JP6495138B2 - 掘削土砂の搬出方法 - Google Patents

Description

本発明は、地中に鉛直方向の掘削孔を形成する際の掘削土砂の搬出方法に関し、特に狭隘なエリアでの搬出作業を可能とする方法に関する。

例えば、アースドリル工法で場所打ち杭を施工するために、杭孔を掘削する際は、掘削及び揚重用のバケットとして、ドリリングバケットを用い、ドリリングバケットで掘削し、ドリリングバケットが満杯になったら、土砂を排土するために、地上にドリリングバケットを吊上げ、孔位置と違う場所へ旋回し、旋回した場所でドリリングバケット内の土砂を排土する。

また、特許文献１には、掘削土砂を揚重し搬出車両に積み込む方法として、下記の方法が開示されている。
すなわち、掘削及び揚重用のバケットとして、クラムシェルを用い、クラムシェルにより土砂を揚重したら、電動ホイストにより、クラムシェルを水平移動させて、底開式バケットの待機位置の上方まで導き、そこでクラムシェルを開いて土砂を底開式バケットに投入する。
尚、底開式バケットが満杯となったら、底開式バケットを上昇させた後、水平移動させて、搬出車両（ダンプトラック）の荷台上方に位置させ、そこで底部を開放することで、土砂を荷台に投入する。

特開２００４−０４４２０２号公報

ところで、上記従来の掘削土砂の搬出方法では、掘削及び揚重用のバケットを掘削孔の上方へ吊上げた後、そのバケットを孔位置と違う排土位置まで移動（旋回を含む）させる必要がある。このため、バケットを含んで構成される掘削機の旋回スペースや、バケットの水平移動機構（電動ホイスト等）の設置スペースを確保する必要があり、狭隘なエリアでの施工は困難を極めていた。
例えば、直径１．２ｍの杭孔を形成するために使用する掘削機（アースドリル機）の場合、横幅（クローラ走行体の幅）は３．２ｍ程度であるが、排土のために、バケットを６０°程度旋回させるには、最低でも５．３ｍ程度の敷地幅が必要となる。

本発明は、このような実状に鑑みなされたもので、狭隘なエリアでの作業が可能な、掘削土砂の搬出方法を提供することを課題とする。

上記の課題を解決するために、本発明は、バケットにより掘削すると共に掘削土砂を揚重して、地中に鉛直方向の掘削孔を形成する際の、掘削土砂の搬出方法であって、
前記バケットを前記掘削孔の上方へ吊上げた後、地上にて、前記掘削孔から離れた待避位置から、前記バケットの吊上げ位置より下方で前記掘削孔の上方の排土位置へ、ベッセルを移動させて、前記バケットから前記ベッセルに掘削土砂を排土し、
前記排土後に、前記ベッセルを前記待避位置へ移動させて、前記バケットの前記掘削孔への降下を可能にすると共に、前記ベッセルから搬出車両への掘削土砂の積み込みを可能にすることを特徴とする。

本発明によれば、掘削及び揚重用のバケットの掘削場所と排土場所とが平面視で同じなので、掘削機のバケットを旋回させたり、水平移動させる必要がなく、バケットは昇降させるだけでよい。従って、掘削機の旋回スペース等が不要となり、線路脇や線路間などの狭隘なヤードでの掘削・排土作業が可能となる。
また、掘削及び揚重用のバケットは昇降させるだけでよいので、旋回等を行う場合と比べ、安全性の確保が容易となる。特に、狭隘な箇所での旋回は、荷振り、挟まれ等の接触事故の可能性が高いが、旋回が不要となったことで、接触事故のリスクを根本からなくすことができ、作業の安全性が飛躍的に高まる。
更に、作業の安全性が高まることで、安全性の確保のために、作業を停止する回数等が激減し、工期短縮を図ることができる。

本発明の一実施形態を示す掘削時の概略図 同上実施形態の排土時の概略図 同上実施形態の搬出車両への積み込み時の概略図 ベッセルスライド機構の平面図 ベッセルスライド機構の正面図（図４のＡ−Ａ矢視図） 前後方向ストッパの正面図（図４のＢ−Ｂ矢視図）

