バケット式削孔装置
【課題】バケットの回転をケーシングの回転から独立したものとして、掘削と土砂取り込みの効率化を図った削孔装置を提供する。
【解決手段】支持フレーム８に支持されたバケット２をケーシング１内に収容し、その支持フレーム８に装着されているグリッパアーム１８先端のパッド１９を油圧にて押し付けて、支持フレーム８をケーシング１の内周面に固定する。ケーシング１の回転および圧入と並行して、バケット２を支持フレーム８に搭載されている油圧モータによりケーシング１の回転方向とは逆方向にケーシング１の回転速度よりも大きな回転速度で回転させて、孔底部の掘削と土砂の取り込みを行う。支持フレーム８側への油圧供給はケーシング１の上端面に搭載される補器受け台９を経由して行う。
【解決手段】支持フレーム８に支持されたバケット２をケーシング１内に収容し、その支持フレーム８に装着されているグリッパアーム１８先端のパッド１９を油圧にて押し付けて、支持フレーム８をケーシング１の内周面に固定する。ケーシング１の回転および圧入と並行して、バケット２を支持フレーム８に搭載されている油圧モータによりケーシング１の回転方向とは逆方向にケーシング１の回転速度よりも大きな回転速度で回転させて、孔底部の掘削と土砂の取り込みを行う。支持フレーム８側への油圧供給はケーシング１の上端面に搭載される補器受け台９を経由して行う。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アースドリル工法等の場所打ち杭工法による施工に際して、地中に圧入（貫入）したケーシング内の土砂をバケットにて掘削しつつ揚土（排土）する削孔方法とその削孔方法に好適なバケット式削孔装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
アースドリル工法等の場所打ち杭施工では、例えば全旋回式オールケーシング掘削機による掘削として、ケーシング（ケーシングチューブ）を回転させながら地中に圧入するとともに、ケーシングの内部に収容配置したバケットにもケーシングの回転力を伝達して、そのケーシングとともに回転するバケットにて掘削した土砂を当該バケット内に取り込んだ上で排土（揚土）することが行われる。
【０００３】
そして、このような掘削に適したバケットとして特許文献１および特許文献２に記載のものが提案されている。これらの特許文献１および特許文献２に記載の技術では、バケットの回転にケーシングの回転力を利用しつつ、そのケーシングの回転に同期してバケットをケーシングとは逆方向に回転させることとしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】実開平４−９４３６号公報
【特許文献２】実開平８−１４７０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、これらの特許文献１および特許文献２に記載の技術では、バケットの回転にケーシングの回転力を利用しているため、必然的にバケットの回転はケーシングの回転に完全同期したものとなり、必ずしも効率的な掘削と土砂の取り込みが行えないことになる。
【０００６】
本発明はこのような課題に着目してなされたものであり、とりわけバケットの回転をケーシングの回転から独立したものとすることにより、掘削と土砂取り込みの一層の効率化を図った削孔装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１に記載の発明は、地中に圧入したケーシング内にバケットを収容配置し、そのバケットを回転させることでケーシングの孔底部を掘削するようにした削孔方法において、上記ケーシングを回転させながら圧入するのと並行して、上記バケットを独立したバケット駆動手段によりケーシングの回転方向とは逆方向に且つケーシングの回転速度よりも大きな回転速度で回転させることを特徴とする。
【０００８】
この場合において、バケット駆動手段はバケットとともにケーシング内に収容配置されることが望ましく、請求項２に記載のように、上記バケットを回転可能に支持しているバケット支持手段をケーシングの内周面に固定して上で、そのバケット支持手段に搭載されているバケット駆動手段にてバケットを回転駆動させるものとする。
【０００９】
また、請求項３に記載のように、上記ケーシングの内周面に対するバケット支持手段の固定は、そのバケット支持手段に搭載されているグリッパ手段にて行うものとする。
【００１０】
より具体的には、請求項４に記載のように、地中に圧入したケーシング内にバケットを収容配置し、そのバケットを回転させることでケーシングの孔底部を掘削するようにした削孔方法において、上記バケットを回転可能に支持しているバケット支持手段をバケットとともにケーシング内に吊り降ろして、バケットを孔底部に着底させる工程と、着底したバケットを支持しているバケット支持手段を当該バケット支持手段に搭載されているグリッパ手段にてケーシングの内周面に固定する工程と、上記ケーシングを回転させながら圧入するのと並行して、上記バケットをバケット支持手段に搭載されているバケット駆動手段によりケーシングの回転方向とは逆方向に且つケーシングの回転速度よりも大きな回転速度で回転させて、孔底部の土砂を掘削しながらバケット内に取り込む工程と、上記ケーシング内の内周面に対するバケット支持手段の固定を解除した上で、土砂取り込み後のバケットをバケット支持手段ごとケーシング外に搬出してバケット内の土砂を排土する工程と、を含むものとする。
【００１１】
請求項５に記載の発明は、上記削孔技術を削孔装置として捉えたものであって、地中に圧入したケーシング内にバケットを収容配置し、ケーシングを回転させながら圧入するのと並行して、バケットも回転させることでケーシングの孔底部を掘削するようにしたバケット式削孔装置において、索条体により吊り下げ支持されるバケット支持手段と、上記バケット支持手段に回転可能に支持されていて、バケット支持手段とともにケーシング内に収容配置されるバケットと、上記バケット支持手段に搭載されて、ケーシングの内周面に対するバケット支持手段の固定とその解除を司るグリッパ手段と、上記バケット支持手段に搭載されて、バケットをケーシングの回転方向とは逆方向に且つケーシングの回転速度よりも大きな回転速度で回転させるバケット駆動手段と、を備えていることを特徴とする。
【００１２】
上記グリッパ手段およびバケット駆動手段は、例えば請求項６に記載のように、共に油圧式のものとする。
【００１３】
そして、グリッパ手段およびバケット駆動手段が共に油圧式のものである場合には、油圧ホース等が作業の障害とならないように、例えば請求項７に記載の油圧中継手段を併用するものとする。すなわち、請求項７に記載の発明は、上記ケーシングの上端に搭載される油圧中継手段を有していて、上記バケット支持手段をケーシング内から吊り上げる際には、そのバケット支持手段の上に油圧中継手段を搭載した状態で吊り上げる一方、上記バケット支持手段をケーシング内に吊り降ろす際には、上記油圧中継手段をケーシングの上端に移載した上でバケット支持手段を単独で降下させるようになっていることを特徴とする。
【００１４】
この場合において、上記油圧中継手段は、請求項８に記載のように、当該油圧中継手段と油圧式のグリッパ手段およびバケット駆動手段とをそれぞれに接続している油圧ホースの巻き取りと繰り出しを司るホースリールユニットを備えているものとする。
【００１５】
請求項９に記載の発明では、請求項５〜８のいずれか一つに記載のバケット式削孔装置を前提として、上記バケット支持手段をクレーンタイプの母機に索条体を介して吊り下げ支持させてあることを明確化している。
【００１６】
また、バケットへの土砂取り込みと排土とを効率良く行う上では、請求項１０に記載のように、上記バケットは、底蓋に掘削刃と土砂取り込み用の開口部が形成されているとともに、底蓋自体が開閉可能となっていることが望ましい。
【００１７】
したがって、少なくとも請求項１に記載の発明では、バケットの回転とそれに基づく掘削と土砂の取り込みはケーシングの回転に依存しなくなり、少なくともバケットの回転開始と回転停止のタイミングの設定や回転速度の設定はケーシングの回転に依存することなく独立して行えることで、効率的な掘削と土砂取り込みを行えることになる。
【発明の効果】
【００１８】
請求項１，５に記載の発明によれば、バケットの回転はケーシングの回転に依存することなく独立したバケット駆動手段にて別個に行われることから、バケットの回転開始や回転停止のタイミングあるいは回転速度は任意に設定することが可能であり、それによって効率的な掘削と土砂取り込みが行え、作業性が向上する。
【００１９】
