(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
移動手段と、杭打手段と、を含む杭打機であって、
前記移動手段に鉛直に立設されたリーダーと、
前記リーダーをガイドとして上下に移動自在に設けられたヘッドと、
前記ヘッドによって、前記リーダーと平行である姿勢において回転自在に拘束され、前記リーダーに対応した長さ寸法を有し、先端部にビットが設けられるボーリングロッドと、
前記ヘッドによって、前記リーダーと平行である姿勢において上下に挿通自在に拘束され、前記リーダーに対応した長さ寸法を有し、先端部にサンプラーが設けられるサンプリングロッドと、
前記ボーリングロッドに対して回転力を付与する回転力付与手段と、
前記ボーリングロッドに対して下方向への掘進力を付与する掘進力付与手段と、
前記ボーリングロッドの先端部に泥水を供給する泥水供給手段と、
前記サンプリングロッドに対して前記ボーリングロッドにより掘削されたボーリング孔を用いたＮ値の測定に必要となる打撃力を付与する打撃力付与手段と、を含み、
前記ヘッドが、前記リーダーが静止している状態において前記サンプリングロッドが拘束されていた平面位置を前記ボーリングロッドが拘束されていた平面位置に切り換える平面位置切換手段を備えることを特徴とする、杭打機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、地中に砂杭、砕石杭、その他の杭を打設することにより、地盤の強度や液状化に対する抵抗性を増大させて地盤改良を行う杭打機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、杭打機を用いて地盤改良を行った場合には、杭の間隔及び径等の決定や品質のチェックに役立てるため、試験施工や本施工を終了してから土質試験を行って改良の効果の確認が行われていた。例えば、サンドコンパクションパイルを打設して地盤改良を行うケースでは、土質試験として標準貫入試験を行い、これにより求めたＮ値から液状化抵抗率を算出し、当該液状化抵抗率の増大をもって所定の品質の証明としていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、かかる標準貫入試験では、本来の試験以外に、櫓の組み立て、解体やボーリングマシンの搬出入等のきわめて大がかりな準備、片付作業が必要であったうえに、試験自体もロッドの継ぎ足しや切り離しにかなりの時間を要するものであった。
【０００４】
また、そればかりか、かかる時間を要する標準貫入試験を行っているタイミング、即ち、地盤改良の効果の確認が終わるまでのタイミングでは、杭打機を稼働させることができないため、その分だけ杭打機の稼働率の低下及びこれに伴うコストアップを招くこととなっていた。
【０００５】
そこで、本発明の目的は、稼働率の低下及びコストアップを有効に回避しながら、地盤改良の効果の確認を短時間でかつ簡便に行うことができる、杭打機を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明に係る杭打機は、移動手段と、杭打手段と、を含む杭打機であって、前記移動手段に鉛直に立設されたリーダーと、前記リーダーをガイドとして上下に移動自在に設けられたヘッドと、前記ヘッドによって、前記リーダーと平行である姿勢において回転自在に拘束され、前記リーダーに対応した長さ寸法を有し、先端部にビットが設けられるボーリングロッドと、前記ヘッドによって、前記リーダーと平行である姿勢において上下に挿通自在に拘束され、前記リーダーに対応した長さ寸法を有し、先端部にサンプラーが設けられるサンプリングロッドと、前記ボーリングロッドに対して回転力を付与する回転力付与手段と、前記ボーリングロッドに対して下方向への掘進力を付与する掘進力付与手段と、前記ボーリングロッドの先端部に泥水を供給する泥水供給手段と、前記サンプリングロッドに対して前記ボーリングロッドにより掘削されたボーリング孔を用いたＮ値の測定に必要となる打撃力を付与する打撃力付与手段と、を含み、前記ヘッドが、前記リーダーが静止している状態において前記サンプリングロッドが拘束されていた平面位置を前記ボーリングロッドが拘束されていた平面位置に切り換える平面位置切換手段を備えることを特徴としている。
