、偏心モーメント制御部4f、運転モード切替部4gが設けられている。   Functions included in the control program of the control unit 4A include at least a motor control unit 4a, a hydraulic motor control unit 4b, a gripping pressure detection unit 4c, a gripping pressure control unit 4d, a motor oil pressure detection unit 4e, an eccentric moment control unit 4f, An operation mode switching unit 4g is provided.

発動機制御部4aは、発動機Eoの動作を制御し、その回転数を、停止状態のゼロから、杭の打込み又は引抜きを行う規定回転数までの範囲で設定可能である。   The motor control unit 4a controls the operation of the motor Eo, and can set the rotation speed in a range from zero in a stopped state to a specified rotation speed at which a pile is driven or pulled out.

油圧モータ制御部4bは、油圧モータ用ポンプP1の発動機Eoに対する接続又は切り離しを制御する。発動機Eoの回転数が規定回転数となった後、油圧モータ用ポンプP1を発動機Eoに接続すると、油圧モータMoにオイルが圧送され、油圧モータMoが作動し、起振機が回転駆動される。なお、油圧モータMoの作動は、把持圧力制御部4dから「把持完了」の信号が送られた後に可能となる。   The hydraulic motor control unit 4b controls connection or disconnection of the hydraulic motor pump P1 with respect to the engine Eo. After the rotational speed of the motor Eo reaches the specified rotational speed, when the hydraulic motor pump P1 is connected to the motor Eo, oil is pumped to the hydraulic motor Mo, the hydraulic motor Mo is activated, and the vibrator is driven to rotate. Is done. The hydraulic motor Mo can be operated after a “grip completion” signal is sent from the gripping pressure control unit 4d.

把持圧力検知部4cは、圧力スイッチ3dにより感知された把持圧力を示す検知信号を受信し、把持圧力制御部4dに渡す。把持圧力制御部4dは、切替弁3bの動作を制御する。切替弁3bを杭把持装置3の油圧シリンダ3aに切り替えることにより、杭把持装置3の開閉動作が行われる。杭の把持圧力が所定の値に到達して杭の把持が完了したとき、把持圧力制御部4dは、油圧モータ制御部4bに「把持完了」の信号を送る。   The gripping pressure detector 4c receives a detection signal indicating the gripping pressure detected by the pressure switch 3d and passes it to the gripping pressure controller 4d. The gripping pressure control unit 4d controls the operation of the switching valve 3b. By switching the switching valve 3b to the hydraulic cylinder 3a of the pile gripping device 3, the pile gripping device 3 is opened and closed. When the gripping pressure of the pile reaches a predetermined value and the gripping of the pile is completed, the gripping pressure control unit 4d sends a signal “completion of gripping” to the hydraulic motor control unit 4b.

モータ油圧力検知部4eは、油圧モータMoの作動中、すなわち杭の打込み時又は引抜き時における油圧モータMoの油圧力を示す検知信号を受信し、偏心モーメント制御部4fに渡す。油圧モータMoの油圧力は、油圧モータMoの負荷率を表しており、このモータ負荷率は、杭が対象地盤から受ける抵抗力を反映している。   The motor hydraulic pressure detection unit 4e receives a detection signal indicating the hydraulic pressure of the hydraulic motor Mo during operation of the hydraulic motor Mo, that is, when the pile is driven or pulled out, and passes the detection signal to the eccentric moment control unit 4f. The hydraulic pressure of the hydraulic motor Mo represents the load factor of the hydraulic motor Mo, and this motor load factor reflects the resistance force that the pile receives from the target ground.

偏心モーメント制御部4fは、モータ油圧力検知部4eにより検知された油圧力に基づいて位相調整器用ポンプP2を制御して位相調整器2aに対してオイルを圧送したり吸引したりすることにより、位相調整器2aを制御する。これにより、起振機の偏心モーメントが変化する(上述した図10参照)。検知した油圧力が高くなった場合は、位相調整器2aを制御して起振機の偏心モーメントを大きくし、起振機の振幅及び起振力を大きくする。この結果、振動杭打抜機の出力すなわち発動機Eoの出力が大きくなり(油圧モータ用ポンプP1の油圧力が増大する。油圧量はほぼ一定)、燃焼消費量が増大する。一方、検知した油圧力が低くなった場合は、起振機の偏心モーメントを小さくし、起振機の振幅及び起振力を小さくする。この結果、振動杭打抜機の出力すなわち発動機Eoの出力が小さくなり(油圧モータ用ポンプP1の油圧力が低下する。油圧量はほぼ一定)、燃焼消費量が減少する。   The eccentric moment control unit 4f controls the phase adjuster pump P2 based on the oil pressure detected by the motor oil pressure detecting unit 4e to pump or suck oil to the phase adjuster 2a. The phase adjuster 2a is controlled. As a result, the eccentric moment of the exciter changes (see FIG. 10 described above). When the detected oil pressure increases, the phase adjuster 2a is controlled to increase the eccentric moment of the exciter and increase the amplitude and the excitation force of the exciter. As a result, the output of the vibration pile punching machine, that is, the output of the motor Eo increases (the hydraulic pressure of the hydraulic motor pump P1 increases. The hydraulic pressure is substantially constant), and the combustion consumption increases. On the other hand, when the detected oil pressure becomes low, the eccentric moment of the exciter is reduced, and the amplitude and the excitation force of the exciter are reduced. As a result, the output of the vibration pile punching machine, that is, the output of the motor Eo is reduced (the hydraulic pressure of the hydraulic motor pump P1 is lowered. The hydraulic pressure is substantially constant), and the combustion consumption is reduced.

