JP4671143B2 - 杭穴掘削ヘッド及び杭穴掘削方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、掘削ロッドの下端に取り付けて杭穴掘削をする掘削ロッド及び杭穴掘削方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、主に中堀工法や現場造成杭等で、構築現場において拡底の杭穴を掘削する際に使用する掘削ヘッドでは、下端部に主掘削刃を有する中空のヘッド本体に水平軸を設けて、該水平軸の先端部に掘削刃を有する掘削アームを夫々揺動自在に取り付けて構成していた。そして、掘削ロッドを正回転して一側に掘削アームを小さく揺動傾斜させ、杭穴軸部掘削をし、掘削ロッドを逆回転させて、他側に掘削アームを大きく揺動傾斜させて、杭穴の拡底部の掘削をしていた。ここで、拡開する際に、掘削ロッドを逆回転すると共に杭穴底側に加圧して、掘削アームを杭穴底に押しつけてその土圧により掘削アームを逆側に大きく開いていた。
【０００３】
また、この際、杭穴壁の倒壊などを防止するために、掘削泥土を杭穴壁に練り付ける為の練付手段を設けたものもあった（特開平６−３３６８９０、登録実用新案３０１４９５１号）。
【０００４】
また、従来の掘削刃では、刃先２３は、刃先の直上の刃面７６と垂直面が所定角度θ1 （１０〜３０度程度）で形成されていた（図６（ｂ））。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
前記従来の掘削ヘッドでは、掘削時に掘削刃の刃先２３は、杭穴壁（垂直面）Ｙ1 と刃面７６とが垂直面が所定角度θ1 で接し、刃先２３から刃面７６の全体を掘削すべき面に強く押し当てて面で掘削形成されていた為（図６（ｂ））、強固の構造の掘削ヘッドを要していた。また、土圧により掘削アームを拡開用に開いていたため、ヘッド本体及び掘削アームの構造は強固にせざるを得なかった。また、棒状の水平軸に掘削アームを支持していた為に、ヘッド本体の体積が大きくならざるを得なかった。従って、掘削ヘッドの全体が重くなると共に杭穴断面内での掘削ヘッドの占める面積が大きくなり、排土効率を高められない問題点があった。
【０００６】
また、掘削アームの重量の増加に伴い、水平軸が負担する揺動圧も多大となり、掘削アームが外れ易くなり、あるいは水平軸の破壊やそれを防止するための水平軸の大径化が必要となる問題点があった。
【０００７】
また、排土効率を高める為に、垂直方向の軸に拡底掘削用のアーム設けて、水平面内で開くタイプの掘削ヘッドでは、ヘッド本体に部分螺旋状の補助翼を設ける工夫もあったが（特開平１１−２０８５）、水平軸に掘削アームを設ける構造のものでは掘削アームとの納まりとの関係で不可能であった。
【０００８】
また、従来の掘削刃では、刃先２３は、刃先２３から刃面７６の全体を掘削すべき面に強く押し当てて面で掘削していたため、刃先から上方への排土効率を高めることができなかった。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
然るにこの発明では、掘削アームに練付棒を架設し、ヘッド本体に排土翼、横方向の吐出口を設け、あるいはヘッド本体に揺動を規制するストッパーと保持機構とを設け、またヘッド本体に突設した揺動軸に掘削アームの貫通孔に挿通し、アーム本体に揺動圧制御部を設け、また、掘削刃に急な傾斜の刃面と緩やかな傾斜の刃面とを設けたので、前記問題点を解決した。
【００１０】
即ちこの発明は、軸方向に中空部を有する掘削ロッドの下端に取付ける掘削ヘッドであって、以下のように構成したことを特徴とする掘削ヘッドである。
(1) 下端部に掘削刃を有する中空のヘッド本体１の上端部に、前記掘削ロッドとの連結部を有し、前記上端部は対抗する両一側面と該一側面に直交して隣接する他側面とを有する。
(2) 前記ヘッド本体の上端部の一側面に、前記掘削ロッドの軸に対して直径対称な位置に揺動軸を設け、該両揺動軸に夫々掘削アームの基端部を取り付けてなる掘削ヘッドにおいて、
(3) 前記ヘッド本体の揺動軸と略直交する両他面に、撹拌排土用の排土翼を斜に設けると共に、該排土翼の下方位置に横方向のヘッド本体の中空部に連通する吐出口を設け、
(4) 前記掘削アームの中間部を前記ヘッド本体側に凸となるように形成すると共に、前記掘削アームの先端部に掘削刃を形成し、
(5) 前記ヘッド本体に掘削アームの揺動を規制するストッパーを固定し、
(6) 前記ヘッド本体と掘削アームとに掘削アームが開いた状態を保持する保持機構を設けた。
【００１１】
また、前記において、掘削アームの先端部と基端部とに、練付棒を架設したことを特徴とする杭穴掘削ヘッドである。
【００１２】
また、前記において、掘削アームの基端部に基端側への上方膨出部を形成し、ストッパーは、該上方膨出部が当接する凸部を、ヘッド本体の上端部の一側面に固定して構成した杭穴掘削ヘッドである。また、ストッパーは、掘削ロッドが正回転して掘削アームが一側に振れる位置及び、掘削ロッドが逆回転して掘削アームが他側に振れる位置に、夫々設けると共に、逆回転した際に、掘削アームの揺動軸より先端側位置に当接するストッパーを、ヘッド本体の上端部の一側面に取り付けた杭穴掘削ヘッドである。
【００１３】
保持機構は、掘削アームのヘッド本体側の面に形成した凹入部と、該凹入部に嵌合可能に出没するヘッド本体の固定体とを、組み合わせて構成し、該固定体は、ヘッド本体に設けた凹部にバネで上方に付勢されて出没できる構造とした杭穴掘削ヘッドである。また、掘削ロッドの正回転時に回転による遠心力を利用して、掘削アームを一側に揺動傾斜させると共に、逆回転時に、回転による遠心力を利用して、掘削アームを他側に揺動傾斜させ、該掘削アームをストッパーに当て、前記掘削アームの凹入部にヘッド本体の固定体を嵌合係止することにより、掘削区間の高さ方向の任意位置で拡径掘削できることを特徴とした杭穴掘削ヘッドである。また、掘削アームの揺動は、掘削ロッドの回転時の遠心力に加えて、杭穴掘削時の前記掘削ロッドを回転した際に杭穴充填物による土圧が掘削アームに作用する力を取り入れて行う杭穴掘削ヘッドである。
【００１４】
また、前記において、排土翼は、ヘッド本体の他面内に収まり、一面側に突出しない形状とすると共に、傾斜角度を掘削ロッドの排土用の螺旋羽根の傾斜角度と略同一とした杭穴掘削ヘッドである。
【００１５】
また、前記において、練付棒は、下部の直線状の練付部、中間部の円弧状の屈曲部及び上部からなる正面視略「く」字型に形成し、かつ掘削アームの揺動面内に位置するように、掘削アームに取付け、掘削ロッドの正回転時に掘削アームが軸部掘削用に振れた際に、練付棒の練付部は、鉛直状に配置されかつ掘削刃の最外端より内方に位置し、掘削ロッドがニュートラル状態で、練付棒の屈曲部は掘削刃の最外端より外方に位置することを特徴とする杭穴掘削ヘッドである。また、練付棒の練付部及び屈曲部は、少なくとも凸側を耐摩擦コーティングした杭穴掘削ヘッドである。
【００１６】
また、前記において、掘削アームは基端部に貫通孔を有し、該貫通孔の外側に拡径したナット収容部を形成してなり、ヘッド本体に突設した揺動軸を、前記掘削アームの貫通孔に挿通させ、揺動軸先端部の螺子部にナットを螺合して、ナット収容部内に前記ナットを収容したことを特徴とする杭穴掘削ヘッドである。また、掘削アームのヘッド本体側に貫通孔に沿って円柱状に突設して揺動圧制御部を形成し、ヘッド本体の揺動軸の周囲に前記揺動圧制御部を収容できるように円状の凹入部を設けて制御部受部を形成し、前記揺動軸が負担する揺動圧を前記揺動圧制御部と制御部受部とで分散して負担する構造としたことを特徴とする杭穴掘削ヘッドである。
【００１７】
また、前記において、掘削ヘッドが、杭穴内に占める断面を２分の１以下とした杭穴掘削ヘッドである。
【００１８】
また、前記において、掘削刃は、掘削アームが揺動して掘削する際に、掘削ヘッド本体側面であって掘削アームが取り付けられていない側面から見た際に、前記掘削刃の刃先の横断面が垂直掘削面と点で接する形状とすると共に、前記刃先の上方に急な傾斜の刃面と該刃面に連続して緩やかな傾斜の刃面を形成したことを特徴とする杭穴掘削ヘッドである。
【００１９】
また、前記において、掘削アームの基端部と先端部とを角αで形成して、掘削アームの中間部をヘッド本体側に凸となるように形成したヘッドであって、角αの異なる複数の掘削アームを組み合わせて構成したことを特徴とする杭穴掘削ヘッドである。
【００２０】
また、前記において、ニュートラル状態で、掘削アームの先端位置を、ヘッド本体の下端から距離Ｈだけ下方に位置させて、前記掘削アームが最大揺動した状態で、前記ヘッド本体の下端と掘削アームの先端とが同等あるいは掘削アームの先端の方が下方に位置するように形成したことを特徴とする杭穴掘削ヘッドである。
【００２１】
また、前記において、ヘッド本体の下端部で、掘削アームを取付けない側に水平膨出部を形成し、該水平膨出部の下縁を掘削アームの揺動径に応じて円弧状に形成したことを特徴とする杭穴掘削ヘッドである。
【００２２】
また、方法の発明は、掘削ロッドの下端に取り付ける掘削ヘッドであって、下端部の掘削刃を有するヘッド本体の上端部の一側面に前記掘削ロッドの軸に対して直径対称な位置に揺動軸を設け、該両揺動軸に、下端部に掘削刃を有する掘削アームの基端部を取り付けてなる掘削ヘッドとし、以下のように構成したことを特徴とする杭穴の掘削方法である。
(1) 掘削ヘッドを、掘削アームの基端部と先端部との成す角をαとして、先端掘削アームの中間部をヘッド本体側に凸となるように屈曲して形成して構成し、前記成す角αの異なる掘削ヘッドを選択して、所望掘削径を調節する。
(2) 前記掘削ロッドの正回転による遠心力を利用して、前記両掘削アームを一側に揺動させ杭穴軸部を掘削し、
(3) 続いて、前記掘削ロッドの逆回転による遠心力を利用して、前記両掘削アームを他側に揺動させ開いた状態を保持機構によって保持して、杭穴を拡径掘削する。
【００２３】
また、他の方法の発明は、掘削ロッドの下端に取り付ける掘削ヘッドであって、下端部の掘削刃を有するヘッド本体の上端部の一側面に前記掘削ロッドの軸に対して直径対称な位置に揺動軸を設け、該両揺動軸に、下端部に掘削刃を有する掘削アームの基端部を取り付けてなる掘削ヘッドとし、以下のように構成したことを特徴とする杭穴の掘削方法である。
(1) 前記掘削ロッドの正回転による遠心力に加えて、杭穴掘削時の前記掘削ロッドを回転した際に杭穴充填物による土圧が掘削アームに作用する力を取り入れて、前記両掘削アームを一側に揺動させ杭穴軸部を掘削し、
(2) 続いて、前記掘削ロッドの逆回転による遠心力に加えて、杭穴掘削時の前記掘削ロッドを回転した際に杭穴充填物による土圧が掘削アームに作用する力を取り入れて、前記両掘削アームを他側に揺動させ開いた状態を保持機構によって保持して、杭穴を拡径掘削する。
【００２４】
前記における「ニュートラル状態」とは、掘削ロッドが回転せず、掘削アームが下方に垂れた状態をいう。
【００２５】
また、前記における「杭穴内の掘削土又は吐出口から杭穴内への充填物に対する掘削ロッドの回転による作用」とは、掘削時に掘削ロッドを回転した際の土圧による掘削アームへの作用を中心に、必要ならば、掘削中の吐出口からエアーの吐出による掘削アームへの作用、又は吐出口から吐出された水と掘削土とが混合された泥水によって生じる浮力による掘削アームへの作用、又は吐出口からセメントミルクを吐出して撹拌したソイルセメント層による層圧力及びその浮力による掘削アームへの作用など、を付加して行う作用などを指す。
【００２６】
【発明の実施の形態】
