(57)【要約】【課題】杭の周囲への圧密効果が得られ、掘削効率に優れる回転圧入杭装置を提供する。【解決手段】フランジ状の拡底板１２に開口部１３を形成し、この開口部１３は先端部分３の直径方向線分Ｓとほぼ平行で回転方向側に位置する。開口部１３の回転方向側の縁部１３Ａには、逆回転方向側上方に伸びる上刃１４を設けるとともに、該開口部１３の逆回転方向側の縁部１３Ｂには、回転方向側下方へ延びる下刃１５を設ける。開口部１３が先端部分３の直径方向線分Ｓとほぼ平行で回転方向側に位置するから、上刃１４及び下刃１５が回転方向側に位置し、先端部分３が回転すると、直径位置より前側で上刃１４及び下刃１５が土を押すこととになり、この押す力により土を外周方向に押す力が得られ、周囲の圧密効果が向上する。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
先端部分に掘削刃を有し、軸回転により掘削圧入される回転圧入杭装置において、前記先端部分の外周にフランジ状の拡底板を形成し、この拡底板の１箇所以上に開口部を形成し、この開口部は、回転方向側の縁部と逆回転方向側の縁部とがほぼ平行に形成され、前記開口部の回転方向側の縁部には、逆回転方向側上方に伸びる上刃を設けるとともに、該開口部の逆回転方向側の縁部には、回転方向側下方へ延びる下刃を設け、前記開口部は、前記先端部分の直径方向線分に対して傾斜していることを特徴とする回転圧入杭装置。
【請求項２】
前記上刃の上縁を前記開口部の回転方向側の縁部とほぼ平行に形成し、前記下刃の下縁を前記開口部の逆回転方向側の縁部とほぼ平行に形成したことを特徴とする請求項１記載の回転圧入杭装置。
【請求項３】
前記上刃及び下刃の外周を、前記拡底板の外周より外側に突出したことを特徴とする請求項２記載の回転圧入杭装置。
【請求項４】
前記上刃及び下刃の外周は、前記先端部分の軸芯を中心とする仮想円柱面にほぼ沿って設けられていることを特徴とする請求項３記載の回転圧入杭装置。
【請求項５】
一対の前記掘削刃を備え、これら一対の掘削刃は、前記先端部分の直径方向線分とほぼ平行で回転方向側に位置することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の回転圧入杭装置。
【請求項６】
前記先端部分は、杭本体を接続する接続部に前記拡底板を設けた先端本体と、この先端本体に設けられた連結開口部と、この連結開口部に挿入連結され先端に前記掘削刃を設けた回転伝達体とを備え、この回転伝達体は前記連結開口部に挿脱可能であり、前記回転伝達体に回転伝達軸を接続することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の回転圧入杭装置。
【請求項７】
前記連結開口部に、係合縁部を内側に突設し、前記回転伝達体の外周下端に前記係合縁部を挿通する挿通溝部を設け、この挿通溝部の基端側連続して前記回転伝達体の回転により前記係合縁部に係合する係合溝部を設けたことを特徴とする請求項６記載の回転圧入杭装置。
【請求項８】
前記杭本体が中空パイルであることを特徴とする請求項６記載の回転圧入杭装置。
【請求項９】
前記先端部分に、圧縮気体又は圧縮液体を噴射する噴射口を設けたことを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の回転圧入杭装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、建築又は土木構造物の基礎となる地盤部分の補強を行うために使用する回転圧入杭装置に関するものである。
【０００２】
【発明が解決しようとする課題】
従来、この種のものとして、内部にトルク伝達装置が連結される連結部を有し、先端部又は外周に翼が取付けられた短管からなる先端部材と、先端部が前記先端部材の短管に回転自在に嵌合又は連結される鋼管とによって構成し、トルク伝達装置がトルク伝達可能かつ着脱可能に連結部に連結され、前記翼を、平板状の鋼製翼又は螺旋状翼とした翼付きねじ込み式鋼管杭及びその施工方法（例えば特許文献１）がある。また、中空パイルを用いるもので、回転ロッドを着脱可能にしたものがある（例えば特許文献２）。
【０００３】
