(57)【要約】【課題】縦穴掘削径の変更が簡便にできるようにする。【解決手段】縦穴６０にグリッパ３によって固定される支持基台１と、支持基台１に対して上下に相対移動可能にして支持基台１の中心で回転する筒体２０と、筒体２０と一体となって縦穴６０の底面地盤６２を掘削するヘリカルドラム掘削機４０と、筒体２０の下端部内に送り込まれた掘削土砂を筒体２０の外に搬出する搬送手段３０とを備えて成り、前記グリッパ３を、前記支持基台１に着脱可能に連結したスペーサ９ａから成るアーム９を介して装着すると共に、前記ヘリカルドラム掘削機４０の取付角度を水平方向可変とし、ヘリカルドラム掘削機４０の取付角度を変え、スペーサ９ａの連結数を増減してアーム９の長さを変えることにより、掘削径の変更ができるようにした。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
縦穴の中心に位置する支持筒から放射方向に突出して前記縦穴の内壁面から支持反力を受けるグリッパを備えた支持基台と、前記支持筒内を回転可能に貫通し、前記支持基台に固定された伸縮ジャッキにより支持基台に対して上下に相対移動可能に配備され、下部側部に掘削土砂の取り込み口が開設された筒体と、前記筒体の下部側部から水平方向に延設され、前記筒体と一体となって旋回しつつ前記縦穴の底面地盤を掘削するとともに、その掘削土砂を前記取り込み口から筒体内に送り込むヘリカルドラム掘削機と、前記筒体の下端部分で縦穴の底面地盤中央部を掘削した土砂と共に前記ヘリカルドラム掘削機で筒体内に送り込まれた土砂を筒体外に搬出する搬送手段とを備えて成る縦穴掘削装置において、前記グリッパを、前記支持基台に着脱可能に連結したスペーサから成るアームを介して装着すると共に、前記ヘリカルドラム掘削機の取付角度を水平方向可変としたことを特徴とする縦穴掘削装置。
【請求項２】
前記ヘリカルドラム掘削機のドラム部分を分割可能に構成し、前記分割部にてドラムスペーサを着脱とすることにより、ドラム部分の長さを可変としたことを特徴とする請求項１記載の縦穴掘削装置。
【請求項３】
前記掘削土砂の搬送手段が、前記筒体に内装され前記筒体と相対回転するスクリュウコンベヤであることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の縦穴掘削装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、深礎工法や立坑、マンホールなどを構築のための縦穴掘削作業に好適な縦穴掘削装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
縦穴の掘削、掘削土砂の集土、排出などを一連の作業として行い、人力作業を低減する縦穴掘削装置として、例えば、特開平１０ー６１３６１号や、特願２００１−１８５５３９号に開示されたものが知られている。
【０００３】
上記従来の縦穴掘削機は、縦穴の中心に位置する支持筒から放射方向に突出して縦穴の内壁面から支持反力を受けるグリッパを備えた支持基台と、回転可能に支持筒内を貫通し、支持基台に固定された伸縮ジャッキにより支持基台に対して上下に相対移動可能に配備され、下端部分に切削ビットを備え且つ側部に掘削土砂の取り込み口が開設された筒体と、この筒体の下部側部から水平方向に延設され、筒体と一体となって旋回しつつ縦穴の底面地盤を掘削するとともに、その掘削土砂を前記取り込み口から筒体内に送り込むヘリカルドラム掘削機と、筒体の下端部分で縦穴の底面地盤中央部を掘削した土砂と共にヘリカルドラム掘削機で筒体内に送り込まれた土砂を筒体外に搬出する搬送手段を備えて構成されている。
【０００４】
この構成を有する縦穴掘削装置によれば、支持基台が縦穴の内壁面から支持反力を受けた状態で、支持基台に対して筒体を伸縮ジャッキにより相対移動させ、縦穴の底面地盤中央部を先行掘削しながら、旋回するヘリカルドラム掘削機によって縦穴の底面地盤を掘削する。筒体内に取り込まれた掘削土砂は搬送手段によって筒体の外に搬出する。
