JP4633454B2 - Drilling rig - Google Patents
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Description
本発明はリバース式等の掘削装置に関する。 The present invention relates to a reverse type excavator.
従来、この種のリバース式掘削装置の一例としては、下記特許文献1に記載されたものがある。これらリバース式掘削装置は、一般に、地盤に掘削された縦孔等の掘削孔内に、掘削ユニットを吊り込み、この掘削孔内に安定液として水を注入しながら孔底部を掘削ユニットにより掘削し、この掘削孔内の泥水を、その掘削孔の上方の地上に配設された排水ポンプにより掘削ユニットの吸込口から吸い込み、さらに、掘削孔周辺の地上に設置の沈澱槽内に排水し、ここで土砂を沈澱させる一方、上澄み水を再度安定液として掘削孔内に注水し、排水を循環させることにより掘削土を掘削孔外に排出するものである。
しかしながら、このような従来のリバース式掘削装置では、掘削孔の深度や排水ポンプの設置高さが排水ポンプの吸込揚程の上限(例えば約10m等)を超えてしまい、掘削孔内を排水できない場合や、排水流量が減少し、掘削効率が低減する場合がある。 However, in such a conventional reverse type excavator, the depth of the excavation hole and the installation height of the drainage pump exceed the upper limit (for example, about 10 m) of the suction pump suction pump, and the inside of the excavation hole cannot be drained. In addition, the drainage flow rate may decrease and the excavation efficiency may decrease.
例えば地上に敷設された鉄道線路の高架化工事を行う場合、その線路両側に、高架鉄道用の複数の橋脚等基礎構造物を立設する工事が必要である。 For example, when performing an elevated construction of a railway track laid on the ground, it is necessary to construct a foundation structure such as a plurality of bridge piers for the elevated railway on both sides of the railway.
また、この基礎構造物を地上に構築するためには、その基礎となる基礎杭を地盤中に打設する必要があり、そのためには基礎杭を打設するための複数の杭孔を地盤に形成する必要がある。 In addition, in order to construct this foundation structure on the ground, it is necessary to drive foundation foundation piles into the ground. To that end, multiple pile holes for placing foundation piles must be installed in the ground. Need to form.
しかしながら、このような基礎杭の打設工事現場が例えば都会等のように工事現場周辺で比較的広い工事用地を確保できない場合には、この鉄道線路の直上に作業スペースを確保するために、線路上を走行する電車よりも十分に高く、線路の幅方向を跨る直上機を構築し、その直上機に作業床を形成する方法が考えられる。 However, when such a foundation pile driving construction site cannot secure a relatively large construction site around the construction site, for example in an urban area, a railroad track is used to secure a work space immediately above the railway track. There is a method of constructing a directly above machine that is sufficiently higher than the train traveling above and straddling the width direction of the track, and forming a work floor on the directly above machine.
この場合、この直上機からクレーン等により掘削ユニットを掘削孔内に昇降可能に吊り込み、掘削孔内に注水しながら掘削し、掘削土と水が混合した泥水を排水する排水ポンプを直上機の作業床上に設置する方法が考えられる。 In this case, the excavation unit is suspended from the above-mentioned machine by a crane or the like so as to be lifted and lowered, and excavated while pouring water into the excavation hole. A method of installing on the work floor is conceivable.
しかしながら、この方法では、地面から直上機の作業床までの高さが既に十分に高いので、仮に掘削孔が深くない場合でも、この排水ポンプの吸込揚程が上記上限を超えてしまう虞が高い。また、直上機の作業床の高さの分だけ、排水ポンプの吸込揚程が高くなるので、排水流量が減少し、ひいては掘削孔の掘削効率が低下するという課題がある。 However, in this method, since the height from the ground to the work floor of the machine directly above is sufficiently high, there is a high possibility that the suction lift of the drainage pump will exceed the upper limit even if the excavation hole is not deep. Further, since the suction lift of the drainage pump is increased by the height of the work floor of the directly above machine, there is a problem that the drainage flow rate is reduced and the excavation efficiency of the excavation hole is lowered.
