JP4896586B2 - アースドリルの先端拡幅用掘削機及びこの掘削機を使用する拡底杭工法 - Google Patents

Description

本発明はアースドリルの先端拡幅用掘削機に関し、特に、拡幅ブレードの拡開角度を大きくすることにより、場所打コンクリート杭の拡底部の直径を大きくすることができるアースドリルの先端拡幅用掘削機及びこの掘削機を使用する拡底杭工法に関するものである。

近年、杭１本当たりの支持力を大きくするため、杭の底部を拡げる、いわゆる拡底杭工法が多用されている。この理由は、拡底杭の底部が軸部よりも拡大していて底面積が大きいため、地盤反力を有効に利用することができ、同じ反力を得る通常の杭と比較すれば、軸部のコンクリート量の節減、掘削土砂排出量の低減、さらに工期の短縮が図れる利点がある。

最近行われている拡底杭工法には、軸部も拡底部もリバースサーキュレーションドリルで掘削するリバースサーキュレーション工法や、軸部も拡底部もドリリングバケットによって掘削するアースドリル工法などの方法が一般に行われている。
リバースサーキュレーション工法では、掘削孔内に孔壁の安定のために泥水を充満し、その泥水を地上のポンプで循環させ、その循環の過程で掘削土砂を地上に回収しなければならないため、水槽等地上設備が大きくなり、したがって、広い場所が必要となるとともに、軸部掘削ビットと拡底掘削ビットの取り替えに時間がかかる等の欠点がある。

これに対し、上記のアースドリル工法では、掘削孔内にベントナイト等の安定液を充満して、孔壁の崩壊を防ぎ、掘削土砂をバケット内に収容してアースドリル機によって吊り上げ地上に排土するため水槽等の地上設備は少なくて済むことになり、市街地等の狭い場所での施工が可能となるとともに、軸部掘削と拡底掘削との切り替えはバケットを取り替えるだけで済むため、時間がかからない等の利点がある。しかし、アースドリル工法には、リバースサーキュレーション工法に比し拡底比率が劣る欠点がある。

この問題点に対処するため、本件出願人らは、先に、拡底比率を高めることができるアースドリルの先端拡幅用掘削機を提案している（特許文献１及び２参照）。
このアースドリルの先端拡幅用掘削機は、円筒状バケットの外郭の一部を形成する拡幅ブレードをヒンジにより半径方向に開閉可能に枢着するとともに、該拡幅ブレードを、バケットの内部を筒軸方向に移動するスライドフレームにリンクロッドで接続し、スライドフレームの昇降動作により拡幅ブレードを開閉するようにしている。
このアースドリルの先端拡幅用掘削機は、軸部掘削後、挿入したバケットを回転させながら徐々に拡幅ブレードを開いて拡底部を掘削するが、拡底部の直径は、この拡幅ブレードの拡開角度により決定する。

ところで、リンクロッドを介して拡幅ブレードを開く際には、ヒンジを軸に揺動する拡幅ブレードによってリンクロッドがヒンジ側にも変位することから、スライドフレームには、リンクロッドの上下の揺動を支持する横軸を設けるとともに、該横軸にリンクロッドの左右の揺動を支持する縦軸を設ける必要がある。
このようなアースドリルの先端拡幅用掘削機において、拡幅ブレードを大きく拡開させると、ヒンジ側に変位したリンクロッドが横軸の軸受部に干渉するため、拡幅ブレードを半分程度までしか拡開することができず、このため、杭の拡底部の大きさが制限され、最大で円筒状バケットの直径の２．０倍程度の直径の拡底部を掘削することが限度であった。
特公平３−４０１９８号公報 特公平６−１３８２７号公報

本発明は、上記従来のアースドリルの先端拡幅用掘削機が有する問題点に鑑み、拡幅ブレードの拡開角度を大きくすることにより、場所打コンクリート杭の拡底部の直径を大きくすることができるアースドリルの先端拡幅用掘削機及びこの掘削機を使用する拡底杭工法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明のアースドリルの先端拡幅用掘削機は、円筒状バケットの外郭の一部を形成する拡幅ブレードをヒンジにより半径方向に開閉可能に枢着するとともに、該拡幅ブレードを、バケットの内部を筒軸方向に移動するスライドフレームにリンクロッドで接続し、スライドフレームの昇降動作により拡幅ブレードを開閉するようにしたアースドリルの先端拡幅用掘削機において、スライドフレームにリンクロッドの上下の揺動を支持する横軸を設けるとともに、該横軸にリンクロッドの左右の揺動を支持する縦軸を設け、前記横軸及びその軸受部を、該横軸及びその軸受部を結ぶ軸線が含まれる鉛直面がバケットの中心と横軸の中心点を結ぶバケットの法線方向に対し拡幅ブレードのヒンジ側を指向するように、傾斜させて設け、かつ、前記横軸の軸受部のヒンジ側の受け片を反ヒンジ側の受け片よりも肉厚に設け、該両受け片に、軸受穴を設けた嵌合片を嵌合し固定するようにしたことを特徴とする。

