JP2006219911A - 場所打ちコンクリート杭の杭坑拡幅装置及び方法 - Google Patents

Abstract

【課題】掘削する拡幅部の傾斜角を調整可能な場所打ちコンクリート坑の拡幅装置及び方法を提供する。
【解決手段】回転体であるケリーバー２に取り付けられて用いられ、場所打ちコンクリート杭の杭坑を拡幅するための杭坑拡幅装置１０であって、ケリーバーと共に回転する支持体１と、支持体１に回動可能に連結され、支持体１の回転軸に対する鉛直面内での傾斜角を変化可能なガイドレール３と、ガイドレール３の傾斜角を変化させる角度調整用油圧ジャッキ２と、ガイドレール３に沿って案内されると共に、ガイドレール３から外径側へ延び、外径側先端部に掘削ビット６ａ、下部面には掘削ビット６ｂが設けられた掘削部材５と、掘削部材５をガイドレール３に沿って駆動するための拡幅掘削用油圧ジャッキ４と、を備える。
【選択図】 図１

Description

本発明は、場所打ちコンクリート杭の杭抗の杭底部や節部などの拡幅部を掘削するための杭坑拡幅装置及びこの装置を用いた杭坑拡幅方法に関するものである。

従来より、杭の支持力及び、引き抜き抵抗を増加させるための手段として、杭の下端に拡幅部を設ける拡底杭や、杭の中間部を拡幅した節杭などが広く知られている。これらの杭はアースドリル等によって一定の径の杭坑を掘削すると同時、もしくは杭坑の掘削後に、拡幅装置を用いて杭坑内周壁を拡幅することにより構築される。このような拡径掘削を行うための方法として、例えば、特許文献１には、杭坑内周面を圧密するために拡幅翼を外周面に形成した杭坑拡幅装置を用いた工法が開示されている。この工法では、場所打ちコンクリート抗の杭坑の掘削を行った後、拡幅掘削機本体をケリーバーに装着し、ケリーバーを介して回転しながら杭坑に圧入する。そして、杭坑内で拡幅翼を油圧シリンダ等により開き、坑内内周面を構成する地盤の一部を圧密して杭坑を拡幅する。
特開２００１−１９３３７６号公報

しかし、上記従来の工法によって拡幅掘削を行う場合、杭坑拡幅装置の形状により、拡幅部の形状が決まってしまう。そのため、異なる形状の拡幅部を掘削する際は、その都度、拡幅部の形状に適合する杭坑拡幅装置を用いる必要があった。

本発明は、上記の点に鑑みてなされたものであり、掘削する拡幅部の傾斜角を調整可能な場所打ちコンクリート坑の拡幅装置及び方法を提供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、回転体に取り付けられて用いられ、場所打ちコンクリート杭の杭坑を拡幅するための杭坑拡幅装置であって、
前記回転体と共に回転する支持体と、
前記支持体に回動可能に連結され、前記支持体の回転軸に対する鉛直面内での傾斜角を変化可能なガイドレールと、
前記ガイドレールの前記傾斜角を変化させるガイドレール傾斜角調整機構と、
前記ガイドレールに沿って案内されると共に、前記ガイドレールから外径側へ延び、外径側先端部に掘削ビットが設けられた掘削部材と、
前記掘削部材を前記ガイドレールに沿って駆動するための掘削部材駆動機構と、を備えることを特徴とする。

本発明によれば、回転体で支持体を回転させながら、外径側先端部に掘削ビットが設けられた掘削部材を掘削部材駆動機構でガイドレールに沿って駆動することにより、ガイドレールの傾斜角に等しい角度の拡幅部を掘削できる。そして、ガイドレールの傾斜角はガイドレール傾斜角調整機構によって変化させることができる。すなわち、本発明によれば、掘削される拡幅部の角度を、ガイドレールの傾斜角に応じて調整することができる。

また、本発明の杭坑拡幅装置において、前記掘削部材駆動機構は、一端が前記支持体に回動可能に連結され、他端が前記掘削部材に回動可能に連結された伸縮機構を含むこととしてもよい。

また、前記ガイドレール傾斜角調整機構は、基部と、この基部に対して伸縮するロッド部とを有する伸縮機構を含み、前記基部及び前記ロッド部の何れか一方が前記支持体に取り付けられ、何れか他方が前記ガイドレールに回動可能に連結されていることとしてもよい。この場合、前記基部は、前記支持体に対して上下方向の位置を調整可能に取付けられていることとしてもよい。

