JPH07293167A - 岩盤掘削方法及びその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】効率よく低振動で岩盤の掘削を行うことができ
ると共に、掘削刃の破損を招くことがない。 【構成】先端に掘削刃１０ａが取り付けられたケーシン
グチューブ１０に挿入され掘削刃１０ａによる掘削径よ
りも所定量小さな直径のオーガドリル４４を備え、先端
にオーガドリル４４を取り付けたグリップ機構１５に径
方向に突出可能なロック部材２２を設けた。このロック
部材２２を突出方向にばね付勢し、ワイヤロープ１８に
接続されたロープをワイヤロープ１８の巻き上げにより
ロック部材２２をばね付勢力に抗して引込み可能にロッ
ク部材２２に接続した。そして、掘削刃１０ａよりもオ
ーガドリル４４の先端が突き出された位置で、ロック部
材２２が挿入される固定溝をケーシングチューブ１０内
周に形成し、ケーシングチューブ１０とオーガドリル４
４を一体回転・押込できるようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ケーシングチューブを
回転させながら地中に押し込んで岩盤を掘削する岩盤掘
削方法及びその装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、ケーシングチューブを回転さ
せながら地中に押し込んで掘削するオールケーシング工
法では、ケーシングチューブ内の土砂等の排出を効率よ
く行うために、ケーシングチューブ内にバケット等を挿
入して、ケーシングチューブの回転と共にバケットを回
転させてバケット内に土砂を取り込むようにしたものが
種々知られている。例えば、実開昭６３−１０４４８５
号公報に記載されているように、ケーシングチューブ下
部の内周に複数のバケット固定用溝を設け、ワイヤロー
プによりバケットをケーシングチューブ内に吊り下げ
る。そして、バケットにケーシングチューブの径方向に
摺動可能なバケット固定用グリッパを設け、バケット固
定用グリッパをバケット固定用溝に挿入して、ケーシン
グチューブとバケットが一体回転できるように係合させ
たものが提案されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】こうした従来のもので
は、掘削場所の土質が土砂等であれば効率よく掘削する
ことできるが、岩盤である場合、ケーシングチューブの
先端に設けられた掘削刃により掘削するが、ケーシング
チューブ内にはコア状の岩盤が残る。これを、バケット
では掘削することができないので、チゼルハンマーを落
下させて破壊してから、ケーシングチューブの外に排出
するようにしている。

【０００４】しかし、チゼルハンマーにより、コア状の
岩盤を破壊し、排出するのでは作業効率が悪く、また、
振動が大きいという問題があった。また、チゼルハンマ
ーを落下させた際に、ケーシングチューブ先端の掘削刃
を破損してしまう場合があるという問題があった。

【０００５】そこで本発明は上記の課題を解決すること
を目的とし、効率よく低振動で岩盤の掘削を行うことが
できると共に、掘削刃の破損を招くことがない岩盤掘削
方法及びその装置を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】かかる目的を達成すべ
く、本発明は課題を解決するため次の方法を取った。即
ち、先端に掘削刃が取り付けられたケーシングチューブ
の内周に前記掘削刃による掘削径より所定量小さな直径
のオーガドリルを挿入し、該オーガドリルの先端を前記
掘削刃よりも突き出すと共に、前記オーガドリルを前記
ケーシングチューブと一体回転可能に係合させ、前記ケ
ーシングチューブを回転させながら地中に押し込んで岩
盤を掘削することを特徴とする岩盤掘削方法がそれであ
る。

