掘削装置、壁杭施工方法、および壁杭
【課題】連続した拡幅部を有する壁杭を簡単に施工できる掘削装置、壁杭施工方法、および壁杭を提供すること。
【解決手段】掘削装置１は、鉛直方向を軸として回転するケリーバー１６と、ケリーバー１６の先端に取り付けられ、ケリーバー１６の回転に伴って回転するとともに、径方向に開閉自在なバケット３０と、長方形状の掘削孔の内部に設置され、ケリーバー１６を軸支するとともに、掘削孔の内壁面を押圧してケリーバー１６の位置を固定するスタビライザー５０と、掘削孔の長手方向に沿ってケリーバー１６を水平方向に移動可能な油圧ジャッキ４８と、ケリーバー１６が水平移動する際に、ケリーバー１６の鉛直方向の姿勢を保持するケリーバー姿勢制御装置とを備える。
【解決手段】掘削装置１は、鉛直方向を軸として回転するケリーバー１６と、ケリーバー１６の先端に取り付けられ、ケリーバー１６の回転に伴って回転するとともに、径方向に開閉自在なバケット３０と、長方形状の掘削孔の内部に設置され、ケリーバー１６を軸支するとともに、掘削孔の内壁面を押圧してケリーバー１６の位置を固定するスタビライザー５０と、掘削孔の長手方向に沿ってケリーバー１６を水平方向に移動可能な油圧ジャッキ４８と、ケリーバー１６が水平移動する際に、ケリーバー１６の鉛直方向の姿勢を保持するケリーバー姿勢制御装置とを備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、掘削装置、壁杭施工方法、および壁杭に関し、特に、連続した拡幅部を有する壁杭を簡単に施工できる掘削装置、壁杭施工方法、および壁杭に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、建物の押込力および地震等の引抜力に対応するために、拡幅部を有する丸杭が用いられている。拡幅部を有する丸杭は、例えば、特許文献１に示すように、ブームの先端から鉛直下方へと延びて、この鉛直方向を軸として回転するケリーバーと、このケリーバーの先端に径方向に開閉自在に取り付けられ、前記ケリーバーの回転に伴って回転するバケットとを備える回転式掘削装置を用いて、予め地盤に形成した掘削孔に、閉じた状態のバケットを挿入した後、バケットを開いた状態でケリーバーを回転させることにより施工される。また、特許文献２には、水平方向の抵抗力を向上させるために、連続した拡幅部を有する壁杭を構築する技術が開示されている。
【特許文献１】特公平６−１３８２７号公報
【特許文献２】特開２００３−２１３６７５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、特許文献２に示すような壁杭は、例えば、以下のようにして施工できる。まず、水平多軸掘削機等により連続壁用の略楕円形状の掘削孔を形成する。次に、特許文献１に示すような回転式掘削機を用いて、前記略楕円形状の掘削孔にバケットを挿入して拡幅部を形成した後、このバケットを持ち上げてから水平方向に移動し、この移動した箇所にバケットを下ろして前記同様に拡幅部を形成する。このような操作を繰り返して、連続した拡幅空間を有する壁杭用の掘削孔を構築する。最後に、この壁杭用の掘削孔にコンクリートを打設して、連続した拡幅部を有する壁杭を施工する。しかしながら、このような方法では、バケットを持ち上げてから水平移動させて位置決めし、そしてバケットを下ろして拡幅部を形成するという動作を繰り返す必要があるため、連続した拡幅部を有する壁杭の施工が非常に煩雑である。
【０００４】
本発明の目的は、連続した拡幅部を有する壁杭を簡単に施工できる掘削装置、壁杭施工方法、および壁杭を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、鉛直方向を軸として回転するケリーバーと、このケリーバーの先端に取り付けられ、前記ケリーバーの回転に伴って回転するとともに、径方向に開閉自在なバケットとを備え、地盤に形成された長方形状の掘削孔に前記バケットを挿入して、水平方向に連続した拡幅部を有する壁杭を形成するための掘削装置であって、前記掘削孔の内部に設置され、前記ケリーバーを軸支するとともに、前記掘削孔の内壁面を押圧して前記ケリーバーの位置を固定するためのスタビライザーと、前記掘削孔の長手方向に沿って前記ケリーバーを水平移動させることが可能な移動装置と、前記移動装置によって前記ケリーバーが水平移動する際に、前記ケリーバーの鉛直方向の姿勢を保持するケリーバー姿勢制御装置とを備えることを特徴とする。
【０００６】
本発明によれば、閉じた状態のバケットを掘削孔に挿入し、掘削孔の内壁面を押圧してスタビライザーの位置を固定した後、バケットを開いた状態でケリーバーを回転させて掘削孔の壁面に拡幅部を形成し、この状態で、ケリーバー姿勢制御装置によりケリーバーの鉛直方向の姿勢を保持しつつ、移動装置によりケリーバーを水平移動させ、水平方向に連続した拡幅空間を有する壁杭用掘削孔を形成する。そして、この壁杭用掘削孔にコンクリートを打設して、水平方向に連続した拡幅部を有する壁杭を施工する。このため、従来のように、バケットを上げ下げして水平移動させたり、位置決めしたりする必要がないから、水平方向に連続した拡幅部を有する壁杭を簡単に施工することができる。
【０００７】
ここで、前記移動装置は、前記掘削孔内に設けられるとともに、シリンダと、このシリンダに対し前記掘削孔の長手方向に沿って水平に進退可能なロッドとを備え、前記スタビライザーは、前記シリンダまたは前記ロッドに取り付けられるとともに、前記ケリーバーを軸支する支持部材と、前記シリンダおよび前記ロッドの先端に取り付けられるとともに、前記ロッドの進退方向と直交する方向へ進退して、前記掘削孔の内壁面を押圧可能な押圧部材とを備える構成を採用できる。
【０００８】
また、前記移動装置は、前記掘削孔内に設けられるとともに、前記掘削孔の長手方向に沿って水平走行可能なクローラーであり、前記スタビライザーは、前記クローラーに取り付けられるとともに、前記ケリーバーを軸支する支持部材と、前記クローラーに設けられ、前記クローラーの移動方向と直交する方向へ進退して、前記掘削孔の内壁面を押圧可能な押圧部材とを備える構成としてもよい。
【０００９】
このような掘削装置において、前記掘削孔内に設置される固定枠を備え、前記押圧部材は、前記固定枠を介して、前記掘削孔の内壁面を押圧可能に構成されてもよい。
【００１０】
また、前記移動装置は、前記掘削孔の周囲の地盤表面に取り付けられる架台と、この架台に対して、前記掘削孔の長手方向に沿って水平移動可能な基台とを備え、前記スタビライザーは、前記基台に取り付けられるとともに、前記掘削孔に挿入される反力部材と、前記ケリーバーを軸支するとともに、前記反力部材を押圧する支持部材とを備える構成としてもよい。
【００１１】
本発明は、鉛直方向を軸として回転するケリーバーと、このケリーバーの先端に取り付けられ、前記ケリーバーの回転に伴って回転するとともに、径方向に開閉自在なバケットと、前記ケリーバーを軸支するとともに、地盤に形成された長方形状の掘削孔の内部に設置され、かつ、前記掘削孔の内壁面を押圧して前記ケリーバーの位置を固定するスタビライザーと、前記ケリーバーの鉛直方向の姿勢を保持しつつ、前記掘削孔の長手方向に沿って水平移動可能な移動装置とを備える掘削装置を用いて、水平方向に連続した拡幅部を有する壁杭を施工する壁杭施工方法であって、前記掘削孔に、閉じた状態の前記バケットを挿入する工程と、前記掘削孔の内壁面を押圧して、前記スタビライザーの位置を固定する工程と、前記バケットを開いた状態で前記ケリーバーを回転させることにより、前記掘削孔の内壁面に拡幅空間を形成する工程と、前記拡幅空間を形成する工程を実施しながら、前記移動装置により前記ケリーバーを水平移動させて、水平方向に連続した拡幅空間を有する壁杭用掘削孔を形成する工程と、この連続した拡幅空間を有する壁杭用掘削孔の中にコンクリートを打設して、連続した拡幅部を有する壁杭を形成する工程とを備えることを特徴とする。また、本発明は、前記壁杭施工方法により施工された壁杭である。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の掘削装置、壁杭施工方法、および壁杭によれば、連続した拡幅部を有する壁杭を簡単に施工できるという効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
［第１実施形態］
以下、本発明の第１実施形態に係る掘削装置を図面に基づいて説明する。
図１は、本実施形態に係る掘削装置１を模式的に示す側面図である。図１に示すように、掘削装置１は、地上を走行可能な走行体１２と、走行体１２から上方へと延び、起伏旋回可能なブーム１４と、ブーム１４の先端から鉛直下方へと延びて、この鉛直方向を軸として回転可能なケリーバー１６と、ケリーバー１６の下端部に取り付けられるバケット部２０とを備えている。ケリーバー１６は、一方向又は両方向に連続的に回転するように構成してもよいし、所定の角度範囲だけ正転、逆転できるような構成でもよい。
