(57)【要約】  【課題】  掘削土を排出しながら効率高く杭施工が可能で、かつ、杭根部を有して支持力が高い杭施工方法とその装置を提供する。  【解決手段】  下端にフランジ部８を設けた中空杭７内にオーガスクリュウ４を挿通し、そのロッド１２の下端に係合突起部１７と突起部１６とで着脱可能な掘削ヘッド９を連結し、フランジ部８と掘削ヘッド９の間隔を一定に保つようにチャッキング部材６で挟持した中空杭７を地中に圧入する。掘削土は中空杭７内を上昇移動してその上端から外部に排出できる。掘削ヘッド９は地中孔内底に残され、フランジ部８と一体化して中空杭７の下端部に杭根部を形成するための補強部材となすことができる。  【選択図】  図２
2005220594.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ベースマシンのタワーに昇降可能に支持したオーガ駆動機にオーガスクリュウを回転自在に吊支し、このオーガスクリュウには下端にフランジ部を設けた軸方向中空の杭を挿通し、この杭の上端部側をチャッキング部材を介して地中へ押し込むための圧入機を前記タワーに昇降可能に支持し、前記オーガスクリュウの下端部には掘削爪部を有する円盤状の掘削ヘッドを着脱可能に係合し、この掘削ヘッドの正回転により掘削した地中孔内に前記杭を圧入し、この掘削ヘッドと前記杭のフランジ部との間隔を適宜開いた状態で掘削を進行することにより、掘削土砂を前記杭内へ導入して前記オーガスクリュウにて中空部を上昇させて外部へ排出しながら地中孔を掘削するともに、杭を地中孔へ押し込む作業を継続して前記杭を地中孔に埋設した後、前記オーガスクリュウを逆回転させて前記掘削ヘッドとの係合を解除し、かつ、オーガスクリュウを前記杭から引き抜いた後、前記掘削ヘッドとフランジ部上の前記地中孔内底にモルタル又は生コンクリートを注入して前記杭の直径よりも大きい直径の根部を形成することを特徴とする杭施工方法。
【請求項２】
ベースマシンのタワーに昇降可能に支持したオーガ駆動機にオーガスクリュウを回転自在に吊支し、このオーガスクリュウには下端にフランジ部を設けた軸方向中空の杭を挿通し、この杭の上端部側をチャッキング部材を介して地中へ押し込むための圧入機を前記タワーに昇降可能に支持し、前記オーガスクリュウの下端部には掘削爪部を有する円盤状の掘削ヘッドを着脱可能に係合し、この掘削ヘッドの正回転により掘削した地中孔内に前記杭を圧入し、この掘削ヘッドと前記杭のフランジ部との間隔を適宜開いた状態でオーガスクリュウの下端側からエアーを噴出させながら掘削を進行することにより、掘削土砂を前記杭内へ導入して前記オーガスクリュウにて中空部を上昇させて外部へ排出しながら地中孔を掘削するともに、杭を地中孔へ押し込む作業を継続して前記杭を地中孔に埋設した後、前記オーガスクリュウを逆回転させて前記掘削ヘッドとの係合を解除し、かつ、オーガスクリュウを前記杭から引き抜いた後、セメントミルク等を地中孔内へ注入して前記掘削ヘッドとフランジ部とを結合し、かつ、前記掘削ヘッドとフランジ部上の前記地中孔内にモルタル又は生コンクリートを注入して前記杭の直径よりも大きい直径の根部を形成することを特徴とする杭施工方法。
【請求項３】
前記掘削ヘッドの直径寸法が、前記杭の直径寸法の少なくとも２倍である掘削ヘッドを用いることを特徴とする請求項１又は２記載の杭施工方法。
【請求項４】
ベースマシンのタワーに昇降可能に支持したオーガ駆動機に回転自在に吊支されたオーガスクリュウと、このオーガスクリュウが貫通する下端にフランジ部を設けた軸方向中空の杭と、この杭の上端部側をチャッキング部材を介して地中へ押し込むため前記タワーに昇降可能に支持した杭圧入機と、前記オーガスクリュウのロッド下端に着脱可能に係合して掘削爪を有する円盤状の掘削ヘッドとからなることを特徴とする杭施工装置。
【請求項５】
前記掘削ヘッドは、円盤状体の中心部付近にオーガスクリュウのロッド下端の突起部が係脱可能な係合突起部を形成するとともに、この円盤状体に少なくとも直径方向で相対向して切欠部を形成し、その切欠部の点対称配置の辺縁を斜め下方へ折り曲げ、かつ、その辺縁を適宜切り欠いて掘削爪を形成してなることを特徴とする請求項４記載の杭施工装置。
