JP3744031B2 - Drilling tools and methods - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、地面の掘削工事、とくに、基礎杭を打立てるための掘削工事の分野に属する。さらに詳細には、本発明は、地面を掘削し、ついで、土砂を取り除くことを要せずに、掘削した穴の中にコンクリートを充填できる工具及びその方法の分野に属する。
【0002】
【従来の技術】
今日、建築現場において、地中に基礎杭を打ち立てる工事は、おもにつぎの3つの工法によって行われている。
(a)鋼管打込掘削法
(b)大形ドリル掘削法
(c)オーガ掘削法
【0003】
(a)の鋼管打込掘削法は、鋼管を地中に打込むことによって掘削をおこなう方法である。すなわち鋼管の底部を一時的に塞いでおき、これに打撃や振動を与えて地中に打込んでゆく。管を打込む操作によって、周囲の土は緊密な状態になるので、土の力学的特性、とりわけ保持強度が改善されることになる。つぎに管内に補強材を挿入し、さらにコンクリートを注入する。このあと、コンクリートと土が十分に密着するよう引き続き打撃や振動で揺すりながら、管を土中から引き抜く。
【0004】
(b)の大形ドリル掘削法は、回転する大形の掘削刃をつかい、土を部分的に掬い取る方式である。工事中、掘削刃は、穴から引き抜いては地表で土を捨て、また穴へ戻すという操作を、何べんも繰り返す。穴の周囲の土は緩んで崩れやすくなるので、掘った個所を一時的に枠で囲ったり、あるいは、水や、特殊な不浸透スラリーを入れて、その浮力を利用して掘った個所を支えるなどの手段を取らなければならない。しかし、スラリーを用いる方法にくらべて簡単であるという理由から、それが可能でさえあれば、乾式の手段が通常は採用される。このあと補強材を管内に挿入し、さらにホースを使って、コンクリートを、スラリーとの混入を避けるため穴の最下部から注入する。
【0005】
最後に(c)のオーガ掘削法は、掘削しようとする穴と同じ程度の長さの螺旋状の掘削刃(オーガ)を地中にねじ込んで、土を堀り進みながら、掘った土の一部を地上に掻き出す方法である。この手法では、土が緊密になる場合もあるし、緩む場合もあり、一概に言えない。しかし、刃の周囲の土の崩れは、刃の内側に入り込む土によって概ね支えられる。一方、コンクリートは、この掘削刃の軸部をくり抜いて設けられる通路を経由して供給されるのが普通であり、刃を穴から抜き出すときに、同時に穴内へ送り込まれる。さらに補強材も、同様にして逐次送り込まれる。
【0006】
しかし、以上の3つの方法には、それぞれ欠点がある。すなわち、
まず(a)の方法は、非常に大きな騒音と振動を発生させるので、市街地での使用に適さない。また経済的な理由から、くいの直径は1メートル以内、長さは25メートル以内に限定される。しかしこの方法は、作業が非常に短時間ですむ上、機械装置もそれほど複雑でないため、工事費がわりあい安い。
【0007】
つぎに(c)の方法は、性能的には(a)の方法と類似であるが、騒音がかなり小さく、振動もない。しかし補強材の長さは、コンクリート内にこれを深く沈め挿入することが難しいため、16〜18メートルが限度とされる。
【0008】
また(b)の方法は、(a)や(c)の方法では不可能な、テレスコープ方式の掘削ロッドを用いることにより、太さが2メートル以上、長さが80メートルに及ぶ杭を打ち立てることができる。しかし反面、特別な機械装置と専門のオペレーターが必要である上、最後にベントナイト・スラリーを使用しなければならない不便さがある。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、従来技術における上記欠点の多くを解消し、確実、簡便、かつ低コストの掘削工具とその方法を提供することが課題とされる。
【0010】
【問題を解決するための手段】
本発明の一つの目的は、垂直あるいは傾斜した穴を掘削すると同時に、周囲の土を押し固め、かつ土壁とコンクリート等注入材とを良好に密着させ、しかも上記の既存の方法(a)や(c)の欠点とされる、掘削穴の径や深さに限界が付される問題を解消することにある。
本発明の別の一つの目的は、環境への騒音と振動を防止することにある。
本発明の更に別の一つの目的は、少ない作業員と簡素な機械装置類の使用を可能とすることにより、基礎杭打工事の費用と時間を削減することにある。
本発明の別の一つの目的は、効率を高めた装置類を使用することにより、動力消費量を削減することにある。
【0011】
請求の範囲にかかげた本発明の一つの形態に従えば、以上の諸目的は、自身の縦軸を中心に回転し且つ該縦軸に沿って前進することが可能なロッドストリングの下端に取付けられるように作られた、とくにコンクリートの基礎杭打工事に使用するための掘削工具であって、該ロッドストリングに回転自由に取付けられ上記縦軸に対してある角度をもって傾斜している軸を中心に回転可能でありしかも該ローラーの2つの端が互いに前記縦軸の両側に分かれて位置している少なくとも1個のローラーを有する掘削工具、を提供することにより達成される。
