JP4984299B2

JP4984299B2 - 杭穴掘削ヘッド

Info

Publication number: JP4984299B2
Application number: JP2008042980A
Authority: JP
Inventors: 洋一加藤
Original assignee: Mitani Sekisan Co Ltd
Current assignee: Mitani Sekisan Co Ltd
Priority date: 2008-02-25
Filing date: 2008-02-25
Publication date: 2012-07-25
Anticipated expiration: 2028-02-25
Also published as: JP2009197543A

Description

この発明は、掘削ロッドの先端に連結して、杭穴掘削する際に使用する杭穴掘削ヘッドに関する。

掘削ロッドに連結するヘッド本体５１に水平方向の回転軸５４を設け、回転軸５４の両側に、先端に掘削刃を有する掘削腕５２、５２を揺動自在に取り付けて、掘削腕５２の掘削刃で地盤を掘削する掘削ヘッド５３が使用されていた（例えば、特許文献１）。この掘削ヘッド５３では、掘削ロッドが回転しない停止状態（ニュートラル状態）で、掘削腕５２、５２は下方に垂れた状態にあった（図５（ａ）。掘削ロッドを正回転すると、掘削腕５２、５２は土圧により停止状態から所定幅Ｈ_０１（角度θ_０１）に揺動して、掘削刃で径Ｄ_０１の杭穴軸部４２を掘削できた（図５（ｂ））。ここで、掘削腕５２の長さをＬ_０１とする。

また、杭穴軸部４２の掘削が完了したならば、一旦回転を停止して、続いて、掘削ロッドを逆回転させて、同様に土圧により掘削腕５２を反対方向に、所定幅Ｈ_０２（角度θ_０２）に揺動して、掘削刃で径Ｄ_０２の杭穴拡底部４３を掘削していた（図５（ｂ））。ここで、Ｄ_０１＜Ｄ_０２、であり、例えば、軸部径Ｄ_０１＝１ｍ程度の場合は、例えば、拡底部径Ｄ_０２＝１．２ｍ〜１．４ｍ、程度で掘削していた。
特開２０００−３５６０６８

前記従来の技術では、軸部掘削径Ｄ_０１に比して大きな拡底部掘削径Ｄ_０２を設定でき、しかも土圧によるので、確実に掘削腕５２が揺動し、最大揺動角度を規制するストッパーを設ければ、掘削径の設定も容易且つ正確におこなうことができる利点があった。

しかし、掘削ロッドを逆転させて掘削腕を両側に振らせることから、「θ_０１＋θ_０２」の角度を揺動させる必要があり、土の中での作動であるので、できるだけ少ない可動範囲であることが望ましかった。

然るにこの発明は、回転軸の一側に、回転軸を共通にして第１掘削腕と第２掘削腕と所定角度に配置して、ヘッド本体に取付けたので、前記問題点を解決した。

即ちこの発明は、ヘッド本体の上端部の連結部を掘削ロッドに接続して使用する杭穴掘削用のヘッドにおいて、以下の条件を満たすことを特徴とする杭穴掘削ヘッドである。
(1) 前記ヘッド本体側面に、水平方向の回転軸を突設する。
(2) 先端に掘削刃を取り付けた第１掘削腕及び第２掘削腕の両基端部を、所定角度で連結して、一体に形成する。
(3) 前記回転軸の端部に、前記一体に形成した第１掘削腕及び第２掘削腕の基端部を、夫々揺動自在に取り付ける。

また、他の発明は、ヘッド本体の上端部の連結部を掘削ロッドに接続して使用する杭穴掘削用のヘッドにおいて、以下の条件を満たすことを特徴とする杭穴掘削ヘッドである。
(1) 前記ヘッド本体側面に、水平方向の回転軸を突設する。
(2) 前記回転軸の両端部に、先端に掘削刃を取り付けた第１掘削腕を夫々揺動自在に取り付ける。
(3) 前記両第１掘削腕に、所定角度で、先端に掘削刃を取り付けた第２掘削腕の基端部を連設した。

また、前記において、以下の構成としたことを特徴とする杭穴掘削ヘッドである。
(1) 回転軸から第１掘削腕の掘削刃までの距離Ｌ_１、前記回転軸から第２掘削腕の掘削刃までの距離Ｌ_２、とした場合、
Ｌ_１＞Ｌ_２
とした。

また、前記において、以下のように構成した杭穴掘削ヘッドである。
(1) 第１掘削腕の軸と第２掘削腕の軸とは角度θ_０である。
(2) 掘削ロッドを回転しない停止状態で、前記第１掘削腕と第２掘削腕とは下方に垂れた状態にある。
(3) 前記第１掘削腕の軸は、鉛直に対して搖動方向の一側に角度αを保ち、前記第２掘削腕の軸は、鉛直に対して搖動方向の他側に角度βを保つ。
(4)「角度α＋角度β＝角度θ_０」とした。