本発明はこのような事情を考慮してなされたもので、その目的は、掘削孔内の水(泥水)を排水する排水ポンプの吸込揚程が小さく、そのために、排水効率が良好であり、ひいては掘削効率が良好な掘削装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of such circumstances, and its purpose is that the suction lift of the drain pump that drains the water (mud water) in the borehole is small, so that the drainage efficiency is good, and consequently An object of the present invention is to provide a drilling device having good excavation efficiency.
請求項1に係る発明は、注水された掘削孔内で回転して、この掘削孔を掘削する掘削部およびこの掘削孔内の水を吸い込む吸込口を有する掘削機と、前記吸込口に連通可能に前記掘削機に取り付けられて前記掘削孔内の水を外部へ排水する排水ポンプと、を具備し、前記排水ポンプを、前記掘削部の回転軸の一側方に配設し、その反対側に、この排水ポンプとほぼ同重量のバランスウエイトを配設したことを特徴とする掘削装置である。
The invention according to
請求項2に係る発明は、前記排水ポンプが油圧駆動ポンプであり、この排水ポンプに圧油を供給し排油する一対の油圧ホースを排水ポンプの昇降に応じて巻き取り、または巻き戻すホールリールを具備していることを特徴とする請求項1記載の掘削装置である。
According to a second aspect of the present invention, the drain pump is a hydraulic drive pump, and a hole reel that rewinds or rewinds a pair of hydraulic hoses for supplying and draining pressure oil to the drain pump as the drain pump is raised and lowered. The excavator according to
請求項3に係る発明は、前記掘削機は、前記掘削部に、回転可能のドリルパイプを前記吸込口に連通可能に接続しており、前記排水ポンプは、前記ドリルパイプに固着された架台に固定されることを特徴とする請求項1または2記載の掘削装置である。
According to a third aspect of the present invention, the excavator is connected to the excavation part so that a rotatable drill pipe can communicate with the suction port, and the drainage pump is attached to a gantry fixed to the drill pipe. The excavator according to
請求項4に係る発明は、前記ドリルパイプに連通可能に接続された角筒状のケリーバパイプと、このケリーバパイプをその中心軸回りに回転させて前記掘削部を回転させる回転駆動装置と、を具備していることを特徴とする請求項3記載の掘削装置である。
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a rectangular tube-shaped kelly bar pipe connected to the drill pipe so as to communicate therewith, and a rotation driving device that rotates the drilling section by rotating the kelly bar pipe around its central axis. The excavator according to
請求項5に係る発明は、前記ケリーバパイプおよびドリルパイプを介して前記掘削機を昇降可能に吊持するクレーンと、前記掘削孔の近傍の地上に敷設されたレール上を走行する走行装置を有し前記クレーンおよび前記掘削機を載置した直上機と、を具備していることを特徴とする請求項2または3記載の掘削装置である。 The invention according to claim 5 includes a crane that suspends the excavator through the kelly bar pipe and the drill pipe so as to be movable up and down, and a traveling device that travels on a rail laid on the ground near the excavation hole. The excavator according to claim 2, further comprising: a crane and an overhead machine on which the excavator is mounted.
本発明によれば、掘削孔内に注水しながら、この掘削孔を掘削する掘削機に、この掘削機の吸込口に連通する排水ポンプを取り付けたので、この排水ポンプの吸込揚程は、その吸込口から掘削機の吸込口までの高さに一義的に決定され、掘削孔の深度の如何に拘らず、常に小さくすることができる。 According to the present invention, the drainage pump communicating with the suction port of the excavator is attached to the excavator that excavates the drilling hole while pouring water into the excavation hole. It is uniquely determined by the height from the mouth to the suction port of the excavator, and can be always reduced regardless of the depth of the excavation hole.
このために、排水ポンプの排水効率の向上ないし排水流量の増大を図ることができ、ひいては掘削孔の掘削効率を向上させることができる。 For this reason, it is possible to improve the drainage efficiency of the drainage pump or increase the drainage flow rate, thereby improving the drilling efficiency of the drilling hole.
以下、本発明の実施形態を複数の添付図面に基づいて説明する。なお、これら添付図面中、同一または相当部分には同一符号を付している。 DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments of the present invention will be described based on a plurality of attached drawings. In the accompanying drawings, the same or corresponding parts are denoted by the same reference numerals.
