JP6897974B2

JP6897974B2 - 杭打ち装置

Info

Publication number: JP6897974B2
Application number: JP2018122528A
Authority: JP
Inventors: 清治折戸
Original assignee: 株式会社グランテック
Priority date: 2018-06-27
Filing date: 2018-06-27
Publication date: 2021-07-07
Anticipated expiration: 2038-06-27
Also published as: JP2020002607A

Description

本発明は、地盤に鋼管杭を打ち込む際に用いる杭打ち装置に関する。

地盤の上に建物や構造物を構築する際は、その沈下を防ぐため、何らかの基礎工事が必要になり、仮に地盤が強固であれば、単純な平面状の基礎だけでも十分な強度を確保できる。しかし、地盤が軟弱な場合や、建物などの重量が大きい場合、地盤に杭を打ち込み、その上に基礎を構築することになる。この杭は、用途に応じて様々な種類が存在するが、住宅などの小規模な建物の場合、汎用の鋼管に防腐処理を施した鋼管杭を用いることがある。

鋼管杭は、安価に入手できるほか、人力での取り扱いも容易であるなど、多くの利点を有している。そのため鋼管杭に関する技術開発は、以前から進められており、その例を後記の特許文献に示す。そのうち特許文献１では、既存の建築物の基礎構造を再構築する際などに用いる杭の埋め込み方法が開示されている。この技術は、棒材と連結管が一体化した基本杭を複数連結して地盤に埋め込んでいくもので、棒材は汎用の鋼管であり、また連結管は、隣接する棒材同士の境界に配置する短尺の筒状で、連結管の中に打撃ヘッドを差し込んで棒材の上端面を打撃し、上下に並ぶ基本杭を地盤に埋め込んでいく。

特許文献２では、長尺の鋼管杭を埋設する際、鋼管杭にたわみを生じさせる心配がなく、また埋設に用いる装置の小型化が可能で、しかも作業時間を短縮可能な鋼管杭の埋設方法が開示されている。この方法では、鋼管杭をチャック部で保持し、鋼管杭を回転させながら地面に突入させるが、埋設開始前、チャック部（保持部）の高さを柔軟に変更することで、鋼管杭にたわみが生じることを防ぐ。

特開２０１４−２１４４５８号公報特開２００４−３１６２２６号公報

建設分野では、諸般の事情からコスト削減の要求が厳しくなっており、杭打ち装置についても例外ではない。杭打ち装置のコスト要因は様々だが、その一つに輸送費が挙げられる。杭打ち装置は、一般道での自走が困難で、輸送には大型自動車を用いるほか、搬入や搬出にクレーンを用いる場合があり、輸送費が増大しやすい。これを削減するには、装置を軽量小型化し、クレーン付トラックで輸送することが考えられる。クレーン付トラックは比較的小型のものが多く、作業員自らが運転することも容易で、現地での積み下ろしも自力で対応でき、作業員が複数の役割を兼ねることで相応のコスト削減を期待できる。

しかし杭打ち装置は、その自重を打ち込みの際の推進力として利用する。したがって軽量化を進めると、装置が反力で浮き上がる恐れがある。仮に浮き上がりが生じると、以降の作業が継続困難になり、杭の埋め込み深さが不足し、支持性能が低下する恐れがある。

杭打ち装置の軽量小型化を実現しながらも、打ち込みを確実に行うには、打ち込み位置をできるだけ装置の重心に接近させ、装置の全重量を推進力として利用すべきである。そのため打ち込み位置は、装置の中心付近に設定すべきだが、これを実現するには、装置の内部で地盤を露出させる必要があり、装置の骨格を切り欠くことが避けられず、強度が低下する恐れがある。しかも、打ち込み位置を装置の中心付近に設定することで、壁の近傍など、周辺に障害物がある場所では打ち込みが不可能になり、利便性が低下する。

