JP2003035083A

JP2003035083A - 基礎杭施工用の掘削治具

Info

Publication number: JP2003035083A
Application number: JP2001225146A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Wakiya; 泰士脇屋; Yuuichi Tatsumi; 夕一辰見; Hachiro Inoue; 八郎井上; Kazuo Fukuda; 一夫福田
Original assignee: Tokyo Seisakusho Co Ltd; Kawasaki Steel Corp; Nozaki Kenko KK
Current assignee: JFE Steel Corp; Tokyo Seisakusho Co Ltd; Nozaki Kenko KK
Priority date: 2001-07-25
Filing date: 2001-07-25
Publication date: 2003-02-07

Abstract

(57)【要約】【課題】拡径時に地盤からの急激な抵抗を受けることを
防止しつつ、拡径量を大きく設定可能な基礎杭施工用の
掘削治具を提供する。【解決手段】駆動軸２に掘削軸３を上下方向に相対変位
可能にスプライン結合させる。上記拡大翼４の下端部が
掘削軸３に対し上下方向に回動可能に連結し、該拡大翼
４の上端部が補助リンク１２の下端部に上下方向に回動
可能に連結し、該補助リンク１２の上端部が上記駆動軸
２に対し上下方向に回動可能に連結する。上記拡大翼４
に、拡大掘削用の刃物が取り付けてある。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、中掘工法におけ
る、根固め球根部を形成するために拡径掘削を行う拡大
翼を備えた基礎杭施工用の掘削治具に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】中掘工法において、根固め球根部を形成
する方法として、先端部に軸掘り用の掘削刃物が取り付
けられると共に拡大翼機構を備えた掘削治具をスパイラ
ルスクリューの先端部に取り付け、その掘削治具を取り
付けたスパイラルスクリューを中空杭内に挿入し上記掘
削治具に回転トルクを伝達することで中掘りを行い、杭
を所定深度まで沈設した後、上記拡大翼を拡径し、該拡
大翼に取り付けられた拡大掘削用の刃物で杭先端部の地
盤を拡大掘削して根固め球根用空間を形成し、続けて、
セメントミルクを上記掘削した球根用空間に噴射し、上
記拡大翼の回転などで土砂と攪拌混合することで、根固
め部球根を築造する方法が提案されている。

【０００３】従来における拡大翼を拡径・縮径する機構
は、例えば特開平１１−６２４５２号公報などに記載さ
れているものがある。すなわち、図１９に示すように、
上記掘削治具の回転軸５０から偏心し上下に延びる支持
軸５１に対し、拡大翼５２が水平方向に回動可能に取り
付けられて構成される。

【０００４】そして、掘削治具を正回転するときには、
拡大翼５２の刃先先端部が上記回転軸５０側に位置して
縮径状態（図１９（ａ）参照）となっていることで、杭
内径よりも小さい径の円内に配置され杭内を通過可能と
なっている。一方、掘削治具を逆回転させると、拡大翼
５２に設けた刃物の先端部が地盤に食い込んで、該拡大
翼５２は強制的且つ一気に拡径した状態（図１９（ｂ）
参照）となり、拡大掘削が可能となる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記拡
大翼機構では、拡大翼５２が水平面上で拡径する際に、
地盤に食い込こむ反力を利用して強制的に一気に開く
（拡径する）機構であるので、地盤からの大きな抵抗を
急激に受けてしまうという問題がある。特に、拡大掘削
する支持層は硬いので、この問題が顕著となる。

【０００６】また、従来にあっては、拡大翼５２を水平
面で縮径・拡径する機構方式であるので、杭内を通過す
ることができるまで縮径する必要があることを考慮する
と、拡径量にも限界があるという問題もある。このこと
は、杭の支持力に関係する球根根固め部の大きさが制限
されるという問題が生じる。本発明は、上記のような問
題点に着目してなされたもので、拡径時に地盤からの急
激な抵抗を受けることを防止しつつ、拡径量を大きく設
定可能な基礎杭施工用の掘削治具を提供することを課題
としている。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明のうち請求項１に記載した発明は、駆動軸
と、該駆動軸にスプライン結合する掘削軸と、掘削軸の
先端部に設けられた軸掘り用刃物と、径方向に拡径可能
となっている共に拡大掘削用刃物が取り付けられた拡大
翼と、を備えた基礎杭施工用の掘削治具であって、上記
駆動軸と掘削軸とは、上下方向に相対変位可能にスプラ
イン結合し、上記拡大翼の下端部が掘削軸に対し上下方
向に回動可能に連結し、該拡大翼の上端部が補助リンク
の下端部に上下方向に回動可能に連結し、該補助リンク
の上端部が上記駆動軸に対し上下方向に回動可能に連結
することを特徴とするものである。

【０００８】本発明によれば、駆動軸と掘削軸とが上下
方向に相対変位することで、拡大翼の下端部と補助リン
クの上端部とが離れたり・近づいたりして、その結果、
拡大翼が上下に回動して当該拡大翼が拡径及び縮径す
る。このように、拡大翼を上下方向に展開して拡径及び
縮径を行うので、従来に比べて拡径量を大きく設定する
ことができる。

【０００９】次に、請求項２に記載した発明は、請求項
１に記載した構成に対し、上記掘削軸の少なくとも上部
は筒体からなる筒状部を構成し、該筒状部内に上側から
駆動軸の下部が同軸に挿入され、上記掘削軸の内径面若
しくは駆動軸の外径面の一方に上下に延びるキー溝が形
成されると共に、該掘削軸の内径面若しくは駆動軸の外
径面の他方に上記キー溝に向けて突出するキーが形成さ
れ、上記キー溝の延在方向の一部は、溝幅が広くなって
キーと上下に対向する突き当て面を有する幅広部を形成
することを特徴とするものである。

