拡幅掘削装置及び杭坑拡幅方法
【課題】 拡幅掘削角度の調整可能な範囲を広くし、拡幅幅を独立に調整することにより、設計の自由度を広げる。
【解決手段】 回転体に取り付けられて用いられ、場所打ちコンクリート杭の杭坑を拡幅するための杭坑拡幅装置１であって、屈伸自在に連結される上ビット１７と下ビット２０とからなる掘削ビット１６と、掘削ビット１６の上ビット１７又は下ビット２０の何れか一方を押圧することにより、上ビット１７と下ビット２０とを所定の角度に屈曲させるアクチュエータ３５とを備える。アクチュエータ３５と上ビット１７又は下ビット２０との間は回動可能に連結され、上ビット１７と下ビット２０を屈曲させた状態で回転体と共に回転させることにより、その屈曲角度に応じた角度で杭坑の内壁面を拡幅掘削することができる。
【解決手段】 回転体に取り付けられて用いられ、場所打ちコンクリート杭の杭坑を拡幅するための杭坑拡幅装置１であって、屈伸自在に連結される上ビット１７と下ビット２０とからなる掘削ビット１６と、掘削ビット１６の上ビット１７又は下ビット２０の何れか一方を押圧することにより、上ビット１７と下ビット２０とを所定の角度に屈曲させるアクチュエータ３５とを備える。アクチュエータ３５と上ビット１７又は下ビット２０との間は回動可能に連結され、上ビット１７と下ビット２０を屈曲させた状態で回転体と共に回転させることにより、その屈曲角度に応じた角度で杭坑の内壁面を拡幅掘削することができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、拡幅掘削装置及び杭坑拡幅方法に関し、特に、杭坑の内壁面を拡幅掘削して所定の角度の壁面を有する節部を形成するのに有効な拡幅掘削装置及び杭坑拡幅方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、場所打ちコンクリート杭の地盤に対する支持力を高めるために、様々なタイプの杭が提案されており、例えば、坑の底部を拡幅した拡底杭や杭の中間部を拡幅した節杭等が提案されている。
【０００３】
このような構成の拡底杭や節杭は、掘削機によって地盤に所定の径の杭坑を掘削した後に、拡幅掘削装置を杭坑内に挿入し、拡幅掘削装置を作動させて杭坑の所定の位置を拡幅掘削し、その後に杭坑内にコンクリートを打設することにより、杭坑の形状に合致した形状に形成される。
【０００４】
上記のような構成の拡底杭や節杭の形成に用いられる拡幅掘削装置の一例が特許文献１に記載されている。この拡幅掘削装置は、油圧ジャッキの作動により連結ロッドを介して拡幅翼を押し広げながら、ケリーバを介して拡幅掘削装置を回転駆動させることにより、拡幅翼の突出量に応じた深さ、拡幅翼の傾斜角度に応じた角度の節部を杭坑の内壁面に形成するように構成したものである。
【０００５】
また、拡幅掘削装置の他の例が特許文献２に記載されている。この拡幅掘削装置は、油圧ジャッキの作動により掘削ビットを押し広げながら、ケリーバを介して拡幅装置を回転駆動させることにより、掘削ビットの突出量に応じた深さ、掘削ビットの傾斜角度に応じた角度の節部を杭坑の内壁面に形成するように構成したものである。
【特許文献１】特開２００１−１９３３７６号公報
【特許文献２】特許第１６２８６４８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、上記のような構成の拡幅掘削装置のうち、特許文献１に記載されている拡幅掘削装置は、節部の内壁面の傾斜角度を変更する場合に、その角度に応じた拡幅翼に交換しなければならいため、その交換作業に手間がかかり、拡幅掘削作業の効率が悪くなる。また、傾斜角度を異ならせた複数の拡幅翼を用意しておかなければならないため、設備費が高くついてしまう。さらに、拡幅幅を独立して調整することができない。
【０００７】
また、特許文献２記載に記載されている拡幅掘削装置も、特許文献１に記載されているものと同様に、節部の内壁面の傾斜角度を変更する場合に、その角度に応じた掘削ビットに交換しなければならいため、その交換作業に手間がかかり、拡幅掘削作業の効率が悪くなる。また、傾斜角度を異ならせた複数の掘削ビットを用意しておかなければならないため、設備費が高くついてしまう。さらに、拡幅幅を独立して調整することができない。
【０００８】
本発明は、上記のような従来の問題に鑑みなされたものであって、節部の壁面の角度及び拡幅幅を変更する場合に、部品を交換することなく容易にその角度及び拡幅幅の変更に対応することができるとともに、変更可能な角度及び拡幅幅の範囲が広く、設計の自由度を広げることができる各種の構造物等の杭の杭坑に適用可能な汎用性の高い拡幅掘削装置及び杭坑拡幅方法を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記のような課題を解決するために、本発明は、以下のような手段を採用している。
すなわち、請求項１に係る発明は、回転体に取り付けられて用いられ、場所打ちコンクリート杭の杭坑を拡幅するための杭坑拡幅装置であって、屈伸自在に連結される上ビットと下ビットとからなる掘削ビットと、該掘削ビットの上ビット又は下ビットの何れか一方を押圧することにより、上ビットと下ビットとを所定の角度に屈曲させるアクチュエータとを備え、前記アクチュエータと前記上ビット又は下ビットとの間が回動可能に連結されており、前記上ビットと下ビットを屈曲させた状態で前記回転体と共に回転させることにより、その屈曲角度に応じた角度で杭坑の内壁面を拡幅掘削することを特徴とする。
本発明による拡幅掘削装置によれば、アクチュエータによって掘削ビットの上ビット又は下ビットの何れか一方を押圧することにより、上ビットと下ビットとが所定の角度に屈曲され、この状態で上ビット及び下ビットを回転体と共に回転させることにより、屈曲角度に応じた角度で杭坑の内壁面が拡幅掘削されることになる。
【００１０】
請求項２に係る発明は、請求項１に記載の拡幅掘削装置であって、前記掘削ビットの上ビット又は下ビットの少なくとも何れか一方を、少なくとも二つに分割し、隣接する分割ビット間を角度調整機構を介して屈曲可能に連結したことを特徴とする。
本発明による拡幅掘削装置によれば、掘削ビットの上ビット又は下ビットの少なくとも何れか一方は二つに分割され、隣接する分割ビット間が角度調整機構によって屈曲可能に連結されているので、上ビットと下ビットとの間に屈曲角度、上ビット分割ビット間の屈曲角度、及び下ビットの分割ビット間の角度を調整することが可能になり、内壁面を拡幅掘削する際に、傾斜角度の調整可能な範囲を広くとることができる。
【００１１】
請求項３に係る発明は、請求項２に記載の拡幅掘削装置であって、前記角度調整機構は、一方の分割ビットと他方の分割ビットとを相対的に回動自在に連結する連結治具と、一方の分割ビットと他方の分割ビットとを伸長した状態に固定する固定治具とを備えていることを特徴とする。
本発明による拡幅掘削装置によれば、上ビット又は下ビットの隣接する分割ビット間は、角度調整機構の固定治具によって伸長した状態に固定されるとともに、固定治具を取り外すことにより連結治具を介して相対的に回動自在な状態となる。
【００１２】
