JPH11200759A - 削孔方法およびロックドリル装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】深礎工法等における削孔作業を比較的簡単なロ
ックドリル機構で自動的に行うことができるようにす
る。 【解決手段】深礎工法等を行う油圧バックホウ４等のブ
ーム先端に、掘削バケット１７等に代えてロックドリル
装置２１の本体フレーム２２を着脱可能に取付け、油圧
バックホウの駆動装置および操縦装置を用い、ロックド
リル２４を本体フレーム２２のリーダに沿ってスライド
させて自動削孔を行う。本体フレーム２２は、ブーム先
端に対して水平方向に揺動可能とし、あらゆる削孔姿勢
をとれるようにする。ロックドリル装置２１の駆動機構
２５にはトルクリッター機構を設け、ロッド２４ａを弱
力で圧入移動、強力で引抜き移動できるようにする。本
体フレーム２２のリーダの先端部には、ロッド２４ａの
回転乱移動を拘束するロッドホルダー３７を設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、地盤等に孔を明け
るための削孔方法およびこの削孔方法の実施に使用する
ロックドリル装置に関するものであり、特に深礎工法に
おいて岩地盤や転石等を削孔する場合に有効に適用され
る。

【０００２】

【従来の技術】本発明者は、深礎工法およびその装置
（特開平９−１６５９９０号公報）を提案しており、こ
の種の深礎工法における掘削作業においては、岩盤地盤
や転石破砕作業工事が伴い、この工事には、削孔の最深
部に火薬を装填して岩盤・転石を爆破し、または削孔部
分に矢を打ち込み、あるいは削孔部分にセメント系膨張
材等を注入して岩を割石破壊するための削孔作業が必要
となる。削孔深さ長は、５０ｃｍから５ｍ程度であり、
削孔径は２ｃｍから３０ｃｍ程度である。

【０００３】このような削孔作業に対して、従来におい
ては、既存の人力用ロックドリルを用いている。即ち、
ロックドリルやダウンザホール機械は、トンネル掘削時
に使用する大型機械や法面部の削孔に用いる大型のロッ
クドリルに相当する装置として存在するが、本発明が対
象とする深礎掘削における狭隘な空間での作業に適する
小型の自動ロックドリル装置が無いため、既存の人力用
ロックドリルを直接人力操作し、削孔作業を実施してい
るのが現状である。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】深礎掘削作業環境は、
地下深さ３ｍから１００ｍ程度の深い位置に属し、換気
循環不良、温泉ガス発生、地下水の漏水による多湿環
境、落下物による高危険度、足下不整地盤、狭隘な空間
等の環境が一般的であり、いずれの現場も作業者にとっ
て劣悪環境となっている。また、作業者は、高齢化し、
人力用のロックドリルでさえ作業者にとって重量物化
し、健康面を害するために工夫を必要とし、作業効率の
向上が問われている。即ち、従来の人力作業による方法
では、次のような種々の問題点を有している。

【０００５】(1) 人力作業は落下物・足下不整地盤によ
る危険作業 人力用ロックドリルを使用する場合、岩盤や転石地盤が
作業地盤であるため、不整地盤である。不整地盤上での
重量物化した人力用ロックドリルを操作する作業者は、
転倒の危険と非効率の問題を抱えている。作業箇所が深
礎掘削作業のように地下に位置する場合は、落下物によ
る危険の問題も抱えている。

【０００６】(2) ロックドリルやダウンザホール機械運
転時に発生する切り粉が空中に浮遊し、作業者に塵肺災
害を発生する危険作業 ロックドリルやダウンザホール機械の運転は、削孔部分
の岩に対し、刃先部が回転し、ハンマーで叩く効果によ
り岩を切り粉化し、削孔を進める工法である。

【０００７】そして、空気圧によってその切り粉が削孔
部より連続噴出しているため、空中に浮遊している悪い
環境である。換気循環不良・狭隘な空間では作業者の健
康を害する塵肺災害を伴う危険作業である。

