JP4227071B2 - 地盤掘削装置 - Google Patents

Description

本発明は水分を含む軟弱地盤に掘削土砂を孔壁に圧密させながら杭孔を掘削し、地上への掘削排土を少なくする低排土地盤掘削装置に関するものである。

従来、掘削土砂を地上に排出させることなく、掘削土砂を孔壁に圧密させた状態で杭孔を掘削形成する方法及び装置が開発された（例えば特許文献１〜５）。

しかし、この発明では杭本体の下端に杭本体よりも大径の同心円拡底板を溶着固定し、該底板の下面中心から上記杭本体外周に至る弯曲掘削刃を中心対称位置に設けるもので、該掘削刃の弯曲面に沿って掘削土砂を底板の拡径外周部分に誘導し、これを逃し開口から上記拡底板の拡底部上面に上向刃で下向に圧密し、掘削土砂を拡底板の外周と杭本体外周との間の筒状空間に下向に圧密する方法・装置である。

しかしながら上記弯曲掘削刃によって杭底面の硬い地盤を掘削することは容易ではなく浅い柔軟地盤に適用し得るのみであり、掘削土砂を孔壁に圧密し、それにより排土を低減させることは困難であった。

しかも杭本体を杭孔に残留させる必要があり、杭本体が上記筒状空間内に不安定に設立された。

又上記軟弱地盤では孔壁の保持及び地上への排土を少なく保持することは困難であった。

特開２００３−２７４７５号公報 特開２００３−３２１９８９号公報 特開２００４−３１２３号公報 特開２００４−３１２４号公報 特開２００４−３１２５号公報

本発明は比較的軟弱な地盤において孔壁を強く保持し得て、崩壊のおそれが少なく傾くおそれがなく充分な深度が得られ工期を短縮すること及び地上への排土を少なくすることを目的とする。

上記の目的を達成するため本発明は
第１に中心軸線の回りに正回動するオーガーの外側に該中心軸線の回りに逆回動する多孔ケーシングを嵌合し、該オーガーの回動軸の下端部に着脱自在にドラム形回転筒を上記ケーシング内に配置し、該回転筒の上下端板のそれぞれ外周部に形成した開口部間に螺旋溝を上記回転筒の外周に形成し、上記ケーシングの下端より下方に、上記回転筒の下端板の下面中央部から該下端板の外周に一致する方向に向う渦巻羽根を該下端板の下面に突設し、上記渦巻羽根の下面に上記中心軸線を共有し、上記ケーシングの外周に至る円形底板を設け、該底板の外周部に形成した外周開口部に掬い上げ部を形成し、該底板の下面に上記中心軸線を共有する螺旋錐を着脱自在に設けてなり、かつ上記回転筒の上端板の上記開口部を弾性によって上から下に閉鎖し、弾性に抗して下から上に開く開閉板を設け、上端板の上記開口部に上記オーガーの螺旋板の下端部を対応させてなる地盤掘削装置、
第２に上記螺旋溝の溝幅が下端板の開口部から上端板の開口部に向って漸次小に形成された上記第１発明記載の地盤掘削装置、
によって構成される。

従ってオーガーを下向に時計の針の回転方向（右回転）に回転し、同時に上記ケーシングを下向に逆方向（左方向）に回転させ軟弱地盤に圧入することができる。

この状態において下端部の螺旋錐が地盤を掘削し、掘削土砂は底板の開口部に設けた掬い上げ部から底板上に上昇する。

上昇した掘削土砂は上記渦巻羽根によって外側（横方向）に押しやられて孔壁に圧密され孔壁の土砂密度を増す。

そして残余の土砂はドラム形回転筒の下端板開口部から螺旋溝内に入り、
該溝内をケーシングの内面に沿って上昇し上端板の開口部に設けた開閉板を下から上に弾力に抗して押上げてオーガーの螺旋羽根の下端部に圧入させる。