【０００５】
そして、伸縮ジャッキが所定の伸長ストロークに達したら、支持基台を下方に移動させてグリッパで固定し、この手順を繰り返すことにより、人力をあまり使うことなく、効率的に縦穴を掘り下げて行くことができるというものである。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の縦穴掘削装置では、掘削できる掘削有効径が極めて限定されている為に、所定の掘削径とは異なる掘削径の縦穴を掘削する場合や、作業現場で掘削径の調整や変更が必要となった場合には、新たな掘削径に対応した別の縦穴掘削装置を用意しなければならなかった。その為の準備時間がかかるうえに、経済的負担も大きかった。
【０００７】
本発明は、上記の問題に鑑みてなされたものであって、作業現場で発生する掘削径の調整や変更に、簡便に対応できる縦穴掘削装置にすることにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、縦穴の中心に位置する支持筒から放射方向に突出して前記縦穴の内壁面から支持反力を受けるグリッパを備えた支持基台と、前記支持筒内を回転可能に貫通し、前記支持基台に固定された伸縮ジャッキにより支持基台に対して上下に相対移動可能に配備され、下部側部に掘削土砂の取り込み口が開設された筒体と、前記筒体の下部側部から水平方向に延設され、前記筒体と一体となって旋回しつつ前記縦穴の底面地盤を掘削するとともに、その掘削土砂を前記取り込み口から筒体内に送り込むヘリカルドラム掘削機と、前記筒体の下端部分で縦穴の底面地盤中央部を掘削した土砂と共に前記ヘリカルドラム掘削機で筒体内に送り込まれた土砂を筒体外に搬出する搬送手段とを備えて成る縦穴掘削装置において、前記グリッパを、前記支持基台に着脱可能に連結したスペーサから成るアームを介して装着すると共に、前記ヘリカルドラム掘削機の取付角度を水平方向可変としたことを特徴としている。
【０００９】
この縦穴掘削装置によれば、縦穴の掘削径の変更や調整の必要が生じた場合、ヘリカルドラム掘削機の取付角度を変えることにより、ドラムの掘削軌道の大きさを変更するとともに、基台に連結したアームスペーサを増減することにより、グリッパの位置を所望の掘削径の縦穴に対応させて縦穴掘削装置を固定させることにより、所望の掘削径に掘削することができる。
【００１０】
また、ヘリカルドラム掘削機のドラム部分を分割可能に構成し、前記分割部にてドラムスペーサを着脱することによりドラム部分の長さを可変とし、これにより、大きな掘削径の変更があっても、新たな大きさのヘリカルドラム掘削機を用意することなく、ドラムスペーサを着脱するだけで所望の掘削径の掘削作業に速やかに対応することができる。
【００１１】
また、掘削土砂の搬送手段が、筒体に内装され前記筒体と相対回転するスクリュウコンベヤであることが好ましい。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の縦穴掘削装置の好適な実施の形態を図面を参照しながら詳細に説明する。
【００１３】
図１乃至図５は、本発明の実施の形態を示すものであり、縦穴６０の中心に位置する支持筒２から放射方向に突出して縦穴６０の内壁面から支持反力を受けるグリッパ３を備えた支持基台１と、支持筒２内を回転可能に貫通し、支持基台１に固定された伸縮ジャッキ４により支持基台１に対して上下に相対移動可能に配備され、下部側部に掘削土砂の取り込み口２１が開設された筒体２０と、筒体２０の下部側部から水平方向に延設され、２０筒体と一体となって旋回しつつ縦穴６０の底面地盤を掘削するとともに、その掘削土砂を取り込み口２１から筒体２０内に送り込むヘリカルドラム掘削機４０と、筒体２０の下端部分で縦穴６２の底面地盤６２中央部を掘削した土砂と共にヘリカルドラム掘削機４０で筒体２０内に送り込まれた土砂を搬送して筒体２０の上部に形成された土砂排出口２３から排出する搬送手段たるスクリュウコンベヤ３０と、筒体２０の上部周りに配設されて、土砂排出口２３から排出される掘削土砂を受け入れるホッパー５０とを備えて略構成されている。
