JP2019167756A - 拡幅掘削装置及び既設構造物の支持杭施工方法 - Google Patents

Abstract

【課題】簡単な構造で効率良く、予め掘削した孔を拡幅することができる拡幅掘削装置を提供する。【解決手段】外管１７と、外管１７内に昇降可能に設けられた内管１８とを有する掘削ロッド１１と、外管１７を回転させる回転駆動機構１２と、内管１８を昇降させる昇降駆動機構１３と、外管１７の先端部に周方向に間隔を置いて基部が回転可能に取り付けられ、先端部が下降する縮閉位置と上昇する拡開位置との間を移動可能な複数の拡縮ビット翼１４と、外管１７の先端部から突出する内管１８の先端部に設けられた拡縮作動部材１５と、拡縮ビット翼１４のそれぞれと拡縮作動部材１５との間を連結するリンク１６とを備え、内管１８の昇降に伴って拡縮作動部材１５が昇降することにより、リンク１６を介して拡縮ビット翼が拡縮するようになっている。【選択図】図１

Description

この発明は、拡幅掘削装置及び既設構造物の支持杭施工方法に関し、より詳細には杭頭部に拡幅部を有する支持杭を構築するために、削孔を拡幅する装置及び支持杭施工方法に関する。

インバートの無いりょう盤構造の鉄道トンネルにおいて、列車走行によって地下水を伴った土砂の細粒分噴出現象（噴泥現象）が発生することがある。この噴泥現象により路盤コンクリート下のりょう盤コンクリート下に空隙が生じ、その結果、路盤の沈下・軌道変状等の発生を招く。

このような噴泥、路盤沈下の対策として桁構造化スラブ軌道工法が開発され、適用されている。この桁構造化スラブ軌道工法は、既設スラブ軌道のコンクリート路盤下に、杭頭部を拡幅した小口径の場所打ち杭を構築し、荷重を支持する工法である（特許文献１参照）。なお、この桁構造化スラブ軌道工法に適用される支持杭施工方法は、特許文献１にも記載があるように、地盤に直接支持されているビル等の既設構造物にも適用可能である。

掘削した杭孔を拡幅するための拡幅掘削装置として、特許文献２，３に開示されたものが知られている。しかし、これら従来の拡幅掘削装置は、複数の横向きの油圧シリンダを内蔵した拡幅刃具機構を予め掘削した孔に挿入して拡幅するものであるため、圧油の供給経路が複雑となり、全体構造としても複雑とならざるを得なかった。

特開平１１−２５６５７１号公報 特開平１１−２５６９６９号公報 特開２００１−２０６４８号公報

この発明は上記のような技術的背景に基づいてなされたものであって、次の目的を達成するものである。
この発明の目的は、簡単な構造で効率良く、予め掘削した孔を拡幅することができる拡幅掘削装置を提供することにある。
また、この発明の目的は、既設構造物の下方に杭頭部が拡幅された支持杭のための杭孔を掘削するにあたり、効率良く施工を行うことができる支持杭施工方法を提供することにある。

この発明は上記課題を達成するために、次のような手段を採用している。
すなわち、この発明は、地盤又はコンクリートに予め掘削された削孔に拡幅部を形成するための拡幅掘削装置であって、
外管と、この外管内に昇降可能に設けられた内管とを有する掘削ロッドと、
前記外管を回転させる回転駆動機構と、
前記内管を昇降させる昇降駆動機構と、
前記外管の先端部に周方向に間隔を置いて基部が回転可能に取り付けられ、先端部が下降する縮閉位置と上昇する拡開位置との間を移動可能な複数の拡縮ビット翼と、
前記外管の先端部から突出する前記内管の先端部に設けられた拡縮作動部材と、
前記拡縮ビット翼のそれぞれと前記拡縮作動部材との間を連結するリンクとを備え、
前記内管の昇降に伴って前記拡縮作動部材が昇降することにより、前記リンクを介して前記拡縮ビット翼が拡縮するようになっていることを特徴とする拡幅掘削装置にある。

