JP2018066201A - 拡大掘削装置および拡大掘削工法 - Google Patents

Abstract

【課題】交差方向に拡大アームを出入りさせる構成では、拡大翼の上下幅を十分に取れないので、拡大翼を拡開させながら少しずつ下降させることになり、掘削作業時間が長くなる。また、縦軸心に拡大翼を回動させる構成では、拡大翼の掘削長が長くなり、そのため、掘削面圧が低下し、適用地盤が限られる。
【解決手段】 ケーシングＫの内周面に当接してケーシングＫと固定状態とする保持固定装置２３を設け、該保持固定装置２３に、地盤Ｗに縦孔６よりも大径の円錐状の斜面部１１と斜面部１１の下方の円柱状の立上がり孔部１６とを拡大掘削する拡大ヘッドＨの上部を取付け、該拡大ヘッドＨは、横軸芯の取付軸１３により回動自在であって拡大孔８の斜面部１１を掘削する拡大翼１４を有して構成する斜面掘削ヘッド１２と、縦孔６の軸心に対して交差方向に移動する拡大アーム２１を有して構成する立上がり掘削ヘッド２０とを交換自在に構成した拡大掘削装置。
【選択図】図１０

Description

本発明は、拡大掘削装置および拡大掘削工法に係るものである。

従来、掘削ヘッドの下部に軸心に対して交差方向に拡大アームを出入りさせて拡大孔を掘削する方法は、公知である（特許文献１参照）。
また、従来、円筒状のバケットの一部を縦軸心に回動自在に構成して、この回動部分を拡大翼とした構成も、公知である（特許文献２参照）。

特開２００５−６１２０５号公報 特開２０１３−５３４６９号公報

前記公知例のうち前者のものは、拡大翼の上下幅を十分に取れないので、拡大翼を拡開させながら少しずつ下降させることになり、掘削作業時間が長くなるという課題がある。
前記公知例のうち後者のものは、バケットの長さを長くすることにより、拡大翼の上下長さを十分確保して、前者の公知例の課題はある程度解決しているが、拡大翼を縦軸回動させるので、拡大翼の掘削長が長くなり、そのため、掘削面圧が低下し、適用地盤が限られるという課題がある。
本願は、拡大掘削装置の構成を工夫することにより、掘削作業時間の短縮化と適用地盤の範囲の拡大化を図ったものである。

