(57)【要約】【課題】既存構造物周辺の敷地に十分な作業スペースがなくても地盤を掘削することができ、かつ、作業性を向上させる掘削装置を提供する掘削装置を提供する。【解決手段】スライド部１４がガイド部１３の上方に位置させた状態で、ケーシング１５の下端部側開口部付近に掘削ビット１７１ａ、１７１ｂを配置させ、ケーシング１５の上端部を固定部１６に固定させる。回転駆動装置１８によってスパイラルオーガ１７を軸周りに正回転させることにより、掘削ビット１７１ａ、１７１ｂが地盤を掘削すると共にこれと並行して、スプロケット１４２を前方に回転させる【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
長手方向に延びる一端部から他端部にかけて側面視で正円の円弧状に湾曲した筒状のケーシングと、
先端に掘削ビットを有し、前記ケーシングを回転させずに前記ケーシング内で軸周りに回転するスパイラルオーガと、を備え、
前記ケーシングの一端部を鉛直方向の下方へ向けて地盤面に配置した後、前記掘削ビットにより前記ケーシングの一端部近傍で地盤を掘削し続けながら、前記ケーシングの一端部が水平方向へ向くまで、前記ケーシングを地盤内に貫入させることを特徴とする掘削方法。
【請求項２】
前記ケーシングの一端部の内周面に、前記スパイラルオーガを軸周りに回転可能に支持される取付部材が取り付けられ、
前記スパイラルオーガに、前記取付部材の軸方向への移動を規制する規制部材が設けられたことを特徴とする請求項１に記載の掘削方法。
【請求項３】
基台部と、
前記基台部に立設された支持部と、
前記支持部に設けられ、側面視で正円の円弧状に湾曲し、その湾曲した円弧の長さが円周の２分の１以下であるガイド部と、
一端部を地盤面で鉛直方向の下方へ向けて、前記ガイド部と平行に配置されるとともに、側面視で正円の円弧状に湾曲し、その湾曲した円弧の長さが円周の４分の１以上であるケーシングと、
前記ガイド部に沿ってスライド可能に構成されたスライド部と、
前記スライド部と一体に設けられ、前記ケーシングの他端部を固定する固定部と、
先端に掘削ビットを有し、前記ケーシングを回転させずに、前記ケーシング内で軸周りに回転させることにより、前記ケーシングの一端部近傍で地盤を掘削し、掘削土砂が前記ケーシング内を移動可能とするスパイラルオーガと、
前記ケーシング内の掘削土砂を排土する排土手段と、
を備えたことを特徴とする掘削装置。
【請求項４】
前記スライド部に、前記スパイラルオーガを回転駆動させる回転駆動装置が取り付けられたことを特徴とする請求項３に記載の掘削装置。
【請求項５】
前記ガイド部に、長手方向に沿って有端状のローラチェーンを設け、
前記スライド部に、前記ローラチェーンに噛み合う複数の歯を有するスプロケットと、前記ローラチェーンが前記スプロケットと噛み合う前後の隣り合う位置に一対のアイドラと、を設け、
前記ローラチェーンが前記アイドラの下部側と前記スプロケットの上部側で噛み合うように配置されたことを特徴とする請求項３又は４のいずれかに記載の掘削装置。
【請求項６】
前記スライド部に、前記ケーシングに振動を付与するバイブレータが取り付けられたことを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の掘削装置。
【請求項７】
前記ケーシングの一端部の内周面に、前記スパイラルオーガを軸周りに回転可能に支持される取付部材が取り付けられ、
前記スパイラルオーガに、前記取付部材の軸方向への移動を規制する規制部材が設けられたことを特徴とする請求項３に記載の掘削装置。
【請求項８】
前記排土手段は、前記ケーシングに設けられた１又は２以上の排土用の孔であることを特徴とする請求項３乃至７のいずれかに記載の掘削装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、地盤内に貫入したケーシングと略同一の形状を有する掘削孔を形成する掘削方法及び掘削装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
既存構造物を撤去せずに地盤改良工事を行う工法として、自在ボーリング工法を用いて、地表面から既存構造物の下方に向かって斜めに掘削を行う地盤改良工法が知られている（特許文献１）。
【０００３】
また、予め既存構造物周囲の地表面から地盤を下方に掘削して立坑を構築し、その立坑内に水平ボーリング装置を設置してから、既存構造物へ向かって水平方向に掘削を行う水平ボーリング工法も知られている（特許文献２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１２−０７２５６７号公報
