JP4314432B2

JP4314432B2 - 拡径掘削用工具

Info

Publication number: JP4314432B2
Application number: JP2003364105A
Authority: JP
Inventors: 敏玄間; 裕之山口; 剛新井
Original assignee: 日本地工株式会社
Priority date: 2003-10-24
Filing date: 2003-10-24
Publication date: 2009-08-19
Anticipated expiration: 2023-10-24
Also published as: JP2005127021A

Description

本発明は、電柱の支線基礎や建物の基礎部を施工する際に、穴掘建柱車のオーガー先端部に取り付けて掘削穴の周壁の必要範囲を拡径するようにした拡径掘削用工具に関する。

電柱の建柱工事や支線基礎を施工する際、穴掘建柱車のオーガーを用いて筒状穴を掘削し、その掘削穴に電柱や支線基礎を埋設することが行なわれている。

従来の支線基礎として、特許文献１のステーアンカーについて説明すると、図１０(a)及び(b)に示すように、第１基板５１の両端付近に設けられた上部回動角軸５２周りに第１抵抗板５３と第２抵抗板５４とが回動自在に設けられた構成を有する。このステーアンカー５０を掘削穴に挿入する際は、図１０(a)に示すように、第１基板５１の上部に左右の第１抵抗板５３と第２抵抗板５４とを回動して閉じた状態にする。

次いで、この閉じたステーアンカーを図１１(a)に示すように掘削穴５５の穴底まで挿入した後、図１１(b)に示すように、地上から第１基板５１の両端に設けた上部回動角軸５２、５２に回動角パイプ５６を挿着して左右の第１抵抗板５３と第２抵抗板５４とを開く方向に回動すると、第１抵抗板５３と第２抵抗板５４とが掘削穴５５の壁面に進入して土中に食い込む。これによって、両側の上部回動角軸５２、５２に連結した上引棒５７、５７を介して不図示の支線に連結してなる支線基礎とする。

ところで、上記のように拡開機構を有する支線基礎は他にも種々開発されており、その拡開機構としては、上記のような回動操作によるもののほか、押し込み操作、打撃力を付与する等によって抵抗板を開くようにした形態がある。

ところが、硬質地盤における抵抗板の拡開施工や高耐力が要求される場合には、拡開機構に大掛かりな補強部材が必要となり、このため重量増加や作業効率の低下、さらにはコストの増加を招くという問題が生じる。

このような問題を解消するために、掘削穴の施工段階で、穴底付近を切削してなる拡径穴を利用して抵抗板を無理なく拡開させるようにしたものがある。このように掘削穴の穴底周壁を拡径するようにしたオーガー装置の従来例として、特許文献２を参照する。この装置６０は、図１２に示すように、刃物軸６１に拡大翼６２、６２の根元を蹴り出す揺動蹴出部材６３を取り付けると共に、オーガー軸６４に揺動蹴出部材６３を押圧して揺動させる突起６５を突設し、オーガー軸６４を逆回転した時に突起６５が揺動蹴出部材６３を強制的に揺動させて拡大翼６２、６２の刃物取付腕６６、６６の側面を蹴り出す構造としている。

このような構造により、図１３(a)に示すように、拡大翼６２、６２はオーガーが正回転のとき縮径しており、拡大翼６２の外径はスクリュー羽根６７の外径とほぼ等しく、掘削をしないが、図１３(b)に示すように、拡大翼６２はオーガーが逆回転のときに拡径して掘削穴の周壁を切削し、拡径することができる。
特公昭６１−４２０４８号公報（第１頁、図５、６、１３、１４）特開平１１−６２４５２号公報（第１頁、図１、３、４）

ところで、特許文献２のオーガー装置６０は、中堀工法で中空杭を沈下して杭の下方に根固め球根を造成する工法に使用するものである。このような根固め工法では、杭の下方に杭の内径よりも大径の穴を形成する必要がある。

