(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
場所打ちコンクリート造の節付き杭を構築するべく地中に削孔した溝状の杭孔の孔壁に、拡径部を形成するための掘削装置であって、
前記杭孔内に鉛直状に立設され、軸心を中心に回転するケリーバーと、
該ケリーバーの先端に固定され、前記孔壁に向けて出没自在な拡径刃を備える拡径部掘削装置と、
該拡径部掘削装置の下端部に対して前記軸心を中心に回転自在に設置され、外周面が前記孔壁に当接し、内方が鉛直方向に貫通して排土孔をなす平面視矩形状の筒状部材よりなるスタビライザーと、を備えることを特徴とする掘削装置。
【請求項２】
請求項１に記載の掘削装置を用いた杭孔の拡径方法であって、
地中に削孔された前記杭孔における前記拡径部の形成予定位置に、前記拡径部掘削装置を配置した後、
前記拡径刃を張り出させた状態で前記拡径部掘削装置を回転し、前記孔壁を掘削して拡径部を形成することを特徴とする杭孔の拡径方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、場所打ちコンクリート造の節付き杭を構築するべく地中に削孔した、丸杭用の柱状孔や矩形杭用の杭掘削溝等の杭孔に、拡径部を形成するための掘削装置および掘削装置を用いた杭孔の拡径方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、構造物の押込力および引抜力に抵抗するべく、構造物を支持する基礎杭の杭底に拡底部を設けるとともに、杭軸部の中間部にも節部を設けた場所打ちコンクリート造の節付き杭が知られている。
【０００３】
例えば、特許文献１には、場所打ちコンクリート造の壁杭に節部を設けるべく、地盤を水平多軸掘削機にて掘削して構築した掘削溝に、拡径部を形成する方法が開示されている。具体的には、掘削溝内に、軸心を中心として回転するケリーバーと、ケリーバーの先端に取り付けられたバケットと、バケットの上方に配置されるとともにケリーバーに軸支されたスタビライザーとを備えた掘削装置を配置し、ケリーバーを介してバケットを回転させることで溝壁を掘削し、掘削溝に拡径部を形成する。
【０００４】
上記の掘削装置は、ケリーバーに軸支されたスタビライザーを溝壁に固定させた状態でバケットの回転掘削を行うことにより、バケットの軸心ずれと回転掘削時に生じる揺れを抑制するもので、杭長が短小な場合において掘削溝に精度よく拡径部を構築することが可能である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第４５２５２２８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、大深度に対応した長大な杭長を有する壁杭を構築する場合、ケリーバーの長さも長大となる。このため、バケットの回転掘削時に生じる揺れが直にケリーバーに作用すると、ケリーバーに過大な撓みが生じることとなり、ケリーバーに軸支されたスタビライザーではこの撓みを十分抑制することができない。これにより、構築しようとする拡径部の軸心位置からケリーバーとバケットの軸心が偏心しやすく、拡径部の出来形に精度の低下を招きやすい。
【０００７】
本発明は、かかる課題に鑑みなされたものであって、その主な目的は、長大な杭長を有する場所打ちコンクリート造の節付き杭を構築するべく、丸杭用の柱状孔や矩形杭用の杭掘削溝等の杭孔が大深度に構築された場合にも、杭孔に出来形精度の高い拡径部を形成することの可能な、掘削装置および掘削装置を用いた杭孔の拡径方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
かかる目的を達成するため、本発明の掘削装置は、場所打ちコンクリート造の節付き杭を構築するべく地中に削孔した溝状の杭孔の孔壁に、拡径部を形成するための掘削装置であって、前記杭孔内に鉛直状に立設され、軸心を中心に回転するケリーバーと、該ケリーバーの先端に固定され、前記孔壁に向けて出没自在な拡径刃を備える拡径部掘削装置と、該拡径部掘削装置の下端部に対して前記軸心を中心に回転自在に設置され、外周面が前記孔壁に当接し、内方が鉛直方向に貫通して排土孔をなす平面視矩形状の筒状部材よりなるスタビライザーと、を備えることを特徴とする。
【０００９】
