(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
下部杭体と上部杭体の間に接続体を挟み込み、この接続体を回転させることで、下部杭体に上部杭体を摩擦圧接により接合する継杭施工方法において、
接続体の周囲に回転力伝達部材を着脱可能に取り付け、この回転力伝達部材を介して接続体を回転させることを特徴とする継杭施工方法。
【請求項２】
上下方向に設けられた支持軸に対してそれぞれ上下にスライド可能に下部杭体掴持部、接続体回転制御部及び上部杭体掴持部が設けられた継杭装置を用い、下部杭体掴持部及び上部杭体掴持部をそれぞれ下部杭体及び上部杭体に固定すると共に、上部杭体を接続体を介して下部杭体に押し付けながら、径方向に分割された環状の歯車、スプロケット又はプーリーである回転力伝達部材を接続体の周囲に着脱可能に取り付けて、一体の歯車、スプロケット又はプーリーに組み立て、この回転力伝達部材を介して接続体回転制御部で接続体を回転させることを特徴とする請求項１の継杭施工方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば地盤の支持層が深部にある場合や施工空間の高さに制限がある場合等に用いられる、杭体を接続して埋設することで地盤強化を図る継杭施工方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、継杭施工方法としては、地盤に埋設した下部杭体上に上部杭体を立て、上部杭体を下部杭体に押し付けながら高速回転させることで摩擦圧接し、これによって順次杭体を継ぎ足す方法が知られている（特開平１０−１３１１７８号公報）。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記従来の継杭施工方法における摩擦圧接を行うためには、熔接可能なまでの摩擦熱を発生させるために杭体を高速回転させると共に、必要な摩擦熱の発生後杭体の回転を急停止させる必要がある。
【０００４】
しかしながら、通常何トンもある杭体を高速回転させると共に急停止させるには、杭体の保持装置、動力装置及びブレーキ装置が大掛かりなものとなり、設備的負担が大きい問題がある。また、高速回転前の軸芯合わせや垂直出し等の下準備に不備があると、高速回転される杭体のバランスが崩れやすいことから、この下準備を厳格に行う必要があり、作業に手間がかかる問題もある。
【０００５】
そこで本発明においては、下部杭体と上部杭体の間に接続体を挟み込み、この接続体を回転させることで摩擦圧接を行うこととしているものである。接続体は、短く軽量なもので済むことから、摩擦圧接のための継杭装置を小型で簡便なものとすることができる。
【０００６】
ところで、上記のような接続体を用いる場合でも、接続体が単なる円筒形のものでは、高速回転させるための回転力の伝達が行いにくい。このため、例えば接続体の周面に歯車を加工しておき、この歯車を介して接続体に回転力を伝達できるようにすることが考えられる。
【０００７】
しかしながら、接続体毎に高速回転に耐える歯車を加工するのは、接続体のコストアップの原因となる。
【０００８】
本発明は、このような問題点にかんがみてなされたもので、接続体毎に細かな加工を施すことなく、接続体を高速回転させるための回転力を確実に伝達できるようにすることを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
このために本発明では、下部杭体と上部杭体の間に接続体を挟み込み、この接続体を回転させることで、下部杭体に上部杭体を摩擦圧接により接合する継杭施工方法において、
接続体の周囲に回転力伝達部材を着脱可能に取り付け、この回転力伝達部材を介して接続体を回転させることを特徴とする継杭施工方法としているものである。
【００１０】
【発明の実施の形態】
図１〜図７に基づいて本発明の一例を説明する。
【００１１】
図１中、１は埋設される各杭体、１ａ，１ｂが目下の接続対象である下部杭体と上部杭体である。各杭体１としては、通常、鋼管杭であることが好ましいが、接続面に摩擦圧接可能な金属端板（一般的には鋼製）を設けたものであれば、鋼管コンクリート杭（鋼管とコンクリートを併用した杭）やコンクリート杭であってもよい。
【００１２】
下部杭体１ａは地盤上に露出した上部を残して地盤中に埋設されているものである。各杭体１の埋設は、打撃による打ち込みによってもよいが、最下端の杭体１として、先端にスクリュ翼を有するものを用い、回転圧入により埋設することが好ましい。杭体１を回転圧入すると、後述する摩擦圧接時に、この回転圧入のための装置を用いて、上部杭体１ｂを接続体２を介して下部杭体１ａに押し付けることができる。
【００１３】