しかしながら、上記翼付きねじ込み式鋼管杭では、鋼管杭本体の側面の未掘削土砂と鋼管杭本体の側面全体及び翼の螺旋面全体とから生じる摩擦抗力が、掘削深度に比例して増大することになり、また、鋼管杭本体の体積に相当する土砂を回転力により圧密する機構がないため、その施工には大きな押圧力と鋼管杭を回転させるために強大なトルクとそれらの動力エネルギーが必要となる欠点があった。このため、Ｎ値（地盤の強さを示す指標の一つ。）の高い硬質地盤に対する施工は困難なものとなり、施工費の増大を招いていた。
【０００４】
このような問題を解決したものとして、先端に掘削刃を有し、軸回転により掘削貫入される鋼管杭であって、該鋼管杭の下端の外周にフランジ状の拡底板を形成し、該拡底板の１ヶ所以上に、所定の挟角をもった２本の半径方向線が交わる鋼管杭の外周点を回転軸として、該２本の半径方向線をそれぞれ鋼管杭の逆回転方向へ所定の角度だけ回転させてなる線分の間を切欠いて逃し開口を形成し、かつ、該逃し開口の正回転方向側の縁部には、所定の傾斜角で逆回転側上方へ延びる上刃を取り付けると共に、該逃し開口の逆回転方向側の縁部には、所定の傾斜角で正回転側下方へ延びる下刃を取り付けてなり、掘削刃を、中心から放射状に延びる１又は２以上の刃体で構成し回転貫入鋼管杭（例えば特許文献３）がある。この回転貫入鋼管杭では、鋼管杭の軸回転により掘削される土砂を、鋼管杭の外周側方へ積極的にかつ強制的に排出させて圧密させることにより、より小さな軸回転の駆動エネルギーでより高いＮ値の地盤への効率的な貫入性を確保することが可能であるばかりでなく、従来の回転埋設する鋼管杭の特徴である無排出土、低振動、低騒音を実現している。
【０００５】
【特許文献１】
特開平１１−３０３０６９号公報
【特許文献２】
特開２００２−８１０５９号公報
【特許文献３】
特開２００３−２７４７５号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上記回転貫入鋼管杭では、鋼管杭の軸回転により掘削される土砂を、鋼管杭の外周側方へ積極的にかつ強制的に排出させて圧密させることにより、より小さな軸回転の駆動エネルギーでより高いＮ値の地盤への効率的な貫入性を確保することが可能であるばかりでなく、従来の回転埋設する鋼管杭の特徴である無排出土、低振動、低騒音を実現している。
【０００７】
ところで、前記のような回転貫入鋼管杭では、拡底板を大きくすることにより、大きな支持力を得ることができる。しかし、拡底板は、杭の軸芯と垂直に設けられたものであり、該拡底板を大径に形成すると、拡底板の外周と周囲との回転抵抗が大になることが予想される。さらに、施工時に更に周囲の圧密効果を高めることのできる杭装置が望まれている。
【０００８】
また、前記回転貫入鋼管杭では、掘削性の向上を図るために先端に掘削刃を設けているが、この掘削刃は他の部分に比べて強度が要求され、コストの掛かる部分であるが、杭と共に埋設されるため、再利用することができない。一方、前記翼付きねじ込み式鋼管杭は、杭を埋設した後、トルク伝達装置を引き上げて次の杭の施工に用いることはできるが、翼などの先端部分は杭と共に地中に残り、再利用することができない。
【０００９】
そこで、本発明は、このような問題点を解決しようとするもので、杭の周囲への圧密効果が得られ、掘削効率に優れる回転圧入杭装置を提供することを目的とし、また、先端部分の掘削刃を再利用することができ、コストダウンが可能な回転圧入杭装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、先端部分に掘削刃を有し、軸回転により掘削圧入される回転圧入杭装置において、前記先端部分の外周にフランジ状の拡底板を形成し、この拡底板の１箇所以上に開口部を形成し、この開口部は、回転方向側の縁部と逆回転方向側の縁部とがほぼ平行に形成され、前記開口部の回転方向側の縁部には、逆回転方向側上方に伸びる上刃を設けるとともに、該開口部の逆回転方向側の縁部には、回転方向側下方へ延びる下刃を設け、前記開口部は、前記先端部分の直径方向線分に対して傾斜しているものである。
【００１１】
この請求項１の構成によれば、掘削刃や拡底板の下刃により掘削軟化した掘削土砂は、拡底板の開口部より拡底板の上方及び側方に排出されると共に、拡底板の上刃により側方周辺に排出される。特に、開口部が前記先端部分の直径方向線分に対して傾斜しているから、上刃及び下刃が回転方向側に位置し、先端部分が回転すると、直径位置より前側で上刃及び下刃が土を押すこととになり、この押す力により土を外周方向に押す力が得られ、杭外周囲の圧密効果が向上する。
