JPH0788662B2 - 杭打機 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ＜産業上の利用分野＞ 本発明は、現場打の基礎杭の造成、地下連続体の造成等
のいわゆる中掘工法および基礎杭の圧入工法に使用する
杭打機に関する。

＜従来技術＞ 従来、現地で杭を打つ「場所打杭」の工法では、杭の下
部の支持層と接する部分や、杭打用の掘削穴と杭の周囲
に生ずる空隙はコンクリート等で固められるが、このコ
ンクリートの硬化時間は3.5〜５時間と短いため、コン
クリートが硬化しない短時間のうちに杭打を行う必要が
ある。

場所打杭を行う杭打機としてはアースドリル工法を行な
うアースオーガー式掘削機があるが、これは、スクリュ
ーを駆動装置により回転させて掘削していくものであ
り、地面の掘削につれてスクリューは深く土中に浸入
し、その分の土砂はスクリューを経て排出される。この
ため、適当時間運転後、土中に圧入されたスクリューに
新しいスクリューを継ぎ足ししなければならない。スク
リューを１本継ぎ足しするのに約20分かかり、例えば約
40mの掘削に１本5mのスクリューを用いると、このスク
リュー接続だけで約２時間半かかってしまう。また、掘
削につれて生ずる土砂は廃土となって地上に持出される
ので、この土砂を廃棄するために多大の時間と経費を要
するうえに、社会的には産業廃棄物となって公害問題が
生ずる。

べつに、杭打機としてベノト工法を行なうベノト式掘削
機がある。これは、掘削した土砂をケーシングを揺動し
つつ、グラブでつかんで地上まで持上げて廃棄するもの
であり、グラブを駆動するのに多大の動力を要し、しか
も、多量の廃土を処理しなければならないという問題が
ある。

また、リバース工法を行うリバース式掘削機があり、こ
れは、掘削時に多量の水を注入して掘削した土砂と水の
混合したヘドロとし、これをポンプでくみあげつつ掘削
を行うものであるが、この掘削機によれば、スクリュー
式のようにスクリュー接続に長時間を費やすことはない
が、前述したように多量のヘドロを廃棄しなければなら
ないので、そのための設備も必要であり、時間と経費が
かかり、社会的には産業廃棄物となって公害問題が生ず
る。

このため、コンクリート等が硬化してしまわないうち
に、できるだけ短時間で杭を打つことのできる必要があ
り、さらに廃土やヘドロ等の問題のない杭打機が望まれ
ている。

また、杭打後に、設置する構造物に対する杭の支持が充
分であることを確認するために、杭の支持力を測定する
必要があるが、従来は杭打後に重りを載せて載荷試験を
行ってきた。この載荷試験を特別に行わなくても、杭打
の最終段階で杭の支持力を杭打機等によって測定するこ
とができれば、さらに有利である。

＜発明の目的＞ 本発明の目的は、従来の杭打機におけるこのような問題
を解決しようとするものであって、スクリューを継ぎ足
す必要がなく、短時間で支持力の大きな杭を打つことが
でき、掘削された土砂をコンクリートミルクと混合して
掘削穴側壁より土中に吸収させるので、スクリューによ
る廃土がなく、実質的に廃土やヘドロがなく、公害問題
が生じない杭打機であって、しかも、狭い工事所要面積
で工事を行うことのできる杭打機を提供せんとするもの
である。

