(57)【要約】【課題】  地中に打ち込まれた杭の支持力を、即座に、簡易にかつ正確に検出できる杭打ち機の圧入力検出装置、及びそれを備えた杭打ち機を提供する。【解決手段】  杭(2)を地盤に回転圧入する杭打ち機(1)において、杭(2)を鉛直方向に案内するリーダ(40)と、該リーダ(40)に沿って杭(2)を昇降させる昇降駆動手段(35)、及び杭(2)を回転させる回転駆動手段(32)を有するヘッド(30)と、該ヘッド(30)の前記回転駆動手段(32)の杭回転駆動軸(33)を回動自在に支持する軸受(31)とを備え、該軸受(31)の非回転側を支持する軸受支持部材(12)の、杭(2)の圧入時に軸受(31)から圧入力によるスラスト力を受ける部位に、杭(2)の圧入力を検出する荷重センサ(11)を設ける。【選択図】        図５
2005048494.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
杭(2)を地盤に回転圧入する杭打ち機(1)において、
杭(2)を鉛直方向に案内するリーダ(40)と、
該リーダ(40)に沿って杭(2)を昇降させる昇降駆動手段(35)、及び杭(2)を回転させる回転駆動手段(32)を有するヘッド(30)と、
該ヘッド(30)の前記回転駆動手段(32)の杭回転駆動軸(33)を回動自在に支持する軸受(31)とを備え、
該軸受(31)の非回転側を支持する軸受支持部材(12)の、杭(2)の圧入時に軸受(31)から圧入力によるスラスト力を受ける部位に、杭(2)の圧入力を検出する荷重センサ(11)を設けた
ことを特徴とする杭打ち機の圧入力検出装置。
【請求項２】
杭(2)を地盤に回転圧入する杭打ち機(1)において、
杭(2)を鉛直方向に案内するリーダ(40)と、
該リーダ(40)に沿って杭(2)を昇降させる昇降駆動手段(35)、及び杭(2)を回転させる回転駆動手段(32)を有するヘッド(30)と、
該ヘッド(30)の前記回転駆動手段(32)の杭回転駆動軸(33)を回動自在に支持する軸受(31)とを備え、
該軸受(31)の非回転側を支持する軸受支持部材(12)の、杭(2)の圧入時に軸受(31)を介してスラスト力を受けた際に引張ひずみを生じる部位に、杭(2)の圧入力を検出する荷重センサ(11)を設けた
ことを特徴とする杭打ち機の圧入力検出装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の杭打ち機(1)の圧入力検出装置において、
前記荷重センサ(11)の取付け部位は、前記軸受支持部材(12)である軸受ハウジングの外筒面部(12a)である
ことを特徴とする杭打ち機の圧入力検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鋼管杭等の杭を地盤に回転圧入する杭打ち機において杭の圧入力を検出する検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、土木・建設構造物の基礎杭を設置する建設現場、特に住宅密集地での施工においては、建設公害が取り沙汰され、ドロップハンマーや、ジーゼルハンマー等の打込み杭工法に比べて低騒音、低振動工法であり公害性が少ない、埋込み杭工法が主流になって来ている。そして、埋込み杭工法の中でも、杭を直接回転駆動させながら、圧入力（場合によってはオーガの併用で車体重量を越える高圧入力）を加えて、地盤に杭を回転圧入する回転埋設工法が多用されつつある。
【０００３】
また従来、杭の支持力の管理方法としては、前もって杭の所定地盤の動的貫入試験を行う方法、即ち所定重量のハンマーを所定高さから自由落下させて杭を打込み、このときの杭の沈下量及びリバウンド量を測定し、この値から先端支持杭の極限支持力を杭打ち公式を用いて推定するものであった。
【０００４】
ところで近年、住宅の「品質確保促進法」が制定され、基礎杭の許容支持力の表示が義務付けられて、埋込んだ杭の支持力を厳密かつ迅速に管理する必要が生じている。ところが、前述の動的貫入試験による支持力の管理方法では、目安とはなるものの必ずしも正確な杭支持力が得られず、また試験準備の為の手間を要し、トータルコストが高くなるなど大変不都合を生じていた。このため、回転圧入する鋼管杭の杭打ち機において、作業中に直接杭の圧入力を支持力として正確に検知して容易に管理できる検出装置・方法が従来から求められており、次に述べるような技術が提案されている。
