(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
地中に圧入された既設杭の上端側を掴んで支持するクランプ装置によって前記既設杭から反力を取り、昇降可能なチャック装置で杭を把持して下降させることにより前記既設杭に隣接する位置に杭を圧入する杭圧入装置であって、
請求項1〜4の何れか一項に記載のオーガ装置を備えたことを特徴とする杭圧入装置。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
しかしながら、上記従来技術において「オーガケーシングの外径よりも大きい外径を有するオーガヘッド」を選択して地盤の先行掘削を行う場合、掘削穴の径に比してオーガケーシング1の外径が小さいため、オーガヘッド4の先端が転石等の障害物に当った際に、オーガヘッド4が左右前後(例えば
図5の矢印方向)に振られてオーガスクリュー3の軸心がぶれてしまい、正常な掘削ができず掘削効率が落ちてしまうことがあった。
また、オーガヘッド4が振られることによって、オーガヘッド4に取り付けられているビットが破損してしまうことがあった。
また、オーガヘッド4が振られることによって、オーガヘッド4と一体のオーガスクリュー3がオーガケーシング1内面に擦りつけられる力が増して回転トルクが上昇してしまうとともに、オーガスクリュー3やオーガケーシング1が損傷・摩耗してしまうことがあった。オーガスクリュー3やオーガケーシング1が損傷・摩耗するとガタが生じ、軸心のブレを増長することに繋がっていた。根本的に軸心のブレを抑えるには軸受を設けることが好ましいが、オーガ装置50に軸受を設けると、土砂を掘削・排出させるオーガケーシング断面を塞いでしまうことがあるので、軸受を設けることはできず、軸心のブレを抑えきれずにいた。
【0006】
本発明の目的は、硬質地盤であってもオーガヘッドが振られることなく、地盤の掘削を良好に行うことができる技術を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0007】
以上の課題を解決するため、請求項1に記載の発明は、
筒状のケーシングと、
オーガ軸の周囲に螺旋状に設けられたスクリューを有し、少なくとも一部が前記ケーシング内に配されているオーガスクリューと、
前記オーガスクリューの先端に設けられ、前記ケーシングの外径よりも大きな外径を有するオーガヘッドと、を備え、
前記オーガスクリューを前記オーガ軸回りに回転させて地盤を掘削するオーガ装置であって、
地盤の掘削中に前記オーガスクリューの軸心が傾かないように、前記オーガスクリューの姿勢を規制する軸心傾斜規制部を少なくとも1つ備え
、
前記軸心傾斜規制部として、前記ケーシングの外面に設けられた空間充填部材を備え、
前記オーガヘッドによる掘削孔に前記オーガヘッド、前記ケーシング及び前記空間充填部材を侵入させて地盤を掘削する際に、前記空間充填部材が前記オーガヘッドによる掘削孔の壁面に接するように、前記空間充填部材の外側面が前記オーガヘッドの外径位置に固定配置されたことを特徴とする。
【0008】
請求項2に記載の発明は、請求項1に記載のオーガ装置において、
前記空間充填部材が周方向に等間隔に3つ以上配設されたことを特徴とする。
【0009】
請求項3に記載の発明は、
筒状のケーシングと、
オーガ軸の周囲に螺旋状に設けられたスクリューを有し、少なくとも一部が前記ケーシング内に配されているオーガスクリューと、
前記オーガスクリューの先端に設けられ、前記ケーシングの外径よりも大きな外径を有するオーガヘッドと、を備え、
前記オーガスクリューを前記オーガ軸回りに回転させて地盤を掘削するオーガ装置であって、
地盤の掘削中に前記オーガスクリューの軸心が傾かないように、前記オーガスクリューの姿勢を規制する軸心傾斜規制部を少なくとも1つ備え、
前記軸心傾斜規制部として、前記オーガスクリューの先端側における前記オーガ軸の周囲に螺旋状に設けられた、前記オーガヘッドの外径と略同じ外径サイズを有する大径スクリューを備えたことを特徴とする。
【0010】
請求項4に記載の発明は、
筒状のケーシングと、
オーガ軸の周囲に螺旋状に設けられたスクリューを有し、少なくとも一部が前記ケーシング内に配されているオーガスクリューと、