【0012】
本発明の別の一つの形態においては、前記の掘削工具を用いておこなう、コンクリートの基礎杭を打立てる工事方法が提供される。この工事方法は、穴の底部の土をカッティング手段により切り崩し、ほぼ円筒状に掘削穴を形成してゆくものであり、これに更につぎの2つの工程が含まれることを特徴とする。
i)掘削穴の土壁に掘削工具の側面を押し当ててローリングすることにより、掘削穴の側壁を拡大する
ii)掘削した穴の、掘削工具より上方の部分に、少量の結合剤(バインダー)を継続的に注入しながら、穴の側壁を掘削工具の腹で圧迫し、穴の壁に固い被膜を築く
【0013】
本発明の更に別の形態においては、穴を掘り進むあいだ、コンクリートを連続して穴内に投入し、穴がつねにコンクリートで満たされている状態をつくり、これにより工事中の穴の側壁の崩れを防ぐ。
【0014】
【発明の実施の形態】
つぎに本発明の実施の形態を、添付の図面により詳しく説明する。
図1において、符号10は、本発明による掘削工具を全体的に示す。掘削工具10は、軸がほぼ垂直方向に向いている掘削用ロッド11の下端にしっかりと固定される。地上には、掘削工具10の回転/前進の動きに合わせてロッドストリング(図示せず)を駆動するための、駆動装置が設置されている。ロッド11は、この駆動装置に結合されたロッドストリングのいちばん下の部分にあたる。これらの駆動用機器やロッドストリングなどは、従来技術として公知のものであるから、ここでは詳細な説明を省く。
【0015】
掘削工具10は、中央の円筒状の軸13に回転自在に取付けられたスピンドル形のローラー12を有し、このローラーの幾何学軸yは、ロッド11の長手方向の軸xに対し適切な角度で傾斜している。軸13の、軸xに対する傾斜は、ロッド11の下端を軸13に結合しているクランク部材14によって得られている。ローラー12は樽形をしていて、中央12cの部分が太く、上部12aと下部12bで細くすぼんでいる。ローラー12の最下部は、円錐形の先端部15をなしている。
【0016】
すでに述べたように、ローラー12は軸xと斜めに交差している。したがって、ロッド11が回るとローラー12は自身の軸yを軸にして回転し、掘削穴の側壁に接触しながら転がる。そしてこのときローラーの軸yは、いわゆる「章動」と呼ばれる運動が起きることにより、頂点を互いに突合わせた2つの円錐の表面をなぞるように動くことになる。
【0017】
ローラー12の回転にともない先端部15が土を掻き崩してゆき、その間、ローラーの樽形の表面が穴の壁17に接触しながら転がる。したがって、掘削穴はローラー12の腹によって進行的に広げられる。すなわち、掘削ローラー12が下降するとき、まずその下部12bの描く円によって掘削穴が広げられ、ついでより太い中央部12cが土壁に当たることにより穴が更に広げられる。そして、これらの結果として、穴の周囲の土が固められてゆく。
【0018】
クランク部材14は、その端部14a,14bがそれぞれ軸xと軸yの方向を向いている特殊形状を有するが、これはつぎの2つのことを実現するためである。
− ローラー12の回転軸yを所望の角度だけ傾斜させる
− 軸13とローラー12のそれぞれの上部を軸xから離し、ローラー12の両端部を互いに軸xの反対側に位置させる
上記のように、ローラー12の両端部を互いに軸xの反対側に位置させるのは、ローラーがたとえ1個であっても、回転するローラーの動きとそれに対する土の反作用が、それぞれ理想のバランスを獲得するからである。
以上で明らかなとおり、この掘削工具10はきわめて簡素な構造である。
【0019】
つぎに、別の実施形態である図2について説明する。この実施形態では、クランク部材14’から離隔して、ほぼ円筒形の第2のローラー16が、該クランク部材に回転自在に取り付けられている。図に示されているように、この離隔した第2ローラー16の軸zは、掘削軸xにほぼ平行である。第2ローラー16の目的は、掘削穴の壁17を更に押し固めて、穴の自己保持力を一層高めることにある。図2により、この掘削工具の、土に対する作用効果が理解されるであろう。すなわち、ローラー12が回転し下降すると、先端部15が掘削穴の底に円形溝18を穿ち、ついでこの円形溝18がローラー12の中央部と上部によって広げられ、そのあと第2ローラー16が作用して、掘削穴の径が最終的に定まる。
【0020】
図示されていないが、本発明のもう一つの実施形態では、掘削ローラーの上部に第2ローラーを複数個設置する。これらのローラーは、バランスを取るために、掘削軸のまわりに互いに角度をずらして取付けるのが好ましい。
【0021】
