(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
場所打ちコンクリート杭の軸部孔の掘削を完了した後に、アースドリルのケリーバーシャフトのような垂直駆動軸の先端部に軸芯固定兼掘削土砂回収バケットを装着し、同ケリーバーシャフトの中間部に拡径掘削機構を装着して成る拡径掘削機を挿入し、前記軸芯固定兼掘削土砂回収バケットを前記軸孔部の孔底に着底させてケリーバーシャフトの軸芯固定を行い、しかる後に拡径掘削機構を前記垂直駆動軸に沿って昇降させてリブ掘削位置へ位置決めし、垂直駆動軸を回転してリブ部の拡径掘削を行うことを特徴とする、リブ付き場所打ちコンクリート杭の拡径掘削方法。
【請求項２】
拡径掘削機構は、軸部孔の口径よりも少し小径の上部昇降部と下部昇降部、及び軸部孔の口径と略同径の昇降式スタビライザとから成り、上部昇降部と下部昇降部は垂直駆動軸に対し回転力及び軸力の伝達が可能に噛み付き又はその解除が自在な着脱機構部を備えており、少なくとも上部昇降部に、半径方向に展開し中心方向へすぼまる拡径刃機構を設けてあり、上部昇降部と下部昇降部は垂直駆動軸と平行な配置で伸縮する昇降用ジャッキで相互に連結されていること、及び昇降式スタビライザは少なくとも下部昇降部の下側に一連に設けられている構成であることを特徴とする、請求項１に記載したリブ付き場所打ちコンクリート杭の拡径掘削方法。
【請求項３】
拡径掘削機構によるリブ部の拡径掘削により発生した掘削土砂は、軸芯固定兼掘削土砂回収バケットに収納して地上へ排出することを特徴とする、請求項１に記載したリブ付き場所打ちコンクリート杭の拡径掘削方法。
【請求項４】
アースドリルのケリーバーシャフトのような垂直駆動軸の先端部に装着された軸芯固定兼掘削土砂回収バケットと、同垂直駆動軸の中間部に装着されたリブ部の拡径掘削機構とから成り、
前記拡径掘削機構は、軸部孔の口径よりも少し小径の上部昇降部と下部昇降部及び軸部孔の口径と略同径の昇降式スタビライザとから成り、上部昇降部と下部昇降部は前記垂直駆動軸に対して回転力及び軸力の伝達が可能に噛み付き又はその解除が自在な着脱機構部を備え、少なくとも上部昇降部に、半径方向に展開し中心方向へすぼまる拡径刃機構を２乃至４基設けてあり、上部昇降部と下部昇降部は垂直駆動軸と平行な配置で伸縮する昇降用ジャッキで連結されていること、及び昇降式スタビライザは少なくとも下部昇降部の下側に一連に設けられていることを特徴とする、リブ付き場所打ちコンクリート杭の拡径掘削機。
【請求項５】
軸芯固定兼掘削土砂回収バケットは、軸部孔の口径と略同径で上向きに開口する容器構造をなし、底面中心部に下向きの突起を備え、水抜き孔を有し、垂直駆動軸とは回転力を伝達しない構成で連結されていることをそれぞれ特徴とする、請求項４に記載したリブ付き場所打ちコンクリート杭の拡径掘削機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、場所打ちコンクリート杭、特に引き抜き抵抗力又は支持力を増大させる多段拡底杭（以下本発明ではリブ付き場所打ちコンクリート杭という。）を施工する技術の分野に属し、更に云えばリブ付き場所打ちコンクリート杭のリブ部の拡径掘削方法と、同方法の実施に使用される拡径掘削機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、場所打ちコンクリート杭の孔掘削方法としては、アースドリル工法がよく用いられている。
従来、場所打ちコンクリート杭の引き抜き抵抗力又は支持力を増大させるリブ付き場所打ちコンクリート杭も公知であり実施されている。例えば、
▲１▼特開平１ー１９０８１８号公報には、スクリューオーガーにより杭孔の掘削及び多段のリブ部の拡径掘削を行い、一旦地上へ排出した掘削土に固化材を混合して再び杭孔へ埋め戻してリブ付き場所打ちコンクリート杭を築造する方法と掘削装置が開示されている。
