JP4709040B2 - Drilling device, drilling method and pile construction method - Google Patents
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Description
本発明は、山岳地や狭隘地での杭施工あるいは既設基礎補強のための杭施工等を行う際に利用して好適な削孔装置、削孔方法及び杭の構築方法に関するものである。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to a drilling device, a drilling method, and a pile construction method that are suitable for use in pile construction in mountainous areas and narrow areas, or pile construction for existing foundation reinforcement.
従来、例えば山岳地や狭隘地で施工する鉄塔基礎杭、あるいは鉄塔基礎補強杭として、杭径が概ね400mm以下の小口径杭(マイクロパイル)が実用化されている。この杭の施工にあたっては、従来の大型杭打ち機に代わり、一般的にロータリーパッカーション、又はダウンザホールハンマー等を用いて削孔を行っている。 Conventionally, a small diameter pile (micropile) having a pile diameter of approximately 400 mm or less has been put to practical use as a steel tower foundation pile or a steel tower foundation reinforcing pile constructed in a mountainous area or a narrow area. In the construction of this pile, drilling is generally performed by using a rotary packer or a down-the-hole hammer instead of a conventional large pile driver.
ロータリーパッカーションは、ケーシングの先端及びインナーロッドの先端にビットを設け、回転及び打撃により削孔する機械である。ダウンザホールハンマーは、ハンマーの先端がピストン構造になっており、その先端にビットをつけて、打撃と回転で削孔する機械である。 The rotary packation is a machine in which bits are provided at the tip of the casing and the tip of the inner rod, and holes are drilled by rotation and impact. A down-the-hole hammer is a machine that has a piston structure at the tip of the hammer, and attaches a bit to the tip of the hammer to drill holes by striking and rotating.
特許文献1には、高品質な地層(地盤)サンプルを採取するための硬膜泡式掘削工法の技術が記載されている。この技術は、図9に示すように、ロッド100の先端に内管101と外管102とから成るサンプラーを固定し、この外管102の先端に複数のビット(回転掘削刃)103を取り付けたもので、内管101と外管102との隙間に硬い膜を持つ気泡が連結したフォーム状の硬膜泡を送り込み(図中矢印で示す)、この硬膜泡をスライム(掘削屑)と共にビット103間の隙間に形成された流路104から送り出し、孔壁105と外管102との隙間から孔の外部に排出するものである。
この技術においては、掘削面まで送り込む微粒気泡をエアロゾル状とすることにより、この微粒気泡を高速でコンスタントに送流することができる。また、ビット103間から噴射した微粒気泡は界面活性ミセルにて覆われた状態のまま破裂することなく大きく膨脹し、硬膜泡となって優れたスライム排出能力を発揮することができる。しかも、微粒気泡が膨脹するときに生じる断熱変化によってビットを冷却することができ、これにより作業効率を高めることができる。
上記のうち、ロータリーパッカーションやダウンザホールハンマーは、本来、アンカーや岩盤削孔用に開発されたものであり、以下の通り、個々に施工上の適不適や共通の課題が存在する。
<ロータリーパッカーション>
(1)水(泥水)循環のために、山岳地では採用できない。
(2)杭径を大きくすると、施工機械が大きく(重く)なる。
Among the above, the rotary packing and down-the-hole hammer are originally developed for anchors and rock drilling, and there are individual suitability and common problems as follows.
<Rotary packing>
(1) Cannot be used in mountainous areas due to water (muddy water) circulation.
(2) When the pile diameter is increased, the construction machine becomes larger (heavy).
<ダウンザホールハンマー>
(1)本来、無ケーシング工法であるため、ケーシングを用いる一般土砂では、施工能力が極端に落ちる。
(2)斜杭の施工には特別な技術を要する。
(3)杭精度を出し難い。
<Down the hole hammer>
(1) Since the construction method is essentially a casing-less construction method, the construction capacity of the general earth and sand using the casing is extremely reduced.
(2) Special technology is required for the construction of slant piles.
(3) It is difficult to obtain pile accuracy.
<共通課題>
(1)重機が動ける仮設用地及び荷役設備が必要である。特に、既設基礎の補強や山岳地等制約を受ける場合、施工できない場合もある。
(2)既設基礎や鋼材等障害物に当たった場合、削孔できないか、相当に時間がかかる。(3)全ての地質に対して一種類の削孔機で共通に適用できない。
(4)比較的大きな騒音(又は振動)が発生する。
(5)水タンクやコンプレッサー等付帯設備が多く、運搬や仮設の点で課題となる場合が多い。
(6)既設基礎の補強対称が小鉄塔基礎の場合、削孔機が大型であるため鉄塔内に杭を施工することは困難である。
<Common issues>
(1) Temporary land where heavy machinery can move and cargo handling equipment are required. In particular, if there are restrictions such as reinforcement of existing foundations and mountainous areas, construction may not be possible.
(2) When hitting an obstacle such as an existing foundation or steel, it is difficult to drill or it takes a considerable amount of time. (3) A single type of drilling machine cannot be applied to all geology.
(4) A relatively large noise (or vibration) is generated.
(5) There are many incidental facilities such as water tanks and compressors, which are often problematic in terms of transportation and temporary installation.
(6) When the reinforcement symmetry of the existing foundation is a small steel tower foundation, it is difficult to construct a pile in the steel tower because the drilling machine is large.
