(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
起立支持されたマストに、回転駆動部と、上下隣り合う上部及び下部支持アームとをそれぞれ昇降自在に支持し、拡大掘削ロッドを、その上端を上記回転駆動部の出力軸に接続して垂下させた構成において、
上記拡大掘削ロッドは、下端に掘削ヘッドを有するロッドの外周面に、軸方向に間隔をあけて複数本づつのブラケットをそれぞれ放射状に突設してあり、
上記各ブラケット内には、棒状拡大掘削刃を、該ブラケット先端部の案内孔に放射方向へ進退自在に挿入した状態で、保持させ、上記各ブラケットの上位には、上記拡大掘削ロッドの外周に環状板を回転自在かつ軸方向摺動自在に被嵌し、該環状板に一端部を揺動自在に軸支されたリンクの他端部を、上記環状板の昇降時に該リンクの揺動にて上記棒状拡大掘削刃を上記案内孔から放射方向へ進退させうるように、該棒状拡大掘削刃の基端に回転自在に連結し、
上記拡大掘削ロッドの上端に近い部分を、上記上部支持アームには回転自在に且つ軸方向摺動不能に、上記下部アームには回転自在に且つ軸方向に距離（ｄ）だけ往復移動可能に、それぞれ支持させ、上記上部支持アームに棒状拡大掘削刃駆動用油圧シリンダを設置すると共に、該油圧シリンダのラムを上記下部支持アームに連結し、該下部支持アームに一端を連結された駆動力伝達ロッドを拡大掘削ロッドに沿って下方へ延長して上記環状板にそれぞれ連結した、
拡大掘削装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本願発明は、構造物支持杭等に使用される既成杭を、その外周にモルタル拡径部を形成して地中に建て込む工法に使用される拡大掘削装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、縦孔を掘削し、該縦孔内にセメントミルクを注入した後既成コンクリート杭を縦孔内に圧入する、いわゆるプレボーリング工法において、上記コンクリート杭の支持力を向上させるために、上記コンクリート杭を、その外周にモルタル拡径部を形成して地中に建て込む工法が行われており、該工法に使用される拡大掘削装置として、下端に掘削ヘッドを有するロッドの外周に、軸方向に間隔をあけて複数のアームを水平に突設し、各アームの先端部に拡大掘削爪を、ロッドの正回転時に閉縮し、逆回転時に土圧により拡開するように水平面で揺動自在に支持させてなる拡大掘削ロッドが知られており、使用においては、まず、上記掘削ロッドの正回転により縦孔を掘削しつつ縦孔内にセメントミルクを注入し、次に上記掘削ロッドの逆回転により拡大爪を拡開させて複数の拡径環状孔を掘削し、次に上記拡大掘削ロッドを引き抜いた後上記縦孔内に既成コンクリート杭を圧入し、それによりコンクリート杭の外周に複数のモルタル拡径部を付与するのである。
【０００３】
また、他の従来例として、上例と同様のロッドの外周に、軸方向に間隔をあけて複数の軸受を突設し、各軸受に棒状拡大掘削ビットを水平面で揺動自在に支持させると共に、上記掘削ビットが摺動自在に挿入された孔を有するブラケットを上記ロッドに回転自在に支持させ、上記ロッドの正回転時に上記掘削ビットが後退し、逆回転時に上記ブラケットが土圧により後退して掘削ビットを突出させるようにした拡大掘削ロッドも知られており、使用においては、上例と同様に既成杭の外周に複数のモルタル拡径部を形成するものであった。
【０００４】
しかし、上記の従来装置のいずれもが、複数の拡大掘削爪又はビットが土圧により一挙に拡大拡開位置に、しかも同時に、突出するものであるため、建て込み長が長い場合、掘削径が大きい場合、地盤が硬い場合等には、拡大掘削時に極めて大きな回転負荷がかかり、回りきれないときはロッド破損の事故を招くこととなり、さらには、掘削ロッドの逆回転により拡大掘削爪又はビットを突出させるものであるから逆回転時に掘り上げた土砂を下方へ戻すこととなり、その結果杭下端部のセメントミルクの品質を低下させる欠点があった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本願発明は、拡大掘削刃を土圧により拡縮させる方式を変更すると共に、拡大掘削刃を確実に拡開、閉縮できるように改善することを課題とする。
