JPS6055112A - 軟弱地盤改良施工機における分配機構付動力装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明は、軟弱地盤改良施工機に搭載する動カニニット
およびその動力配分機構の技術に関する。

従来技術 軟弱地盤改良施工技術の一つとして従来から砂杭造成手
段が採用されていたが、同施工機は、垂直に吊下した貫
入装置の上部に設置した電気式起振機を励起させて同装
置に上下方向の振動を与え、その重量を利用して貫入装
置の端部の中空ケーシングを軟弱地盤の所定深さまで貫
入させた後、前記中空ケーシング内に上部から砂（安定
材）を供給する一方、ケーシング先端周縁に取付けた砂
を強制的に地盤へ排出・圧入１−る機構を油圧手段によ
り上下動させてケーシング内壁の砂を地盤中に押出して
突固め、同時にさきの起振機を弱く励起させて貫入装置
を地盤から引抜く工程における貫入装置と地盤との間の
摩擦力を軽減するようにして、ウィンチを用い、徐々に
貫入装置を引上げることにより、地盤中に砂杭または砂
柱を形成せしめるよう構成されている。

上記工程中、砂の強制的な排出・圧入機構は、一般的に
六って貫入装置の引抜き工程において砂を軟弱地盤中に
押出し、突固める作業が必要な場合のみ稼動すれば良い
。また、起振機は装置の引抜き工程では装置と軟弱地盤
との摺動摩擦を軽減するため比較的に弱い力で貫入装置
を引上げることができるよう弱いパワーで、たとえば貫
入工程におけるそれの１／３程度のパワーで励起させる
。

以上の説明から解るとおり、従来のこの種の施工機は少
くとも二種類（二系統）のパワー・ユニットを装備して
いなければなら７ｊい。そして、砂杭造成作業中のパワ
ー・ユニットの稼動状況をみると、貫入装置の地盤への
貫入工程では、油圧原動装置が全く遊ぶことになり、引
抜き工程では電力設備の２／３に近い容量が遊ぶことに
なり、造成の全工程を通して、いずれかのパワー・ユニ
ットが非稼動であったり、容量一杯に稼動していないと
いう如何にも稼動率の悪い運用がなされて来た。

すなわち、従来施工機は、総和としては必要以ら効率の
低い使用方法を採用し、結局、無駄な設備を常時、具備
していたために小型化の障害をなしていた。

また、二系統のパワー・ユニットを、それぞれ操作する
運用上の複雑さを免れＴＩい。

保守の点でも別々の技術が必要になり、手間がかかる。

等々の欠点があった。

目　的 そこで本発明は、 （イ）　これら二系統のパワー・ユニットを単一の型に
統一する。

（ロ）単一型式のパワー・ユニットと末端作動機との間
に動力分配手段を挿入する。

Ｇ／→　単一のパワー・ユニットの容量は、それ一つで
砂杭造成の全工程のうちの必要パワーのピーク量を供給
できる大きさとする。

ことにより、動力分配手段を操作して、貫入工程中はす
べてのパワーを起振機に供給し１貫入能力を増強して、
引抜き工程（砂杭造成）中は、一部たとえば１／３程度
のパワーな起振機（＝投入して中空ケーシングと地盤と
の間に働く摩擦力を軽減する一方、残余のパワーをすべ
て砂杭造成用の砂の強制的排出・圧入機構駆動のために
振向けるようにして、全工程にわたって搭載するパワー
・ユニットを効率よく稼動させ、トータルの設備動力を
低減し、しかも施工機の能力を増加させることができ、
以て設備のコンパクト化、ひいては施工機の低コスト化
を可能にするところの軟弱地盤改良施工機における分配
機構付動力装置を提供するものである。

構　成 本発明は、それぞれ可変の起振機および砂を強制的に地
盤へ排出・圧入する機構を備えた貫入装置を装備した軟
弱地盤改良施工機において、前記起振機および砂の排出
・圧入機構を駆動するための単一型のパワー・ユニット
と動力分配機構とを搭載し、前記パワー・ユニットの容
量は少くとも、起振機の全励起に必要なパワー容量また
は前記パワー容量の数分の１と前記砂を強制的に地盤へ
排出・圧入する機構の稼動に要するパワー装量との和の
いずれか大きな方、もしくは両者の容量を一致させたと
きの、それらの容量をまかｒｚうに必要な程度の大きさ
であり、同パワー・ユニットと各末端作動機との間を調
節可能な動力分配機構を介して連結したことを特徴とす
る軟弱地盤改良施工機における分配機構付動力装置。