上端部に掘削ロッド６３との連結部６５を有し、下端に固定掘削刃７、７を有するヘッド本体１は、下方に向けて先細に形成され、直径対称に突設した揺動軸４０、４０に掘削アーム１７、１７が軸止されている。また、ヘッド本体１に排土翼９、９を突設し、その下方に掘削ロッド６３の中空部に連通する吐出口１３を横方向に設ける。
【００２７】
また、ヘッド本体１に突設された揺動軸４０の周囲には、制御部収容凹部５１が形成され、掘削アーム１７のヘッド本体１側に突設された揺動圧制御部４５が挿入されている。揺動軸４０は、揺動圧制御部４５を通り掘削アーム１７を貫通する貫通孔４７に挿通され、その螺子部４２にナット４４を螺合緊結して固定される。ナット４４及び揺動軸４０の先端はナット収容部４６から外方に突出しない。
【００２８】
ヘッド本体１に正回転時の掘削アーム１７の揺動を規制するストッパー３２、３３が突設され、逆回転時の掘削アーム１７の揺動を規制するストッパー３４、３５が夫々溶接固定されている。また、掘削アーム１７の内面に形成した凹入部３６と、ヘッド本体１に取り付けた出没自在の固定体３７とからなる保持機構３８が設けられている。
【００２９】
また、掘削アーム１７は先端に掘削刃２１、２１が固定され、ヘッド本体１側に凸となるように屈曲形成されている。掘削刃２１は、先端の刃先２３の上方に垂直掘削面に対して急な傾斜の刃面７６及び刃面７６に連続して緩やかな刃面７７を有し、刃先２３で点状に掘削できる構造となっている。この刃先２３により指の爪を立てて粘土を押さえつけるようにして掘削できる（これに対して従来の掘削刃では指の平で粘土をおさえつけるような掘削となる）。
【００３０】
また、掘削アーム１７の一側面に、縦に配置した正面視「く」字状の棒状の練付棒２５が架設固定されている。
【００３１】
以上のように形成された掘削ヘッドは、掘削ロッドの正回転・逆回転による遠心力を利用して、掘削アームを所定角度で揺動して、杭穴の軸部及び拡径部を掘削できる。
【００３２】
【実施例１】
図面に基づきこの発明の実施例を説明する。この中で、正面視とは掘削ヘッドの掘削アームを取り付けてある側の一面からの外観をいい、側面視とは正面と直交する（掘削アームを取り付けていない）一面からの外観をいう。
【００３３】
（１）掘削ヘッドの構成
【００３４】
（ａ）ヘッド本体の構成
上端部に掘削ロッド６３との連結部６５を有するヘッド本体１の下端には固定掘削刃７、７が取り付けてある。前記ヘッド本体１は、上端部２、中間部３、下端部４とからなり、正面視で、上端部２及び中間部３は同一巾で形成されて、下端部４が幅広に形成され、下端部４の上側に水平膨出部８、８が形成されている。また、横断面では上端部２が正方形状に形成され、側面視では、上端部２が最も幅広で、中間部３から下端部４に掛けて徐々に幅を狭く形成し、最下端が最も狭くなるように形成されている（図３（ａ）（ｂ））。
【００３５】
前記ヘッド本体１の上端部２の対向する一側面５に掘削ロッド６３の軸６４に対して直径対称に揺動軸４０、４０を設け、該揺動軸４０に掘削アーム１７、１７の基端部１８を夫々軸止する（図３（ａ）（ｂ））。
【００３６】
また、前記ヘッド本体１の上端部２で、揺動軸４０と直交する（前記一側面５の隣接他面）他側面６、６に掘削ロッド６３の正回転で掘削土を上方に排土できるように傾斜した排土翼９、９を放射状に突設する。前記排土翼９は四角形状で先端側隅部１０、１０が曲面に形成されている。また、前記排土翼９は上端縁１１及び下端縁１２は夫々、側面視で、他側面６内にあり、一側面５側に突出していない。また、傾斜角度は、側面視で約４５度であり、掘削ロッド６３に設けた排土用の螺旋羽根（図示していない）の傾斜角度と略同一に形成されている（図２（ａ）、図３（ａ）（ｂ））。
【００３７】
また、ヘッド本体１内には掘削ロッド６３の中空部（図示していない）に連通する中空部１５を有し、前記ヘッド本体１の中間部（排土翼９と固定掘削刃７の中間高さ）３の他側面６、６に、前記中空部１５に連通する吐出口１３を夫々設ける。該吐出口１３は円筒状に他側面６から突出している。また、ヘッド本体１の下端にも吐出口１４が形成されている。吐出口１３、１４は、ヘッド本体内に設けたヘッド弁（図示していない）を地上から操作することにより、夫々独立に吐出口１３、１４の開閉と開口量とを調節できるようになっている（図２（ｃ）、図３（ａ）、図１（ｂ））。
【００３８】
（ｂ）掘削アームの構成
前記掘削アーム１７は、平面視で、基端部１８が揺動軸４０に対応した幅を有し、中間部１９の幅が狭く形成され、先端部２０は基端部の２倍程度の幅で形成され、先端側に掘削刃２１、２１が固定されている。また、側面視では、基端部１８が略鉛直に位置し、中間部１９及び先端部２０は中間部１９下側を頂点としてヘッド本体１側に凸となるように屈曲形成されている。従って中間部１９は下方に向けてヘッド本体１に近づくように傾斜し、先端部２０は下方に向けてヘッド本体１から離れるように傾斜して形成されている。また、掘削刃２１の先端２２は、側面視で、基端部１８の外面１８ａより外方に突出しないように形成されている。また、基端部１８の基端側には、上方膨出部２４が形成され、該上方膨出部２４は正面視で中間部１９と同程度の幅で、側面視で中間部１９より幅狭で内面（ヘッド本体側の面）が基端部１８と面一に形成されている（図３（ａ）（ｂ）。以上の構造の掘削アーム１７、１７が一体に形成されている。
【００３９】
また、掘削アーム１７、１７の一側面に、縦に配置した棒状の練付棒２５を配置し、その上端を掘削アーム１７の上側（中間部１９の上部、又は基端部１８の下部）に、下端を掘削アーム１７の先端部２０で掘削刃２１の直上付近に固着する。前記練付棒２５は、下部が直線状の練付部２６、中間部が円弧状屈曲部２７、上部２８は直線状となっている正面視略「く」字型に形成され、かつ掘削アーム１７の揺動面内に位置している。前記において、「く」字状にヘッド本体１側に凸となるように屈曲した際に、掘削アーム１７の基端部１８と先端部２０とが成す角をα1に形成してある（図３（ｂ））。
【００４０】
また、前記掘削ロッド６３の正回転時に掘削アーム１７が軸部掘削用に揺動傾斜した際に、練付棒２５の練付部２６は、鉛直状に位置し、かつ掘削刃２１の最外端２１ａより内方に位置し、掘削ロッド６３がニュートラル状態（非回転時で掘削アーム１７が下方に垂れた位置）で、練付棒２５は掘削刃２１の最外端２１ａより外方に位置する（図２（ｂ））。また、前記練付棒２５の練付部２６及び円弧状屈曲部２７の外面側（「く」の凸側）表面は、耐摩擦のコーティング２９が施されている。また、練付棒２５と掘削アーム１７の側面との間には空隙３０が形成される（図１（ｂ）、図３（ａ））。
【００４１】
（ｃ）ストッパー及び保持機構の構造
また、前記ヘッド本体１の上端部２の一側面５、５には、掘削ロッド６３の正回転により掘削アーム１７が所定の軸部掘削径となる角度で傾斜揺動できる位置に揺れを規制するストッパー（凸部）３２、３３を夫々溶接あるいはボルト締めにて固定する。前記ストッパー３２は、揺動した掘削アーム１７の揺動軸４０より上方（上方膨出部２４）で当接する位置に固定され、ストッパー３３は、掘削アーム１７の揺動軸４０より下側（中間部１９）が当接する位置に夫々固定されている（図３（ａ）、図１（ｂ））。
【００４２】
また、前記ヘッド本体１の上端部２の一側面５、５に、掘削ロッド６３の逆回転により、掘削アーム１７が所定の拡底部掘削径となる角度で傾斜揺動できる位置に揺れを規制するストッパー（凸部）３４、３５を夫々溶接固定する。前記ストッパー３４は、揺動した掘削アーム１７が揺動軸４０より上方（上方膨出部２４又は基端部１８上側）が当接する位置に固定され、ストッパー３５は、掘削アーム１７の揺動軸４０より下側（中間部１９）が当接する位置に夫々固定されている（図３（ａ）、図１（ｃ））。また、この状態の掘削アーム１７の傾斜揺動を保持する保持機構３８を設ける。
【００４３】
前記保持機構３８は、掘削アーム１７の内面（ヘッド本体１側の面）に形成した凹入部３６と、ヘッド本体１に該凹入部３６に対応して嵌合係止できる固定体３７とから構成される。前記固定体３７は、先端部が半球状に形成され、またヘッド本体１の一側面５に（ここでは水平膨出部８に位置する）形成した凹部（図示していない）内に、バネで突出側に付勢した状態で取り付けられれており、固定体３７を押圧することにより固定体３７は前記凹部内に収容され、前記ヘッド本体１の一側面５から出没自在となっている。
【００４４】
（ｄ）揺動軸の構造
前記における掘削アーム１７とヘッド本体１と揺動軸４０との取付構造は、以下のようになっている。
【００４５】
まず構成部品について説明する（図４）。揺動軸４０は、先端部に螺子部４２を有する断面円形の軸部４１の基端側に基端大径部４０を有するボルト状の構造をしており、軸部４１の先端部に軸と垂直にピン穴５５が穿設してある。
【００４６】
また、掘削アーム１７の揺動軸４０取付部分には、ヘッド本体１側に円柱状に膨出した形状の揺動圧制御部４５が一体に形成されている。前記掘削アーム１７に前記揺動軸４０が回転摺動できる貫通孔４７が穿設され、該貫通孔４７の外面側（ヘッド本体１の反対側）には、大径に形成して揺動軸４０のナット４４を収容できるナット収容部４６が連設されている。また、貫通孔４７は揺動圧制御部４５の中心を貫通している。
【００４７】
また、ヘッド本体１には、前記ヘッド本体１の揺動圧制御部４５及び揺動軸４０を受ける軸受け穴４８が穿設されている。前記軸受け穴４８は中間部５０と、軸受け穴４８の底側に、中間部５０より小径で揺動軸４０の基端大径部４３を嵌合できる収容凹部５１と、軸受け穴４８の開口側の外周大径部４９とからなる。
【００４８】
また、ヘッド本体１の軸受け穴４８に嵌挿して、掘削アーム１７の揺動圧制御部４５を収容できる有底筒状で鍔５３を有する制御部受部５２を使用する。制御部受部５２の底には揺動軸４０を貫通できる開口５４が穿設されている。また、制御部受部５２の鍔部５３には、ボルトの頭部を収容するボルト受孔５３ａ、５３ａが穿設されている（図４）。
【００４９】
次に、組立構造について説明する（図５）。揺動軸４０の基端大径部４３をヘッド本体１の収容凹部５１に嵌挿し、制御部受部５２を、開口５４に揺動軸４０を挿通して、ヘッド本体１の軸受け穴４８に嵌挿する。ボルト６１、６１を制御部受部５２の鍔部５３のボルト受孔５３ａからヘッド本体１の螺孔４９ａ、４９ａに螺合緊結して、ヘッド本体１に揺動軸４０を突設固定する。
【００５０】
続いて、掘削アーム１７の揺動圧制御部４５をヘッド本体１の制御部受部５２内に挿入すると共に、揺動軸４０の先端側を貫通孔４７に挿通する。ナット収容部４６に臨む揺動軸４０の螺子部４２に、ワッシャー６０を介してナット４４を螺合緊結する。ナット４４及び揺動軸４０の先端はナット収容部４６から外方に突出しない。
【００５１】
また、掘削アーム１７の側面のピン孔５７から、ピン５９を打ち込み、該ピン５９を、ナット４４のピン孔５６を貫通して、揺動軸４０のピン穴５５に到達させ、揺動軸４０の緩みを防止する（図５（ｂ））。
【００５２】
以上のようにして、掘削アーム１７を揺動軸４０で、ヘッド本体１に軸止めする（図４、図５）。他側の掘削アーム１７も同様に取り付けられている。
【００５３】
（ｅ）掘削刃の構造