【００１２】
また、請求項２の発明は、前記上刃の上縁を前記開口部の回転方向側の縁部とほぼ平行に形成し、前記下刃の下縁を前記開口部の逆回転方向側の縁部とほぼ平行に形成したものである。
【００１３】
この請求項２の構成によれば、縁部がそれぞれ平行であるから、土を周囲に押す力を効率よく得ることができる。
【００１４】
また、請求項３の発明は、前記上刃及び下刃の外周を、前記拡底板の外周より外側に突出したものである。
【００１５】
この請求項３の構成によれば、上刃及び下刃の外周のみが拡底板の外周より外側に位置するから、回転時に傾斜した上刃及び下刃の外周が主として抵抗を受け、軸芯と交差方向の拡底板の外周が受ける抵抗が軽減される。すなわち、回転掘削時には、上刃及び下刃及び拡底板の摩擦抵抗が大となるから、上刃及び下刃の外周のみを外側に突出させることにより、摩擦抵抗の大きい部分が面から線になり所要トルクが小さく済む。
【００１６】
また、請求項４の発明は、前記上刃及び下刃の外周は、前記先端部分の軸芯を中心とする仮想円柱面にほぼ沿って設けられているものである。
【００１７】
この請求項４の構成によれば、上刃及び下刃の外周がほぼ円弧状をなすから、回転抵抗を押えることができる。
【００１８】
また、請求項５の発明は、一対の前記掘削刃を備え、これら一対の掘削刃は、前記先端部分の直径方向線分とほぼ平行で回転方向側に位置するものである。
【００１９】
この請求項５の構成によれば、先端の掘削刃が、前記先端部分の直径方向線分とほぼ平行で回転方向側に位置するから、先端部分が回転すると、直径位置より前で掘削刃が土を押すこととになり、この押す力により土を外周方向に押す力が得られ、周囲の圧密効果が向上する。
【００２０】
また、請求項６の発明は、前記先端部分は、杭本体を接続する接続部に前記拡底板を設けた先端本体と、この先端本体に設けられた連結開口部と、この連結開口部に挿入連結され先端に前記掘削刃を設けた回転伝達体とを備え、この回転伝達体は前記連結開口部に挿脱可能であり、前記回転伝達体に回転伝達軸を接続するものである。
【００２１】
この請求項６の構成によれば、先端本体の連結開口部に、回転伝達体を挿入連結し、回転伝達体を回転することにより先端本体を回転して回転圧入を行い、所定深さまで達したら、先端に掘削刃を有する回転伝達体を連結開口部から抜き取って地上に回収し、再利用することができる。
【００２２】
また、請求項７の発明は、前記連結開口部に、係合縁部を内側に突設し、前記回転伝達体の外周下端に前記係合縁部を挿通する挿通溝部を設け、この挿通溝部の基端側連続して前記回転伝達体の回転により前記係合縁部に係合する係合溝部を設けたものである。
【００２３】
この請求項７の構成によれば、連結開口部の係合縁部に、挿通溝部を合わせて回転伝達体の先端側を連結開口部に挿通し、係合溝部に係合縁部が達したら、回転伝達体を係合方向に回転してやると、係合溝部に係合縁部が係合して回転を伝達することができる。また、逆の反係合方向に回転伝達体を回して、挿通溝部を係合縁部に合わせてやれば、回転伝達体を連結開口部から引き抜くことができる。
【００２４】
また、請求項８の発明は、前記杭本体が中空パイルであるものである。
【００２５】
この請求項８の構成によれば、中空パイルを基礎杭として埋設することができ、この基礎杭は拡底板により支持力に優れたものとなる。
【００２６】
また、請求項９の発明は、前記先端部分に、圧縮気体又は圧縮液体を噴射する噴射口を設けたものである。
【００２７】
この請求項９の構成によれば、回転圧入時に、噴射口から圧縮気体又は圧縮流体を噴射することにより、掘削土砂を攪拌して回転圧入を効率よく行うことができる。
【００２８】
【発明の実施形態】
以下、本発明の実施形態を添付図面を参照して説明する。図１〜図１３は本発明の第１実施形態を示し、同図に示すように、回転圧入杭装置１は、中空パイルや鋼管などからなる杭本体２と、この杭本体２の先端に設けられる先端部分３と、この先端部分３を回転圧入する回転圧入駆動手段４とを備える。尚、杭本体２と先端部分３とにより杭が構成される。前記先端部分３は、杭本体２を接続する先端本体５と、この先端本体５に着脱可能に連結される回転伝達体６とからなり、回転伝達体６の先端には掘削刃７が設けられている。そして、前記先端部分３及び回転伝達体６は鋼製である。また、掘削刃７は同様に鋼製で構成したり、或いはより強度の大きな硬質材料から構成されたりする。
