(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
揚重機により吊り下げられた掘削機用支柱と、
前記掘削機用支柱の下端に固定されて、地盤の切削を行う掘削機と、
前記掘削機用支柱を上下方向に移動可能に把持する架台と、
を備えた地盤掘削装置であって、
前記架台が、前記掘削機用支柱から伝達される掘削時の反力を受け持ち、
前記掘削機用支柱が、断面円形の支柱本体と、前記支柱本体の外周囲から突出するように該支柱本体の外周囲に一体に形成されて、前記掘削機の制御や計測等に必要なケーブル類を挿通する少なくとも１本のケーブル類挿通部と、
を備えることを特徴とする、地盤掘削装置。
【請求項２】
前記掘削機用支柱が、伸長可能に構成されていることを特徴とする、請求項１に記載の地盤掘削装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、地盤の掘削を行う、地盤掘削装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
立坑や深礎杭等の施工に伴い、縦方向に地盤の掘削を行う地盤掘削装置として、シャフトの先端に取り付けられた単数または複数の掘削刃を、回転させながら地盤の切削を行う掘削機を有するものがある。
【０００３】
例えば、特許文献１には、図５に示すように、クレーン等の揚重機（図示せず）により地上からケリーバー１０１を介して垂直に吊り下げられて、先端に複数のカッタ１２１，１２１，…を備え、各カッタ１２１が、それぞれ自転するとともに公転することで、地盤を切削する掘削機１０２を備えた地盤掘削装置Ｓ’が記載されている。
【０００４】
前記従来の掘削装置は、カッタ１２１による切削に伴い、カッタ１２１の回転方向と反対方向のトルクが生じるため、地上においてケリーバー１０１を架台１０３により把持して、反力を受け持つ構成としていた。このような構成により、掘削機１０２の傾斜、ねじれ、または、ぶれを抑えることが可能となり、高品質な地盤掘削を可能としていた。
【０００５】
【特許文献１】特開平６−１４６３０４号公報（［０００６］〜［００１４］、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところが、前記従来の地盤掘削装置Ｓ’は、掘削機１０２の駆動に必要な油圧ホースやケーブル、また、掘削精度の確認に使用される各計測設備のケーブル類（以下、単に「ケーブル類１０４」という）が、地上の設備機器から直接地中の掘削機に配管または配線されていた。そのため、地盤の掘削に伴い、これらのケーブル類１０４が、掘削孔Ｈ内の土砂等と接触することにより磨耗したり、互いに絡まることで損傷する場合があった。また、これらのケーブル類１０４が互いに絡まることや土塊等に引っ掛かることで、掘削機１０２が傾斜して掘削の品質が低下する場合や掘削機１０２が下降しないことにより掘削できなくなる場合があることなどの問題点を有していた。
【０００７】
本発明は、前記の問題点を解決するためになされたものであり、掘削機による地盤の掘削に必要な各種配管配線設備を保護し、高品質な地盤の掘削を可能とした、地盤掘削装置を提案することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
このような課題を解決するために、本発明の地盤掘削装置は、揚重機により吊り下げられた掘削機用支柱と、前記掘削機用支柱の下端に固定されて、地盤の切削を行う掘削機と、前記掘削機用支柱を上下方向に移動可能に把持する架台と、を備えた地盤掘削装置であって、前記架台が、前記掘削機用支柱から伝達される掘削時の反力を受け持ち、前記掘削機用支柱が、断面円形の支柱本体と、前記支柱本体の外周囲から突出するように該支柱本体の外周囲に一体に形成されて、前記掘削機の制御や計測等に必要なケーブル類を挿通する少なくとも１本のケーブル類挿通部と、を備えることを特徴としている。
【０００９】
かかる地盤掘削装置によれば、掘削機の制御や計測に必要なケーブル類が、外部に露出することがなく、ケーブル類挿通部を挿通することにより保護されている。このため、これらのケーブル類が、掘削土砂等により磨耗することや、互いに絡まるようなことがなく、破損することがない。故に、ケーブル類の修理や補修により施工が中断されることがないため、早期施工が可能となる。また、ケーブル類は、ケーブル類挿通部に収納されているため、互いに絡まることや土砂等に引っ掛ることがない。したがって、掘削機による切削の精度が低下することがなく、高品質な施工が可能となる。