上記開閉板を下から上に押上げる抵抗力は上記螺旋溝を経て渦巻羽根による土砂側方圧密力に影響を与える（圧密力を強化する）。

上記オーガーの螺旋羽根の右回動によって、該羽根に沿って上記土砂は相対的に上昇する。

一定深度に進入した上記ケーシング及びオーガーを回転方向逆のまま地上に向って上昇させると、
ケーシング内面とオーガーの回動軸との間の土砂は螺旋羽根に沿って上昇し、地上に達して該ケーシングの複数の排土孔から地上に排出される。

このようにして掘削孔は螺旋錐によって傾くおそれがなく下方に掘削され、孔壁は渦巻羽根により掘削土砂が圧密されて孔壁が強化され、
残余の土砂は上述のように排土孔から地上に排出され、地上排土は軽減され、孔壁は圧密強化され、軟弱地盤の杭孔掘削は安全容易にかつ迅速に行われ得る効果がある。

クローラ３５の機体に設けられた油圧シリンダーで起伏自在に形成した支柱１１にリーダー１２が設けられ、該リーダー１２に係合金具１３，１３によって昇降摺動自在に駆動電動機１４及び出力歯車筐１５が設けられ、上端に設けた調車１６に掛回されたワイヤロープ１７によって上記電動機１４をリーダー１２に沿って索引上昇し、自重によって下降させることができる。上記ワイヤーロープ１７は地上に配置したクローラ３５に設けたウインチによって牽引され、又上記自重に加えて下向ワイヤーロープ１７’をウインチ３６で下向に索引して上記電動機１４を下降させることができる。

出力歯車筐１５内には図１（ロ）図に示すように中心軸線ｃを有する出力回動軸管１８に小径外歯車１９が設けられ、その外側に大径内歯車２０を内蔵し、両歯車１９，２０間に遊動歯車２１を噛合させ、両歯車１９，２０を中心軸線ｃの回りに互いに正逆反対向きに同時に回動させることができる。

上記大径内歯車２０は下に向って時計針に反対向（左向き）に回転し、該歯車２０に設けた左回転出力筒２２の下端フランジ２３に中心軸線ｃの回りに左回転する多孔ケーシング２の上端フランジ２４をボルト２５，２５によって着脱自在に接続する。

又小径外歯車１９には下に向って時計針方向（右方向）に回転する内周６角形の出力雌軸１９’を設け、該雌軸１９’に中心軸線ｃを共有するオーガー１の回転軸管１’（回動軸）の上端６角管１”を着脱自在に嵌合し、ピン２６，２６で互いに係合させる。

上記ケーシング２の長さは掘削深度より若干短く形成され、下端部に該ケーシング２の内面と間隙ｔ（約５ｍｍ）を介して中心軸線ｃを共有するドラム形回転筒３を内蔵配置する。

上記回転筒３には上下端板３’，３”を有し、それぞれの外周部に切欠き開口部４，４’を形成し、該開口部４，４’間に下に向って右回りに推進する螺旋溝５を上記回転筒３の外周に形成する。該螺旋溝５の溝幅Ｔ（図４（イ）図）は下部の上記開口部４’から上部の開口部４に向って同一又は漸次小に又は漸次大に形成し、溝５内の土砂を圧密上昇させる。

又上記大径内歯車２０を時計針方向とし、小径外歯車１９を時計針と逆方向とし、オーガー１の螺旋板１ａ及び上記回転筒３の上記螺旋溝５の方向を左回りに下方に推進する方向に形成することができる。

上記螺旋溝５は図４（イ）図に示すように上下平行螺旋板５’，５”又は（ロ）（ニ）図に示すように上部螺旋板５”を外側に傾斜させて上記溝５内を移動する土砂を外側に向けて排出するように作用させる。又、上下平行螺旋板５’，５”を（ハ）図に示すように階段状に外側に向けて開くように形成することができるし、上記螺旋板５’，５”の一方又は双方を中心管軸３ａ側に若干拡がるように傾斜させることができる。

