JP2017078289A

JP2017078289A - 掘削装置

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Publication number: JP2017078289A
Application number: JP2015206554A
Authority: JP
Inventors: 孝彦樫本; Takahiko Kashimoto
Original assignee: Oak Co Ltd
Current assignee: Oak Co Ltd
Priority date: 2015-10-20
Filing date: 2015-10-20
Publication date: 2017-04-27
Anticipated expiration: 2035-10-20
Also published as: JP6403652B2

Abstract

【課題】エアハンマーを介した掘削ビットの回転打撃作用によって地盤を掘削後、掘削ロッドを引き上げつつグラウト注入を行う掘削装置として、掘削ロッドの連結部からのグラウト漏出を簡単な構成によって確実に防止し得るものを提供する。【解決手段】中間ロッド部材２の下端の連結孔部２２と、先端ロッド部材３の上端の連結軸部３１とが嵌合して連結固定されている。中間ロッド部材２は、エア供給管２３のエア出口２３ｂが連結孔部２２の中央に開口し、グラウト送給管２４のグラウト出口２４ｂが連結凹部２２から外れた側方に開口する。先端ロッド部材３は、下端に掘削ビットを備え、エア送給路３３のエア入口３３ａが連結軸部３１の中央に開口し、連結軸部３１から外れた側方にグラウト供給管３４のグラウト入口３４ａが開口し、中間ロッド部材２のグラウト出口２４ｂと先端ロッド部材３のグラウト入口３４ａとの間に、短筒状の接続アダプタが介在する。【選択図】図７

Description

本発明は、エアハンマーを介した掘削ビットの回転打撃作用によって地盤を掘削し、その掘削終了後、掘削ロッドを引き上げながら掘削孔内にグラウトを注入できるようにした掘削装置に関する。

この種の掘削装置は、昇降自在に支持される回転駆動装置の回転軸部材に、掘削ロッドが一体回転可能に垂下連結され、この掘削ロッドの下端にエアハンマーを介して掘削ビットが取り付けられており、掘削ロッドの内部には、スイベル機構等を介して上部側から導入される圧縮エアをエアハンマーに供給するエア送給路と、同様に上部側から導入されるセメントミルク等のグラウトを下部側のグラウト吐出口へ供給するグラウト送給路とが設けられている。そして、このような掘削装置によれば、掘削対象が岩盤、礫層、転石、コンクリート等が存在する硬い地盤であっても、掘削ビットがエアハンマーにて反復打撃されながら回転することで容易に掘削できると共に、掘削終了後に、掘削ロッドを引き上げつつグラウト吐出口から掘削孔内にグラウトを注入して、孔壁の補強、場所打ち杭の形成、根固め等を行うことが可能である。

従来、このような掘削装置における掘削ロッドは、筒状ケーシング内にエア送給路及びグラウト送給路を設けた中間ロッド部材と、筒状ケーシング内にエアハンマーを内蔵する先端ロッド部材とを、端部同士の凹凸嵌合によって連結すると共に、その連結した凹凸嵌合部の中央位置で中間ロッド部材側のエア出口が先端ロッド部材側のエア入口に接続する一方、中間ロッド部材側のグラウト出口が該凹凸嵌合部から外れた側方位置で先端ロッド部材側のグラウト入口に接続する構成が一般的である。

例えば、特許文献１に開示される掘削装置では、中間ロッド部材の下端に設けた断面六角形状の嵌合孔部の奥端中心にエア出口、該嵌合孔部から外れた下端面側方にグラウト出口を備えると共に、先端ロッド部材の上端に設けた断面六角形状の連結軸部の先端中央にエア入口、該連結軸部から外れた端面側方にグラウト入口を備えており、中間ロッド部材の嵌合孔部に先端ロッド部材の連結軸部を挿嵌し、その挿嵌部の狭間に固定ピンを介挿して両ロッド部材を連結固定することで、中間ロッド部材側のエア出口及びグラウト出口が先端ロッド部材側のエア入口及びグラウト入口にそれぞれ連通するようになっており、先端ロッド部材の筒状ケーシング外周面にグラウト吐出口が内蔵したエアハンマーよりも上位で開口している。また、特許文献２に開示される掘削装置では、中間ロッド部材の下端に設けたねじ孔の奥端中心にエア出口、該ねじ孔から外れた下端面側方にグラウト出口を備えると共に、先端ロッド部材の上端に突設した雄ねじ部の先端中央にエア入口、該雄ねじ部から外れた端面側方にグラウト入口を備えており、中間ロッド部材のねじ孔に先端ロッド部材の雄ねじ部を螺合することで、中間ロッド部材側のエア出口及びグラウト出口が先端ロッド部材側のエア入口及びグラウト入口にそれぞれ連通するようになっており、先端ロッド部材側の筒状ケーシングの外周に設けた中空状の螺旋羽根の内部をグラウト流路として、該螺旋羽根の下端にグラウト吐出口が開口している。

なお、エアハンマー方式の掘削ロッドについて、例えば特許文献３に開示される掘削装置のように、中間ロッド部材と先端ロッド部材との凹凸嵌合部に、相互のエア出入口とグラウト出入口の両方を設けた構成も提案されている。

