(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
地盤を鉛直方向に掘削して掘削孔を形成する掘削機であって、
地上を自走可能な車体と、この車体上に水平旋回可能に設けられた旋回体と、により構成されるベースマシンと、
前記旋回体の前側に取り付けられ、前記旋回体に支持されて直立するリーダと、
このリーダに沿って昇降する回転ヘッドと、
この回転ヘッドに上端部が連結されて、前記回転ヘッドからの回転駆動力により前記鉛直方向を回転軸として下端部が地盤を回転掘削する回転掘削装置と、
前記回転ヘッドの下方に配置されるケーシング圧入装置と、
を備え、
前記リーダは、前記旋回体の前側に取り付けられ、前記旋回体に支持されて直立する第１リーダ部材と、この第１リーダ部材の上端部に下端部が枢支されて直立する第２リーダ部材と、により構成され、
前記ケーシング圧入装置は、前記第１リーダ部材の下端部に取り付けられ、
前記ケーシング圧入装置は、前記掘削孔の孔壁を覆う円筒状のケーシングを、その外方から挟持して、前記鉛直方向に地盤に圧入することが可能であり、
前記回転掘削装置は、前記ケーシング圧入装置に挟持された前記ケーシング内を通過しつつ、地盤を回転掘削することが可能であり、
前記第１リーダ部材が直立した状態であって、かつ、前記回転掘削装置が前記回転ヘッドから分離されている状態で、前記第２リーダ部材は、その下端部の枢支軸を中心として、前記回転ヘッドと共に、前記旋回体の後方側に揺動可能である、掘削機。
【請求項２】
前記ケーシング圧入装置に新たな前記ケーシングをセットするに先立って、前記第１リーダ部材が直立した状態であって、かつ、前記回転掘削装置が前記回転ヘッドから分離されている状態で、前記第２リーダ部材は、その下端部の枢支軸を中心として、前記回転ヘッドと共に、前記旋回体の後方側に揺動可能である、請求項１に記載の掘削機。
【請求項３】
既設の前記ケーシングに新たな前記ケーシングを継ぎ足すに先立って、前記第１リーダ部材が直立した状態であって、かつ、前記回転掘削装置が前記回転ヘッドから分離されている状態で、前記第２リーダ部材は、その下端部の枢支軸を中心として、前記回転ヘッドと共に、前記旋回体の後方側に揺動可能である、請求項１に記載の掘削機。
【請求項４】
前記リーダの上部に基端部が枢支されて、この基端部の枢支軸を中心として水平旋回可能な補助クレーンを備える、請求項１〜請求項３のいずれか１つに記載の掘削機。
【請求項５】
前記ケーシング圧入装置は、前記回転掘削装置の掘進速度に同調させた圧入速度で、前記ケーシングを地盤に圧入することが可能である、請求項１〜請求項４のいずれか１つに記載の掘削機。
【請求項６】
請求項１〜請求項５のいずれか１つに記載の掘削機を用いて、
前記ケーシング圧入装置による前記ケーシングの地盤への圧入を所定深さで止め、
前記掘削孔内の泥水で前記所定深さ以深の前記掘削孔の孔壁を安定させながら、前記回転掘削装置により地盤を回転掘削する、
掘削孔の形成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、地盤を鉛直方向に掘削して掘削孔を形成する掘削機と、この掘削機を用いる掘削孔の形成方法とに関する。
【背景技術】
【０００２】
ボーリングマシン等の掘削機を用いて掘削孔を形成する場合には、掘削孔内を泥水で満たして泥水循環により掘削土砂を掘削孔外に排出させる工法が採用され得る。この種の工法としては、例えば非特許文献１に記載のＴＢＨ工法（トップドライブリバース工法）を挙げることができる。
【０００３】
ＴＢＨ工法では、図１２に示すように、ＴＢＨ掘削機１０１のスイベルヘッド１０２が、直列に連結された複数の円筒状のリバースロッド１０３を回転させつつ下降させる。リバースロッド１０３の下端にはリバースビット１０４が設けられており、リバースロッド１０３の回転に応じて、リバースビット１０４にて地盤の回転掘削が行われる。この掘削に並行して、安定液タンク１０５内の泥水及びベントナイト溶液等の安定液が、サンドポンプ１０６を介して掘削孔１０７に送られる。掘削孔１０７内の安定液及び土砂は、リバースロッド１０３の内部を通過してサクションポンプ１０８に吸引される。サクションポンプ１０８から吐出される安定液及び土砂は、安定液タンク１０５に予め設けられた１次スクリーン１０９、２次スクリーン１１０、サイクロンスクリーン１１１に導かれて、ここで安定液と土砂とが分離される。分離された安定液は、安定液タンク１０５及びサンドポンプ１０６を介して掘削孔１０７に再び供給される。一方、分離された土砂は、残土タンク１１２に送られる。
【０００４】
また、基礎工事等に使用される円筒状のケーシング（鋼管等）を地盤に圧入する装置としては、一般に、ケーシングを揺動させて圧入を行う揺動式のものと、ケーシングを回転させて圧入を行う回転式のものとが知られている。
【０００５】
