杭穴掘削ヘッド
【課題】ヘッド本体１と掘削腕４０とが揺動時に摺れる面に凹部を形成せずに、異物の入り込みを防止して、掘削腕の揺動角度の確実な規制をする。
【解決手段】掘削ロッド５２に連結できるヘッド本体１の正面の水平軸２０の周りに揺動自在に、掘削腕４０を連結して掘削ヘッド５０とする。ヘッド本体１に、小径掘削時に掘削腕４０の側縁４０ｂに当接して、揺動を規制するストッパー２２と（ａ）、大径掘削時に掘削腕４０の側縁４０ｂに当接して、揺動を規制するストッパー２６、２８と（ｂ）、を取り付ける。ヘッド本体１、水平軸２０及び掘削腕４０は、「掘削腕４０が小径掘削時の揺動角度で（ａ）、一旦逆回転した際に、両掘削腕４０の先端裏面がヘッド本体１の正面より離れるように変形して、掘削腕４０の裏面がストッパー２２の上方を通過できるように変形可能」とし、続いて正回転して大径掘削状態（ｂ）となるように、取付けられている。
【解決手段】掘削ロッド５２に連結できるヘッド本体１の正面の水平軸２０の周りに揺動自在に、掘削腕４０を連結して掘削ヘッド５０とする。ヘッド本体１に、小径掘削時に掘削腕４０の側縁４０ｂに当接して、揺動を規制するストッパー２２と（ａ）、大径掘削時に掘削腕４０の側縁４０ｂに当接して、揺動を規制するストッパー２６、２８と（ｂ）、を取り付ける。ヘッド本体１、水平軸２０及び掘削腕４０は、「掘削腕４０が小径掘削時の揺動角度で（ａ）、一旦逆回転した際に、両掘削腕４０の先端裏面がヘッド本体１の正面より離れるように変形して、掘削腕４０の裏面がストッパー２２の上方を通過できるように変形可能」とし、続いて正回転して大径掘削状態（ｂ）となるように、取付けられている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、杭穴を掘削して基礎杭を構築する際に、杭穴を掘削するために使用する掘削ヘッドに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、掘削ロッドの下端に接続できるヘッド本体の両側に揺動自在に掘削腕を取り付けて、揺動角度を変化させることにより掘削径を自在に変更して掘削する掘削ヘッドが提案され実施されている。この場合、所定の掘削径に掘削腕を保持するために、掘削腕とヘッド本体との間に、ストッパーの役割を果たす部材が必要であった。
【０００３】
例えば、掘削腕の外面（ヘッド本体の表面と摺れる面）に掛止突起を設け、ヘッド本体の表面（係止腕と摺れる面）に掛止突起を係止できる掛止穴を形成していた（特許文献１）。
【特許文献１】特開平８−３３８０２０
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
前記従来の技術の場合、掛止穴と掛止穴との間を掘削腕が移動する際に、掛止突起の先端がヘッド本体の表面に当設し、掘削腕の外面とヘッド本体の表面との間に異物が入り込み、掘削腕の揺動に支障がある場合もあった。また、掛止突起が掛止していない掛止穴では、掘削腕で塞がれないため、掛止穴は開放状態となり、掛止穴内に異物が入り込み、掘削腕の規制に支障がある場合もあった。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
そこで、この発明は、ヘッド本体表面の掛止穴を廃止し、掘削腕の掛止突起も廃止して、上記問題点を解決した。
【０００６】
即ち、この発明は、以下の(1)〜(3)の要件を具備したことを特徴とする杭穴掘削ヘッドである。
(1) 掘削ロッドに連結できるヘッド本体の両正面に、前記ヘッド本体の水平軸の周りに揺動自在に、下端部に掘削刃を取り付けた掘削腕の上端部を連結する。
(2) 前記ヘッド本体に、小径掘削時に前記掘削腕の側縁に当接して、前記掘削腕の揺動を規制する小径用ストッパー、大径掘削時に前記掘削腕の側縁に当接して、前記掘削腕の揺動を規制する大径用ストッパーを夫々取り付ける。
(3) 前記ヘッド本体、前記水平軸及び前記掘削腕は、「前記両掘削腕の先端裏面が前記ヘッド本体の正面より離れるように変形して、前記掘削腕の裏面が前記小径用ストッパーの上方を通過できるように変形可能」に、連結されている。
【０００７】
また、他の発明は、以下の(1)〜(3)の要件を具備したことを特徴とする杭穴掘削ヘッドである。
(1) 掘削ロッドに連結できるヘッド本体の両正面に、前記ヘッド本体の水平軸の周りに揺動自在に、下端部に掘削刃を取り付けた掘削腕の上端部を連結する。
(2) 前記ヘッド本体に、前記ヘッド本体を正回転時して小径掘削時に前記掘削腕の側縁に当接して、前記掘削腕の揺動を規制する小径用ストッパーと、前記ヘッド本体を正回転して大径掘削時に前記掘削腕の側縁に当接して、前記掘削腕の揺動を規制する大径用ストッパーとを、夫々取り付ける。
(3) 前記ヘッド本体、前記水平軸及び前記掘削腕は、「前記小径掘削時の掘削腕の揺動角度でヘッド本体を下方に下げて、前記掘削刃の先端が杭穴底に加圧された際に、前記両掘削腕の先端裏面が前記ヘッド本体の正面より離れるように変形して、前記掘削腕の裏面が前記小径用ストッパーの上方を通過できるように変形可能」に、連結されている。
【０００８】
また、他の発明は、以下の(1)〜(3)の要件を具備したことを特徴とする杭穴掘削ヘッドである。
(1) 掘削ロッドに連結できるヘッド本体の両正面に、前記ヘッド本体の水平軸の周りに揺動自在に、下端部に掘削刃を取り付けた掘削腕の上端部を連結する。
(2) 前記ヘッド本体に、小径掘削時に前記掘削腕の側縁に当接して、前記掘削腕の揺動を規制する小径用ストッパー、大径掘削時に前記掘削腕の側縁に当接して、前記掘削腕の揺動を規制する大径用ストッパーを夫々取り付ける。
(3) 前記ヘッド本体、前記水平軸及び前記掘削腕は、「前記掘削腕が小径掘削時の揺動角度で、前記ヘッド本体を逆回転した際に、前記両掘削腕の先端裏面が前記ヘッド本体の正面より離れるように変形して、前記掘削腕の裏面が前記小径用ストッパーの上方を通過できるように変形可能」に、連結されている。
【発明の効果】
【０００９】
この発明は、ヘッド本体に、掘削腕の側縁に当接するストッパーを設けたので、ヘッド本体又は掘削腕のいずれにも、掘削土などの異物が入り込む凹部が形成されないので、掘削腕の揺動角度を容易且つ確実に規制して、正確な掘削径で杭穴を構築できる。また、正回転して、小径掘削、大径掘削のいずれもできるように、ストッパーを配置できるので、中掘工法に適用した場合に、地上への排土の支障なく杭穴掘削ができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
(1) 掘削ロッド５２の下端部に連結できる連結部５を有するヘッド本体１の上端部（直方体部６）の正面７、７に水平軸２０、２０を設けて、水平軸２０、２０に、下端部に掘削刃４７、４７を有する掘削腕４０の上端部（本体部４１の上端部）を夫々連結する。この際、ヘッド本体１の各正面７、１１、１６と掘削腕４０の裏面４４とが夫々対向する。
掘削腕４０、４０は水平軸２０周りに揺動可能に取り付けてあり、ヘッド本体１の各正面７、１１、１６と掘削腕４０の裏面４４とが摺るように摺動する。更に、掘削腕４０ヘッド本体１に対して所定の抵抗を加えると、揺動腕４０の上端部（水平軸２０取付高さ付近）を軸にして、揺動方向とは直角の方向に回転して下端が矢示６１、６１方向に開いて、ヘッド本体１の下端部（膨大部１５）の正面１６と掘削腕４０の裏面４４との間に隙間３６を生じるように変形可能となっている（図３（ｂ））。以上のような作動ができるように、掘削腕４０と水平軸２０との取付け、水平軸２０とヘッド本体１との取り付けが構成されている（図１）。
