JP7072922B1

JP7072922B1 - 地中孔掘削装置における固定プレートの強制張戻方法

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Publication number: JP7072922B1
Application number: JP2020206469A
Authority: JP
Inventors: 陽三戸田
Original assignee: 大容基功工業株式会社
Priority date: 2020-12-14
Filing date: 2020-12-14
Publication date: 2022-05-23
Anticipated expiration: 2040-12-14
Also published as: JP2022093803A

Abstract

【課題】何らかの不具合によって、掘削作業中に地中孔掘削装置をケーシングの内壁に固定している固定プレートの張戻しができなくなった場合に、これを強制的に張戻して、地中孔掘削装置をケーシングの内壁から開放して巻上げ、地上に取り出すことを可能とする地中孔掘削装置における固定プレートの強制張戻方法を提供する。【解決手段】油圧回路から供給する作動油によって、水平方向に張出・張戻自在な固定プレートを張出すことによってケーシングの内壁に固定して、ケーシング内を掘削するオールケーシング工法における地中孔掘削装置において、固定プレートを張戻す作動回路が作動しない場合に、油圧回路のドレン回路１４０に作動油を供給することによって、固定プレートを強制的に張戻操作して、地中孔掘削装置をケーシングから開放する。【選択図】図１２

Description

本発明は、基礎杭としての場所打ち杭を打設するオールケーシング工法において、張出・張戻自在な固定プレートによって、ケーシングの内壁に固定して掘削作業を行う地中孔掘削装置における固定プレートの強制張戻方法に関する。

オールケーシング工法は、ケーシングドライバ装置で把持したケーシングを回転させながら地中に圧入し、ケーシング内の土砂を掘削装置で掘削して、地上に排土することによって地中孔を掘削している。そのため、杭の外周に土砂の混入が少なく、支持力の大きな場所打ち杭を施工することができ、場所打ち杭を打設する工法の中ではもっとも信頼性の高い工法といえる。

従来、オールケーシング工法における地中孔の掘削は、クレーンに吊支したハンマーグラブをケーシング内の掘削面に自重落下させて、その衝撃によって掘削したり、クレーンに吊支したケリーバに装備した掘削ドリルや掘削バケットをケーシング内の掘削面に挿入し、回転駆動させて掘削することにより行っていた。しかしながら、前者の掘削手段は、自重落下による振動や騒音の問題があり、又一度につかみ取ることが可能な土砂の量が少ないという問題点がある。後者の掘削手段もケリーバの回転駆動源が地上に存在するため、騒音の問題があり、しかも地中孔が深くなればなるほど掘削ドリルと回転駆動源との距離が遠くなるため、回転駆動装置が大型化してしまい、騒音も増幅することとなる。

そこで、本願出願人は振動や騒音の軽減を図り、装置を小型化するために、特許文献１に示すケーシングの内壁に脱着自在に固定した地中孔掘削装置の掘削バケットを掘削面に押圧しながら回転させて掘削し、掘削バケット内に掘削した土砂を取り込む地中孔掘削装置（以下、「文献１発明」という）を既に提供している。

文献１発明では、地中孔掘削装置そのものを、掘削状況に応じて、地中に向かって順次継ぎ足して圧入してゆくケーシングの内壁に固定して使用するため、掘削バケットを回転駆動するケリーバの回転駆動源としての回転用油圧モータや、掘削バケットを押圧する押圧用油圧シリンダ等の駆動部を地中孔掘削装置に一体に装備してケーシング内に位置させている。そのため、掘削時の騒音を緩和することができ、加えて掘削バケットを回転させて圧入するため、振動も少ない。

特開２００２－２７６２７３号公報

文献１発明では、地中孔の掘削に際して、地中孔掘削装置そのものを張出・張戻自在な固定プレートによってケーシングの内壁に固定した状態で掘削を行う。そして、掘削バケット内が掘削した土砂で満たされると、固定プレートを張戻して地中孔掘削装置をケーシングから開放し、地上に巻上て土砂を地上に排土し、再び地中孔内の所定の位置まで巻出し、固定プレートを張出してケーシングの内壁に固定して掘削作業を継続する。そのため、掘削作業において、地中孔掘削装置をケーシングの内壁に脱着するため、固定プレートの張出・張戻を継続して繰り返す必要がある。

文献１発明では、油圧ホースやキャブタイヤケーブル等の劣化，シール取付部の緩みやシールの劣化、或いは作動時の異常摩耗等の種々の原因によって、作動油漏れ，圧力低下，作動油への異物混入，シールの破損，作動油への金属粉の混入，異常音，異常発熱，速度低下，圧力上昇不足等々を生じ、ケーシング内での掘削作業中に、作動回路の制御や電気系統等の不具合を生じることがある。

固定プレートの張出・張戻は、固定用油圧シリンダのロッドの伸縮動作によって行っており、固定プレートがケーシングの内壁に張出した状態で、前記した種々の原因によって作動回路の制御や電気系統等の不具合が発生すると、固定プレートの張戻しができなくなることがある。固定プレートは、地中孔の掘削に連れて、地中深くに侵入して掘削面に近いケーシングの内壁に張出して地中孔掘削装置を固定するため、又近時の場所打ち杭は、構築物の高層化，必要な耐震強度の増大等により、これまで主体となっていた３０ｍ～６０ｍ程度の深度を超えて、より大深度の場所打ち杭の打設が求められるようになっているため、地中孔深くで張戻しができなくなると、致命的な障害となり、通常の手段では地中孔掘削装置を地上に取り出すことができなくなり、掘削作業が滞ることとなる。その場合には、圧入したケーシングを１本ずつ順番に地上に引き抜いて取り出し、地中孔掘削装置を固定したケーシングごと、地上に引き上げるほか手段がなく、掘削作業の中断を生じ、大幅な工期の遅れを生じてしまう。

