JP2015232235A - 地中障害物の破砕方法及び破砕装置 - Google Patents

Abstract

【課題】転石や鉄筋コンクリート杭の残体等の地中障害物を効果的に破砕することができる地中障害物の破砕方法を提供すること。【解決手段】リーダ１に沿って昇降可能な昇降枠５に、ロータリーパーカッションドリルマシン６を上下動可能に設けると共に、昇降枠５の下部にオーガマシン７をロータリーパーカッションドリルマシン６と同軸に設け、オーガマシン７の下端部にケーシング９の上端部を連動連結し、ケーシング９内にドリルロッド１０を挿入して、ドリルロッド１０の上端部を、オーガマシン７の中空部を通してロータリーパーカッションドリルマシン６に連動連結し、ケーシング９の下端部に障害物切削ビット１２を設け、ドリルロッド１０の下端部に障害物破砕用ヘッド２３を取り付け、障害物切削ビット２３に与えられる回転切削力と、障害物破砕用ヘッドに与えられる回転力及び打撃力で地中障害物を破砕する。【選択図】図１

Description

本発明は、基礎杭としての鋼管杭等を地盤中に打ち込むのに先立ち、地盤中に存在する転石、あるいは地盤中に埋もれたままになっている鉄筋コンクリート杭の残体、あるいはまた硬質地盤部などの地中障害物を破砕して、鋼管杭等の打ち込みを容易するための地中障害物の破砕方法及び破砕装置に関する。

従来の地中障害物の破砕方法として、特許公報等の公知文献を具体的に挙げることは出来ないが、従来にあっては、ドリルロッドを介してビットに回転力と打撃力を与えて掘削するロータリーパーカッションドリルマシンを単独で使用して上記のような地中障害物を破砕していた。

地中障害物を破砕するのに、従来の破砕方法のようにロータリーパーカッションドリルマシンだけでは、転石や鉄筋コンクリート杭の残体などの地中障害物を効果的に破砕することが困難であった。

本発明は、上記の事情に鑑みて、転石や鉄筋コンクリート杭の残体などの地中障害物を効果的に破砕することができる地中障害物の破砕方法及び破砕装置を提供することを目的としている。

上記課題を解決するための手段を、後述する実施形態の参照符号を付して説明すると、請求項１に係る発明の地中障害物の破砕方法は、昇降枠５にロータリーパーカッションドリルマシン６を上下動可能に設けると共に、昇降枠５の下部にセンターホール式のオーガマシン７をロータリーパーカッションドリルマシン６と同軸に設け、オーガマシン７の下端部にケーシング９の上端部を連動連結し、ケーシング９内にドリルロッド１０を挿入して、ドリルロッド１０の上端部を、オーガマシン７の中空部を通してロータリーパーカッションドリルマシン６に連動連結し、ケーシング９の下端部に障害物切削ビット１２を設け、ドリルロッド１０の下端部に障害物破砕用ヘッド２１〜２４を取り替え自在に取り付け、ケーシング９の障害物切削ビット１２に与えられる回転切削力と、ドリルロッド１０の障害物破砕用ヘッド２１〜２４に与えられる回転力及び打撃力とによって地中障害物を破砕することを特徴とする。

請求項２は、請求項１に記載の地中障害物の破砕方法において、地中障害物の破砕時には、ドリルロッド１０下端部の障害物破砕用ヘッド２１〜２４を、ケーシング９下端部の障害物切削ビット１２よりも後行させるようにすることを特徴とする。

請求項３に係る発明の地中障害物の破砕装置は、リーダ１に沿って昇降可能に設けられた昇降枠５と、昇降枠５に上下動可能に設けられたロータリーパーカッションドリルマシン６と、昇降枠５の下部にロータリーパーカッションドリルマシン６と同軸に設けられたセンターホール式のオーガマシン７と、オーガマシン７の下端部に連動連結されたケーシング９と、ケーシング９内に挿入し、上端部がオーガマシン７の中空部を通してロータリーパーカッションドリルマシン６に連動連結されたドリルロッド１０とを備え、ケーシング９の下端部には障害物切削ビット１２が設けられ、ドリルロッド１０の下端部には障害物破砕用ヘッド２１〜２４を取り替え自在に取り付けられてなることを特徴とする。

