(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
筒状のケーシングと、
前記ケーシングよりも大きな径を有して前記ケーシングの上端に接続されているタンクと、
オーガ軸の周囲に螺旋状に設けられたスクリューを有し、上下方向に延在して前記ケーシング及び前記タンク内に配されているオーガスクリューと、
を備えている掘削装置において、
前記タンク内には、前記オーガスクリューの一部を覆い、その下部開口から前記オーガスクリューが突き出る筒体が設けられており、
前記筒体には、前記下部開口よりも上の位置で前記オーガスクリューが露出する開口部が形成されており、
前記筒体の下部開口は、前記タンクの内部で、かつ、当該タンクの内壁から離間した位置にあることを特徴とする掘削装置。
【請求項２】
前記筒体は、前記下部開口が前記タンクの上下方向中央よりも下側に位置するように配設されており、
前記開口部は、前記タンクの上下方向中央よりも上側に位置するように設けられていることを特徴とする請求項１に記載の掘削装置。
【請求項３】
前記開口部は、前記筒体の周面に複数設けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載の掘削装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、掘削装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、硬質地盤に杭を圧入する場合には、杭の圧入位置近辺を掘削装置で掘削することで杭圧入時の土圧の軽減を図っている。
例えば、図４に示すように、ケーシング２と、ケーシング２内に配されているオーガスクリュー４と、オーガスクリュー４に回転駆動力を付与するオーガモータ５等を備えているオーガ装置９において、ケーシング２の上部が拡径された態様のタンク３を有するものが知られている（例えば、特許文献１参照。）。
このオーガ装置９は、硬質地盤へ杭を圧入する際に掘削した土を、ケーシング２を通じて上方へ搬送し、ケーシング２上部のタンク３内に蓄えておき、ケーシング２を引き抜く際にオーガスクリュー４を逆回転させ、タンク３内に蓄えた掘削土Ｓを地中に埋め戻すことで、掘削土Ｓを外部へ放出させることなく、埋め戻し作業を効率よく行うことを可能にする。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平８−３３８０２１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、このオーガ装置９の場合、タンク３に溜まった掘削土Ｓの量が増えるにつれて掘削土Ｓによる圧力が増し、ケーシング２側からタンク３内に掘削土Ｓを押し上げるためにオーガスクリュー４を正回転させる掘削トルクが上昇してしまうので、オーガモータ５は掘削トルクの上昇に応じた大きな駆動力を出力可能なものでなければならなかった。
例えば掘削トルクの上昇に応じた駆動力をオーガモータ５が出力できない場合には、オーガ装置９による掘削が中断してしまい、杭圧入施工にも支障をきたしてしまう問題が生じる。
【０００５】
本発明の目的は、掘削トルクの上昇を抑えることができる掘削装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
以上の課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、
筒状のケーシングと、
前記ケーシングよりも大きな径を有して前記ケーシングの上端に接続されているタンクと、
オーガ軸の周囲に螺旋状に設けられたスクリューを有し、上下方向に延在して前記ケーシング及び前記タンク内に配されているオーガスクリューと、
を備えている掘削装置において、
前記タンク内には、前記オーガスクリューの一部を覆い、その下部開口から前記オーガスクリューが突き出る筒体が設けられており、
前記筒体には、前記下部開口よりも上の位置で前記オーガスクリューが露出する開口部が形成されており、
前記筒体の下部開口は、前記タンクの内部で、かつ、当該タンクの内壁から離間した位置にあることを特徴とする。
【０００７】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の掘削装置において、
前記筒体は、前記下部開口が前記タンクの上下方向中央よりも下側に位置するように配設されており、
前記開口部は、前記タンクの上下方向中央よりも上側に位置するように設けられていることを特徴とする。
【０００８】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の掘削装置において、
