JP2002276273A

JP2002276273A - 掘削用回転駆動装置

Info

Publication number: JP2002276273A
Application number: JP2001076281A
Authority: JP
Inventors: Seiji Isshiki; 省二一色; Osamu Arai; 修新井
Original assignee: BANSHU KENKI KK; KENCHO CO Ltd
Current assignee: BANSHU KENKI KK; KENCHO CO Ltd
Priority date: 2001-03-16
Filing date: 2001-03-16
Publication date: 2002-09-25
Anticipated expiration: 2021-03-16
Also published as: JP3856656B2

Abstract

(57)【要約】【課題】装置の小型化及び騒音の軽減を可能とする掘
削用回転駆動装置を提供する。【解決手段】杭用ケーシング（又は鋼管）を打設する
ための孔を掘削する掘削用回転駆動装置であって、前記
ケーシング５０内に固定可能な本体部２０と、該本体部
２０を前記ケーシング５０に固定する固定手段３０と、
前記ケーシング５０内において前記本体部２０に対して
相対的に回転する回転機構部４０と、該回転機構部４０
に備えられる掘削用工具６０と、該掘削用工具６０を前
記ケーシング５０の軸心線方向に移動させる押圧手段３
５とを少なくとも備えてなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、主として現場打ち
コンクリートによる杭の形成に用いられる掘削用回転駆
動装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、基礎工において地盤に必要な地盤
支持力を付与する工法として、種々の工法が知られてい
るが、その一形態として、掘削孔を形成し、該掘削孔に
鉄筋や鉄骨などを挿入するとともにコンクリートを打設
して杭を形成する現場打ちコンクリート杭工法がある。

【０００３】この現場打ちコンクリート杭工法におい
て、根切りされた掘削孔の壁の崩落があると、出来上が
った現場打ちコンクリート杭の一部に崩落土砂によるく
びれ部分ができ、設計通りの地盤支持力を発揮するため
の孔径を得ることができない。このために、掘削中の孔
壁の崩落を防止するために筒状のケーシングを用いて設
計通りの所要径の掘削孔を得ることも行われる。

【０００４】ここで、従来から行われている、現場打ち
コンクリート杭の形成に当たり、この杭用ケーシングを
打設するための孔を掘削する、すなわち、前記ケーシン
グの下端部分を先掘りする掘削装置１００の一形態を図
８に基づいて説明すると、該掘削装置１００は、下部走
行体Ａとこれに旋回自在に設けられた上部構造体Ｂとを
備え、この上部構造体Ｂは、該上部構造体Ｂに対して起
伏自在に取り付けられたブーム１０１、該ブーム１０１
を介してワイヤー１３０で吊り下げられたハンマー１２
０を有している。

【０００５】そして、掘削装置１００は、圧入されるケ
ーシング１５０の内側の地中に向けてハンマー１２０を
落として地盤を先掘りし、地中に食い込んだ部分の土な
どを掻き集めて地上に引き上げて掘削孔を形成させ、該
掘削孔に鉄筋や鉄骨などを挿入するとともにコンクリー
トを打設して杭を形成するものである。

【０００６】また、従来から行われている他の例とし
て、現場打ちコンクリート杭の形成に当たり、この杭用
ケーシングを打設するための孔を掘削する、すなわち、
前記ケーシングの下端部分を先掘りする回転式掘削装置
２００の一形態を図９に基づいて説明すると、該回転式
掘削装置２００は、下部走行体Ａとこれに旋回自在に設
けられた上部構造体Ｂとを備え、この上部構造体Ｂは、
該上部構造体Ｂに対して起伏自在に取り付けられたブー
ム２０１、該ブーム２０１を介してワイヤー２３０で吊
り下げられたバケット２６０、該バケット２６０を回転
駆動させるケリードライブ装置（回転駆動装置）２４０
を有している。