以下、本発明の実施の形態について、詳細に説明する。
本実施形態は、アースドリル工法による場所打ち杭の施工のために、杭孔を掘削する際の、掘削土砂の搬出方法について示す。

アースドリル工法による場所打ち杭の施工方法は、下記（１）〜（３）の工程を含む。
（１）ドリリングバケットにより地中に鉛直方向の掘削孔を形成する掘削工程
（２）掘削完了後、掘削孔内に鉄筋かごを建て込む工程
（３）前記建て込み後、掘削孔内にトレミーでコンクリートを打ち込むことにより杭を築造する工程
ここにおいて、前記（１）の掘削工程にて、ドリリングバケットにより掘削して揚重した掘削土砂を搬出する際に、本発明による搬出方法が用いられる。

但し、本発明は、アースドリル工法による場所打ち杭の施工のために、杭孔を掘削する際の、掘削土砂の搬出方法に限らず、掘削及び揚重用のバケット（クラムシェルを含む）により掘削する際の、掘削土砂の搬出一般に用いることができる。

図１は掘削工程の概略図である。
場所打ち杭の築造予定位置に掘削孔１を形成するため、掘削孔１の近傍に掘削機（アースドリル機）２の本体が配置される。

掘削機（アースドリル機）２は、クローラ走行体３上に旋回体４が搭載され、これらが掘削機２の本体（ベースマシン）をなす。旋回体４は、伸縮可能でかつ傾動可能なブーム５とフロントアーム６とを備えている。ブーム５の先端部には、巻き上げウインチ７により操作される吊りロープ８を介してケリーバー９が懸吊支持されている。フロントアーム６の先端部には、ケリーバー駆動装置１０が設けられる。ケリーバー駆動装置１０は、ケリーバー９に対し上下方向に相対移動可能で相対回転不能に嵌合し、ケリーバー９を回転駆動する。ケリーバー９の下端には円筒形のドリリングバケット１１が備えられる。

ドリリングバケット１１は、底蓋部１１ａに掘削用のビットを有し、ケリーバー９と一体に回転することで、地中を掘削し、掘削の進行に伴って掘削土砂をバケット内部に取込む。ドリリングバケット１１の底蓋部１１ａは開閉可能であり、底蓋部１１ａを開くことでバケット内部に取込んだ掘削土砂を排土可能である。

掘削孔１を挟んで掘削機２の本体と反対側に、上面開放で長方形状の箱形容器であるベッセル１２が配置される。
ベッセル１２は、地盤（又は適宜の覆工板）上に配置された２本（左右一対）の案内レール１３上をスライドして、掘削孔１から離れた待避位置から、掘削孔１の上方で掘削孔１を塞ぐ排土位置まで、移動可能である。この移動経路の方向は、本実施形態では、掘削機２の本体に向かう方向である。従って、本実施形態では、掘削機２の本体と、掘削孔１（ドリリングバケット１１）と、ベッセル１２（及びその移動経路）とは、平面視で一直線上に配置される。

本実施形態のベッセルスライド機構について更に詳しく説明する。
図４はベッセルスライド機構の平面図、図５はベッセルスライド機構の正面図（図４のＡ−Ａ矢視図）である。また、図６は前後方向ストッパの正面図（図４のＢ−Ｂ矢視図）である。

２本の案内レール１３の間隔は、掘削孔１の径より大きい。これにより、２本の案内レール１３は、掘削孔１側の位置（排土位置）では、掘削孔１を挟むように配置される。

また、案内レール１３はＨ形鋼からなり、その長手方向の両端部（前後方向の端部）の上には、２本の案内レール１３に跨がるように、Ｈ形鋼からなるストッパ１４をブルマン（Ｃ型クランプ）１５により取付ける。これら前後一対のストッパ１４はベッセル１２の前後方向の脱落防止用である。
ベッセル１２の左右の側部には、下方に突出するガイドプレート１６を溶接により取付ける。左右のガイドプレート１６は、左右の案内レール１３の外側に位置して、ベッセル１２の左右方向の脱落を防止する。
尚、案内レール１３上にはグリスを塗って、ベッセル１２の円滑な摺動と摩擦音の低減とを図る。

