ドリリングバケット及びドリリングバケットを用いた掘削方法
【課題】過大な駆動装置や複雑な動力変換機構などを必要とすることなく、１回の最大掘削量を増やすことが可能なドリリングバケットを提供する。
【解決手段】ドリリングバケット１００は、本体バケット１０と、本体バケット１０に内蔵され、本体バケット１０内で昇降可能に構成された内部コンテナ２０とからなる。本体バケット１０は、円筒形の胴体部１１と、胴体部１１の底部に開閉自在に設けられた底蓋１２と、底蓋１２に形成された開口部１３とを備える。内部コンテナ２０は、胴体部１１よりも小径の円筒形の胴体部２１と、胴体部２１の底部に開閉自在に設けられた底蓋２２と、底蓋２２に形成された開口部２３とを備える。内部コンテナ２０が最下降位置に位置する状態において、開口部１３から取り込んだ土砂を開口部２３まで誘導する誘導板５０が設けられている。
【解決手段】ドリリングバケット１００は、本体バケット１０と、本体バケット１０に内蔵され、本体バケット１０内で昇降可能に構成された内部コンテナ２０とからなる。本体バケット１０は、円筒形の胴体部１１と、胴体部１１の底部に開閉自在に設けられた底蓋１２と、底蓋１２に形成された開口部１３とを備える。内部コンテナ２０は、胴体部１１よりも小径の円筒形の胴体部２１と、胴体部２１の底部に開閉自在に設けられた底蓋２２と、底蓋２２に形成された開口部２３とを備える。内部コンテナ２０が最下降位置に位置する状態において、開口部１３から取り込んだ土砂を開口部２３まで誘導する誘導板５０が設けられている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アースドリル工法に使用されるドリリングバケット、及びドリリングバケットを用いた掘削方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
現場打ちコンクリート杭などを施工する場合、アースドリル工法により地盤を掘削することがある。アースドリル工法では、ドリリングバケットを掘削孔の底壁に押し付けた状態で回転させて、地盤を切削しながら掘削土砂をバケット内に取り込み、取り込んだ土砂を排出する作業を繰り返し行うことで、掘削孔を所望の深度まで掘削する。
【０００３】
ドリリングバケットは、その底部から内部に土砂を取り込む構造であるので、新たな土砂を取り込むためには、既にドリリングバケット内に取り込まれている土砂を押し上げる必要がある。しかし、ドリリングバケット内に取り込まれた土砂が所定の高さになると、土砂を押し上げる力と内部土砂の重量による押し下げ力が釣り合った状態になり、これ以上は土砂を取り込むことができなくなる。このときの土砂の量がドリリングバケットの１回の最大掘削量であり、掘削対象となる土砂の性質、ドリリングバケットを掘削孔の底壁に押し付ける力（押込力）、ドリリングバケットの回転力などによって定まる。
【０００４】
ドリリングバケット内の土砂が最大掘削量に達したら、ドリリングバケットを地上まで引き上げて内部の土砂を掘削孔の外部へ排出した後、ドリリングバケットを掘削孔に再び挿入する。ドリリングバケットを昇降させるとき、掘削孔内の安定液が攪拌される。これによって、孔壁の肌落ちが生じ、肌落ちした孔壁が孔底に沈積してスライムが生じるという問題が生じる。従って、ドリリングバケットの昇降回数は少ないことが望ましい。
【０００５】
さらに、ドリリングバケットの昇降回数が少なければ、ドリリングバケットの昇降に要する時間が短くなり、掘削作業全体の作業時間を短縮することができるという効果もある。
【０００６】
ドリリングバケットの昇降回数を少なくするためには、ドリリングバケットの１回の最大掘削量を増やす必要がある。そのためには、ドリリングバケットの押込力、回転力を増加させればよいが、ドリリングバケットを駆動させる駆動装置が過大な設備になるという問題がある。
【０００７】
特許文献１には、押込力、回転力を増加させずに、ドリリングバケットの１回の最大掘削量を増やす技術が記載されている。この技術は、ドリリングバケット内にオーガースクリューを設置し、ドリリングバケット内に取り込んだ土砂をオーガースクリューで上方へ運搬することによって、長尺としたバケット内の上方まで土砂を取り入れることができるようにしたものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平０２−１２８０９１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、特許文献１に記載の技術では、連結されるケリーバーの回転に伴い正方向に回転するドリリングバケットの回転力を動力変換機構によって反転させることにより、オーガースクリューを逆方向に回転させている。そのため、複雑な動力変換機構を必要とするという課題がある。
【００１０】
本発明は、以上の点に鑑み、過大な駆動装置や複雑な動力変換機構などを必要とすることなく、１回の最大掘削量を増やすことが可能なドリリングバケット、及びドリリングバケットを用いた掘削方法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】
本発明のドリリングバケットは、掘削した土砂をバケット内に取り込むドリリングバケットであって、本体バケットと、前記本体バケットに内蔵され、前記本体バケット内で昇降可能に構成された内部コンテナとからなり、前記本体バケットは、円筒形のバケット胴体部と、前記バケット胴体部の底部に開閉自在に設けられたバケット底蓋と、前記バケット底蓋に形成されたバケット開口部とを備え、前記内部コンテナは、前記バケット胴体部よりも小径の円筒形のコンテナ胴体部と、前記コンテナ胴体部の底部に開閉自在に設けられたコンテナ底蓋と、前記コンテナ底蓋に形成されたコンテナ開口部とを備え、前記内部コンテナが最下降位置に位置する状態において、前記バケット開口部から取り込んだ土砂を前記コンテナ開口部まで誘導する誘導板が設けられていることを特徴とする。
【００１２】
内部コンテナが最下降位置に位置するとは、本体バケット内の昇降可能な範囲内で内部コンテナが最も下降した位置に位置することを意味する。内部コンテナがこの位置にある状態で掘削を行うことにより、バケット開口部から取り込んだ土砂を誘導板を介してコンテナ開口部から内部コンテナ内に取り込むことができる。
【００１３】
本発明のドリリングバケットによれば、内部コンテナが最下降位置に位置する状態において、バケット開口部、誘導板、及びコンテナ開口部を介して内部コンテナ内に土砂を取り入れることができるとともに、内部コンテナを上昇させた状態において、バケット開口部を介して本体バケット内に土砂を取り入れることができる。よって、従来のドリリングバケットを駆動させる駆動装置と同じ駆動装置を用いた場合には、内部コンテナ及び本体ブラケット内にともに従来と同じ高さまで土砂を取り込むことができ、従来と比較して１回の最大掘削量を多くすることが可能となる。
【００１４】
これによって、ドリリングバケットの昇降回数を少なくすることができ、孔壁の肌落ちやスライムの発生を減少させることが可能となる。
【００１５】
さらに、従来のドリリングバケットに対して、本体バケット内で昇降可能に構成された内部コンテナと誘導板とを追加しただけの構成である。よって、上記特許文献１に記載された技術のように複雑な動力伝達機構を必要としない。
【００１６】
そして、内部コンテナ及び本体ブラケットには駆動装置の駆動力などによって定まる所定の同じ高さまで土砂を取り込むことが可能である。よって、内部コンテナの胴体部の長さ及び本体バケットの内部コンテナを上昇させた状態でのバケット底蓋と内部コンテナ底部との間の胴体部の長さを、この所定の取り込み高さ以上とすれば、１回の最大掘削量を最大値にすることができる。
【００１７】
そこで、本発明のドリリングバケットにおいて、前記バケット胴体部の長さは、前記コンテナ胴体部の長さの少なくとも２倍以上であることが好ましい。
【００１８】
なお、内部コンテナを本体バケット内で昇降可能とする機構は限定されないが、例えば、油圧シリンダを用いればよい。
【００１９】
この場合、本発明のドリリングバケットにおいて、前記バケット胴体部と前記コンテナ胴体部とが油圧シリンダを介して接続され、前記油圧シリンダの伸縮によって前記内部コンテナが前記本体バケット内を昇降するように構成することが好ましい。これにより、簡易に前記機構を構成することが可能となる。なお、油圧シリンダは、地上に設置された油圧機構等によって動作させればよい。
【００２０】
また、ドリリングバケットに回転力及び昇降力を伝達するケリーバーを介して伝達される力によって、前記機構を実現してもよい。
【００２１】