【００２９】
尚、この例では、先端部分３の回転貫入時における回転方向を、矢印で示す平面時計回り方向として説明する。
【００３０】
前記先端本体５は、前記杭本体２の先端に回転可能に外嵌する接続部１１を備え、この接続部１１は鋼製短管などの筒体であり、その接続部１１の外周にフランジ状の拡底板１２を溶着する。この拡底板１２の外径は前記杭２の外径の１．５〜２．０倍程度である。前記拡底板１２には、先端部分３の軸芯を中心に対象の位置に一対の開口部１３，１３を形成する。また、開口部１３の回転方向側の縁部１３Ａと、逆回転回転方向側の縁部１３Ｂとは平行に形成されている。また、対をなす開口部１３，１３同士も平行である。
【００３１】
図４（Ａ）の平面説明図に示すように、前記開口部１３と平行で先端部分３の中心を通る直径方向線分Ｓに対して、前記開口部１３は回転方向側に位置する。
【００３２】
前記開口部１３の回転方向側の縁部１３Ａには、拡底板１２に対する角度である傾斜角θＡで逆回転方向に伸びる上刃１４を設け、開口部１３の逆回転方向側の縁部１３Ｂには、拡底板１２に対する角度である傾斜角θＢで回転方向側下方へ延びる下刃１５を設ける。そして、上刃１４の拡底板１２に取り付ける側の取付縁部１４Ａと上刃１４の上縁部１４Ｂとを、前記縁部１３Ａ，１３Ｂと平行にし、また、下刃１５の拡底板１２に取り付ける側の取付縁部１５Ａと下刃１５の下縁部１５Ｂとを、前記縁部１３Ａ，１３Ｂと平行にしている。
【００３３】
前記傾斜角度θＢを３５〜７０度程度とするが、大きくすると掘進性は向上するが回転駆動に要する所要トルクが大きくなるから、軟らかい土質は大きく、硬い土質は小さくする。実験の結果により、４５度〜６０度（４５度以上、６０度以下）が好ましいことが判った。
【００３４】
また、図４及び図５に示すように、前記上刃１４及び下刃１５の外縁１４Ｆ，１５Ｆは、前記拡底板１２の外周より５〜４０ｍｍ、好ましくは２０ｍｍ程度外側に突出しており、且つ前記先端部分の軸芯を中心とする仮想円柱面Ｋにほぼ沿っている。
【００３５】
尚、図５を用いて上刃１４及び下刃１５の位置を説明すると、これら上刃１４及び下刃１５は直径方向に対して角度θＥを持った向きに設けられ、その角度θＥは３０〜６０度、好ましくは４５度である。
【００３６】
前記拡底板１２の中央には前記接続部１１に内部に位置して補強板２１が設けられると共に、この補強板２１と拡底板１２とを貫通する連結開口部２２が形成されている。
この連結開口部２２は、先端部分３の軸芯を中心とした円の縁に、内側に突出する係合縁部２３，２３を設け、この係合縁部２３の内側縁部２３Ａは前記軸芯を中心とした円弧状をなす。
【００３７】
前記連結開口部２２には、前記回転伝達体６の先端側が挿脱可能に挿入連結され、連結状態で回転伝達体６の先端が拡底板１２の先端面より突出する。前記回転伝達体６の先端側はほぼ円柱状をなし、その先端外周に前記係合縁部２３を軸方向から挿通可能な挿通溝部３１を形成し、この挿通溝部３１は平断面円弧状をなし、その挿通溝部３１の基端側に連続して該挿通溝部３１より円弧方向の幅の広い係合溝部３２を形成し、この係合溝部３２の両側が前記拡底板１２の先端面に係合する係合段部３２Ａ，３２Ａとなる。また、図中３２Ｂは係合溝部３２の基端側段部３２Ｂであり、また、３２Ｃは前記係合縁部２３により回転が伝達される伝達部であり、係合溝部３２の円弧方向両側に位置する。そして、係合溝部３２の軸方向の幅、即ち段部３２Ａ，３２Ｂの間隔は前記連結開口部２２の軸方向長さより多少大きく形成されている。また、回転伝達部６の基端部６Ｋは先端側より細く形成され、前記回転駆動手段４のロッド４Ａが連結される。そして、このロッド４Ａが回転伝達体６に回転駆動手段４の回転を伝達する回転伝達軸である。
【００３８】
したがって、係合縁部２３に挿通溝部３１を合わせて、連結開口部２２に回転伝達体６の先端を挿入し、係合縁部２３が係合溝部３２に入って基端側段部３２Ｂに当たったら、回転伝達部６を回転方向に回転してやれば、係合縁部２３の回転方向側が段部３２Ａ，３２Ｂ間に係合して連結され、軸方向に抜け止め状態となり、さらに、係合縁部２３が回転方向の伝達部３２Ｃに当接し、回転を伝達することができる。また、連結状態から回転伝達体６を逆回転方向に回して係合縁部２３に挿通溝部３１に合わせれば、ロッド４Ａを引き上げることにより、回転伝達体６を抜き取ることができる。
