JP3679196B2 - 中掘工法及びその装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、既製杭の中空部にアースオーガを挿入し、地中を掘削しながら杭を地中に建て込む中掘工法及びその装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の中掘工法は、３点杭打ち機と呼ばれるベースマシーンに取付けられたアースオーガに、スクリューを挿入した杭を相番と呼ばれる別のクレーンで吊り上げ、作業員がリーダに登ってスクリュー及び杭を接続し、作業を続行する方法で行われている。このような従来の中掘工法は、大口径の杭の施工では通常のことであるが、狭い作業面積の場所や、小口径の杭を簡易に施工したい時には、過大装備となり、作業が困難であるという問題があった。
【０００３】
また、従来中掘工法によって地中に沈下されるコンクリート杭は外径寸法が４５０ｍｍ超に限られていた。その理由は、外径寸法が４５０ｍｍ以下の杭ではアースオーガの外径が２６０ｍｍ以下となり、捩り強度の点でアースオーガが強度不足等を生ずる問題があったからである。
また、従来のアースオーガは、トルクが過大となったとき過電流リレーによって電動機の焼損を防止する安全装置を備えていたが、小口径のアースオーガでは、このような安全装置では、暫々停止が起り好ましくない。
【０００４】
また、従来のアースオーガでは、オーガヘッドは旋回羽根に刃先を取りつけた形状となっているが、硬い地層に対しては掘削能力が十分でなかった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明はこのような実情に鑑み、狭い場所や、小口径の杭を施工するのに適切な中掘工法を提供することを目的とする。
また、このような中掘工法に適する電動機保護リレーを提供する。
さらに本発明の別の目的は、硬い地層に対しては小口径で掘削能力高い装置を提供するものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、掘削トルクを全て負担する吊りシーブブロックにアースオーガをピン接合したことを特長とする施工機を使用して、地上にスクリューを挿入した杭とアースオーガを接続した上で自力で杭の吊り込みを行う工法であることを特長とする。
【０００７】
すなわち本発明方法は、地中杭を沈設する中掘工法において、ベースマシーンのガイドポストに沿って昇降する吊りシーブにアースオーガ駆動装置をピン結合し、このアースオーガ駆動装置を地上に水平姿勢に保持し、アースオーガ駆動装置に地上でオーガを内蔵した水平姿勢の杭を結合し、杭に共吊り用ワイヤをガイドポストから張設し、前記シーブと共吊り用ワイヤとをバランスさせながら前記アースオーガ駆動装置を杭と共に吊上げ、アースオーガ駆動装置及び杭をガイドポストに沿う鉛直姿勢に吊上げ、これを地中に進入させることを特徴とする中掘工法を提供するものである。
【０００８】
前記杭としては外径寸法が３００〜４５０ｍｍのコンクリート杭のような小口径杭を中掘工法で施工することができ、好適である。４５０ｍｍ超のコンクリート杭は、従来の中掘方法で適切に実施することができるので、本発明方法によらなくてもよい。３００ｍｍ未満のコンクリート杭は、アースオーガが細くなりぎて、施工をすることが著しく困難になるので本発明でも除外する。
【０００９】
また上記方法を容易に実施することができる本発明の装置は、ガイドポストと、掘削トルクを全て負担する吊シーブと、該吊シーブからピン結合により吊下げたアースオーガ駆動装置と、杭を把持するチャック装置と、前記アースオーガ駆動装置の駆動、昇降、杭の吊取りを行う１台のベースマシーンとを備えたことを特徴とする中掘装置である。前記アースオーガの外径が１７０〜２７０ｍｍであると３００〜４５０ｍｍのコンクリート杭を施工することができる。
【００１０】
前記アースオーガ駆動装置は過電流リレーに代え、過電流継続時間が一定値を越えたときアースオーガ駆動装置の電源遮断を行うトルク制限装置を備えると好ましい。さらに、アースオーガのヘッドにフィッシュテールを装着すると硬質の地層に杭を容易に沈設させることができ、好ましい。フィッシュテールとは、掘削口径と等しい一本剣又は複数本剣の山形又は逆山形の先端ビットを有する一体の掘削刃であって超硬合金等の刃先を有し、その上部に捩り部を設けて切削土を持ち上げる作用を付加した掘削刃物である。通常のオーガービットがスクリュー羽根の下端に多数の小型のビットを並べて取付けているのに対し、一体のビットであるから、小外径のオーガの刃物として適しており、回転切削に対して刃物の剛性が高く、硬質の地層の掘削に適している。
【００１１】
また、前記アースオーガの軸を２重管構造とすると、その一方の通路を用いて高圧水ジェットによる拡孔掘削、セメントミルク噴射等を行うことにより、杭下端に球根を１工程で形成することができ、好適である。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明は、小口径の杭の施工に適切な中掘工法に関するもので、簡易な装置と方法により施工することができ、杭吊り上げ用の別のクレーンを不要とし、狹隘な作業場所での施工が可能である。本発明では、１台のベースマシーンを用い、吊りシーブブロックにアースオーガをピン接合し、地面上にて杭とアースオーガの接続ができるので、接続作業が簡単であり、作業員が高所で危険作業を行う必要がない。
【００１３】
以下図面を参照して本発明の実施の形態につき詳細に説明する。
従来の中掘工法の地上装置を図５によって説明すると、ベースマシーン１のガイドポスト２に取付けられたアースオーガ３、中掘装置４で杭５を地中に進入させる。杭５は相番クレーン９でワイヤ８で吊り上げる。杭５内には、スクリュー６、掘削ヘッド７が挿入されいる。中掘装置４とスクリュー６との接続は作業員がガイドポスト２に登って行う。このような従来の中掘工法は、小口径の杭の施工では過大装備となり、狭い作業面積の場所では作業が困難であり、安全性にも欠けるという問題があった。
【００１４】
実施例では、図１に示すように、ホイールクレーン等の小型のベースマシーン１０を用い、ガイドポスト１１に取付けられている吊りシーブ１４を吊りワイヤ１６により地面上まで下降する。吊りシーブ１４にはアースオーガ駆動装置１２を結合するピン２６を備えている。一方地上には、杭１９が受台２２に載置されてほぼ水平姿勢に横たわって準備される。杭１９には、掘削ヘッド２１を備えたスクリュー２０を収納しており、スクリュー２０に、アースオーガ駆動装置１２、中掘装置１３が連結されている。チャック装置１５は杭１９を把持する。図３にアースオーガ駆動装置１２の正面図を、図４にその側面図を示した。図３、図４に示すように、アースオーガ駆動装置１２、根固めシリンダ２４、押込みシリンダ２５、中掘装置１３は一体に連結されている。この装置で中掘工法により外径３００〜４５０ｍｍの小孔径のコンクリート杭が好適に地中に進入施工される。このとき、スクリューは外径が１７０〜２７０ｍｍとなる。
【００１５】
まず、ベースマシーン１０のガイドポスト１１に沿って昇降する吊りシーブ１４にアースオーガ駆動装置１２を地上でピン２６により結合する。この結合は地上で安全に省力的に行うことができる。吊りワイヤ１６と絞り込みワイヤ１７と補助吊りワイヤ１８とが協働してバランスさせながら杭１９を吊り上げ、杭１９をガイドポスト１１に沿う位置まで立ち上げる。図２はこの立ち上げた状態を示している。
【００１６】
ベースマシーン１０は１台でアースオーガ駆動装置１２の駆動、昇降、杭１９の吊り取りを行う。このような装置により、本発明では、従来、中掘工法を適用することができなかった外径３００〜４５０ｍｍのコンクリート杭を中掘工法で沈設することができ、狭隘な作業場所でも簡易に施工することができるようになった。
【００１７】
この実施例では、アースオーガ駆動装置１２はモータがショックにより電動機保護のための過電流リレーが時々作動し、作業が中断されることが多かった。ところが、再起動すると問題がなく、従来の大型アースオーガとは異なり、過電流リレーでは感度が鋭敏すぎることが判明した。そこで、過電流継続時間が一定値を越えたときアースオーガ駆動装置の電源遮断を行うように改善した。このようなトルク制限装置を備えることによって、円滑な運転ができるようになった。例えば従来、トルクが１．７トン−ｍで瞬時に停止するように制限していたが、実施例では、１．５トン−ｍ×５秒、又は１．０トン−ｍ×３０秒に設定し、好成績であった。
【００１８】
また、アースオーガの径が小さくなったこと、従って掘削トルクが小さくなったことと相まって、硬質の地層を掘削することが容易でなくなったので、アースオーガのヘッドに超硬合金ビットをもつ１本剣のフィッシュテールを装着した。従って、硬質の地層の掘削も可能となった。
【００１９】
【発明の効果】
本発明は、掘削トルクを全て負担する吊りシーブにアースオーガをピン接合したことにより、スクリューを挿入した杭とアースオーガの接続作業が地上にて可能であり、高所の危険作業を行う必要が無い。その上、杭吊り上げ用のクレーンが不要になるため狹隘な施工現場への対応も可能になった。本発明により、外径３００〜４５０ｍｍの小口径のコンクリート杭の中掘工法が可能となった。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例の中掘工法の説明図である。
【図２】実施例の中掘工法の説明図である。
【図３】実施例のアースオーガの正面図である。
【図４】実施例のアースオーガの側面図である。
【図５】従来の中掘工法の説明図である。
【符号の説明】
１ ベースマシーン
２ ガイドポスト
３ アースオーガ
４ 中掘装置
５ 杭
６ スクリュー
７ ヘッド
８ 吊りワイヤ
９ 相番クレーン
１０ ベースマシーン
１１ ガイドポスト
１２ アースオーガ駆動装置
１３ 中掘装置
１４ 吊りシーブ
１５ チャック装置
１６ 吊りワイヤ
１７ 絞り込みワイヤ
１８ 吊りワイヤ
１９ 杭
２０ スクリュー
２１ 掘削ヘッド
２２ 受台
２３ 中掘装置
２４ 根固めシリンダ
２５ 押込みシリンダ
２６ ピン