下部杭体１ａを、その上部を残して地盤中に埋設した後、下部杭体１ａの上側端部上に、ほぼ中心軸を合わせて上部杭体１ｂを立てる。この時、下部杭体１ａの上端面と上部杭体１ｂの下端面との間に、やはり中心軸をほぼ合わせて接続体２を挟み込む。この接続体２は、後述するように、摩擦圧接によって下部杭体１ａに上部杭体１ｂを接合するために高速回転されるもので、良好な摩擦圧接状態を得るために、各杭体１が鋼管杭である場合にはこの鋼管杭と同様な材質、各杭体１が金属端板を有する場合にはこの金属端板と同様な材質であることが好ましい。接続体２は、通常、各杭体１と同径の中空円筒体であるが、中実円筒体とすることもできる。また、接続体２は、次に述べる回転力伝達部材３を取り付けた状態での高速回転と急停止ができる範囲で、できるだけ短いことが好ましい。
【００１４】
接続体２の周囲には着脱可能に回転力伝達部材３が取り付けられている。回転力伝達部材３は、例えば油圧モーター等の駆動装置４からの回転力を接続体２に伝達してこれを高速回転させるためのもので、本例における回転力伝達部材３は歯車となっている。
【００１５】
接続体２と回転力伝達部材３について、図２〜図４によって更に説明する。
【００１６】
図２に示されるように、接続体２は杭体１（図１参照）とほぼ同径の筒状をなすもので、その側面には上下に貫通孔５を有する固定板６が突設されている。
【００１７】
図３（ａ）は回転力伝伝達部材３の平面図、同（ｂ）は側面図である。本例における回転力伝達部材３は、歯谷部分で径方向に二分割された環状の歯車で、二分割片を合わせた時の内径は接続体２の外径とほぼ等しくなっている。各分割片の分割端部には各々貫通孔７を有する固定板８が上下に突設されている。また、二分割片を合わせた回転力伝達部材３下面中央部は下方にやや突き出ており、その周面がテーパー面９となっている。尚、本例における回転力伝達部材３は二分割であるが、三分割以上とすることもできる。
【００１８】
図４（ａ）は接続体２へ回転力伝達部材３を取り付けた状態の側面図、同（ｂ）は平面図である。接続体２への回転力伝達部材３の取り付けは、上記回転力伝達部材３の分割片を、接続体２が回転力伝達部材３の軸芯となるように接続体２に組み付け、各分割片の固定板８と接続体２の固定板６とを重ねて、貫通孔５，７にボルト１０を通して締め付けることで行われる。本例における回転力伝達部材３は、接続体２を軸芯として接続体２の周囲に取り付けられて、一体の歯車を構成するものである。また、このようにして接続体２に取り付けられた回転力伝達部材３は、ボルト１０を外すことで接続体２から取り外すことができる。
【００１９】
図１に示されるように、下部杭体１ａ上に、上記回転力伝達部材３を取り付けた接続体２を挟んで上部杭体１ｂを立てた後、継杭装置１１をセットする。この継杭装置１１は、前方にＵ字形の凹部１２を有する車輪付の移動基台１３を備えている。移動基台１３上には、支持軸１４を上下方向に保持するフレーム１５が設けられており、この支持軸１４にはそれぞれ上下にスライド可能に下部杭体掴持部１６、接続体回転制御部１７及び上部杭体掴持部１８が取り付けられている。
【００２０】
まず、移動基台１３を、その前方の凹部１２内に下部杭体１ａが入るようにして杭体１に近付けた後、下部杭体掴持部１６と上部杭体掴持部１８をそれぞれ下部杭体１ａと上部杭体１ｂに固定すると共に、接続体回転制御部１７を接続体２に取り付けられた回転力伝達部材３に対してセットする。
【００２１】
下部杭体掴持部１６と上部杭体掴持部１８は、それぞれ図５に示されるようなもので、支持軸１４に上下にスライド可能に取り付けられた掴持部本体１９と、掴持部本体１９から前方（杭体１側）に突出してＬ字形に屈曲し、屈曲片の内側が押え部２０となった押えアーム２１と、この押えアーム２１の押え部２０と対向する掴持部本体１９前面位置に設けられたＶ字形溝をなす受け部２２とを有するものとなっている。押えアーム２１の基部は、掴持部本体１９に対して前後に移動可能に保持されており、掴持部本体１９に設けられたウォームギア２３を油圧モータ等の駆動装置２４で正・逆回転させると、押えアーム２１の基部に形成されたラック２５がウォームギア２３と噛み合っていることによって、前後に進退されるものとなっている。
【００２２】
下部杭体掴持部１６と上部杭体掴持部１８は、それぞれ下部杭体１ａと上部杭体１ｂを掴持するものである。この掴持は、それぞれ押えアーム２１を前進させ、押え部２０と受け部２２間を開いた状態で、その間に下部杭体１ａと上部杭体１ｂを差し込み、次いで押えアーム２１を後退させることで、下部杭体１ａと上部杭体１ｂを押え部２０と受け部２２の間に挟み付けることで行われる。
【００２３】
