JP5987487B2 - 削孔装置および矢板の施工方法 - Google Patents

Description

本発明は、地盤を削孔する削孔装置および矢板の施工方法に関する。

岩盤等の硬質地盤の削孔用として、ダウンザホールハンマを備える削孔装置が知られている。例えば、特許文献１には、主軸に設けられたダウンザホールハンマに掘削ビットを取り付け、掘削ビットの回転打撃作用によって削孔しながら矢板の建て込みを行うことができる掘削装置が開示されている。特許文献１には、掘削ビットを複数設けた構成も開示されており、種々の形状や大きさの矢板に対応可能とされている。

上記特許文献１に開示された掘削装置は、先行設置した矢板をガイドとして削孔できるように、この先行矢板に打ち込み用の矢板を係合させて掘削するように構成されているので、矢板の建て込み後に掘削ビットを引き抜く際の矢板との干渉を防止できるように、掘削ビットのビット本体を偏心させることが必須の構成要件とされている。ところが、このような偏心掘削ビットを備える掘削装置は、掘削ビットの強度および耐久性の問題や、振動等により十分な掘削速度が得られないという問題があった。特に、ダウンザホールハンマを複数備える構成においては、各ダウンザホールハンマがそれぞれ偏心したビット本体を備えるため、安定した掘削が困難であった。
一方、特許文献２には、既設の杭をガイドとして２つの掘削ドリルで掘り進むことができるように、既設の杭に当接する当接部を備える掘削機が開示されている。ところが、この掘削機は、ドリルの回転のみで削孔するものであることから、硬い地盤を削孔するには適当でなく、また、当接部が固定されているために、この当接部が掘削作業の妨げとなるおそれがあった。

特開平９−３１９８０号公報 特開平８−２７７７６号公報

そこで、本発明は、硬質の地盤に対する矢板の施工を迅速確実に行うことができる削孔装置および矢板の施工方法の提供を目的とする。

本発明の前記目的は、回転駆動可能に支持されたロッドにダウンザホールハンマを介してハンマビットが取り付けられ、前記ダウンザホールハンマの作動により前記ハンマビットが回転しながら地盤に衝撃を与えて削孔する削孔装置であって、前記ハンマビットは、複数設けられており、前記各ハンマビットは、それぞれの重心が回転軸上に位置し、隣接同士が平面視で重複し且つ互いに干渉しないように異なる高さ位置に配置され、 前記ダウンザホールハンマを収容するケーシングと、前記ケーシングに着脱可能に支持されるベース部材とを更に備え、前記ベース部材には、既設の矢板のセクション部と係合する係合部材が設けられ、前記ベース部材は、前記ケーシングの周囲を覆うように結合される一対の半割体を備えており、前記係合部材は、前記半割体の一方にのみ設けられている削孔装置により達成される。

あるいは、本発明の前記目的は、回転駆動可能に支持されたロッドにダウンザホールハンマを介してハンマビットが取り付けられ、前記ダウンザホールハンマの作動により前記ハンマビットが回転しながら地盤に衝撃を与えて削孔する削孔装置であって、前記ハンマビットは、複数設けられており、前記各ハンマビットは、それぞれの重心が回転軸上に位置し、隣接同士が平面視で重複し且つ互いに干渉しないように異なる高さ位置に配置され、前記ダウンザホールハンマを収容するケーシングを更に備え、前記ケーシングは、既設の矢板のセクション部と係合する係合部材を、係合位置と退避位置との間で移動可能に支持する削孔装置により達成される。この構成において、前記係合部材は、複数設けられていることが好ましく、 既設の矢板の向きによって係合させる前記係合部材を選択可能に構成されていることが好ましい。

また、本発明の前記目的は、上述した削孔装置を用いて矢板を施工する方法であって、前記各ハンマビットにより地盤に回転衝撃を与えて、先行孔に連なる連続孔を形成するステップと、前記先行孔に配置された既設の矢板のセクション部に新設する矢板のセクション部を係合させて、前記連続孔への矢板の建て込みを行うステップとを備える矢板の施工方法により達成される。

