(57)【要約】【課題】硬質地盤であっても効率よく縦孔を掘削することが可能な掘削システム及び掘削方法を提供する。【解決手段】ケーシング１の内部でハンマーロッド５ａに外挿したウエイト８及びスリーブ体１２のロッド周方向の回転を規制し、ウエイト８又はスリーブ体１２の一方に、ハンマーロッド５ａの外周面とケーシング１の内周面との間でロッド半径方向に移動可能なライナ１４を設置し、スリーブ体１２をウエイト８から吊り下げて、ウエイト８を吊り下げたハンマーロッド５ａを下方移動させてスリーブ体１２をケーシング１の内側に突出させた載置部２ｃに載置して、ウエイト８をスリーブ体１２に対して下方移動させてロッド半径方向外側に移動させたライナ１４をケーシング１の内周面を押圧させた状態にしてホースガイド１６をケーシング１及びハンマー３を一体的に回転駆動させる。【選択図】図９
2019078123.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
下端部にケーシングビットを有するケーシングと、このケーシングの外周面を保持してケーシングを回転駆動させる回転駆動装置と、下端部にハンマービットを有するハンマーと、このハンマーを下端に設けたハンマーロッドと、このハンマーロッドに接続されるホースとを備えて、前記ハンマーロッドを前記ケーシングに内挿した状態にして前記ホースを通じて供給したエアによって前記ハンマーに上下打撃力を付与しつつ、前記回転駆動装置により前記ケーシングおよび前記ハンマーを回転駆動させて、前記ケーシングビットおよび前記ハンマービットにより地盤の掘削を行なう掘削システムにおいて、
前記ケーシングの内部で前記ハンマーロッドに外挿されてロッド周方向の回転を規制されつつ上下方向に移動可能なウエイトおよびスリーブ体と、前記ウエイトまたは前記スリーブ体の一方に設置されて前記ハンマーロッドの外周面と前記ケーシングの内周面との間でロッド半径方向に移動可能なライナと、前記ケーシングの内側に突出して前記スリーブ体が載置される載置部とを有し、
前記スリーブ体が前記ウエイトから下方に吊り下げられた状態で設置され、前記ウエイトを前記ハンマーロッドの上下方向中途の位置で前記ハンマーロッドから吊り下げ可能にして、
前記載置部に載置された前記スリーブ体に対して前記ウエイトが下方移動することにより、前記ライナがロッド半径方向外側に移動して前記ケーシングの内周面を押圧した状態になり、この状態で前記ケーシングを回転駆動させることで、前記ケーシングおよび前記ハンマーを一体的に回転駆動させる構成にしたことを特徴とする掘削システム。
【請求項２】
前記ウエイトの下方に突出する上側クサビ片と、前記ライナのロッド半径方向内側に設置された下側クサビ片とを有し、下方移動する前記上側クサビ片が前記下側クサビ片に当接することにより前記ライナがロッド半径方向外側に移動する構成にした請求項１に記載の掘削システム。
【請求項３】
前記スリーブ体と前記ウエイトとを接続するスプリングを有し、このスプリングにより前記スリーブ体に対して前記ウエイトを下方移動させる付勢力が付与される構成にした請求項１または２に記載の掘削システム。
【請求項４】
前記ケーシングの上端開口を塞ぐ蓋部を有する請求項１〜３のいずれかにに記載の掘削システム。
【請求項５】
前記ケーシングの上端部に取り付けられるホースガイドを有し、このホースガイドが前記ケーシングに固定される下側部材と、この下側部材に対して前記ケーシングの周方向に回転可能に嵌合する上側部材と、この上側部材に設置される回転ローラとを備えて、前記ホースが前記回転ローラの周面に支持されて前記ケーシングの内部に導入および前記ケーシングの外部に導出される構成にした請求項１〜４のいずれかに記載の掘削システム。
【請求項６】
下端部にケーシングビットを有するケーシングと、このケーシングの外周面を保持してケーシングを回転駆動させる回転駆動装置と、下端部にハンマービットを有するハンマーと、このハンマーを下端に設けたハンマーロッドと、このハンマーロッドに接続されるホースとを備えて、
