JP2015098755A - 複数山の剣先ビットを装着した拡大掘削装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 オールケーシング工法に用いられる下端部に拡大球根を造成するための拡大掘削装置にあって、硬岩対応装置において、水平に拡大する拡大掘削アーム先端にディスクカッタを装着したものは、掘削速度が遅いこと、掘削地盤に粘土が出現したりすると目詰まりを起こすといった課題がある。【解決手段】 水平に拡大する掘削ツールとして、拡大掘削アーム先端に複数の頂点を持つ剣先ビットを左右の拡大掘削アーム１１に夫々上下高さ位置を変えて左右非対称に設けてなる拡大掘削装置。【選択図】図１

Description

本発明は、全周旋回機によりオールケーシング工法で施工された円柱状の場所打ち杭の下端部を拡大掘削することを目的とする装置に関する。

全周旋回機によるオールケーシング工法では、先端に掘削爪を取り付けたケーシングを回転させながら地中に貫入し、ケーシング内部をハンマーグラブで掘削した後、コンクリートを打設し、場所打ち杭を築造する。そして、築造された杭の支持力は主に支持地盤との接触面積で決定されるため、杭先端部を拡大掘削する装置が種々考案されている。（特許文献１、２、３）

しかしながら、上記の方法では、岩掘削は不可能とされ、その欠点を解消した方法を、本発明者等は提案実用化したけれども、この方法は、掘削ツールとして「ビット型」を採用しているので、軟岩・中硬岩では良好な掘削を行えるが、硬岩に対応した場合には、岩強度に対して食い込み面圧が不足し、掘削困難になるという問題が生じた。（特許文献４）

このため、更にその解消法として「ディスク型」を提案実用化した。（特許文献５）

特開平１０−１８４２５７号 特開平９−２２８７６９号 特開２００５−６１２０５号 特開２００８−８０７７号 特願２０１３−１８１１８

しかしながら、特許文献５では、掘削速度が遅いこと、掘削地盤に粘土が出現したりすると目詰まりを起こすといった欠点を惹起している。

本発明はこのような問題を解決するものであって、所定の拡大径まで速く確実に掘削可能とする拡大掘削装置を提供することにある。

上記問題を解決する手段として、本発明は、水平に拡大する掘削ツールとして、拡大掘削アーム先端に複数の頂点（複数山）を持つ剣先ビットを左右の拡大掘削アーム１１に夫々上下高さ位置を変えて左右非対称に設けてなることを特徴とするものである。

本発明によれば、掘削ツールとして複数の頂点を持つ剣先ビット型を採用したので、単位長さあたりの掘削溝数が２山の場合は２倍、３山の場合は３倍になり、結果的に溝間の距離が１／２，１／３となるので通常の１山の剣先ビットでは破壊が困難な岩強度に対応できる。
又、複数の頂点を持つ剣先ビット型は離間して配置されるので、目詰まりを生じることがない。
更に、各剣先ビットの配置は、掘残しがないよう、バランスよく左右非対称に配置したので、効率の良い掘削が行える。

本発明の一実施形態に係わる、掘削装置の正面図。 同平面図。 拡大掘削アームの外筒の概略斜視図。 本発明の一実施形態に係わる、複数山の剣先ビットの概略斜視図。 （イ）オールケーシング工法による拡大根造成におけるケーシング圧入工程の概略図。（ロ）拡大掘削アームの拡大前の概略断面図。（ハ）拡大掘削アームの拡大掘削状態の概略断面図。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。１は、ケーシングＣ内に昇降自在に挿入するクレーンワイヤＷにより吊支された拡大掘削装置であり、該拡大掘削装置１は、円筒状のボディー２に拡大掘削装置１をケーシングＣに固定する固定機構Ｋを設ける。固定機構Ｋの構成は任意であるが、ボディー２に油圧シリンダ（図示省略）を設け、油圧シリンダのボディー２から出入りするピストンロッド（図示省略）の先端に摩擦グリップ板３を設け、油圧シリンダの伸縮により摩擦グリップ板３をケーシングＣ内周面に当接させて固定する。
前記ボディー２の下面に、掘削体１０を有する２本の拡大掘削アーム１１を取付ける。拡大掘削アーム１１は、四角筒の内筒１２に、先端面に掘削体１０を設けた外筒１３を摺動自在に嵌合させて構成する。内筒１２と外筒１３内に油圧シリンダ１５を内装する。

油圧シリンダ１５は、その基部を内筒１２の閉止端に固定すると共に、ピストンロッド１６の先端を外筒１３の閉止端に固定する。
前記拡大アーム１１は、前記ボディー２側に内筒１２を固定状態に取り付け、この内筒１２に対して外筒１３を移動自在に取付ける。外筒１３の内側側面には、開放端から略中間まで切り込まれた溝１８を形成し、この外筒１３の溝１８を前記内筒１２側に設けたステイバー１９に係合されて伸縮案内される。

前記拡大アーム１１には、該拡大アーム１１の掘削体１０による拡大掘削土砂をボディー２の中心に向けて案内する土砂案内ブレード２５を設ける。土砂案内ブレード２５は、アーム２６の先端部に固定する。アーム２６は、その基部を前記外筒１３の後端部外側面に固定し、その先端部を、外筒１３の先端面の掘削体１０の回転方向の反対の側へ延長する。

前記土砂案内ブレード２５は、その外側先端を、前記外筒１３先端面の掘削体１０の回転軌道近くまで突出させた状態で、土砂案内ブレード２５面を前記外筒１３の回転方向に対し斜めに向け、又土砂案内ブレード２５下辺を、外筒１３先端部下辺の掘削体１０と略同一高さ位置に配置している。

