(57)【要約】【課題】既設の杭に対してずれないようこの杭を挟ませることにより、高い精度で容易に杭を地盤に圧入する。【解決手段】杭圧入装置１は、既設の杭Ｐを挟むクランプ２０と、このクランプ２０によって挟まれる杭Ｐから反力をとって地盤Ｇに杭Ｐを圧入する杭圧入部１０とを備えている。クランプ２０は、互いに対向するとともに間に既設の杭Ｐを介在させる挟み面２５，２６を備えている。これら挟み面２５，２６には、杭Ｐの側面に先端面が当接する複数の凸部３０，３１が設けられている。凸部３０，３１の先端面は、左右幅より上下幅が長い形状となっている。このような杭圧入装置１においては、クランプの複数の凸部３０，３１の上下及び左右の縁部によって、既設の杭Ｐに対してクランプ２０がずれるのを防止することができる。【選択図】　図１【特許請求の範囲】
【請求項１】
既設の杭を挟む杭狭み部と、この杭挟み部により挟まれる既設の杭から反力を取って地盤に新たな杭を圧入する杭圧入部とを備えた杭圧入装置において、
前記杭挟み部は、互いに対向して配置されるとともに間に介在する前記既設の杭を挟む２つの面を備え、
これら面のうち、少なくとも一方の面には、前記既設の杭に先端面が当接する複数の凸部が設けられ、
前記先端面は、左右幅より上下幅が長い形状であることを特徴とする杭圧入装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、既設の杭から反力を取って地盤に杭を圧入する杭圧入装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、杭を地盤に設ける装置として、既設の杭から反力を取って地盤に杭を圧入する杭圧入装置が知られている。この杭圧入装置は、装置本体と、装置本体の下部に設けられ、既設の杭を挟むクランプと、装置本体の前端部に設けられ、既設の杭に隣接して地盤に圧入する杭を挟んで支持するチャックとを備え、クランプに既設の杭を挟ませて反力を取らせた状態で、圧入する杭を挟んだ状態のチャックを降下させることにより杭を地盤に圧入する。
【０００３】
このような杭圧入装置におけるクランプは、二股状に形成され、互いに対向するとともに間に既設の杭を挿入する挿入部を形成した側壁部を有している。この側壁部において互いに対向して配置され、間に既設の杭が介在する両側壁面には、挿入部内の既設の杭を挟むための挟み面を有した部材がそれぞれ設けられている。
即ち、図６に示すように、一方の側壁面にはこの側壁面に固定された固定挟み部材７０が設けられており、固定挟み部材７０の挟み面９０には、挿入部内の杭に先端部が当接する複数の凸部８０，…が設けられている。この凸部８０の先端面は、杭の圧入の際にクランプが既設の杭に対して主に上下方向にずれることを防止すべく、上下幅より左右幅が長い矩形状、つまりクランプがずれる方向と直交する方向に延在した形状となっている。
また、他方の側壁面には、固定挟み部材７０に向かって移動し挿入部内の既設の杭を固定挟み部材に押圧可能で、かつ側壁面に対して平行な方向に回転自在な２つの可動挟み部材７１，７１が設けられており、可動挟み部材７１の挟み面９１には、挿入部内の杭に先端面が当接する複数の凸部８１，…が設けられている。この凸部８１の先端面は、可動挟み部材７１の回転角度に関わらずクランプが既設の杭に対してずれるのを防止すべく、正方形状となっている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、実際に上記杭圧入装置が新たな杭を地盤に圧入する際には、圧入される杭に対して地盤から上向きに力が加わる結果、装置本体の前端部に設けられたチャックから装置本体を介して、上記クランプに対し、装置本体の後端側にクランプを傾かせるような外力が加わることとなる。