ベッセル１２及び案内レール１３の後方（掘削孔１と反対側）には、バックホウ１７が配置される。
バックホウ１７は、クローラ走行体１８上に旋回体１９が搭載され、これらがバックホウ１７の本体（ベースマシン）をなす。旋回体１９はブーム２０を備え、ブーム２０にはアーム２１を介してバケット２２が装備されている。

バックホウ１７は、そのバケット２２により、ベッセル１２内の掘削土砂をすくい取った後、１８０°旋回して、バックホウ１７の後方（掘削孔１と反対側）に乗り入れた図３に示す搬出車両（ダンプトラック）２３の荷台に、バケット２２内の土砂を排出することができる。

尚、バックホウ１７は、１８０°旋回する際、ブーム２０及びアーム２１をバックホウ１７の本体上方に位置させた状態（縮めた状態）で旋回できる。従って、バックホウ１７の横幅（クローラ走行体の幅）が３．２ｍの場合、その幅内で旋回でき、旋回のための特別なスペースを必要としない。

従って、本実施形態では、掘削機２の本体と、掘削孔１（ドリリングバケット１１）と、ベッセル１２（及びその移動経路）と、バックホウ１７と、搬出車両（ダンプトラック）２３とは、平面視で一直線上に配置される。

バックホウ１７は、本実施形態では、ベッセル１２を移動させる手段としても用いる。すなわち、ベッセル１２を待避位置から排土位置（掘削孔１側）へ移動させるときは、バックホウ１７のアーム操作によりバケット２２の底部でベッセル１２を前方に押し出す。逆に、ベッセル１２を排土位置（掘削孔１側）から待避位置へ移動させるときは、バックホウ１７のアーム操作によりバケット２２をベッセル１２内に進入させ、ベッセル１２の後壁部に引っ掛けて、手前に引き戻す。

次に、本実施形態での掘削、排土及び積み込みの一連の作業について、図１〜図３により説明する。図１は掘削時の概略図、図２は排土時の概略図、図３は搬出車両への積み込み時の概略図である。

掘削工程では、図１に示すように、吊りロープ８によりケリーバー９を降下させて、ケリーバー９の下端のドリリングバケット１１を掘削中の孔１の底部に位置させ、ドリリングバケット１１を回転させる。これにより、地中を掘削し、掘削の進行に伴って、掘削土砂をバケット内部に取込む。
このとき、ベッセル１２は、案内レール１３上の掘削孔１から離れた待避位置に移動している。
ドリリングバケット１１内が土砂で満杯になると、掘削を中止し、掘削工程から排土工程に移る。

排土工程では、図２に示すように、先ず、吊りロープ８によりケリーバー９を上昇させて、ドリリングバケット１１を掘削孔１から引き抜き、掘削孔１の上方に位置させ、そのまま静止させる。
次に、バックホウ１７のアーム操作により、バケット２２の底部でベッセル１２を押し込み、ベッセル１２を案内レール１３に沿って待避位置から、掘削孔１を塞ぐ排土位置まで移動させる。これにより、掘削孔１の上にベッセル１２が位置し、ベッセル１２の上方にドリリングバケット１１が位置する。
次に、ドリリングバケット１１からベッセル１２に掘削土砂を排土する。すなわち、ドリリングバケット１１の底蓋部１１ａを開放し、バケット１１内の土砂をベッセル１２内に落下させる。

排土工程の終了後は、図３に示すように、ベッセル１２を待避位置へ移動させた後、掘削を再開する。
先ず、バックホウ１７のアーム操作により、バケット２２をベッセル１２内に進入させて、バケット２２をベッセル１２の後壁部に引っ掛けて、ベッセル１２を引き寄せ、ベッセル１２を案内レール１３に沿って排土位置から待避位置まで移動させる。これにより、掘削機２のドリリングバケット１１の掘削孔１への降下が可能となる。

