JP2020159125A - 拡径杭用杭孔の造成方法 - Google Patents

Abstract

【課題】中間拡径部用杭孔を有する拡底部用杭孔を効率的に造成することのできる、拡径杭用杭孔の造成方法を提供する。【解決手段】軸部用杭孔Ｐ１と、中間拡径部用杭孔Ｐ２とを有する拡径杭用杭孔の造成方法であって、ケリーバ２０に掘削バケット９５が取り付けられている軸部用杭孔掘削機を用いて軸部用杭孔Ｐ１を造成するＡ工程、油圧機構を備えた機械式拡径バケット８０がケリーバ２０に取り付けられている、中間拡径部用杭孔掘削機１００を用いて中間拡径部用杭孔Ｐ２を造成するＢ工程、Ｂ工程において発生した掘削土砂のうち、軸部用杭孔Ｐ１の下方に堆積している掘削土砂ＺＤを掘削バケット９５にて排土するＣ工程を有する。【選択図】図１０

Description

本発明は、拡径杭用杭孔の造成方法に関する。

場所打ち杭の支持力強化手法として、杭の軸部に拡径部を形成する手法が挙げられる。この拡径部により、杭の支持力の増加に加えて、杭の引抜き抵抗力の増加も図ることができる。そのため、アスペクト比が大きく、転倒モーメントが卓越して引抜き力が課題となり得る高層ビルや超高層ビル、高層タワー等の基礎杭として、拡径部を有する杭は好適となる。
上記する拡径部には、杭の軸部の底部にある拡底部と、杭の軸部の途中位置にある中間拡径部が含まれ、拡底部と中間拡径部のいずれか一方を備えている形態の拡径杭と、拡底部と中間拡径部の双方を備えている形態の拡径杭がある。

従来、上記する拡底部を備えている拡径杭の杭孔（拡径杭用杭孔であって、軸部用杭孔と、拡底部用杭孔と、を有する）の造成に当たり、拡底部用杭孔の造成に好適ないくつかの拡底バケットが提案されている。拡底バケットは、油圧機構を有する油圧式の拡底バケットと、油圧機構を有さない機械式の拡底バケットに大別されるが、ここでは、機械式の拡底バケットの一例について提示する。具体的には、円筒状の本体部と、本体部の直径を拡大させるように開放可能に形成された拡径翼部とを備え、拡径翼部の側端部に回転自在のローラビットが側端部の延設方向に間隔を置いて複数設けられている（例えば、特許文献１参照）。

特許第４６９９３０４号公報

特許文献１に記載の拡底バケットによれば、硬質な地盤であっても、拡径杭用杭孔を構成する拡底部用杭孔を、精度よく、かつ容易に造成することができる。ここで、この拡底バケットは、先行して造成された軸部用杭孔の底部地盤の上に拡底バケットを着底させ、底部地盤に反力を取って拡底バケットの有する拡径翼をケリーバの押込力を利用して開姿勢とした後、ケリーバを介して拡底バケットを回転させることにより拡底部用杭孔を造成するものである。
そこで、軸部用杭孔の底部地盤の上に拡底バケットを着底させることなく、中間拡径部用杭孔を有する拡底部用杭孔を効率的に造成することのできる技術が切望される。

本発明は、中間拡径部用杭孔を有する拡底部用杭孔を効率的に造成することのできる、拡径杭用杭孔の造成方法を提供することを目的としている。

前記目的を達成すべく、本発明による拡径杭用杭孔の造成方法の一態様は、
軸部と、該軸部の途中位置にある中間拡径部とを有する拡径杭の施工に当たり、軸部用杭孔と、中間拡径部用杭孔とを有する拡径杭用杭孔を造成する、拡径杭用杭孔の造成方法であって、
ケリーバに掘削バケットが取り付けられている軸部用杭孔掘削機を用いて、該掘削バケットを回転させることにより前記軸部用杭孔を造成するＡ工程と、
前記軸部用杭孔の途中位置において、油圧機構を備えた機械式拡径バケットがケリーバに取り付けられている、中間拡径部用杭孔掘削機を用いて、油圧機構により拡径翼を開姿勢とし、該拡径翼を回転させることにより前記中間拡径部用杭孔を造成するＢ工程と、
前記Ｂ工程において発生した掘削土砂のうち、前記軸部用杭孔の下方に堆積している掘削土砂を、前記掘削バケットにて排土するＣ工程と、を有することを特徴とする。

本態様によれば、軸部用杭孔と、中間拡径部用杭孔とを有する拡径杭用杭孔の造成に当たり、中間拡径部用杭孔の造成において、油圧機構を備えた機械式拡径バケットを有する、中間拡径部用杭孔掘削機を用いることにより、機械式拡径バケットを軸部用杭孔の底部地盤に着底させて地盤に反力を取ることを必要とせずに、拡径翼を開姿勢として地盤の拡径掘削を行いながら、効率的に中間拡径部用杭孔の造成を行うことができる。さらに、中間拡径部用杭孔を造成した際に発生した掘削土砂を軸部用杭孔の下方に堆積させ、掘削バケットにて排土することにより、効率的に掘削土砂の排出を行うことができる。以上のことより、軸部用杭孔と、中間拡径部用杭孔とを有する拡径杭用杭孔を効率的に造成することが可能になる。

また、本発明による拡径杭用杭孔の造成方法の他の態様において、前記Ａ工程では、前記軸部用杭孔を、設計深度よりも浅い深度まで造成することを特徴とする。
本態様によれば、軸部用杭孔を設計深度よりも浅い深度まで造成することにより、先端支持地盤を保護することが可能になる。