上述する本発明の掘削装置によれば、拡径部掘削装置の下端部にスタビライザーが設置されているため、拡径部掘削装置の回転掘削時に生じる揺れを、スタビライザーにて直接的に抑制できる。これにより、ケリーバーに作用する揺れが小さくなるから、大深度に構築された杭孔に拡径部を形成するべく、掘削装置に長尺なケリーバーを採用した場合にも、ケリーバーに過大な撓みを生じることがない。したがって、掘削装置による掘削作業時において、構築しようとする拡径部の軸心位置からケリーバー及び拡径部掘削装置の軸心が大きく偏心することはなく、精度よく孔壁を掘削することが可能となる。
【００１０】
また、拡径部掘削装置にて孔壁を掘削する際に生じる掘削土砂が、スムーズに排土孔を通過できるため、掘削土砂により掘削作業が阻害されることなく、効率よく孔壁を掘削して拡径部を形成することが可能となる。
【００１１】
本発明の杭孔の拡径方法は、地中に削孔された前記杭孔における前記拡径部の形成予定位置に、前記拡径部掘削装置を配置した後、前記拡径刃を張り出させた状態で前記拡径部掘削装置を回転し、前記孔壁を掘削して拡径部を形成することを特徴とする。
【００１２】
本発明の杭孔の拡径方法によれば、上記の拡径部掘削装置の下端部にスタビライザーを設置した掘削装置を用いることで、孔壁に高い出来形精度を確保した拡径部を形成でき、これにより、杭孔に構築された場所打ちコンクリート造の節付き杭に、高い支持力性能を発揮させることが可能となる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、長大な杭長を有する場所打ちコンクリート造の節付き杭を構築する場合にも、孔壁の掘削作業時に生じる拡径部掘削装置の揺れを、拡径部掘削装置の下端部に設置したスタビライザーにて効率よく抑制し、杭孔に高い出来形精度の節部を構築することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明における掘削装置にて杭孔に拡径部を掘削する状態を示す図である。
【図２】本発明における掘削装置を杭孔内で移動させる状態を示す図である。
【図３】本発明における杭孔の平面視を示す図である。
【図４】本発明における掘削装置にて杭孔に拡径部を形成した状態を示す図である。
【図５】本発明における掘削装置にて拡底部を掘削する状態を示す図である
【図６】本発明におけるスタビライザーの他の事例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本発明の掘削装置および杭孔の拡径方法は、場所打ちコンクリート造の節付き杭を構築するべく地中に削孔した杭孔に、拡径部を形成するために用いる装置およびその方法であり、杭孔は丸杭用の柱状孔や矩形杭用の杭掘削溝等、いずれの断面を有するものであってもよい。本実施の形態では、矩形杭に節部を設けて節付き杭とするべく、杭掘削溝よりなる杭孔の孔壁をなす溝壁を掘削して拡径部を形成する場合を例にとり、以下に詳述する。
【００１６】
地盤中に削孔された杭掘削溝１０に挿入された掘削装置１は、図１で示すように、鉛直状に立設されたケリーバー２と、ケリーバー２の先端部に設置された拡径部掘削装置３と、拡径部掘削装置３の下端部に設置されたスタビライザー４を備えている。
【００１７】
ケリーバー２は棒状部材よりなり、図１で示すように、軸心Ｃ１を中心として回転自在な状態で、基端部が図示しない走行体のアームに設置され、走行体より作用される回転力を拡径部掘削装置３に伝達する。
【００１８】
拡径部掘削装置３は、図１で示すように、ケリーバー２の軸心Ｃ１と同軸上に軸心を有する円筒体よりなるバケット３１と、バケット３１の外周面に等間隔で設けられた複数の開口３６を覆うように配置される複数の拡径翼３２とを備え、拡径翼３２は、バケット３１の外周面に沿うよう湾曲状に成形された板状部材よりなる。拡径翼３２の一方の側端縁および下端縁部には溝壁を掘削するための拡径翼３２１が設けられ、他方の側端縁が、ヒンジ３３を介してバケット３１の開口３６の縁部に連結されている。
【００１９】
また、拡径翼３２の裏面には、バケット３１の内方に収納された油圧ジャッキ３４の一端が接合されており、複数の拡径翼３２はそれぞれ、油圧ジャッキ３４の伸縮によりヒンジ３３を回動軸として回動する構成となっている。つまり、油圧ジャッキ３４を収縮すると、図２で示すように、拡径翼３２はバケット３１の開口３６を覆うようにしてバケット３１に収納される状態となる。
【００２０】
一方で、油圧ジャッキ３４を伸長すると、図１で示すように、拡径翼３２は掘削刃３２１が溝壁に向かって突出し、バケット３１より外方に張り出す状態となる。拡径部掘削装置３は、これら拡径翼３２をバケット３１より外方に張り出した状態で、バケット３１の軸心を中心として回転しながら杭掘削溝１０の溝壁を掘削し、所望の深度位置に拡径部１１を形成する。したがって、掘削刃３２１が備えられている側の拡径翼３２の側端部形状は、形成予定の拡径部１１の外形形状と合致する形状に成形されている。