【００１０】本発明によれば、キー溝が上下方向に延び
ることで、駆動軸と掘削軸とが上下方向に相対変位可能
に構成される。また、キー溝の一部を幅広とし、キーと
上下に対向する突き当て面を備えるため、上記幅広部の
位置で当該突き当て面にキーが当接することで、上下荷
重が駆動軸及び掘削軸に負荷されてもキーが上方若しく
は下方へ移動することが阻止、つまり拡大翼の拡径若し
くは縮径がその位置で停止することが可能となる。つま
り、拡大翼の不要な拡径などを規制することが可能とな
る。

【００１１】次に、請求項３に記載した発明は、請求項
２に記載した構成に対し、上記キーが駆動軸外径面に設
けられると共に、キー溝が筒状部内径面に設けられ、上
記幅広部は、駆動軸が正回転する際にキーが押し付けら
れるキー溝の側壁側に溝幅が広くなっていると共に上記
突き当て面は上方を向いていることを特徴とするもので
ある。

【００１２】ここで、正回転方向とは、軸掘り時の回転
方向をいい、一般には、右回転をいう。本発明によれ
ば、軸掘りのために正回転している状態では、駆動軸に
設けられたキーが突き当て面に上側から対向するので、
軸掘り時に駆動軸に対し下向きの力が作用しても、上記
突き当て面によってキーが下側に移動することが阻止さ
れて、拡大翼が拡径することが防止される。

【００１３】次に、請求項４に記載した発明は、請求項
２に記載した構成に対し、上記キーが筒状部内径面に設
けられると共に、キー溝が駆動軸外径面に設けられ、上
記幅広部は、駆動軸が正回転する際にキーが押し付けら
れるキー溝の側壁側に溝幅が広くなっていると共に上記
突き当て面は下方を向いていることを特徴とするもので
ある。

【００１４】本発明によれば、軸掘りのために正回転し
ている状態では、駆動軸に設けられたキーが突き当て面
に下側から対向するので、軸掘り時に駆動軸に対し下向
きの力が作用しても、上記突き当て面によってキーが上
側に移動することが阻止されて、拡大翼が拡径すること
が防止される。次に、請求項５に記載した発明は、請求
項１に記載した構成に対し、上記駆動軸の少なくとも下
部は筒体からなる筒状部を構成し、該筒状部内に下側か
ら掘削軸の上部が同軸に挿入され、上記駆動軸の内径面
若しくは掘削軸の外径面の一方に上下に延びるキー溝が
形成されると共に、該駆動軸の内径面若しくは掘削軸の
外径面の他方に上記キー溝に向けて突出するキーが形成
され、上記キー溝の延在方向の一部は、溝幅が広くなっ
てキーと上下に対向する突き当て面を有する幅広部を形
成することを特徴とするものである。

【００１５】本発明によれば、キー溝が上下方向に延び
ることで、駆動軸と掘削軸とが上下方向に相対変位可能
に構成される。また、キー溝の一部を幅広とし、キーと
上下に対向する突き当て面を備えるので、上記幅広部の
位置で当該突き当て面にキーが当接することで、上下荷
重が駆動軸及び掘削軸に負荷されてもキーが上方若しく
は下方へ移動することが阻止、つまり拡大翼の拡径若し
くは縮径がその位置で停止することが可能となる。つま
り、拡大翼の不要な拡径などを規制することが可能とな
る。

【００１６】次に、請求項６に記載した発明は、請求項
５に記載した構成に対し、上記キーが掘削軸外径面に設
けられると共に、キー溝が筒状部内径面に設けられ、上
記幅広部は、駆動軸が正回転する際にキーが押し付けら
れるキー溝の側壁側に溝幅が広くなっていると共に上記
突き当て面は下方を向いていることを特徴とするもので
ある。

【００１７】本発明によれば、軸掘りのために正回転し
ている状態では、駆動軸に設けられたキーが突き当て面
に下側から対向するので、軸掘り時に駆動軸に対し下向
きの力が作用しても、上記突き当て面によってキーが上
側に移動することが阻止されて、拡大翼が拡径すること
が防止される。次に、請求項７に記載した発明は、請求
項５に記載した構成に対し、上記キーが筒状部内径面に
設けられると共に、キー溝が掘削軸外径面に設けられ、
上記幅広部は、駆動軸が正回転する際にキーが押し付け
られるキー溝の側壁側に溝幅が広くなっていると共に上
記突き当て面は上方を向いていることを特徴とするもの
である。

【００１８】本発明によれば、軸掘りのために正回転し
ている状態では、駆動軸に設けられたキーが突き当て面
に上側から対向するので、軸掘り時に駆動軸に対し下向
きの力が作用しても、上記突き当て面によってキーが上
側に移動することが阻止されて、拡大翼が拡径すること
が防止される。次に、請求項８に記載された発明によれ
ば、請求項２〜請求項７のいずれかに記載した構成に対
し、上記キー溝は、螺旋状に上下に延び、その延び方向
は、駆動軸の正回転方向に向かうにつれて下側に案内す
るように設定されていることを特徴とするものである。

【００１９】本発明によれば、キー溝の延在方向（案内
方向）が、正回転方向に向かうにつれて下側に変位する
ように傾斜している。このため、正回転して駆動軸から
キーを介して掘削軸にトルクが伝達される際に、キーが
駆動軸に設けられている場合には、キー溝の側壁からの
反力には下方への分力があるので、キーはキー溝に沿っ
て下方に変位しやすくなり、また、キーが掘削軸に設け
られている場合には、キー溝の側壁からの反力には上方
への分力があるので、キーはキー溝に沿って上方に変位
しやすくなる。

【００２０】キー溝が軸方向に沿って延在している場合
には、駆動軸を上方から下方へ押し付ける力を作用させ
ることによってのみ、駆動軸を掘削軸に対して下方へ相
対変位させることが可能となる。この相対変位によって
拡大翼が開くのであるが、拡大翼は地盤中にあるため、
開く際に地盤より大きな抵抗を受ける。このため、駆動
軸を下方へ相対変位させるための押し付け力は大きなも
のとなり、大がかりな押し付け手段が必要となる。キー
溝が螺旋状に上下に延在している場合は、駆動軸を回転
させれば、駆動軸の推進力が生じるので、駆動軸の押し
つけ力が小さくても、駆動軸に回転を与えることにより
拡大翼を開くことができる。