この場合において、横軸の軸受部の前記ヒンジ側の受け片の横軸側先端部を面取りすることができる。

また、リンクロッド上部の前記ヒンジ側の受け片と対向する箇所に切欠を設けることができる。

また、拡幅ブレード本体の外周面の半径をバケットの外周面の半径より小さく形成するとともに、拡幅ブレード本体の先端に爪部を該爪部の先端側を外周側に指向させて取り付けることができる。

また、本発明の拡底杭工法は、上記のアースドリルの先端拡幅用掘削機を使用し、円筒状バケットの直径の２．１倍以上の直径の拡底部を掘削することを特徴とする。

本発明のアースドリルの先端拡幅用掘削機によれば、拡幅ブレードの拡開に伴いリンクロッドがヒンジ側に変位しても、横軸及び軸受部をヒンジ側に傾斜した分だけ、リンクロッドの軸受部に対する干渉を防止することができ、これにより、拡幅ブレードをほぼ全開の角度まで拡開し、場所打コンクリート杭の拡底部の直径を大きく形成することができる。

そして、前記横軸の軸受部のヒンジ側の受け片を反ヒンジ側の受け片よりも肉厚に設け、該両受け片に、軸受穴を設けた嵌合片を嵌合し固定するようにすることにより、拡幅ブレードを介して掘削力が強く作用するヒンジ側の受け片を強化することができる。

また、横軸の軸受部の前記ヒンジ側の受け片の横軸側先端部を面取りすることにより、リンクロッドとの干渉を抑制し、拡幅ブレードの拡開角度をより大きくすることができる。

また、リンクロッド上部の前記ヒンジ側の受け片と対向する箇所に切欠を設けることにより、軸受部のヒンジ側の受け片との干渉を抑制し、拡幅ブレードの拡開角度をより大きくすることができる。

また、拡幅ブレード本体の外周面の半径をバケットの外周面の半径より小さく形成するとともに、拡幅ブレード本体の先端に爪部を該爪部の先端側を外周側に指向させて取り付けることにより、拡幅ブレードを拡開して掘削を行うときに、拡幅ブレード本体が地盤と干渉することを防止することができ、これにより、拡幅ブレードをほぼ全開の角度まで拡開し、場所打コンクリート杭の拡底部の直径を大きく形成することができる。

また、本発明の拡底杭工法によれば、上記のアースドリルの先端拡幅用掘削機を使用し、円筒状バケットの直径の２．１倍以上の直径の拡底部を掘削することから、支持力の大きな拡底部を有する場所打コンクリート杭を簡易に構築することができる。

以下、本発明のアースドリルの先端拡幅用掘削機の実施の形態を、図面に基づいて説明する。

図１〜図７に、本発明のアースドリルの先端拡幅用掘削機及びこの掘削機を使用する拡底杭工法の一実施例を示す。

このアースドリルの先端拡幅用掘削機は、別の掘削手段により掘削された杭孔Ｈ内に挿入して拡底掘削を行うもので、円筒状バケット１の外郭の一部を形成する拡幅ブレード２をヒンジ３により半径方向に開閉可能に枢着するとともに、該拡幅ブレード２を、バケット１の内部を筒軸方向に移動するスライドフレーム４にリンクロッド５で接続し、スライドフレーム４の昇降動作により拡幅ブレード２を開閉するようにしている。
そして、このアースドリルの先端拡幅用掘削機は、スライドフレーム４にリンクロッド５の上下の揺動を支持する横軸６を設けるとともに、該横軸６にリンクロッド５の左右の揺動を支持する縦軸７を設け、前記横軸６及びその軸受部８を、バケット１の法線方向に対し拡幅ブレード２のヒンジ３側に傾斜するように設けている。

この場合において、横軸６及びその軸受部８を、バケット１の法線方向に対し拡幅ブレード２のヒンジ３側に傾斜させる傾斜角度θ（横軸６の中心点を基準）は、１５°〜２０°程度（本実施例においては、約１８°）に設定するようにする。

