JP3853771B2 - 杭孔掘削装置及び杭孔掘削工法 - Google Patents

Description

本発明は、拡径部を有する杭孔を掘削可能な杭孔掘削装置と、そのような拡径部を有する杭孔の掘削工法に関する。

従来、場所打ちコンクリート杭の支持力を増大させるために、杭の先端部や中間部を拡径することが広く行われている。そして、拡径部を備える杭孔を掘削するための杭孔掘削装置も、多数開発されている。

この種の杭孔掘削装置の例として、例えば特許文献１〜４に開示されたものがある。
特開平７−９０８４４号公報 特開平７−８２９７７号公報 特開平６−２４０９６９号公報 特開平５−３２１５５９号公報

しかし、これらの杭孔掘削装置はいずれも油圧シリンダーなどの駆動源を利用して、拡径部を掘削するための掘削ビットを動作させる構造となっている。このような杭孔掘削装置は、径が大きな杭を構築するためには適しているが、例えば住宅用のＢＨ（Boring Hole）杭など、径が比較的小さな杭を構築するには装置の規模が大きすぎ、経済的にも見合わない、また、施工箇所の制約などにより装置を適用できない場合もある。

本発明の課題は、簡単な構成で、拡径部を有する杭孔を掘削することである。

以上の課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、例えば図１〜図４に示すように、下端部にカッター１２，２２を備える回転掘削軸１１，２１と、前記回転掘削軸１１，２１に沿って摺動自在に取り付けられボーリングロッドに接続された摺動軸１３，２３と、前記カッター１２，２２の側方に突出し且つカッター１２，２２の上方に収まるようにほぼ鉛直面内で回動自在に取り付けられた補助カッター１４，２４と、前記摺動軸１３，２３と前記補助カッター１４，２４とを連結し、ボーリングロッドを引き上げて前記摺動軸１３，２３が前記回転掘削軸１１，２１に対して上昇すると前記補助カッター１４，２４を前記カッター１２，２２の側方から突出させ、ボーリングロッドを押し下げて前記摺動軸１３，２３が前記回転掘削軸１１，２１に対して下降すると前記補助カッター１４，２４を前記カッター１２，２２の上方に収まるように回動させるリンク機構１５，２５とを備える杭孔掘削装置を特徴とする。

このように、回転掘削軸に沿って摺動自在に取り付けられた摺動軸と、カッター側方に突出し且つカッター上方に収まるようにほぼ鉛直面内で回動自在に取り付けられた補助カッターとが備えられ、また、摺動軸と補助カッターとを連結するリンク機構によって、摺動軸が回転掘削軸に対して上昇すると補助カッターがカッター側方から突出し、摺動軸が回転掘削軸に対して下降すると補助カッターがカッター上方に収まるように回動する。
従って、回転掘削軸に沿って摺動軸を上下させるだけで、カッター側方に補助カッターを突出させ、またカッター上方に補助カッターを収めることで、拡径部を備える杭孔を掘削することができる。これにより、場所打ち杭において、拡径部による先端支持力と引き抜き抵抗力を具備できる。

そして、摺動軸にボーリングロッドを接続することで、杭孔を下方に掘削していく途上では、杭孔先端で地盤から上方に反力を受けるカッターを備える回転掘削軸に対して摺動軸が下方に押し下げられた状態が保たれ、補助カッターがカッター上方に収められた状態で、カッター径に合った杭孔を掘削することができる。また、杭孔中に拡径部を設ける際には、ボーリングロッドを引き上げながら回転させることにより、回転掘削軸に対して摺動軸が上方に引き上げられた状態が保たれ、補助カッターがカッター側方に突出した状態で、補助カッターの外径まで杭孔を掘り拡げることができる。
以上のように、補助カッターを動作させる駆動源を特に備える必要がなく、非常に簡素な構造でありながら、拡径部を備える杭孔を掘削することができる。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の杭孔掘削装置であって、例えば図１〜図４に示すように、前記摺動軸１３，２３は、前記回転掘削軸１１，２１の側面を取り巻くように形成されていて、前記回転掘削軸１１，２１と前記摺動軸１３，２３の一方の側面に、前記回転掘削軸１１，２１の長さ方向に延在する延在部１６ｂ，２６ｂとその端部が回転掘削軸の周方向に屈曲した屈曲部１６ａ，２６ａを備えてなるガイド溝１６，２６が形成され、前記回転掘削軸１１，２１と前記摺動軸１３，２３の他方に前記ガイド溝１６，２６内を摺動可能なガイド部１７，２７が備えられていることを特徴とする。
ここで、カッターを回転掘削軸に対して回動自在に接続しておく等の方法により、摺動軸が回転掘削軸の周方向に回動するのが妨げられないようにしておく。

