JP6917623B2 - 自動基礎鋼管埋設装置、及びその施工方法 - Google Patents

Description

本発明は、電柱等の柱体を地盤に建設する際、電柱用基礎を構築する基礎鋼管が用いられ、その下端の周部には、先端爪が設けられて該基礎鋼管を回転圧入すると共に、該基礎鋼管内に取付けた自動掘削機により地盤が掘削され、前記基礎鋼管を地中に埋設させる自動基礎鋼管埋設装置であり、及びその施工方法に関するものである。

従来では、電柱用基礎を埋設する際、地盤掘削工程と、基礎鋼管圧入工程とを、大型掘削機のスクリューオーガが活用されて、これらの工程を交互に繰返すことにより達成出来るものであり、電柱用基礎を構築するための工法であった。

これらの工法は、なるべく短時間での施工性を高めるため、建機は大型で高出力なものになる事が多いが、他の土木工法と同様に、大型建機の搬出入作業、工程ごとの工具類の付け替え作業、熟練作業者による掘削機の操作方法などの操作施工が必須とされた。

そして、近年では、ＩＣＴ（情報通信技術）を活用し、熟練作業者の操作が機械による自動化で再現され、建設作業の効率化と人手不足の解消に向けた建機の自動支援や自動化を目指す開発が活気付けられている。一方では、総合的管理の観点から、施工の効率化、省力化を実現するには、建機操作の自動化のみならず、作業環境対応、工程進捗管理、安全対策機能など、付帯事項の容易化も重要視されることになった。
具体的には、熟練作業者を必要としない建機操作の自動支援、その他、この自動化以外に、
１、建機から小型で搬出入と設置作業が容易で安全対策も講じ易い。
２、小さい動力で駆動でき、発電機などの付帯設備が少ない。
３、建機動作が単純で、メンテナンスが容易、稼動情報が可視化し易い。
４、工事進捗に応じた総合工程管理が容易にできる。
が、重要視されることになる。

よって、今後、効率化と省力化を目指す電柱基礎施工のための新たな工法は、大型建機で短時間に掘削工程を終えるものでなく、小型で取扱いが簡便な上、小さい動力による単純動作が繰返されることで確実、安全に施工できる技術を必要とすることになる。

特開２０１４−１７３３８６号

従来、電柱用基礎となる基礎鋼管を地中に埋設するためには、大型掘削機のスクリューオーガが活用され、地盤掘削工程と基礎鋼管圧入工程とのこれらの工程を交互に繰返す。そのために、地盤掘削工程と回転圧入工程においてスクリューオーガの付け替え作業が必要とされ、よって、作業の効率性を悪くし、また、スクリューオーガの長さにより、架空線や構造物に接触するなどの作業範囲の制限を越えてしまい、不都合があった。よって、最低限の施工範囲での操作施工を余儀なくされ、作業の環境や工程、安全対策に十分注意する必要があった。

そこで、電柱等の柱体が地盤に建設されるに使用する基礎鋼管を地中に埋設する際、基礎鋼管の管内に自動掘削機を取り付け、一方、該基礎鋼管を回転装置の把持部（チャック）で把持し、小さい動力で時間をかけながら、常時のＩＣＴ（情報通信技術）で管理のもと、掘削と回転圧入とを並行して行うことで、最低限の作業範囲、作業人員でも、確実な基礎施工工事を遂行できることになる自動基礎鋼管埋設装置、及びその施工方法が提供されることを目的とする。

問題を解決するための手段

本発明の自動基礎鋼管埋設装置は、下端の周部に複数の先端爪が間隔をあけて設けられた基礎鋼管と、該基礎鋼管の管内に、その上端の接続部で上方部を取付けた、間隔をあけて設けられた複数の掘削用バケットがコンベア式に循環回動されるようにし、該掘削用バケットにより該基礎鋼管の下端に接する地盤を掘削する自動掘削機と、該基礎鋼管を垂直に施工できるようにした水平調整機能を備えた脚が設けられると共に、前記基礎鋼管を外部から把持し、水平方向へ回転させると共に、基礎鋼管、自動掘削機の自重等による基礎鋼管の圧入で降下させる把持部（チャック）が設けられ、該把持部で把持した基礎鋼管を、水平方向に回転させると共に圧入させるようにした回転装置とでなり、基礎鋼管を地盤へ回転圧入すると共に該基礎鋼管の管内が掘削されて土砂を掬い出し、基礎鋼管を地中に埋設させるものである。