本発明によれば、硬質の地盤に対する矢板の施工を迅速確実に行うことができる削孔装置および矢板の施工方法を提供することができる。

本発明の一実施形態に係る削孔装置の全体構成図である。 図１に示す削孔装置の要部側面図である。 図２のＡ−Ａ断面図である。 図１に示す削孔装置を用いた矢板の施工方法を説明するための工程図である。 本発明の他の実施形態に係る削孔装置の要部断面図である。 本発明の更に他の実施形態に係る削孔装置により施工された矢板を示す平面図である。 本発明の更に他の実施形態に係る削孔装置の要部断面図である。 図７に示す削孔装置の他の使用例を示す要部断面図である。

以下、本発明の実施の形態について、添付図面を参照して説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る削孔装置の全体構成図である。図１に示すように、削孔装置１は、移動式クレーン２のブーム４の先端に、アースオーガ６が昇降自在となるように吊り下げ支持されている。アースオーガ６の下部には、ギヤを内蔵する多軸減速機８が取り付けられている。多軸減速機８には、複数のロッド（図示せず）を個別に収容する鋼管からなるケーシング１０が、垂下するように設けられている。各ケーシング１０は、軸線方向に沿って適宜の間隔で配置した結合ブロック（図示せず）により、互いに固定可能である。

各ケーシング１０に収容されたロッドの下端には、ダウンザホールハンマ１２を介してハンマビット１４が取り付けられている。ダウンザホールハンマ１２は、圧縮エア等の流体圧の供給により内蔵するハンマ（図示せず）が上下動してハンマビット１４を反復打撃する公知の構成である。本実施形態のケーシング１０は、軸線に沿ったロッドの大部分を覆うように構成されているが、ロッド下端のダウンザホールハンマ１２を収容可能であればよく、ロッドの大部分が露出する構成であってもよい。

上記の構成を備える削孔装置１は、アースオーガ６のオーガモータの作動により、多軸減速機８を介して各ケーシング１０内のロッドが回転し、各ロッドに連結されたダウンザホールハンマ１２が回転する。ハンマビット１４は、ダウンザホールハンマ１２の回転に伴い、ダウンザホールハンマ１２から反復打撃力を受けながら回転する。こうして、岩盤等の硬質の地盤に回転衝撃を与えて削孔することができる。

図２は、図１に示す削孔装置１のハンマビット１４を示す要部側面図であり、図３は、図２のＡ−Ａ断面図である。本実施形態の削孔装置１は５つのハンマビット１４を備えている。図２及び図３においては、各ハンマビット１４を区別して表示するため、それぞれの符号に添え字ａ〜ｅを付している（添え字ａ〜ｅの付け方は、他の図面における他の構成要素についても同様）。

図２および図３に示すように、各ハンマビット１４ａ〜１４ｅは、外周が円筒状に形成されて略同じ形状・大きさを有しており、外径がケーシング１０ａ〜１０ｅの外径よりも大きく形成されている。各ハンマビット１４ａ〜１４ｅの重心位置は、ケーシング１０ａ〜１０ｅの中心である回転軸に一致しており、各ハンマビット１４ａ〜１４ｅが偏心しないように回転駆動される。

各ハンマビット１４ａ〜１４ｅは、建て込みを行う矢板の形状に対応した連続孔を形成するように、隣接するもの同士が平面視で重なり合うように設けられており、本実施形態では、所定の寸法を有するＵ形鋼矢板を対象として配置されている。また、各ハンマビット１４ａ〜１４ｅは、隣接同士の干渉を防止するため、それぞれ異なる高さ位置に配置されている。各ハンマビット１４ａ〜１４ｅの高さ方向の配置は特に限定されるものではないが、本実施形態では隣接同士の高さを交互に変えて上下２段の配置としており、２つのハンマビット１４ａ，１４ｃが上段に配置され、３つのハンマビット１４ｂ，１４ｄ，１４ｅが下段に配置されている。

各ハンマビット１４ａ〜１４ｅは、多軸減速機８によって、それぞれが同期回転するように構成されている。本実施形態では、上段に配置された２つのハンマビット１４ａ，１４ｃが同方向に回転するのに対し、下段に配置された３つのハンマビット１４ｂ，１４ｄ，１４ｅがこれとは逆方向に回転し、隣接する各ハンマビット１４ａ〜１４ｅが交互に正逆同期回転するように構成されている。

