JPH0252076B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ＜技術分野＞ 本発明は、拡底杭用の拡底部掘削機に関する。

＜従来技術＞ 近年、杭１本当たりの支持力を大きくするた
め、杭の底部を広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
図れるなどの利点があるためである。

ところで、このような拡底杭を採用する場合、
軸部も拡底部もバケツトを有しないがカツターを
拡縮できるリバースサーキユレーシヨンドリルで
掘削する工法と、軸部を底部で掘削して土砂を下
からバケツトに入れて排出できるアースドリルで
掘削する一方、拡底部をカツターを拡縮できるリ
バースサーキユレーシヨンドリルで掘削する工法
とがある。

上記リバースサーキユレーシヨンドリルのみに
よる工法は、土砂排出用のバケツトがないため、
泥水で土砂を流体輸送し、深い坑の掘削や、坑の
径が大きいときに用いられる。すなわち、リバー
スサーキユレーシヨン工法では、掘削坑内で坑壁
の安定のために泥水を注入し、その泥水を地上の
ポンプを循環させ、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、地上設備と
して土砂の分離設備が必要であるという欠点があ
る。一方、上記アースドリルによる工法は、土砂
排出用のバケツトの底面に切刃（ブレード）を有
し、浅い坑の掘削で坑の径が比較的小さい場合に
用いられる。すなわち、アースドリル工法では、
掘削土砂はドリルに形成されたバケツトに底から
貯溜し、アースドリルを坑から持ちあげて地上に
排土する。このため、アースドリル工法では土砂
分離設備を要しないという利点がある。しかし、
アースドリルでは、側部を拡縮して掘削できない
ため、拡底部の掘削ができない。

＜発明の目的＞ そこで、本発明の目的は、拡縮可能なブレード
にバケツトの側壁を形成させることによつて、拡
底部の掘削で生じた土砂をバケツトに入れて排出
でき、地上における土砂と泥水の分離設備を不要
にできる拡底杭用の拡底部掘削機を提供すること
である。

＜従来の構成＞ 上記目的を達成するため、本発明の拡底部掘削
機は、主軸により回転させられ、下方に向けて末
広がりに径方向外方に拡大可能な刃付上部ブレー
ドと、上記主軸により回転させられ、かつ上記上
部ブレードの下方に配置され、一端が鉛直軸によ
り枢着されて径方向に開閉可能で閉じたときにバ
ケツトの側壁を形成する刃付下部ブレードと、上
記上部ブレードを拡縮せしめる上部ブレード拡縮
手段と、上記下部ブレードを揺動せしめる下部ブ
レード拡縮手段と、上記バケツトの底部を形成す
る開閉可能な底蓋とを備えて、上記下部ブレード
を閉じ、上部ブレードを拡大して、拡底部の上部
を掘削し、上記下部ブレードが閉じられたバケツ
ト内に掘削土砂を取り込んで上記上部ブレードを
縮小し、排出した後、下部ブレードを開いて、こ
の下部ブレードにより拡底部の下部を掘削し、掘
削土砂をバケツト内に取り込んで排出するように
したことを特徴とする。

＜実施例＞ 以下、本発明を図示の実施例により詳細に説明
する。

第１図および第２図は、拡底杭用の拡底部掘削
機の一部破断正面図および側面図であり、１は主
軸、２ａ，２ｂは主軸１と同軸の円筒面の一部を
形成する対向するケース、１７は主軸１に中心が
固定され、下端に上記ケース２ａ，２ｂの上端が
固定されたドラム状のスタビライザであつて、こ
のスタビライザ１７の径はケース２ａ，２ｂの円
筒面より若干大きくしている。上記ケース２ａ，
２ｂの下端部の各一側には、夫々、下部ブレード
８，８を略鉛直方向のピン２５，２５で枢着し
て、対向するケース２ａ，２ｂ間の間隙即ち第２
開口部９，９を開閉し得るようにしている。上記
両下部ブレード８，８を枢着する軸２５，２５は
主軸１に対して対称である。上記下部ブレード
８，８は円筒面に沿うように湾曲した形状をして
おり、第４図に示すように、一方の下部ブレード
８の湾曲した凹側が他方の下部ブレード８の湾曲
した凸側に向き、また、上記両下部ブレード８，
８は先端に凹凸形状の掘削ビツト１０，１０を備
えている。この掘削ビツト１０，１０は、対向す
るケース２ａ，２ｂの凹凸形状の縁端と嵌合する
ようになつている。

