JPS638244B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、軟弱な地盤を改良するために軟弱地
盤中に砂杭を造成する砂杭造成装置に関する。

従来より砂杭を造成する装置は種々提供されて
いるが、その代表例として起振機を用いた所謂バ
イブロ式の装置があり、これは装置上部に装備し
た起振機により外管及び内管に振動を与えると共
に、流体圧シリンダ等の上下振動手段によつて内
管を起振機による振動よりははるかに大きい振幅
で上下振動させて外管中の砂を突き固めながら砂
杭を形成するようにしたものである。ところがこ
のタイプの装置は起振機を用いたものでありしか
も起振機が外部に露呈していることから、使用中
非常に烈しい振動と騒音を発生し、また内外管に
小振幅の振動を与える起振機と内管を大振幅で上
下振動させる振動装置との２つの振動手段を用い
るために装置全体が大型化且つ複雑化してコスト
の高騰を来す問題があつた。また、他の砂杭造成
装置として、内管を上下駆動手段により上下振動
させると共に、外管の外周側面に螺旋状掘削刃を
設けてこの外管を回転駆動手段により回転させる
ようにしたものがあるが、このように外管を連続
回転させる構造のものであれば、一般に外管の先
端又は中間部からジエツトエアを噴出させて外管
の外周側面とその周囲の地盤との摩擦抵抗を緩和
させるのに使用されるジエツトエア送給パイプの
接続配管が困難となる。即ち、通常外管に配管さ
れているジエツトエア送給パイプには地上に設置
してあるコンプレツサからの圧力エアが連結パイ
プを介して供給されるようになつているが、上記
のように外管が連続回転するものであるとその外
管への接続配管が通常の方法では不可能であり、
また特別の配管にしても回転する外管に対しジエ
ツトエア送給パイプを自由に配管することができ
なかつた。

本発明は上述したような従来装置の問題点を解
消することのできる新規な砂杭造成装置を提供す
ることを目的としたもので、以下その一実施例を
図面に基づいて説明する。

第１図は砂杭造成装置の全体図を示したもの
で、１はリーダ（図示省略）からワイヤーにより
吊持される昇降機枠で、この機枠１の下部に砂投
入用ホツパー２が連設されている。３は砂杭造成
用の円管状外管で、ホツパー２の下端部に回転自
在に垂下連設され、この外管３にこれより十分径
小の円管状中管４が例えば該外管３全長の1/2の
深さのところまで同心的に挿入され、この中管４
の上端はホツパー２内を通つて昇降機枠１内部ま
で延びており、そして中管４と外管３とは相互に
間隔をおいて配置された連結プレート５…によつ
て一体的に連結されており、また中管４の上端部
にはピニオン６が固装され、このピニオン６に噛
合するラツクバー７がピニオン６の両側に一対配
置され、各ラツクバー７は昇降機枠１内に設置さ
れた流体圧シリンダ、例えば油圧シリンダ８のピ
ストンロツド８ａに連結され、而して双方の油圧
シリンダ８，８の作動によるピストンロツド８
ａ，８ａの往復動によりラツクバー７，７及びピ
ニオン６を介して中管４が例えば90゜ずつ反転し、
同時に外管３が同じ反転動作を行うようになつて
いる。上記中管４にはこれより十分径小の中空状
（又は中実状でもよい）内管９が同心的に挿通さ
れ、この内管９の上端は中管４上端を越えて更に
上方に延び、また下端は中管４下端を越えて外管
３の下端近く迄延びており、そしてこの内管９
は、昇降機枠１内に装備されていて所定ストロー
ク間を上下振動する上下振動手段としてのエアば
ね装置１０に連動連結されており、従つて内管９
はエアばね装置１０と同じストローク即ち同じ振
幅で上下振動するようになつている。また内管９
の中間所要部には、該内管９が上下振動する際に
中管４の下端に設けたストツパ部１１に衝当する
上部衝当部１２及び下部衝当部１３が上下方向に
所定間隔をおいて一体的に設けられていて、外管
３の打ち込み時には上部衝当部１２のみがストツ
パ部１１に衝当し、外管３引き抜き時には下部衝
当部１３のみがストツパ部１１に衝当し、而して
このような上部衝当部１２のストツパ部１１への
衝当により生じる下方向への衝撃力が中管４から
連結板５…を介して外管３に伝わり、この外管３
に作用する下向きの衝撃力によつて外管３が地盤
中に打ち込まれてゆくことになり、また下部衝当
部１３のストツパ部１１への衝当によつて中管４
に上方向への衝撃力が生じこの上向きの衝撃力が
連結板５…を通じて外管３に伝わつて外管３の引
き抜き作用を促進させることになる。

