特許 5869400 掘削機

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5869400

(24)【登録日】2016年1月15日

(45)【発行日】2016年2月24日

(54)【発明の名称】掘削機

(51)【国際特許分類】

   E21B 7/00 20060101AFI20160210BHJP

   E21B 7/20 20060101ALI20160210BHJP

【ＦＩ】

   E21B7/00 Z

   E21B7/20

【請求項の数】6

【全頁数】20

(21)【出願番号】特願2012-78110(P2012-78110)

(22)【出願日】2012年3月29日

(65)【公開番号】特開2013-204401(P2013-204401A)

(43)【公開日】2013年10月7日

【審査請求日】2014年10月6日

(73)【特許権者】

【識別番号】000001373

【氏名又は名称】鹿島建設株式会社

(73)【特許権者】

【識別番号】599112113

【氏名又は名称】株式会社東亜利根ボーリング

(74)【代理人】

【識別番号】100078330

【弁理士】

【氏名又は名称】笹島 富二雄

(74)【代理人】

【識別番号】100129425

【弁理士】

【氏名又は名称】小川 護晃

(74)【代理人】

【識別番号】100154106

【弁理士】

【氏名又は名称】荒木 邦夫

(72)【発明者】

【氏名】西村 正夫

(72)【発明者】

【氏名】綱川 浩文

(72)【発明者】

【氏名】五十嵐 寛昌

(72)【発明者】

【氏名】長尾 和則

(72)【発明者】

【氏名】西谷 仁志

(72)【発明者】

【氏名】徳永 進

(72)【発明者】

【氏名】古住 嘉則

【審査官】 桐山 愛世

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００９−２７５３９５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特公昭６２−０３１１２４（ＪＰ，Ｂ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｅ２１Ｂ ７／００

Ｅ２１Ｂ ７／２０

Ｅ０２Ｄ ７／２０

(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、
地盤上に配置されるベースマシンと、
このベースマシンに基端部が取り付けられたブームと、
このブームの先端部に上部が枢支されて直立するフレームと、
このフレームの上部の枢支軸を中心として前記フレームを傾動させる傾動装置と、
前記フレーム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、
前記掘削孔の孔壁を覆う円筒状のケーシングを、その内方に前記フレームを挿入させた状態で揚重する揚重装置と、
を備えることを特徴とする掘削機。

【請求項2】

前記揚重装置より降ろされた前記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ケーシング圧入装置を備え、
前記回転掘削装置は、前記ケーシング圧入装置により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を特徴とする請求項１に記載の掘削機。

【請求項3】

前記回転掘削装置の水平方向の揺動を抑制する減揺装置を備えることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の掘削機。

【請求項4】

前記回転掘削装置は、鉛直方向に直列に連結される複数の掘削ロッドと、これら掘削ロッドの下端に設けられる掘削ビットと、を含んで構成され、
前記減揺装置は、少なくとも１つの掘削ロッドの外周面より放射状に張り出して先端部が前記掘削孔の孔壁近傍に位置するストッパ部材により構成されることを特徴とする請求項３に記載の掘削機。

【請求項5】

前記ベースマシンは、下部に走行手段を装備した全旋回式ベースマシンであることを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか１つに記載の掘削機。

【請求項6】

前記傾動装置は、一端部が前記フレームの上部に取り付けられ、他端部が前記ブームに取り付けられて伸縮可能な油圧ジャッキであることを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれか１つに記載の掘削機。

【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８に示すように、ＴＢＨ掘削機１００の直立したフレーム１０１に沿って昇降可能なスイベルヘッド１０２が、直列に連結された複数の円筒状のリバースロッド（掘削ロッド）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（掘削ビット）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１２月１５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。
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。

【0009】

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を並行して行うためには、例えば、図９に示すように架台１２０を設けて、架台１２０の上側にＴＢＨ掘削機１００を配置する。また、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１００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。ここで、ＴＢＨ掘削機１００とケーシング圧入装置１２２とは、互いの間隔が、ケーシング１２１の長さより大きくなるように配置される。この間隔は、ケーシング圧入装置１２２にケーシング１２１をセットするために必要な間隔である。このようにＴＢＨ掘削機１００とケーシング圧入装置１２２とを配置すると、架台１２０を含む装置全体の高さが増大してしまうが、ＴＢＨにて掘削孔内の泥水の吸引に通常使用される真空ポンプの吸い上げ能力は６ｍ程度であり、掘削孔内水位からロッド最頂部までの高さも、その真空ポンプの吸い上げ可能な高さ以上に高くすることはできない。また、図９に示すようなＴＢＨ掘削機及びケーシング圧入装置の配置を、鉄道の軌道等に近接する低空頭な場所（例えば、後述する図６に示すような鉄道軌道近傍で空頭制限Ｌがある場所）にて実現することが難しかった。

