JP2674734B2 - 拡径掘削方法及びその装置 - Google Patents

拡径掘削方法及びその装置

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JP2674734B2
JP2674734B2 JP12499794A JP12499794A JP2674734B2 JP 2674734 B2 JP2674734 B2 JP 2674734B2 JP 12499794 A JP12499794 A JP 12499794A JP 12499794 A JP12499794 A JP 12499794A JP 2674734 B2 JP2674734 B2 JP 2674734B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、地中に立坑や場所打杭
構築用及び既成杭埋め込み用の縦孔を削孔する拡径掘削
方法及びその装置に関する。
【0002】
【従来の技術】地中に縦孔を削孔する場合、基本的には
上下同じ径の円孔の掘削を行う。しかし、コンクリート
場所打杭においては、縦孔の底部を拡げ、杭の支持力を
大きくすることができる拡底杭が用いられている。
【0003】この拡底掘削方法としては、リバースサー
キュレーションドリル及びアースドリルによる方法が周
知である。
【0004】そのリバースサーキュレーションドリルに
よる方法は、回転するウイングビットにより掘削した土
砂を、水と攪拌することにより泥水状態とし、その泥水
をウイングビットのセンタに配置したドリルパイプ、揚
泥水用ポンプ又はエアリフトによってドリルパイプの中
を経て孔外に排出している。この掘削土砂のドリルパイ
プへの取り込みは、揚泥水の流れによって行う。
【0005】他方、アースドリルによる方法は、地上部
に設置した回転発生装置により発生させた回転力によ
り、伸縮機能を有するゲリーバを経てゲリーバの先端部
に取付けたバケットを回転させ、そのバケットの底部に
設けたドラグビットにより掘削してバケット内部に取り
込み、ゲリーバを閉じて孔外に排出している。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】従来のリバースサーキ
ュレーションによる方法においては、水が必要であると
共に、孔外に排出した泥水を固液に分離する装置が必要
である。したがって、多量の水がなければ施工できな
く、また固液を分離するのに広いスペース及び大規模な
処理設備が必要である。
【0007】また、硬質地盤、岩盤に用いる場合は、掘
削地盤の一部に障害物があって不均一な場合、ウイング
ビットに大きい水平力が生じて掘削精度が保てなくなる
問題などから、実用に至っていない。
【0008】他方、アースドリルによる方法において
は、掘削、土砂の排出作業が交互作業となるため、施工
能率が低い。
【0009】また、前記と同様に掘削精度が保てなくな
ると共に、バケットによる全断面掘削は、強大な回転
力、押え込み力が必要である。したがって、その回転力
を伝達し、かつ、掘削精度を確保できるゲリーバが必要
となるが、超重量になるため実用に至っていない。
【0010】これらのことから、人が孔の中に入って掘
削作業を行う深礎作業が採用されるが、危険であり、掘
削能率が低い。
【0011】本発明は、上記した問題に鑑みてなされた
もので、無人化、高能率の機械化した拡径掘削方法及び
その装置を提供することを目的としている。
【0012】
【課題を解決するための手段】本発明による方法は、下
端にドラグビットを備えたケーシングを回転し押し込ん
でグローリーホールを削孔したのち引き上げ、該グロー
リーホールにガイドさせて前記ケーシングを下降させ、
該ケーシングに選択的に固定した下方に縮径する下縁部
回転面にドラグビットを備えた複数の掘削翼により前記
グローリーホールを拡径し、掘削土砂を前記ケーシング
に形成した取り込み口からグローリーホール内に取り込
んで排土することを特徴としている。
【0013】本発明による装置は、ケーシングを把持し
回転して押し込む回転押し込み装置と、下端にドラグビ
ットと下端付近に土砂取り込み口とを形成したケーシン
グと、該ケーシングに選択的に固定される掘削翼と、該
掘削翼を前記ケーシングに選択的に固定する固定手段
と、グローリーホール内に取り込んだ掘削土砂を排土す
る排土手段とを設けている。
【0014】更に、掘削翼を対数らせん状に形成し、そ
の下縁部回転面を下方に縮径するコーン状に形成して該
下縁部に複数のドラグビットを植設している。
【0015】更に、固定手段を、複数の掘削翼の上縁を
固定するディスクと、該ディスクのケーシングに近接し
て立設した固定側キャンバ及び該キャンバの付近に立設
した油圧シリンダと、該油圧シリンダの上部に設けられ
選択的に前記固定側キャンバ及びケーシング外周との間
に圧入される可動側キャンバと、油圧シリンダ用アキュ
ムレータ及び油タンク用アキュムレータと、これら両ア
キュムレータを選択的に前記油圧シリンダの両作動室の
いずれかに切換える切換弁とを設けている。
