超低空頭掘削装置、それに使用するケリーロッド、その掘削反力取得方法及びその移動装置
【課題】駅プラットホーム下などの空頭が極度に制限された施工現場において、ホーム上のスペースに影響を与えることがなく杭穴施工をすることができる超低空頭掘削装置及びその掘削反力の取得方法を提供する。
【解決手段】スキッドベース１と、スキッドベース１に支持され、その前後方向に相対スライドするマストフレーム２と、マストフレーム２に立設されたマスト３と、マストに形成されたガイドに沿って昇降する昇降ビーム４と、昇降ビームに支持されて掘削のためのケリーロッドを吊り下げるスイベルヘッドと、スキッドベース１に支持され、ケリーロッドを回転させるターンテーブル３０とを備えてなる。
【解決手段】スキッドベース１と、スキッドベース１に支持され、その前後方向に相対スライドするマストフレーム２と、マストフレーム２に立設されたマスト３と、マストに形成されたガイドに沿って昇降する昇降ビーム４と、昇降ビームに支持されて掘削のためのケリーロッドを吊り下げるスイベルヘッドと、スキッドベース１に支持され、ケリーロッドを回転させるターンテーブル３０とを備えてなる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、超低空頭掘削装置、それに使用するケリーロッド、その掘削反力取得方法及びその移動装置に関し、より詳細には駅プラットホーム下などの空頭が極度に制限された施工現場で杭穴を掘削するための技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
駅ビルを構築するなど駅の改良工事において、プラットホーム下方の地盤に基礎杭用の杭穴を施工する場合がある。この場合、ホームの一部を開口し、掘削装置をその上部が開口から突出した状態で杭施工位置の地盤上に設置し、掘削装置の上部を仮囲いによって覆う方法がある（例えば特許文献１参照）。あるいは、ホームの上空に設置した構台に掘削装置を搭載し、また構台とホームとの間に鋼管を設置し、ロッドやビットなどの掘削ツールスを鋼管内を通して移動させ、同時に鋼管によって掘削ツールスを覆うという方法もある。
【０００３】
しかし、いずれの方法の場合も、乗客が多い駅、ホーム幅の狭い駅、階段付近での施工など、施工条件によっては仮囲いや鋼管の設置スペースを確保することが困難な場合が多い。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−３９９２１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
この発明は上記のような技術的背景に基づいてなされたものであって、次の目的を達成するものである。
この発明の目的は、駅プラットホーム下などの空頭が極度に制限された施工現場において、ホーム上のスペースに影響を与えることがなく杭穴施工をすることができる超低空頭掘削装置、その掘削反力の取得方法及びその移動装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明は上記課題を達成するために、次のような手段を採用している。
すなわち、この発明は、駅プラットホーム下などの空頭が制限された施工現場で穴を掘削するための掘削装置であって、
スキッドベースと、
このスキッドベースに支持され、その前後方向に相対スライドするマストフレームと、
このマストフレームに立設されたマストと、
このマストに形成されたガイドに沿って昇降する昇降ビームと、
この昇降ビームに支持されて掘削のためのケリーロッドを吊り下げるスイベルヘッドと、
前記スキッドベースに支持フレームを支持され、前記ケリーロッドを回転させるターンテーブルと
を備えてなることを特徴とする超低空頭掘削装置にある。
【０００７】
上記掘削装置において、前記ターンテーブルの支持フレームの下面に、前記ケリーロッドの接続・切り離し時に該ターンテーブルよりも下方のケリーロッドを支持するための１対の仮受けバーが設けられ、
この仮受けバーは先端が前記支持フレームに水平方向に回動可能に取り付けられ、互いに略平行となって前記ケリーロッドの外周に係合する接近位置と、略ハの字状に拡開して前記ケリーロッドとの係合を解除する拡開位置との間を移動自在となっている構成を採用することができる。
【０００８】
また、上記掘削装置において、前記ターンテーブルは、前記スキッドベースの前後方向とそれと直角な方向との水平２方向に移動自在であり、前記スイベルヘッドは前記ケリーロッドを介して前記ターンテーブルの移動に追従可能である構成を採用することができる。
【０００９】
あるいは、前記スイベルヘッドは、前記スキッドベースの前後方向とそれと直角な方向との水平２方向に移動自在であり、前記ターンテーブルは前記ケリーロッドを介して前記スイベルヘッドの移動に追従可能である構成を採用することもできる。
【００１０】
またこの発明は、上記掘削装置に使用するケリーロッドであって、
本体ロッド部と、この本体ロッド部の外周に軸方向に沿って１８０度の角度間隔を置いて形成され、ターンテーブルから回転力が伝達される１対の突起と、本体ロッドの上下端に前記突起間に位置するようにそれぞれ形成され、上下のケリーロッドを接続するための１対のフランジとを備え、
前記上フランジにはネジ部が該上フランジから上方に突出するボルトが固定されるとともに、前記下フランジには前記ネジ部が挿入される穴が形成され、
前記上フランジ直下の前記本体ロッド部外周に前記仮受けバーに係合させるための係合突起が設けられていることを特徴とするケリーロッドにある。
【００１１】
またこの発明は、上記掘削装置の掘削反力取得方法であって、掘削装置上方の構造物を支持する杭から反力を得ることを特徴とする掘削反力取得方法にある。
【００１２】
具体的には、前記構造物を支持する複数の杭のうち、互いに隣接する２つの杭を１組とする２組の杭の各杭間に第１反力受け部材を設置し、また前記スキッドベースの各スキッドにその前後端から突出して伸縮する第２反力受け部材を収容し、
前記第２反力受け部材を伸長してその端部を前記第１反力受け部材に押し付けることにより、前記第１及び第２反力受け部材を介して前記杭から反力を取得する。
【００１３】
さらにこの発明は、上記掘削装置の移動装置であって、
掘削装置の上方の構造物における複数の桁に、これら桁を横切るように取り付けられたレールと、
このレールに沿って移動可能な走行体と、
上端が前記走行体に取り付けられ、下端が前記スキッドベースに取り付けられて前記掘削装置を吊り下げる吊り具と
を備えてなることを特徴とする超低空掘削装置の移動装置にある。
【発明の効果】
【００１４】
この発明の掘削装置によれば、掘削ロッドの回転駆動方式をトップドライブ方式ではなく、ターンテーブル方式としたので、掘削装置の機高を極力低くすることができ、空頭が制限された現場での施工が可能となる。超低空頭空間では、マストの高さが制限される結果、昇降ビームの昇降ストロークも制限されるが、この発明の掘削装置によればマストを前後に移動可能としたので、ケリーロッドの継ぎ足しのためのスペースを得ることができる。
【００１５】
また、ターンテーブルの支持フレームの下面に仮受けバーを組み込んだので、空頭が制限された施工現場の少ない空間を利用してケリーロッドを支持することができ、その接続・切り離しを円滑に遂行することができる。また、ケリーロッドは、上フランジに予めボルトが固定されているので、空頭が制限されて短尺のケリーロッドの使用によって接続回数が多くならざるを得ない施工現場で、その接続を迅速に行うことができる。
【００１６】
また、ターンテーブルあるいはスイベルヘッドを水平２方向に移動自在とし、それに対応してスイベルヘッドあるいはターンテーブルをケリーロッドを介して追従可能とすることにより、穴曲がりが生じた場合であっても空頭が制限された施工現場で容易に修正することができる。
【００１７】
また、この発明の反力取得方法によれば、掘削装置上方の構造物を支持する杭を利用して掘削反力を取得するので、反力取得のための専用の杭などを打設する必要がなく、空頭が制限された現場のスペースを有効に利用することができ、また施工の効率化を図ることができる。
【００１８】
また、この発明の移動装置によれば、掘削装置上方の構造物の桁を利用してレールを取付け、このレールに掘削装置を吊り下げて移動するものであるので、低空頭空間においてクレーン等を使用しなくとも小さな力で効率よく移動作業を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】この発明による超低空頭掘削装置の実施形態を示す平面図である。
