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杭圧入装置及び杭圧入工法
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- 【要約】
【課題】 ケーシング付きアースオーガで先掘りしながら杭を圧入する杭圧入装置において、杭の圧入の迅速化を図る。
【解決手段】 杭圧入装置は、杭（鋼矢板２）を掴むチャック２０と、該チャック２０を昇降する油圧シリンダ１５とを備える。また、チャック２０には、アースオーガ３０のケーシング３２を掴むケーシングチャックと、これをチャック２０内で昇降する油圧シリンダとが備えられている。また、アースオーガ３０には、そのケーシング３２に対してスクリューロッド３３を昇降する油圧シリンダ３５が設けられている。従って、スクリューロッド３３を昇降する際に、その昇降速度を速くすることができる。また、アースオーガ３０を引き上げる際に、ケーシング３２に対してスクリューロッド３４を引き上げることで、ケーシング３２内に土砂を取り込むことができる。
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- 【特許請求の範囲】
【請求項１】 杭を地盤に圧入するに際し、筒状のケーシングと該ケーシング内に配置された掘削ロッドとを備えたケーシング付きアースオーガで杭を圧入する部分や圧入部近傍を掘削して杭を圧入する杭圧入装置であって、上記杭を掴むチャックと、該チャックを昇降させることにより杭の圧入を可能とする杭昇降手段と、上記アースオーガのケーシングを掴むケーシングチャックと、該ケーシングチャックを昇降させることにより、上記杭に沿って上記アースオーガの昇降を行うアースオーガ昇降手段と、上記ケーシングに対して上記掘削ロッドを昇降自在に支持する掘削ロッド昇降手段とが備えられていることを特徴とする杭圧入装置。
【請求項２】 請求項１記載の杭圧入装置を用いた杭圧入工法であって、上記アースオーガ昇降手段により上記ケーシングを掴んだ上記ケーシングチャックを下降させるとともに、上記掘削ロッド昇降手段により上記掘削ロッドを下降させて、地盤の杭の下方をアースオーガにより掘削する掘削工程と、次いで、上記アースオーガ昇降手段により上記ケーシングを掴んだ上記ケーシングチャックを上昇させるとともに、上記掘削ロッド昇降手段により上記掘削ロッドを上昇させてアースオーガを引き上げ、かつ、上記杭昇降手段により杭を掴んだチャックを下降させることにより杭を地盤に圧入する圧入工程とを備え、これらの工程を繰り返し行うことを特徴とする杭圧入工法。
- 【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、硬質地盤においても矢板等の杭を圧入可能とするために、アースオーガによる掘削を併用して杭を圧入する杭圧入装置及び杭圧入工法に関する。
【０００２】
【従来の技術】一般に、既設の杭から反力を取って新たに杭を地盤に圧入する図５に示すような杭圧入装置１が知られている。この杭圧入装置１は、既に打ち込まれた杭（Ｕ型の鋼矢板２…）をクランプ３…で掴んで、既設の鋼矢板２…から反力を取った状態で、チャック４に掴まれた鋼矢板２を、チャック４を降下させることにより地盤に圧入するものである。また、図５に示される杭圧入装置１においては、油圧だけで鋼矢板２を圧入することが困難な硬質地盤に対しても、鋼矢板２を圧入できるように、ケーシング付きアースオーガ５で先掘りしながら、鋼矢板２を圧入できるようになっている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上記杭圧入装置においては、硬質地盤に鋼矢板を圧入するために、ケーシング付きアースオーガで先掘りを行っているとともに、上述のような杭圧入装置では、例えば、油圧シリンダで鋼矢板の圧入や、アースオーガの掘削時の降下を行っている。そして、油圧シリンダは、その一回の動作による昇降距離があまり長くないので、アースオーガの掘削時の降下や、鋼矢板の圧入に際しては、油圧シリンダを何度も作動させる必要があるとともに、例えば、油圧シリンダを伸ばした際に、アースオーガの掘削時の降下や、鋼矢板の圧入が行われるものとすれば、油圧シリンダを縮める間は、待ちの時間となり、油圧シリンダを繰り返し作動させる度に待ちの時間が生じることになる。従って、アースオーガで先掘りしながら鋼矢板を圧入するのには、時間がかかることになる。また、鋼矢板等の杭に沿ってケーシング付きアースオーガを地盤中で下降させた場合に、杭とアースオーガのケーシングとの間に土砂が入り込んだ状態となって、杭とケーシングとがそれらの下端側で離れぎみになることがあり、このようになるとアースオーガの掘削による杭圧入時の圧入力の低減効果が減少し、杭圧入の効率が悪くなる可能性があった。
