JP2007314959A - ダウンザホールハンマ掘削装置 - Google Patents

Abstract

【課題】エアハンマーの上部に接続されたロッドを、掘削の進展に伴って継ぎ足す必要がなく、特に崩落地等における鋼管杭の打設作業において作業効率を高めることができるダウンザホールハンマ掘削装置を提供すること。
【解決手段】鋼管杭の内部に挿通されるロッドと、該ロッドの下端部に取り付けられたエアハンマーと、該エアハンマーの下方に配置されて該エアハンマーからの打撃を受けるハンマービットとを備えてなるダウンザホールハンマ掘削装置であって、前記ロッドは外筒と内筒からなり、該内筒は外筒内部において上下移動可能に構成されていることを特徴とするダウンザホールハンマ掘削装置とする。
【選択図】図１

Description

本発明はダウンザホールハンマ掘削装置に関し、より詳しくは、崩落地等において鋼管杭を深く打設するために好適に用いることができるダウンザホールハンマ掘削装置に関するものである。

硬質岩盤を掘削するために用いられるダウンザホールハンマ掘削装置としては、クレーンから吊り下げられたロッドと、ロッドの下端に接続されたエアハンマー装置と、エアハンマー装置を作動させるための圧縮空気を発生するコンプレッサと、ロッドを回転させるモータとを備え、エアハンマー装置による打撃とロッドの回転を受けて、打撃と回転の相乗作用により地盤を掘削するビットとから構成されているものが公知である。

本願出願人は、下記特許文献１において、このようなダウンザホールハンマ掘削装置を用いて鋼管杭を打設する方法を提案している。
このような従来の方法による鋼管杭打設作業において、崩落地等の鋼管杭を地盤深くまで打ち込む必要がある場所では、鋼管杭を上方に継ぎ足していく作業が必要となるが、その際にロッドについても上方に継ぎ足していく作業が必要となるため、非常に作業効率が悪かった。

特開２００２−２７５８９２号公報

本発明は上記した従来技術の問題点を解決すべくなされたものであって、エアハンマーの上部に接続されたロッドを、掘削の進展に伴って継ぎ足す必要がなく、特に崩落地等における鋼管杭の打設作業において作業効率を高めることができるダウンザホールハンマ掘削装置を提供するものである。

請求項１に係る発明は、鋼管杭の内部に挿通されるロッドと、該ロッドの下端部に取り付けられたエアハンマーと、該エアハンマーの下方に配置されて該エアハンマーからの打撃を受けるハンマービットとを備えてなるダウンザホールハンマ掘削装置であって、前記ロッドは外筒と内筒からなり、該内筒は外筒内部において上下移動可能に構成されていることを特徴とするダウンザホールハンマ掘削装置に関する。

請求項２に係る発明は、クレーンにより吊下げられて前記鋼管杭内部に固定される固定部と、該固定部と前記ロッドとを接続するとともに該ロッドを介して前記ハンマービットを回転させる駆動部とを備えており、該駆動部は、モータと、該モータにより回転する駆動軸とを備えており、該駆動軸の下端部は前記外筒と接続され、前記内筒の下端部に前記エアハンマーが接続されてなるとともに、前記外筒と内筒とは該駆動軸の回転に伴って一体的に回転することを特徴とする請求項１記載のダウンザホールハンマ掘削装置に関する。

請求項３に係る発明は、前記内筒の下方への移動距離を測定するセンサを備えていることを特徴とする請求項１又は２記載のダウンザホールハンマ掘削装置に関する。

請求項４に係る発明は、前記センサが、前記ロッドよりも上方において下方に向けて配置された超音波センサからなり、前記内筒の上端部には、該超音波センサから発信された超音波を反射する反射板が取り付けられていることを特徴とする請求項３記載のダウンザホールハンマ掘削装置に関する。

請求項５に係る発明は、前記ロッドの内筒内部には、外部のコンプレッサから供給される圧縮空気を前記エアハンマーへと導くエアホースが挿通され、該エアホースは、前記内筒が上端位置にあるとき、該内筒内部において弛んだ状態にあることを特徴とする請求項１乃至４いずれかに記載のダウンザホールハンマ掘削装置に関する。