【0010】

本発明は、このような実状に鑑み、空頭制限がある場所にて、ケーシングの圧入に並行して掘削孔を形成可能な掘削機を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0011】

そのため本発明に係る掘削機は、地盤上に配置されるベースマシンと、このベースマシンに基端部が取り付けられたブームと、このブームの先端部に上部が枢支されて直立するフレームと、このフレームの上部の枢支軸を中心としてフレームを傾動させる傾動装置と、フレーム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、掘削孔の孔壁を覆う円筒状のケーシングを、その内方にフレームを挿入させた状態で揚重する揚重装置と、を備える。

【発明の効果】

【0012】

本発明によれば、掘削機は、フレームの上部の枢支軸を中心としてフレームを傾動させる傾動装置を備える。これにより、掘削機の高さを変えずにフレームを傾動させることができるので、フレームをケーシング内に挿入することができる。それゆえ、図９に示すような掘削機とケーシング圧入装置との間の間隔を設ける必要がなく、従って、比較的低空頭な場所で、掘削孔の形成とケーシングの圧入とを並行して行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】本発明の一実施形態における掘削機の概略構成を示す図

【図2】図１のＡ−Ａ断面図

【図3】スタビライザの概略構成を示す平面レイアウト図

【図4】リバースロッドの継ぎ足し方法、及び、ケーシング圧入装置へのケーシングの供給方法を示す図

【図5】リバースロッドの継ぎ足し方法、及び、ケーシング圧入装置へのケーシングの供給方法を示す図

【図6】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7】掘削機の変形例を示す図

【図8】ＴＢＨ工法を示す図

【図9】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】

【0014】

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、前述の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。また、図１、図２、及び、図４〜図７では、後述するベースマシン２の走行手段（履帯２１）の前後方向及び左右方向を、「前・後・左・右」の各記載で示している。

【0015】

図１は、本発明の一実施形態における掘削機の概略構成を示す。図２は図１のＡ−Ａ断面を示す。

【0016】

掘削機１は、ベースマシン２、ブーム３、フレーム４、フレームジャッキ５、スイベルヘッド（回転ヘッド）６、回転掘削装置７、補助クレーン（揚重装置）８、及び、ケーシング圧入装置（パワーケーシングジャッキ）９により構成されている。ここで、ケーシング圧入装置９は、円筒状のケーシング（鋼管等）１０をその外方から挟持して鉛直方向に地盤に圧入するものである。

【0017】

ベースマシン２は、その下部に装備された走行手段である履帯２１と、ベースマシン本体２２と、ベースマシン本体２２を履帯２１に対してその上方にて水平旋回させる旋回装置２３とにより構成される。すなわち、ベースマシン２は、その下部に履帯２１を装備した全旋回式ベースマシンである。ベースマシン２は、その履帯２１により、地盤上を任意の方向に走行可能である。

【0018】

ブーム３は、矩形断面で所定の長さを有するブーム本体３１とトップブラケット３２とにより構成されている。
ブーム本体３１は、その基端部が、水平方向に延びる第１枢支軸（図示せず）を介して、ベースマシン本体２２の前側上部に枢支されている。
ブーム本体３１の先端部にはトップブラケット３２の基端部が取り付けられている。

【0019】

ブーム本体３１の下側中央部には、油圧ジャッキであるブームジャッキ３３の一端部が取り付けられている。また、ブームジャッキ３３は、その他端部が、ベースマシン本体２２の前側下部に取り付けられている。従って、ブームジャッキ３３を伸縮させることにより、ブーム３（ブーム本体３１）が前記第１枢支軸を介してベースマシン本体２２に対して上下方向に揺動する。
ブーム３のトップブラケット３２の前側下部（先端下部）には、下方に突出する図示しない取付ブラケットが設けられている。この取付ブラケットには、水平方向に延びる第２枢支軸３４を介して、フレーム４の上端部が枢支されている。

【0020】

フレーム４は、図２に示すように、前面開口のＵ字状断面を有して鉛直方向に延在し、所定の長さを有する。ここで、フレーム４は、ケーシング１０内に挿入可能な大きさの断面で形成されている。