請求項４に係る発明は、請求項１から３のうち何れか１項に記載の拡幅掘削装置を用いて場所打ちコンクリート杭の杭坑を拡幅するための杭坑拡幅方法であって、前記拡幅掘削装置を前記回転体に取り付け、前記杭坑内の拡幅部掘削位置まで前記拡幅掘削装置を降下させ、前記回転体を回転させながら、前記アクチュエータによって前記上ビットと前記下ビットとの屈曲角度を増加させていくことにより、拡幅掘削を行うことを特徴とする。
本発明による杭坑拡幅方法によれば、杭坑内の拡幅部掘削位置まで拡幅掘削装置を下降させ、回転体を回転させながら、アクチュエータによって上ビットと下ビットとの屈曲角度を増加させていくことにより、拡幅掘削部の内壁面が所定の角度で拡幅掘削されることになる。
【発明の効果】
【００１３】
以上、説明したように、本発明による拡幅掘削装置及び杭坑拡幅方法によれば、掘削ビットの上ビット又は下ビットの何れか一方をアクチュエータで押圧することにより、上ビットと下ビットとの間を所定の角度に屈曲させることができ、その屈曲角度で杭坑の拡幅部の内壁面を拡幅掘削することができる。従って、掘削ビットの上ビット及び下ビットによって拡幅掘削される部分の傾斜角度の調整範囲を広くとることができるので、設計の自由度を広げることができ、適用可能な杭の範囲を広げることができ、各種の構造物等の杭坑の拡幅掘削作業に適用することができる。また、拡幅掘削部分の傾斜角度を変更する場合に、その角度に対応した部品に取り替える必要がないので、作業効率を大幅に高めることができるとともに、設備費を削減することもできる
また、上ビット又は下ビットの少なくとも何れか一方は、少なくとも二つに分割されて、隣接する分割ビット間が角度調整機構によって屈曲可能に連結されているので、上ビットと下ビットとの間の屈曲角度、上ビットの分割ビット間の屈曲角度、及び下ビットの分割ビット間の屈曲角度をそれぞれ調整して、所定の屈曲角度に調整することにより、さらに調整可能な傾斜角度を広くとすることができ、設計の自由度をさらに広げることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態について説明する。
図１〜図６には、本発明による拡幅掘削装置の一実施の形態が示されていて、図１は拡幅掘削装置の全体を示す正面図、図２は図１の内部構造を示す説明図、図３は図２のＡ−Ａ線断面図、図４〜図６は図２の部分拡大図である。
【００１５】
すなわち、本実施の形態に示す拡幅掘削装置１は、図１及び図２に示すように、センターロッド２と、センターロッド２に一体に連結されるケーシング４と、ケーシング４に設けられる掘削手段１５とを備えている。
【００１６】
ケーシング４は、図１及び図２に示すように、筒状の周壁５と、周壁５の下端開口部を閉塞する下蓋７と、周壁５の上端開口部に水平に架設される上フレーム８と、周壁５の下端部内面側に水平に架設される下フレーム９と、上フレーム８の下方の周壁５の内面側の部分に、水平にかつ上下方向に移動可能に設けられる中フレーム１０と、周壁５の内面側に設けられて、中フレーム１０を上下方向に移動自在に支持する一対の案内ガイド１１、１１とから構成されている。
【００１７】
周壁５の一部には、図１に示すように、周壁５内外を貫通する縦長の窓６が対向した状態で一対設けられ、各窓６を介してケーシング４内から後述する掘削手段１５の上ビット１７及び下ビット２０が出没可能に構成されている。
【００１８】
ケーシング４の周壁５と下フレーム９と下蓋７とによって囲まれる部分には、図１及び図２に示すように、下端が閉塞された筒状の空間であるバケット１２が設けられ、このバケット１２内に掘削手段１５の上ビット１７及び下ビット２０によって掘削された掘削土の一部が収容される。
【００１９】
ケーシング４の中心部には、図１及び図２に示すように、軸線を一致させた状態でセンターロッド２が一体に設けられ、このセンターロッド２の上端部にケリーバ３が連結される。この場合、センターロッド２は、上フレーム８、中フレーム１０及び下フレーム９の中心部を貫通した状態で、上端部が上フレーム８に一体に連結され、下端部が下フレーム９に一体に連結され、これにより、センターロッド２と一体にケーシング４及び掘削手段１５が回転駆動することになる。
【００２０】
ケーシング４の中フレーム１０の中心部には、図３に示すように、筒状の案内ガイド１３が一体に設けられ、この案内ガイド１３の内側の部分をセンターロッド２が相対的にスライド自在に挿通している。従って、中フレーム１０は、この案内ガイド１３と前述した周壁５内面の一対の案内ガイド１１、１１との協働により、センターロッド２の軸線に沿って水平状態を維持したまま、上下方向に移動可能となる。
【００２１】
掘削手段１５は、図２に示すように、ケーシング４内にセンターロッド２を中心として左右対称に対向して設けられるとともに、各々がセンターロッド２の軸線と直交する方向に屈伸可能な一対の掘削ビット１６、１６と、両掘削ビット１６、１６を屈伸させる一対のアクチュエータ３５、３５と、各掘削ビット１６の屈伸角度を調整する屈伸角度調整機構２５と、各掘削ビット１６の屈曲角度を制限する屈曲角度制限治具４１とを備えている。
【００２２】
アクチュエータ３５としては、油圧、空圧等によって掘削ビット１６を屈伸させる動力を得ることができるものであれば特に制限はなく、本実施の形態において、油圧ジャッキを用いている。
【００２３】
アクチュエータ３５は、シリンダ３６とシリンダ３６から出没可能なロッド３７とを有し、シリンダ３６が第１スライド用治具３８を介してケーシング４の上フレーム８に取り付けられ、ロッド３７が第２スライド用治具３９を介してケーシング４の中フレーム１０に取り付けられている。
【００２４】
第１スライド用治具３８は、図２及び図４に示すように、上フレーム８にスライド可能、かつ所定の位置にボルト４５によって固定可能に取り付けられ、第１スライド用治具３８の下端部にアクチュエータ３５のシリンダ３６の後端部がピン４０を介して取り付けられている。
【００２５】
第２スライド用治具３９は、図２及び図５に示すように、中フレーム１０にスライド可能、かつ所定の位置にボルト４５によって固定可能に取り付けられ、第２スライド用治具３９の上端部にアクチュエータ３５のロッド３７が取り付けられている。
第１スライド用治具３８及び第２スライド用治具３９をそれぞれ上フレーム８及び中フレーム１０に沿ってスライドさせることにより、一対のアクチュエータ３５、３５の間隔が調整され、両掘削ビット１６の上端間の間隔が調整される。
【００２６】
各掘削ビット１６は、図１、図２及び図５に示すように、一端部が第１ピン１８又は第２ピン１９の一方又は両方を介して各第２スライド用治具３９に取り付けられる上ビット１７と、上ビット１７の他端にピン２１を介して回動自在に連結されるとともに、他端がケーシング４の下フレーム９にピン２１を介して回動自在に連結される下ビット２０とから構成されている。なお、下ビット２０の下フレーム９に対する連結位置は調整可能に構成され、これにより、両掘削ビット１６、１６の下端間の間隔が調整される。
【００２７】
図５に示すように、第２スライド用治具３９と上ビット１７との間を第１ピン１８と第２ピン１９の両方によって連結した場合には、両者間が固定された状態となり、上ビット１７の後述する第１上ビット２３の軸線とアクチュエータ３５の軸線とが一致する。また、第１ピン１８又は第２ピン１９の一方を取り外し、第２スライド用治具３９と上ビット１７との間を第１ピン１８又は第２ピン１９によって連結した場合には、両者間が回動自在となる。