このように、回転掘削軸と摺動軸の一方の側面に、回転摺動軸の長さ方向に延在する延在部とその端部が回転掘削軸の周方向に屈曲した屈曲部を備えてなるガイド溝が形成され、回転掘削軸と摺動軸の他方にガイド溝内を摺動可能なガイド部が備えられているので、摺動軸にボーリングロッドを接続して、杭孔を下方に掘削していく途上では、杭孔先端で地盤から上方に反力を受けるカッターを備える回転掘削軸に対して摺動軸が下方に押し下げられ、この状態でガイド溝端部の屈曲部の奥部にガイド部が係合する方向に摺動軸を回転させながら掘削を行うことで、補助カッターがカッター上方に収められた状態でロックされる。従って、カッター径に確実に合った杭孔を掘削することができる。

また、杭孔中に拡径部を設ける際には、ボーリングロッドを一度逆方向に回転させてガイド部がガイド溝の屈曲部から延在部に出た状態で引き上げることにより、摺動軸の長さ方向に延在するガイド溝の延在部の他端部までカイド部が摺動し、回転掘削軸に対して摺動軸が上方に引き上げられ、ボーリングロッドを回転させながら引き上げることによりこの状態が保たれる。従って、補助カッターがカッター側方に突出した状態で、補助カッターの外径まで杭孔を掘り拡げることができる。
このように、補助カッターの角度がカッター側方に突出した状態又はカッター上方に収まった状態でロックされるため、杭孔の掘削径を確実なものとすることができる。

請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の杭孔掘削装置であって、例えば図６に示すように、前記補助カッター３４は、前記カッター３２の側方への突出状態において、側方への突出量が下方へいくに従い漸次大きい形状をなし、杭孔の周面を掘削して拡径する周面カッター部３４１と、前記周面カッター部により掘削される拡径部の下面を掘削する下面カッター部３４２とを有していることを特徴とする。

このように、カッター側方への突出状態において、側方への突出量が下方へいくに従い漸次大きい形状をなし、杭孔の周面を掘削して拡径する周面カッター部と、その周面カッター部により掘削される拡径部の下面を掘削する下面カッター部とを有する補助カッターなので、回転掘削軸下端部のカッターにより地盤に杭孔を掘削しながら、そのカッター側方に突出動作させた補助カッターによって、円錐状の拡径部を掘削できる。即ち、補助カッターの周面カッター部により杭孔の周面を掘削して円錐状に拡径すると同時に、下面カッター部により拡径部下面を掘削できる。
従って、杭孔を掘削してから拡径部を掘削する場合に比べて、施工効率を向上できる。また、補助カッターがカッター側方への突出状態で側方への突出量が下方へいくに従い漸次大きい形状なので、杭孔の掘削と並行して浮き上がりを防止しつつ円形状の拡径部を確実に施工できる。

請求項４に記載の発明は、例えば図６及び図７に示すように、回転掘削軸３１の下端部に備えるカッター３２により地盤に杭孔Ｈを掘削するとともに、ボーリングロッドを引き上げることにより、前記回転掘削軸３２に組み込まれた補助カッター３４を前記カッター３２の側方に突出動作させて、補助カッター３４により杭孔Ｈの周面を掘削して拡径すると同時に拡径部Ｈ１・Ｈ２下面を掘削する杭孔掘削工法を特徴とする。

このように、回転掘削軸下端部のカッターにより地盤に杭孔を掘削しながら、そのカッター側方に突出動作させた補助カッターによって、拡径部を掘削でき、即ち、補助カッターの周面カッター部により杭孔の周面を掘削して拡径すると同時に、下面カッター部により拡径部下面を掘削できる。
従って、杭孔を掘削してから拡径部を掘削する場合に比べて、施工効率を向上できる。

