鋼管杭の杭頭把持装置および鋼管杭の施工方法
【課題】装置の小型化、軽量化を図ることができ、かつ滑りを防止して鋼管杭を確実に把持することができる鋼管杭の杭頭把持装置および鋼管杭の施工方法を提供すること。
【解決手段】第１および第２チャックブロック７，８が鋼管杭Ｐの内周面および一対の突起部Ｐ３，Ｐ４に当接して一対の突起部Ｐ３，Ｐ４間に係合することで、杭頭把持装置１と鋼管杭Ｐとの滑りを防止することができる。従って、鋼管杭Ｐを地盤に貫入する際に作用する振動による杭頭把持装置１と鋼管杭Ｐとの上下の滑りが防止できるので、鋼管杭Ｐを確実に把持して杭の施工を円滑かつ確実に実施することができる。さらに、第１および第２チャックブロック７，８と鋼管杭Ｐ内周面との摩擦のみで把持する機構ではないため、これらを押し付けるための機構が不要にでき、杭頭把持装置１の小型化、軽量化を図ることができる。
【解決手段】第１および第２チャックブロック７，８が鋼管杭Ｐの内周面および一対の突起部Ｐ３，Ｐ４に当接して一対の突起部Ｐ３，Ｐ４間に係合することで、杭頭把持装置１と鋼管杭Ｐとの滑りを防止することができる。従って、鋼管杭Ｐを地盤に貫入する際に作用する振動による杭頭把持装置１と鋼管杭Ｐとの上下の滑りが防止できるので、鋼管杭Ｐを確実に把持して杭の施工を円滑かつ確実に実施することができる。さらに、第１および第２チャックブロック７，８と鋼管杭Ｐ内周面との摩擦のみで把持する機構ではないため、これらを押し付けるための機構が不要にでき、杭頭把持装置１の小型化、軽量化を図ることができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鋼管杭の杭頭把持装置および鋼管杭の施工方法に関し、詳しくは、鋼管杭を地盤に貫入する際に杭頭部を把持して杭打ち機の打設力を鋼管杭に伝達する鋼管杭の杭頭把持装置、および杭頭把持装置を用いた鋼管杭の施工方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、回転貫入により地盤に貫入される鋼管杭の把持装置（チャック装置）として、鋼管杭の内部から杭頭部を把持するタイプのものが各種提案されている（例えば、特許文献１〜３参照）。
特許文献１に記載されたチャック装置は、ケーシングと、ケーシングに支持されたチャックロッドと、チャックロッドを上下駆動するチャックシリンダと、チャックロッドの下降によりスライドするスライドブロックと、スライドブロックに連動して径方向外側に突出する複数段のチャックブロックとを備えて構成されている。そして、このチャック装置は、チャックシリンダの伸張力によりチャックロッドを下降させ、スライドブロックを介してチャックブロックを突出させ、その先端を鋼管杭の内周面に圧接させることで、杭頭部を把持するように構成されている。
【０００３】
一方、特許文献２、３に記載された回転貫入用治具は、ケーシングと、ケーシングに支持された摺動軸と、摺動軸の下降により径方向外側に突出するクランプブロックとを備え、杭打ち機の自重等により摺動軸を下降させてクランプブロックを突出させ、その先端のクランプシューを鋼管杭の内周面に圧接させることで、杭頭部を把持するように構成されている。これらの回転貫入用治具では、クランプブロックを突出させて杭頭部を把持した状態を維持させるために、下降させた摺動軸の上昇を規制するストッパーを有しているため、前記特許文献１のチャックシリンダのように、油圧等を用いて把持状態を維持するための機構が不要になって装置の小型、軽量化が可能になっている。
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−１００２６０号公報
【特許文献２】実開平５−８１３３３号公報
【特許文献３】特開平８−１４４２８０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、前記特許文献１〜３に記載の従来の把持装置では、チャックブロックやクランプシューと鋼管杭内周面との摩擦力のみで杭頭部が把持されるため、施工中に地盤から鋼管杭に大きな抵抗力が作用した場合に滑りが生じ、杭打ち機からの力が鋼管杭に十分に伝達されない可能性がある。特に、従来の把持装置が対象とする回転貫入鋼管杭ではなく、杭打ち機から上下の振動や打撃を加えることで鋼管杭を地盤に圧入する振動圧入工法や打込み工法の場合には、杭打ち機からの力が大きく、これと比較して把持力が不足してしまい、把持装置が鋼管杭に対して上下方向に滑って杭の施工に支障をきたす可能性が高い。
ここで、把持力を高めるためにチャックブロックやクランプブロックの突出力を大きくしたり、摩擦力を高めるために鋼管杭内周面と接するクランプシュー等の面積を小さくしたりすると、把持装置が大型化したり、把持位置における応力集中によって鋼管杭自体が局部変形したり等、他の不具合を引き起こす可能性があり好ましくない。
【０００６】
本発明の目的は、装置の小型化、軽量化を図ることができ、かつ滑りを防止して鋼管杭を確実に把持することができる鋼管杭の杭頭把持装置および鋼管杭の施工方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の請求項１に記載の鋼管杭の杭頭把持装置は、鋼管杭の施工に際して杭頭部を把持する鋼管杭の杭頭把持装置であって、前記鋼管杭の杭頭部内周面には、当該内周面から突出した一対の突起部が当該鋼管杭の軸方向に沿った所定距離だけ離隔して設けられており、駆動源を有した駆動部と、この駆動部に駆動されて前記鋼管杭の軸方向に沿って進退移動可能な進退部と、この進退部の先端側に設けられた伝達部と、前記駆動部に連結されかつ杭頭内部に挿入可能に設けられた骨組部と、この骨組部に支持されて前記伝達部を介した前記駆動源からの駆動力により前記鋼管杭の径方向に移動自在に設けられるとともに、前記径方向外側に移動した際に前記一対の突起部に当接可能かつ当該突起部間にて当該鋼管杭の内周面に当接可能に設けられた少なくとも１つの把持部とを備えて構成されていることを特徴とする。
【０００８】
以上の本発明によれば、径方向外側に突出した把持部が一対の突起部間で鋼管杭の内周面に当接することで、把持部と突起部とが係合されることとなり、この機械的な係合により鋼管杭との滑りを防止することができる。特に、上下一対の突起部に把持部が係合することで、振動圧入工法や打込み工法において上下に作用する振動や打撃に対して把持部と鋼管杭との滑りが防止されるので、鋼管杭を確実に把持でき、杭の施工を円滑かつ確実に実施することができる。また、把持部と鋼管杭内周面との摩擦のみで把持する機構ではないため、把持状態を維持するために把持部を押し付けておく必要がなく、押し付けるための油圧装置などが不要にでき、装置の小型化、軽量化を図ることができる。さらに、摩擦力を高める必要もないことから、押し付け力を大きくしたり、把持部先端の面積を小さくしたりする必要もなく、鋼管杭の局部変形等の不具合の発生を防止することもできる。
【０００９】
この際、本発明の鋼管杭の杭頭把持装置では、前記把持部は、前記鋼管杭の径方向外側かつ当該鋼管杭の杭頭方向に移動して前記鋼管杭の内周面に当接可能な第１把持部と、前記鋼管杭の径方向外側かつ当該鋼管杭の杭先端方向に移動して前記鋼管杭の内周面に当接可能な第２把持部と、これらの第１把持部および第２把持部と前記伝達部との間に設けられて前記鋼管杭の径方向にスライド自在なスライド部とを有して構成されていることが好ましい。
このような構成によれば、第１把持部、第２把持部およびスライド部を有して把持部を構成し、第１把持部と第２把持部とがそれぞれ径方向外側に移動しつつ互いに鋼管杭の軸方向に沿った逆方向に移動して鋼管杭の内周面に当接することで、杭頭部への挿入時には把持部のサイズを小さくして挿入しやすくできる。さらに、第１把持部および第２把持部が上下の突起部に向かって拡がるように移動することで、突起部と確実に係合させて上下のがたつきを防止することができ、上述のように鋼管杭との滑りを防止することができる。
【００１０】
さらに、本発明の鋼管杭の杭頭把持装置では、前記伝達部には、前記進退部の進退方向に対し所定の傾斜角度を有した伝達傾斜面が設けられ、前記スライド部には、前記伝達傾斜面に摺接するスライド摺接面と、前記第１把持部側に設けられて所定の傾斜角度を有した第１傾斜面と、前記第２把持部側に設けられて所定の傾斜角度を有した第２傾斜面とが設けられ、前記第１把持部には、前記第１傾斜面に摺接する第１摺接面と、前記鋼管杭の内周面に当接可能な第１当接面と、前記一対の突起部のうちの一方に当接可能な第１突起当接面とが設けられ、前記第２把持部には、前記第２傾斜面に摺接する第２摺接面と、前記鋼管杭の内周面に当接可能な第２当接面と、前記一対の突起部のうちの他方に当接可能な第２突起当接面とが設けられ、前記駆動部に駆動された前記進退部の一方への移動に伴い、前記伝達部の伝達傾斜面に前記スライド摺接面が摺接かつ押圧されて前記スライド部が径方向外側にスライドし、このスライド部の第１傾斜面に前記第１摺接面が摺接かつ押圧されて前記第１把持部が径方向外側かつ杭頭方向に移動するとともに、前記スライド部の第２傾斜面に前記第２摺接面が摺接かつ押圧されて前記第２把持部が径方向外側かつ杭先端方向に移動し、これらの第１把持部および第２把持部の前記第１当接面および第２当接面が前記鋼管杭の内周面に当接するとともに、前記第１突起当接面および前記第２突起当接面が前記一対の突起部の一方および他方にそれぞれ当接して当該鋼管杭の杭頭部を把持することが好ましい。
このような構成によれば、伝達傾斜面とスライド摺接面とを摺接させてスライド部をスライドさせ、第１、第２傾斜面と第１、第２摺接面とを摺接させて第１、第２把持部を移動させることで、各摺接面と傾斜面との間で押圧力を確実に作用させることができ、駆動部からの駆動力を把持力として鋼管杭の内周面および突起部に効率よく伝達することができる。
【００１１】
また、本発明の鋼管杭の杭頭把持装置では、前記第１傾斜面および第２傾斜面は、それぞれ前記鋼管杭の径方向に沿った平面に対して４０°〜５０°の傾斜角度で形成されていることが好ましい。
このような構成によれば、第１、第２把持部の径方向外側への移動量と、鋼管杭の軸方向に沿った移動量とがほぼ等しくなり、鋼管杭の内周面への当接力および突起部との係合力とをバランスさせて効率よく鋼管杭を把持することができる。
【００１２】
さらに、本発明の鋼管杭の杭頭把持装置では、前記骨組部と前記第１把持部、第２把持部およびスライド部との間には、それぞれ当該第１把持部、第２把持部およびスライド部を前記鋼管杭の径方向内側に付勢する付勢手段が設けられていることが好ましい。
