JPS5925069B2 - 重錘方式による連続掘削工法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、重錘落下によって対象地盤に縦孔を掘削する
工法における従来の問題点を解決し、対象地盤の内容を
問わず、効率的な連続掘削をよりコンパクトでかつ機能
的な掘削機構成によって容易に可能としたものに関する
。

既知のように、重錘式掘削工法は、先端に掘削刃先を具
備した４〜６トン重量程度の重錘（例えば特公昭５２−
２５００６号等）を、ウィンチによって任意の高さに吊
上げ、これを自由落下させることにより、一般土砂から
転石、岩盤等のあらゆる対象地盤の地質を、はぐしたり
、剪断破壊や圧潰したりして、その破砕ズリをズリ管を
用いてエアリフト逆循環方式で排出したり、別途サービ
スタレンに装着したハンマグラブを用いて排出する等し
て、縦孔を逐次構築する掘削工法であり、崩潰性のある
地質に対しては、その掘削に追随してケーシングを圧入
して孔壁を保護する処の、場所打ち杭の内のオールケー
シング工法の一種である。

この重錘式掘削工法には周知のように、下記の点で技術
上の問題点が存在する。

即ちその破砕ズリ排出手段別に述べれば、エアリフト逆
循環方式で排出する場合には、（イ）逸水する地質や掘
削用水が不足する時には著しく掘削能力が低下するとと
；（自転石層を削孔する時には、周辺地盤との削孔速度
が違うこと、重錘落下時の振動、掘削用水の吹き出しに
よるケーシング下端における周辺地盤の崩潰等で、周辺
孔壁を火陥に乱し、結果的に余掘率がきわめて大きくな
るとと；０９工アリフト逆循環方式のためには、その循
環用水が毎分４ｍ３程度の量を必要とするので、濁水循
環設備のための施工専有面積が広大化するとと；に）排
出用ズリ管（φ２５０程度）において、ズリ処理可能と
するためには、破砕ズリを更に小割りする必要があり、
このため重錘における掘削刃先の配列を重錘底面全体に
配置する必要が生じ、閉塞率の増大、重錘落下エネルギ
ーの低減を招くとともに、小割りするための消費動力の
増加も必要で、掘削効率が低下するとと； （ホ）濁水
循環によってズリ処理するため、土質の性状が識別し難
くなるとと： （へ）エアリフトが使用できる寸で（最
低水深５ｍの確保が必要）は、・・ンマグラブで排出す
ることになるので、ズリ処理装置が重複することになっ
て設備的に不経済となるとと；（ト）ズリ管の継ぎ足し
、ケーシングの継き゛足し、ズリ処理作業施設およびそ
の移設等、掘削以外の段取時間が長く、これらは掘削コ
ストの増大につながるとと；チ濁水濃度により重錘落下
エネルギーが低減されること；（す）内外二重円筒型式
による普通重錘使用のため、孔底全体に落下エネルギー
が分散されて、ケーシング圧入に困難を生じる場合があ
るとと； の諸点において問題点が存在する。

また−・ンマグラブを用いてズリ排出を行う場合には、
＠）掘削機と別体のサービスクレンを用いて行うため、
重錘から−・ンマグラプ、−・ンマグラプから重錘への
段取換作業が必要であるとと；（０）サービスクレンを
用いて行うので、そのクレンオペレータの技能により掘
削能率に大幅なバラツキを生じるとと； （ハ）サービ
スクレンによって７・ンマグラブ掘削を行った場合、そ
の補巻ロープ、トップシーブ、ブレーキおよびクラッチ
の故障率が高く、運転率が低下すること。

