JPH108467A - 杭打抜機用のチャック装置、および、杭のチャック方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 杭打抜機用の杭チャックを改良して、杭チャ
ックを杭の側方から接近させて把持すること、および、
把持を解除して杭の側方へ退避せしめることができるよ
うにする。 【解決手段】 杭（例えばＨ型鋼１２やシートパイル１
１）を挟圧する油圧シリンダ（例えば図示の１７もしく
は１８の部材）を保持するフレームは、従来一般に枠形
であったのを改良してコの字形フレーム２０もしくは同
２２を構成する。これにより、図示した断面図のレベル
において杭（１７，１８）がコの字形フレーム（２０，
２２）の中空部に出入りすることができるようになる。
枠形フレームをコの字形フレームに改良することに伴う
剛性の低下は補強部材で補い得る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、杭を地中に打ち込
みもしくは杭を地中から引き抜くために該杭をチャック
する装置、および、上記の杭をチャックする方法に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】図５は、杭を打ち込んだり杭を引き抜い
たりする工法を説明するために示したもので、（Ａ）は
工事場の全体を表す模式図、（Ｂ）は杭としてのシート
パイルをチャックする状態の模式的な平面図、（Ｃ）は
杭としてＨ型鋼をチャックする状態の模式的な平面図、
（Ｄ）は杭としての鋼管もしくはコンクリートパイルを
チャックする状態の模式的な平面図である。杭を打ち込
むには、図５（Ａ）に示すように杭１の頂部を杭チャッ
ク２で把持する。該杭チャック２は起振機３の下方に設
置されている。上記起振機３をクレーンで吊り上げると
前記の杭１は垂直姿勢となる。クレーン４によって前記
の杭１を吊り降ろして地面５の上に立て、起振機３を作
動させて杭１に振動を与えつつ、なお吊り下げてゆく
と、杭１は、杭チャック２および起振機３を含めた重力
荷重によって地中に貫入される。杭を抜くときは、前記
のように起振機３を作動させて杭１に振動を与えつつ、
クレーン４によって吊り上げて引き抜く。

【０００３】いま、図５（Ａ）に示したように杭１の打
抜き地点の上方に空中障害物６が有ると、作業可能な空
間の高さが制限される。継ぎ杭の技法を利用するとして
も、毎回の杭打抜き作業における杭１の長さ寸法Ｌは、
空中障害物６の地上高さ寸法Ｈよりも小さくなければな
らないのは勿論である。しかし、この図４（Ａ）の例に
おいては、Ｈ＞Ｌであっても空中障害物６のために杭１
を吊り上げることができない。クレーンによって杭を吊
り上げることができない場合は、仮想線で示したように
柱状のリーダ７を立て、このリーダ７によって昇降動せ
しめられる起振機８に取り付けられた杭チャック９によ
って杭１をチャックして打抜きすることが考えられる。

【０００４】（図５（Ｂ）参照）シートパイル１１をチ
ャックするには、水平断面が枠形をなすフレーム１０に
よって該シートパイル１１を緩やかに取り囲み、仮想線
で描いた１対のジョーｊによって挟みつける（挟みつけ
るための駆動手段については図６を参照して後述する。
上記のジョーは爪とも呼ばれる）。

【０００５】Ｈ型鋼１２をチャックする場合は図５
（Ｃ）のようになり、鋼管杭もしくはコンクリートパイ
ル１３を側方からチャックする場合は図５（Ｄ）のよう
になる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】図６は、前掲の図５
（Ｂ），（Ｃ），（Ｄ）に示した爪（別名ジョー）を駆
動する機構の従来例を示し、本図の（Ａ）はレバーを介
して爪を駆動する機構の模式図、本図の（Ｂ）および本
図の（Ｃ）は１対の爪を油圧シリンダで駆動する機構の
模式的な平面図である。（図６（Ａ）参照）本例の機構
においては、油圧シリンダ１４によって傾動せしめられ
るレバー１５に可動爪１６ｂが取り付けられており、こ
の可動爪１６ｂと固定爪１６ａとの間に杭（図示せず）
が挟持されるようになっている。（図６（Ｂ）参照）枠
形フレーム１０の平行２辺の中央部に、それぞれ、油圧
シリンダ１７が内向きに伸縮するように設置されるとと
もに、それぞれの油圧シリンダ１７のピストンロッドの
先端に可動爪１６ｂが取り付けられている。（図６
（Ｃ）参照）枠形フレーム１０の平行２辺の内の片方に
固定ジョー１６ａが取り付けられるとともに、上記平行
２辺の他方の油圧シリンダ１８が設置され、そのピスト
ンロッドの先端に可動爪１６ｂが取り付けられている。
図７は、杭打機用のチャック装置およびチャック方法に
関する従来技術における問題点を説明するために示した
模式図であって、（Ａ）は空中障害物の下方に杭を打設
している状態を描き、（Ｂ）は地上構築物にアンカーと
して杭を打ち抜きしている状態を描いてある。

【０００７】本図７（Ａ）に示したように、地上高Ｈの
空中障害物６の下方でリーダ７を立て、該リーダにより
起振機３を介して案内される杭チャック２で杭１を把持
しようとする場合、上記の杭１の長さ寸法を前記地上高
Ｈよりも僅かに短く設定して矢印Ａのように相対的にリ
ーダ７に接近させ、杭チャック２によって杭１を把持し
ようとすると、前掲の図５（Ｂ），（Ｃ），（Ｄ）の構
造から容易に理解できるように杭チャック２を杭１に対
して相対的に上昇させて、その上方から曲線矢印Ｂのよ
うに嵌め合わさねばならない。ところが、この作業（矢
印Ｂ）は空中障害物６と干渉するので遂行が困難であ
る。

【０００８】本図７（Ｂ）に示すように地上構築物（例
えば既設シートパイル）３９をアンカーとし、これをア
ンカーチャック２９で強固に把持した状態で圧入シリン
ダ３の伸縮力によって杭１を打ち込み、もしくは引き抜
いている途中で、何らかのアクシデントにより作業を中
断した場合、杭チャック１は杭を放して退避することが
できず、二進も三進も行かない状態に陥ってしまう。

