JP2007517998A

JP2007517998A - 動圧式地固め方法及び装置

Info

Publication number: JP2007517998A
Application number: JP2006548119A
Authority: JP
Inventors: ジャン−クロードモリゾ
Original assignee: Freyssinet SAS
Current assignee: Freyssinet SAS
Priority date: 2004-01-12
Filing date: 2004-01-12
Publication date: 2007-07-05
Anticipated expiration: 2024-01-12
Also published as: EP1713980B1; ATE462840T1; JP4350131B2; WO2005068729A1; AU2004313669B2; ES2343627T3; KR101071967B1; DE602004026354D1; KR20060123478A; US20050152750A1; AU2004313669A1; EP1713980A1; US7021867B2

Abstract

少なくとも１条のケーブル（３）が釈放自在とした結合手段（７）を介して地上に横たわる荷重（４）に取り付けられる。前記ケーブルに牽引力を印加して外荷重が予め定められた高さ位置に引き揚げられる。次に、前記牽引力を除去するか又は低減することによりケーブルに追従して荷重の降下を開始させる。次に、前記荷重が降下する期間中に前記結合手段が釈放される。

Description

本発明は、動圧式地固め方法及び装置に関する。これらの地固め方法及び装置は、特に、建造物を構築する前に土地の構造的特性を改善するのに使用される。

動圧波固め処理法は非常に高いエネルギー波を介して土中深くまで稠密化する。非常に重い荷重、代表的に、１０トン（Ｔｏｎ）から１００トン（Ｔｏｎ）の荷重を、高さ、代表的に、１０ｍから４０ｍの高さ位置から落下させる荷重を含む。地面における衝撃点の配置及びその他の諸処理パラメータ（エネルギー、位相、休止期間）は処理しようとする土壌の諸特性に応じており、できるだけ試行帯域にて得られた測定結果に応じたものとされる。これらのパラメータは所定の土地特性に基づいて事前に定められる。

そのような土地処理は頻繁に建物の基礎用として又は堤防の構築若しくは緩い土壌の造成等の広範囲にわたって安定化に使用される。

動圧式地固め方法は概略的に２つタイプに大別される：
（１）ケーブル従動方法
掘削工事に用いられるケーブルショベルは、いわゆる“自由落下”作用を提供するクラッチ手段を有するウインチを具備する。そのような機械は、１つ又はそれ以上のケーブルに固め荷重を取り付けることにより動圧式地固めに適用可能とされる。ウインチを作動させて前記荷重を所望の高さ位置まで引き揚げた後、ケーブル及び背後のウインチドラムを駆動しながらクラッチを釈放することにより前記荷重が降下する。衝撃後、ウインチはブレーキが掛けられ、該ウインチの回転を停止し、再び、ケーブルを引っ張って新しいサイクルが復元される。

前記方法の欠点は、市場で利用可能な常用エンジニアリング機械により、衝撃時に土地に付与されるエネルギーが荷重を引き揚げた際に蓄積される位置エネルギーの５０％から６０％に過ぎないということである。この低効率は摩擦損に起因するとともにケーブル及びウインチの慣性に起因するものである。そのような方法は、１ウインチ当たり１本のケーブルを（ウインチ動力を複数化することなく）用いるとともにウインチドラムに単一のケーブル層を用いて印加される。実際上、落下高さは約２５ｍに制限されとともに固め荷重は約２５トン（Ｔｏｎ）に制限される。したがって、単位衝撃エネルギーは、高々、６０％×２５，０００×９．８１×２５≒３，７００ＫＪである。

（２）自由落下法
前記ケーブル従動方法の落下効率不良を解消するために、結合器械を具備した引き揚げ機械が適用され、結合器械は負荷時に釈放可能とされるとともに固め荷重とケーブル間に配置される。そのような結合器械は、牽引用としてフック形式のものとされる。また、特別設計された油圧クランプ部材であってもよい。固め荷重は所定の高さ位置まで引き揚げられ、該位置でウインチが停止し、次いで、フック又はクランプ部材が実際に自由落下するように荷重を釈放する。

前記自由落下方法の主な利点は、衝撃エネルギーが引き揚げ作用により生成される位置エネルギーと等価とされることである。更に、索挿通手段を用いてウインチにより印加される牽引力を倍増することが可能なことである。また、ウインチドラムに１以上のケーブル層を使用することが可能なことである。衝撃エネルギーは、基本的に、荷重が掛けられた際、引き揚げ機械の安定性によって制限される。

