(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
杭及び立坑を構築するための地盤掘削装置において、拡径ウイングに撓み性を有する可撓式ビットと回転式ビットとを備え、前記可撓式ビットはその掘削刃先端が前記回転式ビットの刃先端より掘削地盤方向に長寸に設けられていることを特徴とする可撓式ビットを用いた全地盤掘削装置。
【請求項２】
前記可撓式ビットは、複数の鋼線を集合して構成されている請求項１に記載の可撓式ビットを用いた全地盤掘削装置。
【請求項３】
前記可撓式ビットは、複数の鋼線を集合して長方形箱状に構成されて前記拡径ウイングに装着され、その拡径ウイングの半径方向外方に取り付けられた長方形箱状の一端が半径方向内方に取り付けられた長方形箱状の他端より拡径ウイングの掘削回転方向に進んだ位置にある請求項１に記載の可撓式ビットを用いた全地盤掘削装置。
【請求項４】
前記可撓式ビットは、掘削孔中心より放射状に配置され回転によって掘削ズリを中央部に集めるように構成された請求項１に記載の可撓式ビットを用いた全地盤掘削装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、杭及び立坑を構築するための地盤掘削装置に関し、特に、ケーシングで基礎孔を掘削し拡径ウイングでその基礎孔を拡径する地盤掘削装置により地盤の硬質、軟質に関わりなく掘削する全地盤掘削装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
【０００３】
図８〜図１２に従来の地盤掘削装置１Ａと、これによる硬岩地盤を垂直削孔する場合の状態を示している。
図８及び図９において、地盤掘削装置１Ａは、地盤ＧＬ上に設置された回転掘削機３Ａで上下及び回転動されるケーシング５Ａと、ケーシング５Ａの下部に設けられた拡径ウイング７Ａとで主要構成がされている。
ケーシング５Ａの下端部に複数のケーシングカッター５Ｂが水平に取り付けられ、基礎孔ｄＡを掘削するよう構成されている。
拡径ウイング７Ａの先端部に裁頭円錐状に複数の回転カッター１６Ａが設けられ、基礎孔ｄＡを拡孔ＤＡに拡径するよう構成されている。
【０００４】
図１０〜図１２には上記地盤掘削装置１Ａの作動要領が示されている。
図１０は、掘削地盤Ｇ０上にケーシング５Ａの下端部が接地された休止状態を示していて、ジャッキ６Ａと拡径ウイング７Ａとの間ｈにたとえば５００ｍｍの距離が設けられている。
【０００５】
図１１は、基礎孔ｄＡをケーシング５Ａのケーシングカッター５Ｂによって掘り下げられる状態を示している。掘り下げる距離は、ｈ＝５００ｍｍが最大距離となってその時の基礎孔ｄＡの地面はＧ１である。
【０００６】
図１２は、基礎孔ｄＡの拡径掘削を示している。図１１のケーシング５Ａ位置から５００ｍｍ上方にケーシング５Ａを引上げて、拡径ウイング７Ａに上方から推力をかけ回転カッターであるローラービット１６Ａの掘削によって拡径する。拡径掘削におけるジャッキ６Ａと拡径ウイング７Ａとの最大距離Ｈは１０００ｍｍとなる。この拡径ウイング７Ａによる拡径掘削後は、再度ケーシング５Ａを押し下げて基礎孔ｄＡの地面Ｇ１を掘り下げる。
【０００７】
上記構成の地盤掘削装置１Ａによる掘削工事において、地盤が軟弱地層から硬岩に替わるような場合には、硬質地盤と軟質地盤とでは掘削方法が異なり、また、削孔方向が垂直の場合には、掘削ズリの集め方、孔外への排出方法等に相異がある。そのため、硬質地盤と軟質地盤とで切削工具の交換（例えば、軟質地盤では硬質の刃を取り付けたバイト型切削具、硬質地盤ではディスクカッター又はローラービット）が必要であり、また、掘削土砂の排出は、一般的に水流で中央部に集めて揚泥管で排出するが、大口径の場合には大きな動力を必要とし、地表部に土砂分離装置やヤードが必要となる。
