JP3410230B2 - 掘削方法及びその装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、先端に掘削ビットが設
けられたケーシングチューブを回転させながら押し込ん
で掘削する掘削方法及びその装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、特開昭６３−２５１５２０号
公報にあるように、昇降フレームに回転可能に支承され
た回転体に下方に向かって縮径するテーパ面を有するケ
ーシングチューブ挿通孔を設け、テーパ面とケーシング
チューブとの間に楔状のチャック部材を挿入して、回転
体とケーシングチューブとを一体的に係合させ、回転体
を回転すると共に、昇降フレームを昇降させて、ケーシ
ングチューブの押込、引抜を行うチュービング装置が提
案されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、こうし
た従来のものでは、掘削しようとする杭孔の径に応じた
ケーシングチューブにより掘削するので、掘削孔の径が
大きくなればそれに応じてケーシングチューブの外径も
大きなものが必要で、それに応じてチュービング装置も
大型のものが必要である。その為、山間部や山岳地帯等
の交通が不便な場所での橋梁基礎の築造や送電鉄塔の基
礎築造等では、掘削機械の搬入が困難であり、新たに機
械搬入のための道路を取り付けることは、自然破壊につ
ながるという問題があった。

【０００４】そこで、このような問題のある山岳地帯等
では、掘削箇所にやぐら等を組み、ライナープレート等
により孔壁の土留めをしながら人力により掘削をすると
共に、掘削した土砂をやぐらに取り付けたウインチのバ
ケットで外部に排出する深礎工法が用いられていた。し
かしながら、深礎工法では、地下水や有毒ガスの噴出あ
るいは酸素の欠乏するおそれがある地盤等での掘削では
安全上の問題があり、また、人力に頼らざるを得ないこ
とから、掘削効率の向上にも限界があるという問題があ
った。

【０００５】そこで本発明は上記の課題を解決すること
を目的とし、大がかりな設備を必要とすることなく、大
きな杭孔を掘削できる掘削方法及びその装置を提供する
ことにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】かかる目的を達成すべ
く、本発明は課題を解決するため次の方法を取った。即
ち、先端に掘削ビットが設けられたケーシングチューブ
を回転させながら押し込んで先進孔を掘削し、次に、該
先進孔から前記ケーシングチューブを引き上げ、前記ケ
ーシングチューブ内に挿入したグリップ機構を拡開して
前記ケーシングチューブ内壁に一体的に係合すると共
に、前記グリップ機構に取り付けた拡張機構の拡開翼を
前記先進孔内に挿入して拡開し、前記ケーシングチュー
ブを回転させて前記拡開翼に設けた掘削ビットにより前
記先進孔を拡張掘削することを特徴とする掘削方法がそ
れである。

【０００７】また、かかる目的を達成すべく、本発明は
課題を解決するための手段として次の構成を取った。即
ち、先端に掘削ビットが設けられたケーシングチューブ
を回転させながら押し込んで先進孔を掘削する回転掘削
機構と、前記ケーシングチューブ内に挿入されて拡開し
前記ケーシングチューブ内壁に一体的に係合するグリッ
プ機構と、該グリップ機構に取り付けられ、前記先進孔
に挿入されて前記ケーシングチューブの外径よりも拡開
される拡開翼に掘削ビットを設けた拡張機構と、を備え
たことを特徴とする掘削装置の構成がそれである。

【０００８】

【作用】前記掘削方法は、ケーシングチューブにより先
進孔を掘削し、次に、ケーシングチューブを先進孔から
引き上げ、グリップ機構をケーシングチューブに挿入し
て拡開し、内壁に一体的に係合する。そして、拡張機構
の拡開翼を先進孔内に挿入して拡開し、ケーシングチュ
ーブを回転させて拡開翼の掘削ビットにより先進孔を拡
張掘削するので、ケーシングチューブの外径よりも大き
な径に掘削することができる。

【０００９】また、前記構成を有する掘削装置は、回転
掘削機構が、ケーシングチューブを回転させ、掘削ビッ
トにより先進孔を掘削し、グリップ機構が、ケーシング
チューブ内に挿入されて拡開しケーシングチューブ内壁
に一体的に係合する。そして、拡張機構が、グリップ機
構に取り付けられ、先進孔に挿入されて拡開翼を拡開し
てケーシングチューブの回転により掘削ビットで先進孔
を拡張掘削する。

【００１０】

【実施例】以下本発明の実施例を図面に基づいて詳細に
説明する。図１に示すように、１は回転掘削機構で、水
平状態に保持されるベースフレーム２に、昇降フレーム
３を昇降する昇降シリンダ４を１組立設し、昇降フレー
ム３に軸受け５を介してリング状の回転部材６を回転可
能に支持している。回転部材６の外周にはギヤ７が形成
されており、昇降フレーム３に設けた油圧モータ８の回
転軸に固着した駆動ギヤ８ａとギヤ７とをアイドルギヤ
９を介して噛合させ、油圧モータ８の回転により回転部
材６を回転するように構成されている。

