(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ヘッドロッドの下端に、掘削刃と共に突設された油圧シリンダ内装の拡大翼において、
シリンダチューブと、上記シリンダチューブとほぼ同長のピストンロッドとをそれぞれ有する複数本の油圧シリンダを、上記ヘッドロッドの軸方向に対し直角をなす一平面上において、上記各油圧シリンダのシリンダチューブ及びピストンロッドのいずれか一方の基端を上記ヘッドロッド外周面に直角に固定すると共に、他方を進退駆動部として外方へ突出し、
上記油圧シリンダチューブとほぼ同長で両端開口の内側筒と、上記内側筒とほぼ同長で該内側筒に摺動自在に被嵌された外周面に掘削爪を有する外側筒とからなる伸縮自在の拡大翼を、上記各油圧シリンダに同心的に被嵌した状態で、上記内側筒の基端を上記ヘッドロッド外周面に固定すると共に、上記油圧シリンダの進退駆動部を上記内側筒の先端開口を介して上記外側筒の先端と固定し、
上記外側筒は、上記油圧シリンダの進出駆動時に上記掘削刃の掘削径より大径位置に進出し、上記油圧シリンダの後退駆動時に上記掘削刃の掘削径内に後退する位置関係にあり、
上記ヘッドロッドに２系統の油圧供給路を縦通し、上記シリンダチューブ及びピストンロッドのうち上記ヘッドロッドに基端を固定された一方に、上記シリンダチューブのヘッド側内室に開通するヘッド側供給路及びロッド側内室に開通するロッド側供給路を設け、上記２系統の油圧供給路に、上記ヘッド側供給路及びロッド側供給路をそれぞれ直線接続路にて接続した、
拡大ヘッド。
【請求項２】
ヘッドロッドの軸方向に対し直角をなす一平面上において、上記請求項１における油圧シリンダ及び該油圧シリンダに被嵌された伸縮自在の内側筒及び外側筒からなる一対の拡大翼を、上記ヘッドロッドをはさんで互に平行に位置させた状態で、上記ヘッドロッドに突設された支持アームに、上記油圧シリンダのシリンダチューブ及びピストンロッドのいずれか一方の基端を固定すると共に、上記内側筒の基端を固定して取りつけ、
上記ヘッドロッドに縦通された２系統の油圧供給路に、上記支持アームに設けられた２系統の油圧供給路をそれぞれ接続し、上記支持アームの２系統油圧供給路に、上記支持アームに固定されたシリンダチューブ又はピストンロッドに設けられたヘッド側供給路及びロッド側供給路をそれぞれ直線接続路にて接続した、
請求項１に記載の拡大ヘッド。
【請求項３】
ヘッドロッドの軸方向に対し直角をなす上下複数段の面上において、上記請求項１における油圧シリンダ及び該油圧シリンダに被嵌された伸縮自在の内側筒及び外側筒からなる複数の拡大翼であって、互いに上記油圧シリンダの進退駆動部のストロークの異なる拡大翼を、上記上下複数段の面上において、上記ヘッドロッドに各油圧シリンダのシリンダチューブ又はピストンロッドのいずれか一方の基端を固定すると共に、上記内側筒の基端を固定して取りつけ、
上記ヘッドロッドに２系統の油圧供給路を縦通し、上記上下複数段の面上にある各油圧シリンダの上記ヘッドロッドに基端を固定されたシリンダチューブ又はピストンロッドの一方に、上記シリンダチューブのヘッド側内室に開通するヘッド側供給路及びロッド側内室に開通するロッド側供給路をそれぞれ設け、上記２系統の油圧供給路に、上記各上下複数段にある上記シリンダチューブへのヘッド側供給路及びロッド側供給路をそれぞれ直線接続路にて接続した、