ベッセル１２が待避位置に移動すると、吊りロープ８によりケリーバー９を降下させて、ケリーバー９の下端のドリリングバケット１１を掘削中の孔１の底部に位置させ、ドリリングバケット１１を回転させる。これにより、掘削を再開する。

かかる掘削中において、ベッセル１２から搬出車両２３への掘削土砂の積み込みを行う。すなわち、バックホウ１７のバケット２２により、ベッセル１２内の掘削土砂をすくい取った後、ブーム２０及びアーム２１をバックホウ１７の本体上方に位置させた状態で、１８０°旋回して、バックホウ１７の後方（掘削孔１と反対側）に乗り入れた搬出車両（ダンプトラック）２３の荷台に、バケット２２内の土砂を排出する。

本実施形態によれば、掘削及び揚重用のバケット１１を掘削孔１の上方へ吊上げた後、地上にて、掘削孔１から離れた待避位置から、バケット１１の吊上げ位置より下方で掘削孔１の上方の排土位置へ、ベッセル１２を移動させて、バケット１１からベッセル１２内に掘削土砂を排土し、この後、ベッセル１２を待避位置へ移動させて、バケット１１の掘削孔１への降下を可能にすると共に、ベッセル１２から搬出車両２３への掘削土砂の積み込みを可能にする。これにより、掘削及び揚重用のバケット１１の掘削場所と排土場所とが平面視で同じなので、バケット１１を旋回させたり、水平移動させる必要がなく、バケット１１は昇降させるだけでよい。

従って、線路脇や線路間などの狭隘な敷地での掘削・排土作業が可能となる。例えば、直径１．２ｍの杭孔を形成するために使用する掘削機（アースドリル機）の場合、横幅（クローラ走行体の幅）は３．２ｍ程度であるので、これより大きな敷地幅があれば、掘削・排土作業が可能となる。
また、旋回が不要となることで、接触事故のリスクをなくすことができ、作業の安全性の向上を図ることができ、更には工期短縮などを図ることができる。

また、本実施形態によれば、ベッセル１２の移動は、前記待避位置から前記排土位置までの移動経路に掘削孔１の孔径より大きな間隔をあけて配置した２本の案内レール１３、１３上で行う。これにより、ベッセル１２を掘削孔１の上方へ確実かつ安全に導くことができる。
尚、本実施形態では、ベッセル１２を案内レール１３に直接的に摺動させるようしたが、車輪等を用いて走行させるようにしてもよい。

また、本実施形態によれば、ベッセル１２の移動は、ベッセル１２から搬出車両２３への掘削土砂の積み込みを行う重機（バックホウ１７）のアーム操作により、ベッセル１２を前方に押し出し、又は手前に引き戻し、スライドさせて行う。これにより、ベッセル１２の移動のための特別な装置が不要となる。
但し、ベッセル１２の移動は、ワイヤ（及びウインチ）を用いて、あるいは、人力により、行うようにしてもよい。

また、本実施形態によれば、バケット１１を昇降させる掘削機２の本体と、掘削孔１と、ベッセル１２の移動経路とを、平面視で、一直線上に配置する。更には、バケット１１を昇降させる掘削機２の本体と、掘削孔１と、ベッセル１２の移動経路と、ベッセル１２から搬出車両２３への掘削土砂の積み込みを行う重機（バックホウ１７）と、搬出車両２３とを、平面視で、一直線上に配置する。これらにより、動線が直線一方向のみの狭隘なエリアにて、一連の排出作業を良好に行うことができる。
但し、多数の杭を築造する場合、各築造予定位置ごとに作業ヤードは異なり、作業ヤードによっては、上記のような一直線上の配置とすることがかえって困難な場合もある。このような場合、例えば、平面視で、ベッセル１２の移動経路の方向が、掘削機２の本体と掘削孔１とを結ぶ方向に対し、角度をもって交差するような、配置としてもよい。この場合の交差角度は、一直線の場合を０°とすると、鋭角でも、直角でも、鈍角でもよい。