図1は本発明の一実施形態に係る掘削装置1の全体構成を示す一部切欠正面図、図2は図1の要部拡大正面図、図3は図1の底面図、図4は掘削装置1の一部切欠正面図である。
FIG. 1 is a partially cutaway front view showing an overall configuration of an
図1に示すように掘削装置1は、例えば鉄道線路の高架化工事等に好適なリバース式掘削装置であり、地面(地盤)2上に走行可能に構成された鉄骨等の骨組構造物等よりなる直上機3、この直上機3の作業床4上に載置されるクレーン5、クレーン5により昇降可能に吊持される掘削ユニット6、この掘削ユニット6を回転駆動する回転駆動装置7、を具備している。
As shown in FIG. 1, the
直上機3は、地面2上に敷設された図示しない鉄道線路の幅方向両外側にて所要高さで起立する左右一対の脚部3a,3b、これら左右一対の脚部3a,3b同士を鉄道線路の上方にて幅方向に連結して鉄道線路を幅方向に跨る作業床4、この作業床4から脚部3a,3bの下端までそれぞれ形成された階段3c、を具備している。
The directly above
この作業床4は、鉄道線路上を走行する図示しない電車および給電線よりも十分に高い高さを有し、電車の走行時においても、作業を遂行し得るようになっている。
The
直上機3の左右一対の脚部3a,3bは、その下端部に、その走行方向の前部と後部等所要箇所にて、複数の走行車輪3d,3d,…をそれぞれ配設している。
The pair of left and
これら走行車輪3dは図示しない鉄道線路の幅方向両外側にて、この鉄道線路に平行に仮設された図示しない走行レール上を自走するものであり、図示しない駆動用モータ等の駆動装置と、この駆動装置の駆動を制御して前進、後進、走行速度、停止等走行を制御する制御装置(図示省略)と、を具備している。
These traveling
クレーン5はジブ5aを所要角回動可能のジブクレーン等の巻き上げ機であり、ワイヤロープ5bにより回転自在継手の油圧スイベル8等を介して掘削ユニット6を昇降可能かつ回転可能に吊持している。
The crane 5 is a hoisting machine such as a jib crane capable of rotating the
図4に示すように油圧スイベル8は、その上部8aと下部8bとを回転可能に接合しており、そのスイベル上部8aにワイヤロープ5bを接続して吊持させる一方、上部排水管9を接続している。上部排水管9の先端部は図示しない泥水沈澱槽であるスラッシュコンテナに接続され、スラッシュコンテナは図示しない排土排出装置に接続されている。
As shown in FIG. 4, the hydraulic swivel 8 has an
また、油圧スイベル8は、その上部8aに送油用と戻し油用で一対の上流側の油圧ホース10,10を介して油圧ユニット11に接続している。油圧ユニット11は所定圧の圧油を作動流体として吐出する一方、戻し油を吸い込み循環させる油ポンプを具備している。
The hydraulic swivel 8 is connected to the
油圧スイベル8は、その下部8bに、送油用と戻し油用で一対の下流側の油圧ホース12,12を接続している。また、油圧スイベル8は、その上部8aと下部8bの内部に、上流側の油圧ホース10,10と、下流側の油圧ホース12,12の送油側同士と、戻し油側同士をそれぞれ連結する送油側連通油路と戻し油側連通油路とをそれぞれ形成している。
The hydraulic swivel 8 has a pair of downstream
油圧スイベル8は、その下部8bに中空角筒状のケリーバパイプ13を固着し、このケリーバパイプ13の軸方向中間部には、リール架台14を固着している。このリール架台14の図4中左右両端部には、図中左右一対のホースリール15a,15bを回転可能に枢着し、ケリーバパイプ13の中心軸回りの回転と昇降に伴って緊張ないし弛緩する下流側の油圧ホース12,12をホースリール15a,15bにより巻き取り、または巻き戻し、油圧ホース12がケリーバパイプ12等に絡み付き錯綜することを防止するようになっている。
The hydraulic swivel 8 has a hollow square tubular
回転駆動装置7は、角筒状のケリーバパイプ13の外面を着脱可能に把持して、その中心軸回りに回転させるターンテーブル7aを有する。
The
ケリーバパイプ13は、その図4中下端の継手フランジ13aを介して円筒状のドリルパイプ16を軸方向に接続している。ドリルパイプ16は、その内部がケリーバパイプ13の内腔を介して上部排水管9に連通する一方、地面2に掘削された掘削孔17内に吊り下げられて、その掘削孔17の深度に応じて複数本がその継手フランジにより軸方向に順次接続される。
The
