JP5371671B2 - 掘削装置及び掘削方法 - Google Patents

Description

本発明は、掘削装置及び掘削方法に関する。

オーガスクリュを用いて地盤を掘削する掘削装置において、掘削時に排出される排土は、ケーシング内に設けられたオーガスクリュにより上方に搬送され、当該上方位置でケーシングに設けられた排土口からケーシング外部に搬出される。そして、搬出された排土は、排土口と接続されて設けられた、蛇腹状の袋体等を辿って外部へと排出されていた。ところが、上記袋体を介して排土を排出する場合、排土の重みにより蛇腹部分のフレームが下方にひきつけられて袋体が収縮し、袋体内部の排出路につまりが生じる等によって、排土の搬出が阻害されるという問題があった。

そこで、オーガスクリュにより、ケーシング管内を搬送された掘削土を、ケーシング管の上端に設けられた回収コンテナで受け、回収コンテナから排土シュートを通って、地面に向けて延びる吐出ラインに投入して排出するアースオーガ装置が知られている（例えば、特許文献１等参照）。

特開２００８−２５５７７８号公報

上記特許文献１に記載のアースオーガ装置によると、回収コンテナはケーシング管とケーシング管内に配置されたオーガスクリュを取り囲むように配置されており、ケーシング管内部で上方向に運ばれた排土をケーシング管の開口部を通じて回収することが出来るので、上述のようなケーシング外への排土の搬出が阻害されることはない。

しかしながら、上記特許文献１に記載のアースオーガ装置において、回収コンテナにて回収した排土は、吐出ラインを辿って掘削穴とずれた位置に吐出される。そのため、例えば、吐出された排土を掘削した掘削穴に埋め戻す場合、吐出された排土を掘削穴まで運んで埋め戻す必要があるので、手間がかかる。

本発明の課題は、ケーシング外への排土の搬出が容易で、かつ、排土を掘削穴に埋め戻す手間の軽減が図れる掘削装置及び掘削方法を提供することである。

以上の課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、オーガ軸と前記オーガ軸の周囲に設けられたスクリュとからなり、ケーシング内を貫通するオーガスクリュにより地盤を掘削する掘削装置において、前記オーガスクリュを第１の方向に回転させて掘削する際に排出される排土を上方に搬送する排土搬送手段と、前記ケーシングの上端に接続され、前記排土搬送手段により搬送され、前記ケーシングの外部に排出される排土を貯留する貯留部と、前記オーガスクリュを前記第１の方向と逆方向の第２の方向に回転させて、前記貯留部に貯留された排土を前記掘削により形成された掘削穴に向けて吐出させる吐出手段と、前記貯留部の内面に付着した排土を削ぎ落とす削ぎ落とし手段と、を備え、前記貯留部は、円筒部を備えており、前記削ぎ落とし手段は、前記円筒部の内周面と前記オーガスクリュの外周面との間で前記円筒部の内周面に近接するように、前記オーガスクリュと同軸に設けられたリボンスクリュと、前記リボンスクリュを前記第１の方向及び／又は前記第２の方向に回転駆動する駆動手段と、を有することを特徴とする。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の掘削装置において、前記オーガスクリュの外周面が前記ケーシングの内周面に密接するように、前記オーガスクリュの端面部に樹脂部材を貼付したことを特徴とする。

請求項３に記載の発明は、オーガ軸と前記オーガ軸の周囲に設けられたスクリュとからなり、ケーシング内を貫通するオーガスクリュにより地盤を掘削する掘削方法であって、前記オーガスクリュを第１の方向に回転させて掘削する際に排出される排土をケーシングの上端に接続された貯留部に貯留する貯留ステップと、次いで、前記掘削終了後に、前記オーガスクリュを前記第１の方向と逆方向の第２の方向に回転させて、前記貯留部に貯留された排土を前記掘削により形成された掘削穴に向けて吐出させる吐出ステップと、前記貯留部の内面に付着した排土を削ぎ落とすステップと、を有し、前記排土を削ぎ落とすステップは、前記貯留部が備える円筒部の内周面と前記オーガスクリュの外周面との間で前記円筒部の内周面に近接するように前記オーガスクリュと同軸に設けられたリボンスクリュを、駆動手段により前記第１の方向及び／又は前記第２の方向に回転駆動させるステップと、を備えることを特徴とする。