請求項１の発明は、ケーシングＫの内周面に当接してケーシングＫと固定状態とする保持固定装置２３を設け、該保持固定装置２３に、地盤Ｗに縦孔６よりも大径の円錐状の斜面部１１と斜面部１１の下方の円柱状の立上がり孔部１６とを拡大掘削する拡大ヘッドＨの上部を取付け、該拡大ヘッドＨは、横軸芯の取付軸１３により回動自在であって拡大孔８の斜面部１１を掘削する拡大翼１４を有して構成する斜面掘削ヘッド１２と、縦孔６の軸心に対して交差方向に移動する拡大アーム２１を有して構成する立上がり掘削ヘッド２０とを交換自在に構成した拡大掘削装置としたものである。
請求項２の発明は、前記斜面掘削ヘッド１２は、上下方向に所定長さで、外面側に掘削体３２を設けた一対の拡大翼１４の上部をフレーム３０に取付軸１３により横軸回動自在に取付けると共に、拡縮用シリンダ３５により拡縮する構成とし、前記立上がり掘削ヘッド２０は、先端に掘削体３２を設けた一対の拡大アーム２１をフレーム３８に出入り自在に設け、拡大アーム２１は四角筒の一方筒４０と他方筒４１とを摺動自在に嵌合させ、一方筒４０と他方筒４１内に何れか一方を出入りさせる伸縮シリンダ４２を内装して構成し、斜面掘削ヘッド１２と立上がり掘削ヘッド２０はフレーム３０またはフレーム３８を保持固定装置２３に着脱交換自在の構成とした拡大掘削装置としたものである。
請求項３の発明は、前記斜面掘削ヘッド１２のフレーム３０の下部には斜面掘削ヘッド１２を縦孔６の所定高さ位置に挿入した状態で、縦孔６の孔底面１５の中央に係合当接して、斜面掘削ヘッド１２を支持する芯出部材６０を設けた拡大掘削装置としたものである。
請求項４の発明は、地盤Ｗにケーシング回転圧入装置１によりケーシングＫを圧入し、縦孔掘削装置５によりケーシングＫと同径であって所定深度の縦孔６を掘削し、拡大孔８を掘削する拡大掘削装置１０に、横軸芯の取付軸１３により拡大翼１４を回動自在に取付けて構成した斜面掘削ヘッド１２を装着し、この拡大掘削装置１０を前記縦孔６の孔底面１５より上方の所定位置に位置するように挿入し、拡大掘削装置１０の保持固定装置２３により斜面掘削ヘッド１２をケーシングＫに固定保持し、ケーシング回転圧入装置１により駆動回転するケーシングＫの回転を保持固定装置２３により斜面拡大掘削ヘッド１２に伝達して駆動回転させ、駆動回転させながら取付軸１３中心に拡大翼１４を横軸回動させてケーシングＫの外径より外側に拡開させて、円錐状の斜面部１１を掘削し、次に、一旦、拡大掘削装置１０を縦孔６から引き抜き、引き抜いた拡大掘削装置１０の斜面掘削ヘッド１２を保持固定装置２３から外し、斜面掘削ヘッド１２とは別途形成した、縦孔６の軸心に対して交差方向に移動する拡大アーム２１を有して構成する立上がり掘削ヘッド２０を保持固定装置２３に取付け、この状態の拡大掘削装置１０を縦孔６の所定高さ位置にまで下降させ、再び、ケーシングＫの駆動回転を保持固定装置２３により立上がり掘削ヘッド２０に伝達して駆動回転させ、駆動回転中に立上がり掘削ヘッド２０の拡大アーム２１を径方向に突き出させ、前記斜面掘削ヘッド１２が掘削した斜面部１１の下部に円柱状の立上がり孔部１６を掘削する拡大掘削工法としたものである。
請求項５の発明は、前記斜面拡大掘削ヘッド１２と前記立上がり掘削ヘッド２０は共に所定深さ位置にて上下させずに、拡大掘削する拡大掘削工法としたものである。
請求項６の発明は、前記拡大孔８は、斜面掘削ヘッド１２が掘削した斜面部１１の下部に、立上がり掘削ヘッド２０の拡大アーム２１が掘削する立上がり孔部１６の上部が互いに一部重なるように掘削する拡大掘削工法としたものである。
請求項７の発明は、前記斜面掘削ヘッド１２を縦孔６の所定高さ位置に挿入した状態で、前記斜面掘削ヘッド１２のフレーム３０の下部に設けた芯出部材６０の支持体６１を、縦孔６の孔底面１５の中央に係合当接させ、次に、保持固定装置２３により拡大掘削装置１０をケーシングＫに固定し、この状態で、ケーシングＫの回転力により斜面掘削ヘッド１２を回転させて拡大掘削する拡大掘削工法としたものである。

請求項１の発明では、拡大ヘッドＨが、円錐状の斜面部１１と斜面部１１の下方の円柱状の立上がり孔部１６を有する拡大孔８を掘削するに当たり、斜面部１１の掘削用の斜面掘削ヘッド１２と立上がり孔部１６の掘削用の立上がり掘削ヘッド２０とに交換自在構成なので、拡大孔８の形状に合わせて効率よく、かつ、掘削精度の高い拡大孔８を掘削でき、また、斜面掘削ヘッド１２と立上がり掘削ヘッド２０は共に地盤に対する食い込み力を大きくでき、作業適用地盤の範囲を広げることができ、また、横軸回動の拡大翼１４により拡大孔８の斜面部１１を掘削するので、斜面部１１のテーパーを滑らかに掘削できる。
請求項２の発明では、斜面掘削ヘッド１２の拡大翼１４は外面側に掘削体３２を設けて拡縮用シリンダ３５により拡縮する構成としているので、地盤に対する食い込み力を大きくでき、作業適用地盤の範囲を広げることができる。
請求項３の発明では、斜面掘削ヘッド１２は芯出部材６０の支持体６１と保持固定装置２３の当接体２６との上下二箇所で支持され、掘削回転するので、斜面掘削ヘッド１２の回転中の軸心がぶれるのを抑制し、拡大孔８の掘削精度の低下を抑制する。
請求項４の発明では、円錐状の斜面部１１と円柱状の立上がり孔部１６を有する拡大孔８を掘削するに当たり、斜面掘削ヘッド１２と立上がり掘削ヘッド２０とを交換することにより、拡大孔８の形状に合わせて効率よく、かつ、掘削精度の高い拡大孔８を掘削でき、また、斜面掘削ヘッド１２と立上がり掘削ヘッド２０は共に地盤に対する食い込み力を大きくでき、作業適用地盤の範囲を広げることができ、拡大アームを上下させながら掘削する従来の施工方法による円柱孔（本願の立上がり孔部１６）を掘削する場合、ケーシングを下降させて掘削するのでケーシングＫ周辺の土砂が崩れやすく堆積した土砂によってケーシングＫの締め付け現象が発生することがあるが、ケーシングＫを下降させることなく立上がり掘削ヘッド２０は縦孔６の径方向に突出して掘削するので、ケーシングＫの締め付け現象の発生を防止できる。
請求項５の発明では、斜面掘削ヘッド１２と立上がり掘削ヘッド２０は共に所定深さ位置にて上下させずに、拡大掘削するので、一層、ケーシングＫ周辺の土砂が崩れにくくなり、ケーシングＫの締め付け現象の発生を防止できる。
請求項６の発明では、斜面部１１の下部と立上がり孔部１６の上部とが一部重なるので、その後に形成するコンクリートの拡大部を安定した形状に形成することができる。
請求項７の発明では、芯出部材６０の支持体６１と保持固定装置２３の当接体２６との上下二箇所で支持された状態で、斜面掘削ヘッド１２を掘削回転させるので、斜面掘削ヘッド１２の回転中の軸心がぶれるのを抑制し、拡大孔８の掘削精度の低下を抑制することができる。

