JP6810181B2

JP6810181B2 - 掘削装置および掘削工法

Info

Publication number: JP6810181B2
Application number: JP2019044450A
Authority: JP
Inventors: 佐藤　幸雄; 幸雄佐藤
Original assignee: 株式会社キョウシン
Priority date: 2019-03-12
Filing date: 2019-03-12
Publication date: 2021-01-06
Anticipated expiration: 2039-03-12
Also published as: JP2020147936A

Description

本発明は、全周回転駆動装置を用いてケーシングチューブを掘削孔全長にわたり揺動（回転）・押込みながらケーシングチューブ内の土砂をハンマーグラブ等にて掘削・排土する掘削装置および掘削工法に関するものである。

全周回転駆動装置による全周回転ケーシングとハンマーグラブの組合せによる掘削装置、例えば図１５に示すように、地盤Ｇ中に全周回転駆動装置Ａを用いてケーシング（鋼管）Ｃを打ち込み、クレーンＢのジブＤ先端から垂下した吊り下げ用ワイヤーＥによりハンマーグラブＨを吊支してケーシングＣ内に降下させ、シェルＦを開閉させて地中掘削、排土作業等を行なうものである。

そしてこれに使用されるハンマーグラブとしては、例えば下記特許文献１に記載されたようなものである。
特開２００９−１３８３９４号公報

図１６に示すように、このハンマーグラブ１は筒状基枠２の下端部に下部ケース３を固定し、下部ケース３に複数個のシェル４を枢着し、筒状基枠２内にシェル開閉駆動用のシリンダ５を同心状に配置すると共に、筒状基枠２内の下部に昇降枠６を昇降可能に設け、この昇降枠６内に軸受７を介して同心状で相対回転可能に取り付けた連結用ロッド８に前記シリンダ５の下端側を連結し、シリンダ５の上端側には内軸体９ａとこれに回転可能に外嵌された外筒体９ｂとからなるスイベル機構９の前記内軸体９ａを同心状に連結し、その外筒体９ｂを筒状基枠２側に固定すると共に、内軸体９ａの上端側に吊り下げ接続部１０を設け、前記昇降枠６と前記シェル４，４とをリンク機構１２により連動連結し、前記シリンダ５の伸縮作動による昇降枠６の昇降によって前記シェル４，４を開閉させるようにしてなる。

吊り下げ接続部１０には複数個のシーブ２６を並設して、これらのシーブ２６に吊り下げ用ワイヤー２７を掛装する。

昇降枠６の内筒部材の下端部に下部蓋部材を介して一体に設けてあるロッド取付部材１３の両端部側には一対のコネクティングロッド１４，１４の夫々の一端部がピンで枢着されている。

一方、筒状基枠２の下端部に一体的に取り付け固定された下部ケース３には一対のシェル４，４が夫々ピンで枢着されていて、両シェル４，４の揺動レバー４ａ，４ａの夫々先端部と両コネクティングロッド１４，１４の他端部とが夫々ピンで枢着されている。

なお、ロッド取付部材１３、一対のコネクティングロッド１４，１４、両シェル４，４の揺動レバー４ａ，４ａ及びピンがリンク機構１２が構成する。

従って、シェル開閉駆動用のシリンダ５のピストンロッドが伸長作動して昇降枠６が実線図示のような下限位置にある時、両シェル４，４が開放姿勢にあり、しかしてこの状態からシリンダ５のピストンロッドが収縮作動して昇降枠６が下限位置から仮想線図示のような上限位置まで上昇すると、両シェル４，４は、前記リンク機構１２によって開放姿勢から仮想線図示のような閉鎖姿勢となる。

しかし、前記したハンマーグラブ１においては、内軸体と外筒体とからなるスイベル機構の内軸体によってハンマーグラブの殆どの荷重を負担させるようにした構造であるから、スイベル機構の内軸体は、その荷重に耐え得るように十分径太にして頑丈にする必要がある。