前記オーガスクリューの先端に設けられ、前記ケーシングの外径よりも大きな外径を有するオーガヘッドと、を備え、
前記オーガスクリューを前記オーガ軸回りに回転させて地盤を掘削するオーガ装置であって、
地盤の掘削中に前記オーガスクリューの軸心が傾かないように、前記オーガスクリューの姿勢を規制する軸心傾斜規制部を少なくとも1つ備え、
前記軸心傾斜規制部として、前記ケーシングの内側に配され、前記ケーシングの下端側に位置する前記オーガスクリューにおける、他の部分よりも短いピッチで前記オーガ軸の周囲に螺旋状に設けられた小ピッチスクリューを備えたことを特徴とする。
【0011】
請求項5に記載の発明は、
地中に圧入された既設杭の上端側を掴んで支持するクランプ装置によって前記既設杭から反力を取り、昇降可能なチャック装置で杭を把持して下降させることにより前記既設杭に隣接する位置に杭を圧入する杭圧入装置であって、
請求項1〜4の何れか一項に記載のオーガ装置を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【0012】
本発明によれば、硬質地盤であってもオーガヘッドが振られることなく、地盤の掘削を良好に行うことが可能になる。
【発明を実施するための形態】
【0014】
以下、図面を参照して、本発明に係るオーガ装置及び杭圧入装置の実施形態について詳細に説明する。
【0015】
(実施形態1)
杭圧入装置10は、
図1に示すように、所定の杭P(例えば、鋼矢板など)をチャック装置15で掴んで地中に圧入する杭圧入機であり、既に地中に圧入された既設杭Pの上端側を挟んで支持する複数のクランプ装置11…を備えたサドル12と、サドル12に対して前後動可能なスライドベース13と、スライドベース13上で左右に旋回可能なリーダーマスト14と、リーダーマスト14の前面に昇降可能に取り付けられたチャック装置15と、リーダーマスト14に対してチャック装置15を昇降駆動するメイン油圧シリンダ16等を備えている。
この杭圧入装置10は、硬質地盤に対して杭Pの圧入施工を行う場合にオーガ装置5を併用することができる。つまり、杭圧入装置10は、チャック装置15で支持したオーガ装置5を用いて、オーガ併用工法を行うことを可能としている。
【0016】
オーガ装置5は、
図2(a)(b)に示すように、筒状のオーガケーシング1と、オーガ軸2の周囲に螺旋状に設けられたスクリュー3aを有するオーガスクリュー3と、オーガスクリュー3の先端に設けられたオーガヘッド4等を備えている。
オーガスクリュー3は、少なくとも一部がオーガケーシング1内に配されており、そのオーガスクリュー3の下端側先端に設けられたオーガヘッド4は、オーガケーシング1の外径よりも大きな外径を有している。
また、図示はしないが、オーガスクリュー3の上端側の基部には、オーガスクリュー3をオーガ軸回りに回転させる駆動機構が設けられている。この駆動機構(図示省略)によって回転されるオーガスクリュー3及びオーガヘッド4によって、オーガ装置5は地盤を掘削するようになっている。
【0017】
特に、本実施形態1のオーガ装置5は、オーガケーシング1の外面に設けられた空間充填部材1aを備えている。
空間充填部材1aは、地盤を掘削中、オーガヘッド4による掘削孔の壁面に接する厚みを有している。つまり、空間充填部材1aの厚みは、オーガケーシング1(オーガ軸2)の軸心から径方向外側に向かう方向に沿う、オーガケーシング1の外面とオーガヘッド4による掘削孔の壁面との間の寸法にほぼ一致するように調整されている。例えば、空間充填部材1aは、オーガヘッド4の外径サイズに応じて異なる厚みのものに付け替えることが可能になっている。
この空間充填部材1aは、オーガケーシング1の外面と、オーガヘッド4による掘削孔の壁面との間の空間の少なくとも一部を塞ぐようになっており、例えば、オーガケーシング1の外面においてオーガスクリュー3の軸心を挟んで対を成すように配設され、少なくとも2対配設されていることが好ましい。空間充填部材1aがオーガケーシング1の外面に2対配設されている場合、4つの空間充填部材1aが周方向に等間隔に配されていることが好ましい。また、軸心を挟む対を成さずにオーガケーシング1の外面に3つの空間充填部材1aを配設した場合も周方向に等間隔に配されていることが好ましい。なお、オーガケーシング1の外面に配設される空間充填部材1aの数は任意であり、オーガケーシング1の周方向に沿う空間充填部材1aの幅のサイズ等に応じて適宜変更可能である。