そして、図1,2,4に示すように最下端のドリルパイプ16aは、その図中下端の継手フランジに、掘削機18の吸込管19の上端継手フランジ19bを接続している。吸込管19の図中下端は吸込口19aとして開口している。
As shown in FIGS. 1, 2, and 4, the
図3に示すように掘削機18は、吸込管19の外周面に、例えばY字状の掘削ビット20を同心状に固着し、吸込管19の中心軸回りに掘削ビット20を回転させることにより、掘削孔17の底部を掘削し、掘削土と水が混合した泥水を吸込管19の吸込口19aから吸い込むようになっている。
As shown in FIG. 3, the
そして、図2,3,4に示すように、最下端のドリルパイプ16aは、その軸方向中間部外面に、平面形状が例えば三角形の枠状のポンプ架台21を同心状に固着している。このポンプ架台21の三角形状の底部枠21aの一端部(図2,3,4では右端部)には、排水ポンプ22の底部を固着しており、この排水ポンプ22の反対側の底部枠21a上には、この排水ポンプ22とほぼ同重量の中実円柱状のバランスウエイト23を固定して掘削ユニット6として一体に構成している。
As shown in FIGS. 2, 3, and 4, the
排水ポンプ22は、油圧駆動ポンプによりなり、圧油吸込口と圧油吐出口とに、送油用と戻し油用の一対の油圧ホース12,12をそれぞれ接続している。また、排水ポンプ22は、その排水吸込口に連通する吸込管22aを最下端ドリルパイプ16aの下端部側面に接続する一方、排水吐出口に連通する吐出管22bを最下端ドリルパイプ16aの上部、すなわち、吸込管22aよりも上方に位置する上部側面に、接続している。
The
また、ポンプ架台21は、その水平状の上部枠21bに一対の油圧ホース12,12の途中を固定している。
Moreover, the
なお、掘削孔17内には、掘削ユニット6により掘削孔17を掘削中に、地面2上の開口上端から図示しない給水ポンプにより水Wが安定液としてほぼ満水状態まで常時注水される。この給水ポンプは沈澱槽のスラッシュコンテナの上澄み水を吸い込み注水するものである。また、図1中、符号24は両端開口の円筒等のスタンドパイプ(口元管)である。
During excavation of the
次に、この掘削装置1を使用して地面(地盤)2に掘削孔17を掘削する工程について説明する。
(1)まず、直上機3は、その作業床4上にクレーン5を載置した状態で複数の走行車輪3d,…により図示しない走行レール上を走行して所要の掘削孔17の掘削現場へ移動する。
(2)次に、クレーン5によりスタンドパイプ24を直上機3の作業床4上から吊持し、掘削孔17を形成しようとする地面2上に打ち込む。この後、クレーン5により吊持された図示しないハンマグラブにより、スタンドパイプ24内を掘削する中掘りを行ない、スタンドパイプ24のほぼ下端まで掘削して掘削孔17の上端部を形成する。
(3)この後、リバース式掘削ユニット6の据付と給水を行なう。
Next, the process of excavating the
(1) First, the
(2) Next, the stand 5 is suspended from the
(3) Thereafter, the
すなわち、掘削ユニット6のドリルパイプ16aに、ケリーバパイプ13と油圧スイベル8を順次取り付け、この油圧スイベル8にワイヤロープ5bを接続してクレーン5により吊持し、ケリーバパイプ13をロータリテーブル7aにより把持させた状態で、掘削ユニット6を掘削孔17内に吊り込む。このとき、スタンドパイプ24内には、水を注水し、その注水水面が図1に示すように地盤の地下水の水位GWLよりも所定距離(例えば2m)以上上方に位置するまで注水される。
In other words, the
この掘削ユニット6を地面(地盤)2や掘削孔17の底部地面に押し付ける力は、掘削ユニット6を吊っているクレーン5の吊上げ力を調整し、掘削ユニット6の自重のうち最適量を地面に加えることにより得られる。
The force that presses the
駆動装置7はケリーバパイプ13を着脱可能に把持するターンテーブル7aを回転させる。これにより、ケリーバパイプ13に継手フランジにより同心状に固着されたドリルパイプ16と、掘削ユニット6にユニット化された最下端のドリルパイプ16aがその中心軸回りに回転する。
The driving
このために、掘削ユニット6全体がドリルパイプ16aの中心軸回りに回転し、掘削ビット20が回転する。
For this reason, the
これにより、掘削孔17内の底部が掘削ビット20により垂直方向に掘削される。この掘削時には、図示しない給水ポンプから水が安定液として掘削孔17内に注水されている。
As a result, the bottom of the
したがって、掘削ビット20により掘削された掘削土は注水と混合して泥水となって掘削ビット20の吸込口19aから排水ポンプ22により吸い込まれる。
