JP4048430B2

JP4048430B2 - 中掘り工法に使用される球根形成用オーガ掘削ヘッド

Info

Publication number: JP4048430B2
Application number: JP2002353276A
Authority: JP
Inventors: 勝安達; 一雄山崎
Original assignee: Sanwa Kizai Co Ltd
Current assignee: Sanwa Kizai Co Ltd
Priority date: 2002-12-05
Filing date: 2002-12-05
Publication date: 2008-02-20
Anticipated expiration: 2022-12-05
Also published as: JP2004183377A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、下端に掘削ヘッドを有するスクリューオーガを既成中空杭に挿通し、該スクリューオーガの回転により既成中空杭を地中に建てこんでいく中掘り工法において、上記中空杭を所定深さに建てこんだ後該中空杭下端部に拡大球根を造成するために使用する固化液等の高圧流体噴射ノズルを有するオーガ掘削ヘッドに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、中掘り工法に使用される球根造成用オーガ掘削ヘッドとして、該掘削ヘッドの下端部に高圧流体を放射方向に噴射するノズルを設け、該ノズルから高圧セメントミルクを噴射しつつ掘削ヘッドを回転させ、それによりセメントミルクの高圧噴射力により周囲の地盤を掘削して拡大孔を形成すると共に該拡大孔内にソイルセメントの拡大球根を造成するものが知られている。
【０００３】
しかし、上記の従来ヘッドでは、噴射ノズルの突出高さが既成中空杭の内径以内の低いものでなければならず、特に周壁が肉厚のコンクリート中空杭に使用する掘削ヘッドのものはさらに低いものとなり、このようなノズルから噴射されるセメントミルクの周囲地盤への到達距離は短く、その結果所望の拡大孔が得にくく、殊に周囲地盤が硬い場合は拡大孔掘削が不可能に至るおそれがあった。
【０００４】
その対策として、ノズルからのセメントミルク噴射圧力を高める方法があるが、そのためには、セメントミルク圧送ポンプを大型高馬力のものに変更すると共に、それに付属する機器、部材をそれぞれ強化しなければならない経済的不利益を負うことになる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、経済的負担を最小限に止めつつ、大径拡大孔、拡大球根を確実に形成することを課題とする。
【０００６】
【課題達成の手段】
上記課題達成の手段として、本発明は、
中空ロッド（２）の下端に掘削刃（４）を突設してなるオーガ掘削ヘッド（１）において、
上記中空ロッド（２）内に、外部から高圧流体を案内すべき流体案内路（５’）を縦通すると共に、上記流体案内路（５’）と中空ロッド（２）内部でそれぞれ連通する複数本の伸縮式噴射筒（７）を、上記中空ロッド（２）外周面から放射方向にそれぞれ突出し、
上記各伸縮式噴射筒（７）は、外筒（１１）と、先端に噴射ノズル（１８）を有する内筒（１３）とを伸縮自在に差し合わせてなり、
上記外筒（１１）は、その軸線を放射方向に向けて上記中空ロッド（２）外周面に固定し、
上記内筒（１３）には、上記噴射ノズル（１８）と一端を通じる通孔（１６）を縦通し、該通孔（１６）の中間部に、弁座（１９）及び該弁座（１９）の先端側に軸方向摺動自在の弁体（２０）をそれぞれ設けると共に、上記弁体（２０）を閉弁コイルバネ（２１）により常時上記弁座（１９）に圧接させ、
上記内筒（１３）を、その通孔（１６）の他端を上記流体案内路（５’）と連通させた状態で、上記外筒（１１）内に軸方向摺動自在に挿入すると共に、縮小コイルバネ（１５）により上記内筒（１３）を常時縮小方向へ弾発し、
上記閉弁コイルバネ（２１）を上記縮小コイルバネ（１５）よりも強くし、上記閉弁コイルバネ（２１）よりも高圧の流体の供給により上記内筒（１３）を伸長させると共に、上記弁体（２０）を開いて高圧流体を噴射させ、上記高圧流体の供給停止により上記噴射停止及び縮小を行うようにした、
中掘り工法に使用される球根形成用オーガ掘削ヘッドを提案する。
【０００７】
本発明における上記「高圧流体の圧力により上記噴射筒を伸縮できるようにした」構成には、上記圧力を動力源とする単動式シリンダ、複動式シリンダ等が含まれる。
以下図面を参照して本発明の実施例について詳述する。
【０００８】
【実施例】
図１のオーガ掘削ヘッド（１）は、中空ロッド（２）の外周面に２重らせん羽根（３）を突設すると共に、該らせん羽根（３）の下端に掘削刃（４）を突設し、また中空ロッド（２）内には、内管（５）及びその外側に同心的に位置する外管（６）を縦通し、該内管（５）内に、外部から高圧流体を案内すべき流体案内路（５’）を、該内管（５）と外管（６）との間に、外部から高圧エアを案内すべきエア案内路（６’）をそれぞれ形成し、そして中空ロッド（２）の下端部外周面に、上記流体案内路（５’）と接続された伸縮自在の噴射筒（７）、（７）を直径方向相対する位置に突設すると共に、そのやや上位の上記噴射筒（７）、（７）と中心角９０度ずれた位置に、上記エア案内路（６’）と接続されたゴム弁（９）、（９）つきエア放出口（８）、（８）を設けてある。（１０）はオス継手で、これをスクリューオーガの下端メス継手に着脱自在に接続する。
【０００９】