【０００４】本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、杭の圧入作業の作業時間の短縮を図ることができるとともに、杭とケーシング付きアースオーガを地盤中で離れにくくする杭圧入装置及び杭圧入工法を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明の請求項１記載の杭圧入装置は、杭を地盤に圧入するに際し、筒状のケーシングと該ケーシング内に配置された掘削ロッドとを備えたケーシング付きアースオーガで杭を圧入する部分を掘削して杭を圧入するものであり、上記杭を掴むチャックと、該チャックを昇降させることにより杭の圧入を可能とする杭昇降手段と、上記アースオーガのケーシングを掴むケーシングチャックと、該ケーシングチャックを昇降させることにより、上記杭に沿って上記アースオーガの昇降を行うアースオーガ昇降手段と、上記ケーシングに対して上記掘削ロッドを昇降自在に支持する掘削ロッド昇降手段とが備えられていることを特徴とする。
【０００６】また、本発明の請求項２記載の杭圧入工法は、請求項１記載の杭圧入装置を用いたものであり、上記アースオーガ昇降手段により上記ケーシングを掴んだ上記ケーシングチャックを下降させるとともに、上記掘削ロッド昇降手段により上記掘削ロッドを下降させて、地盤の杭の下方をアースオーガにより掘削する掘削工程と、次いで、上記アースオーガ昇降手段により上記ケーシングを掴んだ上記ケーシングチャックを上昇させるとともに、上記掘削ロッド昇降手段により上記掘削ロッドを上昇させてアースオーガを引き上げ、かつ、上記杭昇降手段により杭を掴んだチャックを下降させることにより杭を地盤に圧入する圧入工程とを備え、これらの工程を繰り返し行うことを特徴とする。
【０００７】本発明の杭圧入装置及び杭圧入工法によれば、アースオーガ昇降手段によりケーシングごとアースオーガ全体が下降し、さらに、掘削ロッド昇降手段により掘削ロッドがケーシングに対して下降するので、掘削ロッド昇降手段もしくはアースオーガ昇降手段のどちか一方によりアースオーガを下降させて地盤を掘削した場合に比較して掘削速度（下降速度）が速くなる。また、同様に、アースオーガ昇降手段及び掘削ロッド昇降手段を用いてアースオーガを引き上げた場合には、掘削ロッドの引き上げ速度が速くなるとともに、ケーシングと掘削ロッドとが引き上げられる際に、ケーシングから延出した状態の掘削ロッドの下端部が掘削ロッド昇降手段により上昇させられてケーシング内に引き込まれるように動くので、掘削ロッドの周囲の土砂がケーシング内に取り込まれ、掘削ロッドが引き抜かれた部分に確実に空間を形成することができる。
【０００８】そして、上述のようにアースオーガを引き上げながら、杭を圧入した場合には、杭よりも下方までアースオーガで掘削し、該アースオーガを引き上げることにより、杭の下方に空間が形成されるので、杭はその下端部の周囲の土砂を上記空間内に押込みながら圧入されることになり、杭の圧入に必要な圧入力が低減される。また、上述のように確実に上記空間を形成できることから、確実に杭の圧入力を低減できるので、杭の圧入速度も速くすることができる。また、アースオーガを引き上げる際の引抜抵抗力から反力を取って杭を圧入することができるので、安定して杭を圧入できる。以上のことから、アースオーガの掘削の際の動作を速くできるとともに、杭の圧入速度を速くできることから、杭の圧入作業の作業時間の短縮を図ることができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施の形態の一例の杭圧入装置を図面を参照して説明する。