(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
円筒形状の杭（MP）の上端に配置され油圧モータにより駆動される複数台のバイブロハンマ（1,2,3A,3B）を備え、各バイブロハンマは同期回転する複数の軸が１段又は複数段に構成されかつ各軸が前記杭（MP）の一直径（D）と平行となるように配置される、杭の打設装置（10）であって、
前記複数台のバイブロハンマ（1,2,3A,3B）は、
前記杭の一直径（D）の両端近傍上にそれぞれ１台ずつ配置された第１及び第２の端部バイブロハンマ（1,2）と、
前記杭の一直径（D）に沿ってその一方の半円（SA）上及び他方の半円（SB）上に同じ台数ずつ１台又は複数台が一列にそれぞれ配置された第１及び第２の中間バイブロハンマ（3A,3B）と、から構成され、かつ、
前記端部バイブロハンマ（1,2）における前記杭の一直径（D）から最も遠い両末端の軸の各々（1a,2a,,1b,2b）と、前記中間バイブロハンマ（3A,3B）における前記杭の一直径（D）に最も近い末端の軸（3a,3b）の各々とはそれぞれ直線（LA,LB）上に配置されており、
前記端部バイブロハンマ（1,2）の各々とその隣りの２つの前記中間バイブロハンマ（3A,3B）との間、及び、前記中間バイブロハンマ（3A,3B）同士の間は、非連結とする１箇所を除く全ての箇所が、前記直線（LA,LB）上に配置された前記末端の軸を連係軸として連係具（5）により連結され、
前記バイブロハンマが上下２段から構成されており、前記連係軸が、隣り合うバイブロハンマにおいて上段と下段に交互に位置することを特徴とする
杭の打設装置。
【請求項２】
前記複数台のバイブロハンマは、前記杭（MP）の上端に設置される円形のベース部材（6）上に配置され、前記ベース部材（6）の下面には前記杭（MP）を把持する把持装置（7）が取り付けられており、
前記把持装置（7）は、前記杭（MP）の上端周縁に全体として片寄り無く配置される複数組のチャック部材を備え、１組のチャック部材は２対の固定爪（71a,72a）と可動爪（71b,72b）からなり、
前記２対の固定爪（71a,72a）と可動爪（71b,72b）の各対は、前記杭（MP）の一直径の一端と他端をそれぞれ把持し、一方の対は前記杭（MP）の外側に固定爪（71a）を内側に可動爪（71b）を配置され、他方の対は前記杭（MP）の内側に固定爪（72a）を外側に可動爪（72b）を配置されることを特徴とする
請求項１に記載の杭の打設装置。
【請求項３】
前記杭（MP）の外面に前記把持装置（7）との位置合わせのためのマーキング（81）が付けられている場合に、前記把持装置（7）における、前記杭（MP）の外側に配置される前記固定爪（71a）及び前記可動爪（72b）の外面に前記杭（MP）との位置合わせのためのマーキング（82）が付けられており、
前記バイブロハンマ（1,2,3A,3B）の各軸に、軸に固定された固定偏心重錘（41）と軸に固定されていない可動偏心重錘（42）が装着されており、前記連係軸以外の軸の一方の端部、又は、前記連係軸における連係されていない方の端部に、前記固定偏心重錘（41）と前記可動偏心重錘（42）の回転位相差を回転中に調整可能である変換装置（43）が設けられていることを特徴とする請求項２に記載の杭の打設装置。
【請求項４】
請求項３に記載の杭の打設装置を用いて円筒形状の杭（MP）を打設する方法であって、
前記杭（MP）のマーキング（81）と前記打設装置（10）における前記把持装置（7）のマーキング（82）とを合致させるように該把持装置（7）により該杭（MP）を把持する工程と、
前記バイブロハンマの振幅がゼロとなるように前記変換装置（43）により前記固定偏心重錘（41）と前記可動偏心重錘（42）の回転位相差を調整した後、該バイブロハンマの回転駆動を開始する工程と、
前記打設装置の共振振動数の領域を超えるまでは前記バイブロハンマの振幅をゼロに維持しつつ、該バイブロハンマの回転数を上昇させる工程と、
前記打設装置の共振振動数の領域を超えた後、前記バイブロハンマの振幅が打設に適した振幅となるように前記変換装置により前記固定偏心重錘（41）と前記可動偏心重錘（42）の回転位相差を調整した後、該バイブロハンマによる前記杭（MP）の打設を行う工程と、