前記開口部は、前記筒体の周面に複数設けられていることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、掘削トルクの上昇を抑えることができる掘削装置が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本実施形態の掘削装置と、その掘削装置を保持する杭圧入機を示す側面図である。
【図２】本実施形態の掘削装置を示す断面図である。
【図３】本実施形態の掘削装置の変形例を示す断面図である。
【図４】従来の掘削装置を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、図面を参照して、本発明に係る掘削装置の実施形態について詳細に説明する。
【００１２】
掘削装置１は、図１、図２に示すように、筒状のケーシング２と、ケーシング２よりも大きな径を有してケーシング２の上端に接続されているタンク３と、ケーシング２及びタンク３内に配されているオーガスクリュー４と、オーガスクリュー４を回転駆動させるオーガ駆動部５と、タンク３内でオーガスクリュー４の一部を覆う筒体６等を備えて構成されている。
この掘削装置１は、所謂オーガ装置であり、例えば後述する杭圧入機１０によって、ケーシング２及びオーガスクリュー４が地中に送り込まれて地盤を掘削する。
【００１３】
ケーシング２は、後述する杭圧入機１０のチャック装置１５に支持されて、施工現場にて鉛直に立設された姿勢で設置される。
【００１４】
タンク３は、下部から上部に向かって径が大きくなるテーパ部３ａを有しており、このテーパ部３ａを介してケーシング２の上端に接続されている。
タンク３内の空間には、オーガスクリュー４で掘削した掘削土Ｓを一時的に溜めることができる。
【００１５】
オーガスクリュー４は、オーガ軸４ａの周囲に螺旋状に設けられたスクリュー４ｂを有しており、上下方向に延在した姿勢でケーシング２及びタンク３内に配されている。このオーガスクリュー４の下端部には、オーガヘッド（図示省略）が交換可能に取り付けられている。
【００１６】
オーガ駆動部５は、オーガスクリュー４を回転させるためにタンク３の上端に固設されている。このオーガ駆動部５は、例えばモータであり、オーガスクリュー４の上端部に接続されている。
オーガ駆動部５がオーガスクリュー４を正回転させると、オーガスクリュー４はケーシング２を通じて掘削土Ｓをリフトして、その掘削土Ｓをタンク３内に搬送する。また、オーガ駆動部５がオーガスクリュー４を逆回転させると、オーガスクリュー４はタンク３内に蓄えた掘削土Ｓを地中に埋め戻すように排出する。
【００１７】
筒体６は、例えば図２に示すように、上端部がタンク３の天面に固定されて下方に延在するようにタンク３内に設けられており、その筒体６の下端部の下部開口６ａからオーガスクリュー４が突き出ている。なお、オーガスクリュー４の上端側を覆う筒体６の内径は、ケーシング２の内径と略同じサイズになっている。
また、筒体６には、下部開口６ａよりも上の位置でオーガスクリュー４が露出する開口部６ｂが形成されている。
例えば、筒体６の周面の上半側に複数の開口部６ｂが形成されている。この筒体６は、オーガスクリュー４を挟んで前後方向に対向する位置に形成された一対の開口部６ｂと、左右方向に対向する位置に形成された一対の開口部６ｂの計４つの開口部６ｂを有している。ここでいう筒体６の上半側とは、筒体６の上側２分の１から３分の２程度の範囲を含むものとする。
具体的に、筒体６は、その下部開口６ａがタンク３の上下方向中央よりも下側に位置するように配設されており、開口部６ｂは、タンク３の上下方向中央よりも上側に位置するようにタンク３内に設けられている。
【００１８】
そして、後述する杭圧入機１０によって硬質地盤に杭（例えば、鋼矢板）を圧入する際に、この掘削装置１と杭圧入機１０を併用してオーガ併用工法による杭の圧入施工を行うことができる。
【００１９】
杭圧入機１０は、図１に示すように、杭Ｐをチャック装置１５で掴んで地中に圧入する装置であり、既に地中に埋設された既設の杭Ｐの上端側を掴んで支持する複数のクランプ装置１１…を備えたサドル１２と、サドル１２に対して前後動可能なスライドベース１３と、スライドベース１３上で左右に旋回可能なリーダーマスト１４と、リーダーマスト１４の前面に昇降可能に取り付けられたチャック装置１５と、リーダーマスト１４に対してチャック装置１５を昇降駆動するメイン油圧シリンダ１６等を備えている。
【００２０】
クランプ装置１１は、サドル１２の下面に設けられている。このクランプ装置１１は、例えば、先に圧入された既設の杭Ｐの上端側を挟んだ状態で、図示しない油圧シリンダの駆動によりその杭Ｐの上端部を挟持して掴むことができる。つまり、クランプ装置１１は、既設杭Ｐを掴むことで杭圧入機１０を既設杭Ｐの上端部に固定する固定手段として機能する。
特に、クランプ装置１１は、掴んで支持した既設杭Ｐから反力を取って、杭圧入機１０が新たに杭Ｐを圧入したり、埋設されている杭Ｐを引き抜いたりすることができるように、杭圧入機１０を既設杭Ｐの上端部に固定し設置するようになっている。
