JPH07100930B2 - 砂杭造成装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、砂供給用ホッパーの下方に垂下連設されたケ
ーシングを地盤中に挿入して、前記ホッパーからこのケ
ーシング内に砂を充填し、ケーシングを引き抜くことに
よって地盤中に砂、砂利、砕石等（以下単に砂という）
杭を造成する砂杭造成装置に関する。

（従来の技術） 従来におけるこの種の砂杭造成装置は、砂供給用ホッパ
ーの下部に設けたシュートにケーシングの上端部を直接
連結してなるもので、砂杭の造成にあたり、ケーシング
を起振機により打込むか、あるいは回転ケーシングを用
いてこれを回転させながら穿入し、而してケーシングが
所定の深さに達した後、ホッパーより砂をケーシング内
に所要量充填し、この充填後ケーシング上部に圧力エア
を供給してケーシング内のグラベルを押圧しながらケー
シングを引き抜くことによって、地盤中にケーシング１
本分の砂杭を造成している。

（発明が解決しようとする課題） 上記のような従来の装置では、１本の砂杭を造成するご
とにケーシング１本分の砂をホッパーからケーシング内
に充填するようになっていて、砂の充填中は他の作業が
中断されることになるため、砂杭を隣接した位置に順次
連続して多数本造成してゆく場合に１本当たりの砂杭造
成に要する時間が相当長くなって施工能率が悪かった。

本発明は、上記に鑑み、一度砂の供給を行えば少なくと
も２本の砂杭が作業を中断することなく連続的に行え
て、砂杭１本当たりの造成に要する時間を短縮すること
のできる砂杭造成装置を提供することを目的としてい
る。

（課題を解決する手段） 本発明は、上記の課題を解決するものであって、そのた
めの手段を実施例に対応する第１図を用いて説明する
と、次の通りである。

砂供給用ホッパー（６）と、該ホッパー（６）の下方に
垂下連設されたケーシング（４）とを備えてなる砂杭造
成装置において、前記ホッパー（６）とケーシング
（４）との間に、少なくともケーシング（４）１本分の
容量の砂を収容しうる砂タンク（５）が介設され、この
砂タンク（５）は、ケーシング（４）と同心状で且つケ
ーシング（４）よりも大径の筒状に形成されており、こ
の砂タンク（５）の底部にはケーシング（４）と連通す
る砂排出用開口部（12）が設けられると共に、この開口
部（12）に開閉弁（15）が設けられ、この開閉弁（15）
の下方にはケーシング（４）内に圧力エアを供給するエ
ア供給手段（21）が設けられてなることを特徴とする。

（作用） 本装置を使用して砂杭造成作業を開始するにあたり、開
閉弁（15）を開放して、ホッパー（６）より砂タンク
（５）内に供給した砂を、砂タンク（５）底部の砂排出
用開口部（12）からケーシング（４）内に充填する。砂
タンク（５）内に砂を所要量充填した後、開閉弁（15）
を閉鎖して、砂タンク（５）内に少なくともケーシング
（４）１本分の砂を充填する。

こうしてケーシング（４）及び砂タンク（５）内にそれ
ぞれ所要量の砂を充填した状態からケーシング（４）を
地盤中に貫入する。ケーシング（４）を所定深さまで貫
入した後、エア供給手段（21）によりケーシング（４）
内に圧力エアを供給してその内圧を上昇させ、それによ
りケーシング（４）内の砂を加圧しつつ、ケーシング
（４）を引き抜くことによって、ケーシング（４）内の
砂をその下端から押出して、地盤中に砂杭を造成する。

ケーシング（４）内の砂を全部地盤中に押出して、１つ
目の砂杭を造成し終えたた後、開閉弁（15）を開放し
て、砂タンク（５）内の砂をケーシング（４）内に充填
しながら、本装置を別の砂杭造成箇所へ移動させ、その
移動中に砂タンク（５）からケーシング（４）内への砂
の充填を終えておくことにより、当該別の砂杭造成箇所
での２つ目の砂杭の造成開始時には、ホッパー（６）に
よる外部からの砂の供給を行う必要がなく、１つ目の砂
杭の造成作業後、作業を中断することなく、２つ目の砂
杭の造成作業を開始できる。

