堀削装置

【課題】地山条件に影響を受けることなく、高品質な施工を行うことが可能な堀削装置を提案すること。
【解決手段】地山に堀削孔Hを形成する堀削装置Aは、鉛直軸周りに回転可能な軸部材(ステムバー)2と、軸部材2の先端に取り付けられ軸部材2の回転に伴って回転する切削部材(ドリリングバケット)3と、軸部材2が挿通可能な挿通部42を有し軸部材2を軸支する支持部材(スタビライザー)4と、を備える。軸部材2は、支持部材4に対して軸方向にスライド可能に構成される。支持部材4には、当該支持部材4を堀削孔Hに固定する押圧部材5及び係止部材6が取り付けられる。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、地山に掘削孔を形成する堀削装置に関する。
【背景技術】
【0002】
従来、現場打ちコンクリート杭などの施工時に、地山に堀削孔を形成する堀削装置が多数開発されている。
【0003】
例えば、特許文献1に記載の堀削装置は、上端がワイヤを介して楊重機に吊持され且つ当該楊重機の駆動装置に支持されたケリーバーと、ケリーバーの先端に取り付けられたドリリングバケットと、ケリーバーに固定されたスタビライザーとを主に備えて構成されている。スタビライザーは、堀削孔と略同径に構成されており、ドリリングバケットの堀削に伴って、堀削孔に沿って降下することにより、堀削孔に対してケリーバーが芯ずれすることを防止している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開平10−184257号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
ところが、従来の堀削装置では、スタビライザーがドリリングバケットの堀削に伴って降下する構成となっていたため、スタビライザーと孔壁との間に若干の隙間があり、堀削孔に対してスタビライザーが傾いてしまう場合がある。そのため、地盤強度の強い部分や岩などにドリリングバケットが当接して、ドリリングバケットがこれらを避けるように徐々に移動して、堀削孔が徐々に曲がった場合には、スタビライザーも徐々に傾いてしまい、最終的には堀削孔が大きく曲がり、ケリーバーまでもが曲がってしまう場合があった。その結果、堀削孔の軸がぶれてしまい、再度堀削作業をし直す必要があるため、工期の遅れや施工費用の嵩みを招くという問題があった。
【0006】
本発明は、前記の問題を解決するためになされたものであり、地山条件に影響を受けることなく、高品質な施工を行うことが可能な堀削装置を提案することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【0007】
このような課題を解決するために、本発明は、地山に堀削孔を形成する堀削装置であって、鉛直軸周りに回転可能な軸部材と、前記軸部材の先端に取り付けられ、前記軸部材の回転に伴って回転する切削部材と、前記軸部材が挿通可能な挿通部を有し、前記軸部材を軸支する支持部材と、前記支持部材に取り付けられ、前記軸部材の軸方向に交差する方向に伸縮可能な押圧部材と、を備え、前記軸部材は、前記支持部材に対して軸方向にスライド可能に構成され、前記押圧部材は、伸長した状態で前記堀削孔の内壁を押圧して、前記堀削孔に前記支持部材を固定することを特徴とする。
【0008】
本発明によれば、押圧部材が堀削孔の内壁を押圧することで、支持部材が堀削孔に固定され、軸部材が切削箇所(切削部材)に近い位置で支持部材に支持された状態で、当該軸部材を支持部材にスライドさせつつ堀削作業を行えるため、軸部材を支える支持性が高まり、堀削孔の軸のぶれが抑えられた高品質な堀削孔の施工を行うことができる。
【0009】
また、押圧部材の先端に取り付けられ、押圧部材が伸長した状態で堀削孔の内壁に係止する係止部材、をさらに備えることが望ましい。
このようにすると、堀削孔に支持部材をより一層強固に固定することができる。
【0010】
また、支持部材は、外径が堀削孔の内径よりも小さく、且つ周方向に沿って複数の開口部が貫通形成された円筒体から成り、係止部材は、押圧部材が収縮した状態で支持部材の内側に収容され、押圧部材が伸長した状態で開口部を通じて支持部材の外側に突出することが望ましい。
