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手段を提供する。
【解決手段】回転駆動源ＥＧの機器枠体ＥＧ２と柱状ケーシング１３とを軸回り方向に係合させる第１回転止め手段ＲＣを介して連結するとともに、装置固定枠体ＢＦに対して柱状ケーシング１３を軸回り方向に係合させる第２回転止め手段ＲＬ，１３ｂを介して支持し、回転駆動源ＥＧの機器枠体ＥＧ２に発生した回転駆動力を第１回転止め手段ＲＣで柱状ケーシング１３に伝達させ、その柱状ケーシング１３を第２回転止め手段ＲＬ，１３ｂにより回転方向に係止して回転駆動源ＥＧの機器枠体ＥＧ２を回転方向に係止させるように構成した。
【解決手段】回転駆動源ＥＧの機器枠体ＥＧ２と柱状ケーシング１３とを軸回り方向に係合させる第１回転止め手段ＲＣを介して連結するとともに、装置固定枠体ＢＦに対して柱状ケーシング１３を軸回り方向に係合させる第２回転止め手段ＲＬ，１３ｂを介して支持し、回転駆動源ＥＧの機器枠体ＥＧ２に発生した回転駆動力を第１回転止め手段ＲＣで柱状ケーシング１３に伝達させ、その柱状ケーシング１３を第２回転止め手段ＲＬ，１３ｂにより回転方向に係止して回転駆動源ＥＧの機器枠体ＥＧ２を回転方向に係止させるように構成した。
【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１８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ガイドビット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、当該ガイドビット４の先端部分に設けられた拡径ビット６が柱状ケーシング５の下端から突出した状態でガイドビット４が回転可能に取り付けられる。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拡径ビット６が径方向の外方側に張り出した状態としながらガイドビット４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ガイドビットと、このガイドビットにおける前記柱状ケーシングの挿入方向の下端部に径方向の外方側に張り出し可能となるように設けられた拡径ビットと、機器枠体から延出する出力軸の回転駆動力を前記ガイドビット及び拡径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、前記ガイドビット及び拡径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い、前記ガイドビットのヘッド部の外周面上に軸方向に延びるように設けられた掘削屑排出溝を通して削孔時に生じる廃土が排出される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ものであって、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て前記柱状ケーシングに外方側から被せられるように装着される中空円筒状部材を有し、その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一方、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ているとともに、前記柱状ケーシングの外周面には、前記回転ローラを受け入れることにより当該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前記柱状ケーシングの外周面から内方に窪むように凹設され、その回転係合溝は、前記ガイドビットのヘッド部と対向する部位を除いた部位に延在しているとともに、前記軸回り方向において前記ガイドビットの掘削屑排出溝に対応する位置に配置され、且つ前記掘削屑排出溝より小さい外形状に形成されていることによって、前記柱状ケーシングの内部を前記ガイドビットが軸方向に移動する際に前記回転係合溝と干渉しないようにし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ガイドビットと、このガイドビットの挿入方向の下端部に径方向外方側に張り出し可能となるように設けられた拡径ビットと、機器枠体から延出する出力軸の回転駆動力を前記ガイドビット及び拡径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、前記ガイドビット及び前記拡径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い、前記ガイドビットのヘッド部の外周面上に軸方向に延びるように設けた掘削屑排出溝を通して削孔時に生じる廃土を排出する掘削工法において、請求項１記載の掘削装置の第１回転止め手段を用いることによって、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、請求項１記載の掘削装置の第２回転止め手段を用いることによって、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一方、請求項１記載の掘削装置の第２回転止め手段の回転係合溝及びガイドビットを用いることによって、前記柱状ケーシングの内部を前記ガイドビットが軸方向に移動する際に前記回転係合溝と干渉しないようにした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ガイドビット及び拡径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、上述した構成を有する本発明によれば、第１回転止め手段及び第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設けられているため、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】
【００１３】
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回転係合板からなる第１回転止め手段を介して連結するとともに、装置固定枠体に設けた回転ローラと、その回転ローラに対して柱状ケーシングの外周面に内方に窪むように設けられた回転係合溝と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ガイドビット及び拡径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】
【００１４】
【図１】本発明の一実施形態にかかる掘削装置において、拡径ビットを有するガイド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、拡径ビットを有するガイド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を表した部分縦断面説明図である。
【図４】図３に示す掘削工具の拡径状態を示す正面図である。
【図５】図３に示す掘削工具の縮径状態を示す正面図である。
【図６】図３におけるＸ−Ｘ断面図である。
【図７】図６におけるＹ−Ｙ断面図である。
【図８】図７におけるＺ方向矢視図である。
【図９】図３に示す掘削工具に備えられた固定部材の上面図である。
【図１０】図９に示す固定部材の側面断面図である。
【図１１】図３に示す掘削工具に備えられた補助部材の上面図である。
【図１２】図１１に示す補助部材の側面断面図である。
【図１３】図３に示す掘削工具における係止ピンの固定方法を示す説明図である。
【図１４】図３に示す掘削工具における係止ピンの固定方法を示す説明図である。
【図１５】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１６】図１５中のXVI−XVI線に沿った横断面説明図である。
【図１７】図３中のXVII−XVII線に沿った横断面説明図である。
【図１８】一般に用いられている掘削装置において、ガイド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】
【００１５】
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。
【００１６】
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ＢＦが構築され、その装置固定枠体ＢＦ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１３が挿入されることによって、当該柱状ケーシング１３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。
【００１７】
柱状ケーシング１３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１３の中空内部に、中心軸Ｏに沿って延び回転駆動される掘削工具１０が挿入される。本実施形態にかかる掘削工具１０は、図３に示すように、中心軸Ｏに沿って延びる概略多段円柱状をなすガイドビット２０と、このガイドビット２０のヘッド部の先端側（図３の下端側、及び図７の左端側）に着脱可能に装着された拡径ビット４０と、ガイドビット２０のヘッド部の外周側に嵌合されたケーシングシュー１１と、ケーシングシュー１１の後端側に接続された柱状ケーシング１３とを備えている。