請求項１に記載の拡大ヘッド。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本願発明は、アースオーガを用いた中掘り、プレボーリング等の工法による中空杭、既成杭の建てこみ、または場所打ち杭の造成等において、それら杭の下端に拡大球根を造成するためアースオーガ下端に接続される拡大ヘッドに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の拡大ヘッドとして、ヘッドの二重らせん羽根の外側部に、拡大爪を該らせん羽根に添接する閉縮位置かららせん羽根延長面上で外方へ拡開する方向に揺動自在に軸支し、そしてアースオーガの逆回転により該拡大爪を周囲の土砂の抵抗によりアースオーガ掘削径よりも大径に拡開させて拡大掘りを行う、いわゆる逆転式拡大ヘッドが広く知られている。
【０００３】
しかし、上記の従来ヘッドは、拡大爪が閉縮位置から最大拡開位置へ一気に開くため、拡大掘りを行うべき硬い地盤の支持層では掘削抵抗が急激に過大となってアースオーガが回転不能に至ることがしばしばある。
【０００４】
これを改善するため、ヘッドの軸部内に油圧シリンダを形成すると共に、該軸部の外側面に拡大翼をはばたき方向に揺動自在に軸支し、上記シリンダの軸方向駆動により上記拡大翼を拡縮揺動させる構造のものが提案された。
【０００５】
上記後者の提案によれば、その油圧シリンダの寸動により拡大翼を徐々に拡開させることにより前者の欠点を解消することはできるが、拡大翼の閉縮時に支持層内の礫等を噛みこんで閉縮不能に至り、それが中掘り工法において中空杭からのアースオーガの引き抜きを不能にする難点があった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本願発明は、拡大翼の拡開、閉縮に油圧シリンダを利用することにより硬い地盤の支持層においても拡大翼拡開時の掘削抵抗を緩和すると共に、閉縮時の礫等の噛みこみを防止することを課題とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決する手段として、本願発明は、
ヘッドロッドの下端に、掘削刃と共に突設された油圧シリンダ内装の拡大翼において、
シリンダチューブと、上記シリンダチューブとほぼ同長のピストンロッドとをそれぞれ有する複数本の油圧シリンダを、上記ヘッドロッドの軸方向に対し直角をなす一平面上において、上記各油圧シリンダのシリンダチューブ及びピストンロッドのいずれか一方の基端を上記ヘッドロッド外周面に直角に固定すると共に、他方を進退駆動部として外方へ突出し、
上記油圧シリンダチューブとほぼ同長で両端開口の内側筒と、上記内側筒とほぼ同長で該内側筒に摺動自在に被嵌された外周面に掘削爪を有する外側筒とからなる伸縮自在の拡大翼を、上記各油圧シリンダに同心的に被嵌した状態で、上記内側筒の基端を上記ヘッドロッド外周面に固定すると共に、上記油圧シリンダの進退駆動部を上記内側筒の先端開口を介して上記外側筒の先端と固定し、
上記外側筒は、上記油圧シリンダの進出駆動時に上記掘削刃の掘削径より大径位置に進出し、上記油圧シリンダの後退駆動時に上記掘削刃の掘削径内に後退する位置関係にあり、
上記ヘッドロッドに２系統の油圧供給路を縦通し、上記シリンダチューブ及びピストンロッドのうち上記ヘッドロッドに基端を固定された一方に、上記シリンダチューブのヘッド側内室に開通するヘッド側供給路及びロッド側内室に開通するロッド側供給路を設け、上記２系統の油圧供給路に、上記ヘッド側供給路及びロッド側供給路をそれぞれ直線接続路にて接続した、
拡大ヘッドを提案する。
【０００８】
