JP3868140B2

JP3868140B2 - 鋼製杭状物の貫入装置及び貫入方法

Info

Publication number: JP3868140B2
Application number: JP03970299A
Authority: JP
Inventors: 高之三輪; 章梅国; 秀雄佐藤; 良和佐々木; 春夫星野; 晃三川田; 章坪田; 勇雄松永; 雅典護; 敏明土屋
Original assignee: Takenaka Corp
Current assignee: Takenaka Corp
Priority date: 1999-02-18
Filing date: 1999-02-18
Publication date: 2007-01-17
Anticipated expiration: 2019-02-18
Also published as: JP2000240057A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、鋼製の構真柱や杭体、山留め芯材等（以下、鋼製杭状物と云う。）を杭孔へ貫入する貫入装置及び貫入方法の技術分野に属し、更に云えば、鋼製杭状物を貫入位置で鉛直方向に一連に溶接接合しつつ順に貫入する鋼製杭状物の貫入装置及び貫入方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、道路運搬の制限により複数節に分割され短尺化した鋼製杭状物を杭孔へ貫入する貫入装置及び貫入方法は、種々開示され実施に供されている。例えば、鋼製杭状物を杭孔へ貫入する前に製作ヤードにおいて建て込みに必要な長さに一連に接合し長尺化した鋼製杭状物を、クレーン等の揚重機で貫入位置に移動し前記杭孔へ貫入する方法がある。
【０００３】
しかしながら、この方法は、下記するような問題点がある。
ａ）前記製作ヤードを設営する必要があるため仮設コストが増大する。また、ハンドリング用の揚重機も必要となる。
ｂ）長尺化した大重量の鋼製杭状物を揚重し、杭孔へ貫入するために高揚程・高能力の揚重機やソイルマシンが必要となりコストが増大する。また、高揚程・高能力の揚重機やソイルマシンは必然的に重心位置が高くなり転倒の危険性が大きい。
ｃ）貫入位置が高速道路下や鉄道高架下である場合、所謂上空制限が課されて前記高揚程の揚重機の使用ができず、貫入不可能となることがある。
【０００４】
これに対し、前記短尺化した鋼製杭状物を貫入位置で一連に接合しつつ順に杭孔へ貫入する方法もある。以下、この方法の施工手順を図４Ａ〜Ｅに基づいて順に説明する。
先ず、図４Ａ，Ｂに示したように、掘削され安定剤で満たされた杭孔４に先行の鋼製杭状物１１ａを揚重機１２により貫入し、同鋼製杭状物１１ａの上部に取り付けた仮設ピースｄを用いて架台ｅの上へ仮設する。次に、図４Ｃに示したように、前記仮設された鋼製杭状物１１ａの直上位置へ揚重機１２で吊り込んだ後行の鋼製杭状物１１ｂを仮固定し、図４Ｄに示したように、トラワイヤーｆ等で倒壊防止、及び精度調整を行った後に、溶接又は高力ボルトなどで接合を行う。その後、図４Ｅに示したように、鉛直方向に一連に接合された鋼製杭状物１１を揚重機１２で吊り、先行する鋼製杭状物１１ａの仮設ピースｄを取り外し、鋼製杭状物１１ａを杭孔に貫入し、後行の鋼製杭状物１１ｂの上部に取り付けた仮設ピースｄを架台ｅに仮設する。
【０００５】
以下、前記作業工程を繰り返し行い、複数の鋼製杭状物１１ａ、１１ｂ…を一連に接合しつつ貫入を進め、最後の鋼製杭状物１１は、その頂部に、図５Ａ，Ｂに示したように、精度調整用のヤットコ柱ｇを取り付けた状態で先行する鋼製杭状物１１に接合する。その接合が完了した後、前記ヤットコ柱ｇが取り付けられた鋼製杭状物１１を揚重機ｃにより吊り、仮設ピースｄを取り外した後、架台ｅにヤットコ柱ｇの水平部分を仮設して建て方が終了する。その後、ジャーナルジャッキｈやレバーブロックｉを使用し、長尺化した鋼製杭状物１１の頂部での平面位置や水平レベルを調整するとともに、鋼製杭状物１１とケーシングｊとに設置した水管、水中ジャッキ（図示省略）を利用して鋼製杭状物１１の鉛直調整を行う。因みに、図中の符号ｋは玉掛けワイヤロープを示している。