【０００９】本発明は上述の事情に鑑みて為されたもの
で、杭の長さ寸法よりも高さ寸法の大きい作業空間を必
要とせず、かつ、杭の打抜作業を中断した場合、迅速容
易に退避することができ、退避状態からの復帰も容易な
杭チャックに関する技術を提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに創作した本発明の基本的な原理について、その実施
形態に対応する図１（Ａ）を参照して略述すると、従来
は枠状の水平断面形状を有していたフレームを改良して
コの字形フレーム２０を構成し、上記コの字形フレーム
のコの字の平行２辺に相当する部分で杭（例えばＨ型鋼
１２）を緩やかに挟み込み、１対の可動爪１６ｂによっ
て挟圧する。このように構成すると、断面コの字形の平
行２辺に相当する個所の開口部を通過させて、コの字形
フレームと杭との係脱が可能になる。ただし、フレーム
を枠状（ロの字形）に形成した従来例（例えば図６
（Ｂ）），同（Ｃ）参照）に比してフレームの剛性保持
が難しいので、補強部材２１を設けても良い、このよう
な補強部材の併設によってフレームの「コの字形」が
「Ｃ字形」に変化しても、技術的思想の原理は同様であ
る。また、図１（Ｂ）に示したようにコの字形フレーム
の開口部が拡開する方向の変形を阻止するように該コの
字形平行２辺に相当する個所の先端同志を連結する補強
用掛金２３を設けることもできるが、この補強用部材が
杭の通過を妨げないように、着脱容易もしくは開閉自在
であることが望ましい。

【００１１】以上に説明した原理に基づいて、請求項１
の発明の構成は、水平断面において、ほぼ垂直な杭を貫
通せしめ得る中空部と、上記杭を中空部外に出入せしめ
る通路となり得る切目とを有するコの字状ないしＣ字状
のフレームを具備するとともに、上記中空部を貫通して
いる杭を把持する１対の爪部材、および、上記１対の爪
部材によって杭を挟圧する油圧式アクチュエータを具備
していて、上記の爪部材による杭の挟圧を解除した状態
で、該杭とフレームとを相対的に接近せしめて前記の杭
を中空部に迎え入れることができ、かつ、該杭とフレー
ムとを相対的に離間せしめて該杭を中空部外に放出する
ことができるようになっていることを特徴とする。以上
に説明した請求項１の発明によると、杭をほぼ垂直なら
しめた状態で、フレームが位置している水平面の付近に
おいて、該杭とフレームとを相対的に接近せしめてフレ
ームの中空部に杭を貫通させることができる。すなわ
ち、杭チャックに杭の頂部よりも上方を通過せしめる必
要無く、該杭を杭チャックのフレームに貫通させること
ができる。これにより、空中障害物の下方で垂直に保持
され、もしくは垂直姿勢で搬入された杭と杭チャックの
フレームとを、上記空中障害物に干渉する虞れ無く係合
することができる。上記と同様の理由により、杭を杭チ
ャックで把持して地中に打ち込んでいる途中、もしくは
杭を地中から引き抜いている途中で作業を中断した場
合、杭チャックによる杭の把持を解除して該杭チャック
をほぼ水平方向に退避させることもできる。

【００１２】請求鋼２の発明の構成は前記請求項１の発
明に加えて、前記のコの字状ないしＣ字状のフレーム
が、該フレームによって支持されている杭の中心線とほ
ぼ同心の旋回機構を介して、ショベル系建設車両のアー
ムによって支持されていることを特徴とする。以上に説
明した請求項２の発明によると、チャック装置がショベ
ル系建設車両のアームによって支持されているので、該
建設車両を走行させることにより「杭チャックに支持さ
れている杭」の位置を任意に調節するとともに、そのア
ームを動かして該杭を下方に押し下げたり上方に引き上
げたりすることができる。その上、旋回機構を作動させ
て、支持している杭の垂直軸まわりの回動角位置を任意
に調節することができる。特に、ショベル系建設車両の
走行によって杭チャックをほぼ水平に移動させながら、
杭の把持したり、同じく水平方向に移動させながら杭の
把持を解除して退避することができるので、杭打抜作業
空間の高さ寸法が制限されていても杭に対する接近把持
の操作、および、杭を放しての退避操作が可能である。

【００１３】請求鋼３の発明の構成は前記請求鋼１，２
の発明の構成に加えて、前記のコの字状ないしＣ字状の
フレームが、起振機を介してショベル系建設車両のアー
ムによって支持されていることを特徴とする。以上に説
明した請求項３の発明によると、杭チャックで把持した
杭に対してアーム駆動力による静荷重を与えて打ち抜き
を行なうこともでき、上記の静荷重に加えて起振機によ
る振動荷重を重畳せしめることもできる。

【００１４】請求項４の発明の構成は前記請求項１の発
明の構成に加えて、前記のコの字状ないしＣ字状のフレ
ームが「地上構築物を把持するアンカーチャックを備え
たベース部材」によって支持されるとともに、上記ベー
ス部材に対して前記のフレームをほぼ上下方向に駆動す
る手段を具備していることを特徴とする。以上に説明し
た請求項４の発明によると、地上構築物（例えば既設の
杭）をアンカーとして、これに反力を支持させることに
より杭チャックで把持した杭を地中に圧入したり地中か
ら引き抜いたりすることができる。このように、静止物
体である地上構築物をアンカーとした場合は、ショベル
系建設車両をアンカーとした場合に比して杭打抜機本体
部分の移動が容易でないので、本発明の「接近・退避容
易性」という効果の価値が非常に高い。すなわち、本発
明に係るチャック装置を備えた杭打抜機を予めアンカー
（地上構築物）に取り付けた状態で杭を搬入して該杭チ
ャックに把持させることも容易であり、また、杭の打抜
作業を中断して杭打抜機を退避させることも容易に行な
うことができ、身軽なトラブル対応が可能である。トラ
ブル対応性の向上は、間接的に作業の安全性向上にも有
効であり、また間接的に施工コストの低減や工期の遅延
防止にも有効である。

【００１５】請求項５の発明の構成は前記請求項４の発
明の構成に加えて、前記のフレームが、該フレームによ
って支持されている杭とほぼ同心の旋回機構を介して前
記のベース部材に取り付けられていることを特徴とす
る。以上に説明した請求項５の発明によると、杭チャッ
クで把持した杭が例えばシートパイルや継手付鋼管など
のように回動に関する方向性を有している場合、杭チャ
ックを旋回軸まわりに回動させて杭の回動角位置を任意
かつ容易に調節することができる。