特開平６−８８４７２号公報特開平６−２６４４３４号公報特開平７−１８６６５号公報

しかるに、上記従来の一般的な掘削ロッドのように、中間ロッド部材と先端ロッド部材との凹凸嵌合部から外れた側方位置にグラウト出入口を備える構成では、掘削終了後に掘削ロッドを引き上げつつ掘削孔内にグラウトを注入する際、往々にして中間ロッド部材と先端ロッド部材との連結部分から外側へグラウトが多量に漏れ出し、このためにグラウト吐出口からのグラウト放出量が少なくなり、グラウトによる所期する作用を充分に発揮できなくなるという問題があった。なお、このようなグラウトの漏出は、回転駆動装置の回転軸部材と中間ロッド部材との連結部分や、複数本の中間ロッド部材を連結する場合の相互の連結部分でも、上記同様の連結構造であれば発生を免れない。また、この漏出防止対策として、上下の部材同士の連結させる対向端面の周辺部間にリング状のガスケットを介在させることも考えられるが、掘削ロッドでは両ロッド部材の径が概して５０ｃｍ以上と大きいため、該ガスケットの全周を均等に圧接した状態で維持しにくく、与圧供給されるグラウトの圧力で簡単に封止破壊して漏出を生じることになる。

一方、特許文献３のように掘削ロッドの中間ロッド部材と先端ロッド部材との凹凸嵌合部に相互のエア出入口とグラウト出入口の両方を設ける構成では、該凹凸嵌合部による両ロッド部材の連設強度を充分に確保する上で、グラウト出入口の面積（流路面積）が狭くならざるを得ず、このためにグラウトの供給能力が小さくなり、所定量のグラウトを供給するのに長時間を要するという問題があった。なお、特許文献１のように先端ロッド部材の筒状ケーシング外周面にグラウト吐出口がエアハンマーよりも上位にある場合、掘削孔内の底部側へのグラウト注入量が不足するという難点もある。さらに、特許文献２のように先端ロッド部材側のグラウト流路を筒状ケーシングの外周に設ける中空状螺旋羽根の内部で構成する場合、該螺旋羽根の製作コストが非常に高くつく上、それを筒状ケーシングの外周に固着するにも多大な手間と時間を要するため、先端ロッド部材全体の組立製作コストも嵩むという難点がある。

本発明は、上述の事情に鑑みて、エアハンマーを介した掘削ビットの回転打撃作用によって地盤を掘削後、掘削ロッドを引き上げつつグラウト注入を行う掘削装置として、グラウト注入の際、掘削ロッドの中間ロッド部材と先端ロッド部材との連結部分、また回転駆動装置の回転軸部材と中間ロッド部材との連結部分、更には複数本の中間ロッド部材を連結する場合の相互の連結部分等からのグラウト漏出を簡単な構成によって確実に防止して、該グラウトによる所期する作用を充分に発揮させ得るものを提供することを目的としている。

上記目的を達成するための手段を図面の参照符号を付して示せば、請求項１の発明に係る掘削装置は、昇降自在に支持される回転駆動装置１０の回転軸体１に、少なくとも１本の中間ロッド部材２と、下端に掘削ビット４を備えた先端ロッド部材３とからなる掘削ロッドＲが一体回転可能に垂下連結され、回転軸体１側にエア送給部（エア送給路）１３及びグラウト送給部（グラウト送給路）１４を備え、掘削ロッドＲの中間ロッド部材２の下端嵌合部（連結孔部）２２と先端ロッド部材３の上端嵌合部（連結軸部）３１とが、その一方を凹形、他方を凸形として相互の凹凸嵌合によって連結固定され、中間ロッド部材２は、筒状ケーシング２０内に、中央位置で縦貫するエア供給管２３と側部位置で縦貫するグラウト供給管２４とが配設され、エア供給管２３のエア出口２３ｂが下端嵌合部２２の中央に開口すると共に、グラウト送給管２４のグラウト出口２４ｂが下端嵌合部２２から外れた側方に開口し、先端ロッド部材３は、筒状ケーシング３０内に掘削ビット４を打撃するエアハンマー５が装備され、上端嵌合部３１の中央に開口したエア入口３３ａからエアハンマー５のエアー導入口５ａに至るエア送給路３３を有すると共に、該上端嵌合部３１から外れた側方に開口したグラウト入口３４ａから下端部のグラウト吐出口３５に至るグラウト供給管３４が配設され、中間ロッド部材２のグラウト出口２４ｂと先端ロッド部材３のグラウト入口３４ａとの間に、両出入口２４ｂ，３４ａに上下部６ａ，６ｂを嵌入する短筒状の接続アダプタ６が介在することを特徴としている。

請求項２の発明は、上記請求項１の掘削装置において、回転軸体１の下端嵌合部（連結孔部）１２と掘削ロッドＲの中間ロッド部材２の上端嵌合部（連結軸部）２１とが、その一方を凹形、他方を凸形として相互に相対回転不能に凹凸嵌合する形状を有し、回転軸体１は、エア送給部１３のエア出口１３ｂが下端嵌合部１２の中央に開口すると共に、グラウト送給部１４のグラウト出口１４ｂが側方外部に突設されたグラウト導出管１５の下端に開口し、中間ロッド部材２は、エア供給管２３のエア入口２３ａが上端嵌合部２１の中央に開口すると共に、グラウト送給管２４のグラウト入口２４ａが上端嵌合部２１から外れた側方に開口し、回転軸体１のグラウト出口１４ｂと中間ロッド部材２のグラウト入口２４ａとの間にも接続アダプタ６が介在してなる構成としている。

