(57)【要約】  【課題】貫入初期段階での砂杭打設位置のずれをなくし、中空管の引き抜きが容易で、高品質、かつ強固な締め固め砂杭をスムーズに施工することができる低振動、低騒音型の砂杭造成工法及び砂杭造成機を提供する。  【解決手段】下向き円錐形の外周面７と、下方から上方に向かって昇るようにして外周面７上に設けられた螺旋歯５と、下端より下側に突出して設けられた掘削歯３とを有する中空の掘削ヘッド２を、砂杭造成用中空管１の下端に一体回転可能に取り付け、掘削ヘッド２の回転で掘削歯３により土砂を掘削し、該土砂の少なくとも一部を螺旋歯５により外周面７上部に向かって順次送り、該送られて来た土砂を外周面７により造成中の掘削孔４の孔壁４ａに向けて押し付け、該掘削孔４の孔壁４ａを強固に締め固めて行く。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
下向き円錐形の外周面と、下方から上方に向かって昇るようにして前記外周面上に設けられた螺旋歯と、下端より下側に突出して設けられた掘削歯とを有する中空の掘削ヘッドを、砂杭造成用中空管の下端に一体回転可能に取り付けて砂杭を造成する工法であって、前記掘削ヘッドの回転で前記掘削歯により土砂を掘削する工程と、該土砂の少なくとも一部を前記螺旋歯により前記外周面上部に向かって順次送る工程と、該送られて来た土砂を前記外周面により造成中の掘削孔の孔壁に向けて押し付けて該掘削孔の孔壁を強固に締め固めていく工程とを備えることを特徴とする砂杭造成工法。
【請求項２】
下向き円錐形の外周面と、下方から上方に向かって昇るようにして前記外周面上に設けられた螺旋歯と、下端より下側に突出して設けられた掘削歯とを有する中空の掘削ヘッドを、砂杭造成用中空管の下端に一体回転可能に取り付けてなり、前記螺旋歯の形状は、前記掘削歯により掘削された土砂の少なくとも一部を前記掘削ヘッドの外周面上部に向かって順次送るように形成され、前記掘削ヘッドの外周面上部は、前記螺旋歯で送られて来る土砂を造成中の掘削孔の孔壁側に向けて徐々に押し付けて行くように構成されていることを特徴とする砂杭造成機。
【請求項３】
上記下向き円錐形の外周面に取り付けられた螺旋歯の外径の寸法を、上端から下端にわたってほぼ同じ寸法で形成した請求項２記載の砂杭造成機。
【請求項４】
上記螺旋歯を複数条設け、かつ、各螺旋歯の下側始端に上記掘削歯をそれぞれ設けた請求項２または３記載の砂杭造成機。
【請求項５】
上記掘削ヘッドが、上記中空管に対して着脱可能に取り付けられた請求項２，３または４記載の砂杭造成機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、軟弱地盤に砂杭造成する砂杭造成工法及び砂杭造成機に関するものであり、特に、バイブローハンマー(起振機)を使用しないで砂杭を造成することが可能で、かつ、強固に締め固められた砂杭を造成する低振動、低騒音型の砂杭造成工法及び砂杭造成機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
本出願人は、先に特開２００１−３２２５６号公報(特許文献１)で、中空管の軟弱地盤への貫入方法として、起振機を使用せず、油圧ロータリードライブにより中空管をその円周方向に回転させることによって、低振動・低騒音で砂杭を造成する工法（EGG工法）を提案した。
【０００３】
この工法は、中空管の下端に偏心して取り付けた空転自在の成型ローラを備え、中空管貫入時に、該ローラによって掘削孔径を中空管径よりも大きく開削して、砂杭を造成するものである。
【特許文献１】特開２００１−３２２５６号公報。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１記載の発明は、重量物である該ローラと該ローラ先端の掘削ビットが中空管の軸心に対し傾斜して取り付けられているため、中空管がその円周方向に回転すると、その下方では味噌摺り運動（小旋回運動）をする。したがって、中空管の貫入初期段階では、キャッチホーク等により支持しなければ、砂杭の造成位置が定まり難い等の問題がある。
【０００５】