この発明は、軸を所定角度にして一体に形成した第１掘削腕及び第２掘削腕を設けたので、回転しない停止状態（ニュートラル状態）で、第１掘削腕及び第２掘削腕は予め鉛直方向に対して、傾斜した状態に開いているので、一側の揺動で、第１掘削腕を使用して杭穴の外周側（杭穴壁側）を掘削し、他側の揺動で第２掘削腕を使用して杭穴の外周側（杭穴壁側）を掘削できる。従って、正回転時、逆回転時でのトータルでの揺動角度を小さくすることができ、掘削腕の制御が容易となり、より確実な掘削を実現できる。とりわけ、掘削径が大径（例えば、径２．０ｍ）の場合には掘削腕の重量が重くなり、揺動角度を少なくすることにより、制御が容易となる。

また、加えて、一側の揺動の際に第２掘削腕で杭穴の内側（内部側）を掘削でき、他側の揺動の際に第１掘削腕で杭穴の内側（内部側）を掘削でき、掘削効率を高めることができる。

また、掘削腕の各長さ及び配置角度を変えることにより、杭穴掘削径（小径掘削）、拡大掘削を自由に設定できる。また、一側に振れて、第１掘削腕で掘削している際に内部側に第２掘削腕が位置し、他側に振れて第２掘削腕で掘削している際に内部に第１掘削腕が位置しているので、掘削のみならず、掘削土の攪拌、セメントミルク類との混練などの諸効果が向上する。総じて、掘削速度、掘削効率を高めることができる。

（１）掘削ロッド４０に連結するヘッド本体１に水平方向の回転軸３６を設け、回転軸３６の両側に、第１掘削腕１１（先端に掘削刃１５、１５を有する）、第２掘削腕２１（先端に掘削刃２５、２５）を有する）を揺動自在に取り付けて掘削ヘッド３０が構成される（図１、図２参照）。第１掘削腕１１と第２掘削腕２１とは回転軸３６を共通にしている。また、鉛直（＝掘削腕軸２９）に対して、第１掘削腕１１の軸１６は一側に角度α、第２掘削腕２１の軸２６は他側に角度βの角度を保ち、軸１６と軸２６とのなす角θ_０（＝α＋β）で形成されている（図３）。第１掘削腕１１、第２掘削腕２１の長さをＬ_０１としてある。

（２）掘削ヘッド３０は、掘削ロッド４０が回転しない停止状態（ニュートラル状態）で、第１掘削腕１１及び第２掘削腕２１は下方に垂れた状態にあり、掘削腕軸２９は鉛直方向にある（図３（ａ）。

掘削ロッド４０を正回転すると、第１掘削腕１１及び第２掘削腕２１は土圧により停止状態から矢示４４方向に揺動して（図３（ａ））、ストッパーにより規制され、掘削腕軸２９が鉛直から角度θ_１揺動した状態で保持される（図３（ｂ））。この状態で、第１掘削腕１１の掘削刃１５が平面視で幅Ｈ_０１開いた状態にあり、掘削刃１５、１５で径Ｄ_０１の杭穴軸部４２を掘削できる（図３（ｂ））。この際、最初の揺動で、２つの掘削腕１１、２１があるので、確実に土圧を受けて所定の角度に開くことができ、更に掘削中は、第１掘削腕１１と第２掘削腕２１との間に、隙間があるので、掘削中の抵抗は受け難い。

また、杭穴軸部４２の掘削が完了したならば、掘削ロッド４０を一旦停止して、逆回転すると、第１掘削腕１１及び第２掘削腕２１は土圧により矢示４５方向に揺動して（図３（ａ））、ストッパーにより規制され、掘削腕軸２９が鉛直から角度θ_２揺動した状態で保持される（図３（ｃ））。この状態で、第２掘削腕２１の掘削刃２５が平面視で幅Ｈ_０２開いた状態にあり、掘削刃２５、２５で径Ｄ_０２の杭穴拡底部４３を掘削できる（図３（ｃ））。

この状態で、第２掘削腕２１の掘削刃２５が杭穴拡底部４３の外周側（杭穴壁側）を掘削して、第１掘削腕１１の掘削刃１５で、杭穴拡底部４３の底の内部を掘削できる（図４（ａ））。

