JP2510463B2 - 地盤掘削工法及び同工法に使用するオ―ガ―ヘッド - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、岩盤、転石を含む比較
的固い地盤に、鋼管杭、コンクリート杭、Ｈ鋼杭等を設
置するための主に杭孔を掘削するための掘削工法及び同
工法による掘削に使用するオーガーヘッドに関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】従来、岩盤、転石を含むような比較的固
い地盤に直径が３００〜１０００ｍｍ程度の杭孔を掘削
するような場合には、クローラクレーンにアースオーガ
ーを装着して使用しているのが普通である。その概略を
説明すると、図４に示すように、リーダー１をブーム２
と車体部分３と牽引索条４とで３点式の支持で垂直に固
定支持し、そのリーダー２に沿って掘り進むようにアー
スオーガーを用いた掘削装置５を設けてある。同図中、
６は回転駆動部、７はスクリュー、８はオーガーヘッド
である。この場合、回転駆動部６は大トルクを必要とす
るために８０〜２４０馬力のモータが使用されており、
自重も大きいがさらに掘削のための垂直荷重を与えるた
めに重りを付加するようになっていて、１０〜１５トン
くらいの垂直荷重を与えることができる。杭孔の掘削に
おいては、オーガーヘッド８に大きなトルクと垂直荷重
を与えることができるので、岩盤、転石を含むような比
較的固い地盤に削孔可能である。なお、一般的には土の
粘着性を低下させるために、オーガーヘッドの先端から
水を供給しながら掘り進むことが行われている。オーガ
ーヘッド８は、２条の螺旋部の先端縁に左右対称にバイ
ト状の刃部を設け、その中央部よりも周辺部の刃部のほ
うが先端側へ突出している構成となっている。

【０００３】また、掘削しやすい地盤に前記のような杭
孔を掘削する場合には、トラッククレーンにアースオー
ガーを装着して使用する場合もある。しかし、この種の
クレーンは荷重支持能力が小さいから、回転駆動部に大
能力のものを使用できず、垂直荷重も小さいため、岩盤
や転石などがあると掘削不可能となる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】従来のクローラクレー
ンにアースオーガーを搭載した構成の装置による杭孔の
掘削は、リーダー１の設置位置がクローラクレーンに接
近した特定の位置に制限されるため、掘削位置もクロー
ラクレーンが乗り入れられる場所の足元付近に制限され
る点で問題がある。例えば、杭孔の掘削位置がクローラ
クレーンの乗り入れ地面よりも段差をなして高くなって
いるような場合には掘削できないので、予め段差を除く
ように整地する必要があり、余分な作業を要する。ま
た、クローラクレーンは狭隘地侵入が困難なことが多
く、垂直荷重を与えるために重りを付加した場合は転倒
しやすいこともあり、作業性にも問題があった。上記の
ような問題を生ずる原因は、重り等の重量によって大き
な垂直荷重を与えながら大きなトルクでビットを回転さ
せなければ前記のような固い地盤を掘削できないという
考え方に従っているために、必然的に荷重支持能力の大
きいクローラクレーンを使用せざるをえないというとこ
ろにある。本発明は、固い地盤に杭孔を掘削する場合
に、オーガーヘッドに与える垂直荷重のための重量及び
トルクを小さくできる杭孔掘削工法及びその工法に使用
する適切なオーガーヘッドを提供し、杭孔掘削に必要な
掘削装置を軽量化して狭隘地侵入能力に優れたラフテレ
ーンクレーンに搭載可能にすることを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明の手段は、地中に
掘り進んだアースオーガーの回転を継続しながらスクリ
ューの軸を構成しているパイプを介してオーガーヘッド
の先端部から多量の圧縮空気を継続して供給することに
より、圧縮空気がオーガーヘッドの先端部下側に充満し
てアースオーガーを少し持ち上げる上動段階と、その上
動段階に続いて前記充満した圧縮空気が掘削した部分か
ら急激に洩れ出してアースオーガーを落下させる下動段
階とを交互に繰り返し発生させてアースオーガーに周期
的な小寸法の上下動を行わせることを特徴とする。前記
手段に用いるオーガーヘッドは、先端部から圧縮空気を
供給できる供給口を有し且つアースオーガーのスクリュ
ーの下端の螺旋部分に続くように形成されている２条の
螺旋部分の夫々の下端縁に複数本の刃部が略半径方向に
間隔を隔てて配列された状態に設けてあり別に中央部近
傍の刃部が他の部分の刃よりも先端側へ突出して設けて
ある構成のものを用いるのがよい。

