特許 6041768 掘削装置

(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】6041768

(24)【登録日】2016年11月18日

(45)【発行日】2016年12月14日

(54)【発明の名称】掘削装置

(51)【国際特許分類】

   E21B 4/14 20060101AFI20161206BHJP

   E21B 7/20 20060101ALI20161206BHJP

【ＦＩ】

   E21B4/14 B

   E21B7/20

【請求項の数】2

【全頁数】15

(21)【出願番号】特願2013-164394(P2013-164394)

(22)【出願日】2013年8月7日

(65)【公開番号】特開2015-34378(P2015-34378A)

(43)【公開日】2015年2月19日

【審査請求日】2015年6月16日

(73)【特許権者】

【識別番号】595101665

【氏名又は名称】株式会社オーク

(74)【代理人】

【識別番号】100154014

【弁理士】

【氏名又は名称】正木 裕士

(74)【代理人】

【識別番号】100154520

【弁理士】

【氏名又は名称】三上 祐子

(74)【代理人】

【識別番号】100069578

【弁理士】

【氏名又は名称】藤川 忠司

(72)【発明者】

【氏名】樫本 孝彦

【審査官】 竹村 真一郎

(56)【参考文献】

【文献】 特許第３００４９０３（ＪＰ，Ｂ２）

【文献】 特開平１０−２９９３７１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０５−３０６５１８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０９−１５８６５４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許第０４２６７８９３（ＵＳ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｅ２１Ｂ ４／１４

Ｅ２１Ｂ ７／００−７／２０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

掘削用のケーシングと、ケーシングを全周回転駆動する全周回転駆動装置と、クレーンによりケーシング内に吊支挿入されるダウンザホールハンマーと、ダウンザホールハンマーを長手方向にスライド自在の状態で回転駆動するよう保持するテーブルマシーンと、ダウンザホールハンマーをケーシング内でケーシングの軸方向に平行な姿勢から軸方向に対し所要角度傾斜した傾斜姿勢に保持することが可能なハンマー傾斜姿勢保持手段と、ダウンザホールハンマーに作動用圧力エアを供給するスイベル機構とからなり、
前記ハンマー傾斜姿勢保持手段は、テーブルマシーンの下側に別個独立して設けられ、ダウンザホールハンマーを傾動させるための空間を開けてタウンザホールハンマーを囲繞する環状基体と、環状基体の外周に周方向一定間隔おきに水平に突設される先端部材と、環状基体を水平姿勢に保持するように夫々の先端部材がケーシングの内周面に圧接支持される水平反力受けジャッキと、テーブルマシーンと環状基体との上下間で周方向一定間隔おきに介装連結され、ダウンザホールハンマーを保持するテーブルマシンを環状基体との水平姿勢から所要角度傾斜した傾斜姿勢に傾動することが可能なテーブルマシン傾動用ジャッキとからなる掘削装置。

【請求項2】

掘削用のケーシングと、ケーシングを全周回転駆動する全周回転駆動装置と、クレーンによりケーシング内に吊支挿入されるダウンザホールハンマーと、ダウンザホールハンマーを長手方向にスライド自在の状態で回転駆動するよう支持するテーブルマシーンと、ダウンザホールハンマーをケーシング内でケーシングの軸方向に平行な姿勢から軸方向に対し所要角度傾斜した傾斜姿勢に保持することが可能なハンマー傾斜姿勢保持手段と、ダウンザホールハンマーに作動用圧力エアを供給するスイベル機構とからなり、
前記ハンマー傾斜姿勢保持手段は、テーブルマシーンの下部にテーブルマシンと並行して一体に設けられ、ダウンザホールハンマーを長手方向にスライド自在に且つ回転自在に支持する環状基体と、テーブルマシーン及び環状基体を介してダウンザホールハンマーを軸方向に平行な姿勢から傾斜姿勢に保持するようにテーブルマシン及び環状基体の夫々の外周に周方向一定間隔おきに突設されるテーブルマシン側先端部材及び環状基体側先端部材と、夫々の先端部材がケーシングの内周面に圧接支持されるテーブルマシーン傾動用ジャッキ及び環状基体傾動用ジャッキとからなる掘削装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、下端に切削ビットを備えたケーシングを回転させながら地盤中に押し込んでケーシング内の土砂を排出し、そして岩盤や転石等の硬質地盤に遭遇した時にはクレーンによりケーシング内に吊支挿入されるダウンザホールハンマーによってその硬質地盤を破砕除去するようにした掘削装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来の掘削装置としては、下記特許文献１に記載されたものがある。この掘削装置は、掘削用のケーシングと、ケーシングを回転駆動する全周回転駆動装置と、クレーンによりケリーロッドを介し吊支されて、ケーシング内に挿入される回転駆動ユニット及び破砕ユニットと、破砕ユニットに高圧エアを供給するスイベル継手とを備え、回転駆動ユニットはケーシングの内周面に圧接固定可能で且つ回転駆動手段を有し、破砕ユニットは、大径のダウンザホールハンマーからなるもので、各ダウンザホールハンマーは、前記回転駆動手段によって回転駆動されると共に、前記高圧エアによって打撃駆動されるようになっている。

【0003】

この掘削装置によれば、岩盤や転石等の硬質地盤に遭遇した時に、破砕ユニットをケーシング内に挿入して、この破砕ユニットをケーシングにて反力を受けた状態で回転駆動しながら、大径のダウンザホールハンマーを振動駆動させることによりケーシングの内断面の略全面の硬質地盤を破砕することができる。破砕後は、その破砕物を例えばハンマーグラブによって排除する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特許第３００４９０３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

