JP2004308185A

JP2004308185A - 縦穴掘削装置

Info

Publication number: JP2004308185A
Application number: JP2003101173A
Authority: JP
Inventors: Jun Tsurumoto; 順鶴元
Original assignee: Mitsui Miike Machinery Co Ltd; Mitsui Miike Engineering Corp
Current assignee: Mitsui Miike Machinery Co Ltd; Mitsui Miike Engineering Corp
Priority date: 2003-04-04
Filing date: 2003-04-04
Publication date: 2004-11-04

Abstract

【課題】クラムシェルを備えた縦穴掘削装置において、比較的簡易な構成で障害物を効率的に切削可能として、所定の障害物を含んだ地山であっても容易に掘削を進められるようにする。
【解決手段】所定の作業機械に支持され、縦穴２の所定深さ位置に係止させるグリッパ７，７を備えた本体フレーム３に、先端部に油圧シリンダ５ｃ，５ｃで駆動されて地山を掴んで掘削する一対のクラムシェル５ａ，５ｂが設けられた旋回フレーム４を、油圧モータ８を備えた回転機構によりその軸線を中心に回転駆動可能に設けた縦穴掘削装置において、旋回フレーム４の先端部に切削ドラム６ａを縦穴２の内周面に向かって突設させ、旋回フレーム４を回転させることで切削ドラム６ａを旋回させながら縦穴２の底部を切削するようにする。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、深礎工法や立杭、マンホールなどを構築する縦穴掘削作業に好適な縦穴掘削装置に関し、殊にクラムシェルにより土砂を掴んで排出しながら掘削作業を行う縦穴掘削装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
所定の大きさの径を有する縦穴を掘削する縦穴掘削装置としては、地上に配置された圧入装置により所定のケーシングチューブを地中に圧入しつつ、作業車両の伸縮アーム先端に設けたクラムシェルを用いてケーシングチューブの底部土砂を掴み出しながら掘削する装置が知られている。この装置は、ケーシングチューブ内に食い込んだ地山（露出した地盤）をクラムシェルで掴んでそのまま縦穴外に排出できることから、掘削と土砂の排出を同時に行えるのが特徴である。しかし、掘削する地山が軟質な場合はいいが、堅い岩盤や、ある程度以上の大きさの岩石を含む場合、ケーシングチューブの先端が斯かる障害物に当たって、これを圧入できなくなるとともに、クラムシェルを用いて地山の掘削・排出できなくなり、工事の進行が滞ってしまう場合も多い。
【０００３】
これに対し、特開２０００−２１２９８９号公報において、ケーシングチューブ内に挿入したクラムシェルを縦穴底部で拡開させて、これを掘削する地山に圧接させ、所定の動力で回転させながらその爪先で地山中の障害物を切削除去する装置が提示されている。これは、クラムシェルに掘削・土砂排出機能に加えて障害物切削機能を付加し、所定の障害物を含んだ地山であっても掘削できるようにした点で優れた技術である。
【０００４】
しかしながら、斯かる装置においては、掘削する縦穴の径に略等しい径を構成する一対の拡開したクラムシェルを地山に圧接させて、これを回転させながら地山を掘削するには大きな回転力（トルク）が必要となる。そのため、大きな駆動力を必要とするとともに、クラムシェル及び掘削装置に大きなトルクがかかってこれらを破損しやすくなるという問題があり、これに対応できる堅固で強力な掘削装置とするにはコスト高となりやすい。
【０００５】
