JPH1018744A - 回転掘削装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】硬岩層を効率よく、かつ、鉛直性を確保しなが
ら掘削できる回転掘削装置を得る。 【解決手段】地中に貫入されたケーシングチューブ１の
上端に固定可能な装置本体２を備えている。また、ケー
シングチューブ１内に挿入される掘削具が先端に取り付
けられ、ロッドを継ぎ足して延長が可能なドリル３３
と、ドリル３３を着脱可能なドリル回転機構３１とを備
えている。そして、記装置本体２に立設された支柱６，
８に沿ってドリル回転機構３１を昇降させる昇降機構２
９と、ドリル回転機構３１をケーシングチューブ１上か
ら退出位置に移動させる移動機構３４とを設けた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、杭孔の掘削、特に
硬岩層の掘削に適する回転掘削装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、ケーシングチューブを回転さ
せながら押し込んで杭孔を掘削するオールケーシング工
法が知られており、地中に押し込んだケーシングチュー
ブ内の土砂はハンマグラブにより排出している。

【０００３】しかし、硬岩層の岩盤を掘削する場合に
は、ケーシングチューブを回転させながら押し込むこと
はできるものの、ケーシングチューブ内に残る円柱状の
岩盤にハンマグラブを落下させて破砕しようとしても、
ハンマグラブが破損してしまい排出できない。

【０００４】そこで、このような硬岩層を掘削する際に
は、ドリル先端に取り付けた硬岩掘削用のローラビット
によるリバースサーキュレーション工法（いわゆるリバ
ース工法）により掘削していた。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、硬岩層
が一般土質層の下にあるため、一般土質層をリバース工
法により掘削すると、掘削速度が遅く硬岩層に達するま
での所要作業時間が長いという問題があった。また、リ
バース工法では、地表部にのみ崩壊防止のケーシングを
挿入する表層ケーシング方式であるため、これ以下の掘
削では土質の影響を受け易く、孔壁の崩壊が生じたり、
鉛直性を十分に確保できないという問題があった。

【０００６】本発明の課題は、硬岩層を効率よく、か
つ、鉛直性を確保しながら掘削できる回転掘削装置を提
供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】かかる課題を達成すべ
く、本発明は課題を解決するため次の手段を取った。即
ち、地中に貫入されたケーシングチューブの上端に固定
可能な装置本体を備えると共に、前記ケーシングチュー
ブ内に挿入される掘削具が先端に取り付けられ、ロッド
を継ぎ足して延長が可能なドリルと、該ドリルを着脱可
能なドリル回転機構と、前記装置本体に立設された支柱
に沿って前記ドリル回転機構を昇降させる昇降機構と、
前記ドリル回転機構を前記ケーシングチューブ上から退
出位置に移動させる移動機構とを備えたことを特徴とす
る回転掘削装置がそれである。

【０００８】また、前記移動機構は、前記支柱に沿って
昇降可能に支持された昇降台に前記支柱と直交方向に移
動可能に支持された移動台を備え、該移動台に前記ドリ
ル回転機構を載置したものでもよく、更に、前記装置本
体に、前記ドリルを把持する把持機構を設けてもよい。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下本発明の実施の形態を図面に
基づいて詳細に説明する。図１に示すように、１はケー
シングチューブで、ケーシングチューブ１の上端は外周
が削られて雄接続部１ａが形成されており、また、図４
に示すように、その下端は内周が削られて雌接続部１ｂ
が形成されている。この雄接続部１ａと雌接続部１ｂと
をつなぎ合わせることにより、複数のケーシングチュー
ブ１を継ぎ足すことができるように構成されている。

【００１０】装置本体２には、ケーシングチューブ１の
雌接続部１ｂと同形状の接続部２ａが形成されており、
接続部２ａと同芯上に、ケーシングチューブ１の内径と
同径の貫通孔４が形成されている。装置本体２は、接続
部２ａにケーシングチューブ１の雄接続部１ａを挿入し
て、図示しないボルトにより装置本体２をケーシングチ
ューブ１に固定できるように構成されている。

【００１１】装置本体２には、貫通孔４を間にして、一
対の支柱６，８が垂直に立設されており、両支柱６，８
は２組のステー１０，１２により支持されている。両支
柱６，８には、それぞれ支柱６，８に沿って２組のレー
ル１４，１６が敷設されており、両レール１４，１６に
はそれぞれ昇降台１８，２０が係合されて、昇降台１
８，２０が昇降可能に支持されている。