（３）即ち、従来の掘削を示した図５と比較するならば、第１掘削腕１１、第２掘削腕２１、掘削腕５２の長さはＬ_０１で共通しており、杭穴軸部４２の掘削径Ｄ_０１、杭穴拡底部４３の掘削径Ｄ_０２も共通している。この場合、従来例での掘削腕５２の揺動範囲は、
θ_０１＋θ_０２
であったのに対して、本願発明では、
θ_１＋θ_２＝（θ_０１−α）＋（θ_０２−β）
＝（θ_０１＋θ_０２）−（α＋β）
となり、第１掘削腕１０及び第２掘削腕２０の取付角度θ_０（＝α＋β）に相当する分だけ、第１掘削腕１１及び第２掘削腕２１の揺動角度を少なくすることができる。

（４）前記において、第１掘削腕１１、第２掘削腕２１の長さをＬ_０１の同一としたが、異なる長さとすることもできる（図４（ｂ）（ｃ））。この場合、第２掘削腕２１の長さを、第２掘削腕１１より短く設定することが好ましい。

とりわけ、杭穴拡底部４３掘削用に第２掘削腕２１の掘削刃２５が、杭穴壁を掘削するように揺動した状態で、第１掘削腕１１の掘削刃１５も、鉛直方向で第２掘削腕２１の掘削刃２５と同じ平面位置に位置することが好ましい（図４（ｃ））。この場合、第１掘削腕１１の掘削刃１５、第２掘削腕２１の掘削刃２５で杭穴拡底部４３の外周側（杭穴壁）を掘削するので、杭穴壁を均しながら掘削するので、より正確な外径の杭穴拡底部４３の壁を構築できる。

また、第２掘削腕２１の長さを、第２掘削腕１１より短く設定することで、全体を軽量化し、更に、２つの掘削腕１１、２１の間に隙間が生じるので、掘削ヘッド３０（掘削腕１１、２１）が受ける掘削土の抵抗をより少なくできる。

図１、図２に基づいて、この発明の実施例を説明する。

１．ヘッド本体の構成

直方体の基体３の上面４に、掘削ロッド４０の下端部と連結する連結部３５を設け、対向する側面５、５に水平方向の回転軸３６、３６を設け、回転軸３６、３６の軸を一致させる。また、基体３の側面５、５と隣接し、対向する側面６、６に、高さを違えて、攪拌板３７、３７を横方向に向けて突設する。

基体３の下端に、側面５、５間の距離が狭くなるように扁平し、かつ側面６、６方向に、膨出した扁平膨出部８を形成する。扁平膨出部８は下方に向けて徐々に幅が狭くなるように形成される。扁平膨出部８の下縁８ａに、固定掘削刃１０、１０を取り付ける。

以上のようにして、ヘッド本体１を構成する。

２．掘削腕の構成

（１）正面視で、軸１６方向に、基端部１２が幅広に形成され、中間部１３が幅狭で、先端部１４が幅広に形成され、先端部１４の先端に掘削刃１５、１５が先端に刃先を向けて突設して、第１掘削腕１１を構成する。第１掘削腕１１は、基端部１２に、軸１６に直交する回転軸位置１７が設定され、中間部１３が裏面側に向けて斜めに形成され、先端部１４は逆に表面側に向けて斜めに形成されている。基端部１２の上端で、軸１６に沿って、突起３３を突設する。回転軸位置１７から先端までが長さＬ_１で形成される。

（２）前記第１掘削腕１１の基端部１２に、回転軸位置１７を共通して、第２掘削腕２１の基端部２２を連接する。第２掘削腕２１も正面視で、軸２６方向に、基端部２２が幅広に形成され、中間部２３が幅狭で、先端部２４が幅広に形成され、先端部２４の先端に掘削刃２５、２５が先端に刃先向けて突設して、第２掘削腕２１を構成する。第２掘削腕２１は、基端部２２に、軸２６に直交する回転軸位置２７が設定され、中間部２３が裏面側に向けて斜めに形成され、先端部２４は表面側に向けて斜めに形成されている。回転軸位置２７から先端までが長さＬ_２で形成される（Ｌ_１＜Ｌ_２）。

（３）第１掘削腕１１の基端部１２に、第２掘削腕２１の基端部２２を、両回転軸位置１７、２７が共通するように連設する。この際、両基端部１２、２２が一体となり更に一部が共通するように形成され、第１掘削腕１１の軸１６と第２掘削腕２１の軸２６とが角度θ_０となるように、形成され、かつ両軸１６、２６は基端部１２、２２部分で、同一垂直面に位置する。

３．掘削ヘッド

ヘッド本体１の回転軸３６、３６に、第１第２掘削腕１１、２１の基端部１２、２２の回転軸位置１７、２７を回転自在に取付け、この発明の掘削ヘッド３０を構成する（図１）。