一方、特許文献1に記載の技術では、次のような課題がある。
(1)二重管・三重管となっている内管101と外管102の狭いところを利用して硬膜泡を通すための技術が必要となる。
(2)硬膜泡が通る内管101と外管102との隙間や、ビット103間の隙間に形成された流路104等が狭いために、それらの隙間に進入するスライム(掘削屑)によって目詰まりが生じやすく、その対策が必要である。
(3)即ち、決定的に泡通路エリアが狭い。掘削深度が深くなるときの掘削能率を考えると、超硬又はダイヤモンドビットで削る工法となるが、その場合、ビットの回転周速が必要となるために、スライム排出とのバランスがより悪くなり、目詰まりが生じる。
(4)崩壊性や破砕性の強い傾向を呈した地盤性状での目詰まり防止のために、気泡液の混合や化学反応などに工夫が必要である。
On the other hand, the technique described in
(1) A technique for passing a dura foam using a narrow portion of the
(2) Because the gap between the
(3) That is, the bubble passage area is decisively narrow. Considering the excavation efficiency when the excavation depth becomes deep, it becomes a method of cutting with carbide or diamond bit, but in that case, the rotation peripheral speed of the bit is required, so the balance with slime discharge becomes worse, Clogging occurs.
(4) In order to prevent clogging due to the ground properties exhibiting a strong tendency of disintegration and crushing properties, it is necessary to devise mixing of bubble liquid and chemical reaction.
よって、本発明は、軽量・コンパクトであって、鋼材等の障害物を含むあらゆる地質に対しても適用可能であり、施工精度も従来以上に確保できる削孔装置、削孔方法及び杭の構築方法を提供することを課題とする。 Therefore, the present invention is a lightweight, compact, applicable to any geology including obstacles such as steel, and construction of a drilling device, a drilling method, and a pile that can secure construction accuracy more than conventional. It is an object to provide a method.
前記課題を解決するため、本発明では以下の手段を採用した。
本発明は、削孔用チューブ内に泡を送り込みつつ地盤を削孔する削孔装置であって、削孔用チューブをその軸回りに回転させる駆動手段と、削孔用チューブをその軸方向に昇降移動させる昇降手段と、削孔用チューブ内に起泡させた泡を送り込む泡供給手段と、泡による削孔用チューブ内の圧力を制御する圧力制御手段とを備え、削孔用チューブは、駆動手段により回転させられるシングルケーシングチューブと、そのシングルケーシングチューブの先端部に設けられたダイヤモンドビットとを有する構成とした。
In order to solve the above-mentioned problems, the present invention employs the following means.
The present invention relates to a drilling device for drilling the ground while sending bubbles into the drilling tube, the driving means for rotating the drilling tube about its axis, and the drilling tube in its axial direction. Elevating and lowering means for moving up and down, foam supply means for sending foam generated in the hole making tube, and pressure control means for controlling the pressure in the hole making tube due to the foam, It was set as the structure which has the single casing tube rotated by a drive means, and the diamond bit provided in the front-end | tip part of the single casing tube.
本発明の削孔装置によれば、削孔用チューブを、先端にダイヤモンドビットを有するシングルケーシングチューブとして、この削孔用チューブ内に起泡させた泡(微粒気泡)を送り込む構成であるため、泡通路エリアは削孔用チューブ全体となり、泡の圧力を削孔用チューブで囲まれた掘削面の全面に作用させることができる。これにより、掘削屑は目詰まりすることなく円滑に排出される。また、泡の圧力が削孔用チューブ内の全体及び孔壁に作用するため、この泡が孔壁保護作用、ビット先端の焼き付き防止作用、削孔用チューブ内のコア供回り防止作用、等を発揮する。 According to the hole drilling device of the present invention, the hole drilling tube is configured as a single casing tube having a diamond bit at the tip, so that bubbles (fine bubbles) bubbled into the hole drilling tube are fed. The bubble passage area is the entire drilling tube, and the foam pressure can be applied to the entire excavation surface surrounded by the drilling tube. Thereby, excavation waste is discharged smoothly without clogging. In addition, since the pressure of the foam acts on the entire hole hole tube and the hole wall, this bubble protects the hole wall, prevents the bit tip from being seized, prevents the core from rotating around the hole tube, etc. Demonstrate.
また、削孔用チューブを、先端にダイヤモンドビットを有するシングルケーシングチューブとし、その内部へ泡を送り込む構成としたことで、鋼材等の障害物を含むあらゆる地質に対しても適用可能であり、施工精度も従来以上に確保でき、しかも、装置全体の軽量・コンパクト化も併せて図ることができる。 In addition, the hole drilling tube is a single casing tube with a diamond bit at the tip, and foam is sent into the inside, so it can be applied to any geology including obstacles such as steel. The accuracy can be ensured more than before, and the entire device can be made lighter and more compact.
本発明において、前記ダイヤモンドビットは、円筒状のビット本体の先端部に、そのビット本体の周方向に間隔をおいて配置された切断用ダイヤセグメントと、ビット本体の内
周面側に設けられたインナーダイヤセグメントと、ビット本体の外周面側に設けられたアウターダイヤセグメントとを有する構成であることが望ましい。
In the present invention, the diamond bit is provided at a distal end portion of a cylindrical bit body at a cutting diamond segment disposed at intervals in the circumferential direction of the bit body, and on an inner peripheral surface side of the bit body. It is desirable to have a configuration having an inner diamond segment and an outer diamond segment provided on the outer peripheral surface side of the bit body.
