JP2628295B2 - 掘削装置の先端部連結部材 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、縦孔を掘削する掘削装
置の先端部連結部材に関する。

【０００２】

【従来の技術】基礎杭等の施工時に縦孔を掘削するた
め、図４や図５に示したようなオーガーをオーガー駆動
装置に接続した掘削装置が提案されている。例えば、図
４のオーガー４０は、先端ヘッド４１、圧土ピース４２
および本体ピース４３をこの順番で連結して形成し、そ
れぞれが中空で連通して先端ヘッド４１の先端からセメ
ントミルク等の充填液を吐出できる構成となっている。
すなわち、先端ヘッド４１は、一端にジョイント４４が
形成された管体４１ｂと、この管体４１ｂの先端に設け
られた掘削刃４１ｃと、管体４１ｂの外周に螺旋状に設
けられたスクリュー羽根４１ａとを備えており、これら
先端ヘッド４１の部材は地盤を直接切削する部分である
ため超硬度の鋼材によって形成されており、また、その
内部には充填液圧送用の芯管（図示せず）が芯材として
配されている。また、圧土ピース４２は、先端ヘッド４
１で掘削された土砂をその外周地盤に圧密しながら掘進
するための部材であって、一端から他端に向かって拡径
し、両端にジョイント４４，４５が形成された管体４２
ａと、この管体４２ａの外周に螺旋状に設けられたスク
リュー羽根４２ｂと、管体４２ａの内部に配された充填
液圧送用の芯管（図示せず）とを備えている。さらに、
本体ピース４３は、周辺地盤との摩擦力を切って掘進を
容易にすると共に、圧土ピース４２で圧密された土砂
を、さらに圧縮して安定した孔壁を形成するための部材
であって、両端にジョイント４３ｃ，４５が形成された
管体４３ａと、この管体４３ａの外周に螺旋状に設けら
れた凸条４３ｂと、管体４２ａの内部に配された充填液
圧送用の芯管（図示せず）とを備えている。また、かよ
うな構成の本体ピース４３は、適当な本数だけ連結すれ
ばオーガーを所望の長さに延長することができる。

【０００３】一方、図５に示したオーガー５０は特公昭
５７−４４７９４号公報に記載されており、先端ヘッド
５１および本体ピース５２を連結して形成し、それぞれ
が中空で連通して先端ヘッド５１の先端からセメントミ
ルク等の充填液を突出できる構成となっている。この先
端ヘッド５１は、図４において前述した先端ヘッド４１
と圧土ピース４２とを組み合わせたような機能を有し、
その構成として、先端に充填材の吐出孔５１ｄが形成さ
れ、他端にジョイント５３が形成された錐体形状の管体
５１ａと、この管体５１ａの先端に設けられた掘削刃５
１ｃと、管体４１ｂの外周に螺旋状に設けられ、その外
径寸ａが上下垂直方向に略同径寸のスクリュー羽根５１
ｂとを備えており、その内部には吐出孔５１ｄに連通す
る充填液圧送用の芯管（図示せず）が芯材として配され
ている。また、本体ピース５２は、図４において前述し
た本体ピース４３と同様な構成で形成されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来のオーガー４０，５０では下記のような問題点を共通
して有する。 先端ヘッド４１，５１の先端に設けられた掘削刃４１
ｃ，５１ｃで切削された土砂が、それぞれ管体４１ｂ，
４２ａ，５１ａの表面、スクリュー羽根４１ａ，４２
ｂ，５１ｂおよび外周地盤の間で圧密されて団塊状態と
なって、先端ヘッド４１，５１や圧土ピース４２に絡み
付くためオーガー４０，５０の掘進力が低下し易く、し
たがってオーガー４０，５０の回転トルクを大きくしな
ければならず、オーガー駆動装置が大掛かりになるとい
う問題点が有る。 管体４２ａ，５１ａが下端から上端に向かって拡径す
るように形成されているため、先端ヘッド５１や圧土ピ
ース４２の上端で掘削土砂が溜って土圧が大きくなり、
オーガー４０，５０の掘進力が損なわれるという問題点
が有る。 切削土砂を、管体４２ａ，５１ａの表面およびスクリ
ュー羽根４２ｂ，５１ｂで圧密するので、これらの部材
の全体が摩耗し易く、先端ヘッド５１や圧土ピース４２
の全体を取り替えなければならず、コストが大きくなる
という問題点が有る。

【０００５】そこで、本発明は係る問題点に着目してな
されたもので、その目的は、切削土砂が団塊状態となる
のを防止して掘進力の低下を防ぐことができ、したがっ
てオーガー駆動装置の回転トルクを必要以上に大きくし
なくても良く、また、掘削土砂から受ける土圧を減少さ
せることができ、さらに、摩耗損失による部材の取り替
えを部分的にとどめて取替えコストを減少させることが
できる掘削装置の先端部連結部材を提供することにあ
る。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的に鑑
みてなされたもので、その要旨は、縦孔を掘削する掘削
装置であって、軸部管体の下端を切削刃が連結可能に形
成し、該軸部管体の上端を回転シャフトが連結可能に形
成し、前記軸部管体の外周の軸方向に複数の翼板を延設
し、該翼板それぞれの断面長さを軸方向の下端から上端
に向けて漸次拡大するように形成すると共に、該翼板の
軸方向先端が全長に渡って曲折されてなる掘削装置の先
端部連結部材にある。