であって、今、その実施例を図面に沿って説明すると下
記のとおりである。

実施例　１ 第１図は、本発明装置の油圧機構を用いたパワー・ユニ
ット系統図を示すものである。図中、１゜２および３は
油圧ポンプで、そのうち、１および２は可変容量型であ
る。ｆｆポンプからの出力は、それぞれ逆止弁を備えた
パイプ４，５および６を介して、動力分配機構としての
クローズド・センタ型電磁切換弁７゜８お上び９のボー
トＰに連結されている。また、ポンプ２および３の出力
を導くパイプ５および６はパイプ１０により連通してい
て、結局切換弁５および６のポートＰには共通の出力が
かがることにｒ、Ｈっている。さらに切換弁７，８およ
び９のポートＲはすべてパイプ１１に連結されており、
タンクに戻るようにされている。

電磁切換弁７および８における各ポートＡおよびＢはそ
れぜれ相互に連結されていて、ポートＡはそれぞれ油圧
型起振機の一対の偏心軸を回転させる油圧モータ１２ｊ
３の作動油の入口側に、ポートＢはモータ１２．１３の
作動油の出口側に連通している。

電磁切換弁９におけるボー１−　Ａは砂の強制的排出・
圧入機構を作動させるため同機に複数個取付けた油圧シ
リンダ１４内を区切るピストンの一方側空間に、ポート
Ｂは、その他方側空間に、それぞれ連通している。本発
明の油圧を用いる分配機構側動力装置の系統図の概略は
以上のとおりであるが、そのほか油圧系統の動作の保安
を考慮して、流量制御弁、リリーフ弁やフィルタまた必
要に応じて油冷却器等々が設置されているが、以下、説
明の作用、効果に対しては直接的関連がない。

（１）貫入装置の貫入工程 装置の貫入時には電磁切換弁７，８および９の弁のポジ
ションは、第２（ａ）図に示すとおりであって、すなわ
ち、切換弁７および８は中立位置においてボー１−Ｐ、
Ｒおよびボー）　Ａ、Ｂの間が閉じられていたものが、
信号に基き図でプランジャが右方に移動するからポート
ＰとボートＡ１ボートＲとボー１−　Ｂの間がそれぞれ
開き、ポンプ１，２および３からの作動油はすべて起振
機用の油圧モータ４２．１３の入口側に送込まれ、同モ
ータの出口側からの排出油はポート１３−Ｒを通ってバ
イブ１１側に流通し、油タンクに戻る。

この際、切換弁９は動作しないので依然として中立位置
を保ち、貫入の全工程を通じてボート間が閉じられてい
るため、いずれのポンプの作動油も砂を強制的に中空ケ
ーシングから地盤へ排出・圧入する機構の駆動用油圧シ
リンダ１４側に送給されないから、ポンプ１，２および
３の出力の総和が起振機を励起することになる。

本発明では、搭載したパワー・ユニット中、遊びのある
別の装置は無いので、パワー・ユニットの有効利用率が
１００係である。

したがって、小容量設備の割に貫入能力を大きくするこ
とができる。

ｒ（お、上述の貫入工程中、中空ケーシング先端に配置
した砂を強制的に地盤へ排出・圧入する機構は作動しな
いと云う前提を置いて説明を進めてきたが、地盤の質に
よっては起振機と上記砂の排出・圧入機構とを同時に作
動させた方が貫入効率が良好な場合もあり得る。ただし
、この際は、ケーシング内に砂ｆＩどの安定剤を詰める
以前に、前記機構だけを駆動させるものである。

この場合は、切換弁７および８を第２（ａ）図示の位置
に、しかも切換弁９は第２（ｂ）図のとおり作動さぜる
ことを要する。この為、起振機用油圧モータ１２，１３
に入るパワーは若干減少することも予想されるが、要す
るに総和でみて、貫入工程の能率が向上すれは、その目
的を達成したものとなる。

