JP6719275B2 - ホースドラムを備えた杭圧入機 - Google Patents

Description

本発明は、ホースドラムを備えた杭圧入機に関するものである。

杭圧入機は、既設の杭から反力を取った状態で、新たな杭を下降させることにより地盤に圧入するものである。より詳述すると、この杭圧入機は、先に圧入された既設の杭を掴むクランプを下部に備えたサドルと呼ばれる本体と、当該サドルに対して前後にスライド移動するスライドフレームと、スライドフレーム上に設けられたマストと、マストの前方において油圧シリンダにより昇降可能で、かつ、杭を掴むチャックとを備えている。そして既に打ち込まれた杭を前記クランプで掴んで、既設の杭から反力を取った状態で、チャックで把持した杭を、チャックを降下させることにより地盤に圧入する。

ところで、杭を圧入する地盤の状況によっては、圧入負荷の軽減や施工効率向上の目的で、ジェット水（高圧水）を地盤に噴射しながら杭を圧入する場合がある。かかる場合、ジェット水はホースを介して圧入部に供給される。ジェット水は杭の先端部付近に取り付けられたノズルから供給されるが、当該ホースを杭の圧入部近傍まで繰り出したり、圧入後に当該ホースを引き抜いて巻き取るため、回転自在なドラム（リール）を有するホースドラム（ホースリール）が用いられる。そして圧入後に前記ホースを引き抜いて巻き取る際には、杭先端部にノズルを固定するノズルソケットの構造や、巻き取る際の作業の円滑性等の観点から、前記ホースドラムにおけるホースの巻き取り位置を、圧入が完了した杭の真上、より好ましくは地中に進入したホースの真上に位置させる必要がある。

このような要請に応えるものとして、ホースドラムを装着した杭圧入機において、ホースドラムを杭圧入時には上方に回動させて退避させ、ホース引抜時には下方に回動させるものが開示されている（特許文献１）。

特開２００４−１９２１５号公報

ところで、杭圧入機の作業環境によっては、杭圧入機の上方に十分な高さが取れない場合がある。例えば橋梁の下方にて杭圧入作業を行う際には、高さ制限を受けてしまう。この点に関し、特許文献１に記載の技術は、従来一般の杭圧入機よりも全高が抑えられているが、依然として本体の上部にホースドラムが装着されているため、特に杭圧入作業時においては、ホースドラムを上方に起こしてチャックと干渉しない位置まで退避させるようにしているので、全高が高くなり、さらなる改善の余地があった。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、ホースドラムを有する杭圧入機において、杭圧入作業時においても全高を従来よりも低く抑えることができるようにして、高さ制限を受ける作業環境においても適切に杭の圧入作業を行うことを目的としている。

前記目的を達成するため、本発明は、チャックで把持した杭を地盤に圧入する際に杭先端部に流体を供給するホースを、巻き取り及び繰り出しが可能なホースドラムを備えた杭圧入機において、前記チャックは、杭圧入機本体に対して水平方向にスライドするスライドフレームに対して旋回自在に設けられた旋回基台に支持され、前記旋回基台を旋回させると、前記ホースドラムにおけるホースの巻き取り位置が、圧入が完了した杭の真上に位置するように、前記ホースドラムは前記杭圧入機の進行方向前方に向かって前記旋回基台の右側または左側の側方に設けられていることを特徴としている。

本発明によれば、チャックは、スライドフレームに対して旋回自在に設けられた旋回基台に支持されており、ホースドラムは、杭圧入機の進行方向前方に向かって前記旋回基台の右側または左側の側方に設けられているので、杭圧入時においてもチャックと干渉することはなく、それゆえホースドラムの取り付け位置の自由度が高く、全高を低く抑えることが可能である。そして杭の圧入が終了し、ホースを引き抜く際には、旋回基台を旋回させることで、チャックを圧入位置から移動させ、ホースドラムにおけるホースの巻き取り位置を、圧入が完了した杭の真上に位置させることができる。
なお本発明における流体には、水、各種の薬液、空気、並びにこれらを任意に組み合わせたものが含まれる。

また、前記旋回基台を旋回させ、かつ前記スライドフレームをスライドさせると、前記ホースドラムにおけるホースの巻き取り位置が、圧入が完了した杭の真上に位置するように、前記ホースドラムは、前記杭圧入機の進行方向前方に向かって前記旋回基台の右側または左側の側方に設けられているように構成してもよい。

