JPH1162452A - オーガー装置及び根固め方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】中掘工法により中空杭の下端に拡大球根を造成
する拡大翼の作動を確実にすると共に、品質のよい球根
を造成し中空杭との付着をよくする。 【解決手段】刃物軸１に、拡大翼４の根元を蹴り出す揺
動蹴出部材５を取付け、オーガー軸１１に揺動蹴出部材
を押圧して揺動させる突起１３を突設し、オーガー軸１
１を逆回転した時前記突起１３が前記蹴出部材５を強制
的に揺動させて拡大翼４の刃物取付腕４２の側面を蹴り
出す寸法とし、また、拡大翼の刃物取付腕４２の形状は
オーガースクリューと同じ螺旋方向の螺旋羽根形状と
し、中空杭の内面を清掃するブラシを設けた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、中空杭を用いて中
掘工法により杭を沈下し杭の下方に根固め球根を造成す
る工法に使用するための、拡大ビットの機構及び根固め
方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】中空杭中にスパイラルオーガーを挿通
し、オーガードリルの先端で地中を掘削し、スパイラル
オーガーによって杭の中空孔を通って排土を引き上げて
排出し、杭を地中に沈設する中掘工法が知られている。
また、中掘工法を利用して杭下端より下方の地中に拡底
部を形成し、ここに根固め用の拡大球根を造成して支持
杭を形成する根固め工法がある。

【０００３】図２０は中空杭の中掘根固め技術を説明す
る説明図である。図２０に示すように、中空杭１００は
中掘工法の杭打ち機１０１の吊下マスト１０２に吊下さ
れて地中に沈下される。中空杭１００の中に挿通された
オーガードリル１０３は駆動装置１０４から回転動力を
与えられ、掘削刃物１０５が地中１０６を掘削し、オー
ガースクリュー１０７は掘削土を上昇させ中空杭１００
の上部から排出する。この掘削にともない中空杭１００
は地中に沈下する。中空杭が地中の支持地盤に到達した
ら、中空杭の下方に地盤の土砂とセメントとを撹拌混合
して根固め拡大球根を造成する。この拡大球根は中空杭
の下端に固着させ、支持力の大きい杭を施工することが
できる。

【０００４】この根固め工法では、杭の下方に杭の内径
より大径の掘削部を形成するために拡底ビットを用いる
必要がある。従来このような拡底ビットが種々開発され
ている。実公昭６３−２３５０６号公報には、空洞部に
連接する複数個の噴出口を設けた有底筒状の本体に一対
の分断された螺旋翼を設け、この螺旋翼の分断箇所の本
体外周にその切線方向に向かう一対の規制板に上下スト
ッパーを設けると共に、この上下ストッパーに規制され
る一対の拡大ビットを本体にピンを介して枢着し、この
拡大ビットを土圧抵抗で拡開し前記ストッパーで規制さ
れ、この土圧抵抗の解除で下ストッパーを乗り越えて縮
径するように本体に拡縮自在に設けると共に、その枢着
部とピンの頭部との隙間の範囲で前記本体の放射方向に
対して僅か揺動するようにした、中掘工法の拡大オーガ
ーヘッドが開示されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】従来技術はオーガーの
スパイラル羽根の径内に拡大刃物を収納してあり、この
拡大刃物を中空杭の下端より下方に突出させた時、周囲
の土砂の抵抗によって拡大刃物が拡大方向の反力を受
け、この反力によって拡大刃物が拡大することを期待す
る構造である。このような従来技術では、スクリュー羽
根の径より小さい径内に収納された拡大刃物がスクリュ
ー羽根中に圧密された土によって固まってしまい、開か
ない恐れがある。また、拡大した拡大刃物はスクリュー
の昇降動作のとき土砂の抵抗により縮小する恐れがあ
る。

【０００６】本発明はこのような問題点を解決したオー
ガー装置及び根固め方法を提供することを目的とするも
ので、本発明の課題は次のとおりである。 ａ．杭の外径より大きい外径に確実に拡大する拡大翼を
実現し、拡大のまま保持することができ、拡大球根を確
実に造成することができるようにすること。 ｂ．根固め工法用として、掘削性のよい掘削刃物を提供
すること、すなわち、縮径時の掘削性に優れ、拡径を確
実に実現することができ、拡径のままの軸方向の掘削性
が良好であること。