そこで、本発明は、作動回路の制御や電気系統等の何らかの不具合によって、掘削作業中に地中孔掘削装置をケーシングの内壁に固定している固定プレートの張戻しができなくなった場合に、これを非常手段によって強制的に張戻して、地中孔掘削装置をケーシングの内壁から開放して巻上げ、地上に取り出すことを可能とする地中孔掘削装置における固定プレートの強制張戻方法を提供することを課題としている。

本発明はその課題を解決するために、固定プレートの張出・張戻操作を行う作動回路の不具合の補修という観点から離れ、鋭意研究の結果、作動回路とは独立した回路であって、作動回路と関係なく制御可能なドレン回路に着目した。ドレン回路は、掘削バケットに回転力を供給する回転用油圧モータからの余剰なリークオイルを油タンクに戻すための排出回路であって、固定プレートの張出・張戻操作に使用していないものの、固定用油圧シリンダとも配管で結ばれている。

そこで、本発明は作動回路とは独立しており、作動回路に関係なく制御可能なドレン回路を利用する着想を得て、請求項１により、地中孔掘削装置に装備した油圧回路の作動回路に供給する作動油によって固定用油圧シリンダのロッドを伸縮させて水平方向に張出・張戻自在な固定プレートを操作し、固定プレートを張出すことによってケーシングの内壁に固定するとともに、前記作動油によって回転用油圧モータを回転させて掘削バケットを駆動し、ケーシング内を掘削するオールケーシング工法における地中孔掘削装置において、油圧回路のドレン回路をチェック弁を介して回転用油圧モータに接続し、回転用油圧モータのリークオイルを排出するとともに、固定用油圧シリンダのロッド側に接続した作動回路を分岐してリリーフ弁を介してドレン回路に接続し、該リリーフ弁をドレン回路からの圧力が設定値を超えた場合にのみ開くように設定し、固定プレートを張戻す作動回路が作動しない場合に、作動回路に関係なく制御可能なドレン回路から前記リリーフ弁を開く圧力の作動油を供給し、リリーフ弁を介して固定用油圧シリンダのロッド側に作動油を逆流させて、固定用油圧シリンダのロッドを縮小させることにより、固定プレートを強制的に張戻操作して、地中孔掘削装置をケーシングから開放する地中孔掘削装置における固定プレートの強制張戻方法を基本として提供する。

そして、請求項２により、地上に設置した油圧ユニットから作動回路へ作動油を供給する方法を、請求項３により、地上に設置した油圧ユニットからの作動回路への作動油の接続を、ドレン回路に切り換えて接続することによって、作動油をドレン回路から固定用油圧シリンダに逆流させる方法を提供する。

また、請求項４により、固定プレートを張戻す作動回路が作動しないことによって、固定プレートを張戻すことができない結果、地中孔掘削装置をケーシングから開放することができない場合の強制張戻方法を、請求項５により、地中孔掘削装置をケーシングから開放することによって、固定プレートを張戻す作動回路が作動しない場合であっても、地中孔掘削装置を地上に取り出し可能とした強制張戻方法を提供する。

以上記載した本発明によれば、作動回路の制御や電気系統等の不具合が発生し、固定プレートの張戻ができなくなった場合に、本来は掘削バケットに回転力を供給する回転用油圧モータからの余剰なリークオイルを油タンクに戻すための排出回路であって、固定プレートの張出・張戻操作に関与していないドレン回路を利用し、ドレン回路からリリーフ弁を介して固定用油圧シリンダに作動油を供給可能とすることによって、地上からドレン回路に作動油を供給して逆流させることによって、固定プレートを強制的に張戻すことができる。即ち、ドレン回路に、本来の用途に加えて、固定プレートの強制張戻回路としての緊急時の用途を担わせ、ドレン回路における作動油を通常の余剰のリークオイルを戻すための油タンクの方向ではなく、逆流させて固定プレートの張戻操作をするために供給するようにしている。

これによって、何らかの不具合によって固定プレートの張戻しのための作動油が供給されず、地中孔掘削装置を地上に取り出すことができない事態に陥ったとしても、ドレン回路に供給した作動油によって、固定プレートを張戻すことができ、地中孔掘削装置をケーシングの内壁から開放することができる。その結果、迅速に地中孔掘削装置を地上に取り出して、必要なメンテナンスを施すことが可能となり、圧入したケーシングを１本ずつ地上に引き抜いて、地中孔掘削装置を地上に引き上げるといった非常事態に陥ることがない。

そのため、固定プレートによってケーシングの内壁に脱着自在に固定する地中孔掘削装置の利点を活かすとともに、不具合によって固定プレートを張戻すことができない事態が生じたとしても迅速に対応することが可能となって、全体としてオールケーシング工法における地中孔掘削の作業効率を向上させるとともに、地中孔の大深度化にも対応することができる。

