JPH0510085A - 立坑掘削機及び立坑の掘削方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 山岳地等の施工スペースが狭く資機材の搬入
搬出が困難な所でも立坑の掘削を容易、迅速かつ安全に
行なわしめる。 【構成】 鉛直方向先端に設けた掘削装置１０と、孔壁
面を押圧して前記掘削装置１０を支持するグリッパー１
１と、地上より懸下昇降して掘削土砂を地上に排出する
ハンマーグラブ１３と、ハンマーグラブ１３の通路を形
成するパイプシャフト１４とを備えた立坑掘削機５０で
あって、前記掘削装置１０が、立坑１５の中心を軸とし
て回転可能なロータリーテーブル１６と、ロータリーテ
ーブル１６に取付けられた掘削アーム１７，１７’とを
有し、パイプシャフト１４がロータリーテーブル１６の
中央開口と連通する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、立坑掘削機及び立坑の
掘削方法に関し、特に、山岳地等の施工スペースが狭
く、資機材の搬入が困難な場所での立坑の掘削に有効な
立坑掘削機及び立坑の掘削方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】基礎杭や深礎杭等を構築するための立坑
の掘削方法としては、オールケーシング工法、アースド
リル工法、リバース工法等の場所打ち杭工法や、深礎工
法等が知られている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、かかる
従来の立坑の掘削方法は、例えば山岳地等の施工スペー
スが狭く資機材の搬出入が困難な所では、前記オールケ
ーシング工法やアースドリル工法は掘削機本体や使用す
るケーシング等の機材が大規模であるため採用すること
が容易でないという問題がある。また、前記リバース工
法によるものは掘削中の孔壁保護及び土砂の搬出に多量
の水を使用する必要があり、したがって山岳地等の水の
入手が困難な所では採用することができない。さらに、
深礎工法によるものは、使用する資機材が大規模ではな
いため施工スペースの狭いところでも採用できるが、一
般に人力よって掘削を行なうため施工性が悪くかつ安全
性に問題がある。

【０００４】そこで、本発明は上記問題点を解消するべ
くなされたもので、大型の掘削機本体を使用することな
く施工スペースの狭い所や資機材、水等の搬出入が困難
な所でも容易に立坑の掘削を行なうことができるととも
に、人力によることなく迅速かつ安全に立坑の掘削を行
なうことのできる立坑掘削機及び立坑の掘削方法を提供
せんとする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的に鑑
みてなされたものであり、その要旨は、鉛直方向の先端
に設けた掘削装置と、孔壁面を押圧して前記掘削装置を
支持するグリッパーと、前記掘削装置の上方からワイヤ
ー等を介して懸下昇降し、前記掘削装置による掘削土砂
を地上に排出するハンマーグラブやクラムシェル等の排
土手段と、該排土手段を先端掘削面の所定位置に導くパ
イプシャフト等のガイド手段とを備えた地中に立坑を孔
設するための掘削機であって、前記掘削装置が、中央に
前記ガイド手段と連通する開口を有するとともに立坑の
中心を軸に回転可能なロータリーテーブルと、該ロータ
リーテーブルに取付けた掘削アームとを有する立坑掘削
機にある。

【０００６】ここで、前記孔壁面を押圧するグリッパー
は、その押圧力による孔壁面との摩擦抵抗によって、主
としてロータリーテーブルの回転反力及び掘削装置によ
る掘削反力を支持し、必要に応じて掘削装置やガイド手
段等の重量を支持する。なお、前記掘削装置やガイド手
段等の重量は、通常は地上に設けた架台からワイヤーや
チェーン等を用いて懸下支持することができる。

【０００７】また、前記ロータリーテーブルに取付けた
掘削アームは、例えば回動可能な関節部を有し、その先
端には、掘削アームがロータリーテーブルの径方向内方
に移動する際に掘削面を切削する掻き寄せビットや、掘
削アームが径方向外方に移動する際に掘削面を切削する
掘り起こしビット等が取付けらる。なお、前記掘削アー
ムは、相反する方向に同時に作動可能な、ロータリーテ
ーブルの回転軸を挾んで径方向に対向する一対の掘削ア
ームとすることが好ましい。

