JP2013019251A

JP2013019251A - 岩盤の掘削方法

Info

Publication number: JP2013019251A
Application number: JP2011155817A
Authority: JP
Inventors: Akira Tokimune; 章時宗
Original assignee: Sanwa Kikoh Co Ltd
Current assignee: Sanwa Kikoh Co Ltd
Priority date: 2011-07-14
Filing date: 2011-07-14
Publication date: 2013-01-31

Abstract

【課題】振動及び騒音が少なく、効率良く岩盤を掘削できる掘削方法を提供すること。
【解決手段】ケーシング３を回転圧入機１によって回転圧入しながら、通常の地盤Ｇからその下部にある硬質の岩盤Ｇ２を掘削する岩盤の掘削方法であって、装置本体４と、この装置本体４に対し所要のチルト角度θに傾倒可能なブレーカ５とからなる破砕装置７を、クレーンにより吊持してケーシング３内に挿入し、破砕装置７のブレーカ５をケーシング３先端より突出させて、中立姿勢、及びチゼル１１の振れ幅がケーシング３の半径以内乃至その半径を越える所要のチルト角度θに設定したチルト姿勢で打撃作用を行なわせることにより岩盤Ｇ２を荒掘削し、この荒掘削した岩盤Ｇ２にケーシングを回転圧入した後、破砕装置７に代えてケーシング３内に挿入したハンマーグラブによりケーシング３内部を掘削破砕し、掘削破砕屑を地上に排出する。
【選択図】図２

Description

本発明は、通常の地盤の下部にある硬質の岩盤を掘削する岩盤の掘削方法に関する。

従来の岩盤の掘削方法として、特許公報等の具体的な公知文献を挙げることはできないが、従来では、先端に切削刃を備えたケーシングを回転圧入機によって回転圧入しながら岩盤を掘削してゆき、ある程度まで所要深さ掘削した後、チゼルハンマーを落下させて、ケーシング内にある岩盤を破砕し、この破砕屑をハンマーグラブによって排出するようにしている。

上記従来の方法によれば、岩盤に対し、いきなりケーシングの回転圧入によって硬質の岩盤を掘削するから、そのケーシングによる掘削に時間がかかり、またチゼルハンマーを落下させてケーシング内部の岩盤を破砕するから、チゼルハンマーの衝撃によって大きな振動と騒音が発生すると共に、チゼルハンマーを落下させた際にケーシング先端の切削刃を破損してしまうことがある、という問題があった。

本発明は、上記の事情に鑑み、振動及び騒音が少なく、効率良く岩盤を掘削できる掘削方法を提供することを目的としている。

上記課題を解決するための手段を、後述する実施形態の参照符号を付して説明すると、請求項１に係る発明は、先端に切削刃３ａを備えたケーシング３を回転圧入機１によって回転圧入しつつ、通常の地盤Ｇからその下部にある硬質の岩盤Ｇ２を掘削する岩盤の掘削方法であって、ケーシング３による岩盤Ｇ２の掘削に先立ち、装置本体４と、この装置本体４に対し所要のチルト角度θに傾倒可能なブレーカ５とからなる破砕装置７を、クレーンにより吊持してケーシング３内に挿入し、この破砕装置７のブレーカ５をケーシング３先端より突出させて、チゼル１１が実質的にケーシング３の軸芯Ｏ沿いに位置する中立姿勢及びチゼル１１の振れ幅がケーシング３の半径以内乃至その半径を越える所要のチルト角度θに設定したチルト姿勢で打撃作用を行なわせることにより岩盤Ｇ２を荒掘削し、この荒掘削した岩盤Ｇ２にケーシングを回転圧入した後、破砕装置７に代えてケーシング３内に挿入したハンマーグラブ２３，２９によりケーシング３内部を掘削破砕し、その掘削破砕屑２２を地上に排出することを特徴とする。

