JPH11181772A

JPH11181772A - 鋼管杭打設装置

Info

Publication number: JPH11181772A
Application number: JP36605697A
Authority: JP
Inventors: Akira Sagara; 明相良; Shiyougo Waga; 晶吾和賀
Original assignee: YAMATO KIKO KK; Sato Kensetsu Kogyo Co Ltd
Current assignee: YAMATO KIKO KK; Sato Kensetsu Kogyo Co Ltd
Priority date: 1997-12-24
Filing date: 1997-12-24
Publication date: 1999-07-06
Anticipated expiration: 2017-12-24
Also published as: JP3667068B2

Abstract

(57)【要約】【課題】大径の鋼管杭の打設に使用する杭打設装置
を、小径の鋼管杭に対応する装置として構成し、装置の
構造を大幅に変更することなしに作業可能な装置を構成
する。【解決手段】杭打設装置１０のベース部材１１上には
中間フレーム２０を介して回転フレーム２１を設け、前
記回転フレーム２１に対して駆動装置３５、３６を設け
ている。前記回転フレーム２１にはくさび台２３に対し
てくさび部材２４を摺動可能に配置し、前記くさび部材
２４に追加把持部材３０を設けて小径の鋼管杭１を把持
させ、鋼管杭を回転させるとともに、押圧しながら打設
する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、鋼管杭打設装置に
関し、特に、大径の鋼管杭を打設して構造物の基礎の構
築を容易に行い得るとともに、鋼管杭の打ち込み状態を
容易に判断可能な装置を提供することを目的としてい
る。

【０００２】

【従来の技術】従来より、構造物の基礎を構築する際
に、コンクリート杭を地中に打設することの他に、鋼管
杭を地中に打ち込んで基礎を構築することが行われてい
る。前記鋼管杭を用いた基礎を構築する際には、例え
ば、図８、９に示されるような鋼管杭を用いることがあ
り、前記鋼管杭１を任意の径と肉厚を有する杭状のもの
で構成するとともに、その下端部には切削刃４を形成
し、鋼管杭１の外周部には所定のピッチで、下端部から
上側に向けて所定の範囲に亘って外側スパイラル２を設
けている。また、鋼管杭１の内面には、下端部から所定
の範囲に亘って内側スパイラル３を配置し、上端部の内
面には、内側突起５を突出させて設けている。そして、
前記鋼管杭１の上部を杭打設装置の把持部材に保持さ
せ、押圧と回転の作用を付与することにより、掘削刃と
内外のスパイラルの作用により、鋼管杭を地中に打設す
ることができる。

【０００３】前記鋼管杭を打設するための杭打設装置に
は、鋼管杭の径に対応する把持装置を設けており、一般
の杭打設装置では、鋼管杭の外径が１．５〜３ｍの場合
に対応させた装置を構成している。つまり、杭打設装置
に設ける把持装置では、鋼管杭の外周面を把持して回転
作用を行うための機構を備えているものであり、前記把
持装置の把持能力に応じて、杭打設装置の性能が設定さ
れる。また、前記鋼管杭を接続して長いものとして打設
する際には、鋼管杭の単位体を溶接等で接続することが
できるもので、大径の鋼管杭を用いる場合には、鋼管杭
の内部にコンクリートを充填することにより、強度の大
きな大径の杭を構築することもできる。また、打設した
鋼管杭の内部から土砂を排除することにより、地中の作
業用等に用いる立坑としても構築することが可能であ
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】前記鋼管杭を打設する
ためには、鋼管杭の径に相当する把持装置を装備した杭
打設装置を用いる必要があり、前記杭打設装置は鋼管杭
の径に応じて専用の装置として構成されるために、例え
ば、１ｍ以下の小径の鋼管杭を打設する際には、従来の
杭打設装置を用いては施工できないという問題がある。
前記小径の鋼管杭は、一般にはハンマーのような打設装
置を用いて施工するのが一般的であり、回転と押し込み
作用を併用する杭打設装置を用いることは考えられてな
いためではある。これに対して、鋼管杭を使用する場合
には、ハンマーで打設することに代えて、回転と押し込
み作用を併用する杭打設装置を用いることが要望される
場合がある。