【００１２】両昇降台１８，２０は、それぞれシリンダ
２２，２４により昇降駆動されるように接続されてい
る。昇降台１８，２０の最大ストロークは、後述するド
リル３３の１本のロッド３３ａの全長よりも長くなるよ
うに構成されている。尚、本実施例では、支柱６，８、
レール１４，１６、昇降台１８，２０、シリンダ２２，
２４により昇降機構２９が構成されている。

【００１３】両昇降台１８，２０には、対向してレール
２６，２８が支柱６，８と直交方向に敷設されている。
このレール２６，２８には移動台３０が係合されて、移
動台３０が移動可能に支持されており、移動台３０には
ドリル回転機構３１が載置されている。ドリル回転機構
３１は、一対の油圧モータ３２によりドリル３３を回転
駆動する構成のもので、ドリル３３の後端がドリル回転
機構３１に着脱可能に接続されている。

【００１４】移動台３０は両昇降台１８，２０に設けら
れたシリンダ２７ａ，２７ｂにより移動駆動されるよう
に接続されている。移動台３０はドリル回転機構３１が
ケーシングチューブ１の中心から退出位置に移動できる
ように構成されている。本実施例では、図２に示すよう
に、退出位置にロッド３３ａの置き台３７が設けられて
いる。退出位置は、退出位置に置いたロッド３３ａが昇
降機構２９による昇降の邪魔にならない位置であればよ
い。尚、本実施例では、レール２６，２８、シリンダ２
７ａ，２７ｂ、移動台３０により移動機構３４が構成さ
れている。

【００１５】一方、装置本体２上には、図１に示すよう
に、ドリル３３の外周を一対のシリンダ４６，４８の駆
動により把持部材４７ａ，４７ｂを移動して把持する把
持機構５０が設けられている。ドリル３３は、図５に示
すように、所定長さの複数のロッド３３ａが接続されて
形成されており、ロッド３３ａにはパイプが用いられて
いる。ロッド３３ａの先端に、掘削具３５が固定されて
おり、掘削具３５の底面には、複数の硬岩用ビット３６
が取り付けられている。

【００１６】硬岩用ビット３６には硬岩層の掘削に使用
される周知のローラビットあるいはディスクカッタ等が
用いられる。また、ロッド３３ａの先端は掘削具３５の
底面で下方に向かって開口されており、掘削具３５に
は、軸方向に複数の貫通孔３８が形成されている。

【００１７】ロッド３３ａには、スタビライザ４０が装
着されており、スタビライザ４０の外周は、ケーシング
チューブ１の内周に挿入できる大きさに形成されて、ド
リル３３の振れを防止できるように構成されている。ま
た、ドリル回転機構３１には、ロッド３３ａと図示しな
いスイベルジョイントを介して接続された排水管４２が
取り付けられている。更に、ロッド３３ａと並列にエア
ー送管４４が配置されており、エアー送管４４の先端
は、ロッド３３ａ先端近傍にまで延出されている。

【００１８】次に、ケーシングチューブ１を回転しなが
ら押し込むチュービング装置６０について図４によって
説明する。チュービング装置６０は、ケーシングチュー
ブ１の外周に等間隔で配置された複数の楔状のチャック
部材６２を備え、チャック部材６２は、回転リング６４
に吊下げられている。回転リング６４は、上部フレーム
６８にベアリング７０を介して回転可能に支持されてお
り、上部フレーム６８と昇降フレーム７２とは複数のチ
ャックシリンダ７４により連結されている。

【００１９】昇降フレーム７２にはケーシングチューブ
１を外周のチャック部材６２と共に挿入可能な回転体７
８が、回転可能に支持されている。回転体７８は、昇降
フレーム７２に固定された油圧モータ８０により回転駆
動されるように構成されている。また、昇降フレーム７
２はベースフレーム８２の四隅に設けられたシリンダ機
構８４により昇降されるように構成されている。

【００２０】次に、前述した本実施例の回転掘削装置の
作動について、図６と共に説明する。尚、粘土、シル
ト、砂れき等の一般土質層９０の下に、硬岩層９２があ
る地盤の掘削を例に説明する。まず、チュービング装置
６０にケーシングチューブ１が挿入されて、チャックシ
リンダ７４が駆動されると、上部フレーム６８が引き下
げられ、チャック部材６２がケーシングチューブ１の外
周と回転体７８との間に挿入されて、チャック部材６２
がケーシングチューブ１の外周を把持する。