上記伸縮式噴射筒（７）、（７）の構造は次のようである。図２において、中空ロッド（２）の外周面に、先端に内側フランジ（１２）を有する外筒（１１）をロッド（２）軸心と直角に植設し、該外筒（１１）内に、後端に外側フランジ（１４）を有する内筒（１３）を軸方向摺動自在に挿入すると共に、両フランジ（１２）、（１４）間に縮小コイルバネ（１５）を内装し、該バネ（１５）により内筒（１３）を常時後退位置に弾発してある。
【００１０】
上記内筒（１３）の軸心には通孔（１６）を縦通し、内筒（１３）先端に、上記通孔（１６）と連通する噴射ノズル（１８）を有する口金（１７）を固定すると共に、上記通孔（１６）の中間部に弁座（１９）を形成し、該弁座（１９）の前側に球弁（２０）を軸方向移動自在に位置させると共に、該球弁（２０）と上記口金（１７）との間に、上記バネ（１５）よりも強い閉弁コイルバネ（２１）を介在させ、該バネ（２１）により球弁（２０）を常時弁座（１９）に圧接させて通孔（１６）を遮断している。
【００１１】
上記通孔（１６）の後半部には、中空ロッド（２）に植設された案内筒（２２）を摺動自在に挿入し、該案内筒（２２）は分岐通孔（２３）及びロッド中空路（２４）を介して上記流体案内路（５’）と連通している。
【００１２】
なお、上記噴射筒（７）の縮小時の突出高さは、上記２重らせん羽根（３）の最外側径よりも若干短くし、また上記コイルバネ（１５）は約９０ｋｇ／ｃｍ²流体圧により縮小して内筒（１３）を突出させ、上記コイルバネ（２１）は約１００ｋｇ／ｃｍ²流体圧により縮小して球弁（２０）を開くようにしてある。
【００１３】
上例の作用を作業とともに次に説明する。上例の掘削ヘッド（１）を下端に接続したスクリューオーガ（Ａ）を鋼管中空杭（Ｐ）に挿通し、その掘削ヘッド（１）を中空杭（Ｐ）の下端から適宜下方へ突出した状態で、図３（イ）に示すようにスクリューオーガ（Ａ）を回転させて中空杭（Ｐ）下方の地盤を先掘りしつつ掘削土砂をスクリューオーガ（Ａ）により中空杭（Ｐ）内で上方へ搬送すると共に、上記先掘り縦孔内に中空杭（Ｐ）を建てこんでいく。上記先掘り搬送において、必要によっては、外部から高圧エアをスクリューオーガ（Ａ）の中空ロッド、ついでエア案内路（６’）を経てエア放出口（８）、（８）から先掘り孔内に噴出させ、該エアにより掘削土砂の中空杭（Ｐ）内を通じての上方搬送を促進する。
【００１４】
中空杭（Ｐ）を所定深さに建てこんだら、次にスクリューオーガ（Ａ）を回転させつつ、外部から１００ｋｇ／ｃｍ²の高圧水を流体案内路（５’）ついで分岐通孔（２３）、（２３）を経て噴射筒（７）、（７）に圧送し、ここで高圧水によりコイルバネ（１５）、（１５）を圧縮させて内筒（１３）、（１３）を突出させ、ついでコイルバネ（２１）、（２１）を圧縮させて球弁（２０）、（２０）を開き、それにより高圧水をノズル（１８）、（１８）から放射方向へ噴射させ、それとともにスクリューオーガ（Ａ）を上下動させる。上記の高圧水の噴射圧力により周囲地盤を掘削しつつ上下に掘削範囲を広げていき、それにより同図（ロ）に示すように、中空杭（Ｐ）の下端に連続する拡大孔（Ｈ_１）を形成する。拡大孔（Ｈ_１）内には泥水が残留する。
【００１５】
次に、上記高圧水に代え、外部から１８０ｋｇ／ｃｍ²の高圧セメントミルクを噴射筒（７）、（７）に圧送し、上記と同様に内筒（１３）、（１３）を突出させ、球弁（２０）、（２０）を開いてノズル（１８）、（１８）から高圧セメントミルクを噴射させ、同様にスクリューオーガ（Ａ）を上下動させる。上記の高圧噴射セメントミルクは同図（ハ）のように、泥水中を貫通して拡大孔の孔壁をさらに掘削して径のより大きな拡大孔（Ｈ_２）を形成し、それと共に拡大孔内に放出されたセメントミルクが土砂と混合してソイルセメント（Ｓ）として泥水の下に沈積しつつ押し上げて拡大孔（Ｈ_２）内に下から上へ充填されていく。
【００１６】
拡大孔（Ｈ_２）内がソイルセメント（Ｓ）で充満した後、同図（ニ）に示すようにソイルセメントを拡大孔（Ｈ_２）と連続して中空杭（Ｐ）内の主要高さまで充填する。ついで外部からの高圧セメントミルクの圧送を停止すれば、上記球弁（２０）、（２０）がコイルバネ（２１）、（２１）の弾発力により閉じ、内筒（１３）、（１３）がコイルバネ（１５）、（１５）の弾発力により後退し、そこでスクリューオーガ（Ａ）を中空杭（Ｐ）から引き抜く。かくして径の大きい拡大球根が得られる。
【００１７】
【発明の効果】
本発明の中掘り工法に使用される球根形成用オーガ掘削ヘッドによれば、既成中空杭が肉厚のコンクリート中空杭であっても、あるいは周囲地盤が硬い場合であっても、噴射筒を伸長させて流体噴射により径の大きい拡大孔、拡大球根を確実に形成することができる。
しかも外筒内で内筒を常時縮小方向へ弾発する縮小コイルバネと、内筒内で弁体を常時閉弁方向に弾発し且つ上記縮小コイルバネよりも強くした閉弁コイルバネとの２種類のシンプルなバネ手段を採り、閉弁コイルバネより高圧の流体の供給により内筒の伸長及び高圧流体噴射を行い、高圧流体の供給停止により上記噴射の停止及び縮小を行うようにしたから、構造は極めて簡けつとなり、安価に提供できるのである。
【図面の簡単な説明】
【図１】（イ）本発明の掘削ヘッドの正面図である。
（ロ）同上回転図示による縦断正面図である。
【図２】（イ）図１（ロ）の噴射筒部分の拡大図である。
（ロ）伸長状態の同上図である。
【図３】中掘り、拡大球根造成工程の略線説明図で、
（イ）中空杭建てこみ工程図である。
（ロ）水噴射による拡大孔形成工程図である。
（ハ）セメントミルク噴射による拡大孔形成工程図である。
（ニ）拡大球根造成工程図である。
【符号の説明】
１オーガ掘削ヘッド
２中空ロッド
４掘削刃
５’ 流体案内路
７伸縮自在噴射筒
１８噴射ノズル

