JPH0842274A - 掘削装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】大がかりな設備を必要とすることなく、大きな
杭孔を掘削できる。 【構成】掘削ビット２２が設けられたケーシングチュー
ブ１４を回転させて掘削する回転掘削機構１と、ケーシ
ングチューブ１４に一体回転可能に、かつ、軸方向に移
動可能に支持された移動台２８を移動する移動機構３２
とを備えている。そして、掘削アーム３４，３５を振り
降ろすと共にハンマビット３８，３９をケーシングチュ
ーブ１４に向かって引き寄せる拡張機構４２を移動台２
８に設け、ケーシングチューブ１４内に回転可能に支持
されたスクリュー軸を回転させ土砂をケーシングチュー
ブに形成された５４，５５窓から取り込み上方に搬送す
る排土機構を配置した。また、ケーシングチューブ１４
に窓５４，５５に向かって傾斜した底部を有する拡孔を
掘削する拡孔ビット５０，５１を取り付けた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、杭孔等を掘削する掘削
装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、場所打ち杭工法としては、オ
ールケーシング工法、リバース工法、アースドリル工
法、深礎工法等が知られているが、山岳地帯等の交通が
不便な場所での橋梁基礎の築造や送電鉄塔の基礎築造等
では、特に、２ｍから４ｍ程度の径の大きな杭孔を掘削
するような大型の掘削機械を必要とする場合、掘削機械
の搬入が困難であり、新たに機械搬入のための道路を取
り付けることは、自然破壊につながるという問題があ
る。また、オールケーシング工法では、ケーシングチュ
ーブを回転させる回転掘削機構のほかに、ケーシングチ
ューブ内の土砂を排出するために、ハンマグラブを吊下
げるクレーン等を必要とし、リバース工法やアースドリ
ル工法で安定液を使用する場合には、給排水設備を必要
とするので、付帯設備等のためにも広い作業領域を必要
とするが、山岳地帯等では十分な広さの作業領域を確保
することが困難であるという問題がある。

【０００３】そこで、このような問題のある山岳地帯等
では、掘削箇所にやぐら等を組み、ライナープレート等
により孔壁の土留めをしながら人力により掘削をすると
共に、掘削した土砂をやぐらに取り付けたウインチのバ
ケットで外部に排出する深礎工法が用いられていた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、こうし
た従来の深礎工法では、有毒ガスの噴出や酸素の欠乏す
るおそれがある地盤等での掘削では安全上の問題があ
り、また、人力に頼らざるを得ないことから、掘削効率
の向上にも限界があるという問題があった。

【０００５】そこで本発明は上記の課題を解決すること
を目的とし、大がかりな設備を必要とすることなく、大
きな杭孔を掘削可能な掘削装置を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】かかる目的を達成すべ
く、本発明は課題を解決するための手段として次の構成
を取った。即ち、先端に掘削ビットが設けられたケーシ
ングチューブを回転させて掘削する回転掘削機構と、前
記ケーシングチューブに一体回転可能に、かつ、軸方向
に移動可能に支持された移動台を移動する移動機構と、
外側から前記ケーシングチューブに向かって移動可能な
ハンマビットが設けられた掘削アームを前記移動台に揺
動可能に支持し、前記掘削アームを振り降ろすと共に前
記ハンマビットを前記ケーシングチューブに向かって引
き寄せる拡張機構と、前記ケーシングチューブ内に回転
可能に支持されたスクリュー軸を回転させ前記ハンマビ
ットにより掻き寄せられた土砂を前記ケーシングチュー
ブに形成された窓から取り込み前記ケーシングチューブ
内を上方に搬送する排土機構と、を備えたことを特徴と
する掘削装置の構成がそれである。

【０００７】また、前記ケーシングチューブに、前記掘
削ビットによる先進孔よりも大きい径で、かつ、前記ケ
ーシングチューブの窓に向かって傾斜した底部を有する
拡孔を掘削する拡孔ビットを取り付けた構成としてもよ
い。

