JPH094350A - 地盤改良用ボーリングマシン - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】ボーリングロッドに高トルクを与えることがで
き、また地盤改良工程において、ボーリングロッドの回
転を停止させずに、エンドレスステップ引き抜きを行う
ことができる地盤改良用ボーリングマシンを提供する。 【構成】ボーリングロッドが嵌合されるドリルヘッド４
のスピンドル１４の嵌合孔２２が、ボーリングロッドに
トルクを伝達可能な断面形状に形成され、ロッドホルダ
６がスピンドル２６と、スピンドル２６に嵌合されたボ
ーリングロッドを掴持するためのチャック３０とを備え
てなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は地盤改良用ボーリング
マシンに関する。さらに詳細には、地盤を所定深度まで
掘削した後、ボーリングロッドを通じて地盤に改良材を
注入し、地盤を改良するために用いられるボーリングマ
シンに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の地盤改良用ボーリングマ
シンとして、リーダにドリルヘッドを移動自在に設け、
このドリルヘッドによりボーリングロッドに回転力及び
給進力を与えて地盤を掘削し、ボーリングロッドの所定
ストロークでのステップ引き抜きを行いながら地盤に改
良材を注入するものが知られている。具体的には、ボー
リングロッドはドリルヘッドのスピンドルに嵌合された
うえ、このスピンドルに設けたチャックにより掴持さ
れ、回転のためのトルクと給進力とが伝達される。

【０００３】このようなボーリングマシンにおいて、掘
削効率を向上させるためにトルクを大きくすると、ドリ
ルヘッドが大型化する。また、トルクはチャックを介し
て伝達されるため、このチャックも掴持力が強力なもの
が必要となる。

【０００４】また、掘削に引き続いてステップ引き抜き
を行う地盤改良工程において、例えば３．５ｍのストロ
ークを後退した後、次のステップ引き抜き行程に移るた
め、ドリルヘッドを早送り前進させている。その際、ド
リルヘッドのチャックは開放されるため、ボーリングロ
ッドの回転が停止することになる。すなわち、地盤改良
作業が中断することになる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】この発明は上記のよう
な技術的背景に基づいてなされたものであって、次の目
的を達成するものである。

【０００６】この発明の目的は、ドリルヘッドが大型化
することなく、またチャック能力を大とすることなく、
ボーリングロッドに高トルクを与えることができ、掘削
効率を向上させることができる地盤改良用ボーリングマ
シンを提供することにある。

【０００７】この発明の他の目的は、ステップ引き抜き
行程を繰り返す地盤改良工程において、ボーリングロッ
ドの回転を停止させずに、エンドレスステップ引き抜き
を行うことができ、改良効率を向上させることができる
地盤改良用ボーリングマシンを提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】この発明は上記課題を達
成するために、次のような手段を採用している。

【０００９】すなわちこの発明は、リーダにその長手方
向に沿って移動自在に設けられ、ボーリングロッドに回
転力及び給進力を与えるためのドリルヘッドを備えた地
盤改良用ボーリングマシンにおいて、前記ドリルヘッド
がハウジングと、前記ハウジング内に回転自在に支持さ
れ、前記ボーリングロッドが嵌合される嵌合孔を有し、
前記嵌合孔が前記ボーリングロッドにトルクを伝達可能
な断面形状に形成されたスピンドルと、前記スピンドル
を回転駆動するための駆動手段と、前記スピンドルの周
壁に設けられ、前記ボーリングロッドを掴持するための
チャックとを備えてなる地盤改良用ボーリングマシンに
ある。

【００１０】またこの発明は、リーダにその長手方向に
沿って移動自在に設けられ、ボーリングロッドに回転力
及び給進力を与えるためのドリルヘッドと、前記リーダ
の前端付近に設けられ、前記ボーリングロッドを保持す
るためのロッドホルダとを備えた地盤改良用ボーリング
マシンにおいて、前記ドリルヘッドがハウジングと、前
記ハウジング内に回転自在に支持され、前記ボーリング
ロッドが嵌合される前記ハウジング内に回転自在に支持
され、前記ボーリングロッドが嵌合される嵌合孔を有
し、前記嵌合孔が前記ボーリングロッドにトルクを伝達
可能な断面形状に形成されたスピンドルと、前記スピン
ドルを回転駆動するための駆動手段と、前記スピンドル
の周壁に設けられ、前記ボーリングロッドを掴持するた
めのチャックとを備え、前記ロッドホルダがハウジング
と、前記ハウジング内に回転自在に支持され、前記ボー
リングロッドが嵌合される嵌合孔を有するスピンドル
と、前記スピンドルの周壁に設けられ、前記ボーリング
ロッドを掴持するためのチャックとを備えてなる地盤改
良用ボーリングマシンにある。

