JP5561627B2

JP5561627B2 - 杭打ち装置

Info

Publication number: JP5561627B2
Application number: JP2012104725A
Authority: JP
Inventors: 勝利赤荻
Original assignee: 勝利赤荻
Priority date: 2012-05-01
Filing date: 2012-05-01
Publication date: 2014-07-30
Anticipated expiration: 2032-05-01
Also published as: JP2014009436A

Description

本発明は、軟弱地盤に住宅などを建てる際に、その地中に支持力増加と地盤沈下低減のための杭を打ち込むための杭打ち装置に関する発明である。

住宅地などにおける軟弱地盤の地盤改良法として、いわゆるＲＥＳ−Ｐ工法（レスピー工法：Reinforced Earth with Steel Pipe）と称される基礎地盤補強工法が知られている。この工法は、パイルド・ラフト（piled raft）基礎工法の１種であり、弱い地盤中に細径鋼管からなる杭（金属パイプ）を数十〜数百本程度貫入して、地盤と杭の複合作用で地盤の耐力を強くして地盤の沈下を低減するものである。

ＲＥＳ−Ｐ工法の施工機ＭＳＰ−８００は、通常チェンフィードの圧入力とドリフタの回転力で貫入を計り、困難になるとチェンフィードの圧入力とドリフタを回転から打撃に切り替えて貫入を計り、抵抗が小さくなればドリフタを回転に戻し貫入を進める。これは杭が曲がるのと打撃エネルギーは騒音を伴うからである。また、杭の形状質量から頼みの打撃エネルギーの伝導率が悪く７ｍの深さが施工機の限界であった。また、支持力の目安となる圧入力は、杭打ち機の本体質量が約６５０ｋｇなので最大条件時で約９１０ｋｇ程度、地盤表層が固い場合には杭が曲がってしまうので約３６０ｋｇ程度しか掛けることができなかった。

そこで、本発明者は以下の特許文献１に示すような新しい杭打ち装置を提案し、すでに特許を得ている。この杭打ち装置は、積載型油圧クレーン車両に若干の改造を施した上で動力源を持たない鋼構造物の杭打ち機をアタッチメントとして取り付け、クレーンフックの巻き上げる力で杭を圧入する装置である。

特許第３９６５６５３号公報

前記特許文献１に示す杭打ち装置は、打ち込む杭に、杭打ち機の重量を大きく上回る力が掛かるとブームが反り返って杭打ち機が浮き上がり、それ以上の作動ができない。つまり、打ち込む杭に大きな圧入力を掛けることができないため、表層地盤が固いと確実な杭打ちができなかった。表層地盤が固かったりすると杭が曲がってしまうことが多数起きたりした。つまり、低支持力の杭打ちしかできず、杭が曲がってしまう等で実用的でなかった。

そこで、本発明はこれらの課題を解決するために案出されたものであり、その主な目的は、高い圧入力で確実に杭（金属パイプ）を地中に打ち込むことで高支持力の杭打ちのできる新規な杭打ち装置を提供するものである。

前記課題を解決するために第１の発明は、積載型油圧クレーン車にリモコン装置と後部アウトリガーを装着し、ブーム先端に連結金具を取り付け、荷台最後部に接続および運搬用架台を取り付ける改造を行い、頭部に前記連結金具に接合する金具を取り付けた杭打ち機をアタッチメントとして連結し、クレーンフックの巻き上げる力で杭を打ち込むことを特徴とする杭打ち装置である。すなわち、一般的な積載型油圧クレーン車は、運転席と荷台との間に横に張り出すアウトリガーを備えているが、これは物を吊り上げる支点としては作用するが、杭打ち機を押さえつける支点としては作用しない。このため、本発明では積載型油圧クレーン車に後部アウトリガーを装着し、これを物を押さえつける支点として作用させることで杭打ち機を強く押さえつけるようにしたものである。