【０００８】

【作用】前記構成を有する掘削装置は、回転掘削機構
が、ケーシングチューブを回転させ、掘削ビットにより
先進孔を掘削してケーシングチューブの鉛直性を確保す
る。そして、移動機構が、移動台を軸方向に摺動させて
拡張機構を降下させ、拡張機構が、掘削アームを振り降
ろし、ハンマビットをケーシングチューブに向かって引
き寄せて土砂をかき寄せ、ケーシングチューブの窓から
土砂を取り込み、排土機構がケーシングチューブの上方
に土砂を搬送して外部に排出して掘削する。

【０００９】また、拡孔ビットを取り付けたものでは、
拡孔ビットが掘削ビットによる先進孔より大きな径で傾
斜した底部を有する拡孔を掘削し、ケーシングチューブ
の窓から土砂を取り込みやすくする。

【００１０】

【実施例】以下本発明の実施例を図面に基づいて詳細に
説明する。図１に示すように、１は回転掘削機構で、水
平状態に保持されるベースフレーム２に、昇降フレーム
３を昇降する昇降シリンダ４を１組立設し、図２に示す
ように、昇降フレーム３の中央に取り付けられた取付台
５に軸受け６の内輪７が固定されており、軸受け６の外
輪８にリング状の回転部材９が支持されている。尚、本
実施例では、ベースフレーム２、昇降フレーム３、昇降
シリンダ４は、それぞれに分解・組立可能に構成されて
いる。

【００１１】外輪８の外周には歯部１０が形成されてお
り、取付台５に設けた油圧モータ１１の回転軸に接続し
た駆動ギヤ１２と歯部１０とが噛合され、油圧モータ１
１の回転により回転部材９を回転するように構成されて
いる。回転部材９の内周には、ケーシングチューブ１４
を挿通可能なテーパ孔１５が形成されており、テーパ孔
１５は下方に向かって縮径するように形成されている。
回転部材９の上方には、取付台５にブラケット１６を介
して取り付けられたチャックシリンダ１７により昇降さ
れるチャック台１８が設けられており、チャック台１８
には、ベアリング１９を介して回転可能に連結リンク２
０が吊下げられている。この連結リンク２０には、楔部
材２１が取り付けられ、テーパ孔１５とケーシングチュ
ーブ１４との間に楔部材２１が挿入されている。

【００１２】ケーシングチューブ１４の先端には、掘削
ビット２２がケーシングチューブ１４の縁に沿って設け
られると共に、ケーシングチューブ１４の中心を通る図
示しない取付バー上にも掘削ビット２２が設けられて、
ケーシングチューブ１４の回転により円柱状に掘削する
ことができるように構成されている。

【００１３】一方、ケーシングチューブ１４の外周に
は、その軸方向に沿ってレール２４，２５が取り付けら
れており、レール２４，２５の上部には、ケーシングチ
ューブ１４に外装されたリング状の固定台２６が、レー
ル２４，２５に係合、かつ、図示しない固定機構により
ケーシングチューブ１４に固定されいる。

【００１４】また、レール２４，２５には、ケーシング
チューブ１４に外装されたリング状の移動台２８がレー
ル２４，２５に係合されて、ケーシングチューブ１４に
一体回転可能に、かつ軸方向に移動可能に支持されてい
る。そして、固定台２６と移動台２８とは、移動用シリ
ンダ３０を介して連結されている。尚、本実施例では、
レール２４，２５、固定台２６、移動台２８、移動用シ
リンダ３０により移動機構３２が構成されている。

【００１５】移動台２８には、長短の掘削アーム３４，
３５の一端が揺動可能に支持されている。本実施例で
は、２本の長い掘削アーム３４がケーシングチューブ１
４の両側に設けられると共に、２本の短い掘削アーム３
５が長い掘削アーム３４と直交して、ケーシングチュー
ブ１４の両側に設けられている。各図中では、便宜上長
短それぞれ１本づつを同一平面上で表している。

【００１６】各掘削アーム３４，３５には、移動台２８
に揺動可能に支持された打撃シリンダ３６，３７のロッ
ドが揺動可能に連結されている。また、各掘削アーム３
４，３５には、それぞれハンマビット３８，３９が各掘
削アーム３４，３５の長手方向に沿って移動可能に支持
されており、図３に示すように、各ハンマビット３８，
３９は、各掘削アーム３４，３５に支持された引掻シリ
ンダ４０，４１のロッドに接続されている。