本発明の自動基礎鋼管埋設装置は、基礎鋼管が、下端周部に複数の先端爪を設けた基礎鋼管本体と、上端周部の直径方向に対向した位置に自動掘削機を取付ける為の接続部を設け、下端周部に前記基礎鋼管本体の上端を廻らないように嵌着する継ぎ環を具備した継ぎ鋼管とでなるものである。

本発明の自動基礎鋼管埋設装置は、基礎鋼管の全長よりも長い自動掘削機が、その上方部の支持部材を基礎鋼管の上端の接続部で接続し、その管内に取付けられ、基礎鋼管の下端に接する管内の地盤を掘削するために、先端放物線状のサイドダンプバケットと尖端形バケットとが交互に間隔をあけて設けられた掘削用バケットを上下端に設けたスプロケットでコンベア式に循環回動させ、該掘削用バスケットで掘削し、該掘削した土砂を管外へ掬い出すものである。

本発明の自動基礎鋼管埋設装置は、回転装置が基礎鋼管を外部から把持する把持部が設けられ、該基礎鋼管を水平方向へ緩やかに回転させ、垂直に施工できるようにする為に、不陸（地盤の凹凸）にも対応できる水平調整機能が備えられた脚を設け、前記把持部（チャック）で把持された基礎鋼管が水平方向へ緩やかに回転されると共に、基礎鋼管、自動掘削機の自重などにより垂直方向へ圧入される為、内側面に把持部が回転及び降下される溝部を形成し、該溝部によって把持部が回転及び降下されて溝部幅端に至らしめた場合には、把持が解除され、把持位置を基礎鋼管の斜め上方位置へ移行させて、再び把持し、基礎鋼管を回転及び圧入させて基礎鋼管の下端に接する地盤が掘削され、更なる回転、圧入することを繰返し、基礎鋼管の全周への回転、圧入、及び掘削がされるものである。

本発明の自動基礎鋼管埋設装置の施工方法は、掘削用バケットの循環駆動がされる自動掘削機を管内に取付けた基礎鋼管がその外部を回転装置の把持部で把持させて水平方向へ回転、及び基礎鋼管、自動掘削機の自重によって基礎鋼管が圧入されることにより把持部の降下をし、該基礎鋼管の回転及び圧入で地中へ埋設させる装置にあって、施工位置に回転装置を設置し、該回転装置の回転が水平になるようにした水平調整機能を備えた脚で調整した上で、予め、基礎鋼管の管内に自動掘削機を挿入し、基礎鋼管の上端周部に設けられた接続部によって取付けられた該自動掘削機が駆動されると、基礎鋼管の下端に接する地盤を掘削することになり、上下端のスプロケットでコンベア式に循環回動する最初の尖端形バケットで地盤を掻き乱し、次のサイドダンプバケットで地盤の掻き乱された土砂を掬い取って管外へ排出させることの繰返をし、それと同時に回転装置の把持部が回転されると共に、基礎鋼管、自動掘削機の自重等によっての基礎鋼管の圧入による降下をし、該回転装置に形成された溝部の幅端に至らしめた場合には、把持が解除され、基礎鋼管の斜め上方位置へ把持部が移行されることになり、そのような自動掘削機による掘削、基礎鋼管の回転及び回転装置による水平方向への緩やかな回転と共に基礎鋼管、自動掘削機の自重等によっての圧入、よって、把持部の水平方向への回転、基礎鋼管の圧入による降下を繰返し、基礎鋼管の全周に亘っての基礎鋼管の下端に接する地盤の掘削、そして、土砂の排出することができ、既定深度まで基礎鋼管を埋設できたなら、自動掘削機、回転装置を停止させ、それらを取り外し、基礎鋼管の継ぎ鋼管を取り除くことによって基礎鋼管の埋設施工を完了させるものである。