上記のような手段は、第２実施例として挙げた、すべて
に電気式制御手段を施した場合も実施可能であるが、そ
の説明は省略する。

（２）　引抜き工程 貫入装置の端部が軟弱地盤の所定深さまで貫入し終った
後は砂杭造成作業にかかるのであるが、これには中空ケ
ーシング内に地盤安定利である砂を充填し、さらに圧搾
空気を給気しつつ、砂を強制的に地盤へ排出・圧入する
手段を駆動することにより前記砂を軟弱地盤中に突固め
ながら中空ケーシングな徐々に引抜く。この際、中空ケ
ーシング周壁と軟弱地盤との間に生じる摩擦力を大ｒｉ
に弱める程度に起振機を作動させる必要がある。

したがって、パワー・ユニットは、この除砂の排出・圧
入機構作動用油圧シリンダ１４群と、起振機用油圧モー
タ１２，１３の双方を駆動しなければならない。

第２（１））図を参照して、引抜き工程における電磁切
換弁７，８および９の弁のポジションは切換弁７におい
てポートＰとボートＡ１ボートＲとポートＢが開かれる
が、切換弁８は中立位置を保ったままである。切換弁９
は、砂を強制的に地盤へ排出・圧入する機構作動用油圧
シリンダ１４のピストンの往復運動を制御するために、
そのプランジャは一定のザイクルで右方に移動し、左方
に移動１−る。

説明の都合上、図でボートＰとボートＢ、ボートＲとボ
ートＡとが開くものと１−る。したがって起振機用油圧
モータ１２，１３には油圧ポンプ１からの作動油のみが
供給されるから、起振機のパワーは貫入工程に比べて約
１／３とｒ、ｚる。一方、油圧ポンプ２および３の出力
は、バイブ５，６および１０に導かれて電磁切換弁９の
ボートＰζ−集中する。今ボートＰとボートＢが開いて
いるから、多量の作動油が同ボーＩ・を通すシリンダ１
４内のピストンの上側空間に供給され、ピストンを強く
、しかも高速で降下させ、これによって中空シリンダ内
；二充填された砂を軟弱地盤中に押出し、これを突固め
て砂杭造成作業を行わせる。ピストンが最終工程（二あ
るときに電磁切換弁９に信号を入れて、そのプランジャ
を左方に移動させ、ボートＰとボートＡ、ボートＲとボ
ートＢとを連通させればシリンダ１４内のピストンの動
きは油圧に制御されて、たちま基き貫入装置の引抜き作
業にあわせて実施すること（二よって中空ケーシング内
の砂を軟弱地盤中に柱状に施工することができる。

以上の説明で解るとおり、貫入装置直の引抜き工程、す
なわち砂杭造成のときも施工機に搭載したパワー・ユニ
ットの全容量を稼動させており、従べ施工機であれば電
カニニットの約２／３が遊ぶところであるのに、本発明
装置の場合は、遊んでいるパワー・ユニットは殆んどＴ
（い。

したがって、能力の割に小容量、小型設備を可能にする
ものであり、ひいては施工機全体のコストダウンに役立
つものとなる。

実施例２ 第３図は、本発明装置を電気式にしたパワー・ユニット
系統図を示すものである。したがって、本実施例の末端
作動機は、１−べて電気的作動機が用いられている。図
中、１５は施工機に搭載したパワー・ユニットで、発動
機駆動の６０　Ｈｚ、　１６０ＫＷの発電機、１６は動
力分配機構で、スイッチ１７、起振機操作盤１８および
周波数コンバータ兼操作盤１９から成り、入口に配した
二岐スイッチ１了の、その一方を貫入工程、他方を造成
工程とする。前記、貫入工程用端子は起振機駆動手段の
操作盤を介してそのまま貫入装置（−設置された起振機
につながれる。

造成工程用端子は、周波数コンバータ兼操作盤１９を介
して起振機駆動手段に連結する。前記の周波数コンバー
タは６０　Ｈｚを３３　Ｈｚ程度（二側波数を低下させ
、５０にＷを起振機駆動手段のために消費させるものと
する。

