JPH10227191A - 掘削装置の中掘り掘削機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ケーシングチューブ回転させながら地中に押
し込んで掘削作業を行なう掘削装置の中掘り掘削機にお
いて、地盤が硬い場合や掘削部に場所打ち杭等の鉄筋コ
ンクリートがある場合でも、ケーシングチューブ内の地
盤を確実に効率よく且つ低振動・低騒音で掘削・排出で
きるようにする。 【解決手段】 ケーシングチューブ０１１の内側に対し
て着脱可能な固定手段１と、この固定手段１の下方に設
置された開閉可能なアーム１６と、このアーム１６に取
り付けられた切削ビット１９とから構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、基礎杭を構築する
場所打杭施工等に適用され、ケーシングチューブ回転さ
せながら地中に押し込んで掘削作業を行なう竪穴掘削装
置に関し、特に、そのケーシングチューブ内で用いられ
る中掘り掘削機に関する。

【０００２】

【従来の技術】まず、図９〜図１１により、一般的なオ
ールケーシング式のボーリングマシン（竪穴掘削装置）
について説明する。ここで、図９はそのボーリングマシ
ンの概略構成を示す模式的な側面図、図１０はそのボー
リングマシンにおけるケーシングチューブを示す縦断面
図、図１１はそのケーシングチューブ内での掘削作業を
説明するための概略図である。

【０００３】図９に示すように、ボーリングマシン００
１においては、走行装置００２の上部に本体００３が搭
載されている。この本体００３上には、シリンダ００４
で起伏駆動されるブーム００６が設けられるとともに、
ワイヤ１０の一端側を巻取／繰出するウインチ００７が
設けられている。ワイヤ１０は、ブーム００６の先端に
取り付けられた滑車００５に案内され、他端側をグラブ
バケット００９に接続され、このグラブバケット００９
を懸垂状態に支持している。そして、グラブバケット０
０９の先端部（下端部）には、グラブ００８が開閉可能
に取り付けられている。

【０００４】また、本体００３の前部には、ケーシング
チューブ０１１を地盤（土砂）０１８中（掘削部）に押
し込むための押込み装置０１２がそなえられている。こ
の押込み装置０１２にはケーシングチューブ０１１を回
転させるための回転手段（図示省略）もそなえられてお
り、その回転手段によりケーシングチューブ０１１を回
転させながら押込み装置０１２により掘削部に押し込ん
でから、前述したグラブバケット００９（グラブ００
８）を用いて掘削作業が行なわれるようになっている。

【０００５】一方、ケーシングチューブ０１１は、図１
０に示すように、下端円周上に固定ビット０１３を装着
されたファーストチューブ０１４と、このファーストチ
ューブ０１４よりも上端側に連結される上部ケーシング
０１７とから構成されている。ファーストチューブ０１
４と上部ケーシング０１７とは、ファーストチューブ０
１４の上端に設けられた雄ジョイント０１５と上部ケー
シング０１７の下端に設けられた雌ジョイント０１６と
を介して連結される。

【０００６】そして、ケーシングチューブ０１１を押込
み装置０１２により所定深さまで押し込むに際し、ケー
シングチューブ０１１の長さが足りなくなった場合に
は、上部ケーシング０１７の上端側にさらに別の上部ケ
ーシング０１７を連結する。このときも、前述と同様、
下側の上部ケーシング０１７と上側の上部ケーシング０
１７とは、下側の上部ケーシング０１７の上端に設けら
れた雄ジョイント０１５と上側の上部ケーシング０１７
の下端に設けられた雌ジョイント０１６とを介して連結
される。

【０００７】上述のごとく構成されたオールケーシング
式のボーリングマシン００１では、押込み装置０１２に
より、図１１に示すように、ケーシングチューブ０１１
を、その軸回りに回転させながら押込み力を加えて地中
（地盤０１８）に貫入させ、且つ、グラブバケット００
９を用いてケーシングチューブ０１１内の土砂０１８ａ
をグラブバケット００９で掘削し排土する。

