JPH0577840B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【0001】

【産業上の利用分野】 本発明は、アースドリル
工法による先端拡大形状の杭の施工法に関する。

【0002】

【従来の技術】 従来のアースドリルによる拡底
杭工法として特公昭57−8276号公報に開示された
図８および図９で示す拡底バケツト２が公知であ
る。すなわち、この拡底バケツト２は回転軸１０
６を設けると共に、この回転軸１０６の上端にケ
リーバの回転軸受１０６ａを突設し、下端部には
正回転用のねじ１０６ｂを設け、このねじ１０６
ｂに螺動軸１０７をかみ合わせる。この螺動軸１
０７の下部に回動自在に嵌合した回転リング１０
８を介して、リンク１１０を突設し、このリンク
１１０を斜面翼６に枢着したものである。この斜
面翼６は外廊鋼管３に開閉自在に蝶番４を介して
取付けられている。拡底杭の造成を行う時には、
すでに掘削された穴に前述の拡底バケツト２を挿
入し、（斜面翼６が開かないように）正回転を行
いながら孔底に到達させ、到達後拡底バケツト２
を逆回転させる。ねじ１０６ｂと螺動軸１０７と
の関係から、螺動軸１０７が下降し、この結果リ
ンク１１０を通して斜面翼６を押し開きながら拡
底掘削を行う。また外廊鋼管３の底部には底蓋１
１１が設けられており、その底蓋１１１には土砂
進入口１１４が設けられ、水平刃１１５が溶着さ
れている。そしてこの水平刃１１５と反対側には
シヤツター１１９が蝶番を介して開閉自在に設
け、土砂進入時シヤツター１１９を押し上げて土
砂の外廊鋼管３内への進入を容易に行えるように
している。このため斜面翼６を押し開きながら拡
底掘削を行つている時、底蓋１１１の下面にまわ
り込んだ土砂は底蓋１１１に設けられた水平刃１
１５によつてすくわれ、シヤツター１１９を押し
上げて土砂が外廊鋼管３へ導かれる。そして拡底
掘削が終了したら、拡底バケツト２を正回転させ
ることにより、ねじ１０６ｂと螺動軸１０７との
関係から、螺動軸１０７が上昇し、この結果リン
ク１１０を通して斜面翼６が閉じられる。一方、
従来の拡底杭は、図７に示すように、基本径φd
の杭１の下部に形成される拡底部１ａは、基本径
φdから拡底部径φDにまで拡大傾斜角αをもつて
拡大されたテーパー部１ｂと、該テーパー部１ｂ
と底面部外周との間に寸法１の範囲にわたつて形
成された垂直立ち上がり部１ｃと、底面の全面に
下方に突出するように形成された円錐部１ｄとか
らなる。

【0003】 このような杭１は、例えば特公昭57−
8276号公報に開示された図８ないし図１０の拡底
バケツト２のように、ケリーバによつて回転され
る円筒状のケース３の開口部３ａに蝶番４により
開閉自在に掘削刃５を設けた斜面翼６を取付けて
なる拡底バケツトによつて拡底孔を掘削し、該拡
底孔に鉄筋とコンクリートを埋め込むことによつ
て形成される。この拡底バケツト２の斜面翼６の
底辺６ａは、図示のように最も開いた状態におい
て、底蓋７の傾斜角に一致し、水平線に対して前
記先端傾斜角βをなすように傾斜しており、また
斜面翼６の傾斜翼部６ｂをバケツト回転方向に見
た場合、垂直線に対する最大角度は前記拡大傾斜
角αをなし、また拡大翼の垂直翼部６ｃの寸法は
前記垂直立ち上がり部１ｃの寸法１に等しい。

