JPH0137526B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、アースドリル工法によつて拡底杭を
施工する場合の拡底孔の掘削方法とその装置に関
する。

（背景技術） アースドリル工法によつて拡底杭を施工する場
合、拡底部の掘削土砂を孔中央に位置する筒状の
ケースを持つバケツトに取込み、地上に引上げ
る。そして掘削した土砂を排出した後、再び掘削
孔へバケツトを降ろし、拡底部の掘削を行なう。
この工程を何回か繰り返えし、拡底部の掘削を完
了する。この時、最初の掘削工程における深度に
対し、繰り返えし行なう掘削における深度にずれ
が生じると、正しい拡底杭の形状が得られないと
いう問題があつた。また、拡底部の掘削を行なつ
ている時に垂直方向に掘り進むことがあると、前
記と同様に正しい拡底杭の形状が得られないとい
う問題があつた。また、前回掘削を行なつた深度
ではなく、浅い深度で拡底部の掘削を開始する
と、バケツトの底が拡底孔底に着地していないた
め、バケツトが安定せず、掘削時に激しく心振れ
を起こすが、掘削孔底に着地していないために心
振れを起こしているかどうか、地上で把握できな
いため、操作上の判段ができず、従つて杭の余掘
り率が大きくなる他、正しい拡底杭の形状が得ら
れないという問題があるので、杭の信頼性が著る
しく欠けていた。

（本発明の目的） 本発明の目的は、上記の如き従来技術の問題点
を改善し、アースドリル工法における正しい拡底
杭の形状を得るための掘削方法と装置を提供する
ことにある。

（本発明の構成） 本発明によるアースドリル工法における掘削方
法を第１図および第２図を参照して説明する。ま
ずアースドリルの構成を第１図により説明する。
クレーン１でワイヤロープ２によりケリーバ４を
支持し、ケリーバ４の下端にバケツト３を取付け
る。ケリーバ４はフロントフレーム５に設置され
たケリーバ駆動装置６により上下動自在に保持さ
れると共に、その上端がワイヤロープ２にスイベ
ルジヨイント７を介して連結され、ケリーバ駆動
装置６を作動させることによつてケリーバ４およ
びバケツト３が回転されるようになつている。ま
た、ワイヤロープ２は、ブーム８の上端のシーブ
９に掛けられ、ウインチ１０によつて繰り出し繰
り込みされることにより、バケツト３の引上げ、
降下がなされるようになつている。３０は本発明
により運転室に設けられた深度表示装置である。
該深度表示装置３０は、掘削孔１１の任意に定め
られた基準点で深度表示を零にリセツトする機能
および拡底部掘削深度を設定する機能を有するも
のであるが、その詳細例については後述する。前
述のようにバケツト３で掘削穴１１の所定の深度
まで掘削したら、バケツト３を、拡底部を掘削す
るための拡底バケツトと交換する。

第２図に本発明による拡底バケツト６０の一例
を示す。６１は下面開口形のケースであり、上部
中央にはケリーバ４に連結される角穴ボス６２を
有し、側面部には拡大翼６３によつて掘削される
土砂をケース６１内に導入する開口部６４が設け
てある。６５はケース６１の底部に蝶番６６によ
り開閉可能に取付けられた底蓋であり、該底蓋は
下方に凸の円錐形状をなし、円錐形部分には、第
１０図に示すように、掘削孔底部１１ａの底ざら
いを行なうためのバタフライ弁６７付開口部６５
ａとエツジ６５ｂのみが設けてあり、掘進を行な
うためのカツタは設けられていない。拡大翼６３
は、ケース６１の側面部に設けられ、油圧シリン
ダ等のアクチユエータにより、蝶番６８を中心と
して開閉されるように取付けられている。また、
拡大翼６３の底辺部６３ａにもカツタは設けられ
ておらず、かつ水平状に形成されていて、拡底部
の掘削面が水平になるようになつており、この構
造と、蝶番６８が垂直をなすことから、拡大翼６
３を閉じる時には、底辺部６３ａは掘削作業時と
同じ軌跡をたどつて掘削面との隙間をあけずに閉
じられる構造となつている。