また、本発明による拡径杭用杭孔の造成方法の他の態様は、
軸部と、該軸部の途中位置にある中間拡径部と、該軸部の底部にある拡底部と、を有する拡径杭の施工に当たり、軸部用杭孔と、中間拡径部用杭孔と、拡底部用杭孔と、を有する拡径杭用杭孔を造成する、拡径杭用杭孔の造成方法であって、
ケリーバに掘削バケットが取り付けられている軸部用杭孔掘削機を用いて、該掘削バケットを回転させることにより前記軸部用杭孔を造成するＡ工程と、
前記軸部用杭孔の途中位置において、油圧機構を備えた機械式拡径バケットがケリーバに取り付けられている、中間拡径部用杭孔掘削機を用いて、油圧機構により拡径翼を開姿勢とし、該拡径翼を回転させることにより前記中間拡径部用杭孔を造成するＢ工程と、
前記Ｂ工程において発生した掘削土砂のうち、前記軸部用杭孔の下方に堆積している掘削土砂を、前記掘削バケットにて排土するＣ工程と、
前記軸部用杭孔の底部において、油圧機構を備えていない機械式拡径バケットがケリーバに取り付けられている、拡底部用杭孔掘削機を用いて、該油圧機構を備えていない機械式拡径バケットを前記軸部用杭孔の底部地盤に着底させ、拡径翼を開姿勢とし、該拡径翼を回転させることにより前記拡底部用杭孔を造成するＤ工程と、を有することを特徴とする。

本態様によれば、軸部用杭孔と、中間拡径部用杭孔と、拡底部用杭孔と、を有する拡径杭用杭孔の造成に当たり、中間拡径部用杭孔の造成において、油圧機構を備えた機械式拡径バケットを有する、中間拡径部用杭孔掘削機を用いることにより、機械式拡径バケットを軸部用杭孔の底部地盤に着底させて地盤に反力を取ることを必要とせずに、拡径翼を開姿勢として地盤の拡径掘削を行いながら、効率的に中間拡径部用杭孔の造成を行うことができる。さらに、中間拡径部用杭孔を造成した際に発生した掘削土砂を軸部用杭孔の下方に堆積させ、掘削バケットにて排土することにより、効率的に掘削土砂の排出を行うことができる。以上のことより、軸部用杭孔と、中間拡径部用杭孔と、拡底部用杭孔とを有する拡径杭用杭孔を効率的に造成することが可能になる。

また、本発明による拡径杭用杭孔の造成方法の他の態様において、前記油圧機構を備えた機械式拡径バケットは、油圧ユニットと、機械式拡径バケットとを有し、
前記油圧ユニットは、掘削機の有するケリーバの下端と、前記機械式拡径バケットの上部と、に着脱自在に固定されるとともに、該機械式拡径バケットを保持しながら、該機械式拡径バケットの有する拡径翼を開閉自在であり、かつ、前記ケリーバの回転トルクを該機械式拡径バケットに伝達自在であることを特徴とする。

本態様によれば、中間拡径部用杭孔掘削機の有する、油圧機構を備えた機械式拡径バケットが、油圧ユニットと機械式拡径バケットが着脱自在に構成され、油圧ユニットがケリーバの下端に着脱自在に構成され、油圧ユニットによって機械式拡径バケットの有する拡径翼が開閉されることにより、地盤から反力を取ることなく、拡径翼の開姿勢を形成できるため、中間拡径部用杭孔の造成を効率的に行うことが可能になる。ここで、「油圧機構を備えた機械式拡径バケット」とは、油圧ユニットを着脱自在に備えている機械式拡径バケットのことである。

また、本発明による油圧機構を備えた機械式拡径バケットの他の態様において、前記油圧ユニットの外殻は、油圧ジャッキが内包された荷重伝達体により形成され、
前記ケリーバの下端と前記荷重伝達体とは、回転力を伝達自在に固定されており、
前記荷重伝達体は前記機械式拡径バケットの上部に固定されていることを特徴とする。
本態様によれば、油圧ユニットの外殻を形成するとともに機械式拡径バケットの上部に固定されている荷重伝達体と、ケリーバの下端とが、回転力を伝達自在に固定されていることにより、機械式拡径バケットの自重をケリーバに伝達させる作用、油圧ジャッキを作動させた際の反力を機械式拡径バケットに伝達させる作用、及びケリーバの回転トルクを機械式拡径バケットに伝達させる作用、の全ての作用を実現することができる。

また、本発明による油圧機構を備えた機械式拡径バケットの他の態様において、前記油圧ユニットの外殻は、油圧ジャッキが内包された荷重伝達体により形成され、
前記荷重伝達体は、内管と、外管と、をさらに内包し、
前記内管に対して、前記ケリーバの下端と前記油圧ジャッキの有するシリンダが固定され、
前記外管は、前記内管の外周に配設され、該内管に対して、該内管の軸心方向に摺動自在であって該内管の周方向に係合自在であり、前記油圧ジャッキの有するピストンロッドが固定されており、
前記荷重伝達体は、前記内管及び前記外管の外周に配設されて該内管の上に載置され、前記機械式拡径バケットの上部に固定されていることを特徴とする。
本態様によれば、内管と、油圧ジャッキと、外管と、機械式拡径バケットと、荷重伝達体を構成要素とし、油圧ジャッキにより、機械式拡径バケットを構成する拡径翼の開姿勢を実現することができるため、地盤から反力を取ることなく、拡径翼の開姿勢を形成して中間拡径部用杭孔の造成を効率的に行うことが可能になる。

また、本発明による油圧機構を備えた機械式拡径バケットの他の態様において、前記機械式拡径バケットは、筒状の外側本体と、該外側本体の内側に配設される筒状の内側本体と、該内側本体の内部において摺動するとともに前記外管に固定される軸体と、該軸体に取り付けられているアームと、該外側本体に回動自在に取り付けられるとともに該アームの先端が取り付けられている拡径翼と、を備え、前記内側本体において該内側本体の軸心方向に対して傾斜した方向に開設されている案内溝に前記アームが案内され、前記拡径翼の閉姿勢と開姿勢を形成するようになっていることを特徴とする。
本態様によれば、油圧ジャッキにより、機械式拡径バケットを構成する軸体を押し込み、軸体に取り付けられているアームの先端に取り付けられている拡径翼の開姿勢を実現することができる。従って、地盤から反力を取ることなく、機械式拡径バケットの深度を保持しながら拡径翼の開姿勢を形成できるため、中間拡径部用杭孔の造成を効率的に行うことが可能になる。

