JPH0718664A - 地下穿孔機用のロータリージョイント - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 地下穿孔機のスクリューロッドとそれを回転
駆動するための動力装置部との間に介装することができ
て、外部から導入される圧縮エアーとセメントミルク類
とをスクリューロッドに確実かつ合理的に導くことがで
きるようにされたロータリージョイントを提供するこ
と。 【構成】 地下穿孔機１０の動力装置部２０又はリーダ
ーマスト２２に回転を規制された状態で上記動力装置部
２０と共に昇降せしめられるようにされたベアリング部
３１とこのベアリング部３１に回転可能に嵌挿保持され
た接続軸部３２とからなり、上記ベアリング部３１にそ
の内外を貫くように横通路３５が形成され、かつ、上記
接続軸部３２にスクリューロッド５０に設けられたエア
ー通路４５Ａに連なるように第１の接続通路３６が貫設
されるとともに、上記横通路３５とスクリューロッド５
０に設けられたセメントミルク類供給通路４６Ａとを連
通させるように第２の接続通路３７が形成されてなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、スクリューロッドの下
段に連結されたエアーハンマーの先端部付近から土質補
強材としてのセメントミルク類を噴出できるようになっ
ている地下穿孔機において、スクリューロッドとそれを
回転駆動するための動力装置部との間に介装するのに好
適なロータリージョイントに関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、土木基礎工事においては、基礎
地盤支持強度を高くするため、地盤にボードパイル（現
場造成杭）を打設したり、穿孔された掘削穴にＰＣパイ
ル、Ｈビームパイル、スティールパイル等の応力負担材
を挿入するようにされているが、在来の施工法により水
が多く出る地層、転石層、レキ層等を穿孔すると、穿孔
された掘削穴がくずれる場合が多発し、穿孔された深度
まで上記の応力負担材を挿入することができなくなると
いう不具合が生じる。また、穿孔された掘削穴の最深度
までパイル等を挿入できたとしても、地盤支持力が不足
するためパイル等が沈下してしまうおそれがある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記のような不具合を
回避するため、従来においては、例えば、地下穿孔機に
より穿孔された掘削穴に円筒鉄管を杭打ち等の方法で打
ち込み、次いで、その打ち込まれた円筒鉄管内の土を除
去した後、その管内にセメントペーストを注入し、この
セメント養生中に前記円筒鉄管を別途に起重機で引き抜
くという手順で行う施工法が提案されているが、この従
来の施工法では、穿孔作業、円筒鉄管の挿入作業、円筒
鉄管内部の土除去・清掃作業、管内へのセメント注入作
業、円筒鉄管の引き上げ作業、等の種類の異なる複数の
作業を一定の順番で別々に行わなければならないので、
複数の異なった装備を必要とすることに加えて、装備交
代のために多くの手間、時間を要し、結果的に施工コス
トが高くつくという問題があった。

【０００４】そこで、本願の出願人は、上記のような問
題を生じることなく基礎地盤支持強度を高めることがで
きるようにすべく、最下段にエアーハンマーが連結され
たスクリューロッドを備えた地下穿孔機において、上記
エアーハンマーの先端部付近からセメントミルクのよう
な土質補強材を噴出させるようにしたものを開発してい
る。

【０００５】このようにエアーハンマーの先端部付近か
らセメントミルク類を噴出させることのできる地下穿孔
機が開発されれば、穿孔作業時又は穿孔作業後のスクリ
ューロッド及びエアーハンマーの引き上げ時に、穿孔さ
れた掘削穴の内部又は内周面に壁を作るようにセメント
ミルク類を供給ないし吹き付けることが可能となって、
地層強度を増大させることができるとともに掘削穴をく
ずれ難くすることができることになり、掘削穴の原形を
保持できてパイル等を掘削穴に容易に挿入することが可
能となるとともに、パイル等の周辺の摩擦力が増大する
ことからパイルの沈下量を最小限に抑えることが可能と
なり、上記した穿孔作業、円筒鉄管の挿入作業、円筒鉄
管内部の土除去・清掃作業、管内へのセメント注入作
業、円筒鉄管の引き上げ作業等を別々に行なわなくて済
むので、施工を迅速かつ容易に行え、施工コストを激減
できるという画期的な効果が得られることになる。