【００１６】請求項６の発明の構成は前記請求項４，５
の発明の構成に加えて、前記のフレームが、起振機を介
して前記のベース部材に取り付けられていることを特徴
とする。以上に説明した請求項６の発明によると、請求
項４の発明における「杭への接近把持、および杭の放出
退避が容易である」という効果を損なうことなく、これ
に加えて、振動杭打抜工法を静圧杭打抜工法との何れか
を任意に選定することもでき、両工法を併用することも
できる。

【００１７】請求項７の発明の構成は前記請求項４，５
の発明の構成に加えて、前記のフレームを駆動する手段
が油圧シリンダであり、かつ、油圧ポンプの吐出油流を
急激に閉塞する弁手段、および、油流を急激に閉塞した
ときに発生する油撃を前記油圧シリンダ内の作動油圧に
重畳せしめる手段を具備していることを特徴とする。以
上に説明した請求項７の発明によると、油圧シリンダの
伸縮力による静荷重を用いる無振動，無騒音の杭打抜工
法を基本とし、必要に応じて油撃を併用することによ
り、著しい振動や騒音を発生することなく、強力な杭打
ち，杭抜き作業を遂行することができる。

【００１８】請求項８の発明の構成は前記請求項１〜７
の発明の構成に加えて、前記のコの字状ないしＣ字状の
フレームが、その開口部を隔てて対向している個所の間
隔寸法が増加しないように補強する部材を固着されてお
り、もしくは、上記間隔寸法が増加しないように対向個
所を拘束する、開閉可能な連結部材を具備していること
を特徴とする。以上に説明した請求項８の発明による
と、フレームをコの字状に構成することによって該フレ
ームの剛性が不足するという弊害を生じる虞れが無く、
杭チャック装置の信頼性、耐久性を維持することができ
る。

【００１９】請求項９の発明の構成は、コの字形のフレ
ームを杭を側方から接近させて、該コの字形の平行２辺
の間に杭を緩やかに挟み込み、上記フレームに設けられ
た１対の爪部材によって杭を挟圧して把持し、上記フレ
ームに杭の打ち込み方向の圧力、もしくは引き抜き方向
の張力を与えて該杭を地中に貫入せしめ、もしくは地中
から引き抜き、上記の貫入もしくは引き抜きの後、又
は、貫入もしくは引き抜き途中の随時に、前記の爪によ
る挟圧を解除して、前記のフレームを杭の側方へ退避さ
せることを特徴とする。以上に説明した請求項９の発明
によると、杭チャック用フレームに「杭の上端よりも高
い個所」を通過せしめることなく杭に接近せしめて該杭
を把持するので、杭打作業場の上方に空中障害物が有る
などして作業空間の高さ寸法が制限されていても、該作
業空間から上方に逸脱することなく杭を把持して打抜き
作業を行なうことができる。また、杭の打込み作業の途
中、もしくは杭の引抜き作業の途中で何らかのトラブル
を生じて作業を中断しなければならなくなった場合（こ
の場合、杭はその下半部が地中に埋設されるとともに上
半部が地上に突出していて、動かすことができない）杭
チャックによる杭の把持を解除して該杭チャックを杭の
側方へ退避せしめることができ、トラブル対応性に優れ
ている。これにより、間接的ながら作業の安全性が向上
し、かつ、トラブル発生に際して対応処置を講じる場合
の自由度が大きい。

【００２０】請求項１０の発明の構成は前記請求項９の
発明の構成に加えて、前記のフレームを、杭の中心線と
ほぼ同心に回転させて、隣接する２本の杭の片方を回動
させて双方の杭の継手を組み合わせ、もしくは、打設さ
れている杭に対して前記１対の爪部材の位置を調節する
ことを特徴とする。以上に説明した請求項１０の発明に
よると、横断面形状が円形でない構造の杭の打ち，抜き
作業のそれぞれに際して、杭チャックの回動に関する角
位置を、杭の回動角位置に対して迅速，容易に整合させ
ることができる。このような機能は、例えばシートパイ
ルのように横断面が非円形の杭の打ち，抜きには是非必
要であり、かつ、例えば鋼管杭のように横断面が円形で
あっても、継手を設けられた杭の打ち，抜きにも必要で
ある。

【００２１】請求項１１の発明の構成は前記請求項９，
１０の発明の構成に加えて、前記のフレームに与える圧
力もしくは張力を、油圧シリンダの伸縮によって与えつ
つ、上記の圧力もしくは張力に加えて振動を与えて、杭
を地中に貫入せしめ、もしくは杭を地中から引き抜くこ
とを特徴とする。以上に説明した請求項１１の発明によ
ると、作業条件に応じて（特に、振動公害を発生する虞
れの大小に応じて）、ほとんど完全に無振動無騒音の静
圧杭打抜工法を施工することもでき、振動，騒音を発生
するが著しく高能率の振動杭打抜工法を施工することも
でき、上記双方の工法を併用することもでき、交互に切
り替えてて施工することもできる。

【００２２】請求項１２の発明の構成は前記請求項９，
１０の発明の構成に加えて、地上構築物を把持し得るア
ンカーチャックを備えたベース部材に対して、油圧シリ
ンダを介して前記のフレームを取り付け、上記の油圧シ
リンダを伸縮作動せしめることによって杭を打ち込み、
もしくは引き抜くことを特徴とする。以上に説明した請
求項１２の発明によると、請求項９の発明に係るフレー
ムが強固に支持されるとともに、油圧シリンダの伸縮力
によって強力かつ静粛に駆動される。その上、地上構築
物によって杭打抜の反力を支承した場合の一般的な短所
である「杭打抜機本体部分が機動性を欠き、杭の把持操
作と杭の放出操作とが軽快に行なわれず、特に、トラブ
ル発生時の対応性が良くない」という問題点が本発明の
適用によって解消され、反力支持が強固に行なわれると
いう長所が発揮される。