また、ケーシングチューブの端部円周の延長線上にある地山部分は、クラムシェルの先端爪部分を当接・回転させながら集中して切削することもできるが、これより内側部分の地山はクラムシェルの側面下端縁の爪が当たるところ、斯かる部分に岩石等の硬度の高い障害物が存在する場合、これを効率的に切削することは容易ではない。また、場合によってはクラムシェルの回転が岩石等によって停止させられる場合もある。即ち、硬度が高い障害物を切削するには切削ビットを高速回転させて押圧し、障害物を集中的に切削する必要があるため、クラムシェルの回転のみでは切削困難となりやすい。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記のような問題点を解決しようとするものであり、クラムシェルを備えた縦穴掘削装置において、比較的簡易な構成で障害物を効率的に切削可能として、所定の障害物を含んだ地山であっても容易に掘削を進められるようにすることを課題とするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
そこで、本発明は、所定の作業機械に支持され、縦穴の所定深さ位置に係止させる係止機構を備えた本体フレームに、先端部に所定の開閉機構で駆動されて地山を掴んで掘削する一対のクラムシェルが設けられた可動フレームを、所定の回転機構によりその軸線を中心に回転駆動可能に設けた縦穴掘削装置において、前記可動フレームの先端部において切削ドラムが前記縦穴の内周面に向かって突設されており、前記可動フレームを回転させることにより前記切削ドラムを旋回させながら前記縦穴の底部を切削可能としたことを特徴とする縦穴掘削装置とした。
【０００８】
これにより、比較的低出力のモータであっても、切削ドラムを高速回転させて、縦穴底部において岩盤や比較的大きな岩石等の障害物に集中的に当接させれば、これを容易に切削することができる。そして、係止機構により本体フレームが縦穴の所定深さに堅固に係止されることで、安定して切削を行うことができる。さらに、切削ドラムが設けられた可動フレームを回転させることにより切削ドラムを旋回させて、縦穴底部をドーナツ状に切削することができるため、障害物が地山中に多数存在しても掘削作業を順調に進めることができる。尚、切削されたガレキや土砂をクラムシェルを用いて掴んで縦穴外に排出したり、軟質地盤をクラムシェルを用いて掘削できるのは、従来のクラムシェル式縦穴掘削装置と同様である。
【０００９】
さらに、前記本体部に、前記可動フレームを掘削方向に送り出す、送り出し機構を備えれば、縦穴内壁に前記係止機構を用いて縦穴掘削装置の本体フレームを係止させたまま、送り出しストロークの範囲で切削を進めることができるとともに、縦穴底部に切削ドラムを強力に押圧することができるため、堅固な障害物を効果的に掘削できるようになる。
【００１０】
さらにまた、切削ドラムをその軸線方向においてスライド動作可能とすれば、縦穴から縦穴掘削装置を出し入れする際、これを縮退させることで挿入しやすくなる。また、これにより、縦穴底部の底面のみならず、その内周である側壁に存在する障害物に切削ドラムを押圧して掘削することもできる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態について、図面を用いながら以下に詳細に説明する。尚、異なる実施の形態であっても、同じ構成要素には同一の符号を付して説明する。
【００１２】
図１は、本発明における好ましい実施の形態を示すものであり、図２は図１の縦穴掘削装置１の右側面部分図であり、図３は平面図である。縦穴掘削装置１は、図示しない作業機械にワイヤーロープ等で懸吊される本体フレーム３と、本体フレーム３に摺動可能かつ回転可能に挿入された旋回フレーム４とからなる。本体フレーム３は、筒体３ａと、筒体３ａの基端部に設けられた油圧ホース等を接続させる回転継手１３と、前記筒体３ａの基端部付近の外周面から支持部材１７ｂにより支持された支柱１７と、筒体３ａの外周を３等分して放射状に突設された３基のグリッパ７，７，７からなる係止機構と、ガイドローラ３を縦穴２の内周３等分位置で接するように支持する３基の支持アーム９，９，９とを備えている。
【００１３】
