JP3648310B2 - 掘削方法及びその装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、先端に掘削ビットが取り付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杭孔を掘削する掘削方法及びその装置である。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、場所打ち杭工法としては、オールケーシング工法、リバース工法、アースドリル工法、深礎工法等が知られているが、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、特に、２ｍを超える径の大きな杭孔を掘削するような大型の掘削装置を必要とする場合、掘削装置の搬入が困難であり、新たに装置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る。
【０００３】
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。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、こうした従来の深礎工法では、有毒ガスの噴出や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】
本発明の課題は、小型であっても大きな杭孔を掘削可能な掘削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】
かかる課題を達成すべく、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取り付けられたケーシングチューブを回転押込機構によりその外周を把持して回転させると共に押し込んで掘削する掘削方法において、
地面との間に空間を形成する架台に前記回転押込機構を載置し、前記回転押込機構に小径チューブを把持させると共に、先端に前記掘削ビットが取り付けられ前記回転押込機構で把持可能な径よりも大きな大径チューブと、前記大径チューブを着脱可能に接続するアダプタとを、前記アダプタを移動機構により移動して前記空間に入れ前記小径チューブに接続して前記小径チューブと前記アダプタとを引き上げてから、前記大径チューブを前記移動機構により移動して前記空間に入れて前記アダプタに接続し、
前記回転押込機構により前記小径チューブを回転させながら押し込み、
前記大径チューブの長さに応じて押し込んだ後、前記アダプタと前記大径チューブとの接続を解除して、前記小径チューブと共に前記アダプタを前記空間の上方に引き上げ、
前記アダプタと前記大径チューブとの間に延長チューブを前記移動機構により移動して接続し、
再び前記回転押込機構による駆動で前記大径チューブを回転させながら押し込んで掘削を継続することを特徴とする掘削方法がそれである。前記延長チューブ及び前記大径チューブ内の土砂を前記小径チューブを介して挿入した拡大バケットにより排出するようにしてもよい。
【０００７】
また、かかる課題を達成すべく、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取り付けられたケーシングチューブの外周を把持して回転させると共に押し込む回転押込機構を備えた掘削装置において、
前記回転押込機構が載置され、地面との間に空間を形成する架台と、
移動台を前記空間と前記架台外との間で移動可能に支持した移動機構とを備えると共に、
前記ケーシングチューブは、前記回転押込機構に把持される小径チューブと、先端に前記掘削ビットが取り付けられ前記回転押込機構で把持可能な径よりも大きな大径チューブと、前記小径チューブと前記大径チューブとを着脱可能に接続するアダプタと、該アダプタと前記大径チューブとの間に介装可能な延長チューブとを備え、
