JPH0463190B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、建設工事に適用するアースドリル工
法の場所打ち拡底杭において、拡底掘削に使用す
る回転掘削装置に関するものである。

〔従来技術〕

従来のアースドリル工法による拡底杭用回転掘
削装置には、第９図および第１０図に示すよう
に、拡掘削ビツト３４を垂直軸３８ａ，３８ｂ回
りに回転させて拡開する方式と、第１１図に示す
ように、下開きリンク機構を有する上部拡掘削ビ
ツト４０と、垂直なヒンジ機構を有し横開きする
下部拡掘削ビツト４１をそれぞれ個別に拡開させ
る方式がある。

また土砂バケツトの底板を開板する方法につい
ては、地上作業員のレバー操作による手動開板方
式と、施工機のフレーム上部に取り付けたブラケ
ツトと掘削装置の開板部品との突き当てによる準
自動開板方式がある。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記の従来の拡底用掘削装置を用いると次のよ
うな問題がある。

第９図および第１０図に示す方式では、２翼の
拡掘削ビツト３４を同調して拡縮動作せしめるた
めに、水平に配置した複雑な同調リンク機構３９
と拡掘削ビツト３４と同数の油圧シリンダ３７を
必要とし、さらに拡掘削ビツト３４の地山に対す
る貫入方向と切削速度が拡掘削ビツト３４の拡開
中の開度によつて常に変化し地山に対するビツト
貫入力も変動するため、掘削孔壁が最も不安定に
なる拡底形状上部の逆傾斜部に対し、能率のよい
安定した掘削が行ないがたい。一方、第１１図に
示す方式では、２翼構造の上下部の拡掘削ビツト
をそれぞれの油圧シリンダ４３ａ，４３ｂで個別
に動作せしめるために拡底機構が複雑化し、ま
た、拡底形状を全面同時に掘削することが困難で
ある。実用上では、上部拡掘削ビツト４０の掘削
作業が完了した後に下部拡掘削ビツト４１の掘削
作業へ移行しなければならず、掘削ないし作業能
率が大きく低下する。また、上部拡掘削ビツト４
０と下部拡掘削ビツト４１の掘削軌跡を円滑に接
合せしめるためには、下部拡掘削ビツト４１の拡
開動作を高精度に制御する必要があり、下部掘削
ビツト４１の地山に対する切削角度およびビツト
貫入力が拡開中に変化する。さらに、油圧シリン
ダ４３ａ，４３ｂは垂直に配置されたトグル機構
に類似したリンク機構を形成するため、掘削開始
時から掘削終了時に至る掘削工程中に上部拡掘削
ビツト４０の拡大力が大きく変動し、安定したビ
ツト貫入力が得られない。

土砂バケツトの底板の開板方法については、手
動開板方式では開板レバーの専従操作員を必要と
し、また施工機のフレーム上部のブラケツトを利
用した準自動開板方式では、掘削装置を地上高く
巻き上げた位置で底板を開板するために泥や土砂
の飛散が多く、周辺の人身および器物に対する危
険度が高い。

本発明は上述の従来技術の問題を解消し、高能
率で、安定性、安全性に優れた掘削作業を実現せ
しめ、合理的な構造を有する拡底杭用掘削装置を
提供するものである。

〔課題を解決するための手段〕

本願第１発明は、杭先端の形状を拡大する場所
打ち拡底杭の掘削において、施工機のケリーバの
下端に接続され回転されるドリルパイプ１を装置
の中心に配置し、ドリルパイプ上部にピン軸５で
上端を固定した複数の拡掘削ビツト４をドリルパ
イプ周りに垂下させ、該拡掘削ビツトの下部にビ
ツト下端部が伸縮および屈折可能なように球座９
と連結軸１０で構成される自在継手部を設け、油
圧シリンダ６の油圧力で各拡掘削ビツトを傘状に
等しく下開きせしめるリンク機構を設け拡掘削ビ
ツトの拡縮動作を可能ならしめるとともに、ドリ
ルパイプ下部にドリルパイプを回転軸として揺動
可能なように接合した土砂バケツト１２を設置
し、該土砂バケツトにはバケツト側面の一部が開
口するように垂直なヒンジ１４で開閉する複数の
側面蓋１１を取り付け、自在継手部を有する拡掘
削ビツトの下端部４ａと該側面蓋の端部を垂直な
ピン軸１３で連結して拡掘削ビツトの拡縮動作と
側面蓋の開閉動作を連動せしめケリーバとドリル
パイプを掘削方向に回転させ拡掘削ビツトの全体
形状とリンク構造における動作軌跡で決定される
形状で地山を全面掘削するとともに、掘削土砂を
拡掘削ビツトおよび側面蓋の前面で土砂バケツト
内に取り込みながら所定の拡底形状を形成するよ
う構成する。