上記拡幅掘削装置において、前記回転駆動機構が昇降可能に搭載されるリーダーに設けられ、前記掘削ロッドの回転及び昇降を許すが、水平方向の移動を阻止する上部振れ止め機構と、
前記拡縮作動部材の下部に連結して設けられ、前記拡縮作動部材を回転可能に支持するとともに、前記削孔内を昇降可能ではあるが、外周が前記削孔の孔壁に拘束されることにより前記拡縮作動部材の水平方向移動を阻止する下部振れ止め機構と
を備えている構成を採用することができる。

より具体的には、前記上部振れ止め機構は、前記リーダーに水平方向に回転可能に設けられた１対のアームであって、互いに接近して前記掘削ロッドの外周を包囲する閉鎖位置と互いに離間して開放する開放位置との間を移動する１対のアームと、
前記各アームに水平方向に回転可能に設けられ、前記アームが閉鎖位置にあるとき前記掘削ロッドの外周にその昇降を許すように周接する複数のガイドローラと
を備えている構成を採用することができる。

また、前記下部振れ止め機構は、前記拡縮作動部材の下部に軸線を一致させて設けられた軸部材と、
この軸部材の外周に水平方向に相対回転可能に設けられ、前記削孔の孔壁に外周が近接するガイドリングと
を備えている構成を採用することができる。

また、前記ガイドリングには鉛直方向に回転可能な複数のガイドローラが周方向に間隔を置いて設けられ、これらのガイドローラは周面の一部が前記ガイドリングの外周から突出して前記削孔の孔壁を鉛直方向に走行回転可能となっている構成を採用することができる。

また、前記拡縮ビット翼は、その長さ方向に沿って設けられた複数のビットを有し、
これらのビットは翼先端にゆくにつれて刃先高さが低くなるように設けられている構成を採用することができる。

また、前記回転駆動機構は、前記外管の外周に相対回転可能に設けられたケースと、
このケース内に収容され、前記外管の外周に嵌合固定されたギヤと、
前記ケースに搭載され、駆動軸に前記ギヤと噛み合うピニオンが設けられた駆動モータとを備えている構成を採用することができる。

また、前記昇降駆動機構は、前記外管の上端部から突出する内管の外周に相対回転可能に設けられたシリンダチューブと、
このシリンダチューブと前記内管との間に摺動可能に配置され、上端部が前記内管に固定された筒状ピストンとを備えている構成を採用することができる。

また、前記内管の内部空間は掘削水の供給路を形成している構成を採用することができる。

また、この発明は、地盤に直接支持されている既設構造物の下方に杭頭部が拡幅された支持杭を施工する方法であって、
１対を１組とする１方向に整列した多数組の杭設置位置を設定し、
各組の１対の杭設置位置間を移動可能なフレーム上に、ターンテーブル、その上に互いに直交する水平方向にスライドする第１スライドテーブル及び第２スライドテーブルを順に搭載し、
前記第２スライドテーブルにはストレート状の杭孔を掘削するコア掘削装置と、前記拡幅掘削装置とを搭載し、
前記第１スライドテーブル及び第２スライドテーブルをスライドさせることにより、各組の１対の杭設置位置及び前記コア掘削装置及び前記拡幅掘削装置を同一円周上に位置させ、
前記ターンテーブルを回転させることにより、前記杭設置位置での前記コア掘削装置による掘削及び前記拡幅掘削装置による削孔の拡幅を行うことを特徴とする既設構造物の支持杭施工方法にある。

この発明の拡幅掘削装置によれば、簡単な構造で効率良く、予め掘削した孔を拡幅することができる。
また、この発明の支持杭施工方法によれば、既設構造物の下方に杭頭部が拡幅された支持杭のための杭孔を掘削するにあたり、効率良く施工を行うことができる。

この発明による拡幅掘削装置の実施形態を示し、軸線方向断面図である。 拡縮ビット翼の縮閉時の状態を示し、回転駆動機構及び昇降駆動機構を拡大して示す断面図である。 拡縮ビット翼の縮閉時の状態を示し、拡縮ビット翼を拡大して示す断面図である。 拡縮ビット翼の拡開時の状態を示し、回転駆動機構及び昇降駆動機構を拡大して示す断面図である。 拡縮ビット翼の拡開時の状態を示し、拡縮ビット翼を拡大して示す断面図である。 拡幅掘削装置により削孔を拡幅する手順を示す図である。 図６に引き続く手順を示す図である。 拡幅された削孔を示す断面図である。 この発明による支持杭施工方法の実施形態を示す平面図である。 同実施形態に使用するターンテーブル等の機器類を示す正面図である。 拡幅掘削装置の別の実施形態を示し、上部振れ止め機構の軸線方向断面図である。 上部振れ止め機構の平面図である。 上部振れ止め機構の一方のアームの正面図である。 下部振れ止め機構の軸線方向断面図である。 下部振れ止め機構の下面図である。