【0004】

【発明が解決しようとする課題】 このような従
来の拡底バケツトによつて拡底孔の掘削を行なう
場合には次のような問題を生じる。すなわち、第
１の問題として次の点があげられる。すなわち、
拡底バケツトの逆回転により斜面翼を開いて掘削
を行うが、拡大掘削を終了した時、斜面翼の前面
には一部の土砂が取りのこされてたまつている。
次に正回転によつて斜面翼を閉じようとした時、
斜面翼は取りのこされた土砂から離れる方向に回
転することになり、やがて別の斜面翼の背面によ
つてはね飛ばされ、外周方向に押しやられ、確実
な外廊鋼管内への土砂の収容は期待できず、拡底
孔底に土砂が取り残されてしまう。第２の問題と
して次の点があげられる。すなわち拡底バケツト
を逆回転させて斜面翼によつて掘削を行つている
時には、底蓋の下面にまわり込んだ土砂は、底蓋
の土砂進入口に設けられた水平刃によつてすくわ
れ、シヤツターを押し上げて鋼管内へ導かれる。
一方拡底バケツトを正回転させて斜面翼を閉じる
場合は掘削時の回転方向と逆になる。水平刃は拡
底バケツトの逆回転方向で土砂をすくい取るよう
に取付けられているので、斜面翼を閉じるために
正回転する時には土砂をすくい取ることもシヤツ
ターを押し上げて鋼管内に土砂を取り込むことも
できない。第３の問題として次の点があげられ
る。すなわち、図１１ａ，ｂ，ｃに示すように、
土砂を拡底バケツト２に取込みながら順次閉じよ
うとした場合、斜面翼６の底辺６ａと孔の拡底部
の地盤との間に〓間が生じるために、拡底部の傾
斜部分に位置する土砂８が取り残されてしまう。
以上述べた第１〜第３の問題から杭の信頼性を損
う恐れがあつた。即ち、掘削土砂が残つた場合に
は、所期の杭形状が得られないため支持力が低
下するおそれがあり、コンクリート打設時残土
を巻き込んでコンクリートの強度を低下させるお
それがあり、残土がスライムとして形成される
ことにより長期的に見たときそれが圧密されて杭
の沈下を招くおそれがあり、このため、アースド
リル工法においては、掘削した土砂をいかにして
拡底バケツト内に導入するかが問題であり、図示
の拡底バケツトにおいては、孔底部の土砂の取り
残しが生じることは避けられない。

【0005】 また、従来のアースドリル工法による
拡底杭は、底面全体にわたつて先端傾斜角βを有
する傾斜面に形成されているため、楔効果により
杭先端の土砂を側方に押しやる力が作用し、これ
によつて杭支持力の減少を招くという欠点があつ
た。 なお、アースドリル工法による施工ではなく、
リバースサーキユレーシヨン工法を用いる掘削機
として特開昭55−19370号公報に記載のように、
先導孔の周囲に水平面部を形成するものがある
が、これをアースドリル工法に適用しようとする
と、先導孔の掘削土砂をエアリフト法等で吸上げ
なければならないという問題点が生じる。

【0006】 本発明は、アースドリル工法による拡
底部掘削時の芯振れをおさえて正確な形状を有す
る拡底部を掘削することができ、かつ、拡底部の
掘削土砂をバケツト内に取込む場合にも芯振れを
おさえて掘削土砂を取り残しなく確実に能率よく
拡底バケツト内に収納することができ、これによ
り支持力の大きい信頼性の高い杭を得ることがで
きる拡底杭の施工法を抵抗することを目的とす
る。

【0007】

【課題を解決するための手段】 本発明は、前記
の如き目的を達成するため、掘削刃を有する底蓋
が円錐形状をなすアースドリルバケツトにより所
定の深さまで基本径の竪孔を掘削する基本径竪孔
掘削工程と、掘削土砂を収納するケースと、その
下面に取り付けられ円錐形状をなし底ざらい機能
を有する底蓋と、拡底部を掘削する拡大収縮可能
な掘削翼とを有する拡底バケツトを基本径竪孔掘
削工程で掘削した孔底まで降下させて底蓋を孔底
に当接させた後、拡底バケツトを回転させて円錐
形孔底の底ざらいを行い円錐形の底蓋を円錐形の
孔底に密着支持させる工程と、拡底バケツトを孔
底に密着支持させた状態で、拡底バケツトを回転
させながら掘削翼を拡大して前記テーパー部とそ
れに続く垂直立ち上がり部および拡底水平面部を
掘削する拡底部掘削工程と、掘削土砂を収納する
ケースと、その下面に取り付けられ、円錐形状を
なし底ざらい機能を有する底蓋と、前記掘削翼に
対応する拡大収縮可能な土砂かきよせ翼とを有す
る土砂取り込みバケツトを孔底に密着支持させた
状態で、土砂かきよせ翼の底辺部を拡底水平面部
に接触させた状態で拡大位置から収縮して掘削土
砂をかきよせながらケース内に取り込む土砂格納
工程と、前記各工程により形成された掘削孔に鉄
筋を挿入し、コンクリートを打設する工程と、と
よりなることを特徴とする。