また、特許文献２においては、掘削穴を拡径するのに用いる拡大刃物がスクリュー羽根中に圧密された土で固まって開かなくなるという従来の問題点があり、これを解消するために、上記のようにオーガー軸６４に突起６５を設け、オーガー軸６４を逆回転した時に突起６５が揺動蹴出部材６３を強制的に揺動させて拡大翼６２の刃物取付腕６６の側面を蹴り出す構造としている。

ところがこのような構造によると、土で固まって開き難くなった拡大翼６２を揺動蹴出部材６３によって強制的に開かせる際、揺動蹴出部材６３に大きな抵抗力が作用するが、揺動蹴出部材６３は軸６３ａで支持されているだけであるから、軸の耐力に問題が生じる。

また、スクリュー羽根６７と掘削翼ビット６８との間に拡大翼６２を設けたため、スクリュー羽根６７の下端部と掘削翼ビット６８との間に隙間が大きく生じ、この隙間に入った土が上方へ排出され難いという不都合が生じる。

さらに、このオーガー装置は、中空杭を用いて沈下させた杭の下方に根固め球根を造成するという大掛かりな建設工事に利用するもので、本発明のように、穴掘建柱車に設けられたオーガーで電柱の支線基礎用の掘削穴を掘るという規模の工事には不向きである。

本発明は、上記のような事情に鑑みてなされたもので、電柱の支線基礎や建物の基礎部を施工する際に使用する穴掘建柱車のオーガー先端部に取り付けて掘削穴の必要範囲を拡径することができ、そのための装置を簡単な構造によって低コストで作製することができ、この装置の取付作業も簡単であり、オーガーの正回転時には掘削土が詰まることなく効率良く排出でき、オーガーの逆回転時には掘削穴の拡径のための切削刃を確実に拡径することができる拡径掘削用工具を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するために、本発明による請求項１の拡径掘削用工具は、穴掘建柱車のオーガーブレードとオーガー歯先ヘッドとの間に取り付けてオーガー掘削穴よりも大径の拡径穴を掘削するようにした拡径掘削用工具において、中心をなす回転軸の上部にオーガー軸に結合するためのオーガー軸継手を有する一方、前記回転軸の下部にオーガー歯先ヘッドを結合するためのヘッド軸受部を設け、前記回転軸の周りに回動自在に設けられた上下板から成るハウジングの間に前記回転軸に固着された拡径用カムが設けられると共に、前記回転軸から離間した両部において前記ハウジングの上下板に支承された各支軸に長形の切削刃が回転自在に設けられた構成を有し、オーガーの正回転に伴って前記拡径用カムの片側辺が各切削刃における支軸からの後方辺部を正回転方向に押圧することよって各切削刃が縮径状態で収納され、オーガーの逆回転に伴って前記拡径用カムの片側辺が各切削刃における支軸からの前方辺部を逆回転方向に押圧することによって各切削刃が次第に拡径しながらオーガー掘削穴の周壁を掘削して前記正回転時のオーガー掘削穴よりも大径の拡径穴を掘削するようにしたことを特徴とする。

また、本発明による請求項２の拡径掘削用工具は、請求項１において、前記オーガー掘削穴の掘削時に前記オーガー歯先ヘッドから前記オーガーブレードへの掘削土砂の移動を容易にするために、前記オーガー歯先ヘッドと前記オーガーブレードとの隙間を連続的に塞ぐ形状の排土ウイングが前記オーガー歯先ヘッドの軸受部に固定されて成ることを特徴とする。

以上のように構成された本発明の拡径掘削用工具は、電柱の建柱工事や支線基礎を施工するための筒状穴を掘削する際に使用する穴掘建柱車のオーガー先端部に容易に取り付けることができ、オーガーを正回転するときは拡径用カムが各切削刃を強制的に縮径して収容した状態で通常のオーガー掘削穴を掘り、この掘削穴の所望深度にてオーガーを逆回転させるだけで、拡径用カムが各切削刃を強制的に拡径して掘削穴の必要範囲を拡径することが可能となるため、穴底付近の周壁を拡径するだけではなく、掘削穴の途中の周壁を必要範囲で拡径する施工にも適用することができる。

