JP2971048B2 - 拡径孔掘削装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は拡径孔掘削装置に係
り、特に土木工事において球根部を有する基礎鋼管杭又
はコンクリート杭を構築するための拡底孔を有する地中
孔を掘削すべき拡径孔掘削装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、基礎鋼管杭又はコンクリート杭
を構築するためには、アースドリル等で地中孔を掘削す
る。そして、基礎杭の支持力を高めるために、基礎杭の
下端部を球根状に拡幅することが行われるが、このため
に地中孔の底部を所要深さで拡径掘削する。

【０００３】孔底部を拡径掘削するための装置として
は、例えば実開平１−７５１９４号公報の「拡大孔掘削
装置」に開示されている。この拡大孔掘削装置は、外周
に掘削羽根を取付けたビットボディをジョイントロッド
の下端に所定角度回転自在に取付け、前記ビットボディ
の外周に上下のブラケットに支持された枢軸に中間部を
所定角度回転自在に取付けた拡大刃を設け、前記拡大刃
の後端部に向かって先端部を突出し、基端部を前記ジョ
イントロッドの外周に固定した押圧ノックを設けてお
り、掘削羽根を地山に食い込ませて回転を拘束したうえ
で、掘削ロッドを逆転し、押圧ノックの先端を拡大刃の
後端部に向かって突き出してこれを押圧することによ
り、拡大刃を外方に強制的に回転させ、広がった拡大刃
により拡大掘削するようにしている。

【０００４】しかしながら、上記従来の拡大孔掘削装置
によれば、拡大刃を外方へ強制的に回転させるには、掘
削ロッドを逆回転させなければならない。したがって、
掘削羽根を掘削ロッドで正回転させて掘削する操作を一
時停止させ、掘削羽根を地山に食い込ませ、かつ、掘削
ロッドを逆回転させると云う操作手順が必要となるか
ら、拡底孔を掘削するための操作手順は複雑となり、作
業能率を低下させるという不都合がある。

【０００５】そこで、出願人は、掘削ロッドの下端部に
連結されてパイプケーシング内に挿入した掘削用ヘッド
が掘削時の駆動正回転と軸方向への圧入により、パイプ
ケーシングから押し出された前記掘削用ヘッドの拡大刃
が拡径方向へ拡開するようにした拡径孔掘削装置を提供
した（特願平７−１０２４０号）。この装置にあって
は、拡大刃がパイプケーシング内にあるときは、それが
拡径方向へ開かないようにロックすべき案内刃がパイプ
ケーシングの内周面を摺接可能に配設されており、案内
刃と拡大刃は連結部材にて連動可能に結ばれている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、パイプ
ケーシングから押し出された前記掘削用ヘッドの拡大刃
が拡径方向へ拡開するようにした拡径孔掘削装置（特願
平７−１０２４０号）は、案内刃がパイプケーシング内
にある状態で穿孔するときにおいて、掘削用ヘッドを駆
動正回転させると、案内刃がパイプケーシングの内周面
を摺接しながら拡大刃の拡開を阻止するために、案内刃
がパイプケーシングの内周面に圧接して摺動抵抗が大き
くなり、掘削ロッドの駆動正回転のトルク損失を生じる
とともに、パイプケーシング自体を損傷させるという不
具合が生じた。

【０００７】そこで、この発明は、拡大刃の拡径方向へ
の開きを阻止すべき前記案内刃に代わるロック手段を備
えた拡径孔掘削装置を提供する。

【０００８】

【課題を解決するための手段】この発明にかかる拡径孔
掘削装置は、掘削ロッドの下端部に連結されてパイプケ
ーシング内に挿入した掘削用ヘッドが掘削時の駆動正回
転と軸方向への圧入により、パイプケーシングから押し
出された前記掘削用ヘッドの拡大刃が拡径方向へ拡開す
るようにした拡径孔掘削装置において、前記掘削用ヘッ
ドが前記パイプケーシング内にあるときは、前記拡大刃
の拡開を阻止するストッパーを前記掘削用ヘッドに設け
るとともに、前記掘削用ヘッドが前記パイプケーシング
の下端部から押し出されたときは、前記ストッパーを前
記掘削用ヘッドから取り外すシェアーリングを前記パイ
プケーシングの下端部内周面に固定したことを特徴とす
る。

