JPH10252369A

JPH10252369A - 掘削装置

Info

Publication number: JPH10252369A
Application number: JP9061062A
Authority: JP
Inventors: Tamotsu Nishi; 保西; Norihiko Kaneko; 範彦金子; Masanori Ishii; 正典石井; Udai Nakamatsu; 宇大仲松; Masaji Sugimura; 正次杉村
Original assignee: Nishimatsu Construction Co Ltd
Current assignee: Nishimatsu Construction Co Ltd
Priority date: 1997-03-14
Filing date: 1997-03-14
Publication date: 1998-09-22

Abstract

(57)【要約】【課題】オーガスクリュー２の軸に沿った複数の位置
で傾斜角を同時に測定でき、各部の測定した傾斜角を一
括処理できるようにした掘削装置１を提供する。【解決手段】分割可能な軸２ａ，２ｂ，…，２ｎと同
軸２ａ，２ｂ，…，２ｎの周囲に設けられたスクリュー
２０とからなるオーガスクリュー２と、同オーガスクリ
ュー２を支持するベースマシン８と、同オーガスクリュ
ー２を回転駆動させる掘進機構１１からなる掘削装置１
において、オーガスクリュー２内に、所定間隔を開けて
傾斜計部３を複数個備えることにより、掘削孔内の異な
る複数の点で同時に傾斜角を測定できるようにする。ま
た、電力供給のためのケーブル２３を前記オーガスクリ
ュー２の中空部に備えることにより、前記傾斜計部３に
常時電力供給可能とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、地下ダム工事、中
掘り工法、場所打ち杭工法、プレボーリング工法など建
築の基礎杭等のための掘削、地中連続壁工法、土留工事
などの基礎工に用いられるアースオーガなど地中の穿孔
を行う掘削装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図３に示すように、一般に、オーガスク
リュー２を備えた掘削装置１を使用した掘削では、掘削
孔の傾斜角を測定し、その傾斜角の情報から掘削孔の水
平変位を算出し、次の作業の目安とすることが行われて
いる。そして従来、各掘削深度毎での掘削孔の傾斜角
は、オーガスクリュー２先端部に固定された傾斜計部３
によって、各掘削深度毎に掘削作業を中断して測定され
ている。この方法では所定の深度での水平変位は、各深
度毎の水平変位を積分して求める。また従来、上記のよ
うにオーガスクリュー２に取り付けられた傾斜計部３
は、傾斜角の差異に伴って変化する物理量を検知するセ
ンサ部４と、同センサ部４により測定された物理量の変
化をデータとして処理する演算回路部５と、同演算回路
部５で処理されたデータを地上へ送信する送信器部６
と、同傾斜計部３へ電力を供給している電池部７とから
構成されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述の方法
では、各傾斜角測定時における測定点は、必ず同傾斜角
測定時での孔の最深点となるが、一般に孔の最深点の傾
斜角は同孔全体の平均の傾斜を示さない。また、掘削終
了時の孔の最深点以外の傾斜角は、その後の掘削により
傾斜角測定時の傾斜角とは必ずしも同一ではない。上記
の理由から、長尺削孔時の孔曲がり量をオーガスクリュ
ー先端に取り付けた傾斜計部により測定された傾斜角の
みから算定することは困難である。

【０００４】また、上述の構成のオーガスクリューを実
際に掘削に活用するに際し、上記傾斜計部では測定され
た大量の物理量を取り込み、データとして処理し、地上
へ送信する必要がある。従来、上記傾斜計部を稼働する
ための電力は同傾斜計部に備えられた電池により供給さ
れていたため、同傾斜計部への電力の供給量に限界があ
り、同傾斜計部によるデータの取り込み、同傾斜計部で
のデータ処理、及び同傾斜計部からのデータの送信にお
いて、上記電力供給限界が測定の継続に制限を与えてい
た。

