(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
杭体の材料となる鋼板等の板材を１枚毎に順次排出するように成された杭体材料収納手段と、
上記杭体材料収納手段から排出された１板の板材をスパイラル状に塑性変形させて、スパイラル状のパイプを成形するパイプ成形手段と、
上記パイプ成形手段で成形したパイプの径方向及び軸方向を矯正しつつスパイラル接合部を接合させるパイプ接合手段と、
上記パイプ接合手段で完成したパイプをチャッキングして所定深さまで土中に打ち込むスイベルヘッド手段とを具備して成ることを特徴とする基礎杭施工装置。
【請求項２】
（ａ）  杭体材料収納部から杭体の材料となる板材を１枚毎に順次排出する工程と、
（ｂ）  上記排出工程で排出された１枚の板材をスパイラル状に塑性変形させるパイプ成形工程と、
（ｃ）  上記パイプ成形工程で成形したパイプの径方向及び軸方向を矯正しつつスパイラル接合部を接合させるパイプ接合工程と、
（ｄ）  上記パイプ接合工程で完成したパイプをチャッキングして、土中の所定深さまで打ち込む工程と、
（ｅ）  上記所定深さまで打ち込んだパイプの上に次の工程で得られた接合部を接合したパイプを接合させる工程と、
（ｆ）  この接合したパイプを再びチャッキングして所定の深さに打ち込む工程と、
（ｇ）  上記（ｅ）  及び（ｆ）  の工程を繰り返して、所定長の杭を土中に埋設させるように成したことを特徴とする基礎杭施工方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は基礎杭施工装置及び基礎杭施工方法の改良に係り、特に、杭打ちの際に上方は障害物があり、高さ制限される杭打ちに適した基礎杭施工装置及び基礎杭施工方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、既存の建築物に継ぎ足して階数を増加するための工事は、当然のことながら、その基礎杭打ち現場が低天井、狭小スペース（地下室等）のため、新たな杭打ち工事は殆ど不可能と考えられていた。そのため、上記の階数を増加する工事は、既に施工してある杭の支持力の範囲内でしか行えず、当初設計の際に将来の改築を見込んで安全率に余裕を見た建築物でないとできなかった。特に、階数を大幅に増加する場合には、古い建物を取り壊して新たに建て直さなければならなかった。
【０００３】
そこで上記の不都合を解消するため、本出願人は、先に既存建築物の基礎に近接する室内に作業機を搬入し、施工すべき増強杭の直径より少し大径のビットを装着したドリルヘッドを、前記の作業機から延出したアーム先端に装着したドリルヘッドにより、回転・給進して杭孔を掘削し、次いでスパイラル鋼管成形機により帯板からスパイラル鋼管杭を成形・溶接しつつ上記の杭孔内に挿入し、そのスパイラル鋼管杭内外にコンクリートまたはモルタルを打設するように成した増強杭の施工方法を特開昭６１−１０２９１８号公報によって提案した。
【０００４】
上述の公開公報に開示された増強杭の施工方法ではまず増階を必要とする建築物の地下室等へ杭孔を掘削するための作業車を搬入しなければならず、この作業車によって増杭を施工する位置の杭孔を穿設するため作業車のアーム先端に取り付けられているドリルヘッドによって大径のビットを有するドリルロッドを回転、給進させて、杭孔を掘削する。当然掘削の際の掘削水等も必要となる。
【０００５】
次に、掘削の終了した杭孔止と床上を結ぶ定位置にスパイラル鋼管成形機を設置する。このスパイラル鋼管成形機はロール状に巻回した帯鋼を杭孔上に設けられたガイドローラに供給して、スパイラル状の鋼管に形成すると共にスパイラル状態の帯鋼の各接合部を接合しつつ杭孔内に挿入し、先端が所定位置に達したとき、スパイラル鋼管を切断し、コンクリートやモルタルを打設して増杭を行うような施工方法である。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上述の従来構成で説明した増強杭の施工方法によれば、増杭を必要とする天井の低い地下室等の先端にドリルヘッドを有するアームのついた大型の作業車を搬入しなければならず、当然、アームの長さ等も制限される。更にスパイラル鋼管成形機を地下室に搬入し、連続的な帯鋼を用いて連続的にスパイラル鋼管を成形するためにこのスパイラル鋼管成形機も大型化されるために搬入される地下室等の高さは相当に制限される問題があった。
