JP2008208599A - オーガー装置 - Google Patents

Abstract

【課題】先行エレメントの芯材に対して後行オーガー装置がぶつかることのないようにし、振動や騒音を低減できるだけでなく、掘削効率と施工精度の向上を図ることができるオーガー装置を提供する。
【解決手段】下部先端に掘削ヘッド３が設けられた軸体２の途中に、連続した円環状となる補助リング４を軸体と同軸心状となるよう配置し、前記補助リング４が、この補助リング４の上部において、補助リング４から軸体２に向けて斜め上向きの傾斜状となる複数本の斜材５で軸体２に固定されている。
【選択図】図１

Description

この発明は、建築や土木工事において、地面に縦孔を掘削するために用いるオーガー装置に関する。

例えば、地中に山留め壁を構築する場合、地面にオーガー装置を用いて縦孔を掘削し、この縦孔内をソイルセメントにしてＨ型鋼を用いた芯材を挿入することで先行エレメントとし、このような先行エレメントを一定間隔で施工した後、先行エレメント間に後行エレメントを前記先行エレメントと接続した状態で施工することで、連続した山留め壁を構築するものである。

このような、山留め壁の構築には、１軸の単軸オーガー装置と３軸のような多軸オーガー装置を用いて施工する工法があり、前者の短軸オーガー装置を用いた施工は、先行エレメントを一本毎一定間隔で施工した後、先行エレメント間の真ん中に後行エレメントを施工するものである。

また、後者の、多軸オーガー装置を用いた施工は、三本の先行エレメントを同時に施工し、各先行エレメント間に三本の後行エレメントを施工するものであり、１軸のオーガー装置に比べて施工能率が向上する。

従来、上記のような山留め壁の構築のために縦孔を掘削する単軸オーガー装置は、軸体の先端に掘削ヘッドと外周面に攪拌翼を設けた構造を有し、駆動装置で回転を与えることで地中を掘進するものであり、多軸オーガー装置の場合は、これが複数連動して回転することになる。

ところで、単軸オーガー装置と多軸オーガー装置の何れにおいても、先行エレメントの施工精度によっては、後行掘削のオーガー装置が先行エレメントの芯材に接触し、これが原因で騒音や振動が発生し、掘削能率が低下したり先行エレメントを傷付けるという問題がある。

そこで、この発明の課題は、上記のような問題点を解決するため、先端に掘削ヘッドが設けられた軸体の途中に、軸体と同軸心状となる補助リングを取付け、この補助リングで先行エレメントの芯材に対して後行オーガー装置がぶつかることのないようにし、振動や騒音を低減できるだけでなく、掘削効率と施工精度の向上を図ることができるオーガー装置を提供することにある。

上記のような課題を解決するため、この発明は、先端に掘削ヘッドが設けられた軸体の途中に、軸体と同軸心状となる補助リングを配置し、前記補助リングが、この補助リングの上部において、補助リングから軸体に向けて斜め上向きの傾斜状となる複数本の斜材で軸体に固定されている構成を採用したものである。

上記補助リングは、連続した円環状となり、その下縁側に掘削ヘッドが設けられているようにしたり、上記補助リングが、周方向に沿って複数のリング構成部材に分割され、分割された各リング構成部材がそれぞれ斜材で軸体に固定されている構造とすることができる。

ここで、３軸の多軸オーガー装置の場合、中央のオーガー装置は、根入れ長さが掘削深さや地盤の性状等の条件により各々違うため、長さが異なるオーガー装置を種々組み合わせて必要な長さにすると共に、両側に用いるオーガーも、地盤の掘削深さや建物により異なるため、上記と同様にして必要な長さに設定し、この両側のオーガー装置の先端部に補助リングが設けられている。

この補助リングは、先行エレメント間に後行エレメントを施工する際、後行施工のオーガー装置が先行エレメントの芯材にぶつからないようにする。

また、補助リングを軸体に固定する斜材は、補助リングの上部で斜めになり、補助リング内は空洞になっているので、回転しながら地中に進入するとき、補助リング内で土砂が詰まりにくくなり、斜材が補助リングの上部有効面積を広くすることで、廃土しやすくなり、掘削効率が向上する。

この発明によると、先端に掘削ヘッドが設けられた軸体の途中に、軸体と同軸心状となる補助リングを取付けたので、先行エレメント間に後行エレメントを施工する際、後行施工のオーガー装置が先行エレメントの芯材にぶつからないようにすることができ、騒音や振動が低減できるだけでなく、施工精度が確保しやすい。

また、補助リングを軸体に固定する斜材は、補助リングの上部で斜めになっているので、補助リング内は空洞になり、オーガー装置が回転しながら地中に進入するとき、補助リング内で土砂が詰まりにくくなり、斜材が回転することで補助リングの上部有効面積を広くすることができ、土砂が廃土しやすくなって詰まりにくくなり、掘削効率が向上する。

