JP2006083573A

JP2006083573A - オールケーシング工法及びその装置

Info

Publication number: JP2006083573A
Application number: JP2004268431A
Authority: JP
Inventors: Yuuichirou Hirose; 友一朗弘瀬
Original assignee: Daiyo Kiko Industry Inc
Current assignee: Daiyo Kiko Industry Inc
Priority date: 2004-09-15
Filing date: 2004-09-15
Publication date: 2006-03-30

Abstract

【課題】騒音・振動を少なくして効率よく地中障害物を撤去することができるとともに地層とか破砕する障害物に応じてカッタビット等の切断具を選択することが可能であり、汎用性が広いオールケーシング工法及びその装置を提供することを目的とする。
【解決手段】ケリーバ６の中途部にターンテーブル７を配備するとともに該ケリーバ６の下端部に掘削ドリル１２を取付け、ケーシングチューブ８の上方開口部に前記ターンテーブル７を連結し、該ケーシングチューブ８の軸心部にケリーバ６が位置するように該ケリーバ６と掘削ドリル１２とをケーシングチューブ８内に挿入して、全回転型パワーケーシングジャッキ１０によりケーシングチューブ８に回転力を付与するようにしたオールケーシング工法及びその装置を基本手段としている。
【選択図】図１

Description

本発明はオールケーシング工法により基礎杭としての場所打ち杭等を打込施工する際に、地中に残されている既設のコンクリート構造物，鋼杭，岩盤等を効率的に破砕・撤去するとともにケーシングチューブを地中に圧入することができるオールケーシング工法及びその装置に関するものである。

従来のオールケーシング工法による場所打ち杭の施工では、先端に掘削ドリルを備えたケーシングチューブをチュービング装置で把持して揺動または回転させつつ地中に押込み、次にケーシングチューブ内の土砂を掘削機で排出し、その後にケーシングチューブ内に鉄筋を挿入してコンクリートを打設しながらケーシングチューブを引き抜いて場所打ち杭を造成している。オールケーシング工法は杭の外周に土砂の混入が少なく、支持力の大きな場所打ち杭を施工することができる基礎工法であり、適応地盤も軟土から硬い土質まで広範囲に対応可能であって、騒音・汚水処理・地下水への配慮など環境保全にも最適な工法である。

他方で都市開発による超深度地下開発の需要が高まる中で、在来の地下構造物の解体が行われ、それよりも深い構造物を作る必要性が生じてきており、地中に残されている旧構造物を解体撤去するために全回転オールケーシング工法が採用されている。しかしながら、古い構造物のため地中の内容把握が困難であるという問題がある。

図８は従来のケーシングチューブを利用した場所打ち杭工法その他の基礎工事における作業状態図であり、地盤２５内にケーシング掘削機２６を用いてケーシングチューブ８を打ち込み、クレーン２７のブーム３先端から垂下した吊り下げワイヤ２８，２８によりウエイトを内蔵するハンマグラブ２９を吊支してケーシングチューブ８内に降下させ、シェル開閉ワイヤ３０を駆動してシェル３１により地中の掘削が行われている。

また、都市部の再開発プロジェクトや鉄塔の建て替え工事などのように既存の地上構造物を撤去した所に再び場所打ち杭を施工する場合は、チュービング装置で回転させながら押し込まれたケーシングチューブ内の地中に既設のコンクリート構造物や鋼杭などの地中障害物が残されており、ハンマグラブを装備した掘削機では撤去することはできない。このため地中障害物に重鎮（チゼル）を自由落下させ破砕しながら、ハンマグラブによって排出する手段が採用されている。

このケーシングチューブ内の土砂の排出は、図９に示すように旋回可能な上部体を有するベースマシン２に俯仰可能なブーム３を設けた移動式クレーン２０にハンマグラブ２９を装備した掘削機によって一般に行われている。２３はチュービング装置、８はケーシングチューブである。