【００１１】さらにこの発明は、前記ドリルヘッドの前
記スピンドルの前記嵌合孔が、角形断面形状を有してい
ることを特徴とする地盤改良用ボーリングマシンにあ
る。

【００１２】

【作用】この発明によれば、ドリルヘッドのスピンドル
はボーリングロッドにトルクを伝達することが可能な断
面形状、例えば角形断面形状の嵌合孔を有している。し
たがって、このスピンドルに嵌合されるボーリングロッ
ドとして、同形状の断面形状を有するケリーロッドが用
いられる。このケリーロッドとスピンドルの嵌合によ
り、チャックの掴持力に依存することなく高トルクを伝
達することができる。チャックはボーリングロッドに給
進力を伝達する機能を有していればよい。

【００１３】また、この発明によれば、ロッドホルダに
はチャックを有するスピンドルが設けられている。地盤
改良工程において、１つのステップ引き抜き行程から次
のステップ引き抜き行程への移行時に、ドリルヘッドの
チャックが開放し、このドリルヘッドが前進早送りさせ
られる。このとき、ロッドホルダのチャックが閉鎖し、
ボーリングロッドが保持されるが、ボーリングロッドは
スピンドルを介してロッドホルダに対し回転自在であ
る。したがって、ボーリングロッドの回転を停止させる
ことなく、ドリルヘッドを前進早送りさせ、次のステッ
プ引き抜き行程に移行することができる。すなわち、エ
ンドレスステップ引き抜きが可能となる。

【００１４】

【実施例】この発明の実施例を図面を参照しながら以下
に説明する。図１はこの発明の地盤改良用ボーリングマ
シンの全体を示す正面図、図２は側面図である。旋回台
車１にはメインリーダ２及びサブリーダ３からなるリー
ダが搭載されている。

【００１５】メインリーダ２にはボーリングロッドに回
転力及び給進力を与えるためのドリルヘッド４がリーダ
の長手方向に沿って移動自在に設けられている。ドリル
ヘッド４は給進装置の駆動によりリーダ２上を移動す
る。この給進装置は、旋回台車１に設けられた油圧モー
タ５、図示しないスプロケット及びチェーン等からな
り、従来周知のものである。給進装置にはステップ引き
抜き時のストロークを検出するためのロータリーエンコ
ーダ、リミットスイッチ等のストローク検出装置（図示
せず）が設けられている。

【００１６】メインリーダ２の下端近くにおいて、ボー
リングロッドを保持するためのロッドホルダ６が旋回台
車１に固定され、このロッドホルダ６はドリルヘッド４
と軸線を一致させて配置されている。ウィンチ７はボー
リングロッド等の掘削ツールスを懸吊したワイヤロープ
を、ヘッドシーブ８を介して巻き上げるためのものであ
る。その他、図２において９は入力電源ボックス、１０
は制御盤をそれぞれ示している。

【００１７】図３はドリルヘッド４の断面図である。ド
リルヘッド４はメインリーダ２に取付けられるベースプ
レート１１を有し、このベースプレート１１に第１ハウ
ジング１２ａ及び第２ハウジング１２ｂからなるハウジ
ングが固定されている。第１ハウジング１２ａ及び第２
ハウジング１２ｂは、油圧シリンダ４０により互いに連
結されている。スピンドル１４は第１ハウジング１２ａ
及び第２ハウジング１２ｂ内に収容され、複数のベアリ
ング１５を介して回転自在に支持されている。第１ハウ
ジング１２ａ内において、スピンドル１４の外周にはス
ピンドルギヤ１６が設けられている。第２ハウジング１
２ｂ内において、スピンドル１４の外周とベアリング１
５との間にはスリーブ４１が介在されている。

【００１８】第１ハウジング１２ａにはスピンドル１４
を回転駆動するための駆動手段である油圧モータ１７が
固定されている。油圧モータ１７の駆動軸１８は第１ハ
ウジング１２ａ内に突出し、この駆動軸１８には駆動ギ
ヤ１９が固定されている。スピンドルギヤ１６と駆動ギ
ヤ１９との間にアイドル軸２０が設けられている。この
アイドル軸２０に回転自在に設けられたアイドルギヤ２
１が、駆動ギヤ１９及びスピンドルギヤ１６にそれぞれ
噛み合っている。このような構造により、油圧モータ１
７の駆動がスピンドル１４に伝達され、スピンドル１４
が回転する。

