JPH07122389B2 - 掘削装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、地盤の掘削装置に関す
るもので、更に詳しくは、昇降自在に支持された回転駆
動装置に、エア供給路を有する回転軸体とこれに外嵌装
備されたエアスイベル機構を介して、内部にエア供給管
を有する回転ケーシングを回転駆動可能に垂下連結する
と共に、この回転ケーシング内の下端部には前記エア供
給管を通じて供給されるエアによって駆動されるエアハ
ンマーを一体回転可能に連結してなる掘削装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の掘削装置の使用による掘
削方法においては、回転ケーシングによる回転作用と、
この回転ケーシングと一体に設けたエアハンマーによる
打撃作用とによって、地盤、特に岩盤を破砕しつつ掘削
し、所定深度まで掘削したならば、回転ケーシングをエ
アハンマーとともに引き上げ、その掘削孔内に例えばＨ
型鋼等の鉄筋、その他の杭を建て込んだ後、回転ケーシ
ングを取り外した回転駆動装置の出力軸のグラウト吐出
口にグラウト供給ホースの一端を接続して、その他端を
前記掘削孔内にその底部まで挿入し、このホースを通じ
て掘削孔内に根固め用セメントミルク等のグラウトを注
入するようにしている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記の方法では、所定
深さまで掘削した掘削孔内にグラウトを注入するにあた
って、上記のように、前記掘削孔から回転ケーシングを
引き上げ、そしてこのケーシング上端部の、エアスイベ
ル機構を貫通する回転軸体を回転駆動装置の出力軸部か
ら切り離した後、この回転駆動装置出力軸のグラウト吐
出口にグラウト供給ホースの一端を接続し、その他端を
前記掘削孔内にその底部まで挿入して、前記回転駆動装
置のグラウト吐出口よりグラウト供給ホースを通じてグ
ラウトの注入を行い、更にその後グラウト供給ホースを
引き上げる必要があることから、グラウトの注入作業に
非常な手間と時間がかかり、作業能率が非常に悪かっ
た。

【０００４】上記の場合に、グラウトの供給を、エアス
イベル機構を利用して回転軸体内のエア供給路より行う
ようにすれば、掘孔終了後に回転ケーシングを引き上げ
ることなく直ちにグラウトを注入できるものと考えられ
るが、前記回転軸体内に設けてあるエア供給路の内径が
グラウト供給管やホースの内径に較べて可成り大きいこ
とから、前記エア供給路をグラウトの供給路として使用
することは実際に困難であり、しかも回転ケーシング内
の先端部にあるエアハンマーの内部をグラウトが流れる
ことになるため、ハンマーの破損の原因となり、したが
ってそのような使用は実際上不可能である。

【０００５】本発明は、上記のような事情に鑑み、グラ
ウトの注入作業を、掘孔終了後、直ちにしかも簡単容易
に行えるようにするため、前記回転軸体にエア供給路と
は別 のグラウト供給路を設けると共に、このグラウト供
給路に接続するグラウト供給管路を、回転ケーシング内
にエア供給管と共に併設した掘削装置を提供せんとする
ものである。

