JP3856656B2 - 掘削用回転駆動装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、主として現場打ちコンクリートによる杭の形成に用いられる掘削用回転駆動装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、基礎工において地盤に必要な地盤支持力を付与する工法として、種々の工法が知られているが、その一形態として、掘削孔を形成し、該掘削孔に鉄筋や鉄骨などを挿入するとともにコンクリートを打設して杭を形成する現場打ちコンクリート杭工法がある。
【0003】
この現場打ちコンクリート杭工法において、根切りされた掘削孔の壁の崩落があると、出来上がった現場打ちコンクリート杭の一部に崩落土砂によるくびれ部分ができ、設計通りの地盤支持力を発揮するための孔径を得ることができない。このために、掘削中の孔壁の崩落を防止するために筒状のケーシングを用いて設計通りの所要径の掘削孔を得ることも行われる。
【0004】
ここで、従来から行われている、現場打ちコンクリート杭の形成に当たり、この杭用ケーシングを打設するための孔を掘削する、すなわち、前記ケーシングの下端部分を先掘りする掘削装置100の一形態を図8に基づいて説明すると、該掘削装置100は、下部走行体Aとこれに旋回自在に設けられた上部構造体Bとを備え、この上部構造体Bは、該上部構造体Bに対して起伏自在に取り付けられたブーム101、該ブーム101を介してワイヤー130で吊り下げられたハンマー120を有している。
【0005】
そして、掘削装置100は、圧入されるケーシング150の内側の地中に向けてハンマー120を落として地盤を先掘りし、地中に食い込んだ部分の土などを掻き集めて地上に引き上げて掘削孔を形成させ、該掘削孔に鉄筋や鉄骨などを挿入するとともにコンクリートを打設して杭を形成するものである。
【0006】
また、従来から行われている他の例として、現場打ちコンクリート杭の形成に当たり、この杭用ケーシングを打設するための孔を掘削する、すなわち、前記ケーシングの下端部分を先掘りする回転式掘削装置200の一形態を図9に基づいて説明すると、該回転式掘削装置200は、下部走行体Aとこれに旋回自在に設けられた上部構造体Bとを備え、この上部構造体Bは、該上部構造体Bに対して起伏自在に取り付けられたブーム201、該ブーム201を介してワイヤー230で吊り下げられたバケット260、該バケット260を回転駆動させるケリードライブ装置(回転駆動装置)240を有している。
【0007】
そして、前記回転式掘削装置200は、圧入されるケーシング250の下端部分をバケット260によって先掘りさせるとともに、バケット260内に掻き集められた土などを地上に引き上げて掘削孔を形成させる。その後、該掘削孔に鉄筋や鉄骨などを挿入するとともにコンクリートを打設して杭を形成するものである。
なお、従来から行われているさらに他の例としては、前記ケーシングの先端にビットが備えられ、該ケーシング自体が回転して穿孔を行うことにより施工能率の向上を図るものも知られている。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、現場打ちコンクリート杭工法のうち、上述のケーシングの下端部分の掘削を行うオールケーシング工法は、都市再開発若しくは地滑り地区などの狭い現場においても用いられるものであり、周囲に対する騒音及び振動の軽減のほか、装置の小型・軽量化並びに一回の引き上げでより多くの土を地上に引き上げることなどが要求される。
【0009】
この場合に、図8に示した従来例では、ハンマー120を地盤に向けて落下させることから、騒音及び振動の問題があり、しかも、掻き集めることができる土の量が少ない(φ1000で約0.2m3)という問題がある。