一方、接続体回転制御部１７は、図６及び図７に示されるようなもので、支持軸１４に上下にスライド可能に取り付けられた回転制御部本体２６と、回転制御部本体２６から前方に突出し、水平方向に傾動可能にＬ字形に屈曲した押えアーム２７とを備えている。押えアーム２７には、その基部側と屈曲片側に跨がってシリンダ・ピストン装置２８が設けられており、このシリンダ・ピストン装置２８の作動（油圧又は空圧で作動）によって、押えアーム２７の屈曲片を水平方向に傾動させることができるようになっている。
【００２４】
上記押えアーム２７の屈曲片先端部には、接続体２に取り付けられた回転力伝達部材３（本例では歯車）と噛み合う回転自在なアイドラギア２９と、回転力伝達部材３下面のテーパー面９と接する回転自在な支持ローラ３０が設けられている。アイドラギア２９と対向する回転制御部本体２６前面位置には、やはり回転力伝達部材３と噛み合う駆動ギア３１が設けられている。この駆動ギア３１は駆動装置４によって回転され、これによって回転力伝達部材３及び接続体２が回転されるものとなっている。また、上記支持ローラ３０を頂点とした平面三角形をなす回転制御部本体２６前面位置に、回転力伝達部材３下面のテーパー面９と接する回転自在な支持ローラ３２，３３が設けられており、前記支持ローラ３０と共に三方から回転力伝達部材３及び接続体２を支持できるようになっている。
【００２５】
この接続体回転制御部１７のセットは、押えアーム２７の屈曲部を前方に傾動させてある程度伸ばした状態で、回転制御部本体２６との間に、回転力伝達部材３が取り付けられた接続体２を差し込み、次いで押えアーム２７の屈曲部を戻して、回転力伝達部材３にアイドラギア２９と駆動ギア３１を噛み合わせると共に、各支持ローラ３０，３２，３３間に回転力伝達部材３のテーパー面９を挟み付けて定位させることで行われる。この状態で駆動装置４を作動させて駆動ギア３１を回転させると、その回転が回転力伝達部材３１に伝えられて、接続体２と共に回転される。この時、アイドラギア２９と支持ローラ３０，３２，３３は回転力伝達部材３の回転と共に回転することになる。
【００２６】
上述のようにして継杭装置１１をセットした後、駆動装置４を作動させて、駆動ギア３１及び回転力伝達部材３を介して接続体２を高速回転させる。この回転と共に上部杭体１ｂを下部杭体１ａ側へ押し付け、接続体２の回転に伴って摩擦熱を発生させる。上部杭体１ｂの下部杭体１ａへの押し付けは、従来と同様にして上部杭体１ｂの上端部に下向きの力を作用させて行うことができる。
【００２７】
摩擦熱が、下部杭体１ａと上部杭体１ｂを接続体２を介して熔接可能なまでに十分発生した段階で駆動装置４の駆動を停止させ、駆動ギア３１の回転に負荷を加えることで回転力伝達部材３の回転にブレーキをかけ、接続体２の回転を急停止させる。そして、これによって、下部杭体１ａに対して、接続体２を介して上部杭体１ｂを接続することができる。その後は下部杭体掴持部１６、接続体回転制御部１７及び上部杭体掴持部１８の各セットを解除し、継杭装置１１を移動させてから、接続体２に取り付けられている回転力伝達部材３を取り外し、上部杭体１ｂの必要量の埋設を行えばよい。必要であれば、更なる杭体１の摩擦圧接を同様にして行うことになるが、この時、先に使用した回転力伝達部材３を再度新たな接続体２に取り付けて使用することができる。
【００２８】
図８及び図９は、回転力伝達部材３をプーリーとした場合の接続体回転制御部１７の一例を示すもので、基本的には図６及び図７で説明したものと同様で、接続体２への回転力伝達部材３の取り付け状態も前述のものと同様である。但し、図６及び図７の例における駆動ギア２９が存在せず、駆動装置４によって回転される駆動プーリー３４が回転力伝達部材３からやや離れた位置に設けられ、この駆動プーリー３４と回転力伝達部材３間に駆動ベルト３５が掛け渡されている点が相違している。
【００２９】
上記図８及び図９に示される構成は、回転力伝達部材をスプロケットとし、駆動チェーンを介して回転させる場合にも利用することができる。この場合、駆動プーリー３４を駆動スプロケットに置き換え、駆動ベルト３５を駆動チェーンに置き換えればよい。
【００３０】
尚、図８及び図９において、図６及び図７と同じ符号は同じ部材を示す。
【００３１】
回転力伝達部材３をプーリーやスプロケットとし、駆動ベルト３５や駆動チェーンで回転させる場合、接続体２を急停止させやすくするためには、接続体回転制御部１７に図１０に示されるようなブレーキ部３６を並設することが好ましい。このブレーキ部３６は、支持軸１４に上下にスライド可能に取り付けられたブレーキ部本体３７と、それぞれ中間部が支持ピン３８によって水平方向に傾動可能にブレーキ部本体３７に取り付けられ、先端部の対向位置にブレーキ板３９を有する２本のブレーキアーム４０と、ブレーキアーム４０の基部側間隔を拡張又は縮小させてブレーキアーム４０を水平方向に傾動させるシリンダ・ピストン装置４１とを有するものとなっている。