【０００６】ところで、グラウト供給管路とエア供給管
とを回転ケーシング内に併設した掘削装置として、特開
昭６−５７７３４号公報に記載されたものがある。この
掘削装置は、外管とその内部に設けられた内管とからな
る二重管と、内管の先端部に装備された穿孔機と、前記
二重管を回転駆動する駆動装置とを備え、スイベルを介
して内管に供給したエアによって穿孔機を駆動させるよ
うにすると共に、スイベルを介して外管と内管との間に
供給した硬化剤を外管先端部の噴出孔より掘削孔内に噴
射するようにしたものである。この掘削装置では、外管
とエア供給用の内管との間の環状空間部を硬化剤の供給
路とし、硬化剤用スイベルを介して上記環状空間部内に
供給した硬化剤を外管先端部の噴出孔より噴射させるよ
うにしているが、このような環状空間部は、その容積が
相当大きく、言わば硬化剤を一時的に溜める中継タンク
のようなものであって、しかも環状空間部の底部側には
穿孔機が配設されているため、内部抵抗が大きい上、硬
化剤の注入（噴射）流量を外部から制御するのが難し
く、硬化剤の確実な注入及びその注入流量の変更調整が
困難となる。また、グラウト等の硬化剤は管路上に付着
して固まり易いため、使用後には水を流して管路内を洗
浄する必要があるが、上記のような環状空間部では、内
部の洗浄が極めて困難である。更に、上記掘削装置は、
外管と内管との二重管が全長に亘り一体に形成されてい
るため、掘孔深度の長短によって、それに適した長さの
二重管を取り替えなければならないといった不都合があ
る。 本発明は、このような問題点をも解決し得る掘削装
置を提供することを目的とするものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明の掘削装置は、昇
降自在に支持される回転駆動装置４と、この回転駆動装
置４に、エア供給路１５を有する回転軸体９とこれに外
嵌装備されたエアスイ ベル機構６とを介して回転駆動可
能に垂下連結される上下複数段のケーシング７ａ，７ｂ
からなる回転ケーシング７と、回転ケーシング７内の下
端部に装備されるエアハンマー８とを備え、前記回転ケ
ーシング７の各ケーシング７ａ，７ｂ内部には、前記エ
アハンマー８にエアを供給するためのエア供給管２２，
３０と、回転ケーシング７先端部より掘削孔内にグラウ
トを注入するためのグラウト供給管２７，３５とが挿入
配備され、各ケーシング７ａ，７ｂ及びその内部の両供
給管２２，２７、３０，３５は、互いに他のケーシング
及びその内部の両供給管に対し切離し可能に連結され、
前記回転軸体９には、回転駆動装置４の出力軸部１０の
グラウト吐出口１１に接続可能なグラウト供給路１６が
設けられ、前記回転軸体９とそのエア供給路１５及びグ
ラウト供給路１６は、前記各ケーシング７ａ７ｂとその
内部の前記両供給管２２，２７とにそれぞれ切離し可能
に連結され、前記エアハンマー８は、下段側ケーシング
７ｂ内部のエア供給管３０下端部にハンマー連結ロッド
３９を介して着脱可能に連結されてなるものである。

【０００８】

【実施例】本発明の実施例について図面を参照して説明
すると、図１は掘削装置の全体を示し、また図２及び図
３は同装置の要部のそれぞれ拡大断面図である。これら
の図において、１はリーダで、走行台車２から延設され
たバックステー３によって垂直姿勢に支持されている。
４は回転駆動装置で、リーダ１に沿って昇降自在に支持
されていると共に、ウインチの昇降ワイヤー５によって
吊支されている。この回転駆動装置４の下端部には、エ
アスイベル機構６を介して回転ケーシング７が回転駆動
可能に垂下連結されていると共に、この回転ケーシング
７内の下端部にはエアハンマー８が一体回転可能に連結
されている。９は、回転ケーシング７の上端に同軸一体
に連結された回転軸体で、この回転軸体９の外周に前記
エアスイベル機構６が相対回転可能に装備されている。

【０００９】前記回転駆動装置４は周知のもので、この
回転駆動装置４には、回転駆動部（図示せず）に連動連
結された中空状の出力軸部１０を有し、この出力軸部１
０の下端部に、グラウト吐出口１１が同心状に形成され
ていると共に、断面六角形状の連結用嵌合穴部１２が形
成されている。この嵌合穴部１２には、図２に示すよう
に、前記回転軸体９の上端部に形成された断面六角形の
連結軸部９ａが着脱自在に嵌合され、挿脱可能な一対の
固定ピン１３により連結固定される。また、この回転駆
動装置４には前記中空状出力軸部１０内に、グラウト圧
送ポンプ（図示せず）より圧送されるグラウトが、図１
に概略示すようなグラウト導入ホース１４により、グラ
ウトスイベル機構（図示は省略するが、このグラウトス
イベル機構内を前記出力軸部１０が貫通している）を介
して供給され、この出力軸部１０内に供給されたグラウ
トは、前記グラウト吐出口１１より吐出されるようにな
っている。

