JP3230664U - 掘削具および掘削具を支持する支持構造体 - Google Patents

Abstract

【課題】１回の掘削具の上下動で複数回の打撃を地盤に与え、作業者の労力を抑えて、効率良く地盤を掘削できる掘削具および掘削具を支持する支持構造体を提供する。【解決手段】掘削具は、例えば井戸を掘る際に使用され、地盤の上方から下降させて、地盤を掘削するものであって、筒状に形成されたシリンダ部１３と、シリンダ部１３の下側に配置され、地盤を破砕するバイト部１６と、シリンダ部１３の筒孔１３ａの内部に設けられた球状の錘部材２１とを備え、バイト部１６が地盤に衝突したときのエネルギーにより、錘部材２１が筒孔１３ａの内部を複数回往復運動し、錘部材２１が筒孔１３ａの底部に衝突したときに生じる各押力がバイト部１６に伝わる構成をとる。【選択図】図１

Description

本考案は、地盤に下降させて縦穴を掘削する掘削具および掘削具を支持する支持構造体に関するものである。

井戸の縦穴を掘削するとき、掘削具等を高所に支持し、この掘削具を急下降させたときの衝撃によって地盤を掘削するパーカッション掘削工法がある。このパーカッション掘削工法に用いる掘削具（穴堀り器）には、例えば、管状部材の内部に錘を固定し、管状部材の先端に鋭利に形成した金具を固定して、管状部材の基端に紐を固定したものがある（特許文献１）。
特許文献１の掘削具を用いる場合には、紐を持ち上げて高所に錘（管状部材）を位置させ、この紐を放して地面または掘削穴の内部に下降させ、掘削穴の底部分の地盤（土壌）を破砕して縦穴を掘削する。

また、杭打具（外側筒）と、杭打具の筒内に挿入された堀鉄管（内筒部）とを有し、杭打具を上下動させて堀鉄管の上端部分に打撃を与え、堀鉄管の先端（下端部分）に設けられた突き棒先端部で地盤を掘削する井戸掘り装置がある（特許文献２）。
特許文献２の装置は、堀鉄管の上端部に、任意の重さのウエイトを固定することができ、掘削作業を行う場合には、作業者の体力や地盤の固さに合せて、上記のウエイトの重さを調整する。

実開昭６３−１２６４８６号公報 特開２０１８−１６８６８５号公報

従来の掘削具では、掘削具が１回下降する毎に、地盤に打撃を１回与えて破砕する。そのため、掘削中の縦穴が所望の深さに到達するまで、掘削具を上方に持ち上げる作業と、掘削具を地盤に下降させる作業とを頻繁に繰り返す必要がある。
また、１回の掘削具の下降動作で掘削の効率を高め、掘削する深さを大きくしようとすると、掘削具の重量を重くし、地盤に加える力を大きくする必要がある。このように掘削具の重量を重くすると、上方に引き上げる作業に大きな力が必要となり、作業員の労力や負荷が大きくなる。
また、上記のように掘削具の上下動が繰り返されることから、掘削作業の効率を向上させるためには、掘削具を安定した状態で支持する支持構造体が必要になる。従来の掘削具の支持構造体には、地盤を上方から見たとき４角形状のものが使用されているが、掘削具の上下動が繰り返されるうちに、破損したり、支持構造体が傾いてしまうことがある。

そこで、本開示は、上記のような問題を解決するために考案されたもので、１回の掘削具の上下動で複数回の打撃を地盤に与え、作業者の労力を抑えて、効率良く地盤を掘削できる掘削具および掘削具を支持する支持構造体を提供することを目的とする。

本考案に係る掘削具は、地盤の上方から下降させて、前記地盤を掘削するものであって、筒状に形成されたシリンダ部と、シリンダ部の下側に配置され、地盤を破砕するバイト部と、シリンダ部の筒孔の内部に設けられた球状の錘部材とを備え、バイト部が地盤に衝突したときのエネルギーにより、錘部材が筒孔の内部を複数回往復運動し、錘部材が筒孔の底部に衝突したときに生じる各押力がバイト部に伝わることを特徴とする。