この場合、本発明のドリリングバケットにおいて、前記内部コンテナの上部にケリーバーが接続され、前記ケリーバーを介した動力によって前記内部コンテナが前記本体バケット内を昇降し、且つ、前記ケリーバーを介して前記内部コンテナに伝達された動力を前記本体バケットに伝達して、前記本体バケットを昇降させ、回転させる伝達機構を備えることも好ましい。これにより、他の動力源を必要としない。
【００２２】
本発明の掘削方法は、本体バケットと、前記本体バケットに内蔵され、前記本体バケット内を昇降可能に構成された内部コンテナとからなるドリリングバケットを用いた掘削孔の掘削方法であって、前記内部コンテナが最下降位置に位置する状態で、前記ドリリングバケットを掘削孔内へ挿入する工程と、前記ドリリングバケットを前記掘削孔の底壁に押し付けた状態で回転させて、前記本体バケットの底部に形成されたバケット開口部から取り込んだ土砂を、誘導板を経由して、前記内部コンテナの底部に形成されたコンテナ開口部から前記内部コンテナ内に取り込む工程と、前記ドリリングバケットの回転を停止し、内部に土砂を取り込んだ前記内部コンテナを上方に移動させる工程と、前記ドリリングバケットを前記掘削孔の底壁に押し付けた状態で回転させて、前記内部コンテナが上方に移動したことにより前記本体バケットの内部下方に形成された空間内に、前記バケット開口部から土砂を取り込む工程と、前記ドリリングバケットの回転を停止し、前記本体バケット及び前記内部コンテナの内部に取り込んだ土砂を前記掘削孔の外部へ排出する工程とを含むことを特徴とする。
【００２３】
本発明の掘削方法によれば、本発明のドリリングバケットの作用効果と同様に、従来と同じ駆動装置を用いた場合であっても、従来と比較して１回の最大掘削量を多くすることが可能となる。よって、ドリリングバケットの昇降回数を少なくすることができ、孔壁の肌落ちやスライムの発生を減少させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の第１の実施形態に係るドリリングバケットを掘削孔の底壁まで下ろした状態を示す断面図。
【図２】図１のII−II線に沿った断面図。
【図３】ドリリングバケットの下面図。
【図４】図１のIＶ−IＶ線に沿った断面矢視図。
【図５】図１のＶ−Ｖ線に沿った断面図。
【図６】ドリリングバケットの内部コンテナを最上昇位置に位置させた状態を示す断面図。
【図７】本発明の第２の実施形態に係るドリリングバケットを掘削孔の底壁まで下ろした状態を示す断面図。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
本発明のドリリングバケットは、一般的なドリリングバケットより長尺の本体バケット（長尺バケット）と、これに内蔵される内部コンテナ（内部バケット）とを備え、内部コンテナが本体バケット内を昇降可能なように構成されている。
【００２６】
〔第１の実施形態〕
以下、本発明の第１の実施形態に係るドリリングバケット１００について図１から図６を参照して説明する。このドリリングバケット１００は、本体バケット１０内で内部コンテナ２０を昇降可能とする機構として、油圧シリンダ３０を用いている。
【００２７】
本体バケット１０は、円筒形の胴体部（バケット胴体部）１１と、胴体部１１の底部に開閉自在に配置され、下側が突出する略円錐形の底蓋（バケット底蓋）１２とを備えている。底蓋１２には本体バケット１０内に土砂を取り込むための開口部（バケット開口部）１３が２つ形成されている（図３参照）。そして、底蓋１２の掘削孔Ａの底壁に接する部分に刃口（切削刃）１４（図３参照）が設けられている。
【００２８】
掘削孔Ａの底壁に底蓋１２を押し付けながら回転させることで、刃口１４が切削した土砂が開口部１３を介して本体バケット１０の内部に取り込まれる。ドリリングバケット１００の押込力及び回転力は、ケリーバー４０から伝達される。
【００２９】
内部コンテナ２０は、円筒形の胴体部（コンテナ胴体部）２１と、胴体部２１の底部に開閉自在に配置され、平板状の底蓋（コンテナ底蓋）２２とを備えている、内部コンテナ２０の胴体部２１の外径は、本体バケット１０の胴体部１１の内径より小径になっている。内部コンテナ２０の底蓋２２には、土砂を取り入れるための開口部（コンテナ開口部）２３が２つ形成されている（図４参照）。
【００３０】
さらに、ドリリングバケット１００には、本体バケット１０の開口部１３から取り込んだ土砂を内部コンテナ２０の開口部２３へ誘導するために、スロープ状の誘導板５０が設けられている。なお、誘導板５０は、ここでは、本体バケット１０の底蓋１２に設けられているが、内部コンテナ２０の底蓋２２に設けてもよい。
【００３１】
本体バケット１０と内部コンテナ２０の底蓋１２，２２は、それぞれ蝶番１５，２５によって胴体部１１，２１に開閉可能に支持されている。そして、底蓋１２，２２がそれぞれ胴体部１１，２１の下方を閉じた状態を維持するための機構として係止機構（フック機構）１６，２６が設けられている。
【００３２】
係止機構１６，２６による底蓋１２，２２の係止を解除することによって、底蓋１２，２２は蝶番１５，２５を支点として下方に回動し、胴体部１１，２１の下方が外部に開放される。本体バケット１０と内部コンテナ２０の底蓋１２，２２を開放する際に、互いの底蓋１２，２２が干渉しないように、これらの蝶番１５，２５をずらして配置することが好ましい。なお、係止機構１６，２６は、図示しないフック動作杆等を作業者が操作することにより、係止が解除される。
【００３３】
内部コンテナ２０の各開口部２３には逆止板（シャッタ板）２７が設けられている。逆止板２７は、それぞれ蝶番２８に揺動可能に設けられている。逆止板２７で開口部２３が閉鎖されて土砂の落下が阻止されるため、内部コンテナ２０内に一旦取り込まれた土砂が本体バケット１０内に逆流することはない。なお、図示しないが本体バケット１０の各開口部１３にも逆止板が設けられている。
【００３４】
内部コンテナ２０は、本体バケット１０内に設置した２本の油圧シリンダ３０によって昇降可能に構成されている。各油圧シリンダ３０は、本体バケット１０の胴体部１１の上面に固定された上面板１１ｂにシリンダ基部が接続され、内部コンテナ２０の胴体部２１の下部にロッド先端が接続されている。油圧シリンダ３０は、図示しないが、地上に設置された油圧装置から供給される油圧によって伸縮動作する。
【００３５】
ケリーバー４０は本体バケット１０の上端中央部に連結ピン４１を用いて連結されている。具体的には、本体バケット１０の胴体部１１の上面に固定された上面板１１ｂの中央部に設けられた連結部１７と、ケリーバー４０の下端部とが、連結ピン４１を用いて連結されている。これにより、ケリーバー４０と本体バケット１０とは一体化されており、ドリリングバケット１００の掘削時の押込力及び回転力は、ケリーバー４０から本体バケット１０に直接伝達される。
【００３６】
図示しないが、ケリーバー４０は、その上端がワイヤを介してクレーン等の楊重機に吊り下げられ、且つその中間部が楊重機に設置された油圧モータ等の駆動装置に接続されている。ケリーバー４０は、駆動装置からの駆動力によって、回転可能に構成されている。
【００３７】
なお、本体バケット１０と内部コンテナ２０とが独立して回転すると、油圧シリンダ３０にねじれ応力が作用し、好ましくない。そこで、本体バケット１０から内部コンテナ２０へ回転力を伝達するための機構を設けている。
【００３８】
ここでは、このような機構として、本体バケット１０の胴体部１１の内側に縦方向に延びる溝部１１ａを設け、内部コンテナ２０の胴体部２１の外側にこの溝部１１ａと嵌合する突出部２１ａを設けている。これにより、内部コンテナ２０の昇降を制約することなく、本体バケット１０の回転力を内部コンテナ２０に伝達することができ、本体バケット１０の回転に伴い内部コンテナ２０も同様に回転する。
【００３９】
さらに、図示しないが、油圧シリンダ３０に土砂がかかって内部コンテナ２０の昇降が阻害されることを防止するために、油圧シリンダ３０全体又はその一部を保護部材で囲むことが好ましい。保護部材は、例えば、伸縮自在な軟質管や、蛇腹状のシートなどであればよい。また、保護部材に、本体バケット１０から内部コンテナ２０へ回転力を伝達するための上述した機構を設けてもよい。
【００４０】
次に、ドリリングバケット１００を用いた掘削方法について説明する。
【００４１】
［１］まず、内部コンテナ２０が最下降位置に位置する状態で、前記楊重機を操作して、ドリリングバケット１００を掘削孔Ａ内へ挿入し、掘削孔Ａの底壁にドリリングバケット１００を着底させる。
【００４２】
なお、内部コンテナ２０が最下降位置に位置する状態とは、本体バケット１０内の昇降可能な範囲内で内部コンテナ２０が最も下降した位置に位置する状態を意味する。この状態で掘削を行うことにより、開口部１３から取り込んだ土砂を誘導板５０を介して開口部２３から内部コンテナ２０の内部に取り込むことができる。