【０００７】ｃ．中空杭の内面と根固め球根との付着を
良くし、球根と杭の一体化を図ること。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は上記課題を解決
するためになされたもので、その技術手段として、中掘
工法を用いて地中に中空杭を沈下させ根固め球根を造成
するオーガー装置において、拡大翼の刃物取付腕の根元
を蹴り出す揺動蹴出部材を刃物軸に取付け、オーガー軸
に該揺動蹴出部材の他端を押圧して揺動させる突起を突
設し、刃物軸とオーガー軸と円周隙間を設けたスプライ
ン結合とし、オーガー軸を逆回転した時この円周隙間の
分だけ刃物軸とオーガー軸が相対回動し前記突起が前記
蹴出部材を強制的に揺動させて拡大翼の根元を蹴り出す
寸法としたことを特徴とするオーガー装置を提供する。

【０００９】このオーガー装置では、円周方向に遊び
（円周隙間）を持ったスプライン結合を備え、オーガー
軸を逆回転させた時、前記遊び（円周隙間）によるオー
ガー軸と刃物軸との相対的な空回りにより、蹴出部材を
強制的に揺動させて確実に拡大翼を蹴り出すようにし
た。従って、拡大翼が確実に拡径し、従来のような他力
本願的な不確実さが解消された。また、逆回転である限
り拡大翼の拡径は確実に保持される。

【００１０】さらに、前記拡大翼の刃物取付け腕の形状
はオーガースクリューと同じ螺旋方向の螺旋羽根形状と
する。拡大翼はオーガーが正回転の時縮径しており刃先
の外径はスクリューの外径とほぼ等しく、掘削をしな
い。従ってこの段階では、刃物取付け腕が排土を上昇さ
せるオーガースクリューと同様の作用をするように螺旋
状に形成しておく。この刃物取りつけ腕の螺旋形状は後
述の拡径して逆回転しながら拡大球根を形成する時、根
固め層の撹拌混合物を下方に押し下げる作用をなし、撹
拌効果を高める利点がある。

【００１１】前記刃物軸に外嵌するオーガー軸に中空杭
の内面を清掃するブラシを装着し、中空杭の内面を清掃
し、内面と拡大球根との付着を確実にする。中空杭の内
面には通常円周突起を設け、球根とのかみ合い付着をよ
くするようになっているが、この円周突起の隅角部等に
掘削時の土砂が固着して付着性能を損なう恐れがある。
本発明では球根造成過程で中空杭の内面をブラシで清掃
するので、この問題が解消する。

【００１２】前記ブラシの取付けは、ブラシの基底部が
前記スクリュー羽根の外周部に半径方向外側から嵌脱自
在に嵌め込み固定され、ブラシワイヤが半径方向外側に
延出しているように形成すると、取付け、取り外しが容
易であり、清掃効果もオーガーお正転逆転の双方で発揮
することができる。ブラシの別の取付け方としては、オ
ーガー軸の外周面にオーガー軸に平行なピンでブラシの
基底板の一端を結合して揺動自在とし、基底板の他端の
動きを制限するストッパを備え、ブラシワイヤが半径方
向外側に延出している構造としてもよい。この構造では
オーガーが正転の時には、ブラシ作用が小さくブラシの
損耗が少なくなる。オーガーが逆転する時は、中空杭の
内面との摩擦によりブラシが拡径する方向に付勢され、
清掃効果が大きくなる。

【００１３】また、前記ブラシはスクリュー羽根の下面
に垂下した板にブラシの基底部を取付け、ブラシワイヤ
を半径方向外側に延出させた構造としてもよい。取付け
部の制約が少なく、取付け、取り外し、ブラシ効果の調
整等が容易で、適切な性能のブラシとすることができ
る。本発明は上述のオーガー装置を用いて、最も効率的
に高品質の球根を形成することができる。その方法は、
中掘方式で中空杭を地盤中に沈下させ、下端が根固め層
に到達後、拡大翼を中空杭の下端から根固め球根の下端
まで下方に突出させ、オーガーを逆回転して拡大翼を拡
径し、セメントミルクを注入すると共に拡大翼を拡径の
まま根固め層を昇降させて撹拌し、球根を造成すること
を特徴とする根固め方法である。この時拡大翼の刃物取
付け腕もオーガースクリューと同様の作用をする。ま
た、拡大翼の刃物チップは、拡大翼を引き上げる時地層
を掘削するように、刃物取付け腕の上側に装着されてい
る。