また、本考案に係る掘削具は、錘部材及び前記シリンダ部が鉄製であることを特徴とする。

また、本考案に係る掘削具は、筒孔が円柱状に形成されていることを特徴とする。

また、本考案の掘削具を支持する支持構造体は、上記のいずれかの掘削具を支持する支持構造体であって、掘削具を地盤の上方から吊り下げた状態で支持し、地盤を上方視したときに、６角形の頂点位置に配置される複数の支柱部材と、複数の支柱部材の間を繋ぐ複数の梁部材と、複数の支柱部材の上側に固定され、地盤の掘削位置の直上に掘削具を配置させる支持アーム部材と、支持アーム部材から掘削具が吊り下げられるように、掘削具のシリンダ部の上側と支持アーム部材とを接続するロープとを備え、支持アーム部材は、掘削具の上方に配置されてロープが接続され、掘削具を上方に引き上げる方向に付勢するばね部材を備えることを特徴とする。

本考案に係る掘削具は、シリンダ部の筒孔に錘部材を設けられ、掘削具が地盤に衝突したときに、錘部材が筒孔の内部を複数回往復運動し、複数回の打撃を地盤に与える。そのため、この掘削具を使用することで、効率良く地盤を破砕して掘削を行うことができる。

本考案に係る掘削具を支持する支持構造体は、上記の掘削具を支持するものであり地盤を上方視したときに、６角形の頂点位置に配置される複数の支柱部材と、複数の支柱部材の間を繋ぐ複数の梁部材とが設けられている。この掘削具を支持する支持構造体を利用することで、安定して掘削具を使用することができる。

本考案の実施形態による掘削具の構成を示す説明図である。 本考案の実施形態による掘削具を支持する支持構造体の概観を示す説明図である。 図２の支持構造体に支持された掘削具を示す説明図である。 図１の掘削具を掘削穴に下降させたときの、錘部材の動作を示す説明図である。

以下、この考案に係る掘削具の実施形態を、井戸の縦穴を掘削するときに使用する掘削具を例に説明する。
図１は、本考案の実施形態による掘削具１０の構成を示す説明図である。なお、図１のシリンダ部１３は、縦断面を表している。また、図２は、本実施の形態による掘削具１０を支持する支持構造体（やぐら３０）の概観を示す説明図である。
掘削具１０は、掘削具１０を支持するやぐら（支持構造体）３０（図２）から地盤等に向かって吊り下げられ、掘削穴１の上方で支持される。
掘削具１０は、上下方向に延設された略円柱状に形成され、シリンダ部１３と、シリンダ部１３よりも下方に設けられた先端部１５と、シリンダ部１３の上方に接続された直管状のエクステンション部１２とを備えている。この掘削具１０は、例えば、上下方向の長さが、１．５ｍとなるように形成され、持ち運ぶための適当なサイズに分解することができる。

エクステンション部１２は、上端に、支持構造体に設けられたロープ２０（または、やぐら３０に備えられたロープ３５）に接続する接続部１１を備えている。掘削具１０は、エクステンション部１２の長さを調整することにより、所望の深さの掘削穴１を掘削することに適した全長とすることができる。

シリンダ部１３は、例えば、鉄鋼等を用いて筒状に形成されたもので、掘削具１０を下降させる方向に沿って形成された筒孔１３ａを有している。
シリンダ部１３の内部、即ち、筒孔１３ａには、錘部材２１が設けられている。筒孔１３ａの壁面は、錘部材２１が自在に移動することができるように、表面が滑らかに形成されている。
また、筒孔１３ａは、錘部材２１の直径よりも適度に大きな内径を有し、錘部材２１が掘削具１０の上下方向に、滑らかに移動することができるように形成されている。

