JP2912275B2

JP2912275B2 - 掘削機

Info

Publication number: JP2912275B2
Application number: JP34206096A
Authority: JP
Inventors: 澄雄伊藤; 哲郎平石; 保夫荒薦
Original assignee: ASAHI KISO KK
Current assignee: ASAHI KISO KK
Priority date: 1996-12-20
Filing date: 1996-12-20
Publication date: 1999-06-28
Anticipated expiration: 2016-12-20
Also published as: JPH10183591A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、地盤強度測定装置を
有する掘削機に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、構造物を建築する際に、地盤の強
度を測定するために、ボーリングにより実際に建築現場
の地盤を掘削し、掘り起こした土を試料として土質試験
を行っていた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記従来の
ボーリングによる地盤強度の測定には、土質試験にある
程度の時間及び手間を要していたため、建築現場におい
て直ちに地盤強度を測定することはできなかった。

【０００４】また、上述の土質試験に要する時間及び手
間を少しでも省くため、オーガ等を用いた掘削機の出力
トルクからオペレータが地盤強度を予測し、補足的にボ
ーリングによる地盤強度の測定を行っていたが、かかる
方法では、オペレータの技量によるところが大であり、
しかも、ボーリングによる地盤強度が測定されるのが掘
削時から数日後となるため、オペレータの予測に過誤が
あった場合にその修正が極めて困難であった。

【０００５】

【課題を解決するための手段】そこで、本発明は、オー
ガーの下端にオーガーロッドの基端を連動連結するとと
もに、同オーガーロッドの先端に掘削翼を形成してなる
掘削機において、掘削翼の上方位置に地盤強度測定装置
をオーガーロッドに沿わせて摺動できるべく配設するこ
ととした。

【０００６】また、前記地盤強度測定装置は、先端部が
円錐形状のコーンと、同コーンを先端に連設した内管
と、同内管の外周側方に内管に沿わせて摺動できるべく
配設した外管と、前記コーンに加わる荷重を測定する測
定手段とを具備し、前記コーンを地盤中に貫入した際に
測定手段により測定した荷重から地盤の強度を測定すべ
く構成することとした。

【０００７】また、前記地盤強度測定装置は、試料採取
ヘッドと、同試料採取ヘッドを先端に連設した内管と、
同内管の外周側方に内管に沿わせて摺動できるべく配設
した外管とを具備し、被測定地盤の試料を採取できるべ
く構成することとした。

【０００８】また、前記地盤強度測定装置は、外管の先
端開口部に開閉蓋を覆設することとした。

【０００９】

【発明の実施の形態】本発明に係る掘削機は、オーガー
を昇降自在に設け、同オーガーの下端にオーガーロッド
の基端を連動連結するとともに、同オーガーロッドの先
端に掘削翼を形成し、しかも、掘削翼の上方位置に地盤
強度測定装置をオーガーロッドに沿わせて摺動可能に配
設したものである。

【００１０】そのため、掘削機により地盤を掘削する際
に、地盤強度測定装置が掘削翼により掘削された比較的
柔らかい土中を通過することとなり、オーガーヘッドが
地盤中を進行する際の抵抗とはならず、掘削翼により円
滑に地盤を掘削することができる。

【００１１】しかも、掘削終端部において、地盤強度測
定装置により地盤強度を直ちに、かつ、正確に測定する
ことができる。

【００１２】また、前記地盤強度測定装置は、先端部が
円錐形状のコーンと、同コーンを先端に連設した内管
と、同内管の外周側方に内管に沿わせて摺動できるべく
配設した外管と、前記コーンに加わる荷重を測定する測
定手段とを具備したものである。

【００１３】そして、コーンを地盤中に貫入した際に測
定手段により測定した荷重から、オランダ式二重管コー
ン貫入試験方法(JIS A1220-1995)に準じて地盤強度を測
定するものである。

【００１４】また、前記地盤強度測定装置は、試料採取
ヘッドと、同試料採取ヘッドを先端に連設した内管と、
同内管の外周側方に内管に沿わせて摺動できるべく配設
した外管とを具備したものである。

