中空パイルの埋設装置に用いるクラッチ体

【課題】中空パイル中に挿入される回転ロッドの先端に取り付けられ、回転ロッドと中空パイルの掘削部との連結を行うだけではなく、それに取り付けた他の部材を中空パイルの軸方向に進退自在に位置固定できるようにすることである。
【解決手段】回転ロッド３０の下端に取り付けたクラッチ体３１に、中空パイル１の掘削部２０と上下の異なる位置で係脱する嵌挿溝を設け、また、その下端に他の部材（例えばセメントミルク注入用吐出部）を取り付ける取付部を設ける。それによって、クラッチ体３１を上限夫々の位置で上記掘削部２０と係脱する際に、クラッチ体と一体に取り付けた他の部材を中空パイルの軸方向上下に移動させることができ、クラッチ体３１を、他の部材を中空パイル１の軸方向に進退自在に位置固定するアタッチメントとして用いることができる。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、既製の中空パイルの埋設装置に用いるクラッチ体に関する。
【背景技術】
【０００２】
コンクリート製等の中空パイルは基礎杭として多用されているが、中空パイルを地盤に埋設するに際して、例えば中空パイル中に回転ロッドを挿入し、その回転ロッドと中空パイルの下端に配置した掘削部とを連結するクラッチ体が知られている（特許文献１参照）。
図８はこのクラッチ体を備えた中空パイルの下端断面図である。
このクラッチ体１２５は、中空パイル１００の埋設を行うため、中空パイル１００の下端に配置した掘削装置Ａを、互いにクラッチ係合した周面に螺旋翼１１４を備えた推進部１１０と、該推進部１１０の螺旋翼１１４による推進に先行して中空パイル下側地盤を掘削する掘削部１２０で構成し、掘削時には掘削ヘッド１２１から注入液を吐出しつつ前記推進部１１０と掘削部１２０とを共に回転させて掘削・推進を行い、掘削終了時には前記クラッチを外して推進部１０を中空パイル１の基礎地盤中に残して掘削部１２０を引き上げるものである。
【０００３】
このクラッチ体は、単に回転ロッド１３０の回転力を中空パイル１００の下端に取り付けた掘削部１２０に連結させて、回転ロッド１３０の回転力で掘削を行うようにするものであるが、掘削に際しては、例えば掘削部１２０を中空パイル１００の下端部からセメントミルクの投入などの目的でノズルを中空パイルの下端から中空パイル内に出し入したり、或いは他の部材を上下方向に進退できる機構が求められている。
しかしながら、従来のクラッチ機構は、単に回転ロッドと掘削部及び掘削部とを連結するだけの機能を有するのみであった。
【特許文献１】特開２００５−３５０９１４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、上記従来の課題を解決するために成されたものであって、その目的は、中空パイル中に挿入される回転ロッドの先端に取り付けられ、回転ロッドと中空パイルの掘削部との連結を行うだけではなく、それに取り付けた他の部材を中空パイルの軸方向に進退自在に位置固定できるようにすることである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、中空パイルの下端部に配置する掘削部と該中空パイル内に挿通された回転ロッドとを係脱自在に連結する中空パイルの埋設装置に用いるクラッチ体であって前記クラッチ体は前記回転ロッドの下端に一体に設けられ、前記クラッチ体は上下の異なる位置で前記掘削部に連結する連結手段を備え、かつ他の部材を取り付ける取付部を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、クラッチ体で回転軸と中空パイルの下端部に装着した掘削部を上下の異なる位置で連結する際に、クラッチ体と一体に取り付けた部材を中空パイルの軸方向上下の異なる位置に位置固定することができる。