【図２】同掘削装置の側面図である。
【図３】同掘削装置の正面図である。
【図４】ケリーロッドを示す平面図である。
【図５】ケリーロッドを示し、（ａ）は図４のＡ−Ａ線矢視断面図、（ｂ）は図４のＢ−Ｂ線矢視図である。
【図６】仮受けバーを示す平面図である。
【図７】同仮受けバーの正面図である。
【図８】同仮受けバーの側面図である。
【図９】仮受けバーによるケリーロッドの支持状態を示す正面図である。
【図１０】同支持状態を示す側面図である。
【図１１】ターンテーブルの別の実施形態を示す平面図である。
【図１２】同ターンテーブルの正面図である。
【図１３】同ターンテーブルに対応して設けられるスイベルヘッドの平面図である。
【図１４】同スイベルヘッドの側面図である。
【図１５】スイベルヘッドの別の実施形態を示す平面図である。
【図１６】同スイベルヘッドの側面図である。
【図１７】同スイベルヘッドに対応して設けられるターンテーブルの平面図である。
【図１８】同ターンテーブルの正面図である。
【図１９】この発明による掘削反力取得方法の実施形態を示す平面図である。
【図２０】同方法を示す側面図である。
【図２１】同方法を示す正面図である。
【図２２】この発明による移動装置の実施形態を示す側面図である。
【図２３】同装置の正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
この発明の実施形態を図面を参照しながら以下に説明する。図１〜図３に示すように、この発明による掘削装置は駅プラットホーム５０下などの空頭が極めて制限された施工現場において、杭穴を施工するために開発されたものである。因みに駅プラットホーム５０と地盤との間は２ｍ以下であり、したがって掘削装置の機高も１．８ｍ程度に抑えられている。一方、基礎杭は杭径がφ３０００ｍｍ程度の大径であり、したがって、その杭穴を掘削する装置も高トルクであることなど高い掘削能力が求められる。
【００２１】
掘削装置は主たる構成として、スキッドベース１、マストフレーム２、マスト３、昇降ビーム４、スイベルヘッド５及びターンテーブル（ロータリーテーブル）３０を備えている。スキッドベース１は１対のスキッド１ａ，１ａを有し、スキッド１ａ，１ａ間は複数の連結部材１ｂで連結されている。マストフレーム２はスキッドベース１のスキッド１ａ，１ａ上にガイド６を介して、スキッドベース１の前後方向に相対スライド自在に搭載されている。スキッドベース１の後部の連結部材１ｂとマストフレーム２との間に油圧による駆動シリンダ７が配置され、その伸縮作動によりスキッドベース１とマストフレーム２とが前後方向に相対スライドする。
【００２２】
マストフレーム２の前後方向に沿う両側部にはそれぞれ複数（２個）のレベリングジャッキ８が設けられている。このレベリングジャッキ８の接地状態でスキッドベース１を地面に対し移動させ、レベリングジャッキ８の非接地状態でマストフレーム２をスキッドベース１に対しスライドさせ、この動作を繰り返すことにより、掘削装置全体が走行移動可能である。
【００２３】
マストフレーム２にはベースプレート９が設けられ、マスト３はこのベースプレート９上に立設されている。マスト３は略直方体枠状のもので、その前部に昇降ビーム４を案内するための縦方向に延びる１対のガイド１０，１０が設けられている（図３参照）。これらガイド１０，１０にはその長手方向に沿ってローラチェーン１１が固定配置されている。昇降ビーム４にはローラチェーン１１に対応して、１対のスプロケット１２，１２が収容され、これらスプロケット１２，１２はローラチェーン１１，１１にそれぞれ噛み合っている。
【００２４】
昇降ビーム４の背面には油圧による駆動モータ１３が設けられている。この駆動モータ１３の作動によりスプロケット１２，１２が回転し、ローラチェーン１１，１１に沿って走行することにより、昇降ビーム４が昇降する。マスト３には昇降ビーム４の上昇限度位置及び下降限度位置を規定するストッパ２０ａ，２０ｂが設けられている。
【００２５】
スイベルヘッド５は昇降ビーム４の前面にブラケット１４を介して取り付けられている。スイベルヘッド５は図４，図５に示すケリーロッド１５を吊り下げるもので、下端にケリーロッド１５を固定するためのフランジ１６が設けられている。また、このスイベルヘッド５には掘削泥水を排出するための排泥管１７がスイベルヘッド５に対し相対回転自在に設けられている。
【００２６】
図４，図５はケリーロッド１５の詳細を示している。スイベルヘッド５に吊り下げられるケリーロッド１５は、後述するターンテーブルから回転力が伝達される、トルク伝達用の突起１８を有する掘削ロッドである。その長さは、１０００ｍｍ程度で短尺のものである。突起１８は本体ロッド部１５ａの軸線方向に沿って１８０度の角度間隔を置いて１対設けられている。
【００２７】
このケリーロッド１５の上下端には、突起１８，１８間に位置するようにそれぞれ１対のフランジ１９ａ，１９ｂが形成されている。上フランジ１９ａにはネジ部が該フランジから上方に突出する複数のボルト２１が固定されている。これらのボルト２１は、上下のケリーロッド１５どうしを接続し固定するためのものである。また、上フランジ１９ａには該フランジから上方に突出するピン２２が固定されている。これらのピン２２は、上限のケリーロッド１５の接続時にボルト穴の位置決めをするために設けられている。
【００２８】
下フランジ１９ｂにはボルト２１及びピン２２を挿入するための複数の穴８０が設けられている。この穴８０と同様の穴がスイベルヘッド５のフランジ１６にも設けられ、その穴にボルト２１及びピン２２を挿入し、ボルト２１のネジ部にナット８１を螺着することによりケリーロッド１５がスイベルヘッド５に固定される。同様に、上下のケリーロッド１５どうしも穴８０にボルト２１及びピン２２を挿入し、ナット８１を螺着することにより互いに固定される。
【００２９】
上フランジ１９ａ，１９ａの直下には、それぞれ２つの係合突起８２が設けられている。係合突起８２はプレート状のものであり、本体ロッド部１５ａの軸線方向に沿ってその外周に固定されている。この係合突起８２は、上下のケリーロッド１５の接続（継ぎ足し）・切り離し時に、後述する仮受けバーに係合させてケリーロッド１５を支持させるためのものである。
【００３０】
マスト３の両側部にはケリーロッド１５の接続・切り離し時に、ケリーロッド１５を吊り下げるためのバー２３，２３が設けられている。このバー２３，２３はマスト３にヒンジ２４を介して取り付けられ、水平面内を旋回自在である。バー２３，２３の後端にはウィンチ２５が設けられている。バー２３，２３の先端にはプーリ２６が設けられている。ウィンチ２５から繰り出されて、プーリ２６に掛けられて垂下するワイヤロープ２７の先端にはフック２７ａが設けられている。ケリーロッド１５はその接続・切り離し時にフック２７ａに掛け止めされて吊り下げられる。
【００３１】
ターンテーブル（ロータリーテーブル）３０は、スキッドベース１の前部に設置されている。ターンテーブル３０はこれを回転自在に支持する支持フレーム３１を有し、この支持フレーム３１の両側部がスキッドベース１のスキッド１ａ，１ａに支持されている。支持フレーム３１の内部には、詳細は図示しないが、ターンテーブル３０の駆動伝達機構が配置されている。すなわち、ターンテーブル３０の外周に設けられたリングギヤと、このリングギヤに噛み合うアイドルギヤと、このアイドルギヤに噛み合うピニオンとが配置されている。ピニオンは支持フレーム３１上に設置された油圧による駆動モータ３２に取り付けられたギヤであり、この駆動モータ３２の作動によりターンテーブル３０が回転する。
【００３２】
ターンテーブル３０の内周にはブッシュが着脱自在に取り付けられ、このブッシュの内周面にはケリーロッド１５の突起１８が嵌まる溝２９（ターンテーブルを模式的に示す図６参照）が設けられている。これにより、ターンテーブル３０の回転がケリーロッド１５に伝達され、ケリーロッド１５の先端に取り付けられた大口径用のビット、例えばウィングビットが回転する。
【００３３】
図１，図３に示すように、また図６〜図８に模式的に示すように、ターンテーブル３０の支持フレーム３１の下面には、ケリーロッド１５の接続・切り離し時にケリーロッドを支持するための１対の仮受けバー８３，８３が設けられている。仮受けバー８３，８３は先端が支持フレーム３１に水平方向に回動可能なように支持され、後端は支持フレーム３１の下面に設けられたホルダ８４に支持されている。
