JPH01111985A - リバースサーキュレーション工法用掘削機の垂直建入れ精度管理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、リバースサーキュレーション工法用掘削機の
垂直建入れ精度管理装置に関するものである。

〔従来の技術〕

リバースサーキュレーション工法に用いる掘削機は、第
９図（イ）に示すように、地上部（例えば、スタンドパ
イプａの上端部等）に支承フレームｂを介してロータリ
ーテーブルＣを設置し、ロータリーテーブルＣの中央回
転板部分には、下端部に掘削ビットｄを備えたドリリン
グパイプｅを上下方向にのみスライド自在に貫通させ、
ロータリーテーブルＣのケーシング内部に装備された油
圧モータ等で前記ロータリーテーブルＣの中央回転板部
を駆動することにより、ドリリングパイプｅを回転駆動
し、先端の掘削ビットｄを回転させつつ地中に貫入させ
るように構成されている。

従って、本体が回転しない地中連続壁用掘削機のように
傾斜計を付設して掘削中に垂直精度を測定するわけには
いかない。

このため、従来では、図示のように、掘削ビットｄが地
層の傾斜等の影響を受けて垂直方向から外れた方向に掘
り進み、ドリリングパイプｅが湾曲して掘削孔ｆが傾斜
しても、掘削途中では、これを検知できず、第９図（ロ
）に示すように、掘削を完了し、掘削機を移動させた後
、超音波孔壁測定器ｇを掘削孔ｆ内に降ろして、孔壁の
垂直精度を測定しており、いわゆる「後手管理」となっ
ていた。

また、上記のような「後手管理」であるが故に、垂直度
の狂いに起因する杭芯のズレに起因する補強工事等を行
わずに済むように、杭孔の掘削時点で十分な垂直精度を
確保するためには、掘削ピントｄの貫入速度を遅くして
ゆっ（りと掘削する必要があり、地盤の状況に応じた能
率良い施工は不可能であった。

〔発明が解決しようとする問題点〕

ところで、ドリリングパイプｅは、ウィンチ等で吊り下
げられており、元々自重によって垂直姿勢を保つように
なっているので、降下速度（掘削ビットｄの貫入速度）
が遅い程、殊に、掘削ビットｄの貫入速度が遅くて回転
速度が速い程、垂直精度が高くなり、貫入速度が速くて
回転速度が遅い程、地層の傾斜等による影響を強く受け
、ドリリングパイプｅが傾斜しやすい。

従って、リバースサーキュレーション工法用掘削機にお
いても、掘削とットｄの貫入速度や回転速度の制御によ
って、垂直度の修正は可能であるから、掘削中に垂直精
度が連続的に検知できれば掘削ビン）ｄの回転速度や貫
入速度を最適な値に制御して、垂直精度の高い杭孔を能
率良く施工できることになる。

上記の現状に鑑み、本発明は、リバースサーキエレーシ
９ン工法用掘削機において、掘削中に垂直精度を連続的
に計測管理することにより、杭の垂直精度と施工能率の
向上とを可能にしたリバースサーキュレーション工法用
掘削機の垂直建入れ精度管理装置を提供するものである
。

〔問題点を解決するための手段〕

上記の目的を達成するために、本発明が講じた技術的手
段は、次の通りである。即ち、本発明によるリバースサ
ーキュレーション工法用掘削機の垂直建入れ精度管理装
置は、先端に掘削ビットが装備されたドリリングパイプ
を回転駆動するためのロータリーテーブルの固定側（回
転しない）部分であるケーシング部分から４本の略水平
なアームを十字状に突出させ、これらのアームの先端側
を支承フレームで支持し、前記アームのうち、少なくと
も互いに直角に位置する２本のアームに歪ゲージを付設
し、ドリリングパイプの傾斜に伴って発生するアームの
歪量からドリリングパイプの傾斜度を検知する手段と、
その検知結果に基づいて掘削ビットの貫入速度又は貫入
速度と回転速度を制御する手段とを備えて成るものであ
る。

〔作用〕

上記の構成によれば、掘削ビットが地中を垂直に掘り進
んでいる場合はドリリングパイプが垂直に保たれるため
、ドリリングパイプには曲げ力が発生せず、十字状のア
ームにはロータリーテーブルの自重や回転反力による一
定量の歪が発生するだけであり、歪ゲージの出力は一定
（基準値）である。

掘削ビットの掘り進み方向が垂直方向に対して何れかの
方向にずれると、ドリリングパイプに曲げ力が発生し、
当該ドリリングパイプはロータリーテーブルを上下方向
にのみ摺動自在に貫通しているので、十字状のアームに
ドリリングパイプの曲げ力に対応した歪が生じる。

このアームの歪量は、歪ゲージにより電気信号として出
力され、この出力信号に基づいてアームの歪量を計測す
ることによって、ドリリングパイプの傾斜度が検知され
る。

そしてこの検知結果に基づいてアームの歪量がゼロにな
るように、つまり歪ゲージの出力が基準値となるように
、掘削ビットの貫入速度又は貫入速度と回転速度を制御
することにより、ドリリングパイプが垂直に修正される
。