【０００８】つまり、ウインチ００７をフリーな状態に
してウインチ００７からワイヤ０１０を繰り出し、ワイ
ヤ０１０により垂下されたグラブバケット００９をケー
シングチューブ０１１内へ自由落下させる。そして、グ
ラブバケット００９の下端部におけるグラブ００８によ
りケーシングチューブ０１１内の土砂０１８ａをつかん
だ後、ウインチ００７によりワイヤ０１０を巻き取って
グラブバケット００９をケーシングチューブ０１１内か
ら引き上げて土砂０１８ａを取り出す。このような操作
を繰り返し行なって、ケーシングチューブ０１１内の掘
削を行なう。

【０００９】以上のような掘削により、ケーシングチュ
ーブ０１１内に規定の深さの竪穴が掘削形成されると、
ケーシングチューブ０１１内に鉄筋カゴを入れ、生コン
クリートを注入しながら、今度は、ケーシングチューブ
０１１に対して引抜き力を加えて、ケーシングチューブ
０１１を地盤０１８から徐々に引き抜いて基礎杭の構築
を完了する。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来の掘削方式では、図１１に示すようにグラブバケ
ット００９をケーシングチューブ０１１の中に自由落下
させて掘削するので、地盤０１８が硬くなった場合や、
掘削部に場所打ち杭等の鉄筋コンクリートがある場合に
は掘削が困難になるほか、自由落下するグラブバケット
００９が硬い地盤０１８等に衝突する際に振動や騒音が
生じるなどの課題があった。

【００１１】本発明は、このような課題に鑑み創案され
たもので、地盤が硬い場合や掘削部に場所打ち杭等の鉄
筋コンクリートがある場合でも、ケーシングチューブ内
の地盤を確実に効率よく且つ低振動・低騒音で掘削・排
出できるようにした、掘削装置の中掘り掘削機を提供す
ることを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の掘削装置の中掘り掘削機は、ケーシングチ
ューブと、このケーシングチューブを掘削部に押し込む
押込み手段と、ケーシングチューブを回転させる回転手
段とを有し、ケーシングチューブを回転手段により回転
させながら押込み手段により掘削部に押し込んで掘削作
業を行なう掘削装置において、そのケーシングチューブ
内で用いられるものであって、ケーシングチューブの内
側に対して着脱可能な固定手段と、この固定手段の下方
に設置された開閉可能なアームと、このアームに取り付
けられた切削ビットとをそなえたことを特徴としてい
る。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態を説明する。図１〜図８は本発明の一実施形態
としての掘削装置の中掘り掘削機を示すもので、図１は
その縦断面図、図２はその掘削状態を示す縦断面図、図
３〜図７はいずれも本実施形態における基礎杭撤去作業
工程を説明するための縦断面図、図８は本実施形態の中
掘り掘削機によるコンクリート塊の排出状況の他例を示
す縦断面図である。

【００１４】まず、図１および図２を参照しながら、本
実施形態の中掘り掘削機１００の構成について説明す
る。なお、図１において、中心よりも右側（右半部）に
は、グリッパ装置１による固定を解除した状態を示し、
中心よりも左側（左半部）には、グリッパ装置１でケー
シングチューブ０１１を把持した状態（固定状態）を示
す。

【００１５】また、本実施形態の中掘り掘削機１００
も、例えば図９にて前述したオールケーシング式のボー
リングマシン００１、即ち、場所打ち杭工法等に用いら
れ、ケーシングチューブ０１１を回転させて地中（地盤
０１８中）に貫入させて竪穴を掘削するボーリングマシ
ンに適用される。本実施形態では、図９に示したグラブ
バケット００９に代えて、ワイヤ０１０の先端に中掘り
掘削機１００が連結されており、ウインチ００７により
ワイヤ１０基端側の繰出／巻取を行なうことで、中掘り
掘削機１００は、自由落下することなく懸垂支持されな
がらケーシングチューブ０１１内へ降ろされたり、ケー
シングチューブ０１１内から引き上げられるようになっ
ている。