下端にハンマーを有するハンマーロッドにホースを接続してケーシングに内挿し、前記ハンマーロッドをケーシングに対して上下方向のみに移動可能な状態にして、前記ホースを通じて供給したエアによって前記ハンマーに上下打撃力を付与しつつ、前記ケーシングの外周面を保持する回転駆動装置により前記ケーシングおよび前記ハンマーを回転駆動させて、前記ケーシングの下端部に設けたケーシングビットと前記ハンマーの下端部に設けたハンマービットにより地盤を掘削する掘削方法において、
前記ケーシングの内部で前記ハンマーロッドに外挿したウエイトおよびスリーブ体をロッド周方向の回転を規制しつつ上下方向に移動可能な状態にして、前記ウエイトまたは前記スリーブ体の一方に、前記ハンマーロッドの外周面と前記ケーシングの内周面との間でロッド半径方向に移動可能なライナを設置し、前記スリーブ体を前記ウエイトから下方に吊り下げた状態で設置するとともに、前記ウエイトを前記ハンマーロッドの上下方向中途の位置で前記ハンマーロッドから吊り下げ可能にして、
前記ケーシングの内側に突出させた載置部に載置した前記スリーブ体に対して前記ウエイトを下方移動させることにより、前記ライナをロッド半径方向外側に移動させて前記ケーシングの内周面を押圧させた状態にして前記ケーシングを回転駆動させることで、前記ケーシングおよび前記ハンマーを一体的に回転駆動させることを特徴とする掘削方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ケーシングおよびケーシングに内挿されるハンマーを用いた掘削システムおよび掘削方法に関し、さらに詳しくは、硬質地盤であってもより効率よく縦孔を掘削することが可能な掘削システムおよび掘削方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
地盤に既設杭を建て込んだり、場所杭を形成する等の工事の際には、地盤を掘削して縦孔を形成する。固い岩盤やコンクリート等が残存している地盤などの硬質地盤は掘削に時間を要する場合が多く、様々な掘削方法が提案されている。ケーシングに内挿したハンマーにエアの圧力によって上下打撃力を付与しつつ、駆動モータ等によってケーシングおよびハンマーを回転駆動させて地盤を掘削するダウンザホールハンマー工法は、硬質地盤であっても比較的効率よく掘削ができる（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
特許文献１で提案されている方法では、ケーシングの上端部に取り付けた駆動ジョイントに形成された嵌合溝と、ハンマーロッドの外周面に形成された嵌合突起とを嵌合させてハンマーロッドをケーシングに対してロッド軸方向のみに移動可能している。そして、この嵌合溝と嵌合突起を嵌合させることで、ケーシングとともにハンマーを回転駆動する。したがって、深く掘削してゆく過程で、嵌合溝と嵌合突起を嵌合させるには適宜の頻度でハンマーロッドを継ぎ足す必要がある。このようにハンマーロッドを継ぎ足す作業が発生するため、より効率よく縦孔を掘削するには改善の余地がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１１−２２００１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の目的は、硬質地盤であってもより効率よく縦孔を掘削することが可能な掘削システムおよび掘削方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するため本発明の掘削システムは、下端部にケーシングビットを有するケーシングと、このケーシングの外周面を保持してケーシングを回転駆動させる回転駆動装置と、下端部にハンマービットを有するハンマーと、このハンマーを下端に設けたハンマーロッドと、このハンマーロッドに接続されるホースとを備えて、前記ハンマーロッドを前記ケーシングに内挿した状態にして前記ホースを通じて供給したエアによって前記ハンマーに上下打撃力を付与しつつ、前記回転駆動装置により前記ケーシングおよび前記ハンマーを回転駆動させて、前記ケーシングビットおよび前記ハンマービットにより地盤の掘削を行なう掘削システムにおいて、前記ケーシングの内部で前記ハンマーロッドに外挿されてロッド周方向の回転を規制されつつ上下方向に移動可能なウエイトおよびスリーブ体と、前記ウエイトまたは前記スリーブ体の一方に設置されて前記ハンマーロッドの外周面と前記ケーシングの内周面との間でロッド半径方向に移動可能なライナと、前記ケーシングの内側に突出して前記スリーブ体が載置される載置部とを有し、前記スリーブ体が前記ウエイトから下方に吊り下げられた状態で設置され、前記ウエイトを前記ハンマーロッドの上下方向中途の位置で前記ハンマーロッドから吊り下げ可能にして、前記載置部に載置された前記スリーブ体に対して前記ウエイトが下方移動することにより、前記ライナがロッド半径方向外側に移動して前記ケーシングの内周面を押圧した状態になり、この状態で前記ケーシングを回転駆動させることで、前記ケーシングおよび前記ハンマーを一体的に回転駆動させる構成にしたことを特徴とする。