上記従来の掘削装置では、破砕ユニットにより硬質地盤を破砕する際に、ケーシングの内断面の略全面を破砕することはできても、ケーシングの内径以上は破砕することができず、従って破砕ユニットで破砕し得なかった周辺地盤部は、ケーシング下端の切削ビットによって切削するようにしているが、切削するのに時間がかかり、また切削ビットが早期に磨滅、破損し易いという問題がある。

【0006】

本発明は、上記の事情に鑑み、ダウンザホールハンマーによって、岩盤などの硬質地盤をケーシングの内径を越える範囲まで破砕可能で、硬質地盤を効率よく破砕できる掘削装置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】

【0007】

上記課題を解決するための手段を、後述する実施形態の参照符号を付して説明すると、請求項１に係る発明の掘削装置は、図１〜図３に示すように、掘削用のケーシング１と、ケーシング１を回転駆動する全周回転駆動装置２と、クレーンによりケーシング１内に吊支挿入されるダウンザホールハンマー３と、ダウンザホールハンマー３を長手方向にスライド自在の状態で回転駆動するよう保持するテーブルマシーン４と、ダウンザホールハンマー３をケーシング１内でケーシング１の軸方向に平行な姿勢から軸方向に対し所要角度傾斜した傾斜姿勢に保持することが可能なハンマー傾斜姿勢保持手段５と、ダウンザホールハンマーに作動用圧力エアを供給するスイベル機構６とからなり、
前記ハンマー傾斜姿勢保持手段５は、テーブルマシーン４の下側に別個独立して設けられ、ダウンザホールハンマー３を傾動させるための空間５ｅを開けてタウンザホールハンマー３を囲繞する環状基体５ａと、環状基体５ａの外周に周方向一定間隔おきに水平に突設される先端部材５ｂと、環状基体５ａを水平姿勢に保持するように夫々の先端部材５ｂがケーシング１の内周面に圧接支持される水平反力受けジャッキ５ｃと、テーブルマシーン３と環状基体５ａとの上下間で周方向一定間隔おきに介装連結され、ダウンザホールハンマー３を保持するテーブルマシン４を環状基体５ａとの水平姿勢から所要角度傾斜した傾斜姿勢に傾動することが可能なテーブルマシン傾動用ジャッキ５ｄとからなることを特徴とする。

【0009】

請求項２に係る発明の掘削装置は、図６及び図７に示すように、掘削用のケーシング１と、ケーシング１を回転駆動する全周回転駆動装置２と、クレーンによりケーシング１内に吊支挿入されるダウンザホールハンマー３と、ダウンザホールハンマー３を長手方向にスライド自在の状態で回転駆動するよう支持するテーブルマシーン４と、ダウンザホールハンマー３をケーシング１内でケーシング１の軸方向に平行な姿勢から軸方向に対し所要角度傾斜した傾斜姿勢に保持することが可能なハンマー傾斜姿勢保持手段７と、ダウンザホールハンマー３に作動用圧力エアを供給するスイベル機構６とからなり、
前記ハンマー傾斜姿勢保持手段７は、テーブルマシーン４の下部にテーブルマシン４と並行して一体に設けられ、ダウンザホールハンマー３を長手方向にスライド自在に且つ回転自在に支持する環状基体７ａと、テーブルマシーン４及び環状基体７ａを介してダウンザホールハンマー３を軸方向に平行な姿勢から傾斜姿勢に保持するようにテーブルマシン４及び環状基体７ａの夫々の外周に周方向一定間隔おきに突設されるテーブルマシン４側先端部材８ｂ及び環状基体７ａ側先端部材７ｂと、夫々の先端部材８ｂ，７ｂがケーシング１の内周面に圧接支持されるテーブルマシーン傾動用ジャッキ８ｃ及び環状基体傾動用ジャッキ７ｃとからなることを特徴とする。

【発明の効果】

【0013】

上記解決手段による発明の効果を、後述する実施形態の参照符号を付して説明すると、請求項１に係る発明の掘削装置は、図１〜図３に示すように、掘削用のケーシング１と、ケーシング１を回転駆動する全周回転駆動装置２と、クレーンによりケーシング１内に吊支挿入されるダウンザホールハンマー３と、ダウンザホールハンマー３を長手方向にスライド自在の状態で回転駆動するよう保持するテーブルマシーン４と、ダウンザホールハンマー３をケーシング１内でケーシング１の軸方向に平行な姿勢から軸方向に対し所要角度傾斜した傾斜姿勢に保持することが可能なハンマー傾斜姿勢保持手段５と、ダウンザホールハンマーに作動用圧力エアを供給するスイベル機構６とからなるもので、岩盤などの硬質地盤Ｇ２を掘削するにあたり、ダウンザホールハンマー３を、ケーシング１内でハンマー傾斜姿勢保持手段５によりケーシング１の軸方向に対し所要角度傾斜した傾斜姿勢に保持し、ハンマーロッド３ａをテーブルマシーン４で回転させながら掘削ビット３ｂの打撃を行うことにより、硬質地盤Ｇ２をケーシング１の内径を越える範囲まで破砕することが可能となり、その硬質地盤Ｇ２を効率良く破砕することができる。

【0014】

また、この掘削装置では、ハンマー傾斜姿勢保持手段５によってダウンザホールハンマー３をケーシング１の軸方向に対して傾斜角度を掘削途上において適宜変位させることによって、ケーシング１の内部又はその外部周辺の硬質地盤Ｇ２の掘削位置を小刻みに分散変位させて掘削することができるため、それだけ掘削能力を軽減することができ、ダウンザホールハンマー３として、ケーシング１の径に比べて小径のものを使用することが可能となり、エアコンプレッサーを小型にできると共に、掘削装置全体の重量の軽減化を図ることができる。