また、本発明の杭坑拡幅装置は、鉛直方向に伸縮可能であり、かつ、下端部に前記支持体が連結される伸縮機構を備え、この伸縮機構の上部が前記ケリーバーに取り付けられることとしてもよい。

なお、上記各伸縮機構として、例えば油圧ジャッキを採用できる。

また、本発明の杭坑拡幅装置を用いて場所打ちコンクリート杭の杭坑の拡幅部を掘削する方法は、
前記ガイドレール傾斜角調整機構により前記ガイドレールの前記傾斜角を、掘削すべき拡幅部の角度に応じて設定する工程と、
前記杭坑拡幅装置を前記回転体に取り付けて、掘削済みの杭坑の内部に挿入する工程と、
前記掘削部材駆動機構により、前記掘削部材を前記ガイドレールに沿って駆動しながら、前記杭坑拡幅装置を前記杭坑内で降下させる工程と、を備えることを特徴とする。

本発明によれば、掘削する拡幅部の傾斜角を調整可能な場所打ちコンクリート坑の拡幅装置及び方法を提供できる。

以下、本発明の一実施形態である場所打ちコンクリート杭の杭坑拡幅装置及びこの装置を用いた拡幅掘削方法を図面に基づいて説明する。

図１は、本実施形態の杭坑拡幅装置１０の正面図であり、また、図２は、杭坑拡幅装置１０の平面図である。図１及び図２に示すように、本実施形態の杭坑拡幅装置１０は、上下方向に伸縮可能な上下伸縮用油圧ジャッキ７を備えている。上下伸縮用油圧ジャッキ７は、アースドリルのケリーバー（図示せず）に取付機構８によって着脱可能に取り付けられる。上下伸縮用油圧ジャッキ７の伸縮ロッド７ａの下端部には、例えば円柱状の支持体１が連結されている。支持体１の上端部外周部には複数（例えば２個）の拡幅掘削用油圧ジャッキ４が、ヒンジ１１により、支持体１の中心軸を含む鉛直面内を回動可能に連結されている。また、支持体１には、その周囲を上下にスライド可能なスライド機構９が取付けられている。スライド機構９には、ガイドレール３の上端部がヒンジ１４を介して回動可能に連結されている。さらに、支持体１の前記スライド機構９よりも下方の部分には、角度調整用油圧ジャッキ２の基部２ａが取り付けられている。角度調整用油圧ジャッキ２は、各拡幅掘削用油圧ジャッキ４に対応して、外径側に向けて伸縮可能な複数個の伸縮ロッド２ｂを備えている。各伸縮ロッド２ａの外径側先端部には、ヒンジ１３によりガイドレール３が回動可能に連結されている。

なお、角度調整用油圧ジャッキ２の基部２ａは、支持体１への取付け位置を例えば手動で調整できるようになっており、また、伸縮ロッド２ｂとガイドレール３との連結位置もガイドレールに沿って手動で調整できるようになっている。

ガイドレール３には不図示のガイド溝が形成されており、このガイド溝に沿って、外径側へ延びる掘削部材５の基端部が案内されるようになっている。掘削部材５の外径側先端部には掘削ビット６ａ、下部面には掘削ビット６ｂが設けられている。また、拡幅掘削用油圧ジャッキ４の伸縮ロッド４ａの先端部は、ヒンジ１２により、掘削部材５の基端部に回動可能に連結されている。図１及び図２には、角度調整用油圧ジャッキ２及び拡幅掘削用油圧ジャッキ４を最も縮めた状態を示している。

なお、角度調整用油圧ジャッキ２が本発明のガイドレール傾斜角調整機構に相当し、拡幅掘削用油圧ジャッキ４が本発明の掘削部材駆動機構に相当している。ただし、角度調整用油圧ジャッキ２及び拡幅掘削用油圧ジャッキ４に代えて、例えばネジ式の手動ジャッキを、傾斜角調整機構あるいは掘削部材駆動機構として用いてもよい。

図３及び図４は、図１に示す状態から、角度調整用油圧ジャッキ２及び拡幅掘削用油圧ジャッキ４を伸ばした状態の杭坑拡幅装置１０を示す図であり、図４は角度調整用油圧ジャッキ２および拡幅掘削用油圧ジャッキ４を最大限に伸ばした状態を示している。これらの図面に示すように、角度調整用油圧ジャッキ２を伸ばすことにより、ガイドレール３の傾斜角（杭抗の中心軸に対する傾斜角）が大きくなり、また、拡幅掘削用油圧ジャッキ４を伸ばすことにより掘削部材５がガイドレール３に沿って下方に駆動される。したがって、角度調整用油圧ジャッキ２の伸縮量によってガイドレール３の傾斜角を設定したうえで、ケリーバーによって杭坑拡幅装置１０を回転させながら、油圧ジャッキ４を徐々に伸ばして掘削部材５をガイドレール３に沿って下方へ駆動することにより、掘削部材５の掘削ビット６ａによって、ガイドレール３の傾斜角に応じた角度の拡幅部を掘削することができる。

