(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
中空杭の中に螺旋羽根付の掘削ロッドを挿入し、該掘削ロッドを回転して、前記掘削ロッドの掘削ヘッドで掘削しつつ、前記螺旋羽根により掘削土を排出する中掘工法において、
弾性変形可能で、半径方向の幅の異なる複数種の補助羽根を用意し、
前記螺旋羽根の外周側に、
前記中空杭の内径及び前記補助羽根の外周端縁と前記杭内壁との隙間に対応する補助羽根を選定して、選定した補助羽根を着脱自在に固定し、
前記螺旋羽根の外周端縁と、前記中空杭の内壁との間に、石その他の剛性の大きい固形物が挟まった際に、前記螺旋羽根の補助羽根を弾性変形させて、前記固形物を排除させつつ掘削土を移送させることを特徴とした中掘工法におけるかみ込み防止方法。
【請求項２】
掘削ヘッドを有する中掘工法用の螺旋羽根付掘削ロッドであって、前記螺旋羽根の外周端部へ弾性材製の補助羽根を着脱自在に固定し、前記補助羽根は、半径方向の幅の異なる複数種を備え、前記中空杭の内径及び前記補助羽根の外周端縁と前記杭内壁との隙間に対応する前記補助羽根を選定して固定することを特徴とする中掘用杭穴掘削ロッド。
【請求項３】
補助羽根は、螺旋羽根の全長に亘って固定し、又は任意の長さに亘って所望の位置のみに固定したことを特徴とする請求項２記載の中掘用杭穴掘削ロッド。
【請求項４】
補助羽根の材質は、弾力性のある金属板、金属線、天然ゴム、合成ゴム又は合成樹脂としたことを特徴とする請求項２記載の中掘用杭穴掘削ロッド。
【請求項５】
補助羽根の固定は、ボルト固定、嵌着、焼付、接着剤による接着としたことを特徴とする請求項２記載の中掘用杭穴掘削ロッド。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、中空杭を用いた中掘工法において、掘削ロッドの螺旋羽根と、中空杭の内壁との間に、石その他の剛性の大きい固形物をかみ込むのを防止することを目的とした中掘工法におけるかみ込み防止方法及び中掘用杭穴掘削ロッドに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来掘削用スクリューと杭内壁との間に石等がかみ込まれるのを防止する為に、該掘削用スクリューの軸を偏心した発明が提案されている（特許２８９７８７０号）。
【０００３】
従来掘削用スクリュー１３と中空杭１４の内壁１４ａとの間の石１５等のかみ込みを防止する為に、前記掘削用スクリュー１３の外周側と、杭内壁１４ａとの間隔を比較的大きくとり（例えば４ｃｍ〜５ｃｍ位）、かみ込みを防止しようとしているが、前記間隔より大きい石等があればかみ込まれ、図９に示すように、杭壁を破損し、穿孔１６を生じるおそれがあった。
【０００４】
【発明により解決しようとする課題】
前記従来の発明によれば、石等のかみ込み防止はできるけれども、排土効率を低下するおそれがあり、かつ摩擦抵抗の経時的変化を生じ易いなどの問題点があった。
【０００５】
また従来普通に行われているように間隙を大きい目にすれば、排土効率の低下があるのみならず、前記間隙より大きい石等のかみ込みは防止できないので、石、礫等の多い土質においては、時々トラブルを生じる問題点があった。
【０００６】
然して前記スクリューの外側と内壁との間隔を小さくすれば、石等のかみ込み頻度が増大するのみならず、前記スクリューの外側が杭内壁に接触する頻度も増大し、これにより杭内壁を傷つけるおそれもあるなどの問題点があった。
【０００７】