【０００８】(3) ロックドリルやダウンザホール機械が
人力では重く扱い難く熟練を要する 作業者は、高齢化し、人力用のロックドリルでさえ作業
者にとって重量物化し、扱いが容易ではなく、また健康
面を害するために工夫を必要とし、作業効率の向上が問
われている。訓練不足や現代人体力の苦痛限界に属する
苦渋作業となっている。

【０００９】(4) 狭隘な空間での作業に適する機械化が
なされていないため作業効率が悪い 人力における作業は、狭隘な空間に多数の作業者を投入
できないことや連続作業が困難であるため、作業の非効
率について問われている。

【００１０】本発明は、前述のような問題点を解消すべ
くなされたもので、その目的は、深礎工法等における削
孔作業を比較的簡単なロックドリル機構で自動的に行う
ことができる削孔作業およびロックドリル装置を提供す
ることにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明の削孔方法は、深
礎工法等において削孔作業を行うに際し、掘削装置（油
圧バックホウ等）のブーム先端に、掘削ツール（掘削バ
ケット等）に代えてロックドリル装置の本体フレームを
着脱可能に取付け、前記掘削装置の駆動装置および操縦
装置を用い、ロックドリルを本体フレームのリーダに沿
ってスライドさせて自動削孔を行うことを特徴とする
（請求項１）。ロックドリル装置のロッド回転およびス
ライドの駆動方式は油圧式とし、油圧バックホウ等の油
圧と操縦装置を併用・活用できるようにする。

【００１２】本発明のロックドリル装置は、掘削装置
（油圧バックホウ等）のブーム先端に着脱可能に取付け
られる本体フレームと、この本体フレームのリーダにス
ライド可能に取付けられるロックドリルと、このロック
ドリルを圧入移動および引抜き移動させる駆動機構を備
えていることを特徴とする（請求項２）。前記駆動機構
は、駆動モータおよび減速機と、チェーンおよびスプロ
ケットとによる牽引移動機構とするのが好ましい。

【００１３】前記ロックドリル装置において、掘削装置
のブーム先端に上下方向に揺動可能に取付けられた本体
フレームを、取付ブラケット部と本体部から構成し、取
付ブラケット部に対して本体部を水平方向に揺動可能と
する（請求項３）。

【００１４】また、前記ロックドリル装置において、ロ
ックドリルの駆動機構には、圧入移動工程では弱力でロ
ックドリルをスライドさせ、引抜き移動工程では強力で
ロックドリルをスライドさせるトルクリミッター機構を
設ける（請求項４）。

【００１５】さらに、前記ロックドリル装置において、
本体フレームのリーダの先端部には、ロックドリルのロ
ッドの回転乱移動を拘束するロッドホルダーを設ける
（請求項５）。

【００１６】以上のような構成において、深礎工法にお
いて岩盤や転石の削孔を行う場合、バックホウの掘削バ
ケットで立坑底部の掘削を行い、深礎掘削地盤の土質条
件が岩盤・転石土質条件になると、掘削バケットを取外
し、代わりにロックドリル装置を取付け、このロックド
リル装置をバックホウの運転室からの操作により位置・
姿勢制御を行い、ロックドリルをリーダに沿ってスライ
ドさせることにより、自動的に削孔を行う。また、その
他の用途として、削孔要員が削孔位置に近づき難い作
業、例えば法面等の足下が悪い現場環境のときも、同様
にロックドリル装置をバックホウに取付け、自動的に削
孔を行うことができる。さらに、ロックドリル装置を一
般の小型バックホウに装着することで、従来の人力によ
るロックドリル削孔作業を機械化施工可能とし、作業効
率の向上を図ることもできる。

【００１７】 従来の人力によるロックドリル機をバ
ックホウの交換ツールとし、バックホウの運転室から運
転を行うため、自動的に削孔を行うことができ、深礎掘
削作業環境が示す狭隘な空間や法面等の足下が悪い現場
環境等における削孔作業の自動化、省力化、作業効率の
向上を図ることができる。