【００１１】
(2) ヘッド本体１に、ヘッド本体１（掘削ロッド５２）を正回転した際の掘削腕４０の揺動角度（傾斜。小径掘削状態）を維持するための第１ストッパー（小径用ストッパー）２２を設ける。また、ヘッド本体１（掘削ロッド５２）を正回転して、更に掘削腕４０が揺動角度（傾斜）を大きくした大径掘削状態を維持するための第２ストッパー（大径用ストッパー）２６、上部ストッパー２８を設ける（図１）。
【００１２】
(3) 以上のようにして、掘削ヘッド５０を構成する（図１（ａ）（ｂ））。ヘッド本体１の下端部にも固定掘削刃３、３が下方に向けて突設してある。
【００１３】
(4) この掘削ヘッド５０は、掘削ロッド５２の下端部を連結部４に接続して、従来の掘削ヘッドと同様に、ヘッド本体１の固定掘削刃３、３又は掘削腕４０の掘削刃４７を地盤に当てて、掘削ロッド５２を正回転すれば、ヘッド本体１も正回転して、杭穴５７の掘削を開始できる。この際、掘削腕４０の掘削刃４７が杭穴底（地面）に当接して生じる抵抗、あるいは掘削土などにより掘削腕４０（本体部５１又は掘削刃４７）自体が受ける抵抗により、掘削腕４０は開いて、外側縁４０ｂが第１ストッパー２２に当接して、それ以上揺動角度が開くことを規制され、所定の径Ｄ１で杭穴５７の軸部５８を掘削できる（図２（ａ））。
【００１４】
(5) 杭穴５７の軸部５８の掘削が完了したならば、掘削腕４０を矢示６１、６１方向に開いて、掘削腕４０の裏面４４とヘッド本体１の下端部の正面１６との間に隙間３６を生じさせ（図３（ｂ））、掘削腕４０の裏面４４側が第１ストッパー２２の先端（上方）をくぐらせて（通り抜けさせて）、掘削腕４０を大径掘削用の揺動角度に開き、外側縁４０ｂを第２ストッパー２６に当接させて、それ以上揺動角度が開くことを規制させて、所定の径Ｄ２で杭穴５７の拡底部５９を掘削できる（図２（ｂ））。
【００１５】
(6) (5)で、掘削腕４０を矢示６１、６１方向に開き、隙間３６を生じさせるための一の方法は、小径掘削状態で、一旦掘削ロッド５２（ヘッド本体１）を逆回転させると共に若干下方に下げれば、掘削腕４０が杭穴３６内の掘削泥土の抵抗を受けて、矢示６１、６１方向にやや大きく開くので（図３（ｂ））、直ぐに掘削ロッド５２（ヘッド本体１）を正回転すれば、掘削腕４０は第１ストッパー２２を飛び越えることができる。この際、長く正転した間に非常に強い力で第一ストッパー２２に掘削腕４０が押し付けられている状態にあり、逆回転によりこの状態を解除することで掘削ヘッド５０を下方に押し込んだ際の掘削腕４０の移動を容易とする。
この方法を採用する場合には、掘削腕が土圧の抵抗を受ける構造とするとすることが必要である。例えば、掘削する土質にもよるが、掘削腕４０が開きやすいように、掘削腕４０、４０の各本体部４１の下端部や各掘削刃４７を外側に向けて開いた形状とし（図１）、あるいは、ヘッド本体１の下端より掘削腕４０の先端が下方に位置している形状とし（図１、図２）、あるいは、小径掘削状態（及び大径掘削状態）で、正面視でヘッド本体１と掘削腕４０とが重ならず、掘削腕４０が下方又は横方向に突出した状態となる形状とし（図２（ａ）（ｂ））、あるいは、掘削腕４０の表面に小傾斜板などを設けることもできる（ただし掘削時に生じる抵抗はできるだけ少なくできることが望ましい）（図示していない）。
また、他の方法では、小径掘削状態で、掘削ロッド５２（ヘッド本体１）を押し下げて掘削刃４７、４７を杭穴５７の底に押し付けながら、正回転すると、掘削刃４７、４７が杭穴５７の底との抵抗により、掘削腕４０、４０は矢示６１、６１方向に開くとともに（図３（ｂ））、直ぐに第１ストッパー２２を飛び越えることができる。また、この際、上記一の方法と同様に、掘削刃４７、４７を杭穴５７の底に押し付けながら一旦逆回転して、直ぐに正回転させることもできる。また、この方法を採用する場合には、小径掘削状態で、掘削刃４７の先端が、固定掘削刃３、３の先端よりも下方に位置していることが望ましい（図２（ａ））。
また、上記一の方法と他の方法とを併用することもできる。
【００１６】
(7) 杭穴５７の拡底部５９の掘削が完了したならば、掘削ヘッド５０のヘッド本体１の吐出口３２からセメントミルクを拡底部５９内に吐出して、掘削ヘッド５０を正回転しながら掘削土と撹拌混合して、ソイルセメントを形成する。
【００１７】
(8) ソイルセメントの形成が完了したならば、再び、掘削腕４０を矢示６１、６１方向に開いて、掘削ロッド５２（ヘッド本体１）を逆回転して、掘削腕４０の裏面４４とヘッド本体１の下端部の正面１６との間に隙間３６を生じさせ（図３（ｂ））、第１ストッパー２２の先端を掘削腕４０の裏面４４側をくぐらせる（通り抜けさせる）。続いて、掘削ロッド５２（ヘッド本体１）の回転を止めて、揺動腕４０を下垂れ状態にして、掘削ヘッド５０を地上に引き上げる。
【００１８】
(9) (8) において、隙間３６を生じさせる一の方法は、大径掘削状態で、一旦掘削ロッド５２（ヘッド本体１）を逆回転させ、掘削腕４０が杭穴３６内の掘削泥土の抵抗を受けるようにして、矢示６１、６１方向に開かせば（図３（ｂ））、掘削腕４０は第１ストッパー２２を飛び越えることができる。この方法を採用する場合には、拡底部５９内の状態にもよるが、掘削腕４０、４０の各本体部４１の下端部や各掘削刃４７を外側に向けて開いた形状とすれば（図１（ｂ））、掘削ロッド５２を下方に押し下げることにより、矢示６１、６１方向に開く抵抗力を与えることができる。
また、他の方法では、大径掘削状態で、掘削ロッド５２（ヘッド本体１）の掘削刃４７、４７を杭穴５７の底に押し付ければ、掘削刃４７、４７が杭穴５７の底との抵抗により、掘削腕４０、４０は矢示６１、６１方向に開くので（図３（ｂ））、逆回転させれば、第１ストッパー２２を飛び越えることができる。この方法を採用する場合には、大径掘削状態で、掘削刃４７の先端が、固定掘削刃３、３の先端よりも下方に位置していることが望ましい（図２（ｂ））。
【実施例１】
【００１９】
図面に基づいて、この発明の実施例を説明する。
【００２０】
［１］掘削ヘッド５０の構成
【００２１】
(1) ヘッド本体１は、基部２の下端に固定掘削刃３、３を下方に向けて突設し、基部２の上端に掘削ロッド５２との連結部４を有する。ヘッド本体１の基部２は上部の直方体部６、中間部の縮小部１０、下部の膨大部１５とからなり、膨大部１５の下面に固定掘削刃３、３が突設されている。
基部２の直方体部６の正面７から縮小部１０の正面１１が同一幅でフラットに形成され、縮小部１０の正面１１の下部は直方体部６の正面７より大きな幅で横方向に突出して膨大部１５が形成され、膨大部の正面１６の下縁１８の中央が最も下がった略円弧に形成されている。また、膨大部１５は、略水平の上面１９を有し、縮小部の側面１２、膨大部１５の水平部１９、側面１７が連続している。
また、基部２の縮小部１０の側面１２は、上縁（直方体部６の側面８の下縁）から膨大部１５の側面１７の下縁に向けて徐々に幅が小さくなるように斜めに形成されている。
【００２２】
(2) ヘッド本体１の基部２の直方体部６の正面７、７に水平軸２０、２０が夫々突設され、両水平軸２０に、夫々掘削腕４０の上端部が取り付けられている。
【００２３】
(3) 掘削腕４０の本体部４１の正面４２は、下方に向けて、水平軸２０が取り付けられた上部で幅広に形成され、中間部で幅狭に形成され、下端部で再び幅広に形成されている。
