特開 2024-22181 杭施工支援システムを備えたバイブロハンマ杭打機

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024022181

(43)【公開日】2024-02-16

(54)【発明の名称】杭施工支援システムを備えたバイブロハンマ杭打機

(51)【国際特許分類】

   E02D 7/18 20060101AFI20240208BHJP

   E02D 1/00 20060101ALI20240208BHJP

【ＦＩ】

E02D7/18

E02D1/00

【審査請求】未請求

【請求項の数】3

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022125570

(22)【出願日】2022-08-05

(71)【出願人】

【識別番号】000179915

【氏名又は名称】ジェコス株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100087491

【弁理士】

【氏名又は名称】久門 享

(74)【代理人】

【識別番号】100104271

【弁理士】

【氏名又は名称】久門 保子

(72)【発明者】

【氏名】後藤 健治

【テーマコード（参考）】

2D043

2D050

【Ｆターム（参考）】

2D043AB01

2D043AB07

2D043AC05

2D050CB12

2D050CB32

2D050FF04

(57)【要約】

【課題】杭aが所定の支持層に到達したかを判定する杭施工支援システムを備えたバイブロハンマ杭打機を提供する。
【解決手段】杭aに振動を付与するバイブロハンマ7を備えたリーダ5と、リーダ5を介して杭aを地中に押し込む押込み用油圧シリンダー12と、杭aの先端が所定の支持層に到達したかの判定に必要な指標を提供する杭施工支援システム3とを有する。杭施工支援システム3は押込み用油圧シリンダー12の作動油圧力、バイブロハンマ7が備える偏心重錘22の偏心量及び杭aの貫入深度を含むデータを取り込むデータ入力部24と、データ入力部24に取り込まれたデータから押込み用油圧シリンダー12の押込み力、押込み速度及びバイブロハンマ7の起振力を算出する演算部25と、押込み力、押込み速度及び起振力と予め調査されたＮ値との相関関係を表示する表示部26とを有する。
【選択図】図1

【特許請求の範囲】

【請求項1】

杭に振動を付与するバイブロハンマを備えたリーダと、前記リーダを介して前記杭を地中に押し込む押込み用油圧シリンダーと、前記杭の先端がＮ値によって設定された支持層に到達したか否かを判定するための指標を提供する杭施工支援システムを備え、前記杭施工支援システムは、前記杭の地中貫入時の、前記押込み用油圧シリンダーの作動油圧、前記バイブロハンマが備える偏心重錘の偏心量および/または前記杭の貫入深度を含むデータを取り込むデータ入力部と、前記データ入力部に取り込まれた前記データから前記押込み用油圧シリンダーの押込み力、押込み速度および前記バイブロハンマの起振力をそれぞれ算出する演算部と、前記押込み力、前記押込み速度および前記起振力の各値と、予め調査されたＮ値との相関関係を表示する表示部とを備えていることを特徴とする杭施工支援システムを備えたバイブロハンマ杭打機。

【請求項2】

請求項１記載の杭施工支援システムを備えたバイブロハンマ杭打機において、前記演算部は、前記押込み用油圧シリンダーの作動油圧、前記偏心重錘の偏心量および前記杭の貫入深度を単位量ごとに算出するように構成されていることを特徴とする杭施工支援システムを備えたバイブロハンマ杭打機。

【請求項3】

請求項１または２記載の杭施工支援システムを備えたバイブロハンマ杭打機において、前記押込み力、前記押込み速度および前記起振力の各値をデータとして整理蓄積する記憶部を備えていることを特徴とする杭施工支援システムを備えたバイブロハンマ杭打機。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、杭の施工支援システムを備えたバイブロハンマ杭打機に関し、鋼杭などの既製杭をＮ値によって設定された所定の支持層まで容易にかつ確実に貫入させることができ、かつ前記既製杭の先端が所定の支持層に到達したか否を高い精度で判定できるようにしたものである。