そして、バケット１の上端には、図２〜図３に示すように、ケリーバーのブラケット９が設けられており、該ブラケット９からはシャフト１０が垂下されるとともに、ブラケット９の下部から梁部１１が横設されている。
梁部１１には、下方に向かって末広がりに拡開可能な斜面部拡幅ブレード１２が揺動自在に吊垂支持されるとともに、この梁部１１の下には、シャフト１０に上部スライドフレーム１３が油圧シリンダ１４により筒軸方向に移動可能に配設されている。
上部スライドフレーム１３と斜面部拡幅ブレード１２との間にはリンクロッド１５が介設されており、上部スライドフレーム１３が昇降することにより、斜面部拡幅ブレード１２がこのリンクロッド１５を介して開閉する。

また、図１〜図３に示すように、シャフト１０の上部スライドフレーム１３の下には、前記スライドフレーム４が油圧シリンダ１６により筒軸方向に移動可能に配設されており、このスライドフレーム４が昇降することにより、前記拡幅ブレード２がリンクロッド５を介して開閉する。
この場合、拡幅ブレード２には、リンクロッド５の上下の揺動を支持する横軸６が設けられるとともに、該横軸６には、リンクロッド５の左右の揺動を支持する縦軸７が設けられている。

また、拡幅ブレード２は、図１（ａ）の左半図に示すように、拡幅ブレード２を拡開して掘削を行うときに、常に爪部２ａの先端側が最外周に位置して地盤へ食い込むようにするため、拡幅ブレード本体２ｂの外周面の半径をバケット１の外周面の半径より小さく（特に限定されるものではないが、具体的には、３〜６％程度（本実施例においては、約４．５％）小さく）形成し、拡幅ブレード本体２ｂの先端に爪部２ａをその先端側を外周側に指向させて取り付ける（特に限定されるものではないが、拡幅ブレード２を閉じた状態で、爪部２ａの先端が、バケット１の外周面と略一致するように取り付ける）ようにしている。
これにより、拡幅ブレード２を拡開して掘削を行うときに、拡幅ブレード本体２ｂが地盤と干渉することを防止して、拡幅ブレード２をほぼ全開の角度まで拡開し、場所打コンクリート杭の拡底部の直径を大きく形成することができる。

スライドフレーム４は、図５に示すように、軸受部８のヒンジ３側の受け片８１を肉厚に設け、該受け片８１に形成したコ字状溝８２に、図６に示す軸受穴８３を設けた嵌合片８４を嵌合し、ボルトにより固定するようにしている。
また、軸受部８は、ヒンジ３と反対側に所要オフセットされるとともに、ヒンジ３側の受け片８１の内側（横軸側）先端部が面取りされており、リンクロッド５の上部及び下部のヒンジ３側の受け片８１と対向する箇所にも切欠５１が設けられている。
なお、バケット１の底部には、開閉可能な底板１７やその開閉装置１８、センタビット１９、スクレーパ２０等が設けられている。

かくして、本実施例のアースドリルの先端拡幅用掘削機は、スライドフレーム４にリンクロッド５の上下の揺動を支持する横軸６を設けるとともに、該横軸６にリンクロッド５の左右の揺動を支持する縦軸７を設け、前記横軸６及びその軸受部８を、バケット１の法線方向に対し拡幅ブレード２のヒンジ３側に傾斜するように設けることから、拡幅ブレード２の拡開に伴いリンクロッド５がヒンジ３側に変位しても、横軸６及び軸受部８をヒンジ３側に傾斜した分だけ、リンクロッド５の軸受部８に対する干渉を防止することができ、これにより、拡幅ブレード２をほぼ全開の角度まで拡開し、場所打コンクリート杭の拡底部の直径を大きく形成することができる。

この場合、前記軸受部８のヒンジ３側の受け片８１を肉厚に設け、該受け片８１に、軸受穴を設けた嵌合片を嵌合し固定することにより、拡幅ブレード２を介して掘削力が強く作用するヒンジ３側の受け片８１を強化することができる。
また、前記軸受部８のヒンジ３側の受け片８１の内側先端部を面取りすることにより、リンクロッド５との干渉を抑制し、拡幅ブレード２の拡開角度をより大きくすることができる。
さらに、リンクロッド５上部のヒンジ３側に切欠を設けることにより、軸受部８のヒンジ側の受け片８１との干渉を抑制し、拡幅ブレード２の拡開角度をより大きくすることができる。

また、本実施例のアースドリルの先端拡幅用掘削機は、拡幅ブレード本体２ｂの外周面の半径をバケット１の外周面の半径より小さく形成するとともに、拡幅ブレード本体２ｂの先端に爪部２ａを該爪部２ａの先端側を外周側に指向させて取り付けることから、拡幅ブレード２を拡開して掘削を行うときに、拡幅ブレード本体２ｂが地盤と干渉することを防止することができ、これにより、拡幅ブレード２をほぼ全開の角度まで拡開し、場所打コンクリート杭の拡底部の直径を大きく形成することができる。