特許文献１には、オールケーシング工法による場所打ち杭を施工する際にケーシングチューブ内の地中に残されているコンクリート構造物や鋼杭などの地中障害物を騒音が少なく効率よく撤去するため、ベースマシンに設けたブームの上端から垂下したケリーバの下端に径方向へ拡開させてケーシングチューブの内周面に係合するグリップ機構を設け、グリップ機構の下端にコア掘削具を取り付けて、ケーシングチューブを回転させて地中障害物に円状の溝を掘削し、底部が開閉可能で切断具を備えた円筒バケットに付け替えて、これを円溝に挿入してケリーバを駆動して切断具で地中障害物を切断して取り出すようにした装置例が記載されている。

また、特許文献２には、既設杭を囲むようにケーシングチューブを建て込んで撤去する方法を得るため、既設杭を囲むようにケーシングチューブを回転圧入装置で建込み、既設杭が中心から外れるようにして建て込んだ後、下端に倒折翼を備えた駆動ロッドをケーシングチューブの内周面に係止するグリップ機構の下端に固設した倒折装置をクレーンで吊持してケーシングチューブ内へ挿入し、該倒折翼を回転圧入装置で圧入して回動させて既設杭を倒折させ、倒折した既設杭をハンマグラブで排出するようにした既設杭の撤去方法が記載されている。
特開２００３−２１４０７８号公報特開２００３−３０１４５９号公報

近年超深度の場所打ち杭とか地下柱列土留め壁、ビルの地下壁工事、高速道路の基礎等、地層の硬質，岩盤，既設のコンクリート構造物等の障害物に関係なく施工する技術が要求されており、そのため前記全回転オールケーシング工法が普及しているが、切削技術は向上しているものの掘削後の破壊処理に関しては、コスト及び振動騒音の観点から必ずしも満足できる装置が得られていないのが現状である。

例えば前記地中障害物にチゼルを自由落下させて破砕してからハンマグラブによって排出する手段では、地中障害物に数トンものチゼルを自由落下させるので、その衝撃により大きな振動と騒音が発生するという問題があり、地中障害物に鉄筋がある場合には、ハンマグラブで排出する際に鉄筋が邪魔をして排出の効率が悪化したり、鉄筋がハンマグラブに絡みついてハンマグラブを引き上げることができなくなるという問題がある。

また、前記特許文献１，２に記載された方法によれば、ケリーバを駆動してカッタビット等の切断具で地中障害物を切断して取り出したり、倒折した既設杭をハンマグラブで排出することができるが、地層とか破砕する障害物に応じて切断具を選択することができず、回転トルクも大きく取れずに汎用性が少ないという問題がある。

そこで本発明は騒音・振動が少なく、効率よく地中障害物を撤去することができるとともに地層とか破砕する障害物に応じてカッタビット等の切断具を選択することが可能であり、大きな回転トルクが得られて汎用性が広いオールケーシング工法及びその装置を提供することを目的とするものである。

本発明は上記目的を達成するために、ケーシングチューブの開口部にターンテーブルを連結し、該ターンテーブルに係合させたケリーバの先端部に掘削ドリルを取付け、ケーシングチューブの回転力によって掘削ドリルを駆動させるオールケーシング工法、及びケリーバの中途部にターンテーブルを配備するとともに該ケリーバの下端部に掘削ドリルを取付け、ケーシングチューブの上方開口部に前記ターンテーブルを連結し、該ケーシングチューブの軸心部にケリーバが位置するように該ケリーバと掘削ドリルとをケーシングチューブ内に挿入して、全回転型パワーケーシングジャッキによりケーシングチューブに回転力を付与するようにしたオールケーシング工法及びその装置を基本手段としている。具体的にはブームの上端から垂下したワイヤにスイベルを介してケリーバを配置し、このケリーバの中途部に正転逆転自在なターンテーブルを配備するとともに該ケリーバの下端部に掘削ドリルを取付け、下端部にカッタビットが配備されたケーシングチューブの上方開口部に前記ターンテーブルを連結し、このケーシングチューブの軸心部にケリーバが位置するように該ケリーバと掘削ドリルとをケーシングチューブ内に挿入して、全回転型パワーケーシングジャッキによりケーシングチューブに回転力を付与する。

