説明

場所打ちコンクリート杭の構築方法及びバケット掘削機及び底浚いバケット

【課題】 掘削孔の底面に沈降する堆積物を容易に除去でき、品質の高い杭を構築できる場所打ちコンクリート杭の構築方法を提供する。
【解決手段】 杭の底部となる部分に軸部11よりも直径を拡大させた拡底部12が設けられる場所打ちコンクリート杭10の構築方法である。
そして、軸部11となる部分を掘削した後にその下方の拡底部12となる部分に軸部11の直径を下方に向けて徐々に広げた拡幅部13を形成し、拡幅部13の下方にその直径が徐々に狭まる方向の傾斜面14と直径が軸部11の直径以下の凹部15とを形成し、凹部15に沈降した堆積物4を除去した後に掘削孔10a内にコンクリート10cを打設する。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、杭の底部となる部分に軸部よりも拡大させた拡底部が設けられる場所打ちコンクリート杭の構築方法及びその方法で使用するバケット掘削機及び底浚いバケットに関するものである。
【背景技術】
【0002】
従来、図7に示すような、杭の底部となる部分に軸部2よりも拡大させた拡底部3が設けられる場所打ちコンクリート杭としての拡底杭1が知られている(特許文献1など参照)。
【0003】
この拡底杭1は、地面8にスタンドパイプ7を建て込み、その内側を掘削機によって掘削して軸部2となる部分を形成し、その下方に軸部2の直径を徐々に広げて拡底部3となる部分を形成する。ここで、この拡底部3は、直径が下方に向けて徐々に広がる截頭円錐状の拡幅傾斜部3aとその下方に設けられる円筒状の垂直部3bとによって構成される。
【0004】
また、この掘削をおこなう際には、掘削孔内に泥水などの安定液6を注入し、安定液6の液圧によって孔壁の崩壊を防止する。そして、掘削されて安定液6中を浮遊する土砂やスライムは、時間の経過とともに掘削孔の底面に沈降し堆積物4となる。
【0005】
この堆積物4はコンクリートを打設する前に、底浚いバケット5によって除去される。この底浚いバケット5は、円筒形のバケット胴体の下面が円錐状に形成されており、その下面に開閉蓋の付いたスリット5aが設けられており、底浚いバケット5に接続されたシャフト5bを回転させると、スリット5aから堆積物4が取り込まれてバケット胴体内に蓄積される。そして、スリット5aの蓋を閉じた状態で底浚いバケット5を引き上げると堆積物4が除去されることになる。
【特許文献1】特開2004−263561号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
しかしながら、前記した底浚いバケット5では、軸部2よりも拡幅された部分に堆積する堆積物4を除去することが難しいという問題がある。
【0007】
一方、堆積物4が拡底部3の底面に堆積したままでコンクリートを打設すると、堆積物4とコンクリートが混合されて充分に強度が発現されなかったり、堆積物4の上に拡底部3が構築されることになったりして、拡底杭1として必要な支持力が確保できないおそれがある。
【0008】
そこで、本発明は、掘削孔の底面に沈降する堆積物を容易に除去でき、品質の高い杭を構築できる場所打ちコンクリート杭の構築方法及びその方法で使用するバケット掘削機及び底浚いバケット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】
【0009】
前記目的を達成するために、本発明の場所打ちコンクリート杭の構築方法は、杭の底部となる部分に軸部よりも直径を拡大させた拡底部が設けられる場所打ちコンクリート杭の構築方法において、前記軸部となる部分を掘削した後にその下方の前記拡底部となる部分に前記軸部の直径を下方に向けて徐々に広げた拡幅部を形成し、該拡幅部の下方にその直径が徐々に狭まる方向の傾斜面と直径が前記軸部の直径以下の凹部とを形成し、前記凹部に沈降した堆積物を除去した後に掘削孔内にコンクリートを打設することを特徴とする。
【0010】