本願の第２発明は、油圧シリンダ６を水平に配
置して両端部を拡掘削ビツト４と連結し、該油圧
シリンダで相対する２翼の拡掘削ビツトを直動す
るよう構成する。

本願の第３発明は、前記土砂バケツト１２にヒ
ンジ１９で開閉する底板と該底板を係留させるロ
ツク装置１７ａを装備するとともに、該ロツク装
置を操作するレバー１７を設け、拡掘削ビツト４
を拡縮する前記油圧シリンダ６の油圧回路を利用
して動作する油圧シリンダ１８を土砂バケツトの
上部に配置して該レバーと連結せしめ、掘削土砂
の排出時に該油圧シリンダを操作してロツク装置
を開放し、油圧力で底板を自動的に開板するよう
構成する。

〔作用〕

本発明は前記の構成を有するので、下端部が伸
縮及び屈折機能をもつ拡掘削ビツト構造と、ドリ
ルパイプ軸回りにおける土砂バケツトの揺動作用
により、拡掘削ビツトと土砂バケツトの側面蓋を
連動して拡開し、拡底形状の全面を同時に掘削す
る。また、回転掘削装置の全体操作は、拡掘削ビ
ツトに装備した油圧シリンダと単純な構造の下開
きリンク機構のみの作用で作動し、油圧シリンダ
の伸長により拡掘削ビツトがドリルパイプを軸と
して半径方向に張り出し、かつ掘削中常に一定の
切削角度を保ちながら地山壁面に対し垂直に貫入
する。

さらに、油圧シリンダを水平に配置して拡掘削
ビツトを直動せしめる構成では、油圧シリンダの
作動力を効率的に利用するので、掘削中一定の拡
掘削ビツトの拡大力を発揮し、常に安定したビツ
ト貫入力を維持しながら掘削を行う。

さらに、土砂バケツトの底板を油圧力で開板せ
しめる構成では、底板を開板する油圧シリンダが
拡掘削ビツトを拡縮させる油圧回路に組み込んだ
切換弁の操作のみで作動し、遠隔操作により底板
を任意の高さで自動的に開板して掘削土砂を排出
する。

その結果、回転掘削装置を一定深さに保持した
状態で円滑な孔壁面を持つ拡底形状が一義的に決
定され、高能率で安定性に優れた掘削と、安全性
に優れ省力化された排土作業が実現されることに
なる。

〔実施例〕

以下に、図面に示す実施例について説明する。

第１図乃至第５図は、本発明の回転掘削装置の
構造と機能を示し、第１図および第２図は拡掘削
ビツトの収納状態、すなわち拡底掘削開始前の状
態を示し、第３図は拡掘削ビツトの拡開状態、す
なわち拡底掘削終了時の状態を示す。

回転掘削装置におけるドリルパイプ１の上端は
連結ピン２で施工機のケリーバと接続して回転掘
削装置をケリーバに懸垂させ、ケリーバの掘削回
転力をドリルパイプ１に確実に伝達する。ドリル
パイプ１の上部にはスタビライザ３を装備して掘
削の安定性を高める。