【００１４】
支持基台１は、筒体２０を縦穴６０の中央に鉛直に支持するものであり、縦穴６０の中央に配置される支持筒２と、支持筒２の下端部に設けた架台７と、架台７に基端のスペーサ９ａが固定され、スペーサ９ａを複数個連結することにより支持筒２を中心にして１２０度の等間隔で放射状に三方向に突出形成されたアーム９と、アーム９の内部に固定された押圧ジャッキ８によって作動するグリッパ３を有しており、各グリッパ３の押圧ジャッキ８を伸縮することにより縦穴６０の内壁面６１にライナープレート６４を介して反力をとって、支持筒２内に貫通する筒体２０を回転自在にして上下方向へ移動可能に支持している。
【００１５】
支持基台１の各アーム９は、複数のスペーサ９ａを着脱可能に連結して構成したものであるので、スペーサ９ａの連結数を増減することによりアーム９の長さを変更するとともに、グリッパ３の取り付け位置を変えることにより、所定の縦穴６０とは掘削径の異なる縦穴にも支持基台１を固定することができる。
【００１６】
支持基台１には、支持筒２に固定された伸縮ジャッキ４の伸縮により上下方向に進退可能に支持された下部支持機構６が設けられており、下部支持機構６の中心に設けた回転支持装置１０を介して筒体２０の下部を回転自在に支持している。回転支持装置１０の上面には旋回歯車１１が固定されており、旋回歯車１１は筒体２０を回転させる下部支持機構６に固定されたモータ１２の原動歯車１３と噛合している。
【００１７】
また、下部支持機構６には、筒体２０に沿って支柱１４が立設され、支柱１４の先端には上部支持機構５が固定されており、上部支持機構５の中心に設けた回転支持装置１５を介して筒体２０の上部を回転自在に支持している。
【００１８】
上記上部支持機構５の上部には、支持脚を介して筒体２０の上部周りに平面円形のホッパー５０が配置固定されている。ホッパー５０の底面には筒体２０の土砂排出口２３から投入される土砂を下方へ排出する二つの排出口５１、５１が開設されており、各排出口５１、５１には排出土砂を規制する開閉装置５２、５２が設けられている。
【００１９】
また、ホッパー５０には、その内底部に沿って旋回する複数枚の搬送板５３が筒体２０の外周から放射状に突設され旋回可能に臨んでいるとともに、旋回する搬送板５３の上方にはホッパー５０の内壁から突出する擦り切り板５４が適宜間隔をおいて配置されている。
【００２０】
また、ホッパー５０の排出口５１に対応する架台７に設けたメッシュ板（図指省略）の上面には、ホッパー５０からの排出土砂を受け入れるキブル６３が設置される。キブル６３は、巻き上げ機のロープ（図指省略）によって昇降し、排出土砂を縦穴６０の外に揚土する。排出土砂の揚土にキブル６３を使うので、深度の大きな縦穴の揚土作業にも容易に対応することができる。
【００２１】
筒体２０は、モータ１２の回転駆動力を受ける外筒部２０ａと内装したクリュウコンベヤ３０が回転摺接する内筒部２０ｂとからなる二重筒構造の中空部材であって、回転可能に支持筒２内を貫通し、支持基台１に固定された伸縮ジャッキ４により上部並びに下部の支持機構５、６を介し支持基台１に対して上下に相対移動可能に配備されている。
【００２２】
また、筒体２０の上端は、スクリュウコンベヤ３０の軸部３１の上端部が貫通する仕切り板２４で閉塞されており、筒体２０の上部には、スクリュウコンベヤ３０で運び揚げられた掘削土砂をホッパー５０内に排出する土砂排出口２３が設けられている。
【００２３】
更に、筒体２０における仕切り板２４の上部は、スクリュウコンベヤ３０を回転駆動するスクリュウコンベヤ用駆動モータ３２を設置収納した収納室５５となっている。収納室５５の上部には、筒体２０と共に回転する収納室５５を回転自在に支承し、スクリュウコンベヤ用駆動モータ３２に油圧を供給する回転継手５６が設置されており、回転継手５６の固定側５６ａは、ホッパー５０の外壁に固定されたブラケット５７を介してホッパー５０に固定されている。