【００３４】
仮受けバー８３，８３は互いに略平行となる接近位置と、略ハの字状に拡開する拡開位置との間を移動自在である。そして、仮受けバー８３，８３は接近位置においてケリーロッド１５の係合突起８２の下端に係合し、拡開位置において係合突起８２との係合を解除する。
【００３５】
杭穴の掘削は次のようにして行われる。杭穴施工位置においてはビットを収容するためのピットが先行して掘削されている。掘削装置を施工位置に移動し、ターンテーブル中心を設計杭穴芯に合わせ、ケリーロッド１５の上端をスイベルヘッド５に接続するとともに、下端をビットに連結する。そして駆動モータ３２の作動によりターンテーブル３０を回転させ、また駆動モータ１３の作動により昇降ビーム４を下降させる。すなわち、ケリーロッド１５を回転させながら下降させ、これによりビットによる掘削がなされる。
【００３６】
掘削時には先行掘削したピット及びそれに連続して形成される杭穴に掘削水が供給される。掘削によって生じたズリを伴った泥水は、ケリーロッド１５の内部及び排泥管１７を通して掘削穴外部に排出され、処理されて循環使用される。
【００３７】
スイベルヘッド５が図２鎖線位置で示す下降位置に達したら、新たなケリーロッド１５を継ぎ足す。継ぎ足しのために、まず図９，図１０に示すように仮受けバー８３，８３を接近位置に回動させて、最上段のケリーロッド１５の係合突起８２に係合させ、ターンテーブル３０よりも下方のケリーロッド１５を仮受けバー８３，８３によって支持する。そして、スイベルヘッド５をケリーロッド１５から切り離して上昇位置に上昇させた後、駆動シリンダ７の作動によりマスト３を後退させ（図２の鎖線位置、図１０）、先行するケリーロッド１５に新たなケリーロッド１５を継ぎ足す。次いで、マスト３を前進させ、スイベルヘッド５に新たなケリーロッド１５を接続する。以下、上記のようにしてケリーロッド１５を順次継ぎ足しながら、所定深度まで杭穴を掘削する。なお、ケリロッド１５を順次切り離しながらの引き上げ時にも、切り離すべきケリーロッド１５よりも下方のケリーロッドを仮受けバー８３，８３によって支持する。
【００３８】
超低空頭空間では、マスト３の高さが制限される結果、昇降ビーム４の昇降ストロークも制限されるが、この発明ではマスト３を前後に移動可能としたので、ケリーロッド１５の継ぎ足しのためのスペースを得ることができる。また、ターンテーブル３０の支持フレーム３１の下面に組み込んだ仮受けバー８３，８３によりケリーロッド１５を支持するので、空頭が制限された施工現場の少ない空間を利用してケリーロッド１５を支持することができ、その接続・切り離しを円滑に遂行することができる。また、ケリーロッド１５は、上フランジ１９ａに予めボルトが固定されているので、空頭が制限されて短尺のケリーロッドの使用によって接続回数が多くならざるを得ない施工現場で、その接続を迅速に行うことができる。
【００３９】
図１１〜図１４は、別の実施形態を示している。掘削中に土質の変化などにより杭穴芯が設計杭穴芯からずれてしまう穴曲がりが生じることがある。このような場合に対処するために、掘進方向の修正機構を加えたのがこの実施形態である。図１１，図１２に示すように、ターンテーブル３０の支持フレーム３１は、それぞれ１対の第１ガイド３３，３３及び第２ガイド３４，３４の２つのガイドを介してスキッドベース１に支持されている。
【００４０】
第１ガイド３３，３３は断面がＬ字形の部材であり、両端がスキッドベース１のスキッド１ａ，１ａに支持されている。第２ガイド３４，３４も同様に断面がＬ字形の部材であり、両端が第１ガイド３３，３３にスライド自在に支持されている。すなわち、第２ガイド３４，３４はスキッドベース１の左右方向に移動自在である。この第２ガイド３４，３４にターンテーブル３０の支持フレーム３１がスライド自在に支持されている。すなわち、支持フレーム３１は、スキッドベース１の前後方向に移動自在である。
【００４１】
この結果、ターンテーブル３０はスキッドベース１の前後方向及び左右方向の互いに直角な水平２方向に移動自在である。一方の第２ガイド３４とスキッド１ａとの間に油圧による駆動シリンダ３５が配置されている。また、スキッドベース１の連結部材１ｂとターンテーブル３０の下面との間にも油圧による駆動シリンダ３６が配置されている。これら駆動シリンダ３５，３６の作動により、ターンテーブル３０が水平２方向に移動する。これにより、穴曲がりを修正すべく、ケリーロッド１５の鉛直度を変化させることができる。
【００４２】
一方、スイベルヘッド５は、図１３，図１４に示すように、自在継手の１つである球継手３７を介して昇降ビーム４に取り付けられている。具体的には、昇降ビーム４には球体３８を有するアーム３９が設けられ、球体３８はスイベルヘッド５に設けられた球座４０に受け入れられている。したがって、スイベルヘッド５は全方向に回転自在となり、スイベルヘッド５をケリーロッド１５を介してターンテーブル３０の動きに追従させることができる。
【００４３】
図１５〜図１８は、さらに別の実施形態を示している。この実施形態は掘進方向の修正機構の別の例である。この実施形態は、図１１〜図１４に示した実施形態とは逆に、スイベルヘッド５を水平２方向に移動自在とし、この動きにターンテーブル３０が追従できるようにしたものである。
【００４４】
スイベルヘッド５は、第１ガイド４１及び第２ガイド４２の２つのガイドを介して昇降ビーム４に取り付けられている。第１ガイド４１は昇降ビーム４に設けられ、この第１ガイド４１にはスキッドベース１の左右方向に沿ったガイド溝（あり溝）４３が形成されている。第２ガイド４２には背面に突条（ほぞ）４４が形成され、第２ガイド４２は突条４４がガイド溝４３に嵌まることによって第１ガイド４１にスライド自在に支持されている。したがって、第２ガイド４２はスキッドベース１の左右方向に移動自在である。
【００４５】
第２ガイド４２にはまた、スキッドベース１の前後方向に沿った穴４５が形成されている。スイベルヘッド５には背面に突起４６が形成され、スイベルヘッド５は突起４６が穴４５に嵌まることによって第２ガイド４２にスライド自在に支持されている。この結果、スイベルヘッド５はスキッドベース１の前後方向及びそれと直角な水平２方向に移動自在である。
【００４６】
第１ガイド４１には第２ガイド４２をスライドさせる油圧による駆動シリンダ４７が設けられている。また第２ガイド４２は穴４５に作動油が収容されて、突起４６をピストンとするシリンダ構造であり、このシリンダ構造及び駆動シリンダ４７の作動により、スイベルヘッド５が水平２方向に移動する。これにより、穴曲がりを修正すべく、ケリーロッド１５の鉛直度を変化させることができる。
【００４７】
一方、ターンテーブル３０は、第１支持フレーム５１及び第２支持フレーム５２の２つの支持フレームを介してスキッドベース１に支持されている。第１支持フレーム５１はスキッドベース１の左右方向に配置された１対の水平ピン５３，５３を介してスキッド１ａ，１ａにそれぞれ支持されている。したがって、第１支持フレーム５１はスキッドベース１の左右方向の水平軸を中心として鉛直方向に回転自在である。
【００４８】
第２支持フレーム５２は第１支持フレーム５１の内側に配置され、この第２支持フレーム５２にターンテーブル３０が設けられている。第２支持フレーム５２には図１〜図３に示した実施形態における支持フレーム３１と同様に、ターンテーブル３０の駆動伝達機構や駆動モータ３２が配置されている。第２支持フレーム５２はスキッドベース１の前後方向に配置された１対の水平ピン５４，５４を介して第１支持フレーム５１に支持されている。したがって、第２支持フレーム５２はスキッドベース１の前後方向の水平軸を中心として鉛直方向に回転自在である。この結果、ターンテーブル３０はスキッドベース１の前後方向及び左右方向２つの互いに直角な水平軸を中心として鉛直方向に回転自在となり、ターンテーブル３０をケリーロッド１５を介してスイベルヘッド５の動きに追従させることができる。
【００４９】
前述のように、この発明による掘削装置が使用されるのは、駅プラットホーム下などの極めて空頭が制限された施工現場であり、しかも大口径の杭穴を掘削するので回転トルクが大きく、掘削反力（主として回転反力）も大きくなる。このような条件下においても、図１９〜図２１に示す方法により掘削反力を得ることができる。
【００５０】