【0008】

【作用】 本発明は、掘削土砂を収納するケース
と、その下面に取り付けられ円錐形状をなし底ざ
らい機能を有する底蓋と、拡底部を掘削する拡大
収縮可能な掘削翼とからなる拡底バケツトを回転
させて円錐形孔底の底ざらいを行い円錐形の底蓋
を円錐形の孔底に密着支持させる工程を採用した
ので、所定の掘削深さ位置の軸心合わせを容易に
行うことができる。

【0009】 また、円錐形の孔底に拡底バケツトの
円錐形の底蓋を密着支持させた状態で、拡底バケ
ツトを回転させながら掘削翼を拡大して基本径の
部分から拡底部径に至るまで次第に拡大されたテ
ーパー部と、それに続く垂直立ち上がり部および
拡底水平面部を掘削する拡底部掘削工程を採用し
たので、回転中心が一定となつて芯振れを防ぎな
がら、正確な形状、寸法の拡底部を掘削すること
ができる。

【0010】 また、円錐形の孔底に土砂取り込みバ
ケツトの円錐形の底蓋を密着支持させた状態で、
土砂かきよせ翼の底辺部が拡底水平面部と接触し
た状態で拡大位置から収縮して掘削土砂をかきよ
せながらケース内に取り込む土砂格納工程を採用
したので、前記掘削工程と同様に回転中心が一定
となつて芯振れを防ぎながら、拡底部の掘削土砂
を取り残しなくきれいに能率良く、かつ確実にケ
ース内に取り込むことができる。

【0011】

【実施例】 以下本発明の詳細を図面により説明
する。

【0012】 図１は本発明によつて施工される杭の
形状の一例を示す。図１に示す杭１’の拡底部１
a'は、従来の杭１と同様に、拡大傾斜角αをもつ
て形成されたテーパー部１ｂと、垂直立ち上がり
部１ｃとを有するが、底面形状が異なる。即ち底
面部は、中央側に先端傾斜角βをもつて頂点が杭
１′の中心と一致するように形成された下方に凸
の円錐形部１d₁と、該円錐形部から底部外周にわ
たつて形成された平坦な水平面部１d₂とからな
り、その接続部には垂直部を形成しない。

【0013】 ここで、円錐形部１d₁の範囲は、あま
り小さすぎると拡底部の掘削時および土砂取り込
み時における芯出し作用が得られず、また大きす
ぎると水平面部１d₂が狭くなつて目的とする機能
が得られないので、図示のように、円錐形部１d₁
の直径φd₁は、基本形φdより僅かに小さく、実質
的にはほゞ同程度とすることが望ましい。

【0014】 このような杭の形状とすれば、水平面
部１d₂では土砂を側方に押しやる力は作用せず、
杭支持力を減少させることがなく、杭が安定的に
支持されることになる。

【0015】 また、特開昭55−19370号で開示され
ているリバースサーキユレーシヨンドリルによつ
て掘削される杭形状は、中央部の円錐形部１d₁
と、該円錐形部１d₁から底部外周にわたつて形成
された平坦な水平面部１d₂との接続部に垂直部を
有する形状である。このような垂直部を有する杭
や、従来技術として図７で示した円錐部だけで杭
底面が構成された杭に比較し、本発明によつて施
工される杭は、図７と図１の対比から分かるよう
に、杭の有効長L₁に対し、掘削長L₂を小さくす
ることができる。

