(57)【要約】【課題】本発明はコンクリート杭１１等の杭孔５掘削に際し、掘削排土（残土）を地面１２に排出することなく、杭孔壁７に圧密して迅速容易に掘削し、かつ残土処理のない杭孔５の掘削装置を得ることを目的とする。【解決手段】ドラム形鋼管１の上下端板２，２’に中心線ｃに沿う回動軸管３を開口し、上記下端板２’の開口部に着脱自在に垂設回動軸管３’を設け、該垂設回動軸管３’に巻回された２重螺旋４，４’の下端に杭孔掘削刃６を設け、下端板２’と少なくとも一方の螺旋４との間に上記垂設回動軸管３’から掘削孔壁７に至る掘削物巴形誘導羽根８を上記下端板２’の下面に設けてなるものである。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
中心線の回りに回動するドラム形鋼管の下端板の中心部に杭底掘削刃を設け、
上記下端板の下面に中心部から掘削孔壁に至る掘削物誘導羽根を上記下端板の下面に設けてなる杭孔掘削装置。
【請求項２】
上記ドラム形鋼管の上下端板を有し、杭底掘削刃が上記下端板に設けた垂設回動軸管に巻回わされた重螺旋の下端に設けられ、上記誘導羽根が巴形である請求項１記載の杭孔掘削装置。
【請求項３】
巴形が渦巻形であり上記螺旋の上端が上記巴形誘導羽根の被誘導側基部に向って配置されてなる請求項２記載の杭孔掘削装置。
【請求項４】
上記巴形誘導羽根に巴形誘導溝を形成した請求項２又は３記載の杭孔掘削装置。
【請求項５】
ドラム形鋼管の上下端板の外径が該鋼管の外径より若干大で該鋼管の外周に上記中心線と平行な突条を対称位置に形成した請求項２〜３のいずれかに記載の杭孔掘削装置。
【請求項６】
上記巴形誘導羽根の巴形誘導面に複数の押遣小突起を設けた請求項２〜４のいずれかに記載の杭孔掘削装置。
【請求項７】
ドラム形鋼管、その駆動回動軸管、巴形誘導羽根及び又は重螺旋が着脱自在である請求項１〜５のいずれかに記載の杭孔掘削装置。
【請求項８】
上記下端板の外径と上記重螺旋又は上記掘削刃の外周径との間及び、上記下端板の下面と上記重螺旋の上端との間に連通空間を介在させた請求項２〜３のいずれかに記載の杭孔掘削装置。
【請求項９】
鋼管を自重及び動力による下方に押圧することを特徴とする杭孔掘削方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は杭孔掘削に際し、掘削物例えば掘削土砂等を孔外（地面）に排出することなく掘削孔壁に圧密する技術に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、杭孔等の基礎杭打設孔の掘削工において、掘削物を孔壁に圧密し孔壁面を強化すると共に掘削物（土砂等）を無排土とする工法が開発された（例えば特許文献１，２）。
【０００３】
しかしながら回転軸管の下端部に２重螺旋を設け、該螺旋の下端に掘削刃を設け、その上部に撹拌刃を適宜数設け、その上部円筒形ケーシング側面に逆円錐形傾斜面を形成し、その上部にエキセントリク突出部（緩急圧土曲面）を交互位置に設け、上記逆円錐形傾斜面及びエキセントリク突出部で掘削土砂を孔壁面に圧密する方法であったため孔壁との摩擦抵抗が強大で容易ではなかったし、掘削深度が充分でないという欠陥があった。
【０００４】
【特許文献１】
特開平６−１０１３９０号公報
【特許文献２】