【００２１】油圧モータ８０が回転駆動されて回転体７
８と共にケーシングチューブ１が回転され、また、シリ
ンダ機構８４が縮み側に駆動されて、昇降フレーム７２
が下降される。これにより、ケーシングチューブ１は、
回転しながら地中に押し込まれ、ケーシングチューブ１
先端の掘削ビット１ｃにより掘削が行われる。

【００２２】シリンダ機構８４がストローク端まで駆動
されると、ケーシングチューブ１の把持が開放され、シ
リンダ機構８４が伸び側に駆動されて、昇降フレーム７
２を上昇させる。そして、前述した動作を繰り返し、ケ
ーシングチューブ１による掘削が行われる。また、ケー
シングチューブ１は継ぎ足すことにより、より深く掘削
することができる。

【００２３】図６（イ）に示すように、ケーシングチュ
ーブ１の内側には土砂が残る。この土砂は、図示しない
クレーンで吊り上げたハンマグラブ９４を落下させ、ハ
ンマグラブ９４によりケーシングチューブ１の外部に排
出する。ケーシングチューブ１を用いて掘削することに
より、孔壁崩壊を確実に防止しながら大深度の掘削がで
き、高い鉛直性の杭孔が得られる。

【００２４】掘削ビット１ｃが硬岩層９２に達するまで
は、これを繰り返して掘削し、硬岩層９２に達したとき
には、ハンマグラブ９４による排土をやめ、ケーシング
チューブ１のみを前述したと同様に硬岩層９２に回転さ
せながら押し込む。ケーシングチューブ１を硬岩層９２
に必要な深さまで貫入した後、ケーシングチューブ１を
残したまま、チュービング装置６０を撤去する。

【００２５】そして、図１に示すように、ケーシングチ
ューブ１の雄接続部１ａに装置本体２の接続部２ａを挿
入し、固定する。次に、図６（ロ）に示すように、掘削
具３５を取り付けたドリル３３をケーシングチューブ１
内に挿入し、把持機構５０により把持すると共に仮置き
する。

【００２６】続いて、ケーシングチューブ１の中心とド
リル回転機構３１の回転中心とを把持機構５０のシリン
ダ４６，４８と移動機構３４のシリンダ２７ａ，２７ｂ
を伸縮調整して一致させ、ドリル回転機構３１にドリル
３３を接続する。そして、シリンダ２２，２４を駆動し
て、昇降台１８，２０をレール１４，１６に沿って下降
させ、移動台３０を介してドリル回転機構３１を下降さ
せる。

【００２７】図１に二点鎖線で示すように、シリンダ２
２，２４がストローク端に達したときには、ドリル３３
を把持機構５０により把持する。そして、ドリル回転機
構３１とドリル３３との接続を解除し、シリンダ２７
ａ，２７ｂを駆動して、移動台３０をレール２６，２８
に沿って移動する。

【００２８】そして、ドリル回転機構３１を図２に二点
鎖線で示す退出位置に移動して、ドリル回転機構３１に
置き台３７上の新たなロッド３３ａを接続する。次に、
シリンダ２２，２４を駆動して昇降台１８，２０を上昇
させてから、シリンダ２７ａ，２７ｂを駆動して、ドリ
ル回転機構３１をケーシングチューブ１の中心に移動す
る。尚、このときロッド３３ａ同士の芯がずれていた
ら、把持機構５０のシリンダ４６，４８、移動機構３４
のシリンダ４６，４８を伸縮調整して容易に芯合わせが
できる。

【００２９】新たなロッド３３ａとドリル３３とを接続
し、再び、シリンダ２２，２４を駆動して、昇降台１
８，２０をレール１４，１６に沿って下降させ、移動台
３０を介してドリル回転機構３１を下降させる。これを
繰り返して、掘削具３５が硬岩層９２に達したときに
は、ドリル回転機構３１を駆動して、ドリル３３を回転
させると共に、シリンダ２２，２４を駆動して掘削具３
５を硬岩層９２に押し付ける。

【００３０】一方、図５に示すように、給水管９６から
ケーシングチューブ１内に給水する。給水する際の水位
は、地面と同じあるいはそれよりも低いレベルであって
もよい。孔壁崩壊の防止はケーシングチューブ１で行わ
れ、給水量は岩屑の吸入に必要な量があれば十分であ
る。

