JP2010255371A - 掘削装置 - Google Patents

Abstract

【課題】掘削装置において、拡大翼の縮閉時に拡大翼が半閉じの状態にならないようにする。
【解決手段】掘削装置は、駆動軸１２の下端部にその一端部が駆動軸１２に取り付けたブラケット２０に枢着された拡大翼３０及び拡大翼３０を拡縮駆動する駆動機構Ｍを備える。拡大翼３０の内側にその一端部が前記ブラケット２０に揺動自在に枢着された補助翼５０を設ける。これにより、前記拡大翼３０が縮閉するとき、補助翼５０は前記拡大翼３０と前記駆動軸１２間で邪魔板として働き、所定寸法以上の礫又は土塊の挟み込みを妨害する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、掘削装置に関し、既製杭工法において掘削孔の底部に根固め部を形成するための拡大翼を備えた掘削装置において、拡大翼を縮閉するときに拡大翼と掘削軸との間に大きな礫や土塊等が挟まって拡大翼が半閉じの状態になるのを防止する掘削装置に関する。

従来、例えば既製杭工法において掘削孔の底部根固め部を形成するために拡縮駆動手段により拡縮可能な拡大翼を用いて拡大孔を掘削することが行われている（特許文献１参照）。
このような拡縮駆動手段を用いて拡大翼を縮閉する場合に、拡大翼を拡縮自在に枢着した本体（掘削ロッド）と拡大翼との間に礫や土塊が挟まると、拡大翼は半閉じの状態で縮閉が停止することがある。

例えば、上記特許文献１に記載された掘削装置（中空杭中掘り埋め込み装置）において、掘削孔を掘削した後、拡大翼を下端部に装着したロッド（掘削軸）を引き上げる場合、拡大翼が半閉じの状態では中空杭内に挿通することができない。
そこで、特許文献１に記載された発明では、拡大翼と本体（掘削ロッド）との間に土塊を挟み込んで拡大翼が縮閉不能になったときには、図５に示すように、拡大翼が連結されたスクリューロッド２を引き上げ、半閉じの拡大翼７を鋼管杭１の下端に当て、さらにその状態でスクリューロッド２を引き上げて、拡大翼７を強制的に下方へ押圧し、それにより剪断可能ピン２０を剪断して拡大翼７と作動リンク１８とのジョイントを断つようにしている。

しかしながら、特許文献１に記載された発明は、拡大翼の半閉状態を解消するために、鋼管杭内に強制的に引き込んでその強制力により拡大翼と作動リンクとの接続を断つ構造であるため、拡大翼を鋼管杭内に引き込む構造が前提であり、そのような構造を持たない掘削装置には適用し難いものである。
また、上記発明は、拡大翼が半閉じになったときには、拡大翼と作動リンクとを連結するピンを破断する構造であるから、破断したピンの取り換えが必要であることに加え、その間の作業の停滞などの問題がある。

特開２００５−３１５０５２号公報

本発明は、拡大翼を備えた掘削装置における上記従来の問題を解決するために成されたものであって、その目的は、拡大翼を縮閉するときに大きな礫や土塊などを挟み難くした掘削装置を提供することである。