【０００５】また、前記鋼管杭を杭打設装置を用いて施
工する場合に、掘進速度と、深度とを順次測定すること
により、把持装置に対する回転力の付与と、押し込み力
とを調節しながら、施工の管理を行うことが必要であ
る。ところが、従来の杭打設装置においては、非常に大
径の鋼管杭を対象とする装置として構成されていること
から、小径の鋼管杭に対応する制御機構を組み込むこと
ができないこと、および小径の鋼管杭に対応するデータ
収集の機構を適用できないという問題があった。

【０００６】本発明は、従来の大径の鋼管杭に対応する
杭打設装置を用いて、小径の鋼管杭を施工可能な装置を
構成すること、および、小径の鋼管杭の打設作業に対応
する制御装置を提供することを目的としている。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、鋼管杭の周囲
から複数の把持部材により把持し、前記把持部材を介し
て回転と押圧力とを付与して、前記鋼管杭を地中に打設
する杭打設装置に関する。本発明の請求項１の発明は、
前記把持部材を回転フレームに配置するくさび台と、前
記くさび台に摺動するくさび部材に設けた追加把持部材
により構成し、前記追加把持部材を鋼管杭の径に対応さ
せた厚さを有するものとして構成し、くさび部材に対し
て着脱可能に構成することを特徴とする。請求項２の発
明は、前記追加把持部材の鋼管杭に対応する面を、鋼管
杭の外形に対応させた円弧状に構成し、鋼管杭に設ける
スパイラルのような突条に対応する溝を設けることを特
徴とする。そして、本発明においては、大径の鋼管杭に
対応する杭打設装置を用いて、小径の鋼管杭の打設を行
うことが可能であり、打設する鋼管杭の径に対応させた
追加把持部材を装着して用いることができる。また、外
周面にスパイラルのような突条を有する鋼管杭に対して
も、その突条を追加把持部材に設けた溝に挿入して回転
力等を付与することが可能である。

【０００８】本発明の請求項３の発明は、前記鋼管杭の
上に装着する打設補助部材を用いて駆動伝達を行うとと
もに、前記打設補助部材の鋼管杭に装着する部分には、
鋼管杭の内面に突出させて設ける内側突起に係合する部
材を配置して構成することを特徴とする。請求項４の発
明は、前記打設補助部材には、鋼管杭に設ける内側突起
を介して鋼管杭を引上げるための作用部材を配置するこ
とを特徴とする。そして、鋼管杭の上端部を地中に深く
埋設する必要がある場合等にも、打設補助部材を介して
打設することにより、容易に対応させることができる。
また、本発明の打設補助部材には、鋼管杭の内面に設け
ている内側突起を介して打設の際の回転力を伝達できる
とともに、鋼管杭を引き抜く際にも、内側突起を用いて
引き抜き作業を行わせることができるために、１つの打
設補助部材を用いて任意の作業に対処させることができ
る。

【０００９】本発明の請求項５の発明は、前記把持部材
に対する回転と押圧力を付与する油圧回路に圧力検知手
段と、鋼管杭の打設の情報を検知する手段を設け、圧力
検知手段と鋼管杭の打設の情報を検知する手段の情報を
情報処理手段に入力するとともに、前記情報処理手段を
介して鋼管杭の打設に必要とされる情報の出力を行うこ
とを特徴とする。そして、杭打設装置の油圧回路に配置
する複数のセンサと、把持装置の下降状態のデータを用
いて、鋼管杭の打設状態と地盤の状態等を容易に把握す
ることができ、鋼管杭の施工管理を容易に行うことが可
能になる。

【００１０】

【発明の実施の形態】図示される例にしたがって、本発
明の鋼管杭打設装置を説明する。図１に示す例は、小径
の鋼管杭に対応するアタッチメントを装備可能な杭打設
装置の構成を示しており、杭打設装置１０は地面上に置
かれるベース部材１１と、前記ベース部材１１上にジャ
ッキ装置１４……を介して上下動可能な中間フレーム２
０と、作業員が乗ることが可能な上部フレーム１５を各
々組み合わせて構成している。また、前記ベース部材１
１と中間フレーム２０、前記中間フレーム２０と上部フ
レーム１５の間には、ジャッキ装置１４、１６を各々配
置し、ベース部材１１上のフレーム１５、２０を個別
に、または、一緒に上下動させるように構成している。
前記ベース部材１１には任意の重量を有するウェイト１
３を配置し、鋼管杭を打設する際に装置本体の重量に加
えて、押し込み力を増大させるように構成している。前
記杭打設装置１０においては、各フレームの中心を上下
に貫通する開口を設け、鋼管杭１を立設する状態で保持
し、鋼管杭を地盤に向けて打設する作業を行わせるが、
鋼管杭を中間フレーム２０に配置する把持装置２２を用
いて保持している。

