JPS6050928B2

JPS6050928B2 - 打撃に伴う地盤振動の発生防止装置

Info

Publication number: JPS6050928B2
Application number: JP51149794A
Authority: JP
Inventors: 隆司武江; 金蔵高木
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1976-12-15
Filing date: 1976-12-15
Publication date: 1985-11-11
Also published as: JPS5374703A

Description

【発明の詳細な説明】この発明は、例えば建設用くい打ちに使用されるディ
ーゼルハンマーやドロップハンマー等叩打体の打撃に伴
つて発生する地盤の振動を防止てきるようにした打撃に
伴う地盤振動の発生防止装置に関する。

例えばくい打ち用ハンマーによる打撃は、ハンマー重
量の１００時にも相当する強大な打撃力を容易に得られ
るため、地盤に対するくいの支持力を確実に予見できる
が、これを代替し得る他の適当な方法、装置は現在開発
されていない。

ところで、近年において環境規制の観点から、前述のよ
うに有用なくい打ち用ハンマーの使用においても騒音
規制および振動規制が課せられており、その結果都市部
等では殆ど使用することができず、これら騒音、振動の
防止はくい打ち業界等においては緊急に解決すべき課題
であつた。本発明者は前記の要請のもとに特に打撃に
伴う地盤振動を防止するために、くい打ち作業における
振動発生の原因を究明した結果、地盤振動はハンマーに
よる打撃開始時と、ハンマー及びくいが停止した打撃終
了直後の時点で生じるが、特に地盤が軟弱でない場合は
後者の時点の方が前者の時点よりもはるかに大きい地盤
振動を発生することを確認した。

すなわち、くい打ち作業におけるハンマーの打撃力は、
くいの打込み貫入のための摩擦力及び剪断力と地盤の弾
性応力との合計であり、この弾性応力の方がはるかに大
きい。このため、ハンマーの打撃終了直後には、地盤の
弾性歪が急激に復元するものであり、これによつて大き
な地盤振動が生起されるものである。また、地盤・の弾
性歪による復元力は数十〜数百トンてあるが、従来にお
いて打撃終了直後には打撃力は零となりハンマー装置の
重量のみが地盤の復元力に対向するが、ハンマー装置全
体の総重量は５〜１叶ンであるから、従来では地盤の復
元時にハンマー・装置全体が極めて高速度て上昇する所
謂上昇復帰現象がみられる。また、本発明者は前記の
事情にもとずいて、地盤振動を防止する対策を鋭意研究
したところ、一般に非圧縮性として取扱われる液体とい
えども、高圧下においては圧縮されるという事実を、次
の実験により見い出した。

この実験は、直径２４０７ｍのピストンを設けた容量５
８．５リットルの油圧シリンダに、油（石油系作動油）
を５０ｋｇＩｃＩｔの予圧をかけて封入するとともに、
上記ピストンに荷重を加える圧縮試験器と、この試験器
の取付け定盤上に位置決めして設置された上記油圧シリ
ンダとの間に変位変換器を取付けて、上記ピストンに圧
縮試験器により荷重を無荷重から順次増加させて、各載
荷荷重に応じた上記ピストンの変位の計測を行つたもの
である。そして、この実験の結果は第２図に示され、４
００トンの荷重において５０ＴＷＬ程度ピストンの変位
置が確認された。なお、第２図において荷重の載荷時お
よび除荷時のヒステリシスがあるのは、油圧シリンダの
オイルシールから微少量の油漏れや細部へのしみこみ等
により、油量が変化するのに応じて生じたものである。
この発明は、かかる事実にもとづいて、研究を重ねて完
成したものであつて、その目的とするところは、打撃力
の一部を積極的に液状蓄圧流体に蓄えて、この蓄圧エネ
ルギーを打撃終了後に所定の時間にわたつて徐々に放出
して地盤の復元力及び復元速度を減衰させることにより
、地盤振動の−発生を抑制できるようにした打撃に伴う
地盤振動の発生防止装置を提供することにある。

