JP5917265B2 - 連続掘削排土装置及び方法 - Google Patents

Description

本発明は、鋼管杭やケーシングパイプなど管体の埋設時に用いる連続掘削排土装置及び方法に関する。

鋼管やＰＣ杭などの管体を堅牢な地盤や礫地盤に埋設する場合、管体と同尺のスクリューオーガで管体内部を掘削する方法が用いられる。
また、先端に切削刃を付加した鋼管やケーシングパイプで回転切削しながら圧入し、ハンマーグラブで内部を掘削する方法も用いられている。
しかし、スクリューオーガによる方法では、掘削長が長くなるとともに、オーガの重量が嵩むため、その取扱いに労力を強いられる。
また、ハンマーグラブによる方法では、１回あたりの排土量が少ないため、作業効率が良くないなどの課題があった。

これらに対して、特許文献１に開示される掘削排土装置がある。
この掘削排土装置は、回転切削するケーシングパイプ内に、短尺のケーシングオーガと、ケーシングオーガ頭部にケーシングパイプ内面を押圧して固定する固定手段を配した掘削排土装置を吊り降ろし、ケーシングパイプ先端に排土装置を固定することで、ケーシングパイプの回転力によってオーガを回転させてケーシングパイプ内部を掘削し、ケーシングオーガ内に掘削土が充満すると、ケーシングパイプへの押圧を解除して掘削排土装置を引き抜き、排土した後、再びケーシングパイプ内に吊り降ろす。
この特許文献１の掘削排土装置によれば、大深度の削孔でもオーガ駆動のための特別な装置が不要で、ハンマーグラブに比して一度に多量の排土ができる。

さらに、特許文献２において、オーガの推進機構、回転機構をそれぞれ別途付加した掘削排土装置も提案されている。
この特許文献２の掘削排土装置では、特許文献１の掘削排土装置により得られる効果に加え、オーガケーシングからの排土が容易となり、作業効率の向上が図られる。

特開平２‐１５７３８７号公報 特開２００７‐３２７３３３号公報

しかしながら、特許文献１、２の掘削排土装置は、何れも掘削排土装置を吊下げるために専用のクレーンが必要であり、他の作業、例えば次に埋設する鋼管の移動など準備作業には、別途クレーンを用意する必要があり、不経済である。
また、排土の度に掘削排土装置をケーシングパイプ内から吊り上げて土捨て場に移し、排土した後は再び吊り上げてケーシングパイプ内に吊り降ろす作業を繰り返すので、作業が煩雑であり、効率の面で決して有効ではない。

本発明の課題は、専用のクレーンを用いることなく、また、排土の度に鋼管内から引き抜いて土捨て場まで移動する手間をなくして、掘削から排土まで連続して行え、作業効率の向上、工期の短縮・工費の縮減を可能とすることである。

以上の課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、
地盤に埋設する管体の頭部に載架した環状のベース部と、
前記ベース部に回転自在に載架した台座と、
前記台座に立設され前記管体と略同径の筒状体と、
前記筒状体に固設した昇降機構と、
前記昇降機構に垂下されて前記管体及び筒状体の内部を移動自在なビットを下端に設けて、頭部に駆動部を搭載するスクリューオーガと、前記スクリューオーガを前記管体の内面に押圧して固定する固定機構と、前記スクリューオーガを推進させる推進機構からなる掘削装置と、を備え、
前記筒状体に排土のための開口部を形成してなる連続掘削排土装置を特徴とする。

請求項２に記載の発明は、
請求項１に記載の連続掘削排土装置であって、
前記ベース部に、前記管体を把持する把持部を備えることを特徴とする。

請求項３に記載の発明は、
請求項２に記載の連続掘削排土装置であって、
前記ベース部と前記台座に、回転切削する管体と筒状体を相対回転させる回転駆動機構を備えることを特徴とする。

請求項４に記載の発明は、
請求項３に記載の連続掘削排土装置であって、
前記回転駆動機構による前記管体の回転に同期して、前記筒状体を等速に、かつ前記管体と逆方向に回転させることを特徴とする。

請求項５に記載の発明は、
請求項１に記載の連続掘削排土装置であって、
前記ベース部、台座、筒状体、昇降機構、掘削装置をユニット化したカプセル部として構成されることを特徴とする。

