JP2597038B2 - ケーシング掘削工法用先頭管 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、道路、鉄道の橋脚やビルディングのよう
な建築構造物の基礎杭用、地すべり防止杭用、連続地中
壁の親杭用など各種の杭穴を掘るのに用いるケーシング
掘削工法用先頭管（ファーストチューブ）に関する。

〔従来の技術〕

ケーシング工法は、ベノト機、アースオーガ機、全旋
回式オールケーシング機等で円筒管（ケーシングチュー
ブ）を地中に押し込み、管内部の土砂をスクリューオー
ガで掻き上げたり、ハンマーバケット等で掴み出すもの
である。

この工法は、軟弱地盤に適用すると、回転掘削時に円
筒管外周に排出される僅かの繰り粉は管の外周面によっ
て穴壁面に圧密され、その圧密により穴の壁面崩落など
の防止効果が得られる。

ところが、最近では、掘削設備の発達、建築物の巨大
化、安全強化などから従来避けていた岩盤部の掘削が行
われるようになってきており、この場合に問題が生じ出
した。

即ち、岩盤では穴壁面への圧密はほとんど不可能であ
り、僅かとは言え、円筒管外周に充填されていく繰り粉
は、「繰り粉づまり」と称される隙間への固結を起こ
し、これによる抵抗の増加で円筒管の回転が不能にな
る。

そこで、これを少しでも解消するために種々の対策が
検討されている。実開平２−5488号の技術もその一例で
ある。

〔発明が解決しようとする課題〕

全旋回式オールケーシング機による掘削では、第６図
に示すように、先頭管１とチューブ11から成る円筒管が
用いられ、チューブを継ぎ足して40m以上の深さまで穴
を掘ることができる。

掘削は管内の土砂、コアをハンマークラブＨで孔外へ
掴みだしながら進めるが、土砂、玉石、転石層などを通
過して岩盤掘削に入ると、図に示すように、繰り粉（岩
石の切削屑、粉）Ａが穴壁面に圧密されずに管外周の隙
間を埋め始める。

実開平２−5488号の技術は、これを防ぐため先頭管の
外周に溝を作り、繰り粉の充填されるべき空間と排出路
を生じさせるようにしているが、これとて、岩盤深さが
先頭管の長さを越え、穴深さが40mにも及ぶと繰り粉が
いずれ隙間を満たして固結し、その抵抗で円筒管の回転
が止まってしまう。この現象は、粘板岩、石灰岩、頁
岩、微粉系堆積岩で顕著である。従って、このような場
合には停止に至る寸前に円筒管を逆転させて抜きかげん
にし、隙間を確保せざるを得ず、掘削速度の向上、最大
掘削長の長尺化に支障を来たす。

〔課題を解決するための手段〕

上記の課題を解決するため、この発明では、岩盤部で
の掘削穴長さが先頭管の長さを越える穴掘削に用いる先
頭管について、その先頭管の外周に掘削刃取付部からチ
ューブの回転方向後方に向かって管の後端側に変位して
いく傾斜繰り粉溝を複数個設け、さらに掘削刃先端から
所定距離後退した位置に繰り粉溝から管内部に抜ける繰
り粉導入穴を設ける。

〔作用〕

刃先先端部から円筒管の外周に流れ出た繰り粉は、回
転力と穴壁面との間の抵抗により外周の溝に沿って上方
に移動し、繰り粉導入穴を通って順次管内に押し込まれ
る。

実開平２−5488号のように単に溝を設けるだけである
と、例えば粘板岩層での30mを越える深穴掘削では溝が
つまって繰り粉の排出機能が失せ、管外周の隙間が塞が
れてしまう。しかし、上述したように、移動してくる繰
り粉を次々と管内に取り込めば、溝による排出機能が保
持されるため管外周の繰り粉づまりはなくなる。

〔実施例〕

第１図及び第２図にこの発明の一実施例を示す。

図に示すように、先頭管１には、その外周に掘削刃２
の取付部からα゜の傾斜角をもって斜め上方に延びる繰
り粉溝３を所定ピッチＰで設けてある。図の溝３は、加
工性を考えて短冊状の鉄板４を管の外面に溶接するなど
して固着し、この鉄板間の凹部で形成したが、管厚が充
分にあれば外周面に直接加工することもできる。また、
この溝３は螺旋状に上昇していくものでもよいし、溝巾
を、第３図に示すように掘削刃２の取付けピッチよりも
大きくして複数の掘削刃をカバーできるようにしたもの
であってもよい。