このように構成した場合、インナーダイヤセグメントに攪拌作用を、アウターダイヤセグメントに孔壁自立作用を発揮させることができるだけでなく、削孔用チューブの直進性向上作用も併せて発揮させることができる。特に、孔壁自立作用に関しては、孔壁に衝撃・振動を及ぼさないダイヤモンドビットを用いた回転掘削である点も大きく寄与している。 When configured in this manner, not only can the inner diamond segment have a stirring action and the outer diamond segment can have a hole wall self-supporting action, but the straightness improving action of the hole drilling tube can also be exhibited. In particular, regarding the hole wall self-supporting action, the fact that it is a rotary excavation using a diamond bit that does not exert impact or vibration on the hole wall also greatly contributes.
ここで、前記インナーダイヤセグメント及びアウターダイヤセグメントは、切断用ダイヤセグメントからそれぞれビット本体の内周面及び外周面に沿ってビット本体の軸方向に延びている構成とすることが望ましい。このように構成することで、特に削孔する地盤が土砂等の比較的軟弱な地盤においてのビット回転による攪拌作用及び孔壁自立作用の両方をより顕著に発揮させることができる。 Here, it is preferable that the inner diamond segment and the outer diamond segment extend from the cutting diamond segment in the axial direction of the bit body along the inner peripheral surface and the outer peripheral surface of the bit main body, respectively. By comprising in this way, both the stirring effect | action by bit rotation and the hole wall self-supporting effect | action can be exhibited more notably in the ground whose hole is drilled especially in relatively soft ground such as earth and sand.
本発明では、前記アウターダイヤセグメントの、ビット本体の外周面からの突出寸法を、インナーダイヤセグメントの、ビット本体の内周面からの突出寸法よりも大きくすることもできる。このように、アウターダイヤセグメントの、ビット本体の外周面からの突出寸法を大きくした場合、アウターダイヤセグメントによる孔壁の余堀範囲を大きくできるので、特に目詰まりしやすい粘性地盤での排出効果を高めることができる。 In the present invention, the protruding dimension of the outer diamond segment from the outer peripheral surface of the bit body can be made larger than the protruding dimension of the inner diamond segment from the inner peripheral surface of the bit body. In this way, if the outer dimension of the outer diamond segment is increased from the outer peripheral surface of the bit body, the extra drilling area of the hole wall by the outer diamond segment can be increased, so that the drainage effect is particularly effective in viscous ground that is easily clogged. Can be increased.
本発明では、切断用ダイヤセグメント相互の間隔が、アウターダイヤセグメントの、ビット本体の外周面からの突出寸法よりも大きく設定されていることが望ましい。このように設定した場合、切断用ダイヤセグメント相互間に、削孔用チューブ内の切削屑を泡と共に外部(孔壁側)へ排出する大き目の隙間(フォーミングアウターウエイ)を形成することができる。 In the present invention, it is desirable that the interval between the cutting diamond segments is set to be larger than the protruding dimension of the outer diamond segment from the outer peripheral surface of the bit body. When set in this way, a large gap (forming outer way) can be formed between the cutting diamond segments to discharge the cutting waste in the hole drilling tube to the outside (hole wall side) together with the foam.
即ち、切断用ダイヤセグメント相互間の隙間を、ケーシングチューブの外周面と孔壁との間の隙間(アウターダイヤセグメントによる孔壁の余堀寸法)よりも大きい隙間に設定することで、泡による切削屑の排出作用を目詰まりなく円滑に行わせることができる。 That is, by setting the gap between the cutting diamond segments to a gap larger than the gap between the outer peripheral surface of the casing tube and the hole wall (the outer wall dimension of the hole wall by the outer diamond segment), cutting by foam The waste discharging action can be performed smoothly without clogging.
一方、本発明は上記の削孔装置を用いた削孔方法であって、ダイヤモンドビット部分を地盤に進入させて気密状態にした削孔用チューブ内に泡供給手段により起泡させた泡を送り込む泡供給工程と、駆動手段及び昇降手段により削孔用チューブをその軸回りに回転させつつ軸方向に昇降移動させて地盤を削孔する削孔工程とを含み、削孔工程では、ダイヤモンドビットにより掘削された掘削屑のうち、低粒度物が泡と共に削孔用チューブと孔壁との間から押し出されるように、削孔用チューブ内の泡の圧力と削孔用チューブの回転速度とを制御しつつ削孔する方法を採用した。 On the other hand, the present invention is a drilling method using the above-described drilling device, in which the foam generated by the foam supply means is fed into the drilling tube in which the diamond bit portion enters the ground and is made airtight. Including a foam supply step, and a drilling step of drilling the ground by rotating up and down in the axial direction while rotating the drilling tube around its axis by the driving means and the lifting means. Controls the pressure of the foam in the drilling tube and the rotation speed of the drilling tube so that low-grained material is pushed out of the drilled swarf with the foam from between the drilling tube and the hole wall. The method of drilling was adopted.
本発明の削孔工法によれば、削孔用チューブ内の泡の圧力とダイヤモンドビットの回転速度とを制御しつつ削孔するので、低粒度物の押し出し効果と内部残留物固定効果とを効率良く発揮させることができる。また、泡を送り込みながらのダイヤモンドビットによる回転掘削法を採用しているので、目詰まり、焼き付けなどのトラブルを気にせずに、表土、玉石、粘性土、硬岩質までの削孔に対応可能である。 According to the drilling method of the present invention, drilling is performed while controlling the pressure of bubbles in the drilling tube and the rotation speed of the diamond bit, so that the effect of extruding the low-graded material and the effect of fixing the internal residue can be improved. Can be demonstrated well. In addition, it adopts the rotary excavation method with diamond bit while feeding foam, so it can respond to drilling to topsoil, cobblestone, cohesive soil, hard rock without worrying about clogging, baking etc. It is.