【００１０】図２に示すように、前記回転軸体９内に
は、エア供給路１５とグラウト供給路１６とがそれぞれ
軸方向に沿って併設されている。エア供給路１５の上端
はエアスイベル機構６が装備されている回転軸体９の軸
方向中間部でその外周面に開口し、このエア供給路１５
の下端は、回転軸体９の下端部に形成された断面六角形
の嵌合穴部１７側に開口している。前記エアスイベル機
構６は、周知構造のもので、前記回転軸体９に対し軸受
及びオイルシールを介して相対回転のみ可能に外嵌され
た筒状体１８を有し、この筒状体１８の内周面に前記エ
ア供給路１５の上端開口部１５ａと連通連結する環状通
路１９が設けられ、この環状通路１９にエアを導入する
ためのエア導入管２０が前記筒状体１８に取付けられて
いる。このエア導入管２０は、例えば回転駆動装置４側
から垂下されたワイヤ２１によって回転しないように懸
吊保持されている。前記グラウト供給路１６の上端は、
図２に示すように前記回転軸体９の六角柱状連結軸部９
ａの上端面に同心状に開口して、回転駆動装置４の出力
軸部１０のグラウト吐出口１１と連通連結され、またグ
ラウト供給路１６の下端は前記エアスイベル機構６の下
方において前記回転軸体９の外周面に開口している。

【００１１】前記回転ケーシング７は、互いに切離し可
能に連結された複数本の円筒状ケーシング、例えば上下
２段のケーシング７ａ，７ｂからなる。上段側ケーシン
グ７ａ内にはその中心軸線に沿ってエア供給管２２が挿
入され、このエア供給管２２の上端は、当該ケーシング
７ａの上端に取付部材２３を介して固定された断面六角
形の中空状連結軸部２４に連結され、このエア供給管２
２の下端は、当該ケーシング７ａの下端に取付部材２５
を介して固定された中空状連結軸部２６の断面六角形状
嵌合穴部２６ａに連結されている。また、この上段側ケ
ーシング７ａ内にはその内側面に寄った位置にグラウト
供給管２７が挿入され、このグラウト供給管２７の上下
両端は前記取付部材２３，２５にそれぞれ連結されてい
る。

【００１２】前記上段側ケーシング７ａの連結軸部２４
は、前記回転軸体９の嵌合穴部１７に嵌合されて、挿脱
可能な一対の固定ピン２８により切離し可能に連結さ
れ、それによりエア供給管２２と回転軸体９内のエア供
給路１５とが連通連結される。また、前記回転軸体９内
のグラウト供給路１６の下端部には屈曲状接続管２９の
一端が連結され、この接続管２９の他端は上段側ケーシ
ング７ａの取付部材２３において前記グラウト供給管２
７と連通可能に連結され、それによって回転軸体９のグ
ラウト供給路１６と上段側ケーシング７ａのグラウト供
給管２７とが連通状態となる。

【００１３】下段側ケーシング７ｂも前記上端側ケーシ
ング７ａと全く同様であって、その中心軸線に沿ってエ
ア供給管３０が挿入され、このエア供給管３０の上端
は、当該ケーシング７ｂ上端に取付部材３１を介して固
定された断面六角形の中空状連結軸部３２に連結され、
このエア供給管３０の下端は、当該ケーシング７ｂの下
端側に取付部材３３を介して固定された中空状連結軸部
３４の断面六角形状嵌合穴部３４ａに連結されている。
また、このケーシング７ｂ内の内側面沿いにグラウト供
給管３５が挿入され、このグラウト供給管３５の上端は
前記取付部材３１に連結され、その下端は当該ケーシン
グ７ｂに設けられた窓３６を通して外側に開口し、その
開口部には逆止弁３７が設けてなる。この逆止弁３７
は、例えば一対の半円形状ゴム板からなるもので、グラ
ウト供給時に両ゴム板がその弾性に抗して外側へ開くよ
うになっている。