請求項１に記載の発明によれば、摺動軸と補助カッターとを連結するリンク機構によって、摺動軸が回転掘削軸に対して上昇すると補助カッターをカッター側方から突出し、摺動軸が回転掘削軸に対して下降すると補助カッターをカッター上方に収まるように回動する。
従って、回転掘削軸に沿って摺動軸を上下させるだけで、カッター側方に補助カッターを突出させ、またカッター上方に補助カッターを収めることで、拡径部を備える杭孔を掘削することができる。

そして、摺動軸にボーリングロッドを接続することで、杭孔を下方に掘削していく途上では、杭孔先端で地盤から上方に反力を受けるカッターを備える回転掘削軸に対して摺動軸が下方に押し下げられた状態が保たれ、補助カッターがカッター上方に収められた状態で、カッター径に合った杭孔を掘削することができる。また、杭孔中に拡径部を設ける際には、ボーリングロッドを引き上げながら回転させることにより、回転掘削軸に対して摺動軸が上方に引き上げられた状態が保たれ、補助カッターがカッター側方に突出した状態で、補助カッターの外径まで杭孔を掘り拡げることができる。
以上のように、補助カッターを動作させる駆動源を特に備える必要がなく、非常に簡素な構造でありながら、拡径部を備える杭孔を掘削することができる。これにより、場所打ち杭において、拡径部による先端支持力と引き抜き抵抗力を具備できる。

請求項２に記載の発明によれば、請求項１に記載の発明により得られる効果に加え、次のような利点が得られる。
即ち、摺動軸にボーリングロッドを接続して、杭孔を下方に掘削していく途上では、杭孔先端で地盤から上方に反力を受けるカッターを備える回転掘削軸に対して摺動軸が下方に押し下げられ、この状態でガイド溝端部の屈曲部の奥部にガイド部が係合する方向に摺動軸を回転させながら掘削を行うことで、補助カッターがカッター上方に収められた状態でロックされる。従って、カッター径に確実に合った杭孔を掘削することができる。

また、杭孔中に拡径部を設ける際には、ボーリングロッドを一度逆方向に回転させてガイド部がガイド溝の屈曲部から延在部に出た状態で引き上げることにより、摺動軸の長さ方向に延在するガイド溝の延在部の他端部までカイド部が摺動し、回転掘削軸に対して摺動軸が上方に引き上げられ、ボーリングロッドを回転させながら引き上げることによりこの状態が保たれる。従って、補助カッターがカッター側方に突出した状態で、補助カッターの外径まで杭孔を掘り拡げることができる。
このように、補助カッターの角度がカッター側方に突出した状態又はカッター上方に収まった状態でロックされるため、杭孔の掘削径を確実なものとすることができる。

請求項３に記載の発明によれば、請求項１または２に記載の発明により得られる効果に加え、次のような利点が得られる。
即ち、回転掘削軸下端部のカッターにより地盤に杭孔を掘削しながら、そのカッター側方に突出動作させた補助カッターによって、円錐状の拡径部を掘削でき、つまり、補助カッターの周面カッター部により杭孔の周面を掘削して円錐状に拡径すると同時に、下面カッター部により拡径部下面を掘削できる。
従って、杭孔を掘削してから拡径部を掘削する場合に比べて、施工効率を向上できる。また、補助カッターがカッター側方への突出状態で側方への突出量が下方へいくに従い漸次大きい形状なので、杭孔の掘削と並行して浮き上がりを防止しつつ円錐状の拡径部を確実に施工できる。

請求項４に記載の発明によれば、回転掘削軸下端部のカッターにより地盤に杭孔を掘削しながら、そのカッター側方に突出動作させた補助カッターによって、拡径部を掘削でき、即ち、補助カッターの周面カッター部により杭孔の周面を掘削して拡径すると同時に、下面カッター部により拡径部下面を掘削できる。
従って、杭孔を掘削してから拡径部を掘削する場合に比べて、施工効率を向上できる。

以下、図を参照して本発明を実施するための最良の形態を詳細に説明する。

〔第１の実施の形態〕
まず、図１（ａ），（ｂ）を参照して、本発明に係る杭孔掘削装置の第１実施形態に係る構造及び動作を概説する。
図示のように、この杭孔掘削装置１においては、回転掘削軸１１の下端部にカッター１２，２２が放射状に取り付けられ、また回転掘削軸１１の途上には、ほぼ円筒形状の摺動軸１３が摺動自在に取り付けられている。

カッター１２の上面には、このカッター１２の側方に突出し又このカッター１２の上方に収まるように、補助カッター１４がピン１４ａでほぼ鉛直面内で回動自在に接合されている。