そのため、クラッチ体を中空パイルの軸方向に進退移動させる部材のアタッチメントとして用いることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下、本発明の実施形態に係る既製の中空パイルの埋設装置で用いるクラッチ体について添付した図面を参照して説明する。
【０００８】
図１は、本発明の一実施形態に係るクラッチ体の構成を模式的に示す拡大斜視図である。
クラッチ体３１は円筒状の鋳鉄などの金属ブロックで構成され、例えば、後述する図２に示す天板２１の孔２１ａに嵌挿できるように、その円筒の周面を対称状にその一部を下端部まで切り欠いた切欠面３１ａと、切欠面３１ａの形成によりその上端側に残った周面の段差で形成されたストッパー３１ｂと、切欠面３１ａの上端から円筒の周方向に所定幅で切り欠いて形成された、それぞれ後述する天板２１の凸条部２１ｃを嵌挿する第一の嵌挿溝３１ｄと、第一の嵌挿溝３１ｄから所定の距離上方で、同様に円筒の周方向に所定幅で切り欠いて形成された第二の嵌挿溝３１ｃと、それぞれ掘削板２２と当接する、第一の嵌挿溝３１ｄ及び第二の嵌挿溝３１ｃ間の第一の当接面３１ｆと、第一の嵌挿溝３１ｄ及び第二の嵌挿溝３１ｃ間の第二の当接面３１ｅと、を備えている。
【０００９】
クラッチ体３１の地中側先端部（取付部）には、他の部材、ここではセメントミルクなどの根固め液を吐出するため、中空部３２から吐出される根固め液を側方へ吐出する手段である吐出部３３が着脱自在に取り付けられている。
【００１０】
クラッチ体３１は、天板２１の後述する凸条部２１ｃとの回り止め連結する連結位置（掘削部２０との係脱位置）を第一の嵌挿溝３１ｄと第二の嵌挿溝３１ｃとに変更して係脱位置変更し、この係脱位置を変更することで、クラッチ体３１（回転ロッド３０）の先端に取り付けられた他の部材（ここでは吐出部３３）を掘削推進方向上下に位置変更して位置固定することができる。
なお、他の取付部材を取り付ける取付部の構造について、例えば吐出部３３は、溶接、ねじ係合やボルト接合等、どのような接合方法でクラッチ体３１と接合するものでも採用可能である。
【００１１】
図２は、本発明の実施形態に係るクラッチ体３１の使用例として、杭、ここでは中空パイル１を地盤に埋設するために、パイルの先端に配置した埋設装置の一部を断面で示した側面図である。
埋設装置Ａは、埋設しようとする中空パイル１の先端（下端）に配置される円筒状の推進部１０と、推進部１０の先端（下端）に例えば溶接などで接合された掘削部２０と、掘削部２０と回り止め連結して掘削部２０及び推進部１０に回転力を与えるための回転ロッド３０とから構成されている。
【００１２】
推進部１０は、中空パイル１の先端に装着される円筒体１２と、この周面に設けられた推進用の螺旋翼１４とから成っている。
円筒体１２の地中側先端面には、その外径と略等しい外径を有する天板２１が円筒状内面を塞ぐように接合されている。中空パイル１内に挿通された中空の回転ロッド３０の地上側には、埋設装置Ａ全体を回転させるため回転駆動装置（図示せず）が連結されている。天板２１は、中央に回転ロッド３０の先端に設けられた略円筒状のクラッチ体３１を嵌挿するための孔２１ａが設けられている。
【００１３】