【０００８】
上記のような、従来の地盤掘削機における、地盤の硬、軟質に適応する掘削装置への取り替えは工数増と工期の延長となり、多量の資、機材の運搬工数を要し、これらを人力で行う場合には時間がかかり、危険を伴い、止水を必要とする、という諸欠点がある。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記に鑑みてなされたもので、地盤の硬質、軟質に関係なく、例えばドライでも水中においても、掘削装置を取り替える必要のない全地盤掘削装置の提供を目的としている。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明の可撓式ビットを用いた全地盤掘削装置によれば、杭及び立坑を構築するための地盤掘削装置において、拡径ウイングに撓み性を有する可撓式ビットと回転式ビットとを備え、前記可撓式ビットはその掘削刃先端が前記回転式ビットの刃先端より掘削地盤方向に長寸に設けられている。
【００１１】
上記によって、基礎孔即ち先行孔をケーシングで掘削し、拡径ウイングで拡径する。その拡径時に可撓式ビットは刃先までの寸が長いので、拡径ウイングが掘削回転する場合に掘削地盤にまず接触し軟弱地盤であれば、この可撓式ビットで掘削する。掘削地盤が硬い地盤には、可撓式ビットが撓んで回転式ビットが硬い地盤に接触して掘削を行う。したがって、硬質地盤と軟弱地盤でビットの異なる掘削装置に装着替えをすることなく一貫して掘削を行うことができる。
【００１２】
前記可撓式ビットは、複数の鋼線を集合して構成されることが好ましい。
【００１３】
これによって、鋼線先端部と線部が刃となり線部で可撓性を得ている。可撓性は、鋼線の材質と径及び数量で任意に所定値につくることができる。
【００１４】
また、前記可撓式ビットは、複数の鋼線を集合して長方形箱状に構成されて前記拡径ウイングに装着され、その拡径ウイングの半径方向外方に取り付けられた長方形箱状の一端が半径方向内方に取り付けられた長方形箱状の他端より拡径ウイングの掘削回転方向に進んだ位置にあることが好ましい。
【００１５】
これによって、可撓式ビットがウイングの回転方向に傾いているので、軟弱地盤の掘削だけでなく、ズリを基礎孔中心方向に集めグラブ排出を容易にする。
【００１６】
また、前記可撓式ビットは、掘削孔中心より放射状に配置され回転によって掘削ズリを中央部に集めるように構成しても良い。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、図によって本発明の可撓式ビットを用いた全地盤掘削装置の実施形態を説明する。
【００１８】
図１〜図３において、可撓式ビット１３を設けた拡径カッター１０を示し、図６及び図７において、拡径カッター１０と拡径ウイング７及びケーシング５との関係を示している。
【００１９】
図１において、拡径カッター１０は、平板状のカッター支持体１１と、可撓式ビットである鋼線カッター１３と、回転式ビットである回転カッター１６とで主要部が構成されている。
【００２０】
カッター支持体１１は、一端部に角棒状の鋼線支持部１２によって鋼線カッター１３を保持し、他端部にコの字状の回転カッター支持部１４と回転カッター支持部１４を貫通する軸１５によって回転カッター１６を回転自在に保持している。
【００２１】
鋼線カッター１３は、複数の同長の鋼線材を集合して長方形箱状に形成され、上端部が鋼線支持部１２に固着されている。
なお、鋼線材の材質、線径、線長さ、本数等によって撓み性が任意に設定できる。
【００２２】
回転カッター１６は、公知のディスクカッターを使用しているが公知のローラービットでも良い。