また、上記発明において、前記凹部は、直径が下方にいくに従って段階的に小さくなる複数の円筒部と該円筒部間を接続する傾斜面とによって構成され、それらの最も下方に形成された円筒部に沈降した堆積物を除去することを特徴とする。
【0011】
さらに、前記傾斜面は、水平方向に対してその下方に傾く傾斜角度が45度以上90度未満とすることが望ましい。
【0012】
また、本発明のバケット掘削機は、シャフトの先端に取り付けられる円筒状のバケット胴体と、その下面に設けられる開閉自在の底蓋と、該底蓋に取り付けられる掘削刃とを有するバケット掘削機において、前記バケット胴体の上面に拡幅方向に展開自在な切削刃が設けられ、該切削刃の下面が該バケット胴体の上面に対して上方に傾斜した傾斜切削面であることを特徴とする。
【0013】
そして、本発明の底浚いバケットは、シャフトの先端に取り付けられる円筒状のバケット胴体と、その下面に設けられる土砂取込口を備えた底蓋とを有する底浚いバケットにおいて、前記バケット胴体の上面に拡幅方向に展開自在な切削刃が設けられ、該切削刃の下面が該バケット胴体の上面に対して上方に傾斜した傾斜切削面であることを特徴とする。
【発明の効果】
【0014】
このように構成された本発明の場所打ちコンクリート杭の構築方法は、拡底部に設ける拡幅部の下方にその直径が徐々に狭まる方向の傾斜面と直径が前記軸部の直径以下の凹部とが形成されるので、堆積物の大部分は前記凹部に堆積することになる。
【0015】
そして、この凹部の直径は前記軸部の直径以下なので、上方から吊下げた底浚いバケットやサンドポンプなどで容易に集められた堆積物を除去することができる。
【0016】
このため、打設されるコンクリートが堆積物と混合して劣化したり、杭の底面が支持地盤に着床せずに支持力が低下したりすることがなく、品質の高い杭を構築することができる。
【0017】
また、凹部の側面と地盤との周面摩擦抵抗が支持力として加算されるので、杭の支持力を高めることができる。
【0018】
さらに、凹部を直径が段階的に小さくなる複数の円筒部によって構成することで、より狭い範囲に堆積物を集約させて除去を容易にできる上に、地盤と接触する周面積が増加することと、杭先端のクサビ効果によって支持力をさらに増加させることができる。
【0019】
また、前記傾斜面の傾斜角度を45度以上にすることで、堆積物が傾斜面上にほとんど堆積できなくなって崩落して前記凹部に集められるので、堆積物を容易に取り除くことができる。
【0020】
そして、本発明のバケット掘削機は、バケット胴体の上面に拡幅方向に展開自在な切削刃が設けられ、その切削刃の下面が傾斜切削面になっている。
【0021】
このため、前記拡幅部と凹部を接続する前記傾斜面を所望する角度に容易に形成することができる。
【0022】
また、前記傾斜面に下面の傾斜角度を合わせた切削刃を設けた底浚いバケットによって堆積物の除去をおこなえば、傾斜面上のわずかな堆積物もきれいに除去することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0023】
以下、本発明の最良の実施の形態について図面を参照して説明する。
【0024】
図1は、本実施の形態の場所打ちコンクリート杭10を構築する際に形成される掘削孔10aの構成を示したものである。
【0025】
この場所打ちコンクリート杭10は、軸部11と杭の底部に設けられる拡底部12とによって主に構成される。この場所打ちコンクリート杭10は、地盤に掘削された掘削孔10aに、図5に示すように鉄筋籠10bを挿入し、コンクリート10cを打設することによって構築される。
【0026】
また、この軸部11は、建造物(図示せず)と拡底部12を繋ぐ円柱状の部分で、建造物から作用する荷重を拡底部12に伝達する機能を有する。このような軸部11は、例えば直径700mm〜2500mmの大きさで構築される。
【0027】
さらに、拡底部12は、支持層に設けられる部分で、場所打ちコンクリート杭10に作用する荷重を支持層に伝達する機能を有している。
【0028】
この拡底部12は、図1に示すように拡幅部13とその下方に設けられる傾斜面14と更にその下方に設けられる凹部15とによって主に構成される。