【００２４】
また、筒体２０の下端部分には、縦穴６０の底面中心部分を先行掘削するための、先端が下方に突出するように形成したビット２５が設けられており、その刃先により底面地盤６２の中央部分を切削するとともに、切削した土砂は、ビット２５の間の開口２２から筒体２０の内部に取り込むようになっている。
【００２５】
スクリュウコンベヤ３０は、スクリュウコンベヤ用駆動モーター３２に接続するスクリュウ軸部３１周りに螺旋状のヘリカルベーン３３を設けたものであり、スクリュウ軸部３１の先端には、下方へ放射状に向けた複数の切刃３４が装着され、スクリュウ軸部３１の終端部には、ヘリカルベーン３３のねじれ方向と逆ねじれ方向の複数の翼板３５と、更に翼板３５の上方にスクリュウ軸部３１に直交方向の攪拌板３６が設けられている。
【００２６】
上記スクリュウコンベヤ３０は、筒体２０の内筒部２０ｂ内に軸回転可能にしてヘリカルベーン３３の周縁が内筒部２０ｂの内壁と摺接可能に内装されており、スクリュウコンベヤ用駆動モーター３２により筒体２０の回転と相対回転することにより、筒体２０の下端に形成された開口２２から突出する切刃３４で縦穴６０の底面地盤６２中央部を掘削するとともに、その掘削土砂、並びにヘリカルドラム掘削機４０で筒体２０内に送り込まれた掘削土砂を上方搬送して筒体２０の上部に形成された土砂排出口２３から排出する。
【００２７】
スクリュウコンベヤ３０によって筒体２０内を上方搬送された掘削土砂は、その上昇圧力が翼板３５で分散されるとともに、攪拌板３６によって強制的に土砂排出口２３に送り出される。従って、搬送土砂による土砂排出口２３の閉塞が防止され、閉塞によって起る搬送土砂の上昇圧力による仕切り板２４の破壊事故も防止される。
【００２８】
ヘリカルドラム掘削機４０は、図３乃至図４に示すように、ドラム軸４６の外周部に形成されたヘリカルベーン４７及びドラム軸４６の先端部に形成された切削翼４８から成るドラム部４３と、このドラム部４３を駆動するドラム専用の駆動モータ４５と、ドラム部４３と駆動モータ４５との接続部に介在する出力軸ケーシング４４を有して成り、ドラム部４３の螺旋形状による掘削土砂の搬送路が筒体２０の取り込み口２１と連通するように筒体２０の下部の外側に水平に取り付けられ、水平軸を中心に自転可能にして筒体２０の回転に伴って旋回することにより、底面地盤６２を所定の径に掘削するものである。
【００２９】
即ち、筒体２０の基端部周りに設けられた旋回ケーシング４１には、取り込み口２１に隣接してヘリカルドラム支持ブラケット４２が固定されており、ヘリカルドラム掘削機４０は、その出力軸ケーシング４４を介してヘリカルドラム支持ブラケット４２に取付角度を水平方向可変に取り付けられている。図３に示すヘリカルドラム掘削機４０は、開いた角度に設定し、掘削半径を大きくした状態を示しており、図４に示すヘリカルドラム掘削機４０は、閉じた角度に設定し、掘削半径を小さくした状態を示している。
【００３０】
このヘリカルドラム掘削機４０によれば、ヘリカルベーン４７の基端部が、筒体２０の取り込み口２１に隣接して配置されていることにより、ヘリカルベーン４７に沿って搬送されてくる切削土砂を、取り込み口２１から筒体２０の内部に容易に取り込むことができる。従って、ヘリカルドラム掘削機４０による掘削土砂は筒体２０内の下端部に集土され、スクリュウコンベヤ３０による掘削土砂とともにスクリュウコンベヤ３０によって搬送され、筒体２０上部の土砂排出口２３よりホッパー５０内に排出される。
【００３１】