【０００５】
例えば特許文献１には、土木・建築構造物の基礎杭を設置する時の支持地盤性状の測定方法及び装置が記載されており、この発明に係る技術は、スパイラルアースオーガを利用して地中に設置する既製杭工法、及び杭本体を回転させながら地中に設置する回転埋設鋼管杭工法等において、支持層の土質状況や深さの推定のために、その回転トルク値を測定するものである。
【０００６】
また、例えば特許文献２には、前記特許文献１の応用技術が開示されている。この技術は、杭本体の先端に回転圧入羽根を有する鋼管杭の施工方法に関するものであり、特に回転圧入羽根付鋼管杭を支持層に根入れする際に、該鋼管杭を所定深度入れ込むときの実測の回転抵抗トルク値が、設計支持力を算出する際に使用された標準貫入試験によるＮ値（ハンマー打撃回数）から導かれる回転抵抗トルク値以上になるように確認管理して施工するものである。
【０００７】
【特許文献１】特開平０６−２９９５３１号公報（第１−４頁、第２図、第３図）
【特許文献２】特開平１１−３０３０７０号公報（第１−３頁、第３図、第４図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、前述の従来技術においては以下の問題がある。
特許文献１における技術は、スパイラルアースオーガを利用して地中に設置する既製杭工法、及び杭本体を回転させながら地中に設置する回転埋設鋼管杭工法等において、その回転トルク値を測定し、この実測した回転トルク値によって支持層の回転抵抗トルク値を正確にかつリアルタイムに求め、支持層の土質性状及び深さを推定する技術ではあるものの、該回転抵抗トルク値から、埋設した鋼管杭の支持力を導き出すという技術の開示は見られない。
【０００９】
また、特許文献２に記載の技術による埋設杭の支持力の検出値は、前もって用意した地盤データ、Ｎ値、回転抵抗トルク値それぞれの関係式から間接的に算出される推測値でしかなく、必ずしも正確とは言い難い。しかも、所定の地盤の性状、鋼管杭の形状に応じて、前もって、地盤データ、その地盤で試験的に求めた標準貫入試験によるＮ値、及び該Ｎ値と回転抵抗トルク値との関連データなど膨大なデータを準備しておく必要があり、このため多大な手間と費用を要するのは避けられない。
【００１０】
本発明は、上記の問題点に着目してなされたもので、地中に打ち込まれた杭の支持力を即座に、簡易にかつ正確に検出できる杭打ち機の圧入力検出装置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】
【００１１】
上記目的を達成するため、第１発明は、杭を地盤に回転圧入する杭打ち機において、杭を鉛直方向に案内するリーダと、該リーダに沿って杭を昇降させる昇降駆動手段、及び杭を回転させる回転駆動手段を有するヘッドと、該ヘッドの前記回転駆動手段の杭回転駆動軸を回動自在に支持する軸受とを備え、該軸受の非回転側を支持する軸受支持部材の、杭の圧入時に軸受から圧入力によるスラスト力を受ける部位に、杭の圧入力を検出する荷重センサを設けたことを特徴とする杭打ち機の圧入力検出装置としている。
【００１２】
また、第２発明は、杭を地盤に回転圧入する杭打ち機において、杭を鉛直方向に案内するリーダと、該リーダに沿って杭を昇降させる昇降駆動手段、及び杭を回転させる回転駆動手段を有するヘッドと、該ヘッドの前記回転駆動手段の杭回転駆動軸を回動自在に支持する軸受とを備え、該軸受の非回転側を支持する軸受支持部材の、杭の圧入時に軸受を介してスラスト力を受けた際に引張ひずみを生じる部位に、杭の圧入力を検出する荷重センサを設けたことを特徴とする杭打ち機の圧入力検出装置としている。
【００１３】
また、第３発明は、第１発明又は第２発明に記載の杭打ち機の圧入力検出装置において、前記荷重センサの取付け部位は、前記軸受支持部材である軸受ハウジングの外筒面部であることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１４】
