JP3343501B2 - 掘削工法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、掘削ケーシングを
使用する掘削工法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】場所打ち杭工法の一種にオールケーシン
グ工法があるが、これは、ケーシングを大口径のものと
して岩盤や転石の多い硬質地盤でも大口径の削孔を可能
とするもので、ケーシング３の外周を締め付けるチャッ
ク装置２とこのチャック装置２を回転駆動するモーター
や減速機などの駆動装置と、これらチャック装置２及び
駆動装置を上下動する油圧シリンダーによる昇降シリン
ダーとからなる回転式ケーシング圧入機１を用いる。

【０００３】図８〜図12は場所打ち杭施工における一般
的な作業工程を示し、まず、図８に示すように地盤整地
後、杭芯に回転式ケーシング圧入機１をセットし、アウ
トリガジャッキ１ａなどを使用して垂直度を出す。

【０００４】次に図９のように前記回転式ケーシング圧
入機１に設けてあるチャック装置２で最初のケーシング
３の外周を締めつけ固定し、駆動装置でこのチャック装
置２を回転させると同時に昇降シリンダーをフリーとし
てケーシング３を地盤に圧入する。チャック装置２はケ
ーシング３の外周をたが状に締め付けるもので、例えば
図13に示すように小シリンダーで輪を閉じる４分割され
るバンド式のものがある。

【０００５】ケーシング３を連続回転させて削孔して押
し込みを行い、クローラクレーンなどで吊り下ろしたハ
ンマーグラブ４を掘削手段としてケーシング３内に上か
ら差し入れて掘削・排土する。かかる掘削・排土はケー
シング３内が地盤からコア状に切断された部分となるの
で岩盤等の硬質地盤でもハンマーグラブ４で可能であ
る。

【０００６】ケーシング３を継ぎ足しながら所定深度ま
で掘削したならば、図10に示すように鉄筋かご５を挿入
し、トレミー管６でコンクリートを打設し、次に図11の
ようにケーシング３を正逆回転（搖動）させながら１ス
トロークずつの引き抜きを繰り返し、図12に示すように
ケーシング３の全部が地中から引き抜かれれば完了す
る。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ケーシング３は軸芯に
そって垂直に圧入されなければならないが、大深度にな
ると芯がずれることがある。

【０００８】また、急斜面の岩盤層にケーシングを圧入
する場合も、ケーシングの下端の一部のみが岩盤層に接
してから圧入されることになるため、垂直度を得にく
い。これに対処する方法として、従来はオペレータの微
妙な操作によってケーシングを回転・押付けを調整して
垂直度を得たり、急斜面の一部を発破あるいはグラブ・
ブレーカなどで予め掘削して平坦に仕上げておいたり、
急斜面に滑りを防ぐ導材（ガイド材）を設置したり、基
準孔を打設しこれをガイドとするなどしている。

【０００９】しかし、オペレータによる方法では、人為
的な操作技術で対応できる傾斜角度は小さく、急傾斜面
には対応が困難である。また、海上の場合は、水中の状
況を把握することが困難で、これはオペレータの勘に頼
るしか方法がなく精度がよくない。

【００１０】導材（ガイド材）を設置する方法では、ガ
イド材の設置はできる限り地表面または海底面近くに設
けることが必要であるが、険しい山岳や水深の大きい海
底などでは困難である。

【００１１】また、基準孔の打設は施工が大変であり、
杭間の距離が大きい単杭の場合は、ガイド金物が大掛か
りとなり、設置が困難な場合が多い。

【００１２】本発明の目的は前記従来例の不都合を解消
し、掘削が大深度の場合や、急斜面に掘削ケーシングを
圧入する場合でも、ケーシングを垂直に圧入でき、その
ための大掛かりな装置も不要で、容易に施工できる掘削
工法を提供することにある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明は前記目的を達成
するため、第１に、先端に掘削刃を設けた掘削ケーシン
グを、回転式ケーシング圧入機に設けたチャック装置で
外周をチャックしながら回転推進し、地盤に挿入する掘
削工法において、垂直に建て込んだケーシング内にダウ
ンザホールハンマを挿入し、該ダウンザホールハンマの
ドリルロッドに取付けたガイドスタビライザをケーシン
グの内周面に当接させて該ガイドスタビライザを介して
ケーシングをガイドとして前記ダウンザホールハンマで
地盤を先行掘削し、所定深度掘削後、ガイドスタビライ
ザを介してダウンザホールハンマのドリルロッドをガイ
ドとしてケーシングを回転推進させて垂直に建て込み、
その後ダウンザホールハンマを撤去して、ケーシングを
さらに回転推進させ地盤を掘削することを要旨とするも
のである。

