JPH0480496A - ケーシング掘削工法用先頭管 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、道路、鉄道の橋脚やビルディングのような
建築構造物の基礎杭用、地すべり防止杭用、連続地中壁
の親杭用など各種の杭穴を掘るのに用いるケーシング掘
削工法用先頭管（ファーストチューブ）に関する。

〔従来の技術〕

ケーシング工法は、ヘット機、アースオーガ機、全旋回
式オールケーシング機等で円筒管（ケーシングチューブ
）を地中に押し込み、管内部の土砂をスクリューオーガ
で掻き上げたり、ハンマーパケット等で掴み出すもので
ある。

この工法は、軟弱地盤に適用すると、回転掘削時に円筒
管外周に排出される僅かの繰り粉は管の外周面によって
穴壁面に圧密され、その圧密により穴の壁面崩落などの
防止効果が得られる。

ところが、最近では、掘削設備の発達、建築物の巨大化
、安全強化などから従来避けていた岩盤部の掘削が行わ
れるようになってきており、この場合に問題が生し出し
た。

即ち、岩盤では穴壁面への圧密はほとんど不可能であり
、僅かとは言え、円筒管外周に充填されていく繰り粉は
、「繰り粉づまり」と称される隙間への固結を起こし、
これによる抵抗の増加で円筒管の回転が不能になる。

そこで、これを少しでも解消するために種々の対策が検
討されている。実開平２−５４８８号の技術もその−例
である。

〔発明が解決しようとする課題〕

全旋回式オールケーシング機による掘削では、第６図に
示すように、先頭管１とチューブ１１から成る円筒管が
用いられ、チューブを継ぎ足して４０ｍ以上の深さまで
穴を掘ることができる。

掘削は管内の土砂、コアをハンマークラブＨで孔外へ掴
みだしながら進めるが、土砂、玉石、軽石層などを通過
して岩盤掘削に入ると、図に示すように、繰り粉（岩石
の切削屑、粉）Ａが穴壁面に圧密されずに管外周の隙間
を埋め始める。

実開平２−５４８８号の技術は、これを防ぐため先頭管
の外周に溝を作り、繰り粉の充填されるべき空間と排出
路を生しさせるようにしているが、これとて、岩盤深さ
が先頭管の長さを越え、穴深さが４０ｍにも及ぶと繰り
粉がいずれ隙間を満たして固結し、その抵抗で円筒管の
回転が止まってしまう。

この現象は、粘板岩、石灰岩、頁岩、微粉系堆積岩で顕
著である。従って、このような場合には停止に至る寸前
に円筒管を逆転させて抜きかげんにし、隙間を確保せざ
るを得す、掘削速度の向上、最大掘削長の長尺化に支障
を来たす。

［課題を解決するための手段］ 上記の課題を解決するため、この発明では、先頭管の外
周に掘削刃取付部からチューブの回転方向後方に向かっ
て管の後端側に変位していく傾斜繰り粉溝を複数個設け
、さらに掘削刃先端から所定距離後退した位置に繰り粉
溝から管内部に抜ける繰り粉導入穴を設ける。

〔作用］ 刃先先端部から円筒管の外周に流れ出た繰り粉は、回転
力と穴壁面との間の抵抗により外周の溝に沿って上方に
移動し、繰り粉導入穴を通って順次管内に押し込まれる
。

実開平２−５４８８号のように単に溝を設けるだけであ
ると、例えば粘板岩層での３０ｍを越える深穴掘削では
溝がつまって繰り粉の排出機能が失せ、管外周の隙間が
塞がれてしまう、しかし、上述したように、移動してく
る繰り粉を次々と管内に取り込めば、溝による排出機能
が保持されるため管外周の繰り粉づまりはなくなる。

〔実施例〕

第１図及び第２図にこの発明の一実施例を示す。

図に示すように、先頭管１には、その外周に掘削刃２の
取付部からα０の傾斜角をもって斜め上方に延びる繰り
粉溝３を所定ピッチＰで設けである。図の溝３は、加工
性を考えて短冊状の鉄板４を管の外面に溶接するなどし
て固着し、この鉄板間の凹部で形成したが、管厚が充分
にあれば外周面に直接加工することもできる。また、こ
の溝３は螺旋状に上昇していくものでもよいし、溝巾を
、第３図に示すように掘削刃２の取付はピッチよりも大
きくして複数の掘削刃をカバーできるようにしたもので
あってもよい。