このような構成によれば、付勢手段によって第１、第２把持部およびスライド部をそれぞれ径方向内側に付勢することで、進退部を杭頭部側に後退させて伝達部からの押圧力を除去すれば、スライド部および第１、第２把持部を自動的に初期位置に戻すことができる。従って、複雑な復帰機構等を設けなくても、簡単な構造によってスライド部および第１、第２把持部を縮めて把持装置を鋼管杭から抜き出すことができる。
【００１３】
また、本発明の鋼管杭の杭頭把持装置では、前記把持部は、少なくとも一対で構成され、一対の把持部同士が互いに径方向逆向きに移動自在に設けられていることが好ましい。
このような構成によれば、一対の把持部が互いに逆向きに移動する、すなわち鋼管杭の軸を挟んで対称に把持部が設けられたことで、これら一対の把持部に作用する把持力が互いに釣り合うこととなるため、把持部から骨組部や他の部位に反力が生じず、このような反力を支持するための補強等が不要にでき、装置の小型化、軽量化を促進させることができる。ここで、把持装置において一対の把持部が一組だけ設けられていてもよく、二組（把持部が４つ）や三組（把持部が６つ）、四組（把持部が８つ）の把持部が設けられていてもよい。
【００１４】
また、本発明の鋼管杭の杭頭把持装置では、前記駆動部は、前記骨組部と連結された駆動部本体と、この駆動部本体に収納されるとともに前記進退部と連結された前記駆動源としての電動モータと、この電動モータを進退自在に支持する進退支持部とを有して構成され、前記駆動部本体には、前記進退部に設けられた雄ねじ部と螺合する雌ねじ部が形成されていることが好ましい。
このような構成によれば、駆動源を電動モータで構成したことで、油圧モータと比較して作動に要する機構を簡素化することができる。さらに、電動モータに連結した進退部に雄ねじ部を形成し、この雄ねじ部と駆動部本体の雌ねじ部とを螺合させたことで、電動モータで進退部を回転させれば雄ねじ部に案内されて進退部が進退移動することとなり、油圧シリンダ等を用いなくても容易に進退部を進退駆動することができる。また、雄ねじ部と雌ねじ部とが螺合していることで、回転を止めた状態では進退部の進退移動が規制され、電動モータによる駆動力を常に作動させておかなくても、把持状態または初期状態を維持させることができる。従って、装置の小型化、軽量化を一層促進させることができる。
【００１５】
また、本発明の鋼管杭の杭頭把持装置では、前記一対の突起部は、それぞれ前記鋼管杭の周方向に関して複数に分割された突起部材を当該鋼管杭の内周面に溶接接合して形成されていることが好ましい。
このような構成によれば、閉断面を有した鋼管杭の内周面に比較的容易に突起部を形成することができる。
【００１６】
一方、本発明の請求項９に記載の鋼管杭の施工方法は、前記いずれかの鋼管杭の杭頭把持装置を用いた鋼管杭の施工方法であって、地上において前記鋼管杭を略水平に設置した状態で前記杭頭把持装置の骨組部および把持部を当該鋼管杭の杭頭部に挿入し、前記駆動部によって前記進退部を前記鋼管杭の先端側に移動させ、この進退部の移動によって前記伝達部を介して径方向外側に移動した前記把持部を前記鋼管杭の内周面に当接させ、この把持部で前記鋼管杭の杭頭部を把持した状態で前記杭頭把持装置とともに当該鋼管杭を略鉛直に立ち上げ、立ち上げた鋼管杭に前記杭頭把持装置を介して上下振動を加えつつ地盤に貫入することを特徴とする。
【００１７】
以上の施工方法によれば、前述した杭頭把持装置による効果と同様の効果を得ることができる。特に、上下振動により鋼管杭を地盤に貫入する振動圧入工法において、把持装置と鋼管杭との滑りを効果的に防止して施工性を向上させることができる。
【００１８】
この際、本発明の鋼管杭の施工方法では、前記杭頭把持装置で前記鋼管杭の杭頭部を把持する際に、当該鋼管杭と前記駆動部との相対移動を規制する規制手段を用いて当該駆動部を位置決めすることが好ましい。
このような構成によれば、杭頭把持装置の駆動部によって進退部を鋼管杭先端方向に押し込んだ際に、その反力により鋼管杭から離れる方向に駆動部が移動しようとしても、その移動を規制手段で規制することで駆動部を所定位置に位置決めすることができ、把持作業を確実に実施することができる。
【発明の効果】
【００１９】
以上のような本発明の鋼管杭の杭頭把持装置および鋼管杭の施工方法によれば、把持装置の小型化、軽量化を図ることができ、かつ把持装置と鋼管杭との滑りを防止して鋼管杭を確実に把持して施工性を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図１および図２は、それぞれ本発明の実施形態に係る鋼管杭Ｐの杭頭把持装置１を示す縦断面図である。図３〜図７は、それぞれ杭頭把持装置１を示す横断面図である。図８〜図１０は、それぞれ杭頭把持装置１の要部を示す斜視図である。ここで、図１は、図３〜図６において矢視Ｉ−Ｉ線で示す縦断面図であり、図２は、図３〜図６において矢視II−II線で示す縦断面図である。図３〜図７は、それぞれ図１、図２において矢視III−III線、矢視IV−IV線、矢視Ｖ−Ｖ線、矢視VI−VI線および矢視VII−VII線で示す横断面図である。そして、図１、図２における左側および図３、図５には、杭頭把持装置１の初期状態（非把持状態）が示され、図１、図２における右側および図４、図６には、杭頭把持装置１の把持状態が示されている。
【００２１】
図１〜図１０において、杭頭把持装置１は、鋼管杭Ｐの上下振動圧入による地盤への貫入施工に際して杭頭部を内側から把持するものである。ここで、鋼管杭Ｐは、円形鋼管で形成された鋼管杭本体Ｐ１と、この鋼管杭本体Ｐ１の杭頭部外周面に固定された複数（例えば４つ）の係止片Ｐ２と、鋼管杭本体Ｐ１の杭頭部内周面にから突出したリング状の一対の突起部（上側突起部Ｐ３、下側突起部Ｐ４）とを有して形成されている。上側突起部Ｐ３と下側突起部Ｐ４とは、互いに鋼管杭Ｐの軸方向に沿った所定距離だけ離隔して設けられており、これらの上側突起部Ｐ３および下側突起部Ｐ４は、ぞれぞれ鋼管杭Ｐの周方向に関して複数（例えば４つ）に分割された突起部材を鋼管杭本体Ｐ１の内周面に溶接固定して構成されている。そして、鋼管杭Ｐは、杭頭把持装置１の上側に装着される杭打ち機Ｍ（後述）によって、杭頭把持装置１を介して上下振動が加えられるとともに、下方押圧されることで地盤に貫入（振動圧入）されるようになっている。
【００２２】
杭頭把持装置１は、駆動源としての電動モータ２１を有した駆動部２と、この駆動部２に駆動されて鋼管杭Ｐの軸方向に沿って進退移動可能な進退部としてのチャックロッド３と、このチャックロッド３の先端側に設けられた伝達部としての摺動錐４と、駆動部２に連結されて杭頭内部に挿入可能に設けられた骨組部５と、この骨組部５に支持されてチャックロッド３および摺動錐４を介した電動モータ２１からの駆動力により鋼管杭Ｐの径方向に移動自在に設けられた少なくとも１つの把持部とを備えて構成されている。把持部は、摺動錐４の側方に設けられて鋼管杭Ｐの径方向にスライド自在なスライド部６と、鋼管杭Ｐの径方向外側かつ鋼管杭Ｐの杭頭方向（上方）に移動可能な第１把持部としての第１チャックブロック７と、鋼管杭Ｐの径方向外側かつ鋼管杭Ｐの杭先端方向（下方）に移動可能な第２把持部としての第２チャックブロック８とを有して構成されている。これらのスライド部６、第１および第２チャックブロック７，８を１セットとした把持部は、本実施形態では、８セットが周方向に略等間隔で並んで配置され、すなわち鋼管杭Ｐの軸に対称に一対（２つ）の把持部が四組で構成されている。
【００２３】
駆動部２は、チャックロッド３の上端に連結された電動モータ２１と、骨組部５と連結されるとともに電動モータ２１を収納する駆動部本体としてのケーシング２２と、電動モータ２１を上下進退自在に支持する進退支持部２３とを有して構成されている。そして、ケーシング２２の底面には、チャックロッド３を挿通させるとともにチャックロッド３に設けた雄ねじ部３１と螺合する雌ねじ部２４が形成されている。このような駆動部２では、適宜な電源から電力を供給して電動モータ２１を回転作動させることで、チャックロッド３が回転駆動され、ケーシング２２の雌ねじ部２４に雄ねじ部３１が案内されることで、チャックロッド３が上下進退移動し、これに伴って進退支持部２３に案内されて電動モータ２１も上下移動するように構成されている。そして、チャックロッド３および電動モータ２１が上方の始端位置（図１、２の左側に示す位置）から、下方の終端位置（図１、２の右側に示す位置）まで下降することで、前記スライド部６、第１および第２チャックブロック７，８を初期状態から把持状態に駆動できるようになっている。
【００２４】
伝達部としての摺動錐４は、図１、２、７に示すように、下方に向かって径寸法が徐々に小さくなる全体略円錐台状に形成され、チャックロッド３の下端部に回転自在に取り付けられている。この摺動錐４の側面部には、上方に向かって徐々に径方向外側に向かって傾斜した伝達傾斜面４１が形成されており、この伝達傾斜面４１がチャックロッド３の下降に伴ってスライド部６に摺接することで、スライド部６を径方向外側に移動させるように構成されている。この際、チャックロッド３が回転しながら下降するようになっているが、チャックロッド３に対して摺動錐４が回転することで、摺動錐４自体は、スライド部６に対して相対回転しないようになっている。そして、伝達傾斜面４１の傾斜角度は、鋼管杭Ｐの径方向に沿った平面（水平面）に対して４０°〜５０°に設定されている。
【００２５】
骨組部５は、図２、８〜１０に示すように、駆動部２のケーシング２２に連結されて上下に延びる複数（例えば４本）の連結棹５１と、第１および第２チャックブロック７，８の上下間に位置するリング状の中間フレーム５２と、この中間フレーム５２の上側に固定されて第１チャックブロック７を支持する上側フレーム５３と、中間フレーム５２の下側に固定されて第２チャックブロック８を支持する下側フレーム５４と、下側フレーム５４の下部同士を連結する底板フレーム５５とを有して構成されている。上側フレーム５３および下側フレーム５４は、スライド部６、第１および第２チャックブロック７，８と周方向に交互に設けられており、これらの把持部のセット数と同一の８セットで構成されている。
【００２６】