請求項６に記載の発明は、
請求項５に記載の連続掘削排土装置を用い、
前記把持部により前記ベース部に前記管体を把持し、
前記昇降機構により前記掘削装置を下降させ、
前記固定機構により前記掘削装置を前記管体の内面に固定し、
前記推進機構により前記掘削装置を推進させて地盤を削孔するとともに、
前記固定機構を解除して前記昇降装置により前記掘削装置を上昇させ、
前記固定機構により前記掘削装置を前記筒状体の内面に固定し、
前記掘削装置に堆積した掘削土を前記開口部から排土する連続掘削排土方法を特徴とする。

本発明によれば、専用のクレーンを用いることなく、また、排土の度に鋼管など管体内から掘削装置を引き抜いて土捨て場まで移動する手間をなくしたので、作業効率の向上が図られて工期の短縮・工費の縮減が可能である。

本発明を適用した連続掘削排土装置の一実施形態の構成を示す縦断面図である。

以下、図を参照して本発明を実施するための形態を詳細に説明する。
（実施形態）
図１は本発明を適用した連続掘削排土装置の一実施形態の構成を示すもので、Ｐは管体、１はカプセル部、２はベース部、３は台座、４は筒状体、５は回転駆動機構、６は昇降機構、７はスクリューオーガ、８は固定機構、９は推進機構である。

図示のように、地盤を回転切削する管体Ｐの上にカプセル部１が載架されている。
カプセル部１は、管体Ｐの頭部に環状のベース部２を載架し、そのベース部２の上に同じく環状の台座３を回転自在に載架し、その台座３の上に管体Ｐと略同径の筒状体４を立設している。

そして、ベース部２と台座３の間に、回転切削する管体Ｐと筒状体４を相対回転させる 回転駆動機構５を設けて、筒状体４の内部に昇降機構６を固設し、その昇降機構６に掘削装置としてスクリューオーガ７を垂下している。
このスクリューオーガ７は、昇降機構６により管体Ｐ及び筒状体４の内部を移動自在となっている。

さらに、スクリューオーガ７には、そのスクリューオーガ７を管体Ｐの内面に押圧して固定する固定機構８と、スクリューオーガ７を推進させる推進機構９が載架されている。

ベース部２には、図示のような把持機構、すなわち、管体Ｐの外面を把持する複数の把持部２１と、この把持部２１を進退動作する駆動部である横置きのシリンダユニット２２が設けられている。
なお、把持機構に代えて、管体Ｐの外面に接するシューを設けてもよい。

ベース部２の外周には、環状のラック５１が設けられ、台座３の上には、駆動部であるモータ５２が設けられている。
台座３の下には、モータ５２に駆動されるピニオン５３が設けられている。
以上のラック５１にピニオン５３が噛み合って回転駆動機構５が構成されている。

筒状体４には、スクリューオーガ７の長さ相当の排土のための縦長の開口部４１が設けられている。

昇降機構６は、図示のように、例えばウインチにより構成され、荷重計６１が設けられている。

スクリューオーガ７は、下端にビット７１を設けて、頭部７２に駆動部であるモータ７３を搭載している。

スクリューオーガ７の頭部７２に載架した固定機構８は、複数組の横置きのシリンダユニットの進退動作により複数の押圧部８１を管体Ｐの内面に押圧して、スクリューオーガ７を固定する。

スクリューオーガ７の頭部７２に載架した推進機構９は、複数組の縦置きのシリンダユニットで、固定機構８を搭載して昇降機構６に吊り下げ連結される固定板７４と、スクリューオーガ７の頭部７２との間に架設されている。

以上の構成の連続掘削排土装置は、管体Ｐの上にカプセル部１を載せ、ベース部２のシリンダユニット２２を伸長し、把持部２１により管体Ｐの外面を把持して組み付けられる。
そして、図示しない回転掘削機による管体Ｐの回転切削時は、管体Ｐの回転に同期して、回転駆動機構５により筒状体４を等速に管体Ｐと逆方向に回転させる。

このとき、昇降機構６によりスクリューオーガ７は上昇位置にあり、固定機構８及び推進機構９のシリンダユニットはいずれも縮小状態となっている。
そして、管体Ｐの静止時に管体Ｐの内部の掘削・排土が連続して行われる。

次に、連続掘削・排土の手順を説明する。
まず、管体Ｐの内部の掘削は、昇降機構６によってスクリューオーガ７を下降させる。
そして、荷重計６１により着地を判断してスクリューオーガ７の固定機構８のシリンダユニットを伸長し、押圧部８１によりスクリューオーガ７を管体Ｐの内面に固定する。
次いで、スクリューオーガ７をモータ７３により回転しながら推進機構９のシリンダユニットの伸長による推進によって削孔を開始する。

