JP3141719U - 地中掘削装置 - Google Patents

Abstract

【課題】短時間で井戸掘削ができる地中掘削装置を提供すること。
【解決手段】先端部に設置され先端が鋭角の先導管１とその上端に連結される円筒状の井戸管３とからなる外管１０を備え、外管１０の内部に管胴に貫通孔が設けられている円筒状のフィルター管２が内挿されており、前記先導管１と井戸管３とが上下方向に分離可能に組み立てられている地中掘削装置。上突設部４ａが、その長手方向上端が先導管の上端からはみ出すようにして先導管外周に等間隔に固設されているとともに、下突設部４ｂが、その下端が井戸管の下端からはみ出すようにして井戸管外周に等間隔に固設されており、先導管の上端に、井戸管の下端を突き合わせるように、先導管と井戸管に固設された夫々の上下突設部の位置を回転方向にずらして連結し、井戸管の回転が、下突設部及び上突設部を介して、先導管に伝えられるようにした。
【選択図】 図１

Description

本考案は先導部、フィルター管、井戸管からなる地中掘削装置に係り、特に掘削スクリューを有する先導部の回転掘削力を、井戸管からの伝達により行うための連結構造に関する。

従来、井戸掘削においては図９（ａ）〜（ｃ）に示すように、いわゆるパーカッション式又はロータリー式などの方法により、排土２０を地上に出して縦穴２１を掘り、井戸管３およびフィルター管２を挿入し（ｂ）、地盤との間隙にろ過作用を目的として砂や砂利２２などを埋め戻す方法（ｃ）が一般的である。一般に、井戸用あるいは埋め込み杭用の縦穴を地盤に設ける方法として、その他にも多数の技術が存在する。

埋め込み杭用の縦穴を掘る方法として特開２００２−３６３９８１号公報（特許文献１）には、先端翼を有する先端軸部を、脱着機構を介して切り離し可能に上部軸部の下端に取り付けて地盤内に回転貫入させて所定深度に到達させ、前記脱着機構で上部軸部を切り離して上部軸部のみを引き上げて空孔を形成することが開示されている。

前記特許文献１では、脱着機構として先端軸部の上端に雄ねじを形成し、上部軸部下端の雌ねじと螺合させ、全体を埋設する際に回転に伴う締め付け力が作用した場合にも緩い螺合が実現する程度のネジ山形状からなっている。このため、切り離し時に上部軸部を逆回転すれば両者は容易に解けるようになっている。
また、特開２００３−３０１６８５号公報（特許文献２）には、地盤を掘削するためのオーガ軸の嵌合孔に、同形状のオーガヘッド軸を嵌合させ回転力を高効率に伝達する接続構造を提案している。
特開２００２−３６３９８１号公報 特開２００３−３０１６８５号

近時、土地造成の拡大に伴う地下水の確保は勿論、農業土地改良、道路建設地盤整備、建造物地盤整備における湧水の排水、液状化土壌の改良などが行われている。また、建築・土木工事現場、農地整備現場において用水確保のための臨時井戸掘削も頻繁に行われている。
このような現場においては、特に、鋼管などを使用した簡単な構造で、経済的かつ短時間での井戸掘削が要望されている。

前記特許文献１及び２の掘削装置構造は、いずれも井戸用、埋め込み杭用の縦穴を掘削するために利用できるものではあるが、掘削推進と同時に井戸管、フィルター管を地盤に埋設する掘削装置としては、構造的に簡単かつ経済的なものではない。
本考案は、フィルター管を内挿した井戸管を簡単な構造で、短時間での地中掘削装置を提供することを課題とする。

上記課題を達成するため、本考案の請求項１に記載の地中掘削装置は、先端部に設置され先端が鋭角の先導管１とその上端に連結される円筒状の井戸管３とからなる外管１０を備え、外管１０の内部に管胴に貫通孔が設けられている円筒状のフィルター管２が内挿されており、前記先導管１と前記井戸管３とが上下方向に分離可能に組み立てられていることを特徴とする。

請求項２に記載の地中掘削装置は、請求項１において、上突設部４ａが、その長手方向上端が前記先導管１の上端からはみ出すようにして先導管１外周に等間隔に固設されているとともに、下突設部４ｂが、その下端が井戸管３の下端からはみ出すようにして前記井戸管３外周に等間隔に固設されており、前記先導管１の上端に、前記井戸管３の下端を突き合わせるように、前記先導管１と前記井戸管３に固設された夫々の前記上下突設部（４ａ、４ｂ）の位置を回転方向にずらして連結し、前記井戸管３の回転が、前記下突設部４ｂ及び前記上突設部４ａを介して、前記先導管１に伝えられるようにしたことを特徴とする。