但し、その溝３の傾斜方向は、流入した繰り粉が円筒
管の回転時に穴壁面との摩擦で溝内をせり上っていく方
向に定める必要がある。

５は、この発明のポイントとなる繰り粉導入穴であ
り、管１の内部に貫通している。この穴５は、円、楕
円、方形等任意の形状を採り得る。また、それぞれの繰
り粉溝に設けてもよいし、複数溝毎に設けることも制限
されない。さらに、先頭管のねじり剛性低下を抑えるた
めに、第４図に示すように交互に穴位置を上下にずらす
こともある。

穴サイズは好ましくは、丸穴なら直径が、楕円穴なら
短径が、方形穴なら短辺が先頭管の肉厚よりも大となる
ようにしておく。これ以下、特に50mm以下では繰り粉が
つまり易くなる。

また、穴５の位置は、管内の土砂やコアが邪魔になる
と繰り粉の管内への流入が妨げられるので、掘削刃の刃
先から管軸方向に30cm以上離しておくのがよい。

このほか、岩盤までの軟弱地層が深くて穴壁面に圧密
板的な効果を持たせることが望まれるときには、穴５を
先頭管の範囲内でできるだけ刃先から離し、第５図のよ
うに傾斜繰り粉溝３から集合繰り粉溝６へ繰り粉を移動
させた後に管内に取込むようにしてもよい。この形態
は、溝３が流動中の繰り粉によって埋めつくされるの
で、穴壁面を押しつけるのに都合がよい。図中７は、集
合繰り粉溝６を作り出すために取付けたリングである。

なお、導入穴５を溝３内に設ける場合には、繰り粉の
管内への取込みを良くする目的で第４図に示すように、
穴５よりも上方において鉄板４間に溝３の出口を塞ぐ或
いは狭める邪魔板８を取付けておいてもよい。

以下は、効果の確認試験結果である。

試験は、直径1000mmの先頭管とチューブを用いて240
馬力のアースオーガによるケーシング掘削を行った。

先頭管は、外周に溝の無い一般的なもの（比較品）
と、第１図に示すように各掘削刃２間に繰り粉溝３を設
け、それぞれの繰り粉溝に第４図に示すように交互に高
さ位置を変えて繰り粉導入穴５を千鳥状に設けたもの
（本発明品）を用いた。

掘削地層は、表面から概略で砂質シルト、頁岩、凝灰
石が各4mづつあり、その下に粘板岩層があるもので、穴
深さは15m（粘板岩に3m進入）とした。

この結果、比較品は繰り粉づまりによる完全停止にま
では至らなかったが、掘削時間には下表のように明らか
な差が出た。

これは、比較品においては、深部の粘板岩層に入った
ところで回転抵抗が大きくなり、そのために停止寸前に
円筒管を逆転させて管を抜き加減にし、管外周に隙間を
確保する動作を必要としたことによる。

なお、この発明の先頭管での硬岩掘削時に、地表から
管内に適量の水を注入することは下記において好ましい
ことである。即ち、注入水は刃先部から管外に回り、溝
内の繰り粉を押し流して導入穴から管内に戻る。硬岩の
繰り粉は石英分の多い粒であるので通常は穴壁との間に
溜まって円筒管の摩耗を促進させるが、これを減少させ
ることができる。

また、注入水が刃先を冷却して摩擦熱による刃先摩耗
も防止する。

〔効果〕 以上述べたように、この発明の先頭管は、管外に出た
繰り粉を溝に添ってせり上らせ、導入穴経由で管内に取
込むようにしたので、岩盤部での掘削穴深さが先頭管の
長さを越える掘削での繰り粉づまり、及びそれによる円
筒管の回転抵抗増加が効果的に防止される。

そのため、粘板岩、頁岩、微粉系岩石掘削時にも掘削
速度を速め、かつ最大掘削長を長くすることが可能とな
り、先頭管の寿命向上にもつながる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明の先頭管の一例を示す斜視図、第２
図はその断面図、第３図は他の実施例の部分側面図、第
４図は更に他の実施例の要部展開図、第５図は集合溝を
設けた例の斜視図、第６図は全旋回オールケーシング機
による掘削例の概略を示す断面図である。 １……先頭管、２……掘削刃、 ３……傾斜繰り粉溝、４……鉄板、 ５……繰り粉導入穴、６……集合繰り粉溝、 ７……リング、８……邪魔板。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ケーシング掘削工法に用いるケーシングチ
   ューブ用の先頭管であって、その管の外周に掘削刃取付
   部からチューブの回転方向後方に向かって管の後端側に
   変位していく傾斜繰り粉溝を複数個設け、さらに掘削刃
   先端から所定距離後退した位置に繰り粉溝から管内部に
   抜ける繰り粉導入穴を設けたことを特徴とし、岩盤部で
   の掘削穴長さが先頭管の長さを越える穴掘削に用いるケ
   ーシング掘削工法用先頭管。