【０００７】そして、前記回転式掘削装置２００は、圧
入されるケーシング２５０の下端部分をバケット２６０
によって先掘りさせるとともに、バケット２６０内に掻
き集められた土などを地上に引き上げて掘削孔を形成さ
せる。その後、該掘削孔に鉄筋や鉄骨などを挿入すると
ともにコンクリートを打設して杭を形成するものであ
る。なお、従来から行われているさらに他の例として
は、前記ケーシングの先端にビットが備えられ、該ケー
シング自体が回転して穿孔を行うことにより施工能率の
向上を図るものも知られている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】ところで、現場打ちコ
ンクリート杭工法のうち、上述のケーシングの下端部分
の掘削を行うオールケーシング工法は、都市再開発若し
くは地滑り地区などの狭い現場においても用いられるも
のであり、周囲に対する騒音及び振動の軽減のほか、装
置の小型・軽量化並びに一回の引き上げでより多くの土
を地上に引き上げることなどが要求される。

【０００９】この場合に、図８に示した従来例では、ハ
ンマー１２０を地盤に向けて落下させることから、騒音
及び振動の問題があり、しかも、掻き集めることができ
る土の量が少ない（φ１０００で約０．２ｍ³）という
問題がある。また、図９に示した従来例においては、振
動及び掻き集めることができる土の量の面では前記従来
例よりも大きな効果が認められるものの、回転式掘削装
置２００自体が大型になり、広い場所を要するとともに
組み立て・解体費などのコスト高になるという問題があ
る。なお、図９に示すように、バケット２６０が軸に対
してピン結合されているときには、バケットが曲がりや
すくなり、石などが取り難いという問題もある。

【００１０】さらに、図９に示した回転駆動装置２４０
は、地上にて回転駆動がなされるので、地中の前記バケ
ット２６０を回転させるために要するトルクが大きくな
り、回転駆動装置２４０などが大型になるという問題が
ある。しかも、地上での回転駆動動作は、周囲に対する
騒音も大きくなるという問題なども種々生ずることか
ら、これらを解決する何等かの措置が必要になる。本発
明の目的は、上記掘削用の回転駆動装置をさらに改良す
ることにあり、装置の小型化及び騒音の軽減を可能とす
る掘削用回転駆動装置を提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】かかる目的を達成するた
め、請求項１の発明は、杭用ケーシング又は鋼管を打設
するための孔を掘削する掘削用回転駆動装置であって、
前記ケーシング又は鋼管内に固定可能な本体部と、該本
体部を前記ケーシング又は鋼管に固定する固定手段と、
前記ケーシング又は鋼管内において前記本体部に対して
相対的に回転する回転機構部と、該回転機構部に備えら
れる掘削用工具と、該掘削用工具を前記ケーシング又は
鋼管の軸心線方向に移動させる押圧手段とを少なくとも
備えることを特徴としている。

【００１２】請求項１記載の掘削用回転駆動装置におい
ては、該回転駆動装置自体をケーシング又は鋼管内に装
入することが可能となり、従来装置のように地上におけ
る回転駆動装置を備えることが不要となる。そのため
に、回転駆動装置側の小型・軽量化が図られ、周囲に対
する騒音も無くすことができる。好ましい態様において
は、前記固定手段は、油圧駆動手段で作動する圧接部を
備え、該圧接部は、前記ケーシング又は鋼管内をその径
方向に伸びて前記本体部を前記ケーシング又は鋼管内に
固定させることを特徴とする。

【００１３】さらに、好ましい態様においては、前記圧
接部は、リンク機構を介して前記油圧駆動手段で作動さ
れること、若しくは前記押圧手段は、シリンダとロッド
からなり、該ロッドは、前記ケーシング又は鋼管の下端
部分を掘削するべく、前記掘削用工具を地下に向けて押
圧させること、又は前記回転機構部は、前記本体部の下
側にて回転する回転駆動軸と、該回転駆動軸に係合さ
れ、前記掘削用工具を回転させる掘削軸とを有し、前記
回転駆動軸の内周面と前記掘削軸の外周面とは相似形を
なすことを特徴とする。