【００１６】さて、図１および図２に示すように、本実
施形態の中掘り掘削機１００は、大きく分けて２つの部
分、つまり、ケーシングチューブ０１１の内側に対して
着脱可能なグリッパ装置（固定手段）１と、このグリッ
パ装置１の下方にそなえられた中掘り装置３０とから構
成されている。ここで、グリッパ装置１は、ボーリング
マシン００１のワイヤ０１０の先端からアイプレート２
を介して吊り下げられ、ケーシングチューブ０１１の内
面に同軸的に嵌脱着可能なもので、中掘り掘削機１００
（中掘り装置３０）をケーシングチューブ０１１内に固
定するためのものである。

【００１７】このグリッパ装置１は、前述したアイプレ
ート２のほかに、ウェイト３，円筒部４，フランジ５，
グリッパ６，上部リンク７，中央リンク８，下部リンク
９，ロータリジョイント１０，シャフト１１およびスト
ッパ１２を有している。このようなグリッパ装置１にお
いて、ワイヤ０１０に連結されるアイプレート２は、ロ
ータリジョイント１０の上面に取り付けられる一方、こ
のロータリジョイント１０の下面にはウェイト３が取り
付けられている。また、ロータリジョイント１０には、
固定時にケーシングチューブ０１１と同軸的に配置され
るシャフト１１がウェイト３を貫通するようにして突設
され、さらにこのシャフト１１の下端側外周には円筒部
４がシャフト１１に沿って上下に摺動可能にそなえられ
ている。なお、ウェイト３は、ケーシングチューブ０１
１の内周面に対する押付力をグリッパ６に作用させるた
めのものである。

【００１８】シャフト１１は円筒部４内の孔４ａを貫通
し、その先端（下端）にはフランジ部１１ａが形成され
ている。このフランジ部１１ａは、円筒部４の下端側に
孔４ｂよりも拡径された孔４ｂ内に沿って上下に摺動で
きるようになっており、ワイヤ０１０により中掘り掘削
機１００を吊り上げた際に、円筒部４の孔４ａと４ｂと
の間に形成された段部４ｃに当接して（図１の右半部参
照）、円筒部４以下の中掘り装置３０を支持するように
なっている。

【００１９】さらに、円筒部４の下端外周にはフランジ
５が形成されており、このフランジ５の下面に、シリン
ダサポート１３を介して中掘り装置３０が取り付けられ
ている。グリッパ６は、上述した円筒部４およびシャフ
ト１１の外周に配置され、ケーシングチューブ０１１に
対する固定時にそのケーシングチューブ０１１の内周面
に当接して押圧されケーシングチューブ０１１を把持す
るもので、少なくとも２個（図中では２個）そなえられ
ている。各グリッパ６は、ウェイト３下面に突設された
ブラケット３ａに上部リンク７を介して連結されるとと
もに、円筒部４外周に突設されたブラケット４ｄに中央
リンク８および下部リンク９を介して連結されており、
中央リンク８および下部リンク９により平行リンクが形
成されている。

【００２０】ウェイト３の上部に取り付けられたロータ
リジョイント１０は、地上の油圧源（図示省略）に油圧
ホース２０を介して連結されており、中掘り掘削機１０
０がケーシングチューブ０１１に対して固定されてこの
ケーシングチューブ０１１とともに回転している状態で
あっても、ロータリジョイント１０によって、常時、中
掘り掘削機１００側へ圧油を供給できるようになってい
る。ロータリジョイント１０に供給された圧油は、シャ
フト１１内の油路（図示省略）および油圧ホース２１を
経由して、後述する中掘り装置３０におけるシリンダ１
４に供給される。