この方法によれば、製作ヤードや高揚程・高能力の揚重機等は不要で、上空制限に左右されることも無い。よって前記問題点ａ）、ｂ）、ｃ）は解消されたと云える。
【０００６】
【本発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記短尺化した鋼製杭状物を貫入位置で鉛直方向に一連に接合しつつ順に杭孔へ貫入する方法は、下記するような問題点がある。
１）鋼製杭状物１１の架台ｅへの仮固定や、鉛直精度の計測及び修正、及び鋼製杭状物１１の吊り込みのための玉掛け作業ｋなど、杭孔４まわりでの危険作業が多い。
２）トラワイヤーｆ等で倒壊防止、及び精度調整を行うため、その設置に仮設コストが嵩むと共に作業時間を要し経済的でない。また、作業時間の長期化が原因で、杭孔４に満たされている安定剤のスライムが沈下する結果となり、鋼製杭状物１１自体の品質の低下を招く虞がある。
３）ヤットコ柱ｇや仮設ピースｄなど仮設資材が多く必要となる。また、その多くの仮設資材は他の工事への転用もできないため経済的でない。
４）接合作業がアーク溶接の場合には、接合作業及び超音波探傷試験に時間が掛かり工期が長期化するとともに、杭孔４に満たされている安定剤のスライムが沈下する結果となり、鋼製杭状物１１自体の品質の低下を招く虞がある。また、接合作業が高力ボルトの場合はアーク溶接に比して作業時間は短くて済むものの、鋼製杭状物の孔加工やスライスプレート等の加工が必要となりアーク溶接に比してコストがかかる。即ち、アーク溶接接合にしても高力ボルト接合にしても共に一長一短であり懸念される。
【０００７】
したがって、本発明の目的は、所謂フラッシュバット溶接に必要な、溶接電源に接続することで電極となる掴み部を備えた送り機構により、前記問題点ａ）〜ｃ）を解消することは勿論、前記問題点１）〜４）を全て最小限にとどめ、高精度・高効率・高品質・低コストな施工を可能とする、鋼製杭状物の貫入装置及び貫入方法を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記従来技術の課題を解決するための手段として、請求項１に記載した発明に係る鋼製杭状物の貫入装置は、
鋼製杭状物を杭孔へ貫入するための貫入装置において、
前記鋼製杭状物が貫通する開口部を鉛直方向に形成され、貫入位置の地上に設置されるベースと、
前記ベースの上面に略鉛直に設けられたガイド軸と、
前記鋼製杭状物が貫通する開口部を鉛直方向に形成され、前記ガイド軸に沿って昇降可能な上下２段のフレーム部と、
前記上下２段のフレーム部の内側面にそれぞれ設けられた前記鋼製杭状物の掴み部と、
前記掴み部を電極として溶接電源と接続された溶接手段と、
前記上下２段のフレーム部の間に鉛直に設けられ同上下２段のフレーム部を昇降可能に連結した油圧ジャッキ等の送り機構と、により構成されていることを特徴とする。
【０００９】
請求項２に記載した発明は、請求項１に記載した鋼製杭状物の貫入装置において、ベースに、レベル調整機構が設けられていることを特徴とする。
請求項３に記載した発明は、請求項１に記載した鋼製杭状物の貫入装置において、ガイド軸の表面、及びフレーム部と送り機構との当接面に絶縁層が形成されていることを特徴とする。
【００１０】
請求項４に記載した発明に係る鋼製杭状物を杭孔へ貫入する貫入装置を使用した貫入方法において、