本装置の砂タンク（５）は、ケーシング（４）と同心状
で且つケーシング（４）よりも大径の筒状に形成された
ものであるから、このタンク（５）の長さをケーシング
（４）よりも短くすることが可能であって、径を拡大す
ることによりケーシング（４）１本以上の砂容量を容易
に確保しうる形状にすることができ、これによってケー
シング（４）と砂タンク（５）を含む装置全体の長さを
十分短くできると共に、装置全体の重心位置を低くでき
る。このように、砂タンク（５）が少なくともケーシン
グ（４）１本分の砂を収容しうるものでありながら、こ
のタンク（５）を含む装置全体の長さを十分短く、その
重心位置を低くできるから、本装置を支持するリーダ等
は高さの低いものの使用が可能で、施工費の低減を図る
ことができると共に、砂杭造成作業中に装置全体が横揺
れするようなことがなく、ケーシング（４）の貫入及び
引抜き作業が容易且つ適正に行える。

因に、砂タンク（５）の径がケーシング（４）の径と同
一またはそれより小さかったり、また砂タンク（５）が
ケーシング（４）と偏心した状態に設けられた場合に
は、砂タンク（５）の長さはケーシング（４）と同じ程
度またはそれ以上の長さになると共に、装置全体の重心
位置が高く、またその重心位置がケーシング（４）の中
心軸線から外方へ離れることになる。そうなると、ケー
シング（４）と砂タンク（５）を含む装置全体の長さが
相当長くなって、高さの相当に高いリーダ等を使用する
必要があり、このためリーダ等を立設するための設備が
大型で非常に大掛かりなものとなって、施工費が高騰す
る上に、砂杭造成作業中に装置全体が横揺れを生じ易
く、ケーシング（４）の貫入及び引抜き作業に支障を来
たすのみならず、作業も非常な困難を伴うことになる。

（実施例） 実施例について図面を参照して説明すると、第１図は砂
杭造成装置を示しており、この図において１はクローラ
クレーン等に立設されたリーダ（図示せず）に昇降自在
に吊支される機枠で、この機枠１の下部に円筒状の回転
ケーシング２が回転自在に垂下連設され、この回転ケー
シング２は機枠１に配備された両側一対の電動機3,3及
び歯車伝動機構（図示せず）によって回転駆動される。
４は回転ケーシング２内に同心状に挿入された円筒状の
固定ケーシングで、その下端は回転ケーシング２の下端
近くまで延び、上端部は機枠１上部へ延びている。５は
機枠１の上部に固定ケーシング４と同心状に設置された
大径円筒状の砂タンクで、固定ケーシング４一本分の容
量の砂を十分に収容しうる大きさに形成されており、こ
の砂タンク５の上端部に砂供給用ホッパー６が連設され
ている。７は固定ケーシング４内に同心状に挿通された
中空状の内杆で、その上端部は上下駆動手段としての流
体圧シリンダ８に連動連結され、その下端部は固定ケー
シング４下端から突出していて、その突出端部にバイブ
レータとしてのバイブロフロット９が装着されている。
10は回転ケーシング２の下端部に下方へ突出し且つ内方
へ張り出すように配設された堀削刃である。

前記砂タンク５内には流体圧シリンダ８を保護するため
の保護管11が設けてあって、上端部は砂タンク５の上壁
部に固着され、下端部は砂タンク５のすり鉢状底壁部5a
を貫通して固定ケーシング４の上端部に連通連結されて
いる。この砂タンク５の底壁部15aには砂排出用開口部1
2が設けられ、この開口部12は底壁部5aの下方に形成さ
れた傾斜状の連通路13を通じて固定ケーシング４の上端
部に連通しており、この連通路13の外側開口部は盲フラ
ンジ14により塞がれている。