【００１１】図２に示される例において、前記ベース部
材１１にはジャッキ装置１２を配置し、前記ベース部材
１１の高さを任意に調整可能に設けており、中間フレー
ム２０を、ベース部材１１の上にジャッキ装置１４を介
して上下動可能に配置している。前記中間フレーム２０
に設ける回転フレーム２１は、ベアリング部材２９を介
して回転可能に設け、前記中間フレーム２１を回転させ
るために、油圧モータ３５と駆動伝達装置３６とを配置
している。前記回転フレーム２１と中間フレーム２０の
間に配置する把持装置２２は、中間フレーム２０に取り
付けるシリンダ２５により、連動部材２６とベアリング
部材２８を介してリンク装置２７を支持させており、前
記リンク装置２７にはくさび部材２４を配置して構成し
ている。そして、中間フレーム２０に固定されているシ
リンダ２５に対して、リンク装置２７がベアリング部材
２８を介して回転可能な状態に支持される。

【００１２】前記回転フレーム２１には、図３に示され
るように、所定の角度で複数個のくさび台を等角度で配
置しており、図２に示したように、前記くさび台のテー
パ面にくさび部材２４を摺動させて、前記くさび部材２
４の鋼管杭に対する面を、鋼管杭に対して離接させる方
向に移動可能なものとしている。さらに、本実施例に示
すくさび部材２４には、小径の鋼管杭１に対応させた追
加把持部材３０を取り付けており、前記くさび部材のみ
によっては把持できないような小径の鋼管杭を把持し
て、打設可能なものとして構成している。前記図２に示
す例では、中心部の右側では鋼管杭を把持しない状態を
示し、左側では鋼管杭を追加把持部材３０により把持し
て、鋼管杭に回転と押し込み作用を付与して施工する状
態を示している。つまり、本実施例に示す把持装置２２
では、中間フレーム２０に支持される回転フレーム２１
に設けたくさび台２３に対して、追加把持部材３０を設
けたくさび部材２４を摺動させるのみで、小径の鋼管杭
を把持する作用を容易に行わせることができるようにさ
れる。

【００１３】前記図３に示す例では、回転フレーム２１
には６個のくさび台を配置可能に構成されているもので
あるが、図２に示したように、くさび部材２４に対して
追加把持部材３０を配置して鋼管杭を把持させようとす
る場合には、図３に示すように、３個の追加把持部材を
配置可能である。そして、例えば、最大の径が１５００
mmの鋼管杭を打設可能な装置を用いて、５００mm程度の
小径の鋼管杭を打設する場合の例で説明しているもので
あることから、前記追加把持部材３０として、厚さが５
００mmのものを使用することにより対処が可能である。
また、前記追加把持部材３０は、鋼管杭の径に対応させ
た厚さのものとして構成され、把持装置に配置するくさ
び台に対して、くさび部材を摺動させることにより、任
意の径の鋼管杭を３か所で押圧保持する状態で、鋼管杭
に対する回転と押圧作用を付与しながら、打設作業を行
わせることができる。

【００１４】前記追加把持部材３０は、図４に示すよう
に、ボルト孔３２を所定の数だけ配置し、くさび部材２
４に対してボルト等を用いて固定するように構成してい
る。また、前記追加把持部材３０の鋼管杭に対応する面
には、鋼管杭の外周に設けた外側スパイラルを収容する
溝３１を設けて、鋼管杭を把持する際に、前記スパイラ
ルを溝に収容させるようにしている。したがって、本実
施例に示す把持装置においては、鋼管杭の径に対応させ
た追加把持部材を、くさび部材２４に追加して取り付け
ることにより、任意の太さの小径の鋼管杭を把持して打
設することができるものとして構成される。

