JP2004346586A - Excavating apparatus with expansion blade - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、建築・土木の地盤改良、法面等のアンカーや杭基礎工事等に使用する拡大翼を有する掘削装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
杭の支持力及び引き抜き抵抗を増加させるための手段として、予め杭孔の底部に杭径よりも大径な拡底部を形成し、この拡底部にセメントミルク等を打設して根固め球根を形成することが行われている。
【0003】
従来、前記した杭孔の底部に拡底部を形成する拡底装置として、例えば特許文献1、特許文献2に記載されたものがある。
【0004】
また、例えば軟弱地盤や盛土埋め立て地などの地盤条件の悪い敷地に建築物等の構造物を構築する際、杭軸方向、即ち深度方向に複数の拡径部を所要間隔毎に設けて節付き杭状に形成し、周面摩擦を増大させる工法もある。
【0005】
さらに、建築物等の構造物を地盤に定着させる工法の一つに、アンカー部材を用いたアンカー工法がある。このアンカー部材は、地盤(法面等)に孔を穿設し、その孔に鋼棒等の引張り部材を挿入し、その引張り部材の先端のアンカー定着部を前記孔に圧入したモルタル等で地盤に固定し、頭部をジャッキで緊張してねじや楔で構造物に固定するものであって、このアンカー部材を介して構造物を地盤に定着させているものである。このようなアンカー工法においても、強固なアンカー部材を形成するために、アンカー定着部となる孔の底部に拡底部を設ける。
【0006】
【特許文献1】
特開平9−25779号公報
【特許文献2】
特開平11−6382号公報
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
前記した従来の拡底装置では、次のような問題点があった。
【0008】
特許文献1に記載の拡底装置は、逆転により地盤の抵抗を利用して開翼し、正転によって閉翼する機構である。しかし、正転で閉翼するためには、ある程度の孔壁又は掘削土との摩擦力が必要であり、ゆるい地盤では閉翼できない場合がある。また、拡翼機構の付け根に粘土等が詰まり、あるいは共回りして、完全には閉翼できない場合もある。
【0009】
特許文献2に記載の拡底装置は、拡大ビットの昇降により拡大させる構造である。この装置では、昇降のタイミングはクラッチの移動で行うが、実際は共回りを起こし、クラッチが移動しない場合がある。
【0010】
上記の拡底装置は掘削終了後に回収し繰り返し使用されるものであるが、拡大羽根(拡大ビット)が閉翼できなくなると回収できず、最悪の場合は拡底装置と掘削ヘッドをロッドより切り離して土中に放置せざるを得ない場合が生じる等の問題があった。
【0011】
例えば拡大羽根(拡大ビット)の開閉操作に油圧シリンダ等を用いれば、拡大羽根を強制的に開閉できるため、確実に拡大羽根を閉じた状態と開いた状態を維持させることができるものの、開閉機構が複雑になり、高価なものとなる等の問題がある。
【0012】
そこで本発明は、建築・土木の地盤改良、法面等のアンカーや杭基礎工事等において掘削孔の一部に拡径部を設けるために使用される新規な掘削装置を提供するものであり、特に、油圧シリンダ等の複雑な開閉機構を用いることなく、開翼・閉翼を確実に行うことができる拡大翼付き掘削装置を提供するものである。
【0013】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決する本発明の拡大翼付き掘削装置は、掘削ロッドの逆転・正転により、拡大翼と孔壁又は掘削土との間に生じる抵抗を利用して、該拡大翼を回転方向に開翼・閉翼させるための回転方向開閉機構と、掘削ロッドを引き抜く方向に移動することにより拡大翼に作用する力を利用して、該拡大翼を掘削ロッドの軸方向に閉翼させるための軸方向閉機構と、を具備する拡大翼装置を、掘削ロッドの所定の位置に取り付けたことを特徴とするものである。
【0014】
本発明の拡大翼付き掘削装置によれば、拡大翼を掘削ロッドの回転方向に開翼・閉翼する回転方向開閉機構のみならず、掘削ロッドを引き抜く際に拡大翼に作用する力を利用して拡大翼を掘削ロッドの軸方向に閉翼する軸方向閉機構を設けたことにより、地盤がゆるく、孔壁又は掘削土との摩擦力が十分でない場合にも、確実に拡大翼を閉翼することができる。
【0015】
本発明の拡大翼付き掘削装置は、更なる特徴として、
「前記軸方向閉機構は、前記回転方向開閉機構による前記拡大翼の閉翼が不十分な場合において機能せしめるものであること」、
「前記軸方向閉機構は、掘削ロッドの逆転時に拡大翼が回転方向に開翼している状態では機能しない構造を有すること」、