このようにすると、軸部材、切削部材及び支持部材を、堀削孔内に挿入する際や堀削孔外に取り出す際に、押圧部材及び係止部材が堀削孔の内壁に衝突するのを阻止することができる。
【発明の効果】
【0011】
本発明の堀削装置によれば、地山条件に影響を受けることなく、高品質な施工を行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【0012】
【図1】本発明の実施形態に係る堀削装置を示す全体図である。
【図2】実施形態に係るスタビライザーを示す垂直断面図である。
【図3】図2のX−X線断面図である。
【図4】実施形態に係るシリンダと油圧ホースの接続状態を示す概略図である。
【図5】(a)及び(b)は実施形態に係る堀削装置の使用状況を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【0013】
本発明の好適な実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、以下の説明において、同一要素には同一の符号を用い、重複する説明は省略する。
本実施形態では、本発明の堀削装置を、現場打ちコンクリート杭の堀削孔の削孔時に使用する場合について説明するが、堀削装置の使用目的を限定するものではない。
【0014】
図1は本発明の実施形態に係る堀削装置を示す全体図であり、図2は実施形態に係るスタビライザーを示す垂直断面図であり、図3は図2のX−X線断面図である。なお、図1乃至図3では、油圧ホース、油圧カプラ及び油圧ブロックなどを省略して描いている。
本実施形態の堀削装置Aは、図1に示すように、楊重機であるクレーンCと、ケリーバー1と、ケリーバー1の先端に取り付けられたステムバー2と、ステムバー2の先端に取り付けられたドリリングバケット3と、ステムバー2を軸支するスタビライザー4と、を主に備えて構成されている。
【0015】
軸部材の一つであるケリーバー1は、図1に示すように、上端がワイヤWに接続され、ワイヤWを介してクレーンCに吊持されている。また、ケリーバー1の上端側は、クレーンCに設置された駆動装置Kに支持されている。ケリーバー1は、駆動装置Kからの駆動力を受けて、鉛直軸周りに回転可能に構成されている。
なお、駆動装置Kは、例えば、油圧モータなどである。
【0016】
軸部材の一つであるステムバー2は、ケリーバー1の回転に伴って鉛直軸周りに回転可能に構成されるとともに、スタビライザー4に対して軸方向にスライド可能に構成されている。ステムバー2の上端には、図2に示すように、ケリーバー1と連結するためのソケット部21が設けられている。ステムバー2は、ソケット部21にケリーバー1の下端(先端)を挿入した状態で、ソケット部21とケリーバー1とに固定ピンPを挿通することによりケリーバー1に固定される。なお、ケリーバー1へのステムバー2の固定方法は限定されるものではない。
【0017】
ステムバー2の上端側及び下端側には、フランジ部22,22がそれぞれ設けられている。下端側に形成されたフランジ部22は、スタビライザー4がその自重により下方に向かって移動した際の移動を規制するストッパとして機能し、スタビライザー4がドリリングバケット3に衝突するのを阻止する役割を担っている(図5(a)参照)。
【0018】
切削部材としてのドリリングバケット3は、ケリーバー1の回転に伴って回転し、地盤Gの切削を行いつつ切削した土砂の回収を行う部材である。ドリリングバケット3の下端(先端)には、地盤Gを切削する切削刃やビット(図示省略)などが設けられる。
【0019】
また、ドリリングバケット3の上端には、図2に示すように、ステムバー2と連結するためのソケット部31が設けられている。ドリリングバケット3は、ソケット部31にステムバー2の下端を挿入した状態で、ソケット部31とステムバー2とに固定ピンPを挿通することによりステムバー2に固定される。
なお、本実施形態では、切削部材としてドリリングバケット3を用いたが、これに限定されることなく、例えば、スクリュードリルなどを用いてもよい。また、ステムバー2へのドリリングバケット3の固定方法は限定されるものではない。