【００１８】 バックホウ本体を利用してロックドリ
ルの位置・姿勢制御を行うことができるため、ロックド
リルの位置・姿勢を上下方向に自由に制御することがで
きるが、さらに本体フレームにおいて取付ブラケット部
に対して本体部を水平方向に揺動可能とすることによ
り、バックホウ本体の操作で制御できない方向も制御す
ることができ、無死角の制御が可能となる。

【００１９】 駆動機構にトルクリミッター機構（所
定の荷重で一方向に滑り、他方向には完全に噛み合うク
ラッチ）を設けることにより、ロックドリルのロッド・
刃先を岩盤・転石に圧入し、ロッドを引抜きする力量を
それぞれ最適の値に調整することができる。即ち、ロッ
ドドリルのロッドを岩盤・転石に圧入する力量は弱力量
に調整することができ、過大な力で押し付けられてロッ
ドの回転が停止するということがなく、ロッドのスムー
ズな回転により、削孔を確実に行うことができる。一
方、引抜きする力量は強力量に調整することができ、ロ
ッドと削孔の間隙の目詰まりでロッドがロックされるこ
とがなく、ロッドを容易に確実に引き抜くことができ
る。

【００２０】 ロックドリル装置は、従来の人力用ロ
ックドリルを利用して、これを本体フレームのリーダに
取付け、チェーン牽引機構などによる駆動機構でスライ
ドさせるため、比較的簡単な構成で軽量の自動ロックド
リル装置を得ることができる。

【００２１】また、ロックドリルをリーダに沿って移動
させるため、削孔方向の安定化と削孔方向の制御の容易
化を図ることができる。

【００２２】 ロックドリル装置の削孔姿勢は、削孔
位置・方向によって、ロックドリルがリーダの上に位置
する正姿勢やこれとは逆の反姿勢となるため、リーダに
ロックドリルを設けただけでは、削孔位置・方向の安定
を図ることができないが、リーダの先端部にロッドホル
ダーを設けることで、回転乱移動するロッドがロッドホ
ルダーに接触拘束されることで、ロッドの削孔位置・方
向を安定させることができる。

【００２３】

【発明の実施の形態】以下、本発明を図示する実施の形
態に基づいて説明する。図１は、深礎工法における削孔
作業に本発明のロックドリル装置を適用した例を示した
ものである。

【００２４】図２、図３は、本発明のロックドリル装置
の１例を示したものである。図４は、深礎工法を実施す
る深礎施工装置を示したものである。

【００２５】図４において、深礎工法を実施する深礎施
工装置は、主として、円筒状の本体（インナーケース）
１と、この本体１の内側に円周方向に旋回可能に設けら
れ、運転室２を有する旋回体３と、この旋回体３の内側
に取付けられた油圧バックホウ４と、本体１の外側に側
部油圧シリンダ５を介して設けられた押圧板（アウター
プレート）６と、本体１の上部に上部油圧シリンダ７を
介して水平に設けられた作業台８と、本体１の下部に取
付けられた下部油圧シリンダ９から構成されている。

【００２６】本体１の上部リング部１ａの下面および下
部リング部１ｂの上面には、それぞれリング状の旋回用
レール１０が設けられ、下部リング部１ｂの内側には、
リング状のピンラックによる旋回用ギヤ１１が設けられ
ている。旋回体３の上部および下部には、それぞれ旋回
用レール１０に嵌合する旋回用車輪１２が設けられ、旋
回体３の下部内側には、旋回用ギヤ１１に噛合する旋回
用駆動ホイール１３が設けられており、旋回用駆動ホイ
ール１３をモータ等により回転駆動することにより、旋
回体３が本体１の円周方向に走行旋回する。