【００１７】尚、本実施例では、掘削アーム３４，３
５、打撃シリンダ３６，３７、ハンマビット３８．３
９、引掻シリンダ４０，４１により拡張機構４２が構成
されている。移動台２８の下側には、ケーシングチュー
ブ１４に外装されたリング状の掘削台４４がレール２
４，２５に移動可能に係合されている。固定台２６と掘
削台４４とは、掘削用シリンダ４５を介して連結されて
いる。掘削台４４には、ケーシングチューブ１４の軸方
向に突出された長短の拡孔アーム４６，４７が設けられ
ており、本実施例では、２本の長い拡孔アーム４７がケ
ーシングチューブ１４の両側に設けられ、２本の短い拡
孔アーム４６が長い拡孔アーム４７と直交して設けられ
ている。各図中では便宜上それぞれ１本づつを同一平面
上で表している。

【００１８】図３に示すように、拡孔アーム４６，４７
の下側の取付面４８，４９には、複数の拡孔ビット５
０，５１が取り付けられている。また、取付面４８，４
９は、拡孔ビット５０，５１により掘削した際に、ケー
シングチューブ１４の中心に向かって下り傾斜になるよ
うに傾斜して形成されている。

【００１９】更に、掘削台４４には、ケーシングチュー
ブ１４先端の掘削ビット２２による孔よりも一回り大き
な径の孔を掘削する複数の掘削ビット５２も取り付けら
れている。ケーシングチューブ１４には、その先端側の
側面に、複数の窓５４，５５が形成されて、外部の土砂
を内部に取り入れることができるようにされている。ま
た、掘削台４４にも、窓５４，５５に重なる窓４４ａが
形成されている。

【００２０】そして、ケーシングチューブ１４内には、
その内周に摺接したスパイラル状の羽根５６（図２参
照）を有するスクリュー軸５８が回転可能に挿入されて
おり、スクリュー軸５８はケーシングチューブ１４の先
端から全長にわたって設けられている。ケーシングチュ
ーブ１４が継ぎ足されたときには、その長さに応じてス
クリュー軸５８も継ぎ足すことができるように構成され
ている。

【００２１】そして、ケーシングチューブ１４の後端に
は、キャップ部材６０が固定されており、キャップ部材
６０には、駆動モータ６２がベアリング６４を介して取
り付けられると共に、駆動モータ６２の回転軸はスクリ
ュー軸５８に接続されている。また、キャップ部材６０
には、その側面に窓６６が形成されて、この窓６６を介
して外部に排出される土砂をシュート６８で受け取るこ
とができるように構成されている。尚、本実施例では、
スクリュー軸５８、駆動モータ６２、キャップ部材６
０、シュート６８により排土機構７０が構成されてい
る。

【００２２】次に、前述した本実施例の掘削装置の作動
について説明する。まず、ベースフレーム２、昇降フレ
ーム３、昇降シリンダ４により回転掘削機構１が組み立
てられ、ケーシングチューブ１４が挿入される。そし
て、図３に示すように、固定台２６、移動台２８、掘削
台４４がケーシングチューブ１４に挿着される。

【００２３】チャックシリンダ１７が駆動されチャック
台１８を下降させると、ベアリング１９、連結リンク２
０を介して楔部材２１がケーシングチューブ１４とテー
パ孔１５との間に挿入され、楔部材２１により回転部材
９とケーシングチューブ１４とが締結される。

【００２４】その際、図４に示すように、移動台２８と
掘削台４４とは、それぞれ移動用シリンダ３０、掘削用
シリンダ４５により最も引き上げられた状態にされると
共に、掘削アーム３４，３５も打撃シリンダ３６，３７
により引き上げられた状態にされる。この状態から、油
圧モータ１１が駆動されて、駆動ギヤ１２、歯部１０を
介して回転部材９が回転され、回転部材９の回転と共に
ケーシングチューブ１４が回転される。また、昇降シリ
ンダ４を駆動して昇降フレーム３を下降させ、回転部材
９、楔部材２１を介してケーシングチューブ１４を地中
に押し込む。