本発明によれば、掘削する際に排出される排土は、オーガスクリュの第１の方向への回転によりケーシングの上端まで搬送され、当該上端に接続された貯留部に貯留される。そして、上記排土は、吐出手段によりオーガスクリュを第２の方向に回転させて、掘削穴に向けて吐出されるように構成されている。つまり、袋体を介して排土を排出する場合の様なケーシング外への排土の搬出を阻害される要因は無く、かつ、排土は一旦貯留部に貯留された後、直接掘削穴に埋め戻されるので、吐出後に排土を改めて掘削穴に運んで埋め戻す必要もない。
したがって、本発明は、ケーシング外への排土の搬出が容易で、かつ、排土を掘削穴に埋め戻す手間の軽減が図れる掘削装置及び掘削方法であるといえる。

本発明に係る掘削装置の概略構成図である。 本発明に係るスクリュに樹脂部材が貼付された状態を説明するための模式図である。 本発明に係る貯留部内に配置されたリボンスクリュを説明するための模式図である。 本発明に係る掘削装置による掘削処理を説明するためのフローチャートである。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。なお、発明の範囲は図示例に限定されない。

本実施形態の掘削装置１は、例えば、図１に示すように、圧入部１０と、掘削部１００と、等を備え、掘削部１００により地盤を掘削して形成される掘削穴へ圧入部１０により杭２を圧入する装置である。

圧入部１０は、例えば、既設の杭２を支えるクランプ１１と、複数のクランプ１１を備えたサドル１２と、サドル１２の上方に配置されたマスト１３と、マスト１３の前方に設けられたチャック１４と、を含んで構成される。

クランプ１１は、例えば、既設の管状の杭２の上端側を挟み込む形で支持する。また、クランプ１１は、サドル１２に対して左右や前後に移動可能となっており、例えば、円弧等の湾曲した線に沿って並んで圧入された複数の杭２の上端側を複数のクランプ１１でそれぞれ掴むことが可能となっている。
サドル１２は、例えば、複数のクランプ１１を下部に備え、クランプ１１各々に対して前後にスライド移動可能に構成される。
マスト１３は、例えば、杭２を圧入する位置を調節するために、鉛直方向の軸回りに旋回可能に構成されている。
チャック１４は、例えば、挿入口に挿入された杭２に対して、シリンダ装置（ピストン）の前後動で杭固定用の爪を水平方向に移動させることで、杭２を着脱自在に掴持して昇降させ、杭２を地盤に圧入する。

掘削部１００は、例えば、管状の杭２の内部に挿通されるケーシング１１０及びオーガスクリュ１２０と、オーガスクリュ１２０に回転駆動力を付与するオーガモータ１２５（排土搬送手段、吐出手段）と、ケーシング１１０の上端に接続された貯留部１３０と、貯留部１３０の内面に付着した排土を削ぎ落とすリボンスクリュ部１３１と、貯留部１３０の上端付近に取り付けられた懸架部１４０と、を含んで構成される。そして、掘削部１００は、懸架部１４０の上端に接続されるクレーン（図示省略）によって、掘削時は圧入部１０へ向けて一体的に下降するとともに掘削終了後は一体的に上方へ引き上げられる。

ケーシング１１０は、例えば、オーガスクリュ１２０の外周を取り囲む円筒形状をした金属性のケースであり、上端が貯留部１３０と接続されており、内部をオーガスクリュ１２０が貫通する。

オーガスクリュ１２０は、例えば、オーガ軸１２１と、オーガヘッド１２２と、スクリュ１２３と、を含んで構成される。

オーガ軸１２１は、例えば、貯留部１３０とケーシング１１０を貫通する上下方向に延伸したロッド状の部材であり、上端がオーガモータ１２５と接続され、オーガモータ１２５により付与される回転駆動力により、図１のＡ方向及びＢ方向に回転可能に構成されている。

オーガヘッド１２２は、例えば、オーガ軸１２１の下端に取り付けられ、地盤を回転掘削する掘削刃列によって形成されている。そして、オーガヘッド１２２が地盤に接触した状態でオーガ軸１２１が軸回り（例えば、図１のＡ方向）に回転することにより、掘削刃列で地盤が回転掘削される。