特開平１１−１１７６５１号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は地盤、軟弱地盤等において掘削土（残土）を地上に排出することなく孔壁に圧密し、かつ杭孔を摩擦抵抗少なく迅速容易に掘削推進することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため本発明は
第１に中心線の回りに回動するドラム形鋼管の下端板の中心部に杭底掘削刃を設け、上記下端板の下面に中心部から掘削孔壁に至る掘削物誘導羽根を上記下端板の下面に設けてなる杭孔掘削装置、
第２に上記ドラム形鋼管の上下端板を有し、杭底掘削刃が上記下端板に設けた垂設回動軸管に巻回わされた重螺旋の下端に設けられ、上記誘導羽根が巴形である上記第１発明記載の杭孔掘削装置、
第３に巴形が渦巻形であり上記螺旋の上端が上記巴形誘導羽根の被誘導側基部に向って配置されてなる上記第２発明記載の杭孔掘削装置、
第４に上記巴形誘導羽根に巴形誘導溝を形成した上記第２又は第３発明記載の杭孔掘削装置、
第５にドラム形鋼管の上下端板の外径が該鋼管の外径より若干大で該鋼管の外周に上記中心線と平行な突条を対称位置に形成した上記第２〜第３発明のいずれかに記載の杭孔掘削装置、
第６に上記巴形誘導羽根の巴形誘導面に複数の押遣小突起を設けた上記第２〜第４発明のいずれかに記載の杭孔掘削装置、
第７にドラム形鋼管、その駆動回動軸管、巴形誘導羽根及び又は重螺旋が着脱自在である上記第１〜第５発明のいずれかに記載の杭孔掘削装置、
第８に上記下端板の外径と上記重螺旋又は上記掘削刃の外周径との間及び、上記下端板の下面と上記重螺旋の上端との間に連通空間を介在させた上記第２〜第３発明のいずれかに記載の杭孔掘削装置、
第９に鋼管を自重及び動力による下方に押圧することを特徴とする杭孔掘削方法、
によって構成される。
【０００７】
【発明の実施の形態】
地面１２に図１４にクローラＡによって設立した櫓Ｂに垂直方向リーダ１３が設けられ（図１３（イ）図）、該リーダ１３に係合金具１４を介して電気又は油圧モータ１５を昇降摺動自在に支持し、該モータ１５に接続したワイヤロープｗをクローラＡに設けた巻取ドラムＤによって下方に牽引し、回動鋼管３ｄを下方に自重及び上記ドラムＤの駆動動力とによって押圧することができる。ｄはワイヤロープｗの方向変換プーリーである。
【０００８】
上記モータ１５の中空出力軸管１６には駆動回動軸管３ｄの上端部を図１３（イ）〜（ハ）に示すようにセメントミルク・水等を流通自在に接続し、該軸管３ｄの下端に形成した６角雌部３”に図４（イ）図に示すようドラム形鋼管１の中心線ｃに沿って該鋼管１の上端板２に突出開口する回動軸管３の６角雄部３ａを係合ピンｐ，ｐによって着脱自在に嵌合させる。
【０００９】
上記ドラム形鋼管１の上端板２と直径同一の下端板２’を有し、上下端板２，２’の外径をドラム形鋼管１の外径より若干大に形成する。
【００１０】
そしてドラム形鋼管１内に上記中心線ｃに沿う回動軸管３の下端開口部を下端板２’に穿設した開口部２”に符合溶接して下端板２’の中心部に開口する。
【００１１】
下端板２’には上記開口部２”の外周に上記中心線ｃを共通とする短管２ａを溶接し、該短管２ａの内周を図４（ロ）図に示すように６角雌孔２ａ’となし、該雌孔２ａ’に垂設回動軸管３’の上端６角雄部３ｂを嵌合し、図４（ホ）図に示すように係合ピンｐ’，ｐ’によって上記雌孔２ａ’と雄部３ｂとを着脱自在に上下方向及び回動方向に係合することができ上記垂設回動軸管３’となす。
【００１２】