オールケーシング工法における地中孔掘削装置の全体配置図。（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）（Ｄ）（Ｅ）オールケーシング工法の工程模式図。地中孔掘削装置の全体斜視図。地中孔掘削装置の要部断面図。固定プレート近傍の要部説明図。中空ドライブ軸近傍の要部説明図。固定プレートの張出状態を示す要部説明図。固定プレートの張戻状態を示す要部説明図。固定プレートの張出・張戻停止状態の油圧回路図。固定プレートの張出状態の油圧回路図。固定プレートの張戻状態の油圧回路図。固定プレートの強制張戻状態の油圧回路図。

以下図面に基づいて本発明の実施形態を説明する。図１はオールケーシング工法における地中孔掘削装置の全体配置図、図２はその工程模式図である。図１に示すように、地中孔の掘削箇所に設置したケーシングドライバ装置２００で、先端にビット５ａを装備したケーシング５を把持して回転させながら地中に圧入し、ケーシング５内の土砂を地中孔掘削装置１で掘削し、地上に排土することにより地中孔を掘削する。

地中孔掘削装置１は、クローラクレーン等の自走可能なベースマシン２０５に起伏自在に起立させたジブ２１０の先端に配置したシーブ２１５から垂下させたワイヤロープ等の支持索２２０にスイベルを介して吊支して、図１，図２（Ａ）に示すようにケーシング５内に挿入し、図２（Ｂ）に示すように固定プレート５５を張り出して、ケーシング５の内壁に脱着自在に固定する。地中孔掘削装置１には、地上から動力源としての作動油が、油圧ホースリール２２５に所定長さ巻回した油圧ホース２３０をベースマシン２０５に装備したシーブ２３５を介してケーシング５内に繰り出して供給する。同様に、地上から動力源としての電力が、キャブタイヤケーブルリール２４０に所定長さ巻回したキャブタイヤケーブル２４５をベースマシン２０５に装備したシーブ２３５を介してケーシング５内に繰り出して供給する。図１において、２５０は地中孔掘削装置１に所定の作動油を供給するための油圧ユニットである。

次に、図２（Ｃ）に示すように掘削バケット１０を掘削面に押圧しながら回転させて掘削し、掘削バケット１０内に掘削した土砂を取り込む。そして、掘削バケット１０に所定量の土砂を取り込むと、図２（Ｄ）に示すように地中孔掘削装置１をケーシング５の内壁から開放して地上に取り出し、図２（Ｅ）に示すように、掘削バケット１０から掘削した土砂を排土し、以後この作業を地中孔が所定の深さとなるまで繰り返して行う。なお、図２において図示した地中孔掘削装置１は本実施形態とは異なるタイプであるが、油圧回路から供給する作動油によって、水平方向に張出・張戻自在な固定プレートを張出すことによってケーシングの内壁に固定して、ケーシング内を掘削するオールケーシング工法における地中孔掘削装置であり、その作業工程も共通である。

図３は本発明にかかる地中孔掘削装置１の全体斜視図、図４はその要部断面図である。第１支持体２０と第２支持体３０は、共に内部に必要な機材を装備するために中空の円柱体であり、両者を所定間隔離間させて、所定本数の支柱４０、本実施形態では、３本の支柱４０を円周状に同間隔で配置して連結している。第１支持体２０内には作動油や電力等を制御する所要の機器を装備している。なお、図では、構成の説明を判りやすくするために１本の支柱４０のみを図示している。図５は固定プレート５５近傍の要部説明図であり、支柱４０は第２支持体３０の上面に固定される支柱基板４１上に所定面積の窓部４２を有する支持枠４３を立設し、支持枠４３の上面に左右一対の棹部４４を一定間隔離間させて立設している。棹部４４の上端には第１連結孔４５を穿設形成するとともに、上端近傍に地中孔掘削装置１の中心方向に向けて膨出片４６を形成し、膨出片４６に第２連結孔４７を穿設している。

第１支持体２０の下面には、支持ブラケット２１が垂下されている。支持ブラケット２１は、中央部の軸部２２と、軸部２２から第１支持体２０下面の縁部まで支柱４０の配置に合わせて放射状に延設された所定本数の腕部２３と、腕部２３の先端に穿設形成した支柱用連結孔２４を有している。本実施形態では３本の腕部２３を有しており、左右一対の棹部４４で腕部２３の先端を挟持し、腕部２３の支柱用連結孔２４と棹部４４の第１連結孔４５の位置を合わせて、支柱用連結ピン２５で固定することにより、第１支持体２０と支柱４０を連結している。

そして、窓部４２に地中孔掘削装置１をケーシング５の内壁に脱着自在に固定するための固定プレート５５を水平方向に張出・張戻自在に装備している。この固定プレート５５の裏面にはリンク５６の一端を連結し、リンク５６の他端を、固定用油圧シリンダ５０のロッド５３（図７，図８参照）に装着した連結ロッド５１に連結するとともに、リンク５６の他端と連結ロッド５１を一体として、張出同調治具６０の外周に等間隔で配置した同調ブラケット６１に同調用連結ピン６２で固定している。そして、固定用油圧シリンダ５０のヘッドを支柱４０の棹部４４の膨出片４６に形成した第２連結孔４７に固定用連結ピン５２で固定している。よって、固定用油圧シリンダ５０のロッド５３を伸長させることによって、リンク５６及び張出同調治具６０が押し下げられて（図４の仮想線参照）、リンク５６に連結した固定プレート５５が支柱４０の窓部４２から水平方向に張り出して、ケーシング５の内壁に圧接することにより、地中孔掘削装置１をケーシング５の内壁に固定する。また、固定用油圧シリンダ５０のロッド５３を縮小させることによって、リンク５６及び張出同調治具６０が押し上げられて、リンク５６に連結した固定プレート５５を窓部４２から第２支持体３０の径内に張り戻して、地中孔掘削装置１をケーシング５の内壁から開放する。

