JPH09217575A - 掘削工法及び掘削装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 硬質岩や転石層があっても容易に掘削するこ
とができる掘削工法及び掘削装置を提案する。 【解決手段】 全周回転または揺動掘削機１にてケーシ
ング２を回転または揺動させながら押し込み、ケーシン
グ２内に挿入したハンマーグラブ２０にて土砂を排除す
る掘削工法において、硬質層２２に到達したときに高圧
エアにて打撃駆動されるダウンザホールハンマー１４を
下端に有する破砕ユニット５をケーシング２内に挿入
し、この破砕ユニット５をケーシング２に固定した回転
駆動ユニット４にて回転駆動して硬質層２２を破砕し、
破砕物２５をハンマーグラブ２０にて排除するようにし
た。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、下端にカッタビッ
トを備えたケーシングを回転させながら押し込んで掘削
する全周回転または左右揺動タイプのオールケーシング
掘削工法（以下、全周回転掘削工法と称する）、特にそ
のケーシング内の硬質岩や転石等を容易に破砕除去する
掘削工法、及びその掘削装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】全周回転掘削工法（ベント工法の揺動オ
ールケーシング工法を含む）は、オーガ掘削機等の他の
掘削機よりもはるかに大きい口径の掘削が可能であると
ともに、玉石、転石、岩盤、コンクリート等の除去も可
能であって、圧密された砂礫層、玉石層、転石層、岩盤
層、等の硬質地盤での場所打ち杭の施工に多く利用され
ている。

【０００３】この全周掘削工法を図６を参照して説明す
ると、（ａ）から（ｂ）に示すように地表面上に設置し
た全周回転掘削機１にてケーシング２を回転させながら
地盤２１中に押し込むとともに、ケーシング２内の土砂
をハンマーグラブ２０にてケーシング２の上方に排除し
て行くことにより掘削を進行するものであり、（ｂ）に
示すように硬質岩や転石などの硬質層２２に到達する
と、ハンマーグラブ２０では破砕して除去することがで
きないので、（ｃ）に示すようにチゼルハンマー３０を
ケーシング２内に挿入し、（ｄ）に示すようにチゼルハ
ンマー３０を落下させてその衝撃によって硬質岩や転石
を破砕し、その後（ｅ）に示すように破砕された岩石を
ハンマーグラブ２０にてケーシング２上方に排除して行
くことにより掘削を進行し、最終的に（ｆ）に示すよう
にケーシング２を抜き取ることにより掘削が完了する。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところが、チゼルハン
マー３０の落下衝撃によって硬質岩や転石を破砕する際
に、硬質岩や転石が特に硬質でケーシング２内周に密接
嵌合した状態になっている場合、その中央部分は破砕で
きてもケーシング２の周壁近傍部分が容易に破砕でき
ず、完全に破砕するのに大変な時間を要するという問題
があった。また、掘削深さが地下水位よりも深くなる
と、チゼルハンマー３０が水面に衝突する際にその落下
エネルギーが吸収されるとともに浮力が作用するために
破砕力が急激に低下し、容易に破砕できなくなるという
問題があった。また、硬質岩や転石の形状や性状によっ
てはチゼルハンマー３０が硬質岩や転石に衝突した後真
っ直ぐ上に跳ね上がるとは限らず、チゼルハンマー３０
がケーシング２の周壁に衝突して傷めてしまうという問
題があった。

【０００５】本発明は、上記従来の問題点に鑑み、硬質
岩や転石層があっても容易に掘削することができる掘削
工法及び掘削装置を提案することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は、図中の参照符号を付して示すならば、請求
項１の掘削方法にあっては、全周回転または揺動掘削機
１にてケーシング２を回転または揺動させながら押し込
み、ケーシング２内に挿入したハンマーグラブ２０にて
土砂を排除する掘削工法において、硬質層２２に到達し
たときに高圧エアにて打撃駆動されるダウンザホールハ
ンマー１３，２３を下端に有する破砕ユニット５をケー
シング２内に挿入し、ダウンザホールハンマー１３，２
３を打撃させながら破砕ユニット５をケーシング２にて
反力を受けた状態で回転駆動して硬質層２２を破砕し、
破砕物２５をハンマーグラブ２０にて排除する構成を採
用するものである。

【０００７】また、請求項２の掘削装置にあっては、全
周回転または揺動掘削機１と、ケーシング２内周壁に圧
接固定可能でかつ回転駆動手段９を有する回転駆動ユニ
ット４と回転駆動手段９にて回転駆動されるとともに下
端に高圧エアにて打撃駆動されるダウンザホールハンマ
ー１４，２４を有する破砕ユニット５とから成る破砕機
３とを備えた構成を採用するものである。

