JP6881720B2

JP6881720B2 - 多軸掘削機

Info

Publication number: JP6881720B2
Application number: JP2019171001A
Authority: JP
Inventors: 美香高城
Original assignee: 株式会社丸徳基業
Priority date: 2019-09-20
Filing date: 2019-09-20
Publication date: 2021-06-02
Anticipated expiration: 2039-09-20
Also published as: JP2021046744A

Description

本発明は、土木建築の現場において、土止め壁や止水壁として、掘削ロッド（オーガ）の先端より、セメント溶液を地中に注入し、土砂と混合撹拌してソイルセメント溶液となし、その硬化により柱列式地下連続壁を造成する工事に使用する多軸掘削機に関するものである。

ソイルセメント連続壁を原位置土混合工法（ＳＭＷ工法）で施工する場合に使用する多軸掘削機は、下記特許文献にもあるが、例えば、図１７、図１８に示すように油圧モータおよび減速機からなる駆動機構４に掘削ロッド（軸）５を下方に向けて連結してなり、かつ、この掘削ロッド５は複数本（３軸の場合は３本）を並列させ、振れ止めのための結束バンド９で結束している。
特開２００７−２５５０４２号公報

該掘削ロッド５は先端に掘削ヘッド５ａを設け、また、途中に断続するスクリュー羽根や平羽根による攪拌翼５ｂを設けたものである。

図示は省略するが、掘削ロッド５はピースを継手でつないで多段で使用する。掘削ロッド５は中空軸で内部にセメントミルク等の固結液を流通させ、これを掘削ヘッド５ａの吐出口より注出できる。

前記駆動機構４は、掘削ロッド５を連結した状態で、クローラ等のベースマシン１に起立するリーダーマスト２のトップシーブ３からワイヤーで吊り支する。さらに、駆動機構４は背面に設けた湾曲ブラケット６をリーダーマスト２に沿設したリーダー７に係合させる。図中８はリーダーマスト２の下端に設けた首かせ状の振れ止めで、掘削ロッド５が上下に貫通する貫通孔を有する。

駆動機構４により掘削ロッド５を回転駆動し、掘削ヘッド５ａで錐揉み状に掘削を行うが、かかる掘削時に掘削ヘッド５ａよりセメントミルク等の固結液を吐出させて、土中において原位置土と混合して先行エレメントのソイルセメント壁体を造成する。

前記のようなソイルセメント連続壁工法においては、通常径φ５５０〜６５０ｍｍ＠４５０ｍｍの場合、大口径φ８５０〜９００ｍｍ＠６００ｍｍの場合、超大口径φ９５０〜１１００ｍｍ＠７００ｍｍの場合と掘削径の異なる場合があり、それぞれピッチが違う為、それぞれ三種類ピッチが違う掘削機（オーガ）が必要となる。なお、これらの通常径、大口径、超大口径の掘削を行うにはそれに見合った掘削ヘッド５ａを使用する。

ピッチが違う掘削機（オーガ）を準備するのでは、設備投資が多大な負担となっている。なお、偏芯したオーガ(掘削芯が一直線ではなく軸がへの字状に配置された物)があれば、１台で対処できるがこのような掘削機は市販・普及されてもいない。

本発明の目的は前記従来例の不都合を解消し、現在使用している一般的な機材を流用もしくは一部改良するだけで一つの掘削機で色々なピッチの施工や偏芯させる事を可能とした多軸掘削機を提供することにある。

前記目的を達成するため請求項１記載の本発明は、先端に掘削ヘッドを有する複数本の掘削ロッドを下方に向けて駆動機構に連結し、リーダーマストに掘削ロッドが上下に貫通する貫通孔を有する首かせ状の振れ止めを設けた多軸掘削機において、振れ止めは、貫通孔を中央の孔に対して左右の孔を横方向への長孔とし、もしくは、貫通孔を左右の孔に対して中央の孔を前後方向への長孔とし、掘削ロッドはジョイント一ヶ所当たり継手の余裕であるガタが設けられているので、その範囲内であれば抵抗なく曲げられ、このガタを利用し、ピッチ変更や偏芯させたい軸のロッドを曲げていき、これにより一台の掘削機で複数ピッチの掘削を可能と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、掘削ロッドはジョイント部ではガタ（継手の余裕）が設けられている為、その範囲内であれば抵抗なく曲げられることを利用して、一台の掘削機で複数ピッチの掘削を可能となる。

振れ止めは貫通孔を中央の孔に対して左右の孔を横方向への長孔とすることで、左右に位置する掘削ロッドを曲げて使用するのに対応できる。これにより、ピッチを延長させる場合や減少させる場合を実現できる。

