掘削装置
【課題】掘削孔内の水（泥水）を排水する排水ポンプの吸込揚程が小さく、そのために、排水効率が良好であり、ひいては掘削効率が良好な掘削装置を提供する。
【解決手段】注水された掘削孔１７内で、この掘削孔を掘削する掘削ビット２０およびこの掘削孔内の水を吸い込む吸込口１９ａを有する掘削機１８と、吸込口に連通可能に掘削機に取り付けられて掘削孔内の水を外部へ排水する排水ポンプ２２と、を具備している。
【解決手段】注水された掘削孔１７内で、この掘削孔を掘削する掘削ビット２０およびこの掘削孔内の水を吸い込む吸込口１９ａを有する掘削機１８と、吸込口に連通可能に掘削機に取り付けられて掘削孔内の水を外部へ排水する排水ポンプ２２と、を具備している。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はリバース式等の掘削装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種のリバース式掘削装置の一例としては、下記特許文献１に記載されたものがある。これらリバース式掘削装置は、一般に、地盤に掘削された縦孔等の掘削孔内に、掘削ユニットを吊り込み、この掘削孔内に安定液として水を注入しながら孔底部を掘削ユニットにより掘削し、この掘削孔内の泥水を、その掘削孔の上方の地上に配設された排水ポンプにより掘削ユニットの吸込口から吸い込み、さらに、掘削孔周辺の地上に設置の沈澱槽内に排水し、ここで土砂を沈澱させる一方、上澄み水を再度安定液として掘削孔内に注水し、排水を循環させることにより掘削土を掘削孔外に排出するものである。
【特許文献１】特開２００４−２６３５６１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、このような従来のリバース式掘削装置では、掘削孔の深度や排水ポンプの設置高さが排水ポンプの吸込揚程の上限（例えば約１０ｍ等）を超えてしまい、掘削孔内を排水できない場合や、排水流量が減少し、掘削効率が低減する場合がある。
【０００４】
例えば地上に敷設された鉄道線路の高架化工事を行う場合、その線路両側に、高架鉄道用の複数の橋脚等基礎構造物を立設する工事が必要である。
【０００５】
また、この基礎構造物を地上に構築するためには、その基礎となる基礎杭を地盤中に打設する必要があり、そのためには基礎杭を打設するための複数の杭孔を地盤に形成する必要がある。
【０００６】
しかしながら、このような基礎杭の打設工事現場が例えば都会等のように工事現場周辺で比較的広い工事用地を確保できない場合には、この鉄道線路の直上に作業スペースを確保するために、線路上を走行する電車よりも十分に高く、線路の幅方向を跨る直上機を構築し、その直上機に作業床を形成する方法が考えられる。
【０００７】
この場合、この直上機からクレーン等により掘削ユニットを掘削孔内に昇降可能に吊り込み、掘削孔内に注水しながら掘削し、掘削土と水が混合した泥水を排水する排水ポンプを直上機の作業床上に設置する方法が考えられる。
【０００８】
しかしながら、この方法では、地面から直上機の作業床までの高さが既に十分に高いので、仮に掘削孔が深くない場合でも、この排水ポンプの吸込揚程が上記上限を超えてしまう虞が高い。また、直上機の作業床の高さの分だけ、排水ポンプの吸込揚程が高くなるので、排水流量が減少し、ひいては掘削孔の掘削効率が低下するという課題がある。
【０００９】
本発明はこのような事情を考慮してなされたもので、その目的は、掘削孔内の水（泥水）を排水する排水ポンプの吸込揚程が小さく、そのために、排水効率が良好であり、ひいては掘削効率が良好な掘削装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
請求項１に係る発明は、注水された掘削孔内で、この掘削孔を掘削する掘削部およびこの掘削孔内の水を吸い込む吸込口を有する掘削機と、前記吸込口に連通可能に前記掘削機に取り付けられて前記掘削孔内の水を外部へ排水する排水ポンプと、を具備していることを特徴とする掘削装置である。
【００１１】
請求項２に係る発明は、前記掘削機は、前記掘削部に、回転可能のドリルパイプを前記吸込口に連通可能に接続しており、前記排水ポンプは、前記ドリルパイプに固着された架台に固定されることを特徴とする請求項１記載の掘削装置である。
【００１２】
請求項３に係る発明は、前記排水ポンプが油圧駆動ポンプであることを特徴とする請求項１または２記載の掘削装置である。
【００１３】
請求項４に係る発明は、前記ドリルパイプに連通可能に接続された角筒状のケリーバパイプと、このケリーバパイプをその中心軸回りに回転させて前記掘削部を回転させる回転駆動装置と、を具備していることを特徴とする請求項２または３記載の掘削装置である。
【００１４】
請求項５に係る発明は、前記ケリーバーおよびドリルパイプを介して前記掘削機を昇降可能に吊持するクレーンと、前記掘削孔の地上に配設されて前記クレーンを載置させる直上機と、を具備していることを特徴とする請求項２または３記載の掘削装置である。
【００１５】