【００１９】スピンドル１４はボーリングロッドが嵌合
される嵌合孔２２を有し、この嵌合孔２２の断面形状は
四角形となっている。嵌合孔２２の断面形状は、四角形
に限らず、他の多角形であってもよい。第２ハウジング
１２ｂ内において、スピンドル１４の周壁には複数（こ
の実施例では４）のチャック２３が設けられている。チ
ャック２３のチャックピース２４は、油圧シリンダ４０
の作動による第２ハウジング１２ｂ及びスリーブ４１の
軸線方向移動に伴い、スピンドル１４の内周面から突出
してボーリングロッドを掴持する閉鎖位置（図３の実線
位置）と、スピンドル１４の周壁内に引き込んでボーリ
ングロッドの掴持を解く開放位置（図３の鎖線位置）と
の間を移動する。

【００２０】図４はロッドホルダ６の断面図であり、図
５はその下面図である。ロッドホルダ６もドリルヘッド
４と同様に、油圧シリンダ４２により互いに連結された
第１ハウジング２５ａ及び第２ハウジング２５ｂからな
るハウジングを有している。第１ハウジング２５ａ及び
第２ハウジング２５ｂには、スピンドル２６が複数のベ
アリング２７を介して回転自在に支持されている。第２
ハウジング２５ｂ内において、スピンドル２６の外周と
ベアリング２７との間にはスリーブ４３が介在されてい
る。

【００２１】スピンドル２６はボーリングロッドが挿通
される嵌合孔２８を有し、嵌合孔２８の下部孔２９はド
リルヘッド４のスピンドル１４の嵌合孔２２と同形状の
角形断面形状となっている。第２ハウジング２５ｂ内に
おいて、スピンドル２６下部孔２９の周壁には複数のチ
ャック３０が設けられている。このチャック３０は前述
したドリルヘッド４のチャック２３と同様の構造を有
し、油圧シリンダ４２の作動により開閉する。スピンド
ル２６の上部に設けられた環状の積層プレート３８は、
ボーリングロッドに付着した泥を落とすための部材であ
る。

【００２２】図６はこの発明のボーリングマシンに適用
されるボーリングロッドの軸線方向断面図、図７はその
接続状態を示す断面図、図８は図７のＡ−Ａ線断面図で
ある。ボーリングロッド３１は断面形状が角形（この実
施例では四角形、図８参照）のもの、すなわちケリーロ
ッドである。ボーリングロッド３１の内部の供給路３２
を通じて掘削水あるいは地盤改良材が供給される。

【００２３】ボーリングロッド３１の先端には雄カップ
リング３３が、後端には雌カップリング３４がそれぞれ
形成されている。ボーリングロッド３１は図７に示すよ
うに、雌カップリング３４に雄カップリング３３を嵌合
させることにより接続される。雄カップリング３３及び
雌カップリング３４には、接続時にジョイントピン３５
を挿通するためのピン溝３６及びピン穴３７がそれぞれ
形成されている。

【００２４】地盤改良工法 図９は前記ボーリングマシンを使用しての地盤改良工法
の説明図である。ボーリングロッド３１をドリルヘッド
４及びロッドホルダ６の各スピンドル１４、２６にそれ
ぞれ嵌合させ、またドリルヘッド４及びロッドホルダ６
の各チャック２３、３０をそれぞれ閉鎖及び開放とし、
ボーリングロッド３１に回転力と給進力とを与えて掘削
を開始する（図９（ａ））。

【００２５】この時、ボーリングロッド３１は角形断面
形状によりスピンドル１４に嵌合しているので、高トル
クを伝達することができる。したがって、チャック２３
はボーリングロッド３１に給進力を伝達する機能を有す
ればよく、小型・軽量なものとなる。なお、ボーリング
ロッド３１はロッドホルダ６のスピンドル２６にも嵌合
しているので、ロッドホルダ６はボーリングロッド３１
のガイドの機能を果たし、ロッドの振れが少なくなる。

【００２６】掘削が所定深度に達したら、掘削を停止す
る（図９（ｂ））。そして、ボーリングロッド３１のス
テップ引き抜きを行いながら、改良材の注入を開始する
（図９（ｃ））。この時のチャック状態は、掘削時と同
様にドリルヘッド４のチャック２３が閉鎖、ロッドホル
ダ６のチャック３０が開放である。ステップ引き抜き
は、所定のストローク（例えば２０〜３０ｍｍ）でドリ
ルヘッド４の上昇及び下降（前進及び後退）を繰り返す
ことにより行われる（図９（ｄ））。