上記解決手段による発明の効果を、後述する実施形態の参照符号を付して説明すると、請求項１に係る発明の地中障害物の破砕方法によれば、オーガマシン７によってケーシング９下端部の障害物切削ビット１２に与えられる回転切削力と、ロータリーパーカッションドリルマシン６によりドリルロッド１０を介して障害物破砕用ヘッド２１〜２４に与えられる回転力及び打撃力とによって地中障害物を破砕するようにしたから、図５に示すような転石Ｓや鉄筋コンクリート杭の残体、硬質地盤部などの地中障害物を効果的に破砕することができ、また鉄筋コンクリート杭の残体に含まれる鉄筋もケーシング９下端部の障害物切削ビット１２によって切断することができ、従って後に挿入される基礎杭としての鋼管杭の挿入スペースの道を開くことができる。また、ドリルロッド１０の下端部に何れかの障害物破砕用ヘッド２１〜２４を取り付けることにより、地中障害物をその性状に応じて有効に破砕することができる。

請求項２に係る発明の地中障害物の破砕方法のように、地中障害物の破砕時には、ドリルロッド１０下端部の障害物破砕用ヘッド２１〜２４を、ケーシング９下端部の障害物切削ビット１２よりも後行させることによって、地中障害物を一層効果的に破砕することができる。

請求項３に係る発明の地中障害物の破砕装置によれば、請求項１又は請求項２に係る地中障害物の破砕方法を有効に実施することができる。

(a) は本発明に係る破砕装置の側面図、(b) は破砕装置のロータリーパーカッションドリルマシン部分の正面図である。 (a) は図１に示す破砕装置におけるケーシング及びこれに装入されたドリルロッドを示す一部断面正面図、(b) は底面図である。 (a-1) はドリルロッドの下端部に取り付けられる障害物破砕用ヘッドを示す正面図、(a-2) はその底面図であり、(b-1) は他の障害物破砕用ヘッドを示す正面図、(b-2) はその底面図、(b-3) は障害物破砕用ヘッドの下端部分の側面図である。 (a-1) は更に他の障害物破砕用ヘッドを示す正面図、(a-2) はその底面図であり、(b-1) は更に他の障害物破砕用ヘッドを示す正面図、(b-2) はその底面図であり、(b-1) は更に他の障害物破砕用ヘッドを示す正面図、(b-2) はその底面図、(b-3) は障害物破砕用ヘッドの下端部分の側面図である。 (a) ，(b) は地中障害物を破砕している状態を説明する説明図である。

以下に本発明の好適な一実施形態を図面に基づいて説明すると、本発明に係る地中障害物の破砕装置を示す図１において、１はリーダで、ベースマシーン２の前端部に俯仰自在に設けられたマスト３に支持されて、水平面に対し垂直に立設されている。リーダ１には、その前側面部の全長にわたって設けられたガイドレール４に沿って昇降する昇降枠５が装備され、この昇降枠５には、ロータリーパーカッションドリルマシン６が、上下駆動手段１９によって所定ストローク上下動可能に設置され、そしてこの昇降枠５の下端部にはセンターホール式のオーガマシン７が、ロータリーパーカッションドリルマシン６と同軸で固定的に設けられている。

昇降枠５は、昇降枠駆動手段８によりガイドレール４に沿って昇降駆動される。昇降枠駆動手段８は、リーダ１の上端部と下端部とに夫々スプロケット８ａ，８ｂを軸着して、両スプロケット８ａ，８ｂにチェーン８ｃを掛架すると共に、下部側のスプロケット８ｂを駆動スプロケットとしてこれを減速機付モータ（図示せず）に連動連結し、このチェーン８ｃの所要部に昇降枠５を連結してなるものである。尚、昇降枠駆動手段８としては、このようなスプロケット・チェーン機構からなるものに限らず、ラック式その他の周知の機構を採用することができる。