前記掘削刃２１は、掘削時に掘削アーム１７が揺動した際に（正回転・逆回転のいずれの側への揺動でも）、以下のような条件となるように形成されている。即ち、掘削刃２１は先端の刃先２３から急な傾斜の刃面７６、緩やかな刃面７７を有し、両刃面７６、７７は点２３ａで屈折して形成されている。前記刃面（急な斜面）７６は、垂直面（掘削している杭穴壁）Ｙ2 に対して、角度θ2 を成し、前記刃面（緩やかな斜面）７７は、垂直面Ｙ3 に対して、角度θ3 を成している。前記角度θ2 は０度より大きく２０度未満で、角度θ3 は１０〜５０度に形成され、かつ点状に接し、かつ「θ2 ＜θ3 」に形成されている（図６（ａ）。この実施例では、θ2 ＝６度、θ3＝２０度で形成してある。θ2 は０度では掘削が効率が極めて悪く、また２０度より大きいと、中堀工法で掘削ヘッドを中空杭内に収納する際に、掘削刃が中空杭に当たり易く掘削刃が破損し、また中空杭内を傷つけるおそれがある。
【００５４】
従って、掘削時においては、掘削アーム１７は揺動して、刃先２３は、掘削している杭穴壁（垂直面）Ｙ2 に対して、点で接し、かつ刃先２３の直上の刃面７６と角θ2 をなす。よって、従来のように、掘削面に、刃先周辺の縁を強く押し当てて、面で掘削するのではなく（図６（ｂ））、この実施例では、刃先２３により点で掘削することになる。
【００５５】
また、固定掘削刃７も同様な構造としてある。
【００５６】
（ｆ）掘削ヘッド
以上のようにして、掘削ヘッド６２を構成する（図３、図１（ａ）、図２（ａ））。前記におけるニュートラル状態の掘削ヘッド６２の最大横断面が、掘削予定の杭穴軸部７１の横断面に占める割合は２５％程度としてある（図８）。
【００５７】
また、前記において、ニュートラル状態で、ヘッド本体１の下端（固定刃７の下端）は、掘削アーム１７の先端（掘削刃２１の刃先２３。即ち地面位置）よりＨだけ上方に位置している。この場合、Ｈは、掘削アーム１７を最大揺動して拡底部を掘削している時に、ヘッド本体１の下端と掘削アーム１７の先端とがほぼ同程度、あるいは掘削アーム１７の先端の方が突出する高さに位置するように、設定する。例えば、軸径７８０ｃｍ、拡底径１１００ｃｍ程度の掘削を行う場合Ｈは、８〜１６ｃｍ程度としてある。
【００５８】
（２）掘削ヘッド６２の使用
【００５９】
次に、前記実施例に基づくこの発明の掘削ヘッド６２の使用について説明する。
【００６０】
（ａ） 中空杭６７の下端６８から下方へ掘削ヘッド６２を突出させて、吐出口１３、１４から空気等を吐出しつつ、杭穴の軸部７１を掘削しながら中空杭６７を沈設する。この際、掘削アーム１７はストッパー３２、３３に当接して、所定傾斜に揺動して一定の外径Ｄ1 で掘削できる（図１（ｂ）、図２（ｂ））。掘削アーム１７は二ヶ所のストッパー３２、３３で規制されるので、ストッパーに負担もかからず、確実に制御される。
【００６１】
また、掘削刃２１を急な傾斜の刃面７６と緩やかな傾斜の刃面とを設けたので、先が尖っているため点で掘削し、地盤に貫入する深さが従来に比して格段に深く、掘削効率が良いと共に、掘削刃２１の直上へと首尾良く掘削土を排土できる。また、掘削土は掘削アーム１７、１７及びヘッド本体１を薄く形成したので、杭穴断面中の掘削ヘッド６２の占める面積が少なく、間隙部を利用して効率よく排土される。また、掘削アーム１を本体１側に凸となるように屈曲し、排土翼９を設けたので、更に効率よく排土される。掘削ヘッド６２の上方に排土された掘削土は、掘削ロッド６３の螺旋羽根で中空杭６７の中空部を通して地上に排出される。
【００６２】
（ｂ） 所定深さで、中空杭６７を固定して吐出口１３、１４から水等を吐出しながら所定深度まで中空杭６７に先行して杭穴を掘削しつつ、掘削泥土を撹拌して、杭穴壁に練付て、杭穴壁を整える（図１（ｂ）、図２（ｂ））。
【００６３】
また、この際、練付棒２５の外側に耐摩擦のコーティング２９を設けたので、該部の耐久性を高めることができる。また、練付棒２５は棒状とし、空隙３０を有するので、掘削ヘッド６２を回転する際の負荷が少ない。
【００６４】
また、この際、棒状の練付棒２５、傾斜させた排土翼９により撹拌されるので、撹拌効率が良い。また吐出口１３が掘削アーム１７の掘削刃２１の上方に位置するので、掘削刃２１の刃先部分に常に水が供給され、更に吐出される水により掘削刃２１が洗われるので、掘削刃２１に掘削土が付着して掘削効率を悪化させるおそれがない。
【００６５】
（ｃ） 上記（ａ）（ｂ）を繰り返して所定の杭穴軸部７１の掘削をして排土した後、掘削ロッド６２を逆回転して、掘削アーム１７、１７を逆側に揺動して穴径Ｄ2 で拡底部７２の掘削をする。この際、掘削ロッド６３の逆回転時の遠心力を利用して、逆側に開いた掘削アーム１７、１７はストッパー３４、３５に当接して所定傾斜以上開かないと共に、固定体３７が凹入部３６に嵌合するので、掘削アーム１７、１７はその傾斜を保持できる（図１（ｃ）、図２（ｃ））。この際、掘削アーム１７は、三ヶ所で規制されるので、揺動傾斜を更に確実に制御できる。また、ストッパー３４、３５の夫々の負担を少なくできるので、従来に比して大きな揺動傾斜であって確実に揺動傾斜を制御できる。従って、従来に比して、軸部径Ｄ1 と拡底部径Ｄ2 との比を大きく取れる。
【００６６】
また、掘削アーム１７は、地面への機械的な押しつけではなく、遠心力を利用して開く構造としたので、掘削アーム１７は滑らかに所定角度に開くことができると共に、掘削ロッド６３を回転させるオーガーに必要とされるトルクや下方への押圧力を軽減できる。また、掘削ヘッド６２のスリム化により、掘削ロッド６３の回転方向の切り替えに対応して掘削アーム１７の揺動の切り替えもスムーズに行え、更に排土効率も向上している。
【００６７】
また、掘削は、前記（ａ）（ｂ）と同様である。この際、練付棒２５は掘削刃２１の内側に位置しているので、掘削に支障がない。
【００６８】
また、吐出口１３が固定体３７の上方に位置しているので、注水により固定体３７への掘削土の付着を防止でき、更に確実な掘削アーム１７の制御が可能である。
【００６９】
また、前記において、掘削アーム１７の揺動は一義的には遠心力を利用して行うものであるが、他の作用を併用して行うと更に掘削アーム１７を効率よく揺動できる。例えば、掘削ロッド６３を回転して、掘削時の土圧による掘削アーム１７への作用を中心に、必要ならば、掘削中の吐出口１３、１４からエアーの吐出による掘削アーム１７への作用、又は吐出口１３、１４から吐出された水と掘削土が混合された泥水により生じる浮力による掘削アーム１７への作用、又は吐出口１３、１４からセメントミルクを吐出して撹拌したソイルセメント層による層圧力及びその浮力による掘削アーム１７への作用等を適宜取り入れることができる。
【００７０】
（ｄ） 根固め部が十分に拡大するまで、掘削ロッド６３を昇降させて、反復拡底して球根部を築造する。この際、掘削アーム１７、１７は固定体３７が凹入部６に嵌合しているので、掘削アーム１７、１７の傾斜を維持できる。
【００７１】
（ｅ） 続いて、拡底部７２の穴底から吐出口１３、１４から根固め液（セメントミルク）を吐出しながら掘削ヘッド６２（掘削ロッド６３）を上昇させる。
【００７２】
（ｆ） 所定量の根固め液の注入が終了するまで（ｅ）を反復する。この際も排土翼９によって掘削土とセメントミルクとが撹拌される。
【００７３】
（ｇ） 続いて、掘削ロッド６３を正回転して、固定体３７と凹入部３６との嵌合を解除させて、掘削アーム１７、１７を他側に揺動傾斜させる（図１（ｂ））。吐出口１３、１４から杭周固定液（セメントミルク）を注入しながら杭穴軸部の下部（固定してある中空杭の直下）まで、注入終了まで、数回反復する。
【００７４】
（ｈ） 続いて、更に掘削ヘッド６２を上昇させて、中空杭６７の中空部内に掘削ヘッド６２を格納する（図１（ａ）、図２（ａ））。油圧又はモンケンなどで中空杭６７を加圧して中空杭６７を沈下させる。
【００７５】
（ｉ） 続いて、所定深度（根固め部内に杭先端が位置する）まで中空杭６７を沈設して杭の沈下を完了させる。
【００７６】
（ｊ） 続いて、吐出口１３、１４から水を吐出しながら掘削ヘッドを引き上げる（図１（ａ）、図２（ａ））。この際、練付棒２５の屈曲部２７が中空杭６７の内壁６９に当たり、掘削刃２１は当たらないので、掘削刃２１及び杭穴壁６９を傷つけるおそれがない。
【００７７】
（ｋ） 上記使用例では、杭周固定液を使用する施工タイプについて説明したが、杭周固定液を使用しないタイプでも同様に施工できる。また、中堀工法以外の施工法にも同様に使用できる。また、拡底部だけでなく、掘削途中の地盤状況に合わせて、拡大掘削を行うことができる。
【００７８】
（３）他の構成
【００７９】
前記実施例において、ストッパー３２、３３の位置を調節すれば、異なる揺動傾斜で掘削アーム１７を規制できるので、軸部の掘削口径Ｄ1 を調節できる。また、ストッパー３４、３５、固定体３７の位置を調節すれば、異なる揺動傾斜で掘削アーム１７を規制できるので、拡底部の掘削口径Ｄ2 を調節できる。
【００８０】
また、前記実施例において、ストッパー３４、３５、固定体３７の位置をづらせば、さらに大径（Ｄ3 ）の杭穴７３を掘削できる（図７）。この場合、ヘッド本体１に吐出口１３、１３覆うような門形のアッタチメントを固定して、該アタッチメント７４の正面側に、凹入部３６に対応した凹部を設けて、凹部内に固定体３７をバネを介して出没自在に取り付ける。ストッパー３４、３５は、このときの掘削アームの傾斜に合わせて取付ける。
【００８１】
また、前記実施例において、排土翼９は一枚づつ設けたが、夫々上下２段又は３段以上に並列して設けることもでき、排土が砂状で排土翼９、９間に該排土が詰まるおそれが少ない時には効果的である（図示していない）。
【００８２】
また、前記実施例において、ヘッド本体１の固定掘削刃７、７は、片側（半径位置）に２づつ合計４つ設けたが、少なくとも合計２つ以上設ければよい（図示していない）。
【００８３】
また、前記固定掘削刃７の下端７ａ（ヘッド本体の下端）は、掘削アーム１７のニュートラル状態で、掘削アーム１７の掘削刃２１の刃先２３（掘削アームの先端）より上方Ｈに位置させたが（図３（ｂ））、これは上方に位置させた方が、掘削土の排出が良く掘削スピードが速かったためであり、同等あるいは下方に位置させることもできる（図示していない）。
【００８４】
逆に、前記固定掘削刃７の下端７ａを掘削刃２１の刃先２３より下方に位置させれば、施工時において、先端に掘削ヘッド６２を取り付けた掘削ロッド６３を建込む際、主たる掘削手段である掘削アームの掘削刃２１を保護することができる。
【００８５】
また、前記実施例において、固定掘削刃７及び掘削刃２１は、爪部分を肉盛りして摩耗を防ぐこともできる（図示していない）。また、吐出口１３は必要なければ閉じておくこともできる。
【００８６】
また、前記実施例において、ヘッド本体１の下端部の水平膨出部８の下縁８ａを掘削アーム１７の揺動径に応じて円弧状に形成し、該水平膨出部８の下縁８ａの中央部から固定掘削刃７を突設することもできる（図９（a）（ｂ））。この場合、水平膨出部８の上面８ｂに連続して排土翼９、９を設ければ、排土翼９はヘッド本体１の下部に位置するので、掘削アーム１７の掘削刃２１及び固定掘削刃７によって掘削された掘削土が上方に排土され易く、排土効果が向上する。
【００８７】
また、図９の実施例において、掘削アーム１７は、中間部１９を挟んだ基端部１８と先端部２０（掘削刃２１につながる部分）とが成す角はα2（α2＜α1）に形成されている。成す角α1の掘削アーム１７の刃先２１A、２１Ａが軸部Ｄ1、拡底部Ｄ2で杭穴を掘削できるとすると（図２（ｂ）（ｃ））、成す角α2の掘削アーム１７の刃先２１Ｂ、２１Ｂが軸部Ｄ4（Ｄ4＞Ｄ1）、拡底部Ｄ５（Ｄ5＞Ｄ2）で杭穴を掘削できる（図１０（ａ）（ｂ））。即ち、ストッパーや固定体の位置や大きさの変更だけでは、より大きい径の杭穴を掘削することに限界があるため、掘削アーム１７の成す角αの小さな掘削アーム１７（刃先２３が外方に広がっている構造）を取付けることにより更に大きな杭穴径の掘削ができる。
