JP4000004B2 - アースオーガによる立坑の掘削工法および掘削装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、鉄塔用の深礎基礎や一般土木工事の連続基礎などの各種基礎を構築する際の立坑の掘削工法およびそれに用いる掘削装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
深礎基礎構築用の立坑の掘削時には、土質に応じた所定の深さの立穴の掘削と、その掘削土砂の搬出と、掘削壁面のライナによる補強とを繰返して掘進めて行く掘削工法が、一般に採用されている。そして上記の掘削工法において人力作業を減らすために機械装置を利用した掘削法として、たとえばクラムシェルを地上からワイヤにより吊下げて昇降させ、あるいは地上に設置した油圧ショベルにより支持したテレスコピックアームの先端部にクラムシェルを取付けて昇降させ、上記クラムシェルにより穴底部を掘削後、クラムシェルを上昇させて掘削土砂を地上へ搬出する方法が、従来採用されている。
【０００３】
ところが上記のクラムシェルによる掘削は、掘削対象地盤の土質が土砂層から成る場合には適用できるが、地盤が軟岩層から成る場合は掘削は困難となり、従来のようなコールピックや削岩機を用いた人手による掘削や、硬岩層の場合と同様な面倒な発破による掘削法を採らざるを得なかった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
この発明は上記従来の問題点を解決しようとするもので、地盤の土質が土砂層から成る場合だけでなく、軟岩層から成る場合でも、人力作業によることなく能率よく立穴の掘削をおこなうことができる立坑の掘削工法およびそれに用いる装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために請求項１記載のアースオーガによる立坑の掘削工法は、所定の深さの立穴の掘削と、その掘削土砂の搬出と、掘削壁面のライナによる補強とを繰返して掘進めて行く立坑の掘削工法において、地上に配置された油圧ショベルのブームに、テレスコピックアームの基部を取付け、このテレスコピックアームの先端部に垂設したアースオーガにより、前記立穴の直径範囲内の地盤部分に所定の間隔で多数本の円柱状の孔を掘削し、次に前記テレスコピックアームの先端部にクラムシェルを取付け、前記テレスコピックアームにより昇降駆動される前記クラムシェルによって隣合う前記各孔間の地盤の切崩しと土砂の掻取りおよびこの掻取った土砂の搬出をおこなうことを特徴とする。
【０００６】
請求項１記載の発明によれば、地盤が軟岩層から成る場合でも、アースオーガにより地盤部分に円柱状の孔を迅速容易に掘削できるとともに、この掘削する孔の間隔寸法を地盤の軟硬の程度に応じて選定することにより、孔掘削の後工程においてクラムシェルにより各孔間の地盤部を確実に切崩して立穴の掘削をおこなうことができる。
【０００７】
また請求項２記載の掘削装置は、請求項１に記載のアースオーガによる立坑の掘削工法に用いる掘削装置であって、油圧ショベルのブームに、テレスコピックアームの基部を取付け、このテレスコピックアームの先端部にアースオーガの回転駆動機部を垂設し、この回転駆動機部の出力軸に、交換自在な連結ロッドを介して、アースオーガのオーガスクリューの基部を連結したことを特徴とする。
【０００８】
この発明の掘削工法において、地盤部分に孔を掘削する掘削装置としては、油圧パワーショベルのブームに基部を取付けたテレスコピックアームの先端部に、回転駆動機部の出力軸にオーガスクリューの基部を直接連結した公知のアースオーガの前記回転駆動機部を連結して用いることもできるが、上記の請求項２記載の掘削装置を用いると、長尺の連結ロッドを用い、あるいは複数本の連結ロッドを継足して用いることにより、オーガスクリューの長さよりも深い孔を掘削できるので、オーガスクリューの長さより深い立穴の掘削が可能となる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下図１〜図５に示す一例により、この発明を鉄塔用の深礎基礎の構築に用いる立坑の掘削に適用した場合の実施の形態を説明する。図１において、１は油圧ショベルで、クローラ式の走行体２の上に、油圧パワーユニット３および運転室４等をそなえた旋回台５を旋回自在に支持し、旋回台５上にブーム６を起伏自在に支持した周知の構成を有するものである。７はブーム６起伏駆動用の油圧シリンダである。
【００１０】