ここで、削孔用チューブ内に残留する未排出物を、シングルケーシングチューブに装着して用いるコアリフター、コアバスケット等により取り出す残材排出工程を更に有することが望ましい。この工程を採用した場合、粘性土等の目詰まりしやすい地盤に対してもこの削孔装置を有効に用いることができる。但し、この残材排出工程は、残材が多くなって重量がかさんでしまうと引き上げができなくなる恐れがあるので、早めに実施して確実に
引き上げられる状態のうちに摘出しておくことが望ましい。
Here, it is desirable to further include a remaining material discharging step of taking out undischarged material remaining in the hole drilling tube with a core lifter, a core basket or the like that is used by being mounted on the single casing tube. When this process is adopted, this drilling device can be used effectively even for the ground which is easily clogged such as cohesive soil. However, this remaining material discharge process may not be able to be lifted if the remaining material increases and the weight is increased. desirable.
本発明は、上記の削孔装置を用いた杭の構築方法であって、ダイヤモンドビット部分を地盤に進入させて気密状態にした削孔用チューブ内に泡供給手段により起泡させた泡を送り込む泡供給工程と、駆動手段及び昇降手段により削孔用チューブをその軸回りに回転させつつ軸方向に昇降移動させて地盤を削孔する削孔工程と、削孔した杭孔の壁面の目荒らしを行う目荒らし工程と、杭孔内に鉄筋を挿入しコンクリートを打設する工程とを含み、削孔工程では、ダイヤモンドビットにより掘削された掘削屑のうち、低粒度物が削孔用チューブと孔壁との間から押し出されるように、削孔用チューブ内の泡の圧力と削孔用チューブの回転速度とを制御しつつ削孔することを特徴としている。 The present invention is a method for constructing a pile using the above-described drilling device, in which the foam generated by the foam supply means is fed into a drilling tube in which the diamond bit portion is made to enter the ground to be airtight. The foam supply step, the drilling step of drilling the ground by rotating up and down in the axial direction while rotating the drilling tube around its axis by the driving means and the lifting means, and the roughening of the wall surface of the drilled pile hole And a step of inserting a reinforcing bar into the pile hole and placing concrete, and in the drilling step, among the drilling waste excavated by the diamond bit, a low-graded material and the drilling tube It is characterized by drilling while controlling the pressure of foam in the drilling tube and the rotation speed of the drilling tube so as to be pushed out from between the hole walls.
本発明の杭構築方法によれば、泡を送り込みながらのダイヤモンドビットによる回転掘削法を採用しているので、あらゆる地質に対しても適用可能であり、斜杭の施工はもちろん、施工精度も従来以上を確保できる。また、鋼材等の障害物でも問題なく施工できるため、例えば鉄塔基礎杭補強等にも有効利用することができる。 According to the pile construction method of the present invention, a rotary excavation method using a diamond bit while feeding bubbles is adopted, so it can be applied to any geology, and the construction accuracy of the pile as well as the construction of the diagonal pile is conventional. The above can be secured. Moreover, since obstacles, such as steel materials, can be constructed without problems, it can be effectively used for reinforcing steel tower foundation piles, for example.
本発明によれば、全体が軽量・コンパクトであって、鋼材等の障害物を含むあらゆる地質に対しても適用可能であり、施工精度も従来以上に確保できる削孔装置、削孔方法及び杭の構築方法を得ることができる。 According to the present invention, a drilling device, a drilling method, and a pile that are lightweight and compact as a whole, can be applied to any geology including obstacles such as steel materials, and can ensure construction accuracy more than conventional. The construction method can be obtained.
以下、本発明の好適な実施例について、図面を参照して説明する。
図1は、本発明の実施例に係る削孔装置の概略構成図である。図2は実施例に係る削孔装置の削孔用チューブの一部断面斜視図、図3は削孔用チューブの作用説明図である。図4(a)及び(b)はダイヤモンドビットを示す平面図及び斜視図である。図5(a)及び(b)はコアバスケットを示す斜視図及び断面図である。図6(a)及び(b)はコアーリフターを示す斜視図及び部分断面図であり、同図(c)はリフターケースを示す断面図である。
Preferred embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a drilling device according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a partial cross-sectional perspective view of the drilling tube of the drilling device according to the embodiment, and FIG. 3 is an explanatory diagram of the operation of the drilling tube. 4A and 4B are a plan view and a perspective view showing a diamond bit. 5A and 5B are a perspective view and a cross-sectional view showing the core basket. 6A and 6B are a perspective view and a partial sectional view showing the core lifter, and FIG. 6C is a sectional view showing the lifter case.