また、図9に示した従来例においては、振動及び掻き集めることができる土の量の面では前記従来例よりも大きな効果が認められるものの、回転式掘削装置200自体が大型になり、広い場所を要するとともに組み立て・解体費などのコスト高になるという問題がある。なお、図9に示すように、バケット260が軸に対してピン結合されているときには、バケットが曲がりやすくなり、石などが取り難いという問題もある。
【0010】
さらに、図9に示した回転駆動装置240は、地上にて回転駆動がなされるので、地中の前記バケット260を回転させるために要するトルクが大きくなり、回転駆動装置240などが大型になるという問題がある。しかも、地上での回転駆動動作は、周囲に対する騒音も大きくなるという問題なども種々生ずることから、これらを解決する何等かの措置が必要になる。
本発明の目的は、上記掘削用の回転駆動装置をさらに改良することにあり、装置の小型化及び騒音の軽減を可能とする掘削用回転駆動装置を提供することにある。
【0011】
【課題を解決するための手段】
かかる目的を達成するため、杭用ケーシング又は鋼管を打設する孔を掘削するためにケーシング又は鋼管内に固定可能な掘削用回転駆動装置であって、
固定円板上に装備された支持柱と、支持柱の上部に装備された支持体及びワイヤー支持部と、支持柱に取り付けられた固定手段と、固定円板上に装備した駆動制御手段と、固定円板の下側に位置する回転機構部ハウジング内に装備された内歯車機構と、内歯車機構と一体に回転する回転駆動軸と、回転駆動軸の角型内周面に案内される角型掘削軸と、角型掘削軸の内側に案内され、上端部がシリンダ結合ピンを介して支持体に固定されたロッドを有するシリンダと、角型掘削軸の下端部に固定され、自在継手を介してロッドと連結されたフランジと、フランジを介して角型掘削軸と同軸に取り付けられたバケットとからなり、固定手段を介して掘削用回転駆動装置をケーシング又は鋼管内に固定し、シリンダ内のロッドを移動させることによってバケットを地中に向けて押圧するとともに、駆動制御手段によってバケットと同軸の角型掘削軸の回転動作を制御する掘削用回転駆動装置を基本構成としている。そして、回転駆動軸の内周面と角型掘削軸の外周面とは相似形をなしている。
【0015】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好ましい実施の形態を図面に基づいて説明する。図1乃至図7は、本実施の形態による掘削用回転駆動装置10を示しており、図1は、該掘削用回転駆動装置10の正面図を、図2は、その平面図を、図3は、該掘削用回転駆動装置10の他の正面図をそれぞれ示し、図4(a)は、該掘削用回転駆動装置10のIV−IV断面図を、図4(b)は、その部分拡大図を、図5は、該掘削用回転駆動装置10の部分断面図をそれぞれ示し、さらに、図6及び図7は、該掘削用回転駆動装置10の使用状態図を示している。
【0016】
該掘削用回転駆動装置10は、下部走行体Aとこれに旋回自在に設けられた上部構造体Bとで構成されるクレーン車に吊りワイヤー90を介して取り付けられるものである。そして、掘削用回転駆動装置10は、上記吊りワイヤー90の先端に吊り下げられ、該吊りワイヤー90の巻き上げ又は巻き戻しにより、上下方向に昇降可能となっている。
掘削用回転駆動装置10は、図1に示すように、本体部20と回転機構部40とから構成され、回転駆動装置10の上側に前記本体部20が、そして、該本体部20の下側に前記回転機構部40がそれぞれ配置される。
【0017】
前記本体部20は、ケーシング50内に固定可能なものであり、固定円板21上に、支持柱22と掘削用工具の一態様であるバケット60などを駆動させる駆動制御手段48とを有しており、この支持柱22には、固定手段30が取り付けられている。そして、支持柱22の上部には、ワイヤー支持部23と支持体24とが備えられており、ワイヤー支持部23にて掘削用回転駆動装置10を吊りワイヤー90に取り付けるとともに、支持体24がワイヤー支持部23に生ずる力を支持している。
【0018】