また、摺動軸１３の側面と補助カッター１４との間に、ピン１４ｂ，１５ａによって、リンク機構１５が取り付けられている。
これにより、図１（ａ），（ｂ）に示すように、摺動軸１３が回転掘削軸１１に対して上昇すると、補助カッター１４がカッター１２の側方から突出し、摺動軸１３が回転掘削軸１１に対して下降すると補助カッター１４を前記カッター１２の上方に収まるように回動するようになっている。

さらに、回転掘削軸１１の側面には、その長さ方向に延在する延在部１６ｂと、延在部１６ｂの下端部が回転掘削軸の周方向に屈曲した屈曲部１６ａを備えてなる、ほぼＬ字型状のガイド溝１６が形成されている。そして、摺動軸１３の内面には、回転掘削軸１１のガイド溝１６に係合し、その内部を摺動可能となるように、ガイド部１７が取り付けられている。
また、カッター１２は回転掘削軸１１に対して回動自在に接続されており、摺動軸１３が回転掘削軸１１の周方向に回動するのが妨げられないようになっている。

これにより、図１（ａ）に示すように、杭孔掘削装置１の摺動軸１３にボーリングロッド（図示省略）を接続して杭孔を下方に掘削していく途上では、杭孔先端でカッター１２が地盤から上方に反力を受けて、回転掘削軸１１に対して摺動軸１３が下方に押し付けられ、この状態でガイド溝１６の屈曲部１６ａ奥部にガイド部１７が係合する方向（図１（ａ）中の矢印方向）に摺動軸１３を回転させながら掘削を行うことで、補助カッター１４がカッター１２の上方に収められた状態でロックされる。
また、杭孔中に拡径部を形成する際には、図１（ｂ）に示すように、ボーリングロッドを逆方向（図１（ｂ）中の矢印方向）に回転させてガイド部１７がガイド溝１６の屈曲部１６ａから延在部１６ｂに出た状態で引き上げることにより、この延在部１６ｂの他端部までカイド部１７が摺動し、回転掘削軸１１に対して摺動軸１３が上方に引き上げられ、ボーリングロッドを回転させながら引き上げることにより補助カッター１４がカッター１２の側方に突出した状態が保たれる。

次に、より具体的な実施の形態として、ＢＨ工法による場所打ちコンクリート杭の杭孔を掘削するために用いられる杭孔掘削装置２（図２、図３参照）について説明する。

この杭孔掘削装置２は、上で説明した杭孔掘削装置とほぼ同様の機構となるように製作されたものである。図２、図３中の各構成要素の符号は、図１で示した杭孔掘削装置１の各構成要素の番号に１０を加えたものとし、杭孔掘削装置１の各構成要素との対応を明らかにし、重複する説明は省略する。

杭孔掘削装置２では、図２に示すように、補助カッター２４がカッター２２の上方に収められた状態では、直径８００ｍｍの杭孔を掘削し、また、図３に示すように、補助カッター２４をカッター２２の側方に突出させることにより、直径１０００ｍｍの拡径部を掘削可能となっている。
摺動軸２３の上部には、図２、図３に示すように、これをボーリングロッド（図示省略）と連結するための連結部材２８が接続されている。

杭孔掘削装置１（２）によって、杭孔Ｈの先端や途上に拡径部Ｈ１，Ｈ２を備える杭孔を掘削する手順の一例を、図４（ａ）〜（ｄ）を参照して説明する。
まず、図４（ａ）に示すように、杭孔掘削装置１の摺動軸１３にボーリングロッドＸを接続して杭孔を下方に掘削していく途上では、杭孔先端でカッター１２が地盤Ｇから上方に反力を受けて、回転掘削軸１１に対して摺動軸１３が下方に押し付けられるが、この状態でガイド溝１６の屈曲部１６ａ奥部にガイド部１７が係合する方向（図４（ａ）中の矢印方向）にボーリングロッドを回転させて、補助カッター１４をカッター１２の上方に収められた状態にロックした状態で杭孔Ｈの掘削を行う。

