JP7203597B2 - 杭圧入機 - Google Patents

Description

本発明は、杭を地盤に圧入する杭圧入機に関するものである。

各種の鋼管杭や形鋼などの杭を地盤に打ち込んで埋設する方法として、予め地盤に埋め込まれた既設杭の上端をクランプで掴んで反力を取り、杭を把持したチャックを昇降させることにより、既設杭に隣接する位置に新しい杭を順次圧入していく施工技術が知られている。

かかる施工に用いられる杭圧入機は、複数のクランプを介して既設杭に固定されるサドルと、サドルに対して前後方向に移動可能なスライドフレームを有しており、スライドフレームに旋回自在に装着されたリーダマストには、昇降可能なチャックが取り付けられている。圧入に用いられる杭としては、例えば鋼矢板、鋼管矢板、鋼管杭、コンクリート杭などといった杭が知られている。杭を把持するチャックは、水平方向に対向して配置された固定爪と可動爪を備えており、可動爪は、油圧シリンダ等の押圧機構によって、固定爪に対して接近離隔し、圧入対象となる新しい杭が、それら固定爪と可動爪とによって把持される。そして、サドル下部のクランプで既設杭の上端を掴んで反力を取った状態で、新しい杭をチャックで把持し、メインシリンダの稼働でリーダマストに沿ってチャックが昇降することにより、杭を地盤に圧入するようになっている。また、こうして既設杭に隣接する位置に新しい杭を圧入し、その圧入した新しい杭をチャックで把持して支持力を取った状態で、クランプを一旦開放してサドルを上昇させ、杭圧入機を次の位置まで自走させている。このように、新しい杭の圧入、杭圧入機の自走を交互に繰り返すことにより、既設杭に隣接する位置に新しい杭を順次圧入していく。

以上のような杭圧入機にあっては、杭圧入機の自走時に杭圧入機の自重が回転モーメントとして特に可動爪に作用することになる。また、杭を地盤に圧入する際に地盤から受ける圧入反力と、メインシリンダの作用点は一致していないため、その不一致によって発生した回転モーメントも可動爪に作用する。そこで、そのような回転モーメントを受けた場合でも可動爪が回転してしまわないように、可動爪の一部にキーなどの回転防止手段を取り付けた機構が開示されている。

特開２００２－２８５５５４号公報

しかしながら、可動爪に作用する回転モーメントは小さいものではなく、特に大型の杭圧入機では、自走時や杭の圧入・引抜時に可動爪に相当に大きな回転モーメントが作用することになる。このため、施工を繰り返す間に、回転モーメントが集中して作用するキーが摩耗したり変形しやすい。かかる事態を放置すると、自走時に可動爪が回転してしまい、杭圧入機を十分な高さまで持ち上げることが困難になり、また、杭の圧入・引抜時に杭に十分な力が伝達できなくなる恐れがある。その一方、杭との取り合いで、可動爪は大きさが限られており、キーを大きくできず、キーに集中してかかる負荷（面圧）が大きい。

加えて、摩耗、変形した可動爪とキーをある程度定期的に補修したり、交換することが必要であった。しかしながら、摩耗、変形した可動爪やキーを補修するには、溶接肉盛り、再熱処理などの作業をしなければならず、加工に時間とコストがかかる。また、頻繁な交換はコスト高の要因となる。

したがって本発明の目的は、可動爪の回転を効果的に防ぐことができる杭圧入機を提供することである。

本発明によれば、杭をチャックで把持して地盤に圧入する杭圧入機であって、前記チャックは、杭を把持するために、互いに対向して配置された可動爪と固定爪を備え、前記可動爪は、略円筒形状をなし、その周面をガイド面によって回転不能に拘束された状態で、前記ガイド面内において、前記固定爪に対して接近離隔自在に保持され、前記可動爪を前記固定爪に対して接近離隔させる押圧機構を備え、前記可動爪の周面には爪側平面部分が形成され、前記ガイド面には、前記爪側平面部分に対向するガイド側平面部分が形成されていることを特徴とする、杭圧入機が提供される。

この杭圧入機において、前記爪側平面部分は、前記可動爪の周面において互いに反対となる位置に一対形成され、前記ガイド面にも、前記爪側平面部分に対向するガイド側平面部分が一対形成されていても良い。また、前記ガイド面が形成されたカラー部材を備え、前記カラー部材は、前記チャックに対して交換可能に取り付けられていても良い。また、前記押圧機構は、チューブの内部にロッドを収納した油圧シリンダであり、前記可動爪は前記チューブに接続されていても良い。