前記大径チューブと前記アダプタと前記延長チューブとは、前記小径チューブに前記アダプタを接続して引き上げた状態で、前記アダプタと前記移動台との間に前記大径チューブと前記延長チューブとを挿入可能な長さにそれぞれ形成されたことを特徴とする掘削装置がそれである。前記移動機構は、敷設されたレールに沿って前記移動台を移動可能に支持してもよい。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
図１に示すように、１は回転押込機構で、回転押込機構１は、図２に示すように、ケーシングチューブ２の外周に、等間隔で配置された複数の楔部材４を備え、楔部材４は、回転リング６から両端が軸支されたリンク７を介して吊下げられている。回転リング６は、上部フレーム８にベアリング１０を介して回転可能に支持されており、上部フレーム８と昇降フレーム１２とは複数のチャックシリンダ１４により連結されている。
【０００９】
昇降フレーム１２にはケーシングチューブ２を外周の楔部材４と共に挿入可能な挿入孔１６が形成された回転体１８が、ベアリング２０を介して回転可能に支持されている。挿入孔１６には、楔部材４の背面に形成されたテーパ面２２と対応したテーパ面２４が形成されている。回転体１８の外周には、歯車部２８が形成されており、歯車部２８には昇降フレーム１２に取り付けられた油圧モータ３６の小歯車（図示せず）が噛合されている。
【００１０】
また、ケーシングチューブ２と平行に４本の第１ガイド筒４２が昇降フレーム１２の４隅に、昇降フレーム１２を貫通して配置されており、第１ガイド筒４２に形成されたフランジ部４４が昇降フレーム１２の下面に固定されている。昇降フレーム１２の上側に突出している第１ガイド筒４２の外周には、上部フレーム８の下面に取り付けられた筒状のガイド部材４３が摺動可能に嵌着されて、上部フレーム８と昇降フレーム１２とが相対的に上下動可能に支持されている。
【００１１】
そして、第１ガイド筒４２の内周には、ベースフレーム４５に立設された第２ガイド筒４６の外周が摺動可能に嵌入されている。また、第１ガイド筒４２の上端には、シリンダ５０のヘッド側が固定されており、第２ガイド筒４６には、シリンダ５０のロッド５２がピン５４を介して連結されている。
【００１２】
図１に示すように、回転押込機構１は、架台５６上に載置されており、架台５６は杭施工箇所に設置される。架台５６は、４本の柱６０，６１（一部のみ図示する）とその上に渡された床部材６２とを備え、地面との間に空間５８が形成されるように構成されている。
【００１３】
また、柱６０，６１と支柱６４，６６に支持されて、架台５６の外部から空間５８内に向かってレール６８が配置されており、レール６８には移動台７０がレール６８に沿って空間５８内と架台５６の外部との間で移動できるように配置されている。
【００１４】
本実施例では、支柱６４，６６、レール６８、移動台７０により移動機構７１が構成されており、移動台７０の移動は図示しないモータやシリンダ等の駆動源により駆動するようにしてもよく、あるいは手動により移動させるようにしてもよい。
【００１５】
一方、ケーシングチューブ２は、回転押込機構１に挿入されて把持される小径チューブ２ａと、先端に掘削ビット７２が取り付けられ回転押込機構１で把持可能な径よりも大きな大径チューブ２ｂとを備えると共に、アダプタ２ｃと延長チューブ２ｄ（図４参照）とを備えている。本実施例では、小径チューブ２ａの径は２ｍであり、大径チューブ２ｂの径は３ｍである。
【００１６】
アダプタ２ｃは、小径チューブ２ａと大径チューブ２ｂとを接続できるように、一端は小径チューブ２ａと同じ径にされ、他端は大径チューブ２ｂと同じ径にされて、それぞれ小径チューブ２ａと大径チューブ２ｂとに図示しないボルトにより着脱可能に接続できるように構成されている。
【００１７】
延長チューブ２ｄは、大径チューブ２ｂと同じ径のもので、複数の延長チューブ２ｄを図示しないボルトにより着脱可能に接続できると共に、一端をアダプタ２ｃに、他端を大径チューブ２ｂに図示しないボルトにより着脱可能に接続できるように構成されている。
【００１８】