【０００７】
本発明の掘削方法は、下端部にケーシングビットを有するケーシングと、このケーシングの外周面を保持してケーシングを回転駆動させる回転駆動装置と、下端部にハンマービットを有するハンマーと、このハンマーを下端に設けたハンマーロッドと、このハンマーロッドに接続されるホースとを備えて、下端にハンマーを有するハンマーロッドにホースを接続してケーシングに内挿し、前記ハンマーロッドをケーシングに対して上下方向のみに移動可能な状態にして、前記ホースを通じて供給したエアによって前記ハンマーに上下打撃力を付与しつつ、前記ケーシングの外周面を保持する回転駆動装置により前記ケーシングおよび前記ハンマーを回転駆動させて、前記ケーシングの下端部に設けたケーシングビットと前記ハンマーの下端部に設けたハンマービットにより地盤を掘削する掘削方法において、前記ケーシングの内部で前記ハンマーロッドに外挿したウエイトおよびスリーブ体をロッド周方向の回転を規制しつつ上下方向に移動可能な状態にして、前記ウエイトまたは前記スリーブ体の一方に、前記ハンマーロッドの外周面と前記ケーシングの内周面との間でロッド半径方向に移動可能なライナを設置し、前記スリーブ体を前記ウエイトから下方に吊り下げた状態で設置するとともに、前記ウエイトを前記ハンマーロッドの上下方向中途の位置で前記ハンマーロッドから吊り下げ可能にして、前記ケーシングの内側に突出させた載置部に載置した前記スリーブ体に対して前記ウエイトを下方移動させることにより、前記ライナをロッド半径方向外側に移動させて前記ケーシングの内周面を押圧させた状態にして前記ケーシングを回転駆動させることで、前記ケーシングおよび前記ハンマーを一体的に回転駆動させることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、ウエイトを吊り下げたハンマーロッドを下方移動させてスリーブ体をケーシングの内側に突出させた載置部に載置し、スリーブ体を吊り下げているウエイトを下方移動させることで、ライナをロッド半径方向外側に移動させてケーシングの内周面を押圧させた状態にする。このライナを介してハンマーロッドとケーシングとを一体化させることができる。したがって、この状態で回転駆動装置によってケーシングを回転駆動することでハンマーも一緒に回転駆動させることができる。これに伴い、硬質地盤であっても、ケーシングビットおよびハンマービットによって縦孔を掘削できる。そして、ハンマーロッドを下方移動させれば、ハンマーロッドを継ぎ足さなくても、さらに深く掘削できるので効率よく縦孔を掘削するには有利になる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の掘削システムの全体概要をケーシングの内部を透視して正面視で例示する説明図である。
【図２】図１のケーシングの内部に配置された部材を正面視で例示する説明図である。
【図３】図２のハンマーおよびハンマーロッドを例示する説明図であり、図３Ａは上面図、図３Ｂは正面図である。
【図４】図２のウエイトおよびスリーブ体の組み付け状態を正面視で例示する説明図である。
【図５】図４のウエイトを例示する説明図であり、図５Ａは正面図、図５Ｂは底面図である。
【図６】図４のスリーブ体の周辺を例示する説明図であり、図６Ａは上面図、図６Ｂは正面図である。
【図７】図１のハンマーロッドを下方移動させてスリーブ体を載置部に載置した状態をケーシングの内部を透視して正面視で例示する説明図である。
【図８】図７のウエイトをさらに下方移動させた状態を正面視で例示する説明図である。
【図９】図８のハンマーロッドをさらに下方移動させた状態を正面視で例示する説明図である。