【００１４】拡大翼の形状が以上のように形成されてお
り、逆転掘削操作によって、拡大翼を上下させると、球
根造成部の地山の材料とセメント等の硬化材とを効率よ
く混合撹拌させることができる。スクリューは、逆転に
より混合物を下方に送る作用が大きく、混合撹拌効果が
大きく、品質のよい、強度の高い、均一混合された球根
造成材料を得ることができる。この球根造成材料は、球
根造成地層の土砂とセメントミルクとの混合物である。

【００１５】前記拡大翼はオーガーの逆回転にて拡径掘
削し、根固め層を上下させて撹拌するが、オーガーの逆
回転にて拡径掘削し、オーガーの正回転で縮径し、正逆
転を繰り返して根固め層を撹拌することもできる。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下図面を参照して本発明の実施
の形態を説明する。図１は実施例のオーガー装置の刃物
の全体を示す側面図、図２は図１を軸回りに９０度回し
た側面図である。なお、拡大翼は図１では拡径した状
態、図２では縮径した状態を示している。

【００１７】刃物軸１には下端に直刃（一本剣）２、そ
の上方に掘削翼ビット３、その上方に拡大翼４を取付け
てある。刃物軸１はオーガー軸１１にスプライン結合に
より取付けられている。オーガー軸１１は刃物軸１を先
端に取付けて中空杭内に挿入し、杭沈下工程では直刃
２、掘削翼ビット３で中空杭下方の地層を掘削し、スク
リュー１２で掘削土を中空杭の内部を通して排出し、中
掘り工法で所定深さまで中空杭を地中に沈設する。この
時オーガー装置は正回転（右回転）である。拡大翼４
は、縮小した状態にある。

【００１８】拡大翼４は左回転（逆回転）で拡径し、右
回転（正回転）では縮径する。右回転（正回転）で縮径
したときは、中空杭内に納まる。この時掘削翼ビット３
は中空杭の内径と同等の径の掘削を行う。図３は図１の
Ａ−Ａ矢視図で、拡大翼４が拡径し、刃物先端が拡大円
４７に内接する状態を示し、図４は拡大翼４が縮径し刃
物先端が縮小円４６に内接する状態を示している。

【００１９】拡大翼を拡径する時は、揺動蹴出部材５が
作動する。揺動蹴出部材５は図１、図２に示すように、
てこ状をなし、そのほぼ中央部を揺動蹴出部材支持部６
にピン支持されており、このピンを中心に揺動自在にな
っている。揺動蹴出部材５の下端は図４に示すように、
拡大翼４の刃物取付腕４２の側面を蹴り出すようになっ
ており、揺動蹴出部材５の上端はオーガー軸１１に突設
された突起１３が当たるようになっている。

【００２０】拡大翼４はオーガー軸１１の軸心から偏心
して設けられたボス４１の中心回りに回動する。オーガ
ーを右回転（正回転）すると土の抵抗によって拡大翼４
は縮径する。そして引上げて来ると、中空杭の下端に拡
大翼４が当接することによって、拡大翼４の肩部が中空
杭の端部に倣って案内されて完全に縮径する。拡大翼４
を拡径させるときは、オーガーを左回転（逆回転）する
ことによって達成される。刃物軸１は、これに外嵌する
オーガー軸１１とスプライン結合されている。オーガー
を逆転（左回転）に切替えると、刃物軸１の外面スプラ
イン（雄歯）とオーガー軸の内面スプライン（雌歯）と
は円周隙間を設けてあるので、オーガー軸はこの円周隙
間分だけ空転した後に、スプラインが接して逆向の回転
力を伝達する。