【００８８】
従って、通常は、ストッパー３２、３３等や固定体３７の位置変更で掘削径を調節するが、それに加えて、角度αの異なる掘削アーム１７を取付けることによって、更に大きな径の杭穴を掘削することができる。もちろん、ストッパー３２、３３等や固定体３７の位置はそのままで、掘削アーム１７のみを異なるαのものに取り替えて、掘削径を調節することもできる。
【００８９】
また、図９の実施例では、水平膨出部８、８の下縁８ａを掘削アーム１７の揺動径に応じて円弧状に形成したので、固定体３７やストッパー３２、３３等の位置変更等によって、掘削径を拡縮調整した場合であっても、掘削アーム１７の先端が水平膨出部８の下縁８ａから下方に突出する位置が一定となり（図１１（ｂ）。Ｌ4 ＝Ｌ5 ＝Ｌ6 ）様々な掘削径に対応でき、かつ、どの掘削径においても掘削能力及び掘削効率が低下するおそれはない。これに対して、水平膨出部８の下縁８ａを水平状とした場合には（図１１（ａ））、揺動角度によって、掘削アーム１７の先端が水平膨出部８の下縁８ａから下方に突出する位置が一定とならない（L1 ＜L3＜L2 ）。
【００９０】
また、図９の実施例では、練付棒２５を省略したが、必要ならば、図１、図３のように練付棒２５を連設することもできる。
【００９１】
【発明の効果】
この発明は、揺動軸に加えて掘削アームの大径の揺動圧制御部とヘッド本体の制御部受部で支持するので、揺動軸に生じる負担を軽減分散して、揺動軸の破損を防止し、揺動軸を小形化できると共に、掘削アームがヘッド本体から外れることも防止できる。更に揺動軸と大径の揺動制御部とで回動するので、掘削アームをヘッド本体側に凸となるように形成したことと相まって、掘削アームとヘッド本体との摩擦も軽減して、掘削アームは滑らかに揺動できる効果がある。
【００９２】
従って、掘削ヘッド全体の軽量化小形化と相まって、掘削アームは、掘削ロッドの正回転・逆回転による遠心力を利用して、滑らかに揺動傾斜できる効果がある。また、逆に、遠心力を利用して拡開できるので、更にヘッド本体や掘削アームをスリム化して、掘削、排土の効率を高めることができる。
【００９３】
また、一義的には遠心力を利用して、掘削アームを揺動させるが、他の作用、即ち掘削時の土圧による掘削アームへの作用を中心に、必要ならば、掘削中の吐出口からエアーの吐出による掘削アームへの作用、又は吐出口から吐出した水と掘削土が混合された泥水により生じる浮力による掘削アームへの作用、又は吐出口からセメントミルクを吐出して撹拌したソイルセメント層による層圧力及びその浮力による掘削アームへの作用等を適宜取り入れることにより、更に効率よく掘削アームを揺動させることができる。
【００９４】
また、掘削アームの揺動を規制するストッパーを揺動軸を挟んで上下に形成したので、１のストッパーに係る負担を軽減して、確実に掘削アームの揺動を規制し、所定径の杭穴を掘削できる。また、ストッパーと保持手段とを組合せて掘削アームの揺動を規制するので、とりわけ、拡開掘削時に掘削アームの最大傾斜を維持でき、正確な拡径ができる効果がある。とりわけ、掘削アームの凹入部とヘッド本体の出没する固定体とを組み合わせて保持機構を構成した場合には、掘削アームの遠心力を利用した滑らかな揺動と合わせて、掘削ロッドの回動方向の切り替えのみで、容易に保持機構の係脱ができ、掘削径及び撹拌外径を可変できる効果がある。
【００９５】
また、掘削刃を急な傾斜の刃面の上方に緩やかな傾斜の刃面を連続させた構造としたので、刃先から上方への排土効率を高めることができる。また、掘削アームをヘッド本体側に凸としたので、掘削アームの下端部は外側に開いた形状に形成され、掘削アームから上方への排土効率を高めることができる。また、揺動軸固定用のナットは掘削アームの収容部内に収容され、外方には突出しないので、掘削アームの基端部での排土効率を高めることができる。また、ヘッド本体に排土翼を設けたのでヘッド本体から上方への排土効率を高めることができ、掘削翼の傾斜を掘削ロッドの螺旋羽根の傾斜角度と略同一とした場合には、掘削土の滞りがなく該部での排土効率を更に高めることができる。従って、掘削ヘッド全体での排土効率を大幅に向上させることができる効果がある。また、掘削ヘッドが杭穴内に占める断面を２分の１以下とした場合には、杭穴壁と掘削ヘッドとの間に空隙を形成でき、更に排土効率を高めることができる効果がある。
【００９６】
また、掘削刃を刃先の上方に急な傾斜の刃面と緩やかな傾斜の刃面とを有する形状としたので、点で杭穴壁に接するので、掘削ロッドの回転を与えるトルクを少なくして効率よく掘削ができる効果がある。また、ヘッド本体の排土翼の下方位置に横方向の吐出口を設けたので、圧縮空気、水などを掘削アームの掘削刃の刃先付近に当てることができ、掘削刃に掘削土の付着を防止して掘削効率を高めることができる。
【００９７】
また、掘削アームの先端部と基端部とを結ぶ練付棒を架設したので、掘削ヘッドを回動した際の負荷を与えることなく、杭穴壁を整えることができる効果がある。また、練付棒を、正回転時に練付棒の練付部が鉛直状に配置され、ニュートラル状態で練付棒の屈曲部は掘削刃の最外端より外方に位置させる構造とした場合には、中堀用の中空既製杭内を通過する際に掘削刃や杭の内壁を傷つけることなく、かつ拡開掘削の際に支障なく、効率よく杭穴軸部の穴壁を整えることができる。
【００９８】
また、実際、この実施例の杭穴掘削ヘッドを使用することによって施工効率を約２倍に向上させることができた。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施例で、杭穴掘削ヘッドの正面図で、（ａ）はニュートラル状態、（ｂ）は杭穴の軸部掘削状態、（ｃ）は杭穴の拡底部掘削状態、を夫々表す。
【図２】同じく平面図で、（ａ）はニュートラル状態、（ｂ）は杭穴の軸部掘削状態、（ｃ）は杭穴の拡底部掘削状態、を夫々表す。
【図３】同じく（ａ）は正面図、（ｂ）は左側面図で、いずれも掘削アームがニュートラル状態を表す。
【図４】この発明のヘッド本体と掘削アームとの構成を表す分解図（縦断面図）である。
【図５】同じく（ａ）は組立図（縦断面図）、（ｂ）は取付状態の拡大正面図を夫々表す。
【図６】（ａ）はこの発明の掘削刃の構造を説明する拡大図で、（ｂ）は従来例の掘削刃の構造を説明する拡大図である。
【図７】この発明の他の実施例の正面図で、杭穴の拡底部掘削状態を表す。
【図８】この発明の杭穴掘削ヘッドで、ニュートラル状態で杭穴内に収容した平面図である。
【図９】この発明の他の杭穴掘削ヘッドで、（ａ）はニュートラル状態の正面図、（ｂ）は同じく左側面図である。
【図１０】掘削アームの成す角αの相違による掘削径を比較する概略した平面図で、（ａ）は杭穴の軸部径、（ｂ）は杭穴の拡底部径を表す。
【図１１】（ａ）（ｂ）は、ヘッド本体の水平膨出部の構造の相違を説明する概略した正面図である。
【符号の説明】
１ ヘッド本体
２ 上端部（ヘッド本体）
３ 中間部（ヘッド本体）
４ 下端部（ヘッド本体）
５ 一側面（ヘッド本体）
６ 他側面（ヘッド本体）
７ 固定掘削刃（ヘッド本体）
７ａ 固定掘削刃の先端
８ 水平膨出部（ヘッド本体）
８ａ 水平膨出部の下縁
９ 排土翼
１１ 上端縁（排土翼）
１２ 下端縁（排土翼）
１３ 吐出口
１４ 吐出口
１５ ヘッド本体の中空部
１７ 掘削アーム
１８ 基端部（掘削アーム）
１９ 中間部（掘削アーム）
２０ 先端部（掘削アーム）
２１ 掘削刃
２２ 掘削刃の先端（側面図）
２３ 掘削刃の刃先（掘削アームの先端）
２４ 上方膨出部
２５ 練付棒
２６ 練付部（練付棒）
２７ 屈曲部（練付棒）
２９ コーティング
３０ 空隙
３２ ストッパー
３３ ストッパー
３４ ストッパー
３５ ストッパー
３６ 凹入部
３７ 固定体
３８ 保持機構
４０ 揺動軸
４５ 掘削アームの揺動圧制御部
４７ 掘削アームの貫通孔
４８ ヘッド本体の軸受け穴
５２ ヘッド本体の制御部受部
６２ 掘削ヘッド
６３ 掘削ロッド
６５ 連結部（ヘッド本体）
６７ 中空杭
７１ 杭穴軸部
７２ 杭穴拡底部
７４ アタッチメント
【発明の属する技術分野】
この発明は、掘削ロッドの下端に取り付けて杭穴掘削をする掘削ロッド及び杭穴掘削方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、主に中堀工法や現場造成杭等で、構築現場において拡底の杭穴を掘削する際に使用する掘削ヘッドでは、下端部に主掘削刃を有する中空のヘッド本体に水平軸を設けて、該水平軸の先端部に掘削刃を有する掘削アームを夫々揺動自在に取り付けて構成していた。そして、掘削ロッドを正回転して一側に掘削アームを小さく揺動傾斜させ、杭穴軸部掘削をし、掘削ロッドを逆回転させて、他側に掘削アームを大きく揺動傾斜させて、杭穴の拡底部の掘削をしていた。ここで、拡開する際に、掘削ロッドを逆回転すると共に杭穴底側に加圧して、掘削アームを杭穴底に押しつけてその土圧により掘削アームを逆側に大きく開いていた。
【０００３】
また、この際、杭穴壁の倒壊などを防止するために、掘削泥土を杭穴壁に練り付ける為の練付手段を設けたものもあった（特開平６−３３６８９０、登録実用新案３０１４９５１号）。
【０００４】
また、従来の掘削刃では、刃先２３は、刃先の直上の刃面７６と垂直面が所定角度θ1 （１０〜３０度程度）で形成されていた（図６（ｂ））。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
前記従来の掘削ヘッドでは、掘削時に掘削刃の刃先２３は、杭穴壁（垂直面）Ｙ1 と刃面７６とが垂直面が所定角度θ1 で接し、刃先２３から刃面７６の全体を掘削すべき面に強く押し当てて面で掘削形成されていた為（図６（ｂ））、強固の構造の掘削ヘッドを要していた。また、土圧により掘削アームを拡開用に開いていたため、ヘッド本体及び掘削アームの構造は強固にせざるを得なかった。また、棒状の水平軸に掘削アームを支持していた為に、ヘッド本体の体積が大きくならざるを得なかった。従って、掘削ヘッドの全体が重くなると共に杭穴断面内での掘削ヘッドの占める面積が大きくなり、排土効率を高められない問題点があった。
【０００６】
また、掘削アームの重量の増加に伴い、水平軸が負担する揺動圧も多大となり、掘削アームが外れ易くなり、あるいは水平軸の破壊やそれを防止するための水平軸の大径化が必要となる問題点があった。
【０００７】
また、排土効率を高める為に、垂直方向の軸に拡底掘削用のアーム設けて、水平面内で開くタイプの掘削ヘッドでは、ヘッド本体に部分螺旋状の補助翼を設ける工夫もあったが（特開平１１−２０８５）、水平軸に掘削アームを設ける構造のものでは掘削アームとの納まりとの関係で不可能であった。
【０００８】
また、従来の掘削刃では、刃先２３は、刃先２３から刃面７６の全体を掘削すべき面に強く押し当てて面で掘削していたため、刃先から上方への排土効率を高めることができなかった。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
然るにこの発明では、掘削アームに練付棒を架設し、ヘッド本体に排土翼、横方向の吐出口を設け、あるいはヘッド本体に揺動を規制するストッパーと保持機構とを設け、またヘッド本体に突設した揺動軸に掘削アームの貫通孔に挿通し、アーム本体に揺動圧制御部を設け、また、掘削刃に急な傾斜の刃面と緩やかな傾斜の刃面とを設けたので、前記問題点を解決した。
【００１０】
即ちこの発明は、軸方向に中空部を有する掘削ロッドの下端に取付ける掘削ヘッドであって、以下のように構成したことを特徴とする掘削ヘッドである。