ケーシング回転圧入装置および拡大掘削装置の正面図。 ケーシング回転圧入装置と流体供給ユニットと拡大掘削装置の配置模式図。 斜面掘削ヘッドの拡大翼が拡開状態の正面図。 立上がり掘削ヘッドの拡大アームの格納状態の正面図。 同拡大アームの掘削状態の正面図。 保持固定装置部分の断面図。 斜面掘削ヘッドの拡大翼の断面図。 立上がり掘削ヘッドの拡大アームの格納状態の断面図。 同突出状態の断面図。 拡大孔の掘削作業の模式図。

本発明の拡大掘削工法および該工法を実施する装置の一実施形態を図により説明する。１はケーシング全旋回型のケーシング回転圧入装置であり（図１）、ケーシング回転圧入装置１は地盤Ｗ上に設置してケーシングＫを地盤Ｗに圧入する。ケーシング回転圧入装置１は、ケーシングＫを地盤Ｗに圧入できればよく、構成は任意であり、図示は省略するが、ベースフレームとベースフレームに対して昇降する昇降フレームとケーシングＫを固定状態に保持するケーシング固定機構と、ケーシング固定機構により固定したケーシングＫを駆動回転させるケーシング駆動回転機構と、ケーシングＫを昇降させるケーシング昇降機構とを設け、ケーシング固定機構により固定したケーシングＫをケーシング駆動回転機構により駆動回転させながら、ケーシング昇降機構により下降させて圧入する。
次に、ベースマシン２のブーム３から垂下するワイヤー４により吊設したクラブハンマ等の縦孔掘削装置５を、ケーシングＫ内に挿入して、所定径であって所定深度の縦杭用の縦孔６を掘削する（図１０）。

次に、縦孔６の直径に対して大径の拡大孔８を拡大掘削する拡大掘削装置１０を、ワイヤー４により吊設して縦孔６に挿入し、拡大掘削装置１０の拡大ヘッドＨにより下方に至るに従い大径となる円錐状の拡大孔８の斜面部１１の拡大掘削を行う（図１０）。
拡大ヘッドＨは、斜面部１１を掘削する斜面掘削ヘッド１２を有して構成し、斜面掘削ヘッド１２は横軸芯の取付軸１３により回動自在であって拡大孔８の斜面部１１を掘削する拡大翼１４を設けて構成する（図３）。
拡大掘削装置１０は、斜面掘削ヘッド１２の拡大翼１４を格納位置に位置させた状態で、予め所定深さに掘削した縦孔６内に挿入し、拡大翼１４を縦孔６の孔底面１５より所定高さ上方に位置させて、拡大翼１４の下部を取付軸１３中心に上方回動させながら駆動回転させて拡大孔８の前記斜面部１１を掘削する。

次に、拡大掘削装置１０を一旦縦孔６より引き出し、拡大掘削装置１０の拡大ヘッドＨを、斜面掘削ヘッド１２から拡大孔８の下部に円柱状の立上がり孔部１６を掘削する立上がり掘削ヘッド２０に交換し（図１０）、この状態の拡大掘削装置１０を縦孔６に挿入して再び駆動回転させながら、縦孔６の軸心の交差方向に移動自在の拡大アーム２１をケーシングＫの外径より外側に突出させて、拡大孔８の最拡径状態の斜面部１１の下部に斜面部１１の最大径と同径の円柱状の立上がり孔部１６を掘削する（図１０、図５）。
したがって、拡大ヘッドＨを、拡大孔８の上部の斜面部１１を掘削する斜面掘削ヘッド１２と下部の立上がり孔部１６を掘削する立上がり掘削ヘッド２０とに交換するので、拡大掘削装置１０の小型軽量化が図れ、また、拡大孔８の上部の斜面部１１と下部の立上がり孔部１６とを、２工程にて掘削できるので、作業効率を向上させることができる。