請求項６に係る発明は、前記駆動軸にはその内部を貫通する圧縮空気通路が形成されており、該圧縮空気通路は、スイベルジョイントを介して、前記コンプレッサと接続されたエアホース及び前記内筒内部に挿通されたエアホースと接続されていることを特徴とする請求項５記載のダウンザホールハンマ掘削装置に関する。

請求項７に係る発明は、前記固定部は、前記ハンマービットにより粉砕されて前記鋼管杭とロッドとの隙間を通って上昇してきたスライムを取り入れるための複数の開口部と、
該複数の開口部から取り入れられたスライムをまとめて孔外の収容装置へと導く排出管を備えていることを特徴とする請求項２乃至６いずれかに記載のダウンザホールハンマ掘削装置に関する。

請求項８に係る発明は、前記排出管に接続されて前記開口部に吸引力を発生させるための吸引装置を備えていることを特徴とする請求項７記載のダウンザホールハンマ掘削装置に関する。

請求項１に係る発明によれば、下端部にエアハンマーが取り付けられたロッドが、外筒と内筒からなり、該内筒は外筒内部において上下移動可能に構成されていることにより、崩落地等の地盤深くまで鋼管杭を打ち込む必要がある鋼管打設作業においても、ロッドを継ぎ足す作業を行わずとも深くまで削孔することができ、鋼管杭の打設作業の効率を大きく高めることが可能となる。

請求項２に係る発明によれば、鋼管杭内部に固定される固定部と、該固定部とロッドとを接続するとともに該ロッドを介してハンマービットを回転させる駆動部とを備えており、該駆動部は、モータと、該モータにより回転する駆動軸とを備えており、該駆動軸の下端部は外筒と接続され、内筒の下端部にエアハンマーが接続され、外筒と内筒とは該駆動軸の回転に伴って一体的に回転するため、ハンマービットの回転駆動源となるモータを鋼管杭内に配置して装置を省スペース化することが可能となる。

請求項３に係る発明によれば、外筒内部における内筒の下方への移動距離を測定するセンサを備えているため、センサの測定値から掘削深さを容易に且つ正確に把握することができる。

請求項４に係る発明によれば、センサが、ロッドよりも上方において該ロッドの長さ方向に向けて配置された超音波センサからなり、内筒の上端部には、該超音波センサから発信された超音波を反射する反射板が取り付けられていることにより、外筒内部における内筒の下方への移動距離を簡易な構成で正確に測定することが可能となる。

請求項５に係る発明によれば、ロッドの内筒内部には、外部のコンプレッサから供給される圧縮空気をエアハンマーへと導くエアホースが挿通され、該エアホースは、前記内筒が上端位置にあるとき、該内筒内部において弛んだ状態にあることにより、エアホースの伸びしろが確保され、ロッドが伸長したときにおいてもエアホースの破断等を防いで確実に圧縮空気を送給することが可能となる。

請求項６に係る発明によれば、駆動軸にはその内部を貫通する圧縮空気通路が形成されており、該圧縮空気通路は、スイベルジョイントを介して、コンプレッサと接続されたエアホース及び内筒内部に挿通されたエアホースと接続されているため、駆動軸の回転に伴ってエアホースが捩れることがなく、エアホースの破断等を防いで確実に圧縮空気を送給することが可能となる。

請求項７に係る発明によれば、ハンマービットにより粉砕されて鋼管杭とロッドとの隙間を通って上昇してきたスライムを複数の開口部から取り入れ、これをまとめて排出管を通して孔外へと導き、収容装置へと直接投入することができるため、削孔により生じたスライムを効率良く外部へと排出して処理することが可能となる。

請求項８に係る発明によれば、排出管に接続されて開口部に吸引力を発生させるための吸引装置を備えているため、掘削深さが深くてスライムの上昇が困難な場合でも、吸引装置から発生する吸引力によって、スライムを確実に上昇させて孔外へと排出することが可能となる。