【００１１】回転部材６の内周には、その先端に掘削ビ
ット１０ａが設けられたケーシングチューブ１０を挿通
可能なテーパ孔１１が形成されており、テーパ孔１１は
下方に向かって縮径するように形成されている。回転部
材６の上方には、昇降フレーム３に配置されたチャック
シリンダ１２により昇降されるブラケット１３ａが設け
られており、ブラケット１３ａと回転部材６との間に、
ベアリング１３ｂを介して回転フレーム１３ｃがブラケ
ット１３ａと共に昇降するように支持されて配設されて
いる。回転フレーム１３ｃから吊下られた楔状のチャッ
ク部材１４が、テーパ孔１１とケーシングチューブ１０
との間に挿入されている。

【００１２】ケーシングチューブ１０内には、グリップ
機構１５が図示しないクレーンにより吊下られて挿入さ
れており、グリップ機構１５は、クレーンのワイヤロー
プ１８に吊下られたスイベル機能を有するシーブブロッ
ク１７に固着された上部フランジ部材１９ａに取り付け
られたシャフト１９と、シャフト１９に上下方向に摺動
可能に装着された筒部材２０と、ケーシングチューブ１
０の内壁に沿って配置された複数のグリップ部材２２と
を備えている。

【００１３】シャフト１９と筒部材２０との間にスプリ
ング２４が圧縮されて介装されている。上部フランジ部
材１９ａとグリップ部材２２とは、上部フランジ部材１
９ａの下方への移動でグリップ部材２２が拡開されるよ
うに、両端が揺動可能に支持されたリンク２５で連結さ
れている。また、筒部材２０とグリップ部材２２との間
は、筒部材２０の上方への移動でグリップ部材２２が拡
開されるように、上下一組のリンク２６，２７で連結さ
れている。

【００１４】筒部材２０の下端フランジ２０ａには、図
１、図２に示すように、外筒３３に一体的に形成された
フランジ３１が着脱可能に取り付けられており、外筒３
３には支柱３０が回転可能に、かつフランジにより抜け
落ちないように嵌入されると共に、支柱３０の下部に
は、フレーム３２が一体的に形成されている。

【００１５】そして、このフレーム３２は、図３に示す
ように、ケーシングチューブ１０の内周よりも僅かに小
さい円弧状の２個の固定部３４，３６を備え、固定部３
４，３６は、所定高さに形成されている。また、フレー
ム３２には、下方に円錐状に突出した底蓋３８が、蝶番
４０により下方に開口できるように支承されており、ハ
ンドル４２を操作することにより、底蓋３８をフレーム
３２に閉じた状態で係止できるように構成されている。

【００１６】前記両固定部３４，３６には、その一端に
支柱３０と平行な回転軸４４，４６の廻りに回転自在に
スクレーパ４８，５０がそれぞれ連結されている。この
スクレーパ４８，５０も固定部３４，３６と同様の円弧
状に形成されており、その他端には、同じく支柱３０と
平行な回転軸５２，５４の廻りに回転自在に拡開翼５
６，５８がそれぞれ連結されている。

【００１７】拡開翼５６，５８も同様に円弧状に形成さ
れており、固定部３４，３６、スクレーパ４８，５０、
拡開翼５６，５８を並べたときには、所定高さの円筒が
形成されるように構成されている。また、拡開翼５６，
５８には、所定間隔に複数の掘削ビット６０，６２が、
接線方向に設けられている。

【００１８】そして、拡開翼５６，５８には、筒状のス
ライド筒６４，６６が立設されており、外筒３３には、
その両側面にそれぞれ２個の筒状の固定筒６８，７０
が、外筒３３と直交して固定されて、前記両スライド筒
６４，６６がこの固定筒６８，７０内をその軸方向に摺
動可能に挿入されている。そして、その内側には、それ
ぞれ油圧シリンダ７２，７４が挿入されており、その一
端は、固定筒６８，７０に、他端は拡開翼５６，５８に
連結されている。

【００１９】更に、図４に示すように、支柱３０には、
同期レバー７６が支柱３０の廻りに回転可能に支承され
ており、その両端には、それぞれ同期リンク７８，８０
が回転可能に連結されている。そして、同期リンク７
８，８０の他端は、拡開翼５６，５８に回転可能に連結
されている。

【００２０】尚、支柱３０、フレーム３２、固定部３
４，３６、スクレーパ４８，５０、拡開翼５６，５８、
スライド筒６４，６６、固定筒６８，７０、油圧シリン
ダ７２，７４、同期レバー７６、同期リンク７８，８０
等により拡張機構８２が構成されている。