第１支持体２０の上面には、中央部が膨出した十字状の吊支ブラケット２６が突設されており、中央部に穿設した吊支孔２６ａに支持索２２０を連結することにより、地中孔掘削装置１をベースマシン２０５のジブ２１０からケーシング５内に巻き出し・巻き戻し自在に吊支する。

よって、固定用油圧シリンダ５０のロッド５３を伸長させることによって、図７に示すように、リンク５６及び張出同調治具６０が押し下げられて、リンク５６に連結した固定プレート５５が支柱４０の窓部４２から水平方向に張り出して、ケーシング５の内壁に圧接することにより、地中孔掘削装置１をケーシング５の内壁に固定する。また、図８に示すように、固定用油圧シリンダ５０のロッド５３を縮小させることによって、リンク５６が押し上げられて、リンク５６に連結した固定プレート５５を窓部４２から第２支持体３０の径内に張り戻して、地中孔掘削装置１をケーシング５の内壁から開放する。なお、固定プレート５５は、油圧回路から供給する作動油によって、水平方向に張出・張戻自在な構成であれば特に限定はなく、その張出・張戻手段も、前記した固定プレート５５に連結した固定用油圧シリンダ５０のロッド５３を伸縮動作させる手段以外であってもよい。また、油圧回路から供給する作動油によって、水平方向に張出・張戻自在な固定プレート５５によって掘削時にケーシング５の内壁に固定されて掘削する構成であれば、地中孔掘削装置１の構成も特に限定はなく、本実施形態に示す構成以外の構成であってもよい。

第１支持体２０の下面中央部には、第２支持体３０を貫通して掘削バケット１０を伸縮動作させる押圧用油圧シリンダ７０を垂下している。即ち、第１支持体２０の下面に垂下させた支持ブラケット２１の中央部の軸部２２に形成した連結雌部２２ａに、押圧用油圧シリンダ７０のヘッドに形成した連結雄部７１を挿入して押圧用連結ピン７２で固定して、第１支持体２０に吊支している。そして、ケリーバ８０内に押圧用油圧シリンダ７０を挿通するとともに、押圧用油圧シリンダ７０とケリーバ８０を一体として、張出同調治具６０の中央部に形成した貫通孔６３を貫通するとともに、更に第２支持体３０を貫通している。よって、ケリーバ８０は、押圧用油圧シリンダ７０のシリンダチューブ７８の外周において軸方向に摺動可能である。

第２支持体３０を貫通したケリーバ８０の先端に、ケリーバ８０より径大の拡径ハット部８１を連設し、該拡径ハット部８１の先端外周には水平方向に張り出したケリーバフランジ８１ａを形成している。拡径ハット部８１内には、ベアリング９２を装備したベアリングケース９０が収納されており、その下端外周には水平方向に張り出したベアリングケースフランジ９０ａを形成している。なお、９１はベアリングケース９０のシールプレートである。１５は、掘削バケット１０を連結するためのツールジョイントであり、その上端外周には水平方向に張り出したツールジョイントフランジ１５ａを形成している。これらのケリーバフランジ８１ａ，ベアリングケースフランジ９０ａ，ツールジョイントフランジ１５ａは同径であって、これらを密接させて連結ボルト９５で一体に固定する。よって、ケリーバ８０の回転に連動して、ベアリングケース９０及びツールジョイント１５が一体として回転し、その回転力をツールジョイント１５に装着した掘削バケット１０に伝達して回転駆動させる。

ケリーバ８０内に挿通した押圧用油圧シリンダ７０のロッド７３は、ケリーバ８０内に侵入し、先端に所定長さの延長ロッド７４を所定数だけ連結して延長ロッド固定ピン７５で固着するとともに、延長ロッド７４の先端に所定長さのロッドヘッド７６を連結し、挿通孔８４からロッドヘッド固定ピン７７を挿通して固着する。ロッドヘッド７６の先端はベアリングケース９０内に侵入して、シールプレート９１で覆蓋してシールしている。ケリーバ８０とシリンダチューブ７８との間には間隙があるため、ケリーバ８０の回転に連動してシリンダチューブ７８が回転することはない。しかしながら、ロッドヘッド７６を直接ツールジョイント１５側に固定すると、ロッドヘッド７６，延長ロッド７４及びロッド７３は、ケリーバ８０と同回転することになって、ロッド７３を伸縮動作させるためのピストン部材等の損傷に繋がる怖れがある。そこで、ロッドヘッド７６とケリーバ８０の間にベアリング９２を介在させることによって、ケリーバ８０の回転時には常にベアリング９２を回転させてケリーバ８０の回転を吸収し、ケリーバ８０の回転が押圧用油圧シリンダ７０のロッド７３に伝わらないようにしている。

