アースドリル及び杭打ち機
【課題】例えば、リーダを備えない杭打ち機を用い、削孔箇所に礫が埋まっていたり、強度が一様でない地盤を削孔する場合であっても、高精度で削孔することのできるアースドリル及び杭打ち機を提供することを目的とする。
【解決手段】ドリルシャフト２０の下端にドリルヘッド４０を備えたアースドリル１０であって、ドリルヘッド４０の上方に、ドリルシャフト２０に対して自在固定具３４によって回転自在に固定された中空のケーシング３０を備え、ドリルシャフト２０におけるケーシング３０に対向する外周面に径外側向きのシャフト側撹拌翼２１を備え、ケーシング３０の内周面に径内側向きのケーシング側撹拌翼３３を備え、ドリルシャフト２０に対するケーシング３０の共回りを阻止する係止リブ３２を備えた。
【解決手段】ドリルシャフト２０の下端にドリルヘッド４０を備えたアースドリル１０であって、ドリルヘッド４０の上方に、ドリルシャフト２０に対して自在固定具３４によって回転自在に固定された中空のケーシング３０を備え、ドリルシャフト２０におけるケーシング３０に対向する外周面に径外側向きのシャフト側撹拌翼２１を備え、ケーシング３０の内周面に径内側向きのケーシング側撹拌翼３３を備え、ドリルシャフト２０に対するケーシング３０の共回りを阻止する係止リブ３２を備えた。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、地盤を削孔して杭を造成するためのアースドリル及び該アースドリルを用いた杭打ち機に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、現場で基礎杭を造成又は打ち込むためのアースドリルや杭打ち機について多く提案されている。
例えば、下記特許文献１のホイールクレーン杭打ち機もその１つである。
【０００３】
上記ホイールクレーン杭打ち機は、クレーン車の伸縮ブームの先端に、回転駆動装置を介してスパイラルスクリュウを接続し、スパイラルスクリュウで削孔する杭打ち機である。
【０００４】
このように、上記ホイールクレーン杭打ち機は、これにまでの杭打ち機に備えていたリーダを無くしたことによって占有面積が小さくなり、杭造成箇所に近づいて施工することができる。
【０００５】
しかし、近年の近接施工化や、構造の複雑化等に伴う施工精度の向上が厳しく求められており、上記ホイールクレーン杭打ち機では、杭造成箇所に近づいて施工することができる。しかし、スパイラルスクリュウの削孔方向をガイドしていたリーダを備えていないため、例えば、削孔箇所に礫等が埋まっていた場合、スパイラルスクリュウが礫を避ける方向に逃げ、削孔方向が偏心するおそれが高かった。
また、削孔箇所の地盤が一様でなく、軟弱部がある場合も同様に、スパイラルスクリュウは軟弱部の方に逃げ、削孔方向が偏心するおそれが高かった。
【０００６】
このように削孔方向が偏心すると、孔内部を固化して造成する杭が偏心したり、孔内部に建て込む既製杭が高留まりしたりして、所望の杭を造成できないといった問題が生じる可能性が高かった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開昭６０−１１２９２４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
そこで本発明では、例えば、リーダを備えない杭打ち機を用い、削孔箇所に礫が埋まっていたり、強度が一様でない地盤を削孔する場合であっても、高精度で削孔することのできるアースドリル及び杭打ち機を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この本発明は、ドリルシャフトの下端にドリルヘッドを備えたアースドリルであって、前記ドリルヘッドの上方に、前記ドリルシャフトに対して回転自在に固定された中空のケーシングを備え、前記ドリルシャフトにおける前記ケーシングに対向する部分、及び前記ケーシングにおける前記ドリルシャフトに対向する部分のうち少なくとも一方に、他方に向かって伸びる撹拌翼を備えるとともに、前記ドリルシャフトに対する前記ケーシングの共回りを阻止する共回り阻止手段を備えたことを特徴とする。
【００１０】
ドリルシャフトの下端にドリルヘッドを備えたアースドリルは、回転中心のドリルシャフトの外周に径方向に突出する撹拌翼や、螺旋状のスパイラルスクリュウを備え、下端に略螺旋状、あるいは平面視一文字状、十字状、放射状のドリルヘッドを備えたドリルとすることができる。
【００１１】
この発明の構成により、例えば、削孔箇所に礫が埋まっていたり、強度が一様でない地盤を削孔する場合であっても、ドリルヘッドの上方に備えたケーシングが孔壁によって位置規制されるため、削孔方向を保持して高精度で削孔することができる。
【００１２】
また、前記ドリルシャフトにおける前記ケーシングに対向する部分、及び前記ケーシングにおける前記ドリルシャフトに対向する部分のうち少なくとも一方に、他方に向かって伸びる撹拌翼を備えるとともに、前記ドリルシャフトに対する前記ケーシングの共回りを阻止する共回り阻止手段を備えたことにより、回転して削孔するアースドリルに対してケーシングが相対回転し、中空のケーシング内にある掘削土砂を撹拌翼で撹拌することができる。
【００１３】
したがって、例えば、ドリルヘッドによって掘削された掘削土砂がケーシング内部で圧密され、ドリルシャフトを締め付ける等のアースドリルの回転に支障をきたすことを防止できる。
また、例えば、ベントナイト等の孔壁保護液を注入することで孔壁を保護する削孔の場合においては、掘削土砂と孔壁保護液とを効率よく撹拌して混合することができる。
【００１４】
この発明の態様として、前記共回り阻止手段を、前記ケーシングの外周面において、前記ドリルシャフトの軸方向に平行に配設し、径外側方向に突出する阻止鍔部で構成することができる。
【００１５】
前記ドリルシャフトの軸方向は、ドリルシャフトの長さ方向であり、アースドリルにより削孔する削孔方向に対して略同方向であることをいう。
前記ドリルシャフトの軸方向に平行に配設する阻止鍔部は、ケーシングの外周面におけるドリルシャフトの軸方向に対して平行な方向に連続して長い阻止鍔部とすること、あるいは平行な方向に短い阻止鍔部を、間隔を隔てて配設することができる。
【００１６】
これにより、ドリルシャフトに対して回転自在に接続されたケーシングの外周面に形成した阻止鍔部が孔壁に引っかかるため、ケーシングとドリルシャフトとが共回りすることを阻止できる。
【００１７】
例えば、ドリルシャフトとの共回りを阻止するために、ケーシングに別の回転機構や歯車機構を設けた場合、構造が複雑化して故障の原因や重量増となる。しかし、本発明のようにケーシングの外周面に阻止鍔部を形成するだけであるため故障や重量増とならずにケーシングとドリルシャフトとの共回りを阻止することができる。
【００１８】
また、この発明の態様として、前記ケーシングの外径を、前記ドリルヘッドの径より小さく形成するとともに、前記阻止鍔部の高さを、前記ケーシングの外径と、前記ドリルヘッドの径との差の０．５〜２倍の範囲に設定することができる。
【００１９】
前記ドリルヘッドの径は、回転して削孔するドリルヘッドの回転軌跡の径であり、例えば、一文字や十文字等の平面視円形でないドリルヘッドの場合はドリルヘッドの中心から外側までの長さとすることができる。
【００２０】
この発明の構成により、例えば、ケーシングが孔壁に食い込んで削孔の負荷となることを防止することができるように、ドリルヘッドの上方にケーシングを備えたことによる削孔負荷の増大を抑制することができる。
【００２１】
また、前記阻止鍔部の高さを、前記ケーシングの外径と、前記ドリルヘッドの径との差の０．５〜２倍の範囲に設定することで、削孔負荷にならず、適度に孔壁に阻止鍔部を食い込ませて係止させて、ケーシングとドリルシャフトとの共回りを確実に阻止することができる。
【００２２】
詳しくは、前記阻止鍔部の高さを、前記ケーシングの外径と、前記ドリルヘッドの径との差の０．５倍以下に設定すると、阻止鍔部が孔壁に係止できず、ケーシングとドリルシャフトとの共回りを阻止することができない。また、前記阻止鍔部の高さを、前記ケーシングの外径と、前記ドリルヘッドの径との差の２倍以上に設定すると、阻止鍔部は孔壁に食い込んで確実にケーシングとドリルシャフトとの共回りを確実に阻止することができるが、阻止鍔部は孔壁に食い込み過ぎて削孔負荷が増大する。