また、ヘリカルドラム掘削機４０は、その取付角度を水平方向可変としてあることから、図４に示すよう、ヘリカルドラム掘削機４０を、閉じた角度の位置Ｐ１に設定すると、掘削半径Ｒ２の掘削がなされ、ヘリカルドラム掘削機４０を開いた角度の位置Ｐ２に設定すると、拡径された掘削半径Ｒ１の掘削をすることができる。従って、掘削半径Ｒ２と掘削半径Ｒ１との距離Ｒ３の範囲で掘削半径の調整が可能であり、ヘリカルドラム掘削機４０の取付角度を変えるだけ掘削径を変えることができる。
【００３２】
図５は、別のヘリカルドラム掘削機４０により掘削径を変える例を示しており、このヘリカルドラム掘削機は、ドラム部分４３を前後分割可能に構成し、分割部４９にてドラムスペーサ４３を着脱することによりドラム部分４３の長さを可変としている。
【００３３】
このヘリカルドラム掘削機４０によれば、ドラム部４３の一部分の形状をなすドラムスペーサ４３を着脱するだけで掘削半径を変えることが可能であり、大きな掘削径の変更があっても、新たな大きさのヘリカルドラム掘削機を用意することなく、所望の掘削径の掘削作業に速やかに対応することができる。即ち、縦穴６０を所定の掘削径よりも大きく拡径する場合は、分割部４９において複数のドラムスペーサ４３を連結すればよい。また、ドラム部４３の長さを微調整する場合は、分割部４９に所望の厚みのリング（図指省略）をドラムスペーサとして挟着すればよい。
【００３４】
尚、掘削径を変更した場合は、新たな掘削径に対応して、支持基台１におけるスペーサ９ａの連結数を増減してアーム９の長さを変更し、グリッパ３の取り付け位置を変更することは言うまでもない。
【００３５】
上記の縦穴掘削装置を使用して縦穴６０を掘削するには、先ず、ほぼ縦穴掘削装置の鉛直方向の長さの予備穴を予め掘削し、その内面にライナープレート６４を設置する。次に、ライナープレート６４の内側に縦穴掘削装置を吊り降ろして設置し、支持基台１の各グリッパ３、３、３の押圧ジャッキ８を伸長させてグリッパ３をライナープレート６４に押圧し、ライナープレート６４を介して縦穴６０の内壁面６１に間接的に反力を取って支持基台２０を固定する。尚、グリッパ３を縦穴６０の内壁面６１に直接押圧してこれに反力をとる場合もある。
【００３６】
次いで、伸縮ジャッキ４を駆動して、筒体２０を下方移動させ、スクリュウコンベヤ３０先端の切刃３４を縦穴６０の底面地盤６２に当接させ、スクリュウコンベヤ駆動モータ３２でスクリュウコンベヤ３０を駆動するとともに、モータ１２で筒体２０をスクリュウコンベヤ３０と相対回転させて底面地盤６２の中央を先行掘削する。掘削機４０が底面地盤６２に到達すると掘削機４０を駆動し、中央部分を除く底面地盤６２を掘削する。掘削中は伸縮ジャッキ４により筒体２０を下方へ付勢し続けることで、伸縮ジャッキ４のストローク分、掘削を持続することができる。
【００３７】
掘削機４０及びスクリュウコンベヤ３０による掘削土砂は、筒体２０内下部からスクリュウコンベヤ３０によって筒体２０の上部に搬送され、筒体２０と共に水平回転する土砂排出口２３より連続してホッパー５０内にほぼ均等に排出される。
【００３８】
ホッパー５０内の土砂は搬送板５３により排出口５１、５１へ搬送されて、排出口５１、５１よりキブル６３、６３内へ連続落下する。本実施の形態では、ホッパー５０の排出口５１、５１は、ホッパー５０の二ヶ所に設けられていると共に、この排出口５１、５１に対応してその下方の架台７のメッシュ板（図指省略）に着座する二個のキブル６３、６３が備えられている。このキブル６３、６３は、基本的に交互に昇降するものであり、排出口５１、５１の下方にキブル６３が待機していないときは、開閉装置５２により排出口５１を閉鎖しておくことが好ましい。これにより、土砂が二つの排出口５１、５１から交互に連続して排出され、土砂の揚土が効率的に行われる。
【００３９】
ホッパー５０内で不均一に堆積した土砂はすり切り板５４ですり切られ、すり切られた余剰な土砂は次に回転してくる搬送板５３で搬送される。従って、各搬送板５３はほぼ均等量の土砂を排出口５１、５１に搬送し、排出口５１、５１からほぼ一定量の土砂がコンスタントに排出される。
【００４０】