請求項３の発明は、上記請求項１又は２の掘削装置において、上下２本の中間ロッド部材２Ａ，２Ｂを備え、上位の第一中間ロッド部材２Ａの下端嵌合部２２と下位の第二中間ロッド部材２Ｂの上端嵌合部２１とが、その一方を凹形、他方を凸形として相互の凹凸嵌合によって連結固定され、先端ロッド部材３の筒状ケーシング３０が第一中間ロッド部材２Ａの筒状ケーシング２０よりも径大であり、第二中間ロッド部材２Ｂは、筒状ケーシング２０の上部側（上部ケーシング２０１）が第一中間ロッド部材２Ａの筒状ケーシング２０と略同径で、同下部側（下部ケーシング２０２）が先端ロッド部材３の筒状ケーシング３０と略同径に設定され、エア供給管２３のエア入口２３ａが上端嵌合部２１の中央に開口すると共に、グラウト送給管２４のグラウト出口２４ｂが下端嵌合部２２から外れた側方で且つ上端のグラウト入口２４ａよりも半径方向外側で開口し、このグラウト出入口２４ｂ，２４ａの半径方向の位置差に対応してグラウト送給管２４に曲がり部２４ｃが形成され、第一中間ロッド部材２Ａのグラウト出口２４ｂと第二中間ロッド部材２Ｂのグラウト入口２４ａとの間にも接続アダプタ６が介在してなる構成としている。

請求項４の発明は、上記請求項１〜３のいずれかの掘削装置において、接続アダプタ６は、軸方向中間部の外周にフランジ部６１を有すると共に、該フランジ部６１の上下両側の外周面に複数本のＯリング６２が嵌装されてなるものとしている。

次に、本発明の効果について図面を参照して具体的に説明する。請求項１の発明に係る掘削装置では、地盤Ｇの掘削に際し、回転駆動装置１０の下降に伴って掘削ロッドＲの下端の掘削ビット４がエアハンマー５にて反復打撃されながら回転するから、該地盤Ｇが岩盤、礫層、転石、コンクリート等の存在する硬いものであっても容易に掘削できると共に、掘削終了後に、掘削ロッドＲを引き上げつつ下端部のグラウト吐出口３５から掘削孔内にグラウトＣを注入して、孔壁の補強、場所打ち杭の形成、根固め等を行える。しかして、掘削ロッドＲは、少なくとも１本の中間ロッド部材２とエアハンマー５内蔵の先端ロッド部材３とが端部同士の凹凸嵌合で連結する構造であり、その凹凸嵌合部分で中間ロッド部材２側のエア出口２３ｂと先端ロッド部材３側のエア入口３３ａとが連通するため、掘削中に連結部から圧縮エアが漏れることはない。一方、中間ロッド部材２側のグラウト出口２４ｂと先端ロッド部材３側のグラウト入口３４ａは該凹凸嵌合部分から外れた側方位置で連通するが、このグラウト出口２４ｂとグラウト入口３４ａとの間に、両出入口２４ｂ，３４ａに上下部６ａ，６ｂを嵌入する短筒状の接続アダプタ６が介在するから、掘削終了後の掘削ロッドＲの引き上げ過程でグラウトＣを注入する際、該グラウトＣが連結部から漏れる懸念がなく、もってグラウト吐出口３５からのグラウト放出量を充分に確保して、該グラウトＣによる所期する作用を確実に発揮することが可能である。また、この掘削装置の場合、掘削ロッドＲの連結部からのグラウトＣの漏れ防止のために上記の接続アダプタ６を介在させるだけでよく、既存の掘削ロッドＲの構成を殆ど改変することなく利用できるから、確実な漏れ防止対策を極めて低コストで実現できると共に、連結部のグラウト出入口２４ｂ，３４ａが凹凸嵌合部分から外れた側方に位置するから、グラウト出入口の連通流路を広くしてグラウト供給能力を大きく確保し、所定量のグラウトを短時間で注入して施工効率を高めることが可能である。

請求項２の発明によれば、回転軸体１の下端嵌合部（連結孔部）１２と掘削ロッドＲの中間ロッド部材２の上端嵌合部（連結軸部）２１とが、その一方を凹形、他方を凸形として相互に相対回転不能に凹凸嵌合する形状を有し、やはり回転軸体１側のグラウト導出管１５の下端に開口するグラウト出口１４ｂと中間ロッド部材２側のグラウト入口２４ａが該凹凸嵌合部分から外れた側方位置で連通するが、このグラウト出口１４ｂとグラウト入口２４ａとの間にも前記同様の接続アダプタ６が介在するから、掘削終了後の掘削ロッドＲの引き上げ過程でグラウトＣを注入する際、回転軸体１と中間ロッド部材２との連結部からのグラウトＣの漏れも確実に防止される。

請求項３の発明によれば、掘削ロッドＲは上下２本の中間ロッド部材２Ａ，２Ｂを備え、上位の第一中間ロッド部材２Ａの下端嵌合部２２と下位の第二中間ロッド部材２Ｂの上端嵌合部２１とが、その一方を凹形、他方を凸形として相互に相対回転不能に凹凸嵌合する形状を有し、やはり両中間ロッド部材２Ａ，２Ｂのグラウト出入口２４ｂ，２４ａが凹凸嵌合部分から外れた側方位置で連通するが、これらグラウト出入口２４ｂ，２４ａの間にも前記同様の接続アダプタ６が介在するから、掘削終了後の掘削ロッドＲの引き上げ過程でグラウトＣを注入する際、両中間ロッド部材２Ａ，２Ｂの連結部からのグラウトＣの漏れも確実に防止される。また、この場合、先端ロッド部材３の筒状ケーシング３０が第一中間ロッド部材２Ａの筒状ケーシング２０よりも径大であるが、両者２Ａ，３間に入る第二中間ロッド部材２Ｂによって掘削ロッドＲの全体にエア流路及びグラウト流路が連通するから、先端ロッド部材３の筒状ケーシング３０の径大設定によって内蔵するエアハンマー５を大型化でき、もって掘削ビット４に対する打撃力を高めて掘削効率を向上させることが可能となる。