この発明の実施形態を図面を参照しながら以下に説明する。図１はこの発明による拡幅掘削装置の実施形態を示し、軸線方向断面図である。図２及び図３は拡縮ビット翼の縮閉時の状態を示し、図２は回転駆動機構及び昇降駆動機構を拡大して示す断面図、図３は拡縮ビット翼を拡大して示す断面図である。図４及び図５は拡縮ビット翼の拡開時の状態を示し、図４は回転駆動機構及び昇降駆動機構を拡大して示す断面図、図５は拡縮ビット翼を拡大して示す断面図である。

拡幅掘削装置１０は、掘削ロッド１１と、回転駆動機構１２と、昇降駆動機構１３と、複数の拡縮ビット翼１４と、拡縮作動部材１５と、拡縮ビット翼１４と拡縮作動部材との間を連結するリンク１６とを備えている。

掘削ロッド１１は、外管１７とその内方に昇降可能に設けられた内管１８とを有する二重管からなっている。図３に示すように、内管１８の先端部には拡径部１９が設けられるとともに、外管１７の先端部には縮径部２０が設けられ、これら拡径部１９及び縮径部２０は摺動可能に接している。すなわち、内管１８及び外管１７の各先端部間は閉鎖されている。

外管１７の先端部外周には拡縮ビット翼１４の取付部材２１が設けられている。取付部材２１の上部には嵌合凹部２７が形成され、この嵌合凹部２７に外管１７の先端部が嵌合されることにより、両者が固定されている。この取付部材２１は外管１７の一部を構成する要素である。

取付部材２１の外周には軸線方向及び下部で半径方向を向く凹部２２が形成され、拡縮ビット翼１４はその基部が下部側の凹部２２に収容されてピン２３により回転可能に取り付けられている。これにより、拡縮ビット翼１４は先端部が下降する縮閉位置（図３）と、先端部が上昇してほぼ水平状態となる拡開位置（図５）との間を移動可能となっている。この拡縮ビット翼１４は、外管１７の周方向に間隔を置いて複数設けられている。

拡縮作動部材１５は上部に軸部２４を有している。軸部２４は取付部材２１に設けられた貫通孔２５にキー２６を介して軸線方向に摺動可能ではあるが、取付部材２１に対しては相対回転不能に嵌合されている。また軸部２４の上端部は筒状部２４ａとなっていて、この筒状部２４ａは内管１８の下部の拡径部１９内周に嵌合され、内管１８と連通するように固定されている。以上より、外管１７の回転は軸部２４を介して拡縮作動部材１５及び内管１８に伝達されるとともに、内管１８の昇降移動は軸部２４を介して拡縮作動部材１５に伝達される。

軸部２４の筒状部２４ａには内管１８と嵌合凹部２７とを連通する孔２８が設けられている。嵌合凹部２７は図示しない流路を介して、取付部材２１に設けられた掘削水の複数の注出孔２９と連通している。これにより、内管１８に供給された掘削水は、筒状部２４ａ、嵌合凹部２７等を通って注出孔２９から外部に注出される。内管１８に掘削水を供給するために、その上端部にはスイベル５６が設けられている（図２）。

拡縮作動部材１５には外周に複数の凹部３０が形成され、この凹部３０にリンク１６が収容されている。リンク１６は一端が凹部３０の下部で拡縮作動部材１５にピン３１により回転可能に連結され、他端が拡縮ビット翼１５の中間部にピン３２により回転可能に連結されている。