【００２１】ストッパ１２は、前述したフランジ５の上
面に固設され、ワイヤ０１０により中掘り掘削機１００
を吊り上げた際に、各グリッパ６の内側に当接して（図
１の右半部参照）、グリッパ６の移動を規制するための
ものである。一方、中掘り装置３０は、グリッパ装置１
の下方にシリンダサポート１３を介して設置されるもの
で、シリンダ１４により開閉可能な一対の掘削アーム１
６，１６を有している。各掘削アーム１６には、切削ビ
ット１９が取り付けられている。

【００２２】シリンダサポート１３は、グリッパ装置１
側のフランジ５に固定されて円筒部４と一体的になって
おり、このシリンダサポート１３によりシリンダ（油圧
シリンダ）１４が固定的に支持されている。シリンダ１
４には、前述した通り、地上の油圧源（図示省略）から
油圧ホース２０，ロータリジョイント１０，シャフト１
１および油圧ホース２１を経て圧油が導かれて、シリン
ダ１４のロッドヘッド１７が伸縮駆動されるようになっ
ている。

【００２３】シリンダ１４の下端側外周には一対のブラ
ケット１５が取り付けられ、各ブラケット１５に掘削ア
ーム１６の基端部がピン結合されている。また、ロッド
ヘッド１７と各掘削アーム１６の先端側との間にはリン
ク１８が介設され、リンク１８の両端部がそれぞれロッ
ドヘッド１７および掘削アーム１６にピン結合されてい
る。

【００２４】なお、図１および図２において、４０は掘
削部としての基礎杭で、この基礎杭４０は、鉄筋４１と
コンクリート４２とから成っている。また、図１の左右
半部にそれぞれ示すように、グリッパ装置１の固定状態
と固定解除状態とではシャフト１１とシリンダ１４との
間隔が変わるので、シャフト１１とシリンダ１４とを接
続する油圧ホース２１は、その間隔変動を吸収できるよ
うに、適当な長さを有している。

【００２５】次に、上述のごとく構成された本実施形態
の中掘り掘削機１００による基礎杭４０の撤去作業工程
について、図３〜図７を参照しながら説明する。基礎杭
４０の撤去作業に際しては、まず最初に、図３に示すよ
うに、基礎杭４０のコンクリート４１の中央部にオーガ
ー（auger)３１あるいはダウンザホールドドリル等によ
り孔４０ａを削孔する。

【００２６】ついで、図４に示すようにボーリングマシ
ン００１（図９参照）により、基礎杭４０のコンクリー
ト４１外周に、ケーシングチューブ０１１を回転させな
がら貫入する。その後、中掘り掘削機１００をワイヤ０
１０で吊ってケーシングチューブ０１１に挿入し、中掘
り掘削機１００により基礎杭４０を掘削して排出する。
以下にその工程を説明する。

【００２７】〔１〕中掘り掘削機１００の取付 ウインチ００７によりワイヤ０１０を介してアイプレー
ト２を吊り上げると、図１の中心から右側に示すように
ウェイト３が引き上げられ、シャフト１１下端のフラン
ジ部１１ａが円筒部４内の段部４ｃに当接して、中掘り
掘削機１００の全体が吊り上げられる。このとき、上部
リンク７により各グリッパ６が引き上げられて内側（シ
ャフト１１側）に引き寄せられ、グリッパ装置１は固定
解除状態になるとともに、ロッドヘッド１７は上方に引
き上げられ（シリンダ１４を収縮させた状態）、掘削ア
ーム１６，１６は閉じた状態になっている。

【００２８】このような状態で、ウインチ００７からワ
イヤ０１０を繰り出して、図５に示すように、ケーシン
グチューブ０１１の中に中掘り掘削機１００を降ろす。
この中掘り掘削機１００が、シリンダサポート１３を介
して基礎杭４０のコンクリート４１（孔４０ａの上端外
周面）で支持されると、ワイヤ０１０が弛み、ウェイト
３が下がり上部リンク７でグリッパ６が外に押し出され
ケーシングチューブ０１１の内壁に押し付けられ、中掘
り掘削機１００がケーシングチューブ０１１に対して固
定される。このとき、中掘り装置３０は、基礎杭４０に
形成された孔４０ａ内に嵌合した状態になっている。