また、移動台７０は大径チューブ２ｂ、アダプタ２ｃ、延長チューブ２ｄを縦に搭載できる広さであり、移動機構７１はこれらを搭載した際に高さが高くならないように、レール６８の位置をできるだけ低い位置になるように構成されている。
【００１９】
そして、アダプタ２ｃの軸方向長さもできるだけ小さくなるように、小径チューブ２ａと大径チューブ２ｂとを接続するのに必要な長さが確保できるだけの短い長さに形成されている。そして、図１に示すように、小径チューブ２ａにアダプタ２ｃを接続して空間５８内の上方に引き上げた状態で、大径チューブ２ｂを移動台７０上に載置し、移動台７０によりアダプタ２ｃの真下に大径チューブ２ｂを移動できるように、大径チューブ２ｂの長さが決定されると共に、柱６０，６１の高さが決められている。尚、本実施例では、大径チューブ２ｂの長さは２ｍにされている。
【００２０】
本実施例の回転押込機構１は、まず、ケーシングチューブ２の小径チューブ２ａが回転押込機構１に挿入され、チャックシリンダ１４が駆動されると、第１ガイド筒４２に沿ってガイド部材４３が摺動し、上部フレーム８が引き下げられ、ベアリング１０、回転リング６、リンク７を介して、楔部材４が小径チューブ２ａの外周と回転体１８のテーパ面２４との間に挿入される。楔部材４のテーパ面２２がテーパ面２４に沿って摺動して、複数の楔部材４が小径チューブ２ａの外周を把持する。
【００２１】
次に、油圧モータ３６が回転駆動されて、回転体１８と共に小径チューブ２ａが回転される。また、シリンダ５０が縮み側に駆動されて、第１ガイド筒４２が第２ガイド筒４６の外周を摺動して、第１ガイド筒４２と共に昇降フレーム１２が下降される。これにより、小径チューブ２ａは、回転しながら押し込まれる。
【００２２】
シリンダ５０の全ストロークが駆動されると、一旦油圧モータ３６の回転が停止され、チャックシリンダ１４が駆動されて、上部フレーム８、ベアリング１０、回転リング６、リンク７を介して楔部材４が引き上げられて、小径チューブ２ａの把持が開放される。
【００２３】
そして、シリンダ５０が伸び側に駆動されて、第１ガイド筒４２が第２ガイド筒４６の外周を摺動して昇降フレーム１２を上昇させる。そして、前述した動作を繰り返し、小径チューブ２ａの外周を把持すると共に、回転体１８を回転させながら、昇降フレーム１２を下降させて、小径チューブ２ａを押し込む。
【００２４】
次に、前述した本実施例の掘削装置の作動について、掘削工程順と共に図３〜図５によって説明する。
まず、図３（１）に示すように、杭孔施工箇所に架台５６を設置する。そして、図示しないクレーン等で吊り上げた回転押込機構１を架台５６の床部材６２上に載置する。そして、図３（２）に示すように、図示しないクレーンで吊り上げた小径チューブ２ａを回転押込機構１に上方から挿入すると共に、移動台７０上にクレーンで吊り上げたアダプタ２ｃを載置する。
【００２５】
そして、図３（３）に示すように、移動台７０を空間５８内に移動して、小径チューブ２ａの真下にアダプタ２ｃを移動し、小径チューブ２ａを降ろし小径チューブ２ａとアダプタ２ｃとを図示しないボルト等により接続する。次に、図３（４）に示すように、小径チューブ２ａとアダプタ２ｃとを上昇させて、アダプタ２ｃを空間５８の上方に持ち上げて、アダプタ２ｃの下側に空間５８を確保し、クレーンで吊り上げた大径チューブ２ｂを架台５６の外に戻した移動台７０上に載置する。
【００２６】
続いて、図３（５）に示すように、移動台７０を空間５８内に移動して、アダプタ２ｃの真下に大径チューブ２ｂを移動してから、小径チューブ２ａとアダプタ２ｃとを下降させる。そして、アダプタ２ｃと大径チューブ２ｂとを図示しないボルト等により接続する。
【００２７】
次に、図３（６）に示すように、小径チューブ２ａをわずかに引き上げて、大径チューブ２ｂと移動台７０との間に隙間を形成してから、移動台７０を架台５６の外に移動する。尚、これまでの小径チューブ２ａの上昇・下降は、クレーンにより行ってもよく、また、回転押込機構１の上下ストロークが足りれば、回転押込機構１により上昇・下降させるようにしてもよい。
