JPH0791935B2 - 掘削装置及び掘削工法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、大口径の現場造成杭の施工などに用いる掘削
装置およびこの装置を使用する掘削工法に関する。

〔従来の技術〕

場所打杭の施工において、ケーシングを建込みながらそ
の内部をハンマグラブやドロップハンマー等の削孔機で
掘削していくオールケーシング工法が知られており、ベ
ノト工法などはその一つである。

このベノト工法はケーシングを揺動しながら地盤に建込
むが、ケーシング自体には転石や岩盤などを削り割る能
力がないため、ドロップハンマー等の削孔機をケーシン
グに先行させて挿入し、掘りやすい状態を作り出してか
らケーシング先端をそこへ圧入していくものであって、
小割した転石等の排出に別途ハンマーグラブを使用する
などの削孔機の交換なども必要となり、作業性がきわめ
て悪い。

そこで、発明者はケーシングの先端にカッタービットを
設け、ケーシングの回転速度、面圧、ビットの形状や角
度を適宜選定することでケーシング自体に岩盤や転石を
切れる能力を与え、このケーシングを先行させながら土
砂の排出をハンマグラブ等で行う掘削工法（エクセル工
法と称す）を考え出して実施している。

その概要を第６図〜第11図に示すが、先に装置について
説明すると、第６図中１はケーシング建込み機であり、
モータ２と減速機３及びこれらにより回転するケーシン
グチャック機構４からなるケーシング駆動部５を昇降ジ
ャッキ６によりリーダマスト７を介して昇降自在に支承
する。

なお、このケーシング建込み機１は移動機構をもつベー
スマシンタイプでなく、据え置きタイプで、昇降ジャッ
キ６を脚とするものでもよい。

図中８は先端に掘削刃９を設けたケーシングで、前記ケ
ーシング建込み機１のケーシング駆動部５にチャック機
構４でケーシング８の外周を固定するようにセットし、
モータ２を始動すれば減速機３を介してチャック機構４
が回転し、該チャック機構４で押えられたケーシング８
も一方向にゆっくりと回転する。

第７図に示すように先端の掘削刃９で土砂を掘削してケ
ーシング８を建込み、別のサブクレーン10から吊下げた
ハンマグラブ等の掘削具11をケーシング８内に上方から
差し入れ掘削土砂を排出する。

このようにして第８図に示すように所定の深度まで掘削
したならば、第９図に示すように鉄筋カゴ12を建込み、
さらに第10図に示すようにトレミー管13を建込み、該ト
レミー管13でコンクリートを打設してから第11図に示す
ようにケーシング８を引き抜く。

〔発明が解決しようとする課題〕

この第６図〜第11図に示す工法は、軟弱地盤から硬質地
盤までいかなる悪条件の地層でも無振動、無騒音でＮ値
や転石の大きさ、岩盤の硬さに関係なく掘削できる画期
的な工法であるが、排土についてはハンマグラブ等の掘
削具により行うため、作業に時間を要するものであっ
た。

本発明の目的は前記従来例の不都合を解消し、どのよう
な地盤でも掘削できるという高い掘削性能や大深度でも
真直に掘削できる掘削精度を維持しながら、排土速度を
速めて作業効率を向上させることができる掘削装置およ
び掘削工法を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は前記目的を達成するため、鋼管によるケーシン
グを必要に応じて長さ方向に複数接続し、最下段のケー
シングの下端に掘削刃を突設した回転ケーシングと、回
転ケーシング内に挿入し、かつ回転ケーシングに固定可
能な中空な軸部の先端に２翼または３翼のリング状掘削
ビットを設け、この軸部の途中にスリュー羽根の外縁に
縦羽根を形成した攪拌翼兼ガイド翼を突設した掘削手段
と、先端がスイベルを介して前記軸部の上端に連結して
開口する安定液注入用ロッドと、先端が最下段のケーシ
ングの下端近くに開口するリバース用ロッドとからなる
掘削装置であり、前記最下段のケーシングの下部内側に
鉛直方向の突条からなるストッパーを形成し、また、前
記中空な軸部の上端外周にスライド部を被嵌させ、一
方、軸部から水平に突設した円盤状のスタビライザー上
にこの外周縁から水平に突き出し可能なロッドを設け、
該ロッドと前記スライド部とを折曲自在なリンク機構で
結合し、さらに、スライド部を上方に押上げるように付
勢するスプリングを軸部の外周に介在させたこと、また
は、この掘削装置を使用し、前記ロッドをスタビライザ
ーの外周縁から水平に突き出して前記ストッパーに係合
させて回転ケーシングの回転力を掘削ビットに伝えて、
安定液注入用ロッドから安定液を注入して掘削地盤を軟
弱にしながら、かつ、リバース用ロッドで回転ケーシン
グ内の掘削土を排土しながら、最下段のケーシング下端
の掘削刃と掘削ビットによる切削を基礎地盤に達するま
で行い、掘削が終了したならば前記ロッドを元の位置に
戻して前記ストッパーとの係合を解除して掘削ビットを
回転ケーシングから引上げてから更にケーシングを回転
して根入れ部まで押入れることを要旨とするものであ
る。