【０００８】さらに、掘削に伴って露出する孔壁面は吹
付コンクリートやライナープレート等によって適宜保護
する。

【０００９】また、本発明の他の要旨は、地中に立坑を
孔設するための掘削方法であって、先端掘削面の形状を
すり鉢状に保持しつつ、先端に設けた掘削装置により鉛
直方向に掘削して、掘削土砂を前記すり鉢状凹部の中央
に堆積させ、前記掘削装置の上方から懸下昇降する排土
手段を前記すり鉢状凹部の中央に誘導して、これにより
掘削土砂を地上に排出することを特徴とする立坑の掘削
方法にある。

【００１０】

【作用】本発明の立坑掘削機では、掘削装置及びこれを
支持するグリッパーを直接孔内に搬入して掘削を行なう
ので、掘削時若しくはケーシング圧入時の反力を得るべ
く大型機械を地上に据付ける必要をなくし、かつ地上に
備える機器等をコンパクトにする。また、ガイド手段は
昇降中の排土手段が孔壁面等に衝突してこれらを損傷す
ることを防止する。さらに、掘削装置のロータリーテー
ブルは掘削アームを順次周方向に移動して掘削面全域の
掘削整形を容易にする。また、掘削アームをロータリー
テーブルの径方向に対向する一対の掘削アームとすれ
ば、該掘削アームは、相反する方向に同時に作動して径
方向にかかる掘削反力を互いに相殺する。

【００１１】また、本発明の立坑の掘削方法では、先端
掘削面の形状をすり鉢状に保持することにより掘削土砂
をすり鉢状凹部の中央に容易に集積して排土手段による
掘削土砂の排出を効率化する。

【００１２】

【実施例】次に、本発明の一実施例を添付図面を基によ
り詳細に説明する。

【００１３】本実施例の立坑掘削機５０は、径約３．０
ｍの立坑を掘削するもので、図１に示すように、鉛直方
向先端に設けた掘削装置１０と、該掘削装置１０に取付
けたグリッパー１１と、地上に据付た架台１２からワイ
ヤーを介して懸下昇降するハンマーグラブ１３と、ハン
マーグラブ１３の通路を形成するパイプシャフト１４と
によって構成される。

【００１４】掘削装置１０は、図２に示すように、立坑
１５の中心を軸として回転するロータリーテーブル１６
と、回転軸を挾んでロータリーテーブル１６の径方向に
対向してこれに取付けた二対の掘削アーム１７、１７’
とにより構成される。掘削アーム１７、１７’は枢動す
る二箇所の間接部を有し、油圧等により所望の掘削面に
沿ってビット１８、１８’を移動させる。また、一方の
対向する掘削アーム１７には径方向内方に移動する際に
掘削面を切削する掘り起こしビット１８が、他方の対向
する掘削アーム１７’には径方向内方に移動する際に掘
削面を切削する掻き寄せビット１８’がそれぞれ取付け
られている。なお、掘り起こしビット１８は、図３
（イ）に示すように、作業の便宜から櫛刃状の先端部を
有し、一方掻き寄せビット１８’は、図３（ロ）に示す
ように、平坦な先端部を有する。また、図３（ハ）に示
すように、掻き寄せビット１８’の側辺から背面側に突
出する整形ビット３０を設ければ、これを孔壁面に押し
当ててロータリーテーブル１６を回転させることによ
り、孔壁面を所望の円周面に整形することができる。

【００１５】ロータリーテーブル１６は、図５に示すよ
うに、中央開口３８を形成する固定筒体１９の周囲にベ
アリング等を介して回転自在に取付けられ、また、固定
筒体１９には保持リング２０を介してグリッパー１１
が、さらにその上方には吹付けノズルを取付けたターン
テーブル１６’が取付けられている。グリッパー１１は
油圧等の動力により保持リング２０から径方向外方に伸
縮して孔壁面を押圧し、孔壁面との摩擦力によってロー
タリーテーブル１６の回転力及び掘削装置１０による掘
削抵抗を支持する。また、保持リング２０はロータリー
テーブル旋回駆動モータ３７及びターンテーブル旋回駆
動モータ３７’を備えている。

【００１６】さらに、前記固定筒体１９の上方には、図
２及び図１にも示すように、所定長のパイプシャフト１
４が、立坑１５の略中央を地上に至るまで連設し、該パ
イプシャフト１４をガイドとして架台１２から懸下され
るハンマーグラブ１３が地上と掘削面との間を昇降す
る。