以下、この発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。

図１（ｂ）と（ｃ）のように、オーガー装置１は、鋼管を用いた軸体２の先端に掘削ヘッド３を設け、この軸体２の先端側途中に軸体２と同軸心状となる補助リング４を配置し、前記補助リング４が、この補助リング４の上部において、補助リング４から軸体２に向けて斜め上向きの傾斜状となる複数本の斜材５で軸体２に固定された構造になっている。

上記軸体２は、所要長さの鋼管を用い、下部先端に掘削ヘッド３と中間部外面に攪拌翼６が設けられ、上端部に接続部材７が延長状に固定され、補助リング４が上部位置に取付けられている。

上記補助リング４は、掘削する孔径に対応した外径の円環状に形成され、その下縁側に下方へ突出する掘削刃８が設けられていると共に、斜材５は一端を補助リング４に溶接固定し、他端を軸体２に溶接することにより、補助リング４の上部で傾斜状の配置となっており、この斜材５の傾斜角度は４５°等任意に設定すればよい。

図２は、軸体２に取付ける補助リング４の他の例を示し、補助リング４が、周方向に沿って複数のリング構成部材４ａに分割され、分割された各リング構成部材４ａがそれぞれ斜材５で軸体２に固定されていると共に、各弧状となるリング構成部材４ａは、図２（ｃ）の反時計方向への回転に対して回転方向の先端側が少し内側に位置するような平面的な配置とし、後述する芯材に接触しても回転が円滑に得られるようになっている。

図１（ａ）は、上記オーガー装置１を山留め壁の構築に用いる３軸の多軸オーガー装置９に採用した例を示し、減速機構を収納したケーシング１０の下部に、中央の長いオーガー１１とその両側に位置する短いオーガー１２を設け、ケーシング１０の上のモータ１３により各オーガー１１、１２を回転駆動するようになっている。

中央の長いオーガー１１は、地面から根切り底までの深さに根入れ長さを加えた長さを有し、両側の短いオーガー１２は地面から根切り底までの掘削長さとなり、長いオーガー１１は、先端に掘削ヘッド１４が設けられ、長いオーガー１１の掘削ヘッド１４はオーガー１１の上端から軸内を介して供給されたセメントミルクを吐出する吐出口１５を有すると共に、軸部の途中に設けた適宜攪拌翼１６によって、回転時にセメントミルクと掘削土を攪拌混合させるようになっている。

両側の短いオーガー１２に、この発明のオーガー装置１を使用し、上部に接続した延長軸体２ａの外面に攪拌翼６ａが設けられ、長いオーガー１１の掘削ヘッド１４による掘削孔に補助リング４がラップするように、中央の長いオーガー１１と両側の短いオーガー１２の間隔が設定されている。

なお、セメントミルクの吐出は、中央の長いオーガー１１だけで吐出するようにしても、中央の長いオーガー１１から吐出したセメントミルクは、削孔の進行に伴って徐々に上部方向に上昇し、両側のオーガー１２による削孔部分に充填されていくことになる。

次に、上記３軸の多軸オーガー装置９を用いた山留め壁の構築方法の一例を説明する。

図１（ａ）のように、三連のオーガー装置９における中央のオーガー１１を地面から根切り底までの深さに根入れ長さを加えた長さとし、両側のオーガー１２を地面から根切り底までの掘削長さとした状態で、図３（ａ）から（ｅ）の工程図のように、杭打機に取付けた三連のオーガー装置９を山留め壁を構築したい位置に垂直に配置し、モータ１３の起動によって各オーガー１１、１２を回転させながら、先ず，中央の長いオーガー１１で縦孔１７を根切り底まで掘削し、引き続き中央オーガー１１と両側のオーガー１２で、それぞれ芯材根入れ部と両芯材２０間の縦孔１８を掘削することで、三連縦孔１９を掘削する。

上記各オーガー１１、１２による縦孔１７と１８の掘削時に、中央のオーガー１１の先端ヘッド１４に設けた吐出口１５からセメントミルク（セメント＋ベントナイト＋水＋混和剤からなるセメント系懸濁液）を供給し、これを攪拌翼１６で土と混煉することにより三連縦孔１９内をソイルセメント状にし、所定深さの三連縦孔１９を掘削して前記オーガー装置９を抜き取った後、中央の深い縦孔１７内にＨ型鋼を用いた芯材２０を埋め込んで単位壁（エレメント）２１を形成する。

ちなみに、三連のオーガー装置９における中央のオーガー１１は、掘削径が直径５５０ｍｍ以上であり、両側のオーガー１２は掘削径を直径５５０ｍｍとし、補助リング４の外径を５５０ｍｍに設定し、中央のオーガー１１と両側のオーガー１２の間隔は４５０ｍｍに設定され、中央のオーガー１１で掘削した深い縦孔１７と、両側のオーガー１２で掘削した浅い縦孔１８が平面的に一部で重なることにより、三連縦孔１９を掘削することができるようになっている。