そこで、貫入初期段階での砂杭打設位置のずれをなくし、中空管の引き抜きが容易で、高品質、かつ強固な締め固め砂杭をスムーズに施工することができる低振動、低騒音型の砂杭造成工法及び砂杭造成機を提供するために解決すべき技術的課題が生じてくるのであり、本発明はこの課題を解決することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は上記目的を達成するために提案されたものであり、請求項１記載の発明は、下向き円錐形の外周面と、下方から上方に向かって昇るようにして前記外周面上に設けられた螺旋歯と、下端より下側に突出して設けられた掘削歯とを有する中空の掘削ヘッドを、砂杭造成用中空管の下端に一体回転可能に取り付けて砂杭を造成する工法であって、前記掘削ヘッドの回転で前記掘削歯により土砂を掘削する工程と、該土砂の少なくとも一部を前記螺旋歯により前記外周面上部に向かって順次送る工程と、該送られて来た土砂を前記外周面により造成中の掘削孔の孔壁に向けて押し付けて該掘削孔の孔壁を強固に締め固めていく工程とを備える砂杭造成工法を提供する。
【０００７】
この工法によれば、砂杭造成用中空管と一体に掘削ヘッドが回転し、その位置で掘削歯が土砂の掘削を開始するので、中空管の貫入初期段階での砂杭打設位置のずれが生じない。掘削開始後は、掘削歯により掘削された土砂の少なくとも一部が、螺旋歯により掘削ヘッドの外周面上部に向かって順次送られるが、この上部では下向き円錐形形状により、外周面と孔壁との幅が順に狭くなるので、集められた土砂は、造成中の掘削孔の孔壁に向けて押し付けられ、該掘削孔の孔壁が強固に締め固められる。
【０００８】
請求項２記載の発明は、下向き円錐形の外周面と、下方から上方に向かって昇るようにして前記外周面上に設けられた螺旋歯と、下端より下側に突出して設けられた掘削歯とを有する中空の掘削ヘッドを、砂杭造成用中空管の下端に一体回転可能に取り付けてなり、前記螺旋歯の形状は、前記掘削歯により掘削された土砂の少なくとも一部を前記掘削ヘッドの外周面上部に向かって順次送るように形成され、前記掘削ヘッドの外周面上部は、前記螺旋歯で送られて来る土砂を造成中の掘削孔の孔壁側に向けて徐々に押し付けて行くように構成されている砂杭造成機を提供する。
【０００９】
この構成によれば、砂杭造成用中空管と一体に掘削ヘッドが回転し、その位置で掘削歯が土砂の掘削を開始するので、中空管の貫入初期段階での砂杭打設位置のずれが生じることがない。掘削開始後は、掘削歯により掘削された土砂の少なくとも一部は、螺旋歯により掘削ヘッドの外周面上部に向かって順次送られ、また、外周面上部に送られて来た土砂は造成中の掘削孔の孔壁に向けて順次押し付けられ、掘削孔の孔壁が強固に締め固められる。
【００１０】
請求項３記載の発明は、上記下向き円錐形の外周面に取り付けられた螺旋歯の外径の寸法を、上端から下端にわたってほぼ同じ寸法で形成した請求項２記載の砂杭造成機を提供する。
【００１１】
この構成によれば、下向き円錐形の外周面（傾斜面）に取り付けられた螺旋歯の外径の寸法を、上端から下端にわたってほぼ同じ寸法で形成したので、螺旋歯により上から下までほぼ同じ内径の孔を掘ることができる。また、下端位置から上端位置になるに従って螺旋歯の高さが徐々に低くなり、これに伴って上端位置側に送られる土砂も掘削孔の孔壁に徐々に押し付けられ、掘削孔の孔壁が強固に締め固められる。
【００１２】
請求項４記載の発明は、上記螺旋歯を複数条設け、かつ、各螺旋歯の下側始端に上記掘削歯をそれぞれ設けた請求項２または３記載の砂杭造成機を提供する。
【００１３】
この構成によれば、複数の螺旋歯で土砂を分散して上端側に送るので、螺旋歯に加わる負荷が小さくなり、螺旋歯の疲労も少なくなる。
【００１４】
請求項５記載の発明は、上記掘削ヘッドが、上記中空管に対して着脱可能に設けた請求項２，３または４記載の砂杭造成機を提供する。
【００１５】
この構成によれば、掘削ヘッドを、土質等、掘削環境に応じたものと簡単に交換して使用することができる。
【発明の効果】
【００１６】
請求項１記載の発明は、砂杭造成用中空管と一体に掘削ヘッドが回転し、その位置で掘削歯が土砂の掘削を開始するので、中空管の貫入初期段階での砂杭打設位置ずれを起こすことなく、精度良く掘削することができる。掘削開始後は、掘削歯により掘削された土砂の少なくとも一部が、螺旋歯により掘削ヘッドの外周面上部に向かって順次送られる。
【００１７】
