(57)【要約】【課題】より好適な杭の埋設を可能にする掘削装置及び杭埋設方法を実現する。【解決手段】既設の杭５０にガイド３を摺接させて沿わすようにして掘削装置１０を地中に案内させて掘削孔を掘削ことによって、既設杭５０に隣接した位置に精度よく掘削孔を形成するとともに、その掘削装置１０を地中から引き上げる際に、拡幅部４の押圧板４１を拡幅することによって、掘削装置１０が地中を下降した際に掘削した掘削孔の孔壁を押し固めることを可能にした。【選択図】図１
2007255148.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
地中に埋設する杭の断面形状と略同一の孔形状を有する掘削孔を掘削する掘削装置であって、
既に埋設された既設杭に沿って前記掘削装置を地中に案内する案内部材を備えることを特徴とする掘削装置。
【請求項２】
前記掘削装置を地中から引き上げる際に拡幅し、前記掘削装置が掘削した掘削孔の孔壁を押し固める拡幅部を備えることを特徴とする請求項１に記載の掘削装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の掘削装置を用いて掘削した掘削孔に杭を埋設する杭埋設方法であって、
地中に埋設された既設杭に前記案内部材を沿わして前記掘削装置を地中に案内することで前記既設杭に隣接する掘削孔を掘削し、次いで、前記掘削装置を地中から引き上げる際に前記拡幅部を拡幅して前記掘削装置が掘削した掘削孔の孔壁を押し固め、更に、その掘削孔に杭を埋設することによって、地中に複数の杭を連続的に埋設することを特徴とする杭埋設方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、掘削装置及び杭埋設方法に係り、特に掘削孔を掘削する掘削装置及びその掘削装置が掘削した掘削孔に杭を埋設する杭埋設方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、杭の埋設を行う施工箇所に、杭を圧入する際の妨げとなる石垣や岩盤が存在する場合に、それら障害物を掘り起こしたり、破壊して撤去するための削孔装置を備える杭圧入引抜機が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】特開平７−１１６４５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上記特許文献１の場合、杭を埋設する箇所に絞った掘削孔を掘削することはできず、杭を埋設する箇所の周辺の地盤も掘削するために、より多くの排土が発生してしまうので、杭の埋設に伴う排土処理の負担が増大してしまうという問題があった。
【０００４】
本発明の目的は、より好適な杭の埋設を可能にする掘削装置及び杭埋設方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
以上の課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、例えば、図１〜図３、図５、図８に示すように、
地中に埋設する杭（５０）の断面形状と略同一の孔形状を有する掘削孔（例えば、図５（ｂ）に示す掘削孔）を掘削する掘削装置（１０、１１）であって、
既に埋設された既設杭（５０）に沿って前記掘削装置を地中に案内する案内部材（例えば、図１〜図３のガイド３、図８のガイド３０）を備えることを特徴とする。
【０００６】
請求項１に記載の発明によれば、掘削装置は、既に地中に埋設されている杭である既設杭に案内部材を沿わすようにして掘削装置を地中に案内させて掘削孔を掘削ことができるので、既設杭に隣接した位置に精度よく且つ既設杭を損傷することなく掘削孔を形成することができる。
特に、掘削装置は、地中に埋設する杭の断面形状と略同一の孔形状を有する掘削孔を掘削することにより、埋設する杭の形状に対応するサイズの掘削孔を掘削することができるので、杭の埋設に伴い発生する排土量を抑え、排土処理の負担を低減することができる。
つまり、この掘削装置によって、杭の埋設を行うための掘削孔の掘削を良好に行うことができる。
よって、掘削装置は、より好適な杭の埋設を可能にすることができる。
【０００７】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の掘削装置であって、例えば、図１、図４に示すように、
