JP2011001719A

JP2011001719A - 杭打機及び鋼管杭の施工方法

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Publication number: JP2011001719A
Application number: JP2009144358A
Authority: JP
Inventors: Tokuo Murate; 徳夫村手; Takaaki Isogai; 隆明磯貝
Original assignee: Nippon Sharyo Ltd
Current assignee: Nippon Sharyo Ltd
Priority date: 2009-06-17
Filing date: 2009-06-17
Publication date: 2011-01-06
Anticipated expiration: 2029-06-17
Also published as: JP5248419B2

Abstract

【課題】簡単な装置構成で低空頭杭打ち作業を安定して行える杭打機及びこの杭打機を使用した鋼管杭の施工方法を提供する。
【解決手段】上部旋回体１４の前部に設けたフロントブラケット１５をベースマシン前後方向の支軸により回動可能に設けるとともに、フロントブラケットを支軸を中心として回動させる側部油圧シリンダを設ける。側部油圧シリンダを作動させてフロントブラケットを支軸を中心として回動させることにより、フロントブラケットに取り付けたリーダ１６を鉛直方向に立ち上げた作業角度と、リーダを水平方向に倒してリーダに昇降可能に設けられている回転駆動装置２０の杭装着孔をベースマシン側方に向けて開口させた杭着脱角度とに回動可能とした。
【選択図】図１

Description

本発明は、杭打機及び杭打機による鋼管杭の施工方法に関し、詳しくは、橋の下や工場内等の高さに制限のある場所で杭打ち作業を行う杭打機及びこの杭打機を使用して鋼管杭を施工する方法に関する。

橋の下や工場内、トンネル内、地下などの高さに制限のある場所での低空頭杭打ち作業を行う作業機（杭打機）として、リーダに昇降可能に設けた昇降枠に縦旋回装置を取り付け、該縦旋回装置の旋回体に中貫型回転駆動装置を取り付けた基礎機械が知られている。この基礎機械によれば、中貫型回転駆動装置を横向きに旋回させることにより、高さ制限がある場所でも、中貫型回転駆動装置に対する軸体（杭）の挿入や引き抜きを行うことが可能となる（例えば、特許文献１参照。）。

特開２００７−２９１８０７号公報

しかし、特許文献１に記載された構造では、リーダに設けた昇降枠の旋回体に中貫型回転駆動装置を取り付けているため、昇降枠や中貫型回転駆動装置の部分には、旋回体を旋回させるための旋回モータと、中貫型回転駆動装置を作動させるための駆動モータとが配置されることになり、これらのモータを、杭打機に一般的に使用されている油圧モータとした場合には、油圧配管の取り回しが極めて困難で、旋回体にも十分な強度が必要になり、装置構成が複雑になるだけでなく、重心位置が高くなって安定性も損なわれるという問題があった。

そこで本発明は、簡単な装置構成で高さに制限のある場所での低空頭杭打ち作業を安定した状態で行うことができる杭打機及びこの杭打機を使用した鋼管杭の施工方法を提供することを目的としている。

上記目的を達成するため、本発明の杭打機は、ベースマシン前部に設けたフロントブラケットにリーダを取り付け、該リーダに、杭装着孔を貫通形成した回転駆動装置を昇降可能に設けた杭打機において、前記フロントブラケットをベースマシン前後方向の支軸によりベースマシンに対して回動可能に設けるとともに、前記フロントブラケットとベースマシンとの間に、該フロントブラケットを前記支軸を中心として回動させる駆動手段を設け、該駆動手段によって前記フロントブラケットを前記支軸を中心として回動させることにより、前記リーダの角度を、鉛直方向の作業角度と前記杭装着孔の開口をベースマシン側方に向けて開口させた杭着脱角度とに回動可能としたことを特徴としている。

また、本発明の杭打機は、前記フロントブラケットが、前記上部旋回体の前部上面に設けられた支持枠に、上部旋回体の前後方向に向けて配置された支軸を介して回動可能に設けられていることを特徴としている。