スイベル機構の内軸体と外筒体との間には、圧油が通る環状の連通路が複数介在し、またＯリング等のシール部材が介装されていることから、内軸体の径が太くなると、それだけ内軸体と外筒体との間の摩擦抵抗が大きくなって、内軸体と外筒体とが共回りし、ハンマーグラブを吊り下げているワイヤーや油圧配管チューブ等が捩じれる危険性があった。

下記特許文献２、３はハンマーグラブにスタビライザーを設け、スタビライザーを作動させてプッシャーをケーシングの内周面に圧接させることにより、スタビライザーの機枠を介してハンマーグラブをケーシングと一体化した状態を得るものである。
特許第５５３６５００号公報特開２０１１−１０２４６３号公報

これによれば、ハンマーグラブの押し込み、引き抜きを全周回転駆動装置によりケーシング回転させながら引き抜くことによって、ケーシングＣの引き抜き力は、ハンマーグラブをワイヤーで吊り上げて杭を引き抜く場合の数倍となり、きわめて強力なものとなる。

しかし、スタビライザーを作動させてプッシャーをケーシングの内周面に圧接させる駆動は油圧ジャッキによるものであり、吊り下げ用ワイヤー、油圧配管チューブ等が捩じれて破損するおそれがある。

本発明の目的は前記従来例の不都合を解消し、ハンマーグラブの全周回転ケーシングへのチャックを油圧機構を用いずに行うことができる全周回転ケーシングとハンマーグラブの組合せによる掘削装置を提供することにある。

前記目的を達成するため、掘削装置としては請求項１記載の本発明は複数個のシェルを枢着する下部ケースの上部に設ける筒状基枠の外側に、縦方向レールによるスライドチャックガイドを上方が外方に傾斜するように張り出させて設け、このスライドチャックガイドに走行可能に設けるもので、楔体を有し、この楔体の楔作用によりケーシングへのチャッキングを行うスライドチャックをアームで上下動可能に吊支したことを要旨とするものである。

請求項１記載の本発明によれば、全周回転駆動装置による全周回転ケーシング内にハンマーグラブを差し入れ、アームでスライドチャックをスライドチャックガイドに沿って引上げれば、これがケーシング内側に楔作用により嵌り込んでハンマーグラブとケーシングとを一体化する。これにより、ケーシングの押し込みもしくは引き抜きをハンマーグラブとともに行うことができる。

また、ハンマーグラブとケーシングの解除はスライドチャックをスライドチャックガイドに沿って引下げれば、スライドチャックの楔作用がなくなり、簡単に行うことができる。

請求項２記載の本発明は、スライドチャックガイドは平面視で放射状に設けることを要旨とするものである。

請求項２記載の本発明によれば、スライドチャックガイドは平面視で放射状に設けることでスライドチャックをケーシングの内周の全方位に設けることができ、ハンマーグラブを偏りなく安定してチャックすることができる。

請求項３記載の本発明は、スライドチャック引上冶具ワイヤーとしてハンマーグラブ本体の吊下げ用第一ドラムワイヤーではく第二ドラムワイヤーを用いることを要旨とするものである。

請求項３記載の本発明によれば、スライドチャックの引上げは、これをスライドチャック引上冶具ワイヤーとしてハンマーグラブ本体の吊下げ用第一ドラムワイヤーではなく第二ドラムワイヤーを用いることで、ハンマーグラブ本体の吊下げや引上げとは別個の操作として行うことができる。

請求項４記載の本発明は、スライドチャックには引上げに対して戻す方向に付勢するスライドチャック戻しスプリングを介在させることを要旨とするものである。

請求項４記載の本発明によれば、スライドチャックは引上げ力を緩めればスライドチャック戻しスプリングの力で下降し、ハンマーグラブのケーシングへの係止めを解除することができる。

請求項５記載の本発明は、筒状基枠の外側上部でスライドチャックガイドよりも上位置に、上方が張り出す逆さ滴状の羽根体による倒れ防止プレートを平面視で放射状に突設したことを要旨とするものである。