＜発明の具体的構成＞ このような目的を達成するための本発明は、下記の通り
である。

すなわち、本発明は、 ベースマシンと、 前記ベースマシンにステイによって支持されるリーダー
と、 このリーダーの長手方向に摺動可能に取付けられる駆動
装置と、 この駆動装置によって回転駆動させられ、かつ前記駆動
装置に挿通する接離可能なロッドと、 このロッドの先端に着脱自在に取付けられ、土層を堀削
する堀削ヘッドと、 この堀削ヘッドによる堀削が終了し、前記堀削ヘッドが
引き上げられた堀削穴に挿入されて据え付けられる中空
杭内かつその下端部に前記切削ヘッドを取り外した前記
ロッドの先端に付けてあるいはワイヤーで吊り下げて挿
入される撹拌ポンプとを有し、 前記駆動装置は、 この駆動装置内に設けられたモーターと、 このモーターの駆動力を減速する減速歯車列と、 この減速歯車列を経て回転駆動力が伝達されて回転し、
前記ロッドを挿通することのできる貫通孔を有する部材
と、 前記部材に挿通した前記ロッドを把持するチャックとを
有し、 前記ロッドは、その内部に穿孔され、それぞれコンクリ
ート供給源よりコンクリートミルクおよび圧縮空気供給
源より圧縮空気を送り込む第１および第２貫通孔と、下
端部に設けられた撹拌手段とを有し、 前記堀削ヘッドは、その先端が鋭角をなす形状を持ち、
その表面に設けられた堀削撹拌手段と、それぞれ前記ロ
ッドの第１および第２貫通孔を経て送られてきたコンク
リートミルクおよび圧縮空気を供給する第１および第２
供給口とを有し、 前記堀削ヘッドは、前記堀削撹拌手段により堀削された
土砂を前記第１および第２供給口からそれぞれ供給され
るコンクリートミルクおよび圧縮空気と前記堀削撹拌手
段および前記撹拌手段により混合撹拌して流動物としつ
つ土層を堀削し、 前記撹拌ポンプは、その先端に設けられた、回転可能な
撹拌ブレードおよび前記流動物の吸引口と、後端に設け
られた、前記流動物の排出口と、前記撹拌ブレードを回
転駆動するモータと、前記撹拌ポンプの駆動モータとを
有し、 前記撹拌ポンプは、前記切削穴に挿入された前記中空杭
の下端部に挿入されて、前記堀削穴に充満する前記流動
物を撹拌吸引するとともに排出する循環により前記中空
杭の端部を減圧状態にして前記中空杭を降下させること
を特徴とする杭打機を提供するものである。

また、本発明は、上記杭打機であって、 さらに、さらに、前記堀削穴の周囲に据え付けられ、前
記切削穴に挿入された中空杭を保持するジャッキを有
し、このジャッキは、前記中空杭を保持するホールドチ
ャックと、前記中空杭を前記切削穴内に強制的に圧入す
る圧入チャックと、この圧入チャックを駆動する油圧シ
リンダーと、この油圧シリンダーの油圧を測定する油圧
計とを有することを特徴とする杭打機を提供するもので
ある。

以下に、本発明の杭打機の好適な１実施例について第１
図〜第９図を用いて説明し、本発明の具体的構成につい
て詳述する。

従来のアースドリル工法に用いるアースオーガーでは、
第９図に示すように、駆動装置12はクレーン等のベース
マシン13に、ステイ２によって支持されたリーダー１の
ガイド40に沿って垂直方向に昇降自在に装着されてい
る。駆動装置12の下端に、スクリュー５を有するトルク
チューブ42の上端が固定されている。アースオーガーは
トルクチューブ42の駆動装置12を有し、このトルクチュ
ーブ駆動装置12によってトルクチューブ42を回転しつ
つ、垂直方向に螺合により降下させて掘削を行うもので
ある。掘削によって生じる土砂は、トルクチューブ42の
回転降下によってスクリュー５にのって上昇し、スクリ
ュー５を継足することにより土砂を廃棄し、掘削が進め
られる。

本発明の杭打機は、第１図に示すように、ベースマシン
13と、ベースマシン13にステイ２を介して支持されるリ
ーダー１と、リーダー１の長手方向に取付けられてある
ガイド40に摺動可能に取付けられる駆動装置12と、この
駆動装置12に挿通するロッド３と、ロッド３の先端に着
脱自在に取付けられる掘削ヘッド４とを有する。

ベースマシン13はクレーン等の公知の掘削用機械を用い
る。

駆動装置12は、第４図に示すように、モーター25と、少
なくとも高速側減速機26と低速側減速機27を有する減速
歯車列を有する。また、この駆動装置12には、第５図に
示すように、モーター25の回転運動を高速側減速機26と
低速側減速機27によって減速された回転駆動力が伝達さ
れて回転し、ロッド３を挿通することのできる貫通孔を
有する部材47を設けてある。これは第６図に示すように
ギヤ47であってもよい。さらに、駆動装置12は、上記貫
通孔を有する部材47に挿通したロッド３を把持するチャ
ック24を有する。

