掘削装置及び掘削工法
【課題】簡易な構成で、回転駆動源（アースオーガ）を迅速かつ確実に回転止めすることを可能とする。
【解決手段】回転駆動源１８の機器枠体１８ｂと柱状ケーシング１２とを軸回り方向に係合させる第１回転止め手段２０ｂ，１２ａを介して連結するとともに、装置固定枠体１１に対して柱状ケーシング１２を軸回り方向に係合させる第２回転止め手段２２，１２ｂを介して支持し、回転駆動源１８の機器枠体１８ｂに発生した回転駆動力を第１回転止め手段２０ｂ，１２ａで柱状ケーシング１２に伝達させ、その柱状ケーシング１２を第２回転止め手段２２，１２ｂにより回転方向に係止して回転駆動源１８の機器枠体１８ｂを回転方向に係止させるように構成したものである。
【解決手段】回転駆動源１８の機器枠体１８ｂと柱状ケーシング１２とを軸回り方向に係合させる第１回転止め手段２０ｂ，１２ａを介して連結するとともに、装置固定枠体１１に対して柱状ケーシング１２を軸回り方向に係合させる第２回転止め手段２２，１２ｂを介して支持し、回転駆動源１８の機器枠体１８ｂに発生した回転駆動力を第１回転止め手段２０ｂ，１２ａで柱状ケーシング１２に伝達させ、その柱状ケーシング１２を第２回転止め手段２２，１２ｂにより回転方向に係止して回転駆動源１８の機器枠体１８ｂを回転方向に係止させるように構成したものである。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、地層内に柱状ケーシングを引き込みながら削孔を行うように構成された掘削装置に関する。
【０００２】
従来から、地層の削孔を行う掘削工法には種々のものがあるが、近年、削孔時に柱状ケーシングを地層に立てた状態で残すことが出来るようにした、いわゆる二重管式ダウンザホールハンマー工法が採用されつつある。その二重管式ダウンザホールハンマー工法によれば、急斜面で狭隘な土地や、崩壊しやすい現地等においても、杭打ちを行うことができるという利点がある。
【０００３】
そのような二重管式ダウンザホールハンマー工法を実際に行うにあたっては、例えば図１２に示されているように、回転駆動源としてのアースオーガ（電動モータ）１に、スクリューロッド２及びダウンザホールハンマー３を介して接続されたパイロットビット４を、中空状部材からなる柱状ケーシング５の内部に挿入していき、柱状ケーシング５の下端に回転可能に取り付けられたリングビット６にパイロットビット４の先端部分をチャッキングさせる。そして、装置全体を立設して杭芯に位置合せした状態で、アースオーガ（電動モータ）１を起動させ、その回転駆動力によってパイロットビット４及びリングビット６を削孔方向に回転させながら削孔を行うようにしている。
【０００４】
このように回転駆動源としてのアースオーガ（電動モータ）１を回転駆動させるにあたっては、当該アースオーガ１のハウジングを構成している機器枠体１ａを回転止めしておく必要があるが、そのため従来装置においては、アースオーガ１の機器枠体１ａに、略水平に突出する複数のアーム部１ｂを設けておき、それらの各アーム部１ｂに固定ワイヤー７をそれぞれ通した後に、地層の適宜の位置に打設したアンカー８に各固定ワイヤー７の下端部を接続して固定状態とすることが行われている。
【０００５】
しかしながら、このようにアースオーガ１に対して固定ワイヤー７を配備するに際しては、固定ワイヤー７の取り回しなどに相当の作業時間を要するとともに、固定ワイヤー７を接続するアンカー８の打込み作業等に多大な労力を要しており、工期の短縮化や安全性を阻害する原因の一つになっている。
【０００６】
一方、下記の特許文献１に記載されているように、アースオーガに連結された柱状ケーシングの外周面に、外方に突出する回転止め板（連結補強部材）を設け、その回転止め板を、地層上に設置した反力止め手段に係合させることによって柱状ケーシング及びアースオーガの回転止めを行うようにした提案も従来からなされている。このような提案にかかる装置によれば、上述したような固定ワイヤーを用いることなくアースオーガの回転止めを行うことができる。しかしながら、削孔の際に、柱状ケーシングの外周面が孔壁面に接触しながら掘り進んでいく、いわゆるクリッド工法においては、柱状ケーシングから外方に突出するよう設けられた回転止め板が地層に衝突することになってしまい、それが重大な障害となって削孔を行うことが困難になるという問題がある。また、固定された部材同士の接触によって回転止めが行われていることから、削孔工程の進展により柱状ケーシングが下降していく際に固定部材同士が擦れ合う状態となり、その固定部材同士の擦れ音が騒音となって、環境上使用することができない場合もある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００１−３５５３８１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
そこで本発明は、簡易な構成で、回転駆動源（アースオーガ）を迅速かつ確実に回転止めすることができるようにした掘削装置及び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】
上記課題を解決するために本発明にかかる掘削装置では、削孔される地層の内部に向かって挿入される長尺中空状部材からなる柱状ケーシングと、前記柱状ケーシングの中空内部に当該柱状ケーシングの略中心軸回りに回転可能に挿入されるパイロットビットと、前記柱状ケーシングの挿入方向における下端部に継手部材を介して回転可能に取り付けられるリングビットと、機器枠体から延出する出力軸の回転駆動力を前記パイロットビットに付与する回転駆動源とを備え、前記地層上に構築された装置固定枠体を介して前記柱状ケーシングを削孔位置に立設し、前記パイロットビット及び前記リングビットを前記回転駆動源により回転駆動させて前記地層に対して削孔を行うように構成された掘削装置において、前記回転駆動源の機器枠体と前記柱状ケーシングとを、前記中心軸に関する軸方向に分離可能としつつ軸回り方向に係合させるように連結する第１回転止め手段と、前記装置固定枠体に対して前記柱状ケーシングを、前記中心軸に関する軸方向に移動可能としつつ軸回り方向に係合させるように支持する第２回転止め手段とを備えた構成が採用されている。
【００１０】
また、本発明にかかる掘削工法では、削孔される地層の内部に向かって挿入される長尺中空状部材からなる柱状ケーシングと、前記柱状ケーシングの中空内部に当該柱状ケーシングの略中心軸回りに回転可能に挿入されるパイロットビットと、前記柱状ケーシングの挿入方向における下端部に継手部材を介して回転可能に取り付けられるリングビットと、機器枠体から延出する出力軸の回転駆動力を前記パイロットビットに付与する回転駆動源とを備えた掘削装置を用いる工法であって、前記地層上に構築された装置固定枠体を介して前記柱状ケーシングを削孔位置に立設し、前記パイロットビット及び前記リングビットを前記回転駆動源により回転駆動させて前記地層に対して削孔を行う掘削工法において、前記回転駆動源の機器枠体と前記柱状ケーシングとを、前記中心軸に関する軸方向に分離可能としつつ軸回り方向に係合させるように連結し、前記装置固定枠体に対して前記柱状ケーシングを、前記中心軸に関する軸方向に移動可能としつつ軸回り方向に係合させるように支持する構成が採用されている。
【００１１】
このような構成を有する掘削装置及び掘削工法によれば、回転駆動源の機器枠体において発生した回転駆動力が、第１回転止め手段を介して柱状ケーシングに伝達されるが、当該柱状ケーシングは、第２回転止め手段により回転方向に係止されるため、回転駆動源の機器枠体が回転方向に係止されることとなる。その結果、回転駆動源の出力軸並びにパイロットビット及びリングビットが駆動方向に円滑に回転され、回転駆動源の機器枠体に対する回転止めが、柱状ケーシングを介して簡易な回転止め手段により行われることから、従来のような回転駆動源に対する固定ワイヤーの配備や、アンカーの打ち込みなどの大がかりな作業が不要となり、工期の短縮及び安全性が高められる。
【００１２】