【0020】
支持部材としてのスタビライザー4は、削穴時における、ステムバー2の傾きやずれを抑止する部材である。
本実施形態のスタビライザー4は、図2に示すように、軸方向に沿った両端部が開口されて円筒状に形成された本体部材41と、ステムバー2が挿通される円筒状の挿通部42と、挿通部42を本体部材41に対して固定する複数(本実施形態では四つ)のフレーム43と(図3参照)、フレーム43を補強する複数のリブ44と、ステムバー2のフランジ部22に当接する受け部45と、を備えて構成されている。
また、スタビライザー4には、当該スタビライザー4を堀削孔Hに固定するための押圧部材5及び係止部材6が設けられている。
【0021】
本体部材41は、図2及び図3に示すように、外径が堀削孔Hの内径よりも小さく形成され、複数の(本実施形態では四つ)の開口部41dが周方向に等角度(等間隔)離間して貫通形成された円筒体から成る。本体部材41は、図2に示すように、鉛直方向に沿って一定の外径を有する中央部41aと、中央部41aの上端に固定され且つ下側から上側に向かうにつれて徐々に縮径するテーパ状に形成された上部41bと、中央部41aの下端に固定され且つ上側から下側に向かうにつれて徐々に縮径するテーパ状に形成された下部41cと、から構成されている。
なお、開口部41dの数は、押圧部材5及び係止部材6の数に合わせて適宜設定してよい。
【0022】
挿通部42は、図2及び図3に示すように、本体部材41の内部空間の中心に配置されている。挿通部42の内周面には、砲金製の円筒体から成るブッシュ46が固定されている。このように挿通部42とステムバー2との間にブッシュ46を設けることで、ブッシュ46が緩衝材として機能し、挿通部42とステムバー2とが直接接触するのを回避することが可能になるため、ステムバー2の破損を抑止することができる。
なお、ブッシュ46を構成する材質は適宜設定してよいし、挿通部42の内周面にブッシュ46を設けなくてもよい。
【0023】
四つのフレーム43,43は、図3に示すように、挿通部42の周方向に等角度離間して十字状(放射状)に配置されている。各フレーム43は、本体部材41と挿通部42の間に介設され、本体部材41と挿通部42とを連結している。
なお、フレーム43の形状は適宜設定してよく、例えば、棒状や中空パイプ状に形成してよい。
【0024】
リブ44は、図2及び図3に示すように、挿通部42の外面と各フレーム43の外面とに跨って接合されるとともに、隣り合うフレーム43,43間に跨って接合されている。
【0025】
受け部45は、図2に示すように、上下に離間して二箇所に設けられている。上側の受け部45は、挿通部42の上端面及びリブ44の上端面に固定され、下側の受け部45は、挿通部42の下端面及びリブ44の下端面に固定されている。このように受け部45を設けることで、受け部45が挿通部42の保護部材として機能し、ステムバー2のフランジ部22が挿通部42及びリブ44に直接接触するのを回避することが可能になるため、スタビライザー4の破損を抑止することができる。
【0026】
押圧部材5は、係止部材6を介して、堀削孔Hの内壁を押圧する部材である。押圧部材5は、図3に示すように、挿通部42の周方向に等角度離間して、本体部材41に形成された開口部41dに臨む位置に複数(本実施形態では四つ)配置されている。
なお、本実施形態の押圧部材5及び係止部材6は四つ設けられているが、押圧部材5及び係止部材6の数は適宜設定してよく、例えば、三つ設けても構わない。
【0027】
押圧部材5は、油圧ジャッキであり、シリンダ51と、シリンダ51に対して径方向に(ステムバー2の軸方向に交差する方向に)伸縮可能な(進退可能な)シリンダロッド52と、シリンダロッド52の基端(一端)に取り付けられ、シリンダ51内を伸長用油室51Aと収縮用油室51Bとに仕切るシリンダピストン53と、を主に備えて構成されている。
【0028】
シリンダ51は、図3に示すように、隣り合うフレーム43,43間に配置されたリブ44に固定され、シリンダロッド52は、基端側がシリンダ51の内部に収容されている。シリンダ51は、油圧ホース54を介して、クレーンCに備えられた油圧ポンプ(図示省略)に接続されている。
