(57)【要約】【課題】上方に制限物があっても掘削のできる掘削技術の提供。【解決手段】掘削地盤の上方に制限物１１が有る場合に有効な掘削工法である。自走可能なクレーン車２で、搭載されるシリンダの駆動分力による押付力とアースオーガー装置７の回転力によって掘削する掘削機１において、掘削機１のケーシングとスクリューを分割し、第１のカップリング１２ａを固着した第１のケーシング１０ａに第２のカップリング１２ｂを固着した第２のケーシング１０ｂを結合部材１４で結合させながら段階的に掘削する工法とその装置である。【選択図】　　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
クレーン本体と、前記クレーン本体に伸縮ブームの一端を揺動自在に軸支して設け、前記伸縮ブームの他端に回転駆動機構を内蔵したアースオーガー装置を回転自在に設け、前記伸縮ブームの中間部と前記クレーン本体との間には油圧シリンダー装置のピストンロッドとシリンダーとを前記伸縮ブームと前記クレーン本体とに回動自在に設け、前記回転駆動機構と前記油圧シリンダー装置を駆動する動力源とを有する移動式ラフタークレーンからなる構成において、
前記アースオーガー装置に第１のケーシングを取り付ける行程と、
この第１のケーシングを地盤に圧入した後、この第１のケーシングを前記アースオーガー装置から取り外し、このアースオーガー装置に第２のケーシングを取り付ける行程と、
前記第１のケーシング先端に第２のケーシングを結合させる行程と、
前記結合されたケーシングを前記アースオーガー装置で回転させ、かつ前記伸縮ブーム及び前記アースオーガー装置の各重量と前記伸縮ブーム及び前記油圧シリンダー装置の各加圧力とで加圧することにより、前記ケーシングに前記クレーン本体の重量をかけて地盤に圧入する行程と、
前記ケーシングが圧入され後引き上げられた前記アースオーガー装置に前記第１のケーシングに相当する長さの第１のスクリューを取り付ける行程と、この第１のスクリューで前記アースオーガー装置から取り外し、このアースオーガー装置に第２のスクリューを取り付ける行程と、
前記第１のスクリュー先端に第２のスクリューを結合させる行程と、
前記結合されたケーシングを前記アースオーガー装置で回転させ、かつ前記伸縮ブーム及び前記アースオーガー装置の各重量と前記伸縮ブーム及び前記油圧シリンダー装置の各加圧力とで加圧することにより、前記ケーシング内の地盤を削孔する行程と
からなることを特徴とする掘削工法。
【請求項２】
クレーン本体と、前記クレーン本体に伸縮ブームの一端を揺動自在に軸支して設け、前記伸縮ブームの他端に回転駆動機構を内蔵したアースオーガー装置を回転自在に設け、前記伸縮ブームの中間部と前記クレーン本体との間には油圧シリンダー装置のピストンロッドとシリンダーとを前記伸縮ブームと前記クレーン本体とに回動自在に設け、前記回転駆動機構と前記油圧シリンダー装置を駆動する動力源とを有する移動式ラフタークレーンからなる構成において、
前記アースオーガー装置に第１のケーシングと第１のスクリューを取り付ける行程と、
この第１のケーシングを地盤に圧入し、前記第１のスクリューで削孔した後、この第１のケーシングと前記第１のスクリューを前記アースオーガー装置から取り外し、このアースオーガー装置に第２のケーシングと第２のスクリューを取り付ける行程と、
前記第１のケーシング先端に前記第２のケーシングを結合させ、第１のスクリューの先端に前記第２のスクリューを結合させる行程と、
前記結合されたケーシングと前記結合されたスクリューを前記アースオーガー装置で回転させ、かつ前記伸縮ブーム及び前記アースオーガー装置の各重量と前記伸縮ブーム及び前記油圧シリンダー装置の各加圧力とで加圧することにより、前記ケーシングに前記クレーン本体の重量をかけて地盤に圧入し、前記スクリューで削孔する行程と
からなることを特徴とする掘削工法。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の掘削工法において、
