JP7061526B2 - 掘削方法及び掘削装置 - Google Patents

Description

本発明は、アースオーガ掘削機を利用して地表部に縦穴を掘削する掘削方法及び掘削装置に関するものである。

建築物等を構築する際には、アースオーガ掘削機を用いて地表部に縦穴を掘削した後、縦穴に杭が施工される（例えば、特許文献１参照）。

特許第６１９２０８５号公報

アースオーガ掘削機を用いて地表部に縦穴を掘削する場合において、地表部の作業スペースが限られている場合には、地表部にアースオーガ掘削機を設置し、地表部に縦穴を掘削する作業は困難なものとなる。

例えば、古い建物を解体して新しい建物を建て直す場合において、特に都市部においては地下階のある建物を解体することがある。この場合には、古い建物の解体の際に地下階を残し、その地下階の壁を土留壁として再利用して新しい建物が施工されることが多い。このようなケースでは、新しい建物を施工するにあたり、杭の施工地盤は地下階の地表部となる。

しかし、地下階はスペースが狭く、また、地下階の壁の土留めとして対向する壁の間にわたって切梁が掛け渡されることがあるため、地下階の作業スペースは限られている。そのため、地下階の地表部にアースオーガ掘削機を設置し、地表部に縦穴を掘削する作業は困難で所望の鉛直精度を実現できないおそれがある。

本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、地表部への縦穴の掘削作業性に優れ、所望の鉛直精度を実現できる掘削方法及び掘削装置を提供することを目的とする。

本発明は、地表部の上方に設けられた構台上に設置された作業機本体を有するアースオーガ掘削機を利用して前記地表部に縦穴を掘削する掘削方法であって、オーガスクリューを昇降可能に支持するリーダを、前記構台上に設置するリーダ設置工程と、前記オーガスクリューを前記リーダに沿って下降させ、前記地表部に縦穴を掘削する掘削工程と、を備え、前記掘削工程は、中空筒状の筒部を有するガイド治具を前記地表部に設置する工程と、前記ガイド治具における前記地表部に接する地表接地部を、前記地表部に対して押圧する工程と、前記ガイド治具の前記筒部内に前記オーガスクリューを挿入する工程と、を有する。

また、本発明は、アースオーガ掘削機を利用して地表部に縦穴を掘削する掘削装置であって、前記地表部の上方に設けられた構台上に設置された前記アースオーガ掘削機の作業機本体と、前記地表部に縦穴を掘削するオーガスクリューと、前記オーガスクリューを昇降可能に支持し、前記構台上に設置されるリーダと、前記オーガスクリューが挿入される中空筒状の筒部と、前記筒部の外周面に結合され前記地表部に接する地表接地部と、を有するガイド治具と、前記ガイド治具の前記地表接地部を前記地表部に対して押圧する押圧手段と、を備える。

本発明によれば、リーダが地表部の上方に設置された状態で、地表部に設置されたガイド治具に挿入されるオーガスクリューによって地表部に縦穴が掘削されるため、所望の鉛直精度で縦穴を掘削できる。さらに、作業スペースの限られた地表部にはリーダが設置されないため、地表部への縦穴の掘削作業性に優れる。

本発明の実施形態に係る掘削装置によって地表部に縦穴を掘削している状態を示す図である。 図１におけるガイド治具近傍の拡大断面図である。 本発明の実施形態の変形例における架台の斜視図である。 本発明の実施形態の変形例に係る掘削装置によって地表部に縦穴を掘削している状態を示す図である。

以下、図面を参照して、本発明の実施形態に係る掘削装置１００について説明する。

建築物等を構築する際には、地表部１に縦穴２を掘削した後、縦穴２に杭が施工される。掘削装置１００は、アースオーガ掘削機１０を利用して地表部１に縦穴２を掘削する装置である。

図１及び２を参照して、掘削装置１００について説明する。図１は掘削装置１００によって地表部１に縦穴２を掘削している状態を示す図であり、図２は図１におけるガイド治具４０近傍の拡大断面図である。

アースオーガ掘削機１０は、ブーム１１を有する走行可能な作業機本体１２と、ブラケット１３を介してブーム１１の先端に回動自在に連結されたリーダ１４と、リーダ１４に沿って昇降可能なアースオーガ２０と、を備える。

作業機本体１２は、クローラ式の走行体１２ａと、運転席を有し走行体１２ａに対して旋回可能に搭載された旋回体１２ｂと、を有する。ブーム１１は、ブームシリンダ１６に支持されて旋回体１２ｂに設けられる。ブームシリンダ１６が伸縮作動することによって、ブーム１１は上下動する。