請求項８に記載の発明によれば、油圧式のグリッパ手段およびバケット駆動手段が油圧中継手段を備えているとともに、その油圧中継手段が油圧ホースの巻き取りと繰り出しを司るホースリールユニットを有していることから、油圧ホースの取り回し性が良好なものとなって、その油圧ホースの取り回しが作業に支障をきたすことがなく、作業性が一段と向上する。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明に係るバケット式削孔装置のより具体的な第１の実施の形態を示す図で、全体の概略説明図。
【図２】図１のバケット式削孔装置での主要素をなすバケットおよび支持フレームの詳細を示す正面図。
【図３】図２の平面図。
【図４】図２の右側面図。
【図５】図２のＡ−Ａ線に沿う断面図。
【図６】図２のＢ−Ｂ線に沿う断面図。
【図７】図２のＣ−Ｃ線に沿う断面図。
【図８】図２のＤ−Ｄ線に沿う断面図。
【図９】図１の状態からバケットをケーシング内に投入した時の状態を示す拡大説明図。
【図１０】図１に示した削孔装置による削孔手順を示す図で、（Ａ）は支持フレームおよびバケットとともに補器受け台を吊り上げている状態を示す説明図、（Ｂ）は支持フレームとともにバケットをケーシング内に吊り降ろした状態を示す説明図。
【図１１】図１に示した削孔装置による削孔手順を示す図で、（Ａ）は支持フレームをケーシング内に固定した状態を示す説明図、（Ｂ）はケーシングの回転とともにバケットを回転している時の説明図。
【図１２】図１に示した削孔装置による削孔手順を示す図で、（Ａ）は図１１の（Ｂ）の状態からバケットを吊り上げた状態を示す説明図、（Ｂ）はバケットの底蓋を開いて排土する時の説明図。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
図１以下の図面は本発明に係る削孔方法およびバケット式削孔装置のより具体的な実施の形態を示す図であり、図１はバケット式削孔装置の全体の概略を示し、図２〜８は図１におけるバケット２の詳細を示している。さらに、図１０〜１２は図１に示したバケット式削孔装置での削孔手順を示している。
【００２２】
図１に示すように、本実施の形態に係るバケット式削孔装置（以下、単に削孔装置と言う。）では、地表面から地盤中に圧入される所定の直径の鋼管製のケーシング（ケーシングチューブとも言う。）１と、このケーシング１の中に投入されて、ケーシング１の孔底部の土砂の掘削とその取り込み、さらにはケーシング１の外部への排土もしくは揚土を司るバケット２と、を主要素とするものであり、それらに関連して、地表面Ｇ側には全旋回式オールケーシング掘削機（以下、単に掘削機と言う。）３と、バケット２の吊り下げ母機（ベースマシン）として機能するクローラクレーン（以下、単にクレーンと言う、）４と、が用意される。
【００２３】
掘削機３は、周知のように、図示外のグリッパにてケーシング１の外周面を把持してこれを回転（旋回）させる機能と、回転しているケーシング１を地盤中に圧入する機能（油圧ジャッキ機能）とを有している。ケーシング１の下端には複数のカッタビット５（図９参照）を装着してあるとともに、ケーシング１は圧入施工の途中で何回かチューブセグメントが継ぎ足されて、最終的に所定深度まで圧入される。
【００２４】
他方、バケット２は、クレーン４のブーム６に索条体であるワイヤ（補巻きワイヤ）７を介して吊り下げ支持させてある。より具体的には、後述するように、ワイヤ７にてバケット支持手段としての支持フレーム８を直接吊り下げ支持するようになっているとともに、その支持フレーム８に対してバケット２を鉛直な軸心回りに回転可能に支持させてある。さらに、本実施の形態では、後述するように、上記バケット２が支持フレーム８とともにケーシング１内に投入されている時に、ケーシング１の上端に搭載される油圧中継手段としての補器受け台９を併用するようになっていてることから（図９参照）、逆に図１に示すようにバケット２を支持フレーム８とともに吊り上げた時には、支持フレーム８の上に補器受け台９を載せた状態で一緒に吊り上げるようになっている。
【００２５】
なお、ワイヤ７の先端にはスィーベル１０を介して連結ワイヤ１１が接続されていて、この連結ワイヤ１１が後述する支持フレーム８に連結されることになる。
【００２６】
図２〜８は上記支持フレーム８を含むバケット２の詳細を示す図で、図２はその正面図を、図３は図２の平面図を、図４は図２の右側面図をそれぞれ示している。また、図５〜８は図２のＡ−Ａ線、Ｂ−Ｂ線、Ｃ−Ｃ線およびＤ−Ｄ線に沿うそれぞれの断面図を示している。
【００２７】
図２〜４に示すように、支持フレーム８は円筒状の上部ボックス部１２と同じく偏平な円筒状のギヤボックス部１３とを角柱状の中間ポスト１４を介して連結したもので、上部ボックス部１２の上面には吊り下げ支持具を兼ねた先端テーパ状のガイドポスト１５をブラケット１６にて連結してあり、このガイドポスト１５に対して先に述べた連結ワイヤ１１が連結されることになる。上部ボックス部１２における円筒外周面の四等分位置には、図５にも示すように、共に同じ突出長を有する四つのスタビライザ１７を放射状に装着してあり、これらのスタビライザ１７の先端が描く軌跡の直径はケーシング１の内径よりもわずかに小さい大きさに設定してある。このスタビライザ１７は、後述するように、バケット２を支持フレーム８ごとケーシング１内に投入する際のガイトとして機能するほか、振れ止め機能とセンタリング機能とを有するものである。
【００２８】
また、角柱状の中間ポスト１４の各面には、図６にも示すように、スタビライザ１７と同様に共に同じ突出長を有する四つのグリッパアーム１８を放射状に装着してある。なお、図４では、図面の錯綜化を避けるためにグリッパアーム１８を図示省略してある。各グリッパアーム１８の先端には、ケーシング１からの反力受けとして機能する摩擦係数の大きな板状のパッド１９と、そのパッド１９を外側に押圧操作する油圧シリンダ２０とを設けてある。そして、油圧シリンダ２０の押圧操作にて各パッド１９をケーシング１の内周面に押し付けることで、そのパッド１９の摩擦力をもって支持フレーム８をケーシング１の内周面に固定することが可能であり、したがって、パッド１９および油圧シリンダ２０を含むこれらの四つのグリッパアーム１８をもって支持フレーム８をケーシング１の内周面に固定するためのグリッパ手段を形成している。
【００２９】
上記ギヤボックス部１３には、図６にも示すように、ベアリング２１を介してバケット２の上部ブラケット２２（図７参照）を鉛直軸心回りに回転可能に軸受支持させてあるとともに、上部ブラケット２２にはギヤボックス部１３内において大径のドリブンギヤ２３を連結してある。また、ギヤボックス部１３の上面の四等分位置には、グリッパアーム１８と干渉しないようにバケット駆動手段としての同一の四つの油圧モータ２４を下向きに立設してある。なお、図２では図面の錯綜化を避けるために油圧モータ２４を図示省略してある。
【００３０】
各油圧モータ２４の出力軸にはギヤボックス部１３内において小径のドライブギヤ２５を連結してあるとともに、それぞれのドライブギヤ２５を大径のドリブンギヤ２３に噛み合わせてある。したがって、四つの油圧モータ２４を一斉に起動させることにより、ドライブギヤ２５およびドリブンギヤ２３を介してバケット２を支持フレーム８に対して回転駆動させることができる。
【００３１】
バケット２は、中空円筒状のバケット本体２６とそのバケット本体２６の下面に開閉可能に装着した底蓋２７とで構成してあり、全体としては上面が開口した有底円筒状のもので、その直径はケーシング１内に収容可能な大きさに設定してある。底蓋２７は図２，４および図８から明らかなように略円錐浅皿状のもので、その一部をヒンジ２８にてバケット本体２６の下端開口縁部に開閉可能（回動可能）に連結してあるとともに、バケット本体２６の下端開口縁部のうちヒンジ２８の反対側の位置には蓋ロック機構２９を設けてある。
【００３２】
蓋ロック機構２９は、バケット本体２６の内周面にブラケット３０を介して装着されて、上端にハンドル部３１ａを有する操作レバー３１と、底蓋２７の内側に装着されて、操作レバー３１の下端の鉤状のロックピン３１ｂと係合可能なスロットを有するロックプレート３２とから構成してある。そして、操作レバー３１をその軸心回りに回動操作して、ロックピン３１ｂをロックプレート３２に係止させればロック状態となって底蓋２７の閉蓋状態を保持できる一方、操作レバー３１の逆回動操作によりロックプレート３２に対するロックピン３１ｂの係止を解除すれば、底蓋２７がアンロック状態となってその底蓋２７の開蓋が可能となるものである。
【００３３】
また、図８に示すように、底蓋２７はその内面を複数の補強リブ３３にて補強してあるとともに、直径方向の二箇所には土砂取り込み口３４を開口形成してあり、その土砂取り込み口３４の開口縁にはスクレーパを兼ねたビット３５を装着してある。なお、後述するように、本実施の形態では、ケーシング１を例えば右回転とする場合には、バケット２はそれとは逆方向の左回転とすることを前提としていることから、土砂取り込み口３４の形状およびビット３５の向きはバケット２の回転方向を考慮して決定してある。