【００２１】次に、前述した本実施例の掘削装置の作動
について説明する。まず、ケーシングチューブ１０が回
転部材６に挿入され、チャックシリンダ１２が駆動され
てブラケット１３ａを下降させる。これにより、ベアリ
ング１３ｂ、回転フレーム１３ｃを介してチャック部材
１４がテーパ孔１１とケーシングチューブ１０との間に
挿入され、チャック部材１４により回転部材６とケーシ
ングチューブ１０とが締結される。

【００２２】油圧モータ８が回転駆動されると、駆動ギ
ヤ８ａ、アイドルギヤ９を介して回転部材６が回転さ
れ、回転部材６の回転と共にケーシングチューブ１０が
回転される。また、昇降シリンダ４を駆動して昇降フレ
ーム３を下降させ、回転部材６、チャック部材１４等を
介してケーシングチューブ１０を地中に押し込む。

【００２３】一方、グリップ機構１５のフランジ２０ａ
には、図５（イ）に示すように、周知の掘削バケット８
４が取り付けられ、図示しないクレーンのワイヤロープ
１８に吊下られて、ケーシングチューブ１０内に挿入さ
れる。掘削バケット８４が底に当たると、スプリング２
４の付勢力によりシャフト１９が上部フランジ部材１９
ａと共に下降する。これにより、リンク２５を介してグ
リップ部材２２が拡開されて、グリップ部材２２がケー
シングチューブ１０の内壁に押し付けられて、グリップ
機構１５とケーシングチューブ１０とが係合される。

【００２４】これにより、ケーシングチューブ１０の回
転と共に、グリップ機構１５を介して掘削バケット８４
が回転される。よって、ケーシングチューブ１０の掘削
ビット１０ａにより掘削されると共に、ケーシングチュ
ーブ１０内の土砂が掘削バケット８４の掘削ビット８６
により掘削され、土砂が掘削バケット８４内に図示しな
い窓を介して取り込まれ、先進孔８８が掘削される。
尚、本実施例では、掘削バケット８４によりケーシング
チューブ１０内の土砂を掘削しているが、これに限ら
ず、周知のハンマグラブやオーガドリル等によりケーシ
ングチューブ１０内の土砂を取り除くようにしてもよ
い。

【００２５】次に、先進孔８８が所定深さまで掘削され
ると、図５（ロ）に示すように、ケーシングチューブ１
０が先進孔８８から引き上げられると共に、ワイヤロー
プ１８が巻き上げられて、グリップ機構１５、掘削バケ
ット８４がケーシングチューブ１０内から引き上げられ
る。

【００２６】そして、グリップ機構１５から掘削バケッ
ト８４が取り外されると共に、新たに拡張機構８２のフ
ランジ３１が取り付けられ、再びワイヤロープ１８によ
りグリップ機構１５と拡張機構８２とが吊下げられる。
次に、ケーシングチューブ１０内にグリップ機構１５、
拡張機構８２が挿入され、拡張機構８２が先進孔８８の
底に当たるまで挿入される。これにより、グリップ機構
１５のグリップ部材２２が拡開されて、グリップ部材２
２がケーシングチューブ１０の内壁に押し付けられて、
グリップ機構１５とケーシングチューブ１０とが係合さ
れる。

【００２７】続いて、油圧シリンダ７２，７４に作動油
が供給され、油圧シリンダ７２，７４が伸ばされる。こ
れにより、拡開翼５６，５８が、固定筒６８，７０及び
スライド筒６４，６６により案内されて、移動される。
この時、両拡開翼５６，５８は同期リンク７８，８０及
び同期レバー７６により同期して拡開される。また拡開
翼５６，５８の拡開により、スクレーパ４８，５０を介
して引っ張られ、外筒３３は支柱３０の廻りに回転す
る。

【００２８】油圧モータ８が駆動され、ケーシングチュ
ーブ１０が回転されて、拡開翼５６，５８の掘削ビット
６０，６２により掘削される。これにより、先進孔８８
は、図５（ハ）に示すように、拡張掘削され、掘削ビッ
ト６０，６２により掘削された土砂等は、拡開翼５６，
５８及びスクレーパ４８，５０により底蓋３８上にかき
集められる。

【００２９】拡開翼５６，５８の開度が所定角度にな
り、所定の径に掘削されると、油圧シリンダ７２，７４
に作動油が供給されて、図５（ニ）に示すように、拡開
翼５６，５８が閉じられる。こうして、掘削された土砂
等は、拡開翼５６，５８、スクレーパ４８，５０、固定
部３４，３６により、ほぼ円筒状に囲まれる。ワイヤロ
ープ１８の巻き上げによりケーシングチューブ１０内か
ら引き上げれ、土砂等は底蓋３８に載せられて外に取り
出され、ハンドル４２を操作して底蓋３８が開かれて排
出される。