アースオーガ２０は、地表部１に縦穴２を掘削するオーガスクリュー２１と、オーガスクリュー２１を回転駆動する駆動装置２２と、を有する。

駆動装置２２は、油圧モータや減速機等を有し、油圧モータの回転トルクをオーガスクリュー２１に伝達する。駆動装置２２は、リーダ１４に設けられたウインチ１７から繰り出されるワイヤ１８によって吊り下げられ、支持片２２ａを介してリーダ１４に沿って昇降する。このように、オーガスクリュー２１は、駆動装置２２を介してリーダ１４に昇降可能に支持される。

オーガスクリュー２１は、軸部２３と、軸部２３の外周に形成された螺旋状の切削羽根２４と、軸部２３の下端部に設けられた先鋭な部分２５と、を有する。

駆動装置２２を駆動してオーガスクリュー２１を回転させることによって、駆動装置２２及びオーガスクリュー２１の自重により駆動装置２２がリーダ１４に沿って下降し、地表部１に縦穴２が掘削される。

オーガスクリュー２１は、リーダ１４の下端側に設けられた筒状のガイド２６を挿通する。ガイド２６は、オーガスクリュー２１の回転時にオーガスクリュー２１の下降を案内してオーガスクリュー２１の振れを防止する。

本実施形態では、図１に示すように、アースオーガ掘削機１０を利用して地下階３の地表部１ａに縦穴２を掘削する場合について説明する。地下階３のある古い建物を解体して新しい建物を建て直す場合には、古い建物の解体の際に地下階３を残し、地下階３の壁３ａを土留壁として再利用して新しい建物が施工されることが多い。このようなケースでは、新しい建物を施工するにあたり、杭の施工地盤は地下階３の地表部１ａとなる。

しかし、地下階３はスペースが狭く、また、地下階３の壁３ａの土留めとして対向する壁３ａの間にわたって切梁４が掛け渡されることがあるため、地下階３の作業スペースは限られている。そのため、地下階３の地表部１ａにアースオーガ掘削機１０の作業機本体１２やリーダ１４を設置して地表部１ａに縦穴２を掘削する作業は、スペース上の問題から困難である。

そこで、本実施形態では、アースオーガ掘削機１０の作業機本体１２及びリーダ１４は、地下階３の地表部１ａではなく、地表部１ａの上方の地上階に設置して、地下階３の地表部１ａへの縦穴２の掘削が行われる。以下に詳しく説明する。

古い建物の解体が終わって新しい建物を施工する場合には、図１に示すように、作業用の構台として仮設のステージ５が地上階に掛け渡される。ステージ５は、複数の覆工板５ａ（図３参照）からなり、地下階３の地表部１ａに立設する複数の支柱６によって支持される。

アースオーガ掘削機１０の作業機本体１２は、ステージ５上に設置される。また、リーダ１４は、その下端部がステージ５上に設置されて鉛直に立設する。一方、オーガスクリュー２１は、ステージ５に形成された開口部５ｂを挿通して地下階３の地表部１ａへと延びる。つまり、アースオーガ掘削機１０のうち、作業スペースが限られている地下階３には、オーガスクリュー２１のみが配置される。すなわち、リーダ１４は、地表部１ａとは異なる高さに設置される。

この結果として、リーダ１４は、オーガスクリュー２１によって縦穴２が掘削される地表部１ａの上方に所定距離離間して設置されることになる。このように、リーダ１４が設置される位置と、オーガスクリュー２１による掘削位置とに高低差がある場合には、オーガスクリュー２１におけるガイド２６から地表部１ａまでの長さが長くなるため、特に掘削初期の段階では、オーガスクリュー２１の先端側が振れてしまい、掘削作業が安定しない。したがって、所望の鉛直精度で縦穴を掘削できないおそれがある。

そこで、本実施形態では、掘削装置１００は、地下階３の地表部１ａに設置されオーガスクリュー２１の先端側の振れを防止するためのガイド治具４０を備える。

図２に示すように、ガイド治具４０は、オーガスクリュー２１が挿入される中空円筒状の円筒部４１と、円筒部４１の外周面に結合され地表部１ａに接する地表接地部４２と、を有する。ガイド治具４０は鋼製であり、地表接地部４２は円筒部４１の外周面に溶接等によって結合される。

円筒部４１は、内径がオーガスクリュー２１の切削羽根２４の外径よりも僅かに大きく形成され、オーガスクリュー２１の回転時に、円筒部４１の内周面によってオーガスクリュー２１の下降が案内される。これにより、オーガスクリュー２１の先端側の振れが防止される。

