JPH0794791B2 - 掘削装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は、掘削装置に関するものであり、特に、地盤
を掘削すると共にセメントミルク等の硬化剤を掘削孔内
に注入させて、地中に鍔付きの杭を造成するのに使用す
る掘削装置に関するものである。

［従来技術及びその問題点］ 従来より、掘削装置を用いて地盤を掘削すると共に、こ
のように掘削された掘削孔内にセメントミルク等の硬化
剤を注入して、この硬化剤と掘削された土砂とを混合・
撹拌させ、これを硬化させて地中に杭を造成することが
行われていた。

ここで、従来の掘削装置においては、一般に掘削軸の先
端に取り付けられたドリルヘッドを回転させて地盤を掘
削すると共に、このドリルヘッドからセメントミルク等
の硬化剤を噴出させ、掘削された土砂と上記硬化剤とを
混合・撹拌させ、これを硬化させて地中に杭を造成する
ようになっていた。

しかし、上記のように掘削軸の先端に取り付けられたド
リルヘッドを回転させて地盤を掘削しただけでは、掘削
された掘削孔全体の径が一定であるため、径が一定した
杭した造成することができず、掘削孔の適当な位置にお
いて、杭径が大きくなった鍔部を有する鍔付きの杭を造
成するということはできなかった。

［発明が解決しようとする課題］ この発明は、掘削装置によって地盤を掘削すると共に、
セメントミルク等の硬化剤を掘削孔内に注入させて、地
中に杭を造成する場合における上記のような問題を解決
することを課題とするものである。

すなわち、この発明においては、上記のように掘削装置
により地盤を掘削して杭を造成するにあたり、掘削孔の
適当な位置に径が大きくなった鍔部を形成して、鍔付き
の杭を簡単に造成できる掘削装置を提供することを課題
とするものである。

［課題を解決するための手段］ この発明に係る掘削装置においては、上記のような課題
を解決するため、先端にドリルヘッド（１）が取り付け
られた掘削軸（２）を、この掘削軸（２）と逆方向に回
転するケーシング（３）内に挿通させると共に、このケ
ーシング（３）の外周に、拡開した状態で上記ドリルヘ
ッド（１）の掘削径より外方に突出する鍔形成用ヘッド
（４）を拡開及び収縮可能に設けるにあたり、この鍔形
成用ヘッド（４）をケーシング（３）の外周に上下方向
に回動可能に取り付ける一方、昇降手段（６）によって
上下方向にスライドする外管（５）を、上記ケーシング
（３）と連動して回転するようにしてケーシング（３）
の外周に配し、上記鍔形成用ヘッド（４）を上下方向に
回動させる回動アーム（７）をこの外管（５）から上記
鍔形成用ヘッド（４）に架け渡すようにしたのである。

［作用］ この発明における掘削装置においては、ケーシング
（３）と連動して回転するようになった外管（５）を昇
降手段（６）によって上下方向にスライドさせ、この外
管（５）から鍔形成用ヘッド（４）に架け渡された回動
アーム（７）により、ケーシング（３）の外周に取り付
けられた鍔形成用ヘッド（４）を上下方向に回動させ
て、この鍔形成用ヘッド（４）を拡開及び収縮させるよ
うになっている。

そして、この発明における掘削装置において、上記のよ
うに外管（５）を昇降手段（６）によって上下方向にス
ライドさせ、ケーシング（３）の外周に設けられた上記
の鍔形成用ヘッド（４）を収縮させた状態で、上記掘削
軸（２）とケーシング（３）を回転させた場合には、掘
削軸（２）の先端に取り付けられたドリルヘッド（１）
によって地盤が掘削され、ドリルヘッド（１）の掘削径
に応じた削孔が行われるようになる。

一方、このようにして掘削軸（２）の先端に取り付けら
れたドリルヘッド（１）によって地盤をある程度の深さ
まで掘削した後、外管（５）を昇降手段（６）により上
下方向にスライドさせ、ケーシング（３）に設けられた
上記鍔形成用ヘッド（４）をドリルヘッド（１）の掘削
径より外方に突出するように拡開されると、上記のよう
に掘削軸（２）先端のドリルヘッド（１）によって地盤
が掘削されると共に、このドリルヘッド（１）の上方に
おいて拡開された鍔形成用ヘッド（４）がケーシング
（３）及び外管（５）に伴ってドリルヘッド（１）とは
逆方向に回転し、この鍔形成用ヘッド（４）によってド
リルヘッド（１）の掘削径より径の大きくなった鍔部が
形成されるようになる。