本発明の杭圧入機にあっては、可動爪の全周面を覆うガイド面によって可動爪は回転不能に拘束されており、例えば、可動爪の周面には爪側平面部分が形成され、ガイド面には、爪側平面部分に対向するガイド側平面部分が形成されている。このため、可動爪に作用する回転モーメントを、ガイド面に形成されたガイド側平面部分の全体で受け止めることが可能となる。したがって、本発明によれば、可動爪に形成された爪側平面部分とガイド面に形成されたガイド側平面部分との間の摩耗や変形をなるべく小さくでき、可動爪の回転を効果的に防ぐことが可能となる。

本発明の実施の形態にかかる杭圧入機の側面図である。 本発明の実施の形態にかかる杭圧入機の平面図である。 本発明の実施の形態にかかる杭圧入機の正面図である。 固定爪から離隔した状態の可動爪を説明するためのケーシングチャックの平面図である。 固定爪から離隔した状態の可動爪を説明するためのケーシングチャックの側面図である。 固定爪から離隔した状態の可動爪の正面図である。 固定爪に接近した状態の可動爪を説明するためのケーシングチャックの平面図である。 固定爪に接近した状態の可動爪を説明するためのケーシングチャックの側面図である。 固定爪に接近した状態の可動爪の正面図である。 可動爪の斜視図である。 爪側平面部分とガイド側平面部分を上下に形成した可動爪の正面図である。 爪側平面部分とガイド側平面部分を上下左右に形成した可動爪の正面図である。

以下、本発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。なお、本明細書および図面において、実質的に同一の機能構成を有する要素においては、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。また、本明細書において、前方とは、杭圧入機１によって圧入施工を進行していく方向であり、図１、２では右側が前方であり、左側が後方である。

図１～３に示すように、本発明の実施の形態に係る杭圧入機１の本体となるサドル１０の下部には、クランプ１１が前後方向に三個並べて設けられている。各クランプ１１は、固定爪１２と可動爪１３で構成され、可動爪１３に内蔵されているシリンダの稼働により、可動爪１３は、固定爪１２に対して接近離隔する。シリンダの稼働により、固定爪１２と可動爪１３の間で既設の杭Ｐの上端部を挟持して、既設の杭Ｐにサドル１０を固定した状態と、既設の杭Ｐを開放した状態とに切り替えることができる。なお、図１では、既設の３本の杭Ｐの上端部を各クランプ１１で挟持してサドル１０を固定し、それら３本の杭Ｐの前方に、新しい１本の杭Ｐを圧入している状態を示している。また、実施の形態では、杭Ｐの一例として、Ｕ形鋼矢板を示す。

サドル１０の上部には、サドル１０に対して前後方向にスライド自在なスライドフレーム１５が設けられている。スライドフレーム１５上には、旋回基台となるリーダマスト１６が取り付けられている。リーダマスト１６の旋回は、リーダマスト１６の例えば下面側に設けられたモータなどの回転駆動源（図示せず）によって行われる。

リーダマスト１６の前方には、昇降ガイド１７に沿って昇降可能なチャック２０が取り付けられている。チャック２０は、リーダマスト１６前方の昇降ガイド１７に昇降可能に取り付けられたチャックフレーム２１にケーシングチャック２２を装着した構成を有している。チャック２０全体（チャックフレーム２１およびケーシングチャック２２）は、メインシリンダ２５の伸縮動作によって一体的に昇降する。メインシリンダ２５はロッド側がリーダマスト１６に取り付けられ、チューブ側がチャック２０（チャックフレーム２１）に取り付けられている。このため、メインシリンダ２５の伸長稼働によりチャック２０がリーダマスト１６に対して上昇し、メインシリンダ２５の短縮稼働によりチャック２０がリーダマスト１６に対して下降する。

ケーシングチャック２２は、チャックフレーム２１に対して、回転自在に装着されている。ケーシングチャック２２は、全体として筒形状を有しており、ケーシングチャック２２の内方には、縦方向に貫通する平面視でＵ字型の開口部２６が設けられている。この開口部２６に、圧入対象である杭Ｐが上下に通される。

ケーシングチャック２２の内側下部には、固定爪３０と可動爪３１とが水平方向に対向して設けられている。可動爪３１は、押圧機構である油圧シリンダ３２の稼働によって、固定爪３０に対して接近離隔させられる。