但し、その溝３の傾斜方向は、流入した繰り粉が円筒管
の回転時に穴壁面との摩擦で溝内をせり上っていく方向
に定める必要がある。

５は、この発明のポイントとなる繰り粉導入穴であり、
管１の内部に貫通している。この穴５は、円、楕円、方
形等任意の形状を採り得る。また、それぞれの繰り粉溝
に設けてもよいし、複数溝毎に設けることも制限されな
い、さらに、先頭管のねじり剛性低下を抑えるために、
第４図に示すように交互に穴位置を上下にずらすことも
ある。

穴サイズは好ましくは、丸穴なら直径が、楕円穴なら短
径が、方形穴なら短辺が先頭管の肉厚よりも大となるよ
うにしておく。これ以下、特に５０閣以下では繰り粉が
つまり易くなる。

また、穴５の位置は、管内の土砂やコアが邪魔になると
繰り粉の管内への流入が妨げられるので、掘削刃の刃先
から管軸方向に３０Ｃ１１以上離しておくのがよい。

このほか、岩盤までの軟弱地層が深くて穴壁面に圧密板
的な効果を持たせることが望まれるときには、穴５を先
頭管の範囲内でできるだけ刃先から離し、第５図のよう
に傾斜繰り粉溝３から集合溝６へ繰り粉を移動させた後
に管内に取込むようにしてもよい、この形態は、溝３が
流動中の繰り粉によって埋めつくされるので、穴壁面を
押しつけるのに都合がよい。図中７は、集合溝６を作り
出すために取付けたリングである。

なお、導入穴５を溝３内に設ける場合には、繰り粉の管
内への取込みを良くする目的で第４図に示すように、穴
５よりも上方において鉄板４間に溝３の出口を塞ぐ或い
は狭める邪魔板８を取付けておいてもよい。

以下は、効果の確認試験結果である。

試験は、直径１０００ｍ＋の先頭管とチューブを用いて
２４０馬力のアースオーガによるケーシング掘削を行っ
た。

先頭管は、外周に溝の無い一般的なもの（比較品）と、
第１図に示すように各掘削刃２間に繰り粉溝３を設け、
それぞれの繰り粉溝に第４図に示すように交互に高さ位
置を変えて繰り粉導入穴５を千鳥状に設けたもの（本発
明品）を用いた。

掘削地層は、表面から概略で砂質シルト、頁岩、凝灰石
が各４ｍづつあり、その下に粘板岩層があるもので、穴
深さは１５ｍ（粘板岩に３ｍ進入）とした。

この結果、比較品は繰り粉づまりによる完全停止にまで
は至らなかったが、 掘削時間には下表の ように明らかな差が出た。

これは、比較品においては、深部の粘板岩層に入ったと
ころで回転抵抗が大きくなり、そのために停止寸前に円
筒管を逆転させて管を抜き加減にし、管外周に隙間を確
保する動作を必要としたことによる。

なお、この発明の先頭管での硬岩掘削時に、地表から管
内に適量の水を注入することは下記において好ましいこ
とである。即ち、注入水は刃先部から管外に回り、溝内
の繰り粉を押し流して導入穴から管内に戻る。硬岩の繰
り粉は石英分の多い粒であるので通常は穴壁との間に溜
まって円筒管の摩耗を促進させるが、これを減少させる
ことができる。

また、注入水が刃先を冷却して摩擦熱による刃先摩耗も
防止する。

〔効果〕

以上述べたように、この発明の先頭管は、管外に出た繰
り粉を溝に添ってせり上らせ、導入式経由で管内に取込
むようにしたので、繰り粉づまり、及びそれによる円筒
管の回転抵抗増加が効果的に防止される。

そのため、粘板岩、頁岩、微粉系岩石掘削時にも掘削速
度を速め、かつ最大掘削長を長くすることが可能となり
、先頭管の寿命向上にもつながる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明の先頭管の一例を示す斜視図、第２
図はその断面図、第３図は他の実施例の部分側面図、第
４図は更に他の実施例の要部展開図、第５図は集合溝を
設けた例の斜視図、第６図は全旋回オールケーシング機
による掘削例の概略を示す断面図である。 １・・・・・・先頭管、　　　２・・・・・・掘削刃、
３・・・・・・傾斜繰り粉溝、４・・・・・・鉄板、５
・・・・・・繰り粉導入穴、６・・・・・・集合溝、７
・・・・・・リング、　　　　８・・・・・・邪魔板。 第５図 第６図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）ケーシング掘削工法に用いるケーシングチューブ
   用の先頭管であって、その管の外周に掘削刃取付部から
   チューブの回転方向後方に向かって管の後端側に変位し
   ていく傾斜繰り粉溝を複数個設け、さらに掘削刃先端か
   ら所定距離後退した位置に繰り粉溝から管内部に抜ける
   繰り粉導入穴を設けたことを特徴とするケーシング掘削
   工法用先頭管。