この実施例1に係る削孔装置は、図1〜図3に示すように、削孔用チューブ1をその軸回りに回転させる駆動手段2と、削孔用チューブ1をその軸方向に昇降移動させる昇降手段3と、削孔用チューブ1内に起泡させた泡(微粒気泡)4aを送り込む泡供給手段4と、泡4aによる削孔用チューブ1内の圧力を制御する圧力制御手段5とを備えている。
As shown in FIGS. 1 to 3, the hole drilling device according to the first embodiment has a driving means 2 for rotating the
次いで、これらの詳細について説明する。削孔する地盤G上には必要に応じて固定プレート6が敷設され、この固定プレート6には削孔用チューブ1を上下に通す穴が必要に応じて設けられる。削孔用チューブ1は、駆動手段2により回転させられるシングルケーシングチューブ11と、そのシングルケーシングチューブ11の先端部に設けられたダイヤモンドビット7とを有する。
Next, these details will be described. A fixed
シングルケーシングチューブ(以下ケーシングと称する)11は、例えば金属製の円筒管からなり、ネジ結合により互いに軸方向に連結されて用いられる。最上段のケーシングチューブ11が駆動手段2の出力軸に設けられたケーシング接続ヘッド13に対して同軸に連結される。
The single casing tube (hereinafter referred to as a casing) 11 is made of, for example, a metal cylindrical tube, and is used by being connected to each other in the axial direction by screw connection. The
駆動手段2は、油圧ユニット22から油圧ホース23を介して供給される圧油により回転駆動される油圧モータ21を備えている。昇降手段3は、固定プレート6上に立設されたスタンド31に沿って昇降移動可能な昇降アーム32を備えている。昇降アーム32には油圧モータ21が装着され、これにより削孔用チューブ1が油圧モータ21と共に昇降
移動可能に構成されている。
The drive means 2 includes a
泡供給手段4はエアコンプレッサー41と、エアコンプレッサー41から供給される圧搾空気による送気流体中に泡液を強制噴出して気泡させる起泡装置42と、起泡装置42で発生させた泡4aを接続ヘッド13を介してケーシング11内へ供給する耐圧ホース43とを備えている。
The foam supply means 4 includes an
泡4aによる削孔用チューブ1内の圧力を制御する圧力制御手段5としては、図3に示すようように、耐圧ホース43の先端に設けた調整レバー51付きのバルブ52により構成することもできるが、基本的には、起泡装置42に設けられる図示しない制御部(圧搾空気の送気量調整部や泡液噴出量調整部)等により構成される。
As shown in FIG. 3, the pressure control means 5 for controlling the pressure in the
泡液としては、フォームドリリング用気泡剤として市販されているリポラン(商品名)が好適に用いられる。この起泡剤(発泡剤)は、特殊アニオン界面活性剤からなる起泡剤であり、高起泡性、耐硬水性、耐熱性、低毒性、等に優れた特性を示す。勿論、他の起泡剤を使用することもできる。 As the foam liquid, Lipolane (trade name) commercially available as a foaming agent for foam drilling is preferably used. This foaming agent (foaming agent) is a foaming agent comprising a special anionic surfactant and exhibits excellent properties such as high foaming property, hard water resistance, heat resistance, low toxicity, and the like. Of course, other foaming agents can be used.
ダイヤモンドビット7は、円筒状の金属製ビット本体70の先端部に対して、そのビット本体70の周方向に間隔をおいて配置された切断用ダイヤセグメント71と、ビット本体70の内周面側に設けられ、切断用ダイヤセグメント71からビット本体70の軸方向に延びるインナーダイヤセグメント72と、ビット本体70の外周面側に設けられ、切断用ダイヤセグメント71からビット本体70の軸方向に延びるアウターダイヤセグメント73とを有している。ビット本体70の上部内周面にはケーシング11の下部外周面に設けられた雄ねじ(図示せず)と螺合する雌ねじ74が形成されている。ケーシング11及びビット本体70としては、この実施例では外径200mm前後の比較的小径のものが採用されている。
The
インナーダイヤセグメント72はビット本体70の内周面から突出していて、掘削屑の攪拌作用を発揮するように構成されている。アウターダイヤセグメント73は、ビット本体70の外周面から突出していて、孔壁の余堀作用及び孔壁の自立作用に寄与できるように構成されている。これにより、削孔用チューブ1の直進性向上作用も併せて発揮できるように配慮している。
The
特に、インナーダイヤセグメント72及びアウターダイヤセグメント73を、切断用ダイヤセグメント71からそれぞれビット本体70の内周面及び外周面に沿ってビット本体の軸方向に延びている構成とすることで、例えば削孔する地盤が土砂等の比較的軟弱な地盤においてのビット回転による攪拌作用及び孔壁自立作用の両方をより顕著に発揮させることができるようにしている。
In particular, the
アウターダイヤセグメント73の、ビット本体70の外周面からの突出寸法は、ビット本体70の直径の1/100〜10/100程度に設定される。アウターダイヤセグメント73のこの突出寸法を必要以上に大きくすると、掘削抵抗が大きくなり、必要以上に小さくすると、掘削屑の排出が円滑に行われなく恐れがある。実験結果から得られた、より好ましい範囲としては、地盤の性状にもよるが、2/100〜6/100程度の突出寸法である。ビット本体70の直径を200mmとした場合、4〜12mmとなる。
The protruding dimension of the
インナーダイヤセグメント72の、ビット本体70の内周面からの突出寸法は、ビット本体70の直径の1/100〜8/100程度に設定される。インナーダイヤセグメント72のこの突出寸法を必要以上に大きくすると、攪拌抵抗に加えて掘削抵抗も大きくなり、必要以上に小さくすると、掘削屑の攪拌作用が円滑に行われなく恐れがある。実験結果
から得られた、より好ましい範囲としては、地盤の性状にもよるが、2/100〜5/100程度の突出寸法である。
The protruding dimension of the