以上の構成を備える削孔装置１によれば、複数のハンマビット１４ａ〜１４ｅが、それぞれの重心が回転軸上に位置すると共に、隣接同士が平面視で重複し、且つ互いに干渉しないように異なる高さ位置に配置されているため、各ハンマビット１４ａ〜１４ｅにより形成される孔が連なった連続孔を、所望の位置に所望の形状で精度良く形成することができる。したがって、建て込みを行う矢板の形状に合わせて各ハンマビット１４ａ〜１４ｅの配置を予め決定しておくことで、一度の削孔作業によって矢板の建て込みを行うことが可能になり、作業の迅速性および確実性を高めることができる。

また、本実施形態においては、各ハンマビット１４ａ〜１４ｅが上段と下段とで互いに逆方向に回転すると共に、削孔時において地盤に先に当接する下段のハンマビット１４ｂ，１４ｄ，１４ｅを、これよりも掘削抵抗が小さい上段のハンマビット１４ａ，１４ｃよりも多く配置しているので、各ハンマビット１４ａ〜１４ｅが受ける回転反力を上段と下段とでバランスさせ易くすることができ、連続孔の形成を確実に行うことができる。ハンマビットの高さ方向の配置は、３段以上の多段であってもよく、再下段に配置するハンマビットの数を最も多くすることが好ましい。但し、上段のハンマビットよりも下段のハンマビットが少ない構成にすることも可能である。

図４は、上述した削孔装置１を用いた矢板の施工方法を説明するための工程図である。図４（ａ）に示すように、複数の孔からなる連続孔ＳＨ１が地盤に形成され、この連続孔ＳＨ１に既設のＵ形鋼矢板５０ａが存在する状態で、本実施形態の削孔装置１を用いて、図４（ｂ）に示すように、Ｕ形鋼矢板５０ａのセクション部（継手）５４ａが位置する先行孔Ｈｄ（連続孔ＳＨ１の一部）に隣接するように、新たな連続孔ＳＨ２を形成する。連続孔ＳＨ２は、複数の孔Ｈａ〜Ｈｅを連ねて形成されており、各孔Ｈａ〜Ｈｅは、それぞれハンマビット１４ａ〜１４ｅによって形成される。

ついで、形成した連続孔ＳＨ２に対して、図４（ｃ）に示すように、Ｕ形鋼矢板５０ｂの建て込みを行う。新たに設けるＵ形鋼矢板５０ｂは、既設のＵ形鋼矢板５０ａと図の上下方向に逆向きとなるように配置され、既設のＵ形鋼矢板５０ａのセクション部５４ａに、新たなＵ形鋼矢板５０ｂの一方のセクション部５２ｂを係合させて、公知の手法により打ち込む。

この後、図４（ｄ）に示すように、建て込まれた矢板５０ｂの他方のセクション部５４ｂが位置する先行孔Ｈｅに隣接するように、新たな連続孔ＳＨ３を形成する。そして、図４（ｅ）に示すように、新たなＵ形鋼矢板５０ｃを、既設のＵ形鋼矢板５０ｂと逆向きになるように配置して、既設のＵ形鋼矢板５０ｂのセクション部５４ｂに、新たなＵ形鋼矢板５０ｃの一方のセクション部５２ｃを係合させて打ち込みを行う。

このように、本実施形態の矢板の施工方法によれば、各ハンマビット１４ａ〜１４ｅが、Ｕ形鋼矢板の形状に沿った連続孔を形成するように配置されているため、削孔面積を必要最小限に抑制することができ、作業効率を高めることができる。また、Ｕ形鋼矢板の向きに拘わらず、連続孔の一部を構成する孔ＨｄまたはＨｅのいずれかにＵ形鋼矢板のセクション部を収容することができるため、連続孔自体は向きを変えずに順次形成することが可能であり、この点からも作業性を良好にすることができる。