【0016】更に、排土手段を、ハンマクラブ又はバケ
ットで構成している。
【0017】
【作用】本発明においては、ケーシングの下端をグロー
リーホールにガイドさせて掘削するので、強度が不均一
な地盤においても水平力を支えることができ、垂直精度
が確保される。
【0018】また、グローリーホールと拡径掘削とが分
離して行えるので、掘削動力が小さい。
【0019】また、掘削土砂は、掘削翼により半径方向
内方に向って移動され、土砂取り込み孔からグローリー
ホール内に取り込まれる。
【0020】その取り込まれた土砂は、その状態で孔外
に排出されるので、水を用いないで掘削が可能である。
【0021】
【実施例】以下図面を参照して本発明の実施例を説明す
る。
【0022】図1において、本発明の掘削装置は、全体
を符号1で示す回転押し込み装置1と、その装置1で把
持駆動されるケーシング10と、このケーシング10に
選択的に固定される複数(図示の例では4個)の掘削翼
20と、それら掘削翼20を選択的にケーシング10に
固定する全体を符号30で示す固定装置と、排出手段で
ある例えばハンマクラブ50とから概略構成されてい
る。
【0023】前記回転押しみ装置1には、4本脚の架台
2、2が設けられている。その架台2の上部には、ケー
シング10を把持し回転して押し込む把持駆動装置3が
立設されている。
【0024】図2をも参照しケーシング10は、下方の
ファーストチューブ11と、図示の例では、このチュー
ブ11にジョイント14で連結されたドライブシャフト
15とからなっている。そのファーストチューブ11の
下縁部には、複数のドラグビット12が植設され、若干
上方には、複数の土砂の取り込み口13が形成されてい
る。
【0025】図2及び図3をも参照し掘削翼20は、上
方から見て対数らせん状に形成されている。この掘削翼
20の下縁部21の回転面は、下方に縮径するコーン状
に形成され、その下縁部21には、複数のドラグビット
22が植設されている。
【0026】前記固定装置30には、掘削翼20を下面
に固設したディスク31が設けられている。そのディス
ク31にはケーシング11に近接して複数のくさび状の
固定側キャンバ32が立設されている。このキャンバ3
2の半径方向外方に近接して油圧シリンダ33が立設さ
れ、シリンダ部34のピストン35で画成された作動室
a、bには、ポート36、37が接続されている。その
シリンダ部34の頂部には、連結リング38及びリンク
39を介して可動側キャンバ40が連結されてこの可動
側キャンバ40は固定側キャンバ32に係合するくさび
状に形成され、油圧シリンダ33の収縮により固定側キ
ャンバ32とケーシング10の外周との3角形の隙間に
圧入され、掘削翼20がケーシング10に固定されるよ
うになっている。
【0027】また、前記ポート36、37は、油圧回路
L1、L2により切換弁41を介し選択的に油圧シリン
ダ駆動用アキュムレータ42及び油タンク用アキュムレ
ータ43又はアキュムレータ43及び42に接続される
ようになっている。
【0028】次に掘削の態様を説明する。
【0029】先ず、掘削翼20をケーシング10に固定
しない状態で、回転押し込み装置1により回転し押し込
んでグローリーホールAを所定深さまで削孔する。
【0030】次いで図2に示すように、ケーシング1を
土砂取り込み口13が掘削翼20のドラグビット23の
高さで、かつ、ケーシング1の先端がグローリーホール
Aにかかっている位置まで引き上げる。
【0031】そこで、切換弁41を切換え、作動室aを
油圧シリンダ駆動用アキュムレータ42に接続すると共
に、作動室bを油タンク用アキュムレータ43に接続す
る。すると、アキュムレータ42の圧油が作動室aに送
り込まれピストン35を可動してシリンダ33を収縮す
る。これにより可動側キャンバ40が可動し、固定側キ
ャンバ32とのくさび作用によりディスク31を介して
掘削翼20をケーシング10に固定する。
【0032】次いで、ケーシング10を回転し押し込む
と、図4に示すようにドラグビット22によりグローリ
ーホールAは大径孔Bに拡径される。この際、掘削土砂
は図3に示すように、矢印C方向に旋回する掘削翼2
0、20により矢印D方向に移動され、かつ、下縁部2
1と平行に掘削されるコーン状面Eとディスク31とに
より半径方向内方に移動され、スムーズに土砂取り込み
孔13からグローリーホールA内に取り込まれる。
【0033】そのグローリーホールA内に取り込まれて
溜った土砂は、クラブハンマ50で孔外に搬出する。
【0034】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、以
下に記載される効果を奏する。
【0035】(1) グローリーホールに溜った掘削土
砂をその状態で孔外に排出するため、水を用いなくて掘
削が可能である。その結果、水供給設備および固液分離
設備が不要となり、狭いスペースでの施工が可能とな
り、施工コスト的にも有利になると共に水の無い所でも
施工が可能である。