掘削バケット１０は、所定容量の中空部を有するとともに、先端にビット１１ａを有して開閉軸１２を支点として開閉自在な開閉蓋１１を装備しており、ケリーバ８０からの回転力によって回転駆動し、ビット１１ａでケーシング５の底部の掘削面を掘削し、掘削した土砂を中空部に取り込むことができる。なお、この掘削バケット１０の構成は公知である。

第２支持体３０の上面には３個の回転用油圧モータ３１が円周状に等間隔で配置されており、出力された回転力は、図４，図６に示すように、各出力軸に装着したピニオンギヤ３６から、中空ドライブ軸３５の外周面にニードルベアリング３４を軸受けとして嵌合した上部サンギヤ３７及び下部サンギヤ３８に伝達されて、適切に減速されて中空ドライブ軸３５に供給される（図４，図６参照）。

また、中空ドライブ軸３５の中央部に付設した中空ドライブ軸フランジ３５ｂの上面には４個の遊星ギヤ３９が円周状に等間隔で配置されて、下部サンギヤ３８に噛合するとともに、第２支持体３０を構成する環状枠体３２の内周面に配置したインターナルギヤ３３に噛合している。この遊星ギヤ３９は、下部サンギヤ３８から伝達される回転力によって自転するとともに、中空ドライブ軸３５の回転に連動してインターナルギヤ３３に沿って、公転する。

よって、中空ドライブ軸３５は第２支持体３０内において、回転用油圧モータ３１からの回転力をピニオンギヤ３６から受ける上部サンギヤ３７及び下部サンギヤ３８によって所定のトルクで回転駆動する。また、下部サンギヤ３８と環状枠体３２のインターナルギヤ３３の双方に遊星ギヤ３９が噛合しているため、中空ドライブ軸３５は、鉛直方向に支持された状態で安定して回転駆動する。なお、回転用油圧モータ３１及び遊星ギヤ３９はそれぞれ３個，４個に限ることなく、適宜の数を設置することが可能である。

中空ドライブ軸３５は、ケリーバ８０の外周に嵌合しており、中空ドライブ軸３５が回転用油圧モータ３１で回転駆動されることによって駆動軸となり、従動軸としてのケリーバ８０を回転させる。そのため、ケリーバ８０の回転に連動して、ケリーバ８０の先端に固着したツールジョイント１５に装着した掘削バケット１０が回転駆動し、ケーシング５の底面における掘削面で土砂を掘削する。

ケリーバ８０は所定長さの中空筒状体であり、その内周面は、押圧用油圧シリンダ７０のシリンダチューブ７８の外周面に摺動可能に配置するため、シリンダチューブ７８の外周面の断面形状と同様に、断面円形としている。一方、中空ドライブ軸３５からケリーバ８０への回転力伝達面となるケリーバ８０の外周面及び中空ドライブ軸３５の内周面は、断面形状をともに断面六角形としている。これにより、中空ドライブ軸３５の内周面に嵌合したケリーバ８０は、その回転力伝達面が従来の四面から六面に増加するため、回転用油圧モータ３１から中空ドライブ軸３５を介してケリーバ８０に伝達する回転力を、回転力伝達面の六面にそれぞれ分散して伝達することができる。よって、従来に比較して高トルクに耐えて、ケリーバ８０の変形や異常摩耗等による損傷を受けることなく産業機械として要求される堅牢性・耐久性を発揮することが可能となる。

押圧用油圧シリンダ７０のロッドヘッド７６とケリーバ８０の間にはベアリング９２を介在させているため、ケリーバ８０が回転駆動してもその回転力はベアリング９２で吸収され、ロッドヘッド７６に伝わることはない。そのため、ケリーバ８０が回転しても押圧用油圧シリンダ７０は回転することがない。

よって、地中孔の掘削に際しては、押圧用油圧シリンダ７０のロッド７３を伸長させて、掘削バケット１０を常に掘削面に押圧しながら、回転用油圧モータ３１を駆動させて、その回転力を減速して中空ドライブ軸３５に伝達してケリーバ８０を回転させることにより掘削バケット１０を回転させて、土砂を掘削し、掘削した土砂を掘削バケット１０の内部に取り込む。

本発明は、上記した油圧回路から供給する作動油によって、水平方向に張出・張戻自在な固定プレート５５を張出すことによってケーシング５の内壁に固定して、ケーシング５内を掘削するオールケーシング工法における地中孔掘削装置１に適用するものである。

図９は、掘削作業開始前、或いは掘削作業中に、掘削バケット１０内の土砂を排土するために地中孔掘削装置１をケーシング５から地上に取り出す際の固定プレート５５の張出・張戻停止状態の油圧回路図である。地上の油圧ユニット２５０のＰポート２５１から地中孔掘削装置１に装備した油圧回路１００のＰポート１０１に供給された作動油は、作動回路１０５から固定プレート５５を張出・張戻操作する固定用油圧シリンダ５０に接続した固定用電磁弁１１０のＰポート１１１に供給されてブロックされている。そのため、作動油は固定用油圧シリンダ５０に供給されず、そのロッド５３は収縮した状態を保持している。

