特開 2024-2371 排土装置および杭打ち機

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024002371

(43)【公開日】2024-01-11

(54)【発明の名称】排土装置および杭打ち機

(51)【国際特許分類】

   E21B 37/02 20060101AFI20231228BHJP

   E21B 21/00 20060101ALI20231228BHJP

【ＦＩ】

E21B37/02

E21B21/00 Z

【審査請求】未請求

【請求項の数】6

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022101520

(22)【出願日】2022-06-24

(71)【出願人】

【識別番号】000002299

【氏名又は名称】清水建設株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001911

【氏名又は名称】弁理士法人アルファ国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】清水 幹雄

(57)【要約】

【課題】排土効率を向上させる。
【解決手段】既成杭を埋設する杭孔を掘削するための掘削ロッドに取り付けられる排土装置は、掘削ロッドに取り付けられる本体部と、少なくとも１つの可変翼とを備える。可変翼の下端部は、本体部に取り付けられている。可変翼は、上端部が本体部に近付いた閉状態と、上端部が本体部から遠ざかった開状態と、の間を切り替わるように構成されている。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

既成杭を埋設する杭孔を掘削するための掘削ロッドに取り付けられる排土装置であって、
前記掘削ロッドに取り付けられる本体部と、
少なくとも１つの可変翼であって、下端部が前記本体部に取り付けられ、上端部が前記本体部に近付いた閉状態と、前記上端部が前記本体部から遠ざかった開状態と、の間を切り替わるように構成された、少なくとも１つの可変翼と、
を備える、排土装置。

【請求項2】

請求項１に記載の排土装置であって、
複数の前記可変翼を備える、排土装置。

【請求項3】

請求項２に記載の排土装置であって、
複数の前記可変翼は、前記本体部を挟んで径方向に互いに対向する少なくとも一対の前記可変翼を含む、排土装置。

【請求項4】

請求項３に記載の排土装置であって、
複数の前記可変翼は、前記本体部を挟んで径方向に互いに対向する複数対の前記可変翼を含む、排土装置。

【請求項5】

請求項２に記載の排土装置であって、
上下方向視で、前記開状態の複数の前記可変翼の間に、隙間が存在する、排土装置。

【請求項6】

掘削ロッドと、
前記掘削ロッドに取り付けられた請求項１から請求項５までのいずれか一項に記載の排土装置と、
を備える、杭打ち機。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本明細書に開示される技術は、既成杭を埋設する杭孔を掘削するための掘削ロッドに取り付けられる排土装置、および、排土装置と掘削ロッドとを備える杭打ち機に関する。

【背景技術】

【0002】

基礎杭を構築する方法として、支持層まで杭孔を掘削し、杭孔内に既成杭を埋設する方法がある。杭孔の掘削は、掘削ロッドと、掘削ロッドの先端に設けられた掘削ヘッドと、を有する杭打ち機により行われる（例えば、特許文献１）。掘削ロッドには、掘削した泥土を杭孔の孔壁に練り付ける練り付けドラムが取り付けられることがある。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１０－２８５７６５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

杭孔の掘削の際には、泥土の排出（以下、「排土」という。）を掘削水に頼っている。そのため、掘削水が少なかったり、掘削ロッドの反復回数が少なかったりした場合、十分に排土できないおそれがある。このような問題は、特に、比較的大きな粘土塊について生じやすい。また、練り付けドラムは固定的な部材であるため、掘削ロッドの下降時に、掘削した泥土を再度沈降させてしまうことがある。排土を十分にできなかったり、泥土を再度沈降させてしまったりすると、例えば、拡大根固め部に泥土（粘土塊等）が残り、根固め部ソイルセメントの強度不足を引き起こすおそれがある。

【0005】

本明細書では、上述した課題を解決することが可能な技術を開示する。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本明細書に開示される技術は、例えば、以下の形態として実現することが可能である。