１０は油圧により伸縮駆動されるテレスコピックアーム（多段伸縮アーム）で、その基部１１は油圧ショベル１のブーム６に取付けられており、８はその傾動駆動用の油圧シリンダである。２０はテレスコピックアーム１０の先端部１２に取付けたアースオーガで、この例ではその油圧式の駆動機部２１とオーガスクリュー２２との間に連結ロッド２３を取付けて、その全長の延長をはかっている。すなわち、図２に示すように、テレスコピックアーム１０の先端部１２に垂設された駆動機部２１の出力軸２１ａには、カップリング２４を介して連結ロッド２３の上端部が着脱可能にボルト締めされ、この連結ロッド２３の下端部は、オーガスクリュー２２の基部２２ａに、着脱可能にボルト締めされている。２１ｂは、駆動機部２１とテレスコピックアーム１０の先端部１２とを着脱自在に連結する連結杆である。
【００１１】
また図５は、上記のアースオーガ２０に替えて、クラムシェル２５をテレスコピックアーム１０の先端部１２に取付けた状態を示し、このクラムシェル２５は、油圧式の操作シリンダ２６によりバケットの開閉をおこなう周知構造のものである。
【００１２】
なおこのクラムシェル２５およびアースオーガ２０の駆動用の油圧ホースが、油圧ショベル１の油圧パワーユニット３部からブーム６，テレスコピックアーム１０内を経て配管・付設されているが、その図示は省略してある。
【００１３】
次に上記装置を用いた立坑の掘削法を説明する。図１において３１は立坑３０の最上部に形成される柱体部、３２はそれに続く躯体部であるが、この躯体部３２の上部と柱体部３１は、その土質が一般に軟質の表土ないしは土砂層であるので、軟質層掘削を最も能率よく施工できる通常の掘削工法により、土質に応じた所定の深さの立穴の掘削と掘削土砂の搬出とライナ３３による掘削壁面の補強をおこなう。この掘削工法としては、ブーム６の先端に図示しないアームを介してバケットを取付けた油圧ショベル１による掘削、あるいは図５に示すテレスコピックアーム１０に取付けたクラムシェル２５による掘削などの工法のうちから、施工現地における使用機材および土質に適したものを選択して実施すればよい。
【００１４】
躯体部３２の上部の掘削が、図１および図４（ａ）における地上よりの深さＨまで進行して掘削地盤に軟岩層が現れたら、図１に示すようにテレスコピックアーム１０の先端部１２にアースオーガ２０を取付け、このアースオーガ２０により穴底の地盤３４部分に、図３に示すように所定の間隔で多数本の円柱状の孔３５を掘削する。
【００１５】
この孔３５は、図４（ｃ）に示すライナ３３取付前の立穴３６の直径Ｄの範囲内（実際にはライナ３３とオーガスクリュー２２との干渉を避けるため、ライナ張設後の立坑直径ｄの範囲内）に、後述のクラムシェル２５による地盤の切崩しが確実におこなえるように、地盤の土質に応じてその間隔を選定して掘削する。また孔３５の深さ、従って立穴３６の深さｈは、掘削後の壁面の過度の崩落が生じないように、地盤の土質に応じて選定する。そして上記のアースオーガ２０による掘削作業は、油圧ショベル１の運転室４におけるブーム６の傾動、アースオーガ２０の回転駆動、および要すれば走行体２による移動等の各操作により、穴底部への作業者の立入りを要することなく、迅速に能率よくおこなうことができる。
【００１６】
アースオーガ２０による所定本数の孔３５の掘削が終了したら、アースオーガ２０を地上部へ引上げて、この代りに図５に示すようにクラムシェル２５をテレスコピックアーム１０の先端部１２に取付け、このクラムシェル２５を立坑３０の穴底の地盤３４部へと降下させ、隣合う各孔３５，３５間およびこの孔３５近傍部の地盤を切崩す。そしてこの切崩した土砂および前工程のアースオーガ２３による掘削土砂を、クラムシェル２５により掻取り地上部へ上昇させて立坑３０の外へ搬出して、図４（ｂ）に示す深さｈの立掘穴３７を形成させる。
【００１７】
そしてクラムシェル２５による上記切崩し、掻取り、搬出の各作業も、アースオーガ２０の場合と同様に油圧ショベル１の運転室４における操作により、穴底部への作業者の立入りを要することなく、迅速に能率よくおこなうことができる。またアースオーガ２０駆動用とクラムシェル２５駆動用に、油圧ショベル１およびテレスコピックアーム１０を共用して用いるので、施工現地における準備・使用機材は少なくて済むのである。
【００１８】
これによってアースオーガ２０およびクラムシェル２５による掘削工程は完了するので、立掘穴３７の壁面３８部に対して、コールピックを用いた人力作業や、削岩機やカッタを装備した図示しない掘削装置を立掘穴３７内に搬入しておこなう機械掘削などにより、当り取りあるいは仕上掘りをおこない、立穴３６を形成する。そしてこの壁面３９部にライナ３３を常法により取付けたのち、上記各工程を繰返すことによりさらに地盤を掘進め、要すれば人力あるいは別の機械掘削装置等により拡底掘削をおこなって、所定深さおよび形状の立坑３０を形成させる。
【００１９】