駅プラットホーム５０下にはその長さ方向に沿って２列の杭６０ａ，６０ｂが設置されている。プラットホーム５０は、各列の杭６０ａ，６０ｂをそれぞれ連結する桁受け６５ａ，６５ｂと、桁受け６５ａ，６５ｂ上に設置された複数の桁６６と、桁６６上に設置された簡易覆工版７２によって構成されている。すなわち、プラットホーム５０は杭６０ａ，６０ｂによって支持されているのであるが、これらの複数の杭６０ａ，６０ｂのうち、互いに隣接する２つの杭を１組とする２組の杭から掘削反力を得ることができる。具体的には、例えば各杭列の互いに隣接する２つの杭６０ａ，６０ａ及び２つの杭６０ｂ，６０ｂを選択し、各杭列間で互いに対向する２つの杭６０ａ，６０ｂ間に第１反力受け部材６１，６１をそれぞれ設置し、その両端を杭６０ａ，６０ｂにそれぞれ固定する。
【００５１】
また、スキッドベース１のスキッド１ａ，１ａには、それらの前後端から突出して伸縮自在なように第２反力受け部材６２を収容する。スキッド１ａ，１ｂ内には図示しない多段ジャッキが収容され、その作動により各第２反力受け部材６２を伸長させ、端部を第１反力受け部材６１に向けて押し付ける。これにより、掘削装置の回転反力を第１，第２反力受け部材６１，６２を介して杭６０ａ，６０ｂから得ることができる。
【００５２】
また、上記のようにスキッド１ａ，１ｂに伸縮自在な反力受け部材６２を設けることにより、掘削穴６３の口元管６４の口径よりもスキッドベース１の幅（スキッド１ａ，１ｂ間の間隔）が狭い場合であっても、スキッドベース１の仮受け部材を設置しなくとも掘削装置を口元管上に設置することができる。
【００５３】
杭穴は駅プラットホーム下に複数設けるのであるが、そのためには掘削装置を移動しなければならない。しかしながら、駅プラットホーム下などの空頭が制限された施工現場では、掘削装置の移動のために大型のクレーンを使用することができない。また小型のクレーンを使用する場合であっても、軌道上からホーム下へアクセスすることとなり、キ電停止時間内での作業に限られることから、作業可能な時間は制約を受ける。このような作業時間の制約は工期の長期化をもたらす。
【００５４】
このようなことから、掘削装置は前述のようにスキッドベース１、マストフレーム２及びレベリングジャッキ８を備えることにより自走可能となっているのであるが、杭穴や大きな段差などの障害を越えることができない。また、これら障害を越えるために仮設桁などを設置することも考えられるが、この場合、空頭の制限から移動が困難となることが懸念される。このような問題を解決するのが、図２２，図２３に示す移動装置である。
【００５５】
前述のように、駅プラットホーム５０は、桁受け６５ａ，６５ｂを介して杭６０ａ，６０ｂの２つの杭列に支持される複数の桁６６を有している。これら桁６６の下部に、各桁を横切るように、Ｈ形鋼からなる１対のレール６７，６７が固定金具６８によって固定されている。これらのレール６７，６７に各レールにつき前後２つの走行体６９，６９がそれぞれ支持されている。各走行体６９はレール６７を挟むように配置される複数のローラ７０を有し、これらのローラ７０を介してレール６７に支持されている。これにより、走行体６９はレール６７に沿って走行移動可能である。
【００５６】
各レール６７，６７に支持された２つの走行体６９にはワイヤロープ７１の上端がそれぞれ取り付けられている。掘削装置の移動の際に、これらワイヤロープ７１の下端はスキッドベース１の前後にそれぞれ取り付けられる。以上の構造により、掘削装置はレール６７から吊り下げられる。したがって、掘削装置は地面から浮上した状態となり、しかもワイヤロープ７１の上端は走行体６９を介して移動可能であるので、小さな力で掘削装置を移動させることができる。また、移動経路に杭穴や段差などの障害があっても、これを乗り越えることができる。また、列車の運転時間等の制約も受けずに、どの時間帯でも移動を可能とすることができ、効率よく作業を行うことができる。
【符号の説明】
【００５７】
１：スキッドベース
２：マストフレーム
３：マスト
４：昇降ビーム
５：スイベルヘッド
７：駆動シリンダ
８：レベリングジャッキ
１０：ガイド
１１：ローラチェーン
１２：スプロケット
１３：駆動モータ
１５：ケリーロッド
１８：トルク伝達用の突起
２５：ウィンチ
２６：プーリ
２７：ワイヤロープ
３０：ターンテーブル
３１：支持フレーム
３２：駆動モータ
３３：第１ガイド
３４：第２ガイド
３５：駆動シリンダ
３６：駆動シリンダ
３７：球継手
３８：球体
４０：球座
６０ａ，６０ｂ：杭
６１：第１反力受け部材
６２：第２反力受け部材
６６：桁
６７：レール
６９：走行体
７０：ローラ
７１：ワイヤロープ
８２：係合突起
８３：仮受けバー
【技術分野】
【０００１】
この発明は、超低空頭掘削装置、それに使用するケリーロッド、その掘削反力取得方法及びその移動装置に関し、より詳細には駅プラットホーム下などの空頭が極度に制限された施工現場で杭穴を掘削するための技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
駅ビルを構築するなど駅の改良工事において、プラットホーム下方の地盤に基礎杭用の杭穴を施工する場合がある。この場合、ホームの一部を開口し、掘削装置をその上部が開口から突出した状態で杭施工位置の地盤上に設置し、掘削装置の上部を仮囲いによって覆う方法がある（例えば特許文献１参照）。あるいは、ホームの上空に設置した構台に掘削装置を搭載し、また構台とホームとの間に鋼管を設置し、ロッドやビットなどの掘削ツールスを鋼管内を通して移動させ、同時に鋼管によって掘削ツールスを覆うという方法もある。
【０００３】
しかし、いずれの方法の場合も、乗客が多い駅、ホーム幅の狭い駅、階段付近での施工など、施工条件によっては仮囲いや鋼管の設置スペースを確保することが困難な場合が多い。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−３９９２１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
この発明は上記のような技術的背景に基づいてなされたものであって、次の目的を達成するものである。
この発明の目的は、駅プラットホーム下などの空頭が極度に制限された施工現場において、ホーム上のスペースに影響を与えることがなく杭穴施工をすることができる超低空頭掘削装置、その掘削反力の取得方法及びその移動装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明は上記課題を達成するために、次のような手段を採用している。
すなわち、この発明は、駅プラットホーム下などの空頭が制限された施工現場で穴を掘削するための掘削装置であって、
スキッドベースと、
このスキッドベースに支持され、その前後方向に相対スライドするマストフレームと、
このマストフレームに立設されたマストと、
このマストに形成されたガイドに沿って昇降する昇降ビームと、
この昇降ビームに支持されて掘削のためのケリーロッドを吊り下げるスイベルヘッドと、
前記スキッドベースに支持フレームを支持され、前記ケリーロッドを回転させるターンテーブルと
を備えてなることを特徴とする超低空頭掘削装置にある。
【０００７】
上記掘削装置において、前記ターンテーブルの支持フレームの下面に、前記ケリーロッドの接続・切り離し時に該ターンテーブルよりも下方のケリーロッドを支持するための１対の仮受けバーが設けられ、
この仮受けバーは先端が前記支持フレームに水平方向に回動可能に取り付けられ、互いに略平行となって前記ケリーロッドの外周に係合する接近位置と、略ハの字状に拡開して前記ケリーロッドとの係合を解除する拡開位置との間を移動自在となっている構成を採用することができる。
【０００８】
また、上記掘削装置において、前記ターンテーブルは、前記スキッドベースの前後方向とそれと直角な方向との水平２方向に移動自在であり、前記スイベルヘッドは前記ケリーロッドを介して前記ターンテーブルの移動に追従可能である構成を採用することができる。
【０００９】
あるいは、前記スイベルヘッドは、前記スキッドベースの前後方向とそれと直角な方向との水平２方向に移動自在であり、前記ターンテーブルは前記ケリーロッドを介して前記スイベルヘッドの移動に追従可能である構成を採用することもできる。
【００１０】
またこの発明は、上記掘削装置に使用するケリーロッドであって、
本体ロッド部と、この本体ロッド部の外周に軸方向に沿って１８０度の角度間隔を置いて形成され、ターンテーブルから回転力が伝達される１対の突起と、本体ロッドの上下端に前記突起間に位置するようにそれぞれ形成され、上下のケリーロッドを接続するための１対のフランジとを備え、
