特許 7423007 拡径バケット、中間拡径部用杭孔掘削機、及び拡径杭用杭孔の造成方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-01-19

(45)【発行日】2024-01-29

(54)【発明の名称】拡径バケット、中間拡径部用杭孔掘削機、及び拡径杭用杭孔の造成方法

(51)【国際特許分類】

   E21B 11/00 20060101AFI20240122BHJP

【ＦＩ】

E21B11/00 B

【請求項の数】 8

(21)【出願番号】P 2020185901

(22)【出願日】2020-11-06

(65)【公開番号】P2022075238

(43)【公開日】2022-05-18

【審査請求日】2023-02-01

(73)【特許権者】

【識別番号】000206211

【氏名又は名称】大成建設株式会社

(73)【特許権者】

【識別番号】595067442

【氏名又は名称】システム計測株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100107766

【弁理士】

【氏名又は名称】伊東 忠重

(74)【代理人】

【識別番号】100070150

【弁理士】

【氏名又は名称】伊東 忠彦

(72)【発明者】

【氏名】濱 健太郎

(72)【発明者】

【氏名】渡邊 徹

(72)【発明者】

【氏名】堀井 良浩

(72)【発明者】

【氏名】秋月 通孝

(72)【発明者】

【氏名】久保 豊

(72)【発明者】

【氏名】関根 孝司

(72)【発明者】

【氏名】中西 義隆

【審査官】松本 泰典

(56)【参考文献】

【文献】特開２００１－１６４８６７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０２０－１５９１２５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００８－０１４００７（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許第０４９７１１６３（ＵＳ，Ａ）

【文献】特開平０４－２２８７９７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開昭６０－２６１８２９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｅ２１Ｂ １１／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

油圧機構と、機械式拡径バケットとを有する拡径バケットであって、
前記機械式拡径バケットは、筒状本体と、該筒状本体の天井に取り付けられている天井ブラケットと、該筒状本体に対して該筒状本体の径方向に拡径するように取り付けられている拡径翼とを有し、
前記天井ブラケットの下方に前記油圧機構が取り付けられ、前記天井ブラケットの上方にケリーバの下端が取り付けられるようになっており、
前記油圧機構により、前記拡径翼が開閉されるようになっており、
前記油圧機構は、前記天井ブラケットの下方に取り付けられているシリンダと、該シリンダの内部を摺動するピストンロッドとを備え、
前記筒状本体の内部には、円筒状の側面を備えたガイド筒が取り付けられ、該側面には、該ガイド筒の軸方向に対して傾斜方向に延びている二つの案内溝が設けられており、
二つの前記案内溝に跨がるように配設されているキーと、該キーの二つの端部と二つの前記拡径翼とをそれぞれ接続する二つの連結軸体と、を備えているアームが、前記ピストンロッドに対して、前記ガイド筒の軸方向に昇降自在であって、かつ該ガイド筒の軸周りに回動自在に取り付けられており、
前記油圧機構の周囲には、前記シリンダとの間に隙間を備えた状態で筒状軸体が配設され、該筒状軸体と前記ピストンロッドに対して前記キーが取り付けられており、
前記ガイド筒の内部において、前記ピストンロッドの昇降及び回動に応じて前記筒状軸体が昇降及び回動することを特徴とする、拡径バケット。

【請求項2】

前記筒状軸体の側面のうち、前記案内溝に臨む位置に、複数の貫通孔が設けられていることを特徴とする、請求項１に記載の拡径バケット。

【請求項3】

前記シリンダの周囲に、側方へ張り出す円盤状の弾性カバーが設けられており、前記ピストンロッドの昇降に応じた前記筒状軸体の昇降により、前記弾性カバーが前記隙間に収容されて該筒状軸体の内壁面に摺接することを特徴とする、請求項１又は２に記載の拡径バケット。

【請求項4】

前記シリンダの周囲に、側方へ張り出すスペーサが設けられており、前記ピストンロッドの昇降に応じた前記筒状軸体の昇降により、前記スペーサが前記隙間に収容されることを特徴とする、請求項１乃至３のいずれか一項に記載の拡径バケット。

【請求項5】

前記筒状軸体の天端には、側方へ張り出す張り出しフランジが設けられ、
前記ガイド筒の外周には、上下方向にスライド自在な拡径量設定用係止材が取り付けられており、
前記拡径翼の拡径量に応じた位置に前記拡径量設定用係止材が位置決めされ、拡径翼を開く際に、前記筒状軸体が下方に降下して前記張り出しフランジが該拡径量設定用係止材の天端に係止されるようになっていることを特徴とする、請求項１乃至４のいずれか一項に記載の拡径バケット。

【請求項6】

前記天井ブラケットが、前記筒状本体の天井に対して、該天井ブラケットの直径上にある二箇所の固定部にて固定され、該天井ブラケットにおいて二箇所の該固定部の間に二つの円弧溝が設けられており、
拡径量計測用のワイヤが、上方から二つの前記円弧溝のいずれか一方に挿通されて前記張り出しフランジに固定されていることを特徴とする、請求項５に記載の拡径バケット。

【請求項7】

軸部と、該軸部の途中位置にある中間拡径部とを少なくとも有する拡径杭の施工に当たり、軸部用杭孔と、中間拡径部用杭孔とを少なくとも有する拡径杭用杭孔の造成のうち、該中間拡径部用杭孔の造成に用いられる中間拡径部用杭孔掘削機であって、
ベースマシンと、該ベースマシンに支持される回転駆動部と、該回転駆動部により回転されるケリーバと、ケリーバに支持される請求項１乃至６のいずれか一項に記載の拡径バケットと、を有することを特徴とする、中間拡径部用杭孔掘削機。

【請求項8】

軸部と、該軸部の途中位置にある中間拡径部とを少なくとも有する拡径杭の施工に当たり、軸部用杭孔と、中間拡径部用杭孔とを少なくとも有する拡径杭用杭孔を造成する、拡径杭用杭孔の造成方法であって、
ケリーバに掘削バケットが取り付けられている軸部用杭孔掘削機を用いて、該掘削バケットを回転させることにより前記軸部用杭孔を造成するＡ工程と、
前記軸部用杭孔の途中位置において、油圧機構と機械式拡径バケットを備えている拡径バケットがケリーバに取り付けられている、中間拡径部用杭孔掘削機を用いて、油圧機構により拡径翼を開姿勢とし、該拡径翼を回転させることにより前記中間拡径部用杭孔を造成するＢ工程と、
前記Ｂ工程において発生した掘削土砂のうち、前記軸部用杭孔の下方に堆積している掘削土砂を、前記掘削バケットにて排土するＣ工程と、を有し、
前記中間拡径部用杭孔掘削機の備える前記拡径バケットにおいて、前記機械式拡径バケットは、筒状本体と、該筒状本体の天井に取り付けられている天井ブラケットと、該筒状本体に対して該筒状本体の径方向に拡径するように取り付けられている拡径翼とを有し、
前記天井ブラケットの下方に前記油圧機構が取り付けられ、前記天井ブラケットの上方にケリーバの下端が取り付けられるようになっており、
前記油圧機構により、前記拡径翼が開閉されるようになっており、
前記油圧機構は、前記天井ブラケットの下方に取り付けられているシリンダと、該シリンダの内部を摺動するピストンロッドとを備え、
前記筒状本体の内部には、円筒状の側面を備えたガイド筒が取り付けられ、該側面には、該ガイド筒の軸方向に対して傾斜方向に延びている二つの案内溝が設けられており、
二つの前記案内溝に跨がるように配設されているキーと、該キーの二つの端部と二つの前記拡径翼とをそれぞれ接続する二つの連結軸体と、を備えているアームが、前記ピストンロッドに対して、前記ガイド筒の軸方向に昇降自在であって、かつ該ガイド筒の軸周りに回動自在に取り付けられており、
前記油圧機構の周囲には、前記シリンダとの間に隙間を備えた状態で筒状軸体が配設され、該筒状軸体と前記ピストンロッドに対して前記キーが取り付けられており、
前記ガイド筒の内部において、前記ピストンロッドの昇降及び回動に応じて前記筒状軸体が昇降及び回動することを特徴とする、拡径杭用杭孔の造成方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、拡径バケット、中間拡径部用杭孔掘削機、及び拡径杭用杭孔の造成方法に関する。