【特許文献２】特開２０１４−１２５７８１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、自在ボーリングを用いた工法では、既存構造物周辺の敷地に十分な作業スペースを確保する必要があるため、建物周囲の敷地に余裕がない場所では不向きであった。また、水平ボーリング工法では、立坑を構築するためのスペースを確保できない場合や、作業工程が増えるといった問題点があった。
【０００６】
そこで、本発明は、戸建て住宅等の比較的小規模な既存構造物の敷地に十分な作業スペースがなくても地盤を掘削することができ、かつ、作業性を向上させる掘削装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１に記載の掘削方法は、長手方向に延びる一端部から他端部にかけて側面視で正円の円弧状に湾曲した筒状のケーシングと、先端に掘削ビットを有し、前記ケーシングを回転させずに前記ケーシング内で軸周りに回転するスパイラルオーガと、を備え、前記ケーシングの一端部を鉛直方向の下方へ向けて地盤面に配置した後、前記掘削ビットにより前記ケーシングの一端部近傍で地盤を掘削し続けながら、前記ケーシングの一端部が水平方向へ向くまで、前記ケーシングを地盤内に貫入させることを特徴とする。
【０００８】
請求項２に記載の掘削方法は、請求項１に記載の掘削方法において、前記ケーシングの一端部の内周面に、前記スパイラルオーガを軸周りに回転可能に支持される取付部材が取り付けられ、前記スパイラルオーガに、前記取付部材の軸方向への移動を規制する規制部材が設けられたことを特徴とする。
【０００９】
請求項３に記載の掘削装置は、基台部と、前記基台部に立設された支持部と、前記支持部に設けられ、側面視で正円の円弧状に湾曲し、その湾曲した円弧の長さが円周の２分の１以下であるガイド部と、一端部を地盤面に鉛直方向の下方へ向けて、前記ガイド部と平行に配置されるとともに、側面視で正円の円弧状に湾曲し、その湾曲した円弧の長さが円周の４分の１以上であるケーシングと、前記ガイド部に沿ってスライド可能に構成されたスライド部と、前記スライド部と一体に設けられ、前記ケーシングの他端部を固定する固定部と、先端に掘削ビットを有し、前記ケーシングを回転させずに、前記ケーシング内で軸周りに回転させることにより、前記ケーシングの一端部近傍で地盤を掘削し、掘削土砂が前記ケーシング内を移動可能とするスパイラルオーガと、前記ケーシング内の掘削土砂を排土する排土手段と、を備えたことを特徴とする。
【００１０】
請求項４に記載の掘削装置は、請求項３に記載の掘削装置において、前記スパイラルオーガを回転駆動させる回転駆動装置が取り付けられたことを特徴とする。
【００１１】
請求項５に記載の掘削装置は、請求項３又は４のいずれかに記載の掘削装置において、前記ガイド部に、長手方向に沿って有端状のローラチェーンを設け、前記スライド部に、前記ローラチェーンに噛み合う複数の歯を有するスプロケットと、前記ローラチェーンが前記スプロケットと噛み合う前後の隣り合う位置に一対のアイドラと、を設け、前記ローラチェーンが前記アイドラの下部側と前記スプロケットの上部側で噛み合うように配置されたことを特徴とする。
【００１２】
請求項６に記載の掘削装置は、請求項１乃至５のいずれかに記載の掘削装置において、前記スライド部に、前記ケーシングに振動を付与するバイブレータが取り付けられたことを特徴とする。
【００１３】
請求項７に記載の掘削装置は、請求項３に記載の掘削装置において、前記ケーシングの一端部の内周面に、前記スパイラルオーガを軸周りに回転可能に支持される取付部材が取り付けられ、前記スパイラルオーガに、前記取付部材の軸方向への移動を規制する規制部材が設けられたことを特徴とする。
【００１４】
請求項８に記載の掘削装置は、請求項３乃至７のいずれかに記載の掘削装置において、前記ケーシングに設けられた１又は２以上の排土用の孔であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明は、既存構造物周辺の敷地に十分な作業スペースがなくても、既存構造物に近接した場所から地盤を掘削することができ、かつ、掘削の作業性を向上させる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】第１実施形態における掘削装置本体の斜視図である。
【図２】第１実施形態における掘削装置本体の側面図である。
【図３】第１実施形態における掘削装置本体の側面図である。
【図４】第１実施形態におけるスライド部の内部の側面図である。