この交換式拡大掘削工法を実施する拡大掘削装置１０の構成は、拡大ヘッドＨを、拡大翼１４を有する斜面掘削ヘッド１２と拡大アーム２１を有する立上がり掘削ヘッド２０とに交換自在に構成すればよく、他の構成は任意であるが、以下、一例を示す。
拡大掘削装置１０は、該拡大掘削装置１０を、上部にケーシングＫの内周面に固定する保持固定装置（グリッパー）２３を設ける（図５）。保持固定装置２３の構成は任意であるが、保持固定装置２３は、グリッパーフレーム２４の上側にベースマシン２のブーム３のワイヤー４の先端を接続する取付部２５を設ける。グリッパーフレーム２４にはグリッパーフレーム２４に対して放射方向に出入りする当接体２６を周方向に複数設けて構成する。保持固定装置２３は、当接体２６を出入りシリンダ２７によりケーシングＫの内面に押し付けて拡大ヘッドＨをケーシングＫと一体駆動回転させる（図６）。

保持固定装置２３のグリッパーフレーム２４の下部には、拡大ヘッドＨの取付用の継ぎ手２９を取付ける（図３）。
前記継ぎ手２９には、拡大ヘッドＨのうちの斜面掘削ヘッド１２のフレーム３０に設けた接続継ぎ手２９Ａを取付ける（図１０）。フレーム３０は一対の板部材３１を有して構成し、一対の板部材３１に掛け渡すように前記取付軸１３を設け、取付軸１３に前記拡大翼１４の上部を回動自在に取付ける。
拡大翼１４は上下方向に所定長さを有して形成し、拡大翼１４の外面側に掘削体（掘削ビット）３２を長さ方向に所定間隔をおいて複数並設する。複数の掘削体３２のうちの一部は、少なくとも、斜面掘削ヘッド１２の回転軸心に対して交差方向に突出するように、拡大翼１４の外面側に長さ方向に並設すると、拡大翼１４が取付軸１３中心で横軸回動することと相俟って、拡大翼１４の単位面積当たりの切削面の面圧を上げることができ、硬質の地盤の掘削を可能とし、適用地盤の範囲を拡大することができる。

即ち、従来のような拡大翼を縦軸回動させる工法では、掘削体３２は斜面掘削ヘッド１２の回転軸心に対して円弧移動するので、単位面積当たりの切削面の面圧が低下して硬質の地盤の掘削ができなかったが、本願はこれを実現する。
拡大翼１４の上下中間所定位置には拡縮用シリンダ３５の一端を取付け、拡縮用シリンダ３５の他端はフレーム３０側に取付軸３６により取付ける（図３）。
拡縮用シリンダ３５は伸長すると、拡大翼１４を取付軸１３を中心に外回動させて、拡大翼１４をケーシングＫの外径より外側に位置する下広がり状態に傾斜拡大させる。拡縮用シリンダ３５を縮小させると、拡大翼１４をケーシングＫ内に格納させる。

しかして、保持固定装置２３のグリッパーフレーム２４の継ぎ手２９には、拡大ヘッドＨのうちの立上がり掘削ヘッド２０のフレーム３８に設けた接続継ぎ手２９Ａを取付ける（図１０）。フレーム３８には、先端に掘削体（掘削ビット）３２を設けた一対の前記拡大アーム２１を出入り自在に設ける。拡大アーム２１は、四角筒の一方筒４０と他方筒４１とを摺動自在に嵌合させて構成する（図８、図９）。一方筒４０はフレーム３８側に固定状態に取付け、この一方筒４０に対して他方筒４１を縦孔６の軸心に対して交差方向に移動自在に取付ける。
この場合、立上がり掘削ヘッド２０は、斜面掘削ヘッド１２が掘削した拡大孔８の斜面部１１の下部に円柱状の立上がり孔部１６を掘削するが、斜面掘削ヘッド１２が掘削した斜面部１１の下部に立上がり孔部１６の上部が重なって掘削可能にするように、斜面掘削ヘッド１２の拡大翼１４の長さ（高さ）に合わせて立上がり掘削ヘッド２０の接続継ぎ手２９Ａの長さを設定している（図４）。

