JP2015017418A - 現場造成杭の構築装置および現場造成杭の構築方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 掘削ロッドへの掘削ヘッドの組付作業を容易に行うことができるとともに、現場造成杭の構築工事のコストを低減することのできる、現場造成杭の構築装置と前記構築装置を用いた現場造成杭の構築方法を提供する。
【解決手段】 杭孔を掘削形成後、掘削ロッド６と掘削刃結合枠１４間の係合を解除して掘削ロッド内に配置されたワイヤ１８を引き上げると、リフトアーム１５が軸ピン１７回りに水平姿勢から上方に回動し、掘削刃結合枠１４に対する第２掘削刃１３の固定が解除され、掘削刃結合枠１４と一体の第１掘削刃１２と、第２掘削刃１３のそれぞれの係合段部１２Ａ、１３Ａが蓋体１１の下面から外れて、掘削刃アセンブリ７Ａが蓋体１１から分離される。その後、杭孔底部に蓋体１１を残して掘削ロッド６を上昇させながら杭孔内に杭材料を充填し、掘削刃アセンブリ７Ａはワイヤ１８で吊って地上に回収する。
【選択図】 図２

Description

本発明は、地中に現場で造成して建造物を支持する現場造成杭の構築装置と、その装置を用いた現場造成杭の構築方法に関する。

従来、特に小規模住宅等の基礎杭としての小径の現場造成杭を打設する場合においては、例えば、特許文献１に記載されているような、掘削刃有する掘削ヘッド（底板）を取り付けた中空円筒状の掘削ロッド（鋼管）を地中の目的の深さまで掘進して侵入させ、前記掘削ロッド内に生コンクリートやモルタル等の杭材料を投入して充填後、掘削ヘッドを地中に残したまま掘削ロッドを引き上げて杭材料を杭孔内に流し込んで固化させる方法が用いられている。このような掘削ヘッドは、杭の支持力を大きくする目的で鋼管杭の先端に大径の螺旋状底板を付けているのが一般的である。

ところが、小規模住宅等の基礎に使用することを目的とした現場造成杭は、支持荷重が小さいため杭径が小さく、安価な生コンクリート等の杭材料を使用して構築されており、下端の面積が周面の面積に比較して非常に小さいので、杭径に略等しい小径の掘削ヘッドを用いて杭周囲の地盤を乱さないように掘削すれば、杭の支持力を杭の周面摩擦のみから計算して杭の設計を行うことが可能である。

したがって、このような小径の現場造成杭では、掘削ヘッドを地中に残しても杭の支持力には殆ど寄与しないが、造成する杭の本数分だけ掘削ヘッドを消耗部品として用意すると、掘削ヘッドのために工事コストが高くなる問題があった。

そこで、この問題を解決するために、特許文献２に記載されているように、複数に分割可能な部分を合体させた掘削ヘッドを掘削ロッド先端に装着して地面を掘削し、生成した杭孔に杭材料を流し込んだ後、掘削ロッドを上昇させる際に、掘削ヘッドが各部分に分解され、これらの部分がそれぞれワイヤ（可撓性条体）で吊られて、杭材料が満たされた杭孔の中を通って地上に回収できるようにした提案がなされている。

特開２００５−１３３２８９号公報 特開２０１３−９１９０２号公報

前述した特許文献２に記載されている発明は、掘削ヘッドを回収して再度使用することが可能であるため、特に、現場造成杭の打設本数が多い場合には、工事コストの低減に極めて効果的である。

しかしながら、前記特許文献２に記載されている発明においては、掘削ヘッドが合体・分離可能な複数の分割体からなり、これらの分割体を合体させたときに、掘削ロッドの下端開口部に回転が規制された状態で嵌合される蓋体と、その下面に突設する掘削刃が構成される構造であり、また、それぞれの分割体がワイヤ（可撓性条体）で掘削ロッド側に連結されているため、掘削ロッド下端への組み付けに時間がかかるとともに、各分割体の形状が複雑で高い加工精度が必要であるため、製造コストが高くなる問題があった。

そこで、本発明は、前述したような従来技術における問題を解消し、掘削ロッドへの掘削ヘッドの組付作業を容易に行うことができるとともに、現場造成杭の構築工事のコストを低減することのできる現場造成杭の構築装置と、前記構築装置を用いた現場造成杭の構築方法を提供することを目的とする。

前記目的のために提供される本発明の現場造成杭の構築装置は、作業車のガイド柱に上下動可能に支持される駆動ヘッドと、前記駆動ヘッドに上端が支持されて回転駆動される中空円筒状の掘削ロッドと、前記掘削ロッドの下端に着脱自在に装着される掘削ヘッドとを備えており、前記掘削ヘッドは、掘削刃アセンブリと、掘削ロッドの内周面を直径方向に横断する長さのスリット孔を有するとともに、上面外周部に当該掘削ロッドの下端開口部外周面に着脱自在に嵌合する環状縁部を有する円形の蓋体から構成されている。