【０００６】ところが、上記のようなセメントミルク類
を噴出させることのできる地下穿孔機を開発するにあた
っては、如何にして、外部からスクリューロッド及びエ
アーハンマーにエアーハンマー駆動用（掘削ビット振動
用）の圧縮エアーとセメントミルク類とを供給し、この
スクリューロッド及びエアーハンマーを通じて掘削ビッ
トに空気圧を与えるとともに、セメントミルク類をその
先端部付近から外部に噴出させるか、が問題となる。

【０００７】従前の地下穿孔機においては、通常、外周
に螺旋羽根が設けられたスクリューロッドの下段に、圧
縮エアーにより上下方向に振動せしめられる掘削ビット
が装着されたエアーハンマーが連結されており、上記ス
クリューロッドの上端がそれらを回転駆動するための動
力装置部に連結されるとともに、地上に配されたリーダ
ーマストに案内されて回転しながら上記動力装置部と共
に昇降動せしめられるようになっている。

【０００８】この場合、スクリューロッドとモーター等
の動力源とをスイベル装置で連結してそのスイベル装置
を通じてスクリューロッド及びエアーハンマーに圧縮エ
アーを供給するようにされるが、圧縮エアーに加えて、
セメントミルク類をスクリューロッド及びエアーハンマ
ーに供給するようになすには、スクリューロッドは回転
駆動される関係上、動力装置部とスクリューロッドとの
間に特別の工夫を凝らした新規なロータリージョイント
を介装することが要求される。

【０００９】かかる点に鑑み本発明は、スクリューロッ
ドとそれを回転駆動するための動力装置部との間に介装
することができて、外部から導入される圧縮エアーとセ
メントミルク類とをスクリューロッド及びエアーハンマ
ーに確実かつ合理的に導くことができるようにされた、
地下穿孔機用のロータリージョイントを提供することを
目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上述の目的を達成すべ
く、本発明に係るロータリージョイントョイントは、下
記の構成の地下穿孔機、すなわち、最下段にエアーハン
マーが連結されたスクリューロッドがそれを回転駆動す
るための動力装置部に連結されるとともに、地上に配さ
れたリーダーマストに案内されて回転しながら上記動力
装置部と共に昇降動せしめられるようにされ、かつ、上
記スクリューロッドにエアーハンマー駆動用のエアー供
給通路とセメントミルク類供給通路とが縦貫するように
設けられてなる地下穿孔機に用いられるもので、上記動
力装置部と上記スクリューロッドとの間に介装され、上
記動力装置部又はリーダーマストに回転を規制された状
態で上記動力装置部と共に昇降せしめられるようにされ
たベアリング部とこのベアリング部に回転可能に嵌挿保
持された接続軸部とからなり、上記ベアリング部にその
内外を貫くように横通路が形成され、かつ、上記接続軸
部に上記エアー供給通路に連なるように第１の接続通路
が貫設されるとともに、上記横通路と上記セメントミル
ク類供給通路とを連通させるように第２の接続通路が形
成されていることを特徴としている。

【００１１】

【作 用】上述の如くの構成とされた本発明に係るロー
タリージョイントが用いられた地下穿孔機においては、
ロータリージョイントの接続軸部とそれに連結されたス
クリューロッド及びエアーハンマーとが一体的に回転し
ながらリーダーマストに案内されながら昇降動せしめら
れる。

【００１２】この際、ロータリージョイントの接続軸部
に貫設された第１の接続通路に、外部のコンプレッサー
からの圧縮エアーが動力装置部に配されたスイベル装置
等を通じて導入され、この圧縮エアーが第１の接続通路
からスクリューロッド及びエアーハンマーに設けられた
エアー供給通路を通じて掘削ビットに与えられ、それに
よって、掘削ビットが上下方向に振動して穿孔作業が行
われるとともに、ロータリージョイントのベアリング部
に形成された横通路に、外部のセメントミキサー等から
なるセメントミルク類供給装置からのセメントミルク類
が導管を通じて導入され、このセメントミルク類が横通
路から接続軸部に形成された第２の接続通路に導かれ、
第２の接続通路からスクリューロッド及びエアーハンマ
ーに設けられたセメントミルク類供給通路を通じてエア
ーハンマーの先端部付近から外部に向けて噴出される。