【背景技術】

【0002】

場所打ち杭の支持力強化手法として、杭の軸部に拡径部を形成する手法が挙げられる。この拡径部により、杭の支持力の増加に加えて、杭の引抜き抵抗力の増加も図ることができる。そのため、アスペクト比が大きく、転倒モーメントが卓越して引抜き力が課題となり得る高層ビルや超高層ビル、高層タワー等の基礎杭として、拡径部を有する杭は好適となる。
上記する拡径部には、杭の軸部の底部にある拡底部と、杭の軸部の途中位置にある中間拡径部が含まれ、拡底部と中間拡径部のいずれか一方を備えている形態の拡径杭と、拡底部と中間拡径部の双方を備えている形態の拡径杭がある。

【0003】

従来、上記する拡底部を備えている拡径杭の杭孔（拡径杭用杭孔であって、軸部用杭孔と、拡底部用杭孔と、を有する）の造成に当たり、拡底部用杭孔の造成に好適ないくつかの拡底バケットが提案されている。拡底バケットは、油圧機構を有する油圧式の拡底バケットと、油圧機構を有さない機械式の拡底バケットに大別されるが、ここでは、機械式の拡底バケットの一例について提示する。具体的には、円筒状の本体部と、本体部の直径を拡大させるように開放可能に形成された拡径翼部とを備え、拡径翼部の側端部に回転自在のローラビットが側端部の延設方向に間隔を置いて複数設けられている（例えば、特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２００８－１４００７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

特許文献１に記載の拡底バケットによれば、硬質な地盤であっても、拡径杭用杭孔を構成する拡底部用杭孔を、精度よく、かつ容易に造成することができる。ここで、この拡底バケットは、先行して造成された軸部用杭孔の底部地盤の上に拡底バケットを着底させ、底部地盤に反力を取って拡底バケットの有する拡径翼をケリーバの押込力を利用して開姿勢とした後、ケリーバを介して拡底バケットを回転させることにより拡底部用杭孔を造成するものである。
そこで、軸部用杭孔の底部地盤の上に拡底バケットを着底させることなく、中間拡径部用杭孔を有する拡底部用杭孔を効率的に造成することのできる技術が切望される。

【0006】

本発明は、中間拡径部用杭孔を有する拡底部用杭孔を効率的に造成することのできる拡径バケットと、この拡径バケットを備えた中間拡径部用杭孔掘削機と、この中間拡径部用杭孔掘削機を適用する拡径杭用杭孔の造成方法を提供することを目的としている。

【課題を解決するための手段】

【0007】

前記目的を達成すべく、本発明による油圧機構を備えた拡径バケットの一態様は、
油圧機構と、機械式拡径バケットとを有する拡径バケットであって、
前記機械式拡径バケットは、筒状本体と、該筒状本体の天井に取り付けられている天井ブラケットと、該筒状本体に対して該筒状本体の径方向に拡径するように取り付けられている拡径翼とを有し、
前記天井ブラケットの下方に前記油圧機構が取り付けられ、前記天井ブラケットの上方にケリーバの下端が取り付けられるようになっており、
前記油圧機構により、前記拡径翼が開閉されることを特徴とする。

【0008】

本態様によれば、油圧機構と機械式拡径バケットとにより構成され、機械式拡径バケットを構成する筒状本体の天井に取り付けられている天井ブラケットの下方（筒状本体の内部）に油圧機構が取り付けられ、天井ブラケットの上方にケリーバの下端が取り付けられるようになっていることにより、油圧機構を備えながらも拡径バケットの全体の高さと重量の双方を抑制することができ、中間拡径部用杭孔掘削機を構成する、より一層コンパクトな拡径バケットを提供することができる。本態様によれば、油圧機構と機械式拡径バケットが着脱自在に構成され、機械式拡径バケットの内部にある油圧機構によって機械式拡径バケットの有する拡径翼が開閉されることにより、地盤から反力を取ることなく、拡径翼の開姿勢を形成できるため、中間拡径部用杭孔の造成を効率的に行うことが可能になる。

【0009】

また、本発明による拡径バケットの他の態様において、前記油圧機構は、前記天井ブラケットの下方に取り付けられているシリンダと、該シリンダの内部を摺動するピストンロッドとを備え、
前記筒状本体の内部には、円筒状の側面を備えたガイド筒が取り付けられ、該側面には、該ガイド筒の軸方向に対して傾斜方向に延びている二つの案内溝が設けられており、
二つの前記案内溝に跨がるように配設されているキーと、該キーの二つの端部と二つの前記拡径翼とをそれぞれ接続する二つの連結軸体と、を備えているアームが、前記ピストンロッドに対して、前記ガイド筒の軸方向に昇降自在であって、かつ該ガイド筒の軸周りに回動自在に取り付けられていることを特徴とする。

【0010】

本態様によれば、油圧機構を構成するピストンロッドが、ガイド筒の備える案内溝に沿って昇降しながら回動することにより、拡径翼の開閉を安定的かつスムーズに行うことができる。ここで、キーと連結軸体、連結軸体と拡径翼はいずれもユニバーサルジョイント等を介して接続されているのが好ましい。また、筒状本体は、文字通り筒状の側面を有する部材であるが、拡径翼が閉姿勢の際に連結軸体を筒状本体の内部に収容するべく、筒状本体の側面には比較的大きな側面開口が設けられているのが好ましい。

【0011】

また、本発明による拡径バケットの他の態様において、前記油圧機構の周囲には、前記シリンダとの間に隙間を備えた状態で筒状軸体が配設され、該筒状軸体と前記ピストンロッドに対して前記キーが取り付けられており、
前記ガイド筒の内部において、前記ピストンロッドの昇降及び回動に応じて前記筒状軸体が昇降及び回動することを特徴とする。

【0012】

本態様によれば、ピストンロッドの周囲に筒状軸体が設けられ、双方が同期して昇降及び回動することにより、ピストンロッドを周囲にある土砂から防護することができる。また、ガイド筒の内部を筒状軸体が昇降及び回動することにより、ガイド筒に沿ったピストンロッドの安定的な昇降及び回動を実現できる。このように、油圧機構の周囲に筒状軸体を備える構成によって様々な効果が奏される一方で、シリンダやピストンロッドと筒状軸体の間に隙間がないと、様々な課題が懸念される。
例えば、油圧機構と筒状軸体の組み付け時に双方の製作誤差を吸収できないといった課題がある。また、二つの拡径翼のうちの一方の拡径翼が土砂に噛んで筒状本体が偏心した際に、シリンダやピストンロッドと筒状軸体が相互に強く干渉し、シリンダ等が破損する恐れがある。また、シリンダと筒状軸体の間に微細な土砂が入り込んで噛んだり堆積することにより、摩擦抵抗が増大してシリンダに対するピストンロッド及び筒状軸体の昇降が阻害され、拡径翼の開閉の阻害に繋がる恐れがある。
そこで、本態様では、シリンダと筒状軸体との間に隙間を設けておく（結果として、ピストンロッドと筒状軸体との間にもより大きな隙間が形成される）ことにより、油圧機構の周囲に筒状軸体を備えることによる様々な効果を享受しながら、この構成によって懸念される様々な課題を解消することができる。

【0013】

また、本発明による拡径バケットの他の態様は、前記筒状軸体の側面のうち、前記案内溝に臨む位置に、複数の貫通孔が設けられていることを特徴とする。

【0014】

本態様によれば、筒状軸体の側面のうち、案内溝に臨む位置に複数の貫通孔が設けられていることにより、シリンダと筒状軸体の間に入り込んだ土砂を複数の貫通孔を介し、ガイド筒の案内溝を介して外部に排出することができる。このことにより、シリンダと筒状軸体の間の隙間への土砂詰まりを防止でき、この土砂詰まりに起因するピストンロッドの損傷や、拡径翼の開閉阻害といった課題は生じない。

【0015】

また、本発明による拡径バケットの他の態様は、前記シリンダの周囲に、側方へ張り出す円盤状の弾性カバーが設けられており、前記ピストンロッドの昇降に応じた前記筒状軸体の昇降により、前記弾性カバーが前記隙間に収容されて該筒状軸体の内壁面に摺接することを特徴とする。

【0016】

本態様によれば、シリンダの周囲に側方へ張り出す円盤状の弾性カバーが設けられ、シリンダが筒状軸体の内部にある際に弾性カバーが隙間に収容されて筒状軸体の内壁面に摺接することにより、筒状軸体の内壁面に付着している土砂を弾性カバーにて掻き落とすことができる。弾性カバーにて掻き落とされた土砂は、筒状軸体の備える貫通孔を介して外部に排出することができる。また、筒状軸体の内部に弾性カバーが収容されている場合は、シリンダと筒状軸体の間の隙間を介して土砂が内部に入り込むことを防止できる。弾性カバーは例えばゴム等により形成され、シリンダの軸方向に間隔を置いて複数設けられているのが好ましい。

