JP3428917B2 - オーガスクリューおよびそれを用いた掘削工法 - Google Patents

オーガスクリューおよびそれを用いた掘削工法

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【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、建築、土木分野に
おける基礎工事として、縦孔掘削を行うオーガスクリュ
ー関し、特に掘削した土砂を掘削孔壁に圧密することが
可能な機能を備えたオーガスクリューに関するものであ
る。
【0002】
【従来の技術】オーガスクリューによる掘削は、建築物
の基礎となるH型鋼などの土留親杭を建込むための縦孔
掘削や、掘削地点の土質を改良すること等を目的として
行われる。このような目的の中で、特に大深度の縦孔を
掘削するオーガスクリューとして、掘削した土砂を地上
に排出することなく、現に掘削しているその最中に、掘
削孔壁に圧密するようなオーガスクリューが知られてい
る。その例として、特公昭59ー38394号公報に示
されるものがあり、図7はその概要図である。
【0003】図7のオーガスクリューは、螺旋板31外
縁部に圧密板32を備えたものである。これによれば、
前記圧密板32により、土砂は掘削孔壁に圧密されるこ
とになる。また、同図に示すように、攪拌翼33がオー
ガシャフト34周縁に設けられているため、掘削土砂を
オーガシャフト34先端から放出されるベントナイト液
等と混練りすることができ、圧密される土砂として適当
な性質をもつものを掘削中に提供することができる。さ
らに、このオーガシャフトではオーガシャフト34上方
部が下方部よりも径の大きい段付きのものとされてい
る。これは、地表付近に揚土された土砂を最終的に、掘
削孔壁に圧密するためのものである。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】圧密掘削工法において
は、掘削作業後に挿入される支柱等を強固に支持すると
いう観点から、圧密された掘削孔壁及びその周囲の土質
のボイド率を圧密限界まで低減させることが望ましい
が、これに供される前出従来例のオーガスクリューで
は、その圧密板が固定式となっているため、例えばロー
ム層のようなボイド率の高い土質では、限界までの圧密
が困難となる場合がある。
【0005】また、ローム層用、砂礫層用というように
目的別にオーガスクリューを分けることは可能である
が、その分オーガスクリュー本体のコストが上積みされ
る、数本のオーガスクリューを保管できる場所が必要と
なる、作業地の土質が不明の場合は複数のオーガスクリ
ューを運搬しなければならず、搬送コストが余分にかか
る等の問題がある。
【0006】本発明の目的は、このような前出従来例の
不都合を解消し、土質に適したオーガスクリューを安価
に提供し、なおかつ限界付近まで圧密された強固な掘削
孔壁を実現させることにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】請求項1のオーガスクリ
ューは、先端にカッターヘッドを装着したオーガシャフ
トの周りの前記カッターヘッド上方位置に断続的に螺旋
翼を設けると共に、前記オーガシャフト周面から離れ、
かつ前記オーガシャフト中心からの径が掘削作業時正転
方向と逆方向に漸次増大するように湾曲した圧密板を着
脱可能に取り付け、該圧密板はオーガシャフト軸直角視
で略平行四辺形をなし且つその上辺及び下辺は前記螺旋
翼と同じ傾きをもつように形成し、前記螺旋翼と前記圧
密板とを前記オーガシャフトの軸方向に交互に配置した
ことを特徴とし、土質に応じて圧密板を選択使用するこ
とができる。また、掘削土砂の攪拌と圧密板外側への土
砂供給が十分行われ、良好な圧密孔壁を実現することが
できる。請求項2のオーガスクリューは、前記オーガシ
ャフト下端部の、螺旋翼及び圧密板が配置されない範囲
に、連続的な螺旋板を形成したことを特徴とし、カッタ
ーヘッド部で粉砕された土砂をスムーズに上昇させ圧密
板付近に供給することが可能である。請求項3の掘削工
法は、請求項1または2記載のオーガスクリューを用
い、これに延長シャフトを継ぎ足して圧密孔壁を構築し
ながら掘削することを特徴とし、排出土砂を微量に抑え
て、崩落しにくい掘削孔壁を大深度まで連続作業で実現
することができる。
【0008】
【発明の実施の形態】以下、図1から図6を参照して本
発明の実施形態を詳細に説明する。図1から図3は本発
明の第1実施形態を示す。図1において、オーガシャフ