また、回転用油圧モータ３１を回転させるための作動油は、回転用電磁弁１２０のＰポート１２１に供給されてブロックされているため、回転用油圧モータ３１は回転を停止している。そのため、ケリーバ８０を介して回転用油圧モータ３１で駆動する掘削バケット１０は稼働していない。この状態で、地中孔掘削装置１を支持索２２０で吊支してケーシング５内に挿入し、又ケーシング５から引き上げて地上に取り出す。なお、回転用油圧モータ３１は余剰な作動油であるリークオイルを排出するためにチェック弁１３７を介してドレン回路１４０に接続されるとともに、又固定用油圧シリンダ５０のロッド５３側に接続した作動回路１０５を分岐してリリーフ弁１３５を介してドレン回路１４０と接続している。このリリーフ弁１３５はドレン回路１４０からの圧力が設定値を超えた場合にのみ開くように設定してあり、このように、固定用油圧シリンダ５０とドレン回路１４０を前記した構成のリリーフ弁１３５を介して接続したことが本発明の特徴の一つである。

図１０は、固定プレート５５を張出状態、即ち固定状態に制御する油圧回路図であり、地中孔掘削装置１を所定のケーシング５の内壁に固定して掘削バケット１０を稼働する際には、固定プレート５５を張出した状態に保持し、掘削バケット１０を回転駆動するための作動油を供給する。地上の油圧ユニット２５０のＰポート２５１と地中孔掘削装置１の油圧回路１００のＰポート１０１を接続して、作動油を作動回路１０５から固定プレート５５を張出・張戻操作する固定用油圧シリンダ５０に接続した固定用電磁弁１１０のＰポート１１１に供給する。そして、固定用電磁弁１１０のＰポート１１１をＡポート１１２に接続することによって、作動油をパイロットチェック弁１１５から固定用油圧シリンダ５０のヘッド側に供給することにより、ロッド５３を伸長させる。これにより、固定プレート５５が水平方向に張出されてケーシング５の内壁に圧接して、地中孔掘削装置１を固定する。

固定用油圧シリンダ５０のロッド５３の伸長に伴って固定用油圧シリンダ５０から排出された作動油は、固定用電磁弁１１０のＢポート１１３に戻される。固定用電磁弁１１０のＢポート１１３をＴポート１１４に接続することによって、作動油を戻り回路１２５に供給して地中孔掘削装置１のＴポート１０２から油圧ユニット２５０のＴポート２５２を経て油タンクに戻す。

また、地中孔掘削装置１の油圧回路１００のＰポート１０１から供給した作動油を分岐して、図１０に示すように回転用電磁弁１２０のＰポート１２１に供給する。回転用電磁弁１２０のＰポート１２１をＡポート１２２に接続することによって、作動油を掘削バケット１０の動力源である回転用油圧モータ３１に供給して回転させる。これにより、掘削バケット１０が回転して土砂を掘削し、その内部に取り込む。

回転用油圧モータ３１を回転させて排出された作動油は、回転用油圧モータ３１から排出されて回転用電磁弁１２０のＢポート１２３に戻される。回転用電磁弁１２０のＢポート１２３をＴポート１２４に接続することによって、作動油は戻り回路１３０に供給されて、戻り回路１２５に合流して地中孔掘削装置１のＴポート１０２から油圧ユニット２５０のＴポート２５２を経て、油タンクに戻される。また、回転用油圧モータ３１から排出された余剰の作動油はリークオイルとして、チェック弁１３７を通過してドレン回路１４０から地中孔掘削装置１のドレンポート１４１から油圧ユニット２５０のドレンポート２５３を経て、油タンクに戻される。

図１１は、固定プレート５５を張戻状態に制御する油圧回路図であり、地中孔掘削装置１を所定のケーシング５の内壁から開放して地上に取り出す際には、掘削バケット１０の回転駆動を停止するとともに、固定プレート５５を張戻した状態に保持するための作動油を供給する。地上の油圧ユニット２５０のＰポート２５１からケーシング５内の地中孔掘削装置１の油圧回路１００のＰポート１０１に供給された作動油は、作動回路１０５から固定プレート５５を張出・張戻操作する固定用油圧シリンダ５０に接続した固定用電磁弁１１０のＰポート１１１に供給される。固定用電磁弁１１０のＰポート１１１をＢポート１１３に接続することによって、作動油は固定用油圧シリンダ５０に供給されてロッド５３を縮小させる。これにより、固定プレート５５がケーシング５の内壁から張戻されて、地中孔掘削装置１を開放する。

固定用油圧シリンダ５０のロッド５３の縮小に伴って固定用油圧シリンダ５０から排出された作動油は、パイロットチェック弁１１５を経て固定用電磁弁１１０のＡポート１１２に戻される。固定用電磁弁１１０のＡポート１１２をＴポート１１４に接続することによって、作動油は戻り回路１２５に供給されて地中孔掘削装置１のＴポート１０２から油圧ユニット２５０のＴポート２５２を経て、油タンクに戻される。

また、地上の油圧ユニット２５０のＰポート２５１からケーシング５内の地中孔掘削装置１の油圧回路１００のＰポート１０１に供給された作動油は、図１１に示すように分岐されて回転用電磁弁１２０のＰポート１２１に供給されてブロックされている。また、回転用電磁弁１２０の他のＡポート１２２，Ｂポート１２３，Ｔポート１２４もブロックされているため、回転用油圧モータ３１に作動油は供給も排出もされないため、回転用油圧モータ３１は停止している。