【００２８】
そして、図４（７）に示すように、回転押込機構１によりその外周を把持した小径チューブ２ａを油圧モータ３６により回転駆動させると共に、シリンダ５０を駆動して小径チューブ２ａを押し込む。これにより、大径チューブ２ｂの先端の掘削ビット７２により掘削が行われ、掘削が進むに従って、大径チューブ２ｂが地中に侵入する。大径チューブ２ｂがほぼ地中に押し込まれたときには、回転押込機構１による回転・押込を停止してから、アダプタ２ｃと大径チューブ２ｂとの接続を解除する。
【００２９】
次に、図４（８）に示すように、小径チューブ２ａを介してアダプタ２ｃを空間５８の上方に引き上げ、アダプタ２ｃと大径チューブ２ｂとの間を空ける。また、移動台７０上にクレーンで吊り上げた延長チューブ２ｄを載置する。その後、図４（９）に示すように、移動台７０を移動してアダプタ２ｃの真下に延長チューブ２ｄを移動し、小径チューブ２ａを下降させて、アダプタ２ｃと延長チューブ２ｄとを図示しないボルトにより接続する。
【００３０】
そして、図４（１０）に示すように、小径チューブ２ａを介して延長チューブ２ｄを僅かに持ち上げてから、移動台７０を架台５６の外に移動し、延長チューブ２ｄを下降させて、延長チューブ２ｄと大径チューブ２ｂとを図示しないボルト等により接続する。
【００３１】
その後、図４（１１）に示すように、再び、回転押込機構１により小径チューブ２ａを回転させながら押し込み、大径チューブ２ｂの掘削ビット７２により掘削を継続する。そして、掘削が進行して、延長チューブ２ｄも地中に挿入された後は、再び、前述したと同様に、アダプタ２ｃと延長チューブ２ｄとの接続を解除してから、小径チューブ２ａを介してアダプタ２ｃを空間５８の上方に引き上げ、アダプタ２ｃと延長チューブ２ｄとの間に、移動台７０上に載置した新たな延長チューブ２ｄを移動させて、延長チューブ２ｄを継ぎ足す。そして、図４（１２）に示すように、回転押込機構１により小径チューブ２ａを介して大径チューブ２ｂを回転させながら押し込み、掘削ビット７２による掘削を継続する。
【００３２】
一方、延長チューブ２ｄ、大径チューブ２ｂ内には、土砂が残るが、この土砂は、図６に示すように、クレーン９０で吊下げたケリーバ９２の先端に拡大バケット９４を取り付け、拡大バケット９４を小径チューブ２ａ内に挿入する。拡大バケット９４が延長チューブ２ｄ内に達した後、拡大バケット９４の拡大翼９６を広げて、回転駆動機構９７によりケリーバ９２を回転させ、延長チューブ２ｄ内の土砂を掘削すると共に、掘削した土砂を拡大バケット９４内に取り込む。そして、拡大翼９６を閉じて拡大バケット９４を引き上げ、外に土砂を排出し、これを繰り返して内部の土砂を掘削する。
【００３３】
また、延長チューブ２ｄを継ぎ足し、所定の深さにまで掘削したときには、図５（１３）に示すように、アダプタ２ｃと延長チューブ２ｄとの接続を解除してから、小径チューブ２ａを介してアダプタ２ｃを引き上げ、移動台７０をアダプタ２ｃの真下に移動して、アダプタ２ｃを移動台７０上に降ろす。そして、小径チューブ２ａとアダプタ２ｃとの接続を解除し、移動台７０を架台５６の外に移動して、アダプタ２ｃをクレーン等により搬出する。
【００３４】
また、小径チューブ２ａもクレーン等により吊上げて、回転押込機構１から外して搬出すると共に、図５（１４）に示すように、回転押込機構１もクレーンにより搬出する。そして、図５（１５）に示すように、架台５６の床部材６２を取り外してから、図５（１６）に示すように、延長チューブ２ｄ内に鉄筋籠９８を挿入する。
【００３５】
その後、図５（１７）に示すように、延長チューブ２ｄ内にコンクリートを注入して、架台５６を撤去する。また、図５（１８）に示すように、コンクリートが硬化する前に大径チューブ２ｂ、延長チューブ２ｄを引き抜き、杭施工を終了する。
【００３６】
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。
【００３７】
【発明の効果】