【００１７】そして、前記地上に設置した架台１２は鋼
製部材を組立て製作したもので、上方梁２３にはハンマ
ーグラブ昇降装置２４をハンマーグラブ移動装置２５に
より上方梁２３に沿って移動可能に取付け、さらに上方
梁２３にはパイプシャフト１４等の重量を支持する吊り
ワイヤー２６を取付ける。また架台１２の側面にはハン
マーグラブ１３により排出される掘削土砂を受け取る土
砂ホッパー２２を取付け、さらに架台１２の下部には油
圧ジャッキ２７と保持リング２８とからなるパイプシャ
フト保持装置２９を備える。また、前記ロータリーテー
ブル１６には吹付ノズル３１を取付け、該吹付ノズル３
１には地上に設けた吹付コンクリート装置３２から吹付
コンクリート用ホース３３を介して吹付コンクリートが
給送される。

【００１８】かかる立坑掘削機５０を用いて立坑１５を
掘削するには、まずバックフォー等の他の掘削機や当該
掘削機５０のハンマーグラブ１３を用いて、掘削装置１
０を挿入しグリッパー１１によりこれを支持するに十分
な深さになるよう立坑の初期掘削を行なう。次にクレー
ン等を用いて前記初期掘削により形成した立坑に掘削装
置１０を搬入しグリッパー１１によりこれを固定すると
ともに、前記架台１２を所定の位置に据付ける。さら
に、掘削装置１０の前記固定リング１９にはパイプシャ
フト１４を取付けるとともに該パイプシャフト１４をパ
イプシャフト保持装置２９によって支持し、掘削アーム
１７、１７’とハンマーグラブ１３による本掘削の準備
が完了する。

【００１９】そして、本掘削では、掘り起こしアーム１
７で立坑中心部より外方に向かって掘削し、さらにロー
タリーテーブル１６をアーム分旋回して同様に掘削しこ
れを繰り返して所定長の掘削を完了する。これと並行し
て前記掻き寄せアーム１７’を用いて掘削土砂を中央に
掻き寄せ、ハンマーグラブ１３により適宜地上に搬出す
る。また、硬質地盤や転石により掘削アーム１７、１
７’による掘削が困難な場合にはハンマーグラブ１３に
よりこれをたたき割りつつ掘削作業を行なうことができ
る。所定長の掘削が完了したら、孔壁面に前記掻き寄せ
ビット１８’の背面又は必要に応じて取付けた前記整形
ビット３０を当接させ、ロータリーテーブル１６を１８
０°正逆回転することにより孔壁面を整形する。

【００２０】ここで、前記一対の掘り起こしアーム１７
又は掻き寄せアーム１７’は立坑１５の中心に向かって
又は外側に向かって相反する方向に同時に作動して掘削
時の反力を互いに取り合いこれを相殺するので、掘削装
置１０及びパイプシャフト１４の重量等を利用して特別
な反力装置を用いることなく大きな掘削力を得ることが
できる。

【００２１】また、かかる本掘削では、図２に示すよう
に、先端掘削面の形状をすり鉢状に保持する。これによ
れば、掘削土砂の先端掘削面中央への集積を容易にして
ハンマーグラブ１３による地上への土砂の排出を迅速に
行なうことができる。

【００２２】そして、地上へ排出された掘削土砂は土砂
ホッパーを介してダンプトラック等に積み込み搬出す
る。また掘削に伴い露出した孔壁面は、ロータリーテー
ブル１６の回転とともに前記吹付ノズル３１から吹付コ
ンクリートを吹き付けてこれを防護する。

【００２３】図４（イ）〜（ハ）は、掘削の進行に伴い
パイプシャフト１４を継ぎ足す工程を示すものである。
すなわち、図１に示す掘削装置１０よる所定長の掘削が
完了したら、グリッパー１１及びパイプシャフト保持装
置２９を開放するとともにパイプシャフト上部の吊りフ
ック３４に取付けた吊りワイヤー２６を伸張してパイプ
シャフト１４及び掘削装置１０を一体として下降し、図
４（イ）に示すように、下降したパイプシャフト１４の
上端部を再びパイプシャフト保持装置２９によって保持
する。次に図４（ロ）に示すように、上方梁２３に沿っ
てハンマーグラブ１３を移動するとともにクレーン３５
等により連設すべきパイプシャフト１４’を建込み、さ
らに図４（ハ）に示すように、パイプシャフト１４’
を、そのフランジ３６にボルトを挿通締着して連結する
とともに、吊りワイヤー２６を上方のパイプシャフト１
４’の吊りフック３４’に盛り替える。そして、再びハ
ンマーグラブ１３を移動して掘削を続行する。