第２の発明は第１の発明において、前記杭打ち機は、角柱状の鋼管製の杭打ち機本体と、当該杭打ち機本体内に吊り下げられたウエイトと、前記杭打ち機本体の正面に設けられた曲がらせない板と、前記ウエイトとクレーンフックの巻き上げる力で前記杭打ち機本体に沿って上下移動して杭を圧入する作動部と、当該作動部の杭押し面に開けられた孔に通されたワイヤーに杭固定金具を付けて固定した杭を巻き上げて前記杭押し面に杭の頭を固定する手巻きウィンチとを有し、前記作動部の杭押し面が前記杭打ち機の反対側に３°前後傾斜していると共に、前記手巻きウィンチは、内蔵するメカニカルブレーキのブレーキ力が調整されて巻き取ったワイヤーの強制巻き戻しが可能となっていることを特徴とする杭打ち装置である。

本発明に係る杭打ち装置は、積載型油圧クレーン車に後部アウトリガーを設けたことで連結したブームで物を押さえつける支点を確保し、さらに作業時には１ｔｏｎ程度のウエイトをクレーンポスト間近に積載し、作業範囲を車両前方の所定の範囲に限定することで積載したウエイトと車両の重量で杭打ち機を押さえつけ、クレーンフックを巻き上げる力がすべて圧入力として作動させる力の裏返しとして作用させる。見方を変えると従来杭打ち機の重量だけが圧入力の裏付けとしていた物を積載したウエイトや車両の重量も圧入力の裏付けとして活用することで従来機の数倍の高い圧入力を維持することができる。本発明の杭打ち装置にあっては、ＭＳＰ−８００のようなメインマシンをクレーン車に頼る杭打ち機に付き物の圧入力の少なさから解放された初めての装置である。それは、従来クレーン機能に求めていなかった物を押さえつける働きにある。

本発明に係る杭打ち装置１００を構成する杭打ち機１０を積載型油圧クレーン車２０で運搬している状態を示す全体図である。本発明に係る杭打ち装置１００を構成する杭打ち機１０の実施の一形態を示す全体図である。杭打ち機１０の頂部付近を示す部分拡大図である。図３中Ａ部を示す部分拡大図である。杭固定金具５０の構成および作用を示す説明図である。杭打ち機１０をクレーン装置３０でトラックの荷台から降ろす状態を示す概念図である。杭打ち機１０をクレーン装置３０に連結した状態を示す概念図である。クレーン装置３０の連結部材３５を杭打ち機１０の連結部材１１ｃに接近させた状態を示す概念図である。クレーン装置３０に杭打ち機１０を連結した状態を示す概念図である。杭打ち機１０を連結したクレーン装置３０を持ち上げた状態を示す概念図である。杭打ち機１０をクレーン車２０の前方に接地させた状態を示す概念図である。杭Ｐを杭固定金具５０で固定して吊り上げている状態を示す概念図である。杭Ｐを杭打ち機１０に取り付けた状態を示す概念図である。クレーンフック３３を降ろして杭打ち機１０の引手金物１５に係合させた状態を示す概念図である。引手金物１５に係合させたクレーンフック３３を上昇させて杭Ｐを地中に圧入させている状態を示す概念図である。引手金物１５に係合させたクレーンフック３３をさらに上昇させて杭Ｐのほぼ全体を地中に圧入させた状態を示す概念図である。

次に、本発明の実施の形態を添付図面を参照しながら説明する。図１は本発明に係る杭打ち装置１００の実施の一形態を示す全体図である。図示するようにこの杭打ち装置１００は、杭打ち機１０と積載型油圧クレーン車２０とから構成されている。この積載型油圧クレーン車２０は、トラックの運転室と荷台との間にクレーン装置３０を備えた構成をしており、一方の杭打ち機１０はこのトラックの荷台に積まれた状態で搬送されるようになっている。

この積載型油圧クレーン車２０の荷台の前後には、前部アウトリガー２４と後部アウトリガー２５が設けられている。また、クレーン装置３０のクレーンポスト間近には１ｔｏｎ程度のウエイトが積載されている。荷台後部には接続架台２６と運搬架台２７が設けられている。

杭打ち機１０は、図１に示すように、長さが６．５ｍ〜７．５ｍである。それは５ｍか６ｍの杭を打ち込むことに留意して製作されているからである。長くすると運搬や接続の面で支障をきたし、短くすれば効率的に悪くなることを考慮して５〜６ｍの杭を打ち込み、必要に応じて杭を接続して打ち込めば良いからである。

