(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
中空既製杭の内部に挿入される回転駆動軸の先端に直角方向に係合アームを設ける一方、杭先端に前記係合アームと係合する係合部材を設け、前記係合アームと前記係合部材との係合により杭先端に回転力を与えながら該杭を地盤に圧入する装置であって、
杭頭と前記回転駆動軸との間に回転方向の角度変位が生じた際、両者を回転方向に係合させる係合手段を設けたことを特徴とする杭の回転圧入装置。
【請求項２】
前記係合手段は、前記回転駆動軸に設けられて前記杭頭に被着される円筒形のキャップであって、下端から軸方向に沿って形成された軸方向溝部分と該軸方向溝部分から周方向に沿って所定の角度範囲に亘って形成された周方向溝部分とからなる逆Ｌ字形の係合溝を有するキャップと、
前記杭頭の外周にほぼ直角方向に設けられ、前記係合溝に嵌入して前記キャップと回転方向に係合可能な係合突起と
を備えてなることを特徴とする請求項１記載の杭の回転圧入装置。
【請求項３】
前記係合手段は、前記回転駆動軸にほぼ直角方向に設けられた係合アームと、
前記杭頭の端面に設けられ、前記係合アームと回転方向に係合可能な係合部材と
を備えてなることを特徴とする請求項１記載の杭の回転圧入装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、杭の回転圧入装置に関し、さらに詳細には、中空既製杭の内部に回転駆動軸を挿入して、その回転駆動力により杭を回転させながら地盤に圧入するための装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
中空既製杭の施工方法の１つに、先端に掘削ヘッドが取り付けられた回転駆動軸を杭内部に挿入し、先端掘削ヘッドにより地盤を掘削しながら杭に回転力及び押し込み力を与えて該杭を地盤に圧入する方法が知られている。杭の回転方式としては杭頭に回転力を与える方式（以下、杭頭回転方式という）と、杭先端に回転力を与える方式（以下、杭先端回転方式という）とがある。
【０００３】
杭頭回転方式は、杭頭にキャップを被着し、杭内部に挿入された回転駆動軸の駆動装置とは別個に設けられた駆動装置によりキャップを回転させ、杭に回転力を与える方式である。また、杭先端回転方式は、いわゆるＴＡＩＰ工法（登録商標、以下同じ）で採用されている方式であり、掘削ヘッドに半径方向に延出する係合アームを設ける一方、杭先端に係合アームと係合する係合部材を設け、両者の係合により回転駆動軸から杭に回転力を伝達する方式である。
【０００４】
しかしながら、両方式の場合とも次のような問題がある。すなわち、杭頭回転方式は杭頭部のみで杭を回転させるので、施工過程において杭先端が硬質地盤に入ると、先端部の回転が杭頭よりも遅くなり、杭に捻れが生じる。このような杭の捻れは、その大きさによっては杭の破断につながる。他方、杭先端回転方式は、杭頭回転方式よりも有利であるが、杭頭付近の周面摩擦による抵抗により杭に捻れが発生することがあり、また回転駆動軸自体の捻れによる装置のトラブル発生の恐れもある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
この発明は上記のような技術的背景に基づいてなされたものであって、次の目的を達成するものである。
この発明の目的は、回転圧入施工時において杭や回転駆動軸に過大な捻れが発生するのを抑止し、杭の破断や装置のトラブルの発生を防止することができる杭の回転圧入装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
この発明は上記課題を達成するために、次のような手段を採用している。
すなわち、この発明は、中空既製杭の内部に挿入される回転駆動軸の先端に直角方向に係合アームを設ける一方、杭先端に前記係合アームと係合する係合部材を設け、前記係合アームと前記係合部材との係合により杭先端に回転力を与えながら該杭を地盤に圧入する装置であって、
杭頭と前記回転駆動軸との間に回転方向の角度変位が生じた際、両者を回転方向に係合させる係合手段を設けたことを特徴とする杭の回転圧入装置にある。
【０００７】
この発明によれば、杭先端での回転により杭に捻れが生じると、杭頭と回転駆動軸との間には回転方向の角度変位が生じる。この角度変位が生じた際には係合手段により、杭頭と回転駆動軸とが回転方向に係合するので、回転駆動軸から杭頭にも回転が伝達される。したがって、杭は杭先端及び杭頭の双方で回転力を付与されることとなり、過大な捻れが発生するのを抑止することができる。
【０００８】
前記係合手段は、前記回転駆動軸に設けられて前記杭頭に被着される円筒形のキャップであって、下端から軸方向に沿って形成された軸方向溝部分と該軸方向溝部分から周方向に沿って所定の角度範囲に亘って形成された周方向溝部分とからなる逆Ｌ字形の係合溝を有するキャップと、前記杭頭の外周にほぼ直角方向に設けられ、前記係合溝に嵌入して前記キャップと回転方向に係合可能な係合突起とを備えてなる態様とすることができる。また、前記係合手段は、前記回転駆動軸にほぼ直角方向に設けられた係合アームと、前記杭頭の端面に設けられ、前記係合アームと回転方向に係合可能な係合部材とを備えてなる態様とすることもできる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