【００２９】〔２〕掘削 上述のようにしてグリッパ装置１により中掘り掘削機１
００をケーシングチューブ０１１に対して固定した状態
で、ケーシングチューブ０１１を回転させると、中掘り
装置３０つまりは掘削アーム１６もケーシングチューブ
０１１と一体的に回動する。この状態で、地上の油圧源
（図示省略）から油圧ホース２０，ロータリジョイント
１０，シャフト１１および油圧ホース２１を介してシリ
ンダ１４に圧油を供給すると、図２および図６に示すよ
うに、圧油によりシリンダ１４が伸長され、リンク１８
により掘削アーム１６が外方に押し出され、掘削アーム
１６に装着された切削ビット１９によって鉄筋コンクリ
ート製の基礎杭４０（コンクリート４１および鉄筋４
２）が切削される。

【００３０】〔３〕排土 上述のごとくシリンダ１４を伸ばして掘削アーム１６を
外方に広げて鉄筋コンクリートの基礎杭４０を掘削した
後、図７に示すように、掘削アーム１６を外方に広げた
ままの状態で、ウインチ００７によりワイヤ０１０を巻
き取って中掘り掘削機１００を引き上げると、前述と同
様にしてグリッパ装置１の把持が解除される。その状態
で、中掘り掘削機１００をケーシングチューブ０１１内
から引き上げて取り出し、地上でシリンダ１４を縮めて
掘削アーム１６を閉じて、掘削した鉄筋コンクリートの
塊４０ｂを排出する。

【００３１】以上のような作業工程を繰り返し行なうこ
とにより、基礎杭４０が撤去されるのである。なお、上
述のような掘削手法の他に、本実施形態の中掘り掘削機
１００では、シリンダ１４により一対の掘削アーム１
６，１６を開閉駆動することにより、図８に示すよう
に、掘削アーム１６で岩石やコンクリート塊４２ａを掴
んで排出することもできる。

【００３２】このように、本発明の一実施形態としての
掘削装置の中掘り掘削機１００によれば、掘削アーム１
６に切削ビット１９を設けケーシングチューブ０１１の
回転を利用して掘削を行なえるので、鉄筋コンクリート
や岩盤の掘削にも対応することができ、地盤が硬い場合
や掘削部に場所打ち杭等の鉄筋コンクリートがある場合
でも、ケーシングチューブ０１１内の地盤０１８（鉄筋
コンクリートを含む）を確実に且つ効率よく掘削して排
出することができる。

【００３３】また、従来のごとくグラブバケット（図９
の符号００９参照）を自由落下させて掘削しないので、
掘削部が硬い地盤や鉄筋コンクリートであっても、低振
動・低騒音を保ちながら掘削・排出を行なうことができ
る。さらに、本実施形態では、鉄筋コンクリート等を細
かく破砕するのではなく、鉄筋コンクリート等を大きな
塊（図７の符号４０ｂ参照）で除去するので、鉄筋４１
が絡むことが少なく作業効率が大幅に向上するほか、掘
削アーム１６，１６で鉄筋コンクリートの塊（図８の符
号４２ａ参照）等を掴んで排出することもできるので、
汎用性が極めて高いなどの利点もある。

【００３４】なお、上述した実施形態では、ウェイト３
によりグリッパ６に押付力を作用させる機構を採用して
いるが、本発明は、これに限定されるものではなく、例
えば油圧シリンダ等によりグリッパ６に押付力を作用さ
せるようにしてもよく、この場合も上述と同様の作用効
果を得ることができる。また、上述した実施形態では、
鉄筋コンクリート製の基礎杭４０を撤去する場合につい
て説明したが、本発明は、これに限定されるものではな
く、基礎杭を構築する場所打杭施工等、地盤に竪穴を掘
削・形成する場合に、上述した実施形態と同様に適用さ
れ、上述と同様の作用効果を得ることができる。