【図５】第１実施形態におけるケーシングの内部の側面図である。
【図６】スパイラルオーガ先端の斜視図である。
【図７】第１実施形態における掘削後の掘削装置本体の状態を示す側面図である。
【図８】第２実施形態における掘削装置本体の斜視図である。
【図９】第２実施形態におけるケーシングとスパイラルオーガの状態を示す構造図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
本発明を実施するための最良の形態について、図面を参照しながら説明する。
【００１８】
（第１実施形態）
本発明に係る掘削装置は、掘削装置本体１と、発電機、制御装置、操作盤等の掘削装置本体１の駆動や制御に必要な外部装置（図示せず）とからなる。これらの外部装置は、掘削装置本体１をコンパクトにまとめるため、掘削装置本体１には設けられていない。このため、既存構造物周辺の敷地に十分な作業スペースがなくても、例えば、これらの外部装置を建物に隣接した道路脇等に並べて置くことができる。なお、作業スペースが許せば、これらの外部装置は必要に応じて掘削装置本体１に設けることも可能である。
【００１９】
図１及び図２に示すように、掘削装置本体１には、任意の地盤面に安定して設置可能な基台部１１が備えられている。また、基台部１１には、複数の支柱と架台とから構成された支持部１２が基台部１１の後端側に立設されている。支持部１２の上端には、支持部１２の上方を頂点とする側面視で円弧状に湾曲したガイド部１３が設けられている。なお、支持部１２とガイド部１３は取り外し可能に固定されていても構わない。ガイド部１３の下端は、掘削時に掘削装置本体１の浮き上がりを防止するため、基台部１１の前端側近傍で基台部１１に固定されていることが望ましい。
【００２０】
ガイド部１３は、側面視で正円の円弧状に湾曲し、その湾曲した円弧の長さが円周の２分の１以下の長さを有する。具体的には、側面視において、ガイド部１３は、支持部１２の上端から基台部１１までの鉛直距離を曲率半径とした正円の円弧状に湾曲しており、その正円の円弧状に湾曲した円弧の長さが半円までの円弧の長さとする。図２では、ガイド部１３の長手方向の長さが、正円の円弧の長さの４分の１をやや超える長さを有し、図３では、ガイド部１３の長手方向の長さを、図２に示す長さよりも長くした場合を示すもので、掘削装置本体１の設置場所に応じて、半円の円弧の長さまで長くすることが可能である。
【００２１】
ガイド部１３は、平面視で矩形状をなす板状体であって、ガイド部１３の上面には、ガイド部１３が湾曲する長手方向の両端部に渡って、有端状のローラチェーン１３１が設けられている。このローラチェーン１３１は、スライド部１４を移動させるためのものであって、ガイド部１３に沿ってスライド可能であれば、ゴム等であってもよい。
【００２２】
スライド部１４は、ガイド部１３の短手方向の側部を上下方向から挟み込むようにして回転可能に軸支された一対の回転体１４１、１４１が設けられている。これによりスライド部１４は、ガイド部１３の湾曲に沿ってスライド自在となっている。また、図４に示すように、スライド部１４には、スライド部用モータ（図示せず）と、スライド部用モータに接続されたスプロケット１４２と、アイドラ１４３、１４４とが設けられている。スプロケット１４２は、スプロケット１４２の複数の歯がローラチェーン１３１に噛み合うようにして配置されている。アイドラ１４３、１４４は、ローラチェーン１３１がスプロケット１４２と噛み合う前後の隣り合う位置に配置されている。ローラチェーン１３１は、アイドラ１４３の下端部、スプロケット１４２の上端部、アイドラ１４４の下端部をそれぞれ通るようにして配置される。このように配置することにより、ローラチェーン１３１が、スプロケット１４２より前方に位置するアイドラ１４３の右下側で、スプロケット１４２の円弧の上側で、スプロケット１４２より後方に位置するアイドラ１４４の左下側で、それぞれ噛み合いながら、スライド部用モータによる駆動力により、スプロケット１４２を前方に回転させると、スライド部１４がガイド部１３に沿って移動することが可能となる。なお、スプロケット１４２とアイドラ１４３、１４４をこのように配置させたのは、ローラチェーン１３１がスプロケット１４２の下側を通るように構成した場合に比べ、ローラチェーン１３１とスプロケット１４２との噛み合う歯数が多くなり、より確実に駆動力を伝達することができ、空転を防止することが可能となるからである。
【００２３】
スライド部１４の上方には、ケーシング１５の上端部を固定する固定部１６がスライド部１４と一体に設けられている。これにより、スライド部１４をガイド部１３に沿ってスライド移動させると、固定部１６もスライド部１４に追随して移動する。
