(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
先端部と後端部が同一軸心にあり中間に第１偏心部と第２偏心部を設けた駆動軸と、前記駆動軸の先端部に回転不能に支持されたローターヘッドと、略円錐形に形成され前記ローターヘッドに回転可能に支持された複数のコーンローターと、前記第１偏心部に回転可能に配置された第１ローターと、前記第２偏心部に回転可能に配置された第２偏心ローターとを有し、前記駆動軸の第１偏心部と第２偏心部とは同じ寸法で互いに異なる方向に偏心して構成されており、前記複数のコーンローターは夫々の軸心が駆動軸の先端部の軸心の延長線上の略同じ位置で交差し且つ該交差位置からローターヘッド側に向かって駆動軸の軸心からの距離が大きくなるように傾斜して配置されると共に頂部が前記軸心の交差位置側に互いに接近して配置されており、前記第１ローター及び第２ローターの外周面にはねじ溝が形成されていることを特徴とする穿孔装置。
【請求項２】
場所打ち杭を施工するに際し請求項１に記載した穿孔装置を用いて孔を形成する場所打ち杭の孔形成方法であって、前記穿孔装置のコーンローターの頂部が下になるように吊り下げ、駆動軸に該駆動軸を回転駆動させる駆動手段を接続すると共に該駆動軸に推力を付与する推力付与手段を接続し、その後、駆動軸を回転させてローターヘッドを回転させながらコーンローターを地中に推進することで土砂を圧密させて孔を形成し、更にローターヘッドを回転させながら推進することで第１ローター及び第２ローターによって孔壁にねじ溝を形成し、予め設定された深さの孔を形成した後、駆動軸を逆回転させつつ穿孔装置を引き上げることで、孔壁にねじ溝が形成された孔を形成することを特徴とする場所打ち杭の孔形成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、土砂を圧密して孔を形成するための穿孔装置と、この穿孔装置を利用して場所打ち杭の孔、特に、孔壁にねじ溝を有するねじ孔を形成することができる孔形成方法と、に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
場所打ち杭工法は、低振動、低騒音であり、大型建造物から住宅等の小型建造物まで広い範囲で採用されている。この場所打ち杭工法では、現場に円筒管を打ち込んで、その中にコンクリートを打設しながら円筒管を引き抜いてコンクリート杭を造る工法、アースドリルやリバースサーキュレーションドリル等の掘削機を用いて穴あけし、この穴にコンクリートを打設してコンクリート杭を造る工法等の工法がある。
【０００３】
上記の如く、場所打ち杭工法ではアースオーガや回転ビット或いは回転バケットによって地盤を掘削するのが一般的である。そして、地盤を掘削しつつ土砂を排除し、掘削深さが所要の寸法まで達した後、鉄筋籠を挿入してコンクリートを打設し、所定の養生を行ってコンクリート杭を造っている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記各場所打ち杭工法では掘削した土砂を排出することが必須である。例えば１棟の住宅を建築する場合でも杭の数は数本〜数十本となる。このため、大量の残土処理が必要となり、コストがかかるという問題がある。
【０００５】
またアースオーガや回転ビット或いは回転バケットによって掘削された孔の孔壁は、表面形状が管理されたものではなく、打設されたコンクリートが孔壁に確実に付着して一体化がはかれるか否かが判然としないという問題がある。
【０００６】
本発明の目的は、場所打ち杭工法に於いて、残土処理を不要としてコストの削減をはかることができ、且つ孔壁に対するコンクリートの付着を確実にすることができる穿孔装置と、場所打ち杭の孔形成方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために本発明に係る穿孔装置は、先端部と後端部が同一軸心にあり中間に第１偏心部と第２偏心部を設けた駆動軸と、前記駆動軸の先端部に回転不能に支持されたローターヘッドと、略円錐形に形成され前記ローターヘッドに回転可能に支持された複数のコーンローターと、前記第１偏心部に回転可能に配置された第１ローターと、前記第２偏心部に回転可能に配置された第２偏心ローターとを有し、前記駆動軸の第１偏心部と第２偏心部とは同じ寸法で互いに異なる方向に偏心して構成されており、前記複数のコーンローターは夫々の軸心が駆動軸の先端部の軸心の延長線上の略同じ位置で交差し且つ該交差位置からローターヘッド側に向かって駆動軸の軸心からの距離が大きくなるように傾斜して配置されると共に頂部が前記軸心の交差位置側に互いに接近して配置されており、前記第１ローター及び第２ローターの外周面にはねじ溝が形成されたものである。
