JP2017106280A - Excavator and diameter expansion method of pipe hole - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、場所打ちコンクリート造の節付き杭を構築するべく地中に削孔した、丸杭用の柱状孔や矩形杭用の杭掘削溝等の杭孔に、拡径部を形成するための掘削装置および掘削装置を用いた杭孔の拡径方法に関する。 The present invention is for forming a diameter-expanded portion in a pile hole such as a columnar hole for a round pile or a pile excavation groove for a rectangular pile, which has been drilled in the ground to construct a pile with a cast-in-place concrete structure. The present invention relates to a drilling device and a method for expanding a pile hole using the drilling device.
従来より、構造物の押込力および引抜力に抵抗するべく、構造物を支持する基礎杭の杭底に拡底部を設けるとともに、杭軸部の中間部にも節部を設けた場所打ちコンクリート造の節付き杭が知られている。 Conventionally, in order to resist the pushing force and pulling force of the structure, a cast-in-place concrete structure with an expanded bottom part at the bottom of the foundation pile supporting the structure and a node part at the middle part of the pile shaft part is also provided. A knotted pile is known.
例えば、特許文献1には、場所打ちコンクリート造の壁杭に節部を設けるべく、地盤を水平多軸掘削機にて掘削して構築した掘削溝に、拡径部を形成する方法が開示されている。具体的には、掘削溝内に、軸心を中心として回転するケリーバーと、ケリーバーの先端に取り付けられたバケットと、バケットの上方に配置されるとともにケリーバーに軸支されたスタビライザーとを備えた掘削装置を配置し、ケリーバーを介してバケットを回転させることで溝壁を掘削し、掘削溝に拡径部を形成する。
For example,
上記の掘削装置は、ケリーバーに軸支されたスタビライザーを溝壁に固定させた状態でバケットの回転掘削を行うことにより、バケットの軸心ずれと回転掘削時に生じる揺れを抑制するもので、杭長が短小な場合において掘削溝に精度よく拡径部を構築することが可能である。 The excavator described above is designed to suppress bucket misalignment and swinging during rotary excavation by performing rotary excavation of the bucket with the stabilizer pivotally supported by the kelly bar fixed to the groove wall. In the case where is short and small, it is possible to construct the enlarged diameter portion with high accuracy in the excavation groove.
しかし、大深度に対応した長大な杭長を有する壁杭を構築する場合、ケリーバーの長さも長大となる。このため、バケットの回転掘削時に生じる揺れが直にケリーバーに作用すると、ケリーバーに過大な撓みが生じることとなり、ケリーバーに軸支されたスタビライザーではこの撓みを十分抑制することができない。これにより、構築しようとする拡径部の軸心位置からケリーバーとバケットの軸心が偏心しやすく、拡径部の出来形に精度の低下を招きやすい。 However, when a wall pile having a long pile length corresponding to a large depth is constructed, the length of the kelly bar is also long. For this reason, if the vibration generated during the rotary excavation of the bucket directly acts on the kelly bar, excessive deflection occurs in the kelly bar, and the stabilizer supported on the kelly bar cannot sufficiently suppress this deflection. As a result, the shaft centers of the kelly bar and the bucket are likely to be eccentric from the axial center position of the enlarged diameter portion to be constructed, and the accuracy of the finished shape of the enlarged diameter portion is likely to be reduced.
本発明は、かかる課題に鑑みなされたものであって、その主な目的は、長大な杭長を有する場所打ちコンクリート造の節付き杭を構築するべく、丸杭用の柱状孔や矩形杭用の杭掘削溝等の杭孔が大深度に構築された場合にも、杭孔に出来形精度の高い拡径部を形成することの可能な、掘削装置および掘削装置を用いた杭孔の拡径方法を提供することである。 The present invention has been made in view of such problems, and its main purpose is to construct column-shaped holes for round piles and rectangular piles in order to construct a cast-in-place concrete pile with a long pile length. Even when a pile hole such as a pile excavation groove is constructed at a deep depth, it is possible to form a diameter-expanded part with high shape accuracy in the pile hole and to expand the pile hole using the excavator and the excavator. It is to provide a diameter method.