【００２３】
カッター支持体１１は、後記する拡径ウイング７に、掘削回転方向の前進方向に鋼線カッター１３が、その後部に回転カッター１６が配置されるように取り付けられている。
【００２４】
鋼線カッター１３の脚長となる掘削刃先端１３ａから図１における掘削地面Ｇｓまでの距離は、回転カッター１６の刃先端である最下端部１６ａより長くして構成されている。これによって、掘削に際してはまず鋼線カッター１３が掘削地面Ｇｓに接地し、掘削抵抗が大で鋼線カッター１３が撓む図２の状態では回転カッター１６が接地して掘削するようになっている。
【００２５】
図４は、鋼線カッター１３の集合状態を変えたもので、鋼線材を小数の束にまとめた線束１３ｗを固定端部１２ｂで固定したものを１単位とし、複数単位を集合した鋼線カッター１３ｂを示している。固定部１２ｂを枠体１１ｂで固定して１体として、前記図１〜図３における、カッター支持体１１に固着させて構成されている。線束１３ｗ間の空隙が、掘削ズリを一気に押さず集ズリ抵抗をさげる等の効果がある。
また、消耗の激しい部位の線束１３ｗを交換することが可能で、脱着が容易である。
【００２６】
図５は、１本の捻り鋼線材１３ｒを固定部１２ｃで固定したものを１単位とし、複数単位を集合した鋼線カッター１３ｃを示している。固定部１２ｃを枠体１１ｃで固定して１体として、前記図１〜図３における、カッター支持体１１に固着させるよう構成されている。撓み剛性の高いカッターに形成することが容易である。また、線束１３ｒ間の空隙が、掘削ズリを一気に押さず集ズリ抵抗をさげる等の効果がある。また、消耗の激しい線束１３ｒを交換することが可能で、脱着が容易である。
【００２７】
図６及び図７において、上記拡径カッター１０の拡径ウイング７への装着状態を、従来の地盤掘削装置１Ａと異なるところを主にして説明する。
ケーシング５の下部にケーシング５に沿って伸縮する複数のジャッキ６が設けられ、そのジャッキ６のピストン６ａで拡径ウイング７が上下動自由に支持されている。
【００２８】
その拡径ウイング７の下端部に回転時に載頭円錐状を形成するように、図においては３ヶのカッター支持部７ａが設けられている。そのカッター支持部７ａのそれぞれに１〜２ヶの前記拡径カッター１０が装着されている。
【００２９】
図７において、拡径カッター１０に複数の回転カッター１６が装着され拡径ウイング７の回転する円周線に沿って回転するよう取り付けられている。
【００３０】
鋼線カッター１３は、回転カッター１６と共に装着されているが、図示例では、カッター支持部７ａへの取り付けは放射状でなく、半径方向外方の端部１３ｏ（図３参照）が、半径方向内方の端部１３ｉ（図３参照）より掘削回転方向に進んだ位置に取り付けられている。
また、鋼線カッター１３を、掘削孔中心より放射状に配置し、回転によって掘削ズリを中央部に集めるように構成しても良い。
【００３１】
カッター支持部７ａに装着される複数の鋼線カッター１３は、それぞれが半径方向寸法で不等位置に装着されている。これによって拡径部面積の全体を掘削できるよう配置され、また掘削ズリを基礎孔ｄに集ズリするよう配置されている。
【００３２】
上記構成の全地盤掘削装置１の作用を説明する。
図６において、ケーシング５がジャッキ６の半ストロークｈだけ基礎孔ｄを掘削した状態にある。
【００３３】
次に、ケーシング５をｈだけ上方に引き上げて、拡孔Ｄに拡径する掘削の準備をする。これによって、拡径掘削で生じるズリの集積及び排出スペースを形成する。
【００３４】
次いで、拡径ウイング７で拡孔Ｄを掘削する。
例えば、掘削地盤が軟弱地層であれば、図１におけるように、鋼線カッター１３が掘削する。同時に、掘削ズリを基礎孔ｄ方向に押し出して集積させ、グラブ排出させる。