また、本発明の拡径掘削用工具によれば、特殊な駆動装置を必要とせず、非常に簡便な操作及び作業によって施工することが可能となり、簡単な構造であるため、比較的低コストで作製することができ、さらには従来の拡径機構に必要な補強部材が不用となる点においてもコストの低減に有益となる。

さらに、本発明の拡径掘削用工具においては、オーガー歯先ヘッドとオーガーブレードとの隙間を連続的に塞ぐ形状の排土ウイングが設けられているため、オーガー掘削穴の掘削時にオーガー歯先ヘッドからオーガーブレードへの掘削土の移動を容易にして、掘削土の排出を円滑に行うことができる。

以下、本発明の実施例について図面を参照しながら説明する。

本発明による拡径掘削用工具１は、図１に示すように、中心をなす回転軸５の上部にオーガー軸６に結合するためのオーガー軸継手７を備えている。このオーガー軸継手７の側方にはボルト孔７ａが形成され、該ボルト孔７ａをオーガー軸６の側部に設けられたボルト孔６ａに一致させて、不図示のボルトを締結することにより、オーガー軸継手７をオーガー軸６に結合することができる。

また、図３に示すように、回転軸５の下部にオーガー歯先ヘッド４の軸（不図示）を挿入して結合するための溝形状を成す軸受穴５ａが形成され、この軸受穴５ａにオーガー歯先ヘッド４の軸を挿入すると共に、回転軸５の下端部の側方に形成されたボルト孔５ｂとオーガー歯先ヘッド４の軸に設けられているボルト孔（不図示）とを一致してボルト締結することにより、オーガー歯先ヘッド４を回転軸５に結合することができる。

上記の回転軸５には同形の上板８ａと下板８ｂとから成るハウジング８が回転自在に設けられている。即ち、図１または図２に示すように、それぞれの上下板８ａ、８ｂの中心には円形孔８ｃが形成され、この円形孔８ｃに外周が円形の回転軸５が回動自在に嵌合されている。このようなハウジング８を成す上板８ａと下板８ｂとは長方形の角部を円形にした形状を有し、これらの上板８ａと下板８ｂとは後述する左右の支軸１０、１０で所定間隔を保つように固定されている。

また、長方形板状（図４参照）の拡径用カム９がハウジング８の上下板８ａ、８ｂの間に挟持された状態で回転軸５の周部に固着され、オーガーの回転時に、拡径用カム９はオーガー軸継手７及び回転軸５と共に回転する。

さらに、上記の回転軸５から離間した両部においてハウジング８の上下板８ａ、８ｂには支軸１０、１０が固定され、夫々の支軸１０、１０には長方形板状の切削刃１１、１１が回転自在に設けられている。夫々の切削刃１１は、図４に示すように、拡径用カム９の側辺側に支軸１０から後方に短尺の後方辺部Ｓ１を有し、さらに支軸１０から前方に長尺の前方辺部Ｓ２を有するように形成されている。

また、図４のように各切削刃１１が縮径した状態において、各切削刃１１には拡径用カム９の端部から鋭利な先端部を露呈するように斜辺１１ａが形成され、歯先１１ｂから斜辺１１ａの内側に向けて次第に面積を広げる斜面１１ｃを形成することによって切削刃１１の刃形状が形成されている。

さらに、各切削刃１１が縮径した状態において、各切削刃１１、１１の刃形状を拡径用カムにも連続的に形成するように、切削刃の斜面１１ｃを延長するようにした斜面９ａを拡径用カム９にも形成すると共に、この斜面９ａがV形状の溝を成すように形成されたことによって、オーガーの正回転時に、切削刃１１と拡径用カム９との成す連続的な刃形状によって土壌を円滑に切り進んでいくことができる。