【００２１】次に、請求項９に記載した発明は、請求項
８に記載した構成に対し、上記キー溝の傾斜角は、軸線
に対して１０度以上の傾斜角の範囲に設定されているこ
とを特徴とするものである。キー溝の傾斜角を規定する
ことで、上述のように、効果的にキーを上下方向に変位
させることができる。

【００２２】ここで、傾斜角が１０度未満であると、キ
ーがキー溝の側壁に対して押し付けられた時に生ずる反
力の上下方向への分力が小さくなり、駆動軸を回転させ
ても効率的に駆動軸の推進力が生じない。このため、キ
ー溝の傾斜角は軸線に対して１０度以上であることが好
ましいのである。なお、キー溝の傾斜角の上限は特にな
いが軸線に対して９０度であると、キー溝が上下方向に
螺旋状に延びることにならないから、傾斜角は軸線に対
して９０度未満であることは言うまでもない。

【００２３】次に、請求項１０に記載した発明は、請求
項１〜請求項９のいずれかに記載した構成に対し、上記
駆動軸に対し、該駆動軸の軸回りに軸回転可能な状態で
支持される回動部材を備え、その回動部材に上記補助リ
ンクの上端部が回動可能に連結していることを特徴とす
るものである。本発明によれば、駆動軸が掘削軸に対し
上下方向に相対変位する際に、円周方向に回転変位が生
じても、回動部材が駆動軸に対し回転変位することで吸
収され、補助リンク及び拡大翼に所要以上の不要なねじ
りトルクが入力されることが防止される。

【００２４】次に、請求項１１に記載した発明は、請求
項１０に記載した構成に対し、上記回動部材は、駆動軸
に対し、所定距離だけ軸方向に変位可能な遊びをもって
支持されることを特徴とするものである。本発明によれ
ば、補助リンクの上端部に連結する回動部材が上下に遊
びをもっているので、拡大翼を開くことなく、上記遊び
分だけキーを上下に変位させることが可能となる。

【００２５】次に、請求項１２に記載した発明は、請求
項１〜請求項１１のいずれかに記載した構成に対し、上
記掘削軸にブラケットが取り付けられ、該ブラケットに
拡大翼の下端部が回動可能に連結することで、該拡大翼
の下端部が掘削軸に連結し、且つ上記ブラケットは、掘
削軸に対し、所定距離だけ軸方向に変位可能な遊びをも
って支持されることを特徴とするものである。

【００２６】本発明によれば、拡大翼の下端部に連結す
るブラケットが上下方向に遊びをもっているので、拡大
翼を開くことなく、上記遊び分だけキーを上下に変位さ
せることが可能となる。なお、上記ブラケットが、上記
回動部材のように回転変位可能に掘削軸に支持されてい
ると、掘削軸から直接に拡大翼に回転トルクを伝達する
ことが出来なくなる。

【００２７】次に、請求項１３に記載した発明は、請求
項１〜請求項１２のいずれかに記載した構成に対し、上
記補助リンクは、側面視において、駆動軸及び掘削軸の
回転軸と交差するように配置されていることを特徴とす
るものである。本発明によれば、拡大翼を開く際のモー
メントの腕を稼ぐことで、拡大翼が開き易くなる。

【００２８】

【発明の実施の形態】次に、本発明の実施形態について
図面を参照しつつ説明する。図１は、本実施形態に係る
オーガスクリュー１の先端に取り付けられる掘削治具Ｋ
を示す図であって、オーガスクリュー１から回転トルク
が伝達される駆動軸２と、該駆動軸２にスプライン結合
して該駆動軸２と一緒に共回りする掘削軸３とを備え
る。なお、図１は後述の拡大翼４を開いたときの状態で
ある。

【００２９】上記掘削軸３の先端からは、下方に直刃５
が突出し、また、該先端部から軸掘り用掘削翼６が横方
向に張り出し、該掘削翼６に複数の刃物７が取り付けら
れて、軸掘り用刃物を構成している。上記掘削軸３は、
筒体から構成され、図２及び図３に示すように、該掘削
軸３内に駆動軸２の下部が同軸に挿入されて、駆動軸２
と掘削軸３とは、上下方向に相対変位可能にスプライン
結合している。なお、駆動軸２も筒体から構成される。

【００３０】上記スプライン結合の構成について説明す
ると、駆動軸２の外径面から外径方向に平面視菱形状の
キー１１が突出し、掘削軸３の内径面には、上記キー１
１を上下に案内するためのキー溝１０が形成されてい
る。上記キー溝１０は、掘削軸３を円周方向に展開した
状態の外径側からみた部分拡大図である図４に示すよう
に、掘削軸３の軸線Ｐに対し所定角度θ、本実施形態で
は２０度だけ傾斜した斜め方向に延在、つまり、掘削軸
３の内径面に沿って螺旋状に上下に延びている。上記キ
ー溝１０の傾斜方向は、掘削軸３が正回転する方向に向
かうにつれて下方に変位するように設定されている。

【００３１】そのキー溝１０の幅は、下側部分１０Ｂ
は、キー１１の幅とほぼ同程度の寸法であるが、上側部
分１０Ａは、幅広部を構成し、キー１１の幅の約２倍の
溝幅に設定され、上側部分１０Ａと下側部分１０Ｂとの
境界部には、キー１１の下端部と下側から対向可能な水
平面（突き当て面１０ａ）を形成する段部を有する。上
記段部は、外径側から見て左側、つまり駆動軸２が正回
転する際にキー１１が押し付けられる左側壁１０ｂ側に
拡幅していて、上側部分１０Ａの右側壁１０ｃと下側部
分１０Ｂの右側壁１０ｃとの間には段はない。