【００２１】この空転によりオーガー軸１１に突設され
ている突起１３が揺動蹴出部材５の一端部を蹴り、揺動
蹴出部材５が揺動してその他端が拡大翼４の刃物取付け
腕４２の側面を蹴り出し、拡大翼４を拡径方向に強制的
に開く。この時、揺動蹴出部材５は拡大翼４を半径で２
０〜３０ｍｍ強制的に拡径させる。従って、拡大翼４の
先端は、地山に食込み、さらに左回転を続けることによ
り地山の抵抗によって完全に拡径する。そして左回転で
ある限り拡径した状態を保つ。拡大球根の下端で拡径し
左回転させながらオーガーを引上げると、拡大翼４の刃
物取付腕の上面に取付けられた刃物チップで地層内を拡
大掘削しながら掘り上る。所定根固め拡大球根部を容易
に確実に形成することができる。

【００２２】図５は図２のＣ−Ｃ矢視図で、掘削翼ビッ
ト３を示している。刃物ビット３２、３３、３４、３５
を取付けた刃物取付腕３１は、刃物軸１に固定されてい
る。刃物ビット３２、３５は刃先円３６に内接する状態
に固定されている。図６は拡大翼４の三面図で、（ａ）
は側面図、（ｂ）は上面図、（ｃ）は正面図である。ボ
ス４１に刃物取付腕４２の根本が取付けられ、その先端
に刃物チップ４３が取付けられている。刃物取付腕４２
は、オーガースクリューと同様の螺旋形になっている。
すなわち、刃物取付腕４２はスクリューと同じ右ねじれ
の基部翼と掘削チップ刃付きの平行板部で形成されてい
る。この右ねじれ基部翼は、中空杭の沈下推進掘削のと
きオーガースクリューと同じ方向となっており、掘削土
砂の排出、移動を容易にして、掘削性能をたかめる。

【００２３】また刃物チップ４３は、超硬チップであっ
て、刃物取付腕４２の先端にオーガーの左回転の時掘削
する位置に、円周方向と、上方向に掘削するように適切
な刃物角４５、逃げ角４４を付して取付けられている。
拡大翼４は、拡大して根固め球根を上向きに掘削するの
で、硬質地盤でも容易に拡大球根を形成することがで
き、掘削性が優れ、下向き拡大全面掘削に比べて短時間
で掘削することができる利点がある。

【００２４】図７は図１の縦断面図で、そのＰ−Ｐ矢視
断面図を図８に示した。また図９、図１０は図７の分解
図である。図９は刃物軸１であって、図９のＱ−Ｑ矢視
断面図を図１１に示すように、スプラインの歯７を外径
に突出している。図１０は刃物軸１に外嵌するオーガー
軸１１であって、中空軸をなし、図１０のＲ−Ｒ矢視図
を図１４に示すように、内面にスプラインの歯１４を突
出している。そして、図７に示すように、刃物軸１にオ
ーガー軸１１が外嵌し、スプライン結合している。図８
のように刃物軸１とオーガー軸１１とがスプライン結合
したとき、歯７と１４は、円周隙間８を開けて結合して
いる。なお図９のＳ−Ｓ矢視断面図を図１２に、そのＴ
−Ｔ矢視断面図を図１３に示した。

【００２５】次に、本発明のブラシについて説明する。
本発明のブラシは、中空杭内面とソイルセメントとの付
着を良くし、根固め球根と杭の一体化を図るものであ
る。このブラシは、中空杭の下端部近傍の内面を清掃す
るもので、刃物軸に外嵌するオーガー軸の外面に設けら
れる。このブラシは、中空杭内面のソイルセメントの付
着部を繰り返しクリーニングする。

【００２６】図１５はその一例で、オーガ−軸のスクリ
ュー１２の外径に切欠を設け、この切欠部に装着する。
このブラシ６０はその基底部６１がスクリュー羽根１２
の外周部に半径方向外側から嵌脱自在に嵌め込み固定す
る。そして、ブラシワイヤを半径方向外側に延出させ
る。図１６、１７は別の例で、オーガー軸１１の外周面
にオーガー軸１１に平行なピン７２でブラシの基底板７
１の一端を結合して揺動自在とし、基底板７１の他端に
動きを制限するストッパ７３を備え、ブラシワイヤが半
径方向外側に延出している構造である。矢印７４のよう
にオーガー軸１１が回転すると、スプラインの歯がブラ
シ７０のカムを押し上げ、ピン７２を中心としてストッ
パ７３に阻止されるまで拡径方向に付勢され、中空杭の
内面に強く押し付けられ、中空杭の内面を清掃する。