(1) 下端部に掘削刃を有する中空のヘッド本体１の上端部に、前記掘削ロッドとの連結部を有し、前記上端部は対抗する両一側面と該一側面に直交して隣接する他側面とを有する。
(2) 前記ヘッド本体の上端部の一側面に、前記掘削ロッドの軸に対して直径対称な位置に揺動軸を設け、該両揺動軸に夫々掘削アームの基端部を取り付けてなる掘削ヘッドにおいて、
(3) 前記ヘッド本体の揺動軸と略直交する両他面に、撹拌排土用の排土翼を斜に設けると共に、該排土翼の下方位置に横方向のヘッド本体の中空部に連通する吐出口を設け、
(4) 前記掘削アームの中間部を前記ヘッド本体側に凸となるように形成すると共に、前記掘削アームの先端部に掘削刃を形成し、
(5) 前記ヘッド本体に掘削アームの揺動を規制するストッパーを固定し、
(6) 前記ヘッド本体と掘削アームとに掘削アームが開いた状態を保持する保持機構を設けた。
【００１１】
また、前記において、掘削アームの先端部と基端部とに、練付棒を架設したことを特徴とする杭穴掘削ヘッドである。
【００１２】
また、前記において、掘削アームの基端部に基端側への上方膨出部を形成し、ストッパーは、該上方膨出部が当接する凸部を、ヘッド本体の上端部の一側面に固定して構成した杭穴掘削ヘッドである。また、ストッパーは、掘削ロッドが正回転して掘削アームが一側に振れる位置及び、掘削ロッドが逆回転して掘削アームが他側に振れる位置に、夫々設けると共に、逆回転した際に、掘削アームの揺動軸より先端側位置に当接するストッパーを、ヘッド本体の上端部の一側面に取り付けた杭穴掘削ヘッドである。
【００１３】
保持機構は、掘削アームのヘッド本体側の面に形成した凹入部と、該凹入部に嵌合可能に出没するヘッド本体の固定体とを、組み合わせて構成し、該固定体は、ヘッド本体に設けた凹部にバネで上方に付勢されて出没できる構造とした杭穴掘削ヘッドである。また、掘削ロッドの正回転時に回転による遠心力を利用して、掘削アームを一側に揺動傾斜させると共に、逆回転時に、回転による遠心力を利用して、掘削アームを他側に揺動傾斜させ、該掘削アームをストッパーに当て、前記掘削アームの凹入部にヘッド本体の固定体を嵌合係止することにより、掘削区間の高さ方向の任意位置で拡径掘削できることを特徴とした杭穴掘削ヘッドである。また、掘削アームの揺動は、掘削ロッドの回転時の遠心力に加えて、杭穴掘削時の前記掘削ロッドを回転した際に杭穴充填物による土圧が掘削アームに作用する力を取り入れて行う杭穴掘削ヘッドである。
【００１４】
また、前記において、排土翼は、ヘッド本体の他面内に収まり、一面側に突出しない形状とすると共に、傾斜角度を掘削ロッドの排土用の螺旋羽根の傾斜角度と略同一とした杭穴掘削ヘッドである。
【００１５】
また、前記において、練付棒は、下部の直線状の練付部、中間部の円弧状の屈曲部及び上部からなる正面視略「く」字型に形成し、かつ掘削アームの揺動面内に位置するように、掘削アームに取付け、掘削ロッドの正回転時に掘削アームが軸部掘削用に振れた際に、練付棒の練付部は、鉛直状に配置されかつ掘削刃の最外端より内方に位置し、掘削ロッドがニュートラル状態で、練付棒の屈曲部は掘削刃の最外端より外方に位置することを特徴とする杭穴掘削ヘッドである。また、練付棒の練付部及び屈曲部は、少なくとも凸側を耐摩擦コーティングした杭穴掘削ヘッドである。
【００１６】
また、前記において、掘削アームは基端部に貫通孔を有し、該貫通孔の外側に拡径したナット収容部を形成してなり、ヘッド本体に突設した揺動軸を、前記掘削アームの貫通孔に挿通させ、揺動軸先端部の螺子部にナットを螺合して、ナット収容部内に前記ナットを収容したことを特徴とする杭穴掘削ヘッドである。また、掘削アームのヘッド本体側に貫通孔に沿って円柱状に突設して揺動圧制御部を形成し、ヘッド本体の揺動軸の周囲に前記揺動圧制御部を収容できるように円状の凹入部を設けて制御部受部を形成し、前記揺動軸が負担する揺動圧を前記揺動圧制御部と制御部受部とで分散して負担する構造としたことを特徴とする杭穴掘削ヘッドである。
【００１７】
また、前記において、掘削ヘッドが、杭穴内に占める断面を２分の１以下とした杭穴掘削ヘッドである。
【００１８】
また、前記において、掘削刃は、掘削アームが揺動して掘削する際に、掘削ヘッド本体側面であって掘削アームが取り付けられていない側面から見た際に、前記掘削刃の刃先の横断面が垂直掘削面と点で接する形状とすると共に、前記刃先の上方に急な傾斜の刃面と該刃面に連続して緩やかな傾斜の刃面を形成したことを特徴とする杭穴掘削ヘッドである。
【００１９】
また、前記において、掘削アームの基端部と先端部とを角αで形成して、掘削アームの中間部をヘッド本体側に凸となるように形成したヘッドであって、角αの異なる複数の掘削アームを組み合わせて構成したことを特徴とする杭穴掘削ヘッドである。
【００２０】
また、前記において、ニュートラル状態で、掘削アームの先端位置を、ヘッド本体の下端から距離Ｈだけ下方に位置させて、前記掘削アームが最大揺動した状態で、前記ヘッド本体の下端と掘削アームの先端とが同等あるいは掘削アームの先端の方が下方に位置するように形成したことを特徴とする杭穴掘削ヘッドである。
【００２１】
また、前記において、ヘッド本体の下端部で、掘削アームを取付けない側に水平膨出部を形成し、該水平膨出部の下縁を掘削アームの揺動径に応じて円弧状に形成したことを特徴とする杭穴掘削ヘッドである。
【００２２】
また、方法の発明は、掘削ロッドの下端に取り付ける掘削ヘッドであって、下端部の掘削刃を有するヘッド本体の上端部の一側面に前記掘削ロッドの軸に対して直径対称な位置に揺動軸を設け、該両揺動軸に、下端部に掘削刃を有する掘削アームの基端部を取り付けてなる掘削ヘッドとし、以下のように構成したことを特徴とする杭穴の掘削方法である。
(1) 掘削ヘッドを、掘削アームの基端部と先端部との成す角をαとして、先端掘削アームの中間部をヘッド本体側に凸となるように屈曲して形成して構成し、前記成す角αの異なる掘削ヘッドを選択して、所望掘削径を調節する。
(2) 前記掘削ロッドの正回転による遠心力を利用して、前記両掘削アームを一側に揺動させ杭穴軸部を掘削し、
(3) 続いて、前記掘削ロッドの逆回転による遠心力を利用して、前記両掘削アームを他側に揺動させ開いた状態を保持機構によって保持して、杭穴を拡径掘削する。
【００２３】
また、他の方法の発明は、掘削ロッドの下端に取り付ける掘削ヘッドであって、下端部の掘削刃を有するヘッド本体の上端部の一側面に前記掘削ロッドの軸に対して直径対称な位置に揺動軸を設け、該両揺動軸に、下端部に掘削刃を有する掘削アームの基端部を取り付けてなる掘削ヘッドとし、以下のように構成したことを特徴とする杭穴の掘削方法である。
(1) 前記掘削ロッドの正回転による遠心力に加えて、杭穴掘削時の前記掘削ロッドを回転した際に杭穴充填物による土圧が掘削アームに作用する力を取り入れて、前記両掘削アームを一側に揺動させ杭穴軸部を掘削し、
(2) 続いて、前記掘削ロッドの逆回転による遠心力に加えて、杭穴掘削時の前記掘削ロッドを回転した際に杭穴充填物による土圧が掘削アームに作用する力を取り入れて、前記両掘削アームを他側に揺動させ開いた状態を保持機構によって保持して、杭穴を拡径掘削する。
【００２４】
前記における「ニュートラル状態」とは、掘削ロッドが回転せず、掘削アームが下方に垂れた状態をいう。
【００２５】
また、前記における「杭穴内の掘削土又は吐出口から杭穴内への充填物に対する掘削ロッドの回転による作用」とは、掘削時に掘削ロッドを回転した際の土圧による掘削アームへの作用を中心に、必要ならば、掘削中の吐出口からエアーの吐出による掘削アームへの作用、又は吐出口から吐出された水と掘削土とが混合された泥水によって生じる浮力による掘削アームへの作用、又は吐出口からセメントミルクを吐出して撹拌したソイルセメント層による層圧力及びその浮力による掘削アームへの作用など、を付加して行う作用などを指す。
【００２６】
【発明の実施の形態】
上端部に掘削ロッド６３との連結部６５を有し、下端に固定掘削刃７、７を有するヘッド本体１は、下方に向けて先細に形成され、直径対称に突設した揺動軸４０、４０に掘削アーム１７、１７が軸止されている。また、ヘッド本体１に排土翼９、９を突設し、その下方に掘削ロッド６３の中空部に連通する吐出口１３を横方向に設ける。
【００２７】
また、ヘッド本体１に突設された揺動軸４０の周囲には、制御部収容凹部５１が形成され、掘削アーム１７のヘッド本体１側に突設された揺動圧制御部４５が挿入されている。揺動軸４０は、揺動圧制御部４５を通り掘削アーム１７を貫通する貫通孔４７に挿通され、その螺子部４２にナット４４を螺合緊結して固定される。ナット４４及び揺動軸４０の先端はナット収容部４６から外方に突出しない。
【００２８】
ヘッド本体１に正回転時の掘削アーム１７の揺動を規制するストッパー３２、３３が突設され、逆回転時の掘削アーム１７の揺動を規制するストッパー３４、３５が夫々溶接固定されている。また、掘削アーム１７の内面に形成した凹入部３６と、ヘッド本体１に取り付けた出没自在の固定体３７とからなる保持機構３８が設けられている。
【００２９】
また、掘削アーム１７は先端に掘削刃２１、２１が固定され、ヘッド本体１側に凸となるように屈曲形成されている。掘削刃２１は、先端の刃先２３の上方に垂直掘削面に対して急な傾斜の刃面７６及び刃面７６に連続して緩やかな刃面７７を有し、刃先２３で点状に掘削できる構造となっている。この刃先２３により指の爪を立てて粘土を押さえつけるようにして掘削できる（これに対して従来の掘削刃では指の平で粘土をおさえつけるような掘削となる）。
【００３０】
また、掘削アーム１７の一側面に、縦に配置した正面視「く」字状の棒状の練付棒２５が架設固定されている。
【００３１】
以上のように形成された掘削ヘッドは、掘削ロッドの正回転・逆回転による遠心力を利用して、掘削アームを所定角度で揺動して、杭穴の軸部及び拡径部を掘削できる。
【００３２】
【実施例１】
図面に基づきこの発明の実施例を説明する。この中で、正面視とは掘削ヘッドの掘削アームを取り付けてある側の一面からの外観をいい、側面視とは正面と直交する（掘削アームを取り付けていない）一面からの外観をいう。
【００３３】
（１）掘削ヘッドの構成
【００３４】
（ａ）ヘッド本体の構成
上端部に掘削ロッド６３との連結部６５を有するヘッド本体１の下端には固定掘削刃７、７が取り付けてある。前記ヘッド本体１は、上端部２、中間部３、下端部４とからなり、正面視で、上端部２及び中間部３は同一巾で形成されて、下端部４が幅広に形成され、下端部４の上側に水平膨出部８、８が形成されている。また、横断面では上端部２が正方形状に形成され、側面視では、上端部２が最も幅広で、中間部３から下端部４に掛けて徐々に幅を狭く形成し、最下端が最も狭くなるように形成されている（図３（ａ）（ｂ））。
【００３５】
前記ヘッド本体１の上端部２の対向する一側面５に掘削ロッド６３の軸６４に対して直径対称に揺動軸４０、４０を設け、該揺動軸４０に掘削アーム１７、１７の基端部１８を夫々軸止する（図３（ａ）（ｂ））。
【００３６】
また、前記ヘッド本体１の上端部２で、揺動軸４０と直交する（前記一側面５の隣接他面）他側面６、６に掘削ロッド６３の正回転で掘削土を上方に排土できるように傾斜した排土翼９、９を放射状に突設する。前記排土翼９は四角形状で先端側隅部１０、１０が曲面に形成されている。また、前記排土翼９は上端縁１１及び下端縁１２は夫々、側面視で、他側面６内にあり、一側面５側に突出していない。また、傾斜角度は、側面視で約４５度であり、掘削ロッド６３に設けた排土用の螺旋羽根（図示していない）の傾斜角度と略同一に形成されている（図２（ａ）、図３（ａ）（ｂ））。