【0017】

また、本発明による拡径バケットの他の態様は、前記シリンダの周囲に、側方へ張り出すスペーサが設けられており、前記ピストンロッドの昇降に応じた前記筒状軸体の昇降により、前記スペーサが前記隙間に収容されることを特徴とする。

【0018】

本態様によれば、シリンダの周囲に側方へ張り出す例えば鋼製のスペーサが設けられ、シリンダが筒状軸体の内部にある際にスペーサが隙間に収容されることにより、筒状軸体とシリンダとの間の平面視環状の隙間をスペーサにより精度よく確保することができる。また、シリンダが筒状軸体から上方へ突出した状態（拡径翼の開姿勢で筒状軸体とピストンロッドが降下している状態）において、突出するシリンダにはスペーサによって剛性が付与され、シリンダのぐらつき等が抑制される。尚、筒状軸体の内壁面にスペーサを設けると、筒状軸体等が偏心した際にスペーサがシリンダに干渉して損傷させる恐れがあることからも、スペーサはシリンダの周囲に設けられるのが好ましい。

【0019】

また、本発明による拡径バケットの他の態様において、前記筒状軸体の天端には、側方へ張り出す張り出しフランジが設けられ、
前記ガイド筒の外周には、上下方向にスライド自在な拡径量設定用係止材が取り付けられており、
前記拡径翼の拡径量に応じた位置に前記拡径量設定用係止材が位置決めされ、拡径翼を開く際に、前記筒状軸体が下方に降下して前記張り出しフランジが該拡径量設定用係止材の天端に係止されるようになっていることを特徴とする。

【0020】

本態様によれば、ガイド筒の外周に拡径量設定用係止材が上下方向にスライド自在に設けられ、拡径翼の拡径量に応じた位置に位置決めされた拡径量設定用係止材の天端に対して、筒状軸体の天端に設けられている張り出しフランジが係止されることにより、所望する拡径量となるように拡径翼を開くことができる。例えば、ガイド筒の案内溝の最下端にアームのキーが到達した際に拡径翼が最大に開き、最大の拡径量となるが、拡径量をある程度抑制したい場合には、拡径量設定用係止材の天端の位置を調整することにより、キーの降下を最下端よりも上方に高止まりさせることができ、拡径翼の開きを抑制することができる。

【0021】

また、本発明による拡径バケットの他の態様は、前記天井ブラケットが、前記筒状本体の天井に対して、該天井ブラケットの直径上にある二箇所の固定部にて固定され、該天井ブラケットにおいて二箇所の該固定部の間に二つの円弧溝が設けられており、
拡径量計測用のワイヤが、上方から二つの前記円弧溝のいずれか一方に挿通されて前記張り出しフランジに固定されていることを特徴とする。

【0022】

本態様によれば、杭孔掘削機の備える拡径量管理装置から延びる拡径量計測用のワイヤが、天井ブラケットの二つの円弧溝のいずれか一方に対して上方から挿通されて筒状軸体の張り出しフランジに固定されていることにより、筒状軸体が回動した際にワイヤはこの回動に応じて円弧溝内をスライドすることができるため、ワイヤが他の構成部材に干渉することが抑止される。
ここで、平面視円形の天井ブラケットの直径上の二箇所の固定部にて天井ブラケットが筒状本体に固定され、これら二つの固定部の間に二つの円弧溝が設けられていることから、各円弧溝は中心角が例えば１２０度以上の円弧長を有している。ワイヤは対応する拡径翼の拡径量を測定するべく、張り出しフランジの直径位置に固定される。仮に、シリンダの周囲に筒状軸体が存在せず、ピストンロッドの先端に直接ワイヤを装着する場合には、土砂でワイヤの張設姿勢が阻害され、正しいワイヤの伸長量が得られず、この伸長量に基づく拡径翼の拡径量も正しい値とならない。この観点からも、ワイヤが固定される張り出しフランジを備えている筒状軸体が、シリンダの周囲に配設されている効能がある。

【0023】

また、本発明による中間拡径部用杭孔掘削機の一態様は、
軸部と、該軸部の途中位置にある中間拡径部とを少なくとも有する拡径杭の施工に当たり、軸部用杭孔と、中間拡径部用杭孔とを少なくとも有する拡径杭用杭孔の造成のうち、該中間拡径部用杭孔の造成に用いられる中間拡径部用杭孔掘削機であって、
ベースマシンと、該ベースマシンに支持される回転駆動部と、該回転駆動部により回転されるケリーバと、ケリーバに支持される前記拡径バケットと、を有することを特徴とする。

【0024】

本態様によれば、本発明による拡径バケットを備えていることにより、機械式拡径バケットを軸部用杭孔の底部地盤に着底させて地盤に反力を取ることを必要とせずに、拡径翼を開姿勢として地盤の拡径掘削を行いながら、効率的に中間拡径部用杭孔の造成を行うことができる。

【0025】

また、本発明による拡径杭用杭孔の造成方法の一態様は、
軸部と、該軸部の途中位置にある中間拡径部とを少なくとも有する拡径杭の施工に当たり、軸部用杭孔と、中間拡径部用杭孔とを少なくとも有する拡径杭用杭孔を造成する、拡径杭用杭孔の造成方法であって、
ケリーバに掘削バケットが取り付けられている軸部用杭孔掘削機を用いて、該掘削バケットを回転させることにより前記軸部用杭孔を造成するＡ工程と、
前記軸部用杭孔の途中位置において、油圧機構と機械式拡径バケットを備えている拡径バケットがケリーバに取り付けられている、中間拡径部用杭孔掘削機を用いて、油圧機構により拡径翼を開姿勢とし、該拡径翼を回転させることにより前記中間拡径部用杭孔を造成するＢ工程と、
前記Ｂ工程において発生した掘削土砂のうち、前記軸部用杭孔の下方に堆積している掘削土砂を、前記掘削バケットにて排土するＣ工程と、を有し、
前記中間拡径部用杭孔掘削機の備える前記拡径バケットにおいて、前記機械式拡径バケットは、筒状本体と、該筒状本体の天井に取り付けられている天井ブラケットと、該筒状本体に対して該筒状本体の径方向に拡径するように取り付けられている拡径翼とを有し、
前記天井ブラケットの下方に前記油圧機構が取り付けられ、前記天井ブラケットの上方にケリーバの下端が取り付けられるようになっており、
前記油圧機構により、前記拡径翼が開閉されることを特徴とする。

【0026】

本態様によれば、本発明による拡径バケットを備えている中間拡径部用杭孔掘削機を用いて中間拡径部用杭孔を造成することにより、機械式拡径バケットを軸部用杭孔の底部地盤に着底させて地盤に反力を取ることを必要とせずに、拡径翼を開姿勢として地盤の拡径掘削を行いながら、効率的に中間拡径部用杭孔の造成を行うことができる。

【発明の効果】

【0027】

本発明の拡径バケット、中間拡径部用杭孔掘削機、及び拡径杭用杭孔の造成方法によれば、中間拡径部用杭孔を有する拡底部用杭孔を効率的に造成することができる。

【図面の簡単な説明】

【0028】

【図1】実施形態に係る中間拡径部用杭孔掘削機の一例の側面図である。

【図2】実施形態に係る拡径バケットの一例の縦断面図であって、拡径翼が閉姿勢の状態を示す図である。

【図3】実施形態に係る拡径バケットの一例の縦断面図であって、拡径翼が開姿勢の状態を示す図である。

【図4】ピストンロッドと筒状軸体に取り付けられているアームのキーが、ガイド筒の二つの案内溝に跨がるように配設されている状態を示す縦断面図である。

【図5】筒状軸体の備える複数の貫通孔が、ガイド筒の案内溝に臨んでいる状態を示す斜視図である。

【図6】筒状本体の天井に取り付けられている天井ブラケットを斜め上方から見た斜視図である。

【図7】第一連結軸体と第二連結軸体の接続箇所を示す斜視図である。

【図8A】拡径翼が閉姿勢の際の拡径バケットの一例の外観図である。

【図8B】図８Ａの際の、ピストンロッドの状態と、案内溝に対するキーの位置を説明する模式図である。

【図9A】拡径翼が途中まで開いている際の拡径バケットの一例の外観図である。

【図9B】図９Ａの際の、ピストンロッドの状態と、案内溝に対するキーの位置を説明する模式図である。

【図10A】拡径翼が開姿勢の際の拡径バケットの一例の外観図である。

【図10B】図１０Ａの際の、ピストンロッドの状態と、案内溝に対するキーの位置を説明する模式図である。

【図11】油圧機構を備えていない機械式拡径バケットの一例の側面図であって、拡径翼が開姿勢の状態を示す図である。

【図12】（ａ）から（ｇ）にかけて順に、実施形態に係る拡径杭用杭孔の造成方法の一例を示す工程図である。

【発明を実施するための形態】

【0029】

以下、実施形態に係る拡径バケット、中間拡径部用杭孔掘削機、及び拡径杭用杭孔の造成方法の一例について、添付の図面を参照しながら説明する。尚、本明細書及び図面において、実質的に同一の構成要素については、同一の符号を付することにより重複した説明を省く場合がある。