掘削部２０は、上記天板２１と、この天板２１の地中側の面に例えば溶接などで接合された１対の脚部２２ａと、この脚部２２ａ同士を連結する山型の連結部２２ｂとから成る全体が門型の板状の掘削板２２とから成っている。
一対の脚部２２ａ間の略矩形の空間部２２ｄには、クラッチ体３１が嵌挿される。また、天板２１の孔２１ａに対応した掘削板２２の図中上側中央部には、この空間部２２ｄ及び空間部２２ｄに嵌挿されるクラッチ体３１を覆うように、有底円筒状の保護手段であるカバー２２ｅ（図３参照）が一体に設けられている。
上記山型の連結部２２ｂの中央部には、空間２２ｄに連続して上記根固め液を吐出するための後述する吐出部３２を嵌挿するための切欠部２２ｃが下方に向かって形成されている。また、掘削板２２の先端部には固い地盤を効果的に掘削するための複数の掘削刃２３ａ〜２３ｄが取り付けられている。
【００１４】
この埋設装置Ａの内部には、埋設装置Ａを中空パイル１に装着したときに中空パイル１の先端面が当接する円環状の中間板１５が、また、掘削部２０の天板２１と中間板１５との間に、中間板１５を中空パイル１の軸の中心に沿って回転させるための、例えば図示しないローラが配置されている。即ち、中空パイル１は、中間板１５と図示しないローラを介して埋設装置Ａの天板２１と接触し、埋設装置Ａが回転ロッド３０により回転したときに、この回転力が中空パイル１に伝達されないように構成されている。
【００１５】
回転ロッド３０の先端（下端）部に一体に設けられたクラッチ体３１は、天板２１の中心孔２１ａの周りに設けられた回り止め連結する後述する凸条部２１ｃ（図３Ａ参照）と係脱自在に構成され、回転ロッド３０の正回転時に連結して埋設装置Ａ全体を回転させ、かつ逆回転時には連結を解除して回転ロッド３０及びクラッチ体３１を外部に引き出すことができるように構成されている。
【００１６】
図３は、掘削部２０の天板２１と掘削板２２とを夫々示した斜視図であり、図３Ａは天板２１、図３Ｂは掘削板２２を示す。
図３Ａに示すように、掘削部２０の天板２１に形成された孔２１ａは、図１に示したクラッチ体３１が挿通可能であるがストッパー３１ｂは挿通し得ない形状、例えば、図示のように、クラッチ体３１の下面の形状と略同形の、円形孔の周縁の一部を対称に大径の扇状に切り欠いた形状を成している。
孔２１ａを上記のように形成することにより、天板２１の内周の扇状に切り欠いた孔間に凸条部２１ｃが形成され、この凸条部２１ｃは、クラッチ体３１の第一の嵌挿溝３１ｄ又は第二の嵌挿溝３１ｃに嵌挿されてクラッチ体３１と回り止め連結する。即ち、この孔２１ａの円形部分を大径の扇状に切り欠くことで形成される円形部分と扇状部分との切り替わり面は、上記凸条部２１ｃをクラッチ体３１の第一の嵌挿溝３１ｄ又は第二の嵌挿溝３１ｃに嵌挿したときにクラッチ体３１と当接する当接面２１ｂとなる。
【００１７】
図３Ｂに示すように、保護手段である吐出手段を掘削土砂から保護するカバー２２ｅは、底面の中央部、即ち掘削板２２の切欠部２２ｃに対応する位置にクラッチ体３１の吐出部３３を嵌挿する嵌挿孔２２ｆと、この底面の周辺部に立設された円筒状の保護壁とから成っている。
この嵌挿孔２２ｆの径は、クラッチ体３１の吐出部３３の外径と略一致しており、吐出部３３をこの嵌挿孔２２ｆに嵌挿すると、嵌挿孔２２ｆは吐出部３３により閉塞されるように構成されている。
なお、このカバー２２ｅは、必ずしも円筒状である必要はなく、吐出手段を掘削土砂から保護するものであれば、例えば、多角形、楕円状或いは円錐状であってもよい。
【００１８】