そして、杭孔Ｈ中に拡径部を形成する際には、図４（ｂ）に示すように、ボーリングロッドＸを逆方向（図４（ｂ）中の矢印方向）に回転させながら引き上げることにより、ガイド部１７がガイド溝１６の屈曲部１６ａから延在部１６ｂに出て、この延在部１６ｂの他端部までカイド部１７が摺動し、回転掘削軸１１に対して摺動軸１３が上方に引き上げられ、補助カッター１４がカッター１２の側方に突出した状態が保たれる。この状態で下方から上方へと杭孔Ｈの周囲を補助カッター１４で削り取ることにより拡径部Ｈ１を形成する。

この動作を繰り返すことにより、図４（ｃ）、図４（ｄ）に示すように、杭孔中に複数段の拡径部Ｈ１，Ｈ２を形成することができる。

本実施の形態に記載の杭孔掘削装置１，２によれば、回転掘削軸１１，２１に沿って摺動自在に取り付けられた摺動軸１３，２３と、カッター１２，２２の上面に、このカッター１２，２２の側方に突出し又このカッター１２，２２の上方に収まるようにほぼ鉛直面内で回動自在に取り付けられた補助カッター１４，２４とが備えられ、また、摺動軸１３，２３と補助カッター１４，２４とを連結するリンク機構１５，２５によって、摺動軸１３，２３が回転掘削軸１１，２１に対して上昇すると補助カッター１４，２４がカッター１２，２２の側方から突出し、摺動軸１３，２３が回転掘削軸１１，２１に対して下降すると補助カッター１４，２４がカッター１２，２２の上方に収まるように回動する。
従って、回転掘削軸１１，２１に沿って摺動軸１３，２３を上下させるだけで、カッター１２，２２の側方に補助カッター１４，２４を突出させ、またカッター１２，２２の上方に補助カッター１４，２４を収めることで、拡径部Ｈ１，Ｈ２を備える杭孔Ｈを掘削することができる。

そして、杭孔掘削装置１，２の摺動軸１３，２３にボーリングロッドＸを接続することで、杭孔Ｈを下方に掘削していく途上では、杭孔Ｈ先端で地盤Ｇから上方に反力を受けるカッター１２，２２を備える回転掘削軸１１，２１に対して摺動軸１３，２３が下方に押し下げられた状態が保たれ、補助カッター１４，２４がカッター１２，２２の上方に収められた状態で、カッター１２，２２の径に合った杭孔Ｈを掘削することができる。また、杭孔Ｈ中に拡径部Ｈ１，Ｈ２を設ける際には、ボーリングロッドＸを引き上げながら回転させることにより、回転掘削軸１１，２１に対して摺動軸１３，２３が上方に引き上げられた状態が保たれ、補助カッター１４，２４がカッター１２，２２の側方に突出した状態で、補助カッター１４，２４の外径まで杭孔Ｈを掘り拡げることができる。
このように、補助カッター１４，２４を動作させる駆動源を特に備える必要がなく、非常に簡素な構造でありながら、拡径部Ｈ１，Ｈ２を備える杭孔Ｈを掘削することができる。

また、回転掘削軸１１，２１と摺動軸１３，２３の一方の側面に、回転掘削軸１１，２１の長さ方向に延在する延在部１６ｂ，２６ｂとその端部が回転掘削軸の周方向に屈曲した屈曲部１６ａ，２６ａを備えてなるガイド溝１６，２６が形成されていると共に、回転掘削軸１１，２１と摺動軸１３，２３の他方にガイド溝１６，２６内を摺動可能なガイド部１７，２７が備えられているので、杭孔掘削装置１，２の摺動軸１３，２３にボーリングロッドＸを接続して、杭孔Ｈを下方に掘削していく途上では、杭孔Ｈ先端で地盤から上方に反力を受けるカッター１２，２２を備える回転掘削軸１１，２１に対して摺動軸１３，２３が下方に押し下げられ、この状態でガイド溝１６，２６の端部の屈曲部１６ａ，２６ａの奥部にガイド部１７，２７が係合する方向に摺動軸１３，２３を回転させながら掘削を行うことで、補助カッター１４，２４がカッター１２，２２の上方に収められた状態でロックされる。従って、カッター１２，２２の径に確実に合った杭孔を掘削することができる。

