JP6611153B1 - 修正掘用バケット及び修正掘工法 - Google Patents

Abstract

【課題】工期が長期化したり工費が過大になるのを抑えつつ、地中に縦穴を掘削する際に生じた縦穴の曲がりを修正する。【解決手段】地中に吊下されて上面及び下面に開口部を有する中空な筒状のドラム２１と、ドラム２１の外周面において周方向に向けて突出された外周カッター部７２とを備える。ドラム２１の軸方向に沿って延設されドラム２１を吊下するケリーバー９２と、吊下された状態のケリーバー９２の下端部分を中心として径方向に向けて放射状に固着されドラム２１の内周面に固定された複数枚の下部翼板６を備えている。この外周カッター部７２は、ドラム２１が吊下された状態における下部翼板６よりも下方に配置されている。吊下された状態のドラム２１の下面周縁部において掘削面に向けて突出された外刃２３が設けられている。【選択図】 図４

Description

本発明は、地中に縦穴を掘削する掘削用バケットに係り、特に掘削工事における掘削穴の修正に用いることができる修正掘用バケット及びこれを用いた修正掘工法に関する。

従来より、ビルの新築や建て替えに際しては、建造物を支持する杭基礎を構築するために縦穴を掘削する場合がある。この縦穴の掘削では、掘削途中での地質の変化や、不連続な岩盤が存在したり、或いは既設の構造物が地中に残っていたりなどの原因により、掘削穴に曲がりが生じる場合がある。このような掘削穴の曲がりを修正については、例えば、特許文献１に開示された方法が提案されている。

この特許文献１に開示された方法では、掘削孔の孔曲り量を検出し、周囲にガイド片が突設されたガイドパイプを挿入し、ガイドパイプ内に掘削具を挿入してガイドパイプに沿つてパイロット孔を掘削し、ガイドパイプ並びに掘削具を引き抜いた後にパイロット孔に沿って掘削する。このような特許文献１に開示された方法によれば、ガイドパイプを用いてパイロット孔を掘削することにより容易に掘削孔の曲がりを修正することができる。

特開２００８−１４４５６１号公報

しかしながら、上述した特許文献１に開示された方法では、曲がりを生じた縦穴内にガイドパイプを挿入することを前提としており、ガイドパイプを地中に挿入し、その後引き抜くという作業が必要であり、その分だけ作業が遅延し工期が長期化するとともに、ガイドパイプを挿入し引き抜くための重機及びそれらを取り扱うスキルが必要となり工費が増大する原因にもなりかねない。また、この工法は、ガイドパイプが挿入できないほどに曲がりが生じたときには適用すらできないという問題があった。

そこで、本発明は、上記のような問題を解決するものであり、工期が長期化したり工費が過大になるのを抑えつつ、地中に縦穴を掘削する際に生じた縦穴の曲がりを修正できる修正掘用バケット及びこれを用いた修正掘工法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明は、地中に掘削された縦穴を修正する修正掘用バケットであって、地中に吊下されて上面及び下面に開口部を有する中空な筒状のドラムと、ドラムの外周面において周方向に向けて突出された外周カッター部とを備える。

また、本発明は、上記修正掘用バケットを用いた修正掘工法であって、外周カッター部が突出された方向にドラムを回転させて縦穴の内壁面を掘削することを特徴とする修正掘工法。

上記発明において、ドラムの軸方向に沿って延設され、ドラムを吊下する回転軸と、回転軸の下端部分を中心として径方向に向けて放射状に固着され、ドラムの内周面に固定された複数枚の下部翼板とをさらに備えていることが好ましい。また、上記発明において、外周カッター部は、ドラムが吊下された状態における下部翼板よりも下方に配置されていることが好ましい。

さらに、上記発明において、吊下された状態のドラムの下面周縁部において縦穴底部の掘削面に向けて突出された外刃をさらに備えることが好ましい。また、上記発明において、ドラムの外周面の水平断面形状と合致する外周面を有し、ドラムの上面開口部の上方を覆うケーシング部と、上面開口部の上方において、ドラムを吊下する回転軸を中心として径方向に向けて放射状に配置され、ケーシング部の内周面に固定された複数枚の上部翼板とをさらに備えることが好ましい。