オーガマシン７は、これの下端部に設けられたケーシングキャップ２０にケーシング９の上端部をセットすることによりケーシング９と連動連結して、このケーシング９を正逆回転駆動し、ケーシング９の正転時に地盤を削孔し、逆転時に地盤から引き抜くようになっている。このオーガマシン７は、センターホール式で、図示は省略するが、オーガマシン７の軸芯に沿って中空部が貫通形成されている。そして、図２の(a) ，(b) に示すように、ケーシング９の下端部には障害物切削ビット１２が周方向一定間隔おきに取り付けられている。この障害物切削ビット１２は、ケーシング９の回転による回転切削力によって地中障害物である転石Ｓ（図５参照）、硬質地盤、鉄筋コンクリートの残体等を切削するもので、特に鉄筋コンクリート杭の残体に含まれる鉄筋を切断するのに好適である。

オーガマシン７の上方に位置するロータリーパーカッションドリルマシン６は、これの下端部に連動連結されるドリルロッド１０を介して障害物破砕用ヘッド２３（図２参照）に回転力と打撃力とを与えることにより、地盤中に存在する転石Ｓ（図５参照）あるいは地盤中に埋もれたままになっている鉄筋コンクリート杭の残体あるいは硬質地盤層などの地中障害物を破砕するもので、図１に示すように、昇降枠５に取り付けられた支持枠２５の補助リーダ２６に上下スライド自在に支持されると共に、支持枠２５に設けられた油圧シリンダからなる上下駆動手段１９により所定ストローク上下動するようになっている。また、このロータリーパーカッションドリルマシン６は、詳細な図示は省略するが、ドリルロッド１０の中空部に水又はエアーを供給するスイベル機構を備えており、このドリルロッド１０の中空部に供給された水又はエアーは、必要に応じてドリルロッド１０の先端部から吐出される。

上記ドリルロッド１０は、金属製の丸棒からなるもので、上端部がロータリーパーカッションドリルマシン６の下端部に連動連結され、その下端部には、図３及び図４に示すような種々形態の障害物破砕用ヘッド２１〜２４が、地中障害物に合わせて適宜に取り替え自在に取り付けられるようになっている。図３の(a-1) ，(a-2) に示す障害物破砕用ヘッド２１は、丸軸状本体２１ａの下端部に四角錐状（又は円錐状）の破砕刃２１ｂを形成し、その上端部にはドリルロッド１０の下端部に設けられた嵌合部２７（図２の(a) 参照）に挿脱自在に連結される角形連結部片２１ｃを形成している。また図３の(b-1) 〜(b-3) に示す障害物破砕用ヘッド２２は、丸軸状本体２２ａの下端部に下向き略山形状の破砕刃２２ｂを形成し、その上端部に角形の連結部片２２ｃを形成したものである。

また、図４の(a-1) ，(a-2) に示す障害物破砕用ヘッド２３は、丸軸状本体２３ａの下端部に四角錐状の破砕刃２３ｂを形成すると共に、この四角錐状破砕刃２３ｂに略三角形の破砕刃２３ｏを底面視十字状に組み合わせて突設し、そして上端部に角形の連結部片２３ｃを形成したものである。更に、図４の(b-1) 〜(b-3) に示す障害物破砕用ヘッド２４は、丸軸状本体２４ａの下端部に下向き略山形状の破砕刃２４ｂを形成すると共に、この山形状破砕刃２４ｂに略三角形の破砕刃２４ｏを底面視十字状に組み合わせて突設し、そして上端部に角形の連結部片２４ｃを形成したものである。

尚、図１に示す破砕装置のドリルロッド１０及び図２に示すドリルロッド１０の夫々下端部には、図４の(a-1) ，(a-2) に示す障害物破砕用ヘッド２３を取り付けている。また図１において、２８はリーダ１の正面側下端部に設けられたリング状の振れ止めで、これに嵌挿されるケーシング９の下端部側の振れを防止するようになっている。