固定用油圧シリンダ５０が正常に作動し、通常運転を行っている張出・張戻停止時（図９参照），張出時（図１０参照），張戻時（図１１参照）においては、いずれの状態においても固定用油圧シリンダ５０からドレン回路１４０への圧力は発生せず、リリーフ弁１３５は図９～図１１に示すように閉じられている。そのため、張出時（図１０参照）に固定用油圧シリンダ５０から排出された作動油や、張戻時（図１１参照）に固定用油圧シリンダ５０に供給される作動油はリリーフ弁１３５でブロックされている。同様に回転用油圧モータ３１からチェック弁１３７を介してドレン回路１４０に排出されたリークオイルもリリーフ弁１３５でブロックされているため、固定用油圧シリンダ５０に流れることはない。リリーフ弁１３５を開くためのパイロット回路はドレン回路１４０側にしか設けられていないため、張戻時に固定用電磁弁１１０のＢポートからリリーフ弁１３５に供給される作動油の圧力がいかに高くとも、リリーフ弁１３５が開くことはない。ちなみに実施例では、張戻時における固定用油圧シリンダ５０のストローク端では２００ｋｇ／ｃｍ^２程度の圧力となるがリリーフ弁１３５が開くことはない。リリーフ弁１３５が開くのは、ドレン回路１４０の圧力が設定値（実施例では１００ｋｇ／ｃｍ^２）を超えた場合のみである。

地中孔の掘削作業中、地中孔掘削装置１はケーシング５の内壁に固定プレート５５によって固定された状態にあるため、作動回路の制御や電気系統等の何らかの不具合によって、固定プレートの張戻しができなくなると、地中孔掘削装置１がケーシング５の内壁に固定されたままとなって、地上に取り出すことができなくなってしまい、その対処に多大の時間や労力を要するばかりか、場合によっては、致命的な障害となり、ケースによっては地上への取り出しが不可能となる場合も考えられる。

そこで、本発明は、図１０に示す固定プレート５５を張出した状態で、何らかの不具合によって固定プレート５５を張戻す作動回路が作動しない場合に、本来は回転用油圧モータ３１から余剰な作動油であるリークオイルを油タンクに戻すためであって、作動回路１０５とは独立した回路のため、作動回路１０５と関係なく制御可能なドレン回路１４０に着目した。ドレン回路１４０は、掘削バケット１０に回転力を供給する回転用油圧モータ３１からの余剰なリークオイルを油タンクに戻すための排出回路であって、固定プレート５５の張出・張戻操作に使用していないものの、固定用油圧シリンダ５０ともリリーフ弁１３５を介して結ばれている。そのため、ドレン回路１４０は作動回路１０５に不具合が生じ、固定プレート５５の張出・張戻操作を行う固定用油圧シリンダ５０への作動油の供給ができない事態となっても、作動回路１０５の不具合とは関係なく制御可能であり、固定用油圧シリンダ５０に作動油を供給することが可能な構成としている。

本発明は、このドレン回路１４０にリリーフ弁１３５を開く圧力の作動油を供給し、リリーフ弁１３５を介して固定用油圧シリンダ５０のロッド５３側に作動油を逆流させて、固定用油圧シリンダ５０のロッド５３を縮小させることにより、固定プレート５５を強制的に張戻操作して、地中孔掘削装置１をケーシング５から開放する。即ち、ドレン回路１４０に、本来の用途に加えて、固定プレート５５の強制張戻回路としての緊急時の用途を担わせ、作動油を通常の余剰の作動油を戻すための油タンクの方向ではなく、逆流させて固定プレート５５の張戻操作をするために供給するようにしている。

図１２は、固定プレート５５をドレン回路１４０を使用して強制的に張戻状態に制御する油圧回路図である。作動回路１０５の制御や電気系統の何らかの不具合によって張戻のための作動回路１０５が使用できなくなった場合でも固定プレート５５をケーシング５の内壁から開放して地中孔掘削装置１を地上に取り出すために、地上の油圧ユニット２５０のＰポート２５１を地中孔掘削装置１の油圧回路１００のドレンポート１４１に接続し、ドレン回路１４０に一定圧力以上の高圧の作動油を供給する。供給された作動油は、ドレン回路１４０を逆流して、リリーフ弁１３５に至り、リリーフ弁１３５を開いて固定用油圧シリンダ５０に供給されてロッド５３を縮小させる。これにより、固定プレート５５がケーシング５の内壁から作動回路１０５によることなく強制的に張戻される。即ち、リリーフ弁１３５を開くためのパイロット回路はドレン回路１４０側にしか設けられていないため、固定用油圧シリンダ５０が正常に作動している通常運転時は、固定用油圧シリンダ５０側からリリーフ弁１３５に供給される作動油の圧力がいかに高くとも、リリーフ弁１３５が開くことはない。リリーフ弁１３５が開くのは、固定用油圧シリンダ５０を強制的に張戻すために、ドレン回路１４０からリリーフ弁１３５を開くための設定圧力（実施例では１００ｋｇ／ｃｍ^２）以上の圧力で作動油が供給されたときにのみ開いて、固定用油圧シリンダ５０の張戻方向に作動油を供給する。

一方、ドレン回路１４０からの作動油の供給によって、固定用油圧シリンダ５０から排出された作動油はパイロットチェック弁１１５を通過して固定用電磁弁１１０のＡポート１１２から戻り回路１２５に供給され、地中孔掘削装置１のＴポート１０２から油圧ユニット２５０のＴポート２５２を経て油タンクに戻る。なお、リリーフ弁１３５から固定用電磁弁１１０に供給される作動油はＢポート１１３によってブロックされる。また、ドレン回路１４０から供給された作動油は、チェック弁１３７によってブロックされ、回転用油圧モータ３１に供給されることはない。