【0036】(2) 掘削作業と掘削土砂の排出作業が
同時平行作業で可能なことから掘削作業の能率が向上す
る。
【0037】(3) ケーシングの先端部を一部掘削対
象地盤の中に差込んで掘削することが可能であるため、
強度の不均一な地盤に置いても、地盤に差込んだ部分が
水平力を支えることから垂直精度が確保できる。
【0038】(4) グローリーホールと拡径掘削が分
離して行えることから、動力が同時掘削作業に比較して
小さくて済む。
【0039】(5) 一般的な回転ケーシング掘削機の
施工に於いては、掘削径と同じ径のケーシングを用いて
掘削を行うが、この時必要な回転ケーシング掘削機の出
力はケーシング先端に取付けたドラグビットの切削に必
要なトルクとケーシング外周部に生じる周辺土砂との摩
擦に打ち勝つトルクの合計を上回る事が必要であるが、
当掘削においては、拡径掘削によってケーシング外周部
に生じる摩擦を除去しながら掘削を行うため、長尺掘削
に伴って摩擦が累加されない為、一般的な掘削に比較し
て小さい出力で可能である。
【0040】(6) グローリーホール先行によって、
周辺土砂に緩みが生じ掘削作業がより小さい力でスムー
ズに行える。
【0041】(7) 掘削土砂は、ケーシングの中空部
を利用してハンマーグラブやバケットによって孔外に排
出するため、ケリーバは不要となる。
【0042】(8) 動力軸としてケーシングパイプを
利用するが、これは通常の回転ケーシング掘削機の施工
で回転ケーシング掘削機の出力に見合う強度が確認され
且つ、施工実績が豊富にあることから、一般のケーシン
グで可能である。特殊な機材を用いないで済むことは施
工コスト的に有利となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の装置の一実施例を示す側面図。
【図2】図1の掘削翼回りを示す詳細図。
【図3】図2の下面図。
【図4】拡径掘削が進行した状態を示す側面図。
【符号の説明】
A・・・グローリーホール B・・・大径孔 E・・・コーン状面 a、b・・・作動室 1・・・回転押し込み装置 2・・・架台 3・・・把持駆動装置 10・・・ケーシング 11・・・ファーストチューブ 12・・・ドラグビット 13・・・土砂取り込み口 14・・・ジョイント 15・・・ドライブシャフト 20・・・掘削翼 21・・・下縁部 23・・・ドラグビット 30・・・固定装置 31・・・ディスク 32・・・固定側キャンバ 33・・・油圧シリンダ 34・・・シリンダ部 35・・・ピストン 36、37・・・ポート 38・・・連結リング 39・・・リンク 40・・・可動側キャンパ 41・・・切換弁 42・・・油圧シリンダ駆動用アキュムレータ 43・・・油タンク用アキュムレータ 50・・・ハンマクラブ

Claims (5)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 下端にドラグビットを備えたケーシング
    を回転し押し込んでグローリーホールを削孔したのち引
    き上げ、該グローリーホールにガイドさせて前記ケーシ
    ングを下降させ、該ケーシングに選択的に固定した下方
    に縮径する下縁部回転面にドラグビットを備えた複数の
    掘削翼により前記グローリーホールを拡径し、掘削土砂
    を前記ケーシングに形成した取り込み口からグローリー
    ホール内に取り込んで排土することを特徴とする拡径掘
    削方法。
  2. 【請求項2】 ケーシングを把持し回転して押し込む回
    転押し込み装置と、下端にドラグビットと下端付近に土
    砂取り込み口とを形成したケーシングと、該ケーシング
    に選択的に固定される掘削翼と、該掘削翼を前記ケーシ
    ングに選択的に固定する固定手段と、グローリーホール
    内に取り込んだ掘削土砂を排土する排土手段とを設けた
    ことを特徴とする拡径掘削装置。
  3. 【請求項3】 掘削翼を対数らせん状に形成し、その下
    縁部回転面を下方に縮径するコーン状に形成して該下縁
    部に複数のドラグビットを植設したことを特徴とする請
    求項2記載の拡径掘削装置。
  4. 【請求項4】 固定手段を、複数の掘削翼の上縁を固定
    するディスクと、該ディスクのケーシングに近接して立
    設した固定側キャンバ及び該キャンバの付近に立設した
    油圧シリンダと、該油圧シリンダの上部に設けられ選択
    的に前記固定側キャンバ及びケーシング外周との間に圧
    入される可動側キャンバと、油圧シリンダ用アキュムレ
    ータ及び油タンク用アキュムレータと、これら両アキュ
    ムレータを選択的に前記油圧シリンダの両作動室のいず
    れかに切換える切換弁とを設けたことを特徴とする請求
    項2記載の拡径掘削装置。
  5. 【請求項5】 排土手段を、ハンマクラブ又はバケット
    で構成したことを特徴とする請求項2記載の拡径掘削装
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