また、本発明にかかる前記第１回転止め手段は、前記回転駆動源の機器枠体に取り付けられた中空円筒状部材を有し、前記中空円筒状部材の内周面及び前記柱状ケーシングの外周面に、前記中心軸に関する軸方向に分離可能で軸回り方向に係合させる回転係合板がそれぞれ設けられていることが望ましい。
【００１３】
このような構成とすれば、第１回転止め手段を簡易な構成としつつ、確実な回転止め作用が得られる。
【００１４】
また、本発明にかかる前記第２回転止め手段は、前記装置固定枠体に回転自在に取り付けられた回転ローラを有し、前記柱状ケーシングの外周面に、前記回転ローラを前記中心軸の軸方向に移動可能としつつ軸回り方向に係合させる回転係合溝が設けられていることが望ましい。
【００１５】
このような構成とすれば、第２回転止め手段を簡易な構成としつつ、確実な回転止め作用が得られる。特に、第２回転止め手段を構成する回転係合溝が柱状ケーシングの外周面から内方に窪んでいるため、柱状ケーシングの外周面から外方に突出する従来の回転止め板のように削孔を行う際の邪魔になることがなく、削孔作業が円滑に行われる。また、削孔行程の進展により柱状ケーシングが下降していく際に、第２回転止め手段を構成する回転ローラの転動によって柱状ケーシングの下降が円滑に案内されることとなり、従来のような擦れ音等の騒音がほとんど発生しなくなって、環境上極めて良好な削孔作業が可能となる。
【発明の効果】
【００１６】
以上述べたように本発明にかかる掘削装置及び掘削工法は、回転駆動源の機器枠体と柱状ケーシングとを軸方向に分離可能としつつ軸回り方向に係合させるように第１回転止め手段を介して連結するとともに、装置固定枠体に対して柱状ケーシングを軸方向に移動可能としつつ軸回り方向に係合させるように第２回転止め手段を介して支持する構成によって、回転駆動源の機器枠体に発生した回転駆動力を第１回転止め手段を介して柱状ケーシングに伝達させ、かつ柱状ケーシングを第２回転止め手段により回転方向に係止して回転駆動源の機器枠体を回転方向に係止させることにより、回転駆動源の出力軸並びにパイロットビット及びリングビットを駆動方向に円滑に回転させるとともに、回転駆動源の機器枠体に対する回転止めを柱状ケーシングを介して簡易な回転止め手段により行わせ、従来のような回転駆動源に対する固定ワイヤーの配備や、アンカーの打ち込みなどの大がかりな作業を不要として工期の短縮及び安全性を高めるように構成したものであるから、簡易な構成で、回転駆動源（アースオーガ）を迅速かつ確実に回転止めすることができ、掘削装置及び掘削工法の信頼性を低廉かつ大幅に向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の一実施形態にかかる掘削装置において、パイロットビットを柱状ケーシングの内部に挿入する準備段階の状態を表した部分縦断面説明図である。
【図２】図１に示された掘削装置において、パイロットビットを柱状ケーシングの内部に挿入した後の状態を表した部分断面説明図である。
【図３】図１及び図２に示された掘削装置の下端部分（ヘッド部分）を表した縦断面説明図である。
【図４】図１及び図２に示された掘削装置の上端部分に配置された第１回転止め手段を表した縦断面説明図である。
【図５】図４中のV−V線に沿った横断面説明図である。
【図６】図３中のVI−VI線に沿った横断面説明図である。
【図７】図１〜図３に示された掘削装置に用いられているパイロットビットの側面説明図である。
【図８】図７に示されたパイロットビットの正面説明図である。
【図９】図１〜図３に示された掘削装置に用いられているリングシューの側面説明図である。
【図１０】図１〜図３に示された掘削装置に用いられているリングビットの側面説明図である。
【図１１】図１０に示されたリングビットの正面説明図である。
【図１２】一般に用いられている掘削装置において、パイロットビットを柱状ケーシングの内部に挿入した後の状態を表した部分断面説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下の説明は、削孔時を想定して掘削の推進方向を下方向として行うこととする。
【００１９】
まず、図１及び図２に示されている本発明の一実施形態にかかる掘削装置を使用するにあたっては、まず削孔が行われる地層Ｔの所定の杭芯位置に装置固定枠体１１が構築され、その装置固定枠体１１の内部に、長尺中空状の円形管部材からなる柱状ケーシング１２が挿入されることによって、当該柱状ケーシング１２が所定の杭芯位置に略鉛直方向に立てられた状態に保持されるようになっている。
【００２０】
柱状ケーシング１２は、削孔される地層Ｔの内部に向かって挿入されるものであるが、その柱状ケーシング１２の下端部には、特に図３に示されているように、継手部材としてのケーシングシュー１３を介してリングビット１４が回転可能に取り付けられている。また、上記柱状ケーシング１２の中空状内部には、当該柱状ケーシング１２の略中心軸回りに回転駆動されるパイロットビット１５が挿入されている。このパイロットビット１５は、上述したリングビット１４に対して後述するようにして回転伝達可能な状態にチャッキングされている。
【００２１】
パイロットビット１５の上端部には、ダウンザホールハンマ１６及びオーガスクリュ１７が連接されており、それらの両部材１６，１７を介してパイロットビット１５が、回転駆動源としてのアースオーガ１８の出力軸１８ａに連結されている。アースオーガ（回転駆動源）１８は、機器枠体１８ｂの内部に電気モータを備えたものであって、機器枠体１８ｂから下方に延出する出力軸１８ａの回転駆動力によってパイロットビット１５及びリングビット１４が掘削方向に回転されるようになっている。
【００２２】
なお、上述したように柱状ケーシング１２は、長尺中空状の円形管部材から形成されているが、後述するように掘削直後の支持杭としてそのまま地層Ｔに立設された状態で残されたり、内部に鋼材等の本杭部材を挿入した後に引き抜かれたりするものである。
【００２３】
また、その柱状ケーシング１２の中空内部に挿入されるパイロットビット１５は、比較的小径をなす駆動軸部１５ａを有しているとともに、その駆動軸部１５ａの下端部分に、比較的大径をなすヘッド部１５ｂが設けられている。このヘッド部１５ｂの先端面（下端面）には、多数の突起状部材からなる中心側ドリル片１５ｃが点在するように設けられていて、上述した駆動軸部１５ａを介して伝達される所定の回転駆動力によってヘッド部１５ｂが回転され、そのときの中心側ドリル片１５ｃの切削作用で地層の掘削が行われて地層Ｔ内下方に向かって削孔が形成されるようになっている。
【００２４】
また、当該ヘッド部１５ｂには、上述したオーガスクリュ１７及びダウンザホールハンマ１６から駆動軸部１５ａを略中心軸方向に延びるエアー通路１５ｄが形成されている。このエアー通路１５ｄは、前記駆動軸部１５ａ及びヘッド部１５ｂの略軸中心に沿って延在しているとともに、前記ヘッド部１５ｂの先端部分（下端部分）の近傍において複数（４体）に分岐しており、それらの各分岐路が、前記ヘッド部１５ｂの先端面（下端面）に開口するように形成されている。
【００２５】
さらに、上述したエアー通路１５ｄの各開口部からは、排出溝１５ｅが半径方向外方に向かって延在するように設けられている。それらの各排出溝１５ｅは、前記ヘッド部１５ｂの外周部まで放射状に延出した後に、そのヘッド部１５ｂの外周部から当該ヘッド部１５ｂの外周面上を軸方向に延びており、ヘッド部１５ｂの反対側の上端面に開口するように設けられている。それらの各排出溝１５ｅの上端側の開口部は、前記柱状ケーシング１２の内部空間に連通しており、削孔時に生じる廃土等が、前記エアー通路１５ｄから供給されたエアーにより各排出溝１５ｅを通って排出されていくように構成されている。
【００２６】
一方、前記柱状ケーシング１２の軸方向下端部分には、継手部材としてのケーシングシュー１３が溶接により固定されている。そのケーシングシュー（継手部材）１３は、中空の管状部材から形成されたものであって、当該ケーシングシュー１３の下端部分に、前記柱状ケーシング１２の略中心軸回りに回転可能となるようにしてリングビット１４が取り付けられる構成になされている。また、そのケーシングシュー１３の内部側には、上述したパイロットビット１５が回転可能に挿入されるようになっている。
【００２７】