【０００９】したがって、掘削用ヘッドをそのビットが
パイプから露出する程度に掘削用ヘッドをパイプケーシ
ング内に収納した状態で掘削ロッドを駆動正回転させ、
パイプケーシングと掘削ロッドを同時に地中へ押し込み
ながら所定深さの穿孔をする。この状態では、拡大刃は
サブシャフトの突起部がストッパーに当接するととも
に、ストッパーはロック受座に当接し、ロック受座は掘
削用ヘッドに固定されているので、サブシャフト自体は
回転することができないために、拡大刃が拡径すること
はない。

【００１０】所定深さの穿孔をした段階でパイプケーシ
ングの地中への押し込みを停止するとともに、掘削ロッ
ドを正回転させながら地中へ押し込むと、掘削用ヘッド
がパイプケーシングから完全に露出し、このとき、スト
ッパーがシェアーリングに当接してロック受座とサブシ
ャフトの突起部との間から抜け落ちて取り外され、サブ
シャフトは回転自由となるために、拡大刃は拡径方向へ
回動できる状態となり、遠心力及び掘削土の抵抗を受け
て拡開し、拡径孔を掘削する。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下にこの発明の実施例を図に基
づき説明する。図１，２に示すように、パイプケーシン
グ１内に挿入した掘削ロッド２の下端部に掘削用ヘッド
３が連結されている。掘削用ヘッド３は掘削ロッド２を
上下方向へ移動させることによりパイプケーシング１か
ら出し入れ可能に構成されている。パイプケーシング１
の下端部外周には、工法の常道により、フリクションパ
イプ２０が嵌合している。

【００１２】掘削用ヘッド３は、上端部に掘削ロッド２
を嵌合する断面多角形の頭部４を形成したメインシャフ
ト５の上部に、上部支持板６，６の中心部を水平に固定
するとともに、下部に複数のビット８を固定した下部支
持板７の中心部を固定してある。上部支持板６は非円形
で長方形又は小判形の板体である。上部支持板６と下部
支持板７との間にはスパイラル状の一対の掘削羽根９，
９がメインシャフト５にその軸芯を中心とし、かつ、そ
れぞれ上下で２分されて捲回し取り付けられている。そ
して、前記メインシャフト５を中心として半径方向へ等
距離で整列して平行な左右一対のサブシャフト１０，１
０の両端部を、前記上部支持板６と下部支持板７とにそ
れぞれ回動可能に軸支し、該サブシャフト１０，１０の
下端部にそれぞれ拡大刃１１，１１をブラケット１２で
着脱可能に半径方向へ突設してある。拡大刃１１はサブ
シャフト１０に直交して固定したブラケット１２にピン
等にて取り替え可能に着脱できる。

【００１３】前記上部支持板６付近において、サブシャ
フト１０に対応して掘削羽根９の下面に、断面がアング
ル形のロック受座１３を垂下して設けるとともに、拡大
刃１１が開く方向へ回動してロック受座１３に当接する
突起部１４をサブシャフト１０，１０に設ける。一方、
突起部１４とロック受座１３との間に嵌入するストッパ
ーとしてＬ字形のロック金具１５の一端部を挿抜可能に
配設し、このロック金具１５の他端部が当接するシェア
ーリング１６をパイプケーシング１の下端部内周面に固
定して配設されている。このシェアーリング１６は掘削
用ヘッド３の回転に支障のない範囲で、しかも、ロック
金具１５の水平端部１７（図３参照）に当接できる半径
方向への突出高さを有する。