【００２４】所定深度の立坑１５の掘削が終了したら、
上述と逆の順序でパイプシャフト１４を撤去するととと
もに掘削装置１０及び架台１２を撤去し、基礎コンクリ
ート打設等の次の工程に移行する。

【００２５】

【発明の効果】以上のように、本発明の立坑掘削機は、
先端の掘削装置と、これを支持するグリッパーと、掘削
装置の上方から懸下昇降して掘削土砂を地上に排出する
排土手段と、該排土手段を案内するガイド手段とを備え
るので、掘削装置及びこれを支持するグリッパーを直接
孔内に挿入して掘削を行なうとともに泥水等を使用する
ことなく掘削土砂を排出することにより、大型の資機材
を用いることなく簡易な機器を組合わせたコンパクトな
設備を使用して施工スペースの狭い所や資機材の搬出入
が困難な所でも容易に立坑の掘削を行なうことができ
る。また、ロータリーテーブルと掘削アームは掘削面全
域の掘削整形を容易にする。さらに、掘削アームをロー
タリーテーブルの回転軸を挾んで径方向に対向する少な
くとも一対の掘削アームとすれば、該一対の掘削アーム
を相反する方向に同時に作動して径方向にかかる掘削反
力を互いに相殺しつつ掘削を行なうことにより、特別な
反力装置を用いることなく大きな掘削力を得ることがで
きる。さらにまた、先端掘削面での掘削を人力によるこ
となく掘削装置により行なうので、作業を迅速かつ安全
に行なうことができるとともに、その自動化を容易に図
ることができる。

【００２６】また、本発明の立坑の掘削方法では、先端
掘削面の形状をすり鉢状に保持しつつ鉛直方向に掘削す
るので、掘削土砂の集積を容易にして土砂の排出を効率
化し、掘削作業を迅速に行なうことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の立坑掘削機の一実施例を示す斜視図で
ある。

【図２】本発明の掘削装置の詳細を示す斜視図である。

【図３】（イ），（ロ）及び（ハ）は、共に掘削アーム
に取付けるビットの形状を示す斜視図である。

【図４】（イ），（ロ）及び（ハ）は、案内部材を次ぎ
足す状況を示す説明図である。

【図５】ロータリーテーブル及びグリッパーの取付け状
況を示す説明図である。

【符号の説明】

１０ 掘削装置 １１ グリッパー １２ 架台 １３ ハンマーグラブ（排土手段） １４ パイプシャフト（ガイド手段） １５ 立坑 １６ ロータリーテーブル １７，１７’ 掘削アーム ３８ 中央開口 ５０ 立坑掘削機

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】地中に立坑を孔設するための掘削機であっ
   て、鉛直方向先端に設けた掘削装置と、孔壁面への押圧
   力により前記掘削装置を支持するグリッパーと、前記掘
   削装置の上方から懸下昇降し、掘削土砂を地上に排出す
   る排土手段と、該排土手段の通路を形成するガイド手段
   とを備え、かつ前記掘削装置が、中央に開口を有し立坑
   の中心を軸として回転可能なロータリーテーブルと、該
   ロータリーテーブルに取付けた掘削アームとを有すると
   ともに、前記ガイド手段が前記ロータリーテーブルの開
   口と連通することを特徴とする立坑掘削機。
2. 【請求項２】地中に立坑を孔設するための掘削方法であ
   って、先端掘削面の形状をすり鉢状に保持しつつ先端に
   設けた掘削装置により鉛直方向に掘削して掘削土砂を前
   記すり鉢状凹部の中央に堆積させ、前記掘削装置の上方
   から懸下昇降する排土手段を前記すり鉢状凹部の中央に
   誘導して、前記堆積した掘削土砂を排出することを特徴
   とする立坑の掘削方法。