【図１０】図９のケーシングおよびハンマーを回転駆動させて地盤を掘削している状態を正面視で例示する説明図である。
【図１１】ケーシングの上端部にホースガイドを設置した状態をケーシングの内部を透視して正面視で例示する説明図である。
【図１２】図１１のホースガイドを例示する説明図であり、図１２Ａは縦断面図、図１２Ｂは上面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の掘削システムおよび掘削方法を、図に示した実施形態に基づいて説明する。
【００１１】
図１、図２に例示する本発明の掘削システムは、円筒状のケーシング１と、このケーシング１の外周面を保持してケーシング１を回転駆動させる回転駆動装置１７と、円柱状のハンマー３と、ハンマー３を下端に設けた円筒状のハンマーロッド５と、ハンマーロッド５に接続されるホース１０とを備えている。ケーシング１の下端部にはケーシングビット２ａが周方向に間隔をあけて設けられている。また、ケーシング１の下端部にはケーシング１の内側に突出する載置部２ｃが周方向に間隔をあけて設けられていて、載置部２ｃの下端面にはインサイドカッタ２ｂが下方に突設されている。
【００１２】
この掘削システムはさらに、ケーシング１の内部でハンマーロッド５に外挿されるウエイト８およびスリーブ体１２と、ウエイト８またはスリーブ体１２の一方に設置されるライナ１４とを有している。この実施形態ではライナ１４はスリーブ体１２に設置されているが、ウエイト８にライナ１４を設けた構成にすることもできる。
【００１３】
ケーシング１はボルト等の締結手段によって上下に接続される複数のケーシング部１ａ、１ｂから構成されていて、ケーシングビット２ａは最下段のケーシング部１ａの下端部に設けられている。ケーシング１を構成するケーシング部１ａ、１ｂの数は、この実施形態のように２個に限らず、掘削する深さに応じた任意の数にすることができる。
【００１４】
この実施形態のハンマーロッド５は上下にボルト等の締結手段によって接続される２本のハンマーロッド５ａ、５ｂによって構成されていて、ハンマー３は最下段のハンマーロッド５ａの下端に連結されている。この実施形態では、ハンマー３に下向きの荷重を付与するために、上段のハンマーロッド５ｂがウエイト用ロッドとして用いられている。ウエイト用ロッドは必要に応じて設ければよく省略することもできる。したがって、ハンマーロッド５は、１本のハンマーロッド５ａのみで構成することもできる。
【００１５】
ハンマーロッド５の上端にはスイベルジョイント９が接続されていて、スイベルジョイント９にはホース接続部１１を介してホース１０がハンマーロッド５に連結されている。ホース１０は、後述する注入路３ａ、７ａに連通する。また、スイベルジョイント９の上端には、係止孔９ａが設けられている。係止孔９ａには、クレーン等の吊りワイヤ２０が係止される。したがって、クレーン等により吊りワイヤ２０をコントロールすることで、ハンマー３の上下位置をコントロールすることができる。
【００１６】
ハンマー３には注入路３ａ、ハンマーロッド５には注入路７ａが設けられている。注入路３ａ、７ａにより、ハンマー３の下端からハンマーロッド５の上端部まで連通する注入路が形成されている。ハンマー３の側面には、上下に延在する排出溝３ｂが形成されている。
【００１７】
地上のエア供給源に接続されたホース１０から注入路７ａ、３ａを通じてエアが供給され、供給されたエアの圧力によりハンマー３には上下打撃力が付与される。また、供給されたエアの圧力により、掘削物が排出溝３ｂを通じて上方移動してケーシング１の内部に蓄積するように構成されている。
【００１８】
回転駆動装置１７は、駆動モータ１７ａと駆動モータ１７ａにより回転駆動される回転歯車１７ｂと、回転歯車１７ｂとともに回転する複数のチャック片１９と、油圧シリンダからなる４本の支持脚１８とを有している。複数のチャック片１９は、回転駆動装置１７を上下に貫通するケーシング１の外周側を囲むように環状に配置されている。それぞれのチャック片１９は、配置された環状の半径方向に進退移動して環状を拡縮できるように構成されている。
【００１９】