一方、上記一方のケース２ａの下端には下方に
凸な円盤状の底蓋１４の一端を蝶番１５で取り付
け、他方のケース２ｂの対向部に設けた開閉手段
３２の操作によつて開閉できるようにしている。
上記底蓋１４の下面中央には錐状突起３０を突設
し、この錐状突起３０から外周に向かつて放射状
に複数の回転方向に凸な弧状の突起３１，３１，
……を設けている（第５図、第６図参照）。上記
ケース２ａ，２ｂの各下部、下部ブレード８，８
および底蓋１４でバケツト４０が形成される。

一方、上記ケース２ａ，２ｂの上部間の間隙即
ち第１開口部４，４から突出自在に、半径方向外
端に掘削ビツト５，５を有する上部ブレード３，
３を設けている。この上部ブレード３，３の上端
は、スタビライザ１７の内側に固定したブラケツ
ト１９，１９に軸２０，２０を介して揺動自在に
取り付けている。上記上部ブレード３は、上部ブ
レード拡縮手段として上部油圧シリンダ６で下方
に向けて末広がりに半径方向に拡縮し得るように
なつている。上記上部油圧シリンダ６の上端は主
軸に設けたブラケツト４３にピン７を介して取り
付け、その下側のピストンロツド６ａの先端は主
軸に昇降自在に嵌合したブラケツト２１に取り付
けている。上記ブラケツト２１と上部ブレード３
の下部とはリンク２３、ピン２２，２４からなる
リンク機構４１で連結している。また、上記上部
ブレード３の下端には、掘削土砂をケース下部の
バケツト４０へ案内する案内板３ａを内側に向け
て突設している。従つて、上部油圧シリンダ６の
ロツド６ａの出没によつてブラケツト２１および
リンク機構４１を介して上部ブレード３を末広が
りに半径方向に拡縮できるようになつている。

一方、主軸には上記油圧シリンダ６，６と90゜
の位相で下部ブレード拡縮手段５１を設けてい
る。この下部ブレード拡縮手段５１は、小ストロ
ークの補助油圧シリンダ１１と、この補助油圧シ
リンダの下端にピン結合した長いストロークの下
部油圧シリンダ１３からなる。上記補助油圧シリ
ンダ１１の上端のピストンロツド１１ａは主軸に
ピン１２で回動自在に取り付け、かつ、この補助
油圧シリンダ１１のチユーブの外周を主軸に設け
たリング１１ｃで摺動自在に案内している。上記
下部油圧シリンダ１３の下端のピストンロツド１
３ａの先端は、主軸１に昇降自在に嵌合したブラ
ケツト２６に連結している。上記ブラケツト２６
と下部ブレード８の中央部とはリンク２８、ピン
２７，２９からなるリンク機構４２で連結してい
る。なお、上記上部油圧シリンダ６、補助油圧シ
リンダ１１は同一系統の油圧ホース４５，４５′
に連結し、下部油圧シリンダ１３は別の系統の油
圧ホース４６，４６′に連結し、両油圧ホース４
５，４５′，４６，４６′への送油は掘削過程に対
応して行なわれるようになつている。即ち、上部
油圧シリンダ６を作動させると上部ブレード３，
３が拡径すると同時に、補助油圧シリンダのロツ
ド１１ａが一定寸法突出して下部ブレード８，８
を僅かに拡径するようにしている。また、下部油
圧シリンダ１３に作動油を供給して、ロツド１３
ａを突出させるとブラケツト２６およびリンク機
構４２を介して下部ブレード８を半径方向に任意
の大きさに拡径できるようになつている。