前記昇降機枠１は、基台１４上の四隅部に前後
左右四本の支柱１５…を立設し（第２図参照）、
これら支柱１５…の上端に上架台１６を固定し、
基台１４下部に複数本の支持枠１７…を垂下連設
すると共にこれら支持枠１７…下端に下架台１８
を固定してなるもので、この機枠１における基台
１４と上架台１６との間にエアばね装置１０が装
備されている。即ち、このエアばね装置１０は、
支柱１５…に可動台１９を上下摺動可能に取付
け、この可動台１９と上架台１６との間に下動用
エアばね２０を２個介装すると共に、該可動台１
９と基台１４との間に上動用エアばね２１を同じ
く２個介装し、そして下動用エアばね２０にエア
流通管（図示せず）からの板管（図示せず）を接
続し、上動用エアばね２１にも同様にエア流通管
からの抜管を接続し、これらの各エア流通管に設
けた送気口及び排気口（図示せず）にエアコンプ
レツサ（図示せず）からのエアホース等（図示せ
ず）をソレノイドバルブ（図示せず）を介して接
続し、このソレノイドバルブの切換によりコンプ
レツサからのエアを下動用エアばね２０と上動用
エアばね２１とに交互に圧入したり抜いたりして
下動用エアばね２０と上動用エアばね２１とを交
互に伸縮させ、それにより上記可動台１９を基台
１４と上架台１６との間において所定のストロー
クで上下振動させるように構成してなるものであ
る。上記昇降機枠１の可動台１９に前記内管９の
上端が固定されており、従つてエアばね装置１０
の作動による可動台１９の上下振動により内管９
が可動台１９と同じストロークにて上下振動する
ことになる。

上記エアばね装置１０において上下動する可動
板１９の移動路、例えば機枠１の支柱１５に、例
えば外管３の打ち込み時のみ通電されて動作する
リミツトスイツチ（図示せず）及び外管３引き抜
き時のみ通電されて動作するリミツトスイツチ
（図示せず）を配備すると共に、打ち込み時用の
リミツトスイツチは可動板１９の上昇行程におけ
るストローク終端の適宜手前に設置し、また引き
抜き時用のリミツトスイツチは可動板１９の下降
行程におけるストローク終端の適宜手前に設置
し、そしてこれらのリミツトスイツチをエアばね
装置１０のエア流通管に介設した上記ソレノイド
バルブに電気的に接続しておく。而して外管打ち
込みに際しては可動板１９がその下降行程のスト
ローク終端まで下降すると内管９の下降により上
部衝当部１２が中管４のストツパ部１１に衝当す
るが、可動板１９の上昇時にはこの可動板１９は
その上昇行程のストローク終端に至る手前でリミ
ツトスイツチを蹴つて上昇が停止され、それによ
つて内管９の下部衝当１３がストツパ部１１に衝
当することがなく、その後もこれと同様の操作が
繰り返されて外管打ち込み中は上部衝当部１２の
みが内管９のストツパ部１１に衝当するようにな
る。また外管引き抜きに際しては可動板１９の下
降時にそのストローク終端に至る手前でリミツト
スイツチによりその下降を制限され、それによつ
て下部衝当部１３のみが内管９のストツパ部１１
に衝当するようになつている。