【００３０】次に、拡張機構８２が掘削バケット８４に
取り替えられ、図５（イ）に示すように、ケーシングチ
ューブ１０内に挿入され、ケーシングチューブ１０が回
転されて押し込まれ、再び先進孔８８が掘削される。そ
して、先進孔８８が掘削されると、掘削バケット８４が
拡張機構８２に取り替えられて、図５（ロ）（ハ）に示
すように、拡張機構８２により先進孔８８が拡張掘削さ
れて、前述した動作が繰り返されて大径の掘削孔９０が
形成される。

【００３１】よって、ケーシングチューブ１０に応じた
回転掘削機構１を用いて、ケーシングチューブ１０の外
径よりも大きな掘削孔９０を掘削でき、山岳地帯等の交
通が不便な場所で大きな掘削孔９０を掘削する場合で
も、小型の回転掘削機構１を搬入すればよく、掘削機械
の搬入が容易になる。また、人力に頼ることなく掘削で
きるので、地下水や有毒ガスあるいは酸素の欠乏するお
それがある地盤等でも安全に施工でき、また、掘削効率
の向上も図れる。

【００３２】尚、本実施例では、前述したように、先進
孔８８の掘削深さを拡開翼５６，５８の高さに合わせて
掘削したが、初めに先進孔８８を深く掘削し、次に、拡
開翼５６，５８により先進孔８８を上方から順に拡張掘
削するようにしてもよい。また、グリップ機構１５は、
本実施例では、拡底バケット８４や拡張機構８２が底に
当たると、スプリング２４の付勢力によりグリップ部材
２２が拡開されるように構成されているが、これに限ら
ず、油圧シリンダ等の駆動機構を用いてグリップ２２を
拡開させる構成としても実施可能である。更に、拡張機
構８２は、本実施例では、固定筒６８，７０内をスライ
ド筒６４，６６が摺動して拡開翼５６，５８を拡張する
ように構成しているが、これに限らず、リンク機構等を
用いて拡張するように構成しても実施可能である。

【００３３】以上本発明はこの様な実施例に何等限定さ
れるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲にお
いて種々なる態様で実施し得る。

【００３４】

【発明の効果】以上詳述したように本発明の掘削方法及
びその装置は、ケーシングチューブに応じた回転掘削機
構を用いて、ケーシングチューブの外径よりも大きな孔
を掘削でき、山岳地帯等の交通が不便な場所で掘削する
場合でも、小型の回転掘削機構を搬入すればよく、掘削
機械の搬入が容易になる。また、人力に頼ることなく掘
削できるので、地下水や有毒ガスあるいは酸素の欠乏す
るおそれがある地盤等でも安全に施工でき、また、掘削
効率の向上も図れるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例としての掘削装置の断面図で
ある。

【図２】本実施例の掘削装置のグリップ機構と拡張機構
の拡大断面図である。

【図３】図２のＡＡ拡大断面図である。

【図４】図２のＢＢ拡大断面図である。

【図５】本実施例の施工順序を示す説明図である。

【符号の説明】

１…回転掘削機構 ６…回転部材 １
０…ケーシングチューブ １０ａ…掘削ビット １５…グリップ機構 ２
２…グリップ部材 ５６，５８…拡開翼 ６０，６２…掘削ビット ８
２…拡張機構 ８４…掘削バケット ８８…先進孔 ９
０…掘削孔

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) E21B 10/32 E21B 7/28 E21B 7/30 E21B 7/20 E02D 7/00

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 先端に掘削ビットが設けられたケーシン
   グチューブを回転させながら押し込んで先進孔を掘削
   し、 次に、該先進孔から前記ケーシングチューブを引き上
   げ、前記ケーシングチューブ内に挿入したグリップ機構
   を拡開して前記ケーシングチューブ内壁に一体的に係合
   すると共に、前記グリップ機構に取り付けた拡張機構の
   拡開翼を前記先進孔内に挿入して拡開し、 前記ケーシングチューブを回転させて前記拡開翼に設け
   た掘削ビットにより前記先進孔を拡張掘削することを特
   徴とする掘削方法。
2. 【請求項２】 先端に掘削ビットが設けられたケーシン
   グチューブを回転させながら押し込んで先進孔を掘削す
   る回転掘削機構と、 前記ケーシングチューブ内に挿入されて拡開し前記ケー
   シングチューブ内壁に一体的に係合するグリップ機構
   と、 該グリップ機構に取り付けられ、前記先進孔に挿入され
   て前記ケーシングチューブの外径よりも拡開される拡開
   翼に掘削ビットを設けた拡張機構と、 を備えたことを特徴とする掘削装置。