(57)【要約】      （修正有）【課題】掘進中において掘進方向の狂いをより小さくできる既製杭埋め込み用掘削ヘッドを提供する。【解決手段】中心軸２０の周囲にピッチを１８０度ずらせて２枚のスパイラル翼２４を備え、その両スパイラル翼２４の下端縁２５を中心軸の回転軸心を中心にして互いに対称に配置させ、その下端縁にそれぞれ複数の掘削用ビットを備え、各掘削用ビットの幅とその中心軸心からの距離との積の和を、中心軸心を境にした両側において略等しくなるように構成する。【選択図】      図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
中心軸の周囲に螺旋状のスパイラル翼が備えられ、下端に掘削用ビットを有し、回転支軸の下端に着脱自在に固定される既製杭埋め込み用掘削ヘッドにおいて、
前記スパイラル翼は、ピッチを１８０度ずらせて中心軸の周囲に２枚備え、該両スパイラル翼の下縁が、前記中心軸の回転軸心を中心にして互いに対称に配置されるとともに、該両スパイラル翼の下縁及び前記中心軸の下端面に複数の掘削用ビットを突設させ、該掘削用ビットは、中心軸心を境にした両側において各掘削用ビットの幅とその中心軸心からの距離との積の和が、前記中心軸心を境にした両側において略等しくなるように構成したことを特徴としてなる既製杭埋め込み用掘削ヘッド。
【請求項２】
回転軸心を境にした一方側にある掘削用ビットと他方側にある掘削用ビットとが、最も外周側にある掘削ビットを除き、前記中心軸心からの距離を互い違いにずらせた位置に設置されている請求項１に記載の既製杭埋め込み用掘削ヘッド。
【請求項３】
各スパイラル翼には、その周縁部に逆回転時に該スパイラス翼の外周より突出し、基端側が該スパイラル翼に対してその表面に沿った傾斜面上を回動自在に支持された拡大ビットをそなえた請求項１又は２に記載の既製杭埋め込み用掘削ヘッド。
【請求項４】
拡大ビットは、スパイラル翼の上下両面に対称配置に備えてなる請求項３に記載の拡大ビット付き既製杭埋め込み用掘削ヘッド。
【請求項５】
拡大ビット取り付け位置の正回転前方側に、該拡大ビットの起立時に背面が当接するストッパーを備え、該ストッパーは、拡大ビットの厚さと略同じ高さで、ヘッド回転半径方向の長さが前記拡大ビットの幅と略同じ長さに形成され、該ストッパーのヘッド正回転時の回転前方側をスパイラル翼表面に達する傾斜面としてなる請求項３又は４に記載の既製杭埋め込み用掘削ヘッド。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、主とし鋼製又はコンクリート製の円筒形又は円柱形の既製杭を地中に設置する際に使用する既製杭埋め込み用掘削ヘッドに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、既製杭埋め込み方法には、先端に掘削用ビットを固定したスクリューオーガを使用して地中を掘削することにより既製杭挿入孔を地中に形成し、然る後既製杭挿入孔内に既製杭を挿入する所謂プレボーリング工法がある。
【０００３】
この従来のプレボーリング工法に使用する掘削ヘッドには、例えば、図４、図５に示す如き構造のものが使用されている（例えば特許文献１）。この掘削ヘッド３は、中心に液剤注入路１１が形成された中空の中心軸１０周囲に螺旋状配置の２枚のスパイラル翼１２を、ピッチを１８０度ずらせて互いに対称な配置に固定し、その各スパイラル翼１２の下端縁及び中心軸１０の下端に複数の掘削用ビット１６を突設している。
【０００４】
また、スパイラル翼１２の一部を切り欠いてに拡大ビット支持部１３を形成し、該拡大ビット支持部１３に縦向きの枢支軸１４をもって拡大ビット１５を枢支させている。枢支軸１４は中心軸１０と平行な縦向きとなっており、拡大ビット１５は、中心軸１０と直交する平面上を回動するようになっており、常にスパイラル翼１２の螺旋方向に対して傾斜した角度となっている。