【０００７】
即ち、本発明は、杭打機とは別個にボーリングマシン及び櫓等を搬入してロッドの継ぎ足しをしながら標準貫入試験を行うという、きわめて時間を要しかつ煩雑な従来の技術的手段に代えて、杭打機だけで標準貫入試験を完結でき、よって、櫓の組み立てやボーリングマシンの搬出入等が不要であり、しかもロッドの継ぎ足しや切り離しも不要である新しい技術的手段を採用することにより、稼働率の低下及びコストアップを有効に回避しながら、地盤改良の効果の確認を短時間でかつ簡便に行うことを可能にするものである。
【０００８】
このような技術的手段において、前記ヘッドとしては、リーダーに対してこれと平行である姿勢において挿通自在にボーリングロッド及びサンプリングロッドを拘束でき、リーダーをガイドとして上下に移動できるものであれば、その構成、形式などを問わないが、より円滑かつ迅速に標準貫入試験の実施をしようとする観点から、前記リーダーが静止している状態において前記サンプリングロッドが拘束されていた平面位置を前記ボーリングロッドが拘束されていた平面位置に切り換える平面位置切換手段を備えている。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面に示す実施の形態に基づいてこの発明を詳細に説明する。
図１は本発明の一実施の形態に係る杭打機であってサンドコンパクションパイルの打設による地盤改良を行うものの概略を示す側面図、図２は当該杭打機のリーダーの側部に設けられたヘッドその他の装置の概略を示す斜視図、である。
【００１０】
これらの図において、符号１は、クローラ走行体１ａ及びこのクローラ走行体１ａ上において旋回自在に連結された上部旋回体１ｂからなる移動手段たるベースマシン、符号２は、前記上部旋回体１ｂの最前部においてこれに鉛直に立設され、サンドコンパクションパイルの打設による地盤改良を行うべき深度に対応した長さ寸法を有し、頂部にトップシーブ２ａが設けられたリーダー、を示している。
【００１１】
また、符号３は、このリーダー２のトップシーブ２ａから吊り下げられた杭打手段たるサンドコンパクションパイル施工装置であって、衝撃機３ａ、この衝撃機３ａに吊り下げられた吊り手ワイヤー３ｂ、この吊り手ワイヤー３ｂによって吊り下げられたバイブロハンマー３ｃ、このバイブロハンマー３ｃによって保持されたケーシングパイプ３ｄ、及び前記バイブロハンマー３ｃに併設され、杭材料としての砂を前記ケーシングパイプ３ｄ内へと導入するホッパー３ｅからなるもの、を示している。
【００１２】
更に、符号４は、前記リーダー２をガイドとして上下に移動自在に設けられたヘッド、符号５は、前記ヘッド４によって、前記リーダー２と平行である姿勢において回転自在に拘束され、前記リーダー２に対応した長さ寸法を有し、先端部にビット５ａが設けられるボーリングロッド、符号６は、前記ヘッド４によって、前記リーダー２と平行である姿勢において上下に挿通自在に拘束され、前記リーダー２に対応した長さ寸法を有し、先端部にサンプラー６ａが設けられるサンプリングロッド、を示している。
【００１３】
更にまた、符号７は、前記ボーリングロッド５に対して回転力を付与する回転力付与手段たるロータリーヘッド７、を示している。
【００１４】
また、符号８は、前記ボーリングロッド５に対して下方向への掘進力を付与する掘進力付与手段たるボーリングロッド用ウインチであって上部ウインチ８ａ及び下部ウインチ８ｂからなるもの、を示している。
【００１５】
ここで、上部ウインチ８ａは、リーダー２の頂部に固着された上部ウインチドラム２１、及び先端部がヘッド４に固止された上部ウインチワイヤー２２からなる。一方、下部ウインチ８ｂは、リーダー２の基部に固着された下部ウインチドラム２３、及び先端部がヘッド４に固止された下部ウインチワイヤー２４からなる。
【００１６】
尚、上部ウインチ８ａ及び下部ウインチ８ｂは互いに連動して動作を行う。即ち、ボーリングロッド５に対して下方向への掘進力を付与するときには、下部ウインチワイヤー２４が巻き取られると同時に上部ウインチワイヤー２２が送り出される。逆にボーリングロッド５を引き抜くときには、下部ウインチワイヤー２４が送り出されると同時に上部ウインチワイヤー２２が巻き取られるのである。
【００１７】
