(57)【要約】【課題】クランプ装置とチャック装置との間の距離を伸縮する自走方法（伸縮式自走）によらない新たな自走方法を可能とする機能を有した杭圧入装置及びこれを用いた杭圧入施工方法を提供する。【解決手段】杭圧入装置３０は、チャック装置３７を、当該チャック装置の内部を通る軸Ａ２回りに回転させることが可能なチャック回転機構３６と、クランプ装置３１を、当該クランプ装置の内部を通る軸Ａ１回りに回転させることが可能なクランプ回転機構３２とを備える。クランプ装置を既設杭１１の上方に回避させて、対象杭２１Ｌをチャック装置で把持した状態でチャック回転機構を動作させて次の既設杭１２上にクランプ装置を配置してクランプ装置により次の既設杭の上端を把持し、チャック装置を対象杭の上方に回避させ、クランプ回転機構を動作させてチャック装置を次の対象杭の圧入予定位置に配置する。【選択図】図２
2020139332.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
既設杭の上端を把持するクランプ装置と、圧入する杭を把持するチャック装置と、前記チャック装置を前記クランプ装置に対して上下動させる昇降装置とを備え、前記クランプ装置で把持した既設杭から反力を取って前記チャック装置で把持し杭を前記昇降装置の動作により地盤に圧入する杭圧入装置であって、
前記チャック装置を、当該チャック装置が把持する杭の長手方向に平行で当該チャック装置の内部を通る軸回りに回転させることが可能なチャック回転機構と、
前記クランプ装置を、前記チャック装置が把持する杭の長手方向に平行で当該クランプ装置の内部を通る軸回りに回転させることが可能なクランプ回転機構と、
を備える杭圧入装置。
【請求項２】
前記クランプ装置として、１本の既設杭に対応したクランプ装置のみを備える請求項１に記載の杭圧入装置。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の杭圧入装置により、既設の杭列に沿って新たな杭列を圧入施工する杭圧入施工方法であって、
（１）前記既設の杭列に属する既設杭の上端を前記クランプ装置で把持した状態で、前記チャック装置で把持した対象杭を地盤に圧入し、
（２）前記クランプ装置を前記既設杭の上方に回避させて、前記対象杭を前記チャック装置で把持した状態で前記チャック回転機構を動作させて前記既設の杭列に属する次の既設杭上に前記クランプ装置を配置して前記クランプ装置により前記次の既設杭の上端を把持し、
（３）前記チャック装置を前記対象杭の上方に回避させ、前記クランプ回転機構を動作させて前記チャック装置を次の対象杭の圧入予定位置に配置し、
（４）上記（３）の次の対象杭を上記（１）（２）（３）の対象杭として上記（１）（２）（３）の工程を所望の回数繰り返し実行し、
（５）最後の対象杭について、圧入を完了することで、前記新たな杭列を構築する杭圧入施工方法。
【請求項４】
前記既設杭が円筒杭であり、前記対象杭が隣り合う当該円筒杭同士の間を閉塞する閉塞部材である請求項３に記載の杭圧入施工方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、杭圧入装置及び杭圧入施工方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、クランプ装置で既設杭の上端を把持して反力をとり、チャック装置に把持した杭を地盤に圧入する杭圧入装置が利用されている。
従来の杭圧入装置にあっては、クランプ装置の近くに杭（１本目とする）を圧入して圧入完了し、さらにクランプ装置から離れた２本目の杭を途中まで圧入し、２本目の杭をチャック装置で把持した状態で、クランプ装置を２本目の杭に近い既設杭の上端に移動させる。これにより、杭列上を自走しつつ、杭列を延長していく杭圧入施工を実施する。