その際、図３に示すように、複数の掘削部材５の水平の位置を互いに異ならせることにより、ある掘削ビット６ａで削り残した部分を別の掘削ビット６ａで掘削できるので、平坦な掘削面を得ることができる。

図５は、本実施形態の杭坑拡幅装置１０により掘削が可能な各種形態の拡幅部を備える杭坑の例を示すものであり、同図（Ａ）は、下方に向けて径が大きくなる拡幅部分Ａ、一定の径の直部Ｂ、及び、下方に向けて径が小さくなる絞り部分Ｃとを備えた拡幅部を示し、同図（Ｂ）は、杭坑の底部に拡幅部分Ａのみを備えた拡幅部（すなわち拡底部）を示し、同図（Ｃ）は、拡幅部分Ａと絞り部分Ｃのみを備えて直部のない拡幅部を示している。

ここでは、例えば図５（Ａ）に示す杭坑を本実施形態の杭坑拡幅装置１０によって掘削する工程を図６を参照しながら説明する。

まず、アースドリル掘削機等により一定の径の杭坑５０を掘削した後、本実施形態の杭坑拡幅装置１０を取付機構８を介してケリーバー２０の下端部に取り付け、杭坑５０の拡幅部掘削開始位置まで降下させる（図６（Ａ））。なお、ガイドレール３の傾斜角は、掘削しながら角度調整用油圧ジャッキ２を伸長させていくことにより所望の角度まで徐々に大きくしてもよいし、あるいは、予め、掘削すべき拡幅部の拡幅部分の傾斜角に応じてガイドレール３の角度を設定しておいてもよい。ただし、角度調整用油圧ジャッキ２の伸縮量の調整は杭坑拡幅装置１０を杭坑５０に降下させた後で行うことも可能である。

この状態で、ケリーバー２０を回転させながら、拡幅掘削用油圧ジャッキ４も徐々に伸ばす。これにより、掘削部材５がガイドレール３に沿って下降しながら、掘削ビット６ａにより拡幅部分Ａが掘削される（図６（Ｂ））。

掘削ビット６ａが拡幅部分Ａの下端部に達したら、ケリーバー２０を回転させながら、拡幅掘削用油圧ジャッキ４の伸縮を固定し、上下伸縮用油圧ジャッキ７を伸ばすことにより、直部Ｂを掘削する（図６（Ｃ））。なお、ケリーバー２０を下降させることにより直部Ｂを掘削してもよい。

さらに、掘削ビット６ａが直部Ｂの下端部に達すると、上下伸縮用油圧ジャッキ７を伸ばしながら（あるいはケリーバー２０の下降を続けながら）、拡幅掘削用油圧ジャッキ４を縮めることにより掘削部材５をガイドレール３に沿って上向きに駆動させる。これにより、掘削部材５が内径向きに移動しながら、下方へ掘削が進んで絞り部分Ｃが掘削される（図６（Ｄ））。

なお、図６では、図５（Ａ）の拡幅部を掘削する場合について説明したが、図５（Ｂ）の拡幅部を掘削する場合は、杭坑５０の底部で図６（Ｂ）を参照して説明した工程のみを行えばよいし、図５（Ｃ）の拡幅部を掘削する場合は、図６（Ｃ）を参照して説明した直部Ｂの掘削工程を省いて掘削を行えばよい。

以上説明したように、本実施形態の杭坑拡幅装置１０によれば、角度調整用油圧ジャッキ２の伸縮量に応じてガイドレール３の傾斜角を設定し、この傾斜角に応じた角度の拡幅部を掘削することができる。したがって、拡幅部を備える場所打ちコンクリート杭を構築するにあたり、その拡幅部の角度の最適設計を行った場合に、設計された角度に応じた機構をその都度用意しなくても、１台の杭坑拡幅装置１０によって広範囲の角度の拡幅部を掘削することが可能である。

また、上記したように、角度調整用油圧ジャッキ２の基部２ａは、支持体１への取付け位置を例えば手動で調整できるようになっており、また、伸縮ロッド２ｂとガイドレール３との連結位置もガイドレールに沿って手動で調整できるようになっているので、これらの位置調整を行うことにより、拡幅角度と独立に拡幅幅を変更することも可能である。