前記上フランジにはネジ部が該上フランジから上方に突出するボルトが固定されるとともに、前記下フランジには前記ネジ部が挿入される穴が形成され、
前記上フランジ直下の前記本体ロッド部外周に前記仮受けバーに係合させるための係合突起が設けられていることを特徴とするケリーロッドにある。
【００１１】
またこの発明は、上記掘削装置の掘削反力取得方法であって、掘削装置上方の構造物を支持する杭から反力を得ることを特徴とする掘削反力取得方法にある。
【００１２】
具体的には、前記構造物を支持する複数の杭のうち、互いに隣接する２つの杭を１組とする２組の杭の各杭間に第１反力受け部材を設置し、また前記スキッドベースの各スキッドにその前後端から突出して伸縮する第２反力受け部材を収容し、
前記第２反力受け部材を伸長してその端部を前記第１反力受け部材に押し付けることにより、前記第１及び第２反力受け部材を介して前記杭から反力を取得する。
【００１３】
さらにこの発明は、上記掘削装置の移動装置であって、
掘削装置の上方の構造物における複数の桁に、これら桁を横切るように取り付けられたレールと、
このレールに沿って移動可能な走行体と、
上端が前記走行体に取り付けられ、下端が前記スキッドベースに取り付けられて前記掘削装置を吊り下げる吊り具と
を備えてなることを特徴とする超低空掘削装置の移動装置にある。
【発明の効果】
【００１４】
この発明の掘削装置によれば、掘削ロッドの回転駆動方式をトップドライブ方式ではなく、ターンテーブル方式としたので、掘削装置の機高を極力低くすることができ、空頭が制限された現場での施工が可能となる。超低空頭空間では、マストの高さが制限される結果、昇降ビームの昇降ストロークも制限されるが、この発明の掘削装置によればマストを前後に移動可能としたので、ケリーロッドの継ぎ足しのためのスペースを得ることができる。
【００１５】
また、ターンテーブルの支持フレームの下面に仮受けバーを組み込んだので、空頭が制限された施工現場の少ない空間を利用してケリーロッドを支持することができ、その接続・切り離しを円滑に遂行することができる。また、ケリーロッドは、上フランジに予めボルトが固定されているので、空頭が制限されて短尺のケリーロッドの使用によって接続回数が多くならざるを得ない施工現場で、その接続を迅速に行うことができる。
【００１６】
また、ターンテーブルあるいはスイベルヘッドを水平２方向に移動自在とし、それに対応してスイベルヘッドあるいはターンテーブルをケリーロッドを介して追従可能とすることにより、穴曲がりが生じた場合であっても空頭が制限された施工現場で容易に修正することができる。
【００１７】
また、この発明の反力取得方法によれば、掘削装置上方の構造物を支持する杭を利用して掘削反力を取得するので、反力取得のための専用の杭などを打設する必要がなく、空頭が制限された現場のスペースを有効に利用することができ、また施工の効率化を図ることができる。
【００１８】
また、この発明の移動装置によれば、掘削装置上方の構造物の桁を利用してレールを取付け、このレールに掘削装置を吊り下げて移動するものであるので、低空頭空間においてクレーン等を使用しなくとも小さな力で効率よく移動作業を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】この発明による超低空頭掘削装置の実施形態を示す平面図である。
【図２】同掘削装置の側面図である。
【図３】同掘削装置の正面図である。
【図４】ケリーロッドを示す平面図である。
【図５】ケリーロッドを示し、（ａ）は図４のＡ−Ａ線矢視断面図、（ｂ）は図４のＢ−Ｂ線矢視図である。
【図６】仮受けバーを示す平面図である。
【図７】同仮受けバーの正面図である。
【図８】同仮受けバーの側面図である。
【図９】仮受けバーによるケリーロッドの支持状態を示す正面図である。
【図１０】同支持状態を示す側面図である。
【図１１】ターンテーブルの別の実施形態を示す平面図である。
【図１２】同ターンテーブルの正面図である。
【図１３】同ターンテーブルに対応して設けられるスイベルヘッドの平面図である。
【図１４】同スイベルヘッドの側面図である。
【図１５】スイベルヘッドの別の実施形態を示す平面図である。
【図１６】同スイベルヘッドの側面図である。
【図１７】同スイベルヘッドに対応して設けられるターンテーブルの平面図である。
【図１８】同ターンテーブルの正面図である。
【図１９】この発明による掘削反力取得方法の実施形態を示す平面図である。
【図２０】同方法を示す側面図である。
【図２１】同方法を示す正面図である。
【図２２】この発明による移動装置の実施形態を示す側面図である。
【図２３】同装置の正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
この発明の実施形態を図面を参照しながら以下に説明する。図１〜図３に示すように、この発明による掘削装置は駅プラットホーム５０下などの空頭が極めて制限された施工現場において、杭穴を施工するために開発されたものである。因みに駅プラットホーム５０と地盤との間は２ｍ以下であり、したがって掘削装置の機高も１．８ｍ程度に抑えられている。一方、基礎杭は杭径がφ３０００ｍｍ程度の大径であり、したがって、その杭穴を掘削する装置も高トルクであることなど高い掘削能力が求められる。
【００２１】
掘削装置は主たる構成として、スキッドベース１、マストフレーム２、マスト３、昇降ビーム４、スイベルヘッド５及びターンテーブル（ロータリーテーブル）３０を備えている。スキッドベース１は１対のスキッド１ａ，１ａを有し、スキッド１ａ，１ａ間は複数の連結部材１ｂで連結されている。マストフレーム２はスキッドベース１のスキッド１ａ，１ａ上にガイド６を介して、スキッドベース１の前後方向に相対スライド自在に搭載されている。スキッドベース１の後部の連結部材１ｂとマストフレーム２との間に油圧による駆動シリンダ７が配置され、その伸縮作動によりスキッドベース１とマストフレーム２とが前後方向に相対スライドする。
【００２２】
マストフレーム２の前後方向に沿う両側部にはそれぞれ複数（２個）のレベリングジャッキ８が設けられている。このレベリングジャッキ８の接地状態でスキッドベース１を地面に対し移動させ、レベリングジャッキ８の非接地状態でマストフレーム２をスキッドベース１に対しスライドさせ、この動作を繰り返すことにより、掘削装置全体が走行移動可能である。
【００２３】
マストフレーム２にはベースプレート９が設けられ、マスト３はこのベースプレート９上に立設されている。マスト３は略直方体枠状のもので、その前部に昇降ビーム４を案内するための縦方向に延びる１対のガイド１０，１０が設けられている（図３参照）。これらガイド１０，１０にはその長手方向に沿ってローラチェーン１１が固定配置されている。昇降ビーム４にはローラチェーン１１に対応して、１対のスプロケット１２，１２が収容され、これらスプロケット１２，１２はローラチェーン１１，１１にそれぞれ噛み合っている。
【００２４】
昇降ビーム４の背面には油圧による駆動モータ１３が設けられている。この駆動モータ１３の作動によりスプロケット１２，１２が回転し、ローラチェーン１１，１１に沿って走行することにより、昇降ビーム４が昇降する。マスト３には昇降ビーム４の上昇限度位置及び下降限度位置を規定するストッパ２０ａ，２０ｂが設けられている。
【００２５】
スイベルヘッド５は昇降ビーム４の前面にブラケット１４を介して取り付けられている。スイベルヘッド５は図４，図５に示すケリーロッド１５を吊り下げるもので、下端にケリーロッド１５を固定するためのフランジ１６が設けられている。また、このスイベルヘッド５には掘削泥水を排出するための排泥管１７がスイベルヘッド５に対し相対回転自在に設けられている。
【００２６】
図４，図５はケリーロッド１５の詳細を示している。スイベルヘッド５に吊り下げられるケリーロッド１５は、後述するターンテーブルから回転力が伝達される、トルク伝達用の突起１８を有する掘削ロッドである。その長さは、１０００ｍｍ程度で短尺のものである。突起１８は本体ロッド部１５ａの軸線方向に沿って１８０度の角度間隔を置いて１対設けられている。
【００２７】