【0029】
そして、この拡幅部13は、軸部11の直径を下方に向けて徐々に広げて截頭円錐状に形成される拡幅傾斜部13aと、その下端から垂直下方に掘削される円筒状の垂直部13bとから構成される。
【0030】
この拡幅傾斜部13aは、例えば垂直方向から末広がり方向に12度以下の角度で傾斜させて下端の直径が1200mm〜4100mmとなるように形成し、垂直部13bの高さは500mm程度とする。なお、この垂直部13bが不要な場合は省略することができる。
【0031】
また、拡幅部13の下方に設けられる傾斜面14は、拡幅部13よりも直径が徐々に狭まる方向に傾斜する斜面である。この傾斜面14の傾斜角度は、水平方向に対してその下方に傾く傾斜角度Aが45度以上90度未満であることが好ましい。
【0032】
さらに、凹部15は、傾斜面14の下方に設けられる窪みであって、例えば円筒状に形成される。この凹部15は、例えば円筒部15aの高さが500mm〜1000mmとなるように掘削される。
【0033】
ここで、拡幅部13の下端と傾斜面14の上端、傾斜面14の下端と凹部15の上端は連続しており、これらの間に堆積物4が堆積し易い平坦部が設けられることはない。
【0034】
図2には、拡幅部13を掘削するための拡幅掘削機16の構成を示した。
【0035】
この拡幅掘削機16は、軸部11の直径よりも僅かに小さい円筒状の胴体部16aと、その胴体部16aから拡幅方向に展開可能な拡幅翼部16b,16bと、胴体部16aを回転させるシャフト16cと、胴体部16aの下面及び拡幅翼部16bの側面に設けられる掘削刃16d,16eと、垂直部13bを掘削するための展開自在の下部拡幅翼16f,16fとによって構成される。
【0036】
また、図3には傾斜面14と凹部15を掘削するためのバケット掘削機17の構成を示した。
【0037】
このバケット掘削機17は、シャフト17eの先端に取り付けられる円筒状のバケット胴体17aと、その下面に設けられる開閉自在の底蓋17bと、底蓋17bに取り付けられる掘削刃17cと、バケット胴体17aの上面に拡幅方向に展開自在に設けられる切削刃18,18とによって主に構成される。
【0038】
このバケット胴体17aの外周には、サイドカッタ17d,17dが設けられ、サイドカッタ17d,17dの側端面間の距離が凹部15の円筒部15aの掘削径となる。
【0039】
また、底蓋17bは、円錐形状に形成されており、掘削刃17cで掘削した土砂を底蓋17bに設けられたスリット(図示せず)からバケット胴体17a内に取り込んで掘削土砂を除去する。
【0040】
また、切削刃18は、回動軸部18aを中心に展開自在に取り付けられた略台形状の板体で、その側面には伸縮ジャッキ18bの先端が固定されており、伸縮ジャッキ18bを伸縮させることによって、拡幅方向に展開させたり、バケット胴体17a上に格納させたりすることができる。
【0041】
この切削刃18の下面は、バケット胴体17aの上面に対して上方に傾斜した傾斜角度Bの傾斜切削面18cで、この傾斜角度Bによって傾斜面14が成形される。
【0042】
また、図4には堆積物4を除去するための底浚いバケット19の構成を示した。
【0043】
この底浚いバケット19は、シャフト19dの先端に取り付けられる円筒状のバケット胴体19aと、その下面に設けられる開閉自在の底蓋19bと、底蓋19bに設けられる土砂取込口19cと、バケット胴体19aの上面に拡幅方向に展開自在に設けられる切削刃180,180とによって主に構成される。
【0044】
この切削刃180には、前記したバケット掘削機17に取り付けられた切削刃18と同様の構成のものが使用できる。なお、底浚いバケット19に取り付けられる切削刃180の切削能力は、バケット掘削機17に取り付けられるときよりも低いものであってもよい。
【0045】
そして、この底蓋19bは円錐形状に形成されており、シャフト19dを回転させると切削刃180によって傾斜面14上の堆積物が凹部15に落とされ、底蓋19bに設けられた土砂取込口19cからバケット胴体19a内に取り込まれて除去される。