しかしながら、クランプの固定及び可動挟み部材がそれぞれ上記のような凸部８０，８１を備えた杭圧入装置では、左右の縁部が短いため、杭の圧入の際に、上記外力により既設の杭に対してクランプが凸部の左右方向にずれ、装置本体の姿勢が変化してしまう結果、施工精度が低下する場合があった。そのため、高い精度で杭を圧入するためには、作業者の熟練した技術が必要とされていた。
【０００５】
本発明の課題は、既設の杭に対してずれないようこの杭を挟ませることにより、高い精度で容易に杭を地盤に圧入することができる杭圧入装置を提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
以上の課題を解決するため、請求項１記載の発明は、例えば図１〜５に示すように、既設の杭Ｐを挟む杭狭み部（例えば、クランプ２０）と、この杭挟み部２０により挟まれる既設の杭Ｐから反力を取って地盤Ｇに新たな杭Ｐを圧入する杭圧入部１０とを備えた杭圧入装置１において、
前記杭挟み部２０は、互いに対向して配置されるとともに間に介在する前記既設の杭Ｐを挟む２つの面（例えば、挟み面２５，２６）を備え、
これら面２５，２６のうち、少なくとも一方の面には、前記既設の杭Ｐに先端面が当接する複数の凸部３０，３１が設けられ、
前記先端面は、左右幅より上下幅が長い形状であることを特徴とする。
【０００７】
請求項１記載の発明によれば、杭挟み部は、その前記２つの面のうち少なくとも一方の面に設けられた複数の凸部の先端面が既設の杭に当接した状態で既設の杭を挟み、前記先端面は左右幅より上下幅が長い形状であるので，杭圧入部が新たな杭を地盤に圧入することで杭挟み部に対し、この杭挟み部を杭圧入部の側と反対側に傾かせるような外力が加わった際に、既設の杭に対して杭挟み部が凸部の左右方向にずれることを複数の凸部の左右の縁部によって防止することができるとともに、既設の杭に対して杭挟み部が上下方向にずれることを複数の凸部の上下縁部によって防止することができる。このように複数の凸部によって、杭の圧入の際に杭挟み部が既設の杭に対してずれ難くなるため、従来の杭圧入装置を用いて杭を圧入する場合と異なり、杭の圧入の際に杭圧入装置の姿勢を保つのに熟練した技術が必要とされることなく、高い精度で容易に杭を地盤に圧入することができる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、図を参照して本発明に係る杭圧入装置の実施の形態について詳細に説明する。なお、本実施の形態においては、杭圧入装置を、略Ｕ字状の鋼矢板（以下、杭とする）を地盤に圧入するものとして説明する。この杭は、平板状のウェブと、このウェブの幅方向の両側から折曲して構成された２つのフランジとで略Ｕ字状をなし、その開放部側を交互に反対方向に向け互いに隣接して地盤に複数圧入されるものである。また、杭は、その２つのフランジの端部それぞれに、フランジの端部からウェブと反対側に向かってウェブの幅方向と平行に突出した第１片と、この第１片の先端からウェブの側に向かって第１片と垂直に突出した第２片とからなるＬ字状のセクションを備え、このセクションを介して他の杭と接続可能となっている。
【０００９】
本発明に係る杭圧入装置１は、図１に示すように、装置本体４０と、それぞれ既設の杭Ｐを側方から挟む４つの杭狭み部、つまりクランプ２０，…と、このクランプ２０，…により挟まれる既設の杭Ｐ，…から反力を取って地盤Ｇに杭Ｐを圧入する杭圧入部１０等とを備えている。
【００１０】
装置本体４０は、装置本体４０の下端部に設けられたサドル４１と、このサドル４１の上部においてサドル４１に対して杭の配列方向にスライド可能に設けられたスライドベースと、スライドベース上に設けられた柱状のマスト４３等とを備えている。このマスト４３は、油圧モータ（図示せず）などによって所定の範囲内で旋回自在となっており、これにより杭Ｐの接続方向の変更が可能となっている。
【００１１】