また、前記支持体24の下端には、図1及び図5に示すように、前記バケット60を前記ケーシング50の軸心線方向に移動させる押圧手段35が備えられている。該押圧手段35は、シリンダ36とロッド37とから構成され、シリンダ結合ピン25に結合されており、シリンダ36内のロッド37が移動することにより、これと同軸のバケット60にケーシング50の下端部分を好ましくは先掘りさせるべく地中に向けて適宜所望の押圧を行うものである。
【0019】
前記固定手段30は、詳細は図5に示すように、油圧駆動手段の一態様である油圧シリンダ31で作動するリンク機構33と圧接部34とを有しており、該圧接部34は、油圧シリンダ31の作動によって前記本体部20を前記ケーシング50内に固定させるものである。
固定手段30と駆動制御手段48とは、図1のほか図4に示すように、装置全体のバランスを保つべく、固定円板21上に互い違いに3個ずつ円を描くように配置されている。
【0020】
そして、後述するように、前記駆動制御手段48は、地上からの信号に基づいて前記バケット60と同軸の角型掘削軸43の回転動作を制御する。また、前記圧接部34は、地上からの信号に基づいて油圧シリンダ31で作動するものであり、地下に向けて圧入されるケーシング50の内側に装入された掘削用回転駆動装置10を固定する。すなわち、この圧接部34は、掘削用回転駆動装置10のケーシング50内への装入時には、前記シリンダ31を作動させず、図1及び図4に実線で示されるように、圧接部34が前記ケーシング50の径方向(固定円板21の最外周位置よりも外側)に移動をすることなく、該固定円板21の最外周位置よりも内側に収まっている。一方、前記バケット60の作動時には、前記シリンダ31を作動させ、図1及び図4に鎖線で示されるように、圧接部34が前記ケーシング50の径方向(固定円板21の最外周位置よりも外側)に移動させ、前記ケーシング50の内側を加力して掘削用回転駆動装置10の前記本体部20を前記ケーシング50内に固定させる。
【0021】
前記回転機構部40は、前記ケーシング50内において前記本体部20に対して相対的に回転するものであり、図5に示すように、前記固定円板21の下側に位置し、回転機構部ハウジング26内に内歯車機構41とフランジ42と前記角型掘削軸43とを有している。そして、図1及び図4に示すように、該角型掘削軸43は、空間Sを介して回転駆動軸44の角型内周面に案内され、該回転駆動軸44は、内歯車機構41と一体的に回転する。また、その上端部がシリンダ結合ピン25に固定された前記シリンダ36とロッド37は、角型掘削軸43の内側に案内される。つまり、ロッド37を有するシリンダ36及び角型掘削軸43は、ともに前記回転駆動軸44内に挿通されており、その角型掘削軸43の下端部は、フランジ42と一体にされている。ここで、角型掘削軸43は、内歯車機構41の回転に伴って回転するとともに、油圧で作動するロッド37の往復動に伴って一定量のストロークを有している(図3)。
【0022】
内歯車機構41は、図5に示すように、前記固定円板21の下側にてベアリング45を介して配置されており、内歯車46と該内歯車46の内周に沿って回転するピニオン47とを有し、駆動制御手段48からの信号に基づくピニオン47の回転により内歯車46が固定円板21に対して回転し、これに伴って回転駆動軸44が回転するとともに、この回転駆動軸44の角型内周面と相似形の角型外周面を有する角型掘削軸43も回転し、角型掘削軸43に一体のフランジ42も、前記本体部20の下側にて回転する。なお、ロッド37とフランジ42の間に設けられた自在継手(ユニバーサルジョイント)49は、フランジ42の回転に伴ってシリンダ36及びロッド37が回転するのを防いでいる。
【0023】
前記バケット60は、フランジ42を介して角型掘削軸43と同軸に取り付けられ、前記ロッド37からの押圧力及び前記フランジ42の回転力に応じてケーシング50の下端部分近くの土を掘削する。
なお、掘削用回転駆動装置10のバケット60は、ケーシング50の下端部分を好ましくは先行掘りし、この掘削された土、石などをその内側に溜め込み、前記バケット60の内側に溜まった土などは、掘削用回転駆動装置10とともに地上に引き上げられて排土される。