また、上記図６を参照して説明したように、本実施形態の杭坑拡幅装置１０によれば、径が広がっていく拡幅部分Ａのみならず、掘削部材５をガイドレール３に沿って上方に駆動しながら、杭坑拡幅装置１０の全体を下方へ駆動することによって、径が小さくなっていく絞り部Ｃを掘削することも可能である。

なお、上記実施形態では、杭坑拡幅装置１０が上下伸縮用油圧ジャッキ７を備え、上下伸縮用油圧ジャッキ７を伸ばして支持体１を下方に変位させることにより拡幅部分を掘削するものとしたが、上下伸縮用油圧ジャッキ７を省略して、ケリーバー２０によって杭坑拡幅装置１０下方に変位させることにより拡幅部分を掘削する構成としてもよい。

本発明の杭坑拡幅装置の一実施形態の正面図である。 本実施形態の杭坑拡幅装置の平面図である。 本実施形態の杭坑拡幅装置において掘削部材駆動用の油圧ジャッキ及びガイドレール角度調整用の油圧ジャッキを夫々図１から伸ばした状態を示す正面図である。 本実施形態の杭坑拡幅装置において掘削部材駆動用の油圧ジャッキ及びガイドレール角度調整用の油圧ジャッキを夫々最大限に伸ばした状態を示す正面図である。 本実施形態の杭坑拡幅装置を用いて、掘削可能な各種拡幅部を備える杭坑の例を示す図である。 本実施形態の杭坑拡幅装置を用いた場所打ちコンクリート杭の杭坑拡幅方法の施工工程を示す説明図である。

符号の説明

１ 支持体
２ 角度調整用油圧ジャッキ
３ ガイドレール
４ 拡幅掘削用油圧ジャッキ
５ 掘削部材
６ａ、６ｂ 掘削ビット
７ 上下伸縮用油圧ジャッキ
９ スライド機構
１０ 杭坑拡幅装置
１１，１２，１３，１４ ヒンジ
２０ ケリーバー
５０ 杭坑

Claims (6)

1. 回転体に取り付けられて用いられ、場所打ちコンクリート杭の杭坑を拡幅するための杭坑拡幅装置であって、
   前記回転体と共に回転する支持体と、
   前記支持体に回動可能に連結され、前記支持体の回転軸に対する鉛直面内での傾斜角を変化可能なガイドレールと、
   前記ガイドレールの前記傾斜角を変化させるガイドレール傾斜角調整機構と、
   前記ガイドレールに沿って案内されると共に、前記ガイドレールから外径側へ延び、外径側先端部に掘削ビットが設けられた掘削部材と、
   前記掘削部材を前記ガイドレールに沿って駆動するための掘削部材駆動機構と、を備えることを特徴とする杭坑拡幅装置。
2. 前記掘削部材駆動機構は、一端が前記支持体に回動可能に連結され、他端が前記掘削部材に回動可能に連結された伸縮機構を含むことを特徴とする請求項１記載の杭坑拡幅装置。
3. 前記ガイドレール傾斜角調整機構は、基部と、この基部に対して伸縮するロッド部とを有する伸縮機構を含み、前記基部及び前記ロッド部の何れか一方が前記支持体に取り付けられ、何れか他方が前記ガイドレールに回動可能に連結されていることを特徴とする請求項１又は２記載の杭坑拡幅装置。
4. 前記基部は、前記支持体に対して上下方向の位置を調整可能に取付けられていることを特徴とする請求項３記載の杭坑拡幅装置。
5. 鉛直方向に伸縮可能であり、かつ、下端部に前記支持体が連結される伸縮機構を備え、この伸縮機構の上部が前記回転体に取り付けられることを特徴とする請求項１〜４のうち何れか１項記載の杭坑拡幅装置。
6. 請求項１〜５のうち何れか１項記載の杭坑拡幅装置を用いて場所打ちコンクリート杭の杭坑の拡幅部を掘削する方法であって、
   前記ガイドレール傾斜角調整機構により前記ガイドレールの前記傾斜角を、掘削すべき拡幅部の角度に応じて設定する工程と、
   前記杭坑拡幅装置を前記回転体に取り付けて、掘削済みの杭坑の内部に挿入する工程と、
   前記掘削部材駆動機構により、前記掘削部材を前記ガイドレールに沿って駆動しながら、前記杭坑拡幅装置を前記杭坑内で降下させる工程と、を備えることを特徴とする杭坑拡幅部の掘削方法。
   
   

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