これにより、内管１８が下降するとそれに伴って拡縮作動部材１５も下降することから、拡縮ビット翼１４はリンク１６を介して縮閉位置にもたらされる（図３）。また、内管１８が上昇するとそれに伴って拡縮作動部材１５も上昇することから、拡縮ビット翼１４はリンク１６を介して拡開位置にもたらされる（図５）。なお、拡縮作動部材１５の外周には掘削ロッド１１を削孔４５内中心に保持するためのセンタリング部材４６が設けられている。

拡縮ビット翼１４にはその長さ方向に沿って複数のビット３３が設けられている。これらのビット３３は翼先端にゆくにつれて刃先高さが低くなるように設けられている。

図２に示すように、外管１７の上端部には筒状の被駆動軸１７ａが連結固定されている。回転駆動機構１２は、この被駆動軸１７ａの外周に相対回転可能に設けられたケース３４を備えている。このケース３４は、後述するリーダーに昇降可能に搭載される。ケース３４内にはギヤ３５が収容され、このギヤ３５は被駆動軸１７ａに嵌合固定されている。

ケース３４上には油圧による駆動モータ３６が搭載され、ケース３４内に突出する駆動モータ３６の駆動軸にはギヤ３５と噛み合うピニオン３７が設けられている。これにより、駆動モータ３６の回転がピニオン３７、ギヤ３５及び被駆動軸１７ａを介して外管１７に伝達される。すなわち、拡縮ビット翼１４が回転する。

内管１８は外管１７から上方に突出していて、昇降駆動機構１３はこの突出した内管１８の外周に設けられている。昇降駆動機構１３は油圧等の液圧により駆動するシリンダ機構であり、内管１８の外周に相対回転可能に設けられたシリンダチューブ３８を備えている。シリンダチューブ３８は下端がケース３４に固定されている。

内管１８の外周にはカラー３９が嵌合され、このカラー３９とシリンダチューブ３８との間に筒状のピストン４０が摺動可能に配置されている。ピストンロッド４１は上端部が内管１８の上端部に相対回転可能に連結されている。シリンダチューブ３８には上下２つの圧油供給口４２、４３が設けられている。

上側の圧油供給口４２はピストン４０の上側でシリンダ室４４に開口し、下側の圧油供給口４３はピストン４０の下側でシリンダ室４４に開口している。これにより、上側の圧油供給口４２に圧油を供給するとピストン４０が下降し、これに伴って内管１８が下降する（図２、図３）。すなわち、拡縮ビット翼１４が縮閉する。また、下側の圧油供給口４３に圧油を供給するとピストン４０が上昇し、これに伴って内管１８が上昇する（図４、図５）。すなわち、拡縮ビット翼１４が拡開する。

図６、図７は上記拡幅掘削装置１０による削孔の拡幅動作を示している。拡幅掘削装置１０は前述のように、リーダーに搭載されて昇降することが可能である。図において被切削物５０は例えば、路盤コンクリート、その下のりょう盤コンクリート、その下の地盤からなっている。この被切削物５０にはストレート状の孔を掘削する周知のコア掘削装置により、予め削孔４５が形成されている。

まず、図６（ａ）に示すように、拡縮ビット翼１４を縮閉させた状態で掘削ロッド１１を削孔４５内の所定深度位置まで挿入する。次に、同図（ｂ）に示すように、その深度位置で昇降駆動機構１３により内管１８を上昇させながら、すなわち拡縮作動部材１５を上昇させながら、回転駆動機構１２により外管１７を回転させる。これにより、拡縮ビット翼１４が拡開しながら回転することから、拡縮ビット翼１４により削孔４５の孔壁が切削されて削孔４５が徐々に拡幅される。

そして、拡縮ビット翼１４がほぼ水平状態となる拡開位置（拡縮ビット翼１４の先端が図８に示すりょう盤コンクリート５４の直下となる深度位置）に達したら、同図（ｃ）に示すように、拡幅掘削装置１０全体を所定の深度位置まで下降させる。これにより、削孔４５は拡幅されて所定長さのストレート状の拡幅部５１が形成される。

次に、図７（ｄ）に示すように、拡幅部５１内で拡縮ビット翼１４を縮閉させる。すなわち、拡縮ビット翼１４が拡幅部５１内の所要深度位置に達するまで拡幅掘削装置１０全体を上昇させた後、昇降駆動機構１３により内管１８を下降させる。これにより拡縮作動部材１５が下降し、拡縮ビット翼１４が縮閉する。