請求項６に係る発明は、前記直上機は、地上に敷設されたレール上を走行する走行装置を具備していることを特徴とする請求項５記載の掘削装置である。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、掘削孔内に注水しながら、この掘削孔を掘削する掘削機に、この掘削機の吸込口に連通する排水ポンプを取り付けたので、この排水ポンプの吸込揚程は、その吸込口から掘削機の吸込口までの高さに一義的に決定され、掘削孔の深度の如何に拘らず、常に小さくすることができる。
【００１７】
このために、排水ポンプの排水効率の向上ないし排水流量の増大を図ることができ、ひいては掘削孔の掘削効率を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明の実施形態を複数の添付図面に基づいて説明する。なお、これら添付図面中、同一または相当部分には同一符号を付している。
【００１９】
図１は本発明の一実施形態に係る掘削装置１の全体構成を示す一部切欠正面図、図２は図１の要部拡大正面図、図３は図１の底面図、図４は掘削装置１の一部切欠正面図である。
【００２０】
図１に示すように掘削装置１は、例えば鉄道線路の高架化工事等に好適なリバース式掘削装置であり、地面（地盤）２上に走行可能に構成された鉄骨等の骨組構造物等よりなる直上機３、この直上機３の作業床４上に載置されるクレーン５、クレーン５により昇降可能に吊持される掘削ユニット６、この掘削ユニット６を回転駆動する回転駆動装置７、を具備している。
【００２１】
直上機３は、地面２上に敷設された図示しない鉄道線路の幅方向両外側にて所要高さで起立する左右一対の脚部３ａ，３ｂ、これら左右一対の脚部３ａ，３ｂ同士を鉄道線路の上方にて幅方向に連結して鉄道線路を幅方向に跨る作業床４、この作業床４から脚部３ａ，３ｂの下端までそれぞれ形成された階段３ｃ、を具備している。
【００２２】
この作業床４は、鉄道線路上を走行する図示しない電車および給電線よりも十分に高い高さを有し、電車の走行時においても、作業を遂行し得るようになっている。
【００２３】
直上機３の左右一対の脚部３ａ，３ｂは、その下端部に、その走行方向の前部と後部等所要箇所にて、複数の走行車輪３ｄ，３ｄ，…をそれぞれ配設している。
【００２４】
これら走行車輪３ｄは図示しない鉄道線路の幅方向両外側にて、この鉄道線路に平行に仮設された図示しない走行レール上を自走するものであり、図示しない駆動用モータ等の駆動装置と、この駆動装置の駆動を制御して前進、後進、走行速度、停止等走行を制御する制御装置（図示省略）と、を具備している。
【００２５】
クレーン５はジブ５ａを所要角回動可能のジブクレーン等の巻き上げ機であり、ワイヤロープ５ｂにより回転自在継手の油圧スイベル８等を介して掘削ユニット６を昇降可能かつ回転可能に吊持している。
【００２６】
図４に示すように油圧スイベル８は、その上部８ａと下部８ｂとを回転可能に接合しており、そのスイベル上部８ａにワイヤロープ５ｂを接続して吊持させる一方、上部排水管９を接続している。上部排水管９の先端部は図示しない泥水沈澱槽であるスラッシュコンテナに接続され、スラッシュコンテナは図示しない排土排出装置に接続されている。
【００２７】
また、油圧スイベル８は、その上部８ａに送油用と戻し油用で一対の上流側の油圧ホース１０，１０を介して油圧ユニット１１に接続している。油圧ユニット１１は所定圧の圧油を作動流体として吐出する一方、戻し油を吸い込み循環させる油ポンプを具備している。
【００２８】
油圧スイベル８は、その下部８ｂに、送油用と戻し油用で一対の下流側の油圧ホース１２，１２を接続している。また、油圧スイベル８は、その上部８ａと下部８ｂの内部に、上流側の油圧ホース１０，１０と、下流側の油圧ホース１２，１２の送油側同士と、戻し油側同士をそれぞれ連結する送油側連通油路と戻し油側連通油路とをそれぞれ形成している。
【００２９】
油圧スイベル８は、その下部８ｂに中空角筒状のケリーバパイプ１３を固着し、このケリーバパイプ１３の軸方向中間部には、リール架台１４を固着している。このリール架台１４の図４中左右両端部には、図中左右一対のホースリール１５ａ，１５ｂを回転可能に枢着し、ケリーバパイプ１３の中心軸回りの回転と昇降に伴って緊張ないし弛緩する下流側の油圧ホース１２，１２をホースリール１５ａ，１５ｂにより巻き取り、または巻き戻し、油圧ホース１２がケリーバパイプ１２等に絡み付き錯綜することを防止するようになっている。
【００３０】
回転駆動装置７は、角筒状のケリーバパイプ１３の外面を着脱可能に把持して、その中心軸回りに回転させるターンテーブル７ａを有する。
【００３１】
ケリーバパイプ１３は、その図４中下端の継手フランジ１３ａを介して円筒状のドリルパイプ１６を軸方向に接続している。ドリルパイプ１６は、その内部がケリーバパイプ１３の内腔を介して上部排水管９に連通する一方、地面２に掘削された掘削孔１７内に吊り下げられて、その掘削孔１７の深度に応じて複数本がその継手フランジにより軸方向に順次接続される。
【００３２】
そして、図１，２，４に示すように最下端のドリルパイプ１６ａは、その図中下端の継手フランジに、掘削機１８の吸込管１９の上端継手フランジ１９ｂを接続している。吸込管１９の図中下端は吸込口１９ａとして開口している。