次に、図４（ｆ）と（ｇ）に示すように、上記のような三連縦孔１９の間に、三連縦孔１９を浅い縦孔１８が重なり合うように並べて順次施工することにより、図５のように、各単位壁２１の固化したソイルセメントで連続する山留め壁２２を構築することができ、浅い縦孔１８と長い縦孔１７の上半部が根切り底までの深さとなるソイルセメントの山留め壁２２となり、長い縦孔１７下半部が芯材２０を支持する根入れ部分となる。

ここで、上記三連縦孔１９による単位壁２１の施工において、芯材２０の間隔は施工条件等によって約９００ｍｍから１２００ｍｍ程度まであり、オーガー１１、１２の掘削径が直径５５０ｍｍ、オーガー１１と１２の間隔が４５０ｍｍの条件で、幾つかの施工順序が採用できる。

図６は、芯材２０の間隔Ｗが９００ｍｍの場合の施工例であり、同図上段に示した先行施工として三連縦孔１９と芯材２０による単位壁２１を１８００ｍｍのピッチで間歇配置となるよう一列に施工し、次に、同図中段に一点鎖線に示す後行施工として隣接する単位壁２１間に三連縦孔１９と芯材２０による単位壁２１を施工する。

後行施工において、両側の浅い縦孔１８は先行施工の浅い縦孔１８と丁度重なり、両側のオーガー１２は、先のソイルセメントを混練するだけでよく、後行施工が完了すれば、図６の下段に示すように、ソイルセメントで芯材２０の間隔が９００ｍｍとなる連続した山留め壁２２が完成する。

上記後行施工において、両側の短いオーガー１２の掘削ヘッド３は、図４（ｆ）と（ｇ）のように、単位壁２１を浅い縦孔１８が重なり合うように並べて施工するとき、補助リング４が先に施工した単位壁２１の深い縦孔１７に埋設された芯材２０に短いオーガー１２が接触して破損等が発生するのを防ぐことになる。

これによって、三連縦孔１９の掘削時に、浅い縦孔１８をラップ状に施工するとき、補助リング４が芯材２０と接触することがあっても短いオーガー１２の回転を維持することができ、芯材２０と衝突することによる支障の発生がなく、騒音や振動を低減でき、両側の短いオーガー１２が芯材に当たらないことにより、施工精度が確保しやすく、掘削精度が向上し、浅い縦孔１８のラップ施工が確実にできることにより、ソイルセメントがつながり、土圧と水圧に耐える山留め壁２２を構築することができる。

また、両側の短いオーガー１２に補助リング４を取付ける斜材５が、補助リング４の上部において傾斜状になっているので、地中への回転貫入時に空洞となる補助リング４の内部での土砂の詰まり発生がしにくく、しかも、補助リング４の上部で斜材５が回動することで、削孔のための有効面積を広くすることができ、上方へ向けての排土がしやすくなることで削孔効率が向上することになる。

なお、先行施工と後行施工の組み合わせは、図６に数字で順番を示したような施工順序のほか、任意の順序を採用することができる。

また、オーガー装置１は、図示の場合、三連のオーガー装置９に使用した例を示したが、このオーガー装置１は、単軸オーガー装置で使用できると共に、山留め壁の構築だけでなく、地面の削孔形成に広く使用できる。

（ａ）はこの発明のオーガー装置を用いた三連のオーガー装置を示す正面図、（ｂ）はこの発明のオーガー装置を拡大して示す正面図、（ｃ）は同横断平面図 （ａ）はこの発明のオーガー装置における補助リングの他の例を示す斜視図、（ｂ）は同縦断正面図、（ｃ）は補助リングと芯材の関係を示す横断平面図 （ａ）乃至（ｅ）は、三連縦孔による単位壁の施工工程を順番に示す前半の工程図 （ｆ）乃至（ｇ）は、三連縦孔による単位壁の施工工程を順番に示す後半の工程図 （ａ）は構築した山留め壁の一部縦断した正面図、（ｂ）は（ａ）の矢印ｂ−ｂの拡大断面図 芯材のピッチと三連縦孔による単位壁の施工順番の例を示す平面図

符号の説明

１ オーガー装置
２ 軸体
３ 掘削ヘッド
４ 補助リング
５ 斜材
６ 攪拌翼
７ 接続部材
８ 掘削刃
９ 多軸オーガー装置
１０ ケーシング
１１ 長いオーガー
１２ 短いオーガー
１３ モータ
１４ 掘削ヘッド
１５ 吐出口
１６ 攪拌翼

Claims (3)

1. 先端に掘削ヘッドが設けられた軸体の途中に、軸体と同軸心状となる補助リングを配置し、前記補助リングが、この補助リングの上部において、補助リングから軸体に向けて斜め上向きの傾斜状となる複数本の斜材で軸体に固定されているオーガー装置。
2. 上記補助リングは、連続した円環状となり、その下縁側に掘削ヘッドが設けられている請求項１に記載のオーガー装置。
3. 上記補助リングが、周方向に沿って複数のリング構成部材に分割され、分割された各リング構成部材がそれぞれ斜材で軸体に固定されている請求項１又は２に記載のオーガー装置。

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