そして、同図（ｅ）に示すように、拡幅掘削装置１０全体を上昇させ、削孔４５から引き上げ回収する。

上記拡幅掘削装置１０によれば、拡縮ビット翼１４は内管１８の昇降によって拡縮し、その駆動機構である昇降駆動機構１３は削孔内に入ることがないので、簡単な構造で削孔を拡幅することができる。

また、拡縮ビット翼１４に設けられるビット３３は翼先端にゆくにつれて刃先高さが低くなっている。その結果、拡幅部５１の上端孔壁は、図８に示すように、半径方向外方にゆくにつれて下方に下がる傾斜面５２となる。削孔４５への杭コンクリート打設時に発生するエアは、この傾斜面５２に沿って上昇して逃げることから、品質の良い杭を構築することができる。なお、図８において符号５３、５４、５５は、それぞれ路盤コンクリート、りょう盤コンクリート及び地盤を示している。

また、仮に拡幅部５１の上端孔壁が水平面であるとすると、りょう盤コンクリート５４と地盤５５の接合面に拡幅部５１の上端孔壁が位置することになる。りょう盤コンクリート５４と地盤５５との接合面すなわちりょう盤コンクリート５４の下面はコンクリート打設時に不陸や品質低下をきたしているおそれがある。これに対し、拡幅部５１の上端孔壁を傾斜面５２とすることにより、傾斜面５２がりょう盤コンクリート５４に食い込んで切削された面となる。その結果、切削された傾斜面５２が杭コンクリートとの接合面となることから、りょう盤コンクリート５４と杭コンクリートとの密着性を高めることができる。

図９、図１０は、既設構造物の支持杭施工方法の実施形態を示している。この実施形態は、この発明方法を鉄道トンネルの桁構造化スラブ軌道工法に適用した例であり、図９は平面図であり、図１０は線路方向にみた正面図である。線路６０は地盤５５上に敷設されるりょう盤コンクリート５４、その上に順に敷設される路盤コンクリート５３及び軌道スラブ６１、さらに軌道スラブ６１の上に敷設されるレール６２、６２等で構成される。この実施形態では、りょう盤コンクリート５４、路盤コンクリート５３及び軌道スラブ６１等が、この発明方法でいう地盤５５に直接支持されている既設構造物に該当する。

桁構造化スラブ軌道工法での杭設置位置Ｐ1、Ｐ2は、図９に示す軌道スラブ６１の線路６０の横断方向両外側にある、路盤コンクリート５３及びりょう盤コンクリート５４からなるコンクリート層に設定され、線路中心線に対して対称位置にある１対を１組としている。各組の杭設置位置Ｐ1、Ｐ2は線路方向に所定間隔で離間している。

線路６０上を、具体的にはレール６２、６２上を走行する台車７９の、走行方向の一方の端部にフレーム６３が設けられ、このフレーム６３にターンテーブル６４が設けられている。このターンテーブル６４の上にはスライドシリンダ６５によって水平方向にスライドする第１スライドテーブル６６が設けられている。さらに、この第１スライドテーブル６６の上にはスライドシリンダ６７によって、第１スライドテーブル６６と直交する水平方向にスライドする第２スライドテーブル６８が設けられている。符号６９、７０は、それぞれ走行角度調整シリンダ及びレベリングジャッキを示している。

第２スライドテーブル６８には起倒シリンダ７３によって倒伏位置と起立位置との間を移動する２つのリーダー７１、７２が設けられている（図１０には一方のリーダー７１のみが示されている）。一方のリーダー７１にはコア掘削装置７４が搭載され、他方のリーダー７２には上記拡幅掘削装置１０が搭載されている。図１０にはコア掘削装置７４が示されている。コア掘削装置７４自体は周知のもので、リーダー７１に昇降可能に搭載される回転駆動機構７５と、先端にビット７７を有し回転駆動機構７５に接続される掘削ロッド７６とを有している。

リーダー７１にはワイヤー式のフィードシリンダ７８が設けられ、コア掘削装置７４はフィードシリンダ７８の作動により昇降する。図１０には示されていないが、拡幅掘削装置１０が搭載されるリーダー７２もリーダー７１と同様のものであり、上記したように回転駆動装置１２がリーダー７２に搭載されて拡幅掘削装置１０が昇降する。