従って、ドリリングパイプの曲がりが生じない範囲で、
掘削ビットの回転速度や貫入速度を可及的に大にし、垂
直精度を確保できる範囲で、最大掘削能力を発揮させる
ことができる。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

第１図（イ）、（ロ）に示すように、地表から地下水位
よりも下方に達するスタンドパイプ１を打ち込み、ハン
マグラブ２等を用いて中掘りを行う。

しかる後、第１図（ハ）〜（ニ）に示すように、リバー
スサーキュレーション工法用掘削機を設置し、図外のウ
ィンチ等により吊り下げ支持されたドリリングパイプ３
をロータリーテーブル４で回転駆動しつつ、自重で降下
させて、地盤の掘削作業を行う。泥水は、ドリリングパ
イプ３先端の掘削ビット５からドリリングパイプ３、ス
イベルジヨイント６を経て排出される。７はロータリー
テーブル４の支承フレームであり、スタンドパイプ１又
は架台８の上に固定されている。

ロータリーテーブル４は、図外の油圧ポンプユニットに
接続されており、第２図、第３図に示すように、角孔を
有する中央回転板部分５ａと、当該中央回転板部分５ａ
を回転駆動する油圧モータを内蔵したケーシング部分５
ｂとから構成されている。

尚、ドリリングパイプ３のうち、ロータリーテーブル４
に挿通される部分には、中央回転板部分５ａの角孔と上
下方向にのみ摺動自在に嵌合するケリーバ−が使用され
ている。

前記ケーシング部分５ｂには、その外周部から、図示の
通り、４本の略水平な角軸状のアーム９ａ。

９ｂ、　９ｃ、　９ｄを十字状に突出させである。そし
て、これらのアーム９ａ、　９ｂ、　９ｃ、　９ｄの先
端側を支承フレーム７で支持し、前記各アーム９ａ、　
９ｂ、　９ｃ、　９ｄには、周囲４面に、歪量に応じて
抵抗値が変化する４個の歪ゲージＲｘ＋＋　Ｒｘ冨＋　
　Ｒｘｓ＋　Ｒｘａを接着等の手段により付設し、第５
図のようなブリフジ回路を構成しである。

ロータリーテーブル４を支承フレーム７にアーム９ａ、
　９ｂ、　９ｃ、　９ｄを介して支持させであるため、
ドリリングパイプ３を挿通していない状態を想定すると
、この状態では、十字状のアーム９ａ、　９ｂ。

９ｃ、　９ｄには、第６図（イ）に示すように、ロータ
リーテーブル４の自重による歪と、第６図（ロ）に示す
ように、中央回転板部分５ａの回転反力による歪が発生
する。これらの歪は、ドリリングパイプ３の垂直度の如
何に関係なく生じ、しかも歪量が一定であるから、この
ときの全アーム９ａ、　９ｂ。

９ｃ、　９ｄの歪ゲージから出力される信号の総計を基
準値とすることかできる。

掘削ビット５の掘り進み方向が垂直線に対して何れかの
方向にずれると、ドリリングパイプ３に曲げ力が発生す
る。ドリリングパイプ３はロータリーテーブル４を上下
方向にのみ摺動自在に貫通しているので、十字状のアー
ム９ａ、　９ｂ、　９ｃ、　９ｄのいずれかに、第７図
に示すように、ドリリングパイプ３の曲げ力に対応した
歪が生じ、当該アーム（例えば、９ａと９ｃ）の歪ゲー
ジＲｘ＋＋　　ＲＸ！ｌ　ＲＸ２１Ｒｘａが歪量に応じ
て電気信号を出力することになる。

そして、全アーム９ａ、　９ｂ、　９ｃ、　９ｄに付設
した歪ゲージＲｘ＋＋　Ｒｘｚ、　Ｒｘｓ＋　Ｒｘａか
ら出力される信号量の総計を、前記歪ゲージＲｘ＋、　
Ｒｘｚ＋　Ｒｘｓ＋Ｒｘａ、比較器１０、増幅器１１等
よりなる検知手段１２で計測することにより、ドリリン
グパイプ３の傾斜度を検知するように構成しである。

１３は、可変抵抗等を備えたウィンチ制御盤１４により
ドリリングパイプ吊下げ用ウィンチのモータＭ、への電
流量を調整して掘削ビット５の貫入速度を制御すると共
に、電磁式の流量調整弁１５によりロータリーテーブル
４の油圧モータＭ２に対する圧油供給量を調整して掘削
ビット５の回転速度を制御する制御手段であり、前記検
知手段１２による検知結果に基づいてウィンチ制御盤１
４及び流量調整弁１５に対する制御信号を出力するよう
に構成されている。