次に、図１〜図３を参照しつつ、本埋設装置Ａの組立手順について説明する。
埋設装置Ａの組立は、クラッチ体３１を天板２１の孔２１ａに挿通して、第一の嵌挿溝３１ｄの位置（高さ）と、天板２１の高さを合わせて、クラッチ体３１を掘削方向（本実施形態では時計回り方向）に回転させ、天板２１の凸条部２１ｃとクラッチ体３１の第一の嵌挿溝３１ｄとを係合、即ち回り止め連結することにより行う。
なお、このときは図１に示した第一の当接面３１ｅは、掘削板２２の側面に当接しておらず、任意の隙間を有して配置されている。
埋設装置Ａを組み立てると、クラッチ体３１の吐出部３３の先端部は図３Ｂに示した嵌挿孔２２ｆに嵌挿される。即ち、嵌挿孔２２ｆは吐出部３３の先端部により閉塞され、中空パイル１の埋設時に嵌挿孔２２ｆから埋設装置Ａ内部への掘削土の侵入を防止する。
【００１９】
クラッチ体３１と天板２１とが回り止め連結すると、回転ロッド３０の回転力はクラッチ体３１の第一の嵌挿溝３１ｄから天板２１の凸条部２１ｃに作用し、掘削部２０とともに推進部１０も同方向に回転して掘削を行う。
なお、掘削部２０の回転に対する地盤の抵抗により、クラッチ体３１の第一の嵌挿溝３１ｄと凸条部２１ｃの当接面２１ｂとの接触面に大きな応力が加わり、凸条部２１ｃが圧縮変形することが考えられる。この場合、図４に示すように、凸条部２１ｃの圧縮変形により、クラッチ体３１がより掘削方向に回転して、圧縮変形した凸条部２１ｃの当接面２１ｂと第一の嵌挿溝３１ｄとが当接する（図中矢印（i））と共に、上記任意の隙間を有して配置されていた第一の当接面３１ｆが掘削板２２の側面に当接する（図中矢印（ii））。即ち、凸条部２１ｃが圧縮変形すると、クラッチ体３１は、天板２１の当接面２１ｂと、掘削板２２の側面とに当接するようになり、掘削部２０に加わる応力を分散して回転力を伝達するため、凸条部２１ｃの破損の進行が防止できる。
【００２０】
他方、回転ロッド３０を僅かに逆回転させるとクラッチ体３１と天板２１の回り止め連結が解除され、クラッチ体３１の下面の形状が天板２１の孔２１ａの形状と合致したところでクラッチ体３１を引き上げることで、クラッチ体３１を天板２１の孔２１ａから引き抜くことができる。
【００２１】
また、中空パイル１の埋設が完了し、図１に示した吐出部３３から根固め液をその先端側の地盤に吐出するときは、第一の嵌挿溝３１ｄにて天板２１の凸条部２１ｃと連結しているクラッチ体３１を、掘削方向と逆方向に回転させ、第一の嵌挿溝３１ｄでの連結を解除する。続いて、連結を解除した状態でクラッチ体３１を掘削推進方向（地盤方向）に降下させ、クラッチ体３１のストッパー３１ｂの下面を天板２１の上面に当接させた後、再度クラッチ体３１を掘削方向に回転させて第二の嵌挿溝３１ｃと天板２１の凸条部２１ｃとを回り止め連結させる。
【００２２】
このとき、クラッチ体３１の吐出部３３は、掘削部２０のカバー２２ｅに形成された嵌挿孔２２ｆから掘削板２２の切欠部２２ｃ内に突出し、吐出部３３の吐出孔３３ａをカバー２２ｅの外に露出するとともに、吐出部３３の根元で嵌挿孔２２ｆを閉塞する（後述する図６参照）。
【００２３】
次に、以上で説明した埋設装置Ａを用いた中空パイルの埋設方法について説明する。
図５〜図７は、中空パイルを地盤中に埋設する工程を説明するため、同装置Ａの一部を断面で示した側面図である。
まず、埋設すべき中空パイル１の下端部に推進部１０の円筒体１２を配置し、この推進部１０に対してクラッチ体３１の第二の嵌挿溝３１ｃ（図１参照）を介して中空パイルに挿入した回転ロッド３０を推進部１０に装着し、このようにして、合体させた推進部１０と回転ロッド３０を中空パイルの下方に配置する。続いて、埋設装置Ａを装着した中空パイル１を所定の埋設位置に設置する。