【００２８】
上ビット１７及び下ビット２０の外面側（周壁５の窓６に対向する部分）には、図１及び図２に示すように、それぞれ上下方向に所定の間隔ごとに複数の掘削刃２２が一体に又は着脱自在に取り付けられ、この掘削刃２２を杭坑の内壁面に圧接させることにより、杭坑の内壁面の掘削を行うことができる。
【００２９】
図２に示すように、アクチュエータ３５を作動させて、シリンダ３６からロッド３７を出没させることにより、ロッド３７に追従して中フレーム１０がセンターロッド２に沿って上下方向に移動し、中フレーム１０に追従して第２スライド用治具３９を介して掘削ビット１６の上ビット１７と下ビット２０とがピン２１を介して相対的に回動して屈曲又は伸長する。この場合、アクチュエータ３５のロッド３６のストロークを調整することにより、中フレーム１０の上下方向の位置を調整することができ、中フレーム１０の位置に応じて掘削ビット１６の屈曲角度を調整することができる。
【００３０】
各掘削ビット１６の上ビット１７は、図１、図２及び図６に示すように、長手方向に第１上ビット２３と第２上ビット２４の２つにそれぞれ分割され、第１上ビット２３と第２上ビット２４との間は、屈曲角度調整機構２５を介して相対的に屈伸可能、かつ、伸長した状態に固定可能に構成されている。
【００３１】
屈曲角度調整機構２５は、図６に示すように、第１上ビット２３と第２上ビット２４とをそれらの軸線と直交する方向に相対的に回動自在に連結する連結治具２６と、第１ビット２３と第２ビット２４とを伸長した状態に固定する固定治具３２とから構成されている。
【００３２】
連結治具２６は、図６（ａ）に示すように、第１上ビット２３の下端部に設けられる下方及び両側面が開口する溝部２８を有する第１連結部２７と、第２上ビット２４の上端部に設けられるとともに、第１連結部２７の溝部２８内に相対的に回動自在に挿着される突部３０を有する第２連結部２９と、第１連結部２７と第２連結部２９とを相対的に回動自在に連結する連結ピン３１とから構成されている。
【００３３】
固定治具３２は、図６（ｂ）に示すように、第１上ビット２３の第１連結部２７及び第２上ビット２４の第２連結部２９の一側面間に掛け渡されて、第１連結部２７と第２連結部２９との相対的な回動を規制する固定板３３と、固定板３３の一端部を第１上ビット２３側に、他端部を第２上ビット２４側にそれぞれ固定するボルト３４とから構成されている。
【００３４】
図１及び図２に示すように、ケーシング４の下フレーム９の長手方向の両端部には、各掘削ビット１６の屈曲角度を制限するための屈曲角度制限治具４１がそれぞれ設けられ、各屈曲角度制限治具４１に各掘削ビット１６の各下ビット２０の外面側を当接させることにより、各掘削ビット１６のそれ以上の屈曲が制限される。屈曲角度制限治具４１は、下フレーム９に沿って移動可能、所定の位置に固定可能に構成されている。
【００３５】
次に、図７及び図８を参照しながら、本発明の拡幅掘削装置１の作用について説明する。
（１） 上部壁面；１５〜２５°、下部壁面；４５°の節部の拡幅掘削、
拡幅幅；３００〜５００ｍｍ
この条件の拡幅掘削を行うには、図７（ａ）（ｂ）に示すように、第２スライド用治具３９と上ビット１７との間を第１ピン１８（又は第２ピン１９）のみによって回動自在に連結し、上ビット１７の第１上ビット２３と第２上ビット２４との間を固定治具３２によって固定した状態とする。
【００３６】
そして、各第１スライド用治具３８及び各第２スライド用治具３９を上フレーム８及び中フレーム１０に沿ってスライドさせて、各アクチュエータ３５を所定の位置に位置決め、固定し、ケリーバ３にセンターロッド２を介して拡幅掘削装置１を取り付け、図８（ａ）に示すように、拡幅掘削装置１を杭坑内に挿入し、節部を掘削する位置まで下降させる。
【００３７】
そして、図８（ｂ）に示すように、アクチュエータ３５を作動させて中フレーム１０を下降させ、中フレーム１０に追従させて両掘削ビット１６、１６を下方に押し下げ、各掘削ビット１６の上ビット１７と下ビット２０との間を径方向外方に屈曲させる。そして、アクチュエータ３５の作動と同時にケリーバ３を回転させて、センターロッド２を介して拡幅掘削装置１を回転駆動させ、各掘削ビット１６の上ビット１７と下ビット２０との屈曲角度を徐々に強めながら、上ビット１７と下ビット２０の掘削刃２２によって杭坑の内壁面の掘削を開始する。
【００３８】
そして、図８（ｃ）に示すように、下ビット２０の外面側が屈曲角度制限治具４１に当接するまで、上ビット１７と下ビット２０との間の屈曲角度を強めることにより、上ビット１７及び下ビット２０に対応する内壁面の部分が拡幅掘削され、所定の角度の上壁面、下壁面、所定の拡幅幅に形成される。この状態でケリーバを回転させながらケリーバを押し下げることにより垂直面が形成され、図８（ｃ）の状態になる。
この場合、上壁面は鉛直線に対しての傾きが約１５〜２５°、下壁面は鉛直線に対しての傾きが約４５°になるまで拡幅掘削される。また、両アクチュエータ３５、３５の間隔を調整することにより、拡幅幅を３００〜５００ｍｍの範囲内で調整できる。
【００３９】
上記の（１）の条件の下での拡幅掘削作業においては、上壁面及び下壁面の鉛直線に対する傾き、拡幅幅は、アクチュエータ３５の上フレーム８及び中フレーム１０に対する取り付け位置、下ビット２０の下フレーム９に対する固定位置、屈曲角度制限治具４１の下フレーム９に対する固定位置を調整することにより、所定の範囲内で変更できる。但し、図１０（ａ）に示すように、油圧シリンダ３５がセンターロッド２と干渉しない範囲内に制限される。
【００４０】
（２） 上部壁面；３０〜４５°、下部壁面；４５°の節部の拡幅掘削、
拡幅幅３００〜５００ｍｍ
この条件の拡幅掘削を行うには、図９（ａ）に示すように、第２スライド用治具３９と上ビット１７との間を第１ピン１８及び第２ピン１９によって連結して、第２スライド用治具３９と上ビット１７との間を固定状態とするとともに、上ビット１７の第１上ビット２３と第２上ビット２４との間から固定治具３２を取り外し、上ビット１７の第１上ビット２３と第２ビット２４との間を連結治具２６によって回動自在に連結した状態とする。
【００４１】
そして、図９（ｂ）に示すように、各第１スライド用治具３８及び各第２スライド用治具３９を上フレーム８及び中フレーム１０に沿ってスライドさせて、各アクチュエータ３５を所定の位置に位置決め、固定し、ケリーバ３にセンターロッド２を介して拡幅掘削装置１を取り付け、拡幅掘削装置１を杭坑内に挿入し、節部を掘削する位置まで下降させる。
【００４２】
そして、アクチュエータ３５を作動させて中フレーム１０を下降させ、中フレーム１０に追従させて両掘削ビット１６、１６を下方に押し下げ、各掘削ビット１６の上ビット１７と下ビット２０との間を径方向外方に屈曲させ、上ビット１７の第１ビット２３と第２ビット２４との間を径方向内方に屈曲させる。
【００４３】
そして、アクチュエータ３５の作動と同時にケリーバ３を回転させて、センターロッド２を介して拡幅掘削装置１を回転駆動させ、各掘削ビット１６の上ビット１７と下ビット２０との屈曲角度、及び第１上ビット２３と第２上ビット２４との間の屈曲角度を徐々に強めながら、上ビット１７と下ビット２０の掘削刃２２によって杭坑の内壁面の掘削を開始する。