【００２３】請求項１３の発明の構成は前記請求項９の
発明の構成に加えて、前記油圧シリンダを伸縮作動せし
めることによって杭を打ち込み、もしくは引き抜く際、
油圧ポンプから吐出された作動油の圧力を上記油圧シリ
ンダに供給しつつ、上記作動油の圧力に重畳せしめて油
撃を与えることを特徴とする。以上に説明した請求項１
３の発明によると、基本的にはほとんど無振動無騒音の
杭圧入工法を施工しつつ、作業条件（特に、杭下端部の
地層のＮ値）に応じて杭の貫入力を増加させることがで
き、硬さを異にする複数の地層に杭を貫入せしめる場合
に好適である。

【００２４】請求項１４の発明の構成は前記請求項９の
発明の構成に加えて、前記コの字形フレームによって杭
を緩やかに挟み込み、上記フレームのコの字形平行２辺
の先端に相当する個所を補強用の部材で連結して、拡開
方向の歪みを阻止した後、前記１対の爪部材によって杭
を挟圧し、上記１対の爪部材による杭の挟圧を解消した
後、前記補強部材による連結を解除して、前記のフレー
ムを杭の側方へ退避せしめることを特徴とする。以上に
説明した請求項１４の発明によると、コの字形フレーム
の剛性が補強されて、爪部材による挟圧の反力によって
該コの字の平行２辺部が開く形の歪みを生じる虞れが無
く、しかも、杭を把持するために接近する動作や杭を放
出して退避する動作を妨げる虞れも無い。

【００２５】

【発明の実施の形態】図１は本発明の実施形態の２例を
示し、（Ａ）および（Ｂ）はそれぞれ模式的に描いた水
平断面図である。上記図１（Ａ）の実施形態は、前掲の
図６（Ｂ）に示した従来例の杭チャックに本発明を適用
して改良した１例であって、従来例における枠形フレー
ム１０をコの字形に改良してコの字形フレーム２０を構
成してある。油圧シリンダ１７および可動爪１６ｂは従
来例におけると同様ないし類似の構成部材である。両図
を比較して明らかなように、従来例（図６（Ｂ））にお
いては１対の可動爪１６ｂが対向している空間部分が枠
形フレーム１０で包囲されて外部から遮断されているの
に比して、本実施形態（図１（Ａ））においてはコの字
形フレーム２０によって３方を囲まれ１方を開放されて
いるので、外部と連通している。このため、Ｈ型鋼１２
はコの字形フレーム２０の内部空間に、往復矢印ａ，ｂ
のごとく相対的に出入することができる。このような機
能（出入自在）の具体的な効果については図２を参照し
て後に詳述する。従来例の枠形フレーム１０（図６）に
比して、実施形態のコの字形フレーム２０（図１）は、
油圧シリンダ１７の伸長力の反力に対する剛性が少ない
ので、剛性を補うために補強部材（鎖線で示す）２１を
溶接して一体化してある。これにより、一体化したフレ
ームはコの字形よりもＣ字形に近い外見を呈している
が、本発明においてコの字形とＣ字形とは原理的に同様
である。

【００２６】前記図１（Ｂ）の実施形態は、前掲の図６
（Ｃ）に示した従来例の杭チャックに本発明を適用して
改良した１例であって、従来例における枠形フレーム１
０をコの字形に改良してコの字形フレーム２２を構成し
てある。油圧シリンダ１７，固定爪１６ａ，および可動
爪１６ｂは従来例におけると同様ないし類似の構成部材
である。本実施形態（図１（Ｂ））においても、フレー
ムがコの字形断面を有しているので、杭（例えばシート
パイル１１）を相対的にコの字形の中空部に、相対的に
自在に出入せしめることができる。フレームをコの字形
に構成したことによって、従来例の枠形フレーム１０
（図６（Ｃ）参照）よりも剛性が低いので、該コの字形
の平行２辺部の開口端が拡開する形の変形を生じないよ
うに、該開口端同志を連結する補強用掛金２３が設けら
れている。上記の補強用連結部材は着脱容易、もしくは
開閉容易でないと操作が煩雑となり、作業能率を低下さ
せる。本実施形態においては、前記の補強用掛金２３
を、前記１対の開口端の片方に対して軸２３ａによって
傾動可能に軸着するとともに、該補強用掛金２３の自由
端にフック２３ｂを形成し、かつ、前記開口端の他方に
設けられた段付部２２ａに対して係脱せしめ得るように
構成してある。図示を省略するが、フック以外の着脱自
在な係脱機構（例えば止めピンなど）を用いることもで
きる。

【００２７】図１（Ｂ）に示した実施形態のチャック装
置を用いて杭の着脱を実施した形態の１例を示すと、 イ．油圧シリンダ１８を収縮させて、固定爪１６ａと可
動爪１６ｂとの間隔を広げるとともに、補強用掛金２３
を図の右回り（時計方向）に回してコの字形フレーム２
２の開口部を開放し、 ロ．シートパイル１１をコの字形フレーム２２に対し
て、相対的に、矢印ｃのごとく中空部に進入させ（相対
的にシートパイルを進入させるということは、該シート
パイルを静止させておいてコの字形フレームを接近させ
ても良いということである）、 ハ．補強用掛金２３を図の左回り（反時計方向）に回し
てフック２３ｂを段付部２２ａに係合させるとともに、
油圧シリンダ１８を伸長させてシートパイル１１を固定
爪１６ａと可動爪１６ｂとの間に挟圧する。 （注）これによってシートパイル１１はコの字形フレー
ム２２によって強固に把持され、杭チャックとしての機
能が果たされる。このとき、油圧シリンダ１８の伸長力
の反力の一部は補強用掛金２３によって支持される。す
なわち、該補強用掛金２３には引張応力が発生して上記
の反力を支持するので、コの字形フレーム２２のコの字
状の平行２辺に相当する個所に作用する曲げ応力が軽減
される。このため、該平行２辺の先端部（図において下
端部）が拡開する形の変形が防止される。この状態（杭
を把持）で、杭の打ち込み作業，もしくは引き抜き作業
が遂行される。 ニ．油圧シリンダ１８を収縮させてシートパイル１１の
挟圧を解消し、 ホ．補強用掛金２３を図の右回り（時計方向）に回し
て、コの字形フレーム２２の中空部を外部に連通せしめ
て開放し、 ヘ．シートパイル１１をコの字形フレーム２２に対して
相対的に、矢印ｄ方向に放出する（コの字形フレーム２
２が反矢印ｄ方向に退避することと同意である）。