また、特許文献１では、鋼管杭の圧入を実施して鋼管杭の杭列を構築するとともに、隣り合う鋼管杭同士の間を閉塞する閉塞部材をも圧入する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−１６１４７７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記従来技術の杭列上の自走方法によると、クランプ装置とチャック装置との間の距離を伸縮するスライド機構が杭圧入装置に必要となるとともに、クランプ装置とチャック装置との間の距離を伸ばし杭圧入装置の全長が長くなった状態では、杭圧入や自走時に杭圧入装置に負荷されるモーメントが大きくなって望ましくはない。
【０００５】
本発明は以上の従来技術における問題に鑑みてなされたものであって、クランプ装置とチャック装置との間の距離を伸縮する自走方法（伸縮式自走）によらない新たな自走方法を可能とする機能を有した杭圧入装置及びこれを用いた杭圧入施工方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
以上の課題を解決するための請求項１記載の発明は、既設杭の上端を把持するクランプ装置と、圧入する杭を把持するチャック装置と、前記チャック装置を前記クランプ装置に対して上下動させる昇降装置とを備え、前記クランプ装置で把持した既設杭から反力を取って前記チャック装置で把持し杭を前記昇降装置の動作により地盤に圧入する杭圧入装置であって、
前記チャック装置を、当該チャック装置が把持する杭の長手方向に平行で当該チャック装置の内部を通る軸回りに回転させることが可能なチャック回転機構と、
前記クランプ装置を、前記チャック装置が把持する杭の長手方向に平行で当該クランプ装置の内部を通る軸回りに回転させることが可能なクランプ回転機構と、
を備える杭圧入装置である。
【０００７】
請求項２記載の発明は、前記クランプ装置として、１本の既設杭に対応したクランプ装置のみを備える請求項１に記載の杭圧入装置である。
【０００８】
請求項３記載の発明は、請求項１又は請求項２に記載の杭圧入装置により、既設の杭列に沿って新たな杭列を圧入施工する杭圧入施工方法であって、
（１）前記既設の杭列に属する既設杭の上端を前記クランプ装置で把持した状態で、前記チャック装置で把持した対象杭を地盤に圧入し、
（２）前記クランプ装置を前記既設杭の上方に回避させて、前記対象杭を前記チャック装置で把持した状態で前記チャック回転機構を動作させて前記既設の杭列に属する次の既設杭上に前記クランプ装置を配置して前記クランプ装置により前記次の既設杭の上端を把持し、
（３）前記チャック装置を前記対象杭の上方に回避させ、前記クランプ回転機構を動作させて前記チャック装置を次の対象杭の圧入予定位置に配置し、
（４）上記（３）の次の対象杭を上記（１）（２）（３）の対象杭として上記（１）（２）（３）の工程を所望の回数繰り返し実行し、
（５）最後の対象杭について、圧入を完了することで、前記新たな杭列を構築する杭圧入施工方法である。
【０００９】
請求項４記載の発明は、前記既設杭が円筒杭であり、前記対象杭が隣り合う当該円筒杭同士の間を閉塞する閉塞部材である請求項３に記載の杭圧入施工方法である。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、チャック回転機構によりクランプ装置をチャック装置の後方側から前方側に旋回移動させ、さらにクランプ回転機構によりチャック装置をクランプ装置の後方側から前方側に旋回移動させる動作による杭列上の自走方法（旋回式自走）が可能であり、この旋回方式自走を既設鋼管杭列に沿った閉塞部材等の新たな杭列を構築する杭圧入施工方法に応用することができる。
本発明によれば、クランプ装置とチャック装置との間の距離を変えることなく自走可能であるので、杭圧入装置の全長が長くなることに起因して杭圧入や自走時に杭圧入装置に負荷されるモーメントが大きくなってしまうことは回避される。