【0015】

これに対し、従来では、ケーシング１の底部に面する硬質地盤全域を一度に切削する必要があるから、太径のダウンザホールハンマーを使用する必要があり、それだけ圧力エアの供給量が大きいため、大きなエアコンプレッサーが必要となる。

【0016】

又、本発明によれば、ハンマー傾斜姿勢保持手段５は、テーブルマシーン４の下側に別個独立して設けられ、ダウンザホールハンマー３を傾動させるための空間５ｅを開けてタウンザホールハンマー３を囲繞する環状基体５ａと、環状基体５の外周に周方向一定間隔おきに水平に突設される先端部材５ｂと、環状基体５ａを水平姿勢に保持するように夫々の先端部材５ｂがケーシング１の内周面に圧接支持される水平反力受けジャッキ５ｃと、テーブルマシーン３と環状基体５ｃとの上下間で周方向一定間隔おきに介装連結され、ダウンザホールハンマー３を保持するテーブルマシン４を環状基体５ａとの水平姿勢から所要角度傾斜した傾斜姿勢に傾動することが可能なテーブルマシン傾動用ジャッキ５ｄとからなるもので、複数のハンマー傾動用ジャッキ５ｄを適宜に伸縮作動させるだけの簡単な操作によって、ダウンザホールハンマー３をケーシング１の軸方向と平行な姿勢から軸方向に対し所要角度傾斜した傾斜姿勢に適宜変位して保持することができる。

【0017】

請求項２に係る発明の掘削装置は、図６及び図７に示すように、掘削用のケーシング１と、ケーシング１を回転駆動する全周回転駆動装置２と、クレーンによりケーシング１内に吊支挿入されるダウンザホールハンマー３と、ダウンザホールハンマー３を長手方向にスライド自在の状態で回転駆動するよう支持するテーブルマシーン４と、ダウンザホールハンマー３をケーシング１内でケーシング１の軸方向に平行な姿勢から軸方向に対し所要角度傾斜した傾斜姿勢に保持することが可能なハンマー傾斜姿勢保持手段７と、ダウンザホールハンマー３に作動用圧力エアを供給するスイベル機構６とからなるもので、岩盤などの硬質地盤Ｇ２を掘削するにあたり、ダウンザホールハンマー３を、ケーシング１内でハンマー傾斜姿勢保持手段５によりケーシング１の軸方向に対し所要角度傾斜した傾斜姿勢に保持し、ハンマーロッド３ａをテーブルマシーン４で回転させながら掘削ビット３ｂの打撃を行うことにより、硬質地盤Ｇ２をケーシング１の内径を越える範囲まで破砕することが可能となり、その硬質地盤Ｇ２を効率良く破砕することができる。

【0018】

また、この掘削装置では、ハンマー傾斜姿勢保持手段７によってダウンザホールハンマー３をケーシング１の軸方向に対して傾斜角度を掘削途上において適宜変位させることによって、ケーシング１の内部又はその外部周辺の硬質地盤Ｇ２の掘削位置を小刻みに分散変位させて掘削することができるため、それだけ掘削能力を軽減することができ、ダウンザホールハンマー３として、ケーシング１の径に比べて小径のものを使用することが可能となり、エアコンプレッサーを小型にできると共に、掘削装置全体の重量の軽減化を図ることができる。

【0019】

これに対し、従来では、ケーシング１の底部に面する硬質地盤全域を一度に切削する必要があるから、太径のダウンザホールハンマーを使用する必要があり、それだけ圧力エアの供給量が大きいため、大きなエアコンプレッサーが必要となる。

【0020】

又、本発明によれば、前記ハンマー傾斜姿勢保持手段７は、テーブルマシーン４の下部にテーブルマシン４と並行して一体に設けられ、ダウンザホールハンマー３を長手方向にスライド自在に且つ回転自在に支持する環状基体７ａと、テーブルマシーン４及び環状基体７ａを介してダウンザホールハンマー３を軸方向に平行な姿勢から傾斜姿勢に保持するようにテーブルマシン４及び環状基体７ａの夫々の外周に周方向一定間隔おきに突設されるテーブルマシン４側先端部材８ｂ及び環状基体７ａ側先端部材７ｂと、夫々の先端部材８ｂ，７ｂがケーシング１の内周面に圧接支持されるテーブルマシーン傾動用ジャッキ８ｃ及び環状基体傾動用ジャッキ７ｃとからなるもので、テーブルマシーン４のマシーン本体４ａとこれの下部の環状基体７ａとに夫々複数の傾斜姿勢保持用ジャッキ８ｃ，７ｃを上下２段にわたって装備しているため、ダウンザホールハンマー３を一層安定良く傾斜姿勢に保持できる。

【図面の簡単な説明】

【0025】

【図1】本発明に係る掘削装置の実施形態を示す一部断面正面図で、ダウンザホールハンマーがケーシングの軸方向と平行に保持されている状態を示す。

【図2】同掘削装置を示す一部断面正面図で、ダウンザホールハンマーがケーシングの軸方向に対し傾斜した傾斜姿勢に保持されている状態を示す。

【図3】(a) は図１のａ−ａ線拡大断面図、(b) はｂ−ｂ線拡大断面図、(c) はｃ−ｃ線拡大断面図である。

【図4】ケーシング内の掘削土砂をハンマーグラブにて排除しようとする状態を示す一部断面正面図である。

【図5】ケーシング内においてダウンザホールハンマーで破砕された岩石をハンマーグラブにて排除しようとする状態を示す一部断面正面図である。

【図6】本発明に係る他の掘削装置の実施形態を示す一部断面正面図で、ダウンザホールハンマーがケーシングの軸方向に対し傾斜した傾斜姿勢にある状態を示す。

【図7】(d) は図６のｄ−ｄ線拡大断面図であり、(e) は図６のｅ−ｅ線拡大断面図である。

【図8】(a) は本発明に係る更に他の掘削装置の実施形態を示す一部断面正面図であり、(b) は同掘削装置のハンマー保持手段部分の拡大横断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0026】

