JP2017075451A - 杭設置方法 - Google Patents

Abstract

【課題】地中障害物が存在していても、短い工期で杭を設置可能な杭設置方法を提供する。【解決手段】杭設置方法は、障害物除去工程と、拡底孔掘削工程と、鉄筋配置工程と、コンクリート供給工程と、を備える。障害物除去工程は、円筒形状を有する少なくとも１つのケーシングを、地中障害物を囲むまで地中に圧入する工程と、少なくとも１つのケーシングによって囲まれた地中障害物を破砕して除去し、これにより少なくとも１つのケーシングによって囲まれた空間部を形成する、除去工程とを含み、拡底孔掘削工程は、地中に少なくとも１つのケーシングが残された状態で、空間部よりも下方を掘削し、空間部を含む軸部を形成する軸部掘削工程と、軸部の下端部周辺を掘削し、拡底部を形成する拡底部掘削工程と、を含む。【選択図】 図１

Description

本開示は杭設置方法に関する。

杭の設置方法は、一般的に、設置予定の領域を掘削して孔を形成する工程と、孔に鉄筋かごを配置する工程と、鉄筋かごが配置された孔に生コンクリートを供給する工程とを有している。
ここで、杭の設置予定の領域に、過去に設置されたコンクリート製の杭等の地中障害物が存在する場合がある。通常の掘削方法では地中障害物を除去することは困難であるため、地中障害物は、杭用の孔を掘削する前に除去される。

そのための方法として、特許文献１が開示する地中障害物の撤去方法は、切削刃を有するケーシングを地中に回転圧入する工程と、ケーシング内の地中障害物を破砕装置で破砕する工程と、破砕物をハンマグラブにより地上に排出する工程とを有している。地中障害物が撤去されると、撤去後に残った孔は一度土で埋め戻され（特許文献１の図６参照）、ケーシングが地中から回収される。そしてこの後、例えばアースドリル工法、オールケーシング工法、又は、リバース工法などの掘削方法により、土で埋め戻された設置予定の領域に、杭用の孔が新たに掘削される。

一方、支持力向上のため、杭には拡底部を有するものがあり、この場合、杭用の孔は、軸部と、当該軸部の下端部に設けられた拡底部とを有する。拡底部の掘削に用いられる掘削装置として、例えば特許文献２や特許文献３が開示する掘削装置はポンプを有し、掘削途中の孔に安定液を供給しながら土砂を含む安定液を掘削途中の孔から排出するリバース工法により、拡底部を形成可能である。リバース工法によれば、地下水と孔内の安定液との間の水頭圧の差により、孔壁を保護しながら掘削を行うことができる。

特開２０１３−１９２５０号公報 特開２００７−２６２８２０号公報 特開２０１３−３６１７８号公報

通常、地中障害物の撤去業者と杭の設置業者とは異なっている。このため、特許文献１が開示するように、地中障害物の撤去業者が、障害物の撤去により生じた孔を土で埋め戻し、その後現場に来る杭設置業者が、埋め戻された場所を再度掘削することが行われている。このような作業工程は、地中障害物の撤去業者や杭の設置業者等の当業者にとっては至極当たり前のものであるが、一度掘った孔を土で埋め戻してから再度掘るという、無駄な工程を含んでいる。このため、地中障害物が存在する場合、杭設置のための工期が長くなっているという問題がある。

上述の事情に鑑みて、本発明の少なくとも一実施形態の目的は、地中障害物が存在していても、短い工期で杭を設置可能な杭設置方法を提供することにある。

（１）本発明の少なくとも一実施形態に係る杭設置方法は、
地中障害物が存在する地盤に杭を設置する杭設置方法であって、
前記地中障害物を除去する障害物除去工程と、
軸部及び前記軸部の下端部に設けられた拡底部を有する拡底孔を形成する拡底孔掘削工程と、
前記拡底孔内に鉄筋を配置する鉄筋配置工程と、
前記鉄筋が配置された前記拡底孔内に生コンクリートを供給するコンクリート供給工程と、
を備え、
前記障害物除去工程は、
円筒形状を有する少なくとも１つのケーシングを、前記地中障害物を囲むまで地中に圧入する工程と、
前記少なくとも１つのケーシングによって囲まれた前記地中障害物を除去し、これにより前記少なくとも１つのケーシングによって囲まれた空間部を形成する、除去工程と
を含み、
前記拡底孔掘削工程は、
前記地中に前記少なくとも１つのケーシングが残され且つ前記ケーシング内に空間部を有する状態で、前記空間部よりも下方を掘削し、前記空間部を含む前記軸部を形成する軸部掘削工程と、
前記軸部の下端部周辺を掘削し、前記拡底部を形成する拡底部掘削工程と、
を含む。

上記構成（１）によれば、軸部掘削工程において、障害物除去工程で用いられたケーシングが地中に残された状態で、軸部掘削工程で空間部よりも下方が掘削される。つまり、地中障害物除去工程の後、ケーシングを引き抜くことなく、軸部掘削工程が行われる。これにより従来に比べ、障害物除去工程と軸部掘削工程との間の工程を減らすことができ、地中に障害物が存在していたとしても、短い工期で杭を設置することができる。
また、軸部掘削工程において、形成予定の軸部径とケーシング内径が同一なので効率良く杭を設置できる。

（２）幾つかの実施形態では、上記構成（１）において、
前記拡底部掘削工程は、掘削途中の孔に安定液を供給しながら、土砂を含む前記安定液を前記掘削途中の孔から排出するリバース工法によって行われ、
前記拡底孔掘削工程と前記鉄筋配置工程との間に、前記拡底部に沈殿したスライムを前記拡底孔から除去するスライム除去工程を更に備え、
前記拡底部掘削工程において、前記リバース工法は、前記土砂を含む安定液を前記掘削途中の孔から排出可能な揚水ポンプを含む拡底用掘削機を用いて実施され、
前記スライム除去工程において、前記揚水ポンプを使用して前記スライムが除去される。

上記構成（２）では、リバース工法で拡底部を形成するため、安定液と地下水の水頭圧の差を利用して孔壁の崩壊を防止しながら、拡底部を形成することができる。この際、拡底用掘削機の揚水ポンプで土砂を含む安定液を掘削途中の孔から排出することができるので、土砂を含む安定液を孔から排出するための揚水ポンプを地上に設置する必要がなく、地上での省スペース化を図ることができる。
一方、リバース工法を用いる場合、形成された拡底孔の底にスライムが沈殿する。スライムが底に残ったまま生コンクリートを拡底孔内に供給すると、杭の支持力低下を招くためスライムを予め除去する必要がある。ここで、上記構成（２）では、拡底用掘削機の揚水ポンプを用いてスライム除去工程を行うことで、スライム除去工程をスライム除去専用装置で実施する場合に比べて機械の段取り換えの作業を省くことができるので、スライム除去工程にかかる時間が削減される。この結果、更に短い工期で杭を設置することができる。
なお、地中に障害物が存在しない場合には、地中障害物除去工程を行うことなく、拡底用掘削機でスライム除去工程を行ってもよい。この場合も、スライム除去工程をスライム除去専用装置で実施する場合に比べ、スライム除去工程にかかる時間が削減され、その結果として、短い工期で杭を設置することができる。

（３）幾つかの実施形態では、上記構成（２）において、
前記拡底用掘削機は、
前記揚水ポンプ、地盤を掘削する拡底用掘削装置及び当該拡底用掘削装置を駆動する拡底用駆動装置を備え、
前記拡底用駆動装置は、
メインフレームと、
前記メインフレームに対し相対回転可能に設けられた中空駆動軸と、
駆動モータを有し、前記メインフレームに固定されて前記中空駆動軸を回転させるための駆動ユニットと、
前記中空駆動軸の一端側と前記揚水ポンプの吸込口とを相対回転可能に連結するスイベルジョイントと、
を含み、
前記拡底用掘削装置は、
前記中空駆動軸の他端側に着脱可能で、前記中空駆動軸と一体に回転する中空の主軸と、
一端が前記主軸に回動可能に取り付けられた可動アームと、
前記主軸と前記可動アームとの間に設けられ、前記可動アームを前記主軸の径方向外側に傾動させるための傾動用アクチュエータと、
前記可動アームに取り付けられた複数のビットと、
を含み、
前記主軸と前記中空駆動軸との間に、前記傾動用アクチュエータに作動流体を供給するための流路を有するロータリジョイントが介装され、
前記拡底部掘削工程において、前記メインフレームの回転を規制しながら前記駆動装置により前記拡底用掘削装置を駆動する。