かかる目的を達成するため、本発明の掘削装置は、場所打ちコンクリート造の節付き杭を構築するべく地中に削孔した杭孔の孔壁に、拡径部を形成するための掘削装置であって、前記杭孔内に鉛直状に立設され、軸心を中心に回転するケリーバーと、該ケリーバーに固定され、前記孔壁に向けて出没自在な拡径刃を備える拡径部掘削装置と、該拡径部掘削装置の下端部に対して前記軸心を中心に回転自在に設置され、外周面が前記孔壁に当接し、内方が鉛直方向に貫通して排土孔をなす筒状部材よりなるスタビライザーと、を備えることを特徴とする。 In order to achieve such an object, the excavating apparatus of the present invention is an excavating apparatus for forming a diameter-expanded portion in a hole wall of a pile hole drilled in the ground in order to construct a cast-in-place concrete pile with a joint. A diameter expanding portion excavating apparatus comprising a kelly bar that stands vertically in the pile hole and rotates about an axis, and a diameter expanding blade that is fixed to the kelly bar and can protrude and retract toward the hole wall. And an outer peripheral surface abutting on the hole wall and penetrating in the vertical direction to form a soil removal hole. And a stabilizer made of a cylindrical member.
上述する本発明の掘削装置によれば、拡径部掘削装置の下端部にスタビライザーが設置されているため、拡径部掘削装置の回転掘削時に生じる揺れを、スタビライザーにて直接的に抑制できる。これにより、ケリーバーに作用する揺れが小さくなるから、大深度に構築された杭孔に拡径部を形成するべく、掘削装置に長尺なケリーバーを採用した場合にも、ケリーバーに過大な撓みを生じることがない。したがって、掘削装置による掘削作業時において、構築しようとする拡径部の軸心位置からケリーバー及び拡径部掘削装置の軸心が大きく偏心することはなく、精度よく孔壁を掘削することが可能となる。 According to the excavator of the present invention described above, since the stabilizer is installed at the lower end portion of the enlarged-diameter excavator, it is possible to directly suppress the shaking that occurs during the rotary excavation of the enlarged-diameter excavator. As a result, the vibration acting on the kelly bar is reduced, so that even when a long kelly bar is used in the excavator to form an enlarged portion in a pile hole constructed at a deep depth, excessive deflection is applied to the kelly bar. It does not occur. Therefore, at the time of excavation work by the excavator, the kelly bar and the axis of the enlarged-diameter excavator are not greatly decentered from the axial position of the enlarged-diameter portion to be constructed, and the hole wall can be excavated with high accuracy. It becomes.
また、拡径部掘削装置にて孔壁を掘削する際に生じる掘削土砂が、スムーズに排土孔を通過できるため、掘削土砂により掘削作業が阻害されることなく、効率よく孔壁を掘削して拡径部を形成することが可能となる。 In addition, since the excavated earth and sand generated when excavating the hole wall with the expanded-diameter excavator can pass through the drain hole smoothly, the excavation work is not hindered by the excavated earth and sand, and the hole wall is efficiently excavated. Thus, it becomes possible to form an enlarged diameter portion.
本発明の杭孔の拡径方法は、地中に削孔された前記杭孔における前記拡径部の形成予定位置に、前記拡径部掘削装置を配置した後、前記拡径刃を張り出させた状態で前記拡径部掘削装置を回転し、前記孔壁を掘削して拡径部を形成することを特徴とする。 The method for expanding the diameter of a pile hole according to the present invention is to project the expanded diameter blade after disposing the expanded diameter portion excavator at a position where the expanded diameter portion is to be formed in the pile hole drilled in the ground. In this state, the enlarged-diameter portion excavator is rotated to excavate the hole wall to form an enlarged-diameter portion.