【００１４】本発明において、前記回転機構部は、内歯
車機構を有するとともに、該内歯車機構の下側にフラン
ジを備えること、並びに前記掘削用工具は、前記フラン
ジに取り付けられることは特に好ましい。その理由は、
前記掘削用工具は、前記回転機構部の前記フランジに取
り付けられて回転することにより、掘削用工具の寿命を
長くして装置の信頼性の向上を図ることができ、しか
も、土のほか石なども良く取れるようになって施行効率
の向上を図ることができるからである。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の好ましい実施の形
態を図面に基づいて説明する。図１乃至図７は、本実施
の形態による掘削用回転駆動装置１０を示しており、図
１は、該掘削用回転駆動装置１０の正面図を、図２は、
その平面図を、図３は、該掘削用回転駆動装置１０の他
の正面図をそれぞれ示し、図４（ａ）は、該掘削用回転
駆動装置１０のＩＶ−ＩＶ断面図を、図４（ｂ）は、そ
の部分拡大図を、図５は、該掘削用回転駆動装置１０の
部分断面図をそれぞれ示し、さらに、図６及び図７は、
該掘削用回転駆動装置１０の使用状態図を示している。

【００１６】該掘削用回転駆動装置１０は、下部走行体
Ａとこれに旋回自在に設けられた上部構造体Ｂとで構成
されるクレーン車に吊りワイヤー９０を介して取り付け
られるものである。そして、掘削用回転駆動装置１０
は、上記吊りワイヤー９０の先端に吊り下げられ、該吊
りワイヤー９０の巻き上げ又は巻き戻しにより、上下方
向に昇降可能となっている。掘削用回転駆動装置１０
は、図１に示すように、本体部２０と回転機構部４０と
から構成され、回転駆動装置１０の上側に前記本体部２
０が、そして、該本体部２０の下側に前記回転機構部４
０がそれぞれ配置される。

【００１７】前記本体部２０は、ケーシング５０内に固
定可能なものであり、固定円板２１上に、支持柱２２と
掘削用工具の一態様であるバケット６０などを駆動させ
る駆動制御手段４８とを有しており、この支持柱２２に
は、固定手段３０が取り付けられている。そして、支持
柱２２の上部には、ワイヤー支持部２３と支持体２４と
が備えられており、ワイヤー支持部２３にて掘削用回転
駆動装置１０を吊りワイヤー９０に取り付けるととも
に、支持体２４がワイヤー支持部２３に生ずる力を支持
している。

【００１８】また、前記支持体２４の下端には、図１及
び図５に示すように、前記バケット６０を前記ケーシン
グ５０の軸心線方向に移動させる押圧手段３５が備えら
れている。該押圧手段３５は、シリンダ３６とロッド３
７とから構成され、シリンダ結合ピン２５に結合されて
おり、シリンダ３６内のロッド３７が移動することによ
り、これと同軸のバケット６０にケーシング５０の下端
部分を好ましくは先掘りさせるべく地中に向けて適宜所
望の押圧を行うものである。

【００１９】前記固定手段３０は、詳細は図５に示すよ
うに、油圧駆動手段の一態様である油圧シリンダ３１で
作動するリンク機構３３と圧接部３４とを有しており、
該圧接部３４は、油圧シリンダ３１の作動によって前記
本体部２０を前記ケーシング５０内に固定させるもので
ある。固定手段３０と駆動制御手段４８とは、図１のほ
か図４に示すように、装置全体のバランスを保つべく、
固定円板２１上に互い違いに３個ずつ円を描くように配
置されている。