【０００８】
また本発明に係る場所打ち杭の孔形成方法は、場所打ち杭を施工するに際し請求項１に記載した穿孔装置を用いて孔を形成する場所打ち杭の孔形成工法であって、前記穿孔装置のコーンローターの頂部が下になるように吊り下げ、駆動軸に該駆動軸を回転駆動させる駆動手段を接続すると共に該駆動軸に推力を付与する推力付与手段を接続し、その後、駆動軸を回転させてローターヘッドを回転させながらコーンローターを地中に推進することで土砂を圧密させて孔を形成し、更にローターヘッドを回転させながら推進することで第１ローター及び第２ローターによって孔壁にねじ溝を形成し、予め設定された深さの孔を形成した後、駆動軸を逆回転させつつ穿孔装置を引き上げることで、孔壁にねじ溝が形成された孔を形成することを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の穿孔装置では、駆動軸の先端に回転不能に支持されたローターヘッドに、複数のコーンローターを回転可能に且つ頂部を駆動軸の軸心の延長線上の同じ位置で交差するように配置したので、駆動軸を回転駆動することによってローターヘッドを回転させることができる。ローターヘッドに配置されたコーンローターは夫々自由回転し得るように構成されているため、ローターヘッドを地盤の上方から降下させてコーンローターを地盤に進入させると、夫々のコーンローターは地盤と接触して摩擦により回転する。このため、ローターヘッドの回転とコーンローターの回転、及びローターヘッドの推進に伴って、土砂が圧密され、地盤に円形の孔を形成することができる。
【００１０】
また駆動軸の第１偏心部と第２偏心部は互いに同じ寸法で異なる方向に偏心しており、これらの第１偏心部、第２偏心部に外周面にねじ溝を形成した第１ローター、第２ローターを夫々回転可能に支持したので、コーンローターによって圧密した孔壁に対し、第１ローター、第２ローターがねじ溝を圧接させて該孔壁に対しねじ溝を形成することができる。このとき、第１ローターと第２ローターとが同じ偏心寸法で異なる方向に偏心していることから、孔壁に圧接させたときに生じる反力のバランスをとることが可能となり、駆動軸に無理な曲げ力を作用させることがない。
【００１１】
また、第１ローター、第２ローターが孔壁に圧接してねじ溝を形成するため、孔壁に形成されたねじ溝によって推進方向への反力を支持することが可能となり、穿孔装置の円滑な推進と離脱を実現することができる。
【００１２】
また本発明に係る場所打ち杭の孔形成方法では、コーンローターの回転とローターヘッドの推進に伴って土砂が圧密されて孔が形成されるため、地盤を掘削して孔を形成するのと異なり、排除すべき土砂を生成することがない。従って、無排土工法を実現して残土処理に要するコストを削減することができる。
【００１３】
コーンローターによって土砂を圧接させて形成した孔壁に対し、更に、第１ローター、第２ローターを圧接させてねじ溝を形成することができる。孔壁に形成されたねじ溝は第１ローター、第２ローターの外周面に形成されたねじ溝と係合していることとなり、且つ孔壁に形成されたねじ溝は土砂が圧密されたものであるため、掘削して形成された孔の孔壁と比較して充分に高い強度を有する。このため、孔壁のねじ溝が穿孔装置に作用する推力に対する反力を支持することも可能となり、円滑な推進を実現することができる。
【００１４】
そして予め設定された深さの孔を形成した後、駆動軸を逆回転させると共に引き上げる方向の力を付与すると、孔壁に形成されたねじ溝のリードに応じて穿孔装置が上昇して脱出し、孔壁にねじ溝を有する孔が形成される。
【００１５】