スライド部６は、鋼管杭Ｐの径方向に沿った長孔を有して構成され、この長孔に骨組部５の中間フレーム５２が挿通されることで、骨組部５に対して径方向に進退自在に支持されている。そして、スライド部６は、摺動錐４の伝達傾斜面４１に摺接可能なスライド摺接面６１と、第１チャックブロック７側に設けられた第１傾斜面６２と、第２チャックブロック８側に設けられた第２傾斜面６３とを有して形成されている。第１傾斜面６２は、上方に向かって徐々に径方向内側に向かって傾斜して形成され、その傾斜角度は、鋼管杭Ｐの径方向に沿った平面に対して４０°〜５０°に設定されている。第２傾斜面６３は、下方に向かって徐々に径方向内側に向かって傾斜して形成され、その傾斜角度は、鋼管杭Ｐの径方向に沿った平面に対して４０°〜５０°に設定されている。また、スライド部６と中間フレーム５２との間には、スライド部６を径方向内側に向かって付勢する付勢手段としてのばね６４が設けられ、前述のように摺動錐４によってスライド部６が径方向外側に移動された後に摺動錐４が上方に戻れば、ばね６４の付勢力によってスライド部６が初期位置（図１の左側の位置）に戻るようになっている。
【００２７】
第１チャックブロック７は、骨組部５の隣り合う上側フレーム５３間に挟まれるとともに、上側フレーム５３に設けられた案内部に沿って径方向外側かつ鋼管杭Ｐの杭頭方向（上方）に移動自在に支持されている。この第１チャックブロック７は、スライド部６の第１傾斜面６２に摺接可能な第１摺接面７１と、鋼管杭Ｐの内周面に当接可能な第１当接面７２と、前記一対の突起部Ｐ３，Ｐ４のうちの一方である上側の突起部Ｐ３に当接可能な第１突起当接面７４とを有して形成され、スライド部６の第１傾斜面６２に第１摺接面７１が摺接かつ押圧されることで、径方向外側かつ上方に移動して第１当接面７２を鋼管杭Ｐの内周面に当接し、第１突起当接面７４を突起部Ｐ３の下面に当接するように構成されている。そして、第１チャックブロック７と上側フレーム５３との間には、第１チャックブロック７を径方向内側かつ下方に向かって付勢する付勢手段としてのばね７３が設けられ、前述のようにスライド部６が径方向内側に戻れば、ばね７３の付勢力によって第１チャックブロック７が初期位置（図１の左側の位置）に戻るようになっている。
【００２８】
第２チャックブロック８は、骨組部５の隣り合う下側フレーム５４間に挟まれるとともに、下側フレーム５４に設けられた案内部に沿って径方向外側かつ鋼管杭Ｐの杭先端方向（下方）に移動自在に支持されている。この第２チャックブロック８は、スライド部６の第２傾斜面６３に摺接可能な第２摺接面８１と、鋼管杭Ｐの内周面に当接可能な第２当接面８２と、前記一対の突起部Ｐ３，Ｐ４のうちの他方である下側の突起部Ｐ４に当接可能な第２突起当接面８４とを有して形成され、スライド部６の第２傾斜面６３に第２摺接面８１が摺接かつ押圧されることで、径方向外側かつ下方に移動して第２当接面８２を鋼管杭Ｐの内周面に当接し、第２突起当接面８４を突起部Ｐ４の上面に当接するように構成されている。そして、第２チャックブロック８と下側フレーム５４との間には、第２チャックブロック８を径方向内側かつ上方に向かって付勢する付勢手段としてのばね８３が設けられ、前述のようにスライド部６が径方向内側に戻れば、ばね８３の付勢力によって第２チャックブロック８が初期位置（図１の左側の位置）に戻るようになっている。
【００２９】
以上の杭頭把持装置１では、以下のように動作して鋼管杭Ｐの杭頭部を把持する。
すなわち、鋼管杭Ｐの杭頭部側からチャックロッド３の先端側、つまり摺動錐４、骨組部５、スライド部６、第１および第２チャックブロック７，８を鋼管杭Ｐ内部に挿入し、駆動部２の電動モータ２１を作動する。この電動モータ２１による回転でチャックロッド３が鋼管杭Ｐの先端側に進出させることで、摺動錐４が杭先端側に移動するとともに、この摺動錐４の伝達傾斜面４１にスライド摺接面６１が押圧されかつ摺接し、これによりスライド部６が径方向外側に移動する。そして、スライド部６の第１傾斜面６２に第１摺接面７１が押圧されかつ摺接することで、第１チャックブロック７が径方向外側かつ杭頭方向に移動し、第１当接面７２が鋼管杭Ｐの内周面に当接するとともに、第１チャックブロック７の上端面が上側突起部Ｐ３に当接する。さらに、スライド部６の第２傾斜面６３に第２摺接面８１が押圧されかつ摺接することで、第２チャックブロック８が径方向外側かつ杭先端方向に移動し、第２当接面８２が鋼管杭Ｐの内周面に当接するとともに、第２チャックブロック８の端面が下側突起部Ｐ４に当接する。以上のように、第１チャックブロック７および第２チャックブロック８が鋼管杭Ｐの内周面に当接するとともに、上側突起部Ｐ３と下側突起部Ｐ４との間に係合することで、鋼管杭Ｐの杭頭部が杭頭把持装置１によって把持される。
【００３０】
一方、把持を解除して杭頭把持装置１を鋼管杭Ｐから抜き出す場合には、駆動部２の電動モータ２１を逆向きに作動してチャックロッド３を鋼管杭Ｐの杭頭側に後退させることで、摺動錐４が杭頭側に移動するとともに、この摺動錐４の伝達傾斜面４１による押圧が解除され、ばね６４の付勢力でスライド部６が径方向内側に移動する。そして、スライド部６の第１傾斜面６２による押圧が解除されることで、ばね７３の付勢力で第１チャックブロック７が径方向内側かつ杭先端方向に移動するとともに、スライド部６の第２傾斜面６３による押圧が解除されることで、ばね８３の付勢力で第２チャックブロック８が径方向内側かつ杭頭方向に移動する。これにより、第１チャックブロック７および第２チャックブロック８が鋼管杭Ｐの内周面、上側突起部Ｐ３および下側突起部Ｐ４から離れて初期位置に戻り、このように摺動錐４、スライド部６、第１および第２チャックブロック７，８を初期位置に戻した状態で、これらを鋼管杭Ｐ内部から抜き出せばよい。
【００３１】
次に、鋼管杭Ｐの施工方法について、図１１〜図１４に基づいて説明する。
図１１〜図１４は、それぞれ杭頭把持装置１を用いた鋼管杭Ｐの施工手順を示す断面図である。
先ず、図１１に示すように、鋼管杭Ｐを地上において横向きに設置した状態で、杭頭部から杭頭把持装置１のチャックロッド３の先端側（第１および第２チャックブロック７，８など）を鋼管杭Ｐの内部に挿入する。この際、杭頭把持装置１の駆動部２を杭打ち機Ｍに固定しておくとともに、また駆動部２の電動モータ２１に電力線等を結合しておく。また、鋼管杭Ｐの先端部側にストッパーＳ１を設置し、鋼管杭Ｐが地面に対して移動しないように位置決めしておく。
次に、図１２に示すように、第１および第２チャックブロック７，８が鋼管杭Ｐの上側突起部Ｐ３および下側突起部Ｐ４に対して適切な位置まで杭頭把持装置１を挿入してから、杭打ち機Ｍ側にストッパーＳ２を設置し、杭打ち機Ｍおよび杭頭把持装置１が地面および鋼管杭Ｐに対して移動しないように位置決めしておく。
【００３２】
次に、図１３に示すように、杭頭把持装置１の駆動部２を駆動して前述のように第１および第２チャックブロック７，８を上側突起部Ｐ３および下側突起部Ｐ４側に移動させ、杭頭把持装置１で鋼管杭Ｐの杭頭部を内部から把持する。この際、チャックロッド３を押し下げた反力が鋼管杭Ｐおよび駆動部２に作用するが、この反力は、鋼管杭Ｐを介して一方のストッパーＳ１に支持されるとともに、杭打ち機Ｍを介して他方のストッパーＳ２に支持され、これにより鋼管杭Ｐ、杭頭把持装置１および杭打ち機Ｍが移動しないようになっている。これに続いて、鋼管杭Ｐの係止片Ｐ２と杭打ち機Ｍの係止片Ｍ１とをワイヤー状のストッパーＳ３で連結し、このストッパーＳ３を所定の緊張力で締め付け、前述のストッパーＳ１，Ｓ２で支持していた反力をストッパーＳ３で支持する。これにより、ストッパーＳ１，Ｓ２を取り外しても、ストッパーＳ３によって鋼管杭Ｐと杭頭把持装置１および杭打ち機Ｍとが相対的に移動しないようにでき、すなわちストッパーＳ１，Ｓ２，Ｓ３によって本発明の規制手段が構成されている。
【００３３】
以上のようにして鋼管杭Ｐの杭頭部を杭頭把持装置１で把持した状態で、図１４に示すように、鋼管杭Ｐ、杭頭把持装置１および杭打ち機Ｍを立ち上げる。次に、杭打ち機Ｍを適宜な重機に取り付けるとともに、所定の杭施工位置に鋼管杭Ｐの先端をセットしてから、杭打ち機Ｍにより上下振動を加えつつにより、鋼管杭Ｐを地盤に貫入する。そして、所定の深さまで鋼管杭Ｐを貫入したら、前述のように杭頭把持装置１の駆動部２を逆に駆動して第１および第２チャックブロック７，８を初期位置に戻してから、これらを鋼管杭Ｐから抜き出して杭の施工が完了する。
【００３４】
このような本実施形態によれば、以下のような効果がある。
（１）すなわち、第１および第２チャックブロック７，８が鋼管杭Ｐの内周面および一対の突起部Ｐ３，Ｐ４に当接して一対の突起部Ｐ３，Ｐ４間に係合することで、杭頭把持装置１と鋼管杭Ｐとの滑りを防止することができる。従って、振動圧入工法によって鋼管杭Ｐを地盤に貫入する際に、上下に作用する振動による杭頭把持装置１と鋼管杭Ｐとの上下の滑りが防止できるので、鋼管杭Ｐを確実に把持して杭の施工を円滑かつ確実に実施することができる。
【００３５】
（２）さらに、第１および第２チャックブロック７，８と鋼管杭Ｐ内周面との摩擦のみで把持する機構ではないため、把持状態を維持するために第１および第２チャックブロック７，８を押し付けておく必要がなく、押し付けるための油圧装置などが不要にでき、杭頭把持装置１の小型化、軽量化を図ることができる。さらに、第１および第２チャックブロック７，８と鋼管杭Ｐ内周面と摩擦力をさほど高める必要もないことから、押し付け力を大きくしたり、把持部先端の面積を小さくしたりする必要もなく、鋼管杭Ｐの局部変形等の不具合の発生を防止することもできる。
【００３６】
（３）さらに、第１チャックブロック７が径方向外側に移動しつつ鋼管杭Ｐの杭頭側に移動し、第２チャックブロック８が径方向外側に移動しつつ鋼管杭Ｐの杭先端側に移動するように構成したことで、杭頭部への挿入時には第１および第２チャックブロック７，８部分のサイズを小さくして挿入しやすくできる。そして、第１および第２チャックブロック７，８が上下の突起部Ｐ３，Ｐ４に向かって拡がるように移動することで、上下の突起部Ｐ３，Ｐ４と確実に係合させて上下のがたつきを防止することができ、鋼管杭Ｐとの滑りを確実に防止することができる。
【００３７】
（４）また、チャックロッド３先端の摺動錐４の伝達傾斜面４１とスライド部６のスライド摺接面６１とを摺接させてスライド部６をスライドさせるとともに、スライド部６の第１および第２傾斜面６２，６３と第１および第２チャックブロック７，８の第１および第２摺接面７１，８１とを摺接させて第１および第２チャックブロック７，８を移動させることで、各摺接面６１，７１，８１と傾斜面４１，６２，６３との間で押圧力を確実に作用させることができ、駆動部２からの駆動力を把持力として鋼管杭Ｐの内周面および上下の突起部Ｐ３，Ｐ４に効率よく伝達することができる。
【００３８】
（５）さらに、ばね６４，７３，８３によってスライド部６および第１および第２チャックブロック７，８をそれぞれ径方向内側に付勢することで、チャックロッド３および摺動錐４を後退させれば、スライド部６および第１および第２チャックブロック７，８を自動的に初期位置に戻すことができ、複雑な復帰機構等を設けなくても、簡単な構造によってスライド部６および第１および第２チャックブロック７，８を縮めて杭頭把持装置１を鋼管杭Ｐから抜き出すことができる。