しかしながら、前記方法は、また、いくつかの欠点を有する。結合手段が釈放された際、荷重の引き揚げが急激に結合手段に伝達されると、主としてケーブルの反作用により、当該機械及びケーブル内に弾性エネルギーが発生する。結合器械を構成する可動部分及び可能な限り索挿通手段がかなり大きなエネルギーによって上方に跳ね上げられる。また、それらは当該装置の非対称性により横方向に突進させられる。そのような反作用は、ケーブルの脱線とか、クレーン構造体を衝撃する等の種々の障害を惹起する。この現象は、可動部分の重量を釈放荷重重量の約２０％を増量するか、又は外部牽引装置を用いて結合器械の運動を制限することにより補償することが可能である。

更に、地上で荷重と再び結合するために結合器械を低くすることは、一般的に低くされる、負荷が取り外されたウインチの速度容量に依存するために、多大な時間が掛かる。最も好ましいのは、低下時間を引き揚げ時間と同程度とすることが推測される。したがって、この第２の自由落下方法は比較的多くの時間が掛かる。

本発明の目的は、上述した従来技術の種々の欠点を解消することにある。

そこで、本発明は、地上に横たわる荷重に、釈放自在とした結合手段を介して少なくとも１つのケーブルを取り付ける工程と、前記ケーブルに牽引力を加えて前記荷重を予め定めた高さ位置に引き上げる工程と、前記牽引力を低減することにより前記ケーブルに追従して前記荷重の降下動作を開始させる工程と、及び前記荷重の降下動作中に前記結合手段を釈放させる工程とを含む動圧式地固め方法を提供する。

引き揚げは、ウインチ作用力を増倍するプーリブロックを用いて（前記従動ケーブルを具備した従来方法におけるように）“自由落下”タイプの１つ又はそれ以上の複数のウインチにより実行される。固め荷重は低くしたブロックに又は釈放自在とした結合手段、例えば、フック形式又はクランプ形式の結合手段を介してウインチケーブルに直接懸吊される。結合手段が一旦所定の降下速度に到達すると、該結合手段は釈放状態とされ、ケーブルに取り付けられた結合手段の残存部分が上方に投げ出されることはない。この構成により、外部係留手段を要することなく、当該装置に損傷を加えることを回避する。更に、荷重が釈放された際、該荷重が地面に着地した後、結合手段及びケーブルの降下速度が該結合手段を荷重の所定位置に復帰させるに必要な時間を低減する。

本発明の他の側面は、クレーン桁部材と、ウインチ手段と、前記ウインチ手段から前記クレーン桁部材の頂部で偏向プーリの周囲に延びる少なくとも１つのケーブルと、前記ケーブルを荷重に結合する釈放自在とした結合手段と、及び、前記ウインチ手段を作動させて前記荷重を地上から予め定めた高さ位置まで引き揚げるとともに、前記ウインチ手段を介して印加される牽引力を低減させることにより前記ケーブルに追従して前記荷重の降下動作を開始させ、前記荷重の降下動作中に前記結合手段を釈放させる制御手段とにより構成した動圧式地固め装置に関する。

以下、本発明の実施の形態を、添付図面を参照して説明する。
図１〜図４に示される地固め装置は、クレーン桁部材２を支持する車構造体１を有する。地面から予め定めた落下高さ位置Ｈ０（＞１０ｍ）に重い荷重４を引き揚げるのに１つ又はそれ以上のケーブル３が使用される。各引き揚げケーブル３は、車構造体１に搭載されたウインチ５のドラムに巻回されてクレーン桁部材２の頂部でプーリ６により揺動される。

釈放自在とした結合器械７は、図１〜図４に概略的に図示されるように、引き揚げケーブル３と固め荷重４との間に配置される。

図１〜図４に示される実施例において、地固め装置は、更に、揺動プーリ６と釈放自在とした結合器械７との間で引き揚げケーブル３を受容する索挿通機構体８を備えている。該索挿通機構体８はクレーン桁部材２の頂部の近くに装着された上プーリブロック９と、結合器械７に枠部を連結した下プーリブロック１０とを備える。ケーブル３は、ウインチ５により印加される引き揚げ力を倍増するために両プーリブロック９、１０に受容されている。

本発明の他の実施例において、引き揚げケーブル３は、直接、釈放自在とした結合器械７に取り付けたものとすることができる。

釈放自在とした結合器械の実施例が図５に示される。該実施例において、固め荷重の上面部が油圧クランプ１３を収容するようにしたソケット１２と嵌合される。ソケット１２は、上部を円錐状とした広い中央開口を有し、降下した際、該ソケット１２内で正しく位置決めするためにクランプ１３と軸心合わせするようにソケットの上面に向かって外方に傾斜面を形成している。ソケット１３の下部に、その中央開口部を拡大してクランプ１３を受容するのに適した凹部１４が形成されている。