さらに、本発明の杭打機は、前記回転駆動装置が、前記杭装着孔に着脱可能に装着される杭保持筒を備え、該杭保持筒の内周面は、杭を挿通可能な内径を有するとともに、該内周面には、杭外周面の杭軸線方向の複数箇所に突設した係合突起が杭保持筒の軸線方向に通過可能な凹溝が設けられ、該凹溝の側壁には、前記係合突起が係合する係合凹部が設けられていることを特徴としている。

また、本発明の鋼管杭の施工方法は、前記構成の杭打機を使用して鋼管杭を施工する方法であって、前記駆動手段によって前記フロントブラケットを前記支軸を中心として回動させることにより、前記リーダを前記回転駆動装置の杭装着孔の開口がベースマシン側方に向けて開口させた杭着脱角度とした状態で、前記杭装着孔に装着された杭保持筒内に鋼管杭を挿入し、該鋼管杭の外周面に突設した複数の係合突起を杭保持筒の内周面に設けた凹溝内に差し込み、鋼管杭下部側に突設した係合突起が前記係合凹部に係合可能な状態で杭保持筒と鋼管杭とを相対的に回動させて該鋼管杭下部側の係合突起と係合凹部とを係合させた後、前記駆動手段によって前記フロントブラケットを前記支軸を中心として回動させることにより、前記リーダを鉛直方向の作業角度に立ち上げた状態で回転駆動装置を作動させて鋼管杭を回転駆動するとともに回転駆動装置をリーダに沿って下降させることにより鋼管杭をあらかじめ設定した第１の深さに施工する第１施工段階と、該第１施工段階終了後に杭保持筒を回動させて前記鋼管杭下部側の係合突起と係合凹部との係合を解除して該下部側の係合突起を凹溝内に位置させた状態で回転駆動装置をリーダに沿って上昇させ、鋼管杭上部側に突設した係合突起を前記係合凹部に係合可能な状態として杭保持筒を回動させて該鋼管杭上部側の係合突起と係合凹部とを係合させた後、回転駆動装置を作動させて鋼管杭を回転駆動するとともに回転駆動装置をリーダに沿って下降させることにより鋼管杭をあらかじめ設定した第２の深さに施工する第２施工段階とを順次行うことを特徴としている。

本発明によれば、リーダを取り付けたフロントブラケットを介してリーダを作業角度と杭着脱角度とに回動させるので、フロントブラケット周りの構造を変更するだけでよく、簡単な装置構成とすることができる。また、回転駆動装置への油圧配管も容易に行うことができ、リーダ上部に重量物を追加する必要がないので、安定性も向上できる。

さらに、杭保持筒を介して杭を回転駆動装置に装着することにより、杭保持筒を交換するだけで外径が異なる杭に容易に対応することができる。そして、杭保持筒内周面に、杭外周面に設けた複数の係合突起が通過可能な凹溝と係合突起が係合する係合凹部とを設けることにより、回転駆動装置の昇降範囲より長い杭を施工することができる。

本発明の杭打機の一形態例を示す側面図である。同じく正面図である。リーダを水平方向に倒した状態を示す杭打機の正面図である。図１のIVーIV断面図である。図４に示す状態からリーダを４５度回動させた状態を示す断面図である。図４に示す状態からリーダを９０度回動させた状態を示す断面図である。鋼管杭と杭保持筒とを示す斜視図である。杭保持筒の一部断面正面図である。図８のIX−IX断面図である。杭保持筒の他の形態例を示す一部断面正面図である。図１０のXI−XI断面図である。鋼管杭の施工手順の一例を示す説明図である。

本形態例に示す杭打機１１は、クローラ１２を備えた下部走行体１３と、該下部走行体１３の上部に旋回可能に設けられた上部旋回体１４とで構成されたベースマシンと、前記上部旋回体１４の前部に設けられたフロントブラケット１５に前後方向に傾動可能に取り付けられたリーダ１６と、該リーダ１６をフロントブラケット１５の後部から支持する後部油圧シリンダ１７と、前記上部旋回体１４の前方左右に設けられた一対のフロントジャッキ１８と、上部旋回体１４の後方左右に設けられた一対のリアジャッキ１９と、前記リーダ１６に昇降可能に設けられた回転駆動装置２０と、該回転駆動装置２０をリーダ１６に沿って昇降させるための昇降用油圧モータ２１及び複数のスプロケット２２に掛け回された昇降用チェーン２３とを備えており、上部旋回体１４には、運転室２４及びエンジンや油圧ユニットを収納した機器室２５が設けられている。この杭打機の全高は２ｍ程度に収められており、橋の下や工場内、トンネル内、地下などの高さに制限のある場所で低空頭杭打ち作業を行ったり、これらの場所を通過することができるように形成されている。