前記掘削装置を地中から引き上げる際に拡幅し、前記掘削装置が掘削した掘削孔の孔壁を押し固める拡幅部（４）を備えることを特徴とする。
【０００８】
請求項２に記載の発明によれば、掘削装置を地中から引き上げる際に、拡幅部を拡幅することによって、掘削装置が地中を下降した際に掘削した掘削孔の孔壁を押し固めることができる。
つまり、掘削装置の拡幅部が掘削孔の孔壁を押圧し、その孔壁が崩落しないように孔壁を押し固めることができるので、グラウト等の薬液を地盤に注入する地盤安定化処理が不要になる。
【０００９】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の掘削装置を用いて掘削した掘削孔に杭を埋設する杭埋設方法であって、例えば、図１、図６、図７に示すように、
地中に埋設された既設杭（５０）に前記案内部材（例えば、ガイド３）を沿わして前記掘削装置（１０）を地中に案内することで前記既設杭に隣接する掘削孔を掘削し、次いで、前記掘削装置を地中から引き上げる際に前記拡幅部（４）を拡幅して前記掘削装置が掘削した掘削孔の孔壁を押し固め、更に、その掘削孔に杭（５０）を埋設することによって、地中に複数の杭を連続的に埋設することを特徴とする。
【００１０】
請求項３に記載の発明によれば、地中に埋設された既設杭に案内部材を沿わして掘削装置を地中に案内することで既設杭に隣接した位置に掘削孔を掘削することができる。
また、掘削装置を地中から引き上げる際に拡幅部を拡幅して掘削装置が掘削した掘削孔の孔壁を押し固めることができる。
また、既設杭に隣接した位置に形成された掘削孔に杭を埋設することで、既設杭に並設するように新たな杭を埋設することができる。
【００１１】
つまり、この掘削装置を用いて、既設杭に案内部材を沿わすようにして掘削装置を地中に案内させて掘削孔を掘削ことができるので、既設杭に隣接した位置に精度よく且つ既設杭を損傷することなく掘削孔を形成することができる。特に、掘削装置は、地中に埋設する杭の断面形状と略同一の孔形状を有する掘削孔を掘削することにより、埋設する杭の形状に対応するサイズの掘削孔を掘削することができるので、杭の埋設に伴い発生する排土量を抑え、排土処理の負担を低減することができる。
そして、掘削装置を地中から引き上げる際に拡幅部を拡幅して掘削装置が掘削した掘削孔の孔壁を押し固めることができるので、掘削孔の孔壁が崩落しないようにグラウト等の薬液を地盤に注入する地盤安定化処理が不要になる。
また、既設杭に隣接した位置に形成された掘削孔に杭を埋設し、既設杭に並設するように新たな杭を埋設することを繰り返すようにして、地中に複数の杭を連続的に埋設することができる。
従って、この掘削装置を用いた杭埋設方法によって、杭の埋設を行うための掘削孔を好適に掘削することができるので、より好適な杭の埋設を可能にすることができ、特に、複数の杭を連続的に埋設することを良好に行うことができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、地中に埋設された既設杭に案内部材を沿わして掘削装置を地中に案内することによって既設杭に隣接した位置に精度よく且つ既設杭を損傷することなく掘削孔を掘削することができる。
そして、その掘削装置を地中から引き上げる際に拡幅部を拡幅することにより、掘削装置が掘削した掘削孔の孔壁を押し固めることができるので、掘削孔の孔壁が崩落しないようにグラウト等の薬液を地盤に注入する地盤安定化処理が不要になる。
更に、既設杭に隣接した位置に形成された掘削孔に杭を埋設することを繰り返すようにして、地中に複数の杭を連続的に埋設することができる。
よって、この掘削装置を用いることにより、より好適な杭の埋設が可能になり、複数の杭が連続的に埋設されてなる杭列の施工を良好に行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の実施形態たる掘削装置及び杭埋設方法について、図面を参照して説明する。なお、本発明の掘削装置は、チェーンカッター式掘削装置を元に構成されている。
【００１４】
掘削装置１０は、図１に示すように、図示しない装置本体から下方に延在するカッターポスト１と、カッターポスト１の外周に沿って循環するエンドレスチェーンからなるチェーンカッター２と、カッターポスト１の一方の端面に複数（図１中、４つ）備えられる案内部材としてのガイド３…と、カッターポスト１の下端側に備えられる拡幅部４等を備えている。