これらケーシング圧入装置のうち回転式のものとしては、例えば、特許文献１に記載のケーシング圧入装置を挙げることができる。特許文献１に記載のケーシング圧入装置では、分割されたリングを油圧シリンダにより緊縮させてケーシングを保持するチャック装置を回転体に設け、この回転体を油圧モータで回転させながら、回転体を回転可能に支持する昇降フレームをスラストシリンダにより昇降させて、ケーシングの圧入（押込）・引抜を行っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開昭６１−２７０４１８号公報
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】大口径ボーリング工法−ＴＢＨ工法、[online]、大口径ボーリング協会、[平成２３年８月３日検索］、インターネット＜URL：http://www.daikoukei.ne.jp/kouho/tbh/index.html＞
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで、既存の鉄道の軌道等の重要構造物に近接して場所打ちコンクリート杭を施工する場合には、掘削機により形成される掘削孔の緩みにより周辺地盤に対する悪影響が懸念されるため、何らかの対策が必要となる。その対策として、場所打ちコンクリート杭の施工に際して、事前に薬液注入等による地盤改良を施すことで周辺地盤に対する悪影響は回避する方法があるが、薬液注入等の地盤改良工事自体が近接する重要構造物の変状を引き起こすこともある。また、そのような地盤改良工事は多大な費用を要するものであり、そのための工期も余分に必要となる。そのため、薬液注入による地盤改良によらずとも周辺地盤に対する悪影響を確実に防止することのできる有効な工法の開発が望まれている。
【０００９】
その対策として、掘削孔の孔壁を覆うようにケーシングを地盤に圧入することにより、孔壁の崩壊や、それに伴う重要構造物の支持地盤の緩みを抑制することができる。
しかしながら、孔壁崩壊を抑制すべく、非特許文献１に記載のようなＴＢＨ掘削機と、特許文献１に記載のようなケーシング圧入装置とを用いて、掘削孔の形成とケーシングの圧入と交互に行う場合には、ＴＢＨ掘削機とケーシング圧入装置とを施工箇所に交互にセットし、セット毎に掘削軸とケーシングの中心軸とを一致させる必要があるので（すなわち、芯出し工程が必要になるので）、施工工程が煩雑化する。
【００１０】
また、この煩雑化を抑制するために、図１３に示すように架台１２０を設けて、架台１２０の上側にＴＢＨ掘削機１０１を配置する一方、ケーシング１２１を圧入するケーシング圧入装置１２２をＴＢＨ掘削機１０１の直下に配置して、掘削軸とケーシングの中心軸とを一致させる場合には、架台１２０を含む装置全体が大型化するので、鉄道の軌道等に近接するような狭隘な場所（例えば、後述する図７に示すような鉄道の軌道の近傍）に設置することが難しい。また仮に設置できたとしても装置全体の移設に手間暇がかかる。
【００１１】
本発明は、このような実状に鑑み、比較的簡素な構成で、掘削孔の形成と、ケーシングの圧入とを行うことを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
そのため本発明に係る掘削機は、地上を自走可能な車体と、この車体上に水平旋回可能に設けられた旋回体と、により構成されるベースマシンと、旋回体の前側に取り付けられ、旋回体に支持されて直立するリーダと、このリーダに沿って昇降する回転ヘッドと、この回転ヘッドに上端部が連結されて、回転ヘッドからの回転駆動力により鉛直方向を回転軸として下端部が地盤を回転掘削する回転掘削装置と、回転ヘッドの下方に配置されるケーシング圧入装置と、を備える。リーダは、旋回体の前側に取り付けられ、旋回体に支持されて直立する第１リーダ部材と、この第１リーダ部材の上端部に下端部が枢支されて直立する第２リーダ部材と、により構成される。ケーシング圧入装置は、第１リーダ部材の下端部に取り付けられる。ケーシング圧入装置は、掘削孔の孔壁を覆う円筒状のケーシングを、その外方から挟持して、鉛直方向に地盤に圧入することが可能である。回転掘削装置は、ケーシング圧入装置に挟持されたケーシング内を通過しつつ、地盤を回転掘削することが可能である。第１リーダ部材が直立した状態であって、かつ、回転掘削装置が回転ヘッドから分離されている状態で、第２リーダ部材は、その下端部の枢支軸を中心として、回転ヘッドと共に、旋回体の後方側に揺動可能である。
【００１３】
また、本発明に係る掘削孔の形成方法は、上記掘削機を用いて、ケーシング圧入装置によるケーシングの地盤への圧入を所定深さで止め、掘削孔内の泥水で所定深さ以深の掘削孔の孔壁を安定させながら、回転掘削装置により地盤を回転掘削する。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、回転掘削装置とケーシング圧入装置とが双方共にベースマシンによって支持されており、回転掘削装置は、ケーシング圧入装置に挟持されたケーシング内を通過しつつ、地盤を回転掘削する。これにより、ケーシング内の回転掘削とケーシングの圧入とを同時並行に行うことが可能になるので、ケーシングの圧入負荷はケーシングのみを圧入する際の負荷と比べ大幅に低減され得、この結果、ケーシング圧入装置を小型化することができる。従って、比較的簡素な構成で、掘削孔の形成とケーシングの圧入とを一体的に行うことができるので、既存の鉄道の軌道等の重要構造物に近接するなど、掘削孔の緩みが近隣の既設構造物に変位や変形等の有害な影響を及ぼさないよう対策が必要な場所において、掘削孔の孔壁の防護を確実に行いながら、場所打ちコンクリート杭の施工を効率良く行うことができる。