【００１８】
ケーシングシュー１１は、概略円筒状をなしており、ガイドビット２０の外周側に嵌合される構成とされており、ガイドビット２０から打撃を受けて推進力を与えられるものである。ケーシングシュー１１の後端側部分は、外径が一段小さくされており、柱状ケーシング１３の接続部１２とされている。その柱状ケーシング１３は、円筒状をなし、その外径がケーシングシュー１１と同一とされ、内径がケーシングシュー１１の接続部１２の外径と略同一とされている。この柱状ケーシング１３は、ケーシングシュー１１の接続部１２に嵌合された状態で、先端部がケーシングシュー１１に溶接されている。
【００１９】
ガイドビット２０は、先端側に位置するヘッド部２１と、そのヘッド部２１の後端側に連なり径方向外方に張り出した大径部２２と、大径部２２の後端側に連なり大きく径方向内方に後退した小径部２３と、を有している。なお、ヘッド部２１、大径部２２及び小径部２３は一体に成形されている。小径部２３は、図示しない打撃力付与機構（エアハンマ）に接続されるとともに、図示しない回転駆動機構によって回転される構成とされている。このガイドビット２０は、中心軸Ｏ回りに回転されるとともに、中心軸Ｏ方向に打撃力を受けるものである。
【００２０】
大径部２２の外径は、柱状ケーシング１３の内径と略同一とされている。また、ヘッド部２１の外周側にケーシングシュー１１が嵌合され、大径部２２の先端面がケーシングシュー１１の後端面に当接させられている。こうして、ケーシングシュー１１は、大径部２２を介して打撃を受けて推進力を与えられるように構成されている。
【００２１】
また、ガイドビット２０の内部には、中心線Ｏに沿って延びる流体供給路２４が、小径部２３の後端面に開口してヘッド部２１にまで達するように設けられている。この流体供給路２４の先端部分には、中心線Ｏに直交する方向（径方向外方）に向けて延びる連絡路２５が連設され、この連絡路２５から中心線Ｏに平行に延びて後述する取付孔部３２の底面に開口する連通孔２６が形成されている。
【００２２】
さらに、流体供給路２４の先端部分には、先端側に向かうにしたがい漸次径方向外方に向かう流体吐出孔２７が連設されている。
【００２３】
ヘッド部２１の先端面には、後端側及び径方向内方に向けて凹む収容凹部３０が設けられている。本実施形態では、先端面視して図４及び図５に示すように、２つの収容凹部３０が中心軸Ｏに対して点対称となるように設けられている。これにより、ヘッド部２１の先端面のうち、収容凹部３０以外の部分は、先端面視して概略Ｈ字状をなし、先端側に向けて突出することになる。この概略Ｈ字状をなす部分には、超硬合金等の硬質材料で構成されたチップ１５が複数植設されており、被掘削物を掘削するガイドビット掘削部２９とされている。
【００２４】
詳述すると、ガイドビット掘削部２９は、ヘッド部２１の外周面に沿って延びる一対の外周掘削部２９Ａと、中心軸Ｏを通過するとともに一対の外周掘削部２９Ａを連絡する中央掘削部２９Ｂとを備えている。中央掘削部２９Ｂは、中心軸Ｏに直交するように延在し、５つのチップ１５が、それぞれのチップ１５の中心軸Ｏからの径方向距離が互いに異なるように配列されている。また、外周掘削部２９Ａは、径方向外方に向かうにしたがい漸次後端側へと後退するように僅かに中央掘削部２９Ｂに対して傾斜しており、周方向に沿って６つのチップ１５が配列されている。
【００２５】
また、収容凹部３０の先端側を向く底面のうち、回転方向Ｒ１前方側部分には、径方向外側に向かうにしたがい漸次後端側に向けて後退する傾斜面部３１がそれぞれ形成されている。この傾斜面部３１には、前述した流体吐出孔２７が開口させられている。また、この傾斜面部３１の径方向外方端に連なるガイドビット２０の側面には、図３から図５に示すように、径方向内方に向けて一段凹むとともに中心軸Ｏに平行に延びる掘削屑排出溝２８が形成されている。この掘削屑排出溝２８は、ガイドビット２０のヘッド部２１の外周面上に軸方向に延びるように設けられている。
【００２６】
収容凹部３０の先端側を向く底面のうち、回転方向Ｒ１後方側には、図４及び図５に示すように中心軸Ｏから偏心するとともに中心軸Ｏに対して点対称となり、かつ、図１に示すように中心軸Ｏと平行に延びる２つの回転軸Ｐ１、Ｐ２に沿ってそれぞれ延びる２つの取付孔部３２が形成されている。
【００２７】
そして、ヘッド部２１には、中心軸Ｏ及び回転軸Ｐ１、Ｐ２に直交する方向に延びて、２つの取付孔部３２に貫通するピン孔３３が形成されている。このピン孔３３は、中心軸Ｏに直交する断面において図６に示すように、中心軸Ｏを通過するとともに、２つの取付孔部３２の内周面の一部を貫通するように設けられている。つまり、このピン孔３３は、ガイドビット２０の径方向に延びるように構成されているのである。
【００２８】
ピン孔３３の一端側（図３及び図７において下側）部分は、一段小径とされている。また、ピン孔３３の他端側（図３及び図７において上側）の開口部には、図３及び図７に示すように、ピン孔３３の延在方向に直交する方向に延びる（中心軸Ｏに平行に延びる）スライド溝３４が形成されている。
【００２９】
スライド溝３４の中心軸Ｏ方向後端側には、図７及び図８に示すように、ヘッド部２１の外周面に開口して断面円形をなす装入凹部３５が形成されている。装入凹部３５は、底部と内周面との間にリング状溝３６が形成されている。
【００３０】
また、装入凹部３５の中心軸Ｏ方向先端側には、装入凹部３５の直径よりも小さな幅で延びる係止溝部３７が設けられている。本実施形態では、図８に示すように、係止溝部３７は装入凹部３５に向けて開口したＵ字状をなしている。そして、スライド溝３４の中心軸Ｏ先端側に、ピン孔３３の開口部が配設されている。
【００３１】
次に、拡径ビット４０について説明する。
拡径ビット４０は、図３から図５に示すように、超硬合金等の硬質材料で構成されたチップ１５が複数植設されたビット掘削部４１と、このビット掘削部４１の後端側に向けて延びる概略円柱状をなす取付軸部４５とを備えている。
【００３２】
ビット掘削部４１は、取付軸部４５の先端側に連設され、取付軸部４５の軸線に対して直交する方向に延在する平面部４２と、この平面部４２に連なるテーパ部４３と、テーパ部４３よりも一段後端側に後退した段部４４と、を備えている。なお、本実施形態では、図４及び図５に示すように、平面部４２に３つのチップ１５が植設され、テーパ部４３に２つのチップ１５が植設され、段部４４に３つのチップ１５が一列に植設されている。
【００３３】
取付軸部４５は、ガイドビット２０の先端面に開口した取付孔部３２に嵌入される構成とされており、取付軸部４５の軸線が回転軸Ｐ１、Ｐ２とそれぞれ一致することになる。この取付軸部４５には、軸線（回転軸Ｐ１、Ｐ２）に対して直交するとともに取付軸部４５の周面に沿った凹溝４６が形成されている。本実施形態では、図４から図６に示すように、凹溝４６は、取付軸部４５の外周面の一部に形成され、取付軸部４５の軸線（回転軸Ｐ１、Ｐ２）方向から見て概略Ｌ字状をなしている。なお、この凹溝４６は、取付軸部４５の軸線（回転軸Ｐ１、Ｐ２）方向から見てビット掘削部４１のテーパ部４３及び段部４４が設けられた側とは反対側に形成されている。
【００３４】
次に、スライド溝３４に配設される固定部材５０と、補助部材５３について説明する。
固定部材５０は、図９及び図１０に示すように、フランジ部５１を備えた円板状をなしている。この固定部材５０は、容易に弾性変形することがないように鋼材等の剛性体から構成されている。フランジ部５１の外径は、スライド溝３４の装入凹部３５の直径よりも小さく、かつ、係止溝部３７の溝幅よりも大きく設定されている。
【００３５】
補助部材５３は、図１１及び図１２０に示すように、概略円板状をなし、合成ゴム等の弾性部材で構成されている。補助部材５３の一端は、テーパ状に形成されるとともに径方向外方へと突出した爪部５４が形成されている。
【００３６】
次に、拡径ビット４０とガイドビット２０との連結方法について、図１３、図１４を参照にして説明する。
【００３７】
まず、ガイドビット２０の先端面に開口した取付孔部３２に、拡径ビット４０の取付軸部４５を挿入する。このとき、取付孔部３２の一部を貫通したピン孔３３部分と取付軸部４５の外周面に形成された凹溝４６とが対向するように、拡径ビット４０を配置する。
【００３８】
この状態で、スライド溝３４に開口されたピン孔３３に、円柱状をなす係止ピン５６を挿入する（図１３（ａ）、図１４（ｂ））。すると、係止ピン５６は、中心軸Ｏと直交して２つの取付孔部３２に貫通するように配置される。
【００３９】
スライド溝３４の装入凹部３５から、固定部材５０をフランジ部５１が径方向内方に向くようにして、スライド溝３４内へと装入し、係止溝部３７へとスライド移動させる（図１３（ｂ）、図１４（ｃ））。こうして、係止ピン５６の端面に固定部材５０が当接されるとともに、フランジ部５１が係止溝部３７によってピン孔３３の延在方向に係合し、固定部材５０が固定される。
【００４０】