【0007】

（１）本明細書に開示される排土装置は、既成杭を埋設する杭孔を掘削するための掘削ロッドに取り付けられる装置であって、前記掘削ロッドに取り付けられる本体部と、少なくとも１つの可変翼と、を備える。少なくとも１つの可変翼の下端部は、前記本体部に取り付けられている。少なくとも１つの可変翼は、上端部が前記本体部に近付いた閉状態と、前記上端部が前記本体部から遠ざかった開状態と、の間を切り替わるように構成されている。

【0008】

本排土装置では、掘削ロッドの下降時には、可変翼が掘削水流による下方からの荷重を受け、あるいは、慣性力により、可変翼が閉状態となり、掘削した泥土が可変翼に干渉して再度沈降することが抑制される。また、掘削ロッドの上昇時には、可変翼が掘削水流による上方からの荷重を受け、あるいは、慣性力により、可変翼が開状態となり、可変翼によって泥土が捕集されて上方に搬出される。このように、本排土装置によれば、杭孔からの十分な排土を実現できると共に、掘削した泥土を再度沈降させることを抑制することができ、排土効率を向上させることができる。その結果、例えば、拡大根固め部に泥土（粘土塊等）が残ることを抑制することができ、根固め部ソイルセメントの強度不足の発生を抑制することができる。また、排土装置によって排土効率を向上させた結果、掘削水を削減することも可能であり、工事に伴う環境負荷を低減することができる。

【0009】

（２）上記排土装置において、複数の前記可変翼を備える構成としてもよい。本排土装置によれば、複数の可変翼によって泥土を効率的に捕集することができ、排土効率をさらに向上させることができる。

【0010】

（３）上記排土装置において、複数の前記可変翼は、前記本体部を挟んで径方向に互いに対向する少なくとも一対の前記可変翼を含む構成としてもよい。本排土装置によれば、一対の可変翼によって杭孔内の泥土を満遍なく捕集することができ、排土効率をさらに向上させることができる。

【0011】

（４）上記排土装置において、複数の前記可変翼は、前記本体部を挟んで径方向に互いに対向する複数対の前記可変翼を含む構成としてもよい。本排土装置によれば、複数対の可変翼によって杭孔内の泥土をさらに満遍なく捕集することができ、排土効率を一層向上させることができる。

【0012】

（５）上記排土装置において、上下方向視で、前記開状態の複数の前記可変翼の間に、隙間が存在する構成としてもよい。本排土装置によれば、複数の可変翼によって捕集した泥土を地上において効率的に除去することができ、作業効率を向上させることができる。

【0013】

なお、本明細書に開示される技術は、種々の形態で実現することが可能であり、例えば、排土装置、排土装置と掘削ロッドとを備える杭打ち機、杭打ち機を用いた杭孔の掘削方法等の形態で実現することが可能である。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】掘削ロッド２０を下降させているときの杭打ち機１００の側面構成を示す説明図

【図2】掘削ロッド２０を上昇させているときの杭打ち機１００の側面構成を示す説明図

【図3】杭打ち機１００の上面構成を示す説明図

【発明を実施するための形態】

【0015】

Ａ．実施形態：
図１から図３は、本実施形態における杭打ち機１００の構成を示す説明図である。杭打ち機１００は、杭孔１０２を掘削し、杭孔１０２内に既成杭を埋設するための重機である。図１には、杭孔１０２内において後述する掘削ロッド２０を下降させているときの杭打ち機１００の一部の側面構成を示しており、図２には、杭孔１０２内において掘削ロッド２０を上昇させているときの杭打ち機１００の一部の側面構成を示しており、図３には、後述する排土装置１０が地上に出るまで掘削ロッド２０を上昇させたときの杭打ち機１００の一部の上面構成を示している。

