JPH062476A - 地盤貫入用軸 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 掘削孔の孔壁崩壊等で掘削ヘッドが土中に埋
まっても、少なくとも軸本体は地上へ回収して損害を最
小限に食い止める。 【構成】 上下方向に延びる軸本体１９下端のヘッド装
着部２１に嵌入穴３６を設け、掘削ヘッド２２の上端に
突出部３５を設けて、この突出部３５を上記嵌入穴３６
内に嵌入する。さらに、上記突出部３５及び嵌入穴３６
の双方を貫く位置にシヤピン４８を挿入し、このシヤピ
ン４８におけるせん断部５１，５２を、上記突出部３５
と嵌入穴３６との境界に位置させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、地中止水壁施工や地盤
改良をはじめとする基礎工事、ボーリング等において、
地盤内に貫入される地盤貫入用軸に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】上記のような基礎工事機械や地盤改良等
の工事では、長尺の掘削軸を地盤内に貫入して削孔を行
い、その中にセメント等の壁体形成剤や地盤改良剤を噴
出するといった作業が行われる。例えば特公昭５５−５
０５４３号公報には、上記掘削軸として、軸本体の外周
面に螺旋状の撹拌翼が設けられるとともに、軸本体の下
端に、掘削ビットをもつ掘削ヘッドが装着されたものを
使用し、この掘削軸を装着した掘削機により地盤を削孔
し、その削孔内にセメントミルク等の固結用液を噴出す
るようにしたものが示されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】通常、上記削孔に際し
ては、削孔液を用いて掘削孔の孔壁（内壁）保護が行わ
れるが、これにもかかわらず、孔壁は機械振動等で崩壊
するおそれがある。この崩壊時、上記掘削軸下端の掘削
ヘッドが土中に埋まってしまうと、この掘削ヘッドは一
般に軸本体よりも外径が大きいため、この掘削ヘッドが
地盤から受ける抵抗によって掘削軸全体が地盤から抜け
なくなり、大きな損害をまねくおそれがある。

【０００４】本発明は、このような事情に鑑み、掘削孔
の孔壁の崩壊等によって掘削ヘッドが土中に埋まって
も、少なくとも軸本体は不都合なく回収することができ
る地盤貫入用軸を提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、上下方向に延
びる軸本体と、この軸本体の下端に装着され、軸本体よ
りも大きな外径をもつ掘削ヘッドとを備えた地盤貫入用
軸において、上記軸本体の下端部と掘削ヘッドの上部と
を両者が互いに嵌合するように構成し、この嵌合部分に
上記軸本体と掘削ヘッドの双方を貫く連結部材を設ける
とともに、この連結部材において上記軸本体と掘削ヘッ
ドとの境界に位置する部分に、せん断応力が集中する形
状のせん断部を設けたものである。

【０００６】

【作用】上記地盤貫入用軸の貫入時または貫入後に掘削
孔の孔壁が崩れる等して上記撹拌翼が土中に埋まった場
合には、そのまま軸貫入用軸に上向きの引抜き力を与え
ればよい。この時、掘削ヘッドが地盤から受ける引抜き
抵抗が小さい場合には、この掘削ヘッド諸とも地盤貫入
用軸全体を地上へ引き上げることができる。上記引抜き
抵抗が大きい場合には、この抵抗と上記引抜き力とで連
結部材のせん断部に大きなせん断応力が働き、この部分
で連結部材がせん断破壊して軸本体と掘削ヘッドとが切
り離されるので、掘削ヘッドを土中に置き去りにして軸
本体を回収することができる。

【０００７】

【実施例】本発明の一実施例を図面に基づいて説明す
る。

【０００８】図４において、１０は掘削機本体であり、
この掘削機本体１０に軸駆動装置１２が昇降可能に装着
されている。この軸駆動装置１２は、図略のモータを内
蔵し、このモータにより駆動軸１３を駆動するように構
成されている。この駆動軸１３の下端には軸連結部１４
が設けられ、この軸連結部１４に掘削軸（地盤貫入用
軸）１６が連結されている。

【０００９】この掘削軸１６は、上下に延びる軸本体１
９を備えている。この軸本体１９の上端には、上記軸連
結部１４に着脱可能に連結される連結部１８が設けら
れ、軸本体１９の外周面の多数個所には撹拌翼２０が径
方向外側に突設されている。また、軸本体１９の下端に
はヘッド装着部２１が設けられ、このヘッド装着部２１
に掘削ヘッド２２が装着されている。

【００１０】上記撹拌翼２０の装着構造を図５，６に示
す。上記軸本体１９の外周面の多数個所には、それぞれ
左右２枚で１組の翼支持板２４が径方向外側に突設さ
れ、これら翼支持板２４の間に、撹拌翼２０の基端が水
平なピン２６周りに回動可能に取付けられている。さら
に、軸本体１９の外周面において各翼支持板２４の直上
方となる位置には板状のストッパ２８が固定され、この
ストッパ２８と撹拌翼２０との当接により、図５実線に
示す張出し位置（図例では水平位置）から上方への撹拌
翼２０の回動が規制されている。