そして、装入凹部３５に、弾性変形可能な補助部材５３が圧入される（図１３（ｃ）（ｄ）、図１４（ｄ））。このとき、補助部材５３に設けられた爪部５４が装入凹部３５の内周面に形成されたリング状溝３６に係合して補助部材５３が固定される。また、補助部材５３の外周面が固定部材５０の外周面を押圧することになり、固定部材５０がスライド溝３４内を移動することが防止される。
【００４１】
このようにして、ガイドビット２０と拡径ビット４０とが連結される。拡径ビット４０は、取付軸部４５の外周面に形成された凹溝４６が、係止ピン５６によって係止されることで回転軸Ｐ１、Ｐ２方向先端側には、抜け止めされる。
【００４２】
このように構成された掘削工具１０においては、ガイドビット２０を回転駆動手段によって、図４及び図５に示す回転方向Ｒ１へと回転させることで、被掘削物又はケーシングシューとの摩擦力によって拡径ビット４０が回転軸Ｐ１、Ｐ２回りに回転して、拡径ビット４０のテーパ部４３及び段部４４が径方向外方へと突出される。
【００４３】
一方、ガイドビット２０を回転駆動手段によって、図４及び図５に示す回転方向Ｒ２へと回転させることで、被掘削物又はケーシングシューとの摩擦力によって拡径ビット４０が回転軸Ｐ１、Ｐ２回りに回転して、拡径ビット４０がガイドビット２０の先端面に形成された収容凹部３０へと収容される。
【００４４】
この掘削工具１０は、掘削機械（図示なし）に備えられた打撃装置によって駆動され、掘削工具１０に回転力、打撃力及び推力が伝達され、掘削工具１０の先端に形成されたガイドビット掘削部２９及び拡径ビット４０によって岩盤等の被掘削物を破壊して掘削するものである。この掘削作業においては、流体供給路２４からエア等の流体が吐出され、被掘削物を破壊して生成された掘削屑を、ヘッド部２１に設けられた掘削屑排出溝２８を介して掘削工具１０の後端側へと排出する。
【００４５】
掘削時には、ガイドビット２０を回転方向Ｒ１に回転させることで、拡径ビット４０を径方向外方へと突出させて径の大きな掘削孔を形成するとともに、ケーシングシュー１１に推力を与えて柱状ケーシング１３を埋設していく。掘削孔の形成が終了したら、ガイドビット２０を回転方向Ｒ２に回転させることで、拡径ビット４０を収容凹部３０内へと収容し、掘削工具１０を柱状ケーシング１３の内径よりも小さくする。この状態で掘削工具１０を引き抜くことで、埋設した柱状ケーシング１３の内部を通じて掘削工具１０を回収する。
【００４６】
本実施形態である掘削工具１０においては、ガイドビット２０と拡径ビット４０とを係止する係止ピン５６が挿入されるピン孔３３の開口部に、鋼材等の剛性体からなる固定部材５０が配設され、この固定部材５０が係止ピン５６の端面に当接されているので、掘削時の衝撃等によって固定部材５０が大きく弾性変形することがなく、係止ピン５６を強固に固定することが可能となる。また、この固定部材５０を、ピン孔３３の延在方向（係止ピン５６の挿入方向）に係止して固定する係止溝部３７が設けられているので、係止ピン５６がピン孔３３の延在方向（係止ピン５６の挿入方向）に向けて移動することが防止され、係止ピン５６の抜け落ちを確実に防止できる。
【００４７】
さらに、固定部材５０と係止溝部３７との係合状態を維持する補助部材５３が配設されているので、掘削時の衝撃等によって固定部材５０が係止溝部３７から外れてしまうことを防止でき、係止ピン５６の抜け落ちを確実に防止することができる。また、補助部材５３が弾性材で構成されているので、弾性材の弾性力を利用して固定部材５０と係止溝部３７との係合状態を維持させることが可能となり、固定部材５０の位置ずれを防止できる。なお、弾性材で構成された補助部材５３には、係止ピン５６が直接接触することがないため、係止ピン５６からの押圧力によって補助部材５３が弾性変形することはなく、係止ピン５６を強固に固定することができる。
【００４８】
また、ガイドビット２０の外周面に、固定部材５０がスライド移動されるスライド溝３４が形成され、スライド溝３４の後端側に固定部材５０をスライド溝３４内部に装入するための装入凹部３５が形成され、この装入凹部３５の先端側に係止溝部３７が形成されているので、装入凹部３５から固定部材５０をスライド溝３４内に装入し、固定部材５０をスライド移動させることで、固定部材５０をピン孔３３の開口部に配設するとともに係止溝部３７によって係止して固定することができる。よって、簡単な操作で固定部材５０を配設して、係止ピン５６を強固に固定することができる。
【００４９】
一方、上述した工具本体１０のガイドビット２０の上端部には、ダウンザホールハンマＤＨ及びオーガスクリュＯＳが連設されており、それらの両部材ＤＨ，ＯＳを介して上述した工具本体１０のガイドビット２０が、回転駆動源としてのアースオーガＥＧの出力軸ＥＧ１に連結されている。アースオーガ（回転駆動源）ＥＧは、機器枠体ＥＧ２から下方に延出する出力軸ＥＧ１の回転駆動力によってガイドビット２０及び拡径ビット４０が掘削方向に回転されるようになっている。
【００５０】
このとき、上述した回転駆動源としてのアースオーガＥＧの機器枠体ＥＧ２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ＲＣ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ＲＣは、中空円筒状部材からなるキャップ本体ＲＣ１を有しており、当該キャップ本体ＲＣ１の上端側の閉塞端縁部分が、前記アースオーガＥＧの機器枠体ＥＧ２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ＲＣを構成しているキャップ本体ＲＣ１は、当該キャップ本体ＲＣ１の下端側に設けられた開口部から、前記柱状ケーシング１３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。
【００５１】
このとき、図１５及び図１６に示されているように、上述した回転止めキャップＲＣを構成するキャップ本体ＲＣ１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ＲＣ２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１３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１３ａ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ＲＣのキャップ本体ＲＣ１が柱状ケーシング１３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ＲＣ２とケーシング側回転係合板１３ａ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。
【００５２】
そして、回転駆動源としてのアースオーガＥＧが僅かに回転駆動されることによって、前記両部材ＲＣ１，１３ａ同士が円周方向に当接され、その後にアースオーガＥＧが回転駆動されることによって、その出力軸ＥＧ１からの回転駆動力が両部材ＲＣ１，１３ａを介して柱状ケーシング１３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ＲＣ２及びケーシング側回転係合板１３ａ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。
【００５３】
また、前述したように柱状ケーシング１３は、当該柱状ケーシング１３の下端部分が、地層に構築された装置固定枠体ＢＦ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ＢＦ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ＲＬ，ＲＬが取り付けられている。それらの各回転ローラＲＬは、装置固定枠体ＢＦ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ＲＬ１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ＢＦ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１３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。
【００５４】
一方、図１６にも示されているように、柱状ケーシング１３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）ＲＬを受け入れるための一対の回転係合溝１３ｂ，１３ｂが凹設されている。それらの各回転係合溝１３ｂ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ＲＬ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、前述したガイドビット２０のヘッド部２１及び拡径ビット１４との対向部分を除いた柱状ケーシング１３の略全長にわたって延在している。
【００５５】
そして、図３に示されているように、柱状ケーシング１３の回転係合溝１３ｂの内部に回転ローラＲＬの一部が収容されることによって、柱状ケーシング１３の回転が回転ローラＲＬにより係止される一方、回転ローラＲＬが回転係合溝１３ｂ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１３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。