【0016】 このような拡底杭１’は、図２に示す
ように、ケリーバ９によつて支持され、かつ、掘
削刃１０ａを有する底蓋が円錐形をなす公知のア
ースドリルバケツト１０によつて基本径φdの竪
孔を掘削した後、図３に示すような拡底部掘削バ
ケツトと土砂取込みバケツトとを兼用する拡底部
掘削土砂取込みバケツト１１を用いて拡底部を掘
削し、その後鉄筋を挿入した後、コンクリートを
打設することによる施工される。

【0017】 本発明に使用する拡底部掘削兼土砂取
込みバケツト１１について図３ないし図６により
説明する。３０は下面開口形のケースであり、上
端中央にはケリーバ９が連結される角穴ボス３１
を有し、側面部には掘削翼と土砂かきよせ翼とを
兼用する翼３２によつて掘削される土砂をケース
３０内に導入する開口部３３（図３参照）が設け
てある。１９はケース３０の底部に蝶番２０によ
り開閉可能に取付けられた底蓋であり、該底蓋１
９は基本径竪孔掘削用のアースドリルと同様の下
方に凸の円錐形状をなし、図３、図５および図６
に示すように、円錐形状部分には基本径竪孔の孔
底の底ざらいを行なうエツジ１９ａおよび開口部
１９ｂが設けてあり、該開口部１９ｂには、エツ
ジ１９ａと反対側の開口部縁に沿つて設けられた
蝶番３４により開閉自在に土砂流出防止用弁板２
２が設けてある。２１は底蓋１９の蝶番２０側と
反対側に設けられた係止具３５に係合して底蓋１
９を閉じた状態に維持するラツチであり、その上
端はケース３０の上面に突出し、その突出部分に
は係止状態を解くためのハンドル２１ａが設けて
ある。

【0018】 翼３２は、ケース３０の側面部に設け
られた複数個（本実施例においては２個）の開口
部３３がそれぞれ開閉されるように、ケース３０
に垂直に設けられた蝶番１８により取付けてあ
る。該翼３２は、図３および図４に示すように、
底辺部３２ａが水平状に形成されていて、蝶番１
８が垂直であることから、拡底部を掘削するため
に拡底部掘削兼土砂取込みバケツト１１を回転さ
せながら翼３２を拡大させると、拡底部の底面が
水平となり、かつ、拡底部掘削土砂をケース内に
取り込むために翼３２を拡大位置から収縮させる
と、底辺部３２ａは掘削された水平な底面と接触
した状態で土砂をかきよせながら収縮する構造と
なつている。

【0019】 翼３２を拡大、収縮する機構は、次の
ように構成されている。ケース３０の中心部に
は、ケース天板部３０ａからケース内のほゞ中間
部にわたつて角柱１２が前記角穴ボス３１および
天板部３０ａと一体をなすように取付けられてお
り、該角柱１２にはスライダ１５が上下に摺動可
能に嵌合され、角柱１２の上端部に固設されたブ
ラケツト１４とスライダ１５との間には複数本の
油圧シリンダ１３が取付けてある。該スライダ１
５と翼３２のボス１７との間には、球面軸受で係
合されたリンク１６が介装してある。そして、図
４および図５に示すように、油圧シリンダ１３の
収縮状態においては、翼３２を含む拡底部掘削兼
土砂取込みバケツト１１の外径は基本径φd以下
となり、油圧シリンダ１３の伸長状態において
は、翼３２を含む拡底部掘削兼土砂取込みバケツ
と１１の外径が拡底部径φDとなるように拡大さ
れるようになつている。