第５図に示すように、モーター25の駆動は高速用減速機
26を経てギヤ45に伝えられ、ギヤ46で回転方向を変えら
れて、ギヤ47でさらに減速される。ギヤ47はロッド３を
貫通軸として取付けられているので、モーターの駆動力
は減速されてギヤ47に伝わり、ロッド３を回転させる。
ロッド３の回転により掘削ヘッド４が回転する。掘削ヘ
ッド４の回転数は地盤の硬さ等の諸条件によって適宜決
定する。

駆動装置12の下端のチャック24はロッド３を緊締保持す
る作用をする。このため、第１くさび39および第２くさ
び41を有し、これらはベアリング55により回転可能とさ
れている。この外側に、シリンダロッド48およびシリン
ダ50を有する油圧装置により、ロッドの緊締がくさび作
用により行われる。シリンダロッド48により、シリンダ
50を第５図でみて上方に移動させた時、第１くさび39上
を第２くさび41が相対的に摺動して、くさび39を内方
に、すなわちロッド３に向けて押し当てて、ロッド３を
チャックすることができる。ロッド３を解放する時は上
記と逆の作用を行わせれば良い。

ロッド３は第４〜６図に示すように、駆動装置12に貫通
して設けられ、掘削穴全長の所要長さに接続することが
できる。ロッド３の断面形状は角形、丸形等種々のもの
が可能である。しかし、通常は第２および６図に示すよ
うに角形ロッドであることが好ましい。

なぜならば、第６図に示す部材47により、モーター25か
らギヤ45,46,47を経て伝えられる回転運動をロッド３に
正確に伝えるために、角ロッドであることが好ましい。
また、必要に応じて、ロッド３の下端部には掘削された
土砂を混合することのできる撹拌爪56を設けることがで
きる。ロッド３は、第２図に示すように、コンクリート
供給源よりスイビル等のコネクター44（第１図参照）を
経て供給されるコンクリートミルクを送り込む貫通孔７
と、圧縮空気供給源よりコネクター44を経て供給される
圧縮空気を送り込む貫通孔６を有する。この貫通孔6,7
によって、掘削中の掘削ヘッドに所望の流量でコンクリ
ートミルクおよび圧縮空気を送り込むことができる。の
貫通孔6,7のロッド内への配置や、形状は種々のものが
可能であり、その一例を第２図に示す。ロッド３の下端
には貫通孔29を設け、掘削ヘッド４を着脱自在に取付け
ることができる。

掘削ヘッド４は、ロッド３より送られてきたコンクリー
トミルクおよび圧縮空気を排出する供給口7a,7aを有す
る。また、掘削ヘッド４は土層の掘削に必要な先端が鋭
角をなす形状を有し、その表面には突起、爪、スクリュ
ー等の掘削撹拌に必要な手段９を設ける。掘削ヘッド４
は、ロッド３の貫通孔29と掘削ヘッド４の貫通孔30をピ
ン31によって接合し、ロッド３に固定することができ
る。

上記杭打機を用いて杭を形成する方法につき簡単に説明
する。

掘削ヘッド４は、ロッド３により回転運動を伝えられて
回転して土層を掘削し、コネクタ44を経てロッド３に供
給されるコクリートミルクと圧縮空気が供給されて、ヘ
ッド４の回転運動により撹拌混合され、掘削された土砂
と混合するので、土層のいわゆるＮ値が０に近くなり、
また、土砂の混じったコンクリートミルクが掘削穴の側
壁より自然に土層中に浸み込み、地盤の改良も促進され
る。

ヘッド４は回転掘削しつつ自重で降下し、掘削穴が岩盤
等の支持層に達した後は、ヘッド４よりコンクリート濃
度の高いコンクリートミルクを注入して、後に述べる杭
打の際の中空杭の支持層部分として、いわゆる根固めを
行うことができる。