【００１４】
図２は、バケット部２０を示す正面図である。また、図３は、バケット部２０を示す横断面図である。図２，図３に示すように、バケット部２０は、ケリーバー１６（図１）の先端に取り付けられる油圧シリンダ２２と、油圧シリンダ２２に対して上下方向に進退するロッド２４と、油圧シリンダ２２およびロッド２４を収容する収容ケース２６とを備えている。また、バケット部２０は、収容ケース２６の開口２６Ａから突出可能に構成され、ロッド２４の先端に取り付けられる例えば２本の腕部２８と、収容ケース２６に対して開閉自在に構成され、各腕部２８の先端が取り付けられた例えば２枚のバケット３０とを備えている。なお、腕部２８は、例えば、ロッド２４を軸として対称となる位置に配置することができ、この場合には、バケット３０も収容ケース２６に対して対称となる位置に配置される。
【００１５】
各バケット３０は、例えば、角度θ１，θ２がそれぞれ略４５°の台形状に形成されている。台形の各辺には、地盤Ｇを効率良く掘削するための凹凸が形成されている。また、図中右側のバケット３０と、図中左側のバケット３０とでは、凹凸が互いに逆になるように凹凸の形成位置をずらしており、両バケット３０が一回転することにより凹部による削り残しのない綺麗な台形状の拡幅部が形成できるようになっている。なお、バケット３０の形状は、台形状に限らず、三角形状等の他の形状としてもよく、所望する拡幅部の形状に応じて適宜変更すればよい。また、バケット３０の数も２枚には限定されない。
【００１６】
このようなバケット部２０において、油圧シリンダ２２からロッド２４を図２中下方へと移動させると、ロッド２４の先端に取り付けられた腕部２８が収容ケース２６の開口２６Ａから突出し、図３の実線で示すように、腕部２８の先端に取り付けられたバケット３０が収容ケース２６の径方向へと開くことになる。一方、油圧シリンダ２２側（図２中上方）へロッド２４を移動させると、ロッド２４の先端に取り付けられた腕部２８が収容ケース２６内に収容されて、図３の破線で示すように、腕部２８の先端に取り付けられたバケット３０が収容ケース２６側へ閉じることになる。バケット部２０は、ケリーバー１６の回転に伴って回転し、この際、前述したようにバケット３０を開くことにより、開いたバケット３０で地盤を掘削して、拡幅部用の拡幅空間を形成することができる。
【００１７】
なお、ケリーバー１６が所定の角度範囲だけ正転、逆転する場合には、例えば、バケット３０の一方だけを開いてケリーバー１６を正転、逆転させることにより、バケット３０も所定の角度範囲で正転、逆転するから、例えば、薄い壁杭の片面側のみに拡幅部を形成することも可能となる。
【００１８】
図１に戻って、掘削装置１は、ケリーバー１６とバケット部２０との間に設けられ、ケリーバー１６を水平方向に移動させるスタビライザー移動部４０と、ケリーバー１６が水平移動する際に、ケリーバー１６の鉛直方向の姿勢を制御するケリーバー姿勢制御装置４２とを備えている。ケリーバー姿勢制御装置４２は、ケリーバー１６の傾斜を測定する傾斜計４４と、傾斜計４４の測定結果に基づいて、走行体１２の位置およびブーム１４の姿勢を調整し、ケリーバー１６の鉛直姿勢を制御する制御装置４５とを備えている。
【００１９】
図４は、スタビライザー移動部４０を側方から見た縦断面図である。図５は、スタビライザー移動部４０を正面から見た縦断面図である。図６は、スタビライザー移動部４０の横断面図である。図６に示すように、スタビライザー移動部４０は、地盤Ｇに形成された、同図中左右方向に延びる長方形状の掘削孔Ａ内に設けられている。スタビライザー移動部４０は、掘削孔Ａ内に設置される固定枠４６（図６）と、固定枠４６内に設けられる移動装置としての複数の油圧ジャッキ４８と、固定枠４６内に設けられるスタビライザー５０とを備えている。
【００２０】
各油圧ジャッキ４８は、シリンダ５２と、シリンダ５２に対して掘削孔Ａの長手方向（図６中の左右方向）に沿って水平に進退可能なロッド５４とを備えている。
スタビライザー５０は、水平方向に隣合うシリンダ５２の間に取り付けられ、ケリーバー１６を軸支する支持部材５６と、シリンダ５２の基端５２Ａに取り付けられる基端側部材５８と、ロッド５４の先端５４Ａに取り付けられる先端側部材６０とを備えている。
【００２１】
基端側部材５８は、シリンダ５２の基端５２Ａに固定された枠体６２（図５）と、枠体６２内に取り付けられ、ロッド５４の進退方向と直交する方向（図６中の上下方向）に進退する油圧ジャッキ６４とを備えている。同様に、先端側部材６０は、ロッド５４の先端５４Ａに固定された枠体６３と、枠体６３内に取り付けられた、ロッド５４の進退方向と直交する方向（図６中の上下方向）に進退する油圧ジャッキ６５とを備えている。油圧ジャッキ６４，６５は、夫々、シリンダ６４Ａ，６５Ａと、シリンダ６４Ａ，６５Ａに対して進退可能なロッド６４Ｂ，６５Ｂと、シリンダ６４Ａ，６５Ａの基端およびロッド６４Ｂ，６５Ｂの先端にそれぞれ取り付けられ、固定枠４６に当接する当接部材６４Ｃ，６５Ｃとを備えている。なお、油圧ジャッキ６４，６５が本発明の押圧部材に相当する。
【００２２】
このような油圧ジャッキ６４，６５によれば、シリンダ６４Ａ，６５Ａからロッド６４Ｂ、６５Ｂを突出させて、当接部材６４Ｃ，６５Ｃで固定枠４６を介して掘削孔Ａの内壁面を強く押圧することにより、基端側部材５８および先端側部材６０を掘削孔Ａ内に固定できる。従って、基端側部材５８及び先端側部材６０の両方の油圧ジャッキ６４，６５のロッド６４Ｂ，６５Ｂを突出させることにより、スタビライザー移動部４０を掘削孔Ａの任意の高さ位置に保持できる。
【００２３】
また、油圧ジャッキ６４のロッド６４Ｂを突出させて先端側部材６０の当接部材６４Ｃにより固定枠４６を強く押圧しつつ、油圧ジャッキ６５のロッド６５Ｂを後退させて基端側部材５８の当接部材６４Ｃによる押圧力を弱めた状態で、油圧ジャッキ４８を伸張する向きに駆動すると、図５，図６の二点鎖線で示す位置から、シリンダ５２に取り付けられたケリーバー１６が図６中の左方向に水平移動し、最終的には、ケリーバー１６が図５，図６の実線で示す位置まで移動可能である。
【００２４】
この掘削装置１を用いて、連続した拡幅部を有する壁杭を施工する手順について説明する。図７は、連続した拡幅部を有する壁杭を施工する手順について説明するための模式図である。図７の（Ａ）に示すように、例えば水平多軸掘削機等を用いて、地盤Ｇに長方形状の掘削孔Ａを形成する。次に、掘削孔Ａ内に固定枠４６を取り付け、この固定枠４６内に、図７（Ｂ）に示すように、ケリーバー１６とともに、閉じた状態のバケット３０を有するバケット部２０を掘削孔Ａ内に挿入する。
【００２５】
次に、シリンダ６４Ａ，６５Ａから夫々ロッド６４Ｂ，６５Ｂを突出させて、基端側部材５８および先端側部材６０の当接部材６４Ｃで掘削孔Ａ内の固定枠４６を押圧し、スタビライザー移動部４０を掘削孔Ａの所定の高さ位置に固定する。この場合、基端側部材５８の当接部材６４Ｃよる押圧力を比較的小さくしておき、当接部材６４Ｃが固定枠４６の表面に沿って移動できるようにしておく。
【００２６】
次に、バケット３０を開いた状態にしてケリーバー１６を回転させ、このケリーバー１６の回転によってバケット３０が回転することにより、図７（Ｃ）に示すように、掘削孔Ａの内壁面に拡幅空間１０２Ａを形成する。次に、このように拡幅空間１０２Ａを形成しながら、油圧ジャッキ４８のロッド５４をシリンダ５２内へ移動させると、基端側部材５８の当接部材６４Ｃが固定枠４６の表面を滑って、シリンダ５２が水平移動する。これにより、シリンダ５２に取り付けられたスタビライザー５０の支持部材５６も水平移動し、図７（Ｄ）に示すように、支持部材５６に軸支されたケリーバー１６も矢印Ｘに示すように水平移動する。ケリーバー１６が水平移動する際には、ケリーバー１６の傾斜を傾斜計４４で測定し、その結果に基づいて制御装置４５が走行体１２の位置やブーム１４の姿勢を調整することで、ケリーバー１６の姿勢が常に鉛直方向に延びるように制御することができる。このようにして、図７（Ｄ）に示すような、連続した拡幅空間１０２Ａを有する壁杭用掘削孔１０２を形成する。
【００２７】
次に、上記のように拡幅空間１０２Ａが形成された壁杭用掘削孔１０２からケリーバー１６およびバケット部２０を取り出す。そして、壁杭用掘削孔１０２の壁面の安定化処理を行った後、壁杭用掘削孔１０２に鉄筋籠（図示略）を挿入し、コンクリートを打設する。これにより、図８に示すような、両側面に連続した拡幅部１００Ａが形成された壁杭１００を形成することができる。なお、図８の壁杭１００の底部には、断面三角形状の拡底部１０１Ｂが形成されているが、この拡底部１００Ｂは、前記掘削装置１のバケット３０の形状を台形状から三角形状に変え、この三角形状のバケットを壁杭１００の底部に設置して、前記拡幅空間１０２Ａと同様の手順で施工できる。
