JP2009299356A - アースドリル機のケリーバ - Google Patents

Abstract

【課題】伸縮ケリーバを備えたアースドリル機において、セメントミルク等の注入材を供給可能とするケリーバ構造を提供する。
【解決手段】アウタケリーバ１５と、アウタケリーバ１５内に上部が該アウタケリーバから突出するように、回転自在かつ軸方向に移動不能に収容されたガイドパイプ１６と、アウタケリーバ１５の回転にともなうガイドパイプ１６の供回りを抑止する供回り抑止手段２４，２５と、ガイドパイプ１６に回転不能かつ軸方向に移動自在に収容され、上端に巻き上げロープの連結部４１と、セメントミルクなどの注入材の供給ホースの連結部４２とがそれぞれ設けられたスイベルジョイント３０と、アウタケリーバ１５内に軸方向に移動自在に収容され、該アウタケリーバから回転が伝達されるとともに、上端がスイベルジョイント３０に回転自在に連結されて、供給ホースの連結部４２と連通するインナケリーバ１７とを備えてなる。
【選択図】図２

Description

この発明は、アースドリル機のケリーバに関し、さらに詳細には、例えば埋込み杭を設置するに際して掘削、それに引き続くソイルセメントを造成するのに好適なアースドリル機の構造に関する。

埋込み杭工法の１つとして、プレボーリング根固め工法が知られている。この工法では、施工機械として一般にオーガ駆動装置を装備した三点支持式杭打ち機や、ラフタークレーンが使用されている。施工は、オーガ駆動装置により駆動されるアースオーガにより所定深度まで掘削し、掘削後、オーガ先端からセメントミルクからなる根固め液や杭周充填液を掘削孔内に注入して掘削土砂と攪拌混合し、掘削孔に既製杭を建て込むという手順がとられている。

しかしながら、施工機械として使用される三点式杭打ち機やラフタークレーンは、これらに装備されるオーガ駆動装置が上下方向に走行する構造であることから、そのストロークを確保するため、また、安定性を確保するため、全体構造が大きなものとならざるを得ない。このため、施工現場の敷地が狭い場合や、機械の搬入条件などによっては、施工が困難になることがある。

このような背景のもと、この出願人は、先にアースドリル機を使用した埋込み杭工法を提案した（特許文献１）。この工法はアースドリル機のケリーバに、先端に掘削ヘッドを有するスクリューロッドを接続して地盤を掘削し、掘削後、ケリーバ上端からセメントミルクを供給し、これを掘削ヘッドから掘削孔内に注入して掘削土砂と攪拌してソイルセメントを造成する工程、すなわち根固め部及び杭周固定部を造成する工程を含む工法である。ケリーバ上端からセメントミルクを供給するために、ケリーバ上端にはスイベルジョイントが設けられ、ケリーバはこのスイベルジョイントを介して巻き上げロープに支持されている。

この工法によれば、ケリーバの回転駆動装置が上下に移動することがなく、その結果施工機械全体が大きくなることがないので、施工現場の敷地の大きさや、施工機械の搬入条件による制限が大幅に緩和され、埋込み杭工法の適用範囲を広げることができるという利点が得られる。

しかしながら、特許文献１で開示された施工機械は、ケリーバが単管構造のものである。このため、ケリーバのストロークに限度があり、掘削深度が大きくなると延長ロッドの継ぎ足し回数も多くならざるを得ない。また、根固め部や杭周固定部のソイルセメントを造成する際、ケリーバの昇降を繰り返して掘削土砂とセメントミルクとを攪拌混合するのであるが、ソイルセメントの造成長さを長くする場合にはケリーバのストロークのみでは対応できず、延長ロッドの切り離し回数が多くなる。

ところで、ケリーバをアウタケリーバ及びインナケリーバを含む伸縮構造としたものが知られている。この伸縮ケリーバを使用すれば、ストロークを大きくすることができ、上記のような単管構造のケリーバの問題は解消する。しかしながら、伸縮ケリーバにおいて、インナケリーバは上端が巻き上げロープに支持され、またアウタケリーバ内を昇降する部材である。このため、単管構造のケリーバのように、単にインナケリーバの上端にセメントミルク供給のためのスイベルジョイントを設けて巻き上げロープで支持するわけにはいかない。インナケリーバの回転に対してスイベルジョイントは固定的でなければならず、インナケリーバの下降に伴ってスイベルジョイントがアウタケリーバ内に入り込むと、スイベルジョイントを固定するものがもはやなくなってしまうからである。
特願２００７−２３０７１４号明細書

