JP3004267B1 - 掘削装置 - Google Patents
掘削装置Info
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Abstract
によって岩盤や大転石等の障害物を切削除去できるよう
にして、基礎工事を容易にすること。 【解決手段】 オールケーシング掘削機70によって地
中に圧入されるケーシングチューブ71に掘削装置1を
挿入する。掘削装置本体20には、ケーシングチューブ
71に係止できるグリッパー25と、一対のクラムシェ
ル50と、そのクラムシェル50に開閉動作をさせる油
圧シリンダ52と、同クラムシェル50をケーシングチ
ューブ71の軸線回りに回転させる油圧モータと、泥水
を排出するサンドポンプとを備える。
Description
詳しくは、いわゆるオールケーシング工法においてケー
シングチューブ内の排土及び障害物の除去を容易にする
技術に関する。
ールケーシング工法がある。図8はオールケーシング工
法の概略説明図である。同図において、地上に設置した
油圧式圧入装置91によってケーシングチューブ92を
地中に圧入し、内部の土砂は、例えば油圧伸縮ブーム9
3先端のクラムシェル(クラムシェルバケットともい
う)94を使ってつかみ出している。揺動式の場合、ケ
ーシングチューブ92自体に切削能力がないから先端が
大転石等の障害物に当たって推進不能になることがあ
る。障害物をクラムシェル94でつかみ出せないとき
は、ハンマグラブ(図示省略)を自由落下させればある
程度の障害物を破砕することができるけれども、障害物
が岩盤や鉄筋コンクリートであるとこれを除去してケー
シングチューブ92を圧入することが難しい。なお、ハ
ンマグラブには、騒音による環境問題がある。そこで、
ケーシングチューブに切削能力を付与した全回転式オー
ルケーシング掘削機が開発されている。これは、油圧モ
ータでケーシングチューブを回転させるとともに油圧シ
リンダによって地中に押し込み、ケーシングチューブ先
端のビットで地山や障害物の切削ができるようにしたも
のである。
来の全回転式オールケーシング掘削機を使用する場合、
ケーシングチューブが長くなれば長くなるほど地盤との
摩擦による動力の損失が大きい。このため、摩擦を減ら
す対策をこうじるが、それでも岩盤や大転石を切削する
のは大変で、多大な動力を要する点で問題がある。一
旦、圧入力不足に陥ってしまうと工期や費用の面で悪影
響がでる。
で、その目的とするところは、いわゆるオールケーシン
グ工法においてケーシングチューブに挿入する掘削(排
土)装置によって大転石等の障害物を切削除去できるよ
うにし、基礎工事を容易にすることである。
な掘削装置を創作した。第1の発明は、請求項1に記載
した構成を有する掘削装置である。なお、地山とは、ケ
ーシングチューブを地中に圧入したときに、そのケーシ
ングチューブの内側に食い込んだ形になる地盤の一部、
土、砂、石等の総称であるが、ここではケーシングチュ
ーブ直下の地盤や岩盤、大転石等の障害物も含むものと
する。この掘削装置では、地中に圧入したケーシングチ
ューブ下端付近の土砂等を、開閉駆動機構にて駆動され
るクラムシェルですくい取り、あるいは、つかみ出すよ
うにして掘削(排土)する。また、クラムシェルを回転
駆動機構にて回転させることによって、地山を切削する
ことができる。すなわち、掘削底面をほぼ平坦に掘削す
ることが容易にできるのでケーシングチューブを圧入し
易くなる。なお、クラムシェルを十分広げた状態で回転
させることによってクラムシェルの爪先でケーシングチ
ューブの直下を掘ることもできる。また、ケーシングチ
ューブが岩盤や大転石等の障害物に当たってそれ以上圧
入が難しくなった場合には、クラムシェルで障害物を切
削した後、そのクラムシェルによってがれきをつかみ出
す。
グ掘削機では、ケーシングチューブ外周面と地盤との摩
擦による動力損失が大きいので、ケーシングチューブが
長くなれば長くなるほど切削能力が著しく低下する。こ
れに対し、本発明に係る掘削装置は、ケーシングチュー
ブの長さ(深度)に関係なく所定の切削能力を発揮する
ことができる。すなわち、比較的小型の掘削装置でもっ
