説明

掘削工法

【課題】地質に影響されることなく無振動及び無騒音で地中を掘削する掘削工法を提供すること。
【解決手段】
ケーシングに掘削バケットを係合させ、ケーシングジャッキによりケーシングを回転させることにより、ケーシング共に掘削バケットを同時に回転させながら地中を掘削する工法である。また、掘削バケットの外周面に被噛合部を配設し、ケーシングの内周面に前記被噛合部が噛合可能な噛合部を配設している。さらに、前記噛合部は、前記ケーシングの内周面に沿って上端から下端に沿って連続して複数個の噛合部を備え、前記被噛合部は、前記掘削バケットの外周面に複数の噛合部や突起を備えている。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、掘削工法、詳しくは、地中に地中杭を施工するために掘削する掘削工法に関する。
【背景技術】
【0002】
従来、例えば特許文献1に記載のように、地中に地中杭を施工するために掘削する掘削工法としてベノト工法(オールケーシング工法)がある。このベノト工法では、据置式の全旋回掘削機によりケーシングチューブを強力な高トルクで回転させ圧入しながらハンマーグラブ等でケーシングチューブ内の土砂や障害物を排土撤去する工法である。このベノト工法では、掘削孔壁をケーシングにて保護するため、周辺に与える影響が少ない長所を有している。
【0003】
また、上記ベノト工法とは別に、例えば特許文献2に記載のようなアースドリル工法がある。このアースドリル工法では、ドリリング掘削バケットを回転させて地盤を掘削、掘削バケット内部に収納された土砂を地上に排土する方法で掘削を行う工法である。このアースドリル工法では、機械装置が簡単であり、仮設が簡単で施工速度が速く工費が安いなどの長所を有している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開2003−027877号公報
【0005】
【特許文献2】特開2009−155961号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
ところが、上記ベノト工法ではハンマーグラブを用いて土砂を採取するが、このハンマーグラブは一回の落下だけでは掘削する土砂の量が少なく、掴み取る量も少なかったので、掘削の時には何回も落下を繰り返さなければならず、また、騒音や振動等が大きい問題を有していた。
【0007】
また、上記アースドリル工法では、地下水の無い、粘土質で素掘りが出来る地盤では良質の杭を施工出来るが、このような地盤は限られており、通常はベントナイト液で孔壁の保護を行いながら、回転掘削バケットで掘削していた。
【0008】
この発明は、地質に影響されることなく無振動及び無騒音で地中を掘削する掘削工法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0009】
請求項1に記載の発明は、掘削バケットの外周面に被係合部を配設し、ケーシングの内周面に前記掘削バケットを係合可能な係合部を配設することで、ケーシング内のいずれかの位置に掘削バケットを係合可能とし、ケーシング駆動装置によりケーシングを回転させることにより、ケーシング共に掘削バケットを同時に回転させながら地中を掘削することを特徴とする掘削工法である。
【0010】
請求項2に記載の発明は、前記被係合部は、前記掘削バケットの外周面に複数の凹凸歯で形成された被噛合部を備え、前記係合部は、前記ケーシングの上端から下端にかけて内周面に沿って複数の凹凸歯で形成された噛合部を備えたことを特徴とする請求項1に記載の掘削工法である。
【0011】
請求項3に記載の発明は、前記噛合部は前記ケーシングの内周面に180°間隔で配設し、前記被噛合部は掘削バケットの外周面に90°間隔で配設したことを特徴とする請求項2に記載の掘削工法である。
【0012】
請求項4に記載の発明は、前記噛合部は、所定個数の噛合歯で構成した噛合ブロックを有し、この噛合ブロックを前記ケーシングの内周面に沿って上端から下端に沿って複数個配設したことを特徴とする請求項2又は請求項3に記載の掘削工法である。
【0013】
請求項5に記載の発明は、外周面に被係合部を配設した掘削バケットと、その内周面に前記掘削バケットを係合可能な係合部を配設することで、いずれかの位置に掘削バケットを係合可能とするケーシングと、ケーシングと共に掘削バケットを同時に回転させるケーシング駆動装置と、を備えたことを特徴とする掘削装置である。
【0014】