【００３９】
（６）また、スライド部６、第１および第２チャックブロック７，８をセットにした把持部が鋼管杭Ｐの軸対称に複数組で配置されているので、対称位置にある一対の把持部に作用する把持力が互いに釣り合うこととなるため、把持部から骨組部５や他の部位に反力が生じず、このような反力を支持するための補強等が不要にでき、杭頭把持装置１の小型化、軽量化を促進させることができる。
【００４０】
（７）さらに、駆動源を電動モータ２１で構成したことで、油圧モータと比較して作動に要する機構を簡素化することができるとともに、電動モータ２１に連結したチャックロッド３の雄ねじ部３１をケーシング２２の雌ねじ部２４に螺合させたことで、電動モータ２１の回転によりチャックロッド３を進退移動させることができ、油圧シリンダ等を用いなくても容易に進退駆動させることができる。また、雄ねじ部３１と雌ねじ部２４とが螺合していることで、電動モータ２１の回転を止めた状態ではチャックロッド３の進退移動が規制され、電動モータ２１による駆動力を常に作動させておかなくても、把持状態または初期状態を維持させることができ、杭頭把持装置１の小型化、軽量化を一層促進させることができる。
【００４１】
なお、本発明は、前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる他の構成等を含み、以下に示すような変形等も本発明に含まれる。
例えば、前記実施形態においては、杭頭把持装置１で把持した鋼管杭Ｐを杭打ち機Ｍによる上下振動で地盤に圧入する振動圧入工法を用いた場合を説明したが、杭の施工方法としては、振動圧入工法に限定されるものではなく、打込み工法や回転貫入工法などであってもよく、鋼管杭Ｐの杭頭部を把持した状態で杭を貫入する工法であれば、任意の施工方法に対して本発明を適用することができる。
【００４２】
また、前記実施形態では、スライド部６と第１および第２チャックブロック７，８とを有した把持部を採用した場合を説明したが、把持部としては、前述のような第１および第２チャックブロック７，８を有さない構成が採用可能である。すなわち、把持部として、鋼管杭の径方向外側に突出するのみで、杭頭側や杭先端側に移動しないものを採用してもよい。その場合であっても、鋼管杭内周面に当接する把持部の当接部分が鋼管杭の一対の突起部間に係合するようにしておけば、鋼管杭との滑りを防止することができる。
さらに、把持部の数としては、前記実施形態で説明したものに限らず、任意の個数が採用可能である。
【００４３】
その他、本発明を実施するための最良の構成、方法などは、以上の記載で開示されているが、本発明は、これに限定されるものではない。すなわち、本発明は、主に特定の実施形態に関して特に図示され、かつ説明されているが、本発明の技術的思想および目的の範囲から逸脱することなく、以上述べた実施形態に対し、形状、材質、数量、その他の詳細な構成において、当業者が様々な変形を加えることができるものである。
従って、上記に開示した形状、材質などを限定した記載は、本発明の理解を容易にするために例示的に記載したものであり、本発明を限定するものではないから、それらの形状、材質などの限定の一部もしくは全部の限定を外した部材の名称での記載は、本発明に含まれるものである。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明の実施形態に係る鋼管杭の杭頭把持装置を示す縦断面図である。
【図２】前記杭頭把持装置を示す縦断面図である。
【図３】前記杭頭把持装置の初期状態を示す横断面図である。
【図４】前記杭頭把持装置の把持状態を示す横断面図である。
【図５】前記杭頭把持装置の初期状態を示す横断面図である。
【図６】前記杭頭把持装置の把持状態を示す横断面図である。
【図７】前記杭頭把持装置の駆動部を示す横断面図である。
【図８】前記杭頭把持装置の要部を示す斜視図である。
【図９】前記杭頭把持装置の要部を示す斜視図である。
【図１０】前記杭頭把持装置の要部を示す斜視図である。
【図１１】前記杭頭把持装置を用いた鋼管杭の施工手順を示す断面図である。
【図１２】前記杭頭把持装置を用いた鋼管杭の施工手順を示す断面図である。
【図１３】前記杭頭把持装置を用いた鋼管杭の施工手順を示す断面図である。
【図１４】前記杭頭把持装置を用いた鋼管杭の施工手順を示す断面図である。
【符号の説明】
【００４５】
１…杭頭把持装置、２…駆動部、３…進退部としてのチャックロッド、４…伝達部としての摺動錐、５…骨組部、６…スライド部、７…第１チャックブロック、８…第２チャックブロック、２１…電動モータ、２２…駆動部本体としてのケーシング、２３…進退支持部、２４…雌ねじ部、３１…雄ねじ部、４１…伝達傾斜面、６１…スライド摺接面、６２…第１傾斜面、６３…第２傾斜面、６４…付勢手段としてのばね、７１…第１摺接面、７２…第１当接面、７３…付勢手段としてのばね、７４…第１突起当接面、８１…第２摺接面、８２…第２当接面、８３…付勢手段としてのばね、８４…第２突起当接面、Ｐ…鋼管杭、Ｐ３，Ｐ４…突起部、Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３…規制手段としてのストッパー。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鋼管杭の杭頭把持装置および鋼管杭の施工方法に関し、詳しくは、鋼管杭を地盤に貫入する際に杭頭部を把持して杭打ち機の打設力を鋼管杭に伝達する鋼管杭の杭頭把持装置、および杭頭把持装置を用いた鋼管杭の施工方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、回転貫入により地盤に貫入される鋼管杭の把持装置（チャック装置）として、鋼管杭の内部から杭頭部を把持するタイプのものが各種提案されている（例えば、特許文献１〜３参照）。
特許文献１に記載されたチャック装置は、ケーシングと、ケーシングに支持されたチャックロッドと、チャックロッドを上下駆動するチャックシリンダと、チャックロッドの下降によりスライドするスライドブロックと、スライドブロックに連動して径方向外側に突出する複数段のチャックブロックとを備えて構成されている。そして、このチャック装置は、チャックシリンダの伸張力によりチャックロッドを下降させ、スライドブロックを介してチャックブロックを突出させ、その先端を鋼管杭の内周面に圧接させることで、杭頭部を把持するように構成されている。
【０００３】
一方、特許文献２、３に記載された回転貫入用治具は、ケーシングと、ケーシングに支持された摺動軸と、摺動軸の下降により径方向外側に突出するクランプブロックとを備え、杭打ち機の自重等により摺動軸を下降させてクランプブロックを突出させ、その先端のクランプシューを鋼管杭の内周面に圧接させることで、杭頭部を把持するように構成されている。これらの回転貫入用治具では、クランプブロックを突出させて杭頭部を把持した状態を維持させるために、下降させた摺動軸の上昇を規制するストッパーを有しているため、前記特許文献１のチャックシリンダのように、油圧等を用いて把持状態を維持するための機構が不要になって装置の小型、軽量化が可能になっている。
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−１００２６０号公報
【特許文献２】実開平５−８１３３３号公報
【特許文献３】特開平８−１４４２８０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、前記特許文献１〜３に記載の従来の把持装置では、チャックブロックやクランプシューと鋼管杭内周面との摩擦力のみで杭頭部が把持されるため、施工中に地盤から鋼管杭に大きな抵抗力が作用した場合に滑りが生じ、杭打ち機からの力が鋼管杭に十分に伝達されない可能性がある。特に、従来の把持装置が対象とする回転貫入鋼管杭ではなく、杭打ち機から上下の振動や打撃を加えることで鋼管杭を地盤に圧入する振動圧入工法や打込み工法の場合には、杭打ち機からの力が大きく、これと比較して把持力が不足してしまい、把持装置が鋼管杭に対して上下方向に滑って杭の施工に支障をきたす可能性が高い。
ここで、把持力を高めるためにチャックブロックやクランプブロックの突出力を大きくしたり、摩擦力を高めるために鋼管杭内周面と接するクランプシュー等の面積を小さくしたりすると、把持装置が大型化したり、把持位置における応力集中によって鋼管杭自体が局部変形したり等、他の不具合を引き起こす可能性があり好ましくない。
【０００６】
本発明の目的は、装置の小型化、軽量化を図ることができ、かつ滑りを防止して鋼管杭を確実に把持することができる鋼管杭の杭頭把持装置および鋼管杭の施工方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の請求項１に記載の鋼管杭の杭頭把持装置は、鋼管杭の施工に際して杭頭部を把持する鋼管杭の杭頭把持装置であって、前記鋼管杭の杭頭部内周面には、当該内周面から突出した一対の突起部が当該鋼管杭の軸方向に沿った所定距離だけ離隔して設けられており、駆動源を有した駆動部と、この駆動部に駆動されて前記鋼管杭の軸方向に沿って進退移動可能な進退部と、この進退部の先端側に設けられた伝達部と、前記駆動部に連結されかつ杭頭内部に挿入可能に設けられた骨組部と、この骨組部に支持されて前記伝達部を介した前記駆動源からの駆動力により前記鋼管杭の径方向に移動自在に設けられるとともに、前記径方向外側に移動した際に前記一対の突起部に当接可能かつ当該突起部間にて当該鋼管杭の内周面に当接可能に設けられた少なくとも１つの把持部とを備えて構成されていることを特徴とする。
【０００８】
以上の本発明によれば、径方向外側に突出した把持部が一対の突起部間で鋼管杭の内周面に当接することで、把持部と突起部とが係合されることとなり、この機械的な係合により鋼管杭との滑りを防止することができる。特に、上下一対の突起部に把持部が係合することで、振動圧入工法や打込み工法において上下に作用する振動や打撃に対して把持部と鋼管杭との滑りが防止されるので、鋼管杭を確実に把持でき、杭の施工を円滑かつ確実に実施することができる。また、把持部と鋼管杭内周面との摩擦のみで把持する機構ではないため、把持状態を維持するために把持部を押し付けておく必要がなく、押し付けるための油圧装置などが不要にでき、装置の小型化、軽量化を図ることができる。さらに、摩擦力を高める必要もないことから、押し付け力を大きくしたり、把持部先端の面積を小さくしたりする必要もなく、鋼管杭の局部変形等の不具合の発生を防止することもできる。