Claims (4)

1. 地中杭を沈設する中掘工法において、ベースマシーンのガイドポストに沿って昇降する吊りシーブにアースオーガ駆動装置をピン結合し、該アースオーガ駆動装置を地上に水平姿勢に保持し、該アースオーガ駆動装置に地上でオーガ内蔵した水平姿勢の杭を結合し、該杭に共吊り用ワイヤをガイドポストから張設し、前記シーブと該共吊り用ワイヤとをバランスさせながら前記アースオーガ駆動装置を杭と共に吊上げ、該アースオーガ駆動装置及び該杭をガイドポストに沿う鉛直姿勢に吊上げることを特徴とする中掘工法。
2. 前記杭の外径寸法が３００〜４５０ｍｍのコンクリート杭であることを特徴とする請求項１記載の中掘工法。
3. ガイドポストと、掘削トルクを全て負担する吊シーブと、該吊シーブからピン結合により吊下げたアースオーガ駆動装置と、杭を把持するチャック装置と、前記アースオーガ駆動装置の駆動、昇降、杭の吊取りを行う１台のベースマシーンとを備えたことを特徴とする中掘装置。
4. 前記アースオーガ駆動装置は過電流リレーに代え、過電流継続時間が一定値を越えたときアースオーガ駆動装置の電源遮断を行うトルク制限装置を備えたことを特徴とする請求項３記載の中掘装置。

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