て大深度の場所打ち杭の構築に対応でき、しかも、地中
の状況に合わせて必要なときだけクラムシェルに切削動
作をさせれば良い。なお、この掘削装置を全回転式オー
ルケーシング掘削機に組み合わせて使用しても良く、掘
削工事の効率が一層高められる。
する。なお、ここでいう前方とはケーシングチューブ圧
入方向、すなわち、掘り進む方向をいう。この掘削装置
では、掘削装置本体をケーシングチューブ内の所定の深
さ位置(通常は下端付近)に係止(固定)させたうえ
で、クラムシェルを回転させつつ、送り機構にて圧入方
向へ押し出して地山や障害物を切削する。そのときの反
力は係止機構を介してケーシングチューブ側で受けるこ
とができる。したがって、従来のハンマグラブを自由落
下させて掘削するときのような騒音や振動の発生がな
い。また、アースドリルのように、ケーシングチューブ
の上方から長大なシャフト等の動力伝達機構を差し込む
必要もないから、装置が簡素化される。なお、切削した
地山の土や障害物のがれきはクラムシェルでつかみ出す
ことができるので作業効率が良い。
する。この掘削装置では、サンドポンプによる泥水と泥
土の除去、クラムシェルによる掘削と排土、クラムシェ
ルを回転させる切削の三つの工法を選択でき、かつ、適
宜に併用して工事を進めることができる。しかも、地中
の状況に合った工法にその場で切り替えることができる
から効率よく掘り進むことができる。つまり、掘削機械
装置を設置し直すことなく工法を変えることが可能とい
うことであり、工法変更の工数や費用が最小限に押さえ
られる。なお、サンドポンプは、ポンプ本体から突出す
る回転軸にカッターを備えて土砂を粉砕(あるいは攪
乱)するように形成するのが好ましい。
する。すなわち、クラムシェルに切削用のビットを取り
付けることによって、切削能率が向上し、クラムシェル
の摩耗が防がれる。
基づいて説明する。図1は、掘削装置の正面断面図、図
2は掘削装置の側面断面図、図3は図2のIII−II
I線断面図、図4は掘削装置の上面図、図5は掘削装置
の下面図である。掘削装置1は、いわゆるオールケーシ
ング工法において、地中に圧入するケーシングチューブ
に挿入して使用するものであり、ケーシングチューブよ
り若干小径に形成された筒状の掘削装置本体20に可動
フレーム30が昇降動可能に装着され、可動フレーム3
0に固設された支持部である中空支軸31に支持された
回転体40がケーシングチューブの軸線回りに回転駆動
され、この回転体40の先端にクラムシェル50が開閉
動作可能に装着されてなる概略構成である。なお、図1
には、想像線でクラムシェル50を閉じた状態が示され
ている。以下、順に説明する。
状に縮径された外観を有しており、上支持部21の上面
側に吊り耳22が取り付けられ、内側にはケーシングチ
ューブに対する係止機構であるグリッパー装置23が設
けられている。このグリッパー装置23は、油圧シリン
ダ等のシリンダ装置24によって係止部材であるグリッ
パー25を掘削装置本体外周の等分4カ所位置から半径
方向に突出させてケーシングチューブ内壁に強く押し当
てることで、掘削装置本体20をケーシングチューブと
ほぼ同心かつ所定の深さ位置に固定することができるよ
うに形成されている。
方向(すなわち円筒軸線方向)に延びる案内部26が設
けられ、この案内部26のレールに沿って、可動フレー
ム30の車輪32が転動できるようになっている。そし
て、上支持部21に垂設された油圧式のシリンダ装置2
8のロッド先端28aが可動フレーム30に接続されて
おり、シリンダ装置28の作用で可動フレーム30が昇
降動する。このとき、中空支軸31は上支持部21の筒
状部に案内されて上下にスライドする。上記のシリンダ
装置28により、本発明でいう送り機構が構成されてい
る。なお、図1において可動フレーム30は下降位置で
示され、図2では上昇位置で示されている。
れ、上端部に大歯車41が固着されている。そして、回
転体40は中空支軸31に外嵌する状態でベアリング3
3にて回動自在に支持され、かつ、大歯車41の上下両
側に配されたスラストベアリング42を介して可動フレ
ーム30に回動自在に支持されている。大歯車41には
可動フレーム30に取り付けられた油圧モータ34の軸