【００５６】
このように第２回転止め手段を、回転ローラＲＬ及び回転係合溝１３ｂ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１３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ＲＬの転動によって柱状ケーシング１３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。
【００５７】
このとき、上述した柱状ケーシング１３に設けられた一対の回転係合溝１３ｂ，１３ｂは、前述したようにガイドビット２０のヘッド部２１と対向する部位を除いた部位（図３の上方側部位）に延在しているが、ガイドビット２０の掘削屑排出溝２８に対応した位置に配置されているとともに、かつその回転係合溝１３ｂの外形状は、掘削屑排出溝２８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１３の内部をガイドビット２０が移動する際に、ガイドビット２０側の掘削屑排出溝２８が柱状ケーシング１３側の回転係合溝１３ｂに干渉することがない構成になされている。
【００５８】
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ＢＦを構築する一方、柱状ケーシング１３の下端部にケーシングシュー（継手部材）１１を溶接する。その柱状ケーシング１３は、装置固定枠体ＢＦ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１３に設けられた一対の回転係合溝１３ｂ，１３ｂ内に、装置固定枠体ＢＦ側に取り付けた一対の回転ローラ（第２回転止め手段）ＲＬ，ＲＬがそれぞれ挿入される。
【００５９】
次いで、図１に示されているように、アースオーガＥＧの出力軸ＥＧ１にダウンザホールハンマＤＨ及びオーガスクリュＯＳを介して連結された工具本体１０のガイドビット２２が、柱状ケーシング１３の上端部から内部に挿入されて下端部分から拡径ビット４０が突出した状態で回転可能にチャッキングされる。そして、アースオーガＥＧを回転起動させてガイドビット２２及び拡径ビット４０に回転駆動力を付与し、それによってガイドビット２２及び拡径ビット４０のチップ１５で地層Ｔの掘削を行い、削孔作業が実行される。
【００６０】
その際、アースオーガＥＧの機器枠体ＥＧ２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１３に伝達されるが、当該柱状ケーシング１３は、回転ローラ（第２回転止め手段）ＲＬにより回転方向に係止されるため、アースオーガＥＧの機器枠体ＥＧ２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ＥＧの出力軸ＥＧ１並びにガイドビット２２及び拡径ビット４０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ＥＧの機器枠体ＥＧ２に対する回転止めが、柱状ケーシング１３を介して簡易な構成の回転止め手段により行われることから、従来のようなアースオーガＥＧ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。
【００６１】
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１３ｂが、柱状ケーシング１３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ＲＬ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。
【００６２】
また、このようなガイドビット２２及び拡径ビット４０の回転駆動による削孔時には、柱状ケーシング１３からケーシングシュー（継手部材）１１を介して拡径ビット４０を有するガイドビット２０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。
【００６３】
この削孔作業時には、拡径ビット４０を有するガイドビット２０に引き込まれるようにして柱状ケーシング１３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、拡径ビット４０とともにガイドビット２２の柱状ケーシング１３に対するチャッキングを分離して上方に引き上げる。そして、その引き上げたガイドビット２２に替えて、鋼材等からなる杭を柱状ケーシング１３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１３を地層Ｔから引き抜く。
【００６４】
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。
【００６５】
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】
【００６６】
Ｔ 地層
ＢＦ 装置固定枠体
ＤＨ ダウンザホールハンマ
ＯＳ オーガスクリュ
ＥＧ アースオーガ
ＥＧ１ 出力軸
ＥＧ２ 機器枠体
ＲＣ 回転止めキャップ（第１回転止め手段）
ＲＣ１ キャップ本体
ＲＣ２ キャップ側回転係合板
ＲＬ 回転ローラ（第２回転止め手段）
ＲＬ１ 軸受け板
１０ 掘削工具
１１ ケーシングシュー
１３ 柱状ケーシング
１３ａ ケーシング側回転係合板
１３ｂ 回転係合溝（第２回転止め手段）
２０ ガイドビット（工具本体）
２１ ヘッド部
２８ 掘削屑排出溝
３２ 取付孔部
３３ ピン孔
３４ スライド溝
３５ 装入凹部（装入部）
３７ 係止溝部（係止部）
４０ 拡径ビット（取付部材）
４１ ビット掘削部
４５ 取付軸部
４６ 凹溝
５０ 固定部材
５３ 補助部材
５６ 係止ピン
【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１８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ガイドビット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、当該ガイドビット４の先端部分に設けられた拡径ビット６が柱状ケーシング５の下端から突出した状態でガイドビット４が回転可能に取り付けられる。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拡径ビット６が径方向の外方側に張り出した状態としながらガイドビット４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ガイドビットと、このガイドビットにおける前記柱状ケーシングの挿入方向の下端部に径方向の外方側に張り出し可能となるように設けられた拡径ビットと、機器枠体から延出する出力軸の回転駆動力を前記ガイドビット及び拡径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、前記ガイドビット及び拡径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い、前記ガイドビットのヘッド部の外周面上に軸方向に延びるように設けられた掘削屑排出溝を通して削孔時に生じる廃土が排出される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ものであって、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て前記柱状ケーシングに外方側から被せられるように装着される中空円筒状部材を有し、その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一方、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ているとともに、前記柱状ケーシングの外周面には、前記回転ローラを受け入れることにより当該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前記柱状ケーシングの外周面から内方に窪むように凹設され、その回転係合溝は、前記ガイドビットのヘッド部と対向する部位を除いた部位に延在しているとともに、前記軸回り方向において前記ガイドビットの掘削屑排出溝に対応する位置に配置され、且つ前記掘削屑排出溝より小さい外形状に形成されていることによって、前記柱状ケーシングの内部を前記ガイドビットが軸方向に移動する際に前記回転係合溝と干渉しないようにし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ガイドビットと、このガイドビットの挿入方向の下端部に径方向外方側に張り出し可能となるように設けられた拡径ビットと、機器枠体から延出する出力軸の回転駆動力を前記ガイドビット及び拡径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、前記ガイドビット及び前記拡径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い、前記ガイドビットのヘッド部の外周面上に軸方向に延びるように設けた掘削屑排出溝を通して削孔時に生じる廃土を排出する掘削工法において、請求項１記載の掘削装置の第１回転止め手段を用いることによって、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、請求項１記載の掘削装置の第２回転止め手段を用いることによって、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一方、請求項１記載の掘削装置の第２回転止め手段の回転係合溝及びガイドビットを用いることによって、前記柱状ケーシングの内部を前記ガイドビットが軸方向に移動する際に前記回転係合溝と干渉しないようにした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ガイドビット及び拡径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、上述した構成を有する本発明によれば、第１回転止め手段及び第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設けられているため、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】