図２は、この杭打ち機１０の実施の一形態を示したものであり、同図（Ａ）はその右側面図、同図（Ｂ）はその正面図、同図（Ｃ）はその背面図、同図（Ｃ）はその左面図である。図示するように、この杭打ち機１０は、柱状の杭打ち機本体１１に沿って作動部１２をスライド移動可能に装着した構造となっている。

杭打ち機本体１１は、堅牢な角形鋼管からなる内部中空の柱状に構成されており、その頭部は１６ｍｍのハイテンションボルト８本と厚鉄板に拠り堅牢に固定されている。この杭打ち機本体１１の頭部には、連結部材１１ｃが設けられており、この連結部材１１ｃが、後述するようにしてクレーンブーム先端金具に連結されるようになっている。

杭打ち機本体１１の底部は、杭打ち機本体１１の断面積の８〜１０倍程度の大きさに形成されており、手巻きウィンチ１３を支持する支持台１４や引手金物１５を載置する載置台などが一体的に設けられている。また、杭打ち機本体１１の底部の一側部には、杭打ち機本体１１とほぼ平行になるように起立した保護板１１ｄが設けられており、後述するような設置や搬送などの際に杭打ち機本体１１およびこれに付設される各種部材を保護するようになっている。

作動部１２は、杭打ち機本体１１をガイドに上下に移動して圧入する働きをするものである。この作動部１２は前記の杭を圧入する杭押し面１２ｅを持ち、引手金物１５に繋がるワイヤーＷ１を両脇に付け、本体内のウエイト１８に繋がるワイヤーＷ２と作動高さの目安ワイヤーＷ３を付け、杭押し面１２ｅは杭打ち機本体１１に対して８７度の角度が付いていて杭Ｐを固定する杭固定金具５０の付いたワイヤーＷ４を通す孔が開けられている。

前記作動部１２の両脇に止められたワイヤーＷ１は、杭打ち機本体１１の下部に設けられた左右の滑車１７、１７を杭打ち機本体１１の背面側で引手金物１５を貫通し繋がっている。この引手金物１５をクレーンフック３３に掛け、これを巻き上げることで作動部１２を引き下げ、作動部１２の杭押し面１２ｅに角度が付いていることで大きな力を掛けると杭Ｐを僅かに杭打ち機本体１１側に撓ませ、曲がらせない板１９、１９で挟み杭Ｐが曲がるのを阻止して地盤への圧入を図るようになっている。

前記杭打ち機本体１１内のウエイト１８に繋がるワイヤーＷ２は前記杭打ち機本体１１頭部の滑車１１ｆを介し、内部に吊したウエイト１８に接続されている。そのウエイト１８の重量は作動部１２の３倍以上を有し、その重量で常に作動部１２を上に持ち上げる働きをし、前記引手金物１５に付けたワイヤーＷ１を常に張りつめて作動部１２の動きをスムーズにしている。

前記作動部１２の杭押し面１２ｅは、図３および図４に示すように作動部１２下端から２０ｃｍ程突出していて杭打ち機本体１１に対して８７度の角度をなし、杭Ｐを杭固定金具５０で固定したとき図５に示すようにホルダ５０の大きな口径（８０φ）で杭打ち機本体１１側に僅かに確実に撓ませ杭打ち機本体１１に付けられた曲がらせない板１９，１９で挟み、曲がるのを阻止して地盤への圧入を計るようになっている。なお、図４（Ａ）に示すように杭押面１２ｅには杭打ち機本体１１から約１０ｃｍ程度離れた位置に孔１２ｆが開けられて、杭Ｐを固定する杭固定金具５０の付いたワイヤーＷ４が通されている。

また、図４（Ｂ）に示すように、杭打ち機本体１１に設けられた一対の曲がらせない板１９，１９は、それぞれ長尺の平鋼から構成されており、杭Ｐの外径と同じ間隔で杭打ち機本体１１の正面に平行に溶接されている。

また、図２（Ｂ）および（Ｃ）に示すように、この作動部１２の右側面には、目安ワイヤーＷ３の両端が固定されている。この目安ワイヤーＷ３は、杭打ち機本体１１の頭部側に設けられた上部滑車１１ｇと、杭打ち機本体１１の底部側に設けられた下部滑車１１ｈとの間に上下にループ状に架け渡すように設けられている。そしてこの目安ワイヤーＷ３が作動部１２の動き（昇降動）に伴って上部滑車１１ｇと下部滑車１１ｈとの間で循環移動することで作動部１２をガイドしてその動きをコントロール出来るようになっている。