従って、上記孔に鉄筋籠を挿入し、コンクリートを打設することで、場所打ち杭を構築することができる。特に、孔壁にねじ溝が形成されていることから、打設されたコンクリートがねじ溝に入り込んで固化することで、地盤とコンクリートとの確実な一体化をはかることができる。
【００１６】
また構築された場所打ち杭に鉛直方向の力が作用したとき、該杭が地盤に対しねじ溝を介して一体化しているため、前記力はねじ溝部分に対する剪断力として作用することとなり、高い支持力を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明に係る穿孔装置の最も好ましい実施形態について説明する。本発明の穿孔装置は地盤に対し無排土で場所打ち杭の孔を形成する際に好ましく用いられるものであり、特に、先端に配置したローターヘッドを回転させることで、該ローターヘッドに配置した複数のコーンローターによって土砂を圧密して孔を形成し、ローターヘッドに後続させて配置した第１ローター、第２ローターの外周面を孔壁に圧接させて、これらのローターの外周面に形成したねじ溝に対応したねじ溝を孔壁に形成し得るようにしたものである。
【実施例１】
【００１８】
先ず、穿孔装置の構成について図を用いて説明する。図１は穿孔装置の全体構成を説明する図であり、孔壁にねじ溝を形成した穴の一部も記載したものである。図２はコーンローターの頂部側から見た図１の正面図である。図３は図１のＡ−Ａ断面図である。図４は第１ローター、第２ローターの外周面に形成したねじ溝の例を説明する図である。
【００１９】
図に示す穿孔装置Ａは場所打ち杭工法を実現するための装置であり、特に、土砂を圧密して地盤にねじ溝Ｃを持った孔Ｂを形成するためのものである。このため、穿孔装置Ａは、先端部１ａと後端部１ｂが同一軸心１ｃにあり中央に第１偏心部１ｄと第２偏心部１ｅを有する駆動軸１と、駆動軸１の先端部１ａに回転不能に支持されたローターヘッド２と、ローターヘッド２に回転可能に支持された複数のコーンローター３と、第１偏心部１ｄに回転可能に支持された第１ローター４と、第２偏心部１ｅに回転可能に支持された第２ローター５と、を有して構成されている。
【００２０】
駆動軸１は、図示しない場所打ち杭工法に利用されるアースドリルの駆動装置や回転ビット或いは回転バケットの駆動装置（例えば後述する図５に示すロータリー駆動装置）等の駆動装置に接続され、この駆動装置によって回転力と推力を付与されてコーンローター３を回転させると共に、該コーンローター３及び各ローター４，５を推進するものである。
【００２１】
駆動軸１は、先端部１ａと、該先端部１ａに連続した第１偏心部１ｄと、第１偏心部１ｄに連続した第２偏心部１ｅと、第２偏心部１ｅに連続した後端部１ｂと、を有して構成されている。先端部１ａと後端部１ｂとは同一の軸心１ｃ上に配置されており、第１偏心部１ｄ、第２偏心部１ｅは軸心１ｃから夫々同一寸法ｅだけ、且つ互いに反対方向に偏心している。従って、第１偏心部１ｃの軸心と第２偏心部１ｅの軸心との距離は２ｅとなる。
【００２２】
上記偏心量ｅの値は特に限定するものではないが、少なくとも後述するねじ溝の深さと同じ程度の寸法であることが好ましい。
【００２３】
駆動軸１の先端部１ａにはキー１０を介してローターヘッド２が取り付けられており、この構成によってローターヘッド２は駆動軸１に対し回転不能に支持されている。このローターヘッド２は略円盤状に形成されており、外径が予め設定されているねじ溝Ｃの下穴の直径（孔壁Ｆの直径Ｄ）と略等しいか或いは僅かに小さい寸法を有している。
【００２４】
ローターヘッド２には複数のコーンローター３、３が回転可能に支持されている。ローターヘッド２に配置するコーンローター３の数は特に限定するものではなく、２個以上配置されていれば良い。本実施例では、ローターヘッド２に３個のコーンローター３を回転可能に支持している。
【００２５】
コーンローター３は頂部３ａと基部３ｂを有する円錐形に形成されており、基部３ｂ側の内部には軸受室３ｃが形成されている。コーンローター３の円錐の角度や基部３ｂの直径等は一義的に設定されるものではなく、構築すべき場所打ち杭の径や地盤の性状等の条件及びコーンローター３の外周面の駆動軸１の軸心１ｃに対する傾斜角度等に対応させて設定される。しかし、基部３ｂの直径はローターヘッド２の直径の１／２よりも小さい寸法を有している。