上記構成（３）では、拡底用駆動装置において揚水ポンプと中空駆動軸とが相対回転可能に連結されており、拡底用駆動装置の中空駆動軸と拡底用掘削装置の主軸とが着脱可能に一体に連結される。この構成では、中空駆動軸と主軸が一体に回転可能であるため、中空駆動軸と主軸とを簡単な接続構成で連結することができる。このため、拡底用駆動装置と拡底用掘削装置を容易に分離して取り扱うことができる。
また、中空駆動軸は、一端側にスイベルジョイントを有しており、このスイベルジョイントによって、揚水ポンプの吸込口と中空駆動軸が相対回転可能に連結される。揚水ポンプの吸込口と中空駆動軸とをスイベルジョイントによって相対回転可能に連結することで、揚水ポンプを回転させることなく、中空駆動軸と主軸を一体に回転させることができる。
そして、作動流体を供給するための流路を有するロータリジョイントを介して主軸と中空駆動軸とを連結することで、傾動用アクチュエータに対し簡単な構成で確実に作動流体を供給することができる。

（４）幾つかの実施形態では、上記構成（３）において、
前記拡底用掘削機は、前記主軸の先端側に設けられた先端カッタを更に備え、
前記先端カッタは、前記主軸の径方向にて、前記主軸の先端下方が最も深くなるように前記拡底部を掘削可能な形状を有する。

上記構成（４）によれば、拡底孔において、主軸の径方向にて先端下方が最も深くなるので、スライムが主軸の下方に集中して沈殿する。このため、主軸を通じて、拡底孔の底に沈殿したスライムを簡単な構成で確実に除去することができる。

（５）幾つかの実施形態では、上記構成（２）乃至（４）の何れか１つにおいて、
前記軸部掘削工程は、掘削途中の孔に安定液を供給しながら、土砂を含む前記安定液を掘削途中の孔から排出するリバース工法によって行われ、
前記軸部掘削工程において、前記リバース工法は、前記土砂を含む安定液を送出可能な揚水ポンプを有する軸部用掘削機を用いて実施される。

上記構成（５）によれば、リバース工法で軸部を形成するため、比較的大深度で大径の軸部であっても確実に形成することができる。この際、軸部用掘削機の揚水ポンプで土砂を含む安定液を孔から排出することができるので、土砂を含む安定液を孔から排出するための揚水ポンプを地上に設置する必要がなく、地上での省スペース化を図ることができる。

（６）幾つかの実施形態では、上記構成（５）において、
前記揚水ポンプと、
地盤を掘削する軸部用掘削装置と、
前記軸部用掘削装置を駆動する軸部用駆動装置と、
を備え、
前記軸部用駆動装置は、
メインフレームと、
前記メインフレームに対し相対回転可能に設けられた中空駆動軸と、
駆動モータを有し、前記メインフレームに固定されて前記中空駆動軸を回転させるための駆動ユニットと、
前記中空駆動軸の一端側と前記揚水ポンプの吸込口とを相対回転可能に連結するスイベルジョイントと、
を含み、
前記軸部用掘削装置は、
前記中空駆動軸の他端側に着脱可能で、前記中空駆動軸と一体に回転する中空の主軸と、
前記主軸の先端側に設けられた先端カッタと、
を含む。

上記構成（６）では、軸部用駆動装置において揚水ポンプと中空駆動軸とが相対回転可能に連結されており、軸部用駆動装置の中空駆動軸と軸部用掘削装置の主軸とが着脱可能に一体に連結される。この構成では、中空駆動軸と主軸が一体に回転可能であるため、中空駆動軸と主軸とを簡単な接続構成で連結することができる。このため、軸部用駆動装置と軸部用掘削装置を容易に分離して取り扱うことができる。
また、中空駆動軸は、一端側にスイベルジョイントを有しており、このスイベルジョイントによって、揚水ポンプの吸込口と中空駆動軸が相対回転可能に連結される。揚水ポンプの吸込口と中空駆動軸とをスイベルジョイントによって相対回転可能に連結することで、揚水ポンプを回転させることなく、中空駆動軸と主軸を一体に回転させることができる。

（７）幾つかの実施形態では、上記構成（６）において、
前記軸部用掘削装置は、
一端が前記主軸に回動可能に取り付けられた可動アームと、
前記主軸の先端側に設けられた先端カッタと、
前記主軸と前記可動アームとの間に設けられ、前記可動アームを前記主軸の径方向外側に傾動させるための傾動用アクチュエータと、
前記可動アームに取り付けられた複数のビットと、
を更に含み、
前記主軸と前記中空駆動軸との間に、前記傾動用アクチュエータに作動流体を供給するための流路を有するロータリジョイントが介装され、
前記軸部用掘削機を前記拡底用掘削機として用いる。

上記構成（７）では、軸部用掘削機を拡底用掘削機として用いることで、軸部掘削工程と拡底部掘削工程を連続的に実行することができる。この結果として、より短い工期で杭を設置することができる。

（８）幾つかの実施形態では、上記構成（２）乃至（７）の何れか１つにおいて、
前記軸部掘削工程は、前記少なくとも１つのケーシングを地中に更に圧入する追加圧入工程を含む。

上記構成（８）では、少なくとも１つのケーシングを地中に更に圧入することで、ケーシングによって孔壁を確実に深い深度まで保護することができる。

（９）幾つかの実施形態では、上記構成（８）において、
前記軸部掘削工程は、前記少なくとも１つのケーシング内の土砂を、バケットを有する掘削装置を用いて除去する工程を含む。

上記構成（９）では、軸部掘削工程において、バケットを有する掘削装置を用いてケーシング内の土砂を除去することで、軸部を容易且つ迅速に掘削することができる。

本発明の少なくとも一実施形態によれば、地中障害物が存在していても、短い工期で杭を設置可能な杭設置方法が提供される。

本発明の少なくとも一実施形態に係る杭設置方法の手順を概略的に示すフローチャートである。 図１中の障害物除去工程の手順を概略的に示すフローチャートである。 図１中の拡底孔掘削工程の手順を概略的に示すフローチャートである。 障害物除去工程を説明するための図である。 障害物除去工程を説明するための図である。 軸部掘削工程を説明するための図である。 リバース工法による拡底部掘削工程を説明するための図である。 リバース工法による拡底部掘削工程を説明するための図である。 リバース工法による拡底部掘削工程を説明するための図である。 リバース工法による拡底部掘削工程を説明するための図である。 １次スライム除去工程を説明するための図である。 鉄筋配置工程を説明するための図である。 ２次スライム除去工程を説明するための図である。 コンクリート供給工程を説明するための図である。 完成した杭を説明するための図である。 拡底孔掘削工程に適用可能な拡底用駆動装置を概略的に示す断面図であり、伸縮装置の油圧シリンダが伸長状態のときの拡底用駆動装置の概略的な断面図である。 拡底孔掘削工程に適用可能な拡底用駆動装置を概略的に示す断面図であり、伸縮装置の油圧シリンダが短縮状態のときの拡底用駆動装置の概略的な断面図である。 拡底孔掘削工程に適用可能な拡底用掘削装置を一部断面にて概略的に示す側面図であり、可動アームが傾動していない状態にあるときの拡底用掘削装置を概略的に示す側面図である。 拡底孔掘削工程に適用可能な拡底用掘削装置を一部断面にて概略的に示す側面図であり、可動アームが拡底部掘削用位置にあるときの掘削装置を概略的に示す側面図である。 軸部用掘削機として拡底用掘削機を用いる例を説明するための図である。 軸部用掘削機として、拡底用駆動装置に先端カッタを付けたものを用いる例を説明するための図である。 ケーシングを更に圧入せずに、軸部用掘削機を用いてリバース工法により軸部掘削工程を行う例を説明するための図である。 ケーシングを更に圧入せずに、拡底用掘削機を兼ねる軸部用掘削機を用いてリバース工法により軸部掘削工程を行う例を説明するための図である。 全周回転機を残したまま鉄筋配置工程を行う例を説明するための図である。 図１６中のＸＸＶ−ＸＸＶ線に沿う概略的な断面図である。