【0020】 次に本発明の施工法について説明す
る。まず、基本径竪孔掘削工程で図２に示すよう
に、基本径φdの部分をアースドリルバケツト１
０で掘削して拡底する深度にまで達したら、アー
スドリルバケツト１０を地上に引上げ、該アース
ドリルバケツト１０を取り外し拡底掘削兼土砂取
込みバケツト１１に着け替える。次に拡底バケツ
トを基本径の孔底に密着支持させる工程として、
拡底掘削バケツト１１を基本径の孔底まで降下さ
せ、その底蓋１９を基本径竪孔の孔底に当接させ
る。そして、まず油圧シリンダ１３の収縮状態で
拡底部掘削兼土砂取込みバケツト１１を回転さ
せ、アースドリルバケツト１０を拡底部掘削兼土
砂取込みバケツト１１に付け替えている間に溜ま
つたスライムやアースドリルバケツト１０の掘削
刃１０ａによつて形成された凹凸部の土砂をエツ
ジ１９ａですくい取り、円錐形孔底の底ざらいを
行ない、円錐形の底蓋１９を円錐形の孔底に密着
させる。この時、一旦ケース３０に入つた土砂は
弁板２２によつて流出が防止される。次に、拡底
部掘削工程として、拡底部掘削兼土砂取込みバケ
ツト１１を回転させながら油圧シリンダ１３の伸
長によつてスライダ１５を下方に押下げ、リンク
１６を介して翼３２を蝶番１８を中心に回動させ
て外方向に少しずつ拡大させる。この時、翼３２
の底辺部３２ａが水平であることと蝶番１８が垂
直であることから、拡底部の底面の形状は水平に
なる。また、底蓋１９が下方に突出した円錐形と
なつていて円錐形の孔底と密着しているため、回
転中心が定まり、芯振れを防いで正確な形状、寸
法の拡底部を掘削することができる。また、図５
の実線矢印方向に拡底部掘削兼土砂取込みバケツ
ト１１を回転させると、土砂は相対的に破線矢印
で示すように動き、翼３２に案内されて拡底部掘
削兼土砂取込みバケツト１１のケース３０内に導
入される。次に土砂格納工程として、拡底部掘削
兼土砂取込みバケツト１１を掘削時と同方向に回
転させながら翼３２を収縮させると、翼３２の底
辺部３２ａが水平であるために、翼３２の前部に
たまつた土砂をかき寄せるようにしてケース３０
内に土砂を格納することができる。

【0021】 この翼３２を閉じる過程において、翼
３２は杭１’のテーパー部１ｂと垂直立ち上がり
部１ｃから離れた状態となり、芯振れのおこりや
すい状態となるが、下方に凸の円錐形部１d₁によ
つて底蓋１９が孔底に密着した状態にあるため、
回転中心が定まり、芯振れを防いで翼３２の底辺
部３２ａを拡底水平面部と接触させながら収縮し
て掘削土砂を取り残しなくきれいに、かつ、確実
にケース内に取り込むことができる。

【0022】 次に拡底部掘削兼土砂取込みバケツト
１１を地上に引上げ、ラツチ２１をそのハンドル
２１ａを回すことによつて回動させることによ
り、底蓋１９の係止を解き、蝶番２０を中心とし
て底蓋１９を回動させることにより図４の仮想線
で示すように開放し、ケース３０内の土砂を排出
する。上記拡底バケツトを密着支持させる工程か
ら土砂格納工程をくり返し、所望の拡底部が形成
された後、掘削孔に鉄筋を挿入し、コンクリート
を打設する工程を行なう。

【0023】 なお、本実施例では、拡底部掘削バケ
ツトと土砂取込みバケツトとを兼用した拡底部掘
削兼土砂取込みバケツト１１を採用したので、ア
ースドリル工法による拡底杭の施工時間と施工費
用とを低減することができる。

【0024】

【発明の効果】 本発明は、機欲径竪孔掘削工程
によつて形成された円錐形の孔底に、拡底部掘削
バケツトの底ざらい機能を有する円錐形の底蓋を
当接させた後、回転させて円錐形孔底の底ざらい
を行い、円錐形の底蓋を円錐形の孔底に密着支持
させる工程を採用したので、所定の掘削深さ位置
の軸心合わせを容易に行うことができる。 また、円錐形の孔底に拡底バケツトの円錐形の
底蓋を密着支持させた状態で、拡底バケツトを回
転させながら掘削翼を拡大して拡底部を掘削する
拡底部掘削工程を採用したので、回転中心が一定
となつて芯振れを防止しながら、基本形の部分か
ら拡底部径に至るまで次第に拡大されたテーパー
部と、それに続く垂直立ち上がり部および拡底水
平面部とよりなる正確な形状、寸法の拡底部を掘
削することができる。

