JPH0526893B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 《産業上の利用分野》 この発明は杭などの地中貫入部材の打込み、引
抜き工法に関し、特に複合振動を利用した地中貫
入部材の打込み、引抜き工法に関する。

《従来技術と問題点》 周知のように、鋼管、Ｈ鋼、コンクリート製な
どの杭や、あるいは鋼矢板などの地中貫入部材を
地中に打設する工法として振動工法がある。

この種の工法では、一般的に鉛直発振機が用い
られ、これにより発生した上下往復振動を地中貫
入部材に与え、貫入部材の周面摩擦力を極力減少
させ、且つ、起振力によつて発振機および貫入部
材に生じた慣性力を利用して地盤中に貫入する。

ところが、鉛直発振機による地中貫入部材の打
込みは、地盤が軟弱な粘性土質あるいは砂質など
では、貫入も容易で短時間で打込むことができ
る。

しかし、地盤が硬い場合や、上記地質であつて
も中間に比較的硬い層が存在する地盤では、貫入
が困難となり著しく時間がかかる。

この解決法として、従来はウオータージエツト
やオーガー等によるプレボーリング工法を採用す
るなど補助工法を併用するか、大型の鉛直発振機
を使用して所定の深度まで貫入部材を打込んでい
たが、この方法では打設機械が大型化し、また、
経済的不利益が大きくなる。

そこで、本願出願人は、すでに特願昭55−
86645号公報で上下振動と捩じり振動とが合成さ
れた複合振動を加えることで、地中貫入部材の打
込み、引抜きが困難な地盤でも、容易にこれを可
能とする工法を開示している。

しかしながら、この工法でも次のような問題が
あつた。

すなわち、この工法で使用している発振機は、
偏心錘を有する発振軸を上下二段に配しているた
め、鉛直方向の長さが一段分だけ余分に長くな
り、従つてこの部分に相当する長さだけ杭長が犠
牲にされていた。

《発明の目的》 この発明は、上述した従来の問題点に鑑みてな
されたものであつて、その目的とするところは、
発振機の発振軸を同一平面内に配置することで、
上記杭長の問題を解消するとともに、遠隔操作を
容易にして施工能力を高めることのできる地中貫
入部材の打込み、引抜き工法を提供することにあ
る。

《発明の構成》 上記目的を達成するため、この発明の地中貫入
部材の打込み、引抜き工法は、鋼管、Ｈ鋼等の杭
や鋼矢板等の地中貫入部材の打込み、引抜き工法
において、該地中貫入部材の上端に、偏心錘を有
しそれぞれ個別に回転自在に支承された４個の発
振軸を、前後方向に配設された一対ずつの軸心が
同方向となりかつそれぞれの前後対の軸心が平行
となるように前後左右に平面的に配置し、各前後
対の発振軸はそれぞれ同方向、同回転数で回転さ
せるとともに、一方の前後対に対して他方を逆方
向、同回転数で回転させ、かつ、一方の対角位置
にある従発振軸が他方の対角位置にある主発振軸
に対し、各前後対の回転方向について同じ位相差
となるようにこれらの位相角を同時に変化させる
ようにした複合振動発振機を着脱可能に取付け、
該地中貫入部材の打込み、引抜きが地層の変化に
より困難になつた時に、該複合振動発振機の駆動
を止めることなく遠隔操作によつて前記主発振軸
に対する従発振軸の位相差を変化させることによ
り、上下方向及び捩じり方向の合成された複合振
動の方向を変化調整しつつ地中に該貫入部材を打
込み、もしくは地中より該貫入部材を引き抜くこ
とを特徴とする。

《実施例》 以下、この発明の好適な実施例について添附図
面を参照にして詳細に説明する。

第１図は、本発明に係る地中貫入部材の打込み
困難な地盤における打込み方法を示す図である。

地盤１０は、中間部分に硬い地盤層１２があつ
て、その下方に支持層１４が存在する。

同図において、１６は地中貫入部材など懸吊す
る移動式のベースマシンであつて、吊りワイヤ１
８、緩衝器２０を介して複合振動発振機２２を吊
り下げている。

地中貫入部材はこの実施例では、円筒形の鋼管
杭２４が使用され、下端には杭２４より若干大径
に形成され、先端が先鋭な十字形に形成され、杭
の外方に突出するリブを有するコーン２６が嵌着
され、上端は連結具２８を介して上記複合振動発
振機２２に接続されている。

上記複合振動発振機２２は、本願出願人により
特願昭59−136481号で開示したものであつて、概
略の構成は、偏心錘を有し、それぞれ個別に回転
自在に支承された４個の発振軸を前後方向に配設
された一対ずつの軸心が同方向となり且つ、それ
ぞれの軸心が平行となるように前後左右に平面的
に配置し、これらの発振軸のいずれか１つを駆動
軸とし、前後対の発振軸はそれぞれ同方向に回転
させるとともに、一方の前後対に対して他方を逆
方向に回転させ、さらにそれぞれの発振軸の回転
数が同一となるように構成してものであつて、前
後左右に配置された４個の前記発振軸の中間に回
転力を伝達するとともに、発振軸の運転中に遠隔
操作で一方の対角線上に位置する一対の発振軸を
所定の角度だけ同時に回転させて、他方の対角線
上に位置する一対の発振軸に対するこれらの発振
軸の位相角を調整できる。複数の平歯車から構成
された動力伝達部を介在させたことを特徴として
いる。