第１掘削腕１１、第２掘削腕２１の中間部１３、２３で、ヘッド本体１側の面は、ヘッド本体１の扁平膨出部８の側面９、９に沿った形状で、ヘッド本体１側に向けて斜めに傾斜して形成されている。換言すれば、ヘッド本体１の扁平膨出部８の側面９、９は、両掘削腕１１、２１が揺動した際に、両掘削腕１１、２１の中間部１３、２３の対応面が揺動する軌跡に沿った形状で形成されている。

ヘッド本体１の扁平膨出部８には、正回転用（小径掘削用）のストッパー３１と逆回転用（大径掘削用）のストッパー３２を取り付ける。ストッパー３１、３２は、突起がバネで出没する構造となっている。このストッパー３１、３２に対応して、ストッパー３１、３２を受けるストッパー受け１８が、第１掘削腕１１の裏面側に形成する。

４．掘削ヘッド３０の使用

（１）この掘削ヘッド３０は従来の掘削ヘッドと同様に、掘削ロッド４０の下端に、連結部３５を取り付けて、使用する。掘削ヘッド３０は、停止状態で、第１掘削腕１１の裏面のストッパー受け１８に、ヘッド本体１のストッパー３１が係止して、第１掘削腕１１は、所定の角度を維持できる（図１）。

この状態で、掘削ロッド４０を正回転すれば、第１掘削腕１１の掘削刃１５、１５で径Ｈ_１の杭穴軸部４２を掘削できる（図１（ａ）（ｂ））。この際、第１掘削腕１１の掘削刃１５、１５で、杭穴軸部４２の外周側（杭穴壁側）を掘削して、第２掘削腕２１の掘削刃２５、２５、ヘッド本体１の固定掘削刃１０、１０で杭穴の内側を掘削できる。

また、この際、両掘削腕１１、２１が、停止位置から揺動しないような大きさに両掘削腕１１、２１の長さＬ_０１、角度θ_０、α、βなどを設定してある。

（２）次ぎに、杭穴軸部４２の掘削が完了したならば、掘削ロッド４０の回転を止め、続いて掘削ロッド４０を逆回転しながら掘削ヘッド３０を地盤に押しつけると、ストッパー３１とストッパー受け１８との係止が解除され、逆回転を続ければ、第１掘削腕１１がθ_２だけ揺動して、ストッパー３２とストッパー受け１８とが係止して、この状態を保ち、第２掘削腕２２の掘削刃２５が径Ｈ_２で杭穴拡底部４３を掘削できる（図２（ａ）（ｂ））。この際、第２掘削腕２２の掘削刃２５が杭穴拡底部４３の外周側（杭穴壁側）を掘削し、第１掘削腕１１の掘削刃１５、１５、ヘッド本体１の固定掘削刃１０、１０で杭穴の内側を掘削できる。

また、この際、第２掘削腕２１にはストッパー受けが無いが、第１掘削刃１１のストッパー受け１８で、ストッパー３２が保持されるので、第２掘削腕２１は所定位置に保持され、径Ｈ_２の掘削を維持できる。

（３）杭穴拡底部４３の掘削が完了したならば、掘削ロッド４０の回転を止めて、第２掘削腕２１の掘削刃２５、２５又は第１掘削腕１１の掘削刃１５、１５を地盤に押さえながら、正回転すれば、ストッパー３２とストッパー受け１８の係止が解除されて、第１第２掘削腕１１、２１は元の状態に戻り、ストッパー３１とストッパー受け１８とが係止する（図１（ａ））。この状態で、掘削ヘッド３０を地上に引き上げる。

５．他の実施例

（１）前記実施例において、第１掘削腕１１と第２掘削腕２１とを角度θ_０で連設して、停止状態と軸部掘削（小径掘削）状態を同じとしたが、角度θ_０を小さく設定して、停止状態から若干揺動させて、軸部掘削状態とすることもできる（図３参照）。

（２）また、前記実施例において、第１掘削腕１１の長さをＬ_１、第２掘削腕２１の長さをＬ_２として、Ｌ_１＞Ｌ_２としたが、Ｌ_１＜Ｌ_２、とすることもできる。また、Ｌ_１＝Ｌ_２、とすることもできる（図３参照）。

（３）また、前記実施例において、第１掘削腕１１の軸１６と第２掘削腕２１の軸２６とを角度θ_０として、停止状態で両掘削腕１１、２１が垂れた状態で、θ_０＝α＋β、としたが（図１（ａ））、角度θ_０、角度α、角度βは、地盤の性質、掘削径等によって設定する。