また、掘削腕４０の本体部４１の側面４３は全長に亘り略同じ幅で形成され、かつヘッド本体１の正面７、１１、１６の傾斜に沿って屈曲して形成されている。即ち、側面４３で、本体部４１の上部が鉛直で、中間部は下方に向けて掘削腕４０、４０が近づくように（中心、下方に向けて）傾斜し、下部は両掘削腕４０、４０が離れるように（外方、下方に向けて）傾斜して形成されている。
本体部４１の下端部に、掘削刃４７、４７を、下方に向けて固定する。掘削刃４７、４７は、本体部４１の下部（掘削刃４７、４７の取付部分）の傾斜に併せて、外側、下方に向けて傾斜して取り付けられている。
また、本体部４１の上端に、上部膨出部４５を連設する。
【００２４】
(4) ヘッド本体１の直方体部６の側面８に、撹拌及び排土用の撹拌板３４、３４を、側面視で斜めに突設する（図１（ａ）（ｂ））。また、ヘッド本体１の縮小部１０の側面１２、１２に、横設した円柱状形状で、セメントミルクなどを放出する吐出口３２、３２を設ける（図１（ｂ））。吐出口３２には開閉弁が設けられ、吐出口３２からヘッド本体１、連結部４から掘削ロッド５２を通して地上に至るパイプに連結して（図示していない）、地上から各種掘削液やセメントミルクなどを杭穴５７内へ放出する際に使用する。
【００２５】
(5) また、掘削腕４０が揺動傾斜して小径掘削状態となった傾斜角度を保持するために、ヘッド本体１の膨大部１５の正面１６、１６に、掘削腕４０の下部（中間部又は下端部）に当設する第１ストッパー２２を固定する。第１ストッパー２２は、その一面（内側）２２ａが、掘削腕４０の外側縁４０ｂに当接する。
また、ヘッド本体１の膨大部１５の正面１６、１６に、この状態で、掘削腕４０の内側縁４０ａに当接する出没ストッパー２４を固定する。出没ストッパー２４は、外方に向けて凸の半球状で、ヘッド本体１の膨大部１５の正面１６から露出してあり、通常は突出状態となるようにバネなどで付勢しており、押圧により正面１６と同程度に没するようになっている。
また、掘削腕４０は、第１ストッパー２２で、それ以上開かないように規制され、出没ストッパー２４で、それ以下に閉じないように規制して、常に一定の傾斜角度を保持するように作用する。
【００２６】
(6) また、掘削腕４０が揺動傾斜して大径掘削状態となった傾斜を保持するために、ヘッド本体１の膨大部１５の上面１９、１９に（又は正面１６、１６に）、第２ストッパー２６を固定する。また、この状態で、同様に、掘削腕４０が揺動傾斜して大径掘削状態となった傾斜を保持するために、ヘッド本体１の直方体部６の正面７に、掘削腕４０の上方膨出部４５に当接して、掘削腕４０がそれ以上開かないように、最大角度を規制する上部ストッパー２８を固定する。
また、この状態で、第１ストッパー２２の他面（外側）２２ｂが、掘削腕４０の内側縁４０ａに当設して、掘削腕４０がそれ以下に閉じないように最小角度を規制するように作用する。
【００２７】
(7) また、ヘッド本体１の基部２の膨大部１５の正面１６に、掘削腕が下方に垂れた状態で、逆回転した際に、垂れた状態を維持する第３ストッパー３０を固定する。第３ストッパー３０は、逆回転時に掘削腕４０の内則縁４０ａが当接する。
【００２８】
(8) 以上のようにして、この発明の掘削ヘッド５０を構成する（図１（ａ）（ｂ））。掘削腕４０が摺動した際に、掘削腕４０の裏面４４が、ヘッド本体１の基部２の各正面７、１１、１６に沿って揺動するような形状に形成してある。
また、前記において、ヘッド本体１及び掘削腕４０は、大径掘削状態に掘削腕４０が傾斜した状態で、掘削腕４０の掘削刃４７の下端は、ヘッド本体１の固定掘削刃３の下端より下方に位置するように形成されている（図２（ｂ））。
また、小径掘削状態又は大径掘削状態で、掘削刃４７、４７の先端を地盤（杭穴の底）に押圧すると地盤との抵抗により、あるいは押圧せずに杭穴内で逆回転すると掘削土の抵抗により、掘削腕４０、４０は、水平軸２０付近を軸として、僅かに回転して、下端が矢示６１、６１方向（揺動方向とは直角な方向）に開いて、ヘッド本体１の各正面７、１１、１６と掘削腕４０の裏面４４との間に隙間３６が開くように、ヘッド本体１、水平軸２０及び掘削腕４０は形成されている（図３（ｂ））。第１ストッパー２２の高さは、この隙間３６より低く、第２ストッパー２６はこの隙間３６より高く形成されている。
尚、掘削腕４０、各ストッパー２２、２４、２６、２８、３０は、ヘッド本体１の両側に同一に形成されている。
【００２９】
［２］掘削ヘッドの使用（掘削方法）
【００３０】
次に、前記実施例に基づくこの発明の掘削ヘッド５０を中掘工法に使用した例について説明する。
【００３１】
(1) 中掘工法において、掘削ロッド５２の先端に掘削ヘッド４０を取付け、掘削ヘッド５０を中空の既製杭５４の中空部５５を挿通して（図１（ａ）（ｂ））、既製杭５４の下端５６から突出させる（図２（ａ））。
【００３２】
(2) 掘削ロッド５２を正回転すると、掘削ヘッド５０の掘削腕４０、４０は、掘削刃４７、４７の先端が地面（杭穴底）に接触し、摩擦により掘削腕１１は夫々揺動し（図２（ａ）。小径揺動状態）、掘削腕４０、４０は、第１ストッパー２２及び出没ストッパー２４に規制される。従って、掘削刃４７、４７及び固定掘削刃３、３で、予め定められた径Ｄ１の杭穴５７の軸部５８を掘削できる（図２（ａ）、図３（ａ））。また、この際、掘削土は、掘削ロッド５２の螺旋翼により（図示していない）、既製杭５４の中空部５５を通って上方に移送される。
掘削ヘッド５０による杭穴５７の軸部５８の掘削が完了した後、あるいは掘削しながら徐々に、既製杭５４を下降する。
【００３３】
(3) 次に、杭穴５７の軸部５８の掘削が完了した時点で、一旦掘削ロッド５２の回転速度を緩め、掘削ロッド５２を押し下げる。この状態（小径掘削状態に掘削腕４０が傾斜した状態）で、掘削腕４０の掘削刃４７の下端は、ヘッド本体１の固定掘削刃３の下端より下方に位置しているので、掘削ロッド５２を押し下げると、掘削刃４７、４７の先端が地盤（杭穴５７の底面）に押圧する。これにより、掘削腕４０、４０の下端は矢示６１、６１方向に離れるようになり（水平軸２０付近を中心に僅かに回転して）、ヘッド本体１の各正面７、１１、１６と掘削腕４０の裏面４４との間に隙間３６が開く（図３（ｂ））。従って、掘削腕４０の裏面４４が第１ストッパー２２を乗り越えて（図３（ｂ））、揺動傾斜角度が大きく開き、掘削腕４０の外側縁４０ｂが第２ストッパー２６に当接すると共に、掘削腕４０の上方膨出部４５が上部ストッパー２８に当接して、両ストッパー２６、２８により、掘削腕４０の揺動角度が規制され、それ以上大きく開かないようになる。
また同時に、掘削腕４０の内側縁４０ａが第１ストッパー２２の他面（外側）２２ｂに当接するので、掘削腕４０がそれ以下に閉じることも規制され、掘削腕４０はその傾斜角度を維持する。従って、径Ｄ２の杭穴５７の拡底部５９の掘削が正確にできる。
尚、この際、掘削ロッド５２を上昇させて、または既製杭５４を下降させれば、掘削ヘッド５０の掘削腕４０が既製杭５４の下端５６に当接し、それ以上掘削ロッド５２を上昇させることはできない（既製杭５４を下降させることはできない）ので、掘削腕４０、４０が第２ストッパー２６、上部ストッパー２８に規制されて大径掘削状態に開いていることが確認できる。
【００３４】
(4) 所定の深さだけ、径Ｄ２で拡底部５９の掘削をしたならば、杭穴底から掘削刃４７、４７を離し、掘削ヘッド５０の回転を続けて、拡底部５９内の掘削土を撹拌しながら、ヘッド本体１の吐出口３２、３２からセメントミルクを吐出してソイルセメントを形成する。
【００３５】