そのほか、造成工程用端子から直接、砂を強制的に地盤
に排出・圧入１−る機構駆動手段に給電するよう配線さ
れている。

（１）貫入工程 装置の貫入時４二は、動力分配機構１６のスイッチ１７
は貫入工程端子側に入れである。発電機１５によって発
電された６０　Ｈｚ、　１６０　ＫＷの電力はしたがっ
て、貫入工程端子を経て分配機構中の起振８％作盤１８
を介し、電動起振機駆動手段（二すべて供給され、他に
パワー・ユニットの遊びは無いから、施工機に搭載した
パワー・ユニットの全出力を貫入装置の起振機に供給す
ることになり、この為、従来施工機よりも全体として小
型容量であるにもかかわらず貫入能力の向上が図れるも
のとなる。

（２）引抜き工程 貫入装置の引抜き工程では、動力分配機構１６の造成工
程用端子側；ニスイッチ１７を投入する。同端子は、発
電機１５によって発電された６０Ｈｚ。

１６０にＷのパワーが、一方に周波数コンバータ兼操作
盤１９を通って約３３　Ｈｚに周波数変換が行われた約
５０にＷの電力が起振機駆動手段２０側へ、他方、残り
の１１０にＷの電力が６０　Ｈｚのまま、直接連結され
た砂を強制的（二中空ケーシングから地盤へ排出・圧入
する機構の駆動手段側（二給電されることになる。

してみると、起振機は貫入工程におけるパワーの約１／
３のパワーを消費するものであり、貫入装置引抜き工程
で生じる中空ケーシング周壁と軟弱地盤との間の摩擦力
を軽減するに必要な程度の起振力な生じるようになる。

以上のとおりであって、施工機に搭載したパワー・ユニ
ットは、その全工程にわたって必要とされる容量のすべ
てを供給して部分的にも遊ばせる時間を持たないから稼
動効率は１００チであり、従来施工機のそれに比べ、機
械的諸元が同一であるならば、そのパワー・ユニットを
大巾に小容量、小型化することが可能となる。

効　果 本発明装置は、上述のとおり、起振機、砂の強制排出・
圧入手段を備えた貫入装置による砂杭施工機において、 （イ）施工機に搭載するトータルの設備動力の容量を大
巾に低減する。

（ロ）施工機能力のうちの貫入能力が向上する。

ことができる動力分配機構を備えた動力設備を提供し、
以て、施工機自体のコンパクト化ならびに低コスト化に
効果あらしめるものとする。

【図面の簡単な説明】

第１図は１１本発明装置の一実施例の油圧系統略作動図
で、第２（ａ）図は貫入装置の貫入工程における各電磁
切換弁のボジンヨン、第２（ｂ）図は、同じく引抜き工
程における各電磁切換弁（１個を除く）のポジション、
第３図は、本発明装置の他の実施例の電力系統略図を示
す。 １．２および３・・・・・油圧ポンプ ７．８および９・・・・・電磁切換弁 １２および１３・・・・・起振機用油圧モータ１４・・
・・・砂の強制排出・圧入機構用油圧シリンダ１５・・
・・・・発電機 １６・・・・・・動力分配機構 １８・・・・・起振機操作盤 １９・・・・・周波数コンバータ兼操作盤２０・・・・
・・起振機駆動手段 ２１　・・・・砂の強制的排出・圧入機構駆動手段代理
人　弁理士　永　１）浩　−

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. それぞれ可変の起振機および砂を強制的に地盤へ排出・
   圧入する機構を備えた貫入装置を装備した軟弱地盤改良
   施工機において、前記起振機および砂の排出・圧入機構
   を駆動１−るための単一型のパワー・ユニットと動力分
   配機構とを搭載し、前記パワー・ユニットの容量は少く
   とも、起振機の全励起に必要なパワー容量または前記パ
   ワー容量の数分の１と前記砂を強制的に地盤へ排出・圧
   入する機構の稼動に要１−るパワー容量との和のいずれ
   か大きな方、もしくは両者の容量を一致させたときの、
   それらの容量をまかなうに必要Ｔｆ程度の大きさであり
   、同パワー・ユニツ１−と各末端作動機との間を調節可
   能ｒｘ動力分配機構を介して連結したことを特徴とする
   軟弱地盤改良施工機における分配機構付動力装置。