【０００７】また、かかる目的を達成すべく、本発明は
課題を解決するための手段として次の構成を取った。即
ち、先端に掘削刃が取り付けられたケーシングチューブ
を回転させ地中に押し込む回転押込機構を備えると共
に、前記ケーシングチューブに挿入され前記掘削刃によ
る掘削径よりも所定量小さな直径のオーガドリルを備
え、前記ケーシングチューブに挿入可能なグリップ機構
の先端に前記オーガドリルを取り付けると共に、前記グ
リップ機構に径方向に突出可能なロック部材を設け、該
ロック部材を突出方向にばねで付勢すると共に、クレー
ンのワイヤロープに一端が接続されたロープの他端を前
記ワイヤロープの巻き上げにより前記ロック部材を前記
ばねの付勢力に抗して引込み可能に前記ロック部材に接
続し、前記ワイヤロープにより前記ロック部材を介して
前記グリップ機構を前記ケーシングチューブ内に吊下
げ、前記掘削刃よりも前記オーガドリルの先端が突き出
された位置で、前記ロック部材が挿入される固定溝を前
記ケーシングチューブ内周に形成したことを特徴とする
岩盤掘削装置の構成がそれである。

【０００８】

【作用】前記岩盤掘削方法は、オーガドリルの先端をケ
ーシングチューブの掘削刃よりも突き出し、ケーシング
チューブの回転と共にオーガドリルを回転させて掘削す
る。これにより、オーガドリルが先進して岩盤を掘削
し、続いてケーシングチューブの掘削刃がオーガドリル
より大きな径で掘削するので、先進掘削されたオーガド
リルによる掘削孔と掘削刃による掘削孔との間に残るド
ーナッツ状の岩盤は、掘削刃やオーガドリルによる側圧
等を受けて破壊される。

【０００９】また、前記構成を有する岩盤掘削装置は、
クレーンのワイヤロープによりロック部材を介してグリ
ップ機構が吊り上げられると、ロック部材はばねの付勢
力に抗して引き込まれ、グリップ機構がケーシングチュ
ーブ内に挿入される。そして、ワイヤロープが緩められ
るとばねの付勢力によりロック部材が突き出される。

【００１０】そして、回転押込機構が、ケーシングチュ
ーブを回転すると、ロック部材が固定溝に入り込み、グ
リップ機構を介してケーシングチューブとオーガドリル
とが一体にされ、ケーシングチューブを回転させながら
地中に押し込み、岩盤の掘削が行われる。その際、オー
ガドリルが先進して岩盤を掘削し、ケーシングチューブ
の掘削刃がオーガドリルより大きな径で掘削するので、
先進掘削されたオーガドリルによる掘削孔と掘削刃によ
る掘削孔との間に残るドーナッツ状の岩盤は、掘削刃や
オーガドリル似よる側圧等を受けて破壊される。

【００１１】

【実施例】以下本発明の実施例を図面に基づいて詳細に
説明する。図１に示すように、１は回転押込機構で、水
平状態に保持されるベースフレーム２に、昇降フレーム
３を昇降する昇降シリンダ４を１組立設し、昇降フレー
ム３に軸受け５を介してリング状の回転部材６を回転可
能に支持している。回転部材６の外周にはギヤ７が形成
されており、昇降フレーム３に設けた油圧モータ８の回
転軸に固着した駆動ギヤ８ａとギヤ７とをアイドルギヤ
９を介して噛合させ、油圧モータ８の回転により回転部
材６を回転するように構成されている。

【００１２】回転部材６の内周には、ケーシングチュー
ブ１０を挿通可能なテーパ孔１１が形成されており、テ
ーパ孔１１は下方に向かって縮径するように形成されて
いる。回転部材６の上方には、昇降フレーム３に配置さ
れたチャックシリンダ１２により昇降されるブラケット
１３ａが設けられており、ブラケット１３ａと回転部材
６との間に、ベアリング１３ｂを介して回転フレーム１
３ｃがブラケット１３ａと共に昇降するように支持され
て配設されている。回転フレーム１３ｃから吊下られた
楔状のチャック部材１４が、テーパ孔１１とケーシング
チューブ１０との間に挿入されている。

【００１３】ケーシングチューブ１０に挿入可能な外形
に形成されたグリップ機構１５の本体２０には、ケーシ
ングチューブ１０の径方向に複数の、本実施例では４個
のロック部材２２（図では３個のみ図示する。）が放射
状に等間隔で摺動可能に支持されて、径方向に突出可能
に設けられている。なお、ロック部材２２は、本実施例
では、その断面形状が矩形に形成されており、また、ロ
ック部材２２は、摺動可能に支持される場合に限らず、
リンク機構等により径方向に突出可能に設けられてもよ
い。