【0021】

図１に戻り、第２枢支軸３４より下側のフレーム４の上部の背面には、左右一対の油圧ジャッキであるフレームジャッキ５の各々の一端部がそれぞれ取り付けられている。また、左右一対のフレームジャッキ５は、各々の他端部が、ブーム本体３１の上部左右両側面にそれぞれ取り付けられている。尚、本実施形態では、左右一対のフレームジャッキ５（つまり２本のフレームジャッキ５）をフレーム４とブーム本体３１とに取り付けているが、フレームジャッキ５の取付け本数はこれに限らず、例えば、左右いずれか一方のフレームジャッキ５のみ（つまり１本のフレームジャッキ５のみ）をフレーム４とブーム本体３１とに取り付けてもよい。

【0022】

掘削機１による地盤掘削時には、図１に示すように、フレームジャッキ５を短縮させる。この短縮時には、直立状態のフレーム４の水平方向の揺動がフレームジャッキ５により制限されるので、フレーム４の直立状態が保持される。
一方、ケーシング圧入装置９へのケーシング１０の供給時には、後述する図４（ｂ）に示すようにフレームジャッキ５を伸長させる。この伸長時には、フレーム４は、その上端部の第２枢支軸３４を中心として、ベースマシン本体２２の前方（図４（ｂ）では、履帯２１の左方）に揺動して傾斜する（すなわち、傾動する）。また、この伸長時には、傾斜状態のフレーム４の水平方向の揺動がフレームジャッキ５により制限されるので、フレーム４の傾斜状態が保持される。
ここで、フレームジャッキ５は、本発明における傾動装置に対応するものであり、その伸縮によって、フレーム４の上端部の第２枢支軸３４を中心としてフレーム４を傾動させることが可能である。

【0023】

図２に示すように、フレーム４の内側の左右両側部には、それぞれ、スイベルヘッド６昇降用のフィードシリンダ４１が設けられている。フィードシリンダ４１は、そのロッド部の下端がフレーム４の下部に取り付けられており、油圧により、フィードシリンダ４１のシリンダ部がフレーム４の延在方向に沿って往復移動する。
また、フレーム４の左右両側の前端部には、それぞれ、案内レール４２が設けられている。この一対の案内レール４２は、フレーム４の内方に向かって互いに対向するように配置されており、フレーム４の延在方向に延びて所定の長さを有する。ここで、スイベルヘッド６及び回転掘削装置７の回転軸は、一対の案内レール４２間の中央を通過している。

【0024】

スイベルヘッド６は、フィードシリンダ４１のシリンダ部の往復移動に応じて、案内レール４２により案内されて、フレーム４の延在方向に沿って往復移動する。
スイベルヘッド６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。

【0025】

図１に示すように、スイベルヘッド６を駆動源とする回転掘削装置７は、鉛直方向に直列に連結される複数のリバースロッド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の外径はケーシング１０の内径よりも小さい。
リバースロッド１０３は、その上端部１０３ｂがスイベルヘッド６に連結されて、スイベルヘッド６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。
この回転掘削により発生する掘削土砂は、図８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の内部を通過して前述のサクションポンプ１０８に吸引され得る。

【0026】

ここで、掘削機１では、図２に示すように、フレーム４内に、フィードシリンダ４１とリバースロッド１０３の少なくとも一部とが配置されている。また、左右のフィードシリンダ４１間に、リバースロッド１０３の少なくとも一部が位置している。これにより、リバースロッド１０３がフレーム４の外方に位置する場合に比べて、リバースロッド１０３とフィードシリンダ４１との間の距離が短いので、フィードシリンダ４１の往復移動により生じる力をスイベルヘッド６及び回転掘削装置７（リバースロッド１０３）に良好に伝達してこれらを昇降させることができる。

【0027】

回転掘削装置７については、その少なくとも１つ（図１では２つ）のリバースロッド１０３にスタビライザ７１が設けられている。

【0028】

図３は、図１に示す２つのスタビライザ７１のうち上側のスタビライザ７１の概略構成を示す。
スタビライザ７１は、リバースロッド１０３の外周面より放射状に張り出す複数（図３では４つ）のストッパ部材７２により構成される。

【0029】

ストッパ部材７２は、その先端部が、掘削孔１１の孔壁近傍（図３ではケーシング１０の内周面近傍）に位置している。
ストッパ部材７２の先端部には板状部材７３が取り付けられている。
板状部材７３は、掘削孔１１の孔壁面に対応する円弧状断面を有して鉛直方向に延在し、所定の長さを有する。