【0046】
次に、本実施の形態の場所打ちコンクリート杭10の構築方法について説明するとともにその作用について説明する。
【0047】
まず、図2に示した拡幅掘削機16の拡幅翼部16b,16bを閉じた状態で軸部11の掘削をおこなう。
【0048】
さらに、拡幅部13を形成する深さの地盤に対しても、まず軸部11と同じ直径の掘削孔を掘削する。そして、一旦、軸部11の下端まで胴体部16aを引き上げ、拡幅翼部16b,16bを開きながらシャフト16cを介して胴体部16aを回転させることによって拡幅部13の上部を形成する(図2参照)。
【0049】
さらに、胴体部16aを降下させると共に拡幅翼部16b,16bを徐々に拡幅方向に広げていくと、軸部11の直径を下方に向けて徐々に広げた截頭円錐形状の拡幅傾斜部13aが形成される。
【0050】
そして、胴体部16aの下部に設けられた下部拡幅翼16f,16fを拡幅方向に展開させることによって、垂直部13bの掘削をおこなう。
【0051】
このようにして拡幅部13の掘削が終了した後に、拡幅掘削機16を地上まで引き上げ、代わりに図3に示すバケット掘削機17を掘削底まで降ろす。
【0052】
このバケット掘削機17を降ろす際には、切削刃18,18をバケット胴体17aの上方に格納させることで、切削刃18,18が障害になって軸部11を通過できなかったり、軸部11の孔壁を崩壊させたりすることを防ぐことができる。
【0053】
そして、底蓋17bに取り付けられた掘削刃17cとサイドカッタ17d,17dとによって掘削をおこない、バケット胴体17が地盤に埋没する深さに達するあたりで伸縮ジャッキ18b,18bを伸長して切削刃18,18を拡幅方向に展開させる。
【0054】
このように所定の傾斜角度Bに成形された切削刃18によって地盤を切削することによって、所望する傾斜角度の傾斜面14を容易に形成することができる。
【0055】
また、傾斜面14が形成された後もさらに凹部15を深く掘り下げる場合は、伸縮ジャッキ18b,18bを縮めて切削刃18,18をバケット胴体17a上に格納し、掘削刃17cとサイドカッタ17d,17dによる掘削を続け、凹部15を構成する円筒部15aと円錐部15bを形成する。
【0056】
このように地盤を掘削する際には、泥水などの安定液6を掘削孔10aに充填して、その液圧によって孔壁の崩壊を防止しているため、掘削後の掘削孔10aは安定液6によって満たされた状態となっている。
【0057】
そして、この安定液6の中には、掘削した土砂や安定液6が劣化したスライムなどが浮遊しており、時間が経つにつれて図1に示すように掘削底に沈降して堆積物4が形成される。
【0058】
この堆積物4を除去するために、図4に示すように底浚いバケット19を掘削底まで降下させ、シャフト19dを介してバケット胴体19aを回転させることによって、底浚いバケット19の底面の土砂取込口19cから堆積物4を取り込むことができる。
【0059】
また、切削刃180を拡幅方向に展開させた状態でこのシャフト19dを回転させると、傾斜面14上の堆積物が凹部15に掻き落とされて、土砂取込口19cからバケット胴体19a内に取り込まれる。
【0060】
このようにして凹部15及び傾斜面14に堆積した堆積物4を底浚いバケット19によって一旦きれいに除去する。そして、図5に示すように鉄筋籠10bを掘削孔10aに沈設し、コンクリート10cを打設する直前に、底浚いバケット19による堆積物4の除去後に掘削底に沈降した堆積物4を鉄筋籠10bの内側から挿入したサンドポンプ(図示せず)やエアリフト(図示せず)などによって吸い上げて除去する。
【0061】
この除去作業によって凹部15の堆積物4のほとんどが除去されるので、その直後にコンクリート10cを打設すれば高品質の場所打ちコンクリート杭10を構築することができる。
【0062】