【０００６】
【課題を解決する手段】
上記課題解決の手段として、本願発明は、
起立支持されたマストに、回転駆動部と、上下隣り合う上部及び下部支持アームとをそれぞれ昇降自在に支持し、拡大掘削ロッドを、その上端を上記回転駆動部の出力軸に接続して垂下させた構成において、
上記拡大掘削ロッドは、下端に掘削ヘッドを有するロッドの外周面に、軸方向に間隔をあけて複数本づつのブラケットをそれぞれ放射状に突設してあり、
上記各ブラケット内には、棒状拡大掘削刃を、該ブラケット先端部の案内孔に放射方向へ進退自在に挿入した状態で、保持させ、上記各ブラケットの上位には、上記拡大掘削ロッドの外周に環状板を回転自在かつ軸方向摺動自在に被嵌し、該環状板に一端部を揺動自在に軸支されたリンクの他端部を、上記環状板の昇降時に該リンクの揺動にて上記棒状拡大掘削刃を上記案内孔から放射方向へ進退させうるように、該棒状拡大掘削刃の基端に回転自在に連結し、
上記拡大掘削ロッドの上端に近い部分を、上記上部支持アームには回転自在に且つ軸方向摺動不能に、上記下部アームには回転自在に且つ軸方向に距離（ｄ）だけ往復移動可能に、それぞれ支持させ、上記上部支持アームに棒状拡大掘削刃駆動用油圧シリンダを設置すると共に、該油圧シリンダのラムを上記下部支持アームに連結し、該下部支持アームに一端を連結された駆動力伝達ロッドを拡大掘削ロッドに沿って下方へ延長して上記環状板にそれぞれ連結した、
拡大掘削装置を提案する。
以下図面を参照して本願発明の実施例について詳述する。
【０００７】
【実施例】
図１は拡大掘削装置を示し、クローラ（１）の前端部に垂直に支持されたマスト（２）のガイドレール（３）、（３）に、モータ及び減速機を有する回転駆動部（４）と、その下位に、上下隣り合う上部支持アーム（１５）及び下部支持アーム（１８）とをそれぞれ摺動自在に係合支持させると共に上記回転駆動部（４）をワイヤ（５）により昇降自在に吊支し、この駆動部（４）の出力軸（６）に拡大掘削ロッド（７）の上端を接続してある。
【０００８】
上記拡大掘削ロッド（７）の構造を以下に説明する。下端に掘削ヘッド（９）を有する中空ロッド（８）の上端近くに、拡大掘削刃の拡縮駆動装置（Ａ）を装備し、該駆動装置（Ａ）の下方のロッド（８）外周面に、多数の拡大掘削刃装置（Ｂ）…を軸方向に適宜間隔をあけて設けると共に、上記拡縮駆動装置（Ａ）の上下駆動力を各拡大掘削刃装置（Ｂ）…に伝達するための伝達手段（Ｃ）を、上記駆動装置（Ａ）からロッド（８）に沿って最下位の掘削刃装置（Ｂ）…まで延設してある。
【０００９】
まず、拡縮駆動装置（Ａ）は次のようである。図２において、ロッド（８）の外周面に上部フランジ（１０）、中間フランジ（１１）及び下部フランジ（１２）を軸方向に適宜間隔をあけてそれぞれ突設し、上記フランジ（１０）、（１１）間のロッド（８）には、スリーブ（１３）を回転自在に且つ軸方向移動不能に被嵌し、該スリーブ（１３）を軸受（１４）に支承させると共に、該軸受（１４）を、上記マストのガイドレール（３）、（３）に基端部を摺動自在に係合された上記上部支持アーム（１５）（図１参照）の先端部に固定してあり、また、上記フランジ（１１）、（１２）間には、スリーブ（１６）を回転自在に被嵌し、該スリーブ（１６）を軸受（１７）に支承させると共に、該軸受（１７）を上記マスト（２）のガイドレール（３）、（３）に基端部を摺動自在に係合された上記下部支持アーム（１８）（図１参照）の先端部に固定してあり、その際上記スリーブ（１６）の軸方向長さと、フランジ（１１）、（１２）の間隔との間に、駆動に必要な間隔（ｄ）を設け、このようにした上部アーム（１５）上に、拡縮駆動手段として一対の油圧シリンダ（１９）、（１９）の一端をブラケット（２１）、（２１）を介して連結すると共に、両シリンダのラム（２０）、（２０）先端を下部アーム（１８）上にブラケット（２２）、（２２）を介して連結してある。