前記第１のケーシング先端に前記第２のケーシングを結合させる行程は、前記第１のケーシングに固着された第１のカップリングと前記第２の端部に固着された第２のカップリングを結合させる行程であることを特徴とする掘削工法。
【請求項４】
クレーン本体と、前記クレーン本体に伸縮ブームの一端を揺動自在に軸支して設け、前記伸縮ブームの他端に回転駆動機構を内蔵したアースオーガー装置を回転自在に設け、前記伸縮ブームの中間部と前記クレーン本体との間には油圧シリンダー装置のピストンロッドとシリンダーとを前記伸縮ブームと前記クレーン本体とに回動自在に設け、前記回転駆動機構と前記油圧シリンダー装置を駆動する動力源とを有する移動式ラフタークレーンからなる構成において、前記アースオーガー装置に設けられる第１のケーシングと、
この第１のケーシングを地盤に圧入した後、この第１のケーシングを前記アースオーガー装置から取り外し、このアースオーガー装置に設けられる第２のケーシングと、
前記第１のケーシング先端に固着される第１カップリングと、
前記第２のケーシング先端に固着される第２カップリングと、
前記第１カップリングと前記第２カップリングを結合させる結合手段とからなり、
前記結合されたケーシングを前記アースオーガー装置で回転させ、かつ前記伸縮ブーム及び前記アースオーガー装置の各重量と前記伸縮ブーム及び前記油圧シリンダー装置の各加圧力とで加圧することにより、前記ケーシングに前記クレーン本体の重量をかけて地盤に圧入するようにした
ことを特徴とする掘削装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、地盤を強化する基礎工事のための掘削工法とその装置に関する。更に詳しくは、地盤にコンクリート等を打設する杭孔を掘るための掘削工法とその装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
建造物の建設予定地等の地盤において、建築物を構築する場合の基礎工事は、法制上の規制もあり、無振動、無騒音等が求められる工法となっている。地盤を削孔して生コンクリートを打設して鉄筋コンクリート杭を構築する方法は種々あり周知である。この例としてオーガー工法がある。このオーガー工法は、アースオーガー機を使用し杭構築等の作業を行う工法である。
【０００３】
特に連続オーガー機は、一般にアースオーガーと称され、モータにより回転力を与える駆動装置、この駆動装置を案内するリーダー、これを懸垂するクローラクレーン、ケーシング、スクリュー及びヘッド等から構成されている。掘削は、ケーシングを回転と押し込み動作で所定位置の地盤に貫入させ、このケーシング内の土壌等をスクリューで地上に掻き出す方法である。スクリューは中空シャフトの周囲にスパイラル状に鋼板がねじられ取り付けられたものである。
【０００４】
このスクリューを回転させ先端に設けられたヘッドの刃で土壌を掻き出し、掘削された土壌等はスクリューのスパイラル形状に沿って地上側に導かれ回収される。このように掘削された孔に対しケーシングが除かれた後に鉄筋、生コンクリートを打設して杭が構築される。このアースオーガーについては、同一出願人も特公平６−６８６０号公報で提案している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
宅地建設予定地等は、都会等では作業スペースが広くとれない場合がある。又、上方に干渉体があってその下で工事を行わねばならない場合もある。しかし、従来から使用されている掘削機は、掘削深さに応じたケーシング及びスクリューを必要とし、これに対応する形でリーダーが設けられていて、リーダーが長いものになっている。
このため、掘削地盤上には、ある程度のスペースが必要である。問題は、杭打ち地盤の上方に制限物が有る場合である。この場合、掘削深さが制限物までの高さ以上であると、ケーシングやスクリューもそれに応じた長さとなるため、掘削機のリーダー、即ちクレーンの先端部が上方の制限物に干渉して掘削できない状態であった。
【０００６】