【００３４】
ここで、上記バケット２を支持している支持フレーム８はアクチュエータとして油圧シリンダ２０や油圧モータ２４を備えていて、地表面Ｇ側からの油圧供給のための油圧ホース３６，３７（図９参照）が付帯することになるほか、電磁弁等の油圧制御機器が必須となる。そのために、上部ボックス部１２はそれらの電磁弁等の油圧制御機器を収容するための防水ボックスを兼ねている。
【００３５】
このように構成されたバケット２によれば、支持フレーム８ごとケーシング１内に投入してその孔底部に着底させた上で、グリッパアーム１８の先端のパッド１９を押し出してケーシング１の内周面に圧接させることにより、その圧接による摩擦力をもって支持フレーム８がケーシング１の内周面に固定される。故に、ケーシング１を例えば右回転で回転駆動した場合には、支持フレーム８はバケット２を支持したままでケーシング１とともに回転することになる。
【００３６】
その際に、油圧モータ２４によりバケット２をケーシング１とは反対方向に、すなわちケーシング１が右回転である場合にはバケット２は左回転にて回転駆動するものとし、なお且つケーシング１の回転速度よりも大きな速度でバケット２を回転駆動させるものとする。
【００３７】
そして、バケット２の下降はケーシング１の圧入動作に依存してそのケーシング１の圧入によってケーシング１と一体的に行うものとする。
【００３８】
こうすることにより、ケーシング１内の孔底部の土砂が掘削されながら底蓋２７側の土砂取り込み口３４からバケット２の内部に効率良く短時間のうちに取り込まれることになる。
【００３９】
この場合において、バケット２の回転は、ケーシング１の回転とは無関係に独立した油圧モータ２４によってなされるものであるから、バケット２の回転開始や回転停止のタイミングは必ずしもケーシング１の回転に完全に同期している必要はなく、バケット２の回転速度とともにバケット２の回転開始や回転停止のタイミングは任意に設定可能である。
【００４０】
ただし、先に述べたように、バケット２の下降動作はケーシング１の圧入動作に依存することから、少なくともケーシング１の連続的な圧入動作中は、バケット２も連続的に且つケーシング１の回転速度よりも大きな速度で回転させることが効率的な掘削と土砂取り込みとを行う上で望ましいものとなる。
【００４１】
ここで、上記バケット２を支持フレーム８とともにケーシング１内に吊り降ろした状態を図９に示す。そして、先に述べたように、支持フレーム８にはアクチュエータとして油圧シリンダ２０や油圧モータ２４が採用されていて、それらの油圧シリンダ２０や油圧モータ２４への地表面Ｇ側からの油圧供給のために、油圧シリンダ２０および油圧モータ２４ごとに独立した油圧ホース３６，３７が付帯していることから、それらの油圧ホース３６，３７の取り回しが本来の作業に支障をきたさないように配慮する必要がある。なお、油圧ホース３６，３７とは別に給電ケーブルも付帯しているが、給電ケーブルについては油圧ホース３６または３７と一緒に結束してあるので、ここでは、あくまで油圧ホース３６，３７のみに着目するものとする。
【００４２】
そして、本実施の形態では、支持フレーム８側へは図１に示したクレーン４側から油圧が供給されることから、油圧中継手段として補器受け台９を採用し、この補器受け台９を図９に示すようにケーシング１の上端に着脱可能に搭載して、この補器受け台９を経由してケーシング１内に投入されている支持フレーム８側に油圧を供給するようにしてある。
【００４３】
補器受け台９は、図９に示すように、下面に据え付けガイド４０ａを有する円形のベース４０を主要素としていて、ケーシング１の上端面に載置するだけでその姿勢を安定して維持できる構造となっている。
【００４４】
ベース４０の上面中央部には先に述べた支持フレーム８側のガイドポスト１５（図２参照）を受容可能なガイドスリーブ４１を立設してあり、このガイドスリーブ４１はベース４０の下面に開口している。そして、後述するように、支持フレーム８にて補器受け台９をリフトアップさせて、その補器受け台９を図１のように支持フレーム８とともに吊り上げる際に、支持フレーム８側のガイドポスト１５をガイドスリーブ４１にて受容して、両者の相対位置決めとともに支持フレーム８に対する補器受け台９の姿勢変化を規制している。
【００４５】
ガイドスリーブ４１の上端には、クレーン４側から伸びる元圧側油圧ホース４２が止着されたセンタースィーベル４３が装着されているとともに、センタースィーベル４３からはセンタースィーベルロックバー４４が水平方向に伸びている。他方、掘削機３側にはセンタースィーベルロック用ガイドポスト４５が立設されていて、後述するように、ケーシング１の上端面に搭載した補器受け台９がケーシング１とともに回転する際に、センタースィーベルロックバー４４をセンタースィーベルロック用ガイドポスト４５に当接させることで回り止め機能が発揮されるようになっている。こうすることにより、センタースィーベルロックバー４４がセンタースィーベルロック用ガイドポスト４５の高さの範囲内にあるかぎりは、元圧側油圧ホース４２の無用な動きが規制される。
【００４６】
また、ベース４０の上面には油圧ホース３６，３７ごとに独立した一対の油圧ホースリールユニット４６，４７を搭載してある。各油圧ホース３６，３７には元圧側油圧ホース４２からの油圧が分配されているとともに、油圧が分配された各油圧ホース３６，３７がそれぞれに独立した油圧ホースリールユニット４６，４７に巻き取られている。この油圧ホースリールユニット４６，４７は、ホースリール自体にばね等による適度な巻き取り力が常時付与されている公知の構造のものである。
【００４７】
そして、図９に示すように、バケット２が支持フレーム８とともに下降している時には、各油圧ホースリールユニット４６，４７から弛みを生ずることなく油圧ホース３６，３７がスムースに引き出される一方、逆にバケット２が支持フレーム８とともに吊り上げられて補器受け台９に接近する時には、それに応じて各油圧ホース３６，３７がスムースに各油圧ホースリールユニット４６，４７に巻き取られるようになっている。つまり、各油圧ホースリールユニット４６，４７は、補器受け台９に対する支持フレーム８の接近離間動作に応じて各油圧ホース３６，３７の繰り出し長さを調整する機能を有している。
【００４８】
以上のように構成されたバケット式削孔装置の一連の動きを説明すれば次のとおりである。
【００４９】
図１０の（Ａ）は図１と同じ状態を示しており、同図に示すように、ワイヤ７にて吊り下げ支持された支持フレーム８は、その下側にバケット２を支持しているのと同時に、その上側に補器受け台９を搭載して吊り上げている状態にあり、且つケーシング１の真上に位置している。この状態では、先に述べたように、支持フレーム８側のガイドポスト１５（図２参照）が補器受け台９側のガイドスリーブ４１（図９参照）に内挿されているので、支持フレーム８に対する補器受け台９の姿勢変化が規制されて、補器受け台９は図１０の（Ａ）の姿勢を安定的に維持している。また、支持フレーム８に付帯している油圧ホース３６，３７の大部分が各油圧ホースリールユニット４６，４７に巻き取られているほか、図２に示したグリッパアーム１８の先端のパッド１９は後退している。
【００５０】
図１０の（Ａ）の状態から支持フレーム８をゆっくりと吊り降ろすべく下降させ、バケット２を支持フレーム８とともにケーシング１内に挿入する。その下降過程で補器受け台９がケーシング１の上端面に着座すると、それをもって同図（Ｂ）に示すように補器受け台９がケーシング１の上端面に移載されて据え付けられ、以降は補器受け台９の重量が支持フレーム８に負荷されることはなくなる。
【００５１】
補器受け台９がケーシング１の上端面に移載されて据え付けられた以降に、なおもバケット２を支持フレーム８ごとゆっくりと吊り降ろすべく下降させると、油圧ホース３６，３７が徐々に油圧ホースリールユニット４６，４７から繰り出されて、図１０の（Ｂ）に示すように、やがてはバケット２がケーシング１の孔底に着底することになる。なお、バケット２が支持フレーム８とともにケーシング１内を下降する過程では、図２に示したスタビライザ１７やグリッパアーム１８によってバケット２等の振れ止め効果とセンタリング効果が発揮される。
【００５２】