第１発明によれば、回転駆動手段の杭回転駆動軸の軸受は、杭の回転圧入時その鉛直方向の力を受けており、この軸受の非回転側の軸受支持部材に荷重センサが設けられているため、荷重センサは軸受を介して常に杭の圧入力を直接受けており、この荷重センサにより、杭の圧入力を常時、直接的に測定できる。これにより、回転圧入時の地盤の性状種類、杭の形状などに関係無く、その時の地盤圧入抵抗力を直接的に計測できる。従って、圧入時において回転駆動トルクを計測し、この計測値から間接的に推定するような従来の場合に比べ、地盤の支持力を、極めて簡便かつ迅速に、しかも正確に求めることができる。その上、計測は熟練を必要とせず、安価な装置でできる。
【００１５】
また、杭にかかるスラスト力を荷重センサで計測することにより、所定地中深さにおける杭の鉛直方向の地盤圧入抵抗力、即ち、その採用杭での所定深度における地盤の支持力を、圧入中の変動の影響を少なくして安定的に求められる。
【００１６】
また、杭のスラスト力を検出する荷重センサは、軸受の非回転側の軸受支持部材に、即ち、杭と共には回転することの無い部位に設けられているので、杭打ち機本体側から荷重センサへの電気配線の経路に回転摺動部など接続部が無い。従って、荷重センサへの電気配線は、簡易な配線で良いばかりでなく、接触不良などが生じる懸念も無く、測定時の信頼性が高い。
【００１７】
さらに、本発明は、所定の杭の、所定の地盤における支持力を杭毎に実測できるので、施工の信頼性を向上させることができる。
【００１８】
またさらに、鉛直載荷試験においては、複数本の杭を打込み、各杭頭に荷重計を設置し、それぞれ杭頭荷重を静的に加えて地盤支持力の測定を行う必要があるが、この試験は大掛かりで多大な費用と施工日数を要する。ところが、本発明の技術を用いれば、簡易的な鉛直載荷試験を行うことと同等な効果が得られ、費用や日数の削減を期待することができる。
【００１９】
第２発明によれば、軸受を支持する軸受支持部材の、該軸受を介して圧入力によるスラスト力で引張ひずみを生じる部位に、杭の圧入力を検出する荷重センサを設けている。軸受支持部材は、軸受を介して常に杭の圧入力を直接受けて引張変位しており、前記荷重センサによって軸受支持部材の引張ひずみを測定することで、杭の圧入力（スラスト力）を常時、直接的に測定できる。これにより、第１発明と同様に、杭の回転圧入時における地盤の性状種類、杭の形状などに関係無く、その時の地盤圧入抵抗力を直接的に測定できる。
【００２０】
さらに、杭の圧入力を軸受支持部材の引張変位として捉えているので、荷重センサとして引張ひずみゲージを用いることが可能であり、測定精度を極めて高くできる。
また、本発明の構成は、ロードセルとして簡易かつ堅牢にできることから、安価であるのは勿論のこと、故障が生じ難く、その信頼性が高い。
【００２１】
また第３発明によれば、杭からの圧入力の反力であるスラスト力は、杭頭から軸受を介して、該軸受を支持している軸受支持部材のハウジングを上方に加圧引張をし、この軸受ハウジングに引張ひずみを生じさせている。該軸受ハウジングの外筒面部に、この引張ひずみを測定することにより杭の圧入力を検出する荷重センサを設けたため、杭の圧入力測定装置として、極めて簡易でコンパクトで、しかも堅牢なロードセルを構成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、本発明に係る実施形態について図面を参照して詳細に説明する。
まず、第１実施形態を図１〜図６により説明する。ここで、図１、図２はそれぞれ本発明に係る杭打ち機の一実施形態を示す正面図及び側面図であり、図３、図４はそれぞれ本発明に係る杭圧入装置のヘッドを示す正面図及び側面図である。また図５は、本発明の第１実施形態に係る圧入力検出装置の取付図（一部断面）であり、図６は、本発明に係る荷重センサの取付概略図である。
【００２３】
図１、図２に基づき、杭打ち機の一実施例を説明する。杭打ち機１は、杭２を回転圧入する杭圧入装置３と、この杭圧入装置３を移動又は位置決めするための走行可能な車体本体５とを備えている。車体本体５は、本例では左右１対のクローラ式走行装置を有する下部走行体７と、下部走行体７の上部に図示しない油圧モータにより旋回可能に設けた旋回台８とを備え、この旋回台８の前部左側には運転室９が、そして前部略中央部には前記杭圧入装置３が立設位置（図示の状態）と水平位置（車体本体５の上方に前後方向に伏した状態）との間で起伏自在に載置されている。