〔作用〕

本発明によれば、安定液注入用ロッドやリバース用ロッ
ドの引上げを行うと、スライド部が上昇し、連結ロッド
によりリンク機構が引き起こされ、ロッドが引っ込んで
ストッパーとの係合が解除されるので、そのままリング
状掘削ビットを引き上げることができる。

逆に、安定液注入用ロッドやリバース用ロッドを下ろす
と、リンク機構が押し出されてロッドが突き出して最下
段の回転ケーシング下端のストッパーに係合して回転ケ
ーシングと掘削ビットが一体化でき、回転ケーシングの
回転力を掘削ビットに伝えることができる。

また、安定液注入用ロッドからベントナイト等の安定液
が孔内に注出され、この安定液と掘削土砂は混合されて
リバース用ロッドで上方へと排出される。

さらに、スクリュー羽根とその外縁の縦羽根とからなる
攪拌翼兼ガイド翼が掘削ビットによる掘削土を攪拌しな
がら、その上方に位置する回転ケーシングの先端近くで
張り出し部の上方に開口するリバース用ロッドへ確実に
送れる。

しかも、この攪拌翼兼ガイド翼は中空な軸部が回転ケー
シングによって回転させられていても常に回転ケーシン
グ内に収まっているので、その下方に位置する掘削ビッ
トの軸ずれを防止できる。

〔実施例〕

以下、図面について本発明の実施例を詳細に説明する。

第１図は本発明の掘削装置の１実施例を示す１部切欠い
た正面図で、図中15は鋼管による通常ケーシングでこれ
は必要に応じて長さ方向に複数接続し、先端には掘削刃
16を設けた。また、第２図〜第５図に詳細を示すよう
に、ケーシング15内の先端近くの内側に係合可能な張り
出し部30としてロック式のものを採用したものである。

ケーシング15の内側には鉛直方向の突条からなるストッ
パー31を形成する。このストッパー31はその上部のケー
シング15の内径よりも突き出ると支障があるので、突条
以外の部分でのケーシングの肉厚を薄くすることで確保
した。

図中17は、その上方の軸部19とともに掘削手段となる掘
削ビットであり、該掘削ビット17は、掘削刃18での掘削
径をケーシング15よりも僅かに小径とし、ケーシング15
内に挿入可能な２翼または３翼のリング状のものであ
り、その回転駆動を行う軸部19の途中にスクリュー羽根
20aの外縁に縦羽根20bを形成した攪拌翼兼ガイド翼20を
突設する。

さらに、該軸部19の途中でこの攪拌翼兼ガイド翼20の上
方にケーシング15内先端近くの内側に係合可能な張り出
し部30として、リング状掘削ビット17の軸部19の上端に
外周に被嵌するスライド部32をその上端が安定液注入用
ロッド23の先端のスイベル22に結合するように設ける。

一方、軸部19から水平に突設した円盤状のスタビライザ
ー33上にこの外周縁から水平に突き出し可能なロッド34
を設け、該ロッド34を水平移動させるリンク機構35と前
記スライド部32とを連結ロッド36で結合し、さらにスラ
イド部32を上方に押上げるように付勢するスプリング37
を軸部19の外周に介在させた。このスプリング37には掘
削ズリが噛まないようにカバーを設けることが望まし
い。

