JP6144542B2 - 中堀掘削機 - Google Patents

Description

本発明は、地中に埋設されている鉄筋コンクリート構造物等の障害物を撤去した後、場所打ち杭の施工を行うオールケーシング工法に使用される掘削用ケーシングの内方に着脱自在に装着され、掘削用ケーシングで囲まれていない縦孔の底部を拡径したり、或いは、掘削用ケーシング内の地盤を掘削したりするのに用いる中堀掘削機に係り、特に、中堀掘削機を掘削用ケーシング内方の任意の位置に装着できてその位置で掘削作業を行えると共に、トルクの増大及び回転数の向上を図ることができ、掘削時間を短縮できて硬い地盤での拡底や大口径の拡底、岩盤掘削を行え、更に、掘削した土砂を縦孔の崩落を防ぐために注入した水と一緒に縦孔外へ排出できて作業能率の大幅な向上を図れるようにした中堀掘削機に関するものである。

近年、都市の再開発や鉄筋コンクリート構造物の老朽化に伴って、構造物の建て替えが頻繁に行われるようになって来ている。

ところで、この構造物の建て替えに際しては、新たに建造する構造物に応じた杭を構築するため、地中に埋設されている鉄筋コンクリート構造物や既存杭等の障害物を撤去した後、場所打ち杭の施工を行うようにしている。

従来、地中に埋設されている障害物の撤去や場所打ち杭の施工には、地盤の性質に左右されずに高品質な杭を構築できるオールケーシング工法が用いられている（例えば、非特許文献１）。

即ち、前記オールケーシング工法は、円筒状の掘削用ケーシングを回転又は揺動させながら地中に圧入しつつ、掘削用ケーシング内の土砂をハンマーグラブにより掘削、排土して縦孔を掘削し、所定の深さの地盤に達したら孔底処理を行った後、鉄筋かごを建て込み、トレミー管によりコンクリートを打ち込むと共に、コンクリートの打ち込みに伴い掘削用ケーシング及びトレミーを引き抜き回収することによって、杭を構築する方法である。

また、このオールケーシング工法において、杭の支持力をより大きくする場合には、杭の底部となる部分に軸部よりも拡大させた拡底部を形成した拡底杭を構築することがなされている。この場合、アースドリル機により掘削用ケーシング内に挿入した拡底バケットを回転させ、縦孔の底部周囲を掘削して拡径するようにしている。

しかしながら、杭の底部を拡径した拡底杭を構築する場合、オールケーシング工法とアースドリル工法の併用となり、オールケーシング工法に使用する全周回転掘削機やクローラクレーン等の他、アースドリル工法に使用するアースドリル機や大掛かりな泥水プラント等が必要となり、設備が大規模になると云う問題があった。

また、施工現場の敷地が狭い場合、全ての機材及び資材を施工現場の敷地に置けないので、地中の障害物撤去工程と杭工事工程とを分離して施工を行なわなければならないうえ、一回掘削した削孔部を埋め戻し、再度掘り直さなければならず、工程日数が増えると云う問題があった。

更に、アースドリル機に取り付けられる拡底バケットは、ケリーバを介して回転させているため、強度に期待があまり持てず、また、トルクも大きく上げられないので、掘削に可なりの時間がかかると云う問題があった。特に、強固な地盤の場合には、良好に掘削できないことがあった。

そこで、本件発明者は、これらの問題を解決する新しい中堀掘削機を開発し、これを特許出願（特願２０１２−２６６９２５）している。

即ち、前記中堀掘削機は、図示していないが、掘削用ケーシングの内方に着脱自在に固定される駆動装置と、駆動装置に連動連結される拡底バケットとから成り、駆動装置が、ドラム状のケーシング本体と、ケーシング本体の中心部に鉛直姿勢で回転自在且つ昇降自在に配設され、下端部に拡底バケットが連結される駆動用シャフトと、ケーシング本体に設けられ、駆動用シャフトを回転駆動する回転駆動部と、ケーシング本体に設けられ、駆動用シャフトを昇降動させるフィーダ装置と、ケーシング本体に設けられ、掘削用ケーシングの内壁面に圧接して中堀掘削機自体を掘削用ケーシングの内壁面に固定するチャック装置とを備えており、駆動装置を掘削用ケーシングの内方の任意の位置に固定し、駆動装置により拡底バケットを回転駆動させて掘削を行うようにしている。
そのため、この中堀掘削機は、トルクの増大及び回転数の向上を図ることができ、掘削時間を短縮できて硬い地盤での拡底や大口径の拡底、岩盤掘削を行えると云う利点がある。