【００１３】このように、本発明のロータリージョイン
トは、スクリューロッドとそれを回転駆動するための動
力装置部との間に介装することができて、外部から導入
される圧縮エアーとセメントミルク類とを回転している
スクリューロッド及びエアーハンマーに確実にかつ合理
的に導くことができる。従って、本発明のロータリージ
ョイントが用いられた地下穿孔機によれば、穿孔作業時
又は穿孔作業後のスクリューロッド及びエアーハンマー
引き上げ時に穿孔された掘削穴の内部又は内周面にセメ
ントミルク類を壁を作るように供給ないし吹き付けるこ
とが可能となって、軟弱地盤等であっても地層強度を増
大させることができるとともに掘削穴をくずれ難くする
ことができ、その結果、掘削穴の原形を保持できてパイ
ル等を掘削穴に容易に挿入することが可能となるととも
に、パイル等の周辺の摩擦力が増大することからパイル
の沈下量を最小限に抑えることが可能となり、施工を迅
速かつ容易に行え、施工コストを激減できることにな
る。

【００１４】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照しながら
説明する。図１は本発明に係るロータリージョイントの
一実施例が採用された地下穿孔機の一例を示している。
図１に示される地下穿孔機１０においては、クローラ型
のベース車両１１のフロント側端部に鉛直にリーダーマ
スト１２が立設されており、このリーダーマスト１２の
頂部に配設された滑車機構１４のトップシーブブロック
１５から垂下されたワイヤー１７により緩衝装置類１６
を介して、動力装置部２０と本発明に係るロータリージ
ョイント３０、スクリューロッド５０、及びエアーハン
マー６０が一体的に連接されて吊持されている。

【００１５】上記動力装置部２０は、矩形枠状の昇降ハ
ウジング２１、ギアードモーター２２、及びスイベル装
置２４からなっている。昇降ハウジング２１は、上記リ
ーダーマスト１２の前面に設けられた２本のガイドレー
ル１８にスライド金具１９を介して上下方向に昇降動可
能に支持されている。この昇降ハウジング２１内に、ギ
アードモーター２２が固定され、このギアードモーター
２２の出力側に外部に配されたコンプレッサー（図外）
からの圧縮エアーがフレキシブル導管４２を通じて導入
されるスイベル装置２４が連結されている。なお、以上
に述べたベース車両１１、リーダーマスト１２、滑車機
構１４、昇降ハウジング２１、ギアードモーター２２、
スイベル装置２４等のロータリージョイント３０、スク
リューロッド５０、及びエアーハンマー６０以外の部分
の構成は既存の地下穿孔機と基本的には同じである。

【００１６】そして、上記スイベル装置２４の下側に連
結されたロータリージョイント３０は、図２〜図４に示
される如くの構成となっている。すなわち、ロータリー
ジョイント３０は、上記動力装置部２０の昇降ハウジン
グ２１にボルト２７により固定されて回転を規制された
状態で上記動力装置部２０と共に上記リーダーマスト１
２のガイドレール１８に案内されて昇降せしめられるよ
うにされたベアリング部３１とこのベアリング部３１に
回転可能に嵌挿保持された接続軸部３２とからなってい
る。

【００１７】具体的には、上記ベアリング部３１は接続
軸部３２の中央大径部３２Ａの外周に外嵌された基体３
１Ａとこの両端にボルト３３により固定されて接続軸部
３２の上下の小径部３２Ｂをラジアル方向で受けるとと
もに上記中央大径部３２ａの上下端の外周縁をスラスト
方向で受ける一対のころがり軸受体３１Ｂとで構成さ
れ、上記ベアリング部３１の基体３１Ａ部分が昇降ハウ
ジング２１にボルト２７により固定され、その基体３１
Ａ部分に水平方向に内外を貫くように横通路３５が形成
され、この横通路３５の外端にセメントミルク類用のフ
レキシブル導管４４が連結されている。