それぞれのチャック片１９を環状を縮径する方向に移動させることにより、ケーシング１の外周面を保持する。また、支持脚１８のシリンダの進退移動により、回転駆動装置１７の上記構成部品が一体的に上下移動するように構成されている。ケーシング１の外周面をチャック片１９で保持した状態で、回転駆動装置１７を作動させるとケーシング１の筒軸心を中心にしてケーシング１が回転駆動される。
【００２０】
図３に例示するように、ハンマー３の側面には下端から上端に延在する排出溝３ｂが形成されている。排出溝３ｂはハンマー３の周方向に間隔をあけて複数配置することが好ましく、この実施形態では、周方向に等間隔で４つの排出溝３ｂが配置されている。ハンマーロッド５（５ａ、５ｂ）には筒軸方向に延在する嵌合キー６ａが設けられている。嵌合キー６ａは、ハンマーロッド５の外周面から外側に突出していて、ロッド周方向に間隔をあけて複数配置されている。この実施形態では、ハンマーロッド５のロッド周方向に等間隔で２本の嵌合キー６ａが配置されているが、配置する嵌合キー６ａの数は例えば２本〜６本にする。
【００２１】
最下端のハンマーロッド５ａには、嵌合キー６ａに加えて筒軸方向に延在するウエイト保持キー６ｂが設けられている。ウエイト保持キー６ｂは、ハンマーロッド５ａの外周面から外側に突出していて、ロッド周方向に間隔をあけて複数配置されている。ウエイト保持キー６ｂは、ハンマーロッド５ａのロッド周方向に隣り合う嵌合キー６ａの間に配置されている。この実施形態では、ハンマーロッド５ａのロッド周方向に等間隔で２本のウエイト保持キー６ｂが配置されているが、配置するウエイト保持キー６ａの数は例えば２本〜６本にする。
【００２２】
嵌合キー６ａはハンマーロッド５（５ａ、５ｂ）の下端から上端まで筒軸方向全長に渡って延在しているが、ウエイト保持キー６ｂはハンマーロッド５ａの下端から筒軸方向中途の位置まで延在している。即ち、ウエイト保持キー６ｂは、ハンマーロッド５の筒軸方向中途の位置に上端面を有している。
【００２３】
ケーシング１の内部では図４に例示するように、スリーブ体１２がウエイト８から下方に吊り下げられた状態で設置される。スリーブ体１２を構成する筒状部１２ａは、ウエイト８に挿入される。この実施形態では、ウエイト８とスリーブ体１２とはスプリング１５ａによって上下に接続されている。スプリング１５ａは周方向に間隔をあけて複数本（４本）配置されている。スプリング１５ａによって、スリーブ体１２に対してウエイト８を下方移動させる付勢力を付与しているが、スプリング１５ａは必要に応じて設ければよい。
【００２４】
また、ウエイト８の下面には水平方向に延在する連結ピン１５ｂによってピン結合された上側クサビ片１３ａが吊り下げられている。上側クサビ片１３ａは周方向に間隔をあけて複数（４個）配置されている。
【００２５】
図５に例示するようにウエイト８は円筒状である。ウエイト８の上端部には、その内周面の半径方向内側に突出する係止部８ｂが設けられている。この係止部８ｂの下端から上端まで延在するキー溝８ａが設けられている。キー溝８ａは嵌合キー６ａに対応するので、嵌合キー６ａと同数のキー溝８ａが周方向に間隔をあけて複数配置されている。
【００２６】
ウエイト８の内周面にはさらに、ウエイト８の下端から係止部８ｂまで延在するストッパ用溝８ｃが設けられている。即ち、ストッパ溝８ｃの上端は係止部８ｂによって塞がれている。ストッパ溝８ｃには、スリーブ体１２に設けられた後述するストッパ１２ｅが嵌合する。ストッパ１２ｅがストッパ溝８ｃに嵌合された後にストッパ溝８ｃの下端部に留め具が後付けされる。ウエイト８の下面には周方向に間隔をあけてスプリング１５ａや上側クサビ片１３を取り付ける取付け部が設けられている。
【００２７】
図６に例示するようにスリーブ体１２は、筒状部１２ａと筒状部１２ａの下端に接続されたフランジ部１２ｂとを有している。フランジ部１２ｂは、筒状部１２ａの外周側に突出した円環状に形成されている。
【００２８】
筒状部１２ａの内周面には下端から上端まで延在するキー溝１２ｄが設けられている。キー溝１２ｄは、周方向に間隔をあけて複数配置されている。この実施形態では、筒状部１２ａの周方向に等間隔で４本のキー溝１２ｄが配置されている。キー溝１２ｄには嵌合キー６ａおよびウエイト保持キー６ｂが嵌合するので、嵌合キー６ａおよびウエイト保持キー６ｂの合計数と同数のキー溝１２ｄが設けられる。
【００２９】