【００１５】
カッターポスト１は、地面や既設杭の上端に設置される装置本体（図示省略）に支持されているとともに、その装置本体に昇降自在に備えられている。
チェーンカッター２は、カッターポスト１の上端や下端に備えられるスプロケットなどを介して伝達される駆動力によってカッターポスト１の外周を循環し、地盤や岩盤を掘削する。
なお、掘削装置１０におけるチェーンカッター式掘削装置としての構成や動作（掘削動作）は従来公知のものと同様であるので、ここでは詳述しない。
【００１６】
ガイド３は、カッターポスト１におけるチェーンカッター２が循環する端面であって、チェーンカッター２が下方に向かって移動する端面側に、カッターポスト１の長手方向に沿って等間隔に備えられている。
また、ガイド３は、図２に示すように、カッターポスト１に固定されるとともに、チェーンカッター２の周囲を覆う保護部３１と、杭５０の端面に摺接させる摺接部３２を有している。
【００１７】
保護部３１は、チェーンカッター２の周囲を覆うとともに、杭５０にチェーンカッター２が接触してしまわないように、掘削装置１０と杭５０との間隔が所定の距離を保つように維持するようになっている。
摺接部３２は、断面視略コ字形状を呈しており、この摺接部３２が有する溝３３に杭５０の端面を挟み込むことが可能になっている。
【００１８】
また、図２に示すように、カッターポスト１とチェーンカッター２とからなる掘削装置１０の断面形状は、杭５０の断面形状と略同じ形状であって、杭５０の断面形状よりやや小さい長方形状となっている。
そして、図１に示すように、ガイド部３の摺接部３２を杭５０の端面に当接させるとともに、カッターポスト１を下降させる際に、その摺接部３２を杭５０の端面に摺接させるようにして、掘削装置１０を杭５０の長手方向に沿って地中に案内して地盤を掘削し、その杭５０に隣接する掘削孔を形成することが可能になっている。
【００１９】
ここで、掘削装置１０が地盤を掘削する際のチェーンカッター２の循環方向について説明する。
図３に示すように、チェーンカッター２は、ガイド３が備えられているカッターポスト１の一方の端面側を下方に向かって移動し、カッターポスト１の下端部である先端部で折り返し、カッターポスト１の他方の端面側を上方に向かって移動するように、図中反時計回りに循環するようになっている。なお、カッターポスト１の図示しない上端部においてチェーンカッター２が再度折り返して下方へ向かうことで循環することとなっている。
そして、掘削装置１０が地盤を掘削する際、チェーンカッター２やカッターポスト１は、チェーンカッター２が掘削する地盤から反力を受けることとなる。
チェーンカッター２が、カッターポスト１の先端部で折り返す際には、先端掘削力に伴いカッターポスト１の先端部を既設の杭５０に付勢する方向に反力Ａ（図３参照）が作用する。この反力Ａの作用によって、掘削装置１０（カッターポスト１）の先端部が既設杭５０側に密着するようになるので、ガイド３が既設杭５０に好適に摺接することとなり、既設杭５０に案内される掘削装置１０の姿勢が安定する。つまり、反力Ａの作用によって掘削装置１０が地盤を掘削する掘削姿勢の安定性が向上することとなって、掘削精度が向上することとなる。
また、チェーンカッター２が、カッターポスト１の他方の端面側を上方に向かって移動する際には、掘削排土の排出抵抗に伴いカッターポスト１（掘削装置１０）を下方に押し下げる方向に反力Ｂ（図３参照）が作用する。この反力Ｂの作用によって、掘削装置１０が下方に進む推進力が増大することとなって掘削推進力が増大する。つまり、反力Ｂの作用によって掘削装置１０が地盤を掘削する掘削推進力が向上することとなって、掘削速度（掘削効率）が向上することとなる。
なお、チェーンカッター２が、カッターポスト１の一方の端面側を下方に向かって移動する際には、既設杭５０とチェーンカッター２との間が空隙となっているため、チェーンカッター２に作用する地盤からの抵抗はほとんどないので、反力などの作用力の影響を受けることはほとんどない。
このように、チェーンカッター２の移動方向は、既設杭５０側となるカッターポスト１の一方の端面側を下方に向かって移動した後、その先端部で折り返し、地盤側となるカッターポスト１の他方の端面側を上方に向かって移動する循環方向であることが好ましい。
【００２０】