円筒部４１の内周面と切削羽根２４の最外周との間には、僅かな隙間が存在する。これにより、円筒部４１と切削羽根２４の間への土砂の噛み込みが防止される。円筒部４１の内径（隙間の長さ）や軸方向の長さは、縦穴２の所望の鉛直精度や切削羽根２４の外径等に応じて適宜調整される。

地表接地部４２は板材であり、地表接地部４２の裏面４２ａは地表部１ａに面接触する。裏面４２ａには、地表部１ａに食い込むような突起は設けられておらず、ガイド治具４０は地表部１ａに載置されるだけであって、地表部１ａに固定されない。したがって、地表部１ａへのガイド治具４０の位置決めが容易であり、また、他の位置へのガイド治具４０の移動も容易である。

ガイド治具４０は、設置作業と移動作業の利便性を考慮して地表部１ａに固定されないため、オーガスクリュー２１による掘削時には、掘削に伴う振動等により、地表部１ａ上で移動してしまうおそれがある。

そこで、掘削装置１００は、ガイド治具４０の地表接地部４２を地表部１ａに対して押圧する押圧手段として、油圧ショベル５０を備える。油圧ショベル５０のバケット５１を地表接地部４２の表面４２ｂに押し当てることによって、地表接地部４２は地表部１ａに対して押圧される。これにより、オーガスクリュー２１による掘削時におけるガイド治具４０の移動を防止することができる。

地下階では、縦穴２の掘削作業の他に様々な作業が行われ、それらの作業に油圧ショベル５０が用いられる。この油圧ショベル５０が、ガイド治具４０の地表接地部４２を押圧する手段として利用される。油圧ショベル５０は、地下階３での移動性を考慮して小型のものが用いられる。油圧ショベル５０のバケット５１によって地表接地部４２を地表部１ａに対して押圧する代わりに、油圧ショベル５０自体を地表接地部４２上に乗せるようにしてもよい。また、押圧手段は、地表接地部４２を地表部１ａに対して押圧できるものであればよく、油圧ショベル５０には限定されない。例えば、ガイド治具４０に着脱可能な錘でもよい。錘を用いた場合には、油圧ショベルにて錘を着脱する。

次に、図１及び２を参照して、アースオーガ掘削機１０を利用して地表部１ａに縦穴２を掘削する掘削方法について説明する。

＜リーダ設置工程＞
リーダ１４をステージ５上に鉛直に設置する。このように、リーダ１４は、掘削される地表部１ａの上方に所定距離離間して設置される。

＜掘削工程＞
地表部１ａにおける予め定められた位置に、ガイド治具４０を設置する。つまり、ガイド治具４０の位置決めが行われる。具体的には、縦穴２を掘削する位置に杭を事前に打ち、その杭の中心と円筒部４１の中心とが一致するように、ガイド治具４０を設置する。この際、ガイド治具４０は、地表部１ａに載置されるだけであり、固定されない。

次に、油圧ショベル５０のバケット５１によって、ガイド治具４０の地表接地部４２を地表部１ａに対して押圧する。これにより、ガイド治具４０は地表部１ａに対して固定される。

次に、ウインチ１７を駆動することによって、オーガスクリュー２１を、リーダ１４に沿って下降させてステージ５の開口部５ｂを挿通させ、ガイド治具４０の円筒部４１内に挿入する。

次に、駆動装置２２を駆動してオーガスクリュー２１を回転させることによって、地表部１に縦穴２を掘削する。リーダ１４が地表部１ａの上方に所定距離離間して設置された状態で地表部１ａへの掘削が行われるが、オーガスクリュー２１はガイド治具４０の円筒部４１によって案内されて下降するため、掘削初期の段階であっても、オーガスクリュー２１の振れが防止される。なお、リーダは、掘削対象の地表部に直接設置することが一般的であるが、本発明では、リーダ１４は掘削対象の地表部１ａから所定距離離間して設定される。

本実施形態では、作業者によるアースオーガ掘削機１０の操作はステージ５上に設置された作業機本体１２の運転席で行われるのに対して、縦穴２の掘削はステージ５の下方で行われるため、アースオーガ掘削機１０を操作する作業者は、掘削の状況を目視することができない。そこで、アースオーガ掘削機１０を操作する作業者が掘削の状況を目視できるように、地表部１ａにカメラを配置して掘削部周辺を撮影し、その撮影画像を運転席に設けられたモニタに表示するようにしてもよい。