そして、この空間充填部材1aは、地盤の掘削中にオーガスクリュー3の軸心が傾かないように、オーガスクリュー3の姿勢を規制する軸心傾斜規制部として機能する。
【0018】
クランプ装置11は、サドル12の下面に設けられている。このクランプ装置11は、例えば、先に圧入された既設の杭Pである鋼矢板の上端側を挟んだ状態で、図示しない油圧シリンダの駆動によりその鋼矢板の上端部を挟持して掴むことができる。つまり、クランプ装置11は、既設杭Pを掴むことで杭圧入装置10を既設杭Pの上端部に固定する固定手段として機能する。
特に、クランプ装置11は、掴んで支持した既設杭Pから反力を取って、杭圧入装置10が新たに杭Pを圧入することができるように、杭圧入装置10を既設杭Pの上端部に固定し設置するようになっている。
【0019】
スライドベース13は、サドル12に対し前方に移動してチャック装置15を水平に前側に移動させることにより、サドル12を移動することなく、先頭のクランプ装置11が支持している既設杭Pの先に、新たな杭を順次圧入することを可能にする。
【0020】
リーダーマスト14は、スライドベース13に対し左右に旋回してチャック装置15の向きを変えることにより、順次並んで圧入される杭の列の方向を直角に曲げたり、湾曲して曲げたりすることが可能となっている。
【0021】
チャック装置15は、その背面側がリーダーマスト14の前面側に昇降可能に嵌合した状態とされるとともに、リーダーマスト14とチャック装置15に接続されたメイン油圧シリンダ16により昇降駆動されるようになっている。
このチャック装置15は、リーダーマスト14に交換可能に備えられており、施工に用いる杭Pのサイズや形状に応じて、その杭Pを適正に把持することができるチャック装置15に付け替えることで、杭Pを良好に保持することが可能になる。
【0022】
そして、チャック装置15が保持した杭Pやオーガケーシング1(オーガ装置5)を地中に圧入する際、チャック装置15の昇降範囲は限られているので、杭Pやオーガケーシング1を保持してチャック装置15を下降させることと、杭Pやオーガケーシング1を離してチャック装置15を上昇させることを繰り返すようになっている。これにより、チャック装置15が昇降する1ストローク分ずつ杭Pおよびオーガケーシング1を圧入することが繰り返され、チャック装置15の昇降範囲より深く杭Pやオーガケーシング1を地中に圧入することが可能になっている。
【0023】
上記した杭圧入装置10は、既設杭Pの先に新たな杭Pをチャック装置15で圧入する動作と、クランプ装置11による既設杭Pの上端部の挟持と解除の動作と、サドル12に対するスライドベース13の前後動の動作と、を組み合わせることで、既設杭Pからなる杭列上を自走し移動することができる。
なお、杭圧入装置10が杭列上を自走する動作は周知であるので、ここでは詳述しない。
【0024】
次に、実施形態1のオーガ装置5が地盤を掘削する際に、軸心傾斜規制部として機能する空間充填部材1aについて説明する。
【0025】
杭圧入装置10が、チャック装置15で支持したオーガ装置5を用いてオーガ併用工法を行う場合、例えば、
図1、
図2(b)に示すように、既設の鋼矢板Pにガイド部材Gを介してオーガケーシング1を連結し、その鋼矢板Pに対して位置決めしたオーガ装置5によって、鋼矢板P近傍の地盤を掘削する。
具体的に、ガイド部材Gの一端部をオーガケーシング1の突条T部分に固定し、ガイド部材Gの他端部を既設の鋼矢板Pの継手部分に係合させ、その鋼矢板Pに沿ってオーガケーシング1(オーガ装置5)を地中に掘進させて、地盤を掘削する。
【0026】
そして、オーガ装置5のオーガヘッド4が転石等の障害物に当った際、オーガヘッド4が左右前後に振られそうになるが、オーガケーシング1の外面に設けられた空間充填部材1aがオーガヘッド4による掘削孔の壁面に接していることで、地盤を掘削中のオーガスクリュー3の軸心が傾かないように、オーガスクリュー3及びオーガケーシング1の姿勢を規制することができる。その結果、オーガヘッド4が左右前後に振られることなく良好な掘削を継続して行うことができる。
【0027】