【００２４】
ケーシング１５は、ガイド部と平行に配置できるように、側面視で正円の円弧状に湾曲し、その湾曲した円弧の長さが円周の４分の１以上の長さを有している。すなわち、側面視において、ガイド部１３と同心円とする正円の円弧状に湾曲し、その正円の円弧状に湾曲した円弧の長さが四分円から半円までの円弧の長さとする。ケーシング１５は、複数の鋼管を継ぎ足すことにより、全体が側面視において円周の４分の１以上の長さとなるように構成しても構わない。図３は、２本の鋼管１５ａ、１５ｂを継ぎ足してケーシング１５を形成した状態を示している。
【００２５】
ケーシング１５は、両端部が開口した円筒状であって、図１等に示すように、下端部を鉛直方向の下方へ向けて地盤面に配置し、ガイド部１３と一定の間隔を空けて互いに平行に設置されている。ケーシング１５は、ケーシング１５の材料として、主に丈夫な鋼管が使用される。なお、ケーシング１５は円筒状でなくても、両端部の開口した断面が矩形状であっても構わない。
【００２６】
図５に示すように、スパイラルオーガ１７は、複数のロッド１７１、１７２、１７３を軸方向にユニバーサルジョイントＪを介して順次継ぎ足され、全体として屈曲可能な状態として、ケーシング１５内で軸周りに回転自在に配されている。なお、スパイラルオーガ１７は、ユニバーサルジョイントＪを介さずに、１本の全体として屈曲可能なロッドであってもよい。スパイラルオーガ１７の先端であるロッド１７１には、図６に示すように、軸周りに螺旋状の羽根と、地盤を掘削する掘削ビット１７１ａ、１７１ｂとを有する。掘削ビット１７１ｂは、ケーシング１５の外径よりも拡径し、逆回転時にはケーシング１５の外径よりも縮径するようになっており、スパイラルオーガ１７の正回転時には、ケーシング１５の下端部側開口部付近で掘削ビット１７１ａ、１７１ｂがケーシング１５から飛び出した状態で地盤を掘削できるようになっている。ロッド１７２は、軸周りに螺旋状の羽根が全周に渡って設けられ、ケーシング１５の長手方向の長さと湾曲に応じた本数がユニバーサルジョイントＪを介して接続される。ロッド１７３は、螺旋状の羽根を設けずに、スパイラルオーガ１７を軸周りに回転駆動させる回転駆動装置１８に接続されている。回転駆動装置１８は、図５に示すように、スライド部１４と一体に構成されており、スライド部１４と共にスライド移動することができる。なお、回転駆動装置１８に、ロッド１７３を回転させながら、前方へ送り込む機能が備わっていれば、スライド部１４と共にスライド移動をさせない構成にすることも可能である。
【００２７】
ケーシング１５には、周面に所定の間隔をおいて１又は２以上の掘削土砂を排出する排土用の孔１５１が設けられている。回転駆動装置１８によりスパイラルオーガ１７を軸周りに正回転させることにより、掘削ビット１７１ａ、１７２ｂが地盤を掘削して、掘削した土砂をケーシング１５内への取り込みながら、螺旋状の羽根１７１によって上方に搬送され、排土用の孔１５１からケーシング１５の外部へと自然に排出される。なお、ケーシング１５の上端開口部から排土させる構造にしても構わない。
【００２８】
このような構成による掘削装置本体１を、図５に示すように、スライド部１４がガイド部１３の上方に位置させた状態で、ケーシング１５の下端部（一端部）側開口部付近に掘削ビット１７１ａ、１７１ｂを配置させ、ケーシング１５の上端部（他端部）を固定部１６に固定させる。この際、掘削ビット１７１ａ、１７１ｂは、ケーシング１５の内部に配置させていても構わない。そして、戸建住宅等の既存構造物の基礎周辺において、基台部１１の後方側を既存構造物側に、基台部１１の前方側を既存構造物側から遠ざかる位置に配置させ、回転駆動装置１８によってスパイラルオーガ１７を軸周りに正回転させることにより、掘削ビット１７１ａ、１７１ｂが地盤を掘削すると共にこれと並行して、スプロケット１４２を前方（図４では向かって左方向）に回転させることにより、スライド部１４がガイド部１３に沿って下方（地盤面）へ移動し、この結果、ケーシング１５が地盤内に貫入される。この動作を、ケーシング１５の下端部（一端部）が水平方向へ向くまで行う。そうすると、ケーシング１５の下端部（一端部）は、既存構造物直下近傍において水平方向へ向いた状態となる。この際、掘削ビット１７１ｂによって、ケーシング１５の外径よりも拡径して地盤を掘削するので、ケーシング１５の先端は掘削された地盤内を容易に進むことができる。それでもケーシング１５が地盤内に貫入し難い程の地盤であった場合には、スライド部１４に設けられた、ケーシング１５に振動を付与するバイブレータ１９を作動させれば、ケーシング１５が地盤内により貫入しやすくなる。なお、図３のように、２本の鋼管１５ａ、１５ｂを継ぎ足す場合には、鋼管１５ａのみで地盤を掘削し、鋼管１５ａがある程度地盤内に貫入された後に、鋼管１５ｂを継ぎ足してから地盤の掘削を再開し、鋼管１５ａの下端部（一端部）が水平方向へ向くまで鋼管１５ｂを地盤内に貫入することも可能である。３本以上の鋼管を継ぎ足す場合も同様である。