運転モード切替部4gは、複数の運転モードを切り替える。例えば、本発明による制御方法を適用した運転モードと、手動の運転モードとの切替を行う。あるいは、後述する本発明による複数の異なる制御方法を適用した各運転モードの間での切替を行う。   The operation mode switching unit 4g switches between a plurality of operation modes. For example, an operation mode to which the control method according to the present invention is applied and a manual operation mode are switched. Alternatively, switching between the respective operation modes to which a plurality of different control methods according to the present invention described later is applied is performed.

図3は、図1に示した起振機2のモータが電動モータMeの場合における振動杭打抜機の全体構成を概略的に示した図である。なお、図2の油圧モータMoを用いた構成と共通する部分については同じ符号で示すとともに、説明を簡略化又は省略する場合がある。   FIG. 3 is a diagram schematically showing the overall configuration of the vibration pile punching machine when the motor of the vibrator 2 shown in FIG. 1 is an electric motor Me. Note that portions common to the configuration using the hydraulic motor Mo in FIG. 2 are denoted by the same reference numerals, and the description may be simplified or omitted.

図3に示すように、起振機2の位相調整器2a及び位相調整器用ポンプP2の油圧回路、並びに、杭把持装置3の油圧シリンダ3a及び把持用ポンプP3の油圧回路については、図2の構成と同じである。   As shown in FIG. 3, the hydraulic circuit of the phase adjuster 2a and the phase adjuster pump P2 of the vibrator 2, and the hydraulic cylinder 3a of the pile gripping device 3 and the hydraulic circuit of the gripping pump P3 are shown in FIG. Same as the configuration.

図3の構成では、起振機2の電動モータMeの駆動源は発動発電機Eeである。発動発電機Eeは、所定の燃料により回転動力源を回転させて発電機による発電を行い、電力を出力する。   In the configuration of FIG. 3, the drive source of the electric motor Me of the vibrator 2 is the generator generator Ee. The generator / generator Ee rotates the rotational power source with a predetermined fuel to generate power by the generator, and outputs electric power.

駆動源である発動発電機Eeは、所定の規定回転数で電動モータMeを直接回転駆動する。規定回転数において、発動発電機Eeの電圧はほぼ一定であるが、電流は電動モータMeのモータ負荷率により変化する。   The generator / generator Ee, which is a driving source, directly drives the electric motor Me to rotate at a predetermined specified rotational speed. At the specified rotational speed, the voltage of the generator / generator Ee is substantially constant, but the current varies depending on the motor load factor of the electric motor Me.

この構成例では、発動発電機Eeは、位相調整器用ポンプP2及び把持用ポンプP3をそれぞれ駆動する各ポンプ用電動モータに対しても電力を出力する。位相調整器用ポンプP2及び把持用ポンプP3は所定の回転数で回転するように制御される。   In this configuration example, the generator / generator Ee also outputs power to each pump electric motor that drives the phase adjuster pump P2 and the gripping pump P3. The phase adjuster pump P2 and the gripping pump P3 are controlled to rotate at a predetermined rotational speed.

制御部4Bは、振動杭打抜機の動作を制御する電子回路を備え、手動操作用の操作パネル(図示せず)とも接続されている。電子回路は、好適にはマイクロプロセッサを含み、本発明による制御プログラムを実行する。制御部4Bが送信する主な制御信号は、発動発電機Ee、位相調整器用ポンプP2、把持用ポンプP3の切替弁3b等に送られる。また、制御部4Bが受信する主な検知信号は、電動モータMeの電流値を示す信号、並びに、圧力スイッチ3dから送られる把持圧力を示す信号である。   The control unit 4B includes an electronic circuit that controls the operation of the vibration pile punching machine, and is also connected to an operation panel (not shown) for manual operation. The electronic circuit preferably includes a microprocessor and executes the control program according to the invention. Main control signals transmitted by the control unit 4B are sent to the generator / generator Ee, the phase adjuster pump P2, the switching valve 3b of the gripping pump P3, and the like. The main detection signals received by the control unit 4B are a signal indicating the current value of the electric motor Me and a signal indicating the gripping pressure sent from the pressure switch 3d.

制御部4Bの制御プログラムに含まれる機能として、少なくとも発動発電機制御部4h、電動モータ制御部4i、把持圧力検知部4c、把持圧力制御部4d、モータ電流値検知部4j、偏心モーメント制御部4f、運転モード切替部4gが設けられている。   The functions included in the control program of the control unit 4B include at least the generator generator control unit 4h, the electric motor control unit 4i, the gripping pressure detection unit 4c, the gripping pressure control unit 4d, the motor current value detection unit 4j, and the eccentric moment control unit 4f. An operation mode switching unit 4g is provided.

発動発電機制御部4hは、発動発電機Eeの出力電圧を制御することにより、電動モータMeの回転数を停止状態のゼロから、杭の打込み又は引抜きを行う規定回転数までの範囲で設定可能である。   The generator / generator control unit 4h can control the output voltage of the generator / generator Ee to set the number of rotations of the electric motor Me from zero in a stopped state to a specified number of rotations for driving or pulling out a pile. It is.