本発明によれば、クランプ回転機構によりチャック装置の方角を変えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の一実施形態に係る杭圧入施工方法による止水壁の平面施工図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る杭圧入装置及び杭の平面見取図(a)及び側面見取図(b)である。
【図３】本発明の一実施形態に係る杭圧入装置及び杭の平面見取図(a)及び側面見取図(b)である。
【図４】本発明の一実施形態に係る杭圧入装置及び杭の平面見取図(a)及び側面見取図(b)である。
【図５】本発明の一実施形態に係る杭圧入装置及び杭の平面見取図(a)及び側面見取図(b)である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下に本発明の一実施形態につき図面を参照して説明する。以下は本発明の一実施形態であって本発明を限定するものではない。
【００１３】
（施工条件概要）
本実施形態では、図１に示す大径杭１１，１２，１３・・・による既設杭列に沿って小径杭２１Ｌ，２１Ｒ，２２Ｌ，２２Ｒ・・・を圧入施工する杭圧入施工方法につき説明する。
大径杭１１・・・は鋼管杭等であり、大径杭（１１）を把持できるチャック装置を有した従来の杭圧入装置により圧入施工される。大径杭（１１）を圧入施工する従来の杭圧入装置（不図示）は、従来の伸縮式自走方法によるもので、圧入完了した大径杭（１１）、すなわち、既設杭の上端を把持するクランプ装置を複数有した従来の構成であり、図１の矢印Ａ方向において、大径杭１１，１２，１３・・・による既設杭列を延長施工しているものとする。
【００１４】
図２〜図５に示す本実施形態の杭圧入装置３０は、小径杭２１Ｌ，２１Ｒ・・・を圧入対象とする。すなわち、本実施形態の杭圧入装置３０にとっての対象杭は、小径杭２１Ｌ，２１Ｒ・・・である。
小径杭２１Ｌ，２１Ｒ・・・は、隣り合う大径杭（大径杭１１と大径杭１２等）同士の間を閉塞する閉塞部材である。大径杭１１，１２，１３・・・と、その間を閉塞する小径杭２１Ｌ，２１Ｒ，２２Ｌ，２２Ｒ・・・によって止水壁を構築しようとするものである。
なお、閉塞部材の断面形状は問わない。本実施形態では、円筒杭としているが、角杭やアングル等でも閉塞部材として機能する。
【００１５】
（杭圧入装置の構成）
本実施形態の杭圧入装置３０は、クランプ装置３１と、クランプ回転機構３２と、サドル３３と、マスト３４と、昇降装置３５と、チャック回転機構３６と、チャック装置３７とを備えて構成されている。
クランプ装置３１は、大径杭１１・・・の上端を把持する。クランプ装置３１は、大径杭１１・・・の上端開口の内部に挿入した把持爪を拡開することで把持する機構のものである。
クランプ装置３１は、サドル３３の下部にクランプ回転機構３２を介して連結されている。
クランプ回転機構３２はクランプ装置３１を、チャック装置３７が把持する小径杭２１Ｌ，２１Ｒ・・・の長手方向（図面上の上下方向）に平行でクランプ装置３１の内部を通る軸Ａ１回りに回転させることが可能な装置である。クランプ回転機構３２はクランプ装置３１を、３６０度越えで無制限に回転可能にする構成である。
クランプ回転機構３２はクランプ装置３１を、サドル３３に対して回転させる。
【００１６】
マスト３４は、サドル３３上に立設され、前後にスライド可能に設けられる。マスト３４の前後動機能により、クランプ装置３１の中心とチャック装置３７の中心とを、大径杭１１・・・と、これに隣接する小径杭２１Ｌ，２１Ｒ・・・との中心間距離に調整可能である。また、クランプ回転機構３２によりチャック装置３７の方角を変えることができ、クランプ回転機構３２とマスト３４の前後動機能により、クランプ装置３１で把持した既設杭を基準にしたチャック装置３７の中心位置、従って杭圧入位置を調整することができる。
【００１７】
チャック装置３７は、昇降装置３５と、さらにチャック回転機構３６を介してマスト３４に支持されている。
チャック装置３７及びチャック回転機構３６を含む部分は、上下に小径杭２１Ｌ，２１Ｒ・・・を挿通させる挿通空間を形成しており、そこに挿通された小径杭２１Ｌ，２１Ｒ・・・に対して、チャック装置３７は把持爪を周囲から押圧することで小径杭２１Ｌ，２１Ｒ・・・を把持する。