【００２８】
また、例えば、図９に示すように、片側面のみに連続した拡幅部１０１Ａが形成された壁杭１０１を前記掘削装置１を用いて形成することも可能である。このような壁杭１０１は、ケリーバー１６の回転を所定の角度範囲だけで行うようにしたり、また、回転中心となるケリーバー１６の位置を、拡幅部１０１Ａを形成する側へと偏心させ、この偏心した位置でケリーバー１６を回転させることにより、施工することができる。なお、図９の壁杭１０１にも、前記壁杭１００と同様に、底部に断面三角形状の拡底部１０１Ｂが形成されており、この場合も、拡幅部１００Ａと同様に施工すればよい。
【００２９】
以上説明した掘削装置１によれば、従来のように、バケット３０を上げ下げして水平移動させたり、位置決めしたりする必要がないので、水平方向に連続した拡幅部１００Ａを有する壁杭１００を簡単に施工できる。また、掘削孔Ａ内に固定枠４６を設けたので、掘削孔Ａの壁面の硬さや状態の影響を受けることなく、スタビライザー移動部４０を所定の高さ位置に確実に固定できる。
【００３０】
［第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態に係る掘削装置２について説明する。本実施形態の掘削装置２は、第１実施形態の掘削装置１とは、スタビライザー移動部の構成が相違しており、以下、この相違点を中心に説明する。なお、第１実施形態と同様または相当する構成部品には、同じ符号を付して、その説明を省略または簡略化する。
【００３１】
図１０は、第２実施形態に係るスタビライザー移動部７０を側方から見た縦断面図である。図１１は、スタビライザー移動部７０を正面から見た縦断面図である。図１２は、スタビライザー移動部７０の横断面図である。図１０〜図１２に示すように、スタビライザー移動部７０は、長方形状の掘削孔Ａ内に設けられる移動装置としてのクローラー７２と、クローラー７２を収容するケース７４と、スタビライザー８０とを備えている。
【００３２】
図１２に示すように、クローラー７２は、複数の車輪７６と、これらの車輪７６の周りに取り付けられたベルト７８とを備え、車輪７６の回転によってベルト７８が回転し、ベルト７８とケース７４の内側面とが噛合して、クローラー７２がケース７４内を水平移動する。
【００３３】
スタビライザー８０は、車輪７６の間に取り付けられ、クローラー７２とともに水平移動可能な支持部材８２と、ケース７４からの掘削孔Ａの内壁面側へ突出するように取り付けられた複数の押圧部材８４とを備えている。支持部材８２は、ケリーバー１６を軸支する部材である。各押圧部材８４は、掘削孔Ａの内壁面に当接する当接部８６と、当接部８６を進退させるロッド８８とを備え、当接部８６は、クローラー７２の移動方向に直交する方向（図１２中の上下方向）に進退し、掘削孔Ａの内壁面を押圧可能である。
【００３４】
このような掘削装置２のスタビライザー移動部７０では、押圧部材８４のロッド８８を内壁面側に移動させて当接部８６で内壁面を押圧して、ケース７４を掘削孔Ａの所定位置に固定しておき、この状態で、車輪７６を回転させることにより、ベルト７８とケース７４の内側面とが噛合し、クローラー７２がケース７４内を水平移動する。この際、クローラー７２には、ケリーバー１６を軸支する支持部材８２が取り付けられているため、ケリーバー１６を回転させてバケット３０を回転させつつ、ケリーバー１６を水平移動させることができる。
【００３５】
このような掘削装置２によれば、第１実施形態と同様の手順を行うことにより、水平方向に連続した拡幅部１００Ａを有する壁杭１００を簡単に施工することができる。また、クローラー７２がケース７４内を移動する構成としたので、掘削孔Ａの内壁面を移動する場合に比べて、内壁面の硬さや状態等の影響を受けることがなく、スタビライザー移動部７０を所定の高さ位置に確実に固定できる。
【００３６】
［第３実施形態］
次に、本発明の第３実施形態に係る掘削装置３について説明する。本実施形態の掘削装置３は、第２実施形態の掘削装置２とは、スタビライザー移動部７０を構成するクローラー７２の構成が相違しており、この相違点を中心に説明する。図１３は、第３実施形態に係るスタビライザー移動部９０を示す横断面図である。図１３に示すように、スタビライザー移動部９０は、掘削孔Ａ内に設けられる移動装置９２と、移動装置９２を収容するケース７４と、スタビライザー８０とを備えている。
【００３７】
移動装置９２は、ケリーバー１６を軸支する支持部材８２が取り付けられた基台９４と、基台９４に取り付けられた駆動モータ９６と、駆動モータ９６に連動する輪列９８と、輪列９８と噛み合うともに、ケース７４の内側面に取り付けられたラック９９とを備えている。このようなスタビライザー移動部９０では、駆動モータ９６の回転で輪列９８が回転すると、輪列９８と噛み合うラック９９に沿って基台９４が水平移動する。このような掘削装置３によれば、前記掘削装置２と同様にして、水平方向に連続した拡幅部１００Ａを有する壁杭１００を簡単に施工することができる。
【００３８】
［第４実施形態］
次に、本発明の第４実施形態に係る掘削装置４について説明する。本実施形態の掘削装置４は、前記各実施形態の掘削装置１〜３とは、スタビライザー移動部の構成が相違しており、以下、このような相違点を中心に説明する。図１４は、第４実施形態に係るスタビライザー移動部２００を正面から見た縦断面図である。図１５は、スタビライザー移動部２００の平面図である。図１４，図１５に示すように、スタビライザー移動部２００は、長方形状の掘削孔Ａの周囲の地盤Ｇの表面Ｇ１に設けられる移動装置２１０と、掘削孔Ａ内に設けられるスタビライザー２３０とを備えている。
【００３９】
移動装置２１０は、地盤Ｇの表面Ｇ１上に取り付けられるＨ型鋼等の架台２１２と、基台２１４と、架台２１２に対して掘削孔Ａの長手方向（図１３中の左右方向）に沿って基台２１４を水平移動させる移動装置本体２１６とを備えている。移動装置本体２１６は、基台２１４の下面に取り付けられるピニオン２１８と、架台２１２の上面に設けられ、ピニオン２１８と噛み合うラック２２０と、基台２１４に取り付けられ、ピニオン２１８を回転させるモータ２２２とを備えている。このような移動装置２１０では、モータ２２２の回転でピニオン２１８が回転すると、ピニオン２１８と噛み合うラック２２０に沿って、基台２１４が水平移動する。
【００４０】
スタビライザー２３０は、基台２１４に取り付けられるとともに、掘削孔Ａに鉛直方向に挿入される反力部材２２４と、ケリーバー１６を軸支する支持部材２２６と、反力部材２２４から支持部材２２６側へ突出するように反力部材２２４に取り付けられ、支持部材２２６を案内する案内部材２２８とを備えている。支持部材２２６は、案内部材２２８を押圧することにより自身の位置を固定している。
【００４１】
このような掘削装置４では、基台２１４に設けられるとともに、案内部材２２８が取り付けられた反力部材２２４を掘削孔Ａ内に挿入し、架台２１２に対して水平移動できるように、移動装置本体２１６を介して基台２１４を設置する。この状態で、掘削孔Ａ内に、ケリーバー１６とともに、バケット３０および支持部材２２６を挿入し、支持部材２２６で案内部材２２８を押圧して位置を固定する。このようにしてスタビライザー移動部２００を固定した後は、第１実施形態と同様に、ケリーバー１６を回転させてバケット３０で拡幅部を形成しつつ、基台２１４を移動させることにより、水平方向に連続した拡幅部１００Ａを有する壁杭１００を簡単に施工できる。
【００４２】
なお、本発明は、前記各実施形態には限定されない。例えば、第１実施形態では、ケリーバー１６を軸支する支持部材５６をシリンダ５２に取り付けたが、ロッド５４に取り付けてもよい。また、第１実施形態では、掘削孔Ａ内に固定枠４６を設けていたが、特に設けなくてもよい。第１実施形態では、固定枠４６を介して内壁面を押圧するための押圧部材として油圧ジャッキ６４を採用したが、これには限定されない。
【００４３】
前記第２実施形態では、クローラー７２がケース７４内を移動するように構成したが、掘削孔Ａの内壁面を移動するような構成としてもよい。また、前記第２，第３実施形態では、押圧部材８４で掘削孔Ａの内壁面を直接押圧する構成としたが、掘削孔Ａの内壁面に前記第１実施形態のような固定枠を設けて、この固定枠を介して掘削孔Ａの内壁面を押圧する構成としてもよい。
【００４４】
前記第４実施形態では、移動装置２１０を、ラック２２０とピニオン２１８とが噛み合うことにより、基台２１４を水平移動させる構成としたが、油圧ジャッキや、クローラーを用いて移動させる構成としてもよい。
【００４５】
また、前記各実施形態では、壁杭の水平方向に連続した拡幅部を形成するようにしたが、例えば、バケット３０を上方へと持ち上げるようなブーム１４の操作等を行うことにより、鉛直方向に連続した拡幅部を形成してもよい。
【００４６】