更に、符号９は、サンプリングロッド用ウインチであって、リーダー２の頂部に固着されたウインチドラム９ａ、及び先端部がサンプリングロッド６の上端部に固止されたウインチワイヤー９ｂからなるもの、を示している。
【００１８】
更にまた、符号１０は、前記ボーリングロッド５の先端部に泥水を供給する泥水供給手段であって、上部旋回体１ｂに搭載された泥水供給装置（図示外）、この泥水供給装置からボーリングロッド５まで泥水を搬送する管路１０ａ、及びこの管路１０ａをボーリングロッド５に対し連結するスイベル継手１０ｂからなるもの、を示している。
【００１９】
また、符号１１は、前記サンプリングロッド６に対して前記ボーリングロッド５により掘削されたボーリング孔を用いたＮ値の測定に必要となる打撃力を付与する打撃力付与手段たる自動落下装置、を示している。
【００２０】
即ち、本実施の形態に係る杭打機は、ベースマシン１、リーダー２、及びサンドコンパクションパイル施工装置３からなる、通常の３点式杭打機と異ならない基本的構成を備え、更に標準貫入試験の実施に必要となる技術的手段、即ち、ヘッド４、ボーリングロッド５、サンプリングロッド６、ロータリーヘッド７、ボーリングロッド用ウインチ８、泥水供給手段１０、及び自動落下装置１１を備えるものである。
【００２１】
本実施の形態に係るヘッド４は、標準貫入試験における現場作業の円滑化及び迅速化を図る観点から、前記リーダー２が静止している状態において前記サンプリングロッド６が拘束されていた平面位置を前記ボーリングロッド５が拘束されていた平面位置に切り換える平面位置切換手段たるレボルバー１２を備えている。
【００２２】
次に、本実施の形態に係る杭打機の作用について図１及び図２を用いて説明する。尚、ここでは便宜上、試験施工を行う場合について説明する。
【００２３】
本実施の形態において、試験施工は、本杭打機によって打設されるべきサンドコンパクションパイルの間隔及び径等を決定する目的で以下のように行われる。
【００２４】
まず、本杭打機、主としてサンドコンパクションパイル施工装置３を用いて、妥当と思われるサンドコンパクションパイルの間隔及び径等において２〜３種類のバリエーションをもって現地にサンドコンパクションパイルを打設して実体化したうえで、当該実体化されたサンドコンパクションパイル同士の中間部において本杭打機を用いて以下のように標準貫入試験が行われる。
【００２５】
即ち、オペレータによって、クローラ走行体１ａによる走行及び上部旋回体１ｂによる旋回が重畳的に行われ、更にリーダー２が鉛直に設定されると、ボーリングロッド５及びサンプリングロッド６の平面位置が拘束された状態におかれる。このような状態において標準貫入試験を行うべき箇所にボーリングロッド５の平面位置が位置決めされる。
【００２６】
このとき、櫓の組み立て、解体作業やボーリングマシンの搬入作業等の従来必要であったきわめて大がかりな準備作業が不要となり、サンドコンパクションパイルの打設の際に通常行われる所謂杭芯合わせに類似の簡便な平面位置の設定のみによって標準貫入試験の開始ができる。
【００２７】
次に、ロータリーヘッド７が起動されると、当該ロータリーヘッド７は上記位置決めされた状態におかれたボーリングロッド５に対して回転力を付与する。このとき、管路１０ａとの連結部にスイベル継手１０ｂが設けられているため、これが機能してボーリングロッド５の回転が有効に確保される。
【００２８】
続いて、ボーリングロッド用ウインチ８によってボーリングロッド５に対して掘進力を付与し、これによりボーリングロッド５の先端部のビット５ａが地盤に押し当てられると、ボーリングロッド５は地盤を掘削する。
【００２９】
このとき、この地盤の掘削が開始される前のタイミングで泥水供給装置（図示外）によって泥水が管路１０ａ、スイベル継手１０ｂ及びボーリングロッド５内を通じて搬送され、ボーリングロッド５の先端部のビット５ａから排出される。
【００３０】
この泥水は、当該ビット５ａから排出された泥水は地盤掘削中のビット５ａの冷却水としての役割を果たすと共に、掘削したボーリング孔の孔壁の崩壊を防止する役割をも果たす。
【００３１】
Ｎ値を測定すべき深度までの掘削が終了した後、ボーリングロッド用ウインチ８によってボーリングロッド５が地盤から引き抜かれると、ビット５ａは地面よりも高い位置におかれる。
【００３２】