【背景技術】

【0002】

鋼杭などの既製杭の施工に際しては、予め支持層が存在する深度をＮ値によって調査し、Ｎ値によって設定された所定の支持層に杭の先端を到達させることが必要であり、施工者には施工中に杭の先端がＮ値によって設定された所定の支持層に到達したことを確認することが義務付けられている。

【0003】

ここで、Ｎ値とは、基準杭であるサンプラーを所定の打撃器具によって所定の深さだけ地中に貫入させるために要する打撃回数によって示される値をいう。

【0004】

例えば、鋼杭などの基礎杭をバイブロハンマ工法によって施工する場合、Ｎ値によって示される支持層が存在する深度まで基礎杭を圧入することにより、基礎杭の先端が支持層に到達したことを判定することができる。

【0005】

また、例えば、特許文献１には、杭等の施工対象物にバイブロハンマを用いて強制的に振動を付与することにより、杭等の施工対象物を地中に設置するバイブロハンマ施工機であって、杭等の施工対象物ごとに支持層の深度を示す指標を精度よく算出することができる施工支援情報算出装置を備えたバイブロハンマ施工機の発明が開示されている。

【0006】

簡単に説明すると、少なくともバイブロハンマの起振力および打撃回数と、前記施工対象物の貫入深さとを示す値を含む情報を前記バイブロハンマから取得する取得部と、前記取得部が取得する前記バイブロハンマの起振力等の情報に基づいて、施工の仕事量を示す累積打撃力を算出する算出部と、前記算出部において算出された累積打撃力を表示する表示部とを備え、前記算出部で算出された累積打撃力を表示部において逐次確認することにより、杭等の施工対象物ごとに支持層の深度を施工中の現場においてリアルタイムで判定することができる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【特許文献1】特許第5846592号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

しかし、Ｎ値によって設定される支持層の深度は、杭の施工位置ごとに同じでないことがある。このため、杭の施工位置ごとに支持層の深度を調査することが望ましいが、実際に施工される杭の本数が非常に多く現実的でない。

【0009】

また、特許文献１に記載のバイブロハンマ施工機は、基本的に杭などの施工対象物に付与される強制振動によって、杭などの施工対象物の周面摩擦抵抗が急速かつ一時的に低減され、かつバイブロハンマと杭の合計重量が杭先端の抵抗力を上回ることにより，杭などの施工対象物が地中に貫入することが可能とされているため、杭などの施工対象物が支持層に到達するまで時間を要し、特に固い地層の場合には作業性が著しく低下することがあった。

【0010】

本発明は、以上の課題を解決するためになされたもので、鋼杭などの既製杭をＮ値によって設定された所定の支持層を有する深度まで容易にかつ確実に貫入させることができ、かつ前記杭の先端がＮ値によって設定された所定の支持層に到達したか否かを高い精度で判定できるようにした杭施工支援システムを備えたバイブロハンマ杭打機を提供することを目的とするものである。

【課題を解決するための手段】

【0011】

本発明は、杭に振動を付与するバイブロハンマを備えたリーダと、前記リーダを介して前記杭を地中に押し込む押込み用油圧シリンダーと、前記杭の先端がＮ値によって設定された支持層に到達したか否かを判定するための指標を提供する杭施工支援システムを備え、前記杭施工支援システムは、前記杭の地中貫入時の、前記押込み用油圧シリンダーの作動油圧、前記バイブロハンマが備える偏心重錘の偏心量および前記杭の貫入深度を含むデータを取り込むデータ入力部と、前記データ入力部に取り込まれた前記データから前記押込み用油圧シリンダーの押込み力、押込み速度および前記バイブロハンマの起振力をそれぞれ算出する演算部と、算出された前記押込み力、押込み速度および/または前記起振力の各値と、予め調査されたＮ値との相関関係を表示する表示部とを備えていることを特徴とするものである。