【００１５】

【実施例】前記本発明の装置を用いて打設する鋼管杭
は、例えば、最大長さが５〜１０ｍ程度のものとして構
成されるのであり、前記鋼管杭の長さよりも深く打設す
る必要がある場合には、１本の鋼管杭を打設した後で、
その上に別の鋼管杭を溶接して継ぎ足すようにする。ま
た、鋼管杭の上に基礎コンクリートを打設する場合に
は、打設した鋼管杭の頭部が地表面から所定の深さに達
するまで打ち込む必要が生じる場合がある。ところが、
前記把持装置を使用する装置では、鋼管杭の頭部が所定
の長さだけ露出する位置まで打設可能であり、それ以上
の深さには打設が不可能である。そのために、従来の杭
打設装置においては、鋼管杭を所定の深さまで打設した
後で、地面を掘削してから鋼管杭の頭部を切断する等の
手法を用いて、その鋼管杭の頭部に基礎コンクリートを
打設していた。したがって、鋼管杭の余分な突出部を切
断する等の工事のために、その工事期間や工事のコスト
が影響を受ける等の問題が残っていた。

【００１６】前述したような問題を解決するために、本
実施例においては、図５に示すように、鋼管杭１の上部
に装着可能な打設補助部材４０を用いている。前記打設
補助部材４０としては、鋼管杭１と外形が同一な上胴部
４１の下部に、鋼管杭１に装着可能な挿入基部４２を設
けており、前記挿入基部４２の先端部に小径の係合部４
３と先端テーパ部４６とを配置して構成する。前記打設
補助部材４０の上胴部４１は、把持装置からの駆動力を
鋼管杭に伝達するために、その駆動力を伝達可能な強度
を持たせるために、比較的肉厚なものとして構成してお
り、その下部に形成する挿入基部４２は、鋼管杭１の内
面に隙間なく挿入可能なものとして構成する。また、前
記挿入基部４２と先端テーパ部４６の間に形成する係合
部４３においては、鋼管杭の内面に突出させている内側
突起５に対する突条としての係合突起４４と、内側突起
の下部に係止可能な引抜用突起４５とを、前記鋼管杭の
内側突起に対応させて各々配置している。

【００１７】前述したように構成した打設補助部材４０
は、吊具を用いて鋼管杭１の上部から装着することによ
り、先端テーパ部４６を用いて容易に挿入でき、挿入基
部４２を鋼管杭の上部に位置決めすることにより、鋼管
杭と打設補助部材とを一体化させることが可能である。
前記打設補助部材を装着した後で、打設補助部材を把持
装置により把持して所定の角度だけ回転させると、内側
突起５の側面に係合突起４４が当接する状態となり、そ
のままの状態で打設補助部材を回転させることによっ
て、鋼管杭１を回転させながら押圧して打設作業を行う
ことができる。そして、鋼管杭の頭部が地表面から所定
の深さの位置まで達するように打設してから、打設補助
部材４０を引き抜くことによって、鋼管杭を地中に残し
た状態で打設補助部材のみを回収することができる。

【００１８】また、工事の目的によっては、鋼管杭を打
設した後で、その鋼管杭を引き抜くことが要求される場
合がある。例えば、建造物の仮設工事において、鋼管を
打設して構成した鋼管杭を、仮設工事の終了後に引き抜
いて回収することが求められる場合に、前記鋼管杭が地
表面から所定の深さまで打ち込まれている状態のものに
対しては、前記打設補助部材４０を用いて引き抜き作業
を行うことができる。前記目的に対処させるために、図
５に示される打設補助部材４０においては、係合突起４
４の側部に引抜用突起４５を設けており、前記引抜用突
起４５は鋼管杭の内面に設けた内側突起５の下面に対応
させた位置に配置している。