スクリュ１２３は、例えば、オーガヘッド１２２の上部位置から貯留部１３０の中間位置に亘ってオーガ軸１２１に螺設されており、金属性のスクリュ羽根からなる。そして、オーガスクリュ１２０は、搬送手段として、オーガヘッド１２２が地盤を掘削する際に排出する排土を、スクリュ１２３（オーガ軸１２１）が第１の方向（例えば、図１のＡ方向）に回転することにより、上方に搬送することが出来る。また、オーガスクリュ１２０は、吐出手段として、スクリュ１２３（オーガ軸１２１）が上記第１の方向と逆方向の第２の方向（例えば、図１のＢ方向）に回転することにより、貯留部１３０に貯留される排土を下方へ搬送することができるので、クレーンでオーガスクリュ１２０が引き上げられる際に、当該排土を掘削により形成される掘削穴に向けて、スクリュ１２３の下端から吐出させることができる。
また、図２に示すように、スクリュ１２３の端面部には、オーガスクリュ１２０の外周面（径方向の端面）がケーシング１１０の内周面に密接するように、樹脂部材１２３ａが貼付されている。つまり、当該樹脂部材１２３ａを貼付することによって、排土を上方に搬送する時にオーガスクリュ１２０の外周面とケーシング１１０の内周面の隙間から排土が零れ落ちることが防止され、オーガスクリュ１２０は効率的に排土を上方に搬送することができる。さらに、スクリュ１２３の端面部に樹脂部材１２３ａが貼付された状態では、スクリュ１２３とケーシング１１０は直接接触することが無いので、双方（金属同士）の接触音を発生させず、掘削時／排土搬送時の静音性が向上する。

オーガモータ１２５は、オーガ軸１２１の上端と接続され、オーガスクリュ１２０（オーガ軸１２１）に対してＡ方向及びＢ方向（第１の方向と第２の方向）への回転駆動力を付与する。つまり、オーガモータ１２５は、オーガスクリュ１２０を第１の方向に回転させて掘削する際に排出される排土を上方に搬送するとともに、オーガスクリュ１２０を第２の方向に回転させて、貯留部１３０に貯留された排土を掘削により形成された掘削穴に向けて吐出させることができる。

貯留部１３０は、例えば、ケーシング１１０の上端と接続され、円筒形状の円筒部１３０ａと、上端が上記円筒部１３０ａの径と等しく下端がケーシング１１０の径と等しい、下方に向けて縮径する縮径円筒部１３０ｂと、が上下に組み合わされ、オーガ軸１２１の周面を取り囲むように配置された排土貯留用のホッパである。つまり、貯留部１３０は、オーガ軸１２１が第１の方向に回転することにより、ケーシング１１０の上端まで搬送される（ケーシング１１０の外部に排出される）排土を貯留することができる。また、当該貯留された排土は、縮径円筒部１３０ｂの下端に向けて滑り落ちるので、オーガモータ１２５の付与する回転駆動力により、オーガスクリュ１２０（スクリュ１２３）が第２の方向に回転することで下方に搬送することが出来る。

リボンスクリュ部１３１は、例えば、リボンスクリュ１３２と、駆動力伝達部１３３（駆動手段）と、リボンスクリュモータ１３５（駆動手段）と、を含んで構成され、貯留部１３０の内面に付着した排土を削ぎ落とす。

リボンスクリュ１３２は、例えば、図３に示すように、円筒部１３０ａの内周面とオーガスクリュ１２０の外周面（径方向の端面）との間で円筒部１３０ａの内周面に近接するように、オーガスクリュ１２０と同軸に設けられた中空状のスクリュであり、上端部が駆動力伝達部１３３に固定されている。

駆動力伝達部１３３は、例えば、内径がオーガ軸１２１の径より大きな中空円筒状の部材であり、リボンスクリュモータ１３５のモータ軸に軸着された歯車１３３ａを介してリボンスクリュモータ１３５と接続されており、リボンスクリュモータ１３５より回転駆動力が付与されるように構成されている。つまり、駆動力伝達部１３３は、リボンスクリュモータ１３５より回転駆動力が付与されると、リボンスクリュ１３２をオーガスクリュ１２０の回転と独立して軸回り（図１におけるＡ方向又はB方向）に回転させる。そして当該リボンスクリュ１３２の回転により、貯留部１３０（ケーシング１１０の外部）へ向けて排出され、貯留部１３０の内面（又はスクリュ１２３のスクリュ羽根端部）に付着した排土を削ぎ落とすことができる。

リボンスクリュモータ１３５は、例えば、駆動力伝達部１３３の上方に設けられたモータであり、駆動力伝達部１３３に対して回転駆動力を付与する。ここで、リボンスクリュ１３２を回転させるリボンスクリュモータ１３５は、オーガモータ１２５と独立して設けられているため、付着した排土の位置や量に合わせてリボンスクリュ１３２の回転方向や回転速度の調整を容易に行うことが出来る。

懸架部１４０は、例えば、貯留部１３０の上端に固定され、上方に向けて延伸したワイヤー１４２が複数結び付けられており、当該ワイヤー１４２が懸架部１４０の上方に設置されるクレーン（図示省略）によって懸架される。