【００４４】
そして、下ビット２０の外面側が屈曲角度制限治具４１に当接するまで、上ビット１７と下ビット２０との間の屈曲角度、及び第１上ビット２３と第２上ビット２４との間の屈曲角度を強めることにより、上ビット１７及び下ビット２０に対応する内壁面の部分が拡幅掘削され、所定の角度の上壁面及び下壁面に形成される。この場合、上壁面は鉛直線に対しての傾きが約３０〜４５°、下壁面は鉛直線に対しての傾きが約４５°になるまで拡幅掘削される。また、両アクチュエータ３５、３５の間隔を調整することにより、拡幅幅を３００〜５００ｍｍの範囲内で調整できる。
【００４５】
なお、上壁面及び下壁面の鉛直線に対する傾きは、アクチュエータ３５の上フレーム８及び中フレーム１０に対する取り付け位置、下ビット２０の下フレーム９に対する固定位置、屈曲角度制限治具４１の下フレーム９に対する固定位置を調整することにより、所定の範囲内で変更できる。但し、図１０（ｂ）に示すように、アクチュエータ３５がセンターロッド２と干渉しない範囲内に制限される。
【００４６】
上記のように構成した本実施の形態による拡幅掘削装置１にあっては、掘削手段１５の両掘削ビット１６を、上ビット１７と下ビット２０とによって構成して、両ビット１７、２０をピン２１を介して屈伸自在に回動自在に連結するとともに、上ビット１７を第１上ビット２３と第２上ビット２４とに分割して、両ビット２３、２４を屈曲角度調整機構２５を介して回動可能、かつ伸長状態に固定可能に連結し、さらに、上ビット１７の一端を第１ピン１８及び第２ピン１９を介してアクチュエータ３５側の第２スライド用治具３９に回動可能、かつ固定可能に連結し、そして、アクチュエータ３５の上フレーム及び中フレームに対する取付け位置を調整可能、下ビットの下フレームに対する取付け位置を調整可能、屈曲角度制限治具の下フレームに対する取付け位置を調整可能としたので、拡幅掘削対象箇所の上壁面の傾き、下壁面の傾きを広い角度範囲内で任意に設定することができる。従って、設計の自由度を大幅に高めることができる。
【００４７】
また、拡幅掘削対象部分の拡幅角度に応じてビットを交換する必要がないので、設備費を大幅に削減することができるとともに、拡幅掘削作業の効率を大幅に高めることができ、工費を大幅に削減することができる。さらに、両アクチュエータ３５、３５間の間隔を調整することにより、拡幅幅を独立して調整することができる。
【００４８】
なお、前記の説明においては、掘削ビットの上ビットを第１上ビットと第２上ビットの２つに分割して、両者を回動可能かつ伸長した状態に固定可能に連結したが、上ビットを３つ以上に分割して、隣接する分割ビット間を回動可能かつ伸長した状態に固定可能に連結してもよい。また、上ビットの代わりに、下ビットを２つ以上に分割して、隣接する分割ビットを間を回動可能かつ伸長した状態に固定可能に連結してもよい。さらに、上ビットと下ビットの両方を２つ以上に分割して、各ビットの隣接する分割ビット間を回動可能かつ伸長した状態に固定可能に連結してもよい。さらに、上ビット及び下ビットは、分割しなくてもよい。さらに、前記の説明においては、上ビット側にアクチュエータを設けたが、下ビット側にアクチュエータを設けてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明による拡幅掘削装置の一実施の形態の全体を示す正面図である。
【図２】図１の内部構造を示す説明図である。
【図３】図２のＡ−Ａ線断面図である。
【図４】図２の第１スライド用治具付近の拡大図である。
【図５】図２の第２スライド用治具付近の拡大図である。
【図６】図２の部分拡大図であって、（ａ）は第１上ビットと第２上ビットとを回動自在に連結した状態を示し、（ｂ）は第１上ビットと第２上ビットとを伸長状態に固定した状態を示す説明図である。
【図７】本発明による拡幅掘削装置の動作を示す説明図であって、（ａ）は拡幅掘削装置の掘削ビットを１５〜２５°の屈曲角度に設定した状態を示し、（ｂ）は（ａ）の状態から掘削ビットの屈曲角度を強めた状態を示す説明図である。
【図８】本発明による拡幅掘削装置の動作を示す説明図であって、（ａ）は拡幅掘削装置の掘削ビットを１５〜２５°の拡幅掘削用に設定した状態を示し、（ｂ）は拡幅掘削開始直後の状態を示し、（ｃ）は拡幅掘削終了直後の状態を示す説明図である。
【図９】本発明による拡幅掘削装置の動作を示した説明図であって、（ａ）は拡幅掘削装置の掘削ビットを３５〜４５°の拡幅掘削用に設定した状態を示し、（ｂ）は（ａ）の状態から掘削ビットの屈曲角度を強めた状態を示す説明図である。
【図１０】本発明による拡幅掘削装置の掘削ビットの屈曲角度とアクチュエータとの位置関係を示す説明図である。
【符号の説明】
【００５０】
１ 拡幅掘削装置 ２ センターロッド
３ ケリーバ ４ ケーシング
５ 周壁 ６ 窓
７ 下蓋 ８ 上フレーム
９ 下フレーム １０ 中フレーム
１１ 案内ガイド １２ バケット
１３ 案内ガイド １５ 掘削手段
１６ 掘削ビット １７ 上ビット
１８ 第１ピン １９ 第２ピン
２０ 下ビット ２１ ピン
２２ 掘削刃 ２３ 第１上ビット
２４ 第２上ビット ２５ 屈曲角度調整機構
２６ 連結治具 ２７ 第１連結部
２８ 溝部 ２９ 第２連結部
３０ 突部 ３１ 連結ピン
３２ 固定治具 ３３ 固定板
３４ ボルト ３５ アクチュエータ
３６ シリンダ ３７ ロッド
３８ 第１スライド用治具 ３９ 第２スライド用治具
４０ ピン ４１ 屈曲角度制限治具
４５ ボルト
【技術分野】
【０００１】
本発明は、拡幅掘削装置及び杭坑拡幅方法に関し、特に、杭坑の内壁面を拡幅掘削して所定の角度の壁面を有する節部を形成するのに有効な拡幅掘削装置及び杭坑拡幅方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、場所打ちコンクリート杭の地盤に対する支持力を高めるために、様々なタイプの杭が提案されており、例えば、坑の底部を拡幅した拡底杭や杭の中間部を拡幅した節杭等が提案されている。
【０００３】
このような構成の拡底杭や節杭は、掘削機によって地盤に所定の径の杭坑を掘削した後に、拡幅掘削装置を杭坑内に挿入し、拡幅掘削装置を作動させて杭坑の所定の位置を拡幅掘削し、その後に杭坑内にコンクリートを打設することにより、杭坑の形状に合致した形状に形成される。
【０００４】
上記のような構成の拡底杭や節杭の形成に用いられる拡幅掘削装置の一例が特許文献１に記載されている。この拡幅掘削装置は、油圧ジャッキの作動により連結ロッドを介して拡幅翼を押し広げながら、ケリーバを介して拡幅掘削装置を回転駆動させることにより、拡幅翼の突出量に応じた深さ、拡幅翼の傾斜角度に応じた角度の節部を杭坑の内壁面に形成するように構成したものである。
【０００５】
また、拡幅掘削装置の他の例が特許文献２に記載されている。この拡幅掘削装置は、油圧ジャッキの作動により掘削ビットを押し広げながら、ケリーバを介して拡幅装置を回転駆動させることにより、掘削ビットの突出量に応じた深さ、掘削ビットの傾斜角度に応じた角度の節部を杭坑の内壁面に形成するように構成したものである。