【００１４】第２に、ガイドスタビライザはケーシング
の内径よりも少し小さな直径を有してドリルロッドに適
宜間隔で複数個取り付けられ、ダウンザホールハンマを
ケーシングの芯に位置させることを要旨とするものであ
る。

【００１５】第３に、複数個配設するガイドスタビライ
ザのうちの最下端のものは、ダウンザホールハンマが掘
削深度に達したときにケーシング内の最下端に位置する
ように取り付けることを要旨とするものである。

【００１６】第４に、ドリルロッドは、ガイドポールと
しての強度を有することを要旨とするものである。

【００１７】請求項１記載の本発明によれば、パワーが
あり大口径岩盤掘削に適しているが掘削時の抵抗の大き
い回転式ケーシング圧入機と、該回転式ケーシング圧入
機ほどの大口径はないが掘削時の抵抗が比較的小さく、
掘削開始時の精度維持に優れているダウンザホールハン
マを組み合わせることにより、大深度での掘削や急斜面
での掘削は、回転式ケーシング圧入機で既に圧入または
着地してあるケーシング及びガイドスタビライザをガイ
ドとしてダウンザホールハンマで掘削し、ガイドホール
を掘削する。

【００１８】このとき、ダウンザホールハンマによる掘
削は、開始時の岩盤への当たり調整が容易であるから、
芯ずれや振れを生じにくいから、ガイドホール掘削に適
している。

【００１９】そして、かかるガイドホール掘削後、ケー
シング内のダウンザホールハンマのドリルロッド及びガ
イドスタビライザをガイドとして掘削ケーシングを回転
させて圧入すれば、大深度や急傾斜面でもケーシングを
垂直に建て込むことができる。

【００２０】請求項２記載の本発明によれば、前記作用
に加えて、ダウンザホールハンマのドリルロッドに取り
付けたガイドスタビライザがケーシングの内壁に当接す
るから、前記ドリルロッドはケーシングの芯に確実に位
置する。よって、このガイドスタビライザをガイドとし
て、ダウンザホールハンマ、ケーシングともに垂直に下
降する。

【００２１】請求項３記載の本発明によれば、前記作用
に加えて、複数個配設するガイドスタビライザのうちの
最下端のものは、ダウンザホールハンマが掘削深度に達
したときにケーシング内の最下端に位置するから、ケー
シング先端と最下端のガイドスタビライザとの間隔を最
少にできて、ケーシングの掘削開始時の滑りや振れによ
る芯ずれを最少に抑えられる。

【００２２】請求項４記載の本発明によれば、前記作用
に加えて、ドリルロッドには、ガイドポールとしての強
度を付与したから、ダウンザホールハンマで掘削したガ
イドホールに専用のガイドポールを別途挿入する必要が
なく、困難な挿入作業を省略できる。

【００２３】

【発明の実施の形態】以下、図面について本発明の実施
の形態を詳細に説明する。図１〜図７は本発明の掘削工
法の実施形態を示す各工程の説明図である。

【００２４】本発明の掘削工法で使用する回転式ケーシ
ング圧入機１は従来と同様にチャック装置２などを設け
たものであり、まず、図１に示すように仮設構台７に回
転式ケーシング圧入機１をセットするとともに、ケーシ
ング３を支持する２個の案内ガイド８を対向位置に設け
た。この案内ガイド８はケーシング３の円周方向に複数
のローラを有する。

【００２５】そして、回転式ケーシング圧入機１にケー
シング３をセットしてチャック装置２で締め付け、回転
式ケーシング圧入機１の芯出しを行い、ケーシング３を
建て込む。

【００２６】この場合、ケーシング３は案内ガイド８に
そって建て込まれるから、垂直性が保持され、さらに、
対向位置に配置した２個の案内ガイド８により建て込ん
だ後のケーシングの振れが拘束され、所定位置に維持さ
れる。

【００２７】大深度にケーシング３を圧入する場合や、
急斜面に圧入するには、例えば図２に示すように、滑り
や傾きを助長しない程度にケーシング３を岩盤面に軽く
接触させる。なお、岩盤面の傾斜が大きい場合などでケ
ーシング３が滑るときは接触させなくてもよい。