上記解決手段による発明の効果を、後述する実施形態の参照符号を付して説明すると、請求項１に係る発明によれば、ケーシング３による岩盤Ｇ２の掘削に先立って、装置本体４と、これに対し所要のチルト角度θに傾倒可能なブレーカ５とからなる破砕装置７を、クレーンにより吊持してケーシング３内に挿入し、この破砕装置７のブレーカ５をケーシング３先端より突出させて、チゼル１１が実質的にケーシング３の軸芯Ｏ沿いに位置する中立姿勢及びチゼル１１の振れ幅がケーシング３の半径以内乃至その半径を越える所要のチルト角度θに設定したチルト姿勢で打撃作用を行なわせて岩盤Ｇ２を荒掘削するから、岩盤Ｇ２に対するケーシング３の回転圧入が容易になると共に、ケーシング３先端の切削刃３ａを破損することが少なく、しかしてこの荒掘削した岩盤Ｇ２にケーシングを回転圧入した後に、破砕装置７に代えてケーシング３内に挿入したハンマーグラブ２３，２９でケーシング３内部を掘削するから、ケーシング３内の岩盤を的確に破砕して、その掘削破砕屑２２をそのまま有効に地上に排出することができる。

特に、この方法に使用する破砕装置７のブレーカ５は、中立姿勢での打撃作用の他に、ゼル１１の振れ幅がケーシング３の半径以内乃至その半径を越える所要のチルト角度θに設定した種々のチルト姿勢で打撃作用を行なわせるから、ケーシング３下方の岩盤Ｇ２をケーシング３で囲まれる範囲の内外に亘って有効に荒破砕することができ、それによって岩盤Ｇ２へのケーシング３の回転圧入をよりスムーズに行なわせることができると共に、その後のハンマーグラブ２３，２９による掘削破砕をより有効に行なわせることができる。また、この方法によれば、従来工法のように激しい騒音・振動の発生がなく、低騒音・低振動で岩盤の掘削を実施することができる。

本発明に係る岩盤の掘削方法の実施形態を示すもので、(a) は回転圧入機の据え付け状態を示し、(b) は回転圧入機によってケーシングを通常の地盤中に回転圧入している状態を示す説明図である。 (a) は破砕装置をケーシング内に挿入した状態を示し、(b) は破砕装置のブレーカによって岩盤を掘削している状態を示す説明図である。 (a) は破砕装置に代えてケーシング内に挿入したハンマーグラブによりケーシング内部を掘削している状態を示し、(b) は他のタイプのハンマーグラブでケーシング内部を掘削している状態を説明図である。 (a) はブレーカの拡大詳細正面図、(b) は縦断側面図である。

以下、本発明に係る岩盤の掘削方法の好適な実施の形態について、図面に基づいて説明する。

図１の(a) は、回転圧入機１を図示しないクレーンで吊って所定位置に据え付けている状態を示し、(b) は先端に切削刃３ａを備えたケーシング３を回転圧入機１によって回転圧入しながら通常の地盤Ｇ１を掘削している状態を示す。

回転圧入機１は、一般的なオールケーシング工法に使用される全周回転圧入装置からなるもので、図１の(a) ，(b) に概略的に示すように、ベースフレームａの四隅に設けた昇降シリンダｂに連結された昇降フレームｃを備え、この昇降フレームｃに、ケーシング３が挿通されるテーパ孔（図示省略）を有する回転フレーム（図示省略）が回転可能に支持されていて、昇降フレームｃに連結されたチャックシリンダ（図示省略）によってケーシング３とテーパ孔との間に楔部材を挿入して、回転フレームとケーシング３とを締結するように構成され、しかしてケーシング３の建て込み時は、ケーシング３を回転フレームに把持した状態でこの回転フレームをモータ（図示省略）によって回転駆動させると共に、昇降シリンダｂを下降させることにより、ケーシング３を回転させながら地盤Ｇ中に圧入するようになっている。尚、図１の(a) において、ｄは芯出しプレートを示す。

ケーシング３先端の切削刃３ａが、通常の地盤Ｇ１の下部にある硬質の地盤Ｇ２に当接すると、掘削抵抗が増大するから、その掘削抵抗が計測されて回転圧入機１によるケーシング３の回転圧入が停止され、そこで、図２の(a) に示すように、装置本体４と、この装置本体４に対し所要のチルト角度に傾倒可能なブレーカ５とからなる破砕装置７を、図示しないクレーンにより吊持してケーシング３内に挿入する。