【００４３】
［２］前記駆動装置を作動してケリーバー４０を回転させながらドリリングバケット１００を下降させる。そして、ドリリングバケット１００を掘削孔Ａの底壁に押し付けた状態で回転させる。これにより、刃口１４で切削された土砂が本体バケット１０の開口部１３から取り込まれる。この段階では、本体バケット１０の開口部１３から取り込んだ土砂は、続いて取り込まれる土砂によって押し上げられ、誘導板５０を経由して、開口部２３を介して内部コンテナ２０の内部に取り込まれる。
【００４４】
［３］内部コンテナ２０内の土砂が１回の内部コンテナ２０の最大取り込み量に達したら、前記駆動装置の作動を停止させて、ドリリングバケット１００の回転を停止する。そして、前記油圧機構を作動させて、図６に示すように、油圧シリンダ３０を退縮させ、内部コンテナ２０を最上昇位置まで上昇させる。この内部コンテナ２０の上昇によって、本体バケット１０の下部に空間が形成される。
【００４５】
なお、内部コンテナ２０が最上昇位置に位置する状態とは、本体バケット１０内の昇降可能な範囲内で内部コンテナ２０が最も上昇した位置に位置する状態を意味する。この状態で掘削を行うことにより、開口部１３から最大限、本体バケット１０の内部に土砂を取り込むことができる。
【００４６】
［４］その後、再び、前記駆動装置を作動して、ドリリングバケット１００を掘削孔Ａの底壁に押し付けた状態で回転させる。これにより、内部コンテナ２０の上昇によって本体バケット１０の下部に形成された空間内に土砂が取り込まれる。
【００４７】
［５］本体バケット１０内の土砂が１回の本体バケット１０の最大取り込み量に達したら、前記駆動装置の作動を停止させて、ドリリングバケット１００の回転を停止する。
【００４８】
［６］前記楊重機を操作して、ドリリングバケット１００を地上に引き上げる。そして、内部コンテナ２０と本体バケット１０との内部に取り込まれた土砂を掘削孔Ａの外部に排出する。
【００４９】
土砂の排出は、まず、本体バケット１０の底蓋１２を開放して土砂を落下させる。次に、前記油圧機構を作動させて、油圧シリンダ３０を伸長させ、内部コンテナ２０を最下降位置に移動させてから底蓋２２を開放して土砂を落下させる。なお、本体バケット１０の内側に土砂が張り付いている場合には、このような土砂を削ぎ落としてから、内部コンテナ２０を下降させる。
【００５０】
土砂の排出が全て終了した後、内部コンテナ２０の底蓋２２を閉じた後、本体バケット１０の底蓋１２を閉じる。本体バケット１０と内部コンテナ２０の回転方向の位置関係は一定であるので、それぞれの底蓋１２，２２を閉じることによって、各開口部１３，２３と誘導板５０とは土砂の取り込みに適した位置関係になる。
【００５１】
上述した［１］から［６］の作業を掘削孔Ａが所望の深度に達するまで繰り返し行う。
【００５２】
このように、ドリリングバケット１００の１回の最大掘削量は、本体バケット１０の１回の最大取り込み量と内部コンテナ２０の１回の最大取り込み量との和となる。
【００５３】
本体バケット１０、内部コンテナ２０ともに、土砂を取り込んで押し上げることができる高さは、通常のドリリングバケットと同程度である。そこで、通常のドリリングバケットと同じ駆動装置を用いた場合、本体バケット１０の胴体部１１を通常のドリリングバケットの胴体部の２倍程度の長さとし、内部コンテナ２０の胴体部２１を通常のドリリングバケットと同程度の長さとして、内部コンテナ２０を本体バケット１０の中央部以上まで上昇可能な構成とすれば、ドリリングバケット１００の１回の掘削量は最大となり、最も作業効率が優れたものとなる。
【００５４】
以上、説明したように、内部コンテナ２０が最下降位置に位置する状態において、開口部１３、誘導板５０、開口部２３を介して内部コンテナ２０内に土砂を取り入れることができるとともに、内部コンテナを最上昇位置に位置させた状態において、開口部１３を介して本体バケット１０内に土砂を取り入れることができる。
【００５５】
よって、従来のドリリングバケットを駆動させる駆動装置と同じ駆動装置を用いた場合には、内部コンテナ２０及び本体バケット１０内にともに従来と同じ高さまで土砂を取り込むことが可能となる。従って、従来と同じ駆動装置を用いた場合であっても、１回の最大掘削量を従来より多くすることが可能となる。
【００５６】
これによって、ドリリングバケット１００の昇降回数を少なくすることができ、孔壁の肌落ちやスライムの発生を減少させることができる。
【００５７】
さらに、従来のドリリングバケットに対して、本体バケット１０内で昇降可能に構成された内部コンテナ２０と誘導板５０とを追加しただけの構成である。よって、上記特許文献１に記載された技術のように複雑な動力伝達機構を必要としない。
【００５８】
そして、本体バケット１０及び内部コンテナ２０には駆動装置の駆動力などによって定まる所定の同じ高さまで土砂を取り込むことが可能である。よって、内部コンテナ２０が最上昇位置に位置するときの本体バケット１０の土砂を取り込み可能な内部空間の高さ、及び内部コンテナ２０の胴体部２１の長さを、ともにこの所定の取り込み高さ以上とすれば、１回の最大掘削量を最大値にすることができる。そこで、本体バケット１０の胴体部１１の長さは、内部コンテナ２０の胴体部２１の長さの少なくとも２倍以上であることが好ましい。
【００５９】
〔第２の実施形態〕
以下、本発明の第２の実施形態に係るドリリングバケット２００について図７を参照して説明する。このドリリングバケット２００は、本体バケット１０内で内部コンテナ２０を昇降可能とする機構がケリーバー４０に伝達される力を用いている。なお、ドリリングバケット１００と同様の構成については、同じ符号を用い、その説明を省略する。
【００６０】
ケリーバー４０は内部コンテナ２０の上端中央部に連結ピン４１を用いて連結されている。具体的には、内部コンテナ２０の胴体部２１の上面に固定された上面板６１の中央部に設けられた連結部６２と、ケリーバー４０の下端部とが、連結ピン４１を用いて連結されている。これにより、ケリーバー４０と内部コンテナ２０とは一体化されている。
【００６１】
そして、掘削時のケリーバー４０からの押込力及び回転力が、内部コンテナ２０を介して本体バケット１０に伝達されるように構成されている。具体的には、本体バケット１０の胴体部１１の内側に溝部６３を形成し、内部コンテナ２０の胴体部２１の外側に形成した突出部６４を溝部６３内に嵌め込むことにより、内部コンテナ２０は本体バケット１０に対して溝部６３に沿った移動のみが可能となるように構成している。
【００６２】
溝部６３は、内部コンテナ２０を昇降させるために垂直方向に形成された垂直溝部６３ａと、この垂直溝部６３ａの上下両端をそれぞれ始点として同方向に水平方向に伸長する２本の水平溝部６３ｂ，６３ｃとからなり、全体としてコの字形状になっている。
【００６３】
内部コンテナ２０の突出部６４が水平溝部６３ｂ，６３ｃの先端に当接することにより、内部コンテナ２０が本体バケット１０に対して水平溝部６３ｂ，６３ｃの始端から先端に向う回転力及び押込力を内部コンテナ２０から本体バケット１０に伝達することが可能になっている。
【００６４】
下側の水平溝部６３ｂは、内部コンテナ２０の下端が本体バケット１０の下端付近となる高さである最下降位置になるように設定されている。下側の水平溝部６３ｂの先端に本体バケット１０の突出部６４が位置しているとき、本体バケット１０の開口部１３から取り込まれた土砂は誘導板５０を経由して開口部２３から内部コンテナ２０内に取り込むことができる。
【００６５】
上側の水平溝部６３ｃは、内部コンテナ２０の上端が本体バケット１０の上端付近となる高さである最上昇位置になるように設定されている。内部コンテナ２０がこの最上昇位置に位置するとき、本体バケット１０は１回の最大取り込み量まで土砂を取り込むことができる。
【００６６】
次に、ドリリングバケット２００を用いた掘削方法について説明する。
【００６７】
［１］まず、内部コンテナ２０が最下降位置に位置する状態で、前記楊重機を操作して、ドリリングバケット２００を掘削孔Ａ内へ挿入し、掘削孔Ａの底壁にドリリングバケット２００を着底させる。
【００６８】
［２］前記駆動装置を作動してケリーバー４０を回転させながらドリリングバケット２００を下降させる。そして、ドリリングバケット２００を掘削孔Ａの底壁に押し付けた状態で回転させる。これにより、切削された土砂が本体バケット１０の開口部１３から取り込まれる。この段階では、本体バケット１０の開口部１３から取り込んだ土砂は、続いて取り込まれる土砂によって押し上げられ、誘導板５０を経由して、開口部２３を介して内部コンテナ２０の内部に取り込まれる。
【００６９】