前記掘削刃アセンブリはさらに、前記スリット孔から蓋体下方に突出する部分が、当該蓋体の中心軸線に対して左右対称に配置され、それぞれ、当該スリット孔の直径方向両側の端から張り出して蓋体下面に当接する水平な係合段部を有する、ヒレ状の第１掘削刃及び第２掘削刃と、前記第１掘削刃と一体に連結され、掘削ロッド内で、蓋体上面に長手方向を前記スリット孔と平行に配置されて、第２掘削刃をその上縁部の係合段部近傍位置で、垂直面内で回動自在に軸支する掘削刃結合枠と、長手方向の一方の端部が、掘削ロッド内に配置される可撓性条体の下端と連結され、他方の端部が、第２掘削刃の上縁部の係合段部側と反対側に形成されたリフトアーム連結部と、垂直面内で回動自在に軸着されたリフトアームから構成されている。

前記リフトアームは、掘削刃結合枠上面に水平に倒伏した姿勢において、当該掘削刃結合枠に設けられた係止部材と係合して第２掘削刃を掘削刃結合枠に対して固定する鉤部を有し、前記掘削刃結合枠は、その長手方向の一端部の一方の側面と他端部の他方の側面に、掘削ロッドの内周面に設けられた一対の係合部とそれぞれ、掘削時の掘削ロッドの回転の向きで係合して、当該掘削ロッドに対する相対回転と下方への抜け出しを阻止する一対の係合部を有している。

杭孔掘削後、掘削ロッドを僅かに逆転させて、前記掘削刃結合枠側の一対の係合部と、掘削ロッド側の一対の係合部どうしの係合を解除し、可撓性条体を引き上げることにより、リフトアームの鉤部と掘削刃結合枠の係止部材との係合が解除され、掘削刃アセンブリが杭孔底部で蓋体から上方に分離される。

本発明の現場造成杭の構築装置においては、掘削ロッドの上端もしくは途中箇所に設けられた連結部近傍の下方内側に、可撓性条体を巻き上げるリールの軸を着脱自在に支持する軸受部材が取り付けられていることが望ましい。

また、本発明の現場造成杭の構築方法は、前記発明に係る構築装置を用いて現場造成杭を構築する方法であって、蓋体のスリット孔に第１掘削刃及び第２掘削刃を差し込み、蓋体と掘削刃アセンブリを結合して掘削ヘッドを組み立てるとともに、下端がリフトアームに連結された可撓性条体を掘削ロッドの内側を通してその上端を、前記掘削ロッドの上端もしくは途中箇所に設けられた連結部近傍の下方内側の所定位置に係着し、前記リフトアームの鉤部を掘削刃結合枠の係止部材と係合させた状態で、直立させた掘削ロッドの下端開口部に掘削ヘッドを装着する第１の工程と、掘削ロッドを掘削方向に回転させながら地中を下降させて、目的の深度まで杭孔を掘削した後、掘削ロッドを僅かに逆転させて、掘削刃アセンブリの掘削刃結合枠側の一対の係合部と、掘削ロッド側の一対の係合部どうしの係合を解除する第２の工程と、掘削ロッドの地面近傍位置で地上に露出している掘削ロッドの上端もしくは途中箇所に設けられた連結部から上方部分を切り離し、その開口部から当該連結部下方の掘削ロッド内に杭材料を充填する第３の工程と、前記掘削ロッド内の可撓性条体を引き上げて掘削刃アセンブリを蓋体から分離し、掘削ロッド内に退避させる第４の工程と、前記掘削ロッド上端の連結部に前記上方部分を連結し、掘削ロッドを回転させながら上昇させることにより、当該掘削ロッドの下端開口部から蓋体を分離して杭孔底部に残し、前記杭孔内に掘削ロッド内の杭材料を放出して充填する第５の工程と、杭孔内への杭材料の充填が完了後、掘削ロッドを続けて地上の所定の高さまで上昇させることにより、可撓性条体を介して掘削刃アセンブリを杭孔の杭材料の中から地上に引き上げて回収する第６の工程を含むものである。

本発明の現場造成杭の構築方法においては、第４の工程は、掘削ロッドの連結部近傍の下方内側に、リールを回転自在に取り付け、可撓性条体の上端を前記リールに係着して巻き上げることにより行うとともに、掘削刃アセンブリのリフトアームと連結されている前記可撓性条体の下端近傍位置にフロートを取り付け、前記フロートを掘削ロッド内に充填されている杭材料に浮かべてその浮力で掘削刃アセンブリを当該掘削ロッド内に支持する工程を含んでいることが望ましい。

請求項１に記載された発明に係る現場造成杭の構築装置によれば、掘削刃アセンブリは、掘削刃結合枠に対して第１掘削刃が一体化されているとともに、第２掘削刃が垂直面内で回動自在に軸支され、また、この第２掘削刃にリフトアームが垂直面内で回動自在に軸着された簡単な構造であるため、蓋体と掘削刃アセンブリを結合して掘削ヘッドを組み立てる作業を容易に行うことができる。