このような掘削装置および深度表示装置３０を
用い、本発明においては次のように拡底部の掘削
を行なう。すなわち、運転室のオペレータは深度
表示装置３０の表示数値を監視しながら拡底バケ
ツト６０を掘削孔１１に降下させる。この降下
は、拡底部掘削深度近傍まではフリーホールによ
り行ない、そこから掘削孔底１１ａまではブレー
キをかけてゆつくりと降下させる。拡底部掘削深
度に達したことを前記深度表示装置３０で確認し
たら前記拡底バケツト６０の拡大翼６３を拡げな
がら回転させて拡底部を掘削する。この時、拡大
翼６３の拡辺部６３ａにはカツタが付いていない
ため、鉛直方向に掘進することはない。拡底バケ
ツト６０には拡大翼開閉検出器（図示せず）が取
付けてあり、かつ前記運転室には拡底翼開閉角を
表示する表示器（図示せず）が設けられていて、
どの程度拡大翼６３の開閉角を変化させた場合に
ケース６１内が土砂で満杯になるかはあらかじめ
確認されているので、オペレータは、その表示器
に表示される開閉角を見て満杯になる角度になつ
たら拡大翼６３を閉じ、地上に引上げて排土す
る。

このような工程を繰り返えすことにより、拡底
部の掘削を行なう。しかし、拡底バケツト６０を
着け替えしている間に掘削孔底１１ａにスライム
がたまり、拡底バケツト６０を降下させている途
中で掘削深度に達しないのに前記深度表示装置３
０の表示数値の変化が止まつた場合には、前記拡
大翼６３を拡げずに拡底バケツト６０を回転させ
てワイヤロープ２を少しずつ繰り出す。これによ
り、スライムが前記底蓋６５のバラフライ付開口
部６５ａよりエツジ６５ｂですくい取られてケー
ス６１内に取込まれる。そして深度表示装置３０
に表示される数値が拡底部掘削深度に達したら、
拡大翼６３を拡げながらバケツト６０を回転さ
せ、拡底部の掘削を行なう。

拡底バケツト６０を掘削孔１１に再び入れる
際、零基準点（例えば拡底バケツト６０を地上に
降ろした場合の深度を零とする）の深度表示装置
３０の表示値が狂つていれば、その表示値が零と
なるようにリセツトする。そしてこのような工程
を何度か繰り返えして拡底部の掘削を完了する。

このような拡底部掘削を行なうに好適な深度表
示装置３０および深度検出器の一例を第３図ない
し第９図により説明する。第３図は運転室に取付
ける深度表示装置３０を含めた深度検出装置の全
体構成を示しており、１３は前記ワイヤロープ２
の移動量を検出する移動量検出器、１４はワイヤ
ロープ２が繰り出されているか繰り込まれている
かを判別するための移動方向検出器、１５は該移
動方向検出器１４からの信号を受けてワイヤロー
プ２の繰り出し、繰り込みを判別する判別回路で
ある。１６は掘削具（バケツト３あるいは拡底バ
ケツト６０）の深さを演算する演算装置、３１は
前記移動量検出器１３のパルス間隔当たりのワイ
ヤロープ２の移動量を任意に設定可能なデジタル
スイツチにより構成された単位長さ設定器であ
り、前記演算装置１６は、前記移動量検出器１３
からのオンオフ式のデジタル信号と、前記判別回
路１５からの信号と、前記単位長さ設定器３１か
らの信号を受けて掘削具の深さを演算するように
構成されている。２０は深度基準点を明確化する
ために演算装置１６の値を零にするリセツトボタ
ンである。

掘削具の深さを表示する表示計としては、デジ
タル表示計とアナログ表示計のいずれか一方を備
えてもよいが、本実施例は、演算装置１６からの
信号を受けて数値表示するデジタル表示計１７
と、演算装置１６からのデジタル信号をアナログ
信号に変換するデジタル−アナログコンバータ１
８と、デジタル−アナログコンバータ１８からの
信号を受けて深さ表示するアナログ表示計１９と
を備え、フリーホール時にはアナログ表示計１９
によつて深さ認識が可能となり、掘削具の停止時
にはデジタル表示計１７により正確な深さの読み
取りが可能となるようになつている。