「前記掘削ロッドの先端には掘削ヘッドが取り付けられ、該掘削ヘッドの上部近傍の位置に前記拡大翼装置、更に該拡大翼装置の上方には掘削土を地上に排土するスクリューオーガが取り付けられており、既製杭の中掘工法に使用されること」、
「前記拡大翼装置が、前記掘削ロッドの長さ方向に所定の間隔をおいて複数取り付けられていること」、
を含むものである。
【0016】
【発明の実施の形態】
本発明の拡大翼付き掘削装置の最大の特徴は、拡大翼を掘削ロッドの回転方向に開翼・閉翼する回転方向開閉機構と、拡大翼を掘削ロッドの軸方向に閉翼する軸方向閉機構とを具備する拡大翼装置を、掘削ロッドの所定の位置に取り付けた点にあり、先ず、本発明の拡大翼装置におけるこれらの機構の基本的な構造を図1〜図3の概念図に基づいて説明する。
【0017】
図1は拡大翼が回転方向に閉翼している状態、図2は拡大翼が回転方向に開翼している状態、図3は拡大翼が掘削ロッドの軸方向(即ち、深度方向)に閉翼している状態を示しており、それぞれ(a)は上面図、(b)は側面図である。これらの図において、11は掘削ロッド(回転軸)、12は支持ブロック、13は深度方向支持軸、14は機構ブロック、15は回転方向支持軸、16は拡大翼である。
【0018】
この拡大翼装置は、掘削ロッド11の所定の位置に支持ブロック12が固着されている。そして、支持ブロック12には、深度方向支持軸13によって深度方向(例えば鉛直方向)に回動自在に機構ブロック14が連結されている。さらに、機構ブロック14には、回転方向支持軸15によって回転方向(例えば水平面内方向)に回動自在に拡大翼16が連結されている。
【0019】
本発明の拡大翼装置は、図1に示すように回転方向に閉翼している状態で、例えば掘削ロッド11の上端に設けられている不図示の装着軸部を介してスクリューオーガ等に接続されるものである。
【0020】
図1の状態で掘削ロッド11を逆転(図1(a)中の矢印A)させると、拡大翼16の先端部分には矢印B方向の孔壁又は掘削土の抵抗力が作用し、図2に示すように拡大翼16は開翼する。この状態で孔径を拡大して掘削した後は、掘削ロッドを引き上げて拡大翼装置を回収するために拡大翼16を閉翼する必要がある。
【0021】
拡大翼16の閉翼は、掘削ロッド11を正転(図2(a)中の矢印C)させ拡大翼16の先端部分に矢印D方向の孔壁又は掘削土の抵抗力を作用させて行うことができる。しかしながら、ゆるい地盤では前記抵抗力だけではどうしても閉翼できない場合がある。また、拡大翼16の付け根に粘土等が詰まり完全には閉翼できない場合もある。
【0022】
そこで本発明では、非常手段として、掘削ロッド11を引き抜く方向に移動することにより図2に示す開翼状態にある拡大翼16に作用する力(図2(b)中の矢印Eで示す掘削ロッドの軸方向の力)を利用することで、図3に示すように拡大翼16を深度方向に閉翼できるようにしている。すなわち、拡大翼16が連結されている機構ブロック14が深度方向支持軸13の回りで回動することにより、拡大翼16を深度方向に閉翼させることができる。
【0023】
掘削ロッド11を引き抜く方向に移動することにより拡大翼16に作用する力は、例えば中掘り拡大根固め工法の場合には鋼管杭等の中空既成杭の下面から受ける力であり、プレボーリング拡大根固め工法、及び前述した節付き杭状の孔を掘削する工法やアンカー部材を施工する場合には拡径部の上面から受ける力である。
【0024】
このように本発明の拡大翼付き掘削装置では、油圧シリンダ等の複雑な開閉機構を用いることなく、孔掘削時の各工程で拡大翼16に作用する力を利用するのみで、地盤がゆるく、孔壁又は掘削土との摩擦力が十分でない場合にも、開翼・閉翼を確実に行うことができるものである。
【0025】
次に、中掘り拡大根固め工法に使用する場合を例に挙げて、本発明の拡大翼付き掘削装置の具体的な実施形態例を説明するが、本発明はこれらの形態例に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内での各部材等の入れ替えを許容するものである。
【0026】
(第1の実施形態例)
本例の拡大翼付き掘削装置の基本的な構造は図1〜図3に示したものと同様である。図4は、本例の拡大翼装置をスクリューオーガの先端に装着し、拡大翼を水平方向(掘削ロッドの回転方向)に開翼した状態を示す斜視図である。
【0027】
掘削ロッド41は、下端に根固め材吐出孔(不図示)が開孔している中空体であり、掘削ロッド41の上端部分に設けられている装着軸部41a(図5参照)がスクリューオーガ50の下端に挿入されて固着される。なお、前記根固め材吐出孔は、根固め材を始めとして、圧縮空気や高圧水も吐出することができる。
【0028】