前記杭（MP）の打設完了後、前記バイブロハンマの振幅がゼロとなるように前記変換装置（43）により前記固定偏心重錘（41）と前記可動偏心重錘（42）の回転位相差を調整した後、該バイブロハンマの回転数を低下させ停止させる工程と、を行い、
前記杭の打設を行う工程中、前記油圧モータの負荷率が６０％以下の場合は、複数台の前記バイブロハンマのうちの一部を停止させ、一部のみを回転駆動することを特徴とする
杭の打設方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モノパイル等の円筒形状の杭の上端に配置し連係させた複数台のバイブロハンマを備えた杭の打設装置及びこれを用いた杭の打設方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、直径が２０ｍを超える鋼板セルなどの大径杭を打設する場合、杭の上端に複数（多数）台の汎用的なバイブロハンマを環状に配置し、それらを汎用的な連係具（タイヤカップリング又はユニバーサルジョイント）を介して連係させることにより１つの打設装置を構成し、打設を行っている。例えば、特許文献１に記載されている。一方、直径が３ｍ未満の小径杭では、１台又は２台のバイブロハンマを用い、２台のバイブロハンマを用いる場合は、汎用的な連係具により連係させる。ここで「連係」とは、同調運転を意味し、互いに連結された複数のバイブロハンマの各々の振動位相が一致するように駆動することをいう。
【０００３】
上記の通り、汎用的な大きさ及び性能のバイブロハンマを、杭径に応じた台数だけ適切に配置し連係させることにより、汎用性のない特殊な（例えば大型の）バイブロハンマを製造したり搬送したりする必要がないため、杭の打設を低コストに行うことができる。
【０００４】
ここで、直径３ｍ〜２０ｍ程度の径をもつ杭の場合は、汎用的なバイブロハンマを４台〜１０台程度連係させる必要がある。このような杭の典型例としては、洋上風力発電設備におけるモノパイルがある。
【０００５】
４台〜１０台程度のバイブロハンマを直径３ｍ〜２０ｍ程度の径の杭に配置する場合、上記の汎用的な連係具の許容角度範囲内では、バイブロハンマを環状に配置して連結することはできない。そこで、特許文献２では、４台又は６台のバイブロハンマをベース部材上に全て同じ向きに離間させて配置し、それらの間に歯付きプーリ、歯付きベルト及びギヤ等を具備する連動装置を別途配置し、この連動装置を介して全てのバイブロハンマを連係させている。
【０００６】
ここで、１台のバイブロハンマの構成については、軸の数が二軸、四軸、それ以外の多軸のもの、また、上下方向に複数段の構成となっているものが公知である。さらに、１つの軸に固定偏心重錘と可動偏心重錘を設け、これら固定・可動偏心重錘の回転位相差を変更することにより、１台のバイブロハンマの偏心モーメントすなわち振幅を調整する技術も公知である。さらに特許文献３及び４には、固定・可動偏心重錘の回転位相差を、回転を停止することなく連続的に変更可能な油圧制御による変換装置を有するバイブロハンマが記載されている。特許文献３では、二軸バイブロハンマが、特許文献４では四軸バイブロハンマが、それぞれ記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特許第５３１５２９５号公報
【特許文献２】特許第５４７８５５２号公報
【特許文献３】特許第３７３１１６９号公報
【特許文献４】特開平９−３８９１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
直径３ｍ〜２０ｍ程度の径をもつ杭の打設装置として、特許文献２に記載の打設装置では、バイブロハンマ以外に特殊な連動装置を製造、搬送、配置することが必要となるため、施工コストが高くなる。
【０００９】
以上の現状に鑑み、本発明は、直径３ｍ〜２０ｍ程度の径をもつ杭の打設のために、汎用的な大きさ及び性能の複数台のバイブロハンマと汎用的な連係具のみを用いて連係させることができる杭の打設装置及びこれを用いた杭の打設方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記の目的を達成するために、本発明は、以下の構成を提供する。括弧内の数字は、後述する図面の符号であり、参考のために付する。