▲２▼特開平４ー２６５３１２号公報には、複数の地層の支持力を利用するべく複数の拡底部を形成したリブ付き場所打ちコンクリート杭の施工方法が開示されている。
▲３▼特開平７ー１４５６１６号公報にも、多段のリブ付き場所打ちコンクリート杭の施工方法が開示されている。
【０００３】
上述したリブ付き場所打ちコンクリート杭のリブ部の拡径掘削を行う場合には、各種各様の拡径ビットによる掘削が行われる。
【０００４】
【本発明が解決しようとする課題】
従来一般の拡径ビットでリブ付き場所打ちコンクリート杭のリブ部の拡径掘削を行う場合は、拡径ビットの上方にスタビライザを設置した構造なので、孔底での拡径掘削には適するが、軸部孔の中間部での拡径掘削の場合は、拡径ビットの軸芯を固定しきれず、拡径部分が偏心し、軸部孔と同心の円形形状を得ることが難しい。また、拡径面が崩れ易いという問題もある。
【０００５】
上記▲３▼の施工方法の場合は、拡径掘削部の下方にスタビライザが設置されているが、逆に上方側にスタビライザを設けておらず、拡径掘削部の上下で軸芯を固定する構造ではないので、やはり拡径ビットの軸芯を固定しきれず、掘削した拡径部分が偏心し、軸部孔と同心の円形形状を得ることは難しい。その結果、リブ部の幅寸が円周方向に不均一となり、結局、リブによる引き抜き抵抗力の増大率が低下する。
【０００６】
しかも泥水中での拡径掘削作業であるため拡径ピッチの調整が困難である。更に支持点がクレーンからの宙吊り状態であるため上下方向へのぶれも生じ易く、所定の拡径形状を得にくい。その上、従来の技術はいずれも、掘削された土砂は孔底へ沈降するにまかせ、その底ざらえの際にはスライム処理用バケットの度重なる上下移動により孔の底部、中間部の孔壁面に損傷、崩壊を生じさせるおそれがある。
【０００７】
従って、本発明の目的は、先端を杭用孔（軸部孔）の孔底の中心部にきっちり固定され上部をベースマシン等により高い鉛直精度で支持されたケリーバーシャフト等を垂直駆動軸に利用し、該軸に沿って拡径掘削機構が昇降する拡径掘削機を使用し、軸部孔の中間位置（高さ）のいずれにおいても拡径掘削ができ、しかも前記ケリーバーシャフトを中心として芯ぶれの無い回転による拡径掘削が行われ、軸部孔と同心円状の拡径部分（リブ部）を高精度に掘削でき、更に掘削土砂は孔底のバケットに収容して掘削後速やかに地上へ搬出できスライム処理の手数を大幅に省けるように改良した、リブ付き場所打ちコンクリート杭のリブ部の拡径掘削方法及び同方法の実施に使用される拡径掘削機を提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するための手段として、請求項１記載の発明に係るリブ付き場所打ちコンクリート杭の拡径掘削方法は、
場所打ちコンクリート杭の軸部孔の掘削を完了した後に、アースドリルのケリーバーシャフトのような垂直駆動軸の先端部に軸芯固定兼掘削土砂回収バケットを装着し、同垂直駆動軸の中間部に拡径掘削機構を装着して成る拡径掘削機を挿入し、前記軸芯固定兼掘削土砂回収バケットを前記軸孔部の孔底に着底させて垂直駆動軸の軸芯固定を行い、しかる後に拡径掘削機構を垂直駆動軸に沿って昇降させてリブ掘削位置へ位置決めし、垂直駆動軸を回転してリブ部の拡径掘削を行うことを特徴とする。
【０００９】
請求項２記載の発明は、請求項１に記載したリブ付き場所打ちコンクリート杭の拡径掘削方法において、拡径掘削機構は、軸部孔の口径よりも少し小径の上部昇降部と下部昇降部、及び軸部孔の口径と略同径の昇降式スタビライザとから成るものとし、上部昇降部と下部昇降部は垂直駆動軸に対し回転力及び軸力の伝達が可能に噛み付き又はその解除が自在な着脱機構部を備えており、少なくとも上部昇降部に、半径方向に展開し中心方向へすぼまる拡径刃機構を設けてあり、上部昇降部と下部昇降部は垂直駆動軸と平行な配置で伸縮する昇降用ジャッキで相互に連結されていること、及び昇降式スタビライザは少なくとも下部昇降部の下側に一連に設けられている構成であることを特徴とする。