(5) 所定のセメントミルクが形成されたならば、掘削ロッド５２（掘削ヘッド５０）の回転を止めて、掘削ロッド５２を押し下げて、掘削ヘッド５２の掘削刃４７、４７を杭穴底に押しつけて、ヘッド本体１の各正面７、１１、１６と掘削腕４０の裏面４４とが隙間３６を生じるように開いた状態にして（図３（ｂ））、掘削ロッド５２を逆回転すると、掘削腕４０、４０は、第１ストッパー２２、２２を乗り越えて閉じ（図３（ａ））、揺動傾斜角度が小さくなり、下方に垂れた状態となる（図１）。また、この際、掘削腕４０の内側縁４０ａが第３ストッパー３０に係止するので、逆回転により掘削腕４０が第１ストッパー２２とは逆側に振れることを防止でき、下方に垂れた状態を維持できる。
この状態で、掘削ロッド５２及び掘削ヘッド５０を既製杭５４の中空部５５を通って（図１（ａ）（ｂ））、地上へ引き上げると共に、中空の既製杭５４を下方に押し下げ、既製杭５４の下端５６を拡底部５９内に位置させる（図示していない）。
【００３６】
(6) 以上のようにして、セメントミルク（ソイルセメント）が固化したならば、基礎杭を構築が完了する（図示していない）。
【００３７】
［３］他の実施例
【００３８】
(1) 前記実施例では、掘削ヘッド５０を中掘工法に使用したが、予め杭穴を掘削してその後に杭穴に既製杭を埋設するいわゆる先掘工法や、杭穴内にコンクリート及び鉄筋かごを入れる現場造成杭などにおいて、杭穴を掘削する際に、使用することもできる（図示していない）。
【００３９】
(2) また、前記実施例において、ヘッド本体１及び掘削腕４０の形状は実施例に限定されず、ヘッド本体１の水平軸２０周りに、掘削刃４７、４７付き掘削腕４０、４０が揺動可能に連結された構造であれば、他の構造であっても可能である（図示していない）。
【００４０】
(3) 前記実施例において、小径掘削時に開きが縮まらないように出没ストッパー２４を設けたが、省略することもできる（図示していない）。
また、大径掘削時に開きの最大を規制する第２ストッパー２６、上部ストッパー２８を設けたが、いずれか一方を省略することもできる（図示していない）。
【００４１】
(4) 前記実施例において、掘削腕４０の裏面４４とヘッド本体１の正面７、１１、１６との間が開くように水平軸２０付近を軸として、掘削腕４０の掘削刃４７側が回動する機構は、掘削腕４０と水平軸２０の取り付け構造、または水平軸２０とヘッド本体１の取付構造のいずれか一方又は両方の取付構造で実現させても良い（図示していない）。
【００４２】
(5) また、前記実施例において、大径掘削状態に掘削腕４０が傾斜した状態で、掘削腕４０の掘削刃４７の下端は、少なくともヘッド本体１の固定掘削刃３の下端より下方に位置するように形成したが（図２（ｂ））、少なくとも小径掘削状態で、掘削腕４０の掘削刃４７の下端が、ヘッド本体１の固定掘削刃３の下端より下方に位置するように形成することが望ましい。杭穴内の掘削土やセメントミルクの状態により、掘削ロッド５２を逆回転したり上下動させることにより、掘削腕４０全体が受ける抵抗により、矢示６１、６１方向に掘削腕４０、４０が開く構造とすることができれば、掘削腕４０の掘削刃４７の下端位置とヘッド本体１の固定掘削刃３の下端位置は同等の高さにし、あるいは逆にするなど任意である（図示していない）。
【００４３】
(6) また、前記実施例において、吐出口３２をヘッド本体１の縮小部１０の側面１２、１２に設けたが、掘削腕４０、４０の作動に支障が無い他の位置、例えば膨大部１５の下面などに設けることもできる（図示していない）。また、複数箇所に併設することもできる（図示していない）。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】この発明の実施例で（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図である。
【図２】同じくこの発明の実施例で（ａ）は小径掘削状態の正面図、（ｂ）は大径掘削状態の正面図である。
【図３】同じくこの発明の実施例で（ａ）は小径掘削状態の側面図、（ｂ）は小径掘削状態への移行中の側面図である。
【符号の説明】
【００４５】
１ ヘッド本体
２ ヘッド本体の基部
３ ヘッド本体の固定掘削刃
４ ヘッド本体の連結部
６ 基部の直方体部（ヘッド本体）
７ 基部の直方体部の正面
８ 基部の直方体部の側面
１０ 基部の縮小部（ヘッド本体）
１１ 基部の縮小部の正面
１２ 基部の縮小部の側面
１５ 基部の膨大部（ヘッド本体）
１６ 基部の膨大部の正面
１７ 基部の膨大部の側面
２０ 水平軸（ヘッド本体）
２２ 第１ストッパー（ヘッド本体）
２４ 出没ストッパー（ヘッド本体）
２６ 第２ストッパー（ヘッド本体）
２８ 上部ストッパー（ヘッド本体）
３０ 第３ストッパー（ヘッド本体）
３２ 吐出口（ヘッド本体）
３４ 撹拌翼（ヘッド本体）
４０ 掘削腕
４０ａ 掘削腕の内則縁
４０ｂ 掘削腕の外則縁
４１ 掘削腕の本体部
４２ 掘削腕の本体部の正面
４３ 掘削腕の本体部の側面
４４ 掘削腕の本体部の裏面
４５ 掘削腕の上部膨出部
４７ 掘削腕の掘削刃
５０ 掘削ヘッド
５２ 掘削ロッド
５４ 既製杭
５５ 既製杭の中空部
５６ 既製杭の下端
５７ 杭穴
５８ 杭穴の軸部
５９ 杭穴の拡底部
【技術分野】
【０００１】
この発明は、杭穴を掘削して基礎杭を構築する際に、杭穴を掘削するために使用する掘削ヘッドに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、掘削ロッドの下端に接続できるヘッド本体の両側に揺動自在に掘削腕を取り付けて、揺動角度を変化させることにより掘削径を自在に変更して掘削する掘削ヘッドが提案され実施されている。この場合、所定の掘削径に掘削腕を保持するために、掘削腕とヘッド本体との間に、ストッパーの役割を果たす部材が必要であった。
【０００３】
例えば、掘削腕の外面（ヘッド本体の表面と摺れる面）に掛止突起を設け、ヘッド本体の表面（係止腕と摺れる面）に掛止突起を係止できる掛止穴を形成していた（特許文献１）。
【特許文献１】特開平８−３３８０２０
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
前記従来の技術の場合、掛止穴と掛止穴との間を掘削腕が移動する際に、掛止突起の先端がヘッド本体の表面に当設し、掘削腕の外面とヘッド本体の表面との間に異物が入り込み、掘削腕の揺動に支障がある場合もあった。また、掛止突起が掛止していない掛止穴では、掘削腕で塞がれないため、掛止穴は開放状態となり、掛止穴内に異物が入り込み、掘削腕の規制に支障がある場合もあった。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
そこで、この発明は、ヘッド本体表面の掛止穴を廃止し、掘削腕の掛止突起も廃止して、上記問題点を解決した。
【０００６】
即ち、この発明は、以下の(1)〜(3)の要件を具備したことを特徴とする杭穴掘削ヘッドである。
(1) 掘削ロッドに連結できるヘッド本体の両正面に、前記ヘッド本体の水平軸の周りに揺動自在に、下端部に掘削刃を取り付けた掘削腕の上端部を連結する。
(2) 前記ヘッド本体に、小径掘削時に前記掘削腕の側縁に当接して、前記掘削腕の揺動を規制する小径用ストッパー、大径掘削時に前記掘削腕の側縁に当接して、前記掘削腕の揺動を規制する大径用ストッパーを夫々取り付ける。