【００１８】また、上記接続軸部３２には図３及び図４
に示される如くにその中心軸線を通るように、後述する
スクリューロッド５０に設けられたエアー供給通路４５
Ａに連通せしめられる第１の接続通路３６が貫設される
とともに、上記ベアリング部３１に形成された横通路３
５と後述するスクリューロッド５０に設けられたセメン
トミルク類供給通路４６Ａとを連通させるように第２の
接続通路３７が形成されている。第２の接続通路３７
は、図３に示される如くに上記ベアリング部３１の内周
部と上記接続軸部３２の外周部とに彫られた溝からなる
環状路３７ａと、この環状路３７ａから中心方向に向け
て対向するように穿設された一対の横穴３７ｂ，３７ｂ
と、この横穴３７ｂ，３７ｂの底部から下方に向けて真
っ直ぐに穿設された縦穴３７ｃ，３７ｃからなってい
る。

【００１９】なお、上記接続軸部３２の上端部はフラン
ジ３８Ａを介してボルト４１によりスイベル装置２４の
下部に連接された連結具２４ａに、また、下端部はフラ
ンジ部３８Ｂにボルト４１で固定されたソケット部５５
を介して後述するスクリューロッド５０の上端部（プラ
グ部５４）に連結されている。なお、上記スイベル装置
２４と接続軸部３２との連結は、上記連結具２４ａに代
えて、後述するスクリューロッド５０の連結に使用され
るプラグ部５４及びソケット部５５を利用することも可
能である。

【００２０】上記した如くの構成のロータリージョイン
ト３０に連結されるスクリューロッド５０は、図５に示
される如くに、外周に螺旋羽根５２が設けられ、その上
端部に図６に示される如くに断面正六角形の嵌合凸部５
４ａが形成されたプラグ部（オスジョイント）５４が設
けられるとともに、その下端部に図７に示される如くに
上記嵌合凸部５４ａに嵌め込まれる断面正六角形の嵌合
凹部５５ａが形成されたソケット部（メスジョイント）
５５が設けられ、さらに、上記したロータリージョイン
ト３０の第１の接続通路３６に連通せしめられるエアー
供給通路４５Ａが中心線上を縦貫するように設けられる
とともに、上記ロータリージョイント３０の第２の接続
通路３７，３７に連通せしめられる２本のセメントミル
ク類供給通路４６Ａ，４６Ａがエアー供給通路４５Ａの
両側を縦貫するように設けられている。

【００２１】このような構成を有するスクリューロッド
５０は、穿孔すべき掘削穴の深さに応じて同一構成のス
クリューロッド５０同士を順次、図８に示される如く
に、プラグ部５４とソケット部５５とをそれらの頂面−
底面間にゴム製のパッキン４３を介在させたもとで嵌合
させて、プラグ部５４とソケット部５５の左右に段違い
にそれぞれ設けられたピン挿入部５７，５７、５８，５
８にそれぞれスプリングピン５６，５６を差し込んで連
結するようにされる。なお、スクリューロッド５０とロ
ータリージョイント３０との連結（図２）、及び、スク
リューロッド５０と後述のエアーハンマー６０との連結
も、同様にして行われる。

【００２２】また、スクリューロッドとしては、上記の
ように中実棒に通路４５Ａ，４６Ａを穿孔したものの
他、外筒内に通路形成部材としてパイプを配したもの等
を使用することができる。上記したスクリューロッド５
０に連結されるエアーハンマー６０は、図９に示される
如くに、外周にスクリューロッド５０の螺旋羽根５２に
連なる螺旋羽根６２が設けられており、その内部には、
エアー供給通路を含む公知の掘削ビット７２振動機構が
設けられるとともに、セメントミルク類供給通路が設け
られているが、ここでは説明が煩瑣になるのを避けるた
め、それらの詳細な説明を省略する。なお、上記掘削ビ
ット振動機構は、例えば特開昭５５−１１９８８５号公
報等に、また、掘削ビット振動機構に加えてセメントミ
ルク類供給通路を設けたものは、本願の出願人による特
願平５−９３１４５号等に、それぞれ開示されているの
で、必要ならそれらを参照されたい。