請求項４の発明によれば、接続アダプタ６は、軸方向中間部の外周にフランジ部６１を有して、該フランジ部６１の上下両側の外周に複数本のＯリング６２が嵌装されているから、グラウト出入口２４ｂ，３４ａ（１４ｂ，２４ａ、２４ｂ，２４ａ）の開口縁にフランジ部２１が係止することで、精度よく上下の位置決めがなされると共に、嵌合部に複数本のＯリング６４が介在することで、グラウトＣの漏出がより確実に防止される。

本発明の第一実施形態に係る掘削装置を示し、（ａ）は全体の側面図、（ｂ）はその回転駆動装置部分の側面図である。同掘削装置における回転軸体の縦断側面図である。同掘削装置における掘削ロッドの中間ロッド部材を示し、（ａ）は縦断側面図、（ｂ）は側面図である。同中間ロッド部材の上端側を示し、（ａ）は縦断側面図、（ｂ）は上面半部の平面図である。同掘削装置における回転軸体と中間ロッド部材との連結部を示す縦断側面図である。同掘削ロッドの先端ロッド部材を示し、（ａ）は外側部分を断面で示す全体の側面図、（ｂ）は上部側の縦断側面図、（ｃ）は下部側の側面図である。同掘削ロッドにおける中間ロッド部材と先端ロッド部材との連結部を示す縦断側面図である。他の構成例の接続アダプタを用いる場合の同中間ロッド部材の上部側を示す縦断側面図である。本発明の第二実施形態に係る掘削装置に使用する第二中間ロッド部材を示し、（ａ）は縦断側面図、（ｂ）は側面図である。同掘削装置における掘削ロッドの第一及び第二中間ロッド部材と先端ロッド部材との連結部を示す縦断側面図である。

以下に、本発明に係る掘削装置の実施形態について、図面を参照して具体的に説明する。なお、第一及び第二実施形態で共通する構成部分には、同一符号を附している。

図１（ａ）に示す第一実施形態の掘削装置は、油圧ホイルクレーンからなる走行台車Ｍに搭載された伸縮式ブームＢの先端部に、回転駆動装置１０が該伸縮式ブームＢの伸縮及び傾動によって昇降自在に保持されており、該回転駆動装置１０の下方突出する回転駆動軸１０ａに連結した回転軸体１に、掘削ロッドＲが垂直姿勢で一体回転可能に垂下連結されている。Ｗは伸縮式ブームＢの先端に設けた掘削ロッド吊下げ用のウインチである。しかして、掘削ロッドＲは、長い中間ロッド部材２と短い先端ロッド部材３とが同軸状に連結されてなり、下端に掘削ビット４を備えると共に、先端ロッド部材３にエアハンマー５が内蔵され、また全体の外周に螺旋羽根７が形成されている。

図１（ｂ）に示すように、回転駆動装置１０にはグラウト導入ホース１０ｂが接続され、また回転軸体１にはエアスイベル機構８の環体８１が外嵌され、この環体８１にエア導入ホース８４が接続されている。そして、該環体８１と回転駆動装置１０とがブラケット８５を介して連結され、これによって該環体８１が回転止めされている。

回転軸体１は、図２に示すように、上端に六角柱状の連結軸部１１、下端に六角穴状の連結孔部１２がそれぞれ形成されており、中間部にエアスイベル機構８の環体８１が軸受８２及びオイルシール８３を介して相対回転のみ可能に外嵌されている。そして、該回転軸体１の内部には、その外周面に開口するエア入口１３ａから連結孔部１２の奥端中央に開口したエア出口１３ｂに至るエア送給路１３と、連結軸部１１の上端面中央に開口したグラウト入口１４ａから環体８１よりも下位の外周面に設けた開口部１４ｃに至るグラウト送給路１４とが形成され、該開口部１４ｃに曲折した上端部で連通接続して垂下するグラウト導出管１５の下端に、グラウト送給路１４のグラウト出口１４ｂが開口している。また、六角柱状の連結軸部１１における径方向に対向する２側面には、それぞれ断面半円形で水平方向に沿う係止溝９ａが形成される一方、連結孔部１２の径方向に対向する２内側面にもそれぞれ断面半円形で水平方向に沿う係止溝９ｂが形成され、この連結孔部１２の各係止溝９ｂの両端は回転軸体１を貫通する円形のピン挿入孔９に繋がっている。

エアスイベル機構８は、環体８１の内周側に環状流路８０が構成され、この環状流路８０が仮想線で示すようにエア導入ホース８４を接続するエアー送給口８５と回転軸体１のエア入口１３ａとに連通しており、外部から送給される圧縮エアＡを該エア導入ホース８４を通して環状流路８０に導入し、エア入口１３ａからエア送給路１３へ送り込むようになっている。

中間ロッド部材２は、図３（ａ）（ｂ）に示すように、筒状ケーシング２０の環状の上端板２０ａに六角柱状の連結軸部２１が突設されると共に、該筒状ケーシング２０の下端に環状の下端板２０ｂ及び奥側取付板２０ｃを介して連結用筒体２２ａが固着され、この連結用筒体２２ａの内側が横断面六角形の連結孔部２２を構成しており、該筒状ケーシング２０内には中央位置で縦貫するエア供給管２３と側部位置で縦貫するグラウト供給管２４とが配設されている。そして、エア供給管２３は、連結軸部２１の上端面中央に開口するエア入口２３ａと、連結孔部２２の奥端中央に開口するエア出口２３ｂとにそれぞれ連通している。また、グラウト供給管２４は、筒状ケーシング２０の上端板２０ａの連結軸部２１から外れた側方位置で開口するグラウト入口２４ａと、同下端板２０ｂの連結孔部２２から外れた側方位置で開口するグラウト出口２４ｂとにそれぞれ連通しており、グラウト入口２４ａには短筒状の接続アダプタ６が着脱可能に挿嵌している。