また、本発明の拡径掘削用工具においては、掘削時にオーガー歯先ヘッド４からオーガーブレード３への掘削土の移動を容易にするため、回転軸５の周部に排土ウイング１２、１２が結合され、オーガー歯先ヘッド４とオーガーブレード３との隙間を埋める形状に形成されている。即ち、図３に示すように、排土ウイング１２は回転軸５からほぼ直径方向に延長されると共に、先端に近づくに従って片側に向けて扇形を有し、且つ図１に示すように下方のオーガー歯先ヘッド４から上方のオーガーブレード３の隙間を埋めるべく上方へ傾斜するように形成されているため、オーガー歯先ヘッド４による掘削土をオーガーブレード３を経て上方へ円滑に送り出すことができる。

上記のように構成された拡径掘削用工具の動作について説明すると、図４に示すように、ブレードの正回転時においては、オーガー軸継手７が矢印の正回転方向に駆動されるに伴い、回転軸５もまた正回転方向に回転して拡径用カム９を正回転方向に駆動する。

このとき、矩形を成す拡径用カム９の片側辺９aが両方の各切削刃１１における支軸１０からの後方辺部Ｓ１を正回転方向に押圧すると、切削刃１１は支軸１０を中心に正回転方向へ回転しようとするが、切削刃１１における支軸１０からの前方辺部Ｓ２が拡径用カム９の片側辺９ｂに当たった状態、即ち両切削刃１１、１１が閉じた状態を保って正回転する。これによって、オーガー歯先ヘッド４の外径に応じたオーガー掘削穴Ｈ１を形成することができる。

また、このような切削刃１１、１１の縮径状態において、図１に示すように、排土ウイング１２がオーガーブレード３とオーガー歯先ヘッド４との隙間を連続的に塞いでいるため、オーガー歯先ヘッド４による掘削土を上方のオーガーブレード３へ円滑に送り出すことができる。

一方、オーガーの逆回転時においては、図５(a)に示すように、オーガー軸継手７が矢印で示す逆回転方向に駆動されるに伴い、回転軸５もまた逆回転方向に回転して拡径用カム９を逆回転方向に駆動する。このとき、拡径用カム９の片側辺９ｂが各切削刃１１における支軸１０からの前方辺部Ｓ２を押圧すると、図５(b)に示すように、切削刃１１は支軸１０を中心に逆回転方向に回転する。

さらに、図５(ｂ)に示すように、拡径用カム９の回転によって拡径用カム９の片側片９ｂが各切削刃１１における支軸１０からの前方辺部Ｓ２を逆回転方向に押圧することによって両方の切削刃１１、１１の歯先１１ｂ、１１ｂがオーガー掘削穴Ｈ１の周壁を徐々に削り、掘削抵抗が弱まることにより切削刃１１、１１を押し出して次第に拡径半径が大きくなる。ついで、図５(c)に示すように、拡径用カム９とその両側の切削刃１１、１１とが互いに平行状態に当接する状態となったとき各切削刃１１、１１は最大の拡径状態に拡がり、この状態で逆回転方向へ回転することによって最大径の拡底形状掘削穴Ｈ２を形成することとなる。

また、上記最大径の拡底形状掘削穴Ｈ２を形成した後は、図６に示すように、再びオーガーを正回転方向へ駆動することにより、回転軸５を正回転方向に回転すると、拡径用カム９の両側の片側辺９ａ、９ａが各切削刃１１における支軸１０、１０からの後方辺部Ｓ１、Ｓ１を正回転方向に押圧して、図４に示すような両切削刃１１、１１が縮径された収納状態へと到り、オーガー掘削穴Ｈ１内を上方へ引上げることが可能となる。

次に、上記の拡径掘削用工具１による支線基礎の施工方法において、オーガー掘削穴Ｈ１の穴底周辺に拡底形状掘削穴Ｈ２を掘削する方法について説明する。

この掘削穴を施工するにあたり、図７に示すような穴掘建柱車１６を現場に移動させる。この穴掘建柱車１６はクレーン装置１７のアーム１８の先端部から垂下させたオーガー１９を回転駆動するようにしてあり、支線基礎２１を埋設すべき所定箇所にオーガー１９のオーガー歯先ヘッド４を立てて、まず、図８(a)に示すようにオーガー１９を正回転方向に駆動する。