【００１９】前記打設補助部材を用いて鋼管杭を引き抜
く場合には、地中深く打設されている鋼管杭の頂部から
打設補助部材４０を挿入し、打設補助部材を鋼管杭と一
体化させた後で、打設時と逆方向に打設補助部材を回転
させると、内側突起５の下部に引抜用突起４５が位置決
めされ、その内側突起の側部に係合突起４４が当接する
状態で、鋼管杭に打設補助部材が一体的に係合される。
そして、前記打設補助部材４０を打設時と反対の方向に
駆動するとともに、中間フレームをベース部材１１に対
して上昇させる方向に、ジャッキ装置を作動させること
により、打設補助部材を用いて鋼管杭を地中から引き抜
く作用が行われる。したがって、前記打設補助部材を鋼
管杭に装着して所定の高さまで引き抜き、鋼管杭の上部
を把持装置により保持できるようにしてから、打設補助
部材を取り外して鋼管杭のみを把持装置により把持し、
引き抜きの動作を継続することができる。なお、前記鋼
管杭の打ち込みと引き抜きに使用する打設補助部材は、
その目的に応じて、上胴部の長さを任意に形成すること
ができるものであり、鋼管杭の径に対応させて、専用の
打設補助部材として構成する。

【００２０】

【実施例２】前記杭打設装置においては、鋼管杭の打設
と引き抜きの作業の制御のために、図６に示すような施
工管理装置５０を用いることができる。前記施工管理装
置５０においては、杭打設装置に対して押込シリンダ圧
力センサ５６と引抜シリンダ圧力センサ５７を、図２の
ジャッキ装置１４の圧油供給ポートに対応させて配置し
ている。また、回転フレーム２１に対する油圧モータに
対しては、右回転モータ圧力センサ５８と、左回転モー
タ圧力センサ５９とを、それぞれの圧油供給ポートに対
応させて配置して、前記４つの圧力センサからの情報
を、中継ボックス５４を介してパソコンの入力用ボック
ス５３に入力させる。さらに、前記中継ボックス５４に
は、回転フレームに設けたストロークセンサ５５からの
情報も同時に入力させる。

【００２１】前記各センサからの情報は、入力用ボック
スを介してパソコン５２に入力し、前記パソコン５２に
おいては、各センサからの情報を、あらかじめ設定して
いるプログラムにしたがって処理し、鋼管杭の打設状態
と引き抜き作業の状態とを、各々パソコンのディスプレ
イに表示する。また、前記表示されたデータは、レコー
ダ５１を用いて紙に記録して出力することもできる。本
実施例においては、パソコンで処理したデータは、図７
のグラフに示されるように、鋼管杭の深度に応じて、Ｎ
値とトルク、押込力の変化の状態、および、（Ｔ・ｔ）
^1/2のデータを同時に表示できるものとされる。つま
り、前記図７のグラフに示されるように、多数のデータ
を同時に表示可能なものとすることにより、鋼管杭を打
設する地盤のＮ値が容易に得られるものとなり、それに
加えて、鋼管杭を駆動するためのトルクと押込力のデー
タを得ることができる。

【００２２】前記深度の情報は、把持装置により鋼管杭
を把持している状態での、回転フレームの移動距離の情
報にもとづいて計測する値であり、掘削速度の情報は、
掘削深さと経過時間にもとづいて計算する。前記押込力
とトルクの情報は、前記センサ５６〜５９のそれぞれの
情報にもとづいて計算され、（Ｔ・ｔ）^1/2のデータ
は、回転トルクＴと、単位深さの掘削に要した時間のデ
ータｔにもとづいて計算される値である。なお、前記押
込力のデータには、圧力センサからの情報に加えて、中
間フレームを介して鋼管杭に付与される装置の重量のデ
ータを加算するので、装置の重量が大きく影響する。そ
して、前記各種のデータを同時に得ることによって、油
圧装置をコントロールしながら、鋼管杭の打設や引き抜
きの作業を行うことができる。また、前記パソコンのデ
ィスプレイに表示されたデータは随時紙に記録できるの
で、工事の状況を紙に記録して残すことができる。

【００２３】

【発明の効果】本発明の装置は、前述したように構成し
ているのであるから、杭打設装置の鋼管杭に対する把持
部材を回転フレームに配置するくさび台と、前記くさび
台に摺動するくさび部材に設けた追加把持部材により構
成できる。そして、前記追加把持部材を鋼管杭の径に対
応させた厚さを有するものとして構成すること等によっ
て、大径の鋼管杭に対応する杭打設装置を用いて、小径
の鋼管杭の打設を行うことが可能であり、打設する鋼管
杭の径に対応させた追加把持部材を装着して用いること
ができる。そして、外周面にスパイラルのような突条を
有する鋼管杭に対しても、その突条を追加把持部材に設
けた溝に挿入して回転力等を付与することが可能であ
る。