つぎに図3は、ローラーに更に、掘削フィン19、突起20など各種の附属手段を備え付けたものを示す。これらの装備は、穴の側壁へのコンクリートの付着性を改善するとともに、穴底の土の掘削を能率的にするためのものである。
【0022】
図4および図5に示すのは、本発明の第4の実施形態である。この実施形態では、円錐形の先端部15が軸13と一体になっていて、ローラー12がこの軸13を軸にして自由に回転する。ローラー12は、円筒軸13に沿って、長さ方向にスライドできる構造になっている。ローラー12は中空のシェルであって、このシェルの上部と下部にそれぞれ開口28と29があり、両者はシェルの内腔を経由して互いに通じている。シェル21は、中央のブッシング31に、結合部材30でしっかり固定されている。ブッシング31は軸13に回転自由に結合されており、そしてこの軸上の、上部停止機構32と下部停止機構33の間を、随意にスライドできる。下部停止機構33は、円錐形の先端部15の上面で与えられる。
【0023】
シェル内には結合部材30によって複数の通路が形成され、流動物は上部開口28からシェルに入り、これら複数の通路をへてシェルを通過し、下部開口29から外へ出る。結合部材30の構造は、単に概念的に示したものである。結合部材30の合計断面積が、シェル21全体の断面積に占める割合は小さい。
【0024】
シェル21は軸x上をスライドすることができるから、掘削のために工具を押し下げたときは、シェル21は図4の状態となり、ローラーは上方停止機構32に突当たるところまで持ち上げられ、そしてこの状態において、先端部15の上面により下部開口29が閉塞される。
【0025】
一方、掘削工具を引抜くときは、図5に示すように先端部15はシェル内へ後退し、下部開口29が開き、その結果、コンクリートなどの物質が、工具より上の領域から工具より下の領域へと流動することができる。
【0026】
図6および図7に示すのは、本発明の別の実施形態である。この実施形態では、先端部15がローラー12と一体に構成されていて、ローラー12内に1本または複数本の通路23が縦方向に穿たれている。各通路の下端は、開口24によって外部に通じている。掘削中は、これらの開口24は、先端部15の外側を覆う円錐形キャップ22により閉塞される。掘削工具を引抜くときは、図7に示すようにキャップ22が穴底に取り残され、これによりコンクリートなどの流動物が通路23を通って工具より上の領域から工具より下の領域へと流動する。
【0027】
本発明のさらに別の実施形態を図8に示す。この実施形態においては、通路23の下方の開口24に、それぞれカバー25が付いている。そしてカバー25の上端は、ローラー12の本体に蝶着されている。掘削時には、図8左半分の断面図のとおり、カバー25が通路23を閉塞する。掘削工具を引抜くときは、図8の右半分の図に示されているように、カバー25が、その上端のヒンジ27を軸に回動して開き、これにより材料が穴内へ流動することが可能となる。
【0028】
図4〜8に示す実施形態においても、工具に通路が穿たれているために、掘削工具を穴から抜出す操作が容易であることは明白であろう。
【0029】
以上において、本発明にもとづく掘削工具の概要を述べたが、これら工具はいくつかの望ましい方式で使用することが可能なので、以下、それら方式について二三の例を説明する。
【0030】
まず第1の方式は「ドライ・ボーリング法」と呼ばれるものであり、工具10は、回転しながら、土に対して直角に駆動される。工具は穴の底を穿つとともに、その周辺の土壁を転がり、そして工具が掘り進んだあとに、円筒状の穴が形成されてゆく。土は押固められて崩れにくくなるため、このドライ・ボーリング法は、多くの土質に対し、有効かつ低コストの手法であるとされている。この方法では、補強材を掘削穴に差込んで降ろしてゆくことが可能であり、またコンクリート打ちは、まえに(b)大形ドリル掘削法の説明のところで述べたような仕方で実施することができる。
【0031】
上記に代わる第2の方式として、「コーテッド・ボーリング法」と呼ばれるものがある。これは、少量の結合剤を継続的に投入してゆき、そしてローラーによってそれを土壁に次々と押圧し、固着させる方式である。穴の壁面には、したがって、コンクリートの被膜が張られることになる。この際コンクリートに凝固促進剤を混ぜたものを使用すれば、コンクリートを早急に固まらせることができ、ドライ・ボーリング法の実用性がそれによって更に拡大する。
【0032】
つぎに第3の方式として、とくに不安定な土質に対して理想的とされる、「コンクリート・ボーリング法」がある。これは、掘削が進められる間、掘削穴にコンクリートを継続的に注入し、穴をつねにコンクリートで満たしておく方法である。コンクリートの液圧がかかるために、土壁の崩れが抑えられ、またその間に、ローリングによりコンクリートの一部は土壁と結合する。補強材は、(c)オーガー掘削法の場合とおなじく、工具を引抜くときに穴内に差し込まれる。