以下、添付図面を参照して本発明の幾つかの実施形態について説明する。ただし、実施形態として記載されている又は図面に示されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、本発明の範囲をこれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。
例えば、「ある方向に」、「ある方向に沿って」、「平行」、「直交」、「中心」、「同心」或いは「同軸」等の相対的或いは絶対的な配置を表す表現は、厳密にそのような配置を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の角度や距離をもって相対的に変位している状態も表すものとする。
例えば、「同一」、「等しい」及び「均質」等の物事が等しい状態であることを表す表現は、厳密に等しい状態を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の差が存在している状態も表すものとする。
例えば、四角形状や円筒形状等の形状を表す表現は、幾何学的に厳密な意味での四角形状や円筒形状等の形状を表すのみならず、同じ効果が得られる範囲で、凹凸部や面取り部等を含む形状も表すものとする。
一方、一の構成要素を「備える」、「具える」、「具備する」、「含む」、又は、「有する」という表現は、他の構成要素の存在を除外する排他的な表現ではない。

図１は、本発明の少なくとも一実施形態に係る杭設置方法の手順を概略的に示すフローチャートである。杭設置方法は、地中障害物が存在する地盤に杭を設置する方法であり、場所打ち杭を設置するのに適した方法である。図２は、図１中の障害物除去工程の手順を概略的に示すフローチャートである。図３は、図１中の拡底孔掘削工程の手順を概略的に示すフローチャートである。図４〜図１５は、図１の杭設置方法の各工程を説明するための図である。

図１に示したように、杭設置方法は、障害物除去工程Ｓ１０、拡底孔掘削工程Ｓ１２、１次スライム除去工程Ｓ１４、鉄筋配置工程Ｓ１６、２次スライム除去工程Ｓ１８、及び、コンクリート供給工程Ｓ２０を有している。

障害物除去工程Ｓ１０では、図５に示したように、杭の設置領域に埋まっている地中障害物２を除去する。拡底孔掘削工程Ｓ１２では、図１０に示したように、杭の設置領域に、軸部４及び軸部４の下端部に設けられた拡底部６を有する拡底孔８を形成する。これら障害物除去工程Ｓ１０及び拡底孔掘削工程Ｓ１２については後述する。

１次スライム除去工程Ｓ１４では、図１１に示したように、地上に設置されたスライムクリーナ１０によって、拡底孔８の底に貯まったスライム（掘削くず）を拡底孔８から除去する。この際、スライムクリーナ１０は、拡底孔８内に配置されたチューブ１２を通じて、スライムを除去することができる。チューブ１２の先端は、拡底孔８の拡底部６まで延びており、スライムクリーナ１０は、拡底孔８の拡底部６に沈殿したスライムを、チューブ１２を通じて吸引して除去することができる。
鉄筋配置工程Ｓ１６では、図１２に示したように、拡底孔８内に鉄筋かご１４を配置する。鉄筋かご１４は複数の鉄筋を所定形状になるように相互に連絡して成る。

２次スライム除去工程Ｓ１８では、図１３に示したように、再度スライムクリーナ１０によって、拡底孔８の底に貯まったスライムを拡底孔８から除去する。この際、スライムクリーナ１０は、拡底孔８内に配置されたトレミー管１６を通じて、スライムを除去することができる。トレミー管１６の先端は、拡底孔８の拡底部６まで延びており、スライムクリーナ１０は、拡底孔８の拡底部６に沈殿したスライムを、トレミー管１６を通じて吸引して除去することができる。

コンクリート供給工程Ｓ２０では、図１４に示したように、例えば生コン車１８から、トレミー管１６を通じて生コンクリートを拡底孔８の拡底部６内に供給する。生コンクリートは、トレミー管１６の下端から拡底部６に供給される。拡底孔８の内部に生コンクリートが設計深さまで供給された後、トレミー管１６が引き抜かれる。生コンクリートが硬化した後、例えばバックホウ２０を用いて、拡底孔８の上部に残された空間に良質土を投入し、拡底孔８が完全に埋められる。

ここで、地中障害物２は、過去に設置されたコンクリート製の杭等であり、ドリリングバケット等の通常の回転式掘削装置では掘削が困難又は不能な障害物である。地中障害物２の有無は、ボーリング調査や過去の建造物の設計図を入手することによって予め把握することができる。
障害物除去工程Ｓ１０は、図２に示したように、圧入工程Ｓ１００及び除去工程Ｓ１０２を有する。

圧入工程Ｓ１００では、図４及び図５に示したように、円筒形状を有する少なくとも１つのケーシング２２を、例えば全周回転機２４を用いて、地中障害物２を囲むまで地中に圧入する。ケーシング２２の先端にはビットが設けられており、全周回転機２４が下方に向かって荷重をかけながらケーシング２２を回転させることにより、ケーシング２２は地中に圧入される。

除去工程Ｓ１０２では、例えば、クローラクレーン２６及びハンマグラブ２８を使用して、ケーシング２２によって囲まれた地中障害物２を破砕してケーシング２２内から除去する。これによりケーシング２２によって囲まれた空間部３０が形成される。
圧入工程Ｓ１００と除去工程Ｓ１０２は並行或いは交互に行うことができる。
なお、地中に圧入されるケーシング２２の全長は、複数のケーシング２２を連結することで調整可能であり、少なくとも除去対象の地中障害物２を囲繞可能な長さに調整される。

拡底孔掘削工程Ｓ１２は、図３に示したように、軸部掘削工程Ｓ１２０及び拡底部掘削工程Ｓ１２２を有する。
軸部掘削工程Ｓ１２０では、障害物除去工程Ｓ１０にて使用されたケーシング２２が地中に残された状態で、空間部３０よりも下方を掘削し、空間部３０を含む軸部４を形成する。例えば、図６に示したように、軸部用掘削機として、ハンマグラブ２８を使用して、軸部４が形成される。この場合、ケーシング２２が地中に残置されるのみならず、拡底孔８の設計深さに到達するまで地中に更に圧入される。

拡底部掘削工程Ｓ１２２では、図７〜図９に示したように軸部４の下端部周辺を拡底用掘削機３２を用いて掘削し、拡底部６を形成する。これにより拡底孔８が完成する。
なお、拡底孔８の設計深さに到達するまでケーシング２２が圧入されている場合、拡底部掘削工程Ｓ１２２の前に、図７に示したように、ケーシング２２が拡底部６の高さ以上引き上げられる。ケーシング２２の引き上げには、例えば全周回転機２４を使用することができる。全周回転機２４は、ケーシング２２の引き上げ直後に撤去してもよい。

上記構成によれば、軸部掘削工程Ｓ１２０において、障害物除去工程Ｓ１０で用いられたケーシング２２が地中に残された状態で、軸部掘削工程Ｓ１２０で空間部３０よりも下方が掘削される。つまり、障害物除去工程Ｓ１０の後、ケーシング２２を引き抜くことなく、軸部掘削工程Ｓ１２０が行われる。これにより従来に比べ、障害物除去工程Ｓ１０と軸部掘削工程Ｓ１２０との間の工程を減らすことができ、地中障害物２が存在していたとしても、図１５に示したような杭１を短い工期で設置することができる。
また、軸部掘削工程Ｓ１２０において、形成予定の軸部径とケーシング２２の内径が同一なので効率良く杭１を設置出来る。

