JPH10159474A - 掘削工法および装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 掘削時にロッドにかかる抵抗を無くしなが
ら、しかも、巨大な転石や岩盤等の従来の掘削障害とな
るような箇所があっても、効率良く掘削して作業効率を
上げることができ、掘削ヘッドの消耗率を下げ、工期を
短縮し、経済的に完全な掘削作業を実現できる。 【解決手段】 掘削ヘッド14の上にはコテ塗り板16と上
昇流を惹起するプロペラタイプの攪拌翼17を取り付けた
攪拌・圧密ロッド18を接続し、さらに、この攪拌・圧密
ロッド18の上に棒状の継ぎ足しロッド19を継続させ、ハ
ンマーヘッド22を掘削ヘッド14の中央位置に顕出させて
ダウンザホールハンマー21を組込んだ掘削装置を使用
し、掘削ヘッド14の掘削ビット15での掘削土砂をコテ塗
り板16で孔壁に圧密して掘削深度が増えても掘削抵抗が
増えないようにし、また、ダウンザホールハンマー21で
の掘削ズリもコテ塗り板16で孔壁に圧密して地上には噴
出しないようにする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、建築、土木の分野
で基礎工事としての杭孔掘削を行う掘削方法および装置
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】杭孔掘削での代表的な掘削機はアースオ
ーガであるが、これは周知のごとく図４に示すように、
油圧または電動のモーターと減速機からなる駆動装置４
の回転駆動軸に、ロッド５ａに連続する螺旋羽根である
スクリュー羽根５ｂを設けたスクリューロッド５を接続
して吊り下げ、その先端にはオーガヘッド６を設けたも
のである。

【０００３】クローラ等の重機１にリーダーマスト２を
立設し、このリーダーマスト２のトップシーブ３から前
記駆動装置４を吊り下げ、この駆動装置４を吊り下げる
ワイヤーは重機１に設けたウインチ７で巻き取り、繰り
出しを行う。かつ、この駆動装置４はリーダーマスト２
のリーダーに係合させてリーダーマスト２に沿って上下
動する。図中27は中間および下部の振れ止めであり、
５′は予備のスクリューロッドである。

【０００４】このようにして駆動装置４を駆動すれば、
スクリューロッド５およびオーガヘッド６が回転し、オ
ーガヘッド６が地盤にくい込みスクリューロッド５を案
内することにより掘削が行われる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、前記図４に示
すような従来のアースオーガでは全体が錐揉み状に地盤
に挿入されることは行われるが、その際、地上に搬出さ
れる土砂はこれらオーガヘッド６とスクリューロッド５
の体積分に過ぎない。けだし、オーガヘッド６で掘削し
た土砂は粒子状のものであり孔内で自由に動くので、ス
クリュー羽根５ｂにはスクリューコンベアのごとき搬送
作用は期待出来ないからである。

【０００６】なお、掘削土砂に粘性がある場合には、ス
クリュー羽根５ｂ間に挟まる土砂をスクリューロッド５
の引き上げとともに地上に搬出することはある。

【０００７】さらに、前記従来のアースオーガでは、掘
削された孔の崩壊が同時に抵抗力としてかかるために、
大きな掘削負荷がかかり、しかもこれが深度を増すごと
に大きくなる。

【０００８】このようなアースオーガの他にダウンザホ
ールハンマーも杭孔掘削に使用される。ダウンザホール
ハンマーは周知のごとく、コンプレッサーからのエアー
でハンマーピストンを往復運動させることにより先端ビ
ットの衝撃力で岩盤を掘削する。通常、ダウンザホール
ハンマーは掘削専門で、セメントミルクの注入は、掘削
後の流し込みに頼っているが、特開平6-213870号公報で
は図５に示すように削孔後ダウンザホールハンマーを引
き上げる時に目的に応じてビットの先端より根固め用モ
ルタルおよびセメントミルクを注入・充填できるように
したものもある。この特開平6-213870号公報では、ハン
マーヘッド11の上部の本体部８の外周に螺旋羽根９を設
け、この本体部８内に圧縮空気の導入路とセメントミル
ク等の流体導入路を形成し、その端部として圧縮空気導
入口10ａとセメントミルク等の流体導入口10ｂを前記本
体部８の接続部に臨ませている。

【０００９】さらに、特開平8-246778号公報では前記特
開平6-213870号公報の改良として、さらに、図６に示す
ように、ハンマーヘッド11の外周縁を越えて径方向に延
出する支持板12を取付け、該支持板12に下端に掘削ビッ
ト13を設けている。

【００１０】このような特開平6-213870号公報や特開平
8-246778号公報に示すダウンザホールハンマーは、本来
のダウンザホールハンマーに改良を加えたものであり、
前記アースオーガの場合と同様に、スクリュー羽根５ｂ
と同様な螺旋羽根９ではハンマーヘッド11のビットで粉
砕された土砂等を効率良く地上部まで運んで搬出するこ
とはできない。