【００２３】
したがって、前記阻止鍔部の高さを、前記ケーシングの外径と、前記ドリルヘッドの径との差の０．５〜２倍の範囲に設定することで、削孔負荷にならず、ケーシングとドリルシャフトとの共回りを確実に阻止することができる。
【００２４】
なお、前記阻止鍔部の高さの範囲は、削孔する地質に応じた高さに設定するとしてもよく、例えば、孔壁の崩壊性が低い粘土質を削孔する場合は、阻止鍔部がドリルヘッドの回転軌跡の外側に突出するように上記範囲のうち１．５〜２倍の範囲に設定し、孔壁の崩壊性が高い砂質層の場合、阻止鍔部がドリルヘッドの回転軌跡の外側に突出しないように上記範囲のうち０．５〜１倍の範囲に設定することができる。
【００２５】
また、この発明の態様として、前記ドリルシャフト内部に、前記ドリルヘッド付近から噴出させる流体材を送出する流体用配管を備え、前記ケーシングより上方の前記ドリルシャフト外面に、径方向に突出する撹拌翼を備えることができる。
【００２６】
前記流体材は、セメントミルクのような固化用流体材や、ベントナイト液のような孔壁安定用の流体材とすることができる。
この発明の構成により、ドリルヘッド付近から流体材を噴出させ、ケーシングより上方のドリルシャフト外面に備えた撹拌翼で掘削土砂と流体材とを効率よく撹拌して混合することができる。
【００２７】
また、この発明は、自走式のクレーン車と、該クレーン車の伸縮ブームの先端に備えた回転駆動装置と、該回転駆動装置に上端が接続されたドリルシャフトの下端にドリルヘッドを備えたアースドリルとで構成する杭打ち機であって、前記ドリルヘッドの上方に、前記ドリルシャフトに対して回転自在に固定された中空のケーシングを備え、前記ドリルシャフトにおける前記ケーシングに対向する部分、及び前記ケーシングにおける前記ドリルシャフトに対向する部分のうち少なくとも一方に、他方に向かって伸びる撹拌翼を備えるとともに、前記ドリルシャフトに対する前記ケーシングの共回りを阻止する共回り阻止手段を備えたことを特徴とする。
【００２８】
前記自走式のクレーン車は、ホイールクレーン、トラッククレーンあるいはクローラクレーンとすることができる。
この発明の構成により、クレーン車で削孔箇所に近接し、高精度で削孔し、杭を造成することができる。
【００２９】
詳しくは、クレーン車の伸縮ブームの先端に、ドリルシャフトの上端を接続する回転駆動装置を備えているため、例えば、狭隘な場所での杭造成施工であっても、アースドリルの削孔方向を上端で案内するリーダを要しないクレーン車で削孔箇所に近接し、削孔することができる。
【００３０】
このとき、例えば、削孔箇所に礫が埋まっていたり、強度が一様でない地盤を削孔する場合であっても、ドリルヘッドの上方に備えたケーシングが孔壁によって位置規制されるため、削孔方向を保持して高精度で削孔することができる。
したがって、例えば、狭隘な場所での杭造成施工であっても、クレーン車で削孔箇所に近接し、高精度で削孔し、杭を造成することができる。
【００３１】
また、前記ドリルシャフトにおける前記ケーシングに対向する部分、及び前記ケーシングにおける前記ドリルシャフトに対向する部分のうち少なくとも一方に、他方に向かって伸びる撹拌翼を備えるとともに、前記ドリルシャフトに対する前記ケーシングの共回りを阻止する共回り阻止手段を備えたことにより、回転して削孔するアースドリルに対してケーシングが相対回転し、中空のケーシング内にある掘削土砂を撹拌翼で撹拌することができる。
【００３２】
したがって、例えば、ドリルヘッドによって掘削された掘削土砂がケーシング内部で圧密され、ドリルシャフトを締め付ける等のアースドリルの回転に支障をきたすことを防止できる。
【００３３】
この発明の態様として、前記ドリルシャフト内部に、前記ドリルヘッド付近から噴出させる固化流体材を送出する固化流体用配管を備え、前記ケーシングより上方の前記ドリルシャフト外面に、径方向に突出する撹拌翼を備えるとともに、前記ケーシングの外径を、前記ドリルヘッドの径より小さく形成し、前記共回り阻止手段を、前記ケーシングの外周面において、前記ドリルシャフトの軸方向に平行に配設し、径外側方向に突出する阻止鍔部で構成するとともに、該阻止鍔部の高さを、前記ケーシングの外径と、前記ドリルヘッドの径との差の０．５〜２倍の範囲に設定することができる。
【００３４】
この発明の構成により、材質や強度にムラのない高品質の杭を造成することができる。
詳しくは、前記ケーシングの外周面において、前記ドリルシャフトの軸方向に平行に配設し、径外側方向に突出する阻止鍔部を備えたことにより、ドリルシャフトに対して回転自在に接続されたケーシングの外周面に形成した阻止鍔部が孔壁に引っかかるため、ケーシングとドリルシャフトとの共回りを確実に阻止することができる。
【００３５】
また、前記ケーシングの外径を、前記ドリルヘッドの径より小さく形成するとともに、前記阻止鍔部の高さを、前記ケーシングの外径と、前記ドリルヘッドの径との差の０．５〜２倍の範囲に設定したことで、ドリルヘッドの上方にケーシングを備えたことによる削孔負荷の増大を抑制することができる。
【００３６】
また、前記阻止鍔部の高さを、前記ケーシングの外径と、前記ドリルヘッドの径との差の０．５〜２倍の範囲に設定することで、削孔負荷にならず、適度に孔壁に阻止鍔部を食い込ませて係止させて、ケーシングとドリルシャフトとの共回りを確実に阻止することができる。
【００３７】
また、前記ドリルシャフト内部に、前記ドリルヘッド付近から噴出させる固化流体材流体材を送出する固化流体材流体用配管を備え、前記ケーシングより上方の前記ドリルシャフト外面に、径方向に突出する撹拌翼を備えたことにより、ドリルヘッド付近から固化流体材を噴出させ、ケーシングより上方のドリルシャフト外面に備えた撹拌翼で掘削土砂と固化流体材とを確実に撹拌し、材質や強度にムラのない高品質の杭を造成することができる。
【発明の効果】
【００３８】
本発明により、例えば、リーダを備えない杭打ち機を用い、削孔箇所に礫が埋まっていたり、強度が一様でない地盤を削孔する場合であっても、高精度で削孔することのできるアースドリル及び杭打ち機を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】アースドリルを装着したリーダレス杭打ち機の側面図。
【図２】アースドリルのケーシング部の付近の拡大正面図及び拡大断面図による説明図。
【図３】アースドリルのケーシング部の付近の拡大斜視図による説明図。
【図４】ケーシングの拡大横断面図。
【図５】杭の造成方法についての説明図。
【図６】アースドリルのケーシングによる削孔精度向上についての説明図。
【図７】別の実施形態のケーシング部についての説明図。
【図８】別の実施形態のケーシング部についての説明図。
【図９】アースドリルを装着した別の実施形態のリーダレス杭打ち機の側面図。
【発明を実施するための形態】
【００４０】
この発明の一実施形態を以下図面と共に説明する。
図１はアースドリル１０を装着したリーダレス杭打ち機１の側面図を示し、図２はアースドリル１０のケーシング部３０の付近の説明図を示している。詳しくは、図２（ａ）はアースドリル１０のケーシング部３０の付近の拡大正面図を示し、図２（ｂ）はアースドリル１０のケーシング部３０の付近の拡大縦断面図を示している。
【００４１】
また、図３はアースドリル１０のケーシング部３０の付近の拡大斜視図による説明図を示し、図４はケーシング３０の高さ方向中央付近の拡大横断面図を示している。詳しくは、図３（ａ）はケーシング３０の前側半分を透過可能に点線で表した拡大斜視図を示し、図３（ｂ）はケーシング３０内部を点線で表した拡大斜視図を示している。
図５は杭の造成方法についての説明図を示し、図６はアースドリル１０のケーシング３０による削孔精度向上についての説明図を示している。
【００４２】
リーダレス杭打ち機１は、図１に示すように、車輪３により自走可能なホイールクレーン１ａの伸縮ブーム２の先端に、回転駆動装置４を介してアースドリル１０を吊下方式で接続した杭打ち機である。
【００４３】
なお、回転駆動装置４は、運転席５からの操作に回転方向や回転速度を操作できる構成である。また、回転駆動装置４は、後述するアースドリル１０の中心に配設したセメントミルク配管５０（図２）に回転自在に接続できるスイベル機能を備えている。
