杭穴掘削方法及び杭穴掘削ヘッド
【課題】第１掘削刃及び螺旋羽根に続き第２掘削刃で土塊を破砕し、土塊の残留を軽減する。掘削腕の揺動を調節して、１つの掘削ヘッドで杭穴の掘削効率を高めることができる。
【解決手段】第１掘削刃６、７を有する第１ヘッド本体１の上方に、掘削ロッド４５とのロッド連結部１３を有し、かつ第２掘削刃２１を有する第２ヘッド本体１１を連設して、掘削ヘッド３０とする。第１ヘッド本体１は、２枚の螺旋羽根３の下端４ａに、第１掘削刃６、７を下方に向けて固定する。第２ヘッド本体１１の上端部の揺動軸１５に第２掘削刃２１を形成した掘削腕１７を、揺動自在に取り付ける。掘削ロッド４５を正回転して、第１第２掘削刃６、７、２１で杭穴４０の軸部４１（径Ｄ１）を掘削し（ａ）（ｂ）、掘削ロッド４５を逆回転して、第２掘削刃２１で拡大根固め部４２（径Ｄ２）を掘削する（ｃ）（ｄ）。
【解決手段】第１掘削刃６、７を有する第１ヘッド本体１の上方に、掘削ロッド４５とのロッド連結部１３を有し、かつ第２掘削刃２１を有する第２ヘッド本体１１を連設して、掘削ヘッド３０とする。第１ヘッド本体１は、２枚の螺旋羽根３の下端４ａに、第１掘削刃６、７を下方に向けて固定する。第２ヘッド本体１１の上端部の揺動軸１５に第２掘削刃２１を形成した掘削腕１７を、揺動自在に取り付ける。掘削ロッド４５を正回転して、第１第２掘削刃６、７、２１で杭穴４０の軸部４１（径Ｄ１）を掘削し（ａ）（ｂ）、掘削ロッド４５を逆回転して、第２掘削刃２１で拡大根固め部４２（径Ｄ２）を掘削する（ｃ）（ｄ）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、各種杭穴を掘削する際に使用する杭穴掘削方法及び杭穴掘削ヘッドに関する。
【背景技術】
【０００２】
地面に略垂直の杭穴を掘削して、杭穴内に鉄筋かごや既製杭を埋設して、杭構造を構築する場合、掘削ロッドを使用していた。掘削ロッドは、下端に地面を掘削する掘削ヘッドを有し、掘削ヘッドは螺旋羽根の下端に掘削刃を有する構造で、錐のように、地盤を掘り進む構造であった（例えば、特許文献１〜４）。
【０００３】
しかし、この構造の掘削ヘッドでは、小径の場合には有効であるが、大径の場合には、掘削効率が悪く、また、掘削ヘッドも大型化する問題点があった。さらに、この種の掘削ヘッドでは、１つの掘削ヘッドで１つの径の杭穴しか掘削することができず、また、拡大根固め部を形成する場合には、拡径機構が複雑化する問題点があった。
【０００４】
そこで、出願人は、水平軸に揺動自在の掘削腕を取り付けた掘削ヘッドを開発し、このような問題点を解決した（例えば、特許文献５）。
【特許文献１】特開平８−３０２６８８
【特許文献２】特開２００４−２９３２６７
【特許文献３】特開２００６−２０７３２０
【特許文献４】特開２００７−１６２２１５
【特許文献５】特開平８−３３８０２０
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
前記揺動自在の掘削腕を設けた掘削ヘッドの場合、比較的小径の杭穴や地盤が固い場合など、地盤条件によっては、充分な掘進速度が得られない場合もあり、掘削刃など様々な工夫を要していた。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
然るにこの発明は、螺旋羽根付きの第１掘削刃の上方に、先端に第２掘削刃を形成した揺動腕を設けたので、第２掘削刃を特別な構造などにすることなく、前記問題点を解決した。
【０００７】
即ちこの発明は、地上の回転装置に設置する掘削ロッドの先端に取り付ける掘削用のヘッドであって、以下のような条件を総てみたすことを特徴とする杭穴掘削ヘッドである。
(1) 第１掘削ヘッド本体の上方に、前記掘削ロッドとの連結部を上端に有する第２ヘッド本体を連設する。
(2) 前記第１ヘッド本体の下端部に、径Ｄ０で杭穴底面の全体を掘削できる第１掘削刃を設ける。
(3) 前記第１ヘッド本体で、前記第１掘削刃の上方に連続して、螺旋羽根を設けた。
(4) 前記第２ヘッド本体に、前記掘削ロッドの軸に対して直径方向に、水平軸を設置し、該水平軸に、夫々先端に第２掘削刃を有する掘削腕を、揺動自在に取り付ける。前記第２ヘッド本体及び前記掘削腕は、揺動のための動力機構を設けない構造とする。
(5) 前記掘削ロッドを回動した際に、第２掘削刃の回動軌跡の径をＤとした場合、
Ｄ０＜D
とした。
【０００８】
また、前記において、掘削ロッドを正回転して掘削腕が揺動して径Ｄの掘削をする際に、第２掘削刃の高さ位置が、螺旋羽根の上端部付近の高さに位置するように両ヘッド本体及び掘削腕を構成した杭穴掘削ヘッドである。また、掘削腕は、掘削ロッドを正回転した際に、一側に揺動して、第２掘削刃の回動軌跡の径を径Ｄ１とし、前記掘削ロッドを逆回転した際に、前記第２掘削刃の回転軌跡を径Ｄ２とし、
Ｄ１＜Ｄ２
としたことを特徴とする杭穴掘削ヘッドである。
【０００９】
また、掘削方法の発明は、地上の回転装置に設置する掘削ロッドの先端に、掘削ヘッドを取り付けて杭穴を掘削する方法であって、以下のような手順でおこなうことを特徴とする杭穴掘削方法である。
(1) 前記掘削ヘッドは、螺旋羽根の先端に杭穴底を径Ｄ０で掘削できる第１掘削刃を有し、前記螺旋羽根の上方に、前記掘削ロッドの軸に直角な方向に設けた支持軸周りに揺動する掘削腕に設け、該掘削腕の先端部に第２掘削刃を設けて構成する。
(2) 先ず、前記揺動腕を第１揺動角度に設定して、前記掘削ロッドを正回転して、前記第１掘削刃及び螺旋羽根で、地盤を掘削する。
(3) この際、前記設定に基づき前記掘削腕が揺動して、前記掘削ヘッドの下降に伴い、前記相位置掘削刃及び螺旋羽根で掘削した高さ位置を、前記第２掘削刃で、杭穴壁を拡大しながらＤ１の杭穴壁を掘削する。
(4) 径Ｄ１の杭穴の軸部を掘削したならば、続いて、前記揺動腕を第２揺動角度に設定して、前記掘削ロッドを正回転又は逆回転して、前記杭穴の軸部の下端部に、前記第２掘削刃で径Ｄ２（Ｄ２＞Ｄ１）の拡大根固め部を形成する。
(5) 前記拡大根固め部の掘削が完了したならば、前記掘削ロッド及び掘削ヘッドを地上に引き上げる。
【００１０】