本発明の杭孔の拡径方法によれば、上記の拡径部掘削装置の下端部にスタビライザーを設置した掘削装置を用いることで、孔壁に高い出来形精度を確保した拡径部を形成でき、これにより、杭孔に構築された場所打ちコンクリート造の節付き杭に、高い支持力性能を発揮させることが可能となる。 According to the method for expanding the diameter of a pile hole of the present invention, by using an excavator having a stabilizer installed at the lower end of the above-mentioned expanded-diameter portion excavator, a diameter-expanded portion that ensures high shape accuracy is formed on the hole wall. This makes it possible for the cast-in-place pile made of cast-in-place concrete built in the pile hole to exhibit high bearing capacity performance.
本発明によれば、長大な杭長を有する場所打ちコンクリート造の節付き杭を構築する場合にも、孔壁の掘削作業時に生じる拡径部掘削装置の揺れを、拡径部掘削装置の下端部に設置したスタビライザーにて効率よく抑制し、杭孔に高い出来形精度の節部を構築することが可能となる。 According to the present invention, even when a cast-in-place concrete pile with a long pile length is constructed, the swing of the enlarged-diameter excavator generated during the excavation work of the hole wall is reduced by the lower end of the enlarged-diameter excavator. It is possible to efficiently control with a stabilizer installed in the section and to build a node with high shape accuracy in the pile hole.
本発明の掘削装置および杭孔の拡径方法は、場所打ちコンクリート造の節付き杭を構築するべく地中に削孔した杭孔に、拡径部を形成するために用いる装置およびその方法であり、杭孔は丸杭用の柱状孔や矩形杭用の杭掘削溝等、いずれの断面を有するものであってもよい。本実施の形態では、矩形杭に節部を設けて節付き杭とするべく、杭掘削溝よりなる杭孔の孔壁をなす溝壁を掘削して拡径部を形成する場合を例にとり、以下に詳述する。 The excavation apparatus and pile hole diameter expanding method of the present invention are an apparatus and method used for forming an enlarged diameter portion in a pile hole drilled in the ground to construct a cast-in-place concrete pile with a joint. Yes, the pile hole may have any cross section such as a columnar hole for a round pile or a pile excavation groove for a rectangular pile. In the present embodiment, in order to provide a node with a node in a rectangular pile and to make a pile with a node, taking as an example the case of forming a diameter-enlarged portion by excavating a groove wall forming a hole wall of a pile hole made of a pile excavation groove, This will be described in detail below.
地盤中に削孔された杭掘削溝10に挿入された掘削装置1は、図1で示すように、鉛直状に立設されたケリーバー2と、ケリーバー2の先端部に設置された拡径部掘削装置3と、拡径部掘削装置3の下端部に設置されたスタビライザー4を備えている。
As shown in FIG. 1, the
ケリーバー2は棒状部材よりなり、図1で示すように、軸心C1を中心として回転自在な状態で、基端部が図示しない走行体のアームに設置され、走行体より作用される回転力を拡径部掘削装置3に伝達する。
The