【００４４】
伸縮ブーム２の先端から、回転駆動装置４を介して、自重により鉛直方向に吊下げられるアースドリル１０は、ドリルシャフト２０の下端に備えたドリルヘッド４０と、該ドリルヘッド４０の上部に位置し、ドリルシャフト２０に対して自在に装着されたケーシング３０とで構成している。
【００４５】
ドリルシャフト２０は、ドリルヘッド４０の幅Ｗの１／４程度の直径を有する円柱形であり、内部にドリルヘッド４０の先端から噴出させるセメントミルクを搬送するためのセメントミルク配管５０を配置している。
そして、外周には、高さ方向に所定間隔を隔てて複数配置するシャフト側撹拌翼２１を備えている。
【００４６】
シャフト側撹拌翼２１は、ケーシング３０の内周面に対して隙間を確保できる長さで径外側方向に突出する直方体形状であり、２本のシャフト側撹拌翼２１がドリルシャフト２０を挟んで対向する位置で直線上に並ぶように配置している。そして、２本のシャフト側撹拌翼２１が並ぶ直線方向が、高さ方向に隔てた上下の２本のシャフト側撹拌翼２１が並ぶ直線方向と直交するように配置している。
【００４７】
ケーシング３０は、ドリルヘッド４０の幅Ｗよりわずかに小さな直径Ｒを有し、厚みｔの中空の円柱形で形成している（図４参照）。ケーシング３０の下端部は、ドリルヘッド４０の上端部分より下側に位置する構成である。
【００４８】
ケーシング３０は、ケーシング３０の外側と内側とを連通する正面視略四角形の矩形開口３１と、周方向に隣り合う矩形開口３１の間の外周面には、高さ方向に長い係止リブ３２を備えている。
【００４９】
また、ケーシング３０の内面側には、高さ方向に隔てて配置したシャフト側撹拌翼２１の高さ方向の間に位置し、径内側に向かって突出するケーシング側撹拌翼３３を備えている。さらに、ケーシング３０の内周面の上下端部付近には、ドリルシャフト２０に対して回転自在で、高さ方向位置を拘束した状態で接続する自在固定具３４を備えている。
【００５０】
正面視略四角形の矩形開口３１は、周方向に等間隔で４カ所配置し、高さ方向に等間隔で３列分配置し、全部で１２カ所に配置している。
係止リブ３２は、ケーシング３０の高さの９割程度の長さに形成し、外周面における周方向に隣り合う矩形開口３１の間にそれぞれ配置している。なお、係止リブ３２の上下端は、面取されてテーパー形状となっているが、上下端以外の部分は、ケーシング３０の厚みｔ（図４参照）と同程度に径外側に突出する突出高さｈの略半円断面形状で形成している。
【００５１】
さらに具体的には、係止リブ３２の突出高さｈは、ドリルヘッド４０の幅Ｗの半分である旋回半径Ｗ／２と、ケーシング３０の半径ｒ（つまりＲ／２）との径差Ｄの０．８倍程度に形成している。
【００５２】
また、ケーシング３０の内面側において径内側に向かって突出し、高さ方向に隔てて配置したシャフト側撹拌翼２１の高さ方向の間に位置するケーシング側撹拌翼３３は、ドリルシャフト２０の外周面と適宜の間隔を有する径内側向きの直方体形状で形成している。
【００５３】
ドリルヘッド４０は、ドリルシャフト２０の下端に接続された略螺旋形状であり、下部中央には、セメントミルク配管５０と連通してセメントミルクを噴出する噴出口４１を有するとともに、下端から下方に向かって突出する態様で、幅方向に適宜の間隔を隔てて配置した掘削ビット４２を配置している。
【００５４】
噴出口４１を挟んで両側に配置した掘削ビット４２は、削孔断面における径外側を切削する外側ビット４２ａと、該外側ビット４２ａから適宜の間隔を隔てて中心側に配置した内側ビット４２ｂとで構成している。
【００５５】
なお、内側ビット４２ｂは、外側ビット４２ａより下方に突出するとともに、下方が径内側を向くように、径方向に対して交差する方向で装備されている。このように構成しているため、ドリルシャフト２０の回転により掘削ビット４２で略全面を切削することができる。
【００５６】
上述のように構成したアースドリル１０であるが、ドリルヘッド４０とドリルシャフト２０とは図示省略する脱着手段で脱着可能に構成されている。また、下端にドリルヘッド４０を接続し、その上方にケーシング３０を装着したドリルシャフト２０の上方に、シャフト側撹拌翼２１を外周に備え、中心にセメントミルク配管５０を有するドリルシャフトを図示省略する脱着手段で接続してアースドリル１０を延長できる構成である。
【００５７】
続いて、このように構成したアースドリル１０を装備したリーダレス杭打ち機１での杭造成方法について説明する。
上述したように、回転駆動装置４を介して伸縮ブーム２の先端にアースドリル１０を接続したリーダレス杭打ち機１を自走させて杭造成箇所Ａに近づき、アースドリル１０が杭造成箇所Ａの直上となるように伸縮ブーム２の伸縮及び起伏を調整する。
【００５８】
この状態で、アースドリル１０を回転駆動装置４で回転させ、伸縮ブーム２を倒すとともに縮めていき、杭造成箇所Ａを削孔する（図５（ａ）参照）。そして、アースドリル１０が杭の造成長に達するまで削孔を続けるが、アースドリル１０の長さが杭の造成長に対して短い場合は、アースドリル１０を継いで造成長に達するまで削孔する（図５（ｂ）参照）。
【００５９】
このとき、図６に示すように、例えば、削孔箇所に大きな礫Ｂｒが出現した場合、ドリルヘッド４０は硬い礫Ｂｒを避ける方向に削孔方向が逃げる惧れがある。
詳しくは、図６（ｂ）に示すように、外周面にシャフト側撹拌翼２１を備え、先端にドリルヘッド４０を備えた従来のドリルシャフトの場合、シャフト側撹拌翼２１が形成されていないドリルシャフト面と孔壁ａとの間に大きな隙間ができ、孔壁に対してアースドリルの位置が動きやすくなる。
したがって、削孔方向の一部に礫Ｂｒが出現すると、ドリルシャフト２０は礫Ｂｒを避ける方向Ｅに逃げることとなり、削孔精度が低下する。
【００６０】
これに対し、図６（ａ）に示すように、ドリルヘッド４０の上方に、幅Ｗよりわずかに小さな径のケーシング３０を備えたことにより、孔壁ａとケーシング３０外周面との隙間が少なく、削孔箇所に大きな礫Ｂｒが出現した場合であっても、ドリルヘッド４０が硬い礫Ｂｒを避ける方向Ｅに逃げようとしてもケーシング３０の外周面が孔壁ａに当接する。
【００６１】
したがって、削孔箇所に大きな礫Ｂｒが出現した場合であっても、ケーシング３０が孔壁ａに当接することによって位置規制されたドリルヘッド４０が硬い礫Ｂｒを避ける方向Ｅに逃げることなく、礫Ｂｒごと削孔し、削孔精度を確保することができる。
【００６２】
なお、上記説明においては、削孔方向に大きな礫Ｂｒが出現してドリルヘッド４０がドリルヘッド４０を避ける方向に逃げることを防止することについて説明したが、逆に、削孔方向に一部に極端に強度の弱い軟弱部が出現した場合も同様に削孔精度を確保することができる。
【００６３】
詳しくは、従来のドリルシャフトの場合、削孔方向の一部に軟弱部が出現すると、ドリルシャフト２０の削孔方向は軟弱部に引き寄せられるが、アースドリル１０の場合、軟弱部に引き寄せられそうになってもケーシング３０の外周面が孔壁ａに当接して、削孔精度を確保することができる。
【００６４】
また、このアースドリル１０による杭造成箇所Ａの削孔における掘削土砂は、ケーシング３０内部で相対回転するケーシング側撹拌翼３３とシャフト側撹拌翼２１によって攪拌され、十分にほぐされる。
【００６５】
詳しくは、ケーシング３０の係止リブ３２が孔壁ａに食い込むため、孔壁ａによって回転固定され、ケーシング３０とドリルシャフト２０と相対回転する。したがって、ケーシング３０内部では、回転固定されたケーシング３０のケーシング側撹拌翼３３が固定撹拌翼として機能し、回転するドリルシャフト２０のシャフト側撹拌翼２１とによって掘削土砂が攪拌され、十分にほぐされる。
【００６６】
さらに、ケーシング３０より上方のシャフト側撹拌翼２１によって攪拌されるため、杭造成箇所Ａ内の掘削土砂はほぐされた状態を維持することができる。したがって、掘削土砂が圧密されることでドリルシャフト２０の周面を締めつけ、いわゆる掘削土砂にドリルシャフト２０が食われた状態となって削孔不能となることを防止することができる。
【００６７】
また、例えば、アースドリル１０による削孔において、ベントナイトをセメントミルク配管５０を介して噴出口４１から噴出させながら削孔する場合においては、噴出したベントナイト液と掘削土砂を、回転固定されたケーシング３０のケーシング側撹拌翼３３と、回転するドリルシャフト２０のシャフト側撹拌翼２１とによって攪拌してかき混ぜ、均一な状態を確保することができる。