本発明はこうした実情を基に開発されたもので、軽量でありながらも、杭の打ち込みを円滑に実施可能で、しかも強度や利便性にも優れた杭打ち装置の提供を目的としている。

前記の課題を解決するための請求項１記載の発明は、鋼管杭を地盤に打ち込む際に用いる杭打ち装置であり、左右両側に配置され不整地を移動するための走行手段と、該走行手段を保持するフレームと、該フレームに対して前後方向に移動可能なスライダと、該スライダから直立するガイドリーダと、該ガイドリーダに沿って移動可能な保持具と、後方に配置される動力源と、を有し、個々の前記走行手段の内側には、該走行手段を支持するため、前後方向に伸びる懸架枠を設けてあり、前記フレームは、左右の該懸架枠を一体化した構成としてあり、左右の該懸架枠の間には、前記地盤を露出させるための開口部を確保してあり、前記スライダは該開口部に覆い被さるように配置してあり、前記保持具の直下は該開口部に面しており、前記保持具で前記鋼管杭を保持し、該保持具を前記ガイドリーダに沿って下降させることで該鋼管杭を前記地盤に打ち込むことができ、前記フレームの中間部には、左右の前記懸架枠を結ぶ前方ビームを配置してあり、該前方ビームよりも前側の全域が前記開口部になり、且つ該前方ビームの前側中央部分は、該開口部を拡大するため後側に切り抜かれたＵ字状としてあり、前記スライダを後退させることで前記鋼管杭の打ち込み位置を全体の重心に接近させ、打ち込み時の反力による前記走行手段の浮き上がりを抑制できるほか、該スライダを前進させることで該走行手段よりも前方で該鋼管杭を打ち込むことができることを特徴とする杭打ち装置である。

本発明による杭打ち装置は、直径５０ｍｍ程度の鋼管杭を地盤に打ち込む際に用い、汎用の建設機械と共通する様々な機能を有しており、そのうち走行手段は、装置全体を移動させるための役割を担う。走行手段は、無限軌道のほか、ゴムタイヤを進行方向に複数並べたものなど様々だが、いずれの場合も、装置下部側面の左右二箇所に分散配置される。またフレームは、装置の骨格となるもので、左右の走行手段を分離不能に一体化するほか、各種部品を載せる土台となり、装置の前部から後部にわたる全域に展開する。

スライダは、フレームに対して前後方向に移動可能な部位で、フレームとスライダとの境界にはレールなどを配置し、スライダが円滑に移動できるようにする。またスライダの移動を実現するため、油圧シリンダなどを組み込み、スライダは、一定の範囲で自在に静止できるものとする。なお「前後」とは、走行手段によって装置が直進する方向を指す。そしてガイドリーダは、鋼管杭を吊り下げる柱となる部位で、スライダに搭載する。そのためスライダを移動させると、ガイドリーダも一体で移動する。ガイドリーダについては、輸送時などを考慮し、倒伏可能とすることが多い。

保持具は、実際に鋼管杭をつかんで地盤に打ち込むための部位で、ガイドリーダに沿って上下方向に移動可能な構造としてあり、保持具には鋼管杭を差し込むための穴を設けてあり、差し込まれた鋼管杭は、チャック機構で強固に保持される。なお保持具は、単純に鋼管杭を保持するだけではなく、アースオーガのように鋼管杭を回転させる機能も持たせ、打ち込みの際は、鋼管杭の先端で地盤を掘削する。

動力源は、走行手段や各種油圧機器を駆動するエンジンであり、スライダなどの配置スペースを確保するため、装置の後方に集中配置する。動力源は、装置全体で最も重量の大きい部位で、鋼管杭を打ち込む際、この重量を推進力して利用することが望ましい。なお本発明では、便宜上、動力源の搭載側を装置の後方と規定し、その反対側を装置の前方と規定する。

懸架枠は、フレームの一部分であり、前方の左右両側に位置し、走行手段との接続部となり、走行手段の内側に沿って前後に伸びている。したがって懸架枠は、左右二箇所に分散配置され、フレームの強度を確保するには、左右の懸架枠の間に梁などを配置することが望ましい。しかし本発明では、鋼管杭を打ち込むための空間を確保する必要があり、左右の懸架枠を結ぶ部品を配置することはなく、地盤が途切れることなく露出する開口部を確保する。なお懸架枠は左右に分散配置されるが、その根本部分は一体化しているため、フレーム自体が二分割されることはない。

スライダは、左右の懸架枠を跨ぎ、開口部を塞ぐように配置する。また保持具は、スライダの前方にせり出し、開口部の真上に配置する。そのため保持具の直下は、開口部に面しており、鋼管杭を無理なく地盤に打ち込むことができる。そしてスライダは、前後方向に移動できるため、必然的に鋼管杭の打ち込み位置を調整可能で、状況に応じて最適な条件で打ち込みを行うことができる。

このように、左右の走行手段の内側には、途切れることなく地盤が露出する開口部を確保するほか、前後に移動可能なスライダで開口部を塞ぎ、スライダには直立するガイドリーダを載せ、ガイドリーダに沿って移動する保持具で鋼管杭を打ち込む構成とすることで、装置の前方から中程までのあらゆる位置で鋼管杭を打ち込むことができる。そのためスライダを後退させ、鋼管杭の打ち込み位置を装置の重心に接近させることが可能になるほか、スライダを前進させることで、壁の近傍など、周辺に障害物がある場所でも、無理なく打ち込みを実施できる。