【００１４】前記ロック受座１３は溶接等にて掘削羽根
７の下面に溶接等にて固定してメインシャフト５及びサ
ブシャフト１０と平行に所定長さで垂下している。この
ロック受座１３は掘削羽根９の下面に固定することとし
たが、メインシャフト５又はメインシャフト５と掘削羽
根９の下面の両方に固定してもよい。ロック金具１５
は、図３に示すように、Ｌ字形をした板状体であって、
ロック受座１３とサブシャフト１０との間に垂直方向で
挿抜できる垂下端部１８と掘削用ヘッド３の外周方向へ
水平に突出する水平端部１７とを有する。このロック金
具１５は掘削用ヘッド３から独立した単体であるから、
掘削用ヘッド３から離れないように適宜長さのチェーン
等の連結具を介して掘削用ヘッド３に常に付属させるよ
うにしておくのがよい。なお、ロック金具１５には、垂
下端部１８の内側に僅かな角度（約１０度）で傾斜した
テーパー部１９を形成してもよい。

【００１５】これらのロック受座１３，１３とロック金
具１４，１４は、図４に示すように、ロック受座１３の
内側にロック金具１５が当接し、そのロック金具１５に
突起部１４がそれぞれ当接してサブシャフト１０の回転
止めをなすことにより、拡大刃１１，１１が拡径する方
向への回転が阻止されるようになっている。そして、ロ
ック金具１５，１５がロック受座１３，１３から離脱す
ると、図５に示すように、サブシャフト１０，１０がそ
れぞれ回動して突起部１４，１４がロック受座１３，１
３の他の内側に当接することにより回転止めされた状態
で、拡大刃１１，１１が拡開するのである。

【００１６】なお、掘削用ヘッド３をパイプケーシング
１から出し入れするとともに、掘削ロッド２を回転駆動
させる駆動部の構造は、図１０，１１に示すように、パ
イプケーシング１の上端部に外管２０を嵌合し、外管２
０の上端部に基台２１を固定して該基台２１に油圧モー
タ等の駆動部２２を載置固定し、その駆動部２２の出力
軸２３を掘削ロッド２と連結する。一方、基台２１には
少なくとも外管２０の直径方向で相対向する一対の油圧
シリンダ２４を垂設し、該シリンダ２４に係合するピス
トンロッド２５の下端部をパイプケーシング１の外周部
に固定した承台２６にブラケット２７を介して連結す
る。したがって、駆動部２２を回転させると掘削ロッド
２が回転するとともに、ピストンロッド２５を油圧シリ
ンダ２４から押し出すとパイプケーシング１が地中に押
し込まれる。そのため、掘削用ヘッド３をパイプケーシ
ング１から押し出すときは、図１１に示すように、ピス
トンロッド２５を油圧シリンダ２４へ引き込めればよ
い。

【００１７】次に上記実施の形態の作用について説明す
ると、図６に示すように、掘削用ヘッド３をパイプケー
シング１内に収納してビット８及び掘削羽根９の一部の
みを露出させて掘削ロッド２で回転駆動しながらパイプ
ケーシング１とともに地中に押し込んで所定深さの地中
孔２１を穿削する。このとき、拡大刃１１はパイプケー
シング１内にあり、サブシャフト１０の突起部１４がロ
ック金具１５に当接しているので、サブシャフト１０は
拡大刃１１が拡開する方向へ回転しようとしても回転で
きない状態にある（図４参照）。

【００１８】そして、穿孔が所定の深さに達するとパイ
プケーシング１の押し込みを停止させて掘削ロッド２を
回転しながら、図９，１０に示す駆動部２２に取り付け
られた油圧シリンダー２４にピストンロッド２５を引き
込むことにより、なお深く押し込められ、図７から図８
に示すように、掘削用ヘッド３の全体がパイプケーシン
グ１から出る。このとき、ロック金具１５の水平端部１
７がシェアーリング１６に当接してロック受座１３とサ
ブシャフト１０の突起部１４との間から抜け落ちて取り
外され、サブシャフト１０は回転自由となるために、拡
大刃１１は拡径方向へ回動できる状態となる。