このケリーロッド１５の上下端には、突起１８，１８間に位置するようにそれぞれ１対のフランジ１９ａ，１９ｂが形成されている。上フランジ１９ａにはネジ部が該フランジから上方に突出する複数のボルト２１が固定されている。これらのボルト２１は、上下のケリーロッド１５どうしを接続し固定するためのものである。また、上フランジ１９ａには該フランジから上方に突出するピン２２が固定されている。これらのピン２２は、上限のケリーロッド１５の接続時にボルト穴の位置決めをするために設けられている。
【００２８】
下フランジ１９ｂにはボルト２１及びピン２２を挿入するための複数の穴８０が設けられている。この穴８０と同様の穴がスイベルヘッド５のフランジ１６にも設けられ、その穴にボルト２１及びピン２２を挿入し、ボルト２１のネジ部にナット８１を螺着することによりケリーロッド１５がスイベルヘッド５に固定される。同様に、上下のケリーロッド１５どうしも穴８０にボルト２１及びピン２２を挿入し、ナット８１を螺着することにより互いに固定される。
【００２９】
上フランジ１９ａ，１９ａの直下には、それぞれ２つの係合突起８２が設けられている。係合突起８２はプレート状のものであり、本体ロッド部１５ａの軸線方向に沿ってその外周に固定されている。この係合突起８２は、上下のケリーロッド１５の接続（継ぎ足し）・切り離し時に、後述する仮受けバーに係合させてケリーロッド１５を支持させるためのものである。
【００３０】
マスト３の両側部にはケリーロッド１５の接続・切り離し時に、ケリーロッド１５を吊り下げるためのバー２３，２３が設けられている。このバー２３，２３はマスト３にヒンジ２４を介して取り付けられ、水平面内を旋回自在である。バー２３，２３の後端にはウィンチ２５が設けられている。バー２３，２３の先端にはプーリ２６が設けられている。ウィンチ２５から繰り出されて、プーリ２６に掛けられて垂下するワイヤロープ２７の先端にはフック２７ａが設けられている。ケリーロッド１５はその接続・切り離し時にフック２７ａに掛け止めされて吊り下げられる。
【００３１】
ターンテーブル（ロータリーテーブル）３０は、スキッドベース１の前部に設置されている。ターンテーブル３０はこれを回転自在に支持する支持フレーム３１を有し、この支持フレーム３１の両側部がスキッドベース１のスキッド１ａ，１ａに支持されている。支持フレーム３１の内部には、詳細は図示しないが、ターンテーブル３０の駆動伝達機構が配置されている。すなわち、ターンテーブル３０の外周に設けられたリングギヤと、このリングギヤに噛み合うアイドルギヤと、このアイドルギヤに噛み合うピニオンとが配置されている。ピニオンは支持フレーム３１上に設置された油圧による駆動モータ３２に取り付けられたギヤであり、この駆動モータ３２の作動によりターンテーブル３０が回転する。
【００３２】
ターンテーブル３０の内周にはブッシュが着脱自在に取り付けられ、このブッシュの内周面にはケリーロッド１５の突起１８が嵌まる溝２９（ターンテーブルを模式的に示す図６参照）が設けられている。これにより、ターンテーブル３０の回転がケリーロッド１５に伝達され、ケリーロッド１５の先端に取り付けられた大口径用のビット、例えばウィングビットが回転する。
【００３３】
図１，図３に示すように、また図６〜図８に模式的に示すように、ターンテーブル３０の支持フレーム３１の下面には、ケリーロッド１５の接続・切り離し時にケリーロッドを支持するための１対の仮受けバー８３，８３が設けられている。仮受けバー８３，８３は先端が支持フレーム３１に水平方向に回動可能なように支持され、後端は支持フレーム３１の下面に設けられたホルダ８４に支持されている。
【００３４】
仮受けバー８３，８３は互いに略平行となる接近位置と、略ハの字状に拡開する拡開位置との間を移動自在である。そして、仮受けバー８３，８３は接近位置においてケリーロッド１５の係合突起８２の下端に係合し、拡開位置において係合突起８２との係合を解除する。
【００３５】
杭穴の掘削は次のようにして行われる。杭穴施工位置においてはビットを収容するためのピットが先行して掘削されている。掘削装置を施工位置に移動し、ターンテーブル中心を設計杭穴芯に合わせ、ケリーロッド１５の上端をスイベルヘッド５に接続するとともに、下端をビットに連結する。そして駆動モータ３２の作動によりターンテーブル３０を回転させ、また駆動モータ１３の作動により昇降ビーム４を下降させる。すなわち、ケリーロッド１５を回転させながら下降させ、これによりビットによる掘削がなされる。
【００３６】
掘削時には先行掘削したピット及びそれに連続して形成される杭穴に掘削水が供給される。掘削によって生じたズリを伴った泥水は、ケリーロッド１５の内部及び排泥管１７を通して掘削穴外部に排出され、処理されて循環使用される。
【００３７】
スイベルヘッド５が図２鎖線位置で示す下降位置に達したら、新たなケリーロッド１５を継ぎ足す。継ぎ足しのために、まず図９，図１０に示すように仮受けバー８３，８３を接近位置に回動させて、最上段のケリーロッド１５の係合突起８２に係合させ、ターンテーブル３０よりも下方のケリーロッド１５を仮受けバー８３，８３によって支持する。そして、スイベルヘッド５をケリーロッド１５から切り離して上昇位置に上昇させた後、駆動シリンダ７の作動によりマスト３を後退させ（図２の鎖線位置、図１０）、先行するケリーロッド１５に新たなケリーロッド１５を継ぎ足す。次いで、マスト３を前進させ、スイベルヘッド５に新たなケリーロッド１５を接続する。以下、上記のようにしてケリーロッド１５を順次継ぎ足しながら、所定深度まで杭穴を掘削する。なお、ケリロッド１５を順次切り離しながらの引き上げ時にも、切り離すべきケリーロッド１５よりも下方のケリーロッドを仮受けバー８３，８３によって支持する。
【００３８】
超低空頭空間では、マスト３の高さが制限される結果、昇降ビーム４の昇降ストロークも制限されるが、この発明ではマスト３を前後に移動可能としたので、ケリーロッド１５の継ぎ足しのためのスペースを得ることができる。また、ターンテーブル３０の支持フレーム３１の下面に組み込んだ仮受けバー８３，８３によりケリーロッド１５を支持するので、空頭が制限された施工現場の少ない空間を利用してケリーロッド１５を支持することができ、その接続・切り離しを円滑に遂行することができる。また、ケリーロッド１５は、上フランジ１９ａに予めボルトが固定されているので、空頭が制限されて短尺のケリーロッドの使用によって接続回数が多くならざるを得ない施工現場で、その接続を迅速に行うことができる。
【００３９】
図１１〜図１４は、別の実施形態を示している。掘削中に土質の変化などにより杭穴芯が設計杭穴芯からずれてしまう穴曲がりが生じることがある。このような場合に対処するために、掘進方向の修正機構を加えたのがこの実施形態である。図１１，図１２に示すように、ターンテーブル３０の支持フレーム３１は、それぞれ１対の第１ガイド３３，３３及び第２ガイド３４，３４の２つのガイドを介してスキッドベース１に支持されている。
【００４０】
第１ガイド３３，３３は断面がＬ字形の部材であり、両端がスキッドベース１のスキッド１ａ，１ａに支持されている。第２ガイド３４，３４も同様に断面がＬ字形の部材であり、両端が第１ガイド３３，３３にスライド自在に支持されている。すなわち、第２ガイド３４，３４はスキッドベース１の左右方向に移動自在である。この第２ガイド３４，３４にターンテーブル３０の支持フレーム３１がスライド自在に支持されている。すなわち、支持フレーム３１は、スキッドベース１の前後方向に移動自在である。
【００４１】
この結果、ターンテーブル３０はスキッドベース１の前後方向及び左右方向の互いに直角な水平２方向に移動自在である。一方の第２ガイド３４とスキッド１ａとの間に油圧による駆動シリンダ３５が配置されている。また、スキッドベース１の連結部材１ｂとターンテーブル３０の下面との間にも油圧による駆動シリンダ３６が配置されている。これら駆動シリンダ３５，３６の作動により、ターンテーブル３０が水平２方向に移動する。これにより、穴曲がりを修正すべく、ケリーロッド１５の鉛直度を変化させることができる。
【００４２】
一方、スイベルヘッド５は、図１３，図１４に示すように、自在継手の１つである球継手３７を介して昇降ビーム４に取り付けられている。具体的には、昇降ビーム４には球体３８を有するアーム３９が設けられ、球体３８はスイベルヘッド５に設けられた球座４０に受け入れられている。したがって、スイベルヘッド５は全方向に回転自在となり、スイベルヘッド５をケリーロッド１５を介してターンテーブル３０の動きに追従させることができる。
【００４３】