【００２７】旋回体３の上下方向中央部には、垂直ピン
１４を介して油圧バックホウ４の基部が取付けられ、図
示しない旋回用油圧シリンダの作動により、油圧バック
ホウ４が水平旋回可能とされている。油圧バックホウ４
は、旋回体３に水平ピンを介して基部が取付けられて上
下方向に揺動可能な基端側ブーム１５と、この基端側ブ
ーム１５の先端に水平ピンを介して基部が取付けられて
上下方向に揺動可能な先端側ブーム１６と、この先端側
ブーム１６の先端にリンク機構を介して取り付けられ上
下方向に揺動可能な掘削バケット１７からなる。これら
各部材１５、１６、１７は、それぞれ油圧シリンダ１
８、１９、２０により上下方向に揺動する。

【００２８】押圧板６は、円周方向に複数に分割された
平面視で円弧状の板材であり、側部油圧シリンダ５の伸
縮動作により本体１の直径方向に進退移動して径を拡大
し、あるいは縮小し得る。

【００２９】深礎施工に際しては、押圧板６を拡径させ
て掘削壁面に押し付け、装置全体を掘削壁面に支持させ
た状態で、油圧バックホウ４により掘削を行う。所定深
さの掘削が終了すると、下部油圧シリンダ９を下方に伸
出させて装置全体を底面に支持させ、押圧板６を縮径さ
せた後、下部油圧シリンダ９を収縮させて装置全体を下
降させる。前述の工程を繰り返して掘削が行われる。上
部の作業台８では、掘削壁面のライニング構築およびラ
イニング裏込め工事などを行う。

【００３０】また、地上部には、やぐら設備、バケット
巻上げ設備、作業員用の昇降設備、関連安全設備などが
設置されている。集積した掘削土を昇降バケットに移載
し、バケット巻上げ設備により巻き上げて地上へ排土す
る。

【００３１】以上のような構成の深礎施工装置におい
て、掘削バケット１７に代えて、図１に示すように、本
発明のロックドリル装置２１を油圧バックホウ４の先端
に取付け、このロックドリル装置２１で、岩盤や転石を
爆破あるいは割石するための削孔作業を行う。

【００３２】このロックドリル装置２１は、図１〜図３
に示すように、主として、本体フレーム２２と、本体フ
レーム２２に一体的に設けられたリーダ２３と、このリ
ーダ２３にスライド可能に取付けられる油圧式ロックド
リル２４と、このロックドリル２４を圧入移動および引
抜き移動させる駆動機構２５からなる。

【００３３】本体フレーム２１は、先端側ブーム１６お
よびバケット用油圧シリンダ２０の先端にリンク機構２
６を介して取付けられ、上下方向に揺動可能とされてい
る。

【００３４】基端側ブーム１５、先端側ブーム１６、本
体フレーム２２をそれぞれ油圧シリンダ１８、１９、２
０により上下方向に揺動させることで、上下方向におけ
るあらゆる姿勢での削孔作業が可能となる。

【００３５】さらに、このような油圧バックホウ本体の
操作・動作環境では、操作できない方向があるため、図
２、図３に示すように、本体フレーム２２の取付ブラケ
ット部２２ａと本体部２２ｂを垂直ピン２７を介して水
平回転（左右首振り）自在に連結し、水平回転用油圧シ
リンダ２８でリーダ２３・ロックドリル２４を例えば３
０°程度水平回転できるようにする。以上の油圧バック
ホウ本体の操作・動作環境と水平回転用油圧シリンダ２
８による水平回転により、削孔方向を無死角とすること
ができる。

【００３６】リーダ２３は、長尺で断面逆Ｌ字形の部材
２３ａを間隔をおいて対向配置して構成され、長手方向
に連続するロックドリル用のガイド溝が形成される。ロ
ックドリル２４は、従来に用いられていた人力用で圧搾
空気自動送風機能を装備した油圧式ロックドリルであ
り、このドリルの手元ハンドルを取り除いて使用する。

【００３７】また、ロックドリル２４の本体に設けたド
リルセットプレート２９とチェーンプレート３０により
リーダ２３のガイド溝に嵌合するスライダーを形成し
て、ロックドリル２４をスライド可能にリーダ２３に案
内支持させる（図２参照）。