上記短管２ａの外周には巴形誘導羽根８の基部の円形透孔８ｃ（図１（イ）図、図５（イ）（ロ）図）を嵌合し、かつ該羽根８を下端板２’の下面に溶接により固定して設ける。又下端板２’の上面からボルトを螺入して上記羽根８を下端板２’の下面に固定して設けることができる。又上記羽根８の下層に段８ｂ’を介してボルト１７’により取替羽根８ａ’が設けられる。
【００１３】
又図７（イ）図に示すように回動軸管３の下端を下端板２’上に拡大して６角雌形３ｅとなし、垂設回動軸管３’の上端部２段６角雄部３ｂ，３ｂ”の上段３ｂ”を着脱自在に上記６角雌形３ｅに雌雄嵌合し、かつ下段３ｂを巴形誘導羽根８の基部に穿設した６角雌形透孔８ｂに嵌合し、図７（イ）（ハ）図に示すようにピン又は螺杆ｐ”，ｐ”で摺動方向に係合させることにより、下端板２’と巴形誘導羽根８及び垂設回動軸管３’の上記６角雄部３ｂ，３ｂ”を介して上記フランジ３ｃで受けて着脱自在に摺動方向及び回動方向に固定することができる。
【００１４】
垂設回動軸管３’の６角雄部３ｂの上端開口部３ｂ’と下端板２’の上記開口部２”は符合連通し、垂設回動軸管３’と６角雄部３ｂとの境界部にはフランジ３ｃを設け、該フランジ３ｃの上面は上記短管２ａの下面を接触支持する。
【００１５】
上記垂設回動軸管３’の外周には２重螺旋４，４’を巻回し、該螺旋４，４’の水平下端４ａ，４ａにそれぞれ複数の杭底掘削刃６，６を下向に植設する。
【００１６】
又図１に示すように、下端板２’の外径Ｔと上記２重螺旋４，４’の外径ｔとの間に空間ｓを介在させ、かつ２重螺旋４，４’の上端４”と下端板２’との間に空間Ｓを介在させ、両空間ｓ，Ｓを連通させる。
【００１７】
図４（イ）図に示すように上記２重螺旋４，４’の少なくとも一方の螺旋４の上端４”は上記フランジ３ｃに達し、上記短管２ａの外径は垂設回動軸管３’の外径とほぼ同一であって該短管２ａはフランジ３ｃを介して垂設回動軸管３’の上端部分を形成する。
【００１８】
従って掘削刃６が中心線ｃの回りに回動しながら地盤を自動及び動力による下方に押圧によって地盤を掘削する。掘削された土砂は掘削刃６の外径に沿って該刃６及び２重螺旋４，４’によって図１では２重螺旋４，４’で空間ｓ上に至り、又図２（イ）図では直ちにその外側を巴形誘導羽根８の刃部８ｄによって掘削し、図１では空間（Ｔ−ｔ）部を巴形誘導羽根８の刃部８ｄによって掘削し、掘削物は巴形誘導羽根８によって杭孔壁７”に押遣られ該壁７”を圧密する。
【００１９】
上記上端部分２ａ（上記短管２ａ）にはフランジ３ｃと下端板２’との間に該上端部分２ａから上記掘削刃６，６によって掘削された孔壁７に至る巴形誘導羽根８を設け、掘削物（土砂、粘土等）を該羽根８の巴形誘導面８’の回動によって上記孔壁７に誘導し（押遣り）、該掘削物で該孔壁７を圧密する。
【００２０】
そのため上記螺旋４の上記フランジ３ｃに達する上端４”は図４（ロ）図の被誘導側基部９即ち巴形誘導面８’と下端板２’の外周との間の面積の拡大部分に向い、それによって被誘導側基部９に導入された掘削物が巴形誘導面８’の矢印ａ方向（図４（イ）（ロ）図）への回動によって掘削物を巴形誘導面８’によって孔壁７に押遣り、孔壁７内に押圧進入して該孔壁７を圧密する。
【００２１】
上記巴形誘導面８’に形成された巴形誘導溝８”内の掘削物も該溝８”の矢印ａ方向への回動によって孔壁７に向って誘導され（押遣られ）、それによって巴形誘導面８’による掘削物の上記誘導（押遣り）抵抗は軽減される。
【００２２】
上記ドラム形鋼管１の外周面１’には２〜４条の突条１０，１０を中心線ｃと平行に設け、これらの突条１０，１０の外端を上下端板２，２’の外周の外側に若干（約１０ｍｍ）突出させる。