【００３３】
図３に示すように掘削機１８は、吸込管１９の外周面に、例えばＹ字状の掘削ビット２０を同心状に固着し、吸込管１９の中心軸回りに掘削ビット２０を回転させることにより、掘削孔１７の底部を掘削し、掘削土と水が混合した泥水を吸込管１９の吸込口１９ａから吸い込むようになっている。
【００３４】
そして、図２，３，４に示すように、最下端のドリルパイプ１６ａは、その軸方向中間部外面に、平面形状が例えば三角形の枠状のポンプ架台２１を同心状に固着している。このポンプ架台２１の三角形状の底部枠２１ａの一端部（図２，３，４では右端部）には、排水ポンプ２２の底部を固着しており、この排水ポンプ２２の反対側の底部枠２１ａ上には、この排水ポンプ２２とほぼ同重量の中実円柱状のバランスウエイト２３を固定して掘削ユニット６として一体に構成している。
【００３５】
排水ポンプ２２は、油圧駆動ポンプによりなり、圧油吸込口と圧油吐出口とに、送油用と戻し油用の一対の油圧ホース１２，１２をそれぞれ接続している。また、排水ポンプ２２は、その排水吸込口に連通する吸込管２２ａを最下端ドリルパイプ１６ａの下端部側面に接続する一方、排水吐出口に連通する吐出管２２ｂを最下端ドリルパイプ１６ａの上部、すなわち、吸込管２２ａよりも上方に位置する上部側面に、接続している。
【００３６】
また、ポンプ架台２１は、その水平状の上部枠２１ｂに一対の油圧ホース１２，１２の途中を固定している。
【００３７】
なお、掘削孔１７内には、掘削ユニット６により掘削孔１７を掘削中に、地面２上の開口上端から図示しない給水ポンプにより水Ｗが安定液としてほぼ満水状態まで常時注水される。この給水ポンプは沈澱槽のスラッシュコンテナの上澄み水を吸い込み注水するものである。また、図１中、符号２４は両端開口の円筒等のスタンドパイプ（口元管）である。
【００３８】
次に、この掘削装置１を使用して地面（地盤）２に掘削孔１７を掘削する工程について説明する。
（１）まず、直上機３は、その作業床４上にクレーン５を載置した状態で複数の走行車輪３ｄ，…により図示しない走行レール上を走行して所要の掘削孔１７の掘削現場へ移動する。
（２）次に、クレーン５によりスタンドパイプ２４を直上機３の作業床４上から吊持し、掘削孔１７を形成しようとする地面２上に打ち込む。この後、クレーン５により吊持された図示しないハンマグラブにより、スタンドパイプ２４内を掘削する中掘りを行ない、スタンドパイプ２４のほぼ下端まで掘削して掘削孔１７の上端部を形成する。
（３）この後、リバース式掘削ユニット６の据付と給水を行なう。
【００３９】
すなわち、掘削ユニット６のドリルパイプ１６ａに、ケリーバパイプ１３と油圧スイベル８を順次取り付け、この油圧スイベル８にワイヤロープ５ｂを接続してクレーン５により吊持し、ケリーバパイプ１３をロータリテーブル７ａにより把持させた状態で、掘削ユニット６を掘削孔１７内に吊り込む。このとき、スタンドパイプ２４内には、水を注水し、その注水水面が図１に示すように地盤の地下水の水位ＧＷＬよりも所定距離（例えば２ｍ）以上上方に位置するまで注水される。
【００４０】
この掘削ユニット６を地面（地盤）２や掘削孔１７の底部地面に押し付ける力は、掘削ユニット６を吊っているクレーン５の吊上げ力を調整し、掘削ユニット６の自重のうち最適量を地面に加えることにより得られる。
【００４１】
駆動装置７はケリーバパイプ１３を着脱可能に把持するターンテーブル７ａを回転させる。これにより、ケリーバパイプ１３に継手フランジにより同心状に固着されたドリルパイプ１６と、掘削ユニット６にユニット化された最下端のドリルパイプ１６ａがその中心軸回りに回転する。
【００４２】
このために、掘削ユニット６全体がドリルパイプ１６ａの中心軸回りに回転し、掘削ビット２０が回転する。
【００４３】
これにより、掘削孔１７内の底部が掘削ビット２０により垂直方向に掘削される。この掘削時には、図示しない給水ポンプから水が安定液として掘削孔１７内に注水されている。
【００４４】
したがって、掘削ビット２０により掘削された掘削土は注水と混合して泥水となって掘削ビット２０の吸込口１９ａから排水ポンプ２２により吸い込まれる。
【００４５】
この排水ポンプ２２により吸い込まれた泥水は排水ポンプ２２の吐出圧により、吐出管２２ｂ、ドリルパイプ１６，１６，…、ケリーバパイプ１３、上部排水管９の各内腔を経て掘削孔１７の外部の地上のスラッシュコンテナ等の排水沈殿槽（図示せず）に排出される。この排水沈澱槽では土砂が沈澱して上澄みの水と分離される。ここで、分離された水は図示しない給水ポンプにより再び掘削孔１７内に注水され、循環する。こうした水（安定液）の循環により掘削孔１７内の掘削土砂を地上に排出すると共に、掘削孔１７の壁面には、遮水膜としての比重の重いマッドケーキが生成される。この遮水膜やスタンドパイプ２４に加えて、地下水位ＧＷＬよりも所定高さ（例えば２ｍ以上）保持された掘削孔１７内の水位が孔壁に所要の静水圧を作用させることにより、掘削時の孔壁が保持され、その崩壊が防止または抑制される。
【００４６】