中間ロッド部材２の連結軸部２１の径方向に対向する２側面には、回転軸体１の連結軸部１１と同様に、断面半円形の係止溝９ａが形成されている。また、該中間ロッド部材２の連結孔部２２の径方向に対向する２内側面にも、やはり回転軸体１の連結孔部１２と同様に、断面半円形の係止溝９ｂが形成され、この各係止溝９ｂの両端は連結用筒体２２ａ及び筒状ケーシング２０を貫通するピン挿入孔９に繋がっている。そして、回転軸体１の連結孔部１２と中間ロッド部材２の連結軸部２１とは、相互に適嵌し得る寸法に設定され、その連結孔部１２と連結軸部２１との適正な嵌合状態において、相互の係止溝９ａ，９ｂが合わさって連続するピン挿入孔９を構成すると共に、回転軸体１側のグラウト出口１４ｂと中間ロッド部材２側のグラウト入口２４ａとが同心で対向配置するように設定されている。なお、該中間ロッド部材２の連結孔部２２の各係止溝９ｂも、連結用筒体２２ａ及び筒状ケーシング２０を貫通するピン挿入孔９に繋がっている。

接続アダプタ６は、図４（ａ）（ｂ）に示すように、軸方向中間部の外周にフランジ部６１を有すると共に、該フランジ部６１の上下両側の外周面に複数本（図示は３本）のＯリング６２が嵌装されており、その下部６ｂをグラウト入口２４ａに密に挿嵌するようになっている。そして、中間ロッド部材２の上端板２０ａには、グラウト入口２４ａの周縁にフランジ部６１の厚みの１／２に相当する深さの環状凹段部２５が形成されている。なお、以降での説明を省略するが、同様の環状凹段部は該接続アダプタ６を介在させる各部材のグラウト入口及びグラウト出口の周縁にも形成される。

従って、中間ロッド部材２は、図５に示すように、その連結軸部２１を回転軸体１の連結孔部１２に挿嵌し、該回転軸体１の外側から各ピン挿入孔９に固定ピン９１を挿嵌することにより、該回転軸体１に同軸で一体回転可能に連結固定され、同時にグラウト入口２４ａに挿嵌された接続アダプタ６の上部６ａが回転軸体１側のグラウト導出管１５の下端に開口するグラウト出口１４ｂに嵌入する。そして、この連結により、回転軸体１側のエア送給路１３が中間ロッド部材２のエア供給管２３内に連通すると共に、回転軸体１側のグラウト送給路１４が中間ロッド部材２のグラウト供給管２４内に連通する。

なお、回転駆動装置１０の回転駆動軸１０ａに対する回転軸体１の連結も同様であり、図２の仮想線で示すように、回転軸体１の上端の連結軸部１１を回転駆動軸１０ａ側の連結孔部１０１に嵌合し、構成されるピン挿入孔９に固定ピン９１を挿嵌することにより、該回転駆動軸１０ａと回転軸体１とが同軸で一体回転可能に連結固定されると共に、回転駆動軸１０ａ側のグラウト導入路１０２が回転軸体１側のグラウト送給路１４に連通する。これにより、外部よりグラウト導入ホース１０ａを介して回転駆動装置１０に導入されるグラウトＣが、回転駆動軸１０ａの内部を通して回転軸体１のグラウト送給路１４へ送給される。

先端ロッド部材３は、図６（ａ）〜（ｃ）に示すように、筒状ケーシング３０内にエアハンマー５が装備され、このエアハンマー５の下端から掘削ビット４が突出している。そして、筒状ケーシング３０の上端板３０ａには六角柱状の連結軸部３１が突設され、この連結軸部３１から連続して筒状ケーシング３０内に垂下する筒部３１ａの内側が六角穴状の連結孔部３１ｂを構成しており、エアハンマー５の上端に螺着した取付ロッド５１の六角柱状の連結軸部５１ａが該連結孔部３１ｂに嵌合固定されている。また、筒状ケーシング３０内には、連結軸部３１の上端面中央に開口するエア入口３３ａから取付ロッド５１内を通してエアハンマー５のエアー導入口５ａに至るエア送給路３３を有すると共に、上端板３０ａの連結軸部３１から外れた側方位置で開口するグラウト入口３４ａと、筒状ケーシング３０の下端部外周面に開口するグラウト吐出口３５との間にグラウト供給管３４が配設されており、そのグラウト入口３４ａには中間ロッド部材２に使用したものと同様の接続アダプタ６が着脱可能に挿嵌されている。なお、グラウト供給管３４は、筒状ケーシング３０とハンマーケーシング５０との間に配設するが、その配設位置よりもグラウト入口３４ａが半径方向の内側に位置するため、上部側に曲がり部３４ｃを設けている。

先端ロッド部材３の六角柱状の連結軸部３１は、回転軸体１及び中間ロッド部材２の連結軸部１１，２１と同様に、径方向に対向する２側面に断面半円形の係止溝９ａが形成されている。そして、中間ロッド部材２の連結孔部２２と先端ロッド部材３の連結軸部３１とは、相互に適嵌し得る寸法に設定され、その連結孔部２２と連結軸部３１との適正な嵌合状態において、相互の係止溝９ａ，９ｂが合わさって連続するピン挿入孔９を構成すると共に、中間ロッド部材２側のグラウト出口２４ｂと先端ロッド部材３側のグラウト入口３４ａとが同心で対向配置するように設定されている。