【0029】
ここで、図4を参照して、シリンダ51と油圧ホース54の接続状態について説明する。図4は実施形態に係るシリンダと油圧ホースの接続状態を示す概略図である。なお、図4では、スタビライザーなどを省略して描いている。
本実施形態の油圧ホース54は、伸長用油圧ホース54aと、収縮用油圧ホース54bと、シリンダ51の伸長用油室51A又は収縮用油室51Bに接続された分岐ホース54c,54dと、から構成されている。
【0030】
伸長用油圧ホース54a及び収縮用油圧ホース54bの端部は、油圧カプラ54e,54eに各々接続されている。油圧カプラ54e,54eは、スタビライザー4の本体部材41に取り付けられた油圧ブロック54f,54fにねじ込まれて固定されている。油圧ブロック54f,54fには、分岐ホース54c,54dが各々4本ずつ接続されている。換言すると、伸長用油圧ホース54a及び収縮用油圧ホース54bの端部には、油圧カプラ54e及び油圧ブロック54fを介して、分岐ホース54c,54dが接続されている。
【0031】
そして、シリンダロッド52の伸長時には、伸長用油圧ホース54aを通ってきた圧油が、油圧ブロック54f及び分岐ホース54cを介して、伸長用油室51Aに供給されるとともに、収縮用油室51B内の圧油は、分岐ホース54d及び油圧ブロック54fを介して、収縮用油圧ホース54bに戻されるように構成されている。また、シリンダロッド52の収縮時には、収縮用油圧ホース54bを通ってきた圧油が、油圧ブロック54f及び分岐ホース54dを介して、収縮用油室51Bに供給されるとともに、伸長用油室51A内の圧油は、分岐ホース54c及び油圧ブロック54fを介して、伸長用油圧ホース54aに戻されるように構成されている。
【0032】
なお、分岐ホース54c,54dの数は、シリンダ51の数に合わせて適宜設定してよい。また、本実施形態では、1本の伸長用油圧ホース54a及び収縮用油圧ホース54bの端部に、分岐ホース54c,54dを各々4本ずつ接続させ、この分岐ホース54c,54dを各シリンダ51に接続させたが、シリンダ51と油圧ホース54の接続方法はこれに限定されることなく、例えば、油圧カプラ54e及び油圧ブロック54fを省略し、伸長用油圧ホース54a及び収縮用油圧ホース54bを、各シリンダ51に1本ずつ接続させてもよい。また、これらの接続方法において、分岐ホース54c,54dごと、又は複数の伸長用油圧ホース54a及び収縮用油圧ホース54bごとに電磁弁を設け、各電磁弁の開閉を制御することで、複数の押圧部材5を同時に又は別々に作動させてもよい。
【0033】
係止部材6は、図2及び図3に示すように、各シリンダロッド52の先端に取り付けられており、シリンダロッド52の伸縮に応じて径方向に移動可能となっている。
係止部材6は、連結部61と、支持部62と、一対の係止突起部63,63と、を備えて構成されている。
【0034】
連結部61は、図2に示すように、シリンダロッド52と連結する部位であり、一対の板状部材から成る。係止部材6は、一対の連結部61,61がシリンダロッド52を上下から挟み込んだ状態で、一対の連結部61,61とシリンダロッド52とに固定ピンPを挿入することによりシリンダロッド52に連結される。
なお、本実施形態の係止部材6は、ピン軸周りに揺動自在に連結されているが、ピン軸周りに揺動しないように連結されてもよい。また、連結部61の形状は適宜設定してよく、例えば、四角筒状に形成しても構わない。この場合、係止部材6は、連結部61にシリンダロッド52の先端を挿入した状態で、連結部61とシリンダロッド52とに固定ピンPを挿通することによりシリンダロッド52に連結される。
【0035】
支持部62は、図2及び図3に示すように、係止突起部63を支持する部位であり、連結部61の先端に固定されている。支持部62は、図3に示すように、堀削孔Hの内壁面と略同じ曲率の円弧形状に成形され、シリンダロッド52よりも幅広に形成されている。
【0036】