【００３２】また、上記掘削軸３の外径面に対し、拡大
翼４の下端部がブラケット９を介して上下方向にのみ回
動可能に取り付けられ、該拡大翼４に拡大掘削用の刃物
８が取り付けられている。その拡大翼４の上端部には、
補助リンク１２の下端部が上下方向に回動可能に連結
し、補助リンク１２の上端部は、環状体１３に上下方向
にのみ回動可能に連結されている。

【００３３】ここで、上記拡大翼４及び補助リンク１２
の組は、軸対称に複数組設けられている。該環状体１３
は、回動部材を構成し、駆動軸２の上部外周に、同軸に
配置されて、当該駆動軸２に対し回転可能に支持される
と共に、該駆動軸２に沿って軸方向にも変位可能となっ
ている。ただし、一対のストッパ１４，１５によって、
上記環状体１３における上記軸方向の遊び量が例えば１
００mm程度に規制されている。すなわち、上記一対のス
トッパ１４，１５は、それぞれ外向きフランジから構成
されると共に、（上記環状体１３の上下幅＋１００mm）
の間隔を開けて上下に対向配置され、その一対のストッ
パ１４，１５の間に上記環状体１３が配置される。

【００３４】ここで、符号１６は、セメントミルクの噴
射穴であって、上記掘削軸３及び駆動軸２内を上下に延
びる配管１７に連通し、該配管１７を通じてセメントミ
ルクが噴射穴１６から噴射可能となっている。その配管
１７の上部は、駆動軸２の上端部に取り付けられたプラ
グ１８内の挿通路に挿入され、上記拡大翼４の拡径及び
縮径の際に上記挿通路内を上下に摺動する。符号１９は
シール材を示す。これによって、拡大翼４の上下方向へ
に拡径・縮径させても、セメントミルクを確実に供給可
能となる。

【００３５】次に、上記構成の掘削治具Ｋの作用や効果
などについて説明する。オーガスクリュー１を吊り下げ
て杭内に挿入、つまり、上記掘削治具Ｋを吊り下げた状
態では、掘削軸３に対し駆動軸２が上方に変位した状態
となり、拡大翼４は上方に旋回して縮径した状態となっ
ている。この状態では、駆動軸２に設けたキー１１は、
キー溝１０の上側部分１０Ａに位置する。なお、上記キ
ー１１の上下方向の位置は、上記拡大翼４と補助リンク
１２で規制される。

【００３６】そして、上記掘削治具Ｋは、吊り下げら
れ、拡大翼４が縮径の状態で杭内に挿入される。続い
て、駆動軸２に回転トルクが伝達されて、軸掘り状態に
なると、上記キー１１は図４のように、左側に回転（正
回転）して、外径方向からみてキー溝１０の左側の側壁
１０ｂに押し付けられることで、キー１１及び該側壁１
０ｂを介して、駆動軸２から掘削軸３にトルクの伝達が
行われ、掘削軸３が回転して、上記軸掘り用の刃物によ
る地盤の掘削が行われる（図６（ａ）、図８（ａ）参
照）。このとき、駆動軸２に下向きの外力が作用し、ま
た、掘削軸３に地盤からの反力として上向きの外力が作
用して、キー１１は、キー溝１０に沿って下方に移動し
ようとするが、キー１１は、段部の水平面（突き当て面
１０ａ）に当接することで、下方への移動が阻止、つま
り、拡大翼４が拡径することが防止される。これによっ
て、杭内に沿って拡大掘削機構を備えても軸掘りの掘削
が可能となる。

【００３７】なお、キー１１が段部の水平面に当接した
状態では、上記環状体１３は、下側のストッパ１４に当
接するように設定されることで、それ以上、環状体１３
が下方に変位するのを防止、つまり、環状体１３に上下
方向の遊びを付けても、軸掘り時に拡大翼４が開くこと
を防止している。上記のようにして、杭先端部まで杭内
の軸掘りが終了したら、続いて、球根根固め部のための
拡大掘削を行う。その拡大掘削は、次のようにして行
う。

【００３８】まず、駆動軸２を逆方向に回転させる。こ
れによってキー１１は、外径方向からみた図５（ａ）に
示すように、円周方向右側に移動してキー溝１０の外径
方向からみて右側の側壁１０ｃに当接する（図６
（ｂ）、図８（ｂ）参照）。続いて、駆動軸に対して下
向きの荷重を掛けることで、図５（ｂ）に示すように、
キー１１は下側部分１０Ｂのキー溝１０に噛み合い当該
キー溝１０の右側壁１０ｃに沿って下方に変位する。こ
のとき、環状体１３の遊び分変位、つまり環状体１３が
上側のストッパ１５に当接するまでは、拡大翼４が開く
ことが防止される（図６（ｃ）、図８（ｃ）参照）。こ
の状態では、下側部分１０Ｂのキー溝１０の左側壁１０
ｂとキー１１とは上記遊び分（約１００mm）だけ対向し
た状態となり、駆動軸２から掘削軸３にトルクの伝達が
可能となっている。この遊び部の移動の際には、拡大翼
４が閉じた状態のままであるので、駆動軸２に負荷する
下向きの荷重が過大となることが防止される。

【００３９】ここで、駆動軸２を逆回転させたりする
と、掘削軸３に対し駆動軸２が相対的に回転変位が発生
するが、当該回転変位を上記環状体１３が吸収するの
で、補助リンク１２及び拡大翼４に捻れが発生すること
が防止される。また、環状部材１３に上下方向の遊びを
設けない場合には、駆動軸２に負荷する下向きの荷重に
よって、キー１１の一部が下側部分１０Ｂのキー溝１０
に差し込まれるまで、拡大翼４を地盤に食い込ませる必
要があり、その分、過大な荷重を駆動軸２に負荷する必
要がある。ただし、この場合であっても、急激に（一気
に）拡大翼４を開く必要がないだけ、上記従来例よりも
有利である。

