JP3110253U

JP3110253U - オーガ掘削装置用掘削ヘッド

Info

Publication number: JP3110253U
Application number: JP2005000509U
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】
施工箇所の土質に影響されず、安価且つ迅速に施工することを可能とするオーガ掘削装置用掘削ヘッドの提供。
【解決手段】
回転支軸１２の下端に着脱可能に固定される中心軸１１の外周に螺旋状配置にスパイラル翼１４，１４を支持させ、正回転時にスパイラル翼１４，１４の外側縁より内側に入り込み、逆回転時にスパイラル翼１４，１４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２３，２３を備えるとともに、中心軸１１の半径方向外側に向けて流体を高圧で噴射する高圧噴射ノズル２１，２１を備え、下端に掘削ビット１５，１５…を固定している。
【選択図】図１

Description

本考案は、既製杭を埋め込む中堀工法。特にＳＴＪ（ＳｕｐｅｒＴｗｉｎＪＥＴ）工法に使用するオーガ掘削装置用掘削ヘッドに関する。

従来、プレキャストコンクリート杭や鋼管杭等の筒型の既製杭の埋め込み工法として中掘り工法が知られており、この中掘り工法の一つにＳＴＪ（ＳｕｐｅｒＴｗｉｎＪｅｔ）工法がある。

この工法に使用される掘削ヘッド１は、図５に示すように、回転支軸２の下端に着脱自在に固定された中心軸３の外周に螺旋配置のスパイラル翼４，４を備え、下端に掘削ビット５，５…が固定されるとともに、中心軸の下端部に半径方向外側に向けた一対の高圧噴射ノズル６，６が設置されている。

この掘削ヘッド１を使用した工法は、下端に掘削ヘッド１を固定したスパイラルオーガを予め既製杭７の中に挿入しておき、オーガを旋回させて、既製杭７の下端より下側で、掘削ビット５，５…により掘り進めるとともに、高圧噴射ノズル６，６より半径方向外向きに高圧水を噴射して掘削孔の内周縁部を破砕攪拌し、そこに既製杭７を圧入するようになっている。

また、所定の深さに到達したら、掘削ヘッド１の高圧噴射ノズル６，６より高圧水を噴射し支持層８を掘削し、既製杭７の外径よりも大きい拡径部９を形成した後、掘削ヘッド１の回転を低速に切換え、セメントミルク等の固化剤を高圧噴射ノズルから２方向へ高圧噴射させながら、掘削ヘッド１を引き上げ、既製杭７の下側に該既製杭７の外径よりも大きい拡径球根を成形する。

このようなＳＴＪ工法では、施工時の騒音や振動を抑えることができ、また、確実に拡径球根を成形することができ、更に、迅速に施工することができるという長所がある。

しかし、上述の如き従来のＳＴＪ工法では、支持層やその他の層の土質が硬質粘土等のように硬質である場合、高圧噴射ノズルより噴射される流体でその硬質の土砂を破砕攪拌することが困難であり、既製杭の圧入や拡径球根の成形が施工箇所の土質に影響されるという問題があった。

また、この工法の実施に際しては、対象地盤の土質を事前にボーリング等により調査し、必要な深さの範囲にこの工法に不適当な地層が存在しないかを確認する必要があり、先行する地盤調査に時間と費用を費やさなければならない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、施工箇所の土質に影響されず、安価且つ迅速に施工することを可能とす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の外周に螺旋状配置にスパイラル翼を支持させ、該スパイラル翼による排土がなされる方向の回転、即ち正回転時に前記スパイラル翼の外側縁より内側に入り込み、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るとともに、前記中心軸の半径方向外側に向けて流体を高圧で噴射する高圧噴射ノズルを備え、下端に掘削ビットを固定してな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ことを特徴とする。

請求項３に記載の考案は、請求項１又は２の構成に加え、中心軸の半径方向外側に向けて圧縮気体を噴射する気体噴射ノズルを備えたことを特徴とする。

本考案に係る拡径球根用掘削ヘッドは、回転支軸の下端に着脱可能に固定される中心軸の外周に螺旋状配置にスパイラル翼を支持させ、該スパイラル翼による排土がなされる方向の回転、即ち正回転時に前記スパイラル翼の外側縁より内側に入り込み、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るとともに、前記中心軸の半径方向外側に向けて流体を高圧で噴射する高圧噴射ノズルを備えたことにより、通常は正回転で高圧噴射ノズルのみを使用して施工を行うことによって施工時の騒音や振動を抑え、確実に拡径球根を成形することができ、一方、高圧噴射によって破砕攪拌することのできない硬質粘土層等を施工する際には、ヘッドを逆回転させて拡大ビットを突出させることによって好適に掘削ヘッド周辺の土砂を破砕攪拌することができる。