【００６８】
また、ケーシング３０に複数の矩形開口３１を配置したことにより、均一な状態にかき混ぜたベントナイト液と掘削土砂が矩形開口３１を介して孔壁ａを押し付けるため、孔壁安定性を確保することができる。
【００６９】
この状態で、杭の造成長に達するまでの削孔が完了すると、セメントミルクを、セメントミルク配管５０を介して噴出口４１から噴出させ、アースドリル１０を回転しながら引き上げて（図５（ｃ）参照）、掘削土砂とセメントミルクとをかき混ぜ、均一な状態の杭を造成する。
【００７０】
詳しくは、上述したように、ケーシング３０の係止リブ３２が孔壁ａに食い込んで、孔壁ａによって回転固定されたケーシング３０とドリルシャフト２０と相対回転する。したがって、ケーシング３０内部では、回転固定されたケーシング３０のケーシング側撹拌翼３３と、回転するドリルシャフト２０のシャフト側撹拌翼２１とによって掘削土砂とセメントミルクとを攪拌し、十分にかき混ぜて、均一な混合状態の杭を造成することができる。
【００７１】
さらに、ケーシング３０より上方のシャフト側撹拌翼２１によって掘削土砂を攪拌しながらアースドリル１０を引き上げるため、杭造成箇所Ａ内の掘削土砂をほぐされた状態で維持することができ、引き上げながら噴出口４１から噴射するセメントミルクとほぐされた状態の掘削土砂とを撹拌して混合することができる。
【００７２】
このようにして、アースドリル１０を装備したリーダレス杭打ち機１を用いることにより、アースドリル１０で高精度で杭造成箇所Ａを削孔することができる。また、高精度で削孔した孔内を掘削土砂とセメントミルクとを確実に混合し、ムラのない、均質な杭を造成することができる。
【００７３】
なお、上記実施例では、掘削土砂とセメントミルクとを混合して杭を造成したが、高精度で削孔した孔内にセメントミルクを注入して既成杭を建て込んで杭を造成してもよい。この場合においても、アースドリル１０を装備したリーダレス杭打ち機１は高精度で削孔できるため、例えば削孔精度が悪く建て込む既成杭が高留まりすることなく、確実に建て込むことができる。
【００７４】
なお、上記説明においては、係止リブ３２の突出高さｈをドリルヘッド４０の幅Ｗの半分である旋回半径Ｗ／２と、ケーシング３０の半径ｒ（つまりＲ／２）との径差Ｄの０．８倍程度に形成したが、係止リブ３２の突出高さｈを削孔する地質に応じた高さに設定するとしてもよい。
【００７５】
詳しくは、例えば、孔壁ａの崩壊性が低い粘土質を削孔する場合は、係止リブ３２がドリルヘッド４０の回転軌跡の外側に突出するように上記径差Ｄの１．５〜２倍の範囲に設定し、孔壁ａの崩壊性が高い砂質層を削孔する場合、係止リブ３２が掘削ビット４２の回転軌跡の外側に突出しないように上記径差Ｄのうち０．５〜１倍の範囲に設定してもよい。
【００７６】
さらには、上記実施例では、係止リブ３２を、ケーシング３０の外周の４方向にケーシング３０の長さの９割程度の長さに形成したが、例えば、図７に示すように、ケーシング３０の長さの１／４程度の長さの係止リブ３２ａを対向方向の２箇所に配置し、高さ方向に隣り合う係止リブ３２ａの配設方向を直交する方向にしてもよい。
【００７７】
さらにまた、図８に示すように、ケーシング３０の長さの１／４程度の長さに形成し、４方向に配設した係止リブ３２ｂのうち対向方向の２つの高さを直交方向の他の２つに比べて高く形成してよく、さらに、高さ方向に隣り合う係止リブ３２ｂにおいて他に比べて高い係止リブ３２ｂの配設方向を直交する方向となるように配設してもよい。
【００７８】
このように、係止リブ３２の長さや、突出高さｈを調整することで、係止リブ３２が、削孔負荷を増大させることなく、適度に孔壁ａに食い込んでドリルシャフト２０に対する共周りを確実に防止することができる。
【００７９】
したがって、回転固定されたケーシング３０のケーシング側撹拌翼３３と、回転するドリルシャフト２０のシャフト側撹拌翼２１とによって掘削土砂とセメントミルクとを攪拌し、十分にかき混ぜて、均一な混合状態の杭を造成することができる。
【００８０】
また、アースドリル１０を装着したリーダレス杭打ち機１’の側面図である図９に示すように、キャタピラ３’により自走可能なクローラクレーン１ｂの伸縮ブーム２’の先端に、回転駆動装置４を介してアースドリル１０を吊下方式で接続した杭打ち機であってもよい。
【００８１】
以上、本発明の構成と、前述の実施態様との対応において、撹拌翼はシャフト側撹拌翼２１及びケーシング側撹拌翼３３に対応し、
以下同様に、
共回り阻止手段及び阻止鍔部は、係止リブ３２に対応し、
ケーシングの外径は、直径Ｒに対応し、
ドリルヘッドの径は、旋回半径Ｗ／２に対応し、
阻止鍔部の高さは、突出高さｈに対応し、
差は、径差Ｄに対応し、
流体材は、セメントミルクやベントナイト液に対応し、
流体用配管は、セメントミルク配管５０に対応し、
クレーン車は、ホイールクレーン１ａやクローラクレーン１ｂに対応し、
杭打ち機は、リーダレス杭打ち機１に対応するも上記実施形態に限定するものではない。
【００８２】
例えば、上記実施形態においてアースドリル１０は、ケーシング３０の内側もケーシング３０より上方も、外周にシャフト側撹拌翼２１を備えたドリルシャフト２０を用いたが、ケーシング３０の内側にシャフト側撹拌翼２１を備え、ケーシング３０より上方のドリルシャフト２０の外周にはスパイラル羽根を備えたスパイラルドリルを用いてもよい。
【符号の説明】
【００８３】
１，１’…リーダレス杭打ち機
１ａ…ホイールクレーン
１ｂ…クローラクレーン
２…伸縮ブーム
４…回転駆動装置
１０…アースドリル
２０…ドリルシャフト
２１…シャフト側撹拌翼
３０…ケーシング
３２，３２ａ，３２ｂ…係止リブ
３３…ケーシング側撹拌翼
４０…ドリルヘッド
５０…セメントミルク配管
Ｄ…径差
ｈ…突出高さ
Ｒ…直径
Ｗ／２…旋回半径
【技術分野】
【０００１】
この発明は、地盤を削孔して杭を造成するためのアースドリル及び該アースドリルを用いた杭打ち機に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、現場で基礎杭を造成又は打ち込むためのアースドリルや杭打ち機について多く提案されている。
例えば、下記特許文献１のホイールクレーン杭打ち機もその１つである。
【０００３】
上記ホイールクレーン杭打ち機は、クレーン車の伸縮ブームの先端に、回転駆動装置を介してスパイラルスクリュウを接続し、スパイラルスクリュウで削孔する杭打ち機である。
【０００４】
このように、上記ホイールクレーン杭打ち機は、これにまでの杭打ち機に備えていたリーダを無くしたことによって占有面積が小さくなり、杭造成箇所に近づいて施工することができる。
【０００５】
しかし、近年の近接施工化や、構造の複雑化等に伴う施工精度の向上が厳しく求められており、上記ホイールクレーン杭打ち機では、杭造成箇所に近づいて施工することができる。しかし、スパイラルスクリュウの削孔方向をガイドしていたリーダを備えていないため、例えば、削孔箇所に礫等が埋まっていた場合、スパイラルスクリュウが礫を避ける方向に逃げ、削孔方向が偏心するおそれが高かった。
また、削孔箇所の地盤が一様でなく、軟弱部がある場合も同様に、スパイラルスクリュウは軟弱部の方に逃げ、削孔方向が偏心するおそれが高かった。
【０００６】
このように削孔方向が偏心すると、孔内部を固化して造成する杭が偏心したり、孔内部に建て込む既製杭が高留まりしたりして、所望の杭を造成できないといった問題が生じる可能性が高かった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開昭６０−１１２９２４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
そこで本発明では、例えば、リーダを備えない杭打ち機を用い、削孔箇所に礫が埋まっていたり、強度が一様でない地盤を削孔する場合であっても、高精度で削孔することのできるアースドリル及び杭打ち機を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この本発明は、ドリルシャフトの下端にドリルヘッドを備えたアースドリルであって、前記ドリルヘッドの上方に、前記ドリルシャフトに対して回転自在に固定された中空のケーシングを備え、前記ドリルシャフトにおける前記ケーシングに対向する部分、及び前記ケーシングにおける前記ドリルシャフトに対向する部分のうち少なくとも一方に、他方に向かって伸びる撹拌翼を備えるとともに、前記ドリルシャフトに対する前記ケーシングの共回りを阻止する共回り阻止手段を備えたことを特徴とする。