請求項１の発明は、掘削軸の下端部にその一端部が枢着された拡大翼及び前記拡大翼を拡縮駆動する駆動機構を備えた掘削装置であって、前記拡大翼が縮閉するとき、前記拡大翼と前記掘削軸間に所定寸法以上の礫又は土塊の挟み込みを妨害する部材を備えたことを特徴とする掘削装置である。
請求項２の発明は、請求項１に記載された掘削装置において、前記礫又は土塊の挟み込みを妨害する部材は、前記拡大翼の内側でその一端部が前記掘削軸に揺動自在に枢着された補助翼であることを特徴とする掘削装置である。
請求項３の発明は、請求項１に記載された掘削装置において、前記礫又は土塊の挟み込みを妨害する部材は、前記拡大翼の枢着部を含むその近傍を、所定の大きさ未満の礫又は土塊の通過のみを許容する邪魔板部材であることを特徴とする掘削装置である。
請求項４の発明は、請求項３に記載された掘削装置において、前記邪魔板部材は、通過する礫又は土塊の大きさを規制する間隔で平行に配置した複数の棒又はワイヤーを有することを特徴とする掘削装置である。
請求項５の発明は、請求項３又は４に記載された掘削装置において、前記邪魔板部材は、掘削軸に取り外し及び交換可能に取り付けられていることを特徴とする掘削装置である。
請求項６の発明は、請求項３ないし５のいずれかに記載された掘削装置において、前記邪魔板部材は、前記拡大翼を挟んで前記掘削軸に取り付けられていることを特徴とする掘削装置である。

本発明によれば、拡大翼と掘削ロッド（回転軸）の間に大きな礫や土塊などが侵入するのを防止するので、拡大翼が縮閉するときにそれが半閉じの状態で停止することはない。

本発明の第１の実施形態に係る掘削部の正面図である。 拡大翼による掘削を終了した状態の縦断面図である。 本発明の第２の実施形態に係る掘削部の正面図である。 本発明の第３の実施形態に係る掘削部の正面図である。 従来の掘削装置の掘削部の正面図である。

第１の実施形態
本発明をその実施形態について図面を参照して説明する。
図１は、本発明の第１の実施形態の掘削装置の拡大ヘッドを示す正面図であり、図１Ａは拡大翼が縮閉した状態を、また図１Ｂは拡開した状態を示す正面図である。
本実施形態の掘削装置は、掘削軸１１の下端部に取り付けた螺旋状の掘削刃１４と、螺旋状の掘削刃１４の上部に取り付けた拡大翼３０を備えた掘削部１０とからなっている。
掘削軸１１の上端部は、それよりも大径の駆動軸１２内に嵌合されており、上記駆動軸１２の内周面に形成された図示しないカム片と掘削軸１１の外周面に形成された上記カム片が係合する螺旋状のカム溝により、駆動軸１２を一方側に回転すると掘削軸１１が駆動軸１２に対して相対的に上下動するように構成されている。

掘削部１０は、駆動軸１２を両側から挟むようにして取り付けた一対のブラケット２０と、ブラケット２０の駆動軸１２から側方に突出した部分にピン部材２２で枢着され、駆動軸１２を含む平面内において上下方向に揺動自在に取り付けた一対の拡大翼３０、その駆動機構Ｍとから成っている。

拡大翼３０は、例えば、その先端側上面に複数の掘削刃が設けられており、掘削刃と上記ピン部材２２間の適宜の位置（中間位置という）に、駆動機構Ｍの支持杆４０の他端がピン４４によって枢着されている。
支持杆４０は、その一端は、掘削軸１１と共に駆動軸１２に対して上下動する可動側であるブラケット１３に枢着されている。

以上の構造において、図１Ａの状態から駆動軸１２を一方側に回転させることにより、上記掘削軸１１を駆動軸１２に対して相対的に上昇させ、それに伴って、上記ブラケット１３にピン部材４２で枢着された支持杆４０の一端部が上昇する。支持杆４０が上昇すると、一対の支持杆４０はピン部材４２の回りで所定角度回転し、かつその先端で拡大翼３０の中間位置を押し上げ、拡大翼３０は、ブラケット２０のピン部材２２の回りで上方に回転して図１Ｂに示すように拡開する。

掘削は、拡大翼３０を拡大しつつ行い、拡大翼３０が完全に拡開したときは、その状態で拡大翼３０を回転しつつ徐々に引き上げながら行う。これによって掘削孔ｈの周りに拡大孔Ｈ（図２参照）を掘削して根固め部が形成される。以上は、従来のプレボーリング工法における根固め部掘削方法と同じである。