【００１５】そのため、試料採取ヘッドにより被測定地
盤の試料を採取でき、採取した試料より地盤の強度や土
質等を確認することができる。

【００１６】また、前記地盤強度測定装置は、外管の先
端開口部に開閉蓋を覆設したものである。

【００１７】そのため、掘削土がコーンや内管等の測定
部に付着することがなく、地盤強度測定装置の損傷を防
止できるとともに、測定時の測定精度を向上させること
ができる。

【００１８】しかも、内管先端に試料採取ヘッドを装着
して被測定地盤の試料を採取する場合には、採取した試
料を確実に地上まで保持することができる。

【００１９】

【実施例】以下、本発明の実施例について図面を参照し
て詳細に説明する。

【００２０】図１は、本発明に係る掘削機の使用状態を
示しており、掘削機Ａは、自走可能な重機本体10の前端
部にリーダー11を鉛直上方に向けて突設し、同リーダー
11の前側面に矩形箱型のオーガー９を昇降自在に取付
け、同オーガー９の下端に一対のオーガーロッド5,5'の
基端を歯車装置12を介して連動連結しており、同オーガ
ーロッド5,5'の先端にオーガーヘッド19を形成してい
る。図中、13はワイヤー、14はウインチ、15はトップシ
ーブであり、ウインチ14の巻取り又は巻戻しによってオ
ーガー９を昇降可能に構成している。また、16は支柱、
18はオーガーロッド５の振れ止めである。

【００２１】しかも、一対のオーガーロッド5,5'を回動
して、地盤Ｇを円柱状に掘削するとともに、掘削した地
盤中に、スラリープラントＢにおいて生成したセメント
ミルク等の地盤改良用のスラリーを吐出し、掘削土とス
ラリーとを混合することによって、所定強度を有する土
構造物を造成することにより地盤の改良を行うこともで
きるものである。図中、17はスラリー供給用のホースで
ある。

【００２２】オーガーヘッド19は、図１及び図３に示す
ように、各オーガーロッド5(5') の先端部外周面に一対
の掘削翼1,2(1',2')をオーガーロッド5(5') の半径方向
外側方に向けて突設している。しかも、掘削翼1,2(1',
2')の上方位置には、一対の撹拌翼3,4(3',4')をオーガ
ーロッド5(5') の半径方向外側方に向けて突設してい
る。

【００２３】掘削翼1,2(1',2')及び撹拌翼3,4(3',4')
は、オーガーロッド5(5') の回転方向に対して下向きに
傾斜しており、掘削翼1,2(1',2')の下端には、地盤掘削
用の複数のビット1a,2a(1a',2a')を櫛状に形成してい
る。図中、6,6'はスラリー吐出口、7,7'はオーガーロッ
ド5(5') の先端に形成した先行ビット、8,8'は一対のオ
ーガーロッド5(5') を平行状態に保持するバンドであ
る。

【００２４】そして、オーガー９の作動に応じてオーガ
ーロッド5,5'が回動し、それに伴い掘削翼1,2(1',2')及
び撹拌翼3,4(3',4')が回動して、地盤Ｇを掘削すること
ができるようにしている。

【００２５】オーガーロッド5,5'の中間には、図３に示
すように、地盤強度測定装置20を配設している。すなわ
ち、オーガー９の下端に連設した歯車装置12の下端に支
持ロッド40の基端を連結し、同支持ロッド40の先端に地
盤強度測定装置20を連結している。図３中、41,41'はロ
ッド回動位置表示マークである。

【００２６】地盤強度測定装置20は、図４に示すよう
に、支持ロッド40の先端に中空円筒状のケース23を連結
し、同ケース23の中空部基端面23a に二段式テレスコー
プ型の油圧シリンダー25の基端をロードセル26を介して
取付け、同油圧シリンダー25のシリンダーロッドとして
機能する円柱形状の内管24の先端に、先端部が円錐形状
のコーン21を着脱自在に連結するとともに、内管24の外
周側方に中空円筒状の外管22を内管24に沿わせて摺動自
在に配設しており、同外管22は、前記ケース23の中空部
に遊嵌している。図中、24a,24b は油圧シリンダー25の
第一段ロッド、第二段ロッドであり、両ロッド24a,24b
より内管24を構成している。また、37は環状のシール部
材である。