【0024】
図6は、掘削用回転駆動装置10の掘削時の状態を示す図である。
この掘削用回転駆動装置10を使用して現場打ちコンクリート杭を形成するには、まず、前記クレーン車を走行させてコンクリート杭を形成する地点近傍に設置する。かかる状態でケーシング50が圧入引抜台55を介して地下に向けて設置された後、吊りワイヤー90に前記掘削用回転駆動装置10を取り付けて、ケーシング50内に前記バケット60を有する掘削用回転駆動装置10ごと装入する。
【0025】
そして、掘削用回転駆動装置10は、所望の深さに達するまでケーシング50内を下降された後、まず、掘削用回転駆動装置10の前記本体部20が駆動する。すなわち、図5及び図6に示すように、前記油圧シリンダ31は、地上からの信号に基づいて前記リンク機構33を作動させ、これに伴って3個の前記圧接部34が前記ケーシング50の径方向に移動し、該ケーシング50の内側面を加力して前記本体部20を前記ケーシング50内に固定させる。次に、前記回転機構部40が駆動し、地上からの信号に基づく前記駆動制御手段48の信号に応じて前記内歯車機構41を回転させ、これに伴って角型掘削軸43及びフランジ42を同方向に回転させ、前記バケット60は、前記フランジ42の回転力に応じてケーシング50の下端部分の土を掘削し、土及び障害物は前記バケット60内に溜められる。そして、ケーシング50は、この先掘りされた分だけ圧入引抜台55によって圧入される。
【0026】
次に、前記押圧手段35が駆動すると、ロッド37が地中に向けて伸びることから、角型掘削軸43のストロークが生じ、前記バケット60は、前記ロッド37の押圧力及び前記フランジ42の回転力に応じてケーシング50のさらに下側部分の土をも掘削し、土及び障害物は引き続き前記バケット60内に溜められる。また、ケーシング50は、圧入引抜台55によってさらに圧入される。
【0027】
図7は、掘削用回転駆動装置10の引き上げ時の状態を示す図である。
バケット60によるケーシング50の下端の掘削が所定時間行われると、再び前記本体部20が駆動する。すなわち、図5及び図7に示すように、前記油圧シリンダ31は、地上からの信号に基づいて前記リンク機構33を前記とは反対側に作動させる。これにより、前記圧接部34が前記ケーシング50の径方向に移動し、該ケーシング50の内側面に対する加力が解かれて離間する。その後、吊りワイヤー90を巻き上げ、前記掘削用回転駆動装置10及び前記バケット60をケーシング50の内側から地上に引き上げ、バケット60内の土及び石などは、地上に設けられたコンテナに排土される。
【0028】
そして、前記バケット60内の排土を行った前記掘削用回転駆動装置10は、再びケーシング50内に掘削用回転駆動装置10ごと装入され、所望の深さに達するまで下降され、地上からの信号に基づく前記駆動制御手段48の信号に応じてバケット60を回転させてケーシング50の下端部付近の土を掘削して溜め込み、排土するという作業を繰り返す。なお、ケーシング50は、所望の深さに到達させるために、ボルト固定にて継ぎ足されて打設され、形成された掘削孔には、鉄筋や鉄骨などが挿入されてコンクリートが打ち込まれる。そして、最後に、ケーシング50は圧入引抜台55により引き抜かれる。
【0029】
上記のようであり、本実施の形態の掘削用回転駆動装置10によれば、回転式掘削装置を用いた掘削・穿孔は、従来の工法における「ハンマー120」若しくは「ケリードライブ装置240」を用いることなく、本体部20及び回転機構部40を有する掘削用回転駆動装置10自体がケーシング50内に装入されることにより、周囲に対する騒音を無くすことができるとともに、回転駆動部分と工具部分とが近づいてその回転に要するトルクを小さくさせることができるので、前記クレーン車のほか、装置自体の小型・軽量化を測ることが可能になる。そして、狭い現場における現場打ちコンクリート杭工法にも適用させることができる。
【0030】