［３］内部コンテナ２０内の土砂が１回の内部コンテナ２０の最大取り込み量に達したら、前記駆動装置の作動を停止させて、ドリリングバケット２００の回転を停止する。そして、前記駆動装置を作動して、ケリーバー４０を逆回転させ、本体バケット１０の突出部６４が下側の水平溝部６３ｂの始端（すなわち、垂直溝部６３ａの下端）に位置させた後、前記駆動装置の作動を停止させる。
【００７０】
そして、前記揚重機を操作して、ケリーバー４０を上昇させて、本体バケット１０の突出部６４を垂直溝部６３ａの上端（すなわち、上側の水平溝部６３ｃの始端）に位置させる。その後、前記駆動装置を作動して、ケリーバー４０を回転させ、本体バケット１０の突出部６４を上側の水平溝部６３ｃの先端に位置させた後、前記駆動装置の作動を停止させる。これにより、内部コンテナ２０は最上昇位置に位置する。この内部コンテナ２０の上昇によって、本体バケット１０の下部に空間が形成される。
【００７１】
［４］その後、再び、前記駆動装置を作動して、ドリリングバケット２００を掘削孔Ａの底壁に押し付けた状態で回転させる。これにより、内部コンテナ２０の上昇によって本体バケット１０の下部に形成された空間内に土砂が取り込まれる。
【００７２】
［５］本体バケット１０内の土砂が１回の本体バケット１０の最大取り込み量に達したら、前記駆動装置の作動を停止させて、ドリリングバケット２００の回転を停止する。
【００７３】
［６］前記楊重機を操作して、ドリリングバケット２００を地上に引き上げる。そして、内部コンテナ２０と本体バケット１０との内部に取り込まれた土砂を掘削孔Ａの外部に排出する。
【００７４】
土砂の排出は、まず、本体バケット１０の底蓋１２を開放して土砂を落下させる。次に、前記駆動装置を作動して、ケリーバー４０を逆回転させ、本体バケット１０の突出部６４を上側の水平溝部６３ｃの始端（すなわち、垂直溝部６３ａの上端）に位置させた後、前記駆動装置の作動を停止させる。
【００７５】
そして、前記揚重機を操作して、ケリーバー４０を下降させて、本体バケット１０の突出部６４を水平溝部６３ａの下端（すなわち、下側の水平溝部６３ｂの始端）に位置させる。その後、前記駆動装置を作動して、ケリーバー４０を回転させ、本体バケット１０の突出部６４を下側の水平溝部６３ｃの先端に位置させた後、前記駆動装置の作動を停止させる。これにより、内部コンテナ２０は最下降位置に位置する。その後、底蓋２２を開放して内部コンテナ２０から土砂を落下させる。
【００７６】
なお、内部コンテナ２０内の土砂を排出する際には、地上に設置した架台で本体バケット１０を支持してから内部コンテナ２０を下降させることが好ましい。
【００７７】
土砂の排出が全て終了した後、内部コンテナ２０の底蓋２２を閉じた後、本体バケット１０の底蓋１２を閉じる。本体バケット１０と内部コンテナ２０の回転方向の位置関係は一定であるので、それぞれの底蓋１２，２２を閉じることによって、各開口部１３，２３と誘導板５０とは土砂の取り込みに適した位置関係になる。
【００７８】
上述した［１］から［６］の作業を掘削孔Ａが所望の深度に達するまで繰り返し行う。
【００７９】
このように、ドリリングバケット２００の１回の最大掘削量は、本体バケット１０の１回の最大取り込み量と内部コンテナ２０の１回の最大取り込み量との和となる。
【００８０】
本体バケット１０、内部コンテナ２０ともに、土砂を取り込んで押し上げることができる高さは、通常のドリリングバケットと同程度である。そこで、通常のドリリングバケットと同じ駆動装置を用いた場合、本体バケット１０の胴体部１１を通常のドリリングバケットの胴体部の２倍程度の長さとし、内部コンテナ２０の胴体部２１を通常のドリリングバケットと同程度の長さとして、内部コンテナ２０を本体バケット１０の中央部以上まで上昇可能な構成とすれば、ドリリングバケット２００の１回の掘削量は最大となり、最も作業効率が優れたものとなる。
【００８１】
以上、説明したように、内部コンテナ２０が最下降位置に位置する状態において、開口部１３、誘導板５０、開口部２３を介して内部コンテナ２０内に土砂を取り入れることができるとともに、内部コンテナを最上昇位置に位置させた状態において、開口部１３を介して本体バケット１０内に土砂を取り入れることができる。
【００８２】
よって、従来のドリリングバケットを駆動させる駆動装置と同じ駆動装置を用いた場合には、内部コンテナ２０及び本体バケット１０内にともに従来と同じ高さまで土砂を取り込むことが可能となる。従って、従来と同じ駆動装置を用いた場合であっても、１回の最大掘削量を従来より多くすることが可能となる。
【００８３】
これによって、ドリリングバケット２００の昇降回数を少なくすることができ、孔壁の肌落ちやスライムの発生を減少させることができる。
【００８４】
さらに、従来のドリリングバケットに対して、本体バケット１０内で昇降可能に構成された内部コンテナ２０と誘導板５０とを追加しただけの構成である。よって、上記特許文献１に記載された技術のように複雑な動力伝達機構を必要としない。
【００８５】
そして、内部コンテナ２０及び本体バケット１０には駆動装置の駆動力などによって定まる所定の同じ高さまで土砂を取り込むことが可能である。よって、本体バケット１０の胴体部１１の長さは、内部コンテナ２０の胴体部２１の長さの少なくとも２倍以上であることが好ましい。
【００８６】
なお、溝部を内部コンテナ２０の外側に、突出部を本体バケット１０の内側にそれぞれ設けてもよい。また、溝部内に土砂が入らないように保護部材を設けてもよい。
【符号の説明】
【００８７】
１０…本体バケット、 １１…胴体部（バケット胴体部）、 １１ａ…溝部、 １２…底蓋（バケット底蓋）、 １３…開口部（バケット開口部）、 １４…刃口（切削刃）、 ２０…内部コンテナ、 ２１…胴体部（コンテナ胴体部）、 ２１ａ…突出部、 ２２…底蓋（コンテナ底蓋）、 ２３…開口部（コンテナ開口部）、 ３０…油圧シリンダ、 ４０…ケリーバー、 ４１…連結ピン、 ５０…誘導板、 ６３…溝部、 ６３ａ…垂直溝部、 ６３ｂ…下側の水平溝部、 ６３ｃ…上側の水平溝部、 ６４…突出部、 １００，２００…ドリリングバケット、 Ａ…掘削孔。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アースドリル工法に使用されるドリリングバケット、及びドリリングバケットを用いた掘削方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
現場打ちコンクリート杭などを施工する場合、アースドリル工法により地盤を掘削することがある。アースドリル工法では、ドリリングバケットを掘削孔の底壁に押し付けた状態で回転させて、地盤を切削しながら掘削土砂をバケット内に取り込み、取り込んだ土砂を排出する作業を繰り返し行うことで、掘削孔を所望の深度まで掘削する。
【０００３】
ドリリングバケットは、その底部から内部に土砂を取り込む構造であるので、新たな土砂を取り込むためには、既にドリリングバケット内に取り込まれている土砂を押し上げる必要がある。しかし、ドリリングバケット内に取り込まれた土砂が所定の高さになると、土砂を押し上げる力と内部土砂の重量による押し下げ力が釣り合った状態になり、これ以上は土砂を取り込むことができなくなる。このときの土砂の量がドリリングバケットの１回の最大掘削量であり、掘削対象となる土砂の性質、ドリリングバケットを掘削孔の底壁に押し付ける力（押込力）、ドリリングバケットの回転力などによって定まる。
【０００４】
ドリリングバケット内の土砂が最大掘削量に達したら、ドリリングバケットを地上まで引き上げて内部の土砂を掘削孔の外部へ排出した後、ドリリングバケットを掘削孔に再び挿入する。ドリリングバケットを昇降させるとき、掘削孔内の安定液が攪拌される。これによって、孔壁の肌落ちが生じ、肌落ちした孔壁が孔底に沈積してスライムが生じるという問題が生じる。従って、ドリリングバケットの昇降回数は少ないことが望ましい。
【０００５】
さらに、ドリリングバケットの昇降回数が少なければ、ドリリングバケットの昇降に要する時間が短くなり、掘削作業全体の作業時間を短縮することができるという効果もある。
【０００６】
ドリリングバケットの昇降回数を少なくするためには、ドリリングバケットの１回の最大掘削量を増やす必要がある。そのためには、ドリリングバケットの押込力、回転力を増加させればよいが、ドリリングバケットを駆動させる駆動装置が過大な設備になるという問題がある。
【０００７】