【0012】

前記演算部は、前記押込み用油圧シリンダーの作動油圧、前記偏心重錘の偏心量および前記杭の貫入深度を単位量ごとに算出するように構成されている。また、算出された前記押込み力、押込み速度および前記起振力の各値をデータとして整理蓄積する記憶部を備えているのが望ましい。

【発明の効果】

【0013】

本発明のバイブロハンマ杭打機によれば、バイブロハンマと押込み用油圧シリンダーの二つの装置を併用することにより、鋼杭やシートパイル等の杭を予めＮ値によって設定された支持層まできわめて効率的に施工することができる。

【0014】

また、杭施工時の押込み用油圧シリンダーの作動油圧とバイブロハンマが備える偏心重錘の偏芯量、杭の貫入深度と貫入時間から、押込み用油圧シリンダーによる杭の押込み力と押込み速度、バイブロハンマの起振力を算出し、これらの算出結果と予め調査したＮ値との相関関係を示すことにより、杭の先端がＮ値によって設定された杭の支持層に到達した否かを高い精度で判定することができる。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】本発明の杭施工支援システムを備えたバイブロハンマ杭打機の一実施形態であり、基本姿態の側面図である。

【図2】図１に図示するバイブロハンマ杭打機であり、リーダがベースマシンより高い位置にある状態の側面図である。

【図3】図１のバイブロハンマ杭打機が備えるバイブロハンマの説明図であり、図(a)は正面図、図(b)は側面図である。

【図4】図(a)はリーダの斜視図、図(b)はリーダ内に設置され、バイブロハンマをリーダに沿って昇降させる押込み用油圧シリンダーを備えたバイブロハンマ昇降装置の斜視図である。

【図5】起振力発生の原理を示す説明図である。

【図6】杭の施工支援システムの構成を示す説明図である。

【図7】押込み用油圧シリンダーによる杭の押込み力Ｐ₁とＮ値との相関関係を示すグラフである。

【発明を実施するための形態】

【0016】

図１～図７は、本発明の杭施工支援システムを備えた杭打機の一実施形態を図示したものであり、鋼杭やシートパイル等（以下「杭」）ａを地中に打ち込む圧入併用バイブロハンマ杭打機２と、杭ａの支持層の深度を判定するための指標をリアルタイムで算出する杭施工支援システム３を備えている。

【0017】

圧入併用バイブロハンマ杭打機２は、ベースマシン４とベースマシン４の進行方向側部に鉛直に立設されたリーダ５とベースマシン４の進行方向側部に取り付けられ、リーダ５を支持する支持アーム６とリーダ５に昇降可能に取り付けられ、杭ａに振動を付与するバイブロハンマ７とを備えている。

【0018】

支持アーム６は、ベースマシン４とリーダ５との間にベースマシン４の進行方向に順に配置されたリンク６ａ，６ｂおよび６ｃと、リンク６ａ，６ｂおよび６ｃの上下両側部に配置された複数のリーダ操作用油圧シリンダー８を備えている。

【0019】

リンク６ａ，６ｂおよび６ｃは、それぞれ互いに上下方向に回転自在に連結され、かつリンク６ａのベースマシン４側の端部は、ベースマシン４の側部に上下方向に回転自在に連結されている。また、リンク６ｃはリーダ５の側部にリーダ５に沿って平行に設置されている。

【0020】

リーダ５は、リンク６ｃの側部に上下ブラケット９，９を介して取り付けられ、かつリンク６ｃが鉛直に配置された状態で、リーダ昇降用油圧シリンダー１０によってリンク６ｃに沿って上下方向にスライドするように取り付けられている。

【0021】

リーダ昇降用油圧シリンダー１０は、リンク６ｃとリーダ５との間にリンク６ｃおよびリーダ５に沿って設置されている。また、リーダ昇降用油圧シリンダー１０の下端部はリンク６ｃの下端部に連結され、上端部はリーダ５の上端側部に連結されている。