【0033】
従来から使用されている機械にくらべ、本発明によるローラー式の掘削工具は、つぎに述べる長所を有している。
イ)工具がスライドする方式のものに比較して、工具と土の間の摩擦がいちじるしく減少し、したがって動力消費量が削減され、効率が改善される
ロ)ローラーが転がる方式であるため、穴の側壁が削り落とされる度合いがすくない
ハ)工具と土の相互の接触面積が小さいため、土を押圧する単位面積あたりの力(圧力)が大きい
【0034】
以上のことから、本発明の工具を使用する場合には土の力学的特性は改善され、ドリル方式の工具を使用するときのような、土質の軟化は生じない。前記(a)鋼管打込掘削法を使用するときと同様に、土質は緊密になる。しかも、鋼管打込掘削法では鋼管を打込むときの衝撃音が大きいが、本発明の工具を使用する場合には振動と騒音が大幅に低下する。
【0035】
(b)の大形ドリル掘削法にくらべると、本発明の方法は遊び時間(地上への引上げ、投棄、穴底への引降ろしに要する時間)を無くすることができるため、経済的に有利である。大形ドリル掘削法を使うことが可能な凝集性の土質の場合、上記の遊び時間は、作業時間全体の50%をこえているのが現状である。
【0036】
また副次的ではあるが、本発明の掘削工具を使った場合は、現場が泥で汚れるという問題がなく、清掃費用が削減される点も有利である。
【0037】
つぎに(a)鋼管打込掘削法並びに(b)オーガー掘削法との比較について言えば、この両方法とも掘削できる深さは通常20〜30メートルを限度とするが、本発明ではテレスコープ方式の掘削ロッドを使うため、もし土質がそれを許すならば、掘削深さを50〜60メートルにまで延ばすことが可能である。同サイズの機械をつかって螺旋状の掘削刃を地中にねじ込むオーガ掘削法にくらべて、本発明による方法は、3倍も深い穴を掘ることができる。摺動摩擦が大きく低減しているうえ、土を削り取る肝心部分に駆動動力が集中的に使われるため、与えるトルクが同じであっても、掘削できる穴の径ははるかに大きくなる。そのうえ、「ドライ・ボーリング法」が可能であることにより、補強材を入れる作業も容易である。
【0038】
前記の「ドライ・ボーリング法」と「コーテッド・ボーリング法」を用いることにより、本発明にもとづく掘削工具のもつすべての利点が実現する。すなわち、テレスコープ式掘削ロッドの使用による掘削深度の増大、低摩擦による掘削径の拡大、さらに、掘削の高速化、掘削スラリーの不要化および付帯装置と作業員の削減によるコスト低減、などが達成される。
【0039】
つぎに、「コンクリート・ボーリング法」を実施した場合には、更に以下の3つの有利性が得られる。
1)掘削穴の土崩れが生じない
2)ホースによる注入を行わないので、そのための機械装置や作業員を省くことができる
3)コンクリート注入を掘削と平行して行うため、注入時間をことさら必要としない
【0040】
また、ローラー上部の12aの部分にテーパーが付いているので、掘削穴に結合剤を注入する作業や、工具を穴から引抜く作業が容易である。
【0041】
最後に、本発明にもとづく掘削工具は、今日使用されている掘削用機械に、特別の変更を要せずに装着することができる。
【0042】
【発明の効果】
本発明の掘削工具はローラー12が掘削穴の表面を転がる方式であるため、従来のスライド方式と比較して、工具と土の間の摩擦がいちじるしく減少し、エネルギー効率が改善される。また同じ理由により、掘削穴の側壁が工具で削り落とされる度合いが少なく、むしろ土壁はローラーで押し固められ、緊密化し、土の力学的特性は改善される。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明にもとづく掘削工具の第1の実施形態の、一部を断面で示した側面図である。
【図2】本発明にもとづく掘削工具の第2の実施形態の、掘削時の状況を示す拡大側面図である。
【図3】本発明にもとづく第3の実施形態を示す側面図である。
【図4】本発明もとづく第4の実施形態の、通路が閉塞したときの状況を示す断面図である。
【図5】本発明にもとづく第4の実施形態の、通路が開放されたときの状況を示す断面図である。
【図6】本発明にもとづく第5の実施形態の、キャップが装着されたときの状況を示す断面図である。
【図7】本発明にもとづく第5の実施形態の、キャップが外されたときの状況を示す側面図である。
【図8】本発明もとづく第6の実施形態の、一部を断面図で示した側面図である。
【符号の説明】
10 掘削工具
11 ロッド
12 ローラー
13 軸
14 クランク部材
15 先端部
16 第2ローラー
17 掘削穴の壁
19 掘削フィン
21 シェル
22 キャップ
23 通路
24 開口
25 カバー(閉塞時)
26 カバー(開放時)
27 ヒンジ
28 上部開口
29 下部開口
30 結合部材
31 ブッシング
32 上部停止機構