上述したリングビット１４も、中空の管状部材から形成されており、当該リングビット１４の下端面の外周部に多数の外周側ドリル片１４ａが突起状をなすように設けられていて、上述したパイロットビット１５から、次に説明するマウント構造を介して伝達される所定の回転駆動力によって当該リングビット１４が回転され、そのときの前記外周側ドリル片１４ａの切削作用により、前記柱状ケーシング１２の外周部に相当する位置の掘削が行われるようになっている。
【００２８】
このリングビット１４の内部側には、上述したようにパイロットビット１５が回転可能に挿入される構成になされているが、これらのリングビット１４とパイロットビット１５とは、いわゆるバヨネットマウントにより着脱（チャッキング）可能な構成になされている。すなわち、特に図７〜図１１に示されているように、それらのパイロットビット１５及びリングビット１４における内周壁面には、半径方向の凹凸関係を逆にしたロック部１５ｆ，１４ｂが設けられている。それらのロック部１５ｆ，１４ｂは、特定の角度位置において嵌合するとともに、他の角度位置においては非嵌合状態となるように構成されたものであって、それらのロック部１５ｆ，１４ｂどうしが非嵌合状態となる角度位置においてリングビット１４とパイロットビット１５とが軸方向に嵌め込まれた後、そのときの嵌め込み位置から適宜の中心角度だけ両者を相対的にずらすように回動させられることによって、前記両ロック部１５ｆ，１４ｂどうしが、軸方向嵌合状態になされるとともに、周方向の一方に嵌合状態で他方向には非嵌合状態になされるようになっている。
【００２９】
そして、パイロットビット１５とリングビット１４との嵌合状態から、アースオーガ１８が起動され、その出力軸１８ａの回転駆動力によって特定の一方向にパイロットビット１５が回転駆動されると、当該パイロットビット１５に対して周方向に嵌合されたリングビット１４が連れ回ることとなり、それらパイロットビット１５及びリングビット１４に設けられた中心側ドリル片１５ｃ及び外周側ドリル片１４ａにより地層Ｔの掘削が、前述したダウンザホールハンマ１６からの下方向推進力が付与されつつ行われるようになっている。特に、リングビット１４の外周側ドリル片１４ａは、削孔の外周壁面を形成するものであって、その削孔の外周壁面に沿って上述した柱状ケーシング１２が挿入されるようになっている。
【００３０】
また、上述したケーシングシュー（継手部材）１３の上方側部分を構成している本体基部１３ａは、パイロットビット１５のヘッド部１５ｂの外周部分に対して軸方向移動可能かつ回転可能に装着されているとともに、その本体基部１３ａから下方向かって延出している支持部１３ｂの内周側には、上述したリングビット１４が回転可能に収容されている。それらケーシングシュー１３の本体基部１３ａと、リングビット１４の上端面との間には、ケーシングシュー１３が軸方向に移動するための移動空間が形成されている。
【００３１】
このようにケーシングシュー（継手部材）１３の移動空間は、当該ケーシングシュー１３の本体基部１３ａと、リングビット１４の上端面とが軸方向に対向する面どうしの間（以下、軸方向対向面間と呼ぶ。）に形成されているが、当該移動空間を半径方向にみた場合には、半径方向内方側のパイロットビット１５と、半径方向外方側のケーシングシュー１３とが半径方向に対向する面どうしの間（以下、半径方向対向面間と呼ぶ。）に形成されている。
【００３２】
そして、その軸方向対向面間及び半径方向対向面間に形成される移動空間の内部側には、少なくとも軸方向に弾性を有する緩衝部材１９が配置されている。本実施形態における緩衝部材１９としては、周方向に螺旋状に延在する環状コイルバネが採用されている。この環状コイルバネからなる緩衝部材１９は、基本的には、ケーシングシュー１３の本体基部１３ａとリングビット１４の上端面との間部分において軸方向に介在して緩衝機能を発揮するように配置されたものであるが、当該緩衝部材１９は、回転部材であるパイロットビット１５とリングビット１４との間における回転力伝達手段としての機能を有している。
【００３３】
一方、前述したように回転駆動源としてのアースオーガ１８の機器枠体１８ｂは、特に図４に示されているように、第１回転止め手段としての回転止めキャップ２０を介して柱状ケーシング１２の上端部分に連結されている。その回転止めキャップ２０は、中空円筒状部材からなるキャップ本体２０ａを有しており、当該キャップ本体２０ａの上端側の閉塞端縁部分が、前記アースオーガ１８の機器枠体１８ｂの下端側の外周面に溶接等により固定されている。そして、この回転止めキャップ２０を構成しているキャップ本体２０ａは、当該キャップ本体２０ａの下端側に設けられた開口部から、前記柱状ケーシング１２の上端部分の外方側を覆うように外嵌されることによって装着される構成になされている。
【００３４】
このとき、図５に示されているように、上述した回転止めキャップ２０を構成するキャップ本体２０ａの内周面には、中心軸に向かって内方側に突出するキャップ側回転係合板２０ｂが円周方向に沿って略等間隔で４体設けられている。これに対応して、前記柱状ケーシング１２の外周面には、中心軸から外方向に向かって突出するケーシング側回転係合板１２ａが円周方向に沿って略等間隔で４体設けられている。そして、上述したように回転止めキャップ２０のキャップ本体２０ａが柱状ケーシング１２に外方側から被せられるようにして装着されると、それらのキャップ側回転係合板２０ｂとケーシング側回転係合板１２ａとが、円周方向に対向するように配置される位置関係になされている。
【００３５】
そして、回転駆動源としてのアースオーガ１８が僅かに回転駆動されることによって、前記両部材２０ａ，１２ａ同士が円周方向に当接され、その後にアースオーガ１８が回転駆動されることによって、その出力軸１８ａからの回転駆動力が両部材２０ａ，１２ａを介して柱状ケーシング１２側に伝達される構成になされている。このように第１回転止め手段を、板状部材からなるキャップ側回転係合板２０ｂ及びケーシング側回転係合板１２ａにより構成することによって、簡易な構成としつつ、確実な回転止め作用が得られる。
【００３６】
また、前述したように柱状ケーシング１２は、当該柱状ケーシング１２の下端部分が、地層に構築された装置固定枠体１１の内部に挿入されることによって所定の杭芯位置に略鉛直方向に立てられた状態に保持されるようになっている。このときの装置固定枠体１１には、特に図３に示されているように、第２回転止め手段としての一対の回転ローラ２２，２２が取り付けられている。それらの各回転ローラ２２は、装置固定枠体１１の上面に着脱自在かつ位置移動自在に配置された軸受け板２２ａに回転自在にそれぞれ取り付けられており、装置固定枠体１１上において杭芯に相当する位置まで移動されてから、柱状ケーシング１２を外方側から直径方向に挟むようにして適宜の固定手段で固定される。
【００３７】
一方、図６にも示されているように、柱状ケーシング１２の外周面には、上述した一対の回転ローラ（第２回転止め手段）２２を受け入れるための一対の回転係合溝１２ｂ，１２ｂが凹設されている。それらの各回転係合溝１２ｂも、第２回転止め手段を構成するものであって、上述した回転ローラ２２における半径方向の外端部分を収容可能とする溝幅及び溝深さを有しており、前述したパイロットビット１５及びリングビット１４を除いた柱状ケーシング１２の略全長にわたって延在している。
【００３８】
そして、図３に示されているように、柱状ケーシング１２の回転係合溝１２ｂの内部に回転ローラ２２の一部が収容されることによって、柱状ケーシング１２の回転が回転ローラ２２により係止される一方、回転ローラ２２が回転係合溝１２ｂの底面を上下方向に転動することによって、柱状ケーシング１２の全体が中心軸方向（上下方向）に沿って任意に往復移動可能となるように支持される構成になされている。
【００３９】
このように第２回転止め手段を、回転ローラ２２及び回転係合溝１２ｂにより構成することによって、簡易な構成としつつ、確実な回転止め作用が得られる。また、削孔行程の進展により柱状ケーシング１２が下降していく際に、第２回転止め手段を構成する回転ローラ２２の転動によって柱状ケーシング１２の下降が円滑に案内されることとなり、従来のような擦れ音等の騒音がほとんど発生しなくなって、環境上極めて良好な削孔作業が可能となる。