筒状部１２ａの上端部には、半径方向外側に突出するストッパ１２ｅが周方向に間隔をあけて配置されている。ウエイト８に設けられたストッパ用溝８ｃにストッパ１２ｅを嵌合させて筒状部１２ａがウエイト８に挿入され、キー溝８ａとキー溝１２ｄとの周方向位置も一致した状態になる。ストッパ用溝８ｃにストッパ１２ｅを嵌合させることにより、スリーブ体１２はウエイト８に対して筒軸方向（上下方向）にのみ移動可能になって周方向の移動が規制される。ウエイト８にはストッパ用溝８ｃの下端部に留め具が取り付けられるので、スリーブ体１２がウエイト８に対して下方移動してもストッパ１２ｅがその留め具によって下方移動を阻止される。それ故、スリーブ体１２はスプリング１５ａが無くてもウエイト８から分離することはない。
【００３０】
フランジ部１２ｂの上面には、クサビ保持部１２ｃが周方向に間隔をあけて配置されている。この実施形態では、周方向に等間隔で４つのクサビ保持部１２ｃが配置されているが、配置するクサビ保持部１２ｃの数は例えば２個〜６個にする。
【００３１】
クサビ保持部１２ｃには、下側クサビ片１３ｂが保持されている。下側クサビ片１３ｂは上側クサビ片１３ａと対となる部材であり、下側クサビ片１３ｂと上側クサビ片１３ａとは互いの対向させた傾斜面どうしを当接させた状態で上側クサビ片１３ａが下方移動可能に設けられる。
【００３２】
平面視で下側クサビ片１３ｂの外周面に円弧状のライナ１４が取り付けられている。ライナ１４は、クサビ保持部１２ｃにガイドされて、ハンマーロッド５のロッド半径方向に移動する下側クサビ片１３ｂとともにロッド半径方向に移動する。フランジ部１２ｂの上面にはさらに、スプリング１５ａを固定する取り付け部が周方向に間隔をあけて配置されている。
【００３３】
図４に例示するようにスリーブ体１２は、筒状部１２ａがウエイト８に挿入される。この状態のウエイト８およびスリーブ体１２が、ケーシング１の内部では図２に例示するようにハンマーロッド５に外挿される。この状態では、嵌合キー６ａはキー溝８ａおよびキー溝１２ｄに嵌合し、ウエイト保持キー６ｂはキー溝１２ｄだけに嵌合する。
【００３４】
このようにして掘削システムでは、ケーシング１の内部でハンマーロッド５に外挿されたウエイト８およびスリーブ体１２がロッド周方向の回転を規制されつつ上下方向に移動可能になる。また、ライナ１４は、ハンマーロッド５の外周面とケーシング１の内周面との間でロッド半径方向に移動可能になる。
【００３５】
以下、この掘削システムを用いて地盤を掘削して縦孔を形成する方法を説明する。
【００３６】
図２に例示するように、下端にハンマー３を取り付けたハンマーロッド５にウエイト８およびスリーブ体１２を外挿して、ウエイト８およびスリーブ体１２のロッド周方向の回転を規制しつつ上下方向に移動可能にする。ウエイト保持キー６ｂの上端面をウエイト８の係止部８ｂに係止させることで、ウエイト８をハンマーロッド５の上下方向中途の位置でハンマーロッド５から吊り下げる。これにより、スリーブ体１２はウエイト８から下方に吊り下げられた状態で設置される。ウエイト８とフランジ部１２ｂとの間で伸ばされるスプリング１５ａによってスリーブ体１２は所定位置に吊り下げられる。
【００３７】
ウエイト８の下方に突出する上側クサビ片１３ａはクサビ保持部１２ｃに埋入し、クサビ保持部１２ｃに保持されている下側クサビ片１３ｂに当接しているが、下側クサビ片１３ｂに対して十分に下方移動してない。そのため、下側クサビ片１３ｂはハンマーロッド５のロッド半径方向外側にほとんど移動していない。それ故、ライナ１４は、フランジ部１２ｂの外縁よりも半径方向内側に位置している。ハンマー３はフランジ部１２ｂよりも下方に突出した位置にある。
【００３８】
このハンマーロッド５を吊りワイヤ２０により吊り上げて、地盤に埋設したケーシング１の内部に挿入する。ハンマーロッド５の上端のスイベルジョイント９にはホース接続部１１を介してホース１０を連結して図１に例示する状態にする。
【００３９】
次いで、図７に例示するようにハンマーロッド５をさらに下方移動させてフランジ部１２ｂを載置部２ｃに載置する。載置部２ｃおよびインサイドカッタ２ｂは、ハンマー３およびハンマーロッド５に干渉しない位置に配置されている。そのため、上下移動するハンマー３およびハンマーロッド５は、ケーシング１の内部と外部とを往来可能になっている。