33 下部停止機構[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention belongs to the field of excavation work for the ground, in particular excavation work for setting up foundation piles. More particularly, the present invention is in the field of tools and methods that can fill the excavated hole with concrete without having to excavate the ground and then remove the earth and sand.
[0002]
[Prior art]
Today, the construction of building foundation piles in the ground at construction sites is carried out mainly by the following three methods.
(A) Steel pipe driving drilling method (b) Large drilling method (c) Auger drilling method
The steel pipe driving excavation method (a) is a method of performing excavation by driving a steel pipe into the ground. In other words, the bottom of the steel pipe is temporarily closed, and then it is struck and vibrated and driven into the ground. The operation of driving the tube brings the surrounding soil into a tight state, thus improving the mechanical properties of the soil, especially the holding strength. Next, a reinforcing material is inserted into the pipe, and further concrete is poured. After this, the tube is pulled out from the soil while shaking with vibration and vibration so that the concrete and the soil are in close contact.
[0004]
The large drill excavation method (b) is a method in which the soil is partially scraped using a rotating large excavation blade. During the construction, the excavating blade repeats the operation of pulling out from the hole, discarding the soil on the surface, and returning it to the hole. The soil around the hole loosens and tends to collapse, so you can temporarily surround the excavated area with a frame, or put water or special impervious slurry to support the excavated area using its buoyancy. You must take measures such as. However, because it is simpler than the method using a slurry, a dry method is usually employed if possible. After this, the reinforcing material is inserted into the pipe, and further using a hose, the concrete is poured from the bottom of the hole to avoid mixing with the slurry.