鋼製杭状物を貫入する位置に杭孔を掘削し、同位置の地上に、鋼製杭状物を掴む掴み部を備えた上下２段のフレーム部を昇降可能に構成した送り機構を有する貫入装置を設置し、前記杭孔へ貫入する先行の鋼製杭状物の上部を地上レベルにて前記貫入装置の下段のフレーム部に備えた掴み部で掴ませ、後行の鋼製杭状物の下部を鉛直方向に対峙させて前記貫入装置の上段のフレーム部に備えた掴み部で掴ませ、同下部を前記貫入装置の送り機構により下降させて双方の鋼製杭状物の端面同士を当接させて通電と加圧による溶接接合を行い、そのまま前記送り機構を駆動して鋼製杭状物を前記杭孔へ貫入する工程を繰り返し行うことを特徴とする。
請求項５に記載した発明は、請求項１〜３のいずれか一に記載した貫入装置を使用した鋼製杭状物の貫入方法において、
鋼製杭状物を貫入する位置に杭孔を掘削し、同位置の地上に前記貫入装置を設置し、杭孔へ貫入する先行の鋼製杭状物の上部を地上レベルにて前記貫入装置の下段のフレーム部に備えた掴み部で掴ませ、後行の鋼製杭状物の下部を鉛直方向に対峙させて前記貫入装置の上段のフレーム部に備えた掴み部で掴ませ、同下部を前記貫入装置のアクチュエータにより下降させて双方の鋼製杭状物の端面同士を当接させて通電と加圧による溶接接合を行い、そのまま前記送り機構を駆動して鋼製杭状物を前記杭孔へ貫入する工程を繰り返し行うことを特徴とする。
【００１１】
【発明の実施の形態、及び実施例】
図１と図２は、請求項１〜請求項３に記載した鋼製杭状物の貫入装置の実施形態を示している。請求項５に記載した鋼製杭状物の貫入方法は、請求項１〜請求項３に記載した貫入装置を使用して図３のように実施される。
貫入装置１は、鋼製杭状物１１が貫通する開口部１４を鉛直方向に形成され、貫入位置の地上に設置されるベース２と、前記ベース２の上面に略鉛直に設けられたガイド軸３と、前記鋼製杭状物１１が貫通する開口部１４を鉛直方向に形成され、前記ガイド軸３に沿って昇降可能な上下２段のフレーム部６，７と、前記上下２段のフレーム部６，７の内側面にそれぞれ設けられた前記鋼製杭状物１１の掴み部５と、図示は省略したが前記掴み部５を電極として溶接電源と接続された溶接手段と、前記上下２段のフレーム部６，７の間に鉛直に設けられ同上下２段のフレーム部６、７を昇降可能に連結した油圧ジャッキ等の送り機構８とから主に構成される（請求項１記載の発明）。
【００１２】
前記ベース２は、鋼製杭状物１１を貫入する杭孔４のまわりの地上に十分に設置し得る大きさとされ、その下面に貫入装置１の水平レベルを調整するためのレベル調整機構１０が設けられている（請求項２記載の発明）。前記ガイド軸３は、平面的に見て、前記開口部１４に貫通される鋼製杭状物１１を包囲する程度の大きさの正方形のコーナー部に相当する位置に１本ずつ計４本設けられている。前記上下２段のフレーム部６、７は同形、同大とされ、剛性の枠組状に形成され、前記４本のガイド軸３が対応する位置に貫通孔が設けられ同ガイド軸３に沿って略水平レベルを維持しつつ昇降可能とされる。前記掴み部５は、前記フレーム部６，７における対向するフレーム６ａ，７ａの内側面にそれぞれ設けられ、鋼製杭状物１１を所謂フラッシュバット溶接接合する場合に、必須の加圧力に十分対応し得るだけの掴み力を備えている。図示例の掴み部５は、鋼製杭状物１１を掴むときに突出する機構を備えている（図３参照）。前記送り機構８は、鋼製杭状物１１の鉛直精度を効率良く調整するべく、前記フレーム部６、７における掴み部５が設けられた側のフレーム６ａ，７ａの略中央に１本ずつ計２本設けられている。前記ガイド軸３の表面、及びフレーム部６、７と送り機構８との当接面には、安全性を考慮して絶縁層９が形成されている（請求項３記載の発明）。
【００１３】
なお、前記ガイド軸３の使用本数及び配置は図示例に限定されない。前記上下２段のフレーム部６、７をそれぞれ安全、確実に昇降できることを条件に、２本でも３本でも、あるいは５本以上でも実施できる。前記掴み部５の形状及び配置は図示例に限定されない。Ｈ形鋼や鋼管等、実際に使用される鋼製杭状物１１の様々な形態に応じた掴み易い形状及び配置で実施できる。また、前記フレーム部６、７の形態は、同形、同大に限定されないことは勿論である。前記送り機構８は、油圧ジャッキのほか電動ジャッキ、空圧ジャッキでも好適に実施でき、その使用本数及び配置も図示例に限定されず、送り機構８の機能を十分に発揮できる範囲内で自由に設けることができる。