そして、上記のようにケーシング（３）に設けられた鍔
形成用ヘッド（４）を収縮させた状態で、掘削軸（２）
先端のドリルヘッド（１）により地盤にこのドリルヘッ
ド（１）の掘削径に応じた削孔を行うと共に、その途中
の適当な段階で、上記のようにしてケーシング（３）に
設けられた鍔形成用ヘッド（４）をドリルヘッド（１）
の掘削径より外方に突出するように拡開させ、この鍔形
成用ヘッド（４）によってドリルヘッド（１）の掘削径
より径の大きくなった鍔部を掘削すると、掘削孔内にド
リルヘッド（１）の掘削径より大きな径を持つ鍔部が所
要数形成された掘削孔を簡単に削孔できるようになる。

また、上記のようにして地盤を掘削し、ドリルヘッド
（１）の先端からセメントミルク等の硬化剤を注入させ
ると、注入されたセメントミルク等の硬化剤と掘削され
た土砂とが、先ずドリルヘッド（１）によって回転撹拌
され、さらにこのドリルヘッド（１）の上方において、
このドリルヘッド（１）と逆方向に回転する上記鍔形成
用ヘッド（４）により回転撹拌され、セメントミルク等
の硬化剤と掘削された土砂とが十分に混練されて均一に
なった鍔付きの杭が造成されるようになる。

［実施例］ 以下、この発明の一実施例を添付図面に基づいて具体的
に説明する。

この実施例の掘削装置においては、地面に立設されたリ
ーダー（８）の前面に設けられているガイドレール
（９）に、駆動装置（10）をスライド可能に取り付ける
と共に、この駆動装置（10）をワイヤーロープ等の吊り
部材（11）によって上記リーダー（８）の上端に設けら
れた滑車（12）から吊り下げ、この吊り部材（11）を介
して駆動装置（10）をリーダー（８）のガイドレール
（９）に沿って昇降させるようにしている。

ここで、上記駆動装置（10）を吊り部材（11）によって
昇降させるにあたり、この実施例のものにおいては、第
１図に示すように、上記リーダー（８）の下端部にシリ
ンダ（13）を上向きにして設け、このシリンダ（13）の
伸縮部（13a）に移動滑車（14）を取り付ける一方、上
記リーダー（８）の所要高さの位置に固定滑車（15）を
設け、上記のように駆動装置（10）をリーダー（８）上
端の滑車（12）から吊り下げた上記吊り部材（11）を、
リーダー（８）に沿って下方に導き、上記移動滑車（1
4）と固定滑車（15）の間に数周巻き掛けるようにして
いる。

このため、上記シリンダ（13）の伸縮部（13a）を縮
め、固定滑車（15）と移動滑車（14）との間隔を大きく
した場合には、固定滑車（15）と移動滑車（14）との間
に巻き取られる吊り部材（11）の量が多くなり、駆動装
置（10）を吊り下げていた吊り部材（11）が巻き取られ
て、駆動装置（10）がガイドレール（９）に沿って引き
上げられ、リーダー（８）の上端部に位置するようにな
る。

一方、上記シリンダ（13）の伸縮部（13a）を伸ばし、
固定滑車（15）と移動滑車（14）との間隔を短くする
と、固定滑車（15）と移動滑車（14）の間に巻き取られ
る吊り部材（11）の量が少なくなって、吊り部材（11）
が送り出され、上記駆動装置（10）がガイドレール
（９）に沿って下降するようになる。

なお、上記駆動装置（10）がガイドレール（９）に沿っ
て昇降する距離は、上記固定滑車（15）と移動滑車（1
4）との間に巻き掛けた吊り部材（11）の巻き数に応じ
て変化するが、通常、上記シリンダ（13）による移動滑
車（14）の移動距離の数倍〜十数倍程度になるようにし
ている。

そして、このようにして昇降される駆動装置（10）から
下方に向けて先端にドリルヘッド（１）が取り付けられ
た掘削軸（２）を垂設させると共に、この掘削軸（２）
を外装するようにしてケーシング（３）を、上記ドリル
ヘッド（１）の上方の適当位置まで垂設し、上記駆動装
置（10）によって掘削軸（２）とこのケーシング（３）
とを互いに逆方向に回転させるようにしている。