拡幅部４は、図４に示すように、カッターポスト１をその厚さ方向に挟む一対の押圧板４１，４１と、その一対の押圧板４１，４１の下端側を連結するシリンダ４２とを備えている。なお、一対の押圧板４１，４１の上端側はヒンジ部４１ａを形成するように連結されるとともにカッターポスト１に軸支されている。
【００２１】
押圧板４１，４１は、ヒンジ部４１ａを軸心とするようにして押圧板４１の下端側が開閉するように揺動可能にカッターポスト１に備えられている。
シリンダ４２は、シリンダ軸の進退を切り替えるようにシリンダ軸を出入することによって、押圧板４１，４１の開閉を切り替える。
【００２２】
そして、拡幅部４は、図４（ａ）に示すように、掘削装置１０が地盤を掘削しつつ下降する際には、拡幅部４の厚さがカッターポスト１（掘削装置１０）の厚さと略同じ厚みとなるように、シリンダ４２のシリンダ軸が引き入れられるようにして押圧板４１が閉じられるようになっている。
また、拡幅部４は、図４（ｂ）に示すように、掘削装置１０が地中から引き上げられる際には、シリンダ４２のシリンダ軸が押し出されるようにして、一対の押圧板４１，４１が側面視略ハ字形状を呈するように拡幅され、開かれるようになっている。
【００２３】
ここで、掘削装置１０が地盤を掘削する際の拡幅部４の動作ついて説明する。
掘削装置１０が地盤を掘削しつつ下降する際には、拡幅部４はシリンダ４２の駆動によって押圧板４１を閉じる。拡幅部４の押圧板４１を閉じて、拡幅部４の厚さがカッターポスト１（掘削装置１０）の厚さと略同じ厚みとなるようにすることによって、掘削装置１０が地中に進入しやすくする。そして、拡幅部４の押圧板４１を閉じた状態で地盤を掘削した際、図５（ａ）に示すような孔形状を有する掘削孔が形成される。なお、掘削装置１０が下降した際の掘削孔の孔形状（図５（ａ）参照）は、カッターポスト１とチェーンカッター２とからなる掘削装置１０の断面形状（図２参照）と略同一の長方形状となっている。
また、掘削装置１０が地中から引き上げられる際には、拡幅部４はシリンダ４２の駆動によって押圧板４１を開く。拡幅部４の押圧板４１を開いた状態で掘削装置１０を地中から地上に引き上げる際、押圧板４１の下端部が掘削孔の孔壁を押圧することとなる。つまり、掘削装置１０が下降した際に掘削し形成した掘削孔の幅（カッターポスト１の厚さ方向に対応する幅）より押圧板４１の下端部が開いているので、その押圧板４１が孔壁を押し固めつつ上昇することとなって、その掘削孔の孔形状を若干広げることとなる。そして、拡幅部４の押圧板４１が孔壁を押し固めた際、図５（ｂ）に示すような孔形状を有する掘削孔が形成される。なお、掘削装置１０が引き上げられ、拡幅部４の押圧板４１が孔壁を押し固めた後の掘削孔の孔形状（図５（ｂ）参照）は、杭５０の断面形状（図２参照）と略同一の長方形状となっている。
【００２４】
次に、掘削装置１０を用いて掘削した掘削孔に杭５０を埋設する杭埋設方法について説明する。
【００２５】
まず、複数の杭５０を連続的に埋設する施工箇所における起点となる位置に、所定の施工作業により杭５０を埋設する。
そして、図１に示すように、起点に埋設された既設の杭５０に対して新たな杭を並設する向きであり、杭列が形成される側に対応するその既設杭５０の端面にガイド３を摺接させるように沿わして、掘削装置１０を地中に案内させて、その既設杭５０に隣接する掘削孔を掘削する。なお、掘削装置１０が地盤を掘削しつつ下降する際には、掘削装置１０が地中に進入しやすいように拡幅部４の押圧板４１は閉じられている。
【００２６】
次いで、拡幅部４の押圧板４１を開き、掘削装置１０を地中から引き上げる。
そして、地中から引き上げられる掘削装置１０の拡幅部４の押圧板４１が、その掘削孔の孔壁を押圧することで、その孔壁が崩落、崩壊しないように孔壁を押し固める。
そして、杭５０の断面形状と略同一の孔形状を有する掘削孔が形成される。
【００２７】
次いで、図６に示すように、既設杭５０に隣接するように掘削した掘削孔に新たな杭５０を埋設することによって、既設杭５０の側方に新たな杭５０を並設することができる。
なお、杭５０の先端部の厚みが掘削孔の孔形状の幅よりも小さくなるように、杭５０の先端側にテーパ部５１を設けておくことによって、杭５０を掘削孔に埋設する際に、杭５０がその厚さ方向に掘削孔を押し広げるようにして進入することが可能となるので、杭５０の埋設をよりスムーズに行うことが可能になる。
【００２８】
