JP2000096970A - 硬岩層掘削方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】一般土質層と硬岩層とを効率よく掘削できる硬
岩層掘削方法を得る。 【解決手段】先端に掘削ビットが取り付けられたケーシ
ングチューブ１を回転させながら押し込み、ケーシング
チューブ１内の土砂を排出しながら硬岩層９２に達する
まで掘削する。硬岩層９２に達するまでの土砂は、ハン
マグラブ９４により排出する。その後、ケーシングチュ
ーブ１を回転させながら硬岩層９４を所定深さにまで掘
削してから、硬岩掘削具７６が設けられたドリルをケー
シングチューブ１内に挿入し、ドリルを回転させながら
押し込んでケーシングチューブ１内の前記硬岩層を掘削
すると共に、ケーシングチューブ１内に給水した水を岩
屑と共に排出する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、硬岩層の掘削に適
する硬岩層掘削方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、ケーシングチューブを回転さ
せながら押し込んで杭孔を掘削するオールケーシング工
法が知られており、地中に押し込んだケーシングチュー
ブ内の土砂はハンマグラブにより排出している。

【０００３】しかし、硬岩層の岩盤を掘削する場合に
は、ケーシングチューブを回転させながら押し込むこと
はできるものの、ケーシングチューブ内に残る円柱状の
岩盤にハンマグラブを落下させて破砕しようとしても、
ハンマグラブが破損してしまい排出できない。

【０００４】そこで、このような硬岩層を掘削する際に
は、ドリルパイプの先端に取り付けた硬岩掘削用のロー
ラビットによるリバースサーキュレーション工法（いわ
ゆるリバース工法）により掘削していた。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、硬岩層
が一般土質層の下にあるため、一般土質層をリバース工
法により掘削すると、掘削速度が遅く硬岩層に達するま
での所要作業時間が長いという問題があった。また、リ
バース工法では、表層ケーシング方式であるため、これ
以下の掘削では土質の影響を受け易く、鉛直性が十分に
確保できなかったり、孔壁の崩壊が生じ易いという問題
があった。

【０００６】そこで本発明は上記の課題を解決すること
を目的とし、一般土質層と硬岩層とを効率よく掘削でき
る硬岩層掘削方法を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】かかる課題を達成すべ
く、本発明は課題を解決するため次の方法を取った。即
ち、先端に掘削ビットが取り付けられたケーシングチュ
ーブを回転させながら押し込み、前記ケーシングチュー
ブ内の土砂を排出しながら硬岩層に達するまで掘削し、
その後、前記ケーシングチューブを回転させながら硬岩
層を所定深さにまで掘削してから、硬岩掘削具が設けら
れたドリルを前記ケーシングチューブ内に挿入し、前記
ドリルを回転させながら押し込んで前記ケーシングチュ
ーブ内の前記硬岩層を掘削すると共に、前記ケーシング
チューブ内に給水した水を岩屑と共に排出することを特
徴とする硬岩層掘削方法がそれである。

【０００８】また、前記硬岩層に達するまでの土砂は、
ハンマグラブにより排出するようにしてもよい。更に、
前記ケーシングチューブを回転させながら前記硬岩層を
所定深さにまで掘削し、前記ドリルを前記ケーシングチ
ューブ内に挿入し、前記ケーシングチューブの回転を停
止した状態で、前記ドリルを回転させながら押し込んで
前記ケーシングチューブ内の前記硬岩層を掘削するよう
にしてもよい。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下本発明の実施の形態を図面に
基づいて詳細に説明する。図１に示すように、１は先端
に掘削ビット２が取り付けられたケーシングチューブ
で、ケーシングチューブ１はチュービング機構４に挿着
されている。チュービング機構４は、図２に示すよう
に、ケーシングチューブ１の外周に、等間隔で配置され
た複数の楔部材５を備え、楔部材５は、回転リング６か
ら両端が軸支されたリンク７を介して吊下げられてい
る。回転リング６は、上部フレーム８にベアリング１０
を介して回転可能に支持されており、上部フレーム８と
昇降フレーム１２とは複数のチャックシリンダ１４によ
り連結されている。

【００１０】昇降フレーム１２にはケーシングチューブ
１を外周の楔部材５と共に挿入可能な挿入孔１６が形成
された回転体１８が、ベアリング２０を介して回転可能
に支持されている。挿入孔１６には、楔部材５の背面に
形成されたテーパ面２２と対応したテーパ面２４が形成
されている。回転体１８の外周には、歯車部２８が形成
されており、歯車部２８には昇降フレーム１２に取り付
けられた油圧モータ３６の小歯車（図示せず）が噛合さ
れている。