この場合、掘削ヘッドの外周面上部は下向き円錐形も形成されていることにより、外周面と孔壁との間の幅寸法が順に狭くなるので、集められた土砂は、造成中の掘削孔の孔壁に向けて押し付けられ、該掘削孔の孔壁が強固に締め固められる。これにより、中空管の引き抜きが容易で、高品質、かつ強固な締め固め砂杭をスムーズに施工することができる。また、掘削ヘッドを回転するだけで掘削を行うことができ、起振機を使用しないので、低振動、低騒音化が促進されて、効率的な施工が容易に実施可能になる。
【００１８】
請求項２記載の発明の砂杭造成機を使用して掘削した場合は、砂杭造成用中空管と一体に掘削ヘッドが回転し、その位置で掘削歯が土砂の掘削を開始するので、中空管の貫入初期段階での砂杭打設位置ずれを起こすことなく、キャッチホーク等を使用せずに精度良く掘削することができる。掘削開始後は、掘削歯により掘削された土砂の少なくとも一部が、螺旋歯により掘削ヘッドの外周面上部に向かって順次送られるが、この上部では下向き円錐形形状により、外周面と孔壁との幅が順に狭くなるので、集められた土砂は造成中の掘削孔の孔壁に向けて押し付けられて、該掘削孔の孔壁が強固に締め固められる。
【００１９】
これにより、中空管の引き抜きが容易で、高品質、かつ強固な締め固め砂杭をスムーズに施工することができる。また、掘削ヘッドの構成がシンプルであり、該掘削ヘッドを回転するだけで掘削と同時に、孔壁面の締め固めを行うことができるので、低振動、低騒音のもと高効率な施工が可能になる。
【００２０】
請求項３記載の発明は、下向き円錐形部材の傾斜面に取り付けた螺旋歯により、掘削孔の上から下までほぼ同じ内径の孔を掘ることができ、また下端位置から上端位置になるに従って螺旋歯の高さが徐々に低くなり、これに伴って上端位置側に送られる土砂も、掘削孔の孔壁に徐々に押し付けられ、掘削孔の孔壁が強固に締め固められるので、請求項２記載の発明の効果に加えて、さらに該掘削孔の孔壁を強固に締め固めることができる。
【００２１】
請求項４記載の発明は、複数の螺旋歯で土砂を分散して上端側に送り、螺旋歯に加わる負荷を小さくしているので、請求項２または３記載の効果に加えて、螺旋歯の疲労を少なくし、螺旋歯の寿命の向上が図れる。
【００２２】
請求項５記載の発明は、土質等、掘削環境に応じて掘削ヘッドを簡単に交換して使用することができるので、請求項２，３または４記載の効果に加えて、さらに高品質、かつ強固な締め固め砂杭をスムーズに施工することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
貫入初期段階での砂杭打設位置のずれをなくし、中空管の引き抜きが容易で、高品質、かつ強固な締め固めを図るという目的を達成するために、下向き円錐形の外周面と、下方から上方に向かって昇るようにして前記外周面上に設けられた螺旋歯と、下端より下側に突出して設けられた掘削歯とを有する中空の掘削ヘッドを、砂杭造成用中空管の下端に一体回転可能に取り付け、前記掘削ヘッドの回転で前記掘削歯により土砂を掘削し、該土砂の少なくとも一部を前記螺旋歯により前記外周面上部に向かって順次送り、該送られて来た土砂を前記外周面により造成中の掘削孔の孔壁に向けて押し付け、該掘削孔の孔壁を強固に締め固めることができる砂杭造成工法及び砂杭造成機を提供する。
【００２４】
以下、本発明の実施形態を、図面に基づいて説明する。
図１は、本発明の砂杭造成工法の一例を示す概念図である。図１において、この砂杭造成工法の概略を説明すると、砂杭造成用中空管１の下端部には掘削ヘッド２を一体回転可能に取り付け、上方には駆動モータ（図示せず）を設置している。砂杭造成用中空管１は、駆動モータの駆動で、掘削ヘッド２と共にその円周方向に回転され、この回転により掘削ヘッド２の下端に設けている掘削歯３が孔４（以下、「掘削孔４」という）を掘削する。
【００２５】
掘削歯３で掘削された土砂は、掘削ヘッド２の下向き円錐形をしている外周面（傾斜面）７に設けている螺旋歯５で徐々に上方に送られ、その外周面７の上方で掘削孔４の孔壁４ａに押し付けられ、この土砂で孔壁４ａの表面を強固に締め固めるようになっている。これにより、掘削孔４が狭窄状態になることもなく、砂杭造成用中空管１の引き抜きが容易で、高品質、かつ強固な締め固め砂杭をスムーズに施工することができる。また、バイブロハンマーが不要であり、掘削ヘッド２を回転するだけなので、低振動、低騒音での施工が可能になる。
【００２６】