【００２５】よって、ケーシングチューブ１４の先端の
掘削ビット２２により掘削されて先進孔ａが形成され、
ケーシングチューブ１４の先端が地中に挿入される。そ
の際、ハンマビット３８，３９、拡孔ビット５０，５１
は空転しているので、油圧モータ１１の駆動力は、掘削
ビット２２による掘削力に対応していれば十分である。
また、掘削アーム３４，３５及び拡孔アーム４６，４７
を長短２本づつ備えているので、ケーシングチューブ１
４の回転は、１８０度の往復回転運動でもよい。

【００２６】そして、掘削ビット２２により掘削された
土砂は、ケーシングチューブ１４内に取り込まれ、駆動
モータ６２により回転されるスクリュー軸５８の羽根５
６によりケーシングチューブ１４内をその下部から上部
に搬送されて、キャップ部材６０の窓６６からシュート
６８を介して排出される。

【００２７】ケーシングチューブ１４の掘削ビット２２
により掘削が進み、掘削台４４の掘削ビット５２が地面
に当たるようになると、昇降シリンダ４の駆動が停止さ
れる。そして、掘削用シリンダ４５が駆動されて、掘削
台４４が下降される。油圧モータ１１によりケーシング
チューブ１４の回転が、レール２４，２５を介して掘削
台４４に伝達されて、掘削台４４もケーシングチューブ
１４と共に回転する。

【００２８】よって、掘削ビット５２により掘削され
て、先進孔ａよりも一回り大きな径の掘削孔ｂが掘削さ
れ、掘削台４４の下降により、更に、拡孔ビット５０，
５１によっても掘削がされるようになる。この拡孔ビッ
ト５０，５１による拡張孔ｃの底部は、図５に示すよう
に、ケーシングチューブ１４の中心に向かって下り傾斜
に形成される。

【００２９】掘削ビット５２、拡孔ビット５０，５１に
よる掘削の間、ケーシングチューブ１４の先端は先進孔
ａ内にあるので、ケーシングチューブ１４の先端が振れ
たりすることがなく、先進孔ａと掘削孔ｂ及び拡孔ｃと
が同芯に保たれると共に、掘削孔ｂ及び拡孔ｃの鉛直性
も保たれる。また、油圧モータ１１の駆動力は、掘削ビ
ット５２、拡孔ビット５０，５１による掘削力に対応し
ていれば十分である。

【００３０】掘削用シリンダ４５が駆動されて、掘削台
４４が最下降端にまで下降されると、図６に示すよう
に、移動用シリンダ３０が駆動されて、移動台２８が下
降される。また、打撃シリンダ３６，３７が駆動され
て、掘削アーム３４，３５が振り下ろされ、ハンマビッ
ト３８，３９が打ち込まれ、転石等は叩き割られる。

【００３１】その後、引掻シリンダ４０，４１が駆動さ
れて、掘削アーム３４，３５の先端側に予め移動された
ハンマビット３８，３９が掘削アーム３４，３５の長手
方向にケーシングチューブ１４の中心に向かって引き寄
せられる。これにより、土砂が引っ掻かれて掘削される
と共に、かき寄せられる。

【００３２】かき寄せられた土砂は、拡孔ｃに入り込
み、拡孔ｃの底部の傾斜に沿って転がり、掘削孔ｂを介
してケーシングチューブ１４の窓５４，５５から内部に
取り込まれる。そして、スクリュー軸５８の回転により
ケーシングチューブ１４の下部から上部に搬送され、窓
６６からシュート６８を介して排出される。

【００３３】本実施例では、掘削アーム３４，３５は、
図６に示すように、少し傾斜した状態に振り降ろされる
ので、底部がケーシングチューブ１４の中心に向かって
傾斜した状態で引っ掻かれるから、土砂が拡孔ｃに入り
込みやすい。これに限らず、掘削アーム３４，３５を水
平状態になるまで振り降ろし、底部が平になっても実施
可能である。