幾つかの実施形態では、拡底部掘削工程Ｓ１２２は、図８に示したように、掘削途中の孔に安定液を供給しながら、土砂を含む安定液（泥水）を掘削途中の孔から排出するリバース工法によって行われる。安定液の供給は、地上に設置された循環槽３４に貯留された安定液を、送液ポンプ３６を用いて掘削途中の孔内に送ることよって行うことができる。排出された土砂を含む安定液は、循環槽３４で濾過されてから、再び掘削途中の孔内に送られる。なお通常、安定液は水とベントナイトを含むが、安定液の成分は特に限定されることはなく、水であってもよい。

そして、拡底部掘削工程Ｓ１２２において、リバース工法は、土砂を含む安定液を掘削途中の孔から排出可能な揚水ポンプを含む拡底用掘削機３２を用いて実施され、１次スライム除去工程Ｓ１４において、拡底用掘削機３２の揚水ポンプを使用してスライムが除去される。すなわち、スライム除去専用装置であるスライムクリーナ１０に代えて、１次スライム除去工程Ｓ１４に拡底用掘削機３２が用いられる。この際、１次スライム除去工程Ｓ１４は、図９の配置のまま行うことができ、拡底孔掘削工程Ｓ１２に続けて行うことができる。

上記構成では、リバース工法で拡底部６を形成するため、安定液と地下水の水頭圧の差を利用して孔壁の崩壊を防止しながら、拡底部６を形成することができる。この際、拡底用掘削機３２の揚水ポンプで土砂を含む安定液を孔から排出することができるので、土砂を含む安定液を孔から排出するための揚水ポンプを地上に設置する必要がなく、地上での省スペース化を図ることができる。

一方、リバース工法を用いる場合、掘削中の孔に安定液が供給されるので、形成された拡底孔８の底にスライムが沈殿する。スライムが底に残ったまま生コンクリートを拡底孔８内に供給すると、設置される杭１の支持力低下を招くためスライムを予め除去する必要がある。ここで、上記構成では、拡底用掘削機３２の揚水ポンプを用いて１次スライム除去工程Ｓ１４を行うことで、１次スライム除去工程Ｓ１４をスライム除去専用装置であるスライムクリーナ１０で実施する場合に比べ、１次スライム除去工程Ｓ１４にかかる時間が削減される。この結果、更に短い工期で杭１を設置することができる。

なお、地中障害物２が存在しない場合には、障害物除去工程Ｓ１０を行うことなく、拡底用掘削機３２で１次スライム除去工程Ｓ１４を行ってもよい。この場合も、１次スライム除去工程Ｓ１４をスライム除去専用装置で実施する場合に比べて機械の段立り換えの作業を省くことができるので、１次スライム除去工程Ｓ１４にかかる時間が削減され、その結果として、短い工期で杭１を設置することができる。
一方、採用する工法に応じて拡底孔８の底にスライムが沈殿しない場合には、１次スライム除去工程Ｓ１４及び２次スライム除去工程Ｓ１８を省略することができる。

以下、上述した杭設置方法に適用可能な拡底用掘削機３２の構成を説明する。拡底用掘削機３２は、揚水ポンプ、拡底用掘削装置及び拡底用駆動装置を有する。
図１６及び図１７は、拡底用掘削機３２の揚水ポンプであるサンドポンプ４０とともに、拡底用駆動装置１００の構成を概略的に示す断面図であり、図１８及び図１９は拡底用掘削機３２の拡底用掘削装置２００の構成を一部断面にて概略的に示す側面図である。

拡底用駆動装置１００は、地盤を掘削する拡底用掘削装置２００を駆動するように構成されている。具体的には、図１６及び図１７に示したように、拡底用駆動装置１００は、メインフレーム１０２と、中空駆動軸１０３と、駆動ユニット１０４とを有する。メインフレーム１０２は、例えば、円筒形状の本体１０２ａと、本体１０２ａの両端にそれぞれ同心上に固定された環状のフランジ部１０２ｂ，１０２ｃとを有する。本体１０２ａ及びフランジ部１０２ｂ，１０２ｃは、全体としてボビン形状を有している。

中空駆動軸１０３は、メインフレーム１０２に対し相対回転可能に設けられ、メインフレーム１０２の本体１０２ａ及びフランジ部１０２ｂ、１０２ｃ内を貫通して延びている。中空駆動軸１０３の軸線方向は、孔の掘削時には鉛直方向に一致させられ、中空駆動軸１０３の下端に拡底用掘削装置２００が連結される。なお、中空駆動軸１０３は、相互に連結された複数のパイプによって構成されていてもよい。

駆動ユニット１０４は、メインフレーム１０２に固定され、中空駆動軸１０３を回転させるように構成されている。駆動ユニット１０４は、例えば、メインフレーム１０２のフランジ部１０２ｂに固定されたギヤボックス１０６と、ギヤボックス１０６に固定された少なくとも１つの駆動モータ１０７とを有する。駆動モータ１０７は例えば油圧モータであり、ギヤ１１７、１１８を介して中空駆動軸１０３を回転させることができる。本実施形態では、例えば４つの駆動モータ１０７が中空駆動軸１０３の周りに配置される。

サンドポンプ４０は、吸込口４０ａ及び吐出口４０ｂを有し、吸込口４０ａは中空駆動軸１０３の一端側に相対回転可能に連結されている。吐出口４０ｂは、吐出管１０８を介して排水管１０９に接続されている。サンドポンプ４０は、掘削中の孔内の掘削土を含む泥水を中空駆動軸１０３を通じて吸い込んで、吐出管１０８及び排水管１０９を通じて孔の外に吐出するように構成されている。

サンドポンプ４０と中空駆動軸１０３とを相対回転可能に連結するために、中空駆動軸１０３は、一端側にスイベルジョイント１１５ａを有する。そして、サンドポンプの吸込口４０ａには、スイベルジョイント１１５ａに対し相対回転可能に嵌合されるスイベルジョイント１１５ｂが取り付けられている。スイベルジョイント１１５ａは、スイベルジョイント１１５ｂとともに、スイベル継手１１５を構成している。

図１８及び図１９に示したように、拡底用掘削装置２００は、主軸２０１と、少なくとも１つの可動アーム２０２と、複数のビット２０３とを有する。
主軸２０１は中空であり、中空駆動軸１０３の他端側に対し、中空駆動軸１０３と一体に回転可能に連結可能である。少なくとも１つの可動アーム２０２は主軸２０１に対し一体に回転可能に取り付けられ、少なくとも１つの可動アーム２０２には、複数のビット２０３が取り付けられている。なお、主軸２０１は、相互に連結された複数のパイプによって構成されていてもよい。

そして、拡底用掘削装置２００は、ヒンジ結合部２０５と、少なくとも１つの傾動用アクチュエータ２０７と含む。
ヒンジ結合部２０５は、主軸２０１と可動アーム２０２との間に設けられ、主軸２０１に対する可動アーム２０２の傾動を可能にする。傾動用アクチュエータ２０７は、主軸２０１と可動アーム２０２との間に設けられ、主軸２０１に対し可動アーム２０２を傾動させるように構成されている。

ここで、図１８は、可動アーム２０２が傾動していない状態にあるときの拡底用掘削装置２００を概略的に示しており、図１９は、可動アーム２０２が拡底部掘削用位置にあるときの拡底用掘削装置２００を概略的に示している。
傾動していない状態にあるとき、可動アーム２０２は主軸２０１の近傍を主軸２０１に対し平行に延びており、可動アーム２０２に取り付けられたビット２０３は、主軸２０１が回転しても孔壁を掘削しない。しかしながら、３翼ビット２５０（詳細は後述する）が回転することにより孔底を掘削できる。

一方、可動アーム２０２が拡底部掘削用位置にあるとき、可動アーム２０２は主軸２０１に対し傾斜しており、ヒンジ結合部２０５から主軸２０１の軸方向に離れるに従って、換言すれば、主軸２０１の先端に近付くほど、主軸２０１から離れている。主軸２０１の先端は、拡底用掘削装置２００が孔内に配置されているとき、鉛直方向にて下側に配置される。可動アーム２０２が拡底部掘削用位置にあるとき、主軸２０１が回転すると、可動アーム２０２に取り付けられたビット２０３によって、拡底用掘削装置２００の周辺が掘削され、孔の下端部に円錐台形状の拡底部６を形成することができる。