クランプ１３は、索挿通機構体８の下プーリブロック１０と接続する（又は直接ケーブル３と接続する）ためのブラケット１５を有する。ブラケット１５の下部に複数のジョー部材１６が関節係合されている。これらのジョー部材１６は垂直軸の周りに対称状に配置される。これらのジョー部材１６の下部において、それらの外形が円錐形とされ、ソケット１２に設けられた凹部１４の形状と整合している。各対の対向配置ジョー部材１６は、レバー機構を介して油圧ジャッキ１７により作動させられる。レバー機構は一対のロッド１８を含み、各ロッド１８は、それぞれの外側端部でジョー部材１６の一方と水平軸の周りに関節係合される。両ロッド１８は、当該結合器械７の垂直対称軸と交差する水平軸の周りに互いに関節係合されている。ジャッキ１７は垂直状に配置される。拡開すると、両ロッド１８間の関節点が降下し、両ジョー部材１６は互いに離間するようにクランプ位置に移動し、該両ジョー部材１６は凹部１４内でソケット１２と圧接する。ジャッキ１７を収縮することにより両ロッド１８間で関節点が引き揚げられ、両ジョー部材１６を互いに近づけてクランプ１３とソケット１２間を分離することにより結合が釈放される。

釈放可能としたクランプ１３のジャッキ１７は、後述する動作シーケンスを実行するように、ウインチ５と協働するようにした制御ユニット（図示しない）により駆動される。

一旦、地面に対する衝撃パターン及び衝撃シーケンスが決定されると、地固め装置及び荷重４が初期位置に設定される。図１に示すように、クランプ１３を降下させて地面に横たわる荷重４を把持するように制御される。次いで、図２に示すように、荷重４を予め定められた高さ位置Ｈ０に引き揚げるようにウインチ５が駆動される。

この時点で、重要な位置エネルギーＭ×ｇ×Ｈ０が確立される。ここで、Ｍは荷重４の重量を表す。理想的には、荷重４を落下させた際、前記位置エネルギーの１００％が地面に伝達されるようにする。更に、図２に示す位置で、大きな弾性エネルギーが引き揚げケーブル３及び当該地固め装置の構成部分、特に、クレーン桁部２に蓄積される。

図２に示す位置から荷重４の落下が次の２つの段階をもって実行される。
第１段階において、ウインチ５が制御されてそのドラムが巻解しを行いかつクランプ１３がまだ未釈放状態とされる。これはウインチ５により印加される牽引力を無くすか又は極力低減することにより行われる。第１段階は、図３に示されるように、荷重４が落下速度Ｖに到達するまで実行される。この時点で、クランプ１３を釈放させることにより第２段階が開始され、荷重４が地面に自由落下するようにされる。

クランプ１３が釈放されたとき、荷重４及びクランプ１３は既に速度Ｖを有し、クランプ１３及び索挿通機構体８の下方部１０は、ケーブル３及びクレーン桁部２に蓄積された弾性エネルギーが急激に釈放されても上方に跳ね上げられることがない。これにより、従来知られている自由落下方法における欠点が回避される。

第２段階において、結合器械７が荷重４に向かって降下する際、外結合器械７の降下速度Ｖ‘を制御するために、ウインチドラム５の回転が適当なクラッチ手段（図示しない）を介してブレーキが掛けられる。これにより、クランプ１３を荷重４に再び結合するのに必要な時間を調整し、したがって、当該サイクル時間を最適化することができる。

一旦、地面における同一位置で又は当該地固め装置及び荷重を横方向に移動した後、クランプ１３が再び結合されると、他のサイクルを実行することが可能となる。

荷重の降下動作が開始されてから、クランプ１３を何時釈放すべきかを決定するには、制御ユニットに対し種々の方法がある。

簡単な実施例において、結合器械７は、ウインチドラム５を巻解しさせた後、予め定められた時点ｔで（例えば、図５に示される油圧手段１７を引っ込めることにより）釈放される。

他の実施例において、前記結合器械に位置センサを取り付けるようにしてもよい。連結器械７は、距離ｈを降下したとき（又は等価的に、高さ位置（Ｈ０−ｈ）に到達したとき）釈放される。

更に他の実施例において、結合器械７に速度センサを取り付け、該速度センサにより第１段階における荷重の落下速度を監視するようにしてもよい。感知される落下速度が予め定められた閾値ｖに到達したときが釈放条件とされ、ジャッキ１７は、制御ユニットにより該釈放条件の検知に応じて引っ込まれる。