本発明の第１の態様は、円筒形状の杭（MP）の上端に配置され油圧モータにより駆動される複数台のバイブロハンマ（1,2,3A,3B）を備え、各バイブロハンマは同期回転する複数の軸が１段又は複数段に構成されかつ各軸が前記杭（MP）の一直径（D）と平行となるように配置される、杭の打設装置（10）であって、
前記複数台のバイブロハンマ（1,2,3A,3B）は、
前記杭の一直径（D）の両端近傍上にそれぞれ１台ずつ配置された第１及び第２の端部バイブロハンマ（1,2）と、
前記杭の一直径（D）に沿ってその一方の半円（SA）上及び他方の半円（SB）上に同じ台数ずつ１台又は複数台が一列にそれぞれ配置された第１及び第２の中間バイブロハンマ（3A,3B）と、から構成され、かつ、
前記端部バイブロハンマ（1,2）における前記杭の一直径（D）から最も遠い両末端の軸の各々（1a,2a,,1b,2b）と、前記中間バイブロハンマ（3A,3B）における前記杭の一直径（D）に最も近い末端の軸（3a,3b）の各々とはそれぞれ直線（LA,LB）上に配置されており、
前記端部バイブロハンマ（1,2）の各々とその隣りの２つの前記中間バイブロハンマ（3A,3B）との間、及び、前記中間バイブロハンマ（3A,3B）同士の間は、非連結とする１箇所を除く全ての箇所が、前記直線（LA,LB）上に配置された前記末端の軸を連係軸として連係具（5）により連結され、前記バイブロハンマが上下２段から構成されており、前記連係軸が、隣り合うバイブロハンマにおいて上段と下段に交互に位置することを特徴とする。
【００１３】
上記第１の態様において、前記複数台のバイブロハンマは、前記杭（MP）の上端に設置される円形のベース部材（6）上に配置され、前記ベース部材（6）の下面には前記杭（MP）を把持する把持装置（7）が取り付けられており、
前記把持装置（7）は、前記杭（MP）の上端周縁に全体として片寄り無く配置される複数組のチャック部材を備え、１組のチャック部材は２対の固定爪（71a,72a）と可動爪（71b,72b）からなり、
前記２対の固定爪（71a,72a）と可動爪（71b,72b）の各対は、前記杭（MP）の一直径の一端と他端をそれぞれ把持し、一方の対は前記杭（MP）の外側に固定爪（71a）を内側に可動爪（71b）を配置され、他方の対は前記杭（MP）の内側に固定爪（72a）を外側に可動爪（72b）を配置されることを特徴とする。
【００１４】
上記第１の態様において、前記杭（MP）の外面に前記把持装置（7）との位置合わせのためのマーキング（81）が付けられている場合に、前記把持装置（7）における、前記杭（MP）の外側に配置される前記固定爪（71a）及び前記可動爪（72b）の外面に前記杭（MP）との位置合わせのためのマーキング（82）が付けられており、前記バイブロハンマ（1,2,3A,3B）の各軸に、軸に固定された固定偏心重錘（41）と軸に固定されていない可動偏心重錘（42）が装着されており、前記連係軸以外の軸の一方の端部、又は、前記連係軸における連係されていない方の端部に、前記固定偏心重錘（41）と前記可動偏心重錘（42）の回転位相差を回転中に調整可能である変換装置（43）が設けられていることを特徴とする。
【００１６】
本発明の第２の態様は、上記第１の態様の杭の打設装置を用いて円筒形状の杭（MP）を打設する方法であって、
前記杭（MP）のマーキング（81）と前記打設装置（10）における前記把持装置（7）のマーキング（82）とを合致させるように該把持装置（7）により該杭（MP）を把持する工程と、
前記バイブロハンマの振幅がゼロとなるように前記変換装置（43）により前記固定偏心重錘（41）と前記可動偏心重錘（42）の回転位相差を調整した後、該バイブロハンマの回転駆動を開始する工程と、
前記打設装置の共振振動数の領域を超えるまでは前記バイブロハンマの振幅をゼロに維持しつつ、該バイブロハンマの回転数を上昇させる工程と、
前記打設装置の共振振動数の領域を超えた後、前記バイブロハンマの振幅が打設に適した振幅となるように前記変換装置により前記固定偏心重錘（41）と前記可動偏心重錘（42）の回転位相差を調整した後、該バイブロハンマによる前記杭（MP）の打設を行う工程と、