請求項５記載の本発明によれば、倒れ防止プレートを設けることにより、ケーシング内でハンマーグラブを傾くことなく安定した状態でチャックできる。

また、倒れ防止プレートはこれを平面視で放射状に突設したのでいずれの向きに偏ることなく倒れ防止が図れ、さらに上方が張り出す逆さ滴状の羽根体によるものなので、ケーシングに対して無理なく簡単に係脱を行える。

請求項６記載の本発明は、複数個のシェルを枢着する下部ケースの上部に設ける筒状基枠の外側に、縦方向レールによるスライドチャックガイドを上方が外方に傾斜するように張り出させて設け、このスライドチャックガイドに走行可能に設けるもので、楔体を有し、この楔体の楔作用によりケーシングへのチャッキングを行うスライドチャックをアームで上下動可能に吊支した全周回転ケーシングとハンマーグラブの組合せによる掘削装置を使用し、スライドチャックをスライドチャックガイドに沿って引上げてケーシング内側に楔作用により嵌り込んでハンマーグラブとケーシングとを一体化することにより、ケーシングの押し込みもしくは引き抜きをハンマーグラブとともに行うことを要旨とするものである。

請求項６記載の本発明によれば、ハンマーグラブの押し込み、引き抜きを全周回転駆動装置によりケーシング回転させながら引き抜くことによって、ケーシングの引き抜き力は、ハンマーグラブをワイヤーで吊り上げて杭を引き抜く場合の数倍となり、きわめて強力なものとなる。

以上述べたように本発明の全周回転ケーシングとハンマーグラブの組合せによる掘削装置および掘削工法は、ハンマーグラブの全周回転ケーシングへのチャックを油圧機構を用いずに行うことができるものである。

本発明によれば、ハンマーグラブの全周回転ケーシングへのチャックを油圧機構を用いずにスライドチャックの引上げにより機械的に行うので、騒音や振動のおそれがなく、迅速かつ確実に行うことができる。

また、油圧配管チューブ等が捩じれて破損するおそれがない。

本発明の全周回転ケーシングとハンマーグラブの組合せによる掘削装置の１実施形態を示すハンマーグラブ部分の正面図である。本発明の全周回転ケーシングとハンマーグラブの組合せによる掘削装置の１実施形態を示すハンマーグラブ部分の側面図である。本発明の全周回転ケーシングとハンマーグラブの組合せによる掘削装置のハンマーグラブの部品を示す説明図である。本発明の全周回転ケーシングとハンマーグラブの組合せによる掘削装置のハンマーグラブの他の部品を示す説明図である本発明の全周回転ケーシングとハンマーグラブの組合せによる掘削装置の使用を示す第１工程の説明図である。本発明の全周回転ケーシングとハンマーグラブの組合せによる掘削装置の使用を示す第２工程の説明図である。本発明の全周回転ケーシングとハンマーグラブの組合せによる掘削装置の使用を示す第３工程の説明図である。本発明の全周回転ケーシングとハンマーグラブの組合せによる掘削装置の使用を示す第４工程の説明図である。本発明の全周回転ケーシングとハンマーグラブの組合せによる掘削装置の使用を示す第５工程の説明図である。本発明の全周回転ケーシングとハンマーグラブの組合せによる掘削装置の使用を示す第６工程の説明図である。本発明の全周回転ケーシングとハンマーグラブの組合せによる掘削装置の使用を示す第７工程の説明図である。本発明の全周回転ケーシングとハンマーグラブの組合せによる掘削装置の使用を示す第８工程の説明図である。本発明の全周回転ケーシングとハンマーグラブの組合せによる掘削装置の使用を示す第９工程の説明図である。本発明の全周回転ケーシングとハンマーグラブの組合せによる掘削装置の使用を示す第１０工程の説明図である。全周回転駆動装置による全周回転ケーシングとハンマーグラブの組合せによる掘削装置の概要を示す正面図である。ハンマーグラブの一例を示す縦断正面図である。