【００１１】さらに、前記アースオーガの場合と同様
に、掘削された孔の崩壊が同時に抵抗力としてかかるた
めに、大きな掘削負荷がかかり、しかもこれが深度を増
すごとに大きくなるという欠点もある。

【００１２】また、特開平8-246778号公報における掘削
ビット13を有する支持板12は掘削孔の口径を広げるもの
とされるが、ハンマーヘッド11でその外径である口径の
孔がまず掘削され、その掘削孔の周辺部分があとで支持
板12に装着した掘削ビット13でさらに掘削するという２
段掘削を前提としたもので、ここには巨大な転石や岩盤
等の従来の掘削障害となるような箇所に対する掘削効率
の向上という技術思想はない。

【００１３】本発明の目的は前記従来例の不都合を解消
し、掘削時にロッドにかかる抵抗を無くしながら、しか
も、巨大な転石や岩盤等の従来の掘削障害となるような
箇所があっても、効率良く掘削して作業効率を上げるこ
とができ、掘削ヘッドの消耗率を下げ、工期を短縮し、
経済的に完全な掘削作業実現できる掘削工法および装置
を提供することにある。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明は前記目的を達成
するため、先端に掘削ビットを有する掘削ヘッドを設
け、その上には、上昇流を惹起するプロペラタイプの攪
拌翼をその先端が掘削ヘッドの外周縁位置とほぼ重なり
あうようにして、ロッド周方向および上下方向に適宜間
隔で設け、これらの攪拌翼のうち適宜に選択した上下に
隣接する攪拌翼間に縦板を架け渡してなるコテ塗り板を
取り付けた攪拌・圧密ロッドを接続し、さらに、この攪
拌・圧密ロッドの上にコテ塗り板も攪拌翼もない棒状の
継ぎ足しロッドを継続させ、ハンマーヘッド部をその掘
削ビット面が前記掘削ヘッドの掘削ビットに並ぶように
掘削ヘッドの中央位置に検出させてダウンザホールハン
マーを前記掘削装置内に組込んだ掘削装置を使用し、全
体を回転駆動させ、掘削ヘッドの掘削ビットでの掘削土
砂を攪拌翼で上昇させてコテ塗り板外面に運び、このコ
テ塗り板で孔壁に圧密して掘削深度が増えても掘削抵抗
が増えないようにし、また、ダウンザホールハンマーで
の掘削ズリもコテ塗り板で孔壁に圧密して地上には噴出
しないようにしたことを要旨とするものである。

【００１５】本発明によれば、掘削ヘッド、攪拌・圧密
ロッド、継ぎ足しロッドを回転させこれを地盤に挿入し
て掘削を行う場合、掘削ヘッドのビットおよびダウンザ
ホールハンマーのハンマーヘッドでの切削された土砂
は、掘削ヘッドから上部の攪拌・圧密ロッドに至り、攪
拌翼で上昇させられてコテ塗り板の外周面に行き、この
コテ塗り板で孔壁に圧密される。

【００１６】崩壊の無い掘削孔を造成するには、孔壁周
辺の地層の間隙率を下げる。このようにして本発明の掘
削装置を使用することにより掘削土砂を従来のようにら
旋型スクリューで地上に排出するのではなく、コテ塗り
板で孔壁周辺に押入し、ボイド率（間隙率）を下げなが
ら掘削するため、孔壁は崩壊しないものとなる。また、
掘削土砂は地上に排出しない。

【００１７】従って、ロッドに掛かる土圧（摩擦抵抗）
がなくなり、地盤の掘削に重要な掘削ヘッドの先端の掘
削ビットの面圧の調整が計れる。特に、攪拌・圧密ロッ
ドより上はコテ塗り板も攪拌翼もない棒状の継ぎ足しロ
ッドなので、深度がましてもロッドに掛かる土圧（摩擦
抵抗）が増すことはなく、深度に関係なく掘削ビットの
調整ができれば、掘削速度を上げ、掘削ビットの消耗率
を下げ、工期を短縮し経済的に完全な掘削作業ができ
る。

【００１８】また、掘削ヘッドの掘削ビットの回転は中
央になるほど周速が遅くなるので、掘削効率が悪くな
る。本発明は、さらにダウンザホールハンマーを組込む
ことにより、このような掘削効率が低下する中央部分を
ダウンザホールハンマーで同時に掘削することにより、
巨大な転石や岩盤等の従来の掘削障害となるような箇所
でも掘削効率を上げることができる。