端の小歯車35が噛合しており、この油圧モータ34に
よって回転体40が回転駆動される。上記の歯車装置と
油圧モータ34とにより、本発明でいう回転駆動機構が
構成されている。なお、回転駆動機構を電動モータやエ
ンジンで駆動する構成にすることも可能である。
されており、この端部材43に一対のクラムシェル50
が、回転体40の軸線と直角に延びる取付軸45回りに
回転自在に装着されている。なお、端部材43と中空支
軸31の間にはスラストベアリング44が介装されてい
る。
の取付ピン51に油圧シリンダ52のロッド先端がピン
結合され、油圧シリンダ52の基端側が回転体40の鍔
状取付部46に回動自在に支持されている。すなわち、
一対のクラムシェル50は、本発明でいう開閉駆動機構
を構成するシリンダ装置、具体的には油圧シリンダ5
2,52の作動で開閉動作可能に形成されている。な
お、クラムシェル50には、土砂をすくうときの爪先
と、開いた状態で下端縁になり閉じた状態では合わせ面
になる部位とに、切削用のビット53,54が複数固着
されている。
サンドポンプ60が取り付けられている。このサンドポ
ンプ60は、先端にカッター61を有する回転軸を備え
ており、端部材43の位置から下方へ若干突出するカッ
ター61により土砂を撹乱することができる。なお、サ
ンドポンプ60から延びる泥水排出用のホース62の先
端は、ケーシングチューブ外に設置される沈澱槽(図示
省略)に導かれている。水中サンドポンプ60のモータ
に対しては地上からの電源ケーブル(図示省略)が接続
される。
24,28、油圧モータ34、油圧シリンダ52)に
は、配管等の図示は省略したが、地上に設置した油圧装
置から給油されるようになっている。なお、シリンダ装
置を電動アクチュエータやモータ駆動のリンク機構等に
変えることも可能である。
用について説明する。図7はオールケーシング掘削機を
用いた場所打ち杭工法の大略説明図である。まず、地上
に設置したオールケーシング掘削機(立杭構築機)70
によりケーシングチューブ71を地中に垂直に圧入す
る。この場合、オールケーシング掘削機70は揺動式で
も全回転式でもどちらでも良い。そして、ケーシングチ
ューブ71の揺動や回転を休止して、クレーン72の吊
りワイヤ73に吊り下げた掘削装置1をケーシングチュ
ーブ71内に挿入する。ケーシングチューブ71の下端
付近でグリッパー装置23のシリンダ装置24を作動さ
せてグリッパー25を半径方向に押し出し、ケーシング
チューブ71の内壁を押圧することで掘削装置本体20
を所定の深さ位置に係止(固定)する。
三通りの使い方ができる。 (1) 掘削及び排土 掘削装置1がケーシングチューブ71に係止している状
態で油圧シリンダ52を作動させると、背面側を押下さ
れたクラムシェル50は取付軸45を中心に回転する。
このクラムシェル50の開閉動作によって土砂をすくい
取り、あるいは、つかみとるようにして掘削する。その
後、ケーシングチューブ71に対する係止状態を解いた
掘削装置1をクレーン72にて吊り上げて排土する。こ
れはクラムシェル本来の使い方である。掘削孔の底部
(地山)の断面形状は、一般的に、図6(a)に示した
ようになる。なお、土砂の性状によっては、掘削装置1
をケーシングチューブ71に係止させずに吊り下げたま
までクラムシェル50の開閉操作をし、掘削装置1の自
重を利用して掘削しても構わない。
態で油圧モータ34を作動させると、歯車装置を介して
トルクが伝達されて回転体40とクラムシェル50が一
体で回転する。一対のクラムシェル50を互いにほぼ開
いた状態としておき、ビット53,54にて地山を切削
する。その際、必要に応じて、シリンダ装置28を作動
させて可動フレーム30と中空支軸31と回転体40と
を一体で押し出し、クラムシェル50を下方に送る。切
削した土砂は、回転を止めたクラムシェル50によって
つかみ出すか、又は、次述するサンドポンプ60で泥水
と共に排土する。これにより、掘削底面を、図6(b)
に示したようにほぼ平坦に掘削することができるのでケ
ーシングチューブ71の圧入が容易になる。
て、岩盤や大転石等の障害物を適宜な大きさに切削した