【００１４】また、各ロック部材２２と、本体２０外周
に取り付けられたスタビライザ２４との間にばね２６
（一部のみ図示する）が張設されて、各ロック部材２２
を突き出す方向に付勢している。各ロック部材２２に
は、本体２０に当接して、ロック部材２２の本体２０か
らの突出量を規制するストッパ部２６が形成されてい
る。

【００１５】クレーン１６のワイヤロープ１８に吊り下
げられたスイベルジョイント１７の下端リング３０には
複数のロープ３２の一端が締結されており、各ロープ３
２の他端は、各ロック部材２２の突部３４に締結されて
いる。そして、本体２０に設けられたアーム部３６の先
端に設けられたローラ３８にロープ３２が掛けられて、
ロープ３２による引張力がロック部材２２の摺動方向と
ほぼ平行に近くなるように構成されて、ロープ３２を引
き上げることにより、ロック部材２２をばね２６の付勢
力に抗して摺動させることができるようにされている。

【００１６】本体２０には、その下側に中空部材４０が
固定されると共に、中空部材４０の下端には鏡板４２が
取り付けられ、鏡板４２には、オーガドリル４４がフラ
ンジ部４６を介して固定されている。オーガドリル４４
は、本実施例では、螺旋状の翼４７を備え、先端に複数
の掘削刃４８が取り付けられているものである。オーガ
ドリル４４の直径は、ケーシングチューブ１０の先端に
設けられた掘削刃１０ａによる掘削径よりも所定量小さ
く、その程度は、岩盤の土質に応じて適宜決定すればよ
い。

【００１７】一方、ケーシングチューブ１０には、ケー
シングチューブ１０内径とほぼ同じ外径を有する筒部材
５０がケーシングチューブ１０の下側に挿入されて固定
されており、筒部材５０には、各ロック部材２２に対応
して複数の、本実施例では４本の縦溝５２が等間隔に形
成されている（一部のみ図示する）。縦溝５２の幅は、
ロック部材２２がこの縦溝５２を移動できる程度か、そ
れより少し広い程度に形成されている。

【００１８】また、筒部材５０には、縦溝５２につなが
った固定溝５４が形成されており、固定溝５４は、縦溝
５２よりもその幅が広く形成されている。また、本実施
例では、１本の縦溝５２に対して、その両端とその中間
とに、合計３個の固定溝５４が形成されている。

【００１９】縦溝５２の中間にある固定溝５４は、この
固定溝５４にロック部材２２を挿入した際に、オーガド
リル４４の掘削刃４８がケーシングチューブ１０の掘削
刃１０ａよりも所定量突き出す位置に設けられている。
そして、他の固定溝５４は、それぞれこの固定溝５４か
ら上下に所定間隔離れて形成されている。

【００２０】尚、本実施例では、固定溝５４を形成した
筒部材５０をケーシングチューブ１０に挿入している
が、ケーシングチューブ１０に直接固定溝５４を形成し
てもよい。また、縦溝５２を設けることなく、４個のロ
ック部材２２に対応して４個の固定溝５４を設けた構成
でも実施可能である。

【００２１】次に、前述した本実施例の岩盤掘削装置の
作動について説明する。まず、ケーシングチューブ１０
が回転押込機構１に挿入され、チャックシリンダ１２が
駆動されてブラケット１３ａを下降させる。これによ
り、ベアリング１３ｂ、回転フレーム１３ｃを介してチ
ャック部材１４がテーパ孔１１とケーシングチューブ１
０との間に挿入され、チャック部材１４により回転部材
６とケーシングチューブ１０とが締結される。