【０００６】

【作用】本発明の手段によれば、杭孔をある程度掘り進
んでから、圧縮空気を供給すると、先ず圧縮空気が杭孔
の下部に充満してアースオーガーが少し持ち上げられ、
次に充満していた圧縮空気が掘削した部分から急激に洩
れだしてアースオーガーが落下する。このアースオーガ
ーの上動と下動は圧縮空気の供給を継続して行うと、周
期的に発生する。その周期は、圧縮空気の供給量等によ
り変わり、３〜５秒程度にするのがよい。この上動時に
は掘削が中断するが、下動のときオーガーヘッドの刃先
が少し地盤に食い込み、アースオーガーは回転を続けて
いるのでそのまま掘り進む。岩盤や転石に突き当たった
ときには、下降した時に刃先が岩盤や転石に単に少し食
い込み、あるいは亀裂を生じさせ、あるいは破砕し、そ
してこれに回転が加わることによって亀裂を生じさせ、
あるいは亀裂を拡大し、あるいは破砕して、その亀裂や
破砕の範囲を拡大しするように掘り進む。つまり、下動
時の刃先の食い込みが有効に作用するから、垂直荷重を
大きくするために格別に重りを付加しなくても、従来の
垂直荷重を大きくして大きいトルクで回転させる場合に
匹敵する掘削作用が得られる。

【０００７】前記オーガーヘッドを用いたときは、中央
部近傍の刃部が他の部分の刃よりも先端側へ突出して設
けてある構成により、オーガーヘッドの先端中央部から
地盤に進入していくから、その中央部近傍の刃部が重点
的に掘削抵抗を受け周辺部の刃部は中央部近傍の刃部が
掘削した下孔を拡大するようにして掘削することにな
る。このため周辺部の刃部が重点的に掘削抵抗を受ける
場合よりも掘り進む方向が変化しにくい。これは、オー
ガーヘッドの中央部付近にある刃部は旋回半径が小さい
ので左右の刃部で掘削抵抗が相違した場合に周辺部の刃
部よりも影響を受けにくいからである。また、旋回半径
が小さい位置で重点的に掘削抵抗を受けるときは旋回半
径が大きい位置で重点的に掘削抵抗を受けるときよりも
それに打ち勝つ回転力が小さくてよいから、アースオー
ガーの回転駆動部が比較的小さい出力のものでも使用可
能となる。

【０００８】

【実施例】本発明の一実施例を図１〜図３を用いて説明
する。図１はこの杭孔掘削工法に用いる装置の一例を示
し、アースオーガー１１、ラフテレーンクレーン１２、
発電機１３、空気圧縮機１４等からなる。アースオーガ
ー１１は、回転駆動部２１、スクリュー２２、オーガー
ヘッド２３等からなる。その回転駆動部２１は３０〜５
０馬力程度の電気モータであり、発電機１３から電力を
供給されて回転する。回転駆動部２１の出力軸にスクリ
ュー２２が連結され、スクリュー２２の軸を構成してい
るパイプ２４内に空気圧縮機１４からの圧縮空気を供給
するようにスイベルジョイントを介して圧縮空気供給路
を接続してある。このアースオーガー１１は回転駆動部
２１の上側位置をブーム１５の先端部にブームの起伏面
に直角な軸によって回動可能に支持されている。

【０００９】オーガーヘッド２３は、一例を図２、図３
に拡大して示すように、スクリュー２２の下端に結合さ
れるように六角筒状のジョイント部２５を有し、連結し
た状態でスクリューのパイプ２４に連続する円筒状本体
２６にスクリューの１条の螺旋部分に一方が連続するよ
うに２条の螺旋部分２７、２７を設け、その各螺旋部分
の下端の半径方向の下端縁２８、２８に夫々刃部２９、
３０を溶接によりとりつけてある。また、円筒状本体２
６の下端（先端）開口には、図３（ｂ）に示すように、
ゴム製の板状逆止弁３２を設けてあり、その逆止弁３２
の下側を逆止弁の開放に必要な間隙を隔ててアーチ状の
弁保護部材３３を溶接により円筒状本体２６の下端部に
取り付けてある。そしてその保護部材に刃部３１、３１
を溶接により取り付けてある。刃部３１はオーガーヘッ
ド２３の最も中心寄りに設けられており、刃先が先端側
へ最も突出している。刃部３０、２９は順次オーガーヘ
ッド２３の外周寄りに設けられており、刃先位置も刃部
３１よりは順次後方に位置している。この実施例のオー
ガーヘッド２３は、外径が４００ｍｍ、刃部３１と３０
の先端側への突出量の差が約７０ｍｍ、刃部２９と３０
の同差が約２０ｍｍ、刃部が市販ビットの溶接式平型刃
の刃先を約３ｍｍ面取りしたものである。