(3) 前記ヘッド本体、前記水平軸及び前記掘削腕は、「前記両掘削腕の先端裏面が前記ヘッド本体の正面より離れるように変形して、前記掘削腕の裏面が前記小径用ストッパーの上方を通過できるように変形可能」に、連結されている。
【０００７】
また、他の発明は、以下の(1)〜(3)の要件を具備したことを特徴とする杭穴掘削ヘッドである。
(1) 掘削ロッドに連結できるヘッド本体の両正面に、前記ヘッド本体の水平軸の周りに揺動自在に、下端部に掘削刃を取り付けた掘削腕の上端部を連結する。
(2) 前記ヘッド本体に、前記ヘッド本体を正回転時して小径掘削時に前記掘削腕の側縁に当接して、前記掘削腕の揺動を規制する小径用ストッパーと、前記ヘッド本体を正回転して大径掘削時に前記掘削腕の側縁に当接して、前記掘削腕の揺動を規制する大径用ストッパーとを、夫々取り付ける。
(3) 前記ヘッド本体、前記水平軸及び前記掘削腕は、「前記小径掘削時の掘削腕の揺動角度でヘッド本体を下方に下げて、前記掘削刃の先端が杭穴底に加圧された際に、前記両掘削腕の先端裏面が前記ヘッド本体の正面より離れるように変形して、前記掘削腕の裏面が前記小径用ストッパーの上方を通過できるように変形可能」に、連結されている。
【０００８】
また、他の発明は、以下の(1)〜(3)の要件を具備したことを特徴とする杭穴掘削ヘッドである。
(1) 掘削ロッドに連結できるヘッド本体の両正面に、前記ヘッド本体の水平軸の周りに揺動自在に、下端部に掘削刃を取り付けた掘削腕の上端部を連結する。
(2) 前記ヘッド本体に、小径掘削時に前記掘削腕の側縁に当接して、前記掘削腕の揺動を規制する小径用ストッパー、大径掘削時に前記掘削腕の側縁に当接して、前記掘削腕の揺動を規制する大径用ストッパーを夫々取り付ける。
(3) 前記ヘッド本体、前記水平軸及び前記掘削腕は、「前記掘削腕が小径掘削時の揺動角度で、前記ヘッド本体を逆回転した際に、前記両掘削腕の先端裏面が前記ヘッド本体の正面より離れるように変形して、前記掘削腕の裏面が前記小径用ストッパーの上方を通過できるように変形可能」に、連結されている。
【発明の効果】
【０００９】
この発明は、ヘッド本体に、掘削腕の側縁に当接するストッパーを設けたので、ヘッド本体又は掘削腕のいずれにも、掘削土などの異物が入り込む凹部が形成されないので、掘削腕の揺動角度を容易且つ確実に規制して、正確な掘削径で杭穴を構築できる。また、正回転して、小径掘削、大径掘削のいずれもできるように、ストッパーを配置できるので、中掘工法に適用した場合に、地上への排土の支障なく杭穴掘削ができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
(1) 掘削ロッド５２の下端部に連結できる連結部５を有するヘッド本体１の上端部（直方体部６）の正面７、７に水平軸２０、２０を設けて、水平軸２０、２０に、下端部に掘削刃４７、４７を有する掘削腕４０の上端部（本体部４１の上端部）を夫々連結する。この際、ヘッド本体１の各正面７、１１、１６と掘削腕４０の裏面４４とが夫々対向する。
掘削腕４０、４０は水平軸２０周りに揺動可能に取り付けてあり、ヘッド本体１の各正面７、１１、１６と掘削腕４０の裏面４４とが摺るように摺動する。更に、掘削腕４０ヘッド本体１に対して所定の抵抗を加えると、揺動腕４０の上端部（水平軸２０取付高さ付近）を軸にして、揺動方向とは直角の方向に回転して下端が矢示６１、６１方向に開いて、ヘッド本体１の下端部（膨大部１５）の正面１６と掘削腕４０の裏面４４との間に隙間３６を生じるように変形可能となっている（図３（ｂ））。以上のような作動ができるように、掘削腕４０と水平軸２０との取付け、水平軸２０とヘッド本体１との取り付けが構成されている（図１）。
【００１１】
(2) ヘッド本体１に、ヘッド本体１（掘削ロッド５２）を正回転した際の掘削腕４０の揺動角度（傾斜。小径掘削状態）を維持するための第１ストッパー（小径用ストッパー）２２を設ける。また、ヘッド本体１（掘削ロッド５２）を正回転して、更に掘削腕４０が揺動角度（傾斜）を大きくした大径掘削状態を維持するための第２ストッパー（大径用ストッパー）２６、上部ストッパー２８を設ける（図１）。
【００１２】
(3) 以上のようにして、掘削ヘッド５０を構成する（図１（ａ）（ｂ））。ヘッド本体１の下端部にも固定掘削刃３、３が下方に向けて突設してある。
【００１３】
(4) この掘削ヘッド５０は、掘削ロッド５２の下端部を連結部４に接続して、従来の掘削ヘッドと同様に、ヘッド本体１の固定掘削刃３、３又は掘削腕４０の掘削刃４７を地盤に当てて、掘削ロッド５２を正回転すれば、ヘッド本体１も正回転して、杭穴５７の掘削を開始できる。この際、掘削腕４０の掘削刃４７が杭穴底（地面）に当接して生じる抵抗、あるいは掘削土などにより掘削腕４０（本体部５１又は掘削刃４７）自体が受ける抵抗により、掘削腕４０は開いて、外側縁４０ｂが第１ストッパー２２に当接して、それ以上揺動角度が開くことを規制され、所定の径Ｄ１で杭穴５７の軸部５８を掘削できる（図２（ａ））。
【００１４】
(5) 杭穴５７の軸部５８の掘削が完了したならば、掘削腕４０を矢示６１、６１方向に開いて、掘削腕４０の裏面４４とヘッド本体１の下端部の正面１６との間に隙間３６を生じさせ（図３（ｂ））、掘削腕４０の裏面４４側が第１ストッパー２２の先端（上方）をくぐらせて（通り抜けさせて）、掘削腕４０を大径掘削用の揺動角度に開き、外側縁４０ｂを第２ストッパー２６に当接させて、それ以上揺動角度が開くことを規制させて、所定の径Ｄ２で杭穴５７の拡底部５９を掘削できる（図２（ｂ））。
【００１５】
(6) (5)で、掘削腕４０を矢示６１、６１方向に開き、隙間３６を生じさせるための一の方法は、小径掘削状態で、一旦掘削ロッド５２（ヘッド本体１）を逆回転させると共に若干下方に下げれば、掘削腕４０が杭穴３６内の掘削泥土の抵抗を受けて、矢示６１、６１方向にやや大きく開くので（図３（ｂ））、直ぐに掘削ロッド５２（ヘッド本体１）を正回転すれば、掘削腕４０は第１ストッパー２２を飛び越えることができる。この際、長く正転した間に非常に強い力で第一ストッパー２２に掘削腕４０が押し付けられている状態にあり、逆回転によりこの状態を解除することで掘削ヘッド５０を下方に押し込んだ際の掘削腕４０の移動を容易とする。
この方法を採用する場合には、掘削腕が土圧の抵抗を受ける構造とするとすることが必要である。例えば、掘削する土質にもよるが、掘削腕４０が開きやすいように、掘削腕４０、４０の各本体部４１の下端部や各掘削刃４７を外側に向けて開いた形状とし（図１）、あるいは、ヘッド本体１の下端より掘削腕４０の先端が下方に位置している形状とし（図１、図２）、あるいは、小径掘削状態（及び大径掘削状態）で、正面視でヘッド本体１と掘削腕４０とが重ならず、掘削腕４０が下方又は横方向に突出した状態となる形状とし（図２（ａ）（ｂ））、あるいは、掘削腕４０の表面に小傾斜板などを設けることもできる（ただし掘削時に生じる抵抗はできるだけ少なくできることが望ましい）（図示していない）。
また、他の方法では、小径掘削状態で、掘削ロッド５２（ヘッド本体１）を押し下げて掘削刃４７、４７を杭穴５７の底に押し付けながら、正回転すると、掘削刃４７、４７が杭穴５７の底との抵抗により、掘削腕４０、４０は矢示６１、６１方向に開くとともに（図３（ｂ））、直ぐに第１ストッパー２２を飛び越えることができる。また、この際、上記一の方法と同様に、掘削刃４７、４７を杭穴５７の底に押し付けながら一旦逆回転して、直ぐに正回転させることもできる。また、この方法を採用する場合には、小径掘削状態で、掘削刃４７の先端が、固定掘削刃３、３の先端よりも下方に位置していることが望ましい（図２（ａ））。