（掘削処理）
次に、本実施形態に係る掘削装置１により実施される掘削処理について、図４のフローチャートを用いて説明する。

まず、掘削作業が行われる際、掘削部１００（ケーシング１１０，オーガスクリュ１２０，オーガモータ１２５，貯留部１３０，リボンスクリュ部１３１，懸架部１４０）がクレーンによって圧入部１０に向かって引き下げられ、杭２内にケーシング１１０及びオーガスクリュ１２０が挿通される（ステップＳ１）。

次いで、オーガモータ１２５からオーガスクリュ１２０に付与される回転駆動力により、オーガヘッド１２２を軸回りに回転させて地盤を掘削し、当該掘削により生じた排土は、オーガスクリュ１２０を第１の方向へ回転させることで、上方へと搬送される（ステップＳ２）。

次いで、ステップＳ２にてケーシング１１０の上端まで搬送された排土は、貯留部１３０に貯留される。そして、上記貯留時に、リボンスクリュ１３１がリボンスクリュモータ１３５の付与する（駆動力伝達部１３３の伝達する）回転駆動力により回転することで、貯留部１３０の内壁（又はスクリュ１２３の端部）に付着した排土を削ぎ落とす（ステップＳ３；貯留ステップ）。

次いで、ステップＳ３にて貯留された排土は、掘削作業が終了して掘削部１００がクレーンによって引き上げられる際、オーガモータ１２５によりオーガスクリュ１２０が第２の方向に回転することにより下方へ搬送され、スクリュ１２３の下端から掘削穴に向けて吐出される（ステップＳ４；吐出ステップ）。

以上により、本実施形態における掘削装置１は、オーガスクリュ１２０を第１の方向に回転させて掘削する際に排出される排土を上方に搬送するオーガモータ１２５と、ケーシング１１０の上端に接続され、オーガモータ１２５の駆動によってオーガスクリュ１２０により搬送され、ケーシング１１０の外部に排出される排土を貯留する貯留部１３０と、を備え、オーガモータ１２５は、オーガスクリュ１２０を第１の方向と逆方向の第２の方向に回転させて、貯留部１３０に貯留された排土を掘削により形成された掘削穴に向けて吐出させることができる。

つまり、掘削装置１によると、掘削する際に排出される排土は、オーガスクリュ１２０の第１の方向への回転によりケーシング１１０の上端まで搬送され、当該上端に接続された貯留部１３０に貯留される。そして、上記排土は、オーガモータ１２５によりオーガスクリュ１２０を第２の方向に回転させて、掘削穴に向けて吐出されるように構成されている。つまり、袋体を介して排土を排出する場合の様なケーシング１１０外への排土の搬出を阻害される要因は無く、かつ、排土は一旦貯留部１３０に貯留された後、直接掘削穴に埋め戻されるので、吐出後に排土を改めて掘削穴に運んで埋め戻す必要もない。
したがって、本発明は、ケーシング外への排土の搬出が容易で、かつ、排土を掘削穴に埋め戻す手間の軽減が図れる掘削装置であるといえる。

また掘削装置１は、貯留部１３０の内面に付着した排土を削ぎ落とすリボンスクリュ部１３１を備える。
つまり、掘削装置１は、貯留部１３０（ケーシング１１０の外部）へ向けて排出され、貯留部１３０の内面に付着した排土を削ぎ落とすことができるので、上記排土を吐出する際に、掘削装置１内部に排土を残留させるおそれを好適に回避できる。

また、貯留部１３０は、円筒部１３０ａを備えており、リボンスクリュ１３２は、円筒部１３０ａの内周面とオーガスクリュ１２０の外周面との間で円筒部１３０ａの内周面に近接するように、オーガスクリュ１２０と同軸に設けられており、リボンスクリュモータ１３５により、駆動力伝達部１３３を介して第１の方向及び／又は第２の方向に回転駆動する。
つまり、リボンスクリュ１３２が円筒部１３０ａの内周面に近接するように設けられているので、貯留部１３０の内面に付着した排土を好適に削ぎ落とすことができる。また、リボンスクリュ１３２を回転させるリボンスクリュモータ１３５は、オーガモータ１２５と独立して設けられているため、付着した排土の位置や量に合わせてリボンスクリュ１３２の回転方向や回転速度の調整を容易に行うことが出来る。