以下、本発明に係る掘削装置について、図面を参照しながら説明する。

【0027】

先ず、図１〜図３に示す掘削装置は、掘削用のケーシング１と、このケーシング１を回転駆動する全周回転駆動装置２と、図示しないクレーンによってケーシング１内に吊支挿入されるダウンザホールハンマー３と、このダウンザホールハンマー３を回転駆動するテーブルマシーン４と、ダウンザホールハンマー３をケーシング１内でケーシング１の軸方向と平行な姿勢又はその軸方向に対し所要角度傾斜した傾斜姿勢に保持するハンマー姿勢保持手段５と、ダウンザホールハンマー３に作動用圧力エアを供給するスイベル機構６とによって構成される。

【0028】

全周回転駆動装置２は、一般的なオールケーシング工法に使用される全周回転圧入装置からなるもので、ケーシングの外周面を掴持して全周回転あるいは周方向に左右揺動させながらケーシングを地盤中に押し込んで掘削するタイプのもので、周知の構造からなる。すなわち、図１及び図２に概略図示するように、ベースフレーム２ａの四隅に設けた昇降シリンダ２ｂに連結された昇降フレーム２ｃを備え、昇降フレーム２ｃにはケーシング１が挿通されるテーパ孔（図示省略）を有する回転フレーム（図示省略）が回転可能に支持され、昇降フレーム２ｃに連結されたチャックシリンダ（図示省略）によってケーシング１とテーパ孔との間に楔部材（図示省略）を挿入して、回転フレームとケーシング１とを締結するようになっており、ケーシング１を回転フレームに把持した状態で回転フレームをモータ（図示省略）により回転駆動すると共に、昇降シリンダ２ｂを下降させることにより、ケーシング１を回転させながら地盤中に押し込むことができる。ケーシング１の下端には掘削ビット１ａが複数取り付けられている。

【0029】

ダウンザホールハンマー３は、軸方向（上下長手方向）に長尺な略円筒状のハンマーロッド３ａをテーブルマシーン４によって回転させながら、このハンマーロッド３ａに内蔵されたピストン（図示せず）を圧力エアによって上下動させ、このピストンの下動時にハンマーロッド３ａの先端の掘削ビット３ｂで打撃し、この打撃力とハンマーロッド３ａ全体の回転力とによって岩盤などの硬質地盤Ｇ２を破砕しつつ地盤を掘削するようになっている。ハンマーロッド３ａの外周面には長手方向全域に延びる凸条部３ｏが周方向一定間隔おきに条設されている。このダウンザホールハンマー３の上端には、回転するダウンザホールハンマー３に対し圧力エアを供給するためのスイベル機構６が設けられ、このスイベル機構６は、クレーンから垂下される昇降ワイヤー２１のフック２２に吊支ワイヤー２３を介して吊支されている。スイベル機構６には、図示しないエアコンプレッサーからの圧力エアが、エアホース２４によって供給される。

【0030】

テーブルマシーン４は、油圧駆動式のロータリーテーブルで、図１及び図３の(a) に示すように、マシーン本体である筐体４ａ内に駆動用円環部材４ｂを回転自在に支持すると共に、駆動用円環部材４ｂの外周に周設した大歯車４ｃに、筐体４ａの上部の４箇所に設置した油圧モータ４ｄによって夫々回転駆動する４つの小歯車４ｅを噛合させ、駆動用円環部材４ｂの内周面にはハンマーロッド３ａの凸条部３ｏに対応する凹条部４ｏを設け、駆動用円環部材４ｂに挿通したハンマーロッド３ａの凸条部３ｏを、駆動用円環部材４ｂの凹条部４ｏに対しロッド長手方向スライド自在に係合させるようにしたもので、油圧モータ４ｄの回転により、小歯車４ｅ及び大歯車４ｃを介して駆動用円環部材４ｂを回転させることによって、ダウンザホールハンマー３のハンマーロッド３ａを長手方向にスライド自在の状態で回転駆動させるようになっている。

【0031】

ハンマー傾斜姿勢保持手段５は、図１及び図３の(b) ，(c) に示すように、テーブルマシーン４の下側に対抗して独立して設けられ、ダウンザホールハンマー３を傾斜させるための空間５ｅを開けてダウンザホールハンマー３の周囲を囲繞するリング状の環状基体５ａと、この環状基体５ａの外周に周方向一定間隔おきに（ここでは周方向に９０°の間隔で）水平に突設され、環状基体５ａを水平姿勢に保持するように各先端部材５ｂがケーシング１の内周面に圧接支持される複数（ここでは４つ）の水平反力受けジャッキ５ｃと、環状基体５ａの上端部とテーブルマシーン４の筐体４ａとの間で周方向一定間隔おきに介装連結された複数（ここでは４つ）のテーブルマシン傾動用ジャッキ５ｄとによって構成される。各水平反力受けジャッキ５ｃ及び各テーブルマシン傾動用ジャッキ５ｄは、夫々油圧式のジャッキであり、それらの油圧配管の図示は省略する。各ハンマー傾動用ジャッキ５ｄは、上下方向に伸縮作動するように配置されるもので、ジャッキ本体部５ｄ₁ （図３の(b) 参照）側は環状基体５ａの上端部に固定され、伸縮作動部５ｄ₂ （図３の(b) 参照）はテーブルマシーン４の筐体４ａの下端部に枢着されている。