なお、施工する壁杭は、図８，図９に示す形状のものに限定されない。例えば、図１６は、本発明の第１変形例に係る、拡幅部３０１が形成された壁杭３００を模式的に示す斜視図である。図１６に示すように、壁杭３００は、片側にのみ拡幅部３０１が形成されている。拡幅部３０１は、縦断面が縦方向に長い台形状であり、水平方向に沿って連続して形成されている。このような拡幅部３０１は、縦方向に長い台形状のバケット３０が適用された前記掘削装置１〜４を用いて、前記各実施形態と同様の手順で施工可能である。なお、図１６では、片側のみに拡幅部３０１を形成しているが、両側に形成してもよい。
【００４７】
また、図１７は、本発明の第２変形例に係る、拡幅部４０１が形成された壁杭４００を模式的に示す斜視図である。図１７に示すように、壁杭４００は、片側にのみ拡幅部４０１が形成されている。拡幅部４０１は、縦断面が縦方向に長い台形状に形成され、水平方向に沿って間隔を置いて複数形成されている。このような拡幅部４０１は、縦方向に長い台形状のバケット３０を適用した前記掘削装置１〜４を用いて、まず、１つ目の各幅部４０１用の拡幅空間を形成した後、バケット３０を閉じた状態でケリーバー１６を水平移動させ、再度、バケット３０を開いて２つ目の各幅部４０１用の拡幅空間を形成する。これにより、拡幅部４０１が間隔を置いて形成された壁杭４００を施工できる。なお、図１７では、片側のみに拡幅部４０１を形成しているが、両側に形成してもよい。
【００４８】
図１８は、本発明の第３変形例に係る、拡幅部５０１が形成された壁杭５００を模式的に示す斜視図である。図１８に示すように、壁杭５００は、片側にのみ拡幅部５０１が形成されている。このような拡幅部５０１は、図９に示す拡幅部１０１Ｂと同様の、縦断面三角形状に形成されている。このような拡幅部５０１は、前述したように、三角形状のバケット３０が適用された前記掘削装置１〜４を用いて、前記各実施形態と同様の手順で施工可能である。なお、図１８では、片側のみに拡幅部５０１を形成しているが、両側に形成してもよい。
【００４９】
図１９は、本発明の第４変形例に係る、拡幅部６０１が形成された壁杭６００を模式的に示す斜視図である。図１９に示すように、壁杭６００は、片側にのみ拡幅部６０１が形成されている。拡幅部６０１は、縦断面三角形状に形成され、水平方向に沿って間隔を置いて複数形成されている。このような拡幅部６０１は、三角形状のバケット３０を適用した前記掘削装置１〜４を用いて、まず、１つ目の各幅部６０１用の拡幅空間を形成した後、バケット３０を閉じた状態でケリーバー１６を水平移動させ、再度、バケット３０を開いて２つ目の各幅部６０１用の拡幅空間を形成する。これにより、拡幅部６０１が間隔を置いて形成された壁杭６００を施工できる。なお、図１９では、片側のみに拡幅部６０１を形成しているが、両側に形成してもよい。
以上のような形状の壁杭に限らず、任意の形状のものとすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本発明の第１実施形態に係る掘削装置を模式的に示す側面図である。
【図２】前記掘削装置を構成するバケット部を示す正面図である。
【図３】前記バケット部を示す横断面図である。
【図４】前記掘削装置を構成するスタビライザー移動部を側方から見た縦断面図である。
【図５】前記スタビライザー移動部を正面から見た縦断面図である。
【図６】前記スタビライザー移動部の横断面図である。
【図７】拡幅部を有する壁杭を施工する手順について説明するための模式図である。
【図８】両側面に連続した拡幅部が形成された壁杭を模式的に示す斜視図である。
【図９】片側面のみに連続した拡幅部が形成された壁杭を模式的に示す斜視図である。
【図１０】本発明の第２実施形態に係る掘削装置を構成するスタビライザー移動部を側方から見た縦断面図である。
【図１１】前記第２実施形態に係るスタビライザー移動部を正面から見た縦断面図である。
【図１２】前記第２実施形態に係るスタビライザー移動部の横断面図である。
【図１３】本発明の第３実施形態に係るスタビライザー移動部を示す横断面図である。
【図１４】本発明の第４実施形態に係るスタビライザー移動部を正面から見た縦断面図である。
【図１５】前記第４実施形態に係るスタビライザー移動部の平面図である。
【図１６】本発明の第１変形例に係る、拡幅部が形成された壁杭を模式的に示す斜視図である。
【図１７】本発明の第２変形例に係る、拡幅部が形成された壁杭を模式的に示す斜視図である。
【図１８】本発明の第３変形例に係る、拡幅部が形成された壁杭を模式的に示す斜視図である。
【図１９】本発明の第４変形例に係る、拡幅部が形成された壁杭を模式的に示す斜視図である。
【符号の説明】
【００５１】
１〜４ 掘削装置
１６ ケリーバー
３０ バケット
４２ ケリーバー姿勢制御装置
４６ 固定枠
４８ 油圧ジャッキ（移動装置）
５０，８０，２３０ スタビライザー
５２ シリンダ
５４ ロッド
６４，６５ 油圧ジャッキ（押圧部材）
７２ クローラー（移動装置）
８２ 支持部材
８４ 押圧部材
９２，２１０ 移動装置
１００，１０１ 壁杭
１００Ａ，１０１Ａ 拡幅部
１０２ 壁杭用掘削孔
１０２Ａ 拡幅空間
２１２ 架台
２１４ 基台
２２４ 反力部材
２２６ 支持部材
Ａ 掘削孔
Ｇ 地盤
【技術分野】
【０００１】
本発明は、掘削装置、壁杭施工方法、および壁杭に関し、特に、連続した拡幅部を有する壁杭を簡単に施工できる掘削装置、壁杭施工方法、および壁杭に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、建物の押込力および地震等の引抜力に対応するために、拡幅部を有する丸杭が用いられている。拡幅部を有する丸杭は、例えば、特許文献１に示すように、ブームの先端から鉛直下方へと延びて、この鉛直方向を軸として回転するケリーバーと、このケリーバーの先端に径方向に開閉自在に取り付けられ、前記ケリーバーの回転に伴って回転するバケットとを備える回転式掘削装置を用いて、予め地盤に形成した掘削孔に、閉じた状態のバケットを挿入した後、バケットを開いた状態でケリーバーを回転させることにより施工される。また、特許文献２には、水平方向の抵抗力を向上させるために、連続した拡幅部を有する壁杭を構築する技術が開示されている。
【特許文献１】特公平６−１３８２７号公報
【特許文献２】特開２００３−２１３６７５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、特許文献２に示すような壁杭は、例えば、以下のようにして施工できる。まず、水平多軸掘削機等により連続壁用の略楕円形状の掘削孔を形成する。次に、特許文献１に示すような回転式掘削機を用いて、前記略楕円形状の掘削孔にバケットを挿入して拡幅部を形成した後、このバケットを持ち上げてから水平方向に移動し、この移動した箇所にバケットを下ろして前記同様に拡幅部を形成する。このような操作を繰り返して、連続した拡幅空間を有する壁杭用の掘削孔を構築する。最後に、この壁杭用の掘削孔にコンクリートを打設して、連続した拡幅部を有する壁杭を施工する。しかしながら、このような方法では、バケットを持ち上げてから水平移動させて位置決めし、そしてバケットを下ろして拡幅部を形成するという動作を繰り返す必要があるため、連続した拡幅部を有する壁杭の施工が非常に煩雑である。
【０００４】
本発明の目的は、連続した拡幅部を有する壁杭を簡単に施工できる掘削装置、壁杭施工方法、および壁杭を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、鉛直方向を軸として回転するケリーバーと、このケリーバーの先端に取り付けられ、前記ケリーバーの回転に伴って回転するとともに、径方向に開閉自在なバケットとを備え、地盤に形成された長方形状の掘削孔に前記バケットを挿入して、水平方向に連続した拡幅部を有する壁杭を形成するための掘削装置であって、前記掘削孔の内部に設置され、前記ケリーバーを軸支するとともに、前記掘削孔の内壁面を押圧して前記ケリーバーの位置を固定するためのスタビライザーと、前記掘削孔の長手方向に沿って前記ケリーバーを水平移動させることが可能な移動装置と、前記移動装置によって前記ケリーバーが水平移動する際に、前記ケリーバーの鉛直方向の姿勢を保持するケリーバー姿勢制御装置とを備えることを特徴とする。
【０００６】
本発明によれば、閉じた状態のバケットを掘削孔に挿入し、掘削孔の内壁面を押圧してスタビライザーの位置を固定した後、バケットを開いた状態でケリーバーを回転させて掘削孔の壁面に拡幅部を形成し、この状態で、ケリーバー姿勢制御装置によりケリーバーの鉛直方向の姿勢を保持しつつ、移動装置によりケリーバーを水平移動させ、水平方向に連続した拡幅空間を有する壁杭用掘削孔を形成する。そして、この壁杭用掘削孔にコンクリートを打設して、水平方向に連続した拡幅部を有する壁杭を施工する。このため、従来のように、バケットを上げ下げして水平移動させたり、位置決めしたりする必要がないから、水平方向に連続した拡幅部を有する壁杭を簡単に施工することができる。