このように、ドレン回路を強制張戻のための作動油を供給するバイパス回路として利用することにより、張戻のための作動回路が使用できなくなった場合でも緊急避難として地上での油圧配管の切替によって、固定プレート５５を強制的に張戻すことができ、地中孔掘削装置１をケーシング５から開放して地上に取り出して、メンテナンスを施すことができ、掘削作業への影響を抑えることができる。

１…地中孔掘削装置
５…ケーシング
５ａ…ビット
１０…掘削バケット
１１…開閉蓋
１１ａ…ビット
１２…開閉軸
１５…ツールジョイント
１５ａ…ツールジョイントフランジ
２０…第１支持体
２１…支持ブラケット
２２…軸部
２２ａ…連結雌部
２３…腕部
２４…支柱用連結孔
２５…支柱用連結ピン
２６…吊支ブラケット
２６ａ…吊支孔
３０…第２支持体
３１…回転用油圧モータ
３２…環状枠体
３３…インターナルギヤ
３４…ニードルベアリング
３５…中空ドライブ軸
３５ｂ…中空ドライブ軸フランジ
３６…ピニオンギヤ
３７…上部サンギヤ
３８…下部サンギヤ
３９…遊星ギヤ
４０…支柱
４１…支柱基板
４２…窓部
４３…支持枠
４４…棹部
４５…第１連結孔
４６…膨出片
４７…第２連結孔
５０…固定用油圧シリンダ
５１…連結ロッド
５２…固定用連結ピン
５５…固定プレート
５６…リンク
６０…張出同調治具
６１…同調ブラケット
６２…同調用連結ピン
６３…貫通孔
７０…押圧用油圧シリンダ
７１…連結雄部
７２…押圧用連結ピン
７３…ロッド
７４…延長ロッド
７５…延長ロッド固定ピン
７６…ロッドヘッド
７７…ロッドヘッド固定ピン
７８…シリンダチューブ
８０…ケリーバ
８１…拡径ハット部
８１ａ…ケリーバフランジ
９０…ベアリングケース
９０ａ…ベアリングケースフランジ
９１…シールプレート
９２…ベアリング
１００…油圧回路
１０１…Ｐポート
１０２…Ｔポート
１０５…作動回路
１１０…固定用電磁弁
１１１…Ｐポート
１１２…Ａポート
１１３…Ｂポート
１１４…Ｔポート
１１５…パイロットチェック弁
１２０…回転用電磁弁
１２１…Ｐポート
１２２…Ａポート
１２３…Ｂポート
１２４…Ｔポート
１２５，１３０…戻り回路
１３５…リリーフ弁
１３７…チェック弁
１４０…ドレン回路
１４１…ドレンポート
２００…ケーシングドライバ装置
２０５…ベースマシン
２１０…ジブ
２１５，２３５…シーブ
２２０…支持索
２２５…油圧ホースリール
２３０…油圧ホース
２４０…キャブタイヤケーブルリール
２４５…キャブタイヤケーブル
２５０…油圧ユニット
２５１…Ｐポート
２５２…Ｔポート
２５３…ドレンポート

Claims

地中孔掘削装置に装備した油圧回路の作動回路に供給する作動油によって固定用油圧シリンダのロッドを伸縮させて水平方向に張出・張戻自在な固定プレートを操作し、固定プレートを張出すことによってケーシングの内壁に固定するとともに、
前記作動油によって回転用油圧モータを回転させて掘削バケットを駆動し、ケーシング内を掘削するオールケーシング工法における地中孔掘削装置において、
油圧回路のドレン回路をチェック弁を介して回転用油圧モータに接続し、回転用油圧モータのリークオイルを排出するとともに、
固定用油圧シリンダのロッド側に接続した作動回路を分岐してリリーフ弁を介してドレン回路に接続し、該リリーフ弁をドレン回路からの圧力が設定値を超えた場合にのみ開くように設定し、
固定プレートを張戻す作動回路が作動しない場合に、
作動回路に関係なく制御可能なドレン回路から前記リリーフ弁を開く圧力の作動油を供給し、リリーフ弁を介して固定用油圧シリンダのロッド側に作動油を逆流させて、固定用油圧シリンダのロッドを縮小させることにより、固定プレートを強制的に張戻操作して、地中孔掘削装置をケーシングから開放することを特徴とする地中孔掘削装置における固定プレートの強制張戻方法。
地上に設置した油圧ユニットから作動回路へ作動油を供給する請求項１記載の地中孔掘削装置における固定プレートの強制張戻方法。
地上に設置した油圧ユニットからの作動回路への作動油の接続を、ドレン回路に切り換えて接続することによって、作動油をドレン回路から固定用油圧シリンダに逆流させる請求項１又は２記載の地中孔掘削装置における固定プレートの強制張戻方法。
固定プレートを張戻す作動回路が作動しないことによって、固定プレートを張戻すことができない結果、地中孔掘削装置をケーシングから開放することができない請求項１，２又は３記載の地中孔掘削装置における固定プレートの強制張戻方法。
地中孔掘削装置をケーシングから開放することによって、固定プレートを張戻す作動回路が作動しない場合であっても、地中孔掘削装置を地上に取り出し可能とした請求項１，２，３又は４記載の地中孔掘削装置における固定プレートの強制張戻方法。