【００２７】外管22の基端部には、図４に示すように、
左右一対の係止体27,27 を枢着するとともに、同係止体
27の基端部と外管22の基端部との間にスプリング28を介
設している。しかも、係止体27は、外側面中途部に鍔体
27a を突設し、同鍔体27a を、外管22の基端部に形成し
た透孔22a に挿通している。また、係止体27は、内側面
先端部に爪体27b を突設し、同爪体27b を、前記第一ロ
ッド24a の中途部外周面に嵌着したストッパー体29の先
端面に当接させている。図中、22d は外管22基端外周面
に突設した外管基端ストッパー体、27c は鍔体27a に形
成したテーパー面、39は枢軸である。

【００２８】また、外管22の中途部には、図４に示すよ
うに、ストロークゲージ31を配設しており、同ストロー
クゲージ31は、内管24の移動距離を計測するものであ
る。図中、30は前記第二ロッド24b の中途部に嵌着した
被計測体である。

【００２９】また、外管22の先端部には、図４に示すよ
うに、外管22の内周面に仕切壁22bを形成し、同仕切壁2
2b の中央部に挿通孔22c を穿設し、同挿通孔22c に内
管24を環状のシール部材36を介して挿通して内管24を支
持している。しかも、仕切壁22b の下面とコーン21の基
端との間には、スプリング35と同スプリング35により鉛
直下向きに付勢されたガイド板34を介設し、同ガイド板
34に左右一対の円錐形状の開閉蓋32a,32b を連結アーム
33を介して開閉可能に連動連結している。図中、22e は
外管22先端開口部内周面に突設した外管先端ストッパー
体、23b はケース23の先端開口部内周面に突設したケー
ス先端ストッパー体、38は枢軸である。

【００３０】地盤強度測定装置20は、更に、図２に示す
ように、地盤強度の測定手段48を具備している。すなわ
ち、油圧シリンダー25には、油圧タンク42を油圧パイプ
47を介して連通連結しており、油圧シリンダー25と油圧
タンク42との間には、油圧ポンプ43及び油路切替バルブ
44を介設している。また、ロードセル26の外周面には、
歪みゲージ50を貼着しており、同歪みゲージ50は、信号
変換機45に電線49を介して電気的に接続している。ま
た、ストロークゲージ31も信号変換機45に接続してお
り、同信号変換機45には記録器46を接続している。

【００３１】また、地盤強度測定装置20は、内管24の先
端にコーン21に代えて試料採取ヘッド51を取付けられ
る。試料採取ヘッド51は、図８に示すように、円柱形状
のヘッド軸52の外周面に螺旋状の採取翼53を形成すると
ともに、ヘッド軸52の先端に掘削ビット54,54 を形成し
ている。

【００３２】掘削機Ａは、上述したように構成してお
り、以下に掘削機Ａを用いて地盤を掘削し、掘削終端部
の地盤強度を測定する方法について説明する。

【００３３】(1) まず、オーガー９及び歯車装置12によ
ってオーガーロッド5,5'及びオーガーヘッド19を回転さ
せウインチ14からワイヤー13を送り出してオーガーヘッ
ド19を降下させることによって地盤を掘削する。

【００３４】その際に、地盤強度測定装置20が掘削翼1,
2(1',2')よりも上方に位置しているため、地盤強度測定
装置20は掘削翼1,2(1',2')により掘削された比較的柔ら
かい土中を通過することとなり、オーガーヘッド19が地
盤中を進行する際の抵抗とはならず、掘削翼1,2(1',2')
により円滑に地盤を掘削することができる。

【００３５】しかも、地盤強度測定装置20は、ケース23
内に収容されているため、掘削土がコーン21や内管24等
の測定部に付着することがなく、地盤強度測定装置20の
損傷を防止できるとともに、測定時の測定精度を向上さ
せることができる。

【００３６】また、掘削終了時においては、掘削翼1,2
(1',2')と撹拌翼3,4(3',4')とが、図７に示すように、
それぞれ平面視略ハ字状となった状態で停止するように
して、掘削翼1,2(1',2')及び撹拌翼3,4(3',4')が、以下
に説明する地盤強度測定装置20の移動の妨げとならない
ようにしている。

【００３７】その際に、オーガーロッド5,5'にロッド回
動位置表示マーク41,41'を設けているため、地上におい
て掘削翼1,2(1',2')及び撹拌翼3,4(3',4')の位置を目視
により容易に確認することができる。