特許文献１には、押込力、回転力を増加させずに、ドリリングバケットの１回の最大掘削量を増やす技術が記載されている。この技術は、ドリリングバケット内にオーガースクリューを設置し、ドリリングバケット内に取り込んだ土砂をオーガースクリューで上方へ運搬することによって、長尺としたバケット内の上方まで土砂を取り入れることができるようにしたものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平０２−１２８０９１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、特許文献１に記載の技術では、連結されるケリーバーの回転に伴い正方向に回転するドリリングバケットの回転力を動力変換機構によって反転させることにより、オーガースクリューを逆方向に回転させている。そのため、複雑な動力変換機構を必要とするという課題がある。
【００１０】
本発明は、以上の点に鑑み、過大な駆動装置や複雑な動力変換機構などを必要とすることなく、１回の最大掘削量を増やすことが可能なドリリングバケット、及びドリリングバケットを用いた掘削方法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】
本発明のドリリングバケットは、掘削した土砂をバケット内に取り込むドリリングバケットであって、本体バケットと、前記本体バケットに内蔵され、前記本体バケット内で昇降可能に構成された内部コンテナとからなり、前記本体バケットは、円筒形のバケット胴体部と、前記バケット胴体部の底部に開閉自在に設けられたバケット底蓋と、前記バケット底蓋に形成されたバケット開口部とを備え、前記内部コンテナは、前記バケット胴体部よりも小径の円筒形のコンテナ胴体部と、前記コンテナ胴体部の底部に開閉自在に設けられたコンテナ底蓋と、前記コンテナ底蓋に形成されたコンテナ開口部とを備え、前記内部コンテナが最下降位置に位置する状態において、前記バケット開口部から取り込んだ土砂を前記コンテナ開口部まで誘導する誘導板が設けられていることを特徴とする。
【００１２】
内部コンテナが最下降位置に位置するとは、本体バケット内の昇降可能な範囲内で内部コンテナが最も下降した位置に位置することを意味する。内部コンテナがこの位置にある状態で掘削を行うことにより、バケット開口部から取り込んだ土砂を誘導板を介してコンテナ開口部から内部コンテナ内に取り込むことができる。
【００１３】
本発明のドリリングバケットによれば、内部コンテナが最下降位置に位置する状態において、バケット開口部、誘導板、及びコンテナ開口部を介して内部コンテナ内に土砂を取り入れることができるとともに、内部コンテナを上昇させた状態において、バケット開口部を介して本体バケット内に土砂を取り入れることができる。よって、従来のドリリングバケットを駆動させる駆動装置と同じ駆動装置を用いた場合には、内部コンテナ及び本体ブラケット内にともに従来と同じ高さまで土砂を取り込むことができ、従来と比較して１回の最大掘削量を多くすることが可能となる。
【００１４】
これによって、ドリリングバケットの昇降回数を少なくすることができ、孔壁の肌落ちやスライムの発生を減少させることが可能となる。
【００１５】
さらに、従来のドリリングバケットに対して、本体バケット内で昇降可能に構成された内部コンテナと誘導板とを追加しただけの構成である。よって、上記特許文献１に記載された技術のように複雑な動力伝達機構を必要としない。
【００１６】
そして、内部コンテナ及び本体ブラケットには駆動装置の駆動力などによって定まる所定の同じ高さまで土砂を取り込むことが可能である。よって、内部コンテナの胴体部の長さ及び本体バケットの内部コンテナを上昇させた状態でのバケット底蓋と内部コンテナ底部との間の胴体部の長さを、この所定の取り込み高さ以上とすれば、１回の最大掘削量を最大値にすることができる。
【００１７】
そこで、本発明のドリリングバケットにおいて、前記バケット胴体部の長さは、前記コンテナ胴体部の長さの少なくとも２倍以上であることが好ましい。
【００１８】
なお、内部コンテナを本体バケット内で昇降可能とする機構は限定されないが、例えば、油圧シリンダを用いればよい。
【００１９】
この場合、本発明のドリリングバケットにおいて、前記バケット胴体部と前記コンテナ胴体部とが油圧シリンダを介して接続され、前記油圧シリンダの伸縮によって前記内部コンテナが前記本体バケット内を昇降するように構成することが好ましい。これにより、簡易に前記機構を構成することが可能となる。なお、油圧シリンダは、地上に設置された油圧機構等によって動作させればよい。
【００２０】
また、ドリリングバケットに回転力及び昇降力を伝達するケリーバーを介して伝達される力によって、前記機構を実現してもよい。
【００２１】
この場合、本発明のドリリングバケットにおいて、前記内部コンテナの上部にケリーバーが接続され、前記ケリーバーを介した動力によって前記内部コンテナが前記本体バケット内を昇降し、且つ、前記ケリーバーを介して前記内部コンテナに伝達された動力を前記本体バケットに伝達して、前記本体バケットを昇降させ、回転させる伝達機構を備えることも好ましい。これにより、他の動力源を必要としない。
【００２２】
本発明の掘削方法は、本体バケットと、前記本体バケットに内蔵され、前記本体バケット内を昇降可能に構成された内部コンテナとからなるドリリングバケットを用いた掘削孔の掘削方法であって、前記内部コンテナが最下降位置に位置する状態で、前記ドリリングバケットを掘削孔内へ挿入する工程と、前記ドリリングバケットを前記掘削孔の底壁に押し付けた状態で回転させて、前記本体バケットの底部に形成されたバケット開口部から取り込んだ土砂を、誘導板を経由して、前記内部コンテナの底部に形成されたコンテナ開口部から前記内部コンテナ内に取り込む工程と、前記ドリリングバケットの回転を停止し、内部に土砂を取り込んだ前記内部コンテナを上方に移動させる工程と、前記ドリリングバケットを前記掘削孔の底壁に押し付けた状態で回転させて、前記内部コンテナが上方に移動したことにより前記本体バケットの内部下方に形成された空間内に、前記バケット開口部から土砂を取り込む工程と、前記ドリリングバケットの回転を停止し、前記本体バケット及び前記内部コンテナの内部に取り込んだ土砂を前記掘削孔の外部へ排出する工程とを含むことを特徴とする。
【００２３】
本発明の掘削方法によれば、本発明のドリリングバケットの作用効果と同様に、従来と同じ駆動装置を用いた場合であっても、従来と比較して１回の最大掘削量を多くすることが可能となる。よって、ドリリングバケットの昇降回数を少なくすることができ、孔壁の肌落ちやスライムの発生を減少させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の第１の実施形態に係るドリリングバケットを掘削孔の底壁まで下ろした状態を示す断面図。
【図２】図１のII−II線に沿った断面図。
【図３】ドリリングバケットの下面図。
【図４】図１のIＶ−IＶ線に沿った断面矢視図。
【図５】図１のＶ−Ｖ線に沿った断面図。
【図６】ドリリングバケットの内部コンテナを最上昇位置に位置させた状態を示す断面図。
【図７】本発明の第２の実施形態に係るドリリングバケットを掘削孔の底壁まで下ろした状態を示す断面図。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
本発明のドリリングバケットは、一般的なドリリングバケットより長尺の本体バケット（長尺バケット）と、これに内蔵される内部コンテナ（内部バケット）とを備え、内部コンテナが本体バケット内を昇降可能なように構成されている。
【００２６】
〔第１の実施形態〕
以下、本発明の第１の実施形態に係るドリリングバケット１００について図１から図６を参照して説明する。このドリリングバケット１００は、本体バケット１０内で内部コンテナ２０を昇降可能とする機構として、油圧シリンダ３０を用いている。
【００２７】
本体バケット１０は、円筒形の胴体部（バケット胴体部）１１と、胴体部１１の底部に開閉自在に配置され、下側が突出する略円錐形の底蓋（バケット底蓋）１２とを備えている。底蓋１２には本体バケット１０内に土砂を取り込むための開口部（バケット開口部）１３が２つ形成されている（図３参照）。そして、底蓋１２の掘削孔Ａの底壁に接する部分に刃口（切削刃）１４（図３参照）が設けられている。
【００２８】
掘削孔Ａの底壁に底蓋１２を押し付けながら回転させることで、刃口１４が切削した土砂が開口部１３を介して本体バケット１０の内部に取り込まれる。ドリリングバケット１００の押込力及び回転力は、ケリーバー４０から伝達される。
【００２９】
内部コンテナ２０は、円筒形の胴体部（コンテナ胴体部）２１と、胴体部２１の底部に開閉自在に配置され、平板状の底蓋（コンテナ底蓋）２２とを備えている、内部コンテナ２０の胴体部２１の外径は、本体バケット１０の胴体部１１の内径より小径になっている。内部コンテナ２０の底蓋２２には、土砂を取り入れるための開口部（コンテナ開口部）２３が２つ形成されている（図４参照）。