本発明の拡径杭用杭孔の造成方法によれば、中間拡径部用杭孔を有する拡底部用杭孔を効率的に造成することができる。

中間拡径部用杭孔掘削機の一例の側面図である。 油圧機構を備えた機械式拡径バケットの一例の側面図であって、拡径翼が閉姿勢の状態を示す図である。 油圧機構を備えた機械式拡径バケットの一例の側面図であって、拡径翼が開姿勢の状態を示す図である。 （ａ）から（ｃ）にかけて、拡径翼を閉姿勢から開姿勢に姿勢変更する際の、内側本体の案内溝におけるアームの移動態様を説明する図である。 拡径翼の平面図であって、（ａ）は閉姿勢の拡径翼を示す図であり、（ｂ）は開姿勢の拡径翼を示す図である。 荷重伝達体の上方から見た斜視図である。 内管と外管の配設態様を説明する斜視図である。 図３のVIII−VIII矢視図であって、内側本体と軸体とアームの取り付け部の構成を説明する図である。 油圧機構を備えていない機械式拡径バケットの一例の側面図であって、拡径翼が開姿勢の状態を示す図である。 （ａ）から（ｇ）にかけて順に、実施形態に係る拡径杭用杭孔の造成方法の一例を示す工程図である。

以下、実施形態に係る拡径杭用杭孔の造成方法において適用される、中間拡径部用杭孔掘削機、及び油圧機構を備えた機械式拡径バケットと、実施形態に係る拡径杭用杭孔の造成方法について、添付の図面を参照しながら説明する。尚、本明細書及び図面において、実質的に同一の構成要素については、同一の符号を付することにより重複した説明を省く場合がある。

［中間拡径部用杭孔掘削機］
はじめに、図１を参照して、中間拡径部用杭孔掘削機の一例について説明する。ここで、図１は、中間拡径部用杭孔掘削機の一例の側面図である。

中間拡径部用杭孔掘削機１００は、アースドリル掘削機を形成するベースマシン１０と、ブーム１１と、支持ビーム１２と、支持ビームにて支持されている回転駆動部１３と、回転駆動部１３により回転駆動されるケリーバ１７と、ケリーバ１７の先端に着脱自在に取り付けられている油圧ユニット２０と、油圧ユニット２０の下部に着脱自在に取り付けられている機械式拡径バケット８０とを有する。ここで、油圧ユニット２０を着脱自在に備えている機械式拡径バケット８０を、油圧機構を備えた機械式拡径バケットと称する。ベースマシン１０は、斜め上方に延設するブーム１１の下端を回動自在に支持し、ブーム１１の先端から下方に延設するワイヤ１６によりケリーバ１７が垂下されている。ケリーバ１７は、ベースマシン１０側に設けられているドラム（図示せず）によってワイヤ１６が巻き取られ、もしくは巻き戻されることにより上下方向に移動自在となっている。回転駆動部１３の下側近傍には、油圧ホースや電気制御ケーブル（いずれも図示せず）などを巻き取るための複数のリール１４が搭載されたターンテーブル１５が設けられている。

尚、以下で詳説するように、施工対象の拡径杭用杭孔は、図１０（ｇ）に示すように、軸部用杭孔Ｐ１と、中間拡径部用杭孔Ｐ２と、拡底部用杭孔Ｐ３と、を有する拡径杭用杭孔Ｐであるが、図１に示す中間拡径部用杭孔掘削機１００は、そのうちの中間拡径部用杭孔Ｐ２の造成に用いられる掘削機である。軸部用杭孔Ｐ１の造成に際しては、中間拡径部用杭孔掘削機１００の有するケリーバ１７の先端から油圧機構を備えた機械式拡径バケット８０を取り外し、ドリリングバケット等の掘削バケット９５（図１０（ａ）、（ｄ）参照）が取り付けられて構成される、軸部用杭孔掘削機が用いられる。また、拡底部用杭孔Ｐ３の造成に際しては、中間拡径部用杭孔掘削機１００の有するケリーバ１７の先端から油圧ユニット２０と機械式拡径バケット８０を取り外し、油圧機構を備えていない機械式拡径バケット９０（図１０（ｅ）、（ｆ）参照）が取り付けられて構成される、拡底部用杭孔掘削機が用いられる。

［油圧機構を備えた機械式拡径バケット］
次に、図２乃至図８を参照して、油圧機構を備えた機械式拡径バケットの一例について説明する。ここで、図２及び図３はそれぞれ、油圧機構を備えた機械式拡径バケットの一例の側面図であって、拡径翼が閉姿勢の状態を示す図、及び拡径翼が開姿勢の状態を示す図である。また、図４は、図４（ａ）から図４（ｃ）にかけて、拡径翼を閉姿勢から開姿勢に姿勢変更する際の、内側本体の案内溝におけるアームの移動態様を説明する図である。また、図５は、拡径翼の平面図であって、図５（ａ）は閉姿勢の拡径翼を示す図であり、図５（ｂ）は開姿勢の拡径翼を示す図である。また、図６は、荷重伝達体の上方から見た斜視図であり、図７は、内管と外管の配設態様を説明する斜視図である。さらに、図８は、図３のVIII−VIII矢視図であって、内側本体と軸体とアームの取り付け部の構成を説明する図である。

油圧機構を備えた機械式拡径バケット８０は、内管３０、油圧ジャッキ６０、外管４０、及び荷重伝達体５０を備える油圧ユニット２０と、油圧ユニット２０に着脱自在に取り付けられている機械式拡径バケット７０とを有し、いずれの部材ともに、鋼製の構成部材により形成されている。荷重伝達体５０は、油圧ユニット２０の外殻を形成し、荷重伝達体５０の内部に、外管４０と内管３０が内包され、内管３０の内部に油圧ジャッキ６０が内包されている。

油圧ユニット２０と機械式拡径バケット７０とを着脱自在に取り付けられるようにしたことにより、一つの油圧ユニット２０に対して、拡大径が異なる機械式拡径バケット７０を組み合わせることが可能となり、同じ拡大径を有する油圧式拡径バケットを複数製作する場合に比べて、コストが少なくて済む。また、現場で故障が発生した場合には、当該部位のみの整備工場への輸送と点検と修理、あるいは交換が可能となり、メンテナンスがし易いとともに、早期の工事再開に寄与する。

内管３０は、平面視円形の第一上蓋３１と第一筒体３２とを備え、第一上蓋３１の上面に対してケリーバ１７の下端はボルト接合により固定されている。

油圧ジャッキ６０は、シリンダ６１と、シリンダ６１内を摺動するピストンロッド６２とを備え、第一上蓋３１の下面３１ｂに対してシリンダ６１はボルト接合により固定されている。

