JP2005133289A - 杭孔掘削装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 本発明は杭孔底の掘削土砂を上刃によって下方に押えて押圧及び掘削圧による上下刃の変形破損を防止し、かつ上記同心円板の下面中央の掘削刃によって中央の土砂を掘削して、これを杭孔壁に渦巻形誘導羽根の回動によって円滑に圧密し、地上に排土することなく杭孔を掘削することを目的とする。
【解決手段】 鋼管ケーシング１の下端に該ケーシング１の径よりも大径の同心円底板２を係止し、該底板２の外周部分２’に１個又は複数の切欠部３を形成し、該切欠部３の一端に上記ケーシング１の回転方向ａに向う下向傾斜刃４を、他端に上向傾斜刃５を配設し、これらの傾斜刃４，５の背面と上記外周部分２’又は上記ケーシング１の側面とを接続板６で固定してなり、上記底板２の下面中央部に設けた下向掘削刃７から上記ケーシング１の外周円に至る渦巻形誘導羽根８を設けてなる杭孔掘削装置。
【選択図】 図４

Description

本発明は杭孔を排土することなく掘削土を杭孔壁に圧密させながら杭孔を開削する技術に関するものである。

従来、鋼管ケーシングの下端部に拡径同心円板を設け、該円板の下面中心部から上記ケーシングの円周部に至る弯曲刃体を設け、該刃体によって掘削土砂を弯曲部で掘削孔壁面に誘導圧密しようとしたが、掘削及び土砂誘導圧密を円滑に行うことは困難であった。

又上記同心円板に形成した下刃は土砂の抵抗によって破損し易く、かつ上刃は切削土砂を下方に押える作用はあるが、押圧に耐え難く破損し易いという嫌いがあった（例えば特許文献１）。

特開２００３−２７４７５号公報

本発明は杭孔底の掘削が良好で上刃（上向傾斜刃）及び下刃（下向傾斜刃）によってケーシングの外周部を掘削し、掘削土砂を上刃によって下方に押えて押圧及び掘削圧による上下刃の変形破損を防止し、
かつ上記同心円板の下面中央の掘削刃によって中央の土砂を掘削して、これを杭孔壁に渦巻形誘導羽根の回動によって円滑に圧密し、地上に排土することなく杭孔を掘削することを目的とする。

上記の目的を達成するため本発明は
第１に鋼管ケーシングの下端に該ケーシングの径よりも大径の同心円底板を係止し、該底板の外周部分に１個又は複数の切欠部を形成し、該切欠部の一端に上記ケーシングの回転方向に向う下向傾斜刃を、他端に上向傾斜刃を配設し、これらの傾斜刃の背面と上記外周部分とを接続板で固定し、又は上向傾斜刃と上記ケーシングの側面と、下向傾斜刃と上記外周部分とを接続板で固定してなり、上記底板の下面中央部に設けた下向掘削刃から上記ケーシングの外周円に至る渦巻形誘導羽根を設けてなる杭孔掘削装置、
第２に上記ケーシングの外周円に至るに代り該外周円に向う渦巻形誘導羽根を設けた上記第１発明記載の杭孔掘削装置、
第３に上記底板の上面に突設した雄部と、上記ケーシングの下端に凹設した雌部とを上下方向及び横方向に着脱自在に雌雄係止する上記第１又は第２発明記載の杭孔掘削装置、
第４に上記底板の上面と上記ケーシングの下端とを溶接により固定係止する上記第１又は第２発明記載の杭孔掘削装置、
第５に上記底板の上面に同心円のコンクリート杭の下端金具を溶着し、該コンクリート杭の外周に上記ケーシングを同心円に配置した上記第１〜第３発明のいずれかに記載の杭孔掘削装置、
第６に上記底板の上面に上記ケーシングの内周に嵌合する同心短筒を溶着し、該底板の上面中央部に現場打コンクリート柱との係合形鋼を突設し、又は突設することなく、上記ケーシング内に鉄筋を配筋可能に形成した上記第１〜第３発明のいずれかに記載の杭孔掘削装置、
第７に上記底板の上記渦巻形誘導羽根に囲まれる部分に、該底板に上記コンクリート杭又は上記ケーシングの内部に至る掘削土取込孔を穿設した上記第１〜第５発明のいずれかに記載の杭孔掘削装置、
によって構成される。