図５は、このようにして中空パイル１の下端に配置した埋設装置Ａを用いて中空パイル１を埋設するため、掘削ヘッド２１が地盤中に進入を開始した状態を示す。
この状態では、回転ロッド３０の回転により埋設装置Ａが正回転して、掘削部２０及びこれに取り付けられている複数の掘削刃２３ａ〜２３ｄにより地盤を掘削しつつ、推進部１０による推進、つまり螺旋翼１４の回転による推進力により中空パイル１が地盤中に推進されていく。
【００２４】
図６は、埋設装置Ａによる掘削及び中空パイル１の推進が所定深度（支持層）に達した状態を示す。
即ち、中空パイル１の先端が所定の深度に達すると、回転ロッド３０の正転を停止した後、少し逆転させて停止する。この回転ロッド３０の逆転によりクラッチ体３１は天板２１に設けた凸条部２１ｃ（図３Ａ参照）から外れる。この状態で、上述したようにクラッチ体３１を掘削推進方向へ降下させて、再度クラッチ体３１を掘削方向に回転させ、第二の嵌挿溝３１ｃ（図１参照）と天板２１の凸条部２１ｃとを回り止め連結させる。次に、図６に示すように、カバー２２ｅから装置外へ露出した吐出部３３の吐出孔３３ａからセメントミルクなどの根固め液を吐出して、掘削部２０によって掘削撹拌された地盤及びその周辺部の根固めを行う。
【００２５】
なお、根固め液を地盤中の広範囲に渡って吐出するために、根固め液を吐出しつつ中空パイル１を地中に推進させて行くときは、第二の嵌挿溝３１ｃと凸条部２１ｃとを連結させた状態で、回転ロッド３０により掘削部２０を回転させる。このとき、根固め液の吐出圧によって根固め液を吐出する吐出孔３３ａに掘削土砂が詰まることを防止する。
また、根固め液の吐出を完了した後に、回転ロッド３０によって掘削部２０を回転させて土砂を撹拌することで、一層根固め液を地盤中に撹拌することができる。
【００２６】
図７は、回転ロッド３０を地上に引き上げた状態を示す図である。
上述したように中空パイルの根固めを行った後、再び回転ロッド３０を逆転させて、クラッチ体３１と凸条部２１ｃとの連結を解除し、回転ロッド３０及びこれと一体に形成されたクラッチ体３１を引き上げる。他方、推進部１０及び掘削部２０は回転ロッド３０（クラッチ体３１）との接続が外れ、中空パイル１と一体となった状態で所定の深度に埋設される。
【００２７】
以上で説明したように、中空パイル１を地盤中に推進しているときは、根固め液を吐出する吐出孔３３ａをカバー２２ｅで掘削土砂から保護し、根固め液を吐出するときのみ吐出孔３３ａを装置外に露出するから、吐出孔３３ａに掘削土砂などの異物が詰まることを完全に防止し、効果的に中空パイル１の根固めを行うことができる。
また、本実施形態に係る埋設装置Ａは、埋設した中空パイル１の下端の推進部１０及び掘削部２０をそのまま地盤中に残す。そのため、中空パイル１は所定位置に埋設された状態で、その先端部は螺旋翼１４による大きな支持面積を得ることができ、吐出された根固め液と支持層地盤の土砂で形成されたソイルセメントＳと埋設装置Ａ（推進部１０及び掘削部２０）とが一体化して、建物の荷重及び地震時の引抜力に対する大きな抵抗力を発揮することができる。
【００２８】
なお、中空パイル１の埋設が完了した後、中空パイル１の先端内部に、例えば掘削土砂と根固め液との改良体（ソイルセメント）などのセメントを利用した材料（ここでは、結合材という）を投入すると、中空パイル１の下端と推進部１０及び掘削部２０とが結合され、上記引抜力に対するより大きな抵抗力を得ることができる。