また、リフトアームを可撓性条体によって引き上げる動作によって、掘削刃固定枠に対して第２掘削刃の固定が解除され、その結果、第１掘削刃と第２掘削刃の各係合段部と蓋体下面との係合が解除される構造であるので、掘削刃アセンブリを杭孔底部で蓋体から容易に且つ確実に分離して地上に回収することができる。

また、掘削時に、第１掘削刃と第２掘削刃に作用する掘削抵抗の負荷は、掘削刃結合枠を介して掘削ロッドに伝達され、蓋体には大きな負荷が作用しない構造であるため、蓋体は、肉薄な鋼板で製作することが可能であり、また、その構造も単純であるため、製作コストを安くできる。

その結果、現場造成杭の打設後は、安価な蓋体のみを地中に残し、比較的高価な掘削刃アセンブリは回収して再利用することができるため、特に、現場造成杭の打設本数が多い工事の場合には、大幅な工事コストの削減を図ることができる。

請求項２に記載された発明に係る現場造成杭の構築装置によれば、前述した請求項１の発明の効果に加えてさらに、掘削刃アセンブリの重量が大きい場合等において、掘削刃アセンブリを蓋体から分離してその全体部分を掘削ロッド内に退避させる作業を容易且つ確実に行うことができる。

請求項３に記載された発明に係る現場造成杭の構築方法によれば、掘削ヘッドの比較的高価な構成部分である掘削刃アセンブリを杭孔掘削後に回収して再利用することができるので、特に、現場造成杭の打設本数が多い場合には、大幅な工事コストの削減を図ることができる。

請求項４に記載された発明に係る現場造成杭の構築方法によれば、リールを用いることにより、掘削刃アセンブリの重量が大きい場合でも、掘削刃アセンブリを蓋体から分離してその全体部分を掘削ロッド内に退避させる作業を容易且つ確実に行うことができる。

また、掘削ロッドを上昇させながら、杭孔内に杭材料を充填していく際に、掘削刃アセンブリがフロートの浮力で杭孔の上方位置に保持されているため、杭材料内を掘削刃アセンブリが攪拌しながら通過する距離が短くなるので、杭材料内に発生する気泡を極力排除して杭の品質向上を図ることができる。

本発明の１実施形態における、現場造成杭の構築装置を装着した作業車の側面図である。 図１に示す構築装置に用いられる掘削ロッドの内部構造を示す部分断面図である。 図１に示す構築装置に用いられる掘削ロッドの下端に装着される蓋体の斜視図である。 図３に示す蓋体の平面図である。 図１に示す構築装置の掘削ヘッド部分を下方から見た斜視図である。 第１掘削刃及び掘削刃結合枠の斜視図である。 第２掘削刃の斜視図である。 リフトアームの斜視図である。 掘削刃アセンブリを折り畳んだ状態を示す側面図である。 掘削刃アセンブリを伸展した状態を示す側面図である。 掘削ロッドの下端部を下方から見た斜視図である。 掘削ロッドの下端部の水平断面図である。 図１に示す構築装置を用いた現場造成杭の構築方法の各工程を順に説明した図である。 図１に示す構築装置を用いた現場造成杭の構築方法の各工程を順に説明した図である。 図１に示す構築装置を用いた現場造成杭の構築方法の各工程を順に説明した図である。

以下、本発明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１実施形態における現場造成杭の構築装置を装着した作業車の側面図であって、同図に示すように、本発明の構築装置１は、作業車２に、アーム３を介して支持されているガイド柱４に対して上下動可能に支持される駆動ヘッド５、前記駆動ヘッド５に上端が支持されて回転駆動される、中空円筒状の掘削ロッド６、及び、前記掘削ロッド６の下端開口部に装着される掘削ヘッド７から構成されている。

作業車２は、クローラ２Ａで走行移動が可能で、作業内容に応じて、アースオーガ等の様々な作業装置を取り付けて使用可能な車両である。ガイド支柱４には、その上下の端部に一対のガイドシーブ８Ａ、８Ｂが設けられており、これらのガイドシーブ８Ａ、８Ｂ間に昇降チェーン９が掛け渡されている。

前記昇降チェーン９には駆動ヘッド５が連結されていて、当該昇降チェーン９を図示しない駆動手段で駆動することによって、駆動ヘッド５がガイド柱４に沿って昇降移動する構造になっている。

駆動ヘッド５の下面には、正逆両方向に回転可能な駆動軸５Ａが下方に突出して設けられている。前記駆動軸５Ａは、掘削ロッド６の上端に連結部６Ａを介して設けられている被駆動軸１０と切り離し可能に連結されていて、駆動軸５Ａが駆動されると、被駆動軸１０と掘削ロッド６は一体となって回転されるようになっている。

掘削ロッド６は、上端の連結部６Ａで被駆動軸１０と切り離し可能に連結されている。また、掘削ロッド６には、その長手方向の複数箇所にも連結部が設けられていて、必要に応じてこれらの連結部でその上下の部分が切り離し可能に構成されている。