【０００７】
本発明は叙上の問題点を解消した基礎杭施工装置及び基礎杭施工方法を提供するもので、その目的とするところは既製の建築物の地下室等に搬入が容易な高さを有し、且つ、小型軽量な基礎杭施工装置を用いて基礎杭施工を行うと共に基礎杭施工装置を得ようとするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するため、本発明の基礎杭施工装置は、杭体の材料となる鋼板等の板材を１枚毎に順次排出するように成された杭体材料収納手段と、この杭体材料収納手段から排出された１板の板材をスパイラル状に塑性変形させて、スパイラル状のパイプを成形するパイプ成形手段と、このパイプ成形手段で成形したパイプの径方向及び軸方向を矯正しつつスパイラル接合部を接合させるパイプ接合手段と、このパイプ接合手段で完成したパイプをチャッキングして所定深さまで土中に打ち込むスイベルヘッド手段とを具備して成るものである。
【０００９】
本発明の基礎杭施工方法は、（ａ）  杭体材料収納部から杭体となる板材を１枚毎に順次排出する工程と、（ｂ）  上記排出工程で排出された１枚の板材をスパイラル状に塑性変形させるパイプ成形工程と、（ｃ）  このパイプ成形工程で成形したパイプの径方向及び軸方向を矯正しつつスパイラル接合部を接合させるパイプ接合工程と、（ｄ）  このパイプ接合工程で完成したパイプをチャッキングして土中の所定深さまで打ち込む工程と、（ｅ）  上記所定深さまで打ち込んだパイプの上は次の工程で得られた接合部を接合したパイプを接合させる工程と、（ｆ）  この接合したパイプを再びチャッキングして所定の深さに打ち込む工程と、（ｇ）  上記（ｅ）  及び（ｆ）  の工程を繰り返して、所定長の杭を土中に埋設させるように成したものである。
【００１０】
【作用】
本発明の基礎杭施工装置及びその施工方法によれば、パイプ成形装置及びパイプ接合装置を用いてスパイラル状の短管を連続的に形成し、これら短管を接合しながら順次スイベルヘッドで土中に打ち込むようなコンパクト化された装置と成されているので既存の建築物の上部に階数を増加させる改良工事の際の増杭の打ち込時の搬入が極めて容易に行えるものが得られる。
【００１１】
【実施例】
以下、本発明の基礎杭施工装置及び基礎杭施工方法を図面を参照して詳記する。まず図１乃至図９によって、本例の基礎杭施工装置を説明する。図１は本発明の基礎杭施工装置の全体的構成図で、図１ａは正面図、図１ｂは平面図、図１ｃは側面図である。
【００１２】
図１ａ，ｂ，ｃで１は全体としての本例の基礎杭施工装置を示す。この基礎杭施工装置は架台２上に配設された杭体材料収納装置３と、スパイラル状のパイプを形成するパイプ成形装置４と、このパイプを接合させるパイプ接合装置５と、結合したパイプを土中に打ち込むスイベルヘッド装置６で構成されている。尚、７は制御盤を示している。
【００１３】
上述の架台２上に配設された杭体材料収納装置３の構成を、図１及び図２並びに図１０を用いて説明する。図１ｂには本例の杭体材料収納装置３の平面図が示され、図１０ａには杭体となる鋼板等の板材が多数並設させた平面図が示されている。図２は側面図を示している。
【００１４】
上記した各図で架台２上の最上部に設けられた杭体材料収納装置３は杭体の材料となる所定寸法に切断された鋼板等の板材３１を複数枚立て並べて配設可能な材料収納台３２を有し、この材料収納台３２の後側面には複数個の押圧シリンダ３３（図では４個）が板材３１の長手方向と直交する位置に配設され、立て並べた複数の板材３１を前側面側に押圧させる。