そして、上記のように掘削軸（２）を外装したケーシン
グ（３）の下端部に、拡開した状態で上記ドリルヘッド
（１）による掘削径より外方に突出する鍔形成用ヘッド
（４）を拡開及び収縮可能に設けるにあたり、この実施
例のものにおいては、第２図に示すように、上記ケーシ
ング（３）の下端部の外周に、その半径方向外方に突出
するようにして一対の取付板（3a）をそれぞれ相反する
方向に設け、各取付板（3a）に鍔形成用ヘッド（４）を
それぞれ上下方向に回動可能に取り付けている。

また、このケーシング（３）を外装する外管（５）を上
下方向にスライドさせる昇降手段（６）として、この実
施例のものにおいては、上記駆動装置（10）の側部に昇
降用シリンダ（16）を下向きに設けると共に、この昇降
用シリンダ（16）における伸縮ロッド（16a）の先端
に、前記ガイドレール（９）にスライド可能に設けられ
た軸受け（17）を取り付け、この軸受け（17）に上記外
管（５）の上端部を回転可能に保持させて、この外管
（５）を上記鍔形成用ヘッド（４）の上方までに延出さ
せている。

そして、上記昇降用シリンダ（16）における伸縮ロッド
（16a）を伸縮させて、上記軸受け（17）をガイドレー
ル（９）に沿って昇降させ、これによって上記外管
（５）を上下方向にスライドさせるようにしている。

また、図示していないが、この実施例のものにおいて
は、上記外管（５）をケーシング（３）と連動して回転
させるため、上記ケーシング（３）の外周にキーを設け
る一方、この外管（５）の内周に上記キー対応したキー
溝を設け、ケーシング（３）に設けられたキーをこのキ
ー溝に嵌め込んで、外管（５）をケーシング（３）と連
動して回転させるようにしている。

そして、この外管（５）の下端部の外周に、その半径方
向外方に突出するようにして一対の取付板（5a）をそれ
ぞれ相反する方向に設け、各取付板（5a）にそれぞれ回
動アーム（７）の一端を取り付けると共に、各回動アー
ム（７）の他端を上記のようにケーシング（３）の下端
部において回動可能に設けられた各鍔形成用ヘッド
（４）に取り付け、各回動アーム（７）を、上記外管
（５）の下端部に設けられた各取付板（5a）から各鍔形
成用ヘッド（４）に架け渡すようにしている。

ここで、上記昇降用シリンダ（16）の伸縮ロッド（16
a）を収縮させ、上記軸受け（17）を介して外管（５）
を上方にスライドさせた場合には、この外管（５）の下
端部に取り付けられた各回動アーム（７）によって各鍔
形成用ヘッド（４）が上方に引っ張られて上向きに回動
し、各鍔形成用ヘッド（４）が収縮されて、ドリルヘッ
ド（１）による掘削径内に収まった状態になる。

一方、上記昇降用シリンダ（16）の伸縮ロッド（16a）
を伸ばし、上記軸受け（17）を介して外管（５）を下方
にスライドさせた場合には、第２図に示すように、上記
の各回動アーム（７）に押されて各鍔形成用ヘッド
（４）が下向きに回動し、各鍔形成用ヘッド（４）が拡
開して、上記ドリルヘッド（１）による掘削径より外方
に突出した状態になる。

また、この実施例のものにおいては、鍔形成用ヘッド
（４）が取り付けられたケーシング（３）の下端部より
さらに下方に延出部（3b）を設け、この延出部（3b）の
外周に、その半径方向外方に突出するようにして一対の
撹拌翼（18）を設け、この撹拌翼（18）を上記掘削軸
（２）のドリルヘッド（１）の上方において、このドリ
ルヘッド（１）と逆方向に回転させるようにしている。

次に、この実施例の掘削装置を用いて地盤を掘削すると
共に、鍔付きの杭を造成する場合について説明する。

先ず、上記昇降用シリンダ（16）の伸縮ロッド（16a）
を収縮させて上記外管（５）を上方にスライドさせ、こ
の外管（５）の下端部に設けられた各回動アーム（７）
を引き上げて、ケーシング（３）に取り付けられた各鍔
形成用ヘッド（４）を収縮させ、各鍔形成用ヘッド
（４）が上記ドリルヘッド（１）による掘削径内に収ま
るようにする。