【００２３】以上のように構成された地下穿孔機１０に
より穿孔作業を行う際には、動力装置部２０及びそれに
ロータリージョイント３０を介して連結されたスクリュ
ーロッド５０及びエアーハンマー６０を下降させながら
モーター２２を駆動する。それにより、ロータリージョ
イント３０の接続軸部３２とスクリューロッド５０とが
一体的に回転しながらリーダーマスト１２のガイドレー
ル１８に案内されつつ下降せしめられる。

【００２４】この際、ロータリージョイント３０の接続
軸部３２に貫設された第１の接続通路３６に、外部のコ
ンプレッサーからの圧縮エアーがフレキシブル導管４２
及び動力装置部２０のスイベル装置２４を通じて導入さ
れ、この圧縮エアーが第１の接続通路３６からスクリュ
ーロッド５０及びエアーハンマー６０に設けられたエア
ー供給通路４５Ａを通じて掘削ビット７２に与えられ、
それによって、前記のように掘削ビット７２が上下方向
に振動して通常の地下穿孔機と同様な穿孔作業が行われ
る。このとき生まれるスライムはスクリューロッド５０
及びエアーハンマー６０の螺旋羽根５２，６２により地
上に排土される。

【００２５】このようして穿孔作業が行われる地盤の土
質が崩れ易いものである場合等には、所要の深さまで堀
り進んだ後、動力装置部２０及びスクリューロッド５０
及びエアーハンマー６０を引き上げるとき、外部のセメ
ントミキサー等からなるセメントミルク類供給装置を作
動させて、ロータリージョイント３０のベアリング部３
１に形成された横通路３５にフレキシブル導管４４を通
じてセメントミルクを所定の圧力をもって供給する。そ
れにより、セメントミルクがロータリージョイント３０
の横通路３５から接続軸部３２に形成された第２の接続
通路３７（環状路３７ａ，横穴３７ｂ，縦穴３７ｃ）に
導かれ、さらに、第２の接続通路３７からスクリューロ
ッド５０及びエアーハンマー６０に設けられたセメント
ミルク類供給通路４６Ａを通じてエアーハンマー６０の
先端部付近に導かれ、その供給圧力によりバルブ７８が
開いてセメントミルクが外部に向けて噴出される。この
場合、スクリューロッド５０及びエアーハンマー６０が
回転しているので、図９に示される如くに、セメントミ
ルクは側方に噴出して穿孔された掘削穴１００の内周面
に向けて壁を作るように吹き付けられ、それによって、
掘削穴１００の原形がそのまま保存されることになる。

【００２６】従って、本発明のロータリージョイント３
０が用いられた地下穿孔機１０によれば、穿孔作業時又
は穿孔作業後のスクリューロッド５０及びエアーハンマ
ー６０の引き上げ時に穿孔された穴１００の内部又は内
周面にセメントミルク類を供給ないし吹き付けることが
可能となって、地層強度を増大させることができるとと
もに掘削穴１００をくずれ難くすることができ、その結
果、掘削穴１００の原形を保持できてパイル等を掘削穴
１００に容易に挿入することが可能となるとともに、パ
イル等の周辺の摩擦力が増大することからパイルの沈下
量を最小限に抑えることが可能となり、施工を迅速かつ
容易に行え、施工コストを激減できることになる。

【００２７】そして、本発明のロータリージョイント３
０によれば、上記のような地下穿孔機１０において、ス
クリューロッド５０とそれを回転駆動するための動力装
置部２０との間に介装することができて、外部から導入
される圧縮エアーとセメントミルク類とを回転している
スクリューロッド５０及びエアーハンマー６０に確実に
かつ合理的に導くことができる。

【００２８】なお、上記した実施例においては、ロータ
リージョイント３０が動力装置部２０の昇降ハウジング
２１に固定支持されているが、それに代えて、図１０及
び図１１に示される如くに、ロータリージョイント３
０’を動力装置部２０とは独立させるように、別個の保
持部材２３によりリーダーマスト１２のガイドレール１
８に固定支持させるようにしてもよい。このように、ロ
ータリージョイント３０を動力装置部２０から切り離せ
るようにすることにより、既存の地下穿孔機の主要部を
そのまま利用してセメントミルク類の供給を行うことが
可能になるとともに、セメントミルク類を供給する必要
の無い地盤の穿孔作業時等にはロータリージョイント３
０を取り外して、スクリューロッド５０を直接スイベル
装置２４に連結し、通常の地下穿孔機として使用するこ
とが可能となる。