この発振機２２の複合振動の発生原理を第２図
に示す。

同図においては、同じ重量の偏心錘Ｗを有する
４個の発振軸Ａ，A′，Ｂ，Ｂが、前後方向に配
設された一対（ＡとB′，ＢとA′）の軸心が同方
向となり、且つそれぞれの軸心が平行となるよう
に前後・左右に平面的に配置されており、各発振
軸Ａ，A′，Ｂ，B′は、それぞれ矢印方向に同一
回転数で回転する。

すなわち、前後対（ＡとB′，ＢとA′）の発振
軸は同方向に回転し、左右の発振軸（ＡとＢ、
A′とB′）では回転方向が逆になつている。

ここで、対角線上に位置する発振軸ＡとA′を
主発振軸、ＢとB′を従発振軸と呼び、従発振軸
Ｂ，B′が主発振軸Ａ，A′に対し、各前後対の回
転方向について同じ位相差となるようこれらの位
相角を同時に変化できるものとする。

まず、主発振軸Ａ，A′と従発振軸Ｂ，B′の位
相角が同一の場合（位相差が零）、各発振軸Ａ，
A′、Ｂ，B′は第１図ａ−１、ａ−２、ａ−３、
ａ−４に示す状態で回転する。

この時の偏心錘Ｗの遠心力による起振力は、捩
じり方向の起振力が、同図ａ−２，ａ−４に示す
ように逆方向に作用して零となるため、上下方向
にのみ作用する。

次に主発振軸ＡとA′と逆発振軸ＢとB′の位相
差がπ（180゜）の場合には、各偏心錘Ｗは第１図
ｃ−１，ｃ−２，ｃ−３，ｃ−４に示す状態で回
転する。

この場合には、上下方向の起振力は、同図ｃ−
１，ｃ−３に示すように、方向が逆で大きさが等
しく変動するため、互いに打ち消し合つて零とな
る。

しかし、捩じり方向の起振力は、同図ｃ−２，
ｃ−４に示すように同一方向となり、左右の発振
軸（ＡとＢ，A′とB′）の合力となる。

さらに、主発振軸Ａ，A′を従発振軸Ｂ，B′の
位相差がπ／２（90゜）の場合には、各偏心錘Ｗは
第１図ｂ−１，ｂ−２，ｂ−３，ｂ−４に示す状
態で回転する。

この場合には、上下方向の起振力と捩じり方向
の起振力は、位相差が零またはπの時と比べて振
幅は小さくなるが、同一の周期すなわち上下方向
の起振力が最大となるとき、捩じり方向の起振力
も最大となるように変動する。

さらにまた、位相差が０＜θ＜π／２の場合に
は、上下方向の起振力が主となり、一方、これが
π／２＜θ＜πの場合には、捩じり方向の起振力
が主となる複合振動が発生する。

この複合振動モードは、位相差θの選択によつ
て任意に設定でき、地盤の性状に応じて適宜振動
モードが得られる。

鋼管杭２４を打込むには、鋼管杭２４のコーン
２６が硬い地盤層１２に到達するまでは、従来の
工法と同じように上下往復振動Ｘで行なう。

そして、鋼管杭２４の先端今２６が硬い地盤層
１２に突き当たり、打込が困難な状態になつた時
に、地上に設置された制御装置３０によつて上記
複合振動発振機２２の駆動を停止することなく操
作し、発振機２２の一方の対角線上の発振軸の偏
心錘の相対位置を変更して、上下往復振動Ｘと、
捩じり往復振動Ｙとが合成された複合振動Ｚが鋼
管杭２４に加えられるようにする。

ここで、複合振動Ｚの振動モードは、硬い地盤
層１２に適合したものに設定され、このことによ
り、上下往復振動Ｘは、発振機２２および鋼管杭
２４の慣性力を先端コーン２６に伝え、地盤層１
２を破壊して杭２４を貫入させ、且つ、上下往復
振動Ｘによつて杭２４の周面摩擦抵抗を大幅に低
減させる。

また、これと同時に捩じり往復振動Ｙは、杭２
４の先端コーン２６が、地盤層１２を剪断破壊す
るように作用し、これらの相乗作用により、硬い
地盤層１２に対しても容易に且つ短時間に鋼管杭
２４を貫入できる。

そして、鋼管杭２４が所定の支持層１４に到達
すると打込が終了する。

なお、上述した実施例のように、地盤１０の深
度方向の中間に、硬い地盤層１２が存在する場合
には、杭２４の打込みに先立つて地質調査して確
認しても良いが、例えば杭２４の貫入量を連続的
に測定しておき、硬い地盤層１２に杭２４が到達
すると貫入量が変化するため、これを検知して制
御装置３０を上述のように操作してもよい。