上記構成の拡底杭用の拡底部掘削機の動作を第
７図を参照しつつ次に述べる。

(a) 掘削に先立つて、拡底部掘削機Ａの主軸１上
端をピン３３で駆動軸（ケリーバ）３４に連結
する（第１図参照）。次いで、第７図ａの如く
この駆動軸３４をクレーン等で吊り下げ、拡底
部掘削機Ａを既にアースドリルによつて掘削さ
れた軸坑Ｂの底部まで下ろす。なお、軸坑Ｂ内
には坑壁の崩壊を防ぐため泥水Ｃを充満してあ
る。

(b) 駆動軸３４、主軸１を回転（第１図矢印Ｗ参
照）させながら、上部油圧シリンダ６，６のロ
ツド６ａ，６ａを徐々に突出（第１図矢印Ｘ参
照）させ、上部摺動ブラケツト２１と１対の上
記リンク機構４１を介して、上部ブレード３，
３を枢着点２０，２０の回りに揺動させ、末広
がりに第１開口部４，４から突出するように
徐々に拡径（第１図矢印Ｙ、２点鎖線参照）さ
せる。これに伴つて、上部ブレード３，３の外
表面の掘削ビツト５，５は、軸坑Ｂ底の側壁を
第７図ｂの如く円錐台状に掘削し、掘削土砂は
第１開口部４，４を経てバケツト４０内へ落と
し込まれる。この間、補助油圧シリンダ１１，
１１が同時に作動し、そのロツド１１ａ，１１
ａが僅かに突出し、下部ブレード８，８は、下
部油圧シリンダ１３、下部摺動ブラケツト２
６、１対の上記リンク機構４２を介して外側へ
僅かに回動・拡径させられ、先端の両掘削ビツ
ト１０，１０間径が常にケース２の最大径即ち
スタビライザ１７の直径に等しくなつている。
ここで、スタビライザ１７は杭軸部の掘削径と
等しい径にしてある。従つて、上部拡底時に軸
坑Ｂ側壁とバケツト４０円筒壁間に空隙が生じ
ず、上部拡底に伴う掘削土砂は、このような空
隙に落ち込むこともなく全てバケツト４０内へ
回収される。なお、バケツト４０の径を坑軸部
よりも小径にするのは拡底部を掘削後にケース
を引き上げるときに、杭軸部坑内に充満してい
る泥水が容易にバケツト下方に流れるようにす
るためである。

(c) 上部拡底部Ｄの掘削が終わると、主軸１の回
転を停止し、上部油圧シリンダ６，６のロツド
を縮めて上部ブレード３，３を第１開口部４，
４内へ没入させる。次いで、拡底部掘削機Ａを
駆動軸３４と共に地上へ引き揚げる。バケツト
４０は、周囲が下部ブレード８，８およびケー
ス２ａ，２ｂで完全に閉鎖されるので、土砂が
バケツトからこぼれることがない。次に、開閉
手段３２（第１図参照）を駆動して底蓋１４を
蝶番１５の回りに回動させてバケツト底を開放
し、第７図ｃの如くバケツト４０内に貯つた掘
削土砂を排出する。

(d) 底蓋１４を閉じて再び拡底部掘削機Ａを軸坑
Ｂの底部へ下ろす。上部ブレード３，３を第１
開口部４，４内に没入させたままで、上記(b)項
と同様にして主軸１を回転させながら、下部油
圧シリンダ１３，１３のロツド１３ａ，１３ａ
を徐々に突出させ、下部摺動ブラケツト２６、
１対の上記リンク機構４２を介して、下部ブレ
ード８，８を各蝶番２５，２５の回りに第２開
口部９，９を開くように外側へ徐々に回動させ
る（第４図矢印Ｚ参照）。これに伴つて、下部
ブレード８，８の先端辺の掘削ビツト１０，１
０は軸坑Ｂ底の側壁を第７図ｄの如く上記上部
拡底Ｄに連なる円錐台状に掘削し、掘削土砂は
回転する拡径した下部ブレード８，８面に沿つ
て第２開口部９，９を経てバケツト４０内に取
り込まれる（第４図参照）。一方、底蓋１４は
第５図の矢印W′の如く回転し、軸坑底のスラ
イム等は回転する突起３１，３１，……で削り
取られて外周に向かつて移動し、外周縁と拡径
した下部ブレードとの間から下部拡底Ｅ内へ押
し出される。所定の下部拡底部Ｅの掘削が終わ
ると、バケツト４０の回転を止めながら、下部
油圧シリンダ１３，１３のロツドを没入させて
下部ブレード８，８を徐々に閉じ、この下部ブ
レード８，８でバケツト外に残つた掘削土砂お
よび上記スライムをバケツト４０内へかき寄せ
て取り込む。