＜ガイド治具撤去工程＞
オーガスクリュー２１によって地表部１ａに所定長さの縦穴２を掘削した後、一旦、オーガスクリュー２１の回転を停止して掘削を中断する。そして、油圧ショベル５０のバケット５１による地表接地部４２への押圧を解除し、ウインチ１７を駆動してワイヤ１８を巻き上げることによって、オーガスクリュー２１を上昇させ円筒部４１から引き抜く。その後、ガイド治具４０を撤去し、オーガスクリュー２１による縦穴２の掘削を再開して、さらに縦穴２を掘り進める。

ガイド治具４０の撤去は、油圧ショベル５０に設けられたフック５２を円筒部４１に形成された径止部４１ａ（図２参照）に係止して、ガイド治具４０を吊り上げることによって行われる。ガイド治具４０は地表部１ａに固定されていないため、ガイド治具４０の撤去作業を容易に行うことができる。

このように、縦穴２の掘削を中断してガイド治具４０を撤去するようにしたのは、オーガスクリュー２１の振れによる掘削作業が安定しないのは、主に掘削初期の段階であり、縦穴２がある程度の長さまで達した場合には、縦穴２自体がオーガスクリュー２１のガイドとして機能してオーガスクリュー２１の振れは大きな問題とならないためである。また、ガイド治具４０を設置したまま、オーガスクリュー２１による縦穴２の掘削を継続した場合には、掘削によって発生した土砂の排出能力がやや低下するためである。

ガイド治具４０は縦穴２の掘削の途中で撤去されるため、縦穴２の掘削中に、隣接する縦穴を掘削する位置にガイド治具４０を設置することができる。よって、多数の縦穴の掘削に利用するガイド治具４０を縦穴と同じ数だけ準備する必要がなく、ガイド治具４０の個数を削減することができる。また、ガイド治具４０の稼働率を向上させることができる。

以上の実施形態によれば、以下に示す効果を奏する。

地表部１ａへの縦穴２の掘削は、アースオーガ掘削機１０の作業機本体１２及びリーダ１４が地表部１ａの上方に設置された状態で行われる。このように、作業スペースの限られた地表部１ａには、アースオーガ掘削機１０の作業機本体１２及びリーダ１４は設置されない。よって、掘削装置１００による地表部１ａへの縦穴２の掘削は、作業性に優れる。

また、リーダ１４が地表部１ａの上方に設置された状態で地表部１ａへの掘削が行われるが、オーガスクリュー２１は地表部１ａに設置されたガイド治具４０の円筒部４１によって案内されて下降するため、オーガスクリュー２１の振れが防止される。よって、リーダ１４が設置される位置と、オーガスクリュー２１による掘削位置とに高低差があるにもかかわらず、所望の鉛直精度で縦穴２を掘削できる。

以下に、本実施形態の変形例について説明する。

（１）上記実施形態では、リーダ１４がステージ５上に直接設置される場合について説明した。しかし、これに代わり、図３に示す架台６０をステージ５上に設置し、架台６０を介してリーダ１４をステージ５上に設置するようにしてもよい。以下に詳しく説明する。

ステージ５は複数の覆工板５ａからなるため、オーガスクリュー２１が挿通するステージ５の開口部５ｂ（図１参照）は、覆工板５ａを数枚取り外すことによって形成される。このように、ステージ５の開口部５ｂは、覆工板５ａが数枚取り外されることによって形成されるものであるため、大きな開口となってしまう。したがって、ステージ５上での作業は危険なものとなるため、開口部５ｂの養生が必要となる。

この対策として、ステージ５上に開口部５ｂを覆うようにして架台６０が設置される。

架台６０は、ステージ５の開口部５ｂの鉛直上方に位置する開口部６１を有する。開口部６１は、オーガスクリュー２１が挿通可能な最小限の大きさに形成される。つまり、開口部６１は、ステージ５の開口部５ｂと比較して開口面積が小さい。したがって、ステージ５上での作業の危険性を極めて低くすることができる。

架台６０は、ステージ５上に載置される土台６２と、土台６２上に配置された複数の足場板６３と、土台６２上に配置され開口部６１が形成された板材６４と、を有する。土台６２は、複数の山留部材６２ａからなり、隣り合う山留部材６２ａは連結具としてのシャックル６５によって連結される。足場板６３は、複数の山留部材６２ａに渡って配置される。

リーダ１４は、その下端部が足場板６３及び板材６４上に設置されて鉛直に立設する。このように、架台６０は、ステージ５の開口部５ｂを養生すると共に、リーダ１４を支持する機能を有する。