杭孔の掘削時には第１、第２スライドテーブル６６、６８をスライド作動させることにより、図９に示すように、各組の１対の杭設置位置Ｐ1、Ｐ2、コア掘削装置７４及び拡幅掘削装置１０を同一円周上に位置させる。そして、まずコア掘削装置７４により一方の杭設置位置Ｐ1で路盤コンクリート５３及びりょう盤コンクリート５４を貫通し、地盤５５の所定深度に達するストレート状の孔を掘削する。掘削後、ターンテーブル６４を回転させて拡幅掘削装置１０を杭設置位置Ｐ1に移動させ、この拡幅掘削装置１０により図８に示したように削孔を拡幅する。

杭設置位置Ｐ1での掘削・拡幅後、ターンテーブル６４をほぼ１８０度回転させて、上記と同様にして杭設置位置Ｐ2での掘削・拡幅を行う。このようにして１組の杭設置位置Ｐ1、Ｐ2での掘削・拡幅が終了したら、台車７９を移動させて隣接する１組の杭設置位置Ｐ1、Ｐ2での掘削・拡幅を行い、以下これを繰り返す。上記のようにして掘削・拡幅された杭孔には、スライム処理を施した後、コンクリート（例えば、鋼繊維補強水中不分離性コンクリート）を打設する。

上記のような施工方法によれば、第１、第２スライドテーブル６６、６８をスライドさせて、１対の杭設置位置Ｐ1、Ｐ2、コア掘削装置７４及び拡幅掘削装置１０を同一円周上に位置させるので、ターンテーブル６４を回転させるだけでコア掘削装置７４及び拡幅掘削装置１０を順に杭設置位置Ｐ1、Ｐ2にもたらすことができ、効率の良い杭孔施工を行うことができる。

図１１〜図１５は、この発明による拡幅掘削装置の別の実施形態を示している。この実施形態は掘削ロッドの振れ止め機構を備えた形態である。振れ止め機構は、上部振れ止め機構と下部振れ止め機構とからなり、図１１、図１２、図１３は上部振れ止め機構８０を示し、図１１は軸線方向断面図、図１２は平面図、図１３は一方のアームを示す正面図である。図１４、図１５は下部振れ止め機構８１を示し、図１４は軸線方向断面図、図１５は下面図である。

図１１、図１２に示すように、上部振れ止め機構８０は、拡幅掘削装置１０の回転駆動機構１２が昇降可能に搭載されるリーダー７２の下部に設けられている。リーダー７２の下部には取付部材８２が固定されている。この取付部材８２に１対のアーム８３ａ、８３ｂの各基部がピン８４を介して取り付けられ、アーム８３ａ、８３ｂは水平方向に回転可能となっている。アーム８３ａ、８３ｂは回転させることにより、互いに接近して閉じる閉鎖位置と、離間して開放する開放位置との間を移動する。アーム８３ａ、８３ｂには、これらを手動回転させるためのハンドル１００が設けられている。

アーム８３ａ、８３ｂの中間部には湾曲部８５がそれぞれ形成され、アーム８３ａ、８３ｂが閉じたとき、掘削ロッド１１はアーム８３ａ、８３ｂによって包囲されるようになっている。アーム８３ａ、８３ｂの自由端部は互いに嵌合し、この嵌合部に設けられた孔８６、８７にストッパピン８８を挿入することにより、アーム８３ａ、８３ｂは閉鎖位置に保持される。

図１３に一方のアーム８３ａのみを示すように、アーム８３ａ、８３ｂの湾曲部８５には水平向きの長孔８９が形成されている。この長孔８９を通ってを鉛直方向に貫通する複数（実施形態では２つ）のローラ軸９０がアーム８３ａ、８３ｂに設けられている。これらのローラ軸９０には、長孔８９に収容されたガイドローラ９１がベアリング９２を介して回転可能に軸支されている。