発明の効果

本発明の自動基礎鋼管埋設装置及びその施工方法によれば、電柱等の柱体を建柱する際に使用する基礎鋼管を地中へ埋設する場合、基礎鋼管の管内に自動掘削機を取付け、基礎鋼管の外周を回転装置の把持部で把持し、回転させることで、スクリューオーガでの地盤掘削や回転工具による回転圧入を行わずに、基礎鋼管を直接施工することができ、スクリューオーガと回転工具の付け替えなどの作業を行うことなく、最低限の作業範囲と施工工程で基礎鋼管を地中に埋設することが出来る装置であり、その施工方法である。

自動掘削機を駆動させ、基礎鋼管の下端に接する地盤を掘削すると同時に、回転装置の把持部を回転させることで基礎鋼管の下端に接する地盤を満遍なく掘削することができ、しかも、基礎鋼管の下端にある先端爪により縁切りが出来れば、基礎鋼管は、自動掘削機とその自重、及び回転装置の機力により圧入されることになる。

自動基礎鋼管埋設装置の施工初期の状態図である。 自動基礎鋼管埋設装置の施工中期の回転装置に設けられた溝部の幅端に至らしめた状態図である。 自動基礎鋼管埋設装置の施工満了期の状態図である。 基礎鋼管の管内に、自動掘削機を取付けた状態図である。 基礎鋼管の管内に、自動掘削機を取付けた状態の横断面図である。 自動掘削機の斜視状態図である。 基礎鋼管の斜視構造図である。 基礎鋼管の継ぎ鋼管の斜視図である。 基礎鋼管の基礎鋼管本体の斜視図である。 基礎鋼管の埋設施工完了時の自動掘削機及び回転装置を除いた場合の状態図である。 基礎鋼管の埋設施工完了時の自動掘削機、回転装置及び継ぎ鋼管を除いた場合の状態図である。

本発明の自動基礎鋼管埋設装置は、図１、図２、及び図３に示す如く、下端の周部に複数の先端爪１３が間隔をあけて設けられた基礎鋼管１と、該基礎鋼管の管内にその上端の接続部１４で上方部の支持部材２８を取付けてなる、間隔をあけて設けられた複数の掘削用バケット２１がコンベア式に循環回動されるようにし、該掘削用バケットにより、該基礎鋼管の下端に接する地盤を掘削する自動掘削機２と、該基礎鋼管１を垂直に施工できるようにした水平調整機能を備えた脚３１が設けられると共に、前記基礎鋼管を外部から把持し、水平方向へ回転させると共に、基礎鋼管１、自動掘削機２の自重などによる基礎鋼管１の圧入で降下させる把持部（チャック）３２が設けられ、該把持部で把持した基礎鋼管１を、水平方向へ緩やかに回転させると共に圧入させるようにした回転装置３とでなり、基礎鋼管１を地盤へ回転圧入すると共に該基礎鋼管の下端に接する管内の地盤が自動掘削機２によって掘削されて土砂を掬い出し、基礎鋼管１を地中に埋没させるものである。

本発明の自動基礎鋼管埋設装置の基礎鋼管１は、図４、図７乃至図９に示す如く、下端周部に間隔をあけて複数の先端爪１３が設けられた基礎鋼管本体１１と、上端周部の直径方向に対向した位置に自動掘削機２の上方部の支持部材２８を取付ける為の接続部１４を設け、下端周部に前記基礎鋼管本体の上端が嵌着された際に廻らないようにした継ぎ環１２１を具備した継ぎ鋼管１２とでなっている。
基礎鋼管１は、回転装置３の把持部３２で把持され、施工出来るように垂直に立てられた際には、基礎鋼管１の管内に取付けた自動掘削機２の駆動で掘削用バケット２１のコンベア式循環回動で、基礎鋼管の下端に接する地盤を掘削すると共に回転装置３の把持部３２の緩やかに回転、基礎鋼管１、自動掘削機２の自重などによる圧入によっての下降で、基礎鋼管１が再び回転圧入され、自動掘削機２で更なる掘削、土砂の管外への掬い出しがされて、基礎鋼管１を地中へ埋設させることになる。
なお、基礎鋼管本体１１の下端周部に設けられた先端爪１３は、基礎鋼管１の回転圧入される際に縁切りをさせるものである。そして、先端爪１３による縁切りによって、基礎鋼管１は、自動掘削機２とその自重、及び回転装置３の機力により、更なる圧入がされることになる。