【００１１】ここで、撹拌翼２０の具体的な構造は特に
問わず、図６（ａ）に示すような断面矩形状の単純棒で
あってもよいし、同図（ｂ）に示すように先端部に撹拌
用の傾斜板３２が形成されたものであってもよい。ま
た、撹拌翼全体が螺旋状に連なる場合でも、これを複数
個所で分割し、各分割個所を回動可能に軸本体に装着す
ればよい。

【００１２】なお、図５において３０は、軸本体１９の
中央にその軸方向に沿って形成されたグラウト供給孔で
ある。

【００１３】上記掘削ヘッド２２は、図３に示すような
スクリュー３４を外周面上にもち、このスクリュー３４
の分だけ、掘削ヘッド２２全体の外径は軸本体１９の外
径よりも大きくなっている。上記スクリュー３４の下端
には、図外の掘削ビットが形成されている。

【００１４】この、掘削ヘッド２２の上面には、図１，
２に示すような平断面矩形状の突出部３５が上向きに突
設されている。これに対し、軸本体１９側のヘッド装着
部２１の下部には、下方に開口する嵌入孔３６が設けら
れ、その形状は、この嵌入孔３６内に上記突出部３５が
嵌入可能な形状とされている。

【００１５】このヘッド装着部２１の外周面において互
いに近接する２個所には、凹部３８が設けられ、これら
の凹部３８の反対側となる位置にも凹部４０が形成され
ている。上記凹部３８から嵌入孔３６に至るまでの領域
にはピン挿通孔４２が水平方向に貫設され、同様に、上
記凹部４０から嵌入孔３６に至るまでの領域にもピン挿
通孔４４が水平方向に貫設されている。さらに、上記突
出部３５が嵌入孔３６内に嵌入された状態で上記両ピン
挿通孔４２，４４とつながる位置にも、水平方向にピン
挿通孔４６が貫設され、これらのピン挿通孔４２，４
６，４４にシヤピン（連結部材）４８が挿通されてい
る。

【００１６】このシヤピン４８の一端には、その他の部
分よりも大径の頭部５０が形成され、中間部の２個所に
は、全周にわたって切欠が形成されたせん断部５１，５
２が設けられている。これらのせん断部５１，５２の位
置は、図示のように上記頭部５６が凹部３８の表面に当
接した状態で両せん断部５２が突出部３５と嵌入孔３６
との境界部分に位置するように、設定されている。そし
て、このシヤピン４８の先端に抜け止め用割ピン５４が
装着されることにより、シヤピン４８が図示の挿入位置
に固定され、このシヤピン４８によって突出部３５と嵌
入部３６との嵌合状態、すなわちヘッド装着部２１と掘
削ヘッド２２との結合状態が維持されている。

【００１７】なお、図４，５における３７は掘削ヘッド
２２中央に形成されたグラウト供給孔、３９は突出部３
５の上面と嵌入孔３６の底面との間に配されたパッキン
グであり、上記軸本体１９のグラウト供給孔３０から上
記パッキング３９及び掘削ヘッド２２側のグラウト供給
孔３７を経て図略のノズルから掘削ヘッド２２外方へグ
ラウトが噴出されるようになっている。

【００１８】次に、この掘削軸１６の作用を説明する。

【００１９】まず、図４に示すように、掘削軸１６上端
の連結部１８と軸駆動装置１２側の軸連結部１４とを連
結し、かつ軸駆動装置１２を上限位置まで上昇させて、
掘削軸１６全体を軸駆動装置１２から吊り下げる。この
吊下げ状態において、各撹拌翼２０はその自重で垂れ下
がり、図５二点鎖線に示すような閉位置に位置する（た
だし、図４では便宜上、各撹拌翼２０を展開位置に描い
てある。）。

【００２０】このような初期状態から、軸駆動装置１２
内蔵のモータにより、その駆動軸１３、軸連結部１４、
及び掘削軸１６全体を自軸周りに回転駆動するととも
に、軸駆動装置１２を下降させる。これにより、軸駆動
装置１２と一体に掘削軸１６が下降し、図６に示す地盤
Ｇ内に貫入されていく。この貫入の際、各撹拌翼２０が
地盤Ｇから受ける上向きの抵抗により、撹拌翼２０は図
５二点鎖線の閉位置から上方に回動し、同図実線の張出
し位置でストッパ２８と当接することにより、この位置
に固定される。従って、この張出し位置まで展開した撹
拌翼２０によって、従来と同様に掘削孔内でのグラウト
の撹拌を行うことができる。