【０００７】
ここで、前記移動装置は、前記掘削孔内に設けられるとともに、シリンダと、このシリンダに対し前記掘削孔の長手方向に沿って水平に進退可能なロッドとを備え、前記スタビライザーは、前記シリンダまたは前記ロッドに取り付けられるとともに、前記ケリーバーを軸支する支持部材と、前記シリンダおよび前記ロッドの先端に取り付けられるとともに、前記ロッドの進退方向と直交する方向へ進退して、前記掘削孔の内壁面を押圧可能な押圧部材とを備える構成を採用できる。
【０００８】
また、前記移動装置は、前記掘削孔内に設けられるとともに、前記掘削孔の長手方向に沿って水平走行可能なクローラーであり、前記スタビライザーは、前記クローラーに取り付けられるとともに、前記ケリーバーを軸支する支持部材と、前記クローラーに設けられ、前記クローラーの移動方向と直交する方向へ進退して、前記掘削孔の内壁面を押圧可能な押圧部材とを備える構成としてもよい。
【０００９】
このような掘削装置において、前記掘削孔内に設置される固定枠を備え、前記押圧部材は、前記固定枠を介して、前記掘削孔の内壁面を押圧可能に構成されてもよい。
【００１０】
また、前記移動装置は、前記掘削孔の周囲の地盤表面に取り付けられる架台と、この架台に対して、前記掘削孔の長手方向に沿って水平移動可能な基台とを備え、前記スタビライザーは、前記基台に取り付けられるとともに、前記掘削孔に挿入される反力部材と、前記ケリーバーを軸支するとともに、前記反力部材を押圧する支持部材とを備える構成としてもよい。
【００１１】
本発明は、鉛直方向を軸として回転するケリーバーと、このケリーバーの先端に取り付けられ、前記ケリーバーの回転に伴って回転するとともに、径方向に開閉自在なバケットと、前記ケリーバーを軸支するとともに、地盤に形成された長方形状の掘削孔の内部に設置され、かつ、前記掘削孔の内壁面を押圧して前記ケリーバーの位置を固定するスタビライザーと、前記ケリーバーの鉛直方向の姿勢を保持しつつ、前記掘削孔の長手方向に沿って水平移動可能な移動装置とを備える掘削装置を用いて、水平方向に連続した拡幅部を有する壁杭を施工する壁杭施工方法であって、前記掘削孔に、閉じた状態の前記バケットを挿入する工程と、前記掘削孔の内壁面を押圧して、前記スタビライザーの位置を固定する工程と、前記バケットを開いた状態で前記ケリーバーを回転させることにより、前記掘削孔の内壁面に拡幅空間を形成する工程と、前記拡幅空間を形成する工程を実施しながら、前記移動装置により前記ケリーバーを水平移動させて、水平方向に連続した拡幅空間を有する壁杭用掘削孔を形成する工程と、この連続した拡幅空間を有する壁杭用掘削孔の中にコンクリートを打設して、連続した拡幅部を有する壁杭を形成する工程とを備えることを特徴とする。また、本発明は、前記壁杭施工方法により施工された壁杭である。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の掘削装置、壁杭施工方法、および壁杭によれば、連続した拡幅部を有する壁杭を簡単に施工できるという効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
［第１実施形態］
以下、本発明の第１実施形態に係る掘削装置を図面に基づいて説明する。
図１は、本実施形態に係る掘削装置１を模式的に示す側面図である。図１に示すように、掘削装置１は、地上を走行可能な走行体１２と、走行体１２から上方へと延び、起伏旋回可能なブーム１４と、ブーム１４の先端から鉛直下方へと延びて、この鉛直方向を軸として回転可能なケリーバー１６と、ケリーバー１６の下端部に取り付けられるバケット部２０とを備えている。ケリーバー１６は、一方向又は両方向に連続的に回転するように構成してもよいし、所定の角度範囲だけ正転、逆転できるような構成でもよい。
【００１４】
図２は、バケット部２０を示す正面図である。また、図３は、バケット部２０を示す横断面図である。図２，図３に示すように、バケット部２０は、ケリーバー１６（図１）の先端に取り付けられる油圧シリンダ２２と、油圧シリンダ２２に対して上下方向に進退するロッド２４と、油圧シリンダ２２およびロッド２４を収容する収容ケース２６とを備えている。また、バケット部２０は、収容ケース２６の開口２６Ａから突出可能に構成され、ロッド２４の先端に取り付けられる例えば２本の腕部２８と、収容ケース２６に対して開閉自在に構成され、各腕部２８の先端が取り付けられた例えば２枚のバケット３０とを備えている。なお、腕部２８は、例えば、ロッド２４を軸として対称となる位置に配置することができ、この場合には、バケット３０も収容ケース２６に対して対称となる位置に配置される。
【００１５】
各バケット３０は、例えば、角度θ１，θ２がそれぞれ略４５°の台形状に形成されている。台形の各辺には、地盤Ｇを効率良く掘削するための凹凸が形成されている。また、図中右側のバケット３０と、図中左側のバケット３０とでは、凹凸が互いに逆になるように凹凸の形成位置をずらしており、両バケット３０が一回転することにより凹部による削り残しのない綺麗な台形状の拡幅部が形成できるようになっている。なお、バケット３０の形状は、台形状に限らず、三角形状等の他の形状としてもよく、所望する拡幅部の形状に応じて適宜変更すればよい。また、バケット３０の数も２枚には限定されない。
【００１６】
このようなバケット部２０において、油圧シリンダ２２からロッド２４を図２中下方へと移動させると、ロッド２４の先端に取り付けられた腕部２８が収容ケース２６の開口２６Ａから突出し、図３の実線で示すように、腕部２８の先端に取り付けられたバケット３０が収容ケース２６の径方向へと開くことになる。一方、油圧シリンダ２２側（図２中上方）へロッド２４を移動させると、ロッド２４の先端に取り付けられた腕部２８が収容ケース２６内に収容されて、図３の破線で示すように、腕部２８の先端に取り付けられたバケット３０が収容ケース２６側へ閉じることになる。バケット部２０は、ケリーバー１６の回転に伴って回転し、この際、前述したようにバケット３０を開くことにより、開いたバケット３０で地盤を掘削して、拡幅部用の拡幅空間を形成することができる。
【００１７】
なお、ケリーバー１６が所定の角度範囲だけ正転、逆転する場合には、例えば、バケット３０の一方だけを開いてケリーバー１６を正転、逆転させることにより、バケット３０も所定の角度範囲で正転、逆転するから、例えば、薄い壁杭の片面側のみに拡幅部を形成することも可能となる。
【００１８】
図１に戻って、掘削装置１は、ケリーバー１６とバケット部２０との間に設けられ、ケリーバー１６を水平方向に移動させるスタビライザー移動部４０と、ケリーバー１６が水平移動する際に、ケリーバー１６の鉛直方向の姿勢を制御するケリーバー姿勢制御装置４２とを備えている。ケリーバー姿勢制御装置４２は、ケリーバー１６の傾斜を測定する傾斜計４４と、傾斜計４４の測定結果に基づいて、走行体１２の位置およびブーム１４の姿勢を調整し、ケリーバー１６の鉛直姿勢を制御する制御装置４５とを備えている。
【００１９】
図４は、スタビライザー移動部４０を側方から見た縦断面図である。図５は、スタビライザー移動部４０を正面から見た縦断面図である。図６は、スタビライザー移動部４０の横断面図である。図６に示すように、スタビライザー移動部４０は、地盤Ｇに形成された、同図中左右方向に延びる長方形状の掘削孔Ａ内に設けられている。スタビライザー移動部４０は、掘削孔Ａ内に設置される固定枠４６（図６）と、固定枠４６内に設けられる移動装置としての複数の油圧ジャッキ４８と、固定枠４６内に設けられるスタビライザー５０とを備えている。
【００２０】
各油圧ジャッキ４８は、シリンダ５２と、シリンダ５２に対して掘削孔Ａの長手方向（図６中の左右方向）に沿って水平に進退可能なロッド５４とを備えている。
スタビライザー５０は、水平方向に隣合うシリンダ５２の間に取り付けられ、ケリーバー１６を軸支する支持部材５６と、シリンダ５２の基端５２Ａに取り付けられる基端側部材５８と、ロッド５４の先端５４Ａに取り付けられる先端側部材６０とを備えている。
【００２１】
基端側部材５８は、シリンダ５２の基端５２Ａに固定された枠体６２（図５）と、枠体６２内に取り付けられ、ロッド５４の進退方向と直交する方向（図６中の上下方向）に進退する油圧ジャッキ６４とを備えている。同様に、先端側部材６０は、ロッド５４の先端５４Ａに固定された枠体６３と、枠体６３内に取り付けられた、ロッド５４の進退方向と直交する方向（図６中の上下方向）に進退する油圧ジャッキ６５とを備えている。油圧ジャッキ６４，６５は、夫々、シリンダ６４Ａ，６５Ａと、シリンダ６４Ａ，６５Ａに対して進退可能なロッド６４Ｂ，６５Ｂと、シリンダ６４Ａ，６５Ａの基端およびロッド６４Ｂ，６５Ｂの先端にそれぞれ取り付けられ、固定枠４６に当接する当接部材６４Ｃ，６５Ｃとを備えている。なお、油圧ジャッキ６４，６５が本発明の押圧部材に相当する。