しかして、前記掘削体１０は、複数山の剣先ビット３０を拡大掘削アーム１１の先端に複数設けて構成する。掘削体１０の複数山の剣先ビット３０は、ケーシングＣを中心に拡大掘削アーム１１が回転することと、油圧シリンダ１５の回転軸に対して水平方向への突出力により拡大掘削を行う。
尚、複数の頂点を持つ剣先ビット型を採用したので、単位長さあたりの掘削溝数が２山の場合は２倍、３山の場合は３倍になり、結果的に溝間の距離が１／２，１／３となるので通常の１山の剣先ビットでは破壊が困難な岩強度に対応できる。

又、複数の頂点を持つ剣先ビット型は離間して配置される。このことにより、目詰まりを生じることがない。

更に、各複数山の剣先ビット３０は、左右の拡大掘削アーム１１に夫々上下高さ位置を変えて左右非対称に設ける。こうすることにより、堀残しがなく、効率の良い掘削が行える。

次に上記実施形態の作用を図１〜図５を参照して説明する。

地上に設置された全周旋回圧入装置ＲによりケーシングＣを全周旋回させつつ一定長づつ間欠的に地中に圧入し、この一定長圧入毎に、ハンマーグラブＧをクレーンワイヤＷにより吊ってケーシングＣ内に挿入し、ケーシング内土砂を掘削し、排土する（図５の（イ））。この圧入と排土を繰り返してケーシングＣを所定深さまで圧入したら、ハンマーグラブＧを引き上げる。

次にクレーンワイヤＷで吊った拡大掘削装置１をケーシングＣ内に挿入し、クレーンワイヤＷを繰り出して拡大掘削装置１をケーシングＣ内に降下させ、その拡大掘削アーム１１がケーシングＣの下端から下方へ露出した位置で降下を停止させる。
拡大掘削装置１の降下停止後、各油圧シリンダ４に送って進出駆動させ、拡摩擦グリップ板３をケーシングＣの内周面に圧接させて拡大掘削装置１全体をケーシングＣに固定し、該ケーシングＣの回転及び昇降と連動可能状態にする（図５の（ロ））。

次に、全周旋回圧入装置Ｒの駆動によりケーシングＣを回転させ、その回転が摩擦グリップ板３を介して拡大掘削装置１に伝達され、各油圧シリンダ１５に送油して各拡大掘削アーム１１を進出させて掘削し、次に、前記圧入装置Ｒの駆動によりケーシングＣを圧入して再び各拡大掘削アーム１１を進出させて掘削し、下方へ末広がりの切頭円錐状の拡大掘削を開始する。

しかして、一対の拡大掘削アーム１１がケーシングＣより外側に回転しながら突出すると、拡大掘削アーム１１の先端の複数山の剣先ビット３０が地盤に当たって掘削する。
拡大掘削アーム１１の複数山の剣先ビット３０は、拡大掘削アーム１１の先端上下方向に複数並設構成になっており、ケーシングＣを中心に拡大掘削アーム１１が伸長回転することにより拡大掘削される図５の（ハ））。
ここで、剣先ビット３０が複数の頂点を持つ剣先ビット型を採用したので、単位長さあたりの掘削溝数が２山の場合は２倍、３山の場合は３倍になり、結果的に溝間の距離が１／２，１／３となるので通常の１山の剣先ビットでは破壊が困難な岩強度に対応できる。

また、拡大掘削アーム１１の先端上下方向に複数並設構成の複数山の剣先ビット３０を左右夫々の拡大掘削アーム１１に夫々上下高さ位置を変えバランスよく左右非対称に離間して配置したので、掘残しがなく、目詰まりを生じることがない。
そのため、軟岩や中硬石のみならず硬石に対しても、食い込み面圧を確保でき、良好な掘削が行える。

そして、予定の拡大掘削を完了したら、油圧シリンダ１５の後退駆動により拡大掘削アーム１１を縮小し、次いで油圧シリンダ１５を後退駆動させて摩擦グリップ板３をケーシングＣ内周面との圧接から後退させ、この状態でクレーンワイヤＷにより拡大掘削装置１をケーシングＣ内を通して上方へ引き上げる。

次にケーシングＣ内にコンクリートを打設し、コンクリートの硬化前に、ケーシングＣを引き抜けば、下端に拡大根を有するコンクリート杭が築造される。

１ 拡大掘削装置
２ ボディー
３ 摩擦グリップ板
１０ 掘削体
１１ 拡大掘削アーム
１２ 内筒
１３ 外筒
１５ 油圧シリンダ
１６ ピストンロッド
１８ 溝
１９ ステイバー
２５ 土砂案内ブレード
３０ 複数山の剣先ビット
Ｃ ケーシング
Ｇ ハンマーグラブ
Ｋ 固定機構
Ｒ 全周旋回圧入装置
Ｗ クレーンワイヤ

Claims (2)

1. 円筒状のボディー２に、ケーシングＣの内周面に圧接すべき複数の摩擦グリップ板３を放射方向に進退自在に設け、前記ボディー２の下面に、少なくとも先端部分に掘削体１０を設けた複数本の拡大掘削アーム１１を、前記ケーシングＣの外径より外側と前記ケーシングＣの内径より内側との間出入り自在に設け、前記拡大掘削アーム１１は、少なくとも一対設け、前記掘削体１０は、複数山の剣先ビット３０を、拡大掘削アーム１１の先端に上下方向に複数併設して設けた拡大掘削装置。
2. 請求項１において、前記掘削体１０は、複数山の剣先ビット３０を左右の拡大掘削アーム１１に夫々上下高さ位置を変えて左右非対称に１〜複数個設けてなる拡大掘削装置。

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