排出土砂を受け入れたキブル６３は、巻上げ機のワイヤーロープ（図示省略）により縦穴６０外に引き上げられる。開閉装置５２は、手動開閉するものであっても、シリンダー等を用いて自動開閉するものでもよい。また、揚土操作は、作業員によりリモートコントロールされているが、光電管感知器等を用いてキブル６３の移動を感知し、排出口５１の開閉を自動化することもできる。
【００４１】
このようにして底面地盤６２の掘削と、掘削土砂の排出が進行し、伸縮ジャッキ４が伸長しきると、掘削作業を一時停止し、支持基台１のグリッパ３を弛緩させ、伸縮ジャッキ４を縮退して支持基台１を下方移動させる。そして、グリッパ３の反力をライナープレート６４を介して縦穴６０の内壁面６１に取って掘削を開始し、上記の操作を繰り返して縦穴６０の形成を進行させる。
【００４２】
本実施の形態の縦穴掘削装置では、筒体２０と筒体２０内のスクリュウコンベヤ３０を相対回転させることによって、底面地盤６２の中央部の先行掘削と揚土作業が同時に行われるとともに、掘削機４０による掘削土砂も先行掘削による土砂と共に筒体２０とスクリュウコンベヤ３０によって揚土されるので、筒体２０内での搬送土砂による閉塞等の故障がなく、掘削と揚土搬送を効率的に行うことができる。
【００４３】
また、縦穴６０の掘削径の変更や調整の必要が生じた場合には、ヘリカルドラム掘削機４０の取付角度を変えたり、ヘリカルドラム掘削機４０におけるドラム部４３の分割部４９にてドラムスペーサ４３ａを着脱することによりドラム部４３の長さを変えて、ヘリカルドラム掘削機４０による掘削半径を変えるとともに、新たな掘削径に対応して、支持基台１のアームスペーサ９ａを増減してアーム９の長さを調整し、アーム９に固定したグリッパ３の取付位置を変えて新たな掘削径の縦穴に縦穴掘削装置を固定すればよい。
【００４４】
従って、新たな掘削径の縦穴掘削作業の為に、これに対応する新たな縦穴掘削装置を用意したり、新たなヘリカルドラム掘削機を付け替えたりする必要がなく、新たな掘削径の縦穴掘削作業に速やかに対応することができる。
【００４５】
【発明の効果】
本発明は、以上説明したような形態で実施され、以下に記載されるような効果を奏する。
【００４６】
この発明の縦穴掘削装置によれば、ヘリカルドラム掘削機の取付角度を変えたり、ドラムスペーサを使ってドラム部の長さを変えることにより、縦穴の掘削径を変えることができるとともに、支持基台のアームスペーサの連結数を増減してクリッパを取り付けるアームの長さを変えることができるようにしたので、掘削する縦穴の径の変更や、新たな掘削径の縦穴掘削作業に対して、既製の縦穴掘削装置を調整することで対応することができる。
【００４７】
従って、掘削径の異なる縦穴掘削作業にあたって、作業現場で迅速に対応することが可能となり、掘削装置の設計変更をしたり、新たなヘリカルドラム掘削機を用意しり交換する必要がなくなり、経済的に極めて有利である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る縦穴掘削装置の好適な実施の形態を示す縦断面図。
【図２】図１のＡ矢視方向の図。
【図３】図１のＢ矢視方向の断面図。
【図４】図３において使用されているヘリカルドラム掘削機の取付状態に関する説明図。
【図５】別のヘリカルドラム掘削機の主要部を断面にした説明図。
【符号の説明】
１  支持基台，２  支持筒，３  グリッパ，４  伸縮ジャッキ，９  アーム，９ａ  スペーサ，２０  筒体，２１  取り込み口，３０  スクリュウコンベヤ，４０  ヘリカルドラム掘削機，４３  ドラム部，４３ａ  ドラムスペーサ，６０縦穴，６１  内壁面，６２  底面地盤，
【図１】
2004218193.tif 000003
【図２】
2004218193.tif 000004
【図３】
2004218193.tif 000005
【図４】
2004218193.tif 000006
【図５】
2004218193.tif 000007