そして、ケーシングチューブの回転力によって掘削ドリルを駆動させ、掘削ドリルはケーシングチューブと同時に、又はケーシングチューブから先行して、或いはケーシングチューブ内において回転駆動する。また、前記ケリーバは伸縮自在なユニットでなる多段ロック式ケリーバ構成とする。前記掘削ドリルのケリーバ受け部材に、ケーシングチューブの内壁面に衝接してケリーバと掘削ドリルの軸心保持機構を構成するアームが突設されている。

本発明にかかるオールケーシング工法及びその装置によれば、施工時に騒音とか振動が少なく、超深度の場所打ち杭とか地下柱列土留め壁、ビルの地下壁工事、高速道路の基礎等の地層とか破砕する障害物に応じて、クレーンに吊支したケリーバ掘削機に比べて格段に回転トルクの高いケーシングチューブの回転力によって掘削ドリルを駆動させることができるため、容易に障害物を破砕することができる。具体的には、クレーンに吊支したケリーバ掘削機は１５トン／メーター程度の回転トルクしか実現できないが、全回転型パワーケーシングジャッキはケーシングチューブを１００〜１５０トン／メーターの回転トルクで回転させているため、この高いトルクを掘削ドリルに反映させることができる。また、障害物の状況に応じて、掘削ドリルはケーシングチューブと同時に、又はケーシングチューブから先行して、或いはケーシングチューブ内において回転駆動するため、ケーシングチューブのカッタビット及び掘削ドリルの何れかもしくは両方を選択的に使用することが可能であり、掘削後の破壊処理時における回転トルクも大きく取れて汎用性を広げることができる。

特に硬質の地盤とか岩盤，既設のコンクリート構造物等の障害物をチゼルによって破砕してハンマグラブで排出する従来の工法に較べて騒音が少なく、地中障害物に鉄筋があっても排出する際に鉄筋が邪魔をして排出の効率が悪化する事態は発生せず、１台のオールケーシング装置での作業が可能であって市街地の狭い施工現場において効率的に施工することができる。

以下本発明にかかるオールケーシング工法及びその装置の最良の実施形態を図面に基づいて説明する。図１は本発明を適用した作業機本体１の全体構成を示しており、この作業機本体１は、ベースマシン２に対して俯仰可能なブーム３を設け、ブーム３の上端から垂下したワイヤ４にスイベル５を介してケリーバ６を配置する。このケリーバ６の中途部に正転逆転自在なターンテーブル７が配備されており、ケリーバ６の下端部には掘削ドリル１２が取付けられている。

８は地中に建込むケーシングチューブであり、９はベースフレーム、１０は全回転型パワーケーシングジャッキ、１１は上部フレームである。ケーシングチューブ８の下端部にはカッタビット４０が形成されている。そして図２に示すようにケーシングチューブ８の上方開口部に前記ターンテーブル７が位置し、ケーシングチューブ８の軸心部にケリーバ６が位置するように配置して該ケリーバ６と掘削ドリル１２をケーシングチューブ８内に挿入する。

図３の要部拡大分解図及び図４の要部組立図に示すように、前記ケリーバ６は伸縮自在なユニット６ａ，６ｂ，６ｃの多段ロック式ケリーバ構成となっており、最下段の角状ユニット６ｃがターンテーブル７内及びケーシングチューブ８内を通って掘削ドリル１２の上片に固着された角状受け部材１２ａ内に嵌入している。１２ｃ，１２ｃ掘削ドリル１２に配備されたカッタビットである。ターンテーブル７の周縁端部には一定間隔でロック用の切込７ａ，７ｂ，７ｃ…が形成されており、それぞれのロック用の切込７ａ，７ｂ，７ｃ…は、一端部がターンテーブル７の周縁に臨んで開口部として形成されているとともに、他端部には係合溝４１がターンテーブル７の周方向に形成されている。一方、ケーシングチューブ８の上縁部にロック用の突起８ａ，８ｂ，８ｃ…が形成されており、このロック用の切込７ａ，７ｂ，７ｃ…をロック用の突起８ａ，８ｂ，８ｃ…に被せて勘合させ、その後ケーシングチューブ８を全回転型パワーケーシングジャッキ１０を使用して正転させながら圧入することにより、ロック用の突起８ａ，８ｂ，８ｃ…がロック用の切込７ａ，７ｂ，７ｃ…のそれぞれの係合溝４１に係合してロックされる。