【０００５】
プレボーリング式の既製杭埋め込み孔を形成する際には、図６（ａ）に示すように掘削ヘッド３を、例えばスクリューオーガからなる支軸４に固定し、正回転させながら地盤中に押し込み、掘削用ビット１６によって地盤を掘削し、スパイラル翼１２によって掘削土を上方に排出させながら所定の深さまで掘進する。
【０００６】
所定深さまで削孔した後図６（ｂ）に示すように掘削ヘッド３を逆転させ、拡大ビット４で周囲の地盤を切り崩し、その中にセメントミルク等の固化材を混合注入させて所謂ソイルセメントによる拡大球根２を造成する。然る後図６（ｃ）に示すように掘削ヘッド３を正転させて拡大ビット４収納させ、掘削ヘッドを引き抜き、図６（ｄ）に示すように拡大球根２の固化前に既製杭１を挿入するようにしている。
【０００７】
【特許文献１】
特開平１１−３５０４７３号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
一般に、掘削ヘッドを使用する杭の埋め込みは、予定の角度で予定深さに既製杭が埋め込まれる必要があり、且つ、掘削効率が良いことが要求される。このため従来の既製杭埋め込み用掘削ヘッドは、掘削用ビットが、中心軸心を境にして左右に複数個ずつ備えられており、その位置は、両側の掘削用ビット相互間において、回転中心からの距離を互いに違え、各掘削用ビットの掘削位置を違えることにより、効率のよい掘削がなされるようにしている。
【０００９】
しかし近年においては、既製杭の埋め込み深さが長大なものが要求されており、深さが深くなるにしたがって、掘進方向に狂いが生じ易く、深部において隣接する杭や隣接する障害物と接触して所定の深さまで埋め込むことができない場合が生じる等の問題があった。
【００１０】
本発明はこのような従来の問題に鑑み、掘進中において掘進方向の狂いをより小さくできる既製杭埋め込み用掘削ヘッドの提供を目的としてなされたものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上述の如き従来の問題を解決し、所期の目的を達成するための請求項１に記載の発明の特徴は、中心軸の周囲に螺旋状のスパイラル翼が備えられ、下端に掘削用ビットを有し、回転支軸の下端に着脱自在に固定される既製杭埋め込み用掘削ヘッドにおいて、
前記スパイラル翼は、ピッチを１８０度ずらせて中心軸の周囲に２枚備え、該両スパイラル翼の下縁が、前記中心軸の回転軸心を中心にして互いに対称に配置されるとともに、該両スパイラル翼の下縁及び前記中心軸の下端面に複数の掘削用ビットを突設させ、該掘削用ビットは、中心軸心を境にした両側において各掘削用ビットの幅とその中心軸心からの距離との積の和が、前記中心軸心を境にした両側において略等しくなるように構成したことにある。
【００１２】
このように構成することにより、回転軸心を中心にして両側の掘削用ビットの掘進時におけるトルクの和が等しくなり、正回転させてスクリューオーガにより掘削土を上昇させながら掘進させる際の直進性が良くなる。
【００１３】
請求項２に係る発明の特徴は、前記請求項１の構成に加え、回転軸心を境にした一方側にある掘削用ビットと他方側にある掘削用ビットとが、最も外周側にある掘削ビットを除き、前記中心軸心からの距離を互い違いにずらせた位置に設置されていることにある。このように構成することにより、左右の掘削ビットが異なった位置を掘削することとなり、掘削効率が向上する。
【００１４】
請求項３に係る発明の特徴は、前記請求項１又は２の構成に加え、各スパイラル翼には、その周縁部に逆回転時に該スパイラス翼の外周より突出し、基端側が該スパイラル翼に対してその表面に沿った傾斜面上を回動自在に支持された拡大ビットをそなえたことにある。
【００１５】
このように構成することにより、本掘削ヘッドを使用して掘進する際の排土抵抗が小さくなり、拡大ビットを備えた場合においても直進性が維持される。
【００１６】