そして、排水ポンプ２２は、吸込口１９ａを備えた掘削ビット２２に一体化されて掘削ユニット６としてユニット化されて、掘削ビット２０の吸込口１９ａの近傍に配設されているので、この排水ポンプ２２の吸込揚程を掘削孔１７の掘削深度の如何に拘らず、常に小さくすることができる。
【００４７】
このために、地面２よりも十分に高い直上機３の作業床４から掘削ユニット６を吊持しても、掘削孔１７内の水を、掘削孔１７内の排水ポンプ２２により常に排水することができると共に、その排水流量の減少を防止または抑制することができる。
【００４８】
また、この排水ポンプ２２は掘削孔１７内の水中に水没するが、油圧駆動ポンプであるので、電気モータポンプのように漏電や電気ショート等を防止することができる。
【００４９】
さらに、ケリーバパイプ１３から掘削ユニット６までがその中心軸回りに回動するときと、軸方向に昇降するときに、弛緩ないし緊張する一対の油圧ホース１２，１２をホースリール１５ａ，１５ｂにより巻き取り、または巻き戻すので、一対の油圧ホース１２，１２の絡み付きや干渉を防止することができる。
【００５０】
こうして掘削装置１により掘削孔１７を掘削した後は、次の工程を順次経て掘削孔１７内に鉄筋コンクリート製の基礎杭を打設する。
【００５１】
（１）掘削孔１７の深度の測深およびスライムの処理。すなわち、掘削孔１７が所定の深度を有するか否か測深し、所定深度を有することを確認した後、掘削孔１７内底部に堆積した泥土や浮遊物の堆積物をスライムとして除去する。
（２）鉄筋篭の建込み。鉄筋コンクリート製基礎杭用の当該鉄筋篭をクレーン５により掘削孔１７内に吊り込む。
（３）トレミー管挿入およびスライム処理。掘削孔１７内に挿入された鉄筋篭内にトレミー管を挿入して掘削孔１７内底部のスライムをトレミー管を通して再度吸い込み、外部に排出する。
（４）コンクリート打設。トレミー管内に生コンクリートを流し込み、掘削孔１７内に生コンクリートを充填する。
（５）スタンドパイプ２５の引抜き。スタンドパイプ２４をクレーン５により吊り上げて掘削孔１７の口元からスタッドパイプ２５を引き抜く。
（６）覆土・着生。掘削孔１７内に打設されたコンクリートを養生し、覆土する。
【００５２】
こうして形成された複数の鉄筋コンクリート製基礎杭上に、高架鉄道線路用の橋脚等の基礎構造物等が立設される。
【００５３】
なお、上記実施形態ではＹ字状の掘削ビット２０を使用した場合について説明したが本発明はこれに限定されるものではなく、掘削ビット２０の形状には限定されない。
【００５４】
また、排水ポンプ２２をポンプ架台２１により掘削ビット２０に固定してユニット化した場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、排水ポンプ２２を掘削ビット２０の吸込口１９ａの近傍に配設すればよい。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】本発明の一実施形態に係る掘削装置の全体構成を示す模式図。
【図２】図１で示す掘削ユニットの拡大正面図。
【図３】図１で示す掘削ユニットの拡大底面図。
【図４】図１で示す掘削ユニットを一部省略して示す要部拡大正面図。
【符号の説明】
【００５６】
１ 掘削装置
２ 地面（地盤）
３ 直上機
４ 作業床
５ クレーン
６ 掘削ユニット
７ 回転駆動装置
８ 油圧スイベル
９ 上部排水管
１２ 油圧ホース
１３ ケリーバパイプ
１５ａ，１５ｂ ホースリール
１６ ドリルパイプ
１６ａ 最下端ドリルパイプ
１７ 掘削孔
１８ 掘削機
１９ａ 掘削機の吸込口
２０ 掘削ビット
２１ ポンプ架台
２２ 排水ポンプ
【技術分野】
【０００１】
本発明はリバース式等の掘削装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種のリバース式掘削装置の一例としては、下記特許文献１に記載されたものがある。これらリバース式掘削装置は、一般に、地盤に掘削された縦孔等の掘削孔内に、掘削ユニットを吊り込み、この掘削孔内に安定液として水を注入しながら孔底部を掘削ユニットにより掘削し、この掘削孔内の泥水を、その掘削孔の上方の地上に配設された排水ポンプにより掘削ユニットの吸込口から吸い込み、さらに、掘削孔周辺の地上に設置の沈澱槽内に排水し、ここで土砂を沈澱させる一方、上澄み水を再度安定液として掘削孔内に注水し、排水を循環させることにより掘削土を掘削孔外に排出するものである。
【特許文献１】特開２００４−２６３５６１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、このような従来のリバース式掘削装置では、掘削孔の深度や排水ポンプの設置高さが排水ポンプの吸込揚程の上限（例えば約１０ｍ等）を超えてしまい、掘削孔内を排水できない場合や、排水流量が減少し、掘削効率が低減する場合がある。
【０００４】
例えば地上に敷設された鉄道線路の高架化工事を行う場合、その線路両側に、高架鉄道用の複数の橋脚等基礎構造物を立設する工事が必要である。
【０００５】