【0022】

そして、ベースマシン４が備える操作室１１において、複数のリーダ操作用油圧シリンダー８を操作することにより、リーダ５はベースマシン４の先端側部に鉛直に起立し、また、リーダ５の傾き、高さ等が自由に変化し、さらに操作室１１においてリーダ昇降用油圧シリンダー１０を操作することにより、リーダ５はリンク６ｃに沿って昇降するようになっている。

【0023】

また、リーダ５内にバイブロハンマ７を昇降させる押込み用油圧シリンダー１２を備えたバイブロハンマ昇降装置１３が設置されている。

【0024】

バイブロハンマ昇降装置１３は、押込み用油圧シリンダー１２の上方部と下方部にそれぞれ配置された上部滑車１４と下部滑車１５、上部滑車１４と下部滑車１５間に配置され、押込み用油圧シリンダー１２のシリンダーロッドに接続された中間滑車１６を備えている。

【0025】

また、上部滑車１４、下部滑車１５および中間滑車１６に巻き掛けられた複数の上昇用ロープ１７ａおよび下降用ロープ１７ｂを備え、上昇用ロープ１７ａと下降用ロープ１７ｂ間にバイブロハンマ７が取り付く取付け用板１８を備えている。

【0026】

そして、操作室１１において押込み用油圧シリンダー１２を操作して、上昇用ロープ１７ａと下降用ロープ１７ｂを一方に巻き込むことによりバイブロハンマ７がリーダ５に沿って昇降し、これによりバイブロハンマ７が把持する杭ａが地中に圧入されるようになっている。

【0027】

このような構成において、バイブロハンマ７がリーダ５に沿って下降し、同時にバイブロハンマ７によって杭ａに振動が付与されることにより、リーダ５に沿って立て付けられた杭ａは押込み用油圧シリンダー１２の押込み力Ｐ₁とバイブロハンマ７の起振力Ｐ₂によって地中に強制的にかつきわめて効率的に圧入されるようになっている。

【0028】

なお、図４(ｂ)に図示するように、同滑車と定滑車を利用して押込み用油圧シリンダー１２の作動油圧をバイブロハンマ７に杭ａの押込み力Ｐ₁として伝達することにより、杭ａを地盤中にきわめて効率的に押し込むことができる。

【0029】

バイブロハンマ７は、杭ａの上端部を把持するチャック１９とチャック１９を介して杭ａに振動を付与する起振機２０と起振機２０を作動させる動力源としてのモータ２１を備えている。

【0030】

起振機２０は、少なくとも一対の偏心重錘２２，２２を備え、偏心重錘２２，２２は水平方向に隣接して配置され、かつベースマシン１の操作室１１において操作することにより互いに相反する方向に回転する。これにより偏心重錘２２，２２の回転周期に応じて鉛直方向(杭ａの軸方向)に起振力Ｐ₂が発生する(図５参照)。

【0031】

また、偏心重錘２２，２２は、操作室１１における遠隔操作により偏心量を任意に設定でき、偏心重錘２２，２２がその回転軸２３，２３の直径方向にそれぞれ移動することにより偏心重錘２２，２２の偏心量が変化する。

【0032】

そして、偏心重錘２２，２２の偏心量の変化に比例して起振力Ｐ₂が変化し、偏心重錘２２，２２の偏心量が大きくなることにより起振力Ｐ₂は大きくなる。

【0033】

また、偏心重錘２２，２２の回転数が杭ａの杭頭部を打撃する打撃回数であって、打撃回数はモータ２１の作動油圧をベースマシン１が備える操作室１１において遠隔操作することにより調整できるようになっている。

【0034】

例えば、杭ａの周面摩擦が大きいとき、偏心重錘２２，２２の偏心量を大きく設定して起振力Ｐ₂を増大し、かつモータ２１の作動油圧を高めて打撃回数を増やすことにより周面摩擦の大きい地層も容易に貫通させることができる。