【0030】

掘削機１による地盤掘削時には、スタビライザ７１のストッパ部材７２がストッパとして機能して、回転掘削装置７（リバースロッド１０３）の水平方向の揺動を抑制する。つまり、スタビライザ７１は、本発明の減揺装置として機能して、回転掘削装置７（リバースロッド１０３）の水平方向の揺動を抑制する。

【0031】

図１に戻り、トップブラケット３２は、補助クレーン８のブームとして機能している。
また、ブーム３のブーム本体３１の基端側上部には補助クレーン８の揚重用ウインチ８１が設置されている。
ウインチ８１より引き出されたワイヤロープ８２は、トップブラケット３２に予め設置された複数のガイドプーリ８３に掛け渡されて、それらの下方に位置する吊具（図示せず）に接続されている。従って、補助クレーン８は、ウインチ８１によりワイヤロープ８２を巻き上げることで、図示しない吊具を介して、重量物を吊り上げることができる。

【0032】

ベースマシン２（履帯２１）の前方の地盤上には、ケーシング圧入装置９が配置されている。
ケーシング圧入装置９の中央空間部には、ケーシング１０が挿入される。また、ケーシング圧入装置９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。
ここで、掘削機１による地盤掘削時には、スイベルヘッド６は、その回転軸が、ケーシング圧入装置９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、ケーシング圧入装置９の上方に配置される。

【0033】

ケーシング圧入装置９には、例えば、前述の特許文献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９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。
ケーシング圧入装置９が前述の特許文献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。

【0034】

ケーシング圧入装置９は、図示しない連結部材（例えばロッド部材）を介して、ベースマシン２に連結固定することが可能である。ケーシング圧入装置９をベースマシン２に連結固定することにより、ケーシング圧入装置９はケーシング旋回力の反力をベースマシン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。

【0035】

次に、回転掘削装置７のリバースロッド１０３を継ぎ足す方法と、ケーシング圧入装置９にケーシング１０を供給する方法とについて、図１〜図３に加えて図４及び図５を用いて説明する。

【0036】

図４及び図５は、ベースマシン２（履帯２１）の後方より見た、掘削機１の作動状態を示す。

【0037】

まず、図１を参照して、掘削機１による地盤掘削によりスイベルヘッド６がフレーム４の下端部まで移動すると、掘削機１による地盤掘削を停止する。この後に、スイベルヘッド６より回転掘削装置７を分離させる。

【0038】

次に、ベースマシン本体２２を履帯２１に対して左に９０°旋回させて、図４（ａ）に示すように、ベースマシン本体２２の前方を履帯２１の左方に一致させる。これにより、フレーム４をケーシング圧入装置９の上方より退避させることができる。尚、フレーム４をケーシング圧入装置９の上方より退避させる場合には、前述のようにベースマシン本体２２を履帯２１に対して左に９０°旋回させる代わりに、ベースマシン本体２２を履帯２１に対して右に９０°旋回させてもよい。この後に、スイベルヘッド６に新たなリバースロッド１０３’の上端部を連結して、スイベルヘッド６を上昇させることにより、リバースロッド１０３’を引き上げる。また、地盤上を走行可能な台車１３上に、新たなケーシング１０’を直立させて載置する。尚、台車１３の走行範囲内の地盤上に予め鉄板等を敷くことにより、台車１３の走行を安定化させることが可能である。

【0039】

次に、図４（ｂ）に示すように、直立状態のフレーム４を第２枢支軸３４を中心としてベースマシン本体２２の前方（図では、履帯２１の左方）に揺動させて傾斜状態にする。この後に、台車１３を走行させて、傾斜状態のフレーム４の下方にケーシング１０’を配置する。

【0040】

次に、ケーシング１０’内にフレーム４の下端を挿入する。この後に、図５（ｃ）に示すように、フレーム４をその傾斜状態から直立状態に戻しつつ、台車１３の走行によりケーシング１０’を水平移動させてベースマシン２側に引き寄せる。これにより、ケーシング１０’へのフレーム４の挿入が進行する。

【0041】

次に、図５（ｄ）に示すように、補助クレーン８によりケーシング１０’を吊上げてフレーム４の下部とリバースロッド１０３’の下端部とを露出させる。この吊上げ時には、補助クレーン８は、ケーシング１０’を、その内方にフレーム４を挿入させた状態で揚重する。