即ちクレン自体が・・ンマグラブ掘削に耐え得るように
設計されておらず、前記（イ）の段取換作業を必須とす
ること； の諸点において同じく問題点がある。

本発明は上記のような各種の問題点を一掃的に解消し、
より機能的で効率的、かつ段取換え等のロス時間もなく
、連続的に縦孔掘削が可能であるようにし、かかる掘削
工法の発展に寄与するようにしたものであり、従ってそ
の特徴とする処は、対象地盤に縦孔を掘削するに当り、
掘削孔壁を保護する圧入引抜自在なケーシングと、該ケ
ーシング内径より僅かに小さい外径でかつ一重円筒下端
に掘削刃を具備した昇降自在な掘削用リング重錘と、該
リング重錘内径より僅かに小さい外径でかつ昇降自在な
掘削兼被掘削物排出用・・ンマグラブとの三者を同心状
に配置するとともに、これらを同時的に併用して、段取
換えすることなく連続的に縦孔を掘削する点にある。

以下図示の実施例に基いて本発明を詳述すると、第１図
乃至第４図に例示したものは、本発明工法に用いる掘削
機形態の１例を示したもので、これら各図において、掘
削機台１は走行用キャタピラ２を備えることによって走
行自在とされ、機台１の長手方向一端には、本発明にお
ける掘削用のリング重錘３および掘削兼被掘削物排出用
の・・ンマグラブ４の両者を吊持し、かつ昇降自在に作
動させるための作業基５が、機台１側のブラケット６に
枢軸７を介して直立並び傾倒自在に設置される。

該作業基５の前記枢軸７による枢支部より下方に突出し
た尾部８には傾倒用の油圧シリンダその他による駆動部
材９が連結されるとともに、作業基５の上端には関節部
１０を介して略り形の頂部１１が起伏自在に設けられ、
該頂部１１の幅員方向の両側には前記リング重錘３の吊
ロープ１２゜１２のためのシーブ１３，１３が配設され
、また中央部にはハンマグラブ４の吊ロープ１４のだめ
のシーブ１５が配設されるのであり、前記吊ロープ１２
．１２および吊ロープ１４は機台１上に設置した重錘吊
りウィンチ１６およびノ・ンマグラブ吊りウィンチ１７
よりそれぞれ巻取繰出自在に派出される。

これら両ウィンチ１６．１７は機台１上に設けた電動機
その他の１駆動源１８よりそれぞれスプロケットホイル
、チェノ等の駆動部材１９゜１９を介して作動されると
ともに、機台１上にはこの他、操作室２０、動カニニッ
ト２１、ニアコンプレッサ２２、エア〉ンク等の必要設
備が設置され、また機台１０作作業基の設置側の一端両
側にはアウトリガ−２４，２４が配設される。

前記作業基５の頂部１１と機台１のブラケット６と反対
側のブラケット２５間には支えロープ２６が張設される
とともに、頂部１１直下の塔５の上部にはハンマグラブ
４によって握持された破砕ズリその他の被掘削物を機外
に搬出するための排土装置２７がリンク２８、駆動部材
２９等を介して起伏回動自在に付設され、また塔正面側
には第２図示のように、タラップ、作業台等を具備した
パンタグラフ式その他による昇降足場３０が設置される
。

第４図に示すようにこの作業基５は掘削機の走行移動時
には、機台１上に水平状に伏倒格納されるようになって
おり、とのさい頂部１１は関節部１０より伏倒させて機
台１側に支持杆３１によって保持されるようにしである
。

３２は本発明で用いる掘削孔壁保護のためのケーシング
であって、該ケーシング３２ば、先に述べたリング重錘
３、−・ンマグラプ４と以下の関係を持つ他は、従来の
との種重錘掘削方式で用いるケーシングと同様構造のも
のでよく、既知のケーシング圧入引抜機３３に圧入引抜
自在に保持され、かつ継ぎ足し可能のものである。

即ち該ケーシング３２の内径に比し、リング重錘３は僅
かに小さい外径を持つものとされ、更にこのリング重錘
３の内径に比し、ハンマグラブ４は僅かに小さい外径を
持つものとされるのである。