図１はこの一例の杭圧入装置１０を示すものであり、図２〜図４は上記杭圧入装置１０のチャック２０を示すものである。図１に示すように、杭圧入装置１０は、従来の杭圧入装置と同様に、既設のＵ型の鋼矢板２…を掴むクランプ１１…を下部に備えたサドル１２と、該サドル１２に対して前後にスライド移動するスライドベース（図示略、サドル１２の上面部に形成されている）と、スライドベース上で旋回する旋回部１４と、旋回部１４の前方において油圧シリンダ１５により昇降可能で、かつ、鋼矢板２を掴むチャック２０と、先掘り用のケーシング付きアースオーガ３０と、該アースオーガ３０の油圧モータ３１に油圧を供給するホース（図示略）が巻き取られるリール１６とを備えたものである。
【００１０】図１に示すように、上記アースオーガ３０には、円筒状のケーシング３２が備えられるとともに、ケーシング３２内に、先端にビットを有するとともに外周に沿って上下に螺旋状に設けられたスクリュー３３を有するスクリューロッド３４（掘削ロッド）が、上記油圧モータ３１により回転可能に設けられている。またケーシング３２の上端部と、スクリューロッド３４が接続された油圧モータ３１とは、上下に伸縮する複数の油圧シリンダ３５、３５を介して接続されており、該油圧シリンダ３５，３５により、ケーシング３２に対して油圧モータ３１に接続されたスクリューロッド３４を昇降できるようになっている。すなわち、油圧シリンダ３５，３５が、ケーシング３２に対してスクリューロッド３４を昇降する掘削ロッド昇降手段となっている。また、油圧シリンダ３５，３５は、必ずしも複数である必要はなく、一本の油圧シリンダでスクリューロッド３４を昇降するものとしても良い。また、この際に、一本の油圧シリンダを大きな径のものとするとともに、筒状等の中空形状のものとして、ケーシング３２の上端部にこの油圧シリンダを配置するようにしても良い。
【００１１】また、ケーシング３２の上端部には、掘削土砂を排土するための図示しない排土部が設けられている。また、ケーシング３２の表面には図３に示すように、上下にそって突条３６が形成されている。上記チャック２０は、旋回部１４の前面に図２に示す環状支持部２１を介して上下動自在に嵌合した状態とされるとともに、該環状支持部２１を介して油圧シリンダ１５，１５に取り付けられて、上下に駆動されて昇降するようになっている。また、チャック２０は、環状支持部２１の内周に沿って、左右に回転自在となっている。そして、チャック２０の断面を示す図２とチャック２０の底面を示す図４とに示されるように、チャック２０の下部には、鋼矢板２を掴む杭チャック部２２が設けられ、該杭チャック部２２は、チャック２０内に固定的に設けられた固定保持部２２ａと、該固定保持部２２ａに向かって伸長可能な油圧シリンダ２２ｂとを備え、固定保持部２２ａと油圧シリンダ２２ｂとにより鋼矢板２を挟持するものである。従って、杭チャック部２２を有するチャック２０が鋼矢板２を掴むことになり、チャック２０を昇降する油圧シリンダ１５，１５が杭昇降手段となる。
【００１２】また、図２と、チャック２０の一部を破断した平面を示す図３とに示されるように、チャック２０には、上記ケーシング３２を掴むケーシングチャック２３が設けられるとともに、ケーシングチャック２３を、チャック２０内で昇降させる油圧シリンダ２４が設けられている。そして、ケーシングチャック２３には、ケーシング３２を挿通させる挿通孔を備えた保持部２３ａと、油圧シリンダ２３ｂとが備えられており、保持部２３ａに挿通されたケーシング３２をケーシング３２の外側に配置された油圧シリンダ２３ｂで、保持部２３ａの内面に押し付けることにより、ケーシング付きアースオーガ３０を鋼矢板２の略凹部内に挟持できるようになっている。