また、他の掘削方法の発明は、地上の回転装置に設置する掘削ロッドの先端に、掘削ヘッドを取り付けて杭穴を掘削する方法であって、以下のような手順でおこなうことを特徴とする杭穴掘削方法である。
(1) 前記掘削ヘッドは、螺旋羽根の先端に杭穴底を径Ｄ０で掘削できる第１掘削刃を有し、前記螺旋羽根の上方に、前記掘削ロッドの軸に直角な方向に設けた支持軸周りに揺動する掘削腕に設け、該掘削腕の先端部に第２掘削刃を設けて構成する。
(2) 先ず、前記揺動腕を第１揺動角度に設定して、前記掘削ロッドを正回転して、前記第１掘削刃及び螺旋羽根で、地盤を掘削する。
(2) この際、前記設定に基づき前記掘削腕が揺動して、前記掘削ヘッドの下降に伴い、前記相位置掘削刃及び螺旋羽根で掘削した高さ位置を、前記第２掘削刃で、杭穴壁を拡大しながらＤの杭穴壁を掘削する。
(3) 前記杭穴の掘削が完了したならば、前記掘削ロッド及び掘削ヘッドを地上に引き上げる。
【発明の効果】
【００１１】
螺旋羽根付きの第１掘削刃を有する第１ヘッド本体の上方に、先端に第２掘削刃を有する掘削腕を揺動自在に設けた第２ヘッド本体を連設したので、第１掘削刃及び螺旋羽根で破砕しきれなかった土塊を第２掘削刃付きの掘削腕で破砕するので、土塊の残留を極めて軽減でき、地中障害物などがあっても除去できる。
【００１２】
また、土質によっては、掘削腕を閉じて第１掘削刃及び螺旋羽根をメインで掘削し、あるいは掘削腕を大きく開いて第２掘削刃をメインで掘削する等、掘削すべき土質の状況や杭穴の構造により使い分けて、１つの掘削ヘッドで杭穴の掘削効率を高めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
（１） この発明の掘削ヘッド３０は、地上の杭打ち機の回転装置（オーガ）に連結される掘削ロッド４５の下端に接続して使用する。掘削ヘッド３０は、第１掘削刃６、６を有する第１ヘッド本体１の上方に、掘削ロッド４５とのロッド連結部１３を有し、かつ第２掘削刃を有する第２ヘッド本体１１を連設して構成する（図１）。
【００１４】
（２） 第１ヘッド本体１は、１８０度位相を代えて、２枚の螺旋羽根３、３を取り付けてあり、螺旋羽根３、３の下端４ａ、４ａに、第１掘削刃６、７を下方に向けて固定する。螺旋羽根３、３又は第１掘削刃６、７の列８の最大外径は径Ｄ０１で形成される。
【００１５】
（３） 第２ヘッド本体１１の上端に、掘削ロッド４５に連結するロッド連結部１３を形成し、第２ヘッド本体１１の上端部に、掘削ロッド４５の軸４６と略直角で、かつ掘削ロッド４５の直径方向に、かつ水平方向に、揺動軸（水平軸）１５、１５を形成する。下端部に第２掘削刃２１、２１を形成した掘削腕１７の上端部１８を、揺動軸１５に揺動自在に取り付ける。
また、第２掘削刃２１の刃先２１ａの高さは、掘削腕１７が下方に垂れた状態で、螺旋羽根３の上端４より、下方に位置している。第２ヘッド本体１１、掘削ロッド４５が逆回転した際に、掘削腕１７が他側に揺動して、径Ｄ２の掘削ができるように、掘削腕１７の最大揺動角度を規制するストッパー２３、２３を取り付け、掘削腕１７の裏面に、付勢状態のストッパー２３を嵌合できるストッパー受け凹部２４を形成する。
以上のようにして、この発明の掘削ヘッド３０を構成する（図１）。この掘削ヘッド３０では、杭穴４０の軸部４１が径Ｄ１（図２（ａ）（ｂ））、拡大根固め部４２が径Ｄ２で掘削できる（図２（ｃ）（ｄ））。
【００１６】
（４） この掘削ヘッド３０では、径Ｄ１の軸部４１、径Ｄ２の拡大根固め部４２を有する杭穴４０を掘削でき（図２）、従来同様に、この杭穴４０内に、既製杭や鉄筋かごを埋設して、基礎杭を構築する。この場合、根固め部を拡大せずにＤ１とすることもできる。また、螺旋羽根３、３の最大径Ｄ０１を、使用する既製杭の内径より小さく設定すれば、中掘工法にも適用できる。
【実施例１】
【００１７】
図面に基づいて、この発明の掘削ヘッド３０の実施例を説明する。
【００１８】
（１） この発明の掘削ヘッド３０は、第１掘削刃６、６を有する第１ヘッド本体１の上方に連続して、上端部に掘削ロッド４５とのロッド連結部１３を有し、かつ第２掘削刃を有する第２ヘッド本体１１を連設して構成する。
【００１９】
（２） 第１ヘッド本体１は、１８０度位相を代えて、２枚の螺旋羽根３、３を取り付けてあり、螺旋羽根３、３の下端４ａ、４ａに、第１掘削刃６、７を下方に向けて固定する。螺旋羽根３、３は、第１ヘッド本体１の上端２で径Ｄ０１とし、第１ヘッド本体１の下端２ａで径Ｄ０２（Ｄ０２＜Ｄ０１）となるように形成されている。
【００２０】
第１掘削刃６、６は、第１ヘッド本体１の下端２ａ（径Ｄ０２）に列８に掘削予定の杭穴４０（杭穴軸部４１）の底をもれなく掘削できるように配列されている。また、第１掘削刃６、７は、列８に沿って中央（ロッド軸４６付近）に位置する中央刃７とその外周側の周辺刃６、６とからなる。中央刃７は、列８に沿った厚板状で先を尖らせて、刃先を鉛直方向に向けて形成する。周辺刃６の刃先６ａは、螺旋羽根３の螺旋羽根３の下向きに回転する方向に沿って斜め下方に延長した延長線で、かつやや下向きに形成されている。
【００２１】
螺旋羽根３の巻き数は、上端４から下端４ａまで９０度程度（「４分の１」周程度）形成したが、少なくとも「５分の１」周（７２度）程度形成してあれば良い。
【００２２】
第１ヘッド本体１の上端部に、第２ヘッド本体１１との連結凸部を形成してある（図示していない）。
【００２３】
（３） 第２ヘッド本体１１は、四角柱状で、上端部に、掘削ロッド４５の下端部と連結するロッド連結部１３を形成し、下部に略水平方向への膨出部１２、１２を形成し、下端部（膨出部１２、１２の下端部）に、第１ヘッド本体１の連結凸部と連結する連結凹部（図示していない）を形成する。
【００２４】
第２ヘッド本体１１の上端部に、第２ヘッド本体１１の軸（掘削ロッド４５の軸４６）と略直角で、軸を通る略水平方向で、かつ掘削ロッド４５の直径方向に、揺動軸（水平軸）１５、１５を形成する。揺動軸１５、１５は一体又は分割した構造のいずれでも可能である。下端部に第２掘削刃２１、２１を形成した掘削腕１７の上端部１８を、揺動軸１５に回転自在（揺動自在）に取り付ける。掘削腕１７は、中間部１８ａに両掘削腕１７、１７が近づき、下端部１８ｂ、１８ｂで離れるように外側に向けて屈曲した形状となっている。下端部１８ｂ、を斜め下方に延長する方向に沿って、第２掘削刃２１、２１を取り付けてある。従って、第２掘削刃２１は、刃先２１ａを下方（掘削腕の軸方向の延長側）で、かつ外方（ロッド軸４６に対して放射状）に向けて斜めに形成してある。