掘削ロッド41には支持ブロック42が固着されていて、その両側面には鉛直(深度)方向支持軸43によって鉛直方向に回動自在に機構ブロック44が連結されている。さらに、機構ブロック44には、水平方向支持軸45によって水平方向に回動自在に拡大翼46が連結されている。
【0029】
拡大翼46は略く字形のものであり、先端は掘削端となるために鋭角に形成されている。なお、必要に応じて硬い掘削爪が先端から下方に向けて突設される。
【0030】
掘削ロッド41の先端には掘削ヘッド60が取り付けられている。この掘削ヘッド60の外周には二条のスクリュー61が螺旋状に形成されており、スクリュー61の下端には掘削爪62が取り付けられている。
【0031】
本例のように、掘削ロッド41の先端に掘削ヘッド60を取り付け、この掘削ヘッド60の上部近傍の位置に拡大翼装置、更に該拡大翼装置の上方に掘削土を地上に排土するスクリューオーガ50を取り付けることによって、既製杭の中掘り拡大根固め工法に使用することができる。
【0032】
本例の拡大翼付き掘削装置による中掘り拡大根固め工法の施工例を、各施工段階の拡大翼の状態を示す図5〜図7の断面図を用いて説明する。
【0033】
まず、中空の既製杭51の中空部に拡大翼付き掘削装置が挿通され、地面から所定の深度に到達するまでの掘削は、図5に示すように、拡大翼46を閉状態にし、掘削ロッド41を正転させて掘削爪62にて掘削して行く。そして既製杭51は、掘削の進行に追随して埋設される。
【0034】
所定の深度まで掘削が進むと、図6に示すように掘削ロッド41を逆転させ孔壁又は掘削土との摩擦を利用して拡大翼46を開き、その掘削径を拡大して杭孔の底部に杭径よりも大径な拡底部70を掘削する。
【0035】
拡底部70が形成されると前記根固め材吐出孔から根固め材を注入し、掘削ロッド41を拡底部70と既製杭51との間を上下反復運動させ、根固め材と周囲の土砂や砂礫などとの撹拌混合を行い、根固め球根を形成する。
【0036】
次に、掘削ロッド41を正転させ拡大翼46を閉じ、そのまま地上に引き上げる。この時、仮に拡大翼46基部に粘土等が詰まって閉翼できなくても、掘削ロッド41の引き上げに伴って、拡大翼46の上面が既製杭51の先端(下面)に当たり、図7に示すように拡大翼46を強制的に閉翼させることができる。最後に、掘削ロッド41の回転を停止させ、既製杭51の先端を拡底部70の中に圧入して施工が完了する。
【0037】
本例の拡大翼46を鉛直方向に閉翼する軸方向閉機構は、主に鉛直(深度)方向支持軸43と機構ブロック44によって構成されており、極めて簡易な構成となっている。この場合、掘削ロッド41を逆転させて拡底部70を掘削している最中に拡大翼46が鉛直方向に閉翼することがないように、鉛直(深度)方向支持軸43と機構ブロック44との間には適度な摩擦抵抗を有する。この摩擦抵抗は、例えばコイルバネ等を用いて所望の大きさに設定することができる。
【0038】
(第2の実施形態例)
本例の拡大翼付き掘削装置の基本的な構造は第1の実施形態例と同様であるが、本例では掘削ロッドの逆転時に拡大翼が水平方向(回転方向)に開翼している状態では軸方向閉機構が機能しない構造を有する点に特徴がある。
【0039】
本例の拡大翼装置の特徴的な構造部分を図8及び図9に示す。図8は、拡大翼46が水平方向に閉翼した状態を示しており、図8(a)は平面図、図8(b)は図8(a)中のX−X’縦断面図である。図9は、掘削ロッドの逆転による孔壁又は掘削土の抵抗によって拡大翼46が水平方向に開翼している状態を示しており、図9(a)は平面図、図9(b)は図9(a)中のY−Y’縦断面図である。
【0040】
本例の拡大翼装置では、図示のように鉛直(深度)方向支持軸43の先端部にバネ機構81が挿着されている。また、鉛直方向支持軸43の中間部には突起82が設けられ、機構ブロック44の内部には回転用溝83と拘束用溝84が形成されている。
【0041】
図8に示すように、掘削ロッドの停止時もしくは正転時には、バネ機構81によって機構ブロック44は支持ブロック42側に押圧されている。この状態では、突起82は回転用溝83の中に位置しており、拡大翼46が連結されている機構ブロック44が鉛直方向支持軸43の回りで鉛直下向きに回動することができる。つまり、掘削ロッドの回転を停止させ、掘削ロッドを引き上げる時には、開翼状態にある拡大翼46に下向きの力が作用すると拡大翼46を鉛直方向に閉翼させることができる。
【0042】
一方、図9に示すように、掘削ロッドの逆転時にはバネ機構81が圧縮され、機構ブロック44は支持ブロック42から離間される。この状態では、突起82は回転用溝83から外れて拘束用溝84の中に位置しており、拡大翼46が連結されている機構ブロック44は鉛直方向支持軸43の回りで回動することができない。つまり、掘削ロッドを逆転させて拡底部を掘削している最中には、拡大翼46が鉛直方向に閉翼することがない。