【００２４】
そして、車体本体５には、杭圧入装置３の立設時に地面に対しその姿勢を安定させるため、アウトリガ５２が後部左右に２本、前部に１本計３本装着されている。
【００２５】
また、車体本体５の前部と杭圧入装置３との間には油圧シリンダ５１が連結されており、該油圧シリンダ５１の伸縮によって、杭２又はスパイラルアースオーガ６の施工時には、杭圧入装置３を鉛直に立設可能とし、また非施工時には車体本体５の上方に横臥可能としている。
【００２６】
杭圧入装置３は、杭２を地中に回転圧入する時に昇降駆動及び回転駆動をするヘッド３０と、このヘッド３０を鉛直方向に移動自在に案内するリーダ４０とを備えている。ヘッド３０の下端部に設けた連結部には、杭２が連結される。
杭２は、本例では、図１に示すようにその先端部にスパイラル状の羽根が設けられた鋼管杭である。
【００２７】
また、杭圧入装置３には、リーダ４０を挟んで杭２と反対側の面部にスパイラルアースオーガ６が上下動自在に設けられており、リーダ４０で上下方向に案内されたヘッド６０により前記スパイラルアースオーガ６は昇降駆動および回転駆動されるようになっている。これにより、本杭打ち機はオーガ併用杭打ち機を構成している。
【００２８】
リーダ４０は、ヘッド３０を杭２の回転推進軸方向（杭挿入時、鉛直方向）に案内するガイドレールをそのストローク全長に亘って備えると共に、このガイドレールに沿ったヘッド３０の移動全長に、ヘッド３０の昇降駆動力の反力を受けるチェーン４１（図４参照）を具備している。
【００２９】
図３、図４に示すように、ヘッド３０のリーダ４０側の脚部には、該リーダ４０に長手方向に沿って設けた図示しないガイドレールに案内されて移動するローラベアリング３７が取り付けられている。また、ヘッド３０には、油圧モータで構成された昇降駆動手段３５が取り付けられており、該昇降駆動手段３５の近傍（図示で上方）にはスプロケット３８ａが回動自在に設けられている。さらに、昇降駆動手段３５の出力軸に設けたギヤ２１と、前記スプロケット３８ａの回転軸に設けたギヤ２２とを噛合させている。スプロケット３８ａには前記チェーン４１を噛合させており、また図示で該スプロケット３８ａの上下に設けた２個のスプロケット３８ｂ，３８ｃがチェーン４１に押し付けて係合されており、チェーン４１の弛みを防止している。昇降駆動手段３５でスプロケット３８ａを回転駆動することにより、チェーン４１に沿ってヘッド３０を昇降させている。
【００３０】
また、図示でヘッド３０の下部には、杭回転駆動軸３３及び杭連結用軸端３３ａを介して杭２を回転駆動する油圧モータで構成された回転駆動手段３２を備えている。
【００３１】
さらに、図５に詳細に示すように、ヘッド３０の収納箱であるヘッドケース３６の下端部には、略円筒カップ形状の軸受支持部材１２が嵌挿されており、この軸受支持部材１２と前記杭回転駆動軸３３との間に、該杭回転駆動軸３３を回動自在に支承する上下一対の軸受３１，３１が設けられている。
【００３２】
上下一対の軸受３１，３１のうち、スラスト力を受ける側の軸受は、ヘッドケース３６の下端部に対し軸受支持部材１２の内筒面部の奥まった軸方向位置に装着されている。
【００３３】
そして、本実施形態で軸受支持部材１２をなす軸受ハウジングの外筒面部１２ａには、前記一対の軸受３１，３１間の軸方向略中間に位置する部位に薄肉部１２ｂを設け、図６に示すように該該薄肉部１２ｂの円周方向の等分割位置に、４個のスラスト力測定用の荷重センサ１１を取着している。
【００３４】
荷重センサ１１は例えば引張ひずみゲージで構成され、軸受支持部材１２とこの荷重センサ１１とで荷重検出装置１０（ロードセル）を構成している。
なお、本実施形態では、荷重検出装置１０の荷重センサ１１として、引張ひずみゲージを軸受支持部材１２の外筒面部１２ａに４個設けたが、この個数はこれに限ることはなく、例えばラフな精度を許容するなら１個でもよい。
【００３５】
次に、第１実施形態に係る杭打ち機１の作動を説明する。