請求項２記載の発明は、フレームの構造に関するもので、フレームを補強するため、前方ビームよりも前側には、開口部を横断して左右の懸架枠同士を結ぶ補強ビームを組み込んであり、補強ビームは、懸架枠に対して着脱自在であることを特徴とする。補強ビームは、開口部を横切るように配置し、左右の懸架枠を一体化してフレームの強度を向上させる部品だが、懸架枠に対して着脱自在としてあり、鋼管杭を打ち込む際は、作業を妨げないように取り外し、開口部のあらゆる位置で打ち込みができるようにする。なお打ち込みの際は、装置を高速で移動させることがなく、補強ビームを取り外した状態でもフレームが破損することはない。

補強ビームを懸架枠に取り付ける方法は自在だが、取り付けた際は、左右の懸架枠を強固に結び、フレームの強度を向上できる必要があり、しかも簡単な操作で懸架枠から取り外しができるようにする。そのため懸架枠には、補強ビームを載せる台座などを設け、ボルトやピンなどで補強ビームを固定する。なお補強ビームは、一本に限らず、複数本とすることもできる。

打ち込みを行わない時は、開口部を横切るように補強ビームを取り付け、補強ビームを介して左右の懸架枠を一体化することで、フレームの強度が向上する。そのため、打ち込みの前後に不整地を高速で移動する時や、クレーンで吊り下げられた時も、フレームの変形が抑制され、装置に不具合が生じることを防ぐ。

請求項３記載の発明は、鋼管杭を打ち込む際の反力に対抗するためのもので、持ち運び可能なオモリを搭載するため、フレームの前部には、前方に引き出し可能なカゴを組み込んであることを特徴とする。鋼管杭を円滑に打ち込むには、前記のように、打ち込み位置を装置の重心に接近させるべきだが、スライダを前方に移動させた場合などは、打ち込み位置が重心から遠ざかるため、打ち込み時の反力で装置が浮き上がることもあり得る。そこで本発明のように、必要に応じてオモリを搭載し、重心を移動させることで、様々な状況で反力に対抗できるようになる。

オモリは、利便性を考慮し、人力で持ち運び可能な大きさとしてあり、これを複数個用いて必要な反力を確保する。またオモリは、重量のかさむ動力源と対向するように配置することが望ましく、フレームの前部に引き出し可能なカゴを設け、そこにオモリを搭載する。カゴを引き出し可能な構造とすることで、装置の寸法を増大させることがないほか、オモリを動力源から遠ざけることが可能になり、効率よく重心を移動させることができる。さらにオモリをカゴに搭載することで、オモリが不用意に落下することを防ぐ。なお作業時の利便性を向上するため、カゴを引き出すことなくオモリを搭載可能な構造にすることもある。

請求項４記載の発明は、保持具に鋼管杭を組み込む際の利便性を向上するためのもので、ガイドリーダの上部には、鋼管杭の上部を拘束する振れ止め具を設けてあることを特徴とする。本発明で用いる鋼管杭は、人力での取り扱いを前提としており、地盤への打ち込みに先立ち、鋼管杭を保持具に差し込む作業も人力で行う。この作業は、まず鋼管杭を直立させ、その下端部を保持具に差し込むといった手順になるが、その際、早い段階で鋼管杭を振れ止め具で拘束することで、鋼管杭の倒伏を防ぎ、以降、鋼管杭を容易に保持具に差し込むことができる。

振れ止め具は、鋼管杭の上部の振れ周りを抑制できるならば、その形状は自在であり、振れ止め具を上から見てＵ字状として、その内部に鋼管杭を収容できる単純な構成にすることもできる。また振れ止め具に何らかの可動部を設け、鋼管杭を挟み込んだ後、離脱不能にすることもできる。このように振れ止め具を設けることで、鋼管杭を保持具に差し込む際の作業を円滑に実施できる。

請求項１記載の発明のように、左右の走行手段の内側には、途切れることなく地盤が露出する開口部を確保するほか、前後に移動可能なスライダで開口部を塞ぎ、スライダには直立するガイドリーダを載せ、ガイドリーダに沿って移動する保持具で鋼管杭を打ち込む構成とすることで、装置の前方から中程までのあらゆる位置で鋼管杭を打ち込むことができる。そのためスライダを後退させ、鋼管杭の打ち込み位置を装置の重心に接近させることが可能になり、装置の全重量を打ち込みの際の推進力として利用でき、装置の重量を増大させることなく、反力による浮き上がりを防ぎ、円滑な打ち込みが実現する。またスライダを前進させることで、壁の近傍など、周辺に障害物がある場所でも、無理なく打ち込みを実施でき、利便性に優れている。

請求項２記載の発明のように、フレームを補強するため、着脱自在の補強ビームを用いることで、鋼管杭を打ち込む時は、補強ビームを取り外してスライダを移動させることで、開口部のあらゆる位置で打ち込みが可能になる。また打ち込みを行わない時は、開口部を横切るように補強ビームを取り付け、補強ビームを介して左右の懸架枠を一体化することで、フレームが格子状に組み上がり、強度が向上する。そのため、打ち込みの前後に不整地を高速で移動する時や、クレーンで吊り下げられた時も、フレームの変形が抑制され、装置に不具合を生じることを防ぐ。