バケット２がケーシング１の孔底部に着底したならば、図１１の（Ａ）に示すように、支持フレーム８に付帯しているグリッパアーム１８の先端のパッド１９をケーシング１の内周面に押し付ける。より具体的には、図２に示した各グリッパアーム１８の先端のパッド１９を油圧シリンダ２０にて押し出し、ケーシング１の内周面に強く圧接させて、その状態を保持する。これにより、ケーシング１の内周面とパッド１９との摩擦力をもって支持フレーム８全体がケーシング１に固定され、支持フレーム８およびバケット２はケーシング１と同心状に保たれることになる。なお、この時にはバケット２の底蓋２７は閉じた状態を保持している。
【００５３】
こうして、支持フレーム８がケーシング１に固定されたならば、図１１の（Ｂ）に示すように、掘削機３の起動によりケーシング１を所定速度で回転させるとともに、所定の推力で地盤中に圧入する一方、同時に支持フレーム８側の油圧モータ２４（図４参照）を起動して、バケット２をケーシング１よりも大きな回転速度で回転させる。
【００５４】
この場合において、バケット２の回転方向はケーシング１の回転方向に対して逆方向とし、例えばケーシング１を右回転とした場合には、バケット２は左回転でケーシング１よりも大きな回転速度で回転させるものとする。つまり、ケーシング１の内周面にパッド１９の摩擦力で固定支持されている支持フレーム８は、ケーシング１とともに同方向に回転することになるが、その支持フレーム８に支持されているバケット２はケーシング１よりも大きな回転速度で逆方向に強制回転させ、ケーシング１とバケット２との相対回転速度差を可及的に大きく確保する。
【００５５】
また、ケーシング１の上端面に搭載されている補器受け台９はケーシング１とともに回転することになるが、先に述べたセンタースィーベルロックバー４４の一部とセンタースィーベルロック用ガイドポスト４５との当接のために元圧側油圧ホース４２等の供回りが防止される。
【００５６】
そして、この相対回転速度差とケーシング１の圧入ストロークのために、ケーシング１の孔底の土砂が掘削されて、バケット２の底蓋２７の開口部３４（図８参照）からバケット２の内部にスムースに取り込まれることになる。
【００５７】
支持フレーム８に支持されているバケット２がケーシング１とともに所定量、例えばバケット２の全高にほぼ等しい１．５ｍ程度可能したならば、ケーシング１の回転停止および圧入停止とともに、バケット２の回転も停止させる。さらに、グリッパアーム１８の先端のパッド１９も後退させて、ケーシング１の内周面に対する支持フレーム８の固定を解除する。
【００５８】
ここで、先にも述べたように、バケット２の回転は、ケーシング１の回転とは無関係に独立した油圧モータ２４によってなされるものであるから、バケット２の回転開始や回転停止のタイミングは必ずしもケーシング１の回転に完全に同期している必要はなく、バケット２の回転速度とともにバケット２の回転開始や回転停止のタイミングは任意に設定可能である。
【００５９】
そして、土砂が収容されているバケット２を支持フレーム８ごとゆっくりと吊り上げて、バケット２内の土砂を揚土するべくケーシング１の外部に搬出し、図１２の（Ａ）に示すように残土集積場まで移動させる。上記のようなバケット２の吊り上げ過程では、油圧ホース３６，３７が順次油圧ホースリールユニット４６，４７に巻き取られる一方、支持フレーム８は、それまでケーシング１の上端面に搭載されていた補器受け台９までもリフトアップさせて一緒に吊り上げることになる。
【００６０】
この後、図１１の（Ｂ）に示すように、残土集積場にてバケット２の高さ調整を行った上で、操作レバー３１（図４参照）による開蓋操作によりバケット２の底蓋２７を開いて、バケット２内の土砂を排土する。
【００６１】
排土が終了したならば底蓋２７を閉じ、以降は図１０の（Ａ）以降の操作を繰り返すことになる。
【００６２】
このように本実施の形態によれば、バケット２による土砂の掘削と取り込みをきわめて効率良く行うことができるとともに、ケーシング１の外部への揚土（排土）も効率的に行えるほか、以下に列記するような利点がある。
【００６３】
（１）水中掘削にも容易に適用することができ、その場合でも作業効率はほとんど変わらない。
【００６４】
（２）掘削と土砂取り込みの効率化によって作業時間を短縮でき、ＣＯ2の削減が図れる。
【００６５】
（３）動力として油圧を基本としているので、いわゆるラフタークレーンでも作業可能である。
【００６６】
（４）バケットによる掘削と土砂取り込みにクレーンオペレータの技術を必要としない。
【符号の説明】
【００６７】
１…ケーシング
２…バケット
３…全旋回式オールケーシング掘削機
４…クローラクレーン（吊り下げ母機）
７…ワイヤ（索条体）
８…支持フレーム（バケット支持手段）
９…補器受け台（油圧中継手段）
１８…グリッパアーム（グリッパ手段）
１９…パッド（グリッパ手段）
２０…油圧シリンダ（グリッパ手段）
２４…油圧モータ（バケット駆動手段）
２６…バケット本体
２７…底蓋
３６…油圧ホース
３７…油圧ホース
４６…油圧ホースリールユニット
４７…油圧ホースリールユニット
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アースドリル工法等の場所打ち杭工法による施工に際して、地中に圧入（貫入）したケーシング内の土砂をバケットにて掘削しつつ揚土（排土）する削孔方法とその削孔方法に好適なバケット式削孔装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
アースドリル工法等の場所打ち杭施工では、例えば全旋回式オールケーシング掘削機による掘削として、ケーシング（ケーシングチューブ）を回転させながら地中に圧入するとともに、ケーシングの内部に収容配置したバケットにもケーシングの回転力を伝達して、そのケーシングとともに回転するバケットにて掘削した土砂を当該バケット内に取り込んだ上で排土（揚土）することが行われる。
【０００３】
そして、このような掘削に適したバケットとして特許文献１および特許文献２に記載のものが提案されている。これらの特許文献１および特許文献２に記載の技術では、バケットの回転にケーシングの回転力を利用しつつ、そのケーシングの回転に同期してバケットをケーシングとは逆方向に回転させることとしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】実開平４−９４３６号公報
【特許文献２】実開平８−１４７０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、これらの特許文献１および特許文献２に記載の技術では、バケットの回転にケーシングの回転力を利用しているため、必然的にバケットの回転はケーシングの回転に完全同期したものとなり、必ずしも効率的な掘削と土砂の取り込みが行えないことになる。
【０００６】
本発明はこのような課題に着目してなされたものであり、とりわけバケットの回転をケーシングの回転から独立したものとすることにより、掘削と土砂取り込みの一層の効率化を図った削孔装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１に記載の発明は、地中に圧入したケーシング内にバケットを収容配置し、そのバケットを回転させることでケーシングの孔底部を掘削するようにした削孔方法において、上記ケーシングを回転させながら圧入するのと並行して、上記バケットを独立したバケット駆動手段によりケーシングの回転方向とは逆方向に且つケーシングの回転速度よりも大きな回転速度で回転させることを特徴とする。
【０００８】
この場合において、バケット駆動手段はバケットとともにケーシング内に収容配置されることが望ましく、請求項２に記載のように、上記バケットを回転可能に支持しているバケット支持手段をケーシングの内周面に固定して上で、そのバケット支持手段に搭載されているバケット駆動手段にてバケットを回転駆動させるものとする。
【０００９】
また、請求項３に記載のように、上記ケーシングの内周面に対するバケット支持手段の固定は、そのバケット支持手段に搭載されているグリッパ手段にて行うものとする。
【００１０】
より具体的には、請求項４に記載のように、地中に圧入したケーシング内にバケットを収容配置し、そのバケットを回転させることでケーシングの孔底部を掘削するようにした削孔方法において、上記バケットを回転可能に支持しているバケット支持手段をバケットとともにケーシング内に吊り降ろして、バケットを孔底部に着底させる工程と、着底したバケットを支持しているバケット支持手段を当該バケット支持手段に搭載されているグリッパ手段にてケーシングの内周面に固定する工程と、上記ケーシングを回転させながら圧入するのと並行して、上記バケットをバケット支持手段に搭載されているバケット駆動手段によりケーシングの回転方向とは逆方向に且つケーシングの回転速度よりも大きな回転速度で回転させて、孔底部の土砂を掘削しながらバケット内に取り込む工程と、上記ケーシング内の内周面に対するバケット支持手段の固定を解除した上で、土砂取り込み後のバケットをバケット支持手段ごとケーシング外に搬出してバケット内の土砂を排土する工程と、を含むものとする。