【００１３】
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回転係合板からなる第１回転止め手段を介して連結するとともに、装置固定枠体に設けた回転ローラと、その回転ローラに対して柱状ケーシングの外周面に内方に窪むように設けられた回転係合溝と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ガイドビット及び拡径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】
【００１４】
【図１】本発明の一実施形態にかかる掘削装置において、拡径ビットを有するガイド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、拡径ビットを有するガイド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を表した部分縦断面説明図である。
【図４】図３に示す掘削工具の拡径状態を示す正面図である。
【図５】図３に示す掘削工具の縮径状態を示す正面図である。
【図６】図３におけるＸ−Ｘ断面図である。
【図７】図６におけるＹ−Ｙ断面図である。
【図８】図７におけるＺ方向矢視図である。
【図９】図３に示す掘削工具に備えられた固定部材の上面図である。
【図１０】図９に示す固定部材の側面断面図である。
【図１１】図３に示す掘削工具に備えられた補助部材の上面図である。
【図１２】図１１に示す補助部材の側面断面図である。
【図１３】図３に示す掘削工具における係止ピンの固定方法を示す説明図である。
【図１４】図３に示す掘削工具における係止ピンの固定方法を示す説明図である。
【図１５】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１６】図１５中のXVI−XVI線に沿った横断面説明図である。
【図１７】図３中のXVII−XVII線に沿った横断面説明図である。
【図１８】一般に用いられている掘削装置において、ガイド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】
【００１５】
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。
【００１６】
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ＢＦが構築され、その装置固定枠体ＢＦ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１３が挿入されることによって、当該柱状ケーシング１３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。
【００１７】
柱状ケーシング１３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１３の中空内部に、中心軸Ｏに沿って延び回転駆動される掘削工具１０が挿入される。本実施形態にかかる掘削工具１０は、図３に示すように、中心軸Ｏに沿って延びる概略多段円柱状をなすガイドビット２０と、このガイドビット２０のヘッド部の先端側（図３の下端側、及び図７の左端側）に着脱可能に装着された拡径ビット４０と、ガイドビット２０のヘッド部の外周側に嵌合されたケーシングシュー１１と、ケーシングシュー１１の後端側に接続された柱状ケーシング１３とを備えている。
【００１８】
ケーシングシュー１１は、概略円筒状をなしており、ガイドビット２０の外周側に嵌合される構成とされており、ガイドビット２０から打撃を受けて推進力を与えられるものである。ケーシングシュー１１の後端側部分は、外径が一段小さくされており、柱状ケーシング１３の接続部１２とされている。その柱状ケーシング１３は、円筒状をなし、その外径がケーシングシュー１１と同一とされ、内径がケーシングシュー１１の接続部１２の外径と略同一とされている。この柱状ケーシング１３は、ケーシングシュー１１の接続部１２に嵌合された状態で、先端部がケーシングシュー１１に溶接されている。
【００１９】
ガイドビット２０は、先端側に位置するヘッド部２１と、そのヘッド部２１の後端側に連なり径方向外方に張り出した大径部２２と、大径部２２の後端側に連なり大きく径方向内方に後退した小径部２３と、を有している。なお、ヘッド部２１、大径部２２及び小径部２３は一体に成形されている。小径部２３は、図示しない打撃力付与機構（エアハンマ）に接続されるとともに、図示しない回転駆動機構によって回転される構成とされている。このガイドビット２０は、中心軸Ｏ回りに回転されるとともに、中心軸Ｏ方向に打撃力を受けるものである。
【００２０】
大径部２２の外径は、柱状ケーシング１３の内径と略同一とされている。また、ヘッド部２１の外周側にケーシングシュー１１が嵌合され、大径部２２の先端面がケーシングシュー１１の後端面に当接させられている。こうして、ケーシングシュー１１は、大径部２２を介して打撃を受けて推進力を与えられるように構成されている。
【００２１】
また、ガイドビット２０の内部には、中心線Ｏに沿って延びる流体供給路２４が、小径部２３の後端面に開口してヘッド部２１にまで達するように設けられている。この流体供給路２４の先端部分には、中心線Ｏに直交する方向（径方向外方）に向けて延びる連絡路２５が連設され、この連絡路２５から中心線Ｏに平行に延びて後述する取付孔部３２の底面に開口する連通孔２６が形成されている。
【００２２】
さらに、流体供給路２４の先端部分には、先端側に向かうにしたがい漸次径方向外方に向かう流体吐出孔２７が連設されている。
【００２３】
ヘッド部２１の先端面には、後端側及び径方向内方に向けて凹む収容凹部３０が設けられている。本実施形態では、先端面視して図４及び図５に示すように、２つの収容凹部３０が中心軸Ｏに対して点対称となるように設けられている。これにより、ヘッド部２１の先端面のうち、収容凹部３０以外の部分は、先端面視して概略Ｈ字状をなし、先端側に向けて突出することになる。この概略Ｈ字状をなす部分には、超硬合金等の硬質材料で構成されたチップ１５が複数植設されており、被掘削物を掘削するガイドビット掘削部２９とされている。
【００２４】
詳述すると、ガイドビット掘削部２９は、ヘッド部２１の外周面に沿って延びる一対の外周掘削部２９Ａと、中心軸Ｏを通過するとともに一対の外周掘削部２９Ａを連絡する中央掘削部２９Ｂとを備えている。中央掘削部２９Ｂは、中心軸Ｏに直交するように延在し、５つのチップ１５が、それぞれのチップ１５の中心軸Ｏからの径方向距離が互いに異なるように配列されている。また、外周掘削部２９Ａは、径方向外方に向かうにしたがい漸次後端側へと後退するように僅かに中央掘削部２９Ｂに対して傾斜しており、周方向に沿って６つのチップ１５が配列されている。
【００２５】
また、収容凹部３０の先端側を向く底面のうち、回転方向Ｒ１前方側部分には、径方向外側に向かうにしたがい漸次後端側に向けて後退する傾斜面部３１がそれぞれ形成されている。この傾斜面部３１には、前述した流体吐出孔２７が開口させられている。また、この傾斜面部３１の径方向外方端に連なるガイドビット２０の側面には、図３から図５に示すように、径方向内方に向けて一段凹むとともに中心軸Ｏに平行に延びる掘削屑排出溝２８が形成されている。この掘削屑排出溝２８は、ガイドビット２０のヘッド部２１の外周面上に軸方向に延びるように設けられている。
【００２６】
収容凹部３０の先端側を向く底面のうち、回転方向Ｒ１後方側には、図４及び図５に示すように中心軸Ｏから偏心するとともに中心軸Ｏに対して点対称となり、かつ、図１に示すように中心軸Ｏと平行に延びる２つの回転軸Ｐ１、Ｐ２に沿ってそれぞれ延びる２つの取付孔部３２が形成されている。
【００２７】