請求項３記載の発明のように、持ち運び可能なオモリを搭載するため、フレームの前部には、前方に引き出し可能なカゴを組み込むことで、打ち込み時に装置の浮き上がりが予想される場合、カゴを引き出してオモリを搭載し、装置の重心を打ち込み位置に接近させることで、円滑な打ち込みが実現する。またカゴを引き出し可能な構造とすることで、装置の寸法を増大させることがないほか、通常の作業の妨げになることも防ぐ。

請求項４記載の発明のように、ガイドリーダの上部には、鋼管杭の上部を拘束する振れ止め具を設けることで、鋼管杭を人力で直立させた後、その上端部を振れ止め具で保持させ、鋼管杭の自由な振れ周りを規制することができる。その結果、鋼管杭を地盤に打ち込むのに先立ち、鋼管杭を保持具に差し込む際の作業を円滑に実施でき、利便性に優れている。

本発明による杭打ち装置の構成例を示す斜視図で、ガイドリーダは装置から切り離して描いてある。図１と同じ装置を示す斜視図だが、ガイドリーダをスライダに搭載した状態を描いてある。ガイドリーダを倒伏させた状態と、補強ビームの詳細を示す斜視図で、図の上方には、ガイドリーダを倒伏させた状態を描いてあり、図の下方には、補強ビームの詳細を描いてある。調整シリンダを作動させてガイドリーダを横方向に傾けた状態を示す斜視図である。スライダを極限まで後退させて打ち込みを行う場合を示す斜視図である。スライダを前進させて打ち込みを行う場合を示す斜視図である。図６の後、鋼管杭を地盤に埋め込んだ状態を示す斜視図である。足場の一部が開閉可能で、カゴを前方に引き出すことなくオモリが搭載可能な構造を示す斜視図である。振れ止め具の構成例を示す斜視図で、図の下方には、この振れ止め具で鋼管杭を保持する過程を描いてある。装置の下部構造の一例を示す平面図である。なおこの図のフレームは、これまでの各図とは一部の形状が異なる。

図１は、本発明による杭打ち装置の構成例を示すが、ガイドリーダ４１は装置から切り離して描いてある。この装置は、汎用の不整地運搬車の荷台を撤去し、そこに杭打ちのための機器を組み込んだもので、下部の両側面には、無限軌道を用いた走行手段１１が配置されている。また走行手段１１を駆動するための動力源５１は、装置の右端に配置してある。動力源５１の実体はディーゼルエンジンであり、走行手段１１を駆動するほか、各種油圧機器を作動させるための油圧ポンプも組み込んである。

汎用の不整地運搬車の多くは、荷台をできるだけ広く確保するため、走行手段１１から突出した端部に動力源５１を配置してあり、本発明においてもこれを踏襲している。そのため、動力源５１が配置された図の右側が装置の後方で、図の左側が装置の前方になる。そのほか動力源５１の真上には、作業者が搭乗する操作席５２を設けてあり、移動の際は、ここから走行手段１１などを操作する。

本発明で用いる鋼管杭Ｐは、汎用の鋼管に耐食処理を施したもので、その長さや直径は自在である。ただし本発明では、一本の鋼管杭Ｐを人力で取り扱うことを前提としており、その長さは概ね６ｍ程度で、直径は概ね５０ｍｍ程度になる。なお鋼管杭Ｐの下端面には、打ち込みの際に地盤Ｇを掘削できるよう、何らかの刃を形成することがある。

フレーム２１は、装置の骨格となるもので、左右の走行手段１１を一体化しているほか、動力源５１などを載せる土台となり、走行手段１１の内側から立ち上がり、走行手段１１の上面を覆うように前後に伸びている。さらにフレーム２１のうち、走行手段１１の内側に位置して壁状に立ち上がる部位は、懸架枠２２と称している。

懸架枠２２は、走行手段１１との接続部に相当し、装置に作用する荷重は、ここを介して走行手段１１に伝達する。懸架枠２２は、走行手段１１の内側に沿って伸び、左右の懸架枠２２の間には、何らの部品も存在しない開口部２８が確保される。なお懸架枠２２は、あくまでもフレーム２１の一部であり、フレーム２１自体は一つの塊となっている。そのため左右の走行手段１１は、フレーム２１を介して一体化されており、分離することはない。