【００２０】そして、後述するように、前記駆動制御手
段４８は、地上からの信号に基づいて前記バケット６０
と同軸の角型掘削軸４３の回転動作を制御する。また、
前記圧接部３４は、地上からの信号に基づいて油圧シリ
ンダ３１で作動するものであり、地下に向けて圧入され
るケーシング５０の内側に装入された掘削用回転駆動装
置１０を固定する。すなわち、この圧接部３４は、掘削
用回転駆動装置１０のケーシング５０内への装入時に
は、前記シリンダ３１を作動させず、図１及び図４に実
線で示されるように、圧接部３４が前記ケーシング５０
の径方向（固定円板２１の最外周位置よりも外側）に移
動をすることなく、該固定円板２１の最外周位置よりも
内側に収まっている。一方、前記バケット６０の作動時
には、前記シリンダ３１を作動させ、図１及び図４に鎖
線で示されるように、圧接部３４が前記ケーシング５０
の径方向（固定円板２１の最外周位置よりも外側）に移
動させ、前記ケーシング５０の内側を加力して掘削用回
転駆動装置１０の前記本体部２０を前記ケーシング５０
内に固定させる。

【００２１】前記回転機構部４０は、前記ケーシング５
０内において前記本体部２０に対して相対的に回転する
ものであり、図５に示すように、前記固定円板２１の下
側に位置し、回転機構部ハウジング２６内に内歯車機構
４１とフランジ４２と前記角型掘削軸４３とを有してい
る。そして、図１及び図４に示すように、該角型掘削軸
４３は、空間Ｓを介して回転駆動軸４４の角型内周面に
案内され、該回転駆動軸４４は、内歯車機構４１と一体
的に回転する。また、その上端部がシリンダ結合ピン２
５に固定された前記シリンダ３６とロッド３７は、角型
掘削軸４３の内側に案内される。つまり、ロッド３７を
有するシリンダ３６及び角型掘削軸４３は、ともに前記
回転駆動軸４４内に挿通されており、その角型掘削軸４
３の下端部は、フランジ４２と一体にされている。ここ
で、角型掘削軸４３は、内歯車機構４１の回転に伴って
回転するとともに、油圧で作動するロッド３７の往復動
に伴って一定量のストロークを有している（図３）。

【００２２】内歯車機構４１は、図５に示すように、前
記固定円板２１の下側にてベアリング４５を介して配置
されており、内歯車４６と該内歯車４６の内周に沿って
回転するピニオン４７とを有し、駆動制御手段４８から
の信号に基づくピニオン４７の回転により内歯車４６が
固定円板２１に対して回転し、これに伴って回転駆動軸
４４が回転するとともに、この回転駆動軸４４の角型内
周面と相似形の角型外周面を有する角型掘削軸４３も回
転し、角型掘削軸４３に一体のフランジ４２も、前記本
体部２０の下側にて回転する。なお、ロッド３７とフラ
ンジ４２の間に設けられた自在継手（ユニバーサルジョ
イント）４９は、フランジ４２の回転に伴ってシリンダ
３６及びロッド３７が回転するのを防いでいる。

【００２３】前記バケット６０は、フランジ４２を介し
て角型掘削軸４３と同軸に取り付けられ、前記ロッド３
７からの押圧力及び前記フランジ４２の回転力に応じて
ケーシング５０の下端部分近くの土を掘削する。なお、
掘削用回転駆動装置１０のバケット６０は、ケーシング
５０の下端部分を好ましくは先行掘りし、この掘削され
た土、石などをその内側に溜め込み、前記バケット６０
の内側に溜まった土などは、掘削用回転駆動装置１０と
ともに地上に引き上げられて排土される。

【００２４】図６は、掘削用回転駆動装置１０の掘削時
の状態を示す図である。この掘削用回転駆動装置１０を
使用して現場打ちコンクリート杭を形成するには、ま
ず、前記クレーン車を走行させてコンクリート杭を形成
する地点近傍に設置する。かかる状態でケーシング５０
が圧入引抜台５５を介して地下に向けて設置された後、
吊りワイヤー９０に前記掘削用回転駆動装置１０を取り
付けて、ケーシング５０内に前記バケット６０を有する
掘削用回転駆動装置１０ごと装入する。