拡掘削ビツト４は４翼で構成され、該拡掘削ビ
ツトの上端をピン軸５でドリルパイプ上部に固定
し垂下させ、ドリルパイプ１と嵌合して上下方向
に摺動する同期リング７を設け、該同期リングと
ピン軸を介して拡掘削ビツト４の下部を連結リン
ク８で接合し、拡掘削ビツト４を油圧力でピン軸
５を中心として下開きせしめるリンク機構を形成
する。また油圧シリンダ６は相対する２翼の拡掘
削ビツト４に直結され、４翼の拡掘削ビツトの場
合にはドリルパイプ１の中心を通り交差するよう
に２個の油圧シリンダ６が水平に配置される。従
つて、油圧シリンダ６の拡縮力はそれぞれ相対す
る２翼の拡掘削ビツト４に直接伝達することがで
き、拡掘削ビツト４をドリルパイプ軸に対して半
径方向に拡縮する。なお、４翼の拡掘削ビツト４
の拡縮量は連結リンク８と同期リング７により同
期され等しくなる。さらに、ドリルパイプ１の下
部にはドリルパイプ１を回転軸として揺動可能な
ように接合した土砂バケツト１２を設け、さらに
該土砂バケツトにはバケツト側面の一部が開口す
るように垂直なヒンジ１４で開閉する側面蓋１１
を取り付ける。

４翼の拡掘削ビツト４のうち、相対する１対の
拡掘削ビツト４の下部には、拡掘削ビツトの下端
部４ａが上下方向に伸縮し屈折可能なように自在
継手部を設ける。すなわち、自在継手部は球座９
と拡掘削ビツトと下端部４ａに備えた連結軸１０
とから構成され、球座９に連結軸１０を嵌合して
拡掘削ビツト４と拡掘削ビツトの下端部４ａを自
在継手状に連結する。このため、拡掘削ビツト４
の拡開動作に伴い連結軸１０も半径方向に張り出
されるため、油圧シリンダ６の伸縮動作で拡掘削
ビツト４と拡掘削ビツトの下端部４ａが同時に連
動して拡縮することになる。拡掘削ビツト４と拡
掘削ビツトの下端部４ａの自在継手部の動きは第
４図および第５図に示すごとく、拡掘削ビツト４
は下開きで拡縮するが、拡掘削ビツトの下端部４
ａは土砂バケツトの側面蓋１１と垂直なピン軸１
３で連結されているため球座９で折れ曲り、垂直
な状態で平行に拡縮する。また、拡掘削ビツトの
下端部４ａには拡掘削ビツト４から張り出された
ガイド２１が常に接触するので、連結軸１０を中
心に拡掘削ビツトの下端部４ａが回転することは
ない。なお、油圧シリンダ６の伸縮は地上の操作
盤で操作する。

同期リング７とドリルパイプ１との間には摺動
型キー部２０を設けており、掘削回転力がドリル
パイプ１からピン軸５を介して直接拡掘削ビツト
４に伝達されるだけでなく、同期リング７と連結
リンク８を介しても伝達される。そして掘削回転
力は、ドリルパイプ１、ピン軸５、同期リング
７、連結リンク８、拡掘削ビツト４、球座９、連
結軸１０、拡掘削ビツトの下端部４ａ、ピン軸１
３、側面蓋１１、ヒンジ１４を通して土砂バケツ
ト１２まで伝達される。

第６図は、拡掘削ビツト４の下端に取付けた連
結軸１０と拡掘削ビツトの下端部４ａと側面蓋１
１および土砂バケツト１２の平面的な動きを示
す。ドリルパイプ１と土砂バケツト１２を揺動軸
１５で接合し、ピン軸１３を拡掘削ビツトの下端
部４ａと連動して半径方向に張り出すに従い揺動
軸１５で土砂バケツト１２をドリルパイプ軸回り
に所定の揺動角度θだけ回転してヒンジ１４を拡
開時のヒンジ位置１４ａまで掘削回転方向にずら
し、側面蓋１１を円滑に開く。また、第３図の油
圧シリンダ６により拡掘削ビツト４を縮めること
で土砂バケツト１２は逆の揺動回転動作を示し拡
掘削ビツトの下端部４ａそして側面蓋１１が閉じ
る。なお、土砂バケツト１２をドリルパイプ軸回
りに揺動させても掘削作業上ならびに構造上の支
障はまつたくない。