【００４０】
このとき、上述した柱状ケーシング１２に設けられた一対の回転係合溝１２ｂ，１２ｂは、前述したパイロットビット１５の排出溝１５ｅに対応した位置に配置されており、かつその回転係合溝１２ｂの外形状は、排出溝１５ｅよりやや小さくなるように形成されている。これによって、柱状ケーシング１２の内部をパイロットビット１５が移動する際に、パイロットビット１５側の排出溝１５ｅが柱状ケーシング１２側の回転係合溝１２ｂに干渉することがない構成になされている。
【００４１】
このような構成を有する掘削装置を用いた掘削によって削孔を形成するにあたっては、次のようなクリッド工法が用いられる。まず、現場に装置を搬入して、削孔を行う地層Ｔに装置固定枠体１１を構築する一方、柱状ケーシング１２の下端部にケーシングシュー（継手部材）２を溶接する。そのときのケーシングシュー１３にはリングビット１４が回転可能に取り付けられている。リングビット１４が取り付けられた柱状ケーシング１２は、装置固定枠体１１に挿入されて略鉛直方向に立てた状態に保持される。このとき、柱状ケーシング１２に設けられた一対の回転係合溝１２ｂ，１２ｂ内に、装置固定枠体１１側に取り付けた一対の回転ローラ（第２回転止め手段）２２，１２がそれぞれ挿入される。
【００４２】
次いで、図１に示されているように、アースオーガ１８の出力軸１８ａにダウンザホールハンマ１６及びオーガスクリュ１７を介して連結されたパイロットビット１５が、柱状ケーシング１２の上端部から内部に挿入されて下端部分に配置されたリングビット１４にチャッキングされる。そして、アースオーガ１８を回転起動させてパイロットビット１５及びリングビット１４に回転駆動力を付与し、それによってパイロットビット１５及びリングビット１４の中心側ドリル片１５ｃ及び外周側ドリル片１４ａで地層Ｔの掘削を行い、削孔作業が実行される。
【００４３】
その際、アースオーガ１８の機器枠体１８ｂに発生した回転駆動力は、回転止めキャップ（第１回転止め手段）２０を介して柱状ケーシング１２に伝達されるが、当該柱状ケーシング１２は、回転ローラ（第２回転止め手段）２２により回転方向に係止されるため、アースオーガ１８の機器枠体１８ｂが回転方向に係止されることなる。その結果、アースオーガ１８の出力軸１８ａ並びにパイロットビット１５及びリングビット１４が駆動方向に円滑に回転される。このように、アースオーガ１８の機器枠体１８ｂに対する回転止めが、柱状ケーシング１２を介して簡易な構成の回転止め手段１０，１２により行われることから、従来のようなアースオーガ１８に対する固定ワイヤーの配備や、アンカーの打ち込みなどの大がかりな作業が不要となり、工期の短縮及び安全性が高められる。
【００４４】
特に、本実施形態では、第２回転止め手段を構成する回転係合溝１２ｂが、柱状ケーシング１２の外周面から内方に窪んで外方に突出することがないので、柱状ケーシングの外周面から外方に突出する従来の回転止め板のように削孔を行う際の邪魔になることがなく、削孔作業が円滑に行われる。また、削孔の進展に伴い、第２回転止め手段を構成する回転ローラ２２の転動によって柱状ケーシング１１が下降していくため、従来のような擦れ音等の騒音がほとんど発生しなくなり、環境上極めて良好な削孔作業が可能となる。
【００４５】
また、このようなパイロットビット１５及びリングビット１４の回転駆動による削孔時には、柱状ケーシング１２からケーシングシュー（継手部材）１３を介してリングビット１４に下方推進力が付与される。この下方推進力は、ハンマー装置等によって強い軸方向の押圧力として所定の周期で付与され、それによって削孔作業が迅速に行われるようになっている。
【００４６】
この削孔作業時には、リングビット１４に引き込まれるようにして柱状ケーシング１２が地層Ｔ内に立てられることとなるが、削孔が予定の深さに達したら、パイロットビット１５をリングビット１４とのチャッキングから分離して上方に引き上げる。そして、その引き上げたパイロットビット１５に替えて、鋼材等からなる杭を柱状ケーシング１２の内部に挿入して地層Ｔに打ち込み、最後に柱状ケーシング１２を地層Ｔから引き抜く。
【００４７】
以上、本発明者によってなされた発明の実施形態を具体的に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変形可能であるというのはいうまでもない。
【００４８】
例えば、本発明にかかる第１及び第２回転止め手段としては、上述した実施形態のような部材以外の各種の機構や部材を採用することが可能である。
【符号の説明】
【００４９】
Ｔ 地層
１１ 装置固定枠体
１２ 柱状ケーシング
１２ａ ケーシング側回転係合板
１２ｂ 回転係合溝（第２回転止め手段）
１３ ケーシングシュー
１３ａ 本体基部
１３ｂ 支持部
１４ リングビット
１４ａ 外周側ドリル片
１４ｂ ロック部
１５ パイロットビット
１５ａ 駆動軸部
１５ｂ ヘッド部
１５ｃ 中心側ドリル片
１５ｄ エアー通路
１５ｅ 排出溝
１５ｆ ロック部
１６ ダウンザホールハンマ
１７ オーガスクリュ
１８ アースオーガ
１８ａ 出力軸
１８ｂ 機器枠体
１９ 緩衝部材
２０ 回転止めキャップ（第１回転止め手段）
２０ａ キャップ本体
２０ｂ キャップ側回転係合板
２２ 回転ローラ（第２回転止め手段）
２２ａ 軸受け板
【技術分野】
【０００１】
本発明は、地層内に柱状ケーシングを引き込みながら削孔を行うように構成された掘削装置に関する。
【０００２】
従来から、地層の削孔を行う掘削工法には種々のものがあるが、近年、削孔時に柱状ケーシングを地層に立てた状態で残すことが出来るようにした、いわゆる二重管式ダウンザホールハンマー工法が採用されつつある。その二重管式ダウンザホールハンマー工法によれば、急斜面で狭隘な土地や、崩壊しやすい現地等においても、杭打ちを行うことができるという利点がある。
【０００３】
そのような二重管式ダウンザホールハンマー工法を実際に行うにあたっては、例えば図１２に示されているように、回転駆動源としてのアースオーガ（電動モータ）１に、スクリューロッド２及びダウンザホールハンマー３を介して接続されたパイロットビット４を、中空状部材からなる柱状ケーシング５の内部に挿入していき、柱状ケーシング５の下端に回転可能に取り付けられたリングビット６にパイロットビット４の先端部分をチャッキングさせる。そして、装置全体を立設して杭芯に位置合せした状態で、アースオーガ（電動モータ）１を起動させ、その回転駆動力によってパイロットビット４及びリングビット６を削孔方向に回転させながら削孔を行うようにしている。
【０００４】
このように回転駆動源としてのアースオーガ（電動モータ）１を回転駆動させるにあたっては、当該アースオーガ１のハウジングを構成している機器枠体１ａを回転止めしておく必要があるが、そのため従来装置においては、アースオーガ１の機器枠体１ａに、略水平に突出する複数のアーム部１ｂを設けておき、それらの各アーム部１ｂに固定ワイヤー７をそれぞれ通した後に、地層の適宜の位置に打設したアンカー８に各固定ワイヤー７の下端部を接続して固定状態とすることが行われている。
【０００５】
しかしながら、このようにアースオーガ１に対して固定ワイヤー７を配備するに際しては、固定ワイヤー７の取り回しなどに相当の作業時間を要するとともに、固定ワイヤー７を接続するアンカー８の打込み作業等に多大な労力を要しており、工期の短縮化や安全性を阻害する原因の一つになっている。
【０００６】