【００２６】
尚、コーンローター３は正確な意味で円錐形である必要はなく、頂部３ａから基部３ｂにかけての外周面が緩やかな曲線であっても良い。
【００２７】
ローターヘッド２に配置された夫々のコーンローター３は、駆動軸１の軸心１ｃを中心とする円周上に等角度間隔（本実施例では１２０度間隔）に配置されている。特に、各コーンローター３の軸心３ｄは、駆動軸１の軸心１ｃの延長線上の略同じ位置Ｏで交差し、且つ該交差位置Ｏからローターヘッド２側に向かって駆動軸１の軸心１ｃからの距離が大きくなるように傾斜して配置されている。
【００２８】
このため、ローターヘッド２の前面であって各コーンローター３の配置位置には、傾斜したコーンローター３の軸心３ｄに対して直交する面を持った取付座２ａが設けられている。
【００２９】
尚、コーンローター３の軸心３ｄの駆動軸１の軸心１ｃになす角度は特に限定するものではなく、ローターヘッド２に配置された３個のコーンローター３の外周面の駆動軸１の軸心１ｃに対して構成する傾斜角度（構築すべき場所打ち杭の径、地盤の性状等の条件に対応して予め設定される）に対応して設定される。
【００３０】
各コーンローター３の頂部３ａは、駆動軸１の軸心１ｃと軸心３ｄとの交差位置Ｏ側に互いに接近して配置されている。即ち、各コーンローター３は、頂部３ａが駆動軸１の軸心１ｃの延長線上に互いに接近した姿勢を有している。そして、各コーンローター３は支持軸１１を介してローターヘッド２に回転可能に支持されている。
【００３１】
コーンローター３の内部に形成された軸受室３ｃは、支持軸１１の支持部１１ａに取り付けた２個の軸受１２ａ、１２ｂを嵌合し得るような嵌め合い公差を持って形成されている。そして、支持軸１１の支持部１１ａに取り付けられた軸受１２ａ、１２ｂは、該支持軸１１の先端に締結したナット１３によって所定位置に固着されている。
【００３２】
また支持軸１１の支持部１１ａに連続してシール部１１ｂが形成されており、該シール部１１ｂまでがコーンローター３の軸受室３ｃに嵌め込まれるように構成されている。特に、コーンローター３に形成された軸受室３ｃの基部３ｂ側には、内周面にシール材１４ａを装着した閉塞部材１４が取り付けられ、該閉塞部材１４によって支持軸１１のシール部１１ｂをシールすることで、土砂や地下水が軸受室３ｃに浸入することを防止し得るように構成されている。
【００３３】
支持軸１１にはシール部１１ｂに連続して取付部１１ｃが形成されている。この取付部１１ｃはローターヘッド２に設けた取付座２ａに形成された取付孔２ｂに対し図示しないキーを介して或いはテーパ状に嵌合して装着されることで、ローターヘッド２に固定されている。
【００３４】
従って、予め支持軸１１の支持部１１ａをコーンローター３の軸受室３ｃに軸受１２ａ、１２ｂを介して嵌合すると共にシール部１１ｂに閉塞部材１４を装着することで、コーンローター３は支持軸１１に自由回転可能に取り付けられる。そして、支持軸１１の取付部１１ｃをローターヘッド２の取付座２ａに形成された取付孔２ｂに嵌合して固定することで、コーンローター３をローターヘッド２の前面に自由回転可能に取り付けることが可能である。
【００３５】
駆動軸１の第１偏心部１ｄには２個の軸受２１が取り付けられており、この軸受２１を介して第１ローター４が自由回転可能に支持されている。即ち、第１ローター４は、駆動軸１に駆動されて回転することはなく、外周面が孔Ｂの孔壁Ｆに接触したときの摩擦によって回転する。このため、第１ローター４の回転方向は駆動軸１の回転方向とは反対方向になる。例えば、第１ローター４の外周面に接触摩擦が作用した状態で、図３に示すように駆動軸１が時計方向に回転したとき、第１ローター４は反時計方向に回転する。
【００３６】
第１ローター４の外周面にはねじ溝７が形成されており、ローターヘッド２に後続し、該ローターヘッド２に配置された複数のコーンローター３によって圧密された孔壁Ｆに対して圧接し、このときの摩擦によって偏心回転しながら孔壁Ｆにねじ溝Ｃを形成し得るように構成されている。
【００３７】
従って、孔壁Ｆに形成されたねじ溝Ｃの径Ｄ１は、第１ローター４の外周面に形成されたねじ溝７の外径ｄ１よりも大きいことになる。
【００３８】