ここで、拡大孔Ｈが形成された後、上記駆動軸１２を逆方向に回転させると、掘削軸１１は駆動軸１２に対して相対的に回転し、上記カム片及びカム溝との係合によりブラケット１３が下降し、したがってピン部材４２が下降すると、支持杆４０の他端に枢着された拡大翼３０を引き下げる。したがって、拡大翼３０はピン部材２２の回りで縮閉する方向に旋回する。

この縮閉過程で、拡大翼３０、駆動軸１２と拡大翼３０の内側とに間に大きな礫や土塊が挟まると、拡大翼３０の縮閉が停止し、拡大翼３０は半閉じの状態でそれ以上縮閉できない。
拡大翼３０が半閉じの状態で停止すると、掘削部１０を地上に引き出すため、駆動軸１２を上昇させると、図２に模式的に示すように、反閉じした拡大翼３０はプレボーリングされた掘削孔ｈの下端に当接して上方に引き上げることが出来ない。

そこで、本実施形態では、駆動軸１２と拡大翼３０との間に、一端を上記ブラケット２０のその内側に（外側でもよい、つまり、駆動軸１２と拡大翼３０の取り合いにより、抱き合わせる場合は内側で、単一の場合は外側になる）ピン部材５２により旋回自在に枢着された補助翼５０を設け、これを邪魔板として機能させ、大きな礫などが駆動軸１２と拡大翼３０との間に挟まることを未然に防止している。

即ち、補助翼５０は、拡大翼３０よりも短く、拡大翼３０を縮閉したときにその枢着部近傍の区域において邪魔板部材としての機能が発揮するよう、図１に示すように、ブラケット２０に一端をピン部材５２により揺動自在に取り付けられている。その形状は棒状或いは板状など自由であるが、駆動軸１２の回転に伴い拡大翼３０とともに掘削した土砂の中で回転することになるため、鉄等の材料でかつ回転時に礫や土砂等で壊されない強度を備えていることが必要である。

本実施形態の掘削装置は、拡大翼３０の取り付け部分に補助翼５０を設けたことにより、駆動軸１２を回転しつつ上述のように拡大翼３０を縮閉する場合、駆動軸１２と拡大翼３０との間には、大きな礫などはこれに阻まれて駆動軸１２と拡大翼３０間に侵入することができず、したがって、拡大翼３０と駆動軸１２間に大きな礫などが挟まることがない。また、補助翼５０は、ピン部材５２の回りで自由に旋回可能であるため、駆動軸１２と補助翼５０間、及び補助翼５０と拡大翼３０間に多少大きな礫などが侵入しても、補助翼５０が回転時の振動により揺動するため挟まることなく落下する。

本実施形態によれば、駆動軸１２に取り付けたブラケット２０に対して、単に補助翼５０を揺動自在に取り付けるだけで、拡大翼３０が縮閉の最後の段階で拡大翼３０の内側と駆動軸１２との間の、とくに、拡大翼３０のブラケット２０の枢着部近傍の隙間を塞ぐことができる。そのため、ブラケット２０の枢着部近傍の隙間に大きな礫などが挟まって、拡大翼３０が半閉じの状態になることが防止できる。

第２の実施形態
第１の実施形態では、拡大翼３０のブラケット２０の枢着部近傍と駆動軸１２周面との間の領域に補助翼５０を配置して、縮閉工程の段階で上記領域に礫や土塊が流れ込まないようにして拡大翼３０の半閉じ状態を防止したが、これは、拡大翼３０の縮閉がある程度の段階にならないと邪魔板としての機能は出し難い。そのため、希であるとしても、拡大翼３０の縮閉工程の比較的初期の段階で補助翼５０と拡大翼３０との間に極めて大きな礫や大塊となった土砂を挟み込むとやはり拡大翼３０が半閉じとなることも考えられる。