この発明は上記のような技術的背景に基づいてなされたものであって、次の目的を達成するものである。
この発明の目的は、伸縮ケリーバを備えたアースドリル機において、セメントミルク等の注入材を供給可能とするケリーバ構造を提供することにある。

この発明は上記課題を達成するために、次のような手段を採用している。
すなわち、この発明は、ブーム先端から垂下する巻き上げロープに支持され、ケリーバ駆動装置によって回転駆動されるアースドリル機のケリーバであって、
前記ケリーバ駆動装置から回転が伝達されるアウタケリーバと、
このアウタケリーバ内に回転自在かつ軸方向に移動不能に収容され、上端部が該アウタケリーバから突出するとともに、下端部が該アウタケリーバの下端部よりも上方に位置するガイドパイプと、
前記ガイドパイプの上端部を拘束し、前記アウタケリーバの回転にともなう前記ガイドパイプの供回りを抑止する供回り抑止手段と、
前記ガイドパイプ内に回転不能かつ軸方向に移動自在に収容され、上端に前記巻き上げロープの連結部と、セメントミルクなどの注入材の供給ホースの連結部とがそれぞれ設けられたスイベルジョイントと、
前記ガイドパイプ及び前記アウタケリーバに亘ってそれらの内部に収容され、前記アウタケリーバの下端部から回転が伝達されるとともに、上端が前記スイベルジョイントに回転自在に連結されて前記供給ホースの連結部と連通するインナケリーバと
を備えてなることを特徴とするアースドリル機のケリーバにある。

前記供回り抑止手段として、前記ブームに垂下して設けられたガイドバーと、前記ガイドパイプに設けられ前記ガイドバーに係合する係合部材とからなる構成を採用することができる。

この発明によれば、インナケリーバの上端部に回転自在に連結されたスイベルジョイントが、回転することのないガイドパイプ内に軸方向に移動自在ではあるが回転不能に収容されているので、スイベルジョイントをインナケリーバに追従して昇降させることができる一方、スイベルジョイントの回転を阻止することができる。したがって、伸縮式のケリーバにおいてもインナケリーバを通じて掘削具にセメントミルク等の注入材を供給することが可能となった。すなわち、ケリーバのストロークを長くしたうえで注入材の供給が可能となり、ソイルセメントの造成長さを長くする場合であっても、ケリーバのストロークで対応することができる。

この発明の実施形態を図面を参照しながら以下に説明する。図１は、この発明によるケリーバが適用されるアースドリル機を示している。アースドリル機１の基本的な構成は、従来周知のアースドリル機とほとんど同じである。クローラ走行体２に旋回体３が搭載され、この旋回体３はブーム４とフロントアーム５とを装備している。ブーム４はテレスコピック式のもので伸縮自在である。ブーム４の先端部には、図示しない巻き上げウィンチによって繰り出される巻き上げロープ７がプーリ８から垂下して設けられ、この巻き上げロープ７にケリーバ１０が支持されている。

フロントアーム５は油圧シリンダ９により起伏自在に設けられている。このフロントアーム５の先端にはケリーバ駆動装置１１が設けられている。ケリーバ駆動装置１１は、フロントアーム５に支持されるフレーム１２を有し、このフレーム１２に回転駆動装置１３が設けられている。回転駆動装置１３はロータリテーブル式のもので、ケリーバ１０が昇降自在かつ相対回転不能に嵌合し、ケリーバ１０に回転力を与えるためのものである。また、フレーム１２にはケリーバ１０に押込み力を与えるための油圧シリンダからなる押込み装置１４が設けられている。