しかし、上述した中堀掘削機に於いても、未だ解決すべき問題点が残されている。
即ち、前記中堀掘削機は、掘削した土砂を拡底バケット内に取り込み、中堀掘削機を地上へ引き上げることによって、地上へ排出していると共に、縦孔の底部にある泥水を泥水プラントのポンプで吸い上げているため、作業能率が極めて悪いうえ、泥水プラントが必要になって設備が大規模になると共に、設備費の高騰を招くと云う問題があった。

株式会社双葉資材のホームページ内のオールケーシング拡底杭工法、［平成２５年５月３０日検索］、インターネット＜ＵＲＬ：http://www.futaba-311p.com/construction/sy_all.html

本発明は、このような問題点に鑑みて為されたものであり、その目的は、中堀掘削機を掘削用ケーシング内方の任意の位置に装着できてその位置で掘削作業を行えると共に、トルクの増大及び回転数の向上を図ることができ、掘削時間を短縮できて硬い地盤での拡底や大口径の拡底、岩盤掘削を行え、更に、掘削した土砂を縦孔の崩落を防ぐために注入した水と一緒に縦孔外へ排出できて作業能率の大幅な向上を図れるようにした中堀掘削機を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明の請求項１の発明は、掘削用ケーシングを回転又は揺動させながら地中に圧入し、地中に圧入した掘削用ケーシング内の土砂を掘削、排土して縦孔を掘削するようにしたオールケーシング工法に使用する掘削用ケーシングの内方に装着される中堀掘削機であって、前記中堀掘削機は、ドラム状のケーシング本体、ケーシング本体の中心部に鉛直姿勢で回転自在且つ昇降自在に配設された筒状の駆動用シャフト、ケーシング本体に設けられて駆動用シャフトを回転駆動する回転駆動部、ケーシング本体に設けられて駆動用シャフトを昇降動させるフィーダ装置及びケーシング本体に設けられて削用ケーシングの内壁面に圧接して中堀掘削機自体を掘削用ケーシングの内壁面に着脱自在に固定するチャック装置を備えた駆動装置と、駆動用シャフトの下端部に接続されて先端に土砂吸込口を形成した中空ロッドを有し、掘削用ケーシングで囲まれていない縦孔の底部を拡径する拡底リバースヘッドと、駆動用シャフトの上端部にスイベルジョイントを介して接続されたサンドポンプと、サンドポンプに接続された排出ホースとから成り、拡底リバースヘッドにより掘削した土砂を縦孔の底部の崩落を防ぐために注入した水又は掘削用ケーシング内に注入した水と一緒に中空ロッド、筒状の駆動用シャフト、スイベルジョイント、サンドポンプ及び排出ホースを通して縦孔外へ排出する構成とし、また、前記フィーダ装置は、駆動用シャフトの周囲に等角度ごとに配設され、ケーシング本体に鉛直姿勢で固定された複数の昇降用油圧シリンダと、駆動用シャフトの下方位置に配設され、駆動用シャフトが回転自在に支持されると共に、昇降用油圧シリンダのロッドが連結される昇降板とから成り、昇降用油圧シリンダの伸縮に伴って駆動用シャフトが昇降板を介して昇降動する構成としたことに特徴がある。

本発明の請求項２の発明は、請求項１に記載の発明に於いて、回転駆動部が、複数の油圧モータと、各油圧モータの出力軸と駆動用シャフトとを連動連結して出力軸の回転を駆動用シャフトに伝達する歯車減速機とから成ることに特徴がある。

本発明の請求項３の発明は、請求項１に記載の発明に於いて、チャック装置が、ケーシング本体に等角度ごとに且つ半径方向へ往復移動自在に配設され、内面が傾斜面に形成されていると共に、外面が掘削用ケーシングの内壁面に密着する曲面に形成された複数のチャック部材と、各チャック部材の傾斜面に摺動自在な傾斜面を有する複数の楔体と、ケーシング本体に等角度ごとに配設され、各楔体を昇降動させる油圧式のチャックシリンダとから成り、チャックシリンダの伸縮に伴って各チャック部材が各楔体を介してそれぞれケーシング本体の半径方向へ往復移動する構成としたことに特徴がある。

本発明の請求項４の発明は、請求項３に記載の発明に於いて、チャック部材の外面にライナーを着脱自在に設けたことに特徴がある。

本発明の請求項５の発明は、請求項１に記載の発明に於いて、拡底リバースヘッドが、駆動装置の駆動用シャフトに接続される鉛直姿勢の中空ロッドと、中空ロッドの周囲に配設され、外側縁に複数の掘削ビットを有すると共に、中空ロッドの上端部に半径方向へ揺動自在に取り付けられた複数の拡幅ブレードと、中空ロッドの外周面に昇降可能に嵌合された筒状のスライダと、各拡幅ブレードとスライダを連結する複数のリンクと、中空ロッドの上端部とスライダとの間に介設され、複数の拡幅ブレードを末広がり状に半径方向へ拡縮し得る複数の開閉用油圧シリンダと、中空ロッドの下端部に放射状に取り付けられ、下端縁に複数の掘削ビットを有する複数の先端ブレードとを備えていることに特徴がある。