【００１１】
請求項５に記載の発明は、上記削孔技術を削孔装置として捉えたものであって、地中に圧入したケーシング内にバケットを収容配置し、ケーシングを回転させながら圧入するのと並行して、バケットも回転させることでケーシングの孔底部を掘削するようにしたバケット式削孔装置において、索条体により吊り下げ支持されるバケット支持手段と、上記バケット支持手段に回転可能に支持されていて、バケット支持手段とともにケーシング内に収容配置されるバケットと、上記バケット支持手段に搭載されて、ケーシングの内周面に対するバケット支持手段の固定とその解除を司るグリッパ手段と、上記バケット支持手段に搭載されて、バケットをケーシングの回転方向とは逆方向に且つケーシングの回転速度よりも大きな回転速度で回転させるバケット駆動手段と、を備えていることを特徴とする。
【００１２】
上記グリッパ手段およびバケット駆動手段は、例えば請求項６に記載のように、共に油圧式のものとする。
【００１３】
そして、グリッパ手段およびバケット駆動手段が共に油圧式のものである場合には、油圧ホース等が作業の障害とならないように、例えば請求項７に記載の油圧中継手段を併用するものとする。すなわち、請求項７に記載の発明は、上記ケーシングの上端に搭載される油圧中継手段を有していて、上記バケット支持手段をケーシング内から吊り上げる際には、そのバケット支持手段の上に油圧中継手段を搭載した状態で吊り上げる一方、上記バケット支持手段をケーシング内に吊り降ろす際には、上記油圧中継手段をケーシングの上端に移載した上でバケット支持手段を単独で降下させるようになっていることを特徴とする。
【００１４】
この場合において、上記油圧中継手段は、請求項８に記載のように、当該油圧中継手段と油圧式のグリッパ手段およびバケット駆動手段とをそれぞれに接続している油圧ホースの巻き取りと繰り出しを司るホースリールユニットを備えているものとする。
【００１５】
請求項９に記載の発明では、請求項５〜８のいずれか一つに記載のバケット式削孔装置を前提として、上記バケット支持手段をクレーンタイプの母機に索条体を介して吊り下げ支持させてあることを明確化している。
【００１６】
また、バケットへの土砂取り込みと排土とを効率良く行う上では、請求項１０に記載のように、上記バケットは、底蓋に掘削刃と土砂取り込み用の開口部が形成されているとともに、底蓋自体が開閉可能となっていることが望ましい。
【００１７】
したがって、少なくとも請求項１に記載の発明では、バケットの回転とそれに基づく掘削と土砂の取り込みはケーシングの回転に依存しなくなり、少なくともバケットの回転開始と回転停止のタイミングの設定や回転速度の設定はケーシングの回転に依存することなく独立して行えることで、効率的な掘削と土砂取り込みを行えることになる。
【発明の効果】
【００１８】
請求項１，５に記載の発明によれば、バケットの回転はケーシングの回転に依存することなく独立したバケット駆動手段にて別個に行われることから、バケットの回転開始や回転停止のタイミングあるいは回転速度は任意に設定することが可能であり、それによって効率的な掘削と土砂取り込みが行え、作業性が向上する。
【００１９】
請求項８に記載の発明によれば、油圧式のグリッパ手段およびバケット駆動手段が油圧中継手段を備えているとともに、その油圧中継手段が油圧ホースの巻き取りと繰り出しを司るホースリールユニットを有していることから、油圧ホースの取り回し性が良好なものとなって、その油圧ホースの取り回しが作業に支障をきたすことがなく、作業性が一段と向上する。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明に係るバケット式削孔装置のより具体的な第１の実施の形態を示す図で、全体の概略説明図。
【図２】図１のバケット式削孔装置での主要素をなすバケットおよび支持フレームの詳細を示す正面図。
【図３】図２の平面図。
【図４】図２の右側面図。
【図５】図２のＡ−Ａ線に沿う断面図。
【図６】図２のＢ−Ｂ線に沿う断面図。
【図７】図２のＣ−Ｃ線に沿う断面図。
【図８】図２のＤ−Ｄ線に沿う断面図。
【図９】図１の状態からバケットをケーシング内に投入した時の状態を示す拡大説明図。
【図１０】図１に示した削孔装置による削孔手順を示す図で、（Ａ）は支持フレームおよびバケットとともに補器受け台を吊り上げている状態を示す説明図、（Ｂ）は支持フレームとともにバケットをケーシング内に吊り降ろした状態を示す説明図。
【図１１】図１に示した削孔装置による削孔手順を示す図で、（Ａ）は支持フレームをケーシング内に固定した状態を示す説明図、（Ｂ）はケーシングの回転とともにバケットを回転している時の説明図。
【図１２】図１に示した削孔装置による削孔手順を示す図で、（Ａ）は図１１の（Ｂ）の状態からバケットを吊り上げた状態を示す説明図、（Ｂ）はバケットの底蓋を開いて排土する時の説明図。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
図１以下の図面は本発明に係る削孔方法およびバケット式削孔装置のより具体的な実施の形態を示す図であり、図１はバケット式削孔装置の全体の概略を示し、図２〜８は図１におけるバケット２の詳細を示している。さらに、図１０〜１２は図１に示したバケット式削孔装置での削孔手順を示している。
【００２２】
図１に示すように、本実施の形態に係るバケット式削孔装置（以下、単に削孔装置と言う。）では、地表面から地盤中に圧入される所定の直径の鋼管製のケーシング（ケーシングチューブとも言う。）１と、このケーシング１の中に投入されて、ケーシング１の孔底部の土砂の掘削とその取り込み、さらにはケーシング１の外部への排土もしくは揚土を司るバケット２と、を主要素とするものであり、それらに関連して、地表面Ｇ側には全旋回式オールケーシング掘削機（以下、単に掘削機と言う。）３と、バケット２の吊り下げ母機（ベースマシン）として機能するクローラクレーン（以下、単にクレーンと言う、）４と、が用意される。
【００２３】
掘削機３は、周知のように、図示外のグリッパにてケーシング１の外周面を把持してこれを回転（旋回）させる機能と、回転しているケーシング１を地盤中に圧入する機能（油圧ジャッキ機能）とを有している。ケーシング１の下端には複数のカッタビット５（図９参照）を装着してあるとともに、ケーシング１は圧入施工の途中で何回かチューブセグメントが継ぎ足されて、最終的に所定深度まで圧入される。
【００２４】
他方、バケット２は、クレーン４のブーム６に索条体であるワイヤ（補巻きワイヤ）７を介して吊り下げ支持させてある。より具体的には、後述するように、ワイヤ７にてバケット支持手段としての支持フレーム８を直接吊り下げ支持するようになっているとともに、その支持フレーム８に対してバケット２を鉛直な軸心回りに回転可能に支持させてある。さらに、本実施の形態では、後述するように、上記バケット２が支持フレーム８とともにケーシング１内に投入されている時に、ケーシング１の上端に搭載される油圧中継手段としての補器受け台９を併用するようになっていてることから（図９参照）、逆に図１に示すようにバケット２を支持フレーム８とともに吊り上げた時には、支持フレーム８の上に補器受け台９を載せた状態で一緒に吊り上げるようになっている。
【００２５】
なお、ワイヤ７の先端にはスィーベル１０を介して連結ワイヤ１１が接続されていて、この連結ワイヤ１１が後述する支持フレーム８に連結されることになる。
【００２６】
図２〜８は上記支持フレーム８を含むバケット２の詳細を示す図で、図２はその正面図を、図３は図２の平面図を、図４は図２の右側面図をそれぞれ示している。また、図５〜８は図２のＡ−Ａ線、Ｂ−Ｂ線、Ｃ−Ｃ線およびＤ−Ｄ線に沿うそれぞれの断面図を示している。
【００２７】
図２〜４に示すように、支持フレーム８は円筒状の上部ボックス部１２と同じく偏平な円筒状のギヤボックス部１３とを角柱状の中間ポスト１４を介して連結したもので、上部ボックス部１２の上面には吊り下げ支持具を兼ねた先端テーパ状のガイドポスト１５をブラケット１６にて連結してあり、このガイドポスト１５に対して先に述べた連結ワイヤ１１が連結されることになる。上部ボックス部１２における円筒外周面の四等分位置には、図５にも示すように、共に同じ突出長を有する四つのスタビライザ１７を放射状に装着してあり、これらのスタビライザ１７の先端が描く軌跡の直径はケーシング１の内径よりもわずかに小さい大きさに設定してある。このスタビライザ１７は、後述するように、バケット２を支持フレーム８ごとケーシング１内に投入する際のガイトとして機能するほか、振れ止め機能とセンタリング機能とを有するものである。
【００２８】