前記のように掘削用スクリューの外周側と、杭内壁との間に石等がかみ込み、杭が破損した場合、該杭が地中内で破損したにしろ、地上で破損したにしろ、破損した杭、あるいは該破損した杭と連結された複数の杭を引抜くか、破砕する等の手段がとられることとなり、工費の増大と工期の遅れなどの問題点が生じていた。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
然るにこの発明は、掘削ロッドの螺旋羽根の外周端部に、弾性材製の補助羽根を固定し、或いは全体を弾性材料で成形することにより、前記従来の問題点を解決したのである。前記固定については、着脱自在（例えばボルト固定）の場合と、取外し困難な場合（例えば焼き付け、接着剤による接着）があるが、何れにしても、全長を複数区分にしておけば、各区分毎の取換えは容易である。
【０００９】
即ち方法の発明は、中空杭の中に螺旋羽根付の掘削ロッドを挿入し、該掘削ロッドを回転して、前記掘削ロッドの掘削ヘッドで掘削しつつ、前記螺旋羽根により掘削土を排出する中掘工法において、弾性変形可能で、半径方向の幅の異なる複数種の補助羽根を用意し、前記螺旋羽根の外周側に、前記中空杭の内径及び前記補助羽根の外周端縁と前記杭内壁との隙間に対応する補助羽根を選定して、選定した補助羽根を着脱自在に固定し、前記螺旋羽根の外周端縁と、前記中空杭の内壁との間に、石その他の剛性の大きい固形物が挟まった際に、前記螺旋羽根の補助羽根を弾性変形させて、前記固形物を排除させつつ掘削土を移送させることを特徴とした中掘工法におけるかみ込み防止方法である。
【００１０】
次ぎに、中掘用掘削ロッドの発明は、掘削ヘッドを有する中掘工法用の螺旋羽根付掘削ロッドであって、前記螺旋羽根の外周端部へ弾性材製の補助羽根を着脱自在に固定し、前記補助羽根は、半径方向の幅の異なる複数種を備え、前記中空杭の内径及び前記補助羽根の外周端縁と前記杭内壁との隙間に対応する前記補助羽根を選定して固定することを特徴とする中掘用杭穴掘削ロッドであって、前記螺旋羽根の少なくとも外周端部へ弾性材製の補助羽根を固定したことを特徴とする中掘用杭穴掘削ロッドである。また補助羽根の材質は、弾力性のある金属板、金属線、天然ゴム、合成ゴム又は合成樹脂としたものであり、補助羽根の固定は、ボルト固定、嵌着、焼付、接着剤による接着としたものである。更に補助羽根は、螺旋羽根の全長に亘って固定し、又は任意の長さに亘って所望の位置のみに固定したものである。
【００１１】
前記における補助羽根の材質は、弾力性のある金属板又は線、天然ゴム（加硫ゴム）、合成ゴム又は合成樹脂が考えられる。前記における弾性金属板又は線としては例えばばね鋼板、ばね鋼線などがある。また合成ゴムとしては、スチレンゴム（ＳＢＲ）、ニトリルゴム（ＮＢＲ）、クロロプレンゴム（ＣＲ）、イソブチレン（ＩＩＲ）、シリコンゴム又はフッ素ゴムなどが知られているが、耐摩性、耐水性、耐候性など苛酷な条件での使用に適するゴムを選定して使用することができる。
【００１２】
次に合成樹脂としては、ナイロン、フッ素樹脂、ポリプロピレン、ウレタンゴム、ポリアセタール、ポリカーボネート、飽和ポリエステル樹脂などがあるので、適宜選定して使用する。前記においてナイロンとフッ素樹脂は耐摩性に優れている。
【００１３】
前記補助羽根は、強靭であって破損しにくいけれども、これを補強する為に、カーボンファイバー、ガラスファイバー又はその編組物を埋設し、或いは金属細線を埋設することもできる。
【００１４】
また断面形状についても、補助羽根の基部は螺旋羽根と堅固に連結できるように或程度肉厚にして弾性変形を少なくする形状とし、先端部は比較的薄くして弾性変形能を大きくさせてある。また基部（ボルトによる固定部）を金属羽根とし、先端部を弾性羽根とすることもできる。
【００１５】