図４～１０に示すように、油圧シリンダ３２は、チューブ３５の内部にロッド３６を収納した構成を有しており、図４、５に示すように、回路３７からチューブ３５に内に供給された油圧によって、チューブ３５に対してロッド３６が短縮稼働させられる。また、図７、８に示すように、回路３８からチューブ３５に内に供給された油圧によって、チューブ３５に対してロッド３６が伸長稼働させられる。

チューブ３５の先端（図４、５、７，８において、チューブ３５の右端）には、可動爪３１の後端（図４、５、７、８において、可動爪３１の左端）が接続されており、可動爪３１は油圧シリンダ３２のチューブ３５に連動するようになっている。

図１０に示すように、可動爪３１は、略円筒形状をなしているが、その周面には、左右一対の爪側平面部分４０、４０が形成されている。また、可動爪３１の先端（図４、７において、可動爪３１の右端）には、圧入対象である杭Ｐの下端に取り付けられるジェットノズルに高圧流体を供給するホース（図示せず）を上下に通すためのホース用溝４１が設けられている。

可動爪３１は、ケーシングチャック２２に設けられたガイド面４５の内部に保持されている。ガイド面４５は、可動爪３１の全周面を覆うべく、略円筒形状をなしているが、その一部には、可動爪３１に形成された左右一対の爪側平面部分４０、４０に対向する左右一対のガイド側平面部分４６、４６が形成されている。可動爪３１がガイド面４５の内部に保持された状態で、爪側平面部分４０、４０とガイド側平面部分４６、４６が互いに密着している。但し、爪側平面部分４０、４０とガイド側平面部分４６、４６は平面同士を密着させた状態なので、可動爪３１は、ガイド面４５の内部において、回転不能に拘束された状態で、固定爪３０に対して接近離隔自在に保持されている。

この実施の形態では、ガイド面４５は、カラー部材４７に設けられている。カラー部材４７は、ケーシングチャック２２に対して脱着自在に取り付けられており、適宜交換することが可能である。

押圧機構である油圧シリンダ３２において、ロッド３６の先端（図４、５、７，８において、ロッド３６の左端）は、ケーシングチャック２２に設けられたフランジ５０に固定されている。したがって、図４、５に示すように、回路３７からチューブ３５に内に供給された油圧によって、チューブ３５に対してロッド３６が短縮稼働させられると、チューブ３５は、短縮方向（図４、５において左方向）に移動させられ、可動爪３１がガイド面４５の内部に引き込まれる。これにより、可動爪３１は、固定爪３０から離隔させられ、圧入対象となる杭Ｐの把持が開放される。

また、図７、８に示すように、回路３８からチューブ３５に内に供給された油圧によって、チューブ３５に対してロッド３６が伸長稼働させられると、チューブ３５は、伸長方向（図７、８において右方向）に移動させられ、可動爪３１がガイド面４５の内部から突出する。これにより、可動爪３１は、固定爪３０に接近し、圧入対象となる杭Ｐが固定爪３０と可動爪３１との間に把持される。

以上のように構成された本発明の実施の形態にかかる杭圧入機１において、図１～３に示すように、既設の３本の杭Ｐの上端部を各クランプ１１で挟持してサドル１０を固定した状態で、既設の３本の杭Ｐの前方に、新しい杭Ｐを圧入する。なお、メインシリンダ２５のストローク分だけ新しい杭Ｐを地盤に圧入したら、一旦、新しい杭Ｐの把持を解除し、メインシリンダ２５の伸長稼働によってチャック２０を上昇させる。そして、チャック２０を上昇させた位置で、新しい杭Ｐを再び把持する。そして、メインシリンダ２５の短縮稼働によってチャック２０を下降させ、新しい杭Ｐをさらに地盤に圧入していく。かかる動作を繰り返すことにより、新しい杭Ｐが所定の深さまで地盤に圧入され、既設の３本の杭Ｐの前方に隣接した位置における新しい杭Ｐの圧入が終了する。

次に、同じ３本の既設の杭Ｐの上端部を各クランプ１１で挟持してサドル１０を固定したままの状態で、打ち終えた新しい杭Ｐの前方に、次の新しい杭Ｐを圧入する。すなわち、同じ３本の既設の杭Ｐの上端部を各クランプ１１で挟持してサドル１０を固定したままの状態で、スライドフレーム１５が前方にスライド移動してリーダマスト１６が前方に移動し、チャック２０が、次の新しい杭Ｐを圧入する位置まで移動する。そして、チャック２０のケーシングチャック２２に次の新しい杭Ｐを所定の姿勢で把持する。そして、メインシリンダ２５の短縮稼働によってチャック２０を下降させ、打ち終えた新しい杭Ｐの前端の継手と次の新しい杭Ｐの後端の継手を係合させた状態で、次の新しい杭Ｐを地盤に圧入していく。