もしくは、振れ止めは貫通孔を左右の孔に対して中央の孔を前後方向への長孔としたことで左右に位置する掘削ロッドと中央に位置する掘削ロッドとを偏芯させることができ、偏芯させたい軸のロッドをずらす場合にも対応できる。

請求項２記載の本発明は、ピッチ変更や偏芯させたい軸のロッドを、短い物を多段で使用する事により、必要量に合わせジョイント箇所を増やす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、ロッドを短い物を多段で使用する事により、必要量に合わせジョイント箇所を増やすことで、ピッチ変更や偏芯させたい軸のロッドより確実に曲げることができる。

以上述べたように本発明の多軸掘削機は、現在使用している一般的な機材を流用もしくは一部改良するだけで一つの掘削機で色々なピッチの施工や偏芯させる事を可能とするものである。

本発明の多軸掘削機の１実施形態を示すピッチを延長させるパターンの正面図である。本発明の多軸掘削機のピッチを延長させるパターンで使用する中間振れ止めの平面図である。本発明の多軸掘削機のピッチを延長させるパターンでの攪拌翼と掘削ロッドとの関係を示す平面図である。本発明の多軸掘削機のピッチを延長させるパターンで施工したソイルセメント連続壁の平面図である。本発明の多軸掘削機の１実施形態を示す偏芯させるパターンの側面図である。本発明の多軸掘削機の偏芯させるパターンで使用する中間振れ止めの平面図である。本発明の多軸掘削機の偏芯させるパターンでの攪拌翼と掘削ロッドとの関係を示す平面図である。本発明の多軸掘削機の偏芯させるパターンで施工したソイルセメント連続壁の平面図である。本発明の多軸掘削機の１実施形態を示すピッチを減少させるパターンの正面図である。本発明の多軸掘削機のピッチを減少させるパターンで使用する中間振れ止めの平面図である。本発明の多軸掘削機のピッチを減少させるパターンでの攪拌翼と掘削ロッドとの関係を示す平面図である。本発明の多軸掘削機のピッチを減少させるパターンで施工したソイルセメント連続壁の平面図である。継手ガタのみ（タワミは無視）による先端振れ量の説明図である。掘削ロッド継手部の正面図である。掘削ロッド継手部の隙間を示す正面図である。掘削ロッド継手部の隙間を示す拡大正面図である。多軸掘削機の概要を示す側面図である。多軸掘削機の概要を示す正面図である。

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。多軸掘削機の概要については前記図１７、図１８で説明した通りであり、油圧モータおよび減速機からなる駆動機構４に掘削ロッド（軸）５を下方に向けて連結してなり、かつ、この掘削ロッド５は複数本（３軸の場合は３本）を並列させ、振れ止めのための結束バンド９で結束している。

該掘削ロッド５は先端に掘削ヘッド５ａを設け、また、途中に断続するスクリュー羽根や平羽根による攪拌翼５ｂを設けるが、この攪拌翼５ｂは掘削ヘッド５ａが接続する上のロッドピースとして構成される。

前記駆動機構４は、掘削ロッド５を連結した状態で、クローラ等のベースマシン１に起立するリーダーマスト２のトップシーブ３からワイヤーで吊り支する。

さらに、駆動機構４は背面に設けた湾曲ブラケット６をリーダーマスト２に沿設したリーダー７に係合させる。

また、掘削ロッド５が上下に貫通する首かせ状の振れ止め８をリーダー７に係合させて設けている。なお、図示は省略したが、振れ止め８はリーダーマスト２のものの他に中間の物も備える。

通常、ソイルセメント連続壁に使用する多軸掘削機（杭打機）のリーダー長は、敷地や上空制限がない限り、最大３０〜３３ｍを起こせるので、３３ｍを使用する場合、下から掘削ヘッド５ａ（ヘッド）＋スクリュー（スクリュー羽根による攪拌翼兼用の掘削翼）＋ロッド（スクリュー羽根、掘削翼を設けないロッド）の装備長はオーガ分の長さを除くと２８ｍ程度組付けられる事となる。

実際に、壁の出来形となる（土を削り撹拌する）ヘッド部とスクリュー部で、最低６．０ｍ程度を必要とすると、残りのロッド部で２２．０ｍ程度を構成する事となる。

ロッドやスクリューの継手は、ロッド一本当たり８０ＰＳ対応のＳＰ６−８０Ｍ型（メーカー型番）や、１２０ｐｓまで対応できるＳＰ６−１２０Ｍ（メーカー型番）などがあり、大口径（φ８５０ｍｍ以上）を施工する事を考慮すれば、ＳＰ６−１２０Ｍ（メーカー型番）を基準に考える事が応用範囲が広く得られる。