【００２４】また、打設補助部材を用いて鋼管杭の打設
を行う補助手段を設けることによって、鋼管杭の上端部
を地中に深く埋設する必要がある場合等にも、打設補助
部材を介して打設することにより、容易に対応させるこ
とができる。また、本発明の打設補助部材には、鋼管杭
の内面に設けている内側突起を介して打設の際の回転力
を伝達できるとともに、鋼管杭を引き抜く際にも、内側
突起を用いて引き抜き作業を行わせることができるため
に、１つの打設補助部材を用いて任意の作業に対処させ
ることができる。さらに、本発明においては、杭打設装
置の油圧回路に配置する複数のセンサと、把持装置の下
降状態のデータを用いて、鋼管杭の打設状態と地盤の状
態等を容易に把握することができ、鋼管杭の施工管理を
容易に行うことが可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の杭打設装置の説明図である。

【図２】鋼管杭を把持して回転させる機構の説明図で
ある。

【図３】鋼管杭の把持部材の説明図である。

【図４】追加把持部材の正面図である。

【図５】打設補助部材の構成を示す説明図である。

【図６】施工管理装置の説明図である。

【図７】本発明の管理装置により得られるデータのグ
ラフである。

【図８】本発明に使用する鋼管杭の説明図である。

【図９】鋼管杭の平面図である。

【符号の説明】

１鋼管杭、２・３スパイラル、５内側
突起、１０杭打設装置、１１ベース部材、１
２・１４・１６ジャッキ装置、２０中間フレ
ーム、２１回転フレーム、２２把持装置、
２３くさび台、２４くさび部材、３０追
加把持部材、３１溝、４０打設補助部材、
４１上胴部、４２挿入基部、４３係合
部、４４係合突起、４５引抜用突起、４６
先端テーパ部、５０施工管理装置、５１
レコーダ、５２パソコン、５５〜５９セン
サ。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】鋼管杭の周囲から複数の把持部材により
把持し、前記把持部材を介して回転と押圧力とを付与し
て、前記鋼管杭を地中に打設する杭打設装置において、前記把持部材を回転フレームに配置するくさび台と、前
記くさび台に摺動するくさび部材に設けた追加把持部材
により構成し、前記追加把持部材を鋼管杭の径に対応させた厚さを有す
るものとして構成し、くさび部材に対して着脱可能に構
成することを特徴とする鋼管杭打設装置。
【請求項２】前記追加把持部材の鋼管杭に対応する面
を、鋼管杭の外形に対応させた円弧状に構成し、鋼管杭に設けるスパイラルのような突条に対応する溝を
設けることを特徴とする請求項１に記載の鋼管杭打設装
置。
【請求項３】鋼管杭の周囲から複数の把持部材により
把持し、前記把持部材を介して回転と押圧力とを付与し
て、前記鋼管杭を地中に打設する杭打設装置において、前記把持部材を回転フレームに配置するくさび台と、前
記くさび台に摺動するくさび部材に設けた追加把持部材
により構成し、前記鋼管杭の上に装着する打設補助部材を用いて駆動伝
達を行うとともに、前記打設補助部材の鋼管杭に装着する部分には、鋼管杭
の内面に突出させて設ける内側突起に係合する部材を配
置して構成することを特徴とする鋼管杭打設装置。
【請求項４】前記打設補助部材には、鋼管杭に設ける
内側突起を介して鋼管杭を引上げるための作用部材を配
置することを特徴とする請求項３に記載の鋼管杭打設装
置。
【請求項５】鋼管杭の周囲から複数の把持部材により
把持し、前記把持部材を介して回転と押圧力とを付与し
て、前記鋼管杭を地中に打設する杭打設装置において、前記把持部材に対する回転と押圧力を付与する油圧回路
に圧力検知手段と、鋼管杭の打設の情報を検知する手段
を設け、圧力検知手段と鋼管杭の打設の情報を検知する手段の情
報を情報処理手段に入力するとともに、前記情報処理手段を介して鋼管杭の打設に必要とされる
情報の出力を行うことを特徴とする鋼管杭打設装置。