また、メインシリンダ２５のストローク分だけ次の新しい杭Ｐを地盤に圧入したら、一旦、次の新しい杭Ｐの把持を解除し、シリンダ２５の伸長稼働によってチャック２０を上昇させる。そして、チャック２０を上昇させた位置で、次の新しい杭Ｐを再び把持する。そして、メインシリンダ２５の短縮稼働によってチャック２０を下降させ、次の新しい杭Ｐをさらに地盤に圧入していく。かかる動作を繰り返すことにより、まず、次の新しい杭Ｐを、少なくとも杭圧入機１を支持できるようになる深さまで圧入する。

次に、チャック２０で次の新しい杭Ｐを把持した状態で、サドル１０の下部にある各クランプ１１による挟持を開放する。次に、チャック２０で次の新しい杭Ｐを把持したままの状態で、メインシリンダ２５が短縮稼働することにより、チャック２０を支点として、杭圧入機１（サドル１０）を、今まで挟持していた３本の既設の杭Ｐの上方に持ち上げる。次に、チャック２０で次の新しい杭Ｐを把持したままの状態で、スライドフレーム１５のスライド移動により、杭圧入機１（サドル１０）を、杭Ｐの一本の幅の分だけ移動（自走）させる。そして、メインシリンダ２５の伸長稼働により、杭圧入機１（サドル１０）を下降させ、サドル１０の下部に設けられた三個のクランプ１１により、再び３本の既設の杭Ｐ（そのうちの一本の杭Ｐは、先ほど打ち終えた新しい杭Ｐである。）をそれぞれ挟持し、杭圧入機１のサドル１０を既設の杭Ｐに固定して反力を取る。

その後、次の新しい杭Ｐをさらに地盤に圧入し、次の新しい杭Ｐが所定の深さまで地盤に圧入されて、次の新しい杭Ｐの圧入が終了する。以上の固定を繰り返すことにより、既設の杭Ｐに隣接して、順次新しい杭Ｐが圧入される。

ここで、以上のような杭圧入機１にあっては、杭圧入機１の自走時に杭圧入機１の自重が回転モーメントとして可動爪３１に作用することになる。また、杭Ｐを地盤に圧入する際に地盤から受ける圧入反力と、メインシリンダ２５の作用点は一致していないため、その不一致によって発生した回転モーメントも可動爪３１に作用する。このように可動爪３１に作用する回転モーメントは小さいものではなく、特に大型の杭圧入機１では、自走時や杭Ｐの圧入・引抜時に可動爪３１に相当に大きな回転モーメントが作用することになる。

しかるに、この杭圧入機１にあっては、可動爪３１の全周面がガイド面４５によって覆われた状態で可動爪３１がガイド面４５の内部に保持され、かつ、可動爪３１の爪側平面部分４０、４０とガイド面４５のガイド側平面部分４６、４６が互いに密着した状態となっている。このため、可動爪３１は、ガイド面４５の内部において、回転不能に拘束されており、可動爪３１に作用する回転モーメントは、爪側平面部分４０、４０とガイド側平面部分４６、４６との密着により、可動爪３１からカラー部材４７に伝達され、さらに、ケーシングチャック２２にまで伝達される。このため、杭圧入機１の自走時や杭Ｐの圧入・引抜時に可動爪３１に作用する回転モーメントを、ケーシングチャック２２全体で受け止めることができる。

また可動爪３１は、ガイド面４５の内部において、左右一対のガイド側平面部分４６、４６に爪側平面部分４０、４０を密着させて、それら左右一対のガイド側平面部分４６、４６の間に両側から挟まれた状態となっているため、可動爪３１に作用する回転モーメントを、爪側平面部分４０、４０とガイド側平面部分４６、４６との面全体を通じて、可動爪３１からカラー部材４７に伝達させることができ、従来のキーなどの回転防止手段を用いた場合に懸念される一箇所に回転モーメントが集中して作用しまうといった問題が回避される。なお、キーも回転モーメントの伝達は同じであるが、キーに比べて面圧を小さくできる。