【0035】

このような構成において、バイブロハンマ７の起振力Ｐ₂によって杭ａの周面摩擦が一時的に解除され、かつバイブロハンマ７の重量と杭ａの自重との合計重量が、杭ａの先端地層の抵抗力を上回ることで杭ａは地中に貫入し、さらに、これに押込み用油圧シリンダー１２の押込み力Ｐ₁が加わることにより、杭ａはＮ値によって設定された所定の支持層まで確実に圧入することができる。

【0036】

杭施工支援システム３は、杭ａの地中貫入時の、押込み用油圧シリンダー１２の作動油圧を示すデータと、バイブロハンマ７が備える偏心重錘２２，２２の偏心量を示すデータ、および杭ａの貫入深度と貫入深度に到達する到達時間を示すデータをリアルタイムで取り込むデータ入力部２４を備えている。

【0037】

また、杭施工支援システム３は、押込み用油圧シリンダー１２の作動油圧力と偏心重錘２２，２２の偏心量、および杭ａの貫入深度と貫入深度に到達する到達時間から押込み用油圧シリンダー１２の押込み力Ｐ₁と押込み速度、およびバイブロハンマ７の起振力Ｐ₂をそれぞれ算出する演算部２５を備えている。

【0038】

さらに、杭施工支援システム３は、演算部２５において算出された杭ａに付与される押込み用油圧シリンダー１２の押込み力Ｐ₁、押込み速度およびバイブロハンマ７の起振力Ｐ₂の各値と、あらかじめ調査されたＮ値との相関関係をリアルタイムで表示する表示部２６を備えている。

【0039】

なお、Ｎ値は、杭ａの近傍の地層について標準貫入試験によって予め調査される。

【0040】

このような構成において、データ入力部２４に取り込まれ、演算部２５においてデータ処理された押込み用油圧シリンダー１２の作動油圧力と偏心重錘２２，２２の偏心量、既製杭ａの貫入深度と各貫入深度に到達する到達時間から、杭ａに付与される押込み用油圧シリンダー１２の押込み力Ｐ₁と押込み速度、およびバイブロハンマ７の起振力Ｐ₂がそれぞれリアルタイムで算出される。

【0041】

そして、表示部２６に杭ａに付与される押込み用油圧シリンダー１２の押込み力Ｐ₁、押込み速度およびバイブロハンマ７の起振力Ｐ₂の各値と、予め調査したＮ値との相関関係が支持層の状況と共にリアルタイで表示される。

【0042】

また、演算部２５において算出された結果は、データとして記憶部２６に取り込まれて整理蓄積され、かつ必要に応じて取り出して施工報告書等の書類が作成される。

【0043】

さらに、他の工事関係者も、杭ａの施工現場から離れた場所にいながら遠隔監視専用の端末を用いて施工情報を確認することができる。

【0044】

図７は、押込み用油圧シリンダー１２による杭ａの押込み力Ｐ₁と予め調査されたＮ値との相関関係をグラフ化して示したものである。

【産業上の利用可能性】

【0045】

本発明は、鋼杭などの杭をＮ値によって設定された所定の支持層まで容易にかつ確実に貫入させることができ、かつ前記杭の先端が所定の支持層に到達したかを高い精度で判定することができる。

【符号の説明】

【0046】

１ 杭施工支援システムを備えた杭打機
２ バイブロハンマ杭打機、３ 杭施工支援システム、
４ ベースマシン、５ リーダ、６ 支持アーム
６ａ,６ｂ,6ｃ リンク、 ７ バイブロハンマ
８ リーダ操作用油圧シリンダー、９ ガイド
１０ リーダ昇降用油圧シリンダー、１１ 操作室
１２ 押込み用油圧シリンダー、
１３ バイブロハンマ昇降装置、１４ 上部滑車
１５ 下部滑車、１６ 中間滑車、１７ａ 上昇用ロープ
１７ｂ 下降用ロープ、１８ 取付けブロック、
１９ チャック、２０ 起振機、２１ モータ、
２２ 偏心重錘、２３ 回転軸、２４ データ入力部、
２５ 演算部、２６ 表示部、２７ 記憶部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】