【0016】

杭打ち機１００は、掘削ロッド２０と、排土装置１０とを有する。掘削ロッド２０は、鉛直方向に延伸する姿勢で使用される棒状部材である。掘削ロッド２０は、単一の棒状要素から構成されてもよいし、複数の棒状要素が互いに連結された構成であってもよい。掘削ロッド２０の一方の先端部（下端部）には、掘削刃を有する掘削ヘッド（不図示）が設けられている。また、掘削ロッド２０の他方の先端部（上端部）は、杭打ち機１００のオーガー（不図示）に接続されている。掘削ロッド２０は、オーガーにより、掘削ロッド２０の中心軸周りに回転させられつつ、上下方向に移動させられる。なお、掘削ロッド２０に、掘削した泥土１０６を杭孔１０２の孔壁１０４に練り付けるための練り付けドラム（不図示）が取り付けられていてもよい。

【0017】

排土装置１０は、杭打ち機１００による杭孔１０２の掘削の際に排土を促進させる装置である。排土装置１０は、本体部１２と、可変翼１４とを有する。本実施形態では、排土装置１０は４枚の可変翼１４を有する。図３に示すように、４枚の可変翼１４は、掘削ロッド２０の長手方向軸周りに互いに９０°ずれるように並べて配置されている。そのため、排土装置１０は、本体部１２を挟んで径方向に互いに対向する二対（２ペア）の可変翼１４を含んでいる。

【0018】

排土装置１０の本体部１２は、掘削ロッド２０に取り付けられている。より詳細には、本体部１２は上下方向に延伸する筒状部材であり、本体部１２の中空部に掘削ロッド２０が挿通された状態で、本体部１２が掘削ロッド２０に固定されている。なお、掘削ロッド２０に練り付けドラムが取り付けられている場合には、排土装置１０の本体部１２は練り付けドラムより下方の位置に取り付けられることが好ましい。

【0019】

排土装置１０の可変翼１４は、略板状の部材である。可変翼１４の下端部は、本体部１２に取り付けられている。一方、可変翼１４の上端部は、自由端となっている。可変翼１４と本体部１２との取り付け箇所はヒンジ構造となっており、可変翼１４は下端部を支点として本体部１２に対して回転（開閉）可能である。そのため、可変翼１４は、上端部が本体部１２に近付いた閉状態（図１参照）と、上端部が本体部１２から遠ざかった開状態（図２参照）と、の間を切り替わる。

【0020】

本実施形態では、閉状態における可変翼１４（図１参照）は、掘削ロッド２０の長手方向と略平行になる。また、開状態における可変翼１４（図２参照）と掘削ロッド２０の長手方向とのなす角は、例えば１５°～４５°程度に設定される。また、図３に示すように、上下方向視で、開状態の複数の可変翼１４の間には、隙間Ｇ１が存在する。

【0021】

次に、排土装置１０の動作について説明する。図１に示すように、掘削ロッド２０が下降しているときには、可変翼１４が掘削水流による下方からの荷重を受け、あるいは、慣性力により、可変翼１４は閉状態となる。そのため、杭孔１０２の孔壁１０４と可変翼１４との間に泥土１０６が通過する隙間が確保される。これにより、掘削した泥土１０６が可変翼１４に干渉して再度沈降することが抑制される。

【0022】

一方、図２に示すように、掘削ロッド２０が上昇しているときには、可変翼１４が掘削水流による上方からの荷重を受け、あるいは、慣性力により、可変翼１４は開状態となる。そのため、可変翼１４の上端が杭孔１０２の孔壁１０４に近づき、可変翼１４によって杭孔１０２内の泥土１０６が機械的に捕集されて上方に搬出される。掘削水による排土が難しい比較的大きな粘土塊についても、可変翼１４により効果的に捕集して排土することができる。

【0023】

図３に示すように、可変翼１４が地上に出るまで掘削ロッド２０が上昇したら、例えばハイウォッシャー３０を用いて可変翼１４に捕集された泥土１０６を除去する。上述したように、上下方向視で開状態の複数の可変翼１４の間には隙間Ｇ１が存在するため、可変翼１４に捕集された泥土１０６を該隙間Ｇ１を介して効率的に除去することができる。その後は、適宜、図１に示す掘削ロッド２０の下降と、図２に示す掘削ロッド２０の上昇とが繰り返され、所定の深さまで杭孔１０２の掘削が実行される。