【００１３】また、ケーシングチャック２３は、チャック２０の内部のガイド部２０ａ、２０ａに上下動自在に嵌合しており、ガイド部２０ａ、２０ａにガイドされた状態で、油圧シリンダ２４により昇降できるようになっている。また、チャック２０内部には、ケーシングチャック２３のストロークを検知するストロークセンサ２５（図２に図示）が設けられている。また、上記保持部２３ａの内面及び油圧シリンダ２３ｂのケーシング３２への当接面には、上記ケーシング３２の突条３６に対応する溝２３ｃ…が形成されており、ケーシング３２の突条３６がこれら溝２３ｃ…に係合することで、掘削時のケーシング３２の回転を阻止するようになっている。また、図２及び図４に示されるように、チャック２０の最下部には、上記ケーシングチャック２３とは別に、ケーシング３２を掴む補助ケーシングチャック２６が設けられ、該補助ケーシングチャック２６は、チャック２０内に固定的に設けられた上記固定保持部２２ａと、該固定保持部２２ａの裏面に対向して配置され、固定保持部２２ａに向かって伸長可能な油圧シリンダ２６ａとを備えたものである。なお、固定保持部２２ａは、杭チャック部２２と共用されている。
【００１４】そして、補助ケーシングチャック２６は、ケーシングチャック２３より下方において、固定保持部２２ａと油圧シリンダ２６ａとによりケーシング３２を挟持できるようになっており、ケーシングチャック２３によりアースオーガ３０を地盤から引き抜く際に、ケーシング３２を掴んだケーシングチャック２３を上昇させ、次いで、補助ケーシングチャック２６でケーシング３２を掴んで仮支持するとともに、ケーシングチャック２３からケーシング３２を放した状態で、ケーシングチャック２３を下降させ、次いで、ケーシングチャック２３でケーシング３２を掴むとともに、補助ケーシングチャック２６においてケーシング３２を放し、再び、ケーシング３２を掴んだケーシングチャック２３を上昇させることを繰り返すことで、クレーン等を用いずに自力でアースオーガ３０を地盤から引き抜くことができるようにするためのものである。
【００１５】次ぎに、以上のような杭圧入装置により鋼矢板２を地盤に圧入する杭圧入工法を説明する。まず、図１に示すように、杭圧入装置１０は、既設の鋼矢板２…をクランプ１１…により掴んだ状態で、新たに鋼矢板２を圧入することになる。この際には、アースオーガ３０をチャック２０内のケーシングチャック２３で掴んだ状態でケーシングチャック２３を油圧シリンダ２４により下降させるとともに、油圧シリンダ３５，３５によりスクリューロッド３４をケーシング３２に対して下降させることで、圧入される鋼矢板２の下方を先掘りする。この際には、スクリューロッド３４は、チャック２０内の油圧シリンダ２４によりケーシング３２とともに下降させられ、さらに、油圧シリンダ３５，３５によりケーシング３２に対して下降させられるので、油圧シリンダ２４の下降速度と、油圧シリンダ３５，３５の下降速度とを合わせた下降速度で下降することになり、スクリューロッド３４の下降速度が速くなることにより、スクリューロッドによる掘削速度が速くなる。なお、スクリューロッド３４の下端は、予め、ケーシング３２の下端より低くされるとともに、ケーシング３２に対して、スクリューロッド３４が下降するので、さらに、ケーシング３２の下端からスクリューロッド３４が延出することになる。
【００１６】次ぎに、ケーシング３２を掴んだケーシングチャック２３を油圧シリンダ２４により上昇させるとともに、スクリューロッド３４を油圧シリンダ３５，３５により上昇させることで、アースオーガ３０を引き上げ、かつ、鋼矢板２を杭チャック部２２で掴んだチャック２０を油圧シリンダ１５，１５で下降させて鋼矢板２を圧入する。この際には、下降の場合と同様にスクリューロッド３４の上昇速度が速くなる。また、スクリューロッド３４は、ケーシング３２に対しても上昇するので、ケーシング３２にスクリューロッド３４の下端が引き込まれることになり、この際に、スクリューロッド３４の周囲の土砂がスクリューロッド３４と一緒に引き込まれてケーシング３２の中に入ることになる。また、この際には、スクリューロッド３４が外周にスクリュー３３を有するので、土砂をスクリュー３３に載せた状態で確実にケーシング３２内に引き込む。
【００１７】従って、一度下降させたアースオーガ３０を引き上げることにより、引き上げられたアースオーガ３０の下方の地盤内に空間が形成されることになるが、上述のようにスクリューロッド３４の周囲の土砂がケーシング３２に引き込まれることにより、アースオーガ３０を引き上げた際に形成された空間の一部がスクリューロッド３４の周囲の土砂が落ち込むことにより埋まってしまうことがなく、確実に上記空間を形成できるとともに、上述のように空間の一部が埋まってしまうのを防止できることから、実質的に形成される空間の容積を大きくすることができる。これにより、アースオーガ３０を引き上げることで形成された空間に土砂を押込みながら鋼矢板２が圧入されるので、杭の圧入力を低減して硬質地盤でも杭を確実に圧入することができる。また、上述のように確実に上記空間を形成できるとともに、実質的に空間の容積を大きくできることから、単にアースオーガ３０を引き上げた場合に比較して、さらに杭の圧入力を低減することができ、これにより圧入速度をさらに速くすることができる。