【００２８】図２は、本発明に係る杭打抜機用チャック
装置の１実施形態を用いて杭の打抜き作業を遂行してい
る状態を描いた部分断面側面図である。本図２において
「２６，２７（杭チャック）」と示した構成部分は、前
掲の図１（Ａ）に示した杭チャック２６であっても良
く、同図１（Ｂ）に示した杭チャック２７であっても良
い。本図２に示した「２０，２２（コの字形フレー
ム）」も同様の意であって、杭チャック２６においては
コの字形フレーム２０が、杭チャック２７においてはコ
の字形フレーム２２が、それぞれ用いられる。図示の２
４はショベル系建設車両の１例としてのショベルカーで
あって、第１アーム２４ａを起伏傾動可能かつ垂直軸ま
わり旋回可能に支持しており、上記第１アーム２４ａの
先端に第２アーム２４ｂが垂直面内回動可能に支持され
ている。上記第１アームをブームと呼び、第２アームを
単にアームと呼ぶこともあって、その呼称は慣習的に必
ずしも定着していないが、本発明において「アーム」と
は、これら各種のアーム類を総称するものである。

【００２９】前記第２アーム２４ｂの先端に旋回機構２
５を介して起振機８が支持されており、該起振機８の下
方に本発明に係るコの字形フレーム２０，２２を有する
杭チャック２６，２７が装着されている。上記の杭チャ
ック２６，２７は、前掲の図１を参照して説明したよう
に、該杭チャックが位置している水平面ｈ−ｈ内におい
て杭（シートパイル１１ｆ）に対して接近・把持した
り、把持解除・退避したりすることができる。すなわ
ち、シートパイル１１ｆの頂部から嵌め合わせたり、シ
ートパイル１１ｆの頂部よりも上方へ抜き出したりする
ことなく把持，退避操作が可能である。前記の旋回機構
２５は、図において垂直な仮想の軸のまわりに、少なく
とも１８０度の往復旋回が可能なように構成されてい
る。詳しくは、杭チャック２６，２７と同心になってい
て、把持されているシートパイル１１ｆを、その中心線
まわりに１８０度往復回動し得る機能を有している。こ
の機能は技術的な意味について次に述べると、図３は、
６個のシートパイルを並べて、それぞれの継手を係合せ
しめた状態を表す模式的な平面図に、両端のシートパイ
ルのそれぞれに対応するコの字形フレームの位置を付記
した図である。列設される６個のシートパイル１１ａ〜
１１ｆのうち、隣接する２個のシートパイル相互（例え
ばシートパイル１１ａと同１１ｂ、および、シートパイ
ル１１ｅと同１１ｆ）は、その姿勢が継手部に関して点
対称をなしている。すなわち、１８０度反転している。

【００３０】このようにシートパイルを列設して順次に
打ち込む場合、および、このように列設されたシートパ
イルを順次に引き抜く場合、これらのシートパイルを把
持する杭チャックは１８０度反転回動することが望まし
い。杭チャックが反転回動できなければ（図２参照）シ
ョベルカー２４を走行させてシートパイルの回動角位置
を調節しなければならないが、このような操作は非常に
煩わしい上に危険であり、作業能率を著しく低下させ
る。図３は６個のシートパイルを真直に列設する場合を
表しているが、シートパイルの列設線は必ずしも真直で
はなく、工事計画書に従って屈曲しなければならないの
が通例である。こうした事情により、杭チャックを支持
している基盤部材を静止させたままで、杭チャックを少
なくとも１８０度回動せしめ得ることが望ましい。図２
に示した旋回機構２５は、上記のような必要に応じて垂
直軸まわりの回動を可能ならしめるための構成部分であ
る。これにより（図３参照）実線で描いたコの字形フレ
ーム２０Ａによってシートパイル１１ａを凸字状に支持
したり、鎖線で描いたコの字形フレーム２０Ｂによって
シートパイル１１ｆを凹字状に支持したりしながら、迅
速かつ容易に多数のシートパイルを相互に連結しながら
打ち込むこと、および、連結して打設されているシート
パイルを引き抜くことができる。図３はシートパイルが
列設されている状態を示したが、継手を有しない円柱状
の杭以外の各種の杭について同様の問題が有り、本実施
形態（図２）によって解決される。

【００３１】（図２参照）この実施形態においては油圧
式のショベルカー２４を操作して、第１アーム２４ａと
第２アーム２４ｂとを連動させ、シートパイル１１ｆを
圧下して、これを地盤内へ貫入させることができる。し
かし、地盤が複数の地層によって構成されている場合、
比較的軟弱な地層にはシートパイル１１ｆを圧入するこ
とができても、比較的硬い地層の中へは圧入できないな
ど、種々の状態が有り得る。そこで、前記のような静圧
だけでは圧入できない場合、起振機８を作動させて前記
の静圧による荷重に振動荷重を重畳させることにより、
強力に貫入させることができる。

【００３２】図２において、鎖線で示した１１ａ〜１１
ｅは既設のシートパイルである。杭チャック２６，２７
によるシートパイル１１ｆの打込み、引抜きは、ショベ
ルカー２４によって機動的に支持して実施することもで
きるが、例えば既設シートパイル１１ａ〜１１ｆのよう
な地上構築物をアンカーとして、これに反力を支持させ
て打込み，引き抜きを行なうこともできる。上記のよう
に既設の地上構築物（例えば既設のシートパイル）をア
ンカーとして本発明に係る杭チャック２５，２７の反力
を支持させるには、本図２に鎖線で描いたように、既設
シートパイル１１ａ〜１１ｄの内の一部のシートパイル
を把持するアンカーチャック２９を備えたベース部材２
８によってコの字形フレーム２０，２２を支持するとと
もに、上記のベース部材２８に対してコの字形フレーム
２０，２２を上下に駆動する圧入シリンダ３０を設け
る。アンカーチャック２９によって既設のシートパイル
を把持すると、ベース部材２８が地面５に対して固定さ
れる。このように固定されたベース部材に反力を支持さ
せ、圧入シリンダ３０を伸長させてコの字形フレーム２
０，２２を下降方向に駆動するとシートパイル１１ｆが
地中に圧入される。また、前記圧入シリンダ３０を収縮
させてコの字形フレーム２０，２２を上昇方向に駆動す
るとシートパイル１１ｆが地中から引き抜かれる。上述
のように地上構築物に反力を支持させて圧入シリンダ３
０によって杭を地中に打ち込んだり地中から引き抜いた
りする場合、上記圧入シリンダ３０の伸張力による静荷
重もしくは該圧入シリンダ３０の収縮力による静荷重に
重畳せしめて、起振機８による振動荷重を加えて強力に
打ち込んだり強力に引き抜いたりすることができる。こ
の場合、圧力シリンダ３０は杭の打ち込みにも引き抜き
にも用いられる（その名称のように圧入機能のみに限定
されるものではない）。