【0042】

次に、ベースマシン本体２２を履帯２１に対して右に９０°旋回させてベースマシン本体２２の前方を履帯２１の前方に一致させる。これにより、ケーシング１０’及びフレーム４がケーシング圧入装置９の上方に配置される。この後に、リバースロッド１０３’の下端部に回転掘削装置７の上端部を連結させる。この回転掘削装置７の連結時には、スイベルヘッド６の回転軸と、回転掘削装置７の回転軸と、ケーシング圧入装置９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。

【0043】

次に、補助クレーン８によりケーシング１０’を下降させて、ケーシング圧入装置９にセットする。尚、ケーシング圧入装置９内に既設のケーシング１０が位置している場合には、補助クレーン８により下ろされたケーシング１０’が、ケーシング圧入装置９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１０’のケーシング圧入装置９へのセットが間接的に行われる。

【0044】

このようにして、掘削機１の全高を変えることなく、リバースロッド１０３’を継ぎ足すことができ、また、ケーシング圧入装置９にケーシング１０’を供給することができる。また、回転掘削装置７は、ケーシング圧入装置９に挟持されたケーシング１０’（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。また、ケーシング１０’内にフレーム４、スイベルヘッド６及びフィードシリンダ４１が挿入された状態で、回転掘削装置７による地盤の回転掘削を行うことが可能である。

【0045】

リバースロッド１０３’の継ぎ足しと、ケーシング圧入装置９へのケーシング１０’の供給とが完了すると、掘削機１による地盤掘削が再開される。
この地盤掘削では、掘削機１のスイベルヘッド６を下降させつつ、スイベルヘッド６からの回転駆動力により、回転掘削装置７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９は、ケーシング１０を回転させつつ地盤に圧入する。

【0046】

ここで、スイベルヘッド６の下降速度は、フレーム４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６の下降速度に応じて回転掘削装置７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９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９は、回転掘削装置７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。

【0047】

図６は、鉄道の軌道の近傍で空頭制限がある場所での場所打ちコンクリート杭の施工を示す。

【0048】

図６に示すように、鉄道の軌道１３０に近接する低空頭な場所（鉄道の軌道１３０の近傍で空頭制限Ｌがある場所）にて場所打ちコンクリート杭を施工する場合には、空頭制限Ｌより全高が低い掘削機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。また、図４及び図５を用いて説明したように、リバースロッド１０３を継ぎ足すと共に、ケーシング圧入装置９にケーシング１０を供給する。尚、ケーシング１０を圧入する範囲（深さ）は、軌道１３０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。掘削孔１１の形成及びケーシング１０の圧入完了後には、ケーシング圧入装置９のみを残して掘削機１を退避させ、掘削孔１１内に鉄筋籠（図示せず）を建込み、生コンクリート（図示せず）を打設する。生コンクリート打設後にケーシング圧入装置９を用いてケーシング１０を速やかに撤去することで、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１３０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。

【0049】

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でケーシング圧入装置９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７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。

【0050】

本実施形態によれば、掘削機１は、地盤上に配置されるベースマシン２と、このベースマシン２に基端部が取り付けられたブーム３と、このブーム３の先端部に上部が枢支されて直立するフレーム４と、このフレーム４の上部の枢支軸（第２枢支軸３４）を中心としてフレーム４を傾動させるフレームジャッキ（傾動装置）５と、フレーム４に沿って昇降するスイベルヘッド（回転ヘッド）６と、このスイベルヘッド６に上端部が連結されて、スイベルヘッド６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７と、を備える。これにより、掘削機１の高さを変えずにフレーム４を傾動させることができるので、ケーシング１０内にフレーム４を挿入することができ、ひいては、比較的低空頭な場所で、掘削孔１１の形成とケーシング１０の圧入とを並行して行うことができる。

【0051】

また本実施形態によれば、掘削孔１１の孔壁を覆う円筒状のケーシング１０を、その内方にフレーム４を挿入させた状態で揚重する補助クレーン（揚重装置）８を備える。これにより、ケーシング１０を比較的簡素な構成で吊上げて、ケーシング圧入装置９の上方に移動させることができる。

【0052】

また本実施形態によれば、掘削機１は、補助クレーン（揚重装置）８より降ろされたケーシング１０をその外方から挟持して鉛直方向に地盤に圧入するケーシング圧入装置９を備え、回転掘削装置７は、ケーシング圧入装置９により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。