所定の推進長に達すると、固定機構８を解除してスクリューオーガ７をカプセル部１まで上昇させる。
次いで、固定機構８によりカプセル部１の筒状体４の内面に固定して、モータ７３の駆動によりスクリューオーガ７を回転させる。
このとき、スクリューオーガ７内の土砂は、遠心力により開口部４１からカプセル部１の外へ排出される。

以上を繰り返すことで、連続して掘削・排土が行えるので、効率がよく、従って、工期の短縮、ひいては工費縮減に寄与する。

以上、実施形態の連続掘削排土装置によれば、管体Ｐの頭部に載架した環状のベース部２、このベース部２に回転自在に載架した台座３、この台座３に立設され管体Ｐと同径の筒状体４からなるカプセル部１を有し、筒状体４に固設した昇降機構６によって管体Ｐ及びカプセル部１の内部に移動自在にスクリューオーガ７を垂下したので、掘削排土装置専用のクレーンが不要となる。
また、スクリューオーガの掘削時以外は、管体Ｐの回転切削を中断させる必要がない。

そして、管体Ｐの回転に同期して、カプセル部１を等速に管体Ｐと逆方向に回転させるため、カプセル部１は、管体Ｐの回転に係らず常時静止状態を保つので、スクリューオーガ７の駆動のための配管や、動力系、計装系配線が絡まることがない。

さらに、カプセル部１の筒状体４の開口部４１にシュートを配することで、掘削土が周辺に飛散することがなくスクリューオーガ７の管体Ｐからの引き抜きが不要となり、大幅な作業効率の改善ができる。

（変形例）
以上の実施形態においては、回転駆動機構を用いたが、本発明はこれに限定されるものではなく、回転切削しないで埋設する鋼管矢板にも適用できる。
また、実施形態では、筒状体の内部に昇降機構を設けたが、昇降機構は、筒状体の外に固定し、滑車を利用して内部に吊り降ろすように構成してもよい。
さらに、開口部に掻き出し板を配置してもよい。
また、各部の具体的構成や形状等も任意であり、その他、具体的な細部構造等についても適宜に変更可能であることは勿論である。

Ｐ 管体
１ カプセル部
２ ベース部
２１ 把持部
２２ 駆動部
３ 台座
４ 筒状体
４１ 開口部
５ 回転駆動機構
５１ ラック
５２ 駆動部
５３ ピニオン
６ 昇降機構
６１ 荷重計
７ スクリューオーガ
７１ ビット
７２ 頭部
７３ 駆動部
７４ 固定板
８ 固定機構
８１ 押圧部
９ 推進機構

Claims (6)

1. 地盤に埋設する管体の頭部に載架した環状のベース部と、
   前記ベース部に回転自在に載架した台座と、
   前記台座に立設され前記管体と略同径の筒状体と、
   前記筒状体に固設した昇降機構と、
   前記昇降機構に垂下されて前記管体及び筒状体の内部を移動自在なビットを下端に設けて、頭部に駆動部を搭載するスクリューオーガと、前記スクリューオーガを前記管体の内面に押圧して固定する固定機構と、前記スクリューオーガを推進させる推進機構からなる掘削装置と、を備え、
   前記筒状体に排土のための開口部を形成したことを特徴とする連続掘削排土装置。
2. 前記ベース部に、前記管体を把持する把持部を備えることを特徴とする請求項１に記載の連続掘削排土装置。
3. 前記ベース部と前記台座に、回転切削する管体と筒状体を相対回転させる回転駆動機構を備えることを特徴とする請求項２に記載の連続掘削排土装置。
4. 前記回転駆動機構による前記管体の回転に同期して、前記筒状体を等速に、かつ前記管体と逆方向に回転させることを特徴とする請求項３に記載の連続掘削排土装置。
5. 前記ベース部、台座、筒状体、昇降機構、掘削装置をユニット化したカプセル部として構成されることを特徴とする請求項１に記載の連続掘削排土装置。
6. 請求項５に記載の連続掘削排土装置を用い、
   前記把持部により前記ベース部に前記管体を把持し、
   前記昇降機構により前記掘削装置を下降させ、
   前記固定機構により前記掘削装置を前記管体の内面に固定し、
   前記推進機構により前記掘削装置を推進させて地盤を削孔するとともに、
   前記固定機構を解除して前記昇降装置により前記掘削装置を上昇させ、
   前記固定機構により前記掘削装置を前記筒状体の内面に固定し、
   前記掘削装置に堆積した掘削土を前記開口部から排土することを特徴とする連続掘削排土方法。

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