掘削ロッド６の下端に装着される掘削ヘッド７は、図２に示すように、掘削刃アセンブリ７Ａと蓋体１１から構成されている。掘削刃アセンブリ７Ａはさらに、第１掘削刃１２、第２掘削刃１３、掘削刃結合枠１４、及び、リフトアーム１５から構成されている。

蓋体１１は、図３及び図４に示すように、前記掘削ロッド６の内周面を直径方向に横断する長さの細長いスリット孔１１Ａを有する、外周輪郭が円形の鋼板で製作されていて、その上面外周部には、前記掘削ロッド６の下端開口部の外周面に着脱自在に嵌合する環状縁部１１Ｂが設けられている。

前記第１掘削刃１２と第２掘削刃１３はそれぞれ、スリット孔１１Ａに略等しい厚さでここを通過可能なヒレ状の厚鋼板で製作されていて、図５に示すように、スリット孔１１Ａを貫通して蓋体１１の下方に突出し、それぞれの突出部分は、蓋体１１の中心軸線に対して左右対称な形状を有している。

また、第１掘削刃１２と第２掘削刃１３にはそれぞれ、スリット孔１１の端から蓋体１１の直径方向両側の端から張り出して、蓋体１１の周縁部下面に係合する、水平な係合段部１２Ａ、１３Ａが形成されている。

図６に示すように、第１掘削刃１２は、掘削刃結合枠１４の下面と一体に連結されている。掘削刃結合枠１４の左右側面間の幅は、第１掘削刃１２の厚みよりやや広く形成されていて、その両側の側面は第１掘削刃１２の左右両側から張り出している。

また、掘削刃結合枠１４は、図２に示すように、その長手方向が蓋体１１のスリット孔１１Ａと平行になるように、第１掘削刃１２を前記スリット孔１１Ａに上方から差し込んだ状態で、掘削ロッド６の下端部内側で蓋体１１の上面に配置される。また、掘削刃結合枠１４は、掘削ロッド６の内径に近い長さに形成されている。

図６に示すように、掘削刃結合枠１４には、第１掘削刃１２が連結されている側と反対側の端部から、長手方向の途中位置まで溝１４Ａが形成されている。この溝１４Ａは、第１掘削刃１２ならびに第２掘削刃１３の厚みと略等しい幅を有し、その中に第２掘削刃１３が侵入できるようになっている。

また、この掘削刃結合枠１４の長手方向の、溝１４Ａの開放端側近傍位置には、掘削刃結合枠１４の両側面間を、前記溝１４Ａを挟んで水平に貫通する軸孔１４Ｂが形成されている。この軸孔１４Ｂは、第２掘削刃１３Ａを掘削刃結合枠１４に連結する軸ピン１６を嵌挿するために設けられている。

図７に示すように、第２掘削刃１３には、その係合段部１３Ａ上方の近傍位置に、前記軸ピン１６が貫通する軸孔１３Ｂが形成されており、掘削刃結合枠１４と第２掘削刃１３は、この軸ピン１６を中心に、垂直面内で相対的に回動可能になっている。

また、第２掘削刃１３の上縁部の軸孔１３Ｂ側とは反対側の端部には、やや上方に傾斜して延びるリフトアーム連結部１３Ｃが設けられていて、その先端部には軸孔１３Ｄが形成されている。

前記リフトアーム連結部１３Ｃの左右の両側面には、前記軸孔１３Ｄと同心状に、一対のボス部１３Ｅが突設されている。なお、これらのボス部１３Ｅの左右両端面の間隔は、掘削刃結合枠１４の左右幅に略等しく設定されている。

図２に示すように、第２掘削刃１３とリフトアーム１５は、軸ピン１７を介して連結されている。図８に示すように、リフトアーム１５には、その長手方向の一方の端部上面に、連結片１５Ａが設けられている。

前記連結片１５Ａは、掘削ロッド６内に通されている、可撓性条体としての鋼製のワイヤ１８の下端に固定された連結金具１９と、連結ピン２０を介して相互に垂直面内で回動自在に連結されている。

また、リフトアーム１５の他方の端部は、左右両側に二股状に分岐して、左右一対の係合片１５Ｂが形成されている。これらの係合片１５Ｂの上部にはそれぞれ、前記軸ピン１７を嵌入する軸孔１５Ｃが形成されており、また、それぞれの下部には鉤部１５Ｄが設けられている。

前記一対の係合片１５Ｂの対向間隔は、前述した第２掘削刃１３の一対のボス部１３Ｅの端面間の間隔ならびに、掘削刃結合枠１４の左右幅に適合する間隔に設定されており、これらの係合片１５Ｂの間に、第２掘削刃１３のリフトアーム連結部１３Ｃを侵入させて、軸孔１３Ｄと軸孔１５Ｃ間に軸ピン１７を通すことにより、第２掘削刃１３とリフトアーム１５が垂直面内で相対的に回動可能に連結されている。

また、図６に示すように、掘削刃結合枠１４の第１掘削刃１２の上方位置には、係止部材としての係止ピン２１が水平に貫通して固定されている。なお、同図では、片側しか見えていないが、前記係止ピン２１の両端は、掘削刃結合枠１４の左右両側面に突出している。

