JP3110252U

JP3110252U - オーガ掘削装置用掘削ヘッド

Info

Publication number: JP3110252U
Application number: JP2005000508U
Authority: JP
Inventors: 和男大石; 和義津田
Original assignee: Nippon Hume Corp
Current assignee: Nippon Hume Corp
Priority date: 2005-02-04
Filing date: 2005-02-04
Publication date: 2005-06-16
Anticipated expiration: 2011-02-04

Abstract

【課題】
正回転時のみならず、逆回転時にも好適に地盤中の土砂を掘削可能なオーガ掘削装置用掘削ヘッドの提供。
【解決手段】
回転支軸の下端に着脱可能に固定される中心軸１１と、中心軸１１の周囲に配置された螺旋状のスパイラル翼１２，１３とを備え、下端に掘削ビットが固定されたオーガ掘削装置用掘削ヘッド１０において、掘削ビットには、スパイラル翼１２による排土がなされる方向の回転、即ち正回転時に掘削可能な向きに固定させた正回転用掘削ビット２６ａ〜２６ｄと、逆回転時に掘削可能な向きに固定させた逆回転用掘削ビット２７，２７とを使用する。
【選択図】図３

Description

本考案は、主に既設杭を地中に設置する既製杭の埋め込み工法に使用されるオーガ掘削装置用掘削ヘッドに関する。

従来、既製杭埋め込み方法として、下端に掘削用ビットを固定した掘削ヘッドを使用するオーガ掘削装置により掘削土砂を排出しつつ地中を掘削して既製杭挿入孔を地中に形成し、その既製杭挿入孔内に既製杭を挿入する所謂プレボーリング工法や、下端に掘削ヘッドを取り付けたスパイラルオーガを予め既製杭に挿入しておき、オーガを旋回させて、既製杭の下端より下側を掘削ビットにより掘り進めるとともに、既製杭内を通して排土しつつ既製杭を地中に圧入する中掘り工法が知られている。

しかし、これらの工法では、何れも既製杭の沈設に際し、掘削土砂が排出され、その排出された土砂の処理が必要であり、その用地確保等の問題があった。

そこで、図４に示すように、正回転時に中心軸１の周囲に螺旋状に配置されたスパイラル翼２，２の外周縁より内側に入り込み、逆回転時にスパイラル翼２，２の外周縁より所定長さだけ半径方向に突設される拡大ビット３，３を有する掘削ヘッド４を使用し、この掘削ヘッド４を逆回転させつつ地中に押し込むことにより、掘削ヘッド４周辺の土砂を下又は側方に押し退けて無排土により杭挿入孔５を形成し、高密度の粘土質地層等、土砂を押し退けることができない地層部のみ、掘削ヘッド４を正回転させてスパイラル翼２，２により揚土させつつ杭挿入孔を形成する既製杭の埋め込み工法が開発され、この工法によれば、排出される土砂の量を最小限に抑えつつ、既製杭を埋め込むことができるようになっている。

尚、既製杭６の下端縁には、拡大ビット係止用突起７，７を設けてもよく、この沈降に際し拡大ビット３，３が突出位置に直立されるとこれが拡大ビット係止用突起７，７に当接して既製杭６を共動回転させる。これによって既製杭６は旋回され、既製杭６の外周面と土砂を縁切りされながら地盤中に沈降される。

しかし、上述の如き従来の技術では、掘削ヘッドの下端に、掘削用ビットが同じ方向、即ち正回転時に掘削可能な向きに固定され、逆回転時、即ち無排土により杭挿入孔を形成する際には、掘削ビットの背側（刃とは反対側の部分）により周囲の土砂を押し退けるようにしているため、逆回転で掘削ヘッドを押し下げる際に、掘削ヘッドの先端部が土砂より受ける抵抗、即ち掘削ビットの背側部分が受ける土砂抵抗が大きいと土砂を押し退けられず、作業不能となる場合があるという問題があった。

そこで、本考案は、上述の従来技術の問題を鑑み、逆回転時にも好適に地盤中の土砂を掘削して抵抗を少なくすることができるオーガ掘削装置用掘削ヘッドの提供を目的とする。

上述の如き従来の問題を解決し、所期の目的を達成するための請求項１に記載の考案は、回転支軸の下端に着脱可能に固定される中心軸と、該中心軸の周囲に配置された螺旋状のスパイラル翼とを備え、下端に掘削ビットが固定されたオーガ掘削装置用掘削ヘッドにおいて、前記掘削ビットには、前記スパイラル翼による排土がなされる方向の回転、即ち正回転時に掘削可能な向きに固定させた正回転用掘削ビットと、逆回転時に掘削可能な向きに固定させた逆回転用掘削ビットとを使用するオーガ掘削装置用掘削ヘッドであることを特徴とする。