スライダ３１は、左右の懸架枠２２を跨ぎ、開口部２８を塞ぐように配置してあり、前後方向に移動可能である。そのため懸架枠２２の内側には、前後方向に伸びる走行レール２３を配置してある。またスライダ３１は、下方の下部枠３２と、上方の搭載台３４をヒンジ３３で一体化した構造で、下部枠３２は門形としてあり、その両側部が走行レール２３で支持され、無理なく前後方向に移動できる。なおスライダ３１の移動を実現するため、その後方には進退シリンダ２５を配置してある。

搭載台３４は、ヒンジ３３を介して下部枠３２と一体化しており、下部枠３２に対して揺動可能としてある。この揺動は、装置の前後方向に伸びる線を軸としており、地盤Ｇの傾きを吸収して鋼管杭Ｐを垂直に打ち込むための役割を果たす。そしてこの揺動を実現するため、ヒンジ３３の反対側には調整シリンダ３５を配置してあり、調整シリンダ３５のロッドを出入りさせることで、下部枠３２と搭載台３４との距離が変化し、搭載台３４が揺動する。

ガイドリーダ４１は、鋼管杭Ｐを吊り下げる柱状のものである。また保持具４５は、実際に鋼管杭Ｐを保持する役割を担う。そしてガイドリーダ４１の両側面には、昇降レール４２を敷設してあり、これに沿って保持具４５が上下に移動する。なお保持具４５は、ガイドリーダ４１の側面に配置されたチェーン４４で吊り下げられ、さらにガイドリーダ４１の後部上方には、チェーン４４を駆動する昇降モータ４３を配置してあり、昇降モータ４３を作動させることで、保持具４５が上下に移動する。保持具４５については、鋼管杭Ｐを保持するだけではなく、鋼管杭Ｐを回転させる機能も有する。そのため保持具４５には、回転モータ４６を組み込んである。

ガイドリーダ４１はスライダ３１に搭載される。そのためスライダ３１の搭載台３４には、上方に突出するアーム３７を二枚取り付けてある。アーム３７は途中で折れ曲がった逆Ｌ字状で、その先端に軸受３８を設けてある。またガイドリーダ４１の側面中央には、支点軸４８が突出しており、その両端をアーム３７の軸受３８に組む込むことで、ガイドリーダ４１がスライダ３１と一体化する。支点軸４８は、軸受３８に対して揺動可能で、輸送時などはガイドリーダ４１を倒伏させることができ、これを実現するため、スライダ３１とガイドリーダ４１との間には起伏シリンダ３６を配置してある。

起伏シリンダ３６の下端部は、下クレビス３９を介して搭載台３４に取り付けてあり、対する上端部は、上クレビス４９を介してガイドリーダ４１に取り付けてあり、起伏シリンダ３６のロッドを引き込めると、上クレビス４９が下方に引き寄せられ、ガイドリーダ４１が傾く。またロッドを伸ばすと、ガイドリーダ４１を前方に傾けることもできる。したがって、起伏シリンダ３６によって地盤Ｇの傾きを吸収し、鋼管杭Ｐを直立させることができる。なお起伏シリンダ３６のほか、進退シリンダ２５や調整シリンダ３５や昇降モータ４３や回転モータ４６は、動力源５１から供給される油圧で作動する。

懸架枠２２の上端部は、走行手段１１を覆うような水平面になっており、そのほぼ全面にエキスパンドメタルを敷設してあり、これを足場５５と称している。足場５５は作業員の通路になり、この上に立って打ち込み状況の監視などを行う、そのため一方の足場５５の端には、打ち込みを遂行するための操作パネル５３を配置してある。また反対側の足場５５には、鋼管杭Ｐの心出しなどを行うための補助操作パネル５７と、走行手段１１を操作するための走行レバー５８を配置してある。

そのほかフレーム２１の前部には、引き出し可能なカゴ５６を配置してある。カゴ５６は通常、足場５５と走行手段１１との隙間に格納されるが、必要に応じて前方に引き出し、オモリ７６を搭載する。オモリ７６は、打ち込みの際の反力で走行手段１１の前部が浮き上がる恐れがある場合に用い、打ち込みの際の推進力を増大させる。カゴ５６を前方に引き出し、そこにオモリ７６を搭載することで、装置の重心が前方に移動し、重心位置と打ち込み位置を接近させることができ、反力による装置の浮き上がりを防ぐ。

補強ビーム７７は、開口部２８を横切るように組み込み、左右の懸架枠２２を一体化し、フレーム２１の強度を高める。そして補強ビーム７７を取り付けるため、懸架枠２２には、内側に突出する台座２７を設けてあり、この上に補強ビーム７７を載せた後、双方を貫く固定ピン７８を差し込むと、補強ビーム７７が台座２７から離脱不能になる。なお鋼管杭Ｐを打ち込む際は、作業を妨げないよう、補強ビーム７７を取り外す。そのほかガイドリーダ４１の上部には、鋼管杭Ｐの上部を受け止める振れ止め具６１を設けてある。