【００１０】
ドリルシャフトの下端にドリルヘッドを備えたアースドリルは、回転中心のドリルシャフトの外周に径方向に突出する撹拌翼や、螺旋状のスパイラルスクリュウを備え、下端に略螺旋状、あるいは平面視一文字状、十字状、放射状のドリルヘッドを備えたドリルとすることができる。
【００１１】
この発明の構成により、例えば、削孔箇所に礫が埋まっていたり、強度が一様でない地盤を削孔する場合であっても、ドリルヘッドの上方に備えたケーシングが孔壁によって位置規制されるため、削孔方向を保持して高精度で削孔することができる。
【００１２】
また、前記ドリルシャフトにおける前記ケーシングに対向する部分、及び前記ケーシングにおける前記ドリルシャフトに対向する部分のうち少なくとも一方に、他方に向かって伸びる撹拌翼を備えるとともに、前記ドリルシャフトに対する前記ケーシングの共回りを阻止する共回り阻止手段を備えたことにより、回転して削孔するアースドリルに対してケーシングが相対回転し、中空のケーシング内にある掘削土砂を撹拌翼で撹拌することができる。
【００１３】
したがって、例えば、ドリルヘッドによって掘削された掘削土砂がケーシング内部で圧密され、ドリルシャフトを締め付ける等のアースドリルの回転に支障をきたすことを防止できる。
また、例えば、ベントナイト等の孔壁保護液を注入することで孔壁を保護する削孔の場合においては、掘削土砂と孔壁保護液とを効率よく撹拌して混合することができる。
【００１４】
この発明の態様として、前記共回り阻止手段を、前記ケーシングの外周面において、前記ドリルシャフトの軸方向に平行に配設し、径外側方向に突出する阻止鍔部で構成することができる。
【００１５】
前記ドリルシャフトの軸方向は、ドリルシャフトの長さ方向であり、アースドリルにより削孔する削孔方向に対して略同方向であることをいう。
前記ドリルシャフトの軸方向に平行に配設する阻止鍔部は、ケーシングの外周面におけるドリルシャフトの軸方向に対して平行な方向に連続して長い阻止鍔部とすること、あるいは平行な方向に短い阻止鍔部を、間隔を隔てて配設することができる。
【００１６】
これにより、ドリルシャフトに対して回転自在に接続されたケーシングの外周面に形成した阻止鍔部が孔壁に引っかかるため、ケーシングとドリルシャフトとが共回りすることを阻止できる。
【００１７】
例えば、ドリルシャフトとの共回りを阻止するために、ケーシングに別の回転機構や歯車機構を設けた場合、構造が複雑化して故障の原因や重量増となる。しかし、本発明のようにケーシングの外周面に阻止鍔部を形成するだけであるため故障や重量増とならずにケーシングとドリルシャフトとの共回りを阻止することができる。
【００１８】
また、この発明の態様として、前記ケーシングの外径を、前記ドリルヘッドの径より小さく形成するとともに、前記阻止鍔部の高さを、前記ケーシングの外径と、前記ドリルヘッドの径との差の０．５〜２倍の範囲に設定することができる。
【００１９】
前記ドリルヘッドの径は、回転して削孔するドリルヘッドの回転軌跡の径であり、例えば、一文字や十文字等の平面視円形でないドリルヘッドの場合はドリルヘッドの中心から外側までの長さとすることができる。
【００２０】
この発明の構成により、例えば、ケーシングが孔壁に食い込んで削孔の負荷となることを防止することができるように、ドリルヘッドの上方にケーシングを備えたことによる削孔負荷の増大を抑制することができる。
【００２１】
また、前記阻止鍔部の高さを、前記ケーシングの外径と、前記ドリルヘッドの径との差の０．５〜２倍の範囲に設定することで、削孔負荷にならず、適度に孔壁に阻止鍔部を食い込ませて係止させて、ケーシングとドリルシャフトとの共回りを確実に阻止することができる。
【００２２】
詳しくは、前記阻止鍔部の高さを、前記ケーシングの外径と、前記ドリルヘッドの径との差の０．５倍以下に設定すると、阻止鍔部が孔壁に係止できず、ケーシングとドリルシャフトとの共回りを阻止することができない。また、前記阻止鍔部の高さを、前記ケーシングの外径と、前記ドリルヘッドの径との差の２倍以上に設定すると、阻止鍔部は孔壁に食い込んで確実にケーシングとドリルシャフトとの共回りを確実に阻止することができるが、阻止鍔部は孔壁に食い込み過ぎて削孔負荷が増大する。
【００２３】
したがって、前記阻止鍔部の高さを、前記ケーシングの外径と、前記ドリルヘッドの径との差の０．５〜２倍の範囲に設定することで、削孔負荷にならず、ケーシングとドリルシャフトとの共回りを確実に阻止することができる。
【００２４】
なお、前記阻止鍔部の高さの範囲は、削孔する地質に応じた高さに設定するとしてもよく、例えば、孔壁の崩壊性が低い粘土質を削孔する場合は、阻止鍔部がドリルヘッドの回転軌跡の外側に突出するように上記範囲のうち１．５〜２倍の範囲に設定し、孔壁の崩壊性が高い砂質層の場合、阻止鍔部がドリルヘッドの回転軌跡の外側に突出しないように上記範囲のうち０．５〜１倍の範囲に設定することができる。
【００２５】
また、この発明の態様として、前記ドリルシャフト内部に、前記ドリルヘッド付近から噴出させる流体材を送出する流体用配管を備え、前記ケーシングより上方の前記ドリルシャフト外面に、径方向に突出する撹拌翼を備えることができる。
【００２６】
前記流体材は、セメントミルクのような固化用流体材や、ベントナイト液のような孔壁安定用の流体材とすることができる。
この発明の構成により、ドリルヘッド付近から流体材を噴出させ、ケーシングより上方のドリルシャフト外面に備えた撹拌翼で掘削土砂と流体材とを効率よく撹拌して混合することができる。
【００２７】
また、この発明は、自走式のクレーン車と、該クレーン車の伸縮ブームの先端に備えた回転駆動装置と、該回転駆動装置に上端が接続されたドリルシャフトの下端にドリルヘッドを備えたアースドリルとで構成する杭打ち機であって、前記ドリルヘッドの上方に、前記ドリルシャフトに対して回転自在に固定された中空のケーシングを備え、前記ドリルシャフトにおける前記ケーシングに対向する部分、及び前記ケーシングにおける前記ドリルシャフトに対向する部分のうち少なくとも一方に、他方に向かって伸びる撹拌翼を備えるとともに、前記ドリルシャフトに対する前記ケーシングの共回りを阻止する共回り阻止手段を備えたことを特徴とする。
【００２８】
前記自走式のクレーン車は、ホイールクレーン、トラッククレーンあるいはクローラクレーンとすることができる。
この発明の構成により、クレーン車で削孔箇所に近接し、高精度で削孔し、杭を造成することができる。
【００２９】
詳しくは、クレーン車の伸縮ブームの先端に、ドリルシャフトの上端を接続する回転駆動装置を備えているため、例えば、狭隘な場所での杭造成施工であっても、アースドリルの削孔方向を上端で案内するリーダを要しないクレーン車で削孔箇所に近接し、削孔することができる。
【００３０】
このとき、例えば、削孔箇所に礫が埋まっていたり、強度が一様でない地盤を削孔する場合であっても、ドリルヘッドの上方に備えたケーシングが孔壁によって位置規制されるため、削孔方向を保持して高精度で削孔することができる。
したがって、例えば、狭隘な場所での杭造成施工であっても、クレーン車で削孔箇所に近接し、高精度で削孔し、杭を造成することができる。
【００３１】
また、前記ドリルシャフトにおける前記ケーシングに対向する部分、及び前記ケーシングにおける前記ドリルシャフトに対向する部分のうち少なくとも一方に、他方に向かって伸びる撹拌翼を備えるとともに、前記ドリルシャフトに対する前記ケーシングの共回りを阻止する共回り阻止手段を備えたことにより、回転して削孔するアースドリルに対してケーシングが相対回転し、中空のケーシング内にある掘削土砂を撹拌翼で撹拌することができる。
【００３２】
したがって、例えば、ドリルヘッドによって掘削された掘削土砂がケーシング内部で圧密され、ドリルシャフトを締め付ける等のアースドリルの回転に支障をきたすことを防止できる。
【００３３】