前記拡大ビットは、逆回転時に掘削可能な向きの拡大ビット用刃を備えたことにより、拡径部を好適に破砕攪拌することができる。

中心軸の半径方向外側に向けて圧縮気体を噴射する気体噴射ノズルを備えたことにより、掘削ヘッド周辺の掘削屑や土砂を吹き上げ、揚土する際の補助をすることができる。

次に、本考案に係るオーガ掘削装置用掘削ヘッドの実施形態を図に基づいて説明する。

図１〜図３は本考案に係る掘削ヘッド１０の概略を示しており、図中符号１１は掘削ヘッド１０の中心軸である。この中心軸１１は上端に回転支軸１２に連結させるための雄型連結部１３が備えられ、掘削ヘッド１０は、回転支軸１２を介して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。

この中心軸１１の周囲には、帯状の鋼板を螺旋状に成形した２枚のスパイラル翼１４，１４が一体に固着されている。

この両スパイラル翼１４，１４は螺旋ピッチを１８０度ずらせて互いに対称に設置されており、下端が中心軸１１の下端より下方に突出され、その両下端縁が回転軸心を通る１直線上にあり、且つ該回転軸心を中心にして互いに対称配置に設置されている。

この各スパイラル翼１４，１４の下縁及び中心軸１１の下端部には、それぞれの螺旋延長方向に向け、各々掘削ビット１５，１５…が突設されている。

また、中心軸１１の中心には、回転支軸１２の二重管１６と連通する二重管１７が挿通され、外側の圧縮気体管路１８が気体噴射ノズル１９に接続され、内側の高圧流体管路２０が高圧噴射ノズル２１，２１に接続されている。尚、図中符号２２は、液体吐出口であり、この吐出口２２よりセメントミルク等の固化剤を吐出することができ、また、高圧液体管路２０が高圧噴射ノズル２１，２１より逆流した土砂等により閉塞された際の洗浄口としても利用することができる。

各高圧噴射ノズル２１，２１は、中心軸１１の下端部に半径方向外側に向け、互いに中心線を介して対称配置に突設され、二重管１７の高圧流体管路２０を通して供給された水やセメントミルク（固化剤）等の流体をスパイラル翼１４の外周縁より掘削ヘッド１０周辺の土砂中に向けて高圧で噴射し、周囲の土砂を破砕攪拌するようになっている。

尚、高圧噴射ノズル２１，２１より流体が噴射される際には、噴射ノズル２１と同時に吐出口２２より下向き（軸に対して０〜４５度の角度）に流体を噴射し、ヘッド下方の土砂を破砕攪拌するようにしてもよく、また、吐出口２２を閉鎖させ、高圧噴射ノズル２１，２１のみから流体を噴射させるようにしてもよい。

気体噴射ノズル１９は、中心軸１１に高圧噴射ノズル２１，２１と直交する方向に向けて備えられ、ニ重管１７の圧縮気体管路１８を通して供給された低圧の圧縮空気等の気体を半径方向外側に向けて噴射し、掘削ビット１５による掘削屑や土砂を吹き上げ、その掘削屑や土砂を筒状の既製杭の中空部を通して地上に排土する際の補助手段として使用される。

また、掘削ヘッド１０の中腹部高さより梢下側には、両スパイラル翼１４，１４の一部を切り欠いて、その部分に拡大ビット２３，２３が備えられている。

この各拡大ビット２３は、スパイラル翼１４，１４の傾斜に合わせた形状に形成され、正回転時、即ちスパイラル翼１４により排土がなされる方向に回転する際には、スパイラル翼１４，１４の周縁より内側に入り込みスパイラル翼１４と連続して配置され、その一部を形成するようになっている。一方、逆回転時には、スパイラル翼１４の回転半径方向に起立されて先端がスパイラル翼１４の外周より突出するようになっている。

各拡大ビット２３，２３は、中心軸１１を介して互いに対称な位置に備えられており、スパイラル翼１４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２４に回動自在に支持されている。

また、拡大ビット２３には、側縁に拡大ビット用刃２３ａ，２３ａが固着され、逆回転時、即ち拡大ビット２３がスパイラル翼１４，１４の外周縁部より突出した際に、掘削ヘッド１０の回転に伴って掘削ヘッド１０の周辺の土砂を破砕攪拌するようになっている。

枢支金具２４は、互いに平行配置された一対の平行片部２５，２５と、両平行片部２５，２５の端部間に架け渡された背片部２６とを備え、両平行片部２５，２５間に拡大ビット２３の基端部が挿入され、両平行片部２５，２５及び拡大ビット２３に枢軸２７を上下方向に貫通させることにより、拡大ビット２３を、枢軸２７を中心にして水平方向に回動可能に支持させている。