【００１４】
上記構成の貫入装置１を用いて鋼製杭状物１１を貫入する方法（請求項４記載の発明）は、前記上下２段のフレーム部６、７、前記掴み部５、及び前記送り機構８を利用して次のように実施される。
先ず、掘削され安定剤で満たされた杭孔４のまわりの仮設土間コン１３に貫入装置１を揚重機１２にて設置し、貫入する鋼製杭状物１１の平面位置に合わせ同装置１の水平位置、鉛直性をレベル調整機構１０により調整する。次に、前記杭孔４へ貫入する先行の鋼製杭状物１１ａを揚重機１２にて前記貫入装置１の開口部１４へ吊り込み、同鋼製杭状物１１ａの上部が、同貫入装置１の下段のフレーム部７の位置レベルに到達するまで下降させ、前記下方のフレーム部７の掴み部５で掴ませる（図１、図３Ａ）。そして、後行の鋼製杭状物１１ｂを同様に揚重機１２にて前記貫入装置１の開口部１４へ吊り込み、同鋼製杭状物１１ｂの下部が先行の鋼製杭状物１１ａに鉛直方向に対峙するよう同貫入装置１の上段のフレーム部６の位置レベルに到達するまで下降させ、前記上方のフレーム部６の掴み部５で掴ませる（図３Ｂ、図３Ｃ）。その後、前記後行の鋼製杭状物１１ｂの下部を上方のフレーム部６により下降させて双方の鋼製杭状物１１ａ、１１ｂの端面同士を当接させる（図３Ｄ）。
【００１５】
前記当接後、前記上下のフレーム部６、７の掴み部５を電極として溶接電源に接続された溶接手段により通電させることによりフラッシュを発生させるフラッシュ工程で、前記当接面を十分加熱する。前記加熱溶融した後、前記上下のフレーム部６、７により当接面を加圧し接合工程を完了する（所謂フラッシュバット溶接）。このフラッシュバット溶接は、上記した従来のアーク溶接に比して１／１０程度以下の短時間で接合作業を遂行できる。
【００１６】
前記溶接接合完了後、前記下段のフレーム部７の掴み部５を解放し（図３Ｅ）、前記一連の鋼製杭状物１１を前記上方のフレーム部６により下降させ（図３Ｆ）、前記下方のフレーム部７で掴ませた後、前記上段のフレーム部６を解放し同フレーム部６を上昇させる（図３Ｇ）。更に、前記上段のフレーム部６の掴み部５により前記一連の鋼製杭状物１１を掴ませ、前記下方のフレーム部７の掴み部５を解放し（図３Ｈ）、前記上方のフレーム部６により同鋼製杭状物１１を更に下降する工程を、同鋼製杭状物１１の上部を前記下段のフレーム部７の掴み部５で掴ませ得る位置レベル（図３Ｉ）まで繰り返し行う。そして、前記下段のフレーム部７の掴み部５で鋼製杭状物１１の上部を掴ませた段階で、前記２本の送り機構８を利用して一連に溶接接合された鋼製杭状物１１の鉛直精度を調整する。該調整後、前記上段のフレーム部６の掴み部５を解放し、上昇させ、新たな後行の鋼製杭状物１１ｃの下部を揚重機にて吊り込み、鉛直方向に対峙させて前記上方のフレーム部６の掴み部５で掴ませ（図３Ｊ）、以下、順に前記図３Ｃ〜図３Ｉの工程を行い、最終的には、設計長さに一連に溶接接合された鋼製杭状物１１を杭孔４へ鉛直方向に貫入して鋼製杭状物１１の貫入方法を終了する。なお、後行の鋼製杭状物１１ｂ，１１ｃ…を溶接接合して下降させるときには、杭孔４まわりの安全性を向上させるため揚重機でサポートしつつ実施しても良い。
【００１７】
【本発明が奏する効果】
本発明に係る鋼製杭状物の貫入装置及び貫入方法は、フレーム部、掴み部、及び送り機構を利用して、鋼製杭状物を貫入位置で鉛直方向に一連にフラッシュバット溶接接合しつつ順に杭孔へ貫入することより、下記の効果を有する。
（Ｉ）鋼製杭状物の架台への仮固定、鉛直精度の計測及び修正、鋼製杭状物の吊り込みのための玉掛け作業等、杭孔まわりでの危険作業を極力低減できる。