【０００９】
この際、本発明の鋼管杭の杭頭把持装置では、前記把持部は、前記鋼管杭の径方向外側かつ当該鋼管杭の杭頭方向に移動して前記鋼管杭の内周面に当接可能な第１把持部と、前記鋼管杭の径方向外側かつ当該鋼管杭の杭先端方向に移動して前記鋼管杭の内周面に当接可能な第２把持部と、これらの第１把持部および第２把持部と前記伝達部との間に設けられて前記鋼管杭の径方向にスライド自在なスライド部とを有して構成されていることが好ましい。
このような構成によれば、第１把持部、第２把持部およびスライド部を有して把持部を構成し、第１把持部と第２把持部とがそれぞれ径方向外側に移動しつつ互いに鋼管杭の軸方向に沿った逆方向に移動して鋼管杭の内周面に当接することで、杭頭部への挿入時には把持部のサイズを小さくして挿入しやすくできる。さらに、第１把持部および第２把持部が上下の突起部に向かって拡がるように移動することで、突起部と確実に係合させて上下のがたつきを防止することができ、上述のように鋼管杭との滑りを防止することができる。
【００１０】
さらに、本発明の鋼管杭の杭頭把持装置では、前記伝達部には、前記進退部の進退方向に対し所定の傾斜角度を有した伝達傾斜面が設けられ、前記スライド部には、前記伝達傾斜面に摺接するスライド摺接面と、前記第１把持部側に設けられて所定の傾斜角度を有した第１傾斜面と、前記第２把持部側に設けられて所定の傾斜角度を有した第２傾斜面とが設けられ、前記第１把持部には、前記第１傾斜面に摺接する第１摺接面と、前記鋼管杭の内周面に当接可能な第１当接面と、前記一対の突起部のうちの一方に当接可能な第１突起当接面とが設けられ、前記第２把持部には、前記第２傾斜面に摺接する第２摺接面と、前記鋼管杭の内周面に当接可能な第２当接面と、前記一対の突起部のうちの他方に当接可能な第２突起当接面とが設けられ、前記駆動部に駆動された前記進退部の一方への移動に伴い、前記伝達部の伝達傾斜面に前記スライド摺接面が摺接かつ押圧されて前記スライド部が径方向外側にスライドし、このスライド部の第１傾斜面に前記第１摺接面が摺接かつ押圧されて前記第１把持部が径方向外側かつ杭頭方向に移動するとともに、前記スライド部の第２傾斜面に前記第２摺接面が摺接かつ押圧されて前記第２把持部が径方向外側かつ杭先端方向に移動し、これらの第１把持部および第２把持部の前記第１当接面および第２当接面が前記鋼管杭の内周面に当接するとともに、前記第１突起当接面および前記第２突起当接面が前記一対の突起部の一方および他方にそれぞれ当接して当該鋼管杭の杭頭部を把持することが好ましい。
このような構成によれば、伝達傾斜面とスライド摺接面とを摺接させてスライド部をスライドさせ、第１、第２傾斜面と第１、第２摺接面とを摺接させて第１、第２把持部を移動させることで、各摺接面と傾斜面との間で押圧力を確実に作用させることができ、駆動部からの駆動力を把持力として鋼管杭の内周面および突起部に効率よく伝達することができる。
【００１１】
また、本発明の鋼管杭の杭頭把持装置では、前記第１傾斜面および第２傾斜面は、それぞれ前記鋼管杭の径方向に沿った平面に対して４０°〜５０°の傾斜角度で形成されていることが好ましい。
このような構成によれば、第１、第２把持部の径方向外側への移動量と、鋼管杭の軸方向に沿った移動量とがほぼ等しくなり、鋼管杭の内周面への当接力および突起部との係合力とをバランスさせて効率よく鋼管杭を把持することができる。
【００１２】
さらに、本発明の鋼管杭の杭頭把持装置では、前記骨組部と前記第１把持部、第２把持部およびスライド部との間には、それぞれ当該第１把持部、第２把持部およびスライド部を前記鋼管杭の径方向内側に付勢する付勢手段が設けられていることが好ましい。
このような構成によれば、付勢手段によって第１、第２把持部およびスライド部をそれぞれ径方向内側に付勢することで、進退部を杭頭部側に後退させて伝達部からの押圧力を除去すれば、スライド部および第１、第２把持部を自動的に初期位置に戻すことができる。従って、複雑な復帰機構等を設けなくても、簡単な構造によってスライド部および第１、第２把持部を縮めて把持装置を鋼管杭から抜き出すことができる。
【００１３】
また、本発明の鋼管杭の杭頭把持装置では、前記把持部は、少なくとも一対で構成され、一対の把持部同士が互いに径方向逆向きに移動自在に設けられていることが好ましい。
このような構成によれば、一対の把持部が互いに逆向きに移動する、すなわち鋼管杭の軸を挟んで対称に把持部が設けられたことで、これら一対の把持部に作用する把持力が互いに釣り合うこととなるため、把持部から骨組部や他の部位に反力が生じず、このような反力を支持するための補強等が不要にでき、装置の小型化、軽量化を促進させることができる。ここで、把持装置において一対の把持部が一組だけ設けられていてもよく、二組（把持部が４つ）や三組（把持部が６つ）、四組（把持部が８つ）の把持部が設けられていてもよい。
【００１４】
また、本発明の鋼管杭の杭頭把持装置では、前記駆動部は、前記骨組部と連結された駆動部本体と、この駆動部本体に収納されるとともに前記進退部と連結された前記駆動源としての電動モータと、この電動モータを進退自在に支持する進退支持部とを有して構成され、前記駆動部本体には、前記進退部に設けられた雄ねじ部と螺合する雌ねじ部が形成されていることが好ましい。
このような構成によれば、駆動源を電動モータで構成したことで、油圧モータと比較して作動に要する機構を簡素化することができる。さらに、電動モータに連結した進退部に雄ねじ部を形成し、この雄ねじ部と駆動部本体の雌ねじ部とを螺合させたことで、電動モータで進退部を回転させれば雄ねじ部に案内されて進退部が進退移動することとなり、油圧シリンダ等を用いなくても容易に進退部を進退駆動することができる。また、雄ねじ部と雌ねじ部とが螺合していることで、回転を止めた状態では進退部の進退移動が規制され、電動モータによる駆動力を常に作動させておかなくても、把持状態または初期状態を維持させることができる。従って、装置の小型化、軽量化を一層促進させることができる。
【００１５】
また、本発明の鋼管杭の杭頭把持装置では、前記一対の突起部は、それぞれ前記鋼管杭の周方向に関して複数に分割された突起部材を当該鋼管杭の内周面に溶接接合して形成されていることが好ましい。
このような構成によれば、閉断面を有した鋼管杭の内周面に比較的容易に突起部を形成することができる。
【００１６】
一方、本発明の請求項９に記載の鋼管杭の施工方法は、前記いずれかの鋼管杭の杭頭把持装置を用いた鋼管杭の施工方法であって、地上において前記鋼管杭を略水平に設置した状態で前記杭頭把持装置の骨組部および把持部を当該鋼管杭の杭頭部に挿入し、前記駆動部によって前記進退部を前記鋼管杭の先端側に移動させ、この進退部の移動によって前記伝達部を介して径方向外側に移動した前記把持部を前記鋼管杭の内周面に当接させ、この把持部で前記鋼管杭の杭頭部を把持した状態で前記杭頭把持装置とともに当該鋼管杭を略鉛直に立ち上げ、立ち上げた鋼管杭に前記杭頭把持装置を介して上下振動を加えつつ地盤に貫入することを特徴とする。
【００１７】
以上の施工方法によれば、前述した杭頭把持装置による効果と同様の効果を得ることができる。特に、上下振動により鋼管杭を地盤に貫入する振動圧入工法において、把持装置と鋼管杭との滑りを効果的に防止して施工性を向上させることができる。
【００１８】
この際、本発明の鋼管杭の施工方法では、前記杭頭把持装置で前記鋼管杭の杭頭部を把持する際に、当該鋼管杭と前記駆動部との相対移動を規制する規制手段を用いて当該駆動部を位置決めすることが好ましい。
このような構成によれば、杭頭把持装置の駆動部によって進退部を鋼管杭先端方向に押し込んだ際に、その反力により鋼管杭から離れる方向に駆動部が移動しようとしても、その移動を規制手段で規制することで駆動部を所定位置に位置決めすることができ、把持作業を確実に実施することができる。
【発明の効果】
【００１９】
以上のような本発明の鋼管杭の杭頭把持装置および鋼管杭の施工方法によれば、把持装置の小型化、軽量化を図ることができ、かつ把持装置と鋼管杭との滑りを防止して鋼管杭を確実に把持して施工性を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図１および図２は、それぞれ本発明の実施形態に係る鋼管杭Ｐの杭頭把持装置１を示す縦断面図である。図３〜図７は、それぞれ杭頭把持装置１を示す横断面図である。図８〜図１０は、それぞれ杭頭把持装置１の要部を示す斜視図である。ここで、図１は、図３〜図６において矢視Ｉ−Ｉ線で示す縦断面図であり、図２は、図３〜図６において矢視II−II線で示す縦断面図である。図３〜図７は、それぞれ図１、図２において矢視III−III線、矢視IV−IV線、矢視Ｖ−Ｖ線、矢視VI−VI線および矢視VII−VII線で示す横断面図である。そして、図１、図２における左側および図３、図５には、杭頭把持装置１の初期状態（非把持状態）が示され、図１、図２における右側および図４、図６には、杭頭把持装置１の把持状態が示されている。
【００２１】
図１〜図１０において、杭頭把持装置１は、鋼管杭Ｐの上下振動圧入による地盤への貫入施工に際して杭頭部を内側から把持するものである。ここで、鋼管杭Ｐは、円形鋼管で形成された鋼管杭本体Ｐ１と、この鋼管杭本体Ｐ１の杭頭部外周面に固定された複数（例えば４つ）の係止片Ｐ２と、鋼管杭本体Ｐ１の杭頭部内周面にから突出したリング状の一対の突起部（上側突起部Ｐ３、下側突起部Ｐ４）とを有して形成されている。上側突起部Ｐ３と下側突起部Ｐ４とは、互いに鋼管杭Ｐの軸方向に沿った所定距離だけ離隔して設けられており、これらの上側突起部Ｐ３および下側突起部Ｐ４は、ぞれぞれ鋼管杭Ｐの周方向に関して複数（例えば４つ）に分割された突起部材を鋼管杭本体Ｐ１の内周面に溶接固定して構成されている。そして、鋼管杭Ｐは、杭頭把持装置１の上側に装着される杭打ち機Ｍ（後述）によって、杭頭把持装置１を介して上下振動が加えられるとともに、下方押圧されることで地盤に貫入（振動圧入）されるようになっている。
【００２２】