掘削は拡底形状の上部を拡掘削ビツト４で行
い、掘削回転の半径方向に下開きで拡大すること
により拡掘削ビツトが常に最適な切削角度と安定
した拡大力を保ちながら地山壁面に貫入し、拡掘
削ビツト４の下開き角度通りに逆傾斜部が掘削さ
れる。一方、拡掘削ビツトの下端部４ａは拡掘削
ビツト４に追従して半径方向に垂直な状態で平行
に張り出し、最適な切削角度と安定した拡大力を
保ちながら地山壁面に貫入し拡底形状下部の掘削
を行なう。また拡掘削ビツトの下端部４ａは、掘
削土砂を土砂バケツト１２の内部に導く側面蓋１
１を広げる役目を行い、拡掘削ビツトの下端部４
ａと側面蓋１１との前面で土砂１２より広がつた
杭底面部の掘削土砂を土砂バケツト１２内に掻き
寄せる。そして拡掘削ビツト４と拡掘削ビツトの
下端部４ａおよび側面蓋１１を閉じながら掘削土
砂を確実に土砂バケツト１２内に取り込む。

土砂バケツト１２の容量分を掘削した後、回転
掘削装置を地上に引き上げ、そして土砂バケツト
１２の上部のレバー１７を操作して底板１６を下
方に開けて掘削土砂を排出し、所定の拡底径に拡
底するまで順次掘削を繰り返す。

上記実施例においては、本発明による構成例と
して水平に配置した油圧シリンダで拡掘削ビツト
を直動せしめる装置構成をとりあげたが、第７図
に示すごとく垂直に配置した１対の油圧シリンダ
６で同期リング７を上下動させ、リンク機構を介
して拡掘削ビツト４を拡縮せしめる装置構成を使
用しても、拡掘削ビツト４の拡大力が掘削中に変
動すること以外の従来技術の問題点をすべて解消
することができ、本発明の主要目的を十分に達成
することができる。また、上記実施例において
は、拡掘削ビツトを４翼としたので２翼構成の従
来技術に比して掘削時における装置の安定性が増
大し杭品質に対して好都合であるが、拡掘削ビツ
トを２翼にしても本発明の目的を達成し得ること
は勿論である。

第８図は、拡掘削ビツト４および底板開板のた
めのレバー１７を操作するための油圧回路を示
し、拡掘削ビツト４を拡縮せしめる油圧シリンダ
６は油圧源２３からの油圧力を切換弁２５で切り
換えて伸縮させる。

土砂バケツト１２の上部に配置した底板開板の
ための油圧シリンダ１８は、切換弁２５を中立に
保つた状態で切換弁２７の操作で伸縮させる。す
なわち、切換弁２７を開けることにより油圧源２
３からの油圧力が直接油圧ホース２２に加わり、
同時に減圧弁２８で減圧した油圧力が油圧ホース
２６に加わる。この時の減圧弁２８の減圧する比
率は、油圧シリンダ６のピストン側の受圧面積に
対するロツド側の受圧面積の比率より小さな値を
必要とする。この状態において油圧シリンダ６の
ロツド側の作動力は常にピストン側の作動力以上
となり、油圧シリンダ６は収縮状態になる。一
方、油圧ホース２２の油圧力でシーケンス弁３１
が作動する結果、油圧シリンダ１８には油圧ホー
ス２６の油圧力が加わり、油圧シリンダ１８が縮
小してレバー１７を動作させる。ついで、レバー
１７の先端のロツク装置１７ａを開放してヒンジ
１９により底板１６を下方に開き、土砂バケツト
１２内の土砂を排出する。一方、切換弁２７を閉
じると、切換弁２５を介して油圧ホース２６の油
圧力が解除され、油圧シリンダ１８はスプリング
力で伸長し、レバー１７の先端のロツク装置１７
ａが復帰するので、底板を再び係留することがで
きる。

〔発明の効果〕

本願第１発明又は第２発明の拡底杭用回転掘削
装置を用いると、拡底形状の地山全面を同時に掘
削することができ、地山壁面に対し常に最適な切
削角度と安定した拡大力を保ちながら４翼の掘削
ビツトを貫入することができるので、高能率で安
定した掘削が実現できる。