また、本実施例においては、フリーホール時の
オペレータの掘削具の深さ認識を軽減するため
に、ブレーキ操作が必要とされる時、すなわち掘
削具の孔底部への到達直前に警報を発する装置２
５を備えている。

該警報を発するための装置２５について説明す
ると、３２は孔底部の任意の深度を設定する深度
設定器、３３は前記深度設定器３２によつて設定
された深度Ｌよりブレーキ操作を考えて設定した
適当な深度ｌだけ浅い深度（Ｌ−ｌ）になつたか
どうかを比較するコンパレータ、３４はコンパレ
ータ３３からの信号を受けて前記（Ｌ−ｌ）の深
度になつたらランプ３５を点滅指示すると共に、
ブザー３６を鳴らす指示を行なう他、Ｌの深度に
なつたらランプ３５を点灯指示に切り換えると共
に、ブザー３６を止める指示をするブザー・ラン
プ駆動回路である。

前記移動量検出器１３と移動方向検出器１４に
関する構成を第１図、第４図および第５図で示
す。前記ワイヤロープ２を掛けるブーム８の先端
のシーブ９の側面には、磁性材料製のリング５０
を一体的に設ける。該リング５０の外周部には、
複数個の永久磁石２４を、周方向に等間隔に、か
つ一部を埋め込むことにより配設する。そして、
永久磁石２４が近接した場合に作動する移動量検
出用スイツチ１３ａ，１３ｂと、移動方向検出用
スイツチ１４ａ，１４ｂとを永久磁石と接触しな
いように間隔を持たせてシーブ近傍の非回転部に
取付ける。本実施例においては、スイツチ１３
ａ，１３ｂ，１４ａ，１４ｂを取付けたブラケツ
ト４０をシーブ９の軸３７に枢着し、かつ該ブラ
ケツト４０の一部を、ブーム８に溶接されたねじ
座３８にボルト３９で固定することにより取付け
ている。

前述のように、永久磁石２４を磁性材料製リン
グ５０に埋め込み、該永久磁石２４でスイツチを
作動させるような構造とすれば、磁界が永久磁石
２４の近傍にしか発生しないため、永久磁石２４
を近接して取付けることができるようになり、し
かも永久磁石２４によるスイツチの開閉応答速度
は速く、最高1000CPSの応答まで可能であるか
ら、検出精度の高い検出装置が実現できるが、本
実施例においてはより高い検出精度を得るため
に、永久磁石２４をシーブ９の片側に設けたリン
グ５０の外周上に２列に配設している。移動量検
出用のスイツチ１３ａと１３ｂとは異なる列に配
設し、スイツチ１３ａ，１３ｂが一方の列の１つ
の永久磁石２４上にある時にはスイツチ１３ｂ，
１３ａは他方の列の２つの永久磁石の中間に位置
するようにブラケツト４０に取付けられている。
従つて第６図に示すように、スイツチ１３ａと１
３ｂとは作動時間T₁をラツプさせて交互に作動
させるものであり、スイツチ１３ａと１３ｂとの
作動により得られるトータルのパルス数がワイヤ
ロープの移動量を示す信号となる。

一方、移動方向検出器１４を構成するスイツチ
１４ａ，１４ｂは、シーブ９の回転方向によつて
どちらか一方が他方より早く作動するような位置
関係となるようにブラケツト４０に取付けられて
いる。すなわち、シーブ９が第４図の時計方向
（ワイヤロープ繰り出し方向）に回転したときに
は、第７図Ａに示すように、一方のスイツチ１４
ａの作動に対して他方のスイツチ１４ｂが遅れて
作動し、T₂の時間ラツプした後、スイツチ１４
ａの作動が停止する。シーブ９が第４図の反時計
方向（ワイヤロープ繰り込み方向）に回転した時
には第７図Ｂに示すようにＡとは逆に、スイツチ
１４ｂの作動に対し、スイツチ１４ａが遅れて作
動し、T₂の時間ラツプした後、スイツチ１４ｂ
の作動が停止する。このようなスイツチ１４ａ，
１４ｂのどちらが先に作動したかによつてワイヤ
ロープ２の移動方向を判定するものである。