【００１１】また、図１、図２に示すように、ケーシン
グチューブ１と平行に４本の第１ガイド筒４２が昇降フ
レーム１２の４隅に、昇降フレーム１２を貫通して配置
されており、第１ガイド筒４２に形成されたフランジ部
４４が昇降フレーム１２の下面に固定されている。昇降
フレーム１２の上側に突出している第１ガイド筒４２の
外周には、上部フレーム８の下面に取り付けられた筒状
のガイド部材４３が摺動可能に嵌着されて、上部フレー
ム８と昇降フレーム１２とが相対的に上下動可能に支持
されている。

【００１２】そして、第１ガイド筒４２の内周には、ベ
ースフレーム４５に立設された第２ガイド筒４６の外周
が摺動可能に嵌入されており、第２ガイド筒４６には、
フランジ部４８が形成されている。また、第１ガイド筒
４２の上端には、シリンダ５０のヘッド側が固定されて
おり、第２ガイド筒４６には、シリンダ５０のロッド５
２がピン５４を介して連結されている。

【００１３】上部フレーム８上には、図１に示すよう
に、ドリリング機構５６が配置されており、ドリリング
機構５６は上部フレーム８上にその軸廻りに旋回可能に
立設されたリーダ５８を備えている。リーダ５８にはそ
の軸方向に沿ってレール６０が敷設されており、レール
６０には回転駆動機構６２が一対のガイドギブ６４によ
りレール６０に沿って昇降可能に支持されている。リー
ダ５８には、固定部材６３が取り付けられており、この
固定部材６３と回転駆動機構６２とは、連結部材６５に
より着脱可能に連結されている。

【００１４】回転駆動機構６２には、回転駆動機構６２
の両側に設けられた２本の油圧シリンダ６６，６８のロ
ッド側が連結されており、油圧シリンダ６６，６８のヘ
ッド側は上部フレーム８に着脱可能に接続されている。
回転駆動機構６２には、ドリルパイプ７０を回転させる
ように取り付けられており、ドリルパイプ７０は回転駆
動機構６２に取り付けたスイベルジョイント７２を介し
て排水ホース７４に接続されている。また、ドリルパイ
プ７０は、所定長さのパイプを複数連結して構成されて
いる。

【００１５】ドリルパイプ７０の先端には、図３に示す
ように、硬岩掘削具７６が固定されており、硬岩掘削具
７６の底面には、複数の硬岩用ビット７８が取り付けら
れている。硬岩用ビット７８には硬岩層の掘削に使用さ
れる周知のローラビットあるいはディスクカッタ等が用
いられる。また、ドリルパイプ７０は、その先端が硬岩
掘削具７６の底面で下方に向かって開口されており、硬
岩掘削具７６には、軸方向に複数の貫通孔８０が形成さ
れている。尚、本実施例では、ドリルパイプ７０、硬岩
用ビット７８を備えた硬岩掘削具７６によりドリル８１
が構成されている。

【００１６】硬岩掘削具７６の上側のドリルパイプ７０
には、スタビライザ８２が装着されている。スタビライ
ザ８２の外周は、ケーシングチューブ１の内周に挿入で
きる大きさに形成されており、ドリルパイプ７０の振れ
を防止できるように構成されている。

【００１７】また、図示しないタンク等から給水される
給水管８４の先端が、ケーシングチューブ１内に開口さ
れている。更に、ドリルパイプ７０と並列にエアー送管
８６が配置されており、エアー送管８６の先端は、ドリ
ルパイプ７０先端近傍にまで延出されている。

【００１８】次に、前述した本実施例の硬岩層掘削装置
を用いた硬岩層掘削方法について、掘削工程順を示す図
６によって説明する。尚、粘土、シルト、砂れき等の一
般土質層９０の下に、硬岩層９２がある地盤の掘削を例
に説明する。まず、リーダ５８は、図５に示すように、
９０度旋回させて、回転駆動機構６２をチュービング機
構４の挿入孔１６上から退避させる。このとき、連結部
材６５により回転駆動機構６２と固定部材６３とを連結
し、回転駆動機構６２の下降を防止すると共に、油圧シ
リンダ６６，６８と上部フレーム８との連結は解除す
る。