前記掘削ロッドの寸法については色々あるが、例えば杭外径９００ｍｍ、杭内径６６０ｍｍの場合に、全羽根外径（補助羽根入り）６２０ｍｍにする。また杭外径１０００ｍｍ、杭内径７４０ｍｍの場合に全羽根外径を７００ｍｍにする。
【００１６】
前記補助羽根は、弾性があるので、石等をかみ込んだ際には、変形し、石等をそのまま地上に持ち上げたり、下段の羽根上に落して地上に運び上げる。従って石等のかみ込みにより掘削ロッドの摩擦抵抗が大きくなってロッドの回転が不能になったり、かみ込んだ石等によって杭壁に損傷を与えたりするおそれはない。
【００１７】
【発明の実施の形態】
この発明の方法によれば、少なくとも外周端部に弾性羽根を使用しているので、石等をかみ込んだ際には前記弾性羽根が変形し、石等を持ち上げたり、又は石等をそのまま地上に持ち上げたり、下方に落してかみ込みを解除する。
【００１８】
またこの発明の掘削ロッドによれば、剛性の大きい（金属製）螺旋羽根の外周端部へ弾性材製の補助羽根を固定し、又は全体を弾性材製としたものである。前記補助羽根は、ボルト固定、嵌着、焼付固定又は接着剤により接着したものである。前記において、ボルトによる固定は、必要に応じて容易に取外すことができるので、全長を数区分にしておけば、各区分毎に取換えができることになり、修理などに便利である。また補助羽根の取換えにより、同一ロッドを用いて外径の異なる掘削ロッドを提供することができる。
【００１９】
掘削土は地上に搬送されるまでの間に、掘削ロッドの回転によるミキシング効果により、前記掘削土の形状が縮小するため、掘削する地盤の状況に応じて、弾性変形する螺旋羽根を掘削ロッド全長に設けなくても、任意区間に設けることにより、同一効果を期待できる。
【００２０】
【実施例１】
この発明の方法の実施例を図１、５に基づいて説明する。掘削位置に直立設置した中空杭１内へ掘削ロッド２を挿入し、前記掘削ロッド２を回転して、掘削ヘッド３で掘削しつつ、中空杭１を下方へ移動させる。一方掘削により生じた土砂は、掘削ロッド２の螺旋羽根４により、矢示５のように上方へ搬送されて、中空杭１の上端から取出される。この場合に、石７等（硬い土塊又は石、礫）が螺旋羽根４の外周端縁と、中空杭１の内壁１ａとの間にかみ込まれると、補助羽根６が矢示１１のように弾性変形して（図５（ｂ））、石７等を矢示８のように下方へ落すか、また落ちない場合には、補助羽根６によって抱えられた状態となってそのまま矢示５のように上方へ移動するか、再び他の土砂と混入して上方へ移動する。
【００２１】
何れにしても、石７等のかみ込みによって、石７等と杭内壁とが局部的に強い当接力を生じるおそれはなく、かみ込みは容易に解消される。従って石等と、杭内壁とが強い摩擦力を生じたために、掘削ロッド２の回転を困難にしたり、回転不能を生じたり、又は中空杭１に損傷を与え、或いは中空杭壁を破壊するようなおそれがなく、石、礫の多い現場においても掘削作業を円滑に続行することができる。
【００２２】
また中空杭１に、掘削ロッド２を出し入れし、又は上下することがあって、通常中空杭１の内壁に掘削ロッド２の螺旋羽根４の外周壁が衝突又は摺接する場合が多いが、実施例で中空杭１の内壁に接触するのは弾性材製の補助羽根６であるから、摺接しても中空杭１の内壁を損傷するおそれはない。中空杭１の内壁に損傷を生じると、中空杭１に対し、直角方向からの力（横力）が掛った場合などに、杭壁の破壊を生じるおそれがあるが、前記実施例のようにこの発明によれば、前記問題点を未然に防止することができる。
【００２３】
【実施例２】
この発明の掘削ロッド２の実施例を図１、２、３、４、５について説明する。掘削ロッド２の螺旋羽根４の外周側に、合成ゴム製の補助羽根６の基部６ａの溝を嵌着固定する。要すれば接着剤９を介装すれば確実に固定することができる（図２（ａ）、（ｂ））。