拡径部掘削装置3は、図1で示すように、ケリーバー2の軸心C1と同軸上に軸心を有する円筒体よりなるバケット31と、バケット31の外周面に等間隔で設けられた複数の開口36を覆うように配置される複数の拡径翼32とを備え、拡径翼32は、バケット31の外周面に沿うよう湾曲状に成形された板状部材よりなる。拡径翼32の一方の側端縁および下端縁部には溝壁を掘削するための拡径翼321が設けられ、他方の側端縁が、ヒンジ33を介してバケット31の開口36の縁部に連結されている。
As shown in FIG. 1, the enlarged-
また、拡径翼32の裏面には、バケット31の内方に収納された油圧ジャッキ34の一端が接合されており、複数の拡径翼32はそれぞれ、油圧ジャッキ34の伸縮によりヒンジ33を回動軸として回動する構成となっている。つまり、油圧ジャッキ34を収縮すると、図2で示すように、拡径翼32はバケット31の開口36を覆うようにしてバケット31に収納される状態となる。
In addition, one end of a
一方で、油圧ジャッキ34を伸長すると、図1で示すように、拡径翼32は掘削刃321が溝壁に向かって突出し、バケット31より外方に張り出す状態となる。拡径部掘削装置3は、これら拡径翼32をバケット31より外方に張り出した状態で、バケット31の軸心を中心として回転しながら杭掘削溝10の溝壁を掘削し、所望の深度位置に拡径部11を形成する。したがって、掘削刃321が備えられている側の拡径翼32の側端部形状は、形成予定の拡径部11の外形形状と合致する形状に成形されている。
On the other hand, when the
また、バケット31の下端部には、突起部35がバケット31の軸心、つまりケリーバー2の軸心C1と同軸上に設置されており、図5で示すように、杭掘削溝10の溝底近傍に拡底部12を掘削する際に、溝底地盤に貫入される。このように突起部35は、バケット31の軸心位置が構築予定の拡底部12の軸心から偏心することのないよう、スパイクとして機能するものであるが、本実施の形態では、以下に述べるスタビライザー4を連結するための連結部としての機能も有する。
Further, at the lower end portion of the
スタビライザー4は、図3(a)の平面図で示すように、杭掘削溝10の溝壁に外周面が当接する平面視矩形状の筒状部材よりなり、複数の補強リブ42が放射状に備えられた内空部は、鉛直方向に貫通する排土孔41となっている。また、補強リブ42の上部には、図1で示すように、スイベルジョイント43が設置されており、スタビライザー4は、スイベルジョイント43を介してバケット31の突起部35に連結されている。なお、バケット31の突起部35とスタビライザー4との連結手段は、必ずしもスイベルジョイント43に限定されるものではなく、相対回転自在に連結可能であれば、例えばベアリング機構を採用する等、いずれの手段を介して連結してもよい。
As shown in the plan view of FIG. 3A, the stabilizer 4 is formed of a cylindrical member having a rectangular shape in a plan view in which the outer peripheral surface abuts against the groove wall of the
このようにスタビライザー4は、拡径部掘削装置3の下端部に直接設置された状態で外周面が杭掘削溝10の溝壁に当接されるため、溝壁の回転掘削時に生じる拡径部掘削装置3の揺れを効率よく抑制し、拡径部掘削装置3からケリーバー2に作用する揺れを小さくすることができる。
As described above, the stabilizer 4 has the outer peripheral surface in contact with the groove wall of the
これにより、杭掘削溝10が大深度に構築されることに伴い、掘削装置1に長尺なケリーバー2を採用する場合にも、ケリーバー2に過大な撓みを生じることがない。したがって、掘削作業時において、構築しようとする拡径部11の軸心位置からケリーバー2及び拡径部掘削装置3の軸心C1が大きく偏心することはなく、精度よく溝壁を掘削することが可能となる。
Thereby, even when the
ところで、本実施の形態では図1で示すように、掘削装置1のケリーバー2に伸縮式スタビライザー6を配置している。伸縮式スタビライザー6は、図3(b)の平面図で示すように、杭掘削溝10の溝幅より小さく形成された平面視矩形状の本体部61と、本体部61の溝壁と対向する両側面にそれぞれ配置された当接部材63を備えており、本体部61にはケリーバー2が回転自在な状態で貫通されている。
By the way, in this Embodiment, as shown in FIG. 1, the expansion-
当接部材63はその裏面に本体部61に収納された油圧ジャッキ62の一端が接続されており、油圧ジャッキ62を収縮すると、当接部材63は本体部61の側面近傍に収納される。一方で、油圧ジャッキ62を伸長すると、当接部材63は杭掘削溝10の溝壁に当接された状態となり、ケリーバー2の軸心C1を杭掘削溝10の中心線C2上に維持しつつ、ケリーバー2に生じた揺れを抑制する。
