特開 2023-61868 地盤掘削装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023061868

(43)【公開日】2023-05-02

(54)【発明の名称】地盤掘削装置

(51)【国際特許分類】

   E21B 6/04 20060101AFI20230425BHJP

   E21B 7/20 20060101ALI20230425BHJP

【ＦＩ】

E21B6/04

E21B7/20

【審査請求】有

【請求項の数】1

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022005400

(22)【出願日】2022-01-18

(62)【分割の表示】P 2021171743の分割

【原出願日】2021-10-20

(11)【特許番号】

(45)【特許公報発行日】2022-04-05

(71)【出願人】

【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

(72)【発明者】

【氏名】樫本 孝彦

【テーマコード（参考）】

2D129

【Ｆターム（参考）】

2D129AB16

2D129BA03

2D129BB03

2D129DA23

2D129DB05

2D129EA02

2D129EA11

(57)【要約】      （修正有）

【課題】岩盤層を掘削する作業期間を短縮することができる地盤掘削装置を提供する。
【解決手段】ケーシング２を全周回転装置１によって回転させながら圧入し、該ケーシング２内の地盤Ｇをハンマーグラブ３により掘削し、該地盤Ｇが備える岩盤層Ｇｂに到達した際、該岩盤層Ｇｂを掘削する地盤掘削装置であって、全周回転装置１の設置はそのままで、ケーシング２内よりハンマーグラブ３を引き抜き、ケーシング２の上部に設けられているメス型ジョイント部２ａに対応するテーブルマシーン４の下部に設けられているオス型ジョイント部４ａをメス型ジョイント部２ａに嵌合させることで、ケーシング２の上部にテーブルマシーン４を設置し、ケーシング２内にダウンザホールハンマ７を挿入し、該ダウンザホールハンマ７を全周回転装置１ではなく、テーブルマシーン４によって回転させることによって、岩盤層Ｇｂを該ダウンザホールハンマ７にて所定深度まで掘削する。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

ケーシングを全周回転装置によって回転させながら圧入し、該ケーシング内の地盤をハンマーグラブにより掘削し、該地盤が備える岩盤層に到達した際、該岩盤層を掘削する地盤掘削装置であって、
前記全周回転装置の設置はそのままで、前記ケーシング内より前記ハンマーグラブを引き抜き、前記ケーシングの上部に設けられている第１ジョイント部に対応するテーブルマシーンの下部に設けられている第２ジョイント部を前記第１ジョイント部に嵌合させることで、前記ケーシングの上部にテーブルマシーンを設置し、前記ケーシング内にダウンザホールハンマを挿入し、該ダウンザホールハンマを前記全周回転装置ではなく、前記テーブルマシーンによって回転させることによって、前記岩盤層を該ダウンザホールハンマにて所定深度まで掘削する地盤掘削装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、地盤掘削装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、地盤を掘削する工法として、オールケーシング工法が知られている。このオールケーシング工法は、直径が１～３ｍ程度のケーシング（あるいはケーシングチューブ）と呼ばれる鋼管パイプを、掘削機で回転させ、地盤に対して鉛直方向に押し込み、地盤を掘り下げていくとともに、クレーンに設けられたハンマ―グラブでケーシング内の地盤を掘削しつつ排土していく方法である（例えば、特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開平０８－３２６０１８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、上記のようなオールケーシング工法を用いて地盤を掘削していった際、その地盤が備える岩盤層に到達すると、岩盤層の締め付けによる摩擦抵抗が大きくなることから、ケーシングを岩盤層に押し込んで掘り下げていくための負荷が大きくなる。そのため、上記のようなオールケーシング工法では、岩盤層を掘削する作業期間が非常に長くなるといった問題があった。

【0005】

そこで、本発明は、上記問題に鑑み、岩盤層を掘削する作業期間を短縮することができる地盤掘削装置を提供することを目的としている。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上記本発明の目的は、以下の手段によって達成される。なお、括弧内は、後述する実施形態の参照符号を付したものであるが、本発明はこれに限定されるものではない。