そして、このように各鍔形成用ヘッド（４）を収縮させ
た状態で、上記駆動装置（10）によって掘削軸（２）
と、この掘削軸（２）を外装するケーシング（３）及び
このケーシング（３）に連動して回転する外管（５）と
をそれぞれ逆方向に回転させ、第３図に示すように、上
記掘削軸（２）の先端に取り付けられたドリルヘッド
（１）によって地盤を掘削すると共に、このドリルヘッ
ド（１）からセメントミルク等の硬化剤を噴出させ、掘
削された土砂とセメントミルク等の硬化剤とを回転撹拌
させるようになっている。

また、このようにドリルヘッド（１）によって回転撹拌
された掘削土砂とセメントミルク等の硬化剤は、このド
リルヘッド（１）の上方において、上記ケーシング
（３）に延出部（3b）に設けられた一対の撹拌翼（18）
及び上記のように収縮された鍔形成用ヘッド（４）によ
って、上記ドリルヘッド（１）と逆方向に回転撹拌され
るようになっている。

そして、上記のようにして掘削軸（２）の先端に取り付
けられたドリルヘッド（１）によって地盤を所要深さ掘
削し、ケーシング（３）に設けられた上記鍔形成用ヘッ
ド（４）が鍔部（21）を形成するのに適当な深さの位置
に達すると、第２図に示すように、駆動装置（10）に設
けられた上記昇降用シリンダ（16）の伸縮ロッド（16
a）を伸ばして上記外管（５）を下降させ、前記のよう
に上方に回動されて収縮された状態にある各鍔形成用ヘ
ッド（４）を、上記アーム（７）を介して下方に回動さ
せて拡開させ、上記ドリルヘッド（１）による掘削径よ
り外方に突出させるようにする。

このようにしてドリルヘッド（１）による掘削径より外
方に突出するように拡開させた各鍔形成用ヘッド（４）
を、第４図に示すように、上記ケーシング（３）及びこ
のケーシング（３）と連動して回転する外管（５）とに
よって掘削軸（２）と逆方向に回転させ、上記ドリルヘ
ッド（１）によって掘削された掘削孔（20）の孔壁（20
a）を、さらにその半径方向外方に掘削し、上記ドリル
ヘッド（１）の掘削径より大きな径の鍔部（21）を形成
すると共に、各鍔形成用ヘッド（４）によって、掘削さ
れた土砂とセメントミルク等の硬化剤とを、上記ドリル
ヘッド（１）と逆方向に回転撹拌させるようになってい
る。

そして、このように上記鍔形成用ヘッド（４）により、
掘削孔（20）内にドリルヘッド（１）の掘削径より大き
な径の鍔部（21）を適当な長さ形成した後は、上記昇降
用シリンダ（16）の伸縮ロッド（16a）に収縮させ、上
記外管（５）を上方にスライドさせて回動アーム（７）
を引き上げ、上記のように拡開されていた各鍔形成用ヘ
ッド（４）を上向きに回動させて、掘削当初と同様に、
各鍔形成用ヘッド（４）が上記ドリルヘッド（１）によ
る掘削径内に収まるようにする。

また、このようにして各鍔形成用ヘッド（４）を収縮さ
せた後は、第５図に示すように、掘削当初と同様に、上
記掘削軸（２）の先端に取り付けられたドリルヘッド
（１）からセメントミルク等の硬化剤を噴出させなが
ら、このドリルヘッド（１）によって地盤を掘削すると
共に、掘削された土砂とセメントミルク等の硬化剤と
を、このドリルヘッド（１）及びこのドリルヘッド
（１）と逆方向に回転すると上記一対の撹拌翼（18）と
上記のように収縮された鍔形成用ヘッド（４）によって
それぞれ回転撹拌させるようになっている。

そして、上記掘削軸（２）のドリルヘッド（１）による
掘削が進み、上記鍔形成用ヘッド（４）が適当な深さの
位置に達した場合には、前記のように鍔形成用ヘッド
（４）を拡開させて鍔部（21）を掘削し、このような操
作を何度が繰り返して行い、ドリルヘッド（１）の掘削
径より大きな径の鍔部（21）が複数個形成された掘削孔
（20）を削孔するようになっている。