【００２２】次に、油圧モータ８が回転駆動されて、駆
動ギヤ８ａ、アイドルギヤ９を介して回転部材６が回転
され、回転部材６の回転と共にケーシングチューブ１０
が回転される。また、昇降シリンダ４を駆動して昇降フ
レーム３を下降させ、回転部材６、チャック部材１４等
を介してケーシングチューブ１０を地中に押し込む。ケ
ーシングチューブ１０を回転させ地中に押し込むと、掘
削刃１０ａにより掘削れて、ケーシングチューブ１０の
内側には土砂が残り、この土砂を図示しないクラムシェ
ルバケット等によりケーシングチューブ１０の外部に排
出する。

【００２３】ケーシングチューブ１０の掘削刃１０ａが
岩盤に達し、ケーシングチューブ１０の内部にコア状の
岩盤が残り、これをバケットにより排出できなくなった
ときには、ケーシングチューブ１０の回転を一端停止す
る。そして、昇降シリンダ４を駆動してケーシングチュ
ーブ１０を僅かに引き上げ、クレーン１６により、ワイ
ヤロープ１８、スイベルジョイント１７、ロープ３２、
ロック部材２２を介して、グリップ機構１５を吊り上げ
る。このとき、ロープ３２を介して、ロック部材２２が
ばね２６の付勢力に抗して、本体２０の外周から引き込
まれる。

【００２４】このグリップ機構１５をオーガドリル４４
側からケーシングチューブ１０内に挿入する。そして、
オーガドリル４４の掘削刃４８が岩盤に達すると、ワイ
ヤロープ１８が緩み、ロープ３２による引張力が作用し
なくなるので、ロック部材２２はばね２６の付勢力によ
り突出方向に摺動され、ロック部材２２の先端は、筒部
材５０の内周に押し付けられる。

【００２５】そして、油圧モータ８を駆動してケーシン
グチューブ１０を回転すると、ケーシングチューブ１０
と共に、ロック部材２２の先端が筒部材５０の内周に押
し付けられた状態で筒部材５０が回転する。これによ
り、縦溝５２とロック部材２２とが一致すると、ロック
部材２２がばね２６の付勢力により縦溝５２に挿入され
る。

【００２６】また、オーガドリル４４の掘削刃４８がケ
ーシングチューブ１０の掘削刃１０ａよりも所定量突き
出すように、昇降シリンダ４を駆動してケーシングチュ
ーブ１０を上下させる。そして、ロック部材２２といず
れかの固定溝５４との位置を一致させる。縦溝５２の中
間の固定溝５４とロック部材２２とを一致させたとき
に、オーガドリル４４先端の掘削刃４８の突出量が不足
の場合には、下側の固定溝５４と一致するようにケーシ
ングチューブ１０を引き上げ、逆に突出量が多い場合に
は、ケーシングチューブ１０を下げて上側の固定溝５４
と一致するように調整する。

【００２７】そして、油圧モータ８によりケーシングチ
ューブ１０を回転させると、ロック部材２２は固定溝５
４内を移動して、固定溝５４の側壁に当接し、また、固
定溝５４は縦溝５２よりも幅が広いことから上下の壁に
当接して、ロック部材２２は上下の移動を規制される。
よって、ロック部材２２を介してケーシングチューブ１
０とオーガドリル４４とが一体となって回転できると共
に、一体となって昇降できるようにされる。

【００２８】油圧モータ８、昇降シリンダ４を駆動して
ケーシングチューブ１０を回転させながら地中に押し込
むと、筒部材５０、グリップ機構１５を介してオーガド
リル４４も回転されると共に、岩盤に押し込まれる。こ
れにより、オーガドリル４４先端の掘削刃４８が岩盤を
ケーシングチューブ１０の掘削刃１０ａの掘削に先進し
て円柱状に掘削する。そして、ケーシングチューブ１０
の掘削刃１０ａが、この先進掘削孔の周りを、この掘削
孔よりも大きな径のリング状の掘削を行う。

【００２９】その際、ケーシングチューブ１０内には、
ドーナッツ状の岩盤が両掘削刃１０ａ，４８により掘削
されることなく残るが、岩盤は、ケーシングチューブ１
０の内周や掘削刃１０ａ等により内側に押されるなどし
て、破壊される。特に、岩盤が硬い場合であっても、節
理を有する場合や堆積岩のように層理を有する場合等に
は、ドーナッツ状となったときに、外部からの僅かな力
で崩れ易い。従って、オーガドリル４４により円筒状の
先進掘削孔を形成し、その後、掘削孔と同芯上でリング
状の掘削孔をケーシングチューブ１０の掘削刃１０ａに
より形成することにより、岩盤であっても容易に破壊す
ることができる。