【００２８】図３のようにダウンザホールハンマ９の回
転用のロータリテーブル10をケーシング３の頭部にセッ
トし、エア駆動の打撃機であるダウンザホールハンマ９
をクローラクレーンなどから吊り下げてケーシング３内
に建て込む。図中11はダウンザホールハンマ９のガイド
ポールともなるドリルロッドを示す。

【００２９】前記ドリルロッド11は、周知のようにケー
シング３の内径より小さな直径のものであり、ガイドポ
ールとして使用できるだけの強度を備えるものとし、ケ
ーシング３の内壁に当接する複数のガイドスタビライザ
12を適宜間隔で取り付ける。ガイドスタビライザ12は、
ケーシング３の内径よりも少し小さな直径を有してドリ
ルロッド11に適宜間隔で複数個取り付けられるが、図示
は省略するがこのガイドスタビライザ12はドリルロッド
11から突出するスポーク状の部材でケーシング３よりも
僅かに小径のリングを支持してなる。

【００３０】この場合、複数個配設するガイドスタビラ
イザ12のうちの最下端のものは、ダウンザホールハンマ
９が後述のように掘削深度に達したときにケーシング３
内の最下端に位置するように取り付ける。

【００３１】このようにしてケーシング３内に挿入した
ダウンザホールハンマ９を駆動して図４のようにガイド
スタビライザ12を介してケーシング３をガイドとして大
深度の岩盤や急斜面の岩盤をダウンザホールハンマ９で
掘削し、ガイドホールを掘削する。ダウンザホールハン
マ９での掘削はロータリパーカッション式であるから掘
削開始時の岩盤面への当たり調整が容易で、芯ずれや振
れを生じにくい。

【００３２】また、ダウンザホールハンマ９は偏荷重が
生じにくい掘削機であるから、ケーシング３を岩盤面に
預けない片持ち梁状態でもケーシング３をガイドとして
機能させることが可能である。

【００３３】さらに、ダウンザホールハンマ９のドリル
ロッド11にはガイドスタビライザ12が取り付けてあるか
ら、このガイドスタビライザ12がダウンザホールハンマ
９をケーシング３の芯位置に案内し、偏心することなく
スムーズにケーシング３内で回転する。

【００３４】このようにして図５に示すようにダウンザ
ホールハンマ９で最下端のガイドスタビライザ12がケー
シング３内の最下端に位置するまで、例えば３〜４ｍ程
度ガイドホールを掘削する。このようにケーシング３内
のガイドスタビライザ12をガイドにして掘削するから、
ダウンザホールハンマ９が岩盤面を初期掘削する時のド
リルロッド11の剛性に抵抗する滑り、振れによる芯ずれ
を最少に抑えられる。

【００３５】ガイドホールの掘削完了後、ドリルロッド
11はガイドポールとして機能し、ダウンザホールハンマ
９を掘削完了位置に支持する。

【００３６】次に図６に示すようにケーシング３を回転
させて地盤に押し込む。このとき、ドリルロッド11およ
びガイドスタビライザ12がガイドとなってケーシング３
の先端ビットが回転推進し、押し込まれるから、ケーシ
ング３は垂直に押し込まれる。

【００３７】特に先端のガイドスタビライザ12は岩盤面
の近くのケーシング３内に位置しているから、ドリルロ
ッド11の支持点に最も近く、ケーシング３の回転推進の
動揺を効果的に抑えることができる。

【００３８】この工程でのケーシング３の回転推進時に
は、ケーシング３内の掘削は行わない。この工程では、
ケーシング３内の掘削を行うと、ケーシング３に滑り、
振れが発生するおそれがあるためである。このようなケ
ーシング３の内部掘削を行わない押し込みは、例えばケ
ーシング３の直径の２／１以上が岩盤に食い込むまで行
う。

【００３９】以上のようにしてケーシング３が所定量だ
け岩盤に食い込んで、その後のケーシング３の回転掘削
が安定状態で施工できるようになったならば、図７に示
すようにダウンザホールハンマ９の設備を撤去し、ケー
シング３を回転推進、押し込むとともに、ケーシング３
の内部にハンマグラブ、チゼルなどの掘削手段をクロー
ラクレーンなどで吊り下げて挿入し、内部掘削する。

【００４０】

【発明の効果】以上述べたように本発明の掘削工法は、
第１に、パワーがあり大口径岩盤掘削に適しているが掘
削時の抵抗の大きい回転式ケーシング圧入機と、該回転
式ケーシング圧入機ほどの大口径はないが掘削時の抵抗
が比較的小さく、掘削開始時の精度維持に優れているダ
ウンザホールハンマを組み合わせることにより、大深度
での掘削や急斜面での掘削は、回転式ケーシング圧入機
で既に圧入してあるケーシングをガイドとしてダウンザ
ホールハンマで掘削するから、大掛かりな設備を要せず
に垂直にガイドホールを容易に掘削できる。