地表部１ａへ縦穴２を掘削する際には、縦穴２を掘削する上方の覆工板５ａが数枚取り外さて開口部５ｂが形成され、その開口部５ｂを覆うようにして架台６０が設置される。

（２）上記実施形態では、地下階３の地表部１ａに縦穴２を掘削する場合について説明した。しかし、縦穴２を掘削する地表部は、地下階の地表部１ａに限定されない。例えば、図４に示すように、山の斜面７０に作業用の構台として仮設の桟橋７１を設置した上で、アースオーガ掘削機１０の作業機本体１２及びリーダ１４を桟橋７１上に設置し、オーガスクリュー２１を桟橋７１の下方の地表部１ｂへ向けて下ろし、地表部１ｂに縦穴２を掘削する形態であってもよい。このように、本発明は、狭隘な谷や河川敷などでアースオーガ掘削機１０を設置できない場合にも有効である。

以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例の一部を示したに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。

上述した実施形態では、ガイド治具４０が中空円筒状の円筒部４１を有する場合について説明したが、この形状に限定されるものではない。円筒部４１に代えて、中空矩形状の筒部でもよい。例えば、断面が四角形状や三角形状の筒部でもよい。この場合には、対向する筒部の壁面間の長さが切削羽根２４の外径よりも僅かに大きく形成される。一方、角部は切削羽根２４との隙間がやや広くなっているため、ガイド治具を設置したまま、オーガスクリュー２１による縦穴２の掘削を継続しても、掘削によって発生した土砂を当該隙間から排出することができる。

１００ 掘削装置
１，１ａ，１ｂ 地表部
２ 縦穴
３ 地下階
５ ステージ（構台）
５ｂ 開口部
１０ アースオーガ掘削機
１２ 作業機本体
１４ リーダ
２０ アースオーガ
２１ オーガスクリュー
２２ 駆動装置
２６ ガイド
４０ ガイド治具
４１ 円筒部
４２ 地表接地部
５０ 油圧ショベル
５１ バケット
６０ 架台
６１ 開口部
７１ 桟橋（構台）

Claims (4)

1. 地表部の上方に設けられた構台上に設置された作業機本体を有するアースオーガ掘削機を利用して前記地表部に縦穴を掘削する掘削方法であって、
   オーガスクリューを昇降可能に支持するリーダを、前記構台上に設置するリーダ設置工程と、
   前記オーガスクリューを前記リーダに沿って下降させ、前記地表部に縦穴を掘削する掘削工程と、を備え、
   前記掘削工程は、
   中空筒状の筒部を有するガイド治具を前記地表部に設置する工程と、
   前記ガイド治具における前記地表部に接する地表接地部を、前記地表部に対して押圧する工程と、
   前記ガイド治具の前記筒部内に前記オーガスクリューを挿入する工程と、
   を有する掘削方法。
2. 前記オーガスクリューによって前記地表部に所定長さの縦穴を掘削した後、前記地表接地部への押圧を解除して前記ガイド治具を撤去し、前記オーガスクリューによる縦穴の掘削を再開するガイド治具撤去工程をさらに備える請求項１に記載の掘削方法。
3. アースオーガ掘削機を利用して地表部に縦穴を掘削する掘削装置であって、
   前記地表部の上方に設けられた構台上に設置された前記アースオーガ掘削機の作業機本体と、
   前記地表部に縦穴を掘削するオーガスクリューと、
   前記オーガスクリューを昇降可能に支持し、前記構台上に設置されるリーダと、
   前記オーガスクリューが挿入される中空筒状の筒部と、前記筒部の外周面に結合され前記地表部に接する地表接地部と、を有するガイド治具と、
   前記ガイド治具の前記地表接地部を前記地表部に対して押圧する押圧手段と、
   を備える掘削装置。
4. 地表部に縦穴を掘削する掘削装置であって、
   前記地表部に縦穴を掘削するオーガスクリューと、
   前記オーガスクリューを昇降可能に支持し、前記地表部の上方に所定距離離間して設置されるリーダと、
   前記オーガスクリューが挿入される中空筒状の筒部と、前記筒部の外周面に結合され前記地表部に接する地表接地部と、を有するガイド治具と、
   前記ガイド治具の前記地表接地部を前記地表部に対して押圧する押圧手段と、
   前記地表部と前記リーダとの間に設けられ、前記オーガスクリューが挿通する開口部が形成された構台と、
   前記構台の前記開口部を覆うように前記構台上に設置され、前記オーガスクリューが挿通する開口部が形成された架台と、
   を備える掘削装置。

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