その結果、可動爪３１に形成された爪側平面部分４０とガイド面４５に形成されたガイド側平面部分４６との間の摩耗や変形をなるべく小さくでき、可動爪３１の回転を効果的に防ぐことが可能となる。なお、このように可動爪３１の回転を効果的に防いだ状態でも、可動爪３１は、油圧シリンダ３２の稼働によってガイド面４５の内部において円滑にスライド移動して、固定爪３０に対して接近離隔することが可能である。また、従来のキー溝構造に比べて、爪側平面部分４０やガイド側平面部分４６は平面を形成するだけで良く、加工も容易である。

また、この杭圧入機１にあっては、ガイド面４５がカラー部材４７に形成されており、カラー部材４７は、ケーシングチャック２２に対して脱着自在で、適宜交換することが可能である。このため、万が一、爪側平面部分４０やガイド側平面部分４６が摩耗や変形したような場合でも、可動爪３１とカラー部材４７を新しいものに交換することにより、杭圧入機１の自走時や杭Ｐの圧入・引抜時に可動爪３１が回転してしまうといった不具合を回避することができ、ランニングコストも低減できる。

また、可動爪３１は前記チューブ３５に接続されており、図４、５、７、８に示したように、可動爪３１の後端の全面がチューブ３５の先端面で押されることとなる。このため、ガイド面４５の内部においてスライド移動する際に、可動爪３１が傾いてしまうことが無く水平姿勢が保たれる。

以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明はかかる例に限定されない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到しうることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

例えば、以上に説明した本発明の実施の形態では、可動爪３１の左右に爪側平面部分４０が形成され、ガイド面４５の左右にガイド側平面部分４６が形成された形態を示した。しかしながら、例えば図１１に示すように、可動爪３１の上下に一対の爪側平面部分４０が形成され、同様に、ガイド面４５の上下に一対のガイド側平面部分４６が形成されていても良い。また、例えば図１２に示すように、可動爪３１の上下左右にそれぞれ一対の爪側平面部分４０が形成され、同様に、ガイド面４５の上下左右にそれぞれ一対のガイド側平面部分４６が形成されていても良い。さらに、可動爪３１の左右の一方のみに爪側平面部分４０が形成され、同様に、ガイド面４５の左右の一方のみにガイド側平面部分４６が形成されていても良い。また、可動爪３１の上下の一方のみに爪側平面部分４０が形成され、同様に、ガイド面４５の上下の一方のみにガイド側平面部分４６が形成されていても良い。

以上では、杭Ｐの一例として、Ｕ形鋼矢板を示したが、ハット型鋼矢板、コンクリート矢板等、その他の杭を圧入する杭圧入機にも本発明は適用できる。

本発明は、杭を地盤に圧入する施工および杭を地盤から引き抜く施工を行う杭圧入機に適用できる。

１ 杭圧入機
Ｐ 杭
１０ サドル
１１ クランプ
１２ 固定爪
１３ 可動爪
１５ スライドフレーム
１６ リーダマスト
１７ 昇降ガイド
２０ チャック
２１ チャックフレーム
２２ ケーシングチャック
２５ メインシリンダ
２６ 開口部
３０ 固定爪
３１ 可動爪
３２ 油圧シリンダ
３５ チューブ
３６ ロッド
３７、３８ 回路
４０ 爪側平面部分
４１ ホース用溝
４５ ガイド面
４６ ガイド側平面部分
４７ カラー部材
５０ フランジ

Claims (4)

1. 杭をチャックで把持して地盤に圧入する杭圧入機であって、
   前記チャックは、杭を把持するために、互いに対向して配置された可動爪と固定爪を備え、
   前記可動爪は、略円筒形状をなし、その周面をガイド面によって回転不能に拘束された状態で、前記ガイド面内において、前記固定爪に対して接近離隔自在に保持され、
   前記可動爪を前記固定爪に対して接近離隔させる押圧機構を備え、
   前記可動爪の周面には爪側平面部分が形成され、
   前記ガイド面には、前記爪側平面部分に対向するガイド側平面部分が形成されていることを特徴とする、杭圧入機。
2. 前記爪側平面部分は、前記可動爪の周面において互いに反対となる位置に一対形成され、
   前記ガイド面にも、前記爪側平面部分に対向するガイド側平面部分が一対形成されていることを特徴とする、請求項１に記載の杭圧入機。
3. 前記ガイド面が形成されたカラー部材を備え、
   前記カラー部材は、前記チャックに対して交換可能に取り付けられていることを特徴とする、請求項１または２のいずれか一項に記載の杭圧入機。
4. 前記押圧機構は、チューブの内部にロッドを収納した油圧シリンダであり、
   前記可動爪は前記チューブに接続されていることを特徴とする、請求項１～３のいずれか一項に記載の杭圧入機。
   

Images