従って、図７に示すように、先端ロッド部材２３の連結軸部３１を中間ロッド部材２の連結孔部２２に挿嵌し、該中間ロッド部材２の外側から各ピン挿入孔９に固定ピン９１を挿嵌することにより、該先端ロッド部材２３と中間ロッド部材２とが同軸で一体回転可能に連結固定され、同時にグラウト入口３４ａに挿嵌された接続アダプタ６の上部６ａが中間ロッド部材２側のグラウト出口２４ｂに嵌入する。そして、この連結により、中間ロッド部材２側のエア送給管２３内と先端ロッド部材３のエア送給路３３とが連通すると共に、中間ロッド部材２側のグラウト送給管２４内と先端ロッド部材３のグラウト供給管３４内とが連通する。

なお、先端ロッド部材３の連結孔部３１ｂと取付ロッド５１の連結軸部５１ａとの連結構造も同様であり、相互の適正な嵌合状態で構成されるピン挿入孔９が筒部３１ａを貫通する形になり、該ピン挿入孔９に筒部３１ａの外側から係止ピン９１を挿嵌することで先端ロッド部材３に取付ロッド５１が一体に連結固定される。

上記構成の掘削装置では、図１で示す地盤Ｇの掘削に際し、回転駆動装置１０の下降に伴って掘削ロッドＲの下端の掘削ビット４がエアハンマー５にて反復打撃されながら回転するから、該地盤Ｇが岩盤、礫層、転石、コンクリート等の存在する硬いものであっても容易に掘削できると共に、掘削終了後に、掘削ロッドＲを引き上げつつ下端部のグラウト吐出口３５から掘削孔内にグラウトＣを注入して、孔壁の補強、場所打ち杭の形成、根固め等を行える。しかして、掘削ロッドＲは、中間ロッド部材２とエアハンマー５内蔵の先端ロッド部材３とが前者の連結孔部２２と後者の連結軸部３１との凹凸嵌合で連結固定する構造であり、その凹凸嵌合部分で中間ロッド部材２側のエア出口２３ｂと先端ロッド部材３側のエア入口３３ａとが連通するため、掘削中に連結部から圧縮エアＡが漏れることはない。一方、中間ロッド部材２側のグラウト出口２４ｂと先端ロッド部材３側のグラウト入口３４ａは該凹凸嵌合部分から外れた側方位置で連通するが、このグラウト出口２４ｂとグラウト入口３４ａとの間に、両出入口２４ｂ，３４ａに上下部６ａ，６ｂを嵌入する短筒状の接続アダプタ６が介在するため、掘削終了後のグラウト注入時に該グラウトＣが連結部から漏れる懸念がない。

また、回転駆動装置１０側の回転軸体１と該掘削ロッドＲとの連結部においても、前記の中間ロッド部材２と先端ロッド部材３との連結部分と同様に、回転軸体１の下端の連結孔部１２と中間ロッド部材２の上端の連結軸部２１との凹凸嵌合で連結固定し、その凹凸嵌合部分で回転軸体１側のエア出口１３ｂと中間ロッド部材２側のエア入口２３ａとが連通すると共に、該凹凸嵌合部から離れた側方位置で回転軸体１側のグラウト導出管１５のグラウト出口１４ｂと中間ロッド部材２側のグラウト入口２４ａとが前記同様の接続アダプタ６を介して連通する。これにより、掘削終了後の掘削ロッドＲの引き上げ過程でグラウトＣを注入する際、回転軸体１と中間ロッド部材２との連結部からのグラウトＣの漏れも確実に防止される。

従って、この掘削装置によれば、グラウト吐出口３５からのグラウト放出量を充分に確保して、該グラウトＣによる孔壁の補強、場所打ち杭の形成、根固め等の所期する作用を確実に発揮させることができる。また、この掘削装置の場合、掘削ロッドＲの連結部からのグラウトＣの漏れ防止のために上記の接続アダプタ６を介在させるだけでよく、既存の掘削ロッドＲの構成を殆ど改変することなく利用でき、もって確実な漏れ防止対策を極めて低コストで実現できると共に、連結部のグラウト出入口２４ｂ，３４ａが凹凸嵌合部分から外れた側方に位置するから、グラウト出入口の面積（流路面積）を広くしてグラウト供給能力を大きく確保し、所定量のグラウトＣを短時間で注入して施工効率を高めることが可能である。

なお、接続アダプタ６としては、図３〜図７で例示した以外の種々の形態を採用でき、例えば図８に示すように、軸方向中間部の外周のフランジ部６１を境とする上部６ａ及び下部６ｂの外周を共に先細りテーパ面６３とした形態も好適である。このような上下部６ａ，６ｂの外周が先細テーパ状をなす接続アダプタ６を用いる場合、図８のグラウト入口２４の内周のテーパ面２６で代表して示すように、該接続アダプタ６を介在させる各部材のグラウト入口及びグラウト出口の内周を対応する奥細のテーパ面とする必要があるが、これらグラウト出入口に対する挿嵌がテーパ嵌合によって容易になる。また、接続アダプタ６は、軸方向中間部の外周にフランジ部６１を有することで、精度よく上下の位置決めがなされると共に、上下部６ａ，６ｂの外周面に複数本のＯリング６２が嵌装されることで、グラウトＣの漏出がより確実に防止されるという利点がある。

