JP3497948B2 - 拡底孔施工用の掘削装置及び拡底孔施工方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明の技術分野は、軸径部
掘削用のローラカッタが取り付けられ回転駆動される掘
削装置本体と、掘削装置本体に揺動可能に軸支され拡底
径部掘削用のローラカッタを支持したローラカッタ支持
枠と、このローラカッタ支持枠を揺動させるための駆動
力を付与する駆動手段と、この駆動手段の駆動力をロー
ラカッタ支持枠に伝達してこれを揺動させる駆動力伝達
機構とを備えた拡底孔施工用の掘削装置に関する技術の
技術分野に属する。

【０００２】

【従来の技術】場所打ち杭等の縦穴を施工する工法とし
て、ケーシングを軸心を中心に揺動又は回転して貫入さ
せるオールケーシング工法、リバースサーキュレーショ
ン工法、アースドリル工法、深礎工法等が知られてい
る。そして、例えば、場所打ち杭で拡底杭を施工する場
合は、こうした工法により縦穴掘削後、拡底孔を掘削す
る。そして、その拡底孔に鉄筋コンクリートを打設して
拡底杭を造成し、拡底杭の拡底部を地盤に根入れする。
拡底孔の掘削は、場所打ち拡底杭の施工のためだけでな
く、ケーシングやケーソン（立坑構造物）を沈下する際
にこれらの沈下を容易にし、さらにはこれらの構築物の
基礎部を硬質地盤に根入れして基礎を安定させるために
も行われる。こうした硬質地盤に対して拡底孔の掘削が
行える拡底孔施工用の掘削装置としては、従来、実公平
８ー６８６４号公報に記載されている掘削装置が知られ
ている。この掘削装置は、概ね、次に示すような構造を
採用したものである。

【０００３】「回転駆動される中心管体と、この中心管
体の下端フランジ部の底部に取り付けられた全断面掘削
用パイロットローラカッタ、中心管体の下端フランジ部
の頂部に揺動可能に軸着された拡掘ローラカッタ用支持
枠と、この拡掘ローラカッタ用支持枠に自転可能に取り
付けられた一段の拡掘ローラカッタと、拡掘ローラカッ
タ用支持枠を揺動させるための駆動源となる液圧シリン
ダと、そのピストンロッドに軸着した摺動部材と、この
上端部を摺動部材に軸着し下端部を拡掘ローラカッタ用
支持枠の特に頂部に軸着したアームリンクとからなり、
液圧シリンダの上下方向の駆動力を、動力伝達機構とし
ての摺動部材及びアームリンクを介して拡掘ローラカッ
タ用支持枠の頂部に伝達してこれを揺動し、これによ
り、拡掘ローラカッタを外径側に拡開して拡底孔の掘削
を行うようにする。」

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】この実公平８ー６８６
４号公報に記載の従来の掘削装置は、拡底部の掘削をロ
ーラカッタで行うため、硬質地盤の掘削が容易に行えて
基本的には望ましいものであるが、その掘削装置の構造
を具体的にみると、改良すべき問題点がある。拡底基礎
部を施工する場合には、拡底基礎部が設定した地耐力
（地盤支持力）を常に安定的に確保できるようにして、
その信頼性を向上させることが必要である。すなわち、
拡底基礎部の施工の都度、地耐力にバラツキが生じると
いうように地耐力の評価が不安定になるようなことは避
けなければならない。そのためには、第１に、拡底部の
底面が常に同じ地層上に位置できるようにし、底面の一
部が硬質地盤上に位置し他の一部が軟質地盤に位置する
というようなことが起こりにくくしなければならない。
また、その場合でも、当然のことながら、無駄な掘削を
しないで、経済的に施工できるようにしなければならな
い。第２に、拡底孔内に掘削土砂の一部であるスライム
等の異物が残留すると地耐力に悪影響をおよぼすため、
その異物を容易に排除できるようにしなければならな
い。これらの要求に応えるためには、拡底部の底面に段
差のような凹凸が形成されることなく、拡底部の底面形
状をできるだけ平面に近い形状にすることが望ましい。

【０００５】しかるに、従来の掘削装置は、拡底孔の軸
径部を掘削する全断面掘削用パイロットローラカッタが
中心管体の下端フランジ部底面から下方に突出したパイ
ロットカッタ形状であり、しかも、拡底径部掘削用のロ
ーラカッタを支持した拡掘ローラカッタ用支持枠は、下
端フランジ部頂部に揺動可能に軸着されているため、こ
れにより掘削される拡底孔は、前記公報の図４に図示の
ように、軸径部が深い凹部をなし、拡底径部がその凹部
の上に形成されて段差のある形状となる。そのため、こ
の従来の掘削装置により、支持地盤としての硬質地盤上
に拡底孔を形成した場合、軸径部底面が硬質地盤上に位
置し拡底径部の一部又は全部が硬質地盤上層の軟質地盤
に位置するというようなことが起こり得る。こうした事
態の発生を避け拡底基礎部の信頼性を向上させるため、
拡底径部の最大径の個所を硬質地盤に確実に到達させる
ように、硬質地盤を余分に掘削すると、不経済になると
いう問題が生じる。また、拡底孔内のスライム等の異物
の除去をする場合には、通常、コンクリート打設用のパ
イプを利用して拡底孔の底部に沿って径方向に移動させ
ながら異物を吸引して行うが、拡底孔が前記公報の図４
に図示のように大きな段差のある不連続な形状のため、
こうした操作が行いにくく、特に拡底径部の底面に堆積
している異物を取り残す恐れが大きい。拡底孔の掘削
は、施工状況を直接確認することができず、しかも、不
確定要素の多い地中で行うため、以上のような問題が生
じる余地がきわめて大きい。

【０００６】本発明は、こうした従来の技術にみられる
問題を解消しようとするものであって、その技術課題
は、信頼性の高い拡底基礎部の施工が経済的に行える拡
底孔施工用の掘削装置や拡底孔施工方法を提供すること
にある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明のこうした技術課
題は、 １）回転駆動される掘削装置本体と、この掘削装置本体
のローラカッタ取付部材に取り付けられ拡底孔の軸径部
を掘削する軸径部掘削用のローラカッタと、拡底孔の拡
底径部を掘削する拡底径部掘削用のローラカッタと、掘
削装置本体に揺動可能に軸支され拡底径部掘削用のロー
ラカッタを支持するローラカッタ支持枠と、このローラ
カッタ支持枠を揺動させるための駆動力を付与する駆動
手段と、この駆動手段の駆動力をローラカッタ支持枠に
伝達してこれを揺動させる駆動力伝達機構とを備えた拡
底孔施工用の掘削装置において、ローラカッタ支持枠
を、ローラカッタ取付部材におけるローラカッタ取付面
より下方位置でかつ拡底孔の軸径部の最外周より内側位
置に揺動可能に軸支するとともに、ローラカッタ支持枠
が揺動した際に俯仰できるようローラカッタ取付部材を
くぐれるようにするための間隙を設けたこと、 ２）回転駆動される掘削装置本体と、この掘削装置本体
のローラカッタ取付部材に取り付けられ拡底孔の軸径部
を掘削する軸径部掘削用のローラカッタと、拡底孔の拡
底径部を掘削する拡底径部掘削用のローラカッタと、掘
削装置本体に揺動可能に軸支され拡底径部掘削用のロー
ラカッタを支持するローラカッタ支持枠と、掘削装置本
体に沿って設けられ上下方向に伸縮する油圧シリンダ
と、この油圧シリンダの下方で掘削装置本体に沿って摺
動し油圧シリンダの伸縮により下降上昇する摺動部材
と、上部を摺動部材に軸支し下部をローラカッタ支持枠
に軸支したアームリンクとを備え、油圧シリンダにより
摺動部材及びアームリンクを介してローラカッタ支持枠
を揺動させて拡底径部の掘削を行う拡底孔施工用の掘削
装置において、拡底径部掘削用のローラカッタを、拡底
径部の径方向の各部位を分担して掘削できるように複数
段設けてローラカッタ支持枠で支持するようにし、ロー
ラカッタ支持枠を、ローラカッタ取付部材におけるロー
ラカッタ取付面より下方位置でかつ拡底孔の軸径部の最
外周より内側位置に揺動可能に軸支するとともに、ロー
ラカッタ支持枠が揺動した際に俯仰できるようローラカ
ッタ取付部材をくぐれるようにするための間隙を設け、
少なくとも、拡底径部の径方向の最外周部位を掘削する
拡底径部掘削用のローラカッタを支持しているローラカ
ッタ支持枠にアームリンクを軸支する場合には、そのロ
ーラカッタ支持枠の背部で軸支するようにしたことこ
と、 ３）オールケーシング工法、リバースサーキュレーショ
ン工法等の縦穴を施工する工法により、縦穴の掘削を、
拡底孔の掘削開始予定位置まで行った後、請求項１、請
求項２又は請求項３の拡底孔施工用の掘削装置を用いて
拡底孔を掘削するようにしたこと、 ４）オールケーシング工法、リバースサーキュレーショ
ン工法等の縦穴を施工する工法により、縦穴の掘削を、
拡底孔の掘削開始予定位置を越えて拡底孔の掘削終了予
定位置まで行うことにより拡底孔の軸径部を掘削した
後、請求項１、請求項２又は請求項３の拡底孔施工用の
掘削装置を用いて、最外周の軸径部掘削用のローラカッ
タを縦穴でガイドしながら拡底孔の拡底径部を掘削し、
拡底孔を二段階に分けて掘削するようにしたこと、の何
れによっても達成される。