前記係止ピン２１は、図９に示すように、リフトアーム１５を掘削刃結合枠１４の上面に水平に倒伏した位置で、両側の係合片１５Ｂの鉤部１５Ｄに係合し、第２掘削刃１３は、軸ピン１６回りの回動が規制されて掘削刃結合枠１４に固定され、掘削刃アセンブリ７Ａは同図のように折り畳まれた状態に保持される。

また、図９の状態から、リフトアーム１５の連結片１５Ａ側を引き上げることにより、リフトアーム１５は、軸ピン１７を中心に同図反時計回りに回動して鉤部１５Ｄが係止ピン２１から外れる。

その後、リフトアーム１５の連結片１５Ａ側をさらに引き上げることで、図１０に示すように、第１掘削刃１２及び掘削刃結合枠１４と、第２掘削刃１３、リフトアーム１５の３つの独立した部分からなる掘削刃アセンブリ７Ａを縦方向に伸展することができる。

図６に示すように、掘削刃結合枠１４は、その長手方向一端部の一方の側面と、他端部の他方の側面にそれぞれ、ブロック状の係合部２２Ａ、２２Ｂを有している。一方、図１１に示すように、掘削ロッド６の下端開口部近傍の内周面には、これらの係合部２２Ａ、２２Ｂと係合するブロック状の係合部２３Ａ、２３Ｂが設けられている。

そして、これらの掘削刃結合枠１４側の係合部２２Ａ、２２Ｂと、掘削ロッド６側の係合部２３Ａ、２３Ｂどうしは、図９のように、掘削刃アセンブリ７Ａを折り畳み、図２及び図１２に示すように、掘削ロッド６の下端開口部に蓋体１１を装着して、掘削刃結合枠１４を掘削ロッド６内で蓋体１１の上に配置した状態で互いに係合可能であり、これらの図に示す係合状態においては、係合部２２Ａ、２２Ｂのそれぞれの下面が、係合部２３Ａ、２３Ｂのそれぞれの上面に支持されて、掘削刃アセンブリ７Ａは、掘削ロッド６から下方への抜け出しが阻止される。

また、この状態では、第２掘削刃１３は、リフトアーム１５の鉤部１５Ｄが係止ピン２１に係合しているため、第１掘削刃１２及び掘削刃結合枠１４に対して固定されており、蓋体１１も、第１掘削刃１２の係合段部１２Ａと第２掘削刃１３の係合段部１３Ａのそれぞれとの係合しているため、掘削ロッド６からの脱落が阻止されている。

また、掘削ロッド６側に設けられている一対の係合部２３Ａ、２３Ｂはそれぞれ、図１２に矢印Ａで示す、掘削時の掘削ロッド６の回転の向きで、掘削刃結合枠１４の両側面に当接し、第１掘削刃１２及び掘削刃１３から掘削刃結合枠１４に伝達される掘削抵抗トルクをこれらの係合部２３Ａ、２３Ｂで受け止める。

また、本実施形態のものにおいては、図２に示すように、掘削ロッド６の連結部（図示せず）近傍の下方の内周面に、その直径方向に対向して、ワイヤ１８を巻き上げるリール２４を取り付けるための、一対の軸受部材２５Ａ、２５Ｂが取り付けられている。

これらの軸受部材２５Ａ、２５Ｂは、上方が開放された略Ｕ字形に形成されていて、前記リール２４の軸２４Ａを回転自在に保持するとともに、リール２４を上方へ持ち上げることにより、掘削ロッド６から取り外しできるようになっている。

前記軸２４Ａの一方の端部には、ここには図示していない工具を挿入してリール２４を回転操作するための角孔２４Ｂが設けられていて、この角孔２４Ｂに対向する位置の掘削ロッド６の側壁には工具差込孔６Ｂが形成されている。

また、前記軸２４Ａには、軸受部材２５Ｂの端面と対向する位置に、工具差込孔６Ｂ側への軸２４Ａの抜け出しを規制する鍔部２４Ｃが設けられている。また、図示は省略しているが、リール２４は、ワイヤ１８上端の端末部を取り外し可能に固定できる構造になっている。

また、リール２４の装着位置近傍の掘削ロッド６の内壁には、リール２４から取り外したワイヤ１８上端の端末部を着脱自在に係止しておくための、端末係止部材２６が取り付けられている。

次に、前述したように構成されている構築装置１を用いて現場造成杭を構築する方法について説明する。現場造成杭の構築に当たっては、図１に示す、構築装置１を装着した作業車２を現場造成杭を構築する現場に移動させ、図１３（ａ）に示すように、下端に掘削ヘッド７を装着した掘削ロッド６を杭の構築位置の地面ＧＬの真上に位置させる。

掘削ヘッド７を掘削ロッド６に装着するに当たっては、先ず、図１０に示すように掘削刃アセンブリ７Ａを展開した状態から、蓋体１１のスリット孔１１Ａに第１の掘削刃１２と第２の掘削刃１３を差し込みながら折り畳んで掘削ヘッド７を組み立てる。この際、蓋体１１は、第１の掘削刃１２の係合段部１２Ａと第２の掘削刃１３の係合段部１３Ａが蓋体１１に係合するため、掘削刃アセンブリ７Ａと一体に結合される。