立上がり掘削ヘッド２０は、各拡大アーム２１の一方筒４０と他方筒４１内に伸縮シリンダ４２を内装し（図９）、他方筒４１の先端面に掘削体３２を設ける。伸縮シリンダ４２は、その一端を一方筒４０の閉止端に取付け、ピストンロッド４３の先端を他方筒４１の閉止端に取付けて構成する。
前記各拡大アーム２１にはスクレーパ４５を設ける（図８、図９）。スクレーパ４５は、その基部を取付部４６に縦軸４７により回動自在に取付け、取付部４６は一方筒４０の外側面に固定状態に取付ける。
スクレーパ４５は拡大アーム２１による拡大掘削土砂をフレーム３８の中心に向けて案内する。

また、スクレーパ４５は、拡底杭の底面となる縦孔６の孔底面１５上の土砂を掻き集め土砂受５０に回収するスライム処理を行う。
立上がり掘削ヘッド２０のフレーム３８の下方には土砂受５０を設ける（図１０）。
しかして、拡大掘削装置１０の保持固定装置２３の上部にはスイベル５１を設け（図３）、スイベル５１には流体供給ユニット５２から送られる作動油のホース（油圧ホース（配管））５３の先端を接続する。
図２において、５４は操作盤、５５はホースリール、５６は深度検出器、５７は深度検出用ワイヤーである。

しかして、拡大ヘッドＨのうちの斜面掘削ヘッド１２のフレーム３０の下部には芯出部材６０を設ける（図１、図３）。芯出部材６０は下部に縦孔６の孔底面１５の中央に当接係合して支持する支持体６１を設け、上部には斜面掘削ヘッド１２のフレーム３０の下部に取付ける取付部６２を設けて構成している。
芯出部材６０は斜面掘削ヘッド１２を縦孔６の所定高さ位置に挿入すると、芯出部材６０の支持体６１が孔底面１５の中心に当接係合し、この状態で、保持固定装置２３の当接体２６を出入りシリンダ２７によりケーシングＫの内面に押し付けることにより、斜面掘削ヘッド１２は芯出部材６０の支持体６１と保持固定装置２３の当接体２６との上下二箇所で支持される。

そのため、上下二箇所で支持された状態で拡大翼１４を回転させながら上方回動させて円錐状の斜面部１１を拡大掘削するので、斜面掘削ヘッド１２の回転中の軸心がぶれるのを抑制し、拡大孔８の掘削精度の低下を抑制する。
なお、図示は省略するが、芯出部材６０は斜面掘削ヘッド１２のフレーム３０に対して回転自在に設け、芯出部材６０の支持体６１が孔底面１５に位置不動かつ非回転の固定の係合当接状態で、芯出部材６０に対して拡大翼１４を回転させて拡大掘削する構成としてもよい。
６１Ａは支持体６１の下面に設けた突起部であり、支持体６１が孔底面１５の中心に当接係合すると、突起部６１Ａが孔底面１５に嵌入する。

（実施形態の作用）
本発明は上記構成であるので、ケーシング回転圧入装置１のケーシング固定機構によりケーシングＫを固定し、固定したケーシングＫをケーシング回転圧入装置１のケーシング駆動回転機構により駆動回転させながらケーシング昇降機構により下降させて地盤に圧入する。
次に、ベースマシン２のブーム３から垂下するワイヤー４により吊設したクラブハンマ等の縦孔掘削装置５をケーシングＫ内に挿入し、所定径であって所定深度の縦杭用の縦孔６を掘削する。
次に、拡大ヘッドＨを、縦孔６の直径に対して大径の拡大孔８の斜面部１１を掘削する斜面掘削ヘッド１２を装着した拡大掘削装置１０を、ワイヤー４により吊設して縦孔６に挿入し、拡大孔８の斜面部１１の拡大掘削を行う。

拡大掘削装置１０の斜面掘削ヘッド１２は横軸芯の取付軸１３により回動自在に拡大翼１４を設けて構成しているので、斜面掘削ヘッド１２は拡大翼１４を格納位置に位置させた状態で、予め所定深さに掘削した縦孔６内に挿入し、拡大翼１４を縦孔６の孔底面１５より立上がり掘削ヘッド２０が掘削する所定高さ分上方に位置させて駆動回転させて掘削し、回転中に、拡大翼１４の下部を取付軸１３中心に上方回動させて円錐状の斜面部１１を拡大掘削する。
したがって、従来の拡大アームを出入りさせながら下降する工法に比し、本願では拡大翼１４を上方回動させるだけで、斜面掘削ヘッド１２を縦孔６内で上下移動させずに、斜面部１１を拡大掘削でき、作業効率を向上させることができる。