回転駆動装置２０は、回転駆動部２０ａの中心に杭装着孔２０ｂを備えた、いわゆる中貫型回転駆動装置であって、杭装着孔２０ｂには、杭保持筒２６を介して鋼管杭２７が装着され、回転駆動部２０ａの基部に設けられた杭旋回用油圧モータ２０ｃを作動させることにより、杭保持筒２６を介して鋼管杭２７が旋回する。また、リーダ１６が略鉛直方向に立ち上がった作業角度のときに昇降用油圧モータ２１で昇降用チェーン２３を駆動することにより、リーダ１６に沿って回転駆動装置２０が昇降し、鋼管杭２７を地中に打ち込んだり、地中から引き抜いたりすることができる。

前記フロントブラケット１５は、上部旋回体１４の前部上面に設けられた支持枠２８に、上部旋回体１４の前後方向に向けて配置された支軸２９を介して回動可能に設けられており、支持枠２８の側方に突設したアーム２８ａの先端部とフロントブラケット１５の側面部との間には、フロントブラケット１５を支軸２９を中心として回動させる駆動手段である側部油圧シリンダ３０が設けられている。このように設けられたフロントブラケット１５は、図４に示すように、側部油圧シリンダ３０が短縮した状態では、該フロントブラケット１５取り付けられたリーダ１６が略鉛直方向を向いた作業角度となり、後部油圧シリンダ１７及び側部油圧シリンダ３０の伸縮状態を調節することによってリーダ１６を所定の作業角度とすることができる。

図４に示すリーダ１６の作業角度の状態から側部油圧シリンダ３０を伸長させていくと、図５に示すように、フロントブラケット１５は、上部旋回体１４に固着された支持枠２８に対して支軸２９を中心に側方に向けて回動し、フロントブラケット１５に取り付けられたリーダ１６が、上部旋回体１４の正面から見て反時計回りに回動していく。側部油圧シリンダ３０を最大に伸長させると、図３及び図６に示すように、フロントブラケット１５は、リーダ１６が略水平となる角度まで回動し、リーダ１６に取り付けられている回転駆動装置２０の杭装着孔２０ｂの両端開口が上部旋回体１４の側方に向けてそれぞれ開口した杭着脱角度まで回動した状態になる。

このように、側部油圧シリンダ３０を伸長作動させてフロントブラケット１５を回動させ、リーダ１６を水平方向の杭着脱角度に倒して中貫型の回転駆動装置２０を横向きとし、杭装着孔２０ｂの両端開口を側方に開口させることにより、回転駆動装置２０に対する鋼管杭２７の着脱を上部旋回体１４の側方から行うことができるので、高さ制限がある場所で施工する際の回転駆動装置２０に対する鋼管杭２７の着脱を容易に行うことができる。

また、リーダ１６を取り付けるフロントブラケット１５を、前後方向の支軸２９によりベースマシンの上部旋回体１４に回動可能に設けるとともに、該フロントブラケット１５を約９０度回動させるための側部油圧シリンダ３０を設けるだけでよいため、従来から一般的に用いられているリーダ１６及び回転駆動装置２０をそのまま用いることが可能であることから、一般的な杭打機に対して簡単な構造変更を行うだけで対応することができる。

さらに、リーダ１６に対して回転駆動装置２０を回動させる特許文献１に記載されたものに比べて構造を簡略化することができ、油圧配管の取り回しも容易になるとともに、重心位置が高くなることもなく、安定した状態で作業及び走行を行うことができる。

図７に示すように、杭保持筒２６を介して回転駆動装置２０に装着される鋼管杭２７の外周面には、鋼管杭２７の軸線方向の上下２箇所で、鋼管杭２７の中心を挟んだ対向位置の２箇所には、上部係合突起３１と下部係合突起３２とがそれぞれ突設されている。