手巻きウィンチ１３は内蔵するメカニカルブレーキが大きく調整されていて半ブレーキ状態にされているので、作動部１２で杭Ｐが打ち込まれる折はブレーキがスリップして巻き取ったワイヤーＷ４が強制的に巻き戻されるようになっている。

杭固定金具５０は、図５に示すように上端にテーパが形成された金具５１を杭Ｐに入れた後、杭固定金具５０を杭Ｐの上端に嵌め込んでから、金具５１を勢いよく引くことで杭Ｐの上端を固定するようになっている。

次に、このような構成をした本発明に係る杭打ち装置１００の作用を説明する。先ず、図６に示すように、クレーン装置３０を作動させて積載型油圧クレーン車２０の荷台に搭載した杭打ち機１０を荷台後方に設置した接続架台２６に立てかけるように移動する。次に、図７に示すようにこの杭打ち機１０をクレーン装置３０のクレーンブーム３２の先端に連結する。これらの連結に際しては、図８に示すようにクレーンブーム３２の先端を杭打ち機１０の頭部に突き合わせるように位置させてから、そのクレーンブーム３２の先端に設けられた一対の連結部材３５、３５（図では一方のみを示す）の先端をクレーン装置３０の頭部に設けられた連結部材１１ｃを両側から挟むように位置合わせする。

このクレーンブーム３２側の連結部材３５、３５および杭打ち機１０の連結部材１１ｃには図８に示すように、それぞれ孔部３５ａ、３５ａ（図では一方のみを示す）、１１ｊが形成されており、杭打ち機１０の連結部材１１ｃ側に設けられた筒状の孔部１１ｊを挟むようにしてその両端にクレーンブーム３２側の連結部材３５の孔部３５ａ、３５ａを位置させてその芯を合わせる。なお、このクレーンブーム３２側の連結部材３５側には図示しないガイドが設けられており、クレーンブーム３２側の連結部材３５、３５を杭打ち機１０の連結部材１１ｃ側に上から押さえつけるようにすると連結部材１１ｃの外径に合わせた金具により簡単に芯合わせが行われるようになっている。

そして、クレーンブーム３２側の連結部材３５、３５と杭打ち機１０の連結部材１１ｃとの芯合わせが行われたなら、図９に示すようにそれぞれ孔部３５ａ、１１ｊ、３５ａに連結ピン３７を差し込んで抜けないような状態にする。これによって、クレーンブーム３２の先端に杭打ち機１０を揺動自在に連結（ピン結合）することができる。

次に、クレーンブーム３２の先端に杭打ち機１０を連結（ピン結合）したならば、図１０および図１１に示すようにクレーン装置３０のクレーンブーム３２を伸張および上方に俯仰・旋回させるなどしてその杭打ち機１０を、杭の打ち込み箇所であるトラックの前方の作業範囲（例えば車両前方３．５ｍ×３．５ｍの範囲）に移動させてその下端を地面に接地させて杭打ち機本体１１を垂直に起立させた状態にする。このような状態ではその上端がクレーン装置３０のクレーンブーム３２によって支持されているため、安定な状態が保たれている。なお、これらの一連の作業および以下の作業はオペレータが図示しないリモコン装置を使って行われる。

このような状態になったならば、図１２に示すように、オペレータが手巻きウィンチ１３のワイヤーＷ４の先端に設けられている杭固定金具５０を杭Ｐの上端に取り付けてから手巻きウィンチ１３でワイヤーＷ４を巻き上げる。すると、図示するようにこの杭Ｐの一端が持ち上げられて図３および図４に示したように作動部１２の杭押し面１２ｄに杭固定金具５０を介して杭Ｐの上端が位置した状態で図１３に示すように垂直状態に吊り下げられる。

そして、この状態を保ったまま図１４（Ａ）に示すように、クレーンブーム３２の先端からクレーンフック３３を降ろして同図（Ｂ）に示すように、オペレータがそのクレーンフック３３をワイヤーＷ１の引手金物１５に引っ掛ける。その後、リモコン装置を操作してこのクレーンフック３３を上昇させると、図１５および図１６に示すように、ワイヤーＷ１が引張られるのに伴って作動部１２が降下してその杭押し面１２ｄに当接した杭Ｐを押し下げる。