Therefore, the excavated soil excavated by the excavating
この排水ポンプ22により吸い込まれた泥水は排水ポンプ22の吐出圧により、吐出管22b、ドリルパイプ16,16,…、ケリーバパイプ13、上部排水管9の各内腔を経て掘削孔17の外部の地上のスラッシュコンテナ等の排水沈殿槽(図示せず)に排出される。この排水沈澱槽では土砂が沈澱して上澄みの水と分離される。ここで、分離された水は図示しない給水ポンプにより再び掘削孔17内に注水され、循環する。こうした水(安定液)の循環により掘削孔17内の掘削土砂を地上に排出すると共に、掘削孔17の壁面には、遮水膜としての比重の重いマッドケーキが生成される。この遮水膜やスタンドパイプ24に加えて、地下水位GWLよりも所定高さ(例えば2m以上)保持された掘削孔17内の水位が孔壁に所要の静水圧を作用させることにより、掘削時の孔壁が保持され、その崩壊が防止または抑制される。
The muddy water sucked in by the
そして、排水ポンプ22は、吸込口19aを備えた掘削ビット22に一体化されて掘削ユニット6としてユニット化されて、掘削ビット20の吸込口19aの近傍に配設されているので、この排水ポンプ22の吸込揚程を掘削孔17の掘削深度の如何に拘らず、常に小さくすることができる。
And since the
このために、地面2よりも十分に高い直上機3の作業床4から掘削ユニット6を吊持しても、掘削孔17内の水を、掘削孔17内の排水ポンプ22により常に排水することができると共に、その排水流量の減少を防止または抑制することができる。
For this reason, even if the
また、この排水ポンプ22は掘削孔17内の水中に水没するが、油圧駆動ポンプであるので、電気モータポンプのように漏電や電気ショート等を防止することができる。
Further, the
さらに、ケリーバパイプ13から掘削ユニット6までがその中心軸回りに回動するときと、軸方向に昇降するときに、弛緩ないし緊張する一対の油圧ホース12,12をホースリール15a,15bにより巻き取り、または巻き戻すので、一対の油圧ホース12,12の絡み付きや干渉を防止することができる。
Further, a pair of
こうして掘削装置1により掘削孔17を掘削した後は、次の工程を順次経て掘削孔17内に鉄筋コンクリート製の基礎杭を打設する。
After excavating the
(1)掘削孔17の深度の測深およびスライムの処理。すなわち、掘削孔17が所定の深度を有するか否か測深し、所定深度を有することを確認した後、掘削孔17内底部に堆積した泥土や浮遊物の堆積物をスライムとして除去する。
(2)鉄筋篭の建込み。鉄筋コンクリート製基礎杭用の当該鉄筋篭をクレーン5により掘削孔17内に吊り込む。
(3)トレミー管挿入およびスライム処理。掘削孔17内に挿入された鉄筋篭内にトレミー管を挿入して掘削孔17内底部のスライムをトレミー管を通して再度吸い込み、外部に排出する。
(4)コンクリート打設。トレミー管内に生コンクリートを流し込み、掘削孔17内に生コンクリートを充填する。
(5)スタンドパイプ25の引抜き。スタンドパイプ24をクレーン5により吊り上げて掘削孔17の口元からスタッドパイプ25を引き抜く。
(6)覆土・着生。掘削孔17内に打設されたコンクリートを養生し、覆土する。
(1) Depth measurement of the
(2) Reinforcing bar reinforcement. The reinforcing bar for the reinforced concrete foundation pile is suspended in the
(3) Tremy tube insertion and slime treatment. The treme tube is inserted into the reinforcing bar inserted in the
(4) Concrete placement. The ready-mixed concrete is poured into the tremy pipe, and the
(5) Pulling out the stand pipe 25. The
(6) Covering / establishment. The concrete placed in the
こうして形成された複数の鉄筋コンクリート製基礎杭上に、高架鉄道線路用の橋脚等の基礎構造物等が立設される。 On a plurality of reinforced concrete foundation piles formed in this way, foundation structures such as bridge piers for elevated railway tracks are erected.