請求項6に記載の発明は、前記被係合部は、前記掘削バケットの外周面に複数の凹凸歯で形成された被噛合部を備え、前記係合部は、前記ケーシングの上端から下端にかけて内周面に沿って複数の凹凸歯で形成された噛合部を備えたことを特徴とする請求項5に記載の掘削装置である。
【0015】
請求項7に記載の発明は、前記噛合部は前記ケーシングの内周面に180°間隔で配設し、前記被噛合部は掘削バケットの外周面に90°間隔で配設したことを特徴とする請求項6に記載の掘削装置である。
【0016】
請求項8に記載の発明は、前記噛合部は、所定個数の噛合歯で構成した噛合ブロックを有し、この噛合ブロックを前記ケーシングの内周面に沿って上端から下端に沿って複数個配設したことを特徴とする請求項6又は請求項7に記載の掘削装置である。
【発明の効果】
【0017】
本願発明によれば、以下の効果を奏することができる。
(1)上記ベノト工法で使用するハンマーグラブの代わりに、本願発明では掘削バケットを使用し、掘削バケットへの土砂の収容はケーシングに係合させた状態で行うので、ハンマーグラブのような騒音や振動の問題を低減することができる。
(2)また、従来のベノト工法のケーシングの回転により地盤を掘削することを踏襲しているので、全ての地中の掘削に対応することができ、掘削時の崩落などを心配する必要がない。
(3)さらに、ケーシング内のいずれかの位置に掘削バケットを係合可能としているので、係合部と被係合部とで反力をとりながら地盤を掘削することができる。
【図面の簡単な説明】
【0018】
【図1】本実施形態における掘削装置の全体構造を示した平面図である。
【図2】本実施形態における掘削バケットの全体構造を示した正面図である。
【図3】本実施形態における掘削バケットの全体構造を示した平面図である。
【図4】本実施形態における掘削バケットの全体構造を示した底面図である。
【図5】本実施形態におけるケーシングと掘削バケットの係合状態を示した平面図である。
【図6】本実施形態における掘削工法の掘削初期時のフローを説明する説明図である。
【図7】本実施形態における掘削工法の掘削中盤時のフローを説明する説明図である。
【発明を実施するための形態】
【0019】
[掘削装置の構造]
まず、本実施形態における掘削装置10の構造について図1を参照して説明する。図1に示すように、本実施形態における掘削装置10は、地中に地中杭を施工するために掘削するもので、主としてケーシング11と掘削バケット13とケーシングジャッキ12(図6に示す)を有している。
【0020】
ケーシング11は、中空の円筒本体を有し、掘削時に最下部に位置するものについては円筒本体の先端にカッタビット31が設けられている。その最下部以外のものは、複数段連結できるように上端部又は下端部に連結部32を設けている。
【0021】
掘削バケット13は、図2に示すように、円筒状に形成されたバケット本体21と、バケット本体21の底部に配置されたヘッド部22と、バケット本体21の上部に配設された蓋部30と、を備えている。
【0022】
図3に示すように、バケット本体21の上端にはクレーン用の掛止部材26が配設されている。そして、クレーンにより掘削バケット13をケーシング11内に配置可能とする共に、掘削バケット13内に収容された土砂などを、吊り上げて排土できるようにしている。
【0023】
バケット本体21は、図2に示すように、ヘッド部22を開閉可能に接続するための蝶番28と、ヘッド部22をバケット本体21に対して前記蝶番28を軸にして開閉させる開放手段25とを備えている。
【0024】
また、ヘッド部22は、図4に示すように、先端突出体23と、掘削時の土砂を取り込む土砂取り込み口27と、土砂取り込み口27の周辺部に設けた複数個の掘削用ビット24により構成される。すなわち、バケット本体21の回転により、先端突出体23と複数個の掘削用ビット24とで地盤を掘削しながら、掘削時の土砂をバケット本体21内に取り込むようにしている。
【0025】
なお、ヘッド部22は、上記記載の構成を有するものの代わりに、硬質地盤や岩盤を掘削する硬質地盤掘削機のカッタヘッドを適用することができる。硬質地盤掘削機のカッタヘッドとしては、例えば、特開2002−115489号公報(出願人:株式会社ハンナンテックス)に記載のものを適用することができる。
【0026】
さらに、本実施形態では、ケーシング11を回転しながら地中に埋め込むためのケーシングジャッキ12(ケーシング駆動装置)を有する。
【0027】
ケーシングジャッキ12は、図6及び図7に示すように、前記ケーシング11が挿入可能な円筒状の本体34と、この本体34内で前記ケーシング11を外側から把持する図略の把持部と、この把持部を回転させる図略の油圧モータと、前記本体34及び把持部を昇降させる油圧ジャッキ35とを備える。前記油圧モータ及び前記油圧ジャッキ35は、図示しない油圧ユニットから供給される油圧によって駆動される。