うえで、がれきをつかみ出すこともできる。仮に、オー
ルケーシング工法のケーシングチューブ71だけで岩盤
をくり抜くことができたとしても、そのままではケーシ
ングチューブ71の外へ運び出すことが困難であること
を考えれば、本例のようにクラムシェル50により切削
と排出ができる工法の作業効率が高いことがわかるであ
ろう。
削能力が足らないときにケーシングチューブ71による
切削を一旦休止し、代わりにクラムシェル50を十分に
開いた状態で回転させて、ケーシングチューブ71の真
下を先行して掘削するという使用方法も可能である。こ
のように、掘削装置自身が切削手段を有しているので、
ケーシングチューブ71の長さ(深度)に関係なく所定
の切削能力を発揮することができる。
省略)に吐出し、そこで土砂を分離してうわ水は掘削孔
に戻す。循環水の循環方式は、ポンプサクション式やエ
アリフト式などがある。サンドポンプ60を運転する場
合は、クラムシェル50の回転と送りを併用することが
好ましい。すなわち、回転するクラムシェル50で地山
を切り崩しながら、ポンプ先端のカッター61にて泥水
を攪乱して大きな塊を粉砕する。これにより効率の良い
排土が可能である。
で、サンドポンプによる泥水の吐出、クラムシェルでの
土砂さらえ、クラムシェルでの転石等のつかみ出し、ク
ラムシェルでの岩盤等の切削といった様々な工法に対応
することができる。
シング工法で立杭構築をする際に、クラムシェルで比較
的簡便に岩盤や大転石等の障害物を切削除去できる。し
かも、クラムシェルで掘削したり、サンドポンプにて排
土することもできる。このように、状況に応じて工法を
適宜に選択し得るので、基礎工事を迅速に進めることが
できるという効果がある。
Claims (4)
- 【請求項1】 地中に圧入されるケーシングチューブに
挿入して使用する掘削装置であって、 掘削装置本体に、一対のクラムシェルと、そのクラムシ
ェルに地山をつかみ掘る開閉動作をさせる開閉駆動機構
と、同クラムシェルに地山を切削する回転動作をさせる
回転駆動機構とを備えてなる掘削装置。 - 【請求項2】 前記掘削装置本体に、当該掘削装置本体
をケーシングチューブの所定の深さ位置に係止させる係
止機構と、回転駆動される前記クラムシェルを前方へ押
し出す送り機構とを備えてなる請求項1に記載の掘削装
置。 - 【請求項3】 前記掘削装置本体が、泥水を排出するサ
ンドポンプを備えている請求項2に記載の掘削装置。 - 【請求項4】 前記一対のクラムシェルには、切削用の
ビットが取り付けてある請求項1乃至3に記載の掘削装
置。
Priority Applications (1)
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Publications (2)
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Family
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JP1459399A Expired - Fee Related JP3004267B1 (ja) | 1999-01-22 | 1999-01-22 | 掘削装置 |
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Families Citing this family (2)
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KR101814765B1 (ko) * | 2016-02-19 | 2018-01-31 | 박병곤 | 지중 천공기의 유압식 구동 장치 및 이를 이용한 지중 굴착 방법 |
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- 1999-01-22 JP JP1459399A patent/JP3004267B1/ja not_active Expired - Fee Related
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