また、軸部19の上端はスイベル22を介して回転ケーシン
グ15内に挿通する安定液注入用ロッド23の先端に連結
し、かつこの軸部19は中空であり、下端にこの安定液注
入用ロッド23に連通する吐出口24を形成する。

前記安定液注入用ロッド23に並べてリバース用ロッド25
も回転ケーシング15内に挿通し、その先端は回転ケーシ
ング15の先端近くで前記張り出し部21の上方に開口し
た。

安定液注入用ロッド23は図示のように安定液注入用プラ
ント26に接続するものであり、リバース用ロッド25はマ
ッドスクリーン27を介してこの注入用プラント26に接続
して循環路を構成する。図中28は油圧ジャッキ21aの作
動用油圧配管である。

リング状掘削ビット17が接地して第２図に示すようにス
プリング37を押圧しながら軸部19の上端がスライド部32
に深く入り込んでいる場合には、リンク機構35が倒され
ロッド34が突出する。

次に、本発明の掘削装置を使用して行う工法を説明す
る。

回転ケーシング15をケーシング建込み機10にセットし
（第６図参照）、この回転ケーシング15の先端付近の内
側で、張り出し部30のロッドを伸ばして、第５図に示す
ように、該ロッド34を回転ケーシング15のストッパー31
に係合させると、回転ケーシング15とリング状掘削ビッ
ト17は一体化する。一体化した掘削ビット17は、軸部19
を介して回転ケーシング15先端から突出する。

ケーシング建込み機１のケーシング駆動部５のモータ２
を始動すれば減速機３を介してチャック機構４が回転
し、該チャック機構４で押さえられたケーシング15は一
方向にゆっくりと回転してケーシング15が回転する。そ
して、ケーシング15の回転力は軸部19を介してリング状
掘削ビット17に伝達される。

このようにケーシング15を回転させれば、ケーシング15
の先端から突出するリング状掘削ビット17も回転し、第
２図に示すように先にリング状掘削ビット17で地中を円
形に掘削し、さらにその外周をケーシング15の先端の掘
削刃16が掘削する。

同時に、安定液注入用プラント26からベントナイト液等
の安定液を安定液注入用ロッド23に圧送し、リング状掘
削ビット17の軸部19の下端の吐出口24から注出する。こ
の安定液は掘削部を満たし、攪拌翼兼ガイド翼20で掘削
土砂と安定液とは混合されてリバース用ロッド25に回収
されて排出され、さらにマッドスクリーン27で土砂が除
かれ、安定液は安定液注入用プラント26に回収される。

このような安定液の循環を行いながら、掘削土砂を排土
する。そして、更にケーシング15を回転して根入れ部ま
で押入れ、 このようにして、基礎地盤29に達するまで掘削したなら
ば、第３図に示すように安定液注入用ロッド23やリバー
ス用ロッド25の引上げを行う。これに伴ってスライド部
32が上昇し、連結ロッド36によりリンク機構35が引き起
こされ、ロッド34が引っ込んでストッパー31との係合が
解除されるので、そのままリング状掘削ビット17を引き
上げることができる。そして、安定液注入用ロッド23や
リバース用ロッド25の引上げとともに掘削ビット17を地
上に引上げる。

図示は省略するが最終のズリはハンマグラブ等で排出
し、排土処理後通常の手法でバケット等でのスライム処
理をして掘削を完了する。

掘削完了後は、鉄筋カゴを建込み、さらにトレミー管13
を建込みコンクリートを打設してからケーシング８を引
き抜く。

〔発明の効果〕

以上述べたように本発明の掘削装置および掘削工法は、
ケーシングの回転を掘削ビットに伝え、掘削ビットと回
転ケーシングとの切削との２重の掘削によりどのような
地盤でも効率的に掘削できるものである。

とくに、ケーシングの駆動装置の他に掘削ビットの駆動
装置を必要とすることがなく、装置が安価であるととも
に、ケーシングの建込みの精度がそのまま掘削ビットの
掘削精度となるので、大深度でも真直に掘削できる高精
度なものである。