【００１５】
また本発明によれば、ケーシング圧入装置によるケーシングの地盤への圧入を所定深さで止め、掘削孔内の泥水で所定深さ以深の掘削孔の孔壁を安定させながら、回転掘削装置により地盤を回転掘削する。これにより、例えば、近隣の既設構造物に変位や変形等の有害な影響を及ぼさないよう対策が必要な範囲に対応するように上記所定深さを設定した場合には、ケーシングの圧入は当該範囲のみとし、それ以深は泥水で掘削孔の孔壁を安定させながら掘削孔を形成することができるので、使用するケーシング量を軽減することができ、ひいては、施工コストを低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の第１実施形態における掘削機の側面図
【図２】地上走行時の掘削機を示す図
【図３】ケーシングセット時の掘削機を示す図
【図４】掘削孔の形成方法及びケーシングの圧入方法を示す図
【図５】掘削孔の形成方法及びケーシングの圧入方法を示す図
【図６】場所打ちコンクリート杭の施工方法を示す図
【図７】鉄道の軌道の近傍での場所打ちコンクリート杭の施工を示す図
【図８】本発明の第２実施形態における掘削機の上面図（Ａ）及び側面図（Ｂ）
【図９】本発明の第３実施形態における掘削機の上面図（Ａ）及び側面図（Ｂ）
【図１０】本発明の第４実施形態における掘削機の上面図（Ａ）及び側面図（Ｂ）
【図１１】本発明の第４実施形態における掘削機の上面図（Ｃ）及び側面図（Ｄ）
【図１２】ＴＢＨ工法を示す説明図
【図１３】架台上に配置されたＴＢＨ掘削機と、その直下に配置されたケーシング圧入装置とを示す図
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下に本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。尚、以下の実施形態では、上述のＴＢＨ工法を例にとって掘削孔の施工について説明するが、掘削孔の施工方法はこれに限らない。
【００１８】
図１は、本発明の第１実施形態における掘削孔形成時の掘削機の概略構成を示す。図２は、地上走行時の掘削機を示す。図３は、ケーシングセット時の掘削機を示す。
掘削機１は、ベースマシン２と、ベースマシン２に支持されて直立する柱状のリーダ３と、リーダ３に沿って昇降するスイベルヘッド（回転ヘッド）４と、スイベルヘッド４を駆動源とする回転掘削装置５と、スイベルヘッド４の下方に配置されてベースマシン２に支持されるケーシング圧入装置（パワーケーシングジャッキ）６と、により構成されている。
【００１９】
ベースマシン２は、地上を自走可能な車体２１と、この車体２１上に水平旋回可能に設けられた旋回体２２と、により構成されている。
車体２１は、車体本体２３と、無限軌道２４と、アウトリガー２５とにより構成されている。
【００２０】
無限軌道２４は、車体本体２３の両側部に設けられており、車体本体２３に内蔵された図示しない駆動装置に駆動されて回転する。従って、車体２１は、この無限軌道２４を回転させることにより地上を走行する。
【００２１】
アウトリガー２５は、車体本体２３の前部と後部とにそれぞれ２本ずつ設置されており、図示しない油圧機構に駆動されて伸縮する。アウトリガー２５は、図１に示す掘削孔形成時には伸長して接地することで車体２１の姿勢を安定化させる。一方、アウトリガー２５は図２に示す地上走行時には短縮する。
【００２２】
旋回体２２は、車体本体２３上に設置されている。この旋回体２２の下部には旋回軸２６が連結されており、旋回軸２６は車体本体２３に内蔵された図示しない駆動装置に駆動されて回転する。旋回体２２は、この旋回軸２６を回転させることにより水平旋回する。
【００２３】
リーダ３は、旋回体２２の前側下部に枢支軸３１を介して枢支される第１リーダ部材３２と、その上端部に枢支軸３３を介して枢支される第２リーダ部材３４と、により構成される。また、枢支軸３３の近傍には、第１リーダ部材３２と第２リーダ部材３４とを互いに固定するピン止め機構（図示せず）が設けられている。このピン止め機構を構成するピンがピン止め機構に装着されている場合には、枢支軸３３を中心とする第２リーダ部材３４の第１リーダ部材３２に対する揺動が制限される。一方、ピンがピン止め機構から取り外されている場合には、枢支軸３３を中心とする第２リーダ部材３４の第１リーダ部材３２に対する揺動が可能になる。
【００２４】
第２リーダ部材３４の背面には支持ブラケット３４ａが設けられており、この支持ブラケット３４ａは、旋回体２２の前側中央部に設けられた油圧シリンダ３５のロッド３６に連結されている。
【００２５】