【請求項６】
前記係合突起部は円盤状体の中心部付近に同芯円上で相対向する一対の逆Ｌ形部材を点対称配置で固定してなる一方、前記オーガスクリュウのロッド下端の突起部は外周面から直径方向へ突出するＩ形部材の突起部が設けられてなることを特徴とする請求項５記載の杭施工装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、杭施工方法及びその装置に関し、とりわけ、下端部にフランジ部を設けた軸方向中空の杭を地中に埋設する方法とその装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特に沖積平野部における沖積層に杭を建て込む場合に、先端に螺旋状の羽根を溶接した鋼管杭を、オーガーマシン等で回転させ、先端の羽根によって地盤を掘削することにより鋼管杭を地中に貫入させる無排土施工法が知られている。
【０００３】
前記羽根の形状の一つには、鋼管杭の直径よりも大なる環状板体の一部を半径方向へ切欠き、かつ、その両端部を互いに反する方向へ曲げて螺旋状にしたもので、その両端面にはそれぞれ掘削刃として作用すべき傾斜刃部が形成されている。また、他の一つには、円盤を中心で二分した半円状板体を、互いに交差した状態で鋼管杭の先端に溶接してある。半円状体の直線部には掘削刃として作用すべき傾斜刃部が形成されている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記従来の杭施工技術においては、いずれも沖積層に特有の、社会問題化する産業廃棄物の残土等の存在を前提として、環境対策のために無排土施工を達成することを目的としている。
【０００５】
しかしながら、鋼管杭先端の羽根が前記のような構造であるとともに、オーガスクリュウを用いないために、掘削土を地上に排出する機能がなく、掘削土は地中に残されるから、鋼管杭を建て込む効率がはかばかしくないという問題がある。また、掘削土が地中に残される無排土工法の故に、鋼管杭の拡径根部を形成施工することができないから、支持力の増大を図ることができない欠点がある。
【０００６】
そこで、この発明は、掘削土を排土しながら効率高く杭施工が可能で、かつ、拡径根部を有して支持力が高い杭施工方法とその装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、請求項１に記載したように、ベースマシンのタワーに昇降可能に支持したオーガ駆動機にオーガスクリュウを回転自在に吊支し、このオーガスクリュウには下端にフランジ部を設けた軸方向中空の杭を挿通し、この杭の上端部側をチャッキング部材を介して地中へ押し込むための圧入機を前記タワーに昇降可能に支持し、前記オーガスクリュウの下端部には掘削爪部を有する円盤状の掘削ヘッドを着脱可能に係合し、この掘削ヘッドの正回転により掘削した地中孔内に前記杭を圧入し、この掘削ヘッドと前記杭のフランジ部との間隔を適宜開いた状態で掘削を進行することにより、掘削土砂を前記杭内へ導入して前記オーガスクリュウにて中空部を上昇させて外部へ排出しながら地中孔を掘削するともに、杭を地中孔へ押し込む作業を継続して前記杭を地中孔内に埋設した後、前記オーガスクリュウを逆回転させて前記掘削ヘッドとの係合を解除し、かつ、オーガスクリュウを前記杭から引き抜いた後、前記掘削ヘッドとフランジ部上の前記地中孔内底にモルタル又は生コンクリート等を注入して前記杭の直径よりも大きい直径の根部を形成することを特徴とする杭施工方法としたものである。
【０００８】