【００１４】図３に示すように、下段側ケーシング７ｂ
の上端側連結軸部３２が、上段側ケーシング７ａにおけ
る下端側連結軸部２６の嵌合穴部２６ａに嵌合されて、
挿脱可能な一対の固定ピン３８により切離し可能に連結
され、それによって上下両ケーシング７ａ，７ｂ内のエ
ア供給管２２，３０が互いに連通連結されると共に、グ
ラウト供給管２７，３５が互いに連通連結される。

【００１５】また、前記下段側ケーシング７ｂにおける
下端側連結軸部３４の嵌合穴部３４ａには、中空状に形
成されたハンマー連結ロッド３９の断面六角形状連結軸
部４０が嵌合されて、挿脱可能な一対の固定ピン４１に
より切離し可能に連結され、このハンマー連結ロッド３
９の下端部に形成されたテーパねじ穴４２に前記エアハ
ンマー８上端部のテーパねじ部４３が螺合されて連結さ
れている。このエアハンマー８は周知のものであるため
図示は省略するが、ハンマー本体８ａ内部にシリンダが
設けあって、このシリンダ内を摺動するハンマーピスト
ンが、圧縮されたエアの供給によって往復運動をおこ
し、このハンマーピストンがハンマー本体８ａの下部に
突出するビット４４を打撃するようになっている。尚、
エアは、図３に示すように下段側ケーシング７ｂからハ
ンマー連結ロッド３９の中空部を通って当該ハンマー８
の上端部より供給される。また、このエアハンマー８は
回転ケーシング７と一体であって、回転ケーシング７の
回転に伴って回転することになる。また、各ケーシング
７ａ，７ｂの外周面には、幅の狭い細長帯状のリブ材４
５が周方向に一定間隔（例えば６０度の間隔）をおいて
当該ケーシングの全長に亘って装着されている。

【００１６】上述したような構成を有する掘削装置を使
用して、地盤を掘削するにあたっては、先ず、図１に示
される状態から回転駆動装置４を下動させて、回転ケー
シング７の先端に突出したエアハンマー８を掘削すべき
地盤上に接地させる。斯かる状態で回転ケーシング７を
回転駆動させると共に、エアハンマー８を作動させ、こ
の回転ケーシング７の回転作用と、エアハンマー８の打
撃作用とによって、地盤、特に岩盤を破砕しつつ掘削す
る。このエアハンマー８を作動させるエアは、エアコン
プレッサからエア導入管２０に送給され、このエア導入
管２０からエアスイベル機構６を介して回転軸体９内の
エア供給路１５に導入され、更に上下両ケーシング７
ａ，７ｂ内のエア供給管２２，３０を通じてエアハンマ
ー８に供給される。

【００１７】所定深度まで掘削したならば、エアの供給
を停止してエアハンマー８の作動を停止させた後、地上
のグラウト圧送ポンプを始動させて、グラウト導入ホー
ス１４よりセメントミルク等のグラウトを回転駆動装置
４内に導入する。この回転駆動装置４内に導入されたグ
ラウトは、その出力軸部１０のグラウト吐出口１１から
回転軸体９内のグラウト供給路１６に入り、そこから屈
曲状接続管２９を介して上段側ケーシング７ａ内のグラ
ウト供給管２７に入り、更に下段側ケーシング７ｂ内の
グラウト供給管３５を経て、その先端から掘削孔内に注
入させる。