錘部材２１は、筒孔１３ａから摩擦を受けにくく、滑らかに移動することができるように、例えば、硬質の鉄鋼を用いて、表面が滑らかな球状に形成されている。
また、錘部材２１は、筒孔１３ａを複数回往復運動し、筒孔１３ａの筒端部に衝突したときに、この筒端部にはね返される硬さを有する素材を用いて形成されている。錘部材２１には、例えば、１ｋｇの重量を有するものを使用する。この錘の重量は、地盤の硬さや作業者によって、適宜変更することができる。

シリンダ部１３は、外周に複数のガイド部１４を備えている。このガイド部１４は、掘削穴１に掘削具１０を下降させるとき、掘削穴１の内壁に掘削具１０の各部が不意に接触することを抑制し、掘削穴１の内壁に沿って下降することができるように形成されている。
先端部１５は、掘削具１０の下端において下方に突出するバイト部１６を備えている。
バイト部１６は、例えば、タンガロイ合金を素材に用いて、地盤等に突き刺さって破砕することができるように、先端が鋭角に形成されている。また、バイト部１６は、略円柱状に形成された掘削具１０の中心軸上に配置され、この軸方向に沿って延設されている。
なお、先端部１５は、バイト部１６が摩耗したとき、新しいバイト部１６に交換することができる。

やぐら３０は、掘削具１０の支持構造体として、例えば、複数の棒状木材を縄等によって締結し、やぐら形状に形成させたものである。このやぐら３０は、６本の支柱部材３１を、地面（地盤）を上方視したとき、６角形の各頂点位置に配置し、これら支柱部材３１の各間を梁部材３２，３３によって接続し、略６角柱状に形成されている。

具体的には、複数の梁部材３２は、各支柱部材３１の下側である地面の近傍の位置で、各支柱部材３１の間を繋ぎ、上方視したときに、６角形の各辺となるように配置され、また、６角形の対向する各頂点部分を繋ぐように配置され、６角形の各頂点部分等において縄等の締結によって固定されている。
また、複数の梁部材３３は、各支柱部材３１の上側であるやぐら３０の上側の位置で、各支柱部材３１の間を繋ぎ、上方視したとき、６角形の各辺となるように配置され、また、６角形の対向する各頂点部分を繋ぐように配置され、６角形の各頂点部分等において縄等の締結によって固定されている。

やぐら３０は、各支柱部材３１が掘削穴１の近傍に設置される。掘削穴１の側方に各支柱部材３１を設置させたやぐら３０は、各支柱部材３１の上側において、掘削穴１の直上もしくはその近傍まで延設された２本の支持アーム部材３４を備え、この２本の支持アーム部材３４に、ばね部材３４ａが設置され、固定されている。

ばね部材３４ａは、例えば、ばね性を有する棒状の部材で、掘削具１０の重量が荷重されたときに撓みが生じる太さの竹材等を用いて形成されている。このばね部材３４ａは、掘削具１０の荷重によって下方に撓むばね強さを有する。
また、ばね部材３４ａは、掘削穴１の直上に配置されるように、２本の支持アーム部材３４に固定されている。
なお、ばね部材３４ａは、例えば、金属製の板バネ、ばね性を有するファイバーグラス等の樹脂製素材を用いて構成してもよい。
ばね部材３４ａには、耐水性のロープ３５が固定されている。ロープ３５は、やぐら３０に掘削具１０を吊り下げ設置するために設けられ、ロープ３５の上端は、ばね部材３４ａに固定されており、ロープ３５の下端には、例えば、木製のハンドル部材３６が固定されている。

図３は、図２のやぐら３０（支持構造体）に支持された掘削具１０を示す説明図である。この図は、やぐら３０に備えられているばね部材３４ａの長手部分を正面視したときの、やぐら３０に支持された掘削具１０を示したものである。
掘削具１０は、ばね部材３４ａに固定されたロープ３５の下側部分を、図１に示した接続部１１に係止させ、ロープ３５の下端に固定されているハンドル部材３６を、固定部材３７を用いてエクステンション部１２に固定させている。