杭圧入部１０は、マスト４３の前端部、つまり新たな杭Ｐを圧入するべき方向（以下、前方とする）におけるマスト４３の端部に昇降可能に設けられた昇降体１１と、昇降体１１の下端部から前方に突出するとともに上下方向に開口して設けられた略円筒状のチャック１３とからなる。
昇降体１１は、上下方向に延在した柱状のものであり、その側面には昇降体１１を昇降させるメインシリンダ１２が設けられている。
チャック１３は、地盤Ｇに圧入する新たな杭Ｐが挿入されるべき挿入部（図示せず）を有しており、挿入部を形成する互いに対向した側壁部に、杭Ｐのウェブを両側から狭むための挟み部（図示せず）を備えている。また、チャック１３は、その中心軸と垂直に１８０度回転可能となっている。
【００１２】
クランプ２０は、サドル４１から垂下し、かつ杭列に直交する方向に水平移動可能に設けられており、既設の杭Ｐを挟んだ状態となっている。このクランプ２０は、図２に示すように、二股状に形成され、互いに対向するとともに間に既設の杭Ｐを挿入する挿入部２４を形成した側壁部２１を有している。この側壁部２１の互いに対向する両側壁面には、挿入部２４内の既設の杭Ｐのウェブを両側から挟むための部材がそれぞれ設けられている。即ち、一方の側壁面２１０には、この側壁面２１０に固定された固定挟み部材２２０が設けられ、他方の側壁面２１１には、固定挟み部材２２０に向かって移動することにより挿入部２４内の既設の杭Ｐを固定挟み部材２２０に押圧可能な円形の２つの可動挟み部材２２１，２２１が設けられている。これら固定挟み部材２２０及び可動挟み部材２２１は、互いに対向するとともに間に介在する既設の杭Ｐを挟む挟み面２５，２６をそれぞれ備えている。
【００１３】
可動挟み部材２２１は、シリンダ２３を介して他方の側壁面２１１から一方の側壁面２１０に向かって進退運動自在に設けられている。シリンダ２３は、他方の側壁面２１１に形成された孔部２１３内に設けられており、この孔部２１３の底面に先端部が固定され基端側の部分が一方の側壁面２１０に向かって延在したロッド２７と、このロッド２７に沿って往復運動自在であるとともに孔部２１３の内周面に対して摺動自在に設けられたシリンダ本体２８とを備えている。このシリンダ本体２８における一方の側壁面２１０側の部位には、可動挟み部材２２１が固定されている。また、シリンダ本体２８の外周面と孔部２１３の内周面とのそれぞれには、互いに係合し合うキー溝（図示せず）が、シリンダ本体２８の摺動方向に沿って形成されている。そのため、シリンダ本体２８は他方の側壁面２１１と平行な平面内での回転を拘束された状態となっており、その結果、シリンダ本体２８によって支持された可動挟み部材２２１は、他方の側壁面２１１と平行な平面内での回転を拘束された状態となっている。
【００１４】
このように他方の側壁面２１１に対して回転が拘束された可動挟み部材２２１の挟み面２６には、図２及び３に示すように、左右幅より上下幅が長い矩形状の先端面を有するとともにこの先端面において挿入部２４内における杭Ｐのウェブに当接した複数の凸部３１，…が設けられている。これら複数の凸部３１，…と挟み面２６とは、可動挟み部材２２１の表面を削り、この表面に複数の溝を設けることで形成されている。
また、前記一方の側壁面２１０に固定された固定挟み部材２２０の挟み面２５には、左右幅より上下幅が長い矩形状の先端面を有するともにこの先端面において挿入部２４内における既設の杭Ｐにおけるウェブに当接した複数の凸部３０，…が設けられている。これら複数の凸部３０，…及び挟み面２５は、固定挟み部材２２０の表面を削り、この表面に複数の溝を設けることで形成されている。
【００１５】
以上のように挟み面２５，２６に複数の凸部３０，３１を備えたクランプ２０は、既設の杭Ｐを挟んだままずれることを複数の凸部３０，３１の上下及び左右の縁部によって防止され、既設の杭Ｐに固定された状態となっている。
なお、これら凸部３０，３１においては、その左右幅に対して、上下幅が１．２倍以上、かつ４倍以下であることが好ましく、本実施の形態においては、左右幅に対し上下幅が２倍となっている。