なお、クランプ装置１１が備える固定クランプ爪と可動クランプ爪とからなるクランプ爪や、可動クランプ爪を駆動させる油圧シリンダの構成や、クランプ爪が杭Ｐを掴む動作は周知であるので、ここでは詳述しない。
【００２１】
スライドベース１３は、サドル１２に対し前方に移動して、リーダーマスト１４とともにチャック装置１５を水平に前側に移動させることにより、サドル１２を移動することなく、先頭のクランプ装置１１が支持している既設杭Ｐの先に、新たな２本の杭を前後方向に並べて順次圧入することを可能にする。
【００２２】
リーダーマスト１４は、スライドベース１３と一体的に前後に移動する。
また、リーダーマスト１４は、スライドベース１３に対し左右に旋回してチャック装置１５の向きを変えることにより、順次並んで圧入される杭の列の方向を直角に曲げたり、湾曲して曲げたりすることが可能となっている。
【００２３】
チャック装置１５は、その背面側がリーダーマスト１４の前面側に昇降可能に嵌合した状態とされるとともに、リーダーマスト１４とチャック装置１５に接続されたメイン油圧シリンダ１６により昇降駆動されるようになっている。
このチャック装置１５の内部には、例えば、掘削装置１のケーシング２を掴むケーシングチャックと、杭Ｐを掴むパイルチャックとが設けられている。ケーシングチャックは、チャック装置１５に挿通されたケーシング２を、図示しない油圧シリンダの駆動により作動する爪部で把持して保持することができる。パイルチャックは、チャック装置１５に挿通された杭Ｐを、図示しない油圧シリンダの駆動により作動する爪部で把持して保持することができる。
なお、チャック装置１５が備えるケーシングチャックやパイルチャック、その爪部を駆動させる油圧シリンダの構成や動作は周知であるので、ここでは詳述しない。
【００２４】
そして、チャック装置１５が把持した杭Ｐを地中に圧入する際、チャック装置１５の昇降範囲は限られているので、杭Ｐを把持してチャック装置１５を下降させることと、杭Ｐを離してチャック装置１５を上昇させることを繰り返すようになっている。これにより、チャック装置１５が昇降する１ストローク分ずつ杭Ｐを圧入することが繰り返され、チャック装置１５の昇降範囲より深く杭Ｐを地中に圧入することが可能になっている。
同様に、杭Ｐを把持してチャック装置１５を上昇させることと、杭Ｐを離してチャック装置１５を下降させることを繰り返して、杭Ｐを地中から引き抜くことが可能になっている。
また、チャック装置１５が把持したケーシング２（掘削装置１）を地中に押し下げることや、地中から引き上げることも同様に行うことが可能になっている。
【００２５】
上記した杭圧入機１０は、既設杭Ｐの先に新たな杭Ｐをチャック装置１５で圧入する動作と、クランプ装置１１による既設杭Ｐの上端部の挟持と解除の動作と、サドル１２に対するスライドベース１３の前後動の動作と、を組み合わせることで、既設杭Ｐからなる杭列上を自走し移動することができる。
なお、杭圧入機１０が杭列上を自走する動作は周知であるので、ここでは詳述しない。
【００２６】
次に、この掘削装置１で地盤を掘削する際にタンク３内に一時的に溜められる掘削土Ｓの動きについて説明する。
【００２７】
掘削装置１で地盤を掘削する際、オーガ駆動部５によって正回転されるオーガスクリュー４は、ケーシング２を通じて掘削土Ｓをリフトして、掘削土Ｓをタンク３内に搬送する。
そして、タンク３内に溜まった掘削土Ｓが筒体６の下部開口６ａに達すると、その正回転するオーガスクリュー４によって掘削土Ｓは筒体６内に取り込まれて上方に移動される。オーガスクリュー４によって筒体６内を上方に移動した掘削土Ｓは、筒体６周面の開口部６ｂから排出される。
つまり、タンク３内に掘削土Ｓが一定量溜まると、掘削土Ｓは筒体６を通じてタンク３内の上方に一旦搬送された後、開口部６ｂから排出されてタンク３内に戻されるようになっている。
【００２８】
このように、掘削装置１で掘削された掘削土Ｓがタンク３内に一定量溜まると、掘削土Ｓは筒体６を通じてタンク３内の上方に一旦搬送されてタンク３内に戻されるように循環するようになっている。こうすることで、タンク３内に掘削土Ｓを大量に溜めた場合でも、タンク３の底側にかかる掘削土Ｓの圧力を低減し、タンク３がケーシング２に向かって縮径するテーパ部３ａに掘削土Ｓが自重で圧密してしまうことを防ぐことができる。
こうして、タンク３のテーパ部３ａにおける掘削土Ｓの圧力を低減することで、ケーシング２側からタンク３内に掘削土Ｓを押し上げるためにオーガスクリュー４を正回転させる掘削トルクの上昇を抑えることができ、タンク３の規定容量まで掘削土Ｓを好適に搬送して溜めることが可能になる。
【００２９】
特に、筒体６の下部開口６ａはタンク３の上下方向中央よりも下側に位置しており、掘削土Ｓを排出する開口部６ｂは、タンク３の上下方向中央よりも上側に位置しているので、タンク３の底側にかかる掘削土Ｓの圧力を効果的に低減するように、掘削土Ｓの循環を好適に行うことができる。