【００３８】(2) 次に、油圧ポンプ43により油圧シリン
ダー25を作動し、第一段ロッド24a を伸長する。そうす
ると、図４に示すように、ストッパー体29を係止体27の
爪体27b 、及び、係止体27の鍔体27a と外管22の透孔22
a とが係止状態となっているため、第一段ロッド24a の
伸長に伴い外管22が掘削土終端部に向けて移動する。

【００３９】その際に、外管22の先端に覆設した開閉蓋
32a,32b が先鋭形状であるため、外管22は、土中を円滑
に移動することができる。

【００４０】(3) さらに、第一段ロッド24a を伸長する
と、図５に示すように、係止体27の鍔体27a に形成した
テーパー面27c がケース先端ストッパー体23b に乗り上
げ、係止体27がスプリング28の付勢力に抗して開いた状
態となるとともに、係止体27の爪体27b とストッパー体
29との係止が解除され、それにより、第一段ロッド24a
先端の第二段ロッド24b が伸長する。尚、外管基端スト
ッパー体22d とケース先端ストッパー体23b とが係止状
態となり、外管22は移動を停止する。

【００４１】(4) さらに、第二段ロッド24b が伸長する
と、図６に示すように、それに伴いコーン21が移動し、
スプリング35の付勢力により開閉蓋32a,32b が開蓋状態
となり、コーン21の先端が掘削終端部の被測定地盤ｇに
到達する。

【００４２】(5) そして、被測定地盤ｇにコーン21の先
端を１cm/sの貫入速度で5cm 貫入し、その際にコーン21
に掛かる荷重を測定手段48により測定し、かかる荷重か
ら地盤強度を測定する。すなわち、オランダ式二重管コ
ーン貫入試験方法(JIS A1220-1995)に準じて地盤強度を
測定する。

【００４３】ここで、地盤強度の算出方法について説明
すると、コーン21の貫入力をQc、コーン21の断面積をＡ
とすると、被測定地盤の圧縮強度Quは、一般に、Ｑu ＝Ｑc ／Ａで表される。但し、図４に示すように、内管24がシール
部材36により支持されているため、コーン21の貫入時に
内管24とシール部材36との摩擦が生じており、コーン21
の貫入力Ｑu には、実際のコーン21の貫入力のみなら
ず、内管24とシール部材36との摩擦力をも含んでいる。

【００４４】そこで、かかる摩擦力による測定誤差を排
除するため、コーン21が被測定地盤に到達する前に内管
24が受ける荷重を測定手段48により予め測定し、その測
定値を前記コーン21の貫入力Ｑc より差し引いて圧縮強
度Ｑu を算出する。

【００４５】すなわち、測定手段48により測定したコー
ン21の貫入時の貫入力をＱm 、内管24とシール部材36と
の摩擦力をＱo とすると、被測定地盤の圧縮強度Ｑu
は、Ｑu ＝（Ｑm −Ｑo ）／Ａより算出できる。

【００４６】さらに、被測定地盤の地盤強度Ｑは土質係
数を用いて、粘性土の場合：Ｑ＝Ｑu ／５砂質土の場合：Ｑ＝Ｑu ／１０より算出できる。

【００４７】(6) 内管24の先端にコーン21に代えて試料
採取ヘッド51を取付けた場合には、試料採取ヘッド51が
被測定地盤ｇを掘削し、採取翼53に被測定地盤ｇの試料
を採取できる。

【００４８】しかも、後述するように、試料採取後は、
試料採取ヘッド51がケース23内に収容されるため、採取
した試料を確実に地上まで保持することができる。

【００４９】(7) 地盤強度の測定終了後は、油圧シリン
ダー25を作動し、第一段ロッド24a 及び第二段ロッド24
b を短縮して、外管22内にコーン21及び内管24を収容す
るとともに、ケース23内に外管22を収容する。

【００５０】(8) 尚、オーガーヘッド19を回転させた状
態のまま、スラリー吐出口6,6'からスラリーを地中に高
圧で吐出しながら、ウインチ14でワイヤー13を巻き取っ
てオーガーヘッド19を引き上げることによって掘削土と
スラリーとを撹拌混合させて、地盤の強度を増強させる
こともできる。