以下、この発明を図面に示す一実施例を参照して説明す
る。

図中１は装置本体で、これは連結ボルト２を介．して連
結される上部本体３と下部本体４とから形成してある。

５は隔壁で、これは上部本体３の下部内周面に形成した
段部６と下部本体４の上端部７との間に挾着して設けら
れ、この略中央には弁孔８を貫通形成してある。そして
隔壁５には、弁！孔８に一端を連通するとともに他端を
隔壁の周側面に開口させた連通孔９を穿設してあるとと
もに、この連通孔９と下部本体４内つまり蓄圧室１０と
を連通する弁孔１１を穿設してある。なお、５ａは隔壁
５の上面に連通孔９と対向して形成し・た凹部である。
さらに隔壁５にはその上面から例えば４本の螺杆１２（
説明の都合上図では１個所のみ図示する。）が挿通され
ている。これら螺杆１２には弁板１３が上下動自在に嵌
挿されているとともに、その先端においてナット１４が
溶接等で固定されている。このナット１４と弁板１３と
の間には螺杆１２を巻装してコイルスプリング１５が挾
設してあり、このばね力によつて弁板１３を隔壁５の下
面に常時当接させるように付勢している。そして、弁板
１３と弁孔８とはチェック弁を形成しており、その弁板
１３のほぼ中央には安全用の小孔１６が穿設され、かつ
弁板１３の前記弁孔１１に対向する部分には切欠溝１７
が形成しＪてある。また上部本体３の下部に形成した調
整溝１８内にはブロック１９が上部本体３に螺着した取
付板２０を介して取付けてあるとともに、弁体２１が水
平方向に往復動可能に設けてある。この弁体２１の一端
は前記連通孔８内に嵌挿してその往復動により弁孔１１
の開口面積を調整するものであり、この弁体２１と弁孔
１１とは絞り、例えば可変式の絞り弁を形成している。
そして取付板２０には調整螺杆２２が回転自在に貫通し
て設けてあり、そのねじ部は弁体２１の雌ねじ部に螺挿
されている。さらに弁体２１に設けたストローク溝２３
にはブロック１９に設けた回止めストッパー２４が挿入
されており、したがつて調整螺杆２２を回すことによつ
て弁体２１は回転することなく往復動できるようになつ
ている。また上部本体３内つまり発生室２５内には加圧
体例えはラム２６が上下動自在に挿入されており、この
ラム２６の大径部側面には複数の凹溝２７（説明の都合
上図では１個所のみ図示する。）が形成してあるととも
に、下面には螺杆１２の頭を収容可能な凹部２８が形成
してある。このラム２６の上部本体３から突出する上端
にはアンビル２９が設けてある。そして、これらラム２
６とアンビル２９とはその中心部を挿通するボルト３０
とその両端に螺合したナットとを介して連結されている
。また、前記蓄圧室１０および発生室２５には液状蓄圧
流体（図示しない）が充填されており、この充填はチャ
ージ孔３２および空気抜き孔３３，３４を使用して行う
ようになつている。そして、液状蓄圧流体には例えばシ
リコンオイル、一般油圧作業油またはグリセリン等が使
用される。なお、符号３５は座金、３９はラム２６と接
するブッシュである。また、前記アンビル２９には、ド
ロップハンマー３６の先端が当接する部分において木材
や鉛等の打撃音の周波数を小さくするための埋設材３７
が取付けてあるとともに、例えば上面においてドロップ
ハンマー３６の打撃直前にその肩部３６ａが当接するシ
ール材３８が取付けてある。しかして、この一実施例に
おいてドロップハンマー３６が落下してアンビル２９を
衝打すると、ますラム２６が隔壁５方向に移動するため
、それに応じて発生室２５内の液状蓄圧流体の圧力が高
まる。このため、発生室２５内の液状蓄圧流体は、ます
弁孔１１、切欠溝１７および小孔１６を通つて蓄圧室１
０内に流入するが、小孔１６等の−間口面積が小さいが
故に上記の圧力で弁板１３が、コイルスプリング１５の
ばね力に抗して押下げられ弁孔８が開放されるので、こ
の時点から発生室２５内の液状蓄圧流体は、開口面積が
大きい弁孔８を通つて蓄圧室１０内に流入し、このよう
にして蓄圧室１０内の多量の液状蓄圧流体が加圧される
。そうすると蓄圧流体の体積はラム２６によつて及ぼさ
れる圧力に応じて減少される。すなわち、蓄圧室１０内
の多量の液状蓄圧流体は弾性゜歪を生じた状態となり、
打撃エネルギーを蓄え−る、つまり後述の力積作用を得
るに必要なエネルギー量を積極的に蓄えるものである。
この蓄圧作用により打撃開始時の振動の発生が抑制され
る。なお、軟弱地盤の場合には地盤の復元力がわずかて
あり、打撃開始時に生じる地盤振動の方が打撃終了後よ
り大きいが、このような地盤にあつても前述の蓄圧作用
により地盤振動の発生を有効に抑制することができる。
そして、発生室２５と蓄圧室１０との圧力差が消失する
と、コイルスプリング１５のばね力で弁板１３が押上げ
られ弁孔８を開塞する。このような蓄圧作用時には同時
に打撃力のくい等の被打撃体（図示しない）への伝達が
行われており、そして蓄圧作用が前記のようにして飽和
状態に達すると、その後は打撃力の全てがくい等の被打
撃体に伝達されてくい打ちが行われるものである。しか
して、この打撃が終了すると地盤の弾性歪が急激に復元
しようとするが、この場合打撃力の消失と同時に蓄圧室
１０内の液状蓄圧流体もその弾性歪によつて復元を始め
る。そうすると液状蓄圧流体は、その体積膨張により絞
り弁の弁孔１１を通り、連通孔９および弁孔８を介して
発生室２５内に逆流するとともに、小孔１６を通つても
発生室２５に逆流する。この逆流は絞り弁により所定の
時間継続して徐々に行われる。このように所定の時間継
続される蓄圧エネルギーの放出によりラム２６を押上げ
ながらその反作用で下方に、つまり地盤の復元力に対し
て被打撃体を介して対向的に力積作用を及ぼすものであ
り、したがつて、地盤振動の発生が抑制される。なお、
実際には蓄圧エネルギーの放出時間は０．０１〜０．０
聞そ極めて短時間であるが、瞬間的かつ一挙に放出され
る場合に比較して十分に長い時間であること勿論である
。しかも、蓄圧エネルギーの放出時間は調整螺杆２２を
回して弁体２１を進退させ弁孔１１の開口面積を変える
、つまり絞り弁の開度を調整することにより調整するこ
とができる。したがつて地盤の強弱によつて絞り弁を調
整して最適なエネルギー放出時間を得ることができる。
なお、この実施例で隔壁５の連通孔９と対向する上面部
分は凹部５ａを設けて他の上面より低くしてあるため、
万−ラム２６の下面が隔壁５の上面を衝打するようなこ
とが起つても、連通孔９の変形がなく、したがつて弁体
２１の往復動に支障を来たすようなおそれはない。しか
も、この実施例では弁板１３に小孔１６を設けているか
ら、例えば絞り弁の調整操作を誤つて弁孔１１を全閉し
てしまつた場合にも、打撃後における液状蓄圧流体の蓄
圧室１０から発生室２５への逆流を行わせることができ
る。なお、小孔１６がなく弁孔１１が全閉された状態で
打撃されるとした場合には、液状蓄圧流体の蓄圧室１０
から発生室２５への逆流がなく、この発明の所期の目的
を達し得ないことは勿論のこと、蓄圧室１０が高い圧力
を保１持したままで打撃されることにより、安全上の問
題を生じる。また、この実施例ではドロップハンマー３
６がアンビル２９を衝打する直前において、ハンマー３
６の肩部がシール体３８に当接して打撃時において衝打
点の周囲の空気を質量の大冫きな壁体（アンビル２９お
よびハンマー３６）で気密状態に囲繞して外気から遮断
するから、打撃音を確実に消すことができる。したがつ
て、この実施例によれば低振動、低騒音でくい打ちを行
うことができるものである。）なお、この発明は前記
実施例のくい打ち機に制約されず、鍛造ブレス等の打撃
振動を発生する機器の全てに適用できることはもちろん
、チェック弁、絞り等の構成も前記実施例構造に限らず
適宜変更できるものである。