杭頭把持装置１は、駆動源としての電動モータ２１を有した駆動部２と、この駆動部２に駆動されて鋼管杭Ｐの軸方向に沿って進退移動可能な進退部としてのチャックロッド３と、このチャックロッド３の先端側に設けられた伝達部としての摺動錐４と、駆動部２に連結されて杭頭内部に挿入可能に設けられた骨組部５と、この骨組部５に支持されてチャックロッド３および摺動錐４を介した電動モータ２１からの駆動力により鋼管杭Ｐの径方向に移動自在に設けられた少なくとも１つの把持部とを備えて構成されている。把持部は、摺動錐４の側方に設けられて鋼管杭Ｐの径方向にスライド自在なスライド部６と、鋼管杭Ｐの径方向外側かつ鋼管杭Ｐの杭頭方向（上方）に移動可能な第１把持部としての第１チャックブロック７と、鋼管杭Ｐの径方向外側かつ鋼管杭Ｐの杭先端方向（下方）に移動可能な第２把持部としての第２チャックブロック８とを有して構成されている。これらのスライド部６、第１および第２チャックブロック７，８を１セットとした把持部は、本実施形態では、８セットが周方向に略等間隔で並んで配置され、すなわち鋼管杭Ｐの軸に対称に一対（２つ）の把持部が四組で構成されている。
【００２３】
駆動部２は、チャックロッド３の上端に連結された電動モータ２１と、骨組部５と連結されるとともに電動モータ２１を収納する駆動部本体としてのケーシング２２と、電動モータ２１を上下進退自在に支持する進退支持部２３とを有して構成されている。そして、ケーシング２２の底面には、チャックロッド３を挿通させるとともにチャックロッド３に設けた雄ねじ部３１と螺合する雌ねじ部２４が形成されている。このような駆動部２では、適宜な電源から電力を供給して電動モータ２１を回転作動させることで、チャックロッド３が回転駆動され、ケーシング２２の雌ねじ部２４に雄ねじ部３１が案内されることで、チャックロッド３が上下進退移動し、これに伴って進退支持部２３に案内されて電動モータ２１も上下移動するように構成されている。そして、チャックロッド３および電動モータ２１が上方の始端位置（図１、２の左側に示す位置）から、下方の終端位置（図１、２の右側に示す位置）まで下降することで、前記スライド部６、第１および第２チャックブロック７，８を初期状態から把持状態に駆動できるようになっている。
【００２４】
伝達部としての摺動錐４は、図１、２、７に示すように、下方に向かって径寸法が徐々に小さくなる全体略円錐台状に形成され、チャックロッド３の下端部に回転自在に取り付けられている。この摺動錐４の側面部には、上方に向かって徐々に径方向外側に向かって傾斜した伝達傾斜面４１が形成されており、この伝達傾斜面４１がチャックロッド３の下降に伴ってスライド部６に摺接することで、スライド部６を径方向外側に移動させるように構成されている。この際、チャックロッド３が回転しながら下降するようになっているが、チャックロッド３に対して摺動錐４が回転することで、摺動錐４自体は、スライド部６に対して相対回転しないようになっている。そして、伝達傾斜面４１の傾斜角度は、鋼管杭Ｐの径方向に沿った平面（水平面）に対して４０°〜５０°に設定されている。
【００２５】
骨組部５は、図２、８〜１０に示すように、駆動部２のケーシング２２に連結されて上下に延びる複数（例えば４本）の連結棹５１と、第１および第２チャックブロック７，８の上下間に位置するリング状の中間フレーム５２と、この中間フレーム５２の上側に固定されて第１チャックブロック７を支持する上側フレーム５３と、中間フレーム５２の下側に固定されて第２チャックブロック８を支持する下側フレーム５４と、下側フレーム５４の下部同士を連結する底板フレーム５５とを有して構成されている。上側フレーム５３および下側フレーム５４は、スライド部６、第１および第２チャックブロック７，８と周方向に交互に設けられており、これらの把持部のセット数と同一の８セットで構成されている。
【００２６】
スライド部６は、鋼管杭Ｐの径方向に沿った長孔を有して構成され、この長孔に骨組部５の中間フレーム５２が挿通されることで、骨組部５に対して径方向に進退自在に支持されている。そして、スライド部６は、摺動錐４の伝達傾斜面４１に摺接可能なスライド摺接面６１と、第１チャックブロック７側に設けられた第１傾斜面６２と、第２チャックブロック８側に設けられた第２傾斜面６３とを有して形成されている。第１傾斜面６２は、上方に向かって徐々に径方向内側に向かって傾斜して形成され、その傾斜角度は、鋼管杭Ｐの径方向に沿った平面に対して４０°〜５０°に設定されている。第２傾斜面６３は、下方に向かって徐々に径方向内側に向かって傾斜して形成され、その傾斜角度は、鋼管杭Ｐの径方向に沿った平面に対して４０°〜５０°に設定されている。また、スライド部６と中間フレーム５２との間には、スライド部６を径方向内側に向かって付勢する付勢手段としてのばね６４が設けられ、前述のように摺動錐４によってスライド部６が径方向外側に移動された後に摺動錐４が上方に戻れば、ばね６４の付勢力によってスライド部６が初期位置（図１の左側の位置）に戻るようになっている。
【００２７】
第１チャックブロック７は、骨組部５の隣り合う上側フレーム５３間に挟まれるとともに、上側フレーム５３に設けられた案内部に沿って径方向外側かつ鋼管杭Ｐの杭頭方向（上方）に移動自在に支持されている。この第１チャックブロック７は、スライド部６の第１傾斜面６２に摺接可能な第１摺接面７１と、鋼管杭Ｐの内周面に当接可能な第１当接面７２と、前記一対の突起部Ｐ３，Ｐ４のうちの一方である上側の突起部Ｐ３に当接可能な第１突起当接面７４とを有して形成され、スライド部６の第１傾斜面６２に第１摺接面７１が摺接かつ押圧されることで、径方向外側かつ上方に移動して第１当接面７２を鋼管杭Ｐの内周面に当接し、第１突起当接面７４を突起部Ｐ３の下面に当接するように構成されている。そして、第１チャックブロック７と上側フレーム５３との間には、第１チャックブロック７を径方向内側かつ下方に向かって付勢する付勢手段としてのばね７３が設けられ、前述のようにスライド部６が径方向内側に戻れば、ばね７３の付勢力によって第１チャックブロック７が初期位置（図１の左側の位置）に戻るようになっている。
【００２８】
第２チャックブロック８は、骨組部５の隣り合う下側フレーム５４間に挟まれるとともに、下側フレーム５４に設けられた案内部に沿って径方向外側かつ鋼管杭Ｐの杭先端方向（下方）に移動自在に支持されている。この第２チャックブロック８は、スライド部６の第２傾斜面６３に摺接可能な第２摺接面８１と、鋼管杭Ｐの内周面に当接可能な第２当接面８２と、前記一対の突起部Ｐ３，Ｐ４のうちの他方である下側の突起部Ｐ４に当接可能な第２突起当接面８４とを有して形成され、スライド部６の第２傾斜面６３に第２摺接面８１が摺接かつ押圧されることで、径方向外側かつ下方に移動して第２当接面８２を鋼管杭Ｐの内周面に当接し、第２突起当接面８４を突起部Ｐ４の上面に当接するように構成されている。そして、第２チャックブロック８と下側フレーム５４との間には、第２チャックブロック８を径方向内側かつ上方に向かって付勢する付勢手段としてのばね８３が設けられ、前述のようにスライド部６が径方向内側に戻れば、ばね８３の付勢力によって第２チャックブロック８が初期位置（図１の左側の位置）に戻るようになっている。
【００２９】
以上の杭頭把持装置１では、以下のように動作して鋼管杭Ｐの杭頭部を把持する。
すなわち、鋼管杭Ｐの杭頭部側からチャックロッド３の先端側、つまり摺動錐４、骨組部５、スライド部６、第１および第２チャックブロック７，８を鋼管杭Ｐ内部に挿入し、駆動部２の電動モータ２１を作動する。この電動モータ２１による回転でチャックロッド３が鋼管杭Ｐの先端側に進出させることで、摺動錐４が杭先端側に移動するとともに、この摺動錐４の伝達傾斜面４１にスライド摺接面６１が押圧されかつ摺接し、これによりスライド部６が径方向外側に移動する。そして、スライド部６の第１傾斜面６２に第１摺接面７１が押圧されかつ摺接することで、第１チャックブロック７が径方向外側かつ杭頭方向に移動し、第１当接面７２が鋼管杭Ｐの内周面に当接するとともに、第１チャックブロック７の上端面が上側突起部Ｐ３に当接する。さらに、スライド部６の第２傾斜面６３に第２摺接面８１が押圧されかつ摺接することで、第２チャックブロック８が径方向外側かつ杭先端方向に移動し、第２当接面８２が鋼管杭Ｐの内周面に当接するとともに、第２チャックブロック８の端面が下側突起部Ｐ４に当接する。以上のように、第１チャックブロック７および第２チャックブロック８が鋼管杭Ｐの内周面に当接するとともに、上側突起部Ｐ３と下側突起部Ｐ４との間に係合することで、鋼管杭Ｐの杭頭部が杭頭把持装置１によって把持される。
【００３０】
一方、把持を解除して杭頭把持装置１を鋼管杭Ｐから抜き出す場合には、駆動部２の電動モータ２１を逆向きに作動してチャックロッド３を鋼管杭Ｐの杭頭側に後退させることで、摺動錐４が杭頭側に移動するとともに、この摺動錐４の伝達傾斜面４１による押圧が解除され、ばね６４の付勢力でスライド部６が径方向内側に移動する。そして、スライド部６の第１傾斜面６２による押圧が解除されることで、ばね７３の付勢力で第１チャックブロック７が径方向内側かつ杭先端方向に移動するとともに、スライド部６の第２傾斜面６３による押圧が解除されることで、ばね８３の付勢力で第２チャックブロック８が径方向内側かつ杭頭方向に移動する。これにより、第１チャックブロック７および第２チャックブロック８が鋼管杭Ｐの内周面、上側突起部Ｐ３および下側突起部Ｐ４から離れて初期位置に戻り、このように摺動錐４、スライド部６、第１および第２チャックブロック７，８を初期位置に戻した状態で、これらを鋼管杭Ｐ内部から抜き出せばよい。
【００３１】
次に、鋼管杭Ｐの施工方法について、図１１〜図１４に基づいて説明する。
図１１〜図１４は、それぞれ杭頭把持装置１を用いた鋼管杭Ｐの施工手順を示す断面図である。
先ず、図１１に示すように、鋼管杭Ｐを地上において横向きに設置した状態で、杭頭部から杭頭把持装置１のチャックロッド３の先端側（第１および第２チャックブロック７，８など）を鋼管杭Ｐの内部に挿入する。この際、杭頭把持装置１の駆動部２を杭打ち機Ｍに固定しておくとともに、また駆動部２の電動モータ２１に電力線等を結合しておく。また、鋼管杭Ｐの先端部側にストッパーＳ１を設置し、鋼管杭Ｐが地面に対して移動しないように位置決めしておく。
次に、図１２に示すように、第１および第２チャックブロック７，８が鋼管杭Ｐの上側突起部Ｐ３および下側突起部Ｐ４に対して適切な位置まで杭頭把持装置１を挿入してから、杭打ち機Ｍ側にストッパーＳ２を設置し、杭打ち機Ｍおよび杭頭把持装置１が地面および鋼管杭Ｐに対して移動しないように位置決めしておく。
【００３２】
次に、図１３に示すように、杭頭把持装置１の駆動部２を駆動して前述のように第１および第２チャックブロック７，８を上側突起部Ｐ３および下側突起部Ｐ４側に移動させ、杭頭把持装置１で鋼管杭Ｐの杭頭部を内部から把持する。この際、チャックロッド３を押し下げた反力が鋼管杭Ｐおよび駆動部２に作用するが、この反力は、鋼管杭Ｐを介して一方のストッパーＳ１に支持されるとともに、杭打ち機Ｍを介して他方のストッパーＳ２に支持され、これにより鋼管杭Ｐ、杭頭把持装置１および杭打ち機Ｍが移動しないようになっている。これに続いて、鋼管杭Ｐの係止片Ｐ２と杭打ち機Ｍの係止片Ｍ１とをワイヤー状のストッパーＳ３で連結し、このストッパーＳ３を所定の緊張力で締め付け、前述のストッパーＳ１，Ｓ２で支持していた反力をストッパーＳ３で支持する。これにより、ストッパーＳ１，Ｓ２を取り外しても、ストッパーＳ３によって鋼管杭Ｐと杭頭把持装置１および杭打ち機Ｍとが相対的に移動しないようにでき、すなわちストッパーＳ１，Ｓ２，Ｓ３によって本発明の規制手段が構成されている。