【００３９】
図１０などに示すように、前記掘削刃７は軸芯に対して対象位置にそれぞれ設けられ、その掘削刃７は、回転伝達体６の軸芯を通る直径線分Ｓ´と平行で且つ回転方向側に位置し、この例では、間隔４１をおいて平行に設けられた刃体７Ａ，７Ｂからなる。そして、図１１に示すように、刃体７Ａ，７Ｂの先端は、先端部分３中央側で、その先端縁７１が軸芯と交差方向をなし、この先端縁７１に連続して外周側に向って低くなる傾斜縁７２が形成されている。また、対をなす掘削刃７，７の内端間には隙間４２が設けられている。このように掘削刃７，７の内端間に隙間４２を設けることにより、この隙間４２位置に後述する噴射口を設け、この噴射口から圧縮空気や圧縮水などを噴射することができる。また、刃体７Ａ，７Ｂの間に間隔４１を設けて２枚設けることにより、掘削土砂を外周方向へと押しやる効果が高まり、さらに、刃体７Ａより回転方向側の刃体７Ｂを僅かに中央側に寄せて、刃体７Ａ，７Ｂの外端に段差をつけることにより、一層、掘削土砂を外周方向へと押しやる効果が向上する。
【００４０】
次に、前記構成につき、その作用を説明すると、上述したように、回転伝達体６の先端側を連結開口部２２に挿入し、所定角度回転して該回転伝達体６と先端本体５とを連結する。そして、回転伝達体６の基端部６Ｋにロッド４Ａを連結し、地上の回転圧入駆動手段４によりロッド４Ａを回転すると共に、圧入していく。
この場合、杭本体２が自沈するように押し込むことが好ましい。すなわち、杭本体２の自重により沈下するようにする。ロッド４Ａが回転すると、先端部分３のみが回転し、中空パイル２は回転すること無く押し込まれてゆく。先端部分３の回転により、下刃１５による土砂の掘削が行われ、掘削された土砂は開口部１３を通って拡底板１２の基端側（図中上面）に移動し、無廃土に近い状態で杭本体２が押し込まれてゆく。この場合、図６の説明図に示すように、下刃１５が回転方向に位置するため、回転により土砂から矢印Ｇの力を受け、この力は下刃１５の回転方向側面に対して交差方向の力であるから、回転する下刃１５より矢印Ｈに示す方向の力を受け、土砂を外周方向に押出す力が発生し、同様に上刃１４の回転方向側面及び刃体７Ｂの回転方向側面も土砂を外周方向に押出し、これにより杭本体２の周囲の掘削孔を圧密することができる。そして、このように杭本体２の周囲を圧密するから、廃土を少なくして無廃土とすることができると共に、杭本体２の周囲の圧密された部分による支持力も上昇する。
【００４１】
したがって、掘削部分の土砂を掘削孔の周辺及び先端側へ押しやるので、圧密効果により、地盤強度が向上する。また、先端部分３の拡底板１２を大きくすることにより、支持力を大きく取れる。また、セメントミルクや薬剤などを使用しないので、土壌汚染の心配がない。さらに、先端部分の構成により、施工時の回転トルクも小さく済み、特別大きな施工機械を必要としない。
【００４２】
そして、上述したようにして所定の深さまで杭本体２を自沈させ停止したら、ロッド４Ａを僅かに逆回転方向に回転し、係合縁部２３の位置に回転伝達体６の挿通溝部３１を合わせ、回転伝達体６を連結開口部２２より引き抜き、ロッド４Ａと共に地上に回収する。したがって、杭本体２の支持力を補償する拡底板１２を地中に残し、掘削に有用な掘削刃７を有する回転伝達体６を繰り返し使用することができる。
【００４３】
実験例
図１２及び図１３は実験例に係わるグラフであり、この実験例では、中空パイルからなる杭本体２は直径が略６００ｍｍで、１５ｍのものに１０ｍを２本継足して使用した。実験例のＮｏ．１は、前記角度θＡ及び角度θＢが４５度、実験例のＮｏ２は、前記角度θＡ及び角度θＢが６０度である。図１２のグラフは、杭の深度と時間を示し、深度ＧＬの欄の単位はメートル、時間は、実験例のＮｏ．１では、時間Ｎｏ．１の欄にあるように、１４時２分３６秒に開始し、杭の深度が３１ｍに達したのが、１６時７分２８秒であり、経過は杭が１ｍ沈下するの要した時間であり、経過Ｎｏ．１の欄にあるように、深度０から１ｍに達するまでの時間は１分８秒である。また、同様に時間Ｎｏ．２の欄及び経過Ｎｏ．２の欄は、実験例のＮｏ．２の杭に関するものである。また、図１３は、立軸が深度ＧＬ（単位メートル）で、横軸が経過時間で、この経過時間は、図１２の経過Ｎｏ，１と経過Ｎｏ，２に対応する。このように角度θＡ及び角度θＢが４５度と６０度で掘削性に係わり良好な試験結果を得ることができた。