以上述べたように、本発明の修正掘用バケット及びこれを用いた修正掘工法によれば、ドラムの外周面において周方向に向けて突出された外周カッター部を備えた穴掘り掘削用パケットを用いて、外周カッター部が突出された方向にドラムを回転させて縦穴の内壁面を掘削するため、地中に縦穴を掘削する際に生じた縦穴の曲がりを修正できる。このとき、例えば、縦穴内にガイドパイプを挿入したり引き抜いたりする工程を要しないため、工期が長期化したり工費が過大になるのを抑えることができる。

実施形態に係る工事設備の全体構成を示す概念図である。 実施形態に係る修正掘用バケットの外観を示す斜視図である。 実施形態に係る修正掘用バケットの内部を上方から見下ろした斜視図である。 実施形態に係る修正掘用バケットの構成を示す断面図である。 実施形態に係る修正掘用バケットの構成を示す斜視図である。 実施形態に係る修正掘用バケットを下方から見上げた斜視図である。 実施形態に係る修正掘用バケットの底面図である。 実施形態に係る掘削工事の手順を示す説明図である。

以下に添付図面を参照して、本発明に係る修正掘用バケット及びこれを用いた修正掘削工法の実施形態を詳細に説明する。本実施形態では、掘削中に曲がってしまった縦穴Ｇ２について本発明の修正掘用バケット１を使用して縦穴Ｇ２を修正掘りをする場合を例に説明する。なお、以下に示す実施の形態は、この発明の技術的思想を具体化するための装置等を例示するものであって、この発明の技術的思想は、各構成部品の材質、形状、構造、配置等を下記のものに特定するものでない。この発明の技術的思想は、特許請求の範囲において、種々の変更を加えることができる。

（工事設備の全体構成）
図１は、本実施形態に係る工事設備の全体構成を示す概念図である。本実施形態では、ビルの新築や建て替えに際して建造物を支持する杭基礎を構築するため、地盤Ｇ中に縦穴Ｇ２を掘削する。具体的には、図１に示すように、重機９のアームで揚重されたアースドリル装置９１下端のケリーバー９２で、修正掘用バケット１を吊下する。そして、ケリーバー９２により修正掘用バケット１を一方に回転しながら下降させて地中に埋入させ、既設杭等の障害物を破砕しつつ土砂を掘削する。この修正掘用バケット１により掬った排土等はバケット内に取り込まれ、修正掘用バケット１内に排土がある程度の量だけ溜まるとバケットを地上に引き上げ、縦穴Ｇ２の外で修正掘用バケット１内の排土を排出する。

そして、この掘削工事において、例えば掘削途中での地質の変化や不連続な岩盤が存在したり、或いは既設の構造物が地中に残っていたりなどの原因により、掘削穴に曲がりが生じる場合がある。本実施形態では、このような掘削穴の曲がりを本発明の修正掘用バケット１及びこれを用いた修正掘り工法により修正する。

（修正掘用バケット１の構成）
次いで、上記修正掘用バケット１の構成について説明する。図２〜図７に本実施形態に係る修正掘用バケット１の構成を示す。

本実施形態に係る修正掘用バケット１は、上面及び下面に開口部を有する中空な金属板製円筒体のドラム２１を基体とし、このドラム２１の中心軸方向に沿って延設される回転軸であるケリーバー９２が配置され、このケリーバー９２の下端部分においてドラム２１が連結されることによってドラム２１が吊下されている。ドラム２１の外周面には外周カッター部７２が保持部材７１に固定されてドラム２１の周方向に向けて突出されている。具体的には、保持部材７１はドラム２１の回転軸と平行になるように延設された板状の部材であり、ドラム２１の外周面において周方向に所定間隔をもって多数配置されている。外周カッター部７２は、各保持部材７１の延設方向（ドラム２１の軸方向）に直交する方向（ドラム２１周面の接線方向）に向けて突出するように固定され、各保持部材７１の延設方向に所定間隔をもって４つずつ配置されている。ドラム２１が回転軸を中心に回転されることにより、ドラム２１周面に配置された外周カッター部７２がドラム２１周方向に移動され、ドラム２１周面の接線方向に向けて掘削力が伝達され、ドラム２１周面が接触する縦穴Ｇ２内壁面が切削される。