【０００８】 本発明の第１番目の発明は、前記１）の
ような技術手段を採用したことより、ローラカッタ支持
枠を軸支する場合に、ローラカッタ支持枠を、特に、ロ
ーラカッタ取付部材におけるローラカッタ取付面より下
方位置でかつ拡底孔の軸径部の最外周より内側位置に揺
動可能に軸支するとともに、ローラカッタ支持枠が揺動
した際に俯仰できるようローラカッタ取付部材をくぐれ
るようにするための間隙を設けているので、拡底孔の拡
底径部を掘削する際に、ローラカッタ支持枠をローラカ
ッタ取付面の下方位置まで倒すことにより、拡底径部底
面を、軸径部底面近くの下方位置に達するまで掘削する
ことができて、軸径部底面との間に段差がほとんど生じ
ないように連続的に形成することができる。その結果、
拡底孔の底面を水平に近い緩傾斜状態に形成することが
できて、信頼性の高い拡底基礎部の施工が行え、その場
合に、拡底基礎部を余分に掘削する必要がないため、そ
の施工が経済的に行える。本発明の第１番目の発明を具
体化する場合、特許請求の範囲の請求項２に記載のよう
に、拡底径部掘削用のローラカッタを、拡底径部の径方
向の各部位を分担して掘削できるように複数段設けてロ
ーラカッタ支持枠で支持するようにすれば、拡底径部の
最大拡径を無理なく拡大できて、大口径の拡底孔を掘削
することができる。本発明の第２番目の発明は、前記
２）のような技術手段を採用して、少なくとも、拡底径
部の径方向の最外周部位を掘削する拡底径部掘削用のロ
ーラカッタを支持しているローラカッタ支持枠にアーム
リンクを軸支する場合に、そのローラカッタ支持枠の背
部で軸支するようにしたので、ローラカッタ支持枠を大
きく揺動させても、アームリンクの軸支部やローラカッ
タ支持枠上部が孔壁に接触して干渉することはないた
め、拡底径部の最大拡径を更に拡大できるとともに、拡
底径部底面を一層水平に近い緩傾斜状態に形成すること
ができ、大口径の拡底孔を掘削することができる。こう
した拡底孔施工用の掘削装置に関する本発明の作用は、
同装置を使用するプロセスに相当し、一方、前記３）及
び４）の技術手段をそれぞれ採用した拡底孔施工方法に
関する本発明の第３番目及び第４番目の発明は、拡底孔
施工用の掘削装置を使用するプロセスに関する発明であ
るから、本発明の第３番目の発明及び第４番目の発明も
また、以上述べたと同様の作用を奏する。そして、特に
本発明の第４番目の発明では、オールケーシング工法、
リバースサーキュレーション工法等の縦穴を施工する工
法による縦穴の掘削を、拡底孔の掘削開始予定位置を越
えて拡底孔の掘削終了予定位置まで行うことにより拡底
孔の軸径部を掘削するようにしたので、拡底孔施工用の
掘削装置を使用して拡底孔を掘削する際、軸径部の掘削
をしなくても済み、その掘削装置を駆動する際の回転ト
ルクや押し付け力を軽減することができる。また、拡底
径部の掘削の際、その掘削に先立ち、軸径部掘削用の最
外周のローラカッタを、拡底径部の掘削進行個所に先行
する縦穴でガイドして位置決めしながら、掘削を進める
ことができるため、拡底孔の拡底径部を所期の位置に正
しく施工することができる。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、本発明が実際上どのように
具体化されるのかを示す拡底孔施工用の掘削装置の具体
化例を図１乃至図７に基づいて説明することにより、本
発明の拡底孔施工用の掘削装置及び拡底孔施工方法につ
いての発明の実施の形態を明らかにする。図１は、本発
明の第１具体化例の拡底孔施工用の掘削装置を示す側縦
断面図、図２は、図１のＡ−Ａ線断面図、図３は、図１
の拡底孔施工用の掘削装置で作業をしているときの全体
像を示す側縦断面図、図４は、本発明の第２具体化例の
拡底孔施工用の掘削装置を示す側縦断面図、図５は、図
４の拡底孔施工用の掘削装置で作業をしているときの全
体像を示す側縦断面図、図６は、本発明の第３具体化例
の拡底孔施工用の掘削装置を示す側縦断面図、図７は、
図６の拡底孔施工用の掘削装置で作業をしているときの
全体像を示す側縦断面図である。

【００１０】図１乃至図７に示す本発明の第１具体化例
乃至第３具体化例の拡底孔施工用の掘削装置は、回転駆
動される掘削装置本体と、この掘削装置本体のローラカ
ッタ取付部材に取り付けられ拡底孔の軸径部を掘削する
軸径部掘削用のローラカッタと、拡底孔の拡底径部を掘
削する拡底径部掘削用のローラカッタと、掘削装置本体
に揺動可能に軸支され拡底径部掘削用のローラカッタを
支持するローラカッタ支持枠と、掘削装置本体に沿って
設けられ上下方向に伸縮する油圧シリンダと、この油圧
シリンダの下方で掘削装置本体に沿って摺動し油圧シリ
ンダの伸縮により下降上昇する摺動部材と、上部を摺動
部材に軸支し下部をローラカッタ支持枠に軸支したアー
ムリンクとを備え、油圧シリンダにより摺動部材及びア
ームリンクを介してローラカッタ支持枠を揺動させて拡
底径部の掘削を行うようにしている点において、ベース
となる構造は前述の従来の技術と変わらない。

【００１１】 まず、図１乃至図３に基づき本発明の第
１の具体化例の拡底孔施工用の掘削装置について説明す
る。これらの図において、１は下端部にカッタビットが
付けられオールケーシング掘削機の先端部のケーシング
を構成する先端ケーシング、２は円筒状をなし先端ケー
シング１に挿入される拡底孔施工用の掘削装置の掘削装
置本体、２ａは掘削装置本体２の下端部に設けられ後記
センタカッタ３やローラカッタ４を取り付けるローラカ
ッタ取付部材、３は掘削装置本体２の軸心位置に配置さ
れローラカッタ取付部材２ａに取り付けられたローラカ
ッタであるセンタカッタ、４はセンタカッタ３の周囲に
配置されローラカッタ取付部材２ａに取り付けられたロ
ーラカッタである。掘削装置本体２は、地上に設置され
ている図３に図示の回転駆動装置２１により、後記中空
軸１６を介して回転駆動される。ローラカッタ取付部材
２ａは、掘削装置本体２より大径の円板状に形成されて
いる。ローラカッタとしてのセンタカッタ３及びローラ
カッタ４は、ローラカッタ取付部材２ａにブラケットを
介して転動自在に取り付けられている。ローラカッタと
してのセンタカッタ３及びローラカッタ４は、硬質地盤
掘削用のローラカッタであり、掘削装置本体２を回転駆
動することにより公転しながら自転して硬質地盤を圧砕
し、拡底孔１４の掘削の際、縦穴１３に対応する拡底孔
１４の部位である軸径部を掘削する。ローラカッタ４
は、軸径部の内側を掘削するインナーカッタ４ａと、軸
径部の最外周部を掘削するゲージカッタ４ｂと、これら
のカッタ４ａ，４ｂ間の周部を掘削する複数段のカッタ
とからなり、軸径部の径方向の各部位をセンタカッタ３
とともに分担して掘削できるようにしている。ゲージカ
ッタ４ｂは、掘削装置本体２の中心軸線に対称的に複数
個配置されている。