【０００８】また、請求項３にあっては、回転駆動ユニ
ット４を相対移動自在に貫通するとともに回転駆動手段
９による回転力伝達用の異径部を有するケリーロッド１
０の下端に破砕ユニット５を連結し、ケリーロッド１０
の上端部に吊り下げ用のスイベル継手１５を取付け、ス
イベル継手１５とケリーロッド１０を介して破砕ユニッ
ト５に高圧エアを供給するように構成してなる請求項２
に記載の構成を採用するものである。

【０００９】また、請求項４にあっては、回転駆動ユニ
ット４に、ケーシング２内周壁に圧接する反力プレート
６と反力プレート６を径方向に移動する油圧ラム７とを
周方向に複数配設し、中心部にケリーロッド１０が貫通
する回転筒体８を配設するとともに回転筒体８を回転駆
動する油圧モータ９を設けてなる請求項３に記載の構成
を採用するものである。

【００１０】また、請求項５にあっては、破砕ユニット
５の下端に複数のダウンザホールハンマー１３が配設さ
れるとともに、各ダウンザホールハンマー１３が回転自
在に装着されている請求項２、３又は４に記載の構成を
採用するものである。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態の掘削
装置について、図１〜図３を参照しながら説明する。

【００１２】図３において、１は全周回転または揺動掘
削機、２はこの全周回転掘削機１にて回転または左右揺
動されながら地盤２１に押し込まれて掘削するケーシン
グである。全周回転または揺動掘削機１は、周知のもの
で、ケーシング２の挿入孔を有する回転体にチャック装
置を設けるとともに回転体を回転または揺動駆動する油
圧モータと回転体を軸芯方向に移動させる圧入引き抜き
装置とを設けて成り、ケーシング２をチャック装置によ
り把持した状態で油圧モータの駆動により回転体を回転
または揺動させて、ケーシングを回転または左右揺動さ
せつつ地盤２１中に押し込み、あるいは引抜きを行なわ
せるように構成されている。

【００１３】図１、図２において、２ａはケーシング２
の下端に装着されたカッタービットである。３は、ケー
シング２による掘削が地盤の硬質層まで到達したときに
挿入される破砕機であり、回転駆動ユニット４と破砕ユ
ニット５とを備えている。回転駆動ユニット４の外周に
は、ケーシング２の内周壁に圧接する複数の反力プレー
ト６が周方向に所定間隔置きに配設されるとともに各反
力プレート６を径方向に移動させる油圧ラム７が配設さ
れている。また、中心部には回転筒体８が回転自在に配
設され、かつこの回転筒体８を回転駆動する油圧モータ
９が設けられている。この油圧モータ９による回転筒体
８の回転機構としては回転筒体８の外周に設けた歯車
（図示せず）に油圧モータ９の出力軸に固定したピニオ
ン（図示せず）を噛合させる等、周知の回転伝達手段が
適用されている。回転筒体８の軸芯部には、角柱状のケ
リーロッド１０が軸芯方向に移動自在に貫通する角筒穴
８ａが形成されている。なお、ケリーロッド１０の断面
形状は四角形に限らず、回転伝達可能な異径部を有する
断面形状であれば良く、例えば円柱の一側又は両側に突
条を突設したものでもよい。また、回転駆動ユニット４
の上端の適所に、油圧ラム７及び油圧モータ９に油圧を
供給するための油圧供給口１１が設けられ、この油圧供
給口１１に接続された油圧ホース１２がケーシング２の
外部に延出されている。

【００１４】破砕ユニット５はケリーロッド１０の下端
に連結されており、ケリーロッド１０の回転に連動して
回転する。破砕ユニット５には、高圧エアにてハンマー
ビット１４を振動駆動するように構成された複数のエア
ハンマーであるダウンザホールハンマー１３（１３ａ〜
１３ｄ）が配設され、そのハンマービット１４は破砕ユ
ニット５の下端から突出している。各ダウンザホールハ
ンマー１３（１３ａ〜１３ｄ）の配設位置は、破砕ユニ
ット５の回転により各ハンマービット１４にてケーシン
グ２の内断面のほぼ全面を破砕できるように適当に設定
されている。また、各ダウンザホールハンマー１３は、
ハンマービット１４がそれぞれの軸芯回りに回転自在に
装着されており、破砕ユニット５の回転に伴ってハンマ
ービット１４が公転と自転を組み合わせた回転動作を行
いながら振動することによって破砕力が増大するように
構成されている。なお、ハンマービット１４はダウンザ
ホールハンマー１３に対して回転しないように装着して
も良いことは言うまでもない。