【００２７】図１８、１９はさらに別の実施例を示す。
ブラシ８０はスクリュー羽根１２の下面に垂下した板８
２にブラシ基底板８１をボルト８３によって取付け、ブ
ラシワイヤを半径方向外側に突出させている。次に、本
発明のオーガー装置を用いて根固め工法の拡大部を確実
に能率よく成形する方法について、図面を参照して説明
する。図２２（ａ）〜（ｄ）はその工程を模式的に示す
工程図である。図面にしたがって次に（ａ）〜（ｄ）工
程を説明する。 （ａ）根入れ工程 中掘方式でオーガー装置１０３を用いて掘削排土しなが
ら、中空杭１００を地盤中に沈下させ、最終根入れ位置
（球根造成域）１１０に到達したら、中空杭１００を根
入れ位置１１０から球根造成域まで沈設し、正回転のま
まさらに先行掘削する。 （ｂ）拡大球根造成開始工程 拡大翼４を拡径し、セメントミルクを噴射すると共に、
逆回転させながら引き上げ掘削撹拌し、拡大球根１１２
を造成する。 （ｃ）押し下げ工程 セメントミルクを噴射しながら逆回転で、拡大翼を押し
下げ拡大球根１１２を撹拌する。 （ｄ）引き上げ撹拌工程 セメントミルクを噴射しながら逆回転で拡大翼を押し上
げ撹拌する。

【００２８】以上の根固め球根攪拌を終了したらオーガ
ー軸を正回転させ拡大翼を縮径して引き上げ、最終的に
オーガーを正回転しながら中空杭を押下げ、拡大球根１
１２と中空杭１００とを一体化させる。

【００２９】

【発明の効果】本発明によれば、拡大翼を確実に拡径さ
せることができ、拡大のまま保持することができ、根固
め拡大球根を確実に造成することができるようになっ
た。従来の土圧の抵抗による拡大翼の拡径方式では、土
で固まったダンゴ状となった拡大翼の拡径は不確実であ
ったが、本発明では強制的に拡大翼を蹴り出し、拡大翼
の刃物の先端を軸穴外周の地山に食い込ませて、拡大を
強制するので、確実である。このことはオーガー軸を左
回転させて拡大に切り替えると、オーガ装置のトルクが
増大して、地上においても確認することができる。

【００３０】また、本発明では縮径時の掘削性に優れ、
拡径を確実に実現することができ、拡径のままの軸方向
の掘削性が良好である。軸穴掘削時の掘削土砂の流動性
は極めて良好であり掘削スピードは速い。従来は掘削土
が固まったダンゴ状となるので軸穴の掘削も悪い。本発
明法では拡大翼を拡径して、球根造成域を上向きに掘削
するが、このときオーガーは掘削土砂を下方に送る作用
をなし、土砂の流動性は極めて良好で、拡大掘りの能率
が大幅に向上した。また、品質の良い球根を形成するこ
とができ、寄与するところが大きい。

【００３１】また本発明では、中空杭内面の清掃を効果
的に行うので、中空杭と根固め層との付着性が向上し、
球根と杭の完全一体化を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例のオーガー装置の掘削刃物近傍の全体を
示す側面図である。