そこで、第２の実施形態では、縮閉する拡大翼３０の位置に関係なく、拡大翼３０のブラケット２０の枢着部近傍と駆動軸１２周面との間の領域に、大きな礫や土塊が流れ込まないように、いわば「ふるい」の原理で、仮に挟んでも、拡大翼３０が半閉じ状態にならない程度の礫や土塊のみを通し、それよりも大きな礫などは通さないようにした邪魔板部材（又はスクリーニング部材）を作成して、これを駆動軸１２と一体に取り付けるようにしている。

即ち、第２の実施形態では、図３に示すように、拡大翼３０のブラケット２０の枢着部と駆動軸１２周面との間の領域を含む、その上下の領域に欄干状の邪魔板部材６０が配置されるように、邪魔板部材６０を駆動軸１２に取り付けることで、大きな礫や土塊などの挟み込み防止機能を一層向上させたものである。

即ち、第２の実施形態は、図３に示すように、拡大翼３０やその駆動機構Ｍ等は第１の実施形態と同様であり、ブラケット２０にピン部材２２で枢着されている位置を中心に、邪魔板部材６０を例えばボルト（図示せず）などによりブラケット２０に取り付けた構造になっている。

邪魔板部材６０は、図３に示すように、例えば鋼鉄でできた上下枠６１，６２に綱製のワイヤー或いは丸棒や角棒６４などを溶接その他周知の取り付け手段により欄干状に取り付けた構造になっており、その邪魔板部材６０の横幅は、予め形成された掘削孔内に納まる寸法に構成されている。
この邪魔板部材６０をブラケット２０に取り付けるに際しては、例えばその上下の中心と拡大翼３０のピン部材２２の位置を合わせて、上記ブラケット２０に一体に取り付けるのが好ましいが、邪魔板部材６０は、縮閉する拡大翼３０が駆動軸１２との間に大きな礫や土塊を挟み込んで、半閉じの状態にならない位置であればどのような位置に取り付けてもよい。

ここで、邪魔板部材６０を構成する上記ワイヤー或いは丸棒又は角棒６４の間隔は任意であり、その間隔を調整することにより邪魔板部材６０を通過できる礫などの大きさを規制することができる。また、邪魔板部材６０の形状は、拡大翼３０が縮閉するとき拡大翼３０の内側と駆動軸１２との間に大きな礫や土塊などが挟まって、拡大翼３０が半閉じの状態になることを防止できれば任意であり、ワイヤ或いは上記棒の取り付け方向も縦とは限らず横でも或いは斜めでもよい。また、縦横或いは斜めに格子状に配置してもよい。ただ、上記間隔を狭くすると、駆動軸１２の回転時の抵抗がそれだけ大きくなるから、拡大翼３０が半閉じとならない範囲で、間隔を適宜調節する。

本実施形態では、上記邪魔板部材６０をブラケット２０に一体に取り付け、これを駆動軸１２、拡大翼３０と共に回転させることにより、拡大翼３０で掘削した土塊を攪拌し、かつ掘削土砂を崩しながら掘削を行うことができるという利点がある。

上記邪魔板部材６０は、例えば図示しない取り付けボルトを外すことにより容易に交換可能である。
したがって、掘削する地盤により格子間隔を変えたり、或いは上下方向の寸法を変更した邪魔板部材６０を選択して取り付けることができる。
本実施形態の邪魔板部材６０を用いることにより、拡大翼３０の縮閉位置に関係なく、拡大翼３０のブラケット２０との枢着部近傍には、一定寸法よりも大きな礫や土塊は侵入しないから、拡大翼３０が半閉じ状態で動かなくなることはない。
邪魔板部材６０は、拡大翼３０の一方の面にのみ設けても駆動軸１２の回転方向を、邪魔板部材６０が常に上流側になるようにすればよいが、拡大翼３０の両面にそれぞれ設けることが望ましい。