【００１２】５は拡底径部の内側を掘削する拡径インナ
ーカッタ、６は拡底径部の最外周部を掘削する拡径ゲー
ジカッタ、７は掘削装置本体２に揺動可能に軸支され拡
径インナーカッタ５を転動自在に支持する拡径インナー
カッタ支持枠、８は掘削装置本体２に揺動可能に軸支さ
れ拡径ゲージカッタ６を転動自在に支持する拡径ゲージ
カッタ支持枠である。拡径インナーカッタ５及び拡径ゲ
ージカッタ６は、何れも切頭円錐形状をなし、それぞれ
拡径インナーカッタ支持枠７及び拡径ゲージカッタ支持
枠８に転動自在に取り付けられている。これら拡径イン
ナーカッタ５及び拡径ゲージカッタ６は、掘削装置本体
２を回転駆動することにより公転しながら自転して硬質
地盤を圧砕し、拡底孔１４の掘削の際、拡底孔１４のう
ちの軸径部より外周側の拡径した部位である拡底径部を
分担して掘削する。拡径ゲージカッタ支持枠８は、取付
片２ｂを介してローラカッタ取付部材２ａにおけるロー
ラカッタ取付面２ｃより下方位置でかつ拡底孔１４の軸
径部の最外周より内側位置に揺動可能に軸支するように
している。換言すると、拡径ゲージカッタ支持枠８の揺
動支点がローラカッタ取付面２ｃより下方でかつゲージ
カッタ４ｂの最外周部より内周側に位置するようにして
いる。同様にして、拡径インナーカッタ支持枠７もロー
ラカッタ取付面２ｃより下方位置でかつ拡底孔１４の軸
径部の最外周より内側位置に揺動可能に軸支するように
している。また、拡径インナーカッタ支持枠７及び拡径
ゲージカッタ支持枠８は、それぞれ、掘削装置本体２の
周方向に略等間隔で複数個配置され、かつ、交互に配置
されている。これら拡径インナーカッタ支持枠７及び拡
径ゲージカッタ支持枠８が揺動した際に、掘削装置本体
２をくぐって俯仰できるようできるようにするため、こ
れら支持枠７，８が配置されている個所には、ローラカ
ッタ取付部材２ａに切欠きを形成して、両支持枠７，８
がくぐれるようにするための間隙を設けている。以上の
ように、拡径インナーカッタ支持枠７及び拡径ゲージカ
ッタ支持枠８をローラカッタ取付面２ｃより下方位置で
揺動可能に軸支したことにより、拡径インナーカッタ支
持枠７及び拡径ゲージカッタ支持枠８を大きく揺動させ
た場合、拡径インナーカッタ５及び拡径ゲージカッタ６
の掘削面を軸径部の底面高さに近い下方位置に持ってく
ることができる。また、少なくとも、拡底径部の内周側
掘削用の拡径インナーカッタ５を設けた拡径インナーカ
ッタ支持枠７を、拡底孔１４の軸径部の最外周より内側
位置に揺動可能に軸支するとともに、これが揺動した際
に俯仰できるようローラカッタ取付部材２ａをくぐれる
ようにするための間隙を設けたことにより、拡径インナ
ーカッタ支持枠７を大きく揺動させた場合、拡径インナ
ーカッタ５を軸径部の外周近くに持ってくることがで
き、その結果、拡底径部の底面が軸径部の底面と連続す
るように掘削できる。

【００１３】拡径インナーカッタ支持枠７と拡径ゲージ
カッタ支持枠８とは同じ長さを有する同等の部材であ
り、同じ回転円周上の同じ下方位置で軸支されていて、
後記油圧シリンダ１２の駆動により同じ揺動角度だけ揺
動する。拡径インナーカッタ支持枠７及び拡径ゲージカ
ッタ支持枠８は、同じ角度揺動したとき、拡径インナー
カッタ５を回転円周の内周側に、拡径ゲージカッタ６を
回転円周の外周側に隣接して位置させることができるよ
うに取り付けている。すなわち、拡径インナーカッタ５
を拡径インナーカッタ支持枠７の揺動支点に近い側に取
り付け、拡径ゲージカッタ６を拡径ゲージカッタ支持枠
８の揺動支点から遠い側に取り付けて、両支持枠７，８
を同じ角度揺動して回転したときに、拡径インナーカッ
タ５及び拡径ゲージカッタ６がそれぞれ拡底径部の内周
側及び外周側を分担して掘削できるようになっている。
こうした構造を採用したことにより、拡径インナーカッ
タ５と拡径ゲージカッタ６とを同じ支持枠の長さ方向に
隣接して取り付け掘削装置本体２を回転して掘削する場
合と同等の機能を果たすことができる。

【００１４】次に、拡径インナーカッタ支持枠７及び拡
径ゲージカッタ支持枠８を図１に示すように垂直に起立
させた際、拡径インナーカッタ５の転動中心線と掘削装
置本体２の回転中心線との間の距離Ｌ₁ と、拡径ゲージ
カッタ６の転動中心線と掘削装置本体２の回転中心線間
との間の距離Ｌ₂ がどのような関係にあるかについて述
べる。拡径インナーカッタ５及び拡径ゲージカッタ６
は、何れも、掘削装置本体２の回転により公転させなが
ら自転させたとき、両端部の自転速度ができるだけ同じ
になるように切頭円錐形に形成されている。こうしたロ
ーラカッタは、仮に円筒形に形成した場合、両端部の自
転速度に大きな差が生じて滑りを伴いながら自転するこ
ととなり、摩耗しやすくなる。いま、拡径インナーカッ
タ５及び拡径ゲージカッタ６が円筒形であると仮定する
と、距離Ｌ₁ と距離Ｌ₂ とを等しくすれば、両カッタ
５，６で拡底孔１４の拡底径部の底面を掘削したとき、
両カッタ５，６での掘削面が直線状に揃うため、連続的
な面を形成することができる。しかるに、拡径インナー
カッタ５及び拡径ゲージカッタ６は、切頭円錐形であっ
て、一方の端部が大径で他方の端部が小径であるため、
距離Ｌ₁ と距離Ｌ₂ とを等しくしたとすると、拡底径部
の底面の掘削時、拡径ゲージカッタ６の小径部での掘削
面に続いて拡径インナーカッタ５の大径部での掘削面が
配列されることとなり、両カッタ５，６での掘削面の隣
接個所に若干の段差ができる。本具体化例では、拡底径
部の底面の掘削時にこうした若干の段差もなくして連続
的な面が形成できるようにするため、両カッタ５，６の
拡底径部底面側の母線が同じ半径位置上で直線状に揃う
ように、距離Ｌ₁ を距離Ｌ₂ よりも若干小さくしてい
る。

【００１５】９は油圧シリンダ１２の駆動力を拡径イン
ナーカッタ支持枠７に伝達してこれを揺動させる駆動力
伝達機構を構成する拡径インナーカッタ用アームリン
ク、１０は油圧シリンダ１２の駆動力を拡径ゲージカッ
タ支持枠８に伝達してこれを揺動させる駆動力伝達機構
を構成する拡径ゲージカッタ用アームリンク、１１は油
圧シリンダ１２の駆動力を拡径インナーカッタ支持枠７
及び拡径ゲージカッタ支持枠８に伝達してそれぞれを揺
動させる各駆動力伝達機構を構成する両機構に共通の機
構要素である筒状の摺動部材、１２は拡径インナーカッ
タ支持枠７及び拡径ゲージカッタ支持枠８を同時に揺動
させるための共通の駆動手段となる油圧シリンダであ
る。油圧シリンダ１２は、掘削装置本体２に周方向に等
間隔に複数個軸支され、上下方向に伸縮するように掘削
装置本体２に沿って設けられている。摺動部材１１は、
支持枠７，８の総数に合うように断面正１０角形の筒状
に形成されて、掘削装置本体２における断面正１０角形
の案内部に摺動自在に嵌入されおり、油圧シリンダ１２
の下方で掘削装置本体２に沿って摺動できるようになっ
ている。そして、油圧シリンダ１２のロッド部の下端部
に軸支され、油圧シリンダ１２の伸縮により下降上昇す
る。なお、油圧シリンダ１２は、他の液圧シリンダを用
いてもよい。前記したように、摺動部材１１は、本具体
化例では断面正１０角形の筒状に形成されているが、他
の断面多角形状の筒状に形成し、同様の形状に形成した
掘削装置本体２の案内部に摺動自在に嵌入するようにし
てもよく、要は、摺動部材１１が掘削装置本体２の案内
部に対して回り止めされるような形状、構造になってい
ればよい。また、掘削装置本体２は、案内部だけでな
く、全体を断面正１０角形の筒状に形成してもよい。