外管４０は、平面視円形の下蓋４１と第二筒体４２とを備え、内管３０の下方から第二筒体４２が第一筒体の外周に配設され、下蓋４１の上面４１ａに対してピストンロッド６２はボルト接合により固定されている。

機械式拡径バケット７０は、筒状の外側本体７１と、外側本体７１の内部に配設される筒状の内側本体７２と、内側本体７２の内部において摺動するとともに外管４０に固定される軸体７３と、軸体７３に取り付けられているアーム７４と、アーム７４の先端に取り付けられている拡径翼７６とを備える。図３に示すように、内側本体７２には、その軸心方向Ｌ１に対して傾斜した方向（傾斜角度θ１）に開設されている案内溝７５が開設されており、この案内溝７５にアーム７４が案内されることにより、拡径翼７６の閉姿勢（図２参照）と開姿勢（図３参照）を形成するようになっている。また、機械式拡径バケット７０の有する軸体７３は、外管４０の有する下蓋４１の下面４１ｂに対してボルト接合や溶接接合により固定されている。さらに、外側本体７１の下端には、円錐状の蓋部７８が開閉自在に取り付けられており、蓋部７８を開放することにより、外側本体７１の内部に収容されている掘削土砂が搬出される。尚、ここで示した機械式掘削バケット７０は一例であり、他の機械式掘削バケットを使用することが可能である。

荷重伝達体５０は、平面視円形の第二上蓋５１と第三筒体５２とを備え、第二上蓋５１に開設されているケリーバ用開口５３にケリーバ１７、または第一上蓋３１とケリーバ１７の固定部が挿通される。尚、ケリーバ用開口５３の平面視寸法を、ケリーバ１７の平面視寸法及び第一上蓋３１とケリーバの固定部の平面視寸法よりも大きくして、内管３０と荷重伝達体５０との取り外しを容易にしてもよい。第二上蓋５１は、内管３０の第一上蓋３１の上面３１ａに直接的もしくは間接的に載置され、第三筒体５２は、第一筒体３２と第二筒体４２の外周に配設される。また、機械式拡径バケット７０の上部には、杭孔内における機械式拡径バケット７０の姿勢制御を行うスタビライザ８５が配設されており、第三筒体５２は、接続部材５４を介してスタビライザ８５に固定される。

図６に示すように、内管３０の第一上蓋３１の上面３１ａには、第一上蓋３１の周方向に間隔を置いて複数のローラ３５（回転機構の一例）が回転自在に取り付けられており、荷重伝達体５０の有する第二上蓋５１は、複数のローラ３５を介して第一上蓋３１の上に載置されている。このように、複数のローラ３５を介して第一上蓋３１の上に第二上蓋５１が載置されることにより、内管３０に対して荷重伝達体５０を回転自在に載置することができる。そのため、機械式拡径バケット７０の重量を直接支持する荷重伝達体５０が内管３０に対して相対的に回転する際に、内管３０と荷重伝達体５０の間に過度の摩擦力が生じて双方が損傷することを抑制することができる。尚、回転機構は、第二上蓋５１の下に設けてもよく、図示例のローラ３５以外にも、ベアリング等であってもよい。

図７に示すように、内管３０の第一筒体３２の外周には、第一筒体３２の軸心方向Ｌ２に延設する係合突起３３が、第一筒体３２の周方向であるＲ１方向に間隔を置いて複数設けられている。一方、外管４０の第二筒体４２の内周には、第二筒体４２の軸心方向Ｌ２に延設する複数の被係合突起４３が設けられている。この被係合突起４３は、二つで一組を成して複数組存在し、各組の被係合突起４３の間に係合突起３３が配設されている。

この構成により、外管４０は、内管３０に対して、内管３０の軸心方向Ｌ２に沿ってＹ３方向に摺動自在であり、かつ、ケリーバ１７の回転に応じて内管３０がＹ４方向に回転した際には、係合突起３３がその左右にあるいずれかの被係合突起４３に係合自在となる。

従って、図３に示すように、ケリーバ１７がＹ１方向に回転した際の回転トルクにより、内管３０がＹ２方向に回転し、係合突起３３と被係合突起４３が係合することにより外管４０が内管３０と係合してＹ３方向に回転する。さらに、外管４０が回転することにより、外管４０に固定されている軸体７３が回転し、軸体７３を構成要素とする機械式拡径バケット７０の全体がＹ４方向に回転する。このように、ケリーバ１７の回転トルクは、内管３０を介し、外管４０を介して機械式拡径バケット７０に伝達される。

図８に示すように、軸体７３には、その長手方向に直交する方向に延設して軸体７３を貫通するキー７４ａが係合しており、キー７４ａはさらに内側本体７２の有する案内溝７５を貫通し、キー７４ａの両端には端部カバー７４ｂが取り付けられている。さらに、端部カバー７４ｂにはユニバーサルジョイント７４ｃが取り付けられ、ユニバーサルジョイント７４ｃには連結部材７４ｄが取り付けられている。図３に示すように、機械式拡径バケット７０は二つの拡径翼７６を有しており、それぞれの拡径翼７６に対して、図８に示す二方向に延設する連結部材７４ｄの先端が回動自在に取り付けられている。

図２に示す閉姿勢の二つの拡径翼７６を平面的に見た図５（ａ）に示すように、二つの拡径翼７６は平面視円弧状の線形を有しており、図示する閉姿勢の状態において、それぞれの拡径翼７６の先端は翼ストッパ７７に係合し、図示する状態よりも拡径翼７６がさらに内側に回動することが規制されている。

一方、図３に示す開姿勢の二つの拡径翼７６を平面的に見た図５（ｂ）に示すように、Ｘ４方向に開いた図示する開姿勢の状態において、ケリーバ１７の回転に応じてそれぞれの拡径翼７６がＹ４方向に回転することにより、切削された土砂Ｄは、平面視円弧状の拡径翼７６にて効果的に掬われながら、拡径翼７６の回転方向に搬送される。