【００２５】
また、第２掘削刃２１の刃先２１ａの高さは、掘削腕１７が下方に垂れた状態で、螺旋羽根３の高さと重なり（上端４から下端４ａの間に位置する）、第１掘削刃６、６の直上に位置している。従って、掘削ロッド４５が正回転して掘削腕１７が一側に揺動した際に、第２掘削刃２１は、螺旋羽根３、３の上端４付近に重なる高さ位置となっている。
【００２６】
また、揺動軸１５は、第１ヘッド本体１の第１掘削刃６、７を設けた（即ち、螺旋羽根３の下端４ａの方向）列８と同じ方向に形成されている。また、揺動軸は１５は、螺旋羽根３の上端４の列９と直交する角度で形成され、即ち、掘削腕１７の揺動する円弧（扇形）面と列９とが平行に形成されるので、掘削腕１７の先端（第２掘削刃２１の先端２１ａ）の高さ位置と螺旋羽根３の上端４の高さ位置とをできるだけ近づけることができる。
【００２７】
第２ヘッド本体１１の膨出部１２に、掘削ロッド４５が逆回転した際に、掘削腕１７が所定角度揺動して、径Ｄ２の掘削ができるように、掘削腕１７の最大揺動角度を規制するストッパー２３、２３を取り付ける。ストッパー２３は第２ヘッド本体１１の表面から出没する構造で、出状態に付勢されている。掘削腕１７の裏面（第２ヘッド本体１１に向かい合う面）に、付勢状態のストッパー２３を嵌合できるストッパー受け凹部２４が形成されている。
【００２８】
また、第２ヘッド本体１１で、揺動軸１５と直交する位置に、撹拌練り付け用の撹拌板２５、２５を斜めでかつ、両撹拌板２５、２５の上下の位置をづらして、配置されている。
【００２９】
（４） 以上のようにして、この発明の掘削ヘッド３０を構成する。この掘削ヘッド３０では、杭穴４０の軸部４１が径Ｄ１、拡大根固め部４２が径Ｄ２で掘削できる。
【００３０】
また、掘削ヘッド３０には、掘削腕１７、１７を揺動させるための油圧や空気圧などの駆動手段を設けておらず、掘削腕１７、１７は、自重、遠心力、掘削腕１７に掛かる土圧などにより自由に揺動できる構造となっている。
【００３１】
（５）他の構成
【００３２】
前記実施例において、連結凸部、連結凹部を設けて、第１ヘッド本体１と第２ヘッド本体１１とを分解可能としたので、掘削内容に合った組合せでヘッド本体１、１１を選択できるが、第１ヘッド本体１と第２ヘッド本体１１と分解できにように一体に構成することもできる（図示していない）。
【００３３】
また、前記実施例において、掘削ロッド４５の正回転時に掘削腕１７の揺動角度を規制するストッパーを設けることもできる（図示していない）。この場合には、設定された揺動角度に応じた杭穴４０の軸部４１の掘削径が設定される。従って、この場合には、掘削腕１７の第１掘削刃２１での掘削で軸部４１の径を規定できるので、螺旋羽根３の径又は第１掘削刃６、６の径を、杭穴４０の軸部４１径よりも小さな径に設定することもできる（図示していない）。
【００３４】
また、前記実施例において、螺旋羽根３、３の径で下端４ａの径をＤ０２としたが、上端４の径Ｄ０１と同じとして、螺旋羽根３、３全長で同じ径とすることもできる（図３）。この場合、螺旋羽根３、３の下端４ａ、４ａに第１掘削刃６、７を形成してあるので、第１掘削刃６、６の全体も径Ｄ０１で配置される。また、この場合には、中央刃７を省略して、周辺刃６と同程度の構造としてある（図３（ｂ））。
この図３の構造の掘削ヘッド３０の場合、前記実施例と同様に、杭穴４０の軸部４１が径Ｄ１（図４（ａ）（ｂ））、拡大根固め部４２が径Ｄ２で掘削できる（図４（ｃ）（ｄ））。また、この掘削ヘッド３０は、比較的堅くない地盤に適する。
【００３５】
また、前記実施例において、螺旋羽根３、３の巻き数を「４分の１」回転（９０度）の分量としたが、「１」回転（３６０度）とすることもできる（図５、図６）。
【００３６】
また、前記実施例において、正回転時の掘削腕１７の揺動を規制するストッパーを設けることもできる。例えば、掘削ロッド４５が正回転して一側に掘削腕１７が揺動した際に、掘削腕１７に当接して掘削径Ｄ１の揺動角度を規制するストッパー２７、２７ａを第２ヘッド本体１１に設け（図５（ａ）図６（ａ））、掘削ロッド４５が逆回転して他側に掘削腕１７が揺動した際に、掘削腕１７に当接して掘削径Ｄ２の揺動角度を規制するストッパー２８、２８ａを第２ヘッド本体１１に設けることもできる（図５（ｂ）、図６（ｂ））。
【実施例２】
【００３７】
次ぎに、掘削ヘッド３０の使用、すなわち、この発明の掘削方法の発明について説明する。
【００３８】
（１） 所定の杭穴掘削位置で、上端をオーガ（図示していない）に連結した掘削ロッド４５の下端に、掘削ヘッド３０のロッド連結部１３を連結して、掘削ヘッド３０を掘削位置に下ろしする（図１）。
【００３９】
（２） 第１掘削刃６、７を地面に当てて、オーガを正回転すれば、掘削ロッド３０も正回転して、第１掘削刃６、７と螺旋羽根３、３が地面にかみ込みながら、径Ｄ０１の杭穴を掘削する（図２（ａ））。この際、杭穴側壁は螺旋羽根に応じて、粗い壁面となっている。
【００４０】
（３） オーガが正回転しているので、掘削腕１７、１７は自重と遠心力で一側に揺動している。更に、螺旋羽根３、３から上方に供給される掘削土の土圧により、第２掘削刃２１、２１は径Ｄ１開いて揺動して、粗い杭穴側壁を削りながら均し、さらに撹拌板２５、２５で杭穴壁が均される。この際、螺旋羽根３、３の上端４、４が通過した直上で、第１掘削刃２１、２１が杭穴壁を削るので、効率的に杭穴掘削ができる。
【００４１】
（４） 所定の深さまで、掘削したならば、一旦オーガの回転を止めて、杭穴４０の下端（形成予定の拡大根固め部４２の下端）からあるいは掘削予定の拡大根固め部４２の上端高さから、オーガを逆回転する。オーガの逆回転により、掘削腕１７、１７は、反対側に揺動して、杭穴壁を削りながら径Ｄ２まで開き、ストッパー２３とストッパー受け２４が嵌合して、径Ｄ２を保ったまま掘削ヘッド３０を上下に移動させれば、径Ｄ２の拡大根固め部４２を形成できる（図２（ｃ）（ｄ））。