【００４４】
このように本実施形態では、請求項１に対応して、先端部分３に掘削刃７を有し、軸回転により掘削圧入される回転圧入杭装置１において、先端部分３の外周にフランジ状の拡底板１２を形成し、この拡底板１２の１箇所以上に開口部１３を形成し、この開口部１３は、回転方向側の縁部１３Ａと逆回転方向側の縁部１３Ｂとがほぼ平行に形成され、開口部１３の回転方向側の縁部１３Ａには、所定の傾斜角θＡで逆回転方向側上方に伸びる上刃１４を設けるとともに、該開口部１３の逆回転方向側の縁部１３Ｂには、所定の傾斜角θＢで回転方向側下方へ延びる下刃１５を設け、開口部１３は、先端部分３の直径方向線分Ｓに対して逆回転方向に傾斜しているから、掘削刃７や拡底板１２の下刃１５により掘削軟化した掘削土砂は、拡底板１２の開口部１３より拡底板１２の上方及び側方に排出されると共に、拡底板１２の上刃１４により側方周辺に排出される。特に、開口部１３が先端部分３の直径方向線分Ｓとほぼ平行で回転方向側に位置するから、上刃１４及び下刃１５が回転方向側に位置し、先端部分３が回転すると、直径位置より前側で上刃１４及び下刃１５が土を押すこととになり、この押す力により土を外周方向に押す力が得られ、周囲の圧密効果が向上する。
【００４５】
また、このように本実施形態では、請求項２に対応して、上刃１４の上縁１４Ｂを開口部１３の回転方向側の縁部１２Ａとほぼ平行に形成し、下刃１５の下縁１５Ｂを開口部１３の逆回転方向側の縁部１３Ｂとほぼ平行に形成したから、縁部１２Ａ，１４Ｂ，１２Ｂ，１５Ｂがそれぞれ平行であるから、土を周囲に押す力を効率よく得ることができ、無駄な力が加わることもない。
【００４６】
また、このように本実施形態では、請求項３に対応して、上刃１４及び下刃１５の外周である外縁１４Ｆ，１５Ｆを、拡底板１２の外周より外側に突出したから、上刃１４及び下刃１５の外縁１４Ｆ，１５Ｆのみが拡底板１２の外周より外側に位置するから、回転時に傾斜した上刃１４及び下刃１５の外縁１４Ｆ，１５Ｆが主として抵抗を受け、軸芯と交差方向の拡底板１２の外周が受ける抵抗が軽減される。すなわち、回転掘削時には、上刃１４及び下刃１５及び拡底板１２の摩擦抵抗が大となるから、上刃１４及び下刃１４の外縁１４Ｆ，１５Ｆのみを外側に突出させることにより、摩擦抵抗の大きい部分が面から線になり所要トルクが小さく済む。
【００４７】
また、このように本実施形態では、請求項４に対応して、上刃１４及び下刃１５の外周たる外縁１４Ｆ，１５Ｆは、先端部分３の軸芯を中心とする仮想円柱面Ｋにほぼ沿って設けられているから、上刃１４及び下刃１５の外周がほぼ円弧状をなすから、回転抵抗を押えることができる。
【００４８】
また、このように本実施形態では、請求項５に対応して、一対の掘削刃７，７を備え、これら一対の掘削刃７，７は、先端部分３の直径方向線分Ｓ´とほぼ平行で回転方向側に位置するから、先端部分３が回転すると、直径位置より前で掘削刃７が土を押すこととになり、この押す力により土を外周方向に押す力が得られ、周囲の圧密効果が向上する
また、このように本実施形態では、請求項６に対応して、先端部分３は、杭本体２を接続する接続部１１に拡底板１２を設けた先端本体５と、この先端本体５に設けられた連結開口部２２と、この連結開口部２２に挿入連結され先端に掘削刃７を設けた回転伝達体６とを備え、この回転伝達体６は連結開口部２２に挿脱可能であり、回転伝達体６に回転伝達軸たるロッド４Ａを接続するから、先端本体５の連結開口部２２に、回転伝達体６を挿入連結し、回転伝達体６を回転することにより先端本体５を回転して回転圧入を行い、所定深さまで達したら、先端に掘削刃７を有する回転伝達体６を連結開口部２２から抜き取って地上に回収し、再利用することができる。このように比較的高価な掘削刃７を有する回転伝達体６を有効に使用できる。
【００４９】