本発明の中堀掘削機は、回転自在且つ昇降自在な鉛直姿勢の筒状の駆動用シャフトを有し、掘削用ケーシングの内方に着脱自在に固定される駆動装置と、駆動用シャフトの下端部に接続されて先端に土砂吸込口を形成した中空ロッドを有し、掘削用ケーシングで囲まれていない縦孔の底部を拡径する拡底リバースヘッドと、駆動用シャフトの上端部にスイベルジョイントを介して接続されたサンドポンプと、サンドポンプに接続された排出ホースとから成り、拡底リバースヘッドにより掘削した土砂を縦孔の底部の崩落を防ぐために注入した水と一緒に中空ロッド、筒状の駆動用シャフト、スイベルジョイント、サンドポンプ及び排出ホースを通して縦孔外へ排出するようにしている。
また、本発明の中堀掘削機は、駆動装置が、ドラム状のケーシング本体と、ケーシング本体の中心部に鉛直姿勢で回転自在且つ昇降自在に配設され、下端部に拡底バケット又はオーガ若しくはドリリングバケットが連結される駆動用シャフトと、ケーシング本体に設けられ、駆動用シャフトを回転駆動する回転駆動部と、ケーシング本体に設けられ、駆動用シャフトを昇降動させるフィーダ装置と、ケーシング本体に設けられ、掘削用ケーシングの内壁面に圧接して中堀掘削機自体を掘削用ケーシングの内壁面に固定するチャック装置とを備えており、駆動装置を掘削用ケーシングの内方の任意の位置に固定し、駆動装置により拡底リバースヘッドを回転駆動させて掘削を行うようにしている。
その結果、本発明の中堀掘削機は、次のような優れた効果を奏することができる。

（１）本発明の中堀掘削機は、駆動装置の筒状の駆動用シャフトの上端部にスイベルジョイントを介してサンドポンプを接続すると共に、駆動用シャフトの下端部に拡底リバースヘッドの土砂吸込口を形成した中空ロッドを接続しているため、サンドポンプを駆動することによって、拡底リバースヘッドにより掘削した土砂を縦孔の底部の崩落を防ぐために注入した水と一緒に縦孔外へ排出することができるため、拡底バケットを有する中堀掘削機に比べて作業能率の大幅な向上を図れると共に、泥水プラントが不要になって設備の簡略化及び設備費の削減を図れる。
（２）本発明の中堀掘削機は、掘削用ケーシングの内方に装着した状態で掘削作業を行えるため、地上での掘削機の設置スペースが不要になる。
（３）本発明の中堀掘削機は、駆動装置がチャック装置を備えているため、掘削用ケーシングの任意の位置に装着することができる。
（４）本発明の中堀掘削機は、駆動装置が回転駆動部及びフィーダ装置を備えているため、掘削用ケーシングの内方に装着したときにクローラクレーンとの距離が離れていても、掘削作業を行える。
（５）本発明の中堀掘削機は、駆動装置の駆動用シャフトに拡底リバースヘッドを直接取り付け、駆動用シャフトを駆動装置の回転駆動部で回転駆動するようにしているため、トルクの増大及び回転数の向上を図ることができ、掘削時間を短縮できると共に、硬い地盤での拡底や大口径の拡底、岩盤掘削を行える。
（６）本発明の中堀掘削機は、駆動装置の駆動用シャフトに拡底リバースヘッドを直接取り付け、ケリーバを使用していないため、拡底リバースヘッドの駆動装置への取り付け部が強固になり、トルクや回転数を上げても問題を起こすことがない。
（７）本発明の中堀掘削機は、駆動装置が駆動用シャフトを昇降動させるフィーダ装置を備えているため、全周回転掘削機の圧入に頼らず、適正な圧力で掘削が可能となる。
（８）本発明の中堀掘削機は、駆動装置が楔構造のチャック装置を備えているため、掘削用ケーシングの内壁面に確実且つ強固に固定することができて大きな反力を得られ、、トルクや回転数を上げても掘削用ケーシングから脱落することがない。
（９）本発明の中堀掘削機は、チャック装置のチャック部材にライナーを着脱自在に設ける構成としているため、直径の異なる数種類の掘削用ケーシングにも対応することができる。