前記ホースドラムは、旋回基台に直接設けられていてもよいが、アーム部材を介して旋回基台に設けられていてもよい。取り付け位置の自由度がより高まるからである。

前記アーム部材は、前記旋回基台に対して起伏する方向に回動自在となるように前記旋回基台に設けられていてもよい。

前記アーム部材は、前記旋回基台に対して水平方向に旋回自在となるように前記旋回基台に設けられていてもよい。

前記ホースドラムは前記旋回基台に対して着脱自在に設けられていてもよい。

前記ホースドラム及び該ホースドラムを支持する支持機構を構成する各部材は、該ホースドラムが最も伏せた状態において、前記旋回基台の上面と同一の高さ又は前記旋回基台の上面よりも高さが低くなるように設けられていてもよい。

本発明によれば、ホースドラムを有する杭圧入機において、杭圧入作業時においても全高を従来よりも低く抑えることができるので、高さ制限を受ける作業環境においても適切に杭の圧入作業を行うことが可能である。

実施の形態にかかる杭圧入機を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図、（ｃ）は正面図である。 図１の杭圧入機において、ホースの巻き取り位置にホースドラムが位置するようにマストが旋回したときの様子を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図、（ｃ）は正面図である。 直角方向に杭が圧入されるときの杭圧入機を示し、（ａ）は圧入時の平面図、（ｂ）はホースの巻き取り位置にホースドラムが位置するようにマストが旋回したときの平面図である。 ホースドラムをマストから離隔させるように、外側に旋回させる様子を示す杭圧入機の平面図である。 ホースドラムを起伏方向に回動させる様子を示す杭圧入機の側面図である。 別の実施形態にかかる杭圧入機の側面図である。

以下、実施の形態にかかるホースドラムを備えた杭圧入機について説明する。図１は、ホースドラムを備えた杭圧入機（以下、「杭圧入機」という）1の構成を示しており、図１（ａ）は平面図、図１（ｂ）は側面図、図1（ｃ）は正面図であり、杭圧入機１の本体となるサドル１０の両側下部には、クランプ１１が複数設けられている。クランプ１１は、既に圧入を終えた既設の杭Ｐの上端部を把持し、サドル１０を杭Ｐ上部に固定している。

サドル１０の上部には、サドル１０に対して進行方向（図１（ｂ）における左右方向）にスライド自在なスライドフレーム１２が設けられている。スライドフレーム１２上には、旋回基台となるマスト２０がスライドフレーム１２の中央部に設定された点Ｆを中心として、スライドフレーム１２に対して回転自在に構成されている（図１（ａ）の往復矢印Ａ参照）。マスト２０の回転は、マスト２０の例えば下面側に設けられたモータなどの回転駆動源Ｍによって行われる。

マスト２０の進行方向前方側は、湾曲したアーム２１、２２によって平面視でＣ字型に成形されている。チャックフレーム３０は、この湾曲したアーム２１、２２によって、垂直方向にスライド自在に保持される。すなわち、アーム２１、２２の内側には、それぞれガイド溝２１ａ、２２ａが形成されており、チャックフレーム３０の両側に設けられたガイド３１、３２が、ガイド溝２１ａ、２２ａにスライド自在に収められている。

チャックフレーム３０は、シリンダの伸縮動作によって昇降する。すなわち、マスト２０の進行方向前方側の湾曲したアーム２１、２２には、固定部２３、２４によって各々油圧シリンダ２５、２６が固定されており、油圧シリンダ２５、２６の伸縮部（ロッド）の上端部は、固定部材２７、２８によって各々チャックフレーム３０と固定されている。したがって、油圧シリンダ２５、２６を作動させて伸縮部を伸縮させることにより、チャックフレーム３０は上下動する。なお図１（ｂ）、（ｃ）は、伸縮部が収縮した状態を示している。

チャックフレーム３０の内周には、側面一部が縦方向に開口した、平面視がＣ字型で、全体として筒形状を有するチャック４０が、回転自在に取り付けられている。またこのチャック４０は、チャックフレーム３０とは上下方向には一体となるように、チャックフレーム３０に取り付けられている。したがって、前記した油圧シリンダ２５、２６の作動により、チャックフレーム３０と共にチャック４０が上下動する。