【0028】
このような構成において、本実施形態における掘削装置10は、掘削バケット13の外周面に被噛合部17を配設し、ケーシング11の内周面に前記被係合部15が係合可能な係合部14を配設している。
【0029】
すなわち、図1に示すように、ケーシング11の内周面には係合部14が配設されている。係合部14は、複数個の噛合ブロック18が、ケーシング11の内周面に上端から下端まで配設されている。噛合ブロック18は外付けでケーシング11の内周面に固設されている。
【0030】
各噛合ブロック18には、掘削バケット13の外周面に配設された被噛合部17を係合できるように、複数の矩形凹凸歯で形成された噛合部16が配設されている。
【0031】
図5に示すように、本実施形態では前記噛合部16は前記ケーシング11の内周面に180°間隔で配設している。このように、180°間隔で配設すると、掘削バケット13が噛合したときの位置ずれが生じにくい。本実施形態では前記噛合部16は180°間隔で配設しているが、これに限られず、45°又は90°間隔等で配設することもできる。
【0032】
これに対して、前記被係合部15は、前記バケット本体21の外周面に噛合歯からなる被噛合部17が配設されている。前記被噛合部17は、複数の矩形凹凸歯で形成された噛合歯が掘削バケット13上部から下部にかけて配設されている。そして、前記被係合部15の被噛合部17は、平面視して係合部14の噛合部16と対向するように配設されている。
【0033】
前記被噛合部17は、例えば、バケット本体21の外周面に90°間隔で配設している。このように、被噛合部17はバケット本体21の外周面に90°間隔で配設することにより、ケーシング11を90°回転させれば、容易に掘削バケット13と係合することができる。本実施形態では、被噛合部17本実施形態では前記被噛合部17は90°間隔で配設しているが、これに限られず、45°又は180°間隔等で配設することもできる。
【0034】
本実施形態では、被係合部15と係合部14の形状を矩形凹凸歯で形成したが、その形状及び構造に限られず、例えば、半円形歯で噛み合わせる構造としてもよい。または、掘削バケット13の外周面に上端から下端にかけて矩形状の突出体を所定ピッチで複数個形成して、ケーシング11の内周面に各突出体を係合可能とする係合溝などを形成してもよい。また、噛み合わせ部分には強力な力が加わるので、噛み合わせ部分を保護するカバーを付設するようにしてもよい。
【0035】
以上のようにして、ケーシング11内のいずれかの位置に掘削バケット13を係合可能としているので、係合部14と被係合部15とで反力をとりながら地盤を掘削することができる。
【0036】
[掘削方法]
次に、掘削方法について説明する。
まず、図6に示すように、クレーンを使用してケーシング11を吊り上げ、ケーシングジャッキ12の把持部にケーシング11を装着する。次いで、ケーシング11の上端部に掘削バケット13を挿入しやすいようにガイド部33を据え付ける。
【0037】
この後、図6に示すように、掘削バケット13をクレーンで吊り上げ、ガイド部を通してこれをケーシング11内に挿入する。そして、掘削バケット13をケーシング11内で係合したい位置まで吊り下げる。
【0038】
次に、ケーシングジャッキ12を駆動し、ケーシング11を地上から地中に向かって平面視して右回りに回転させる。すると、掘削バケット13の外周面に配設した噛合部16とケーシング11の内周面に配設した被噛合部17とが噛み合う。
【0039】
図7に示すように、本実施形態では、係合部14は、ケーシング11の内周面に沿って上端から下端に沿って連続して複数個の噛合部16を備え、被係合部15は、前記掘削バケット13の外周面に複数の被噛合部17を備えている。
【0040】
これにより、本実施形態では、掘削バケット13を連続したケーシング11のどの位置でも係合させることができ、また、ケーシング11内での掘削バケット13の位置の変更が自由に行える。
【0041】
そして、ケーシングジャッキ12によりケーシング11を回転させると、ケーシング11共に掘削バケット13を同時に回転させながら地中を掘削する。すると、ケーシング11の先端に取り付けたカッタビット31で地盤を切削しながら、掘削バケット13に設けた掘削用ビット24で切削し、その切削した土砂を掘削バケット13のヘッド部22の土砂取り込み口27に取り込まれる。このようにして、掘削バケット13内に土砂が収容されながら地盤を掘削することができる。