一方、下記の特許文献１に記載されているように、アースオーガに連結された柱状ケーシングの外周面に、外方に突出する回転止め板（連結補強部材）を設け、その回転止め板を、地層上に設置した反力止め手段に係合させることによって柱状ケーシング及びアースオーガの回転止めを行うようにした提案も従来からなされている。このような提案にかかる装置によれば、上述したような固定ワイヤーを用いることなくアースオーガの回転止めを行うことができる。しかしながら、削孔の際に、柱状ケーシングの外周面が孔壁面に接触しながら掘り進んでいく、いわゆるクリッド工法においては、柱状ケーシングから外方に突出するよう設けられた回転止め板が地層に衝突することになってしまい、それが重大な障害となって削孔を行うことが困難になるという問題がある。また、固定された部材同士の接触によって回転止めが行われていることから、削孔工程の進展により柱状ケーシングが下降していく際に固定部材同士が擦れ合う状態となり、その固定部材同士の擦れ音が騒音となって、環境上使用することができない場合もある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００１−３５５３８１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
そこで本発明は、簡易な構成で、回転駆動源（アースオーガ）を迅速かつ確実に回転止めすることができるようにした掘削装置及び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】
上記課題を解決するために本発明にかかる掘削装置では、削孔される地層の内部に向かって挿入される長尺中空状部材からなる柱状ケーシングと、前記柱状ケーシングの中空内部に当該柱状ケーシングの略中心軸回りに回転可能に挿入されるパイロットビットと、前記柱状ケーシングの挿入方向における下端部に継手部材を介して回転可能に取り付けられるリングビットと、機器枠体から延出する出力軸の回転駆動力を前記パイロットビットに付与する回転駆動源とを備え、前記地層上に構築された装置固定枠体を介して前記柱状ケーシングを削孔位置に立設し、前記パイロットビット及び前記リングビットを前記回転駆動源により回転駆動させて前記地層に対して削孔を行うように構成された掘削装置において、前記回転駆動源の機器枠体と前記柱状ケーシングとを、前記中心軸に関する軸方向に分離可能としつつ軸回り方向に係合させるように連結する第１回転止め手段と、前記装置固定枠体に対して前記柱状ケーシングを、前記中心軸に関する軸方向に移動可能としつつ軸回り方向に係合させるように支持する第２回転止め手段とを備えた構成が採用されている。
【００１０】
また、本発明にかかる掘削工法では、削孔される地層の内部に向かって挿入される長尺中空状部材からなる柱状ケーシングと、前記柱状ケーシングの中空内部に当該柱状ケーシングの略中心軸回りに回転可能に挿入されるパイロットビットと、前記柱状ケーシングの挿入方向における下端部に継手部材を介して回転可能に取り付けられるリングビットと、機器枠体から延出する出力軸の回転駆動力を前記パイロットビットに付与する回転駆動源とを備えた掘削装置を用いる工法であって、前記地層上に構築された装置固定枠体を介して前記柱状ケーシングを削孔位置に立設し、前記パイロットビット及び前記リングビットを前記回転駆動源により回転駆動させて前記地層に対して削孔を行う掘削工法において、前記回転駆動源の機器枠体と前記柱状ケーシングとを、前記中心軸に関する軸方向に分離可能としつつ軸回り方向に係合させるように連結し、前記装置固定枠体に対して前記柱状ケーシングを、前記中心軸に関する軸方向に移動可能としつつ軸回り方向に係合させるように支持する構成が採用されている。
【００１１】
このような構成を有する掘削装置及び掘削工法によれば、回転駆動源の機器枠体において発生した回転駆動力が、第１回転止め手段を介して柱状ケーシングに伝達されるが、当該柱状ケーシングは、第２回転止め手段により回転方向に係止されるため、回転駆動源の機器枠体が回転方向に係止されることとなる。その結果、回転駆動源の出力軸並びにパイロットビット及びリングビットが駆動方向に円滑に回転され、回転駆動源の機器枠体に対する回転止めが、柱状ケーシングを介して簡易な回転止め手段により行われることから、従来のような回転駆動源に対する固定ワイヤーの配備や、アンカーの打ち込みなどの大がかりな作業が不要となり、工期の短縮及び安全性が高められる。
【００１２】
また、本発明にかかる前記第１回転止め手段は、前記回転駆動源の機器枠体に取り付けられた中空円筒状部材を有し、前記中空円筒状部材の内周面及び前記柱状ケーシングの外周面に、前記中心軸に関する軸方向に分離可能で軸回り方向に係合させる回転係合板がそれぞれ設けられていることが望ましい。
【００１３】
このような構成とすれば、第１回転止め手段を簡易な構成としつつ、確実な回転止め作用が得られる。
【００１４】
また、本発明にかかる前記第２回転止め手段は、前記装置固定枠体に回転自在に取り付けられた回転ローラを有し、前記柱状ケーシングの外周面に、前記回転ローラを前記中心軸の軸方向に移動可能としつつ軸回り方向に係合させる回転係合溝が設けられていることが望ましい。
【００１５】
このような構成とすれば、第２回転止め手段を簡易な構成としつつ、確実な回転止め作用が得られる。特に、第２回転止め手段を構成する回転係合溝が柱状ケーシングの外周面から内方に窪んでいるため、柱状ケーシングの外周面から外方に突出する従来の回転止め板のように削孔を行う際の邪魔になることがなく、削孔作業が円滑に行われる。また、削孔行程の進展により柱状ケーシングが下降していく際に、第２回転止め手段を構成する回転ローラの転動によって柱状ケーシングの下降が円滑に案内されることとなり、従来のような擦れ音等の騒音がほとんど発生しなくなって、環境上極めて良好な削孔作業が可能となる。
【発明の効果】
【００１６】
以上述べたように本発明にかかる掘削装置及び掘削工法は、回転駆動源の機器枠体と柱状ケーシングとを軸方向に分離可能としつつ軸回り方向に係合させるように第１回転止め手段を介して連結するとともに、装置固定枠体に対して柱状ケーシングを軸方向に移動可能としつつ軸回り方向に係合させるように第２回転止め手段を介して支持する構成によって、回転駆動源の機器枠体に発生した回転駆動力を第１回転止め手段を介して柱状ケーシングに伝達させ、かつ柱状ケーシングを第２回転止め手段により回転方向に係止して回転駆動源の機器枠体を回転方向に係止させることにより、回転駆動源の出力軸並びにパイロットビット及びリングビットを駆動方向に円滑に回転させるとともに、回転駆動源の機器枠体に対する回転止めを柱状ケーシングを介して簡易な回転止め手段により行わせ、従来のような回転駆動源に対する固定ワイヤーの配備や、アンカーの打ち込みなどの大がかりな作業を不要として工期の短縮及び安全性を高めるように構成したものであるから、簡易な構成で、回転駆動源（アースオーガ）を迅速かつ確実に回転止めすることができ、掘削装置及び掘削工法の信頼性を低廉かつ大幅に向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の一実施形態にかかる掘削装置において、パイロットビットを柱状ケーシングの内部に挿入する準備段階の状態を表した部分縦断面説明図である。
【図２】図１に示された掘削装置において、パイロットビットを柱状ケーシングの内部に挿入した後の状態を表した部分断面説明図である。
【図３】図１及び図２に示された掘削装置の下端部分（ヘッド部分）を表した縦断面説明図である。
【図４】図１及び図２に示された掘削装置の上端部分に配置された第１回転止め手段を表した縦断面説明図である。
【図５】図４中のV−V線に沿った横断面説明図である。
【図６】図３中のVI−VI線に沿った横断面説明図である。
【図７】図１〜図３に示された掘削装置に用いられているパイロットビットの側面説明図である。
【図８】図７に示されたパイロットビットの正面説明図である。
【図９】図１〜図３に示された掘削装置に用いられているリングシューの側面説明図である。
【図１０】図１〜図３に示された掘削装置に用いられているリングビットの側面説明図である。
【図１１】図１０に示されたリングビットの正面説明図である。
【図１２】一般に用いられている掘削装置において、パイロットビットを柱状ケーシングの内部に挿入した後の状態を表した部分断面説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下の説明は、削孔時を想定して掘削の推進方向を下方向として行うこととする。
【００１９】