図１５〜図１８は、さらに別の実施形態を示している。この実施形態は掘進方向の修正機構の別の例である。この実施形態は、図１１〜図１４に示した実施形態とは逆に、スイベルヘッド５を水平２方向に移動自在とし、この動きにターンテーブル３０が追従できるようにしたものである。
【００４４】
スイベルヘッド５は、第１ガイド４１及び第２ガイド４２の２つのガイドを介して昇降ビーム４に取り付けられている。第１ガイド４１は昇降ビーム４に設けられ、この第１ガイド４１にはスキッドベース１の左右方向に沿ったガイド溝（あり溝）４３が形成されている。第２ガイド４２には背面に突条（ほぞ）４４が形成され、第２ガイド４２は突条４４がガイド溝４３に嵌まることによって第１ガイド４１にスライド自在に支持されている。したがって、第２ガイド４２はスキッドベース１の左右方向に移動自在である。
【００４５】
第２ガイド４２にはまた、スキッドベース１の前後方向に沿った穴４５が形成されている。スイベルヘッド５には背面に突起４６が形成され、スイベルヘッド５は突起４６が穴４５に嵌まることによって第２ガイド４２にスライド自在に支持されている。この結果、スイベルヘッド５はスキッドベース１の前後方向及びそれと直角な水平２方向に移動自在である。
【００４６】
第１ガイド４１には第２ガイド４２をスライドさせる油圧による駆動シリンダ４７が設けられている。また第２ガイド４２は穴４５に作動油が収容されて、突起４６をピストンとするシリンダ構造であり、このシリンダ構造及び駆動シリンダ４７の作動により、スイベルヘッド５が水平２方向に移動する。これにより、穴曲がりを修正すべく、ケリーロッド１５の鉛直度を変化させることができる。
【００４７】
一方、ターンテーブル３０は、第１支持フレーム５１及び第２支持フレーム５２の２つの支持フレームを介してスキッドベース１に支持されている。第１支持フレーム５１はスキッドベース１の左右方向に配置された１対の水平ピン５３，５３を介してスキッド１ａ，１ａにそれぞれ支持されている。したがって、第１支持フレーム５１はスキッドベース１の左右方向の水平軸を中心として鉛直方向に回転自在である。
【００４８】
第２支持フレーム５２は第１支持フレーム５１の内側に配置され、この第２支持フレーム５２にターンテーブル３０が設けられている。第２支持フレーム５２には図１〜図３に示した実施形態における支持フレーム３１と同様に、ターンテーブル３０の駆動伝達機構や駆動モータ３２が配置されている。第２支持フレーム５２はスキッドベース１の前後方向に配置された１対の水平ピン５４，５４を介して第１支持フレーム５１に支持されている。したがって、第２支持フレーム５２はスキッドベース１の前後方向の水平軸を中心として鉛直方向に回転自在である。この結果、ターンテーブル３０はスキッドベース１の前後方向及び左右方向２つの互いに直角な水平軸を中心として鉛直方向に回転自在となり、ターンテーブル３０をケリーロッド１５を介してスイベルヘッド５の動きに追従させることができる。
【００４９】
前述のように、この発明による掘削装置が使用されるのは、駅プラットホーム下などの極めて空頭が制限された施工現場であり、しかも大口径の杭穴を掘削するので回転トルクが大きく、掘削反力（主として回転反力）も大きくなる。このような条件下においても、図１９〜図２１に示す方法により掘削反力を得ることができる。
【００５０】
駅プラットホーム５０下にはその長さ方向に沿って２列の杭６０ａ，６０ｂが設置されている。プラットホーム５０は、各列の杭６０ａ，６０ｂをそれぞれ連結する桁受け６５ａ，６５ｂと、桁受け６５ａ，６５ｂ上に設置された複数の桁６６と、桁６６上に設置された簡易覆工版７２によって構成されている。すなわち、プラットホーム５０は杭６０ａ，６０ｂによって支持されているのであるが、これらの複数の杭６０ａ，６０ｂのうち、互いに隣接する２つの杭を１組とする２組の杭から掘削反力を得ることができる。具体的には、例えば各杭列の互いに隣接する２つの杭６０ａ，６０ａ及び２つの杭６０ｂ，６０ｂを選択し、各杭列間で互いに対向する２つの杭６０ａ，６０ｂ間に第１反力受け部材６１，６１をそれぞれ設置し、その両端を杭６０ａ，６０ｂにそれぞれ固定する。
【００５１】
また、スキッドベース１のスキッド１ａ，１ａには、それらの前後端から突出して伸縮自在なように第２反力受け部材６２を収容する。スキッド１ａ，１ｂ内には図示しない多段ジャッキが収容され、その作動により各第２反力受け部材６２を伸長させ、端部を第１反力受け部材６１に向けて押し付ける。これにより、掘削装置の回転反力を第１，第２反力受け部材６１，６２を介して杭６０ａ，６０ｂから得ることができる。
【００５２】
また、上記のようにスキッド１ａ，１ｂに伸縮自在な反力受け部材６２を設けることにより、掘削穴６３の口元管６４の口径よりもスキッドベース１の幅（スキッド１ａ，１ｂ間の間隔）が狭い場合であっても、スキッドベース１の仮受け部材を設置しなくとも掘削装置を口元管上に設置することができる。
【００５３】
杭穴は駅プラットホーム下に複数設けるのであるが、そのためには掘削装置を移動しなければならない。しかしながら、駅プラットホーム下などの空頭が制限された施工現場では、掘削装置の移動のために大型のクレーンを使用することができない。また小型のクレーンを使用する場合であっても、軌道上からホーム下へアクセスすることとなり、キ電停止時間内での作業に限られることから、作業可能な時間は制約を受ける。このような作業時間の制約は工期の長期化をもたらす。
【００５４】
このようなことから、掘削装置は前述のようにスキッドベース１、マストフレーム２及びレベリングジャッキ８を備えることにより自走可能となっているのであるが、杭穴や大きな段差などの障害を越えることができない。また、これら障害を越えるために仮設桁などを設置することも考えられるが、この場合、空頭の制限から移動が困難となることが懸念される。このような問題を解決するのが、図２２，図２３に示す移動装置である。
【００５５】
前述のように、駅プラットホーム５０は、桁受け６５ａ，６５ｂを介して杭６０ａ，６０ｂの２つの杭列に支持される複数の桁６６を有している。これら桁６６の下部に、各桁を横切るように、Ｈ形鋼からなる１対のレール６７，６７が固定金具６８によって固定されている。これらのレール６７，６７に各レールにつき前後２つの走行体６９，６９がそれぞれ支持されている。各走行体６９はレール６７を挟むように配置される複数のローラ７０を有し、これらのローラ７０を介してレール６７に支持されている。これにより、走行体６９はレール６７に沿って走行移動可能である。
【００５６】
各レール６７，６７に支持された２つの走行体６９にはワイヤロープ７１の上端がそれぞれ取り付けられている。掘削装置の移動の際に、これらワイヤロープ７１の下端はスキッドベース１の前後にそれぞれ取り付けられる。以上の構造により、掘削装置はレール６７から吊り下げられる。したがって、掘削装置は地面から浮上した状態となり、しかもワイヤロープ７１の上端は走行体６９を介して移動可能であるので、小さな力で掘削装置を移動させることができる。また、移動経路に杭穴や段差などの障害があっても、これを乗り越えることができる。また、列車の運転時間等の制約も受けずに、どの時間帯でも移動を可能とすることができ、効率よく作業を行うことができる。
【符号の説明】
【００５７】
１：スキッドベース
２：マストフレーム
３：マスト
４：昇降ビーム
５：スイベルヘッド
７：駆動シリンダ
８：レベリングジャッキ
１０：ガイド
１１：ローラチェーン
１２：スプロケット
１３：駆動モータ
１５：ケリーロッド
１８：トルク伝達用の突起
２５：ウィンチ
２６：プーリ
２７：ワイヤロープ
３０：ターンテーブル
３１：支持フレーム
３２：駆動モータ
３３：第１ガイド
３４：第２ガイド
３５：駆動シリンダ
３６：駆動シリンダ
３７：球継手
３８：球体
４０：球座
６０ａ，６０ｂ：杭
６１：第１反力受け部材
６２：第２反力受け部材
６６：桁
６７：レール
６９：走行体
７０：ローラ
７１：ワイヤロープ
８２：係合突起
８３：仮受けバー
【特許請求の範囲】
【請求項１】
駅プラットホーム下などの空頭が制限された施工現場で穴を掘削するための掘削装置であって、
スキッドベースと、
このスキッドベースに支持され、その前後方向に相対スライドするマストフレームと、
このマストフレームに立設されたマストと、
このマストに形成されたガイドに沿って昇降する昇降ビームと、
この昇降ビームに支持されて掘削のためのケリーロッドを吊り下げるスイベルヘッドと、