[0005]
Finally, in the auger excavation method (c), a spiral excavation blade (auger) having the same length as that of the hole to be excavated is screwed into the ground, and the excavated soil is removed. It is a method of scraping the part on the ground. In this method, the soil may become close or loose, and it cannot be generally stated. However, the collapse of the soil around the blade is generally supported by the soil entering the inside of the blade. On the other hand, the concrete is usually supplied via a passage provided by hollowing out the shaft portion of the excavating blade, and is simultaneously fed into the hole when the blade is extracted from the hole. Further, the reinforcing material is sequentially fed in the same manner.
[0006]
However, each of the above three methods has drawbacks. That is,
First, the method (a) generates very loud noise and vibration, and is not suitable for use in an urban area. For economic reasons, the rake diameter is limited to 1 meter and the length is limited to 25 meters. However, this method requires a very short period of time, and the mechanical equipment is not so complicated, so that the construction cost is relatively low.
[0007]
Next, the method (c) is similar in performance to the method (a), but the noise is considerably small and there is no vibration. However, the length of the reinforcing material is limited to 16 to 18 meters because it is difficult to insert it deeply into the concrete.
[0008]
The method (b) uses a telescopic excavation rod, which is impossible with the methods (a) and (c), to set up a pile with a thickness of 2 meters or more and a length of 80 meters. be able to. On the other hand, special machinery and specialized operators are required, and there is the inconvenience of having to use bentonite slurry at the end.
[0009]
[Problems to be solved by the invention]
Therefore, it is an object to eliminate many of the above-mentioned drawbacks in the prior art and provide a reliable, simple and low cost excavation tool and method.
[0010]
[Means for solving problems]
One object of the present invention is to excavate a vertical or inclined hole, and at the same time to compact the surrounding soil and to make the soil wall and the injecting material such as concrete adhere well, and the above existing method (a) or It is to solve the problem of limiting the diameter and depth of the excavation hole, which is a drawback of (c).
Another object of the present invention is to prevent environmental noise and vibration.
Yet another object of the present invention is to reduce the cost and time of foundation piling work by allowing the use of fewer workers and simple machinery.
Another object of the present invention is to reduce power consumption by using devices with increased efficiency.
[0011]
According to one aspect of the present invention as claimed, the above objects are attached to the lower end of a rod string that can rotate about and advance along its longitudinal axis. An excavation tool, especially for use in concrete foundation pile driving, which is mounted freely on the rod string and tilted at an angle with respect to the longitudinal axis And a drilling tool having at least one roller which is rotatable and has two ends of the roller located on either side of the longitudinal axis.
[0012]
In another embodiment of the present invention, a construction method for setting up a concrete foundation pile, which is performed using the excavation tool, is provided. This construction method is characterized in that the soil at the bottom of the hole is cut by cutting means to form a drilling hole in a substantially cylindrical shape, which further includes the following two steps.
i) Enlarge the side wall of the drilling hole by pressing the side of the drilling tool against the earth wall of the drilling hole and rolling
ii) While continuously injecting a small amount of binder (binder) into the part of the drilled hole above the drilling tool, press the side wall of the hole with the belly of the drilling tool to build a hard coating on the hole wall [0013]
In yet another aspect of the invention, the concrete is continuously poured into the hole while the hole is being dug so that the hole is always filled with concrete, thereby preventing the collapse of the side wall of the hole during construction. .
[0014]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Next, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
In FIG. 1,
[0015]
The
[0016]
As already mentioned, the
[0017]
As the
[0018]
The
-Inclining the rotation axis y of the
As is apparent from the above, the
[0019]
Next, another embodiment of FIG. 2 will be described. In this embodiment, a substantially cylindrical second roller 16 is rotatably attached to the crank member, spaced from the crank member 14 '. As shown in the figure, the axis z of the separated second roller 16 is substantially parallel to the excavation axis x. The purpose of the second roller 16 is to further compress the
[0020]
Although not shown, in another embodiment of the present invention, a plurality of second rollers are installed above the excavating roller. These rollers are preferably mounted at different angles around the excavation axis for balance.