【0007】

請求項１の発明によれば、ケーシング（２）を全周回転装置（１）によって回転させながら圧入し、該ケーシング（２）内の地盤（Ｇ）をハンマーグラブ（３）により掘削し（図１（ａ）参照）、該地盤（Ｇ）が備える岩盤層（Ｇｂ）に到達した際、該岩盤層（Ｇｂ）を掘削する地盤掘削装置であって、
前記全周回転装置（１）の設置はそのままで、前記ケーシング（２）内より前記ハンマーグラブ（３）を引き抜き、前記ケーシング（２）の上部に設けられている第１ジョイント部（メス型ジョイント部２ａ）に対応するテーブルマシーン（４）の下部に設けられている第２ジョイント部（オス型ジョイント部４ａ）を前記第１ジョイント部（メス型ジョイント部２ａ）に嵌合させることで、前記ケーシング（２）の上部にテーブルマシーン（４）を設置し（図１（ｂ）参照）、前記ケーシング（２）内にダウンザホールハンマ（７，７Ａ）を挿入し、該ダウンザホールハンマ（７，７Ａ）を前記全周回転装置（１）ではなく、前記テーブルマシーン（４）によって回転させることによって、前記岩盤層（Ｇｂ）を該ダウンザホールハンマ（７，７Ａ）にて所定深度まで掘削することを特徴としている。

【発明の効果】

【0008】

次に、本発明の効果について、図面の参照符号を付して説明する。なお、括弧内は、後述する実施形態の参照符号を付したものであるが、本発明はこれに限定されるものではない。

【0009】

請求項１に係る発明によれば、地盤（Ｇ）が備える岩盤層（Ｇｂ）に到達すると、全周回転装置（１）の設置はそのままで、ケーシング（２）内よりハンマーグラブ（３）を引き抜き、ケーシング（２）の上部に設けられている第１ジョイント部（メス型ジョイント部２ａ）に対応するテーブルマシーン（４）の下部に設けられている第２ジョイント部（オス型ジョイント部４ａ）を第１ジョイント部（メス型ジョイント部２ａ）に嵌合させることで、ケーシング（２）の上部にテーブルマシーン（４）を設置する。そして、ケーシング（２）内にダウンザホールハンマ（７，７Ａ）を挿入し、該ダウンザホールハンマ（７，７Ａ）を全周回転装置（１）ではなく、テーブルマシーン（４）によって回転させることによって、岩盤層（Ｇｂ）を該ダウンザホールハンマ（７，７Ａ）にて所定深度まで掘削する。これにより、ダウンザホールハンマ（７，７Ａ）を併用するオールケーシング工法にて、岩盤層（Ｇｂ）を備える地盤（Ｇ）を掘削することが可能となる。

【0010】

しかして、本発明によれば、ハンマーグラブ（３）のみを用いた従来のオールケーシング工法に比べ、ダウンザホールハンマ（７，７Ａ）を併用することができることから、岩盤層（Ｇｂ）を掘削する作業期間を短縮することができる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】本発明の第１実施形態に係る地盤掘削装置を用いた地盤掘削工法を順に示す概略縦断面図であり、（ａ）は、岩盤層までハンマーグラブを用いて掘削している状態を示し、（ｂ）は、ケーシングの上部にテーブルマシーンを設置しようしている状態を示し、（ｃ）は、ダウンザホールハンマを用いて岩盤を掘削している状態を示す図である。

【図2】同実施形態に係る地盤掘削装置を用いた地盤掘削工法を順に示す概略縦断面図であり、（ａ）は、ダウンザホールハンマを引き抜いた状態を示し、（ｂ）は、ハンマーグラブを用いて岩砕を回収している状態を示し、（ｃ）は、ケーシング内に鉄筋かごを挿入している状態を示し、（ｄ）は、杭造成が完了した状態を示す図である。

【図3】本発明の第２実施形態に係る地盤掘削装置を用いた地盤掘削工法を順に示す概略縦断面図であり、（ａ）は、ダウンザホールハンマを用いて岩盤を掘削している状態を示し、（ｂ）は、ダウンザホールハンマを引き抜いた状態を示し、（ｃ）は、チゼルハンマを用いて岩盤孔の周壁部を破砕している状態を示し、（ｄ）は、（ｃ）に示すケーシングの下面側を平面から見た図である。

【図4】同実施形態に係る地盤掘削装置を用いた地盤掘削工法を順に示す概略縦断面図であり、（ａ）は、ハンマーグラブを用いて岩砕を回収している状態を示し、（ｂ）は、ケーシング内に鉄筋かごを挿入している状態を示し、（ｃ）は、杭造成が完了した状態を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

＜第１実施形態の説明＞
以下、本発明に係る地盤掘削装置を用いた地盤掘削工法の第１実施形態を、図１～図２を参照して具体的に説明する。なお、以下の説明において、上下左右の方向を示す場合は、図示正面から見た場合の上下左右をいうものとする。