第１ローター４が孔壁Ｆに圧接する際に、この孔壁Ｆはコーンローター３によって圧密された略平坦な面を有することとなり、孔壁Ｆからの反力が大きくなる。このため、第１ローター４は充分な長さを有することで接触面圧の低下をはかることが可能なように構成されている。即ち、第１ローター４の長さＬ１は構築すべき場所打ち杭の径やねじ溝の深さ、地盤の性状等の条件に応じて予め設定される。
【００３９】
また第１ローター４の外周面に形成されたねじ溝７の頂部７ａは、駆動軸１の軸心１ｃからの突出側では確実に孔壁に食い込むように、また嵌入側では孔壁から離脱するように構成されている。従って、例えば偏心寸法ｅとねじ溝７の高さ（頂部７ａと谷部７ｂとの差）とが等しい場合、第１ローター４の外径（ねじ溝７の頂部７ａの径）は、複数のコーンローター３の基部３ｂを結ぶ円の直径（孔壁Ｆの直径Ｄ）と略等しい。
【００４０】
ねじ溝７は充分な深さを持った螺旋状に形成されていれば良く、形状を限定するものではない。例えば、図４（ａ）に示す台形ねじや同図（ｂ）に示す三角ねじ、或いは同図（ｃ）に示す丸ねじであって良い。そして場所打ち杭を構築する地盤の地層に対応させて前記各ねじ、或いは他の形状のねじを選択的に採用することが好ましい。例えば、砂礫層に場所打ち杭を施工する場合、ねじ溝７は三角ねじであることが好ましい。何れにしても、土砂を孔壁に圧密してねじ溝Ｃを形成したとき、このねじ溝Ｃから土砂を付着することなく離脱し得るような形状であることが好ましい。
【００４１】
またねじ溝７のピッチＰ及び条数も限定するものではなく、構築すべき場所打ち杭の径や地盤の性状等の条件に対応して予め設定することが好ましい。例えば、ローターヘッド２の１回転あたりの推進深さが大きくとれるような地盤ではねじ溝７を多条ねじ（２〜３）として、ピッチを大きくすることなくねじ山の数を確保することが好ましい。
【００４２】
例えば、孔壁Ｆに形成されたねじ溝Ｃの径をＤ（Ｄ１）とし、第１ローター４の外周面に形成されたねじ溝７の径をｄ（ｄ１）とし、ねじ溝７の頂部７ａのピッチをＰとし、ねじ溝７の条数をｎとし、駆動軸１の回転数をＮとし、穿孔装置Ａの推進速度をＶとしたとき、
Ｖ＝Ｄ／ｄ−１×Ｐ×ｎ×Ｎ
が成立する。この式は、場所打ち杭の径や地盤の性状に応じた、駆動軸１の回転数、トルクの設計計算に適用されるものである。
【００４３】
駆動軸１の第２偏心部１ｅには２個の軸受２２が取り付けられており、この軸受２２を介して第２ローター５が自由回転可能に支持されている。従って、第２ローター５も第１ローター４と同様に、駆動軸１に駆動されて回転することはなく、外周面が既に第１ローター４によって形成されているねじ溝Ｃに接触したときの摩擦によって、駆動軸１の回転方向とは反対方向に回転する。
【００４４】
第２ローター５の外周面には第１ローター４の外周面に形成されたねじ溝７と同一ピッチＰと同一条数からなるねじ溝７が形成されている。しかし、第２ローター５の外径ｄ２が第１ローター４の外径ｄ１と等しい必要はなく、ｄ２がｄ１よりも多少大きい寸法であっても良い。
【００４５】
第２ローター５は第１ローター４に後続し、該第１ローター４によって孔壁Ｆに形成されたねじ溝Ｃに対し更に圧接し得るように構成されている。従って、第２ローター５の外径ｄ２と第１ローター４の外径ｄ１が等しい場合、第２ローター５に形成されたねじ溝７は、既に第１ローター４のねじ溝７によって形成されたねじ溝Ｃを修正するように接触することとなる。また第２ローター５の外径ｄ２が第１ローター４の外径ｄ１よりも大きい場合、既に第１ローター４のねじ溝７によって形成されたねじ溝Ｃを更に圧密してより強固なねじ溝Ｃを形成することが可能となる。
【００４６】
第２ローター５の外径ｄ２を第１ローター４の外径ｄ１に対して等しい寸法とするか、或いは大きい寸法とするかは、場所打ち杭を構築する地盤の性状等の条件に応じて適宜設定することが好ましい。
【００４７】
駆動軸１の第２偏心部１ｅは軸心１ｃを中心として第１偏心部１ｄの反対側に偏心している。このため、第１ローター４のねじ溝７が孔壁Ｆに圧接して圧密する際に駆動軸１に作用する反力と、第２ローター５のねじ溝７が既に形成されているねじ溝Ｃに圧接して圧密する際に駆動軸１に作用する反力と、を相殺させることが可能となる。