ここで、破砕装置７について説明すると、先ず破砕装置７の装置本体４は、図２の(a) ，(b) 及び図４の(a) ，(b) に示すように、ケーシング３の内径より小さな外径を有し、ケーシング３の内周面にスライド自在に支持案内される上下のスタビライザー４ａ，４ｂと両スタビライザー４ａ，４ｂをつなぐ連結部材４ｃとからなり、上部スタビライザー４ａの上端中央部にはポスト１６が立設され、このポスト１６の上端部にクレーン吊持用の吊り具１７が設けてあって、この吊り具１７に、クレーンから垂下した吊り下げ用ワイヤー２７が取り付けられる。

ブレーカ５は、図４の(a) ，(b) に示すように、油圧駆動部９を内蔵し、下部スタビライザー４ｂの下部にリンク部材８を介して連結された本体ケース１０と、この本体ケース１０の下方に突出し、油圧駆動部９により軸方向に加振されて、先端部に繰り返し打撃作用が発生するチゼル１１とからなる。リンク部材８は、上部側の中央部が枢軸１３により下部スタビライザー４ｂの下部に枢着されると共に、上部側の一端部が、下部スタビライザー４ｂ側に設置されたチルト用油圧シリンダ１４のピストンロッド１４ａにピン１５で枢着され、そして下部側の両端部がブレーカ５の本体ケース１０上端部にピン１２，１２で連結固定されている。

このブレーカ５は、図４の(b) に示すように、チゼル１１が実質的にケーシング３の軸芯Ｏ沿いに位置するチルト角度ゼロの中立姿勢（実線図示）と、この中立姿勢からのチゼル１１の振り幅Ｖがケーシング３の半径以内乃至その半径を越える所要のチルト角度θに設定可能なチルト姿勢とに姿勢変更可能であって、中立姿勢あるいは所要のチルト角度に設定したチルト姿勢で油圧駆動部９によりチゼル１１を軸方向に加振することによって、チゼル１１に繰り返し打撃作用を発生させるようになっている。尚、図４の(b) には、チゼル１１の振り幅Ｖがケーシング３の半径を越えた状態のみを仮想線で図示し、そのチゼル１１の振り幅Ｖがケーシング３の半径以内でのチルト姿勢は図示していない。

しかして、通常地盤Ｇ１の下部にある岩盤Ｇ２の掘削にあたっては、図２の(a) に示すように、ケーシング３をその下端の切削刃３が岩盤Ｇ２に接しないように若干引き上げた状態で、ケーシング３内に挿入した破砕装置７のブレーカ５をケーシング３下端から突出させて、このブレーカ５を、図２の(b) に実線で示すような中立姿勢、チゼル１１の振れ幅がケーシング３の半径以内にある比較的小さいチルト角度のチルト姿勢、及びチゼル１１の振れ幅がケーシング３の半径を越える比較的大きいチルト角度のチルト姿勢の種々の姿勢をとりながら、このブレーカ５に打撃作用を行なわせることにより、ケーシング３下方の岩盤Ｇ２を荒掘削してゆく。

上記のようにして岩盤Ｇ２をブレーカ５で所要深さまで荒掘削したならば、ブレーカ５を中立姿勢に戻した後、ブレーカ５による岩盤Ｇ２の荒掘削箇所に、ケーシング３を回転圧入機１によって回転圧入する。この時、ケーシング３下方の岩盤Ｇ２はブレーカ５によって荒掘削されているから、そこにケーシング３を回転圧入しても、ケーシング３は荒掘削箇所の底部までスムーズに入り込んでいき、切削刃３ａを破損するようなこともない。こうしてケーシング３を岩盤Ｇ２の荒掘削箇所に回転圧入して掘削した後、クレーンによって吊り下げ用ワイヤー２７を介して破砕装置７を引き上げ、図３の(a) に示すように、この破砕装置７に代えて、ケーシング３内にハンマーグラブ２３を挿入し、このハンマーグラブ２３によりケーシング３の内部にある岩盤Ｇ２の荒掘削部分を的確に掘削破砕し、しかる後にその掘削破砕屑２２を掴んで地上に排出する。

図３の(a) に示すハンマーグラブ２３は、スタビライザー２４を有する筒状基枠２５の下端部に複数個のシェル２６を枢着し、筒状基枠２５内に図示しないシェル開閉駆動用シリンダを装備し、シリンダの伸縮作動によってシェル２６，２６を開閉させるタイプのものであるが、図３の(b) には他のタイプのハンマーグラブ２９を示す。このハンマーグラブ２９は、クレーンから垂下されるワイヤー３０によって吊支される基枠３１の下部に開閉自在な一対のシェル３２，３２を装備してなるもので、ワイヤー３０は、ハンマーグラブ２９をケーシング３内に吊り込む手段と、シェル３２，３２を閉じる手段とを兼用していて、ハンマーグラブ２９をケーシング３内に吊り込んだ状態でワイヤー３０を適宜に巻き取ることにより、シェル３２，３２が閉じるようになっている。