【特許文献１】特開２００１−１９３３７６号公報
【特許文献２】特許第１６２８６４８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、上記のような構成の拡幅掘削装置のうち、特許文献１に記載されている拡幅掘削装置は、節部の内壁面の傾斜角度を変更する場合に、その角度に応じた拡幅翼に交換しなければならいため、その交換作業に手間がかかり、拡幅掘削作業の効率が悪くなる。また、傾斜角度を異ならせた複数の拡幅翼を用意しておかなければならないため、設備費が高くついてしまう。さらに、拡幅幅を独立して調整することができない。
【０００７】
また、特許文献２記載に記載されている拡幅掘削装置も、特許文献１に記載されているものと同様に、節部の内壁面の傾斜角度を変更する場合に、その角度に応じた掘削ビットに交換しなければならいため、その交換作業に手間がかかり、拡幅掘削作業の効率が悪くなる。また、傾斜角度を異ならせた複数の掘削ビットを用意しておかなければならないため、設備費が高くついてしまう。さらに、拡幅幅を独立して調整することができない。
【０００８】
本発明は、上記のような従来の問題に鑑みなされたものであって、節部の壁面の角度及び拡幅幅を変更する場合に、部品を交換することなく容易にその角度及び拡幅幅の変更に対応することができるとともに、変更可能な角度及び拡幅幅の範囲が広く、設計の自由度を広げることができる各種の構造物等の杭の杭坑に適用可能な汎用性の高い拡幅掘削装置及び杭坑拡幅方法を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記のような課題を解決するために、本発明は、以下のような手段を採用している。
すなわち、請求項１に係る発明は、回転体に取り付けられて用いられ、場所打ちコンクリート杭の杭坑を拡幅するための杭坑拡幅装置であって、屈伸自在に連結される上ビットと下ビットとからなる掘削ビットと、該掘削ビットの上ビット又は下ビットの何れか一方を押圧することにより、上ビットと下ビットとを所定の角度に屈曲させるアクチュエータとを備え、前記アクチュエータと前記上ビット又は下ビットとの間が回動可能に連結されており、前記上ビットと下ビットを屈曲させた状態で前記回転体と共に回転させることにより、その屈曲角度に応じた角度で杭坑の内壁面を拡幅掘削することを特徴とする。
本発明による拡幅掘削装置によれば、アクチュエータによって掘削ビットの上ビット又は下ビットの何れか一方を押圧することにより、上ビットと下ビットとが所定の角度に屈曲され、この状態で上ビット及び下ビットを回転体と共に回転させることにより、屈曲角度に応じた角度で杭坑の内壁面が拡幅掘削されることになる。
【００１０】
請求項２に係る発明は、請求項１に記載の拡幅掘削装置であって、前記掘削ビットの上ビット又は下ビットの少なくとも何れか一方を、少なくとも二つに分割し、隣接する分割ビット間を角度調整機構を介して屈曲可能に連結したことを特徴とする。
本発明による拡幅掘削装置によれば、掘削ビットの上ビット又は下ビットの少なくとも何れか一方は二つに分割され、隣接する分割ビット間が角度調整機構によって屈曲可能に連結されているので、上ビットと下ビットとの間に屈曲角度、上ビット分割ビット間の屈曲角度、及び下ビットの分割ビット間の角度を調整することが可能になり、内壁面を拡幅掘削する際に、傾斜角度の調整可能な範囲を広くとることができる。
【００１１】
請求項３に係る発明は、請求項２に記載の拡幅掘削装置であって、前記角度調整機構は、一方の分割ビットと他方の分割ビットとを相対的に回動自在に連結する連結治具と、一方の分割ビットと他方の分割ビットとを伸長した状態に固定する固定治具とを備えていることを特徴とする。
本発明による拡幅掘削装置によれば、上ビット又は下ビットの隣接する分割ビット間は、角度調整機構の固定治具によって伸長した状態に固定されるとともに、固定治具を取り外すことにより連結治具を介して相対的に回動自在な状態となる。
【００１２】
請求項４に係る発明は、請求項１から３のうち何れか１項に記載の拡幅掘削装置を用いて場所打ちコンクリート杭の杭坑を拡幅するための杭坑拡幅方法であって、前記拡幅掘削装置を前記回転体に取り付け、前記杭坑内の拡幅部掘削位置まで前記拡幅掘削装置を降下させ、前記回転体を回転させながら、前記アクチュエータによって前記上ビットと前記下ビットとの屈曲角度を増加させていくことにより、拡幅掘削を行うことを特徴とする。
本発明による杭坑拡幅方法によれば、杭坑内の拡幅部掘削位置まで拡幅掘削装置を下降させ、回転体を回転させながら、アクチュエータによって上ビットと下ビットとの屈曲角度を増加させていくことにより、拡幅掘削部の内壁面が所定の角度で拡幅掘削されることになる。
【発明の効果】
【００１３】
以上、説明したように、本発明による拡幅掘削装置及び杭坑拡幅方法によれば、掘削ビットの上ビット又は下ビットの何れか一方をアクチュエータで押圧することにより、上ビットと下ビットとの間を所定の角度に屈曲させることができ、その屈曲角度で杭坑の拡幅部の内壁面を拡幅掘削することができる。従って、掘削ビットの上ビット及び下ビットによって拡幅掘削される部分の傾斜角度の調整範囲を広くとることができるので、設計の自由度を広げることができ、適用可能な杭の範囲を広げることができ、各種の構造物等の杭坑の拡幅掘削作業に適用することができる。また、拡幅掘削部分の傾斜角度を変更する場合に、その角度に対応した部品に取り替える必要がないので、作業効率を大幅に高めることができるとともに、設備費を削減することもできる
また、上ビット又は下ビットの少なくとも何れか一方は、少なくとも二つに分割されて、隣接する分割ビット間が角度調整機構によって屈曲可能に連結されているので、上ビットと下ビットとの間の屈曲角度、上ビットの分割ビット間の屈曲角度、及び下ビットの分割ビット間の屈曲角度をそれぞれ調整して、所定の屈曲角度に調整することにより、さらに調整可能な傾斜角度を広くとすることができ、設計の自由度をさらに広げることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態について説明する。
図１〜図６には、本発明による拡幅掘削装置の一実施の形態が示されていて、図１は拡幅掘削装置の全体を示す正面図、図２は図１の内部構造を示す説明図、図３は図２のＡ−Ａ線断面図、図４〜図６は図２の部分拡大図である。
【００１５】
すなわち、本実施の形態に示す拡幅掘削装置１は、図１及び図２に示すように、センターロッド２と、センターロッド２に一体に連結されるケーシング４と、ケーシング４に設けられる掘削手段１５とを備えている。
【００１６】
ケーシング４は、図１及び図２に示すように、筒状の周壁５と、周壁５の下端開口部を閉塞する下蓋７と、周壁５の上端開口部に水平に架設される上フレーム８と、周壁５の下端部内面側に水平に架設される下フレーム９と、上フレーム８の下方の周壁５の内面側の部分に、水平にかつ上下方向に移動可能に設けられる中フレーム１０と、周壁５の内面側に設けられて、中フレーム１０を上下方向に移動自在に支持する一対の案内ガイド１１、１１とから構成されている。
【００１７】