筒体３ａは、後述する旋回フレーム４の内筒４ａの外周より僅かに大きな内周を有する基端部が閉鎖された円筒からなり、その基端部外面に作業機械のワイヤーロープ等で懸吊される懸吊フランジ３ｂ、３ｂを備えている。各グリッパ７は、各々油圧シリンダ７ｂを備えており、押圧板７ａを縦穴２の内壁に前進・押圧して本体フレーム３を係止させることができるとともに、本体フレーム３の位置を移動させる場合には、押圧板７ａを後退させられるようになっている。尚、図３に示すように、グリッパ７は等間隔で放射状に３基配置設されることで、縦穴掘削装置１の中心軸を縦穴２の中心軸に合致させることが容易となる。
【００１４】
支持アーム９，９，９は、各先端により形成される径が掘削する縦穴２の径より僅かに小さくなるように、筒体３ａの先端部の外周を３等分して放射状に配置されている。また、各支持アーム９の内部にはガイドローラ１０を先端に備えた油圧シリンダ９ａが設けられ、各ガイドローラ１０を縦穴２の内壁に押圧することで、縦穴掘削装置１を縦穴２内で安定して上下移動できるようになっている。
【００１５】
旋回フレーム４は、本体フレーム３の筒体３ａに下方から回転・摺動可能に挿入された内筒４ａと、内筒４ａの先端部において切削ドラム６ａをその回転軸を縦穴２の内壁に向けて水平に備えた切削機６と、切削機６の一部に開閉可能に軸支されて一対の油圧シリンダ５ｃ，５ｃにより駆動される一対のクラムシェル５ａ，５ｂを備えるとともに、筒体３ａの略中央部において、筒体３ａを回転させる回転機構を備えた旋回フレーム支持基台１１が周設されている。
【００１６】
切削機６は、内筒４ａの先端部を水平に貫通して設けられ、油圧モータ１２により切削ドラム６ａを高速回転できるようになっている。また、切削機６は、油圧モータ１２の基端部側にその軸線上に油圧シリンダ６ｂを備え、油圧モータ１２を回転軸の延長方向に突出及び後退させて、切削ドラム６ａを縦穴２内壁方向に対しスライド動作させることができる。従って、縦穴掘削装置１を縦穴２に出し入れする場合に、切削ドラム６ａを後退させれば、縦穴２の内壁にこれが接触しないため、作業が容易となる。
【００１７】
一対のクラムシェル５ａ，５ｂは、軸継ぎ手６ｃ，６ｄを介して切削機６の一部に軸支されて、内筒４ａの先端部のセンターポスト４ｂの下方において開閉可能に設けられており、図２に示すように、旋回フレーム支持基台１１に各々基端部を支持された油圧シリンダ５ｃ，５ｃ，５ｃ，５ｃ（２基のみ図示）により開閉動作できるようになっている。また、一対のクラムシェル５ａ，５ｂは、これを完全に拡開させると、その両端部は掘削する縦穴の外周に略一致するため、これに切削ビットを設ければ、回転させることにより、縦穴２の底部外周に存在する硬度の高くない障害物であれば切削することもできる。
【００１８】
旋回フレーム支持基台１１は、内筒４ａの略中央部分に回転可能に周設された円盤状の基台であり、前述の本体部３に基端部を固定された支柱１７が摺動可能に貫通しているため、本体フレーム３に対し上下にスライドするのみで、相対的に回転しないように支持されている。また、旋回フレーム支持基台１１の内部において、内筒４ａの外周に大歯車１４が周設され、これと噛合する小歯車１５を旋回フレーム支持基台１１上面に配置された油圧モータ８により回転させることにより、内筒４ａをその軸線を中心に回転させることができる。また、図３に示すように、支柱１７が貫通する位置の略対向位置に、油圧ジャッキ１８がその先端を本体フレーム３のグリッパ７の下面に当接されて設けられ、旋回フレーム４全体を本体フレーム３に対し相対的に上下のスライド動作をさせることができる。
【００１９】
次に本実施の形態である、縦穴掘削装置１の動作を説明する。
図４に示すように、縦穴掘削装置１はクレーン車両５０のアーム先端からワイヤーロープにより懸吊されて、縦穴２に垂直に挿入される。この際、一対のクラムシェル５ａ，５ｂは閉じた状態にするとともに、切削ドラム６ａ及び３基のグリッパ７の押圧板７ａは各々後退させて、挿入動作中に縦穴２の内壁（ケーシングチューブ６１）にこれらが引っ掛からないようにする。
【００２０】
縦穴掘削装置１の挿入作業において、縦穴掘削装置１の自由落下を利用してこれを縦穴２の底部に衝突させれば、そのセンターポスト４ｂを底部地山に食い込ませることができるが、この衝撃により、ある程度の障害物を破砕することもできる。縦穴掘削装置１が底部に到達したら、グリッパ７の押圧板７ａを各々突出させて縦穴２内壁に押圧させる。これにより、縦穴掘削装置１は縦穴２の底部付近においてその中心位置に堅固に係止されるため、切削・掘削作業が容易となる（図５）。