【0032】

上記ハンマー姿勢保持手段５の作用について説明すると、図１は、ケーシング１により比較的軟質の地盤Ｇ１を掘削し、その掘削土砂を図４に示すようにハンマーグラブ２０でケーシング１の上方に排除した後、ケーシング１内に挿入したダウンザホールハンマー３を、ハンマー姿勢保持手段５によってケーシング１と平行な姿勢に保持した状態を示したもので、この状態において、ハンマー姿勢保持手段５の環状基体５ａが複数の水平反力受けジャッキ５ｃによって水平姿勢に保持され、全てのハンマー傾動用ジャッキ５ｄが収縮限位置２あって、テーブルマシーン４の筐体４ａが水平姿勢に保持され、それによってダウンザホールハンマー３が、ケーシング１の軸方向と平行な姿勢でケーシング１と同軸状に位置している状態を示す。また、ダウンザホールハンマー３は、クレーンから垂下される昇降ワイヤー２１のフック２２に吊支ワイヤー２３を介して吊支されている。

【0033】

図１に示すようにダウンザホールハンマー３がケーシング１の軸方向と平行な姿勢でケーシング１と同軸状に位置する状態で、ハンマーロッド３ａをテーブルマシーン４により回転させながら、ハンマーロッド３ａの先端側の掘削ビット３ｂで打撃することにより、ダウンザホールハンマー３は、掘削ビット３ｂの打撃力とハンマーロッド３ａ全体の回転力とによって、図１に示すようにケーシング１の内断面の中央部側で岩盤などの硬質地盤Ｇ２を破砕することができる。

【0034】

図１に示す状態から、図２に示すように、複数のテーブルマシン傾動用ジャッキ５ｄのうちの例えば同図の右側寄りにあるジャッキ５ｄを伸張作動状態にし、左側寄りのジャッキ５ｄを収縮位置に保持した状態にすることによって、テーブルマシーン４の筐体４ａを同図に関し所要角度右上がりに傾斜させると、ダウンザホールハンマー３は、同図の実線図示のように環状基体５ａ内の空間５ｅの範囲内でケーシング１の軸方向に対し所要角度傾斜した傾斜姿勢となってその傾斜姿勢に保持される。しかして、この状態から、ダウンザホールハンマー３のハンマーロッド３ａをテーブルマシーン４により回転させながら、ハンマーロッド３ａ先端の掘削ビット３ｂで打撃することにより、ダウンザホールハンマー３は、図２の実線図示のような傾斜姿勢のまま、掘削ビット３ｂの打撃力とハンマーロッド３ａ全体の回転力とによって、硬質地盤Ｇ２を破砕することができる。

【0035】

この時、ケーシング１は静止状態にあり、ハンマー姿勢保持手段５は、ケーシング１と一体的結合関係にあると共に、テーブルマシーン傾動用ジャッキ５ｄを介してテーブルマシーン４の筐体４ａと一体的結合関係にあることから、ケーシング１を所要角度、例えば９０°回転させる毎に、ダウンザホールハンマー３のハンマーロッド３ａをテーブルマシーン４で回転させつつ掘削ビット３ｂで打撃し、これを４回繰り返すことによって、硬質地盤Ｇ２におけるケーシング１の内断面を全周にわたって破砕することができる。図２に仮想線で示す傾斜姿勢のダウンザホールハンマー３は、ケーシング１を１８０°回転させることにより、同図の実線で示す傾斜姿勢のダウンザホールハンマー３が左右対称位置に反転した状態を示す。

【0036】

この掘削装置の大きな特徴は、ダウンザホールハンマー３を所要角度の傾斜姿勢に保持した状態で、上記のようにハンマーロッド３ａをテーブルマシーン４により回転させつつ掘削ビット３ｂで打撃することによって、岩盤などの硬質地盤Ｇ２をケーシング１の内径を越える範囲まで破砕することを可能とするものである。図２では、傾斜したダウンザホールハンマー３の掘削ビット３ｂはケーシング１の内径を越えていない様に見えるが、ハンマー姿勢保持手段５を図示の位置より適宜下方へ移動させることにより、ケーシング１の内径を越え、更にケーシング１の外径を越える硬質地盤Ｇ２の破砕も可能となる。

【0037】

次に、上述した図１〜図３に示す掘削装置による掘削工法を説明する。先ず、地表面上に設置した全周回転駆動装置２によってケーシング１を回転させながら地盤Ｇ１中に押し込むと共に、図４に示すように、ケーシング１内の土砂２５を適宜にハンマーグラブ２０によりケーシング１の上方に排除していくことによって地盤Ｇ１の掘削を進行する。

【0038】

しかして、岩盤や転石などの硬質地盤Ｇ２に遭遇すると、ハンマーグラブ２０では破砕することができないので、図１に示すように、テーブルマシーン４及びハンマー姿勢保持手段５に貫装したダウンザホールハンマー３をクレーンで吊り下げてケーシング１内に挿入する。テーブルマシーン４の油圧モータ４ｄ及びハンマー姿勢保持手段５のジャッキ５ｃ，５ｄには、図示しない油圧ホースを通じて作動用圧油を供給し、ダウンザホールハンマー３には、エアホース２４によりスイベル機構６を通じて作動用圧力エアを供給する。尚、ハンマー傾斜姿勢保持手段５は、ケーシング１への挿入前は、水平反力受けジャッキ５ｃを適宜収縮させておいて、挿入後にそれを伸張作動させて、図１及び図３の(c) に示すように、先端部材５ｂをケーシング１の内周面に圧接支持させて、環状基体５ａを水平姿勢に保持固定する。図１は、ダウンザホールハンマー３がケーシング１の軸方向と平行姿勢でケーシング１と同軸状に位置した状態で、ハンマーロッド３ａをテーブルマシーン４で回転させながら掘削ビット３ｂで打撃することによって、ケーシング１の内断面の中央部側で岩盤などの硬質地盤Ｇ２を破砕している状態を示し、その破砕によって削られた又は削られようとしている凹所を２７で示す。