【００４０】次に、上記状態で、再び駆動軸２に正回転
の駆動トルクを入力すると、キー１１及び下側部分１０
Ｂのキー溝１０の左側壁１０ｂを介して、掘削軸３のト
ルクが伝達されて先端部の軸掘り用の刃物で下側の地盤
の掘削が行われると共に、掘削軸３に掛かる下向きの荷
重によって、図５（ｃ）に示すように、キー１１が下側
部分１０Ｂのキー溝１０に沿って下方に移動することで
拡大翼４が徐徐に広がって拡大掘削が開始される。そし
て、最大径まで拡径したらその径の大きさの拡大掘削が
可能となる（図７（ｄ）、図８（ｄ）参照）。図９に、
拡大翼４が拡径したときの平面図を示す。

【００４１】続いて、その拡径状態で下方に向けて掘削
する（図８（ｅ）参照）。このように、徐徐に拡大翼４
が開くことから拡大翼４に掛かる地盤からの抵抗が徐徐
に大きくなって地盤から大きな抵抗が急激に負荷される
ことが防止される。また、拡大掘削時においても、駆動
軸２に負荷される下向きの荷重を調整することで拡大翼
４を開いたり閉じたりすることもできる。たとえば、拡
径した拡大翼４を少しだけ縮径して、地盤が予定よりも
硬い場合に当該地盤からの抵抗を小さくするなどの調整
を行ったり、球根の上下方向の途中の形状を変えたりす
ることもできる。なお、上記従来の掘削治具Ｋでは、円
柱状にしか掘削することができない。

【００４２】また、上記キー溝１０が駆動軸２の回転方
向に傾いて螺旋状に延びていることから、キー１１がキ
ー溝１０の左側壁１０ｂに押し付けられる際の反力によ
って、キー溝１０の側壁からキー１１を下方へ向かわせ
る外力が作用するので、キー１１とキー溝１０の左側壁
１０ｂとの間の圧力が大きい場合でも、キー１１がキー
溝１０の左側壁１０ｂに沿って下方に移動しやすくな
る、つまり拡大翼４が開き易くなる。

【００４３】また、拡大翼４を上下に回動させることで
拡大翼４を開くので、閉じた状態では杭内径よりも小さ
く縮径可能としても、拡大翼４の拡大時の最大径を大き
くすることができる。次に、上記拡大掘削が完了して、
根固め用の空間が形成されたら、噴射穴１６からセメン
トミルクを当該空間に噴射する。このとき、正回転させ
ながら、上記掘削軸３を上下に往復移動させて、攪拌を
行う。

【００４４】このとき、正回転させながら掘削治具Ｋを
上下に移動させるので、キー１１がキー溝１０の左側壁
１０ｂに押し付けられ、該左側壁１０ｂから、下方に向
かう攪拌トルクに応じたキー１１を掘削軸に対して下方
へ向かわせる力が作用するので、キー１１が掘削軸に対
して上方に移動することが規制される結果、拡大翼４が
閉じることが防止される。

【００４５】次に、駆動軸２の回転を停止して、上方に
引き上げると、キー１１は、キー溝１０に沿って上方に
移動する結果、拡大翼４が縮径した状態となり（図７
（ｅ）図８（ｆ）参照）、杭内を通過可能となる。ここ
で、上記実施形態では、環状部材１３に上下方向の遊び
を設けているが、拡大翼４の下端部を上下方向に回転可
能に掘削軸３に連結するブラケット９を、上記掘削軸３
に対し上下方向に所定量（例えば１００mm）だけ変位可
能に取り付けても良い。

【００４６】また、上記実施形態では、掘削軸３内に駆
動軸２を挿入する場合で説明しているが、これに限定さ
れない。駆動軸２内に掘削軸３を下側から同軸に挿入す
る構成となっていても良い。この場合には、例えば、駆
動軸２内径面にキー１１を設け、掘削軸３外径面にキー
溝１０を形成する。この場合であっても、掘削軸３に設
けるキー溝１０の形状は、上記説明したものと同様に、
上側に幅広部を形成すると共に、正回転方向に向かうに
つれて下側に変位するように傾斜させれば良い。

【００４７】次に、第２実施形態について図面を参照し
つつ説明する。なお、上記実施形態と同様な部品などに
ついては同一の符号を付して説明する。基本構成は、上
記第１実施形態と同様であるが、スプライン結合の構成
及び拡大翼４を開閉する補助リンク１２の配置構成が異
なる。本実施形態では、すなわち、図１０及び図１１に
示すように、補助リンク１２の軸線が、側面視におい
て、上記駆動軸２及び掘削軸３の回転軸を跨るように傾
斜している。このように補助リンク１２を配置すること
で、拡大翼４を開く際のモーメントの腕を大きく設定で
きて、拡大翼４が開き易くなる。

【００４８】また、本実施形態では、駆動軸２の外周面
にキー溝１０を設け、掘削軸３の内径面に内径方向に突
出するキー１１が設けられている。このように、キー溝
を外径面側に設けることで、キー溝を内径面側に設ける
場合に比べて加工が容易となる。上記キー溝１０の延在
方向は、上記第１実施形態と同様に、駆動軸２の正回転
方向に向かうにつれて下方に変位するように斜めに（螺
旋状に）設定されている。ただし、図１３に示すよう
に、キー溝１０の上側部分１０Ａの溝幅は、キー１１の
幅と同程度の寸法であるが、該キー溝１０の下側部分１
０Ｂの溝幅が、拡幅されて拡幅部を構成する。

【００４９】これによって、キー溝１０における、上側
部分１０Ａと下側部分１０Ｂとの境界部には、キー１１
の上端部と上側から対向可能な水平面（突き当て面１０
ａ）を形成する段部を有する。上記拡幅方向、つまり上
記段部は、外径側から見て駆動軸２の正回転方向とは反
対側である右側、つまり駆動軸２が正回転する際にキー
１１が押し付けられる右側壁１０ｃ側に拡幅していて、
下側部分１０Ｂの左側壁１０ｂと下側部分１０Ｂの左側
壁１０ｂとの間には段はない。

【００５０】その他の構成については、上記第１実施形
態と同様である。次に、上記構成の掘削治具Ｋの作用や
効果などについて説明する。オーガスクリュー１を吊り
下げて杭内に挿入、つまり、上記掘削治具Ｋを吊り下げ
た状態では、掘削軸３に対し駆動軸２が上方に変位した
状態となり、拡大翼４は上方に旋回して縮径した状態と
なっている。