【００１８】上記のようにして掘削孔内にグラウトを注
入しながら、回転駆動装置４を上動させて回転ケーシン
グ７を引き上げてゆく。しかして、回転駆動装置４が地
上に完全に引き上げられた頃には、掘削孔内には所要量
のグラウトが充填されていることになる。こうして回転
ケーシング７を掘削孔から引き上げた後、グラウトが注
入充填された掘削孔内にＨ型鋼等の鉄筋、その他所要の
杭を建て込む。尚、作業終了後に、回転駆動装置４側か
ら回転軸体９内のグラウト供給路１６を介してグラウト
供給管２７，３５に水を供給することによって、その供
給路１６及び供給管２７，３５の洗浄を簡単行うことが
できる。

【００１９】以上説明した掘削方法によると、所定深さ
まで掘削を終えた掘削孔へのセメントミルク等のグラウ
トの注入にあたって、回転ケーシング７を地上に引き上
げることなく、そのまま掘削孔内に位置させた状態で、
回転駆動装置４内部より、回転軸体９内のグラウト供給
路１５、接続管２９及び上下ケーシング７ａ，７ｂ内の
グラウト供給管２７，３５を通じてグラウトを直接掘削
孔に注入することができるため、掘孔終了後直ちにグラ
ウトの注入作業を開始することができる。即ち、従来で
は、所定深さまで掘削を終えた後、回転ケーシングを引
き上げて、そのケーシング上端部を、回転駆動装置の出
力軸部から切り離し、その後回転駆動装置の出力軸のグ
ラウト吐出口にグラウト供給ホースの一端を接続し、そ
の他端を前記掘削孔内にその底部まで挿入してからはじ
めて、グラウトの注入を行っていたが、この発明に係る
掘削方法では、上記のようなグラウト供給ホースを接続
する作業、及び同ホースを掘削孔へ挿入し更にそれを引
き上げる作業が一切不要となる。

【００２０】この実施例では、図３に示すように、下段
側ケーシング７ｂ内に配設したグラウト供給管３５の先
端を、ケーシング７ｂを貫通してその外側に開口させ
て、ケーシング７ｂの外側へグラウトを吐出させるよう
にしているが、このグラウト供給管３５の先端は、この
ようにケーシング７ｂの途中部分から外に開口させるこ
となく、このケーシング７ｂ内においてそのまま下向き
に開口させて、このグラウト供給管３５からのグラウト
をエアハンマー８とケーシング７ｂとの隙間を通してそ
の下端から掘削孔に注入するようにしてもよい。

【００２１】また、上記実施例では、上下２段のケーシ
ング７ａ，７ｂからなる回転ケーシング７について説明
したが、３段以上の複数段のケーシングによって回転ケ
ーシングを構成することができ、従って地盤の掘孔長さ
に応じ所要本数のケーシングを互いに継ぎ足して使用す
ればよい。また、走行台車はラフティレーンクレーンを
使用した例を示しているが、走行台車としては大型三点
杭打ち機、小型の建柱車、バックホータイプ等々の全て
の機種、更にはリーダレスのものを使用することができ
る。

【００２２】

【発明の作用及び効果】本発明装置の使用による地盤の
掘削においては、回転ケーシングによる回転作用と、エ
アハンマーによる打撃作用とによって、地盤、特に岩盤
を破砕しつつ掘削する。しかして、所定深度まで掘削し
た後、回転駆動装置を引き上げることなく、直ちにグラ
ウトを、回転駆動装置内部より、エアスイベル機構を貫
通する回転軸体のグラウト供給路及び回転ケーシングの
グラウト供給管を通じて供給して、そのまま掘削孔内に
注入することができる。従って、本発明の掘削装置によ
れば、従来のように、所定深さまで掘削を終えた後、回
転ケーシングを引き上げて 回転駆動装置の出力軸部から
切り離し、その後回転駆動装置の出力軸のグラウト吐出
口にグラウト供給ホースの一端を接続し、その他端を前
記掘削孔内にその底部まで挿入してグラウトの注入を行
い、その注入後グラウト供給ホースの引き上げを行うと
言うような面倒な作業が不要となり、掘孔終了後直ちに
グラウト注入作業を開始することができて、余分な作業
の手間と時間が省け、作業能率の著しい向上を図ること
ができる。