実施例においては、アウターダイヤセグメント73の突出寸法を、インナーダイヤセグメントの突出寸法よりも大きくしている。これは、アウターダイヤセグメント73の突出寸法を大きくし、アウターセグメント73による孔壁の余堀範囲を大きくすることで、特に目詰まりしやすい粘性地盤での排出効果を高めることができるように配慮したものである。
In the embodiment, the protruding dimension of the
切断用ダイヤセグメント71相互の間隔については、アウターセグメント73の、ビット本体71の外周面からの突出寸法よりも大きく設定されている。このように設定することで、切断用ダイヤセグメント71相互間に、削孔用チューブ1内の切削屑を泡と共に外部(孔壁側)へ排出する大き目の隙間(フォーミングアウターウエイ)fを形成することができる。
The interval between the cutting
即ち、切断用ダイヤセグメント71相互間の隙間fを、ケーシング11の外周面と孔壁との間の隙間(アウターダイヤセグメント73による孔壁の余堀寸法)よりも大きい隙間に設定することで、泡4aによる切削屑の排出作用を目詰まりなく円滑に行わせることができるように配慮している。さらに、隙間fは、内部に二重管等が存在しないビット本体70内の空間へ直接連通しているので、即ちバックエリアが確保された隙間fとなっているので、この点も目詰まり防止作用に大きく寄与する。このフォーミングアウターウエイfとバックエリアの関係は、インナーダイヤセグメント72及びアウターダイヤセグメント73を、切断用ダイヤセグメント71の回転方向の後方側に配列している点も大きく寄与している。
That is, by setting the gap f between the cutting
掘削屑の排出作用を高める観点からすれば、この隙間fは大きいほど良い。しかし、あまり大きすぎると、切断用ダイヤセグメント71による切断作用が低下する。この切断作用は、切断用ダイヤセグメント71の磨耗によっても低下する。従って、隙間fはこれらの点を予め配慮して決定される。勿論、このダイヤセグメントの磨耗への配慮については、インナーダイヤセグメント72及びアウターダイヤセグメント73についても同様に配慮される。
From the viewpoint of enhancing the excavation action of excavated waste, the larger the gap f, the better. However, if it is too large, the cutting action by the cutting
図5(a)及び(b)はコアバスケット8を示す斜視図及び断面図である。このコアバスケット8は、ビット本体70とケーシング11との間、あるいはケーシング11間に装着して、削孔内の残材排出に使用される。図示例のコアバスケット8は、ケーシング11と比較して全体が短寸の円筒状に形成された円筒部80と、円筒部80の上部内周面及び下部内周面にそれぞれ設けられた雌ねじ81、82と、円筒部80の内周面から突出した複数の屈曲片83とを有している。
FIGS. 5A and 5B are a perspective view and a cross-sectional view showing the core basket 8. The core basket 8 is mounted between the
屈曲片83は、円筒部80の雌ねじ81、82間の内周面に固定された帯状の金属板の一端を45度前後に曲げ形成したもので、円筒部80の内周方向に間隔をおいて多数設けられている。これらの屈曲片83は、コアバスケット8の押し込みに対して、残材等の抵抗を受けて変形が緩やかに起き(屈曲片83の角度が緩くなり)、コアバスケット8の引き上げに対してその抵抗を受けて適度に戻るように設計されている。
The
さらに、再投入時には変形を修正して、繰り返しあるいは少なくとも数回使用可能なように設計されている。このような機能は、屈曲片83を形成する板材の材質や板厚、弾力性、屈曲片83部分の長さ及び面積等に配慮することにより付与することができる。なお、屈曲片83のを交換可能にあるいは交換容易にするために、屈曲片83の固定部分84を筒状部80に対してネジ止め(ビス止め)により固定しても良い。
Furthermore, it is designed so that it can be used repeatedly or at least several times, with the deformation corrected when re-inserted. Such a function can be imparted by considering the material and thickness of the plate material forming the
図6(a)はシングルタイプのコアリフター9を示す斜視図で、(b)はその断面図である。(c)はコアリフター9を収容するリフターケース90の断面図である。コアリフター9は、円筒状周壁の一部を切断した周壁分離部分9aを有し、この周壁分離部分9aによって割り円筒部9bの外径を変化させることができるように構成されている。
FIG. 6A is a perspective view showing a single type core lifter 9, and FIG. 6B is a sectional view thereof. (C) is a sectional view of a lifter case 90 that houses the core lifter 9. The core lifter 9 has a peripheral
割り円筒部9bの内周面には、厚肉部9cと薄肉部9dとが交互に形成されている。これらの厚肉部9cと薄肉部9dは割り円筒部9bの軸方向に延び、かつ、割り円筒部9bの周方向に交互に形成されている。割り円筒部9bの下端縁は、周壁の肉厚を次第に薄くして鋭角にするためのテーパ面9eが形成されている。
リフターケース90は、ダイヤモンドビット7に代えて、ケーシング11に装着されるもので、ケーシング11の外径とほぼ同径の筒状部91を有する。そしてこの筒状部91の上部内周面にはケーシング11の図示しない雄ねじに螺合する雌ねじ92が形成されている。この雌ねじ92の下にはコアリフター9を収容する収容部93が形成されている。この収容部93の内壁面は下端に向かうにしたがって内径が小さくなるテーパ内面94に形成されている。
The lifter case 90 is attached to the
収容部93の下端の内径Aは、周壁分離部分9aが閉じた状態での割り円筒部9bの外径よりも僅かに小さく形成されている。これにより、リフターケース90の上部開口から挿入して収容部93に収容したコアリフター9が収容部93から抜け出ないように配慮されている。
The inner diameter A at the lower end of the
さらに、このコアリフター9の使用時において、ケーシング11と共に引き上げる際に、内部コア(図示せず)の重量の影響及びテーパ内面94の作用を受けて、割り円筒部9bはその内径が小さくなる方向へ絞られるように配慮されている。これにより、コアリフターを含むケーシング11内のコアを抜き取ることができる構成となっている。