ト1の下端には、先端にカッタービット3を備えたカッ
ターヘッド2を取り付け、オーガシャフト1の周上には
下端から連続的に一周程度の螺旋板4を形成し、その上
方位置に螺旋板4と同様の傾きをもつ螺旋翼5をオーガ
シャフト軸線視で中心角120度おき、等ピッチで断続
的に形成し、隣接する螺旋翼5の相互間には同軸線視で
空隙11を設ける。また螺旋翼5は数枚ずつオーガシャ
フト1の軸方向に間隔をあけて配置されており、これら
の螺旋翼群の間に圧密板6aを取り付けるためのブラケ
ット7を配置する。すなわち、螺旋翼5と、圧密板6a
は周上3箇所でオーガシャフト1の側面に沿って軸方向
一直線上に並び、その列の間に前記空隙11が配置され
ることになる。
【0009】次に第1実施形態の圧密板6aについて説
明する。圧密板6aの形状は図1に示すオーガシャフト
軸直角視では略平行四辺形であり、その側辺はオーガシ
ャフト軸線に平行、上辺及び下辺は前述螺旋翼5とほぼ
同じ傾きをもつ。また湾曲している圧密板6aの形状は
オーガシャフト軸線視の図2に示すように、オーガシャ
フト1の中心からの径が正転時(本図では矢印で示す右
回り)の前端部で最小、後端部で最大、その間で漸次変
化する。すなわち掘削正転時、各圧密板6aの前半部分
に掘削孔壁9との間隙10が形成されることになる。圧
密板6aの背面には、ボルト挿通穴12を備えた板材1
3が接合されており、この板材13とオーガシャフト1
に固定されているブラケット7をボルト8で連結するこ
とにより、圧密板6aはオーガシャフト1に対して着脱
可能となっている。
【0010】一方図3は本発明のオーガスクリューを取
り付けた掘削機の全体概要である。掘削作業車21はウ
ィンチ22、支柱23を備え、支柱23の上端にはトッ
プシーブ25を設けると共に、駆動部27が昇降する際
のガイドとなるガイドパイプ24を固定する。駆動部2
7はワイヤ26によりトップシーブ25を経由してウィ
ンチ22に連結され、ウィンチ22の作動によって昇降
可能となっている。駆動部27は油圧等により回転トル
クを発生し、そのトルクは駆動部の下端に連結される棒
状体28及び延長シャフト30を介してオーガシャフト
1へ伝達される。
【0011】次に本発明オーガスクリューの作用と使用
方法について説明する。掘削作業はまず駆動部27下端
の連結部29にオーガシャフト1を直接連結して開始す
る。この状態でウィンチ22を作動させてワイヤ26を
開放して行くと駆動部27はその自重で下降し、オーガ
シャフト1の下端に取り付けられているカッターヘッド
2が掘削を行おうとしている地面に押しつけられ、さら
に駆動部27を作動させてオーガシャフト1に回転トル
クを与えると、先端のカッタービット3によって掘削が
開始される。駆動部27をガイドパイプ24に沿って徐
々に下降させることで掘削孔が次第に深くなって行く。
【0012】掘削が進行し、ある程度の深さになると、
螺旋板4及び螺旋翼5の作用により掘削土砂は上昇する
と同時に攪拌され、圧密板6aと掘削孔壁9との間に形
成される間隙10に入り込む。さらに圧密板6aのオー
ガシャフト中心からの径が徐々に変化していることの作
用によって土砂は壁面に押圧され圧密が進行する。その
結果として壁面及びその周囲の土壌ボイド率が低減さ
れ、掘削孔壁9が強固になって行く。ほとんどの掘削土
砂はこのようにして掘削孔周囲にとどまるため、地上に
排出しなければならない土砂は皆無か、極く僅かとな
る。
【0013】カッターヘッド2の先端に取り付けられて
いるカッタービット3の作用により、玉石や転石混じり
の地層でもこれらを破砕することができ、前述のように
掘削土砂をほとんど排出しない作用と相まって、効率的
な連続掘削が可能である。
【0014】オーガシャフト1のみで所定掘削深度に到
達しない場合には、図3に示すように棒状体28を使用
し、さらには延長シャフト30を棒状体28とオーガシ
ャフト1との間に継ぎ足すことでこれが可能となる。そ
れぞれの連結部29は多角形の印籠結合を利用しピンを
通して抜け止めとする。
【0015】図4から図6は本発明に関する第2の実施
形態を示す。図4は前記本発明の第1実施形態とは異な
る形状の圧密板6bをオーガシャフト1に取り付けた状
態のオーガシャフト軸直角視形状、図5はオーガシャフ
ト軸線視形状を示している。ここで前出圧密板6aとの
相違点は軸直角視において圧密面の軸方向長さが長いこ
と、そして幅も広いことであり、軸線視では湾曲した圧
密面がオーガシャフト軸中心となす角度が圧密板6aよ
りも大きいこととして表現される。この相違点により本