以下、本発明に係るダウンザホールハンマ掘削装置の好適な実施形態について、図面を参照しつつ説明する。
図１は本発明に係るダウンザホールハンマ掘削装置の縦断面図、図２はその横断面図であって、（ａ）はＡ−Ａ線断面図、（ｂ）はＢ−Ｂ線断面図である。また、図３は図１の上半分を抽出して示す図、図４は図１の下半分を抽出して示す図である。
本発明に係るダウンザホールハンマ掘削装置は、鋼管杭（Ｋ）の内部に挿通されるロッド（１）と、該ロッド（１）の下端部に取り付けられたエアハンマー（２）と、該エアハンマー（２）の下方に配置されて該エアハンマーからの打撃を受けるハンマービット（３）とを備えている。

ロッド（１）は、同心に配置された外筒（４）と内筒（５）の二重筒構造を有しており、内筒（５）は外筒（４）の内部において上下移動可能に構成されている。尚、図１においては、内筒（５）が上端位置にある状態が示されている。
外筒（４）の内周面には長さ方向のキー（６ａ）が形成され、内筒（５）の外周面には長さ方向のキー溝（６ｂ）が形成されている。尚、図２（ｃ）は、ロッドにおけるキー（６ａ）及びキー溝（６ｂ）の部分を拡大抽出して示す図である。
このようなキーとキー溝の噛み合いにより、内筒（５）は外筒（４）の内部において、上下方向には移動可能であるが回転は不可能となっている。つまり、内筒（５）は、単独で回転することはできず、外筒（４）と一体的に回転する。

外筒（４）の下端部には、円弧状の抜け止め板（７）（図２（ｂ）参照）が金具により取り付けられており、内筒（５）の上端部において外周面に突出する抜け止め突起（図示せず）が、この抜け止め板（７）に当たることにより、内筒（５）が外筒（４）から抜け落ちることが防止されている。
また、外筒（４）の上端部には、内方に向けて放射状に突出する複数の板状部材（３０）が固定されており（図２（ａ）及び図４参照）、内筒（５）は板状部材（３０）よりも上方へは移動できないようになっている。

内筒（５）の外端部には、外筒（４）と略同径のカバー部材（２９）が取り付けられており（図４参照）、このカバー部材（２９）によって外筒（４）とエアハンマー（２）との間の部分が外部から遮蔽されている。

外筒（４）の上方には、エアハンマー（２）及びハンマービット（３）を回転させるための駆動部（８）が設けられている。
駆動部（８）は、油圧モータ（９）と、該油圧モータの駆動により回転する駆動軸（１０）とを備えており、駆動軸（１０）の下端部はジョイント（１１）を介して外筒（４）と接続されている。
より具体的には、駆動軸（１０）の下端部にはジョイント（１１）が接続され、該ジョイント（１１）の下端部に嵌合された円環板（１２）の外周縁が外筒（４）の上端部内面に固定されている。

駆動部（８）の上方には、クレーンにより吊下げられて鋼管杭（Ｋ）の内部に固定される固定部（１３）が備えられている。
固定部（１３）の下端部は、駆動軸（１０）の周囲において該駆動軸を回転可能に支承する支承部材（１４）と連結されている。また、この支承部材（１４）には油圧モータ（９）の鍔部が固定されている。
駆動軸（１０）の外側は、円筒を２分割した形状のカバー（１５）により覆われている。このカバー（１５）は、支承部材（１４）と外筒（４）の間に配置されている。

図５乃至図７は固定部（１３）を示す図であって、図５（ａ）は正面部分断面図、（ｂ）は側面図、図６（ａ）はＡ部矢視図、（ｂ）はＢ部矢視図、（ｃ）はＣ部矢視図、図７（ａ）はＤ部矢視図、（ｂ）はＥ部矢視図である。
固定部（１３）は、削孔により孔内で発生するズリやスライムを外部に排出するための排出管（１６）と、クレーン吊下げ用のワイヤーを係止するための係止部（１７）と、鋼管杭（Ｋ）の内面に対して圧接されるチャック部（１８）と、上記した支承部材（１４）と接続される接続部（１９）とを備えている。