【００３４】また、硬質石を掘削するような場合には、
図７に示すように、ハンマビット３８，３９を掘削アー
ム３４，３５の先端にまで移動してから振り下ろすので
はなく、引掻シリンダ４０，４１をそのストロークの途
中で止めて振り下ろす。次に、振り下ろすときには引掻
シリンダ４０，４１により前回よりも先端に移動した位
置にハンマビット３８，３９を移動して振り下ろす。こ
のように、少しづつ掘削する径を大きくしていくことに
より、掘削には時間を要するが、硬質石でも掘削するこ
とができる。

【００３５】ケーシングチューブ１４は、油圧モータ１
１により回転されているので、本実施例では、ハンマビ
ット３８，３９は、円弧状の軌跡を描きながら引き寄せ
られる。引き寄せられた後、打撃シリンダ３６，３７が
駆動されて、掘削アーム３４，３５が引き上げられると
共に、引掻シリンダ４０，４１が駆動されて、ハンマビ
ット３８，３９が掘削アーム３４，３５の先端に向かっ
て移動される。尚、このときも、油圧モータ１１の駆動
力は、ハンマビット３８，３９により掘削力に対応して
いれば十分である。

【００３６】そして、再び打撃シリンダ３６，３７が駆
動されて、掘削アーム３４，３５が振り下ろされ、ハン
マビット３８，３９が打ち込まれると共に、引掻シリン
ダ４０，４１が駆動されて、ハンマビット３８，３９が
引き寄せられる。この動作が繰り返されて、ハンマビッ
ト３８，３９により引っ掻かれた土砂がかき寄せられ、
窓５４，５５から取り込まれて、スクリュー軸５８の回
転により排出される。

【００３７】本実施例では、ケーシングチューブ１４が
約１８０度回転されると逆回転されてハンマビット３
８，３９が打ち込まれる。そして、これが繰り返され
て、移動台２８が最下端にまで下降されたときには、図
６に示すように、短い掘削アーム３５のハンマビット３
９により、拡孔ｃよりも大きい拡張孔ｄが掘削され、長
い掘削アーム３４のハンマビット３８により拡張孔ｄよ
りも大きい拡張孔ｅが形成される。また、ハンマビット
３８，３９による掘削の間、ケーシングチューブ１４の
先端は先進孔ａ内にあるので、ケーシングチューブ１４
の先端が振れたりすることがなく、先進孔ａと拡張孔
ｄ，ｅとの同芯が保たれる 拡張孔ｄ，ｅを掘削すると、移動用シリンダ３０を駆動
して移動台２８を上昇させ、掘削用シリンダ４５を駆動
して掘削台４４を上昇させる。ケーシングチューブ１４
を回転させながら、昇降シリンダ４を駆動してケーシン
グチューブ１４を押し込み、再び先進孔ａを掘削する。

【００３８】そして、前述したと同様に、昇降シリンダ
４の駆動を停止して、掘削用シリンダ４５を駆動して掘
削台４４を下降させ、掘削孔ｂ、拡孔ｃを掘削する。次
に、移動用シリンダ３０を駆動すると共に、打撃シリン
ダ３６，３７、引掻シリンダ４０，４１を駆動してハン
マビット３８，３９により拡張孔ｄ，ｅを掘削する。こ
れを繰り返し実行して、所定深さの杭孔を掘削する。
尚、土留めのために、図６に示すように、孔壁にモルタ
ル８０を吹き付けるには、長い掘削アーム３４のハンマ
ビット３８に切削ビット８２を設け、ケーシングチュー
ブ１４を回転させてモルタル８０の内面を平坦に削るよ
うにすることもできる。

【００３９】よって、回転掘削機構１は、掘削ビット２
２、掘削ビット５２及び拡孔ビット５０，５１、ハンマ
ビット３８，３９による掘削力に対応した駆動力を有す
るものであれば、杭孔を掘削することができ、小型のも
のでも大きな径の杭孔を掘削することができる。

【００４０】本実施例では、回転掘削機構１は、ベース
フレーム２、昇降フレーム３、昇降シリンダ４にそれぞ
れ分解することができ、また、ケーシングチューブ１４
から固定台２６、移動台２８、掘削台４４を取り外すこ
とができ、分解した各部品の重量を、例えば２トン以内
に納まるように構成することにより、索道により山岳地
帯等の施工場所まで搬入することができる。これによ
り、新たに搬入道路を取り付けることなく搬入でき、自
然破壊を最小限に押さえることができる。