杭２を圧入すべき所定の地盤位置に、杭打ち機１を移動した後、３本のアウトリガ５２を伸張させて接地し、車体本体５を地盤に対し３点支持により安定させて位置決めする。次に、図２に示すように、油圧シリンダ５１を伸張させて杭圧入装置３を鉛直に立設させる。杭圧入装置３の立設後、例えば、リーダ４０の上部所定位置に停止させているヘッド３０の図示しないウインチにより杭２を巻き上げて立設させ、その杭頭をヘッド３０の杭連結用軸端３３ａに図示しない杭連結手段を介して連結する。
【００３６】
次に、杭２を装着したヘッド３０を下降させて杭２を回転圧入する。
この際、ヘッド３０は、その脚部のローラベアリング３７がリーダ４０側のガイドレールに案内されながら、ヘッド３０に設けられた昇降駆動手段３５により駆動されて下降する。即ち、リーダ４０のガイドレールと平行してリーダ４０に敷設されたチェーン４１を軌道として、これに噛合させたヘッド３０側のスプロケット３８ａを昇降駆動手段３５により回転駆動することにより、ヘッド３０は下降駆動される。また、ヘッド３０は、回転駆動手段３２により、回転駆動軸３３を介して杭２を回転駆動する。
【００３７】
このように、本実施形態による杭２の回転圧入は、杭２を回転駆動手段３２により回転させつつ、昇降駆動手段３５により、リーダ４０を介して杭打ち機１の自重に対抗して、ヘッド３０と共に降下圧入することで、行われている。
【００３８】
以上より、回転圧入の際発生する杭２の加圧反力、即ちヘッド３０の駆動反力は、リーダ４０上のチェーン４１を介して、杭圧入装置３及び車体本体５の自重に対抗して得られていることになる。
なお、本杭打ち機１はオーガ併用機であるので、堅い地盤のため高圧入力（高反力）を必要とする場合は、杭圧入装置３に装備しているスパイラルアースオーガ６を先行してねじ込み、この支持力を付加反力として追加することもできる。
【００３９】
なお、本実施形態においては、杭２はその先端部にスパイラル状の羽根が設けられた鋼管杭を使用しており、杭挿入時には加圧入力と相和して回転トルクが与えられるため、下降圧入のみでは困難な堅い地盤に対しても安定した杭挿入が行われる。
【００４０】
本実施形態の荷重検出装置１０による杭２の加圧反力の荷重検出は次のように行われる。
杭２の回転圧入時の加圧力は、ヘッド３０を鉛直下方へ下降駆動することにより、ヘッド３０の下端に設けた杭連結用軸端３３ａを介して杭頭に加圧されるが、この加圧力を計測することで荷重検出が行われる。
【００４１】
本実施形態では、杭２の加圧力の計測は、ヘッド３０内に軸受３１とその軸受支持部材１２とを設け、杭２の加圧入力の際、圧入ストロークの工程において、この軸受支持部材１２に生じる引張ひずみを計測することにより行われる。即ち、ヘッド３０内に設けた荷重センサ１１により、杭２の圧入工程で、回転圧入時の地盤の性状種類、杭２の形状などに関係無く、各杭単位での地盤圧入抵抗力を直接的に計測している。
【００４２】
ここで、ヘッド３０部における杭２の加圧入力測定の詳細を説明する。
図５において、杭２の加圧入力は、杭２を連結した杭回転駆動軸３３を経て、一対の軸受３１，３１のうち、スラスト力を受ける側（図において上側）の軸受３１を介して、ヘッドケース３６の下端部に嵌挿された軸受支持部材１２へと伝達される。スラスト力を受ける側の軸受３１が、ヘッドケース３６の下端部に対し軸受支持部材１２の内筒面部の奥まった軸方向位置に装着されているため、軸受３１からのスラスト力は、軸受支持部材１２の外筒面部１２ａを介して軸方向にヘッドケース３６へ伝達される。よって、杭２の圧入力により発生するスラスト力は、外筒面部１２ａをその軸方向に引っ張ることになる。
【００４３】
そして、外筒面部１２ａには、前記一対の軸受３１，３１の軸方向中間部位においてその円周方向の等分割位置に、４個の荷重センサ１１が取着されているので、これらにより外筒面部１２ａの引張ひずみをスラスト力（すなわち杭の圧入力）として計測できる。
【００４４】
しかも外筒面部１２ａの前記の引張ひずみ検出部には、薄肉部１２ｂを設けることにより、この部位のひずみ量を増大させて荷重センサ１１の検出範囲を広げ、圧入力の検出精度を向上させている。
【００４５】