前記砂排出用開口部12には開閉弁15が設けられ、この開
閉弁15は、砂タンク５の底壁部5a下面に枢着されて砂排
出用開口部12をその下面側から開閉する弁板16と、砂タ
ンク５の側壁部5b外面に設置された弁板駆動用の流体圧
シリンダ17（例えばエアシリンダ）と、弁板16と流体圧
シリンダ17とを連動連結するワイヤー18とからなり、流
体圧シリンダ17のピストンロッド17a先端部に連結され
たスライダー19が砂タンク側壁部5bに固着されたガイド
部材20に上下摺動可能に係合され、このスライダー19に
は、中間部をシーブ22で支持された前記ワイヤー18の一
端部が止着され、その他端部が弁板16に止着されてお
り、而して第１図に示すようにピストンロッド17aの収
縮時には弁板16が開放位置にあって、このピストンロッ
ド17aが下向きに伸長すると、ワイヤー18を介して弁板1
6が上向きに回動して砂排出用開口部12を閉じるように
なっている。前記連通路13内にはエア供給手段としての
エア供給パイプ21が突入配備され、このパイプ21によっ
て圧力エアが連通路13から固定ケーシング４内に供給さ
れる。

前記内杆上下駆動用の流体圧シリンダ８は例えば油圧シ
リンダからなるもので、そのシリンダ本体の上端部が砂
タンク５の上壁部に取着され、ピストンロッド8aの先端
部が内杆７の上端部に連結されている。この内杆７の下
端部に装着されているバイブロフロット９は、流体圧シ
リンダ８のピストンロッド8aが上向きに収縮作動して内
杆７が上限位置に達したとき、第１図の１点鎖線図示の
ように上端部が固定ケーシング４の下端部位に位置し
て、その下端開口部を塞ぎ、またピストンロッド8aが下
向きに伸長作動して内杆７が下動すると、固定ケーシン
グ４の下端部位から下方へ離間してその下端開口部を開
放する。内杆７の下限位置においてバイブロフロット９
は第１図の実線図示の位置にある。

前記堀削刃10は、回転ケーシング２の下端部外周面の直
径方向対向位置に固着されて下向き突出した両側一対の
取付フレーム23,23のそれぞれの下端部に固着されてい
る。第１図及び第２図から明らかなように各堀削刃10は
その下端部にカッティングエッジ10aを有し、このカッ
ティングエッジ10aは、外端部が回転ケーシング２の外
周面位置よりも外側に突出し且つ内端部が固定ケーシン
グ４の内周面位置よりも内方側へ十分に張り出すように
突出して、その外端部から内端部にわたって両ケーシン
グ2,4を内外方向に横切るように延びている。また各堀
削刃10は、その全体側面が回転ケーシング２の中心軸線
を通る鉛直面に対して例えば30°〜40°の傾きを有し、
且つ内端部側が回転ケーシング２の回転方向側へ例えば
20°〜30°倒れるように配置されている。尚、各取付フ
レーム23の下端部には補強枠片24が堀削刃10との間に介
装されている。また、回転ケーシング２の下端部には両
堀削刃10,10の周方向中間位置に補強堀削部片25が取付
けてあり、この補強堀削部片25は各堀削刃10で堀削され
た土砂等を更に破砕する機能を有すると共に、堀削刃10
とバランスするバランス錐の役割を有するものである。

前記回転ケーシング２には排土用の穴部26が多数開口形
成してあり、固定ケーシング４内部には該固定ケーシン
グ４下端からエアジェットを噴出させるためのエアジェ
ット供給パイプ27が配管されている。

前記バイブロフロット９は、図示は省略するが、電動機
とこれの出力軸に連結した偏心軸体とが内蔵してあっ
て、電動機の回転による偏心軸体の偏心回転によって横
方向の振動を発生するようになっている。この電動機用
のキャップタイヤは内杆７の内部に挿通させ、内杆７上
部の適当箇所から外部に延出させてある。そして、この
バイブロフロット９は、ケーシング貫入時には内杆７の
上昇により第１図の１点鎖線図示の位置にあって、非作
動状態にあり、またこの位置で固定ケーシング４の下端
面を閉塞し、ケーシング引き抜き時には内杆７の下降に
より同図実線図示の位置まで下降されて固定ケーシング
４下端面を開放し、この位置で振動作用を行うようにな
っている。