【００５１】この状態では、掘削軸３に設けたキー１１
は、キー溝１０の下側部分１０Ｂに位置する。なお、上
記キー１１の上下方向の位置は、上記拡大翼４と補助リ
ンク１２で規制される。そして、上記掘削治具Ｋは、吊
り下げられ、拡大翼４が縮径の状態で杭内に挿入され
る。

【００５２】続いて、駆動軸２に回転トルクが伝達され
て、軸掘り状態になると、上記キー１１は図１３のよう
に、相対的に右側に回転（正回転）して、外径方向から
みてキー溝１０の右側の側壁１０ｃに押し付けられるこ
とで、キー１１及び該側壁１０ｃを介して、駆動軸２か
ら掘削軸３にトルクの伝達が行われ、掘削軸３が回転し
て、上記軸掘り用の刃物による地盤の掘削が行われる
（図１５参照）。このとき、駆動軸２に下向きの外力が
作用し、また、掘削軸３に地盤からの反力として上向き
の外力が作用して、キー１１は、キー溝１０に沿って上
方に移動しようとするが、キー１１は、段部の水平面
（突き当て面１０ａ）に当接することで、上方への移動
が阻止、つまり、拡大翼４が拡径することが防止され
る。これによって、杭内に沿って拡大掘削機構を備えて
も軸掘りの掘削が可能となる。

【００５３】なお、キー１１が段部の水平面に当接した
状態では、上記環状体１３は、下側のストッパ１４に当
接するように設定されることで、それ以上、環状体１３
が下方に変位するのを防止、つまり、環状体１３に上下
方向の遊びを付けても、軸掘り時に拡大翼４が開くこと
を防止している。上記のようにして、杭先端部まで杭内
の軸掘りが終了したら、続いて、球根根固め部のための
拡大掘削を行う。その拡大掘削は、次のようにして行
う。

【００５４】まず、駆動軸２を逆方向に回転させる。こ
れによってキー１１は、外径方向からみた図１４（ａ）
に示すように、円周方向左側に移動してキー溝１０の外
径方向からみて左側の側壁１０ｂに当接する（図１５参
照）。続いて、下向きの荷重を掛けることで、図１４
（ｂ）に示すように、キー１１は上側部分１０Ａのキー
溝１０に噛み合い当該キー溝１０の左側壁１０ｂに沿っ
て下方に変位する。このとき、環状体１３の遊び分変
位、つまり環状体１３が上側のストッパ１５に当接する
までは、拡大翼４が開くことが防止される（図１６参
照）。この状態では、上側部分１０Ａのキー溝１０の右
側側壁とキー１１とは上記遊び分（約１００mm）だけ対
向した状態となり、駆動軸２から掘削軸３にトルクの伝
達が可能となっている。この遊び部の移動の際には、拡
大翼４が閉じた状態のままであるので、駆動軸２に負荷
する下向きの荷重が過大となることが防止される。

【００５５】ここで、駆動軸２を逆回転させたりする
と、掘削軸３に対し駆動軸２が相対的に回転変位が発生
するが、当該回転変位を上記環状体１３が吸収するの
で、補助リンク１２及び拡大翼４に捻れが発生すること
が防止される。また、環状部材に上下方向の遊びを設け
ない場合には、駆動軸２に負荷する下向きの荷重によっ
て、キー１１の一部が上側部分１０Ａのキー溝１０に差
し込まれるまで、拡大翼４を地盤に食い込ませる必要が
あり、その分、過大な荷重を駆動軸２に負荷する必要が
ある。ただし、この場合であっても、急激に（一気に）
拡大翼４を開く必要がないだけ、上記従来例よりも有利
である。

【００５６】次に、上記状態で、再び駆動軸２に正回転
の駆動トルクを入力すると、キー１１及び上側部分１０
Ａのキー溝１０の右側壁１０ｃを介して、掘削軸３のト
ルクが伝達されて先端部の軸掘り用の刃物で下側の地盤
の掘削が行われると共に、掘削軸３に掛かる下向きの荷
重によって、上記下側の地盤の掘削と共に、図１４
（ｃ）に示すように、キー１１が下側部分１０Ｂのキー
溝１０に沿って上方に相対移動する（実際にはキー溝１
０がキー１１に対して下方へ移動する）ことで拡大翼４
が徐徐に広がって拡大掘削が開始される。そして、最大
径まで拡径したらその径の大きさの拡大掘削が可能とな
る（図１７参照）。図１８に、拡大翼４が拡径したとき
の平面図を示す。

【００５７】続いて、その拡径状態で下方に向けて掘削
する。このように、徐徐に拡大翼４が開くことから拡大
翼４に掛かる地盤からの抵抗が徐徐に大きくなって地盤
から大きな抵抗が急激に負荷されることが防止される。
また、拡大掘削時においても、駆動軸２に負荷される下
向きの荷重を調整することで拡大翼４を開いたり閉じた
りすることもできる。たとえば、拡径した拡大翼４を少
しだけ縮径して、地盤が予定よりも硬い場合に当該地盤
からの抵抗を小さくするなどの調整を行ったり、球根の
上下方向の途中の形状を変えたりすることもできる。な
お、上記従来の掘削治具Ｋでは、円柱状にしか掘削する
ことができない。

【００５８】また、上記キー溝１０が駆動軸２の回転方
向に傾いて螺旋状に延びていることから、キー１１がキ
ー溝１０の右側壁１０ｃに押し付けられる際の反力によ
って、キー溝１０の側壁からキー１１に上方に向かう外
力が作用するので、キー１１とキー溝１０の右側壁１０
ｃとの間の圧力が大きい場合でも、キー１１がキー溝１
０の右側壁１０ｃに沿って下方に移動しやすくなる、つ
まり拡大翼４が開き易くなる。