掘削機１の走行時には、図２に示すように、上記ピン止め機構にピンが装着された状態で油圧シリンダ３５のロッド３６を短縮させる。これにより、第１リーダ部材３２と第２リーダ部材３４とが互いに固定された状態で、リーダ３全体が、枢支軸３１を中心として、ベースマシン２の後方側に揺動する。換言すれば、リーダ３全体が、枢支軸３１を支軸として、ベースマシン２の後方側に傾倒する。
【００２６】
一方、図３に示すように、後述するケーシング１０を、地面に載置されたケーシング圧入装置６にセットする場合には、上記ピン止め機構よりピンが取り外された状態で油圧シリンダ３５のロッド３６を短縮させる。これにより、第１リーダ部材３２に対する第２リーダ部材３４の揺動が可能になるので、第２リーダ部材３４は、その下端部の枢支軸３３を中心として、ベースマシン２の後方側に揺動する。換言すれば、第２リーダ部材３４が、枢支軸３３を支軸として、ベースマシン２の後方側に傾倒する。
【００２７】
図１に戻り、スイベルヘッド４は、その背面がスライドブロック４１に取り付けられており、このスライドブロック４１を介して、リーダ３に摺動自在に支持されている。従って、スイベルヘッド４は、スライドブロック４１と共に、リーダ３の前方を、リーダ３に沿って昇降する。
【００２８】
スイベルヘッド４は、図示しないモータを駆動源として、鉛直方向を回転軸とする回転駆動力を出力する。
スイベルヘッド４を駆動源とする回転掘削装置５は、鉛直方向に直列に連結される複数の上記リバースロッド１０３と、リバースロッド１０３の下端（最先端）１０３ａに設けられる上記リバースビット１０４と、により構成される。ここで、リバースビット１０４の外径は、後述するケーシング１０の内径よりも小さい。
【００２９】
リバースロッド１０３は、その上端部１０３ｂがスイベルヘッド４に連結されて、スイベルヘッド４からの回転駆動力により鉛直方向を回転軸として回転する。この回転により、リバースロッド１０３の下端１０３ａに位置するリバースビット１０４が、地盤を回転掘削する。
【００３０】
この回転掘削により発生する掘削土砂は、図１２を用いて説明したＴＢＨ工法と同様に、安定液（泥水）と共に、掘削孔１１からリバースロッド１０３の内部を通過して上述のサクションポンプ１０８に吸引され得る。
【００３１】
リーダ３の頂部には、補助クレーン７のブーム７１が、リーダ３からベースマシン２の左前方に向けて張り出すように水平に取り付けられている。
また、旋回体２２の後端上部には補助クレーン７の揚重用ウインチ７２が設置されている。
【００３２】
ウインチ７２より引き出されたワイヤロープ７３は、ブーム７１の複数のガイドプーリ７４に掛け渡されて、ブーム７１の先端部の下方に位置する吊具７５に接続されている。従って、補助クレーン７は、ウインチ７２によりワイヤロープ７３を巻き上げることで、吊具７５を介して、重量物を吊り上げることができる。
【００３３】
リーダ３の第１リーダ部材３２の下端部には、掘削機１の前方に張り出すように、ケーシング圧入装置６が着脱可能に取り付けられている。
ケーシング圧入装置６の中央空間部には、円筒状のケーシング（鋼管等）１０が挿入される。また、ケーシング圧入装置６は、ケーシング１０をその外方から挟持して回転させつつ、鉛直方向に地盤に圧入する。
【００３４】
ここで、ケーシング圧入装置６は、スイベルヘッド４の回転軸が、ケーシング圧入装置６により圧入されるケーシング１０の中心軸（回転軸）に略一致するように、スイベルヘッド４の下方に配置されている。
【００３５】
ケーシング圧入装置６には、例えば、上述の特許文献１に記載の回転式のケーシング圧入装置を用いることができる。尚、ケーシング圧入装置６は、回転式のものに限らず、いわゆる揺動式のものであってもよい。
【００３６】
ケーシング圧入装置６が上述の特許文献１に記載のケーシング圧入装置と同様の構成である場合には、分割されたリング（図示せず）を油圧シリンダ（図示せず）により緊縮させてケーシング１０を保持するチャック装置（図示せず）を回転体（図示せず）に設け、この回転体を油圧モータ（図示せず）で回転させながら、回転体を回転可能に支持する昇降フレーム（図示せず）をスラストシリンダ（図示せず）により昇降させることで、ケーシング１０の圧入（押込）・引抜を行うことが可能である。
【００３７】
図２に示すように、ケーシング圧入装置６は、第１リーダ部材３２との取付部６１を揺動中心として、上下に揺動することが可能である。掘削機１の走行時には、ケーシング圧入装置６の前側を上昇させた状態で、固定部材（例えば固定用ワイヤー）６２の両端をケーシング圧入装置６の前側側面と第１リーダ部材３２の中央側面とに固定することにより、掘削機１の走行時におけるケーシング圧入装置６と地面との接触を回避することができる。
【００３８】