Claims

中空ロッド（２）の下端に掘削刃（４）を突設してなるオーガ掘削ヘッド（１）において、
上記中空ロッド（２）内に、外部から高圧流体を案内すべき流体案内路（５’）を縦通すると共に、上記流体案内路（５’）と中空ロッド（２）内部でそれぞれ連通する複数本の伸縮式噴射筒（７）を、上記中空ロッド（２）外周面から放射方向にそれぞれ突出し、
上記各伸縮式噴射筒（７）は、外筒（１１）と、先端に噴射ノズル（１８）を有する内筒（１３）とを伸縮自在に差し合わせてなり、
上記外筒（１１）は、その軸線を放射方向に向けて上記中空ロッド（２）外周面に固定し、
上記内筒（１３）には、上記噴射ノズル（１８）と一端を通じる通孔（１６）を縦通し、該通孔（１６）の中間部に、弁座（１９）及び該弁座（１９）の先端側に軸方向摺動自在の弁体（２０）をそれぞれ設けると共に、上記弁体（２０）を閉弁コイルバネ（２１）により常時上記弁座（１９）に圧接させ、
上記内筒（１３）を、その通孔（１６）の他端を上記流体案内路（５’）と連通させた状態で、上記外筒（１１）内に軸方向摺動自在に挿入すると共に、縮小コイルバネ（１５）により上記内筒（１３）を常時縮小方向へ弾発し、
上記閉弁コイルバネ（２１）を上記縮小コイルバネ（１５）よりも強くし、上記閉弁コイルバネ（２１）よりも高圧の流体の供給により上記内筒（１３）を伸長させると共に、上記弁体（２０）を開いて高圧流体を噴射させ、上記高圧流体の供給停止により上記噴射停止及び縮小を行うようにした、
中掘り工法に使用される球根形成用オーガ掘削ヘッド。