One end of a
したがって、拡径部掘削装置3に生じる揺れをスタビライザー4にて抑制しきれなかった場合にも、ケリーバー2に作用した揺れを伸縮式スタビライザー6にて抑制するため、ケリーバー2の撓みや構築しようとする拡径部11の軸心位置に対するケリーバー2及び拡径部掘削装置3の偏心を、効率よく抑制することが可能となる。
Therefore, even when the vibration generated in the enlarged-
次に、上述する掘削装置1を利用した杭掘削溝10の拡径方法を以下に示す。
なお、本実施の形態では、場所打ちコンクリート造の矩形杭を構築するにあたり、掘削装置1に伸縮式スタビライザー6を備えた場合を事例に挙げ、以下に詳述する。
Next, a method for expanding the diameter of the
In the present embodiment, when a cast-in-place concrete rectangular pile is constructed, a case where the
まず、図2で示すように、拡径部掘削装置3の拡径翼32をバケット31に収納するとともに、伸縮式スタビライザー6の当接部材63を本体部61側に収納した状態で、掘削装置1を杭掘削溝10に挿入する。なお、掘削装置1の移動中もスタビライザー4は常時溝壁に当接している。
First, as shown in FIG. 2, in the state where the diameter-expanded
次に、拡径部掘削装置3が拡径部11の形成予定位置に到達したところで、挿入作業を停止し、伸縮式スタビライザー6の当接部材63を溝壁に当接させるとともに、拡径部掘削装置3の拡径翼32を溝壁に向けて張り出させる。
Next, when the enlarged-
そして、ケリーバー2を介して拡径部掘削装置3を回転させ、図1で示すように、杭掘削溝10の溝壁を拡径翼32の掘削刃321にて回転掘削する。このとき、掘削により生じた掘削土砂5は、スタビライザー4の排土孔41を貫通し、溝底に沈降する。
Then, the enlarged-
なお、拡径部11を杭掘削溝10の長手方向に延在する溝状に形成したい場合には、杭掘削溝10の溝口近傍に、図1で示すような、掘削装置1を水平移動させるための移動装置7を装備するとよい。移動装置7は、いずれの装置を採用してもよいが、本実施の形態では、杭掘削溝10の溝口に沿って地表面上に配置される一対のレール71と、レール71上を走行する車輪721およびケリーバー2を回転自在な状態で支持する把持部722を備えたケリーバー支持部材72と、を備えている。
In addition, when it is desired to form the
これら移動装置7にて、掘削装置1を水平移動させつつ、拡径部掘削装置3にて杭掘削溝10の溝壁を掘削すると、図4で示すような、杭掘削溝10の長手方向に延在する溝状の拡径部11を形成できる。このような掘削装置1の水平移動中も、伸縮式スタビライザー6の当接部材63およびスタビライザー4の外周面は、溝壁に当接している。
When the groove wall of the
上述する手順にて杭掘削溝10に拡径部11を形成した後、ケリーバー2による拡径部掘削装置3の回転を停止し、拡径部掘削装置3の拡径翼32を収納するとともに、伸縮式スタビライザー6の当接部材63を収納する。そして、杭掘削溝10にさらに拡径部11を形成する場合には、掘削装置1の拡径部掘削装置3が、次に構築しようとする拡径部11の形成予定位置に到達するよう移動させた上で、上記の手順を繰り返し行えばよい。
After forming the
また、図5で示すように、杭掘削溝10の底部に拡底部12を構築する場合には、掘削装置1を杭掘削溝10から一旦抜き取り、スタビライザー4を撤去して突出部35を露出させた状態で、再度杭掘削溝10に挿入する。そして、拡径部掘削装置3が孔底に到達したところで突出部35を杭底地盤に貫入し、拡径部掘削装置3を安定させた状態で、ケリーバー2を介して拡径部掘削装置3を回転させ、杭底近傍の溝壁を掘削し拡底部12を形成する。
Further, as shown in FIG. 5, when the bottom expanded
上記の方法にて溝壁に拡径部11および拡底部12が形成された杭掘削溝10には、必要に応じて鉄筋籠が挿入された上でコンクリートが打設され、節部を備えた場所打ちコンクリート造の矩形杭が構築される。
In the
上述する杭掘削溝10の拡径方法によれば、拡径部掘削装置3の下端部にスタビライザー2を設置した掘削装置1を用いることで、大深度に構築された杭掘削溝10に拡径部11を形成する場合にも、高い出来形精度を確保した拡径部11を形成することができるため、構築後の矩形杭に高い支持性能を期待できる。また、規定の出来高精度が得られずに再掘削となるような事態を回避でき、掘削工程の遅延を招くこともない。
According to the method of expanding the diameter of the
なお、本発明の掘削装置1および杭孔の拡径方法は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、種々の変更が可能であることはいうまでもない。