【００１６】拡径インナーカッタ用アームリンク９は、
上端部を摺動部材１１に軸支し、下端部を拡径インナー
カッタ支持枠７に軸支している。同様にして、拡径ゲー
ジカッタ用アームリンク１０は、上端部を摺動部材１１
に軸支し、下端部を拡径ゲージカッタ支持枠８に軸支し
ている。この拡径ゲージカッタ用アームリンク１０は、
拡径ゲージカッタ支持枠８に軸支する場合、特に、この
支持枠８の背部すなわち裏側で軸支するようにしてい
る。こうした態様で拡径ゲージカッタ用アームリンク１
０を軸支することにより、拡径ゲージカッタ支持枠８を
大きく揺動させて大口径の拡底孔１４を掘削しても、拡
径ゲージカッタ用アームリンク１０の軸支部は、孔壁に
接触する危惧がないため、摩耗、損傷することはない。
拡径インナーカッタ支持枠７は、その揺動により拡径ゲ
ージカッタ６の拡底径部の内側を掘削するものであっ
て、その支持枠７に軸支している拡径インナーカッタ用
アームリンク９の軸支部は、本来、地盤に接触する危惧
がないため、必ずしも、拡径ゲージカッタ用アームリン
ク１０のような態様で拡径インナーカッタ支持枠７に軸
支する必要はない。本具体化例の拡底孔施工用の掘削装
置は、以上述べたような、アームリンク９，１０と摺動
部材１１と油圧シリンダ１２とからなる駆動機構を備え
ているので、油圧シリンダ１２を伸ばすと、摺動部材１
１が下降して、油圧シリンダ１２の駆動力がアームリン
ク９，１０に伝達され、拡径インナーカッタ用アームリ
ンク９及び拡径ゲージカッタ用アームリンク１０が縦穴
１３の外周側に向かって傾いて、それぞれ、拡径インナ
ーカッタ支持枠７及び拡径ゲージカッタ支持枠８を縦穴
１３の外周側に揺動させる。以上、第１具体化例の拡底
孔施工用の掘削装置の掘削機構について述べたが、その
掘削機構の構造は、後に詳述する各具体化例の拡底孔施
工用の掘削装置が共通して備えている構造である。

【００１７】次に、図１乃至図３に基づき、第１具体化
例の拡底孔施工用の掘削装置の排土機構や回転駆動機構
等について説明する。第１具体化例では、掘削装置本体
２をオールケーシング掘削機の回転駆動装置で回転駆動
する例を示しているので、それらの機構等は、こうした
回転駆動装置に適応するように構成されている。図１乃
至図３において、１５は拡底孔１４の掘削時に生じる掘
削土砂を吸引して搬出するための排土パイプ、１６は掘
削装置本体２の回転軸をなす中空軸、１７は排土パイプ
１５に接続される排土用接続パイプ、１８は掘削装置本
体２の頂部に取り付けられ掘削装置本体２の回転駆動時
の横触れを防ぐスタビライザである。排土パイプ１５
は、掘削装置本体２内で複数本の排土パイプ枝管１５
ａ，１５ｂ，１５ｃに分岐し、上端部は、中空軸１６に
挿通された排土用接続パイプ１７に接続されて地上に導
き出されている。本具体化例では、これら排土パイプ１
５と排土パイプ枝管１５ａ，１５ｂ，１５ｃと排土用接
続パイプ１７とで拡底孔施工用の掘削装置の排土機構を
構成している。掘削装置本体２内で分岐した排土パイプ
枝管１５ａ，１５ｂ，１５ｃは、図２に示されているよ
うに、その各下端部がセンタカッタ３やローラカッタ４
の掘削装置本体２への底部取付け部付近で縦長のラッパ
状に開いて開口し、これにより、掘削土砂の吸引が切羽
部で満遍なく行えるようにしている。本具体化例では、
こうした構造を採用しため、拡底孔１４の掘削時に生じ
る掘削土砂を掘削面に溜めることなく直ちに排出するこ
とができて、硬質地盤の掘削能率を低下させることがな
い。掘削装置本体２に設けたこうした排土機構の構造
は、各具体化例の拡底孔施工用の掘削装置も共通して備
えている。

【００１８】中空軸１６は、スタビライザ１８の頂部に
取り付けられ、オールケーシング掘削機の後記回転駆動
装置２１の回転駆動トルクや押し付け力を掘削装置本体
２に伝達する。この中空軸１６は、図３によく表されて
いるように、分割された複数の継ぎ中空軸１６ａ〜１６
ｄを連結して構成されており、その連結数を調節するこ
とにより長さ調節ができるようになっている。これらの
継ぎ中空軸１６ａ〜１６ｄのうちの最下部の継ぎ中空軸
１６ａは、オールケーシング掘削機と併用する際、予め
掘削装置本体２の頂部にスタビライザ１８を介して取り
付けられ、その他の継ぎ中空軸１６ｂ〜１６ｄは、最下
部の継ぎ中空軸１６ａに任意に継ぎ足せるように掘削装
置本体２とは分離して設けている。排土用接続パイプ１
７は、図３によく表されているように、継ぎ中空軸１６
ａ〜１６ｄと同じ長さに分割された複数の継ぎ排土パイ
プ１７ａ〜１７ｄを連結することにより構成されてい
る。これら各継ぎ排土パイプ１７ａ〜１７ｄは、それぞ
れ、各継ぎ中空軸１６ａ〜１６ｄに挿通され固定され
て、継ぎ中空軸１６ａ〜１６ｄと一体のものとして取り
扱えるようになっている。図示はしていないが、これら
各継ぎ中空軸１６ａ〜１６ｄには、油圧シリンダ１２に
対する圧油の供排用の油圧ホースも、継ぎ排土パイプ１
７ａ〜１７ｄと同様にして挿通され固定されている。ス
タビライザ１８は、縦穴１３へ挿通された際に、掘削装
置本体２の横振れを先端ケーシング１の内面又は縦穴１
３の壁面で押さえる。

【００１９】１９は継ぎ排土パイプ１７ｄの頂部に接続
されたスイベルジョイント、２０はこのスイベルジョイ
ント１９に接続され図示していない吸引ポンプに接続さ
れる掘削土砂排出用のフレキシブルホース、２１は油圧
モータやこれにより回転駆動される後記バンド装置２
２、押し付け力付与手段等を含むオールケーシング掘削
機の回転駆動装置、２２はオールケーシング掘削機での
掘削時にケーシング２４の上部を把持するためのメイン
バンド２２ａ及びサブバンド２２ｂを有するバンド装
置、２３は本具体化例の掘削装置で拡底掘削する際に中
空軸１６の把持のためにバンド装置２２内に装着される
カラー、２４はオールケーシング掘削機の先端ケーシン
グ１で掘削された縦穴１３内に建て込まれたケーシン
グ、２５はクレーンのフック、２６はオールケーシング
工法の作業に用いる相伴クレーンである。スイベルジョ
イント１９は、中空軸１６と一体となって回転する排土
用接続パイプ１７や油圧ホース（図示せず。）を地上に
設置した非回転のフレキシブルホース２０や油圧ホース
（図示せず。）に接続する役割をする。メインバンド２
２ａ及びサブバンド２２ｂは、リング状をなし、その緊
縛によりケーシング２４を把持することができる。ま
た、メインバンド２２装置内にカラー２３を装着するこ
とにより、オールケーシング掘削機の回転駆動装置２１
で最上部の継ぎ中空軸１６ｄを把持することができ、回
転駆動トルクや押し付け力を中空軸１６を通じて掘削装
置本体２に伝達して拡底孔１４の掘削をすることができ
る。

【００２０】以上のような構造を備えた第１具体化例の
拡底孔施工用の掘削装置を用いて拡底孔１４を施工する
方法につき、拡底杭を施工する場合を例にして説明す
る。まず、拡底杭の支持地盤となる硬質地盤までの縦穴
１３の掘削は、この例ではオールケーシング掘削機の先
端ケーシング１で掘削した後、ハンマーグラブで中掘を
行う通常の掘削方法で行う。こうした方法で、縦穴１３
の掘削を、拡底孔１４の掘削開始予定位置を越えて進め
て、先端ケーシング１が拡底孔１４の掘削終了予定位置
となる硬質地盤付近又は硬質地盤内の所定位置に到達し
たら、先端ケーシング１の先端部を、図１や図３に示す
ように、拡底孔１４の掘削開始予定位置の少し上方まで
引上げ、しかる後、ケーシング２４の上端部をサブバン
ド２２ｂで把持して固定する。次いで、掘削機本体２に
スタビライザ１８を取り付けてから、カラー２３を装着
したメインバンド２２ａと相伴クレーン２６とを用い、
スタビライザ１８の頂部の継ぎ中空軸１６ａや継ぎ排土
パイプ１７ａに継ぎ中空軸１６ｂ〜１６ｄや継ぎ排土パ
イプ１７ｂ〜１７ｄを順次継ぎ足しながら拡底孔施工用
の掘削装置を逐次降下させる。掘削装置の拡径ゲージカ
ッタ６の先端部が拡底掘削を開始しようとする地点に到
達したら、メインバンド２２ａで継ぎ中空軸１６ｄを把
持する。