電動モータ制御部4iは、電動モータMeの発動発電機Eeに対する接続又は切り離しを制御する。発動発電機Eeの出力電圧が規定回転数に相当する値となった後、電動モータMeを発動発電機Eeに接続すると、電動モータMeが作動し、起振機が回転駆動される。なお、電動モータMeの作動は、把持圧力制御部4dから「把持完了」の信号が送られた後に可能となる。   The electric motor control unit 4i controls connection or disconnection of the electric motor Me to the generator / generator Ee. After the output voltage of the generator / generator Ee reaches a value corresponding to the specified rotational speed, when the electric motor Me is connected to the generator / generator Ee, the electric motor Me is actuated and the vibrator is rotationally driven. The electric motor Me can be operated after a “grip completion” signal is sent from the gripping pressure control unit 4d.

把持圧力検知部4cは、圧力スイッチ3dにより感知された把持圧力を示す検知信号を受信し、把持圧力制御部4dに渡す。把持圧力制御部4dは、切替弁3bの動作を制御する。切替弁3bを杭把持装置3の油圧シリンダ3aに切り替えることにより、杭把持装置3の開閉動作が行われる。杭の把持圧力が所定の値に到達して杭の把持が完了したとき、把持圧力制御部4dは、電動モータ制御部4iに「把持完了」の信号を送る。   The gripping pressure detector 4c receives a detection signal indicating the gripping pressure detected by the pressure switch 3d and passes it to the gripping pressure controller 4d. The gripping pressure control unit 4d controls the operation of the switching valve 3b. By switching the switching valve 3b to the hydraulic cylinder 3a of the pile gripping device 3, the pile gripping device 3 is opened and closed. When the gripping pressure of the pile reaches a predetermined value and the gripping of the pile is completed, the gripping pressure control unit 4d sends a signal “completion of gripping” to the electric motor control unit 4i.

モータ電流値検知部4jは、電動モータMeの作動中、すなわち杭の打込み時又は引抜き時における電動モータMeの電流値を示す検知信号を受信し、偏心モーメント制御部4fに渡す。電動モータMeの電流値は、電動モータMeの負荷率を表しており、このモータ負荷率は、杭が対象地盤から受ける抵抗力を反映している。   The motor current value detection unit 4j receives a detection signal indicating the current value of the electric motor Me during operation of the electric motor Me, that is, when the pile is driven or pulled out, and passes it to the eccentric moment control unit 4f. The current value of the electric motor Me represents the load factor of the electric motor Me, and this motor load factor reflects the resistance force that the pile receives from the target ground.

偏心モーメント制御部4fは、モータ電流値検知部4jにより検知された電流値に基づいて位相調整器用ポンプP2を制御して位相調整器2aに対してオイルを圧送したり吸引したりすることにより、位相調整器2aを制御する。これにより、起振機の偏心モーメントが変化する(上述した図10参照)。検知した電流値が高くなった場合は、位相調整器2aを制御して起振機の偏心モーメントを大きくし、起振機の振幅及び起振力を大きくする。この結果、振動杭打抜機の出力すなわち発動発電機Eeの出力電流が大きくなり(出力電圧は基本的にほぼ一定)、燃焼消費量が増大する。一方、電流値が低くなった場合は、起振機の偏心モーメントを小さくし、起振機の振幅及び起振力を小さくする。この結果、振動杭打抜機の出力すなわち発動発電機Eeの出力電流が小さくなり(出力電圧は基本的にほぼ一定)、燃焼消費量が減少する。   The eccentric moment control unit 4f controls the phase adjuster pump P2 based on the current value detected by the motor current value detecting unit 4j, and pumps or sucks oil to the phase adjuster 2a. The phase adjuster 2a is controlled. As a result, the eccentric moment of the exciter changes (see FIG. 10 described above). When the detected current value becomes high, the phase adjuster 2a is controlled to increase the eccentric moment of the exciter and increase the amplitude and the excitation force of the exciter. As a result, the output of the vibration pile punching machine, that is, the output current of the generator / generator Ee increases (the output voltage is basically substantially constant), and the combustion consumption increases. On the other hand, when the current value becomes low, the eccentric moment of the exciter is reduced, and the amplitude and the excitation force of the exciter are reduced. As a result, the output of the vibration pile punching machine, that is, the output current of the motor generator Ee is reduced (the output voltage is basically substantially constant), and the combustion consumption is reduced.

運転モード切替部4gは、複数の運転モードを切り替える。例えば、本発明による制御方法を適用した運転モードと、手動の運転モードとの切替を行う。あるいは、後述する本発明による複数の異なる制御方法を適用した各運転モードの間での切替を行う。   The operation mode switching unit 4g switches between a plurality of operation modes. For example, an operation mode to which the control method according to the present invention is applied and a manual operation mode are switched. Alternatively, switching between the respective operation modes to which a plurality of different control methods according to the present invention described later is applied is performed.