【００１０】
請求項３記載の発明は、請求項１に記載したリブ付き場所打ちコンクリート杭の拡径掘削方法において、拡径掘削機構によるリブ部の拡径掘削により発生した掘削土砂は、軸芯固定兼掘削土砂回収バケットに収納して地上へ排出することを特徴とする。
請求項４記載の発明に係るリブ付き場所打ちコンクリート杭の拡径掘削機は、アースドリルのケリーバーシャフトのような垂直駆動軸の先端部に装着された軸芯固定兼掘削土砂回収バケットと、同ケリーバーシャフトの中間部に装着されたリブ部の拡径掘削機構とから成り、
前記拡径掘削機構は、軸部孔の口径よりも少し小径の上部昇降部と下部昇降部及び軸部孔の口径と略同径の昇降式スタビライザとから成り、上部昇降部と下部昇降部は垂直駆動軸に対して回転力及び軸力の伝達が可能に噛み付き又はその解除が自在な着脱機構部を備え、少なくとも上部昇降部に、半径方向に展開し中心方向へすぼまる拡径刃機構を２乃至４基設けてあり、上部昇降部と下部昇降部は垂直駆動軸と平行な配置で伸縮する昇降用ジャッキで連結されていること、及び昇降式スタビライザは少なくとも下部昇降部の下側に一連に設けられていることを特徴とする。
【００１１】
請求項５記載の発明は、請求項４に記載したリブ付き場所打ちコンクリート杭の拡径掘削機における軸芯固定兼掘削土砂回収バケットが、軸部孔の口径と略同径で上向きに開口する容器構造をなし、底面中心部に下向きの突起を備え、水抜き孔を有し、ケリーバーシャフトとは回転力を伝達しない構成で連結されていることをそれぞれ特徴とする。
【００１２】
【発明の実施形態及び実施例】
請求項４及び５に記載した発明に係るリブ付き場所打ちコンクリート杭のリブ部の拡径掘削機は、図１に全体図を示したように、アースドリルのケリーバーシャフト１の先端部に装着された軸芯固定兼掘削土砂回収バケット２と、同ケリーバーシャフト１の中間部に昇降自在に装着された拡径掘削機構３とから成る。但し、この実施形態は場所打ちコンクリート杭用孔（軸部孔）４の掘削をアースドリルで行ったことを前提として、そのケリーバーシャフト１を使用しているに過ぎず、勿論この形態の限りではない。アースドリルのケリーバーシャフトと同様に高い垂直精度で支持され、回転力の伝達及び地中への貫入を行える垂直駆動軸であれば全く同様に採用し拡径掘削機の構成要素とし実施することができる。
【００１３】
図１の実施形態は、アースドリルにより杭用の軸部孔４の掘削を完了した後の段取り替えとして、地上の作業床上でアースドリルバケットをケリーバーシャフト１から取り外し、同ケリーバーシャフト１を先ずは拡径掘削機構３の中心部へ通し、更に同ケリーバーシャフト１の先端部へ軸芯固定兼掘削土砂回収バケット２を取り付けている。
【００１４】
上記の拡径掘削機構３は、図２〜図４に詳示したように、軸部孔４の口径よりも少し小径の上部昇降部３Ａと下部昇降部３Ｂ、及び軸部孔の口径と略同径の昇降式スタビライザ３Ｃとから成る。上部昇降部３Ａと下部昇降部３Ｂは、ケリーバーシャフト１に対し回転力及び軸力の伝達が可能に噛み付き又はその解除が自在な後述の着脱機構部３０（図３）を備えている。そして、図示例の場合は上部昇降部３Ａにのみ、半径方向外向きに展開し中心方向へすぼまる拡径刃機構３１を２基設けている（図３）。上部昇降部３Ａと下部昇降部３Ｂは、ケリーバーシャフト１と平行な配置で伸縮する昇降用ジャッキ３２で一連に連結されている。また、昇降式スタビライザ３Ｃは、図示例の場合は下部昇降部３Ｂの下側に連結シャフト３３によって一連の関係に連結されている。
【００１５】
但し、下部昇降部３Ｂにも、半径方向外向きに展開し中心方向へすぼまる拡径刃機構を設けて実施することもできる。また、昇降式スタビライザ３Ｃは上部昇降部３Ａの上側にも一連の関係に設けて実施することも良い。