（４）また、前記実施例において、ヘッド本体１の扁平膨出部８にストッパー３１、３２を設け、ストッパー受け１８を第１掘削腕１１の裏面側に設けたが、両掘削腕１１、２１の揺動角度を規制できればストッパーの構造は任意である。例えば、上記ストッパーの構造に代えて、又は上記ストッパーの構造に加えて、突起３３に係止するストッパーをヘッド本体１の上端部を設けて両掘削腕１１、２１の揺動角度を規制することもできる（図示していない）。尚、ストッパー３１、３２、ストッパー受け１８のみで揺動角度を規制する場合には、突起３３は不要である。

この発明の実施例で、正回転時を表し、（ａ）は正面図、（ｂ）は底面図である。この発明の実施例で、逆回転時を表し、（ａ）は正面図、（ｂ）は掘削腕を省略した底面図である。この発明の実施例で、作動を説明する概略図で（ａ）は停止状態、（ｂ）は軸部掘削状態、（ｃ）は拡底部掘削状態を夫々表す。（ａ）〜（ｃ）は、この発明の実施例で、拡底部掘削における作動を説明する概略図である。この発明の従来例の作動を説明する概略図で（ａ）は停止状態、（ｂ）は軸部掘削状態、（ｃ）は拡底部掘削状態を夫々表す。

符号の説明

１ヘッド本体
３ヘッド本体の基体
４基体の上面
５基体の側面
６基体の側面
８ヘッド本体の扁平膨出部
９扁平膨出部の側面
１０固定掘削刃
１１第１掘削腕
１２第１掘削腕の基端部
１３第１掘削腕の中間部
１４第１掘削腕の先端部
１５第１掘削腕の掘削刃
１６第１掘削腕の軸
１７第１掘削腕の回転軸位置
１８第１掘削腕のストッパー受け
２１第２掘削腕
２２第２掘削腕の基端部
２３第２掘削腕の中間部
２４第２掘削腕の先端部
２５第２掘削腕の掘削刃
２６第２掘削腕の軸
２７第２掘削腕の回転軸位置
２９掘削腕軸
３０掘削ヘッド
３１ヘッド本体のストッパー（小径）
３２ヘッド本体のストッパー（大径）
３３第１掘削腕の突起
３５ヘッド本体の連結部
３６ヘッド本体の回転軸
３７ヘッド本体の攪拌板
４０掘削ロッド
４２杭穴軸部
４３杭穴拡底部
５１ヘッド本体（従来例）
５２掘削腕（従来例）
５３掘削ヘッド（従来例）
５４回転軸（従来例）

Claims

ヘッド本体の上端部の連結部を掘削ロッドに接続して使用する杭穴掘削用のヘッドにおいて、以下の条件を満たすことを特徴とする杭穴掘削ヘッド。
(1) 前記ヘッド本体側面に、水平方向の回転軸を突設する。
(2) 先端に掘削刃を取り付けた第１掘削腕及び第２掘削腕の両基端部を、所定角度で連結して、一体に形成する。
(3) 前記回転軸の端部に、前記一体に形成した第１掘削腕及び第２掘削腕の基端部を、夫々揺動自在に取り付ける。
ヘッド本体の上端部の連結部を掘削ロッドに接続して使用する杭穴掘削用のヘッドにおいて、以下の条件を満たすことを特徴とする杭穴掘削ヘッド。
(1) 前記ヘッド本体側面に、水平方向の回転軸を突設する。
(2) 前記回転軸の両端部に、先端に掘削刃を取り付けた第１掘削腕を夫々揺動自在に取り付ける。
(3) 前記両第１掘削腕に、所定角度で、先端に掘削刃を取り付けた第２掘削腕の基端部を連設した。
以下の構成としたことを特徴とする請求項１又は２記載の杭穴掘削ヘッド。
(1) 回転軸から第１掘削腕の掘削刃までの距離Ｌ_１、前記回転軸から第２掘削腕の掘削刃までの距離Ｌ_２、とした場合、
Ｌ_１＞Ｌ_２
とした。
以下のように構成した請求項１又は請求項２記載の杭穴掘削ヘッド。
(1) 第１掘削腕の軸と第２掘削腕の軸とは角度θ_０である。
(2) 掘削ロッドを回転しない停止状態で、前記第１掘削腕と第２掘削腕とは下方に垂れた状態にある。
(3) 前記第１掘削腕の軸は、鉛直に対して搖動方向の一側に角度αを保ち、前記第２掘削腕の軸は、鉛直に対して搖動方向の他側に角度βを保つ。
(4)「角度α＋角度β＝角度θ_０」とした。