【0030】

［実施形態に係る中間拡径部用杭孔掘削機］
はじめに、図１を参照して、実施形態に係る中間拡径部用杭孔掘削機の一例について説明する。ここで、図１は、実施形態に係る中間拡径部用杭孔掘削機の一例の側面図である。

【0031】

拡径部用杭孔掘削機１００は、アースドリル掘削機を形成するベースマシン１１０と、ブーム１１１と、支持ビーム１１２と、支持ビーム１１２にて支持されている回転駆動部１１３と、回転駆動部１１３により回転駆動されるケリーバ１２０と、ケリーバ１２０の先端に取り付けられている拡径バケット８０とを有する。拡径部用杭孔掘削機１００は、、以下で詳説する拡径杭用杭孔の造成方法において、中間拡径部用杭孔を造成する際に適用される中間拡径部用杭孔掘削機である。

【0032】

ベースマシン１１０は、斜め上方に延設するブーム１１１の下端を回動自在に支持し、ブーム１１１の先端から下方に延設するワイヤ１１６によりケリーバ１２０が垂下されている。ここで、ワイヤ１１６は、鋼線やステンレス線等の金属製のワイヤの他、比較的硬質な樹脂製のワイヤ、セラミックス繊維や糸を撚った紐状のワイヤ等、様々な素材から形成できる。また、ワイヤ１１６に目盛りが設けられていてもよい。ケリーバ１２０は、ベースマシン１１０側に設けられているドラム（図示せず）によってワイヤ１１６が巻き取られ、もしくは巻き戻されることにより上下方向に移動自在となっている。

【0033】

回転駆動部１１３の下側近傍には、油圧ホースや電気制御ケーブル（いずれも図示せず）などを巻き取るための複数のリール１１４が搭載されたターンテーブル１１５が設けられている。このターンテーブル１１５は、ケリーバ１２０と同期して回転するものであり、従って、回転するケリーバ１２０に対する油圧ホースや電気制御ケーブルの巻き付きが抑止される。

【0034】

ターンテーブル１１５には、さらに拡径量管理装置１３０が載置されており、拡径量管理装置１３０から下方にワイヤ１３１が延設し、その一端が、以下で詳説する拡径バケット８０を構成する筒状軸体４０の備える張り出しフランジ４１に取り付けられている。このように、拡径量管理装置１３０もターンテーブル１１５に載置されていることにより、回転するケリーバ１２０に対するワイヤ１３１の巻き付きが抑止される。

【0035】

拡径バケット８０を構成する油圧機構７０のピストンロッド７２と筒状軸体４０が降下することにより、ピストンロッド７２と筒状軸体４０と間接的に繋がっている拡径翼２０は徐々に開いていくことになる（図８Ａ乃至図１０Ａ参照）。この際、ピストンロッド７２等の降下に応じてワイヤ１３１が拡径量管理装置１３０から徐々に送り出され、拡径量管理装置１３０では、この送り出し量を計測する。そして、このワイヤ１３１の送り出し量に関する計測データは、インターネットやＬＡＮ（Local Area Network）等に代表されるネットワーク１５０を介して、例えばベースマシン１１０の操縦席に載置されている携帯端末１４０に送信される。携帯端末１４０では、その内部において、ワイヤ１３１の送り出し量と拡径翼２０の拡径量との関連データが格納されており、この関連データと受信した計測データがともに携帯端末１４０の画面上に表示されるようになっている。

【0036】

ベースマシン１１０の操縦者は、携帯端末１４０に送信されてくる拡径量に関する計測データを、操縦席にて確認しながら、拡径翼２０の拡径と回転による拡径掘削を行うことができる。ここで、携帯端末１４０は、スマートフォンやタブレット、パーソナルコンピュータにより形成される。尚、携帯端末１４０は、施工現場や管理棟に居る施工管理者が携帯していてもよく、ベースマシン１１０の操縦者と施工管理者の双方が携帯していてもよい。ベースマシン１１０の操縦者もしくは施工管理者は、表示された双方のデータを参照することにより、拡径翼２０の拡径量を随時管理することができる。

【0037】

［実施形態に係る拡径バケット］
次に、図２乃至図１０を参照して、実施形態に係る拡径バケットの一例について説明する。ここで、図２及び図３はそれぞれ、実施形態に係る拡径バケットの一例の縦断面図であって、拡径翼が閉姿勢の状態と開姿勢の状態を示す図である。また、図４は、ピストンロッドと筒状軸体に取り付けられているアームのキーが、ガイド筒の二つの案内溝に跨がるように配設されている状態を示す縦断面図であり、図５は、筒状軸体の備える複数の貫通孔が、ガイド筒の案内溝に臨んでいる状態を示す斜視図である。さらに、図６は、筒状本体の天井に取り付けられている天井ブラケットを斜め上方から見た斜視図であり、図７は、第一連結軸体と第二連結軸体の接続箇所を示す斜視図である。尚、図２においては、筒状本体１０の側面に張り付いている（閉じている）拡径翼２０の図示を省略している。

【0038】

拡径バケット８０は、機械式拡径バケット６０に対して油圧機構７０が着脱可能に取り付けられている、油圧機構を備えた機械式拡径バケットである。

【0039】

機械式拡径バケット６０は、筒状本体１０と、筒状本体１０の天井に取り付けられている天井ブラケット１３と、筒状本体１０に対して筒状本体１０の径方向に拡径するように取り付けられている拡径翼２０とを有する。ここで、筒状本体１０や天井ブラケット１３、拡径翼２０の他、以下で詳説するガイド筒３０，筒状軸体４０等はいずれも、鋼製の部材である。

【0040】

天井ブラケット１３の下方には、油圧機構７０が取り付けられている。油圧機構７０は、シリンダ７１と、シリンダ７１の内部を摺動するピストンロッド７２とを備えており、シリンダ７１の上端が天井ブラケット１３の下面に固定されている。ここで、ピストンロッド７２は、シリンダ７１に対して昇降するとともに、その軸芯を中心に回転自在に構成されている。

【0041】

一方、天井ブラケット１３の上方には、筒状のケリーバ固定部１６が取り付けられており、ケリーバ固定部１６にケリーバ１２０の下端が挿通され、双方の備えるピン孔（ケリーバ固定部１６のピン孔１６ａのみ図示）にピン１７が挿通されることにより、ケリーバ１２０の下端に拡径バケット８０が固定される。回転駆動部１１３によりケリーバ１２０が回転された際に、拡径バケット８０がケリーバ１２０の回転に同期して回転される。

【0042】

このように、拡径バケット８０では、機械式拡径バケット６０を構成する筒状本体１０の天井にある天井ブラケット１３の下方、すなわち、筒状本体１０の内部に油圧機構７０が取り付けられていることにより、油圧機構７０を備えながらも拡径バケット８０の全体の高さと重量の双方を抑制することができ、全体としてコンパクトな拡径バケットとなる。

【0043】

筒状本体１０は、その側面に二つの大面積の側面開口１１を備えており、図２に示すように拡径翼２０が閉じた姿勢において（図２では、拡径翼２０の図示は省略）、ピストンロッド７２と拡径翼２０とを繋ぐ連結軸体５２（図３参照）が、側面開口１１を介して筒状本体１０の内部に収容されるようになっている。また、筒状本体１０の下端には下端蓋１８が丁番（図示せず）を介して取り付けられており、下端蓋１８を開放することにより、筒状本体１０の内側下方に溜まった掘削土砂を下方へ排出できるようになっている。