また、ハンマグラブ等の掘削具でケーシング内を排土す
る場合と比べて排土速度を速めて作業効率を向上させる
ことができるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の掘削装置および掘削工法の１実施例を
示す一部切欠いた正面図、第２図、第３図はその要部の
側面図、第４図はケーシングの説明図、第５図は第４図
のＡ−Ａ線断面図、第６図は従来装置を示す側面図、第
７図〜第11図は従来工法の各工程を示す縦断側面図であ
る。 １…ケーシング建込み機、２…モータ ３…減速機、４…チャック機構 ５…ケーシング駆動部、６…昇降ジャッキ ７…リーダマスト、８…ケーシング ９…掘削刃、10…サブクレーン 11…掘削具、12…鉄筋カゴ 13…トレミー管、15…ケーシング 16…掘削刃、17…リング状掘削ビット 18…掘削刃、19…軸部 20…攪拌翼兼ガイド翼、20a…スクリュー羽根 20b…縦羽根 22…スイベル、23…安定液注入用ロッド 24…吐出口、25…リバース用ロッド 26…注入用プラント、27…マッドスクリーン 28…油圧配管、29…基礎地盤 30…張り出し部、31…ストッパー 32…スライド部、33…スタビライザー 34…ロッド、35…リンク機構 36…連結ロッド、37…スプリング

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】鋼管によるケーシングを必要に応じて長さ
   方向に複数接続し、最下段のケーシングの下端に掘削刃
   を突設した回転ケーシングと、回転ケーシング内に挿入
   し、かつ回転ケーシングに固定可能な中空な軸部の先端
   に２翼または３翼のリング状掘削ビットを設け、この軸
   部の途中にスクリュー羽根の外縁に縦羽根を形成した攪
   拌翼兼ガイド翼を突設した掘削手段と、先端がスイベル
   を介して前記軸部の上端に連結して開口する安定液注入
   用ロッドと、先端が最下段のケーシングの下端近くに開
   口するリバース用ロッドとからなる掘削装置であり、前
   記最下段のケーシングの下部内側に鉛直方向の突条から
   なるストッパーを形成し、また、前記中空な軸部の上端
   外周にスライド部を被嵌させ、一方、軸部から水平に突
   設した円盤状のスタビライザー上にこの外周縁から水平
   に突き出し可能なロッドを設け、該ロッドと前記スライ
   ド部とを折曲自在なリンク機構で結合し、さらに、スラ
   イド部を上方に押上げるように付勢するスプリングを軸
   部の外周に介在させたことを特徴とする掘削装置。
2. 【請求項２】鋼管によるケーシングを必要に応じて長さ
   方向に複数接続し、最下段のケーシングの下端に掘削刃
   を突設した回転ケーシングと、回転ケーシング内に挿入
   し、かつ回転ケーシングに固定可能な中空な軸部の先端
   に２翼または３翼のリング状掘削ビットを設け、この軸
   部の途中にスクリュー羽根の外縁に縦羽根を形成した攪
   拌翼兼ガイド翼を突設した掘削手段と、先端がスイベル
   を介して前記軸部の上端に連結して開口する安定液注入
   用ロッドと、先端が最下段のケーシングの下端近くに開
   口するリバース用ロッドとからなる掘削装置であり、前
   記最下段のケーシングの下部内側に鉛直方向の突条から
   なるストッパーを形成し、また、前記中空な軸部の上端
   外周にスライド部を被嵌させ、一方、軸部から水平に突
   設した円盤状のスタビライザー上にこの外周縁から水平
   に突き出し可能なロッドを設け、該ロッドと前記スライ
   ド部とを折曲自在なリンク機構で結合し、さらに、スラ
   イド部を上方に押上げるように付勢するスプリングを軸
   部の外周に介在させた掘削装置を使用し、前記ロッドを
   スタビライザーの外周縁から水平に突き出して前記スト
   ッパーに係合させて回転ケーシングの回転力を掘削ビッ
   トに伝えて、安定液注入用ロッドから安定液を注入して
   掘削地盤を軟弱にしながら、かつ、リバース用ロッドで
   回転ケーシング内の掘削土を排土しながら、最下段のケ
   ーシング下端の掘削刃と掘削ビットによる切削を基礎地
   盤に達するまで行い、掘削が終了したならば前記ロッド
   を元の位置に戻して前記ストッパーとの係合を解除して
   掘削ビットを回転ケーシングから引上げてから更にケー
   シングを回転して根入れ部まで押入れることを特徴とす
   る掘削工法。