【００２１】次いで、オールケーシング掘削機の回転駆
動装置２１により掘削装置本体２を中空軸１６を介して
回転駆動し押し付け力を付与しながら、油圧シリンダ１
２を少しずつ伸ばして、拡径インナーカッタ支持枠７及
び拡径ゲージカッタ支持枠８を縦穴１３の外周側に揺動
させ、拡径インナーカッタ５及び拡径ゲージカッタ６を
地盤に押し込んで行く。こうして、掘削装置で逐次下方
へ掘進しつつ拡径し、拡径部の直径が最大拡径Ｄ₂ にな
るまで拡径掘削する。その場合、回転駆動装置２１の押
し付け力や回転駆動トルクにより掘削装置本体２を地盤
に押し込む押し込みストロークと、油圧シリンダ１２の
駆動により拡径インナーカッタ５や拡径ゲージカッタ６
で拡径する拡径量との関係を適切に調整して、軸径部の
径Ｄ₁ に見合った所望の傾斜角θ（例えば１２°〜１５
°）の拡底孔が得られるようにする。拡径部の直径が最
大拡径Ｄ₂ になるまで掘削したら、拡径インナーカッタ
支持枠７及び拡径ゲージカッタ支持枠８をこの状態に開
いたまま、回転駆動装置２１により掘削装置本体２に押
し付け力や回転駆動トルクを付与して更に掘進し続け、
必要な根入れ長さＬが得られるまで掘進する。なお、本
具体化例では、縦穴１３の掘削を、拡底孔１４の掘削開
始予定位置を越えて拡底孔１４の掘削終了予定位置まで
進めるようにしているが、縦穴１３の掘削を、通常どお
り拡底孔１４の掘削開始予定位置まで進めた後、拡底孔
施工用の掘削装置を用いて拡底孔１４の拡底径部を掘削
するようにすることもできる。

【００２２】本具体化例では、ローラカッタの支持枠で
ある拡径インナーカッタ支持枠７及び拡径ゲージカッタ
支持枠８を軸支する場合、ビット取付部材２ａにおける
ローラカッタ取付面２ｃより下方位置で揺動可能に軸支
するようにしているので、拡底径部底面を、軸径部底面
近くの下方位置に達するまで掘削することができ、軸径
部底面との間に段差がほとんど生じないように形成する
ことができる。その結果、拡底孔１４の拡底径部底面を
水平に近い緩傾斜状態に形成できるので、拡底杭を施工
した場合、拡底杭の全底面を常に同じ硬質地盤上に載せ
ることができ、杭の信頼性が向上する。

【００２３】ところで、最近は、土木建築物の大型化に
伴って、大口径の拡底孔の掘削を硬質地盤に対して行う
必要性が高まっているが、前記実公平８ー６８６４号公
報に記載されている従来の掘削装置では、硬質地盤に拡
底孔を掘削することはできても、大口径のものを硬質地
盤に掘削するのは困難である。すなわち、従来の掘削装
置では、拡底孔の拡底径部を１段（１列）の拡掘ローラ
カッタだけで掘削するようにしているため、拡掘ローラ
カッタを大型にし、大きな推力を加えて径の大きい拡底
孔を掘削するにしても、拡掘ローラカッタを支持するカ
ッタ支持軸のベアリングの強度上、限度がある。これま
での経験によれば、拡掘ローラカッタが１段の場合、こ
うしたベアリングの強度上、（拡径部径−軸径部径）／
２の寸法が３００ｍｍ程度の拡底孔の掘削を行うのが限
度であるため、大径の軸径部に見合った大径の拡底部を
掘削して大口径の拡底孔を掘削することは困難である。
しかるに、本具体化例では、拡底径部掘削用のローラカ
ッタとして、特に、拡径インナーカッタ５及び拡径ゲー
ジカッタ６の２段のローラカッタを設けて、拡径インナ
ーカッタ支持枠７及び拡径ゲージカッタ支持枠８でそれ
ぞれ支持するようにし、拡底径部の径方向の各部位を分
担して掘削できるようにしたため、大口径の拡底孔１４
を掘削することができる。

【００２４】また、前記従来の掘削装置では、拡掘ロー
ラカッタ用支持枠の揺動角度を大きくすることにより、
大口径の拡底孔を掘削することも不可能である。すなわ
ち、従来の掘削装置では、液圧シリンダの上下方向の駆
動力を拡掘ローラカッタ用支持枠に伝達するためのアー
ムリンクは、その下端部を拡掘ローラカッタ用支持枠の
特に頂部に軸着しているため、拡掘ローラカッタ用支持
枠を拡底孔の周方向に大きく揺動させようとすると、ア
ームリンクの軸支部やその支持枠上部が掘削中の拡底孔
の孔壁と接触して干渉するため、拡掘ローラカッタ用支
持枠の揺動角度を大きくすることにより、大口径の拡底
孔を掘削することも不可能である。しかるに、本具体化
例では、ローラカッタ支持枠にアームリンクを軸支する
場合、拡径ゲージカッタ用アームリンク１０を、特に、
拡径ゲージカッタ支持枠８の背部で軸支するようにして
いて、拡径ゲージカッタ支持枠８を大きく揺動させて
も、その支持枠８の上部やアームリンク１０の軸支部が
孔壁に接触して干渉することはないため、拡底径部の最
大拡径Ｄ₂ を更に拡大できるとともに、拡底径部底面を
一層水平に近い緩傾斜状態に形成できることができる。
以上により、軸径部の径を大きくしても、その径に見合
った大径の拡底径部が掘削できるため、拡底比（拡径部
径Ｄ₂ ／軸径部径Ｄ₁ ）が適正範囲にある大口径の拡底
孔１４を掘削することができる。

【００２５】拡径インナーカッタ５及び拡径ゲージカッ
タ６の２段のローラカッタを支持する場合、これら２段
のローラカッタを同じローラカッタ支持枠で支持するこ
ともできるが、本具体化例では、これらをそれぞれ拡径
インナーカッタ支持枠７及び拡径ゲージカッタ支持枠８
で分担して支持するようにしているので、大口径の拡底
孔１４の掘削時にローラカッタ支持枠に大きな負荷がか
かっても、一つのローラカッタ支持枠にかかる負荷は軽
減できる。前述したように、本具体化例では、縦穴１３
の掘削を、特に、拡底孔１４の掘削開始予定位置を越え
て拡底孔１４の掘削終了予定位置まで行うことにより拡
底孔１４の軸径部を掘削するようにもしたので、拡底孔
施工用の掘削装置を使用して拡底孔１４を掘削する際、
軸径部の掘削をしなくても済み、その掘削装置を駆動す
る際の回転トルクや押し付け力を軽減することができ
る。このように、本具体化例では、ローラカッタ支持枠
にかかる負荷を軽減することができ、かつ、拡底孔施工
用の掘削装置を駆動する際の回転トルクや押し付け力を
軽減することができるため、大口径の拡底孔１４を掘削
するのに一層好適である。また、拡底径部の掘削の際、
その掘削に先立ち、軸径部掘削用の複数のゲージカッタ
４ｂを、拡底径部の掘削進行個所に先行する縦穴１３で
ガイドして位置決めしながら、掘削を進めることができ
るため、拡底孔１４の拡底径部を所期の位置に正しく施
工することができる。

【００２６】このようして拡底孔１４を掘削する過程
で、スタビライザ１８は、先端ケーシング１の内壁面に
案内されながら下降して、横振れをその内壁面で押さえ
て防ぐことができるため、前記した縦穴１３によるゲー
ジカッタ４ｂの位置決め効果と相俟って、所期の形状の
拡底孔１４を正確に施工することができる。また、こう
した掘削過程で生じた掘削土砂は、センタカッタ３やロ
ーラカッタ４の近傍でラッパ状に開いた縦長の開口から
満遍なく吸引され、排土パイプ枝管１５ａ，１５ｂ，１
５ｃから排土パイプ１５や排土用接続パイプ１７を通じ
て地上に移送される。その結果、本具体化例によれば、
拡底孔１４の掘削時に生じる掘削土砂は、掘削面に溜め
ることなく直ちに排出することができて、センタカッタ
３やローラカッタ４の掘削能率を低下させることなく、
硬質地盤を確実に掘削することができる。排土用接続パ
イプ１７で地上に移送された掘削土砂は、さらに、スイ
ベルジョイント１９、フレキシブルホース２０を経由し
て図示していないバキュームポンプやサクションポンプ
等の吸引ポンプにより地上に排出される。