また、この基礎構造物を地上に構築するためには、その基礎となる基礎杭を地盤中に打設する必要があり、そのためには基礎杭を打設するための複数の杭孔を地盤に形成する必要がある。
【０００６】
しかしながら、このような基礎杭の打設工事現場が例えば都会等のように工事現場周辺で比較的広い工事用地を確保できない場合には、この鉄道線路の直上に作業スペースを確保するために、線路上を走行する電車よりも十分に高く、線路の幅方向を跨る直上機を構築し、その直上機に作業床を形成する方法が考えられる。
【０００７】
この場合、この直上機からクレーン等により掘削ユニットを掘削孔内に昇降可能に吊り込み、掘削孔内に注水しながら掘削し、掘削土と水が混合した泥水を排水する排水ポンプを直上機の作業床上に設置する方法が考えられる。
【０００８】
しかしながら、この方法では、地面から直上機の作業床までの高さが既に十分に高いので、仮に掘削孔が深くない場合でも、この排水ポンプの吸込揚程が上記上限を超えてしまう虞が高い。また、直上機の作業床の高さの分だけ、排水ポンプの吸込揚程が高くなるので、排水流量が減少し、ひいては掘削孔の掘削効率が低下するという課題がある。
【０００９】
本発明はこのような事情を考慮してなされたもので、その目的は、掘削孔内の水（泥水）を排水する排水ポンプの吸込揚程が小さく、そのために、排水効率が良好であり、ひいては掘削効率が良好な掘削装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
請求項１に係る発明は、注水された掘削孔内で、この掘削孔を掘削する掘削部およびこの掘削孔内の水を吸い込む吸込口を有する掘削機と、前記吸込口に連通可能に前記掘削機に取り付けられて前記掘削孔内の水を外部へ排水する排水ポンプと、を具備していることを特徴とする掘削装置である。
【００１１】
請求項２に係る発明は、前記掘削機は、前記掘削部に、回転可能のドリルパイプを前記吸込口に連通可能に接続しており、前記排水ポンプは、前記ドリルパイプに固着された架台に固定されることを特徴とする請求項１記載の掘削装置である。
【００１２】
請求項３に係る発明は、前記排水ポンプが油圧駆動ポンプであることを特徴とする請求項１または２記載の掘削装置である。
【００１３】
請求項４に係る発明は、前記ドリルパイプに連通可能に接続された角筒状のケリーバパイプと、このケリーバパイプをその中心軸回りに回転させて前記掘削部を回転させる回転駆動装置と、を具備していることを特徴とする請求項２または３記載の掘削装置である。
【００１４】
請求項５に係る発明は、前記ケリーバーおよびドリルパイプを介して前記掘削機を昇降可能に吊持するクレーンと、前記掘削孔の地上に配設されて前記クレーンを載置させる直上機と、を具備していることを特徴とする請求項２または３記載の掘削装置である。
【００１５】
請求項６に係る発明は、前記直上機は、地上に敷設されたレール上を走行する走行装置を具備していることを特徴とする請求項５記載の掘削装置である。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、掘削孔内に注水しながら、この掘削孔を掘削する掘削機に、この掘削機の吸込口に連通する排水ポンプを取り付けたので、この排水ポンプの吸込揚程は、その吸込口から掘削機の吸込口までの高さに一義的に決定され、掘削孔の深度の如何に拘らず、常に小さくすることができる。
【００１７】
このために、排水ポンプの排水効率の向上ないし排水流量の増大を図ることができ、ひいては掘削孔の掘削効率を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明の実施形態を複数の添付図面に基づいて説明する。なお、これら添付図面中、同一または相当部分には同一符号を付している。
【００１９】
図１は本発明の一実施形態に係る掘削装置１の全体構成を示す一部切欠正面図、図２は図１の要部拡大正面図、図３は図１の底面図、図４は掘削装置１の一部切欠正面図である。
【００２０】
図１に示すように掘削装置１は、例えば鉄道線路の高架化工事等に好適なリバース式掘削装置であり、地面（地盤）２上に走行可能に構成された鉄骨等の骨組構造物等よりなる直上機３、この直上機３の作業床４上に載置されるクレーン５、クレーン５により昇降可能に吊持される掘削ユニット６、この掘削ユニット６を回転駆動する回転駆動装置７、を具備している。
【００２１】
直上機３は、地面２上に敷設された図示しない鉄道線路の幅方向両外側にて所要高さで起立する左右一対の脚部３ａ，３ｂ、これら左右一対の脚部３ａ，３ｂ同士を鉄道線路の上方にて幅方向に連結して鉄道線路を幅方向に跨る作業床４、この作業床４から脚部３ａ，３ｂの下端までそれぞれ形成された階段３ｃ、を具備している。
【００２２】
この作業床４は、鉄道線路上を走行する図示しない電車および給電線よりも十分に高い高さを有し、電車の走行時においても、作業を遂行し得るようになっている。
【００２３】
直上機３の左右一対の脚部３ａ，３ｂは、その下端部に、その走行方向の前部と後部等所要箇所にて、複数の走行車輪３ｄ，３ｄ，…をそれぞれ配設している。
【００２４】