ガイドローラ９１はその周面の一部が長孔８９から突出し、アーム８３ａ、８３ｂを閉じたとき掘削ロッド１１の昇降を許すようにその外周に軽く周接するようになっている。これにより、ガイドローラー９１は掘削ロッド１１の回転に伴って回転するので、掘削ロッド１１は回転を阻害されることなくアーム８３ａ、８３ｂによって水平方向の移動を阻止され、拡幅掘削時の掘削ロッド１１の振れが防止される。

図１４、図１５に示すように、下部振れ止め機構８１は、拡縮作動部材１５の下端部に連結して設けられている。拡縮作動部材１５の下端部には、拡縮作動部材１５とともに回転する回転軸９３が軸線を一致させて固定されている。この回転軸９３の外周にベアリング９４を介してガイドリング９５が相対回転可能に軸支されている。

ガイドリング９５は削孔４５の孔径（例えば、実施形態ではφ１８３）よりも直径が僅かに小さく（例えば、実施形態ではφ１８１）作られている。ガイドリング９５の下面には外周に開口する複数の凹部９６が周方向に間隔を置いて設けられ、ガイドリング９５にはこれらの凹部９６を横切るように水平向きの軸ボルト９７が固定されている。この軸ボルト９７にはガイドローラ９８が凹部９６に収容された状態で軸支されている。

ガイドローラ９８はガイドリング９５の外周から僅かに突出し、削孔４５の孔壁を鉛直方向に走行回転可能となっている。以上の構成により、ガイドリング９５は掘削ロッド１１を削孔４５の中心に保持するセンタリング作用をなすとともに、ガイドリング９５によって拡幅掘削時における掘削ロッド１１の振れが防止される。そして、掘削ロッド１１は、上部振れ止め機構８０と下部振れ止め機構８１との２つの機構により上下２箇所で拘束されるので、振れが確実に防止される。

また、下部振れ止め機構８１においてはガイドローラ９８を設けることにより、ガイドローラ９８が削孔４５の孔壁を走行するので、掘削ロッド１１の昇降を円滑にすることができるとともに、ガイドローラ９８は水平方向にはガイドリング９５の回転を阻害するように作用するので、ガイドリング９５の供回りを防止することができる。なお、図３、図５に示した実施形態と同様の部材には同一符号を付して説明を省略する。

上記各実施形態は例示にすぎず、この発明は種々の態様を採ることができる。例えば、上記各実施形態では、拡縮ビット翼１４の拡開位置をほぼ水平位置になるようにしたが（図５、図１４）、拡開位置は水平位置よりも下降した位置、すなわち図５、図１４に示した拡開位置と図３に示した縮閉位置との間の中間位置になるようにしてもよい。このようにすると、拡幅部５１の径は小さくなるが、拡幅部を形成する被切削部が軟弱地盤ではなくコンクリートのように強固な場合には、強度に応じた拡幅量とすることで支持杭の性能を満足できる。

また、この発明による支持杭施工方法は、地盤に直接支持されているビル等の既設構造物にも適用可能である。

１０：拡幅掘削装置
１１：掘削ロッド
１２：回転駆動機構
１３：昇降駆動機構
１４：拡縮ビット翼
１５：拡縮作動部材
１６：リンク
１７：外管
１８：内管
３３：ビット
４５：削孔
５１：拡幅部
５２：傾斜面
５３：路盤コンクリート
５４：りょう盤コンクリート
５５：地盤
６１：軌道スラブ
６０：線路
６３：フレーム
６４：ターンテーブル
６６：第１スライドテーブル
６８：第２スライドテーブル
７４：コア掘削装置
７９：台車
８０：上部振れ止め機構
８１：下部振れ止め機構
８３ａ、８３ｂ：アーム
９１：ガイドローラ
９３：回転軸
９５：ガイドリング
９８：ガイドローラ

Claims (10)