前記杭（MP）の打設完了後、前記バイブロハンマの振幅がゼロとなるように前記変換装置（43）により前記固定偏心重錘（41）と前記可動偏心重錘（42）の回転位相差を調整した後、該バイブロハンマの回転数を低下させ停止させる工程と、を行い、前記杭の打設を行う工程中、前記油圧モータの負荷率が６０％以下の場合は、複数台の前記バイブロハンマのうちの一部を停止させ、一部のみを回転駆動することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
本発明により、例えば直径３ｍ〜２０ｍ程度の径をもつ円筒形状の杭を打設するための打設装置及び打設方法において、汎用的な大きさのバイブロハンマと汎用的な連係具のみを用いて連係させ、打込み又は引抜きを行うことが可能となる。例えば、前述した径をもつ長尺の杭を施工する場合にも、コストを増大させることなく十分な打込み又は引抜き性能を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】図１は、本発明による杭の打設装置の基本形態を示す概略平面図である。
【図２Ａ】図２Ａは、図１の基本形態に基づいた第１の実施形態における複数台のバイブロハンマの配置と連係を示す模式的な平面図である。
【図２Ｂ】図２ＡのＩ矢視概略図であり、バイブロハンマの各軸の重錘の位相を示す図である。
【図３】図３は、図２Ａの複数台のバイブロハンマの上段（下段も同じ）の概略平断面図である。
【図４Ａ】図４Ａは、図１の基本形態に基づいた第２の実施形態における複数台のバイブロハンマの配置と連係を示す模式的な平面図である。
【図４Ｂ】図４Ｂは、（ａ）が図４ＡのII矢視概略図、（ｂ）が図４ＡのIII矢視概略図であり、バイブロハンマの各軸の偏心重錘の位相を示す図である。
【図５Ａ】図５Ａは、図４Ａの８台のバイブロハンマの上段の概略平断面図である。
【図５Ｂ】図５Ｂは、図４Ａの８台のバイブロハンマの下段の概略平断面図である。
【図６】図６は、図１の基本形態に基づいた第２の実施形態における複数台のバイブロハンマの配置と連係を示す模式的な平面図である。
【図７Ａ】図７Ａは、図６の８台のバイブロハンマの上段の概略平断面図である。
【図７Ｂ】図７Ｂは、図６の８台のバイブロハンマの下段の概略平断面図である。
【図８】図８は、本発明の杭の打設装置における把持装置の実施形態を概略的に示す図であり、（ａ）は杭と把持装置の一例との位置関係を示す平面図であり、（ｂ１）及び（ｂ２）は把持工程の作業方法を示す（ａ）のIV矢視概略図であり、（ｃ１）及び（ｃ２）は把持工程の作業方法を示す（ａ）のＶ矢視概略図である。
【図９】図９（ａ）（ｂ）は、把持装置７における複数組のチャック部材の配置例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。
（１）基本形態
図１は、本発明による杭の打設装置の基本形態を示す概略平面図である。対象とする円筒形状の杭ＭＰの管壁を点線で示している。打設装置１０は、杭ＭＰの上端周縁に沿った円形周縁をもつベース部材６と、ベース部材６の下面に取り付けられ杭ＭＰの上端を把持する把持装置７と、ベース部材６の上面に配置固定された複数台のバイブロハンマ１、２、３Ａ、３Ｂとを備えている。ベース部材６の直径は、杭ＭＰの直径より若干大きい程度である。杭ＭＰは、例えば、洋上風力発電設備におけるモノパイルであり、直径５ｍ〜７ｍ程度のものが一般的である。本発明の好適対象は、直径３ｍ〜２０ｍの円筒形状の杭である。
【００２１】
各バイブロハンマは、油圧モータ（図示せず）により駆動される。各バイブロハンマは、同期回転する複数の軸を有し、それら複数の軸が１段又は複数段に配置され構成されている。例えば、１段に２軸を具備する２軸バイブロハンマ、１段に４軸を具備する４軸バイブロハンマ、上下２段の各段に２軸を具備する４軸バイブロハンマ、上下２段の各段に４軸を具備する８軸バイブロハンマ等である。図１では、模式的に各バイブロハンマの外郭を長方形で示し、各軸を太線で示している。各バイブロハンマは、その全ての軸が杭ＭＰの任意の一つの直径Ｄと平行となるように配置されている。
【００２２】
複数台のバイブロハンマ１、２、３Ａ、３Ｂの配置構成は、次の通りである。
