パイルドライバー

杭打ち機は、杭を地中に打ち込んで橋脚、橋梁、コッファダム、その他の「柱」で支えられた構造物、および建物やその他の構造物の恒久的な深基礎の一部としての杭のパターンを構築するために使用される頑丈なツールです。杭は木材、頑丈な鋼鉄、または鋼管（後でコンクリートで充填されることが多い）で作られ、完全に水中/地中に打ち込まれるか、完成した構造物の要素として部分的に地上に残ります。

「杭打ち機」という用語は、その作業に携わる建設作業員を指す場合にも使用され、^[1]俗に「杭打ち工」とも呼ばれる。^[2]

最も一般的な杭打ち機は、杭の上部に設置された垂直ガイドの間に重い重りを配置する。重りは何らかの動力（油圧、蒸気、ディーゼル、電動モーター、または手作業を含む）によって持ち上げられる。重りの頂点で重りが解放され、杭に衝突して地面に打ち込まれる。^{[1] [3]}

杭打ち機の発明については、さまざまな主張がある。機械的に正確な杭打ち機の図面は、フランチェスコ・ディ・ジョルジョ・マルティーニの論文「建築論」に1475年に早くも登場している。^[4]また、1845年に蒸気動力の杭打ち機を発明したアレクサンダー・ナスミスの息子ジェームズ・ナスミス、 ^[5]時計職人ジェームズ・ヴァルエ、^[6]ジョヴァンニ・バッティスタ・ガッツォラ伯爵、^[7]レオナルド・ダ・ヴィンチ^[8]など、他の著名な発明家もこの装置の発明者とされている。しかし、5000年前にはスコットランドのオークバンクとテイ湖のクラノグの建設に、同様の装置が使用されていたという証拠がある。 ^[9] 1801年、イギリスでジョン・レニーが蒸気杭打ち機を考案した。^[10]アメリカでは、オーティス・タフツが蒸気杭打ち機を発明したとされている。^[11]

古代の杭打ち機は、通常は滑車を使って重りを持ち上げ、杭の上端に落とすために人力または動物の力を借りていました。現代の杭打ち機は、重りを持ち上げて杭を誘導するために、油圧、蒸気、ディーゼル、電力などさまざまな動力を利用しています。

現代のディーゼル杭打ち機は、大型の2ストロークディーゼルエンジンです。重りはピストンで、杭の上部に接続する装置はシリンダーです。杭打ちは、重りを持ち上げることによって開始されます。通常、杭打ち機を保持しているクレーンからのケーブルが重りを持ち上げることによって、シリンダーに空気が引き込まれます。ディーゼル燃料がシリンダーに注入されます。クイックリリースを使用して、重りを落とします。ピストンの重量により、空気/燃料混合物が圧縮され、ディーゼル燃料の発火点まで加熱されます。混合物が点火し、落下する重りのエネルギーが杭の頭に伝わり、重りを押し上げます。上昇する重りは新鮮な空気を吸い込み、燃料がなくなるか、作業員によって停止されるまでサイクルが続きます。^[12]

杭打ちハンマーに関する陸軍マニュアルより: ハンマーを最初に始動するには、ピストン (ラム) を、トリップによってピストンが自動的に解放され、ピストンが落下する位置まで上げる必要があります。ピストンが落下すると、燃料ポンプが作動し、計量された量の燃料がインパクト ブロックのボール パンに排出されます。落下するピストンによって排気ポートが塞がれ、シリンダー内に閉じ込められた燃料の圧縮が始まります。圧縮された空気によって、インパクト ブロックがドライブ キャップと杭にしっかりと固定される予荷重力が発揮されます。圧縮ストロークの最下部で、ピストンがインパクト ブロックに衝突し、燃料が霧化されて杭が下降を開始します。ピストンが衝突した直後に、霧化された燃料が発火し、その結果生じる爆発によって、すでに動いている杭にさらに大きな力が加わり、杭がさらに地面に押し込まれます。杭の抵抗によって跳ね返る爆発の反応によって、ピストンが上方に押し上げられます。ピストンが上昇すると、排気ポートが開き、排気ガスが大気中に放出されます。ピストンは上昇運動を停止すると、重力によって再び下降し、新たなサイクルを開始します。