【0044】

筒状本体１０の内部には、円筒状の側面を備えたガイド筒３０が配設されており、複数（図示例は二つ）の固定片１２を介して筒状本体１０の内壁面に取り付けられている。ガイド筒３０の側面の対角位置には、ガイド筒３０の軸方向に対して傾斜方向に延びている二つの案内溝３１が設けられている。

【0045】

油圧機構７０の周囲には、シリンダ７１との間に隙間Ｓを備えた状態で筒状軸体４０が配設されている。図４に示すように、筒状軸体４０の下方とピストンロッド７２の下方にはそれぞれ、キー孔４３，７３が開設されている。アーム５０を構成するキー５１は、二つの案内溝３１に跨がってその両端が対応する案内溝３１を貫通し、ガイド筒３０の外側へ張り出している。

【0046】

筒状軸体４０の天端には、側方へ張り出す張り出しフランジ４１が設けられている。また、図５に示すように、筒状軸体４０の側面のうち、ガイド筒３０の案内溝３１に臨む位置には、複数（図示例は三つ）の貫通孔４５が開設されている。

【0047】

図３に示すように、アーム５０は、キー５１と、二つの連結軸体５２とを備えており、連結軸体５２は、キー５１の二つの端部（ガイド筒３０の外側へ張り出している端部）と、二つの拡径翼２０とにそれぞれ接続されている。キー５１の端部と連結軸体５２の一端は、連結軸体５２の軸方向に直交する二方向（例えば鉛直方向と水平方向）周りに回転自在なユニバーサルジョイント５５を介して接続され、連結軸体５２の他端と拡径翼２０も、連結軸体５２の軸方向に直交する二方向（例えば鉛直方向と水平方向）周りに回転自在なユニバーサルジョイント５５を介して接続されている。

【0048】

拡径翼２０は、閉姿勢において筒状本体１０の周囲に張り付くように、平面視円弧状の線形を有しており（図８Ａ、図９Ａ等参照）、図２に示す閉姿勢の状態において、それぞれの拡径翼２０の先端は翼ストッパ（図示せず）に係合し、筒状本体１０の内側に入り込むまでの拡径翼２０の回動が規制されている。

【0049】

一方、図３に示すように、油圧機構７０を構成するシリンダ７１に対してピストンロッド７２がＸ１方向に降下した際に（ピストンロッド７２の降下の際には筒状軸体４０も同期して降下する）、ピストンロッド７２と筒状軸体４０に固定されているキー５１は、ガイド筒３０の案内溝３１に沿って傾斜方向であるＸ２方向へ案内され、ピストンロッド７２と筒状軸体４０とキー５１は、一体となってピストンロッド７２の軸周りにＸ３方向へ回動する。キー５１の回動により、ユニバーサルジョイント５５を介して接続されている連結軸体５２は、閉姿勢の拡径翼２０をＸ４方向へ展開させ、二つの拡径翼２０は開姿勢を形成する。

【0050】

図３に示すように、拡径翼２０は、側面視三角形状の上方傾斜部翼２１と、側面視矩形状の立ち上がり部翼２２と、側面視逆三角形状の下方傾斜部翼２３とが連続した側面視形状を有しており、各翼において拡径翼２０が拡径した際に地山側となる縁部にはそれぞれ、複数の切削ビット２５，２６，２７が装着されている。より具体的には、上方傾斜部翼２１には、その傾斜辺に直交する方向に延設する切削ビット２５が取り付けられている。一方、立ち上がり部翼２２と下方傾斜部翼２３には、水平方向に延設する切削ビット２６，２７が取り付けられている。また、切削ビット２５，２６，２７の地山側の先端には、硬質鋼材２８が取り付けられている。

【0051】

このように、拡径翼２０のうちの少なくとも中央領域にある切削ビット２６と下方領域にある切削ビット２７が水平方向に延設していることにより、上方で掘削されて下方に落下し、堆積している土砂を含めて、地山をより一層効果的に切削することが可能になる。また、特に拡径翼２０の下方にある切削ビットが斜め方向に取り付けられていると、切削ビットの一部の摩耗が激しくなるが、図示例のように下方傾斜部翼２３に装着されている切削ビット２７が水平方向に延設していることにより、切削ビット２７の一部が相対的に激しい摩耗を受ける恐れはなくなる。

【0052】

さらに、切削ビット２５，２６，２７の地山側の先端に硬質鋼材２８が取り付けられていることにより、一般に摩耗が激しい切削ビット２５，２６，２７の先端の摩耗を抑制することができる。また、上記するように、下方傾斜部翼２３に装着されている切削ビット２７が水平方向に延設していることと、切削ビット２７の地山側の先端に硬質鋼材２８が取り付けられていることが相俟って、拡径翼２０の中でも地山の切削が容易でない拡径翼２０の下方にある下方傾斜部翼２３において、切削ビット２７による切削性が格段に向上する。尚、図示例の他に、上方傾斜部翼２１に装着される切削ビットも他の切削ビットと同様に水平方向に延設している形態であってもよい。

【0053】

さらに、図３に示すように、拡径翼２０には、複数の貫通孔２４が設けられている。このように、拡径翼２０が複数の貫通孔２４を有することにより、拡径翼２０の軽量化を図ることができ、このことは拡径バケット８０全体の軽量化に繋がる。

【0054】

また、拡径翼２０による地山の切削の際に、広幅の拡径翼２０には土水圧が作用することになるが、作用する土水圧を複数の貫通孔２４によって低減することができ、拡径翼２０を回転させるケリーバ１２０の駆動源である回転駆動部１１３に作用するトルク負荷を軽減できる。尚、貫通孔２４の平面積が広すぎたり数が多すぎると拡径翼２０の剛性が低下することから、拡径翼２０の剛性と土水圧低減効果の双方を勘案して、貫通孔２４の平面積や数を設定するのが好ましい。

【0055】

図６に示すように、天井ブラケット１３は、筒状本体１０の天井に対して、天井ブラケット１３の直径上にある二箇所の固定部１４にてボルトナットにより固定されている。

【0056】

天井ブラケット１３において、平面視で直径位置にある二箇所の固定部１４の間には、二つの円弧溝１５が設けられている。この円弧溝１５は、中心角１２０度以上の弧長ｔを有しており、拡径量管理装置１３０から下方に延設するワイヤ１３１がいずれか一方の円弧溝１５に挿通され、筒状軸体４０の天端にある張り出しフランジ４１に固定されている。

【0057】

このように、拡径部用杭孔掘削機１００の備える拡径量管理装置１３０から延びる拡径量計測用のワイヤ１３１が、天井ブラケット１３の二つの円弧溝１５のいずれか一方に対して上方から挿通されて筒状軸体４０の張り出しフランジ４１に固定されていることにより、筒状軸体４０がピストンロッド７２と同期して回動した際に、ワイヤ１３１はこの回動に応じて円弧溝１５の内部をスライドすることができる。このことにより、ワイヤ１３１が他の構成部材に干渉することが抑止される。

【0058】

また、図７に示すように、連結軸体５２は、連結軸体５２の軸方向に直交する二方向周りに回転自在なユニバーサルジョイント５５を介してキー５１の端部に取り付けられている第一連結軸体５３と、連結軸体５２の軸方向に直交する二方向周りに回転自在なユニバーサルジョイント５５（図７においては視認できず）を介して拡径翼２０に取り付けられている第二連結軸体５４とを備えている。第一連結軸体５３の端部にはネジ孔５３ａが設けられており、第二連結軸体５４の端部には端部ネジ５４ａが設けられており、ネジ孔５３ａに対して端部ネジ５４ａが螺合することにより、第一連結軸体５３と第二連結軸体５４が軸周りであるＹ２方向に回転自在に接続されている。

【0059】

このように、第一連結軸体５３と第二連結軸体５４が相互に回転自在に接続されていることにより、拡径翼２０の開閉の際に連結軸体５２に作用し得るねじり力を、第一連結軸体５３と第二連結軸体５４の相対回転によって吸収することができる。

【0060】

図２と図３に戻り、油圧機構７０を構成するシリンダ７１の周囲には、側方へ張り出す複数（図示例は四つ）の円盤状の弾性カバー７６と、複数（図示例は二つ）の側面視台形状のスペーサ７５が取り付けられている。弾性カバー７６は、例えばゴムにより形成され、スペーサ７５は鋼製部材である。また、二つのスペーサ７５は、平面視円環状のシリンダ７１の対角位置（１８０度離れた位置）に取り付けられている。ここで、スペーサ７５の側面視形状は、半円形、半楕円形等であってもよい。