図３に示すように、拡径翼７６は、側面視三角形状の上方傾斜部翼７６ａと、側面視矩形状の立ち上がり部翼７６ｂと、側面視逆三角形状の下方傾斜部翼７６ｃが連続した側面視形状を有しており、各部の側端には複数の切削ビット７６ｄが取り付けられている。尚、切削ビット７６ｄは、全て固定されている固定ビットであってもよいし、固定ビットと、回転自在な回転ビットの組み合わせ形態であってもよい。また、拡径翼７６は、図示例のように下方傾斜部翼７６ｃを具備せず、上方傾斜部翼７６ａと立ち上がり部翼７６ｂが連続した側面視形状を有している形態などであってもよい。

次に、図２乃至図４を参照して、拡径翼７６を閉姿勢から開姿勢に姿勢変更する際の、内側本体７２の案内溝７５におけるアーム７４の移動態様について説明する。図４（ａ）乃至図４（ｃ）はいずれも、幅ｔの内側本体７２の中央位置であるｔ／２の位置において、アーム７４を形成するキー７４ａが案内溝７５を貫通して紙面の前面に臨んでいる状態を示している。

図４（ａ）は、図２に示す拡径翼７６が閉姿勢の際の案内溝７５に対するキー７４ａの位置を示している。また、図４（ｂ）は、拡径翼７６が閉姿勢から開姿勢に移行する移行途中の案内溝７５に対するキー７４ａの位置を示している。さらに、図４（ｃ）は、図３に示す拡径翼７６が開姿勢の際の案内溝７５に対するキー７４ａの位置を示している。

図２及び図３に示すように、キー７４ａが係合する軸体７３は、外管４０の下蓋４１を介して、油圧ジャッキ６０のピストンロッド６２が伸長することにより下方に押し下げられる。図４（ａ）から図４（ｃ）を順に見ることにより明らかなように、下方に押し下げられたキー７４ａは、その位置を内側本体７２の中央位置であるｔ／２の位置に保持したまま、鉛直下方であるＸ２方向に移動する。

図４（ｂ）に示すように、キー７４ａがその側面視における位置を保持した状態で斜め方向に延設する案内溝７５に沿って下方にｈ１移動することにより、下方に移動するキー７４ａから案内溝７５の側面が受ける押圧力Ｓの水平方向成分Ｓ１により、内側本体７２がＸ３方向に回転される。この際には、拡径翼７６は途中まで開いた姿勢を形成する。ここで、荷重伝達体５０と内管３０との相対回転が生じ得るが、荷重伝達体５０は内管３０に対してローラ３５を介して載置してあることから、当該相対回転に追従することができる。

図４（ｃ）に示すように、キー７４ａが案内溝７５に沿ってさらに下方にｈ２移動して案内溝７５の下端に到達すると、下方に移動するキー７４ａから案内溝７５の側面が受ける押圧力Ｓの水平方向成分Ｓ１により、拡径翼７６は図３に示す完全に開いた姿勢を形成する。

このように、油圧ジャッキ６０を作動させることにより、拡径翼７６の開姿勢を形成することができるが、図２に示すように、機械式拡径バケット７０の重量は、荷重伝達体５０にてＺ１方向に支持され、荷重伝達体５０が載置される内管３０を介して、内管３０に固定されるケリーバ１７にＺ２方向に伝達される。そのため、拡径翼７６の開閉に際して下方地盤からの反力がない状態においても、油圧ジャッキ６０を作動させた際の反力をケリーバ１７に伝達させることにより、拡径翼７６の開閉を実現することが可能になる。

また、図３に示すように、油圧ジャッキ６０を作動させた際の反力の一部は、シリンダ６１が固定されている内管３０を介し、内管３０の上方に載置されている荷重伝達体５０を介してＺ３方向で機械式拡径バケット７０に伝達される。そのため、油圧ジャッキ６０を作動させた際の過度な反力がケリーバ１７に伝達されることが抑制され、ケリーバ１７の破損や機械式拡径バケット７０の深度のずれ等を抑止することが可能になる。

尚、例えば、ケリーバ１７が減速機（図示せず）を介して内管３０に固定されていてもよく、この形態によれば、ケリーバ１７による回転トルクを減速機にて増大させ、内管３０を介し、外管４０を介して増大された回転トルクを機械式拡径バケット７０に伝達することが可能になる。

［実施形態に係る拡径杭用杭孔の造成方法］
次に、図１、図９及び図１０を主として参照しながら、実施形態に係る拡径杭用杭孔の造成方法の一例について説明する。ここで、図９は、油圧機構を備えていない機械式拡径バケットの一例の側面図であって、拡径翼が開姿勢の状態を示す図である。また、図１０は、図１０（ａ）から図１０（ｇ）にかけて順に、実施形態に係る拡径杭用杭孔の造成方法の一例を示す工程図である。

以下、拡径杭を構成する軸部のための軸部用杭孔Ｐ１と、軸部用杭孔Ｐ１の途中位置にある一つの中間拡径部のための中間拡径部用杭孔Ｐ２と、軸部用杭孔Ｐ１の底部にある拡底部のための拡底部用杭孔Ｐ３と、を有する拡径杭用杭孔Ｐの造成方法について説明する。

図１０（ａ）に示すように、施工対象の地盤Ｇに対し、所定深度まで軸部用杭孔Ｐ１を造成する。ここで、軸部用杭孔Ｐ１の施工に際しては、図１に示すベースマシン１０により垂下されるケリーバ１７の先端に対して、油圧機構を備えた機械式拡径バケットに代えてドリリングバケット９５（掘削バケットの一例）を装着した掘削機を適用する。表層数ｍの深度ｕまでは、相対的に大径の掘削孔を造成し、短尺のケーシングＣＡを建て込むとともに、安定液ＳＬを孔内に注入することにより、孔壁の安定を図る。

表層の孔口近傍の孔壁の安定を図った後、ケリーバ１７の回転によりドリリングバケット９５を回転させながら地盤Ｇを軸方向に掘削し、ドリリングバケット９５の内部に掘削土砂を収容しながら所定深度まで軸部用杭孔Ｐ１を造成する。ここで所定深度は、設計深度より０．５ｍ以上上方に設定する。ドリリングバケット９５は随時地上に引き上げ、収容されている掘削土砂の搬出を行う。尚、軸部用杭孔Ｐ１の径Ｄ１は、例えば８００ｍｍ乃至４０００ｍｍの範囲に設定できる（以上、Ａ工程）。