【００３７】
また、ヘッド本体１内には掘削ロッド６３の中空部（図示していない）に連通する中空部１５を有し、前記ヘッド本体１の中間部（排土翼９と固定掘削刃７の中間高さ）３の他側面６、６に、前記中空部１５に連通する吐出口１３を夫々設ける。該吐出口１３は円筒状に他側面６から突出している。また、ヘッド本体１の下端にも吐出口１４が形成されている。吐出口１３、１４は、ヘッド本体内に設けたヘッド弁（図示していない）を地上から操作することにより、夫々独立に吐出口１３、１４の開閉と開口量とを調節できるようになっている（図２（ｃ）、図３（ａ）、図１（ｂ））。
【００３８】
（ｂ）掘削アームの構成
前記掘削アーム１７は、平面視で、基端部１８が揺動軸４０に対応した幅を有し、中間部１９の幅が狭く形成され、先端部２０は基端部の２倍程度の幅で形成され、先端側に掘削刃２１、２１が固定されている。また、側面視では、基端部１８が略鉛直に位置し、中間部１９及び先端部２０は中間部１９下側を頂点としてヘッド本体１側に凸となるように屈曲形成されている。従って中間部１９は下方に向けてヘッド本体１に近づくように傾斜し、先端部２０は下方に向けてヘッド本体１から離れるように傾斜して形成されている。また、掘削刃２１の先端２２は、側面視で、基端部１８の外面１８ａより外方に突出しないように形成されている。また、基端部１８の基端側には、上方膨出部２４が形成され、該上方膨出部２４は正面視で中間部１９と同程度の幅で、側面視で中間部１９より幅狭で内面（ヘッド本体側の面）が基端部１８と面一に形成されている（図３（ａ）（ｂ）。以上の構造の掘削アーム１７、１７が一体に形成されている。
【００３９】
また、掘削アーム１７、１７の一側面に、縦に配置した棒状の練付棒２５を配置し、その上端を掘削アーム１７の上側（中間部１９の上部、又は基端部１８の下部）に、下端を掘削アーム１７の先端部２０で掘削刃２１の直上付近に固着する。前記練付棒２５は、下部が直線状の練付部２６、中間部が円弧状屈曲部２７、上部２８は直線状となっている正面視略「く」字型に形成され、かつ掘削アーム１７の揺動面内に位置している。前記において、「く」字状にヘッド本体１側に凸となるように屈曲した際に、掘削アーム１７の基端部１８と先端部２０とが成す角をα1に形成してある（図３（ｂ））。
【００４０】
また、前記掘削ロッド６３の正回転時に掘削アーム１７が軸部掘削用に揺動傾斜した際に、練付棒２５の練付部２６は、鉛直状に位置し、かつ掘削刃２１の最外端２１ａより内方に位置し、掘削ロッド６３がニュートラル状態（非回転時で掘削アーム１７が下方に垂れた位置）で、練付棒２５は掘削刃２１の最外端２１ａより外方に位置する（図２（ｂ））。また、前記練付棒２５の練付部２６及び円弧状屈曲部２７の外面側（「く」の凸側）表面は、耐摩擦のコーティング２９が施されている。また、練付棒２５と掘削アーム１７の側面との間には空隙３０が形成される（図１（ｂ）、図３（ａ））。
【００４１】
（ｃ）ストッパー及び保持機構の構造
また、前記ヘッド本体１の上端部２の一側面５、５には、掘削ロッド６３の正回転により掘削アーム１７が所定の軸部掘削径となる角度で傾斜揺動できる位置に揺れを規制するストッパー（凸部）３２、３３を夫々溶接あるいはボルト締めにて固定する。前記ストッパー３２は、揺動した掘削アーム１７の揺動軸４０より上方（上方膨出部２４）で当接する位置に固定され、ストッパー３３は、掘削アーム１７の揺動軸４０より下側（中間部１９）が当接する位置に夫々固定されている（図３（ａ）、図１（ｂ））。
【００４２】
また、前記ヘッド本体１の上端部２の一側面５、５に、掘削ロッド６３の逆回転により、掘削アーム１７が所定の拡底部掘削径となる角度で傾斜揺動できる位置に揺れを規制するストッパー（凸部）３４、３５を夫々溶接固定する。前記ストッパー３４は、揺動した掘削アーム１７が揺動軸４０より上方（上方膨出部２４又は基端部１８上側）が当接する位置に固定され、ストッパー３５は、掘削アーム１７の揺動軸４０より下側（中間部１９）が当接する位置に夫々固定されている（図３（ａ）、図１（ｃ））。また、この状態の掘削アーム１７の傾斜揺動を保持する保持機構３８を設ける。
【００４３】
前記保持機構３８は、掘削アーム１７の内面（ヘッド本体１側の面）に形成した凹入部３６と、ヘッド本体１に該凹入部３６に対応して嵌合係止できる固定体３７とから構成される。前記固定体３７は、先端部が半球状に形成され、またヘッド本体１の一側面５に（ここでは水平膨出部８に位置する）形成した凹部（図示していない）内に、バネで突出側に付勢した状態で取り付けられれており、固定体３７を押圧することにより固定体３７は前記凹部内に収容され、前記ヘッド本体１の一側面５から出没自在となっている。
【００４４】
（ｄ）揺動軸の構造
前記における掘削アーム１７とヘッド本体１と揺動軸４０との取付構造は、以下のようになっている。
【００４５】
まず構成部品について説明する（図４）。揺動軸４０は、先端部に螺子部４２を有する断面円形の軸部４１の基端側に基端大径部４０を有するボルト状の構造をしており、軸部４１の先端部に軸と垂直にピン穴５５が穿設してある。
【００４６】
また、掘削アーム１７の揺動軸４０取付部分には、ヘッド本体１側に円柱状に膨出した形状の揺動圧制御部４５が一体に形成されている。前記掘削アーム１７に前記揺動軸４０が回転摺動できる貫通孔４７が穿設され、該貫通孔４７の外面側（ヘッド本体１の反対側）には、大径に形成して揺動軸４０のナット４４を収容できるナット収容部４６が連設されている。また、貫通孔４７は揺動圧制御部４５の中心を貫通している。
【００４７】
また、ヘッド本体１には、前記ヘッド本体１の揺動圧制御部４５及び揺動軸４０を受ける軸受け穴４８が穿設されている。前記軸受け穴４８は中間部５０と、軸受け穴４８の底側に、中間部５０より小径で揺動軸４０の基端大径部４３を嵌合できる収容凹部５１と、軸受け穴４８の開口側の外周大径部４９とからなる。
【００４８】
また、ヘッド本体１の軸受け穴４８に嵌挿して、掘削アーム１７の揺動圧制御部４５を収容できる有底筒状で鍔５３を有する制御部受部５２を使用する。制御部受部５２の底には揺動軸４０を貫通できる開口５４が穿設されている。また、制御部受部５２の鍔部５３には、ボルトの頭部を収容するボルト受孔５３ａ、５３ａが穿設されている（図４）。
【００４９】
次に、組立構造について説明する（図５）。揺動軸４０の基端大径部４３をヘッド本体１の収容凹部５１に嵌挿し、制御部受部５２を、開口５４に揺動軸４０を挿通して、ヘッド本体１の軸受け穴４８に嵌挿する。ボルト６１、６１を制御部受部５２の鍔部５３のボルト受孔５３ａからヘッド本体１の螺孔４９ａ、４９ａに螺合緊結して、ヘッド本体１に揺動軸４０を突設固定する。
【００５０】
続いて、掘削アーム１７の揺動圧制御部４５をヘッド本体１の制御部受部５２内に挿入すると共に、揺動軸４０の先端側を貫通孔４７に挿通する。ナット収容部４６に臨む揺動軸４０の螺子部４２に、ワッシャー６０を介してナット４４を螺合緊結する。ナット４４及び揺動軸４０の先端はナット収容部４６から外方に突出しない。
【００５１】
また、掘削アーム１７の側面のピン孔５７から、ピン５９を打ち込み、該ピン５９を、ナット４４のピン孔５６を貫通して、揺動軸４０のピン穴５５に到達させ、揺動軸４０の緩みを防止する（図５（ｂ））。
【００５２】
以上のようにして、掘削アーム１７を揺動軸４０で、ヘッド本体１に軸止めする（図４、図５）。他側の掘削アーム１７も同様に取り付けられている。
【００５３】
（ｅ）掘削刃の構造
前記掘削刃２１は、掘削時に掘削アーム１７が揺動した際に（正回転・逆回転のいずれの側への揺動でも）、以下のような条件となるように形成されている。即ち、掘削刃２１は先端の刃先２３から急な傾斜の刃面７６、緩やかな刃面７７を有し、両刃面７６、７７は点２３ａで屈折して形成されている。前記刃面（急な斜面）７６は、垂直面（掘削している杭穴壁）Ｙ2 に対して、角度θ2 を成し、前記刃面（緩やかな斜面）７７は、垂直面Ｙ3 に対して、角度θ3 を成している。前記角度θ2 は０度より大きく２０度未満で、角度θ3 は１０〜５０度に形成され、かつ点状に接し、かつ「θ2 ＜θ3 」に形成されている（図６（ａ）。この実施例では、θ2 ＝６度、θ3＝２０度で形成してある。θ2 は０度では掘削が効率が極めて悪く、また２０度より大きいと、中堀工法で掘削ヘッドを中空杭内に収納する際に、掘削刃が中空杭に当たり易く掘削刃が破損し、また中空杭内を傷つけるおそれがある。
【００５４】
従って、掘削時においては、掘削アーム１７は揺動して、刃先２３は、掘削している杭穴壁（垂直面）Ｙ2 に対して、点で接し、かつ刃先２３の直上の刃面７６と角θ2 をなす。よって、従来のように、掘削面に、刃先周辺の縁を強く押し当てて、面で掘削するのではなく（図６（ｂ））、この実施例では、刃先２３により点で掘削することになる。
【００５５】
また、固定掘削刃７も同様な構造としてある。
【００５６】
（ｆ）掘削ヘッド
以上のようにして、掘削ヘッド６２を構成する（図３、図１（ａ）、図２（ａ））。前記におけるニュートラル状態の掘削ヘッド６２の最大横断面が、掘削予定の杭穴軸部７１の横断面に占める割合は２５％程度としてある（図８）。
【００５７】
また、前記において、ニュートラル状態で、ヘッド本体１の下端（固定刃７の下端）は、掘削アーム１７の先端（掘削刃２１の刃先２３。即ち地面位置）よりＨだけ上方に位置している。この場合、Ｈは、掘削アーム１７を最大揺動して拡底部を掘削している時に、ヘッド本体１の下端と掘削アーム１７の先端とがほぼ同程度、あるいは掘削アーム１７の先端の方が突出する高さに位置するように、設定する。例えば、軸径７８０ｃｍ、拡底径１１００ｃｍ程度の掘削を行う場合Ｈは、８〜１６ｃｍ程度としてある。
【００５８】
（２）掘削ヘッド６２の使用
【００５９】
次に、前記実施例に基づくこの発明の掘削ヘッド６２の使用について説明する。
【００６０】
（ａ） 中空杭６７の下端６８から下方へ掘削ヘッド６２を突出させて、吐出口１３、１４から空気等を吐出しつつ、杭穴の軸部７１を掘削しながら中空杭６７を沈設する。この際、掘削アーム１７はストッパー３２、３３に当接して、所定傾斜に揺動して一定の外径Ｄ1 で掘削できる（図１（ｂ）、図２（ｂ））。掘削アーム１７は二ヶ所のストッパー３２、３３で規制されるので、ストッパーに負担もかからず、確実に制御される。
【００６１】
また、掘削刃２１を急な傾斜の刃面７６と緩やかな傾斜の刃面とを設けたので、先が尖っているため点で掘削し、地盤に貫入する深さが従来に比して格段に深く、掘削効率が良いと共に、掘削刃２１の直上へと首尾良く掘削土を排土できる。また、掘削土は掘削アーム１７、１７及びヘッド本体１を薄く形成したので、杭穴断面中の掘削ヘッド６２の占める面積が少なく、間隙部を利用して効率よく排土される。また、掘削アーム１を本体１側に凸となるように屈曲し、排土翼９を設けたので、更に効率よく排土される。掘削ヘッド６２の上方に排土された掘削土は、掘削ロッド６３の螺旋羽根で中空杭６７の中空部を通して地上に排出される。
【００６２】
（ｂ） 所定深さで、中空杭６７を固定して吐出口１３、１４から水等を吐出しながら所定深度まで中空杭６７に先行して杭穴を掘削しつつ、掘削泥土を撹拌して、杭穴壁に練付て、杭穴壁を整える（図１（ｂ）、図２（ｂ））。
【００６３】
また、この際、練付棒２５の外側に耐摩擦のコーティング２９を設けたので、該部の耐久性を高めることができる。また、練付棒２５は棒状とし、空隙３０を有するので、掘削ヘッド６２を回転する際の負荷が少ない。
【００６４】