【００２３】
そのため図４（ロ）図、図７（ロ）図に示す間隙ｔ（上記約１０ｍｍ）から上記誘導（押遣り）掘削物はドラム形鋼管１の外周面１’に上記間隙ｔから移行し、さらに上記突条１０，１０によって、さらに孔壁７’に押遣られて孔壁７’内に圧密される。
【００２４】
上記下端板２’には図６、図１１（イ）（ロ）図及び図１２に示すように下層板２ｂを多数のボルト１７で着脱自在に固定して２重の下端板２’となし、下層板２ｂの下面に巴形誘導羽根８を溶着し上記ボルト１７を外して該羽根８以下を下端板２’から下層板２ｂと共に分離することができる。
【００２５】
巴形誘導羽根８の先端は図４（ロ）図、図５（ロ）図及び図７（ロ）図に示すように下端板２’の外周まで延長されるが、図９（イ）図に示すように下端板２’の外周から若干突出させることもできる。
【００２６】
又巴形誘導羽根８の誘導面８’には図９（ロ）図に示すように複数の押遣小突起８ａ，８ａを設け、誘導面８’と掘削物との滑りを阻止することができる。
【００２７】
又図１１（イ）（ロ）図に示すように巴形誘導羽根８，８を２個対称位置に設け、２重螺旋４，４’の上端４”をそれぞれフランジ３ｃに到達させることなく、該上端４”，４”の２個の巴形誘導面８’，８’のぞれぞれ基端部外側（被誘導側基部）９，９に向わせ、２重螺旋４，４’のそれぞれによって案内された掘削物を上記２個の誘導面８’，８’によって１／２重量宛孔壁７に誘導（押遣）することにより上記圧密抵抗を軽減することができる。
【００２８】
さらに図７（イ）図に示すように垂設回動軸管３’の上端６角雄部３ｂを下端板２’上の回動軸管３の下端６角雌部３ｅに嵌合し、図７（ハ）図に示される係合ネジ又はピンｐ”，ｐ”によって着脱自在に雌雄嵌合し、上記フランジ３ｃと下端板２’との間の軸管（６角雄部）３ｂを図７（ロ）図に示すように外周６角形に形成し、該外周６角形軸管３ｂに巴形誘導羽根８の基部に穿設した内周６角孔８ｂを着脱自在に嵌合して該巴形誘導羽根８を下端板２’とフランジ３ｃとの間に挟持しかつ回動方向ａに着脱自在に固定することができる。
【００２９】
上記巴形誘導羽根８の誘導面８’及び誘導溝８”は図８（イ）〜（タ）図に示すように地盤の地質により適宜選択される。
【００３０】
上記突条１０，１０は図１０（イ）（ロ）図に示すように横断面山形又は丸形としドラム形鋼管１の外周面１’に溶接固定される。
【００３１】
上記巴形とは渦巻形であって中心部から外側に行くに従って曲率半径が次第に大となる曲線形であり、図４（ロ）図、図５（ロ）図、図７（ロ）図、図９（イ）（ロ）図及び図１１（ロ）図に示されるように回転方向ａとは逆方向に曲率半径が拡大する凸弧状円滑曲線である。
【００３２】
従って図１３（イ）（ロ）図に示すようにリーダ１３に沿って駆動電動機又は油圧モータ１５を矢印ａ方向に回動することにより、駆動回動軸管３を該方向に回動し、地面１２に向って掘削刃６，６及びその上部装置を回動させることによって地盤（岩盤ではない）を掘削し、土、砂又は粘土等の掘削物を螺旋４，４’に沿って巴形誘導羽根８の巴形誘導面８’の被誘導側基部９に案内する。
【００３３】
案内された掘削物はドラム形鋼管１及びその下端板２’と共に矢印ａ方向に回動する巴形誘導羽根８の上記誘導面８’又は誘導面８’及び誘導溝８”に沿って下端板２’の外周に向って誘導され（押遣られ）上記掘削刃６によって掘削された孔壁７内に圧密される。
【００３４】