また、請求項２に記載したように、ベースマシンのタワーに昇降可能に支持したオーガ駆動機にオーガスクリュウを回転自在に吊支し、このオーガスクリュウには下端にフランジ部を設けた軸方向中空の杭を挿通し、この杭の上端部側をチャッキング部材を介して地中へ押し込むための圧入機を前記タワーに昇降可能に支持し、前記オーガスクリュウの下端部には掘削爪部を有する円盤状の掘削ヘッドを着脱可能に係合し、この掘削ヘッドの正回転により掘削した地中孔内に前記杭を圧入し、この掘削ヘッドと前記杭のフランジ部との間隔を適宜開いた状態でオーガスクリュウの下端側からエアーを噴出させながら掘削を進行することにより、掘削土砂を前記杭内へ導入して前記オーガスクリュウにて中空部を上昇させて外部へ排出しながら地中孔を掘削するとともに、杭を地中孔へ押し込む作業を継続して前記杭を地中孔に埋設した後、前記オーガスクリュウを逆回転させて前記掘削ヘッドとの係合を解除し、かつ、オーガスクリュウを前記杭から引き抜いた後、セメントミルク等を地中孔内底に注入して前記掘削ヘッドとフランジ部とを結合し、かつ、前記掘削ヘッドとフランジ部上の前記地中孔内にモルタル又は生コンクリートを注入して前記杭の直径よりも大きい直径の根部を形成することを特徴とする杭施工方法としたものである。
【０００９】
また、請求項４に記載したように、ベースマシンのタワーに昇降可能に支持したオーガ駆動機に回転自在に吊支されたオーガスクリュウと、このオーガスクリュウが挿通する下端にフランジ部を設けた軸方向中空の杭と、この杭の上端部側をチャッキング部材を介して地中へ押し込むため前記タワーに昇降可能に支持した杭圧入機と、前記オーガスクリュウのロッド下端に着脱可能に係合して掘削爪部を有する円盤状の掘削ヘッドとからなることを特徴とする杭施工装置としたものである。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、杭に挿通したオーガスクリュウのロッド下端に掘削ヘッドを着脱可能に係合してオーガ駆動機で回転駆動することにより、掘削土が杭内を上昇して杭外部へ排出されるので、杭を地中に圧入する効率が高くなり、杭を回転させて圧入する前記無排土工法よりも杭建て込み効率が一段と向上する。
【００１１】
また、掘削ヘッドは杭径の２倍以上に設定することにより杭を地中に圧入する速度及び効率が上昇し、また、杭の下端部に形成したフランジ部と共に地中孔内底に残置され、好ましくは両者一体に結合されて杭の直径よりも大なる直径の杭根部を形成できるから、杭の支持力を前記無排土工法に比べれば著しく向上させる。
【００１２】
さらに、杭自体には掘削ヘッドが取り付けられておらず、掘削作業をするのではないから、杭を回転駆動する必要性がないので、駆動力が大なるオーガ駆動機は必要がない。オーガ駆動機は掘削ヘッドをロッド下端に着脱可能に取りつけたオーガスクリュウを掘削回転させるのに十分な、駆動力が小なる従来の常用物で足りる。
【００１３】
しかも、杭施工装置は掘削ヘッドを有するオーガスクリュウを用いた従来の杭施工装置に圧入装置を付加するだけの経済性を有する。
【００１４】
その上、杭を回転させて圧入する前記無排土工法が有する効果、すなわち、低騒音・低振動、大支持力、高耐震性，大引き抜き支持力、短工期並びに低コスト等の効果を併せ持つ、という効果が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
本発明は、ベースマシンのタワーに昇降可能に支持したオーガ駆動機に回転自在に吊支されたオーガスクリュウと、このオーガスクリュウが挿通する下端にフランジ部を設けた軸方向中空の杭と、この杭の上端部側をチャッキング部材を介して地中へ押し込むため前記タワーに昇降可能に支持した杭圧入機と、前記オーガスクリュウのロッド下端に着脱可能に係合して掘削爪部を有する円盤状の掘削ヘッドとを備えた杭施工装置と、この杭施工装置を用いた杭施工方法とによって構成される。
【実施例１】
【００１６】
図１は、本発明方法の一実施例を示す工程図である。図１（Ａ）は杭施工装置の全体を示すもので、杭を建て込む地盤Ｅ上を走行可能なベースマシン１にタワー２が垂直に立設しており、そのタワー２に昇降可能に支持されるオーガ駆動機３には、オーガスクリュウ４が回転自在に吊支され、また、タワー２に昇降可能に支持される圧入機５にはチャッキング部材６を介して鋼管等の中空杭７が押し下げ可能に吊支され、この中空杭７内に前記オーガスクリュウ４が挿入されている。中空杭７の先端すなわち下端部にはフランジ部８が溶接にて固定されている。オーガスクリュウ４の先端すなわち下端部には掘削ヘッド９が着脱可能に連結されている。