そして、図７に示すように、更に既設杭５０の端面にガイド３を沿わして掘削装置１０を地中に案内させて掘削孔を掘削し、その掘削孔に杭５０を埋設することを繰り返して、複数の杭５０が連続的に埋設されてなる杭列を施工することができる。
【００２９】
このように、掘削装置１０は、既設杭５０の端面にガイド３を沿わすようにして掘削装置１０を地中に案内させて掘削孔を掘削ことができるので、既設杭５０に隣接した位置に杭５０を埋設するための掘削孔を精度よく形成することができる。
特に、掘削装置１０は、カッターポスト１とチェーンカッター２とからなる掘削部の断面形状であって、杭５０の断面形状と略同じ形状の孔形状を有する掘削孔を掘削することにより、埋設する杭５０の形状に対応するサイズの掘削孔を掘削することができるので、杭５０の埋設に伴い発生する排土量を抑え、排土処理の負担を低減することができる。
よって、掘削装置１０は、より好適な杭の埋設を可能にすることができる。
【００３０】
また、掘削装置１０を地中から引き上げる際に、拡幅部４の押圧板４１を開くことによって、その押圧板４１が掘削孔の孔壁を押圧し、その孔壁が崩落、崩壊しないように孔壁を押し固めることができるので、グラウト等の薬液を地盤に注入する処理などを施す地盤安定化処理が不要になる。
また、掘削装置１０を地中から引き上げる際に、拡幅部４の押圧板４１が孔壁を押し固めることによって、杭５０の断面形状と略同一形状の孔形状を有する掘削孔を形成することができるので、その掘削孔に対して杭５０を位置決めするようにして、杭５０をその掘削孔に埋設することにより、その杭５０の埋設をスムーズに行うことができるとともに、杭５０の埋設位置精度を向上させることができる。
【００３１】
このように、本発明に係る掘削装置１０は、杭５０の埋設をより好適に行うことができる掘削孔を掘削し形成することができる。そして、この掘削装置１０を用いて掘削した掘削孔に杭５０を埋設する杭埋設方法によって、複数の杭を連続的に埋設することを良好に行うことができる。
【００３２】
なお、本発明は上記実施形態に限られるものではない。
例えば、図８に示すように、案内部材としてのガイド３０を、カッターポスト１の一方の端面の全域に亘って設けた掘削装置１１であってもよい。なお、ガイド３０は、保護部３１ａと摺接部３２ａとを有している。
【００３３】
また、以上の実施の形態においては、拡幅部４の押圧板４１が掘削孔の孔壁を押し固めることを例に挙げて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、拡幅部に従動ローラを備えて、その従動ローラが当接する孔壁を押圧するようにしてもよい。
【００３４】
また、その他、具体的な細部構造等についても適宜に変更可能であることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明に係る掘削装置を示す正面図である。
【図２】図１のII−II線における断面図である。
【図３】掘削装置の先端部を示す拡大図である。
【図４】図１の矢印IV方向からの拡幅部を示す側面図であり、押圧板が閉じた状態（ａ）と、押圧板が開いた状態（ｂ）である。
【図５】掘削装置が形成した掘削孔の孔形状を示す説明図であり、掘削装置の下降時の掘削孔（ａ）と、掘削装置の引き上げ後の掘削孔（ｂ）である。
【図６】掘削装置が掘削した掘削孔に杭を埋設した状態を示す説明図である。
【図７】連続的に杭を埋設する杭埋設方法に関する説明図である。
【図８】本発明に係る掘削装置の変形例を示す正面図である。
【符号の説明】
【００３６】
１      カッターポスト
２      チェーンカッター
３      ガイド（案内部材）
３１    保護部
３２    摺接部
４      拡幅部
４１    押圧板
４２    シリンダ
１０    掘削装置
１１    掘削装置
３０    ガイド（案内部材）
４４    拡幅部
５０    杭（既設杭）
【図１】
2007255148.tif 000003
【図２】
2007255148.tif 000004
【図３】
2007255148.tif 000005
【図４】
2007255148.tif 000006
【図５】
2007255148.tif 000007
【図６】
2007255148.tif 000008
【図７】
2007255148.tif 000009
【図８】
2007255148.tif 000010