次に、図１０（ｂ）に示すように、ベースマシン１０により垂下されるケリーバ１７の先端に対して、ドリリングバケット９５に代えて油圧機構を備えた機械式拡径バケット８０を装着することにより、中間拡径部用杭孔掘削機１００を形成し、ケリーバ１７を介して油圧機構を備えた機械式拡径バケット８０を所定深度に位置決めする。

ここで、油圧機構を備えた機械式拡径バケット８０の装着の手順を説明する。まず、機械式拡径バケット７０を軸部用杭孔Ｐ１の孔口に落とし込み、ケーシングＣＡの上端に取り付けたブラケットにスタビライザ８５を係合させて、ケーシングＣＡに機械式拡径バケット７０を保持させる。次いで、油圧ユニット２０とケリーバ１７をボルト接合により固定してから、油圧ユニット２０を機械式拡径バケット７０の上部に位置させ、接続部材を介して機械式拡径バケット７０と油圧ユニット２０とをボルトで接合し、ブラケットを取り外す。このように、機械式拡径バケット７０の上部とケリーバ１７の先端に油圧ユニット２０を取り付けるようにしたことにより、機械式拡径バケット７０をケーシングＣＡに保持させながら油圧ユニット２０の装着作業が行えるようになり、機械式拡径バケット７０が安定して作業効率が高まるととともに、足場を設ける必要がなく、作業安全性も向上する。

そして、図１０（ｃ）に示すように、図３及び図４等を参照して既に説明したように、油圧ジャッキ６０を作動させて拡径翼７６の開姿勢を形成し、ケリーバ１７の回転トルクにより拡径翼７６を回転させながら地盤の掘削を行う。この掘削では、機械式拡径バケット７０の蓋部７８を開放して行い、掘削土砂は、油圧機構を備えた機械式拡径バケット８０よりも下方にある軸部用杭孔Ｐ１の下方において、掘削土砂の残土ＺＤとして堆積している。このとき、油圧ユニット２０の平面視における外形を機械式拡径バケット７０の外側本体の平面視における外形より小さくすることにより、先端に重錘を取り付けた検尺テープを、地上部から第三筒体５２の外面とスタビライザ８５の外殻内面との間の隙間、外側本体と内側本体との間の平面視における隙間、および蓋部７８の開口部を通して、掘削土砂の残土ＺＤの上面に降ろし、当該上面の深度が機械式拡径バケット７０の下方にあることを適宜確認することが可能となる。そのため、機械式拡径バケット７０に残土ＺＤが入り込んで拡径掘削動作を妨げることを防止できる。また、油圧ユニット２０を機械式拡径バケット７０の上部に設置したことにより、掘削土砂が油圧ユニット２０の内部に入り込み、油圧機構の動作を妨げる恐れがない。

油圧機構を備えた機械式拡径バケット８０による掘削後、図１０（ｄ）に示すように、拡径翼７６を閉姿勢として孔外へ退避させることにより、軸部用杭孔Ｐ１の途中深度において、中間拡径部用杭孔Ｐ２が造成される。

ここで、図３を参照して既に説明したように、拡径翼７６は、側面視三角形状の上方傾斜部翼７６ａと、側面視矩形状の立ち上がり部翼７６ｂと、側面視逆三角形状の下方傾斜部翼７６ｃが連続した側面視形状を有し、この側面視形状の拡径翼７６が回転することにより、中間拡径部用杭孔Ｐ２が造成される。そのため、造成される中間拡径部用杭孔Ｐ２の側面視形状は、上方に台形状、中央に矩形状、下方に逆台形状を有する形状となる。この側面視形状において、上方の傾斜角度θ２は、例えば３度乃至３０度に設定され、下方の傾斜角度θ３は、例えば５度乃至４５度に設定される。さらに、中央の最大径Ｄ２は、例えば１０００ｍｍ乃至５５００ｍｍに設定される（以上、Ｂ工程）。

次に、同図１０（ｄ）に示すように、ケリーバ１７の先端に対して、油圧機構を備えた機械式拡径バケット８０に代えてドリリングバケット９５を装着し、Ｂ工程の際に軸部用杭孔Ｐ１の下方に堆積した掘削土砂の残土ＺＤをドリリングバケット９５にて回収し、孔外へ排出する（以上、Ｃ工程）。このとき、軸部用杭孔Ｐ１の下端深さが設計深度より上方に設定してあるので、杭先端部の支持地盤が長時間の応力解放を受けて緩んだり、掘削土砂の残土ＺＤの回収中に乱される恐れがない。さらに、ドリリングバケット９５を回転させ、拡径杭用杭孔Ｐが造成されるべき設計深度までドリリングバケット９５による掘削を行い、設計深度まで延びる軸部用杭孔Ｐ１を造成する。そして、ドリリングバケット９５により、掘削土砂を回収し、軸部用杭孔Ｐ１の底ざらいを行う。ここで、掘削土砂の残土ＺＤの体積に比べて、軸部用杭孔Ｐ１の体積が少ないときには、Ｂ工程とＣ工程を繰り返し行ってもよい。

このＣ工程では、その前工程であるＢ工程において、油圧機構を備えた機械式拡径バケット８０を有する中間拡径部用杭孔掘削機１００にて中間拡径部用杭孔Ｐ２を造成し、軸部用杭孔Ｐ１の下方に堆積した掘削土砂の残土ＺＤを、油圧機構や拡翼機構を有さず土砂収容量が大きなドリリングバケット９５にて回収することにより、効率的な施工が実現される。仮に、中間拡径部用杭孔掘削機１００を使用せずに中間拡径部用杭孔Ｐ２を造成する場合は、軸部用杭孔Ｐ１の造成を中間拡径部用杭孔Ｐ２の造成位置で止め、油圧機構を備えていない機械式拡径バケットを有する掘削機（拡底部用杭孔Ｐ３の造成に適用される掘削機）を用いて、軸部用杭孔Ｐ１の底部地盤の上に機械式拡径バケットを着底させ、底部地盤に反力を取って機械式拡径バケットの有する拡径翼にて拡径掘削を行うことにより、中間拡径部用杭孔Ｐ２を造成する。その際、機械式拡径バケット７０の土砂収容量は、ドリリングバケット９５に比べて少ないため、機械式拡径バケットによる掘削と、掘削地盤の排土を拡径翼が完全に開くまで繰り返し行うこととなり、中間拡径部用杭孔Ｐ２の造成に際して手間と時間を要することになる。