図２〜図８はケリーバの詳細を示している。図２はアウタケリーバを軸方向断面で示す図、図３はアウタケリーバ及びインナケリーバの双方を軸方向断面で示す図、図４はインナケリーバの下降状態を示す図、図５は図３のＡ−Ａ線矢視断面図、図６は図３のＢ−Ｂ線矢視断面図、図７は図３のＣ−Ｃ線矢視断面図、図８はスイベルジョイントの軸方向断面図である。

ケリーバ１０は、アウタケリーバ１５と、アウタケリーバ１５内にそれぞれ収容されるガイドパイプ１６とインナケリーバ１７とを備えている。ガイドパイプ１６は、その上端部がアウタケリーバ１５から突出するとともに、下端部がアウタケリーバ１５の下端部から上方に離間するようにアウタケリーバ１５内に収容されている。インナケリーバ１７はガイドパイプ１６及びアウタケリーバ１５に亘ってそれらの内部に収容されている。

アウタケリーバ１５の外周には回転駆動装置１３から回転を伝達するための複数の突条１８が軸方向に形成されている。また、アウタケリーバの下端部内周には複数のアウタターミナル１９が固定され、これらアウタターミナル１９には溝２０（図７参照）が軸方向に形成されている。一方、インナケリーバ１７の外周には複数の突条２１が軸方向に形成され、これら突条２１が溝２０に嵌まることにより、インナケリーバ１７には軸方向に移動自在な状態でアウタケリーバ１５からの回転が伝達される。

ガイドパイプ１６の外周にはインナディスク２２が設けられている。また、アウタケリーバ１５の上端にはインナディスク２２が嵌まる環状溝を有するアウタディスクケース２３が設けられている。これにより、ガイドパイプ１６はアウタケリーバ１５に対し回転自在であるが軸方向に移動不能となっている。

ガイドパイプ１６の上端部には係合部材２４が設けられている。この係合部材２４は、ガイドパイプ１６の上端外周から上方に延びる延伸部２７と、延伸部２７にブラケット２８を介してほぼ直角に設けられた１対の係合プレート２９とからなる。一方、図１に示すように、アースドリル機のブーム４の先端にはガイドバー２５が垂下して設けられている。このガイドバー２５の上端は詳細は図示省略するがブーム４に枢着され、下端部はリンク２６を介してケリーバ駆動装置１１のフレーム１２に支持されている。ガイドバー２５は、図９に示すように１対の係合プレート２９，２９間に配置され、これらガイドバー２５と係合プレート２９とはケリーバの回転方向に関して互いに係合可能である。これによりガイドパイプ１６は昇降可能ではあるが回転は不能である。すなわち、係合部材２４及びガイドバー２５はガイドパイプ１６の供回り抑止手段を構成している。

ガイドパイプ１６にはスイベルジョイント３０が収容されている。スイベルジョイント３０は全体として円柱形をなす部材である。ガイドパイプ１６の内周には複数の突条２７（図５参照）が軸方向に設けられている。他方、スイベルジョイント３０の外周には複数の溝２８が設けられ、これら溝２８に突条２７が嵌まっている。これにより、スイベルジョイント３０はガイドパイプ１６に対して軸方向に移動自在ではあるが、回転は不能である。

スイベルジョイント３０は図８に詳細に示されている。スイベルジョイント３０は、それぞれ中央に孔３２，３３が設けられた上下２つのスイベルブロック３１ａ，３１ｂを有している。スイベルブロック３１ａ，３１ｂはボルト３４により互いに固定され、両者間には室３５が形成されている。室３５には中央に孔３６が設けられたスピンドル３７が収容され、孔３６は上部スイベルブロック３１ａの孔３２と連通している。

下部スイベルブロック３１ｂの孔３３にはインナケリーバ１７の上端が嵌合している。このインナケリーバ１７の上端にスピンドル３７がボルト３８により固定され、スピンドル３７の孔３６はインナケリーバ１７の内部と連通している。スピンドル３７及びインナケリーバ１７の上端と、スイベルブロック３１ａ，３１ｂの各内周との間には所要箇所においてベアリング４０が配置されている。これにより、スピンドル３７及びインナケリーバ１７はスイベルブロック３１ａ，３１ｂに対し回転自在となっている。