また、杭保持筒２６は、保持する鋼管杭２７を挿通可能な内径を有する円筒体からなるものであって、円筒体上端には、回転駆動装置２０の杭装着孔２０ｂの上部側開口縁に当接するフランジ２６ａが設けられ、円筒体胴部外周面には、杭装着孔２０ｂ内に設けられた旋回駆動部に係合する一対の突出部２６ｂが設けられている。さらに、杭保持筒２６の内周面には、前記係合突起３１，３２が通過可能な凹溝３３が軸線方向に設けられるとともに、該凹溝３３の下部側側壁には、係合突起３１，３２が係合可能な大きさの係合凹部３４が、円筒体胴部を貫通した状態で設けられている。

杭保持筒２６の長さは、フランジ２６ａを杭装着孔２０ｂの上部側開口縁に当接させたときに、円筒体下部に位置する係合凹部３４が杭装着孔２０ｂの下端から所定量突出し、係合凹部３４を外部から視認可能な長さに設定されている。また、係合凹部３４は、杭保持筒２６の上部に設けてもよく、上下部双方に設けることもできる。

前記鋼管杭２７における上部係合突起３１及び下部係合突起３２の上下方向の設置位置と、杭保持筒２６の長さ及び係合凹部３４の位置とは、鋼管杭２７の長さ及び回転駆動装置２０の昇降範囲によって設定されており、上部係合突起３１が係合凹部３４に対応した位置にあるときには下部係合突起３２が杭保持筒２６の下方に突出して凹溝３３から外れた状態になり、下部係合突起３２が係合凹部３４に対応した位置にあるときには上部係合突起３１が杭保持筒２６の上方に突出して凹溝３３から外れた状態になるように設定されている。

したがって、凹溝３３内に挿入した上部係合突起３１又は下部係合突起３２が係合凹部３４に対応した位置にあるときに、杭保持筒２６と鋼管杭２７とを相対的に回動させることにより、上部係合突起３１又は下部係合突起３２を係合凹部３４に係合させることができる。このとき、円筒体胴部を貫通した状態で係合凹部３４を設けているので、上部係合突起３１又は下部係合突起３２の位置及び係合凹部３４との係合状態を外部から視認することができる。

また、杭保持筒２６は、図８乃至図１１に示すように、外側形状が同一で、内径Ｄ１，Ｄ２が異なる複数の杭保持筒２６を用意しておくことにより、外径が異なる鋼管杭２７を施工する際でも杭保持筒２６を交換するだけでよく、回転駆動装置２０の杭装着孔２０ｂの構成を各鋼管杭の外径に合わせる必要がなくなり、外径が異なる鋼管杭２７の施工に容易に対応することができる。

次に、このように形成された杭打機を使用して複数の鋼管杭２７を埋設する手順を説明する。まず、施工する鋼管杭２７の外径に対応した杭保持筒２６を回転駆動装置２０の杭装着孔２０ｂに装着した状態で、側部油圧シリンダ３０を伸長作動させてフロントブラケット１５を支軸２９を中心にして回動させ、図３及び図６に示すように、リーダ１６を杭着脱角度である水平方向まで倒して杭保持筒２６の軸線を水平方向とし、杭保持筒２６の開口を上部旋回体１４の側方に向けて開口させた状態とする。

この状態で杭保持筒２６の一方の開口から、係合突起３１，３２を凹溝３３内に差し込むようにして鋼管杭２７を杭保持筒２６内に挿入する。この鋼管杭２７の挿入作業は、図３に示すように、台車３５の上面に設けたローラ３６に鋼管杭２７を水平に載置し、台車３５を回転駆動装置２０の近くまで移動させた状態で、鋼管杭２７を杭保持筒２６の方向に押し出すことによって容易に行うことができる。下部係合突起３２が係合凹部３４の位置に到達したときに鋼管杭２７の挿入を止め、鋼管杭２７及び杭保持筒２６を相対的に僅かに回動させて、通常は回転駆動装置２０を作動させて杭保持筒２６を順方向（杭打ち方向）に回動させることにより下部係合突起３２を係合凹部３４に係合させ、鋼管杭２７を杭保持筒２６に保持させる。下部係合突起３２と係合凹部３４との係合状態の確認は、係合凹部３４が円筒体周壁を貫通した状態で設けられているので、外部からの目視で確実に行うことができる。