【００３３】杭チャック２６，２７のコの字形フレーム
２０，２１に対して圧入シリンダ３０の静荷重を加える
場合、これに油撃による衝撃荷重を重畳させて強力な打
抜きを行なうこともできる。図４は、圧入シリンダの伸
長による杭の圧入力に油撃を重畳せしめるように構成し
た実施形態を示す油圧系統図である。油圧ポンプ３１の
吐出油は調圧弁３２によって調圧され、チェック弁３３
および操作弁３４を介して圧入シリンダ３０の圧力室３
０ａに供給される。圧力室３０ａに圧力油を供給された
圧入シリンダ３０は伸長し、コの字形フレーム２０，２
１を介してシートパイル１１ｆを圧下する。圧入シリン
ダ３０の伸長が硬質の地層で阻止されると、電磁開閉弁
３６を開弁する。油圧ポンプ３１の吐出油は該電磁開閉
弁３６を経て作動油タンク３７に還流する。本実施形態
においては、油圧ポンプ３１の吐出側管路の圧力が、電
磁開閉弁３６の開弁中においてもオリフィス４０によっ
て保持される。さらに、圧入シリンダ３０の圧力室３０
ａ内の圧力はパイロット付チェック弁３５によって保持
される。前記の電磁開閉弁３６を急激に閉じると、矢印
ｅ方向の油撃が発生し、矢印ｆ，矢印ｇのように分岐し
て音速で伝播する。矢印ｆ方向に分岐した油撃が油圧ポ
ンプ３１を損傷させないように、チェック弁３３とアキ
ュムレータ３８とによって２重に保護されている。分岐
して矢印ｇ方向に進行した油撃は、操作弁３４およびパ
イロット付チェック弁３５を経て圧入シリンダ３０の圧
力室３０ａに到達する。先に説明したように、該圧力室
３０ａの中には調圧弁３２の調圧々力に相当する圧力油
が閉じこめられており、かつ、油圧ポンプ３１の吐出側
管路には圧力が立っている（ほぼ調圧弁３２の調圧々力
に等しい）。こういう状態で、圧力室３０ａ内の圧力油
に油撃が重畳されるので、圧入シリンダ３０の伸長力が
瞬間的に増大し、シートパイル１１ｆが強力に圧下され
る。上記シートパイル１１ｆの下端が硬質の地層の中へ
微小寸法でも貫入されると、いわゆる「摩擦が切れる」
現象を生じて、引き続いて貫入が進行する（この貫入進
行に必要な圧力油は油圧ポンプ３１の吐出油によって供
給されるので、前記の油撃は瞬間的なピーク圧で足り
る）。

【００３４】

【発明の効果】以上に実施形態を挙げてその構成・機能
を明らかならしめたように、請求項１の発明によると、
杭をほぼ垂直ならしめた状態で、フレームが位置してい
る水平面の付近において、該杭とフレームとを相対的に
接近せしめてフレームの中空部に杭を貫通させることが
できる。すなわち、杭チャックに杭の頂部よりも上方を
通過せしめる必要無く、該杭を杭チャックのフレームに
貫通させることができる。これにより、空中障害物の下
方で垂直に保持され、もしくは垂直姿勢で搬入された杭
と杭チャックのフレームとを、上記空中障害物に干渉す
る虞れ無く係合することができる。上記と同様の理由に
より、杭を杭チャックで把持して地中に打ち込んでいる
途中、もしくは杭を地中から引き抜いている途中で作業
を中断した場合、杭チャックによる杭の把持を解除して
該杭チャックをほぼ水平方向に退避させることもでき
る。

【００３５】請求項２の発明によると、チャック装置が
ショベル系建設車両のアームによって支持されているの
で、該建設車両を走行させることにより「杭チャックに
支持されている杭」の位置を任意に調節するとともに、
そのアームを動かして該杭を下方に押し下げたり上方に
引き上げたりすることができる。その上、旋回機構を作
動させて、支持している杭の垂直軸まわりの回動角位置
を任意に調節することができる。特に、ショベル系建設
車両の走行によって杭チャックをほぼ水平に移動させな
がら、杭の把持したり、同じく水平方向に移動させなが
ら杭の把持を解除して退避することができるので、杭打
抜作業空間の高さ寸法が制限されていても杭に対する接
近把持の操作、および、杭を放しての退避操作が可能で
ある。

【００３６】請求項３の発明によると、杭チャックで把
持した杭に対してアーム駆動力による静荷重を与えて打
ち抜きを行なうこともでき、上記の静荷重に加えて起振
機による振動荷重を重畳せしめることもできる。請求項
４の発明によると、地上構築物（例えば既設の杭）をア
ンカーとして、これに反力を支持させることにより杭チ
ャックで把持した杭を地中に圧入したし地中から引き抜
いたりすることができる。このように、静止物体である
地上構築物をアンカーとした場合は、ショベル系建設車
両をアンカーとした場合に比して杭打抜機本体部分の移
動が容易でないので、本発明の「接近・退避容易性」と
いう効果の価値が非常に高い。すなわち、本発明に係る
チャック装置を備えた杭打抜機を予めアンカー（地上構
築物）に取り付けた状態で杭を搬入して該杭チャックに
把持させることも容易であり、また、杭の打抜作業を中
断して杭打抜機を退避させることも容易に行なうことが
でき、身軽なトラブル対応が可能である。トラブル対応
性の向上は、間接的に作業の安全性向上にも有効であ
り、また間接的に施工コストの低減や工期の遅延防止に
も有効である。