【0039】

上記のようにしてケーシング１の内断面の中央部側を破砕した後、ハンマー傾斜姿勢保持手段５のハンマー傾動用ジャッキ５ｄを適宜に伸縮作動させて、テーブルマシーン４の筐体４ａを水平姿勢に対し所要角度傾斜させることにより、ダウンザホールハンマー３をケーシング１の軸方向に対し適宜傾斜した傾斜姿勢となし、この傾斜姿勢でハンマーロッド３ａを回転させながら掘削ビット３ｂで打撃することにより、このダウンザホールハンマー３を傾斜姿勢のままで、掘削ビット３ｂの打撃力とハンマーロッド３ａ全体の回転力とにより、ケーシング１の内断面の中央部側からケーシング１の内径を越え、更にその外径を越える範囲にわたって硬質地盤Ｇ２を破砕する。

【0040】

そして、ケーシング１を、全周回転駆動装置２により所要角度回転させる毎に静止させて、傾斜姿勢にあるダウンザホールハンマー３のハンマーロッド３ａをテーブルマシーン４で回転させながら掘削ビット３ｂで打撃し、この操作をケーシング１が１回転するまで所要数回繰り返すことによって、ケーシング１の内径を越える範囲の硬質地盤Ｇ２の破砕をケーシング１の内断面の全周にわたって行なう。図２には、この破砕によって硬質地盤Ｇ２が削られる凹所を２８で示し、また同図の２７は既に破砕による削られた図１に示した中央部側の凹所を示す。また、このケーシング１の内断面の全面にわたる硬質地盤Ｇ２の破砕作業を複数回繰り返すことによって、硬質地盤Ｇ２を所要深さまで破砕することができる。

【0041】

上記のように、傾斜姿勢のダウンザホールハンマー３によって、ケーシング１の内径を越える範囲の硬質地盤Ｇ２の破砕をケーシング１の内断面の全面にわたって行なった後、ダウンザホールハンマー３を傾斜姿勢に保持しているハンマー姿勢保持手段５の水平反力受けジャッキ５ｃを収縮させてケーシング１との縁を切った状態で、ケーシング１を全周回転駆動装置２によって回転させながら硬質地盤Ｇ２中に押し込むと、ケーシング１下端の掘削ビット１ａが食い付く硬質地盤Ｇ２部分は、既にダウンザホールハンマー３により破砕されているため、ケーシング１は、図５に示すように破砕物２６の周辺部に沿って容易に掘削貫入してゆく。

【0042】

こうしてケーシング１を所要深さまで貫入したならば、ダウンザホールハンマー３を、テーブルマシーン４及びハンマー姿勢保持手段５と共にケーシング１から引き上げた後、同じ図５に示すようにケーシング１内に挿入したハンマーグラブ２０によって、破砕物２６をケーシング１の上方に排除する。最終的には、ケーシング１を全周回転駆動装置２によって地盤Ｇ１，Ｇ２から向き取る抜き取ることにより、掘削作業を完了する。

【0043】

上述した図１〜図３に示すような掘削装置によれば、岩盤などの硬質地盤Ｇ２を掘削するにあたり、ダウンザホールハンマー３を、ケーシング１内でハンマー姿勢保持手段５によりケーシング１の軸方向に対し所要角度傾斜した傾斜姿勢に保持し、ハンマーロッド３ａをテーブルマシーン４で回転させながら掘削ビット３ｂの打撃を行うようにするから、硬質地盤Ｇ２をケーシング１の内径を越える範囲まで破砕可能となり、その硬質地盤Ｇ２を効率良く破砕することができる。また、この掘削装置では、ハンマー姿勢保持手段５によって、ダウンザホールハンマー３をケーシング１の軸方向と平行な姿勢に保持することもできるから、硬質地盤Ｇ２の掘削にあたり、ケーシングの軸方向と平行な姿勢によるダウンザホールハンマー３の保持と、傾斜姿勢による保持を併用することによって、硬質地盤Ｇ２を一層効率よく破砕することができる。また、この掘削装置では、ハンマー傾斜姿勢保持手段５によってダウンザホールハンマー３をケーシング１の軸方向に対して傾斜角度を掘削途上において適宜変位させることによって、ケーシング１の内部又はその外部周辺の硬質地盤Ｇ２の掘削位置を小刻みに変位させ分散して掘削することができるため、それだけ掘削能力を軽減することができ、ダウンザホールハンマー３として、ケーシング１の径に比べて小径のものを使用することが可能となり、エアコンプレッサーを小型にでき、その搬入・搬出を容易にすると共に、掘削装置全体の重量の軽減化を図ることができる。

【0044】

図６は本発明に係る他の掘削装置を示す。この掘削装置は、掘削用のケーシング１と、このケーシングを回転駆動する全周回転駆動装置２（図１，図２参照）と、クレーンによりケーシング１内に吊支挿入されるダウンザホールハンマー３と、このダウンザホールハンマー３を長手方向にスライド自在の状態で回転駆動するよう支持するテーブルマシーン４と、ダウンザホールハンマー３をケーシング１内でケーシング１の軸方向に対し所要角度傾斜した傾斜姿勢に保持するハンマー傾斜姿勢保持手段７と、ダウンザホールハンマー３に作動用圧力エアを供給するスイベル機構６とによって構成される。