杭の直径Ｄの両端近傍上には、１台ずつ、第１の端部バイブロハンマ１及び第２の端部バイブロハンマ２がそれぞれ設置される。第１の端部バイブロハンマ１及び第２の端部バイブロハンマ２の各々は、直径Ｄに垂直な方向の長さの中央が直径Ｄ上に位置するように配置される。
【００２３】
さらに、杭ＭＰの直径Ｄにより分割される一方の半円ＳＡ上及び他方の半円ＳＢ上にそれぞれ同じ台数ずつ、直径Ｄに沿って一列に１台又は複数台の第１の中間バイブロハンマ３Ａ及び第２の中間バイブロハンマ３Ｂがそれぞれ配置される。図１では、第１の中間バイブロハンマ３Ａに含まれる各中間バイブロハンマを符号３Ａ−１、３Ａ−２、３Ａ−Ｎで示し、第２の中間バイブロハンマ３Ｂに含まれる各中間バイブロハンマを符号３Ｂ−１、３Ｂ−２、３Ｂ−Ｎで示している。図示の中間バイブロハンマは１列に３台ずつ（すなわちＮ＝３）であるが、「Ｎ」は任意の自然数を意味し、１列に１台ずつ、１列に２台ずつ、又は１列に４台以上ずつの場合も本発明に含むことを示している。
【００２４】
ここで、一方の半円ＳＡ上において、第１の端部バイブロハンマ１における、杭の直径Ｄから最も遠い末端の軸１ａと、第１の中間バイブロハンマ３Ａの各々における、杭の直径Ｄに最も近い末端の軸３ａと、第２の端部バイブロハンマ２における、杭の直径Ｄから最も遠い末端の軸２ａとは、一つの直線ＬＡ上に位置するように配置されている。
【００２５】
そして、他方の半円ＳＢ上において、第１の端部バイブロハンマ１における、杭の直径Ｄから最も遠い末端の軸１ｂと、第２の中間バイブロハンマ３Ｂの各々における、杭の直径Ｄに最も近い末端の軸３ｂと、第２の端部バイブロハンマ２における、杭の直径Ｄから最も遠い末端の軸２ｂとは、一つの直線ＬＢ上に位置するように配置されている。
【００２６】
上記のように配置された複数台のバイブロハンマは、直線ＬＡ及び直線ＬＢ上に位置する末端の軸を連係軸として互いに連結される。複数段構成のバイブロハンマであって末端の軸が複数ある場合は、それらの全て又は一部を連係軸としてよい。例えば、上下２段に末端の軸がある場合は、上段のみ、下段のみ、又は、上段と下段の双方の末端の軸を連係軸としてよい。
【００２７】
隣り合うバイブロハンマ間の連結可能な箇所を全て挙げると、次の通りである。
・第１の端部バイブロハンマ１とその右隣りの第１の中間バイブロハンマ３Ａ−１及び第２の中間バイブロハンマ３Ｂ−１との間
・第１の中間バイブロハンマ３Ａ−１、３Ａ−２．．．、３Ａ−Ｎの隣り同士の間
・第２の中間バイブロハンマ３Ｂ−１、３Ｂ−２．．．、３Ｂ−Ｎの隣り同士の間
・第２の端部バイブロハンマ２とその左隣りの第１の中間バイブロハンマ３Ａ−Ｎ及び第２の中間バイブロハンマ３Ｂ−Ｎとの間
【００２８】
以上の連結可能な箇所のうち、いずれか１箇所のみを非連結とし、残りの全ての箇所を連係具５により連結する。図１の例では、非連結の箇所は、第２の端部バイブロハンマ２と第１の中間バイブロハンマ３Ａ−Ｎの間である。連係具５は、一般的なタイヤカップリング又はユニバーサルジョイントとする。これにより、全てのバイブロハンマを連係して駆動することができる。すなわち、各バイブロハンマの振動位相が一致するように同調運転する。非連結箇所を設ける理由は、全体を閉じた環状に連結してしまうと、個々の連結の進み遅れなどの蓄積に起因して同調運転に不具合が生じるためである。
【００２９】
このような本発明による複数台のバイブロハンマの配置及び連結により、杭の一直径に対して全てのバイブロハンマを同じ向きに配置しかつ一般的な連係具のみを用いて連結することができる。特に、第１及び第２の端部バイブロハンマについては、各バイブロハンマ自体が連係具のように機能していることも特徴的である。よって、本発明では、特許文献２に記載のような特殊な連動装置は不要となる。
【００３０】
（２）第１の実施形態（変換装置無し）
図２Ａは、図１の基本形態に基づいた第１の実施形態の一例であり、複数台のバイブロハンマの配置と連係を示す模式的な平面図である。図示の便宜上、各バイブロハンマの上段と下段を、点線囲みの上図と下図に別々に示している。図２Ｂは、図２ＡのＩ矢視概略図であり、バイブロハンマの各軸の偏心重錘の位相を示す図である。符号は、基本形態の構成要素に対応する構成要素には同じ符号を付している。
【００３１】