起振機モータが油圧モータの場合も電動モータの場合も、振動杭打抜機の出力は、次式のように表される。
振動杭打抜機の出力=起振力×振幅×抵抗係数
上式において、抵抗係数は対象地盤の性質により決まる。起振力は偏心モーメントと角速度の二乗に比例する。振幅は偏心モーメントに比例する。打込み中又は引抜き中の起振機のモータの回転数はほぼ一定とされるから、角速度はほぼ一定である。従って、偏心モーメントを変化させることにより起振力及び振幅が変化し、その結果、振動杭打抜機の出力が変化することとなる。振動杭打抜機の出力の変化は、図2又は図3の発動機Eo又は発動発電機Eeである動力源の出力変化である。この結果、動力源における燃料消費量が変化する。
Regardless of whether the exciter motor is a hydraulic motor or an electric motor, the output of the vibration pile punching machine is expressed by the following equation.
Output of vibration pile punching machine = excitation force x amplitude x resistance coefficient In the above equation, the resistance coefficient is determined by the nature of the target ground. The excitation force is proportional to the eccentric moment and the square of the angular velocity. The amplitude is proportional to the eccentric moment. Since the rotational speed of the motor of the exciter during driving or drawing is substantially constant, the angular velocity is substantially constant. Therefore, by changing the eccentric moment, the excitation force and the amplitude change, and as a result, the output of the vibration pile punching machine changes. The change in the output of the vibration pile punching machine is the change in the output of the power source that is the motor Eo or the motor generator Ee of FIG. 2 or FIG. As a result, the fuel consumption in the power source changes.

以下、図4〜図9を参照して、本発明を適用した振動杭打抜機の制御方法の例を示す。   Hereinafter, with reference to FIGS. 4-9, the example of the control method of the vibration pile punching machine to which this invention is applied is shown.

図4は、杭打込み時に偏心モーメントをモータ負荷率に応じて逐次制御する一例を模式的に示した図である。縦軸は対象地盤の深度であり、横軸は各パラメータである。最も左側に硬さの異なる複数の層からなる地盤の一例を示している。(a)は打込み中の起振機のモータ負荷率、(b)は起振機の偏心モーメント、(c)は駆動源の出力である。なお、(b)及び(c)の点線は、それぞれ偏心モーメントの最大及び駆動源の定格出力を示している(以下の図においても同様)。   FIG. 4 is a diagram schematically illustrating an example in which the eccentric moment is sequentially controlled according to the motor load factor when driving the pile. The vertical axis represents the depth of the target ground, and the horizontal axis represents each parameter. An example of the ground consisting of a plurality of layers having different hardness is shown on the leftmost side. (A) is the motor load factor of the vibrator during driving, (b) is the eccentric moment of the vibrator, and (c) is the output of the drive source. The dotted lines in (b) and (c) indicate the maximum eccentric moment and the rated output of the drive source, respectively (the same applies to the following figures).

対象地盤が軟弱層、中間層、支持層と深度が深くなるにつれて硬い土質となる場合、打込み始めはほぼモータ負荷率ゼロであり、同じ土質で深度が深くなっていくと杭の周面摩擦抵抗力が増大し、モータ負荷率が漸増していく。土質が変わる境界では不連続に負荷率が増大する場合がある。図4の例では、杭の打込み中、(a)に示すようにモータ負荷率を継続的に検知する。そして(b)に示すように、モータ負荷率の検知と同時に、検知したモータ負荷率の変化の傾向に応じて偏心モーメントを変化させる。これは、位相調整器により起振機の固定偏心重錘と可動偏心重錘の相対的な位相を連続的に調整することにより行う。この結果、(c)に示すように駆動源の出力が変化する、すなわち燃料消費量が変化する。図11の従来例と比較すると、駆動源を常時定格出力で運転しなくてもよいため、燃料消費量を大幅に低減できる。   When the target ground becomes hard soil as the depth increases with the soft layer, intermediate layer and support layer, the motor load factor is almost zero at the start of driving, and the peripheral friction resistance of the pile as the depth increases with the same soil quality The force increases and the motor load factor gradually increases. The load factor may increase discontinuously at the boundary where soil quality changes. In the example of FIG. 4, during the driving of the pile, the motor load factor is continuously detected as shown in (a). And as shown in (b), simultaneously with the detection of the motor load factor, the eccentric moment is changed according to the tendency of the change of the detected motor load factor. This is performed by continuously adjusting the relative phases of the fixed eccentric weight and the movable eccentric weight of the exciter with the phase adjuster. As a result, as shown in (c), the output of the drive source changes, that is, the fuel consumption changes. Compared with the conventional example of FIG. 11, the drive source need not always be operated at the rated output, so the fuel consumption can be greatly reduced.

なお、図4は、杭打込み時の例であるが、杭引抜き時においても、同様にモータ負荷率を継続的に検知し、モータ負荷率に応じて偏心モーメントを逐次制御するようにしてもよい。図示しないが、杭引抜き時には、引抜き始めに土と杭との付着力が切れるまでは杭の周面摩擦抵抗力が最大であり、引抜き中には次第に周面摩擦抵抗力が低下し、モータ負荷率が漸減していく。引抜き完了に近づくとモータ負荷率はほぼゼロとなる。   Although FIG. 4 shows an example when driving a pile, even when a pile is pulled out, the motor load factor may be continuously detected and the eccentric moment may be sequentially controlled according to the motor load factor. . Although not shown, when the pile is pulled out, the peripheral frictional resistance of the pile is maximum until the bond between the soil and the pile is cut at the beginning of extraction, and during the extraction, the peripheral frictional resistance gradually decreases, and the motor load The rate gradually decreases. The motor load factor becomes almost zero when drawing is nearing completion.