また、枢支金具２４の背片部２６の内側面が、拡大ビット２３が掘削ヘッド１０がスパイラル翼１４の外周縁より突出した際のストッパーとなっており、拡大ビット２３はその側面がストッパーに当接してスパイラル翼１４の外周縁より突出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２４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１４，１４によって土砂が上昇方向に移動される方向の回転方向側に背片部２６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４（ａ）に示すように拡大ビット２３がスパイラル翼１４の外周縁より突出した状態の位置に動作され、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４（ｂ）に示すように拡大ビット２３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１４，１４の外周縁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。

このように構成される掘削ヘッド１０は、前述した従来のＳＴＪ工法に使用する掘削ヘッド１に代えて使用し、これを正回転させることによって掘削ビット１５，１５…によって地盤を掘削し、スパイラル翼１４，１４によって揚土させつつ、高圧噴射ノズル２１，２１より５０ｋｇｆ／ｃｍ^２〜１２０ｋｇｆ／ｃｍ^２の高圧水をスパイラル翼１４の外周縁より半径方向外側に向けて噴射して掘削孔の内周部を破砕攪拌して杭挿入孔を形成する。尚、このとき、拡大ビット２３は、図４（ｂ）に示すように、ストッパー部の移動後方側に倒され、スパイラル翼１４，１４の外周縁より内側に倒れ込んだ位置にあり、スパイラル翼１４，１４の一部を構成した状態にある。

そして、所定深さまで掘進した後、既製杭のした側に拡径球根を形成する。

この拡径球根を成形するに際し、成形する位置の地盤が噴射による掘削に適した地盤である場合には、そのまま正回転で掘削ヘッド１０を旋回昇降させつつ、上述の従来例と同様に、高圧噴射ノズル２１，２１より５０ｋｇｆ／ｃｍ^２〜１２０ｋｇｆ／ｃｍ^２の高圧水を噴射し支持層の掘削を行った後、掘削ヘッド１０の回転を低速に切換え、セメントミルク等の固化剤を１５０ｋｇｆ／ｃｍ^２〜２５０ｋｇｆ／ｃｍ^２で高圧噴射ノズル２１，２１から半径方向外側へ高圧噴射させて掘削ヘッド１０周辺の土砂を破砕攪拌しながら、掘削ヘッド１０を引き上げ、既製杭の下側に該既製杭の外径よりも大きい拡径球根を成形する。

一方、成形する位置の地盤が硬質粘土層等の高圧噴射によって破砕攪拌が困難な地盤である場合には、掘削ヘッド１０を逆回転させて昇降させる。これによって拡大ビット２３が図４（ａ）で示すように起立し、スパイラル翼１４，１４の外周より突出し掘削ヘッド１０の周囲の土砂を破砕攪拌することができる。その後、正回転で掘削ヘッド１０を旋回昇降させつつ、上述の従来例と同様に、高圧噴射ノズル２１，２１より高圧（１５０ｋｇｆ／ｃｍ^２〜２５０ｋｇｆ／ｃｍ^２）でセメントミルク等の固化剤を噴射しつつ、掘削ヘッド１０を引き上げ、既製杭の下側に該既製杭の外径よりも大きい拡径球根を成形する。

尚、逆回転時においては、拡大ビット２３による掘削ヘッド１０周辺の攪拌と、高圧噴射ノズル２１，２１よる固化剤の噴射とを同時進行させるようにしてもよい。

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。同上の掘削ヘッドの縦断面図である。同上の掘削ヘッドの底面図である。（ａ）は逆回転時の掘削ヘッドの状態を示すＡ-Ａ線矢視図、（ｂ）は同正回転時のＡ-Ａ線矢視図である。従来のオーガ掘削装置用掘削ヘッドの使用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回転支軸
１３雄型連結部
１４スパイラル翼
１５掘削ビット
１６，１７二重管
１８圧縮気体管路
１９気体噴射ノズル
２０高圧流体間路
２１高圧噴射ノズル
２２液体吐出口
２３拡大ビット
２４枢支金具
２５平行片部
２６背片部
２７枢軸

Claims

回転支軸の下端に着脱可能に固定される中心軸の外周に螺旋状配置にスパイラル翼を支持させ、該スパイラル翼による排土がなされる方向の回転、即ち正回転時に前記スパイラル翼の外側縁より内側に入り込み、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るとともに、前記中心軸の半径方向外側に向けて流体を高圧で噴射する高圧噴射ノズルを備え、下端に掘削ビットを固定してなる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１に記載のオーガ掘削装置用掘削ヘッド。
中心軸の半径方向外側に向けて圧縮気体を噴射する気体噴射ノズルを備えた請求項１又は２に記載のオーガ掘削装置用掘削ヘッド。