以上詳述したように本発明の掘削方法は、回転押込機構で把持できるケーシングチューブの直径よりも大きな杭孔を掘削することができるので、山岳地帯等の交通が不便なところであっても、小型の回転押込機構を搬入して、大きな径の杭孔を掘削することができるという効果を奏する。また、拡大バケットを用いることにより、効率よくケーシングチューブ内の土砂を排出できる。
【００３８】
一方、掘削装置は、小径チューブと大径チューブとをアダプタにより接続し、延長チューブによりケーシングチューブの全長を延長し、回転押込機構により小径チューブを把持して小径チューブより大きな径の大径チューブに応じた径の杭孔を掘削することができる。
【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正面図である。
【図２】本実施例の回転押込機構の要部拡大断面図である。
【図３】本実施例の掘削工程の前半部の説明図である。
【図４】本実施例の掘削工程の中間部の説明図である。
【図５】本実施例の掘削工程の後半部の説明図である。
【図６】本実施例の拡大バケットによる土砂の排出の説明図である。
【符号の説明】
１…回転押込機構 ２…ケーシングチューブ
２ａ…小径チューブ ２ｂ…大径チューブ
２ｃ…アダプタ ２ｄ…延長チューブ
５６…架台 ５８…空間
６８…レール ７０…移動台
７１…移動機構 ７２…掘削ビット
９４…拡大バケット

Claims (4)

1. 先端に掘削ビットが取り付けられたケーシングチューブを回転押込機構によりその外周を把持して回転させると共に押し込んで掘削する掘削方法において、
   地面との間に空間を形成する架台に前記回転押込機構を載置し、前記回転押込機構に小径チューブを把持させると共に、先端に前記掘削ビットが取り付けられ前記回転押込機構で把持可能な径よりも大きな大径チューブと、前記大径チューブを着脱可能に接続するアダプタとを、前記アダプタを移動機構により移動して前記空間に入れ前記小径チューブに接続して前記小径チューブと前記アダプタとを引き上げてから、前記大径チューブを前記移動機構により移動して前記空間に入れて前記アダプタに接続し、
   前記回転押込機構により前記小径チューブを回転させながら押し込み、
   前記大径チューブの長さに応じて押し込んだ後、前記アダプタと前記大径チューブとの接続を解除して、前記小径チューブと共に前記アダプタを前記空間の上方に引き上げ、
   前記アダプタと前記大径チューブとの間に延長チューブを前記移動機構により移動して接続し、
   再び前記回転押込機構による駆動で前記大径チューブを回転させながら押し込んで掘削を継続することを特徴とする掘削方法。
2. 前記延長チューブ及び前記大径チューブ内の土砂を前記小径チューブを介して挿入した拡大バケットにより排出することを特徴とする請求項１記載の掘削方法。
3. 先端に掘削ビットが取り付けられたケーシングチューブの外周を把持して回転させると共に押し込む回転押込機構を備えた掘削装置において、
   前記回転押込機構が載置され、地面との間に空間を形成する架台と、
   移動台を前記空間と前記架台外との間で移動可能に支持した移動機構とを備えると共に、
   前記ケーシングチューブは、前記回転押込機構に把持される小径チューブと、先端に前記掘削ビットが取り付けられ前記回転押込機構で把持可能な径よりも大きな大径チューブと、前記小径チューブと前記大径チューブとを着脱可能に接続するアダプタと、該アダプタと前記大径チューブとの間に介装可能な延長チューブとを備え、
   前記大径チューブと前記アダプタと前記延長チューブとは、前記小径チューブに前記アダプタを接続して引き上げた状態で、前記アダプタと前記移動台との間に前記大径チューブと前記延長チューブとを挿入可能な長さにそれぞれ形成されたことを特徴とする掘削装置。
4. 前記移動機構は、敷設されたレールに沿って前記移動台を移動可能に支持したことを特徴とする請求項３記載の掘削装置。

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