【0045】

この図６に示す掘削装置が図１〜図３に示される掘削装置と相違するところは、図６に示すように、ハンマー傾斜姿勢保持手段７は、テーブルマシーン４の下部でダウンザホールハンマー３を長手方向にスライド自在で回転自在に支持するようにテーブルマシーン４の筐体４ａと同心状に一体に連結されたリング状の環状基体７ａと、この環状基体７ａの外周に周方向一定間隔おき（ここでは周方向に９０°の間隔をおいて）に突設されて、ダウンザホールハンマー３をケーシング１の軸方向に対し所要角度傾斜させて環状基体７ａをその対応する傾斜姿勢に保持するように各先端部材７ｂがケーシング１の内周面に圧接支持される複数の環状基体傾動用ジャッキ７ｃと、テーブルマシーン４の筐体４ａ外周に周方向一定間隔（ここでは周方向に９０°の間隔）おきに突設されていて、テーブルマシーン４の筐体４ａを前記環状基体７ａと同じ傾斜姿勢に保持するように各先端部材８ｂがケーシング１の内周面に圧接支持される複数のテーブルマシ傾動用ジャッキ８ｃとによって構成される。

【0046】

前記環状基体７ａ内には、図７の(e) に示すように、ハンマーロッド３ａの凸条部３ｏにスライド自在に係合する凹条部１２ｏを内周面に形成した円環部材１２が同心状に配置され、この円環部材１２は、環状基体７ａ内に軸受部材（図示せず）を介して回転自在に支持されている。従って、ダウンザホールハンマー３は、ハンマーロッド３ａの凸条部３ｏを円環部材１２内の凹条部１２ｏに係合させて円環部材１２に挿通させた状態で、環状基体７ａを前記複数の傾斜姿勢保持用ジャッキ８ｃでケーシング１に固定することより、ケーシング１の軸方向に対し所要角度傾斜した傾斜姿勢で環状基体７ａに対しスライド自在で回転自在に支持される。

【0047】

この図６に示す掘削装置の他の構成については、図１〜図３に示される掘削装置と全く同じあるため、同一部材には同一符号を付して説明を省略する。図７の(d) は図６のｄ−ｄ線拡大断面図で、テーブルマシーン４の筐体４ａ外周にテーブルマシ傾動用ジャッキ８ｃを周方向一定間隔おきに突設した状態を示し、(e) は図６のｅ−ｅ線拡大断面図で、テーブルマシーン４の筐体４ａと同心状の環状基体７ａの外周に環状基体傾動用ジャッキ７ｃを周方向一定間隔おきに突設した状態を示す。

【0048】

しかして、岩盤などの硬質地盤Ｇ２に遭遇してダウンザホールハンマー３を使用する時は、テーブルマシーン４及びハンマー傾斜姿勢保持手段７に貫装したダウンザホールハンマー３をクレーンで吊り下げてケーシング１内に挿入し、ハンマー傾斜姿勢保持手段７のジャッキ７ｃ，８ｃを作動させて、ダウンザホールハンマー３を、図６に示すようにケーシング１の軸方向に対し所要角度傾斜した傾斜姿勢に保持し、この傾斜姿勢のままハンマーロッド３ａをテーブルマシーン４によって回転させながら掘削ビット３ｂを打撃することにより、掘削ビット３ｂの打撃力とハンマーロッド３ａ全体の回転力によって、ケーシング１の内断面の中央部側からケーシング１の内径を越え、更にその外径を越えるような範囲にわたって硬質地盤Ｇ２を破砕することができる。図６において２９は、その破砕によって削られた又は削られようとしている凹所を示す。

【0049】

その後、ケーシング１を全周回転駆動装置２により所要角度回転させる毎に、傾斜姿勢にあるダウンザホールハンマー３のハンマーロッド３ａをテーブルマシーン４で回転させながら掘削ビット３ｂで打撃し、この操作をケーシング１が１回転するまで所要数回繰り返すことによって、ケーシング１の内径を越える範囲の硬質地盤Ｇ２の破砕をケーシング１の内断面の全面にわたって行い、またこのケーシング１の内断面の全面にわたる破砕作業を複数回繰り返すことにより、硬質地盤Ｇ２を所要深さまで破砕することができる。

【0050】

上述した図６に示す掘削装置は、ケーシング１と、このケーシング１を回転駆動する全周回転駆動装置２と、ケーシング１内に吊支挿入されるダウンザホールハンマー３と、ダウンザホールハンマー３を回転駆動するテーブルマシーン４と、ダウンザホールハンマー３をケーシング１内で傾斜姿勢に保持するハンマー傾斜姿勢保持手段７と、ダウンザホールハンマー３に作動用圧力エアを供給するスイベル機構６からなるもので、ハンマー傾斜姿勢保持手段７によって、ダウンザホールハンマー３をケーシング軸方向に対し所要角度傾斜した傾斜姿勢にだけ保持するから、ハンマー傾斜姿勢保持手段７による傾斜作業に手間がかからず、作業が簡単となる。

【0051】

また、図６に示す掘削装置のハンマー傾斜姿勢保持手段７は、テーブルマシーン４の筐体４ａと同心状に連結された環状基体７ａと、この環状基体７ａの外周に周方向一定間隔おきに突設され、ダウンザホールハンマー３をケーシング軸方向に対し所要角度傾斜させて前記環状基体７ａを対応する傾斜姿勢に保持するように各先端部材７ｂがケーシング１の内周面に圧接支持される複数の環状基体傾動用ジャッキ７ｃと、テーブルマシーン４の筐体４ａ外周に周方向一定間隔おきに突設されて、テーブルマシーン４の筐体４ａを前記環状基体７ａと同じ傾斜姿勢に保持するように各先端部材８ｂがケーシング１の内周面に圧接支持される複数のテーブルマシ傾動用ジャッキ８ｃとからなるもので、テーブルマシーン４の筐体４ａとこれの下側の環状基体７ａとに夫々複数の環状基体傾動用ジャッキ７ｃ及びテーブルマシ傾動８ｃを上下２段に装備しているため、ダウンザホールハンマー３を一層安定良く傾斜姿勢に保持することができる。