【００３３】
以上のようにして鋼管杭Ｐの杭頭部を杭頭把持装置１で把持した状態で、図１４に示すように、鋼管杭Ｐ、杭頭把持装置１および杭打ち機Ｍを立ち上げる。次に、杭打ち機Ｍを適宜な重機に取り付けるとともに、所定の杭施工位置に鋼管杭Ｐの先端をセットしてから、杭打ち機Ｍにより上下振動を加えつつにより、鋼管杭Ｐを地盤に貫入する。そして、所定の深さまで鋼管杭Ｐを貫入したら、前述のように杭頭把持装置１の駆動部２を逆に駆動して第１および第２チャックブロック７，８を初期位置に戻してから、これらを鋼管杭Ｐから抜き出して杭の施工が完了する。
【００３４】
このような本実施形態によれば、以下のような効果がある。
（１）すなわち、第１および第２チャックブロック７，８が鋼管杭Ｐの内周面および一対の突起部Ｐ３，Ｐ４に当接して一対の突起部Ｐ３，Ｐ４間に係合することで、杭頭把持装置１と鋼管杭Ｐとの滑りを防止することができる。従って、振動圧入工法によって鋼管杭Ｐを地盤に貫入する際に、上下に作用する振動による杭頭把持装置１と鋼管杭Ｐとの上下の滑りが防止できるので、鋼管杭Ｐを確実に把持して杭の施工を円滑かつ確実に実施することができる。
【００３５】
（２）さらに、第１および第２チャックブロック７，８と鋼管杭Ｐ内周面との摩擦のみで把持する機構ではないため、把持状態を維持するために第１および第２チャックブロック７，８を押し付けておく必要がなく、押し付けるための油圧装置などが不要にでき、杭頭把持装置１の小型化、軽量化を図ることができる。さらに、第１および第２チャックブロック７，８と鋼管杭Ｐ内周面と摩擦力をさほど高める必要もないことから、押し付け力を大きくしたり、把持部先端の面積を小さくしたりする必要もなく、鋼管杭Ｐの局部変形等の不具合の発生を防止することもできる。
【００３６】
（３）さらに、第１チャックブロック７が径方向外側に移動しつつ鋼管杭Ｐの杭頭側に移動し、第２チャックブロック８が径方向外側に移動しつつ鋼管杭Ｐの杭先端側に移動するように構成したことで、杭頭部への挿入時には第１および第２チャックブロック７，８部分のサイズを小さくして挿入しやすくできる。そして、第１および第２チャックブロック７，８が上下の突起部Ｐ３，Ｐ４に向かって拡がるように移動することで、上下の突起部Ｐ３，Ｐ４と確実に係合させて上下のがたつきを防止することができ、鋼管杭Ｐとの滑りを確実に防止することができる。
【００３７】
（４）また、チャックロッド３先端の摺動錐４の伝達傾斜面４１とスライド部６のスライド摺接面６１とを摺接させてスライド部６をスライドさせるとともに、スライド部６の第１および第２傾斜面６２，６３と第１および第２チャックブロック７，８の第１および第２摺接面７１，８１とを摺接させて第１および第２チャックブロック７，８を移動させることで、各摺接面６１，７１，８１と傾斜面４１，６２，６３との間で押圧力を確実に作用させることができ、駆動部２からの駆動力を把持力として鋼管杭Ｐの内周面および上下の突起部Ｐ３，Ｐ４に効率よく伝達することができる。
【００３８】
（５）さらに、ばね６４，７３，８３によってスライド部６および第１および第２チャックブロック７，８をそれぞれ径方向内側に付勢することで、チャックロッド３および摺動錐４を後退させれば、スライド部６および第１および第２チャックブロック７，８を自動的に初期位置に戻すことができ、複雑な復帰機構等を設けなくても、簡単な構造によってスライド部６および第１および第２チャックブロック７，８を縮めて杭頭把持装置１を鋼管杭Ｐから抜き出すことができる。
【００３９】
（６）また、スライド部６、第１および第２チャックブロック７，８をセットにした把持部が鋼管杭Ｐの軸対称に複数組で配置されているので、対称位置にある一対の把持部に作用する把持力が互いに釣り合うこととなるため、把持部から骨組部５や他の部位に反力が生じず、このような反力を支持するための補強等が不要にでき、杭頭把持装置１の小型化、軽量化を促進させることができる。
【００４０】
（７）さらに、駆動源を電動モータ２１で構成したことで、油圧モータと比較して作動に要する機構を簡素化することができるとともに、電動モータ２１に連結したチャックロッド３の雄ねじ部３１をケーシング２２の雌ねじ部２４に螺合させたことで、電動モータ２１の回転によりチャックロッド３を進退移動させることができ、油圧シリンダ等を用いなくても容易に進退駆動させることができる。また、雄ねじ部３１と雌ねじ部２４とが螺合していることで、電動モータ２１の回転を止めた状態ではチャックロッド３の進退移動が規制され、電動モータ２１による駆動力を常に作動させておかなくても、把持状態または初期状態を維持させることができ、杭頭把持装置１の小型化、軽量化を一層促進させることができる。
【００４１】
なお、本発明は、前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる他の構成等を含み、以下に示すような変形等も本発明に含まれる。
例えば、前記実施形態においては、杭頭把持装置１で把持した鋼管杭Ｐを杭打ち機Ｍによる上下振動で地盤に圧入する振動圧入工法を用いた場合を説明したが、杭の施工方法としては、振動圧入工法に限定されるものではなく、打込み工法や回転貫入工法などであってもよく、鋼管杭Ｐの杭頭部を把持した状態で杭を貫入する工法であれば、任意の施工方法に対して本発明を適用することができる。
【００４２】
また、前記実施形態では、スライド部６と第１および第２チャックブロック７，８とを有した把持部を採用した場合を説明したが、把持部としては、前述のような第１および第２チャックブロック７，８を有さない構成が採用可能である。すなわち、把持部として、鋼管杭の径方向外側に突出するのみで、杭頭側や杭先端側に移動しないものを採用してもよい。その場合であっても、鋼管杭内周面に当接する把持部の当接部分が鋼管杭の一対の突起部間に係合するようにしておけば、鋼管杭との滑りを防止することができる。
さらに、把持部の数としては、前記実施形態で説明したものに限らず、任意の個数が採用可能である。
【００４３】
その他、本発明を実施するための最良の構成、方法などは、以上の記載で開示されているが、本発明は、これに限定されるものではない。すなわち、本発明は、主に特定の実施形態に関して特に図示され、かつ説明されているが、本発明の技術的思想および目的の範囲から逸脱することなく、以上述べた実施形態に対し、形状、材質、数量、その他の詳細な構成において、当業者が様々な変形を加えることができるものである。
従って、上記に開示した形状、材質などを限定した記載は、本発明の理解を容易にするために例示的に記載したものであり、本発明を限定するものではないから、それらの形状、材質などの限定の一部もしくは全部の限定を外した部材の名称での記載は、本発明に含まれるものである。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明の実施形態に係る鋼管杭の杭頭把持装置を示す縦断面図である。
【図２】前記杭頭把持装置を示す縦断面図である。
【図３】前記杭頭把持装置の初期状態を示す横断面図である。
【図４】前記杭頭把持装置の把持状態を示す横断面図である。
【図５】前記杭頭把持装置の初期状態を示す横断面図である。
【図６】前記杭頭把持装置の把持状態を示す横断面図である。
【図７】前記杭頭把持装置の駆動部を示す横断面図である。
【図８】前記杭頭把持装置の要部を示す斜視図である。
【図９】前記杭頭把持装置の要部を示す斜視図である。
【図１０】前記杭頭把持装置の要部を示す斜視図である。
【図１１】前記杭頭把持装置を用いた鋼管杭の施工手順を示す断面図である。
【図１２】前記杭頭把持装置を用いた鋼管杭の施工手順を示す断面図である。
【図１３】前記杭頭把持装置を用いた鋼管杭の施工手順を示す断面図である。
【図１４】前記杭頭把持装置を用いた鋼管杭の施工手順を示す断面図である。
【符号の説明】
【００４５】
１…杭頭把持装置、２…駆動部、３…進退部としてのチャックロッド、４…伝達部としての摺動錐、５…骨組部、６…スライド部、７…第１チャックブロック、８…第２チャックブロック、２１…電動モータ、２２…駆動部本体としてのケーシング、２３…進退支持部、２４…雌ねじ部、３１…雄ねじ部、４１…伝達傾斜面、６１…スライド摺接面、６２…第１傾斜面、６３…第２傾斜面、６４…付勢手段としてのばね、７１…第１摺接面、７２…第１当接面、７３…付勢手段としてのばね、７４…第１突起当接面、８１…第２摺接面、８２…第２当接面、８３…付勢手段としてのばね、８４…第２突起当接面、Ｐ…鋼管杭、Ｐ３，Ｐ４…突起部、Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３…規制手段としてのストッパー。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
鋼管杭の施工に際して杭頭部を把持する鋼管杭の杭頭把持装置であって、
前記鋼管杭の杭頭部内周面には、当該内周面から突出した一対の突起部が当該鋼管杭の軸方向に沿った所定距離だけ離隔して設けられており、
駆動源を有した駆動部と、
この駆動部に駆動されて前記鋼管杭の軸方向に沿って進退移動可能な進退部と、
この進退部の先端側に設けられた伝達部と、
前記駆動部に連結されかつ杭頭内部に挿入可能に設けられた骨組部と、
この骨組部に支持されて前記伝達部を介した前記駆動源からの駆動力により前記鋼管杭の径方向に移動自在に設けられるとともに、前記径方向外側に移動した際に前記一対の突起部に当接可能かつ当該突起部間にて当該鋼管杭の内周面に当接可能に設けられた少なくとも１つの把持部と
を備えて構成されていることを特徴とする鋼管杭の杭頭把持装置。
【請求項２】
請求項１に記載の鋼管杭の杭頭把持装置において、
前記把持部は、前記鋼管杭の径方向外側かつ当該鋼管杭の杭頭方向に移動して前記鋼管杭の内周面に当接可能な第１把持部と、前記鋼管杭の径方向外側かつ当該鋼管杭の杭先端方向に移動して前記鋼管杭の内周面に当接可能な第２把持部と、これらの第１把持部および第２把持部と前記伝達部との間に設けられて前記鋼管杭の径方向にスライド自在なスライド部とを有して構成されていることを特徴とする鋼管杭の杭頭把持装置。