前記軸芯固定兼掘削土砂回収バケット２は、図５に示したように軸部孔４の口径と略同径で上向きに開口する容器構造とされ、底面中心部に下向きの突起２ａを備えている。また、引き揚げ時の泥水抵抗を軽減し、泥水面上へ引き揚げたときは脱水が可能であるように、側壁面の下部に複数の水抜き孔２ｂを有する。水抜き孔２ｂの口径は、収容した掘削土砂の流出を最少限度に防ぎ、且つ泥水は速やかに排除できるように（φ１００mm程度に）形成されている。また、この軸芯固定兼掘削土砂回収バケット２は、ケリーバーシャフト１とは少なくとも上下２箇所を鉛直力を伝達可能であるが、回転力は伝達しない構成の回転軸受２ｃ、２ｄで連結されている。この軸芯固定兼掘削土砂回収バケット２が、拡径掘削により発生し落下（沈降）する掘削土砂を残らず収容可能であるように、下部昇降部３Ｂ及び昇降式スタビライザ３Ｃは掘削土砂の通過、落下が可能な中空構造とされている（図６参照）。
【００１６】
上部昇降部３Ａ及び下部昇降部３Ｂにおいて、ケリーバーシャフト１に対し回転力及び軸力の伝達が可能に噛み付き又はその解除が自在な着脱機構部３０の構成を、図２と図４に一例を示している。ケリーバーシャフト１の表面へ噛み付くシャフト固定用ビット３０ａが、ケリーバーシャフト１を中心として直角４方向に４個配置（但し、個数及び配置はこの限りではない。）され、このシャフト固定用ビット３０ａを後方からビット押し出し用油圧シリンダー３０ｂで出し入れ駆動する構成とされている。図４中の３０ｃはピット復元用のバネである。
【００１７】
また、上部昇降部３Ａの拡径刃機構３１は、やはり図３にその一例を示したように、拡径掘削刃３１ａの基端が上部昇降部３Ａの上下の端板３４へピン３５で回動可能に取付けられ支持されている。同拡径掘削刃３１ａの背面側に、拡径刃押し出し用ジャッキ３６の出力軸がピン３７でヒンジ連結され、同拡径刃押し出し用ジャッキ３６の基端側がやはり上部昇降部３Ａの上下の端板３４へピン３８で回動可能に取付けられ支持されている。従って、同拡径刃押し出し用ジャッキ３６の伸長、収縮の動作にしたがい、拡径掘削刃３１ａが半径方向外向きに展開してリブ部の拡径掘削を可能にし、逆に半径方向の中心方向（内側）へすぼまり、軸部孔４内での昇降に一切支障ない形態に納まる動作をする。
【００１８】
上部昇降部３Ａと下部昇降部３Ｂとを連結した昇降用ジャッキ３２は、一定のストロークで伸縮し、ケリーバーシャフト１に反力をとる上部昇降部３Ａと下部昇降部３Ｂとを所謂芋虫動作で昇降させる。
なお、拡径掘削機構３（の拡径掘削刃３１ａ）の深度位置確認の検尺手段として、例えばスケールの一端を拡径掘削機構３に止着し、他端側を地上の作業床上に引き上げて深度を読み取る方法を実施可能である。或いは拡径掘削機構３に深度計を付設してその検出信号を地上のディスプレイで確認する方法、又は上記の昇降用ジャッキ３２のストロークを地上で制御し、その伸縮回数を読み取って深度を確認する方法も実施可能である。
【００１９】
次に、上記拡径掘削機の動作及び同機を使用してリブ付き場所打ちコンクリート杭のリブ部の拡径掘削を行う方法を説明する。
場所打ちコンクリート杭の軸部孔４の掘削を完了した後に、アースドリルのケリーバーシャフト１に装着した拡径掘削機を孔中に挿入し下ろしてゆく。このとき上下の昇降部３Ａ、３Ｂは、それぞれの着脱機構部３０を働かせてケリーバーシャフト１にきっちり固定しておく。ケリーバーシャフト１の先端部の軸芯固定兼掘削土砂回収バケット２を孔底へ着底させ、下向きの突起２ａを孔底地盤中へ十分に深く差し込んでケリーバーシャフト１の下端の軸芯固定を行う。そして、ケリーバーシャフト１の垂直精度を確認した後に、拡径掘削機構３をケリーバーシャフト１に沿って昇降させ、場所打ちコンクリート杭のリブ部６の掘削位置に位置決めを行い、ケリーバーシャフト１の回転を利用してリブ部６の拡径掘削を行う。