第１の実施形態の一例は、８台のバイブロハンマから構成されており、各バイブロハンマは、各段４軸の上下２段の８軸バイブロハンマである。本実施形態では、バイブロハンマの振幅を調整するための変換装置は無い。図２Ａに示すように、上段及び下段の双方の末端軸３ａ、１ａ、１ｂ、３ｂ、２ｂが連係軸となっている。別の例として、上段のみ、下段のみの末端軸を連係軸としてもよい。端部バイブロハンマ２と、中間バイブロハンマ３Ａ−３との間は非連結となっている。本実施形態は、上段と下段の構成が同じである1種類のバイブロハンマのみで実施することができる。
【００３２】
図２Ｂに示すように各軸には１つの偏心重錘４０が固定されている。ギヤ４５を介して全ての偏心重錘４０が同期回転する。
【００３３】
図３は、図２Ａの８台のバイブロハンマの上段（下段も同じ）の概略平断面図である。図３に示すように、本実施形態では全てのバイブロハンマが同じ構成であるので、一種類のバイブロハンマで実施することができる。
【００３４】
（３）第２の実施形態（変換装置有り）
図４Ａは、図１の基本形態に基づいた第２の実施形態の一例であり、複数台のバイブロハンマの配置と連係を示す模式的な平面図である。図示の便宜上、各バイブロハンマの上段と下段を、点線囲みの上図と下図に別々に示している。図４Ｂは、（ａ）が図４ＡのII矢視概略図、（ｂ）が図４ＡのIII矢視概略図であり、バイブロハンマの各軸の偏心重錘の位相を示す図である。符号は、基本形態の構成要素に対応する構成要素には同じ符号を付している。
【００３５】
第２の実施形態の一例は、８台のバイブロハンマから構成されており、各バイブロハンマは、各段４軸の上下２段の８軸バイブロハンマである。本実施形態では、バイブロハンマの振幅を調整するための変換装置４３が各段に２つずつ設けられている。図４Ａに示すように、上段及び下段の双方の末端軸３ａ、１ａ、１ｂ、３ｂ、２ｂが連係軸となっている。別の例として、上段のみ、下段のみの末端軸を連係軸としてもよい。端部バイブロハンマ２と、中間バイブロハンマ３Ａ−３との間は非連結となっている。本実施形態は、上段Ａタイプ下段Ｃタイプの端部バイブロハンマ１、２と、上段Ｂタイプ下段Ｄタイプの中間バイブロハンマ３Ａ−１〜３、３Ｂ−１〜３の２種類のバイブロハンマで構成できる。ここでのタイプは、各段における２つの変換装置の位置によって区別している。
【００３６】
図４Ｂに示すように、各軸には、軸に固定された固定偏心重錘４１と、軸に固定されていない可動偏心重錘４２が取り付けられている。固定偏心重錘４１と可動偏心重錘４２は、基本的に一定の回転位相差を保持して同期回転し、ギヤ４５を介して全ての偏心重錘が同期回転することとなる。１つの軸の偏心モーメントは、固定偏心重錘４１と可動偏心重錘２４の各偏心モーメントの加算したものとなる。１台のバイブロハンマの偏心モーメントは、各軸の偏心モーメントの総和であり、これにより１台のバイブロハンマの振幅が決まる。
【００３７】
各段に２つずつ設けられた変換装置４３は、固定偏心重錘４１に対する可動偏心重錘４２の回転位相差を変更し、かつ、一定の回転位相差に保持するための装置であり、油圧制御される（特許文献３，４参照）。変換装置４３により固定偏心重錘４１と可動偏心重錘４２の回転位相差を調整することにより、バイブロハンマの振幅をゼロから最大まで調整することができる。この振幅調整は、バイブロハンマの回転中にも行うことができる（特許文献３，４参照）。
【００３８】
図５Ａは、図４Ａの８台のバイブロハンマの上段の概略平断面図であり、図５Ｂは、同じく下段の概略平断面図である。端部バイブロハンマ１と端部バイブロハンマ２は、同じ種類のバイブロハンマであり、同じ向きに配置されている。中間バイブロハンマ３Ａ−１〜３と中間バイブロハンマ３Ｂ−１〜３は全て同じ種類のバイブロハンマであり、同じ向きに配置されている。
【００３９】
（４）第３の実施形態（変換装置有り）
図６は、図１の基本形態に基づいた第３の実施形態の一例であり、複数台のバイブロハンマの配置と連係を示す模式的な平面図である。図示の便宜上、各バイブロハンマの上段と下段を、点線囲みの上図と下図に別々に示している。符号は、基本形態の構成要素に対応する構成要素には同じ符号を付している。
【００４０】