さらに、図２に示すように、掘削ロッド６の下端に蓋体１１の環状縁部１１Ｂを嵌合させてから僅かに蓋体１１を回動して、掘削刃結合枠１４の一対の係合部２２Ａ、２２Ｂと掘削ロッド６内周面の一対の係合部２３Ａ、２３Ｂどうしを係合させて、掘削ロッド６に掘削ヘッド７を組み付ける。

この際、図２において、下端がリフトアーム１５に係着してあるワイヤ１８の上端は、図１３（ａ）に示すように、掘削ロッド６側の端末係止部材２６に係着しておく。なお、ワイヤ１８は、掘削ロッド６への掘削ヘッド７の組み付け作業に必要な長さだけ、掘削ロッド６内を弛みを持たせて通してある。

次に、図１３（ｂ）に示すように、掘削ロッド６を正方向（図１２における矢印Ａの向き）に回転駆動しながら下降移動させ、掘削ヘッド７の第１の掘削刃１２と第２の掘削刃１３によって、地面ＧＬに杭孔を掘進していく。

こうして、目的の深さまで杭孔を掘削したら、掘削ロッド６の回転と下降移動を停止させた後、掘削ロッド６を僅かに反転させて、前述した掘削部結合枠１４の係合部２２Ａ、２２Ｂと掘削ロッド６の係合部２３Ａ、２３Ｂ間の係合を解除する。

次に、図１３（ｃ）に示すように、掘削ロッド６の連結部から上方部分を取り外す。なお、図示は省略しているが、前記連結部は、ワイヤ１８の上端端末が係着されている、端末係止部材２６のすぐ上の位置に設けられている。

次に、図１４（ａ）のように、地面ＧＬから一部突出している掘削ロッド６の切り離した下方部分の上端開口部から、杭材料Ｃ（生コンクリート等）を投入して、前記杭材料Ｃを地面ＧＬの高さか、それよりやや高い位置まで掘削ロッド６の中に充填する。

その後、図１４（ｂ）に示すように、掘削ロッド６の一対の軸受部材２５Ａ、２５Ｂ間に、リール２４を取り付け、端末係止部材２６に係止されていた、ワイヤ１８上端の端末部を外して前記リール２４側に着け換える。

次いで、図１４（ｃ）に示すように、工具Ｔを用いてリール２４を回転し、ワイヤ１８を巻き上げていく。この動作により、掘削刃アセンブリ７Ａは、前述した図１０に示す状態に伸展して蓋体１１から外れ、掘削ロッド６内に充填された掘削ロッド６の内部を通って上方へ引き上げられる。

この際、蓋体１１の上面には、掘削ロッド６内に充填されている杭材料Ｃの圧力が作用しているため、土圧で地中から滲出した泥水等が、掘削刃アセンブリ７Ａが当該蓋体１１から外れた後にスリット孔１１Ａ（図３、図４参照）から掘削ロッド６内へ浸入することはない。

なお、前記工具Ｔは、先端部が図２に示す軸２４Ａの角孔２４Ｂに適合する角形断面に形成されていて、同図に示す掘削ロッド６側面の工具差込孔６Ｂから先端部を差し込んで軸２４Ａを回転できるものであればよく、工具Ｔには市販のソケットレンチ等を利用してもよい。

こうして、掘削刃アセンブリ７Ａを杭材料Ｃの表面近くまで引き上げたら、図１５（ａ）のように、ワイヤ１８の下端端末の近くにフロート２７を連結する。このフロート２７は、杭材料Ｃに浮かんで、その浮力で掘削刃アセンブリ７Ａを掘削ロッド６内の杭材料Ｃ中に吊持する。

フロート２７をワイヤ１８に連結した後、工具Ｔは取り外して掘削ロッド６の連結部から上方部分を再び連結し、図１５（ｂ）に示すように掘削ロッド６を回転させながら上昇させていく。

そうすると、掘削ロッド６の下端に嵌合していた蓋体１１は、杭材料Ｃの重量によって掘削ロッド６から外れて杭孔底部に残り、掘削ロッド６内の杭材料Ｃは、上昇する掘削ロッド６の下端開口部から杭孔内へ放出されていく。

この過程において、フロート２７は、地面ＧＬの高さ付近にある杭材料Ｃの表面に浮かんでいるため、掘削ロッド６とともに上昇するリール２４からは、ワイヤ１８が繰り出されていく。

こうして、掘削ロッド６の下端が地面ＧＬまで上昇した時点で、掘削ロッド６内の杭材料Ｃは全て杭孔内に充填されるが、掘削ロッド６はその後もさらに地上の所定の高さまで上昇させる。

この過程で、ワイヤ１８がリール２４から解けきると、その後は、フロート２７は杭材料Ｃの表面から上方に離脱し、図１５（ｃ）のように、フロート２７と掘削刃アセンブリ７Ａが、掘削ロッド６の下方にワイヤ１８で吊り下げられた状態となる。