【００４２】
（５） 所定の拡大根固め部４２が形成できたならば、一旦オーガの回転を止めて、掘削ロッド４５を押し下げながら正回転すれば、第２ヘッド本体１１と掘削腕１７の間に隙間が生じて、ストッパー２３とストッパー受け２４との嵌合が外れるので、掘削腕１７、１７を垂れた状態にすることができ、掘削ヘッド３０を掘削ロッド４５と共に地上に引き上げできる（図１）。
【００４３】
尚、この状態で、第２ヘッド本体１１及び第２掘削刃２１付きの掘削腕１７、１７は、平面で螺旋羽根３、３内に納まっているので、引き上げ時に掘削腕１７等が杭穴壁を乱すことはない。
【００４４】
（６） 掘削ヘッド３０を引き上げる際に、従来の方法に従い、杭穴４０内をセメントミルクで満たし、掘削ヘッド３０を引き上げた後に、杭穴４０内に既製杭を埋設する（図示していない）。
【００４５】
尚、従来の方法に従って、杭穴４０内に鉄筋かごを挿入して、コンクリートを充填することもできる（図示していない）。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】この発明の杭穴掘削ヘッドの実施例で、（ａ）は正面図、（ｂ）は右側面図である。
【図２】この発明の杭穴掘削ヘッドの使用状態で、（ａ）は正回転時の平面図、（ｂ）は正回転時の正面図、（ｃ）は逆回転時の平面図、（ｄ）は逆回転時の正面図である。
【図３】この発明の他の杭穴掘削ヘッドの実施例で。（ａ）は正面図、（ｂ）は右側面図である。
【図４】この発明の他の杭穴掘削ヘッドの使用状態で、（ａ）は正回転時の平面図、（ｂ）は正回転時の正面図、（ｃ）は逆回転時の平面図、（ｄ）は逆回転時の正面図である。
【図５】この発明の他の杭穴掘削ヘッドの実施例の正面図で、（ａ）は正回転時、（ｂ）は逆回転時を夫々表す。
【図６】この発明の他の杭穴掘削ヘッドの実施例の正面図で、（ａ）は正回転時、（ｂ）は逆回転時を夫々表す。
【符号の説明】
【００４７】
１ 第１ヘッド本体
２ 第１ヘッド本体の上端
２ａ 第１ヘッド本体の下端
３ 螺旋羽根
４ 螺旋羽根の上端
４ａ 螺旋羽根の下端
６ 第１掘削刃（周辺刃）
６ａ 第１掘削刃の刃先
７ 中央刃（第１掘削刃）
８ 第１掘削刃の列（螺旋羽根の下端４ａの列）
９ 列（螺旋羽根の上端４）
１１ 第２ヘッド本体
１２ 第２ヘッド本体の膨出部
１３ ロッド連結部
１５ 揺動軸
１７ 掘削腕
１８ 掘削腕の上端部
１８ａ 掘削腕の中間部
１８ｂ 掘削腕の下端部
２１ 第２掘削刃
２１ａ 第２掘削刃の刃先
２３ ストッパー
２４ ストッパー受け凹部
２７、２７ａ ストッパー
２８、２８ａ ストッパー
２５ 撹拌板
３０ 杭穴掘削ヘッド
４０ 杭穴
４１ 杭穴の軸部
４２ 杭穴の拡大根固め部
４５ 掘削ロッド
４６ 掘削ロッドの軸
【技術分野】
【０００１】
この発明は、各種杭穴を掘削する際に使用する杭穴掘削方法及び杭穴掘削ヘッドに関する。
【背景技術】
【０００２】
地面に略垂直の杭穴を掘削して、杭穴内に鉄筋かごや既製杭を埋設して、杭構造を構築する場合、掘削ロッドを使用していた。掘削ロッドは、下端に地面を掘削する掘削ヘッドを有し、掘削ヘッドは螺旋羽根の下端に掘削刃を有する構造で、錐のように、地盤を掘り進む構造であった（例えば、特許文献１〜４）。
【０００３】
しかし、この構造の掘削ヘッドでは、小径の場合には有効であるが、大径の場合には、掘削効率が悪く、また、掘削ヘッドも大型化する問題点があった。さらに、この種の掘削ヘッドでは、１つの掘削ヘッドで１つの径の杭穴しか掘削することができず、また、拡大根固め部を形成する場合には、拡径機構が複雑化する問題点があった。
【０００４】
そこで、出願人は、水平軸に揺動自在の掘削腕を取り付けた掘削ヘッドを開発し、このような問題点を解決した（例えば、特許文献５）。
【特許文献１】特開平８−３０２６８８
【特許文献２】特開２００４−２９３２６７
【特許文献３】特開２００６−２０７３２０
【特許文献４】特開２００７−１６２２１５
【特許文献５】特開平８−３３８０２０
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
前記揺動自在の掘削腕を設けた掘削ヘッドの場合、比較的小径の杭穴や地盤が固い場合など、地盤条件によっては、充分な掘進速度が得られない場合もあり、掘削刃など様々な工夫を要していた。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
然るにこの発明は、螺旋羽根付きの第１掘削刃の上方に、先端に第２掘削刃を形成した揺動腕を設けたので、第２掘削刃を特別な構造などにすることなく、前記問題点を解決した。
【０００７】
即ちこの発明は、地上の回転装置に設置する掘削ロッドの先端に取り付ける掘削用のヘッドであって、以下のような条件を総てみたすことを特徴とする杭穴掘削ヘッドである。
(1) 第１掘削ヘッド本体の上方に、前記掘削ロッドとの連結部を上端に有する第２ヘッド本体を連設する。
(2) 前記第１ヘッド本体の下端部に、径Ｄ０で杭穴底面の全体を掘削できる第１掘削刃を設ける。
(3) 前記第１ヘッド本体で、前記第１掘削刃の上方に連続して、螺旋羽根を設けた。
(4) 前記第２ヘッド本体に、前記掘削ロッドの軸に対して直径方向に、水平軸を設置し、該水平軸に、夫々先端に第２掘削刃を有する掘削腕を、揺動自在に取り付ける。前記第２ヘッド本体及び前記掘削腕は、揺動のための動力機構を設けない構造とする。
(5) 前記掘削ロッドを回動した際に、第２掘削刃の回動軌跡の径をＤとした場合、
Ｄ０＜D
とした。
【０００８】
また、前記において、掘削ロッドを正回転して掘削腕が揺動して径Ｄの掘削をする際に、第２掘削刃の高さ位置が、螺旋羽根の上端部付近の高さに位置するように両ヘッド本体及び掘削腕を構成した杭穴掘削ヘッドである。また、掘削腕は、掘削ロッドを正回転した際に、一側に揺動して、第２掘削刃の回動軌跡の径を径Ｄ１とし、前記掘削ロッドを逆回転した際に、前記第２掘削刃の回転軌跡を径Ｄ２とし、