このとき、図４で示したように、掘削用工具１の両方の切削刃１１は拡径用カム９によって強制的に縮径され、この状態でオーガー歯先ヘッド４とオーガーブレード３との正回転による筒状穴（オーガー掘削穴H1）の掘削が行なわれる。なお、オーガー歯先ヘッド４で掘削した穴底付近の排土は排土ウイング１２によってオーガーブレード３を経て上方へ円滑に送り出される。

次いで、図８(b)において、オーガー１９を逆回転すると、図５(a)で示したように、拡径用カム９の逆回転方向への駆動によって両方の切削刃１１を拡径方向へ押出し、図５(b)に示したように両方の切削刃１１、１１がオーガー掘削穴の周壁を徐々に削って掘削径を拡げながら図５(c)で示す最大拡径状態に至る。このような切削刃１１の拡径動作と同時にオーガー１９を掘削穴２０の上方へ引き上げると、拡径された切削刃１１、１１によってオーガー１９が上方へ引き上げられた分だけオーガー掘削穴H1の周壁が切削され、図８(c)に示すようなオーガー掘削穴H1の拡径が行なわれる。従って、拡底形状掘削穴Ｈ２の深度範囲はオーガー１９の引上げ範囲と一致する。

上記のような切削刃１１の拡径状態でオーガー１９を上下動することにより、所定の深度範囲の拡径を行なった後、図８(d)に示すように、オーガー歯先ヘッド４を穴底に押し付けながらオーガー１９を正回転して切削刃１１、１１を縮径させる。この状態でオーガー１９を引き上げることによって回収すると、図８(e)に示すように穴底周辺が拡径された拡底形状掘削穴Ｈ２を得ることができる。そして、この拡底形状掘削穴Ｈ２に、図８(f)に示すような拡開機構２３を有する支線基礎２２を引上げ棒２５の下降によって設置し、拡開機構２３を拡径した後、地上の排土を埋め戻す。

なお、上記の拡底形状掘削穴Ｈ２を掘削する際に、拡径をすべきオーガー掘削穴Ｈ１の周壁の途中でオーガー１９を逆回転することによって切削刃１１、１１を拡径し、これによって掘削穴Ｈ１の途中の周壁を削り取ることにより、図９(d)に示すような掘削穴Ｈ１の途中に幾段かの拡径部Ｈ３を形成することができる。

ここで、本発明の拡径掘削用工具１による拡径掘削穴を各種の支線基礎あるいは建築用基礎に適用する例について図９(a)〜(d)を参照しながら説明する。

図９(a)に示すものは、上記の図８(f)で示した通り、オーガー掘削穴H１に拡底形状掘削穴Ｈ２を形成して拡開機構２３を有する支線基礎２２へ適用した例である。

図９(b)に示すものは、オーガー掘削穴H１の穴底に図８(e)のような拡底形状掘削穴Ｈ２を形成し、その内部にコンクリート等を流し込むことによって、コンクリート支線基礎２１（拡底部２４）を構築するようにした適用例である。

図９(c)に示すものは、図８(e)のような拡底形状掘削穴Ｈ２にコンクリート等を流し込むことによって鉛直支持力を期待し得る建築用基礎２６（拡底部２７）を構築するようにした適用例である。

図９(d)に示すものは、オーガー掘削穴H１の穴底に拡底形状掘削穴Ｈ２を形成するほか、オーガー掘削穴H１の途中の周壁に幾段かの拡径部H３を形成した掘削穴とし、その内部にコンクリート等を流し込むことによって複数の拡径部２４を有するコンクリート支線基礎２１を構築するようにした適用例である。

本発明の拡径掘削用工具は、電柱の支線基礎や建物の基礎部を施工する際に、穴掘建柱車のオーガー先端部に取り付けて掘削穴の底部に拡径穴を形成したり、掘削穴の途中において多段状態に拡径穴を形成したりすることによって、必要範囲を拡径する拡径用掘削穴の施工に利用することができる。