以上のように掘削が完了した後、ロッド３を引き上げて
掘削ヘッド４を引き上げ、掘削穴の地表部にジャツキ10
をすえつけ、中空杭51を保持して掘削穴にすえつける。

第７図に示す撹拌ポンプ11を掘削の完了した掘削穴に中
空杭51を経て入れる。ポンプ11は掘削ヘッド４を取はず
したロッド３の先端につけてもよいし、別にワイヤー等
でつり下げてもよい。撹拌ポンプ11は多段モーター17を
１以上有し、下端に吸引口15、上端に下向きが好ましい
排出口16を有する。撹拌ポンプ11の先端は撹拌に好まし
い例えばとがった形状を有し、図示のように螺旋ブレー
ド14とするのがよい。コンクリートミルクと空気と水と
土砂の混じった掘削穴中に充満する流動物を、効率良く
撹拌することのできるものであればよい。撹拌ポンプ11
の先端はモータ17により回転駆動され、土砂を撹拌す
る。

撹拌ポンプ11は、吸引口15より土砂と水と空気の流動物
を吸引し、排出口16より排出する循環により中空杭51の
端部を減圧状態として、中空杭51を徐々に降下させる。

ジャッキ10は第８図に示すように、ベースマシン13とア
ンカーボルト52で地表に固定され、ホールドチャック19
で中空杭51を保持する。

ジャッキ10は圧入チャック18をも有し、中空杭51を任意
の位置で保持して、別の中空杭51をホールドチャック19
で保持し、杭同志を溶接する。また、必要に応じてホー
ルドチャック19を中空杭からはずし、圧入チャック18を
シリンダー22によって下降させ、杭の圧入を行う。

また、ジャッキ10は油圧計20を有し、中空杭圧入中の油
圧を測定することにより、杭の支持力をも測定可能であ
る。

＜発明の作用＞ 本発明は上述の構成を有し、以下のように作用する。

ベースマシン13を杭打現場の地盤上に設置する。ロッド
３を掘削穴の必要長に接続してオーガー12に挿通する。
チャック８でロッド３を駆動装置12に把持する。ロッド
３の下端に掘削ヘッド４をピンで固定する。駆動装置12
のモーター25を駆動して、ギヤ47を回転し、ロッド３を
回転して掘削ヘッド４を回転する。掘削ヘッド４の回転
により地盤が掘削される。

掘削と同時に、ロッド３の貫通孔を経て、コンクリート
ミルクおよび圧縮空気を掘削ヘッド４の開口より掘削穴
に供給し、掘削ヘッド４の爪９により掘削した土砂とコ
ンクリートミルクと圧縮空気を混合し、地盤のいわゆる
Ｎ値を０に近くするので、掘削ヘッド４は回転しつつ自
重で下降して地盤を掘削することができる。

＜発明の効果＞ 本発明の杭打機は、掘削穴の全長に必要なロッドを最初
から駆動装置に接続してしまうから、掘削途中でスクリ
ューをつぎたす必要がなく、短時間で掘削穴をうがつこ
とができる。

また、ロッドを経て掘削ヘッド先端よりコンクリートミ
ルクと圧縮空気の注入ができるので、掘削穴の所定位置
に確実に注入することができる。

さらに、スクリューによる廃土がなく、確実的に廃土や
ヘドロの廃棄をする必要がなく、現場造成杭と異なり、
規格品のコンクリートパイルなどの中空管を使用して杭
打を行うことができるので、打込んだ杭が土砂の混じっ
た強度のないものとなったり、形状が不均一となったり
することがない。