請求項２に記載の考案は、請求項１の構成に加え、前記正回転時に前記スパイラル翼の外周縁より内側に入り込み、前記逆回転時に前記スパイラル翼の外周縁より所定長さだけ半径方向に突出される拡大ビットを備えたことを特徴とする。

請求項３に記載の考案は、請求項２の構成に加え、前記拡大ビットは、逆回転時に掘削可能な向きに固定された拡大ビット用刃を備えたことを特徴とする。

請求項４に記載の考案は、請求項１、２又は３の構成に加え、前記スパイラル翼の螺旋の傾斜角度が、少なくとも下端部分が中心軸と直交する平面に対して１０°〜３０°であることを特徴とする。

本考案に係るオーガ掘削装置用掘削ヘッドは、回転支軸の下端に着脱可能に固定される中心軸と、該中心軸の周囲に配置された螺旋状のスパイラル翼とを備え、下端に掘削ビットが固定されたオーガ掘削装置用掘削ヘッドにおいて、前記掘削ビットには、前記スパイラル翼による排土がなされる方向の回転、即ち正回転時に掘削可能な向きに固定させた正回転用掘削ビットと、逆回転時に掘削可能な向きに固定させた逆回転用掘削ビットとを使用することにより、ヘッドを逆回転させ無排土により掘削を行う際の抵抗が低減され、好適に掘削することができる。

前記正回転時に前記スパイラル翼の外周縁より内側に入り込み、前記逆回転時に前記スパイラル翼の外周縁より所定長さだけ半径方向に突出される拡大ビットを備えたことによって、埋め込まれる杭の外径よりも広い範囲について土砂を掘削撹乱しつつ側方に押し退けることができる。

前記拡大ビットは、逆回転時に掘削可能な向きに固定された拡大ビット用刃を備えたことによって、埋め込まれる杭の外径よりも広い範囲について土砂を掘削撹乱しつつ側方に押し退ける際の抵抗を低減することができる。

前記スパイラル翼の螺旋の傾斜角度が、少なくとも下端部分が中心軸と直交する平面に対して１０°〜３０°であることによって、掘削ヘッドを逆転させて無排土による杭沈降作業をおこなう際に、スパイラル翼の間からの土砂の上昇が好適に抑制され、無排土沈降が効果的に行われる。

次に、本考案に係るオーガ掘削装置用掘削ヘッドの実施の形態を図に基づいて説明する。尚、上述の従来例と同一の部分には、同一符号を付して説明を省略する。

図１は本考案に係る掘削ヘッド１０の概略構成を示しており、この掘削ヘッド１０は、中心軸１１と、該中心軸１１の外周に一対のスパイラル翼１２，１３とを備え、中心軸１１及び各スパイラル翼１２，１３の下端に掘削ビットが固定されている。

また、中心軸１１の上端には、オーガ掘削装置の回転支軸１４の下端の継手１５に嵌合されてこれに連結される継手１６が備えられ、掘削ヘッド１０は、オーガ掘削装置の動力が伝達され、回転するようになっている。

更に、この掘削ヘッド１０には、スパイラル翼１２，１３の外周より更に外側に突出する拡大ビット１７，１７が備えられている。

中心軸１１の中心には回転支軸１４の中心孔１８と連通する中心孔１９が貫通開口され、その下端に液剤吐出口２０が開口されている。

スパイラル翼１２，１３は、鋼製の帯状材を中心軸１１の外周にその帯状の幅方向を半径方向に向けて螺旋状に巻きつけた形状をしており、その螺旋方向の傾斜角度は回転させないで土中に押し込んだ際に、土砂が螺旋に沿って移動し難いように、中心軸１１を直立させた際の水平方向に対する角度、即ち中心軸１１と直交する面に対する角度ａが１０〜３０°程度となるように設定されている。尚、この角度はスパイラル翼１２の下端側が小さく上端側に至るに従って大きく、即ち、スパイラル翼１２は、下端側のピッチを狭く、上端側のピッチを大きくするようにしてもよい。

拡大ビット１７は、中心軸１１を中心にして互いに対称な位置に備えられており、スパイラル翼１２の外周縁を中心軸１１側に切り欠いた部分に挿入されてこれと一体に固着された枢支金具２１に回動自在に支持されている。

また、拡大ビット１７には、側縁に拡大ビット用刃２２が固着され、逆回転時、即ち拡大ビット１７がスパイラル翼１２外縁部より突出した際に、掘削ヘッド１０の回転に伴って地中の土砂を掘削するようになっている。