周壁５の一部には、図１に示すように、周壁５内外を貫通する縦長の窓６が対向した状態で一対設けられ、各窓６を介してケーシング４内から後述する掘削手段１５の上ビット１７及び下ビット２０が出没可能に構成されている。
【００１８】
ケーシング４の周壁５と下フレーム９と下蓋７とによって囲まれる部分には、図１及び図２に示すように、下端が閉塞された筒状の空間であるバケット１２が設けられ、このバケット１２内に掘削手段１５の上ビット１７及び下ビット２０によって掘削された掘削土の一部が収容される。
【００１９】
ケーシング４の中心部には、図１及び図２に示すように、軸線を一致させた状態でセンターロッド２が一体に設けられ、このセンターロッド２の上端部にケリーバ３が連結される。この場合、センターロッド２は、上フレーム８、中フレーム１０及び下フレーム９の中心部を貫通した状態で、上端部が上フレーム８に一体に連結され、下端部が下フレーム９に一体に連結され、これにより、センターロッド２と一体にケーシング４及び掘削手段１５が回転駆動することになる。
【００２０】
ケーシング４の中フレーム１０の中心部には、図３に示すように、筒状の案内ガイド１３が一体に設けられ、この案内ガイド１３の内側の部分をセンターロッド２が相対的にスライド自在に挿通している。従って、中フレーム１０は、この案内ガイド１３と前述した周壁５内面の一対の案内ガイド１１、１１との協働により、センターロッド２の軸線に沿って水平状態を維持したまま、上下方向に移動可能となる。
【００２１】
掘削手段１５は、図２に示すように、ケーシング４内にセンターロッド２を中心として左右対称に対向して設けられるとともに、各々がセンターロッド２の軸線と直交する方向に屈伸可能な一対の掘削ビット１６、１６と、両掘削ビット１６、１６を屈伸させる一対のアクチュエータ３５、３５と、各掘削ビット１６の屈伸角度を調整する屈伸角度調整機構２５と、各掘削ビット１６の屈曲角度を制限する屈曲角度制限治具４１とを備えている。
【００２２】
アクチュエータ３５としては、油圧、空圧等によって掘削ビット１６を屈伸させる動力を得ることができるものであれば特に制限はなく、本実施の形態において、油圧ジャッキを用いている。
【００２３】
アクチュエータ３５は、シリンダ３６とシリンダ３６から出没可能なロッド３７とを有し、シリンダ３６が第１スライド用治具３８を介してケーシング４の上フレーム８に取り付けられ、ロッド３７が第２スライド用治具３９を介してケーシング４の中フレーム１０に取り付けられている。
【００２４】
第１スライド用治具３８は、図２及び図４に示すように、上フレーム８にスライド可能、かつ所定の位置にボルト４５によって固定可能に取り付けられ、第１スライド用治具３８の下端部にアクチュエータ３５のシリンダ３６の後端部がピン４０を介して取り付けられている。
【００２５】
第２スライド用治具３９は、図２及び図５に示すように、中フレーム１０にスライド可能、かつ所定の位置にボルト４５によって固定可能に取り付けられ、第２スライド用治具３９の上端部にアクチュエータ３５のロッド３７が取り付けられている。
第１スライド用治具３８及び第２スライド用治具３９をそれぞれ上フレーム８及び中フレーム１０に沿ってスライドさせることにより、一対のアクチュエータ３５、３５の間隔が調整され、両掘削ビット１６の上端間の間隔が調整される。
【００２６】
各掘削ビット１６は、図１、図２及び図５に示すように、一端部が第１ピン１８又は第２ピン１９の一方又は両方を介して各第２スライド用治具３９に取り付けられる上ビット１７と、上ビット１７の他端にピン２１を介して回動自在に連結されるとともに、他端がケーシング４の下フレーム９にピン２１を介して回動自在に連結される下ビット２０とから構成されている。なお、下ビット２０の下フレーム９に対する連結位置は調整可能に構成され、これにより、両掘削ビット１６、１６の下端間の間隔が調整される。
【００２７】
図５に示すように、第２スライド用治具３９と上ビット１７との間を第１ピン１８と第２ピン１９の両方によって連結した場合には、両者間が固定された状態となり、上ビット１７の後述する第１上ビット２３の軸線とアクチュエータ３５の軸線とが一致する。また、第１ピン１８又は第２ピン１９の一方を取り外し、第２スライド用治具３９と上ビット１７との間を第１ピン１８又は第２ピン１９によって連結した場合には、両者間が回動自在となる。
【００２８】
上ビット１７及び下ビット２０の外面側（周壁５の窓６に対向する部分）には、図１及び図２に示すように、それぞれ上下方向に所定の間隔ごとに複数の掘削刃２２が一体に又は着脱自在に取り付けられ、この掘削刃２２を杭坑の内壁面に圧接させることにより、杭坑の内壁面の掘削を行うことができる。
【００２９】
図２に示すように、アクチュエータ３５を作動させて、シリンダ３６からロッド３７を出没させることにより、ロッド３７に追従して中フレーム１０がセンターロッド２に沿って上下方向に移動し、中フレーム１０に追従して第２スライド用治具３９を介して掘削ビット１６の上ビット１７と下ビット２０とがピン２１を介して相対的に回動して屈曲又は伸長する。この場合、アクチュエータ３５のロッド３６のストロークを調整することにより、中フレーム１０の上下方向の位置を調整することができ、中フレーム１０の位置に応じて掘削ビット１６の屈曲角度を調整することができる。
【００３０】
各掘削ビット１６の上ビット１７は、図１、図２及び図６に示すように、長手方向に第１上ビット２３と第２上ビット２４の２つにそれぞれ分割され、第１上ビット２３と第２上ビット２４との間は、屈曲角度調整機構２５を介して相対的に屈伸可能、かつ、伸長した状態に固定可能に構成されている。
【００３１】
屈曲角度調整機構２５は、図６に示すように、第１上ビット２３と第２上ビット２４とをそれらの軸線と直交する方向に相対的に回動自在に連結する連結治具２６と、第１ビット２３と第２ビット２４とを伸長した状態に固定する固定治具３２とから構成されている。
【００３２】
連結治具２６は、図６（ａ）に示すように、第１上ビット２３の下端部に設けられる下方及び両側面が開口する溝部２８を有する第１連結部２７と、第２上ビット２４の上端部に設けられるとともに、第１連結部２７の溝部２８内に相対的に回動自在に挿着される突部３０を有する第２連結部２９と、第１連結部２７と第２連結部２９とを相対的に回動自在に連結する連結ピン３１とから構成されている。
【００３３】
固定治具３２は、図６（ｂ）に示すように、第１上ビット２３の第１連結部２７及び第２上ビット２４の第２連結部２９の一側面間に掛け渡されて、第１連結部２７と第２連結部２９との相対的な回動を規制する固定板３３と、固定板３３の一端部を第１上ビット２３側に、他端部を第２上ビット２４側にそれぞれ固定するボルト３４とから構成されている。
【００３４】
図１及び図２に示すように、ケーシング４の下フレーム９の長手方向の両端部には、各掘削ビット１６の屈曲角度を制限するための屈曲角度制限治具４１がそれぞれ設けられ、各屈曲角度制限治具４１に各掘削ビット１６の各下ビット２０の外面側を当接させることにより、各掘削ビット１６のそれ以上の屈曲が制限される。屈曲角度制限治具４１は、下フレーム９に沿って移動可能、所定の位置に固定可能に構成されている。
【００３５】
次に、図７及び図８を参照しながら、本発明の拡幅掘削装置１の作用について説明する。