本実施形態のバイブロハンマは変換装置を有しているので、バイブロハンマの各軸の固定偏心重錘と可動偏心重錘の位相関係は、第２の実施形態で示した図４Ｂと同じである。
【００４１】
第３の実施形態の一例は、８台のバイブロハンマから構成されており、各バイブロハンマは、各段４軸の上下２段の８軸バイブロハンマである。本実施形態では、バイブロハンマの振幅を調整するための変換装置４３が各段に２つずつ設けられている。図６に示すように、隣り合うバイブロハンマにおいて、上段と下段の末端軸３ａ、１ａ、１ｂ、３ｂ、２ｂが、クランク状に交互に連係軸となっている。この場合も、端部バイブロハンマ２と、中間バイブロハンマ３Ａ−３との間は非連結となっている。
【００４２】
本実施形態は、上段Ｅタイプ下段Ｊタイプの端部バイブロハンマ１、２と、上段Ｆタイプ下段Ｋタイプの中間バイブロハンマ３Ａ−１、３Ａ−３と、上段Ｇタイプ下段Ｌタイプの中間バイブロハンマ３Ａ−２の３種類のバイブロハンマで構成できる。図６では、同じタイプのバイブロハンマのうち、１８０°反転配置になっている場合は符号に下線を付けて示している。
【００４３】
図７Ａは、図６の８台のバイブロハンマの上段の概略平断面図であり、図７Ｂは、同じく下段の概略平断面図である。端部バイブロハンマ１と端部バイブロハンマ２は、同じ種類のバイブロハンマであり、互いに１８０°反転した向きに配置されている。中間バイブロハンマ３Ａ−１、３Ａ−３と中間バイブロハンマ３Ｂ−１、３Ｂ−３は同じ種類のバイブロハンマであり、互いに１８０°反転した向きに配置されている。中間バイブロハンマ３Ａ−２と中間バイブロハンマ３Ｂ−２は同じ種類のバイブロハンマであり、互いに１８０°反転した向きに配置されている。
【００４４】
（５）把持装置の実施形態
図８は、本発明の杭の打設装置における把持装置の実施形態の一例を概略的に示す図であり、（ａ）は杭ＭＰと把持装置の一例との位置関係を示す平面図であり、（ｂ１）及び（ｂ２）は把持工程を示す（ａ）のIV矢視概略図であり、（ｃ１）及び（ｃ２）は把持工程を示す（ａ）のＶ矢視概略図である。
【００４５】
把持装置７は、杭ＭＰの上端周縁に全体として片寄り無く配置される複数組のチャック部材７０を備えている。「全体として片寄り無く配置」とは、等角度間隔に配置する場合に限られず、杭の断面中心について全体として対称的に配置されていればよい。図９（ａ）（ｂ）は、把持装置７における複数組のチャック部材７０の配置例を示す図である。
【００４６】
図８を参照すると、１組のチャック部材７０は、２対の固定爪と可動爪からなり、第１の対は固定爪７１ａと可動爪７１ｂであり、第２の対は固定爪７２ａと可動爪７２ｂである。図８の把持装置は、３組のチャック部材７０を配置している。１組のチャック部材７０における第１の対７１ａ、７１ｂと第２の対７２ａ、７２ｂとは、杭ＭＰの一直径Ｄの一端と他端をそれぞれ把持しする。第１の対は、杭ＭＰの外側に固定爪７１ａを、内側に可動爪７１ｂを配置され、第２の対は杭ＭＰの内側に固定爪７２ａを、外側に可動爪７２ｂを配置されている。
【００４７】
この配置により、図８（ａ）の白抜き矢印のように可動爪７１ｂ、７２ｂをそれぞれ固定爪７１ａ、７２ａに近づくように駆動して杭ＭＰの上端を把持した際に、杭ＭＰの断面円に歪みを生じさせずに把持することができる。仮に、固定爪７１ａと７２ａを双方とも杭ＭＰの内側又は外側に配置した場合は、把持した際に杭ＭＰの断面円に歪みを生じてしまうことになる。これは、クレーン等で吊り下げた把持装置７を杭ＭＰの上端に円滑に降下させるために、固定爪７１ａ、７２ａと杭ＭＰとの間に所定の遊びの間隙を持たせてあるからである。特に、杭ＭＰが洋上風力発電設備におけるモノパイルである場合、断面円は歪みの無いものでなければならない。
【００４８】
さらに、図８（ｂ１）（ｃ１）に示すように、把持装置７を杭ＭＰの上端に円滑に降下させるために、杭ＭＰとチャック部材７０の双方にマーキング８１、８２を付けることが好ましい。ここでは、杭ＭＰの外面に把持装置７との位置合わせのためのマーキング８１を付け、一方、把持装置７における、杭ＭＰの外側に配置される固定爪７１ａ及び可動爪７２ｂの外面に杭ＭＰとの位置合わせのためのマーキング８２を付けている。マーキング８１、８２は、遠方からでも目視しやすい色の塗料などで付けることができる。把持工程の作業では、マーキング８１とマーキング８２を合致させるように把持装置７を降下させる。なお、固定爪７１ａの下端は、幅及び厚さにおいて先細となっており、杭ＭＰと重なるように降下させる際のガイドの役割を果たす。