従つて前記判別回路１５は、スイツチ１４ａと
１４ｂとの作動が時間的にラツプしていることを
見きわめると共に、どちらのスイツチの作動が早
いかを比較し、その比較結果により出力信号を変
えるようになつている。

また、演算装置１６は、第８図で示すように積
算回路１６ａと演算回路１６ｂとからなり、積算
回路１６ａは、前記判別回路１５の出力信号がワ
イヤロープ２の繰り出しを表わすものである時に
は移動量検出器１３からのパルスが加えられる度
毎にそれまでに格納されている値に１を加算する
動作をし、一方判別回路１５の出力信号がワイヤ
ロープ繰り込みを表わすものである時には、パル
スが加わる度毎に１を減算する動作をなすように
構成されている。なお、判別回路１５には、特定
数を大きくとつたパルスチヤタリング防止回路が
組み込まれている。前記演算回路１６ｂは、単位
長さ設定器３１によつて設定された１パルス当た
りのワイヤロープ移動量ｓの値を受けて積算回路
１６ａの値を掘削具の深度に変換する演算を行な
うものである。深度Ｌは次のような式で演算され
る。

Ｌ＝（ｐ×ｎ×ｓ）／ｍ ここで、 ｐ：シーブ９の１回転当りのパルス発生量 ｎ：シーブ９の回転量 ｓ：１パルス当たりのワイヤロープ移動量で、ｓ
＝πD／ｐ（ただしＤ：シーブ９のピツチサーク
ル…第４図参照） ｍ：ワイヤロープ掛数 また、これによつて演算された値を表示するデ
ジタル表示計１７、およびアナログ表示計１９は
零目盛位置に対し、ワイヤロープ２の繰り出し方
向をマイナス（−）、繰り込み方向をプラス（＋）
で表示するようになつている。通常、バケツト等
の掘削具３，６０が地表面に位置する時を零設定
するので、掘削孔１１の深度は−、地上より掘削
具を持ち上げた場合の高さは＋で表示される。従
つてアナログ表示計１９の表示範囲は−の方が＋
より広くとつてある。

なお、第９図に示すように、前記デジタル表示
計１７とアナログ表示計１９とは、１つのケース
２１の同じ盤面に設置され、該ケース２１は第１
図の３０に示すように前記深度表示装置として運
転室の計器盤に設置されている。また、ケース２
１には、電源投入スイツチ２２と、電源ランプ２
３と、前記リセツトボタン２０、深度設定器３
２、ランプ３５、ブザー３６とが取付けられてお
り、前記演算装置１６、判別回路１５、デジタル
−アナログコンバータ１８、単位長さ設定器３
１、コンパレータ３３、ブザー・ランプ駆動回路
３４はケース２１に内蔵されている。

この深度検出装置の作用を説明する。拡底バケ
ツト６０で掘削孔１１の拡底部を掘削するに当た
つて拡底バケツト６０をフリーホール操作で降下
させる場合には、移動方向検出器１４のスイツチ
１４ａ，１４ｂの作動時間関係は第７図Ａに示す
関係にあるため、判別回路１５は繰り出しを示す
信号を積算回路１６ａに加えるため、積算回路１
６ａは移動量検出器１３からのパルスによつて値
を（−）値で増加させる動作（（−）加算動作）
を行ない、演算回路１６ｂは積算値を深度に変換
し、そのデジタル値がデジタル表示計１７に表示
されると同時に、デジタル−アナログコンバータ
１８によつて得られるアナログ量がアナログ表示
計１９に表示される。この場合、デジタル表示計
１７の表示値は激しく変動するため、読み取りは
難しいが、アナログ表示計１９によつて深度を読
み取ることができる。従つて、孔底部１１ａに近
づいた際にブレーキをかけて停止させ、ゆつくり
と孔底部１１ａに着地させることができる。すな
わち、孔底部１１ａに近づいたか否かは、前回の
掘削深度を深度設定器３２にセツトしておくと、
これよりもあらかじめ設定してある深度ｌだけ浅
い深度でランプ３５が点滅し、ブザー３６が鳴り
出すので判造できる。また、孔底部１１ａに達す
ると、ランプ３５は点灯に変わると共に、ブザー
３６の鳴動は停止する。