また、角柱状の中間ポスト１４の各面には、図６にも示すように、スタビライザ１７と同様に共に同じ突出長を有する四つのグリッパアーム１８を放射状に装着してある。なお、図４では、図面の錯綜化を避けるためにグリッパアーム１８を図示省略してある。各グリッパアーム１８の先端には、ケーシング１からの反力受けとして機能する摩擦係数の大きな板状のパッド１９と、そのパッド１９を外側に押圧操作する油圧シリンダ２０とを設けてある。そして、油圧シリンダ２０の押圧操作にて各パッド１９をケーシング１の内周面に押し付けることで、そのパッド１９の摩擦力をもって支持フレーム８をケーシング１の内周面に固定することが可能であり、したがって、パッド１９および油圧シリンダ２０を含むこれらの四つのグリッパアーム１８をもって支持フレーム８をケーシング１の内周面に固定するためのグリッパ手段を形成している。
【００２９】
上記ギヤボックス部１３には、図６にも示すように、ベアリング２１を介してバケット２の上部ブラケット２２（図７参照）を鉛直軸心回りに回転可能に軸受支持させてあるとともに、上部ブラケット２２にはギヤボックス部１３内において大径のドリブンギヤ２３を連結してある。また、ギヤボックス部１３の上面の四等分位置には、グリッパアーム１８と干渉しないようにバケット駆動手段としての同一の四つの油圧モータ２４を下向きに立設してある。なお、図２では図面の錯綜化を避けるために油圧モータ２４を図示省略してある。
【００３０】
各油圧モータ２４の出力軸にはギヤボックス部１３内において小径のドライブギヤ２５を連結してあるとともに、それぞれのドライブギヤ２５を大径のドリブンギヤ２３に噛み合わせてある。したがって、四つの油圧モータ２４を一斉に起動させることにより、ドライブギヤ２５およびドリブンギヤ２３を介してバケット２を支持フレーム８に対して回転駆動させることができる。
【００３１】
バケット２は、中空円筒状のバケット本体２６とそのバケット本体２６の下面に開閉可能に装着した底蓋２７とで構成してあり、全体としては上面が開口した有底円筒状のもので、その直径はケーシング１内に収容可能な大きさに設定してある。底蓋２７は図２，４および図８から明らかなように略円錐浅皿状のもので、その一部をヒンジ２８にてバケット本体２６の下端開口縁部に開閉可能（回動可能）に連結してあるとともに、バケット本体２６の下端開口縁部のうちヒンジ２８の反対側の位置には蓋ロック機構２９を設けてある。
【００３２】
蓋ロック機構２９は、バケット本体２６の内周面にブラケット３０を介して装着されて、上端にハンドル部３１ａを有する操作レバー３１と、底蓋２７の内側に装着されて、操作レバー３１の下端の鉤状のロックピン３１ｂと係合可能なスロットを有するロックプレート３２とから構成してある。そして、操作レバー３１をその軸心回りに回動操作して、ロックピン３１ｂをロックプレート３２に係止させればロック状態となって底蓋２７の閉蓋状態を保持できる一方、操作レバー３１の逆回動操作によりロックプレート３２に対するロックピン３１ｂの係止を解除すれば、底蓋２７がアンロック状態となってその底蓋２７の開蓋が可能となるものである。
【００３３】
また、図８に示すように、底蓋２７はその内面を複数の補強リブ３３にて補強してあるとともに、直径方向の二箇所には土砂取り込み口３４を開口形成してあり、その土砂取り込み口３４の開口縁にはスクレーパを兼ねたビット３５を装着してある。なお、後述するように、本実施の形態では、ケーシング１を例えば右回転とする場合には、バケット２はそれとは逆方向の左回転とすることを前提としていることから、土砂取り込み口３４の形状およびビット３５の向きはバケット２の回転方向を考慮して決定してある。
【００３４】
ここで、上記バケット２を支持している支持フレーム８はアクチュエータとして油圧シリンダ２０や油圧モータ２４を備えていて、地表面Ｇ側からの油圧供給のための油圧ホース３６，３７（図９参照）が付帯することになるほか、電磁弁等の油圧制御機器が必須となる。そのために、上部ボックス部１２はそれらの電磁弁等の油圧制御機器を収容するための防水ボックスを兼ねている。
【００３５】
このように構成されたバケット２によれば、支持フレーム８ごとケーシング１内に投入してその孔底部に着底させた上で、グリッパアーム１８の先端のパッド１９を押し出してケーシング１の内周面に圧接させることにより、その圧接による摩擦力をもって支持フレーム８がケーシング１の内周面に固定される。故に、ケーシング１を例えば右回転で回転駆動した場合には、支持フレーム８はバケット２を支持したままでケーシング１とともに回転することになる。
【００３６】
その際に、油圧モータ２４によりバケット２をケーシング１とは反対方向に、すなわちケーシング１が右回転である場合にはバケット２は左回転にて回転駆動するものとし、なお且つケーシング１の回転速度よりも大きな速度でバケット２を回転駆動させるものとする。
【００３７】
そして、バケット２の下降はケーシング１の圧入動作に依存してそのケーシング１の圧入によってケーシング１と一体的に行うものとする。
【００３８】
こうすることにより、ケーシング１内の孔底部の土砂が掘削されながら底蓋２７側の土砂取り込み口３４からバケット２の内部に効率良く短時間のうちに取り込まれることになる。
【００３９】
この場合において、バケット２の回転は、ケーシング１の回転とは無関係に独立した油圧モータ２４によってなされるものであるから、バケット２の回転開始や回転停止のタイミングは必ずしもケーシング１の回転に完全に同期している必要はなく、バケット２の回転速度とともにバケット２の回転開始や回転停止のタイミングは任意に設定可能である。
【００４０】
ただし、先に述べたように、バケット２の下降動作はケーシング１の圧入動作に依存することから、少なくともケーシング１の連続的な圧入動作中は、バケット２も連続的に且つケーシング１の回転速度よりも大きな速度で回転させることが効率的な掘削と土砂取り込みとを行う上で望ましいものとなる。
【００４１】
ここで、上記バケット２を支持フレーム８とともにケーシング１内に吊り降ろした状態を図９に示す。そして、先に述べたように、支持フレーム８にはアクチュエータとして油圧シリンダ２０や油圧モータ２４が採用されていて、それらの油圧シリンダ２０や油圧モータ２４への地表面Ｇ側からの油圧供給のために、油圧シリンダ２０および油圧モータ２４ごとに独立した油圧ホース３６，３７が付帯していることから、それらの油圧ホース３６，３７の取り回しが本来の作業に支障をきたさないように配慮する必要がある。なお、油圧ホース３６，３７とは別に給電ケーブルも付帯しているが、給電ケーブルについては油圧ホース３６または３７と一緒に結束してあるので、ここでは、あくまで油圧ホース３６，３７のみに着目するものとする。
【００４２】
そして、本実施の形態では、支持フレーム８側へは図１に示したクレーン４側から油圧が供給されることから、油圧中継手段として補器受け台９を採用し、この補器受け台９を図９に示すようにケーシング１の上端に着脱可能に搭載して、この補器受け台９を経由してケーシング１内に投入されている支持フレーム８側に油圧を供給するようにしてある。
【００４３】
補器受け台９は、図９に示すように、下面に据え付けガイド４０ａを有する円形のベース４０を主要素としていて、ケーシング１の上端面に載置するだけでその姿勢を安定して維持できる構造となっている。
【００４４】
ベース４０の上面中央部には先に述べた支持フレーム８側のガイドポスト１５（図２参照）を受容可能なガイドスリーブ４１を立設してあり、このガイドスリーブ４１はベース４０の下面に開口している。そして、後述するように、支持フレーム８にて補器受け台９をリフトアップさせて、その補器受け台９を図１のように支持フレーム８とともに吊り上げる際に、支持フレーム８側のガイドポスト１５をガイドスリーブ４１にて受容して、両者の相対位置決めとともに支持フレーム８に対する補器受け台９の姿勢変化を規制している。
【００４５】
ガイドスリーブ４１の上端には、クレーン４側から伸びる元圧側油圧ホース４２が止着されたセンタースィーベル４３が装着されているとともに、センタースィーベル４３からはセンタースィーベルロックバー４４が水平方向に伸びている。他方、掘削機３側にはセンタースィーベルロック用ガイドポスト４５が立設されていて、後述するように、ケーシング１の上端面に搭載した補器受け台９がケーシング１とともに回転する際に、センタースィーベルロックバー４４をセンタースィーベルロック用ガイドポスト４５に当接させることで回り止め機能が発揮されるようになっている。こうすることにより、センタースィーベルロックバー４４がセンタースィーベルロック用ガイドポスト４５の高さの範囲内にあるかぎりは、元圧側油圧ホース４２の無用な動きが規制される。
【００４６】