次に、拡大掘削装置１０を一旦縦孔６より引き出し、再び、縦孔掘削装置５をケーシングＫ内に挿入し、縦孔６の孔底面１５上の残土を排出する。
次に、拡大掘削装置１０に装着されている斜面掘削ヘッド１２を外して、拡大ヘッドＨを立上がり掘削ヘッド２０に交換し、この拡大掘削装置１０を、縦孔６に挿入して再び駆動回転させ、拡大孔８の斜面部１１の下部に斜面部１１の下部と同径の円柱状の立上がり孔部１６を掘削する。
この場合、斜面掘削ヘッド１２の拡大翼１４を取付軸１３の中心に回動させると、拡大孔８の斜面部１１の底面は円弧面になるが、拡大ヘッドＨを縦孔６の軸心に対して交差方向に移動する一対の拡大アーム２１を設けて構成した立上がり掘削ヘッド２０に交換しているので、立上がり孔部１６の円柱孔底面１６Ａを略水平にすることができ、その後に形成するコンクリート杭の拡大部の底面を安定した形状にすることができる。

また、拡大孔８は、斜面部１１の下部に、立上がり孔部１６の上部が一部重なるように掘削するので、立上がり孔部１６の円柱孔底面１６Ａを一層確実に略水平に掘削できる。
しかして、拡大掘削装置１０の拡大ヘッドＨは、斜面部１１を掘削する斜面掘削ヘッド１２と、この斜面掘削ヘッド１２と交換して立上がり孔部１６を掘削する立上がり掘削ヘッド２０とを着脱交換自在に構成しているので、斜面部１１および立上がり掘削ヘッド２０の掘削する際の掘削体３２の食い込み力を大きくでき、硬質地盤〜軟岩〜中硬岩の地盤の掘削施工を可能にできる。
また、拡大掘削装置１０は、保持固定装置２３に斜面掘削ヘッド１２または立上がり掘削ヘッド２０の何れかを装着して掘削作業を行うので、拡大掘削装置１０の軽量化が図れ、ウインチの巻き上げ作業は従来機と同様でありながら、斜面部１１と立上がり孔部１６を有する拡大孔８の拡大掘削を行うことができる。

また、拡大掘削装置１０の斜面掘削ヘッド１２は拡大翼１４を取付軸１３を中心に上方回動させて斜面部１１を掘削するので、拡大アームを上下させながら掘削する従来の施工方法に比し、斜面部１１が段付きのテーパー形状となることがなく、その後に形成するコンクリートの拡大部を安定した形状に形成することができる。
また、拡大アームを上下させながら掘削する従来の施工方法による円柱孔（本願の立上がり孔部１６）を掘削する場合、ケーシングＫを下降させて掘削するので、ケーシングＫ周辺の土砂が崩れやすく、堆積した土砂によってケーシングＫの締め付け現象が発生することがあるが、本願では、立上がり掘削ヘッド２０はケーシングＫを上下させずに掘削するので、前記課題を解決できる。

このように、本願の拡大掘削装置１０では、拡大ヘッドＨを上部の斜面部１１を掘削する斜面掘削ヘッド１２と下部の立上がり孔部１６を掘削する立上がり掘削ヘッド２０とに交換自在に構成しているので、拡大掘削装置１０の小型軽量化が図れ、また、上部の斜面部１１と下部の立上がり孔部１６とを、続けて、掘削できるので、作業効率を向上させることができる。

しかして、拡大掘削装置１０の具体的構成は、上部に拡大ヘッドＨをケーシングＫの内周面に固定する保持固定装置（グリッパー）２３を設け、保持固定装置２３のグリッパーフレーム２４の下部に継ぎ手２９を取付け、継ぎ手２９には斜面掘削ヘッド１２のフレーム３０または立上がり掘削ヘッド２０の取付フレーム３８の何れかの接続継ぎ手２９Ａに着脱可能に構成しているので、斜面掘削ヘッド１２と立上がり掘削ヘッド２０の何れにもケーシングＫの駆動回転を拡大ヘッドＨに伝達する保持固定装置２３を兼用でき、保持固定装置２３に対して斜面掘削ヘッド１２と立上がり掘削ヘッド２０とを選択して装着すればよく、斜面部１１の掘削と立上がり孔部１６の掘削作業を効率よく行える。