ハンドル部材３６は、例えば、棒状に形成されており、エクステンション部１２、もしくは掘削具１０の延設方向に対して直交するように配置され、作業者等がハンドル部材３６を握持して、掘削具１０を押し下げるたり、引き上げたりし、上下方向に移動させることができるように、強固に掘削具１０に固定されている。
掘削具１０は、やぐら３０に支持されたとき、図３に示したように、ばね部材３４ａに吊り下げられた状態になる。ばね部材３４ａは、掘削具１０を上方へ持ち上げるように付勢するばね性を有している。

次に、本実施形態に係る掘削具１０の動作及び作用効果について説明する。

図４は、図１の掘削具１０を掘削穴１に下降させたときの錘部材の動作を示す説明図である。図４の状態Ａは、掘削具１０を掘削穴１の内部に下降させている最中の状態を示している。状態Ｂは、状態Ａのように下降させた掘削具１０が、掘削穴１の底部分（地盤）に衝突したときの状態を示している。また、状態Ｃは、状態Ｂの後、バイト部１６に、下方に向かって力が加わり、更に掘削穴１の底部分（地盤）の破砕を進行させる状態を示している。

状態Ａにおいて、掘削具１０が、作業者からの加えられた力及び重力の作用によって、矢印１００の示す方向に下降しているとき、筒孔１３ａに配置されている錘部材２１は、筒孔１３ａの底部（筒端部）に当接している。

そして、状態Ｂに示すように、掘削具１０のバイト部１６が掘削穴１の底部分に衝突すると、バイト部１６が掘削穴１の底部分に突き刺さり、底部分の地盤を破砕する。そして、掘削穴１の底部分に衝突したときの運動エネルギー（掘削穴１の上方に向かって作用する反力）により、錘部材２１が筒孔１３ａの底部から跳ね返り、矢印１０１が示すように、筒孔１３ａの上方向に運動する。

状態Ｂにおいて、上方に跳ね返った錘部材２１は、状態Ｃに示すように、重力が作用して矢印１０２が示す方向に下降し、筒孔１３ａの底部に衝突する。
この衝突によって生じた、下方に作用する押力は、筒孔１３ａの底部から先端部１５、バイト部１６、掘削穴１の底部分（地盤）に伝わる。そうすると、バイト部１６が更に深く突き刺さり、掘削穴１の底部分の破砕を進行させる。

状態Ｃにおいて、筒孔１３ａの底部に衝突した錘部材２１は、再び、状態Ｂで示した矢印１０１の示す方向に運動し、筒孔１３ａの上方にはね上がる。
その後、錘部材２１は、再び下降し、筒孔１３ａの底部に衝突する。この衝突によって生じる下向きの押力も、バイト部１６に伝わり、更に掘削穴１の底部分の破砕を進行させる。

換言すると、掘削具１０が下降して掘削穴１の底部分等に衝突すると、この衝突時に発生した反力（運動エネルギー）によって、錘部材２１が筒孔１３ａにおいて上下方向の往復運動を行う。
往復運動を行っている錘部材２１が、筒孔１３ａの底部に衝突すると、このとき発生した押力がバイト部１６に伝わり、掘削穴１の底部分の破砕を進行させる。

上記の往復運動を行う錘部材２１は、運動エネルギーが減衰し、消滅するまでの間、筒孔１３ａの底部に、衝突を繰り返す。
このように錘部材２１が筒孔１３ａの底部に衝突するたびに、シリンダ部１３からバイト部１６に力が伝わり、掘削穴１の底部分に複数回の打撃が加わって破砕が進行する。

掘削穴１の底部分に複数回の破砕を行った後、即ち、錘部材２１の往復運動が消滅した後、作業者がハンドル部材３６を上方に引き上げる。このとき、掘削具１０を上方に引き上げるように、ばね部材３４ａが付勢し、引き上げに要する労力が軽減される。
この後、ロープ３５を上方に引き上げて、更に高い位置まで掘削具１０を引き上げ、再び掘削穴１内に下降させて、掘削作業を繰り返す。