【００１５】
材料収納台３２の前側面にも複数個の引張りシリンダ３４（図では４個）が設けられ、この材料収納台３２の前側面側の底板部分に１枚の鋼材（例えば１０００ｍｍＬ  ×  １００ｍｍｗ  ×  ６ｍｍｔ）から成る板材３１が１枚だけ下方に落下するように切溝３５が設けられている。引張りシリンダ３４はこの１枚の板材３１を切溝３５内に落ち込むために設けられたシリンダである。
【００１６】
通常の上述の材料収納台３２上には５０枚程度の板材３１が立て並べられ、後述する杭径２００ｍｍφ  ×  １０ｍｍＬの杭体が形成可能と成されている材料収納台３２の切溝３５から落下した１枚の板材３１は傾斜（約９．５°）した案内板３７上に落下する。
【００１７】
案内板３７上に落下させた１枚の板材３１は板材押し出し用のシリンダ３７によって板材３１の後縁部を押圧して次段のパイプ成形装置４のローラ間に送り込むように成される。
【００１８】
次にパイプ成形装置４及びパイプ接合装置５の構成を図３乃至図６によって詳記する。図３ａはこのパイプ成形装置４とパイプ接合装置５を示す正面図、図３ｂは右側面図、図４ａは平面図、図４ｂは左側面図、図５は図３ａのＡ−Ａに沿う面の矢視図、図６ａは図４ｂのＢ−Ｂ線に沿う面の平面図、図６ｂは図４ｂのＣ−Ｃ線に沿う面の平面図を示している。
【００１９】
上述の各図に於て案内板３６で案内され板材押し出し用のシリンダ３７によって終縁を押圧された１枚の板材３１の先端は、図６ａに示すようにパイプ成形装置４のローラ４１ａ及び４１ｂ間に挾着されるように案内されつつ滑り下りてくる。これらローラ４１ａ及び４１ｂは略々スパイラル状に段付けの半円形状の基板４２及び４３間並びに４８及び４９間に回動自在に配設されている。
【００２０】
基板４２及び４３の間には上記ローラ４１ａ及び４１ｂの他に基板４２の半円状の円周に沿って板材３１をスパイラル状に巻き込むために、半円形状の案内部材４４が設けられると共にローラ４１ｂに隣接してローラ４１ｄが設けられ、ローラ４１ａ側から少し離れてローラ４１ｃが植立されている。ローラ４１Ｃで、半円状に折り曲げられた板材３１は案内部材４４に沿って、略々９０度回動した位置で基板４８及び４９間に配したローラ４１ｄ及び４１ｅで挾着され、シリンダ４５の外周位置に導入される。シリンダ４５の周辺には複数のローラ４１ｆ〜４１ｍが配設され、板材３１をシリンダに押しつけてスパイラル状に形成する。
【００２１】
尚、ローラ４１ａ、４１ｄ、４１ｆ、４１ｇは図６ｂに示されているように板材３１をスパイラル状に形成するための油圧モータ４６ａ〜４６ｄで駆動される。
【００２２】
シリンダ４５の周辺には、更に、スパイラル状に券回されたパイプの直径を後述するも溶着後に補正するための径矯正シリンダ４７ａ〜４７ｃが図６ａ乃至図５のように架台下段に配設されている。これら径矯正シリンダ４７ａ〜４７ｃのピストン押し出し量を調整してスパイラル状に巻回した短管の直径を所定直径に調整する。
【００２３】
更に、図６ｂに示すように径矯正シリンダ４７ａ〜４７ｃが配設される角度位置の上側に軸矯正用シリンダが配設され、スパイラル状の短管の軸方向の矯正を軸長に沿って補正するように成されている。
【００２４】
更に架台３の最上部には図４ａは示すように溶接トーチ５３（図５参照）等の接合手段を上下動させるサーボモータ５１及び接合手段を回転させるサーボモータ５２が上段プレート５４上に配設されている。この上段プレート５４の中心には図３ａのようにシリンダ５４ａが嵌め込まれている。
【００２５】
接合手段として図５では溶接トーチ５３でスパイラル状に形成した短管のスパイラル部分を溶接するように成すが、この構成は、リベット接合、或いは接着剤等を用いての接合であってもよく、更に板材３１の長手方向に沿って凹凸を設け、これら凹凸を噛み合わせて接合させるように成してもよい。