【００３８】ロックドリル２４の駆動機構２５は、本体
フレーム２２に設置された油圧モーター３１および減速
機３２と、リーダ２３の下に配設される駆動スプロケッ
ト３３および従動スプロケット３４と、これらスプロケ
ット３３・３４に巻回されるチェーン３５と、駆動スプ
ロケット３３と減速機出力軸との間に設けられるトルク
リミッター３６から構成される。

【００３９】チェーン３５の両端はロックドリル２４の
チェーンプレート３０に固定されており、油圧モーター
３１を正逆回転させることにより、ロックドリル２４が
正方向に圧入移動し、逆方向に引抜き移動する。トルク
リミッター３６は、一種の噛み合いクラッチであり、圧
入移動方向では、所定のトルクがかかるとクラッチが滑
って、岩盤・転石に圧入する力量が弱力量となる。弱力
量に調整されることで、ロックドリル２４のロッド２４
ａが過大な押付力で回転停止することなく回転をスムー
ズに行うことができる。引抜き移動方向では、クラッチ
が完全に噛み合い、引抜きする力量が強力量となる。強
力量に調整されることで、ロッド２４ａと削除孔の間隙
の目詰まりによるロックが解消され、ロッド２４ａの引
抜きをスムーズに行うことができる。

【００４０】また、ロックドリル２４は、ロッド２４ａ
を油圧モータで回転させつつハンマーで叩くことによ
り、岩等を切り粉化し、削孔を進めるものであり、リー
ダ２３の先端部に、回転して乱移動するロッド２４ａを
接触により位置決めするロッドホルダー３７を設け、ロ
ッド２４ａの削孔位置・方向を安定させる。

【００４１】以上のような構成において、図４に示すよ
うに、油圧バックホウ４の掘削バケット１７で立坑底部
の掘削を行い、深礎掘削地盤の土質条件が岩盤・転石土
質条件になると、掘削バケット１７を取外し、代わりに
ロックドリル装置２１を取付ける。このロックドリル装
置２１を油圧バックホウ４の運転室２から操作して、図
１に示すように位置・姿勢制御を行い、ロックドリル２
４をリーダ２３に沿ってスライドさせることにより、自
動的に削孔を行う。火薬の爆破等により岩盤・転石が破
砕されると、ロックドリル装置２１を取外し、掘削バケ
ット１７を取付けて掘削を続行する。

【００４２】なお、以上は本発明のロックドリル装置を
深礎工法における削孔作業に適用した例について説明し
たが、これに限定されることなく、その他の削孔作業、
例えば法面等の足下が悪い現場環境等における削孔作業
にも本発明のロックドリル装置を適用することができ
る。さらに、ロックドリル装置を一般の小型バックホウ
に装着することで、従来の人力によるロックドリル削孔
作業を機械化施工可能とし、作業効率の向上を図ること
もできる。

【００４３】

【発明の効果】前述のとおり、本発明は、以上のような
構成からなるので、次のような効果を得ることができ
る。

【００４４】(1) 従来の人力によるロックドリル機を油
圧バックホウ等の交換ツールとし、バックホウの運転室
から運転を行うため、自動的に削孔を行うことができ、
深礎掘削作業環境が示す狭隘な空間や法面等の足下が悪
い現場環境等における削孔作業の自動化、省力化、作業
効率の向上を図ることができる。そのため、地下深さ３
ｍ〜１００ｍ程度の深い位置における換気循環不良、温
泉ガス発生、地下水漏水による多湿環境、落下物による
高危険度、足下不整地盤、狭隘な空間等などの悪条件下
の危険作業、重労働作業を解消することができる。

【００４５】(2) バックホウ本体を利用してロックドリ
ルの位置・姿勢制御を行うことができ、ロックドリルの
位置・姿勢を大方制御することができるが、さらに本体
フレームにおいて取付ブラケット部に対して本体部を水
平方向に揺動可能とすることにより、バックホウ本体の
操作で制御できない方向も制御することができ、無死角
の制御が可能となる。