尚、互いに直角な二方向（Ｘ方向とＹ方向）にアーム９
ａ、　９ｂ、　９ｃ、　９ｄが突設されている状態にお
いて、ドリリングパイプ３がＸ方向に曲がると、Ｘ方向
のアーム（例えば、９ａと９ｃ）に歪が発生しドリリン
グパイプ３がＹ方向に曲がるとＹ方向のアーム（例えば
、９ｂと９ｄ）に歪が発生し、ｘ、　ｙの中間的な方向
にドリリングパイプ３が曲がるとＸ、Ｙ両方向のアーム
（９ａと９ｃ、　９ｂと９ｄ）に歪が発生することにな
るので、前記歪ゲージＲｘ１．ＲＸｉ　　ＲＸｉ１　　
ＲＸ＃は、十字状のアーム９ａ、　９ｂ、　９ｃ。

９ｄのうち、少なくとも互いに直角に位置する２本のア
ームに付設すれば足りるのであるが、この実施例では、
第７図に示すように、ドリリングパイプ３に曲げ力が発
生した際、同一直線上に位置するアームの歪量を重畳し
て計測し、信号量を多くするために、４本のアーム９ａ
、　９ｂ、　９ｃ、　９ａ全部に歪ゲージＲｘｔ＋　Ｒ
ｘｘ＋　Ｒｘｓ、　Ｒｘａを付設している。

上記の構成によれば、掘削ビット５が地中を垂直に掘り
進んでいる場合はドリリングパイプ３が垂直に保たれる
ため、歪ゲージＲｘｔ、　Ｒｘｉ＋　Ｒｘｓ＋Ｒｘａの
出力は一定である。

掘削ビット５の掘り進み方向が垂直線に対して何れかの
方向にずれると、ドリリングパイプ３に曲げ力が発生す
るので、いずれかのアーム９ａ、　９ｂ。

９ｃ、　９ｄにドリリングパイプ３の曲げ力に対応した
歪が生じる。この歪量は歪ゲージＲｘ１．　Ｒｘｇ、　
Ｒｘｓ＋　Ｒｘａにより電気信号として出力され、比較
器１０で前述した基準値と比較される。歪量の信号が基
準値以上であれば、ドリリングパイプ３が傾斜している
と判断し、制御手段１５が制御信号を出力し、歪量の信
号が基準値と等しくなるように掘削ビット５の貫入速度
と回転速度を制御する。換言すれば、アーム９ａ、　９
ｂ、　９ｃ、　９ｄの歪量に変化が生じないように、掘
削ビット５の貫入速度と回転速度を自動制御しながら、
掘削を進行することになる。

尚、掘削ビット５の回転速度を一定に保ち、貫入速度だ
けを制御するようにしてもよい。

〔発明の効果〕

本発明は、上述した構成よりなり、リバースサーキュレ
ーション工法用掘削機による地盤の掘削中に垂直精度を
連続的に計測管理できるので、ドリリングパイプの曲が
りが生じない範囲で、掘削ビットの回転速度や貫入速度
を可及的に大にし、垂直精度を確保できる範囲で、最大
掘削能力を発揮させて、垂直精度の高い杭孔を能率良く
施工することが可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第８図は本発明の一実施例を示し、第１図（
イ）〜（ニ）はリバースサーキエレーシロン工法用掘削
機の垂直建入れ精度管理装置を説明するための工程図、
第２図はリバースサーキュレーション工法用掘削機の要
部側面図、第３図は同上掘削機の要部平面図、第４図は
第３図の■−■線断面拡大図、第５図は各アームに取り
付けた歪ゲージの回路図、第６図（イ）、（ロ）はロー
タリーテーブルの自重と回転反力によるアームの歪を説
明する作用図、第７図はドリリングパイプに曲げ力が発
生した際のアームの歪を説明する作用図、第８図は上記
の垂直建入れ精度管理装置の構成を説明するブロック図
である。 第９図（イ）、（ロ）は従来例の説明図である。 ３・・・ドリリングパイプ、４・・・ロータリーテーブ
ル、５ｂ・・・ケーシング部分、９ａ、　９ｂ、　９ｃ
、　９ｄ−アーム、１２・・・検知手段、１３・・・制
御手段、Ｒｘ、　、　Ｒｘ、。 Ｒｇ、Ｒｘａ・・・歪ゲージ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 先端に掘削ビットが装備されたドリリングパイプを回転
   駆動するためのロータリーテーブルのケーシング部分か
   ら４本の略水平なアームを十字状に突出させ、これらの
   アームの先端側を支承フレームで支持し、前記アームの
   うち、少なくとも互いに直角に位置する２本のアームに
   歪ゲージを付設し、ドリリングパイプの傾斜に伴って発
   生するアームの歪量からドリリングパイプの傾斜度を検
   知する手段と、その検知結果に基づいて掘削ビットの貫
   入速度又は貫入速度と回転速度を制御する手段とを備え
   て成るリバースサーキュレーション工法用掘削機の垂直
   建入れ精度管理装置。