また、斜面掘削ヘッド１２の拡大翼１４は上下方向に所定長さを有して形成し、拡大翼１４の外面側に掘削体（掘削ビット）３２を長さ方向に所定間隔をおいて複数並設し、複数の掘削体３２のうちの一部は、少なくとも、斜面掘削ヘッド１２の回転軸心に対して交差方向に突出して並設しているので、拡大翼１４が取付軸１３の横軸回動することと相俟って、拡大翼１４の単位面積当たりの切削面の面圧を上げることができ、硬質の地盤の掘削を可能とし、適用地盤の範囲を拡大することができる。
また、拡大翼１４の上下中間所定位置には拡縮用シリンダ３５の一端を取付け、拡縮用シリンダ３５の他端はフレーム３０側に取付けているので、拡縮用シリンダ３５が伸長すると拡大翼１４を取付軸１３を中心に外回動させて、拡大翼１４をケーシングＫの外径より外側に位置する下広がり状態に傾斜拡大させ、拡縮用シリンダ３５を縮小させると、拡大翼１４をケーシングＫ内に格納させる。

また、立上がり掘削ヘッド２０は、斜面部１１の下部の一部に立上がり孔部１６の上部が重なるように配置して掘削するので、最拡径状態の斜面部１１の下部に傾斜部１１の最大径と同径の円柱状に立上がり孔部１６を掘削でき、その後に形成するコンクリートの拡大部を安定した形状に形成することができる。
また、立上がり掘削ヘッド２０は、先端に掘削体（掘削ビット）３２を設けた一対の拡大アーム２１を取付フレーム３８に出入り自在に設け、拡大アーム２１内に伸縮シリンダ４２を内装しているので、伸縮シリンダ４２が伸長すると拡大アーム２１の先端がケーシングＫの外径より外側に位置し、伸縮シリンダ４２を縮小させると、拡大アーム２１をケーシングＫ内に格納させる。

しかして、拡大ヘッドＨのうちの斜面掘削ヘッド１２のフレーム３０の下部には、下部に縦孔６の孔底面１５の中央に当接係合して支持する支持体６１を設けた芯出部材６０を設けているので、斜面掘削ヘッド１２を縦孔６の所定高さ位置に挿入すると、芯出部材６０の支持体６１が孔底面１５の中央に当接し、かつ、支持体６１の突起部６１Ａが孔底面１５に嵌入する。
この状態で、保持固定装置２３の当接体２６を出入りシリンダ２７によりケーシングＫの内面に押し付けることにより、拡大掘削装置１０は芯出部材６０の支持体６１と保持固定装置２３の当接体２６との上下二箇所で支持され、掘削回転するので、拡大掘削装置１０は上下二箇所で支持された状態で、拡大翼１４を回転させながら上方回動させて円錐状の斜面部１１を拡大掘削することになり、斜面掘削ヘッド１２の回転中の軸心がぶれるのを抑制し、拡大孔８の掘削精度の低下を抑制する。

なお、本例では、保持固定装置２３のグリッパーフレーム２４に設けた継ぎ手２９に、斜面掘削ヘッド１２と立上がり掘削ヘッド２０の夫々に設けた接続継ぎ手２９Ａを接続して、斜面掘削ヘッド１２と立上がり掘削ヘッド２０とを交換しているが、この交換および接続（取付）構成は、所謂、継ぎ手の構成に限定されず、継ぎ手以外の構成でもよく任意であり、交換および接続（取付）可能であればよく、本実施形態の構成に限定されない。

１…ケーシング回転圧入装置、２…ベースマシン、３…ブーム、４…ワイヤー、５…縦孔掘削装置、６…縦孔、８…拡大孔、１０…拡大掘削装置、１１…斜面部、１２…斜面掘削ヘッド、１３…取付軸、１４…拡大翼、１５…孔底面、１６…立上がり孔部、２０…立上がり掘削ヘッド、２１…拡大アーム、２３…保持固定装置、２４…グリッパーフレーム、２５…取付部、２６…当接体、２７…出入りシリンダ、２９…継ぎ手、２９Ａ…接続継ぎ手、３０…フレーム、３１…板部材、３２…掘削体、３５…拡縮用シリンダ、３６…取付軸、３８…フレーム、４０…一方筒、４１…他方筒、４２…伸縮シリンダ、４３…ピストンロッド、４５…スクレーパ、４６…取付部、４７…縦軸、５１…スイベル、５２…流体供給ユニット、６０…芯出部材、６１…支持体、６２…取付部、Ｈ…拡大ヘッド、Ｋ…ケーシング、Ｗ…地盤。

Claims (7)