また、杭孔Ｈ中に拡径部Ｈ１，Ｈ２を設ける際には、ボーリングロッドＸを一度逆方向に回転させてガイド部１７，２７がガイド溝１６，２６の屈曲部１６ａ，２６ａから延在部１６ｂ，２６ｂに出た状態で引き上げることにより、摺動軸１３，２３の長さ方向に延在するガイド溝１６、２６の延在部１６ｂ，２６ｂの他端部までカイド部１７，２７が摺動し、回転掘削軸１１，２１に対して摺動軸１３，２３が上方に引き上げられ、ボーリングロッドＸを回転させながら引き上げることによりこの状態が保たれる。従って、補助カッター１４，２４がカッター１２，２２の側方に突出した状態で、補助カッター１４，２４の外径まで杭孔を掘り拡げることができる。
このように、補助カッター１４，２４の角度がカッター１２，２２の側方に突出した状態又はカッター１２，２２の上方に収まった状態でロックされるため、杭孔Ｈの掘削径を確実なものとすることができる。

以上は、杭孔Ｈの掘削途中で拡径部Ｈ１を施工してから、杭孔Ｈの杭底に拡径部Ｈ２を施工したが、施工手順を逆にしても良い。
即ち、図５（ａ）から（ｃ）に示すように、杭孔Ｈを掘削して行って杭底に拡径部Ｈ１を施工した後、図５（ｄ）に示すように、杭孔Ｈの途中に拡径部Ｈ２を施工することも可能である。

〔第２の実施の形態〕
この実施形態において、図６に示すように、杭孔掘削装置３は、補助カッターとして拡径翼カッター３４を備えるとともに、この拡径翼カッター３４の保護を兼ねた振れ止め用のスタビライザー（サポートリング）４０を備えている。
なお、図中、３１は回転掘削軸、３２はカッター、３３は摺動軸、３５はリンク機構、３６はガイド溝、３７はガイド部、３８は連結部材である。

図示のように、拡径翼カッター３４は上部でピン３４ａによりスタビライザー４０に回動自在に支持されている。さらに、拡径翼カッター３４の中間部と摺動軸３３の下端部との間にリンク機構１５がピン３４ｂ・３５ａにより連結されている。
スタビライザー４０は、カッター３２の外形とほぼ同径の円筒部材であり、下部でカッター３２の上面にピン４０ａにより支持されるとともに、摺動軸３３の上部に組み付けた支持部材４１にピン４０ｂを介して上部が支持されている。そして、スタビライザー４０の円筒部には、拡径翼カッター３４を出没自在とする窓部４０１が形成されている。

以上において、拡径翼カッター３４は、回転掘削軸３１の円周方向に離間して三個配設されていて、周面カッター部３４１と下面カッター部３４２を有している。
即ち、拡径翼カッター３４は、図６（ｂ）に示したように、カッター３２の側方への突出状態において、その側方への突出量が下方へいくに従い漸次大きい形状をなす周面カッター部３４１を有している。そして、その周面カッター部３４１に連続する下面カッター部３４２を有している。

また、回転掘削軸３１の側面にはコ字形状のガイド溝３６が形成されている。
即ち、ガイド溝３６は、図示のように、回転掘削軸３１の長手方向に沿った延在部３６ｂの上下両端部から回転掘削軸３１の周方向の同一方向への屈曲部３６ａを有するコ字形状をなしている。このようなコ字形状のガイド溝３６としたことで、カッター３１で下方に掘り進みながら拡径翼カッター３４により拡径部を掘削できる。

次に、以上の杭孔掘削装置３による杭孔掘削作業を説明する。
先ず、前述したボーリングロッドを連結部材３８に接続し、ボーリングロッドの回転駆動による回転掘削軸３１下端のカッター３２によって、図７（ａ）に示すように、杭孔Ｈを掘削していく。このとき、摺動軸３３に設けられたガイド部３７は、摺動軸３１に形成されたガイド溝３６下方の屈曲部３６ａ奥部に係合しており、拡径翼カッター３４は、スタビライザー４０内に収納状態にある。
このような掘削状態において、カッター３２に作用する地盤からの反力がガイド部３７とガイド溝３６下方の屈曲部３６ａ奥部との係合を介して受け止められる。また、拡径翼カッター３４はサポートリングを兼ねたスタビライザー４０により保護されている。