【０００５】本発明は以上のような点に鑑みてなされた
ものであり、オーガスクリュー軸に沿った複数の位置深
度で傾斜角を同時に測定でき、各部の傾斜角をデータと
して一括処理できるようにした掘削装置を提供すること
を目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】以上の課題を解決すべく
請求項１記載の発明の掘削装置は、分割可能な軸と同軸
の周囲に設けられたスクリューとからなるオーガスクリ
ューと、同オーガスクリューを支持するベースマシン
と、同オーガスクリューを回転駆動させる掘進機構、例
えば、電動モータとからなる掘削装置であって、傾斜に
より変化する物理量を検出するセンサ部、例えば差動ト
ランスと、同物理量をデータとして処理する演算回路
部、例えばマイクロコンピュータと、同データを送信す
る送信器部とを備える傾斜計部を、上記オーガスクリュ
ー内に所定間隔を開けて複数個備えることを特徴として
いる。このように、オーガスクリュー内に複数個の傾斜
計部を備えることにより、掘削孔内の異なる複数の点で
同時に同掘削孔各部の傾斜角を測定できる。従って、同
掘削孔各部における上記掘削孔全体にわたる傾斜角を正
確に知ることができる。

【０００７】ここで掘進機構とは、軸に回転運動を与え
るものであり、例えば、電動モータがあげられるが、他
の構成からなるものであっても、例えば油圧モータなど
なんでもよい。そして、傾斜により変化する物理量と同
物理量を検出するセンサ部としては、傾斜によって生じ
る鉛直線に対するずれをコイルに対するコアーの位置変
位による２次コイルの誘導電圧の差として検出する差動
トランスや、同じく鉛直線に対するずれをコンデンサー
電極間の高誘電率の液体の液面に対する同電極位置の変
位から生じるコンデンサ全体の静電容量の変化として検
出する静電容量型変位計や、鉛直線からのずれ量を自動
的に復元するための電気量を検出する方式の傾斜計など
傾斜角を測定するものであれば、特に限定されるもので
はない。また、送信器部においては、データを送信する
ものであれば何でもよい。

【０００８】また、請求項２記載の発明の掘削装置は、
上記傾斜計部への地上からの電力供給のためのケーブル
を上記オーガスクリューの中空部内に備えることを特徴
としている。以上のように、上記オーガスクリューの中
空部にケーブルを通して上記傾斜計部に配線接続するこ
とにより、上記傾斜計部に常時電力供給可能となり、上
記傾斜角の測定が継続、かつ安定的に行える。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下に、本発明に係る掘削装置の
実施の形態例を図１と図２に基づいて説明する。先ず、
図１は実施の形態例としての掘削装置が地下ダム建設に
おける先行掘削において実施されている状態を示す概略
図である。図２は実施の形態例としての掘削装置の分割
軸間の接合部を示すもので、（ａ）は分割軸２ｂ，２
ｃ，…，２ｎ間の接合部の図１の矢印Ａ部の断面図、
（ｂ）は分割軸２ａ，２ｂ間の接合部の接続された状態
である矢印Ｂ部の断面図である。これらの図１と図２
で、１は掘削装置、２はオーガスクリュー、３は傾斜計
部、４はセンサ部、５は演算回路部、６は送信器部、８
はベースマシン、１１は掘進機構、２３はケーブル、２
４はコネクタ、２５はコネクタガイドである。また、以
下の説明において添字ａ，ｂ，…，ｎは１から始まる連
続した自然数、１，２，…，ｎを表すために使用した。

【００１０】図１に示すように、掘削装置１は、基台で
あって装置を支持するベースマシン８と、ベースマシン
８に備えられ支柱となるリーダ９と、リーダ９を支える
バックステー１０とからなっている。そして、リーダ９
に取付けられた図示しない案内子によってオーガスクリ
ュー２を回転駆動するための掘進機構１１がリーダ９に
沿って移動可能なようにワイヤ１２によって吊下げられ
て取り付けられており、さらに、同掘進機構１１にはオ
ーガスクリュー２が回転可能に取り付けられている。ま
た、掘進機構１１内に備えられたオーガスクリュー２の
回転制御のための電流計１３と、ベースマシン８に配設
された掘削孔深度測定のため深度計１４と、オーガスク
リュー２の引き抜き時の過荷重防止のためリーダ９上部
に取り付けられた荷重計１５とにより計測されたデータ
は、無線発信器１６から計測室１７に送られる。

【００１１】上記オーガスクリュー２の先端部には、根
入れの確認をするための加速度計１８を埋設するととも
に地盤を掘削するための掘削爪を備えたオーガヘッド１
９が取り付けられている。そして、オーガスクリュー２
の軸に沿って螺旋状にスクリュー２０が取り付けられて
いる。また、オーガスクリュー２は、分割可能な分割軸
２ａ，２ｂ，…，２ｎから構成されており、同分割軸２
ａ，２ｂ，…，２ｎ間は、同分割軸２ａ，２ｂ，…，２
ｎ末端に設けられている接合部２１ａ，２１ｂ，…，２
１ｍによって接続されている。