次に、図１０（ｅ）に示すように、ケリーバ１７の先端に対して、ドリリングバケット９５に代えて油圧機構を備えていない機械式拡径バケット９０を装着することにより、拡底部用杭孔掘削機（全体の図示略）を形成し、ケリーバ１７を介して機械式拡径バケット９０を所定深度に位置決めする。

ここで、図９に示すように、機械式拡径バケット９０は、油圧機構を備えた機械式拡径バケット８０と異なり、油圧ジャッキ６０を備えておらず、ケリーバ１７の下端が機械式拡径バケットの軸体７３に固定されている。そのため、油圧機構を備えた機械式拡径バケット８０のように、底部からの地盤反力のない状態で拡径翼の開姿勢を形成することはできない。

また、拡底杭用の杭孔を造成することから、拡径翼７６Ａは、拡径翼７６のように下方傾斜部翼７６ｃを具備せず、上方傾斜部翼７６ａと立ち上がり部翼７６ｂが連続した側面視形状を有している。

次に、図１０（ｆ）に示すように、軸部用杭孔Ｐ１の底部地盤の上に機械式拡径バケット９０を着底させ、底部地盤に反力Ｑを取って機械式拡径バケット９０の有する拡径翼７６Ａを開姿勢とした後、ケリーバ１７を介して機械式拡径バケット９０を回転させ、地盤を掘削する。機械式拡径バケット９０による掘削後、図１０（ｇ）に示すように、拡径翼７６Ａを閉姿勢として孔外へ退避させることにより、軸部用杭孔Ｐ１の底部において拡底部用杭孔Ｐ３が造成され（以上、Ｄ工程）、Ｄ工程を経て、軸部用杭孔Ｐ１と、中間拡径部用杭孔Ｐ２と、拡底部用杭孔Ｐ３とを有する拡径杭用杭孔Ｐが造成される。

拡径杭用杭孔Ｐが造成された後、孔壁内の寸法測定を行って出来形を確認した後、軸部用杭孔Ｐ１に鉄筋籠を建て込み、トレミー管を介してコンクリートを打設し、孔口のケーシングＣＡを撤去することにより、軸部と、該軸部の途中位置にある中間拡径部と、該軸部の底部にある拡底部と、を有する拡径杭（図示せず）が施工される。

図示する拡径杭用杭孔の造成方法によれば、中間拡径部用杭孔掘削機１００を用いて中間拡径部用杭孔Ｐ２を造成することにより、軸部用杭孔Ｐ１と、中間拡径部用杭孔Ｐ２と、拡底部用杭孔Ｐ３とを有する拡径杭用杭孔Ｐを効率的に造成することができる。また、軸部用杭孔Ｐ１を拡底部まで造成した後に中間拡径部用杭孔Ｐ２の肌落ちが生じた場合にも、中間拡径部用杭孔Ｐ２を上下方向または径方向に拡大掘削することにより、中間拡径部用杭孔Ｐ２の形状を修正することも可能となる。

仮に、中間拡径部用杭孔掘削機１００を用いずに中間拡径部用杭孔Ｐ２を造成する場合は、上記するように、軸部用杭孔Ｐ１の造成を中間拡径部用杭孔Ｐ２の造成位置で止め、図９に示す機械式拡径バケット９０を有する掘削機等を用いて、軸部用杭孔Ｐ１の底部地盤の上に機械式拡径バケット９０を着底させ、底部地盤に反力を取って機械式拡径バケット９０の有する拡径翼７６Ａにて拡径掘削を行うことにより、中間拡径部用杭孔Ｐ２を造成する。この際、拡径翼７６Ａを徐々に開きながら地盤の掘削を行うことから、機械式拡径バケット９０による掘削と、掘削地盤の排土を拡径翼７６Ａが完全に開くまで繰り返し行うこととなり、中間拡径部用杭孔Ｐ２の造成に手間と時間を要する。次いで、拡径杭用杭孔Ｐの設計深度まで軸部用杭孔Ｐ１を造成した後、再度、機械式拡径バケット９０を有する掘削機を用いて、軸部用杭孔Ｐ１の底部地盤の上に機械式拡径バケット９０を着底させ、底部地盤に反力を取って機械式拡径バケット９０の有する拡径翼７６Ａにて拡径掘削を行うことにより、拡底部用杭孔Ｐ３の造成を行う。従って、図示例の造成方法のように効率的に拡径杭用杭孔の造成を行うことは難しい。

尚、上記実施形態に挙げた構成等に対し、その他の構成要素が組み合わされるなどした他の実施形態であってもよく、また、本発明はここで示した構成に何等限定されるものではない。この点に関しては、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で変更することが可能であり、その応用形態に応じて適切に定めることができる。

例えば、図示する造成方法により造成される拡径杭用杭孔Ｐは、軸部用杭孔Ｐ１と、軸部用杭孔Ｐ１の途中位置にある一つの中間拡径部のための中間拡径部用杭孔Ｐ２と、軸部用杭孔Ｐ１の底部にある拡底部のための拡底部用杭孔Ｐ３とを有する杭孔であるが、それ以外の形態の杭孔であってもよい。例えば、軸部用杭孔Ｐ１の途中位置に複数の中間拡径部用杭孔Ｐ２を有する形態であってもよい。また、軸部用杭孔Ｐ１と、軸部用杭孔Ｐ１の途中位置にある一つもしくは複数の中間拡径部用杭孔Ｐ２とを有する形態（拡底部用杭孔Ｐ３を具備しない形態）の杭孔であってもよい。あるいは、Ｂ工程に先立って拡底部用杭孔Ｐ３の一部を造成し、Ｂ工程における掘削土砂を堆積させるスペースを増大させてもよい。