まず、図１及び図２に示されている本発明の一実施形態にかかる掘削装置を使用するにあたっては、まず削孔が行われる地層Ｔの所定の杭芯位置に装置固定枠体１１が構築され、その装置固定枠体１１の内部に、長尺中空状の円形管部材からなる柱状ケーシング１２が挿入されることによって、当該柱状ケーシング１２が所定の杭芯位置に略鉛直方向に立てられた状態に保持されるようになっている。
【００２０】
柱状ケーシング１２は、削孔される地層Ｔの内部に向かって挿入されるものであるが、その柱状ケーシング１２の下端部には、特に図３に示されているように、継手部材としてのケーシングシュー１３を介してリングビット１４が回転可能に取り付けられている。また、上記柱状ケーシング１２の中空状内部には、当該柱状ケーシング１２の略中心軸回りに回転駆動されるパイロットビット１５が挿入されている。このパイロットビット１５は、上述したリングビット１４に対して後述するようにして回転伝達可能な状態にチャッキングされている。
【００２１】
パイロットビット１５の上端部には、ダウンザホールハンマ１６及びオーガスクリュ１７が連接されており、それらの両部材１６，１７を介してパイロットビット１５が、回転駆動源としてのアースオーガ１８の出力軸１８ａに連結されている。アースオーガ（回転駆動源）１８は、機器枠体１８ｂの内部に電気モータを備えたものであって、機器枠体１８ｂから下方に延出する出力軸１８ａの回転駆動力によってパイロットビット１５及びリングビット１４が掘削方向に回転されるようになっている。
【００２２】
なお、上述したように柱状ケーシング１２は、長尺中空状の円形管部材から形成されているが、後述するように掘削直後の支持杭としてそのまま地層Ｔに立設された状態で残されたり、内部に鋼材等の本杭部材を挿入した後に引き抜かれたりするものである。
【００２３】
また、その柱状ケーシング１２の中空内部に挿入されるパイロットビット１５は、比較的小径をなす駆動軸部１５ａを有しているとともに、その駆動軸部１５ａの下端部分に、比較的大径をなすヘッド部１５ｂが設けられている。このヘッド部１５ｂの先端面（下端面）には、多数の突起状部材からなる中心側ドリル片１５ｃが点在するように設けられていて、上述した駆動軸部１５ａを介して伝達される所定の回転駆動力によってヘッド部１５ｂが回転され、そのときの中心側ドリル片１５ｃの切削作用で地層の掘削が行われて地層Ｔ内下方に向かって削孔が形成されるようになっている。
【００２４】
また、当該ヘッド部１５ｂには、上述したオーガスクリュ１７及びダウンザホールハンマ１６から駆動軸部１５ａを略中心軸方向に延びるエアー通路１５ｄが形成されている。このエアー通路１５ｄは、前記駆動軸部１５ａ及びヘッド部１５ｂの略軸中心に沿って延在しているとともに、前記ヘッド部１５ｂの先端部分（下端部分）の近傍において複数（４体）に分岐しており、それらの各分岐路が、前記ヘッド部１５ｂの先端面（下端面）に開口するように形成されている。
【００２５】
さらに、上述したエアー通路１５ｄの各開口部からは、排出溝１５ｅが半径方向外方に向かって延在するように設けられている。それらの各排出溝１５ｅは、前記ヘッド部１５ｂの外周部まで放射状に延出した後に、そのヘッド部１５ｂの外周部から当該ヘッド部１５ｂの外周面上を軸方向に延びており、ヘッド部１５ｂの反対側の上端面に開口するように設けられている。それらの各排出溝１５ｅの上端側の開口部は、前記柱状ケーシング１２の内部空間に連通しており、削孔時に生じる廃土等が、前記エアー通路１５ｄから供給されたエアーにより各排出溝１５ｅを通って排出されていくように構成されている。
【００２６】
一方、前記柱状ケーシング１２の軸方向下端部分には、継手部材としてのケーシングシュー１３が溶接により固定されている。そのケーシングシュー（継手部材）１３は、中空の管状部材から形成されたものであって、当該ケーシングシュー１３の下端部分に、前記柱状ケーシング１２の略中心軸回りに回転可能となるようにしてリングビット１４が取り付けられる構成になされている。また、そのケーシングシュー１３の内部側には、上述したパイロットビット１５が回転可能に挿入されるようになっている。
【００２７】
上述したリングビット１４も、中空の管状部材から形成されており、当該リングビット１４の下端面の外周部に多数の外周側ドリル片１４ａが突起状をなすように設けられていて、上述したパイロットビット１５から、次に説明するマウント構造を介して伝達される所定の回転駆動力によって当該リングビット１４が回転され、そのときの前記外周側ドリル片１４ａの切削作用により、前記柱状ケーシング１２の外周部に相当する位置の掘削が行われるようになっている。
【００２８】
このリングビット１４の内部側には、上述したようにパイロットビット１５が回転可能に挿入される構成になされているが、これらのリングビット１４とパイロットビット１５とは、いわゆるバヨネットマウントにより着脱（チャッキング）可能な構成になされている。すなわち、特に図７〜図１１に示されているように、それらのパイロットビット１５及びリングビット１４における内周壁面には、半径方向の凹凸関係を逆にしたロック部１５ｆ，１４ｂが設けられている。それらのロック部１５ｆ，１４ｂは、特定の角度位置において嵌合するとともに、他の角度位置においては非嵌合状態となるように構成されたものであって、それらのロック部１５ｆ，１４ｂどうしが非嵌合状態となる角度位置においてリングビット１４とパイロットビット１５とが軸方向に嵌め込まれた後、そのときの嵌め込み位置から適宜の中心角度だけ両者を相対的にずらすように回動させられることによって、前記両ロック部１５ｆ，１４ｂどうしが、軸方向嵌合状態になされるとともに、周方向の一方に嵌合状態で他方向には非嵌合状態になされるようになっている。
【００２９】
そして、パイロットビット１５とリングビット１４との嵌合状態から、アースオーガ１８が起動され、その出力軸１８ａの回転駆動力によって特定の一方向にパイロットビット１５が回転駆動されると、当該パイロットビット１５に対して周方向に嵌合されたリングビット１４が連れ回ることとなり、それらパイロットビット１５及びリングビット１４に設けられた中心側ドリル片１５ｃ及び外周側ドリル片１４ａにより地層Ｔの掘削が、前述したダウンザホールハンマ１６からの下方向推進力が付与されつつ行われるようになっている。特に、リングビット１４の外周側ドリル片１４ａは、削孔の外周壁面を形成するものであって、その削孔の外周壁面に沿って上述した柱状ケーシング１２が挿入されるようになっている。
【００３０】
また、上述したケーシングシュー（継手部材）１３の上方側部分を構成している本体基部１３ａは、パイロットビット１５のヘッド部１５ｂの外周部分に対して軸方向移動可能かつ回転可能に装着されているとともに、その本体基部１３ａから下方向かって延出している支持部１３ｂの内周側には、上述したリングビット１４が回転可能に収容されている。それらケーシングシュー１３の本体基部１３ａと、リングビット１４の上端面との間には、ケーシングシュー１３が軸方向に移動するための移動空間が形成されている。
【００３１】
このようにケーシングシュー（継手部材）１３の移動空間は、当該ケーシングシュー１３の本体基部１３ａと、リングビット１４の上端面とが軸方向に対向する面どうしの間（以下、軸方向対向面間と呼ぶ。）に形成されているが、当該移動空間を半径方向にみた場合には、半径方向内方側のパイロットビット１５と、半径方向外方側のケーシングシュー１３とが半径方向に対向する面どうしの間（以下、半径方向対向面間と呼ぶ。）に形成されている。
【００３２】
そして、その軸方向対向面間及び半径方向対向面間に形成される移動空間の内部側には、少なくとも軸方向に弾性を有する緩衝部材１９が配置されている。本実施形態における緩衝部材１９としては、周方向に螺旋状に延在する環状コイルバネが採用されている。この環状コイルバネからなる緩衝部材１９は、基本的には、ケーシングシュー１３の本体基部１３ａとリングビット１４の上端面との間部分において軸方向に介在して緩衝機能を発揮するように配置されたものであるが、当該緩衝部材１９は、回転部材であるパイロットビット１５とリングビット１４との間における回転力伝達手段としての機能を有している。
【００３３】