圧密板6bは攪拌中の掘削土砂をより確実に捕捉するこ
とができ、その結果圧密板6aより高い圧密効果が得ら
れる。但し土壌には圧密限界があるため全てに使用でき
るわけではなく、本圧密板はローム層のようなボイド率
が比較的高い土壌の掘削に適している。
【0016】また図6はさらに第3の実施形態に係る圧
密板6cを示している。圧密板6aとの相違点はオーガ
シャフト中心から圧密板6cまでの径がより大きいこと
であり、カッターヘッド2による掘削穴径との相違によ
って、より高い圧密状態を実現することができる。これ
も前述圧密板6bと同様、ボイド率の高い土壌の掘削に
適している。
【0017】例えば圧密板6aから6bへの交換は、ボ
ルト8を弛めて圧密板6aを脱離した後、圧密板6bを
組み付け、ボルト8を再び締め付けることにより容易に
完了する。
【0018】また掘削現地の地下土壌が不明の場合に
は、1本のオーガシャフトと共に交換用圧密板を運搬
し、試掘後に必要に応じて交換することも可能である。
【0019】
【発明の効果】以上説明したように請求項1のオーガス
クリューを用いれば、掘削孔壁を圧密強化する圧密板が
着脱可能であるから、土質に応じた圧密板を使用するこ
とができ、限界付近までの圧密が可能となり、その結果
として強固な掘削孔壁を実現することができる。必要と
されるオーガシャフトは1本であり、圧密板の違いによ
り複数のオーガスクリューを取り揃える場合と比較し
て、オーガスクリュー自体のコスト低減、保管場所の節
約、現地までの運搬コストの低減などの効果が見込まれ
る。また、圧密板が破損した場合でも、圧密板だけを新
品に交換すればよく、一体型のオーガスクリューに対し
てメンテナンス費が軽減される効果もある。圧密掘削工
法の特性として、掘削孔壁の崩落を防止できるほか、排
出される掘削土砂は皆無か極く僅かであり、残土処理が
容易であるのはもちろん、玉石や転石を含む地層であっ
ても連続作業による効率的な掘削が可能である。また請
求項3の掘削工法によれば、掘削深度に応じて延長シャ
フトを使用することで大深度掘削も可能であり、この場
合でも前述のような掘削孔壁の強固性や残土処理の容易
性は同様である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明第1実施形態の正面図である。
【図2】本発明第1実施形態のオーガシャフト軸線視図
である。
【図3】本発明オーガスクリューを取り付けた掘削機の
全体図である。
【図4】本発明第2実施形態の正面図である。
【図5】本発明第2実施形態のオーガシャフト軸線視図
である。
【図6】本発明第3実施形態のオーガシャフト軸線視図
である。
【図7】オーガスクリューの従来例を示す正面図であ
る。
【符号の説明】 1 オーガシャフト 2 カッターヘッド 3 カッタービット 4 螺旋板 5 螺旋翼 6a、6b、6c 圧密板 7 ブラケット 8 ボルト 9 掘削孔壁 10 間隙 11 空隙 12 ボルト挿通穴 13 板材 27 駆動部 28 棒状体 29 連結部 30 延長シャフト
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) E21B 7/26 E21B 7/00

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 先端にカッターヘッドを装着したオーガ
    シャフトの周りの前記カッターヘッド上方位置に断続的
    に螺旋翼を設けると共に、前記オーガシャフト周面から
    離れ、かつ前記オーガシャフト中心からの径が掘削作業
    時正転方向と逆方向に漸次増大するように湾曲した圧密
    板を着脱可能に取り付け、該圧密板はオーガシャフト軸
    直角視で略平行四辺形をなし且つその上辺及び下辺は前
    記螺旋翼と同じ傾きをもつように形成し、前記螺旋翼と
    前記圧密板とを前記オーガシャフトの軸方向に交互に配
    置したことを特徴とするオーガスクリュー。
  2. 【請求項2】 前記オーガシャフト下端部の、螺旋翼及
    び圧密板が配置されない範囲に、連続的な螺旋板を形成
    したことを特徴とする請求項1に記載のオーガスクリュ
    ー。
  3. 【請求項3】 請求項1または2記載のオーガスクリュ
    ーを用い、これに延長シャフトを継ぎ足して圧密孔壁を
    構築しながら掘削することを特徴とする掘削工法。
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