尚、本実施形態では、アースドリル工法による場所打ち杭の施工を前提としたため、掘削及び揚重用のバケットとして、ドリリングバケット１１を用いたが、掘削及び揚重用のバケットとして、クラムシェル等のグラブバケットを用いる場合にも本発明を適用可能である。

上記のように、図示の実施形態はあくまで本発明を例示するものであり、本発明は、説明した実施形態により直接的に示されるものに加え、特許請求の範囲内で当業者によりなされる各種の改良・変更を包含するものであることはもちろんである。

１ 掘削孔
２ 掘削機（アースドリル機）
３ クローラ走行体
４ 旋回体
５ ブーム
６ フロントアーム
７ 巻き上げウインチ
８ 吊りロープ
９ ケリーバー
１０ ケリーバー駆動装置
１１ ドリリングバケット
１１ａ 底蓋部
１２ ベッセル
１３ 案内レール
１４ ストッパ
１５ ブルマン（Ｃ型クランプ）
１６ ガイドプレート
１７ バックホウ
１８ クローラ走行体
１９ 旋回体
２０ ブーム
２１ アーム
２２ バケット
２３ 搬出車両（ダンプトラック）

Claims (5)

1. バケットにより掘削すると共に掘削土砂を揚重して、地中に鉛直方向の掘削孔を形成する際の、掘削土砂の搬出方法であって、
   前記バケットを前記掘削孔の上方へ吊上げた後、地上にて、前記掘削孔から離れた待避位置から、前記バケットの吊上げ位置より下方で前記掘削孔の上方の排土位置へ、ベッセルを移動させて、前記バケットから前記ベッセル内に掘削土砂を排土し、
   前記排土後に、前記ベッセルを前記待避位置へ移動させて、前記バケットの前記掘削孔への降下を可能にすると共に、前記ベッセルから搬出車両への掘削土砂の積み込みを可能にし、
   前記ベッセルの移動は、前記ベッセルから前記搬出車両への掘削土砂の積み込みを行う重機のアーム操作により、前記ベッセルを前方に押し出し、又は手前に引き戻し、スライドさせて行うことを特徴とする、掘削土砂の搬出方法。
2. 前記ベッセルの移動は、前記待避位置から前記排土位置までの移動経路に前記掘削孔の孔径より大きな間隔をあけて配置した２本の案内レール上で行うことを特徴とする、請求項１記載の掘削土砂の搬出方法。
3. 前記バケットを昇降させる掘削機本体と、前記掘削孔と、前記ベッセルの移動経路とを、平面視で、一直線上に配置することを特徴とする、請求項１又は請求項２記載の掘削土砂の搬出方法。
4. 前記バケットを昇降させる掘削機本体と、前記掘削孔と、前記重機と、前記搬出車両とを、平面視で、一直線上に配置することを特徴とする、請求項１又は請求項２記載の掘削土砂の搬出方法。
5. バケットにより掘削すると共に掘削土砂を揚重して、地中に鉛直方向の掘削孔を形成する際の、掘削土砂の搬出方法であって、
   前記バケットを前記掘削孔の上方へ吊上げた後、地上にて、前記掘削孔から離れた待避位置から、前記バケットの吊上げ位置より下方で前記掘削孔の上方の排土位置へ、ベッセルを移動させて、前記バケットから前記ベッセル内に掘削土砂を排土し、
   前記排土後に、前記ベッセルを前記待避位置へ移動させて、前記バケットの前記掘削孔への降下を可能にすると共に、前記ベッセルから搬出車両への掘削土砂の積み込みを可能にし、
   前記バケットを昇降させる掘削機本体と、前記掘削孔と、前記ベッセルの移動経路と、前記ベッセルから前記搬出車両への掘削土砂の積み込みを行う重機と、前記搬出車両とを、平面視で、一直線上に配置することを特徴とする、掘削土砂の搬出方法。