【００２２】
このような油圧ジャッキ６４，６５によれば、シリンダ６４Ａ，６５Ａからロッド６４Ｂ、６５Ｂを突出させて、当接部材６４Ｃ，６５Ｃで固定枠４６を介して掘削孔Ａの内壁面を強く押圧することにより、基端側部材５８および先端側部材６０を掘削孔Ａ内に固定できる。従って、基端側部材５８及び先端側部材６０の両方の油圧ジャッキ６４，６５のロッド６４Ｂ，６５Ｂを突出させることにより、スタビライザー移動部４０を掘削孔Ａの任意の高さ位置に保持できる。
【００２３】
また、油圧ジャッキ６４のロッド６４Ｂを突出させて先端側部材６０の当接部材６４Ｃにより固定枠４６を強く押圧しつつ、油圧ジャッキ６５のロッド６５Ｂを後退させて基端側部材５８の当接部材６４Ｃによる押圧力を弱めた状態で、油圧ジャッキ４８を伸張する向きに駆動すると、図５，図６の二点鎖線で示す位置から、シリンダ５２に取り付けられたケリーバー１６が図６中の左方向に水平移動し、最終的には、ケリーバー１６が図５，図６の実線で示す位置まで移動可能である。
【００２４】
この掘削装置１を用いて、連続した拡幅部を有する壁杭を施工する手順について説明する。図７は、連続した拡幅部を有する壁杭を施工する手順について説明するための模式図である。図７の（Ａ）に示すように、例えば水平多軸掘削機等を用いて、地盤Ｇに長方形状の掘削孔Ａを形成する。次に、掘削孔Ａ内に固定枠４６を取り付け、この固定枠４６内に、図７（Ｂ）に示すように、ケリーバー１６とともに、閉じた状態のバケット３０を有するバケット部２０を掘削孔Ａ内に挿入する。
【００２５】
次に、シリンダ６４Ａ，６５Ａから夫々ロッド６４Ｂ，６５Ｂを突出させて、基端側部材５８および先端側部材６０の当接部材６４Ｃで掘削孔Ａ内の固定枠４６を押圧し、スタビライザー移動部４０を掘削孔Ａの所定の高さ位置に固定する。この場合、基端側部材５８の当接部材６４Ｃよる押圧力を比較的小さくしておき、当接部材６４Ｃが固定枠４６の表面に沿って移動できるようにしておく。
【００２６】
次に、バケット３０を開いた状態にしてケリーバー１６を回転させ、このケリーバー１６の回転によってバケット３０が回転することにより、図７（Ｃ）に示すように、掘削孔Ａの内壁面に拡幅空間１０２Ａを形成する。次に、このように拡幅空間１０２Ａを形成しながら、油圧ジャッキ４８のロッド５４をシリンダ５２内へ移動させると、基端側部材５８の当接部材６４Ｃが固定枠４６の表面を滑って、シリンダ５２が水平移動する。これにより、シリンダ５２に取り付けられたスタビライザー５０の支持部材５６も水平移動し、図７（Ｄ）に示すように、支持部材５６に軸支されたケリーバー１６も矢印Ｘに示すように水平移動する。ケリーバー１６が水平移動する際には、ケリーバー１６の傾斜を傾斜計４４で測定し、その結果に基づいて制御装置４５が走行体１２の位置やブーム１４の姿勢を調整することで、ケリーバー１６の姿勢が常に鉛直方向に延びるように制御することができる。このようにして、図７（Ｄ）に示すような、連続した拡幅空間１０２Ａを有する壁杭用掘削孔１０２を形成する。
【００２７】
次に、上記のように拡幅空間１０２Ａが形成された壁杭用掘削孔１０２からケリーバー１６およびバケット部２０を取り出す。そして、壁杭用掘削孔１０２の壁面の安定化処理を行った後、壁杭用掘削孔１０２に鉄筋籠（図示略）を挿入し、コンクリートを打設する。これにより、図８に示すような、両側面に連続した拡幅部１００Ａが形成された壁杭１００を形成することができる。なお、図８の壁杭１００の底部には、断面三角形状の拡底部１０１Ｂが形成されているが、この拡底部１００Ｂは、前記掘削装置１のバケット３０の形状を台形状から三角形状に変え、この三角形状のバケットを壁杭１００の底部に設置して、前記拡幅空間１０２Ａと同様の手順で施工できる。
【００２８】
また、例えば、図９に示すように、片側面のみに連続した拡幅部１０１Ａが形成された壁杭１０１を前記掘削装置１を用いて形成することも可能である。このような壁杭１０１は、ケリーバー１６の回転を所定の角度範囲だけで行うようにしたり、また、回転中心となるケリーバー１６の位置を、拡幅部１０１Ａを形成する側へと偏心させ、この偏心した位置でケリーバー１６を回転させることにより、施工することができる。なお、図９の壁杭１０１にも、前記壁杭１００と同様に、底部に断面三角形状の拡底部１０１Ｂが形成されており、この場合も、拡幅部１００Ａと同様に施工すればよい。
【００２９】
以上説明した掘削装置１によれば、従来のように、バケット３０を上げ下げして水平移動させたり、位置決めしたりする必要がないので、水平方向に連続した拡幅部１００Ａを有する壁杭１００を簡単に施工できる。また、掘削孔Ａ内に固定枠４６を設けたので、掘削孔Ａの壁面の硬さや状態の影響を受けることなく、スタビライザー移動部４０を所定の高さ位置に確実に固定できる。
【００３０】
［第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態に係る掘削装置２について説明する。本実施形態の掘削装置２は、第１実施形態の掘削装置１とは、スタビライザー移動部の構成が相違しており、以下、この相違点を中心に説明する。なお、第１実施形態と同様または相当する構成部品には、同じ符号を付して、その説明を省略または簡略化する。
【００３１】
図１０は、第２実施形態に係るスタビライザー移動部７０を側方から見た縦断面図である。図１１は、スタビライザー移動部７０を正面から見た縦断面図である。図１２は、スタビライザー移動部７０の横断面図である。図１０〜図１２に示すように、スタビライザー移動部７０は、長方形状の掘削孔Ａ内に設けられる移動装置としてのクローラー７２と、クローラー７２を収容するケース７４と、スタビライザー８０とを備えている。
【００３２】
図１２に示すように、クローラー７２は、複数の車輪７６と、これらの車輪７６の周りに取り付けられたベルト７８とを備え、車輪７６の回転によってベルト７８が回転し、ベルト７８とケース７４の内側面とが噛合して、クローラー７２がケース７４内を水平移動する。
【００３３】
スタビライザー８０は、車輪７６の間に取り付けられ、クローラー７２とともに水平移動可能な支持部材８２と、ケース７４からの掘削孔Ａの内壁面側へ突出するように取り付けられた複数の押圧部材８４とを備えている。支持部材８２は、ケリーバー１６を軸支する部材である。各押圧部材８４は、掘削孔Ａの内壁面に当接する当接部８６と、当接部８６を進退させるロッド８８とを備え、当接部８６は、クローラー７２の移動方向に直交する方向（図１２中の上下方向）に進退し、掘削孔Ａの内壁面を押圧可能である。
【００３４】
このような掘削装置２のスタビライザー移動部７０では、押圧部材８４のロッド８８を内壁面側に移動させて当接部８６で内壁面を押圧して、ケース７４を掘削孔Ａの所定位置に固定しておき、この状態で、車輪７６を回転させることにより、ベルト７８とケース７４の内側面とが噛合し、クローラー７２がケース７４内を水平移動する。この際、クローラー７２には、ケリーバー１６を軸支する支持部材８２が取り付けられているため、ケリーバー１６を回転させてバケット３０を回転させつつ、ケリーバー１６を水平移動させることができる。
【００３５】
このような掘削装置２によれば、第１実施形態と同様の手順を行うことにより、水平方向に連続した拡幅部１００Ａを有する壁杭１００を簡単に施工することができる。また、クローラー７２がケース７４内を移動する構成としたので、掘削孔Ａの内壁面を移動する場合に比べて、内壁面の硬さや状態等の影響を受けることがなく、スタビライザー移動部７０を所定の高さ位置に確実に固定できる。
【００３６】
［第３実施形態］
次に、本発明の第３実施形態に係る掘削装置３について説明する。本実施形態の掘削装置３は、第２実施形態の掘削装置２とは、スタビライザー移動部７０を構成するクローラー７２の構成が相違しており、この相違点を中心に説明する。図１３は、第３実施形態に係るスタビライザー移動部９０を示す横断面図である。図１３に示すように、スタビライザー移動部９０は、掘削孔Ａ内に設けられる移動装置９２と、移動装置９２を収容するケース７４と、スタビライザー８０とを備えている。
【００３７】
移動装置９２は、ケリーバー１６を軸支する支持部材８２が取り付けられた基台９４と、基台９４に取り付けられた駆動モータ９６と、駆動モータ９６に連動する輪列９８と、輪列９８と噛み合うともに、ケース７４の内側面に取り付けられたラック９９とを備えている。このようなスタビライザー移動部９０では、駆動モータ９６の回転で輪列９８が回転すると、輪列９８と噛み合うラック９９に沿って基台９４が水平移動する。このような掘削装置３によれば、前記掘削装置２と同様にして、水平方向に連続した拡幅部１００Ａを有する壁杭１００を簡単に施工することができる。
【００３８】
［第４実施形態］