また、このドラム２１の上方には、ドラム２１の上面開口部の上方を覆うことによって下部翼板６及びケリーボックス４を覆う、中空な金属板製円筒体のケーシング部２２が設けられており、このケーシング部２２は、ドラム２１の外周面の水平断面形状と合致する外周面を有し、上縁部はテーパー２２ａが形成され、ケーシング部２２外側面上部から上方に向けて傾斜されて窄まされた形状となっている。

さらに、ドラム２１の内周面において、周方向に向けて配置された内刃２４が備えられている。この内刃２４は、回転方向に向けて尖らせたナイフ形状をなしているとともに、鉛直方向下方に向けて斜めに取付けられており、周方向の切削と、下方への切削の両方を担っている。なお、ドラム２１の下面周縁部には縦穴Ｇ２底部の掘削面Ｇ１に向けて突出された外刃２３が複数設けられている。

図３にケーシング部２２を省略してドラム２１の内部を上方から見下ろした斜視図を示し、図４及び図５にドラム２１及びケーシング部２２を透視した垂直断面図及び斜視図を示す。ドラム２１内部の上面開口には、４枚の厚板からなる下部翼板６がケリーボックス４を中心として径方向に向けて放射状に配置されている。この４枚の下部翼板６は、矩形板部材４１の周縁に溶接で固定されているとともに、ドラム２１の内周面に固定されている。

この４枚の下部翼板６が付き合わされたドラム２１の中央にケリーバー接続部であるケリーボックス４が、矩形板部材４１とともに、一体的に設けられている。このケリーボックス４は、上部に開口を有する内部が中空の函体であり、内部にケリーバー９２が挿入された状態で側方から接続ピン４２を貫通させることで、ケリーバー９２と接続される。矩形板部材４１は、鉛直方向と直交する水平面内に配置される上面視が四角形状をなす板部材である。この矩形板部材４１の上面側にケリーボックス４が溶接で固着される。したがって、ケリーバー９２に大きなトルクをかけて回転させると、ケリーボックス４及び矩形板部材４１を介して下部翼板６が旋回され、外周部に位置するドラム２１が大きなトルクで回転されることとなる。

他方、ケーシング部２２内部の上面開口付近には、ケリーバー９２を中心として径方向に向けて放射状に配置された４枚の厚板からなる上部翼板５が固着されている。これら上部翼板５は、内側端部が枠体３の外周面に溶接で固定されているとともに、外側端部がケーシング部２２の内周面に固定されている。

（修正掘工法）
以上説明した工事設備によって、本発明の修正掘工法を実施することができる。図８は本実施形態にかかる修正掘工法の手順を示す説明図である。本実施形態に係る修正掘工法では、図中矢印で示すように外周カッター部７２が突出された方向にドラム２１を回転させつつ、基本的には同図（ａ）に示すように、外刃２３を掘削面Ｇ１に押圧させることによって地中に埋入させて掘削する。

詳述すると、掘削に際して、先ずアースドリル装置９１のケリーバー９２の中心を新規造成すべき杭芯位置にセットする。具体的には、ケリーバー９２の下端をケリーボックス４に嵌合するとともに、ケリーボックス４の止め孔内に接続ピン４２を貫通させて接続し、この状態で縦穴Ｇ２内に降ろし、外刃２３を穴の底部に突き刺した状態とする。その状態で、修正掘用バケット１を回転させて掘削位置にある撤去すべき既設の杭又は既設構造物等の障害物の切断作業を行う。このとき、必要に応じて、縦穴の所定の深さ位置に表層ケーシングを建て込む。このようにして修正掘用バケット１を回転すると、外刃２３が掘削面Ｇ１を切削しながら回転し、地層中の土砂や既製杭などのコンクリート礫が切削される。

始動当初は低速で回転させ、水を注入しながら徐々に回転速度を上げてゆき、外刃２３で土砂や礫を掘削するとともに、露出された鉄筋等の障害物を切断しながら掘削を進める。

そして、同図（ｂ）及び（ｃ）に示したように、掘削途中での地質の変化や、不連続な岩盤が存在したり、或いは既設の構造物が地中に残っていたりなどの原因により、縦穴Ｇ２に曲がりが生じる場合には、ドラム２１の外周面を掘削曲がりで生じた凸部Ｇ３またはＧ４に押し付けて、外周カッター部７２が突出された方向にドラム２１を回転させ、縦穴Ｇ２の内壁面を掘削、曲がりを修正する。