ここに、荷重センサ１１は、外筒面部１２ａの、一対の軸受３１，３１の軸方向中間部位に設けられているので、この部位では各軸受３１のラジアル荷重による変位の影響を受けず、スラスト荷重による引張変位のみを検出できる。
しかも、この荷重センサ１１の取付け位置は、各軸受３１に対しその発熱の影響を受け難い位置関係にあるので、目的とする引張変位の測定に際し熱変位による誤差を排除できる。よって、スラスト力のみを極めて正確に検出し、計測できる。
【００４６】
荷重センサ１１として、引張ひずみゲージを用いているので、測定精度が極めて高い。また、このロードセルは、簡易かつ堅牢に構成できることから、安価であることは勿論、故障が生じ難く、その信頼性が高い。
【００４７】
また、杭２のスラスト力を検出する荷重センサ１１は、杭２と共には回転することの無い前記軸受３１の非回転側の支持部材１２に設けられているので、杭打ち機本体側から荷重センサ１１への電気配線は、回転摺動部などを経由する通電を必要としない。従って、荷重センサへの電気配線は、簡易な配線で良いばかりでなく、接触不良などが生じる懸念も無く、荷重センサの測定時の信頼性が高い。
【００４８】
また、本実施例では杭の圧入時、常時その圧入力を実測している。よって、杭２の支持力値を求めたい場合には、杭２を所定の深さまで回転圧入した時点で、静的なスラスト力を前記荷重センサで実測し、この実測値を、所定地中深さにおける杭の鉛直方向地盤圧入抵抗力、即ちその採用杭での所定深度における地盤の支持力として簡単に、かつ正確に求めることができる。
【００４９】
以上のように、直接的な杭の圧入力の計測によれば、従来のように圧入時において回転駆動トルクを計測し、この実測値と前もって求めておいたデータとを比較して間接的に圧入力を推定する場合に比べ、地盤の支持力を直接的に極めて簡便かつ迅速に、しかも正確に求めることができる。その上、計測は熟練を必要とせず、また安価な装置でできる。
【００５０】
また、杭のスラスト力を検出する荷重センサは、ヘッド部において、前記軸受の非回転側の支持部材に、即ち、杭と共には回転することの無い部位に設けられているので、杭打ち機本体側から荷重センサへの電気配線経路には回転摺動などによる通電部が無い。従って、荷重センサへの電気配線は、簡易な配線で良いばかりでなく、接触不良などが生じる懸念も無く、荷重センサの測定時の信頼性が高い。
【００５１】
またさらに、複数本の杭を打込み、各杭頭に荷重計を設置し、それぞれ杭頭荷重を静的に加えて地盤支持力の測定を行う鉛直載荷試験は、大掛かりで多大な費用と施工日数を要するとされている。しかし、本発明の技術を用いれば、加圧力は杭圧入時に実測によって得られているので、簡易的な鉛直載荷試験を行うことと同等な効果が得られ、費用や日数の削減を期待することができる。
【００５２】
次に、第２実施形態に係る圧入力検出装置を、図７を参照して説明する。
第１実施形態においては、ヘッド３０部に軸受３１を設け、スラスト力を支持して発生する軸受支持部材１２での引張ひずみを検出することで、杭の圧入力を求めた。しかし、以下に述べる第２実施形態のようにスラスト力をその支持部での圧縮ひずみより求めてもよい。
【００５３】
図７は、第２実施形態に係る圧入力検出装置の一部断面側面図である。
第２実施形態の構成は、第１実施形態に対し、荷重検出装置１０の構成が異なっており、ここでは異なる部分を説明する。第２実施形態における荷重検出装置１０ａは、図７に示すように、ヘッドケース３６の下端部と、上下一対の軸受３１，３１を内挿した略円筒形状の軸受支持部材１３との間で、荷重センサ１１を内設した既製のリング型ロードセル１０ａを挟持した構成としている。
【００５４】
第２実施形態に係るロードセル１０ａの配設構成により、杭２の回転圧入の際に、その圧入力は、順に杭連結用軸端部３３ａ、軸受３１、軸受支持部材１３を経由してロードセル１０に伝達される。そして、この圧入力は、ヘッドケース３６の下端部と軸受支持部材１３との間で、ロードセル１０ａに圧縮ひずみを与え、ロードセル１０ａがこの圧縮ひずみを圧入力として検出している。
【００５５】