【００２９】
このように、掘削ビット１７１ａ、１７１ｂによって地盤を掘削しながら、これと同時に、鉛直方向の下方へ向けて地盤面に配置したケーシング１５の先端部（一端部）が、水平方向へ向くまで、スライド部１４を移動させることにより、ケーシング１５を地盤内に貫入させることができる。ケーシング１５の長手方向の長さが円周の４分の１の長さを超える場合には、ケーシング１５の湾曲した円弧の長さが円周の４分の１の長さが地盤内に貫入されるまで、スライド部１４を移動させる。図７は、掘削後の状態を示す側面図である。その後、スプロケット１４２を後方に回転させることによりスライド部１４をガイド部１３に沿って上方へ移動させると、ケーシング１５とスパイラルオーガ１７が地盤内から引き抜かれ、図１の状態に戻ることができ、このように、地盤内に貫入したケーシングと略同一の形状を有する掘削孔を形成できる。また、ケーシング１５を地盤内に残し、スパイラルオーガ１７のみを引き抜き、全体が屈曲可能、かつ、水平方向に掘削可能なオーガに取り替えて地盤を掘削すれば、地盤改良が可能となる。
【００３０】
既存構造物の周囲に掘削装置本体１を設置できるスペースがあれば、既存構造物の周囲から既存構造物の基礎直下へ向けて地盤を掘削することが可能である。一方、既存構造物の周囲に掘削装置本体１を設置できるスペースがなく、例えば、玄関先のごく限られた場所にのみ掘削装置本体１を設置するスペースがなければ、掘削装置本体１を設置する向きを適宜変更することにより、掘削装置本体１を中心として既存構造物の基礎直下へ向けて放射状に地盤を掘削することが可能となる。このように、既存構造物の基礎直下へ向けて地盤を掘削できれば、既存構造物の基礎直下において、既存構造物の沈下修正工事等の地盤改良が容易になる。
【００３１】
なお、ケーシング１５はガイド部１３の上方に設けられている必要はなく、ガイド部１３の下面にローラチェーン１３１を設け、固定部１６がスライド部１４の下側又はサイドで固定されるように構成すれば、ケーシング１５はガイド部１３の下方や側方に設けることも可能である。
【００３２】
（第２実施形態）
本第２実施形態の構成のうち、第１実施形態の構成と同一のものは、各部分に同一の符号を付して構成の説明を省略し、第１実施形態と相違する点を中心に説明する。
【００３３】
図８は、第１実施形態におけるローラチェーン、スライド部用モータ、スプロケット、アイドラを設けない構成となっている。
【００３４】
図９に示すように、ケーシング１５の先端部（一端部）の内周面には、掘削ビット１７１ｂと螺旋状の羽根との間の軸周りに、ケーシング１５を回転させずに、スパイラルオーガ１７のみを回転可能にした状態で支持される取付部材２０が取り付けられている。また、取付部材２０が螺旋状の羽根１７１と掘削ビット１７１ｂに当接しないように、軸方向への移動を規制する規制部材２１がケーシング１５の内周面から突設されている。このような構成にすることにより、ケーシング１５はスパイラルオーガ１７とともに移動するので、スライド部用モータによる回転駆動力を必要とせず、ガイド部１３に沿ってスライド可能となる。また、スライド部用モータを必要としないので、発電機により発生した電力を回転駆動装置１８のみに有効に活用できることができる。さらに、軽量化を図ることができ、重心が下がることにより、掘削装置本体１の浮き上がりを軽減することもできる。
【符号の説明】
【００３５】
１    掘削装置本体
１１    基台部
１３    ガイド部
１３１    ローラチェーン
１４    スライド部
１４２    スプロケット
１４３，１４４    アイドラ
１５    ケーシング
１６    固定部
１７    スパイラルオーガ
１８    回転駆動装置
【図１】
2019035294.tif 000003
【図２】
2019035294.tif 000004
【図３】
2019035294.tif 000005
【図４】
2019035294.tif 000006
【図５】
2019035294.tif 000007
【図６】
2019035294.tif 000008
【図７】
2019035294.tif 000009
【図８】
2019035294.tif 000010
【図９】
2019035294.tif 000011