一方、前述したように回転駆動源としてのアースオーガ１８の機器枠体１８ｂは、特に図４に示されているように、第１回転止め手段としての回転止めキャップ２０を介して柱状ケーシング１２の上端部分に連結されている。その回転止めキャップ２０は、中空円筒状部材からなるキャップ本体２０ａを有しており、当該キャップ本体２０ａの上端側の閉塞端縁部分が、前記アースオーガ１８の機器枠体１８ｂの下端側の外周面に溶接等により固定されている。そして、この回転止めキャップ２０を構成しているキャップ本体２０ａは、当該キャップ本体２０ａの下端側に設けられた開口部から、前記柱状ケーシング１２の上端部分の外方側を覆うように外嵌されることによって装着される構成になされている。
【００３４】
このとき、図５に示されているように、上述した回転止めキャップ２０を構成するキャップ本体２０ａの内周面には、中心軸に向かって内方側に突出するキャップ側回転係合板２０ｂが円周方向に沿って略等間隔で４体設けられている。これに対応して、前記柱状ケーシング１２の外周面には、中心軸から外方向に向かって突出するケーシング側回転係合板１２ａが円周方向に沿って略等間隔で４体設けられている。そして、上述したように回転止めキャップ２０のキャップ本体２０ａが柱状ケーシング１２に外方側から被せられるようにして装着されると、それらのキャップ側回転係合板２０ｂとケーシング側回転係合板１２ａとが、円周方向に対向するように配置される位置関係になされている。
【００３５】
そして、回転駆動源としてのアースオーガ１８が僅かに回転駆動されることによって、前記両部材２０ａ，１２ａ同士が円周方向に当接され、その後にアースオーガ１８が回転駆動されることによって、その出力軸１８ａからの回転駆動力が両部材２０ａ，１２ａを介して柱状ケーシング１２側に伝達される構成になされている。このように第１回転止め手段を、板状部材からなるキャップ側回転係合板２０ｂ及びケーシング側回転係合板１２ａにより構成することによって、簡易な構成としつつ、確実な回転止め作用が得られる。
【００３６】
また、前述したように柱状ケーシング１２は、当該柱状ケーシング１２の下端部分が、地層に構築された装置固定枠体１１の内部に挿入されることによって所定の杭芯位置に略鉛直方向に立てられた状態に保持されるようになっている。このときの装置固定枠体１１には、特に図３に示されているように、第２回転止め手段としての一対の回転ローラ２２，２２が取り付けられている。それらの各回転ローラ２２は、装置固定枠体１１の上面に着脱自在かつ位置移動自在に配置された軸受け板２２ａに回転自在にそれぞれ取り付けられており、装置固定枠体１１上において杭芯に相当する位置まで移動されてから、柱状ケーシング１２を外方側から直径方向に挟むようにして適宜の固定手段で固定される。
【００３７】
一方、図６にも示されているように、柱状ケーシング１２の外周面には、上述した一対の回転ローラ（第２回転止め手段）２２を受け入れるための一対の回転係合溝１２ｂ，１２ｂが凹設されている。それらの各回転係合溝１２ｂも、第２回転止め手段を構成するものであって、上述した回転ローラ２２における半径方向の外端部分を収容可能とする溝幅及び溝深さを有しており、前述したパイロットビット１５及びリングビット１４を除いた柱状ケーシング１２の略全長にわたって延在している。
【００３８】
そして、図３に示されているように、柱状ケーシング１２の回転係合溝１２ｂの内部に回転ローラ２２の一部が収容されることによって、柱状ケーシング１２の回転が回転ローラ２２により係止される一方、回転ローラ２２が回転係合溝１２ｂの底面を上下方向に転動することによって、柱状ケーシング１２の全体が中心軸方向（上下方向）に沿って任意に往復移動可能となるように支持される構成になされている。
【００３９】
このように第２回転止め手段を、回転ローラ２２及び回転係合溝１２ｂにより構成することによって、簡易な構成としつつ、確実な回転止め作用が得られる。また、削孔行程の進展により柱状ケーシング１２が下降していく際に、第２回転止め手段を構成する回転ローラ２２の転動によって柱状ケーシング１２の下降が円滑に案内されることとなり、従来のような擦れ音等の騒音がほとんど発生しなくなって、環境上極めて良好な削孔作業が可能となる。
【００４０】
このとき、上述した柱状ケーシング１２に設けられた一対の回転係合溝１２ｂ，１２ｂは、前述したパイロットビット１５の排出溝１５ｅに対応した位置に配置されており、かつその回転係合溝１２ｂの外形状は、排出溝１５ｅよりやや小さくなるように形成されている。これによって、柱状ケーシング１２の内部をパイロットビット１５が移動する際に、パイロットビット１５側の排出溝１５ｅが柱状ケーシング１２側の回転係合溝１２ｂに干渉することがない構成になされている。
【００４１】
このような構成を有する掘削装置を用いた掘削によって削孔を形成するにあたっては、次のようなクリッド工法が用いられる。まず、現場に装置を搬入して、削孔を行う地層Ｔに装置固定枠体１１を構築する一方、柱状ケーシング１２の下端部にケーシングシュー（継手部材）２を溶接する。そのときのケーシングシュー１３にはリングビット１４が回転可能に取り付けられている。リングビット１４が取り付けられた柱状ケーシング１２は、装置固定枠体１１に挿入されて略鉛直方向に立てた状態に保持される。このとき、柱状ケーシング１２に設けられた一対の回転係合溝１２ｂ，１２ｂ内に、装置固定枠体１１側に取り付けた一対の回転ローラ（第２回転止め手段）２２，１２がそれぞれ挿入される。
【００４２】
次いで、図１に示されているように、アースオーガ１８の出力軸１８ａにダウンザホールハンマ１６及びオーガスクリュ１７を介して連結されたパイロットビット１５が、柱状ケーシング１２の上端部から内部に挿入されて下端部分に配置されたリングビット１４にチャッキングされる。そして、アースオーガ１８を回転起動させてパイロットビット１５及びリングビット１４に回転駆動力を付与し、それによってパイロットビット１５及びリングビット１４の中心側ドリル片１５ｃ及び外周側ドリル片１４ａで地層Ｔの掘削を行い、削孔作業が実行される。
【００４３】
その際、アースオーガ１８の機器枠体１８ｂに発生した回転駆動力は、回転止めキャップ（第１回転止め手段）２０を介して柱状ケーシング１２に伝達されるが、当該柱状ケーシング１２は、回転ローラ（第２回転止め手段）２２により回転方向に係止されるため、アースオーガ１８の機器枠体１８ｂが回転方向に係止されることなる。その結果、アースオーガ１８の出力軸１８ａ並びにパイロットビット１５及びリングビット１４が駆動方向に円滑に回転される。このように、アースオーガ１８の機器枠体１８ｂに対する回転止めが、柱状ケーシング１２を介して簡易な構成の回転止め手段１０，１２により行われることから、従来のようなアースオーガ１８に対する固定ワイヤーの配備や、アンカーの打ち込みなどの大がかりな作業が不要となり、工期の短縮及び安全性が高められる。
【００４４】
特に、本実施形態では、第２回転止め手段を構成する回転係合溝１２ｂが、柱状ケーシング１２の外周面から内方に窪んで外方に突出することがないので、柱状ケーシングの外周面から外方に突出する従来の回転止め板のように削孔を行う際の邪魔になることがなく、削孔作業が円滑に行われる。また、削孔の進展に伴い、第２回転止め手段を構成する回転ローラ２２の転動によって柱状ケーシング１１が下降していくため、従来のような擦れ音等の騒音がほとんど発生しなくなり、環境上極めて良好な削孔作業が可能となる。
【００４５】
また、このようなパイロットビット１５及びリングビット１４の回転駆動による削孔時には、柱状ケーシング１２からケーシングシュー（継手部材）１３を介してリングビット１４に下方推進力が付与される。この下方推進力は、ハンマー装置等によって強い軸方向の押圧力として所定の周期で付与され、それによって削孔作業が迅速に行われるようになっている。
【００４６】
この削孔作業時には、リングビット１４に引き込まれるようにして柱状ケーシング１２が地層Ｔ内に立てられることとなるが、削孔が予定の深さに達したら、パイロットビット１５をリングビット１４とのチャッキングから分離して上方に引き上げる。そして、その引き上げたパイロットビット１５に替えて、鋼材等からなる杭を柱状ケーシング１２の内部に挿入して地層Ｔに打ち込み、最後に柱状ケーシング１２を地層Ｔから引き抜く。