本願発明における上記「複数本の油圧シリンダを上記ヘッドロッドの軸方向に対し直角をなす１または複数の面上に配置し」とは、上記ヘッドロッドの軸方向に対し直角をなす１つの面上に複数本の油圧シリンダを配置するもの、上記ヘッドロッドの軸方向に対し直角をなす上下複数段の面上にそれぞれ１または複数本の油圧シリンダを配置するもの、等を含む。
以下図面を参照して本願発明の実施例について説明する。
【０００９】
【実施例】
図１において、外周面にスクリュー羽根（Ｃ）を設けた中空ロッド（ｂ）の下端に拡大ヘッド（１）を継手（２）により接続してアースオーガ（Ａ）を形成してある。
【００１０】
上記拡大ヘッド（１）は、図１、２に示すように軸心に丸孔の薬液供給路（４）を縦通したヘッドロッド（３）の外周面に二重らせん羽根（５）、（５）を設けると共に、該らせん羽根（５）、（５）の最下端に掘削刃（６）…を突設してあり、このヘッドロッド（３）の中間部の直径方向相対する側面を一部切除して互に平行する平坦なシリンダ取りつけ面（７）、（７）を形成すると共に、該取りつけ面に対応する二重らせん羽根（５）、（５）部分を一部切除し、このようにしたシリンダ取りつけ面（７）、（７）に、図２、３に示すように互にほぼ同長のシリンダチューブ（８）とピストンロッド（９）をそれぞれ有する一対の油圧シリンダを上記ヘッドロッド（３）の軸方向に対し直角をなす１つの面上に配置した状態で、そのピストンロッド（９）、（９）の基端をボルト（１０）…によりそれぞれ固定し、それにより両シリンダチューブ（８）、（８）を進退駆動部として上記１つの面上で進退駆動できるように位置させ、それらシリンダチューブ（８）、（８）に拡大翼（１１）、（１１）をそれぞれ被嵌してある。
【００１１】
上記拡大翼（１１）、（１１）は、基端に外側フランジ（１３）を有する両端開口の筒体であって、上記シリンダチューブ（８）とほぼ同長の内側筒（１２）と、該内側筒（１２）に摺動自在に被嵌され、先端に内側フランジ（１５）を有する基端開口の筒体であって、上記内側筒（１２）とほぼ同長の外側筒（１４）とから構成され、その外側筒（１４）の外周面に掘削爪（１６）…を突設した伸縮自在のもので、その内側筒（１２）、（１２）を上記シリンダチューブ（８）、（８）の外側に摺動自在に被嵌した状態で上記外側フランジ（１３）、（１３）をボルト（１７）…により上記取りつけ面（７）、（７）に固定すると共に、上記シリンダチューブ（８）、（８）の先端部を上記内側筒（１２）、（１２）の先端開口を通して上記外側筒（１４）、（１４）の内側フランジ（１５）、（１５）に固定してある。
【００１２】
この場合上記油圧シリンダのチューブ（８）、（８）の進出駆動時に上記拡大翼（１１）、（１１）が図４に示すように上記掘削刃（６）…の掘削径より約外側筒（１４）の長さ分だけ大径に拡開し、油圧シリンダチューブ（８）、（８）の後退駆動時には図３に示すようにシリンダチューブ（８）、ピストンロッド（９）、内側筒（１２）及び外側筒（１４）の４体が互に長さを揃えて重合集束した状態で、上記掘削刃（６）…の掘削径内に上記拡開時の長さの約１／２の長さで閉縮する。
【００１３】
上記油圧シリンダへの油圧供給路は次のようである。上記ヘッドロッド（３）内部の上記取りつけ面（７）、（７）に対応する部分に、上記薬液供給路（４）を部分的に遮断する中実部（１８）を形成し、該中実部（１８）から継手（２）先端間の薬液供給路（４）内に、内側管（１９）と外側管（２０）との二重管を同心的に縦通して、内側管（１９）内に内側油圧供給路（２１）を、内、外側管（１９）、（２０）間に環状の外側油圧供給路（２２）をそれぞれ形成すると共に、これら供給路（２１）、（２２）を中実部（１８）内に延長してある。