拡底バケツト６０を地上に引上げる際には、移
動方向検出器１４のスイツチ１４ａ，１４ｂの作
動時間関係は第７図(B)に示す関係にあるため、判
別回路１５は繰り込みを示す信号を積算回路１６
ａに加えるため、積算回路１６ａは移動量検出器
１３からのパルスによつて値を（−）値で減算さ
せる動作（（−）減算動作）を行なう。

通常、深度の零基準点は、地面（Ｇ・Ｌ）上に
置くが、拡底バケツト６０を孔底部より引上げて
来る際、零基準点を通過する場合には内部演算と
しては（−）減算動作を行なつているが、デジタ
ル表示計１７、アナログ表示計１９共、見かけ上
（＋）加算動作を行なう。これは例えば絶対値で
100ｍに相当するパルスが発生した時の電圧値を
10Vとすれば、リセツトボタン２０を押した時の
零Ｖに戻さないで基底電圧値を2Vに設定すれば
（＋）20ｍの深度で零Ｖの電圧が、（−）80ｍで
10Vの電圧が発生することとなつて、前記のよう
な表示が可能となる。

また、深度の零基準点をＧ・Ｌ上においた場
合、例えばワイヤロープ２を張つた状態で拡底バ
ケツト６０を地上に降ろした時に、デジタル表示
計１７の表示値がワイヤロープ２とシーブ９のす
べりによつて狂つていないかどうかを確認し、誤
差を生じていればリセツトボタン２０を押し、演
算装置１６をリセツトする。

以上本発明を実施例により説明したが、本発明
においては、前記深度検出器として、ロータリー
エンコーダや光センサ等を用いてもよい。また、
実施例においては、バケツトの降下をフリーホー
ルにより行なう例について述べたが、より検出精
度を向上させるには、動力降下で降下させてもよ
い。またさらに、動力降下で降下させて設定深度
に達した時、ウインチ１０を駆動する油圧モータ
（図示せず）を停止するようにブザー・ランプ駆
動回路３４からの信号を油圧モータ駆動電気回路
と接続して自動停止回路を構成してもよい。

（本発明の効果） 以上述べたように、本発明のアースドリル工法
による拡底部掘削方法は、掘削孔の任意に定めら
れた基準点で深度表示を零にリセツトする機能を
有する深度表示装置によつて監視しながら掘削孔
に降下させ、拡底部掘削深度に達したことを前記
深度表示装置で確認したら前記拡底部掘削装置の
拡大翼を拡げながら回転させて拡底部を掘削し、
掘削土砂を前記拡底部掘削装置のケース内に取込
んだ後、拡大翼を閉じて地上に引上げて排土する
工程を繰り返えすことにより、拡底部の掘削を行
なう方法であるから、拡底杭をアースドリル工法
により施工する場合に問題となる。同一深度で拡
大翼を繰り返えし拡げることができるかという重
要な点も、Ｇ・Ｌ等における零基準点をスタート
とする深度表示装置により拡底孔施工深度を監視
しながら拡底バケツトの降下を行なうことにより
解決できる。すなわち本発明の方法によれば、掘
削深度を確認しながら拡底部を掘削する方法であ
るから、同一深度で掘削でき、鉛直方向への掘進
を防止できる。また、前記拡底部掘削装置を降下
させている途中で拡底部掘削深度に達しないのに
前記深度表示装置の表示数値の変化が止まつた場
合には、前記拡大翼を拡げずに回転させて前記底
蓋の開口部より掘削孔に堆積したスライムを取込
み、拡底部掘削深度まで掘り進むようにしたの
で、バケツトの浮き上がりによる心振れを防止す
ることもでき、正しい杭形状が得られるので、杭
の信頼性を高める上で顕著な効果がある。