Ｄ１＜Ｄ２
としたことを特徴とする杭穴掘削ヘッドである。
【０００９】
また、掘削方法の発明は、地上の回転装置に設置する掘削ロッドの先端に、掘削ヘッドを取り付けて杭穴を掘削する方法であって、以下のような手順でおこなうことを特徴とする杭穴掘削方法である。
(1) 前記掘削ヘッドは、螺旋羽根の先端に杭穴底を径Ｄ０で掘削できる第１掘削刃を有し、前記螺旋羽根の上方に、前記掘削ロッドの軸に直角な方向に設けた支持軸周りに揺動する掘削腕に設け、該掘削腕の先端部に第２掘削刃を設けて構成する。
(2) 先ず、前記揺動腕を第１揺動角度に設定して、前記掘削ロッドを正回転して、前記第１掘削刃及び螺旋羽根で、地盤を掘削する。
(3) この際、前記設定に基づき前記掘削腕が揺動して、前記掘削ヘッドの下降に伴い、前記相位置掘削刃及び螺旋羽根で掘削した高さ位置を、前記第２掘削刃で、杭穴壁を拡大しながらＤ１の杭穴壁を掘削する。
(4) 径Ｄ１の杭穴の軸部を掘削したならば、続いて、前記揺動腕を第２揺動角度に設定して、前記掘削ロッドを正回転又は逆回転して、前記杭穴の軸部の下端部に、前記第２掘削刃で径Ｄ２（Ｄ２＞Ｄ１）の拡大根固め部を形成する。
(5) 前記拡大根固め部の掘削が完了したならば、前記掘削ロッド及び掘削ヘッドを地上に引き上げる。
【００１０】
また、他の掘削方法の発明は、地上の回転装置に設置する掘削ロッドの先端に、掘削ヘッドを取り付けて杭穴を掘削する方法であって、以下のような手順でおこなうことを特徴とする杭穴掘削方法である。
(1) 前記掘削ヘッドは、螺旋羽根の先端に杭穴底を径Ｄ０で掘削できる第１掘削刃を有し、前記螺旋羽根の上方に、前記掘削ロッドの軸に直角な方向に設けた支持軸周りに揺動する掘削腕に設け、該掘削腕の先端部に第２掘削刃を設けて構成する。
(2) 先ず、前記揺動腕を第１揺動角度に設定して、前記掘削ロッドを正回転して、前記第１掘削刃及び螺旋羽根で、地盤を掘削する。
(2) この際、前記設定に基づき前記掘削腕が揺動して、前記掘削ヘッドの下降に伴い、前記相位置掘削刃及び螺旋羽根で掘削した高さ位置を、前記第２掘削刃で、杭穴壁を拡大しながらＤの杭穴壁を掘削する。
(3) 前記杭穴の掘削が完了したならば、前記掘削ロッド及び掘削ヘッドを地上に引き上げる。
【発明の効果】
【００１１】
螺旋羽根付きの第１掘削刃を有する第１ヘッド本体の上方に、先端に第２掘削刃を有する掘削腕を揺動自在に設けた第２ヘッド本体を連設したので、第１掘削刃及び螺旋羽根で破砕しきれなかった土塊を第２掘削刃付きの掘削腕で破砕するので、土塊の残留を極めて軽減でき、地中障害物などがあっても除去できる。
【００１２】
また、土質によっては、掘削腕を閉じて第１掘削刃及び螺旋羽根をメインで掘削し、あるいは掘削腕を大きく開いて第２掘削刃をメインで掘削する等、掘削すべき土質の状況や杭穴の構造により使い分けて、１つの掘削ヘッドで杭穴の掘削効率を高めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
（１） この発明の掘削ヘッド３０は、地上の杭打ち機の回転装置（オーガ）に連結される掘削ロッド４５の下端に接続して使用する。掘削ヘッド３０は、第１掘削刃６、６を有する第１ヘッド本体１の上方に、掘削ロッド４５とのロッド連結部１３を有し、かつ第２掘削刃を有する第２ヘッド本体１１を連設して構成する（図１）。
【００１４】
（２） 第１ヘッド本体１は、１８０度位相を代えて、２枚の螺旋羽根３、３を取り付けてあり、螺旋羽根３、３の下端４ａ、４ａに、第１掘削刃６、７を下方に向けて固定する。螺旋羽根３、３又は第１掘削刃６、７の列８の最大外径は径Ｄ０１で形成される。
【００１５】
（３） 第２ヘッド本体１１の上端に、掘削ロッド４５に連結するロッド連結部１３を形成し、第２ヘッド本体１１の上端部に、掘削ロッド４５の軸４６と略直角で、かつ掘削ロッド４５の直径方向に、かつ水平方向に、揺動軸（水平軸）１５、１５を形成する。下端部に第２掘削刃２１、２１を形成した掘削腕１７の上端部１８を、揺動軸１５に揺動自在に取り付ける。
また、第２掘削刃２１の刃先２１ａの高さは、掘削腕１７が下方に垂れた状態で、螺旋羽根３の上端４より、下方に位置している。第２ヘッド本体１１、掘削ロッド４５が逆回転した際に、掘削腕１７が他側に揺動して、径Ｄ２の掘削ができるように、掘削腕１７の最大揺動角度を規制するストッパー２３、２３を取り付け、掘削腕１７の裏面に、付勢状態のストッパー２３を嵌合できるストッパー受け凹部２４を形成する。
以上のようにして、この発明の掘削ヘッド３０を構成する（図１）。この掘削ヘッド３０では、杭穴４０の軸部４１が径Ｄ１（図２（ａ）（ｂ））、拡大根固め部４２が径Ｄ２で掘削できる（図２（ｃ）（ｄ））。
【００１６】
（４） この掘削ヘッド３０では、径Ｄ１の軸部４１、径Ｄ２の拡大根固め部４２を有する杭穴４０を掘削でき（図２）、従来同様に、この杭穴４０内に、既製杭や鉄筋かごを埋設して、基礎杭を構築する。この場合、根固め部を拡大せずにＤ１とすることもできる。また、螺旋羽根３、３の最大径Ｄ０１を、使用する既製杭の内径より小さく設定すれば、中掘工法にも適用できる。
【実施例１】
【００１７】
図面に基づいて、この発明の掘削ヘッド３０の実施例を説明する。
【００１８】
（１） この発明の掘削ヘッド３０は、第１掘削刃６、６を有する第１ヘッド本体１の上方に連続して、上端部に掘削ロッド４５とのロッド連結部１３を有し、かつ第２掘削刃を有する第２ヘッド本体１１を連設して構成する。
【００１９】
（２） 第１ヘッド本体１は、１８０度位相を代えて、２枚の螺旋羽根３、３を取り付けてあり、螺旋羽根３、３の下端４ａ、４ａに、第１掘削刃６、７を下方に向けて固定する。螺旋羽根３、３は、第１ヘッド本体１の上端２で径Ｄ０１とし、第１ヘッド本体１の下端２ａで径Ｄ０２（Ｄ０２＜Ｄ０１）となるように形成されている。
【００２０】
第１掘削刃６、６は、第１ヘッド本体１の下端２ａ（径Ｄ０２）に列８に掘削予定の杭穴４０（杭穴軸部４１）の底をもれなく掘削できるように配列されている。また、第１掘削刃６、７は、列８に沿って中央（ロッド軸４６付近）に位置する中央刃７とその外周側の周辺刃６、６とからなる。中央刃７は、列８に沿った厚板状で先を尖らせて、刃先を鉛直方向に向けて形成する。周辺刃６の刃先６ａは、螺旋羽根３の螺旋羽根３の下向きに回転する方向に沿って斜め下方に延長した延長線で、かつやや下向きに形成されている。