以下、図面について本発明の実施の形態を詳細に説明する。図１は本発明の全周回転ケーシングとハンマーグラブの組合せによる掘削装置の１実施形態を示すハンマーグラブ部分の正面図、図２は同上側面図で、図１５にも示したようにハンマーグラブは地盤Ｇ中に全周回転駆動装置Ａを用いて打ち込まれる全周回転ケーシング（鋼管）Ｃに、クレーンＢのジブＤ先端から垂下した吊り下げ用ワイヤーＥによりハンマーグラブＨを吊支してケーシングＣ内に降下させ、シェルＦを開閉させて地中掘削、排土作業等を行なうものである。

ハンマーグラブ１は筒状基枠２の下端部に下部ケース３を固定し、下部ケース３に一対のシェル４，４が夫々ピンで枢着されていて、両シェル４，４の揺動レバー４ａ，４ａの夫々先端部と両コネクティングロッド１４，１４の他端部とが夫々ピンで枢着されている。

前記コネクティングロッド１４，１４は筒状基枠２内に昇降可能に設けた昇降枠６に連結され、昇降枠６の昇降によって前記シェル４，４を開閉させるようにしている。

先に図３、図４において本発明のハンマーグラブ１で使用する部品について説明する。

図３中、１５はチャック引上冶具で、中央が上下に開口する水平枠の左右に係止リング１５ａを設けている。このチャック引上冶具は従来のハンマーグラブのクラウンの役目をするとともに本発明のチャッキング装置のメイン冶具である。

１６はロットで、上端に係止フランジ１６ａを、下端に係合孔１６ｂを形成した。前記チャック引上冶具１５はハンガーとしてこのロット１６を左右で吊支する。

１７はハンマー本体吊およびスライドブロック引上冶具で、中央に円錐形のスライドブロック２３が嵌り込む貫通孔１７ｂを形成した六角形の水平板１７ａからなり、左右角部に貫通輪１７ｃを設けている。

スライドブロック２３はハンマーグラブ１の本体を吊支するもので、ハンマー本体吊およびスライドブロック引上冶具１７の貫通孔１７ｂにこれが上方から嵌り込むことでハンマーグラブ１がハンマー本体吊およびスライドブロック引上冶具１７で保持される。

また、ハンマー本体吊およびスライドブロック引上冶具１７は左右角部の貫通輪１７ｃでロット１６の下端に係止される。

図中１８はアーム１９を吊る独立懸架プレートで、略正三角形状の縦板からなり、角部に吊孔１８ａを形成している。

独立懸架プレート１８は上部の吊孔１８ａをもってロット１６の下端に取り付き、下側の左右の吊孔１８ａでアーム１９を左右に吊下げる。

前記アーム１９はスライドチャック２０を吊り、チャックガイド２１に横コ字形の細長吊部材で、上端には吊フランジ１９ａを、二股の下端には吊孔１９ｂを形成している。

図４中、２０はスライドチャックで、楔体２０ａをスリット２０ｃ付き嵌輪体２０ｂに沿わせて一体的に設けており、スライドチャックガイド２１はこのスライドチャック２０の嵌輪体２０ｂが嵌って移動する棒状体のレール部２１ａに台座２１ｂを一体的に形成したもので、台座２１ｂはレール部２１ａの先頭に向かい高く形成され、縦方向レールによるレール部２１ａが上方が外方に傾斜するように張り出させて設けられる。２０ｄは楔体２０ａの表面に形成するスベリ止め用の横縞である。

図中２２はスライドチャック２０を引上げに対して戻す方向に付勢するスライドチャック戻しスプリングで、コイルバネによる。

スライドチャック戻しスプリング２２は、ハンマーグラブ１は筒状基枠２と独立懸架プレート１８とに架設され、ロット１６でスライドチャック２０が引上げられた時に伸長され、このロット１６の引上げが解除された時に付勢してスライドチャック２０を押し下げる。

筒状基枠２の外側に縦方向レールによるスライドチャックガイド２１をレール部２１ａが上方が外方に傾斜するように張り出させて設けた。

スライドチャックガイド２１は平面視で９０度間隔に放射状に計４個を設けた。

スライドチャックガイド２１にスライドチャック２０をスリット２０ｃ付き嵌輪体２０ｂをレール部２１ａに嵌めて走行可能に設け、スライドチャック２０にアーム１９を取付け、このアーム１９で上下動可能に吊支する。