本実施形態の削孔装置１は、図５に示すように、削孔時に先行孔と隣接する孔Ｈａを形成するハンマビット１４ａ（図２および図３参照）について、ダウンザホールハンマ１２ａを収容するケーシング１０ａの下部に、係合部材２０ａ，２０ｂを設けてもよい。図５に示す２つの係合部材２０ａ，２０ｂは、基端側がケーシング１０ａに回動軸２２ａ，２２ｂにより支持されると共に、先端側に矢板のセクション部と係合可能なフック部２４ａ，２４ｂを備えており、矢示Ｂ方向に回動自在とされている。また、係合部材２０ａ，２０ｂの中央には、肉厚の補強部２６ａ，２６ｂが形成されている。ケーシング１０ａ，１０ｂの外表面には切欠きが形成されており、係合部材２０ａ，２０ｂが図５に示す退避位置にあるときは、孔Ｈａ，Ｈｂの輪郭（すなわち、ハンマビット１４ａ，１４ｂの外周）の内部に係合部材２０ａ，２０ｂの全体が収容され、削孔作業の障害となることが回避される。そして、係合部材２０ａ，２０ｂを係合位置（図５では一方の係合部材２０ｂについて破線で示す）まで回動させると、既設の矢板のセクション部にフック部２４ａ，２４ｂを係合させることができる。

図５に示す構成によれば、既設の矢板のセクション部をガイドとして削孔作業を行う場合に、セクション部に係合させる係合部材２０ａ，２０ｂを適宜選択することができるので、迅速確実な作業が可能になる。例えば、図４（ｂ）に示す連続孔ＳＨ２を形成する場合には、図５に示す一方の係合部材２０ａを退避位置に配置すると共に、他方の係合部材２０ｂは係合位置まで回動させる。これにより、他方の係合部材２０ｂのフック部２４ｂをＵ形鋼矢板５０ａのセクション部（継手）５４ａに係合させて削孔作業を行うことができ、一方の係合部材２０ａは孔Ｈａ，Ｈｂの内部に収めることができる。

また、図４（ｄ）に示す連続孔ＳＨ３を形成する場合には、図５に示す一方の係合部材２０ａを係合位置まで回動させると共に、他方の係合部材２０ｂは退避位置に配置することにより、一方の係合部材２０ａのフック部２４ａをＵ形鋼矢板５０ｂのセクション部（継手）５４ｂに係合させて削孔作業を行うことができる。このように、矢板のセクション部に係合させる係合部材を、矢板の向きに応じて選択可能に構成することで、削孔作業をスムーズに行うことができる。本実施形態においては、係合部材２０ａ，２０ｂを回動可能に支持することで、係合位置と退避位置との間で移動可能としているが、係合部材を係合位置と退避位置との間で進退可能な構成であってもよい。また、係合部材の数は矢板の形状に応じて３つ以上であってもよく、あるいは単一のものであっても、不使用時に退避できる等の利点がある。

施工する矢板は、本実施形態のＵ形鋼矢板以外に任意の形状であってよく、複数のハンマビットは、矢板の形状に合わせた自由度の高い配置設計が可能である。例えば、図６に示すように、鋼管本体６１の左右両側にセクション部６２，６４を有する鋼管矢板６０を施工する場合には、大径の孔Ｈｘと、この孔Ｈｘに隣接する小径の孔Ｈｙと、この孔Ｈｙに隣接する２つの中径の孔Ｈｚ１，Ｈｚ２とを組み合わせた連続孔ＳＨを形成することができる。この連続孔ＳＨは、大径の孔Ｈｘに鋼管本体６１が収容されると共に、小径の孔Ｈｙに一方のセクション部６２が収容される。また、中径の孔Ｈｚ１，Ｈｚ２には、これと連なるように新たな連続孔（図示せず）が形成されることで、収容済みのセクション部６２に係合する新たな鋼管矢板のセクション部が収容される。

本実施形態の削孔装置１は、図７に示すように、削孔時に先行孔と隣接する孔Ｈａを形成するハンマビット１４ａ（図２および図３参照）について、ダウンザホールハンマ１２ａを収容するケーシング１０ａの下部に、ベース部材４０が着脱可能に支持される構成であってもよい。図７に示す構成において、図５と同様の構成部分には、同一の符号を付している。各ケーシング１０ａ〜１０ｅは、これらを被覆するように外嵌されたハンマーケース３０により一体化されて、補強されている。