第３図は中管４を反転駆動させるピニオン・ラ
ツク機構及び流体圧シリンダの配置を平面図にて
示したもので、油圧シリンダ８，８は機枠１を構
成する支持枠１７…間に横架された支持台２２上
にピン２３により枢着され、またピニオン６と噛
合しているラツクバー７，７のそれぞれの外側に
は該ラツクバー７のピニオン６に対する噛合を確
実にするためのバツクアツプローラ２４，２４が
設けられている。このバツクアツプローラ２４は
上記支持台２２上に軸着してもよいし、第３図の
仮想線で示すようなブラケツト２５を中管４に取
付けてこのブラケツト２５に軸着してもよい。
尚、油圧シリンダ８ピストンロツド８ａとラツク
バー７とは固定的に連結してある。

上記中管４の上部には内管９の衝当部１２，１
３が該中管４のストツパ部１１に衝当するときに
その衝撃が上記ピニオン・ラツク機構及び流体圧
シリンダに伝わるのを防止するための手段が設け
てある。すなわちこれは中管４を中管本体４ａと
上方延設部４ｂとに分割構成し、これら本体４ａ
及び延設部４ｂの対向端部を第４図に例示するよ
うに例えば断面六角形の互いに嵌合可能な筒状部
２６ａ，２６ｂとなし、これら六角筒状端部２６
ａ，２６ｂ相互を一体回転可能で且つ軸方向スラ
イド可能に嵌合し、更にこれら端部２６ａ，２６
ｂ間に第１図に示すようにコイルばね２７を介装
してなるものである。

第５図は中管４と外管３とを一体連結している
連結板５…の取付構造を示したもので、連結板５
…はそれぞれ矩形プレート状に形成されていて、
中管４と（外管）との間を砂が十分通過できるよ
うに周方向に適当な間隔をおいて配設されてい
る。

第６図は内管９下端部の断面構造を示したもの
であるがこの内管９下端部の構造をこの図及び第
１図により詳細に説明すると、これらの図におい
て２８は内管９の下端部に垂下連設されたケージ
で、このケージ２８内に鋼球よりなる球塊状振動
体２９が上下動可能に保持されている。このケー
ジ２８は、複数本の竪長帯状枠片３０…の夫々の
上端部内側端縁を、内管９の下端部外周面に、そ
の周方向に所定間隔をおいて放射状に配設固定し
て、内径が内管９の外径に対応し外径が内管９の
外径より径大で該内管９下方へ同軸に延びるよう
な略々筒状のケージ本体３１を形成すると共に、
該ケージ本体３１を構成する竪長帯状枠片３０…
相互間に形成される連通空間部を砂通過用間隙３
２…となし、またケージ本体３１の下端面に円形
状の底板３３を固着し、この底板３３の直上方に
位置するケージ本体３１内に支持板３４を取付け
てこの支持板３４と底板３３との間に振動体収容
部を形成し、更にケージ本体３１の下端部にはス
リーブ３５を套嵌固着してなるもので、上記振動
体収容部内に前記振動体２９が収容されており、
そしてこのケージ２８は、それ自体が有する上記
砂通過用間隙３２…と共に、外筒５内周面との間
に砂通過用間隙３６…を形成している。尚、振動
体収容部の高さは球塊状振動体２９の直径の約
1.5〜２倍程度とし、また振動体２９の直径は該
収容部の内径、すなわち内管９の外径より若干小
さいものとする。