このように本発明に係る杭打ち装置１００は、積載型油圧クレーン車２０に後部アウトリガー２５を設けたことで連結したブームで物を押さえつける支点を確保し、さらに作業時には１ｔｏｎ程度のウエイトをクレーンポスト間近に積載し、作業範囲を車両前方の所定の範囲に限定することで積載したウエイトと車両の重量で杭打ち機を押さえつけ、クレーンフック３３を巻き上げる力がすべて圧入力として作動させる力の裏返しとして作用させる。見方を変えると従来杭打ち機の重量だけが圧入力の裏付けとしていた物を積載したウエイトや車両の重量も圧入力の裏付けとして活用することで従来機の数倍の高い圧入力を獲得することができる。

また、本発明に係る杭打ち装置１００は、杭打ち機本体１１に、杭となる金属パイプＰを挟み規制して曲がりを阻止する曲がらせない板１９，１９を設け、作動部１２の杭押し面１２ｅに外側に傾斜するように約１／２０の勾配を付けて杭固定金具５０の口径により、この勾配で僅かに確実に撓ませ先の曲がらせない板１９、１９で挟み曲がりを阻止することができる。この結果、地盤が固い場合でも杭Ｐが曲がってしまうことがない。

１００・・・杭打ち装置
１０・・・杭打機
１１・・・杭打ち機本体
１１ｃ・・・連結金具
１２・・・作動部
１２ｅ・・・杭押し面
１３・・・手巻きウインチ
１５・・・引手金物
１８・・・ウェイト
１９・・・曲らせない板
２０・・・積載型油圧クレーン車
２４・・・前部アウトリガー
２５・・・後部アウトリガー
２６・・・接続架台
２７・・・運搬架台
３０・・・クレーン装置
３５・・・連結金具
３７・・・連結ピン
５０・・・杭固定金具
Ｐ・・・杭（金属パイプ）
Ｗ１、Ｗ２、Ｗ３、Ｗ４・・・ワイヤー

Claims

積載型クレーン車のブーム先端に連結金具、後輪後方に後部アウトリガー、荷台最後部に運搬時に用いる積載架台と接続時に必要な接続架台、更にクレーン操作をリモコンで出来る装置を装備した車両と、この車両のクレーンフックによる巻き上げる力で杭を地中に圧入する杭打機から成り、前記杭打機は、頭部をクレーンブーム先端に付けられた連結金具に連結して杭打ち装置として作動するものであり、内部中空の角形鋼管製の本体と、当該本体を包む様に設けられ前記本体の面をガイドに上下に移動して杭を圧入する作動部を持ち、当該作動部は、上記本体足下に向けて杭頭を固定する杭押し面を有するとともに、常に上昇する力が働くよう、前記本体内部に吊り下げたウェートと結ばれ、又前記作動部の両脇各々に両端を留めたワイヤーを、前記本体の足下両脇に設けた滑車を介して、前記本体の背面で引手金物が通し付けられ、前記ブーム先端の連結金具と連結した前記杭打機を指定場所に設置し、前記クレーンフックを前記引手金物に掛け、前記作動部が下降するまで前記フックを巻き上げることで、前記作動部の杭押し面に頭部が固定された杭を地中に圧入することを特徴とする杭打ち装置。
請求項１に記載の杭打ち装置において、杭頭に設置された杭固定金具に当接する前記作動部の杭押し面を前記本体側に向かって上方に３度位傾斜させることは二十分の一の勾配と同様なので前記杭の圧入時大きな力が掛かると杭がたわみ頭から１．５ｍ位の所が本体面に当りそれ以上曲るのを抑止されます。更にその本体前面には杭の直径に合わせて挟むように設置した曲らせない板があるので、左右への曲りも阻止されて従来の何倍の力を掛けても杭が曲らないことを特徴とする杭打ち装置。
請求項１及び請求項２に記載の杭打ち装置において前記積載型油圧クレーン車に前記後部アウトリガーを付けることと作業範囲を車両前方の一定範囲に限定することで連結したクレーンブームで物を押さえ付ける支点を作りその効果を高めるウェートの積載で杭打機重量の４倍以上の高い圧入力を掛ける事の出来る杭打ち装置。