図２は、図１と同じ装置を示しているが、ガイドリーダ４１をスライダ３１に搭載した状態を描いてある。ガイドリーダ４１は、スライダ３１の上方に突出するアーム３７の先端で支持されており、起伏シリンダ３６を作動させることで、支点軸４８を中心としてガイドリーダ４１を揺動させることができる。またカゴ５６を前方に引き出し、そこにオモリ７６を搭載することで、鋼管杭Ｐを打ち込む際の推進力を増大させることができる。なおオモリ７６は、装置とは別途に輸送するほか、一個のオモリ７６は、人力での取り扱いが可能な重量に抑制し、必要に応じてオモリ７６の使用数を調整する。

図２では、保持具４５に鋼管杭Ｐを組み込む状況を想定してあり、保持具４５をガイドリーダ４１の下方に移動してある。この状態で保持具４５の中央に鋼管杭Ｐを差し込み、以降、鋼管杭Ｐはそのままで保持具４５だけを上昇させ、鋼管杭Ｐの上部に保持具４５を配置する。その後、保持具４５のチャック機構を作動させ、鋼管杭Ｐを強固に保持した後、打ち込みを行う。

図２のように、下方に移動させた保持具４５に鋼管杭Ｐを差し込む場合、人力で鋼管杭Ｐを直立させ、その下端部を保持具４５の中央の穴に差し込むことになるが、この際、鋼管杭Ｐの上部は人力による拘束が困難で、大きく触れ回って倒伏する恐れもある。しかし、鋼管杭Ｐの上部を振れ止め具６１で拘束することで、鋼管杭Ｐの振れ周りを解消でき、作業性が改善する。

図３は、ガイドリーダ４１を倒伏させた状態と、補強ビーム７７の詳細を示す。走行手段１１は、一般道での高速移動を想定したものではなく、装置の輸送時はクレーン付トラックなどに載せるが、その際は、ガイドリーダ４１が高さ制限を突破しないよう、起伏シリンダ３６のロッドを引き込めてガイドリーダ４１を倒伏させる。なお輸送の前後には、装置をクレーンで吊り下げることがあり、その際、フレーム２１に特異な荷重が作用して破損する恐れがある。そこで、左右の懸架枠２２を結ぶように補強ビーム７７を取り付け、フレーム２１の強度を高めておく。

図３の下方には、補強ビーム７７の詳細を描いてある。左右の懸架枠２２のいずれにも、内側に突出する台座２７を設けてあり、その上に補強ビーム７７の端部を載せ、さらに、双方を貫くように固定ピン７８を差し込むことで、左右の懸架枠２２は、補強ビーム７７を介して一体化する。そのためフレーム２１が枠状に組み上がり、強度が向上する。なお補強ビーム７７は、走行手段１１を駆動して地盤Ｇの上を広域に移動する際にも使用し、振動によるフレーム２１の破損を防ぐ。そのほか図では、一方の台座２７に一個の固定ピン７８を用いているが、強度上の観点から、複数個用いることもある。

図４は、調整シリンダ３５を作動させてガイドリーダ４１を横方向に傾けた状態を示す。杭打ちを行う地盤Ｇは、通常、起伏の激しい不整地であり、杭打ちの際、装置が水平を維持しているとは限らない。しかし鋼管杭Ｐは、座屈などを防ぐため垂直に打ち込むことが好ましい。そこで調整シリンダ３５で搭載台３４を傾け、これと一体でガイドリーダ４１も傾けることで地盤Ｇの傾きを吸収し、鋼管杭Ｐを垂直に打ち込むことができる。なお調整シリンダ３５は、ガイドリーダ４１を横方向に傾けるものだが、起伏シリンダ３６により、前後方向に傾けることも可能で、あらゆる状況において鋼管杭Ｐを垂直に打ち込むことができる。

図５は、スライダ３１を極限まで後退させて打ち込みを行う場合を示している。スライダ３１を前後に移動させることで、打ち込み位置を自在に調整可能だが、打ち込みの際、十分な推進力を得るには、打ち込み位置をできるだけ動力源５１に接近させ、動力源５１の重量を最大限に利用すべきである。したがってこの図では、進退シリンダ２５のロッドを完全に引き込め、スライダ３１を極限まで動力源５１に接近させており、鋼管杭Ｐは左右の懸架枠２２の間の開口部２８から地盤Ｇに打ち込まれていく。なお仮に、打ち込み位置を動力源５１から遠ざけると、打ち込み位置が力点になり、走行手段１１の前部が浮き上がってしまい、作業の継続が困難になる。その結果、鋼管杭Ｐの埋め込み深さが不足し、支持性能の低下が避けられず、打ち込み本数を増やすなどの対策が必要になる。