ロックを解除するときは、ケーシングチューブ８を全回転型パワーケーシングジャッキ１０を使用して逆転させることにより、それぞれの係合溝４１からロック用の突起８ａ，８ｂ，８ｃ…のロックが解除される。その後、ケリーバ６を吊り上げることにより、ターンテーブル７をケーシングチューブ８から離脱させることができる。また、角状受け部材１２ａに突設されたアーム１２ｂがケーシングチューブ８の内壁面に衝接してケリーバ６と掘削ドリル１２の軸心保持機構を構成している。

かかる構成によれば、地中障害物の破砕と掘削作業を実施する際に、先ず図２に示すようにケーシングチューブ８の上方開口部にターンテーブル７が位置して該ケーシングチューブ８の軸心部にケリーバ６が位置するように該ケリーバ６と掘削ドリル１２をケーシングチューブ８内に挿入し、全回転型パワーケーシングジャッキ１０を駆動する。すると該全回転型パワーケーシングジャッキ１０の駆動力がケーシングチューブ８，ターンテーブル７，ケリーバ６を経由して掘削ドリル１２に伝達され、該掘削ドリル１２がケーシングチューブ８と一体となって回転し、掘削ドリル１２のカッタビット１２ｃ，１２ｃ及びケーシングチューブ８のカッタビット４０とによって地中障害物の破砕と掘削及びケーシングチューブ８を回転させながら地中に圧入することができ、順次ケーシングチューブを連接しながら所定の深度まで掘削を行うことができる。

地中障害物がどのような状態であるかは現場によって異なるが、この地中障害物によってケーシングチューブ８の軸心にあるケリーバ６と掘削ドリル１２の位置がズレることがないので、地中障害物がどのような状態であっても同様に掘削することができる。また、地中障害物と掘削ドリル１２とが絡んでロックしたケースでは、ターンテーブル７を正転もしくは逆転させることによってロック状態の係脱を行わせることができる。

図５，図６，図７は本発明によるオールケーシング工法の実際例を示しており、図５は掘削ドリル１２とケーシングチューブ８のカッタビット４０を同時に回転させて地中障害物の破砕と掘削及びケーシングチューブの地中への圧入を行った例であり、図６はケーシングチューブ８のカッタビット４０のみで地中を掘削した例である。この時には掘削ドリル１２は空転している。図７は図５によるカッタビット４０と掘削ドリル１２とによる同時掘削からケーシングチューブ８を逆転させてターンテーブル７をフリーの状態とし、ケーシングチューブ８を持ち上げて掘削ドリル１２のみをケーシングチューブ８から先行させて地中障害物の破砕と掘削を行った例である。この時にはカッタビット４０は空転している。

上記したように本発明にかかるオールケーシング工法は、地層とか破砕する障害物に応じてカッタビット４０及び掘削ドリル１２の何れかもしくは両方を選択的に使用することができて回転トルクも大きく、汎用性が広いという特徴を有している。

以上詳細に説明したように、本発明によれば施工時に騒音とか振動が少なく、地層とか破砕する障害物に応じてケーシングチューブのカッタビット及び掘削ドリルの何れかもしくは両方を選択的に使用することが可能であり、掘削後の破壊処理時における回転トルクも大きく取れて汎用性を広げることができるので、破壊処理のみならず基礎杭としての場所打ち杭等を打込施工したりケーシングチューブを地中に圧入することができるオールケーシング工法に利用することができる。