【0043】
尚、本実施形態では、掘削ロッドの逆転時に機構ブロック44が支持ブロック42から離間されるため、この隙間に粘土等が侵入しないように、拡大翼46の後端部に開翼状態においてこの隙間を塞ぐ突起部47を設けている。
【0044】
また、前記のバネ機構81、突起82、回転用溝83および拘束用溝84をいずれも機構ブロック44の内側に形成しているため、これらの部分に粘土等が進入してこれらの機能が損なわれる心配がなく、所望の機能を確実に発揮することができる。
【0045】
以上のように、掘削ロッドの逆転による孔壁又は掘削土の抵抗によって拡大翼が水平方向に開翼している状態では軸方向閉機構が機能しない構造を付加したことにより、拡底部を掘削中に仮に拡大翼に下向きの力が作用しても閉翼してしまうことがなく、確実に所望の大きさの拡底部を形成することができる。
【0046】
(第3の実施形態例)
本例の拡大翼付き掘削装置の基本的な構造は第1の実施形態例と同様であるが、第2の実施形態例と同様、掘削ロッドの逆転時に拡大翼が水平方向(回転方向)に開翼している状態では軸方向閉機構が機能しない構造を有する点に特徴がある。
【0047】
本例の拡大翼装置の特徴的な構造部分である鉛直(深度)方向支持軸43の先端部廻りの断面図を図10及び図11に示す。図10は掘削ロッドの停止時もしくは正転時において拡大翼が水平方向に閉翼している時の状態を示しており、(b)は(a)中のZ−Z’断面図である。図11は掘削ロッドの逆転時において拡大翼が水平方向に開翼している時の状態を示している。
【0048】
本例の拡大翼装置では、第2の実施形態例と同様に鉛直(深度)方向支持軸43の先端部にバネ機構91が挿着されている。また、鉛直方向支持軸43の先端部に機構ブロック44側に突出する8つの嵌合凸部92が形成され、この嵌合凸部92に対向する機構ブロック44側の面には8つの嵌合凹部93が形成されている。
【0049】
図10に示すように、掘削ロッドの停止時もしくは正転時には、バネ機構91によって機構ブロック44は支持ブロック側に押圧されている。この状態では、嵌合凸部92が嵌合凹部93から外れており、拡大翼が連結されている機構ブロック44が鉛直方向支持軸43の回りで鉛直下向きに回動することができる。つまり、掘削ロッドの回転を停止させ、掘削ロッドを引き上げる時には、開翼状態にある拡大翼に下向きの力が作用すると拡大翼を鉛直方向に閉翼させることができる。
【0050】
一方、図11に示すように、掘削ロッドの逆転時には、バネ機構91が圧縮され、嵌合凸部92と嵌合凹部93が嵌め合う。この状態では、拡大翼が連結されている機構ブロック44は鉛直方向支持軸43の回りで回動することができない。つまり、掘削ロッドを逆転させて拡底部を掘削している最中には、拡大翼が鉛直方向に閉翼することがない。
【0051】
また、前記のバネ機構91、嵌合凸部92および嵌合凹部93をいずれも機構ブロック44の内側に形成しているため、これらの部分に粘土等が進入してこれらの機能が損なわれる心配がなく、所望の機能を確実に発揮することができる。
【0052】
本例の場合にも、掘削ロッドの逆転による孔壁又は掘削土の抵抗によって拡大翼が水平方向に開翼している状態では軸方向閉機構が機能しない構造を付加したことにより、拡底部を掘削中に仮に拡大翼に下向きの力が作用しても閉翼してしまうことがなく、確実に所望の拡底部を形成することができる。
【0053】
(第4の実施形態例)
本例の拡大翼付き掘削装置の基本的な構造は図1〜図3に示したものと同様であるが、本例の軸方向閉機構は拡大翼を水平方向(回転方向)に保持するための支持プレートを備え、拡大翼に作用する下向きの力によって支持プレートが剪断されることによって軸方向(鉛直方向)に閉翼する構造を有する点に特徴がある。
【0054】
本例の拡大翼付き掘削装置の特徴的な構造部分を図12に示す。図12は拡大翼が回転方向に開翼している状態を示しており、(a)は上面図、(b)は側面図である。
【0055】
図12に示すように、支持ブロック12の下面に支持プレート94がボルト(不図示)止めされている。この支持プレート94の機構ブロック14の下面に当接する部分は櫛歯状に加工されており、所定の剪断力を加えることにより剪断されるように設計されている。
【0056】
本例の拡大翼付き掘削装置では、拡大翼16が水平方向に開翼して掘削撹拌をする時には、機構ブロック14は支持プレート94の櫛歯状部分により固定されて、鉛直(深度)方向支持軸13の回りで回動することができない。一方、掘削撹拌終了後は、掘削ロッド11を引き上げる力を利用して櫛歯状部分を剪断することにより、拡大翼16を鉛直方向に閉翼させることができる。
【0057】