傾動用アクチュエータ２０７に作動油を供給するために、図１６及び図１７に示したように、拡底用掘削機３２は、中空駆動軸１０３と主軸２０１の間に介装されるロータリジョイント４２を更に備える。ロータリジョイント４２は、傾動用アクチュエータ２０７に作動油を供給するための油路４２ａを有する。

具体的には、ロータリジョイント４２の外筒４２ｂの２つの油圧ポートに、地上から延びるオイルチューブがそれぞれ接続され、ロータリジョイント４２の内筒４２ｃの２つの油圧ポートに、傾動用アクチュエータ２０７から延びるオイルチューブがそれぞれ接続されている。油路４２ａは、外筒４２ｂの２つの油圧ポートと内筒４２ｃの２つの油圧ポートとの間に形成されている。ロータリジョイント４２の内筒４２ｃの両端は、それぞれ中空駆動軸１０３及び主軸２０１に連結され、外筒４２ｂは、内筒４２ｃに対し相対回転可能に嵌合されている。

上述した拡底用掘削機３２を用いて拡底部６を形成する場合、メインフレーム１０２の回転を規制しながら拡底用駆動装置１００により拡底用掘削装置２００を回転駆動する。この間、可動アーム２０２を拡底部掘削用位置に向けて徐々に傾動させることで、拡底部６を形成することができる。

ここで、上記構成では、拡底用駆動装置１００において揚水ポンプ４０と中空駆動軸１０３とが相対回転可能に連結されており、拡底用駆動装置１００の中空駆動軸１０３と拡底用掘削装置２００の主軸２０１とが着脱可能に一体に連結される。この構成では、中空駆動軸１０３と主軸２０１が一体に回転可能であるため、中空駆動軸１０３と主軸２０１とを簡単な接続構成で連結することができる。このため、拡底用駆動装置１００と拡底用掘削装置２００を容易に分離して取り扱うことができる（図７参照）。

また、中空駆動軸１０３は、一端側にスイベルジョイント１１５ａを有しており、このスイベルジョイント１１５ａによって、揚水ポンプ４０の吸込口４０ａと中空駆動軸１０３が相対回転可能に連結される。揚水ポンプ４０の吸込口４０ａと中空駆動軸１０３とをスイベルジョイント１１５ａによって相対回転可能に連結することで、揚水ポンプ４０を回転させることなく、中空駆動軸１０３と主軸２０１を一体に回転させることができる。
そして、作動流体を供給するための流路を有するロータリジョイント４２を介して主軸２０１と中空駆動軸１０３とを連結することで、傾動用アクチュエータ２０７に対し簡単な構成で確実に作動流体を供給することができる。

幾つかの実施形態では、傾動用アクチュエータ２０７は油圧シリンダ２１０によって構成される。油圧シリンダ２１０は、拡底用掘削装置２００が孔内に配置されたときに伸縮方向が鉛直方向に平行になるよう配置され、図１７に示したように可動アーム２０２が傾動していない状態にあるときに伸長状態になり、図４に示したように可動アーム２０２が拡底部掘削用位置にあるときに短縮状態になる。この場合、油圧シリンダ２１０のシリンダチューブ２１０ａが主軸２０１に固定され、シリンダロッド２１０ｂの先端が主軸２０１に摺動自在に嵌合されたスライダ２１２に固定される。スライダ２１２と可動アーム２０２との間は、リンクロッド２１４によって接続されている。

幾つかの実施形態では、拡底用掘削装置２００は４つの可動アーム２０２と４つの油圧シリンダ２１０を有し、可動アーム２０２及び油圧シリンダ２１０は、主軸２０１の周りに９０度間隔で配置されている。

幾つかの実施形態では、拡底用掘削装置２００は、主軸２０１の基端側に対し同軸に固定された円筒形状のスタビライザ２１６を有している。

幾つかの実施形態では、前述したように、主軸２０１の先端側に先端カッタ、いわゆる３翼ビット２５０が取り付けられている。３翼ビット２５０は、主軸２０１の先端側に放射状に固定された３つの固定アーム２５２と、固定アーム２５２に取り付けられた複数のビット２５４とを有する。可動アーム２０２が傾動していない状態にあるとき、主軸２０１の周りでの可動アーム２０２の回転半径は、３翼ビット２５０の回転半径よりも小さい。一方、可動アーム２０２が拡底部掘削用位置にあるとき、主軸２０１の周りでの可動アーム２０２の回転半径は、３翼ビット２５０の回転半径よりも大きい。

幾つかの実施形態では、主軸２０１の先端側に設けられた先端カッタは、主軸２０１の径方向にて、主軸２０１の先端下方が最も深くなるように孔を掘削可能な形状を有する。そのために例えば、固定アーム２５２は主軸２０１に対し斜めに取り付けられている。また、先端カッタは、主軸２０１の先端から軸線方向に突出した先端部２５６を有する。

上記構成によれば、先端カッタによって孔底が切削されることにより、拡底孔８において、主軸２０１の径方向にて先端下方が最も深くなるので、スライムが主軸２０１の下方に集中して沈殿する。このため、主軸２０１を通じて、拡底孔８の底に沈殿したスライムを簡単な構成で確実に除去することができる。

幾つかの実施形態では、軸部掘削工程Ｓ１２０は、掘削途中の孔に安定液を供給しながら、土砂を含む安定液を掘削途中の孔から排出するリバース工法によって行われる。この場合、軸部掘削工程Ｓ１２０において、リバース工法は、土砂を含む安定液を送出可能な揚水ポンプを有し、軸部を掘削可能な軸部用掘削機を用いて実施される。

上記構成によれば、リバース工法で軸部４を形成するため、比較的大深度で大径の軸部４であっても確実に形成することができる。この際、軸部用掘削機の揚水ポンプで土砂を含む安定液を孔から排出することができるので、土砂を含む安定液を孔から排出するための揚水ポンプを地上に設置する必要がなく、地上での省スペース化を図ることができる。

幾つかの実施形態では、図２０に示したように、軸部用掘削機として、拡底用掘削機３２を用いることができる。

上記構成では、拡底用掘削機３２を軸部用掘削機として用いることで、逆に言えば、軸部用掘削機を拡底用掘削機３２として用いることで、軸部掘削工程Ｓ１２０と拡底部掘削工程Ｓ１２２を連続的に実行することができる。この結果として、より短い工期で杭１を設置することができる。

幾つかの実施形態では、リバース工法を実施可能な軸部用掘削機６０として、図２１に示したように、拡底用駆動装置１００に、軸部用掘削装置として先端カッタ、すなわち３翼ビット２５０を連結したものを用いることができる。この場合、軸部掘削工程Ｓ１２０の後、軸部用掘削機６０を拡底用掘削機３２と交換する必要がある。つまり、３翼ビット２５０を拡底用掘削装置２００と交換する必要がある。

上述した幾つかの実施形態では、空間部３０の形成後に、ケーシング２２が更に圧入されていたが、図２２に示すように、ケーシング２２を更に圧入することなく、軸部用掘削機又は拡底用掘削機を用いて、軸部掘削工程Ｓ１２０を行ってもよい。この際、リバース工法で軸部掘削工程Ｓ１２０を行ってもよく、他の工法で行っても良い。

なお、軸部掘削工程Ｓ１２０にてケーシング２２を地中に更に圧入すれば、ケーシング２２によって孔壁を確実に深い深度まで保護することができる。
また、軸部掘削工程Ｓ１２０にてケーシング２２を圧入すれば、ケーシング２２内の土砂を、ハンマグラブやドリリングバケット等のバケットを有する掘削装置を用いて除去することができる。この場合、バケットを有する掘削装置を用いてケーシング２２内の土砂を除去することで、軸部４を容易且つ迅速に掘削することができる。

幾つかの実施形態では、拡底用掘削機３２は、ケーシング２２に対し拡底用掘削機３２を固定可能な固定装置を更に有し、拡底部掘削工程Ｓ１２２において、固定装置によりケーシング２２に対し拡底用掘削機３２を固定した状態で、拡底用掘削機３２により拡底部６を形成する。