（１） 上部壁面；１５〜２５°、下部壁面；４５°の節部の拡幅掘削、
拡幅幅；３００〜５００ｍｍ
この条件の拡幅掘削を行うには、図７（ａ）（ｂ）に示すように、第２スライド用治具３９と上ビット１７との間を第１ピン１８（又は第２ピン１９）のみによって回動自在に連結し、上ビット１７の第１上ビット２３と第２上ビット２４との間を固定治具３２によって固定した状態とする。
【００３６】
そして、各第１スライド用治具３８及び各第２スライド用治具３９を上フレーム８及び中フレーム１０に沿ってスライドさせて、各アクチュエータ３５を所定の位置に位置決め、固定し、ケリーバ３にセンターロッド２を介して拡幅掘削装置１を取り付け、図８（ａ）に示すように、拡幅掘削装置１を杭坑内に挿入し、節部を掘削する位置まで下降させる。
【００３７】
そして、図８（ｂ）に示すように、アクチュエータ３５を作動させて中フレーム１０を下降させ、中フレーム１０に追従させて両掘削ビット１６、１６を下方に押し下げ、各掘削ビット１６の上ビット１７と下ビット２０との間を径方向外方に屈曲させる。そして、アクチュエータ３５の作動と同時にケリーバ３を回転させて、センターロッド２を介して拡幅掘削装置１を回転駆動させ、各掘削ビット１６の上ビット１７と下ビット２０との屈曲角度を徐々に強めながら、上ビット１７と下ビット２０の掘削刃２２によって杭坑の内壁面の掘削を開始する。
【００３８】
そして、図８（ｃ）に示すように、下ビット２０の外面側が屈曲角度制限治具４１に当接するまで、上ビット１７と下ビット２０との間の屈曲角度を強めることにより、上ビット１７及び下ビット２０に対応する内壁面の部分が拡幅掘削され、所定の角度の上壁面、下壁面、所定の拡幅幅に形成される。この状態でケリーバを回転させながらケリーバを押し下げることにより垂直面が形成され、図８（ｃ）の状態になる。
この場合、上壁面は鉛直線に対しての傾きが約１５〜２５°、下壁面は鉛直線に対しての傾きが約４５°になるまで拡幅掘削される。また、両アクチュエータ３５、３５の間隔を調整することにより、拡幅幅を３００〜５００ｍｍの範囲内で調整できる。
【００３９】
上記の（１）の条件の下での拡幅掘削作業においては、上壁面及び下壁面の鉛直線に対する傾き、拡幅幅は、アクチュエータ３５の上フレーム８及び中フレーム１０に対する取り付け位置、下ビット２０の下フレーム９に対する固定位置、屈曲角度制限治具４１の下フレーム９に対する固定位置を調整することにより、所定の範囲内で変更できる。但し、図１０（ａ）に示すように、油圧シリンダ３５がセンターロッド２と干渉しない範囲内に制限される。
【００４０】
（２） 上部壁面；３０〜４５°、下部壁面；４５°の節部の拡幅掘削、
拡幅幅３００〜５００ｍｍ
この条件の拡幅掘削を行うには、図９（ａ）に示すように、第２スライド用治具３９と上ビット１７との間を第１ピン１８及び第２ピン１９によって連結して、第２スライド用治具３９と上ビット１７との間を固定状態とするとともに、上ビット１７の第１上ビット２３と第２上ビット２４との間から固定治具３２を取り外し、上ビット１７の第１上ビット２３と第２ビット２４との間を連結治具２６によって回動自在に連結した状態とする。
【００４１】
そして、図９（ｂ）に示すように、各第１スライド用治具３８及び各第２スライド用治具３９を上フレーム８及び中フレーム１０に沿ってスライドさせて、各アクチュエータ３５を所定の位置に位置決め、固定し、ケリーバ３にセンターロッド２を介して拡幅掘削装置１を取り付け、拡幅掘削装置１を杭坑内に挿入し、節部を掘削する位置まで下降させる。
【００４２】
そして、アクチュエータ３５を作動させて中フレーム１０を下降させ、中フレーム１０に追従させて両掘削ビット１６、１６を下方に押し下げ、各掘削ビット１６の上ビット１７と下ビット２０との間を径方向外方に屈曲させ、上ビット１７の第１ビット２３と第２ビット２４との間を径方向内方に屈曲させる。
【００４３】
そして、アクチュエータ３５の作動と同時にケリーバ３を回転させて、センターロッド２を介して拡幅掘削装置１を回転駆動させ、各掘削ビット１６の上ビット１７と下ビット２０との屈曲角度、及び第１上ビット２３と第２上ビット２４との間の屈曲角度を徐々に強めながら、上ビット１７と下ビット２０の掘削刃２２によって杭坑の内壁面の掘削を開始する。
【００４４】
そして、下ビット２０の外面側が屈曲角度制限治具４１に当接するまで、上ビット１７と下ビット２０との間の屈曲角度、及び第１上ビット２３と第２上ビット２４との間の屈曲角度を強めることにより、上ビット１７及び下ビット２０に対応する内壁面の部分が拡幅掘削され、所定の角度の上壁面及び下壁面に形成される。この場合、上壁面は鉛直線に対しての傾きが約３０〜４５°、下壁面は鉛直線に対しての傾きが約４５°になるまで拡幅掘削される。また、両アクチュエータ３５、３５の間隔を調整することにより、拡幅幅を３００〜５００ｍｍの範囲内で調整できる。
【００４５】
なお、上壁面及び下壁面の鉛直線に対する傾きは、アクチュエータ３５の上フレーム８及び中フレーム１０に対する取り付け位置、下ビット２０の下フレーム９に対する固定位置、屈曲角度制限治具４１の下フレーム９に対する固定位置を調整することにより、所定の範囲内で変更できる。但し、図１０（ｂ）に示すように、アクチュエータ３５がセンターロッド２と干渉しない範囲内に制限される。
【００４６】
上記のように構成した本実施の形態による拡幅掘削装置１にあっては、掘削手段１５の両掘削ビット１６を、上ビット１７と下ビット２０とによって構成して、両ビット１７、２０をピン２１を介して屈伸自在に回動自在に連結するとともに、上ビット１７を第１上ビット２３と第２上ビット２４とに分割して、両ビット２３、２４を屈曲角度調整機構２５を介して回動可能、かつ伸長状態に固定可能に連結し、さらに、上ビット１７の一端を第１ピン１８及び第２ピン１９を介してアクチュエータ３５側の第２スライド用治具３９に回動可能、かつ固定可能に連結し、そして、アクチュエータ３５の上フレーム及び中フレームに対する取付け位置を調整可能、下ビットの下フレームに対する取付け位置を調整可能、屈曲角度制限治具の下フレームに対する取付け位置を調整可能としたので、拡幅掘削対象箇所の上壁面の傾き、下壁面の傾きを広い角度範囲内で任意に設定することができる。従って、設計の自由度を大幅に高めることができる。
【００４７】
また、拡幅掘削対象部分の拡幅角度に応じてビットを交換する必要がないので、設備費を大幅に削減することができるとともに、拡幅掘削作業の効率を大幅に高めることができ、工費を大幅に削減することができる。さらに、両アクチュエータ３５、３５間の間隔を調整することにより、拡幅幅を独立して調整することができる。
【００４８】
なお、前記の説明においては、掘削ビットの上ビットを第１上ビットと第２上ビットの２つに分割して、両者を回動可能かつ伸長した状態に固定可能に連結したが、上ビットを３つ以上に分割して、隣接する分割ビット間を回動可能かつ伸長した状態に固定可能に連結してもよい。また、上ビットの代わりに、下ビットを２つ以上に分割して、隣接する分割ビットを間を回動可能かつ伸長した状態に固定可能に連結してもよい。さらに、上ビットと下ビットの両方を２つ以上に分割して、各ビットの隣接する分割ビット間を回動可能かつ伸長した状態に固定可能に連結してもよい。さらに、上ビット及び下ビットは、分割しなくてもよい。さらに、前記の説明においては、上ビット側にアクチュエータを設けたが、下ビット側にアクチュエータを設けてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明による拡幅掘削装置の一実施の形態の全体を示す正面図である。