本例の場合にも、拡底部の掘削撹拌中に拡大翼に下向きの地盤の抵抗力が作用しても閉翼してしまうことがなく、確実に所望の拡底部を形成することができると共に、掘削ロッドを引き上げる力を利用して支持プレートを剪断することによって開翼状態にある拡大翼16を鉛直方向に確実に閉翼させることができる。
【0058】
以上、本発明の拡大翼付き掘削装置を中掘り拡大根固め工法に使用する場合の実施形態例を説明したが、例えば掘削ロッドの長さ方向に所定の間隔をおいて前述した拡大翼装置を複数取り付けた場合には、前述した節付き杭状の孔を掘削する工法に好適に用いることができる。即ち、全ての拡大翼が回転方向に閉翼した状態で所定の深度に到達するまで掘削した後、掘削ロッドを逆転させ孔壁又は掘削土の抵抗力を利用して全ての拡大翼を開き掘削することにより、一度に複数の拡径部の掘削を行うことができる。また、このように拡大翼装置を複数設けた場合であっても、全ての拡大翼を確実に閉翼することができるため、所望の複数の拡径部を同時に形成することができる。
【0059】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の拡大翼付き掘削装置によれば、掘削ロッドの逆転・正転による孔壁又は掘削土の抵抗を利用して拡大翼を回転方向に開翼・閉翼する回転方向開閉機構のみならず、掘削ロッドを引き抜く際に拡大翼に作用する力を利用して拡大翼を掘削ロッドの軸方向に閉翼する軸方向閉機構を設けたことにより、地盤がゆるく、孔壁又は掘削土との摩擦力が十分でない場合にも、確実に拡大翼を閉翼することができる。これにより、比較的高価な拡翼ヘッドを掘削終了後に確実に回収し繰り返し使用することができる。
【0060】
特に、掘削ロッドの逆転時に拡大翼が回転方向に開翼している状態では軸方向閉機構が機能しない構造とした場合には、拡径部の掘削撹拌中に拡大翼が閉翼してしまうことがなく、確実に所望の拡径部を形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の拡大翼付き掘削装置における回転方向開閉機構と軸方向閉機構の基本的な構造を説明するための概念図であり、拡大翼が回転方向に閉翼している状態を示す。
【図2】本発明の拡大翼付き掘削装置における回転方向開閉機構と軸方向閉機構の基本的な構造を説明するための概念図であり、拡大翼が回転方向に開翼している状態を示す。
【図3】本発明の拡大翼付き掘削装置における回転方向開閉機構と軸方向閉機構の基本的な構造を説明するための概念図であり、拡大翼が軸方向(深度方向)に閉翼している状態を示す。
【図4】本発明の第1の実施形態例に係る拡大翼付き掘削装置をスクリューオーガの先端に装着した状態を示す図である。
【図5】本発明の第1の実施形態例に係る拡大翼付き掘削装置による中掘り拡大根固め工法の施工手順を説明するための断面図である。
【図6】本発明の第1の実施形態例に係る拡大翼付き掘削装置による中掘り拡大根固め工法の施工手順を説明するための断面図である。
【図7】本発明の第1の実施形態例に係る拡大翼付き掘削装置による中掘り拡大根固め工法の施工手順を説明するための断面図である。
【図8】本発明の第2の実施形態例に係る拡大翼装置の特徴的な構造部分を示す図である。
【図9】本発明の第2の実施形態例に係る拡大翼装置の特徴的な構造部分を示す図である。
【図10】本発明の第3の実施形態例に係る拡大翼装置の特徴的な構造部分を示す断面図である。
【図11】本発明の第3の実施形態例に係る拡大翼装置の特徴的な構造部分を示す断面図である。
【図12】本発明の第4の実施形態例に係る拡大翼装置を示す図である。
【符号の説明】
11 掘削ロッド(回転軸)
12 支持ブロック
13 深度方向支持軸
14 機構ブロック
15 回転方向支持軸
16 拡大翼
41 掘削ロッド(回転軸)
41a 装着軸部
42 支持ブロック
43 鉛直(深度)方向支持軸
44 機構ブロック
45 水平方向支持軸
46 拡大翼
47 突起部
50 スクリューオーガ
51 既製杭
60 掘削ヘッド
61 スクリュー
62 掘削爪
70 拡底部
81 バネ機構
82 突起
83 回転用溝
84 拘束用溝
91 バネ機構
92 嵌合凸部
93 嵌合凹部
94 支持プレート[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a drilling device having an enlarged wing used for anchoring a building or civil engineering, improving a ground of a civil engineering work, a slope or the like, or performing pile foundation work.