請求項３に記載の地中掘削装置は、請求項１又は２において、前記井戸管３に内挿されるフィルター管２の上端近傍の外周にパッキングリング１１を挟着したことを特徴とする。
請求項４に記載の地中掘削装置は、請求項１〜３のいずれかにおいて、前記井戸管３の下端内周に複数の内突設部と吊持リングを設け、該井戸管３に内挿するフィルター管２の上端外周に複数の外突設部を設け、前記井戸管３の地上への引き上げ時において前記内外突設部により該井戸管の回転力を該フィルター管２に伝達させると共に、内挿された該フィルター管２を吊持リングにより引き上げ地上に回収できるようにしたことを特徴とする。

本考案の地中掘削装置は、極めて簡単な構造で、上部の井戸管の回転力を先端の先導部の掘削スクリューの掘削回転に伝達できる構造となっており、また、井戸管と先導部とを分離可能に組立てた構造であり、構成部品の一部が再利用可能である。

以下、本考案の地中掘削装置について、図面を参照しながら説明する。
図１は、本考案の掘削装置の実施の形態を示す概略説明図を示す。
図２は、図１に示す掘削装置の概略分解斜視図である。
図１及び図２において、掘削装置は、先端部に設置され先端が鋭角の先導管１とその上端に連結される円筒状の井戸管３とからなる外管１０を備え、外管１０の内部に管壁に貫通孔が設けられている円筒状のフィルター管２が内挿されており、先導管１と井戸管３とは上下方向に分離可能に組み立てられている。

先導管１の下端には、先端を鋭角とした三角形の板４枚を背中合わせで溶接等の手段で接合した掘削刃１ａが、先端部に固定されている。
また、先導管１の上下方向中央外周には、１周の掘削スクリュー１ｂが設けられており、スクリューの一部を切り欠いて上下に開いた状態にされ、掘削作業において先進と同時に排土を後方に送るに適した捻り形状とされている。
なお、掘削刃１ａは、図では三角形の板を４枚を背中合わせで接合した形態を示しているが、三角形に限定されるものではなく、角錐、円錐、ドリル刃の形状など種々の形態を適宜選択できる。
また、掘削スクリュー１ｂは、掘削先進と同時に排土を後方（上方）に送る機能を果すものであれば、１周のスクリューでなくとも、複数のスクリューを先導管１の下端側の外周に設けても良い。

さらに、４個の上突設部４ａが、その長手方向上端が先導管１の上端からはみ出すようにして先導管１外周に等間隔に固設されている。
また、先導管１と略同じ管径の井戸管３の下端外周にも、先導管１の上突設部４ａと同じような形状の下突設部４ｂが、その長手方向下端が井戸管３の下端からはみ出すようにして等間隔に固設されている。
そして、前記先導管１の上端に、井戸管３の下端を突き合わせるように、先導管１と井戸管３に固設された夫々の上下突設部（４ａ、４ｂ）の位置を回転方向にずらして連結し、
井戸管３の矢印Ａ方向の回転が、下突設部４ｂ及び上突設部４ａを介して、先導管１に伝えられる。
なお、上下突設部（４ａ、４ｂ）の先導管１や井戸管３への固設は、溶接接合等の手段を用いて強固に取り付けることが望ましい。

図１及び図２から分かるように、連結された先導管１と井戸管３の内部には、管胴周囲に貫通孔を有するフィルター管２が内挿されている。
図１では、分かりやすいように、４個の上下突設部（４ａ、４ｂ）の間からフィルター管２が見えるように記載しているが、下方に向けて掘削する状態においては、井戸管３と先導管１のそれぞれの上端、下端どうしは連結された状態となり、フィルター管２は外部から見える状態ではない。
なお、フィルター管２の材質としてはステンレス鋼などの防錆効果が見込まれる材質のものが望ましく、フィルター管２に開けられたメッシュは、砂や石などを通過させない程度の大きさの貫通孔であることが望ましい。

図３は、図１のＸ−Ｘ切断図であり、掘削状態において、井戸管３の回転を先導管１（図示せず）に上突設部４ａ、下突設部４ｂを介して先導管１に伝達する機構を説明したものである。
下突設部４ｂの片面が上突設部４ａの片面と接触して、下突設部４ｂの矢印Ａ方向の回転が、対応する上突設部４ａに矢印Ｂ方向として伝えられる。
このように、先導管１及び井戸管３の外周の略９０°の角度間隔で複数本固設された突設部どうしがそれぞれ接触することにより、井戸管３からの回転力を均等に配分して先導管１に伝えることができる。
なお、上記説明では上下突設部を４個等角度間隔で設けた場合を説明したが、本考案においては、井戸管３からの回転力を均等に配分して先導管１に伝えることができれば、突設部の本数や固設間隔は規定するものではない。