【００５１】

【発明の効果】本発明は、以上説明したような形態で実
施され、以下に記載されるような効果を奏する。

【００５２】(1) 請求項１に係る本発明では、掘削翼の
上方位置に地盤強度測定装置をオーガーロッドに沿わせ
て摺動できるべく配設しているため、地盤強度測定装置
は掘削翼により掘削された比較的柔らかい土中を通過す
ることとなり、オーガーヘッドが地盤中を進行する際の
抵抗とはならず、掘削翼により円滑に地盤を掘削するこ
とができる。

【００５３】しかも、地盤強度測定装置により地盤強度
を直ちに、かつ、正確に測定することができる。

【００５４】(2) 請求項２に係る本発明では、前記地盤
強度測定装置が、先端部が円錐形状のコーンと、同コー
ンを先端に連設した内管と、同内管の外周側方に内管に
沿わせて摺動できるべく配設した外管と、前記コーンに
加わる荷重を測定する測定手段とを具備しているため、
コーンを地盤中に貫入した際に測定手段により測定した
荷重からオランダ式二重管コーン貫入試験方法(JIS A12
20-1995)に準じて地盤強度を測定することができる。

【００５５】しかも、コーン貫入時に内管に生じる摩擦
力を予め測定し、その測定値をコーン貫入力から差し引
いて地盤強度を測定することにより、かかる摩擦力によ
る測定誤差を排除することができる。

【００５６】(3) 請求項３に係る本発明では、前記地盤
強度測定装置が、試料採取ヘッドと、同試料採取ヘッド
を先端に連設した内管と、同内管の外周側方に内管に沿
わせて摺動できるべく配設した外管とを具備しているた
め、試料採取ヘッドにより被測定地盤の試料を採取でき
る。従って、採取した試料より地盤の強度や土質等を確
認することができる。

【００５７】(4) 請求項４に係る本発明では、前記地盤
強度測定装置が、外管の先端開口部に開閉蓋を覆設した
ため、掘削土がコーンや内管等の測定部に付着すること
がなく、地盤強度測定装置の損傷を防止できるととも
に、測定時の測定精度を向上させることができる。

【００５８】しかも、内管先端に試料採取ヘッドを装着
して被測定地盤の試料を採取する場合には、採取した試
料を確実に地上まで保持することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る掘削機の使用状態を示す説明図。

【図２】地盤強度測定装置を示す説明図。

【図３】オーガーヘッドを示す正面図。

【図４】地盤強度測定装置の部分断面正面図。

【図５】同部分拡大断面図。

【図６】同部分拡大断面図。

【図７】同平面図。

【図８】試料採取ヘッドを示す正面図。

【符号の説明】

Ａ掘削機ｇ被測定地盤 1,1',2,2' 掘削翼 3,3',4,4' 撹拌翼 5,5' オーガーロッド９オーガー 19 オーガーヘッド 20 地盤強度測定装置 21 コーン 22 外管 23 ケース 24 内管 25 油圧シリンダー 48 測定手段 51 試料採取ヘッド

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) E02D 1/02

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】オーガー(9) の下端にオーガーロッド(5)
の基端を連動連結するとともに、同オーガーロッド(5)
の先端に掘削翼(1) を形成してなる掘削機において、掘削翼(1) の上方位置に地盤強度測定装置(20)をオーガ
ーロッド(5) に沿わせて摺動できるべく配設したことを
特徴とする掘削機。
【請求項２】前記地盤強度測定装置(20)は、先端部が円
錐形状のコーン(21)と、同コーン(21)を先端に連設した
内管(24)と、同内管(24)の外周側方に内管(24)に沿わせ
て摺動できるべく配設した外管(22)と、前記コーン(21)
に加わる荷重を測定する測定手段(48)とを具備し、前記
コーン(21)を地盤中に貫入した際に測定手段(48)により
測定した荷重から地盤の強度を測定すべく構成したこと
を特徴とする請求項１記載の掘削機。
【請求項３】前記地盤強度測定装置(20)は、試料採取ヘ
ッド(51)と、同試料採取ヘッド(51)を先端に連設した内
管(24)と、同内管(24)の外周側方に内管(24)に沿わせて
摺動できるべく配設した外管(22)とを具備し、被測定地
盤(g) の試料を採取できるべく構成したことを特徴とす
る請求項１記載の掘削機
【請求項４】前記地盤強度測定装置(20)は、外管(22)の
先端開口部に開閉蓋(32a,32b) を覆設したことを特徴と
する請求項２又は請求項３記載の掘削機。