請求項４に係る発明の特徴は前記請求項３の構成に加え、拡大ビットは、スパイラル翼の上下両面に対称配置に備えたことにある。このように構成することにより、排土抵抗がより少ない状態で、拡大ビットの断面積を大きくでき、拡大ビットによる地盤撹乱効果が大きくなる。
【００１７】
請求項５に係る発明の特徴は前記請求項３又は４の構成に加え、拡大ビット取り付け位置の正回転前方側に、該拡大ビットの起立時に背面が当接するストッパーを備え、該ストッパーは、拡大ビットの厚さと略同じ高さで、ヘッド回転半径方向の長さが前記拡大ビットの幅と略同じ長さに形成され、該ストッパーのヘッド正回転時の回転前方側をスパイラル翼表面に達する傾斜面としたことにある。
このように構成することにより、正回転時のスパイラル翼による排土時に、拡大ビットは傾斜面の背部に位置することなり、排土抵抗をより小さいものとできる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態を図１〜図３について説明する。
【００１９】
図１は本発明に係る掘削ヘッドの概略を示しており、図中符号２０は掘削ヘッドＡの中心軸である。この中心軸２０は前述した従来例と同様に中心に液剤注入路２１を有する中空筒状をなしており、上端に回転支軸２２に連結させるための雄型連結部２３が備えられている。
【００２０】
中心軸の周囲には帯状の鋼板を螺旋状に成形した２枚のスパイラル翼２４が一体に固着されている。この両スパイラル翼２４は螺旋ピッチを１８０度ずらせて互いに対象に設置されており、下端が中心軸２０の下端より下方に突出され、その両下端縁２５が回転軸心を通る１直線上にあり、且つ該回転軸心を中心にして互いに対称配置に設置されている。
【００２１】
各スパイラル翼２４の下縁にはそれぞれの螺旋延長方向に向けて各々掘削用ビット２６，２６……が突設されている。中心軸２０の下端には液剤吐出口２７が開口されており、その吐出口２７の両側部に一対の中心部掘削用ビット２８が突設されている。この各中心部掘削用ビット２８は各スパイラル翼２４に近い側のものがそのスパイラル翼２４の下端の掘削用ビット２６と同方向に向けられている。
【００２２】
各掘削用ビット２６，２８は、回転軸心、即ち中心軸２０の軸心を境にした両側において該回転軸心を境にした一方側にある掘削用ビットと、他方側にある掘削用ビットとが、最も外側に位置する両掘削ビットを除き、前記中心軸心からの距離を互い違いにずらせた位置に設置され、かつ各掘削用ビットの幅とその回転軸心からの距離との積の和が、前記中心軸心を境にした両側において略等しくなるように設定されている。
【００２３】
即ち、図３に示すように中心軸２０の左側における掘削用ビット２６、２８の幅をＢ１〜Ｂ４、各ビット中心の回転軸心からの距離をＬ１〜Ｌ４、同じく右側における掘削用ビット２６、２８の幅をＢ５〜Ｂ８、各ビット中心の回転軸心からの距離をＬ５〜Ｌ８とした時、
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となるように各掘削用ビットの幅と突設位置が設定されており、これによって、掘進時のトルクが左右において等しくなるように構成されている。
【００２４】
掘削ヘッドＡの中腹部高さより梢下側にあって、両スパイラル翼２４の外周縁部にそれぞれ拡大ビット３１が備えられている。この各拡大ビット３１は図２に示すように、スパイラル翼２４の円周方向に向けられてその周縁より内側に倒れた位置から、該スパイラル翼２４の回転半径方向に起立されて先端がスパイラル翼２４の外周より突出した位置までの間を回動できるように取り付けられている。
【００２５】
この各拡大ビット３１はスパイラル翼２４毎にこれを挟む配置に２枚ずつ上下両面側に同じ向きで使用され、それぞれ基端部３２が略半円形に形成され、その半円の円形中心部に枢支孔３３が開口されている。
【００２６】