図１３はＳＰ６−１２０Ｍの掘削ロッド５の割付けの一例を示すもので、１０，０００（ｍｍ）のピースを４本繋いでいる。

図１４〜図１６にジョイント（継手）部の状況を示すが、端部が六角面又は八角面体の柱体として形成された雄側凸部１０と、六角面又は八角面の筒体雌側凹部１１との嵌合として、さらにピン１２による閂で結合する。

そして、ＳＰ６−１２０Ｍは、メーカー製造時よりジョイント一ヶ所当たり、０．１３°のガタ１３（継手の余裕）が設けられている為、その範囲内であれば、抵抗なく曲げられる事となる。

実際、多軸機にて施工中に多軸機の掘削部がねじれて掘削されて行ったり、横に流れて行く現象はよく発生する事案で、このガタ１３の範囲内の使用でロッドやスクリューが破損するものではではない。

このガタ１３を利用し、ピッチ変更や偏芯させたい軸のロッドを、短い物を多段で使用する事により、必要量に合わせジョイント箇所を増やし、自在に曲げていく。

図１はピッチを延長させるパターンの場合を示し、掘削ロッド５は３，０００（ｍｍ）、１，０００（ｍｍ）、５，０００（ｍｍ）と短い物を多段で使用することで曲げやすくして、外側に位置する左右の掘削ロッド５を外側に張り出すように曲げ、それに対応して中間の振れ止め８は図２に示すように貫通孔１４を中央の孔に対して左右の孔を長孔として中で掘削ロッド５の位置をずらせるようした。

図３にずれの様子を、図４に施工したソイルセメント柱体１５と芯材１６の配置を示す。

図５は偏芯させるパターンの場合を示し、同じく掘削ロッド５は３，０００（ｍｍ）、１，０００（ｍｍ），５，０００（ｍｍ）と短い物を多段で使用することで曲げやすくして、中央に位置する掘削ロッド５を手前側に張り出すように曲げた。

中間の振れ止め８は貫通孔１４を中央の孔に対して左右の孔を長孔として中で掘削ロッド５を位置をずらせるようした。

これに対応して中間の振れ止め８は図６に示すように貫通孔１４を左右の孔に対して中央の孔を前後方向への長孔とした。

図７にずれの様子を、図８に施工したソイルセメント柱体１５と芯材１６の配置を示す。

図９はピッチを延長させるパターンの場合を示し、掘削ロッド５は同じく３，０００（ｍｍ）、１，０００（ｍｍ），５，０００（ｍｍ）と短い物を多段で使用することで曲げやすくして、外側に位置する左右の掘削ロッド５を内側に引っ込むように曲げた。

中間の振れ止め８は図１０に示すように貫通孔１４を中央の孔に対して左右の孔を長孔として中で掘削ロッド５の位置をずらせるようした。

図１１にずれの様子を、図１２に施工したソイルセメント柱体１５と芯材１６の配置を示す。

１…ベースマシン２…リーダーマスト
３…トップシーブ４…駆動機構
５…掘削ロッド５ａ…掘削ヘッド
５ｂ…攪拌翼
６…湾曲ブラケット７…リーダー
８…振れ止め９…結束バンド
１０…雄側凸部１１…筒体雌側凹部
１２…ピン１３…ガタ
１４…貫通孔１５…ソイルセメント柱体
１６…芯材

Claims

先端に掘削ヘッドを有する複数本の掘削ロッドを下方に向けて駆動機構に連結し、リーダーマストに掘削ロッドが上下に貫通する貫通孔を有する首かせ状の振れ止めを設けた多軸掘削機において、振れ止めは、貫通孔を中央の孔に対して左右の孔を横方向への長孔とし、もしくは、貫通孔を左右の孔に対して中央の孔を前後方向への長孔とし、掘削ロッドはジョイント一ヶ所当たり継手の余裕であるガタが設けられているので、その範囲内であれば抵抗なく曲げられ、このガタを利用し、ピッチ変更や偏芯させたい軸のロッドを曲げていき、これにより一台の掘削機で複数ピッチの掘削を可能としたことを特徴とする多軸掘削機。
ピッチ変更や偏芯させたい軸のロッドを、短い物を多段で使用する事により、必要量に合わせジョイント箇所を増やす請求項１記載の多軸掘削機