ここで、本明細書における「ケーブル類」とは、掘削機や計測器等の配線に使用するケーブル類に加え、油圧ホース等の管材等も含むものとする。
【００１０】
また、前記掘削機用支柱が、断面円形の支柱本体と、前記支柱本体の外周囲から突出するように該支柱本体の外周囲に一体に形成された少なくとも１本のケーブル類挿通部と、から構成されていて、ケーブル類挿通部が、支柱本体から突出しているため、架台への係止部として、有効に活用することができる。また、ケーブル類挿通部は、例えば、鋼管や溝形鋼等を支柱本体の外面に固定するのみで形成することが可能なため、掘削機用支柱を、容易かつ安価に製造することが可能となる。
【００１１】
また、前記地盤掘削装置において、前記掘削機用支柱が、伸長可能に構成されていれば、掘削機による地盤の切削が深くなるのに伴い、掘削機用支柱の伸長させる際に、掘削機用支柱を継ぎ足す手間を省略することが可能となるため、好適である。
【発明の効果】
【００１２】
本発明により、掘削機による地盤の掘削に必要な各種配管配線設備を保護し、高品質な地盤の掘削が可能となった。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本発明の好適な実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、以下の説明において、同一要素には同一の符号を用い、重複する説明は省略する。
ここで、図１は、本実施形態に係る地盤掘削装置の全体を示す側面図である。また、図２は、本実施形態に係る掘削機用支柱を示す図であって、（ａ）は平断面図、（ｂ）は伸長時の状況を示す側面図である。また、図３は、本実施形態に係る架台を示す斜視図である。さらに、図４は、掘削機用支柱の変形例を示す図であって、（ａ）は部分側面図、（ｂ）は平断面図である。
【００１４】
本実施形態に係る掘削装置Ｓは、図１に示すように、クレーンＣ（揚重機）により吊り下げられた掘削機用支柱１と、掘削機用支柱１の下端に固定されて、地盤の切削を行う掘削機２と、掘削機用支柱１を上下方向に摺動可能に把持する架台３とを備えている。
【００１５】
掘削機用支柱１は、図２（ａ）に示すように、断面円形の支柱本体１０と、この断面円形の支柱本体１０の外周囲に一体に固定された筒状部材である４本のケーブル類挿通部１１，１１，…と、を備えている。
【００１６】
支柱本体１０は、筒状の鋼管により構成されており、下端（掘削機２側の先端）には、底部１０ａが、鋼管の開口部を遮蔽するように形成されている。そして、底部１０ａは、クレーンＣから延設されたワイヤＷを固定するワイヤ孔（図示せず）と、掘削機２を固定するための固定手段（図示せず）が形成されている。つまり、掘削機２は、クレーンＣから支柱本体１０の内部を挿通して延長されたワイヤＷにより、支柱本体１０の底部１０ａを介して吊持されている。
【００１７】
ケーブル類挿通部１１は、掘削機２の操作や制御に要するケーブルや油圧ホースまたは、掘削機２に備えられた各種計測器用のケーブル類１３を挿通する部材であって、図２（ａ）に示すように、支柱本体１０の外周において、周方向に等間隔に配置されている。また、各ケーブル類挿通部１１，１１，…は、断面視でＵ字状の溝形部材を、その開口面側を支柱本体１０当接させた状態で一体に固定することで、筒状の挿通部を形成することにより構成されている。このケーブル類挿通部１１を構成する溝型部材は、鋼製部材であって、支柱本体１０への固定は、溶接により行われている。
【００１８】
なお、ケーブル類挿通部１１の数や形状は、ケーブル類１３の本数や形状等に応じて適宜設定すればよく、限定されるものではないことはいうまでもない。例えば、円形断面の筒状部材をケーブル類挿通部１１として支柱本体１０の外周に固定してもよい。また、ケーブル類挿通部１１の設置箇所は支柱本体１０の外周に限定されるものではなく、支柱本体１０の内面に固定してもよい。さらに、ケーブル類挿通部１１の支柱本体１０への固定方法は溶接に限定されるものではなく、ケーブル類挿通部１１を架台３に係止した状態で、掘削時の反力により外れることがないように強固に固定することが可能な方法であればよく、適宜公知の方法から選定して行えばよい。
【００１９】