本発明の実施の形態に係る中堀掘削機を示し、掘削用ケーシング内に装着し、拡底リバースヘッドが開いた状態の中堀掘削機の正面図である。 中堀掘削機の駆動装置の一部省略正面図である。 駆動装置の平面図である。 駆動装置の底面図である。 駆動装置のフィーダ装置が作動した状態の一部省略正面図である。 駆動装置のフィーダ装置が作動した状態の一部省略側面図である。 図２のＡ−Ａ線断面図である。 図２のＢ−Ｂ線断面図である。 中堀掘削機の拡底リバースヘッドを示し、（Ａ）は拡底リバースヘッドが閉じた状態の正面図、（Ｂ）は拡底リバースヘッドの先端部分の底面図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
図１〜図９は本発明の実施の形態に係る中堀掘削機１を示し、当該中堀掘削機１は、オールケーシング工法に使用される掘削用ケーシング７の内方に装着され、掘削用ケーシング７で囲まれていない縦孔の底部を拡径したり、或いは、掘削用ケーシング７内の地盤を掘削したりするのに用いるであり、回転自在且つ昇降自在な鉛直姿勢の筒状の駆動用シャフト９を有し、掘削用ケーシング７の内方に着脱自在に固定される駆動装置２と、駆動用シャフトの下端部に接続されて先端に土砂吸込口を形成した中空ロッド１４を有し、掘削用ケーシング７で囲まれていない縦孔の底部を拡径する拡底リバースヘッド３と、駆動用シャフトの上端部にスイベルジョイント４を介して接続された水中式のサンドポンプ５と、サンドポンプ５に接続された排出ホース６とから構成されている。

尚、掘削用ケーシング７は、下端に複数の掘削ビットを備えた下部ケーシングと、下部ケーシングの上端部に順次連結される複数の継ぎ足し用ケーシングとから成り、全周回転掘削機（図示省略）により地中へ回転圧入されたり、或いは、揺動式掘削機（図示省略）により地中へ揺動圧入されるものである。

前記駆動装置２は、図１及び図２に示す如く、ドラム状のケーシング本体８と、ケーシング本体８の中心部に鉛直姿勢で回転自在且つ昇降自在に配設され、下端部に拡底バケットが連結される駆動用シャフト９と、ケーシング本体８に設けられ、駆動用シャフト９を回転駆動する回転駆動部１０と、ケーシング本体８に設けられ、駆動用シャフト９を昇降動させるフィーダ装置１１と、ケーシング本体８に設けられ、掘削用ケーシング７の内壁面に圧接して中堀掘削機１自体を掘削用ケーシング７の内壁面に固定するチャック装置１２とを備えている。

具体的には、ケーシング本体８は、図５〜図７に示す如く、上下端にフランジを備えたドラム状に形成されており、円筒状の本体８ａと、本体８ａの上端部に固着した上部フランジ８ｂと、本体８ａの下端部に固着した下部フランジ８ｃと、上部フランジ８ｂの外周縁部下端に固着した筒状のスカート部８ｄと、本体８ａの外周面に配設固定した複数枚の補強板８ｅとから成る。

駆動用シャフト９は、図２に示す如く、掘削した土砂及び泥水を通せるように筒状に形成されており、上端部外周面には、複数のキー９ａが等角度ごとに設けられていると共に、下端部には、後述する拡底リバースヘッド３の中空ロッド１４の上端部が連通状に接続されるフランジ９ｂが設けられている。
この駆動用シャフト９は、ケーシング本体８の中心位置に配置されており、下端部分が後述するフィーダ装置１１の昇降板１１ｂの中心部に軸受装置１３を介して回転自在に支持され、昇降板１１ｂと一緒に昇降動するようになっている。

回転駆動部１０は、図２及び図３に示す如く、四つの油圧モータ１０′と、各油圧モータ１０′の出力軸と駆動用シャフト９とを連動連結して出力軸の回転を駆動用シャフト９に伝達する歯車減速機１０″とから成る。
各油圧モータ１０′は、歯車減速機１０″の円形のギヤケース１０ａに９０度の角度間隔で配設固定されており、その出力軸が歯車減速機１０″のギヤケース１０ａ内に配設した四枚の駆動歯車１０ｂにそれぞれ嵌合固定されている。
また、歯車減速機１０″は、ケーシング本体８の上部フランジ８ｂに固定されており、ギヤケース１０ａの内方に四枚の駆動歯車１０ｂ及び各駆動歯車１０ｂに噛み合う一枚の従動歯車１０ｃを内蔵したものである。この歯車減速機１０″の従動歯車１０ｃの中心部には、駆動用シャフト９のキー９ａを設けた部分が軸線方向へ摺動自在に且つ相対回転不能に挿通支持されている。従って、駆動歯車１０ｂにより従動歯車１０ｃが回転すると、駆動用シャフト９が回転することになる。