【００２７】図４及び図５に基づき、本発明の第２の具
体化例の拡底孔施工用の掘削装置について説明する。第
２具体化例の拡底孔施工用の掘削装置は、第１具体化例
と同様の掘削機構を備え、排土パイプ枝管１５ａ，１５
ｂ，１５ｃを分岐した第１具体化例と同様の排土パイプ
１５を備えていて、これらの点に関する構造は、第１具
体化例の掘削装置と変わらない。また、第１具体化例で
は、掘削装置本体２をオールケーシング掘削機の回転駆
動装置２１で回転駆動するようにしているが、第２具体
化例でも、掘削装置本体２をこうした回転駆動装置２１
で回転駆動するようにしている。本具体化例が第１具体
化例と異なる点は、オールケーシング掘削機の回転駆動
装置２１で掘削装置本体２を回転駆動する場合に、その
回転駆動力を、第１具体化例では中空軸１６を介して伝
達するようにしているのに対し、本具体化例ではケーシ
ング２４や先端ケーシング１を介して伝達するようにし
た点にある。また、この点に関連して、掘削装置本体２
の上方の排土機構の構造も両具体化例では若干異なる。

【００２８】図４及び図５において、２７は筒状の構造
物をなし後記グリッパ部材２８を取り付けるためのグリ
ッパ装置本体、２８はこのグリッパ装置本体２７に出没
可能に取り付けられ先端ケーシング１の内壁面をグリッ
プするグリッパ部材である。グリッパ装置本体２７は、
スタビライザ１８と同様、掘削装置本体２の頂部に同心
的に取り付けられており、周壁には、グリッパ部材２８
を突出させることのできる開口が形成されている。グリ
ッパ部材２８は、この開口に対応してグリッパ装置本体
２７の周方向に略等間隔で複数配置されており、グリッ
パ装置本体２７に内蔵する油圧シリンダ等の駆動手段を
操作することにより、突出又は没入させることができる
ようになっている。したがって、グリッパ部材２８を油
圧操作でグリッパ装置本体２７の開口から突出させて先
端ケーシング１の内周壁に押し当てることにより、その
内周壁をグリッパ部材２８でグリップし、掘削装置本体
２を先端ケーシング１に結合することができる。こうし
て掘削装置本体２を先端ケーシング１に結合すれば、オ
ールケーシング掘削機の回転駆動トルクや押し付け力を
ケーシング２４や先端ケーシング１を介して掘削装置本
体２に伝達して、これを回転駆動することができる。グ
リッパ装置は、このように、グリッパ装置本体２７とグ
リッパ部材２８とこのグリッパ部材２８を出没させて先
端ケーシング１の内周壁に押し当てることのできる油圧
シリンダ等の駆動手段とからなっている。

【００２９】本具体化例によれば、オールケーシング掘
削機の駆動力を掘削装置本体２に伝達する際、第１具体
化例のように複数の継ぎ中空軸１６ａ〜１６ｄを連結し
て中空軸１６の長さを調節するような手間は要しないの
で、掘削装置本体２の駆動操作が簡便に行える。前述し
たように、本具体化例では、排土パイプ１５は、第１具
体化例と同様、排土パイプ枝管１５ａ，１５ｂ，１５ｃ
を掘削装置本体２内で分岐していて、その各下端を掘削
土砂の吸引が行えるように配設しているが、切削屑を地
上に移送するのに、前記具体化例にみられるような継ぎ
排土パイプ１７ａ〜１７ｄは設けていない。代わりに、
掘削土砂を地上に移送するためのフレキシブルホース２
０と図示していない油圧ホースを接続したスイベルジョ
イント１９を、グリッパ装置本体２７に直接取付けてク
レーン２６のフック２５で吊り下げ得るようにしてい
る。

【００３０】以上のような構造を備えた第２具体化例の
拡底孔施工用の掘削装置を用いて拡底孔１４を施工する
方法につき、拡底杭を施工する場合を例にして説明す
る。まず、拡底杭の支持地盤までの縦穴１３の掘削は、
第１具体化例で述べたのと同様の掘削方法で行う。こう
した方法で縦穴１３の掘削を進めて先端ケーシング１が
拡底杭の支持地盤となる硬質地盤付近又は硬質地盤内の
所定位置に到達したら、先端ケーシング１の先端部を、
図４や図５に示すように、第１具体化例と同様、拡底孔
１４の掘削開始予定位置の少し上方まで引上げ、今度
は、ケーシング２４の上端部をメインバンド２２ａで把
持して固定する。次いで、掘削機本体２にスイベルジョ
イント１９付きのグリッパ装置本体２７を取り付けた
後、スイベルジョイント１９にフレキシブルホース２０
と図示していない油圧ホースを予め接続し、スイベルジ
ョイント１９を相伴クレーン２６のフック２５に吊り下
げて掘削装置本体２をクレーン操作により降下させる。
掘削装置の拡径ゲージカッタ６の先端部が拡底掘削を開
始しようとする地点に到達したら、グリッパ部材２８を
グリッパ装置本体２７から突出させて先端ケーシング１
の内周壁をグリップし、掘削装置本体２をクレーン２６
に吊るした状態のままで先端ケーシング１に固定する。

【００３１】こうして拡径掘削を行う準備が終了した
後、オールケーシング掘削機の回転駆動装置２１を駆動
すると、ケーシング２４がメインバンド２２ａで把持さ
れているため、回転駆動装置２１の回転駆動トルクや押
し付け力がケーシング２４、先端ケーシング１及びグリ
ッパ装置を通じて掘削装置本体２に伝達される。したが
って、以後、第１具体化例と同様の方法により、油圧シ
リンダ１２の操作により拡径インナーカッタ５や拡径ゲ
ージカッタ６を地盤に押し込む等して、拡径部の直径が
最大拡径Ｄ₂ になるまで拡径掘削するとともに、必要な
根入れ長さＬが得られるまで掘進すれば、第１具体化例
の掘削装置で掘削したのと同様の拡底孔１４を掘削する
ことができる。このように、本具体化例では、回転駆動
装置２１の駆動力を掘削装置本体２に伝達する際、特
に、ケーシング２４や先端ケーシング１を介して伝達す
るようにしているため、第１具体化例のように複数の継
ぎ中空軸１６ａ〜１６ｄを連結して中空軸１６の長さを
調節するような手間は要しないので、掘削装置本体２の
駆動操作が簡便に行える。

【００３２】本具体化例では、掘削装置本体２を、先端
ケーシング１やケーシング２４と一体で回転駆動し下降
させるようにしているので、拡底孔１４を掘削する過程
で、第１具体化例と同様、掘削装置本体２の横振れを防
ぐことができ、所期の形状の拡底杭を正確に施工するこ
とができる。また、掘削過程で生じた掘削土砂は、セン
タカッタ３やローラカッタ４の近傍でラッパ状に開いた
縦長の開口から満遍なく吸引され、排土パイプ枝管１５
ａ，１５ｂ，１５ｃから排土パイプ１５、スイベルジョ
イント１９及びフレキシブルホース２０を経由して地上
に吸い上げられる。したがって、本具体化例によれば、
第１具体化例と同様の優れた効果を発揮する拡底孔施工
用の掘削装置が得られることに加え、掘削装置本体２の
駆動操作が簡便に行えるものが得られる。

【００３３】図６及び図７に基づき、本発明の第３の具
体化例の拡底孔施工用の掘削装置について説明する。第
３具体化例の拡底孔施工用の掘削装置は、第１具体化例
と同様の掘削機構を備え、排土パイプ枝管１５ａ，１５
ｂ，１５ｃを分岐した第１具体化例と同様の排土パイプ
１５を備えていて、これらの点に関する構造は、第１具
体化例の掘削装置と変わらない。本具体化例が第１具体
化例と異なる点は、掘削装置本体２を、第１具体化例の
ようにオールケーシング掘削機の回転駆動装置によって
ではなく、リバースサーキュレーションドリルの回転駆
動装置により回転駆動するようにした点にある。

【００３４】図６及び図７において、２９はスタビライ
ザ１８に取り付けられ錘の働きをするドリルカラー、３
０は後記ドリルパイプ３１に取り付けられドリルカラー
２９とドリルパイプ３１とを接続する接続部材としての
クロスオーバサブ、３１は分割された複数の継ぎドリル
パイプ３１ａ〜３１ｃを連結して構成されたドリルパイ
プ、３２はこのドリルパイプ３１が連結され後記ロータ
リテーブル３３の回転駆動トルクをドリルパイプ３１に
伝達するケリーバ、３３はリバースサーキュレーション
ドリルの回転駆動装置としてのロータリテーブルであ
る。ドリルカラー２９は掘削装置本体２に重力を加えて
推力を付与する働きをする。ドリルパイプ３１は、分割
された複数の継ぎドリルパイプ３１ａ〜３１ｃの連結数
を調節することにより長さ調節ができるようになってい
る。図示はしていないが、これら継ぎドリルパイプ３１
ａ〜３１ｃには、第１具体化例における継ぎ中空軸１６
ａ〜１６ｄと同様、油圧シリンダ１２に対する圧油の給
排用の油圧ホースや継ぎ排土パイプが挿通され固定され
て、継ぎドリルパイプ３１ａ〜３１ｃと一体のものとし
て取り扱えるようになっている。こうした油圧ホースや
排土パイプは、ケリーバ３２にも挿通され固定されてい
る。ドリルカラー２９、クロスオーバサブ３０、ドリル
パイプ３１及びケリーバ３２によりロータリテーブル３
３の回転駆動トルクの伝達手段を構成する。