また、上記一の方法と他の方法とを併用することもできる。
【００１６】
(7) 杭穴５７の拡底部５９の掘削が完了したならば、掘削ヘッド５０のヘッド本体１の吐出口３２からセメントミルクを拡底部５９内に吐出して、掘削ヘッド５０を正回転しながら掘削土と撹拌混合して、ソイルセメントを形成する。
【００１７】
(8) ソイルセメントの形成が完了したならば、再び、掘削腕４０を矢示６１、６１方向に開いて、掘削ロッド５２（ヘッド本体１）を逆回転して、掘削腕４０の裏面４４とヘッド本体１の下端部の正面１６との間に隙間３６を生じさせ（図３（ｂ））、第１ストッパー２２の先端を掘削腕４０の裏面４４側をくぐらせる（通り抜けさせる）。続いて、掘削ロッド５２（ヘッド本体１）の回転を止めて、揺動腕４０を下垂れ状態にして、掘削ヘッド５０を地上に引き上げる。
【００１８】
(9) (8) において、隙間３６を生じさせる一の方法は、大径掘削状態で、一旦掘削ロッド５２（ヘッド本体１）を逆回転させ、掘削腕４０が杭穴３６内の掘削泥土の抵抗を受けるようにして、矢示６１、６１方向に開かせば（図３（ｂ））、掘削腕４０は第１ストッパー２２を飛び越えることができる。この方法を採用する場合には、拡底部５９内の状態にもよるが、掘削腕４０、４０の各本体部４１の下端部や各掘削刃４７を外側に向けて開いた形状とすれば（図１（ｂ））、掘削ロッド５２を下方に押し下げることにより、矢示６１、６１方向に開く抵抗力を与えることができる。
また、他の方法では、大径掘削状態で、掘削ロッド５２（ヘッド本体１）の掘削刃４７、４７を杭穴５７の底に押し付ければ、掘削刃４７、４７が杭穴５７の底との抵抗により、掘削腕４０、４０は矢示６１、６１方向に開くので（図３（ｂ））、逆回転させれば、第１ストッパー２２を飛び越えることができる。この方法を採用する場合には、大径掘削状態で、掘削刃４７の先端が、固定掘削刃３、３の先端よりも下方に位置していることが望ましい（図２（ｂ））。
【実施例１】
【００１９】
図面に基づいて、この発明の実施例を説明する。
【００２０】
［１］掘削ヘッド５０の構成
【００２１】
(1) ヘッド本体１は、基部２の下端に固定掘削刃３、３を下方に向けて突設し、基部２の上端に掘削ロッド５２との連結部４を有する。ヘッド本体１の基部２は上部の直方体部６、中間部の縮小部１０、下部の膨大部１５とからなり、膨大部１５の下面に固定掘削刃３、３が突設されている。
基部２の直方体部６の正面７から縮小部１０の正面１１が同一幅でフラットに形成され、縮小部１０の正面１１の下部は直方体部６の正面７より大きな幅で横方向に突出して膨大部１５が形成され、膨大部の正面１６の下縁１８の中央が最も下がった略円弧に形成されている。また、膨大部１５は、略水平の上面１９を有し、縮小部の側面１２、膨大部１５の水平部１９、側面１７が連続している。
また、基部２の縮小部１０の側面１２は、上縁（直方体部６の側面８の下縁）から膨大部１５の側面１７の下縁に向けて徐々に幅が小さくなるように斜めに形成されている。
【００２２】
(2) ヘッド本体１の基部２の直方体部６の正面７、７に水平軸２０、２０が夫々突設され、両水平軸２０に、夫々掘削腕４０の上端部が取り付けられている。
【００２３】
(3) 掘削腕４０の本体部４１の正面４２は、下方に向けて、水平軸２０が取り付けられた上部で幅広に形成され、中間部で幅狭に形成され、下端部で再び幅広に形成されている。
また、掘削腕４０の本体部４１の側面４３は全長に亘り略同じ幅で形成され、かつヘッド本体１の正面７、１１、１６の傾斜に沿って屈曲して形成されている。即ち、側面４３で、本体部４１の上部が鉛直で、中間部は下方に向けて掘削腕４０、４０が近づくように（中心、下方に向けて）傾斜し、下部は両掘削腕４０、４０が離れるように（外方、下方に向けて）傾斜して形成されている。
本体部４１の下端部に、掘削刃４７、４７を、下方に向けて固定する。掘削刃４７、４７は、本体部４１の下部（掘削刃４７、４７の取付部分）の傾斜に併せて、外側、下方に向けて傾斜して取り付けられている。
また、本体部４１の上端に、上部膨出部４５を連設する。
【００２４】
(4) ヘッド本体１の直方体部６の側面８に、撹拌及び排土用の撹拌板３４、３４を、側面視で斜めに突設する（図１（ａ）（ｂ））。また、ヘッド本体１の縮小部１０の側面１２、１２に、横設した円柱状形状で、セメントミルクなどを放出する吐出口３２、３２を設ける（図１（ｂ））。吐出口３２には開閉弁が設けられ、吐出口３２からヘッド本体１、連結部４から掘削ロッド５２を通して地上に至るパイプに連結して（図示していない）、地上から各種掘削液やセメントミルクなどを杭穴５７内へ放出する際に使用する。
【００２５】
(5) また、掘削腕４０が揺動傾斜して小径掘削状態となった傾斜角度を保持するために、ヘッド本体１の膨大部１５の正面１６、１６に、掘削腕４０の下部（中間部又は下端部）に当設する第１ストッパー２２を固定する。第１ストッパー２２は、その一面（内側）２２ａが、掘削腕４０の外側縁４０ｂに当接する。
また、ヘッド本体１の膨大部１５の正面１６、１６に、この状態で、掘削腕４０の内側縁４０ａに当接する出没ストッパー２４を固定する。出没ストッパー２４は、外方に向けて凸の半球状で、ヘッド本体１の膨大部１５の正面１６から露出してあり、通常は突出状態となるようにバネなどで付勢しており、押圧により正面１６と同程度に没するようになっている。
また、掘削腕４０は、第１ストッパー２２で、それ以上開かないように規制され、出没ストッパー２４で、それ以下に閉じないように規制して、常に一定の傾斜角度を保持するように作用する。
【００２６】
(6) また、掘削腕４０が揺動傾斜して大径掘削状態となった傾斜を保持するために、ヘッド本体１の膨大部１５の上面１９、１９に（又は正面１６、１６に）、第２ストッパー２６を固定する。また、この状態で、同様に、掘削腕４０が揺動傾斜して大径掘削状態となった傾斜を保持するために、ヘッド本体１の直方体部６の正面７に、掘削腕４０の上方膨出部４５に当接して、掘削腕４０がそれ以上開かないように、最大角度を規制する上部ストッパー２８を固定する。
また、この状態で、第１ストッパー２２の他面（外側）２２ｂが、掘削腕４０の内側縁４０ａに当設して、掘削腕４０がそれ以下に閉じないように最小角度を規制するように作用する。
【００２７】
(7) また、ヘッド本体１の基部２の膨大部１５の正面１６に、掘削腕が下方に垂れた状態で、逆回転した際に、垂れた状態を維持する第３ストッパー３０を固定する。第３ストッパー３０は、逆回転時に掘削腕４０の内則縁４０ａが当接する。
【００２８】
(8) 以上のようにして、この発明の掘削ヘッド５０を構成する（図１（ａ）（ｂ））。掘削腕４０が摺動した際に、掘削腕４０の裏面４４が、ヘッド本体１の基部２の各正面７、１１、１６に沿って揺動するような形状に形成してある。
また、前記において、ヘッド本体１及び掘削腕４０は、大径掘削状態に掘削腕４０が傾斜した状態で、掘削腕４０の掘削刃４７の下端は、ヘッド本体１の固定掘削刃３の下端より下方に位置するように形成されている（図２（ｂ））。
また、小径掘削状態又は大径掘削状態で、掘削刃４７、４７の先端を地盤（杭穴の底）に押圧すると地盤との抵抗により、あるいは押圧せずに杭穴内で逆回転すると掘削土の抵抗により、掘削腕４０、４０は、水平軸２０付近を軸として、僅かに回転して、下端が矢示６１、６１方向（揺動方向とは直角な方向）に開いて、ヘッド本体１の各正面７、１１、１６と掘削腕４０の裏面４４との間に隙間３６が開くように、ヘッド本体１、水平軸２０及び掘削腕４０は形成されている（図３（ｂ））。第１ストッパー２２の高さは、この隙間３６より低く、第２ストッパー２６はこの隙間３６より高く形成されている。