【００２９】
以上の実施形態では、上記他の部材としてセメントミルクなどの根固め液を吐出するための吐出部３３を例に採って説明したが、上記他の部材はこれに限らず、例えば掘削刃であってもよく、本クラッチ体は、要は、中空パイルを埋設する際に、中空パイルの下端に取り付けた掘削部と中空パイル中に挿通される回転軸の下端に取り付けられたクラッチ体とを回転パイプの上下方向の異なる位置で掛止できるようにすることで、クラッチ体をいわばアタッチメントとして、その取付部に取り付けた他の部材を上下の位置に選択的に配置できるようにするものに全て適用可能である。したがって、上記取付部は必ずしも躯列置体の下端部に限定されない。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の実施形態に係るクラッチ体の構成を模式的に示す図である。
【図２】中空パイルの先端に装着した埋設装置の一部を断面で示した側面図である。
【図３】掘削部を天板と掘削板とで分割して示した斜視図であり、図３Ａは天板の、図３Ｂは掘削板の斜視図である。
【図４】クラッチ体と、天板及び掘削板との当接状態を説明する図である。
【図５】掘削ヘッドが地盤中に進入を開始した状態を示す図である。
【図６】埋設装置Ａによる掘削及び中空パイルの推進が所定深度に達した状態を示す図である。
【図７】回転ロッドを地上に引き上げた状態を示す図である。
【図８】従来のクラッチ体を備えた中空パイルの下端断面図である。
【符号の説明】
【００３１】
１・・・中空パイル、１０・・・推進部、１２・・・円筒体、１４・・・螺旋翼、１５・・・中間板、２０・・・掘削部、２１・・・天板、２１ａ・・・孔、２１ｂ・・・当接面、２１ｃ・・・凸条部、２２・・・掘削板、２２ａ・・・脚部、２２ｂ・・・連結部、２２ｃ・・・切欠部、２２ｄ・・・空間部、２２ｅ・・・カバー、２２ｆ・・・嵌挿孔、２３ａ，２３ｂ，２３ｃ，２３ｄ・・・掘削刃、３０・・・回転ロッド、３１・・・クラッチ体、３１ａ・・・切欠面、３１ｂ・・・ストッパー、３１ｃ・・・第二の嵌挿溝、３１ｄ・・・第一の嵌挿溝、３１ｅ・・・第二の当接面、３１ｆ・・・第一の当接面、３２・・・中空部、３３・・・吐出部、３３ａ・・・吐出孔。

【特許請求の範囲】
【請求項１】
中空パイルの下端部に配置する掘削部と該中空パイル内に挿通された回転ロッドとを係脱自在に連結する中空パイルの埋設装置に用いるクラッチ体であって、
前記クラッチ体は前記回転ロッドの下端に一体に設けられ、
前記クラッチ体は上下の異なる位置で前記掘削部に連結する連結手段を備え、かつ他の部材を取り付ける取付部を有することを特徴とする中空パイルの埋設装置に用いるクラッチ体。
【請求項２】
請求項１に記載された中空パイルの埋設装置に用いるクラッチ体であって、
円周面を有し、前記連結手段は、前記円周面に上下方向に所定間隔で配置されかつ前記掘削部に設けた係止部と連結する第１及び第２の連結部を備えていることを特徴とする中空パイルの埋設装置に用いるクラッチ体。
【請求項３】
請求項１又は２に記載された中空パイルの埋設装置に用いるクラッチ体において、
前記係止部はクラッチ体を挿通する孔の内周に凸条を備え前記中空パイルに一体に設けた板状体であり、かつ、前記連結部は、前記凸条と回り止め連結される上下に所定間隔を隔てて配置された第一及び第二の嵌挿溝であることを特徴とする中空パイルの埋設装置に用いるクラッチ体。

【図１】