【００３１】ドリル３３を回転させると共に押し込み、
掘削具３５を回転させながら硬岩層９２に押し付け、硬
岩用ビット３６により硬岩層９２を掘削する。同時にエ
アー送管４４から圧縮空気を掘削具３５の下端へ供給す
ることによりエアリフト効果が生じ、給水された水は、
貫通孔３８を通り、ドリル３３、排水管４２を介して揚
水されケーシングチューブ１内から排水される。排水
は、掘削具３５の中央で下方に向かって開口されたドリ
ル３３から吸入されるので、硬岩用ビット３６による岩
屑も同時に吸入され、岩屑のリフトを助けながら、ケー
シングチューブ１外に排出される（図６（ハ））。

【００３２】ケーシングチューブ１を回転させながら押
し込み、掘削具３５により硬岩層９２を掘削して、前述
した工程を繰り返す。これにより、硬岩層９２を掘削す
ることができる。尚、前述したと同様に、ロッド３３ａ
を継ぎ足して、その全長を延長すれば、種々の深さに対
応できる。

【００３３】硬岩層９２の掘削が必要な深さにまで達し
た後は、前述したとは逆の動作で、ロッド３３ａをドリ
ル３３から外し、ドリル回転機構３１を退出位置に移動
して、置き台３７上にロッド３３ａを置く。これを繰り
返して、ドリル３３、掘削具３５をケーシングチューブ
１の外に取り出す。そして、図示しない鉄筋籠を挿入
し、コンクリートを打設すると共に、ケーシングチュー
ブ１を引き抜く。

【００３４】前述したように本実施例の回転掘削装置に
よると、ケーシングチューブ１に装置本体２を固定し、
掘削具３５を取り付けたドリル３３をケーシングチュー
ブ１内に挿入し、回転させながら押し込んで、硬岩層９
２を掘削することができる。更に、ドリル回転機構３１
をケーシングチューブ１上から移動して、ロッド３３ａ
を継ぎ足し、ドリル３３を容易に延長できる。しかも、
移動機構３４によりドリル回転機構３１を直線的に移動
するので、鉛直を保ったまま移動できると共に、接続が
容易である。

【００３５】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。

【００３６】

【発明の効果】以上詳述したように本発明の回転掘削装
置は、一般土質層をケーシングチューブにより掘削した
後、ケーシングチューブに装置本体を固定し、掘削具を
取り付けたドリルをケーシングチューブ内に挿入し、回
転させながら押し込んで、硬岩層を効率よく掘削するこ
とができるという効果を奏する。更に、ドリル回転機構
をケーシングチューブ上から移動して、ロッドを継ぎ足
し、ドリルを容易に延長できる。しかも、移動機構によ
りドリル回転機構を直線的に移動するので、鉛直を保っ
たまま移動できると共に、把持機構によりドリルを移動
機構の移動方向に対して直交して移動できるようにする
と、接続時の芯合わせが容易である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例としての回転掘削装置の正面
図である。

【図２】本実施例の回転掘削装置の側面図である。

【図３】本実施例の回転掘削装置の平面図である。

【図４】チュービング装置の一部を断面で示す斜視図で
ある。

【図５】本実施例のドリルをケーシングチューブに挿入
した状態の拡大斜視図である。

【図６】本実施例の回転掘削装置による掘削工程を示す
説明図である。

【符号の説明】

１…ケーシングチューブ ２…装置本体 ６，８…支柱 １８，２０…昇降台 ２９…昇降機構 ３０…移動台 ３１…ドリル回転機構 ３３…ドリル ３３ａ…ロッド ３４…移動機構 ３５…掘削具 ３７…置き台 ５０…把持機構 ６０…チュービング装置

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 地中に貫入されたケーシングチューブの
   上端に固定可能な装置本体を備えると共に、 前記ケーシングチューブ内に挿入される掘削具が先端に
   取り付けられ、ロッドを継ぎ足して延長が可能なドリル
   と、 該ドリルを着脱可能なドリル回転機構と、 前記装置本体に立設された支柱に沿って前記ドリル回転
   機構を昇降させる昇降機構と、 前記ドリル回転機構を前記ケーシングチューブ上から退
   出位置に移動させる移動機構とを備えたことを特徴とす
   る回転掘削装置。
2. 【請求項２】 前記移動機構は、前記支柱に沿って昇降
   可能に支持された昇降台に前記支柱と直交方向に移動可
   能に支持された移動台を備え、該移動台に前記ドリル回
   転機構を載置したことを特徴とする請求項１記載の回転
   掘削装置。
3. 【請求項３】 前記装置本体に、前記ドリルを把持する
   把持機構を設けたことを特徴とする請求項１又は請求項
   ２記載の回転掘削装置。