本発明は上述のように構成したので、杭孔掘削に当り、鋼管ケーシングの下端に該ケーシングの径よりも大径の同心円底板を係止し、該底板の下面中央部の下向掘削刃による掘削土は渦巻形誘導羽根によって掘削された土砂と共に外周部に圧密誘導され、これを下向傾斜刃による掘削土と共に上記底板の上面に送り込まれ、圧密掘削孔壁を形成するばかりでなく、上向傾斜刃によって掘削上昇反力を押えて円滑に無排土で杭孔を掘削し得て上向及び下向傾斜刃の変形や損傷を防止し得る効果がある。

又上記ケーシングを上記底板から分離して地上に引上げケーシング内のコンクリート管をコンクリート杭として埋設し得るし、同心円底板によってアンカー杭となり耐震性及び液状化現象に対応することができる。
さらに現場打ち生コンクリート鋼筋杭を容易に施工し得るものである。

地面１６に配置したクローラによって櫓１７を設立し、該櫓１７に直立リーダー１８を支持し、該リーダー１８に昇降摺動自在に電気又は油圧モータ１９を支持し、クローラに設けたホイストに巻き取られたワイヤロープによって上記モータ１９を懸垂し、かつ下方に牽引する（図１１）。

上記モータ１９の出力軸１９’には鋼管ケーシング１の上端部を装着し（図３（イ）図）、該モータ１９の正方向（矢印ａ）の回動によって上記ケーシング１を正方向に回動させ、下端部を地面１６下にホイスト及びワイヤロープの牽引力によって推進させる。

上記ケーシング１の下端には該ケーシング１の径ｄよりも大きい径Ｄよりなる同心円の底板２を配置する。

上記底板２の上面には雄部９を突設し、上記ケーシング１の下端に形成した雌部１０とを雌雄係合させる。

雄部９は図１（ロ）図、図４、図５に示すように上端部を横方向に屈曲９’してなる、雌部１０は雄部９の横幅より若干大きい入口を有し、その上端部に上記横方向屈曲部９’を受入れる横向溝１０’を形成して横方向に着脱自在に雌雄係止し、かつ該係止を反対回転によって上下方向に着脱自在とすることができる。

上記係止は着脱自在であるが図８（イ）（ロ）図に示すように溶接１１によって固定状態に係止することによって上記ケーシング１を上記底板２と一緒に埋設することができる。

又、図２に示すように上記底板２の上面に同心円位置にコンクリート管又はプレストレストコンクリート杭１２の下端金具１２’を溶着し、該下端金具１２’の対称位置に複数のステイ板１２”をラジアル方向に溶着する。上記杭１２は中空コンクリート管である。

ステイ板１２”の外端は上記雄部９の内接円に一致し、上記ケーシング１の下端の雌部１０に雄部９を係止した状態において該ケーシング１は上記コンクリート杭１２との間に間隙ｔを介在させ得て該ケーシング１をコンクリート杭１２に容易に摺動挿入させることができる。

さらに図５及び図６（イ）（ロ）（ハ）図に示すように高層ビル等の現場打ち杭孔では上記底板２の上面中央部に係合形鋼１４を溶接により直立固定する。

この係合形鋼１４は図示するようにＨ形鋼（１００ｍｍ）をメインポールとし、上端部及び中程の対称位置に横向係合突起１４’を溶接固定するが建設現場のビルが低い場合に用いるが、引抜力が掛る高いビルでは上記係合形鋼１４を省略する（図７）。

上記底板２の下面中央部には下向掘削刃７を設け（図１（ハ）図）、該刃７の中央部から上記ケーシング１の外周円に至り又は向う渦巻形誘導羽根８を下面に沿って設ける。

上記羽根８は回転方向ａと反対側に弯曲し、曲率半径は外側に行くに従って漸次拡大し、図８（ニ）図に示すように対称位置に２個設けることができるし、図１（ニ）図に示すように外側に土砂誘導溝８’を形成し又は形成することなく（図２１）、下縁に切削刃８”を形成する。