上部スイベルブロック３１ａには巻き上げロープ７を連結するためのロープ連結部４１と、セメントミルクを供給するホースを連結するためのホース連結部４２とが設けられている。ホース連結部４２は上部スイベルブロック３１ａの孔３２と連通するように上部スイベルブロック３１ａに設けられている。この結果、ホース連結部４２は孔３２，３６を介してインナケリーバ１７の内部と連通している。

図１に示すように、旋回体３にはホースリール４５が設けられ、このホースリール４５にセメントミルクの供給ホース４６が巻き付けられている。供給ホース４６の一端はポンプを介してセメントミルクのタンク（いずれも図示されず）に接続されている。ホースリール４５から繰り出される供給ホース４６はブーム４に沿って延び、ホースプーリ４６に巻き掛けられて、他端がスイベルジョイント３０のホース連結部４２に連結されている。これにより、タンクからのセメントミルクがスイベルジョイント３０を経てインナケリーバ１７に供給される。インナケリーバ１７内には注入管５０が配置され、実質的にセメントミルクの流路となるのは、この注入管５０である。

アウタケリーバ１５の上端外周には緩衝材５１を備えたストッパ５２が設けられている。このストッパ５２はケリーバ回転駆動装置１３に係止することにより、アウタケリーバ１５の下降を制限するためのものである。同様に、インナケリーバ１７の下端外周にも緩衝材５３を備えたストッパ５４が設けられている。このストッパ５４はアウタケリーバ１５の下端に係止することにより、アウタケリーバ１５内でのインナケリーバ１７の上昇を制限し、ケリーバ１０全体を巻き上げロープ７によって支持するためのものである。さらに、インナケリーバ１７の外周にもストッパ５５が設けられている。このストッパ５５はアウタケリーバ１５のアウタターミナル１９の上端に係止することにより、インナケリーバ１７のアウタケリーバ１５内での下降を制限するためのものである。

次に上記ケリーバ１０を備えたアースドリル機を使用した埋込み杭工法の概要を説明する。埋込み杭工法において、上記ケリーバには掘削及びそれに引き続く根固め部・杭周固定部造成のために、図１に示すような掘削具５６が接続される。掘削具５６はインナケリーバ１７にソケット５７を介して接続され、この掘削具５６は、先端に掘削ヘッド５８を有するスクリューロッド５９と、これに順次継ぎ足される延長ロッド６０とから構成される。延長ロッド６０は外周に攪拌部材６１を有するものと、それが無いものとの２種が使用される。掘削ヘッド５８には、図示しないが、セメントミルクを掘削孔内に注入するための注出孔が設けられている。

掘削時において、巻き上げロープ７が繰り出され、アウタケリーバ１５内にインナケリーバ１７が収容された状態でアウタケリーバ１５が下降する。このとき、回転駆動装置１３の回転がアウタケリーバ１５を介してインナケリーバ１７に伝達され、掘削具５６により地盤が掘削される。アウタケリーバ１５の下降時において、それにともなってガイドパイプ１６も下降するが、ガイドパイプ１６はその係合部材２４がガイドバー２５に係合しているので、下降するのみで供回り回転することはない。

そして、アウタケリーバ１５がそのストッパ５２が回転駆動装置１３に達するストローク端に達すると、インナケリーバ１７がアウタケリーバ１５から抜け出し、インナケリーバ１７のみが下降する。インナケリーバ１７の下降後も、インナケリーバ１７にはアウタケリーバ１５から回転が伝達されるので掘削は続行される。このとき、インナケリーバ１７の下降にともなってスイベルジョイント３０もガイドパイプ１６内を下降するが、スイベルジョイント３０はガイドパイプ１６に対して回転はしないので、下降するのみである。また、スイベルジョイント３０の下降にともなって、巻き上げロープ７及び供給ホース４６もガイドパイプ１６内に引き込まれる（図４参照）。