【００２６】
サーボモータ５１の駆動軸は螺杆５５にカップリングを介して結合され、該螺杆５５は上枠５６と中間枠５７間に配設した軸受部５８及び５９間に回動自在に枢着されている。又、上枠５６と中間枠５７間には案内ロッド６０ａ、６０ｂ、６０ｃ、６０ｄが配設され、溶接部載置台６１は上枠５６と中間枠５７間に案内ロッド６０ａ〜６０ｄに沿って螺杆５５によって上下移動するように配設されている。
【００２７】
溶接部装置台６１上には溶接トーチ５３を回転サーボするサーボモータ５２及び図５に示すように回転サーボモータ５２の軸に嵌着したギヤ６２を介して回動する被回転軸６３の先端に取り付けられた溶接トーチ５３が配設され、この溶接トーチ５３の先端のノズルはスパイラル状に形成された短管の内側に挿入されスパイラル部分に沿って、上下移動し且つ回動可能と成されている。尚６５部分は伝達部のケーシングを示している。
【００２８】
更に、このようなスパイラル状に形成溶接させた短管を土中に埋め込むためのスイベルヘッド６の構成を図７乃至図９で説明する。このスイベルヘッド６は図１のようにパイプ成形装置４及び溶接装置５の下側の架台に配設されている。
【００２９】
図７は一部を断面とする側面図、図８は正面図、図９は背面図を示すものであり、図７〜図９で円筒状のスピンドル７０の周辺には油圧チャック部７１及び図８に示す回転用オイルモータ７３と該回転用オイルモータ７３からの回転力をスピンドル７０に伝達するウォームとウォームホイル７４より成るギヤケース７２より構成されている。又、７５は給進シリンダであり、図９に示すようにシリンダ７０内に挿入されたスパイラル短管を溶接トーチ５３で溶接した鋼管をチャッキング部７６でチャックして回転用オイルモータ７４で図９の破線で示すように鋼管を回転させながらギヤボックス７２を下方向に押圧させて土中に鋼管を埋設させるように成されている。
【００３０】
このスイベルヘッド６の油圧チャック７１のチャック開閉、スピントル７０の回転、逆転、停止等のサーボ制御は制御盤１１内でコントロールされるように成されている。
【００３１】
上述に詳記した基盤杭施工装置を用いた基礎杭施工方法を図１０に示す工程説明図で詳記する。
【００３２】
図１０ａは本例の基盤杭施工装置１の杭体材料収納装置３の材料収納台３２上に並設された板材３１を示している。押圧シリンダ３３及び３１引張りシリンダ３４を動作させて、並設した鋼板等の板材３１を引張りシリンダ３４で引っ張ると共に押圧シリンダ３３で板材を押圧させて切溝３５内に一番手前側の１枚の板材３１を引き込む。
【００３３】
次に図１０ｂに示すように収納台３２の切溝３５から落下した板材３１は傾斜した案内部３６に落し込まれる。押し出しシリンダ３７が動作して落下して来た板材３１の後端部を押圧し、傾斜に沿って板材３６をパイプ成形手段４のローラ４１ａ及び４１ｂ（図６参照）に押し込むことで案内部材４４で半円形状に形成された板材３１はシリンダ４５の周辺に配設された複数のローラ４１ｆ〜４１ｍによってスパイラル状に巻回されて図１０ｃに示すようにスパイラル状に巻回された短管３１Ａが形成される。
【００３４】
次の工程では図１０ｄに示すようにスパイラル状に形成した最初に形成した短管３１Ａ（パイルヘッド）に次の工程でスパイラル状に形成した短管３１Ｂを押しつけながら軸方向に上下に摺動可能な軸矯正シリンダ５０ａ〜５０ｃで軸方向を所定形状に矯正すると共に径方向に移動可能な径矯正シリンダ４７ａ〜４７ｃで所定径に補正し、補正した状態で溶接機の溶接トーチ５３を短管３１Ａ及び３１Ｂの内径内に挿入して溶接トーチ５３のウェルダヘッド５３Ａを上下、回転させてスパイラル状のつき合わせ部と短管３１Ａ及び３１Ｂのつき合わせ部等を溶接する。ウェルダヘッド５３Ａの上下動及び回転はサーボモータ５１及び５２で駆動される。
【００３５】