以上のように、杭を現場で造成することなく、廃土が非
常に少なく、スクリュー等の交換も不必要なので、従来
の杭打機よりも狭い工事面積で杭打を行うことができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る杭打機の外観を示す側面図であ
る。 第２図は本発明に係る杭打機のロッドの断面図である。 第３図は本発明に係る杭打機の掘削ヘッドの断面図であ
る。 第４図は本発明に係る駆動装置の側面図である。 第５図は本発明に係る駆動装置の低速側減速機およびチ
ャックを示す断面図である。 第６図は本発明に係る駆動装置の低速側減速機とロッド
の関係を示す断面図である。 第７図は本発明に係る撹拌ポンプの側面図である。 第８図は本発明に使用するジャッキの側面図である。 第９図は従来例の杭打機の外観を示す側面図である。 符号の説明 １……リーダー、２……ステイ、 ３……ロッド、４……掘削ヘッド、 ５……スクリュー、6,7……貫通孔、 6a,7a……開口、８……チャック、 ９……爪、10……ジャッキ、 11……撹拌ポンプ、12……駆動装置、 13……ベースマシン、 14……ブレード、15……吸引口、 16……排出口、17……モーター、 18……圧入チャック、 19……ホールドチャック、 20……油圧計、21……ピストン、 22,23……シリンダー、 24……チャック、25……モーター、 26……高速側減速機、 27……低速側減速機、 28……駆動装置、29……ロッドの貫通孔、 30……ヘッドの貫通孔、 31……ピン、32……土層、 33……コンクリートミルクの浸み込んだ土層、 34……支持部分、35……水、 36,37……土砂・水・空気・コンクリートミルク混合
物、 38……支持層、39……第１くさび、 40……ガイド、41……第２くさび、 42……トルクチューブ、 43……ロットガイド、 44……コネクター、45,46,47……ギヤ、 48……シリンダロッド、 50……シリンダ、51……中空杭、 52……アンカーボルト、 53……基板、54……駆動部、 55……ベアリング、56……撹拌爪、 57……接合部

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ベースマシンと、 前記ベースマシンにステイによって支持されるリーダー
   と、 このリーダーの長手方向に摺動可能に取付けられる駆動
   装置と、 この駆動装置によって回転駆動させられ、かつ前記駆動
   装置に挿通する接離可能なロッドと、 このロッドの先端に着脱自在に取付けられ、土層を堀削
   する堀削ヘッドと、 この堀削ヘッドによる堀削が終了し、前記堀削ヘッドが
   引き上げられた堀削穴に挿入されて据え付けられる中空
   杭内かつその下端部に前記切削ヘッドを取り外した前記
   ロッドの先端に付けてあるいはワイヤーで吊り下げて挿
   入される撹拌ポンプとを有し、 前記駆動装置は、 この駆動装置内に設けられたモーターと、 このモーターの駆動力を減速する減速歯車列と、 この減速歯車列を経て回転駆動力が伝達されて回転し、
   前記ロッドを挿通することのできる貫通孔を有する部材
   と、 前記部材に挿通した前記ロッドを把持するチャックとを
   有し、 前記ロッドは、その内部に穿孔され、それぞれコンクリ
   ート供給源よりコンクリートミルクおよび圧縮空気供給
   源より圧縮空気を送り込む第１および第２貫通孔と、下
   端部に設けられた撹拌手段とを有し、 前記堀削ヘッドは、その先端が鋭角をなす形状を持ち、
   その表面に設けられた堀削撹拌手段と、それぞれ前記ロ
   ッドの第１および第２貫通孔を経て送られてきたコンク
   リートミルクおよび圧縮空気を供給する第１および第２
   供給口とを有し、 前記堀削ヘッドは、前記堀削撹拌手段により堀削された
   土砂を前記第１および第２供給口からそれぞれ供給され
   るコンクリートミルクおよび圧縮空気と前記堀削撹拌手
   段および前記撹拌手段により混合撹拌して流動物としつ
   つ土層を堀削し、 前記撹拌ポンプは、その先端に設けられた、回転可能な
   撹拌ブレードおよび前記流動物の吸引口と、後端に設け
   られた、前記流動物の排出口と、前記撹拌ブレードを回
   転駆動するモータと、前記撹拌ポンプの駆動モータとを
   有し、 前記撹拌ポンプは、前記切削穴に挿入された前記中空杭
   の下端部に挿入されて、前記堀削穴に充満する前記流動
   物を撹拌吸引するとともに排出する循環により前記中空
   杭の端部を減圧状態にして前記中空杭を降下させること
   を特徴とする杭打機。
2. 【請求項２】請求項１に記載の杭打機であって、 さらに、前記堀削穴の周囲に据え付けられ、前記切削穴
   に挿入された中空杭を保持するジャッキを有し、このジ
   ャッキは、前記中空杭を保持するホールドチャックと、
   前記中空杭を前記切削穴内に強制的に圧入する圧入チャ
   ックと、この圧入チャックを駆動する油圧シリンダー
   と、この油圧シリンダーの油圧を測定する油圧計とを有
   することを特徴とする杭打機。