次に、側部油圧シリンダ３０を短縮作動させてフロントブラケット１５を支軸２９を中心にして回動させ、図１及び図２に示すように、リーダ１６を鉛直方向の作業角度に立ち上げる。このとき、後部油圧シリンダ１７及び側部油圧シリンダ３０を必要に応じて伸縮させ、リーダ１６を所定の角度に調整する。この状態で回転駆動装置２０を作動させ、杭保持筒２６を介して鋼管杭２７を順方向に回転させるとともに、昇降用油圧モータ２１を下降方向に作動させ、昇降用チェーン２３を介して回転駆動装置２０をリーダ１６に沿って下降させることにより、鋼管杭２７を埋設していく。

図１２（Ａ）に示すように、鋼管杭２７をあらかじめ設定した第１の設定深さまで埋設施工する第１施工段階を終えた後、通常は、回転駆動装置２０が最も下降した状態になるまで鋼管杭２７を埋設した後、回転駆動装置２０を作動させて杭保持筒２６を逆方向に僅かに回動させ、下部係合突起３２と係合凹部３４との係合状態を解除して下部係合突起３２が凹溝３３内を通過可能な状態とする。

そして、昇降用油圧モータ２１を上昇方向に作動させて回転駆動装置２０をリーダ１６に沿って上昇させ、図１２（Ｂ）に示すように、上部係合突起３１と係合凹部３４とが係合可能な位置として回転駆動装置２０を作動させ、杭保持筒２６を順方向に回動させて上部係合突起３１と係合凹部３４とを係合させる。この状態で、前記第１施工段階と同様に、回転駆動装置２０を作動させて鋼管杭２７を回転させるとともに、昇降用油圧モータ２１を作動させて回転駆動装置２０をリーダ１６に沿って下降させる。これにより、図１２（Ｃ）に示すように、鋼管杭２７をあらかじめ設定した第２の設定深さまで埋設施工する第２施工段階が行われる。

鋼管杭２７を所定の深さに施工した後、杭保持筒２６を逆方向に僅かに回動させて上部係合突起３１と係合凹部３４との係合状態を解除し、上部係合突起３１が凹溝３３内を通過可能な状態としてから回転駆動装置２０を上昇させることにより、１本目の鋼管杭２７の埋設施工が終了する。

２本目以降の鋼管杭２７を施工するには、前記同様にリーダ１６を水平方向に倒して新たな鋼管杭２７を杭保持筒２６に保持させ、図１２に（Ｄ）に示すように、リーダ１６を鉛直方向の作業角度に立ち上げた後、埋設されている鋼管杭２７の上端と杭保持筒２６に保持した新たな鋼管杭２７の下端とを適宜な手段、例えばねじ結合によって接合してから、前記第１施工段階及び第２施工段階を順次行うことにより、２本目以降の鋼管杭２７を順次埋設施工することができる。

このように、リーダ１６の長さや回転駆動装置２０の高さ寸法などによって回転駆動装置２０の昇降範囲が限られている状態で、鋼管杭２７の外周面上下２箇所に突設した上部係合突起３１及び下部係合突起３２を使用して回転駆動装置２０を２回昇降させることにより、係合突起が一箇所の鋼管杭に場合に比べて長い鋼管杭を施工することが可能となり、杭打ち作業を効率よく行うことができる。

なお、杭着脱時には、リーダ１６を水平方向に倒して回転駆動装置２０を横向きにすることが基本であるが、施工現場の状況によっては、リーダ１６を４５度とか６０度回動させた状態で杭の着脱を行うことが可能である。また、高さにある程度余裕のある現場では、鋼管杭２７の外周面上下方向の３箇所以上に前記同様の係合突起を突設し、回転駆動装置２０を３回以上昇降させて施工することもできる。さらに、杭保持筒２６を使用せずに、鋼管杭２７あるいはその他の各種杭を回転駆動装置２０の杭装着孔２０ｂに直接装着することもできる。