このように本発明の実施の形態によれば、堆積物4を凹部15に集めることができるので、容易に堆積物4を除去することができる。特に、鉄筋籠10bを建て込んだ後のサンドポンプのような小型の装置しか挿入できない場合であっても、堆積物4が狭い範囲に集められているため、コンクリートを打設する直前まで堆積物4の除去をおこなうことができる。
【0063】
さらに、傾斜面14の傾斜角度を堆積物4が自立できないような45度以上の角度にすることで、拡幅部13の範囲内に堆積物4が形成されることを防ぐことができる。
【0064】
このように、堆積物4が掘削孔10aの底面からきれいに除去されれば、その後に打設されるコンクリート10cを高品質に保つことができる上に、支持層に確実に杭底を着床させることができ、所望する杭の支持力を確保することができる。
【0065】
また、図5に示すように、円筒部15aの周面と地盤を密着させることができるので、円筒部15aの周面摩擦力を加算して支持力を増加させることができる。
【実施例】
【0066】
以下、前記した実施の形態の実施例について説明する。なお、前記実施の形態で説明した内容と同一乃至均等な部分の説明については同一符号を付して説明する。
【0067】
図6は、実施例の場所打ちコンクリート杭20を構築する際に形成される掘削孔20aの構成を示した図である。
【0068】
この場所打ちコンクリート杭20は、軸部21と杭の底部に設けられる拡底部22とによって構成される。また、この拡底部22は、拡幅部23とその下方に設けられる傾斜面24と更にその下方に設けられる凹部25とによって構成される。
【0069】
そして、この凹部25は、傾斜面24の下方に設けられる窪みであって、2箇所の円筒部(第一円筒部25a、第二円筒部25b)とその間を接続する傾斜面25cとによって構成される。
【0070】
ここで、第一円筒部25aの直径は軸部21の直径以下に形成され、第二円筒部25bの直径は第一円筒部25aの直径以下に形成されており、その間を接続する傾斜面25cは直径が徐々に狭まる方向に傾斜する斜面となっている。
【0071】
例えば、第一円筒部25aを500mm〜1000mmの高さに形成し、傾斜面25c及び第二円筒部25bを合わせた高さを500mm〜1000mmに形成する。
【0072】
この傾斜面25cの傾斜角度は、水平方向に対してその下方に傾く傾斜角度Cが45度以上90度未満であることが好ましい。このような傾斜角度Cに傾斜面25cを成形しておくことで、堆積物4は傾斜面25cに堆積することなく第二円筒部25bに集められる。
【0073】
このように円筒部25a,25bを複数設ける場合は、下方に形成されるものほど直径が小さくなるため、より狭い範囲に堆積物4を集めることができ、鉄筋籠10bを建て込んだ後であってもサンドポンプなどで容易に堆積物4を除去することができる。
【0074】
また、凹部25に円筒部25a,25bを複数設けて支持層の深部にまで杭の底部を延伸させることで、凹部25が地盤と接触する面積を増やすことができる上に杭先端のクサビ効果が加わることによって、場所打ちコンクリート杭20の支持力を増加させることができる。
【0075】
なお、他の構成及び作用効果については、前記実施の形態と略同様であるので説明を省略する。
【0076】
以上、図面を参照して、本発明の最良の実施の形態及び実施例を詳述してきたが、具体的な構成は、この実施の形態及び実施例に限らず、本発明の要旨を逸脱しない程度の設計的変更は、本発明に含まれる。
【0077】
例えば、本実施の形態及び実施例では、凹部15,25の円筒部15a,25a,25bが一段の場合と二段の場合について説明したが、これに限定されるものではなく、3段以上の円筒部を有する凹部を形成することもでき。
【0078】
また、上記においては円筒部15a,25a,25bの側面が垂直に形成されたものについて説明したが、これに限定されるものではなく、側面が傾斜していてもよい。
【0079】
さらに、前記した実施の形態では、切削刃180,180を備えた底浚いバケット19を使用して堆積物4の除去をおこなったが、これに限定されるものではなく、従来から使用されている底浚いバケット5によって堆積物4を除去することもできる。
【図面の簡単な説明】