【００３７】請求項５の発明によると、杭チャックで把
持した杭が例えばシートパイルや継手付鋼管などのよう
に回動に関する方向性を有している場合、杭チャックを
旋回軸まわりに回動させて杭の回動角位置を任意かつ容
易に調節することができる。請求項６の発明によると、
請求項４の発明における「杭への接近把持、および杭の
放出退避が容易である」という効果を損なうことなく、
これに加えて、振動杭打抜工法と静圧杭打抜工法との何
れかを任意に選定することもでき、両工法を併用するこ
ともできる。請求項７の発明によると、油圧シリンダの
伸縮力による静荷重を用いる無振動，無騒音の杭打抜工
法を基本とし、必要に応じて油撃を併用することによ
り、著しい振動や騒音を発生することなく、強力な杭打
ち，杭抜き作業を遂行することができる。請求項８の発
明によると、フレームをコの字状に構成することによっ
て該フレームの剛性が不足するという弊害を生じる虞れ
が無く、杭チャック装置の信頼性、耐久性を維持するこ
とができる。

【００３８】請求項９の発明によると、杭チャック用フ
レームに「杭の上端よりも高い個所」を通過せしめるこ
となく杭に接近せしめて該杭を把持するので、杭打作業
場の上方に空中障害物が有るなどして作業空間の高さ寸
法が制限されていても、該作業空間から上方に逸脱する
ことなく杭を把持して打抜き作業を行なうことができ
る。また、杭の打込み作業の途中、もしくは杭の引抜き
作業の途中で何らかのトラブルを生じて作業を中断しな
ければならなくなった場合（この場合、杭はその下半部
が地中に埋設されるとともに上半部が地上に突出してい
て、動かすことができない）杭チャックによる杭の把持
を解除して該杭チャックを杭の側方へ退避せしめること
ができ、トラブル対応性に優れている。これにより、間
接的ながら作業の安全性が向上し、かつ、トラブル発生
に際して対応処置を講じる場合の自由度が大きい。

【００３９】請求項１０の発明によると、横断面形状が
円形でない構造の杭の打ち，抜き作業のそれぞれに際し
て、杭チャックの回動に関する角位置を、杭の回動角位
置に対して迅速，容易に整合させることができる。この
ような機能は、例えばシートパイルのように横断面が非
円形の杭の打ち，抜きには是非必要であり、かつ、例え
ば鋼管杭のように横断面が円形であっても、継手を設け
られた杭の打ち，抜きにも必要である。請求項１１の発
明によると、作業条件に応じて（特に、振動公害を発生
する虞れの大小に応じて）、ほとんど完全に無振動無騒
音の静圧杭打抜工法を施工することもでき、振動，騒音
を発生するが著しく高能率の振動杭打抜工法を施工する
こともでき、上記双方の工法を併用することもでき、交
互に切り替えてて施工することもできる。

【００４０】請求項１２の発明によると、請求項９の発
明に係るフレームが強固に支持されるとともに、油圧シ
リンダの伸縮力によって強力かつ静粛に駆動される。そ
の上、地上構築物によって杭打抜の反力を支承した場合
の一般的な短所である「杭打抜機本体部分が機動性を欠
き、杭の把持操作と杭の放出操作とが軽快に行なわれ
ず、特に、トラブル発生時の対応性が良くない」という
問題点が本発明の適用によって解消され、反力支持が強
固に行なわれるという長所が発揮される。請求項１３の
発明によると、基本的にはほとんど無振動無騒音の杭圧
入工法を施工しつつ、作業条件（特に、杭下端部の地層
のＮ値）に応じて杭の貫入力を増加させることができ、
硬さを異にする複数の地層に杭を貫入せしめる場合に好
適である。請求項１４の発明によると、コの字形フレー
ムの剛性が補強されて、爪部材による挟圧の反力によっ
て該コの字の平行２辺部が開く形の歪みを生じる虞れが
無く、しかも、杭を把持するために接近する動作や杭を
放出して退避する動作を妨げる虞れも無い。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態の２例を示し、（Ａ）および
（Ｂ）はそれぞれ模式的に描いた水平断面図である。

【図２】本発明に係る杭打抜機用チャック装置の１実施
形態を用いて杭の打抜き作業を遂行している状態を描い
た部分断面側面図である。

【図３】６個のシートパイルを並べて、それぞれの継手
を係合せしめた状態を表す模式的な平面図に、両端のシ
ートパイルのそれぞれに対応するコの字形フレームの位
置を付記した図である。

【図４】圧入シリンダの伸長による杭の圧入力に油撃を
重畳せしめるように構成した実施形態を示す油圧系統図
である。

【図５】杭を打ち込んだり杭を引き抜いたりする工法を
説明するために示したもので、（Ａ）は工事場の全体を
表す模式図、（Ｂ）は杭としてのシートパイルをチャッ
クする状態の模式的な平面図、（Ｃ）は杭としてのＨ型
鋼をチャックする状態の模式的な平面図、（Ｄ）は杭と
しての鋼管もしくはコンクリートパイルをチャックする
状態の模式的な平面図である。

【図６】前掲の図５（Ｂ），（Ｃ），（Ｄ）に示した爪
（別名ジョー）を駆動する機構の従来例を示し、本図の
（Ａ）はレバーを介して爪を駆動する機構の模式図、本
図の（Ｂ）および本図の（Ｃ）は１対の爪を油圧シリン
ダで駆動する機構の模式的な平面図である。

【図７】杭打機用のチャック装置およびチャック方法に
関する従来技術における問題点を説明するために示した
模式図であって、（Ａ）は空中障害物の下方に杭を打設
している状態を描き、（Ｂ）は地上構築物にアンカーと
して杭を打ち抜きしている状態を描いてある。

【符号の説明】

１…杭、２…杭チャック、３…起振機、４…クレーン、
５…地面、６…空中障害物、７…リーダ、８…起振機、
９…杭チャック、１０…枠形フレーム、１１…シートパ
イル、１１ａ〜１１ｆ…シートパイル、１２…Ｈ型鋼、
１３…鋼管杭もしくはコンクリート杭、１４…油圧シリ
ンダ、１５…レバー、１６ａ…固定爪、１６ｂ…可動
爪、１７…油圧シリンダ、２０…コの字形フレーム、２
０Ａ…反転させていない角位置のコの字形フレーム、２
０Ｂ…反転させた角位置のコの字形フレーム、２１…補
強部材、２２…コの字形フレーム、２２ａ…係合部とし
ての段付部、２３…補強用掛金、２３ａ…軸、２３ｂ…
フック、２４…ショベル系建設車両としてのショベルカ
ー、２４ａ…第１アーム（別名ブーム）、２４ｂ…アー
ム、２５…旋回機構、２６…杭チャック、２７…杭チャ
ック、２８…ベース部材、２９…アンカーチャック、３
０…圧入シリンダ、３１…油圧ポンプ、３２…調圧弁、
３３…チェック弁、３４…操作弁、３５…パイロット付
チェック弁、３６…電磁開閉弁、３７…作動油タンク、
３８…アキュムレータ、３９…地上構築物、４０…オリ
フィス。