一方、地盤１０中に打込まれた鋼管杭２４を引
き抜くには、第３図に示す方法で行なう。

同図に示す状態は、鋼管杭２４が、例えば粘土
層の如き引抜きが難しい地盤１０に打込まれてい
る状態であつて、まず、鋼管杭２４の杭頭に、第
１図と同じようにベースマシン１６に吊り下げら
れた複合振動発振機２２を連結具２８によつて接
続する。

しかる後に、複合振動発振機２２を駆動し、鋼
管杭２４に上下往復振動Ｘと捩じり往復振動Ｙと
が合成された複合振動Ｚを加えながら上方に引き
抜くと、容易に引き抜くことができる。

この場合においても、複合振動Ｚの振動モード
は、杭２４が打込まれてている地盤１０の性状に
合せて設定する。

さて、上述の如く構成された本発明の方法にお
いては、鋼管杭２４の打込み、引抜きを容易且つ
短時間に施工できるとともに、杭２４が打込み中
に複合振動発振機２２による複合振動Ｚの振動モ
ードを、発振機２２の駆動を停止することなく広
範囲且つ任意に設定できるので、杭２４の貫入状
態や地盤性状の変化などの施工条件に応じて、最
も能率が向上する状態で施工できる。

また、上述したように鋼管杭２４の先端にコー
ン２６を装着することよつて、地盤の破壊貫入量
を増大できるとともに、コーン２６の外周リブの
地盤切崩しによる杭周面摩擦力の低減、さらに、
捩じり往復振動Ｙによる剪断撹乱作用が増加し、
粘性土などの地盤強度の低減がなされ、複合振動
発振機２２の打込み性能はさらに向上する。

なお、上記実施例では、地中貫入部材として鋼
管杭２４を例示したが、この発明の実施例はこれ
に限られるものではなく、コンクリート杭、鋼矢
板などであつてもよい。

特に、鋼矢板の打込み、引抜きに適用すると以
下の作用効果が得られる。

すなわち、鋼矢板の打込み、引抜き作業では、
地盤の性状以外に隣接鋼矢板との噛合いが必要と
なり、上下振動Ｘのみによつて打込み、引抜く
と、噛合部分の異常、噛合部の固着、共上りなど
の障害が発生して、作業が困難になることもある
が、これらの障害は捩じり往復振動Ｙを加えた複
合振動Ｚによつて排除でき、作業を円滑に行なう
ことも可能にする。

《発明の効果》 以上、実施例で詳細に説明したように、この発
明に係る地中貫入部材の打込み、引抜き工法によ
れば、平面的に配置した４個の発振軸を用いるの
で、これらによつて複合振動を発生する複合振動
機の高さを低減することができるとともに、一方
の対角位置にある従発振軸を同時に回転させるこ
とにより、対角位置にある発振機軸の同期状態を
常に保持して遠隔操作を容易にし、地層の変化に
迅速に対応して地中貫入部材の打込み、引抜きを
容易に行なうことができるという格別の作用効果
を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明による杭の打込時を示すもの
であつて、同図ａは全体図、同図ｂは要部拡大図
である。第２図は複合振動発振機の原理説明図で
ある。第３図はこの発明による杭の引抜時の説明
図である。 １０……地盤、１２……硬い地盤、１４……支
持層、１６……ベースマシン、１８……吊りワイ
ヤ、２０……緩衝器、２２……複合振動発振機、
２４……鋼管杭、２６……コーン、２８……連結
具、３０……制御装置。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 鋼管、Ｈ鋼等の杭や鋼矢板等の地中貫入部材
   の打込み、引抜き工法において、該地中貫入部材
   の上端に、偏心錘を有しそれぞれ個別に回転自在
   に支承された４個の発振軸を、前後方向に配設さ
   れた一対ずつの軸心が同方向となりかつそれぞれ
   の前後対の軸心が平行となるように前後左右に平
   面的に配置し、各前後対の発振軸はそれぞれ同方
   向、同回転数で回転させるとともに、一方の前後
   対に対して他方を逆方向、同回転数で回転させ、
   かつ、一方の対角位置にある従発振軸が他方の対
   角位置にある主発振軸に対し、各前後対の回転方
   向について同じ位相差となるようにこれらの位相
   角を同時に変化させるようにした複合振動発振機
   を着脱可能に取付け、該地中貫入部材の打込み、
   引抜きが地層の変化により困難になつた時に、該
   複合振動発振機の駆動を止めることなく遠隔操作
   によつて前記主発振軸に対する従発振軸の位相差
   を変化させることにより、上下方向及び捩じり方
   向の合成された複合振動の方向を変化調整しつつ
   地中に該貫入部材を打込み、もしくは地中より該
   貫入部材を引き抜くことを特徴とする地中貫入部
   材の打込み、引抜き工法。