図5〜図9は、予め計測した対象地盤のN値に基づいて偏心モーメントの制御パターンを予め設定する制御方法の例を示す。   5 to 9 show an example of a control method for presetting a control pattern of the eccentric moment based on the N value of the target ground measured in advance.

図5は、対象地盤が軟弱層、中間層、支持層と深度が深くなるにつれて硬い土質となる場合の杭打込み時の偏心モーメントの制御方法の一例を示す図である。(a)は予め計測したN値、(b)は打込み中の起振機のモータ負荷率、(c)は起振機の偏心モーメント(設定値と実際の打込み時の制御値)、(d)は駆動源の出力である。   FIG. 5 is a diagram illustrating an example of a method for controlling the eccentric moment during pile driving when the target ground becomes hard soil as the depth increases with the soft layer, the intermediate layer, and the support layer. (A) is an N value measured in advance, (b) is a motor load factor of the exciter during driving, (c) is an eccentric moment of the exciter (set value and control value during actual driving), (d ) Is the output of the drive source.

先ず、施工に先立って、(a)に示すように対象地盤の深度とN値の変化の関係を計測する。この計測は、標準貫入試験により行う。次に、計測された深度とN値の変化の関係に基づき、杭の打込みに先立って杭の打込み中の起振機の偏心モーメントの制御パターンを、(c)に示すように予め設定する。すなわち、位相調整器による両偏心重錘の相対的な位相の調整パターンを予め設定する。例えば偏心モーメントの値を、軟弱層では最大の65〜70%の範囲の所定の値に設定し、中間層では最大の70〜80%の範囲の所定の値に設定し、支持層では最大の80〜100%の所定の値に設定する。その後、設定した調整パターンに従って偏心モーメントを制御しつつ杭の打込みを行う。   First, prior to construction, the relationship between the depth of the target ground and the change in the N value is measured as shown in (a). This measurement is performed by a standard penetration test. Next, based on the relationship between the measured depth and the change in the N value, a control pattern of the eccentric moment of the exciter during pile driving is set in advance as shown in FIG. That is, an adjustment pattern of the relative phase of both eccentric weights by the phase adjuster is set in advance. For example, the value of the eccentric moment is set to a predetermined value in the range of 65 to 70% at the maximum in the soft layer, the predetermined value in the range of 70 to 80% at the maximum in the intermediate layer, and the maximum in the support layer. A predetermined value of 80 to 100% is set. Then, the pile is driven while controlling the eccentric moment according to the set adjustment pattern.

さらに、杭の打込み中は、(b)に示すようにモータ負荷率を継続的に検知することが好ましい。これは、実際に検知されるモータ負荷率の変化と、予め計測したN値の変化のそれぞれの傾向が、所定の許容範囲内で一致しているか否かを監視するためである。N値の計測は、通常、一箇所のみのボーリング調査により行うので、実際に杭を打つ箇所のN値と完全に一致しているとは限らない。ほぼ同じ傾向を示す可能性が高いと考えられるが、局所的に相違している可能性もある。一致しているとみなすことができる許容範囲は、施工条件に応じて適宜設定する。   Furthermore, it is preferable to continuously detect the motor load factor as shown in FIG. This is to monitor whether or not the tendency of the actually detected change in the motor load factor and the change in the N value measured in advance coincide with each other within a predetermined allowable range. Since the measurement of the N value is usually performed by a boring survey at only one place, it does not always completely match the N value at the place where the pile is actually hit. Although it is likely that they have almost the same tendency, they may be locally different. The allowable range that can be regarded as matching is set as appropriate according to the construction conditions.

検知したモータ負荷率の変化と、予め計測したN値の変化の傾向が、所定の許容範囲内で一致しているならば、設定した調整パターン通りに偏心モーメントを制御し、杭の打込みを完了する。図5(c)は、偏心モーメントの設定値であり、実際の打込み中の制御値でもある。この結果、(d)に示すように駆動源の出力が変化する、すなわち燃料消費量が変化する。   If the detected change in the motor load factor and the tendency of the change in the N value measured in advance match within the predetermined tolerance, the eccentric moment is controlled according to the set adjustment pattern, and the pile driving is completed. To do. FIG. 5C shows a set value of the eccentric moment and a control value during actual driving. As a result, as shown in (d), the output of the drive source changes, that is, the fuel consumption changes.

図6は、対象地盤が軟弱地盤の場合の杭打込み時の偏心モーメントの制御方法の一例を示す図である。(a)は予め計測したN値、(b)は打込み中の起振機のモータ負荷率、(c)は起振機の偏心モーメント(実際の打込み時)、(d)は駆動源の出力である。   FIG. 6 is a diagram illustrating an example of a method for controlling the eccentric moment during pile driving when the target ground is soft ground. (A) is a pre-measured N value, (b) is the motor load factor of the exciter during driving, (c) is the eccentric moment of the exciter (during actual driving), and (d) is the output of the drive source. It is.

この例では、施工に先立って計測したN値は、(a)に示すように比較的小さい値でほぼ一定となっている。この計測結果に基づいて、杭の打込みに先立って杭の打込み中の起振機の偏心モーメントの制御パターンを、最大の50%の一定値に維持するように設定する。   In this example, the N value measured prior to construction is a relatively small value and substantially constant as shown in (a). Based on this measurement result, the control pattern of the eccentric moment of the exciter during driving of the pile is set to be maintained at a maximum constant value of 50% prior to driving of the pile.