こうして、掘削刃アセンブリ７Ａが杭材料Ｃの中から完全に引き上げられて、現場造成杭の構築作業が完了する。なお、杭孔に充填された杭材料Ｃが不足している場合には、掘削刃アセンブリ７Ａを引き上げた後に杭材料Ｃを補充して調整する。

また、現場造成杭の構築作業を続けて行う場合には、フロート２７をワイヤ１８の下端部から取り外し、掘削刃アセンブリ７Ａを図１３（ａ）のように、新たな蓋体１１と組み合わせて掘削ヘッド７を組み立て、前述した各工程と同様な作業を繰り返す。

なお、現場造成杭の構築作業を続けて行う場合には、掘削ロッド６内にリール２４は取り付けたままで良いが、図１４（ａ）のように、掘削ロッド６内に杭材料Ｃを投入する際は、リール２４を一旦取り外し、ワイヤ１８の上端端末は、端末係止部材２６側に係着して杭材料Ｃの投入作業を行う。

前述した実施形態のものにおいては、図１４（ａ）のように、掘削ロッド６内に杭材料Ｃを投入・充填した後、端末係止部材２６に係止されていた、ワイヤ１８上端の端末部を外してリール２４側に着け換えているが、本発明の現場造成杭の構築方法は、これに限定するものではなく、リール２４や前述したフロート２７を使用しない方法も可能である。

すなわち、図１４（ａ）のように、掘削ロッド６内に杭材料を充填後、ワイヤ１８の上端は端末係止部材２６に係止したまま、ワイヤ１８の上端部を所定長さだけ、手で直接引き上げて掘削刃アセンブリ７Ａと蓋体１１との結合を解除し、図１０のように伸展された掘削刃アセンブリ７Ａ全体を、掘削ロッド６の内側に退避させてから、蓋体１１の上面に載置する。

次いで、図１５（ｂ）と同様に、掘削ロッド６の連結部の上方部分を再び連結し、さらに、図１５（ｂ）及び図１５（ｃ）のように、掘削ロッド６を回転させながら上昇させて、杭孔内に杭材料Ｃを放出・充填した後、掘削刃アセンブリ７Ａを地上に回収するようにしてもよい。

また、前述した実施形態のものにおいては、図２に示すように、リフトアーム１５に係着する可撓性条体に鋼製のワイヤ１８を用いているが、可撓性条体はこれに限定するものではなく、必要な強度や耐久性を備えた樹脂製ロープ等で代用してもよい。

また、前述した実施形態のものにおいては、リフトアーム１５に左右一対形成されている係合片１５Ｂのそれぞれに鉤部１５Ｄを設け、これらの鉤部１５Ｄを掘削刃結合枠１４を左右両側に貫通して固定した係止ピン２１（係止部材）の両端部と係合するようにしているが、リフトアーム１５と掘削刃結合枠１４間の係合構造は、本実施形態のものに限定するものではなく、リフトアームの回動で掘削刃結合枠との係脱動作が可能な構造であればよい。

本発明の現場造成杭の構築装置および現場造成杭の構築方法は、小規模住宅等の基礎杭となる小径の現場造成杭の構築に特に有効に利用することができる。

１ 構築装置
２ 作業車
２Ａ クローラ
３ アーム
４ ガイド柱
５ 駆動ヘッド
５Ａ 駆動軸
６ 掘削ロッド
６Ａ 連結部
６Ｂ 工具差込孔
７ 掘削ヘッド
７Ａ 掘削刃アセンブリ
８Ａ、８Ｂ ガイドシーブ
９ 昇降チェーン
１０ 被駆動軸
１１ 蓋体
１１Ａ スリット孔
１１Ｂ 環状縁部
１２ 第１掘削刃
１２Ａ 係合段部
１３ 第２掘削刃
１３Ａ 係合段部
１３Ｂ 軸孔
１３Ｃ リフトアーム連結部
１３Ｄ 軸孔
１３Ｅ ボス部
１４ 掘削刃結合枠
１４Ａ 溝
１４Ｂ 軸孔
１５ リフトアーム
１５Ａ 連結片
１５Ｂ 係合片
１５Ｃ 軸孔
１５Ｄ 鉤部
１６、１７ 軸ピン
１８ ワイヤ（可撓性条体）
１９ 連結金具
２０ 連結ピン
２１ 係止ピン（係止部材）
２２Ａ、２２Ｂ 係合部
２３Ａ、２３Ｂ 係合部
２４ リール
２４Ａ 軸
２４Ｂ 工具係合孔
２４Ｃ 鍔部
２５Ａ、２５Ｂ 軸受部材
２６ 端末係止部材
２７ フロート

Claims (4)