垂直移動リードには、スパッド リード タイプとボックス リード タイプの 2 つの主な形式があります。ボックス リードは米国南部で非常に一般的であり、スパッド リードは米国北部、カナダ、ヨーロッパで一般的です。

油圧ハンマーは、ディーゼルハンマーやエアハンマーの代わりに鋼管、プレキャストコンクリート、木材杭を打ち込むために使用される最新の杭打ちハンマーです。油圧ハンマーは、騒音や汚染物質の発生が少ないため、効率の悪い旧式のハンマーよりも環境に優しいです。多くの場合、主な騒音はハンマーが杭に衝突したとき、またはハンマーの部品同士が衝突したときに発生するため、結果として生じる騒音レベルはディーゼルハンマーと同程度になることがあります。^[12]

油圧圧入機は、油圧ラムを使用して杭を地面に押し込み、杭を設置します。このシステムは、振動が懸念される場合に適しています。従来の杭打ち機に取り付けて、2組の矢板を同時に押し付けることができるプレスアタッチメントがあります。他のタイプのプレス機は、既存の矢板の上に置かれ、以前に打ち込まれた杭をつかみます。このシステムでは、反力が大きくなるため、より大きな圧入力と引き抜き力を使用できます。^[12]反力ベースの機械は、23フィートでわずか69 dBで動作するため、従来の方法では既存の構造物の安定性が脅かされる可能性のある敏感なエリアの近くで杭を設置および引き抜くことができます。

このような装置と方法は、ハリケーン・カトリーナ後のニューオーリンズ地域の内部排水システムの一部や、騒音、振動、アクセスが懸念されるプロジェクトで指定されています。

振動式杭打ち機には、油圧モーターで駆動される逆回転する偏心重りのシステムが含まれており、水平方向の振動が打ち消され、垂直方向の振動が杭に伝わるように設計されています。杭打ち機は、掘削機またはクレーンで杭の上に配置され、クランプやボルトで杭に固定されます。振動ハンマーは、杭を打ち込んだり、引き抜いたりすることができます。引き抜きは、一時的な基礎支保工に使用される鋼鉄I 型梁を回収するためによく使用されます。油圧流体は、トレーラーまたはバンに搭載され、ホースを介してドライバーヘッドに接続されたディーゼルエンジン駆動のポンプによってドライバーに供給されます。杭打ち機がドラッグライン掘削機に接続されている場合、掘削機のディーゼルエンジンによって駆動されます。振動式杭打ち機は、住宅やオフィスビルの近くにある建設工事の場合や、従来の杭打ち機を使用するには垂直方向のクリアランスが不十分な場合（橋脚や橋台基礎に追加の杭を後付けする場合など）に騒音を軽減するためによく使用されます。ハンマーには、1 分あたり 1200 振動から 2400 VPM まで、さまざまな振動速度のものがあります。選択される振動速度は、土壌の状態や、電力要件、機器コストなどの他の要因によって左右されます。

杭打ちリグは、砂質土、粘土、シルト質粘土、および同様の環境への掘削を必要とする基礎工事で使用される、大型のトラック搭載型ドリルです。このようなリグは、石油掘削リグと機能が似ており、短いスクリュー (乾燥土壌用)、回転バケット (湿った土壌用)、またはコアドリル (岩石用) やその他のオプションを装備できます。高速道路、橋梁、産業および民間の建物、地中壁、水利プロジェクト、法面保護、および耐震補強はすべて、杭打ちリグを必要とする可能性のあるプロジェクトです。

杭打ちによって生じる水中の音圧は、近くの魚類に有害である可能性がある。 ^{[13] [14]} 州および地方の規制当局は、杭打ちに関連する環境問題を管理している。^[15]緩和策としては、バブルカーテン、バルーン、内燃式ウォーターハンマーなどがある。^[16]

• オーガー（ドリル）
• 深い基盤
• ポストパウンダー
• 掘削リグ

ウィキメディア・コモンズには、杭打ち機に関連するメディアがあります。

• 1870 年代から 1990 年代にかけて杭打ち機を製造していた Vulcan Iron Works に関する Web サイト