本願第３発明は、土砂バケツトの底板を拡底掘
削用の油圧回路を利用して自動的に開板できるの
で、作業の省力化ならびに安全性が向上する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示す掘削装置の収納
状態の側面図、第２図は同じく底面図、第３図は
拡掘削ビツトの拡開状態の斜視図である。第４図
は拡開状態の拡掘削ビツト下部の自在継手部の側
面図、第５図は拡開状態の拡掘削ビツト下部の自
在継手部の正面図、第６図はドリルパイプ軸回り
に土砂バケツトを揺動回転したときの説明用平面
図、第７図は油圧シリンダを垂直に配置した掘削
装置の拡開状態の側面図、第８図は掘削装置を操
作させるための油圧回路図である。 第９図は拡掘削ビツトを垂直軸回りに回転させ
て拡開する従来の掘削装置の側面図、第１０図は
同じく平面図である。第１１図は上下の拡掘削ビ
ツトを個別に拡開させる従来の掘削装置の側面図
である。 １はドリルパイプ、２は連結ピン、３はスタビ
ライザ、４は拡掘削ビツト、４ａは拡掘削ビツト
の下端部、５はピン軸、６は油圧シリンダ、７は
同期リング、８は連結リンク、９は球座、１０は
連結軸、１１は側面蓋、１２は土砂バケツト、１
３はピン軸、１４はヒンジ、１５は揺動軸、１６
は底板、１７はレバー、１８は油圧シリンダ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 杭先端の形状を拡大する場所打ち拡底杭の掘
   削において、施工機のケリーバの下端に接続され
   回転されるドリルパイプ１を装置の中心に配置
   し、ドリルパイプ上部にピン軸５で上端を固定し
   た複数の拡掘削ビツト４をドリルパイプ周りに垂
   下させ、該拡掘削ビツトの下部にビツト下端部が
   伸縮および屈折可能なように球座９と連結軸１０
   で構成される自在継手部を設け、油圧シリンダ６
   の油圧力で各拡掘削ビツトを傘状に等しく下開き
   せしめるリンク機構を設け拡掘削ビツトの拡縮動
   作を可能ならしめるとともに、ドリルパイプ下部
   にドリルパイプを回転軸として揺動可能なように
   接合した土砂バケツト１２を設置し、該土砂バケ
   ツトにはバケツト側面の一部が開口するように垂
   直なヒンジ１４で開閉する複数の側面蓋を取り付
   け、自在継手部を有する拡掘削ビツトの下端部４
   ａと該側面蓋の端部を垂直なピン軸１３で連結し
   て拡掘削ビツトの拡縮動作と側面蓋の開閉動作を
   連動せしめ、ケリーバとドリルパイプを掘削方向
   に回転させ拡掘削ビツトの全体形状とリンク構造
   による動作軌跡で決定される形状で地山を全面掘
   削するとともに、掘削土砂を拡掘削ビツトおよび
   側面蓋の前面で土砂バケツト内に取り込みながら
   所定の拡底形状を形成することを特徴とする拡底
   杭用回転掘削装置。 ２ 油圧シリンダ６を水平に配置して両端部を拡
   掘削ビツト４と連結し、該油圧シリダで相対する
   ２翼の拡掘削ビツトを直動するようになしたる請
   求項１記載の拡底杭用回転掘削装置。 ３ 前記土砂バケツト１２にヒンジ１９で開閉す
   る底板と該底板を係留させるロツク装置１７ａを
   装備するとともに、該ロツク装置を操作するレバ
   ー１７を設け、拡掘削ビツト４を拡縮する前記油
   圧シリンダ６の油圧回路を利用して動作する油圧
   シリンダ１８を土砂バケツトの上部に配置して該
   レバーと連結せしめ、掘削土砂の排出時に該油圧
   シリンダを操作してロツク装置を開放し、油圧力
   で底板を自動的に開板することを特徴とする請求
   項１又は２記載の拡底杭用回転掘削装置。