【００２１】これに対し、掘削孔の孔壁が崩壊する等し
て上記掘削ヘッド２２や撹拌翼２０が地中へ埋まってし
まった場合には、掘削軸１６に上向きに引抜き力を与え
てその回収を行う。この引抜きの際、軸本体１９よりも
大径の掘削ヘッド２２には軸−対空よりも大きな引抜き
抵抗が発生するが、この引抜き抵抗が比較的小さい場合
には、掘削ヘッド２２諸とも掘削軸全体を引抜くことが
できる。これに対し、掘削ヘッド２２に作用する引抜き
抵抗が大きい場合、従来はこの掘削ヘッド２２が障害と
なって掘削軸１６全体が回収不能となる自体が生じる
が、本実施例装置では、上記軸本体１９と掘削ヘッド２
２とが両者を貫くシヤピン４８を介して連結されてお
り、このシヤピン４８のせん断部５１，５２が連結境界
部分に位置しているので、上記引抜き抵抗と引抜き力と
により上記せん断部５１，５２に高いせん断応力が発生
してシヤピン４８がせん断破壊し、これにより軸本体１
９と掘削ヘッド２２とが切り離されるため、掘削ヘッド
２２を土中に置き去りにして少なくとも軸本体１９は回
収することができ、損害を最小限に食い止めることがで
きる。

【００２２】しかも、この実施例では、上記引抜き時、
撹拌翼２０が上記抵抗を受けて下向きに回動する（すな
わち閉じる）ことにより、その引抜き抵抗が著しく低下
するため、軸本体１９の回収は不都合なく行うことがで
きる。

【００２３】なお、本発明はこのような実施例に限定さ
れるものでなく、例として次のような態様をとることも
可能である。

【００２４】(1) 本発明において、連結部材のせん断部
の具体的な形状は特に問わず、この部分が優先してせん
断される形状、すなわちせん断応力が集中する形状であ
ればよい。例えば、周方向の一部にのみ切欠が形成され
た形状であってもよい。

【００２５】(2) 本発明において、軸本体と掘削ヘッド
との具体的な嵌合構造は問わず、少なくとも両者の嵌合
部分で連結部材が両者を貫く構造であればよい。例え
ば、軸本体の下端に突出部を設け、掘削ヘッドの上部に
上記突出部が嵌入可能な嵌入穴を設けてもよいし、一方
に設けた嵌入穴に他方の部材全体が嵌入される形状にし
てもよい。

【００２６】(3) 本発明において、撹拌翼は必ずしも要
さず、少なくとも掘削ヘッドをもつ軸について本発明を
適用することができる。なお、上記実施例のように撹拌
翼を折畳み可能に装着する場合、その張出し位置は、図
１実線に示すような水平位置でなくてもよく、これより
も上方あるいは下方に傾斜した位置であってもよい。ま
た、撹拌翼の回動中心軸は、完全に水平でなくてもよ
く、貫入中に展開できる範囲で僅かに傾斜していてもよ
い。撹拌翼の本数や配設位置も適宜設定すればよい。

【００２７】(4) 本発明は、地盤に貫入される種々の軸
に広く適用できるものであり、地盤改良用、ボーリング
用等、種々の用途に対応することができる。

【００２８】

【発明の効果】以上のように本発明は、軸本体の下端に
掘削ヘッドが装着される地盤貫入用軸において、上記軸
本体の下端部と掘削ヘッドの上部とを嵌合して両者を貫
くように連結部材を設けるとともに、この連結部材にお
いて上記軸本体と掘削ヘッドとの境界に位置する部分に
せん断部を設けたものであるので、掘削孔の穴壁崩壊等
により上記掘削ヘッドが土中に埋まった後、地盤貫入用
軸の引抜き時に掘削ヘッドに大きな引抜き抵抗が作用す
る場合にも、この引抜き抵抗と上記引抜き力とで上記せ
ん断部をせん断破壊させることにより、掘削ヘッドを土
中に置き去りにして少なくとも軸本体を無事に地上へ引
き上げることができ、これによって損害を最小限に食い
止めることができる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】図２のＢ−Ｂ線断面図である。

【図２】図３のＡ−Ａ線断面図である。

【図３】本発明の一実施例における掘削軸の本体と掘削
ヘッドとの連結部分を示す正面図である。

【図４】上記掘削軸を掘削機に装着した状態を示す正面
図である。

【図５】上記掘削軸における撹拌翼の装着構造を示す正
面図である。

【図６】（ａ）は上記構造を示す側面図、（ｂ）はその
変形例を示す側面図である。

【符号の説明】

１６ 掘削軸（地盤貫入用軸） １９ 軸本体 ２２ 掘削ヘッド ３５ 突出部 ３６ 嵌入穴 ４８ シヤピン ５１，５２ せん断部

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 上下方向に延びる軸本体と、この軸本体
   の下端に装着され、軸本体よりも大きな外径をもつ掘削
   ヘッドとを備えた地盤貫入用軸において、上記軸本体の
   下端部と掘削ヘッドの上部とを両者が互いに嵌合するよ
   うに構成し、この嵌合部分に上記軸本体と掘削ヘッドの
   双方を貫く連結部材を設けるとともに、この連結部材に
   おいて上記軸本体と掘削ヘッドとの境界に位置する部分
   に、せん断応力が集中する形状のせん断部を設けたこと
   を特徴とする地盤貫入用軸。