【0013】

図１に示すような、砂層、土泥層、転石層、礫層等からなる浅部層Ｇａと、深部側に岩盤層Ｇｂとを備える地盤Ｇを掘削するにあたって、まず、図１（ａ）に示すように、地盤Ｇ上に従来周知の構造からなる全周回転装置１を設置する。そして、この全周回転装置１に、図１（ａ）に示す軸方向（上下長手方向）に長尺な略円筒状のケーシング２の外周面を掴持させて、全周回転させながらケーシング２を、図１（ａ）に示すように、地盤Ｇ中に圧入する。この際、図１（ａ）に示すように、ケーシング２内にハンマーグラブ３を挿入し、ケーシング２内の地盤Ｇ（浅部層Ｇａ）を掘削する。なお、ハンマーグラブ３は、図１（ａ）に示す、ブームＢを備えたクローラクレーンＭに昇降操作可能に吊持されている。より詳しく説明すると、図１（ａ）に示すように、クローラクレーンＭは、ブームＢの先端に設けられたシーブＳに巻上ロープＲを掛け回し、巻上ロープＲの先端にフックＦを接続することによって、作業姿勢としている。そして、このクローラクレーンＭのフックＦに接続されている吊支ワイヤＷによって、クラウンＫが所定高さに保持され、このクラウンＫを垂直方向に貫通する昇降操作用ワイヤＷ１によって、ハンマーグラブ３は、吊持されている。

【0014】

かくして、このようにして、ケーシング２内の地盤Ｇ（浅部層Ｇａ）をハンマーグラブ３で掘削していき、図１（ａ）に示すように、岩盤層Ｇｂに到達するまで掘削する。

【0015】

次いで、岩盤層Ｇｂに到達すると、ハンマーグラブ３をケーシング２内より引き抜き、図１（ｂ）に示すように、ケーシング２の上部にテーブルマシーン４を取り付け固定する。より詳しく説明すると、図１（ｂ）に示すように、ケーシング２の上部には、中空円筒状のメス型ジョイント部２ａが設けられており、このメス型ジョイント部２ａに対応する中空円筒状のオス型ジョイント部４ａがテーブルマシーン４の下部に設けられている。これにより、メス型ジョイント部２ａにオス型ジョイント部４ａを嵌合させるようにすれば、ケーシング２の上部にテーブルマシーン４を取り付け固定できることとなる。なお、オス型ジョイント部４ａは、テーブルマシーン４の反力架台の役割も担うものでもある。

【0016】

次いで、テーブルマシーン４の駆動用円環部材（図示せず）内に、図１（ｃ）に示すように、軸方向（上下長手方向）に長尺状に形成されたロッド５を挿入する。これにより、ロッド５の外周面に設けられている凸条部５ａが、駆動用円環部材（図示せず）凹条部（図示せず）に係合される。そして、このロッド５の上部５ｂには、図１（ｃ）に示すように、スイベル機構６が図示しない連結ピン等を用いて連結され、このスイベル機構６は、フックＦに接続されている吊支ワイヤＷにて吊支される。そしてさらに、ロッド５の下部５ｃには、大口径（例えば、１０００ｍｍ，１２００ｍｍ，１５００ｍｍ）式のダウンザホールハンマ７が設けられる。

【0017】

かくして、図１（ｃ）に示すように、ダウンザホールハンマ７がケーシング２内に挿入され、ロッド５をテーブルマシーン４の駆動用円環部材（図示せず）内に挿入し、ダウンザホールハンマ７の上部７ａにロッド５の下部５ｃを取り付けるようにすれば、図１（ｃ）に示すような状態となる。この状態で、スイベル機構６の圧力エアによってダウンザホールハンマ７を上下動させて岩盤層Ｇｂに打撃力を加え、さらに、図示しない油圧モータにより駆動用円環部材（図示しない）を回転させると、ロッド５も回転することとなり、もって、ダウンザホールハンマ７も回転することとなる。しかして、このダウンザホールハンマ７の打撃力と回転力によって、図１（ｃ）に示すように、岩盤層Ｇｂを所定深度まで掘削できることとなる。

【0018】

次いで、岩盤層Ｇｂを所定深度までダウンザホールハンマ７を用いて掘削した後、図２（ａ）に示すように、ケーシング２内より、ダウンザホールハンマ７及びロッド５を引き抜くようにする。なお、図２（ａ）に示すように、岩盤層Ｇｂには、所定深度までダウンザホールハンマ７を用いて掘削したことによって、岩盤孔Ｇｂａが形成されている。

【0019】

次いで、図２（ｂ）に示すように、ケーシング２の上部に取り付け固定されているテーブルマシーン４を取り外し、全周回転装置１にてケーシング２を全周回転させながら、岩盤孔Ｇｂａに圧入する。この際、ケーシング２内にハンマーグラブ３を挿入し、ハンマーグラブ３を用いて、岩盤層Ｇｂを掘削した際発生した岩砕を回収する。なお、ハンマーグラブ３は、図２（ｂ）に示すように、図１（ａ）に示すものと同一の方法（図示では、同一の符号を付し、説明を省略する）で、吊持されている。