【００４１】また、掘削した土砂は排土機構７０により
排出するので、排土のためにハンマグラブやクレーンあ
るいは給排水設備等を必要としないので、広い作業領域
が確保できなくても、掘削をすることができる。尚、長
短の掘削アーム３４，３５は、少なくとも１本備えてい
れば十分であり、この場合は、ケーシングチューブ１４
を３６０度回転させる必要がある。また、掘削台４４、
拡孔ビット５０，５１、掘削ビット５２を設けなくて
も、少なくとも掘削ビット２２、掘削アーム３４，３５
のハンマビット３８，３９を備えていれば、杭孔の掘削
は可能である。

【００４２】拡孔ビット５０，５１を設けることによ
り、拡孔ｃの底部が傾斜して形成され、掘削した土砂の
窓５４，５５からの取り込みが促進されると共に、掘削
台４４に拡孔ビット５０，５１、掘削ビット５２を設け
ることにより、掘削効率を向上させることもできる。

【００４３】以上本発明はこの様な実施例に何等限定さ
れるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲にお
いて種々なる態様で実施し得る。

【００４４】

【発明の効果】以上詳述したように本発明の掘削装置
は、掘削ビットにより先進孔を掘削してから、ハンマビ
ットにより拡張孔を掘削するので、先進孔により先進孔
と拡張孔との同芯性、鉛直性が保たれると共に、回転掘
削機構はそれぞれの掘削力に対応した駆動力を有するも
のであればよく、小型のものでも大きな径の杭孔を掘削
することができるという効果を奏する。また、掘削した
土砂は排土機構により排出するので、広い作業領域を必
要とすることなく、掘削をすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例としての掘削装置の概略構成
図である。

【図２】本実施例の掘削装置の回転掘削機構と排土機構
との一部を断面で示す拡大図である。

【図３】本実施例のケーシングチューブに移動機構と拡
張機構とを取り付けた状態の一部を断面で示す拡大図で
ある。

【図４】本実施例の掘削装置による先進孔の掘削状態を
示す拡大図である。

【図５】本実施例の掘削装置による拡孔の掘削状態を示
す拡大図である。

【図６】本実施例の掘削装置による拡張孔の掘削状態を
示す拡大図である。

【図７】本実施例の他の掘削例の拡大説明図である。

【符号の説明】

１…回転掘削機構 ２…ベースフレーム ３
…昇降フレーム ４…昇降シリンダ １１…油圧モータ １
４…ケーシングチューブ ２２…掘削ビット ２６…固定台 ２
８…移動台 ３０…移動用シリンダ ３２…移動機構 ３
４，３５…掘削アーム ３６，３７…打撃シリンダ ３８，３９…ハンマビット ４０，４１…引掻シリンダ ４２…拡張機構 ４
６，４７…拡孔アーム ５０，５１…拡孔ビット ５４，５５…窓 ５
８…スクリュー軸 ７０…排土機構

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 先端に掘削ビットが設けられたケーシン
   グチューブを回転させて掘削する回転掘削機構と、 前記ケーシングチューブに一体回転可能に、かつ、軸方
   向に移動可能に支持された移動台を移動する移動機構
   と、 外側から前記ケーシングチューブに向かって移動可能な
   ハンマビットが設けられた掘削アームを前記移動台に揺
   動可能に支持し、前記掘削アームを振り降ろすと共に前
   記ハンマビットを前記ケーシングチューブに向かって引
   き寄せる拡張機構と、 前記ケーシングチューブ内に回転可能に支持されたスク
   リュー軸を回転させ前記ハンマビットにより掻き寄せら
   れた土砂を前記ケーシングチューブに形成された窓から
   取り込み前記ケーシングチューブ内を上方に搬送する排
   土機構と、 を備えたことを特徴とする掘削装置。
2. 【請求項２】 前記ケーシングチューブに、前記掘削ビ
   ットによる先進孔よりも大きい径で、かつ、前記ケーシ
   ングチューブの窓に向かって傾斜した底部を有する拡孔
   を掘削する拡孔ビットを取り付けたことを特徴とする請
   求項１記載の掘削装置。