また、ベース４０の上面には油圧ホース３６，３７ごとに独立した一対の油圧ホースリールユニット４６，４７を搭載してある。各油圧ホース３６，３７には元圧側油圧ホース４２からの油圧が分配されているとともに、油圧が分配された各油圧ホース３６，３７がそれぞれに独立した油圧ホースリールユニット４６，４７に巻き取られている。この油圧ホースリールユニット４６，４７は、ホースリール自体にばね等による適度な巻き取り力が常時付与されている公知の構造のものである。
【００４７】
そして、図９に示すように、バケット２が支持フレーム８とともに下降している時には、各油圧ホースリールユニット４６，４７から弛みを生ずることなく油圧ホース３６，３７がスムースに引き出される一方、逆にバケット２が支持フレーム８とともに吊り上げられて補器受け台９に接近する時には、それに応じて各油圧ホース３６，３７がスムースに各油圧ホースリールユニット４６，４７に巻き取られるようになっている。つまり、各油圧ホースリールユニット４６，４７は、補器受け台９に対する支持フレーム８の接近離間動作に応じて各油圧ホース３６，３７の繰り出し長さを調整する機能を有している。
【００４８】
以上のように構成されたバケット式削孔装置の一連の動きを説明すれば次のとおりである。
【００４９】
図１０の（Ａ）は図１と同じ状態を示しており、同図に示すように、ワイヤ７にて吊り下げ支持された支持フレーム８は、その下側にバケット２を支持しているのと同時に、その上側に補器受け台９を搭載して吊り上げている状態にあり、且つケーシング１の真上に位置している。この状態では、先に述べたように、支持フレーム８側のガイドポスト１５（図２参照）が補器受け台９側のガイドスリーブ４１（図９参照）に内挿されているので、支持フレーム８に対する補器受け台９の姿勢変化が規制されて、補器受け台９は図１０の（Ａ）の姿勢を安定的に維持している。また、支持フレーム８に付帯している油圧ホース３６，３７の大部分が各油圧ホースリールユニット４６，４７に巻き取られているほか、図２に示したグリッパアーム１８の先端のパッド１９は後退している。
【００５０】
図１０の（Ａ）の状態から支持フレーム８をゆっくりと吊り降ろすべく下降させ、バケット２を支持フレーム８とともにケーシング１内に挿入する。その下降過程で補器受け台９がケーシング１の上端面に着座すると、それをもって同図（Ｂ）に示すように補器受け台９がケーシング１の上端面に移載されて据え付けられ、以降は補器受け台９の重量が支持フレーム８に負荷されることはなくなる。
【００５１】
補器受け台９がケーシング１の上端面に移載されて据え付けられた以降に、なおもバケット２を支持フレーム８ごとゆっくりと吊り降ろすべく下降させると、油圧ホース３６，３７が徐々に油圧ホースリールユニット４６，４７から繰り出されて、図１０の（Ｂ）に示すように、やがてはバケット２がケーシング１の孔底に着底することになる。なお、バケット２が支持フレーム８とともにケーシング１内を下降する過程では、図２に示したスタビライザ１７やグリッパアーム１８によってバケット２等の振れ止め効果とセンタリング効果が発揮される。
【００５２】
バケット２がケーシング１の孔底部に着底したならば、図１１の（Ａ）に示すように、支持フレーム８に付帯しているグリッパアーム１８の先端のパッド１９をケーシング１の内周面に押し付ける。より具体的には、図２に示した各グリッパアーム１８の先端のパッド１９を油圧シリンダ２０にて押し出し、ケーシング１の内周面に強く圧接させて、その状態を保持する。これにより、ケーシング１の内周面とパッド１９との摩擦力をもって支持フレーム８全体がケーシング１に固定され、支持フレーム８およびバケット２はケーシング１と同心状に保たれることになる。なお、この時にはバケット２の底蓋２７は閉じた状態を保持している。
【００５３】
こうして、支持フレーム８がケーシング１に固定されたならば、図１１の（Ｂ）に示すように、掘削機３の起動によりケーシング１を所定速度で回転させるとともに、所定の推力で地盤中に圧入する一方、同時に支持フレーム８側の油圧モータ２４（図４参照）を起動して、バケット２をケーシング１よりも大きな回転速度で回転させる。
【００５４】
この場合において、バケット２の回転方向はケーシング１の回転方向に対して逆方向とし、例えばケーシング１を右回転とした場合には、バケット２は左回転でケーシング１よりも大きな回転速度で回転させるものとする。つまり、ケーシング１の内周面にパッド１９の摩擦力で固定支持されている支持フレーム８は、ケーシング１とともに同方向に回転することになるが、その支持フレーム８に支持されているバケット２はケーシング１よりも大きな回転速度で逆方向に強制回転させ、ケーシング１とバケット２との相対回転速度差を可及的に大きく確保する。
【００５５】
また、ケーシング１の上端面に搭載されている補器受け台９はケーシング１とともに回転することになるが、先に述べたセンタースィーベルロックバー４４の一部とセンタースィーベルロック用ガイドポスト４５との当接のために元圧側油圧ホース４２等の供回りが防止される。
【００５６】
そして、この相対回転速度差とケーシング１の圧入ストロークのために、ケーシング１の孔底の土砂が掘削されて、バケット２の底蓋２７の開口部３４（図８参照）からバケット２の内部にスムースに取り込まれることになる。
【００５７】
支持フレーム８に支持されているバケット２がケーシング１とともに所定量、例えばバケット２の全高にほぼ等しい１．５ｍ程度可能したならば、ケーシング１の回転停止および圧入停止とともに、バケット２の回転も停止させる。さらに、グリッパアーム１８の先端のパッド１９も後退させて、ケーシング１の内周面に対する支持フレーム８の固定を解除する。
【００５８】
ここで、先にも述べたように、バケット２の回転は、ケーシング１の回転とは無関係に独立した油圧モータ２４によってなされるものであるから、バケット２の回転開始や回転停止のタイミングは必ずしもケーシング１の回転に完全に同期している必要はなく、バケット２の回転速度とともにバケット２の回転開始や回転停止のタイミングは任意に設定可能である。
【００５９】
そして、土砂が収容されているバケット２を支持フレーム８ごとゆっくりと吊り上げて、バケット２内の土砂を揚土するべくケーシング１の外部に搬出し、図１２の（Ａ）に示すように残土集積場まで移動させる。上記のようなバケット２の吊り上げ過程では、油圧ホース３６，３７が順次油圧ホースリールユニット４６，４７に巻き取られる一方、支持フレーム８は、それまでケーシング１の上端面に搭載されていた補器受け台９までもリフトアップさせて一緒に吊り上げることになる。
【００６０】
この後、図１１の（Ｂ）に示すように、残土集積場にてバケット２の高さ調整を行った上で、操作レバー３１（図４参照）による開蓋操作によりバケット２の底蓋２７を開いて、バケット２内の土砂を排土する。
【００６１】
排土が終了したならば底蓋２７を閉じ、以降は図１０の（Ａ）以降の操作を繰り返すことになる。
【００６２】
このように本実施の形態によれば、バケット２による土砂の掘削と取り込みをきわめて効率良く行うことができるとともに、ケーシング１の外部への揚土（排土）も効率的に行えるほか、以下に列記するような利点がある。
【００６３】
（１）水中掘削にも容易に適用することができ、その場合でも作業効率はほとんど変わらない。
【００６４】
（２）掘削と土砂取り込みの効率化によって作業時間を短縮でき、ＣＯ2の削減が図れる。
【００６５】
（３）動力として油圧を基本としているので、いわゆるラフタークレーンでも作業可能である。
【００６６】
（４）バケットによる掘削と土砂取り込みにクレーンオペレータの技術を必要としない。
【符号の説明】
【００６７】
１…ケーシング
２…バケット
３…全旋回式オールケーシング掘削機
４…クローラクレーン（吊り下げ母機）
７…ワイヤ（索条体）
８…支持フレーム（バケット支持手段）
９…補器受け台（油圧中継手段）
１８…グリッパアーム（グリッパ手段）
１９…パッド（グリッパ手段）
２０…油圧シリンダ（グリッパ手段）
２４…油圧モータ（バケット駆動手段）
２６…バケット本体
２７…底蓋
３６…油圧ホース
３７…油圧ホース
４６…油圧ホースリールユニット
４７…油圧ホースリールユニット
【特許請求の範囲】
【請求項１】
地中に圧入したケーシング内にバケットを収容配置し、そのバケットを回転させることでケーシングの孔底部を掘削するようにした削孔方法において、
上記ケーシングを回転させながら圧入するのと並行して、上記バケットを独立したバケット駆動手段によりケーシングの回転方向とは逆方向に且つケーシングの回転速度よりも大きな回転速度で回転させることを特徴とする削孔方法。
【請求項２】