前述した諸閾値の大きさは、代表的に、ｔ≒０．５ｓ（秒）、ｈ≒１ｍ、ｖ≒４ｍ／ｓ（秒）である。引き揚げ高さＨ０は一般的に１０ｍ（例えば、Ｈ＝２５ｍ）以上であることから、固め荷重４は、サイクルにおける第１段階で、降下速度ｖを得るにあたり、その位置エネルギーの数％よりも多く損失することはないと考えられる。したがって、衝撃時に地面に伝達される全動的圧力（動圧）は、初期位置エネルギーに近似している。このことは、この方法の効率が非常に重要であることを意味し、ウインチ及び当該構造体の慣性が第１段階における短時間だけ有効であるに過ぎない。

そのような高能率は、荷重４が落下するとき、クランプ１３、ケーブル及びプーリブロックの跳ね上がりにより当該装置を損傷することもなく、比較的短いサイクル時間で達成することができる。

本発明の動圧式地固め装置の初期状態における装置全体の概略構成を示す図である。本発明の方法における固め荷重を所定の高さ位置Ｈ０に引き揚げた段階での動圧式地固め装置を示す図である。本発明の方法における固め荷重の落下速度を調整する段階での動圧式地固め装置を示す図である。本発明の方法における固め荷重を釈放した段階での動圧式地固め装置を示す図である。本発明の動圧式地固め装置に適用できる釈放自在とした結合器械の構成を示す図である。

符号の説明

１本発明の動圧式地固め装置（機械）
２クレーンビーム
３ケーブル
４固め荷重
５ウインチ
６揺動プーリ
７結合器械
８索挿通機構体
９上プーリブロック
１０下プーリブロック
１２ソケット
１３油圧クランプ
１４凹部
１５ブラケット
１６ジョー部材
１７油圧ジャッキ
１８ロッド

Claims

地上に横たわる荷重に、釈放自在とした結合手段を介して少なくとも１つのケーブルを取り付ける工程と、
前記ケーブルに牽引力を加えて前記荷重を予め定めた高さ位置に引き上げる工程と、
前記牽引力を低減することにより前記ケーブルに追従して前記荷重の降下動作を開始させる工程と、及び
前記荷重の降下動作中に前記結合手段を釈放させる工程とを含む、動圧式地固め方法。
釈放自在とした結合手段と牽引力を印加するのに用いられるウインチとの間でクレーン桁部材の頂部で偏向プーリの周囲にケーブルが延在する、請求項１に記載の動圧式地固め方法。
更に、結合手段が一旦釈放した際、ウインチでケーブルにブレーキを掛けて該ケーブルと接続された前記結合手段の残部の降下動作を制御する工程を含む、請求項２に記載の動圧式地固め方法。
偏向プーリと釈放自在とした結合手段との間にケーブルが索挿通手段を介して更に延びている、請求項２に記載の動圧式地固め方法。
結合手段が降下動作の開始後予め定めた時間釈放状態とする、請求項１に記載の動圧式地固め方法。
結合手段は降下速度が予め定めた閾値に到達した状態を検知したことに応じて釈放動作をする、請求項１に記載の動圧式地固め方法。
結合手段は荷重が所定の高さに位置する状態を検知したことに応じて釈放動作をする、請求項１に記載の動圧式地固め方法。
荷重が少なくとも１０トンであり、所定の高さが少なくとも１０ｍである、請求項１に記載の動圧式地固め方法。
クレーン桁部材と、ウインチ手段と、前記ウインチ手段から前記クレーン桁部材の頂部で偏向プーリの周囲に延びる少なくとも１つのケーブルと、前記ケーブルを荷重に結合する釈放自在とした結合手段と、及び、前記ウインチ手段を作動させて前記荷重を地上から予め定めた高さ位置まで引き揚げるとともに、前記ウインチ手段を介して印加される牽引力を低減させることにより前記ケーブルに追従して前記荷重の降下動作を開始させ、前記荷重の降下動作中に前記結合手段を釈放させる、制御手段とにより構成した、動圧式地固め装置。
更に、ウインチ手段と協働するブレーキ手段を含み、結合手段が一旦釈放された際、制御手段により作動させられてケーブルにブレーキを掛けて該ケーブルと結合された結合手段の残部の降下動作を制御するようにした、請求項９に記載の動圧式地固め装置。
更に、偏向プーリと釈放自在とした結合手段との間でケーブルを受容する索挿通手段を含む、請求項９に記載の動圧式地固め装置。
更に、荷重が少なくとも１０トンを有し、所定の高さが少なくとも１０ｍとされる、請求項９に記載の動圧式地固め装置。