図４は、上記で説明した本考案の掘削装置を用いて地盤を掘削推進する態様についての概略説明図である。
図４（ａ）に示すように、掘削装置は、先導管１、井戸管３とが一体連結された状態で、井戸管３に付与された回転力（矢印Ａ１）は、上下突設部（４ａ、４ｂ）を介して先導管１に伝達され、先導管１は同じ方向に回転しながら地中を下方（矢印Ｂ）に掘削推進し、図４（ｂ）に示すように所定の深度に達した時点で回転を止め掘削作業を終える。
次に、図４（ｃ）に示すように、上部の井戸管３を、回転させずに上方（矢印Ａ２）に、内挿してあるフィルター管２の略管長分だけ引き上げメッシュ部分を露出させる。
先導管１に対しての井戸管３の縦方向（上方へ引き上げる井戸管軸方向）への平行移動に対しては、（回転させないので）突設部どうしは互いに干渉することはないから、簡単に井戸管を先導管から分離することができる。
なお、図４（ｄ）に示すように、地上に引き上げられた井戸管３の上方部分は、必要に応じて不要部分を切断除去（Ｃ位置）する。
所定深度では、フィルター管２は地下水脈に達している位置に配設されるのでフィルター管２を通して地下水を汲み上げることができる。

図５は、フィルター管２の上端外周にパッキングリング１１を取り付けた概略斜視図を示す。図示するように、フィルター管２の上端外周と井戸管下端内壁との間隙に、予め弾力性のパッキングリング１１を挟着して隙間を塞いでおくと、井戸管３を上方へ引き上げフィルター管２を露出させた状態において、地下土壌の泥水がフィルター管２内に侵入しないので好ましい。
パッキングリング１１は、間隙を密封できるものであれば材質はとくに限定されるものではないが、間隙の大小に応じて調整できるように弾力性のある材質のものが望ましい。
なお、フィルター管２の上端外周にパッキングリング１１を取り付ける代わりに、井戸管３の下端の内周３ａに設けても、フィルター管２と井戸管３との間隙を塞ぐ効果は同じである。

図６は、本考案の掘削装置を用いた地中の水抜き方法を説明した概略図である。図示するように、地中の掘削を進め所定の深度に達した後、先導部１およびフィルター管２のみを地中に残置し、井戸管３をすべて地上に抜き去る。
この方法では、井戸管３を抜き去るときフィルター管２が井戸管３に連れて抜け上がることがないように、フィルター管２は先導管１に固定されている。
例えば、地震時の液状化現象が想定される地域において液状化対策のひとつとして「間隙水圧消散する方法」があるが、本考案の井戸管はこの工法のドレーンパイプとしての効果・性能も期待できる。建築物や土木構造物の液状化対策として地震時の地中での間隙水圧を消散する働きをし、液状化を防ぐことが期待できる。
また、建設・土木現場において地下水位が掘削の深さよりも高い場合は、地下水位を低下しなければ土砂崩壊等の事故が予想され、本考案における井戸管は地下水位低下工法の揚水管として利用でき、現場内の地下水を効率的に揚排水することができ安全な工事作業を可能にする。その他、土壌汚染浄化工事等での地下及び地下水中へ浄化液等を注入する注入井戸としても有効に利用できる。

図７は、本考案の掘削装置を回収する方法を説明した概略図である。図７（ａ）に示すように、フィルター管２の上端近傍の外周に補強管２ａを固着して設け、補強管２ａの外周に４本の外突設部４ｃが取付られている。
さらに、補強管２ａが内挿される井戸管３の下端内周３ａには、４本の内突設部４ｄが取付られている。
そして、井戸管３の下端をフィルター管２の上端から挿入して、補強管２ａの外突設部４ｃと井戸管３の内突設部４ｄとを略同位置にした時点で、別途準備した吊持リング５を、井戸管３の内壁３ａの下端に溶接接合で固着する。

上記のように吊持リング５を取り付けて、井戸管３を上方に持ち上げると吊持リング５が内突設部４ｄに係止され、フィルター管は井戸管３から抜けずに井戸管３とともに吊り上げられて、回収することができる。
このような回収が必要とされる場合は、例えば、臨時井戸を閉塞するに当り、井戸管３を地上に引き上げるとともに内挿していたフィルター管２も回転させながら共に引き上げるような場合である。