【００３０】
さらに、ドリリングバケット１００には、本体バケット１０の開口部１３から取り込んだ土砂を内部コンテナ２０の開口部２３へ誘導するために、スロープ状の誘導板５０が設けられている。なお、誘導板５０は、ここでは、本体バケット１０の底蓋１２に設けられているが、内部コンテナ２０の底蓋２２に設けてもよい。
【００３１】
本体バケット１０と内部コンテナ２０の底蓋１２，２２は、それぞれ蝶番１５，２５によって胴体部１１，２１に開閉可能に支持されている。そして、底蓋１２，２２がそれぞれ胴体部１１，２１の下方を閉じた状態を維持するための機構として係止機構（フック機構）１６，２６が設けられている。
【００３２】
係止機構１６，２６による底蓋１２，２２の係止を解除することによって、底蓋１２，２２は蝶番１５，２５を支点として下方に回動し、胴体部１１，２１の下方が外部に開放される。本体バケット１０と内部コンテナ２０の底蓋１２，２２を開放する際に、互いの底蓋１２，２２が干渉しないように、これらの蝶番１５，２５をずらして配置することが好ましい。なお、係止機構１６，２６は、図示しないフック動作杆等を作業者が操作することにより、係止が解除される。
【００３３】
内部コンテナ２０の各開口部２３には逆止板（シャッタ板）２７が設けられている。逆止板２７は、それぞれ蝶番２８に揺動可能に設けられている。逆止板２７で開口部２３が閉鎖されて土砂の落下が阻止されるため、内部コンテナ２０内に一旦取り込まれた土砂が本体バケット１０内に逆流することはない。なお、図示しないが本体バケット１０の各開口部１３にも逆止板が設けられている。
【００３４】
内部コンテナ２０は、本体バケット１０内に設置した２本の油圧シリンダ３０によって昇降可能に構成されている。各油圧シリンダ３０は、本体バケット１０の胴体部１１の上面に固定された上面板１１ｂにシリンダ基部が接続され、内部コンテナ２０の胴体部２１の下部にロッド先端が接続されている。油圧シリンダ３０は、図示しないが、地上に設置された油圧装置から供給される油圧によって伸縮動作する。
【００３５】
ケリーバー４０は本体バケット１０の上端中央部に連結ピン４１を用いて連結されている。具体的には、本体バケット１０の胴体部１１の上面に固定された上面板１１ｂの中央部に設けられた連結部１７と、ケリーバー４０の下端部とが、連結ピン４１を用いて連結されている。これにより、ケリーバー４０と本体バケット１０とは一体化されており、ドリリングバケット１００の掘削時の押込力及び回転力は、ケリーバー４０から本体バケット１０に直接伝達される。
【００３６】
図示しないが、ケリーバー４０は、その上端がワイヤを介してクレーン等の楊重機に吊り下げられ、且つその中間部が楊重機に設置された油圧モータ等の駆動装置に接続されている。ケリーバー４０は、駆動装置からの駆動力によって、回転可能に構成されている。
【００３７】
なお、本体バケット１０と内部コンテナ２０とが独立して回転すると、油圧シリンダ３０にねじれ応力が作用し、好ましくない。そこで、本体バケット１０から内部コンテナ２０へ回転力を伝達するための機構を設けている。
【００３８】
ここでは、このような機構として、本体バケット１０の胴体部１１の内側に縦方向に延びる溝部１１ａを設け、内部コンテナ２０の胴体部２１の外側にこの溝部１１ａと嵌合する突出部２１ａを設けている。これにより、内部コンテナ２０の昇降を制約することなく、本体バケット１０の回転力を内部コンテナ２０に伝達することができ、本体バケット１０の回転に伴い内部コンテナ２０も同様に回転する。
【００３９】
さらに、図示しないが、油圧シリンダ３０に土砂がかかって内部コンテナ２０の昇降が阻害されることを防止するために、油圧シリンダ３０全体又はその一部を保護部材で囲むことが好ましい。保護部材は、例えば、伸縮自在な軟質管や、蛇腹状のシートなどであればよい。また、保護部材に、本体バケット１０から内部コンテナ２０へ回転力を伝達するための上述した機構を設けてもよい。
【００４０】
次に、ドリリングバケット１００を用いた掘削方法について説明する。
【００４１】
［１］まず、内部コンテナ２０が最下降位置に位置する状態で、前記楊重機を操作して、ドリリングバケット１００を掘削孔Ａ内へ挿入し、掘削孔Ａの底壁にドリリングバケット１００を着底させる。
【００４２】
なお、内部コンテナ２０が最下降位置に位置する状態とは、本体バケット１０内の昇降可能な範囲内で内部コンテナ２０が最も下降した位置に位置する状態を意味する。この状態で掘削を行うことにより、開口部１３から取り込んだ土砂を誘導板５０を介して開口部２３から内部コンテナ２０の内部に取り込むことができる。
【００４３】
［２］前記駆動装置を作動してケリーバー４０を回転させながらドリリングバケット１００を下降させる。そして、ドリリングバケット１００を掘削孔Ａの底壁に押し付けた状態で回転させる。これにより、刃口１４で切削された土砂が本体バケット１０の開口部１３から取り込まれる。この段階では、本体バケット１０の開口部１３から取り込んだ土砂は、続いて取り込まれる土砂によって押し上げられ、誘導板５０を経由して、開口部２３を介して内部コンテナ２０の内部に取り込まれる。
【００４４】
［３］内部コンテナ２０内の土砂が１回の内部コンテナ２０の最大取り込み量に達したら、前記駆動装置の作動を停止させて、ドリリングバケット１００の回転を停止する。そして、前記油圧機構を作動させて、図６に示すように、油圧シリンダ３０を退縮させ、内部コンテナ２０を最上昇位置まで上昇させる。この内部コンテナ２０の上昇によって、本体バケット１０の下部に空間が形成される。
【００４５】
なお、内部コンテナ２０が最上昇位置に位置する状態とは、本体バケット１０内の昇降可能な範囲内で内部コンテナ２０が最も上昇した位置に位置する状態を意味する。この状態で掘削を行うことにより、開口部１３から最大限、本体バケット１０の内部に土砂を取り込むことができる。
【００４６】
［４］その後、再び、前記駆動装置を作動して、ドリリングバケット１００を掘削孔Ａの底壁に押し付けた状態で回転させる。これにより、内部コンテナ２０の上昇によって本体バケット１０の下部に形成された空間内に土砂が取り込まれる。
【００４７】
［５］本体バケット１０内の土砂が１回の本体バケット１０の最大取り込み量に達したら、前記駆動装置の作動を停止させて、ドリリングバケット１００の回転を停止する。
【００４８】
［６］前記楊重機を操作して、ドリリングバケット１００を地上に引き上げる。そして、内部コンテナ２０と本体バケット１０との内部に取り込まれた土砂を掘削孔Ａの外部に排出する。
【００４９】
土砂の排出は、まず、本体バケット１０の底蓋１２を開放して土砂を落下させる。次に、前記油圧機構を作動させて、油圧シリンダ３０を伸長させ、内部コンテナ２０を最下降位置に移動させてから底蓋２２を開放して土砂を落下させる。なお、本体バケット１０の内側に土砂が張り付いている場合には、このような土砂を削ぎ落としてから、内部コンテナ２０を下降させる。
【００５０】
土砂の排出が全て終了した後、内部コンテナ２０の底蓋２２を閉じた後、本体バケット１０の底蓋１２を閉じる。本体バケット１０と内部コンテナ２０の回転方向の位置関係は一定であるので、それぞれの底蓋１２，２２を閉じることによって、各開口部１３，２３と誘導板５０とは土砂の取り込みに適した位置関係になる。
【００５１】
上述した［１］から［６］の作業を掘削孔Ａが所望の深度に達するまで繰り返し行う。
【００５２】
このように、ドリリングバケット１００の１回の最大掘削量は、本体バケット１０の１回の最大取り込み量と内部コンテナ２０の１回の最大取り込み量との和となる。
【００５３】
本体バケット１０、内部コンテナ２０ともに、土砂を取り込んで押し上げることができる高さは、通常のドリリングバケットと同程度である。そこで、通常のドリリングバケットと同じ駆動装置を用いた場合、本体バケット１０の胴体部１１を通常のドリリングバケットの胴体部の２倍程度の長さとし、内部コンテナ２０の胴体部２１を通常のドリリングバケットと同程度の長さとして、内部コンテナ２０を本体バケット１０の中央部以上まで上昇可能な構成とすれば、ドリリングバケット１００の１回の掘削量は最大となり、最も作業効率が優れたものとなる。
【００５４】
以上、説明したように、内部コンテナ２０が最下降位置に位置する状態において、開口部１３、誘導板５０、開口部２３を介して内部コンテナ２０内に土砂を取り入れることができるとともに、内部コンテナを最上昇位置に位置させた状態において、開口部１３を介して本体バケット１０内に土砂を取り入れることができる。
【００５５】
よって、従来のドリリングバケットを駆動させる駆動装置と同じ駆動装置を用いた場合には、内部コンテナ２０及び本体バケット１０内にともに従来と同じ高さまで土砂を取り込むことが可能となる。従って、従来と同じ駆動装置を用いた場合であっても、１回の最大掘削量を従来より多くすることが可能となる。