一対の係止突起部63,63は、図2及び図3に示すように、堀削孔Hの内壁に係止する(突き刺さる)部位であり、シリンダロッド52が伸長した際には、開口部41dを通じて本体部材41の外側に突出した状態になり(図2及び図3の二点鎖線参照)、シリンダロッド52が収縮した際には、本体部材41の内側に収容された状態になる。一対の係止突起部63,63は、周方向に沿って延在し、且つ上下に離間して支持部62の先端面(周面)に固定されている。係止突起部63は、図2に示すように、縦断面視略V字状を呈し、径方向内側(支持部62側)から径方向外側(堀削孔Hの内壁側)に向かうにつれて幅狭となり、先端が尖るように形成されている。このような構成により、係止突起部63が堀削孔Hの内壁に突き刺さり易くなる。
なお、係止突起部63の個数、配置方向、配置間隔、寸法などは、限定されるものではない。例えば、鉛直方向に沿って延在し、周方向に離間して配置されてもよい。また、係止突起部63の形状は、堀削孔Hの内壁に係止可能であれば、いかなる形状であってもよい。
【0037】
本発明の実施形態に係る堀削装置Aは、基本的には以上のように構成されるものであり、次に、図5を参照して、本実施形態に係る堀削装置Aにより堀削孔Hを形成する方法について説明する。図5(a)及び(b)は実施形態に係る堀削装置の使用状況を示す説明図である。なお、図5(a)及び(b)では、油圧ホース、油圧カプラ及び油圧ブロックなどを省略して描いている。
【0038】
まず、クレーンCを操作して、ケリーバー1、ステムバー2、ドリリングバケット3及びスタビライザー4を堀削孔H内に挿入し(図1参照)、堀削孔Hの底壁H1にドリリングバケット3を着底させる(図5(a)参照)。
【0039】
ドリリングバケット3の着底後に、シリンダ51の伸長用油室51A内に圧油を送り、シリンダロッド52を伸長させる(図5(b)参照)。
シリンダロッド52が伸長することで、係止部材6の係止突起部63が開口部41dを通じて本体部材41の外側に突出し、係止突起部63が堀削孔Hの内壁に係止する。
そして、シリンダロッド52が堀削孔Hの内壁を押圧する押圧力と、係止突起部63が堀削孔Hの内壁に係止することによって、スタビライザー4が堀削孔Hに対して固定される。
【0040】
スタビライザー4の固定後、駆動装置Kを作動し、ケリーバー1を回転させながら下降させる(図5(b)参照)。
ケリーバー1が回転することで、ステムバー2及びドリリングバケット3が回転しながら下降し、ドリリングバケット3の切削刃(ビット)が堀削孔Hの底壁H1を切削しつつ、切削した土砂がドリリングバケット3内に取り込まれる。
このとき、ステムバー2は、支持部材であるスタビライザー4の挿通部42にスライド可能に軸支されているので、ドリリングバケット3の水平方向の移動を抑制することができる。
【0041】
ドリリングバケット3内に一定量の土砂が取り込まれたら、ドリリングバケット3が掘り進んだ距離分(約2m)スタビライザー4が落下しないようにするために、ドリリングバケット3を堀り進んだ距離分だけ引き揚げる。
そして、シリンダ51の収縮用油室51B内に圧油を送り、シリンダロッド52を収縮させる(図5(a)参照)。
シリンダロッド52が収縮することで、係止部材6の係止突起部63が堀削孔Hの内壁から抜き取られ、係止突起部63が開口部41dを通じて本体部材41の内側に収容される。
【0042】
スタビライザー4の固定解除後、クレーンCを操作して、ケリーバー1、ステムバー2、ドリリングバケット3及びスタビライザー4を堀削孔H外に引き揚げる。
そして、ドリリングバケット3内の堀削土砂を排出した後、再度地山の堀削を行う。
以上の作業を堀削孔Hが所望の深度に達するまで繰り返し行う。
【0043】
以上、本実施形態に係る堀削装置Aによれば、押圧部材5及び係止部材6により、スタビライザー4が堀削孔Hに固定され、ステムバー2が切削箇所に近い位置でスタビライザー4に支持された状態で、当該ステムバー2をスタビライザー4にスライドさせつつ堀削作業を行える。したがって、ステムバー2を支える支持性が高まり、地盤強度の異なる部分や岩などが堀削孔Hの断面内に含まれていた場合でも、ドリリングバケット3が鉛直方向に沿って真っ直ぐ堀進し、ケリーバー1及びステムバー2が曲折せず、堀削孔Hの軸のぶれが抑えられた高品質な施工を行うことができる。