次に図１０ｅに示すように接合された短管をスイベルヘッド６の油圧チャック７１のチャッキング７６でチャックし、給進シリンダ７５、７５で振動を与えながら回転用オイルモータ７３、７３で短管３１Ａ及び３１Ｂに回転を与えながら接合したスパイラル状の短管３１Ａを増杭位置の土中に単位長さ埋設させる。このような単位長の打ち込みが終了するとチャック７６を解放して上昇して図１０ａ〜図１０ｄの工程を繰り返してスパイラル状の次の短管部分を単位長さスイベルヘッドによって打ち込み、所定長さのパイプを土中に埋設するように成されている。
【００３６】
本発明の基礎杭施工装置１は全体の大きさを１８７ｍｍＬ×９００ｍｍｗ×２１３０ｍｍＨ内に収納可能で高さ制限のある地下室等への搬入が容易であり、この１台の装置を搬入するだけで増杭施工が容易に行えるために建築物による頭上制限によって杭体の直立が困難な空間においても杭体を形成しながら施工するため、杭長の長さが自由に設定させることが出来るだけでなく板材のローラへの入射角度、ロールピッチ、案内部材等の部品変更によってスパイラル状に形成する短管の直径を比較的容易に変更可能である。
【００３７】
上記実施例では杭体の土中への挿入時には短管を接合した杭体を高トルクで回転させつつ油圧シリンダで振動を与えながら排土を行わないで打ち込みを行ったが、条件によっては従来構成で説明したと同様に予め杭孔を穿設して、杭体を挿入後にコンクリート等を充填させるように成してもよいことは明らかである。
【００３８】
【発明の効果】
本発明の基礎杭施工装置及び基礎杭施工方法によれば高さ制限及び省スペースが要求される増強杭の施工等で必要基礎杭の長さに制限されることなく一定の機械高さのまま基礎工事を行うことが出来る。更に、屋内や住宅地での施工においても杭体の地盤への挿入を、杭体を高トルクで回転させながら油圧シリンダで振動を与えながら排土を行わずに打ち込むように成したので低雑音施工が可能である。
【００３９】
スパイラル状に短管を形成する際の板材のローラへの入射角度やロールピッチ、案内部材等を変更することでスパイラル状の短管の直径を比較的容易に変更可能である。又、杭体の径方向並びに軸方向を矯正するような補正が行われるために精度の高い杭体を得ることが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の基礎杭施工装置の全体的な構成図であり、図１ａは正面図、図１ｂは平面図、図１ｃは側面図である。
【図２】本発明の基礎杭施工装置中の杭体材料収納装置を示すもので、図２は側面図である。
【図３】本発明の基礎杭施工装置中のパイプ成形装置及びパイプ接合装置を示すもので、図３ａは正面図、図３ｂは側面図である。
【図４】本発明の基礎杭施工装置中のパイプ成形装置を示すもので、図３ａは平面図、図４ｂは側面図である。
【図５】図３のＡ−Ａ線に沿った断面矢視図である。
【図６】図４ｂのＢ−Ｂ線に沿う矢視図（図６ａ）及び図４ｂのＣ−Ｃ線に沿う矢視図（図６ｂ）である。
【図７】本発明の基礎杭施工装置のスイベルヘッドの一部を断面とする側面図である。
【図８】本発明の基礎杭施工装置のスイベルヘッドの正面図である。
【図９】本発明の基礎杭施工装置のスイベルヘッドの背面図である。
【図１０】本発明の基礎杭施工方法を説明するための工程図であって、図１０ａは板材収納工程図、図１０ｂは板材をパイプ成形装置に供給する工程図、図１０ｃはパイプ成形工程図、図１０ｄはパイプ溶接工程図、図１０ｅはパイプ埋込工程図である。
【符号の説明】
１  基礎杭施工装置
３  パイプ成形装置
５  パイプ溶接装置
６  スイベルヘッド
７  制御盤
３１  板材
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
0003610359.tif 000008
【図８】
0003610359.tif 000009
【図９】
0003610359.tif 000010
【図１０】
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