Further, when the core lifter 9 is used, when it is pulled up together with the
図7は削孔装置の機能ブロック図である。この削孔装置は、システム全体の効率化及び小型化に配慮して、削孔装置を二系統とした例である。この例では、一台のコンプレッサー41に二台の起泡装置42、42が接続され、各起泡装置42、42及びコンプレッサー41対しては発電機45から電力が供給される。
FIG. 7 is a functional block diagram of the drilling device. This drilling device is an example in which the drilling device is divided into two systems in consideration of the efficiency and miniaturization of the entire system. In this example, two
また、二台の油圧ユニット22、22は、一台の油圧用冷却装置24に接続され、これらには発電機45から電力が供給されるようになっている。二系統の削孔装置のスタンド31、31が一枚の固定プレート6上に設置されて利用される。これらの削孔装置は、図7及び図8に示すように小型軽量化に配慮した構成となっている。
The two
このような構成の削孔装置を用いた削孔方法では、まず、ダイヤモンドビット7部分を地盤Gに若干進入させて気密状態にした削孔用チューブ1内に、泡供給手段4の気泡装置42により起泡させた泡4aを耐圧ホース43を介して送り込む(泡供給工程)。
In the drilling method using the drilling device having such a configuration, first, the
そして、駆動手段2の油圧モータ21及び昇降手段3により削孔用グチューブ1をその軸回りに回転させつつ軸方向に昇降移動させて地盤Gを順次削孔する(削孔工程)。
Then, the ground motor G is sequentially drilled by rotating up and down in the axial direction while rotating the
この削孔工程では、図2及び図3に示すように、ダイヤモンドビット7により掘削された掘削屑のうち、低粒度物4bが泡4aと共に削孔用チューブ1と孔壁G1との間から押し出されるように、削孔用チューブ1内の泡4aの圧力と削孔用チューブ1の回転速度とを制御しつつ削孔する。図3の作用説明図において、4cは泡(気泡)4aによって押さえられた玉石等を示し、4dは泡により押さえられた切断岩石を示している。
In this drilling process, as shown in FIG. 2 and FIG. 3, among the drilling waste drilled by the
この削孔工程においては、削孔用チューブ1内の泡4aの圧力とダイヤモンドビット7の回転速度とを制御しつつ削孔するので、低粒度物4bの押し出し効果と内部残留物(残材としての玉石4cや切断岩石4d等)の固定効果とを効率良く発揮させることができる。ここで、残材の固定効果とは、残材がケーシング11内でケーシング11と一緒に供回りしないように押し付けておく効果を意味している。
In this drilling step, drilling is performed while controlling the pressure of the
この削孔方法では、泡4aを送り込みながらのダイヤモンドビット7による回転掘削法を採用しているので、目詰まり、焼き付けなどのトラブルを気にせずに、表土、玉石、粘性土、硬岩質までの削孔に対応可能である。
This drilling method employs a rotary excavation method with
ここで、玉石4cや切断岩石4d等の残材(未排出物)が削孔用チューブ1内に残留する地盤である場合には、ケーシング11に、コアリフター9を収容したリフターケース90やコアバスケット8を装着して、その残材を排出する工程を行う。この工程を採用した場合、粘性土等の目詰まりしやすい地盤に対してもこの削孔装置を有効に用いることができる。
Here, when the remaining material (undischarged material) such as the
なお、上記の削孔装置を用いて杭を構築する場合には、特に図示しないが、上述の削孔工程後に、削孔した杭孔の壁面の目荒らしを行う目荒らし工程と、杭孔内に鉄筋や鉄筋篭を挿入しコンクリートを打設する工程とを行うことで、比較的小径の杭を容易に構築することができる。壁面の目荒らしを行うのは孔壁とコンクリートとの付着力を増すためである。 In addition, when constructing a pile using the above-described drilling device, although not particularly illustrated, after the above-described drilling process, a roughening process for roughening the wall surface of the drilled pile hole, It is possible to easily construct a relatively small-diameter pile by inserting a reinforcing bar or a reinforcing bar into the concrete and placing concrete. The reason for roughening the wall is to increase the adhesion between the hole wall and the concrete.
この杭構築方法によれば、泡を送り込みながらのダイヤモンドビットによる回転掘削法を採用するので、あらゆる地質に対しても適用可能であり、斜杭の施工はもちろん、施工精度も従来以上を確保できる。また、鋼材等の障害物でも問題なく施工できるため、例えば鉄塔基礎杭補強等にも有効利用することができる。 According to this pile construction method, a rotary excavation method using a diamond bit while feeding bubbles is adopted, so it can be applied to any geology, as well as construction of slant piles, and the construction accuracy can be secured more than conventional. . Moreover, since obstacles, such as steel materials, can be constructed without problems, it can be effectively used for reinforcing steel tower foundation piles, for example.