上記のフィルター管２回収方法を図８を用いて詳細に説明する。図８（ａ）は、フィルター管２の補強管２ａを井戸管３内に挿入した連結状態の縦断面図であり、図８（ｂ）は、図８（ａ）におけるＹ―Ｙ位置での横断面図である。なお、図８（ａ）では、井戸管３の外周に設けた外突設部の図示は省略してある。
まず、フィルター管２の補強管２ａを井戸管３内に挿入して連結状態にする。掘削する前の準備工程として、図７（ｂ）のように、井戸管３を、補強管２ａ（点線で描かれている。その外周の外突設部は図示せず）に挿入する。

図８（ｂ）に示すように、井戸管３を矢印Ａ方向に回転させると、内突設部４ｄ、外突設部４ｃを介して、フィルター管２は矢印方向Ｂに回転させられるとともに、井戸管３を上方に持ち上げて吊持リング５で内突設部４ｄを係止し、フィルター管２を井戸管３とともに吊り上げて引き上げ回収する。
なお、図７では、吊持リング５を井戸管３の内壁３ａに取り付けたように記載しているが、図８（ｃ）に示すように、井戸管３の下端周縁の全部又は一部を内方に延出して張出しリング５ｂを設け、この張出しリング５ｂの上端部で補強管２ａ外周に取り付けた外突設部４ｃの下端に突設させてフィルター管２を井戸管３とともに吊り上げて引き上げ回収することもできる。

本考案は、掘削推進と同時に井戸管、フィルター管を地盤に埋設する掘削装置として構造的が簡単で、かつ経済的に短時間で臨時工事現場などの用水確保、土地改良を実施できるものであり産業上の有用性は高いものである。

本考案の掘削装置の実施の形態を示す概略説明図を示す。 図１に示す掘削装置の概略分解斜視図である。 図１のＸ−Ｘ切断図である。 本考案の掘削装置を用いて地盤を掘削推進する態様についての概略説明図である。 フィルター管２の上端外周にパッキングリング１１を取り付けた概略斜視図を示す。 本考案の掘削装置を用いた地中の水抜き方法を説明した概略図である。 本考案の掘削装置を回収する方法を説明した概略図である。 フィルター管回収方法の説明図である。 従来の井戸掘削方法の説明図である。

符号の説明

１ ・・・ 先導管
１ａ ・・・ 掘削刃
１ｂ ・・・ 掘削スクリュー
２ ・・・ フィルター管
２ａ ・・・ 補強管
３ ・・・ 井戸管
４ａ ・・・ 上突設部（先導管外周）
４ｂ ・・・ 下突設部（井戸管外周）
４ｃ ・・・ 外突設部（補強管外周）
４ｄ ・・・ 内突設部（井戸管内壁）
５ ・・・ 吊持リング
５ａ ・・・ リング溶接部
１０ ・・・ 外管
１１ ・・・ パッキングリング
２０ ・・・ 排土
２１ ・・・ 縦穴
２２ ・・・ 埋め戻し土

Claims (4)

1. 先端部に設置され先端が鋭角の先導管１とその上端に連結される円筒状の井戸管３とからなる外管１０を備え、
   外管１０の内部に管胴に貫通孔が設けられている円筒状のフィルター管２が内挿されており、前記先導管１と前記井戸管３とが上下方向に分離可能に組み立てられていることを特徴とする地中掘削装置。
2. 上突設部４ａが、その長手方向上端が前記先導管１の上端からはみ出すようにして先導管１外周に等間隔に固設されているとともに、
   下突設部４ｂが、その下端が井戸管３の下端からはみ出すようにして前記井戸管３外周に等間隔に固設されており、
   前記先導管１の上端に、前記井戸管３の下端を突き合わせるように、前記先導管１と前記井戸管３に固設された夫々の前記上下突設部（４ａ、４ｂ）の位置を回転方向にずらして連結し、
   前記井戸管３の回転が、前記下突設部４ｂ及び前記上突設部４ａを介して、前記先導管１に伝えられるようにしたことを特徴とする請求項１に記載の地中掘削装置。
3. 前記井戸管３に内挿されるフィルター管２の上端近傍の外周にパッキングリング１１を挟着したことを特徴とする請求項１又は２に記載の地中掘削装置。
4. 前記井戸管３の下端内周に複数の内突設部と吊持リングを設け、該井戸管３に内挿するフィルター管２の上端外周に複数の外突設部を設け、前記井戸管３の地上への引き上げ時において前記内外突設部により該井戸管の回転力を該フィルター管２に伝達させると共に、内挿された該フィルター管２を吊持リングにより引き上げ地上に回収できるようにしたことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の地中掘削装置。

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