そして、拡径部を形成する際は、ボーリングロッドを逆方向に回動（例えば４５゜）してガイド部３７をガイド溝３６下方の屈曲部３６ａから延在部３６ｂに出し、ボーリングロッドを引き上げてガイド部３７を延在部３６ｂ上端部に突き当ててから、ボーリングロッドを再び逆方向に回動してガイド溝３６上方の屈曲部３６ａ奥部に係合させる。
以上によって、図６（ｂ）に示したように、拡径翼カッター３４は、摺動軸３７の上昇によりリンク機構３５を介して内側から押されるとともに、上部のピン３４ａを支点として回動し、スタビライザー４０の窓部４０１からカッター３２の側方へ突出状態となる。即ち、スタビライザー４０から側方への突出量が下方へいくに従い漸次大きい形状をなす周面カッター部３４１と下面カッター部３４２とが露出状態となる。

以上の拡径翼カッター３４の突出動作は、ボーリングロッドの回転駆動と並行して行われ、つまり、回転掘削軸３１下端のカッター３２による底面掘削とともに、周面カッター部３４１及び下面カッター部３４２による拡径掘削が行われる。そして、スタビライザー４０から周面カッター部３４１と下面カッター部３４２が完全に露出した状態で、図７（ｂ）に示したように、円錐状の拡径部Ｈ１が形成される。
一例としては、直径８００ｍｍの杭孔において、直径１１５０mｍの拡径部を形成する。
このような拡径部施工状態において、カッター３２に作用する地盤からの反力がガイド部３７とガイド溝３６上方の屈曲部３６ａ奥部との係合を介して受け止められる。そして、そのガイド溝３６上方の屈曲部３６ａ奥部とガイド部３７との係合によって浮き上がりを防止しつつ下面カッター部３４２により杭孔Ｈ周面が掘り下げられるとともに、側方への突出量が下方へいくに従い漸次大きい形状の周面カッター部３４１によって円錐状の拡径部Ｈ１が確実に形成される。このとき、拡径翼カッター３４はスタビライザー４０により振れ止めされている。

以上の拡径部施工後、ボーリングロッドを逆方向に回動してガイド部３７をガイド溝３６上方の屈曲部３６ａから延在部３４ｂに出し、ボーリングロッドを押し下げてガイド部３７を延在部３６ｂ下端部に突き当ててから、ボーリングロッドを再び逆方向に回動してガイド溝３６下方の屈曲部３６ａ奥部に係合させる。
以上によって、図６（ａ）に示したように、拡径翼カッター３４は、窓部４０１からスタビライザー４０内部への収納状態となる。その後、図７（ｃ）に示したように、カッター３２による底面掘削が行われる。

そして、再び拡径翼カッター３４を突出動作させて、図７（ｄ）に示したように、次の円錐状の拡径部Ｈ２を施工する。
ところで、杭孔Ｈの杭底に円錐状の拡径部Ｈ２を施工する場合は、図８に拡大して示したように、拡径翼カッター３４を突出状態のまま下面カッター部３４２により杭底を若干量だけ掘削する。
以上において、詳細には、拡径翼カッター３４の突出動作時、その拡径翼カッター３４の下端に杭孔Ｈ周面から反力が作用して、図８に仮想線Ｌで示したように、拡径翼カッター３４が浮き上がる（例えば３００ｍｍ程度）。このため、その浮き上がり量を見込んで、あるいは浮き上がった分だけ押し下げて拡径部施工を行う。
なお、拡径翼カッター３４の突出角度αは、例えば杭孔の拡径角度が１２°程度の場合、１１°程度が好ましい。

〔第３の実施の形態〕
図９は第３実施形態を示すもので、この実施形態は、前述した第２実施形態の杭孔掘削装置３において、拡径翼カッター３４、リンク機構３５、ガイド溝３６及びガイド部３７等に変更を施したものである。
即ち、拡径翼カッター３４は、図示のように、突出状態でカッター３２の側方に位置するよう下方に延長させた形状としている（図６と対比参照）。
また、リンク機構３５は、拡径翼カッター３４に、リンク機構１５のピン３４ｂが係合する長孔３４ｃを形成したものとなっている。
また、ガイド溝３６及びガイド部３７は、上下が短くて下方に位置したものとなっている（図６と対比参照）。
そして、スタビライザー４０の下端部には、窓部４０１の下端部両側で拡径翼カッター３４の側面を押える横押え４１が設けられている。
このような変更を施した杭孔掘削装置３によっても前述した第２実施形態と同様の作用効果が得られる。