アーム１９の上端は独立懸架プレート１８に吊下げ、左右で１対のアーム１９を吊支した独立懸架プレート１８はロット１６で頂部を吊る。

ロット１６はその上端をチャック引上冶具１５の係止リング１５ａに係止されて吊下げられる。ロット１６の上端はヒンジとしてチャック引上冶具１５に係合する。

チャック引上冶具１５は係止リング１５ａの内側を第二ドラムワイヤー２５で止めて、左右を第二ドラムワイヤー２５で吊下げる。

一方、ハンマーグラブ１の本体部分は筒状基枠２の内側の昇降枠６がシーブおよびワイヤーで昇降自在に吊下げられるが、スライドブロック２３が設けられ、これを介してセントラルチェーン２８、シーベル２９により第一ドラムワイヤー２４でつりさげる。

図示は省略するが、ハンマーグラブ１はクレーンのブームで吊支するもので、クレーンの孫（１）（第一ドラム）、孫（２）（第二ドラム）にて使用する。第一ドラムは第一ドラムワイヤー２４を、第二ドラムは第二ドラムワイヤー２５を巻上げ操作する。

ハンマー本体吊およびスライドブロック引上冶具１７はこれにスライドブロック２３が嵌り込むことで、第一ドラムワイヤー２４で吊支される。

筒状基枠２の外側上部でスライドチャックガイド２１よりも上位置に、上方が張り出す逆さ滴状の羽根体による倒れ防止プレート３１を設けた。

この倒れ防止プレート３１も平面視で９０度間隔に放射状に計４個を設けるものである。

次に本発明工法について説明する。図５〜図１４は使用における各工程の説明図である。本発明工法は、前記本発明の掘削装置を使用し、スライドチャックをスライドチャックガイドに沿って引上げてケーシング内側に楔作用により嵌り込んでハンマーグラブとケーシングとを一体化するこれとより、ケーシングの押し込みもしくは引き抜きをハンマーグラブとともに行うものである。

１．孫（１）（第一ドラム）、孫（２）（第二ドラム）にて使用する（親，孫は不可）。

２．ケーシングＣへの侵入として、
（１）図５に示すように、ケーシングの入口までは、シェル４，４を閉じた状態で下部ケース３まで入れる。

（２）図６に示すように、チャッキング装置を、第二ドラムワイヤーによって巻上げ、最上部（最大張出し）まで引上げる（この時連動してスライドブロックが上昇してジョニングピースが架かる状態になる）。

（３）図７に示すように、スライドチャックを最上部に保持し、第一ドラムワイヤーを巻上げ、シェル４，４を開く（ジョニングピースを架ける）。

（４）図８に示すように、ジョニングピースを架けた状態を保持する（シェル４，４が開いた状態）。

３．ケーシング内の降下として、図９に示すように、
（１）スライドチャック２０を第ニドラムを巻き下げて最下部まで降ろす（最上部では、ケーシング外径、最下部では内径−４ｃｍ）。

（２）第一ドラム、第二ドラムを同時に巻下げ着地させる。

４．ケーシングへのチャックキング（張付）
ケーシングＣへのハンマーグラブ１のチャックキングは、スライドチャック２０によるチャッキング装置により行う。
（１）図１０に示すように、スライドチャック２０を引上げる（第二ドラムを巻き上げ１０ｔくらいのテンションを掛ける）。
スライドチャック２０はスライドチャックガイド２１に沿って上昇し、ケーシングＣの内周に押圧して、楔作用でハンマーグラブ１をケーシングＣへチャックキング（張付）付ける。

５．ハンマーグラブの掘削土への押し込み
（１）図１１に示すように、ケーシングを３０〜５０ｃｍ圧入する（第二ドラムは約１０ｔをキープして少しずつリースする）。

６．シェルを閉じる
（１）図１２に示すように、押込みが完了したら第二ドラムのテンションを開放する（第二ドラムを少し巻き下げる）。
（２）第一ドラムを巻上げ、シェル４を閉じる。