１０：ベースマシン、１１：ブーム、１２：支持ビーム、１３：回転駆動部、１４：リール、１５：ターンテーブル、１６：ワイヤ、１７：ケリーバ、２０：油圧ユニット、３０：内管、３１：第一上蓋、３２：第一筒体、３３：係合突起、３５：ローラ（回転機構）、４０：外管、４１：下蓋、４２：第二筒体、４３：被係合突起、５０：荷重伝達体、５１：第二上蓋、５２：第三筒体、５３：ケリーバ用開口、５４：接続部材、６０：油圧ジャッキ（油圧機構）、６１：シリンダ、６２：ピストンロッド、７０：機械式拡径バケット、７１：外側本体、７２：内側本体、７３：軸体、７４：アーム、７４ａ：キー、７４ｂ：端部カバー、７４ｃ：ユニバーサルジョイント、７４ｄ：連結部材、７５：案内溝、７６，７６Ａ：拡径翼、７６ａ：上方傾斜部翼、７６ｂ：立ち上がり部翼、７６ｃ：下方傾斜部翼、７６ｄ：切削ビット、７７：翼ストッパ、８０：油圧機構を備えた機械式拡径バケット（機械式拡径バケット）、８５：スタビライザ、９０：油圧機構を備えていない機械式拡径バケット（機械式拡径バケット）、９５：ドリリングバケット（掘削バケット）、１００：中間拡径部用杭孔掘削機、Ｇ：地盤、Ｐ：拡径杭用杭孔、Ｐ１：軸部用杭孔、Ｐ２：中間拡径部用杭孔、Ｐ３：拡底部用杭孔

Claims (7)

1. 軸部と、該軸部の途中位置にある中間拡径部とを有する拡径杭の施工に当たり、軸部用杭孔と、中間拡径部用杭孔とを有する拡径杭用杭孔を造成する、拡径杭用杭孔の造成方法であって、
   ケリーバに掘削バケットが取り付けられている軸部用杭孔掘削機を用いて、該掘削バケットを回転させることにより前記軸部用杭孔を造成するＡ工程と、
   前記軸部用杭孔の途中位置において、油圧機構を備えた機械式拡径バケットがケリーバに取り付けられている、中間拡径部用杭孔掘削機を用いて、油圧機構により拡径翼を開姿勢とし、該拡径翼を回転させることにより前記中間拡径部用杭孔を造成するＢ工程と、
   前記Ｂ工程において発生した掘削土砂のうち、前記軸部用杭孔の下方に堆積している掘削土砂を、前記掘削バケットにて排土するＣ工程と、を有することを特徴とする、拡径杭用杭孔の造成方法。
2. 前記Ａ工程では、前記軸部用杭孔を、設計深度よりも浅い深度まで造成することを特徴とする、請求項１に記載の拡径杭用杭孔の造成方法。
3. 軸部と、該軸部の途中位置にある中間拡径部と、該軸部の底部にある拡底部と、を有する拡径杭の施工に当たり、軸部用杭孔と、中間拡径部用杭孔と、拡底部用杭孔と、を有する拡径杭用杭孔を造成する、拡径杭用杭孔の造成方法であって、
   ケリーバに掘削バケットが取り付けられている軸部用杭孔掘削機を用いて、該掘削バケットを回転させることにより前記軸部用杭孔を造成するＡ工程と、
   前記軸部用杭孔の途中位置において、油圧機構を備えた機械式拡径バケットがケリーバに取り付けられている、中間拡径部用杭孔掘削機を用いて、油圧機構により拡径翼を開姿勢とし、該拡径翼を回転させることにより前記中間拡径部用杭孔を造成するＢ工程と、
   前記Ｂ工程において発生した掘削土砂のうち、前記軸部用杭孔の下方に堆積している掘削土砂を、前記掘削バケットにて排土するＣ工程と、
   前記軸部用杭孔の底部において、油圧機構を備えていない機械式拡径バケットがケリーバに取り付けられている、拡底部用杭孔掘削機を用いて、該油圧機構を備えていない機械式拡径バケットを前記軸部用杭孔の底部地盤に着底させ、拡径翼を開姿勢とし、該拡径翼を回転させることにより前記拡底部用杭孔を造成するＤ工程と、を有することを特徴とする、拡径杭用杭孔の造成方法。
4. 前記油圧機構を備えた機械式拡径バケットは、油圧ユニットと、機械式拡径バケットとを有し、
   前記油圧ユニットは、掘削機の有するケリーバの下端と、前記機械式拡径バケットの上部と、に着脱自在に固定されるとともに、該機械式拡径バケットを保持しながら、該機械式拡径バケットの有する拡径翼を開閉自在であり、かつ、前記ケリーバの回転トルクを該機械式拡径バケットに伝達自在であることを特徴とする、請求項１乃至３のいずれか一項に記載の拡径杭用杭孔の造成方法。
5. 前記油圧ユニットの外殻は、油圧ジャッキが内包された荷重伝達体により形成され、
   前記ケリーバの下端と前記荷重伝達体とは、回転力を伝達自在に固定されており、
   前記荷重伝達体は前記機械式拡径バケットの上部に固定されていることを特徴とする、請求項４に記載の拡径杭用杭孔の造成方法。
6. 前記油圧ユニットの外殻は、油圧ジャッキが内包された荷重伝達体により形成され、
   前記荷重伝達体は、内管と、外管と、をさらに内包し、
   前記内管に対して、前記ケリーバの下端と前記油圧ジャッキの有するシリンダが固定され、
   前記外管は、前記内管の外周に配設され、該内管に対して、該内管の軸心方向に摺動自在であって該内管の周方向に係合自在であり、前記油圧ジャッキの有するピストンロッドが固定されており、
   前記荷重伝達体は、前記内管及び前記外管の外周に配設されて該内管の上に載置され、前記機械式拡径バケットの上部に固定されていることを特徴とする、請求項４に記載の拡径杭用杭孔の造成方法。
7. 前記機械式拡径バケットは、筒状の外側本体と、該外側本体の内側に配設される筒状の内側本体と、該内側本体の内部において摺動するとともに前記外管に固定される軸体と、該軸体に取り付けられているアームと、該外側本体に回動自在に取り付けられるとともに該アームの先端が取り付けられている拡径翼と、を備え、前記内側本体において該内側本体の軸心方向に対して傾斜した方向に開設されている案内溝に前記アームが案内され、前記拡径翼の閉姿勢と開姿勢を形成するようになっていることを特徴とする、請求項６に記載の拡径杭用杭孔の造成方法。

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