（作用・効果）
以上説明した本実施形態によれば、修正掘用バケット１を回転させると外刃２３が回動され、地層中の土砂や既製杭などのコンクリート礫が切削される。また、縦穴Ｇ２に曲がりが生じた場合には、ドラム２１の外周面を掘削曲がりで生じた凸部Ｇ３またはＧ４に押し付けて、外周カッター部７２が突出された方向にドラム２１を回転させることにより、縦穴Ｇ２の内壁面を掘削する。

さらに、内刃２４がドラム２１内で回転方向に向けて設けられているので、内刃２４がドラム２１の内周面周縁を周回することによって、ドラム２１の回転を安定させることができる。

なお、ドラム２１の上方には、下部翼板６及びケリーボックス４を覆うようにケーシング部２２が設けられ、且つケーシング部２２の軸方向の長さがドラム２１の軸方向長さよりも長く設定されているため、修正掘用バケット１全体の重心位置が高くなっている。これに対して、ケリーバー９２とケリーボックス４の接続部がドラム２１の上部に位置されていることから、接続部と重心位置とが接近することとなり、図８（ｂ）及び（ｃ）に示すように、修正掘用バケット１が縦穴Ｇ２内で揺動されやすくなっている一方、ケーシング部２２の高さによって揺動の振幅を規制することもできる。このため、ケリーバー９２を前後左右に揺することで、ドラム２１外周面の外周カッター部７２を凸部Ｇ３やＧ４に接触する角度や加重を調節するなどの複雑な操作が可能となる。これらの結果、本実施形態によれば、工期が長期化したり工費が過大になるのを抑えつつ、地中に縦穴を掘削する際に生じた縦穴の曲がりを修正できる。

なお、上述した実施形態の説明は、本発明の一例である。このため、本発明は上述した実施形態に限定されることなく、本発明に係る技術的思想を逸脱しない範囲であれば、設計等に応じて種々の変更が可能である。

Ｇ…地盤
Ｇ１…掘削面
Ｇ２…縦穴
Ｇ３，Ｇ４…凸部
１…修正掘用バケット
３…枠体
４…ケリーボックス
５…上部翼板
６…下部翼板
９…重機
２１…ドラム
２２…ケーシング部
２２ａ…テーパー
２３…外刃
２４…内刃
４１…矩形板部材
４２…接続ピン
７１…保持部材
７２…外周カッター部
９１…アースドリル装置
９２…ケリーバー

Claims (6)

1. 地中に掘削された縦穴を修正する修正掘用バケットであって、
   地中に吊下されて上面及び下面に開口部を有する中空な筒状のドラムと、
   前記ドラムの外周面において周方向に向けて突出された外周カッター部と
   を備えることを特徴とする修正掘用バケット。
2. 前記ドラムの軸方向に沿って延設され、前記ドラムを吊下する回転軸と、
   前記回転軸の下端部分を中心として径方向に向けて放射状に固着され、前記ドラムの内周面に固定された複数枚の下部翼板と、
   をさらに備えていることを特徴とする請求項１に記載の修正掘用バケット。
3. 前記外周カッター部は、前記ドラムが吊下された状態における前記下部翼板よりも下方に配置されていることを特徴とする請求項２に記載の修正掘用バケット。
4. 吊下された状態の前記ドラムの下面周縁部において前記縦穴底部の掘削面に向けて突出された外刃をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の修正掘用バケット。
5. 前記ドラムの外周面の水平断面形状と合致する外周面を有し、前記ドラムの上面開口部の上方を覆うケーシング部と、
   前記上面開口部の上方において、前記ドラムを吊下する回転軸を中心として径方向に向けて放射状に配置され、前記ケーシング部の内周面に固定された複数枚の上部翼板と
   をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の修正掘用バケット。
6. 請求項１〜５のいずれかに記載された修正掘用バケットを用いた修正掘工法であって、
   前記外周カッター部が突出された方向に前記ドラムを回転させて前記縦穴の内壁面を掘削することを特徴とする修正掘工法。