また、この際、棒状の練付棒２５、傾斜させた排土翼９により撹拌されるので、撹拌効率が良い。また吐出口１３が掘削アーム１７の掘削刃２１の上方に位置するので、掘削刃２１の刃先部分に常に水が供給され、更に吐出される水により掘削刃２１が洗われるので、掘削刃２１に掘削土が付着して掘削効率を悪化させるおそれがない。
【００６５】
（ｃ） 上記（ａ）（ｂ）を繰り返して所定の杭穴軸部７１の掘削をして排土した後、掘削ロッド６２を逆回転して、掘削アーム１７、１７を逆側に揺動して穴径Ｄ2 で拡底部７２の掘削をする。この際、掘削ロッド６３の逆回転時の遠心力を利用して、逆側に開いた掘削アーム１７、１７はストッパー３４、３５に当接して所定傾斜以上開かないと共に、固定体３７が凹入部３６に嵌合するので、掘削アーム１７、１７はその傾斜を保持できる（図１（ｃ）、図２（ｃ））。この際、掘削アーム１７は、三ヶ所で規制されるので、揺動傾斜を更に確実に制御できる。また、ストッパー３４、３５の夫々の負担を少なくできるので、従来に比して大きな揺動傾斜であって確実に揺動傾斜を制御できる。従って、従来に比して、軸部径Ｄ1 と拡底部径Ｄ2 との比を大きく取れる。
【００６６】
また、掘削アーム１７は、地面への機械的な押しつけではなく、遠心力を利用して開く構造としたので、掘削アーム１７は滑らかに所定角度に開くことができると共に、掘削ロッド６３を回転させるオーガーに必要とされるトルクや下方への押圧力を軽減できる。また、掘削ヘッド６２のスリム化により、掘削ロッド６３の回転方向の切り替えに対応して掘削アーム１７の揺動の切り替えもスムーズに行え、更に排土効率も向上している。
【００６７】
また、掘削は、前記（ａ）（ｂ）と同様である。この際、練付棒２５は掘削刃２１の内側に位置しているので、掘削に支障がない。
【００６８】
また、吐出口１３が固定体３７の上方に位置しているので、注水により固定体３７への掘削土の付着を防止でき、更に確実な掘削アーム１７の制御が可能である。
【００６９】
また、前記において、掘削アーム１７の揺動は一義的には遠心力を利用して行うものであるが、他の作用を併用して行うと更に掘削アーム１７を効率よく揺動できる。例えば、掘削ロッド６３を回転して、掘削時の土圧による掘削アーム１７への作用を中心に、必要ならば、掘削中の吐出口１３、１４からエアーの吐出による掘削アーム１７への作用、又は吐出口１３、１４から吐出された水と掘削土が混合された泥水により生じる浮力による掘削アーム１７への作用、又は吐出口１３、１４からセメントミルクを吐出して撹拌したソイルセメント層による層圧力及びその浮力による掘削アーム１７への作用等を適宜取り入れることができる。
【００７０】
（ｄ） 根固め部が十分に拡大するまで、掘削ロッド６３を昇降させて、反復拡底して球根部を築造する。この際、掘削アーム１７、１７は固定体３７が凹入部６に嵌合しているので、掘削アーム１７、１７の傾斜を維持できる。
【００７１】
（ｅ） 続いて、拡底部７２の穴底から吐出口１３、１４から根固め液（セメントミルク）を吐出しながら掘削ヘッド６２（掘削ロッド６３）を上昇させる。
【００７２】
（ｆ） 所定量の根固め液の注入が終了するまで（ｅ）を反復する。この際も排土翼９によって掘削土とセメントミルクとが撹拌される。
【００７３】
（ｇ） 続いて、掘削ロッド６３を正回転して、固定体３７と凹入部３６との嵌合を解除させて、掘削アーム１７、１７を他側に揺動傾斜させる（図１（ｂ））。吐出口１３、１４から杭周固定液（セメントミルク）を注入しながら杭穴軸部の下部（固定してある中空杭の直下）まで、注入終了まで、数回反復する。
【００７４】
（ｈ） 続いて、更に掘削ヘッド６２を上昇させて、中空杭６７の中空部内に掘削ヘッド６２を格納する（図１（ａ）、図２（ａ））。油圧又はモンケンなどで中空杭６７を加圧して中空杭６７を沈下させる。
【００７５】
（ｉ） 続いて、所定深度（根固め部内に杭先端が位置する）まで中空杭６７を沈設して杭の沈下を完了させる。
【００７６】
（ｊ） 続いて、吐出口１３、１４から水を吐出しながら掘削ヘッドを引き上げる（図１（ａ）、図２（ａ））。この際、練付棒２５の屈曲部２７が中空杭６７の内壁６９に当たり、掘削刃２１は当たらないので、掘削刃２１及び杭穴壁６９を傷つけるおそれがない。
【００７７】
（ｋ） 上記使用例では、杭周固定液を使用する施工タイプについて説明したが、杭周固定液を使用しないタイプでも同様に施工できる。また、中堀工法以外の施工法にも同様に使用できる。また、拡底部だけでなく、掘削途中の地盤状況に合わせて、拡大掘削を行うことができる。
【００７８】
（３）他の構成
【００７９】
前記実施例において、ストッパー３２、３３の位置を調節すれば、異なる揺動傾斜で掘削アーム１７を規制できるので、軸部の掘削口径Ｄ1 を調節できる。また、ストッパー３４、３５、固定体３７の位置を調節すれば、異なる揺動傾斜で掘削アーム１７を規制できるので、拡底部の掘削口径Ｄ2 を調節できる。
【００８０】
また、前記実施例において、ストッパー３４、３５、固定体３７の位置をづらせば、さらに大径（Ｄ3 ）の杭穴７３を掘削できる（図７）。この場合、ヘッド本体１に吐出口１３、１３覆うような門形のアッタチメントを固定して、該アタッチメント７４の正面側に、凹入部３６に対応した凹部を設けて、凹部内に固定体３７をバネを介して出没自在に取り付ける。ストッパー３４、３５は、このときの掘削アームの傾斜に合わせて取付ける。
【００８１】
また、前記実施例において、排土翼９は一枚づつ設けたが、夫々上下２段又は３段以上に並列して設けることもでき、排土が砂状で排土翼９、９間に該排土が詰まるおそれが少ない時には効果的である（図示していない）。
【００８２】
また、前記実施例において、ヘッド本体１の固定掘削刃７、７は、片側（半径位置）に２づつ合計４つ設けたが、少なくとも合計２つ以上設ければよい（図示していない）。
【００８３】
また、前記固定掘削刃７の下端７ａ（ヘッド本体の下端）は、掘削アーム１７のニュートラル状態で、掘削アーム１７の掘削刃２１の刃先２３（掘削アームの先端）より上方Ｈに位置させたが（図３（ｂ））、これは上方に位置させた方が、掘削土の排出が良く掘削スピードが速かったためであり、同等あるいは下方に位置させることもできる（図示していない）。
【００８４】
逆に、前記固定掘削刃７の下端７ａを掘削刃２１の刃先２３より下方に位置させれば、施工時において、先端に掘削ヘッド６２を取り付けた掘削ロッド６３を建込む際、主たる掘削手段である掘削アームの掘削刃２１を保護することができる。
【００８５】
また、前記実施例において、固定掘削刃７及び掘削刃２１は、爪部分を肉盛りして摩耗を防ぐこともできる（図示していない）。また、吐出口１３は必要なければ閉じておくこともできる。
【００８６】
また、前記実施例において、ヘッド本体１の下端部の水平膨出部８の下縁８ａを掘削アーム１７の揺動径に応じて円弧状に形成し、該水平膨出部８の下縁８ａの中央部から固定掘削刃７を突設することもできる（図９（a）（ｂ））。この場合、水平膨出部８の上面８ｂに連続して排土翼９、９を設ければ、排土翼９はヘッド本体１の下部に位置するので、掘削アーム１７の掘削刃２１及び固定掘削刃７によって掘削された掘削土が上方に排土され易く、排土効果が向上する。
【００８７】
また、図９の実施例において、掘削アーム１７は、中間部１９を挟んだ基端部１８と先端部２０（掘削刃２１につながる部分）とが成す角はα2（α2＜α1）に形成されている。成す角α1の掘削アーム１７の刃先２１A、２１Ａが軸部Ｄ1、拡底部Ｄ2で杭穴を掘削できるとすると（図２（ｂ）（ｃ））、成す角α2の掘削アーム１７の刃先２１Ｂ、２１Ｂが軸部Ｄ4（Ｄ4＞Ｄ1）、拡底部Ｄ５（Ｄ5＞Ｄ2）で杭穴を掘削できる（図１０（ａ）（ｂ））。即ち、ストッパーや固定体の位置や大きさの変更だけでは、より大きい径の杭穴を掘削することに限界があるため、掘削アーム１７の成す角αの小さな掘削アーム１７（刃先２３が外方に広がっている構造）を取付けることにより更に大きな杭穴径の掘削ができる。
【００８８】
従って、通常は、ストッパー３２、３３等や固定体３７の位置変更で掘削径を調節するが、それに加えて、角度αの異なる掘削アーム１７を取付けることによって、更に大きな径の杭穴を掘削することができる。もちろん、ストッパー３２、３３等や固定体３７の位置はそのままで、掘削アーム１７のみを異なるαのものに取り替えて、掘削径を調節することもできる。
【００８９】
また、図９の実施例では、水平膨出部８、８の下縁８ａを掘削アーム１７の揺動径に応じて円弧状に形成したので、固定体３７やストッパー３２、３３等の位置変更等によって、掘削径を拡縮調整した場合であっても、掘削アーム１７の先端が水平膨出部８の下縁８ａから下方に突出する位置が一定となり（図１１（ｂ）。Ｌ4 ＝Ｌ5 ＝Ｌ6 ）様々な掘削径に対応でき、かつ、どの掘削径においても掘削能力及び掘削効率が低下するおそれはない。これに対して、水平膨出部８の下縁８ａを水平状とした場合には（図１１（ａ））、揺動角度によって、掘削アーム１７の先端が水平膨出部８の下縁８ａから下方に突出する位置が一定とならない（L1 ＜L3＜L2 ）。
【００９０】
また、図９の実施例では、練付棒２５を省略したが、必要ならば、図１、図３のように練付棒２５を連設することもできる。
【００９１】
【発明の効果】
この発明は、揺動軸に加えて掘削アームの大径の揺動圧制御部とヘッド本体の制御部受部で支持するので、揺動軸に生じる負担を軽減分散して、揺動軸の破損を防止し、揺動軸を小形化できると共に、掘削アームがヘッド本体から外れることも防止できる。更に揺動軸と大径の揺動制御部とで回動するので、掘削アームをヘッド本体側に凸となるように形成したことと相まって、掘削アームとヘッド本体との摩擦も軽減して、掘削アームは滑らかに揺動できる効果がある。
【００９２】
従って、掘削ヘッド全体の軽量化小形化と相まって、掘削アームは、掘削ロッドの正回転・逆回転による遠心力を利用して、滑らかに揺動傾斜できる効果がある。また、逆に、遠心力を利用して拡開できるので、更にヘッド本体や掘削アームをスリム化して、掘削、排土の効率を高めることができる。
【００９３】
また、一義的には遠心力を利用して、掘削アームを揺動させるが、他の作用、即ち掘削時の土圧による掘削アームへの作用を中心に、必要ならば、掘削中の吐出口からエアーの吐出による掘削アームへの作用、又は吐出口から吐出した水と掘削土が混合された泥水により生じる浮力による掘削アームへの作用、又は吐出口からセメントミルクを吐出して撹拌したソイルセメント層による層圧力及びその浮力による掘削アームへの作用等を適宜取り入れることにより、更に効率よく掘削アームを揺動させることができる。
【００９４】
また、掘削アームの揺動を規制するストッパーを揺動軸を挟んで上下に形成したので、１のストッパーに係る負担を軽減して、確実に掘削アームの揺動を規制し、所定径の杭穴を掘削できる。また、ストッパーと保持手段とを組合せて掘削アームの揺動を規制するので、とりわけ、拡開掘削時に掘削アームの最大傾斜を維持でき、正確な拡径ができる効果がある。とりわけ、掘削アームの凹入部とヘッド本体の出没する固定体とを組み合わせて保持機構を構成した場合には、掘削アームの遠心力を利用した滑らかな揺動と合わせて、掘削ロッドの回動方向の切り替えのみで、容易に保持機構の係脱ができ、掘削径及び撹拌外径を可変できる効果がある。
【００９５】