１１…杭打機、１２…クローラ、１３…下部走行体、１４…上部旋回体、１５…フロントブラケット、１６…リーダ、１７…後部油圧シリンダ、１８…フロントジャッキ、１９…リアジャッキ、２０…回転駆動装置、２０ａ…回転駆動部、２０ｂ…杭装着孔、２０ｃ…杭旋回用油圧モータ、２１…昇降用油圧モータ、２２…スプロケット、２３…昇降用チェーン、２４…運転室、２５…機器室、２６…杭保持筒、２６ａ…フランジ、２６ｂ…突出部、２７…鋼管杭、２８…支持枠、２８ａ…アーム、２９…支軸、３０…側部油圧シリンダ、３１…上部係合突起、３２…下部係合突起、３３…凹溝、３４…係合凹部、３５…台車、３６…ローラ

Claims

ベースマシン前部に設けたフロントブラケットにリーダを取り付け、該リーダに、杭装着孔を貫通形成した回転駆動装置を昇降可能に設けた杭打機において、前記フロントブラケットをベースマシン前後方向の支軸によりベースマシンに対して回動可能に設けるとともに、前記フロントブラケットとベースマシンとの間に、該フロントブラケットを前記支軸を中心として回動させる駆動手段を設け、該駆動手段によって前記フロントブラケットを前記支軸を中心として回動させることにより、前記リーダの角度を、鉛直方向の作業角度と前記杭装着孔の開口をベースマシン側方に向けて開口させた杭着脱角度とに回動可能としたことを特徴とする杭打機。
前記フロントブラケットは、前記上部旋回体の前部上面に設けられた支持枠に、上部旋回体の前後方向に向けて配置された支軸を介して回動可能に設けられていることを特徴とする請求項１記載の杭打機。
前記回転駆動装置は、前記杭装着孔に着脱可能に装着される杭保持筒を備え、該杭保持筒の内径は穿孔する杭を挿通可能な内径を有するとともに、該杭保持筒の内周面には、杭外周面の杭軸線方向の複数箇所に突設した係合突起が杭保持筒の軸線方向に通過可能な凹溝が設けられ、該凹溝の側壁には、前記係合突起が係合する係合凹部が設けられていることを特徴とする請求項１又は２記載の杭打機。
請求項３記載の杭打機を使用して鋼管杭を施工する方法であって、前記駆動手段によって前記フロントブラケットを前記支軸を中心として回動させることにより、前記リーダを前記回転駆動装置の杭装着孔の開口がベースマシン側方に向けて開口させた杭着脱角度とした状態で、前記杭装着孔に装着された杭保持筒内に鋼管杭を挿入し、該鋼管杭の外周面に突設した複数の係合突起を杭保持筒の内周面に設けた凹溝内に差し込み、鋼管杭下部側に突設した係合突起が前記係合凹部に係合可能な状態で杭保持筒と鋼管杭とを相対的に回動させて該鋼管杭下部側の係合突起と係合凹部とを係合させた後、前記駆動手段によって前記フロントブラケットを前記支軸を中心として回動させることにより、前記リーダを鉛直方向の作業角度に立ち上げた状態で回転駆動装置を作動させて鋼管杭を回転駆動するとともに回転駆動装置をリーダに沿って下降させることにより鋼管杭をあらかじめ設定した第１の深さに施工する第１施工段階と、該第１施工段階終了後に杭保持筒を回動させて前記鋼管杭下部側の係合突起と係合凹部との係合を解除して該下部側の係合突起を凹溝内に位置させた状態で回転駆動装置をリーダに沿って上昇させ、鋼管杭上部側に突設した係合突起を前記係合凹部に係合可能な状態として杭保持筒を回動させて該鋼管杭上部側の係合突起と係合凹部とを係合させた後、回転駆動装置を作動させて鋼管杭を回転駆動するとともに回転駆動装置をリーダに沿って下降させることにより鋼管杭をあらかじめ設定した第２の深さに施工する第２施工段階とを順次行うことを特徴とする杭打機による鋼管杭の施工方法。