またケーシング３２はリング重錘３による掘削孔壁の崩
潰を防ぐもので、掘進に伴って圧入引抜機３３によって
追随圧入されるものであるが、圧入のためにはリング重
錘３の落下打撃時に常にケーシング３２に圧入力が負荷
された状態にして置くことが必要である。

特に岩盤や転石に圧入する場合には、打撃時に圧入力が
負荷された状態で初めてケーシング外周部の岩盤や転石
が破砕され、ケーシング３２の圧入が可能となる。

また周面摩擦力を低減させるためにはケーシング３２を
上下動させるのであるが、リング重錘３の落下打撃時に
は圧入引抜機３３を駆動してケーシング３２に圧入力を
負荷させた状態にして置く運転を行う事になる。

本発明におけるリング重錘３は第５図に示すように一重
円筒から成る本体３５の上端対称位置に先に述べた吊ロ
ープ１２．１２のための吊金具３６．３６を設けるとと
もに、その円筒下端には全周に亘って周回する掘削刃３
γを設けたものである。

一般にとの種重錘掘削方式で用いる重錘は、図示省略す
るが既知のように壁によって連繋された内筒および外筒
から成る二重円筒の、内外両部の下端にそれぞれ掘削刃
を設けた普通重錘と呼ばれているものを用いるのである
が、本発明で特に一重円筒型式のリング重錘３を用いる
のは、杭を構築する場合、排土さえ出来れば杭の中心部
に破砕する必要がなく、外周部のみ周辺地質から縁切り
出来れば最も有効な削孔手段として考えられることと、
ケーシング３２の圧入をより円滑に行うためである。

またリング重錘３の内径より小さな外径の・・ンマグラ
ブ４を用いるのは、両者を共通の作業塔５上に吊持し、
同時的に併用可能とし、重錘と−・ンマグラブの交換段
取作業を無用として、連続的な削孔運転を効率的に行う
とともに、一般土砂が主たる施工対象ではあるが削孔機
能を有する・・ンマグラプ４を、リング重錘３と同等の
削孔設備として併用することにより、一般土砂から岩盤
まであらゆる地質に対して効率的に掘削並び排土が行え
るようにするためである。

また本発明において作業塔５を直立並びに傾倒自在とし
て機台１上に設けたのは、これによって掘削並びにケー
シング３２の継ぎ足し作業を容易に行えるとともに、掘
削設備の移設に当って、作業塔５を機台１上に格納して
迅速容易な移動により、機動性を向上させるようにした
ものである。

本発明の連続掘削は以下のようにして行われる。

即ち第１図に示すように目的の掘削地点において、ケー
シング３２およびケーシング圧入引抜機３３を設置し、
重錘吊りウィンチ１６．１６を作動してリング重錘３の
吊上げ、落下打撃によって岩盤その他の地質を破砕し、
先に述べたように圧入力を負荷したケーシング３２を掘
進に伴い随伴圧入させるのであり、このリング重錘３に
よる打撃掘削時には、ハンマグラブ４は重錘運転に支障
のないケーシング３２内の上部位置にハンマグラブ吊り
ウィンチ１７の作動により吊りロープ１４を介し吊り上
げて置き、かつその位置でウィンチ１ｒの停止ロックと
共に停止させて置くのである。

かくしてリング重錘３による掘削が終了すれば、リンク
重錘３を吊り上げるとともに、・・ンマグラブ４を下降
させて破砕された被掘削物の排出を行うのであり、同グ
ラブ４によって握持された被掘削物は排土装置２７に受
取って機外に排出させるのであり、これを順次反復して
連続的な掘削を進行させるのである。

この間段取交換等の作業は全く必要々く、ロスのない連
続掘削による縦孔が効率的に得られることになり、との
さい対象地盤は一般土砂層から岩盤に至るまであらゆる
地盤に亘って掘削可能であり、更に本発明によれば、地
下水が発生する砂礫、砂層においても、リング重錘３の
使用によって、ケーシング３２の先行圧入が可能であり
、地下水の流入を押えることが可能で、これにより水中
での−・ンマグラブ４の削孔能力低下を押えることがで
き、確実かつ円滑な掘削を行うことができるのである。