上記下向掘削刃７の刃は平刃、ジグザグ刃又はＶ形刃とすることができる。

さらに上記底板２の外周部分２’即ち雄部９の外側にある部分に１個又は対称位置に扇形切欠部３を形成する。又中心から開き角１２０度位置に各１個合計３個の扇形切欠部３を形成することができる。

上記切欠部３のそれぞれ一端に上記ケーシング１の回転方向ａに向う下向傾斜刃４を屈曲形成し、他端に該方向ａと反対方向に向う上向傾斜刃５を屈曲形成する（図５、図６、図７）。

又図１（イ）（ロ）（ハ）図、図２（イ）〜（ホ）図、図３（イ）〜（ハ）図及び図４に示すように上向傾斜刃５を上記切欠部３の他端から切離し、これを上記ケーシング１の下端部側面に溶接固定して、ケーシング１の下端と上記底板２の上面とが雌雄部９，１０の係止時に、該上向傾斜刃５の下端が上記切欠部３の他端に接するように形成することができる。

上記下向及び上向傾斜刃４，５のそれぞれ背面と上記底板２の下面及び上面とを直交接続板６，６で溶接接続固定する（図４〜図８）。

これに対し、図１（イ）図〜図２（ホ）図では上向傾斜刃５の内側縁を上記ケーシング１の下端外側面に溶着固定し、該刃５の背面と上記ケーシング１の下端外側面とを接続板６で固定し、
上記ケーシング１と上記底板２とを係止した状態において上向傾斜刃５の下端を上記切欠部３の他端に連接させる。

従って電気又は油圧モータ１９を回動し、出力軸１９’に装着した上記ケーシング１を矢印ａ方向に回動し、下端に係止した上記底板２を同方向に回動させて該底板２及びケーシング１を地面１６下に推進させる（図１１）。

このようにすると、上記底板２の下面中央部に設けた下向掘削刃７が地盤を掘削し、掘削土は渦巻形誘導羽根８によって上記底板２の外周部分２’に誘導されると同時に、外周部分２’では下向傾斜刃４によって地盤が掘削され、掘削土は上記誘導羽根８によって切削誘導された掘削土と共に切欠部３から上向傾斜刃５によって上記底板２上に案内され、該底板２及び上記ケーシング１は下方に推進し、杭孔を形成することができる。

下向傾斜刃による掘削土中には渦巻形誘導羽根８及び下向掘削刃７による掘削土が誘導されて包含されて上記底板２の上面に圧密状態に上昇し杭壁２０を圧密形成することができる。

図８（イ）（ロ）図に示すように同心円底板２と上記ケーシング１の下端とを溶接１１して一体に係止した場合は地中掘削ケーシング１はそのまま鋼管杭として用いられる。

又図１、図４に示すように上記雄部９と雌部１０とを係止した場合は杭孔掘削後ケーシング１を上昇させることによって両部９，１０は分離し、かつ上記ケーシング１のみ地上に上昇させることができる。

図３（イ）図に示すようにコンクリート杭１２の上端開口部をキャップ１２ａで閉鎖し、セメントミルク２０’を注入し間隙ｔ内に充填し、その後上記ケーシング１を図３（ロ）（ハ）図に示すように地上に反対方向に回転（逆転）させて引抜くことによって上向傾斜板５が地盤（孔壁）とコンクリート杭１２との間に土砂及び又はセメントミルクが下方に圧密されてソイルセメント層２０”が形成される。

そうすることによって上記底板２上面に下端金具１２’を溶接固定したコンクリート杭又はプレストレストコンクリート杭１２を杭孔内に残留してコンクリート杭とする。

さらに図５、図６に示すように上記ケーシング１を地上に引上げる以前に埋設状態の該ケーシング１内に鉄筋１５を配筋し、生コンクリートを該ケーシング１及び同心短筒１３内に打設し硬化後、上記ケーシング１を地面１６上に引上げることによって現場打コンクリート柱を形成することができる。

上記現場打ちでは設計建設物が高層であれば上記底板２の上面中央部に立設した係合形鋼１４を上記コンクリート柱内に埋設して引抜力に対抗し、低層の場合は係合形鋼１４を設ける必要はない（図７）。