ベース部材４０は、半円状の内周面を有する一対の半割体４１，４２を備えている。一対の半割体４１，４２は、一端側がヒンジ４３を介して開閉可能に連結されている。一対の半割体４１，４２の他端側は、ボルト等の連結具４４，４５によりハンマーケース３０に着脱可能に取り付けられ、これによって一対の半割体４１，４２は、内面全体がハンマーケース３０の表面に密着し、ケーシング１０ａの周囲を覆うように結合される。図７に示す構成においては、ベース部材４０がハンマーケース３０を介してケーシング１０ａに支持されているが、ベース部材４０をケーシング１０ａの肉厚部等に直接取り付けるように構成することも可能である。

ベース部材４０は、係合部材４６が一方の半割体４１にのみ設けられている。係合部材４６は、半割体４１の外表面から突出するように形成されており、図７に破線で示すＵ型鋼矢板５０のセクション部５４の外面形状に合致した当接面４７を有している。

図７に示す構成によれば、連続孔の新設時など係合部材４６が不要な場合には、ベース部材４０をケーシング１０ａから取り外すことで、係合部材４６が削孔作業の妨げになるのを防止することができる。そして、図４（ｂ）に示す連続孔ＳＨ２を形成する場合には、図７に示すように、ベース部材４０をケーシング１０ａに装着することにより、既設のＵ型鋼矢板５０のセクション部５４に、係合部材４６の当接面４７を当接させて係合させることができ、このＵ型鋼矢板５０をガイドとして削孔作業を行うことができる。一方、、図４（ｄ）に示す連続孔ＳＨ３を形成する場合には、図８に示すように、ベース部材４０を反転させてケーシング１０ａに取り付けることで、上記と同様にして削孔作業を行うことができる。このように、係合部材４６を備えるベース部材４０がケーシング１０ａに着脱可能に支持される構成にすることで、ケーシング１０ａに対して係合部材４６を所望の位置に確実に配置することができるので、正確な削孔作業を行うことができる。

１ 削孔装置
１０ ケーシング
１２ ダウンザホールハンマ
１４ ハンマビット
２０ 係合部材
４０ ベース部材
４１，４２ 半割体
４６ 係合部材
５０ 矢板
５２，５４ セクション部
ＳＨ 連続孔

Claims (4)

1. 回転駆動可能に支持されたロッドにダウンザホールハンマを介してハンマビットが取り付けられ、前記ダウンザホールハンマの作動により前記ハンマビットが回転しながら地盤に衝撃を与えて削孔する削孔装置であって、
   前記ハンマビットは、複数設けられており、
   前記各ハンマビットは、それぞれの重心が回転軸上に位置し、隣接同士が平面視で重複し且つ互いに干渉しないように異なる高さ位置に配置され、
   前記ダウンザホールハンマを収容するケーシングと、前記ケーシングに着脱可能に支持されるベース部材とを更に備え、
   前記ベース部材には、既設の矢板のセクション部と係合する係合部材が設けられ、
   前記ベース部材は、前記ケーシングの周囲を覆うように結合される一対の半割体を備えており、
   前記係合部材は、前記半割体の一方にのみ設けられている削孔装置。
2. 回転駆動可能に支持されたロッドにダウンザホールハンマを介してハンマビットが取り付けられ、前記ダウンザホールハンマの作動により前記ハンマビットが回転しながら地盤に衝撃を与えて削孔する削孔装置であって、
   前記ハンマビットは、複数設けられており、
   前記各ハンマビットは、それぞれの重心が回転軸上に位置し、隣接同士が平面視で重複し且つ互いに干渉しないように異なる高さ位置に配置され、
   前記ダウンザホールハンマを収容するケーシングを更に備え、
   前記ケーシングは、既設の矢板のセクション部と係合する係合部材を、係合位置と退避位置との間で移動可能に支持する削孔装置。
3. 前記係合部材は、複数設けられており、
   既設の矢板の向きによって係合させる前記係合部材を選択可能に構成されている請求項２に記載の削孔装置。
4. 請求項１から３のいずれかに記載の削孔装置を用いて矢板を施工する方法であって、
   前記各ハンマビットにより地盤に回転衝撃を与えて、先行孔に連なる連続孔を形成するステップと、
   前記先行孔に配置された既設の矢板のセクション部に新設する矢板のセクション部を係合させて、前記連続孔への矢板の建て込みを行うステップとを備える矢板の施工方法。

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