【００１０】
（２３）は、上記下部フランジ（１２）の下位においてロッド（８）に回転自在かつ軸方向摺動自在に被嵌した下部環状板で、連結ロッド（２４）…により上記スリーブ（１６）に連結してある。
【００１１】
上記のような構造において、油圧シリンダ（１９）、（１９）を伸縮駆動すれば、そのラム（２０）、（２０）の進退によりスリーブ（１６）、軸受（１７）及びアーム（１８）を介して環状板（２３）を、間隔（ｄ）を駆動距離として、その範囲内で昇降させる。
【００１２】
次に、拡大掘削刃装置（Ｂ）について最上位のものを説明する。図３、４、５において、ロッド（８）に上部及び下部環状板（２５）、（２６）を回転自在かつ軸方向摺動自在に被嵌すると共に、両環状板（２５）、（２６）を連結ボルト（２７）…により適宜間隔に連結し、これら両環状板（２５）、（２６）間下寄り位置において、ロッド（８）外周面の直径方向相対する部位に湾曲基板（２８）、（２８）をボルト止めすると共に、各基板（２８）、（２８）に長方形板２枚構成のブラケット（２９）、（２９）を放射状に突設し、これらブラケット（２９）、（２９）の先端に棒状拡大掘削刃用案内丸孔（３１）、（３１）を有する先端ブロック（３０）、（３０）を固定してある。
【００１３】
一方、上記上部環状板（２５）における上記ブラケット（２９）、（２９）に対応する位置にブラケット（３２）、（３２）を下向きに突設し、各ブラケット（３２）、（３２）に２枚構成のリンク（３３）、（３３）の一端部をピン（３４）、（３４）により揺動自在に軸支すると共に、リンク他端部を上記２枚構成ブラケット（２９）、（２９）の各間に延出し、延出端部に、丸棒状拡大掘削刃（３５）、（３５）の基端部を、該掘削刃（３５）、（３５）先端部分を上記案内孔（３１）、（３１）内に挿入した状態で、ピン（３６）、（３６）により回転自在に連結してある。
【００１４】
この場合、上記掘削刃（３５）、（３５）が案内丸孔（３１）、（３１）から先端をやや突出した状態に後退している時、上記リンク（３３）、（３３）が下端を外向きに所要角度傾斜させた姿勢をとりうるように、ブラケット（２９）、（２９）の基部に傾斜ピース（３７）、（３７）を設けてある。
【００１５】
上記のような構造において、上部環状板（２５）を押し下げると、リンク（３３）、（３３）が下端を外向きにさらに傾斜させていき、それにより掘削刃（３５）、（３５）が外方へ押されて案内丸孔（３１）、（３１）から刃先端部を長く突出し、拡大掘削を可能にする。
【００１６】
（３８）は上記上部環状板（２５）の上位においてロッド（８）に回転自在かつ軸方向摺動自在に被嵌された補助環状板で、連結ロッド（３９）…により環状板（２５）と連結されている。
【００１７】
他の拡大掘削刃装置（Ｂ）…は上例と実質的に同一の構造である。
【００１８】
次に、伝達手段（Ｃ）について説明する。図２において、拡縮駆動装置（Ａ）における下部環状板（２３）の下面に、本例では４本の伝達ロッド（４０）…の各上端を互に等間隔をあけて垂直に固定してロッド（８）と平行に垂下し、各垂下端を図３における最上位の拡大掘削刃装置（Ｂ）の補助環状板（３８）の上面にそれぞれ垂直に固定し、ついで、上記最上位の掘削刃装置（Ｂ）の下部環状板（２６）の下面に、本例では３本の伝達ロッド（４１）‥の各上端を互に等間隔をあけて垂直に固定し、ロッド（４１）‥下端を第２位の拡大掘削刃装置（Ｂ）の上部環状板に垂直に固定し、以下同様に上下に隣り合う掘削刃装置（Ｂ）、（Ｂ）の下部環状板と上部環状板とを３本づつの伝達ロッド（４１）‥、…により連結してある。（４２）…は、上記４本の伝達ロッド（４０）…、及び３本の伝達ロッド（４１）‥、…をそれぞれ互に連結する連結リングである。
【００１９】
上記のような構造において、拡縮駆動装置（Ａ）の油圧シリンダ（１９）、（１９）の駆動により下部環状板（２３）が上下駆動されると、その上下駆動力は伝達ロッド（４０）…、ついで伝達ロッド（４１）‥、…を経て各拡大掘削刃装置（Ｂ）…のリンク（３３）（３３）、…に伝達されて各拡大掘削刃（３５）（３５）、…をそれぞれ進退させるのである。