【００４７】
以上、本発明者によってなされた発明の実施形態を具体的に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変形可能であるというのはいうまでもない。
【００４８】
例えば、本発明にかかる第１及び第２回転止め手段としては、上述した実施形態のような部材以外の各種の機構や部材を採用することが可能である。
【符号の説明】
【００４９】
Ｔ 地層
１１ 装置固定枠体
１２ 柱状ケーシング
１２ａ ケーシング側回転係合板
１２ｂ 回転係合溝（第２回転止め手段）
１３ ケーシングシュー
１３ａ 本体基部
１３ｂ 支持部
１４ リングビット
１４ａ 外周側ドリル片
１４ｂ ロック部
１５ パイロットビット
１５ａ 駆動軸部
１５ｂ ヘッド部
１５ｃ 中心側ドリル片
１５ｄ エアー通路
１５ｅ 排出溝
１５ｆ ロック部
１６ ダウンザホールハンマ
１７ オーガスクリュ
１８ アースオーガ
１８ａ 出力軸
１８ｂ 機器枠体
１９ 緩衝部材
２０ 回転止めキャップ（第１回転止め手段）
２０ａ キャップ本体
２０ｂ キャップ側回転係合板
２２ 回転ローラ（第２回転止め手段）
２２ａ 軸受け板
【特許請求の範囲】
【請求項１】
削孔される地層の内部に向かって挿入される長尺中空状部材からなる柱状ケーシングと、前記柱状ケーシングの中空内部に当該柱状ケーシングの略中心軸回りに回転可能に挿入されるパイロットビットと、前記柱状ケーシングの挿入方向における下端部に継手部材を介して回転可能に取り付けられるリングビットと、機器枠体から延出する出力軸の回転駆動力を前記パイロットビットに付与する回転駆動源と、を備え、
前記地層上に構築された装置固定枠体を介して前記柱状ケーシングを削孔位置に立設し、前記パイロットビット及び前記リングビットを前記回転駆動源により回転駆動させて前記地層に対して削孔を行うように構成された掘削装置において、
前記回転駆動源の機器枠体と前記柱状ケーシングとを、前記中心軸に関する軸方向に分離可能としつつ軸回り方向に係合させるように連結する第１回転止め手段と、
前記装置固定枠体に対して前記柱状ケーシングを、前記中心軸に関する軸方向に移動可能としつつ軸回り方向に係合させるように支持する第２回転止め手段と、
を備えていることを特徴とする掘削装置。
【請求項２】
前記第１回転止め手段は、前記回転駆動源の機器枠体に取り付けられた中空円筒状部材を有し、
前記中空円筒状部材の内周面及び前記柱状ケーシングの外周面に、前記中心軸に関する軸方向に分離可能で軸回り方向に係合させる回転係合板がそれぞれ設けられていることを特徴とする請求項１記載の掘削装置。
【請求項３】
前記第２回転止め手段は、前記装置固定枠体に回転自在に取り付けられた回転ローラを有し、
前記柱状ケーシングの外周面に、前記回転ローラを前記中心軸の軸方向に移動可能としつつ軸回り方向に係合させる回転係合溝が設けられていることを特徴とする請求項１記載の掘削装置。
【請求項４】
削孔される地層の内部に向かって挿入される長尺中空状部材からなる柱状ケーシングと、前記柱状ケーシングの中空内部に当該柱状ケーシングの略中心軸回りに回転可能に挿入されるパイロットビットと、前記柱状ケーシングの挿入方向における下端部に継手部材を介して回転可能に取り付けられるリングビットと、機器枠体から延出する出力軸の回転駆動力を前記パイロットビットに付与する回転駆動源とを備えた掘削装置を用いる工法であって、
前記地層上に構築された装置固定枠体を介して前記柱状ケーシングを削孔位置に立設し、前記パイロットビット及び前記リングビットを前記回転駆動源により回転駆動させて前記地層に対して削孔を行う掘削工法において、
前記回転駆動源の機器枠体と前記柱状ケーシングとを、前記中心軸に関する軸方向に分離可能としつつ軸回り方向に係合させるように連結し、
前記装置固定枠体に対して前記柱状ケーシングを、前記中心軸に関する軸方向に移動可能としつつ軸回り方向に係合させるように支持することを特徴とする掘削工法。
【請求項１】
削孔される地層の内部に向かって挿入される長尺中空状部材からなる柱状ケーシングと、前記柱状ケーシングの中空内部に当該柱状ケーシングの略中心軸回りに回転可能に挿入されるパイロットビットと、前記柱状ケーシングの挿入方向における下端部に継手部材を介して回転可能に取り付けられるリングビットと、機器枠体から延出する出力軸の回転駆動力を前記パイロットビットに付与する回転駆動源と、を備え、
前記地層上に構築された装置固定枠体を介して前記柱状ケーシングを削孔位置に立設し、前記パイロットビット及び前記リングビットを前記回転駆動源により回転駆動させて前記地層に対して削孔を行うように構成された掘削装置において、
前記回転駆動源の機器枠体と前記柱状ケーシングとを、前記中心軸に関する軸方向に分離可能としつつ軸回り方向に係合させるように連結する第１回転止め手段と、
前記装置固定枠体に対して前記柱状ケーシングを、前記中心軸に関する軸方向に移動可能としつつ軸回り方向に係合させるように支持する第２回転止め手段と、
を備えていることを特徴とする掘削装置。
【請求項２】
前記第１回転止め手段は、前記回転駆動源の機器枠体に取り付けられた中空円筒状部材を有し、
前記中空円筒状部材の内周面及び前記柱状ケーシングの外周面に、前記中心軸に関する軸方向に分離可能で軸回り方向に係合させる回転係合板がそれぞれ設けられていることを特徴とする請求項１記載の掘削装置。
【請求項３】
前記第２回転止め手段は、前記装置固定枠体に回転自在に取り付けられた回転ローラを有し、
前記柱状ケーシングの外周面に、前記回転ローラを前記中心軸の軸方向に移動可能としつつ軸回り方向に係合させる回転係合溝が設けられていることを特徴とする請求項１記載の掘削装置。
【請求項４】
削孔される地層の内部に向かって挿入される長尺中空状部材からなる柱状ケーシングと、前記柱状ケーシングの中空内部に当該柱状ケーシングの略中心軸回りに回転可能に挿入されるパイロットビットと、前記柱状ケーシングの挿入方向における下端部に継手部材を介して回転可能に取り付けられるリングビットと、機器枠体から延出する出力軸の回転駆動力を前記パイロットビットに付与する回転駆動源とを備えた掘削装置を用いる工法であって、
前記地層上に構築された装置固定枠体を介して前記柱状ケーシングを削孔位置に立設し、前記パイロットビット及び前記リングビットを前記回転駆動源により回転駆動させて前記地層に対して削孔を行う掘削工法において、
前記回転駆動源の機器枠体と前記柱状ケーシングとを、前記中心軸に関する軸方向に分離可能としつつ軸回り方向に係合させるように連結し、
前記装置固定枠体に対して前記柱状ケーシングを、前記中心軸に関する軸方向に移動可能としつつ軸回り方向に係合させるように支持することを特徴とする掘削工法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２０１２−１１２１６０（Ｐ２０１２−１１２１６０Ａ）
【公開日】平成２４年６月１４日（２０１２．６．１４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２６１３８６（Ｐ２０１０−２６１３８６）
【出願日】平成２２年１１月２４日（２０１０．１１．２４）
【特許番号】特許第４７６８８７７号（Ｐ４７６８８７７）
【特許公報発行日】平成２３年９月７日（２０１１．９．７）
【出願人】（５９９０４０１１５）青葉建機株式会社 (3)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年６月１４日（２０１２．６．１４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１１月２４日（２０１０．１１．２４）
【特許番号】特許第４７６８８７７号（Ｐ４７６８８７７）
【特許公報発行日】平成２３年９月７日（２０１１．９．７）
【出願人】（５９９０４０１１５）青葉建機株式会社 (3)
【Ｆターム（参考）】
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