図６は、スライダ３１を前進させて打ち込みを行う場合を示している。打ち込みを円滑に行うには、先の図５に描くように、スライダ３１を後退させることが望ましい。しかしスライダ３１を後退させると、ガイドリーダ４１の周囲を走行手段１１やフレーム２１が取り囲んだ状態になり、壁の近傍など、周辺に障害物がある場所では、鋼管杭Ｐを打ち込むことができない。そこで、壁の近傍などに鋼管杭Ｐを打ち込む場合、スライダ３１を前進させ、打ち込み位置を走行手段１１よりも前方に突出させる。ただしこの際は、打ち込み位置が動力源５１から遠ざかり、反力で走行手段１１の前部が浮き上がる恐れがある。そこでカゴ５６を引き出し、そこにオモリ７６を搭載する。

図７は、図６の後、鋼管杭Ｐを地盤Ｇに埋め込んだ状態を示す。図６の状態で昇降モータ４３を作動させ、保持具４５を徐々に下降させると、図７のように鋼管杭Ｐが地盤Ｇに打ち込まれていき、保持具４５がガイドリーダ４１の下部に到達すると打ち込みが終了する。なお地盤Ｇが比較的硬質の場合、回転モータ４６によって鋼管杭Ｐを回転させ、鋼管杭Ｐの下端面で地盤Ｇを掘削することがある。また本発明では、左右の走行手段１１の間が開放しており、鋼管杭Ｐの打ち込み状況を容易に監視できる。したがって作業員は、状況を監視しながら速やかに操作パネル５３に接触可能で、一連の作業を淀みなく短時間で終えることができる。

図８は、足場５５の一部が開閉可能で、カゴ５６を前方に引き出すことなくオモリ７６が搭載可能な構造を示している。先の図６と図７では、打ち込みの際の推進力を確保するため、カゴ５６にオモリ７６を搭載していたが、壁の近傍に鋼管杭Ｐを打ち込む場合、壁との関係でカゴ５６を引き出すことができず、オモリ７６を搭載できないことも予想される。そこでカゴ５６を引き出すことなくオモリ７６を搭載することも検討すべきで、この図では前方の足場５５に限り、跳ね上げ可能な構造にしてあり、この足場５５を持ち上げることでその下にカゴ５６が露出し、そこにオモリ７６を搭載することができる。

図９は、振れ止め具６１の構成例を示している。振れ止め具６１は、ガイドリーダ４１の上方から突出し、装置に鋼管杭Ｐを組み込む際、鋼管杭Ｐの上部を拘束するもので、その構成は自在だが、この図では二枚のツメ６５を用いたものを描いてある。この振れ止め具６１は、ガイドリーダ４１の上面から伸びる逆Ｌ字状の支柱６３と、実際に鋼管杭Ｐを拘束する二枚のツメ６５と、ツメ６５を支柱６３に取り付ける係止ピン６４と、二枚のツメ６５を引き寄せるバネ状の閉止具６６と、を用いている。

二枚のツメ６５の側面同士を接触させると、その中央には、鋼管杭Ｐを余裕で収容可能な空間が形成される。また、ツメ６５の一端には丸穴を設けてあり、これを支柱６３の先端に収容し、そこに係止ピン６４を差し込むことで、ツメ６５は、支柱６３に対して揺動自在に支持される。さらに、二枚のツメ６５を跨ぐように閉止具６６を組み込むと、その弾性でツメ６５が閉じた状態を維持する。

図９の下方には、この振れ止め具６１で鋼管杭Ｐを保持する過程を描いてある。ツメ６５の先端付近に鋼管杭Ｐを接触させると、鋼管杭Ｐの自重でツメ６５が押圧され、やがて閉止具６６が引き伸ばされて二枚のツメ６５が開放し、鋼管杭Ｐがさらに奥に入り込む。そして、鋼管杭Ｐが完全にツメ６５の内部に入り込むと、閉止具６６によってツメ６５が再び閉じ、以降、鋼管杭Ｐの上端部が振れ止め具６１で拘束され、一連の作業を円滑に実施できる。

図１０は、装置の下部構造の一例を示す。なおこの図のフレーム２１は、これまでの各図とは一部の形状が異なる。この図において、左右の走行手段１１を一体化するフレーム２１は、装置の中央付近に位置する前方ビーム２６と、後方に位置する後方ビーム２９を有する構造で、前方ビーム２６と後方ビーム２９のそれぞれの両端は、溶接で懸架枠２２と一体化されており、フレーム２１は格子状になっている。そして前方ビーム２６の先は、鋼管杭Ｐを打ち込むための開口部２８となっており、この範囲で打ち込み位置を前後に調整することができる。