なお、上記実施形態ではY字状の掘削ビット20を使用した場合について説明したが本発明はこれに限定されるものではなく、掘削ビット20の形状には限定されない。
In addition, although the case where the Y-shaped
また、排水ポンプ22をポンプ架台21により掘削ビット20に固定してユニット化した場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、排水ポンプ22を掘削ビット20の吸込口19aの近傍に配設すればよい。
Moreover, although the case where the
1 掘削装置
2 地面(地盤)
3 直上機
4 作業床
5 クレーン
6 掘削ユニット
7 回転駆動装置
8 油圧スイベル
9 上部排水管
12 油圧ホース
13 ケリーバパイプ
15a,15b ホースリール
16 ドリルパイプ
16a 最下端ドリルパイプ
17 掘削孔
18 掘削機
19a 掘削機の吸込口
20 掘削ビット
21 ポンプ架台
22 排水ポンプ
1 Excavator 2 Ground (Ground)
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記吸込口に連通可能に前記掘削機に取り付けられて前記掘削孔内の水を外部へ排水する排水ポンプと、
を具備し、
前記排水ポンプを、前記掘削部の回転軸の一側方に配設し、その反対側に、この排水ポンプとほぼ同重量のバランスウエイトを配設したことを特徴とする掘削装置。 An excavator having a drilling portion that rotates in the water-filled excavation hole and excavates the excavation hole, and a suction port that sucks water in the excavation hole;
A drainage pump that is attached to the excavator so as to communicate with the suction port and drains the water in the excavation hole to the outside;
Equipped with,
The excavator according to claim 1, wherein the drain pump is disposed on one side of the rotary shaft of the excavation section, and a balance weight having substantially the same weight as the drain pump is disposed on the opposite side .
前記排水ポンプは、前記ドリルパイプに固着された架台に固定されることを特徴とする請求項1または2記載の掘削装置。 The excavator is connected to the excavation part so that a rotatable drill pipe can communicate with the suction port,
The drainage pump drilling apparatus according to claim 1 or 2, wherein the fixed to the frame that is fixed to the drill pipe.
このケリーバパイプをその中心軸回りに回転させて前記掘削部を回転させる回転駆動装置と、
を具備していることを特徴とする請求項3記載の掘削装置。 A rectangular tube-shaped Keriba pipe connected to the drill pipe so as to communicate with the drill pipe;
A rotary drive device for rotating the excavation part by rotating the kelly bar pipe around its central axis;
The excavator according to claim 3 , comprising:
前記掘削孔の近傍の地上に敷設されたレール上を走行する走行装置を有し前記クレーンおよび前記掘削機を載置した直上機と、
を具備していることを特徴とする請求項2または3記載の掘削装置。 A crane for lifting the excavator up and down via the kelly bar pipe and drill pipe;
An overhead machine having a traveling device that travels on a rail laid on the ground in the vicinity of the excavation hole, and on which the crane and the excavator are mounted;
The excavator according to claim 2, wherein the excavator is provided.
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