フィーダ装置１１は、図５に示す如く、駆動用シャフト９の周囲に１８０度の角度間隔で配設され、ケーシング本体８の下部フランジ８ｃに鉛直姿勢で固定された二本の昇降用油圧シリンダ１１ａと、駆動用シャフト９の下端部に設けられ、昇降用油圧シリンダ１１ａのロッドにブラケット１１ｃを介して連結される昇降板１１ｂとから成り、昇降用油圧シリンダ１１ａが伸縮すると、駆動用シャフト９が昇降板１１ｂを介して昇降動するようになっている。
また、フィーダ装置１１の昇降板１１ｂは、図６に示す如く、ケーシング本体８の下部フランジ８ｃに１８０度の角度間隔で設けたガイドパイプ１１ｄと、昇降板１１ｂの外縁部に１８０度の角度間隔で設けられ、ガイドパイプ１１ｄに摺動自在に挿通支持された筒状のガイド軸１１ｅとにより廻り止めされた状態で昇降動するようになっている。

チャック装置１２は、図２及び図７に示す如く、ケーシング本体８のスカート部８ｄ内に９０度の角度間隔で且つ半径方向へ往復移動自在に配設され、内面が下方へ向って広がる傾斜面に形成されていると共に、外面が掘削用ケーシング７の内壁面に密着する曲面に形成された四つのチャック部材１２ａと、各チャック部材１２ａの傾斜面に摺動自在な傾斜面（外面が上方へ向って狭まる傾斜面）を有する四つの楔体１２ｂと、ケーシング本体８の下部フランジ８ｃにブラケット１２ｄを介して支持され、楔体１２ｂに連結されて楔体１２ｂを昇降動させる四本の鉛直姿勢の油圧式のチャックシリンダ１２ｃとから成り、チャックシリンダ１２ｃが伸長すると、楔体１２ｂが上昇して楔体１２ｂの楔作用により各チャック部材１２ａがケーシング本体８の半径方向外方へ移動し、各チャック部材１２ａが掘削用ケーシング７の内壁面に圧接して中堀掘削機１自体を掘削用ケーシング７の内壁面に固定し、また、チャックシリンダ１２ｃが短縮すると、楔体１２ｂが下降してチャック部材１２ａの圧接状態が解除され、中堀掘削機１自体が掘削用ケーシング７内で上下方向へ移動可能となる。
また、各チャック部材１２ａの外面には、図２に一点鎖線で示すように円弧状のライナー１２ｅがそれぞれ着脱自在に取り付けられるようになっている。このライナー１２ｅをチャック部材１２ａに取り付けることによって、直径の異なる数種類の掘削用ケーシング７にも対応可能となる。

尚、下記の表１は上述した駆動装置２の仕様を示す表である。

前記拡底リバースヘッド３は、図９に示す如く、駆動装置２の駆動用シャフト９に接続される鉛直姿勢の中空ロッド１４と、中空ロッド１４の周囲に配設され、外側縁に複数の掘削ビット１５ａを有すると共に、中空ロッド１４の上端部に半径方向へ揺動自在に取り付けられた複数の拡幅ブレード１５と、中空ロッド１４の外周面に昇降可能に嵌合された筒状のスライダ１６と、各拡幅ブレード１５とスライダ１６を連結する複数のリンク１７と、中空ロッド１４の上端部とスライダ１６との間に介設され、複数の拡幅ブレード１５を末広がり状に半径方向へ拡縮し得る複数の開閉用油圧シリンダ１８と、中空ロッド１４の下端部に放射状に取り付けられ、下端縁に複数の掘削ビット１９ａを有する複数の先端ブレード１９とを備えており、回転駆動部１０により拡底リバースヘッド３を回転させながら、開閉用油圧シリンダ１８の短縮により拡幅ブレード１５を拡径させつつ、拡幅ブレード１５で土砂を掘削して縦孔の底部を拡径し、また、回転駆動部１０により拡底リバースヘッド３を回転させつつ、フィーダ装置１１により拡底リバースヘッド３を掘削用ケーシング７内の地盤へ圧入して先端ブレード１９で掘削用ケーシング７内の地盤又は縦孔の底を掘削するものである。

具体的には、中空ロッド１４は、先端に土砂吸込口１４ａを形成した筒状の短い下部ロッド１４′と、下部ロッド１４′の上端にフランジ１４ｂにより接続された筒状の長い上部ロッド１４″とから成り、上部ロッド１４″の上端には、駆動用シャフト９のフランジ９ｂに接続されるフランジ１４ｂが設けられている。
尚、中空ロッド１４は、下部ロッド１４′と上部ロッド１４″とを一体的に形成しても良いことは勿論である。

各拡幅ブレード１５は、中空ロッド１４の上部ロッド１４″と略同じ長さに形成されており、各拡幅ブレード１５の外側縁には、掘削ビット１５ａが一定の間隔で設けられている。
この拡幅ブレード１５は、中空ロッド１４の周囲に９０度の角度間隔で配設されており、その上端部が中空ロッド１４の上端部外周面に設けたブラケット２０に軸２１を介して半径方向へ揺動自在に取り付けられている。