また、このように本実施形態では、請求項７に対応して、連結開口部２２に、係合縁部２３を内側に突設し、回転伝達体６の外周下端に係合縁部２３を挿通する挿通溝部３１を設け、この挿通溝部３１の基端側連続して回転伝達体６の回転により前記係合縁部２３に係合する係合溝部３２を設けたから、連結開口部２２の係合縁部２３に、挿通溝部３１を合わせて回転伝達体６の先端側を連結開口部２２に挿通し、係合溝部３２に係合縁部２３が達したら、回転伝達体６を係合方向に回転してやると、係合溝部３２に係合縁部２３が係合して回転を伝達することができる。また、逆の反係合方向に回転伝達体６を回して、挿通溝部３１を係合縁部２３に合わせてやれば、回転伝達体６を連結開口部２２から引き抜くことができる。
【００５０】
また、このように本実施形態では、請求項８に対応して、杭本体２が中空パイルであるから、中空パイルを基礎杭として埋設することができ、この基礎杭は拡底板１２により支持力に優れたものとなる
図１４は本発明の第２実施形態を示し、上記第１実施形態と同一部分に同一符号を付し、その詳細な説明を省略して詳述すると、この例では、前記回転伝達体６の軸芯に貫通孔５１を形成し、この貫通孔５１の先端が噴射口５２となっており、この噴射口５２から圧入方向先端側に圧縮空気たる圧縮空気、圧縮液体たる圧縮水、或いはそれらの混合流体を噴射する。この場合、地上において、前記ロッド４Ａに噴射駆動装置５３を接続し、ロッド４Ａ内を通って圧縮空気、圧縮液体たる圧縮水、或いはそれらの混合流体が噴射口５２から噴射される。前記噴射駆動装置５３は、圧縮空気であればコンプレッサー、圧縮水であればポンプなどが用いられる。
【００５１】
そして、土質状況などにより、必要な場合に、圧縮空気又は圧縮水を噴射して土砂の撹拌と穿孔を行う。このように噴射を行うと、杭の圧入がスムーズに行われ、回転トルクも抑えることができる。
【００５２】
このように本実施形態では、請求項１〜８に対応して、上記第１実施形態と同様な作用・効果を奏する。
【００５３】
また、このように本実施形態では、先端部分３に、圧縮気体又は圧縮液体を噴射する噴射口５２を設けたから、回転圧入時に、噴射口５２から圧縮気体又は圧縮流体を噴射することにより、掘削土砂を攪拌して回転圧入を効率よく行うことができる。
【００５４】
図１５〜図１７は本発明の第３実施形態を示し、上記各実施形態と同一部分に同一符号を付し、その詳細な説明を省略して詳述すると、この例では、前記拡底板の先端面に筒体６１を一体に設け、この筒体６１の先端開口を閉塞板６２により閉塞し、この閉塞板６２の中央に噴射口５２Ａを開設し、さらに、閉塞板６２の先端に前記掘削刃７，７を設け、前記回転伝達体６の先端には掘削刃は設けられておらず、先端本体５の連結状態で、前記回転伝達体６の先端が閉塞板６２の上面に位置する。
【００５５】
また、気密性を保つために、回転伝達体６の先端面にリング状の座金６４を溶接などにより固着し、この座金６４にボルト６５などによりリング状の気密部材６６を設け、この気密部材６６はゴムプレートなどからなる。そして、前記貫通孔５１の先端側に一方向性の弁体６７を設け、この弁体は貫通孔５１の基端側から先端側に向う流体により開成し、逆方向の流体に対して閉塞する。
【００５６】
そして、連結状態で前記気密部材６６により貫通孔５１と前記噴射口５２Ａとの間と外部との気密性が確保される。
【００５７】
この例においては、連結開口部２２に回転伝達体６の先端側を着脱可能に連結できると共に、回転伝達体６と共に先端本体５を回転することができ、杭を所定深さまで圧入したら、回転伝達体６を引き上げて回収することができ、また、回転圧圧入時に、噴射口５２Ａから圧縮空気たる圧縮空気、圧縮液体たる圧縮水、或いはそれらの混合流体を噴射することができ、請求項１〜５、８及び９に対応して、上記各実施形態と同様な作用・効果を奏する。
【００５８】
また、この例においては、筒体６１及び閉塞板６２により連結開口部２２の下方が塞がれているため、先端本体５において、閉塞板６２と拡底板１２とを合わせた面積で支持するため、支持力が向上する。
【００５９】
なお、本発明は、前記実施例に限定されるものではなく、種々の変形実施が可能である。例えば、実施形態では、杭本体として、中空パイルを示したが、鋼管杭など各種のものを用いることができる。また、実施形態では、掘削刃７は２つの刃体７Ａ，７Ｂからなるものを示したが、一方の刃体のみで構成したり、その２枚の刃体７Ａ，７Ｂを一体化した１枚のものでもよい。
【００６０】
【発明の効果】
請求項１の発明は、開口部の回転方向側の縁部には、逆回転方向側上方に伸びる上刃を設けるとともに、該開口部の逆回転方向側の縁部には、回転方向側下方へ延びる下刃を設け、前記開口部は、前記先端部分の直径方向線分に対して傾斜しているものであり、杭の周囲への圧密効果が得られ、掘削効率に優れる回転圧入杭装置を提供することができる。