第３の実施形態
次に、邪魔板部材６０の他の適用例について説明する。
図４は、他の実施形態に係る、右半分を内部が見えるようにして示した掘削軸１１ａの下部に設けた掘削部１０ａの正面図であり、上記邪魔板部材６０を別の掘削装置の掘削軸１１ａの下端近傍に設けた例を示す。
この掘削装置の拡大翼３０ａは、ピン部材２２ａの周りに旋回自在に設けられており、そのピン部材２２ａの反対側は係合突部３０ｂに形成されている。

係合突部３０ｂは、掘削軸１１ａの内部に設けた油圧シリンダ１６の凹部１６ａに係合しており、上記シリンダ１６の上下動に伴って拡大翼３０ａが上下に旋回するようになっている。
この拡大翼３０ａの先端には掘削刃３２ａが拡開時に下向きなるように設けられている。
したがって、拡大孔Ｈを掘削する場合は、拡大翼３０ａを開きながら下降させて回転させる。邪魔板部材６０の機能は同じである。また、邪魔板部材６０は、この場合も、拡大翼３０ａを両側から挟むように配置することが望ましいが、拡大翼３０ａの一方側に取り付けるものであってもよい。邪魔板部材６０の取付位置は第２の実施形態と同様であり、地盤に合わせて例えばボルトナットなどの固着手段で着脱することにより交換可能である。

邪魔板部材６０のその他の構成は全て第２の実施形態のものと同じである。
以上、説明したように、邪魔板部材６０は掘削軸の下部に拡大翼を備えた掘削装置には全て適用可能である。

なお、第３の実施形態において、邪魔板部材６０を設ける代わりに第１の実施形態に示したと同様の補助翼５０を、掘削軸１１ａと拡大翼３０ａとの間に、一端を上記掘削軸１１ａに直接又はブラケット介して枢着して旋回自在に設け、これを邪魔板として機能させ、大きな礫などが駆動軸１２と拡大翼３０との間に挟まることを防止するよう構成することもできる。
その場合の作用効果は第１の実施形態におけると同様である。

１０，１０ａ・・・掘削部、１１，１１ａ・・・掘削軸、１２・・・駆動軸、１３，２０・・・ブラケット、１４・・・掘削刃、２２，２２ａ，４２，５２・・・ピン部材、３０，３０ａ・・・拡大翼、３２，３２ａ・・・掘削刃、４０・・・支持杆、５０・・・補助翼、６０・・・邪魔板部材。

Claims (6)

1. 掘削軸の下端部にその一端部が枢着された拡大翼及び前記拡大翼を拡縮駆動する駆動機構を備えた掘削装置であって、
   前記拡大翼が縮閉するとき、前記拡大翼と前記掘削軸間に所定寸法以上の礫又は土塊の挟み込みを妨害する部材を備えたことを特徴とする掘削装置。
2. 請求項１に記載された掘削装置において、
   前記礫又は土塊の挟み込みを妨害する部材は、前記拡大翼の内側でその一端部が前記掘削軸に揺動自在に枢着された補助翼であることを特徴とする掘削装置。
3. 請求項１に記載された掘削装置において、
   前記礫又は土塊の挟み込みを妨害する部材は、前記拡大翼の枢着部を含むその近傍を、所定の大きさ未満の礫又は土塊の通過のみを許容する邪魔板部材であることを特徴とする掘削装置。
4. 請求項３に記載された掘削装置において、
   前記邪魔板部材は、通過する礫又は土塊の大きさを規制する間隔で平行に配置した複数の棒又はワイヤーを有することを特徴とする掘削装置。
5. 請求項３又は４に記載された掘削装置において、
   前記邪魔板部材は、掘削軸に取り外し及び交換可能に取り付けられていることを特徴とする掘削装置。
6. 請求項３ないし５のいずれかに記載された掘削装置において、
   前記邪魔板部材は、前記拡大翼を挟んで前記掘削軸に取り付けられていることを特徴とする掘削装置。

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