次に、本発明の第４実施形態に係る掘削装置４について説明する。本実施形態の掘削装置４は、前記各実施形態の掘削装置１〜３とは、スタビライザー移動部の構成が相違しており、以下、このような相違点を中心に説明する。図１４は、第４実施形態に係るスタビライザー移動部２００を正面から見た縦断面図である。図１５は、スタビライザー移動部２００の平面図である。図１４，図１５に示すように、スタビライザー移動部２００は、長方形状の掘削孔Ａの周囲の地盤Ｇの表面Ｇ１に設けられる移動装置２１０と、掘削孔Ａ内に設けられるスタビライザー２３０とを備えている。
【００３９】
移動装置２１０は、地盤Ｇの表面Ｇ１上に取り付けられるＨ型鋼等の架台２１２と、基台２１４と、架台２１２に対して掘削孔Ａの長手方向（図１３中の左右方向）に沿って基台２１４を水平移動させる移動装置本体２１６とを備えている。移動装置本体２１６は、基台２１４の下面に取り付けられるピニオン２１８と、架台２１２の上面に設けられ、ピニオン２１８と噛み合うラック２２０と、基台２１４に取り付けられ、ピニオン２１８を回転させるモータ２２２とを備えている。このような移動装置２１０では、モータ２２２の回転でピニオン２１８が回転すると、ピニオン２１８と噛み合うラック２２０に沿って、基台２１４が水平移動する。
【００４０】
スタビライザー２３０は、基台２１４に取り付けられるとともに、掘削孔Ａに鉛直方向に挿入される反力部材２２４と、ケリーバー１６を軸支する支持部材２２６と、反力部材２２４から支持部材２２６側へ突出するように反力部材２２４に取り付けられ、支持部材２２６を案内する案内部材２２８とを備えている。支持部材２２６は、案内部材２２８を押圧することにより自身の位置を固定している。
【００４１】
このような掘削装置４では、基台２１４に設けられるとともに、案内部材２２８が取り付けられた反力部材２２４を掘削孔Ａ内に挿入し、架台２１２に対して水平移動できるように、移動装置本体２１６を介して基台２１４を設置する。この状態で、掘削孔Ａ内に、ケリーバー１６とともに、バケット３０および支持部材２２６を挿入し、支持部材２２６で案内部材２２８を押圧して位置を固定する。このようにしてスタビライザー移動部２００を固定した後は、第１実施形態と同様に、ケリーバー１６を回転させてバケット３０で拡幅部を形成しつつ、基台２１４を移動させることにより、水平方向に連続した拡幅部１００Ａを有する壁杭１００を簡単に施工できる。
【００４２】
なお、本発明は、前記各実施形態には限定されない。例えば、第１実施形態では、ケリーバー１６を軸支する支持部材５６をシリンダ５２に取り付けたが、ロッド５４に取り付けてもよい。また、第１実施形態では、掘削孔Ａ内に固定枠４６を設けていたが、特に設けなくてもよい。第１実施形態では、固定枠４６を介して内壁面を押圧するための押圧部材として油圧ジャッキ６４を採用したが、これには限定されない。
【００４３】
前記第２実施形態では、クローラー７２がケース７４内を移動するように構成したが、掘削孔Ａの内壁面を移動するような構成としてもよい。また、前記第２，第３実施形態では、押圧部材８４で掘削孔Ａの内壁面を直接押圧する構成としたが、掘削孔Ａの内壁面に前記第１実施形態のような固定枠を設けて、この固定枠を介して掘削孔Ａの内壁面を押圧する構成としてもよい。
【００４４】
前記第４実施形態では、移動装置２１０を、ラック２２０とピニオン２１８とが噛み合うことにより、基台２１４を水平移動させる構成としたが、油圧ジャッキや、クローラーを用いて移動させる構成としてもよい。
【００４５】
また、前記各実施形態では、壁杭の水平方向に連続した拡幅部を形成するようにしたが、例えば、バケット３０を上方へと持ち上げるようなブーム１４の操作等を行うことにより、鉛直方向に連続した拡幅部を形成してもよい。
【００４６】
なお、施工する壁杭は、図８，図９に示す形状のものに限定されない。例えば、図１６は、本発明の第１変形例に係る、拡幅部３０１が形成された壁杭３００を模式的に示す斜視図である。図１６に示すように、壁杭３００は、片側にのみ拡幅部３０１が形成されている。拡幅部３０１は、縦断面が縦方向に長い台形状であり、水平方向に沿って連続して形成されている。このような拡幅部３０１は、縦方向に長い台形状のバケット３０が適用された前記掘削装置１〜４を用いて、前記各実施形態と同様の手順で施工可能である。なお、図１６では、片側のみに拡幅部３０１を形成しているが、両側に形成してもよい。
【００４７】
また、図１７は、本発明の第２変形例に係る、拡幅部４０１が形成された壁杭４００を模式的に示す斜視図である。図１７に示すように、壁杭４００は、片側にのみ拡幅部４０１が形成されている。拡幅部４０１は、縦断面が縦方向に長い台形状に形成され、水平方向に沿って間隔を置いて複数形成されている。このような拡幅部４０１は、縦方向に長い台形状のバケット３０を適用した前記掘削装置１〜４を用いて、まず、１つ目の各幅部４０１用の拡幅空間を形成した後、バケット３０を閉じた状態でケリーバー１６を水平移動させ、再度、バケット３０を開いて２つ目の各幅部４０１用の拡幅空間を形成する。これにより、拡幅部４０１が間隔を置いて形成された壁杭４００を施工できる。なお、図１７では、片側のみに拡幅部４０１を形成しているが、両側に形成してもよい。
【００４８】
図１８は、本発明の第３変形例に係る、拡幅部５０１が形成された壁杭５００を模式的に示す斜視図である。図１８に示すように、壁杭５００は、片側にのみ拡幅部５０１が形成されている。このような拡幅部５０１は、図９に示す拡幅部１０１Ｂと同様の、縦断面三角形状に形成されている。このような拡幅部５０１は、前述したように、三角形状のバケット３０が適用された前記掘削装置１〜４を用いて、前記各実施形態と同様の手順で施工可能である。なお、図１８では、片側のみに拡幅部５０１を形成しているが、両側に形成してもよい。
【００４９】
図１９は、本発明の第４変形例に係る、拡幅部６０１が形成された壁杭６００を模式的に示す斜視図である。図１９に示すように、壁杭６００は、片側にのみ拡幅部６０１が形成されている。拡幅部６０１は、縦断面三角形状に形成され、水平方向に沿って間隔を置いて複数形成されている。このような拡幅部６０１は、三角形状のバケット３０を適用した前記掘削装置１〜４を用いて、まず、１つ目の各幅部６０１用の拡幅空間を形成した後、バケット３０を閉じた状態でケリーバー１６を水平移動させ、再度、バケット３０を開いて２つ目の各幅部６０１用の拡幅空間を形成する。これにより、拡幅部６０１が間隔を置いて形成された壁杭６００を施工できる。なお、図１９では、片側のみに拡幅部６０１を形成しているが、両側に形成してもよい。
以上のような形状の壁杭に限らず、任意の形状のものとすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本発明の第１実施形態に係る掘削装置を模式的に示す側面図である。
【図２】前記掘削装置を構成するバケット部を示す正面図である。
【図３】前記バケット部を示す横断面図である。
【図４】前記掘削装置を構成するスタビライザー移動部を側方から見た縦断面図である。
【図５】前記スタビライザー移動部を正面から見た縦断面図である。
【図６】前記スタビライザー移動部の横断面図である。
【図７】拡幅部を有する壁杭を施工する手順について説明するための模式図である。
【図８】両側面に連続した拡幅部が形成された壁杭を模式的に示す斜視図である。
【図９】片側面のみに連続した拡幅部が形成された壁杭を模式的に示す斜視図である。
【図１０】本発明の第２実施形態に係る掘削装置を構成するスタビライザー移動部を側方から見た縦断面図である。
【図１１】前記第２実施形態に係るスタビライザー移動部を正面から見た縦断面図である。
【図１２】前記第２実施形態に係るスタビライザー移動部の横断面図である。
【図１３】本発明の第３実施形態に係るスタビライザー移動部を示す横断面図である。
【図１４】本発明の第４実施形態に係るスタビライザー移動部を正面から見た縦断面図である。
【図１５】前記第４実施形態に係るスタビライザー移動部の平面図である。
【図１６】本発明の第１変形例に係る、拡幅部が形成された壁杭を模式的に示す斜視図である。
【図１７】本発明の第２変形例に係る、拡幅部が形成された壁杭を模式的に示す斜視図である。
【図１８】本発明の第３変形例に係る、拡幅部が形成された壁杭を模式的に示す斜視図である。
【図１９】本発明の第４変形例に係る、拡幅部が形成された壁杭を模式的に示す斜視図である。
【符号の説明】
【００５１】
１〜４ 掘削装置
１６ ケリーバー
３０ バケット
４２ ケリーバー姿勢制御装置
４６ 固定枠
４８ 油圧ジャッキ（移動装置）
５０，８０，２３０ スタビライザー
５２ シリンダ
５４ ロッド
６４，６５ 油圧ジャッキ（押圧部材）
７２ クローラー（移動装置）
８２ 支持部材
８４ 押圧部材
９２，２１０ 移動装置
１００，１０１ 壁杭