そしてこのように所要数の鍔部（21）が設けられた掘削
孔（20）内から上記掘削装置を引き上げ、上記掘削孔
（20）内において、混練させた掘削土砂とセメントミル
ク等の硬化剤との混練物を硬化させ、上記掘削孔（20）
内にその径より大きくなった鍔部（21）を有する鍔付き
の杭を造成するようになっている。

また、この掘削装置においては、上記のように、セメン
トミルク等の硬化剤と掘削された土砂とドリルヘッド
（１）によって回転撹拌されると共に、このドリルヘッ
ド（１）と逆方向に回転する鍔形成用ヘッド（４）と一
対の撹拌翼（18）とによってドリルヘッド（１）と逆方
向に回転撹拌させるようにしたため、セメントミルク等
の硬化剤と掘削された土砂とが十分に混練され、これら
が均一になった鍔付きの杭が造成されるようになった。

［発明の効果］ 以上詳述したように、この発明に係る掘削装置において
は、先端にドリルヘッドが取り付けられた掘削軸により
地盤を掘削すると共に、適当な位置において、上記掘削
軸と逆方向に回転するケーシングに設けられた鍔形成用
ヘッドを拡開させて、この鍔形成用ヘッドを上記ドリル
ヘッドの掘削径より外方に突出させ、この鍔形成用ヘッ
ドによって上記ドリルヘッドの掘削径より径が大きい鍔
部を形成するようになっており、このような操作を何度
か繰り返して行うことによって、複数の鍔部が形成され
た掘削孔を削孔して、鍔付きの杭を地中に造成できるよ
うになった。

また、この発明の掘削装置においては、セメントミルク
等の硬化剤と掘削された土砂とを上記掘削軸に設けられ
たドリルヘッドによって回転撹拌させると共に、このド
リルヘッドにより回転撹拌されたセメントミルク等の硬
化剤と掘削された土砂とを、さらに掘削軸と逆方向に回
転するケーシングに設けられた鍔形成用ヘッドによって
ドリルヘッドと逆方向に回転撹拌させるようにしたた
め、セメントミルク等の硬化剤と掘削された土砂とが鍔
部が形成された掘削孔内において均一に混練されるよう
になり、掘削孔内に均一な鍔付きの杭が造成されるよう
になった。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例に係る掘削装置の概略側面
図、第２図は同実施例の掘削装置において鍔形成用ヘッ
ドを拡開させた状態を示す部分拡大側面図、第３図〜第
５図は同実施例の掘削装置によって地中に鍔付きの杭を
造成する工程を示し、第３図は鍔形成用ヘッドを収縮さ
せて地盤を掘削する状態を示す概略図、第４図は鍔形成
用ヘッドを拡開させてドリルヘッドの掘削径より大きな
鍔部を掘削する状態を示す概略図、第５図は鍔部を掘削
した後に鍔形成用ヘッドを収縮させて掘削を行う状態を
示す概略図である。 符号の説明 （１）……ドリルヘッド、（２）……掘削軸、（３）…
…ケーシング、（４）……鍔形成用ヘッド、（５）……
外管、（６）……昇降手段、（７）……回動アーム

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 実開 昭55−28629（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭61−102637（ＪＰ，Ｕ)

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】先端にドリルヘッド（１）が取り付けられ
   た掘削軸（２）を、この掘削軸（２）と逆方向に回転す
   るケーシング（３）内に挿通させると共に、このケーシ
   ング（３）の外周に、拡開した状態で上記ドリルヘッド
   （１）の掘削径より外方に突出する鍔形成用ヘッド
   （４）を拡開及び収縮可能に設けるにあたり、この鍔形
   成用ヘッド（４）をケーシング（３）の外周に上下方向
   に回動可能に取り付ける一方、昇降手段（６）によって
   上下方向にスライドする外管（５）を、上記ケーシング
   （３）と連動して回転するようにしてケーシング（３）
   の外周に配し、上記鍔形成用ヘッド（４）を上下方向に
   回動させる回転アーム（７）をこの外管（５）から上記
   鍔形成用ヘッド（４）に架け渡したことを特徴とする掘
   削装置。