【００３０】よって、チゼルハンマー等を何度も落下さ
せて岩盤を破壊する必要がないので効率よく掘削するこ
とができ、また、ケーシングチューブ１０とオーガドリ
ル４４との回転・押込により、岩盤を破壊することがで
きるので、低振動で掘削することができ、騒音の発生が
少ない。更に、チゼルハンマー等による衝撃が加わらな
いので、ケーシングチューブ１０の掘削刃１０ａの破損
を招くことがない。

【００３１】尚、内部の破壊された岩盤は、ワイヤロー
プ１８を巻き上げて、ロック部材２２を固定溝５４から
引き抜き、オーガドリル４４を一旦ケーシングチューブ
１０内から取り出す。そして、バケット等によりケーシ
ングチューブ１０の外部に排出し、再び、前述したと同
様に、オーガドリル４４をケーシングチューブ１０内に
挿入し、掘削を続行する。

【００３２】以上本発明はこの様な実施例に何等限定さ
れるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲にお
いて種々なる態様で実施し得る。

【００３３】

【発明の効果】以上詳述したように本発明の岩盤掘削方
法及びその装置は、チゼルハンマーを用いることなく、
効率よく低振動で岩盤を掘削することができ、騒音の発
生が少なく、ケーシングチューブの掘削刃に衝撃が加わ
らないので掘削刃の破損を招くことがないという効果を
奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例としての岩盤掘削装置の断面
図である。

【図２】本実施例の岩盤掘削装置の概略全体図である。

【図３】本実施例の岩盤掘削装置のロック部材を固定溝
に挿入させた状態の拡大断面図である。

【図４】本実施例の岩盤掘削装置のロック部材を引っ込
めた状態の拡大断面図である。

【符号の説明】

１…回転押込機構 １０…ケーシングチューブ
１０ａ…掘削刃 １５…グリップ機構 １６…クレーン
１８…ワイヤロープ ２２…ロック部材 ３２…ロープ
４４…オーガドリル ４８…掘削刃 ５０…筒部材
５２…縦溝 ５４…固定溝

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 先端に掘削刃が取り付けられたケーシン
   グチューブの内周に前記掘削刃による掘削径より所定量
   小さな直径のオーガドリルを挿入し、該オーガドリルの
   先端を前記掘削刃よりも突き出すと共に、前記オーガド
   リルを前記ケーシングチューブと一体回転可能に係合さ
   せ、前記ケーシングチューブを回転させながら地中に押
   し込んで岩盤を掘削することを特徴とする岩盤掘削方
   法。
2. 【請求項２】 先端に掘削刃が取り付けられたケーシン
   グチューブを回転させ地中に押し込む回転押込機構を備
   えると共に、前記ケーシングチューブに挿入され前記掘
   削刃による掘削径よりも所定量小さな直径のオーガドリ
   ルを備え、 前記ケーシングチューブに挿入可能なグリップ機構の先
   端に前記オーガドリルを取り付けると共に、前記グリッ
   プ機構に径方向に突出可能なロック部材を設け、 該ロック部材を突出方向にばねで付勢すると共に、クレ
   ーンのワイヤロープに一端が接続されたロープの他端を
   前記ワイヤロープの巻き上げにより前記ロック部材を前
   記ばねの付勢力に抗して引込み可能に前記ロック部材に
   接続し、 前記ワイヤロープにより前記ロック部材を介して前記グ
   リップ機構を前記ケーシングチューブ内に吊下げ、前記
   掘削刃よりも前記オーガドリルの先端が突き出された位
   置で、前記ロック部材が挿入される固定溝を前記ケーシ
   ングチューブ内周に形成したことを特徴とする岩盤掘削
   装置。