【０００７】本発明の掘削装置の先端部連結部材におい
て、前記複数の翼板の外周の軸方向に螺旋形状のスクリ
ュー翼片を設けても良い。

【０００８】

【作用】本発明の先端部連結部材を備える掘削装置を、
回転しながら掘進すると、翼板の曲折部の外面では切削
土砂を押圧し、一方、翼板間のスリット部分では押圧力
が断絶するため、押圧力が断続的に孔壁に作用して土
砂、特に粘性土砂が翼板に粘着するのを防止することが
できる。また、翼板間に形成されたスリット部分からは
切削土砂の一部が翼板内に巻き込まれて翼板上端に向か
って移動する。さらに、スクリュー翼片を備える先端部
連結部材を用いた掘削装置では、上述の作用に加えて、
掘削装置が回転駆動している時に切削土砂の一部がスク
リュー翼片に沿って上昇する。

【０００９】

【実施例】以下に、本発明の実施例を添付図面に基づい
て詳細に説明する。図１(a)は本発明の掘削装置の先端
部連結部材の側面図、図１(b)は図１(a)の一点鎖線Ib−
Ibに沿った断面図、図１(c)は一点鎖線Ic−Icに沿った
断面図、図２(a)(b)は図１における翼板の拡大断面図で
ある。また、図３は図１とは異なる態様の掘削装置先端
部連結部材の側面図である。図１において、本発明の掘
削装置の先端部連結部材１０は、軸部管体１１と、複数
の翼板１２とから主要部が構成されている。

【００１０】前記軸部管体１１は全長に渡って略同径の
筒状に形成され、その下端部１５に切削刃２１を連結で
きるようにジョイント部材（図示せず）を設け、上端部
１４に回転シャフト２０が連結できるようにジョイント
部材（図示せず）を設け、さらに、内部にはセメントミ
ルク等の充填液を圧送するための芯管１３を配して形成
されている。

【００１１】前記翼板１２は、軸部管体１１の全長に渡
り外周から径方向に延びるように形成した直線部１２ｂ
と、全長に渡り直線部１２ｂに対して先端をα°(図１
(b)参照)だけ曲折して形成した曲折部１２ａとを一体に
形成し、図１(b)及び(c)に示したように軸部管体の上端
部１４において断面長さが最大で、軸部管体の下端部１
５において断面長さが最小になるように形成し、曲折部
１２ａが同一回転方向を指向するように軸部管体１１の
外周軸方向に複数枚を延設する。ここで、先端曲折角度
α°は、複数枚の翼板の曲折部１２ａがほぼ同一円周上
に位置するように定める。また、翼板１２はその曲折部
１２ａの先端が隣接する翼板１２との間に充分なスリッ
ト１６、すなわち切削土砂がこのスリット１６から翼板
内に入り込むことができる程度の幅（曲折部１２ａの幅
の１/２以上で、かつ曲折部１２ａと同幅以下）のスリ
ットを形成できるように、曲折部の長さを調整したり、
あるいは配設枚数を定める。また、曲折部１２ａの外面
には切削土砂の粘着力を減少させると共に土圧による摩
擦力を減少させるために、図２(a)に示したような単数
あるいは複数のフリクションカッター１２ａ’を設ける
か、または、砂礫層を掘進するような場合には砂礫を破
砕するために、図２(b)に示したような単数あるいは複
数の掘削チップ１２ａ”を設けても良い。

【００１２】以上のような掘削装置を図１(b)の矢印Ｐ
方向に回転しながら掘進すると、翼板の曲折部１２ａの
外面では切削土砂を押圧し、一方、翼板間のスリット１
６では押圧力が断絶するため、回転にともなって押圧力
が断続的に孔壁に作用する。したがって、従来の掘削装
置の先端部が連続的に孔壁を押圧して、粘性土砂の先端
部への粘着を招いていたのに対し、本発明では孔壁に対
する押圧力を断続的にしたため、土砂、特に粘性土砂が
翼板１２に粘着したり、粘性土砂が圧密されて団塊状態
となり翼板１２に絡み付くのを防止でき、かくして、掘
進装置は一定した掘進力を維持することができる。ま
た、翼板１２は断面長さが軸部管体上端部１４に向かっ
て拡大するように形成されているため、翼板１２は上端
になるにしたがって翼板の曲折部１２ａの外面から切削
土砂に作用する押圧力が増加し、切削孔壁に土砂を押し
つけて孔壁面を強固にすることができる。さらに、翼板
間にはスリット１６が設けられているため、翼板１２が
上端になるにしたがって、より多くの切削土砂を翼板内
に巻き込むことができて土砂の押圧による抵抗力を低減
することができる。したがって、切削土砂が圧密されて
団塊状態となって絡み付くことを防止できる。更にま
た、切削土砂の摩擦力のほとんどが翼板１２、特に翼板
の曲折部１２ａに作用し、軸部管体１１には作用しない
ため、摩滅による補修は曲折部１２ａのみ、あるいは翼
板全体を行なうだけで良い。