図２には、ケーシング９に挿入されたドリルロッド１０の下端部の障害物破砕用ヘッド２３がケーシング９より後行している状態を実線で示し、その障害物破砕用ヘッド２３がケーシング９より先行している状態を仮想線で示している。この場合、ロータリーパーカッションドリルマシン６を上下駆動手段１９により補助リーダ２６に沿って所定ストローク下動させると、ドリルロッド１０の障害物破砕用ヘッド２３先端部が、仮想線図示のようにケーシング９の下端から突出して、ヘッド先行状態となり、また上動させると、実線図示のように障害物破砕用ヘッド２３がケーシング９内に没入してヘッド後行状態となりするようになり、しかして図２に示す障害物破砕用ヘッド２３先端部の実線図示位置と仮想線図示位置との間において障害物破砕用ヘッド２３の上下ストロークを適宜に調整するようになっている。

上記のように構成される破砕装置の使用による地中障害物の破砕方法について、図５を参照して説明する。この図５では、ベースマシーン２側に垂設されるリーダ１の図示を省略する。

この実施形態の場合、鋼管杭を打ち込む予定の地盤Ｗ中には転石Ｓが多く存在することから、ロータリーパーカッションドリルマシン６におけるドリルロッド１０の下端部には、転石Ｓの破砕に好適な、例えば図４の(a-1) ，(a-2) に示す障害物破砕用ヘッド２３を取り付けるものとし、そしてドリルロッド１０下端部の障害物破砕用ヘッド２３を、図２の(a) に示すように、ケーシング９下端部の障害物切削ビット１２よりも十分後行させた状態（即ち、ケーシング９下端部の障害物切削ビット１２を障害物破砕用ヘッド２３の先端部をよりも十分先行させた状態）にしておく。

先ず、図５の(a) に示すように、オーガマシン７によりケーシング９を正転させつつ、昇降枠５を下降させながら、ケーシング９を地盤Ｗ中に回転圧入してゆく。そして、ケーシング９の下端部が図示のような転石Ｓ（地中障害物）に突き当たると、オーガマシン７によるケーシング９の回転を一時停止し、ロータリーパーカッションドリルマシン６を、上下駆動手段１９により支持枠２５の補助リーダ２６に沿って移動させ、しかしてドリルロッド１０下端部の障害物破砕用ヘッド２３が、ケーシング９下端部の障害物切削ビット１２よりもわずかだけ、例えば１０ｍｍ程度後行するように調整を行う。

上記のようにして、ケーシング９に対するドリルロッド１０下端部の障害物破砕用ヘッド２３の後行調整を行った後、オーガマシン７によってケーシング９を正転駆動しつつ、ロータリーパーカッションドリルマシン６を駆動しながら、昇降枠５を昇降枠駆動手段８によりガイドレール４に沿って徐々に下降させてゆくと、オーガマシン７によってケーシング９下端部の障害物切削ビット１２に与えられる回転切削力と、ロータリーパーカッションドリルマシン６によりドリルロッド１０の下端部の障害物破砕用ヘッド２３に与えられる回転力及び打撃力とによって、地中障害物としての転石Ｓは、掘孔されながら破壊されて図５の(b) に示すように破砕された状態となる。

この場合の転石Ｓの破砕状態を詳述すれば、この時は、ドリルロッド１０下端部の障害物破砕用ヘッド２３がケーシング９下端部の障害物切削ビット１２よりもわずかに後行している、つまりケーシング９下端部の障害物切削ビット１２がドリルロッド１０下端部の障害物破砕用ヘッド２３よりわずかに先行していることから、先ず、ケーシング９の正転による障害物切削ビット１２の回転切削力により、転石Ｓがその上面側から掘孔されて、ケーシング９の下端部が転石Ｓ内に食い込んでゆく一方、障害物切削ビット１２より後行する障害物破砕用ヘッド２３が回転しながら転石Ｓの上面側を強力に打撃力することにより、転石Ｓに食い込んで回転するケーシング９の下端部で囲まれた転石Ｓ部分が破砕されると共に、破壊される転石Ｓの下方部が障害物破砕用ヘッド２３の強力な打撃力によって破壊され、しかしてこのような状態が繰り返されることによって、転石Ｓは、図５の(b) に示すような状態に破砕されることになる。