(e) 最後に、拡底部掘削機Ａを地上へ引き揚げ
る。そして、第７図ｅの如く底蓋１４を開いて
バケツト４０内に貯つた掘削土砂等を排出す
る。このように、拡底部Ｄ，Ｅの掘削を、上部
拡底部Ｄを上部ブレード３，３で掘削し、掘削
土砂をバケツト４０に収納して地上で排出し、
下部拡底部Ｅを下部ブレード８，８で掘削し、
バケツト４０に収納して排出し、拡底部を２段
で掘削するようにしているので掘削トルクを小
さくできる。

上記実施例では、上部拡底時に下部ブレード
８，８を補助油圧シリンダ１１によつてスタビラ
イザ１７の直径に等しくなるように常に僅かに拡
径するようにしており、上部拡底部を掘削してい
る際に、軸坑側壁とバケツト側壁間に空隙が生じ
ず、空隙に上部拡底に伴う掘削土砂が落ち込むこ
ともないため、小さな回転トルクでケース２を駆
動できる。また、底蓋下面に放射状に弧状の突起
３１を設けているので、軸坑底のスライムを除去
してバケツト内に収容でき、掘削坑底にスライム
が堆積しない。

＜発明の効果＞ 以上の説明で明らかなように、本発明の拡底杭
用の拡底部掘削機は、主軸により回転させられ、
下方に向けて末広がりに径方向外方に拡大可能な
上部ブレードと、上記主軸により回転させられ、
かつ上記上部ブレードの下方に配置され、一端が
鉛直軸により枢着されて径方向に開閉可能で閉じ
たときにバケツトの側壁を形成する下部ブレード
と、上記上部ブレードを拡縮せしめる上部ブレー
ド拡縮手段と、上記下部ブレードを揺動せしめる
下部ブレード拡縮手段と、上記バケツトの底部を
形成する開閉可能な底蓋とを備えているので、掘
削すべき軸坑拡底部を上部、下部の順に２段で掘
削でき、掘削時の駆動回転トルクが小さくて済
み、掘削装置を小型化できるとともに、バケツト
内に掘削土砂を確実に収納でき、軸坑拡底部の掘
削の能率化に大きく寄与する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の拡底部掘削機の一
部破断正面図、第２図は第１図の側面図、第３図
は第１図の−断面図、第４図は第１図の−
断面図、第５図は第１図の−矢視図、第６
図は第５図の縦断面図、第７図は上記拡底部掘削
機の動作を示す図である。 １……主軸、２……ケース、３……上部ブレー
ド、４……第１開口部、５……掘削ビツト、６…
…上部油圧シリンダ、８……下部ブレード、９…
…第２開口部、１０……掘削ビツト、１１……補
助油圧シリンダ、１３……下部油圧シリンダ、１
４……底蓋。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 主軸により回転させられ、下方に向けて末広
   がりに径方向外方に拡大可能な刃付上部ブレード
   と、 上記主軸により回転させられ、かつ上記上部ブ
   レードの下方に配置され、一端が鉛直軸により枢
   着されて径方向に開閉可能で閉じたときにバケツ
   トの側壁を形成する刃付下部ブレードと、 上記上部ブレードを拡縮せしめる上部ブレード
   拡縮手段と、 上記下部ブレードを揺動せしめる下部ブレード
   拡縮手段と、 上記バケツトの底部を形成する開閉可能な底蓋
   を備えて、 上記下部ブレードを閉じ、上部ブレードを拡大
   して、拡底部の上部を掘削し、上記下部ブレード
   が閉じられたバケツト内に掘削土砂を取り込んで
   上記上部ブレードを縮小し、排出した後、下部ブ
   レードを開いて、この下部ブレードにより拡底部
   の下部を掘削し、掘削土砂をバケツト内に取り込
   んで排出するようにしたことを特徴とする拡底杭
   用の拡底部掘削機。