杭の打込みを開始し、打込み中は(b)に示すようにモータ負荷率を継続的に検知する。この場合、(b)の符号D1で示す深度範囲において、モータ負荷率が増大したことが検知され、この増大の程度は、所定の許容範囲を超えたものであるとする。その場合、(c)に示すように、偏心モーメントを設定値よりも大きくすることにより対応する。例えば、偏心モーメントが最大の70%となるように位相調整器により両偏心重錘の位相を調整する。モータ負荷率が再び想定した範囲内に復帰した場合は、偏心モーメントも元の設定値に戻す。この結果、(d)に示すように駆動源の出力が変化する、すなわち燃料消費量が変化する。   Pile driving is started, and the motor load factor is continuously detected as shown in FIG. In this case, it is detected that the motor load factor has increased in the depth range indicated by reference numeral D1 in (b), and the degree of this increase exceeds a predetermined allowable range. In that case, as shown in (c), the eccentric moment is made larger than the set value. For example, the phases of both eccentric weights are adjusted by the phase adjuster so that the eccentric moment becomes the maximum 70%. When the motor load factor returns to within the assumed range again, the eccentric moment is also returned to the original set value. As a result, as shown in (d), the output of the drive source changes, that is, the fuel consumption changes.

図7は、対象地盤が硬質地盤の場合の杭打込み時の偏心モーメントの制御方法の一例を示す図である。(a)は予め計測したN値、(b)は打込み中の起振機のモータ負荷率、(c)は起振機の偏心モーメント(実際の打込み時)、(d)は駆動源の出力である。   FIG. 7 is a diagram illustrating an example of a method of controlling the eccentric moment when driving a pile when the target ground is hard ground. (A) is a pre-measured N value, (b) is the motor load factor of the exciter during driving, (c) is the eccentric moment of the exciter (during actual driving), and (d) is the output of the drive source. It is.

この例では、施工に先立って計測したN値は、(a)に示すように比較的大きい値でほぼ一定となっている。この計測結果に基づいて、杭の打込みに先立って杭の打込み中の起振機の偏心モーメントの制御パターンを、最大の70〜80%の範囲内の一定値に維持するように設定する。   In this example, the N value measured prior to construction is a relatively large value and substantially constant as shown in FIG. Based on the measurement result, the control pattern of the eccentric moment of the exciter during the driving of the pile is set to be maintained at a constant value within the maximum range of 70 to 80% prior to the driving of the pile.

杭の打込みを開始し、打込み中は(b)に示すようにモータ負荷率を継続的に検知する。この場合、(b)の符号D2で示す深度範囲において、モータ負荷率が低下したことが検知され、この低下の程度は、所定の許容範囲を超えたものであるとする。その場合、(c)に示すように、偏心モーメントを設定値よりも小さくすることにより対応する。例えば、偏心モーメントが最大の50%となるように位相調整器により両偏心重錘の位相を調整する。モータ負荷率が再び想定した範囲内に復帰した場合は、偏心モーメントも元の設定値に戻す。この結果、(d)に示すように駆動源の出力が変化する、すなわち燃料消費量が変化する。   Pile driving is started, and the motor load factor is continuously detected as shown in FIG. In this case, it is detected that the motor load factor has decreased in the depth range indicated by reference numeral D2 in (b), and the degree of this decrease exceeds a predetermined allowable range. In that case, as shown in (c), the eccentric moment is made smaller than the set value. For example, the phases of both eccentric weights are adjusted by the phase adjuster so that the eccentric moment becomes 50% at the maximum. When the motor load factor returns to within the assumed range again, the eccentric moment is also returned to the original set value. As a result, as shown in (d), the output of the drive source changes, that is, the fuel consumption changes.

なお、上述した図5〜図7は、杭打込み時の例であるが、杭引抜き時においても、同様に対象地盤のN値を予め計測し、計測したN値に基づいて起振機の両偏心重錘の位相の調整パターンを設定し、設定した調整パターンに従って両偏心重錘の位相を変化させて偏心モーメントを制御しつつ引抜きを行ってもよい。そして、引抜き中のモータ負荷率の変化を継続的に検知し、モータ負荷率が、計測したN値から想定される変化の許容範囲を超えて増大又は低下したときには、モータ負荷率の変化に対応するように両偏心重錘の位相を調整することにより、偏心モーメントを設定値よりも増大又は低下させる。   In addition, although FIG. 5-7 mentioned above is an example at the time of pile driving, similarly at the time of pile extraction, N value of a target ground is similarly measured beforehand, and both of exciters are based on the measured N value. The phase adjustment of the eccentric weight may be set, and the extraction may be performed while controlling the eccentric moment by changing the phases of both eccentric weights according to the set adjustment pattern. Then, it continuously detects changes in the motor load factor during drawing, and responds to changes in the motor load factor when the motor load factor increases or decreases beyond the allowable range of change assumed from the measured N value. The eccentric moment is increased or decreased from the set value by adjusting the phases of the two eccentric weights.