【００４８】
第２ローター５が既に第１ローター４によって形成されたねじ溝Ｃに圧接したとき、該ねじ溝Ｃは充分に圧密されているため高い支持力を有する。このため、第２ローター５の長さＬ２を第１ローター４の長さＬ１より小さくしても、第１ローター４を介して駆動軸１に作用する反力と第２ローター５を介して駆動軸１に作用する反力とをバランスさせることが可能である。
【００４９】
第１ローター４の中心には軸受２１を嵌合する軸受室４ａが形成されており、該軸受室４ａの長さ方向の両端に夫々メカニカルシール２３ａ、２３ｂが取り付けられている。メカニカルシール２３ａはローターヘッド２に固定した摺動部材２４ａと接触し、メカニカルシール２３ｂは第２ローター５に設けた摺動部材２４ｂと接触して軸受室４ａに地下水や土砂が浸入することを防いでいる。
【００５０】
第２ローター５の中心にも軸受２２を嵌合する軸受室５ａが形成されており、第１ローター４側には摺動部材２４ｂが固定されている。また、駆動軸１の後端部１ｂ側には内周面にシール材２５を嵌合したキャップ状の閉塞部材２６が固定され、該シール材２５によって軸受室５ａに地下水や土砂が浸入することを防いでいる。
【００５１】
駆動軸１の後端部１ｂは、前述した場所打ち杭工法に利用されるアースドリルの駆動装置や回転ビット或いは回転バケットの駆動装置等の駆動装置に接続される。このため、後端部１ｂは接続すべき駆動装置の出力軸の構成に対応した形状を有している。本実施例では、ステムロッド３１を有する駆動装置を有しており、該ステムロッド３１にピン３２を介して接続し得るように構成されている。
【００５２】
尚、駆動軸１の後端部１ｂの形状は本実施例に限定するものではなく、接続すべき駆動装置の出力部分の形状に対応した形状に構成される。
【実施例２】
【００５３】
次に、上記の如く構成された穿孔装置Ａを利用して場所打ち杭の孔Ｂを形成する方法について説明し、合わせて孔Ｂを利用して場所打ち杭を構築する手順について説明する。図５は駆動装置を搭載したクローラショベルに穿孔装置Ａを接続して孔Ｂを形成する状態を説明する図である。図６は孔Ｂを利用して場所打ち杭を構築する手順を説明する図である。
【００５４】
図５に示すように、クローラショベルに設けた回転力及び推進力を発生させる駆動装置３０のステムロッド３１に駆動軸１の後端部１ｂを接続して穿孔装置Ａを吊り下げる。駆動軸１を回転（時計方向、或いは反時計方向）させながら穿孔装置Ａを降下させて、ローターヘッド２に設けたコーンローター３の頂部３ａを接地させる。
【００５５】
図２に示すように、ローターヘッド２の回転に伴って複数のコーンローター３が全体として軸心１ｃを中心として回転し、同時に個々のコーンローター３は地盤との接触摩擦によってローターヘッド２の回転方向とは反対方向に回転しながら土砂を圧密する。駆動軸１を介して付与された推力によって穿孔装置Ａは地盤に対して垂直に進行し、この進行に伴って地盤に無排土状態で孔が形成される。
【００５６】
そして穿孔装置Ａがローターヘッド２が地盤に嵌入されたとき、該地盤には各コーンローター３の基部３ｂを結ぶ円の直径と略等しい直径Ｄを持った孔壁Ｆが形成される。この孔壁Ｆは後続する第１ローター４の外周面に形成されたねじ溝７によって形成されるねじ溝Ｃの下穴となるものである。
【００５７】
引き続く穿孔装置Ａの推進によって、ローターヘッド２に後続する第１ローター４が孔壁Ｆに到着する。そして図１、図３に示すように、駆動軸１の回転に伴って第１ローター４は軸心１ｃを中心とし、寸法ｅの偏心回転を行う。この偏心回転に伴って、第１ローター４は先ずねじ溝７の頂部７ａが点Ｈで孔壁Ｆに接触し、摩擦によって駆動軸１の回転方向とは反対方向に回転する。
【００５８】
従って、第１ローター４に形成されているねじ溝７が右ねじであり駆動軸１が右回転する場合、孔壁Ｆに形成されるねじ溝Ｃは左ねじとなる。しかし、ねじ溝Ｃが右ねじであるか左ねじであるかは問題ではなく、孔壁Ｆに充分な深さを持ったねじ溝Ｃが形成されていれば、このねじ溝Ｃを介してコンクリートとの一体化をはかることが可能となる。
【００５９】