【００１５】破砕ユニット５の上端から回転駆動ユニッ
ト４の回転筒体８を貫通して上方に延びるケリーロッド
１０には、ダウンザホールハンマー１３に高圧エアを供
給するエア通路（図示せず）が設けられ、かつその上端
にはこのケリーロッド１０を回転自在に支持するととも
に高圧エアを供給するスイベル継手１５が配設され、こ
のスイベル継手１５に吊フック１６が設けられ、吊上げ
金具１７が連結されている。１８はスイベル継手１５に
接続されたエアホースである。

【００１６】次に、上記構成の掘削装置による掘削工法
を図３を参照して説明する。（ａ）から（ｂ）に示すよ
うに地表面上に設置した全周回転または揺動掘削機１に
てケーシング２を回転または揺動させながら地盤２１中
に押し込むとともに、ケーシング２内の土砂をハンマー
グラブ２０にてケーシング２上方に排除して行くことに
より掘削を進行し、（ｂ）に示すように硬質岩や転石な
どの硬質層２２に到達すると、ハンマーグラブ２０では
破砕して除去することができないので、（ｃ）に示すよ
うに破砕機３をクレーンで吊り下げてケーシング２内に
挿入し、（ｄ）に示すように油圧ホース１２から回転駆
動ユニット４の固定用の油圧ラム７と回転駆動用の油圧
モータ８に油圧を供給し、回転駆動ユニット４をケーシ
ング２内に固定し、ケーシング２にて反力を受けた状態
で回転駆動ユニット４にて破砕ユニット５を回転駆動す
るとともに、ケリーロッド１０の吊り上げを解除して破
砕ユニット５が自重で下降するようにし、かつスイベル
継手１５から破砕ユニット５に高圧エアを供給してハン
マービット１４をダウンザホールハンマー１３にて打撃
駆動する。これにより、ハンマービット１４が打撃作用
によって硬質層２２を破砕しながら公転と自転を組み合
わせた移動動作を行なうことによりケーシング２内の全
断面の硬質層２２が効率的に破砕される。破砕ユニット
５にて硬質層２２を所定深さ破砕すると、ケリーロッド
１０を引き上げて回転駆動ユニット４を破砕ユニット５
上に支持した状態で回転駆動ユニット４とケーシング２
の固定を解除し、その状態で全周回転または揺動掘削機
１にてケーシング２を回転または揺動させながら地盤２
１中に押し込み、その後再び（ｅ）に示すように（ｄ）
と同様に硬質層２２を破砕し、以下（ｆ）に示すように
必要深さまでケーシング２による掘削と破砕機３による
破砕を繰り返し、その後（ｇ）に示すように破砕物２５
をハンマーグラブ２０にてケーシング２上方に排除す
る。なお、（ｄ）〜（ｆ）の間に必要に応じて（ｇ）の
ようにハンマーグラブ２０にて破砕物をケーシング２外
に排除すれば良いことは言うまでもない。そして、最終
的に（ｆ）に示すようにケーシング２を抜き取ることに
より掘削が完了する。

【００１７】以上のように本実施形態によれば、硬質岩
や転石等の硬質層２２があっても破砕機３をケーシング
２内に挿入し、その破砕ユニット５を回転させながら下
端のダウンザホールハンマー１３を打撃駆動することに
よって、ケーシング２内の略全断面を容易かつ効率的に
破砕でき、また地下水位が高く破砕ユニット５が水没す
る場合でも同様に破砕でき、さらに破砕時にケーシング
２内周壁を傷付ける恐れもない。また、破砕ユニット５
の下端に複数のハンマービット１４を回転自在に装着し
ているので、破砕ユニット５の回転に伴ってハンマービ
ット１４が公転と自転を組み合わせた回転動作を行いな
がら振動することによって大きな破砕力を得ることがで
きる。また、破砕機３をクレーンで吊り下げるだけで使
用できるので、単一のクレーンをハンマーグラブ２０と
破砕機３に共用でき、重機の使用コストの低廉化を図れ
るとともにスペースの狭い工事現場でも無理なく施工す
ることができる。

【００１８】なお、上記実施形態では破砕ユニット５に
複数のダウンザホールハンマー１３を配設した例を示し
たが、図４、図５に示すように、破砕ユニット５を単一
のダウンザホールハンマー２３にて構成し、その単一の
ハンマービット２４にてケーシング２内のほぼ全断面を
破砕するようにすることもできる。

【００１９】

【発明の効果】本発明の請求項１によれば、硬質層に到
達したときに、破砕ユニットをケーシング内に挿入して
この破砕ユニットをケーシングにて反力を受けた状態で
回転駆動しながらその下端のダウンザホールハンマーを
高圧エアにて振動駆動することによりケーシングの内断
面の略全面の硬質層を破砕することができ、その後破砕
物をハンマーグラブにて排除することにより、硬質岩や
転石層があっても、又さらに地下水位が高く水没してい
る場合でも容易かつ効率的に掘削することができ、かつ
ケーシング内周壁を傷付ける恐れもない。