【００４６】(3) 駆動機構にトルクリミッター機構を設
けることにより、ロックドリルのロッド・刃先を岩盤・
転石に圧入し、引抜きする力量をそれぞれ最適の値に調
整することができ、ロッドのスムーズな回転により、削
孔を確実に行うことができ、またロッドと削孔の間隙の
目詰まりでロッドがロックされることがなく、ロッドを
容易に確実に引き抜くことができる。

【００４７】(4) ロックドリル装置は、従来の人力用ロ
ックドリルを利用して、これを本体フレームのリーダに
取付け、チェーン牽引機構などによる駆動機構でスライ
ドさせるため、比較的簡単な構成で軽量の自動ロックド
リル装置を得ることができる。

【００４８】また、ロックドリルをリーダに沿って移動
させるため、削孔方向の安定化と削孔方向の制御の容易
化を図ることができる。

【００４９】(5) リーダの先端部にロッドホルダーを設
けることで、回転乱移動するロッドがロッドホルダーに
接触拘束されることで、ロッドの削孔位置・方向を安定
させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のロックドリル装置の使用状態を示す断
面図である。

【図２】本発明のロックドリル装置であり、(a) は側面
図、(b) は(a) のb-b 線断面図である。

【図３】本発明のロックドリル装置の平面図である。

【図４】深礎工法を実施する深礎施工装置の使用状態を
示す断面図である。

【符号の説明】

１……深礎施工装置の本体 １ａ…上部リング部 １ｂ…下部リング部 ２……運転室 ３……旋回体 ４……油圧バックホウ ５……側部シリンダ ６……押圧板 ７……上部油圧シリンダ ８……作業台 ９……下部油圧シリンダ １０……旋回用レール １１……旋回用ギヤ １２……旋回用車輪 １３……旋回用駆動ホイール １４……垂直ピン １５……基端側ブーム １６……先端側ブーム １７……掘削バケット １８……油圧シリンダ １９……油圧シリンダ ２０……油圧シリンダ ２１……ロックドリル装置 ２２……本体フレーム ２２ａ…取付ブラケット部 ２２ｂ…本体部 ２３……リーダ ２４……ロックドリル ２５……駆動機構 ２６……リンク機構 ２７……垂直ピン ２８……水平回転用油圧シリンダ ２９……ドリルセットプレート ３０……チェーンプレート ３１……油圧モーター ３２……減速機 ３３……駆動スプロケット ３４……従動スプロケット ３５……チェーン ３６……トルクリミッター ３７……ロッドホルダー

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 掘削装置のブーム先端に、掘削ツールに
   代えてロックドリル装置の本体フレームを着脱可能に取
   付け、前記掘削装置の駆動装置および操縦装置を用い、
   ロックドリルを本体フレームのリーダに沿ってスライド
   させて自動削孔を行うことを特徴とする削孔方法。
2. 【請求項２】 掘削装置のブーム先端に着脱可能に取付
   けられる本体フレームと、この本体フレームのリーダに
   スライド可能に取付けられるロックドリルと、このロッ
   クドリルを圧入移動および引抜き移動させる駆動機構を
   備えていることを特徴とするロックドリル装置。
3. 【請求項３】 請求項２に記載のロックドリル装置にお
   いて、掘削装置のブーム先端に上下方向に揺動可能に取
   付けられた本体フレームを、取付ブラケット部と本体部
   から構成し、取付ブラケット部に対して本体部を水平方
   向に揺動可能に取付けたことを特徴とするロックドリル
   装置。
4. 【請求項４】 請求項２または請求項３に記載のロック
   ドリル装置において、ロックドリルの駆動機構には、圧
   入移動工程では弱力でロックドリルをスライドさせ、引
   抜き移動工程では強力でロックドリルをスライドさせる
   トルクリミッター機構が装備されていることを特徴とす
   るロックドリル装置。
5. 【請求項５】 請求項２、請求項３、または請求項４に
   記載のロックドリル装置において、本体フレームのリー
   ダの先端部には、ロックドリルのロッドの回転乱移動を
   拘束するロッドホルダーを設けたことを特徴とするロッ
   クドリル装置。