【００２０】
上例の拡大掘削装置を使用しての既成杭の拡径部つき建て込みの一例について説明する。棒状拡大掘削刃（３５）…を閉縮した状態で、上記回転駆動部（４）の始動によりロッド（８）を回転させ、その掘削ヘッド（９）により地盤を掘削しつつ、掘削土砂をブラケット（２９）…により撹拌して、図１（イ）に示すように縦孔（Ｈ）を形成しつつ、ロッド（８）内に縦通した管（Ｐ）（図４参照）を通してロッド（８）下端からセメントミルクを縦孔（Ｈ）内に吐出する。上記ロッド（８）の回転時に、上記下部環状板（２３）以下の各伝達ロッド（４０）…、（４１）…、…及び各拡大掘削刃装置（Ｂ）…もロッドとともに回転する。
【００２１】
所定深さの縦孔（Ｈ）を掘削したら、ロッド（８）の回転を継続しつつ拡縮駆動装置（Ａ）の油圧シリンダ（１９）、（１９）の伸長駆動により下部環状板（２３）を押し下げ、その押し下げ駆動力を伝達ロッド（４０）…、ついで（４１）‥、…を介して各拡大掘削刃装置（Ｂ）…の各上部環状板（２５）…にそれぞれ伝達し、それにより各装置（Ｂ）…におけるリンク（３３）（３３）、…の上端部を押し下げて拡大掘削刃（３５）（３５）、…を案内丸孔（３１）（３１）、…から突出させ、各掘削刃（３５）（３５）、…により拡大掘削を行うと共に拡大掘削ロッド（７）全体を少距離上下動させ、それにより図１（ロ）に示すように拡径環状孔（Ｒ）…を形成する。
【００２２】
この場合、掘削径が大きい、地盤が硬い等の条件下では、上記油圧シリンダ（１９）、（１９）の寸動操作により拡大掘削刃（３５）（３５）、…をわずか突出させ、その状態でわずか拡径の環状孔を掘削し、ついで掘削刃（３５）（３５）、…を同様の寸動操作によりさらにわずか突出させ、その状態でさらにわずか拡径の環状孔を掘削し、以下わずかづつの拡径を段階的に繰り返して最終的に最大拡開環状孔（Ｒ）…を形成する。
【００２３】
次に、上記油圧シリンダ（１９）、（１９）の縮小駆動により各拡大掘削刃装置（Ｂ）…のリンク（３３）…を引き上げて各拡大掘削刃（３５）…を後退させた後、拡大掘削ロッド（７）を引き抜き、コンクリート既成杭を上記縦孔（Ｈ）のセメントミルク中に挿入する。セメントミルク硬化により拡径部つきコンクリート杭が形成される。上記拡大掘削刃（３５）…の進退時に土中の礫等を巻き込むことがほとんどなく、確実に進退する。
【００２４】
【発明の効果】
本願発明の拡大掘削装置によれば、拡大掘削刃をわずかづつ段階的に拡開して最終的に最大拡開位置まで拡開することにより拡大掘削ロッドに極めて大きい回転負荷がかかるのを防止することができ、それにより所期の拡径環状孔を確実に掘削することができ、さらに、ロッド上端部の油圧シリンダから伝達ロッドを経て各拡大掘削刃を拡縮駆動させるものであるから、従来ロッドの逆回転により拡大掘削刃を拡開する方式に比べ、既成杭下端部のモルタルを良質に保つことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  （イ）本願発明による拡大掘削ロッドの側面図である。
（ロ）同上ロッドによる拡大掘削時の側面図である。
【図２】  拡縮駆動装置部分の拡大縦断面図である。
【図３】  拡大掘削刃装置部分の拡大正面図である。
【図４】  図３のＩＶ−ＩＶ線断面図である。
【図５】  図４のＶ−Ｖ線断面図である。
【符号の説明】
２  マスト
４  回転駆動部
７  拡大掘削ロッド
９  掘削ヘッド
１５  上部支持アーム
１８  下部支持アーム
１９  油圧シリンダ
２０  ラム
２９  ブラケット
３１  案内孔
３３  リンク
３５  棒状拡大掘削刃
４０、４１  伝達ロッド
【図１】
0004385191.tif 000002
【図２】
0004385191.tif 000003
【図３】
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【図４】
0004385191.tif 000005
【図５】
0004385191.tif 000006