【0020】

次いで、図２（ｃ）に示すように、ケーシング２内に鉄筋かご８を挿入し、コンクリートＣＯ（図２（ｄ）参照）を打設する。そして、コンクリートＣＯ（図２（ｄ）参照）を打設した後、ケーシング２を、地盤Ｇ中より引き抜き、全周回転装置１を地盤Ｇより撤去する。これにより、図２（ｄ）に示すように、杭造成が完了することとなる。

【0021】

かくして、このようにして、地盤Ｇを掘削し、杭造成をすることができる。

【0022】

しかして、以上説明した本実施形態によれば、地盤Ｇが備える岩盤層Ｇｂに到達すると、全周回転装置１の設置はそのままで、ケーシング２内よりハンマーグラブ３を引き抜き、ケーシング２の上部に設けられているメス型ジョイント部２ａに対応するテーブルマシーン４の下部に設けられているオス型ジョイント部４ａをメス型ジョイント部２ａに嵌合させることで、ケーシング２の上部にテーブルマシーン４を設置する。そして、ケーシング２内にダウンザホールハンマ７を挿入し、そのダウンザホールハンマ７を全周回転装置１ではなく、テーブルマシーン４によって回転させることによって、岩盤層Ｇｂをダウンザホールハンマ７にて所定深度まで掘削する。これにより、ダウンザホールハンマ７を併用するオールケーシング工法にて、岩盤層Ｇｂを備える地盤Ｇを掘削することが可能となる。

【0023】

しかして、本実施形態によれば、ハンマーグラブ３のみを用いた従来のオールケーシング工法に比べ、ダウンザホールハンマ７を併用することができることから、岩盤層Ｇｂを掘削する作業期間を短縮することができる。

【0024】

＜第２実施形態の説明＞
次に、本発明に係る地盤掘削装置を用いた地盤掘削工法の第２実施形態を、図３～図４を参照して具体的に説明する。なお、第１実施形態と同一の部材については、同一の符号を付し、詳細な説明は省略することとする。

【0025】

第２実施形態に係る地盤掘削装置を用いた地盤掘削工法は、図１（ａ）～（ｂ）までは同一であるため、説明は省略する。

【0026】

次いで、テーブルマシーン４の駆動用円環部材（図示せず）内に、図３（ａ）に示すように、軸方向（上下長手方向）に長尺状に形成されたロッド５Ａを挿入する。これにより、ロッド５Ａの外周面に設けられている凸条部５Ａａが、駆動用円環部材（図示せず）凹条部（図示せず）に係合される。そして、このロッド５Ａの上部５Ａｂには、図３（ａ）に示すように、スイベル機構６が図示しない連結ピン等を用いて連結され、このスイベル機構６は、フックＦに接続されている吊支ワイヤＷにて吊支される。そしてさらに、ロッド５Ａの下部５Ａｃには、ロッド５Ａの内径と略同径のダウンザホールハンマ７Ａが設けられている。

【0027】

かくして、ダウンザホールハンマ７Ａが設けられているロッド５Ａをテーブルマシーン４の駆動用円環部材（図示せず）内に挿入すると共に、ケーシング２内に挿入することにより、図３（ａ）に示すような状態となる。この状態で、スイベル機構６の圧力エアによってダウンザホールハンマ７Ａを上下動させて岩盤層Ｇｂに打撃力を加え、さらに、図示しない油圧モータにより駆動用円環部材（図示しない）を回転させると、ロッド５Ａも回転することとなり、もって、ダウンザホールハンマ７Ａも回転することとなる。しかして、このダウンザホールハンマ７Ａの打撃力と回転力によって、図３（ａ）に示すように、岩盤層Ｇｂを所定深度まで掘削できることとなる。

【0028】

次いで、岩盤層Ｇｂを所定深度までダウンザホールハンマ７Ａを用いて掘削した後、図３（ｂ）に示すように、ケーシング２内より、ダウンザホールハンマ７Ａ及びロッド５Ａを引き抜くようにする。なお、図３（ｂ）に示すように、岩盤層Ｇｂには、所定深度までダウンザホールハンマ７Ａを用いて掘削したことによって、岩盤孔ＧｂＡａが形成されている。

【0029】

ところで、この岩盤孔ＧｂＡａは、図３（ｂ）及び図３（ｄ）に示すように、ケーシング２の径よりも小径となっている。そのため、ケーシング２を岩盤孔ＧｂＡａ内に圧入するのは困難である。