１００Ａ，１０１Ａ 拡幅部
１０２ 壁杭用掘削孔
１０２Ａ 拡幅空間
２１２ 架台
２１４ 基台
２２４ 反力部材
２２６ 支持部材
Ａ 掘削孔
Ｇ 地盤
【特許請求の範囲】
【請求項１】
鉛直方向を軸として回転するケリーバーと、このケリーバーの先端に取り付けられ、前記ケリーバーの回転に伴って回転するとともに、径方向に開閉自在なバケットとを備え、地盤に形成された長方形状の掘削孔に前記バケットを挿入して、水平方向に連続した拡幅部を有する壁杭を形成するための掘削装置であって、
前記掘削孔の内部に設置され、前記ケリーバーを軸支するとともに、前記掘削孔の内壁面を押圧して前記ケリーバーの位置を固定するためのスタビライザーと、
前記掘削孔の長手方向に沿って、前記ケリーバーを水平移動させることが可能な移動装置と、
前記移動装置によって前記ケリーバーが水平移動する際に、前記ケリーバーの鉛直方向の姿勢を保持するケリーバー姿勢制御装置とを備えることを特徴とする掘削装置。
【請求項２】
請求項１に記載の掘削装置において、
前記移動装置は、前記掘削孔内に設けられるとともに、シリンダと、このシリンダに対し前記掘削孔の長手方向に沿って水平に進退可能なロッドとを備え、
前記スタビライザーは、前記シリンダまたは前記ロッドに取り付けられるとともに、前記ケリーバーを軸支する支持部材と、前記シリンダおよび前記ロッドの先端に取り付けられるとともに、前記ロッドの進退方向と直交する方向へ進退して、前記掘削孔の内壁面を押圧可能な押圧部材とを備えることを特徴とする掘削装置。
【請求項３】
請求項１に記載の掘削装置において、
前記移動装置は、前記掘削孔内に設けられるとともに、前記掘削孔の長手方向に沿って水平走行可能なクローラーであり、
前記スタビライザーは、前記クローラーに取り付けられるとともに、前記ケリーバーを軸支する支持部材と、前記クローラーに設けられ、前記クローラーの移動方向と直交する方向へ進退して、前記掘削孔の内壁面を押圧可能な押圧部材とを備えることを特徴とする掘削装置。
【請求項４】
請求項２または請求項３に記載の掘削装置において、
前記掘削孔内に設置される固定枠を備え、
前記押圧部材は、前記固定枠を介して、前記掘削孔の内壁面を押圧可能に構成されていることを特徴とする掘削装置。
【請求項５】
請求項１に記載の掘削装置において、
前記移動装置は、前記掘削孔の周囲の地盤表面に取り付けられる架台と、この架台に対して、前記掘削孔の長手方向に沿って水平移動可能な基台とを備え、
前記スタビライザーは、前記基台に取り付けられるとともに、前記掘削孔に挿入される反力部材と、前記ケリーバーを軸支するとともに、前記反力部材を押圧する支持部材とを備えることを特徴とする掘削装置。
【請求項６】
鉛直方向を軸として回転するケリーバーと、このケリーバーの先端に取り付けられ、前記ケリーバーの回転に伴って回転するとともに、径方向に開閉自在なバケットと、前記ケリーバーを軸支するとともに、地盤に形成された長方形状の掘削孔の内部に設置され、かつ、前記掘削孔の内壁面を押圧して前記ケリーバーの位置を固定するスタビライザーと、前記ケリーバーの鉛直方向の姿勢を保持しつつ、前記掘削孔の長手方向に沿って水平移動可能な移動装置とを備える掘削装置を用いて、水平方向に連続した拡幅部を有する壁杭を施工する壁杭施工方法であって、
前記掘削孔に、閉じた状態の前記バケットを挿入する工程と、
前記掘削孔の内壁面を押圧して、前記スタビライザーの位置を固定する工程と、
前記バケットを開いた状態で前記ケリーバーを回転させることにより、前記掘削孔の内壁面に拡幅空間を形成する工程と、
前記拡幅空間を形成する工程を実施しながら、前記移動装置により前記ケリーバーを水平移動させて、水平方向に連続した拡幅空間を有する壁杭用掘削孔を形成する工程と、
この連続した拡幅空間を有する壁杭用掘削孔の中にコンクリートを打設して、連続した拡幅部を有する壁杭を形成する工程とを備えることを特徴とする壁杭施工方法。
【請求項７】
請求項６に記載の壁杭施工方法により施工された壁杭。
【請求項１】
鉛直方向を軸として回転するケリーバーと、このケリーバーの先端に取り付けられ、前記ケリーバーの回転に伴って回転するとともに、径方向に開閉自在なバケットとを備え、地盤に形成された長方形状の掘削孔に前記バケットを挿入して、水平方向に連続した拡幅部を有する壁杭を形成するための掘削装置であって、
前記掘削孔の内部に設置され、前記ケリーバーを軸支するとともに、前記掘削孔の内壁面を押圧して前記ケリーバーの位置を固定するためのスタビライザーと、
前記掘削孔の長手方向に沿って、前記ケリーバーを水平移動させることが可能な移動装置と、
前記移動装置によって前記ケリーバーが水平移動する際に、前記ケリーバーの鉛直方向の姿勢を保持するケリーバー姿勢制御装置とを備えることを特徴とする掘削装置。
【請求項２】
請求項１に記載の掘削装置において、
前記移動装置は、前記掘削孔内に設けられるとともに、シリンダと、このシリンダに対し前記掘削孔の長手方向に沿って水平に進退可能なロッドとを備え、
前記スタビライザーは、前記シリンダまたは前記ロッドに取り付けられるとともに、前記ケリーバーを軸支する支持部材と、前記シリンダおよび前記ロッドの先端に取り付けられるとともに、前記ロッドの進退方向と直交する方向へ進退して、前記掘削孔の内壁面を押圧可能な押圧部材とを備えることを特徴とする掘削装置。
【請求項３】
請求項１に記載の掘削装置において、
前記移動装置は、前記掘削孔内に設けられるとともに、前記掘削孔の長手方向に沿って水平走行可能なクローラーであり、
前記スタビライザーは、前記クローラーに取り付けられるとともに、前記ケリーバーを軸支する支持部材と、前記クローラーに設けられ、前記クローラーの移動方向と直交する方向へ進退して、前記掘削孔の内壁面を押圧可能な押圧部材とを備えることを特徴とする掘削装置。
【請求項４】
請求項２または請求項３に記載の掘削装置において、
前記掘削孔内に設置される固定枠を備え、
前記押圧部材は、前記固定枠を介して、前記掘削孔の内壁面を押圧可能に構成されていることを特徴とする掘削装置。
【請求項５】
請求項１に記載の掘削装置において、
前記移動装置は、前記掘削孔の周囲の地盤表面に取り付けられる架台と、この架台に対して、前記掘削孔の長手方向に沿って水平移動可能な基台とを備え、
前記スタビライザーは、前記基台に取り付けられるとともに、前記掘削孔に挿入される反力部材と、前記ケリーバーを軸支するとともに、前記反力部材を押圧する支持部材とを備えることを特徴とする掘削装置。
【請求項６】
鉛直方向を軸として回転するケリーバーと、このケリーバーの先端に取り付けられ、前記ケリーバーの回転に伴って回転するとともに、径方向に開閉自在なバケットと、前記ケリーバーを軸支するとともに、地盤に形成された長方形状の掘削孔の内部に設置され、かつ、前記掘削孔の内壁面を押圧して前記ケリーバーの位置を固定するスタビライザーと、前記ケリーバーの鉛直方向の姿勢を保持しつつ、前記掘削孔の長手方向に沿って水平移動可能な移動装置とを備える掘削装置を用いて、水平方向に連続した拡幅部を有する壁杭を施工する壁杭施工方法であって、
前記掘削孔に、閉じた状態の前記バケットを挿入する工程と、
前記掘削孔の内壁面を押圧して、前記スタビライザーの位置を固定する工程と、
前記バケットを開いた状態で前記ケリーバーを回転させることにより、前記掘削孔の内壁面に拡幅空間を形成する工程と、
前記拡幅空間を形成する工程を実施しながら、前記移動装置により前記ケリーバーを水平移動させて、水平方向に連続した拡幅空間を有する壁杭用掘削孔を形成する工程と、
この連続した拡幅空間を有する壁杭用掘削孔の中にコンクリートを打設して、連続した拡幅部を有する壁杭を形成する工程とを備えることを特徴とする壁杭施工方法。
【請求項７】
請求項６に記載の壁杭施工方法により施工された壁杭。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【公開番号】特開２００６−４５７７９（Ｐ２００６−４５７７９Ａ）
【公開日】平成１８年２月１６日（２００６．２．１６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−２２４１４１（Ｐ２００４−２２４１４１）
【出願日】平成１６年７月３０日（２００４．７．３０）
【出願人】（００００００５４９）株式会社大林組 (1,758)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年２月１６日（２００６．２．１６）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年７月３０日（２００４．７．３０）
【出願人】（００００００５４９）株式会社大林組 (1,758)
【Ｆターム（参考）】
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