スクリューのみで掘削を行う場合に、スクリューを分割し、掘削過程で継ぎながら掘削を行うケースもあるが、部分的に行う場合であってケーシングを含めた通常と変わらぬ工事ではなかった。本発明はこのような技術的背景に基づきなされたものであり、特公平６−６８６０号公報の技術を改良発展させて前述の問題点を解決し、次の目的を達成するものである。
本発明の目的は、掘削地盤の上方に制限物があっても安定して所定深さの掘削ができる、掘削工法とその装置を提供することにある。
本発明の他の目的は、構成が簡素で低コストな掘削工法とその装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するために本発明の掘削工法は、次のような手段を採る。即ち、発明１の掘削工法は、クレーン本体と、前記クレーン本体に伸縮ブームの一端を揺動自在に軸支して設け、前記伸縮ブームの他端に回転駆動機構を内蔵したアースオーガー装置を回転自在に設け、前記伸縮ブームの中間部と前記クレーン本体との間には油圧シリンダー装置のピストンロッドとシリンダーとを前記伸縮ブームと前記クレーン本体とに回動自在に設け、前記回転駆動機構と前記油圧シリンダー装置を駆動する動力源とを有する移動式ラフタークレーンからなる構成において、次の工程を採る。
【０００８】
前記アースオーガー装置に第１のケーシングを取り付ける行程と、この第１のケーシングを地盤に圧入した後、この第１のケーシングを前記アースオーガー装置から取り外し、このアースオーガー装置に第２のケーシングを取り付ける行程と、前記第１のケーシング先端に第２のケーシングを結合させる行程と、前記結合されたケーシングを前記アースオーガー装置で回転させ、かつ前記伸縮ブーム及び前記アースオーガー装置の各重量と前記伸縮ブーム及び前記油圧シリンダー装置の各加圧力とで加圧することにより、前記ケーシングに前記クレーン本体の重量をかけて地盤に圧入する行程を採る。
【０００９】
更に、前記ケーシングが圧入され後引き上げられた前記アースオーガー装置に前記第１のケーシングに相当する長さの第１のスクリューを取り付ける行程と、この第１のスクリューで前記アースオーガー装置から取り外し、このアースオーガー装置に第２のスクリューを取り付ける行程と、前記第１のスクリュー先端に第２のスクリューを結合させる行程と、前記結合されたケーシングを前記アースオーガー装置で回転させ、かつ前記伸縮ブーム及び前記アースオーガー装置の各重量と前記伸縮ブーム及び前記油圧シリンダー装置の各加圧力とで加圧することにより、前記ケーシング内の地盤を削孔する行程とからなっている。この工法は、ケーシングを先に地中に貫入させた後、スクリューで土壌を掻き出す方法である。比較的地盤の柔らかい場合に適用される。
【００１０】
発明２の掘削工法は、クレーン本体と、前記クレーン本体に伸縮ブームの一端を揺動自在に軸支して設け、前記伸縮ブームの他端に回転駆動機構を内蔵したアースオーガー装置を回転自在に設け、前記伸縮ブームの中間部と前記クレーン本体との間には油圧シリンダー装置のピストンロッドとシリンダーとを前記伸縮ブームと前記クレーン本体とに回動自在に設け、前記回転駆動機構と前記油圧シリンダー装置を駆動する動力源とを有する移動式ラフタークレーンからなる構成において、次の工程を採る。
【００１１】
前記アースオーガー装置に第１のケーシングと第１のスクリューを取り付ける行程と、この第１のケーシングを地盤に圧入し、前記第１のスクリューで削孔した後、この第１のケーシングと前記第１のスクリューを前記アースオーガー装置から取り外し、このアースオーガー装置に第２のケーシングと第２のスクリューを取り付ける行程と、前記第１のケーシング先端に前記第２のケーシングを結合させ、第１のスクリューの先端に前記第２のスクリューを結合させる行程と、前記結合されたケーシングと前記結合されたスクリューを前記アースオーガー装置で回転させ、かつ前記伸縮ブーム及び前記アースオーガー装置の各重量と前記伸縮ブーム及び前記油圧シリンダー装置の各加圧力とで加圧することにより、前記ケーシングに前記クレーン本体の重量をかけて地盤に圧入し、前記スクリューで削孔する行程とからなっている。この工法は、分割されたケーシング毎に土壌をスクリューで掻き出し掘削していく方法であるが、比較的地盤の硬い場合に適用される。