【００１９】そして、ケーシングチューブ１をチュービ
ング機構４に挿入し、チャックシリンダ１４を駆動す
る。これにより、第１ガイド筒４２に沿ってガイド部材
４３が摺動し、上部フレーム８が引き下げられ、ベアリ
ング１０、回転リング６、リンク７を介して、楔部材５
がケーシングチューブ１の外周と回転体１８のテーパ面
２４との間に挿入される。楔部材５のテーパ面２２がテ
ーパ面２４に沿って摺動して、複数の楔部材５がケーシ
ングチューブ１の外周を把持する。

【００２０】次に、油圧モータ３６が回転駆動されて、
回転体１８と共にケーシングチューブ１が回転される。
また、シリンダ５０が縮み側に駆動されて、第１ガイド
筒４２が第２ガイド筒４６の外周を摺動して、第１ガイ
ド筒４２と共に昇降フレーム１２が下降される。これに
より、ケーシングチューブ１は、回転しながら地中に押
し込まれ、ケーシングチューブ１先端の掘削ビット２に
より掘削が行われる。

【００２１】シリンダ５０の全ストロークが駆動される
と、一旦油圧モータ３６の回転が停止され、チャックシ
リンダ１４が駆動されて、上部フレーム８、ベアリング
１０、回転リング６、リンク７を介して楔部材５が引き
上げられて、ケーシングチューブ１の把持が開放され
る。

【００２２】そして、シリンダ５０が伸び側に駆動され
て、第１ガイド筒４２が第２ガイド筒４６の外周を摺動
して昇降フレーム１２を上昇させる。そして、前述した
動作を繰り返し、ケーシングチューブ１の外周を把持す
ると共に、回転体１８を回転させながら、昇降フレーム
１２を下降させて、ケーシングチューブ１を押し込む。
この動作を繰り返し実行して、ケーシングチューブ１に
よる掘削が行われる。また、ケーシングチューブ１は継
ぎ足すことにより、より深く掘削することができる。

【００２３】図６（イ）に示すように、ケーシングチュ
ーブ１を回転させながら押し込み、掘削ビット２により
掘削すると、内側には土砂が残る。この土砂は、図示し
ないクレーンで吊り上げたハンマグラブ９４を落下さ
せ、ハンマグラブ９４によりケーシングチューブ１の外
部に排出する。ケーシングチューブ１を用いて掘削する
ことにより、孔壁崩壊を確実に防止しながら大深度の掘
削ができ、高い鉛直性の杭孔が得られる。従って、一般
土質層９０が厚い場合であっても適用できる。

【００２４】掘削ビット２が硬岩層９２に達するまで
は、これを繰り返して掘削し、硬岩層９２に達したとき
には、ハンマグラブ９４による排土をやめ、ケーシング
チューブ１のみを前述したと同様に硬岩層９２に回転さ
せながら押し込む。ケーシングチューブ１を硬岩層９２
に所定深さまで押し込んだ後、一旦ケーシングチューブ
１の回転を停止する。

【００２５】次に、図６（ロ）に示すように、硬岩掘削
具７６を取り付けたドリルパイプ７０を図示しないクレ
ーンで吊下げてケーシングチューブ１内に挿入する。そ
して、図４に示すように、リーダ５８を旋回して、ケー
シングチューブ１の中心と回転駆動機構６２の回転中心
とを一致させ、回転駆動機構６２にドリルパイプ７０を
接続する。また、連結部材６５を外すと共に、油圧シリ
ンダ６６，６８のヘッド側を上部フレーム８と連結す
る。

【００２６】一方、給水管８４からケーシングチューブ
１内に給水する。給水する際の水位は、地面と同じある
いはそれよりも低いレベルであってもよい。孔壁崩壊の
防止はケーシングチューブ１で行われ、給水量は岩屑の
吸入に必要な量があれば十分である。

【００２７】次に、回転駆動機構６２によりドリルパイ
プ７０を回転させると共に、油圧シリンダ６６，６８を
引き側に駆動してドリルパイプ７０を押し込み、硬岩掘
削具７６を回転させながら硬岩層９２に押し付ける。よ
って、硬岩掘削具７６の硬岩用ビット７８により硬岩層
９２が掘削される。

【００２８】また、同時にエアー送管８６から圧縮空気
を硬岩掘削具７６の下端へ供給することによりエアリフ
ト効果が生じ、給水された水は、貫通孔８０を通り、ド
リルパイプ７０、スイベルジョイント７２、排水ホース
７４を介して揚水されケーシングチューブ１内から排水
される。排水は、硬岩掘削具７６の中央で下方に向かっ
て開口されたドリルパイプ７０から吸入されるので、硬
岩用ビット７８による岩屑も同時に吸入され、岩屑のリ
フトを助けながら、ケーシングチューブ１外に排出され
る（図３（ハ））。