【００１２】図２（ａ）に示すように、各分割軸２ｂ，
…，２ｎの中空部には、分割軸の中空部の径より小さい
径からなる円筒２２が、例えば、図示しない固定機構
で、分割軸２ｂ，…，２ｎとは独立にそれぞれ回転可能
に取り付けられている。円筒２２の内部には、傾斜計部
３と、同傾斜計部３に電力を供給するケーブル２３と、
同ケーブル２３の接合部にあたり防水のため硬質ゴムか
らなるコネクタ２４と、同コネクタ２４の接続を確実に
行い、掘削施工中もコネクタ２４の接続を安定に保つた
めにコネクタガイド２５とが埋設されている。このコネ
クタガイド２５は、最先端の接合部２１ａを除いた接合
部２１ｂ，２１ｃ，…，２１ｍに設けられ、コネクタガ
イド２５内には図２（ａ）では図示しない傾斜計部３が
埋設されている。

【００１３】上記傾斜計部３は、傾斜による鉛直線から
のずれを差動トランスなどで検出するセンサ部４と、同
センサ部４から送られる電気信号をデータとして処理す
るＣＰＵからなる演算回路部５と、同演算回路部５から
のデータを掘進機構１１に取り付けられた無線発信器１
６へ送信する送信器部６とから構成されている。

【００１４】次に図２（ａ）に従って分割軸２ｂ，…，
２ｎの接続について説明する。まず、相互に連結する分
割軸２ｂ，…，２ｎ中の対応するコネクタ２４の雄、雌
を接続する。このときコネクタガイド２５も同時に強固
に連結する。このようにしてコネクタ２４をコネクタガ
イド２５内に埋設することでコネクタ２４の電気的接触
が以後の作業、及び掘削工程から保護される。次に前述
のように連結されたコネクタガイド２５が円筒２２の内
部に収まるようにしながら、円筒２２の接合部２６を組
み合わせる。このように円筒２２を組み合わせながら、
連結すべき両分割軸２ｂ，…２ｎを同時に嵌め合わせ、
同両分割軸２ｂ，…，２ｎを相互に固定する。また、上
記分割軸２ａは、図２（ｂ）に示すように分割軸２ｂと
接続される。以上のようにすると、オーガスクリュー２
全体にわたってケーブル２３が連結されることになるの
で、上記傾斜計部３が図示しない地上の電力源と無線発
信器１６とに電気的に接続される。

【００１５】こうして構成された掘削装置１を、地下ダ
ム建設における掘削装置として利用した場合の掘削施工
手順を次に示す。予め平坦に整備された作業床２６に上
記掘削装置１を固定する。オーガスクリュー２はケーシ
ング２７を通して地盤を掘削する。オーガスクリュー２
で掘削した掘削土はオーガスクリュー２の回転により地
上に送られる。所定の深さまで、あるいは所定の時間ま
での掘削後、センサ部４が安定するようオーガスクリュ
ー２の回転を止める。傾斜計部３から地上の計測室１７
への送信データが安定したのを確認後、各分割軸２ａ，
２ｂ，…，２ｎ内の傾斜計部３からの送信データを計測
室１７で取り込み、解析し、次の掘削施工へとフィード
バックする。

【００１６】通常、傾斜角から掘削孔の水平変位を求め
る。説明のため、オーガスクリュー２全体が全て同一平
面上に分布しているとした単純化したモデルケースを想
定する。例えば、個々の分割軸２ａ，２ｂ，…，２ｎの
長さがＣメートルで、同分割軸２ａ，２ｂ，…，２ｎの
中空部がその先端に設けられており、同中空部に傾斜計
部３ａ，３ｂ，…，３ｎが埋設されているとする。ま
た、オーガスクリュー２を構成する分割軸２ａ，２ｂ，
…，２ｎのうち分割軸２ｎが掘進機構１１に支持されて
いるとする。作業床２６に垂直に掘削孔を掘削し、鉛直
線を基準として傾斜角を測定したとする。測定された各
傾斜角をθａ，θｂ，…，θｎとし、水平基準点を掘削
装置１のオーガスクリュー２の掘進機構１１による支持
点とした場合の各傾斜角測定点Ｃａ，Ｃｂ，…，Ｃｎで
の上記基準点からの水平変位Ｄａ，Ｄｂ，…，Ｄｎメー
トルは、おおよそ次のように求められる。Ｄａ＝Ｃ（ｓｉｎθｎ＋ｓｉｎθｍ＋…＋ｓｉｎθｂ＋
ｓｉｎθａ）Ｄｂ＝Ｃ（ｓｉｎθｎ＋ｓｉｎθｍ＋…＋ｓｉｎθｂ）Ｄｍ＝Ｃ（ｓｉｎθｎ＋ｓｉｎθｍ）Ｄｎ＝Ｃｓｉｎθｎ