上記ケーシング２の下縁２’は上記下端板３”とほぼ同一水準に配置され図６（ロ）図に示すように下縁２’に掘削刃２”を下向に配列することができる。

上記回転筒３の下端板３”に形成した開口部４’には土砂掬い上げ板４”を図１（ハ）（ニ）（ホ）図に示すように長さＬを調整可能にボルトｂで着脱自在に屈曲形成し、該開口部４’の開口幅を図１（ハ）（ニ）（ホ）（ヘ）（ト）（チ）図に示すように調整板３ｂの長さを着脱自在に調整することができる。

上端板３’の上記開口部４には図２（イ）（ロ）図に示すように開閉板１０をボルトｐを中心に昇降開閉自在に枢支し、該ボルトｐはナットｎで止められる。

又上記ボルトｐは上端板３’及び上記開閉板１０に溶着した交差腕４ａ，４ｂの交差部に貫装され、開閉板１０は図２（ロ）図仮想線位置から実線位置（上から下）に回動して開口部４を閉鎖し、ボルトｐに巻回した螺旋発条２７の弾力によって開口部４を閉鎖し、上昇土砂により該弾力に抗して該開閉板１０を開き、上昇土砂をオーガー１の螺旋羽根１ａ上に移動させることができる。

上記回転筒３の下端板３”の中心軸線ｃを共有する下面中央部から図５（イ）図に示すように該下端板３”の外周に一致する方向に向う渦巻羽根６を下方に突設する。

そして渦巻羽根６の下面に上記中心軸線ｃを共有する円形底板７を設け、該底板７の外周を上記ケーシング２の外周に至らせる（ほぼ一致させる）。

上記底板７の外周部には開口部８を形成し、該開口部８に掘削土砂掬い上げ部８’を右回転方向に斜下向に傾斜させて形成し、
かつ該底板７の下面に上記中心軸線ｃを共有する螺旋板９’，９’による２重螺旋錐９を下向きに設け、下端に切刃９”を設ける。

上記螺旋板９’，９’の幅は図１に示すように狭く又は図３（イ）（ロ）図に示すように広い螺旋錐９とすることができ、
上端突出６角雄部９ａを上記底板７の中央部６角雌部９ｂに着脱自在に嵌合しピン２８，２８で止めることができる。

上記上端突出６角雄部９ａは中空であり、上記錐９の管軸９ｃの上端部を形成し、上記回転筒３の中心管軸３ａに連通し、該管軸３ａの上端６角突出部３ａ’をオーガー１の回転軸管１’（回動軸）の下端部６角内周雌部に着脱自在に嵌合し、ピン２９，２９で止める。このように形成することによりオーガー１の回転軸管１’と回転筒３とは回転方向に固定される。

上記ケーシング２にはドラム形回転筒３を嵌合した下端部分の上方位置にジグザグに土砂排出孔２”を穿設して多孔ケーシング２が形成される。

又上記ケーシング２の外周面には図６（イ）図に示すように粘土カット用帯板３０を螺旋状に巻回して溶着し、土砂掘削時又は上昇時における粘土附着を防止する。

尚図３（イ）（ロ）図及び図５（イ）図中９ｄは下向左回転上昇によって孔壁３１（図１（イ）図）を掘削拡径する出没刃、図２（イ）（ロ）図中３２は上記開口部４において上端板３’に形成した開閉板１０の下降止め縁、１０ａは開閉板１０と上端板３’とに形成した土砂下降案内面、図１中３４は下端逆止弁、３３は水、セメントミルク等の供給ホースである。

従って上記電動機１４を動作して中心軸線ｃの回りにオーガー１を下向に右方向に回動し、同時に上記ケーシング２を下向に左方向に回動し、ワイヤロープ１７を弛めて直立リーダー１２に沿ってこれらを自重によって下降させると、上記オーガー１及びケーシング２は互いに逆回動して地中に推進し、下端の螺旋錐９によって中心軸線ｃの方向に砂層、シルト層等の軟弱地盤を掘削する。