【００１２】
発明３の掘削工法は、前記発明１及び２の工法において、前記第１のケーシング先端に前記第２のケーシングを結合させる行程は、前記第１のケーシングに固着された第１のカップリングと前記第２の端部に固着された第２のカップリングを結合させる行程であってもよい。ケーシングの端部に予め継ぎ手部材としてカップリングを溶接等で固着したケーシングで行う工法である。カップリング同志は取り付け、取り外しが容易名構成で継ぐ子とができるので、作業は容易となる。
【００１３】
発明４の掘削装置は、クレーン本体と、前記クレーン本体に伸縮ブームの一端を揺動自在に軸支して設け、前記伸縮ブームの他端に回転駆動機構を内蔵したアースオーガー装置を回転自在に設け、前記伸縮ブームの中間部と前記クレーン本体との間には油圧シリンダー装置のピストンロッドとシリンダーとを前記伸縮ブームと前記クレーン本体とに回動自在に設け、前記回転駆動機構と前記油圧シリンダー装置を駆動する動力源とを有する移動式ラフタークレーンからなる構成において、次の構成を採る。
【００１４】
前記アースオーガー装置に設けられる第１のケーシングと、この第１のケーシングを地盤に圧入した後、この第１のケーシングを前記アースオーガー装置から取り外し、このアースオーガー装置に設けられる第２のケーシングと、前記第１のケーシング先端に固着される第１カップリングと、前記第２のケーシング先端に固着される第２カップリングと、前記第１カップリングと前記第２カップリングを結合させる結合手段とからなり、前記結合されたケーシングを前記アースオーガー装置で回転させ、かつ前記伸縮ブーム及び前記アースオーガー装置の各重量と前記伸縮ブーム及び前記油圧シリンダー装置の各加圧力とで加圧することにより、前記ケーシングに前記クレーン本体の重量をかけて地盤に圧入するようになっている。特にケーシングはカップリング形態を採用し、ケーシングを相互に結合できる構成になっている。
【００１５】
カップリングは、溶接等でケーシングに固着される。従って、現場では既にカップリングの設けられたケーシングとして取り扱うことができるので、取り付け、取り外しが現場で容易に行える。ケーシングの長さは、掘削地盤位置の上方制限物までの高さに応じて決められる。又、必要があれば、スクリューもケーシングに合わせた長さに分割した構成にすればよい。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の掘削工法とその装置の実施の形態を図面に従って説明する。図１は、本発明を適用する掘削機１の全体正面図である。掘削機１の車体２上にクレーン本体３が搭載されている。杭打ちをするときは、車体２を地面に据え付けるため、車体２の前後に設けられたアウトリガー４が地面に設置して車体２を固定する。クレーン本体３は、垂直軸回転駆動装置により垂直軸線を中心に回転する。垂直軸回転駆動装置内には、周知の駆動機構が組み込まれており、クレーン本体３をオペレータの操作により回転させる。
【００１７】
クレーン本体には伸縮ブーム５が揺動自在に設けられている。伸縮ブーム５は入れ子式で多段になっていて、その伸縮長さが調節できる構造になっている。伸縮ブーム５の揺動中心の近傍には、起伏シリンダが設けられていて、この起伏シリンダで伸縮ブーム５をクレーン本体３に設けた軸を中心に揺動させる。起伏シリンダのピストンロッドと伸縮ブーム５とは軸により揺動自在に設けられ、かつ起伏シリンダは軸によりクレーン本体３に揺動自在に設けられている。
【００１８】
伸縮ブーム５の副ブーム６は、伸縮ブーム５内を移動自在に摺動する。この摺動は油圧シリンダ装置により行う。副ブーム６の先端部６ａには、アースオーガー装置７が揺動自在に設けられている。アースオーガー装置７の下端には、アタッチメント８が設けられている。アタッチメント８は、スクリュー９、ケーシング１０を把持し固定するものである。アースオーガー装置７は、スクリュー９、ケーシング１０を回転駆動するものである。