引き続く駆動軸１の回転に伴って、第１ローター４が回転しつつ偏心寸法ｅ分、孔壁Ｆを圧密してねじ溝７の頂部７ａが該孔壁Ｆに嵌入し、点Ｇ（偏心方向の延長線上又はこの延長線よりも第１ローター４の回転方向下流側）に至ってねじ溝Ｃが形成される。更なる駆動軸１の回転と推進に伴って、孔壁Ｆには第１ローター４の外周面に形成されたねじ溝７により、連続したねじ溝Ｃが形成される。
【００６０】
穿孔装置Ａの推進に伴って第１ローター４が全長にわたって孔壁Ｆに嵌入すると、第２ローター５が孔壁Ｆに到達する。この第２ローター５は外周面に形成されたねじ溝７が孔壁Ｆに既に形成されているねじ溝Ｃと一致したとき、該ねじ溝Ｃに嵌合して頂部７ａ又は側面を含む他の面が接触して摩擦により回転する。第ローター５が孔壁Ｆと接触する部位は第１ローター４が孔壁Ｆと接触する部位とは対称位置となり、互いに孔壁Ｆの反力を相殺することが可能となる。
【００６１】
上記の如くして穿孔装置Ａの推進に伴って、地盤には圧密された孔壁Ｆが形成され、引き続き該孔壁Ｆにねじ溝Ｃが形成された孔Ｂが構成される。そして孔Ｂの深さが予め設定された寸法に到達したとき、穿孔装置Ａを孔Ｂから引き戻すことが行われる。
【００６２】
即ち、クローラショベルに設けた駆動装置３０によって、駆動軸１を孔Ｂを形成する際の回転方向とは反対方向に回転させつつ引き戻し方向の力を付与することで、第１ローター４、第２ローター５のねじ溝７を孔壁Ｆに形成されたねじ溝Ｃに沿って回転させて地上に引き戻すことが可能である。そして、穿孔装置Ａを地上に引き戻したとき、地盤には孔壁Ｆにねじ溝Ｃが形成された孔Ｂが構成される。
【００６３】
次に、上記の如くして構成された孔Ｂを利用して場所打ち杭を構築する手順について図６により説明する。
【００６４】
先ず、同図（ａ）に示すように、孔Ｂの地上部分にケーシング４１を設置し、その後、孔Ｂに鉄筋籠４２を挿入する。次いで、同図（ｂ）に示すように、トレミー管４３を先端部分が孔Ｂの底部に接近する長さに設置する。その後、同図（ｃ）に示すように、トレミー管４３を通してコンクリート４４を打設し、打設量の増加に伴って順次トレミー管４３を引き戻す。更に、同図（ｄ）に示すようにケーシング４１を引き抜き、更に、所要量のコンクリート４４を打設する。そして同図（ｅ）に示すように、孔Ｂに所要量のコンクリート４４が打設されることで、打設されて硬化したコンクリート４４によって場所打ち杭が構築される。
【００６５】
上記の如くして構築された場所打ち杭では、孔Ｂに打設されたコンクリート４４が孔壁Ｆに形成されたねじ溝Ｃに入り込んで固化することとなり、確実に一体化することが可能となる。またねじ溝ＣはピッチＰ及び条数に応じたリード角を有するため、コンクリート４４の打設時に巻き込んだ空気は一部に滞留することなく、ねじ溝Ｃに沿って上昇することが可能であり、気泡の少ない強固な杭を構築することが可能である。
【００６６】
尚、本実施例では穿孔装置Ａの駆動軸１をクローラショベルに設けた駆動装置３０によって駆動し得るように構成したが、この構成に限定するものではなく、前述したように、アースドリルの駆動装置や回転ドリル或いは回転ビットの駆動装置を利用することも可能である。
【産業上の利用可能性】
【００６７】
本発明に係る穿孔装置は、住宅のような比較的小型の建築物、或いは大型建築物の場所打ち杭を構築する際に利用することが可能である。特に、本発明に係る穿孔装置を利用した場所打ち杭の孔形成方法は、杭の径の如何に関わらず、地盤にねじ溝Ｃを形成した孔Ｂを構成するアースねじ工法として利用して有用である。
【図面の簡単な説明】
【００６８】
【図１】穿孔装置の全体構成を説明する図であり、孔壁にねじ溝を形成した穴の一部も記載したものである。
【図２】コーンローターの頂部側から見た図１の正面図である。
【図３】図１のＡ−Ｃ断面図である。
【図４】第１ローター、第２ローターの外周面に形成したねじ溝の例を説明する図である。
【図５】駆動装置を搭載したクローラショベルに穿孔装置Ａを接続して孔Ｂを形成する状態を説明する図である。
【図６】孔Ｂを利用して場所打ち杭を構築する手順を説明する図である。
【符号の説明】
【００６９】
Ａ                          穿孔装置
Ｂ                          孔
Ｃ                          ねじ溝