上述のように同心円底板２の中央部に設けた下向掘削刃７によって掘削された土砂の一部は渦巻形誘導羽根８に囲まれる部分に穿設された１個又は複数の掘削土取込孔２７から上記コンクリート杭１２の内部空間又は鋼管ケーシング１（図８参照）の内部空間ｓに一部取込まれて図１２に示すようにコンクリート杭１２又は鋼管ケーシング１（図８参照）の内部空間ｓ内を一部充填２９する（図１２参照）。

このように同心円底板２の外周上面及びコンクリート杭１２又は鋼管ケーシング１の外面に圧密される掘削土砂の一部（３０〜４０％）が上記コンクリート杭１２又は上記ケーシング１の内部空間に取込まれて該空間に充填されるため、図１４に示すコンクリート杭１２又は鋼管ケーシング１の打設地盤２８の横方向地圧が緩和され、該打設地盤２８の外周地盤の変動による構築物への影響が軽減され、かつ該打設地盤２８の盛上りが軽減される。

上記ケーシング１の内周と上記コンクリート杭１２の外周との間の上記間隙ｔは上記コンクリート杭１２の弯曲（地上に横向に配置した状態で日光による加熱で上向に反る）に対応するもので、上記コンクリート杭１２の下端金具１２’又は上記底板２に上記ケーシング１の下端部案内ガイド３４を溶着固定し、上記ケーシング１及び上記コンクリート杭１２の下端部を同心円に支持することができる（図１７、図１８、図１９）。

上記ケーシング１の下端外周面に設けた上向傾斜刃５は上記ケーシング１を矢印ｂ方向（図１８（イ）図）に逆転上昇させる際、ケーシング１の外周部にある土砂を下方に圧密する。

又上記底板２がアンカーの役目を果し、耐震性アンカー杭と言うことができ、液状化現象に対応できる。

上記底板２の中央部を図２０（イ）図及び（ハ）図に示すように円錐状に凸又は凹とプレス加工し、中心部に水又はセメントミルク排出口２ａ及びゴム等による逆止弁２ｂを設けることができる。

尚図１中２１で示すものは粘土切り螺旋、図２（ハ）（ニ）図中２２はコンクリート杭１２の節であって節杭を形成する。又図６（イ）（ロ）図中１４”は係合形鋼１４の下端ステイ板、図８（ロ）図中２３はケーシング１の外周螺旋、図９中８ａは渦巻誘導羽根８の基部傾斜面、図１０中２４は埋設杭引抜用管、２５は該管２４の推進用螺旋傾斜刃、２６は既埋設杭の底板２に設けた上記雄部４と係止する雌部である。又３０は上記取込孔２７への土砂取込用刃板、３１は該刃板２９の補強板、３２は上記取込孔２７から取込まれる土砂の上昇案内螺旋、図１６中３３は上向傾斜刃５の着脱装置、３５は上記ケーシング１の下端部補強部、３６はケーシング１の下端内面に設けた補強案内ガイド、３６’は案内斜面である。