この発明の態様として、前記ドリルシャフト内部に、前記ドリルヘッド付近から噴出させる固化流体材を送出する固化流体用配管を備え、前記ケーシングより上方の前記ドリルシャフト外面に、径方向に突出する撹拌翼を備えるとともに、前記ケーシングの外径を、前記ドリルヘッドの径より小さく形成し、前記共回り阻止手段を、前記ケーシングの外周面において、前記ドリルシャフトの軸方向に平行に配設し、径外側方向に突出する阻止鍔部で構成するとともに、該阻止鍔部の高さを、前記ケーシングの外径と、前記ドリルヘッドの径との差の０．５〜２倍の範囲に設定することができる。
【００３４】
この発明の構成により、材質や強度にムラのない高品質の杭を造成することができる。
詳しくは、前記ケーシングの外周面において、前記ドリルシャフトの軸方向に平行に配設し、径外側方向に突出する阻止鍔部を備えたことにより、ドリルシャフトに対して回転自在に接続されたケーシングの外周面に形成した阻止鍔部が孔壁に引っかかるため、ケーシングとドリルシャフトとの共回りを確実に阻止することができる。
【００３５】
また、前記ケーシングの外径を、前記ドリルヘッドの径より小さく形成するとともに、前記阻止鍔部の高さを、前記ケーシングの外径と、前記ドリルヘッドの径との差の０．５〜２倍の範囲に設定したことで、ドリルヘッドの上方にケーシングを備えたことによる削孔負荷の増大を抑制することができる。
【００３６】
また、前記阻止鍔部の高さを、前記ケーシングの外径と、前記ドリルヘッドの径との差の０．５〜２倍の範囲に設定することで、削孔負荷にならず、適度に孔壁に阻止鍔部を食い込ませて係止させて、ケーシングとドリルシャフトとの共回りを確実に阻止することができる。
【００３７】
また、前記ドリルシャフト内部に、前記ドリルヘッド付近から噴出させる固化流体材流体材を送出する固化流体材流体用配管を備え、前記ケーシングより上方の前記ドリルシャフト外面に、径方向に突出する撹拌翼を備えたことにより、ドリルヘッド付近から固化流体材を噴出させ、ケーシングより上方のドリルシャフト外面に備えた撹拌翼で掘削土砂と固化流体材とを確実に撹拌し、材質や強度にムラのない高品質の杭を造成することができる。
【発明の効果】
【００３８】
本発明により、例えば、リーダを備えない杭打ち機を用い、削孔箇所に礫が埋まっていたり、強度が一様でない地盤を削孔する場合であっても、高精度で削孔することのできるアースドリル及び杭打ち機を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】アースドリルを装着したリーダレス杭打ち機の側面図。
【図２】アースドリルのケーシング部の付近の拡大正面図及び拡大断面図による説明図。
【図３】アースドリルのケーシング部の付近の拡大斜視図による説明図。
【図４】ケーシングの拡大横断面図。
【図５】杭の造成方法についての説明図。
【図６】アースドリルのケーシングによる削孔精度向上についての説明図。
【図７】別の実施形態のケーシング部についての説明図。
【図８】別の実施形態のケーシング部についての説明図。
【図９】アースドリルを装着した別の実施形態のリーダレス杭打ち機の側面図。
【発明を実施するための形態】
【００４０】
この発明の一実施形態を以下図面と共に説明する。
図１はアースドリル１０を装着したリーダレス杭打ち機１の側面図を示し、図２はアースドリル１０のケーシング部３０の付近の説明図を示している。詳しくは、図２（ａ）はアースドリル１０のケーシング部３０の付近の拡大正面図を示し、図２（ｂ）はアースドリル１０のケーシング部３０の付近の拡大縦断面図を示している。
【００４１】
また、図３はアースドリル１０のケーシング部３０の付近の拡大斜視図による説明図を示し、図４はケーシング３０の高さ方向中央付近の拡大横断面図を示している。詳しくは、図３（ａ）はケーシング３０の前側半分を透過可能に点線で表した拡大斜視図を示し、図３（ｂ）はケーシング３０内部を点線で表した拡大斜視図を示している。
図５は杭の造成方法についての説明図を示し、図６はアースドリル１０のケーシング３０による削孔精度向上についての説明図を示している。
【００４２】
リーダレス杭打ち機１は、図１に示すように、車輪３により自走可能なホイールクレーン１ａの伸縮ブーム２の先端に、回転駆動装置４を介してアースドリル１０を吊下方式で接続した杭打ち機である。
【００４３】
なお、回転駆動装置４は、運転席５からの操作に回転方向や回転速度を操作できる構成である。また、回転駆動装置４は、後述するアースドリル１０の中心に配設したセメントミルク配管５０（図２）に回転自在に接続できるスイベル機能を備えている。
【００４４】
伸縮ブーム２の先端から、回転駆動装置４を介して、自重により鉛直方向に吊下げられるアースドリル１０は、ドリルシャフト２０の下端に備えたドリルヘッド４０と、該ドリルヘッド４０の上部に位置し、ドリルシャフト２０に対して自在に装着されたケーシング３０とで構成している。
【００４５】
ドリルシャフト２０は、ドリルヘッド４０の幅Ｗの１／４程度の直径を有する円柱形であり、内部にドリルヘッド４０の先端から噴出させるセメントミルクを搬送するためのセメントミルク配管５０を配置している。
そして、外周には、高さ方向に所定間隔を隔てて複数配置するシャフト側撹拌翼２１を備えている。
【００４６】
シャフト側撹拌翼２１は、ケーシング３０の内周面に対して隙間を確保できる長さで径外側方向に突出する直方体形状であり、２本のシャフト側撹拌翼２１がドリルシャフト２０を挟んで対向する位置で直線上に並ぶように配置している。そして、２本のシャフト側撹拌翼２１が並ぶ直線方向が、高さ方向に隔てた上下の２本のシャフト側撹拌翼２１が並ぶ直線方向と直交するように配置している。
【００４７】
ケーシング３０は、ドリルヘッド４０の幅Ｗよりわずかに小さな直径Ｒを有し、厚みｔの中空の円柱形で形成している（図４参照）。ケーシング３０の下端部は、ドリルヘッド４０の上端部分より下側に位置する構成である。
【００４８】
ケーシング３０は、ケーシング３０の外側と内側とを連通する正面視略四角形の矩形開口３１と、周方向に隣り合う矩形開口３１の間の外周面には、高さ方向に長い係止リブ３２を備えている。
【００４９】
また、ケーシング３０の内面側には、高さ方向に隔てて配置したシャフト側撹拌翼２１の高さ方向の間に位置し、径内側に向かって突出するケーシング側撹拌翼３３を備えている。さらに、ケーシング３０の内周面の上下端部付近には、ドリルシャフト２０に対して回転自在で、高さ方向位置を拘束した状態で接続する自在固定具３４を備えている。
【００５０】
正面視略四角形の矩形開口３１は、周方向に等間隔で４カ所配置し、高さ方向に等間隔で３列分配置し、全部で１２カ所に配置している。
係止リブ３２は、ケーシング３０の高さの９割程度の長さに形成し、外周面における周方向に隣り合う矩形開口３１の間にそれぞれ配置している。なお、係止リブ３２の上下端は、面取されてテーパー形状となっているが、上下端以外の部分は、ケーシング３０の厚みｔ（図４参照）と同程度に径外側に突出する突出高さｈの略半円断面形状で形成している。
【００５１】
さらに具体的には、係止リブ３２の突出高さｈは、ドリルヘッド４０の幅Ｗの半分である旋回半径Ｗ／２と、ケーシング３０の半径ｒ（つまりＲ／２）との径差Ｄの０．８倍程度に形成している。
【００５２】
また、ケーシング３０の内面側において径内側に向かって突出し、高さ方向に隔てて配置したシャフト側撹拌翼２１の高さ方向の間に位置するケーシング側撹拌翼３３は、ドリルシャフト２０の外周面と適宜の間隔を有する径内側向きの直方体形状で形成している。
【００５３】
ドリルヘッド４０は、ドリルシャフト２０の下端に接続された略螺旋形状であり、下部中央には、セメントミルク配管５０と連通してセメントミルクを噴出する噴出口４１を有するとともに、下端から下方に向かって突出する態様で、幅方向に適宜の間隔を隔てて配置した掘削ビット４２を配置している。
【００５４】
噴出口４１を挟んで両側に配置した掘削ビット４２は、削孔断面における径外側を切削する外側ビット４２ａと、該外側ビット４２ａから適宜の間隔を隔てて中心側に配置した内側ビット４２ｂとで構成している。
【００５５】
なお、内側ビット４２ｂは、外側ビット４２ａより下方に突出するとともに、下方が径内側を向くように、径方向に対して交差する方向で装備されている。このように構成しているため、ドリルシャフト２０の回転により掘削ビット４２で略全面を切削することができる。