上記構成では、固定装置により拡底用掘削機３２をケーシング２２に固定することができる。この結果として、ケーシング２２が、拡底用掘削機３２の回転反力を受け止めることができ、高トルク又は高回転数での掘削が可能である。
特に孔に拡底部６を設ける場合、掘削にかかる時間やコンクリートの使用量を考慮すると、拡底部６の形状や大きさは設計通りであることが望ましい。この点、上記構成によれば、ケーシング２２が拡底用掘削機３２の回転反力を受け止めることで、拡底用掘削機３２の姿勢が安定し、拡底部６の形状や大きさを設計通りにすることができる。

拡底用掘削機３２が固定装置を有していない場合、図２２に示したように、地上に設置される反力テーブル７０によって、排水管１０９を回転不能に支持することで、拡底用掘削機３２の回転反力を受け止めることができる。あるいは、地上に設置される全周回転機２４によって、排水管１０９を回転不能に支持することで、拡底用掘削機３２の回転反力を受け止めることができる。

全周回転機２４は、地中にケーシング２２を圧入するために必要であるが、ケーシング２２の圧入後はいつ撤去してもよく、コンクリート供給工程Ｓ２０後にケーシング２２を引き抜くまで残しておいてもよい。拡底孔８の全長に渡ってケーシング２２を圧入した場合、クローラクレーン２６ではケーシング２２の引き抜きが困難になる可能性があるが、全周回転機２４を用いれば、ケーシング２２を確実に引き抜くことができる。

全周回転機２４を拡底孔掘削工程Ｓ１２が終了するまで残しておく場合には、図２３に示したように、反力テーブル７０を全周回転機２４上に設置してもよい。
全周回転機２４を鉄筋配置工程Ｓ１６まで残しておく場合には、図２４に示したように、全周回転機２４上に作業台を設け、作業台上で作業者が鉄筋を連結等しながら、拡底孔８内に鉄筋を送り込んでもよい。この場合、全周回転機２４に作業台を設けることで、孔の径にかかわらずに作業者が溶接対象の鉄筋のそばまで容易且つ安定して近付くことができ、溶接作業の効率化が図れる。
一方、障害物除去工程Ｓ１０又は軸部掘削工程Ｓ１２０の後、全周回転機２４を撤去すれば、撤去した全周回転機２４を用いて次の拡底孔の掘削作業に早期に取りかかることができる。

幾つかの実施形態では、軸部用掘削機６０又は軸部用掘削機を兼ねる拡底用掘削機３２は、軸部用駆動装置１００をケーシング２２に対し固定可能な固定装置と、軸部用掘削装置と軸部用駆動装置との間隔を調整可能な伸縮装置とを有する。そして、軸部掘削工程Ｓ１２０において、固定装置によりケーシング２２に対し軸部用駆動装置１００を固定した状態で、伸縮装置により軸部用掘削装置２００，２５０と軸部用駆動装置１００との間隔を変化させる。

上記構成では、固定装置により軸部用駆動装置１００をケーシング２２に固定した状態で伸縮装置を作動させることができる。これにより、地上で排水管１０９を回転不能に固定しなくても、ケーシング２２で回転反力を受け止めながら、軸部用掘削装置２００，２５０で掘り下げることができ、高トルク又は高回転数での掘削が可能である。また、伸縮装置により軸部用掘削装置２００，２５０と軸部用駆動装置１００との間隔を変化させることで、軸部用掘削装置２００，２５０を孔底に向けて付勢することができ、これにより掘削時の押圧力を高めることができる。

以下、幾つかの実施形態に係る固定装置について説明する。図２５は、図１６中のＸＸＶ−ＸＸＶ線に沿う概略的な断面をケーシング２２とともに示す図である。
図１６、図１７及び図２５に示したように、固定装置３００は、複数の当接部材３０１と、少なくとも１つの固定用アクチュエータ３０２とを有する。
複数の当接部材３０１は、中空駆動軸１０３の周方向に配置され、且つ、中空駆動軸１０３の径方向にそれぞれ移動可能である。
固定用アクチュエータ３０２は、メインフレーム１０２に固定され、複数の当接部材３０１を中空駆動軸１０３の径方向に移動させることができる。

上記構成では、固定装置３００が、当接部材３０１と固定用アクチュエータ３０２を有することにより、簡単な構成で、ケーシング２２に対し拡底用駆動装置１００又は軸部用駆動装置を固定することができる。

幾つかの実施形態では、当接部材３０１は、当接部材本体３０１ａと、当接部材本体３０１ａの外面に取り付けられたライナ部材３０１ｂとを有する。メインフレーム１０２は、フランジ部１０２ｂに固定された外周壁部１０２ｄを有し、外周壁部１０２ｄは、当接部材３０１が突没する開口を有する。また、メインフレーム１０２は、中空駆動軸１０３の周方向にて両側から当接部材３０１を挟む側壁部１０２ｅを有する。
中空駆動軸１０３側の当接部材本体３０１ａの内面は、中空駆動軸１０３に対し傾斜したテーパ面によって構成され、当接部材本体３０１ａのテーパ面には楔部材３０５のテーパ面が摺動自在に当接している。楔部材３０５は、中空駆動軸１０３に沿って移動可能に設けられている。

固定用アクチュエータ３０２は油圧シリンダ３０６によって構成され、油圧シリンダ３０６の伸縮方向は、中空駆動軸１０３に対し平行である。油圧シリンダ３０６のシリンダチューブ３０６ａは、メインフレーム１０２のフランジ部１０２ｃに固定され、油圧シリンダ３０６のシリンダロッド３０６ｂは楔部材３０５に連結されている。油圧シリンダ３０６が伸縮することによって、中空駆動軸１０３の軸線方向で楔部材３０５の位置が変化すると、当接部材３０１が中空駆動軸１０３の径方向に移動する。
幾つかの実施形態では、固定装置３００は、４つの当接部材３０１と４つの油圧シリンダ３０６を有する。当接部材３０１及び油圧シリンダ３０６は、図２５に示したように、中空駆動軸１０３の周りに９０度間隔で配置される。

以下、図１６、図１７及び図２５を参照して、幾つかの実施形態に係る伸縮装置について説明する。伸縮装置４００は、可動フレーム４０１と、伸縮用アクチュエータ４０２と、軸受４０３とを含む。
可動フレーム４０１は、メインフレーム１０２に対し中空駆動軸１０３の軸線方向に移動可能である。
伸縮用アクチュエータ４０２は、メインフレーム１０２のフランジ部１０２ｂと可動フレーム４０１との間に設けられ、メインフレーム１０２に対し可動フレーム４０１を中空駆動軸１０３の軸線方向に移動させることができる。
軸受４０３は、可動フレーム４０１に固定され、中空駆動軸１０３を回転可能に支持する。

上記構成では、伸縮装置４００が、メインフレーム１０２に対し中空駆動軸１０３の軸線方向に移動可能な可動フレーム４０１を有し、可動フレーム４０１が軸受４０３を介して中空駆動軸１０３を回転可能に支持することにより、簡単な構成で、軸部用掘削装置と軸部用駆動装置の間隔を変化させることができる。

幾つかの実施形態では、可動フレーム４０１は、環形状を有し、中空駆動軸１０３の軸線方向に相互に離間してフランジ部１０２ｃと対向して配置される。伸縮用アクチュエータ４０２は油圧シリンダ４０５からなり、油圧シリンダ４０５の伸縮方向は中空駆動軸１０３に対し平行である。油圧シリンダ４０５のシリンダチューブ４０５ａはフランジ部１０２ｃに固定され、油圧シリンダ４０５のシリンダロッド４０５ｂの先端は、可動フレーム４０１に固定されている。可動フレーム４０１は、油圧シリンダ４０５を介してフランジ部１０２ｃに連結されており、油圧シリンダ４０５が伸縮することによって、中空駆動軸１０３の軸線方向にてメインフレーム１０２に対する可動フレーム４０１の相対位置が変化する。