【００１９】したがって、掘削ロッド２の継続する回転
により、拡大刃１１が遠心力で径方向へ延出し、かつ、
地中孔２１の内壁の抵抗を受けて拡開し（図５参照）、
サブシャフト１０，１０の突起部１４，１４がロック受
座１３，１３の他の内側にそれぞれ当接して回動が規制
され、以後、それまでに掘削した地中孔の径よりも大き
な径の拡底孔２２を穿削する。なお、抜け落ちたロック
金具１５はチェーン等にて掘削用ヘッド３から離れない
ように保持される。しかしながら、チェーンでぶら下げ
られたロック金具１５，１５が掘削用ヘッド３の回転等
に支障を生じるようなことがあればチェーン等にて連結
しておく必要はない。ロック金具１５は掘削用ヘッド３
から単に抜け落ちても、掘削羽根７により上昇する掘削
土砂に運ばれてパイプケーシング１の上端から排出でき
る。

【００２０】所定深さの拡底孔を穿削した後は、掘削ロ
ッド２を逆回転させながら上方へ引き上げると、拡大刃
１１，１１はサブシャフト１０，１０を中心として本体
側へ回動して突起部１４，１４がロック受座１３，１３
の他の内側から離れ、これにより拡大刃１１，１１は縮
径し、図９に示すように、掘削用ヘッド３はパイプケー
シング１内に収納される。

【００２１】

【発明の効果】以上説明したこの発明によれば、掘削用
ヘッドがパイプケーシング内にあるときはストッパー
（ロック金具）が拡大刃の拡径方向への回動をパイプケ
ーシングの内周面と無関係で阻止する一方、掘削用ヘッ
ドがパイプケーシングから押し出されたときは、シェア
ーリングがストッパーを取り外して拡大刃の拡径方向へ
の回動ができるようにしたので、従来のような案内刃が
不要となるとともに、それがパイプケーシングを損傷さ
せる不都合が生じない。

【００２２】なお、掘削用ヘッドをパイプケーシングか
ら油圧シリンダを介して出し入れすることにより、パイ
プケーシングに収納して拡大刃の規制を行う一方、パイ
プケーシングから押し出して掘削抵抗や遠心力で径方向
へ突出させるようにして、拡底孔の掘削に必要な拡大刃
の制御をするようにしたため、掘削ロッドの正回転によ
る掘削作業を中断することなく連続して拡底孔を掘削す
ることができるから、掘削作業能率が向上することは勿
論である。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施例を示す正面図である。

【図２】図１のＳＡ−ＳＡ断面図である。

【図３】ロック金具の正面図（Ａ）及びＳＢ−ＳＢ断面
図（Ｂ）である。

【図４】図２の要部拡大図である。

【図５】図２の作用説明図である。

【図６】穿孔時の掘削用ヘッドの作用説明図で（Ａ）は
図２同様の断面図、（Ｂ）は図１同様の正面図である。

【図７】拡径孔を掘削するときの掘削用ヘッドの作用説
明図で（Ａ）は図２同様の断面図、（Ｂ）は図１同様の
正面図である。

【図８】拡径孔掘削時の掘削用ヘッドの作用説明図で
（Ａ）は図２同様の断面図、（Ｂ）は図１同様の正面図
である。

【図９】拡径孔掘削後の掘削用ヘッドの作用説明図で
（Ａ）は図２同様の断面図、（Ｂ）は図１同様の正面図
である。

【図１０】この発明の実施例における駆動部の正面図で
ある。

【図１１】図６の側面図である。

【符号の説明】

１…パイプケーシング ２…掘削ロッド ３…掘削用ヘッド ５…メインシャフト ６…上部支持板 ７…下部支持板 ８…ビット ９…掘削羽根 １０…サブシャフト １１…拡大刃 １３…受座 １４…突起部 １５…ロック金具（ストッパー） １６…シェアーリング