【００３５】３４は油圧ポンプに接続された油圧ホース
が取り付けられた中間スイベルジョイント、３５は掘削
土砂を吸引排出するためのサクションポンプに接続され
たサクションホース、３６はロータリテーブル３３や後
記ケリースラスタ３７を設置するための基台としてのベ
ースユニット、３７はケリーバ３２を支持するための専
用支持架台としてのケリースラスタ、３８は後記スイベ
ルジョイントを取り付けるためのフレームであるスイベ
ルフレーム、３９は中間スイベルジョイント３４と非回
転側のサクションホース３５とを接続するスイベルジョ
イント、４０は縦穴１３の孔壁入り口を保護するための
スタンドパイプである。中間スイベルジョイント３４
は、油圧ポンプに接続された非回転の油圧ホースを、ケ
リーバ３２と一体となって回転するケリーバ３２中の油
圧ホースに接続して、油圧ポンプの圧油を継ぎドリルパ
イプ３１ａ〜３１ｃを通じて油圧シリンダ１２に供給す
るための継手の役割をする。ケリースラスタ３７は、油
圧ジャッキのように構成されて伸縮でき、その伸縮によ
り、これに支持されたケリーバ３２を上昇下降させるこ
とができる。

【００３６】以上のような構造を備えた第３具体化例の
拡底孔施工用の掘削装置を用いて拡底孔１４を施工する
方法につき、拡底杭を施工する場合を例にして説明す
る。まず、拡底杭の支持地盤までの縦穴１３の掘削は、
リバースサーキュレーションドリルを用い、通常のリバ
ース工法で行う。こうした方法で縦穴１３の掘削を進め
て先端ケーシング１が拡底杭の支持地盤となる硬質地盤
付近又は硬質地盤内の所定位置に到達したら、通常のリ
バース工法用カッタビットを地上までを引上げ、代わり
に、掘削装置本体２を縦穴１３から降ろす。すなわち、
掘削装置本体２にスタビライザ１８を取り付けた後、こ
れにドリルカラー２９、クロスオーバサブ３０、ドリル
パイプ３１、ケリーバ３２、中間スイベルジョイント３
４及びスイベルジョイント３９を継ぎ足しながらケリー
スラスタ３７を縮めることにより降ろして行き、掘削装
置２の拡径ゲージカッタ先端部が拡底掘削を開始しよう
とする地点に降下させる。

【００３７】こうして拡径掘削を行う準備が終了した
後、リバースサーキュレーションドリルのロータリテー
ブル３３を駆動しながらケリースラスタ３７を漸次縮め
ると、ロータリテーブル３３の回転駆動トルクと油圧駆
動力がケリーバ３２、ドリルパイプ３１、クロスオーバ
サブ３０及びドリルカラー２９を通じて掘削装置本体２
に伝達される。その場合、掘削装置本体２には、ドリル
カラー２９の重さを調整することにより押し付け力が与
えられ、ローラカッタ４で硬質地盤を掘削するのに好適
な押し付け力がケリースラスタ３７で調整されて付与さ
れることとなる。したがって、以後、第１具体化例と同
様の方法により、油圧シリンダ１２の操作により拡径イ
ンナーカッタ５や拡径ゲージカッタ６を地盤に押し込む
等して、拡径部の直径が最大拡径Ｄ₂ になるまで拡径掘
削するとともに、必要な根入れ長さＬが得られまで掘進
すれば、第１具体化例の掘削装置で掘削したのと同様の
拡底孔１４を掘削することができる。勿論、ケリースラ
スタ３７の代わりに第１具体化と例同様、相伴クレーン
２６を用いることができる。

【００３８】本具体化例では、掘削装置本体２にスタビ
ライザ１８を設けているので、拡底孔１４を掘削する過
程で、第１具体化例と同様、掘削装置本体２の横振れを
防ぐことができ、所期の形状の拡底杭を正確に施工する
ことができる。また、掘削過程で生じた掘削土砂は、セ
ンタカッタ３やローラカッタ４の近傍でラッパ状に開い
た縦長の開口から満遍なく吸引され、排土パイプ枝管１
５ａ，１５ｂ，１５ｃから排土パイプ１５、ドリルパイ
プ３１やケリーバ３２内の排土パイプを経由して地上に
吸い上げられる。したがって、本具体化例によれば、第
１具体化例と同様の優れた効果を発揮する拡底孔施工用
の掘削装置が得られる。

【００３９】 以上、オールケーシング掘削機及びリバ
ースサーキュレーションドリルで縦穴１３を掘削した
後、これらの掘削装置の駆動装置を利用して掘削装置本
体２を駆動して拡底孔施工用の掘削装置で拡底孔を掘削
する例を示したが、アースドリル工法、深礎工法等その
他の縦穴を施工する工法で縦穴１３を掘削した後、拡底
孔施工用の掘削装置で拡底孔を掘削することもできる。
拡底径部掘削用のローラカッタは、各具体化例では拡径
インナーカッタ５及び拡径ゲージカッタ６を設けて２段
で構成しているが、１段でもよく、逆に、２段より多い
多段で構成して、多段のローラカッタで拡底径部の径方
向の各部位を分担して掘削できるようにしてもよい。各
具体化例では、オールケーシング掘削機乃至はリバース
サーキュレーションドリルによる縦穴１３の掘削を、拡
底孔１４の掘削開始予定位置を越えて拡底孔１４の掘削
終了予定位置まで進めるようにしているが、こうした掘
削機やドリルによる縦穴１３の掘削を拡底孔１４の掘削
開始予定位置まで進めた後、拡底孔施工用の掘削装置を
用いて拡底孔１４の拡底径部を掘削したり、縦穴１３の
掘削を拡底孔１４の掘削開始予定位置と掘削終了予定位
置との中間位置まで進めた後、拡底孔施工用の掘削装置
を用いて、ゲージカッタ４ｂを縦穴１３で途中までガイ
ドして位置決めしながら拡底孔１４の拡底径部を掘削し
たりするようにすることもできる。

【００４０】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、特許請
求範囲の請求項１若しくは請求項３に記載の拡底孔施工
用の掘削装置又は特許請求範囲の請求項７若しくは請求
項８に記載の拡底孔施工方法に関する発明によれば、信
頼性の高い拡底基礎部の施工が経済的に行える拡底孔施
工用の掘削装置又は拡底孔施工方法が得られる。特許請
求範囲の請求項１に記載の拡底孔施工用の掘削装置に関
する発明を具体化する場合、特に、特許請求範囲の請求
項２に記載の技術手段を採用すれば、こうした効果を奏
することに加え、大口径の拡底孔を掘削することができ
る。特に特許請求範囲の請求項３に記載の拡底孔施工用
の掘削装置に関する発明によれば、拡底孔の最大拡径を
更に拡大できるとともに、拡底径部底面を一層水平に近
い緩傾斜状態に形成することができて、拡底比が適正範
囲にある大口径の拡底孔を掘削することができるととも
に、一層信頼性の高い拡底基礎部の施工が経済的に行え
る。特に、特許請求範囲の請求項４に記載の技術手段を
採用すれば、ローラカッタの掘削能率を低下させること
なく、硬質地盤を確実に掘削することができる。特に、
特許請求範囲の請求項５の技術手段を採用すれば、掘削
装置本体の横振れを防ぐことができる。特に、特許請求
範囲の請求項６に記載の技術手段を採用すれば、掘削装
置本体の横振れを防ぐことができることに加え、掘削装
置本体の駆動操作が簡便に行える。特に特許請求範囲の
請求項８に記載の拡底孔施工方法に関する発明によれ
ば、オールケーシング工法、リバースサーキュレーショ
ン工法等の縦穴を施工する工法による縦穴の掘削を、拡
底孔の掘削開始予定位置を越えて拡底孔の掘削終了予定
位置まで行うことにより拡底孔の軸径部を掘削するよう
にしたので、拡底孔施工用の掘削装置を使用して拡底孔
を掘削する際、軸径部の掘削をしなくても済み、その掘
削装置を駆動する際の回転トルクや押し付け力を軽減す
ることができる。また、拡底孔の拡底径部の掘削の際、
その掘削に先立ち、軸径部掘削用の最外周のローラーカ
ッタを縦穴でガイドして位置決めしながら掘削を進める
ことができて、拡底孔１４の拡底径部を所期の位置に正
しく施工することができる。特に、特許請求範囲の請求
項９に記載の技術手段を採用すれば、拡底孔の拡底径部
を掘削する過程で、スタビライザが掘削装置本体の横振
れを防ぐことができ、前記した縦穴による軸径部掘削用
の最外周のローラーカッタの位置決め効果と相俟って、
所期の形状の拡底孔を正確に施工することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１具体化例の拡底孔施工用の掘削装
置を示す側縦断面図である。