第１図中３７は外管３の上端部を砂投入用ホツ
パー２の下端部に対し回転自在に連結しているカ
ツプリング、３８は外管３に生じる衝撃をホツパ
ー２から上方の昇降機枠１側に伝わらせないよう
このホツパー２内で抑止するためのコイルばね３
９，３９よりなるシヨツクアブソーバを示してい
る。また４０は内管９と中管４との間に充填され
ていて前記衝当部１２，１３のストツパ部１１へ
の衝当により発せられる衝撃音を遮断するための
遮音部材である。更に４１は中管４の上方延設部
４ｂ上端部と内管９との間に周方向に間隔をおい
て適数個配設されていて該延設部４ｂ上端部を内
管９と同心に支持する支持ローラで、基台１４に
軸着してある。

上述したような構成を有する砂杭造成装置の操
作にあたつては、先ず昇降機枠１をリーダ（図示
せず）頂部より適当高さに懸吊支持し、そして油
圧シリンダ８を作動させてラツクバー７及びピニ
オン６により中管４及び連結板５を介して外管３
を例えば90゜ずつ連続的に反転運動させると共に、
エアばね装置１０を作動させて内管９を上下振動
させる。このような状態から昇降操作用ワイヤー
（図示せず）を繰り出して機枠１を下降させ、そ
して外筒３の連続反転動作と、上部衝当部１２の
ストツパ部１１への衝当により外管３に作用する
下向きの衝撃力とによつて、外管３を地盤中に貫
入せしめていく。こうして外管３を地盤中の所定
深さまで貫入させた後、ホツパー２より砂を外管
３内に投入しながら上記昇降操作用ワイヤーの巻
取りにより機枠１を徐々に上昇させて外管３の引
き抜き操作に入る。この引き抜き操作に際して
は、外管３の反転動作及び内管４の上下振動作用
も打ち込み時と同様に行わせるが、打ち込み時と
は逆に下部衝当部１３のみをストツパ部１１に衝
当させるようにし、而して外管３の連続反転動作
と、この下部衝当部１３の衝当により外管３に作
用する上向きの衝撃力とによつて外管３を地盤中
から引き抜いてゆく。またこの場合において、外
管３に投入された砂が内管９下端部においてケー
ジ２８内部及びその周囲に存する砂通過用間隙３
２，３６を通つて下方へ流下してゆき、この流下
の際に、ケージ２８内の下方部で球塊状振動体２
９が内管９の上下動に伴つて振動を起こすために
このケージ２８には上記エアばね装置１０による
振動と上記振動体２９による振動とが付与されて
上記間隙３２，３６を通る砂の通過流動が促進さ
れ、砂はケージ２８内に付着、滞留することなく
連続的に下方へ流下することができる。特にケー
ジ２８の下端部は間隙３２，３６の幅が比較的狭
くなつていて砂が詰まり易い傾向にあるが、この
部分では砂は上下動する振動体２９と直接打つか
り合いまた振動体２９の振動が直接伝わるため却
つて流動が促進されてスムーズに排出され得る。
このようにしてケージ２８を通過して下方に供給
された砂はケージ２８下端部で突き固められるの
であるが、この突き固めに際してもケージ２８内
における振動体２９の上下振動とこの上下振動に
より付与されるケージ２８の強烈な振動作用によ
り、突き固められている砂が跳ね上がつて内管９
下端部から上方へ侵入しようとすることが阻止さ
れ、従つてケージ２８を通過して下送された砂は
逐次確実に突き固められて緻密で堅固な砂杭が迅
速に形成される。

また、上述した打ち込み操作及び引き抜き操作
において上部衝当部１２ないしは下部衝当部１３
がストツパ部１１に衝当するときの衝撃音は外管
３内で発せられるためこの外管３で遮音されて本
装置の外部に大きく反響することがなく、そして
衝当部１２，１３をできる限り内管９の下方部に
設けておけば砂杭造成作業中外管３下方部はほと
んど地盤中に埋入した状態にあるから遮音効果が
一段と良くなり、更に内管９と中管４との間に遮
音部材４０を設けたことによりより一層の遮音効
果を発揮させることができる。