掘削機用支柱１には、図２（ａ）に示すように、支柱本体１０とケーブル類挿通部１１，１１，…を覆うように、内面形状が支柱本体１０とケーブル類挿通部１１，１１，…により構成される外周形状と同形状に形成された筒状部材である第一伸長材１２ａ（伸長材１２）と、第一伸長材１２ａの外周形状と内面形状が同形状に形成された第二伸長材１２ｂ（伸長材１２）とを備えており、図１に示す通常時において、３重管構造に構成されている。
つまり、伸長材１２は、図２（ａ）に示すように、円に等間隔による半円状の凸部１２ｃが４箇所形成された断面形状であって、支柱本体１０とケーブル類挿通部１１とが分割されることなく一体に形成された形状を呈している。
【００２０】
そして、掘削機２により削孔が進行し、架台３から掘削機２までの距離（高さ）が支柱本体１０の長さよりも長くなった場合は、支柱本体１０が第一伸長材１２ａから延長して、掘削機用支柱１が伸長する。さらに、削孔が進行し、架台３から掘削機２までの距離が、支柱本体１０の２倍の長さよりも長くなった場合は、第一伸長材１２ａが第二伸長材１２ｂから延長して、さらに掘削機用支柱１が伸長する（図２（ｂ）参照）。この時、ケーブル類１３は、伸長材１２の凸部１２cを挿通する。
【００２１】
なお、本実施形態では、掘削機用支柱１を３重管構造とし、伸長可能に構成するものとしたが、伸長材１２の数は限定されるものではなく、掘削機用支柱１の搬送や、揚重機Ｃの揚重能力、設計された掘削孔の深さ等に応じて適宜設定すればよい。また、各伸長材１２の形状は限定されないことはいうまでもない。
【００２２】
掘削機２は、掘削機用支柱１を介してクレーンＣにより吊持されており、図１に示すように、掘削機２の下端（切羽側先端）に設置されて、回転することにより地山の切削を行う複数のカッタ２１と、カッタ２１を回転させるための駆動手段（図示せず）が内装された掘削機本体２０とから構成されている。
【００２３】
本実施形態に係る掘削機２は、カッタ２１として、縦軸回転方式のものを使用するものとしたが、カッタ２１に回転軸は横軸回転でもよく、掘削機２の形式は限定されるものではない。また、掘削機２の能力や形状等は、設計された掘削孔Ｈの形状に応じて適宜設定すればよいことはいうまでもない。また、本実施形態では、カッタ２１が傾斜しているが、カッタ２１は水平や垂直でもよい。
【００２４】
架台３は、掘削機用支柱１を把持し、掘削機用支柱１から伝達される掘削時の反力を受け持つ部材であって、本実施形態では、図３に示すように、対向する二つの架台構成部材３０，３０を組み合わせることにより、略直方体を呈するように構成されている。なお、架台３の分割数は二つに限定されるものではないことはいうまでもない。
【００２５】
架台構成部材３０は、他方の架台構成部材３０との当接面側の中央部に、凹部３１が形成されており、この凹部３１は、対向する凹部３１同士を組み合わせた状態で、掘削機用支柱１の断面形状と同形状であって、掘削機用支柱１が挿入された状態で、掘削機用支柱１とわずかな隙間が形成されるように形成されている。そのため、架台３は、凹部３１により、掘削機用支柱１を摺動可能に把持することが可能となっている。
ここで、架台構成部材３０を構成する材料は限定されるものではないが、本実施形態では、鋼板を組み合わせることにより構成するものとする。
【００２６】
次に、本実施形態に係る地盤掘削装置Ｓによる、施工手順について説明する。
まず、図１に示すように、掘削機２を、掘削機用支柱１を介してクレーンＣにより吊持した状態で所定の箇所に配置する。この時、掘削機２により削孔を行う箇所において、予め、バックホウ（図示せず）などにより坑口付けを行い、掘削機２が収納される程度の掘削孔Ｈを形成しておいてもよい。
【００２７】
次に、所定の箇所に掘削機２が配置されたら、図１に示すように、掘削機２による削孔される掘削孔Ｈの上部において、掘削機用支柱１を、架台３の凹部３１，３１に挿通した状態で架台３により摺動可能に把持する。
【００２８】
そして、掘削機用支柱１を架台３により摺動可能に把持した状態で、掘削機２により地盤の削孔を開始する。
【００２９】
掘削機２による切削の進行とともに、掘削機２は下降するため、掘削機２の下降とともに、掘削機用支柱１が下降する。このとき、掘削機用支柱１は、架台３により把持されているため、掘削機２のカッタ２１の回転に伴い発生するトルクは、架台３により受け持つ。したがって、掘削機本体２０の回転は抑止されるため、掘削機２が所定の平面位置に配置された状態で、高品質な削孔工事を行うことが可能となる。