[0021]
Next, FIG. 3 shows a roller provided with various attachment means such as a digging
[0022]
4 and 5 show a fourth embodiment of the present invention. In this embodiment, the
[0023]
A plurality of passages are formed in the shell by the
[0024]
Since the
[0025]
On the other hand, when the excavation tool is pulled out, as shown in FIG. 5, the
[0026]
6 and 7 show another embodiment of the present invention. In this embodiment, the
[0027]
Yet another embodiment of the present invention is shown in FIG. In this embodiment, a
[0028]
In the embodiment shown in FIGS. 4 to 8, it will be apparent that the operation of extracting the excavating tool from the hole is easy because the passage is made in the tool.
[0029]
The outline of the excavation tool based on the present invention has been described above. Since these tools can be used in several desirable methods, a few examples will be described below.
[0030]
First, the first method is called “dry boring method”, and the
[0031]
As a second method instead of the above, there is a so-called “coated bowling method”. This is a system in which a small amount of binder is continuously charged and pressed against the earth wall one after another by a roller to be fixed. The wall of the hole is therefore covered with a concrete coating. At this time, if the concrete mixed with a solidification accelerator is used, the concrete can be quickly solidified, thereby further expanding the practicality of the dry boring method.
[0032]
Next, as a third method, there is a “concrete boring method” that is ideal for unstable soil quality. This is a method in which concrete is continuously poured into the excavation hole while the excavation proceeds, and the hole is always filled with concrete. Since the hydraulic pressure of the concrete is applied, the collapse of the earth wall is suppressed, and in the meantime, a part of the concrete is combined with the earth wall by rolling. As in the case of (c) auger excavation method, the reinforcing material is inserted into the hole when the tool is pulled out.
[0033]
Compared with a conventionally used machine, the roller type drilling tool according to the present invention has the following advantages.
B) Friction between the tool and the soil is significantly reduced compared to the type in which the tool slides, thus reducing power consumption and improving the efficiency. B) Since the roller rolls, The degree of contact between the tool and the soil is small, so the force (pressure) per unit area that presses the soil is large.
From the above, when using the tool of the present invention, the mechanical properties of the soil are improved, and softening of the soil does not occur as in the case of using a drill type tool. As in the case of using the (a) steel pipe driving excavation method, the soil quality becomes close. Moreover, in the steel pipe driving excavation method, the impact noise when driving the steel pipe is large, but when the tool of the present invention is used, vibration and noise are greatly reduced.
[0035]
Compared with the large drilling method of (b), the method of the present invention can eliminate the play time (the time required for lifting to the ground, dumping, and pulling to the bottom of the hole), which is economically advantageous. It is. In the case of cohesive soil that can use a large drilling method, the above play time currently exceeds 50% of the total work time.
[0036]
Although it is secondary, when the excavation tool of the present invention is used, there is no problem that the site is soiled with mud, and it is advantageous that the cleaning cost is reduced.
[0037]
Next, regarding the comparison with (a) the steel pipe driving excavation method and (b) the auger excavation method, the depth that can be excavated by both methods is usually limited to 20 to 30 meters. The drilling depth can be extended to 50-60 meters if the soil allows it. Compared to an auger excavation method in which a spiral excavation blade is screwed into the ground using a machine of the same size, the method according to the present invention can dig a hole three times as deep. The sliding friction is greatly reduced and the driving power is concentrated on the key part of scraping the soil, so even if the applied torque is the same, the diameter of the hole that can be excavated becomes much larger. In addition, since the “dry boring method” is possible, it is easy to add a reinforcing material.
[0038]
By using the “dry boring method” and the “coated boring method”, all the advantages of the excavation tool according to the present invention are realized. In other words, increased drilling depth by using telescopic drill rods, expanded drilling diameter by low friction, speeding up drilling, eliminating the need for drilling slurries and reducing costs by reducing auxiliary equipment and workers. Is done.
[0039]
Next, when the “concrete boring method” is performed, the following three advantages can be obtained.
1) No landslide in the excavation hole 2) No injection by the hose, so it is possible to save machinery and workers for that purpose 3) Since the concrete injection is performed in parallel with the excavation, further injection time is required And not [0040]
In addition, since the
[0041]
Finally, the excavation tool according to the present invention can be mounted on excavating machines used today without any special changes.
[0042]
【The invention's effect】
Since the excavation tool of the present invention is a method in which the
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a side view, partly in section, of a first embodiment of an excavation tool according to the present invention.