（イ）図は本発明の杭孔掘削装置を示す正面図、（ロ）図は（イ）図を右方から見た側面図、（ハ）図は（イ）図の底面図、（ニ）図は（ハ）図Ａ−Ａ線による縦断端面図である。 （イ）図は鋼管ケーシング内に間隙を介してコンクリート杭を配設した状態の縦断正面図、（ロ）図は（イ）図の縦断側面図、（ハ）図は上記コンクリート杭が節杭である縦断正面図、（ニ）図は（ハ）図の縦断側面図、（ホ）図は（イ）図Ｂ−Ｂ線による平面図である。 （イ）（ロ）図は図２（ハ）（ニ）図の実施状態縦断面図、（ハ）図は図２（イ）（ロ）図の実施状態縦断面図である。 図１の斜視図である。 現場打コンクリート杭の掘削装置の斜視図である。 （イ）図は図５の縦断正面図、（ロ）図は（イ）図の縦断側面図、（ハ）図は（イ）図Ｃ−Ｃ線による横断平面図である。 係合形鋼（引抜き）のない場合における図６（イ）図Ｃ−Ｃ線による横断平面図である。 （イ）図は同心円底板と鋼管ケーシング下端とを溶接した状態の正面図、（ロ）図は上記ケーシングの中程に螺旋を巻回した状態の正面図、（ハ）図は（イ）図の底面図、（ニ）図は渦巻形誘導羽根を２条設けた状態を示す（イ）図の底面図である。 下向掘削刃及び渦巻形誘導羽根の実施例の正面図である。 （イ）図は埋設杭引抜用管の正面図、（ロ）図は（イ）図の斜視図である。 杭孔掘削状態の縦断面図である。 コンクリート杭内に土砂を取込んだ状態の一部縦断側面図である。 （イ）（ロ）図は渦巻形誘導羽根の内部に掘削土取込孔を穿設した状態の底面図である。 コンクリート杭打設地盤の平面図である。 掘削土取込孔から取込まれる充填土砂の誘導螺旋を示すケーシングの一部縦断正面図である。 取替可能な上向傾斜刃の正面図である。 （イ）（ロ）（ハ）図は各種コンクリート杭下端部とケーシング下端部との関係を示す切欠正面図である。 （イ）図は上向及び下向傾斜刃を示す正面図、（ロ）図は雌雄係合部を示す側面図である。 （イ）（ロ）図はコンクリート杭の実施例を示す正面図である。 （イ）図は水又はセメントミルク排出口及び逆止弁を設けた上記底板の縦断面図、（ロ）（ハ）図は上記底板を円錐上に凸又は凹にプレス加工した状態の縦断面図である。 （イ）（ロ）図は渦巻形誘導羽根の他例の底面図である。 図２１（イ）図Ｂ−Ｂ線による渦巻形誘導羽根の拡大縦断面図である。 （イ）図は下端部内面に補強案内ガイドを設けたケーシングの斜視図、（ロ）図は（イ）図のガイドを分割して設けたケーシングの斜視図、（ハ）図は（イ）（ロ）図Ｃ−Ｃ線による上端部の縦断面図である。

符号の説明

１ 鋼管ケーシング
２ 同心円底板
２’ 外周部分
３ 切欠部
ａ 回転方向
４ 下向傾斜刃
５ 上向傾斜刃
６ 接続板
７ 下向掘削刃
８ 渦巻形誘導羽根
９ 雄部
１０ 雌部
１１ 溶接
１２ コンクリート杭
１２’ 下端金具
１３ 同心短筒
１４ 係合形鋼
１５ 鉄筋
２７ 掘削土取込孔

Claims (7)

1. 鋼管ケーシングの下端に該ケーシングの径よりも大径の同心円底板を係止し、
   該底板の外周部分に１個又は複数の切欠部を形成し、
   該切欠部の一端に上記ケーシングの回転方向に向う下向傾斜刃を、他端に上向傾斜刃を配設し、これらの傾斜刃の背面と上記外周部分とを接続板で固定し、又は上向傾斜刃と上記ケーシングの側面と、下向傾斜刃と上記外周部分とを接続板で固定してなり、
   上記底板の下面中央部に設けた下向掘削刃から上記ケーシングの外周円に至る渦巻形誘導羽根を設けてなる杭孔掘削装置。
2. 上記ケーシングの外周円に至るに代り該外周円に向う渦巻形誘導羽根を設けた請求項１記載の杭孔掘削装置。
3. 上記底板の上面に突設した雄部と、上記ケーシングの下端に凹設した雌部とを上下方向及び横方向に着脱自在に雌雄係止する請求項１又は２記載の杭孔掘削装置。
4. 上記底板の上面と上記ケーシングの下端とを溶接により固定係止する請求項１又は２記載の杭孔掘削装置。
5. 上記底板の上面に同心円のコンクリート杭の下端金具を溶着し、該コンクリート杭の外周に上記ケーシングを同心円に配置した請求項１〜３のいずれかに記載の杭孔掘削装置。
6. 上記底板の上面に上記ケーシングの内周に嵌合する同心短筒を溶着し、該底板の上面中央部に現場打コンクリート柱との係合形鋼を突設し、又は突設することなく、上記ケーシング内に鉄筋を配筋可能に形成した請求項１〜３のいずれかに記載の杭孔掘削装置。
7. 上記底板の上記渦巻形誘導羽根に囲まれる部分に、該底板に上記コンクリート杭又は上記ケーシングの内部に至る掘削土取込孔を穿設した請求項１〜５のいずれかに記載の杭孔掘削装置。

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