第２実施形態によれば、圧縮ひずみを検出するリング型のロードセル１０ａを採用しているが、この型のロードセル１０ａは、その内部に採用したダイアフラムで、セルに負荷した圧縮ひずみを引張ひずみに変換して検出する構造である。従って、直接引張ひずみを検出する前記第１実施形態の場合に比べ、検出精度は若干劣るものの、簡易な構成となる。また、荷重検出装置１０としては既製のロードセル１０ａを採用できるので、信頼性、価格及びメンテナンス性に利点がある。
【００５６】
なお、本発明の各実施形態においては、杭２は、その先端部にスパイラル状の羽根が設けられた鋼管杭を使用したが、必ずしもスパイラル状の羽根を有する杭でなくてもよい。例えば、柔らかな地盤に対しては、高い圧入力を活かし、オーガの採用無くして直接杭を回転圧入する。また、礫、ガラなどが混じる固い地盤に対しては、オーガによる先行掘削を行い、その後に回転圧入する。またさらに、回転圧入だけでは困難な堅い地盤に対しては、オーガを先行してねじ込み、その反力を利用して杭を回転圧入する。これらの工法によれば、羽根を有しない杭でも問題ない場合もある。
【００５７】
以上の構成により、本発明は次の効果を奏する。
本発明では、杭の圧入力を、ヘッドの軸受支持部材に設けた荷重センサでスラスト荷重として計測することにより、回転圧入時の地盤の性状種類、杭の形状などに関係無く、極めて簡便かつ迅速に、しかも正確に求めることができる。加えるに、計測は熟練を必要とせず、また安価な装置で構成できる。
【００５８】
杭を所定の深さまで回転圧入し、そのときのスラスト力を前記荷重センサで計測することにより、杭単位で、その採用杭での所定深度における支持力として簡単に求められる。
【００５９】
また、杭のスラスト力を検出する荷重センサは、回転する杭に対し、非回転側の軸受支持部材に設けられており、電気配線経路には回転摺動部などによる通電を要しないので、その電気配線は、簡易な配線で良いばかりでなく、通電不良などが生じる懸念も無く、荷重センサとしての信頼性が高い。
【００６０】
本発明は、杭の圧入力によるスラスト力により引張ひずみを生じる個所を有した軸受支持部材と、この支持部材の引張ひずみを生じる個所に荷重センサとを設け、これら支持部材と荷重センサとでロードセルを構成して、杭の圧入力を支持部材の引張変位として捉えているので、測定精度が極めて高い。
また、ロードセルは極めて簡易でコンパクトであり、しかも堅牢に構成できることから、安価であるのは勿論、故障が生じ難く、その信頼性が高い。
【００６１】
また、所定の杭の、所定の地盤における支持力を杭毎に即時正確に実測できるので、施工の信頼性を大幅に向上できる。
また、簡易的な鉛直載荷試験を行うことと同等な効果が得られ、費用や日数の削減を期待することができる。
【産業上の利用可能性】
【００６２】
本発明の活用例として、実施形態で示した自走式の杭打ち機のみでなく、設置型の杭打ち機にも適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】本発明に係る杭打ち機の一実施形態を示す正面図である。
【図２】本発明に係る杭打ち機の一実施形態を示す側面図である。
【図３】本発明に係る杭圧入装置のヘッドを示す正面図である。
【図４】本発明に係る杭圧入装置のヘッドを示す側面図である。
【図５】本発明の第１実施形態に係る圧入力検出装置の一部断面図である。
【図６】本発明に係る荷重センサの取付概略図である。
【図７】第２実施形態に係る圧入力検出装置の一部断面側面図である。
【符号の説明】
【００６４】
１…杭打ち機、２…杭、３…杭圧入装置、５…車体本体、６…スパイラルアースオーガ、１０…荷重検出装置（ロードセル）、１１…荷重センサ、１２，１３…軸受支持部材、１２ａ…外筒面部、１２ｂ…薄肉部、３０…ヘッド、３１…軸受、３２…回転駆動手段、３３…杭回転駆動軸、３３ａ…杭連結用軸端、３５…昇降駆動手段、３６…ヘッドケース、３７…ローラベアリング、３８ａ，３８ｂ，３８ｃ…スプロケット、４０…リーダ、４１…チェーン、５１…油圧シリンダ、５２…アウトリガ。
【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】
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