これら走行車輪３ｄは図示しない鉄道線路の幅方向両外側にて、この鉄道線路に平行に仮設された図示しない走行レール上を自走するものであり、図示しない駆動用モータ等の駆動装置と、この駆動装置の駆動を制御して前進、後進、走行速度、停止等走行を制御する制御装置（図示省略）と、を具備している。
【００２５】
クレーン５はジブ５ａを所要角回動可能のジブクレーン等の巻き上げ機であり、ワイヤロープ５ｂにより回転自在継手の油圧スイベル８等を介して掘削ユニット６を昇降可能かつ回転可能に吊持している。
【００２６】
図４に示すように油圧スイベル８は、その上部８ａと下部８ｂとを回転可能に接合しており、そのスイベル上部８ａにワイヤロープ５ｂを接続して吊持させる一方、上部排水管９を接続している。上部排水管９の先端部は図示しない泥水沈澱槽であるスラッシュコンテナに接続され、スラッシュコンテナは図示しない排土排出装置に接続されている。
【００２７】
また、油圧スイベル８は、その上部８ａに送油用と戻し油用で一対の上流側の油圧ホース１０，１０を介して油圧ユニット１１に接続している。油圧ユニット１１は所定圧の圧油を作動流体として吐出する一方、戻し油を吸い込み循環させる油ポンプを具備している。
【００２８】
油圧スイベル８は、その下部８ｂに、送油用と戻し油用で一対の下流側の油圧ホース１２，１２を接続している。また、油圧スイベル８は、その上部８ａと下部８ｂの内部に、上流側の油圧ホース１０，１０と、下流側の油圧ホース１２，１２の送油側同士と、戻し油側同士をそれぞれ連結する送油側連通油路と戻し油側連通油路とをそれぞれ形成している。
【００２９】
油圧スイベル８は、その下部８ｂに中空角筒状のケリーバパイプ１３を固着し、このケリーバパイプ１３の軸方向中間部には、リール架台１４を固着している。このリール架台１４の図４中左右両端部には、図中左右一対のホースリール１５ａ，１５ｂを回転可能に枢着し、ケリーバパイプ１３の中心軸回りの回転と昇降に伴って緊張ないし弛緩する下流側の油圧ホース１２，１２をホースリール１５ａ，１５ｂにより巻き取り、または巻き戻し、油圧ホース１２がケリーバパイプ１２等に絡み付き錯綜することを防止するようになっている。
【００３０】
回転駆動装置７は、角筒状のケリーバパイプ１３の外面を着脱可能に把持して、その中心軸回りに回転させるターンテーブル７ａを有する。
【００３１】
ケリーバパイプ１３は、その図４中下端の継手フランジ１３ａを介して円筒状のドリルパイプ１６を軸方向に接続している。ドリルパイプ１６は、その内部がケリーバパイプ１３の内腔を介して上部排水管９に連通する一方、地面２に掘削された掘削孔１７内に吊り下げられて、その掘削孔１７の深度に応じて複数本がその継手フランジにより軸方向に順次接続される。
【００３２】
そして、図１，２，４に示すように最下端のドリルパイプ１６ａは、その図中下端の継手フランジに、掘削機１８の吸込管１９の上端継手フランジ１９ｂを接続している。吸込管１９の図中下端は吸込口１９ａとして開口している。
【００３３】
図３に示すように掘削機１８は、吸込管１９の外周面に、例えばＹ字状の掘削ビット２０を同心状に固着し、吸込管１９の中心軸回りに掘削ビット２０を回転させることにより、掘削孔１７の底部を掘削し、掘削土と水が混合した泥水を吸込管１９の吸込口１９ａから吸い込むようになっている。
【００３４】
そして、図２，３，４に示すように、最下端のドリルパイプ１６ａは、その軸方向中間部外面に、平面形状が例えば三角形の枠状のポンプ架台２１を同心状に固着している。このポンプ架台２１の三角形状の底部枠２１ａの一端部（図２，３，４では右端部）には、排水ポンプ２２の底部を固着しており、この排水ポンプ２２の反対側の底部枠２１ａ上には、この排水ポンプ２２とほぼ同重量の中実円柱状のバランスウエイト２３を固定して掘削ユニット６として一体に構成している。
【００３５】
排水ポンプ２２は、油圧駆動ポンプによりなり、圧油吸込口と圧油吐出口とに、送油用と戻し油用の一対の油圧ホース１２，１２をそれぞれ接続している。また、排水ポンプ２２は、その排水吸込口に連通する吸込管２２ａを最下端ドリルパイプ１６ａの下端部側面に接続する一方、排水吐出口に連通する吐出管２２ｂを最下端ドリルパイプ１６ａの上部、すなわち、吸込管２２ａよりも上方に位置する上部側面に、接続している。
【００３６】
また、ポンプ架台２１は、その水平状の上部枠２１ｂに一対の油圧ホース１２，１２の途中を固定している。
【００３７】
なお、掘削孔１７内には、掘削ユニット６により掘削孔１７を掘削中に、地面２上の開口上端から図示しない給水ポンプにより水Ｗが安定液としてほぼ満水状態まで常時注水される。この給水ポンプは沈澱槽のスラッシュコンテナの上澄み水を吸い込み注水するものである。また、図１中、符号２４は両端開口の円筒等のスタンドパイプ（口元管）である。
【００３８】
次に、この掘削装置１を使用して地面（地盤）２に掘削孔１７を掘削する工程について説明する。
（１）まず、直上機３は、その作業床４上にクレーン５を載置した状態で複数の走行車輪３ｄ，…により図示しない走行レール上を走行して所要の掘削孔１７の掘削現場へ移動する。