【図２】図１を軸回りに９０度回した側面図である。

【図３】図１のＡ−Ａ矢視図で、拡大翼が拡径した状態
を示す図である。

【図４】図１のＡ−Ａ矢視図で、拡大翼が縮径した状態
を示す図である。

【図５】図２のＣ−Ｃ矢視図である。

【図６】拡大翼の三面図である。

【図７】図１の縦断面図である。

【図８】図７のＰ−Ｐ矢視断面図である。

【図９】図７の分解図である。

【図１０】図７の分解図である。

【図１１】図９のＱ−Ｑ矢視断面図である。

【図１２】図９のＳ−Ｓ矢視断面図である。

【図１３】図９のＴ−Ｔ矢視断面図である。

【図１４】図１０のＲ−Ｒ矢視図である。

【図１５】ブラシの説明図である。

【図１６】ブラシの説明図である。

【図１７】ブラシの説明図である。

【図１８】ブラシの説明図である。

【図１９】ブラシの説明図である。

【図２０】中掘工法の説明図である。

【図２１】根固め拡大球根造成の工程図である。

【符号の説明】

１ 刃物軸 ２ 直刃 ３ 掘削翼ビット ４ 拡大翼 ５ 揺動蹴出部材 ６ 揺動蹴出部材支持部 ７ スプライン（雄歯） ８ 円周隙間 １１ オーガー軸 １２ スクリュー羽根 １３ 突起 １４ スプライン（雌歯） ３１ 刃物取付翼 ３２、３３、３４、３５ 刃物ビット ３６ 刃先円 ４１ ボス ４２ 刃物取付腕 ４３ 刃物チップ ４４ 逃げ角 ４５ 刃物角 ４６ 刃先円（縮径時） ４７ 刃先円（拡径時） ６０ ブラシ ６１ ブラシ基部 ７０ ブラシ ７１ 基部板 ７２ ピン ７３ ストッパ ７４ 回転方向 ８０ ブラシ ８１ ブラシ基部板 ８２ 垂下棒 ８３ 取付金具 １００ 中空杭 １０１ 杭打ち機 １０２ 吊下マスト １０３ オーガードリル １０４ 駆動装置 １０５ 掘削刃物 １０６ 地中 １０７ オーガースクリュー １０８ 拡大球根 １１０ 根入れ位置 １１２ 拡大球根

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (71)出願人 592195126 ノザキ建工株式会社 千葉県千葉市美浜区新港223−３ (71)出願人 391033805 株式会社東京製作所 千葉県浦安市北栄４丁目12番９号 (72)発明者 沖 健 東京都千代田区内幸町２丁目２番３号 川 崎製鉄株式会社内 (72)発明者 脇屋 泰士 東京都千代田区内幸町２丁目２番３号 川 崎製鉄株式会社内

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 中掘工法を用いて地中に中空杭を沈下さ
   せ根固め球根を造成するオーガー装置において、拡大翼
   の刃物取付腕の側面を蹴り出す揺動蹴出部材を刃物軸に
   取付け、オーガー軸に該揺動蹴出部材の他端を押圧して
   揺動させる突起を突設し、刃物軸とオーガー軸とは円周
   隙間を設けたスプライン結合とし、該円周隙間はオーガ
   ー軸を逆回転した時前記突起が前記蹴出部材を強制的に
   揺動させて拡大翼の根元を蹴り出す寸法としたことを特
   徴とするオーガー装置。
2. 【請求項２】 前記刃物軸に外嵌するオーガー軸に中空
   杭の内面を清掃するブラシを装着したことを特徴とする
   請求項１記載のオーガー装置。
3. 【請求項３】 前記ブラシはその基底部が前記スクリュ
   ー羽根の外周部に半径方向外側から嵌脱自在に嵌め込み
   固定され、ブラシワイヤが半径方向外側に延出している
   ことを特徴とする請求項２記載のオーガー装置。
4. 【請求項４】 前記ブラシは前記オーガー軸の外周面に
   オーガー軸に平行なピンでブラシの基底板の一端を結合
   して揺動自在とし、基底板の他端の動きを制限するスト
   ッパを備え、ブラシワイヤが半径方向外側に延出してい
   る構造としたことを特徴とする請求項２記載のオーガー
   装置。
5. 【請求項５】 前記ブラシはスクリュー羽根の下面に垂
   下した板に基底部を取付け、ブラシワイヤを半径方向外
   側に延出させたことを特徴とする請求項２記載のオーガ
   ー装置。
6. 【請求項６】 中掘方式で中空杭を地盤中に沈下させ、
   下端杭が根固め層に到達後、拡大翼を中空杭の下端から
   根固め球根の下端まで下方に突出させ、オーガーを逆回
   転して拡大翼を拡径し、セメントミルクを注入すると共
   に拡大翼を拡径のまま根固め層を昇降させて撹拌し、拡
   大球根を造成することを特徴とする根固め方法。