【００４９】
例えば、洋上風力発電設備におけるモノパイルの場合、作業台船上の操作部よりも数ｍ〜数十ｍ上方に位置する杭ＭＰの上端に、クレーン等で吊り下げた把持装置７を目視により降下させて所定の位置に設置する必要がある。従って、双方にマーキング８１、８２を付けることにより、この作業を円滑かつ確実に行うことができる。図８（ｂ２）（ｃ２）は、マーキング８１、８２を用いて所定の位置に設置された把持装置７と杭ＭＰを示している。
【００５０】
（６）杭の打設方法
本発明による杭の打設装置を用いて円筒形状の杭を打設する施工方法の実施形態を説明する。ここで用いる杭の打設装置は、第２及び第３実施形態に示した変換装置を有する複数台のバイブロハンマと、図８に示したマーキングを有する把持装置とを備えたものである。以下の説明では、上述した図面中の符号を用いる。
【００５１】
先ず、杭ＭＰのマーキング８１と打設装置１０における把持装置７のマーキング８２とを合致させるように把持装置７により杭ＭＰを把持する。
【００５２】
次に、各バイブロハンマの振幅がゼロとなるように変換装置４３により固定偏心重錘４１と可動偏心重錘４２の回転位相差を調整した後、各バイブロハンマの回転駆動を開始する。
【００５３】
打設装置１０の共振振動数の領域を超えるまではバイブロハンマの振幅をゼロに維持しつつ、バイブロハンマの回転数を上昇させる。打設装置１０の共振振動数とは、バイブロハンマの振動数と、周囲の地盤若しくは構築物等又はベース部材の固有振動数とが共振を生じる振動数である。共振を生じた場合、地盤振動による振動公害やベース部材の破損等を引き起こすという問題がある。共振振動数の領域においてバイブロハンマの振幅をゼロに維持することにより、この共振の問題を回避できる。
【００５４】
その後、打設装置１０の共振振動数の領域を超えた後、バイブロハンマの振幅が打設に適した振幅となるように変換装置４３により固定偏心重錘４１と可動偏心重錘４２の回転位相差を調整した後、バイブロハンマによる杭ＭＰの打設を行う。なお、ここでの打設には、杭ＭＰの打込みを行う場合のみではなく、引抜きを行う場合も含むものとする。
【００５５】
杭ＭＰの打設完了後、再びバイブロハンマの振幅がゼロとなるように変換装置４３により固定偏心重錘４１と可動偏心重錘４２の回転位相差を調整した後、バイブロハンマの回転数を低下させ停止させる。これにより、施工を完了する。
【００５６】
さらに打設方法の変形例として、杭の打設を行う工程中、油圧モータの負荷率が６０％以下の場合は、複数台のバイブロハンマのうちの一部を停止させ、一部のみを回転駆動するようにしてもよい。
【００５７】
本発明による杭の打設方法では、上述した本発明による打設装置を用いるので、各バイブロハンマとして、汎用的な大きさ及び性能のものを適用できる。
【符号の説明】
【００５８】
１０：打設装置
１、２、３Ａ−１、３Ａ−２、３Ａ−３、３Ａ−Ｎ、３Ｂ−１、３Ｂ−２、３Ｂ−３、３Ｂ−Ｎ：バイブロハンマ
１ａ、１ｂ、２ａ、２ｂ、３ａ、３ｂ：末端軸
４０：偏心重錘
４１：固定偏心重錘
４２：可動偏心重錘
４３：変換装置
４５：ギヤ
５：連係具
６：ベース部材
７：把持装置
７０：チャック部材
７１ａ、７２ａ：固定爪
７１ｂ、７２ｂ：可動爪
８１、８２：マーキング
ＭＰ：杭
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５Ａ】
0006035353.tif 000008
【図５Ｂ】
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【図６】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図８】
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【図９】
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