スライダ１６は、筒状に形成されており、中空ロッド１４の上部ロッド１４″の中間部分外周面に昇降可能に嵌合されている。
また、スライダ１６の上端部外周面及び下端部外周面には、ブラケット２２が９０度間隔で取り付けられている。

リンク１７は、拡幅ブレード１５とスライダ１６を連結するものであり、その上端部が拡幅ブレード１５の中間部に設けたブラケット２３に軸２１を介して揺動自在に取り付けられていると共に、その下端部がスライダ１６の下端部側のブラケット２２に軸２１を介して揺動自在に取り付けられている。

開閉用油圧シリンダ１８は、中空ロッド１４の周囲に９０度の角度間隔で配設されており、その上端部が中空ロッド１４のブラケット２０に軸２１を介して取り付けられていると共に、その下端部がスライダ１６の上端部側のブラケット２２に軸２１を介して取り付けられている。
この開閉用油圧シリンダ１８を短縮すると、スライダ１６が中空ロッド１４に沿って上昇し、リンク１７を介して拡幅ブレード１５が末広がり状に拡径し、また、この開閉用油圧シリンダ１８を伸長すると、スライダ１６が中空ロッド１４に沿って下降し、リンク１７を介して拡幅ブレード１５が縮径するようになっている。

先端ブレード１９は、中空ロッド１４の下部ロッド１４′の周囲に１２０度間隔で配設されており、下部ロッド１４′の下端部外周面に外側端が上を向く傾斜姿勢でもって取り付けられている。
この傾斜状の先端ブレード１９の下端縁には、掘削ビット１９ａが一定の間隔で設けられている。
また、中空ロッド１４の下部ロッド１４′の先端には、複数の掘削ビット１９ａを有するＵ字状の先端ブレード１９が取り付けられており、掘削した土砂が中空ロッド１４内へ入るようにしてる。

前記サンドポンプ５は、吸込口及び吐出口を有するポンプケーシング５ａと、モータを内蔵したモータケーシング５ｂと、モータ軸（図示省略）に取り付けられてポンプケーシング内に配設されたインペラ（図示省略）等から構成されており、その吸込口がスイベルジョイント４を介して駆動用シャフト９の上端部に接続されていると共に、その吐出口には、掘削した土砂と縦孔の底部の崩落を防ぐために注入した水を縦孔外へ排出するための排水ホース６が接続されている。

次に、上述した中堀掘削機１を用いて掘削用ケーシング７により形成された縦孔の底部に拡底部を形成する場合について説明する。

先ず、掘削用ケーシング７を地上に設置した全周回転掘削機（図示省略）により地中に回転圧入しつつ、クローラクレーン（図示省略）に吊り下げられたハンマーグラブ（図示省略）により掘削用ケーシング７内の土砂を掘削して排土し、引き続き継ぎ足し用ケーシングを順次連結しながら掘削用ケーシング７４を拡底杭の構築に必要な深さまで圧入し、掘削用ケーシング７と同じ径の縦孔を掘削する。

次に、掘削用ケーシング７４を全周回転掘削機により所定長さ（拡底リバースヘッド３の高さとほぼ同じ長さ）だけ引き上げると共に、縦孔の底部の崩落を防ぐために水を縦孔の底部に注入する。このとき、水は、掘削用ケーシング７が引き上げられた縦孔の底部に充填されておれば良いので、水量の削減を図れる。

そして、クローラクレーンにより拡底リバースヘッド３が閉じた状態の中堀掘削機１を吊り下げて掘削用ケーシング７内に挿入し、駆動装置２のチャック装置１２を作動させて掘削用ケーシング７の先端部内方に固定する。このときの中堀掘削機１の掘削用ケーシング７４への装着位置は、拡底リバースヘッド３の拡幅ブレード１５全体が掘削用ケーシング７で囲まれていない縦孔の底部内に位置するようにしている。

その後、給水ホース（図示省略）により縦孔の底部に水を注入しつつ、サンドポンプ５を駆動し、また、回転駆動部１０により拡底リバースヘッド３を回転させつつ、拡底リバースヘッド３の拡幅ブレード１５を開閉用油圧シリンダ１８により徐々に拡開しながら掘削用ケーシング７で囲まれていない縦孔の底部内周面の地盤を拡幅ブレード１５の掘削ビットで掘削し、縦孔の底部に裁頭円錐状の拡底部空間を形成する。