本発明工法によれば、圧入引抜自在なケーシング３２、
同ケーシング３２の内径より小さな外径を持つリング重
錘３、同重錘３の内径より小さな外径をもつハンマグラ
ブ４の三者を同心状に配置し、かつこれを同時的に併用
することによって、エアリフト逆循環方式で被押刷物を
排出する重錘掘削工法に比し、同工法における先に述べ
た（イ）乃至（ト）に述べた問題点は全く解消され、ま
た（す）に述べた問題点も、リング重錘３の使用によっ
て解消できることになり、しかも連続掘削による掘削能
率の向上、掘削設備の簡単化とコンパクト化、その機動
性の向上においてはるかに優れるのであり、またサービ
スクレンによるハンマグラブを用いて被掘削物を排出す
る重錘掘削工法における（イ）乃至（ハ）に述べた問題
点も全く解消されるのであり、段取換え作業を全く必要
としないこと、サービスクレン設備や同タレンオペレー
タの不要なことと相まって、同じく連続掘削による掘削
能率の向上、掘削設備の簡単化とコンパクト化、その機
動性の向上と安定した掘削性能においてはるかに優れる
のである。

また本発明工法にやや近似したものとしてはベノト工法
が存在するが、既知のようにベノト工法は、ハンマグラ
ブのみで削孔可能な一般土砂が主たる施工対象地質であ
り、岩盤などに対しては効果なく、また施工中、玉石や
転石に際会した場合には、周知のようにチゼル、トレパ
ン等の特殊な補助工具を用いて対処しているのであり、
これらは設備的にも作業性の上でも、段取換えや工具交
換のための休止時間を必要とし、一貫した連続掘削は不
可能で、仮りに可能としても対象地盤が限定されるので
ある。

これに反し本発明工法は、リング重錘３とハンマグラブ
４．を当初より併用することによって、一般土砂から岩
盤に至るまであらゆる地質に対して、一台の掘削機によ
って容易に対処できる機能を具備するものであり、実施
例に見られるように移動自在な機動性を持ち、リング重
錘３による落下エネルギーの分散しない確実かつ軽快な
掘削、同重錘３内を通過し得るとともにそれ自身削孔性
を備えたハンマグラブ４による被掘削物の確実かつ強力
な排出の休みない反復による連続掘進は、ケーシング３
２の同行圧入と相まって、きわめて高能率な縦孔掘削を
容易に可能とし、掘削コストの低下に著しく寄与すると
ともに、その汎用性の確保により、従来の重錘掘削工法
を改善したものとして利点大である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明工法実施例としての掘削機１例の全体側
面図、第２図は同半部正面図、第３図は同全体平面図、
第４図は同走行移動状態を示す説明図、第５図は同リン
グ重錘実施例の縦断正面図である。 １・・・・・・掘削機台、２・・・・・・走行用キャタ
ピラ、３・・・・・・リング重錘、４・・・・・・ハン
マグラブ、５・・・・・・作業基、１６・・・・・・重
錘吊りウィンチ、１７・・・・・・ハンマグラブ吊りつ
ｒンチ、２７・・・・・・排土装置、３２・・・・・・
ケーシング、３３・・・・・・ケーシング圧入引抜機。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 対象地盤に縦孔を掘削するに当り、掘削孔壁を保護
   する圧入引抜自在なケーシングと、該ケーシング内径よ
   り僅かに小さい外径でかつ一重円筒下端に掘削刃を具備
   した昇降自在な掘削用リング重錘と、該リング重錘内径
   より僅かに小さい外径でかつ昇降自在な掘削兼被掘削物
   排出用・・ンマグラプとの三者を同心状に配置するとと
   もに、これらを同時的に併用して、段取換えすることな
   く連続的に縦孔を掘削することを特徴とする重錘方式に
   よる連続掘削工法。