【００１６】
次に、上述したような杭圧入装置１により、杭Ｐを地盤Ｇに圧入する方法を説明する。
まず、既設の複数の杭Ｐ，…を複数のクランプ２０，…によって挟むことでこれら杭Ｐ，…の上部に杭圧入装置１を固定する。
次に、杭圧入部１０を上昇させた状態で、新たに圧入する杭Ｐ（以下、既設の杭Ｐと区別するため、便宜的に杭Ｐｍとする）をチャック１３で挟む。そして、クランプ２０，…を介して既設の杭Ｐ，…から反力を取った状態で杭圧入部１０を下降させることにより、杭Ｐｍを地盤Ｇに圧入する。
【００１７】
杭Ｐｍの完全圧入後、チャック１３による杭Ｐｍの挟み状態を開放し、杭圧入部１０を上昇させるとともに、スライドベースを杭１枚分前方にスライドさせる。そして、チャック１３をその中心軸と垂直に１８０度回転させ、チャック１３に挟ませた新たな杭Ｐ（以下、既設の杭Ｐ及び杭Ｐｍと区別するため、便宜的に杭Ｐｎとする）を、上記圧入した杭Ｐｍに隣接させて地盤Ｇに圧入する。そして、この杭Ｐｎを途中まで圧入すると圧入を一旦停止し、チャック１３によって圧入途中の杭Ｐｎを挟んだままクランプ２０，…による杭Ｐ，…の挾み状態を解放し、メインシリンダ１２を作動させてサドル４１及びクランプ２０，…を杭Ｐｍ，Ｐ，…の上方に移動させる。次に、この状態でサドル４１を杭１枚分前方にスライドさせ、かつクランプ２０，…をそれぞれ水平移動させて杭Ｐｍ，Ｐ，…のウェブの上方に位置させた後、サドル４１及びクランプ２０，…を下降させる。そして、クランプ２０，…によって既設の杭Ｐｍ，Ｐ，…の上部に杭圧入装置１を固定し、杭圧入部１０を下降させて杭Ｐｎを完全に地盤Ｇに圧入する。
そして、上記の工程を繰り返すことにより、杭Ｐを連続して地盤Ｇに圧入する。
【００１８】
以上のような杭圧入装置１によれば、杭Ｐを地盤Ｇに圧入する際の圧入力と、地盤Ｇから杭Ｐが引き抜かれることに対する抵抗力であるクランプ杭引抜抵抗力とが、図４に示されるような関係となる。
図４において、縦軸は圧入力（ｋＮ）を示し、横軸はクランプ杭引抜抵抗力（ｋＮ）、即ち杭を圧入する際の反力を示している。なお、図において１点鎖線で示されるように、クランプ杭引抜抵抗力と圧入力とは、圧入力の大きさに関わらず比例関係となることが理想的である。また、従来の杭圧入装置とは、クランプの固定及び可動挟み部材が複数の凸部８０，…及び凸部８１，…を備えた杭圧入装置のことである。
従来の杭圧入装置と本実施の形態における杭圧入装置１とにおいては、圧入力が小さいうちには、この圧入力とクランプ杭引抜抵抗力とは比例関係となっている。そして、圧入力がある大きさに達すると、クランプ２０が杭Ｐに対してずれるため、クランプ杭引抜抵抗力に対する圧入力の増加量が小さくなっている。なお、杭圧入装置１においては、クランプ杭引抜抵抗力と圧入力とが比例関係にある状態での最大圧入力値は約３９２ｋＮ（≒４００００ｋｇｆ）となっており、この時のクランプ杭引抜抵抗力は約９８ｋＮ（≒１００００ｋｇｆ）となっている。
【００１９】
この図から、杭圧入装置１においては、従来の杭圧入装置と比べて大きな圧入力値までクランプ杭引抜抵抗力と圧入力とが比例関係となっており、クランプ２０が杭Ｐに対してずれ難くなっていることが示されている。即ち、杭圧入装置１におけるクランプ２０は、従来の杭圧入装置におけるクランプと比べ、杭Ｐを圧入することでクランプ２０に対し、クランプ２０を後方に傾かせるような外力が加わった際に、複数の凸部３０，３１の上下及び左右の縁部により、既設の杭Ｐに対してずれることをより確実に防止され、杭Ｐに強固に固定された状態となっている。従って、従来の杭圧入装置を用いて杭を圧入する場合と異なり、杭Ｐの圧入の際に杭圧入装置１の姿勢を保つために熟練した技術が必要とされることなく、高い精度で容易に杭Ｐを地盤Ｇに圧入することができる。
【００２０】