【0052】

図８は本発明に係る更に他の掘削装置を示す。この掘削装置は、掘削用のケーシング１と、このケーシング１を回転駆動する全周回転駆動装置２と、図示しないクレーンによりケーシング１内に吊支挿入されるダウンザホールハンマー３と、このダウンザホールハンマー３を回転駆動するテーブルマシーン４と、ダウンザホールハンマー３を、ケーシング１内において、ケーシング１の中心軸Ｏと同軸位置（図８の(b) の実線図示位置）又はその中心軸Ｏに対し偏心した偏心位置（図８の(b) の仮想線図示位置）に保持するハンマー保持手段９と、ダウンザホールハンマー３に作動用エアを供給するスイベル機構６とによって構成される。

【0053】

前記ハンマー保持手段９は、テーブルマシーン４の筐体４ａの外周に周方向一定間隔で（ここでは周方向に９０°の間隔で）おきに突設されていて、テーブルマシーン４の筐体４ａを水平位置に保持するように各先端部材１０がケーシング１の内周面に圧接支持される複数の（ここでは４つの）油圧式水平反力受けジャッキ１１からなるものである。ダウンザホールハンマー３及びテーブルマシーン４の構造については、図１〜図３に示す掘削装置のものと同じである。

【0054】

この図８に示す掘削装置の使用について説明すると、図８の(a) には、岩盤などの硬質地盤Ｇ２に遭遇してダウンザホールハンマー３を使用するにあたり、ダウンザホールハンマー３をケーシング１内でその中心軸Ｏと同軸位置に配置して、ケーシング１内の硬質地盤Ｇ２部分の中心部側を破砕しようとする状態を実線で示している。この時、４つの水平反力受けジャッキ１１は、図８の(b) から分かるように、夫々同じ伸張作動状態で各先端部材１０をケーシング１の内周面に圧接支持させて、テーブルマシーン４の筐体４ａを、水平姿勢でケーシング１と同心位置に保持している。従って、この状態でダウンザホールハンマー３のハンマーロッド３ａをテーブルマシーン４によって回転させながら、掘削ビット３ｂで打撃することによって、ケーシング１内の硬質地盤Ｇ２部分の中心部側を破砕することができる。

【0055】

硬質地盤Ｇ２の破砕を終えた後、４つの水平反力受けジャッキ１１の例えば１つを収縮作動状態とし、他の３つを夫々適当な伸張作動状態とすることにより、図８の(b) の仮想線図示のようにテーブルマシーン４の筐体４ａを水平姿勢のままケーシング１の中心軸Ｏに対し偏心した位置に保持し、ダウンザホールハンマー３をケーシング１の中心軸Ｏに対し偏心した位置に保持することができる。この状態で、ダウンザホールハンマー３のハンマーロッド３ａをテーブルマシーン４で回転させながら掘削ビット３ｂで打撃することによって、ケーシング１内硬質地盤Ｇ２部分の中心部から周辺部にわたる部分を破砕することができる。

【0056】

そしてまた、図８の(b) の仮想線図示のようにダウンザホールハンマー３をケーシング１の中心軸Ｏに対し偏心した位置に保持した状態で、ケーシング１を全周回転駆動装置２により所要角度回転させる毎に静止させて、ダウンザホールハンマー３のハンマーロッド３ａをテーブルマシーン４で回転させながら掘削ビット３ｂで打撃し、この操作をケーシング１が１回転するまで所要数回繰り返すことにより、ケーシング１内の硬質地盤Ｇ２の破砕をケーシング１の内断面の全面にわたって行い、またこのケーシング１の内断面の全面にわたる破砕作業を複数回繰り返すことによって、硬質地盤Ｇ２を所要深さまで破砕することがでできる。

【0057】

上記のような図８に示す掘削装置によれば、一つのダウンザホールハンマー３によってケーシング１の内断面の全面を有効に破砕することができる。

【0058】

また、この掘削装置では、ハンマー保持手段９によってダウンザホールハンマー３をケーシング１の中心軸Ｏと同軸位置又はその中心軸Ｏに対し偏心した偏心位置に偏位可能に保持することが可能であるから、掘削途上においてダウンザホールハンマー３をケーシング１の内部で径方向に適宜変位させることによって、ケーシング１の内部硬質地盤Ｇ２の掘削位置を小刻みに変位させ分散して掘削することができるため、それだけ掘削能力を軽減することができ、ダウンザホールハンマー３として、ケーシング１の径に比べて小径のものを使用することが可能となり、エアコンプレッサーを小型にでき、その搬入・搬出を容易にすると共に、掘削装置全体の重量の軽減化を図ることができる。

【符号の説明】

【0059】

１ 掘削用のケーシング
１ａ 掘削ビット
２ 全周回転駆動装置
３ ダウンザホールハンマー
３ｂ 掘削ビット
４ テーブルマシーン
５ ハンマー傾斜姿勢保持手段
５ａ 環状基体
５ｂ 先端部材
５ｃ 水平反力受けジャッキ
５ｄ テーブルマシ傾動傾動用ジャッキ
６ スイベル機構
７ ハンマー傾斜姿勢保持手段
７ａ 環状基体
７ｂ 環状基体側先端部材
７ｃ 環状基体傾動用ジャッキ
８ｂ テーブルマシン側先端部材
８ｃ テーブルマシ傾動用ジャッキ
９ ハンマー保持手段
１０ 先端部材
１１ 水平反力受けジャッキ
１２ 円環部材

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】