上記バケットを回転可能に支持しているバケット支持手段をケーシングの内周面に固定して上で、そのバケット支持手段に搭載されているバケット駆動手段にてバケットを回転駆動させることを特徴とする請求項１に記載の削孔方法。
【請求項３】
上記ケーシングの内周面に対するバケット支持手段の固定は、そのバケット支持手段に搭載されているグリッパ手段にて行うものであることを特徴とする請求項２に記載の削孔方法。
【請求項４】
地中に圧入したケーシング内にバケットを収容配置し、そのバケットを回転させることでケーシングの孔底部を掘削するようにした削孔方法において、
上記バケットを回転可能に支持しているバケット支持手段をバケットとともにケーシング内に吊り降ろして、バケットを孔底部に着底させる工程と、
着底したバケットを支持しているバケット支持手段を当該バケット支持手段に搭載されているグリッパ手段にてケーシングの内周面に固定する工程と、
上記ケーシングを回転させながら圧入するのと並行して、上記バケットをバケット支持手段に搭載されているバケット駆動手段によりケーシングの回転方向とは逆方向に且つケーシングの回転速度よりも大きな回転速度で回転させて、孔底部の土砂を掘削しながらバケット内に取り込む工程と、
上記ケーシング内の内周面に対するバケット支持手段の固定を解除した上で、土砂取り込み後のバケットをバケット支持手段ごとケーシング外に搬出してバケット内の土砂を排土する工程と、
を含むことを特徴とする削孔方法。
【請求項５】
地中に圧入したケーシング内にバケットを収容配置し、ケーシングを回転させながら圧入するのと並行して、バケットも回転させることでケーシングの孔底部を掘削するようにしたバケット式削孔装置において、
索条体により吊り下げ支持されるバケット支持手段と、
上記バケット支持手段に回転可能に支持されていて、バケット支持手段とともにケーシング内に収容配置されるバケットと、
上記バケット支持手段に搭載されて、ケーシングの内周面に対するバケット支持手段の固定とその解除を司るグリッパ手段と、
上記バケット支持手段に搭載されて、バケットをケーシングの回転方向とは逆方向に且つケーシングの回転速度よりも大きな回転速度で回転させるバケット駆動手段と、
を備えていることを特徴とするバケット式削孔装置。
【請求項６】
上記グリッパ手段およびバケット駆動手段が共に油圧式のものであることを特徴とする請求項５に記載のバケット式削孔装置。
【請求項７】
上記ケーシングの上端に搭載される油圧中継手段を有していて、
上記バケット支持手段をケーシング内から吊り上げる際には、そのバケット支持手段の上に油圧中継手段を搭載した状態で吊り上げる一方、
上記バケット支持手段をケーシング内に吊り降ろす際には、上記油圧中継手段をケーシングの上端に移載した上でバケット支持手段を単独で降下させるようになっていることを特徴とする請求項６に記載のバケット式削孔装置。
【請求項８】
上記油圧中継手段は、当該油圧中継手段と油圧式のグリッパ手段およびバケット駆動手段とをそれぞれに接続している油圧ホースの巻き取りと繰り出しを司るホースリールユニットを備えていることを特徴とする請求項７に記載のバケット式削孔装置。
【請求項９】
上記バケット支持手段をクレーンタイプの母機に索条体を介して吊り下げ支持させてあることを特徴とする請求項５〜８のいずれか一つに記載のバケット式削孔装置。
【請求項１０】
上記バケットは、底蓋に掘削刃と土砂取り込み用の開口部が形成されているとともに、底蓋自体が開閉可能となっていることを特徴とする請求項５〜９のいずれか一つに記載のバケット式削孔装置。
【請求項１】
地中に圧入したケーシング内にバケットを収容配置し、そのバケットを回転させることでケーシングの孔底部を掘削するようにした削孔方法において、
上記ケーシングを回転させながら圧入するのと並行して、上記バケットを独立したバケット駆動手段によりケーシングの回転方向とは逆方向に且つケーシングの回転速度よりも大きな回転速度で回転させることを特徴とする削孔方法。
【請求項２】
上記バケットを回転可能に支持しているバケット支持手段をケーシングの内周面に固定して上で、そのバケット支持手段に搭載されているバケット駆動手段にてバケットを回転駆動させることを特徴とする請求項１に記載の削孔方法。
【請求項３】
上記ケーシングの内周面に対するバケット支持手段の固定は、そのバケット支持手段に搭載されているグリッパ手段にて行うものであることを特徴とする請求項２に記載の削孔方法。
【請求項４】
地中に圧入したケーシング内にバケットを収容配置し、そのバケットを回転させることでケーシングの孔底部を掘削するようにした削孔方法において、
上記バケットを回転可能に支持しているバケット支持手段をバケットとともにケーシング内に吊り降ろして、バケットを孔底部に着底させる工程と、
着底したバケットを支持しているバケット支持手段を当該バケット支持手段に搭載されているグリッパ手段にてケーシングの内周面に固定する工程と、
上記ケーシングを回転させながら圧入するのと並行して、上記バケットをバケット支持手段に搭載されているバケット駆動手段によりケーシングの回転方向とは逆方向に且つケーシングの回転速度よりも大きな回転速度で回転させて、孔底部の土砂を掘削しながらバケット内に取り込む工程と、
上記ケーシング内の内周面に対するバケット支持手段の固定を解除した上で、土砂取り込み後のバケットをバケット支持手段ごとケーシング外に搬出してバケット内の土砂を排土する工程と、
を含むことを特徴とする削孔方法。
【請求項５】
地中に圧入したケーシング内にバケットを収容配置し、ケーシングを回転させながら圧入するのと並行して、バケットも回転させることでケーシングの孔底部を掘削するようにしたバケット式削孔装置において、
索条体により吊り下げ支持されるバケット支持手段と、
上記バケット支持手段に回転可能に支持されていて、バケット支持手段とともにケーシング内に収容配置されるバケットと、
上記バケット支持手段に搭載されて、ケーシングの内周面に対するバケット支持手段の固定とその解除を司るグリッパ手段と、
上記バケット支持手段に搭載されて、バケットをケーシングの回転方向とは逆方向に且つケーシングの回転速度よりも大きな回転速度で回転させるバケット駆動手段と、
を備えていることを特徴とするバケット式削孔装置。
【請求項６】
上記グリッパ手段およびバケット駆動手段が共に油圧式のものであることを特徴とする請求項５に記載のバケット式削孔装置。
【請求項７】
上記ケーシングの上端に搭載される油圧中継手段を有していて、
上記バケット支持手段をケーシング内から吊り上げる際には、そのバケット支持手段の上に油圧中継手段を搭載した状態で吊り上げる一方、
上記バケット支持手段をケーシング内に吊り降ろす際には、上記油圧中継手段をケーシングの上端に移載した上でバケット支持手段を単独で降下させるようになっていることを特徴とする請求項６に記載のバケット式削孔装置。
【請求項８】
上記油圧中継手段は、当該油圧中継手段と油圧式のグリッパ手段およびバケット駆動手段とをそれぞれに接続している油圧ホースの巻き取りと繰り出しを司るホースリールユニットを備えていることを特徴とする請求項７に記載のバケット式削孔装置。
【請求項９】
上記バケット支持手段をクレーンタイプの母機に索条体を介して吊り下げ支持させてあることを特徴とする請求項５〜８のいずれか一つに記載のバケット式削孔装置。
【請求項１０】
上記バケットは、底蓋に掘削刃と土砂取り込み用の開口部が形成されているとともに、底蓋自体が開閉可能となっていることを特徴とする請求項５〜９のいずれか一つに記載のバケット式削孔装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２０１２−１２８３９（Ｐ２０１２−１２８３９Ａ）
【公開日】平成２４年１月１９日（２０１２．１．１９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１５０６９１（Ｐ２０１０−１５０６９１）
【出願日】平成２２年７月１日（２０１０．７．１）
【特許番号】特許第４７１４７９２号（Ｐ４７１４７９２）
【特許公報発行日】平成２３年６月２９日（２０１１．６．２９）
【出願人】（５１０１８３０７３）八州建機株式会社 (2)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１月１９日（２０１２．１．１９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年７月１日（２０１０．７．１）
【特許番号】特許第４７１４７９２号（Ｐ４７１４７９２）
【特許公報発行日】平成２３年６月２９日（２０１１．６．２９）
【出願人】（５１０１８３０７３）八州建機株式会社 (2)
【Ｆターム（参考）】
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