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 掘削ロッドの下端部に連結されてパイプ
   ケーシング内に挿入した掘削用ヘッドが掘削時の駆動正
   回転と軸方向への圧入により、パイプケーシングから押
   し出された前記掘削用ヘッドの拡大刃が拡径方向へ拡開
   するようにした拡径孔掘削装置において、前記掘削用ヘ
   ッドが前記パイプケーシング内にあるときは、前記拡大
   刃の拡開を阻止するストッパーを前記掘削用ヘッドに設
   けるとともに、前記掘削用ヘッドが前記パイプケーシン
   グの下端部から押し出されたときは、前記ストッパーを
   前記掘削用ヘッドから取り外すシェアーリングを前記パ
   イプケーシングの下端部内周面に固定して設けたことを
   特徴とする拡径孔掘削装置。
2. 【請求項２】 前記掘削用ヘッドは、前記掘削ロッドの
   下端部に着脱可能に連結する所定長さのメインシャフト
   の上端部に上部支持板を水平に固定するとともに、下端
   部に複数のビットを固定した下部支持板を水平に固定
   し、前記上部支持板と下部支持板との間にスパイラル羽
   根を前記メインシャフトを中心に捲回して設けるととも
   に、前記メインシャフトを中心として半径方向へ等距離
   で整列して平行な左右一対のサブシャフトを前記下部支
   持板と前記上部支持板とにそれぞれの両端部を回動可能
   に軸支し、該サブシャフトの下端部にそれぞれ拡大刃を
   回動可能かつ着脱可能に半径方向へ突設してなることを
   特徴とする請求項１記載の拡径孔掘削装置。
3. 【請求項３】 前記ストッパーは、前記拡大刃を回動可
   能に支持するシャフトに突起部を設け、該突起部が当接
   するアングル形のロック受座を前記掘削用ヘッドに固定
   して設け、該ロック受座と前記突起部に当接して前記サ
   ブシャフトの回動を止めるＬ字形のロック金具を、その
   一端部が前記ロック受座と前記突起部との間に挿抜可能
   に、かつ、他端部が前記シェアーリングに当接可能に配
   置してなることを特徴とする請求項１記載の拡径掘削装
   置。
4. 【請求項４】 掘削ロッドの下端部に着脱可能に連結す
   る所定長さのメインシャフトの上端部に上部支持板を水
   平に固定するとともに、下端部に複数のビットを固定し
   た下部支持板を水平に固定し、前記上部支持板と下部支
   持板との間にスパイラル羽根を前記メインシャフトを中
   心に捲回して設けるとともに、前記メインシャフトを中
   心として半径方向へ等距離で整列して平行な左右一対の
   サブシャフトを前記下部支持板と前記上部支持板とにそ
   れぞれの両端部を回動可能に軸支し、該サブシャフトの
   下端部にそれぞれ拡大刃を回動可能かつ着脱可能に半径
   方向へ突設して掘削用ヘッドを形成し、かつ、前記上部
   支持板付近において前記サブシャフトに対応して該掘削
   用ヘッドに断面がアングル形のロック受座を垂下して設
   けるとともに、前記拡大刃が拡開方向へ回動して該ロッ
   ク受座に当接する突起部を前記サブシャフトに設ける一
   方、該突起部と前記ロック受座との間に嵌入するＬ字形
   のロック金具の一端部を挿抜可能に配設するとともに、
   該ロック金具の他端部が当接するシェアーリングを前記
   掘削用ヘッドが挿入されるパイプケーシングの下端部内
   周面に配設したことを特徴とする拡径孔掘削装置。