【0053】

また本実施形態によれば、掘削機１は、回転掘削装置７の水平方向の揺動を抑制する減揺装置（スタビライザ７１）を備える。これにより、リバースビット１０４の水平方向での位置ずれを抑制することができるので、掘削孔１１の精度を向上させることができる。

【0054】

また本実施形態によれば、スタビライザ７１は、少なくとも１つのリバースロッド１０３の外周面より放射状に張り出して先端部が掘削孔１１の孔壁近傍に位置するストッパ部材７２により構成される。これにより、比較的簡素な構成で、リバースロッド１０３及びリバースビット１０４の水平方向の揺動を抑制することができる。

【0055】

また本実施形態によれば、ベースマシン２は、下部に走行手段（履帯２１）を装備した全旋回式ベースマシンである。これにより、ベースマシン２として、汎用性のある既存の油圧ショベルのベースマシンを用いることができるので、掘削機１の製作コストを低減することができる。

【0056】

また本実施形態によれば、フレームジャッキ（傾動装置）５は、その一端部がフレーム４の上部に取り付けられ、他端部がブーム３に取り付けられて伸縮可能である。これにより、比較的簡素な構成で、フレーム４を傾動させることができる。

【0057】

図７は、本実施形態における掘削機１の変形例を示す。この変形例では、前述のブーム３の代わりとして、既存の油圧ショベルのベースマシン２に取り付けられた既存のブーム３’を用いている。また、ブーム３’の先端部には、フレーム４の上部が第２枢支軸３４を介して枢支されている。また、フレームジャッキ５の代わりとして、ブーム３’に予め設置された一般的なアームジャッキ（油圧ジャッキ）１５が用いられている。このアームジャッキ１５は、その一端部が第２枢支軸３４より上側のフレーム４の上端部に取り付けられており、他端部がブーム３’の上面中央部に取り付けられている。すなわち、アームジャッキ１５は、本発明における傾動装置に対応するものであり、その伸縮によって、フレーム４の上部の第２枢支軸３４を中心としてフレーム４を傾動させることが可能である。また、ベースマシン本体２２の後部には、補助クレーン８の揚重用ウインチ８１’が設置されている。

【0058】

尚、前述の実施形態では、ベースマシン２の走行手段として履帯２１を用いて説明したが、走行手段はこれに限らず、例えば、走行手段として車輪を用いてもよい。

【0059】

また、前述の実施形態では、ベースマシン２の下部に走行手段を装備しているが、ベースマシン２の下部の構成はこれに限らず、例えば、スキッドフレーム等の基台により、ベースマシン２の下部を構成してもよい。

【0060】

また、前述の実施形態では、減揺装置として、ストッパ部材７２により構成されるスタビライザ７１を用いて説明したが、回転掘削装置７の水平方向の揺動を抑制するものであれば減揺装置はこれに限らず、例えば、ケーシング圧入装置９の周辺に仮杭を予め設置して、ケーシング圧入装置９へのケーシング１０のセット後に、仮杭からフレーム４に控えを取って固定することで減揺装置を構成することにより、フレーム４の水平方向の揺動を抑制して、回転掘削装置７の水平方向の揺動を抑制してもよい。

【0061】

また、前述の実施形態では、回転掘削装置７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７は、スイベルヘッド６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７は、オーガスクリューであってもよい。

【符号の説明】

【0062】

１ 掘削機
２ ベースマシン
３、３’ ブーム
４ フレーム
５ フレームジャッキ（傾動装置）
６ スイベルヘッド（回転ヘッド）
７ 回転掘削装置
８ 補助クレーン（揚重装置）
９ ケーシング圧入装置
１０、１０’ ケーシング
１１ 掘削孔
１３ 台車
１５ アームジャッキ（傾動装置）
２１ 履帯（走行手段）
２２ ベースマシン本体
２３ 旋回装置
３１ ブーム本体
３２ トップブラケット
３３ ブームジャッキ
３４ 第２枢支軸
４１ フィードシリンダ
４２ 案内レール
７１ スタビライザ（減揺装置）
７２ ストッパ部材
７３ 板状部材
８１、８１’ 揚重用ウインチ
８２ ワイヤロープ
８３ ガイトプーリ
１００ ＴＢＨ掘削機
１０１ フレーム
１０２ スイベルヘッド
１０３、１０３’ リバースロッド（掘削ロッド）
１０４ リバースビット（掘削ビット）
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
１３０ 軌道

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】