In addition, it is needless to say that the
例えば、本実施の形態では、矩形杭を構築するための杭掘削溝10に拡径部11を形成する場合を事例としたため、スタビライザー4を平面視矩形上に形成したが、必ずしもこれに限定されるものではない。
For example, in this embodiment, since the case where the
丸杭に節部を設けて節付き杭を構築する場合には、図6で示すように、スタビライザー4の平面視形状を円形に形成し、外周面を平面視円形状をなす柱状孔13の孔壁に当接させるとよい。
When constructing a pile with a node by providing a node with a circular pile, as shown in FIG. 6, the planar view shape of the stabilizer 4 is formed in a circular shape, and the
1 掘削装置
2 ケリーバー
3 拡径部掘削装置
31 バケット
32 拡径翼
321 掘削刃
33 ヒンジ
34 油圧ジャッキ
35 突出部
4 スタビライザー
41 排土孔
42 補強リブ
43 スイベルジョイント
5 掘削土砂
6 伸縮式スタビライザー
61 本体部
62 当接部材
63 油圧ジャッキ
7 移動装置
71 レール
72 ケリーバー支持部材
721 車輪
722 把持部
10 杭掘削溝(杭孔)
11 拡径部
12 拡底部
13 柱状孔
DESCRIPTION OF
11
Claims (2)
前記杭孔内に鉛直状に立設され、軸心を中心に回転するケリーバーと、
該ケリーバーに固定され、前記孔壁に向けて出没自在な拡径刃を備える拡径部掘削装置と、
該拡径部掘削装置の下端部に対して前記軸心を中心に回転自在に設置され、外周面が前記孔壁に当接し、内方が鉛直方向に貫通して排土孔をなす筒状部材よりなるスタビライザーと、を備えることを特徴とする掘削装置。 A drilling device for forming a diameter-expanded portion in a hole wall of a pile hole drilled in the ground to construct a cast-in-place concrete pile with a knot,
A kerry bar that is vertically installed in the pile hole and rotates around an axis;
An enlarged-diameter excavating device provided with an enlarged blade fixed to the kelly bar and freely projecting and retracting toward the hole wall;
A cylindrical shape that is installed to be rotatable about the shaft center with respect to the lower end portion of the expanded-diameter excavator, the outer peripheral surface abuts on the hole wall, and the inner side penetrates in the vertical direction to form a drain hole. An excavator comprising a stabilizer made of a member.
地中に削孔された前記杭孔における前記拡径部の形成予定位置に、前記拡径部掘削装置を配置した後、
前記拡径刃を張り出させた状態で前記拡径部掘削装置を回転し、前記孔壁を掘削して拡径部を形成することを特徴とする杭孔の拡径方法。 A method for expanding a pile hole using the excavator according to claim 1,
After disposing the enlarged-diameter excavator at the planned location of the enlarged-diameter portion in the pile hole drilled in the ground,
A method for expanding the diameter of a pile hole, wherein the diameter-extended portion excavating device is rotated in a state where the diameter-expanding blade is extended, and the hole wall is excavated to form an enlarged-diameter portion.
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