【0042】
図7に示すように、掘削バケット13内に土砂を一杯に収容すると、ケーシング11から掘削バケット13の係合を解除する。その解除は、ケーシング11を掘削時とは反対の方向に回転させて行う。そして、掘削バケット13をクレーンで吊り上げ、開放手段25により掘削バケット13からヘッド部22を開放させて、トラックTの荷台に土砂を排土する。
【0043】
所定位置まで地中を掘削すると、さらにケーシング11の上端に別のケーシング11を連結して、さらに、地中深くまで掘削する。これらの工程を連続することにより、所定位置まで掘削する。
【0044】
このように、ケーシング11共に掘削バケット13を同時に回転させながら地中を掘削するので、無振動及び無騒音にすることができる。また、水を含む軟質の地中に対しても、掘削することができる。しかも、従来工法のようなケーシング11を回転させるのに反力受け部材や油圧装置等を用いなくてもよい。
【0045】
なお、本実施形態における掘削工法は、地中深く掘削する方法について説明したが、強力な地盤や岩石に対して掘削することができる。
【符号の説明】
【0046】
10 掘削装置
11 ケーシング
12 ケーシングジャッキ(ケーシング駆動装置)
13 掘削バケット
14 係合部
15 被係合部
16 噛合部
17 被噛合部
18 噛合ブロック

【特許請求の範囲】
【請求項1】
掘削バケットの外周面に被係合部を配設し、
ケーシングの内周面に前記掘削バケットを係合可能な係合部を配設することで、ケーシング内のいずれかの位置に掘削バケットを係合可能とし、
ケーシング駆動装置によりケーシングを回転させることにより、ケーシング共に掘削バケットを同時に回転させながら地中を掘削することを特徴とする掘削工法。
【請求項2】
前記被係合部は、前記掘削バケットの外周面に複数の凹凸歯で形成された被噛合部を備え、
前記係合部は、前記ケーシングの上端から下端にかけて内周面に沿って複数の凹凸歯で形成された噛合部を備えたことを特徴とする請求項1に記載の掘削工法。
【請求項3】
前記噛合部は前記ケーシングの内周面に180°間隔で配設し、前記被噛合部は掘削バケットの外周面に90°間隔で配設したことを特徴とする請求項2に記載の掘削工法。
【請求項4】
前記噛合部は、所定個数の噛合歯で構成した噛合ブロックを有し、この噛合ブロックを前記ケーシングの内周面に沿って上端から下端に沿って複数個配設したことを特徴とする請求項2又は請求項3に記載の掘削工法。
【請求項5】
外周面に被係合部を配設し掘削バケットと、
その内周面に前記掘削バケットを係合可能な係合部を配設することで、いずれかの位置に掘削バケットを係合可能とするケーシングと、
ケーシングと共に掘削バケットを同時に回転させるケーシング駆動装置と、を備えたことを特徴とする掘削装置。
【請求項6】
前記被係合部は、前記掘削バケットの外周面に複数の凹凸歯で形成された被噛合部を備え、
前記係合部は、前記ケーシングの上端から下端にかけて内周面に沿って複数の凹凸歯で形成された噛合部を備えたことを特徴とする請求項5に記載の掘削装置。
【請求項7】
前記噛合部は前記ケーシングの内周面に180°間隔で配設し、前記被噛合部は掘削バケットの外周面に90°間隔で配設したことを特徴とする請求項6に記載の掘削装置。
【請求項8】
前記噛合部は、所定個数の噛合歯で構成した噛合ブロックを有し、この噛合ブロックを前記ケーシングの内周面に沿って上端から下端に沿って複数個配設したことを特徴とする請求項6又は請求項7に記載の掘削装置。

【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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【図6】
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【図7】
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【公開番号】特開2013−28983(P2013−28983A)
【公開日】平成25年2月7日(2013.2.7)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2011−166598(P2011−166598)
【出願日】平成23年7月29日(2011.7.29)
【出願人】(511185379)
【出願人】(510260433)
【出願人】(511185391)
【Fターム(参考)】