そして、オペレータによるレボルバー１２の操作により、リーダー２が静止している状態においてサンプリングロッド６が拘束されていた平面位置は、ボーリング孔の掘削のためにボーリングロッド５が拘束されていた平面位置に切り換えられる。
【００３３】
続いて、ウインチワイヤー９ｂが送り出されると、サンプリングロッド６は、掘削されたボーリング孔中を下がってゆくが、先端部、即ち、サンプラー６ａの下端部が孔底に達したところで静止した状態におかれる。このような状態において自動落下装置１１によりサンプリングロッド６に対する打撃力の付与が行われる。
【００３４】
即ち、自動落下装置１１によって、６３．５ｋｇのハンマーを自由落下させて、サンプラー６ａをボーリング孔の孔底下の地盤中に４５〜５０ｃｍ打ち込んで、後部分３０ｃｍを貫入するのに要する打撃回数を測定し、これを当該深度におけるＮ値とするのである。
【００３５】
Ｎ値の測定後、サンプリングロッド用ウインチ９によってサンプリングロッド６がボーリング孔から引き抜かれると、サンプラー６ａは地面よりも高い位置におかれる。
【００３６】
そして、オペレータによるレボルバー１２の操作により、リーダー２が静止している状態においてボーリングロッド５が拘束されていた平面位置は、Ｎ値の測定のためにサンプリングロッド６が拘束されていた平面位置に切り換えられる。
【００３７】
以下、ボーリングロッド５によって、次にＮ値を測定すべき深度までの掘削を行い、レボルバー１２による切り換えの後、サンプリングロッド６によって、標準貫入試験を行ってＮ値を測定するというプロセスを地盤改良がされていない深度に達するまで繰り返すのである。
【００３８】
これらのプロセスの繰り返しを通じて、ロッドの継ぎ足しや切り離し等のかなりの時間を要する煩雑作業を一切行うことなく、標準貫入試験を完結させることができる。地盤改良の効果の確認は地盤改良が行われた深度範囲において標準貫入試験を行えば足りるところ、本実施の形態では、地盤改良を行うべき深度までのサンドコンパクションパイルの打設を一度に行い得るリーダー２に対応した長さ寸法を有するボーリングロッド５及びサンプリングロッド６を用いているからである。
【００３９】
かかる標準貫入試験が完結した後、求められたＮ値より液状化抵抗率が算出される。最終的には当該液状化抵抗率に基づいてサンドコンパクションパイルの間隔及び径等が決定される。
【００４０】
従って、本実施の形態に係る杭打機によれば、杭打機とは別個にボーリングマシン及び櫓等を搬入してロッドの継ぎ足しをしながら標準貫入試験を行うという、きわめて時間を要しかつ煩雑な従来の方法とは異なり、杭打機だけで標準貫入試験を完結でき、よって、櫓の組み立て、解体やボーリングマシンの搬出入等が不要であるうえ、ロッドの継ぎ足しや切り離しも不要であるから、地盤改良の効果の確認を短時間でかつ簡便に行うことができ、ひいては稼働率の低下及びコストアップを有効に回避できることとなった。
【００４１】
【発明の効果】
本発明に係る杭打機によれば、以上のように構成したので、稼働率の低下及びコストアップを有効に回避しながら、地盤改良の効果の確認を短時間でかつ簡便に行うことが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態に係る杭打機の概略を示す側面図である。
【図２】本発明の一実施の形態に係る杭打機のリーダーの側部に設けられたヘッドその他の装置の概略を示す斜視図である。
【符号の説明】
１…ベースマシン
１ａ…クローラ走行体
１ｂ…上部旋回体
２…リーダー
２ａ…トップシーブ
３…サンドコンパクションパイル施工装置
３ａ…衝撃機
３ｂ…吊り手ワイヤー
３ｃ…バイブロハンマー
３ｄ…ケーシングパイプ
３ｅ…ホッパー
４…ヘッド
５…ボーリングロッド
５ａ…ビット
６…サンプリングロッド
６ａ…サンプラー
７…ロータリーヘッド
８…ボーリングロッド用ウインチ
８ａ…上部ウインチ
８ｂ…下部ウインチ
９…サンプリングロッド用ウインチ
９ａ…ウインチドラム
９ｂ…ウインチワイヤー
１０…泥水供給手段
１０ａ…管路
１０ｂ…スイベル継手
１１…自動落下装置
１２…レボルバー
２１…上部ウインチドラム
２２…上部ウインチワイヤー
２３…下部ウインチドラム
２４…下部ウインチワイヤー
【図１】
0004098906.tif 000002
【図２】
0004098906.tif 000003