【００１９】
このように、本発明を適用する掘削機１は、油圧シリンダーの分力による伸縮ブーム５の垂直方向の押しつけ力と、アースオーガー装置７による回転力によって掘削している。図の上方には、例えば鉄道のガード等の制限物１１があり、クレーン本体３の伸縮ブーム５はこの制限物１１のため、それ以上の高さに延ばすことはできない。このため、本発明においては、ケーシング１０及びスクリュー９を分割し、継ぎながら段階的に掘削する形態を採っている。
【００２０】
図には、既に地中に貫入されたケーシング１０及びスクリュー９の一部が示され、次のケーシング１０及びスクリュー９が継がれる状態を示している。これらの装置の構造および動作の基本的事項の詳細については、前述の特公平６−６８６０号公報に記載されているので詳細説明は省略する。
【００２１】
次に本発明の主要部をなすケーシング１０とスクリュー９について説明する。図２はケーシング１０の構成を示した部分断面図である。本発明は、低い位置で掘削を可能にするため、ケーシング１０及びスクリュー９を分割したことに特徴がある。ケーシング１０は、図１に示されるように、短く分割されている。一方の第１ケーシング１０ａはアースオーガー装置７に取り付けられている。他方の第２ケーシング１０ｂは既に地盤に貫入された状態を示している。
【００２２】
この分割されたケーシング１０を所定の深さに対して継ぎながら次々と貫入させる。この第１ケーシング１０ａ及び第２ケーシング１０ｂの端部にはカップリング１２が設けられていて、これらケーシング１０は、このカップリング１２を介して結合される。図２は、結合されたカップリング１２構成を示している。図３及び図４は単体としてのカップリング１２を構成を示していて、図３は第１カップリング１２ａを固着した第１ケーシング１０ａの部分断面図を示し、図４は、第２カップリング１２ｂを固着した第２ケーシング１０ｂの部分断面図を示している。
【００２３】
第１カップリング１２ａと第１ケーシング１０ａとは図に示すように溶接されている。溶接以外の固着方法であってもよい。第２ケーシング１０ｂにおいても同様である。このように第１ケーシング１０ａ及び第２ケーシング１０ｂは予め各々カップリング１２ａ、１２ｂを固着された状態で準備され、現場に持ち込まれる。第１カップリング１２ａと第２カップリング１２ｂとは雌雄の関係にあり、軸線方向から相互に差し込まれたとき図２の状態になる。
【００２４】
第１カップリング１２ａ及び第２カップリング１２ｂには固定用の穴１３ａ，１３ｂが各々設けられていて、カップリング１２ａ，１２ｂが結合されるとき結合部材１４が取り付けられる。この結合部材１４は、図に示すようにテーパ面で楔効果を利用してねじ締めするものである。この結合部材１４は、カップリング周囲に複数箇所取り付けている。
【００２５】
この結合部材は次のような構成になっている。第１ケーシング１０ａのカップリング１２ａは、カップリング１２構成の外側に位置し、第２ケーシング１０ｂのカップリング１２ｂは、カップリング１２構成の内側に位置している。カップリング１２ｂの穴１３ｂには第２結合部材１４ｂが固着される。この固着は溶接が望ましい。この第２結合部材１４ｂは、外形部が鍔構成になっていて穴１３ｂの段差部に固着される。又中心部は雌ねじを構成している。
【００２６】
外形部の鍔端面１４ｃは略カップリング１２ｂの内径壁と同面となっている。これはカップリング１２ｂ内にスクリュー９が干渉なく通過できるようにするためである。雌ねじの端面１４ｄはカップリング１２ｂの外形部より内側になるようにしている。これは第２結合部材１４ｂがカップリング１２ｂに固着された状態で、カップリング１２ａが干渉なくカップリング１２ｂに差込むことを可能とするためである。このように、第２結合部材１４ｂが固着されて重ね合わせのカップリング１２を構成する。この状態で穴１３ａと穴１３ｂと一致するので、次に第１結合部材１４ａをカップリング１２ａの外側から挿入し取り付ける。