この掘進め時には、テレスコピックアーム１０は順次先端部１２を繰出して全長を長くして使用する。そしてこの先端部１２に取付けたアースオーガ２０の駆動機部２１の出力軸２１ａとオーガスクリュー２２との間には連結ロッド２３を取付けてあるので、オーガスクリュー２２の長さよりも深い孔３５、従ってオーガスクリュー２２の長さよりも深い立穴３６の掘削が可能となり、ひとつの立坑３０を形成させるための立穴３６の掘削回数は少なくて済み、アースオーガ２０とクラムシェル２５の交換回数も少なくて済み、立坑掘削工程を簡潔化できる。また掘削地盤が土砂層などの軟質の土質の場合など、必要に応じて連結ロッド２３をさらに長尺のものに交換したり、複数本の連結ロッド２３を直列に接続して用いることにより、さらに深い孔３５、立穴３６の掘削が可能となるのである。
【００２０】
また上記掘進め中に、アースオーガ２０による掘削が困難な硬岩層があらわれた場合は、地盤部に人力あるいは別の機械穿孔装置等により発破穴を穿孔して、発破により地盤を切崩して立穴を形成する従来知られている発破工法に切替えて、掘進めをおこなえばよい。
【００２１】
この発明は上記の例に限定されるものではなく、たとえばテレスコピックアーム１０、アースオーガ２０、クラムシェル２５等の具体的構造は上記以外のものとしてもよく、またオーガスクリュー２２が充分長尺のものである場合や土質などによっては、連結ロッド２３を用いずに駆動機部２１の出力軸２１ａにオーガスクリュー２２の基部２２ａを直接連結したアースオーガによっても、この発明の工法は実施できる。
【００２２】
またこの発明は、軟岩よりも軟質の土質部分、たとえば上記の例における地上から深さＨまでの躯体部３２あるいは柱体部３１の掘削にも適用できるものであり、このとき掘削壁面が崩落しやすい土質の場合には、上記立掘穴３７を形成するだけでその壁面３８が自然崩落して、ライナ３３の施工が可能な立穴３６が形成されるケースもあり、このときは上記の壁面３８部の当り取りや仕上掘りは不要になる。
【００２３】
またこの発明は、たとえば一般土木工事の連続基礎など、上記の鉄塔用の深礎基礎以外の各種基礎を構築する際の立坑の掘削にも適用できるものである。
【００２４】
【発明の効果】
以上説明したようにこの発明によれば、アースオーガによる孔の掘削とクラムシェルによる隣合う各孔間の地盤の切崩しによって、軟岩層から成る地盤に対しても確実に立穴を掘削でき、地盤の土質が土砂層から成る場合だけでなく、軟岩層から成る場合でも、人力作業によることなく能率よく立穴の掘削をおこなうことができる。またアースオーガ駆動用とクラムシェル駆動用に、油圧ショベルおよびテレスコピックアームを共用して用いるので、施工現地における準備・使用機材は少なくて済む。
【００２５】
また上記の効果に加えて、請求項２記載の発明によれば、アースオーガのオーガスクリューの長さよりも深い立穴の掘削が可能となり、立坑掘削工程を簡潔化できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態の一例におけるアースオーガによる掘削状態を示す縦断面図である。
【図２】図１におけるアースオーガの部分拡大正面図である。
【図３】図１における孔３５の配置例を示す平面図（図１のＡ−Ａ線拡大断面図）である。
【図４】立坑の掘削進行状況を示す模式縦断面図である。
【図５】図１においてアースオーガに替えてクラムシェルを取付けた状態を示す縦断面図である。
【符号の説明】
１…油圧ショベル、６…ブーム、１０…テレスコピックアーム、１１…基部、１２…先端部、２０…アースオーガ、２１…駆動機部、２１ａ…出力軸、２２…オーガスクリュー、２２ａ…基部、２３…連結ロッド、２４…カップリング、２５…クラムシェル、３３…ライナ、３４…地盤、３５…孔、３６…立穴、３９…壁面。

Claims (2)

1. 所定の深さの立穴の掘削と、その掘削土砂の搬出と、掘削壁面のライナによる補強とを繰返して掘進めて行く立坑の掘削工法において、
   地上に配置された油圧ショベルのブームに、テレスコピックアームの基部を取付け、このテレスコピックアームの先端部に垂設したアースオーガにより、前記立穴の直径範囲内の地盤部分に所定の間隔で多数本の円柱状の孔を掘削し、
   次に前記テレスコピックアームの先端部にクラムシェルを取付け、前記テレスコピックアームにより昇降駆動される前記クラムシェルによって隣合う前記各孔間の地盤の切崩しと土砂の掻取りおよびこの掻取った土砂の搬出をおこなうことを特徴とする、アースオーガによる立坑の掘削工法。
2. 請求項１に記載のアースオーガによる立坑の掘削工法に用いる掘削装置であって、油圧ショベルのブームに、テレスコピックアームの基部を取付け、このテレスコピックアームの先端部にアースオーガの回転駆動機部を垂設し、この回転駆動機部の出力軸に、交換自在な連結ロッドを介して、アースオーガのオーガスクリューの基部を連結したことを特徴とする掘削装置。

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