【請求項３】
請求項２に記載の鋼管杭の杭頭把持装置において、
前記伝達部には、前記進退部の進退方向に対し所定の傾斜角度を有した伝達傾斜面が設けられ、
前記スライド部には、前記伝達傾斜面に摺接するスライド摺接面と、前記第１把持部側に設けられて所定の傾斜角度を有した第１傾斜面と、前記第２把持部側に設けられて所定の傾斜角度を有した第２傾斜面とが設けられ、
前記第１把持部には、前記第１傾斜面に摺接する第１摺接面と、前記鋼管杭の内周面に当接可能な第１当接面と、前記一対の突起部のうちの一方に当接可能な第１突起当接面とが設けられ、
前記第２把持部には、前記第２傾斜面に摺接する第２摺接面と、前記鋼管杭の内周面に当接可能な第２当接面と、前記一対の突起部のうちの他方に当接可能な第２突起当接面とが設けられ、
前記駆動部に駆動された前記進退部の一方への移動に伴い、前記伝達部の伝達傾斜面に前記スライド摺接面が摺接かつ押圧されて前記スライド部が径方向外側にスライドし、このスライド部の第１傾斜面に前記第１摺接面が摺接かつ押圧されて前記第１把持部が径方向外側かつ杭頭方向に移動するとともに、前記スライド部の第２傾斜面に前記第２摺接面が摺接かつ押圧されて前記第２把持部が径方向外側かつ杭先端方向に移動し、これらの第１把持部および第２把持部の前記第１当接面および第２当接面が前記鋼管杭の内周面に当接するとともに、前記第１突起当接面および前記第２突起当接面が前記一対の突起部の一方および他方にそれぞれ当接して当該鋼管杭の杭頭部を把持することを特徴とする鋼管杭の杭頭把持装置。
【請求項４】
請求項３に記載の鋼管杭の杭頭把持装置において、
前記第１傾斜面および第２傾斜面は、それぞれ前記鋼管杭の径方向に沿った平面に対して４０°〜５０°の傾斜角度で形成されていることを特徴とする鋼管杭の杭頭把持装置。
【請求項５】
請求項２から請求項４のいずれかに記載の鋼管杭の杭頭把持装置において、
前記骨組部と前記第１把持部、第２把持部およびスライド部との間には、それぞれ当該第１把持部、第２把持部およびスライド部を前記鋼管杭の径方向内側に付勢する付勢手段が設けられていることを特徴とする鋼管杭の杭頭把持装置。
【請求項６】
請求項１から請求項５のいずれかに記載の鋼管杭の杭頭把持装置において、
前記把持部は、少なくとも一対で構成され、一対の把持部同士が互いに径方向逆向きに移動自在に設けられていることを特徴とする鋼管杭の杭頭把持装置。
【請求項７】
請求項１から請求項６のいずれかに記載の鋼管杭の杭頭把持装置において、
前記駆動部は、前記骨組部と連結された駆動部本体と、この駆動部本体に収納されるとともに前記進退部と連結された前記駆動源としての電動モータと、この電動モータを進退自在に支持する進退支持部とを有して構成され、
前記駆動部本体には、前記進退部に設けられた雄ねじ部と螺合する雌ねじ部が形成されていることを特徴とする鋼管杭の杭頭把持装置。
【請求項８】
請求項１から請求項７のいずれかに記載の鋼管杭の杭頭把持装置において、
前記一対の突起部は、それぞれ前記鋼管杭の周方向に関して複数に分割された突起部材を当該鋼管杭の内周面に溶接接合して形成されていることを特徴とする鋼管杭の杭頭把持装置。
【請求項９】
請求項１から請求項８のいずれかに記載の鋼管杭の杭頭把持装置を用いた鋼管杭の施工方法であって、
地上において前記鋼管杭を略水平に設置した状態で前記杭頭把持装置の骨組部および把持部を当該鋼管杭の杭頭部に挿入し、前記駆動部によって前記進退部を前記鋼管杭の先端側に移動させ、この進退部の移動によって前記伝達部を介して径方向外側に移動した前記把持部を前記鋼管杭の内周面に当接させ、この把持部で前記鋼管杭の杭頭部を把持した状態で前記杭頭把持装置とともに当該鋼管杭を略鉛直に立ち上げ、立ち上げた鋼管杭に前記杭頭把持装置を介して上下振動を加えつつ地盤に貫入することを特徴とする鋼管杭の施工方法。
【請求項１０】
請求項９に記載の鋼管杭の施工方法において、
前記杭頭把持装置で前記鋼管杭の杭頭部を把持する際に、当該鋼管杭と前記駆動部との相対移動を規制する規制手段を用いて当該駆動部を位置決めすることを特徴とする鋼管杭の施工方法。
【請求項１】
鋼管杭の施工に際して杭頭部を把持する鋼管杭の杭頭把持装置であって、
前記鋼管杭の杭頭部内周面には、当該内周面から突出した一対の突起部が当該鋼管杭の軸方向に沿った所定距離だけ離隔して設けられており、
駆動源を有した駆動部と、
この駆動部に駆動されて前記鋼管杭の軸方向に沿って進退移動可能な進退部と、
この進退部の先端側に設けられた伝達部と、
前記駆動部に連結されかつ杭頭内部に挿入可能に設けられた骨組部と、
この骨組部に支持されて前記伝達部を介した前記駆動源からの駆動力により前記鋼管杭の径方向に移動自在に設けられるとともに、前記径方向外側に移動した際に前記一対の突起部に当接可能かつ当該突起部間にて当該鋼管杭の内周面に当接可能に設けられた少なくとも１つの把持部と
を備えて構成されていることを特徴とする鋼管杭の杭頭把持装置。
【請求項２】
請求項１に記載の鋼管杭の杭頭把持装置において、
前記把持部は、前記鋼管杭の径方向外側かつ当該鋼管杭の杭頭方向に移動して前記鋼管杭の内周面に当接可能な第１把持部と、前記鋼管杭の径方向外側かつ当該鋼管杭の杭先端方向に移動して前記鋼管杭の内周面に当接可能な第２把持部と、これらの第１把持部および第２把持部と前記伝達部との間に設けられて前記鋼管杭の径方向にスライド自在なスライド部とを有して構成されていることを特徴とする鋼管杭の杭頭把持装置。
【請求項３】
請求項２に記載の鋼管杭の杭頭把持装置において、
前記伝達部には、前記進退部の進退方向に対し所定の傾斜角度を有した伝達傾斜面が設けられ、
前記スライド部には、前記伝達傾斜面に摺接するスライド摺接面と、前記第１把持部側に設けられて所定の傾斜角度を有した第１傾斜面と、前記第２把持部側に設けられて所定の傾斜角度を有した第２傾斜面とが設けられ、
前記第１把持部には、前記第１傾斜面に摺接する第１摺接面と、前記鋼管杭の内周面に当接可能な第１当接面と、前記一対の突起部のうちの一方に当接可能な第１突起当接面とが設けられ、
前記第２把持部には、前記第２傾斜面に摺接する第２摺接面と、前記鋼管杭の内周面に当接可能な第２当接面と、前記一対の突起部のうちの他方に当接可能な第２突起当接面とが設けられ、
前記駆動部に駆動された前記進退部の一方への移動に伴い、前記伝達部の伝達傾斜面に前記スライド摺接面が摺接かつ押圧されて前記スライド部が径方向外側にスライドし、このスライド部の第１傾斜面に前記第１摺接面が摺接かつ押圧されて前記第１把持部が径方向外側かつ杭頭方向に移動するとともに、前記スライド部の第２傾斜面に前記第２摺接面が摺接かつ押圧されて前記第２把持部が径方向外側かつ杭先端方向に移動し、これらの第１把持部および第２把持部の前記第１当接面および第２当接面が前記鋼管杭の内周面に当接するとともに、前記第１突起当接面および前記第２突起当接面が前記一対の突起部の一方および他方にそれぞれ当接して当該鋼管杭の杭頭部を把持することを特徴とする鋼管杭の杭頭把持装置。
【請求項４】
請求項３に記載の鋼管杭の杭頭把持装置において、
前記第１傾斜面および第２傾斜面は、それぞれ前記鋼管杭の径方向に沿った平面に対して４０°〜５０°の傾斜角度で形成されていることを特徴とする鋼管杭の杭頭把持装置。
【請求項５】
請求項２から請求項４のいずれかに記載の鋼管杭の杭頭把持装置において、
前記骨組部と前記第１把持部、第２把持部およびスライド部との間には、それぞれ当該第１把持部、第２把持部およびスライド部を前記鋼管杭の径方向内側に付勢する付勢手段が設けられていることを特徴とする鋼管杭の杭頭把持装置。
【請求項６】
請求項１から請求項５のいずれかに記載の鋼管杭の杭頭把持装置において、
前記把持部は、少なくとも一対で構成され、一対の把持部同士が互いに径方向逆向きに移動自在に設けられていることを特徴とする鋼管杭の杭頭把持装置。
【請求項７】
請求項１から請求項６のいずれかに記載の鋼管杭の杭頭把持装置において、
前記駆動部は、前記骨組部と連結された駆動部本体と、この駆動部本体に収納されるとともに前記進退部と連結された前記駆動源としての電動モータと、この電動モータを進退自在に支持する進退支持部とを有して構成され、
前記駆動部本体には、前記進退部に設けられた雄ねじ部と螺合する雌ねじ部が形成されていることを特徴とする鋼管杭の杭頭把持装置。
【請求項８】
請求項１から請求項７のいずれかに記載の鋼管杭の杭頭把持装置において、
前記一対の突起部は、それぞれ前記鋼管杭の周方向に関して複数に分割された突起部材を当該鋼管杭の内周面に溶接接合して形成されていることを特徴とする鋼管杭の杭頭把持装置。
【請求項９】
請求項１から請求項８のいずれかに記載の鋼管杭の杭頭把持装置を用いた鋼管杭の施工方法であって、
地上において前記鋼管杭を略水平に設置した状態で前記杭頭把持装置の骨組部および把持部を当該鋼管杭の杭頭部に挿入し、前記駆動部によって前記進退部を前記鋼管杭の先端側に移動させ、この進退部の移動によって前記伝達部を介して径方向外側に移動した前記把持部を前記鋼管杭の内周面に当接させ、この把持部で前記鋼管杭の杭頭部を把持した状態で前記杭頭把持装置とともに当該鋼管杭を略鉛直に立ち上げ、立ち上げた鋼管杭に前記杭頭把持装置を介して上下振動を加えつつ地盤に貫入することを特徴とする鋼管杭の施工方法。
【請求項１０】
請求項９に記載の鋼管杭の施工方法において、
前記杭頭把持装置で前記鋼管杭の杭頭部を把持する際に、当該鋼管杭と前記駆動部との相対移動を規制する規制手段を用いて当該駆動部を位置決めすることを特徴とする鋼管杭の施工方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【公開番号】特開２００８−２１４８９０（Ｐ２００８−２１４８９０Ａ）
【公開日】平成２０年９月１８日（２００８．９．１８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−５０５０４（Ｐ２００７−５０５０４）
【出願日】平成１９年２月２８日（２００７．２．２８）
【出願人】（０００００６６５５）新日本製鐵株式会社 (6,474)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年９月１８日（２００８．９．１８）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年２月２８日（２００７．２．２８）
【出願人】（０００００６６５５）新日本製鐵株式会社 (6,474)
【Ｆターム（参考）】
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