チャック４０の内側下部には、固定爪４１と可動爪４２とが水平方向に対向して設けられている。可動爪４２は、油圧シリンダ（図示せず）によって、固定爪４１に対して接近離隔する。圧入対象となる杭ＰＤは、チャック４０の固定爪４１と可動爪４２とによって把持される。

マスト２０の側方、本実施の形態ではマスト２０の進行方向前方側に向かって右側には、水平方向に張り出すブラケット５０が設けられている。ブラケット５０の上面には、円盤状の支持基盤５１が、ブラケット５０の上面において、平面視で回転自在となるように取り付けられている。この支持基盤５１は、ハンドル５２の操作によって回転する。

支持基盤５１の上面には、アーム部材５３の基部を起伏方向に回動自在に支持する軸受ブラケット５４が固定されている。そしてアーム部材５３の自由端側には、ホースドラム（リール）５５が回転自在に設けられている。このホースドラム５５は、ホースドラム５５の回転によってホース５６の繰り出し、巻き取りが可能である。ホースドラム５５の回転は、モータ等の回転駆動源（図示せず）によって行われる。ホースドラム５５の側面には、スイベルジョイントなどの供給部５５ａが設けられている。ホースドラム５５の内部で、ホース５６の基端部がこの供給部５５ａと接続されている。したがって供給部５５ａに高圧ポンプ等で水を圧送することで、ホース５６の先端部からジェット水が噴出するようになっている。なお本実施の形態では、流体として水を用いているが、これは一例であり、もちろんこれに限らず、例えば現場環境などに応じて、各種の薬液、空気を用いることができ、さらには水も含めたこれらの流体を組み合わせた流体も用いることができる。

なおホース５６の先端部にはノズル（図示せず）が取り付けられており、このノズルは圧入対象である杭ＰＤの先端部付近に固定されたノズルソケット（図示せず）に取り付けられている。したがって杭ＰＤの地盤への圧入と共に、ノズルと共にホース５６は地盤中に進入する。

アーム部材５３と支持基盤５１との間には、油圧シリンダ５７が設けられている。したがって、この油圧シリンダ５７の作動によってロッド５７ａが伸縮することにより、アーム部材５３は起伏方向に回動し、それに伴ってアーム部材５３に支持されているホースドラム５５も起伏方向に回動する（図１（ｂ）の往復矢印Ｂ参照）。このホースドラム５５は、最も起こした状態と最も伏せた状態との間の任意の位置で停止可能である。また既述したように、ハンドル５２の操作により、支持基盤５１は回転するので、それによってアーム部材５３、ホースドラム５５は旋回する（図１（ａ）の往復矢印Ｃ参照）。

実施の形態にかかる杭圧入機１は、以上のように構成されている。そして杭ＰＤの圧入施工の際には、図１に示したように、圧入対象の杭ＰＤをチャック４０の固定爪４１、可動爪４２で把持した状態で油圧シリンダ２５、２６を作動させることで、チャックフレーム３０と共にチャック４０が下降して、杭ＰＤは地中に順次圧入される。杭ＰＤの圧入に伴って、ホースドラム５５からホース５６が繰り出される。ホース５６にはジェット水が供給されているので、杭ＰＤ先端部のノズル（図示せず）から地盤中にジェット水が供給される。これによって杭ＰＤを地盤に圧入する際の圧入負荷が軽減され、圧入が円滑に行われる。

そして所定の圧入動作が完了すると、圧入を終えた杭ＰＤからホース５６を引き抜く作業が行われるが、まずホース５６の引抜に先立って、チャック４０は、把持していた杭ＰＤをリリースする。次いでマスト２０が旋回する際にチャック４０が杭ＰＤと干渉しない位置にまで、チャック４０を一旦上昇させる。

その後、図２（ａ）に示したように、回転駆動源Ｍを作動させて、マスト２０を旋回させる。これによってチャックフレーム３０、チャック４０は圧入完了位置から退避する。そしてホース５６の巻き取り位置Ｈ、すなわちホース５６がホースドラム５５の巻き取り部分から出ている位置が、圧入された杭ＰＤにおけるホース５６の進入位置、すなわち杭ＰＤにおけるノズル（図示せず）の固定位置の真上（所定位置）に位置するまでマスト２０を旋回させる。

かかる場合、マスト２０を旋回させた際に、ホース５６の巻き取り位置Ｈが前記所定位置に位置するように、予めマスト２０に対するブラケット５０の取り付け位置を設定しておくことにより、そのような旋回動作のみで、直ちにホース５６の巻き上げ作業が行える。