枢支金具２１は、互いに平行配置された一対の平行片部２３，２３と、両平行片部２３，２３の端部間に架け渡された背片部２４とを備え、両平行片部２３，２３間に拡大ビット１７の基端部が挿入され、両平行片部２３，２３及び拡大ビット１７に枢軸２５を上下方向に貫通させることにより、拡大ビット１７を、枢軸２５を中心にして回動可能に支持させている。

また、枢支金具２１の背片部２４の内側面が、拡大ビット１７が掘削ヘッド１０の回転半径方向に起立した際のストッパーとなっており、拡大ビット１７はその側面がストッパーに当接してオーガ回転半径方向に直立した状態の位置から略９０°程度ストッパーとは反対方向の位置のオーガ回転円周方向に倒れた状態の位置までの間を水平方向に自由に回動できるようになっている。

また、枢支金具２１は、掘削ヘッド１０の揚土方向の回転、即ち該オーガ掘削ヘッド１０を回転させることによりスパイラル翼１２によって土砂が上昇方向に移動される方向の回転（本明細書ではこの方向の回転を正回転とし、これと逆方向の回転を逆回転とする）方向側に背片部２４を向けて固定されており、従って、土中において、掘削ヘッド１０を逆回転させることにより、土砂の抵抗によって図２（ａ）に示すように拡大ビット１７が半径方向に直立した突出状態位置に動作され、回転方向背面側がストッパーに当接して突出状態が維持されるようになっている。

これとは逆に掘削ヘッド１０を土中において正回転させると、図２（ｂ）に示すように拡大ビット１７，１７は土砂の抵抗によって回転円周方向に倒され、スパイラル翼１２より中心側に倒れた収納状態位置に回動されるようになっている。

掘削ビットには、図３に示すように、正回転時用掘削ビット２６ａ〜２６ｄ及び逆回転時用掘削ビット２７，２７の２種類の掘削ビットを使用し、掘削ヘッド１０を正回転させた時には正回転時用掘削ビット２６ａ〜２６ｄで地盤を掘削し、逆回転させた際には逆回転時用掘削ビット２７，２７で地中を掘削するとともに、正回転時用掘削ビット２６ａ〜２６ｄの背側部分によって逆回転時用掘削ビット２７，２７に掘削、撹乱されて緩んだ土砂を下又は側方に押し退けるようになっている。このようにすることにより、逆回転時の土砂の抵抗が低減されるようになっている。

正回転時用掘削ビット２６ａ〜２６ｄは、スパイラル翼１２，１３の下端部又は中心軸１１の下端部に刃先を正回転時に掘削可能な向きに向けて突設されている。

各正回転時用掘削ビット２６ａ〜２６ｄは、中心軸１１の直径方向線状にそれぞれ刃先を正回転方向、即ち図中の半時計回り方向に向けて配置され、正回転用掘削ビット２６ａ，２６ｂが半径方向に互いに間隔を置いて、一方２６ａをスパイラル翼外縁部に、他方２６ｂを中心軸１１に配置され、正回転用掘削ビット２６ｃ，２６ｄは、１８０°回転した位置における両正回転用掘削ビット２６ａ，２６ｂ間に挟まれる配置に固定し、満遍なく掘削できるようにしている。

一方、各逆回転用掘削ビット２７，２７は、正回転用掘削ビット２６ａ，２６ｂの背側に配置され、該正回転用掘削ビット２６ａ，２６ｂと逆方向、即ち、逆回転方向に向けて固定されている。

正回転用掘削ビット２６ａ〜２６ｄ及び逆回転用掘削ビット２７は、それぞれ中心軸１１と直交する平面に対して立てた状態に固定され、地中の土砂に対し好適に掘削できるようになっている。

このように構成された掘削ヘッド１０は、前述した図４に示す従来工法に使用する掘削ヘッド４に代えて使用し、掘削ヘッド１０を逆回転させつつ掘削ヘッド１０を地盤中に押し込み、無排土により既製杭６が挿入される杭挿入孔５を形成する。

この時、掘削ヘッド１０の回転方向は、スパイラル翼１２による揚土方向の回転とは逆であるため、地盤中の土砂は揚土されず、逆回転用掘削ビット２７，２７により掘削して地盤を撹乱しつつ、その撹乱された土砂を正回転用掘削ビット２６ａ〜２６ｄの背側部分により下方及び水平方向に押し退けるようになっている。尚、この掘削ヘッド１０は、逆回転方向で掘削可能な逆回転時用掘削ビット２７，２７を備えたことにより、逆回転掘削時の土砂の抵抗が低減され、スムーズに掘削できるようになっている。