排出管（１６）は、チャック部（１８）と接続部（１９）との間を繋ぐ円筒部材の側面の複数箇所において開口しており、ハンマービット（３）から噴出される圧縮空気の作用によって鋼管杭（Ｋ）とロッド（１）との隙間を通って上昇してきたズリやスライムをこれらの開口部（１６ａ）から取り入れる。
複数の開口部（１６ａ）と夫々繋がっている排出管（１６）は、チャック部（１８）の上方において合流して１本化されており、その上端部には排出ホース（図示せず）が接続されている。
開口部から取り入れられたズリやスライムは、排出管（１６）と排出ホースを通過した後、孔外に設置されたホッパーやベッセル等の収容装置に放出される。

尚、本発明においては、排出管（１６）と接続されて孔外に延出された排出ホースに、ブロワーや真空発生装置等の吸引装置を接続することができる。
このような構成とすることにより、掘削深さが深くてズリやスライムの上昇が困難な場合でも、吸引装置から発生する吸引力によって孔内を確実に上昇させて孔外へと円滑に排出することが可能となる。

チャック部（１８）は、図６（ｂ）に示すように、対向して配置された２つの円弧状部材（１８ａ）を、互いに平行に配置された２つの油圧シリンダ（１８ｂ）により連結した構造を有している。夫々の円弧状部材（１８ａ）は、支点（１８ｃ）により回動可能に枢着された２つの短円弧状部材からなり、油圧シリンダ（１８ｂ）のロッドを伸長させることによって、２つの円弧状部材（１８ａ）を支点（１８ｃ）を中心として拡げることが可能となっている。
２つの円弧状部材（１８ａ）が拡がると、これら部材の外面が鋼管杭（Ｋ）の内面に圧接し、これによってチャック部（１８）が鋼管杭（Ｋ）の内面に固定されることとなる。

接続部（１９）は、固定部（１３）の下端に設けられており、図７（ａ）に示す貫通孔（１９ａ）を利用して、支承部材（１４）とボルト止めにより固定される。

ロッド（１）の上方位置、具体的にはジョイント（１１）の外側近傍には、超音波センサ（２０）が下方に向けて配置されている。この超音波センサ（２０）は、変換器（２６）を介して外部に設けられたデジタルパネルメータ（２７）と接続されている。
内筒（５）の上端部には、超音波センサ（２０）から発信された超音波を反射する反射板（２１）が取り付けられている。
超音波センサ（２０）から発信された超音波は、円環板（１２）に設けられた貫通孔（１２ａ）を通過して反射板（２１）の表面で反射され、この反射波が超音波センサ（２０）に入射することにより、外筒内部における内筒（５）の下方への移動距離を測定することができ、この測定値から掘削深さを正確に把握することができる。

内筒（５）の内部には、外部のコンプレッサ（図示せず）から供給される圧縮空気をエアハンマー（２）へと導くエアホース（２２）が挿通されている。
エアホース（２２）は、外筒（４）の内部において内筒（５）が上端位置にあるとき（図１に示す状態のとき）、内筒（５）の内部において弛んだ状態にある。
これにより、図８に示す如く、内筒（５）が外筒（４）の内部において下方にスライド移動することによりロッドが伸長したときには、エアホース（２２）が弛みの分だけ伸びることができる。そのため、エアホース（２２）に過剰な引張り力が作用することがなく、破断等を防ぐことができる。

駆動軸（１０）にはその内部を貫通する圧縮空気通路（２３）が形成されている。
圧縮空気通路（２３）は、上方位置にあるスイベルジョイント（２４）を介して、固定部（１３）内を通って外部のコンプレッサと接続されたエアホース（２５）と接続されており、下方位置にあるスイベルジョイント（２４）を介して、上述した内筒内部に挿通されたエアホース（２２）と接続されている。

以上説明した本発明に係るダウンザホールハンマ掘削装置によれば、鋼管杭の打設工事において地盤を掘削する場合に、ロッド（１）の内筒（５）を外筒（４）の内部において下降させることにより、ロッド（１）を孔の深さに応じて伸長させていくことが可能であるため、深い孔を掘る場合でもロッドを上方に継ぎ足す作業を必要としない。
従って、崩落地等の鋼管杭を深くまで打設することが必要な施工現場においても、鋼管杭の打設作業を効率よく行うことができる。