【００１７】
図２に示すように、チャッキング部材６は中空杭７を挟持してチャックし、このチャッキング部材６の直径方向で相対向する部分に一対のラム１０，１０が垂直に連結され、これらのラム１０，１０にはシリンダー１１，１１が装着され、シリンダー１１，１１は油圧装置等を有する圧入機５に固定されている。また、中空杭７の下端部に連結されたフランジ部８は環状板体である。
【００１８】
オーガスクリュウ４は回転中心となるロッド１２に螺旋羽根を巻き付けた構造であり、その螺旋羽根は下端部側で一定の長さにおいて、中空杭７のほぼ内径に接する程度の幅寸法を備えた大径の螺旋羽根１３ａであるのに反し、その上部側ではそれよりも小さくて内径から離れる程度の幅寸法を備えた小径の螺旋羽根１３ｂとして掘削土の上昇排出効率が向上するようになされている。
【００１９】
さらに、ロッド１２の下端部にはそれを差し込む筒状のジョイントブロック１４がロッド１２と一体に連結される。このジョイントブロック１４は図３に示すように、ロッド１２を差し込む筒部１４ａと一体のブロック１４ｂの直径対向部に、一対でＩ形の突起部１６，１６を形成したものである。したがって、突起部１６はロッド１２の外周面から水平方向へ突出していることになる。なお、詳細な図示は省略するが、ロッド１２の上端部にはエアー噴出装置を接続すると共に、ロッド１２の下端部側には筒部１４ａのエアー噴出口１５に通じる孔を設けてある。
【００２０】
この突起部１６，１６が掘削ヘッド９のＬ形の係合突起部１７，１７と係脱することにより、ロッド１２と掘削ヘッド９の着脱ができる。すなわち、ロッド１２を正回転（右回転）させると突起部１６，１６と係合突起部１７，１７が係合し、ロッド１２を逆回転（左回転）させるとその係合が解かれるようにしてある。
【００２１】
掘削ヘッド９は図３から図５に示すように、その直径寸法Ｄ（図５参照）が前記中空杭７の直径寸法ｄ（図５参照）の少なくとも２倍以上である円盤体からなる。この円盤体の直径寸法Ｄはフランジ部８の直径寸法ｃ（図５参照）と等しいか若しくはそれよりも大である。
【００２２】
この円盤体に、少なくとも直径方向で相対向して切欠部１９，１９を形成し、それら切欠部１９，１９の正回転方向側で点対称配置の辺縁２０，２０を、それぞれ斜め下方へ折り曲げ、かつ、その辺縁２０．２０を直径方向へ適宜間隔で切り欠いて掘削爪部２１，２１を形成してなる。
【００２３】
掘削爪部２１の先端部は傾斜刃部２２として正回転時に土に食い込むように形成されている。この掘削ヘッド９の前記係合突起部１７，１７は、円盤状体１８の中心部付近に同芯円上で相対向する一対の逆Ｌ形部材を点対称配置にて溶接等で固定してなる。
【００２４】
次に再び図１に戻り、前記杭施工装置を用いた杭施工方法を説明すると、図１（Ｂ）に示すように、掘削ヘッド９をロッド１２と連結してオーガ駆動機３でロッド１２を正回転させるととともに、ロッド１２にエアーを供給すると、掘削爪部２１が地盤Ｅを削って切欠部１９，１９から上方へ送り移動させ、エアー噴出口１５から噴出するエアーにより撹乱されることで、掘削土はフランジ部８に案内されて中空杭７内へ導入され、中空杭７内で回転している螺旋羽根１３ａ，１３ｂにて上方へ効率高く上昇移動し、中空杭７の上端部から外部に排出される。
【００２５】
ついで図１（Ｃ）に示すように、掘削ヘッド９の掘削進行に伴いながら、掘削ヘッド９とフランジ部８の間隔を一定に保つべく、圧入機５を操作してシリンダー１１，１１を駆動し、ラム１０，１０を下方へ押し出してチャッキング部材６を介し中空杭７を地中孔２２内へ押しこむ。
【００２６】