【００３０】
さらに、掘削機２による切削が進行し、架台３から掘削機２までの距離（深さ）が支柱本体１０の長さよりも長くなった場合には、掘削機用支柱１を伸長させることで、掘削機用支柱１を把持した状態による切削を維持する（図２（ｂ）参照）。つまり、掘削機用支柱１を継ぎ足す作業を要することなく、掘削機用支柱１の伸長材１２の長さ分だけ、掘削作業を行うことが可能となる。
【００３１】
本実施形態の地盤掘削装置Ｓは、掘削機用支柱１が、ケーブル類挿通部１１を備えているため、掘削機２の操作、制御等に必要な各種ケーブルや油圧パイプや、掘削に伴う各種計測に使用する計測起用ケーブル等のケーブル類１３をこのケーブル類挿通部に収納することで、ケーブル類１３が掘削土砂等に接触することが無く、磨耗等による破損が生じることがない。そのため、ケーブル類１３の修理や交換等に要する手間を省略することが可能となり、高品質な施工を短期間で、かつ、安価に行うことを可能としている。また、ケーブル類１３をケーブル類挿通部１１に収納することによりケーブル類１３が互いに絡まることや、掘削土砂や土塊等に絡まることがない。そのため、絡まったケーブル類１３により掘削機２が傾くことや、掘削機２の下降が妨げられることがなく、高品質な施工を行うことが可能となる。
【００３２】
また、掘削機用支柱１は、伸長材１２により、伸長可能に構成されているため、掘削に伴い掘削機用支柱１を継ぎ足す手間を省略し、長期間連続して掘削を行うことが可能となる。そのため、施工期間の短縮および、施工費用の低減化が可能となる。
【００３３】
また、掘削機用支柱１は、外周囲に、ケーブル類挿通部１１が形成されているため、この部分が架台３への係止部となり、架台３への反力の伝達性に優れている。
【００３４】
以上、本発明について、好適な実施形態について説明したが、本発明は前記各実施形態に限られず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜設計変更が可能である。
例えば、前記実施形態では、現位置置換工法による削孔について、本発明の地盤掘削装置を使用する場合について説明したが、本発明の地盤掘削装置が適用可能な工法は限定されるものではなく、例えば、リバース工法にも使用可能である。この場合には、図４に示すように、支柱本体１０の内空部と排泥管１４とを連結あるいは排泥管１４を支柱本体１０の内部を挿通させることで、掘削機用支柱１を介して排泥を行う構成とすればよい。この時、ワイヤＷは、支柱本体１０の内部を挿通するのではなく、ケーブル類挿通部１１を挿通させればよい。
【００３５】
また、前記実施形態では、本発明の地盤掘削装置をクレーンにより吊持する場合について説明したが、地盤掘削装置を吊持する揚重機が限定されないことはいうまでもない。
【００３６】
前記実施形態では支柱本体として、断面円形の筒状部材を使用するものとしたが、例えば、矩形断面でもよく、支柱本体の断面形状は限定されるものではない。
また、前記実施形態では、支柱本体の外周面に、ケーブル類挿通部を形成する構成としたが、筒状部材からなる支柱本体の内空にケーブル類を配線、配管し、支柱本体がケーブル類挿通部を兼ねる構成としてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本実施形態に係る地盤掘削装置の全体を示す側面図である。
【図２】本実施形態に係る掘削機用支柱を示す図であって、（ａ）は平断面図、（ｂ）は伸長時の状況を示す側面図である。
【図３】本実施形態に係る架台を示す斜視図である。
【図４】掘削機用支柱の変形例を示す図であって、（ａ）は部分側面図、（ｂ）は平断面図である。
【図５】従来の地盤掘削装置を示す図であって、（ａ）は部分側面図、（ｂ）は平断面図である。
【符号の説明】
【００３８】
１      掘削機用支柱
１０    支柱本体
１１    ケーブル類挿通部
１２    伸長材
１２ａ  第一伸長材
１２ｂ  第二伸長材
２      掘削機
３      架台
Ｃ      クレーン（揚重機）
Ｓ      地盤掘削装置
【図１】
0004690925.tif 000002
【図２】
0004690925.tif 000003
【図３】
0004690925.tif 000004
【図４】
0004690925.tif 000005
【図５】
0004690925.tif 000006