尚、掘削腕４０、各ストッパー２２、２４、２６、２８、３０は、ヘッド本体１の両側に同一に形成されている。
【００２９】
［２］掘削ヘッドの使用（掘削方法）
【００３０】
次に、前記実施例に基づくこの発明の掘削ヘッド５０を中掘工法に使用した例について説明する。
【００３１】
(1) 中掘工法において、掘削ロッド５２の先端に掘削ヘッド４０を取付け、掘削ヘッド５０を中空の既製杭５４の中空部５５を挿通して（図１（ａ）（ｂ））、既製杭５４の下端５６から突出させる（図２（ａ））。
【００３２】
(2) 掘削ロッド５２を正回転すると、掘削ヘッド５０の掘削腕４０、４０は、掘削刃４７、４７の先端が地面（杭穴底）に接触し、摩擦により掘削腕１１は夫々揺動し（図２（ａ）。小径揺動状態）、掘削腕４０、４０は、第１ストッパー２２及び出没ストッパー２４に規制される。従って、掘削刃４７、４７及び固定掘削刃３、３で、予め定められた径Ｄ１の杭穴５７の軸部５８を掘削できる（図２（ａ）、図３（ａ））。また、この際、掘削土は、掘削ロッド５２の螺旋翼により（図示していない）、既製杭５４の中空部５５を通って上方に移送される。
掘削ヘッド５０による杭穴５７の軸部５８の掘削が完了した後、あるいは掘削しながら徐々に、既製杭５４を下降する。
【００３３】
(3) 次に、杭穴５７の軸部５８の掘削が完了した時点で、一旦掘削ロッド５２の回転速度を緩め、掘削ロッド５２を押し下げる。この状態（小径掘削状態に掘削腕４０が傾斜した状態）で、掘削腕４０の掘削刃４７の下端は、ヘッド本体１の固定掘削刃３の下端より下方に位置しているので、掘削ロッド５２を押し下げると、掘削刃４７、４７の先端が地盤（杭穴５７の底面）に押圧する。これにより、掘削腕４０、４０の下端は矢示６１、６１方向に離れるようになり（水平軸２０付近を中心に僅かに回転して）、ヘッド本体１の各正面７、１１、１６と掘削腕４０の裏面４４との間に隙間３６が開く（図３（ｂ））。従って、掘削腕４０の裏面４４が第１ストッパー２２を乗り越えて（図３（ｂ））、揺動傾斜角度が大きく開き、掘削腕４０の外側縁４０ｂが第２ストッパー２６に当接すると共に、掘削腕４０の上方膨出部４５が上部ストッパー２８に当接して、両ストッパー２６、２８により、掘削腕４０の揺動角度が規制され、それ以上大きく開かないようになる。
また同時に、掘削腕４０の内側縁４０ａが第１ストッパー２２の他面（外側）２２ｂに当接するので、掘削腕４０がそれ以下に閉じることも規制され、掘削腕４０はその傾斜角度を維持する。従って、径Ｄ２の杭穴５７の拡底部５９の掘削が正確にできる。
尚、この際、掘削ロッド５２を上昇させて、または既製杭５４を下降させれば、掘削ヘッド５０の掘削腕４０が既製杭５４の下端５６に当接し、それ以上掘削ロッド５２を上昇させることはできない（既製杭５４を下降させることはできない）ので、掘削腕４０、４０が第２ストッパー２６、上部ストッパー２８に規制されて大径掘削状態に開いていることが確認できる。
【００３４】
(4) 所定の深さだけ、径Ｄ２で拡底部５９の掘削をしたならば、杭穴底から掘削刃４７、４７を離し、掘削ヘッド５０の回転を続けて、拡底部５９内の掘削土を撹拌しながら、ヘッド本体１の吐出口３２、３２からセメントミルクを吐出してソイルセメントを形成する。
【００３５】
(5) 所定のセメントミルクが形成されたならば、掘削ロッド５２（掘削ヘッド５０）の回転を止めて、掘削ロッド５２を押し下げて、掘削ヘッド５２の掘削刃４７、４７を杭穴底に押しつけて、ヘッド本体１の各正面７、１１、１６と掘削腕４０の裏面４４とが隙間３６を生じるように開いた状態にして（図３（ｂ））、掘削ロッド５２を逆回転すると、掘削腕４０、４０は、第１ストッパー２２、２２を乗り越えて閉じ（図３（ａ））、揺動傾斜角度が小さくなり、下方に垂れた状態となる（図１）。また、この際、掘削腕４０の内側縁４０ａが第３ストッパー３０に係止するので、逆回転により掘削腕４０が第１ストッパー２２とは逆側に振れることを防止でき、下方に垂れた状態を維持できる。
この状態で、掘削ロッド５２及び掘削ヘッド５０を既製杭５４の中空部５５を通って（図１（ａ）（ｂ））、地上へ引き上げると共に、中空の既製杭５４を下方に押し下げ、既製杭５４の下端５６を拡底部５９内に位置させる（図示していない）。
【００３６】
(6) 以上のようにして、セメントミルク（ソイルセメント）が固化したならば、基礎杭を構築が完了する（図示していない）。
【００３７】
［３］他の実施例
【００３８】
(1) 前記実施例では、掘削ヘッド５０を中掘工法に使用したが、予め杭穴を掘削してその後に杭穴に既製杭を埋設するいわゆる先掘工法や、杭穴内にコンクリート及び鉄筋かごを入れる現場造成杭などにおいて、杭穴を掘削する際に、使用することもできる（図示していない）。
【００３９】
(2) また、前記実施例において、ヘッド本体１及び掘削腕４０の形状は実施例に限定されず、ヘッド本体１の水平軸２０周りに、掘削刃４７、４７付き掘削腕４０、４０が揺動可能に連結された構造であれば、他の構造であっても可能である（図示していない）。
【００４０】
(3) 前記実施例において、小径掘削時に開きが縮まらないように出没ストッパー２４を設けたが、省略することもできる（図示していない）。
また、大径掘削時に開きの最大を規制する第２ストッパー２６、上部ストッパー２８を設けたが、いずれか一方を省略することもできる（図示していない）。
【００４１】
(4) 前記実施例において、掘削腕４０の裏面４４とヘッド本体１の正面７、１１、１６との間が開くように水平軸２０付近を軸として、掘削腕４０の掘削刃４７側が回動する機構は、掘削腕４０と水平軸２０の取り付け構造、または水平軸２０とヘッド本体１の取付構造のいずれか一方又は両方の取付構造で実現させても良い（図示していない）。
【００４２】
(5) また、前記実施例において、大径掘削状態に掘削腕４０が傾斜した状態で、掘削腕４０の掘削刃４７の下端は、少なくともヘッド本体１の固定掘削刃３の下端より下方に位置するように形成したが（図２（ｂ））、少なくとも小径掘削状態で、掘削腕４０の掘削刃４７の下端が、ヘッド本体１の固定掘削刃３の下端より下方に位置するように形成することが望ましい。杭穴内の掘削土やセメントミルクの状態により、掘削ロッド５２を逆回転したり上下動させることにより、掘削腕４０全体が受ける抵抗により、矢示６１、６１方向に掘削腕４０、４０が開く構造とすることができれば、掘削腕４０の掘削刃４７の下端位置とヘッド本体１の固定掘削刃３の下端位置は同等の高さにし、あるいは逆にするなど任意である（図示していない）。
【００４３】
(6) また、前記実施例において、吐出口３２をヘッド本体１の縮小部１０の側面１２、１２に設けたが、掘削腕４０、４０の作動に支障が無い他の位置、例えば膨大部１５の下面などに設けることもできる（図示していない）。また、複数箇所に併設することもできる（図示していない）。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】この発明の実施例で（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図である。
【図２】同じくこの発明の実施例で（ａ）は小径掘削状態の正面図、（ｂ）は大径掘削状態の正面図である。