（II）鋼製杭状物のトラワイヤーでの固定が不要となり、トラワイヤを始め仮設の設置時間とコストが低減できる。
（III）精度調整用に用いられるヤットコ柱や、短尺化した鋼製杭状物の上部に順次取り付けていた仮設ピース等の仮設資材の多くが不要となる。
（IV）所謂フラッシュバット溶接により、従来のアーク溶接に比して短時間に低コストで実施でき、その結果、杭孔中に満たされている安定剤のスライムが沈下することによる鋼製杭状物自体の品質の低下を防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る鋼製杭状物の貫入方法を示した縦断面図である。
【図２】Ａは、本発明に係る鋼製杭状物の貫入装置を示した平面図であり、Ｂは、ＡのＢ−Ｂ線矢視断面図であり、Ｃは、Ａの正面図である。
【図３】Ａ〜Ｊは、本発明に係る鋼製杭状物の貫入方法のうち、特に送り機構の動きを説明したフロー図である。
【図４】Ａ〜Ｅは、従来技術の鋼製杭状物の貫入方法を示した説明図である。
【図５】Ａは、従来技術を簡単に示した正面図であり、Ｂは、同側面図である。
【符号の説明】
１貫入装置
２ベース
３ガイド軸
４杭孔
５掴み部
６上段のフレーム部
７下段のフレーム部
８送り機構
９絶縁層
１０レベル調整機構
１１、１１ａ、１１ｂ、１１ｃ鋼製杭状物
１２揚重機
１３仮設土間コン
１４開口部

Claims

鋼製杭状物を杭孔へ貫入するための貫入装置であって、
前記鋼製杭状物が貫通する開口部を鉛直方向に形成され、貫入位置の地上に設置されるベースと、
前記ベースの上面に略鉛直に設けられたガイド軸と、
前記鋼製杭状物が貫通する開口部を鉛直方向に形成され、前記ガイド軸に沿って昇降可能な上下２段のフレーム部と、
前記上下２段のフレーム部の内側面にそれぞれ設けられた前記鋼製杭状物の掴み部と、
前記掴み部を電極として溶接電源と接続された溶接手段と、
前記上下２段のフレーム部の間に鉛直に設けられ同上下２段のフレーム部を昇降可能に連結した油圧ジャッキ等の送り機構と、
により構成されていることを特徴とする、鋼製杭状物の貫入装置。
ベースに、レベル調整機構が設けられていることを特徴とする、請求項１に記載した鋼製杭状物の貫入装置。
ガイド軸の表面、及びフレーム部と送り機構との当接面に絶縁層が形成されていることを特徴とする、請求項１に記載した鋼製杭状物の貫入装置。
鋼製杭状物を杭孔へ貫入する貫入装置を使用した貫入方法において、
鋼製杭状物を貫入する位置に杭孔を掘削し、同位置の地上に、鋼製杭状物を掴む掴み部を備えた上下２段のフレーム部を昇降可能に構成した送り機構を有する貫入装置を設置し、前記杭孔へ貫入する先行の鋼製杭状物の上部を地上レベルにて前記貫入装置の下段のフレーム部に備えた掴み部で掴ませ、後行の鋼製杭状物の下部を鉛直方向に対峙させて前記貫入装置の上段のフレーム部に備えた掴み部で掴ませ、同下部を前記貫入装置の送り機構により下降させて双方の鋼製杭状物の端面同士を当接させて通電と加圧による溶接接合を行い、そのまま前記送り機構を駆動して鋼製杭状物を杭孔へ貫入する工程を繰り返し行うことを特徴とする、鋼製杭状物の貫入方法。
請求項１〜３のいずれか一に記載した貫入装置を使用した鋼製杭状物の貫入方法において、
鋼製杭状物を貫入する位置に杭孔を掘削し、同位置の地上に前記貫入装置を設置し、杭孔へ貫入する先行の鋼製杭状物の上部を地上レベルにて前記貫入装置の下段のフレーム部に備えた掴み部で掴ませ、後行の鋼製杭状物の下部を鉛直方向に対峙させて前記貫入装置の上段のフレーム部に備えた掴み部で掴ませ、同下部を前記貫入装置のアクチュエータにより下降させて双方の鋼製杭状物の端面同士を当接させて通電と加圧による溶接接合を行い、そのまま前記送り機構を駆動して鋼製杭状物を前記杭孔へ貫入する工程を繰り返し行うことを特徴とする、鋼製杭状物の貫入方法。