図8は、対象地盤が軟弱層、中間層及び支持層からなる場合の杭引抜き時の偏心モーメントの制御方法の一例を示す図である。(a)は予め計測したN値、(b)は引抜き中の起振機のモータ負荷率、(c)は起振機の偏心モーメント(実際の引抜き時)、(d)は駆動源の出力である。この場合、例えば偏心モーメントの値を、支持層では最大の75%の範囲の所定の値に設定し、中間層では最大の50%の範囲の所定の値に設定し、軟弱層では最大の25%の所定の値に設定する。実際の引抜き時には、引抜き完了に近づいてモータ負荷率がほぼゼロとなったならば、その時点で偏心モーメントもゼロとしてよい。その場合、駆動源はアイドリング状態となる。   FIG. 8 is a diagram illustrating an example of a method for controlling the eccentric moment at the time of pulling out the pile when the target ground includes a soft layer, an intermediate layer, and a support layer. (A) is a pre-measured N value, (b) is the motor load factor of the exciter during extraction, (c) is the eccentric moment of the exciter (during actual extraction), and (d) is the output of the drive source. It is. In this case, for example, the value of the eccentric moment is set to a predetermined value in the maximum 75% range in the support layer, the predetermined value in the maximum 50% range in the intermediate layer, and the maximum 25 in the soft layer. Set to a predetermined value of%. At the time of actual drawing, if the motor load factor becomes almost zero nearing completion of drawing, the eccentric moment may be zero at that time. In that case, the drive source is in an idling state.

図9は、本発明の制御方法を適用した杭の打込み又は引抜きの施工の流れの一例を示したフロー図である。   FIG. 9 is a flow diagram showing an example of a pile driving or drawing construction flow to which the control method of the present invention is applied.

先ず、施工前に対象地盤の深度とN値の変化の関係を計測する(ステップS01)。次に、計測したN値に基づいて所定の深度におけるモータ負荷率を想定する。N値と、所定の定格負荷をもつモータのモータ負荷率との関係は経験的に得られているものとする。想定した所定の深度におけるモータ負荷率に対応するように、所定の深度における起振機の偏心モーメントの値を予め設定する。すなわち施工の全深度範囲における位相調整器による偏心モーメントの調整パターンを予め設定する(ステップS02)。   First, the relationship between the depth of the target ground and the change in the N value is measured before construction (step S01). Next, a motor load factor at a predetermined depth is assumed based on the measured N value. Assume that the relationship between the N value and the motor load factor of a motor having a predetermined rated load is obtained empirically. The value of the eccentric moment of the exciter at the predetermined depth is set in advance so as to correspond to the assumed motor load factor at the predetermined depth. That is, an adjustment pattern of the eccentric moment by the phase adjuster in the entire depth range of construction is set in advance (step S02).

実際の施工においては、杭の打込みの場合、先ず、杭の吊込み及び建込みを行う(ステップS03)。杭の引抜きの場合、この工程はない。続いて、バイブロハンマの吊込みを行い、バイブロハンマを杭の頭部に配置する(ステップS04)。   In actual construction, in the case of pile driving, first, the pile is suspended and built (step S03). This is not the case for pulling out piles. Subsequently, the vibratory hammer is suspended and the vibratory hammer is placed on the head of the pile (step S04).

駆動源(発動機又は発動発電機)を始動し、アイドリング状態とする(ステップS04)。   A drive source (engine or engine generator) is started to be in an idling state (step S04).

杭把持装置を作動させ、所定の把持圧力で杭を把持させることで杭の把持を完了する(ステップS04)。これにより、起振機のモータの駆動が可能となる。   Pile gripping is completed by operating the pile gripping device and gripping the pile with a predetermined gripping pressure (step S04). As a result, the motor of the exciter can be driven.

起振機のモータの駆動を開始し、モータ負荷率を検知しつつ、設定した偏心モーメントにて杭の打込み又は引抜きを開始する(ステップS07)。   Driving of the motor of the exciter is started, and driving or drawing of the pile is started with the set eccentric moment while detecting the motor load factor (step S07).

打込み中又は引抜き中に、モータ負荷率が、予め計測したN値に基づいて想定した許容範囲内の値か否かを監視する(ステップS08)。モータ負荷率の変化量が、想定した許容範囲内であれば、設定値に従った偏心モーメントの制御を維持する(ステップS09)。モータ負荷率の変化量が許容範囲内を超えて増大した場合には、偏心モーメントを設定値よりも増大させるように位相調整器による両偏心重錘の位相調整を行う(ステップS10)。モータ負荷率の変化量が許容範囲内を超えて低下した場合には、偏心モーメントを設定値よりも低下させるように位相調整器による両偏心重錘の位相調整を行う(ステップS11)。ステップS10及びステップS11における調整量は、モータ負荷率の変化量に応じた適切な量とする。   During driving or drawing, it is monitored whether or not the motor load factor is a value within an allowable range based on an N value measured in advance (step S08). If the change amount of the motor load factor is within the assumed allowable range, the control of the eccentric moment according to the set value is maintained (step S09). When the change amount of the motor load factor increases beyond the allowable range, the phase adjustment of the two eccentric weights is performed by the phase adjuster so as to increase the eccentric moment beyond the set value (step S10). When the amount of change in the motor load factor decreases beyond the allowable range, the phase adjustment of the two eccentric weights is performed by the phase adjuster so as to decrease the eccentric moment below the set value (step S11). The adjustment amount in step S10 and step S11 is an appropriate amount according to the change amount of the motor load factor.