そして上記突条１０，１０によって若干拡径される杭孔壁７と下端板２’の外周との間隙ｔを経てドラム形鋼管１の外周１’に案内された掘削物は上記突条１０，１０に押遣られて該突条１０，１０による杭孔壁７内に圧密され上記掘削物は巴形誘導羽根８で大部分を孔壁７に圧密し、残余は上記突条１０，１０による孔壁７に押遣られて圧密され、地面１２に掘削物を排出することは無い。
【００３５】
図１３（ロ）図に示すように地盤内に所定深度杭孔５が掘削された段階で図１３（ハ）図に示すようにセメントミルク１８が回動軸管３に注入管１９から一定量注入され、その状態でリーダ１３に沿って螺旋４，４’、巴形誘導羽根８、ドラム形鋼管１及び駆動回動軸管３を地面１２に引上げ、図１３（ニ）（ホ）図に示すようにコンクリート杭１１を杭孔５内に推進させると該杭１１と孔壁７との間にセメントミルク１８が充満硬化し工事を終了する。
【００３６】
図１５（イ）（ロ）（ハ）（ニ）（ホ）図中２３は杭孔径拡径用開閉刃であり正回転（矢印ａ）において下端板２’の外周に沿って形成した収容部２４内に納まり、逆回転において下端板２’の外側にピン２５を中心に拡大して杭孔径ｄを拡大し、杭孔５の下部に拡径コンクリート充填部Ｄを形成する。
【００３７】
又図１５（イ）（ロ）（ハ）（ニ）（ホ）図中６”は孔底掘削刃用継足し刃であって継足し刃６”の下端形状は図２（ニ）（ホ）（チ）図にしめされる。
【００３８】
さらに図１６（イ）図は図１１（イ）図の他の実施例の正面図で、（ロ）図は（イ）図Ｇ−Ｇ線による横断平面図であって垂設回動軸管３’の正回転において杭孔径拡径用開閉刃２３，２３が該（ロ）図のように正回転方向ａと逆方向に順応し、（ハ）図に示すように逆回転時には開いて杭孔５を図１７に示すように拡径し上記充填部Ｄを形成する。
【００３９】
上記杭孔径拡径用開閉刃２３，２３は正回転によって所定水準（図１３）まで杭底掘削刃６で掘削した杭孔底部に逆回転によってコンクリート拡径充填部Ｄを形成するものである。
【００４０】
巴形誘導羽根（渦巻形誘導羽根）８の基部下面を掘削刃６に向って上向傾斜面６’とし（図１８（ロ）図）、該傾斜面６’のａ方向回動によって礫質土の推進が容易となる。
【００４１】
尚図４（イ）図、図６及び図７（イ）図中２０は垂設回動軸管３’の下端開口部に設けた逆止弁、２１はその開閉ピン、２２は回動駆動軸管３の中程に設けた振れ止め羽根、図６、図１２中８ｒは巴形誘導面８’の外周に形成した角取面である。
【００４２】
【発明の効果】
本発明は上述のように構成したので地盤に杭孔を掘削するに際し、重螺旋及びその下端に植設した杭底掘削刃によって掘削された土、砂、粘土等の掘削物（残土）を地上に排出する必要がなく残土処理作業や残土処理公害がなく、しかも掘削装置に回転掘削抵抗が少なく迅速容易に、かつ適当深度に充分掘削し得る効果がある。
【００４３】
又、上記ドラム形鋼管１、巴形誘導羽根８等の変更調整により、各種地盤に対応することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（イ）図は本発明の杭孔掘削装置の下部を示す一部縦断面図である。
（ロ）（ハ）（ニ）図は巴形誘導羽根８の他の実施例の正面図である。
【図２】（イ）図は本発明の杭孔掘削装置の切欠縦断面図である。
（ロ）図は（イ）図の底面図である。
（ハ）図は（ロ）図の他の実施例の底面図である。
（ニ）（ホ）図は掘削刃の他の実施例の正面図である。
（へ）図は掘削刃の他の実施例の底面図である。
（ト）図は（ヘ）図の背面図である。
（チ）図は３角板状杭底掘削刃の正面図である。