【００１３】なお、軸部管体の下端部１５に接続する切
削刃２１は図示した形状に限定されず、掘削地盤に応じ
て適当な形状の切削刃を適宜選択することができる。ま
た、軸部管体の上端部１４に接続する回転シャフト２０
は、切削刃２１で掘削された土砂をその外周地盤に圧密
して安定した孔壁を形成すると共に、周辺地盤との摩擦
力を切って掘進を容易にするために、上記図４及び図５
に示した従来の本体ピース４３と同様の構成としても良
く、あるいは、掘削された土砂を地上に送り上げるため
に、全長に渡って同径の管の外周に螺旋状に連続する幅
広のフライト（翼片）を延設した構成としても良い。

【００１４】次に図１とは異なる態様の先端部連結部材
３０について図３を参照して説明する。図３において先
端部連結部材３０は図１の先端部連結部材１０と同様な
構成、すなわち軸部管体１１と、複数の翼板１２とを備
え、これらに加えてスクリュー翼片としてのリブ３１を
主要部として備える。なお、先端部連結部材３０は、上
述した先端部連結部材１０の主要部以外の構成も同様に
備えることができる。

【００１５】前記リブ３１は、複数の翼板の曲折部１２
ａの外周軸方向全長に渡って、例えば平鋼等の帯形状の
部材を螺旋状に配して形成する。ここで、リブ３１の直
径を切削刃２１よりも小さく形成すれば、このリブ３１
が孔壁に直接接触することが無くなり、その摩滅を最小
限にとどめることができる。かように螺旋状に連続する
リブ３１を設けることによって、翼板１２を補強するこ
とができると共に、縦孔の掘削時には切削土砂の一部が
リブ３１に沿って上昇するため切削土砂による抵抗を低
下させることができて、掘削装置の掘進を促進すること
ができる。なお、先端部連結部材３０を備える掘削装置
においても、上述した先端部連結部材１０を備える掘削
装置と同様な作用や効果を得ることができる。

【００１６】

【発明の効果】本発明の先端部連結部材において、翼板
は断面長さが軸部管体上端部に向かって拡大するように
形成されているため、翼板曲折部の外面から切削土砂に
作用する押圧力は翼板の上端になるにしたがって増加
し、孔壁に土砂を押しつけて孔壁面を強固にすることが
できる。また、翼板間のスリットは、翼板が上端になる
にしたがって、より多くの切削土砂を翼板内に巻き込む
ことができて土砂の押圧による抵抗力を低減することが
できる。したがって、切削土砂が圧密されて団塊状態と
なって絡み付くことを防止して一定した掘進力を維持で
きる。さらに、切削土砂の摩擦力のほとんどが翼板、特
に翼板の曲折部に作用し、軸部管体には作用しないた
め、摩滅による補修は曲折部のみ、あるいは翼板全体を
取り替えるだけで良いため補修コストの低減が図れる。

【００１７】また、スクリュー翼片を備える先端部連結
部材においては、上記効果に加えて、スクリュー翼片に
よって翼板を補強することができると共に、掘削時には
切削土砂の一部がスクリュー翼片に沿って上昇するため
切削土砂による抵抗を低下させることができて、掘削装
置の掘進を促進することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】(a)は本発明の掘削装置の先端部連結部材の側
面図、(b)は(a)の一点鎖線Ib−Ibに沿った断面図、(c)
は一点鎖線Ic−Icに沿った断面図である。

【図２】(a)，(b)は図１における翼板の拡大断面図であ
る。

【図３】図１とは異なる態様の掘削装置先端部連結部材
の側面図である。

【図４】従来のオーガーを示す側面図である。

【図５】図４とは異なる従来のオーガーを示す側面図で
ある。

【符号の説明】

１１ 軸部管体 １２ 翼板 ２０ 回転シャフト ２１ 切削刃 ３１ スクリュー翼片

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 縦孔を掘削する掘削装置であって、 軸部管体の下端を切削刃が連結可能に形成し、該軸部管
   体の上端を回転シャフトが連結可能に形成し、前記軸部
   管体の外周の軸方向に複数の翼板を延設し、該翼板それ
   ぞれの断面長さを軸方向の下端から上端に向けて漸次拡
   大するように形成すると共に、該翼板の軸方向先端が全
   長に渡って曲折されてなる掘削装置の先端部連結部材。
2. 【請求項２】 前記複数の翼板の外周の軸方向に螺旋形
   状のスクリュー翼片を設けてなる請求項１に記載の掘削
   装置の先端部連結部材。