図２乃至図４は砂杭造成工法で使用している砂杭造成機における掘削ヘッド２の細部構造を示す。図２は掘削ヘッド２の側面図、図３は掘削ヘッド２の底面図、図４は掘削ヘッド２の一部を破断して内部構造を示す側面図である。
【００２７】
砂杭造成用中空管１と一体に回転する掘削ヘッド２は、図４に示すように、中空の管状体である。掘削ヘッド２の上部には連結部６を設けており、この連結部６を砂杭造成用中空管１の下端部に着脱自在に取り付け、内部の中空路が砂杭造成用中空管１の内部の中空路と連通した状態で連設される。これにより、砂杭造成用中空管１の内部を通って送られて来る砂杭用のパイル材が、掘削ヘッド２の下部より掘削孔４内に供給されるようになっている。
【００２８】
図２及び図４に示すように、掘削ヘッド２の外周には、下向き円錐形、すなわち下方から上方に行くに従って、外径が徐々に大きくなる外周面７を設け、この外周面７上に下端から上端に向かって昇る螺旋状の歯５（以下、「螺旋歯５」という）を２条設けている。図３に示すように、掘削ヘッド２の下端側外周の傾斜面に取り付けた各螺旋歯５の始端は、円周方向において約１８０度ずらし、また各螺旋歯５の下側始端に、各々２つの掘削歯３，３を正回転方向下方に傾斜させて設けている。
【００２９】
同じく、図２及び図４に示すように、螺旋歯５の外径の寸法は、下端から上端まで全てほぼ同じである。よって、外周面７から螺旋歯５の刃先までの距離は、下端から上端側に進むに従い、外周面７が円錐形になっている分だけ徐々に小さくなる。
【００３０】
次に、この掘削ヘッド２の作用を説明する。砂杭造成用中空管１と一体に掘削ヘッド２が地面に押し付けられて正回転されると、掘削歯３で掘削され、掘削孔４が作られて行く。掘削歯３で掘削された土砂のほとんどは、螺旋歯５で下方から上方に順次送られる。
【００３１】
掘削ヘッド２が掘削孔４内にほぼ入った位になると、掘削孔４の上部は掘削ヘッド２で閉じられ、螺旋歯５で下方から上方に送られて来る土砂は、行き場が無くなる。そのため、行き場が無くなった土砂は、外周面７の上方部７aにて造成中の掘削孔４の孔壁４ａに向かって押し付けられ、この押し付けられる土砂で孔壁４ａを締め固める。
【００３２】
しかも、外周面７の傾斜により、孔壁４ａに向かう力は徐々に強められ、最終的に相当強固なものとなる。なお、螺旋歯５は（Ａ），（Ｂ）の２条設けられているので、上方に送られる土砂は２つの螺旋歯５にそれぞれ分散され、各螺旋歯５にかかる負荷を少なくする。また、螺旋歯５を１条設けたものに比べて、締め固めの効率が向上する。
【００３３】
掘削が終わったら、掘削ヘッド２の下側より供給されるパイル材を掘削孔４内に残して、砂杭造成用中空管１を掘削ヘッド２と共に引き抜く。この引き抜きでは、掘削孔４の孔壁４ａは既に強固に締め固められているので、掘削孔４の孔壁４ａが崩れて狭窄状態になることもなく、砂杭を施工しながら容易に引き抜くことができる。
【００３４】
而して、中空管１の引き抜きと打ち戻し（再貫入）を繰り返して、中空管１を段階的に引き上げながら造成していくことによって、所定の径サイズに拡径された締固め砂杭を効率よく連続造成することができる。
【００３５】
実施例では、螺旋歯５を２条設けたが、必要により、１条または３条以上設けることができる。
【００３６】
尚、本発明は、本発明の精神を逸脱しない限り種々の改変を為すことができ、そして、本発明が該改変されたものに及ぶことは当然である。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明の砂杭造成工法の一例を示す概念図。
【図２】本発明の砂杭造成工法に使用する砂杭造成機における掘削ヘッドの側面図。
【図３】同上掘削ヘッドの底面図。
【図４】同上掘削ヘッドの一部を破断して内部構造を示す側面図。
【符号の説明】
【００３８】
１    砂杭造成用中空管
２    掘削ヘッド
３    掘削歯
４    掘削孔
４ａ  孔壁
５    螺旋歯
６    連結部
７    外周面
【図１】
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【図２】
2006265888.tif 000004
【図３】
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【図４】
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