また、ケリーバー1及びステムバー2の曲折を阻止することで、ケリーバー1及びステムバー2の損傷を阻止することができる。
【0044】
また、本実施形態では、シリンダロッド52が伸長した状態で、係止部材6の係止突起部63が堀削孔Hの内壁に係止するため、堀削孔Hにスタビライザー4をより一層強固に固定することができる。
【0045】
さらに、シリンダロッド52が収縮した状態で、係止突起部63がスタビライザー4の内側に収容されるため、ケリーバー1、ステムバー2、ドリリングバケット3及びスタビライザー4を、堀削孔H内に挿入する際や堀削孔H外に取り出す際に、係止突起部63が堀削孔Hの内壁に衝突するのを阻止することができる。
【0046】
以上、本発明について、好適な実施形態について説明したが、本発明は前記各実施形態に限られず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜設計変更が可能である。
例えば、本実施形態では、スタビライザー4がステムバー2を軸支したが、これに限定されることなく、スタビライザー4がケリーバー1を軸支してもよい。
【0047】
また、本実施形態では、押圧部材5及び係止部材6を備えたスタビライザー4を1つ設置したが、これに限定されることなく、複数設置してもよい。
【0048】
また、本実施形態の押圧部材5及び係止部材6を備えたスタビライザー4と、押圧部材5及び係止部材6を備えない従来公知のスタビライザーとを併用してもよい。
【0049】
また、本実施形態では、支持部62の先端面に係止突起部63を取り付けたが、当該係止突起部63を取り付けずに、支持部62の周面を堀削孔Hの内壁に面接触させ、押圧部材5の押圧力によって、スタビライザー4を堀削孔Hに固定してもよい。
【0050】
また、本実施形態では、シリンダロッド52の先端に係止部材6を取り付けたが、当該係止部材6を取り付けずに、シリンダロッド52の先端面を堀削孔Hの内壁に当接させ、押圧部材5の押圧力によって、スタビライザー4を堀削孔Hに固定してもよい。
【0051】
さらに、本実施形態では、連結部61及び支持部62を介して、シリンダロッド52の先端に係止突起部63を取り付けたが、連結部61及び支持部62を省略し、シリンダロッド52の先端に係止突起部63を直接取り付けてもよい。
【符号の説明】
【0052】
A 堀削装置
1 ケリーバー(軸部材)
2 ステムバー(軸部材)
3 ドリリングバケット(切削部材)
4 スタビライザー(支持部材)
41d 開口部
42 挿通部
5 押圧部材
6 係止部材
63 係止突起部
H 堀削孔

【特許請求の範囲】
【請求項1】
地山に堀削孔を形成する堀削装置であって、
鉛直軸周りに回転可能な軸部材と、
前記軸部材の先端に取り付けられ、前記軸部材の回転に伴って回転する切削部材と、
前記軸部材が挿通可能な挿通部を有し、前記軸部材を軸支する支持部材と、
前記支持部材に取り付けられ、前記軸部材の軸方向に交差する方向に伸縮可能な押圧部材と、
を備え、
前記軸部材は、前記支持部材に対して軸方向にスライド可能に構成され、
前記押圧部材は、伸長した状態で前記堀削孔の内壁を押圧して、前記堀削孔に前記支持部材を固定することを特徴とする堀削装置。
【請求項2】
前記押圧部材の先端に取り付けられ、前記押圧部材が伸長した状態で前記堀削孔の内壁に係止する係止部材、をさらに備えたことを特徴とする請求項1に記載の堀削装置。
【請求項3】
前記支持部材は、外径が前記堀削孔の内径よりも小さく、且つ周方向に沿って複数の開口部が貫通形成された円筒体から成り、
前記係止部材は、前記押圧部材が収縮した状態で前記支持部材の内側に収容され、前記押圧部材が伸長した状態で前記開口部を通じて前記支持部材の外側に突出することを特徴とする請求項2に記載の堀削装置。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【図5】
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