【００２１】
また、バケット３１の下端部には、突起部３５がバケット３１の軸心、つまりケリーバー２の軸心Ｃ１と同軸上に設置されており、図５で示すように、杭掘削溝１０の溝底近傍に拡底部１２を掘削する際に、溝底地盤に貫入される。このように突起部３５は、バケット３１の軸心位置が構築予定の拡底部１２の軸心から偏心することのないよう、スパイクとして機能するものであるが、本実施の形態では、以下に述べるスタビライザー４を連結するための連結部としての機能も有する。
【００２２】
スタビライザー４は、図３（ａ）の平面図で示すように、杭掘削溝１０の溝壁に外周面が当接する平面視矩形状の筒状部材よりなり、複数の補強リブ４２が放射状に備えられた内空部は、鉛直方向に貫通する排土孔４１となっている。また、補強リブ４２の上部には、図１で示すように、スイベルジョイント４３が設置されており、スタビライザー４は、スイベルジョイント４３を介してバケット３１の突起部３５に連結されている。なお、バケット３１の突起部３５とスタビライザー４との連結手段は、必ずしもスイベルジョイント４３に限定されるものではなく、相対回転自在に連結可能であれば、例えばベアリング機構を採用する等、いずれの手段を介して連結してもよい。
【００２３】
このようにスタビライザー４は、拡径部掘削装置３の下端部に直接設置された状態で外周面が杭掘削溝１０の溝壁に当接されるため、溝壁の回転掘削時に生じる拡径部掘削装置３の揺れを効率よく抑制し、拡径部掘削装置３からケリーバー２に作用する揺れを小さくすることができる。
【００２４】
これにより、杭掘削溝１０が大深度に構築されることに伴い、掘削装置１に長尺なケリーバー２を採用する場合にも、ケリーバー２に過大な撓みを生じることがない。したがって、掘削作業時において、構築しようとする拡径部１１の軸心位置からケリーバー２及び拡径部掘削装置３の軸心Ｃ１が大きく偏心することはなく、精度よく溝壁を掘削することが可能となる。
【００２５】
ところで、本実施の形態では図１で示すように、掘削装置１のケリーバー２に伸縮式スタビライザー６を配置している。伸縮式スタビライザー６は、図３（ｂ）の平面図で示すように、杭掘削溝１０の溝幅より小さく形成された平面視矩形状の本体部６１と、本体部６１の溝壁と対向する両側面にそれぞれ配置された当接部材６３を備えており、本体部６１にはケリーバー２が回転自在な状態で貫通されている。
【００２６】
当接部材６３はその裏面に本体部６１に収納された油圧ジャッキ６２の一端が接続されており、油圧ジャッキ６２を収縮すると、当接部材６３は本体部６１の側面近傍に収納される。一方で、油圧ジャッキ６２を伸長すると、当接部材６３は杭掘削溝１０の溝壁に当接された状態となり、ケリーバー２の軸心Ｃ１を杭掘削溝１０の中心線Ｃ２上に維持しつつ、ケリーバー２に生じた揺れを抑制する。
【００２７】
したがって、拡径部掘削装置３に生じる揺れをスタビライザー４にて抑制しきれなかった場合にも、ケリーバー２に作用した揺れを伸縮式スタビライザー６にて抑制するため、ケリーバー２の撓みや構築しようとする拡径部１１の軸心位置に対するケリーバー２及び拡径部掘削装置３の偏心を、効率よく抑制することが可能となる。
【００２８】
次に、上述する掘削装置１を利用した杭掘削溝１０の拡径方法を以下に示す。
なお、本実施の形態では、場所打ちコンクリート造の矩形杭を構築するにあたり、掘削装置１に伸縮式スタビライザー６を備えた場合を事例に挙げ、以下に詳述する。
【００２９】
まず、図２で示すように、拡径部掘削装置３の拡径翼３２をバケット３１に収納するとともに、伸縮式スタビライザー６の当接部材６３を本体部６１側に収納した状態で、掘削装置１を杭掘削溝１０に挿入する。なお、掘削装置１の移動中もスタビライザー４は常時溝壁に当接している。
【００３０】
次に、拡径部掘削装置３が拡径部１１の形成予定位置に到達したところで、挿入作業を停止し、伸縮式スタビライザー６の当接部材６３を溝壁に当接させるとともに、拡径部掘削装置３の拡径翼３２を溝壁に向けて張り出させる。
【００３１】
そして、ケリーバー２を介して拡径部掘削装置３を回転させ、図１で示すように、杭掘削溝１０の溝壁を拡径翼３２の掘削刃３２１にて回転掘削する。このとき、掘削により生じた掘削土砂５は、スタビライザー４の排土孔４１を貫通し、溝底に沈降する。