（２）次に、クレーン５によりスタンドパイプ２４を直上機３の作業床４上から吊持し、掘削孔１７を形成しようとする地面２上に打ち込む。この後、クレーン５により吊持された図示しないハンマグラブにより、スタンドパイプ２４内を掘削する中掘りを行ない、スタンドパイプ２４のほぼ下端まで掘削して掘削孔１７の上端部を形成する。
（３）この後、リバース式掘削ユニット６の据付と給水を行なう。
【００３９】
すなわち、掘削ユニット６のドリルパイプ１６ａに、ケリーバパイプ１３と油圧スイベル８を順次取り付け、この油圧スイベル８にワイヤロープ５ｂを接続してクレーン５により吊持し、ケリーバパイプ１３をロータリテーブル７ａにより把持させた状態で、掘削ユニット６を掘削孔１７内に吊り込む。このとき、スタンドパイプ２４内には、水を注水し、その注水水面が図１に示すように地盤の地下水の水位ＧＷＬよりも所定距離（例えば２ｍ）以上上方に位置するまで注水される。
【００４０】
この掘削ユニット６を地面（地盤）２や掘削孔１７の底部地面に押し付ける力は、掘削ユニット６を吊っているクレーン５の吊上げ力を調整し、掘削ユニット６の自重のうち最適量を地面に加えることにより得られる。
【００４１】
駆動装置７はケリーバパイプ１３を着脱可能に把持するターンテーブル７ａを回転させる。これにより、ケリーバパイプ１３に継手フランジにより同心状に固着されたドリルパイプ１６と、掘削ユニット６にユニット化された最下端のドリルパイプ１６ａがその中心軸回りに回転する。
【００４２】
このために、掘削ユニット６全体がドリルパイプ１６ａの中心軸回りに回転し、掘削ビット２０が回転する。
【００４３】
これにより、掘削孔１７内の底部が掘削ビット２０により垂直方向に掘削される。この掘削時には、図示しない給水ポンプから水が安定液として掘削孔１７内に注水されている。
【００４４】
したがって、掘削ビット２０により掘削された掘削土は注水と混合して泥水となって掘削ビット２０の吸込口１９ａから排水ポンプ２２により吸い込まれる。
【００４５】
この排水ポンプ２２により吸い込まれた泥水は排水ポンプ２２の吐出圧により、吐出管２２ｂ、ドリルパイプ１６，１６，…、ケリーバパイプ１３、上部排水管９の各内腔を経て掘削孔１７の外部の地上のスラッシュコンテナ等の排水沈殿槽（図示せず）に排出される。この排水沈澱槽では土砂が沈澱して上澄みの水と分離される。ここで、分離された水は図示しない給水ポンプにより再び掘削孔１７内に注水され、循環する。こうした水（安定液）の循環により掘削孔１７内の掘削土砂を地上に排出すると共に、掘削孔１７の壁面には、遮水膜としての比重の重いマッドケーキが生成される。この遮水膜やスタンドパイプ２４に加えて、地下水位ＧＷＬよりも所定高さ（例えば２ｍ以上）保持された掘削孔１７内の水位が孔壁に所要の静水圧を作用させることにより、掘削時の孔壁が保持され、その崩壊が防止または抑制される。
【００４６】
そして、排水ポンプ２２は、吸込口１９ａを備えた掘削ビット２２に一体化されて掘削ユニット６としてユニット化されて、掘削ビット２０の吸込口１９ａの近傍に配設されているので、この排水ポンプ２２の吸込揚程を掘削孔１７の掘削深度の如何に拘らず、常に小さくすることができる。
【００４７】
このために、地面２よりも十分に高い直上機３の作業床４から掘削ユニット６を吊持しても、掘削孔１７内の水を、掘削孔１７内の排水ポンプ２２により常に排水することができると共に、その排水流量の減少を防止または抑制することができる。
【００４８】
また、この排水ポンプ２２は掘削孔１７内の水中に水没するが、油圧駆動ポンプであるので、電気モータポンプのように漏電や電気ショート等を防止することができる。
【００４９】
さらに、ケリーバパイプ１３から掘削ユニット６までがその中心軸回りに回動するときと、軸方向に昇降するときに、弛緩ないし緊張する一対の油圧ホース１２，１２をホースリール１５ａ，１５ｂにより巻き取り、または巻き戻すので、一対の油圧ホース１２，１２の絡み付きや干渉を防止することができる。
【００５０】
こうして掘削装置１により掘削孔１７を掘削した後は、次の工程を順次経て掘削孔１７内に鉄筋コンクリート製の基礎杭を打設する。
【００５１】
（１）掘削孔１７の深度の測深およびスライムの処理。すなわち、掘削孔１７が所定の深度を有するか否か測深し、所定深度を有することを確認した後、掘削孔１７内底部に堆積した泥土や浮遊物の堆積物をスライムとして除去する。
（２）鉄筋篭の建込み。鉄筋コンクリート製基礎杭用の当該鉄筋篭をクレーン５により掘削孔１７内に吊り込む。
（３）トレミー管挿入およびスライム処理。掘削孔１７内に挿入された鉄筋篭内にトレミー管を挿入して掘削孔１７内底部のスライムをトレミー管を通して再度吸い込み、外部に排出する。
（４）コンクリート打設。トレミー管内に生コンクリートを流し込み、掘削孔１７内に生コンクリートを充填する。
（５）スタンドパイプ２５の引抜き。スタンドパイプ２４をクレーン５により吊り上げて掘削孔１７の口元からスタッドパイプ２５を引き抜く。
（６）覆土・着生。掘削孔１７内に打設されたコンクリートを養生し、覆土する。
【００５２】
こうして形成された複数の鉄筋コンクリート製基礎杭上に、高架鉄道線路用の橋脚等の基礎構造物等が立設される。