チャック回転機構３６は、チャック装置３７が把持した小径杭２１Ｌ，２１Ｒ・・・をチャック装置３７とともに、その中心軸Ａ２回りに回転させる装置である。チャック回転機構３６はチャック装置３７を、３６０度越えで無制限に回転可能にする構成である。
昇降装置３５がマスト３４に対して昇降させる部分（チャックフレーム３８）にチャック回転機構３６が連結され、チャック回転機構３６が同部分に対してチャック装置３７を回転させる。
【００１８】
昇降装置３５は、チャック装置３７をクランプ装置３１に対して上下動させる。本実施形態では、昇降装置３５は、マスト３４に支持され、マスト３４に対してチャック装置３７及びチャック回転機構３６を昇降するように設けられている。結果、昇降装置３５は、チャック装置３７をクランプ装置３１に対して上下動させる。これは相対的であるから、昇降装置３５は、クランプ装置３１をチャック装置３７に対して上下動させる。
【００１９】
杭圧入装置３０は、クランプ装置３１で把持した既設杭（１１・・・）から反力を取ってチャック装置３７で把持した杭（２１Ｌ・・・）を昇降装置３５の動作により地盤に圧入する。なお、チャック回転機構３６の動作を併用することで、杭の回転圧入が可能である。そのために、チャック回転機構３６は、チャック装置３７が把持した小径杭２１Ｌ，２１Ｒ・・・をその中心軸Ａ２回りに回転させるように構成されている。
なお、杭圧入装置３０の旋回式自走を実現するためには、チャック回転機構３６はチャック装置３７を、チャック装置３７が把持する杭の長手方向に平行でチャック装置３７の内部を通る軸回りに回転させることが可能であればよい。回転圧入機能を兼ねるために、チャック回転機構３６は、チャック装置３７が把持した小径杭２１Ｌ，２１Ｒ・・・をその中心軸Ａ２回りに回転させるように構成されている。
【００２０】
杭圧入装置３０は、クランプ装置として、１本の既設杭（１１）に対応したクランプ装置３１のみを備える。これは、上述した大径杭（１１）を圧入施工する従来の杭圧入装置（伸縮式自走方法による。不図示）に対する一つの相違点である。
【００２１】
（杭圧入施工方法）
次に、杭圧入装置３０により、既設の杭列１１，１２，１３・・・に沿って新たな杭列２１Ｌ，２１Ｒ，２２Ｌ，２２Ｒ・・・を圧入施工する杭圧入施工方法につき説明する。
杭圧入装置３０は、以下に説明する動作工程により、小径杭２１Ｌ，２１Ｒを圧入施工しつつ、矢印Ａ方向に移動する。
なお、以下の工程においてチャック装置３７の持ち替え動作を適宜に行う。チャック装置３７の持ち替え動作とは、チャック装置３７による杭の把持を解除して昇降装置３５によりチャック装置３７を昇降させて杭に対する上下方向の位置を変え、再びチャック装置３７により杭を把持する動作をいう。
【００２２】
（１）既設の杭列１１，１２，１３・・・に属する既設杭１１の上端をクランプ装置３１で把持した状態で、チャック装置３７で把持した対象杭２１Ｌを地盤に圧入する。図２では、対象杭２１Ｒの圧入を先に完了し、次いで対象杭２１Ｌを、杭圧入装置３０を支持可能なレベルまで圧入したものとする。
【００２３】
（２）次に、対象杭２１Ｌをチャック装置３７で把持した状態で、クランプ装置３１による既設杭１１の把持を解除した上で昇降装置３５の動作によりクランプ装置３１を上昇させることで、図２に示すようにクランプ装置３１を既設杭１１の上方に回避させる。
続いて図３に示すように、対象杭２１Ｌをチャック装置３７で把持した状態で、チャック回転機構３６を動作させてクランプ装置３１側を旋回させることで、既設の杭列に属する次の既設杭１２上にクランプ装置３１を配置する。このとき、旋回動作は時計回り、反時計回りのどちらでも選択可能である。
続いて図４に示すように、昇降装置３５の動作によりクランプ装置３１を下降させてクランプ装置３１により次の既設杭１２の上端を把持する。
【００２４】