【００６１】
また、請求項２の発明は、前記上刃の上縁を前記開口部の回転方向側の縁部とほぼ平行に形成し、前記下刃の下縁を前記開口部の逆回転方向側の縁部とほぼ平行に形成したものであり、杭の周囲への圧密効果が得られ、掘削効率に優れる回転圧入杭装置を提供することができる。
【００６２】
また、請求項３の発明は、前記上刃及び下刃の外周を、前記拡底板の外周より外側に突出したものであり、杭の周囲への圧密効果が得られ、掘削効率に優れる回転圧入杭装置を提供することができる。
【００６３】
また、請求項４の発明は、前記上刃及び下刃の外周は、前記先端部分の軸芯を中心とする仮想円柱面にほぼ沿って設けられているものであり、杭の周囲への圧密効果が得られ、掘削効率に優れる回転圧入杭装置を提供することができる。
【００６４】
また、請求項５の発明は、一対の前記掘削刃を備え、これら一対の掘削刃は、前記先端部分の直径方向線分とほぼ平行で回転方向側に位置するものであり、杭の周囲への圧密効果が得られ、掘削効率に優れる回転圧入杭装置を提供することができる。
【００６５】
また、請求項６の発明は、回転伝達体は前記連結開口部に挿脱可能であり、前記回転伝達体に回転伝達軸を接続するものであり、杭の周囲への圧密効果が得られ、掘削効率に優れ、加えて先端部分の掘削刃を再利用することができ、コストダウンが可能な回転圧入杭装置を提供することができる。
【００６６】
また、請求項７の発明は、前記連結開口部に、係合縁部を内側に突設し、前記回転伝達体の外周下端に前記係合縁部を挿通する挿通溝部を設け、この挿通溝部の基端側連続して前記回転伝達体の回転により前記係合縁部に係合する係合溝部を設けたものであり、杭の周囲への圧密効果が得られ、掘削効率に優れ、加えて先端部分の掘削刃を再利用することができ、コストダウンが可能な回転圧入杭装置を提供することができる。
【００６７】
また、請求項８の発明は、前記杭本体が中空パイルであるものであり、杭の周囲への圧密効果が得られ、掘削効率に優れた回転圧入杭装置を提供することができる。
【００６８】
また、請求項９の発明は、前記先端部分に、圧縮気体又は圧縮液体を噴射する噴射口を設けたものであり、杭の周囲への圧密効果が得られ、掘削効率に優れた回転圧入杭装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態を示す装置の一部を切り欠いた正面図である。
【図２】同上、先端本体と回転伝達体の分解斜視図である。
【図３】同上、斜視図である。
【図４】同上、先端部分の平面説明図であり、図４（Ａ）は上刃及び下刃を取り付ける前の状態、図４（Ｂ）は上刃を取り付ける前の状態を示す。
【図５】同上、先端部分の平面説明図である。
【図６】同上、先端部分の底面説明図である。
【図７】同上、先端本体の断面図である。
【図８】同上、先端本体の要部の平面図である。
【図９】同上、回転伝達体の正面図である。
【図１０】同上、回転伝達体の底面図である。
【図１１】同上、刃体の正面図である。
【図１２】同上、実験例における深度と時間の関係を示す表の図である。
【図１３】同上、実験例における深度と経過時間の関係を示すグラフ図である。
【図１４】本発明の第２実施形態を示す装置の一部を切り欠いた正面図である。
【図１５】本発明の第３実施形態を示す先端部分の断面図である。
【図１６】同上、先端部分の底面図である。
【図１７】同上、回転伝達体の底面図である。
【符号の説明】
１  回転圧入杭装置
２  杭本体
３  先端部分
４  回転圧入駆動手段
４Ａ  ロッド（回転伝達軸）
５  先端本体
６  回転伝達体
７  掘削刃
１１  接続部
１２  拡底板
１３  開口部
１３Ａ  回転方向側の縁部
１３Ｂ  逆回転方向側の縁部
１４  上刃
１４Ｂ  上縁部
１４Ｆ  外縁
１５  下刃
１５Ｂ  下縁部
１５Ｆ  外縁
２２  連結開口部
２３  係合縁部
３１  挿通溝部
３２  係合溝部
５２，５２Ａ  噴射口
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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