【００２９】ケーシングチューブ１を回転させながら押
し込み、硬岩掘削具７６により硬岩層９２を掘削して、
前述した工程を繰り返す。これにより、硬岩層９２を所
定の深さにまで掘削することができる。尚、ケーシング
チューブ１やドリルパイプ７０を継ぎ足して、その全長
を延長すれば、種々の深さに対応できる。

【００３０】硬岩層９２の掘削が必要な深さにまで達し
た後は、回転駆動機構６２からドリルパイプ７０を外
し、リーダ５８を旋回させて、ドリルパイプ７０、硬岩
掘削具７６をケーシングチューブ１の外に取り出す。そ
して、図示しない鉄筋篭を挿入し、コンクリートを打設
すると共に、チュービング機構４のシリンダ５０を駆動
して、ケーシングチューブ１を引き抜く。

【００３１】前述したように本実施例の硬岩層掘削方法
によると、一般土質層９０はケーシングチューブ１によ
り掘削するので、一般土質層９０が厚くても鉛直性を維
持しながら掘削できると共に、孔壁の崩壊を確実に防止
できる。また、ケーシングチューブ１内の土砂はハンマ
グラブ９４により排出するので、効率よく掘削すること
ができ、短時間で掘削できる。そして、硬岩層９２に達
した後は、ドリル８１の硬岩用ビット７８により掘削す
るので、効率よく掘削できる。尚、ハンマグラブ９４に
代えて、回転バケット等により土砂を排出するようにし
ても同様に実施可能である。

【００３２】以上本発明はこの様な実施形態に何等限定
されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲に
おいて種々なる態様で実施し得る。

【００３３】

【発明の効果】以上詳述したように本発明の硬岩層掘削
方法は、一般土質層を鉛直性を維持しながら、また、孔
壁の崩壊を確実に防止しながら掘削できると共に、硬岩
層を硬岩掘削具により掘削するので、短時間で効率よく
掘削できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例としての硬岩層掘削方法に用
いた硬岩層掘削装置の正面図である。

【図２】本実施例のチュービング機構の要部拡大断面図
である。

【図３】本実施例のケーシングチューブとドリルの拡大
斜視図である。

【図４】本実施例の硬岩層掘削装置の平面図である。

【図５】本実施例の硬岩層掘削装置のリーダを旋回して
回転駆動機構を退避させた状態の平面図である。

【図６】本実施例の硬岩層掘削方法の工程順を示す説明
図である。

【符号の説明】

１…ケーシングチューブ ２…掘削ビット ４…チュービング機構 ８…上部フレーム １２…昇降フレーム ４５…ベースフレーム ５６…ドリリング機構 ５８…リーダ ６２…回転駆動機構 ６５…連結部材 ６６，６８…油圧シリンダ ７０…ドリルパイプ ７６…硬岩掘削具 ７８…硬岩用ビット ８１…ドリル ９０…一般土質層 ９２…硬岩層 ９４…ハンマグラブ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 先端に掘削ビットが取り付けられたケー
   シングチューブを回転させながら押し込み、前記ケーシ
   ングチューブ内の土砂を排出しながら硬岩層に達するま
   で掘削し、 その後、前記ケーシングチューブを回転させながら硬岩
   層を所定深さにまで掘削してから、硬岩掘削具が設けら
   れたドリルを前記ケーシングチューブ内に挿入し、前記
   ドリルを回転させながら押し込んで前記ケーシングチュ
   ーブ内の前記硬岩層を掘削すると共に、前記ケーシング
   チューブ内に給水した水を岩屑と共に排出することを特
   徴とする硬岩層掘削方法。
2. 【請求項２】 前記硬岩層に達するまでの土砂は、ハン
   マグラブにより排出することを特徴とする請求項１記載
   の硬岩層掘削方法。
3. 【請求項３】 前記ケーシングチューブを回転させなが
   ら前記硬岩層を所定深さにまで掘削し、前記ドリルを前
   記ケーシングチューブ内に挿入し、前記ケーシングチュ
   ーブの回転を停止した状態で、前記ドリルを回転させな
   がら押し込んで前記ケーシングチューブ内の前記硬岩層
   を掘削することを特徴とする請求項１又は請求項２記載
   の硬岩層掘削方法。