そして、ヘッド部２１には、中心軸Ｏ及び回転軸Ｐ１、Ｐ２に直交する方向に延びて、２つの取付孔部３２に貫通するピン孔３３が形成されている。このピン孔３３は、中心軸Ｏに直交する断面において図６に示すように、中心軸Ｏを通過するとともに、２つの取付孔部３２の内周面の一部を貫通するように設けられている。つまり、このピン孔３３は、ガイドビット２０の径方向に延びるように構成されているのである。
【００２８】
ピン孔３３の一端側（図３及び図７において下側）部分は、一段小径とされている。また、ピン孔３３の他端側（図３及び図７において上側）の開口部には、図３及び図７に示すように、ピン孔３３の延在方向に直交する方向に延びる（中心軸Ｏに平行に延びる）スライド溝３４が形成されている。
【００２９】
スライド溝３４の中心軸Ｏ方向後端側には、図７及び図８に示すように、ヘッド部２１の外周面に開口して断面円形をなす装入凹部３５が形成されている。装入凹部３５は、底部と内周面との間にリング状溝３６が形成されている。
【００３０】
また、装入凹部３５の中心軸Ｏ方向先端側には、装入凹部３５の直径よりも小さな幅で延びる係止溝部３７が設けられている。本実施形態では、図８に示すように、係止溝部３７は装入凹部３５に向けて開口したＵ字状をなしている。そして、スライド溝３４の中心軸Ｏ先端側に、ピン孔３３の開口部が配設されている。
【００３１】
次に、拡径ビット４０について説明する。
拡径ビット４０は、図３から図５に示すように、超硬合金等の硬質材料で構成されたチップ１５が複数植設されたビット掘削部４１と、このビット掘削部４１の後端側に向けて延びる概略円柱状をなす取付軸部４５とを備えている。
【００３２】
ビット掘削部４１は、取付軸部４５の先端側に連設され、取付軸部４５の軸線に対して直交する方向に延在する平面部４２と、この平面部４２に連なるテーパ部４３と、テーパ部４３よりも一段後端側に後退した段部４４と、を備えている。なお、本実施形態では、図４及び図５に示すように、平面部４２に３つのチップ１５が植設され、テーパ部４３に２つのチップ１５が植設され、段部４４に３つのチップ１５が一列に植設されている。
【００３３】
取付軸部４５は、ガイドビット２０の先端面に開口した取付孔部３２に嵌入される構成とされており、取付軸部４５の軸線が回転軸Ｐ１、Ｐ２とそれぞれ一致することになる。この取付軸部４５には、軸線（回転軸Ｐ１、Ｐ２）に対して直交するとともに取付軸部４５の周面に沿った凹溝４６が形成されている。本実施形態では、図４から図６に示すように、凹溝４６は、取付軸部４５の外周面の一部に形成され、取付軸部４５の軸線（回転軸Ｐ１、Ｐ２）方向から見て概略Ｌ字状をなしている。なお、この凹溝４６は、取付軸部４５の軸線（回転軸Ｐ１、Ｐ２）方向から見てビット掘削部４１のテーパ部４３及び段部４４が設けられた側とは反対側に形成されている。
【００３４】
次に、スライド溝３４に配設される固定部材５０と、補助部材５３について説明する。
固定部材５０は、図９及び図１０に示すように、フランジ部５１を備えた円板状をなしている。この固定部材５０は、容易に弾性変形することがないように鋼材等の剛性体から構成されている。フランジ部５１の外径は、スライド溝３４の装入凹部３５の直径よりも小さく、かつ、係止溝部３７の溝幅よりも大きく設定されている。
【００３５】
補助部材５３は、図１１及び図１２０に示すように、概略円板状をなし、合成ゴム等の弾性部材で構成されている。補助部材５３の一端は、テーパ状に形成されるとともに径方向外方へと突出した爪部５４が形成されている。
【００３６】
次に、拡径ビット４０とガイドビット２０との連結方法について、図１３、図１４を参照にして説明する。
【００３７】
まず、ガイドビット２０の先端面に開口した取付孔部３２に、拡径ビット４０の取付軸部４５を挿入する。このとき、取付孔部３２の一部を貫通したピン孔３３部分と取付軸部４５の外周面に形成された凹溝４６とが対向するように、拡径ビット４０を配置する。
【００３８】
この状態で、スライド溝３４に開口されたピン孔３３に、円柱状をなす係止ピン５６を挿入する（図１３（ａ）、図１４（ｂ））。すると、係止ピン５６は、中心軸Ｏと直交して２つの取付孔部３２に貫通するように配置される。
【００３９】
スライド溝３４の装入凹部３５から、固定部材５０をフランジ部５１が径方向内方に向くようにして、スライド溝３４内へと装入し、係止溝部３７へとスライド移動させる（図１３（ｂ）、図１４（ｃ））。こうして、係止ピン５６の端面に固定部材５０が当接されるとともに、フランジ部５１が係止溝部３７によってピン孔３３の延在方向に係合し、固定部材５０が固定される。
【００４０】
そして、装入凹部３５に、弾性変形可能な補助部材５３が圧入される（図１３（ｃ）（ｄ）、図１４（ｄ））。このとき、補助部材５３に設けられた爪部５４が装入凹部３５の内周面に形成されたリング状溝３６に係合して補助部材５３が固定される。また、補助部材５３の外周面が固定部材５０の外周面を押圧することになり、固定部材５０がスライド溝３４内を移動することが防止される。
【００４１】
このようにして、ガイドビット２０と拡径ビット４０とが連結される。拡径ビット４０は、取付軸部４５の外周面に形成された凹溝４６が、係止ピン５６によって係止されることで回転軸Ｐ１、Ｐ２方向先端側には、抜け止めされる。
【００４２】
このように構成された掘削工具１０においては、ガイドビット２０を回転駆動手段によって、図４及び図５に示す回転方向Ｒ１へと回転させることで、被掘削物又はケーシングシューとの摩擦力によって拡径ビット４０が回転軸Ｐ１、Ｐ２回りに回転して、拡径ビット４０のテーパ部４３及び段部４４が径方向外方へと突出される。
【００４３】
一方、ガイドビット２０を回転駆動手段によって、図４及び図５に示す回転方向Ｒ２へと回転させることで、被掘削物又はケーシングシューとの摩擦力によって拡径ビット４０が回転軸Ｐ１、Ｐ２回りに回転して、拡径ビット４０がガイドビット２０の先端面に形成された収容凹部３０へと収容される。
【００４４】
この掘削工具１０は、掘削機械（図示なし）に備えられた打撃装置によって駆動され、掘削工具１０に回転力、打撃力及び推力が伝達され、掘削工具１０の先端に形成されたガイドビット掘削部２９及び拡径ビット４０によって岩盤等の被掘削物を破壊して掘削するものである。この掘削作業においては、流体供給路２４からエア等の流体が吐出され、被掘削物を破壊して生成された掘削屑を、ヘッド部２１に設けられた掘削屑排出溝２８を介して掘削工具１０の後端側へと排出する。
【００４５】
掘削時には、ガイドビット２０を回転方向Ｒ１に回転させることで、拡径ビット４０を径方向外方へと突出させて径の大きな掘削孔を形成するとともに、ケーシングシュー１１に推力を与えて柱状ケーシング１３を埋設していく。掘削孔の形成が終了したら、ガイドビット２０を回転方向Ｒ２に回転させることで、拡径ビット４０を収容凹部３０内へと収容し、掘削工具１０を柱状ケーシング１３の内径よりも小さくする。この状態で掘削工具１０を引き抜くことで、埋設した柱状ケーシング１３の内部を通じて掘削工具１０を回収する。
【００４６】
本実施形態である掘削工具１０においては、ガイドビット２０と拡径ビット４０とを係止する係止ピン５６が挿入されるピン孔３３の開口部に、鋼材等の剛性体からなる固定部材５０が配設され、この固定部材５０が係止ピン５６の端面に当接されているので、掘削時の衝撃等によって固定部材５０が大きく弾性変形することがなく、係止ピン５６を強固に固定することが可能となる。また、この固定部材５０を、ピン孔３３の延在方向（係止ピン５６の挿入方向）に係止して固定する係止溝部３７が設けられているので、係止ピン５６がピン孔３３の延在方向（係止ピン５６の挿入方向）に向けて移動することが防止され、係止ピン５６の抜け落ちを確実に防止できる。
【００４７】
さらに、固定部材５０と係止溝部３７との係合状態を維持する補助部材５３が配設されているので、掘削時の衝撃等によって固定部材５０が係止溝部３７から外れてしまうことを防止でき、係止ピン５６の抜け落ちを確実に防止することができる。また、補助部材５３が弾性材で構成されているので、弾性材の弾性力を利用して固定部材５０と係止溝部３７との係合状態を維持させることが可能となり、固定部材５０の位置ずれを防止できる。なお、弾性材で構成された補助部材５３には、係止ピン５６が直接接触することがないため、係止ピン５６からの押圧力によって補助部材５３が弾性変形することはなく、係止ピン５６を強固に固定することができる。
【００４８】
また、ガイドビット２０の外周面に、固定部材５０がスライド移動されるスライド溝３４が形成され、スライド溝３４の後端側に固定部材５０をスライド溝３４内部に装入するための装入凹部３５が形成され、この装入凹部３５の先端側に係止溝部３７が形成されているので、装入凹部３５から固定部材５０をスライド溝３４内に装入し、固定部材５０をスライド移動させることで、固定部材５０をピン孔３３の開口部に配設するとともに係止溝部３７によって係止して固定することができる。よって、簡単な操作で固定部材５０を配設して、係止ピン５６を強固に固定することができる。
【００４９】
一方、上述した工具本体１０のガイドビット２０の上端部には、ダウンザホールハンマＤＨ及びオーガスクリュＯＳが連設されており、それらの両部材ＤＨ，ＯＳを介して上述した工具本体１０のガイドビット２０が、回転駆動源としてのアースオーガＥＧの出力軸ＥＧ１に連結されている。アースオーガ（回転駆動源）ＥＧは、機器枠体ＥＧ２から下方に延出する出力軸ＥＧ１の回転駆動力によってガイドビット２０及び拡径ビット４０が掘削方向に回転されるようになっている。