Ｄ                          コーンローターによって圧密された孔壁の径
Ｄ１                        ねじ溝Ｃの径
ｄ１                        第１ローターの径
ｄ２                        第２ローターの径
ｅ                          偏心寸法
Ｆ                          孔壁
Ｇ、Ｈ                      第１ローターのねじ溝の頂部と孔壁との接触点
Ｌ１                        第１ローターの長さ
Ｌ２                        第２ローターの長さ
Ｐ                          ねじ溝のピッチ
Ｏ                          複数のコーンローターの頂部と軸心との交点
１                          駆動軸
１ａ                        先端部
１ｂ                        後端部
１ｃ                        軸心
１ｄ                        第１偏心部
１ｅ                        第２偏心部
２                          ローターヘッド
２ａ                        取付座
２ｂ                        取付孔
３                          コーンローター
３ａ                        頂部
３ｂ                        基部
３ｃ                        軸受室
３ｄ                        軸心
４                          第１ローター
４ａ                        軸受室
５                          第２ローター
５ａ                        軸受室
７                          ねじ溝
７ａ                        頂部
７ｂ                        谷部
１０                        キー
１１                        支持軸
１１ａ                      支持部
１１ｂ                      シール部
１１ｃ                      取付部
１２ａ、１２ｂ              軸受
１３                        ナット
１４                        閉塞部材
１４ａ                      シール材
２１、２２                  軸受
２３ａ、２３ｂ              メカニカルシール
２４ａ、２４ｂ              摺動部材
２５                        シール材
２６                        閉塞部材
３０                        駆動装置
３１                        ステムロッド
３２                        ピン
４１                        ケーシング
４２                        鉄筋籠
４３                        トレミー管
４４                        コンクリート
【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１】
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【図６】
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