【図３】同じくこの発明の実施例で（ａ）は小径掘削状態の側面図、（ｂ）は小径掘削状態への移行中の側面図である。
【符号の説明】
【００４５】
１ ヘッド本体
２ ヘッド本体の基部
３ ヘッド本体の固定掘削刃
４ ヘッド本体の連結部
６ 基部の直方体部（ヘッド本体）
７ 基部の直方体部の正面
８ 基部の直方体部の側面
１０ 基部の縮小部（ヘッド本体）
１１ 基部の縮小部の正面
１２ 基部の縮小部の側面
１５ 基部の膨大部（ヘッド本体）
１６ 基部の膨大部の正面
１７ 基部の膨大部の側面
２０ 水平軸（ヘッド本体）
２２ 第１ストッパー（ヘッド本体）
２４ 出没ストッパー（ヘッド本体）
２６ 第２ストッパー（ヘッド本体）
２８ 上部ストッパー（ヘッド本体）
３０ 第３ストッパー（ヘッド本体）
３２ 吐出口（ヘッド本体）
３４ 撹拌翼（ヘッド本体）
４０ 掘削腕
４０ａ 掘削腕の内則縁
４０ｂ 掘削腕の外則縁
４１ 掘削腕の本体部
４２ 掘削腕の本体部の正面
４３ 掘削腕の本体部の側面
４４ 掘削腕の本体部の裏面
４５ 掘削腕の上部膨出部
４７ 掘削腕の掘削刃
５０ 掘削ヘッド
５２ 掘削ロッド
５４ 既製杭
５５ 既製杭の中空部
５６ 既製杭の下端
５７ 杭穴
５８ 杭穴の軸部
５９ 杭穴の拡底部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
以下の(1)〜(3)の要件を具備したことを特徴とする杭穴掘削ヘッド。
(1) 掘削ロッドに連結できるヘッド本体の両正面に、前記ヘッド本体の水平軸の周りに揺動自在に、下端部に掘削刃を取り付けた掘削腕の上端部を連結する。
(2) 前記ヘッド本体に、小径掘削時に前記掘削腕の側縁に当接して、前記掘削腕の揺動を規制する小径用ストッパー、大径掘削時に前記掘削腕の側縁に当接して、前記掘削腕の揺動を規制する大径用ストッパーを夫々取り付ける。
(3) 前記ヘッド本体、前記水平軸及び前記掘削腕は、「前記両掘削腕の先端裏面が前記ヘッド本体の正面より離れるように変形して、前記掘削腕の裏面が前記小径用ストッパーの上方を通過できるように変形可能」に、連結されている。
【請求項２】
以下の(1)〜(3)の要件を具備したことを特徴とする杭穴掘削ヘッド。
(1) 掘削ロッドに連結できるヘッド本体の両正面に、前記ヘッド本体の水平軸の周りに揺動自在に、下端部に掘削刃を取り付けた掘削腕の上端部を連結する。
(2) 前記ヘッド本体に、前記ヘッド本体を正回転時して小径掘削時に前記掘削腕の側縁に当接して、前記掘削腕の揺動を規制する小径用ストッパーと、前記ヘッド本体を正回転して大径掘削時に前記掘削腕の側縁に当接して、前記掘削腕の揺動を規制する大径用ストッパーとを、夫々取り付ける。
(3) 前記ヘッド本体、前記水平軸及び前記掘削腕は、「前記小径掘削時の掘削腕の揺動角度でヘッド本体を下方に下げて、前記掘削刃の先端が杭穴底に加圧された際に、前記両掘削腕の先端裏面が前記ヘッド本体の正面より離れるように変形して、前記掘削腕の裏面が前記小径用ストッパーの上方を通過できるように変形可能」に、連結されている。
【請求項３】
以下の(1)〜(3)の要件を具備したことを特徴とする杭穴掘削ヘッド。
(1) 掘削ロッドに連結できるヘッド本体の両正面に、前記ヘッド本体の水平軸の周りに揺動自在に、下端部に掘削刃を取り付けた掘削腕の上端部を連結する。
(2) 前記ヘッド本体に、小径掘削時に前記掘削腕の側縁に当接して、前記掘削腕の揺動を規制する小径用ストッパー、大径掘削時に前記掘削腕の側縁に当接して、前記掘削腕の揺動を規制する大径用ストッパーを夫々取り付ける。
(3) 前記ヘッド本体、前記水平軸及び前記掘削腕は、「前記掘削腕が小径掘削時の揺動角度で、前記ヘッド本体を逆回転した際に、前記両掘削腕の先端裏面が前記ヘッド本体の正面より離れるように変形して、前記掘削腕の裏面が前記小径用ストッパーの上方を通過できるように変形可能」に、連結されている。
【請求項１】
以下の(1)〜(3)の要件を具備したことを特徴とする杭穴掘削ヘッド。
(1) 掘削ロッドに連結できるヘッド本体の両正面に、前記ヘッド本体の水平軸の周りに揺動自在に、下端部に掘削刃を取り付けた掘削腕の上端部を連結する。
(2) 前記ヘッド本体に、小径掘削時に前記掘削腕の側縁に当接して、前記掘削腕の揺動を規制する小径用ストッパー、大径掘削時に前記掘削腕の側縁に当接して、前記掘削腕の揺動を規制する大径用ストッパーを夫々取り付ける。
(3) 前記ヘッド本体、前記水平軸及び前記掘削腕は、「前記両掘削腕の先端裏面が前記ヘッド本体の正面より離れるように変形して、前記掘削腕の裏面が前記小径用ストッパーの上方を通過できるように変形可能」に、連結されている。
【請求項２】
以下の(1)〜(3)の要件を具備したことを特徴とする杭穴掘削ヘッド。
(1) 掘削ロッドに連結できるヘッド本体の両正面に、前記ヘッド本体の水平軸の周りに揺動自在に、下端部に掘削刃を取り付けた掘削腕の上端部を連結する。
(2) 前記ヘッド本体に、前記ヘッド本体を正回転時して小径掘削時に前記掘削腕の側縁に当接して、前記掘削腕の揺動を規制する小径用ストッパーと、前記ヘッド本体を正回転して大径掘削時に前記掘削腕の側縁に当接して、前記掘削腕の揺動を規制する大径用ストッパーとを、夫々取り付ける。
(3) 前記ヘッド本体、前記水平軸及び前記掘削腕は、「前記小径掘削時の掘削腕の揺動角度でヘッド本体を下方に下げて、前記掘削刃の先端が杭穴底に加圧された際に、前記両掘削腕の先端裏面が前記ヘッド本体の正面より離れるように変形して、前記掘削腕の裏面が前記小径用ストッパーの上方を通過できるように変形可能」に、連結されている。
【請求項３】
以下の(1)〜(3)の要件を具備したことを特徴とする杭穴掘削ヘッド。
(1) 掘削ロッドに連結できるヘッド本体の両正面に、前記ヘッド本体の水平軸の周りに揺動自在に、下端部に掘削刃を取り付けた掘削腕の上端部を連結する。
(2) 前記ヘッド本体に、小径掘削時に前記掘削腕の側縁に当接して、前記掘削腕の揺動を規制する小径用ストッパー、大径掘削時に前記掘削腕の側縁に当接して、前記掘削腕の揺動を規制する大径用ストッパーを夫々取り付ける。
(3) 前記ヘッド本体、前記水平軸及び前記掘削腕は、「前記掘削腕が小径掘削時の揺動角度で、前記ヘッド本体を逆回転した際に、前記両掘削腕の先端裏面が前記ヘッド本体の正面より離れるように変形して、前記掘削腕の裏面が前記小径用ストッパーの上方を通過できるように変形可能」に、連結されている。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２００９−１３６９５（Ｐ２００９−１３６９５Ａ）
【公開日】平成２１年１月２２日（２００９．１．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−１７７７２９（Ｐ２００７−１７７７２９）
【出願日】平成１９年７月５日（２００７．７．５）
【出願人】（０００１７６５１２）三谷セキサン株式会社 (91)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年１月２２日（２００９．１．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年７月５日（２００７．７．５）
【出願人】（０００１７６５１２）三谷セキサン株式会社 (91)
【Ｆターム（参考）】
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