本発明の自動基礎鋼管埋設装置の自動掘削機２は、図４、図５、及び図６に示す如く、基礎鋼管１の全長よりも長く、該基礎鋼管の下端に接する管内の地盤を掘削するために先端放物線状のサンドダンプバケット２１１と尖端形バケット２１２とが交互に間隔をあけて設けられた掘削用バケット２１をフレーム２２の上下端に設けられたスプロケット２３でコンベア式に循環回動させ、該掘削用バケット２１で掘削し、土砂を管外へ掬い出すものである。
自動掘削機２は、枠体であるフレーム２２には、その上下端にシャフト２４で軸支されるスプロケット２３を設け、更に、上端のスプロケット２３に、自動制御される減速モータ２７が接続されている。
尚、上下端の該スプロケットの間には、シャフト２４に軸支された遊びスプロケット２５が設けられている。
そして、上下端のスプロケット２３の間には、チェーン２６が掛け渡され、該チェーンには、掘削用バケット２１の先端放物線状のサイドダンプバケット２１１と尖端形バケット２１２とが交互に間隔をあけて設けられて、コンベア式に循環回動がされることになる。
従って、掘削用バケット２１によって、基礎鋼管１の下端に接する管内の地盤を掘削するが、尖端形バケット２１２で地盤を掻き乱し、サイドダンプバケット２１１で解された土砂を掬い上げることになる。
尚、スプロケット２３、チェーン２６、及び遊びスプロケット２５が、歯付きプーリ、歯付きベルト、及び歯付き遊びプーリであってもよいことは云うまでもない。

本発明の自動基礎鋼管埋設装置の回転装置３は、図１乃至図３に示す如く、基礎鋼管１を外部から把持する把持部（チャック）３２と、把持された該基礎鋼管を垂直に施工できるようにした水平調整機能が備えられた脚３１とを設けている。
基礎鋼管１を埋設する施工位置に、回転装置３を置き、水平調整機能で把持部３２で把持させた基礎鋼管１の回転が水平になるように脚３１を調整して据え付けることになる。そこで、基礎鋼管がその外部から垂直な施工をできるように、把持部３２で把持される。
把持部３２は、回転装置３内を回転降下する溝部３３が形成され、該把持部を、例えば、回転開度約３０度の溝部３３の溝幅内に回転降下することになる。
そして、回転降下される前記把持部３２が前記溝部３３の溝幅端に至らしめた場合には、把持が解除され、基礎鋼管の斜め上方位置へ把持部３２が移行されることになり、そのような掘削、水平方向への回転、基礎鋼管１、自動掘削機２の自重などによっての基礎鋼管１の圧入による降下を繰返し、基礎鋼管の全周に亘っての掘削、土砂の排出をすることになる。

本発明の自動基礎鋼管埋設装置の施工方法は、掘削用バケット２１の循環回動がされる自動掘削機２を基礎鋼管１の管内に取り付け、掘削用バケット２１の循環回動で基礎鋼管１の下端が接する管内の地盤を掘削すると共に、その基礎鋼管１の外部が回転装置３の把持部３２で把持されて、該把持部が回転装置３の溝部３３を水平方向の緩やかな回転、及び基礎鋼管１、自動掘削機２の自重などによっての基礎鋼管１の圧入による降下をさせ、該溝部の溝幅端に至らしめた場合には、把持が解除され、基礎鋼管１の斜め上方位置へ移行させることになり、そのような掘削、基礎鋼管１の水平方向への回転による把持部３２の回転、及び基礎鋼管１、自動掘削機２の自重などによる基礎鋼管１の圧入による把持部３２の降下を繰返し、基礎鋼管の全周に亘っての掘削、土砂の排出を満遍なくすることが出来るようになる。