また、クランプ２０が杭Ｐに対してずれるようになる圧入力の大きさは、杭圧入装置１と従来の杭圧入装置とでクランプ杭引抜抵抗力が等しい状態において、杭圧入装置１の方が従来の杭圧入装置より約２０％大きくなっている。即ち、杭圧入装置１は、従来の杭圧入装置と比べてより大きな圧入力で杭を地盤Ｇに圧入することができる。
【００２１】
更に、杭圧入装置１は、クランプ２０の複数の凸部３０，３１によって強固に既設の杭Ｐに固定されるので、クランプ２０による杭Ｐの挟み力を増加すべく可動挟み部材２２１を動かすシリンダ２３を大型なものにする場合と比較して、杭圧入装置１の重量を軽量化し、かつ低コストで杭圧入装置１を形成することができる。
【００２２】
なお、上記実施の形態においては、杭圧入装置１を、地盤Ｇに杭Ｐを圧入するものとして説明したが、上記実施の形態において説明した手順と逆の手順によって地盤中の既設の杭Ｐを引き抜くものとしても良い。
また、左右幅より上下幅が長い複数の矩形状の凸部３０は、固定挟み部材２２０及び可動挟み部材２２１の挟み面２５，２６の両方に設けられていることとして説明したが、このような形状の凸部３０は、挟み面２５，２６うちの一方にのみ設けられても良い。また、挟み面２５，２６には、凸部３０，３１のみに限らず、他の形状の複数の凸部を設けることとしても良い。例えば、図５（ａ）に示すように、挟み面２５の上下端部から離間した部位には正面視正方形状の凸部３２，…を複数設け、挟み面２５の上下端部には左右幅より上下幅が長い複数の矩形状の凸部３０，…を設けることとしても良い。また、図５（ｂ）に示すように、挟み面２５の上下端部から離間した部位には凸部３０を上下方向に延在した状態で複数設けるとともに、挟み面２５の上下端部には、凸部３０を、挟み面２５の中央部を中心とする放射方向に延在した状態で複数設けることとしても良い。更に、杭圧入部１０が杭Ｐを圧入する際にクランプ２０に加わる外力と直交する方向に延在する複数の凸部を、左右幅より上下幅が長い複数の凸部３０，…とともに挟み面２５に設けることとしても良い。
【００２３】
また、クランプ２０は、固定狭み部材２２０と可動挟み部材２２１とを備えるものとして説明したが、固定狭み部材２２０を備えずに、２つの可動挟み部材２２１，２２１を備えるものとしても良い。
更に、杭圧入装置１は、杭ＰとしてＵ字状の鋼矢板を地盤Ｇに圧入するものとして説明したが、これに限らず、Ｈ字型の鋼矢板を地盤Ｇに圧入するものとしても良い。
【００２４】
【発明の効果】
請求項１記載の発明によれば、杭挟み部が既設の杭に対してずれ難くなるため、杭の圧入の際に杭圧入装置の姿勢を保つのに熟練した技術が必要とされることなく、高い精度で容易に杭を地盤に圧入することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る杭圧入装置を示す側面図である。
【図２】クランプと既設の杭との縦断面図である。
【図３】（ａ）は固定挟み部材が備えた凸部を示す図であり、（ｂ）は可動挟み部材が備えた凸部を示す図である。
【図４】本発明に係る杭圧入装置が杭を地盤に圧入する際の杭の圧入力とクランプ杭引抜抵抗力との関係を示す図である。
【図５】本発明の変形例における固定挟み部材が備えた凸部を示す図である。
【図６】（ａ）は従来の杭圧入装置における固定挟み部材が備えた凸部を示す図であり、（ｂ）は従来の杭圧入装置における可動挟み部材が備えた凸部を示す図である。
【符号の説明】
１　杭圧入装置
１０　杭圧入部
２０　クランプ（杭挟み部）
２５，２６　挟み面（対向面）
３０，３１　複数の凸部
Ｐ　杭
Ｇ　地盤
【図１】
2004011337.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2004011337.tif 000006
【図６】
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