本発明による拡径掘削用工具を縮径した状況を示す斜視図である。本発明による拡径掘削用工具を拡径した状況を示す斜視図である。本発明による拡径掘削用工具の下部を平面的に見た図である。本発明による拡径掘削用工具の正回転時の状況を示す上方平面図である。本発明による拡径掘削用工具の正回転時の状況を示す上方平面図であり、(a)は切削刃の縮径状況を示し、(b)は切削刃を途中まで拡径した状況を示し、(c)は切削刃を拡径した状況を示す。本発明による拡径掘削用工具を逆回転から正回転に移行した状況を示す上方平面図である。本発明による拡径掘削用工具を使用する具体例として建柱車をオーガーを回転して土中に掘削穴を掘っている状況を示す側面図である。 (a)〜(f)は、本発明による拡径掘削用工具をアースオーガーに取り付けて掘削穴及び拡径穴を掘り、支線基礎を設置している状況を示す工程図である。 (a)〜(d)は、本発明の拡径掘削用工具を用いて掘削した穴に各種の支線基礎或いは建設用基礎を設置した状況を示す側面図である。 (a)、(b)は従来のステーアンカーの平面図である。 (a)、(b)は従来のステーアンカーの埋設状況を示す側面図である。従来のオーガー装置の側面図である。 (a)、(b)は従来のオーガー装置の拡大翼を縮径又は拡径した状況を示す平面図である。

符号の説明

１…拡径掘削用工具
３…オーガーブレード
４…オーガー歯先ヘッド
５…回転軸
５ａ…軸受穴
６…オーガー軸
７…オーガー軸継手
８…ハウジング
８ａ…上板
８ｂ…下板
８ｃ…円形孔
９…拡径用カム
９ａ…拡径用カムの片側辺
１０…支軸
１１…切削刃
１１ａ…斜辺
１１ｂ…歯先
１１ｃ…斜面
１２…排土ウイング
１６…穴掘建柱車
１７…クレーン装置
１８…アーム
１９…オーガー
２１…コンクリート支線基礎
２２…支線基礎
２３…拡大翼
Ｈ１…オーガー掘削穴
Ｈ２…拡底形状掘削穴
Ｈ３…拡径部
Ｓ１…後方辺部
Ｓ２…前方辺部

Claims

穴掘建柱車のオーガーブレードとオーガー歯先ヘッドとの間に取り付けてオーガー掘削穴よりも大径の拡径穴を掘削するようにした拡径掘削用工具において、中心をなす回転軸の上部にオーガー軸に結合するためのオーガー軸継手を有する一方、前記回転軸の下部にオーガー歯先ヘッドを結合するためのヘッド軸受部を設け、前記回転軸の周りに回動自在に設けられた上下板から成るハウジングの間に前記回転軸に固着された拡径用カムが設けられると共に、前記回転軸から離間した両部において前記ハウジングの上下板に支承された各支軸に長形の切削刃が回転自在に設けられた構成を有し、オーガーの正回転に伴って前記拡径用カムの片側辺が各切削刃における支軸からの後方辺部を正回転方向に押圧することよって各切削刃が縮径状態で収納され、オーガーの逆回転に伴って前記拡径用カムの片側辺が各切削刃における支軸からの前方辺部を逆回転方向に押圧することによって各切削刃が次第に拡径しながらオーガー掘削穴の周壁を掘削して前記正回転時のオーガー掘削穴よりも大径の拡径穴を掘削するようにしたことを特徴とする拡径掘削用工具。
前記オーガー掘削穴の掘削時に前記オーガー歯先ヘッドから前記オーガーブレードへの掘削土砂の移動を容易にするために、前記オーガー歯先ヘッドと前記オーガーブレードとの隙間を連続的に塞ぐ形状の排土ウイングが前記オーガー歯先ヘッドの軸受部に固定されて成ることを特徴とする請求項１記載の拡径掘削用工具。