ケーシング圧入装置６にケーシング１０をセットする場合には、図３に示すように、スイベルヘッド４をリーダ３の第２のリーダ部材３４で支持した状態で上記ピン止め機構よりピンを取り外し、この状態で油圧シリンダ３５のロッド３６を短縮させる。これにより、第１リーダ部材３２に対するスイベルヘッド４及び第２リーダ部材３４の揺動が可能になるので、スイベルヘッド４及び第２リーダ部材３４は、枢支軸３３を中心として、ベースマシン２の後方側に揺動することができる。換言すれば、スイベルヘッド４及び第２リーダ部材３４が、枢支軸３３を支軸として、ベースマシン２の後方側に傾倒することができる。
【００３９】
スイベルヘッド４及び第２リーダ部材３４をベースマシン２の後方側に傾倒させた後に、クローラークレーン８１によりケーシング１０を吊り込み、ケーシング圧入装置６にセットする。
【００４０】
図４及び図５は、掘削機１を用いた掘削孔１１の形成方法及びケーシング１０の圧入方法を示す。
まず、図４（Ａ）に示すように、掘削機１のスイベルヘッド４及び第２リーダ部材３４をベースマシン２の後方側に傾倒させた状態で、クローラークレーン８１を用いてケーシング１０をケーシング圧入装置６にセットする。
【００４１】
次に、図４（Ｂ）に示すように、ケーシング圧入装置６によってケーシング１０を回転させつつ地盤に所定の深さ分（例えばケーシング１０の全長の半分程度の深さまで）圧入する。また、傾倒している第２リーダ部材３４を直立状態に戻して、掘削機１のスイベルヘッド４に回転掘削装置５（リバースロッド１０３及びリバースビット１０４）をセットする。ここで、リバースビット１０４は、その外径が、ケーシング１０の内径よりも小さいので、回転掘削装置５を、ケーシング１０の内部に配置することが可能である。また、回転掘削装置５のセット時には、スイベルヘッド４の回転軸と、回転掘削装置５の回転軸と、ケーシング１０の中央軸（回転軸）とが略一致するように、それぞれが配置される。以上の配置によって、回転掘削装置５は、ケーシング圧入装置６に挟持されたケーシング１０内を通過しつつ、地盤を回転掘削することが可能である。
【００４２】
次に、図４（Ｃ）に示すように、掘削機１のスイベルヘッド４を下降させつつ、スイベルヘッド４からの回転駆動力により、回転掘削装置５を回転させて、ケーシング１０内を削孔する。これにより、孔壁がケーシング１０によって覆われた掘削孔１１が形成される。また、この削孔に並行して、ケーシング圧入装置６は、ケーシング１０を回転させつつ地盤に圧入する。
【００４３】
ここで、スイベルヘッド４の下降速度は、リーダ３に予め設置された速度センサ（図示せず）によって測定されて、この測定データが、ベースマシン２に予め設置された制御装置（図示せず）に伝達される。この制御装置では、測定されたスイベルヘッド４の下降速度に応じて回転掘削装置５の掘進速度を算出し、この掘進速度に同調させた圧入速度でケーシング１０を地盤に圧入すべく、ケーシング圧入装置６のスラストシリンダの作動を制御する。このようにして、ケーシング圧入装置６は、回転掘削装置５の掘進速度に同調させた圧入速度で、ケーシング１０を地盤に圧入することができる。
【００４４】
スイベルヘッド４がその昇降可能範囲の下限に達すると、次に、図４（Ｄ）に示すように、掘削機１のスイベルヘッド４をリバースロッド１０３から分離させて上昇させ、リバースロッド１０３の上端に新たなリバースロッド１０３’を継ぎ足す。
【００４５】
次に、図５（Ｅ）に示すように、掘削機１のスイベルヘッド４及び第２リーダ部材３４をベースマシン２の後方側に傾倒させた状態で、クローラークレーン８１を用いて新たなケーシング１０’をケーシング１０の上端に固定する。
【００４６】
次に、図５（Ｆ）に示すように、ケーシング圧入装置６によってケーシング１０，１０’を回転させつつ地盤に所定の深さ分（例えば、新たに継ぎ足されたリバースロッド１０３’がケーシング１０’の上端部から突出する程度まで）圧入する。
【００４７】
次に、傾倒している第２リーダ部材３４を直立状態に戻して、掘削機１のスイベルヘッド４に回転掘削装置５（リバースロッド１０３’）をセットし、この後に、図５（Ｇ）に示すように、掘削機１のスイベルヘッド４を下降させつつ、スイベルヘッド４からの回転駆動力により、回転掘削装置５を回転させて、ケーシング１０内を削孔する。また、この削孔に並行して、ケーシング圧入装置６は、ケーシング１０，１０’を回転させつつ地盤に圧入する。ここにおいても、上述の図４（Ｃ）と同様に、ケーシング圧入装置６は、回転掘削装置５の掘進速度に同調させた圧入速度で、ケーシング１０，１０’を地盤に圧入することができる。
【００４８】
そして、スイベルヘッド４がその昇降可能範囲の下限に達すると、この後は、図４（Ｄ）〜図５（Ｇ）と同様の工程を繰り返して、所定の深さ（例えば、孔壁保護が必要な深さ）まで、掘削孔１１の形成と、ケーシング１０の圧入とを行う。
【００４９】
掘削孔１１の形成と、ケーシング１０の圧入とが、所定の深さ（例えば、孔壁保護が必要な深さ）まで完了した後に、掘削孔１１を更に掘り進める場合には、図５（Ｈ）に示すように、ケーシング圧入装置６の作動を停止してケーシング１０の圧入を終了する一方、新たなリバースロッド１０３’を順次継ぎ足して、回転掘削装置５による回転掘削を所望の深さまで継続する。
【００５０】
以上のように掘削機１を用いることにより、掘削孔１１の形成に並行して、ケーシング１０の圧入を行うことができる。