[0002]
[Prior art]
As a means for increasing the supporting force and pull-out resistance of the pile, an expanded part having a diameter larger than the diameter of the pile is previously formed at the bottom of the pile hole, and cement milk or the like is poured into the expanded part to fix the roots. Forming is being done.
[0003]
2. Description of the Related Art Conventionally, for example, Patent Literature 1 and Patent Literature 2 disclose a bottom expanding device for forming a bottom expansion portion at the bottom of the above-described pile hole.
[0004]
Also, for example, when constructing a structure such as a building on a site with poor ground conditions such as soft ground or embankment landfill, a plurality of enlarged portions are provided at required intervals in the pile axis direction, that is, in the depth direction, and joints are provided. There is also a construction method that increases the peripheral friction by forming a pile shape.
[0005]
Further, as one of the construction methods for fixing a structure such as a building to the ground, there is an anchor construction method using an anchor member. This anchor member is formed by drilling a hole in the ground (slope, etc.), inserting a tension member such as a steel rod into the hole, and fixing the anchor fixing portion at the tip of the tension member with a mortar or the like pressed into the hole. And the head is tightened with a jack and fixed to the structure with screws or wedges, and the structure is fixed to the ground via this anchor member. Even in such an anchoring method, an expanded bottom portion is provided at the bottom of a hole serving as an anchor fixing portion in order to form a strong anchor member.
[0006]
[Patent Document 1]
JP-A-9-25779 [Patent Document 2]
JP-A-11-6382
[Problems to be solved by the invention]
The above-mentioned conventional bottom expanding device has the following problems.
[0008]
The bottom expanding device described in Patent Literature 1 is a mechanism that opens the blade by utilizing the resistance of the ground by reverse rotation and closes the blade by forward rotation. However, in order to close the blade in forward rotation, a certain amount of frictional force with the hole wall or excavated soil is required, and the blade cannot be closed on loose ground. In addition, there are cases where clay or the like is clogged at the base of the wing expansion mechanism or rotates together with the wing expansion mechanism so that the wing cannot be completely closed.
[0009]
The bottom expanding device described in Patent Literature 2 has a structure in which the expansion is performed by raising and lowering an expansion bit. In this device, the timing of ascending and descending is performed by the movement of the clutch. However, in actuality, the clutch may rotate and may not move.
[0010]
The above-mentioned bottom-expanding device is to be collected and used repeatedly after excavation is completed. However, if the enlarged blade (extended bit) cannot be closed, it cannot be collected. In the worst case, the bottom-expanding device and the excavating head are separated from the rod and soil is removed. There was a problem that a case where it had to be left inside occurred.
[0011]
For example, if a hydraulic cylinder or the like is used to open and close the enlarged blade (enlarged bit), the enlarged blade can be forcibly opened and closed, so that the expanded blade can be reliably maintained in a closed state and an open state. Are complicated and expensive.
[0012]
Therefore, the present invention is to provide a novel drilling device used to provide a large diameter portion in a part of a drilling hole in the ground improvement of construction and civil engineering, anchors such as slopes and pile foundation work, In particular, an object of the present invention is to provide an excavator with enlarged wings that can reliably open and close wings without using a complicated opening / closing mechanism such as a hydraulic cylinder.
[0013]
[Means for Solving the Problems]
The excavator with an enlarged wing according to the present invention that solves the above-mentioned problem uses the resistance generated between the enlarged wing and the hole wall or excavated soil by the reverse / forward rotation of the excavation rod to move the enlarged wing in the rotation direction. In order to close the enlarged wing in the axial direction of the drilling rod by using a rotating direction opening / closing mechanism for opening and closing the blade and a force acting on the enlarged wing by moving the drilling rod in the pulling direction. And an enlarged wing device having the axial closing mechanism described above is attached to a predetermined position of a drilling rod.
[0014]
ADVANTAGE OF THE INVENTION According to the drilling apparatus with an enlarged wing of this invention, not only the rotation direction opening / closing mechanism which opens and closes an enlarged wing in the rotation direction of a drilling rod, but also utilizes the force which acts on the enlarged wing when pulling out a drilled rod. By providing an axial closing mechanism that closes the enlarged wing in the axial direction of the excavation rod, even if the ground is loose and the frictional force with the hole wall or excavated soil is not sufficient, the enlarged wing can be reliably closed. can do.
[0015]
The excavator with an enlarged wing of the present invention has, as a further feature,
"The axial closing mechanism is to function when the closing of the expanding wing by the rotating direction opening / closing mechanism is insufficient."