【００５９】また、拡大翼４を上下に回動させることで
拡大翼４を開くので、閉じた状態では杭内径よりも小さ
く縮径可能としても、拡大翼４の拡大時の最大径を大き
くすることができる。次に、上記拡大掘削が完了して、
根固め用の空間が形成されたら、噴射穴１６からセメン
トミルクを当該空間に噴射する。このとき、正回転させ
ながら、上記掘削軸３を上下に往復移動させて、攪拌を
行う。

【００６０】このとき、正回転させながら掘削治具Ｋを
上下に移動させるので、キー１１がキー溝１０の右側壁
１０ｃに押し付けられ、該右側壁１０ｃから、攪拌トル
クに応じたキー１１を駆動軸に対して上方に向かわせる
力が作用するので、キー１１が下方に移動することが規
制される結果、拡大翼４が閉じることが防止される。次
に、駆動軸２の回転を停止して、上方に引き上げると、
キー１１は、キー溝１０に沿って下方に移動する結果、
拡大翼４が縮径した状態となり参照）、杭内を通過可能
となる。

【００６１】ここで、上記実施形態では、環状部材１３
に上下方向の遊びを設けているが、拡大翼４の下端部を
上下方向に回転可能に掘削軸３に連結するブラケット９
を、上下方向に所定量（例えば１００mm）だけ変位可能
に上記掘削軸３に取り付けても良い。また、上記実施形
態では、掘削軸３内に駆動軸２を同軸に挿入する場合で
説明しているが、これに限定されない。駆動軸２内に掘
削軸３を下側から同軸に挿入する構成となっていても良
い。この場合には、例えば、駆動軸２内径面にキー溝１
０を設け、掘削軸３外径面にキー１１を形成する。この
場合であっても、掘削軸３に設けるキー溝１０の形状
は、上記説明したもとを同様に、下側に幅広部を形成す
ると共に、正回転方向に向かうにつれて下側に変位する
ように傾斜させれば良い。

【００６２】その他、構成や作用効果は上記第１実施形
態と同様である。ここで、上記全実施形態では、突き当
て面を１つだけ形成する場合で例示しているが、複数箇
所に突き当て面を形成しても良い。なお、上述の第１あ
るいは第２の実施形態では、キー溝が螺旋状に上下方向
へ延在する場合を例にとって説明したが、本発明ではキ
ー溝が駆動軸および掘削軸の軸方向に延在するようにし
ても良い。この場合は、駆動軸の回転により駆動軸の軸
方向推進力が発生しないので、駆動軸に対して上方から
押しつけ荷重を作用させることによってのみ拡大翼を開
くことが可能となる。但し、拡大翼を開くには、地盤か
らの抵抗力よりも大きな力を発生させる必要があること
から、上方からの押付け荷重のみで、駆動軸を下方へ推
進させるのが困難な場合も想定でき、そのため、キー溝
は螺旋状とすることが好ましい。

【００６３】

【発明の効果】以上説明してきたように、本発明を採用
すると、拡翼の拡径を大きく設定することが出来ると共
に、拡翼拡径時に急激な抵抗を地盤から受けることが回
避される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に基づく第１実施形態に係る掘削治具を
示す側面図である。

【図２】本発明に基づく第１実施形態に係るスプライン
結合を示す断面図である。

【図３】本発明に基づく第１実施形態に係る掘削治具を
示す断面図で、（ａ）は縮径時の状態を（ｂ）は拡径時
の状態をそれぞれ示す。

【図４】本発明に基づく第１実施形態に係るスプライン
結合を示す外径方向かたみた断面図である。

【図５】本発明に基づく第１実施形態に係るキーの位置
を示す外径方向かたみた図であり、（ａ）は逆回転時
を、（ｂ）は遊び分の移動時を、（ｃ）は拡径完了時
を、（ｃ）は吊り上げ時をそれぞれ示す。

【図６】本発明に基づく第１実施形態に係る拡大翼の状
態を示す図であり、（ａ）は軸掘り時を（ｂ）は逆回転
時を、（ｃ）は遊び分の移動時をそれぞれ示す。

【図７】本発明に基づく第１実施形態に係る拡大翼の状
態を示す図であり、（ｄ）は拡径完了時を、（ｅ）は吊
り上げ時をそれぞれ示す。

【図８】本発明に基づく第１実施形態に係る掘削状態を
示す図であり、（ａ）軸掘り時を、（ｂ）は逆回転時
を、（ｃ）は遊び分の移動時を、（ｄ）は拡径完了時
を、（ｅ）は拡大掘り完了時を、（ｆ）は吊り上げ開始
時をそれぞれ示す。

【図９】本発明に基づく第１実施形態に係る拡大翼が拡
径した状態を示す平面図である。

【図１０】本発明に基づく第２実施形態に係る縮径時の
掘削治具を示す側面図である。

【図１１】本発明に基づく第２実施形態に係る拡径時の
掘削治具を示す側面図である。

【図１２】本発明に基づく第２実施形態に係るスプライ
ン結合を示す断面図である。

【図１３】本発明に基づく第２実施形態に係るスプライ
ン結合を示す外径方向かたみた図である。

【図１４】本発明に基づく第２実施形態に係るスプライ
ン結合を示す外径方向かたみた図であり、（ａ）は逆回
転時を、（ｂ）は遊び分の移動時を、（ｃ）は拡径完了
時をそれぞれ示す。

【図１５】本発明に基づく第２実施形態に係る軸掘り時
の状態を示す透視図である。

【図１６】本発明に基づく第２実施形態に係る遊び分移
動させた状態を示す透視図である。

【図１７】本発明に基づく第２実施形態に係る拡径時の
状態を示す透視図である。

【図１８】本発明に基づく第２実施形態に係る拡径時の
状態を示す平面図である。

【図１９】従来の拡大翼を示す図であり、（ａ）は縮径
時を（ｂ）は拡径時をそれぞれ示す。

【符号の説明】

１オーガスクリュー２駆動軸３掘削軸４拡大翼５直刃（軸掘り用刃物）６掘削翼７刃物（軸掘り用刃物）８刃物（拡大掘削用刃物）９ブラケット１０キー溝１０Ａ上側部分１０Ｂ下側部分１０ａ突き当て面１０ｂ左側壁１０ｃ右側壁１１キー１２補助リンク１３環状体（回動部材）１４，１５ストッパ１６噴射穴１７配管１８プラグＰ軸線 θ 傾斜角