【0024】

以上説明したように、本実施形態の排土装置１０は、既成杭を埋設する杭孔１０２を掘削するための掘削ロッド２０に取り付けられる装置である。排土装置１０は、掘削ロッド２０に取り付けられる本体部１２と、少なくとも１つの可変翼１４とを備える。可変翼１４の下端部は、本体部１２に取り付けられている。可変翼１４は、上端部が本体部１２に近付いた閉状態と、上端部が本体部１２から遠ざかった開状態と、の間を切り替わるように構成されている。

【0025】

本実施形態の排土装置１０は上記構成であるため、掘削ロッド２０の下降時には、可変翼１４が閉状態となり、掘削した泥土１０６が可変翼１４に干渉して再度沈降することが抑制される。また、掘削ロッド２０の上昇時には、可変翼１４が開状態となり、可変翼１４によって泥土１０６が捕集されて上方に搬出される。このように、本実施形態の排土装置１０によれば、杭孔１０２からの十分な排土を実現できると共に、掘削した泥土１０６を再度沈降させることを抑制することができ、排土効率を向上させることができる。その結果、例えば、拡大根固め部に泥土（粘土塊等）が残ることを抑制することができ、根固め部ソイルセメントの強度不足の発生を抑制することができる。また、排土装置１０によって排土効率を向上させた結果、掘削水を削減することも可能であり、工事に伴う環境負荷を低減することができる。

【0026】

また、本実施形態の排土装置１０は、複数の可変翼１４を備える。そのため、本実施形態の排土装置１０によれば、複数の可変翼１４によって泥土１０６を効率的に捕集することができ、排土効率をさらに向上させることができる。

【0027】

また、本実施形態の排土装置１０は、本体部１２を挟んで径方向に互いに対向する二対の可変翼１４を含む。そのため、本実施形態の排土装置１０によれば、二対の可変翼１４によって杭孔１０２内の泥土１０６を満遍なく捕集することができ、排土効率をさらに向上させることができる。

【0028】

また、本実施形態の排土装置１０では、上下方向視で、開状態の複数の可変翼１４の間に隙間Ｇ１が存在する。そのため、本実施形態の排土装置１０によれば、複数の可変翼１４によって捕集した泥土１０６を地上において効率的に除去することができ、作業効率を向上させることができる。

【0029】

Ｂ．変形例：
本明細書で開示される技術は、上述の実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の形態に変形することができ、例えば次のような変形も可能である。

【0030】

上記実施形態における杭打ち機１００や杭打ち機１００に含まれる排土装置１０の構成は、あくまで一例であり、種々変形可能である。例えば、上記実施形態では、排土装置１０は４枚の可変翼１４を有しているが、排土装置１０の有する可変翼１４の枚数は、３枚以下であってもよいし、５枚以上であってもよい。また、上記実施形態では、排土装置１０は、本体部１２を挟んで径方向に互いに対向する二対の可変翼１４を含むが、排土装置１０は、本体部１２を挟んで径方向に互いに対向する一対の可変翼１４を含んでもよいし、本体部１２を挟んで径方向に互いに対向する三対以上の可変翼１４を含んでもよい。また、排土装置１０が、本体部１２を挟んで径方向に互いに対向する２つの可変翼１４の組を含まなくてもよい。

【0031】

上記実施形態では、上下方向視で、開状態の複数の可変翼１４の間に隙間Ｇ１が存在するが、開状態の複数の可変翼１４の間に隙間が存在しないように構成してもよい。

【符号の説明】

【0032】

１０：排土装置 １２：本体部 １４：可変翼 ２０：掘削ロッド ３０：ハイウォッシャー １００：杭打ち機 １０２：杭孔 １０４：孔壁 １０６：泥土 Ｇ１：隙間

【図1】

【図2】

【図3】