【００１４】
一方、上記ピストンロッド（９）、（９）に、図３に示すように基端から先端に貫通してシリンダチューブ（８）とのヘッド側内室に開通するヘッド側供給路（２３）、および基端からピストンまで延長してシリンダチューブ（８）とのロッド側内室に開通するロッド側供給路（２４）をそれぞれ設け、該供給路（２３）と上記外側供給路（２２）の延長路とを接続する接続路（２５）、および該供給路（２４）と上記内側供給路（２１）の延長路とを接続する接続路（２６）を上記中実部（１８）にそれぞれ設けてある。
【００１５】
（２７）…は上記中実部（１８）を境に縦通する薬液供給路（４）、（４）をつなぐ連通路、（２８）、（２８）は薬液放出弁である。
【００１６】
上例の拡大ヘッドの作用を次に説明する。拡大ヘッド（１）を下端に接続したアースオーガ（Ａ）をもって、まず拡大翼（１１）、（１１）を閉縮した状態で、一例としてプレボーリング工法により支持層まで縦孔を掘削し、次にアースオーガ（Ａ）を回転させつつ、外側供給路（２２）、接続路（２５）、（２５）を経て油圧を油圧シリンダチューブ（８）、（８）のヘッド側供給路（２３）、（２３）に圧送してシリンダチューブ（８）、（８）を寸動により僅かづつ進出させ、それに伴い拡大翼（１１）、（１１）の外側筒（１４）、（１４）を僅かづつ伸長拡開させていき、最大に拡開したら所要深さの拡大掘りを行う。拡大掘り完了後、セメントミルク等の硬化液を薬液供給路（４）を経て放出弁（２８）、（２８）から放出し、掘削土砂と混合して拡大球根を造成すべきソイルセメントを形成する。
【００１７】
次に、内側供給路（２１）、接続路（２６）、（２６）を経て油圧を油圧シリンダチューブ（８）、（８）のロッド側供給路（２４）、（２４）に圧送してシリンダチューブ（８）、（８）を後退させ、それにより拡大翼（１１）、（１１）の外側筒（１４）、（１４）を閉縮させた後アースオーガ（Ａ）全体を地上に引き抜き、その後に既成杭を挿入して該杭下端部を上記ソイルセメント中に圧入し、それにより該杭の下端に連結された拡大球根を造成する。
【００１８】
上記拡大翼（１１）、（１１）の閉縮は、ヘッドロッド（３）に対し直角方向に突出した状態から同じ直角方向を保って縮小するものであるから、従来翼のように礫を噛みこむことは全くない。
【００１９】
上例の油圧シリンダチューブ（８）の駆動は、油圧をヘッド側供給路（２３）およびロッド側供給路（２４）に交互に圧送することにより進退駆動させる複動型であるが、進出駆動は油圧で行うが後退駆動はバネによって行う単動型であってもよい。
【００２０】
図５の他の実施例は、ヘッドロッド（３ａ）の軸方向に対し直角をなす１つの面上に、２本の油圧シリンダチューブ（８ａ）、（８ａ）を上記ヘッドロッド（３ａ）をはさんで互に平行に配置した例で、上記ヘッドロッド（３ａ）の中間部の相対する側面にシリンダ配置面（７ａ）、（７ａ）を形成し、該配置面（７ａ）、（７ａ）に沿って平行に配置された油圧シリンダチューブ（８ａ）（８ａ）のピストンロッド（９ａ）（９ａ）および拡大翼（１１ａ）、（１１ａ）の内側筒（１２ａ）、（１２ａ）をヘッドロッド（３ａ）に突設された支持アーム（２９ａ）、（２９ａ）に固定し、他の構造は図１〜４と実質的に同一である。本例によれば、拡大翼（１１ａ）、（１１ａ）が閉縮時に小径範囲内におさまり、拡開時には伸長率が大きいから、大径の拡大掘りが実現できる。
【００２１】