【００３５】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明の掘削装置
の中掘り掘削機によれば、ケーシングチューブの内側に
対して着脱可能な固定手段と、この固定手段の下方に設
置された開閉可能なアームと、このアームに取り付けら
れた切削ビットとをそなえるという極めて簡素な構成に
より、アームをケーシングチューブに対して固定手段に
より固定した状態で開閉することで、アームがケーシン
グチューブと一体となって回転しながらケーシングチュ
ーブ内の掘削部を掘削することになり、掘削完了後は、
固定手段による固定状態を解除してケーシングチューブ
内からアームを取り出して排土が行なわれる。

【００３６】従って、本発明によれば、以下のような効
果ないし利点が得られる。 （１）アームに切削ビットを設けケーシングチューブの
回転を利用して掘削を行なえるので、鉄筋コンクリート
や岩盤の掘削にも対応することができ、地盤が硬い場合
や掘削部に場所打ち杭等の鉄筋コンクリートがある場合
でも、ケーシングチューブ内の地盤を確実に効率よく掘
削して排出することができる。

【００３７】（２）従来のごとくグラブバケットを自由
落下させて掘削しないので、掘削部が硬い地盤や鉄筋コ
ンクリートであっても、低振動・低騒音での掘削・排出
を実現することができる。 （３）鉄筋コンクリート等を大きな塊で除去することが
できるので、鉄筋が絡むことが少なく作業効率が大幅に
向上する。

【００３８】（４）アームで鉄筋コンクリートの塊等を
掴んで排出することもできるので、汎用性が極めて高
い。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態としての掘削装置の中掘り
掘削機を示す縦断面図であり、右半部にはグリッパ装置
の固定解除状態を、左半部にはそのグリッパ装置による
固定状態を示す。

【図２】本実施形態の中掘り掘削機による掘削状態を示
す縦断面図である。

【図３】本実施形態における基礎杭撤去作業工程を説明
するための縦断面図である。

【図４】本実施形態における基礎杭撤去作業工程を説明
するための縦断面図である。

【図５】本実施形態における基礎杭撤去作業工程を説明
するための縦断面図である。

【図６】本実施形態における基礎杭撤去作業工程を説明
するための縦断面図である。

【図７】本実施形態における基礎杭撤去作業工程を説明
するための縦断面図である。

【図８】本実施形態の中掘り掘削機によるコンクリート
塊の排出状況の他例を示す縦断面図である。

【図９】一般的なオールケーシング式ボーリングマシン
の概略構成を示す模式的な側面図である。

【図１０】一般的なオールケーシング式ボーリングマシ
ンにおけるケーシングチューブを示す縦断面図である。

【図１１】一般的なオールケーシング式ボーリングマシ
ンにおけるケーシングチューブ内での掘削作業を説明す
るための概略図である。

【符号の説明】

１ グリッパ装置（固定手段） ６ グリッパ １６ 掘削アーム １９ 切削ビット ３０ 中掘り装置 ４０ 基礎杭（掘削部） １００ 中掘り掘削機 ０１１ ケーシングチューブ ０１２ 押込み装置（押込み手段，回転手段）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ケーシングチューブと、該ケーシングチ
   ューブを掘削部に押し込む押込み手段と、該ケーシング
   チューブを回転させる回転手段とを有し、該ケーシング
   チューブを該回転手段により回転させながら該押込み手
   段により掘削部に押し込んで掘削作業を行なう掘削装置
   において、該ケーシングチューブ内で用いられる中掘り
   掘削機であって、 該ケーシングチューブの内側に対して着脱可能な固定手
   段と、 該固定手段の下方に設置された開閉可能なアームと、 該アームに取り付けられた切削ビットとをそなえたこと
   を特徴とする、掘削装置の中堀り掘削機。