【００２１】
螺旋羽根３の巻き数は、上端４から下端４ａまで９０度程度（「４分の１」周程度）形成したが、少なくとも「５分の１」周（７２度）程度形成してあれば良い。
【００２２】
第１ヘッド本体１の上端部に、第２ヘッド本体１１との連結凸部を形成してある（図示していない）。
【００２３】
（３） 第２ヘッド本体１１は、四角柱状で、上端部に、掘削ロッド４５の下端部と連結するロッド連結部１３を形成し、下部に略水平方向への膨出部１２、１２を形成し、下端部（膨出部１２、１２の下端部）に、第１ヘッド本体１の連結凸部と連結する連結凹部（図示していない）を形成する。
【００２４】
第２ヘッド本体１１の上端部に、第２ヘッド本体１１の軸（掘削ロッド４５の軸４６）と略直角で、軸を通る略水平方向で、かつ掘削ロッド４５の直径方向に、揺動軸（水平軸）１５、１５を形成する。揺動軸１５、１５は一体又は分割した構造のいずれでも可能である。下端部に第２掘削刃２１、２１を形成した掘削腕１７の上端部１８を、揺動軸１５に回転自在（揺動自在）に取り付ける。掘削腕１７は、中間部１８ａに両掘削腕１７、１７が近づき、下端部１８ｂ、１８ｂで離れるように外側に向けて屈曲した形状となっている。下端部１８ｂ、を斜め下方に延長する方向に沿って、第２掘削刃２１、２１を取り付けてある。従って、第２掘削刃２１は、刃先２１ａを下方（掘削腕の軸方向の延長側）で、かつ外方（ロッド軸４６に対して放射状）に向けて斜めに形成してある。
【００２５】
また、第２掘削刃２１の刃先２１ａの高さは、掘削腕１７が下方に垂れた状態で、螺旋羽根３の高さと重なり（上端４から下端４ａの間に位置する）、第１掘削刃６、６の直上に位置している。従って、掘削ロッド４５が正回転して掘削腕１７が一側に揺動した際に、第２掘削刃２１は、螺旋羽根３、３の上端４付近に重なる高さ位置となっている。
【００２６】
また、揺動軸１５は、第１ヘッド本体１の第１掘削刃６、７を設けた（即ち、螺旋羽根３の下端４ａの方向）列８と同じ方向に形成されている。また、揺動軸は１５は、螺旋羽根３の上端４の列９と直交する角度で形成され、即ち、掘削腕１７の揺動する円弧（扇形）面と列９とが平行に形成されるので、掘削腕１７の先端（第２掘削刃２１の先端２１ａ）の高さ位置と螺旋羽根３の上端４の高さ位置とをできるだけ近づけることができる。
【００２７】
第２ヘッド本体１１の膨出部１２に、掘削ロッド４５が逆回転した際に、掘削腕１７が所定角度揺動して、径Ｄ２の掘削ができるように、掘削腕１７の最大揺動角度を規制するストッパー２３、２３を取り付ける。ストッパー２３は第２ヘッド本体１１の表面から出没する構造で、出状態に付勢されている。掘削腕１７の裏面（第２ヘッド本体１１に向かい合う面）に、付勢状態のストッパー２３を嵌合できるストッパー受け凹部２４が形成されている。
【００２８】
また、第２ヘッド本体１１で、揺動軸１５と直交する位置に、撹拌練り付け用の撹拌板２５、２５を斜めでかつ、両撹拌板２５、２５の上下の位置をづらして、配置されている。
【００２９】
（４） 以上のようにして、この発明の掘削ヘッド３０を構成する。この掘削ヘッド３０では、杭穴４０の軸部４１が径Ｄ１、拡大根固め部４２が径Ｄ２で掘削できる。
【００３０】
また、掘削ヘッド３０には、掘削腕１７、１７を揺動させるための油圧や空気圧などの駆動手段を設けておらず、掘削腕１７、１７は、自重、遠心力、掘削腕１７に掛かる土圧などにより自由に揺動できる構造となっている。
【００３１】
（５）他の構成
【００３２】
前記実施例において、連結凸部、連結凹部を設けて、第１ヘッド本体１と第２ヘッド本体１１とを分解可能としたので、掘削内容に合った組合せでヘッド本体１、１１を選択できるが、第１ヘッド本体１と第２ヘッド本体１１と分解できにように一体に構成することもできる（図示していない）。
【００３３】
また、前記実施例において、掘削ロッド４５の正回転時に掘削腕１７の揺動角度を規制するストッパーを設けることもできる（図示していない）。この場合には、設定された揺動角度に応じた杭穴４０の軸部４１の掘削径が設定される。従って、この場合には、掘削腕１７の第１掘削刃２１での掘削で軸部４１の径を規定できるので、螺旋羽根３の径又は第１掘削刃６、６の径を、杭穴４０の軸部４１径よりも小さな径に設定することもできる（図示していない）。
【００３４】
また、前記実施例において、螺旋羽根３、３の径で下端４ａの径をＤ０２としたが、上端４の径Ｄ０１と同じとして、螺旋羽根３、３全長で同じ径とすることもできる（図３）。この場合、螺旋羽根３、３の下端４ａ、４ａに第１掘削刃６、７を形成してあるので、第１掘削刃６、６の全体も径Ｄ０１で配置される。また、この場合には、中央刃７を省略して、周辺刃６と同程度の構造としてある（図３（ｂ））。
この図３の構造の掘削ヘッド３０の場合、前記実施例と同様に、杭穴４０の軸部４１が径Ｄ１（図４（ａ）（ｂ））、拡大根固め部４２が径Ｄ２で掘削できる（図４（ｃ）（ｄ））。また、この掘削ヘッド３０は、比較的堅くない地盤に適する。
【００３５】
また、前記実施例において、螺旋羽根３、３の巻き数を「４分の１」回転（９０度）の分量としたが、「１」回転（３６０度）とすることもできる（図５、図６）。
【００３６】
また、前記実施例において、正回転時の掘削腕１７の揺動を規制するストッパーを設けることもできる。例えば、掘削ロッド４５が正回転して一側に掘削腕１７が揺動した際に、掘削腕１７に当接して掘削径Ｄ１の揺動角度を規制するストッパー２７、２７ａを第２ヘッド本体１１に設け（図５（ａ）図６（ａ））、掘削ロッド４５が逆回転して他側に掘削腕１７が揺動した際に、掘削腕１７に当接して掘削径Ｄ２の揺動角度を規制するストッパー２８、２８ａを第２ヘッド本体１１に設けることもできる（図５（ｂ）、図６（ｂ））。
【実施例２】
【００３７】
次ぎに、掘削ヘッド３０の使用、すなわち、この発明の掘削方法の発明について説明する。
【００３８】