上記のようにして転石Ｓが、ケーシング９の障害物切削ビット１２に与えられる回転切削力と、ドリルロッド１０の障害物破砕用ヘッド２１〜２４に与えられる回転力及び打撃力とによって破砕されるから、後に挿入される基礎杭としての鋼管杭の挿入スペースの道が形成されて、それにより鋼管杭が地盤中所定深さまで容易に貫入されることになる。

上記の説明は、ドリルロッド１０下端部の障害物破砕用ヘッド２３をケーシング９下端部の障害物切削ビット１２よりわずかに後行させた（即ち、ケーシング９下端部の障害物切削ビット１２をドリルロッド１０下端部の障害物破砕用ヘッド２３よりわずかに先行させた）場合であるが、これとは逆に、障害物破砕用ヘッド２３をケーシング９下端部の障害物切削ビット１２より先行させる（即ち、ケーシング９下端部の障害物切削ビット１２をドリルロッド１０下端部の障害物破砕用ヘッド２３より後行させる）場合も、転石Ｓや鉄筋コンクリート杭の残体、硬質地盤部などの地中障害物を効果的に破砕することができる。但し、ドリルロッド１０下端部の障害物破砕用ヘッド２３をケーシング９下端部の障害物切削ビット１２よりわずかに後行させた場合には、地中障害物を一層効果的に破砕することができるということである。

以上のように、下端部に障害物切削ビット１２を備えたケーシング９と、同じく下端部に障害物破砕用ヘッド２３を取り付けたロータリーパーカッションドリルマシン６のドリルロッド１０とを併用することによって、従来のロータリーパーカッションドリルマシン６の単独使用では困難とされていた転石などの地中障害物の破砕を容易に実現することができる。

Ｗ 地盤
１ リーダ
２ ベースマシーン
４ ガイドレール
５ 昇降枠
６ ロータリーパーカッションドリルマシン
７ オーガマシン
９ ケーシング
１０ ドリルロッド
１２ 障害物切削ビット
２１〜２４ 障害物破砕用ヘッド
Ｓ 地中障害物

Claims (3)

1. 昇降枠にロータリーパーカッションドリルマシンを上下動可能に設けると共に、昇降枠の下部にセンターホール式のオーガマシンをロータリーパーカッションドリルマシンと同軸に設け、オーガマシンの下端部にケーシングの上端部を連動連結し、ケーシング内にドリルロッドを挿入して、ドリルロッドの上端部を、オーガマシンの中空部を通してロータリーパーカッションドリルマシンに連動連結し、ケーシングの下端部に障害物切削ビットを設け、ドリルロッドの下端部に障害物破砕用ヘッドを取り替え自在に取り付け、ケーシングの障害物切削ビットに与えられる回転切削力と、ドリルロッドの障害物破砕用ヘッドに与えられる回転力及び打撃力とによって地中障害物を破砕する地中障害物の破砕方法。
2. 地中障害物の破砕時には、ドリルロッド下端部の障害物破砕用ヘッドを、ケーシング下端部の障害物切削ビットよりも後行させるようにする請求項１に記載の地中障害物の破砕方法。
3. リーダに沿って昇降可能に設けられた昇降枠と、昇降枠に上下動可能に設けられたロータリーパーカッションドリルマシンと、昇降枠の下部にロータリーパーカッションドリルマシンと同軸に設けられたセンターホール式のオーガマシンと、オーガマシンの下端部に連動連結されたケーシングと、ケーシング内に挿入され、上端部がオーガマシンの中空部を通してロータリーパーカッションドリルマシンに連動連結されたドリルロッドとを備え、ケーシングの下端部には障害物切削ビットが設けられ、ドリルロッドの下端部には障害物破砕用ヘッドが取り替え自在に取り付けられてなる地中障害物の破砕装置。
   

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