フレーム２１の剛性を高めるため、前方ビーム２６は、できるだけ装置の前方に配置すべきである。しかし本発明では、開口部２８を確保するため、中央付近に配置してあり、不整地での高速移動や、輸送時の吊り下げなどで過大な外力が作用した際、フレーム２１が変形する恐れがある。そこで打ち込みを行わない際は、左右の台座２７を結ぶように補強ビーム７７を取り付け、フレーム２１の剛性を向上させる。補強ビーム７７は、開口部２８を横切るように配置し、補強ビーム７７と台座２７を貫くように固定ピン７８を差し込み、補強ビーム７７をフレーム２１の一部として機能させる。なお前方ビーム２６については、フレーム２１の剛性向上に寄与できるよう、中央が切り抜かれたＵ字状にしてあり、前方ビーム２６と懸架枠２２との接触長さを増大させてある。

図１０の上方には、鋼管杭Ｐを打ち込むことができる範囲を描いてある。打ち込み位置は、開口部２８の中で前後に移動可能で、最も後退させることで、打ち込み位置が装置の重心に接近するため、装置の浮き上がりを防いで円滑な打ち込みが実現する。また、打ち込み位置を最も前進させることで、壁の近傍など、周辺に障害物がある箇所での打ち込みが可能になる。

１１走行手段
２１フレーム
２２懸架枠
２３走行レール
２５進退シリンダ
２６前方ビーム
２７台座
２８開口部
２９後方ビーム
３１スライダ
３２下部枠
３３ヒンジ
３４搭載台
３５調整シリンダ
３６起伏シリンダ
３７アーム
３８軸受
３９下クレビス
４１ガイドリーダ
４２昇降レール
４３昇降モータ
４４チェーン
４５保持具
４６回転モータ
４８支点軸
４９上クレビス
５１動力源
５２操作席
５３操作パネル
５５足場
５６カゴ
５７補助操作パネル
５８走行レバー
６１振れ止め具
６３支柱
６４係止ピン
６５ツメ
６６閉止具
７６オモリ
７７補強ビーム
７８固定ピン
Ｐ鋼管杭
Ｇ地盤

Claims

鋼管杭（Ｐ）を地盤（Ｇ）に打ち込む際に用いる杭打ち装置であり、
左右両側に配置され不整地を移動するための走行手段（１１）と、該走行手段（１１）を保持するフレーム（２１）と、該フレーム（２１）に対して前後方向に移動可能なスライダ（３１）と、該スライダ（３１）から直立するガイドリーダ（４１）と、該ガイドリーダ（４１）に沿って移動可能な保持具（４５）と、後方に配置される動力源（５１）と、を有し、
個々の前記走行手段（１１）の内側には、該走行手段（１１）を支持するため、前後方向に伸びる懸架枠（２２）を設けてあり、前記フレーム（２１）は、左右の該懸架枠（２２）を一体化した構成としてあり、左右の該懸架枠（２２）の間には、前記地盤（Ｇ）を露出させるための開口部（２８）を確保してあり、前記スライダ（３１）は該開口部（２８）に覆い被さるように配置してあり、前記保持具（４５）の直下は該開口部（２８）に面しており、
前記保持具（４５）で前記鋼管杭（Ｐ）を保持し、該保持具（４５）を前記ガイドリーダ（４１）に沿って下降させることで該鋼管杭（Ｐ）を前記地盤（Ｇ）に打ち込むことができ、
前記フレーム（２１）の中間部には、左右の前記懸架枠（２２）を結ぶ前方ビーム（２６）を配置してあり、該前方ビーム（２６）よりも前側の全域が前記開口部（２８）になり、且つ該前方ビーム（２６）の前側中央部分は、該開口部（２８）を拡大するため後側に切り抜かれたＵ字状としてあり、
前記スライダ（３１）を後退させることで前記鋼管杭（Ｐ）の打ち込み位置を全体の重心に接近させ、打ち込み時の反力による前記走行手段（１１）の浮き上がりを抑制できるほか、該スライダ（３１）を前進させることで該走行手段（１１）よりも前方で該鋼管杭（Ｐ）を打ち込むことができることを特徴とする杭打ち装置。
前記フレーム（２１）を補強するため、前記前方ビーム（２６）よりも前側には、前記開口部（２８）を横断して左右の前記懸架枠（２２）同士を結ぶ補強ビーム（７７）を組み込んであり、該補強ビーム（７７）は、該懸架枠（２２）に対して着脱自在であることを特徴とする請求項１記載の杭打ち装置。
持ち運び可能なオモリ（７６）を搭載するため、前記フレーム（２１）の前部には、前方に引き出し可能なカゴ（５６）を組み込んであることを特徴とする請求項１または２記載の杭打ち装置。
前記ガイドリーダ（４１）の上部には、前記鋼管杭（Ｐ）の上部を拘束する振れ止め具（６１）を設けてあることを特徴とする請求項１、２または３記載の杭打ち装置。