【００５０】
このとき、上述した回転駆動源としてのアースオーガＥＧの機器枠体ＥＧ２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ＲＣ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ＲＣは、中空円筒状部材からなるキャップ本体ＲＣ１を有しており、当該キャップ本体ＲＣ１の上端側の閉塞端縁部分が、前記アースオーガＥＧの機器枠体ＥＧ２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ＲＣを構成しているキャップ本体ＲＣ１は、当該キャップ本体ＲＣ１の下端側に設けられた開口部から、前記柱状ケーシング１３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。
【００５１】
このとき、図１５及び図１６に示されているように、上述した回転止めキャップＲＣを構成するキャップ本体ＲＣ１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ＲＣ２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１３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１３ａ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ＲＣのキャップ本体ＲＣ１が柱状ケーシング１３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ＲＣ２とケーシング側回転係合板１３ａ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。
【００５２】
そして、回転駆動源としてのアースオーガＥＧが僅かに回転駆動されることによって、前記両部材ＲＣ１，１３ａ同士が円周方向に当接され、その後にアースオーガＥＧが回転駆動されることによって、その出力軸ＥＧ１からの回転駆動力が両部材ＲＣ１，１３ａを介して柱状ケーシング１３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ＲＣ２及びケーシング側回転係合板１３ａ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。
【００５３】
また、前述したように柱状ケーシング１３は、当該柱状ケーシング１３の下端部分が、地層に構築された装置固定枠体ＢＦ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ＢＦ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ＲＬ，ＲＬが取り付けられている。それらの各回転ローラＲＬは、装置固定枠体ＢＦ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ＲＬ１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ＢＦ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１３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。
【００５４】
一方、図１６にも示されているように、柱状ケーシング１３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）ＲＬを受け入れるための一対の回転係合溝１３ｂ，１３ｂが凹設されている。それらの各回転係合溝１３ｂ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ＲＬ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、前述したガイドビット２０のヘッド部２１及び拡径ビット１４との対向部分を除いた柱状ケーシング１３の略全長にわたって延在している。
【００５５】
そして、図３に示されているように、柱状ケーシング１３の回転係合溝１３ｂの内部に回転ローラＲＬの一部が収容されることによって、柱状ケーシング１３の回転が回転ローラＲＬにより係止される一方、回転ローラＲＬが回転係合溝１３ｂ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１３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。
【００５６】
このように第２回転止め手段を、回転ローラＲＬ及び回転係合溝１３ｂ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１３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ＲＬの転動によって柱状ケーシング１３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。
【００５７】
このとき、上述した柱状ケーシング１３に設けられた一対の回転係合溝１３ｂ，１３ｂは、前述したようにガイドビット２０のヘッド部２１と対向する部位を除いた部位（図３の上方側部位）に延在しているが、ガイドビット２０の掘削屑排出溝２８に対応した位置に配置されているとともに、かつその回転係合溝１３ｂの外形状は、掘削屑排出溝２８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１３の内部をガイドビット２０が移動する際に、ガイドビット２０側の掘削屑排出溝２８が柱状ケーシング１３側の回転係合溝１３ｂに干渉することがない構成になされている。
【００５８】
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ＢＦを構築する一方、柱状ケーシング１３の下端部にケーシングシュー（継手部材）１１を溶接する。その柱状ケーシング１３は、装置固定枠体ＢＦ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１３に設けられた一対の回転係合溝１３ｂ，１３ｂ内に、装置固定枠体ＢＦ側に取り付けた一対の回転ローラ（第２回転止め手段）ＲＬ，ＲＬがそれぞれ挿入される。
【００５９】
次いで、図１に示されているように、アースオーガＥＧの出力軸ＥＧ１にダウンザホールハンマＤＨ及びオーガスクリュＯＳを介して連結された工具本体１０のガイドビット２２が、柱状ケーシング１３の上端部から内部に挿入されて下端部分から拡径ビット４０が突出した状態で回転可能にチャッキングされる。そして、アースオーガＥＧを回転起動させてガイドビット２２及び拡径ビット４０に回転駆動力を付与し、それによってガイドビット２２及び拡径ビット４０のチップ１５で地層Ｔの掘削を行い、削孔作業が実行される。
【００６０】
その際、アースオーガＥＧの機器枠体ＥＧ２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１３に伝達されるが、当該柱状ケーシング１３は、回転ローラ（第２回転止め手段）ＲＬにより回転方向に係止されるため、アースオーガＥＧの機器枠体ＥＧ２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ＥＧの出力軸ＥＧ１並びにガイドビット２２及び拡径ビット４０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ＥＧの機器枠体ＥＧ２に対する回転止めが、柱状ケーシング１３を介して簡易な構成の回転止め手段により行われることから、従来のようなアースオーガＥＧ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。
【００６１】
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１３ｂが、柱状ケーシング１３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ＲＬ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。
【００６２】
また、このようなガイドビット２２及び拡径ビット４０の回転駆動による削孔時には、柱状ケーシング１３からケーシングシュー（継手部材）１１を介して拡径ビット４０を有するガイドビット２０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。
【００６３】
この削孔作業時には、拡径ビット４０を有するガイドビット２０に引き込まれるようにして柱状ケーシング１３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、拡径ビット４０とともにガイドビット２２の柱状ケーシング１３に対するチャッキングを分離して上方に引き上げる。そして、その引き上げたガイドビット２２に替えて、鋼材等からなる杭を柱状ケーシング１３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１３を地層Ｔから引き抜く。