【００４０】
次いで、図８に例示するようにハンマーロッド５をさらに下方移動させると、ウエイト８の重量およびスプリング１５ａの付勢力によってウエイト８が下方移動する。フランジ部１２ｂが載置部２ｃに載置されているのでスリーブ体１２は上下移動しない。そのため、下方移動する上側クサビ片１３ａの傾斜面が下側クサビ片１３ｂの傾斜面を押圧して、ライナ１４がロッド半径方向外側に移動する。これにより、ライナ１４がケーシング１の内周面を押圧した状態になってライナ１４を介してケーシング１およびハンマー３が一体化する。
【００４１】
次いで、図９に例示するように、ハンマーロッド５を適宜、下方移動させてハンマー３を所定の深度に設置する。回転駆動装置１７のチャック片１９により、ケーシング１の外周面を保持した状態にしておく。
【００４２】
この状態で、図１０に例示するように回転駆動装置１７を稼働させてケーシング１を回転駆動するとともに、ハンマー３を一体的に回転駆動して地盤の掘削を始める。回転駆動装置１７の回転駆動とともに、支持脚１８のシリンダを徐々に収縮させてケーシング１を下方移動させる。掘削開始の際には、例えば、ハンマー３の上下位置を調整して、ハンマー３をケーシング１に先行させて掘削を行なう。
【００４３】
この実施形態では、ケーシング１の上端開口を塞ぐ蓋部２ｄが設けられている。蓋部２ｄはホース１０および吊りワイヤ２０を貫通させているだけで、ケーシング１の上端開口の大部分が蓋部２ｄにより塞がれている。蓋部２ｄは任意で設けることができる。
【００４４】
ホース１０からは注入路７ａを通じてエアを供給して、供給したエアの圧力によりハンマー３に上下打撃力を付与しつつ、回転駆動するケーシングビット２ａ、インサイドカッタ２ｂおよびハンマービット４により地盤を掘削する。掘削された掘削物は、注入路７ａ、３ａを通じて供給されたエアの圧力により、排出溝３ｂを通じて上方移動してケーシング１の内部に蓄積される。ケーシング１の内部に蓄積された掘削物は縦孔を構築した後にハンマーグラブ等によって地上に排出される。
【００４５】
更に深く掘削するには、ケーシング１に新たなケーシング部を継ぎ足して延長し、回転駆動装置１７の支持脚１８を伸長した状態に戻して、延長したケーシング１の外周面をチャック片１９で保持する。そして、上述した同じ手順によってケーシング１とともにハンマー３を回転駆動して地盤を掘削すればよい。
【００４６】
本発明によれば、ライナ１４を介してケーシング１の回転が、ハンマーロッド５とともにハンマー３に伝達されて、ケーシング１およびハンマー３が一体的に回転駆動される。したがって、硬質地盤であっても、ケーシングビット２ａ、ハンマービット４によって縦孔を掘削できる。この実施形態では、インサイドカッタ２ｂによっても地盤が掘削されるのでより効率的に縦孔を掘削できる。
【００４７】
そして、ハンマーロッド５を下方移動させれば、ハンマーロッド５を継ぎ足さなくても、さらに深く掘削できる。即ち、ハンマーロッド５を継ぎ足す作業を省略できるので効率よく縦孔を掘削するには有利になる。
【００４８】
ケーシング１の内周面を押圧しているライナ１４をロッド半径方向内側に移動させて、ケーシング１とハンマー３との一体化を解除するには、ハンマーロッド５を上方移動させるだけでよい。詳述すると、ハンマーロッド５を上方移動させて、ウエイト保持キー６ｂの上端面をウエイト８の係止部８ｂに係止させて、スリーブ体１２に対してウエイト８を上方移動させる。これにより、上側クサビ片１３ａが下側クサビ片１３ｂに対して上方移動するので、ライナ１４をロッド半径方向外側に押圧する押圧力がなくなり、ケーシング１とハンマー３との一体化を解除できる。
【００４９】
このように本発明ではハンマーロッド５の上下移動だけで、ライナ１４を介したケーシング１とハンマー３との一体化および一体化の解除を行うことができる。そのため、掘削作業が簡素化されて作業効率を向上させるには有利になっている。
【００５０】
この実施形態では、ウエイト８の下方に突出する上側クサビ片１３ａと、ライナ１４のロッド半径方向内側に設置された下側クサビ片１３ｂとを用いた簡素な構造によって、ライナ１４をロッド半径方向外側に移動させることが可能になっている。この構造では、ケーシング１が硬質岩盤に当たってケーシング１に上向きの反力を受けると、上側クサビ片１３ａと下側クサビ片１３ｂとがより強く当接するので、ライナ１４をより強くケーシング１の内周面に押圧させることができる。これに伴い、ケーシング１とハンマー３とをより強固に一体化させることができる。