【0080】
【図1】本発明の最良の実施の形態の場所打ちコンクリート杭の掘削孔の構成を説明する説明図である。
【図2】場所打ちコンクリート杭の拡幅部の掘削方法を説明する説明図である。
【図3】場所打ちコンクリート杭の傾斜面の形成に使用するバケット掘削機を説明する説明図である。
【図4】場所打ちコンクリート杭の堆積物の除去に使用する底浚いバケットを説明する説明図である。
【図5】場所打ちコンクリート杭の構成を説明する断面図である。
【図6】実施例の場所打ちコンクリート杭の掘削孔の構成を説明する説明図である。
【図7】従来例の拡底杭の構築方法を説明する説明図である。
【符号の説明】
【0081】
10,20 場所打ちコンクリート杭
10a 掘削孔
10c コンクリート
11,21 軸部
12,22 拡底部
13,23 拡幅部
14,24 傾斜面
15,25 凹部
15a 円筒部
25a 第一円筒部
25b 第二円筒部
25c 傾斜面
17 バケット掘削機
17a バケット胴体
17b 底蓋
17c 掘削刃
18,180 切削刃
18a,180a 回動軸部
18b,180b 伸縮ジャッキ
18c,180c 傾斜切削面
19 底浚いバケット
19a バケット胴体
19b 底蓋
19c 土砂取込口
A,B,C 傾斜角度


【特許請求の範囲】
【請求項1】
杭の底部となる部分に軸部よりも直径を拡大させた拡底部が設けられる場所打ちコンクリート杭の構築方法において、
前記軸部となる部分を掘削した後にその下方の前記拡底部となる部分に前記軸部の直径を下方に向けて徐々に広げた拡幅部を形成し、該拡幅部の下方にその直径が徐々に狭まる方向の傾斜面と直径が前記軸部の直径以下の凹部とを形成し、前記凹部に沈降した堆積物を除去した後に掘削孔内にコンクリートを打設することを特徴とする場所打ちコンクリート杭の構築方法。
【請求項2】
前記凹部は、直径が下方にいくに従って段階的に小さくなる複数の円筒部と該円筒部間を接続する傾斜面とによって構成され、それらの最も下方に形成された円筒部に沈降した堆積物を除去することを特徴とする請求項1に記載の場所打ちコンクリート杭の構築方法。
【請求項3】
前記傾斜面は、水平方向に対してその下方に傾く傾斜角度が45度以上90度未満であることを特徴とする請求項1又は2に記載の場所打ちコンクリート杭の構築方法。
【請求項4】
シャフトの先端に取り付けられる円筒状のバケット胴体と、その下面に設けられる開閉自在の底蓋と、該底蓋に取り付けられる掘削刃とを有するバケット掘削機において、
前記バケット胴体の上面に拡幅方向に展開自在な切削刃が設けられ、該切削刃の下面が該バケット胴体の上面に対して上方に傾斜した傾斜切削面であることを特徴とするバケット掘削機。
【請求項5】
シャフトの先端に取り付けられる円筒状のバケット胴体と、その下面に設けられる土砂取込口を備えた底蓋とを有する底浚いバケットにおいて、
前記バケット胴体の上面に拡幅方向に展開自在な切削刃が設けられ、該切削刃の下面が該バケット胴体の上面に対して上方に傾斜した傾斜切削面であることを特徴とする底浚いバケット。


【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【図5】
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【図6】
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【図7】
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【公開番号】特開2006−249791(P2006−249791A)
【公開日】平成18年9月21日(2006.9.21)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2005−68366(P2005−68366)
【出願日】平成17年3月11日(2005.3.11)
【出願人】(595067442)システム計測株式会社 (27)
【Fターム(参考)】