1. 地盤又はコンクリートに予め掘削された削孔に拡幅部を形成するための拡幅掘削装置であって、
   外管と、この外管内に昇降可能に設けられた内管とを有する掘削ロッドと、
   前記外管を回転させる回転駆動機構と、
   前記内管を昇降させる昇降駆動機構と、
   前記外管の先端部に周方向に間隔を置いて基部が回転可能に取り付けられ、先端部が下降する縮閉位置と上昇する拡開位置との間を移動可能な複数の拡縮ビット翼と、
   前記外管の先端部から突出する前記内管の先端部に設けられた拡縮作動部材と、
   前記拡縮ビット翼のそれぞれと前記拡縮作動部材との間を連結するリンクとを備え、
   前記内管の昇降に伴って前記拡縮作動部材が昇降することにより、前記リンクを介して前記拡縮ビット翼が拡縮するようになっていることを特徴とする拡幅掘削装置。
2. 前記回転駆動機構が昇降可能に搭載されるリーダーに設けられ、前記掘削ロッドの回転及び昇降を許すが、水平方向の移動を阻止する上部振れ止め機構と、
   前記拡縮作動部材の下部に連結して設けられ、前記拡縮作動部材を回転可能に支持するとともに、前記削孔内を昇降可能ではあるが、外周が前記削孔の孔壁に拘束されることにより前記拡縮作動部材の水平方向移動を阻止する下部振れ止め機構と
   を備えていることを特徴とする請求項１記載の拡幅掘削装置。
3. 前記上部振れ止め機構は、前記リーダーに水平方向に回転可能に設けられた１対のアームであって、互いに接近して前記掘削ロッドの外周を包囲する閉鎖位置と互いに離間して開放する開放位置との間を移動する１対のアームと、
   前記各アームに水平方向に回転可能に設けられ、前記アームが閉鎖位置にあるとき前記掘削ロッドの外周にその昇降を許すように周接する複数のガイドローラと
   を備えていることを特徴とする請求項２記載の拡幅掘削装置。
4. 前記下部振れ止め機構は、前記拡縮作動部材の下部に軸線を一致させて設けられた軸部材と、
   この軸部材の外周に水平方向に相対回転可能に設けられ、前記削孔の孔壁に外周が近接するガイドリングと
   を備えていることを特徴とする請求項２又は３記載の拡幅掘削装置。
5. 前記ガイドリングには鉛直方向に回転可能な複数のガイドローラが周方向に間隔を置いて設けられ、これらのガイドローラは周面の一部が前記ガイドリングの外周から突出して前記削孔の孔壁を鉛直方向に走行回転可能となっていることを特徴とする請求項４記載の拡幅掘削装置。
6. 前記拡縮ビット翼は、その長さ方向に沿って設けられた複数のビットを有し、
   これらのビットは翼先端にゆくにつれて刃先高さが低くなるように設けられていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１に記載の拡幅掘削装置。
7. 前記回転駆動機構は、前記外管の外周に相対回転可能に設けられたケースと、
   このケース内に収容され、前記外管の外周に嵌合固定されたギヤと、
   前記ケースに搭載され、駆動軸に前記ギヤと噛み合うピニオンが設けられた駆動モータとを備えていることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１に記載の拡幅掘削装置。
8. 前記昇降駆動機構は、前記外管の上端部から突出する内管の外周に相対回転可能に設けられたシリンダチューブと、
   このシリンダチューブと前記内管との間に摺動可能に配置され、上端部が前記内管に固定された筒状ピストンとを備えていることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１に記載の拡幅掘削装置。
9. 前記内管の内部空間は掘削水の供給路を形成していることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１に記載の拡幅掘削装置。
10. 地盤に直接支持されている既設構造物の下方に杭頭部が拡幅された支持杭を施工する方法であって、
    １対を１組とする１方向に整列した多数組の杭設置位置を設定し、
    各組の１対の杭設置位置間を移動可能なフレーム上に、ターンテーブル、その上に互いに直交する水平方向にスライドする第１スライドテーブル及び第２スライドテーブルを順に搭載し、
    前記第２スライドテーブルにはストレート状の杭孔を掘削するコア掘削装置と、請求項１〜９のいずれか１に記載の拡幅掘削装置とを搭載し、
    前記第１スライドテーブル及び第２スライドテーブルをスライドさせることにより、各組の１対の杭設置位置及び前記コア掘削装置及び前記拡幅掘削装置を同一円周上に位置させ、
    前記ターンテーブルを回転させることにより、前記杭設置位置での前記コア掘削装置による掘削及び前記拡幅掘削装置による削孔の拡幅を行うことを特徴とする既設構造物の支持杭施工方法。

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