【００１０】空気圧縮機１４は、圧力が７〜１０Kgf/cm
² 、吐出空気量が１５〜３０m³/min程度のものである。

【００１１】この装置を用いて杭孔を掘削する場合は、
図１に示すように、所望の掘削位置の上側にアースオー
ガー１１を垂下し、回転させながら徐々に垂直に下降さ
せ、その垂直状態を維持するために掘削が進むに連れて
ブーム１５を短くする。約５ｍ掘削してから、圧縮空気
の供給を開始する。これによってアースオーガー１１は
上下動を始める。転石や岩盤に突き当たったときもその
まま掘削を続けると、所定長さ当たりの掘削時間は大き
くなるが、掘り進むことができる。なお、最初の約５ｍ
の深さまでの間は圧縮空気を供給しても空気の漏れが多
いから、所望の上下動が起こらない。従って、最初の約
５ｍ深さまでの掘削は、転石や岩盤の存在を予測できる
ときは、予め比較的鋭利な刃先のビットを取り付けたオ
ーガーヘッドを用いれば掘削可能である。但し、このオ
ーガーヘッドは刃先の摩耗や欠けが激しいので、最初の
約５ｍの深さまでの掘削にとどめる。

【００１２】上記装置を用いた実験によれば、転石や岩
盤のある地盤で先ず５ｍの深さまで掘り進み、さらに圧
縮空気を供給しないでそのまま掘り進むと、岩盤または
転石に突き当たって掘り進めなくなるようになる。その
状態は岩石の表面を刃部が滑って空転している状態であ
る。そこで１０Kgf/cm² で２０m³/minの圧縮空気の供給
を開始すると、アースオーガー１１が５〜５０ｍｍのス
トロークで、１〜２秒間隔の上下動を始め、掘り進むこ
とができた。また、上記装置のスクリュー下端を支えて
最大垂直荷重を測定したところ、約５トンであった。ま
た、実験によれば、この掘削方法を適用できるのは、深
さ約５ｍから約３０ｍまでである。これよりも深くなる
とアースオーガーの好ましい上下動が得られない。ま
た、上記装置のオーガーヘッドのみを従来普通に使用さ
れているオーガーヘッドに代えて、すなわち中央付近の
刃部先端が周辺部付近の刃部先端よりもやや後方にある
オーガーヘッドに代えて、同様な方法で掘削したとこ
ろ、略同様に掘削可能であった。しかし、岩盤や転石に
突き当たって掘り進むとき杭孔の直線性が低下する傾向
があり、前記実施例のオーガーヘッドの方が杭孔の直線
性に優れていることが認められた。

【００１３】

【発明の効果】本発明の掘削工法によれば、従来使用し
ているアースオーガーに比べて垂直荷重を増大させるた
めの重りの付加が必要でなく、大きい垂直荷重の作用し
ない状態で回転駆動するのであまり大きい出力のモータ
ーを必要とせず、リーダーを用いる必要もなく、圧縮空
気を供給すればよいので、クローラクレーンよりも狭隘
地侵入能力の優れたラフテレーンクレーンを使用して杭
打ちのための杭孔を掘削することが可能になった。従っ
て、同程度の杭孔の掘削のための設備が一回り小型化
し、杭孔の掘削コストが低減する効果を奏する。また、
ラフテレーンクレーンを使用するので狭隘地に侵入しや
すく、さらにリーダーを使用しないでブームから直接ア
ースオーガーを垂下する形態となるので従来のようにク
レーン車両の足元だけでなく離れた位置の地面、さらに
段差があって離れた地面、例えばクレーン車両の位置す
る地面よりも高いあるいは低い地面に杭孔を掘削できる
効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の工法の実施に使用する装置の一例の概
略の構成を示す構成図である。

【図２】本発明の工法の実施に使用するアースオーガー
のオーガーヘッドの一例を示す正面図である。

【図３】（ａ）は図２のオーガーヘッドの底面図、
（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面部分図である。

【図４】従来の工法の実施に使用する装置の概略の構成
を示す構成図である。

【符号の説明】

１１ アースオーガー １２ ラフテレーンクレーン １５ ブーム ２１ 回転駆動部 ２２ スクリュー ２３ オーガーヘッド ２６ オーガー本体 ２７ 螺旋部分 ２８ 端縁部 ２９ 刃部 ３０ 刃部 ３１ 刃部 ３２ 逆止弁

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 地中に掘り進んだアースオーガーの回転
   を継続しながらスクリューの軸を構成しているパイプを
   介してオーガーヘッドの先端部から多量の圧縮空気を継
   続して供給することにより、圧縮空気がオーガーヘッド
   の先端部下側に充満してアースオーガーを少し持ち上げ
   る上動段階と、その上動段階に続いて前記充満した圧縮
   空気が掘削した部分から急激に洩れ出してアースオーガ
   ーを落下させる下動段階とを交互に繰り返し発生させて
   アースオーガーに周期的な小寸法の上下動を行わせるこ
   とを特徴とする地盤掘削工法。
2. 【請求項２】 請求項１記載の工法に用いるオーガーヘ
   ッドは、先端部から圧縮空気を供給できる供給口を有し
   且つアースオーガーのスクリューの下端の螺旋部分に続
   くように形成されている２条の螺旋部分の夫々の下端縁
   に複数本の刃部が略半径方向に間隔を隔てて配列された
   状態に設けてあり別に中央部近傍の刃部が他の部分の刃
   よりも先端側へ突出して設けてあることを特徴とするオ
   ーガーヘッド。