また、筒体６の周面には、掘削土Ｓを四方向に排出するように４つの開口部６ｂが設けられているので、筒体６を通じて循環させた掘削土Ｓがタンク３内の一部分に偏って堆積してしまうことはなく、掘削土Ｓの圧力が一部分に集中してしまうことはない。
【００３０】
また、掘削土Ｓがタンク３内で圧密してしまうことを防ぐことで、オーガスクリュー４を逆回転させてタンク３内に蓄えた掘削土Ｓを地中に埋め戻す際に、スムーズに掘削土Ｓを排出することが可能になる。
【００３１】
以上のように、タンク３内に溜まった掘削土Ｓを一旦上方に搬送してタンク３内で循環させて撹拌する機能を有する筒体６を備えた掘削装置１であれば、タンク３の底側にかかる掘削土Ｓの圧力を低減することができ、オーガスクリュー４の掘削トルクの上昇を抑えることができる。
また、この実施形態のように、下部開口６ａがタンク３の上下方向中央よりも下側に位置するように筒体６が配設されており、開口部６ｂがタンク３の上下方向中央よりも上側に位置するようにタンク３内に設けられていると、筒体や開口部の構成が本構成と異なる場合と比較して、オーガスクリュー４の掘削トルクの上昇を抑える効果が高い。また、このような筒体や開口部の構成は、上下方向に長いタンクであるほど有効である。
また、この実施形態のように、筒体６の周面に複数の開口部６ｂが形成されていると、開口部の構成が本構成と異なる場合と比較して、筒体６内における掘削土Ｓの搬送距離を必要最低限の距離とすることができるため、オーガ駆動部５の出力トルクを有効利用することができる。
【００３２】
なお、本発明は上記実施形態に限られるものではない。
例えば、図３に示すように、タンク３内でオーガスクリュー４の一部を覆い、下端部に下部開口６ａが形成され、上端部に開口部６ｄが形成されている筒体６が、固定部材６ｃを用いてタンク３の内壁に固定されている掘削装置１ａであってもよい。固定部材６ｃは、例えば、筒体６の外周面とタンク３の内壁面に端部が固定された棒状部材である。なお、この筒体６は、下部開口６ａがタンク３の上下方向中央よりも下側に位置するように配設されており、下部開口６ａよりも上の位置でオーガスクリュー４を露出させる開口部６ｄは、タンク３の上下方向中央よりも上側に位置するように設けられている。
このような掘削装置１ａであれば、タンク３内に溜まった掘削土Ｓが筒体６の下部開口６ａに達すると、掘削土Ｓは下部開口６ａから筒体６内に取り込まれて、上端の開口部６ｄから排出されるようになる。
この掘削装置１ａもタンク３内に溜まった掘削土Ｓをタンク３内で循環させることができるので、タンク３の底側にかかる掘削土Ｓの圧力を低減することで、オーガスクリュー４の掘削トルクの上昇を抑えることができる。
【００３３】
なお、以上の実施形態においては、筒体６は、下部開口６ａがタンク３の上下方向中央よりも下側に位置するように配設されているとしたが、本発明はこれに限定されるものではなく、筒体６は、オーガスクリュー４の一部を覆い、少なくとも下部開口６ａからオーガスクリュー４が突き出るようにタンク３内に配設されていればよい。
また、以上の実施形態においては、開口部６ｂ，６ｄは、タンク３の上下方向中央よりも上側に位置するように設けられているとしたが、本発明はこれに限定されるものではなく、開口部６ｂ，６ｄは、少なくとも下部開口６ａよりも上の位置でオーガスクリュー４が露出するように設けられていればよい。
また、本発明の適用は上述した実施形態に限定されることなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
【符号の説明】
【００３４】
１、１ａ  掘削装置
２      ケーシング
３      タンク
３ａ    テーパ部
４      オーガスクリュー
４ａ    オーガ軸
４ｂ    スクリュー
５      オーガ駆動部
６      筒体
６ａ    下部開口
６ｂ    開口部
６ｃ    固定部材
６ｄ    開口部
１０    杭圧入機
Ｓ      掘削土
【要約】
【課題】掘削トルクの上昇を抑えることができる掘削装置を実現する。
【解決手段】掘削装置１で地盤を掘削した掘削土Ｓがタンク３内に一定量溜まった際に、タンク３内に設けられた筒体６を通じて掘削土Ｓを一旦上方に搬送するようにして、掘削土Ｓをタンク３内で循環させることで、タンク３内に掘削土Ｓを大量に溜めた場合でも、タンク３の底側にかかる掘削土Ｓの圧力を低減し、ケーシング２側からタンク３内に掘削土Ｓを押し上げるためにオーガスクリュー４を正回転させる掘削トルクの上昇を抑えることを可能にした。
【選択図】図２【図１】
0005851563.tif 000002
【図２】
0005851563.tif 000003
【図３】
0005851563.tif 000004
【図４】
0005851563.tif 000005