ついで図１（Ｄ）に示すように、地中孔２２が所定の深さに達すると、ロッド１２の正回転を止めて逆回転させることで突起部１６と係合突起部１７の連結を解き、オーガ駆動機３をタワー２に沿い上昇移動させてオーガスクリュウ４を中空杭７から上方へ引き抜く。これにより、掘削ヘッド９は地中孔２２の内底に残留することになる。
【００２７】
そして図１（Ｅ）に示すように、地中孔２２の底に残置された掘削ヘッド９と中空杭７のフランジ部８とを接合するため、圧入機５を操作してシリンダー１１，１１を駆動し、ラム１０，１０を下方へ押し出してチャッキング部材６を介し中空杭７を地中孔２２内へ最大限度で押しこむことにより、フランジ部８は掘削ヘッド９の盤面に接する。この場合、掘削ヘッド９の盤面とフランジ部８との間に接着剤を介在させることにより、両者の接合が確実化する。接着剤はセメントミルク等とし、この液状体を地中孔２２の内底に供給することで実行される。
【００２８】
かくして、地中孔２２内に中空杭７が建て込まれると、中空杭７の外周部と地中孔２２の内壁部との間から地中孔２２の底に所定量のモルタル又は生コンクリートを注入して杭根部２３を形成する。これにより、フランジ部８はモルタル又は生コンクリートと結合して中空杭７はその直径よりも大きい直径の球根状の支持部を有するに至る。杭根部２３の上部に残る空間部２４は、地中孔２２の内壁が自然崩壊して埋め尽くすのを許容するか、若しくは、中空杭７から排出された掘削土２５を埋め戻して充満させれば良い。
【００２９】
なお、掘削ヘッド９の回転中心に透孔を穿設し、この透孔に遊嵌する柱状突起をジョイントブック１４のブロック１４ｂの下端面中央に、ロッド１２の軸方向で、突出させて設け、突起部１６を係合突起部１７と係合させるときの位置決め手段としてもよい。
【００３０】
また、中空杭７のフランジ部８は、前記従来例において記載したような環状板体の一部を半径方向へ切り欠き、かつ、その両端部を互いに反する方向へ曲げて螺旋状にしたもの、若しくは、円盤を中心で二分した半円盤状体を、互いに交差した状態で杭の先端に溶接したものとしてもよい。この場合、螺旋羽根のフランジ部を備えた中空杭７は左回転させるべく、そのために、圧入機５に代えた中空杭７の回転圧入機を必要とする。
【００３１】
さらに、オーガスクリュウ４の螺旋羽根１３ｂは、出願人が先に出願した特願平１１−２８２３４７号に記載の、アジテーターに代えてもよい。これは、例えばロッド１２の軸方向に所定間隔で複数の、それぞれロッド１２の直径方向で相対向する一対の撹拌羽根が互いに相反する方向へ傾斜し、かつ、ロッドと平行方向へ折り畳み可能に軸支されてなるものである。アジテーターはロッド１２の正回転によって折り畳まれた状態から拡径して広がり、逆回転によってロッド１２側へ折り畳まれて収縮する構造である。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】（Ａ）から（Ｅ）はこの発明にかかる杭施工方法の実施例を示す工程図であり、（Ｂ）から（Ｅ）は（Ａ）の要部のみを表している。
【図２】この発明にかかる杭施工装置の要部を示す一部断面正面図である。
【図３】杭施工装置におけるオーガスクリュウと掘削ヘッドの要部拡大図である。
【図４】（Ａ）は掘削ヘッドの正面図、（Ｂ）は掘削ヘッドの側面図である。
【図５】中空杭と掘削ヘッドの関係を示す断面平面図である。
【符号の説明】
【００３３】
１…ベースマシン
２…タワー
３…オーガ駆動機
４…オーガスクリュ
５…圧入機
６…チャッキング部材
７…中空杭
８…フランジ部
９…掘削ヘッド
１０…ラム
１１…シリンダー
１２…ロッド
１３ａ，１３ｂ…螺旋羽根
１４…ジョイントブロック
１５…エアー噴出口
１６…突起部
１７…係合突起部
１９…切欠部
２０…辺縁
２１…掘削爪部
２２…地中孔
２３…杭根部
２４…空間部
２５…掘削土
【図１】
2005220594.tif 000003
【図２】
2005220594.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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