【００４１】ガイドホール掘削後の掘削は、ケーシング
内のダウンザホールハンマのドリルロッドをガイドとし
て掘削ケーシングを回転させて行えるから、この場合も
特に大掛かりな設備を別途設けずに、大深度や急傾斜面
でもケーシングを垂直に容易に建て込むことができる。

【００４２】また、ダウンザホールハンマのドリルロッ
ドに取り付けたガイドスタビライザがケーシングの内壁
に当接するから、前記ドリルロッドはケーシングの芯に
確実に位置し、このガイドスタビライザをガイドとし
て、ダウンザホールハンマ、ケーシングともに垂直に確
実に下降する。

【００４３】さらに、複数個配設するガイドスタビライ
ザのうちの最下端のものは、ダウンザホールハンマが掘
削深度に達したときにケーシング内の最下端に位置する
から、ケーシング先端と最下端のガイドスタビライザと
の間隔を最少にできて、ケーシングの掘削開始時の滑り
や振れによる芯ずれを最少に抑えられる。

【００４４】そして、ドリルロッドには、ガイドポール
としての強度を付与したから、ダウンザホールハンマで
掘削したガイドホールに専用のガイドポールを別途挿入
する必要がなく、困難な挿入作業を省略できるものであ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の掘削工法の実施形態を示す第１工程の
説明図である。

【図２】本発明の掘削工法の実施形態を示す第２工程の
説明図である。

【図３】本発明の掘削工法の実施形態を示す第３工程の
説明図である。

【図４】本発明の掘削工法の実施形態を示す第４工程の
説明図である。

【図５】本発明の掘削工法の実施形態を示す第５工程の
説明図である。

【図６】本発明の掘削工法の実施形態を示す第６工程の
説明図である。

【図７】本発明の掘削工法の実施形態を示す第７工程の
説明図である。

【図８】オールケーシング工法での掘削の第１工程を示
す縦断正面図である。

【図９】オールケーシング工法での掘削の第２工程を示
す縦断正面図である。

【図１０】オールケーシング工法での掘削の第３工程を
示す縦断正面図である。

【図１１】オールケーシング工法での掘削の第４工程を
示す縦断正面図である。

【図１２】オールケーシング工法での掘削の第４工程を
示す縦断正面図である。

【図１３】チャック装置を示す斜視図である。

【符号の説明】

１…回転式ケーシング圧入機 １ａ…アウトリガジ
ャッキ ２…チャック装置 ３…ケーシング ４…ハンマーグラブ ５…鉄筋かご ６…トレミー管 ７…仮設構台 ８…案内ガイド ９…ダウンザホール
ハンマ 10…ロータリテーブル 11…ドリルロッド 12…ガイドスタビライザ

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 先端に掘削刃を設けた掘削ケーシング
   を、回転式ケーシング圧入機に設けたチャック装置で外
   周をチャックしながら回転推進し、地盤に挿入する掘削
   工法において、垂直に建て込んだケーシング内にダウン
   ザホールハンマを挿入し、該ダウンザホールハンマのド
   リルロッドに取付けたガイドスタビライザをケーシング
   の内周面に当接させて該ガイドスタビライザを介してケ
   ーシングをガイドとして前記ダウンザホールハンマで地
   盤を先行掘削し、所定深度掘削後、ガイドスタビライザ
   を介してダウンザホールハンマのドリルロッドをガイド
   としてケーシングを回転推進させて垂直に建て込み、そ
   の後ダウンザホールハンマを撤去して、ケーシングをさ
   らに回転推進させ地盤を掘削することを特徴とする掘削
   工法。
2. 【請求項２】 ガイドスタビライザは、ケーシングの内
   径よりも少し小さな直径を有してドリルロッドに適宜間
   隔で複数個取り付けられ、ダウンザホールハンマをケー
   シングの芯に位置させる請求項１記載の掘削工法。
3. 【請求項３】 複数個配設するガイドスタビライザのう
   ちの最下端のものは、ダウンザホールハンマが掘削深度
   に達したときにケーシング内の最下端に位置するように
   取り付ける請求項２記載の掘削工法。
4. 【請求項４】 ドリルロッドは、ガイドポールとしての
   強度を有する請求項１から請求項３のいずれかに記載の
   掘削工法。