【0061】

図２に示すように、シリンダ７１にピストンロッド７２が完全に収容されている、拡径翼２０が閉姿勢の際には、全ての弾性カバー７６とスペーサ７５が、シリンダ７１と筒状軸体４０の間の隙間Ｓに完全に収容される。より詳細には、弾性カバー７６は筒状軸体４０の内壁面に摺接し、スペーサ７５は筒状軸体４０の内壁面を若干の隙間を持って遊嵌される。

【0062】

一方、図３に示すように、シリンダ７１からピストンロッド７２が完全に張り出している、拡径翼２０が開姿勢の際には、全ての弾性カバー７６とスペーサ７５が、シリンダ７１とピストンロッド７２の間の隙間Ｓから外部に露出される。

【0063】

ピストンロッド７２の周囲に筒状軸体４０が設けられ、双方が同期して昇降及び回動することにより、ピストンロッド７２をその周囲にある土砂から防護することができる。また、ガイド筒３０の内部を筒状軸体４０が昇降及び回動することにより、ガイド筒３０に沿ったピストンロッド７２の安定的な昇降及び回動を実現できる。このように、油圧機構７０の周囲に筒状軸体４０を備える構成により、様々な効果が奏されるが、油圧機構７０と筒状軸体４０の間に隙間Ｓがないと、様々な課題が懸念される。

【0064】

例えば、油圧機構７０と筒状軸体４０の組み付け時に、双方の製作誤差を吸収できないといった課題が生じ得る。また、二つの拡径翼２０のうちの一方の拡径翼２０が土砂に噛んで筒状本体１０が偏心した際に、シリンダ７１やピストンロッド７２と筒状軸体４０が相互に強く干渉し、シリンダ７１等が破損するといった課題が生じ得る。また、シリンダ７１と筒状軸体４０との間に微細な土砂が入り込んで噛んだり堆積することにより、摩擦抵抗が増大してシリンダ７１に対するピストンロッド７２及び筒状軸体４０の昇降が阻害され、拡径翼２０の開閉の阻害に繋がる恐れがある。

【0065】

そこで、拡径バケット８０においては、シリンダ７１と筒状軸体４０との間に平面視円環状の隙間Ｓを設けておくことにより、油圧機構７０の周囲に筒状軸体４０を備えることによる上記様々な効果を享受しながら、この構成によって懸念される上記様々な課題を解消することを可能にしている。

【0066】

また、シリンダ７１の周囲に側方へ張り出す円盤状の弾性カバーが設けられ、シリンダ７１が筒状軸体４０の内部にある際に弾性カバー７６が隙間Ｓに収容されて筒状軸体４０の内壁面に摺接することにより、隙間Ｓに入り込んでいる土砂を下方に落とし込むことができ、筒状軸体４０の内壁面に付着している土砂を掻き落とすことができる。弾性カバー７６にて下方へ落とし込まれたり掻き落とされた土砂は、筒状軸体４０の備える貫通孔４５を介して外部に排出することができる。また、シリンダ７１の内部に弾性カバー７６が収容されている場合は、シリンダ７１と筒状軸体４０の間の隙間Ｓを介して土砂が内部に入り込むことを防止できる。

【0067】

一方、シリンダ７１の周囲に側方へ張り出す二つのスペーサ７５が設けられ、シリンダ７１が筒状軸体４０の内部にある際にスペーサ７５が隙間Ｓに収容されることにより、筒状軸体４０とシリンダ７１との間の平面視円環状の隙間Ｓを、二つのスペーサ７５により精度よく確保することができる。この観点から、平面視円形のシリンダ７１の周囲には、図示例のように１８０度間隔に配設される二つのスペーサ７５や、１２０度間隔に配設される三つのスペーサ７５等、複数のスペーサ７５が設けられているのが好ましい。また、シリンダ７１が筒状軸体４０から上方へ突出した図３の状態において、突出するシリンダ７１には、複数のスペーサ７５によって剛性が付与され、シリンダ７１のぐらつき等が抑制される。

【0068】

このように、シリンダ７１とピストンロッド７２との間に隙間Ｓを設けることにより、上記する様々な効果が奏されるものの、その一方で、土砂が隙間Ｓに入り込むことになる。しかしながら、シリンダ７１の周囲の弾性カバー７６によって隙間Ｓに入り込んだ土砂を下方へ落とし込み、あるいは筒状軸体４０の内壁面に付着した土砂を掻き落とし、降下した土砂を筒状軸体４０の貫通孔４５を介して外部に排出することができる。

【0069】

尚、ガイド筒３０の備える案内溝３１を介し、筒状軸体４０の備える複数の貫通孔４５を介してその内部にあるピストンロッド７２を外部から確認できることから、この貫通孔４５は、ピストンロッド７２の損傷の有無やメンテナンスの要否等を確認するための点検口としても機能する。

【0070】

また、図５に示すように、ガイド筒３０の外周には、上下方向であるＹ１方向にスライド自在な拡径量設定用係止材３５が取り付けられており、拡径翼２０を開くべく、ピストンロッド７２とともに筒状軸体４０が降下した際に、拡径翼２０の拡径量に応じた位置に位置決めされている拡径量設定用係止材３５の天端に対して、張り出しフランジ４１が係止されるようになっている。

【0071】

ガイド筒３０の外周に拡径量設定用係止材３５が上下方向にスライド自在に設けられ、拡径翼２０の拡径量に応じた位置に位置決めされている拡径量設定用係止材３５の天端に対して、筒状軸体４０の天端に設けられている張り出しフランジ４１が係止されることにより、所望する拡径量となるように拡径翼２０を開くことが可能になる。例えば、ガイド筒３０の案内溝３１の最下端にアーム５０のキー５１が到達した際に拡径翼２０が最大に開き、最大の拡径量となるが、拡径量をある程度抑制したい場合には、拡径量設定用係止材３５の天端を上方に上げる等の調整を行うことにより、キー５１の降下を最下端よりも上方に高止まりさせることができ、拡径翼２０の開きを抑制することができる。

【0072】

例えば、二つの拡径翼２０が最大に開いた際に造成される中間拡径部用杭孔の杭孔径がφ３．２ｍの場合に、拡径量設定用係止材３５を上方に段階的に上げて位置決めすることにより、杭孔径がφ３．０ｍ、φ２．８ｍ等の相対的に小径の中間拡径部用杭孔を造成することが可能になる。

【0073】

次に、図８乃至図１０を参照して、拡径翼２０の閉姿勢から開姿勢までの拡径バケットの外観と、ピストンロッドの動作について説明する。ここで、図８Ａ、図９Ａ，及び図１０Ａはそれぞれ、拡径翼が閉姿勢の際、拡径翼が途中まで開いている際、及び、拡径翼が開姿勢の際の、それぞれの拡径バケットの一例の外観図である。また、図８Ｂ、図９Ｂ，及び図１０Ｂはそれぞれ、図８Ａの際、図９Ａの際、及び図１０Ａの際の、ピストンロッドの状態と、案内溝に対するキーの位置を説明する模式図である。

【0074】

図８Ａに示すように、拡径翼２０が閉姿勢の際には、ピストンロッド７２と各拡径翼２０を繋ぐ連結軸体５２が側面開口１１を介して筒状本体１０の内部に収容され、平面視円弧状の二つの拡径翼２０は筒状本体１０の周囲に張り付いている。この際、図８Ｂに示すように、ピストンロッド７２はシリンダ７１に完全に収容されており、ピストンロッド７２の下端に取り付けられているキー５１は、ガイド筒３０の案内溝３１の上端位置にある。

【0075】

拡径杭用杭孔の造成方法においては、先行して造成されている軸部用杭孔に対して、図８Ａに示す閉姿勢の拡径バケット８０がケリーバ１２０を介して所定深度に吊り下ろされることになる。

【0076】

軸部用杭孔の所定深度に吊り下ろされた（地盤上に着底されず、ケリーバ１２０にて吊持されている）拡径バケット８０は、図９Ａに示すように二つの拡径翼２０を徐々に開いていく。この拡径翼２０の展開は、図９Ｂに示す作用により実行される。すなわち、天井ブラケット１３の下面に固定されているシリンダ７１に対してピストンロッド７２をＸ１方向に降下させることにより、ガイド筒３０の備える二つの案内溝３１に沿ってキー５１がＸ２方向に案内される。この過程で、ピストンロッド７２は軸周りにＸ３方向へ回転し、ピストンロッド７２の回転に同期してキー５１が回転することにより、筒状本体１０の内部に収容されていた連結軸体５２が拡径翼２０を径方向外側へＸ４方向に押し出すことにより、二つの拡径翼２０が徐々に展開される。