【００２３】また、本発明の掘削装置では、回転ケーシ
ング先端部より掘削孔内にグラウトを注入するための独
立したグラウト供給管を、ケーシング内部に挿入配備し
ていることから、外管と内管との間の環状空間部をグラ
ウト供給管路とした従来の掘削装置と違って、管内部の
抵抗が少ない上、外部からのグラウト注入流量の制御が
容易となって、所要流量のグラウトを確実に供給できる
と共に、グラウト注入流量の変更調整を迅速容易に行う
ことができる。また、使用後にグラウト供給管に水を通
すことによって、グラウト供給管の洗浄を容易に行うこ
とができ、従って管内部にグラウトを付着残存させるよ
うなことがない。

【００２４】また、回転ケーシングは上下複数段のケー
シングから構成されていて、各ケーシング及びその内部
のエア、グラウト両供給管が、互いに他のケーシング及
びその内部の両供給管に対し切離し可能に連結されると
共に、各ケーシングとその内部の両供給管が、回転軸体
とこれに設けられたエア及びグラウト両供給路とにそれ
ぞれ切離し可能に連結されるから、ケーシングを所要本
数継ぎ足し、あるいは適宜切り離すことによって、回転
ケーシングの長さを、地盤の掘孔深度に応じて必要な長
さに容易に調整することができる。更に、エアハンマー
は磨耗や破損が激しく、比較的短期のうちに取り替えを
必要とするものであるが、本発明装置では、エアハンマ
ーが下段側ケーシング内部のエア供給管下端部にハンマ
ー連結ロッドを介して着脱可能に連結されるため、その
取り替え作業を簡単且つ容易に行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明に係る掘削装置の実施例を示す全体側
面図である。

【図２】 同上の掘削装置おける回転ケーシングの上端
側部分を示す拡大詳細断面図である。

【図３】 同上の掘削装置おける回転ケーシングの中間
部分及び下端側部分を示す拡大詳細断面図である。

【符号の説明】

１ リーダ ４ 回転駆動装置 ６ エアスイベル機構 ７ 回転ケーシング ７ａ 上段側ケーシング ７ｂ 下段側ケーシング ８ エアハンマー ９ 回転軸体 １０ 回転駆動装置の出力軸部 １１ 吐出口 １４ グラウト導入ホース １５ エア供給路 １６ グラウト供給路 ２０ エア導入管 ２２ エア供給管 ２７ グラウト供給管 ３０ エア供給管 ３５ グラウト供給管３９ ハンマー連結ロッド

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】昇降自在に支持される回転駆動装置と、こ
   の回転駆動装置に、エア供給路を有する回転軸体とこれ
   に外嵌装備されたエアスイベル機構とを介して回転駆動
   可能に垂下連結される上下複数段のケーシングからなる
   回転ケーシングと、回転ケーシング内の下端部に装備さ
   れるエアハンマーとを備え、前記回転ケーシングの各ケ
   ーシング内部には、前記エアハンマーにエアを供給する
   ためのエア供給管と、回転ケーシング先端部より掘削孔
   内にグラウトを注入するためのグラウト供給管とが挿入
   配備され、各ケーシング及びその内部の両供給管は、互
   いに他のケーシング及びその内部の両供給管に対し切離
   し可能に連結され、前記回転軸体には、回転駆動装置の
   出力軸部のグラウト吐出口に接続可能なグラウト供給路
   が設けられ、前記回転軸体とそのエア供給路及びグラウ
   ト供給路は、前記各ケーシングとその内部の前記両供給
   管とにそれぞれ切離し可能に連結され、前記エアハンマ
   ーは、下段側ケーシング内部のエア供給管下端部にハン
   マー連結ロッドを介して着脱可能に連結されてなる掘削
   装置。