【００２５】そして、掘削用回転駆動装置１０は、所望
の深さに達するまでケーシング５０内を下降された後、
まず、掘削用回転駆動装置１０の前記本体部２０が駆動
する。すなわち、図５及び図６に示すように、前記油圧
シリンダ３１は、地上からの信号に基づいて前記リンク
機構３３を作動させ、これに伴って３個の前記圧接部３
４が前記ケーシング５０の径方向に移動し、該ケーシン
グ５０の内側面を加力して前記本体部２０を前記ケーシ
ング５０内に固定させる。次に、前記回転機構部４０が
駆動し、地上からの信号に基づく前記駆動制御手段４８
の信号に応じて前記内歯車機構４１を回転させ、これに
伴って角型掘削軸４３及びフランジ４２を同方向に回転
させ、前記バケット６０は、前記フランジ４２の回転力
に応じてケーシング５０の下端部分の土を掘削し、土及
び障害物は前記バケット６０内に溜められる。そして、
ケーシング５０は、この先掘りされた分だけ圧入引抜台
５５によって圧入される。

【００２６】次に、前記押圧手段３５が駆動すると、ロ
ッド３７が地中に向けて伸びることから、角型掘削軸４
３のストロークが生じ、前記バケット６０は、前記ロッ
ド３７の押圧力及び前記フランジ４２の回転力に応じて
ケーシング５０のさらに下側部分の土をも掘削し、土及
び障害物は引き続き前記バケット６０内に溜められる。
また、ケーシング５０は、圧入引抜台５５によってさら
に圧入される。

【００２７】図７は、掘削用回転駆動装置１０の引き上
げ時の状態を示す図である。バケット６０によるケーシ
ング５０の下端の掘削が所定時間行われると、再び前記
本体部２０が駆動する。すなわち、図５及び図７に示す
ように、前記油圧シリンダ３１は、地上からの信号に基
づいて前記リンク機構３３を前記とは反対側に作動させ
る。これにより、前記圧接部３４が前記ケーシング５０
の径方向に移動し、該ケーシング５０の内側面に対する
加力が解かれて離間する。その後、吊りワイヤー９０を
巻き上げ、前記掘削用回転駆動装置１０及び前記バケッ
ト６０をケーシング５０の内側から地上に引き上げ、バ
ケット６０内の土及び石などは、地上に設けられたコン
テナに排土される。

【００２８】そして、前記バケット６０内の排土を行っ
た前記掘削用回転駆動装置１０は、再びケーシング５０
内に掘削用回転駆動装置１０ごと装入され、所望の深さ
に達するまで下降され、地上からの信号に基づく前記駆
動制御手段４８の信号に応じてバケット６０を回転させ
てケーシング５０の下端部付近の土を掘削して溜め込
み、排土するという作業を繰り返す。なお、ケーシング
５０は、所望の深さに到達させるために、ボルト固定に
て継ぎ足されて打設され、形成された掘削孔には、鉄筋
や鉄骨などが挿入されてコンクリートが打ち込まれる。
そして、最後に、ケーシング５０は圧入引抜台５５によ
り引き抜かれる。

【００２９】上記のようであり、本実施の形態の掘削用
回転駆動装置１０によれば、回転式掘削装置を用いた掘
削・穿孔は、従来の工法における「ハンマー１２０」若
しくは「ケリードライブ装置２４０」を用いることな
く、本体部２０及び回転機構部４０を有する掘削用回転
駆動装置１０自体がケーシング５０内に装入されること
により、周囲に対する騒音を無くすことができるととも
に、回転駆動部分と工具部分とが近づいてその回転に要
するトルクを小さくさせることができるので、前記クレ
ーン車のほか、装置自体の小型・軽量化を測ることが可
能になる。そして、狭い現場における現場打ちコンクリ
ート杭工法にも適用させることができる。

【００３０】しかも、この掘削用回転駆動装置１０は、
ロッド３７からの押圧力によってバケット６０に掘削を
行わせるので、このバケット６０によって掻き集めるこ
とができる土の量が従来に比して約５倍程度（φ１００
０で約１．０ｍ³）に多くなり、施行効率の向上を図る
ことができる。さらに、前記バケット６０は、フランジ
４２によって回転されるので石などの障害物も良く取る
ことができる。