【００２０】また、請求項２によれば、全周回転または
揺動掘削機と、ケーシング内周壁に圧接固定可能でかつ
回転駆動手段を有する回転駆動ユニットと回転駆動手段
にて回転駆動されるとともに高圧エアにて打撃駆動され
るダウンザホールハンマーを下端に有する破砕ユニット
とから成る破砕機とを備えているので、硬質層に到達し
たときに破砕機をケーシングに挿入するだけで上記工法
を効率的に実施することができる。

【００２１】また、請求項３によれば、クレーンにてケ
リーロッドの上端部のスイベル継手を吊り下げて破砕機
をケーシングに挿入するだけで、回転駆動ユニットの固
定用の油圧ラムと回転駆動用の油圧モータに油圧を供給
し、スイベル継手から回転駆動される破砕ユニットに高
圧エアを供給することによって破砕機を上記のように作
動させることができ、したがって単一のクレーンをハン
マーグラブと破砕機に共用でき、重機の使用コストの低
廉化を図れるとともにスペースの狭い工事現場でも無理
なく施工することができる。

【００２２】また、請求項４によれば、回転駆動ユニッ
トにケーシング内周壁に圧接する反力プレートと反力プ
レートを径方向に移動する油圧ラムとを周方向に複数配
設し、中心部にケリーロッドが貫通する回転筒体を配設
するとともに回転筒体を回転駆動する油圧モータを設け
ているので、内張り方式にてケーシング内周壁に確実に
固定でき、かつ回転筒体とケリーロッドの係合を介して
破砕ユニットを確実に回転させることができる。

【００２３】また、請求項５によれば、破砕ユニットの
下端に複数のダウンザホールハンマーを回転自在に装着
すると、破砕ユニットの回転に伴ってダウンザホールハ
ンマーが公転と自転を組み合わせた回転動作を行いなが
ら振動することによって掘削力を増大することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態の掘削装置の要部構成を示
す斜視図である。

【図２】同実施形態の部分断面正面図である。

【図３】同実施形態による掘削工程の説明図である。

【図４】本発明の他の実施形態の掘削装置の要部構成を
示す斜視図である。

【図５】同実施形態の部分断面正面図である。

【図６】従来例の掘削装置による掘削工程の説明図であ
る。

【符号の説明】

１ 全周回転掘削機 ２ ケーシング ３ 破砕機 ４ 回転駆動ユニット ５ 破砕ユニット ６ 反力プレート ７ 油圧ラム ８ 回転筒体 ９ 油圧モータ １０ ケリーロッド １３ ダウンザホールハンマー １４ ハンマービット １５ スイベル継手 ２３ ダウンザホールハンマー ２４ ハンマービット

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 全周回転または揺動掘削機にてケーシン
   グを回転または揺動させながら押し込み、ケーシング内
   に挿入したハンマーグラブにて土砂を排除する掘削工法
   において、硬質層に到達したときに高圧エアにて打撃駆
   動されるダウンザホールハンマーを下端に有する破砕ユ
   ニットをケーシング内に挿入し、ダウンザホールハンマ
   ーを打撃させながら破砕ユニットをケーシングにて反力
   を受けた状態で回転駆動して硬質層を破砕し、破砕物を
   ハンマーグラブにて排除することを特徴とする掘削工
   法。
2. 【請求項２】 全周回転または揺動掘削機と、ケーシン
   グ内周壁に圧接固定可能でかつ回転駆動手段を有する回
   転駆動ユニットと回転駆動手段にて回転駆動されるとと
   もに下端に高圧エアにて打撃駆動されるダウンザホール
   ハンマーを有する破砕ユニットとから成る破砕機とを備
   えたことを特徴とする掘削装置。
3. 【請求項３】 回転駆動ユニットを相対移動自在に貫通
   するとともに回転駆動手段による回転力伝達用の異径部
   を有するケリーロッドの下端に破砕ユニットを連結し、
   ケリーロッドの上端部に吊り下げ用のスイベル継手を取
   付け、スイベル継手とケリーロッドを介して破砕ユニッ
   トに高圧エアを供給するように構成したことを特徴とす
   る請求項２記載の掘削装置。
4. 【請求項４】 回転駆動ユニットは、ケーシング内周壁
   に圧接する反力プレートと反力プレートを径方向に移動
   する油圧ラムとを周方向に複数配設し、中心部にケリー
   ロッドが貫通する回転筒体を配設するとともに回転筒体
   を回転駆動する油圧モータを設けたことを特徴とする請
   求項３記載の掘削装置。
5. 【請求項５】 破砕ユニットの下端に複数のダウンザホ
   ールハンマーが配設されるとともに、各ダウンザホール
   ハンマーが回転自在に装着されていることを特徴とする
   請求項２、３又は４記載の掘削装置。