1 削孔用チューブ
2 駆動手段
3 昇降手段
4 泡供給手段
4a 泡
4b 低粒度物
4c 玉石
4d 切断岩石
5 圧力制御手段
6 固定プレート
7 ダイヤモンドビット
8 コアバスケット
9 コアリフター
11 シングルケーシングチューブ(ケーシング)
90 リフターケース
70 ビット本体
71 切断用ダイヤセグメント
72 インナーダイヤセグメント
73 アウターダイヤセグメント
f 隙間
G 地盤
G1 孔壁
DESCRIPTION OF
90
Claims (6)
前記削孔用チューブをその軸回りに回転させる駆動手段と、
前記削孔用チューブをその軸方向に昇降移動させる昇降手段と、
前記削孔用チューブ内に起泡させた泡を送り込む泡供給手段と、
前記泡による削孔用チューブ内の圧力を制御する圧力制御手段とを備え、
前記削孔用チューブは、前記駆動手段により回転させられるシングルケーシングチューブと、そのシングルケーシングチューブの先端部に設けられたダイヤモンドビットとを有しており、
前記ダイヤモンドビットは、円筒状の開口端であるビット本体の先端部に、そのビット本体の周方向に間隔をおいて配置された複数の切断用ダイヤセグメントと、前記ビット本体の内周面側に設けられた複数のインナーダイヤセグメントと、前記ビット本体の外周面側に設けられた複数のアウターダイヤセグメントとを有しており、
前記インナーダイヤセグメントは、ビット本体の内周面から突出し、且つ前記切断用ダイヤセグメントの回転方向における後端側から該ビット本体の内周面に沿ってビット本体の軸方向に延びており、
前記アウターダイヤセグメントは、ビット本体の外周面から突出し、且つ前記切断用ダイヤセグメントの回転方向における後端側から該ビット本体の外周面に沿ってビット本体の軸方向に延びている、削孔装置。 A drilling device that drills the ground while sending bubbles into the drilling tube,
Drive means for rotating the hole drilling tube around its axis;
Elevating means for elevating and moving the hole drilling tube in its axial direction;
A foam supply means for feeding the foamed foam into the hole drilling tube;
Pressure control means for controlling the pressure in the hole drilling tube due to the foam,
The hole drilling tube has a single casing tube that is rotated by the driving means, and a diamond bit provided at the tip of the single casing tube ,
The diamond bit has a plurality of cutting diamond segments arranged at intervals in the circumferential direction of the bit body at a distal end portion of the bit body, which is a cylindrical opening end, and an inner peripheral surface side of the bit body. A plurality of inner diamond segments provided, and a plurality of outer diamond segments provided on the outer peripheral surface side of the bit body,
The inner diamond segment protrudes from the inner peripheral surface of the bit body, and extends in the axial direction of the bit body along the inner peripheral surface of the bit body from the rear end side in the rotation direction of the cutting diamond segment,
The outer diamond segment protrudes from the outer peripheral surface of the bit body and extends in the axial direction of the bit body from the rear end side in the rotation direction of the cutting diamond segment along the outer peripheral surface of the bit body. .
ット本体の外周面からの突出寸法よりも大きく設定されている、請求項1または2に記載の削孔装置。 The hole drilling device according to claim 1 or 2 , wherein an interval between the cutting diamond segments is set to be larger than a protruding dimension of the outer diamond segment from an outer peripheral surface of the bit body.
前記ダイヤモンドビット部分を地盤に進入させて気密状態にした削孔用チューブ内に前記泡供給手段により起泡させた泡を送り込む泡供給工程と、
前記駆動手段及び昇降手段により前記削孔用チューブをその軸回りに回転させつつ軸方向に昇降移動させて地盤を削孔する削孔工程とを含み、
前記削孔工程では、前記ダイヤモンドビットにより掘削された掘削屑のうち、低粒度物が前記削孔用チューブと孔壁との間から押し出されるように、前記削孔用チューブ内の泡の圧力と削孔用チューブの回転速度とを制御しつつ削孔する削孔方法。 A drilling method using the drilling device according to any one of claims 1 to 3 ,
A foam supply step of sending the foam generated by the foam supply means into the hole making tube which has been made airtight by allowing the diamond bit portion to enter the ground, and
A drilling step of drilling the ground by moving up and down in the axial direction while rotating the drilling tube around its axis by the driving means and the lifting means,
In the drilling step, the pressure of the foam in the drilling tube is such that, among the drilling waste excavated by the diamond bit, low-graded material is pushed out from between the drilling tube and the hole wall. Drilling method for drilling while controlling the rotation speed of the tube for drilling.
前記ダイヤモンドビット部分を地盤に進入させて気密状態にした削孔用チューブ内に前記泡供給手段により起泡させた泡を送り込む泡供給工程と、
前記駆動手段及び昇降手段により前記削孔用チューブをその軸回りに回転させつつ軸方向に昇降移動させて地盤を削孔する削孔工程と、
前記削孔した杭孔の壁面の目荒らしを行う目荒らし工程と、
前記杭孔内に鉄筋を挿入しコンクリートを打設する工程とを含み、
前記削孔工程では、前記ダイヤモンドビットにより掘削された掘削屑のうち、低粒度物が前記削孔用チューブと孔壁との間から押し出されるように、前記削孔用チューブ内の泡の圧力と削孔用チューブの回転速度とを制御しつつ削孔する、杭の構築方法。 A pile construction method using the drilling device according to any one of claims 1 to 3 ,
A foam supply step of sending the foam generated by the foam supply means into the hole making tube which has been made airtight by allowing the diamond bit portion to enter the ground, and
A drilling step of drilling the ground by moving up and down in the axial direction while rotating the drilling tube around its axis by the driving means and the lifting means;
A roughening step for roughening the wall surface of the drilled pile hole;
Including inserting a reinforcing bar into the pile hole and placing concrete.
In the drilling step, the pressure of the foam in the drilling tube is such that, among the drilling waste excavated by the diamond bit, low-graded material is pushed out from between the drilling tube and the hole wall. A pile construction method that drills while controlling the rotation speed of the drilling tube.
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