以上、図２の(a) ，(b) 及び図３の(a) ，(b) によって説明した上述の工程によって、岩盤Ｇ２の掘削を終了するが、岩盤Ｇ２の掘削長さによっては、上述の工程を繰り返し行なえばよい。

そして、所定深さの岩盤掘削が終了すれば、最終的に使用するハンマーグラブ２３又は２９をケーシング３内から引き上げた後、ケーシング３を回転圧入機１によって岩盤Ｇ２及び地盤Ｇ１から引き上げ、回転圧入機１から引抜き除去し、最後にクレーンにより回転圧入機１も撤去して施工を終了する。

上述した実施形態の説明から分かるように、この発明に係る岩盤の掘削方法によれば、ケーシング３による岩盤Ｇ２の掘削に先立ち、装置本体４と、この装置本体４に対し所要のチルト角度θに傾倒可能なブレーカ５とからなる破砕装置７を、クレーンにより吊持してケーシング３内に挿入し、この破砕装置７のブレーカ５をケーシング３先端より突出させて、チゼル１１が実質的にケーシング３の軸芯Ｏ沿いに位置する中立姿勢、及びチゼル１１の振れ幅がケーシング３の半径以内乃至その半径を越える所要のチルト角度θに設定したチルト姿勢で打撃作用を行なわせることによって岩盤Ｇ２を荒掘削するから、岩盤Ｇ２に対するケーシング３の回転圧入を容易に行なうことができると共に、ケーシング３先端の切削刃３ａを破損を極力少なくすることができ、しかしてこの荒掘削した岩盤Ｇ２にケーシングを回転圧入して掘削した後に、破砕装置７に代えてケーシング３内に挿入したハンマーグラブ２３，２９でケーシング３内部を掘削するから、ケーシング３内の岩盤を的確に破砕でき、その掘削破砕屑２２をそのまま有効に地上に排出することができる。

特に、この方法に使用する破砕装置７のブレーカ５は、中立姿勢での打撃作用の他に、ゼル１１の振れ幅がケーシング３の半径以内乃至その半径を越える所要のチルト角度θに設定した種々のチルト姿勢で打撃作用を行なわせるから、ケーシング３下方の岩盤Ｇ２をケーシング３で囲まれる範囲の内外に亘って有効に荒破砕することができ、それによってケーシング３の回転圧入をよりスムーズに行なわせることができると共に、その後のハンマーグラブ２３，２９による掘削破砕をより効果的に行なわせることができる。

そして、この発明の掘削方法によれば、従来工法のように激しい騒音及び振動の発生がなく、低騒音及び低振動での岩盤の掘削を実施することができる。

１回転圧入機
３ケーシング
３ａ切削刃
４装置本体
５ブレーカ
７破砕装置
１０本体ケース
１１チゼル
Ｇ１通常の地盤
Ｇ２岩盤
２３，２９ハンマーグラブ

Claims

先端に切削刃を備えたケーシングを回転圧入機によって回転圧入しつつ、通常の地盤からその下部にある硬質の岩盤を掘削する岩盤の掘削方法であって、ケーシングによる岩盤の掘削に先立ち、装置本体と、この装置本体に対し所要のチルト角度に傾倒可能なブレーカとからなる破砕装置を、クレーンにより吊持してケーシング内に挿入し、この破砕装置のブレーカをケーシング先端より突出させて、チゼルが実質的にケーシングの軸芯沿いに位置する中立姿勢及びチゼルの振れ幅がケーシングの半径以内乃至その半径を越える所要のチルト角度に設定したチルト姿勢で打撃作用を行なわせることにより岩盤を荒掘削し、この荒掘削した岩盤にケーシングを回転圧入した後、破砕装置に代えてケーシング内に挿入したハンマーグラブによりケーシング内部を掘削破砕し、その掘削破砕屑を地上に排出することを特徴とする岩盤の掘削方法。