【００１９】これに加えて、ダウンザホールハンマーで
の掘削粉塵はこれを従来のようにエアーリフトで地上に
搬出されることなく、エアーリフトで攪拌翼のところま
では運ぶが、この攪拌翼で攪拌および上昇され、コテ塗
り板で全て孔壁に圧密される。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下、図面について本発明の実施
の形態を詳細に説明する。図１は本発明の掘削工法およ
び装置の１実施形態を示す側面図、図２は同上要部の側
面図で、先に本発明の掘削装置について説明する。

【００２１】本発明の掘削装置は、先端に爪状の掘削ビ
ット15を有する掘削ヘッド14と、その上に接続するもの
としてのコテ塗り板16と攪拌翼17を設けた攪拌・圧密ロ
ッド18と、さらに、この攪拌・圧密ロッド18の上に接続
するものとして、コテ塗り板も攪拌翼もない棒状の継ぎ
足しロッド19の組み合わせからなる。

【００２２】このうち掘削ヘッド14は半ピッチ分のスク
リュー羽根20を対称的に設けている。

【００２３】攪拌・圧密ロッド18の攪拌翼17は、上昇流
を惹起するプロペラタイプのものであり、図３に示すよ
うに、その先端が前記掘削ヘッド14の外周縁位置と上下
間隔を存してほぼ重なりあうようにして、ロッド周方向
および上下方向に適宜間隔で設けた。（図示の例は平面
的に見て放射状に３枚並ぶようにしている。）

【００２４】また、コテ塗り板16は前記攪拌翼17のうち
適宜に選択した上下に隣接する攪拌翼17間に湾曲する縦
板を楯状に架け渡してなるものである。なお、このコテ
塗り板16は、攪拌・圧密ロッド18の周方向において、均
等間隔に、しかも、螺旋を描くような位置で配列させ
た。

【００２５】さらに、本発明はこのような掘削装置にダ
ウンザホールハンマー21を組込む。このダウンザホール
ハンマー21はハンマーヘッド22の部分をその掘削ビット
面22ａが前記掘削ヘッド14の掘削ビット15に並ぶように
掘削ヘッド14の中央位置に顕出させる。一例として掘削
ヘッド14の掘削径が500 φ程度とすると、ハンマーヘッ
ド22の掘削径は200 φ程度とする。

【００２６】なお、図示は省略するが、ダウンザホール
ハンマー21を駆動するための圧縮空気の導入路とセメン
トミルク等の流体導入路は攪拌・圧密ロッド18や継ぎ足
しロッド19の内部に形成する。

【００２７】かかる本発明の掘削装置は、重機23に設け
たリーダー24を上下する駆動装置25に上端を接続しここ
から垂下して回転駆動されるが、この駆動装置25の接続
部にはエアー用および液体用のスイベル26ａ，26ｂを設
け、ホースを接続してここから前記圧縮空気の導入路や
セメントミルク等の流体導入路にエアーやセメントミル
ク等を供給する。

【００２８】次に、このような掘削装置を用いて行う本
発明の掘削方法についで説明する。駆動装置25を駆動し
て掘削ヘッド14、攪拌・圧密ロッド18、継ぎ足しロッド
19を回転させれば、掘削ヘッド14が地盤へ食い込むこと
で全体が挿入されていく。

【００２９】その際、掘削ヘッド14の掘削ビット15やダ
ウンザホールハンマー21のハンマーヘッド22の掘削ビッ
ト面22ａでの切削された土砂は掘削ヘッド14から上部の
攪拌・圧密ロッド18に至り、プロペラタイプの攪拌翼17
で上昇流として送られながら攪拌され、コテ塗り板16の
外周面に行き、このコテ塗り板16で孔壁に圧密される。

【００３０】通常、このような掘削ロッドにかかる土圧
（摩擦抵抗）土の粒子の崩壊運動によるものと考えられ
る。なお、土の粒子と間隙率の関係は以下の通りであ
る。 （Ａ）土の粒子 ０．００４ｍｍ以下の場合 間隙率は６０〜７０％ （Ｂ）土の粒子 ０．００４８〜１．９ｍｍ以下の場合 間隙率は３５〜５０％ （Ｃ）土の粒子 ２．０ｍｍ以上の場合 間隙率は２５〜４０％ （玉石から転石）

【００３１】崩壊の無い掘削孔を造成するには、孔壁周
辺の地層の間隙率を下げる。このようにして本発明の掘
削装置を使用することにより掘削土砂を従来のようにら
旋型スクリューで地上に排出するのではなく、コテ塗り
板16で孔壁周辺に押入し、ボイド率（間隙率）を下げな
がら掘削するため、孔壁は崩壊しないものとなる。ま
た、掘削土砂は地上に排出しない。