【００２４】
前記において、補助羽根６は、短い場合（例えば幅Ｗ１が６０ｍｍ（ａ））、長い場合（例えば幅Ｗ２が１５０ｍｍ（ｂ））があるが、何れにしても、補助羽根の先端部６ｂは肉厚を薄くして弾性変形容易にする。
【００２５】
前記実施例において、幅寸法の異なる補助羽根を複数種用意しておけば、内径の異なる中空杭（例えば内径６６０ｍｍと、７４０ｍｍ）を用いて杭穴を掘削する場合に、従来は螺旋羽根の外径の異なる掘削ロッドを複数本準備しなければならなかったが、この実施例によれば、１本の掘削ロッドと、幅が異なる複数種の補助羽根とを用意しておいて、中空杭の内径が異なる毎に、内径に対応する補助羽根６を固定すればよいので、掘削ロッドは１種類で総ての工事を行うことができる。従って使用する掘削ロッドの数を節減することができる。
【００２６】
また掘削地の土質により、補助羽根の外周端縁と、杭内壁に若干の隙間Ｓをおいたり（図６）、補助羽根の外周端縁を、杭内壁に摺接させる場合（図７）がある。
【００２７】
次に補助羽根６の基部６ａをボルト１０で固定する場合がある（図２（ｃ）、（ｄ））。前記における図２（ｄ）の場合には、金属基部６ａと、弾性先端部６ｂとにより補助羽根６を構成した実施例である。
【００２８】
前記の他に、補助羽根６の基部６ａと、先端部６ｂの材質を変えることも考えられる。例えば全体として合成ゴムであっても比較的硬い合成ゴムを基部６ａに用い、比較的軟らかい合成ゴムを先端部６ｂに用いたり、天然ゴムの加硫程度を変えることによっても同様の目的を達成することができる（図３（ａ））。また補助羽根６の先端部６ｂに切り込み６ｃを設けて変形容易とすることもできる。
【００２９】
次に図４（ａ）の実施例は螺旋羽根４の先端部に、補助羽根６の基部６ａを嵌装固定し、前記補助羽根６の先端部６ｂに半径方向の溝６ｃを設けて、弾性変形を容易に実施例である。この場合には、補助羽根６に若干の剛性を強化しつつ、弾性変形を容易にしたものである。
【００３０】
また図４（ｂ）は、弾性金属板よりなる補助羽根６、６を、ボルト１０で固定した実施例で、前記図２（ｃ）と軌を一にするものである。
【００３１】
更に図４（ｃ）、（ｄ）は弾性金属線（スプリング線）の筒スプリングを補助羽根６としたもので、その固定については一定の長さ毎に固定線６ｄを突設して螺旋羽根４に貫通させたり、前記筒スプリングの内側壁と螺旋羽根４の外側壁との当接部６ｅを接着剤で接着するなど、弾性変形はするが、固定形状を保つようにする配慮が必要である。
【００３２】
前記において、図５のように補助羽根６と、中空杭１の内壁１ａとの間に石７がかみ込まれると、補助羽根６の先端部６ｂは矢示１１のような下向の力を受けて弾性変形し、補助羽根６の先端面６ｄと（図５（ｂ））、中空杭１の内壁１ａとの間が若干広くなるので、石７を矢示８のように（図５（ａ））落下させる。また螺旋羽根４の回転中に、補助羽根６の変形による弾発力が石７の重さより大きくなると、弾性変形による反発力で、石７を１時的に矢示１２の方向へ押し上げ、かみ込みを自動的に解除することもあり得る。更に石等の摩擦力よりも螺旋羽根の回転力が大きい場合には、石等は逐次上昇し、外部へ排除される場合もある。
【００３３】
前記のように、石等のかみ込み防止については、色々のメカニズムがあるけれども、螺旋羽根の外周側に少くとも補助羽根を固定することにより、前記従来の問題点を解決できるものである。
【００３４】
【実施例３】
この発明の掘削ロッド２の実施例を図８（ａ）、（ｂ）について説明する。この発明の補助羽根６は、掘削ロッド２の螺旋羽根４の全長に亘って固定する場合（図１）と、掘削ヘッド３の上部へ所定長さ（例えば２ｍ）に亘って設ける場合と（図８（ａ））、掘削ロッド２の中間部の螺旋羽根４へ、所定の長さ（例えば２ｍ）に亘って設ける場合とある（図８（ｂ））。