このように、軸心傾斜規制部としての空間充填部材1aをオーガケーシング1の外面に備えたオーガ装置5であれば、地盤を掘削中のオーガスクリュー3の軸心が傾かないように、オーガスクリュー3及びオーガケーシング1の姿勢を規制することができるので、硬質地盤であってもオーガヘッド4が振られることなく、地盤の掘削を良好に行うことが可能になる。
【0028】
(実施形態2)
次に、本発明に係るオーガ装置5の実施形態2について説明する。なお、実施形態1と同様の構成については、同符号を付して説明を割愛する。
【0029】
本実施形態2のオーガ装置5は、
図3(a)(b)に示すように、オーガケーシング1と、少なくとも一部がオーガケーシング1内に配されているオーガスクリュー3と、オーガスクリュー3の先端に設けられ、オーガケーシング1の外径よりも大きな外径を有するオーガヘッド4とを備え、特に、オーガスクリュー3の先端側におけるオーガ軸2の周囲に螺旋状に設けられた大径スクリュー3bを備えている。
この大径スクリュー3bは、オーガヘッド4の外径と略同じ外径サイズを有している。具体的に、オーガ軸2と直交する方向に沿うオーガヘッド4の外径と、オーガ軸2と直交する方向に沿う大径スクリュー3bの外径は、ほぼ同じ寸法である。なお、両者が同じ寸法であるか、大径スクリュー3bの外径の方が僅かに小さいサイズであることが好ましい。
つまり、このオーガ装置5が地盤を掘削中、大径スクリュー3bはオーガヘッド4による掘削孔の壁面に接するサイズを有している。
そして、この大径スクリュー3bは、地盤の掘削中にオーガスクリュー3の軸心が傾かないように、オーガスクリュー3の姿勢を規制する軸心傾斜規制部として機能する。
【0030】
次に、実施形態2のオーガ装置5が地盤を掘削する際に、軸心傾斜規制部として機能する大径スクリュー3bについて説明する。
【0031】
実施形態1同様、杭圧入装置10がオーガ装置5を用いたオーガ併用工法を行う場合、既設の鋼矢板Pにガイド部材Gを介してオーガケーシング1を連結し、その鋼矢板Pに対して位置決めしたオーガ装置5によって、鋼矢板P近傍の地盤を掘削する。
そして、オーガ装置5のオーガヘッド4が転石等の障害物に当った際、オーガヘッド4が左右前後に振られそうになるが、オーガスクリュー3の先端側に設けられた大径スクリュー3bがオーガヘッド4による掘削孔の壁面に接していることで、地盤を掘削中のオーガスクリュー3の軸心が傾かないように、オーガスクリュー3及びオーガケーシング1の姿勢を規制することができる。その結果、オーガヘッド4が左右前後に振られることなく良好な掘削を継続して行うことができる。
【0032】
このように、軸心傾斜規制部としての大径スクリュー3bを備えたオーガ装置5であれば、地盤を掘削中のオーガスクリュー3の軸心が傾かないように、オーガスクリュー3及びオーガケーシング1の姿勢を規制することができるので、硬質地盤であってもオーガヘッド4が振られることなく、地盤の掘削を良好に行うことが可能になる。
【0033】
(実施形態3)
次に、本発明に係るオーガ装置5の実施形態3について説明する。なお、実施形態1,2と同様の構成については、同符号を付して説明を割愛する。
【0034】
本実施形態3のオーガ装置5は、
図4(a)(b)に示すように、前述した実施形態2のオーガ装置5に、小ピッチスクリュー3cを設けた構成を有している。
小ピッチスクリュー3cは、オーガケーシング1の内側に配され、オーガケーシング1の下端側に位置するオーガスクリュー3における、他の部分よりも短いピッチでオーガ軸2の周囲に螺旋状に設けられたスクリュー部分である。
なお、オーガ軸2に設けられたスクリュー3aと小ピッチスクリュー3cは、オーガ軸2と直交する方向に沿う外径のサイズが同じ寸法である。
【0035】
この小ピッチスクリュー3cは通常のスクリュー3aに比べて、オーガ軸2の長さあたり、オーガケーシング1の内面に接する部分が多くなり、力を分散させてオーガケーシング1に接するので、オーガケーシング1に対するオーガスクリュー3の姿勢が安定しやすくなる。
そして、この小ピッチスクリュー3cは、地盤の掘削中にオーガスクリュー3の軸心が傾かないように、オーガスクリュー3の姿勢を規制する軸心傾斜規制部として機能する。
【0036】
次に、実施形態3のオーガ装置5が地盤を掘削する際に、軸心傾斜規制部として機能する小ピッチスクリュー3cについて説明する。