【００２７】ドリルヘッド４の下降位置でボーリングロ
ッド３１の掴み換えを行うことにより、１つのステップ
引き抜き行程から次のステップ引き抜き行程へ移行す
る。ドリルヘッド４の下降時にはそのチャック２３が開
放、ロッドホルダ６のチャック３０が閉鎖で、ボーリン
グロッド３１はロッドホルダ６に保持される。この時、
ボーリングロッド３１はロッドホルダ６のスピンドル２
６を介してロッドホルダ６に対して回転可能であるの
で、ボーリングロッド３１の回転を続行させたまま、ド
リルヘッド４の下降からその掴み換えまでの一連の動作
を行うことができる。すなわち改良材の注入は中断され
ることなく、エンドレス注入が行われる。各チャック２
３、３０の開閉とボーリングロッド３１の回転との関係
を表１に示した。

【００２８】

【表１】 以上のようなステップ引き抜きによる地盤改良を所定の
深度範囲で行い、注入作業を終了する（図９（ｅ））。

【００２９】

【発明の効果】以上のようにこの発明によれば、ドリル
ヘッドが大型化することなく、またチャック能力を大と
することなく、ボーリングロッドに高トルクを与えるこ
とができ、掘削効率を向上させることができる。また、
ステップ引き抜き行程を繰り返す地盤改良工程におい
て、ボーリングロッドの回転を停止させずに、エンドレ
スステップ引き抜きを行うことができ、改良効率を向上
させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１はこの発明の地盤改良用ボーリングマシン
の全体を示す正面図である。

【図２】図２は同ボーリングマシンの側面図である。

【図３】図３はドリルヘッドの断面図である。

【図４】図４はロッドホルダの断面図である。

【図５】図５は同ロッドホルダの下面図である。

【図６】図６はこの発明のボーリングマシンに適用され
るボーリングロッドの軸線方向断面図である。

【図７】図７はボーリングロッドの接続状態を示す断面
図である。

【図８】図８は図７のＡ−Ａ線断面図である。

【図９】図９は地盤改良工法の説明図である。

【符号の説明】

１…旋回台車 ２、３…リーダ ４…ドリルヘッド １２ａ、１２ｂ…ハウジング １４…スピンドル １７…油圧モータ ２２…嵌合孔 ２３…チャック ２５ａ、２５ｂ…ハウジング ２６…スピンドル ２８…嵌合孔 ３０…チャック ３１…ボーリングロッド

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】リーダにその長手方向に沿って移動自在に
   設けられ、ボーリングロッドに回転力及び給進力を与え
   るためのドリルヘッドを備えた地盤改良用ボーリングマ
   シンにおいて、 前記ドリルヘッドがハウジングと、 前記ハウジング内に回転自在に支持され、前記ボーリン
   グロッドが嵌合される嵌合孔を有し、前記嵌合孔が前記
   ボーリングロッドにトルクを伝達可能な断面形状に形成
   されたスピンドルと、 前記スピンドルを回転駆動するための駆動手段と、 前記スピンドルの周壁に設けられ、前記ボーリングロッ
   ドを掴持するためのチャックとを備えてなる地盤改良用
   ボーリングマシン。
2. 【請求項２】リーダにその長手方向に沿って移動自在に
   設けられ、ボーリングロッドに回転力及び給進力を与え
   るためのドリルヘッドと、前記リーダの前端付近に設け
   られ、前記ボーリングロッドを保持するためのロッドホ
   ルダとを備えた地盤改良用ボーリングマシンにおいて、 前記ドリルヘッドがハウジングと、 前記ハウジング内に回転自在に支持され、前記ボーリン
   グロッドが嵌合される前記ハウジング内に回転自在に支
   持され、前記ボーリングロッドが嵌合される嵌合孔を有
   し、前記嵌合孔が前記ボーリングロッドにトルクを伝達
   可能な断面形状に形成されたスピンドルと、 前記スピンドルを回転駆動するための駆動手段と、 前記スピンドルの周壁に設けられ、前記ボーリングロッ
   ドを掴持するためのチャックとを備え、 前記ロッドホルダがハウジングと、 前記ハウジング内に回転自在に支持され、前記ボーリン
   グロッドが嵌合される嵌合孔を有するスピンドルと、 前記スピンドルの周壁に設けられ、前記ボーリングロッ
   ドを掴持するためのチャックとを備えてなる地盤改良用
   ボーリングマシン。
3. 【請求項３】前記ドリルヘッドの前記スピンドルの前記
   嵌合孔が、角形断面形状を有していることを特徴とする
   請求項１又は２記載の地盤改良用ボーリングマシン。