【００３１】なお、前記実施の形態の掘削用回転駆動装
置１０は、上述のように、現場打ちコンクリート杭の形
成に当たり、最後に引き抜かれる杭用ケーシングを打設
するための孔を掘削するものであるが、本発明に係る掘
削用回転駆動装置は、前記実施の形態に限られるもので
はなく、例えば、引き抜かれることなく地中に残される
鋼管を打設するための孔を掘削する掘削用回転駆動装置
であっても良く、この場合にも上記と同様の効果を得る
ことができる。

【００３２】

【発明の効果】上記の通りであり、本発明によれば、掘
削用回転駆動装置自体をケーシング又は鋼管内に装入す
ることができ、騒音の低減及び装置の小型化・軽量化を
図ることができる、等の効果を奏するものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による掘削用回転駆動装置の好ましい実
施の形態を示す図の正面図。

【図２】図１の掘削用回転駆動装置の平面図。

【図３】図１の掘削用回転駆動装置の正面図。

【図４】（ａ）は図１の掘削用回転駆動装置のＩＶ−Ｉ
Ｖ断面図、（ｂ）はその部分拡大図。

【図５】図１の掘削用回転駆動装置の部分断面図。

【図６】図１の掘削用回転駆動装置の使用状態を示す
図。

【図７】図１の掘削用回転駆動装置の使用状態を示す
図。

【図８】従来の掘削用回転駆動装置による根切り作業を
示す図。

【図９】従来の掘削用回転駆動装置による根切り作業を
示す図。

【符号の説明】

１０…掘削用回転駆動装置、２０…本体部、３０…固定
手段、３１…油圧駆動手段、３３…リンク機構、３４…
圧接部、３５…押圧手段、３６…シリンダ、３７…ロッ
ド、４０…回転機構部、４１…内歯車機構、４２…フラ
ンジ、４３…掘削軸（角型掘削軸）、４４…回転駆動
軸、４８…駆動制御手段、５０…ケーシング（又は鋼
管）、６０…掘削用工具（バケット）

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】杭用ケーシング又は鋼管を打設するため
の孔を掘削する掘削用回転駆動装置であって、前記ケーシング又は鋼管内に固定可能な本体部と、該本
体部を前記ケーシング又は鋼管に固定する固定手段と、
前記ケーシング又は鋼管内において前記本体部に対して
相対的に回転する回転機構部と、該回転機構部に備えら
れる掘削用工具と、該掘削用工具を前記ケーシング又は
鋼管の軸心線方向に移動させる押圧手段とを少なくとも
備えることを特徴とする掘削用回転駆動装置。
【請求項２】前記固定手段は、油圧駆動手段で作動す
る圧接部を備え、該圧接部は、前記ケーシング又は鋼管
内をその径方向に伸びて前記本体部を前記ケーシング又
は鋼管内に固定させることを特徴とする請求項１記載の
掘削用回転駆動装置。
【請求項３】前記圧接部は、リンク機構を介して前記
油圧駆動手段で作動されることを特徴とする請求項２記
載の掘削用回転駆動装置。
【請求項４】前記押圧手段は、シリンダとロッドから
なり、該ロッドは、前記ケーシング又は鋼管の下端部分
を掘削するべく、前記掘削用工具を地下に向けて移動さ
せることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に
記載の掘削用回転駆動装置。
【請求項５】前記回転機構部は、内歯車機構を有する
とともに、該内歯車機構の下側にフランジを備えること
を特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の掘
削用回転駆動装置。
【請求項６】前記掘削用工具は、前記フランジに取り
付けられることを特徴とする請求項５記載の掘削用回転
駆動装置。
【請求項７】前記回転機構部は、前記本体部の下側に
て回転する回転駆動軸と、該回転駆動軸に係合され、前
記掘削用工具を回転させる掘削軸とを有し、前記回転駆
動軸の内周面と前記掘削軸の外周面とは相似形をなすこ
とを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載の
掘削用回転駆動装置。