【００３５】
前記補助羽根６の使用は、例えば中掘工法を実施する前のボーリングによる地層分析の結果、石等のかみ込み発生の可能性を考慮して定める。例えば土質が粘土質の場合には、掘削土が或程度持ち上げられると、掘削土が連続して帯状になるので、石等をかみ込むおそれがなくなる。一方中掘工法の特性上掘削ロッドのぶれによって、螺旋羽根の外周端縁と、中空杭の内壁とは時々当接するので、中空杭の内壁の損復を未然に防止する為に、螺旋羽根４に補助羽根６を一定間隔毎に固定する場合も考えられる（図８（ｂ））。
【００３６】
また合成ゴムなどにより、螺旋羽根４を作り、適度の剛性を保ちつつ、先端部を所定の弾性変形させることができれば、前記配慮をすることなく、目的を達成することができる。
【００３７】
前記実施例は補助羽根について説明したが、螺旋羽根全体に弾性を付与しても同様である。この場合において、基部と先端部の硬度を考慮することもできる。
【００３８】
【発明の効果】
即ち方法の発明によれば、中掘工法における石等のかみ込みを未然に防止し得ると共に、掘削能率を向上し、排土能力を増大し、かつ螺旋羽根の接触に起因する中空杭の内壁の損傷を未然に防止し得るなどの効果がある。
【００３９】
また補助羽根の部分取換えが可能であるから、損傷部分のみを取換えて、コストの低減と、施工能力を増大し得る効果がある。
【００４０】
更に補助羽根を着脱自在に固定する場合に、補助羽根の寸法の異なるものをセットしておけば、内径の異なる中空杭に対しても同一掘削ロッドで対応できる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】  この発明の方法により掘削する場合における中空杭と掘削ロッドの関係を示す一部縦断説明図。
【図２】  （ａ）この発明の実施例の補助羽根装着状態を示す一部拡大断面図。
（ｂ）同じく他の実施例の一部拡大断面図。
（ｃ）同じくボルト固定の実施例の一部拡大断面図。
（ｄ）同じく補助羽根の材質を変えた実施例の一部断面拡大図。
【図３】  （ａ）同じく補助羽根の他の実施例の一部断面拡大図。
（ｂ）同じくたの実施例の一部平面拡大図。
【図４】  （ａ）この他の実施例の一部断面拡大図。
（ｂ）同じくボルト固定の実施例の一部断面拡大図。
（ｃ）同じくスプリング使用の実施例の一部断面拡大図。
（ｄ）同じく平面図。
【図５】  （ａ）同じくかみ込みの拡大説明図。
（ｂ）同じくかみ込み解消を示す一部断面説明図。
【図６】   同じく補助羽根の外周側と中空杭内壁と間隙のある場合の一部拡大説明図。
【図７】   同じく間隙が殆どない場合の一部拡大説明図。
【図８】  （ａ）同じくロッドの実施例の一部を省略した正面図。
（ｂ）同じく他の実施例の一部を省略した正面図。
【図９】   従来使用されていた掘削ロッドのかみ込み状態を示す一部断面説明図。
【符号の説明】
１  中空杭
２  掘削ロッド
３  掘削ヘッド
４  螺旋羽根
６  補助羽根
７  石
９  接着剤
１０  ボルト
【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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【図８】
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【図９】
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