【図２】図１のＡ−Ａ線断面図である。

【図３】図１の拡底孔施工用の掘削装置で作業をしてい
るときの全体像を示す側縦断面図である。

【図４】本発明の第２具体化例の拡底孔施工用の掘削装
置を示す側縦断面図である。

【図５】図４の拡底孔施工用の掘削装置で作業をしてい
るときの全体像を示す側縦断面図である。

【図６】本発明の第３具体化例の拡底孔施工用の掘削装
置を示す側縦断面図である。

【図７】図６の拡底孔施工用の掘削装置で作業をしてい
るときの全体像を示す側縦断面図である。

【符号の説明】

１ 先端ケーシング ２ 掘削装置本体 ２ａ ローラカッタ取付部材 ２ｂ 取付片 ２ｃ ローラカッタ取付面 ３ センタカッタ ４ ローラカッタ ４ａ インナーカッタ ４ｂ ゲージカッタ ５ 拡径インナーカッタ ６ 拡径ゲージカッタ ７ 拡径インナーカッタ支持枠 ８ 拡径ゲージカッタ支持枠 ９ 拡径インナーカッタ用アームリンク １０ 拡径ゲージカッタ用アームリンク １１ 摺動部材 １２ 油圧シリンダ １３ 縦穴 １４ 拡底孔 １５ 排土パイプ １６ 中空軸 １７ 排土用接続パイプ １８ スタビライザ １９ スイベルジョイント ２０ フレキシブルホース ２１ オールケーシング掘削機の回転駆動装置 ２２ バンド装置 ２２ａ メインバンド ２２ｂ サブバンド ２３ カラー ２４ ケーシング ２５ クレーンのフック ２６ 相伴クレーン ２７ グリッパ装置本体 ２８ グリッパ部材 ２９ ドリルカラー ３０ クロスオーバサブ ３１ ドリルパイプ ３２ ケリーバ ３３ ロータリテーブル ３４ 中間スイベルジョイント ３５ サクションホース ３６ ベースユニット ３７ ケリースラスタ ３８ スイベルフレーム ３９ スイベルジョイント ４０ スタンドパイプ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山上 義人 茨城県古河市下山町２丁目544番地 石 油鑿井機製作株式会社 古河工場内 (56)参考文献 特開 昭55−142895（ＪＰ，Ａ) 実公 平８−6864（ＪＰ，Ｙ２) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) E21B 10/34 E02D 5/44

Claims (11)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 回転駆動される掘削装置本体と、この掘
   削装置本体のローラカッタ取付部材に取り付けられ拡底
   孔の軸径部を掘削する軸径部掘削用のローラカッタと、
   拡底孔の拡底径部を掘削する拡底径部掘削用のローラカ
   ッタと、掘削装置本体に揺動可能に軸支され拡底径部掘
   削用のローラカッタを支持するローラカッタ支持枠と、
   このローラカッタ支持枠を揺動させるための駆動力を付
   与する駆動手段と、この駆動手段の駆動力をローラカッ
   タ支持枠に伝達してこれを揺動させる駆動力伝達機構と
   を備えた拡底孔施工用の掘削装置において、ローラカッ
   タ支持枠を、ローラカッタ取付部材におけるローラカッ
   タ取付面より下方位置でかつ拡底孔の軸径部の最外周よ
   り内側位置に揺動可能に軸支するとともに、ローラカッ
   タ支持枠が揺動した際に俯仰できるようローラカッタ取
   付部材をくぐれるようにするための間隙を設けたことを
   特徴とする拡底孔施工用の掘削装置。
2. 【請求項２】 拡底径部掘削用のローラカッタを、拡底
   径部の径方向の各部位を分担して掘削できるように複数
   段設けてローラカッタ支持枠で支持するようにしたこと
   を特徴とする請求項１の拡底孔施工用の掘削装置。
3. 【請求項３】 回転駆動される掘削装置本体と、この掘
   削装置本体のローラカッタ取付部材に取り付けられ拡底
   孔の軸径部を掘削する軸径部掘削用のローラカッタと、
   拡底孔の拡底径部を掘削する拡底径部掘削用のローラカ
   ッタと、掘削装置本体に揺動可能に軸支され拡底径部掘
   削用のローラカッタを支持するローラカッタ支持枠と、
   掘削装置本体に沿って設けられ上下方向に伸縮する油圧
   シリンダと、この油圧シリンダの下方で掘削装置本体に
   沿って摺動し油圧シリンダの伸縮により下降上昇する摺
   動部材と、上部を摺動部材に軸支し下部をローラカッタ
   支持枠に軸支したアームリンクとを備え、油圧シリンダ
   により摺動部材及びアームリンクを介してローラカッタ
   支持枠を揺動させて拡底径部の掘削を行う拡底孔施工用
   の掘削装置において、拡底径部掘削用のローラカッタ
   を、拡底径部の径方向の各部位を分担して掘削できるよ
   うに複数段設けてローラカッタ支持枠で支持するように
   し、ローラカッタ支持枠を、ローラカッタ取付部材にお
   けるローラカッタ取付面より下方位置でかつ拡底孔の軸
   径部の最外周より内側位置に揺動可能に軸支するととも
   に、ローラカッタ支持枠が揺動した際に俯仰できるよう
   ローラカッタ取付部材をくぐれるようにするための間隙
   を設け、少なくとも、拡底径部の径方向の最外周部位を
   掘削する拡底径部掘削用のローラカッタを支持している
   ローラカッタ支持枠にアームリンクを軸支する場合に
   は、そのローラカッタ支持枠の背部で軸支するようにし
   たことを特徴とする拡底孔施工用の掘削装置。
4. 【請求項４】 掘削装置本体に、拡底孔の掘削時に生じ
   る掘削土砂を吸引して搬出するための排土パイプを付設
   したことを特徴とする請求項１、請求項２又は請求項３
   の拡底孔施工用の掘削装置。
5. 【請求項５】 掘削装置本体に、掘削装置本体の回転駆
   動時の横触れを防ぐためのスタビライザを取り付けたこ
   とを特徴とする請求項１、請求項２、請求項３又は請求
   項４の拡底孔施工用の掘削装置。
6. 【請求項６】 掘削装置本体に、先端ケーシングに結合
   してその駆動時の駆動力を伝達できるようにするための
   駆動力伝達手段を設けたことを特徴とする請求項１、請
   求項２、請求項３又は請求項４の拡底孔施工用の掘削装
   置。
7. 【請求項７】 オールケーシング工法、リバースサーキ
   ュレーション工法等の縦穴を施工する工法により、縦穴
   の掘削を、拡底孔の掘削開始予定位置まで行った後、請
   求項１、請求項２又は請求項３の拡底孔施工用の掘削装
   置を用いて拡底孔を掘削するようにしたことを特徴とす
   る拡底孔施工方法。
8. 【請求項８】 オールケーシング工法、リバースサーキ
   ュレーション工法等の縦穴を施工する工法により、縦穴
   の掘削を、拡底孔の掘削開始予定位置を越えて拡底孔の
   掘削終了予定位置まで行うことにより拡底孔の軸径部を
   掘削した後、請求項１、請求項２又は請求項３の拡底孔
   施工用の掘削装置を用いて、最外周の軸径部掘削用のロ
   ーラカッタを縦穴でガイドして位置決めしながら拡底孔
   の拡底径部を掘削するようにし、拡底孔を二段階に分け
   て掘削するようにしたことを特徴とする拡底孔施工方
   法。
9. 【請求項９】 掘削装置本体に、掘削装置本体の回転駆
   動時の横触れを防ぐためのスタビライザを取り付け、最
   外周の軸径部掘削用のローラカッタとともにスタビライ
   ザをも縦穴でガイドして、両者で協働して掘削装置本体
   の横振れを防ぐようにしたことを特徴とする請求項８の
   拡底孔施工方法。
10. 【請求項１０】 縦穴の掘削を、オールケーシング工法
    で行い、拡底孔施工用の掘削装置をオールケーシング掘
    削機の回転駆動装置により駆動するようにしたことを特
    徴とする請求項７又は請求項８の拡底孔施工方法。
11. 【請求項１１】 縦穴の掘削を、リバースサーキュレー
    ション工法で行い、拡底孔施工用の掘削装置をリバース
    サーキュレーションドリルの回転駆動装置により駆動す
    るようにしたことを特徴とする請求項７又は請求項８の
    拡底孔施工方法。