次に、上述したような構成の装置を使用して軟弱地盤中
に砂杭を造成する方法を説明する。

砂杭造成作業を開始するにあたり、先ず開閉弁15を開放
操作して、ホッパー６より砂タンク５内に供給した砂
を、砂排出用開口部12から連通路13を通じて固定ケーシ
ング４内に充填する。勿論、このとき内杆７は上限位置
にあって、固定ケーシング４の下端がバイブロフロット
９によって閉塞されている。固定ケーシング４内に砂が
所要量充填されたならば（砂の充填量は固定ケーシング
４内に設けた周知の重錘式砂面検知装置で行う）、開閉
弁15を閉鎖し、引き続きホッポー６より砂を供給して、
砂タンク５内に固定ケーシング４一本分程の砂を充填す
る（この充填量は砂タンク５内に設けた重錘式砂面検知
装置により行う）。

こうして固定ケーシング４及び砂タンク５内にそれぞれ
所要量の砂を充填した状態から、回転ケーシング２を回
転駆動させながら固定ケーシング４と共に地盤中に貫入
してゆく。このケーシング貫入操作においては、回転ケ
ーシング２の下端部の堀削刃10及び補助堀削部片25の旋
回動作によって地盤を堀削できるため、硬い地盤層に遭
遇しても容易に堀進可能で、貫入操作を行うことができ
る。特に、堀削刃10は、外端部が回転ケーシング２より
外側に突出し、内端部が固定ケーシング４よりも内側に
突出して、その外端部から内端部にかけてケーシング2,
4を内外方向に横切るように延びるカッティングエッジ1
0aを形成していることから、地盤は回転ケーシング２の
周辺部のみならず、この回転ケーシング３によって囲ま
れる断面領域のほとんど大部分が堀削されることにな
り、したがって堀進時に回転ケーシング２下端及び固定
ケーシング４下端にかかる地盤抵抗が著しく軽減され、
これによってケーシング貫入作業が一層容易且つ迅速に
行われる。尚、ケーシング貫入中に回転ケーシング２と
固定ケーシング４との間に入り込んだ堀削土砂は、エア
ジェット供給パイプ27先端から噴射されるエアジェット
が固定ケーシング４下端部とバイブロフロット９との隙
間から固定ケーシング４の外周側に噴き出されて固定ケ
ーシング４外周面と回転ケーシング２内周面との間隙部
を昇流することから、両ケーシング2,4間での摩擦抵抗
を緩和されてこれら両ケーシング2,4間を通り、適宜土
砂排出用の開口部26から排出される。

回転ケーシング２が所定深さまで貫入されたならば、そ
の回転を停止し、そしてエア供給パイプ21からのエアの
供給を開始し、砂が充填されている固定ケーシング４の
上部空間のエア圧を上昇させる。こうして昇圧された圧
力エアによって固定ケーシング４内の砂を加圧する一
方、回転ケーシング２を貫入時と逆方向に回転駆動しつ
つこの回転ケーシング２の引き抜きを開始しながら、流
体圧シリンダ８を伸長作動して内杆７を下限位置まで下
降させ、固定ケーシング４下端面を開放し、同時にバイ
ブロフロット９を振動させ、更にエアジェット供給パイ
プ27よりエアジェットを噴出させる。こうした回転ケー
シング２の引き抜き動作に伴って固定ケーシング４の下
端から加圧された砂を押出して地盤中に砂杭を造成して
ゆく。この場合、固定ケーシング４下端から押出された
砂がバイブロフロット９による振動作用を受けるため、
十分に圧密された強固な砂杭を形成することができる。
回転ケーシング２を地上に引き上げることにより、１つ
目の砂杭の造成を終了する。