"The axial closing mechanism has a structure that does not function in a state where the enlarged wing is opened in the rotational direction when the drilling rod is rotated in reverse."
"A drilling head is attached to the tip of the drilling rod, the magnifying wing device is mounted at a position near the upper portion of the drilling head, and a screw auger for discharging excavated soil to the ground is mounted above the magnifying wing device. That will be used for the pre-drilling method of pre-casting. ",
"A plurality of the expanding wing devices are attached at predetermined intervals in the length direction of the drilling rod",
Is included.
[0016]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
The most significant features of the excavator with an enlarged wing of the present invention are a rotating direction opening / closing mechanism that opens and closes the enlarged wing in the direction of rotation of the drilling rod, and an axial closing mechanism that closes the enlarged wing in the axial direction of the drilled rod. An enlarged wing device having a mechanism is attached to a predetermined position of a drilling rod. First, the basic structures of these mechanisms in the enlarged wing device of the present invention are shown in conceptual diagrams of FIGS. It will be described based on the following.
[0017]
1 shows a state in which the enlarged wing is closed in the rotational direction, FIG. 2 shows a state in which the enlarged wing is opened in the rotational direction, and FIG. 3 shows a state in which the enlarged wing is in the axial direction of the drilling rod (that is, in the depth direction). FIGS. 4A and 4B show a state in which the blades are closed, wherein FIG. 4A is a top view and FIG. In these figures, 11 is a drilling rod (rotation axis), 12 is a support block, 13 is a depth direction support axis, 14 is a mechanism block, 15 is a rotation direction support axis, and 16 is an enlarged wing.
[0018]
In this enlarged wing device, a
[0019]
The enlarged wing device of the present invention is connected to a screw auger or the like via a mounting shaft (not shown) provided at the upper end of the
[0020]
When the excavating
[0021]
Closing of the
[0022]
Therefore, in the present invention, as an emergency means, a force acting on the expanding
[0023]
The force acting on the
[0024]
As described above, in the excavator with an enlarged wing of the present invention, the ground is loosened only by using the force acting on the
[0025]
Next, a specific embodiment of the excavating device with enlarged wings of the present invention will be described by taking a case where the present invention is used for the medium digging and expanding method for solidifying a rock, as an example, but the present invention is limited to these embodiments. Instead, the replacement of each member or the like within the scope of the present invention is permitted.
[0026]
(First Embodiment)
The basic structure of the excavator with enlarged wings of this example is the same as that shown in FIGS. FIG. 4 is a perspective view showing a state in which the enlarged wing device of the present example is mounted on the tip of a screw auger, and the enlarged wing is opened in the horizontal direction (the rotation direction of the drilling rod).
[0027]
The
[0028]
A
[0029]
The
[0030]
The
[0031]
As in the present example, a
[0032]
An example of execution of the middle digging method for expanding the foundation by the excavator with enlarged wings of the present embodiment will be described with reference to cross-sectional views of FIGS.
[0033]
First, an excavator with an enlarged wing is inserted into a hollow portion of a hollow
[0034]
When the excavation proceeds to a predetermined depth, as shown in FIG. 6, the
[0035]
When the enlarging
[0036]
Next, the excavating
[0037]
The axial closing mechanism for closing the
[0038]
(Second Embodiment)
The basic structure of the excavator with enlarged wings of this example is the same as that of the first embodiment, but in this example, the enlarged wings are opened in the horizontal direction (rotational direction) when the excavation rod reverses. Is characterized by having a structure in which the axial closing mechanism does not function.
[0039]
8 and 9 show a characteristic structure of the enlarged wing device of this example. 8 shows a state in which the
[0040]
In the enlarged wing device of this example, a
[0041]
As shown in FIG. 8, when the excavation rod is stopped or normally rotated, the
[0042]
On the other hand, as shown in FIG. 9, when the excavation rod rotates in the reverse direction, the
[0043]
In the present embodiment, the
[0044]
In addition, since the
[0045]
As described above, by adding a structure in which the axial closing mechanism does not function when the enlarged wing is opened in the horizontal direction due to the resistance of the hole wall or excavated soil due to the reversal of the excavating rod, the excavated bottom is excavated. Even if a downward force is applied to the expanding wing, the wing does not close, and it is possible to reliably form the expanded bottom portion having a desired size.
[0046]
(Third Embodiment)
The basic structure of the excavating device with enlarged wings of this example is the same as that of the first embodiment, but as in the second embodiment, the enlarged wings are horizontally (rotated) when the excavating rod is reversed. It is characterized in that it has a structure in which the axial closing mechanism does not function when the blade is open.