また加圧体としてはラムに変えてピストン等を使用して
もよい。この発明は以上説明したように上記特許請求の
範囲に記載の構成を要旨とする。

したがつて、打撃エネルギーの一部を液状蓄圧流体に蓄
えることにより、打撃時における地盤振動の発生を抑制
できるとともに、打撃終了後に液状蓄圧流体に蓄えたエ
ネルギーを絞りにより所定の時間継続して徐々に放出さ
せて、被打撃体を介して打撃終了後における地盤の復元
力および復元速度に対して対向的に力積作用を及ぼすこ
とにより、地盤振動の発生を確実に抑制できるという実
用上有益な効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明をくい打ち機に実施した場合を示す縦
断側面図である。第２図は石油系作動油を封入した油シリンダのピストン
に加えた圧縮荷重とピストンの変位置との関係を示す図
である。１・・・・・・装置本体、５・・・・・・隔壁
、８・・・・・・弁孔、９・・・連通孔、１０・・・・
・蓄圧室、１１・・・・・・弁孔、１２・・・螺杆、１
３・・・・・・弁板、１４・・・・・・ナット、１５・
・コイルスプリング、２１・・・・・弁体、２２・・調
整螺杆、２５・・・・・・発生室、２６・・・・・・加
圧体（ラム）。

Claims

【特許請求の範囲】１被打撃体上に載置される装置本体内に隔壁を設けて
発生室と蓄圧室とを形成し、かつこれら各室に液状蓄圧
流体を夫々充填し、これら各室を液状蓄圧流体の発生室
から蓄圧室への流れを許すチェック弁を介して接続する
とともに、絞りを介して接続し、かつ発生室には打撃力
を伝達する加圧体を挿入してなり、打撃終了後に蓄圧室
の液状蓄圧流体が絞りを通して発生室に流入することに
より、地盤の復元力に対して対向的に力積作用を得るよ
うにしたことを特徴とする打撃に伴う地盤振動の発生防
止装置。２絞りは可変絞りとしてなることを特徴とする特許請
求の範囲第１項記載の打撃に伴う地盤振動の発生防止装
置。