【0030】

そこで、本実施形態においては、図３（ｃ）に示すように、ケーシング２の上部に取り付け固定されているテーブルマシーン４を取り外し、チゼルハンマ９をケーシング２内に挿入し、岩盤孔ＧｂＡａにめがけて落下させるようにする。これにより、岩盤孔ＧｂＡａの周壁部ＧｂＡａ１が破砕されることとなる。すなわち、図３（ｄ）に示すように、ケーシング２の下面に位置する岩盤層Ｇｂには、中心位置に円形状の岩盤孔ＧｂＡａが刳り抜かれ、自由面が形成されることとなるから、チゼルハンマ９が図３（ｃ）に示すように、岩盤孔ＧｂＡａに向かって落下してくれば、簡単容易に、岩盤孔ＧｂＡａの周壁部ＧｂＡａ１が破砕されることとなる。

【0031】

次いで、岩盤孔ＧｂＡａの周壁部ＧｂＡａ１を破砕した後、ケーシング２内よりチゼルハンマ９を引き抜き、図４（ａ）に示すように、全周回転装置１にてケーシング２を全周回転させながら、破砕した岩盤孔ＧｂＡａに圧入する。この際、ケーシング２内にハンマーグラブ３を挿入し、ハンマーグラブ３を用いて、岩盤層Ｇｂを掘削及び岩盤孔ＧｂＡａの周壁部ＧｂＡａ１を破砕した際発生した岩砕を回収する。なお、ハンマーグラブ３は、図２（ｂ）に示すものと同一の方法で、吊持されている。

【0032】

次いで、図４（ｂ）に示すように、ケーシング２内に鉄筋かご８を挿入し、コンクリートＣＯ（図４（ｃ）参照）を打設する。そして、コンクリートＣＯ（図４（ｃ）参照）を打設した後、ケーシング２を、地盤Ｇ中より引き抜き、全周回転装置１を地盤Ｇより撤去する。これにより、図４（ｃ）に示すように、杭造成が完了することとなる。

【0033】

かくして、ダウンザホールハンマ７Ａが、第１実施形態に示すダウンザホールハンマ７のように大径でなくとも、地盤Ｇを掘削し、杭造成をすることができる。

【0034】

しかして、以上説明した本実施形態によれば、地盤Ｇが備える岩盤層Ｇｂに到達すると、全周回転装置１の設置はそのままで、ケーシング２内よりハンマーグラブ３を引き抜き、ケーシング２の上部に設けられているメス型ジョイント部２ａに対応するテーブルマシーン４の下部に設けられているオス型ジョイント部４ａをメス型ジョイント部２ａに嵌合させることで、ケーシング２の上部にテーブルマシーン４を設置する。そして、ケーシング２内にダウンザホールハンマ７Ａを挿入し、そのダウンザホールハンマ７Ａを全周回転装置１ではなく、テーブルマシーン４によって回転させることによって、岩盤層Ｇｂをダウンザホールハンマ７Ａにて所定深度まで掘削し、岩盤孔ＧｂＡａを形成する。これにより、ダウンザホールハンマ７Ａを併用するオールケーシング工法にて、岩盤層Ｇｂを備える地盤Ｇを掘削することが可能となる。

【0035】

しかして、本実施形態においても、ハンマーグラブ３のみを用いた従来のオールケーシング工法に比べ、ダウンザホールハンマ７Ａを併用することができることから、岩盤層Ｇｂを掘削する作業期間を短縮することができる。

【0036】

なお、本実施形態において示した地盤掘削装置を用いた地盤掘削工法はあくまで一例であり、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において種々の変形・変更が可能である。例えば、第１実施形態においては、岩盤孔Ｇｂａを形成した後、ケーシング２を岩盤孔Ｇｂａ内に圧入する例を示したが、それに限らず、ダウンザホールハンマ７を用いて岩盤層Ｇｂを掘削しつつ、ケーシング２を圧入するようにしても良い。

【0037】

また、第２実施形態においては、岩盤孔ＧｂＡａの周壁部ＧｂＡａ１を破砕した後、ケーシング２を圧入する例を示したが、それに限らず、岩盤孔ＧｂＡａの周壁部ＧｂＡａ１を破砕しつつ、ケーシング２を圧入するようにしても良い。

【符号の説明】

【0038】

１ 全周回転装置
２ ケーシング
３ ハンマーグラブ
４ テーブルマシーン
７，７Ａ ダウンザホールハンマ
９ チゼルハンマ
Ｇ 地盤
Ｇｂ 岩盤層
ＧｂＡａ 岩盤孔
ＧｂＡａ１ 周壁部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】