７．ケーシングからのチャッキングの開放
（１）図１３に示すように、ケーシングＣを１０〜２０ｃｍ圧入する（ハンマー本体が掘削土に押上げられるのではずれる）。

８．ケーシング内の上昇
（１）孫２に遊びをもたせ、第一、第二ドラムを同時に巻上げる
９．排土
（１）図１４に示すように、第二ドラムでハンマーを保持し、第一ドラムを巻下げる。

以下、２．ケーシングＣへの侵入〜９．排土の操作の繰り返しを行う。

Ｃ…ケーシング
１…ハンマーグラブ
２…筒状基枠
３…下部ケース
４…シェル
４ａ…揺動レバー
５…シェル開閉駆動用のシリンダ
６…昇降枠
７…軸受
８…連結用ロッド
９…スイベル機構
９ａ…内軸体
９ｂ…外筒体
１０…吊り下げ接続部
１２…リンク機構
１３…ロッド取付部材
１４…コネクティングロッド
１５…チャック引上冶具
１５ａ…係止リング
１６…ロット
１６ａ…係止フランジ
１６ｂ…係合孔
１７…ハンマー本体吊およびスライドブロック引上冶具
１７ａ…六角形の水平板
１７ｂ…貫通孔
１７ｃ…貫通輪
１８…独立懸架プレート
１８ａ…吊孔
１９…アーム
１９ａ…吊フランジ
１９ｂ…吊孔
２０…スライドチャック
２０ａ…楔体
２０ｂ…嵌輪体
２０ｃ…スリット
２０ｄ…横縞
２１…チャックガイド
２１ａ…レール部
２１ｂ…台座
２２…スライドチャック戻しスプリング
２３…スライドブロック
２４…第一ドラムワイヤー
２５…第二ドラムワイヤー
２６…シーブ
２７…吊り下げ用ワイヤー
２８…セントラルチェーン
２９…シーベル
３０…ジョニングピース
３１…倒れ防止プレート

Claims

複数個のシェルを枢着する下部ケースの上部に設ける筒状基枠の外側に、縦方向レールによるスライドチャックガイドを上方が外方に傾斜するように張り出させて設け、このスライドチャックガイドに走行可能に設けるもので、楔体を有し、この楔体の楔作用によりケーシングへのチャッキングを行うスライドチャックをアームで上下動可能に吊支したことを特徴とする全周回転ケーシングとハンマーグラブの組合せによる掘削装置。
スライドチャックガイドは平面視で放射状に設ける請求項１記載の全周回転ケーシングとハンマーグラブの組合せによる掘削装置。
スライドチャック引上冶具ワイヤーとしてハンマーグラブ本体の吊下げ用第一ドラムワイヤーではなく第二ドラムワイヤーを用いる請求項１および請求項２記載の全周回転ケーシングとハンマーグラブの組合せによる掘削装置。
スライドチャックには引上げに対して戻す方向に付勢するスライドチャック戻しスプリングを介在させる請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の全周回転ケーシングとハンマーグラブの組合せによる掘削装置。
筒状基枠の外側上部でスライドチャックガイドよりも上位置に、上方が張り出す逆さ滴状の羽根体による倒れ防止プレートを平面視で放射状に突設した請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の全周回転ケーシングとハンマーグラブの組合せによる掘削装置。
複数個のシェルを枢着する下部ケースの上部に設ける筒状基枠の外側に、縦方向レールによるスライドチャックガイドを上方が外方に傾斜するように張り出させて設け、このスライドチャックガイドに走行可能に設けるもので、楔体を有し、この楔体の楔作用によりケーシングへのチャッキングを行うスライドチャックをアームで上下動可能に吊支した全周回転ケーシングとハンマーグラブの組合せによる掘削装置を使用し、スライドチャックをスライドチャックガイドに沿って引上げてケーシング内側に楔作用により嵌り込んでハンマーグラブとケーシングとを一体化することにより、ケーシングの押し込みもしくは引き抜きをハンマーグラブとともに行うことを特徴とした掘削工法。