図６は、掘削機１を用いる場所打ちコンクリート杭の施工方法を示す。
【００５１】
掘削機１による掘削孔１１の形成及びケーシング１０の圧入が完了した施工場所（図６の紙面中央及び左側）では、ケーシング圧入装置６が掘削機１から分離されて地面に載置されている。この施工場所では、掘削孔１１内に鉄筋籠（図示せず）が建込まれた後に、アジテータ車８２からの生コンクリートがトレミー管８３を介して掘削孔１１内に打設される。また、この生コンクリート打設作業の進行状況に応じて、クローラークレーン８１及びケーシング圧入装置６を用いて、ケーシング１０の引き抜き作業が行われる。
【００５２】
一方、掘削機１による新たな掘削孔１３の形成及び新たなケーシング１４の圧入が行われる施工場所（図６の紙面右側）では、掘削機１に新たなケーシング圧入装置６’が取り付けられている。この施工場所では、図４〜図５に示した施工方法と同様に、掘削孔１３の形成とケーシング１４の圧入とが行われる。
【００５３】
このようにして、複数のケーシング圧入装置６，６’を用いることにより、掘削孔の形成作業及びケーシングの圧入作業に並行して、鉄筋籠の建込み、生コンクリート打設作業及びケーシング引き抜き作業を行うことができるので、場所打ちコンクリート杭の施工を効率良く行うことができる。
【００５４】
図７は、鉄道の軌道の近傍での場所打ちコンクリート杭の施工を示す。
鉄道の軌道８５に近接して場所打ちコンクリート杭を施工する場合には、掘削機１によって掘削孔１１を形成すると共に、この掘削孔１１の孔壁を覆うようにケーシング１０を地盤に圧入する。尚、ケーシング１０を圧入する範囲（深さ）は、軌道８５を含む近隣の既設構造物に変位や変形等の有害な影響が及ばないように対策を実施すべき範囲を考慮して設定される。ここで、この設定値が、本発明における所定深さに対応する。掘削孔１１の形成及びケーシング１０の圧入完了後には、掘削孔１１内に鉄筋籠を建込み、生コンクリートを打設する。生コンクリート打設後に速やかにケーシング１０を撤去することで、場所打ちコンクリート杭が構築される。以上のように掘削機１を用いて掘削孔１１の形成とケーシング１０の圧入とを行うことにより、掘削孔１１の孔壁の崩壊や、それに伴う軌道８５の支持地盤の緩みを抑制することができるので、掘削孔１１の形成前に地盤改良や鋼矢板打設等の孔壁防護工事を行うことなく、確実に孔壁崩落を防護することができ、ひいては、施工コストを低減することができる。
【００５５】
また、ケーシング１０の圧入が近隣の既設構造物に変位や変形等の有害な影響を及ぼさないよう対策が必要な範囲（本発明における所定深さ）でケーシング圧入装置６によるケーシング１０の地盤への圧入を止め、それ以深では、掘削孔１１内の泥水及びベントナイト溶液等の安定液で掘削孔１１の孔壁を安定させながら、回転掘削装置５により地盤を回転掘削して掘削孔１１を形成することができるので、使用するケーシング量を軽減して施工コストを低減することができる。
【００５６】
また、ケーシング１０が鋼管である場合には、その鋼管を残置することで場所打ち鋼管コンクリート杭を施工することもできる。
本実施形態によれば、掘削機１は、地上を自走可能な車体２１と、この車体２１上に水平旋回可能に設けられた旋回体２２と、により構成されるベースマシン２と、旋回体２２に支持されて直立するリーダ３と、このリーダ３に沿って昇降するスイベルヘッド（回転ヘッド）４と、このスイベルヘッド４に上端部が連結されて、スイベルヘッド４からの回転駆動力により鉛直方向を回転軸として下端部が地盤を回転掘削する回転掘削装置５と、スイベルヘッド４の下方に配置されてベースマシン２に支持されるケーシング圧入装置６と、を備える。ケーシング圧入装置６は、掘削孔１１の孔壁を覆う円筒状のケーシング１０を、その外方から挟持して、鉛直方向に地盤に圧入する。スイベルヘッド４は、ケーシング圧入装置６に挟持されたケーシング１０内を通過しつつ、地盤を回転掘削する。これにより、比較的簡素な構成で、掘削孔１１の形成と並行してケーシング１０の圧入を行うことができるので、場所打ちコンクリート杭の施工を効率良く行うことができる。
【００５７】
また本実施形態によれば、ケーシング圧入装置６は、リーダ３の下端部に着脱可能に取り付けられている。これにより、例えば図６に示したように、場所打ちコンクリート杭の施工時に複数のケーシング圧入装置６，６’を用いることで、掘削孔の形成作業及びケーシングの圧入作業に並行して、鉄筋籠の建込み、生コンクリート打設作業及びケーシング引き抜き作業を行うことができるので、場所打ちコンクリート杭の施工を効率良く行うことができる。
【００５８】
また本実施形態によれば、ケーシング圧入装置６がリーダ３に着脱可能に取り付けられていることにより、ケーシング圧入装置６は、ケーシング旋回力の反力を、リーダ３及びベースマシン２から得ることができるので、ケーシング１０の地盤への圧入を安定的に行うことができる。
【００５９】