【0037】
実施形態1同様、杭圧入装置10がオーガ装置5を用いたオーガ併用工法を行う場合、既設の鋼矢板Pにガイド部材Gを介してオーガケーシング1を連結し、その鋼矢板Pに対して位置決めしたオーガ装置5によって、鋼矢板P近傍の地盤を掘削する。
そして、オーガ装置5のオーガヘッド4が転石等の障害物に当った際、オーガヘッド4が左右前後に振られそうになるが、オーガスクリュー3の小ピッチスクリュー3cが、オーガケーシング1の内面に力を分散させて接することで、オーガケーシング1に対するオーガスクリュー3の姿勢を安定させて、地盤を掘削中のオーガスクリュー3の軸心が傾かないように、オーガスクリュー3及びオーガケーシング1の姿勢を規制することができる。その結果、オーガヘッド4が左右前後に振られることなく良好な掘削を継続して行うことができる。
【0038】
特に、オーガヘッド4の先端からオーガスクリュー3がオーガケーシング1に接する位置までの距離L(L1(
図3(a)参照)、L2(
図4(a)参照))が、掘削中のオーガヘッド4が転石等の障害物に当たってオーガスクリュー3に軸心と交差する方向の力が加わった際の、オーガスクリュー3が撓む変形量に関係している。
ここで、オーガヘッド4の先端からオーガスクリュー3がオーガケーシング1に接する位置までの距離Lは、オーガスクリュー3の回転に伴い増減する。
具体的に、実施形態2のオーガ装置5において、オーガスクリュー3のスクリュー3aがオーガケーシング1に接する位置の変化に伴い、オーガヘッド4の先端からオーガスクリュー3がオーガケーシング1に接する位置までの距離L1は、L1min〜L1maxの範囲で増減する(
図3(a)参照)。
また、実施形態3のオーガ装置5において、オーガスクリュー3の小ピッチスクリュー3cがオーガケーシング1に接する位置の変化に伴い、オーガヘッド4の先端からオーガスクリュー3がオーガケーシング1に接する位置までの距離L2は、L2min〜L2maxの範囲で増減する(
図4(a)参照)。
この距離L1と距離L2の増減量を比較した場合、小ピッチスクリュー3cを備えた実施形態3のオーガ装置5(オーガスクリュー3)の方が、小ピッチスクリュー3cを備えていない実施形態2のオーガ装置5(オーガスクリュー3)よりも、少なく抑えることができ、実施形態3におけるオーガスクリュー3は、オーガヘッド4の先端からオーガスクリュー3がオーガケーシング1に接する位置までの距離L2を短くすることができる。この距離L2が短くなることで、実施形態3のオーガスクリュー3は撓み難くなる。
こうして、実施形態3のオーガスクリュー3は、撓み難くなっているので、掘削中のオーガヘッド4が転石等の障害物に当たった際に軸心がぶれることを低減することができる。
そして、オーガスクリュー3の軸心ブレを低減することで、オーガスクリュー3とオーガケーシング1とがぶつかり難くなり、オーガスクリュー3やオーガケーシング1が損傷・摩耗することを低減することができる。特に、オーガスクリュー3の小ピッチスクリュー3cは、オーガケーシング1の内面に力を分散させて接しているので、オーガスクリュー3やオーガケーシング1が摩耗することを抑えることができる。
【0039】
このように、軸心傾斜規制部としての小ピッチスクリュー3cを備えたオーガ装置5であれば、地盤を掘削中のオーガスクリュー3の軸心が傾かないように、オーガスクリュー3及びオーガケーシング1の姿勢を規制することができるので、硬質地盤であってもオーガヘッド4が振られることなく、地盤の掘削を良好に行うことが可能になる。
【0040】
なお、上記実施形態3のオーガ装置5は、実施形態2のオーガ装置5に小ピッチスクリュー3cを設けたものであったが、実施形態1のオーガ装置5に小ピッチスクリュー3cを設けたものや、従来技術のオーガ装置50(
図5参照)に小ピッチスクリュー3cを設けたものでも、同様の効果を得ることができる。
また、実施形態1のオーガ装置5に大径スクリュー3bを設けたものや、実施形態1のオーガ装置5に大径スクリュー3bと小ピッチスクリュー3cを設けたものでは、より一層の効果を得ることが可能になる。
【0041】
なお、本発明の適用は上述した実施形態に限定されることなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。