（１） 所定の杭穴掘削位置で、上端をオーガ（図示していない）に連結した掘削ロッド４５の下端に、掘削ヘッド３０のロッド連結部１３を連結して、掘削ヘッド３０を掘削位置に下ろしする（図１）。
【００３９】
（２） 第１掘削刃６、７を地面に当てて、オーガを正回転すれば、掘削ロッド３０も正回転して、第１掘削刃６、７と螺旋羽根３、３が地面にかみ込みながら、径Ｄ０１の杭穴を掘削する（図２（ａ））。この際、杭穴側壁は螺旋羽根に応じて、粗い壁面となっている。
【００４０】
（３） オーガが正回転しているので、掘削腕１７、１７は自重と遠心力で一側に揺動している。更に、螺旋羽根３、３から上方に供給される掘削土の土圧により、第２掘削刃２１、２１は径Ｄ１開いて揺動して、粗い杭穴側壁を削りながら均し、さらに撹拌板２５、２５で杭穴壁が均される。この際、螺旋羽根３、３の上端４、４が通過した直上で、第１掘削刃２１、２１が杭穴壁を削るので、効率的に杭穴掘削ができる。
【００４１】
（４） 所定の深さまで、掘削したならば、一旦オーガの回転を止めて、杭穴４０の下端（形成予定の拡大根固め部４２の下端）からあるいは掘削予定の拡大根固め部４２の上端高さから、オーガを逆回転する。オーガの逆回転により、掘削腕１７、１７は、反対側に揺動して、杭穴壁を削りながら径Ｄ２まで開き、ストッパー２３とストッパー受け２４が嵌合して、径Ｄ２を保ったまま掘削ヘッド３０を上下に移動させれば、径Ｄ２の拡大根固め部４２を形成できる（図２（ｃ）（ｄ））。
【００４２】
（５） 所定の拡大根固め部４２が形成できたならば、一旦オーガの回転を止めて、掘削ロッド４５を押し下げながら正回転すれば、第２ヘッド本体１１と掘削腕１７の間に隙間が生じて、ストッパー２３とストッパー受け２４との嵌合が外れるので、掘削腕１７、１７を垂れた状態にすることができ、掘削ヘッド３０を掘削ロッド４５と共に地上に引き上げできる（図１）。
【００４３】
尚、この状態で、第２ヘッド本体１１及び第２掘削刃２１付きの掘削腕１７、１７は、平面で螺旋羽根３、３内に納まっているので、引き上げ時に掘削腕１７等が杭穴壁を乱すことはない。
【００４４】
（６） 掘削ヘッド３０を引き上げる際に、従来の方法に従い、杭穴４０内をセメントミルクで満たし、掘削ヘッド３０を引き上げた後に、杭穴４０内に既製杭を埋設する（図示していない）。
【００４５】
尚、従来の方法に従って、杭穴４０内に鉄筋かごを挿入して、コンクリートを充填することもできる（図示していない）。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】この発明の杭穴掘削ヘッドの実施例で、（ａ）は正面図、（ｂ）は右側面図である。
【図２】この発明の杭穴掘削ヘッドの使用状態で、（ａ）は正回転時の平面図、（ｂ）は正回転時の正面図、（ｃ）は逆回転時の平面図、（ｄ）は逆回転時の正面図である。
【図３】この発明の他の杭穴掘削ヘッドの実施例で。（ａ）は正面図、（ｂ）は右側面図である。
【図４】この発明の他の杭穴掘削ヘッドの使用状態で、（ａ）は正回転時の平面図、（ｂ）は正回転時の正面図、（ｃ）は逆回転時の平面図、（ｄ）は逆回転時の正面図である。
【図５】この発明の他の杭穴掘削ヘッドの実施例の正面図で、（ａ）は正回転時、（ｂ）は逆回転時を夫々表す。
【図６】この発明の他の杭穴掘削ヘッドの実施例の正面図で、（ａ）は正回転時、（ｂ）は逆回転時を夫々表す。
【符号の説明】
【００４７】
１ 第１ヘッド本体
２ 第１ヘッド本体の上端
２ａ 第１ヘッド本体の下端
３ 螺旋羽根
４ 螺旋羽根の上端
４ａ 螺旋羽根の下端
６ 第１掘削刃（周辺刃）
６ａ 第１掘削刃の刃先
７ 中央刃（第１掘削刃）
８ 第１掘削刃の列（螺旋羽根の下端４ａの列）
９ 列（螺旋羽根の上端４）
１１ 第２ヘッド本体
１２ 第２ヘッド本体の膨出部
１３ ロッド連結部
１５ 揺動軸
１７ 掘削腕
１８ 掘削腕の上端部
１８ａ 掘削腕の中間部
１８ｂ 掘削腕の下端部
２１ 第２掘削刃
２１ａ 第２掘削刃の刃先
２３ ストッパー
２４ ストッパー受け凹部
２７、２７ａ ストッパー
２８、２８ａ ストッパー
２５ 撹拌板
３０ 杭穴掘削ヘッド
４０ 杭穴
４１ 杭穴の軸部
４２ 杭穴の拡大根固め部
４５ 掘削ロッド
４６ 掘削ロッドの軸
【特許請求の範囲】
【請求項１】
地上の回転装置に設置する掘削ロッドの先端に取り付ける掘削用のヘッドであって、以下のような条件を総てみたすことを特徴とする杭穴掘削ヘッド。
(1) 第１掘削ヘッド本体の上方に、前記掘削ロッドとの連結部を上端に有する第２ヘッド本体を連設する。
(2) 前記第１ヘッド本体の下端部に、径Ｄ０で杭穴底面の全体を掘削できる第１掘削刃を設ける。
(3) 前記第１ヘッド本体で、前記第１掘削刃の上方に連続して、螺旋羽根を設けた。
(4) 前記第２ヘッド本体に、前記掘削ロッドの軸に対して直径方向に、水平軸を設置し、該水平軸に、夫々先端に第２掘削刃を有する掘削腕を、揺動自在に取り付ける。前記第２ヘッド本体及び前記掘削腕は、揺動のための動力機構を設けない構造とする。
(5) 前記掘削ロッドを回動した際に、第２掘削刃の回動軌跡の径をＤとした場合、
Ｄ０＜D
とした。
【請求項２】
掘削ロッドを正回転して掘削腕が揺動して径Ｄの掘削をする際に、第２掘削刃の高さ位置が、螺旋羽根の上端部付近の高さに位置するように両ヘッド本体及び掘削腕を構成した請求項１記載の杭穴掘削ヘッド。
【請求項３】
掘削腕は、掘削ロッドを正回転した際に、一側に揺動して、第２掘削刃の回動軌跡の径を径Ｄ１とし、前記掘削ロッドを逆回転した際に、前記第２掘削刃の回転軌跡を径Ｄ２とし、
Ｄ１＜Ｄ２
としたことを特徴とする請求項１記載の杭穴掘削ヘッド。
【請求項４】
地上の回転装置に設置する掘削ロッドの先端に、掘削ヘッドを取り付けて杭穴を掘削する方法であって、以下のような手順でおこなうことを特徴とする杭穴掘削方法。
(1) 前記掘削ヘッドは、螺旋羽根の先端に杭穴底を径Ｄ０で掘削できる第１掘削刃を有し、前記螺旋羽根の上方に、前記掘削ロッドの軸に直角な方向に設けた支持軸周りに揺動する掘削腕に設け、該掘削腕の先端部に第２掘削刃を設けて構成する。