よって、先ずは、
１ 施工位置に回転装置３を設置し、該回転装置が水平になるように調整する。
２ 予め、基礎鋼管１の管内に自動掘削機２を挿入し、該基礎鋼管の上端周部に設けられ た接続部１４によって自動掘削機２が取付けられる。
３ 回転装置３の把持部３２に自動掘削機２を取付けた基礎鋼管１を挿入し、把持する。
４ 自動掘削機２を駆動させ、掘削用バケット２１によって基礎鋼管１の下端に接する地 盤を掘削することになり、上下端のスプロケット２３の回転でコンベア式に循環回動す る最初の尖端形バケット２１２が地盤を掻き乱し、次のサイドダンプバケット２１１で 掻き乱された土砂を掬い上げて管外へ排出されることが繰返される。
５ 自動掘削機２の駆動と同時に、回転装置３の把持部３２が、該回転装置に形成された 溝部３３内を水平方向への緩やかな回転がされると共に基礎鋼管１、自動掘削機２の自 重等による基礎鋼管の降下をし、溝部３３の溝幅端に至らしめた場合には、把持が解除 され、基礎鋼管１の斜め上方位置へ把持部３２が移行されることになり、そのような掘 削、水平方向への緩やかな回転、基礎鋼管１、自動掘削機２の自重などによっての基礎 鋼管１の圧入による降下を繰返し、基礎鋼管１の全周に亘っての掘削、土砂の排出が満 遍なくすることができることになる。
６ 既定深度まで基礎鋼管１を埋設できたなら、図１０に示す如く、自動掘削機２、回転 装置３を停止させ、これらを取り外し、図１１に示す如く、基礎鋼管１の継ぎ鋼管１２ をも取り除くことによって、基礎鋼管の埋設施工が完了することになる。

よって、自動掘削機２を駆動させ、基礎鋼管１の下端に接する地盤を掘削すると同時に、回転装置３の把持部３２を水平方向へ回転させ、基礎鋼管１、自動掘削機２の自重によ基礎鋼管１の圧入で把持部３２を降下させることで基礎鋼管１の下端に接する地盤を満遍なく掘削することが可能となる。
また、基礎鋼管１の下端に接する地盤を満遍なく掘削することができ、回転装置３による地盤の縁切りが先端爪１３で出来ていれば、基礎鋼管１は、自動掘削機２とその自重、及び回転装置３の機力により圧入されることになる。

１ 基礎鋼管
１１ 基礎鋼管本体
１２ 継ぎ鋼管
１２１ 継ぎ環
１３ 先端爪
１４ 接続部
２ 自動掘削機
２１ 掘削用バケット
２１１ サイドダンプバケット
２１２ 尖端形バケット
２２ フレーム
２３ スプロケット
２４ シャフト
２５ 遊びスプロケット
２６ チェーン
２７ 減速モータ
２８ 支持部材
３ 回転装置
３１ 脚
３２ 把持部（チャック）
３３ 溝部

Claims (5)