【図２】図１の内部構造を示す説明図である。
【図３】図２のＡ−Ａ線断面図である。
【図４】図２の第１スライド用治具付近の拡大図である。
【図５】図２の第２スライド用治具付近の拡大図である。
【図６】図２の部分拡大図であって、（ａ）は第１上ビットと第２上ビットとを回動自在に連結した状態を示し、（ｂ）は第１上ビットと第２上ビットとを伸長状態に固定した状態を示す説明図である。
【図７】本発明による拡幅掘削装置の動作を示す説明図であって、（ａ）は拡幅掘削装置の掘削ビットを１５〜２５°の屈曲角度に設定した状態を示し、（ｂ）は（ａ）の状態から掘削ビットの屈曲角度を強めた状態を示す説明図である。
【図８】本発明による拡幅掘削装置の動作を示す説明図であって、（ａ）は拡幅掘削装置の掘削ビットを１５〜２５°の拡幅掘削用に設定した状態を示し、（ｂ）は拡幅掘削開始直後の状態を示し、（ｃ）は拡幅掘削終了直後の状態を示す説明図である。
【図９】本発明による拡幅掘削装置の動作を示した説明図であって、（ａ）は拡幅掘削装置の掘削ビットを３５〜４５°の拡幅掘削用に設定した状態を示し、（ｂ）は（ａ）の状態から掘削ビットの屈曲角度を強めた状態を示す説明図である。
【図１０】本発明による拡幅掘削装置の掘削ビットの屈曲角度とアクチュエータとの位置関係を示す説明図である。
【符号の説明】
【００５０】
１ 拡幅掘削装置 ２ センターロッド
３ ケリーバ ４ ケーシング
５ 周壁 ６ 窓
７ 下蓋 ８ 上フレーム
９ 下フレーム １０ 中フレーム
１１ 案内ガイド １２ バケット
１３ 案内ガイド １５ 掘削手段
１６ 掘削ビット １７ 上ビット
１８ 第１ピン １９ 第２ピン
２０ 下ビット ２１ ピン
２２ 掘削刃 ２３ 第１上ビット
２４ 第２上ビット ２５ 屈曲角度調整機構
２６ 連結治具 ２７ 第１連結部
２８ 溝部 ２９ 第２連結部
３０ 突部 ３１ 連結ピン
３２ 固定治具 ３３ 固定板
３４ ボルト ３５ アクチュエータ
３６ シリンダ ３７ ロッド
３８ 第１スライド用治具 ３９ 第２スライド用治具
４０ ピン ４１ 屈曲角度制限治具
４５ ボルト
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転体に取り付けられて用いられ、場所打ちコンクリート杭の杭坑を拡幅するための杭坑拡幅装置であって、
屈伸自在に連結される上ビットと下ビットとからなる掘削ビットと、
該掘削ビットの上ビット又は下ビットの何れか一方を押圧することにより、上ビットと下ビットとを所定の角度に屈曲させるアクチュエータとを備え、
前記アクチュエータと前記上ビット又は下ビットとの間が回動可能に連結されており、前記上ビットと下ビットを屈曲させた状態で前記回転体と共に回転させることにより、その屈曲角度に応じた角度で杭坑の内壁面を拡幅掘削することを特徴とする拡幅掘削装置。
【請求項２】
前記掘削ビットの上ビット又は下ビットの少なくとも何れか一方を、少なくとも二つに分割し、隣接する分割ビット間を角度調整機構を介して屈曲可能に連結したことを特徴とする請求項１に記載の拡幅掘削装置。
【請求項３】
前記角度調整機構は、一方の分割ビットと他方の分割ビットとを相対的に回動自在に連結する連結治具と、一方の分割ビットと他方の分割ビットとを伸長した状態に固定する固定治具とを備えていることを特徴とする請求項２に記載の拡幅掘削装置。
【請求項４】
請求項１から３のうち何れか１項に記載の拡幅掘削装置を用いて場所打ちコンクリート杭の杭坑を拡幅するための杭坑拡幅方法であって、
前記拡幅掘削装置を前記回転体に取り付け、
前記杭坑内の拡幅部掘削位置まで前記拡幅掘削装置を降下させ、
前記回転体を回転させながら、前記アクチュエータによって前記上ビットと前記下ビットとの屈曲角度を増加させていくことにより、拡幅掘削を行うことを特徴とする杭坑拡幅方法。
【請求項１】
回転体に取り付けられて用いられ、場所打ちコンクリート杭の杭坑を拡幅するための杭坑拡幅装置であって、
屈伸自在に連結される上ビットと下ビットとからなる掘削ビットと、
該掘削ビットの上ビット又は下ビットの何れか一方を押圧することにより、上ビットと下ビットとを所定の角度に屈曲させるアクチュエータとを備え、
前記アクチュエータと前記上ビット又は下ビットとの間が回動可能に連結されており、前記上ビットと下ビットを屈曲させた状態で前記回転体と共に回転させることにより、その屈曲角度に応じた角度で杭坑の内壁面を拡幅掘削することを特徴とする拡幅掘削装置。
【請求項２】
前記掘削ビットの上ビット又は下ビットの少なくとも何れか一方を、少なくとも二つに分割し、隣接する分割ビット間を角度調整機構を介して屈曲可能に連結したことを特徴とする請求項１に記載の拡幅掘削装置。
【請求項３】
前記角度調整機構は、一方の分割ビットと他方の分割ビットとを相対的に回動自在に連結する連結治具と、一方の分割ビットと他方の分割ビットとを伸長した状態に固定する固定治具とを備えていることを特徴とする請求項２に記載の拡幅掘削装置。
【請求項４】
請求項１から３のうち何れか１項に記載の拡幅掘削装置を用いて場所打ちコンクリート杭の杭坑を拡幅するための杭坑拡幅方法であって、
前記拡幅掘削装置を前記回転体に取り付け、
前記杭坑内の拡幅部掘削位置まで前記拡幅掘削装置を降下させ、
前記回転体を回転させながら、前記アクチュエータによって前記上ビットと前記下ビットとの屈曲角度を増加させていくことにより、拡幅掘削を行うことを特徴とする杭坑拡幅方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２００６−２１９８６７（Ｐ２００６−２１９８６７Ａ）
【公開日】平成１８年８月２４日（２００６．８．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−３３０５６（Ｐ２００５−３３０５６）
【出願日】平成１７年２月９日（２００５．２．９）
【出願人】（００００００５４９）株式会社大林組 (1,758)
【出願人】（５０４３６５７９９）株式会社特殊構工法計画研究所 (26)
【出願人】（０００１５７２８９）丸五基礎工業株式会社 (11)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年８月２４日（２００６．８．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年２月９日（２００５．２．９）
【出願人】（００００００５４９）株式会社大林組 (1,758)
【出願人】（５０４３６５７９９）株式会社特殊構工法計画研究所 (26)
【出願人】（０００１５７２８９）丸五基礎工業株式会社 (11)
【Ｆターム（参考）】
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