(2) 先ず、前記揺動腕を第１揺動角度に設定して、前記掘削ロッドを正回転して、前記第１掘削刃及び螺旋羽根で、地盤を掘削する。
(3) この際、前記設定に基づき前記掘削腕が揺動して、前記掘削ヘッドの下降に伴い、前記相位置掘削刃及び螺旋羽根で掘削した高さ位置を、前記第２掘削刃で、杭穴壁を拡大しながらＤ１の杭穴壁を掘削する。
(4) 径Ｄ１の杭穴の軸部を掘削したならば、続いて、前記揺動腕を第２揺動角度に設定して、前記掘削ロッドを正回転又は逆回転して、前記杭穴の軸部の下端部に、前記第２掘削刃で径Ｄ２（Ｄ２＞Ｄ１）の拡大根固め部を形成する。
(5) 前記拡大根固め部の掘削が完了したならば、前記掘削ロッド及び掘削ヘッドを地上に引き上げる。
【請求項５】
地上の回転装置に設置する掘削ロッドの先端に、掘削ヘッドを取り付けて杭穴を掘削する方法であって、以下のような手順でおこなうことを特徴とする杭穴掘削方法。
(1) 前記掘削ヘッドは、螺旋羽根の先端に杭穴底を径Ｄ０で掘削できる第１掘削刃を有し、前記螺旋羽根の上方に、前記掘削ロッドの軸に直角な方向に設けた支持軸周りに揺動する掘削腕に設け、該掘削腕の先端部に第２掘削刃を設けて構成する。
(2) 先ず、前記揺動腕を第１揺動角度に設定して、前記掘削ロッドを正回転して、前記第１掘削刃及び螺旋羽根で、地盤を掘削する。
(2) この際、前記設定に基づき前記掘削腕が揺動して、前記掘削ヘッドの下降に伴い、前記相位置掘削刃及び螺旋羽根で掘削した高さ位置を、前記第２掘削刃で、杭穴壁を拡大しながらＤの杭穴壁を掘削する。
(3) 前記杭穴の掘削が完了したならば、前記掘削ロッド及び掘削ヘッドを地上に引き上げる。
【請求項１】
地上の回転装置に設置する掘削ロッドの先端に取り付ける掘削用のヘッドであって、以下のような条件を総てみたすことを特徴とする杭穴掘削ヘッド。
(1) 第１掘削ヘッド本体の上方に、前記掘削ロッドとの連結部を上端に有する第２ヘッド本体を連設する。
(2) 前記第１ヘッド本体の下端部に、径Ｄ０で杭穴底面の全体を掘削できる第１掘削刃を設ける。
(3) 前記第１ヘッド本体で、前記第１掘削刃の上方に連続して、螺旋羽根を設けた。
(4) 前記第２ヘッド本体に、前記掘削ロッドの軸に対して直径方向に、水平軸を設置し、該水平軸に、夫々先端に第２掘削刃を有する掘削腕を、揺動自在に取り付ける。前記第２ヘッド本体及び前記掘削腕は、揺動のための動力機構を設けない構造とする。
(5) 前記掘削ロッドを回動した際に、第２掘削刃の回動軌跡の径をＤとした場合、
Ｄ０＜D
とした。
【請求項２】
掘削ロッドを正回転して掘削腕が揺動して径Ｄの掘削をする際に、第２掘削刃の高さ位置が、螺旋羽根の上端部付近の高さに位置するように両ヘッド本体及び掘削腕を構成した請求項１記載の杭穴掘削ヘッド。
【請求項３】
掘削腕は、掘削ロッドを正回転した際に、一側に揺動して、第２掘削刃の回動軌跡の径を径Ｄ１とし、前記掘削ロッドを逆回転した際に、前記第２掘削刃の回転軌跡を径Ｄ２とし、
Ｄ１＜Ｄ２
としたことを特徴とする請求項１記載の杭穴掘削ヘッド。
【請求項４】
地上の回転装置に設置する掘削ロッドの先端に、掘削ヘッドを取り付けて杭穴を掘削する方法であって、以下のような手順でおこなうことを特徴とする杭穴掘削方法。
(1) 前記掘削ヘッドは、螺旋羽根の先端に杭穴底を径Ｄ０で掘削できる第１掘削刃を有し、前記螺旋羽根の上方に、前記掘削ロッドの軸に直角な方向に設けた支持軸周りに揺動する掘削腕に設け、該掘削腕の先端部に第２掘削刃を設けて構成する。
(2) 先ず、前記揺動腕を第１揺動角度に設定して、前記掘削ロッドを正回転して、前記第１掘削刃及び螺旋羽根で、地盤を掘削する。
(3) この際、前記設定に基づき前記掘削腕が揺動して、前記掘削ヘッドの下降に伴い、前記相位置掘削刃及び螺旋羽根で掘削した高さ位置を、前記第２掘削刃で、杭穴壁を拡大しながらＤ１の杭穴壁を掘削する。
(4) 径Ｄ１の杭穴の軸部を掘削したならば、続いて、前記揺動腕を第２揺動角度に設定して、前記掘削ロッドを正回転又は逆回転して、前記杭穴の軸部の下端部に、前記第２掘削刃で径Ｄ２（Ｄ２＞Ｄ１）の拡大根固め部を形成する。
(5) 前記拡大根固め部の掘削が完了したならば、前記掘削ロッド及び掘削ヘッドを地上に引き上げる。
【請求項５】
地上の回転装置に設置する掘削ロッドの先端に、掘削ヘッドを取り付けて杭穴を掘削する方法であって、以下のような手順でおこなうことを特徴とする杭穴掘削方法。
(1) 前記掘削ヘッドは、螺旋羽根の先端に杭穴底を径Ｄ０で掘削できる第１掘削刃を有し、前記螺旋羽根の上方に、前記掘削ロッドの軸に直角な方向に設けた支持軸周りに揺動する掘削腕に設け、該掘削腕の先端部に第２掘削刃を設けて構成する。
(2) 先ず、前記揺動腕を第１揺動角度に設定して、前記掘削ロッドを正回転して、前記第１掘削刃及び螺旋羽根で、地盤を掘削する。
(2) この際、前記設定に基づき前記掘削腕が揺動して、前記掘削ヘッドの下降に伴い、前記相位置掘削刃及び螺旋羽根で掘削した高さ位置を、前記第２掘削刃で、杭穴壁を拡大しながらＤの杭穴壁を掘削する。
(3) 前記杭穴の掘削が完了したならば、前記掘削ロッド及び掘削ヘッドを地上に引き上げる。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１０−１５０７６１（Ｐ２０１０−１５０７６１Ａ）
【公開日】平成２２年７月８日（２０１０．７．８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−３２７６９９（Ｐ２００８−３２７６９９）
【出願日】平成２０年１２月２４日（２００８．１２．２４）
【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２２年７月８日（２０１０．７．８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１２月２４日（２００８．１２．２４）
【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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