1. 下端の周部に複数の先端爪が間隔をあけて設けられた基礎鋼管と、該基礎鋼管の管内に、その上端の接続部で上方部を取付けた、間隔をあけて設けられた複数の掘削用バケットがコンベア式に循環回動されるようにし、該掘削用バケットにより該基礎鋼管の下端に接する地盤を掘削する自動掘削機と、該基礎鋼管を垂直に施工できるようにした水平調整機能を備えた脚が設けられると共に、前記基礎鋼管を外部から把持し、水平方向へ回転させると共に、基礎鋼管、自動掘削機の自重等による基礎鋼管の圧入で降下させる把持部（チャック）が設けられ、該把持部で把持した基礎鋼管を、水平方向に回転させると共に圧入させるようにした回転装置とでなり、基礎鋼管を地盤へ回転圧入すると共に該基礎鋼管の管内が掘削されて土砂を掬い出し、基礎鋼管を地中に埋設させることを特徴とする自動基礎鋼管埋設装置。
2. 基礎鋼管が、下端周部に複数の先端爪を設けた基礎鋼管本体と、上端周部の直径方向に対向した位置に自動掘削機を取付ける為の接続部を設け、下端周部に前記基礎鋼管本体の上端を廻らないように嵌着する継ぎ環を具備した継ぎ鋼管とでなることを特徴とする請求項１記載の自動基礎鋼管埋設装置。
3. 基礎鋼管の全長よりも長い自動掘削機が、基礎鋼管の上端の接続部でその管内に取付けられ、基礎鋼管の下端に接する管内の地盤を掘削するために、先端放物線状のサイドダンプバケットと尖端形バケットとが交互に間隔をあけて設けられた掘削用バケットを上下端に設けたスプロケットでコンベア式に循環回動させ、該掘削用バケットで掘削し、該掘削した土砂を管外へ掬い出すことを特徴とする請求項１乃至２のいずれか１項に記載の自動基礎鋼管埋設装置。
4. 回転装置が基礎鋼管を外部から把持する把持部が設けられ、該基礎鋼管を水平方向へ緩やかに回転させ、垂直に施工できるようにする為に、不陸（地盤の凸凹）にも対応できる水平調整機能が備えられた脚を設け、前記把持部（チャック）で把持された基礎鋼管が水平方向の緩やかに回転されると共に、基礎鋼管、自動掘削機の自重などにより垂直方向へ圧入される為、内側面に把持部を回転及び降下される溝部を形成し、該溝部によって把持部が回転及び降下されて溝部幅端に至らしめた場合には、把持が解除され、把持位置を基礎鋼管の斜め上方位置へ移行させて、再び把持し、基礎鋼管を回転及び圧入させて基礎鋼管の下端に接する地盤が掘削され、更なる回転、圧入することを繰返し、基礎鋼管の全周への回転、圧入、及び掘削がされることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の自動基礎鋼管埋設装置。
5. 掘削用バケットの循環駆動がされる自動掘削機を管内に取付けた基礎鋼管がその外部を回転装置の把持部で把持させて水平方向へ回転、及び基礎鋼管、自動掘削機の自重などによって基礎鋼管が圧入されることによる降下をし、該基礎鋼管の回転及び圧入で地中へ埋設させる装置にあって、施工位置に回転装置を設置し、該回転装置の回転が水平になるようにした水平調整機能を備えた脚で調整した上で、予め、基礎鋼管の管内に自動掘削機を挿入し、基礎鋼管の上端周部に設けられた接続部によって取付けられた該自動掘削機が駆動されると、基礎鋼管の下端に接する地盤を掘削することになり、上下端のスプロケットでコンベア式に循環回動する最初の尖端形バケットで地盤を掻き乱し、次のサイドダンプバケットで地盤の掻き乱された土砂を掬い取って管外へ排出させることの繰返をし、それと同時に回転装置の把持部が回転されると共に、基礎鋼管、自動掘削機の自重等によっての基礎鋼管の圧入による降下をし、該回転装置に形成された溝部の幅端に至らしめた場合には、把持が解除され、基礎鋼管の斜め上方位置へ把持部が移行されることになり、そのような自動掘削機による掘削、基礎鋼管の回転及び圧入、よって、把持部の水平方向への回転、基礎鋼管の圧入による降下を繰返し、基礎鋼管の全周に亘っての基礎鋼管の下端に接する地盤の掘削、そして、土砂の排出することができ、既定深度まで基礎鋼管を埋設できたなら、自動掘削機、回転装置を停止させ、それらを取り外し、基礎鋼管の継ぎ鋼管を取り除くことによって基礎鋼管の埋設施工を完了させることを特徴とする自動基礎鋼管埋設装置の施工方法。

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