また本実施形態によれば、リーダ３及びケーシング圧入装置６は、ベースマシン２の前側に取り付けられ、リーダ３は、旋回体２２に支持されて直立する第１リーダ部材３２と、この第１リーダ部材の上端部に下端部が枢支されて直立する第２リーダ部材３４と、により構成され、第２リーダ部材３４は、その下端部の枢支軸３３を中心として、ベースマシン２の後方側に揺動可能である。これにより、スイベルヘッド４及び第２リーダ部材３４が、枢支軸３３を支軸として、ベースマシン２の後方側に傾倒することができるので、ケーシング圧入装置６の上方にスペースを確保することができる。
【００６０】
また本実施形態によれば、ケーシング圧入装置６は、回転掘削装置５の掘進速度に同調させた圧入速度で、ケーシング１０を地盤に圧入する。これにより、回転掘削装置５の掘進と並行してケーシング１０の地盤への圧入が順次行われるので、掘削孔１１の孔壁の防護を掘進に応じて迅速に行うことができる。
【００６１】
また本実施形態によれば、掘削機１を用いて、ケーシング圧入装置６によるケーシング１０の地盤への圧入を所定深さで止め、掘削孔１１内の泥水（安定液）で所定深さ以深の掘削孔１１の孔壁を安定させながら、回転掘削装置５により地盤を回転掘削する。これにより、ケーシング１０の圧入は近隣の既設構造物に変位や変形等の有害な影響を及ぼさないよう対策が必要な範囲（所定深さ）のみとし、それ以深は泥水（安定液）で掘削孔１１の孔壁を安定させながら掘削孔１１を形成することができるので、使用するケーシング量を軽減することができ、ひいては、施工コストを低減することができる。
【００６２】
尚、本実施形態では、ケーシング１０の地盤への圧入を、回転掘削装置５による掘進よりも先行させているが、地盤が比較的硬く、崩れにくい場合には、回転掘削装置５による掘進を、ケーシング１０の地盤への圧入よりも先行させることが可能である。この場合には、回転掘削装置５により形成された掘削孔１１の孔壁の表面を削るようにケーシング１０が地盤に圧入されて、掘削孔１１の孔壁を防護する。
【００６３】
図８は、本発明の第２実施形態における掘削機１の概略構成を示す。
図１〜図３に示した第１実施形態と異なる点について説明する。
スイベルヘッド４の背面に取り付けられているスライドブロック４１が、図示しないヒンジ機構を介して、リーダ３に摺動自在に支持されている。このヒンジ機構は、リーダ３の長手方向を旋回軸としてスライドブロック４１及びスイベルヘッド４を水平旋回させるものであり、従って、このヒンジ機構が、本発明における回転ヘッド旋回機構としての機能を実現する。
【００６４】
また、補助クレーン７のブーム７１は、その基端部がリーダ３の頂部に枢支されており、この枢支軸７７を中心として、補助クレーン７が水平旋回可能になっている。
ケーシング圧入装置６にケーシング１０をセットする場合には、スイベルヘッド４及び第２リーダ部材３４をベースマシン２の後方側に傾倒させる代わりに、スライドブロック４１及びスイベルヘッド４を上記ヒンジ機構を介して掘削機１の前方中央から前方右側に水平旋回させることにより（図８（Ａ）の破線矢印参照）、ケーシング圧入装置６の上方にスペースを確保する。そして、ケーシング１０を吊り上げた補助クレーン７が、枢支軸７７を中心として、掘削機１の左側から前方中央に水平旋回して（図８（Ａ）の白抜き矢印参照）、ケーシング１０をケーシング圧入装置６の中央空間内に吊り下ろす。
【００６５】
特に本実施形態によれば、リーダ３の長手方向を旋回軸としてスライドブロック４１及びスイベルヘッド４を水平旋回させるヒンジ機構（回転ヘッド旋回機構）を備える。これにより、スイベルヘッド４及び第２リーダ部材３４をベースマシン２の後方側に傾倒させることなく、ケーシング圧入装置６の上方にスペースを確保することができる。
【００６６】
また本実施形態によれば、リーダ３の頂部（上部）に基端部が枢支されて、この基端部の枢支軸７７を中心として水平旋回可能な補助クレーン７を備える。これにより、クローラークレーン８１等を用いることなく、ケーシング１０の吊り込みを行うことができる。
【００６７】
図９は、本発明の第３実施形態における掘削機１の概略構成を示す。
図１〜図３に示した第１実施形態と異なる点について説明する。
第３実施形態では、ケーシング圧入装置６が、リーダ３の第１リーダ部材３２の下端部に着脱可能に取り付けられる代わりに、リーダ３の下方の車体２１（車体本体２３）に着脱可能に取り付けられて、掘削機１の前方に張り出している。
【００６８】
ケーシング圧入装置６にケーシング１０をセットする場合には、まず、スイベルヘッド４及び第２リーダ部材３４をベースマシン２の後方側に傾倒させる代わりに、旋回体２２を水平旋回させることにより（図９の白抜き矢印参照）、ケーシング圧入装置６の上方にスペースを確保する。そして、クローラークレーン８１によりケーシング１０を吊り込み、ケーシング圧入装置６にセットする。尚、図９では、クローラークレーン８１により吊り込まれたケーシング１０が、ケーシング圧入装置６内の既設のケーシング１０上に継ぎ足されることにより、ケーシング圧入装置６へのセットが間接的に行われている。
【００６９】