一方、中空駆動軸１０３は、可動フレーム４０１に固定された軸受４０３を貫通しており、軸受４０３は、中空駆動軸１０３を回転可能に支持するとともに、中空駆動軸１０３のスラスト力を受け止める。このため、中空駆動軸１０３は、軸受４０３を介して、可動フレーム４０１とともにメインフレーム１０２に対して相対変位可能であり、油圧シリンダ４０５を伸長させることによって、拡底用掘削装置２００を地盤に向けて変位させることができる。
なお、図１６は、油圧シリンダ４０５が伸長状態のときの軸部用駆動装置１００を示しており、図１７は、油圧シリンダ４０５が短縮状態のときの軸部用駆動装置１００を示している。

幾つかの実施形態では、伸縮装置４００は、中空駆動軸１０３の軸線方向での可動フレーム４０１の移動を案内するガイドユニット４５０を更に含む。
この構成では、中空駆動軸１０３の軸線方向での可動フレーム４０１の移動をガイドユニット４５０が案内するので、伸縮用アクチュエータ４０２により可動フレーム４０１を移動させたときの反力により可動フレーム４０１及び主軸２０１が傾くことが防止され、孔を真っ直ぐに掘ることができる。

幾つかの実施形態では、ガイドユニット４５０は、ガイドロッド４５１と、ガイドスリーブ４５２とを有する。ガイドロッド４５１は、中空駆動軸１０３の軸線方向に延び、フランジ部１０２ｃを貫通している。ガイドスリーブ４５２は、ガイドロッド４５１に嵌合され、可動フレーム４０１に固定されている。
幾つかの実施形態では、図２５に示したように、２つのガイドロッド４５１が、中空駆動軸１０３の直径方向に離間して配置され、２つの油圧シリンダ４０５が、中空駆動軸１０３の直径方向に離間して配置されている。そして、２つのガイドロッド４５１の離間方向と２つの油圧シリンダ４０５の離間方向は、中空駆動軸１０３の周りで９０度異なっている。

メインフレーム１０２に対する中空駆動軸１０３の相対変位を可能にするために、中空駆動軸１０３には、中空駆動軸１０３の軸線方向に延在するキー１０３ａが設けられている。そして、ギヤ１１７には、中空駆動軸１０３の軸線方向に延び、キー１０３ａと係合するキー溝（図示しない）が設けられている。中空駆動軸１０３は、ギヤ１１７に対し軸線方向に変位可能である。
この構成によれば、キー１０３ａが軸線方向に延びているので、中空駆動軸１０３が軸線方向に変位しても、キー１０３ａとキー溝が係合可能であり、駆動モータ１０７の出力を中空駆動軸１０３に伝達可能である。
なお、伸縮装置４００を設けない場合、ギヤボックス１０６が中空駆動軸１０３のスラスト力を受け止めるように構成してもよい。

幾つかの実施形態では、サンドポンプ４０の本体から中空駆動軸１０３の径方向外側に突出する第１突出部材１２０と、メインフレーム１０２に固定され、中空駆動軸１０３の回転方向にて第１突出部材１２０に当接可能な第１ストッパ部材１２１と、が設けられている。
第１ストッパ部材１２１は、伸縮用アクチュエータ４０２の伸縮量よりも長く形成されている。

この構成では、サンドポンプ４０が中空駆動軸１０３に対し相対回転可能であっても、第１突出部材１２０が第１ストッパ部材１２１に当接することで、中空駆動軸１０３の回転に伴いサンドポンプ４０が回転することが防止される。
そして、サンドポンプ４０を回転させることなく、中空駆動軸１０３と主軸２０１を一体に回転させることができる。

幾つかの実施形態では、拡底用駆動装置１００は、第２突出部材１５４と第２ストッパ部材１５５とを更に有する。第２突出部材１５４は、ロータリジョイント４２の静止側、即ち外筒２５ｂに固定され、外筒２５ｂから中空駆動軸１０３の径方向外側に突出している。
第２ストッパ部材１５５は、メインフレーム１０２に対し相対回転不能に設けられ、中空駆動軸１０３の回転方向にて第２突出部材１５４に当接可能である。第２ストッパ部材１５５は、例えば、メインフレーム１０２のフランジ部１０２ｂに固定されている。
第２ストッパ部材１５５は、後述する伸縮用アクチュエータ４０２の伸縮量よりも長く形成されている。

この構成では、ロータリジョイント４２が中空駆動軸１０３や主軸２０１とともに一体に回転する可動側、即ち内筒２５ｃを有していても、第２突出部材１５４が第２ストッパ部材１５５に当接することで、ロータリジョイント４２の静止側、即ち外筒２５ｂが中空駆動軸１０３の回転に伴い回転することが防止される。

幾つかの実施形態では、図１６及び図１７に示したように、中空駆動軸１０３は、サンドポンプ４０とは反対側の他端側にスプライン継手部１５７ａを有する。スプライン継手部１５７ａは、主軸２０１側のスプライン継手部１５７ｂと相対回転不能に連結され、スプライン継手部１５７ｂとともに中空のスプライン継手１５７を構成する。

この構成では、中空駆動軸１０３と主軸２０１がスプライン継手１５７を介して一体に回転可能に連結される。スプライン継手１５７を用いた場合、フランジ接続を用いる場合よりも、中空駆動軸１０３と主軸２０１とを容易に連結可能であるのみならず、高トルクを小断面積にて伝達することができる。

幾つかの実施形態では、スイベルジョイント１１５ａは、中空駆動軸１０３の軸線方向にてギヤ１１７から離れている。この構成では、スイベルジョイント１１５ａとギヤ１１７の取り付け部が別個に中空駆動軸１０３に設けられていることで、中空駆動軸１０３の構成を簡単にすることができる。

幾つかの実施形態では、サンドポンプ４０の周りに複数の支柱１８５が設けられている。支柱１８５は中空駆動軸１０３の軸線方向に延び、支柱１８５を介して、円板形状のサブフレーム１８６がギヤボックス１０６に固定されている。

サブフレーム１８６には、吐出管１０８及び排水管１０９が固定されている。そして、吐出管１０８は伸縮可能な伸縮管１８７によって構成されている。
この構成によれば、中空駆動軸１０３とともにサンドポンプ４０が軸線方向に変位しても、伸縮管１８７が伸縮するので、中空駆動軸１０３の変位が妨げられることはない。
またこの構成によれば、固定装置３００によりメインフレーム１０２をケーシング２２に固定せずに掘削を行う場合であって、排水管１０９で軸部用掘削装置や拡底用掘削装置２００の反力を受け止めるときに、ギヤボックス１０６、支柱１８５及びサブフレーム１８６を介して反力が排水管１０９に伝達される。このため、サンドポンプ４０に反力が作用することを回避することができる。

最後に、本発明は上述した幾つかの実施形態に限定されることはなく、上述した実施形態に変形を加えた形態や、これらの形態を適宜組み合わせた形態も含む。
例えば、上述した実施形態では、ケーシングを更に圧入する場合としない場合、軸部掘削装置を用いる場合と拡底部掘削装置を兼ねる軸部掘削装置を軸部掘削工程で用いる場合、全周回転機を途中で撤去する場合と撤去しない場合、軸部用掘削装置又は拡底用掘削装置の回転反力をケーシングで受ける場合と地上で受ける場合、について記載されているが、これらの選択肢を適宜組み合わせることができる。