掘削ロッドＲは、第一実施形態では１本の中間ロッド部材２と先端ロッド部材３とからなるが、複数本の中間ロッド部材２と先端ロッド部材３とで構成してもよい。例えば、本発明の第二実施形態に係る掘削装置は、図１０に示すように、掘削ロッドＲが長い第一中間ロッド部材２Ａ及び短い第二中間ロッド部材２Ｂと先端ロッド部材３とで構成されている。この第二実施形態における第一中間ロッド部材２Ａは既述の第一実施形態における中間ロッド部材２と全く同様であるが、先端ロッド部材３は筒状ケーシング３０が第一中間ロッド部材２Ａの筒状ケーシング２０よりも径大であり、それだけ内蔵するエアハンマー５が大型になっている。ただし、該先端ロッド部材３の構造自体は第一実施形態と同様であるため、その各構成部分の説明は省略する。

第二実施形態における掘削ロッドＲの第二中間ロッド部材２Ｂは、図９（ａ）（ｂ）でも示すように、第一中間ロッド部材２Ａ（第一実施形態における中間ロッド部材２）と同様に、上端の連結軸部２１と下端の連結孔部２２を備えるが、筒状ケーシング２０が径小の上部ケーシング２０１と径大の下部ケーシング２０２とで２段状に構成されている。その上部ケーシング２０１は第一中間ロッド部材２Ａの筒状ケーシング２０と略同径に、下部ケーシング２０２は先端ロッド部材３の筒状ケーシング３０と略同径に、それぞれ設定されている。また、該筒状ケーシング２０内には、第一中間ロッド部材２Ａと同様に、中央位置で縦貫するエア供給管２３と、側部位置で縦貫するグラウト供給管２４とが配設されている。そのエア供給管２３は、連結軸部２１の上端面中央に開口するエア入口２３ａと、連結孔部２２の奥端中央に開口するエア出口２３ｂとにそれぞれ連通している。一方、グラウト供給管２４は、上端板２０ａの連結軸部２１から外れた側方位置で開口するグラウト入口２４ａと、下端板２０ｂの連結孔部２２から外れた側方位置で開口するグラウト出口２４ｂとにそれぞれ連通しており、グラウト入口２４ａには既述同様の接続アダプタ６が着脱可能に挿嵌している。

しかして、第二中間ロッド部材２Ｂでは、グラウト入口２４ａが第一中間ロッド部材２Ａのグラウト出口２４ｂに対向し得る位置にあるのに対し、同グラウト出口２４ｂは先端ロッド部材３のグラウト入口３４ａに対向させるために半径方向のより外側位置で開口しており、この半径方向の位置差に対応してグラウト供給管２４の上部に曲がり部２４ｃを形成している。

第二実施形態における掘削ロッドＲの第一中間ロッド部材２Ａと第二中間ロッド部材２Ｂとの連結は、図１０に示すように、第一中間ロッド部材２Ａの連結孔部２２に第二中間ロッド部材２Ｂの連結軸部２１を挿嵌し、その挿嵌部分に構成される各ピン挿入孔９に固定ピン９１を挿嵌すればよい。これにより、両中間ロッド部材２Ａ，２Ｂが同軸で一体回転可能に連結固定され、同時に第二中間ロッド部材２Ｂ側のグラウト入口２４ａに挿嵌されていた接続アダプタ６の上部が第一中間ロッド部材２Ａ側のグラウト出口２４ｂに嵌入し、もって両者２Ａ，２Ｂのエア供給管２３，２３同士ならびにグラウト供給管２４，２４同士が連通する。また、第二中間ロッド部材２Ｂと先端ロッド部材３との連結も同様であり、第二中間ロッド部材２Ｂの連結孔部２２に先端ロッド部材３の連結軸部３１を挿嵌し、各ピン挿入孔９に固定ピン９１を挿嵌することにより、第二中間ロッド部材２Ｂと先端ロッド部材３が同軸で一体回転可能に連結固定され、同時に先端ロッド部材３側のグラウト入口３４ａに挿嵌されていた接続アダプタ６の上部が第二中間ロッド部材２Ｂ側のグラウト出口２４ｂに嵌入し、もって第二中間ロッド部材２Ｂと先端ロッド部材３のエア流路及びグラウト流路が連通する。

この第二実施形態の掘削装置では、先端ロッド部材３の筒状ケーシング３０が第一中間ロッド部材２Ａの筒状ケーシング２０よりも径大であるが、両者２Ａ，３間に入る第二中間ロッド部材２Ｂによって掘削ロッドＲの全体にエア流路及びグラウト流路が連通するから、先端ロッド部材３の筒状ケーシング３０の径大設定によって内蔵するエアハンマー５を大型化でき、もって掘削ビット４に対する打撃力を高めて掘削効率を向上できるという利点がある。そして、第一中間ロッド部材２Ａと第二中間ロッド部材２Ｂの連結部、ならびに第二中間ロッド部材２Ｂと先端ロッド部材３の連結部では、いずれもグラウト流路が接続アダプタ６を介して連通していることにより、掘削終了後の掘削ロッドＲの引き上げ過程で注入されるグラウトＣが漏れる懸念はない。

本発明の掘削装置における掘削ロッドＲのロッド部材同士の連結は、実施形態では上位側ロッド部材の下端の連結孔部に下位側ロッド部材の上端の連結軸部を挿嵌する構成としているが、その凹凸関係を逆にして、上位側ロッド部材の下端の連結軸部を下位側ロッド部材の上端の連結孔部を挿嵌する構成としてもよい。また、掘削ロッドＲのグラウト吐出口３５は、実施形態では先端ロッド部材３の筒状ケーシング３０の下端部で外向きに開口しているが、下向きに開口させてもよい。更に、回転軸体１側のエアー送給機構及びグラウト送給機構についても例示以外の種々の方式を採用でき、例えばグラウト供給機構として、圧縮エアＡを導入するエアスイベル機構８と同様に、回転軸体１にグラウト導入用のスイベル機構を設けてもよい。