【００３２】
上記ブレーキ部３６は、ブレーキアーム４０の基部側間隔を狭め、ブレーキ板３９間の間隔が開いた状態で、その間に接続体２が差し込まれてセットされるものである。ブレーキ板３９は、接続体２の回転時には接続体２と接触せず、接続体２の回転によって摩擦圧接可能な状態となった時に接続体２を挟み込んでその回転を急停止させるものである。このブレーキ部３６を設けておくと、駆動ベルト３５や駆動チェーンに過大な負荷をかけることなく接続体２を急停止させることができる。
【００３３】
図１１及び図１２は、接続体回転制御部１７の他の例を示すもので、基本的には図６及び図７で説明したものと同様であるが、位置決ローラ４２〜４４を有するものとなっている。位置決ローラ４３は押えアーム２７に取り付けられており、位置決ローラ４２，４４は、位置決ローラ４３を頂点とした平面三角形をなす回転制御部本体２６の前面側に設けられている。各位置決ローラ４２〜４４は回転自在で、接続体２に三方から接して、接続体２を正しい位置に位置決するものである。
【００３４】
上記のようにすると、接続体２の位置決を行いやすくなる。また、この場合、テーパー面９及び支持ローラ３０，３２，３３は省略することもできる。
【００３５】
【発明の効果】
本発明は、以上説明した通りのものであり、次の効果を奏するものである。
【００３６】
（１）摩擦圧接のために高速回転及び急停止させる接続体２は短くしかも軽量なもので済むため、小型で簡便な継杭装置１１による施工が可能である。
【００３７】
（２）同様の理由から、接続体２の高速回転時のバランスを維持しやすく、厳格な下準備が不要で、作業が軽減される。
【００３８】
（３）回転力伝達部材３を介して接続体２を回転させることで、接続体２への必要な回転力の伝達を確実に行うことができる。
【００３９】
（４）回転力伝達部材３が接続体２に対して着脱可能であることから、回転力伝達部材３を繰り返し使用することができ、コストを低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る継杭施工方法の一例を示す説明図である。
【図２】図１に示される接続体の拡大斜視図である。
【図３】図１に示される回転力伝達部材の拡大図である。
【図４】図２の接続体に図３の回転力伝達部材を取り付けた状態の拡大図である。
【図５】図１に示される下部杭体掴持部及び上部杭体掴持部の拡大平面図である。
【図６】図１に示される接続体回転制御部の拡大側面図である。
【図７】図１に示される接続体回転制御部の拡大平面図である。
【図８】回転力伝達部材をプーリーとした場合の接続体回転制御部の一例を示す拡大側面図である。
【図９】図８に示される接続体回転制御部の拡大平面図である。
【図１０】ブレーキ部の一例を示す拡大平面図である。
【図１１】接続体回転制御部の他の例を示す側面図である。
【図１２】図１１に示される接続体回転制御部の側面図である。
【符号の説明】
１    杭体
１ａ  下部杭体
１ｂ  上部杭体
２    接続体
３    回転力伝達部材
４    駆動装置
５    貫通孔
６    固定板
７    貫通孔
８    固定板
９    テーパー面
１０  ボルト
１１  継杭装置
１２  凹部
１３  移動基台
１４  支持軸
１５  フレーム
１６  下部杭体掴持部
１７  接続体回転制御部
１８  上部杭体掴持部
１９  掴持部本体
２０  押え部
２１  押えアーム
２２  受け部
２３  ウォームギア
２４  駆動装置
２５  ラック
２６  回転制御部本体
２７  押えアーム
２８  シリンダ・ピストン装置
２９  アイドラギア
３０  支持ローラ
３１  駆動ギア
３２  支持ローラ
３３  支持ローラ
３４  駆動プーリー
３５  駆動ベルト
３６  ブレーキ部
３７  ブレーキ部本体
３８  支持ピン
３９  ブレーキ板
４０  ブレーキアーム
４１  シリンダ・ピストン装置
４２  位置決ローラ
４３  位置決ローラ
４４  位置決ローラ
【図１】
0003771383.tif 000002
【図２】
0003771383.tif 000003
【図３】
0003771383.tif 000004
【図４】
0003771383.tif 000005
【図５】
0003771383.tif 000006
【図６】
0003771383.tif 000007
【図７】
0003771383.tif 000008
【図８】
0003771383.tif 000009
【図９】
0003771383.tif 000010
【図１０】
0003771383.tif 000011
【図１１】
0003771383.tif 000012
【図１２】
0003771383.tif 000013