【００１７】実際の掘削においては、傾斜計部３の３次
元的な分布を考慮して同様に水平変位を求める。

【００１８】以上の通り、上記の掘削装置１を用いて掘
削し、分割軸２ａ，２ｂ，…，２ｎの各々一本毎に固定
された傾斜計部３ａ，３ｂ，…，３ｎが傾斜角測定時に
位置する各傾斜角測定点で、同時に傾斜角を測定するこ
とによって正確な傾斜角を測定できるので、掘削孔の全
長にわたって正確な水平変位を算出できる。そして、そ
の情報を続く作業工程にフィードバックすることによっ
て円滑な施工を行える。また、オーガスクリュー２全体
にわたって連結されたケーブル２３がオーガスクリュー
２内に埋設されていることによって、地上から継続的に
電力を供給することができるので、長時間にわたり傾斜
角測定、及び、加速度測定を継続して行える。

【００１９】なお、以上の実施の形態例においては、地
下ダム建設においての利用としたが、本発明はこれに限
定されるものではなく、中掘り工法などに用いてもよ
い。そして、傾斜計部への電力供給の方法として、地上
に設置した任意の電源からケーブルを介して行う形態例
を挙げたが、他の方法、例えば、電池などを傾斜計部に
埋設するなどしてもよく、この実施の形態例に例示した
方法に限らない。また、分割軸の接続、コネクタガイ
ド、及びコネクタの接合部の構成や接続方法等も任意で
あり、その他、具体的な細部構造等についても適宜に変
更可能であることは勿論である。

【００２０】

【発明の効果】以上のように、請求項１記載の発明に係
る掘削装置によれば、掘削孔全体にわたる正確な傾斜角
が計測でき、同傾斜角から、同掘削孔の正確な水平変位
が算出できる。

【００２１】また、請求項２記載の発明に係る掘削装置
によれば、掘削孔の傾斜角を継続して測定できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を適用した掘削装置の実施の形態例とし
ての掘削装置が地下ダム建設における先行掘削において
実施されている状態を示す概略図である。

【図２】本発明を適用した掘削装置の実施の形態例とし
ての分割軸間の接続部を示すもので、（ａ）は分割軸２
ｂ，２ｃ，…，２ｎ間の接合部の図１の矢印Ａ部の断面
図、（ｂ）分割軸２ａ，２ｂ間の接合部の接続状態の矢
印Ｂ部の断面図である。

【図３】従来の掘削装置の構造を示した概略図であっ
て、（ａ）は全体図、（ｂ）はオーガスクリュー先端部
の図３（ａ）の矢印ａ−ａ線に沿った断面図である。

【符号の説明】

１掘削装置２オーガスクリュー３傾斜計部４センサ部５演算回路部６送信器部８ベースマシン１１掘進機構２１接合部２３ケーブル２４コネクタ２５コネクタガイド

フロントページの続き (72)発明者仲松宇大東京都港区虎ノ門一丁目20番10号西松建設株式会社内 (72)発明者杉村正次神奈川県大和市下鶴間2570−４西松建設株式会社技術研究所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】分割可能な軸と同軸の周囲に設けられたス
クリューとからなるオーガスクリューと、同オーガスク
リューを支持するベースマシンと、同オーガスクリュー
を回転駆動させる掘進機構とからなる掘削装置であっ
て、傾斜により変化する物理量を検出するセンサ部と、
同物理量をデータとして処理する演算回路部と、同デー
タを送信する送信器部とを備える傾斜計部を、上記オー
ガスクリュー内に所定間隔を開けて複数個備えることを
特徴とする掘削装置。
【請求項２】前記傾斜計部への地上からの電力供給のた
めのケーブルを上記オーガスクリューの中空部内に備え
ることを特徴とする請求項１記載の掘削装置。