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者脇屋泰士東京都千代田区内幸町２丁目２番３号川崎製鉄株式会社内 (72)発明者辰見夕一東京都千代田区内幸町２丁目２番３号川崎製鉄株式会社内 (72)発明者井上八郎千葉県浦安市北栄４丁目12番９号株式会社東京製作所内 (72)発明者福田一夫千葉県千葉市美浜区新港223番地３ノザキ建工株式会社内Ｆターム(参考） 2D029 CA02 CB03 CD02 CD03 EB03 PA08 PB01

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】駆動軸と、該駆動軸にスプライン結合す
る掘削軸と、掘削軸の先端部に設けられた軸掘り用刃物
と、径方向に拡径可能となっている共に拡大掘削用刃物
が取り付けられた拡大翼と、を備えた基礎杭施工用の掘
削治具であって、上記駆動軸と掘削軸とは、上下方向に相対変位可能にス
プライン結合し、上記拡大翼の下端部が掘削軸に対し上
下方向に回動可能に連結し、該拡大翼の上端部が補助リ
ンクの下端部に上下方向に回動可能に連結し、該補助リ
ンクの上端部が上記駆動軸に対し上下方向に回動可能に
連結することを特徴とする基礎杭施工用の掘削治具。
【請求項２】上記掘削軸の少なくとも上部は筒体から
なる筒状部を構成し、該筒状部内に上側から駆動軸の下
部が同軸に挿入され、上記掘削軸の内径面若しくは駆動
軸の外径面の一方に上下に延びるキー溝が形成されると
共に、該掘削軸の内径面若しくは駆動軸の外径面の他方
に上記キー溝に向けて突出するキーが形成され、上記キ
ー溝の延在方向の一部は、溝幅が広くなってキーと上下
に対向する突き当て面を有する幅広部を形成することを
特徴とする請求項１に記載した基礎杭施工用の掘削治
具。
【請求項３】上記キーが駆動軸外径面に設けられると
共に、キー溝が筒状部内径面に設けられ、上記幅広部
は、駆動軸が正回転する際にキーが押し付けられるキー
溝の側壁側に溝幅が広くなっていると共に上記突き当て
面は上方を向いていることを特徴とする請求項２に記載
した基礎杭施工用の掘削治具。
【請求項４】上記キーが筒状部内径面に設けられると
共に、キー溝が駆動軸外径面に設けられ、上記幅広部
は、駆動軸が正回転する際にキーが押し付けられるキー
溝の側壁側に溝幅が広くなっていると共に上記突き当て
面は下方を向いていることを特徴とする請求項２に記載
した基礎杭施工用の掘削治具。
【請求項５】上記駆動軸の少なくとも下部は筒体から
なる筒状部を構成し、該筒状部内に下側から掘削軸の上
部が同軸に挿入され、上記駆動軸の内径面若しくは掘削
軸の外径面の一方に上下に延びるキー溝が形成されると
共に、該駆動軸の内径面若しくは掘削軸の外径面の他方
に上記キー溝に向けて突出するキーが形成され、上記キ
ー溝の延在方向の一部は、溝幅が広くなってキーと上下
に対向する突き当て面を有する幅広部を形成することを
特徴とする請求項１に記載した基礎杭施工用の掘削治
具。
【請求項６】上記キーが掘削軸外径面に設けられると
共に、キー溝が筒状部内径面に設けられ、上記幅広部
は、駆動軸が正回転する際にキーが押し付けられるキー
溝の側壁側に溝幅が広くなっていると共に上記突き当て
面は下方を向いていることを特徴とする請求項５に記載
した基礎杭施工用の掘削治具。
【請求項７】上記キーが筒状部内径面に設けられると
共に、キー溝が掘削軸外径面に設けられ、上記幅広部
は、駆動軸が正回転する際にキーが押し付けられるキー
溝の側壁側に溝幅が広くなっていると共に上記突き当て
面は上方を向いていることを特徴とする請求項５に記載
した基礎杭施工用の掘削治具。
【請求項８】上記キー溝は、螺旋状に上下に延び、そ
の延び方向は、駆動軸の正回転方向に向かうにつれて下
側に案内するように設定されていることを特徴とする請
求項２〜請求項７のいずれかに記載した基礎杭施工用の
掘削治具。
【請求項９】上記キー溝の傾斜角は、軸線に対して１
０度以上の傾斜角の範囲に設定されていることを特徴と
する請求項８に記載した基礎杭施工用の掘削治具。
【請求項１０】上記駆動軸に対し、該駆動軸の軸回り
に軸回転可能な状態で支持される回動部材を備え、その
回動部材に上記補助リンクの上端部が回動可能に連結し
ていることを特徴とする請求項１〜請求項９のいずれか
に記載した基礎杭施工用の掘削治具。
【請求項１１】上記回動部材は、駆動軸に対し、所定
距離だけ軸方向に変位可能な遊びをもって支持されるこ
とを特徴とする請求項１０に記載した基礎杭施工用の掘
削治具。
【請求項１２】上記掘削軸にブラケットを取り付け、
該ブラケットに拡大翼の下端部が回動可能に連結するこ
とで、該拡大翼の下端部が掘削軸に連結し、且つ上記ブ
ラケットは、掘削軸に対し、所定距離だけ軸方向に変位
可能な遊びをもって支持されることを特徴とする請求項
１〜請求項１１のいずれかに記載した基礎杭施工用の掘
削治具。
【請求項１３】上記補助リンクは、側面視において、
駆動軸及び掘削軸の回転軸と交差するように配置される
ことを特徴とする請求項１〜請求項１２のいずれかに記
載した基礎杭施工用の掘削治具。