【００２９】なお、図１０，図１１のロータリージョイ
ント３０’では、取扱い上の便宜を図るため、フレキシ
ブル導管４４が接続されるセメントミルク供給口（横通
路３５）４６，４７が平面視で左側と右側に２箇所設け
られ、それらのいずれか一方にエルボ４９を介してフレ
キシブル導管４４が連結され、使用しない他方には盲蓋
４８が装着されている。

【００３０】

【発明の効果】以上の説明から理解されるように、本発
明に係る地下穿孔機用のロータリージョイントは、スク
リューロッドとそれを回転駆動するための動力装置部と
の間に介装することができて、外部から導入される圧縮
エアーとセメントミルク類とをスクリューロッド及びエ
アーハンマーに確実かつ合理的に導くことができる。

【００３１】それゆえ、かかるロータリージョイントが
用いられた地下穿孔機では、穿孔作業時又は穿孔作業後
のスクリューロッド及びエアーハンマー引き上げ時に穿
孔された掘削穴の内部又は内周面にセメントミルク類を
壁を作るように供給ないし吹き付けることが可能となっ
て、地層強度を増大させることができるとともに掘削穴
をくずれ難くすることができ、その結果、掘削穴の原形
を保持できてパイル等を掘削穴に容易に挿入することが
可能となるとともに、パイル等の周辺の摩擦力が増大す
ることからパイルの沈下量を最小限に抑えることが可能
となり、施工を迅速かつ容易に行え、施工コストを激減
できることになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るロータリージョイントの一実施例
が使用された地下穿孔機を示す全体構成図。

【図２】ロータリージョイントの一実施例の縦断面図。

【図３】ロータリージョイントの一実施例の横断面図。

【図４】ロータリージョイントの一実施例の接続軸部の
縦断面図。

【図５】スクリューロッドの断面図。

【図６】スクリューロッドの平面図。

【図７】スクリューロッドの底面図。

【図８】スクリューロッドの連結状態の説明に供される
図。

【図９】図１の地下穿孔機の使用状態の説明に供される
図。

【図１０】ロータリージョイントの固定支持態様の変形
例を示す側面図。

【図１１】ロータリージョイントの固定支持態様の変形
例を示す断面図。

【符号の説明】

１０−地下穿孔機 １２−リーダーマスト ２０−動力装置部 ２１−昇降ハウジング ２２−ギアードモーター ２４−スイベル装置 ３０−ロータリージョイント ３１−ベアリング部 ３２−接続軸部 ３５−横通路 ３６−第１の接続通路 ３７−第２の接続通路 ４２−圧縮エアー用フレキシブル導管 ４４−セメントミルク類用フレキシブル導管 ４５Ａ−エアー供給通路 ４６Ａ−セメントミルク類供給通路 ５０−スクリューロッド ６０−エアーハンマー ７２−掘削ビット １００−掘削穴

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 最下段にエアーハンマーが連結されたス
   クリューロッドがそれを回転駆動するための動力装置部
   に連結されるとともに、地上に配されたリーダーマスト
   に案内されて回転しながら上記動力装置部と共に昇降動
   せしめられるようにされ、かつ、上記スクリューロッド
   にエアーハンマー駆動用のエアー供給通路とセメントミ
   ルク類供給通路とが縦貫するように設けられてなる地下
   穿孔機に用いられる、上記動力装置部と上記スクリュー
   ロッドとの間に介装されるロータリージョイントであっ
   て、 上記動力装置部又はリーダーマストに回転を規制された
   状態で上記動力装置部と共に昇降せしめられるようにさ
   れたベアリング部とこのベアリング部に回転可能に嵌挿
   保持された接続軸部とからなり、上記ベアリング部にそ
   の内外を貫くように横通路が形成され、かつ、上記接続
   軸部に上記エアー供給通路に連なるように第１の接続通
   路が貫設されるとともに、上記横通路と上記セメントミ
   ルク類供給通路とを連通させるように第２の接続通路が
   形成されていることを特徴とする、地下穿孔機用のロー
   タリージョイント。