しかも、この掘削用回転駆動装置10は、ロッド37からの押圧力によってバケット60に掘削を行わせるので、このバケット60によって掻き集めることができる土の量が従来に比して約5倍程度(φ1000で約1.0m3)に多くなり、施行効率の向上を図ることができる。さらに、前記バケット60は、フランジ42によって回転されるので石などの障害物も良く取ることができる。
【0031】
なお、前記実施の形態の掘削用回転駆動装置10は、上述のように、現場打ちコンクリート杭の形成に当たり、最後に引き抜かれる杭用ケーシングを打設するための孔を掘削するものであるが、本発明に係る掘削用回転駆動装置は、前記実施の形態に限られるものではなく、例えば、引き抜かれることなく地中に残される鋼管を打設するための孔を掘削する掘削用回転駆動装置であっても良く、この場合にも上記と同様の効果を得ることができる。
【0032】
【発明の効果】
上記の通りであり、本発明によれば、掘削用回転駆動装置自体をケーシング又は鋼管内に装入することができ、騒音の低減及び装置の小型化・軽量化を図ることができる、等の効果を奏するものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による掘削用回転駆動装置の好ましい実施の形態を示す図の正面図。
【図2】図1の掘削用回転駆動装置の平面図。
【図3】図1の掘削用回転駆動装置の正面図。
【図4】(a)は図1の掘削用回転駆動装置のIV−IV断面図、(b)はその部分拡大図。
【図5】図1の掘削用回転駆動装置の部分断面図。
【図6】図1の掘削用回転駆動装置の使用状態を示す図。
【図7】図1の掘削用回転駆動装置の使用状態を示す図。
【図8】従来の掘削用回転駆動装置による根切り作業を示す図。
【図9】従来の掘削用回転駆動装置による根切り作業を示す図。
【符号の説明】
10…掘削用回転駆動装置、20…本体部、30…固定手段、31…油圧駆動手段、33…リンク機構、34…圧接部、35…押圧手段、36…シリンダ、37…ロッド、40…回転機構部、41…内歯車機構、42…フランジ、43…掘削軸(角型掘削軸)、44…回転駆動軸、48…駆動制御手段、50…ケーシング(又は鋼管)、60…掘削用工具(バケット)
Claims (2)
- 杭用ケーシング又は鋼管を打設する孔を掘削するためにケーシング又は鋼管内に固定可能な掘削用回転駆動装置であって、
固定円板上に装備された支持柱と、支持柱の上部に装備された支持体及びワイヤー支持部と、支持柱に取り付けられた固定手段と、固定円板上に装備した駆動制御手段と、固定円板の下側に位置する回転機構部ハウジング内に装備された内歯車機構と、内歯車機構と一体に回転する回転駆動軸と、回転駆動軸の角型内周面に案内される角型掘削軸と、角型掘削軸の内側に案内され、上端部がシリンダ結合ピンを介して支持体に固定されたロッドを有するシリンダと、角型掘削軸の下端部に固定され、自在継手を介してロッドと連結されたフランジと、フランジを介して角型掘削軸と同軸に取り付けられたバケットとからなり、
固定手段を介して掘削用回転駆動装置をケーシング又は鋼管内に固定し、シリンダ内のロッドを移動させることによってバケットを地中に向けて押圧するとともに、駆動制御手段によってバケットと同軸の角型掘削軸の回転動作を制御することを特徴とする掘削用回転駆動装置。 - 回転駆動軸の内周面と角型掘削軸の外周面とは相似形をなす請求項1に記載の掘削用回転駆動装置。
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JP2001076281A JP3856656B2 (ja) | 2001-03-16 | 2001-03-16 | 掘削用回転駆動装置 |
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Family Applications (1)
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