Claims (14)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 水平断面において、ほぼ垂直な杭を貫通
   せしめ得る中空部と、上記杭を中空部外に出入せしめる
   通路となり得る切目とを有するコの字状ないしＣ字状の
   フレームを具備するとともに、上記中空部を貫通してい
   る杭を把持する１対の爪部材、および、上記１対の爪部
   材によって杭を挟圧する油圧式アクチュエータを具備し
   ていて、 上記の爪部材による杭の挟圧を解除した状態で、該杭と
   フレームとを相対的に接近せしめて前記の杭を中空部に
   迎え入れることができ、かつ、該杭とフレームとを相対
   的に離間せしめて該杭を中空部外に放出することができ
   るようになっていることを特徴とする、杭打抜機用のチ
   ャック装置。
2. 【請求項２】 前記のコの字状ないしＣ字状のフレーム
   が、該フレームによって支持されている杭の中心線とほ
   ぼ同心の旋回機構を介して、ショベル系建設車両のアー
   ムによって支持されていることを特徴とする、請求項１
   に記載した杭打抜機用のチャック装置。
3. 【請求項３】 前記のコの字状ないしＣ字状のフレーム
   が、起振機を介してショベル系建設車両のアームによっ
   て支持されていることを特徴とする、請求項１もしくは
   請求項２に記載した杭打抜機用のチャック装置。
4. 【請求項４】 前記のコの字状ないしＣ字状のフレーム
   が「地上構築物を把持するアンカーチャックを備えたベ
   ース部材」によって支持されるとともに、上記ベース部
   材に対して前記のフレームをほぼ上下方向に駆動する手
   段を具備していることを特徴とする、請求項１に記載し
   た杭打抜機用のチャック装置。
5. 【請求項５】 前記のフレームが、該フレームによって
   支持されている杭とほぼ同心の旋回機構を介して前記の
   ベース部材に取り付けられていることを特徴とする、請
   求項４に記載した杭打抜機用のチャック装置。
6. 【請求項６】 前記のフレームが、起振機を介して前記
   のベース部材に取り付けられていることを特徴とする、
   請求項４もしくは請求項５に記載した杭打抜機用のチャ
   ック装置。
7. 【請求項７】 前記のフレームを駆動する手段が油圧シ
   リンダであり、かつ、油圧ポンプの吐出油流を急激に閉
   塞する弁手段、および、油流を急激に閉塞したときに発
   生する油撃を前記油圧シリンダ内の作動油圧に重畳せし
   める手段を具備していることを特徴とする、請求項４も
   しくは請求項５に記載した杭打抜機用のチャック装置。
8. 【請求項８】 前記のコの字状ないしＣ字状のフレーム
   が、その開口部を隔てて対向している個所の間隔寸法が
   増加しないように補強する部材を固着されており、 もしくは、上記間隔寸法が増加しないように対向個所を
   拘束する、開閉可能な連結部材を具備していることを特
   徴とする、請求項１ないし請求項７に記載した杭打抜機
   用のチャック装置。
9. 【請求項９】 コの字形のフレームを杭の側方から接近
   させて、該コの字形の平行２辺の間に杭を緩やかに挟み
   込み、 上記フレームに設けられた１対の爪部材によって杭を挟
   圧して把持し、 上記フレームに杭の打ち込み方向の圧力、もしくは引き
   抜き方向の張力を与えて該杭を地中に貫入せしめ、もし
   くは地中から引き抜き、 上記の貫入もしくは引き抜きの後、又は、貫入もしくは
   引き抜き途中の随時に、前記の爪による挟圧を解除し
   て、前記のフレームを杭の側方へ退避させることを特徴
   とする、杭のチャック方法。
10. 【請求項１０】 前記のフレームを、杭の中心線とほぼ
    同心に回転させて、 隣接する２本の杭の片方を回動させて双方の杭の継手を
    組み合わせ、 もしくは、打設されている杭に対して前記１対の爪部材
    の位置を調節することを特徴とする、請求項９に記載し
    た杭のチャック方法。
11. 【請求項１１】 前記のフレームに与える圧力もしくは
    張力を、油圧シリンダの伸縮によって与えつつ、 上記の圧力もしくは張力に加えて振動を与えて、杭を地
    中に貫入せしめ、もしくは杭を地中から引き抜くことを
    特徴とする、請求項９もしくは請求項１０に記載した杭
    のチャック方法。
12. 【請求項１２】 地上構築物を把持し得るアンカーチャ
    ックを備えたベース部材に対して、油圧シリンダを介し
    て前記のフレームを取り付け、 上記の油圧シリンダを伸縮作動せしめることによって杭
    を打ち込み、もしくは引き抜くことを特徴とする、請求
    項９もしくは請求項１０に記載した杭のチャック方法。
13. 【請求項１３】 前記油圧シリンダを伸縮作動せしめる
    ことによって杭を打ち込み、もしくは引き抜く際、 油圧ポンプから吐出された作動油の圧力を上記油圧シリ
    ンダに供給しつつ、 上記作動油の圧力に重畳せしめて油撃を与えることを特
    徴とする、請求項９に記載した杭のチャック方法。
14. 【請求項１４】 前記コの字形フレームによって杭を緩
    やかに挟み込み、 上記フレームのコの字形平行２辺の先端に相当する個所
    を補強用の部材で連結して、拡開方向の歪みを阻止した
    後、前記１対の爪部材によって杭を挟圧し、 上記１対の爪部材による杭の挟圧を解消した後、前記補
    強用部材による連結を解除して、前記のフレームを杭の
    側方へ退避せしめることを特徴とする、請求項９に記載
    した杭のチャック方法。