またたとえば設計上の観点からそのような位置にブラケット５０が取り付けられない場合には、マスト２０の旋回後、適宜スライドフレーム１２を前後方向にスライドさせることにより、前記所定位置の真上に巻き取り位置Ｈが位置するように調整することができる。さらにまた油圧シリンダ５７を作動させて、ホースドラム５５を起伏させることにより、そのような微調整を行うことも可能である。また上部の高さが制限されているような環境においても、ホースドラム５５を伏せて高さを抑え、巻き取り作業が行える。

以上のように、実施の形態にかかる杭圧入機１によれば、ホースドラム５５は旋回基台となるマスト２０の側方に配置されているので、杭圧入機１全体の全高を低く抑えることが可能である。したがって杭圧入作業時においても全高を従来よりも低く抑えることができ、高さ制限を受ける作業環境においても適切に杭の圧入作業を行うことができる。しかもホースドラム５５はマスト２０の側方に位置しているので、杭ＰＤの圧入作業の際に邪魔にならず、圧入作業を好適に行うことが可能である。また圧入作業後、マスト２０を旋回させることで、ホース５６の巻き取り位置を、杭ＰＤの真上、さらにはホース５６の地中への進入位置の真上に位置させることができるので、圧入作業後のホース５６の巻き取り作業を容易かつ迅速に行うことができる。

ところで、杭は必ずしも平面視で直線上に連続して次々と圧入施工されるものではなく、施工場所によっては途中で、平面視で曲線状に施工されたり、既設の杭に対して平面視で直角方向に圧入される場合がある。

図３（ａ）はかかる場合を示しており、圧入される杭ＰＤは既設の杭Ｐに対して、直角になるように圧入されている。なおこの例では、ブラケット５０は、マスト２０の進行方向前方側に向かって左側に取り付けられている。かかる場合も杭ＰＤの圧入作業が完了すると、マスト２０を旋回させて、圧入完了位置から退避させることで、図３（ｂ）に示したように、ホース５６の巻き取り位置Ｈを、杭ＰＤのホースの地中への進入位置の真上に位置させることができる。なお図３に示した場合では、マスト２０を旋回させた後、スライドフレーム１２を図３（ｂ）の矢印Ｅに示したように、後方にスライドさせて、所定位置にホース５６の巻き取り位置Ｈが位置するように調整している。

また本実施の形態にかかる杭圧入機１によれば、図４に示したように、支持基盤５１を回転させることにより、ホースドラム５５をアーム部材５３ごと、マスト２０から離れる方向に旋回させることができる。そしてそのようにホースドラム５５をアーム部材５３ごとマスト２０から離隔させることにより、マスト２０の側方のスペースを広く開放させることができる。これによって、たとえばサドル１０に対する作業員の足場となる作業ステージの取り付け、取り外し作業や各種の保守作業を容易に行うことが可能である。

そして図５に示したように、アーム部材５３に回転自在に支持されたホースドラム５５は、アーム部材５３ごと起伏させることができるから、杭圧入機１を現場に搬入したり、現場から搬出したり、あるいは搬送する際に、杭圧入機１の全高を低く抑えることが可能である。

一方、杭圧入機１の自走時にはマスト２０が持ち上がるため、マスト２０に支持されている他の部材はマスト２０と一体となって持ち上がることになる。かかる場合、マスト２０の上面よりも上方に他の部材が位置していると、杭圧入機１の上方の作業空間がその分狭くなることになる。

そこで図６に示したように、ホースドラム５５及びホースドラム５５を支持する支持機構を構成する各部材（図６に示す例ではブラケット５０、支持基盤５１、ハンドル５２、アーム部材５３、軸受ブラケット５４、油圧シリンダ５７）は、ホースドラム５５が最も伏せた状態（以下、「最伏状態」という）においてマスト２０の上面Ｕよりも高さが低くなるように設けられていてもよい。但し、マスト２０の旋回時におけるブラケット５０とサドル１０との干渉を避けるためには、ブラケット５０の下端はマスト２０の下面よりも上方に位置する必要がある。