【００６４】
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。
【００６５】
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】
【００６６】
Ｔ 地層
ＢＦ 装置固定枠体
ＤＨ ダウンザホールハンマ
ＯＳ オーガスクリュ
ＥＧ アースオーガ
ＥＧ１ 出力軸
ＥＧ２ 機器枠体
ＲＣ 回転止めキャップ（第１回転止め手段）
ＲＣ１ キャップ本体
ＲＣ２ キャップ側回転係合板
ＲＬ 回転ローラ（第２回転止め手段）
ＲＬ１ 軸受け板
１０ 掘削工具
１１ ケーシングシュー
１３ 柱状ケーシング
１３ａ ケーシング側回転係合板
１３ｂ 回転係合溝（第２回転止め手段）
２０ ガイドビット（工具本体）
２１ ヘッド部
２８ 掘削屑排出溝
３２ 取付孔部
３３ ピン孔
３４ スライド溝
３５ 装入凹部（装入部）
３７ 係止溝部（係止部）
４０ 拡径ビット（取付部材）
４１ ビット掘削部
４５ 取付軸部
４６ 凹溝
５０ 固定部材
５３ 補助部材
５６ 係止ピン
【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ガイドビットと、
このガイドビットの挿入方向の下端部に径方向外方側に張り出し可能に設けられた拡径ビットと、
機器枠体から延出する出力軸の回転駆動力を前記ガイドビット及び拡径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、前記ガイドビット及び拡径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い、前記ガイドビットのヘッド部の外周面上に軸方向に延びるように設けられた掘削屑排出溝を通して削孔時に生じる廃土が排出される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、
を備えたものであって、
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て前記柱状ケーシングに外方側から被せられるように装着される中空円筒状部材を有し、その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一方、
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ているとともに、
前記柱状ケーシングの外周面には、前記回転ローラを受け入れることにより当該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前記柱状ケーシングの外周面から内方に窪むように凹設され、
その回転係合溝は、前記ガイドビットのヘッド部と対向する部位を除いた部位に延在しているとともに、前記軸回り方向において前記ガイドビットの掘削屑排出溝に対応する位置に配置され、且つ前記掘削屑排出溝より小さい外形状に形成されていることによって、前記柱状ケーシングの内部を前記ガイドビットが軸方向に移動する際に前記回転係合溝と干渉しないように構成されていることを特徴とする掘削装置。
【請求項２】
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ガイドビットと、このガイドビットの挿入方向の下端部に径方向外方側に張り出し可能に設けられた拡径ビットと、機器枠体から延出する出力軸の回転駆動力を前記ガイドビット及び拡径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、前記ガイドビット及び前記拡径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い、前記ガイドビットのヘッド部の外周面上に軸方向に延びるように設けた掘削屑排出溝を通して削孔時に生じる廃土を排出する掘削工法において、
請求項１記載の掘削装置の第１回転止め手段を用いることによって、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、
請求項１記載の掘削装置の第２回転止め手段を用いることによって、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一方、
請求項１記載の掘削装置の第２回転止め手段の回転係合溝及びガイドビットを用いることによって、前記柱状ケーシングの内部を前記ガイドビットが軸方向に移動する際に前記回転係合溝と干渉しないようにした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ガイドビットと、
このガイドビットの挿入方向の下端部に径方向外方側に張り出し可能に設けられた拡径ビットと、
機器枠体から延出する出力軸の回転駆動力を前記ガイドビット及び拡径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、前記ガイドビット及び拡径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い、前記ガイドビットのヘッド部の外周面上に軸方向に延びるように設けられた掘削屑排出溝を通して削孔時に生じる廃土が排出される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、
を備えたものであって、
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て前記柱状ケーシングに外方側から被せられるように装着される中空円筒状部材を有し、その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一方、
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ているとともに、
前記柱状ケーシングの外周面には、前記回転ローラを受け入れることにより当該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前記柱状ケーシングの外周面から内方に窪むように凹設され、
その回転係合溝は、前記ガイドビットのヘッド部と対向する部位を除いた部位に延在しているとともに、前記軸回り方向において前記ガイドビットの掘削屑排出溝に対応する位置に配置され、且つ前記掘削屑排出溝より小さい外形状に形成されていることによって、前記柱状ケーシングの内部を前記ガイドビットが軸方向に移動する際に前記回転係合溝と干渉しないように構成されていることを特徴とする掘削装置。
【請求項２】
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ガイドビットと、このガイドビットの挿入方向の下端部に径方向外方側に張り出し可能に設けられた拡径ビットと、機器枠体から延出する出力軸の回転駆動力を前記ガイドビット及び拡径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、前記ガイドビット及び前記拡径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い、前記ガイドビットのヘッド部の外周面上に軸方向に延びるように設けた掘削屑排出溝を通して削孔時に生じる廃土を排出する掘削工法において、
請求項１記載の掘削装置の第１回転止め手段を用いることによって、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、
請求項１記載の掘削装置の第２回転止め手段を用いることによって、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一方、
請求項１記載の掘削装置の第２回転止め手段の回転係合溝及びガイドビットを用いることによって、前記柱状ケーシングの内部を前記ガイドビットが軸方向に移動する際に前記回転係合溝と干渉しないようにした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１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【公開番号】特開２０１３−１１０７８（Ｐ２０１３−１１０７８Ａ）
【公開日】平成２５年１月１７日（２０１３．１．１７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１４３３８７（Ｐ２０１１−１４３３８７）
【出願日】平成２３年６月２８日（２０１１．６．２８）
【出願人】（５９９０４０１１５）青葉建機株式会社 (3)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年１月１７日（２０１３．１．１７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年６月２８日（２０１１．６．２８）
【出願人】（５９９０４０１１５）青葉建機株式会社 (3)
【Ｆターム（参考）】
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