なお、本発明の杭孔掘削装置は、実施の形態に限定されることなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、種々の改良並びに設計の変更を行っても良い。
例えば、実施の形態では、回転掘削軸の側面にガイド溝を形成して、摺動軸の内面にガイド部を設けたが、摺動軸の内面にガイド溝を形成して、このガイド溝に係合するガイド部を回転掘削軸の側面に設けても良い。
なお、ＢＨ工法による杭孔の対象としては、直径６００〜１５００ｍｍ程度が一般的である。
その他、拡径部の数、各種寸法や角度、具体的な細部構造等についても適宜に変更可能であることは勿論である。

本発明の第１実施形態に係る杭孔掘削装置の動作の一例を示す模式図（ａ）（ｂ）である。 第１実施形態に係る杭孔掘削装置の具体的構成例を示すもので、補助カッター収納状態を示した側面図（ａ）及び断面図（ｂ）である。 補助カッターの突出状態を示した側面図（ａ）及び断面図（ｂ）である。 第１実施形態に係る杭孔掘削装置による杭孔掘削手順の一例を示す模式図（ａ）（ｂ）（ｃ）（ｄ）である。 他の掘削手順を示した模式図（ａ）（ｂ）（ｃ）（ｄ）である。 第２実施形態に係る杭孔掘削装置の具体的構成例を示すもので、補助カッター収納状態を示した断面図（ａ）と補助カッター突出状態を示した断面図（ｂ）である。 第２実施形態に係る杭孔掘削装置による杭孔掘削手順の一例を示した模式図（ａ）（ｂ）（ｃ）（ｄ）である。 杭底部の拡径部を示した拡大図である。 第３実施形態に係る杭孔掘削装置の具体的構成例を示すもので、補助カッター突出状態を示した断面図である。

符号の説明

１，２ 杭孔掘削装置
１１，２１ 回転掘削軸
１２，２２ カッター
１３，２３ 摺動軸
１４，２４ 補助カッター
１５，２５ リンク機構
１６，２６ ガイド溝
１６ａ，１７ａ 屈曲部
１６ｂ，１７ｂ 延在部
１７，２７ カイド部
３ 杭孔掘削装置
３１ 回転掘削軸
３２ カッター
３３ 摺動軸
３４ 補助カッター（拡径翼カッター）
３４１ 周面カッター部
３４２ 下面カッター部
３５ リンク機構
３６ ガイド溝
３６ａ 屈曲部
３６ｂ 延在部
３７ カイド部
４０ スタビライザー（サポートリング）
４１ 横押え

Claims (4)

1. 下端部にカッターを備える回転掘削軸と、
   前記回転掘削軸に沿って摺動自在に取り付けられボーリングロッドに接続された摺動軸と、
   前記カッターの側方に突出し且つカッターの上方に収まるようにほぼ鉛直面内で回動自在に取り付けられた補助カッターと、
   前記摺動軸と前記補助カッターとを連結し、ボーリングロッドを引き上げて前記摺動軸が前記回転掘削軸に対して上昇すると前記補助カッターを前記カッターの側方から突出させ、ボーリングロッドを押し下げて前記摺動軸が前記回転掘削軸に対して下降すると前記補助カッターを前記カッターの上方に収まるように回動させるリンク機構とを備えることを特徴とする杭孔掘削装置。
2. 前記摺動軸は、前記回転掘削軸の側面を取り巻くように形成されていて、
   前記回転掘削軸と前記摺動軸の一方の側面に、前記回転掘削軸の長さ方向に延在する延在部とその端部が回転掘削軸の周方向に屈曲した屈曲部を備えてなるガイド溝が形成され、前記回転掘削軸と前記摺動軸の他方に前記ガイド溝内を摺動可能なガイド部が備えられていることを特徴とする請求項１に記載の杭孔掘削装置。
3. 前記補助カッターは、前記カッターの側方への突出状態において、側方への突出量が下方へいくに従い漸次大きい形状をなし、杭孔の周面を掘削して拡径する周面カッター部と、前記周面カッター部により掘削される拡径部の下面を掘削する下面カッター部とを有していることを特徴とする請求項１または２に記載の杭孔掘削装置。
4. 回転掘削軸の下端部に備えるカッターにより地盤に杭孔を掘削するとともに、
   ボーリングロッドを引き上げることにより、前記回転掘削軸に組み込まれた補助カッターを前記カッターの側方に突出動作させて、補助カッターにより杭孔の周面を掘削して拡径すると同時に拡径部下面を掘削することを特徴とする杭孔掘削工法。

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