また、オーガスクリュ１２０の外周面がケーシング１１０の内周面に密接するように、スクリュ１２３の端面部に樹脂部材１２３ａが貼付される。
つまり、当該樹脂部材１２３ａを貼付することによって、排土搬送時にオーガスクリュ１２０の外周面とケーシング１１０の内周面の隙間から排土が零れ落ちることが防止され、オーガスクリュ１２０は効率的に排土を上方に搬送することができる。さらに、スクリュ１２３のブレード端部に樹脂部材１２３ａが貼付された状態では、スクリュ１２３とケーシング１１０は直接接触することが無いので、双方（金属同士）の接触音を発生させず、掘削時／排土搬送時の静音性が向上する。

また、掘削装置１を用いた掘削方法は、オーガスクリュ１２０を第１の方向に回転させて掘削する際に排出される排土をケーシング１１０の上端に接続された貯留部１３０に貯留する貯留ステップと、次いで、掘削終了後に、オーガスクリュ１２０を第１の方向と逆方向の第２の方向に回転させて、貯留部１３０に貯留された排土を掘削により形成された掘削穴に向けて吐出させる吐出ステップと、を有する。
つまり、上記掘削方法によると、従来のように、吐出された排土を掘削穴まで運んで埋め戻す必要がないため、掘削作業に要する時間／労力の軽減が図れる。

なお、本発明の範囲は上記実施形態に限られることなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の改良並びに設計の変更を行っても良い。
例えば、本実施形態では、リボンスクリュ１３２を回転駆動する駆動手段は、駆動力伝達部１３３及びリボンスクリュモータ１３５としたが、例えば、オーガモータ１２５がオーガスクリュ１２０に付与する回転駆動力を利用するように構成してもよい。これによりリボンスクリュモータ１３５を省略できるので、コスト削減できる。

１ 掘削装置
１００ 掘削部
１１０ ケーシング
１２０ オーガスクリュ（排土搬送手段、吐出手段）
１２１ オーガ軸
１２３ スクリュ
１２３ａ 樹脂部材
１２５ オーガモータ（排土搬送手段、吐出手段）
１３０ 貯留部
１３０ａ 円筒部
１３１ リボンスクリュ部（削ぎ落とし手段）
１３２ リボンスクリュ
１３３ 駆動力伝達部（駆動手段）
１３５ リボンスクリュモータ（駆動手段）

Claims (3)

1. オーガ軸と前記オーガ軸の周囲に設けられたスクリュとからなり、ケーシング内を貫通するオーガスクリュにより地盤を掘削する掘削装置において、
   前記オーガスクリュを第１の方向に回転させて掘削する際に排出される排土を上方に搬送する排土搬送手段と、
   前記ケーシングの上端に接続され、前記排土搬送手段により搬送され、前記ケーシングの外部に排出される排土を貯留する貯留部と、
   前記オーガスクリュを前記第１の方向と逆方向の第２の方向に回転させて、前記貯留部に貯留された排土を前記掘削により形成された掘削穴に向けて吐出させる吐出手段と、
   前記貯留部の内面に付着した排土を削ぎ落とす削ぎ落とし手段と、
   を備え、
   前記貯留部は、円筒部を備えており、
   前記削ぎ落とし手段は、
   前記円筒部の内周面と前記オーガスクリュの外周面との間で前記円筒部の内周面に近接するように、前記オーガスクリュと同軸に設けられたリボンスクリュと、
   前記リボンスクリュを前記第１の方向及び／又は前記第２の方向に回転駆動する駆動手段と、
   を有することを特徴とする掘削装置。
2. 請求項１に記載の掘削装置において、
   前記オーガスクリュの外周面が前記ケーシングの内周面に密接するように、前記オーガスクリュの端面部に樹脂部材を貼付したことを特徴とする掘削装置。
3. オーガ軸と前記オーガ軸の周囲に設けられたスクリュとからなり、ケーシング内を貫通するオーガスクリュにより地盤を掘削する掘削方法であって、
   前記オーガスクリュを第１の方向に回転させて掘削する際に排出される排土をケーシングの上端に接続された貯留部に貯留する貯留ステップと、
   次いで、前記掘削終了後に、前記オーガスクリュを前記第１の方向と逆方向の第２の方向に回転させて、前記貯留部に貯留された排土を前記掘削により形成された掘削穴に向けて吐出させる吐出ステップと、
   前記貯留部の内面に付着した排土を削ぎ落とすステップと、
   を有し、
   前記排土を削ぎ落とすステップは、
   前記貯留部が備える円筒部の内周面と前記オーガスクリュの外周面との間で前記円筒部の内周面に近接するように前記オーガスクリュと同軸に設けられたリボンスクリュを、駆動手段により前記第１の方向及び／又は前記第２の方向に回転駆動させることを特徴とする掘削方法。

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