【0077】

設計上の最大径の中間拡径部用杭孔を造成する場合は、図１０Ａ及び図１０Ｂに示すように、案内溝３１の最下端までキー５１を降下させることにより、二つの拡径翼２０を最大に展開させる。一方、最大径よりも小径の中間拡径部用杭孔を造成する場合は、造成対象の中間拡径部用杭孔の杭孔径に対応する位置に拡径量設定用係止材３５を位置決めし、ピストンロッド７２と筒状軸体４０の降下の過程で、拡径量設定用係止材３５の天端に張り出しフランジ４１を係止させる。このことにより、キー５１を案内溝３１の最下端から上方に高止まりさせ、二つの拡径翼２０を杭孔径に応じた展開姿勢とする。

【0078】

二つの拡径翼２０が所望に展開された後、回転駆動部１１３を作動してケリーバ１２０を回転させ、拡径バケット８０を回転させることにより、中間拡径部用杭孔が造成される。

【0079】

［実施形態に係る拡径杭用杭孔の造成方法］
次に、図１、図１１及び図１２を主として参照しながら、実施形態に係る拡径杭用杭孔の造成方法の一例について説明する。ここで、図１１は、油圧機構を備えていない拡径バケットの一例の側面図であって、拡径翼が開姿勢の状態を示す図である。また、図１２は、図１２（ａ）から図１２（ｇ）にかけて順に、実施形態に係る拡径杭用杭孔の造成方法の一例を示す工程図である。

【0080】

以下、拡径杭を構成する軸部のための軸部用杭孔Ｐ１と、軸部用杭孔Ｐ１の途中位置にある一つの中間拡径部のための中間拡径部用杭孔Ｐ２と、軸部用杭孔Ｐ１の底部にある拡底部のための拡底部用杭孔Ｐ３と、を有する拡径杭用杭孔Ｐの造成方法について説明する。

【0081】

図１２（ａ）に示すように、施工対象の地盤Ｇに対し、所定深度まで軸部用杭孔Ｐ１を造成する。ここで、軸部用杭孔Ｐ１の施工に際しては、図１に示すベースマシン１１０により垂下されるケリーバ１２０の先端に対して、油圧機構を備えた機械式拡径バケットに代えてドリリングバケット９５（掘削バケットの一例）を装着した軸部用杭孔掘削機を適用する。表層数ｍの深度ｕまでは、相対的に大径の掘削孔を造成し、短尺のケーシングＣＡを建て込むとともに、安定液ＳＬを孔内に注入することにより、孔壁の安定を図る。

【0082】

表層の孔口近傍の孔壁の安定を図った後、ケリーバ１２０の回転によりドリリングバケット９５を回転させながら地盤Ｇを軸方向に掘削し、ドリリングバケット９５の内部に掘削土砂を収容しながら所定深度まで軸部用杭孔Ｐ１を造成する。ここで所定深度は、設計深度より０．５ｍ以上上方に設定する。ドリリングバケット９５は随時地上に引き上げ、収容されている掘削土砂の搬出を行う。尚、軸部用杭孔Ｐ１の径Ｄ１は、例えば８００ｍｍ乃至４０００ｍｍの範囲に設定できる（以上、Ａ工程）。

【0083】

次に、図１２（ｂ）に示すように、ベースマシン１１０により垂下されるケリーバ１２０の先端に対して、ドリリングバケット９５に代えて拡径バケット８０を装着することにより、中間拡径部用杭孔掘削機１００を形成し、ケリーバ１２０を介して拡径バケット８０を所定深度に位置決めする。

【0084】

そして、図１２（ｃ）に示すように、図３及び図４等を参照して既に説明したように、油圧機構７０を作動させて拡径翼２０の開姿勢を形成し、ケリーバ１２０の回転トルクにより拡径翼２０を回転させながら地盤の掘削を行う。この掘削では、下端蓋１８を開放することにより、拡径バケット８０よりも下方にある軸部用杭孔Ｐ１の下方に掘削土砂を落下させ、掘削土砂の残土ＺＤとして堆積させる。この際、先端に重錘を取り付けた検尺テープを、拡径バケット８０を構成する筒状本体１０の内部を通して、掘削土砂の残土ＺＤの上面に降ろし、当該上面の深度が拡径バケット８０の下方にあることを適宜確認することができる。このことにより、筒状本体１０の内部に残土ＺＤが入り込んで拡径掘削動作が阻害されることを防止できる。

【0085】

拡径バケット８０による掘削後、図１２（ｄ）に示すように、拡径翼２０を閉姿勢として孔外へ退避させることにより、軸部用杭孔Ｐ１の途中深度において、中間拡径部用杭孔Ｐ２が造成される。

【0086】

ここで、図３を参照して既に説明したように、拡径翼２０は、側面視三角形状の上方傾斜部翼２１と、側面視矩形状の立ち上がり部翼２２と、側面視逆三角形状の下方傾斜部翼２３とが連続した側面視形状を有し、この側面視形状の拡径翼２０が回転することにより、中間拡径部用杭孔Ｐ２が造成される。そのため、造成される中間拡径部用杭孔Ｐ２の側面視形状は、上方に台形状、中央に矩形状、下方に逆台形状を有する形状となる。この側面視形状において、上方の傾斜角度θ２は、例えば３度乃至３０度に設定され、下方の傾斜角度θ３は、例えば５度乃至４５度に設定される。さらに、中央の最大径Ｄ２は、例えば１０００ｍｍ乃至５５００ｍｍに設定される（以上、Ｂ工程）。

【0087】

次に、同図１２（ｄ）に示すように、ケリーバ１２０の先端に対して、拡径バケット８０に代えてドリリングバケット９５を装着し、Ｂ工程の際に軸部用杭孔Ｐ１の下方に堆積した掘削土砂の残土ＺＤをドリリングバケット９５にて回収し、孔外へ排出する（以上、Ｃ工程）。

【0088】

この際、軸部用杭孔Ｐ１の下端深さが設計深度より上方に設定してあるので、杭先端部の支持地盤が長時間の応力解放を受けて緩んだり、掘削土砂の残土ＺＤの回収中に乱される恐れがない。さらに、ドリリングバケット９５を回転させ、拡径杭用杭孔Ｐが造成されるべき設計深度までドリリングバケット９５による掘削を行い、設計深度まで延びる軸部用杭孔Ｐ１を造成する。そして、ドリリングバケット９５により、掘削土砂を回収し、軸部用杭孔Ｐ１の底ざらいを行う。ここで、掘削土砂の残土ＺＤの体積に比べて、軸部用杭孔Ｐ１の体積が少ないときには、Ｂ工程とＣ工程を繰り返し行ってもよい。

【0089】

このＣ工程では、その前工程であるＢ工程において、拡径バケット８０を有する中間拡径部用杭孔掘削機１００にて中間拡径部用杭孔Ｐ２を造成し、軸部用杭孔Ｐ１の下方に堆積した掘削土砂の残土ＺＤを、油圧機構や拡翼機構を有さず土砂収容量が大きなドリリングバケット９５にて回収することにより、効率的な施工が実現される。

【0090】

仮に、中間拡径部用杭孔掘削機１００を使用せずに中間拡径部用杭孔Ｐ２を造成する場合は、軸部用杭孔Ｐ１の造成を中間拡径部用杭孔Ｐ２の造成位置で止め、油圧機構を備えていない拡径バケット９０を有する掘削機を用いて、軸部用杭孔Ｐ１の底部地盤の上に機械式拡径バケットを着底させ、底部地盤に反力を取って機械式拡径バケットの有する拡径翼にて拡径掘削を行うことにより、中間拡径部用杭孔Ｐ２を造成する。その際、機械式拡径バケットの土砂収容量は、ドリリングバケット９５に比べて少ないため、機械式拡径バケットによる掘削と、掘削地盤の排土を拡径翼が完全に開くまで繰り返し行うこととなり、中間拡径部用杭孔Ｐ２の造成に際して手間と時間を要することになる。

【0091】

次に、図１２（ｅ）に示すように、ケリーバ１２０の先端に対して、ドリリングバケット９５に代えて油圧機構を備えていない拡径バケット９０を装着することにより、拡底部用杭孔掘削機（全体の図示略）を形成し、ケリーバ１２０を介して機械式拡径バケット９０を所定深度に位置決めする。