1. 作業車のガイド柱に上下動可能に支持される駆動ヘッドと、
   前記駆動ヘッドに上端が支持されて回転駆動される中空円筒状の掘削ロッドと、
   前記掘削ロッドの下端に着脱自在に装着される掘削ヘッドとを備えた現場造成杭の構築装置であって、
   前記掘削ヘッドは、
   掘削刃アセンブリと、掘削ロッドの内周面を直径方向に横断する長さのスリット孔を有するとともに、上面外周部に当該掘削ロッドの下端開口部外周面に着脱自在に嵌合する環状縁部を有する円形の蓋体から構成され、
   前記掘削刃アセンブリは、
   前記スリット孔から蓋体下方に突出する部分が、当該蓋体の中心軸線に対して左右対称に配置され、それぞれ、当該スリット孔の直径方向両側の端から張り出して蓋体下面に当接する水平な係合段部を有する、ヒレ状の第１掘削刃及び第２掘削刃と、
   前記第１掘削刃と一体に連結され、掘削ロッド内で、蓋体上面に長手方向を前記スリット孔と平行に配置されて、第２掘削刃をその上縁部の係合段部近傍位置で、垂直面内で回動自在に軸支する掘削刃結合枠と、
   長手方向の一方の端部が、掘削ロッド内に配置される可撓性条体の下端と連結され、他方の端部が、第２掘削刃の上縁部の係合段部側と反対側に形成されたリフトアーム連結部と、垂直面内で回動自在に軸着されたリフトアームから構成され、
   前記リフトアームは、掘削刃結合枠上面に水平に倒伏した姿勢において、当該掘削刃結合枠に設けられた係止部材と係合して第２掘削刃を掘削刃結合枠に対して固定する鉤部を有し、
   前記掘削刃結合枠は、その長手方向の一端部の一方の側面と他端部の他方の側面に、掘削ロッドの内周面に設けられた一対の係合部とそれぞれ、掘削時の掘削ロッドの回転の向きで係合して、当該掘削ロッドに対する相対回転と下方への抜け出しを阻止する一対の係合部を有し、
   杭孔掘削後、掘削ロッドを僅かに逆転させて、前記掘削刃結合枠側の一対の係合部と、掘削ロッド側の一対の係合部どうしの係合を解除し、可撓性条体を引き上げることにより、リフトアームの鉤部と掘削刃結合枠の係止部材との係合が解除され、掘削刃アセンブリが杭孔底部で蓋体から上方に分離されることを特徴とする現場造成杭の構築装置。
2. 掘削ロッドの上端もしくは途中位置に設けられた連結部近傍の下方内側に、可撓性条体を巻き上げるリールの軸を着脱自在に支持する軸受部材が取り付けられていることを特徴とする請求項１に記載の現場造成杭の構築装置。
3. 請求項１又は２に記載された現場造成杭の構築装置を用いて現場造成杭を構築する方法であって、
   蓋体のスリット孔に第１掘削刃及び第２掘削刃を差し込み、蓋体と掘削刃アセンブリを結合して掘削ヘッドを組み立てるとともに、下端がリフトアームに連結された可撓性条体を掘削ロッドの内側を通してその上端を、前記掘削ロッドの上端もしくは途中箇所に設けられた連結部近傍の下方内側の所定位置に係着し、前記リフトアームの鉤部を掘削刃結合枠の係止部材と係合させた状態で、直立させた掘削ロッドの下端開口部に掘削ヘッドを装着する第１の工程と、
   掘削ロッドを掘削方向に回転させながら地中を下降させて、目的の深度まで杭孔を掘削した後、掘削ロッドを僅かに逆転させて、掘削刃アセンブリの掘削刃結合枠側の一対の係合部と、掘削ロッド側の一対の係合部どうしの係合を解除する第２の工程と、
   掘削ロッドの地面近傍位置で地上に露出している掘削ロッドの上端もしくは途中箇所に設けられた連結部から上方部分を切り離し、その開口部から当該連結部下方の掘削ロッド内に杭材料を充填する第３の工程と、
   前記掘削ロッド内の可撓性条体を引き上げて掘削刃アセンブリを蓋体から分離し、掘削ロッド内に退避させる第４の工程と、
   前記掘削ロッド上端の連結部に前記上方部分を連結し、掘削ロッドを回転させながら上昇させることにより、当該掘削ロッドの下端開口部から蓋体を分離して杭孔底部に残し、前記杭孔内に掘削ロッド内の杭材料を放出して充填する第５の工程と、
   杭孔内への杭材料の充填が完了後、掘削ロッドを続けて地上の所定の高さまで上昇させることにより、可撓性条体を介して掘削刃アセンブリを杭孔の杭材料の中から地上に引き上げて回収する第６の工程を含むことを特徴とする現場造成杭の構築方法。
4. 第４の工程は、掘削ロッドの連結部近傍の下方内側に、リールを回転自在に取り付け、
   可撓性条体の上端を前記リールに係着して巻き上げることにより行うとともに、掘削刃アセンブリのリフトアームと連結されている前記可撓性条体の下端近傍位置にフロートを取り付け、前記フロートを掘削ロッド内に充填されている杭材料に浮かべてその浮力で掘削刃アセンブリを当該掘削ロッド内に支持する工程を含むことを特徴とする請求項３に記載の現場造成杭の構築方法。

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