1. ケーシングＫの内周面に当接してケーシングＫと固定状態とする保持固定装置２３を設け、該保持固定装置２３に、地盤Ｗに縦孔６よりも大径の円錐状の斜面部１１と斜面部１１の下方の円柱状の立上がり孔部１６とを拡大掘削する拡大ヘッドＨの上部を取付け、該拡大ヘッドＨは、横軸芯の取付軸１３により回動自在であって拡大孔８の斜面部１１を掘削する拡大翼１４を有して構成する斜面掘削ヘッド１２と、縦孔６の軸心に対して交差方向に移動する拡大アーム２１を有して構成する立上がり掘削ヘッド２０とを交換自在に構成した拡大掘削装置。
2. 請求項１において、前記斜面掘削ヘッド１２は、上下方向に所定長さで、外面側に掘削体３２を設けた一対の拡大翼１４の上部をフレーム３０に取付軸１３により横軸回動自在に取付けると共に、拡縮用シリンダ３５により拡縮する構成とし、前記立上がり掘削ヘッド２０は、先端に掘削体３２を設けた一対の拡大アーム２１をフレーム３８に出入り自在に設け、拡大アーム２１は四角筒の一方筒４０と他方筒４１とを摺動自在に嵌合させ、一方筒４０と他方筒４１内に何れか一方を出入りさせる伸縮シリンダ４２を内装して構成し、斜面掘削ヘッド１２と立上がり掘削ヘッド２０はフレーム３０またはフレーム３８を保持固定装置２３に着脱交換自在の構成とした拡大掘削装置。
3. 請求項１または請求項２において、前記斜面掘削ヘッド１２のフレーム３０の下部には斜面掘削ヘッド１２を縦孔６の所定高さ位置に挿入した状態で、縦孔６の孔底面１５の中央に係合当接して、斜面掘削ヘッド１２を支持する芯出部材６０を設けた拡大掘削装置。
4. 地盤Ｗにケーシング回転圧入装置１によりケーシングＫを圧入し、縦孔掘削装置５によりケーシングＫと同径であって所定深度の縦孔６を掘削し、拡大孔８を掘削する拡大掘削装置１０に、横軸芯の取付軸１３により拡大翼１４を回動自在に取付けて構成した斜面掘削ヘッド１２を装着し、この拡大掘削装置１０を前記縦孔６の孔底面１５より上方の所定位置に位置するように挿入し、拡大掘削装置１０の保持固定装置２３により斜面掘削ヘッド１２をケーシングＫに固定保持し、ケーシング回転圧入装置１により駆動回転するケーシングＫの回転を保持固定装置２３により斜面拡大掘削ヘッド１２に伝達して駆動回転させ、駆動回転させながら取付軸１３中心に拡大翼１４を横軸回動させてケーシングＫの外径より外側に拡開させて、円錐状の斜面部１１を掘削し、次に、一旦、拡大掘削装置１０を縦孔６から引き抜き、引き抜いた拡大掘削装置１０の斜面掘削ヘッド１２を保持固定装置２３から外し、斜面掘削ヘッド１２とは別途形成した、縦孔６の軸心に対して交差方向に移動する拡大アーム２１を有して構成する立上がり掘削ヘッド２０を保持固定装置２３に取付け、この状態の拡大掘削装置１０を縦孔６の所定高さ位置にまで下降させ、再び、ケーシングＫの駆動回転を保持固定装置２３により立上がり掘削ヘッド２０に伝達して駆動回転させ、駆動回転中に立上がり掘削ヘッド２０の拡大アーム２１を径方向に突き出させ、前記斜面掘削ヘッド１２が掘削した斜面部１１の下部に円柱状の立上がり孔部１６を掘削する拡大掘削工法。
5. 請求項４において、前記斜面拡大掘削ヘッド１２と前記立上がり掘削ヘッド２０は共に所定深さ位置にて上下させずに、拡大掘削する拡大掘削工法。
6. 請求項５において、前記拡大孔８は、斜面掘削ヘッド１２が掘削した斜面部１１の下部に、立上がり掘削ヘッド２０の拡大アーム２１が掘削する立上がり孔部１６の上部が互いに一部重なるように掘削する拡大掘削工法。
7. 請求項４〜請求項６の何れかの請求項において、前記斜面掘削ヘッド１２を縦孔６の所定高さ位置に挿入した状態で、前記斜面掘削ヘッド１２のフレーム３０の下部に設けた芯出部材６０の支持体６１を、縦孔６の孔底面１５の中央に係合当接させ、次に、保持固定装置２３により拡大掘削装置１０をケーシングＫに固定し、この状態で、ケーシングＫの回転力により斜面掘削ヘッド１２を回転させて拡大掘削する拡大掘削工法。

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