【0092】

ここで、図１１に示すように、機械式拡径バケット９０は、拡径バケット８０と異なって油圧機構を備えておらず、ケリーバ１２０の下端が機械式拡径バケットのケリーバ固定部４８に固定されている。

【0093】

拡径バケット８０と異なり、筒状本体１０の天井には天井ブラケットが設けられておらず、ケリーバ１２０が筒状本体１０の天井開口を介して内部に挿通されるようになっている。

【0094】

筒状本体１０の内部には、二つの案内溝３１を備えているガイド筒３０が固定片１２を介して配設されている。ガイド筒３０の内部には、アーム５０を構成するキー５１が取り付けられている伝達軸体４７が昇降自在に配設されており、伝達軸体４７の天端にケリーバ固定部４８が取り付けられている。

【0095】

油圧機構を備えていない拡径バケット９０は、地盤上に着底された状態でケリーバ１２０が降下されることにより、伝達軸体４７がＸ１方向に降下し、伝達軸体４７の降下の際に伝達軸体４７の下端に取り付けられているキー５１がガイド筒３０の案内溝３１に沿って傾斜方向であるＸ２方向に案内される。キー５１が案内溝３１に沿って案内される過程で連結軸体５２が拡径翼２０Ａを展開させ、拡径翼２０Ａの開姿勢を形成する。このように、油圧機構を備えていない拡径バケット９０では、底部からの地盤反力のある状態で拡径翼２０Ａの開姿勢が形成される。

【0096】

拡底杭用の杭孔を造成することから、機械式拡径バケット９０を構成する拡径翼２０Ａは、拡径翼２０のように下方傾斜部翼２３を具備せず、上方傾斜部翼２１と立ち上がり部翼２２が連続した側面視形状を有している。

【0097】

次に、図１２（ｆ）に示すように、軸部用杭孔Ｐ１の底部地盤の上に機械式拡径バケット９０を着底させ、底部地盤に反力Ｑを取って機械式拡径バケット９０の有する拡径翼２０Ａを開姿勢とした後、ケリーバ１２０を介して機械式拡径バケット９０を回転させ、地盤を掘削する。機械式拡径バケット９０による掘削後、図１２（ｇ）に示すように、拡径翼２０Ａを閉姿勢として孔外へ退避させることにより、軸部用杭孔Ｐ１の底部において拡底部用杭孔Ｐ３が造成され（以上、Ｄ工程）、Ｄ工程を経て、軸部用杭孔Ｐ１と、中間拡径部用杭孔Ｐ２と、拡底部用杭孔Ｐ３とを有する拡径杭用杭孔Ｐが造成される。

【0098】

拡径杭用杭孔Ｐが造成された後、孔壁内の寸法測定を行って出来形を確認した後、軸部用杭孔Ｐ１に鉄筋籠を建て込み、トレミー管を介してコンクリートを打設し、孔口のケーシングＣＡを撤去することにより、軸部と、該軸部の途中位置にある中間拡径部と、該軸部の底部にある拡底部と、を有する拡径杭（図示せず）が施工される。

【0099】

図示する拡径杭用杭孔の造成方法によれば、中間拡径部用杭孔掘削機１００を用いて中間拡径部用杭孔Ｐ２を造成することにより、軸部用杭孔Ｐ１と、中間拡径部用杭孔Ｐ２と、拡底部用杭孔Ｐ３とを有する拡径杭用杭孔Ｐを効率的に造成することができる。また、軸部用杭孔Ｐ１を拡底部まで造成した後に中間拡径部用杭孔Ｐ２の肌落ちが生じた場合にも、中間拡径部用杭孔Ｐ２を上下方向または径方向に拡大掘削することにより、中間拡径部用杭孔Ｐ２の形状を修正することも可能となる。

【0100】

仮に、中間拡径部用杭孔掘削機１００を用いずに中間拡径部用杭孔Ｐ２を造成する場合は、上記するように、軸部用杭孔Ｐ１の造成を中間拡径部用杭孔Ｐ２の造成位置で止め、図１１に示す機械式拡径バケット９０を有する掘削機等を用いて、軸部用杭孔Ｐ１の底部地盤の上に機械式拡径バケット９０を着底させ、底部地盤に反力を取って機械式拡径バケット９０の有する拡径翼２０Ａにて拡径掘削を行うことにより、中間拡径部用杭孔Ｐ２を造成する。この際、拡径翼２０Ａを徐々に開きながら地盤の掘削を行うことから、機械式拡径バケット９０による掘削と、掘削地盤の排土を拡径翼２０Ａが完全に開くまで繰り返し行うこととなり、中間拡径部用杭孔Ｐ２の造成に手間と時間を要する。次いで、拡径杭用杭孔Ｐの設計深度まで軸部用杭孔Ｐ１を造成した後、再度、機械式拡径バケット９０を有する掘削機を用いて、軸部用杭孔Ｐ１の底部地盤の上に機械式拡径バケット９０を着底させ、底部地盤に反力を取って機械式拡径バケット９０の有する拡径翼２０Ａにて拡径掘削を行うことにより、拡底部用杭孔Ｐ３の造成を行う。従って、図示例の造成方法のように効率的に拡径杭用杭孔の造成を行うことは難しい。

【0101】

尚、上記実施形態に挙げた構成等に対し、その他の構成要素が組み合わされるなどした他の実施形態であってもよく、また、本発明はここで示した構成に何等限定されるものではない。この点に関しては、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で変更することが可能であり、その応用形態に応じて適切に定めることができる。

【0102】

例えば、図示する造成方法により造成される拡径杭用杭孔Ｐは、軸部用杭孔Ｐ１と、軸部用杭孔Ｐ１の途中位置にある一つの中間拡径部のための中間拡径部用杭孔Ｐ２と、軸部用杭孔Ｐ１の底部にある拡底部のための拡底部用杭孔Ｐ３とを有する杭孔であるが、それ以外の形態の杭孔であってもよい。例えば、軸部用杭孔Ｐ１の途中位置に複数の中間拡径部用杭孔Ｐ２を有する形態であってもよい。また、軸部用杭孔Ｐ１と、軸部用杭孔Ｐ１の途中位置にある一つもしくは複数の中間拡径部用杭孔Ｐ２とを有する形態（拡底部用杭孔Ｐ３を具備しない形態）の杭孔であってもよい。あるいは、Ｂ工程に先立って拡底部用杭孔Ｐ３の一部を造成し、Ｂ工程における掘削土砂を堆積させるスペースを増大させてもよい。

【符号の説明】

【0103】

１０：筒状本体
１１：側面開口
１２：固定片
１３：天井ブラケット
１４：固定部
１５：円弧溝
１６：ケリーバ固定部
１６ａ：ピン孔
１７：ピン
１８：下端蓋
２０：拡径翼
２１：上方傾斜部翼
２２：立ち上がり部翼
２３：下方傾斜部翼
２４：貫通孔
２５，２６，２７：切削ビット
２８：硬質鋼材
３０：ガイド筒
３１：案内溝
３５：拡径量設定用係止材
３５ａ：天端
４０：筒状軸体
４１：張り出しフランジ
４２：内壁面
４３：キー孔
４５：貫通孔
４７：伝達軸体
４８：ケリーバ固定部
５０：アーム
５１：キー
５２：連結軸体
５３：第一連結軸体
５３ａ：ネジ孔
５４：第二連結軸体
５４ａ：端部ネジ
５５：ユニバーサルジョイント
６０：機械式拡径バケット
６１：筒状軸体
７０：油圧機構
７１：シリンダ
７２：ピストンロッド
７５：スペーサ
７６：弾性カバー
７３：キー孔
８０：拡径バケット（油圧機構を備えた機械式拡径バケット）
９０：油圧機構を備えていない拡径バケット（機械式拡径バケット）
９５：ドリリングバケット（掘削バケット）
１００：拡径部用杭孔掘削機（中間拡径部用杭孔掘削機）
１１０：ベースマシン
１１１：ブーム
１１２：支持ビーム
１１３：回転駆動部
１１４：リール
１１５：ターンテーブル
１２０：ケリーバ
１３０：拡径量管理装置
１３１：ワイヤ
１４０：携帯端末
１５０：ネットワーク
Ｓ：隙間
Ｇ：地盤
Ｐ：拡径杭用杭孔
Ｐ１：軸部用杭孔
Ｐ２：中間拡径部用杭孔
Ｐ３：拡底部用杭孔

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8A】

【図8B】

【図9A】

【図9B】

【図10A】

【図10B】

【図11】

【図12】