また本発明のアースドリル工法による拡底部掘
削装置は、運転室に設けられ、掘削孔の任意に定
められた基準点で深度表示を零にリセツトする機
能および拡底部掘削深度を設定する機能を有する
深度表示装置を備えたので、深度表示数値の狂い
が修正できて常に正確な深度に拡底部を掘削でき
ると共に、設定深度近傍で警報を発したり自動停
止を行なうようにすることにより、設定深度で確
実に降下停止を行なわせることが容易に行なえ、
オペレータの負担を軽減できる。また、底蓋と前
記拡大翼の下面にはカツタが設けられていないの
で、掘削孔底のスライムは処理できるが、鉛直方
向に掘り進むことがないため、さらに信頼性を高
めた杭の構築が可能となる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を適用したアースドリルの全体
側面図、第２図は拡底杭を施工するための本発明
の拡底バケツトの一例を示す図、第３図は本発明
に使用される深度表示装置の一例を示すブロツク
図、第４図は該深度表示装置に用いるワイヤロー
プ移動量検出器および移動方向検出器の一例を示
す配置図、第５図は第４図のＩ−Ｉ断面図、第６
図は該移動量検出器の作動を説明するパルス波形
図、第７図は該移動方向検出器の作動を説明する
パルス波形図、第８図は第３図に示した演算回路
と判別回路の構成例を示すブロツク図、第９図は
本発明における深度表示装置の表示部の外観図、
第１０図は第２図の拡底バケツトの底蓋を示す断
面図である。 ４……ケリーバ、１１……掘削孔、１７……デ
ジタル表示計、１９……アナログ表示計、２０…
…リセツトボタン、３０……深度表示装置、３２
……深度設定器、６０……拡底バケツト、６１…
…ケース、６３……拡大翼、６３ａ……底辺部、
６４……開口部、６５……底蓋、６５ａ……バタ
フライ付開口部、６５ｂ……エツジ、６６……蝶
番。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ ケリーバに連結されて回転される下面開口の
   ケースと、該ケースの底部に蝶番により開閉可能
   に取付けられると共に、下方に凸の円錐形状をな
   し、バタフライ弁付開口部とエツジを有する底蓋
   と、前記ケースの側面部に設けられた開口部を開
   閉する拡大翼と、該拡大翼を開閉させる手段とを
   備えた拡底杭の拡底部掘削装置を、掘削孔の任意
   に定められた基準点で深度表示を零にリセツトす
   る機能を有する深度表示装置によつて監視しなが
   ら掘削孔に降下させ、拡底部掘削深度に達したこ
   とを前記深度表示装置で確認したら前記拡底部掘
   削装置の拡大翼を拡げながら回転させて拡底部を
   掘削し、掘削土砂を前記拡底部掘削装置のケース
   内に取込んだ後、拡大翼を閉じて地上に引上げて
   排土する工程を繰り返えすことにより、拡底部の
   掘削を行なうと共に、前記拡底部掘削装置を降下
   させている途中で拡底部掘削深度に達しないのに
   前記深度表示装置の表示数値の変化が止まつた場
   合には、前記拡大翼を拡げずに回転させて前記底
   蓋の開口部より掘削孔に堆積したスライムを取込
   み、拡底部掘削深度まで掘り進むことを特徴とす
   るアースドリル工法による拡底孔掘削方法。 ２ ケリーバに連結されて回転される下面開口の
   ケースと、該ケースの底部に蝶番により開閉可能
   に取付けられると共に、下方に凸の円錐形状をな
   し、バタフライ弁付開口部とエツジを有する底蓋
   と、前記ケースの側面部に設けられた開口部を開
   閉する拡大翼と、該拡大翼を開閉させる手段と、
   運転室に設けられ、掘削孔の任意に定められた基
   準点で深度表示を零にリセツトする機能および拡
   底部掘削深度を設定する機能を有する深度表示装
   置とを備えると共に、前記底蓋と前記拡底翼の底
   辺部にはカツタが設けられていないことを特徴と
   するアースドリル工法による拡底孔掘削装置。