掘削土砂は掬い上げ部８’から右方向回動渦巻羽根６の外面に沿って孔壁３１に押しやられ孔壁３１を圧密し、残土は下端板３”の開口部４’から土砂掬い上げ板４”によってドラム形回転筒３の螺旋溝５内に進入し上端板３’の開口部４を発条２７の力で閉鎖している開閉板１０を押し上げて上記オーガー１の螺旋板１ａ上に進入し地上に向ってケーシング２内を上昇する。図１中８”は上記掬い上げ部８’の掘削刃である。

上記開閉板１０を発条２７の力に抗して押し上げる抵抗力は上記渦巻羽根６によって孔壁３１を圧密する圧密量と関連し、
上記開閉板１０を押し開いてオーガー１内に入った土砂は開閉板１０の逆止作用によって下降することはなくオーガー１の螺旋板１ａの回動又は螺動によってオーガー１と相対的に上昇しケーシング２内に充満し、土砂排出孔２”から地上に排出される。

掘削が所定深度に到達した後、上記オーガー１及びケーシング２を推進時と同一方向に正逆回動させながら上昇させることによってオーガー１とケーシング２間の土砂は排出孔２”から地上に排出される。

従って上述のように開閉板１０及び発条２７の弾性抵抗によって孔壁３１に圧密された土砂は孔壁３１を強化し、その圧密分量は地上に排土されることはないから地上排土は抑制され減少する。

（イ）図は本発明の地盤掘削装置を示す縦断面図、（ロ）図は歯車筐内の正逆回動歯車の平面図、（ハ）（ニ）（ホ）図は着脱自在の土砂掬い上げ板の拡大図、（ヘ）（ト）（チ）図は着脱自在の開口部調整板の拡大図である。 （イ）図は図１（イ）図Ａ−Ａ線による開閉板の平面図、（ロ）図は（イ）図の正面図である。 （イ）図は広幅螺旋錐の正面図、（ロ）図は（イ）図Ｄ−Ｄ線による平面図である。 （イ）図は図１（イ）図Ｂ−Ｂ線による螺旋溝の縦断面図、（ロ）（ハ）（ニ）図は（イ）図の他の実施例の縦断面図である。 （イ）図は図１（イ）図Ｃ−Ｃ線による平面図、（ロ）図は図１の一部正面図である。 （イ）図は粘土カット螺旋帯板を設けたケーシングの正面図、（ロ）図は上記ケーシングの下縁の他例の正面図である。

符号の説明

１ オーガー
１ａ 螺旋板
１’ 回動軸
１” 下端部
ｃ 中心軸線
２ 多孔ケーシング
３ ドラム形回転筒
３’，３” 上下端板
４，４’ 開口部
５ 螺旋溝
６ 渦巻羽根
７ 円形底板
８ 外周開口部
８’ 掬い上げ部
９ 螺旋錐
１０ 開閉板
Ｔ 溝幅

Claims (2)

1. 中心軸線の回りに正回動するオーガーの外側に該中心軸線の回りに逆回動する多孔ケーシングを嵌合し、
   該オーガーの回動軸の下端部に着脱自在にドラム形回転筒を上記ケーシング内に配置し、
   該回転筒の上下端板のそれぞれ外周部に形成した開口部間に螺旋溝を上記回転筒の外周に形成し、
   上記ケーシングの下端より下方に、上記回転筒の下端板の下面中央部から該下端板の外周に一致する方向に向う渦巻羽根を該下端板の下面に突設し、
   上記渦巻羽根の下面に上記中心軸線を共有し、上記ケーシングの外周に至る円形底板を設け、
   該底板の外周部に形成した外周開口部に掬い上げ部を形成し、
   該底板の下面に上記中心軸線を共有する螺旋錐を着脱自在に設けてなり、
   かつ上記回転筒の上端板の上記開口部を弾性によって上から下に閉鎖し、弾性に抗して下から上に開く開閉板を設け、
   上端板の上記開口部に上記オーガーの螺旋板の下端部を対応させてなる地盤掘削装置。
2. 上記螺旋溝の溝幅が下端板の開口部から上端板の開口部に向って漸次小に形成された請求項１記載の地盤掘削装置。

Images