上記のようにして固定ケーシング４内の砂を全部地盤中
に押出して１つ目の砂杭の造成が終了すれば、内杆７を
上限位置へ上昇させて固定ケーシング４の下端を塞ぎ、
そして砂タンク５の開閉弁15を開放操作して、砂タンク
５内の砂を開口部12から連通路13を通じて固定ケーシン
グ４内に充填しながら、本装置を別の新たな砂杭造成箇
所へ移動し、その移動を終えるまでに砂タンク５内の砂
を固定ケーシング４内に充填し終えておき、そしてその
新たな箇所において引き続き上述と同様な一連の作業を
行って２つ目の砂杭を造成する。このように、２つ目の
砂杭の造成開始時にはホッパー６による外部からの砂の
供給を行う必要がないから、１つ目の砂杭造成終了後直
ちに２つ目の砂杭の造成作業を開始することができる。
したがって外部からの供給は３つ目の杭の造成作業に入
るまでの間に適宜行えばよい。

この実施例では固定ケーシング１本分の砂を収容しうる
砂タンクとしたが、ケーシング５〜６本分の砂を収容可
能な砂タンクを設ければ砂の補給なしに６〜７本の砂杭
が連続して効果的に造成できるものである。

また実施例では、回転ケーシングを回転駆動させながら
固定ケーシングと共に地盤中に挿入させるようにした
が、このようなダブルケーシングに代え起振機を使用す
ることにより単一のケーシング（固定ケーシング）に上
下振動を与えながら打込むようにしてもよい。

（発明の効果） 本発明の砂杭造成装置は、ホッパーとケーシングとの間
に、少なくともケーシング１本分の容量の砂を収容しう
る砂タンクを介設しているので、従来装置のように砂杭
１本を造成するごとに砂の供給充填を行う必要がなくな
って、一度砂の供給を行うと少なくとも２本の砂杭を、
作業を中断することなく連続的に行うことができ、それ
によって砂杭１本当たりの造成に要する時間を短縮する
ことができる。特に本発明装置では、砂タンクの底部に
はケーシングと連通する砂排出用開口部を設けると共
に、この開口部に開閉弁を設け、この開閉弁の下方にエ
ア供給手段を設けているので、ケーシング１本分の砂を
地盤中に容易に排出させることができて確実に砂杭を造
成できると共に、１つ目の砂杭造成を終えて２つ目の砂
杭造成箇所へ装置を移動する際に砂タンク内の砂が排出
落下することがなく、砂を有効に使用することができ
る。

また本発明装置において、少なくともケーシング１本分
の砂を収容しうる砂タンクは、ケーシングと同心状で且
つケーシングよりも大径の筒状に形成されたものである
から、このタンクの長さをケーシングよりも短くするこ
とが可能であって、径を拡大することによりケーシング
１本以上の砂容量を容易に確保しうる形状にすることが
でき、これによってケーシングと砂タンクを含む装置全
体の長さを十分に短くすることができると共に、装置全
体の重心位置を低くすることができる。このように、砂
タンクが少なくともケーシング１本分の砂を収容しうる
ものでありながら、このタンクを含む装置全体の長さを
十分に短く且つその重心位置を低くできるから、本装置
を支持するリーダ等には高さの比較的低いものを使用で
き、このためリーダ等を立設するための設備が簡単とな
って、施工費の低減を図ることができると共に、砂杭造
成作業中に装置全体が横揺れするようなことがなく、ケ
ーシングの貫入及び引抜き作業を容易且つ適正にしかも
安全に行うことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示す砂杭造成装置の縦断面
図、第２図は同上の装置の底面図である。 １機枠、２……回転ケーシング、３……電動機、４……
固定ケーシング、５……砂タンク、６……砂供給用ホッ
パー、10……堀削刃、12……砂排出用開口部、13……連
通路、15……開閉弁、21……エア供給パイプ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】砂供給用ホッパーと、該ホッパーの下方に
   垂下連設されたケーシングとを備えてなる砂杭造成装置
   において、前記ホッパーとケーシングとの間に、少なく
   ともケーシング１本分の容量の砂の収容しうる砂タンク
   が介設され、この砂タンクは、ケーシングと同心状で且
   つケーシングよりも大径の筒状に形成されており、この
   砂タンクの底部にはケーシングと連通する砂排出用開口
   部が設けられると共に、この開口部に開閉弁が設けら
   れ、この開閉弁の下方にはケーシング内に圧力エアを供
   給するエア供給手段が設けられてなることを特徴とする
   砂杭造成装置。