掘削具１０を引き上げるとき、例えば、ばね部材３４ａが撓んだ状態から通常の状態に戻るとき、ばね部材３４ａに振動が生じ、この振動がやぐら３０の各部に伝わる。
支柱部材３１等を、前述のように６角形の頂点に配置してやぐら３０を形成すると、やぐら３０に加わる力が分散され、作業で生じる振動の影響を抑制することができる。そのため、やぐら３０を構成する部材が破損することなく、支持アーム部材３４の姿勢を安定させることができる。

本実施の形態に係る掘削具１０は、掘削具１０の１回の上下動によって、掘削穴１の底部分の破砕を複数回行うことができ、効率良く掘削を行うことができる。また、掘削具１０をやぐら３０に支持させることにより、掘削を安定して行うことができる。
そのため、電力を確保することが困難で大型の機械を使用することが困難な環境においても、労力を抑えて掘削穴１を効率よく掘削することができる。

以上、本実施形態について説明したが、これ以外にも、本考案の主旨を逸脱しない限り、上記実施の形態で挙げた構成を取捨選択したり、他の構成に適宜変更することが可能である。
本実施形態では、井戸を掘るために使用される掘削具１０について説明したが、地盤を掘削するために使用するものであれば、井戸の掘削作業以外にも使用できる。
また、シリンダ部１３や錘部材２１は、鉄鋼（鉄製）以外の金属を用いることもでき、シリンダ部１３の底部と錘部材２１の反発係数が大きいものを用いることが好ましい。さらに、筒孔１３ａの側壁と錘部材２１との間に生じる摩擦力を軽減するために、潤滑油を使用しても良い。

１ 掘削穴
１０ 掘削具
１１ 接続部
１２ エクステンション部
１３ シリンダ部
１３ａ 筒孔
１４ ガイド部
１５ 先端部
１６ バイト部
２０ ロープ
２１ 錘部材
３０ やぐら（支持構造体）
３１ 支柱部材
３２，３３ 梁部材
３４ 支持アーム部材
３４ａ ばね部材
３５ ロープ
３６ ハンドル部材
３７ 固定部材

Claims (4)

1. 地盤の上方から下降させて、前記地盤を掘削する掘削具であって、
   筒状に形成されたシリンダ部と、
   前記シリンダ部の下側に配置され、前記地盤を破砕するバイト部と、
   前記シリンダ部の筒孔の内部に設けられた球状の錘部材と、を備え、
   前記バイト部が前記地盤に衝突したときの運動エネルギーにより、前記錘部材が前記筒孔の内部を複数回往復運動し、前記錘部材が前記筒孔の底部に衝突したときに生じる各押力が前記バイト部に伝わる、
   ことを特徴とする掘削具。
2. 前記錘部材及び前記シリンダ部は、鉄製である、
   ことを特徴とする請求項１に記載の掘削具。
3. 前記筒孔は、円柱状に形成されている、
   ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の掘削具。
4. 請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の掘削具を支持する支持構造体であって、
   前記掘削具を地盤の上方から吊り下げた状態で支持し、
   前記地盤を上方視したときに、６角形の頂点位置に配置される複数の支柱部材と、
   前記複数の支柱部材の間を繋ぐ複数の梁部材と、
   前記複数の支柱部材の上側に固定され、前記地盤の掘削位置の直上に前記掘削具を配置させる支持アーム部材と、
   前記支持アーム部材から前記掘削具が吊り下げられるように、前記掘削具のシリンダ部の上側と前記支持アーム部材とを接続するロープと、を備え、
   前記支持アーム部材は、前記掘削具の上方に配置されて前記ロープが接続され、前記掘削具を上方に引き上げる方向に付勢するばね部材を備える、
   ことを特徴とする掘削具を支持する支持構造体。

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