【００３２】従って、攪拌・圧密ロッド18や継ぎ足しロ
ッド19に掛かる土圧（摩擦抵抗）がなくなり、地盤の掘
削に重要な掘削ヘッド14の掘削ビット15やダウンザホー
ルハンマー21のハンマーヘッド22の掘削ビット面22ａの
面圧の調整が計れる。掘削ビット15や掘削ビット面22ａ
の調整ができれば、掘削速度を上げ、ビットの消耗率を
下げ、工期を短縮し経済的に完全な掘削作業ができる。

【００３３】なお、通常にスムーズに掘削が行われてい
る場合は掘削深度が深くなっても攪拌・圧密ロッド18に
かかる羽根への摩擦面積は変わらず一定しており、その
上部の継ぎ足しロッド19には摩擦が加えられることはな
い。

【００３４】

【発明の効果】以上述べたように本発明の掘削工法およ
び装置は、掘削時にロッドにかかる抵抗を無くしなが
ら、しかも、巨大な転石や岩盤等の従来の掘削障害とな
るような箇所があっても、効率良く掘削して作業効率を
上げることができ、掘削ヘッドの消耗率を下げ、工期を
短縮し、経済的に完全な掘削作業実現できるものであ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の掘削方法および掘削装置の１実施形態
示す全体の側面図である。

【図２】本発明の掘削装置の１実施形態示す要部の側面
図である。

【図３】攪拌翼の配置を示す平面図である。

【図４】従来のアースオーガの側面図である。

【図５】ダウンホールハンマーでの従来例を示す要部の
側面図である。

【図６】ダウンホールハンマーでの他の従来例を示す要
部の側面図である。

【符号の説明】

１…重機 ２…リーダーマス
ト ３…トップシーブ ４…駆動装置 ５，５′…スクリューロッド ５ａ…ロッド ５ｂ…スクリュー羽根 ６…オーガヘッド ７…ウインチ ８…本体部 ９…螺旋羽根 10ａ…圧縮空気導
入口 10ｂ…流体導入口 11…ハンマーヘッ
ド 12…支持板 13…掘削ビット 14…掘削ヘッド 15…掘削ビット 16…コテ塗り板 17…攪拌翼 18…攪拌・圧密ロッド 19…継ぎ足しロッ
ド 20…スクリュー羽根 21…ダウンザホー
ルハンマー 22…ハンマーヘッド 22ａ…掘削ビット
面 23…重機 24…リーダー 25…駆動装置 26ａ，26ｂ…スイ
ベル 27…振れ止め

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 先端に掘削ビットを有する掘削ヘッドを
   設け、その上には、上昇流を惹起するプロペラタイプの
   攪拌翼をその先端が掘削ヘッドの外周縁位置とほぼ重な
   りあうようにして、ロッド周方向および上下方向に適宜
   間隔で設け、これらの攪拌翼のうち適宜に選択した上下
   に隣接する攪拌翼間に縦板を架け渡してなるコテ塗り板
   を取り付けた攪拌・圧密ロッドを接続し、さらに、この
   攪拌・圧密ロッドの上にコテ塗り板も攪拌翼もない棒状
   の継ぎ足しロッドを継続させ、ハンマーヘッド部をその
   掘削ビット面が前記掘削ヘッドの掘削ビットに並ぶよう
   に掘削ヘッドの中央位置に顕出させてダウンザホールハ
   ンマーを前記掘削装置内に組込んだ掘削装置を使用し、
   全体を回転駆動させ、掘削ヘッドの掘削ビットでの掘削
   土砂を攪拌翼で上昇させてコテ塗り板外面に運び、この
   コテ塗り板で孔壁に圧密して掘削深度が増えても掘削抵
   抗が増えないようにし、また、ダウンザホールハンマー
   での掘削ズリもコテ塗り板で孔壁に圧密して地上には噴
   出しないようにしたことを特徴とする掘削工法。
2. 【請求項２】 先端に掘削ビットを有する掘削ヘッドを
   設け、その上には、上昇流を惹起するプロペラタイプの
   攪拌翼をその先端が掘削ヘッドの外周縁位置とほぼ重な
   りあうようにして、ロッド周方向および上下方向に適宜
   間隔で設け、これらの攪拌翼のうち適宜に選択した上下
   に隣接する攪拌翼間に縦板を架け渡してなるコテ塗り板
   を取り付けた攪拌・圧密ロッドを接続し、さらに、この
   攪拌・圧密ロッドの上にコテ塗り板も攪拌翼もない棒状
   の継ぎ足しロッドを継続させ、ハンマーヘッド部をその
   掘削ビット面が前記掘削ヘッドの掘削ビットに並ぶよう
   に掘削ヘッドの中央位置に検出させてダウンザホールハ
   ンマーを前記掘削装置内に組込んだことを特徴とした掘
   削装置。