本発明は、崩落地等の大深度まで鋼管杭を打設する必要がある作業現場において特に好適に利用される。

本発明に係るダウンザホールハンマ掘削装置の縦断面図である。 本発明に係るダウンザホールハンマ掘削装置の横断面図であり、（ａ）はＡ−Ａ線断面図、（ｂ）はＢ−Ｂ線断面図、（ｃ）はキーとキー溝の部分の拡大図である。 図１の上半分を抽出して示す図である。 図１の下半分を抽出して示す図である。 固定部を示す図であって、（ａ）は正面部分断面図、（ｂ）は側面図である。 固定部を示す図であって、（ａ）はＡ部矢視図、（ｂ）はＢ部矢視図、（ｃ）はＣ部矢視図である。 固定部を示す図であって、（ａ）はＤ部矢視図、（ｂ）はＥ部矢視図である。 本発明に係るダウンザホールハンマ掘削装置の作用を示す図である。

符号の説明

１ ロッド
２ エアハンマー
３ ハンマービット
４ 外筒
５ 内筒
８ 駆動部
９ 油圧モータ
１０ 駆動軸
１３ 固定部
２０ 超音波センサ
２１ 反射板
２２ エアホース
２３ 圧縮空気通路
２４ スイベルジョイント
Ｋ 鋼管杭

Claims (8)

1. 鋼管杭の内部に挿通されるロッドと、該ロッドの下端部に取り付けられたエアハンマーと、該エアハンマーの下方に配置されて該エアハンマーからの打撃を受けるハンマービットとを備えてなるダウンザホールハンマ掘削装置であって、
   前記ロッドは外筒と内筒からなり、該内筒は外筒内部において上下移動可能に構成されていることを特徴とするダウンザホールハンマ掘削装置。
2. クレーンにより吊下げられて前記鋼管杭内部に固定される固定部と、該固定部と前記ロッドとを接続するとともに該ロッドを介して前記ハンマービットを回転させる駆動部とを備えており、
   該駆動部は、モータと、該モータにより回転する駆動軸とを備えており、
   該駆動軸の下端部は前記外筒と接続され、前記内筒の下端部に前記エアハンマーが接続されてなるとともに、前記外筒と内筒とは該駆動軸の回転に伴って一体的に回転することを特徴とする請求項１記載のダウンザホールハンマ掘削装置。
3. 前記内筒の下方への移動距離を測定するセンサを備えていることを特徴とする請求項１又は２記載のダウンザホールハンマ掘削装置。
4. 前記センサが、前記ロッドよりも上方において下方に向けて配置された超音波センサからなり、
   前記内筒の上端部には、該超音波センサから発信された超音波を反射する反射板が取り付けられていることを特徴とする請求項３記載のダウンザホールハンマ掘削装置。
5. 前記ロッドの内筒内部には、外部のコンプレッサから供給される圧縮空気を前記エアハンマーへと導くエアホースが挿通され、
   該エアホースは、前記内筒が上端位置にあるとき、該内筒内部において弛んだ状態にあることを特徴とする請求項１乃至４いずれかに記載のダウンザホールハンマ掘削装置。
6. 前記駆動軸にはその内部を貫通する圧縮空気通路が形成されており、
   該圧縮空気通路は、スイベルジョイントを介して、前記コンプレッサと接続されたエアホース及び前記内筒内部に挿通されたエアホースと接続されていることを特徴とする請求項５記載のダウンザホールハンマ掘削装置。
7. 前記固定部は、前記ハンマービットにより粉砕されて前記鋼管杭とロッドとの隙間を通って上昇してきたスライムを取り入れるための複数の開口部と、
   該複数の開口部から取り入れられたスライムをまとめて孔外の収容装置へと導く排出管を備えていることを特徴とする請求項２乃至６いずれかに記載のダウンザホールハンマ掘削装置。
8. 前記排出管に接続されて前記開口部に吸引力を発生させるための吸引装置を備えていることを特徴とする請求項７記載のダウンザホールハンマ掘削装置。
   
   

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