【００５１】
また、この実施形態のようにスプリング１５ａによってスリーブ体１２に対してウエイト８を下方移動させる付勢力が付与される構成にすると、ライナ１４をより強くケーシングの内周面に押圧させることができる。これに伴い、ケーシング１とハンマー３とをより強固に一体化させることができる。
【００５２】
この実施形態にように、掘削中のケーシング１の上端開口を蓋部２ｄによって塞ぐと、ハンマー３による打撃音などがケーシング１から外部に拡散することを抑制できる。したがって、作業騒音を低減させるには有利になる。
【００５３】
掘削システムは、図１１に例示するように、ケーシング１の上端部に取り付けられるホースガイド１６を有する仕様にすることもできる。このホースガイド１６は、図１２に例示するように、円環状の上側部材１６ａおよび下側部材１６ｂと、回転ローラ１６ｃとを有している。
【００５４】
下側部材１６ｂはケーシング１の上端部に固定される。上側部材１６ａは、下側部材１６ｂに対してケーシング１の周方向に回転可能に嵌合する。例えば、上側部材１６ａの内周面と下側部材１６ｂの外周面との間に介在するベアリングボール１６ｄによって、上側部材１６ａは下側部材１６ｂに対して相対的に回転可能になっている。
【００５５】
回転ローラ１６ｃは、上側部材１６ａに設置されて回転自在に支持されている。この実施形態では回転ローラ１６ｃは周方向に等間隔に間隔をあけた４箇所に配置されている。また、１箇所に２つの回転ローラ１６ｃが配置されている。
【００５６】
ハンマーロッド５に接続されたホース１０は、回転ローラ１６ｃの周面に支持される。ハンマーロッド５がケーシング１の内部で下方移動すると、ホース１０を支持している回転ローラ１６ｃが回転してホース１０を円滑にケーシング１の内部に導入することができる。一方、ハンマーロッド５がケーシング１の内部で上方移動すると、ホース１０を支持している回転ローラ１６ｃが回転してホース１０を円滑にケーシング１の外部に導出させることができる。
【００５７】
ケーシング１が回転駆動すると、下側部材１６ｂはケーシング１とともに回転するが、上側部材１６ａは回転しない状態に維持される。そのため、ケーシング１の回転によってホース１０が絡まることがない。そして、ホースガイド１６によってホース１０を傷付けることなくケーシング１に導入および導出させることができる。
【００５８】
ハンマーロッド５に接続されるホース１０は１本なので、回転ローラ１６ｃは上側部材１６ａの少なくとも１箇所に配置すればよい。また、１箇所に配置される回転ローラ１６ｃは、少なくとも１個あればよいが、２個（複数）配列することで、回転ローラ１６ｃに支持されるホース１０が局部的に過大に屈曲することを防止するには有利になる。
【符号の説明】
【００５９】
１  ケーシング
１ａ、１ｂ  ケーシング部
２ａ  ケーシングビット
２ｂ  インサイドカッタ
２ｃ  載置部
２ｄ  蓋部
３  ハンマー
３ａ  注入路
３ｂ  排出溝
４  ハンマービット
５（５ａ、５ｂ）  ハンマーロッド
６ａ  嵌合キー
６ｂ  ウエイト保持キー
７ａ  注入路
８  ウエイト
８ａ  キー溝
８ｂ  係止部
８ｃ  ストッパ用溝
９  スイベルジョイント
９ａ  係止孔
１０  ホース
１１  ホース接続部
１２  スリーブ体
１２ａ  筒状部
１２ｂ  フランジ部
１２ｃ  クサビ保持部
１２ｄ  キー溝
１２ｅ  ストッパ
１３ａ  上側クサビ片
１３ｂ  下側クサビ片
１４  ライナ
１５ａ  スプリング
１５ｂ  連結ピン
１６  ホースガイド
１６ａ  上側部材
１６ｂ  下側部材
１６ｃ  回転ローラ
１６ｄ  ベアリングボール
１７  回転駆動装置
１７ａ  駆動モータ
１７ｂ  回転歯車
１８  支持脚
１９  チャック片
２０  吊りワイヤ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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