図６に示す拡大ヘッドのさらに他の実施例（１ｂ）は、ヘッドロッド（３ｂ）の上下等間隔の上、中、下３個所にシリンダ取りつけ面（７ｂ）（７ｂ）、（７ｂ）（７ｂ）、（７ｂ）（７ｂ）を形成し、各取りつけ面（７ｂ）（７ｂ）、…に、油圧シリンダチューブ（８ｂ）（８ｂ）、…を上記ヘッドロッド（３ｂ）の軸方向に対し直角をなす上、中、下３段の面上にそれぞれ配置した状態で、そのピストンロッド（９ｂ）（９ｂ）、…をそれぞれ固定し、これら油圧シリンダチューブ（８ｂ）（８ｂ）、…に内側筒（１２ｂ）および外側筒（１４ｂ）からなる互に上下幅の等しい拡大翼（１１ｂ）（１１ｂ）、…をそれぞれ取りつけ、さらに本例では、各段の油圧シリンダのピストンのストロークを上段、中段、下段と順次長くして拡大径を順次大きくし、他の構造は図１〜４と実質的に同一とした例である。
【００２２】
本例の拡大ヘッド（１ｂ）をアースオーガに接続して縦孔掘削を行い、拡大ヘッド（１ｂ）が支持層に掘進したら、その位置で各拡大翼（１１ｂ）（１１ｂ）、…を拡開して拡大掘削を行いつつ若干（拡大翼の上下間隔より短い距離）掘進させると、図６（ロ）に示すように縦孔の内周面に、３段の拡大翼（１１ｂ）（１１ｂ）、…による径の順次大きい上、中、下３段の不連続拡大孔（２９ｂ）、（３０ｂ）、（３１ｂ）を形成することができ、これにセメントミルク等の硬化液を注入してえられる拡大球根は、広い表面積で原地盤と結合し、強固な支持力をもつことができると共に、注入する硬化液の節約に役立つ。
【００２３】
図６の拡大ヘッド（１ｂ）を用いて支持層において、各拡大翼（１１ｂ）（１１ｂ）、…で拡大掘削を行いつつ拡大翼の上下間隔に相当する距離掘進させると、図７のように径の順次大きい上、中、下３段の拡大孔（２９ｃ）、（３０ｃ）、（３１ｃ）が連続した拡大孔を形成することができ、これによってえられる拡大球根は同様に強固な支持力をもち、硬化液の節約に資する。
【００２４】
上記各段の油圧シリンダのストロークは、図６（イ）のほか、上段、中段、下段と順次短くした場合、または不規則に異なる場合もある。
【００２５】
【発明の効果】
本願発明の拡大ヘッドによれば、拡大掘りにおいて油圧シリンダの利用により拡大翼を徐々に拡開させることにより、アースオーガを回転不能に至らしめることはなくなると共に、拡大翼をヘッドロッドの軸方向に対し直角の方向へ伸縮させる構成により、拡大翼の閉縮時に従来ヘッドのように礫等を噛みこむおそれを解消することができるのである。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明による拡大ヘッドの正面図である。
【図２】  同上拡大縦断面図である。
【図３】  拡大翼部分のさらに拡大した縦断面図である。
【図４】  図２のＩＶ−ＩＶ線に沿う拡大翼拡開状態の断面図である。
【図５】  他の実施例の図４と同様の切断面による断面図である。
【図６】  （イ）拡大ヘッドのさらに他の実施例の一部切欠正面図である。
（ロ）上記（イ）の拡大ヘッドにより形成した拡大孔の縦断面図である。
【図７】  拡大孔の他の例の縦断面図である。
【符号の説明】
１、１ａ、１ｂ  拡大ヘッド
３、３ａ、３ｂ  ヘッドロッド
６、６ｂ  掘削刃
８、８ａ、８ｂ  油圧シリンダチューブ
９、９ａ、９ｂ  ピストンロッド
１１、１１ａ、１１ｂ  拡大翼
１２、１２ａ、１２ｂ  内側筒
１４、１４ａ、１４ｂ  外側筒
１６、１６ａ  掘削爪
【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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