杭打込みにおいては最終深度に到達したとき、杭引抜きにおいてはモータ負荷率がゼロすなわち空運転状態となったとき、モータを駆動源から切り離し、駆動源をアイドリング状態とする(ステップS12)。   When the final depth is reached in pile driving, or when the motor load factor is zero, that is, in the idling state in pile drawing, the motor is disconnected from the driving source, and the driving source is set in an idling state (step S12).

その後、杭把持装置を作動させて杭を開放する(ステップS13)。最後に駆動源を停止する(ステップS14)。   Thereafter, the pile holding device is operated to open the pile (step S13). Finally, the drive source is stopped (step S14).

1 振動杭打抜機
2 起振機
2a 位相調整器
P1 油圧モータ用ポンプ
P2 位相調整器用ポンプ
P3 把持用ポンプ
21 駆動軸
22 従動軸
23、25 固定偏心重錘
24、26 可動偏心重錘
3 杭把持装置
4 制御部
Mo 油圧モータ
Me 電動モータ
Eo 発動機
Ee 発動発電機
50 杭
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Vibration pile punching machine 2 Excitation machine 2a Phase adjuster P1 Hydraulic motor pump P2 Phase adjuster pump P3 Grasping pump 21 Drive shaft 22 Drive shaft 23, 25 Fixed eccentric weight 24, 26 Movable eccentric weight 3 Pile grip Device 4 Control unit Mo Hydraulic motor Me Electric motor Eo Motor Ee Motor generator 50 Pile

Claims (3)

モータにより回転駆動される駆動軸を含む複数の回転軸の各々に取り付けられた固定偏心重錘と可動偏心重錘の相対的な位相を調整する位相調整器を具備する起振機を備えた振動杭打抜機を用いて杭の打込み又は引抜きを行う施工方法において、
杭の打込み又は引抜きに先立って対象地盤の深度とN値の変化の関係を予め計測する工程と、
杭の打込み又は引抜き中の前記起振機の固定偏心重錘と可動偏心重錘による偏心モーメントが予め計測した前記N値の変化に従って変化するように、杭の打込み又は引抜きに先立って前記位相調整器による前記位相の調整パターンを予め設定する工程と、
杭の打込み又は引抜き中に、対象地盤のN値にほぼ対応して変化する前記モータモータ負荷率を継続的に検知する工程と、
検知した前記モータ負荷率の変化と予め計測した前記N値の変化のそれぞれの傾向が所定の許容範囲内で一致しているか否かを監視する工程と、
前記モータ負荷率の変化と予め計測した前記N値の変化のそれぞれの傾向が所定の許容範囲内で一致している場合は、設定した前記調整パターンに従って前記位相調整器により前記位相を調整しつつ杭の打込み又は引抜きを行う工程と、
前記モータ負荷率の変化と予め計測した前記N値の変化のそれぞれの傾向が所定の許容範囲内で一致しない場合は、前記モータ負荷率の変化の傾向に応じて前記偏心モーメントが変化するように、前記位相調整器により前記位相を調整して杭の打込み又は引抜きを行う工程と、を有することを特徴とする
振動杭打抜機による杭の施工方法。
Vibration provided with an exciter including a phase adjuster for adjusting the relative phase of a fixed eccentric weight and a movable eccentric weight attached to each of a plurality of rotation shafts including a drive shaft that is rotationally driven by a motor In the construction method of driving or pulling piles using a pile punching machine,
A step of measuring in advance the relationship between the depth of the target ground and the change in the N value prior to driving or pulling out the pile;
The phase adjustment prior to driving or pulling the pile so that the eccentric moment by the fixed eccentric weight and movable eccentric weight of the exciter during driving or pulling of the pile changes according to the change of the N value measured in advance. Presetting the phase adjustment pattern by the instrument;
A step of continuously detecting the motor load factor of the motor that changes substantially corresponding to the N value of the target ground during driving or drawing of the pile;
Monitoring whether the detected change in the motor load factor and the tendency of the change in the N value measured in advance coincide with each other within a predetermined allowable range;
When the tendency of the change of the motor load factor and the change of the N value measured in advance coincide with each other within a predetermined allowable range, the phase adjuster adjusts the phase according to the set adjustment pattern. A process of driving or pulling a pile;
When the respective trends of the change in the motor load factor and the change in the N value measured in advance do not coincide with each other within a predetermined allowable range, the eccentric moment changes according to the tendency of the change in the motor load factor. And a step of driving or pulling out the pile by adjusting the phase by the phase adjuster, and a method for constructing a pile by a vibration pile punching machine.
前記モータが油圧モータである場合、前記油圧モータの油圧力を検知することにより、前記モータ負荷率を検知することを特徴とする請求項1記載の振動杭打抜機による杭の施工方法。 If the motor is a hydraulic motor, by detecting the oil pressure of the hydraulic motor, the construction method of the pile by vibration pile punching machine according to claim 1, characterized in that for detecting the motor load factor. 前記モータが電動モータである場合、前記電動モータの電流値を検知することにより、前記モータ負荷率を検知することを特徴とする請求項1記載の振動杭打抜機による杭の施工方法。 If the motor is an electric motor, by detecting the current value of the electric motor, the construction method of the pile by vibration pile punching machine according to claim 1, characterized in that for detecting the motor load factor.
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