FIG. 2 is an enlarged side view showing a situation during excavation of a second embodiment of the excavating tool according to the present invention.
FIG. 3 is a side view showing a third embodiment according to the present invention.
FIG. 4 is a sectional view showing a situation when a passage is closed according to a fourth embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a sectional view showing a situation when a passage is opened according to a fourth embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a sectional view showing a situation when a cap is mounted according to a fifth embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a side view showing a situation when a cap is removed according to a fifth embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a side view, partly in section, of a sixth embodiment according to the present invention.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
26 Cover (when opened)
27
Claims (9)
該掘削工具(10)は、前記縦軸(x)に対しては傾斜する傾斜軸(y)に一致する軸を有する中央軸(13)および前記ロッドストリング(11)と前記中央軸(13)に関し回転自在に装着される少なくとも1個のローラー(12)を具備し、
該ローラー(12)は前記傾斜軸(y)を軸にして回転可能であり、側面はスピンドル形状でかつ上端(12a)と下端(12b)に向かって細くなり、中央部(12c)で最も太い樽型を呈し、該上端(12a)と下端(12b)は互いに前記縦軸(x)に関し反対側に位置し、該下端(12b)は土を掻き崩すための円錐形先端部(15)を有するものであり、
さらに、該掘削工具は、前記ロッドストリング(11)と前記中央軸(13)との間に配置される湾曲またはクランク状部材(14,14‘)を有し、また該クランク状部材(14、14’)は前記ロッドストリング(11)に結合する上端部(14a)と、前記中央軸に結合する下端部(14b)とを有し、該上端部は前記縦軸(x)に対して配列し、該下端部(14b)は前記縦軸(x)に対して偏心して前記傾斜軸(y)に対して配列するものである前記掘削工具(10)。An excavation tool (10) particularly used for concrete foundation pile driving work, which is attached to the lower end of a rod string (11) that rotates about its own longitudinal axis (x) and advances along the longitudinal axis. ,
The excavation tool (10) has a central axis (13) having an axis coinciding with an inclined axis (y) inclined with respect to the longitudinal axis (x), the rod string (11), and the central axis (13). Comprising at least one roller (12) rotatably mounted with respect to
The roller (12) is rotatable about the tilt axis (y), the side surface is spindle-shaped and becomes thinner toward the upper end (12a) and the lower end (12b), and is the thickest at the central portion (12c). It has a barrel shape, and the upper end (12a) and the lower end (12b) are positioned opposite to each other with respect to the longitudinal axis (x), and the lower end (12b) has a conical tip (15) for crushing the soil. Have
Furthermore, the excavation tool has a curved or crank-like member (14, 14 ′) arranged between the rod string (11) and the central shaft (13), and the crank-like member (14, 14 ′). 14 ') has an upper end (14a) coupled to the rod string (11) and a lower end (14b) coupled to the central axis, the upper end being arranged with respect to the longitudinal axis (x). The lower end (14b) is eccentric with respect to the longitudinal axis (x) and is arranged with respect to the inclined axis (y).
−掘削穴の側壁(17)にローラー(12)の側面を押し当ててローリングすることにより掘削穴を拡大し、またそれにより穴の周囲の土を固める工程。
−掘削した穴の、掘削工具より上の穴領域に、少量の結合剤(バインダー)を連続的に注入しながら、穴の側壁を掘削工具(10)の腹で逐次圧迫し、穴の壁に固い被膜を築いてゆく工程。A concrete foundation pile driving method using the excavating tool (10) according to any one of claims 1 to 6, wherein the excavating tool (10) is set to its own longitudinal axis (x). It is attached to the lower end of the rod string (11) that can rotate and move forward along the longitudinal axis, and by operating this rod string , the soil at the bottom of the hole is scraped at the tip (15, 19). A method of forming a drilling hole in a substantially cylindrical shape, comprising the following two steps simultaneously or in this order.
-Enlarging the drilling hole by pressing the side surface of the roller (12) against the side wall (17) of the drilling hole and rolling, thereby solidifying the soil around the hole.
-Sequentially injecting a small amount of binder (binder) into the hole area of the drilled hole above the drilling tool, pressing the hole side wall sequentially with the belly of the drilling tool (10) to the hole wall The process of building a hard film.
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