掘削深度が所定深度に達したら、掘削孔にセメントミルクを注入して掘削土砂と攪拌混合し、ソイルセメントによる根固め部及び杭周固定部を造成する。その際、巻き上げロープ７を巻き上げてインナケリーバ１７を上昇させかつ回転させながら、供給ホース４６、スイベルジョイント３０、インナケリーバ１７及びロッド５９，６０を通じてセメントミルクが掘削ヘッド５８に供給される。また、インナケリーバ１７の上昇・下降を繰り返し、掘削土砂とセメントミルクとを攪拌混合し、根固め部及び杭周固定部を造成する。根固め部及び杭周固定部の造成後は、インナケリーバ１７、次いでアウタケリーバ１５を上昇させる。そして、ケリーバ１０を待避させて掘削孔に既製杭を建て込む。

上記のようなケリーバによれば、インナケリーバ１７の上端部に回転自在に連結されたスイベルジョイント３０が、回転することのないガイドパイプ１６内に軸方向に移動自在ではあるが回転不能に収容されているので、スイベルジョイント３０をインナケリーバ１７に追従して昇降させることができる一方、スイベルジョイント３０の回転を阻止することができる。したがって、伸縮式のケリーバにおいてもインナケリーバ１７を通じて掘削具５６にセメントミルクを供給することが可能となった。

なお、掘削時において掘削水の供給が必要な場合、セメントミルクの場合と同様に、スイベルジョイント３０及びインナケリーバ１７を通じて掘削ヘッドに掘削水を供給することもできる。

上記実施形態は例示にすぎず、この発明は種々の改変が可能である。例えば、上記実施形態では、この発明のケリーバが適用されるアースドリル機を使用して埋込み杭工法を実施する場合について説明したが、この発明は注入材を地盤に注入する工法全般、例えば地盤改良工法などにも有効である。

この発明によるケリーバが適用されるアースドリル機を示している。 ケリーバの詳細を示し、アウタケリーバを軸方向断面で示す図である。 アウタケリーバ及びインナケリーバの双方を軸方向断面で示す図である。 インナケリーバの下降状態を示す図である。 図３のＡ−Ａ線矢視断面図である。 図３のＢ−Ｂ線矢視断面図である。 図３のＣ−Ｃ線矢視断面図である。 スイベルジョイントの軸方向断面図である。 係合部材の平面図である。

符号の説明

１ アースドリル機
２ クローラ走行体
３ 旋回体
４ ブーム
５ フロントアーム
７ 巻き上げロープ
１０ ケリーバ
１１ ケリーバ駆動装置
１３ 回転駆動装置
１５ アウタケリーバ
１６ ガイドパイプ
１７ インナケリーバ
２４ 係合部材
２５ ガイドバー
３０ スイベルジョイント
３１ａ 上部スイベルブロック
３１ｂ 下部スイベルブロック
３７ スピンドル
４１ ロープ連結部
４２ ホース連結部
４６ ホース
５６ 掘削具
５８ 掘削ヘッド

Claims (2)

1. ブーム先端から垂下する巻き上げロープに支持され、ケリーバ駆動装置によって回転駆動されるアースドリル機のケリーバであって、
   前記ケリーバ駆動装置から回転が伝達されるアウタケリーバと、
   このアウタケリーバ内に回転自在かつ軸方向に移動不能に収容され、上端部が該アウタケリーバから突出するとともに、下端部が該アウタケリーバの下端部よりも上方に位置するガイドパイプと、
   前記ガイドパイプの上端部を拘束し、前記アウタケリーバの回転にともなう前記ガイドパイプの供回りを抑止する供回り抑止手段と、
   前記ガイドパイプ内に回転不能かつ軸方向に移動自在に収容され、上端に前記巻き上げロープの連結部と、セメントミルクなどの注入材の供給ホースの連結部とがそれぞれ設けられたスイベルジョイントと、
   前記ガイドパイプ及び前記アウタケリーバに亘ってそれらの内部に収容され、前記アウタケリーバの下端部から回転が伝達されるとともに、上端が前記スイベルジョイントに回転自在に連結されて前記供給ホースの連結部と連通するインナケリーバと
   を備えてなることを特徴とするアースドリル機のケリーバ。
2. 前記供回り抑止手段は、前記ブームに垂下して設けられたガイドバーと、前記ガイドパイプに設けられ前記ガイドバーに係合する係合部材とからなることを特徴とする請求項１記載のアースドリル機のケリーバ。

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