この発明の実施の形態を図面を参照しながら以下に説明する。図１は、この発明の実施の形態を示す正面図である。杭１は鋼管杭、ＰＨＣ杭、節杭、ＰＲＣ杭ＳＣ杭等の中空既製杭であり、その施工時には杭１の内部にオーガシャフト等の回転駆動軸２が挿入される。回転駆動軸２はその上端がオーガ駆動装置等の駆動装置３に連結され、この駆動装置３は図示しないリーダに搭載されて昇降し、回転駆動軸２に回転力及び地盤への押し込み力を付与する。
【００１０】
回転駆動軸２の先端には、例えば図２及び図３に示すような掘削ヘッド４が設けられ、この掘削ヘッド４は杭１の先端から突出している。掘削ヘッド４の取付基部５には回転駆動軸２の軸線と直角方向に複数の係合アーム６が等角度間隔を置いて設けられている。他方、杭１の先端には１対のＬ形の係合部材７が設けられている。
【００１１】
係合アーム６は回転駆動軸２が正転する掘削時には、図３（ａ）に示すように拡開して杭先端の係合部材７に係合し、回転駆動軸２の回転力及び地盤への押し込み力を杭１に伝達するようになっている。また、係合アーム６は回転駆動軸２が逆転する引き上げ時には、図３（ｂ）に示すように縮径し、回転駆動軸２を引き上げることができるようになっている。このような構造は、いわゆるＴＡＩＰ工法で採用されており、周知のものである。
【００１２】
図１を再び参照し、回転駆動軸２には円筒形のキャップ８が一体に設けられ、このキャップ８は杭頭に被着される。キャップ８は１対の逆Ｌ字形の係合溝９を有している（図１のＡ−Ａ線断面図で示した図４も併せて参照）。係合溝９はキャップ８の下端から軸方向に沿って形成された軸方向溝部分９ａと、この軸方向溝部分９ａから周方向に所定の角度範囲に亘って形成された周方向溝部分９ｂとからなっている。
【００１３】
他方、杭頭外周には係合溝９に対応して軸と直角方向に延びる係合突起１０が設けられている。これらの係合突起１０は、回転駆動軸２を杭１の内部に挿入して、キャップ８を杭頭に被着する際、軸方向溝部分９ａを通して係合溝９に嵌入される。
【００１４】
次に上記実施の形態のものの作用を説明する。
杭１の回転圧入施工時において、回転駆動軸２の回転力及び押し込み力は、杭先端における係合アーム６及び係合部材７との係合により杭先端に伝達され、杭１が地盤に回転圧入される。この時、杭１の捻れや、回転駆動軸２の捻れが生じなければ、杭頭と回転駆動軸２との間には回転方向の角度変位（位相差）が生じず、係合突起１０は軸方向溝部分９ａに位置している。すなわち、杭頭と回転駆動軸２との間には、係合突起１０とキャップ８とを介しての回転方向の係合関係は生じない。
【００１５】
ここで、杭頭付近の周面摩擦が大きく、杭頭付近での回転抵抗により杭１に捻れが発生すると、杭頭と回転駆動軸２との間には回転方向の角度変位が生じる。言い換えれば、キャップ８と係合突起１０との間に相対回転が生じ、その結果図５に示すように、係合突起１０は周方向溝部分９ｂ内を移動してその端壁に係合する。これにより、回転駆動軸２の回転力はキャップ８を介して杭頭に伝達され、それ以上の杭の捻れを抑えることができる。したがって、杭の破断を未然に防ぐことができる。
【００１６】
また、例えば杭先端が硬質地盤に入り、回転駆動軸２の先端の掘削ヘッドが受ける回転抵抗が大きくなると、回転駆動軸２に捻れが生じる。この時も、杭頭と回転駆動軸２との間に回転方向の角度変位が生じ、係合突起１０は周方向溝部分９ｂ内を相対移動する。この係合突起１０の移動をオペレータが目視することにより、回転駆動軸２の捻れを察知し、施工を中断することにより装置のトラブル発生を防止することができる。
【００１７】
図６は別の実施の形態を示す軸方向断面図、図７は図６のＢ−Ｂ線断面図である。この実施の形態は、回転駆動軸２にその軸と直角方向に延びる１対の係合アーム１１を設け、杭頭の端面に係合アーム１１と回転方向に係合可能な逆Ｌ字形の係合部材１２を設けたものである。この実施の形態によっても、杭１の捻れ、あるいは回転駆動軸２の捻れが生じた際、杭頭と回転駆動軸２と間に回転方向の角度変位が生じ、係合アーム１１が杭頭の端面上を移動して係合部材１２に係合する。
【００１８】
上記実施の形態は例示にすぎず、杭頭と回転駆動軸との係合構造は種々の形態を取り得る。また、回転駆動軸から杭先端への回転力の伝達構造も同様に、種々の形態を取り得る。なお、杭頭と回転駆動軸との変位を許す角度範囲は、杭種、杭長、地盤状況により適宜決定される。
【００１９】
【発明の効果】
以上のように、この発明によれば、回転圧入施工時において杭や回転駆動軸に過大な捻れが発生するのを抑止することができ、杭の破断や装置のトラブルの発生を未然に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態を示す正面図である。
【図２】杭先端での回転伝達の一例を示す正面図である。
【図３】図２の下面図である。
【図４】図１のＡ−Ａ線断面図である。
【図５】回転駆動軸と杭頭との係合状態を示す断面図である。
【図６】別の実施の形態を示す軸方向断面図である。
【図７】図６のＢ−Ｂ線断面図である。
【符号の説明】
１：杭
２：回転駆動軸
３：駆動装置
４：掘削ヘッド
６：係合アーム
７：係合部材
８：キャップ
９ａ：軸方向溝部分
９ｂ：周方向溝部分
９：係合溝
１０：係合突起
１１：係合アーム
１２：係合部材
【図１】
0003945743.tif 000002
【図２】
0003945743.tif 000003
【図３】
0003945743.tif 000004
【図４】
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【図５】
0003945743.tif 000006
【図６】
0003945743.tif 000007
【図７】
0003945743.tif 000008