そして、拡底リバースヘッド３により掘削された土砂は、サンドポンプ５の吸引力により縦孔の水と一緒に中空ロッド１４の土砂吸込口１４ａから中空ロッド１４内に吸い込まれ、筒状の駆動用シャフト９、スイベルジョイント４、サンドポンプ５及び排出ホース６を通して縦孔外へ排出される。このとき、縦孔の底部に安定液を含まない水のみを注入しているため、吸い上げられた土砂及び水は、産業廃棄物の対象とならず、後処理が簡単になる。

このように、前記中堀掘削機１は、駆動装置２の筒状の駆動用シャフト９の上端部にスイベルジョイント４を介してサンドポンプ５を接続すると共に、駆動用シャフト９の下端部に拡底リバースヘッド３の土砂吸込口１４ａを形成した中空ロッド１４を接続しているため、サンドポンプ５を駆動することによって、拡底リバースヘッド３により掘削した土砂を縦孔の底部に注入した水と一緒に縦孔外へ排出することができるため、拡底バケットを有する中堀掘削機１に比べて作業能率の大幅な向上を図れると共に、泥水プラントが不要になって設備の簡略化及び設備費の削減を図れる。
また、中堀掘削機１は、掘削用ケーシング７の内方に装着固定され、且つ拡底バケットを回転駆動する駆動装置２を備えているため、トルクの増大及び回転数の向上を図ることができ、掘削時間を短縮できると共に、硬い地盤での拡底や大口径の拡底、岩盤掘削を行える。しかも、中堀掘削機１は、駆動装置２の駆動用シャフト９に拡底バケットを直接取り付け、ケリーバを使用していないため、拡底バケットの駆動装置２への取り付け部が強固になり、トルクや回転数を上げても問題を起こすことがない。
更に、中堀掘削機１は、駆動装置２がチャック装置１２及び回転駆動部１０７を備えているため、掘削用ケーシング７の任意の位置に装着することができると共に、クローラクレーンとの距離が離れていても、回転駆動部１０及び拡底バケットにより掘削作業を行える。
そのうえ、中堀掘削機１は、駆動装置２が楔構造のチャック装置１２を備えているため、掘削用ケーシング７の内壁面に確実且つ強固に固定することができ、トルクや回転数を上げても掘削用ケーシング７から脱落することがない。

尚、上記の実施の形態に於いては、中堀掘削機１を掘削用ケーシング７の先端部に装着し、
掘削用ケーシング７で囲まれていない縦孔の底部を拡径するようにしたが、他の実施の形態に於いては、拡底リバースヘッド３が閉じた状態の中堀掘削機１を掘削用ケーシング７の途中に装着し、回転駆動部１０により拡底リバースヘッド３を回転させつつ、フィーダ装置１１により拡底リバースヘッド３を掘削用ケーシング７内の地盤へ圧入して先端ブレード１９で掘削用ケーシング７内の地盤を掘削するようにしても良い。
この場合にも、給水ホース（図示省略）により掘削用ケーシング７内に水を注入しつつ、サンドポンプ５を駆動して先端ブレード１９で掘削された土砂を掘削用ケーシング７内の水と一緒に中空ロッド１４、筒状の駆動用シャフト９、スイベルジョイント４、サンドポンプ５及び排出ホース６を通して縦孔外へ排出する。

１は中堀掘削機、２は駆動装置、３は拡底リバースヘッド、４はスイベルジョイント、５はサンドポンプ、５ａはポンプケーシング、５ｂはモータケーシング、６は排出ホース、７は掘削用ケーシング、８はケーシング本体、８ａは円筒状の本体、８ｂは上部フランジ、８ｃは下部フランジ、８ｄはスカート部、８ｅは補強板、９は駆動用シャフト、９ａはキー、９ｂはフランジ、１０は回転駆動部、１０′は油圧モータ、１０″は歯車減速機、１０ａはギヤケース、１０ｂは駆動歯車、１０ｃは従動歯車、１１はフィーダ装置、１１ａは昇降用油圧シリンダ、１１ｂは昇降板、１１ｃはブラケット、１１ｄはガイドパイプ、１１ｅはガイド軸、１２はチャック装置、１２ａはチャック部材、１２ｂは楔体、１２ｃはチャックシリンダ、１２ｄはブラケット、１２ｅはライナー、１３は軸受装置、１４は中空ロッド、１４′は下部ロッド、１４″は上部ロッド、１４ａは土砂吸込口、１４ｂはフランジ、１５は拡幅ブレード、１５ａは掘削ビット、１６はスライダ、１７はリンク、１８は開閉用油圧シリンダ、１９は先端ブレード、１９ａは掘削ビット、２０は中空ロッドのブラケット、２１は軸、２２はスライダのブラケット、２３は拡幅ブレードのブラケット。

Claims (5)