また、掘削刃を急な傾斜の刃面の上方に緩やかな傾斜の刃面を連続させた構造としたので、刃先から上方への排土効率を高めることができる。また、掘削アームをヘッド本体側に凸としたので、掘削アームの下端部は外側に開いた形状に形成され、掘削アームから上方への排土効率を高めることができる。また、揺動軸固定用のナットは掘削アームの収容部内に収容され、外方には突出しないので、掘削アームの基端部での排土効率を高めることができる。また、ヘッド本体に排土翼を設けたのでヘッド本体から上方への排土効率を高めることができ、掘削翼の傾斜を掘削ロッドの螺旋羽根の傾斜角度と略同一とした場合には、掘削土の滞りがなく該部での排土効率を更に高めることができる。従って、掘削ヘッド全体での排土効率を大幅に向上させることができる効果がある。また、掘削ヘッドが杭穴内に占める断面を２分の１以下とした場合には、杭穴壁と掘削ヘッドとの間に空隙を形成でき、更に排土効率を高めることができる効果がある。
【００９６】
また、掘削刃を刃先の上方に急な傾斜の刃面と緩やかな傾斜の刃面とを有する形状としたので、点で杭穴壁に接するので、掘削ロッドの回転を与えるトルクを少なくして効率よく掘削ができる効果がある。また、ヘッド本体の排土翼の下方位置に横方向の吐出口を設けたので、圧縮空気、水などを掘削アームの掘削刃の刃先付近に当てることができ、掘削刃に掘削土の付着を防止して掘削効率を高めることができる。
【００９７】
また、掘削アームの先端部と基端部とを結ぶ練付棒を架設したので、掘削ヘッドを回動した際の負荷を与えることなく、杭穴壁を整えることができる効果がある。また、練付棒を、正回転時に練付棒の練付部が鉛直状に配置され、ニュートラル状態で練付棒の屈曲部は掘削刃の最外端より外方に位置させる構造とした場合には、中堀用の中空既製杭内を通過する際に掘削刃や杭の内壁を傷つけることなく、かつ拡開掘削の際に支障なく、効率よく杭穴軸部の穴壁を整えることができる。
【００９８】
また、実際、この実施例の杭穴掘削ヘッドを使用することによって施工効率を約２倍に向上させることができた。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施例で、杭穴掘削ヘッドの正面図で、（ａ）はニュートラル状態、（ｂ）は杭穴の軸部掘削状態、（ｃ）は杭穴の拡底部掘削状態、を夫々表す。
【図２】同じく平面図で、（ａ）はニュートラル状態、（ｂ）は杭穴の軸部掘削状態、（ｃ）は杭穴の拡底部掘削状態、を夫々表す。
【図３】同じく（ａ）は正面図、（ｂ）は左側面図で、いずれも掘削アームがニュートラル状態を表す。
【図４】この発明のヘッド本体と掘削アームとの構成を表す分解図（縦断面図）である。
【図５】同じく（ａ）は組立図（縦断面図）、（ｂ）は取付状態の拡大正面図を夫々表す。
【図６】（ａ）はこの発明の掘削刃の構造を説明する拡大図で、（ｂ）は従来例の掘削刃の構造を説明する拡大図である。
【図７】この発明の他の実施例の正面図で、杭穴の拡底部掘削状態を表す。
【図８】この発明の杭穴掘削ヘッドで、ニュートラル状態で杭穴内に収容した平面図である。
【図９】この発明の他の杭穴掘削ヘッドで、（ａ）はニュートラル状態の正面図、（ｂ）は同じく左側面図である。
【図１０】掘削アームの成す角αの相違による掘削径を比較する概略した平面図で、（ａ）は杭穴の軸部径、（ｂ）は杭穴の拡底部径を表す。
【図１１】（ａ）（ｂ）は、ヘッド本体の水平膨出部の構造の相違を説明する概略した正面図である。
【符号の説明】
１ ヘッド本体
２ 上端部（ヘッド本体）
３ 中間部（ヘッド本体）
４ 下端部（ヘッド本体）
５ 一側面（ヘッド本体）
６ 他側面（ヘッド本体）
７ 固定掘削刃（ヘッド本体）
７ａ 固定掘削刃の先端
８ 水平膨出部（ヘッド本体）
８ａ 水平膨出部の下縁
９ 排土翼
１１ 上端縁（排土翼）
１２ 下端縁（排土翼）
１３ 吐出口
１４ 吐出口
１５ ヘッド本体の中空部
１７ 掘削アーム
１８ 基端部（掘削アーム）
１９ 中間部（掘削アーム）
２０ 先端部（掘削アーム）
２１ 掘削刃
２２ 掘削刃の先端（側面図）
２３ 掘削刃の刃先（掘削アームの先端）
２４ 上方膨出部
２５ 練付棒
２６ 練付部（練付棒）
２７ 屈曲部（練付棒）
２９ コーティング
３０ 空隙
３２ ストッパー
３３ ストッパー
３４ ストッパー
３５ ストッパー
３６ 凹入部
３７ 固定体
３８ 保持機構
４０ 揺動軸
４５ 掘削アームの揺動圧制御部
４７ 掘削アームの貫通孔
４８ ヘッド本体の軸受け穴
５２ ヘッド本体の制御部受部
６２ 掘削ヘッド
６３ 掘削ロッド
６５ 連結部（ヘッド本体）
６７ 中空杭
７１ 杭穴軸部
７２ 杭穴拡底部
７４ アタッチメント
Claims (19)
- 軸方向に中空部を有する掘削ロッドの下端に取付ける掘削ヘッドであって、以下のように構成したことを特徴とする掘削ヘッド。
(1) 下端部に掘削刃を有する中空のヘッド本体１の上端部に、前記掘削ロッドとの連結部を有し、前記上端部は対抗する両一側面と該一側面に直交して隣接する他側面とを有する。
(2) 前記ヘッド本体の上端部の一側面に、前記掘削ロッドの軸に対して直径対称な位置に揺動軸を設け、該両揺動軸に夫々掘削アームの基端部を取り付けてなる掘削ヘッドにおいて、
(3) 前記ヘッド本体の揺動軸と略直交する両他面に、撹拌排土用の排土翼を斜に設けると共に、該排土翼の下方位置に横方向のヘッド本体の中空部に連通する吐出口を設け、
(4) 前記掘削アームの中間部を前記ヘッド本体側に凸となるように形成すると共に、前記掘削アームの先端部に掘削刃を形成し、
(5) 前記ヘッド本体に掘削アームの揺動を規制するストッパーを固定し、
(6) 前記ヘッド本体と掘削アームとに掘削アームが開いた状態を保持する保持機構を設けた。 - 掘削アームの先端部と基端部とに、練付棒を架設したことを特徴とする請求項１記載の杭穴掘削ヘッド。
- 掘削アームの基端部に基端側への上方膨出部を形成し、ストッパーは、該上方膨出部が当接する凸部を、ヘッド本体の上端部の一側面に固定して構成した請求項１記載の杭穴掘削ヘッド。
- ストッパーは、掘削ロッドが正回転して掘削アームが一側に振れる位置及び、掘削ロッドが逆回転して掘削アームが他側に振れる位置に、夫々設けると共に、逆回転した際に、掘削アームの揺動軸より先端側位置に当接するストッパーを、ヘッド本体の上端部の一側面に取り付けた請求項３記載の杭穴掘削ヘッド。
- 保持機構は、掘削アームのヘッド本体側の面に形成した凹入部と、該凹入部に嵌合可能に出没するヘッド本体の固定体とを、組み合わせて構成し、該固定体は、ヘッド本体に設けた凹部にバネで上方に付勢されて出没できる構造とした請求項１記載の杭穴掘削ヘッド。
- 掘削ロッドの正回転時に回転による遠心力を利用して、掘削アームを一側に揺動傾斜させると共に、逆回転時に、回転による遠心力を利用して、掘削アームを他側に揺動傾斜させ、該掘削アームをストッパーに当て、前記掘削アームの凹入部にヘッド本体の固定体を嵌合係止することにより、掘削区間の高さ方向の任意位置で拡径掘削できることを特徴とした請求項５記載の杭穴掘削ヘッド。
- 掘削アームの揺動は、掘削ロッドの回転時の遠心力に加えて、杭穴掘削時の前記掘削ロッドを回転した際に杭穴充填物による土圧が掘削アームに作用する力を取り入れて行う請求項６記載の杭穴掘削ヘッド。
- 排土翼は、ヘッド本体の他面内に収まり、一面側に突出しない形状とすると共に、傾斜角度を掘削ロッドの排土用の螺旋羽根の傾斜角度と略同一とした請求項１記載の杭穴掘削ヘッド。
- 練付棒は、下部の直線状の練付部、中間部の円弧状の屈曲部及び上部からなる正面視略「く」字型に形成し、かつ掘削アームの揺動面内に位置するように、掘削アームに取付け、掘削ロッドの正回転時に掘削アームが軸部掘削用に振れた際に、練付棒の練付部は、鉛直状に配置されかつ掘削刃の最外端より内方に位置し、掘削ロッドがニュートラル状態で、練付棒の屈曲部は掘削刃の最外端より外方に位置することを特徴とする請求項２記載の杭穴掘削ヘッド。
- 練付棒の練付部及び屈曲部は、少なくとも凸側を耐摩擦コーティングした請求項９記載の杭穴掘削ヘッド。
- 掘削アームは基端部に貫通孔を有し、該貫通孔の外側に拡径したナット収容部を形成してなり、ヘッド本体に突設した揺動軸を、前記掘削アームの貫通孔に挿通させ、揺動軸先端部の螺子部にナットを螺合して、ナット収容部内に前記ナットを収容したことを特徴とする請求項１記載の杭穴掘削ヘッド。
- 掘削アームのヘッド本体側に貫通孔に沿って円柱状に突設して揺動圧制御部を形成し、ヘッド本体の揺動軸の周囲に前記揺動圧制御部を収容できるように円状の凹入部を設けて制御部受部を形成し、前記揺動軸が負担する揺動圧を前記揺動圧制御部と制御部受部とで分散して負担する構造としたことを特徴とする請求項１１記載の杭穴掘削ヘッド。
- 掘削ヘッドが、杭穴内に占める断面を２分の１以下とした請求項１記載の杭穴掘削ヘッド。
- 掘削刃は、掘削アームが揺動して掘削する際に、掘削ヘッド本体側面であって掘削アームが取り付けられていない側面から見た際に、前記掘削刃の刃先の横断面が垂直掘削面と点で接する形状とすると共に、前記刃先の上方に急な傾斜の刃面と該刃面に連続して緩やかな傾斜の刃面を形成したことを特徴とする請求項１記載の杭穴掘削ヘッド。
- 掘削アームの基端部と先端部とを角αで形成して、掘削アームの中間部をヘッド本体側に凸となるように形成したヘッドであって、角αの異なる複数の掘削アームを組み合わせて構成したことを特徴とする請求項１記載の杭穴掘削ヘッド。
- ニュートラル状態で、掘削アームの先端位置を、ヘッド本体の下端から距離Ｈだけ下方に位置させて、前記掘削アームが最大揺動した状態で、前記ヘッド本体の下端と掘削アームの先端とが同等あるいは掘削アームの先端の方が下方に位置するように形成したことを特徴とする請求項１記載の杭穴掘削ヘッド。
- ヘッド本体の下端部で、掘削アームを取付けない側に水平膨出部を形成し、該水平膨出部の下縁を掘削アームの揺動径に応じて円弧状に形成したことを特徴とする請求項１に記載の杭穴掘削ヘッド。
- 掘削ロッドの下端に取り付ける掘削ヘッドであって、下端部の掘削刃を有するヘッド本体の上端部の一側面に前記掘削ロッドの軸に対して直径対称な位置に揺動軸を設け、該両揺動軸に、下端部に掘削刃を有する掘削アームの基端部を取り付けてなる掘削ヘッドとし、以下のように構成したことを特徴とする杭穴の掘削方法。
(1) 掘削ヘッドを、掘削アームの基端部と先端部との成す角をαとして、先端掘削アームの中間部をヘッド本体側に凸となるように屈曲して形成して構成し、前記成す角αの異なる掘削ヘッドを選択して、所望掘削径を調節する。
(2) 前記掘削ロッドの正回転による遠心力を利用して、前記両掘削アームを一側に揺動させ杭穴軸部を掘削し、
(3) 続いて、前記掘削ロッドの逆回転による遠心力を利用して、前記両掘削アームを他側に揺動させ開いた状態を保持機構によって保持して、杭穴を拡径掘削する。 - 掘削ロッドの下端に取り付ける掘削ヘッドであって、下端部の掘削刃を有するヘッド本体の上端部の一側面に前記掘削ロッドの軸に対して直径対称な位置に揺動軸を設け、該両揺動軸に、下端部に掘削刃を有する掘削アームの基端部を取り付けてなる掘削ヘッドとし、以下のように構成したことを特徴とする杭穴の掘削方法。
(1) 前記掘削ロッドの正回転による遠心力に加えて、杭穴掘削時の前記掘削ロッドを回転した際に杭穴充填物による土圧が掘削アームに作用する力を取り入れて、前記両掘削アームを一側に揺動させ杭穴軸部を掘削し、
(2) 続いて、前記掘削ロッドの逆回転による遠心力に加えて、杭穴掘削時の前記掘削ロッドを回転した際に杭穴充填物による土圧が掘削アームに作用する力を取り入れて、前記両掘削アームを他側に揺動させ開いた状態を保持機構によって保持して、杭穴を拡径掘削する。
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