２ 地中障害物
４ 軸部
６ 拡底部
８ 拡底孔
１０ スライムクリーナ
１２ チューブ
１４ 鉄筋かご
１６ トレミー管
１８ 生コン車
２０ バックホウ
２２ ケーシング
２４ 全周回転機
２６ クローラクレーン
２８ ハンマグラブ
３０ 空間部
３２ 拡底用掘削機
３４ 循環槽
３６ 送液ポンプ
４０ サンドポンプ
４０ａ 吸込口
４０ｂ 吐出口
４２ ロータリジョイント
４２ａ 油路
４２ｂ 外筒
４２ｃ 内筒
４４ 第２突出部材
４６ 第２ストッパ部材
６０ 軸部用掘削機
７０ 反力テーブル
１００ 駆動装置
１０２ メインフレーム
１０２ａ 本体
１０２ｂ フランジ部
１０２ｃ フランジ部
１０２ｄ 外周壁部
１０２ｅ 側壁部
１０３ 中空駆動軸
１０３ａ キー
１０４ 駆動ユニット
１０６ ギヤボックス
１０７ 駆動モータ
１０８ 吐出管
１０９ 排水管
１１５ スイベル継手
１１５ａ スイベルジョイント
１１５ｂ スイベルジョイント
１１７ ギヤ
１１８ ギヤ
１２０ 第１突出部材
１２１ 第１ストッパ部材
１３０ 支柱
１３２ サブフレーム
１３４ 伸縮管
１５４ 第２突出部材
１５５ 第２ストッパ部材
１５７ スプライン継手
１５７ａ スプライン継手部
１５７ｂ スプライン継手部
２００ 拡底用掘削装置（軸部用掘削装置）
２０１ 主軸
２０２ 可動アーム
２０３ ビット
２０５ ヒンジ結合部
２０７ 傾動用アクチュエータ
２１０ 油圧シリンダ
２１０ａ シリンダチューブ
２１０ｂ シリンダロッド
２１２ スライダ
２１４ リンクロッド
２１６ スタビライザ
２５０ ３翼ビット（先端カッタ／軸部用掘削装置）
２５２ 固定アーム
２５４ ビット
２５６ 先端部
３００ 固定装置
３０１ 当接部材
３０１ａ 当接部材本体
３０１ｂ ライナ部材
３０２ 固定用アクチュエータ
３０５ 楔部材
３０６ 油圧シリンダ
３０６ａ シリンダチューブ
３０６ｂ シリンダロッド
４００ 伸縮装置
４０１ 可動フレーム
４０２ 伸縮用アクチュエータ
４０３ 軸受
４０５ 油圧シリンダ
４０５ａ シリンダチューブ
４０５ｂ シリンダロッド
４５０ ガイドユニット
４５１ ガイドロッド
４５２ ガイドスリーブ

Claims (9)

1. 地中障害物が存在する地盤に杭を設置する杭設置方法において、
   前記地中障害物を除去する障害物除去工程と、
   軸部及び前記軸部の下端部に設けられた拡底部を有する拡底孔を形成する拡底孔掘削工程と、
   前記拡底孔内に鉄筋を配置する鉄筋配置工程と、
   前記鉄筋が配置された前記拡底孔内に生コンクリートを供給するコンクリート供給工程と、
   を備え、
   前記障害物除去工程は、
   円筒形状を有する少なくとも１つのケーシングを、前記地中障害物を囲むまで地中に圧入する工程と、
   前記少なくとも１つのケーシングによって囲まれた前記地中障害物を除去し、これにより前記少なくとも１つのケーシングによって囲まれた空間部を形成する、除去工程と
   を含み、
   前記拡底孔掘削工程は、
   前記地中に前記少なくとも１つのケーシングが残され且つ前記ケーシング内に空間部を有する状態で、前記空間部よりも下方を掘削し、前記空間部を含む前記軸部を形成する軸部掘削工程と、
   前記軸部の下端部周辺を掘削し、前記拡底部を形成する拡底部掘削工程と、
   を含む
   ことを特徴とする杭設置方法。
2. 前記拡底部掘削工程は、掘削途中の孔に安定液を供給しながら、土砂を含む前記安定液を前記掘削途中の孔から排出するリバース工法によって行われ、
   前記拡底孔掘削工程と前記鉄筋配置工程との間に、前記拡底部に沈殿したスライムを前記拡底孔から除去するスライム除去工程を更に備え、
   前記拡底部掘削工程において、前記リバース工法は、前記土砂を含む安定液を前記掘削途中の孔から排出可能な揚水ポンプを含む拡底用掘削機を用いて実施され、
   前記スライム除去工程において、前記揚水ポンプを使用して前記スライムが除去される
   ことを特徴とする請求項１に記載の杭設置方法。
3. 前記拡底用掘削機は、
   前記揚水ポンプ、地盤を掘削する拡底用掘削装置及び当該拡底用掘削装置を駆動する拡底用駆動装置を備え、
   前記拡底用駆動装置は、
   メインフレームと、
   前記メインフレームに対し相対回転可能に設けられた中空駆動軸と、
   駆動モータを有し、前記メインフレームに固定されて前記中空駆動軸を回転させるための駆動ユニットと、
   前記中空駆動軸の一端側と前記揚水ポンプの吸込口とを相対回転可能に連結するスイベルジョイントと、
   を含み、
   前記拡底用掘削装置は、
   前記中空駆動軸の他端側に着脱可能で、前記中空駆動軸と一体に回転する中空の主軸と、
   一端が前記主軸に回動可能に取り付けられた可動アームと、
   前記主軸と前記可動アームとの間に設けられ、前記可動アームを前記主軸の径方向外側に傾動させるための傾動用アクチュエータと、
   前記可動アームに取り付けられた複数のビットと、
   を含み、
   前記主軸と前記中空駆動軸との間に、前記傾動用アクチュエータに作動流体を供給するための流路を有するロータリジョイントが介装され、
   前記拡底部掘削工程において、前記メインフレームの回転を規制しながら前記駆動装置により前記拡底用掘削装置を駆動する
   ことを特徴とする請求項２に記載の杭設置方法。
4. 前記拡底用掘削機は、前記主軸の先端側に設けられた先端カッタを更に備え、
   前記先端カッタは、前記主軸の径方向にて、前記主軸の先端下方が最も深くなるように前記拡底部を掘削可能な形状を有する、
   ことを特徴とする請求項３に記載の杭設置方法。
5. 前記軸部掘削工程は、掘削途中の孔に安定液を供給しながら、土砂を含む前記安定液を掘削途中の孔から排出するリバース工法によって行われ、
   前記軸部掘削工程において、前記リバース工法は、前記土砂を含む安定液を送出可能な揚水ポンプを有する軸部用掘削機を用いて実施される
   ことを特徴とする請求項２乃至４の何れか１項に記載の杭設置方法。
6. 前記軸部用掘削機は、
   前記揚水ポンプと、
   地盤を掘削する軸部用掘削装置と、
   前記軸部用掘削装置を駆動する軸部用駆動装置と、
   を備え、
   前記軸部用駆動装置は、
   メインフレームと、
   前記メインフレームに対し相対回転可能に設けられた中空駆動軸と、
   駆動モータを有し、前記メインフレームに固定されて前記中空駆動軸を回転させるための駆動ユニットと、
   前記中空駆動軸の一端側と前記揚水ポンプの吸込口とを相対回転可能に連結するスイベルジョイントと、
   を含み、
   前記軸部用掘削装置は、
   前記中空駆動軸の他端側に着脱可能で、前記中空駆動軸と一体に回転する中空の主軸と、
   前記主軸の先端側に設けられた先端カッタと、
   を含む
   ことを特徴とする請求項５に記載の杭設置方法。
7. 前記軸部用掘削装置は、
   一端が前記主軸に回動可能に取り付けられた可動アームと、
   前記主軸の先端側に設けられた先端カッタと、
   前記主軸と前記可動アームとの間に設けられ、前記可動アームを前記主軸の径方向外側に傾動させるための傾動用アクチュエータと、
   前記可動アームに取り付けられた複数のビットと、
   を更に含み、
   前記主軸と前記中空駆動軸との間に、前記傾動用アクチュエータに作動流体を供給するための流路を有するロータリジョイントが介装され、
   前記軸部用掘削機を前記拡底用掘削機として用いる
   ことを特徴とする請求項６に記載の杭設置方法。
8. 前記軸部掘削工程は、前記少なくとも１つのケーシングを地中に更に圧入する追加圧入工程を含む
   ことを特徴とする請求項２乃至７の何れか１項に記載の杭設置方法。
9. 前記軸部掘削工程は、前記少なくとも１つのケーシング内の土砂を、バケットを有する掘削装置を用いて除去する工程を含む
   ことを特徴とする請求項８に記載の杭設置方法。

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