前記スキッドベースに支持フレームを介して支持され、前記ケリーロッドを回転させるターンテーブルと
を備えてなることを特徴とする超低空頭掘削装置。
【請求項２】
前記ターンテーブルの支持フレームの下面に、前記ケリーロッドの接続・切り離し時に該ターンテーブルよりも下方のケリーロッドを支持するための１対の仮受けバーが設けられ、
この仮受けバーは先端が前記支持フレームに水平方向に回動可能に取り付けられ、互いに略平行となって前記ケリーロッドの外周に係合する接近位置と、略ハの字状に拡開して前記ケリーロッドとの係合を解除する拡開位置との間を移動自在となっていることを特徴とする請求項１記載の超低空頭掘削装置。
【請求項３】
前記ターンテーブルは、前記スキッドベースの前後方向とそれと直角な方向との水平２方向に移動自在であり、前記スイベルヘッドは前記ケリーロッドを介して前記ターンテーブルの移動に追従可能であることを特徴とする請求項１又は２記載の超低空頭掘削装置。
【請求項４】
前記スイベルヘッドは、前記スキッドベースの前後方向とそれと直角な方向との水平２方向に移動自在であり、前記ターンテーブルは前記ケリーロッドを介して前記スイベルヘッドの移動に追従可能であることを特徴とする請求項１又は２記載の超低空頭掘削装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１に記載の超低空掘削装置に使用するケリーロッドであって、 本体ロッド部と、この本体ロッド部の外周に軸方向に沿って１８０度の角度間隔を置いて形成され、ターンテーブルから回転力が伝達される１対の突起と、本体ロッドの上下端に前記突起間に位置するようにそれぞれ形成され、上下のケリーロッドを接続するための１対のフランジとを備え、
前記上フランジにはネジ部が該上フランジから上方に突出するボルトが固定されるとともに、前記下フランジには前記ネジ部が挿入される穴が形成され、
前記上フランジ直下の前記本体ロッド部外周に前記仮受けバーに係合させるための係合突起が設けられていることを特徴とするケリーロッド。
【請求項６】
請求項１〜４のいずれか１に記載の超低空掘削装置の掘削反力取得方法であって、掘削装置上方の構造物を支持する杭から反力を得ることを特徴とする掘削反力取得方法。
【請求項７】
前記構造物を支持する複数の杭のうち、互いに隣接する２つの杭を１組とする２組の杭の各杭間に第１反力受け部材を設置し、また前記スキッドベースの各スキッドにその前後端から突出して伸縮する第２反力受け部材を設け、
前記第２反力受け部材を伸長してその端部を前記第１反力受け部材に押し付けることにより、前記第１及び第２反力受け部材を介して前記杭から反力を取得することを特徴とする請求項６記載の掘削反力取得方法。
【請求項８】
請求項１〜４のいずれか１に記載の超低空掘削装置の移動装置であって、
掘削装置の上方の構造物における複数の桁に、これら桁を横切るように取り付けられたレールと、
このレールに沿って移動可能な走行体と、
上端が前記走行体に取り付けられ、下端が前記スキッドベースに取り付けられて前記掘削装置を吊り下げる吊り具と
を備えてなることを特徴とする超低空掘削装置の移動装置。
【請求項１】
駅プラットホーム下などの空頭が制限された施工現場で穴を掘削するための掘削装置であって、
スキッドベースと、
このスキッドベースに支持され、その前後方向に相対スライドするマストフレームと、
このマストフレームに立設されたマストと、
このマストに形成されたガイドに沿って昇降する昇降ビームと、
この昇降ビームに支持されて掘削のためのケリーロッドを吊り下げるスイベルヘッドと、
前記スキッドベースに支持フレームを介して支持され、前記ケリーロッドを回転させるターンテーブルと
を備えてなることを特徴とする超低空頭掘削装置。
【請求項２】
前記ターンテーブルの支持フレームの下面に、前記ケリーロッドの接続・切り離し時に該ターンテーブルよりも下方のケリーロッドを支持するための１対の仮受けバーが設けられ、
この仮受けバーは先端が前記支持フレームに水平方向に回動可能に取り付けられ、互いに略平行となって前記ケリーロッドの外周に係合する接近位置と、略ハの字状に拡開して前記ケリーロッドとの係合を解除する拡開位置との間を移動自在となっていることを特徴とする請求項１記載の超低空頭掘削装置。
【請求項３】
前記ターンテーブルは、前記スキッドベースの前後方向とそれと直角な方向との水平２方向に移動自在であり、前記スイベルヘッドは前記ケリーロッドを介して前記ターンテーブルの移動に追従可能であることを特徴とする請求項１又は２記載の超低空頭掘削装置。
【請求項４】
前記スイベルヘッドは、前記スキッドベースの前後方向とそれと直角な方向との水平２方向に移動自在であり、前記ターンテーブルは前記ケリーロッドを介して前記スイベルヘッドの移動に追従可能であることを特徴とする請求項１又は２記載の超低空頭掘削装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１に記載の超低空掘削装置に使用するケリーロッドであって、 本体ロッド部と、この本体ロッド部の外周に軸方向に沿って１８０度の角度間隔を置いて形成され、ターンテーブルから回転力が伝達される１対の突起と、本体ロッドの上下端に前記突起間に位置するようにそれぞれ形成され、上下のケリーロッドを接続するための１対のフランジとを備え、
前記上フランジにはネジ部が該上フランジから上方に突出するボルトが固定されるとともに、前記下フランジには前記ネジ部が挿入される穴が形成され、
前記上フランジ直下の前記本体ロッド部外周に前記仮受けバーに係合させるための係合突起が設けられていることを特徴とするケリーロッド。
【請求項６】
請求項１〜４のいずれか１に記載の超低空掘削装置の掘削反力取得方法であって、掘削装置上方の構造物を支持する杭から反力を得ることを特徴とする掘削反力取得方法。
【請求項７】
前記構造物を支持する複数の杭のうち、互いに隣接する２つの杭を１組とする２組の杭の各杭間に第１反力受け部材を設置し、また前記スキッドベースの各スキッドにその前後端から突出して伸縮する第２反力受け部材を設け、
前記第２反力受け部材を伸長してその端部を前記第１反力受け部材に押し付けることにより、前記第１及び第２反力受け部材を介して前記杭から反力を取得することを特徴とする請求項６記載の掘削反力取得方法。
【請求項８】
請求項１〜４のいずれか１に記載の超低空掘削装置の移動装置であって、
掘削装置の上方の構造物における複数の桁に、これら桁を横切るように取り付けられたレールと、
このレールに沿って移動可能な走行体と、
上端が前記走行体に取り付けられ、下端が前記スキッドベースに取り付けられて前記掘削装置を吊り下げる吊り具と
を備えてなることを特徴とする超低空掘削装置の移動装置。
【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１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【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１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【公開番号】特開２０１１−２２６２５５（Ｐ２０１１−２２６２５５Ａ）
【公開日】平成２３年１１月１０日（２０１１．１１．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−７３６１６（Ｐ２０１１−７３６１６）
【出願日】平成２３年３月２９日（２０１１．３．２９）
【出願人】（０００２２１６１６）東日本旅客鉄道株式会社 (833)
【出願人】（０００２１６０２５）鉄建建設株式会社 (109)
【出願人】（５９９１１２１１３）株式会社東亜利根ボーリング (25)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１１月１０日（２０１１．１１．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年３月２９日（２０１１．３．２９）
【出願人】（０００２２１６１６）東日本旅客鉄道株式会社 (833)
【出願人】（０００２１６０２５）鉄建建設株式会社 (109)
【出願人】（５９９１１２１１３）株式会社東亜利根ボーリング (25)
【Ｆターム（参考）】
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