そして拡大ビット１７，１７が地盤に達する位置まで降下されると、図２（ａ）に示すように拡大ビット１７，１７は、土砂の抵抗によって突出位置に起立され、既製杭６の外周より広い範囲の円形に地盤を掘削撹乱するととともに水平方向に押しやる。このようにして既製杭６の下端下に、地盤を撹乱して緩め、一部の土砂を下及び側方に押しやった杭挿入孔５が形成される。

このようにして形成された杭挿入孔５内に、既製杭６を掘削ヘッド１０の降下と共に降下させ順次地盤中に沈降させる。この時、スパイラル翼１２の螺旋方向の角度が水平に対して１０〜３０°程度であるために、既製杭の下端開口は掘削ヘッド１０によって施栓された状態となり、既製杭６は下端から土砂が入り込まない状態で沈降される。

尚、既製杭の下端縁には、拡大ビット係止用突起を設けてもよく、この沈降に際し拡大ビット１７，１７が地盤に達して突出位置に直立されるとこれが拡大ビット係止用突起に当接して既製杭を共動回転させる。これによって既製杭は旋回され、既製杭の外周面と土砂を縁切りされながら地盤中に沈降される。

また、既製杭の必要沈降深さが浅い場合や、地盤の条件によって既製杭を旋回させなくても容易に沈降が可能な場合は拡大ビット係止用突起を用いない既製杭を使用してもよい。

このようにして無排土沈降作業を続行し、途中でこの無排土沈降作業が困難な地盤に到達した際には、掘削ヘッド１０の回転を正回転に切り換える。掘削ヘッド１０を正回転させると、図２（ｂ）に示すように拡大ビット１７，１７は土砂の抵抗によって収納位置に倒れ、掘削ビット２６ａ〜２６ｄによって地盤が掘削され、掘削土砂はスパイラル翼１２によって揚土され、既製杭内に押し上げられ、回転支軸を構成している揚土用スパイラルオーガによって土砂を押し上げつつ既製杭を圧入し、中堀沈降作業によって沈降させる。

以上のように、沈降途中の地盤条件に応じて、無排土沈降作業及び中堀沈降作業を使い分けて、所望の深さまで沈降させた後、杭下の先端処理を行う。先端処理は例えば、打撃法或いはセメントミルク等の硬化剤を中心孔を通じて土中に注入し掘削ヘッド１０のみを降下させて杭下の撹乱土砂内に固化剤を混合して固化させる方法を用いる。

このようにして、本考案に係る掘削ヘッド１０を使用することにより、排出される土砂の量を最小限に抑えつつ既製杭を地中に埋め込むことができ、しかもヘッドの逆回転時、即ち無排土沈降作業においても逆回転時用掘削ビットを備えたことによって、土砂の抵抗が低減され、好適に作業を行うことができる。

本考案に係るオーガ掘削装置用掘削ヘッドの一例を示す側面図である。（ａ）は正回転時における図１に示す掘削ヘッドのＡ-Ａ線矢視図、（ｂ）は逆回転時における同Ａ-Ａ線矢視図である。図１に示す掘削ヘッドの底面図である。従来の既製杭埋め込み工法の状態を示す断面図である。

符号の説明

１０掘削ヘッド
１１中心軸
１２，１３スパイラル翼
１４回転支軸
１５，１６継手
１７拡大ビット
１８，１９中心孔
２０液剤吐出口
２１枢支金具
２２拡大ビット用刃
２３平行片部
２４背片部
２５枢軸
２６ａ〜２６ｄ正回転用掘削ビット
２７逆回転用掘削ビット

Claims

回転支軸の下端に着脱可能に固定される中心軸の周囲に螺旋状配置にスパイラル翼を備え、下端に掘削ビットが固定されたオーガ掘削装置用掘削ヘッドにおいて、
前記掘削ビットには、前記スパイラル翼による排土がなされる方向の回転、即ち正回転時に掘削可能な向きの正回転用掘削ビットと、逆回転時に掘削可能な向きの逆回転用掘削ビットとを使用するオーガ掘削装置用掘削ヘッド。
前記正回転時に前記スパイラル翼の外周縁より内側に入り込み、前記逆回転時に前記スパイラル翼の外周縁より所定長さだけ半径方向に突出される拡大ビットを備えた請求項１に記載のオーガ掘削装置用掘削ヘッド。
前記拡大ビットは、逆回転時に掘削可能な向きの拡大ビット用刃を備えた請求項２に記載のオーガ掘削装置用掘削ヘッド。
前記スパイラル翼の螺旋の傾斜角度が、少なくとも下端部分が中心軸と直交する平面に対して１０°〜３０°である請求項１、２又は３に記載のオーガ掘削装置用掘削ヘッド。