各スパイラル翼２４の拡大ビット取り付け位置には、それぞれ拡大翼支持金具３４が固着されている。該金具３４はスパイラル翼２４の一部を切り欠いた空間を埋めるようにして固着されて上下両面がスパイラル翼２４の上下両面と略同一面を構成する平板部３４ａと、該平板部３４の縁部からスパイラル翼上下側に突出したストッパー部３４ｂとから構成され、平板部３４ａがスパイラル翼２４螺旋傾斜角度と略同じ傾斜角度にて固着されている。
【００２７】
このストッパー部３４ｂは、掘削ヘッドＡの正回転時、即ち掘削ヘッドＡを回転させることによりスパイラル翼２４によって掘削土砂が上方に搬送される側の回転時（本明細書ではこの方向の正回転とし、これと逆方向の回転を逆回転とする）における回転方向前方側に突設されており、拡大ビット３１の幅ａと略同じ寸法で、突出高さが拡大ビット３１の厚さｂと略同じ寸法に形成されている。このストッパー部３４ｂ正回転方向前方側は、スパイラル翼２４の上面又は下面に至る緩傾斜の傾斜面３４ｃとなっている。
【００２８】
このストッパー部３４ｂはその平板部３４ａ側の立ち上がり面に、拡大ビット３１が掘削ヘッドＡ回転半径方向に立ち上がった際に、その背面が当接されて立ち上がり状態が維持させるようにしているものであり、拡大ビット３１は、掘削ヘッドＡ正回転掘進時には、周囲の地盤の抵抗によってスパイラル翼円周方向側に倒された状態となり、掘削ヘッドＡを逆回転させると、周囲の土砂の抵抗によって回転半径方向に立ち上げられ、背面がストッパー部３４ｂに当接されて回動が阻止され立ち上がり状態が維持されるようになっている。
【００２９】
このように構成される掘削ヘッドＡは、前述した従来のプレボーリング工法に使用する掘削ヘッドに代えて使用し、これを正転させることによって掘削用ビット２６，２８によって地盤を掘削し、スパイラル翼２４によって揚土させつつ杭挿入孔を形成する。この掘進時には拡大ビット３１は、図２中実線で示すように、ストッパー部３４ｂの移動後方側に倒され、スパイラル翼２４の上下面に沿った位置に収納された状態にある。そして、所定の深さまで掘進の後、前述した従来工法における拡大球根を形成するために、逆回転させつつ引き上げる。これによって拡大ビット３１が図２中仮線で示すように起立し、スパイラル翼２４の外周より突出し先導孔の周囲を撹乱する。これと同時にセメントミルク等の固化剤を注入することによって拡大球根が形成される。
【００３０】
【発明の効果】
上述したように本発明に係る既製杭埋め込み用掘削ヘッドは、各掘削用ビットの幅とその回転軸心からの距離との積の和が、前記回転軸心を境にした両側において略等しくなるように構成したことにより、回転軸心を中心にして両側の掘削用ビットの掘進時におけるトルクの和が等しくなり、正回転させてスクリューオーガにより掘削土を上昇させながら掘進させる際の直進性が良くなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る掘削ヘッドの一例を示す側面図である。
【図２】図１に示す掘削ヘッドの底面図である。
【図３】図１に示す掘削ヘッドの掘削ビット部分を示す拡大底面図である。
【図４】従来の拡大ビット付き掘削ヘッドを示す側面図である。
【図５】図４中のＡ−Ａ線断面図である。
【図６】従来のプレボーリング工法の工程の概略を示す断面図である。
【符号の説明】
Ａ  掘削ヘッド
２０  中心軸
２１  液剤注入路
２２  回転支軸
２３  雄型連結部
２４  スパイラル翼
２５  下端縁
２６  掘削用ビット
２７  液剤吐出口
２８  中心部掘削用ビット
３１  拡大ビット
３２  基端部
３３  枢支孔
３４  拡大翼支持金具
３４ａ  平板部
３４ｂ  ストッパー部
３４ｃ  傾斜面
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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