【００１８】また、杭圧入装置１０は、自身の重量、掴んだ既設の杭の重量及び引抜抵抗力から反力を取るだけではなく、アースオーガ３０を引き上げる際のケーシング３２の引抜抵抗力からも反力を取ることができるので、杭圧入時の反力に対して余裕を持った状態で、杭を圧入することができる。すなわち、安定した状態で杭を圧入することができる。次ぎに、鋼矢板２及びアースオーガ３０を放した状態で、チャック２０を油圧シリンダ１５，１５により上昇させ、再び、上述のようにアースオーガ３０を下降させて先掘りを行なった後に、アースオーガ３０を引き上げながら鋼矢板２を下方に圧入する。そして、以上の動作を繰り返し行うことにより、順次鋼矢板２を圧入していき、最終的に鋼矢板２を予め決められた深さまで圧入する。
【００１９】そして、以上のような圧入動作を繰り返し行う際に、上述のようにケーシング３２に対してスクリューロッド３４を昇降させることで、ケーシング３２内に土砂を取り込んで、確実に鋼矢板２及びアースオーガ３０の下方の土砂を排土することにより、次ぎに、鋼矢板２及びアースオーガ３０を下降させる際に、鋼矢板２とケーシング３２との間に土砂が侵入するのを抑制することができるので、鋼矢板２とケーシング３２との間に土砂が侵入することにより、鋼矢板２の下端部とケーシング３２との下端部とが離れるのを防止することができる。また、油圧モータ３１及びスクリューロッド３４に油圧シリンダ３５、３５を介してケーシング３２が取り付けられているので、油圧シリンダ３５を伸長させて、ケーシング３２の上端から油圧モータ３１に接続されたスクリューロッド３４の上端部を露出させることができる。すなわち、油圧シリンダ３５，３５を伸長させるだけで、容易にケーシング３２から油圧モータ３１とスクリューロッド３４の接続部を露出させられるので、スクリューロッド３４を交換する際に、油圧モータ３１とスクリューロッド３４の接続部を露出させて、油圧モータ３１にスクリューロッド３４を容易に着脱させることができる。なお、本発明の杭圧入装置は、鋼矢板２用に限定されるものではなく、他の鋼管矢板、Ｈ型矢板、Ｚ型矢板、直線型矢板、コンクリート矢板等や他の矢板以外の杭にも応用できる。
【００２０】
【発明の効果】本発明の杭圧入装置及び杭圧入工法によれば、アースオーガの掘削速度及び引き上げ速度を速くできる。また、アースオーガを引き上げる際に、杭の下方に確実に広い空間を形成することができるので、杭の圧入に必要な圧入力を低減して、杭の圧入速度を速くすることができる。これらのことから杭の圧入作業の作業時間の短縮を図ることができる。また、アースオーガを引き上げる際に、杭及びアースオーガの下方から確実に土砂を排土することで、アースオーガと杭との間に土砂が侵入するのを防止して、アースオーガの下端部と杭の下端部が地盤中で離れるように変位するのを防止することができる。また、ケーシングに対して掘削ロッドを上下できることから、ケーシングの上端から掘削ロッドと該掘削ロッドを駆動する駆動手段との接続部を容易に露出させることができる。従って、掘削ロッドを交換する際に、掘削ロッドと該掘削ロッドを駆動する駆動手段との接続部をケーシングから露出させて、駆動手段への掘削ロッドの着脱を容易に行うことができる。
- 【公開番号】特開２０００−２０６９（Ｐ２０００−２０６９Ａ）
【公開日】平成１２年１月７日（２０００．１．７）
【発明の名称】杭圧入装置及び杭圧入工法
- 【出願番号】特願平１０−１６５６５３
【出願日】平成１０年６月１２日（１９９８．６．１２）
【出願人】
【識別番号】０００１４１５２１
【氏名又は名称】株式会社技研製作所
- 【代理人】
【識別番号】１０００９００３３
【弁理士】
【氏名又は名称】荒船 博司
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