[0047]
FIGS. 10 and 11 are cross-sectional views of the vertical (depth)
[0048]
In the enlarged wing device of this example, a
[0049]
As shown in FIG. 10, when the excavation rod stops or rotates forward, the
[0050]
On the other hand, as shown in FIG. 11, when the excavation rod is rotated in the reverse direction, the
[0051]
In addition, since the
[0052]
Also in the case of this example, by adding a structure in which the axial closing mechanism does not function in a state where the expanding wing is horizontally opened due to the resistance of the hole wall or excavated soil due to the reversal of the drilling rod, the expanded bottom portion is formed. Even if a downward force acts on the expanding wing during excavation, the blade does not close, and a desired expanded bottom portion can be reliably formed.
[0053]
(Fourth Embodiment)
The basic structure of the excavator with enlarged wings of this example is the same as that shown in FIGS. 1 to 3, but the axial closing mechanism of this example holds the enlarged wings in the horizontal direction (rotation direction). It is characterized in that it has a structure in which the support plate is sheared by a downward force acting on the expanding wing and the support plate is sheared in the axial direction (vertical direction).
[0054]
FIG. 12 shows a characteristic structure of the excavator with enlarged wings of this example. FIGS. 12A and 12B show a state in which the enlarged wing is opened in the rotation direction, where FIG. 12A is a top view and FIG. 12B is a side view.
[0055]
As shown in FIG. 12, a
[0056]
In the excavator with enlarged wings of this example, when the
[0057]
Also in the case of this example, even if the downward ground resistance acts on the enlarged wing during excavation and stirring of the enlarged bottom, the blade does not close, so that the desired enlarged bottom can be reliably formed. By shearing the support plate using the force for lifting the excavating rod, the expanded
[0058]
As described above, the embodiment in which the excavator with an enlarged wing according to the present invention is used for the medium digging and expansion method for solidifying a rock is described. For example, the enlarged wing device described above is provided at a predetermined interval in the length direction of the excavation rod. When a plurality of holes are attached, the method can be suitably used in the above-described method of excavating the knotted pile-shaped hole. That is, after digging until reaching a predetermined depth in a state where all the enlarged wings are closed in the rotation direction, the excavating rod is reversed, and all the enlarged wings are opened by using the resistance force of the hole wall or excavated soil to excavate. By doing so, it is possible to excavate a plurality of enlarged diameter portions at a time. Further, even when a plurality of enlarged wing devices are provided, all of the enlarged wings can be reliably closed, so that a plurality of desired enlarged diameter portions can be formed at the same time.
[0059]
【The invention's effect】
As described above, according to the excavator with an enlarged wing of the present invention, the rotation that opens and closes the enlarged wing in the rotational direction using the resistance of the hole wall or excavated soil due to the reverse rotation / forward rotation of the drill rod. Not only the directional opening / closing mechanism but also the axial closing mechanism that closes the expanding wing in the axial direction of the drilling rod by using the force acting on the expanding wing when pulling out the drilling rod makes the ground loose and Even when the frictional force with the wall or the excavated soil is not sufficient, the expansion wing can be reliably closed. This makes it possible to reliably collect and reuse the relatively expensive wing-spread head after the excavation is completed.
[0060]
In particular, if the structure in which the axial closing mechanism does not function when the expanding wing is opened in the rotation direction when the drilling rod reverses is used, the expanding wing closes during excavation and stirring of the enlarged diameter portion. Thus, the desired enlarged diameter portion can be formed without fail.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a conceptual diagram for explaining a basic structure of a rotation direction opening / closing mechanism and an axial direction closing mechanism in an excavator with an enlarged wing according to the present invention, showing a state where the enlarged wing is closed in a rotational direction. Show.
FIG. 2 is a conceptual diagram for explaining a basic structure of a rotation direction opening / closing mechanism and an axial direction closing mechanism in the excavator with an enlarged wing according to the present invention, showing a state where the enlarged wing is opened in the rotational direction. Show.
FIG. 3 is a conceptual diagram for explaining a basic structure of a rotating direction opening / closing mechanism and an axial closing mechanism in the excavator with an enlarged wing according to the present invention, wherein the enlarged wing is closed in an axial direction (depth direction). Indicates a state in which
FIG. 4 is a diagram showing a state in which the excavator with enlarged wings according to the first embodiment of the present invention is mounted on the tip of a screw auger.
FIG. 5 is a cross-sectional view for explaining a construction procedure of a middle digging expanded root consolidation method by a digging device with enlarged wings according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a cross-sectional view for explaining a construction procedure of a middle digging expanded root consolidation method by a digging device with enlarged wings according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a cross-sectional view for explaining a construction procedure of a middle digging enlarged root consolidation method by the digging device with enlarged wings according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a diagram showing a characteristic structure of an enlarged wing device according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 9 is a view showing a characteristic structure of an enlarged wing device according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 10 is a cross-sectional view showing a characteristic structure of an enlarged wing device according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 11 is a cross-sectional view showing a characteristic structure of an enlarged wing device according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 12 is a diagram showing an enlarged wing device according to a fourth embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
11 Drilling rod (rotary axis)
12
41a
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