特に本実施形態によれば、ケーシング圧入装置６は、車体２１に着脱可能に取り付けられている。これにより、スイベルヘッド４及び第２リーダ部材３４をベースマシン２の後方側に傾倒させることなく、旋回体２２の水平旋回のみで、ケーシング圧入装置６の上方にスペースを確保することができる。
【００７０】
また本実施形態によれば、ケーシング圧入装置６が車体２１に着脱可能に取り付けられていることにより、ケーシング圧入装置６は、ケーシング旋回力の反力を、車体２１から得ることができるので、ケーシング１０の地盤への圧入を安定的に行うことができる。
【００７１】
尚、地盤が硬質等であって、ケーシング圧入時に反力の補強が必要な場合の対策としては、ケーシング圧入装置６にウェイト（図示せず）を載加して反力の補強を行う方法と、スイベルヘッド４により、その回転駆動力を利用して反力杭（図示せず）を地盤に打設し、この反力杭を介して反力の補強を行う方法とを挙げることができる。後者の方法において、ケーシング圧入時に旋回（水平）方向の反力を補強する場合には、例えば、地盤の任意の場所に反力杭を打設し、反力杭とベースマシン２の車体２１とを、図示しない固定治具で連結して、旋回（水平）方向の反力を補強する。また、ケーシング圧入時に鉛直方向の反力を補強する場合には、例えば、ベースマシン２の車体２１とケーシング圧入装置６とを一旦分離し、ケーシング圧入装置６の近傍に反力杭を打設し、反力杭とケーシング圧入装置６とを図示しない固定治具で連結して、鉛直方向の反力を補強する。
【００７２】
図１０及び図１１は、本発明の第４実施形態における掘削機１の概略構成を示す。
図９に示した第３実施形態と異なる点について説明する。
円筒状のケーシング１０が、円弧状断面を有する２つのケーシング部材１５によって構成されている。
【００７３】
ケーシング圧入装置６にケーシング１０（ケーシング部材１５）をセットする場合には、まず、図１０に示すように、旋回体２２を水平左旋回させることにより、ケーシング圧入装置６の上方にスペースを確保する。そして、補助クレーン７によりケーシング部材１５を吊り上げる。次に、図１１に示すように、旋回体２２を水平右旋回させて、ケーシング圧入装置６内の既設のケーシング１０上にケーシング部材１５を吊り下ろす。そして、既設のケーシング１０の上端部にケーシング部材１５を連結させる。
【００７４】
特に本実施形態によれば、円筒状のケーシング１０が、円弧状断面を有する複数（例えば２つ）のケーシング部材１５によって構成されている。これにより、ケーシング圧入装置６内の既設のケーシング１０上に、補助クレーン７を用いて、ケーシング部材１５を順次運搬して組立ててケーシング１０を継ぎ足すことができるので、クローラークレーン８１等を用いることなく、比較的簡易な構成で、ケーシングの圧入作業を行うことができる。
【００７５】
尚、上述の実施形態では、ベースマシン２の車体２１が無限軌道２４を含んで構成されているが、車体２１の構成はこれに限らず、例えば、車体２１が、無限軌道２４の代わりとして、車輪を含んで構成されてもよい。
【００７６】
また、上述の実施形態では、回転掘削装置５がリバースロッド１０３及びリバースビット１０４により構成されているが、回転掘削装置５は、スイベルヘッド４からの回転駆動力により鉛直方向を回転軸として下端部が地盤を回転掘削するものであればこれに限らず、例えば、回転掘削装置５は、オーガスクリューであってもよい。
【符号の説明】
【００７７】
１  掘削機
２  ベースマシン
３  リーダ
４  スイベルヘッド（回転ヘッド）
５  回転掘削装置
６，６’  ケーシング圧入装置
７  補助クレーン
１０，１０’  ケーシング
１１  掘削孔
１３  掘削孔
１４  ケーシング
１５  ケーシング部材
２１  車体
２２  旋回体
２３  車体本体
２４  無限軌道
２５  アウトリガー
２６  旋回軸
３１  枢支軸
３２  第１リーダ部材
３３  枢支軸
３４  第２リーダ部材
３４ａ  支持ブラケット
３５  油圧シリンダ
３６  ロッド
４１  スライドブロック
６１  取付部
６２  固定部材
７１  ブーム
７２  ウインチ
７３  ワイヤロープ
７４  ガイドプーリ
７５  吊具
７７  枢支軸
８１  クローラークレーン
８２  アジテータ車
８３  トレミー管
８５  軌道
１０１  ＴＢＨ掘削機
１０２  スイベルヘッド
１０３，１０３’  リバースロッド
１０４  リバースビット
１０５  安定液タンク
１０６  サンドポンプ
１０７  掘削孔
１０８  サクションポンプ
１０９  １次スクリーン
１１０  ２次スクリーン
１１１  サイクロンスクリーン
１１２  残土タンク
１２０  架台
１２１  ケーシング
１２２  ケーシング圧入装置
【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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【図１３】
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