【0025】 また、拡底部の掘削土砂をケース内に
取り込む土砂格納工程においても、円錐形の孔底
に土砂取り込みバケツトの円錐形の底蓋を密着支
持させた状態で、土砂取り込み翼の底辺部が拡底
水平面部と接触しながら収縮して掘削土砂をケー
ス内に取り込むようにしたので、前記掘削工程と
同様に回転中心が一定となつて芯振れを防ぎなが
ら、拡底部の掘削土砂を取り残しなくきれいに能
率良く、かつ確実にケース内に取り込むことがで
きる。

【0026】 本発明によつて得られる杭の効果とし
ては、芯振れの少ない杭を構築できる。また、孔
底に掘削土砂を残さないので、残土のスライムに
よる杭の沈下が起こらず安定して支持されるた
め、信頼性の高い拡底杭を構築できる。また、拡
底部に水平面部のある支持力の大きい杭を施工で
きる。さらに、従来の杭に比べ、有効長L1に対
し掘削長L2を小さくすることができ、これによ
り余分なコンクリートが不要となり省資源の効果
がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によつて施工された拡底杭の一例
を示す断面図

【図２】基本径φdの竪孔を公知のアースドリル
バケツトで掘削している状態を示す断面図

【図３】拡底バケツトの一例を掘削状態で示す断
面図

【図４】拡底バケツトの拡大翼を閉じた状態にて
示す縦断面図

【図５】拡大翼を開いた状態で示す図４のＩ−Ｉ
断面図

【図６】図５のII−II断面図

【図７】従来の拡底杭の断面図

【図８】従来のアースドリル用拡底バケツトの斜
視図

【図９】図８の拡底バケツトの断面図

【図10】図８の拡底バケツトの底面図

【図11】従来の拡底バケツトによる掘削後に土砂
の取残しが生じることを説明するための説明図

【符号の説明】

１′……拡底杭、１a′……拡底部、１ｂ……テー
パー部、１ｃ……垂直立ち上がり部、１d₁……円
錐部、１d₂……水平面部、９……ケリーバ、１１
……拡底部掘削兼土砂取込みバケツト、１２……
角柱、１３……油圧シリンダ、１５……スライ
ダ、１６……リンク、１７……ボス、１８，２０
……蝶番、１９……底蓋、１９ａ……エツジ、２
１……ラツチ、３０……ケース、３２……翼、３
２ａ……底辺部。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 杭の最下部に形成される拡底部
   が、杭の基本径の部分から拡底部径に至るまで次
   第に拡大されたテーパー部と、杭の底面部の外周
   と前記テーパー部との間に形成された垂直立ち上
   がり部と、拡底面部とからなる拡底杭の施工法で
   あつて、 掘削刃を有する底蓋が円錐形状をなすアースド
   リルバケツトにより所定の深さまで基本径の竪孔
   を掘削する基本径竪孔掘削工程と、 掘削土砂を収納するケースと、その下面に取り
   付けられ円錐形状をなし底ざらい機能を有する底
   蓋と、拡底部を掘削する拡大収縮可能な掘削翼と
   を有する拡底バケツトを基本径竪孔掘削工程で掘
   削した孔底まで降下させて底蓋を孔底に当接させ
   た後、拡底バケツトを回転させて円錐形孔底の底
   ざらいを行い円錐形の底蓋を円錐形の孔底に密着
   支持させる工程と、 拡底バケツトを孔底に密着支持させた状態で、
   拡底バケツトを回転させながら掘削翼を拡大して
   前記テーパー部とそれに続く垂直立ち上がり部お
   よび拡底水平面部を掘削する拡底部掘削工程と、 掘削土砂を収納するケースと、その下面に取り
   付けられ円錐形状をなし底ざらい機能を有する底
   蓋と、前記掘削翼に対応する拡大収縮可能な土砂
   かきよせ翼とを有する土砂取り込みバケツトを孔
   底に密着支持させた状態で、土砂かきよせ翼の底
   辺部を拡底水平面部に接触させた状態で拡大位置
   から収縮して掘削土砂をかきよせながらケース内
   に取り込む土砂格納工程と、 前記工程により形成された掘削孔に鉄筋を挿入
   し、コンクリートを打設する工程、 とよりなることを特徴とするアースドリル工法に
   よる拡底杭の施工法。