【００５６】
これによって、ドリリングバケット１００の昇降回数を少なくすることができ、孔壁の肌落ちやスライムの発生を減少させることができる。
【００５７】
さらに、従来のドリリングバケットに対して、本体バケット１０内で昇降可能に構成された内部コンテナ２０と誘導板５０とを追加しただけの構成である。よって、上記特許文献１に記載された技術のように複雑な動力伝達機構を必要としない。
【００５８】
そして、本体バケット１０及び内部コンテナ２０には駆動装置の駆動力などによって定まる所定の同じ高さまで土砂を取り込むことが可能である。よって、内部コンテナ２０が最上昇位置に位置するときの本体バケット１０の土砂を取り込み可能な内部空間の高さ、及び内部コンテナ２０の胴体部２１の長さを、ともにこの所定の取り込み高さ以上とすれば、１回の最大掘削量を最大値にすることができる。そこで、本体バケット１０の胴体部１１の長さは、内部コンテナ２０の胴体部２１の長さの少なくとも２倍以上であることが好ましい。
【００５９】
〔第２の実施形態〕
以下、本発明の第２の実施形態に係るドリリングバケット２００について図７を参照して説明する。このドリリングバケット２００は、本体バケット１０内で内部コンテナ２０を昇降可能とする機構がケリーバー４０に伝達される力を用いている。なお、ドリリングバケット１００と同様の構成については、同じ符号を用い、その説明を省略する。
【００６０】
ケリーバー４０は内部コンテナ２０の上端中央部に連結ピン４１を用いて連結されている。具体的には、内部コンテナ２０の胴体部２１の上面に固定された上面板６１の中央部に設けられた連結部６２と、ケリーバー４０の下端部とが、連結ピン４１を用いて連結されている。これにより、ケリーバー４０と内部コンテナ２０とは一体化されている。
【００６１】
そして、掘削時のケリーバー４０からの押込力及び回転力が、内部コンテナ２０を介して本体バケット１０に伝達されるように構成されている。具体的には、本体バケット１０の胴体部１１の内側に溝部６３を形成し、内部コンテナ２０の胴体部２１の外側に形成した突出部６４を溝部６３内に嵌め込むことにより、内部コンテナ２０は本体バケット１０に対して溝部６３に沿った移動のみが可能となるように構成している。
【００６２】
溝部６３は、内部コンテナ２０を昇降させるために垂直方向に形成された垂直溝部６３ａと、この垂直溝部６３ａの上下両端をそれぞれ始点として同方向に水平方向に伸長する２本の水平溝部６３ｂ，６３ｃとからなり、全体としてコの字形状になっている。
【００６３】
内部コンテナ２０の突出部６４が水平溝部６３ｂ，６３ｃの先端に当接することにより、内部コンテナ２０が本体バケット１０に対して水平溝部６３ｂ，６３ｃの始端から先端に向う回転力及び押込力を内部コンテナ２０から本体バケット１０に伝達することが可能になっている。
【００６４】
下側の水平溝部６３ｂは、内部コンテナ２０の下端が本体バケット１０の下端付近となる高さである最下降位置になるように設定されている。下側の水平溝部６３ｂの先端に本体バケット１０の突出部６４が位置しているとき、本体バケット１０の開口部１３から取り込まれた土砂は誘導板５０を経由して開口部２３から内部コンテナ２０内に取り込むことができる。
【００６５】
上側の水平溝部６３ｃは、内部コンテナ２０の上端が本体バケット１０の上端付近となる高さである最上昇位置になるように設定されている。内部コンテナ２０がこの最上昇位置に位置するとき、本体バケット１０は１回の最大取り込み量まで土砂を取り込むことができる。
【００６６】
次に、ドリリングバケット２００を用いた掘削方法について説明する。
【００６７】
［１］まず、内部コンテナ２０が最下降位置に位置する状態で、前記楊重機を操作して、ドリリングバケット２００を掘削孔Ａ内へ挿入し、掘削孔Ａの底壁にドリリングバケット２００を着底させる。
【００６８】
［２］前記駆動装置を作動してケリーバー４０を回転させながらドリリングバケット２００を下降させる。そして、ドリリングバケット２００を掘削孔Ａの底壁に押し付けた状態で回転させる。これにより、切削された土砂が本体バケット１０の開口部１３から取り込まれる。この段階では、本体バケット１０の開口部１３から取り込んだ土砂は、続いて取り込まれる土砂によって押し上げられ、誘導板５０を経由して、開口部２３を介して内部コンテナ２０の内部に取り込まれる。
【００６９】
［３］内部コンテナ２０内の土砂が１回の内部コンテナ２０の最大取り込み量に達したら、前記駆動装置の作動を停止させて、ドリリングバケット２００の回転を停止する。そして、前記駆動装置を作動して、ケリーバー４０を逆回転させ、本体バケット１０の突出部６４が下側の水平溝部６３ｂの始端（すなわち、垂直溝部６３ａの下端）に位置させた後、前記駆動装置の作動を停止させる。
【００７０】
そして、前記揚重機を操作して、ケリーバー４０を上昇させて、本体バケット１０の突出部６４を垂直溝部６３ａの上端（すなわち、上側の水平溝部６３ｃの始端）に位置させる。その後、前記駆動装置を作動して、ケリーバー４０を回転させ、本体バケット１０の突出部６４を上側の水平溝部６３ｃの先端に位置させた後、前記駆動装置の作動を停止させる。これにより、内部コンテナ２０は最上昇位置に位置する。この内部コンテナ２０の上昇によって、本体バケット１０の下部に空間が形成される。
【００７１】
［４］その後、再び、前記駆動装置を作動して、ドリリングバケット２００を掘削孔Ａの底壁に押し付けた状態で回転させる。これにより、内部コンテナ２０の上昇によって本体バケット１０の下部に形成された空間内に土砂が取り込まれる。
【００７２】
［５］本体バケット１０内の土砂が１回の本体バケット１０の最大取り込み量に達したら、前記駆動装置の作動を停止させて、ドリリングバケット２００の回転を停止する。
【００７３】
［６］前記楊重機を操作して、ドリリングバケット２００を地上に引き上げる。そして、内部コンテナ２０と本体バケット１０との内部に取り込まれた土砂を掘削孔Ａの外部に排出する。
【００７４】
土砂の排出は、まず、本体バケット１０の底蓋１２を開放して土砂を落下させる。次に、前記駆動装置を作動して、ケリーバー４０を逆回転させ、本体バケット１０の突出部６４を上側の水平溝部６３ｃの始端（すなわち、垂直溝部６３ａの上端）に位置させた後、前記駆動装置の作動を停止させる。
【００７５】
そして、前記揚重機を操作して、ケリーバー４０を下降させて、本体バケット１０の突出部６４を水平溝部６３ａの下端（すなわち、下側の水平溝部６３ｂの始端）に位置させる。その後、前記駆動装置を作動して、ケリーバー４０を回転させ、本体バケット１０の突出部６４を下側の水平溝部６３ｃの先端に位置させた後、前記駆動装置の作動を停止させる。これにより、内部コンテナ２０は最下降位置に位置する。その後、底蓋２２を開放して内部コンテナ２０から土砂を落下させる。
【００７６】
なお、内部コンテナ２０内の土砂を排出する際には、地上に設置した架台で本体バケット１０を支持してから内部コンテナ２０を下降させることが好ましい。
【００７７】
土砂の排出が全て終了した後、内部コンテナ２０の底蓋２２を閉じた後、本体バケット１０の底蓋１２を閉じる。本体バケット１０と内部コンテナ２０の回転方向の位置関係は一定であるので、それぞれの底蓋１２，２２を閉じることによって、各開口部１３，２３と誘導板５０とは土砂の取り込みに適した位置関係になる。
【００７８】
上述した［１］から［６］の作業を掘削孔Ａが所望の深度に達するまで繰り返し行う。
【００７９】
このように、ドリリングバケット２００の１回の最大掘削量は、本体バケット１０の１回の最大取り込み量と内部コンテナ２０の１回の最大取り込み量との和となる。
【００８０】
本体バケット１０、内部コンテナ２０ともに、土砂を取り込んで押し上げることができる高さは、通常のドリリングバケットと同程度である。そこで、通常のドリリングバケットと同じ駆動装置を用いた場合、本体バケット１０の胴体部１１を通常のドリリングバケットの胴体部の２倍程度の長さとし、内部コンテナ２０の胴体部２１を通常のドリリングバケットと同程度の長さとして、内部コンテナ２０を本体バケット１０の中央部以上まで上昇可能な構成とすれば、ドリリングバケット２００の１回の掘削量は最大となり、最も作業効率が優れたものとなる。
【００８１】
以上、説明したように、内部コンテナ２０が最下降位置に位置する状態において、開口部１３、誘導板５０、開口部２３を介して内部コンテナ２０内に土砂を取り入れることができるとともに、内部コンテナを最上昇位置に位置させた状態において、開口部１３を介して本体バケット１０内に土砂を取り入れることができる。