そして、このアースドリルの先端拡幅用掘削機を使用することによって、円筒状のバケット１の直径Ｄ１の２．１倍以上（本実施例においては、円筒状のバケット１の直径Ｄ１の約２．４倍）の直径Ｄ２の拡底部を掘削することができ、これにより、支持力の大きな拡底部を有する場所打コンクリート杭を簡易に構築することができる。

以上、本発明のアースドリルの先端拡幅用掘削機及びこの掘削機を使用する拡底杭工法について、その実施例に基づいて説明したが、本発明は上記実施例に記載した構成に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において適宜その構成を変更することができる。

本発明のアースドリルの先端拡幅用掘削機及びこの掘削機を使用する拡底杭工法は、拡幅ブレードの拡開に伴いリンクロッドがヒンジ側に変位しても、横軸及び軸受部をヒンジ側に傾斜した分だけ、リンクロッドの軸受部に対する干渉を防止するという特性を有していることから、例えば、アースドリル工法において、拡幅ブレードをほぼ全開の角度まで拡開し、場所打コンクリート杭の拡底部の直径を大きく形成するような用途に好適に用いることができる。

本発明のアースドリルの先端拡幅用掘削機の一実施例を示し、（ａ）は拡幅ブレードとスライドフレームを示す横断面図、（ｂ）は同縦断面図である。 同実施例のバケットを示す縦断面図である。 図２の直角方向の縦断面図である。 （ａ）は図２のＡ矢視図、（ｂ）は図２のＢ矢視図、（ｃ）は図２のＣ矢視図である。 スライドフレームを示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は右側面図である。 嵌合片を示し、（ａ）は正面図、（ｂ）は平面図、（ｃ）は右側面図である。 横軸を示し、（ａ）は正面図、（ｂ）は平面図、（ｃ）は右側面図である。

１ バケット
２ 拡幅ブレード
２ａ 爪部
２ｂ 拡幅ブレード本体
３ ヒンジ
４ スライドフレーム
５ リンクロッド
５１ 切欠
６ 横軸
７ 縦軸
８ 軸受部
８１ 受け片
８２ コ字状溝
８３ 軸受穴
８４ 嵌合片
９ ブラケット
１０ シャフト
１１ 梁部
１２ 斜面部拡幅ブレード
１３ 上部スライドフレーム
１４ 油圧シリンダ
１５ リンクロッド
１６ 油圧シリンダ
Ｈ 杭孔

Claims (5)

1. 円筒状バケットの外郭の一部を形成する拡幅ブレードをヒンジにより半径方向に開閉可能に枢着するとともに、該拡幅ブレードを、バケットの内部を筒軸方向に移動するスライドフレームにリンクロッドで接続し、スライドフレームの昇降動作により拡幅ブレードを開閉するようにしたアースドリルの先端拡幅用掘削機において、スライドフレームにリンクロッドの上下の揺動を支持する横軸を設けるとともに、該横軸にリンクロッドの左右の揺動を支持する縦軸を設け、前記横軸及びその軸受部を、該横軸及びその軸受部を結ぶ軸線が含まれる鉛直面がバケットの中心と横軸の中心点を結ぶバケットの法線方向に対し拡幅ブレードのヒンジ側を指向するように、傾斜させて設け、かつ、前記横軸の軸受部のヒンジ側の受け片を反ヒンジ側の受け片よりも肉厚に設け、該両受け片に、軸受穴を設けた嵌合片を嵌合し固定するようにしたことを特徴とするアースドリルの先端拡幅用掘削機。
2. 横軸の軸受部の前記ヒンジ側の受け片の横軸側先端部を面取りしたことを特徴とする請求項１記載のアースドリルの先端拡幅用掘削機。
3. リンクロッド上部の前記ヒンジ側の受け片と対向する箇所に切欠を設けたことを特徴とする請求項１又は２記載のアースドリルの先端拡幅用掘削機。
4. 拡幅ブレード本体の外周面の半径をバケットの外周面の半径より小さく形成するとともに、拡幅ブレード本体の先端に爪部を該爪部の先端側を外周側に指向させて取り付けたことを特徴とする請求項１、２又は３記載のアースドリルの先端拡幅用掘削機。
5. 請求項１、２、３又は４記載のアースドリルの先端拡幅用掘削機を使用し、円筒状バケットの直径の２．１倍以上の直径の拡底部を掘削することを特徴とする拡底杭工法。

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