（３）次に、昇降装置３５の動作により対象杭２１Ｌを押し下げて圧入を完了する。なお、対象杭２１Ｌと対象杭２１Ｒの圧入はどちらが先でもよい（旋回の支軸が対象杭２１Ｌと対象杭２１Ｒのどちらとなってもよい。）。また、図２の状態で対象杭２１Ｒを圧入せず、対象杭２１Ｌだけを途中まで圧入した後、対象杭２１Ｌをチャック装置３７で把持した状態での旋回動作（図２→図３）を実施し、続けて対象杭２１Ｌの圧入を完了し、その次に対象杭２１Ｒの圧入を行ってもよい。この場合も、対象杭２１Ｌと対象杭２１Ｒの圧入はどちらが先でもよい（旋回の支軸が対象杭２１Ｌと対象杭２１Ｒのどちらとなってもよい。）。
【００２５】
一か所の既設杭の間の部分（杭１１と杭１２の間）に対して施工する閉塞部材である杭（本実施形態では一対の小径杭（２１Ｌ，２１Ｒ）としている）の圧入が完了したら、チャック装置３７を対象杭２１Ｌ，２１Ｒの上方に回避させ（対象杭２１Ｌ，２１Ｒを杭１１，１２の上端レベルまで押し下げているので回避可能）、クランプ回転機構３２を動作させてチャック装置３７側を旋回させることで、チャック装置３７を次の対象杭の圧入予定位置（杭１２と杭１３の間）に配置する（図５へ）。このとき、旋回動作は時計回り、反時計回りのどちらでも選択可能である。
【００２６】
（４）図５に示すように上記（３）の次の対象杭（２２Ｌ，２２Ｒ）を上記（１）（２）（３）の対象杭として上記（１）（２）（３）の工程を所望の回数繰り返し実行する。
【００２７】
（５）最後の対象杭について、圧入を完了することで、新たな杭列２１Ｌ，２１Ｒ，２２Ｌ，２２Ｒ・・・を構築する。例えば、図５に示す一対の小径杭２２Ｌ，２２Ｒが最後の杭ならば、一対の小径杭２２Ｌ，２２Ｒの圧入を完了することで、閉塞部材の杭列の構築が終了する。
【００２８】
以上のように杭圧入装置３０は旋回式自走により移動しつつ新たな杭列２１Ｌ，２１Ｒ，２２Ｌ，２２Ｒ・・・を圧入施工することができる。
なお、以上の実施形態においては、一か所の既設杭の間の部分に圧入する対象杭が一対の構成であったが、１本でも実施可能であることは勿論である。
また、対象杭を既設杭間の閉塞部材とせず、例えば、既設杭列に沿った圧入杭連続壁を構築する場合にも適用できる。
【００２９】
また杭圧入装置３０によれば、クランプ装置３１とチャック装置３７との間の距離を変えることなく自走可能であるので、伸縮式自走の杭圧入装置のように全長が長くなることに起因して杭圧入や自走時に杭圧入装置に負荷されるモーメントが大きくなってしまうことは回避される。
さらに杭圧入装置３０は、クランプ装置として、１本の既設杭（１１）に対応したクランプ装置３１のみを備えるから、構成が簡素で小型軽量であり、簡素な機械構成でクランプ装置３１を中心にした旋回が可能であり、かつ、既設杭の間ごとに対象杭を圧入することを実現でき、杭圧入装置に負荷されるモーメントを小さく抑えることができる。
【００３０】
本実施形態の杭圧入施工方法によれば、本杭（１１・・・）の施工と同時に閉塞杭（２１Ｌ，２１Ｒ・・・）の圧入施工を実施できるから、同一の杭圧入装置により本杭と閉塞杭の圧入施工を順に実施する場合に比較して、止水壁の施工期間を短縮することができる。
【符号の説明】
【００３１】
１１，１２，１３     既設杭（大径杭）
２１Ｌ，２１Ｒ，２２Ｌ，２２Ｒ     対象杭（小径杭、閉塞部材）
３０   杭圧入装置
３１   クランプ装置
３２   クランプ回転機構
３３   サドル
３４   マスト
３５   昇降装置
３６   チャック回転機構
３７   チャック装置
Ａ     施工方向
Ａ１   クランプ回転機構の回転中心軸
Ａ２   チャック回転機構の回転中心軸
【図１】
2020139332.tif 000003
【図２】
2020139332.tif 000004
【図３】
2020139332.tif 000005
【図４】
2020139332.tif 000006
【図５】
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