【００３２】
なお、拡径部１１を杭掘削溝１０の長手方向に延在する溝状に形成したい場合には、杭掘削溝１０の溝口近傍に、図１で示すような、掘削装置１を水平移動させるための移動装置７を装備するとよい。移動装置７は、いずれの装置を採用してもよいが、本実施の形態では、杭掘削溝１０の溝口に沿って地表面上に配置される一対のレール７１と、レール７１上を走行する車輪７２１およびケリーバー２を回転自在な状態で支持する把持部７２２を備えたケリーバー支持部材７２と、を備えている。
【００３３】
これら移動装置７にて、掘削装置１を水平移動させつつ、拡径部掘削装置３にて杭掘削溝１０の溝壁を掘削すると、図４で示すような、杭掘削溝１０の長手方向に延在する溝状の拡径部１１を形成できる。このような掘削装置１の水平移動中も、伸縮式スタビライザー６の当接部材６３およびスタビライザー４の外周面は、溝壁に当接している。
【００３４】
上述する手順にて杭掘削溝１０に拡径部１１を形成した後、ケリーバー２による拡径部掘削装置３の回転を停止し、拡径部掘削装置３の拡径翼３２を収納するとともに、伸縮式スタビライザー６の当接部材６３を収納する。そして、杭掘削溝１０にさらに拡径部１１を形成する場合には、掘削装置１の拡径部掘削装置３が、次に構築しようとする拡径部１１の形成予定位置に到達するよう移動させた上で、上記の手順を繰り返し行えばよい。
【００３５】
また、図５で示すように、杭掘削溝１０の底部に拡底部１２を構築する場合には、掘削装置１を杭掘削溝１０から一旦抜き取り、スタビライザー４を撤去して突出部３５を露出させた状態で、再度杭掘削溝１０に挿入する。そして、拡径部掘削装置３が孔底に到達したところで突出部３５を杭底地盤に貫入し、拡径部掘削装置３を安定させた状態で、ケリーバー２を介して拡径部掘削装置３を回転させ、杭底近傍の溝壁を掘削し拡底部１２を形成する。
【００３６】
上記の方法にて溝壁に拡径部１１および拡底部１２が形成された杭掘削溝１０には、必要に応じて鉄筋籠が挿入された上でコンクリートが打設され、節部を備えた場所打ちコンクリート造の矩形杭が構築される。
【００３７】
上述する杭掘削溝１０の拡径方法によれば、拡径部掘削装置３の下端部にスタビライザー２を設置した掘削装置１を用いることで、大深度に構築された杭掘削溝１０に拡径部１１を形成する場合にも、高い出来形精度を確保した拡径部１１を形成することができるため、構築後の矩形杭に高い支持性能を期待できる。また、規定の出来高精度が得られずに再掘削となるような事態を回避でき、掘削工程の遅延を招くこともない。
【００３８】
なお、本発明の掘削装置１および杭孔の拡径方法は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、種々の変更が可能であることはいうまでもない。
【００３９】
例えば、本実施の形態では、矩形杭を構築するための杭掘削溝１０に拡径部１１を形成する場合を事例としたため、スタビライザー４を平面視矩形上に形成したが、必ずしもこれに限定されるものではない。
【００４０】
丸杭に節部を設けて節付き杭を構築する場合には、図６で示すように、スタビライザー４の平面視形状を円形に形成し、外周面を平面視円形状をなす柱状孔１３の孔壁に当接させるとよい。
【符号の説明】
【００４１】
１        掘削装置
２        ケリーバー
３        拡径部掘削装置
３１      バケット
３２      拡径翼
３２１    掘削刃
３３      ヒンジ
３４      油圧ジャッキ
３５      突出部
４        スタビライザー
４１      排土孔
４２      補強リブ
４３      スイベルジョイント
５        掘削土砂
６        伸縮式スタビライザー
６１      本体部
６２      当接部材
６３      油圧ジャッキ
７        移動装置
７１      レール
７２      ケリーバー支持部材
７２１    車輪
７２２    把持部
１０      杭掘削溝（杭孔）
１１      拡径部
１２      拡底部
１３      柱状孔
【図１】
0006638363.tif 000002
【図２】
0006638363.tif 000003
【図３】
0006638363.tif 000004
【図４】
0006638363.tif 000005
【図５】
0006638363.tif 000006
【図６】
0006638363.tif 000007