【００３５】
掘削地盤が軟弱地層から硬質の岩等に変化すると、図２に示すように、鋼線カッター１３は鋼線材の曲げ撓み性によって掘削方向と逆方向に曲げられる。拡径ウイング７には、ジャッキ６によって上方から絶えず推力がかけられているので鋼線カッター１３の撓みは大きくなり回転カッター１６が接地して硬質地層を掘削する。回転カッター１６の掘削によって生じるズリは、鋼線カッター１３によって基礎孔ｄ方向に押し出して集積させ、グラブ排出させる。
【００３６】
硬質地層の掘削から軟弱地層に戻った場合は、再度鋼線カッター１３で掘削を行う。
上記のようにして、地盤の軟弱〜硬岩への変化も、可撓性のある鋼線カッター１３の撓みによって一貫して掘削を継続することができる。
【００３７】
【発明の効果】
本発明の作用効果を、以下に列挙する。
（１）  本発明の可撓式ビットを用いた全地盤掘削装置によって、基礎孔を拡径に際して軟弱地盤では可撓式ビットで掘削し、硬質地盤では回転式ビットで掘削を進める。これによって掘削装置を交換することなく一貫して掘削を継続できる。
（２）  掘削地質によって掘削装置をかえることがないので、装置交換の手間が不要になり工期の短縮ができる。
（３）  掘削装置の交換がないので、多量の資、機材を運搬する手間が不要になる。
（４）  掘削装置交換に伴う工期の長期化、危険がなくなる。
（５）  ドライ工事と水中工事が一貫でき、止水も不要になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の可撓式ビットを用いた拡径カッターを示す側面図。
【図２】図１の拡径カッターで硬質地盤を掘削する状態を示す説明用側面図。
【図３】図１のＸ矢視正面図。
【図４】可撓式ビットの別形状を示す正面図。
【図５】可撓式ビットのさらに別形状を示す正面図。
【図６】図１の拡径カッターを装着した本発明の全地盤掘削装置の側面図。
【図７】図６のＹ矢視図。
【図８】従来の掘削装置の側面図。
【図９】図８のＺ矢視図。
【図１０】従来の掘削装置による掘削の説明図で掘削前の状態を示す側面図。
【図１１】従来の掘削装置による掘削の説明図でケーシングによる基礎孔の掘削状態を示す側面図。
【図１２】従来の掘削装置による掘削の説明図で拡径ウイングによる基礎孔の拡径状態を示す側面図。
【符号の説明】
ｄ・・・基礎孔
Ｄ・・・拡孔
Ｇｓ・・軟弱地盤
Ｇｈ、Ｇｃ・・硬質地盤
１・・・本発明の可撓式ビットを用いた全地盤掘削装置
３Ａ・・・回転掘削機
５・・・ケーシング
５ｂ・・ケーシングカッター
６・・・ジャッキ
７・・・拡径ウイング
７ａ・・カッター支持部
１０・・拡径カッター
１１・・カッター支持体
１２、１２ｂ、１２ｃ・・鋼線支持部
１３・・鋼線カッター（可撓式ビット）
１３ａ・・刃先端
１３ｂ・・束鋼線カッター
１３ｃ・・捻鋼線カッターり
１４・・回転カッター支持部
１５・・軸
１６・・回転カッター（回転式ビット）
１６ａ・・刃先端
【図１】
0004367817.tif 000002
【図２】
0004367817.tif 000003
【図３】
0004367817.tif 000004
【図４】
0004367817.tif 000005
【図５】
0004367817.tif 000006
【図６】
0004367817.tif 000007
【図７】
0004367817.tif 000008
【図８】
0004367817.tif 000009
【図９】
0004367817.tif 000010
【図１０】
0004367817.tif 000011
【図１１】
0004367817.tif 000012
【図１２】
0004367817.tif 000013