本発明を適用した作業機本体の全体構成を示す側面図。本発明の作業状態図。本発明の要部拡大分解図。本発明の要部組立図。本発明によるオールケーシング工法の実際例を示す側断面図。オールケーシング工法の他の実際例を示す側断面図。オールケーシング工法の他の実際例を示す側断面図。従来のケーシングチューブを利用した作業状態図。従来のケーシングチューブ内の土砂排出時の作業状態図。

符号の説明

１…作業機本体
２…ベースマシン
３…ブーム
４…ワイヤ
５…スイベル
６…ケリーバ
７…ターンテーブル
８…ケーシングチューブ
９…ベースフレーム
１０…全回転型パワーケーシングジャッキ
１１…上部フレーム
１２…掘削ドリル
１２ｂ…アーム
１２ｃ…カッタビット

Claims

ケーシングチューブの開口部にターンテーブルを連結し、該ターンテーブルに係合させたケリーバの下端部に掘削ドリルを取付け、ケーシングチューブの回転力によって掘削ドリルを駆動させることを特徴とするオールケーシング工法。
ケリーバの中途部にターンテーブルを配備するとともに該ケリーバの下端部に掘削ドリルを取付け、ケーシングチューブの上方開口部に前記ターンテーブルを連結し、該ケーシングチューブの軸心部にケリーバが位置するように該ケリーバと掘削ドリルとをケーシングチューブ内に挿入して、全回転型パワーケーシングジャッキによりケーシングチューブに回転力を付与することを特徴とするオールケーシング工法。
ブームの上端から垂下したワイヤにスイベルを介してケリーバを配置し、このケリーバの中途部に正転逆転自在なターンテーブルを配備するとともに該ケリーバの下端部に掘削ドリルを取付け、下端部にカッタビットが配備されたケーシングチューブの上方開口部に前記ターンテーブルを連結し、このケーシングチューブの軸心部にケリーバが位置するように該ケリーバと掘削ドリルとをケーシングチューブ内に挿入して、全回転型パワーケーシングジャッキによりケーシングチューブに回転力を付与することを特徴とするオールケーシング工法。
ケーシングチューブの回転力によって掘削ドリルを駆動させる請求項２又は３記載のオールケーシング工法。
掘削ドリルはケーシングチューブと同時に、又はケーシングチューブから先行して、或いはケーシングチューブ内において回転駆動する請求項１，２，３又は４記載のオールケーシング工法。
ケリーバの中途部に配備されてケーシングチューブの上方開口部に連結された正転逆転自在なターンテーブルと、該ケリーバの下端部に取付けられた掘削ドリルと、ケーシングチューブに回転力を付与する全回転型パワーケーシングジャッキとからなり、ケーシングチューブの軸心部にケリーバが位置するように該ケリーバと掘削ドリルとをケーシングチューブ内に挿入して構成したことを特徴とするオールケーシング装置。
ブームの上端から垂下したワイヤにスイベルを介して配置したケリーバの中途部に配備されてケーシングチューブの上方開口部に連結された正転逆転自在なターンテーブルと、該ケリーバの下端部に取付けられてカッタビットが配備された掘削ドリルと、下端部にカッタビットが配備されたケーシングチューブに回転力を付与する全回転型パワーケーシングジャッキとからなり、ケーシングチューブの軸心部にケリーバが位置するように該ケリーバと掘削ドリルとをケーシングチューブ内に挿入して構成したことを特徴とするオールケーシング装置。
掘削ドリルはケーシングチューブと同時に、又はケーシングチューブから先行して、或いはケーシングチューブ内において回転駆動する請求項６又は７記載のオールケーシング装置。
前記ケリーバは伸縮自在なユニットでなる多段ロック式ケリーバ構成である請求項６，７又は８記載のオールケーシング装置。
掘削ドリルのケリーバ受け部材に、ケーシングチューブの内壁面に衝接してケリーバと掘削ドリルの軸心保持機構を構成するアームを突設してなる請求項６，７，８又は９記載のオールケーシング装置。