【００８２】
よって、従来のドリリングバケットを駆動させる駆動装置と同じ駆動装置を用いた場合には、内部コンテナ２０及び本体バケット１０内にともに従来と同じ高さまで土砂を取り込むことが可能となる。従って、従来と同じ駆動装置を用いた場合であっても、１回の最大掘削量を従来より多くすることが可能となる。
【００８３】
これによって、ドリリングバケット２００の昇降回数を少なくすることができ、孔壁の肌落ちやスライムの発生を減少させることができる。
【００８４】
さらに、従来のドリリングバケットに対して、本体バケット１０内で昇降可能に構成された内部コンテナ２０と誘導板５０とを追加しただけの構成である。よって、上記特許文献１に記載された技術のように複雑な動力伝達機構を必要としない。
【００８５】
そして、内部コンテナ２０及び本体バケット１０には駆動装置の駆動力などによって定まる所定の同じ高さまで土砂を取り込むことが可能である。よって、本体バケット１０の胴体部１１の長さは、内部コンテナ２０の胴体部２１の長さの少なくとも２倍以上であることが好ましい。
【００８６】
なお、溝部を内部コンテナ２０の外側に、突出部を本体バケット１０の内側にそれぞれ設けてもよい。また、溝部内に土砂が入らないように保護部材を設けてもよい。
【符号の説明】
【００８７】
１０…本体バケット、 １１…胴体部（バケット胴体部）、 １１ａ…溝部、 １２…底蓋（バケット底蓋）、 １３…開口部（バケット開口部）、 １４…刃口（切削刃）、 ２０…内部コンテナ、 ２１…胴体部（コンテナ胴体部）、 ２１ａ…突出部、 ２２…底蓋（コンテナ底蓋）、 ２３…開口部（コンテナ開口部）、 ３０…油圧シリンダ、 ４０…ケリーバー、 ４１…連結ピン、 ５０…誘導板、 ６３…溝部、 ６３ａ…垂直溝部、 ６３ｂ…下側の水平溝部、 ６３ｃ…上側の水平溝部、 ６４…突出部、 １００，２００…ドリリングバケット、 Ａ…掘削孔。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
掘削した土砂をバケット内に取り込むドリリングバケットであって、
本体バケットと、前記本体バケットに内蔵され、前記本体バケット内で昇降可能に構成された内部コンテナとからなり、
前記本体バケットは、円筒形のバケット胴体部と、前記バケット胴体部の底部に開閉自在に設けられたバケット底蓋と、前記バケット底蓋に形成されたバケット開口部とを備え、
前記内部コンテナは、前記バケット胴体部よりも小径の円筒形のコンテナ胴体部と、前記コンテナ胴体部の底部に開閉自在に設けられたコンテナ底蓋と、前記コンテナ底蓋に形成されたコンテナ開口部とを備え、
前記内部コンテナが最下降位置に位置する状態において、前記バケット開口部から取り込んだ土砂を前記コンテナ開口部まで誘導する誘導板が設けられていることを特徴とするドリリングバケット。
【請求項２】
前記バケット胴体部の長さは、前記コンテナ胴体部の長さの少なくとも２倍以上であることを特徴とする請求項１に記載のドリリングバケット。
【請求項３】
前記バケット胴体部と前記コンテナ胴体部とが油圧シリンダを介して接続され、前記油圧シリンダの伸縮によって前記内部コンテナが前記本体バケット内を昇降することを特徴とする請求項１又は２に記載のドリリングバケット。
【請求項４】
前記内部コンテナの上部にケリーバーが接続され、前記ケリーバーを介した動力によって前記内部コンテナが前記本体バケット内を昇降し、且つ、前記ケリーバーを介して前記内部コンテナに伝達された動力を前記本体バケットに伝達して、前記本体バケットを昇降させ、回転させる伝達機構を備えることを特徴とする請求項１又は２に記載のドリリングバケット。
【請求項５】
本体バケットと、前記本体バケットに内蔵され、前記本体バケット内を昇降可能に構成された内部コンテナとからなるドリリングバケットを用いた掘削孔の掘削方法であって、
前記内部コンテナが最下降位置に位置する状態で、前記ドリリングバケットを掘削孔内へ挿入する工程と、
前記ドリリングバケットを前記掘削孔の底壁に押し付けた状態で回転させて、前記本体バケットの底部に形成されたバケット開口部から取り込んだ土砂を、誘導板を経由して、前記内部コンテナの底部に形成されたコンテナ開口部から前記内部コンテナ内に取り込む工程と、
前記ドリリングバケットの回転を停止し、内部に土砂を取り込んだ前記内部コンテナを上方に移動させる工程と、
前記ドリリングバケットを前記掘削孔の底壁に押し付けた状態で回転させて、前記内部コンテナが上方に移動したことにより前記本体バケットの内部下方に形成された空間内に、前記バケット開口部から土砂を取り込む工程と、
前記ドリリングバケットの回転を停止し、前記本体バケット及び前記内部コンテナの内部に取り込んだ土砂を前記掘削孔の外部へ排出する工程とを含むことを特徴とする掘削方法。
【請求項１】
掘削した土砂をバケット内に取り込むドリリングバケットであって、
本体バケットと、前記本体バケットに内蔵され、前記本体バケット内で昇降可能に構成された内部コンテナとからなり、
前記本体バケットは、円筒形のバケット胴体部と、前記バケット胴体部の底部に開閉自在に設けられたバケット底蓋と、前記バケット底蓋に形成されたバケット開口部とを備え、
前記内部コンテナは、前記バケット胴体部よりも小径の円筒形のコンテナ胴体部と、前記コンテナ胴体部の底部に開閉自在に設けられたコンテナ底蓋と、前記コンテナ底蓋に形成されたコンテナ開口部とを備え、
前記内部コンテナが最下降位置に位置する状態において、前記バケット開口部から取り込んだ土砂を前記コンテナ開口部まで誘導する誘導板が設けられていることを特徴とするドリリングバケット。
【請求項２】
前記バケット胴体部の長さは、前記コンテナ胴体部の長さの少なくとも２倍以上であることを特徴とする請求項１に記載のドリリングバケット。
【請求項３】
前記バケット胴体部と前記コンテナ胴体部とが油圧シリンダを介して接続され、前記油圧シリンダの伸縮によって前記内部コンテナが前記本体バケット内を昇降することを特徴とする請求項１又は２に記載のドリリングバケット。
【請求項４】
前記内部コンテナの上部にケリーバーが接続され、前記ケリーバーを介した動力によって前記内部コンテナが前記本体バケット内を昇降し、且つ、前記ケリーバーを介して前記内部コンテナに伝達された動力を前記本体バケットに伝達して、前記本体バケットを昇降させ、回転させる伝達機構を備えることを特徴とする請求項１又は２に記載のドリリングバケット。
【請求項５】
本体バケットと、前記本体バケットに内蔵され、前記本体バケット内を昇降可能に構成された内部コンテナとからなるドリリングバケットを用いた掘削孔の掘削方法であって、
前記内部コンテナが最下降位置に位置する状態で、前記ドリリングバケットを掘削孔内へ挿入する工程と、
前記ドリリングバケットを前記掘削孔の底壁に押し付けた状態で回転させて、前記本体バケットの底部に形成されたバケット開口部から取り込んだ土砂を、誘導板を経由して、前記内部コンテナの底部に形成されたコンテナ開口部から前記内部コンテナ内に取り込む工程と、
前記ドリリングバケットの回転を停止し、内部に土砂を取り込んだ前記内部コンテナを上方に移動させる工程と、
前記ドリリングバケットを前記掘削孔の底壁に押し付けた状態で回転させて、前記内部コンテナが上方に移動したことにより前記本体バケットの内部下方に形成された空間内に、前記バケット開口部から土砂を取り込む工程と、
前記ドリリングバケットの回転を停止し、前記本体バケット及び前記内部コンテナの内部に取り込んだ土砂を前記掘削孔の外部へ排出する工程とを含むことを特徴とする掘削方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１３−８７４１５（Ｐ２０１３−８７４１５Ａ）
【公開日】平成２５年５月１３日（２０１３．５．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２２５４６７（Ｐ２０１１−２２５４６７）
【出願日】平成２３年１０月１３日（２０１１．１０．１３）
【出願人】（０００１４０２９２）株式会社奥村組 (469)
【出願人】（０００１５７２８９）丸五基礎工業株式会社 (11)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年５月１３日（２０１３．５．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１０月１３日（２０１１．１０．１３）
【出願人】（０００１４０２９２）株式会社奥村組 (469)
【出願人】（０００１５７２８９）丸五基礎工業株式会社 (11)
【Ｆターム（参考）】
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