【００２０】
拡径掘削機構３の昇降動作は、上部昇降部３Ａ及び下部昇降部３Ｂそれぞれの着脱機構部３０を交互にケリーバーシャフト１へ噛み付かせ又はその噛み付きを解除し、同時に昇降用ジャッキ３２を伸縮動作をさせて上方又は下方への移動を芋虫の如き動作で行わせる。拡径掘削位置が決まると、上部昇降部３Ａの着脱機構部３０をケリーバーシャフト１へ噛み付かせて固定し同ケリーバーシャフト１の回転を上部昇降部３Ａへ伝達させる。ケリーバーシャフト１の回転と共に上部昇降部３Ａに設置された拡径刃機構３１の拡径掘削刃３１ａを外向きに序々に展開させつつリブ部６の拡径掘削を行う。
【００２１】
上記した拡径掘削機構３の昇降と位置決め及び拡径掘削を繰り返して、軸部孔４の必要位置に、必要数の拡径部分（リブ部６）を形成する。
また、上記したリブ付き場所打ちコンクリート杭のリブ部の拡径掘削方法において、拡径掘削機構３によるリブ部の拡径掘削により発生する掘削土砂は沈降するにまかせ、残らず軸芯固定兼掘削土砂回収バケット２に受け止めて収納させ、掘削作業の終了時点（又は掘削中途の必要な段階）でケリーバーシャフト１と共に地上へ引き揚げて排出する。
【００２２】
【本発明が奏する効果】
この発明に係るリブ付き場所打ちコンクリート杭のリブ部の拡径掘削方法及び拡径掘削機によれば、杭用孔（軸部孔）の軸芯に高い垂直精度で位置する垂直駆動軸（ケリーバーシャフト）を支持点（中心）とした拡径掘削が行われ、軸部孔と同心円状で精度の高いリブ幅を確保した拡径形状を得ることができる。
【００２３】
垂直駆動軸（ケリーバーシャフト）の先端に位置する軸芯固定兼掘削土砂回収バケットが垂直駆動軸の下端の軸芯をきっちり固定し、拡径掘削時の上下微動も抑制するから、拡径掘削が偏心することはなく、所定の正確な拡径形状を実現することができる。
孔底に着底した軸芯固定兼掘削土砂回収バケットが拡径掘削時に発生した掘削土砂を受入れ、最終段階の底浚えにおいて地上へ効率よく地上へ搬出できるから、その後のスライム処理においてスライム処理バケットの昇降作業の回数を可及的に少なくでき、よって孔壁を損傷させる危険を最低限度に抑えることが出来る。
【００２４】
昇降用ジャッキのストロークを調整して上下の昇降部の位置を固定することにより、設計された所定深度位置に、設計された所定の間隔で正確にリブ形状の拡径掘削ができる。
よって、引き抜き抵抗力又は支持力を、確実に、設計通り増大させたリブ付き場所打ちコンクリート杭の構築に寄与する。
【図面の簡単な説明】
【図１】リブ付き場所打ちコンクリート杭の拡径掘削機の施工図である。
【図２】拡径掘削機構の詳細図である。
【図３】図２の２ー２矢視断面図である。
【図４】図２のＹ部の断面図である。
【図５】バケット部分の断面図である。
【図６】図２のＸーＸ矢視の断面図である。
【符号の説明】
４    杭用孔（軸部孔）
１    ケリーバーシャフト（垂直駆動軸）
２    軸芯固定兼掘削土砂回収バケット
３    拡径掘削機構
３Ａ  上部昇降部
３Ｂ  下部昇降部
３Ｃ  昇降式スタビライザ
３０  着脱機構部
３１  拡径刃機構
３２  昇降用ジャッキ
３３  連結シャフト
２ａ  突起
【図１】
0003752610.tif 000002
【図２】
0003752610.tif 000003
【図３】
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【図４】
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【図５】
0003752610.tif 000006
【図６】
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