【００２７】
この第１結合部材１４ａは、外形部１４ｅが穴１３ａのテーパ面に沿ってはめ込まれる形状になっていて、中心部は雄ねじ１４ｆを形成している。第１結合部材１４ａは、別部品として製造された雄ねじ１４ｆと外形部１４ｅを固着して一体の構成にしたものである。第２結合部材１４ｂに結合するときは、雄ねじ１４ｆを第２結合部材１４ｂの雌ねじにねじ込む。この雄ねじ１４ｆの先端には回し用の凹み１４ｇが設けられていて、ねじ込みは、例えばレンチ又はドライバー等をこの凹みに差込んで行う。現場で即座に対応できるのが望ましい。
【００２８】
このねじ込みで外形部１４ｅがテーパ面に楔効果で締め付けられ、カップリング１２ａとカップリング１２ｂは固定され一体となる。このカップリング１２構成を解除するときは、逆の操作でねじをゆるめ第１結合部材１４ａを取り外す。この結合方法はこの実施例に限定されるものではなく、分解が可能で、操作の容易なものであればどの方法でもよい。
【００２９】
又、ケーシング１０の外側には、螺旋状に条鋼１５が設けられているので、回転駆動でケーシングを地中に貫入させるのに効果的である。このようにして短く分割されたケーシング１０ａ，１０ｂを複数個継ぎながら貫入させる。ケーシング１０を引き抜く場合は、逆の動作を行い地表に出てきた段階でカップリング１２の結合状態を解除する。アースオーガー装置７を地表部分のケーシングに取り付け換え、再度引き上げ動作を繰り返す。
【００３０】
以上ケーシング１０について説明したが、スクリュー９も同様である。スクリュー９を併用して掘削作業を行う場合は、スクリュー９もケーシング１０の分割長さに準じて分割する。結合方法は、公知の手段、例えば端部を突き合わせねじ又はピンあるいははめ込み式の継ぎ手等で結合する。
【００３１】
図５は、掘削高さが尚低く制限された状態の場合の例を示している。この図の場合は、アースオーガー装置７の低い部分に副ブーム６の先端部６ａを取り付けた場合である。予め取り付けが可能な構成にしておく必要はあるが、ピン体で簡易に取り付ける構成になっている。この場合には、前述に比べケーシングの長さを更に短いものにし、結果的に制限物が地盤上の低い位置であっても掘削工事を可能とする。
【００３２】
以上、この発明の実施例をアースオーガー装置にケーシングとスクリューを取り付けた構成で説明したが、ケーシングのみであってもよい。本発明は本実施例の構成に限定されないことはいうまでもない。
【００３３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の掘削工法とその装置は、掘削地盤の上方に制限物があっても安定して所定深さの掘削ができるようになった、又、構成が簡素で低コストな掘削ができるようになった等の効果を有するものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明の工法及びその装置を適用する掘削機の全体を示す正面図である。
【図２】図２は、カップリングの結合状態を示す部分断面図である。
【図３】図３は、第１カップリングを示す部分断面図である。
【図４】図４は、第２カップリングを示す部分断面図である。
【図５】図５は、他の実施例の掘削機全体を示す正面図である。
【符号の説明】
１…掘削機
２…車体
３…クレーン本体
４…アウトリガー
５…伸縮ブーム
６…副ブーム
７…アースオーガー装置
８…アタッチメント
９…スクリュー
１０…ケーシング
１１…制限物
１２…カップリング
１４…結合部材
【図１】
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【図２】
2004027773.tif 000004
【図３】
2004027773.tif 000005
【図４】
2004027773.tif 000006
【図５】
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