1. 掘削用ケーシング（７）を回転又は揺動させながら地中に圧入し、地中に圧入した掘削用ケーシング（７）内の土砂を掘削、排土して縦孔を掘削するようにしたオールケーシング工法に使用する掘削用ケーシング（７）の内方に装着される中堀掘削機（１）であって、前記中堀掘削機（１）は、ドラム状のケーシング本体（８）、ケーシング本体（８）の中心部に鉛直姿勢で回転自在且つ昇降自在に配設された筒状の駆動用シャフト（９）、ケーシング本体（８）に設けられて駆動用シャフト（９）を回転駆動する回転駆動部（１０）、ケーシング本体（８）に設けられて駆動用シャフト（９）を昇降動させるフィーダ装置（１１）及びケーシング本体（８）に設けられて削用ケーシング（７）の内壁面に圧接して中堀掘削機（１）自体を掘削用ケーシング（７）の内壁面に着脱自在に固定するチャック装置（１２）を備えた駆動装置（２）と、駆動用シャフト（９）の下端部に接続されて先端に土砂吸込口（１４ａ）を形成した中空ロッド（１４）を有し、掘削用ケーシング（７）で囲まれていない縦孔の底部を拡径する拡底リバースヘッド（３）と、駆動用シャフト（９）の上端部にスイベルジョイント（４）を介して接続されたサンドポンプ（５）と、サンドポンプ（５）に接続された排出ホース（６）とから成り、拡底リバースヘッド（３）により掘削した土砂を縦孔の底部の崩落を防ぐために注入した水又は掘削用ケーシング（７）内に注入した水と一緒に中空ロッド（１４）、筒状の駆動用シャフト（９）、スイベルジョイント（４）、サンドポンプ（５）及び排出ホース（６）を通して縦孔外へ排出する構成とし、また、前記フィーダ装置（１１）は、駆動用シャフト（９）の周囲に等角度ごとに配設され、ケーシング本体（８）に鉛直姿勢で固定された複数の昇降用油圧シリンダ（１１ａ）と、駆動用シャフト（９）の下方位置に配設され、駆動用シャフト（９）が回転自在に支持されると共に、昇降用油圧シリンダ（１１ａ）のロッドが連結される昇降板（１１ｂ）とから成り、昇降用油圧シリンダ（１１ａ）の伸縮に伴って駆動用シャフト（９）が昇降板（１１ｂ）を介して昇降動する構成としたことを特徴とする中堀掘削機。
2. 回転駆動部（１０）は、複数の油圧モータ（１０′）と、各油圧モータ（１０′）の出力軸と駆動用シャフト（９）とを連動連結して出力軸の回転を駆動用シャフト（９）に伝達する歯車減速機（１０″）とから成ることを特徴とする請求項１に記載の中堀掘削機。
3. チャック装置（１２）は、ケーシング本体（８）に等角度ごとに且つ半径方向へ往復移動自在に配設され、内面が傾斜面に形成されていると共に、外面が掘削用ケーシング（７）の内壁面に密着する曲面に形成された複数のチャック部材（１２ａ）と、各チャック部材（１２ａ）の傾斜面に摺動自在な傾斜面を有する複数の楔体（１２ｂ）と、ケーシング本体（８）に等角度ごとに配設され、各楔体（１２ｂ）を昇降動させる油圧式のチャックシリンダ（１２ｃ）とから成り、チャックシリンダ（１２ｃ）の伸縮に伴って各チャック部材（１２ａ）が各楔体（１２ｂ）を介してそれぞれケーシング本体（８）の半径方向へ往復移動する構成としたことを特徴とする請求項１に記載の中堀掘削機。
4. チャック部材（１２ａ）の外面にライナー（１２ｅ）を着脱自在に設けたことを特徴とする請求項３に記載の中堀掘削機。
5. 拡底リバースヘッド（３）は、駆動装置（２）の駆動用シャフト（９）に接続される鉛直姿勢の中空ロッド（１４）と、中空ロッド（１４）の周囲に配設され、外側縁に複数の掘削ビット（１５ａ）を有すると共に、中空ロッド（１４）の上端部に半径方向へ揺動自在に取り付けられた複数の拡幅ブレード（１５）と、中空ロッド（１４）の外周面に昇降可能に嵌合された筒状のスライダ（１６）と、各拡幅ブレード（１５）とスライダ（１６）を連結する複数のリンク（１７）と、中空ロッド（１４）の上端部とスライダ（１６）との間に介設され、複数の拡幅ブレード（１５）を末広がり状に半径方向へ拡縮し得る複数の開閉用油圧シリンダ（１８）と、中空ロッド（１４）の下端部に放射状に取り付けられ、下端縁に複数の掘削ビット（１９ａ）を有する複数の先端ブレード（１９）とを備えていることを特徴とする請求項１に記載の中堀掘削機。

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