かかる構成の杭圧入機１によれば、最伏状態において、ブラケット５０、支持基盤５１、ハンドル５２、アーム部材５３、軸受ブラケット５４、ホースドラム５５、油圧シリンダ５７がマスト２０の上面Ｕよりも下方に位置しているため、これらが最伏状態でマスト２０の上面Ｕの上方に位置する構造に比べて、杭圧入機１の上方の作業空間を更に広げることができる。また、ホースドラム５５及びホースドラム５５を支持する支持機構を構成する各部材は、マスト２０の上面Ｕと同一の高さに設けられていてもよい。かかる場合も、最伏状態でマスト２０の上面Ｕの上方に各部材が位置する構造に比べて、杭圧入機１の上方の作業空間を広げることができる。なお、図６では説明の便宜上、ホースドラム５５やホースドラム５５の支持機構を構成する各部材の高さを変えずに、マスト２０の上面の位置を図１〜図５に示すマスト２０の上面の位置に対して高くなるよう図示したが、例えば、ホースドラム５５やホースドラム５５の支持機構を構成する各部材の形状や固定方法を変更することにより各部材の高さを低く抑えて、最伏状態でこれら各部材がマスト２０の上面と同一の高さ又はマスト２０の上面よりも高さが低くなるようにしてもよい。

本発明は、ホースドラムを有する杭圧入機に有用である。

１ 杭圧入機
１０ サドル
１１ クランプ
１２ スライドフレーム
２０ マスト
２１、２２ アーム
２１ａ、２１ｂ ガイド溝
２３、２４ 油圧シリンダ
２５、２６ 固定部
２７、２８ 固定部材
３０ チャックフレーム
３１、３２ ガイド
４０ チャック
４１ 固定爪
４２ 稼働爪
５０ ブラケット
５１ 支持基盤
５２ ハンドル
５３ アーム部材
５４ 軸受ブラケット
５５ ホースドラム
５５ａ 供給部
５６ ホース
５７ 油圧シリンダ
５７ａ ロッド
Ｍ 回転駆動源
Ｐ、ＰＤ 杭

Claims (7)

1. チャックで把持した杭を地盤に圧入する際に杭先端部に流体を供給するホースを、巻き取り及び繰り出しが可能なホースドラムを備えた杭圧入機において、
   前記チャックは、杭圧入機本体に対して水平方向にスライドするスライドフレームに対して旋回自在に設けられた旋回基台に支持され、
   前記旋回基台を旋回させると、前記ホースドラムにおけるホースの巻き取り位置が、圧入が完了した杭の真上に位置するように、前記ホースドラムは前記杭圧入機の進行方向前方に向かって前記旋回基台の右側または左側の側方に設けられていることを特徴とする、ホースドラムを備えた杭圧入機。
2. チャックで把持した杭を地盤に圧入する際に杭先端部に流体を供給するホースを、巻き取り及び繰り出しが可能なホースドラムを備えた杭圧入機において、
   前記チャックは、杭圧入機本体に対して水平方向にスライドするスライドフレームに対して旋回自在に設けられた旋回基台に支持され、
   前記旋回基台を旋回させ、かつ前記スライドフレームをスライドさせると、前記ホースドラムにおけるホースの巻き取り位置が、圧入が完了した杭の真上に位置するように、前記ホースドラムは前記杭圧入機の進行方向前方に向かって前記旋回基台の右側または左側の側方に設けられていることを特徴とする、ホースドラムを備えた杭圧入機。
3. 前記ホースドラムは、アーム部材によって支持されていることを特徴とする、請求項１または２のいずれか一項に記載のホースドラムを備えた杭圧入機。
4. 前記アーム部材は、前記旋回基台に対して起伏する方向に回動自在となるように前記旋回基台に設けられていることを特徴とする、請求項３に記載のホースドラムを備えた杭圧入機。
5. 前記アーム部材は、前記旋回基台に対して水平方向に旋回自在となるように前記旋回基台に設けられていることを特徴とする、請求項３または４のいずれか一項に記載のホースドラムを備えた杭圧入機。
6. 前記ホースドラムは前記旋回基台に対して着脱自在に設けられていることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか一項に記載のホースドラムを備えた杭圧入機。
7. 前記ホースドラム及び該ホースドラムを支持する支持機構を構成する各部材は、該ホースドラムが最も伏せた状態において、前記旋回基台の上面と同一の高さ又は前記旋回基台の上面よりも高さが低くなるように設けられていることを特徴とする、請求項１〜６のいずれか一項に記載のホースドラムを備えた杭圧入機。

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