尚、図示は省略するが、外管３の外側面には昇
降機枠１側からホツパー２を通つて延出された複
数本のジエツトエア供給パイプが外管３の軸方向
に配管されていて、これらのパイプはそれぞれの
先端を外管３の中管部及び下端部において開口し
更には外管３下端部から外管３内側に向けて開口
するパイプもあり、そしてこれらのパイプの上端
部分すなわちホツパー２からこの外管３に至る部
分は外管３の反転動作に支障を来さないように可
撓性のパイプを用いると共に若干のたわみをもた
せた状態で延設されている。従つてこれらのジエ
ツトエア送給パイプに図外エアコンプレツサから
の圧力エアが送給されそれぞれの先端開口ノズル
よりジエツトエアが外管３外周面部あるいは外管
３先端部内に噴射され、それによつて外管３とそ
の周囲地盤との間の摩擦抵抗が緩和され、また外
管３内に投入された砂が外管３先端から有効に押
し出されるようになる。

以上説明したような本発明の砂杭造成装置は、
従来のように外管ないし内管に小振幅の振動を与
える所謂起振機を使用するものではなく、中管に
衝当部を設けてこの衝当部を中管に設けたストツ
パ部に衝当させこの衝当による衝撃力を中管と一
体に連結された外管に伝えてその衝撃力で外管の
打ち込み、引き抜きを行わせるようにしているの
で、衝当部とストツパ部との衝当による衝撃音は
外管で遮音させることができしかも外管は地盤中
に埋入させてゆくため装置の使用中に烈しい騒音
をもたらすことがない。また従来のように起振機
と内管上下振動手段との２つの振動装置を使用せ
ず、内管を上下振動させる１つの振動装置のみを
用いているので、使用中に烈しい振動を発生させ
ることがないうえに、装置を小型化し且つその構
造を簡素化することができてコストの低減を期す
ることができる。更に本発明装置は、従来のよう
に外管を一方向に連続回転させる方式ではなく、
中管を介して外管を連続的に反転させるようにし
たものであるから、外管へのジエツトエア送給パ
イプの配設にあたつて、特に固定側たる砂投入用
ホツパーと回転側たる外管との間におけるパイプ
の連続部分においては外管の反転に支障を来さな
い程度に若干の長さの余裕をもたせておくだけで
その連結部分の配管を簡単に行うことができ、従
つて外管には必要とする任意の本数のジエツトエ
ア送給パイプの配管が自由に行えるという大きな
効果がある。また、中管の反転駆動手動を流体圧
シリンダとピニオン機構により構成しているか
ら、構造が頑強となつて耐用性にすぐれている。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る砂杭造成装置の一実施例
を示す一部断面立面図、第２図は第１図の−
線断面図、第３図は第１図の−線拡大断面
図、第４図は第１図の−線拡大断面図、第５
図は第１図の−線拡大断面図、第６図は第１
図の−線拡大断面図である。 １……昇降機枠、２……砂投入用ホツパー、３
……外管、４……中管、５……連結プレート、６
……ピニオン、７……ラツクバー、８……油圧シ
リンダ、９……内管、１０……エアばね装置、１
１……ストツパ部、１２……上部衝当部、１３…
…下部衝当部。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ リーダに吊持される昇降機枠の下部に砂投入
   用ホツパーを連設すると共にこのホツパーの下端
   部に外管を回転自在に垂下連設し、この外管に中
   管を挿入して中管と外管とを連結プレートを介し
   て一体的に連結し、また中管の上部にピニオンを
   固装すると共にこのピニオンに噛合するラツクバ
   ーを昇降機枠に設置した流体圧シリンダのピスト
   ンロツドに連結して中管を反転駆動可能となし、
   更に昇降機枠内には所定ストローク間上下振動す
   る上下振動手段を配備し、この上下振動手段に中
   管に挿通した内管を連動連結し、この内管には内
   管の上動時ないし下動時において中管に設けたス
   トツパ部に衝当する衝当部を設けてなることを特
   徴とする砂杭造成装置。