なお、回転駆動装置１０の昇降方式として、実施形態では走行台車Ｍに搭載した伸縮式ブームＢの伸縮及び傾動によるリーダレス方式を例示したが、走行台車から延出するバックステーを介して直立させたリーダに該回転駆動装置１０を昇降自在に保持させ、ウインチのワイヤーによって昇降させるリーダ方式も採用可能である。その他、本発明の掘削装置においては、ロッド部材同士の凹凸嵌合部の形状と固定方式、掘削ビット４の形態、エアスイベル機構８の環体８１の回転止め手段、走行台車Ｍの種類等、細部構成については実施形態以外に種々設計変更可能である。

１回転軸体
１０回転駆動装置
１３エア送給路（エア送給部）
１３ｂエア出口
１４グラウト送給路（グラウト送給路）
１４ｂグラウト出口
１５グラウト導出管
２中間ロッド部材
２Ａ第一中間ロッド部材
２Ｂ第二中間ロッド部材
２０筒状ケーシング
２０１上部ケーシング（上部側）
２０２下部ケーシング（下部側）
２１連結軸部（上端嵌合部）
２２連結孔部（下端嵌合部）
２３エア供給管
２３ａエア入口
２３ｂエア出口
２４グラウト供給管
２４ａグラウト入口
２４ｂグラウト出口
２４ｃ曲がり部
３先端ロッド部材
３０筒状ケーシング
３１連結軸部（上端嵌合部）
３３エア送給路
３３ａエア入口
３３ｂエア出口
３４グラウト供給管
３４ａグラウト入口
３４ｂグラウト出口
３５グラウト吐出口
４掘削ビット
５エアハンマー
５ａエアー導入口
６接続アダプタ
６ａ上部
６ｂ下部
６１フランジ部
６２Ｏリング
Ａ圧縮エア
Ｃグラウト
Ｒ掘削ロッド

Claims

昇降自在に支持される回転駆動装置の回転軸体に、少なくとも１本の中間ロッド部材と、下端に掘削ビットを備えた先端ロッド部材とからなる掘削ロッドが一体回転可能に垂下連結され、前記回転軸体側にエア送給部及びグラウト送給部を備え、
前記掘削ロッドの中間ロッド部材の下端嵌合部と先端ロッド部材の上端嵌合部とが、その一方を凹形、他方を凸形として相互の凹凸嵌合によって連結固定され、
中間ロッド部材は、筒状ケーシング内に、中央位置で縦貫するエア供給管と側部位置で縦貫するグラウト供給管とが配設され、エア供給管のエア出口が下端嵌合部の中央に開口すると共に、グラウト送給管のグラウト出口が下端嵌合部から外れた側方に開口し、
先端ロッド部材は、筒状ケーシング内に前記掘削ビットを打撃するエアハンマーが装備され、上端嵌合部の中央に開口したエア入口からエアハンマーのエアー導入口に至るエア送給路を有すると共に、該上端嵌合部から外れた側方に開口したグラウト入口から下端部のグラウト吐出口に至るグラウト供給管が配設され、
中間ロッド部材のグラウト出口と先端ロッド部材のグラウト入口との間に、両出入口に上下部を嵌入する短筒状の接続アダプタが介在することを特徴とする掘削装置。
前記回転軸体の下端嵌合部と掘削ロッドの中間ロッド部材の上端嵌合部とが、その一方を凹形、他方を凸形として相互に相対回転不能に凹凸嵌合する形状を有し、
回転軸体は、エア送給部のエア出口が下端嵌合部の中央に開口すると共に、グラウト送給部のグラウト出口が側方外部に突設されたグラウト導出管の下端に開口し、
中間ロッド部材は、エア供給管のエア入口が上端嵌合部の中央に開口すると共に、グラウト送給管のグラウト入口が上端嵌合部から外れた側方に開口し、
回転軸体のグラウト出口と中間ロッド部材のグラウト入口との間にも前記接続アダプタが介在してなる請求項１に記載の掘削装置。
上下２本の中間ロッド部材を備え、上位の第一中間ロッド部材の下端嵌合部と下位の第二中間ロッド部材の上端嵌合部とが、その一方を凹形、他方を凸形として相互の凹凸嵌合によって連結固定され、第二中間ロッド部材の筒状ケーシングが第一中間ロッド部材の筒状ケーシングよりも径大であり、
第二中間ロッド部材は、筒状ケーシングの上部側が第一中間ロッド部材の筒状ケーシングと略同径で、同下部側が先端ロッド部材の筒状ケーシングと略同径に設定され、エア供給管のエア入口が上端嵌合部の中央に開口すると共に、グラウト送給管のグラウト出口が下端嵌合部から外れた側方で且つ上端のグラウト入口よりも半径方向外側で開口し、このグラウト出入口の半径方向の位置差に対応してグラウト送給管に曲がり部が形成され、
第一中間ロッド部材のグラウト出口と第二中間ロッド部材のグラウト入口との間にも前記接続アダプタが介在してなる請求項１又は２に記載の掘削装置。
前記接続アダプタは、軸方向中間部の外周にフランジ部を有すると共に、該フランジ部の上下両側の外周に複数本のＯリングが嵌装されてなる請求項１〜３のいずれかに記載の掘削装置。