【００２１】
次に、旋回フレーム支持基盤１１の油圧ジャッキ１８を作動させて、旋回フレーム４全体を掘削方向（下方）にスライドさせるとともに、切削ドラム６ａを回転させながら、これを底部地山に食い込ませる（図６）。そして、油圧モータ８により内筒４ａを回転させれば、切削ドラム６ａが旋回して、縦穴２の底部をドーナツ状に切削することができる（図７）。この際、切削機６の油圧シリンダ６ｂを作動させ、切削ドラム６ａをその回転軸上でスライド動作させれば、切削範囲を広げることができるとともに、縦穴２の底部側壁も切削することができる。
【００２２】
そして、ある程度障害物を切削したら、切削されたガレキや土砂が縦穴２の底部に溜まるが、これをクラムシェル５ａ，５ｂで掴み、各グリッパ７や回転切削ヘッド６ａを後退させて、クレーン車両５０により縦穴掘削装置１ごと縦穴２の外に出すことにより、排出することができる。尚、障害物が除去された地盤においては、通常のクラムシェル式縦穴掘削装置と同様にクラムシェルの掴み動作のみで掘削することができるのはいうまでもない。
以上の動作を繰り返すことにより、縦穴底部の地山中に障害物が存在しても比較的容易に掘削作業を進めることができる。
【００２３】
尚、本発明を実施するための最良の形態は以上の説明で十分に示したが、本発明はこれらに限定されるものではない。例えば、本実施の形態に示したような、圧入装置６０によりケーシングチューブ６１を挿入する工法に限らず、縦穴掘削装置のみで直接掘削作業を進めるような場合にも使用することができる。また、切削ドラムは１つに限らず、複数設けたものでもよい。さらに、センターポストにおいても、切削ドラムを下向きに突設すれば、縦穴掘削装置の直下に存在する障害物を容易に切削することができるようになる。
【００２４】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明である縦穴掘削装置により、クラムシェルを備えた縦穴掘削装置において、比較的簡易な構成で障害物を効率的に切削可能となり、所定の障害物を含んだ地山であっても容易に掘削を進められるようになった。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明における好ましい実施の形態の縦穴掘削装置を示す縦断面図である。
【図２】図１の縦穴掘削装置の右側面部分図である。
【図３】図１の縦穴掘削装置の平面図である。
【図４】図１の縦穴掘削装置の動作を説明するための正面概略図である。
【図５】図１の縦穴掘削装置の動作を説明するための正面概略図である。
【図６】図１の縦穴掘削装置の動作を説明するための正面概略図である。
【図７】図１の縦穴掘削装置の動作を説明するための正面概略図である。
【符号の説明】
１縦穴掘削装置、２縦穴、３本体フレーム、３ａ筒体、３ｂ懸吊フランジ、４旋回フレーム、４ａ内筒、４ｂセンターポスト、５ａ，５ｂクラムシェル、５ｃ，６ｂ，７ｂ，９ａ油圧シリンダ、６切削機、６ａ切削ドラム、６ｃ，６ｄ軸継ぎ手、７グリッパ、７ａ押圧板、８，１２油圧モータ、９支持アーム、１０ガイドローラ、１１旋回フレーム支持基盤、１３回転継ぎ手、１４大歯車、１５小歯車、１７支柱、１７ｂ支持部材、１８油圧ジャッキ、５０クレーン車両、６０圧入装置、６１ケーシングチューブ

Claims

所定の作業機械に支持され、縦穴の所定深さ位置に係止させる係止機構を備えた本体フレームに、先端部に所定の開閉機構で駆動されて地山を掴んで掘削する一対のクラムシェルが設けられた可動フレームを、所定の回転機構によりその軸線を中心に回転駆動可能に設けた縦穴掘削装置において、前記可動フレームの先端部において切削ドラムが前記縦穴の内周面に向かって突設されており、前記可動フレームを回転させることにより前記切削ドラムを旋回させながら前記縦穴の底部を切削可能としたことを特徴とする縦穴掘削装置。
前記本体フレームに、前記可動フレームを掘削方向に送り出す、送り出し機構を備えた請求項１記載の縦穴掘削装置。
前記切削ドラムが、その軸線方向においてスライド動作可能な請求項１または２記載の縦穴掘削装置。