【図３】（イ）図は図２（イ）図の他の実施例の縦断面図である。
（ロ）図はその底面図である。
【図４】（イ）図は図１の一部の他の実施例の切欠正面図である。
（ロ）図は（イ）図Ａ’−Ａ’線による横断底面図である。
（ハ）（ニ）図は（イ）図の一部背面図である。
（ホ）図は（イ）図のＡ−Ａ線による縦断面図である。
【図５】（イ）図は図１の他の実施例の正面図である。
（ロ）図は（イ）図のＣ−Ｃ線による横断底面図である。
【図６】図５の他の実施例の切欠正面図である。
【図７】（イ）図は図１の他の実施例の一部切欠縦断面図である。
（ロ）図は（イ）図Ｄ−Ｄ線による横断底面図である。
（ハ）図は（イ）図Ｅ−Ｅ線による横断底面図である。
【図８】（イ）〜（タ）図は巴形誘導羽根の実施例の正面図である。
【図９】（イ）図は巴形誘導羽根の先端が下端板より若干外側に突出している状態の底面図である。
（ロ）図は巴形誘導面に複数の押遣小突起を突設した状態の底面図である。
【図１０】（イ）（ロ）図はドラム形鋼管の横断端面図である。
【図１１】（イ）図は２個の巴形誘導羽根を装着した掘削装置の正面図である。
（ロ）図は（イ）図Ｆ−Ｆ線による底面図である。
【図１２】図１１の他の実施例の正面図である。
【図１３】（イ）〜（ハ）図は杭孔掘削装置による掘削状態説明図である。
（ニ）（ホ）図はコンクリート杭推進埋設状態図である。
【図１４】リーダを支持するクローラの側面図である。
【図１５】（イ）（ロ）図は図２（ロ）図の他の実施例の底面図である。
（ハ）図は（ロ）図の縦断正面図である。
（ニ）図は（イ）図の一部拡大図である。
（ホ）図は（ロ）図の一部拡大図である。
【図１６】（イ）図は図１１（イ）図の他の実施例の正面図である。
（ロ）（ハ）図は（イ）図のＧ−Ｇ線による横断平面図である。
【図１７】底部拡径杭孔の縦断面図である。
【図１８】（イ）図は図２（ロ）図の他の実施例の底面図である。
（ロ）図は（イ）図の正面図である。
【符号の説明】
１      ドラム形鋼管
１’    外周
２，２’  上下端板
ｃ      中心線
３      回動軸管
３’    垂設回動軸管
４，４’  重螺旋
４”    上端
５      杭孔
６      杭底掘削刃
７      掘削杭孔壁
８      掘削物巴形誘導羽根
８’    巴形誘導面
８”    巴形誘導溝
８ａ    押遣小突起
９      被誘導側基部
１０      突条
【図１】
2004293267.tif 000003
【図２】
2004293267.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2004293267.tif 000009
【図８】
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【図９】
2004293267.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
2004293267.tif 000013
【図１２】
2004293267.tif 000014
【図１３】
2004293267.tif 000015
【図１４】
2004293267.tif 000016
【図１５】
2004293267.tif 000017
【図１６】
2004293267.tif 000018
【図１７】
2004293267.tif 000019
【図１８】
2004293267.tif 000020