【００５３】
なお、上記実施形態ではＹ字状の掘削ビット２０を使用した場合について説明したが本発明はこれに限定されるものではなく、掘削ビット２０の形状には限定されない。
【００５４】
また、排水ポンプ２２をポンプ架台２１により掘削ビット２０に固定してユニット化した場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、排水ポンプ２２を掘削ビット２０の吸込口１９ａの近傍に配設すればよい。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】本発明の一実施形態に係る掘削装置の全体構成を示す模式図。
【図２】図１で示す掘削ユニットの拡大正面図。
【図３】図１で示す掘削ユニットの拡大底面図。
【図４】図１で示す掘削ユニットを一部省略して示す要部拡大正面図。
【符号の説明】
【００５６】
１ 掘削装置
２ 地面（地盤）
３ 直上機
４ 作業床
５ クレーン
６ 掘削ユニット
７ 回転駆動装置
８ 油圧スイベル
９ 上部排水管
１２ 油圧ホース
１３ ケリーバパイプ
１５ａ，１５ｂ ホースリール
１６ ドリルパイプ
１６ａ 最下端ドリルパイプ
１７ 掘削孔
１８ 掘削機
１９ａ 掘削機の吸込口
２０ 掘削ビット
２１ ポンプ架台
２２ 排水ポンプ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
注水された掘削孔内で、この掘削孔を掘削する掘削部およびこの掘削孔内の水を吸い込む吸込口を有する掘削機と、
前記吸込口に連通可能に前記掘削機に取り付けられて前記掘削孔内の水を外部へ排水する排水ポンプと、
を具備していることを特徴とする掘削装置。
【請求項２】
前記掘削機は、前記掘削部に、回転可能のドリルパイプを前記吸込口に連通可能に接続しており、
前記排水ポンプは、前記ドリルパイプに固着された架台に固定されることを特徴とする請求項１記載の掘削装置。
【請求項３】
前記排水ポンプが油圧駆動ポンプであることを特徴とする請求項１または２記載の掘削装置。
【請求項４】
前記ドリルパイプに連通可能に接続された角筒状のケリーバパイプと、
このケリーバパイプをその中心軸回りに回転させて前記掘削部を回転させる回転駆動装置と、
を具備していることを特徴とする請求項２または３記載の掘削装置。
【請求項５】
前記ケリーバーおよびドリルパイプを介して前記掘削機を昇降可能に吊持するクレーンと、
前記掘削孔の地上に配設されて前記クレーンを載置させる直上機と、
を具備していることを特徴とする請求項２または３記載の掘削装置。
【請求項６】
前記直上機は、地上に敷設されたレール上を走行する走行装置を具備していることを特徴とする請求項５記載の掘削装置。
【請求項１】
注水された掘削孔内で、この掘削孔を掘削する掘削部およびこの掘削孔内の水を吸い込む吸込口を有する掘削機と、
前記吸込口に連通可能に前記掘削機に取り付けられて前記掘削孔内の水を外部へ排水する排水ポンプと、
を具備していることを特徴とする掘削装置。
【請求項２】
前記掘削機は、前記掘削部に、回転可能のドリルパイプを前記吸込口に連通可能に接続しており、
前記排水ポンプは、前記ドリルパイプに固着された架台に固定されることを特徴とする請求項１記載の掘削装置。
【請求項３】
前記排水ポンプが油圧駆動ポンプであることを特徴とする請求項１または２記載の掘削装置。
【請求項４】
前記ドリルパイプに連通可能に接続された角筒状のケリーバパイプと、
このケリーバパイプをその中心軸回りに回転させて前記掘削部を回転させる回転駆動装置と、
を具備していることを特徴とする請求項２または３記載の掘削装置。
【請求項５】
前記ケリーバーおよびドリルパイプを介して前記掘削機を昇降可能に吊持するクレーンと、
前記掘削孔の地上に配設されて前記クレーンを載置させる直上機と、
を具備していることを特徴とする請求項２または３記載の掘削装置。
【請求項６】
前記直上機は、地上に敷設されたレール上を走行する走行装置を具備していることを特徴とする請求項５記載の掘削装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２００６−１６９８８１（Ｐ２００６−１６９８８１Ａ）
【公開日】平成１８年６月２９日（２００６．６．２９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−３６６１９１（Ｐ２００４−３６６１９１）
【出願日】平成１６年１２月１７日（２００４．１２．１７）
【出願人】（５０４４０６６３４）株式会社 北斗工業 (4)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年６月２９日（２００６．６．２９）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年１２月１７日（２００４．１２．１７）
【出願人】（５０４４０６６３４）株式会社 北斗工業 (4)
【Ｆターム（参考）】
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