【００５６】
上述のように構成したアースドリル１０であるが、ドリルヘッド４０とドリルシャフト２０とは図示省略する脱着手段で脱着可能に構成されている。また、下端にドリルヘッド４０を接続し、その上方にケーシング３０を装着したドリルシャフト２０の上方に、シャフト側撹拌翼２１を外周に備え、中心にセメントミルク配管５０を有するドリルシャフトを図示省略する脱着手段で接続してアースドリル１０を延長できる構成である。
【００５７】
続いて、このように構成したアースドリル１０を装備したリーダレス杭打ち機１での杭造成方法について説明する。
上述したように、回転駆動装置４を介して伸縮ブーム２の先端にアースドリル１０を接続したリーダレス杭打ち機１を自走させて杭造成箇所Ａに近づき、アースドリル１０が杭造成箇所Ａの直上となるように伸縮ブーム２の伸縮及び起伏を調整する。
【００５８】
この状態で、アースドリル１０を回転駆動装置４で回転させ、伸縮ブーム２を倒すとともに縮めていき、杭造成箇所Ａを削孔する（図５（ａ）参照）。そして、アースドリル１０が杭の造成長に達するまで削孔を続けるが、アースドリル１０の長さが杭の造成長に対して短い場合は、アースドリル１０を継いで造成長に達するまで削孔する（図５（ｂ）参照）。
【００５９】
このとき、図６に示すように、例えば、削孔箇所に大きな礫Ｂｒが出現した場合、ドリルヘッド４０は硬い礫Ｂｒを避ける方向に削孔方向が逃げる惧れがある。
詳しくは、図６（ｂ）に示すように、外周面にシャフト側撹拌翼２１を備え、先端にドリルヘッド４０を備えた従来のドリルシャフトの場合、シャフト側撹拌翼２１が形成されていないドリルシャフト面と孔壁ａとの間に大きな隙間ができ、孔壁に対してアースドリルの位置が動きやすくなる。
したがって、削孔方向の一部に礫Ｂｒが出現すると、ドリルシャフト２０は礫Ｂｒを避ける方向Ｅに逃げることとなり、削孔精度が低下する。
【００６０】
これに対し、図６（ａ）に示すように、ドリルヘッド４０の上方に、幅Ｗよりわずかに小さな径のケーシング３０を備えたことにより、孔壁ａとケーシング３０外周面との隙間が少なく、削孔箇所に大きな礫Ｂｒが出現した場合であっても、ドリルヘッド４０が硬い礫Ｂｒを避ける方向Ｅに逃げようとしてもケーシング３０の外周面が孔壁ａに当接する。
【００６１】
したがって、削孔箇所に大きな礫Ｂｒが出現した場合であっても、ケーシング３０が孔壁ａに当接することによって位置規制されたドリルヘッド４０が硬い礫Ｂｒを避ける方向Ｅに逃げることなく、礫Ｂｒごと削孔し、削孔精度を確保することができる。
【００６２】
なお、上記説明においては、削孔方向に大きな礫Ｂｒが出現してドリルヘッド４０がドリルヘッド４０を避ける方向に逃げることを防止することについて説明したが、逆に、削孔方向に一部に極端に強度の弱い軟弱部が出現した場合も同様に削孔精度を確保することができる。
【００６３】
詳しくは、従来のドリルシャフトの場合、削孔方向の一部に軟弱部が出現すると、ドリルシャフト２０の削孔方向は軟弱部に引き寄せられるが、アースドリル１０の場合、軟弱部に引き寄せられそうになってもケーシング３０の外周面が孔壁ａに当接して、削孔精度を確保することができる。
【００６４】
また、このアースドリル１０による杭造成箇所Ａの削孔における掘削土砂は、ケーシング３０内部で相対回転するケーシング側撹拌翼３３とシャフト側撹拌翼２１によって攪拌され、十分にほぐされる。
【００６５】
詳しくは、ケーシング３０の係止リブ３２が孔壁ａに食い込むため、孔壁ａによって回転固定され、ケーシング３０とドリルシャフト２０と相対回転する。したがって、ケーシング３０内部では、回転固定されたケーシング３０のケーシング側撹拌翼３３が固定撹拌翼として機能し、回転するドリルシャフト２０のシャフト側撹拌翼２１とによって掘削土砂が攪拌され、十分にほぐされる。
【００６６】
さらに、ケーシング３０より上方のシャフト側撹拌翼２１によって攪拌されるため、杭造成箇所Ａ内の掘削土砂はほぐされた状態を維持することができる。したがって、掘削土砂が圧密されることでドリルシャフト２０の周面を締めつけ、いわゆる掘削土砂にドリルシャフト２０が食われた状態となって削孔不能となることを防止することができる。
【００６７】
また、例えば、アースドリル１０による削孔において、ベントナイトをセメントミルク配管５０を介して噴出口４１から噴出させながら削孔する場合においては、噴出したベントナイト液と掘削土砂を、回転固定されたケーシング３０のケーシング側撹拌翼３３と、回転するドリルシャフト２０のシャフト側撹拌翼２１とによって攪拌してかき混ぜ、均一な状態を確保することができる。
【００６８】
また、ケーシング３０に複数の矩形開口３１を配置したことにより、均一な状態にかき混ぜたベントナイト液と掘削土砂が矩形開口３１を介して孔壁ａを押し付けるため、孔壁安定性を確保することができる。
【００６９】
この状態で、杭の造成長に達するまでの削孔が完了すると、セメントミルクを、セメントミルク配管５０を介して噴出口４１から噴出させ、アースドリル１０を回転しながら引き上げて（図５（ｃ）参照）、掘削土砂とセメントミルクとをかき混ぜ、均一な状態の杭を造成する。
【００７０】
詳しくは、上述したように、ケーシング３０の係止リブ３２が孔壁ａに食い込んで、孔壁ａによって回転固定されたケーシング３０とドリルシャフト２０と相対回転する。したがって、ケーシング３０内部では、回転固定されたケーシング３０のケーシング側撹拌翼３３と、回転するドリルシャフト２０のシャフト側撹拌翼２１とによって掘削土砂とセメントミルクとを攪拌し、十分にかき混ぜて、均一な混合状態の杭を造成することができる。
【００７１】
さらに、ケーシング３０より上方のシャフト側撹拌翼２１によって掘削土砂を攪拌しながらアースドリル１０を引き上げるため、杭造成箇所Ａ内の掘削土砂をほぐされた状態で維持することができ、引き上げながら噴出口４１から噴射するセメントミルクとほぐされた状態の掘削土砂とを撹拌して混合することができる。
【００７２】
このようにして、アースドリル１０を装備したリーダレス杭打ち機１を用いることにより、アースドリル１０で高精度で杭造成箇所Ａを削孔することができる。また、高精度で削孔した孔内を掘削土砂とセメントミルクとを確実に混合し、ムラのない、均質な杭を造成することができる。
【００７３】
なお、上記実施例では、掘削土砂とセメントミルクとを混合して杭を造成したが、高精度で削孔した孔内にセメントミルクを注入して既成杭を建て込んで杭を造成してもよい。この場合においても、アースドリル１０を装備したリーダレス杭打ち機１は高精度で削孔できるため、例えば削孔精度が悪く建て込む既成杭が高留まりすることなく、確実に建て込むことができる。
【００７４】
なお、上記説明においては、係止リブ３２の突出高さｈをドリルヘッド４０の幅Ｗの半分である旋回半径Ｗ／２と、ケーシング３０の半径ｒ（つまりＲ／２）との径差Ｄの０．８倍程度に形成したが、係止リブ３２の突出高さｈを削孔する地質に応じた高さに設定するとしてもよい。
【００７５】
詳しくは、例えば、孔壁ａの崩壊性が低い粘土質を削孔する場合は、係止リブ３２がドリルヘッド４０の回転軌跡の外側に突出するように上記径差Ｄの１．５〜２倍の範囲に設定し、孔壁ａの崩壊性が高い砂質層を削孔する場合、係止リブ３２が掘削ビット４２の回転軌跡の外側に突出しないように上記径差Ｄのうち０．５〜１倍の範囲に設定してもよい。
【００７６】
さらには、上記実施例では、係止リブ３２を、ケーシング３０の外周の４方向にケーシング３０の長さの９割程度の長さに形成したが、例えば、図７に示すように、ケーシング３０の長さの１／４程度の長さの係止リブ３２ａを対向方向の２箇所に配置し、高さ方向に隣り合う係止リブ３２ａの配設方向を直交する方向にしてもよい。
【００７７】
さらにまた、図８に示すように、ケーシング３０の長さの１／４程度の長さに形成し、４方向に配設した係止リブ３２ｂのうち対向方向の２つの高さを直交方向の他の２つに比べて高く形成してよく、さらに、高さ方向に隣り合う係止リブ３２ｂにおいて他に比べて高い係止リブ３２ｂの配設方向を直交する方向となるように配設してもよい。
【００７８】
このように、係止リブ３２の長さや、突出高さｈを調整することで、係止リブ３２が、削孔負荷を増大させることなく、適度に孔壁ａに食い込んでドリルシャフト２０に対する共周りを確実に防止することができる。
【００７９】
したがって、回転固定されたケーシング３０のケーシング側撹拌翼３３と、回転するドリルシャフト２０のシャフト側撹拌翼２１とによって掘削土砂とセメントミルクとを攪拌し、十分にかき混ぜて、均一な混合状態の杭を造成することができる。
【００８０】
また、アースドリル１０を装着したリーダレス杭打ち機１’の側面図である図９に示すように、キャタピラ３’により自走可能なクローラクレーン１ｂの伸縮ブーム２’の先端に、回転駆動装置４を介してアースドリル１０を吊下方式で接続した杭打ち機であってもよい。
【００８１】
以上、本発明の構成と、前述の実施態様との対応において、撹拌翼はシャフト側撹拌翼２１及びケーシング側撹拌翼３３に対応し、
以下同様に、
共回り阻止手段及び阻止鍔部は、係止リブ３２に対応し、
ケーシングの外径は、直径Ｒに対応し、
ドリルヘッドの径は、旋回半径Ｗ／２に対応し、
阻止鍔部の高さは、突出高さｈに対応し、
差は、径差Ｄに対応し、
流体材は、セメントミルクやベントナイト液に対応し、
流体用配管は、セメントミルク配管５０に対応し、
クレーン車は、ホイールクレーン１ａやクローラクレーン１ｂに対応し、
杭打ち機は、リーダレス杭打ち機１に対応するも上記実施形態に限定するものではない。
【００８２】
例えば、上記実施形態においてアースドリル１０は、ケーシング３０の内側もケーシング３０より上方も、外周にシャフト側撹拌翼２１を備えたドリルシャフト２０を用いたが、ケーシング３０の内側にシャフト側撹拌翼２１を備え、ケーシング３０より上方のドリルシャフト２０の外周にはスパイラル羽根を備えたスパイラルドリルを用いてもよい。
【符号の説明】
【００８３】
１，１’…リーダレス杭打ち機
１ａ…ホイールクレーン
１ｂ…クローラクレーン
２…伸縮ブーム
４…回転駆動装置
１０…アースドリル
２０…ドリルシャフト
２１…シャフト側撹拌翼
３０…ケーシング
３２，３２ａ，３２ｂ…係止リブ
３３…ケーシング側撹拌翼
４０…ドリルヘッド
５０…セメントミルク配管
Ｄ…径差
ｈ…突出高さ
Ｒ…直径
Ｗ／２…旋回半径
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ドリルシャフトの下端にドリルヘッドを備えたアースドリルであって、
前記ドリルヘッドの上方に、前記ドリルシャフトに対して回転自在に固定された中空のケーシングを備え、
前記ドリルシャフトにおける前記ケーシングに対向する部分、及び前記ケーシングにおける前記ドリルシャフトに対向する部分のうち少なくとも一方に、他方に向かって伸びる撹拌翼を備えるとともに、
前記ドリルシャフトに対する前記ケーシングの共回りを阻止する共回り阻止手段を備えた
アースドリル。
【請求項２】
前記共回り阻止手段を、
前記ケーシングの外周面において、前記ドリルシャフトの軸方向に平行に配設し、径外側方向に突出する阻止鍔部で構成した
請求項１に記載のアースドリル。
【請求項３】
前記ケーシングの外径を、前記ドリルヘッドの径より小さく形成するとともに、
前記阻止鍔部の高さを、
前記ケーシングの外径と、前記ドリルヘッドの径との差の０．５〜２倍の範囲に設定した
請求項１又は２に記載のアースドリル。
【請求項４】
前記ドリルシャフト内部に、前記ドリルヘッド付近から噴出させる流体材を送出する流体用配管を備え、
前記ケーシングより上方の前記ドリルシャフト外面に、径方向に突出する撹拌翼を備えた
請求項１から３のうちいずれかに記載のアースドリル。
【請求項５】
自走式のクレーン車と、該クレーン車の伸縮ブームの先端に備えた回転駆動装置と、該回転駆動装置に上端が接続されたドリルシャフトの下端にドリルヘッドを備えたアースドリルとで構成する杭打ち機であって、
前記ドリルヘッドの上方に、前記ドリルシャフトに対して回転自在に固定された中空のケーシングを備え、
前記ドリルシャフトにおける前記ケーシングに対向する部分、及び前記ケーシングにおける前記ドリルシャフトに対向する部分のうち少なくとも一方に、他方に向かって伸びる撹拌翼を備えるとともに、
前記ドリルシャフトに対する前記ケーシングの共回りを阻止する共回り阻止手段を備えた
杭打ち機。
【請求項６】
前記ドリルシャフト内部に、前記ドリルヘッド付近から噴出させる流体材を送出する流体用配管を備え、
前記ケーシングより上方の前記ドリルシャフト外面に、径方向に突出する撹拌翼を備えるとともに、
前記ケーシングの外径を、前記ドリルヘッドの径より小さく形成し、
前記共回り阻止手段を、
前記ケーシングの外周面において、前記ドリルシャフトの軸方向に平行に配設し、径外側方向に突出する阻止鍔部で構成するとともに、
該阻止鍔部の高さを、前記ケーシングの外径と、前記ドリルヘッドの径との差の０．５〜２倍の範囲に設定した
請求項５に記載の杭打ち機。
【請求項１】
ドリルシャフトの下端にドリルヘッドを備えたアースドリルであって、
前記ドリルヘッドの上方に、前記ドリルシャフトに対して回転自在に固定された中空のケーシングを備え、
前記ドリルシャフトにおける前記ケーシングに対向する部分、及び前記ケーシングにおける前記ドリルシャフトに対向する部分のうち少なくとも一方に、他方に向かって伸びる撹拌翼を備えるとともに、
前記ドリルシャフトに対する前記ケーシングの共回りを阻止する共回り阻止手段を備えた
アースドリル。
【請求項２】
前記共回り阻止手段を、
前記ケーシングの外周面において、前記ドリルシャフトの軸方向に平行に配設し、径外側方向に突出する阻止鍔部で構成した
請求項１に記載のアースドリル。
【請求項３】
前記ケーシングの外径を、前記ドリルヘッドの径より小さく形成するとともに、
前記阻止鍔部の高さを、
前記ケーシングの外径と、前記ドリルヘッドの径との差の０．５〜２倍の範囲に設定した
請求項１又は２に記載のアースドリル。
【請求項４】
前記ドリルシャフト内部に、前記ドリルヘッド付近から噴出させる流体材を送出する流体用配管を備え、
前記ケーシングより上方の前記ドリルシャフト外面に、径方向に突出する撹拌翼を備えた
請求項１から３のうちいずれかに記載のアースドリル。
【請求項５】
自走式のクレーン車と、該クレーン車の伸縮ブームの先端に備えた回転駆動装置と、該回転駆動装置に上端が接続されたドリルシャフトの下端にドリルヘッドを備えたアースドリルとで構成する杭打ち機であって、
前記ドリルヘッドの上方に、前記ドリルシャフトに対して回転自在に固定された中空のケーシングを備え、
前記ドリルシャフトにおける前記ケーシングに対向する部分、及び前記ケーシングにおける前記ドリルシャフトに対向する部分のうち少なくとも一方に、他方に向かって伸びる撹拌翼を備えるとともに、
前記ドリルシャフトに対する前記ケーシングの共回りを阻止する共回り阻止手段を備えた
杭打ち機。
【請求項６】
前記ドリルシャフト内部に、前記ドリルヘッド付近から噴出させる流体材を送出する流体用配管を備え、
前記ケーシングより上方の前記ドリルシャフト外面に、径方向に突出する撹拌翼を備えるとともに、
前記ケーシングの外径を、前記ドリルヘッドの径より小さく形成し、
前記共回り阻止手段を、
前記ケーシングの外周面において、前記ドリルシャフトの軸方向に平行に配設し、径外側方向に突出する阻止鍔部で構成するとともに、
該阻止鍔部の高さを、前記ケーシングの外径と、前記ドリルヘッドの径との差の０．５〜２倍の範囲に設定した
請求項５に記載の杭打ち機。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１０−２７０５１５（Ｐ２０１０−２７０５１５Ａ）
【公開日】平成２２年１２月２日（２０１０．１２．２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１２３８０４（Ｐ２００９−１２３８０４）
【出願日】平成２１年５月２２日（２００９．５．２２）
【出願人】（３０９０１２３０６）
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年１２月２日（２０１０．１２．２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年５月２２日（２００９．５．２２）
【出願人】（３０９０１２３０６）
【Ｆターム（参考）】
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