(57)【要約】【課題】掘削土砂回収に際してバケットの上昇速度を高速化することが出来ると共に、掘削された領域の周囲が崩落することを防止出来る様な液中掘削装置及び液中掘削工法の提供。【解決手段】掘削用爪部２２に掘削箇所上方の圧力を掘削箇所下方に伝達するための圧力伝達手段（パイプ３、連通孔２４、溝２６，２６Ｅ、２６Ｆ等）を設け、該圧力伝達手段（パイプ３、連通孔２４、溝２６、２６Ｅ、２６Ｆ等）には、その内部に掘削土砂の侵入を防止する土砂侵入防止機構（逆止弁２４Ｖ、２６Ｖ）が設けられている。【選択図】　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
掘削用爪部に掘削箇所上方の圧力を掘削箇所下方に伝達するための圧力伝達手段を設け、該圧力伝達手段には、その内部に掘削土砂の侵入を防止する土砂侵入防止機構が設けられていることを特徴とする液中掘削装置。
【請求項２】
前記液中掘削装置は、掘削反力を支持するための掘削反力支持手段を備え、該掘削反力支持手段はスクリュー状の突起を有する棒状体と、該棒状体を回転させる駆動装置と、その棒状体を軸方向に延伸させる延伸手段、とを有している請求項１の液中掘削装置。
【請求項３】
請求項１の液中掘削装置を用いて掘削する液中掘削工程と、掘削土砂の回収のため液中掘削装置を引き上げる回収工程とを含み、液中掘削工程では、掘削用爪部に設けた圧力伝達手段に掘削土砂が侵入しない様に土砂侵入防止機構が閉鎖し、回収工程では、土砂侵入防止機構が開放し、掘削用爪部に設けた圧力伝達手段を介して掘削箇所上方の圧力が掘削箇所下方に伝達されることを特徴とする液中掘削工法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液中掘削装置を用いて縦孔を掘削する掘削作業に関するものであり、より詳細には、当該掘削作業の効率化を可能とする液中掘削装置の改良と、当該液中掘削装置を用いて実行される液中掘削工法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来技術における液中掘削装置としてバケットを用いた場合における工程の一部を図１４〜図１７に示している。
図１４は或る深さまで縦穴Ｈの掘削が進み、更に次の１ショット分の掘削を行うために掘削機Ｂの右側バケット２０Ｒと左側バケット２０Ｌよりなるバケット２０を開き、縦孔Ｈの底部を掘削しようとしている状態を示している。
図１５は掘削の１ショットが終了し、前記バケット２０（２０Ｒ、２０Ｌ）が掘削した土砂をバケット２０内部に積載し、左右のバケット２０Ｒ、２０Ｌが閉められた状態を示す。
図１６はバケット２０内に積載した土砂を縦穴Ｈの外に排出する（回収する）ために、前記バケット２０を昇降用ケーブル８によって或る高さまで吊上げた状態を示している。
図１７はバケット２０内の土砂を縦穴の外に回収するために更に前記バケット２０を上方に吊上げていく過程を示している。
【０００３】
ここで、図１５の掘削終了時から図１６の掘削土砂の回収に際して、バケット２０の下方でバケット２０の底部（２０Ｒｂ、２０Ｌｂ）と掘削によって出来た新たな掘削穴ｈの底部ｈｂとによって形成される領域（空間）Ｃは、前記バケット２０の開閉用リンク４０のヒンジ部２４近傍において塞がれており、塞がれたままの状態ではバケット２０の上昇によって負圧が発生する。
【０００４】
前記空間Ｃに発生した負圧により、掘削土砂の回収のためバケット２０を上昇しようとしても、下方向の力が抵抗として働き、バケットを高速で引き上げられないと言う問題が発生していた。
【０００５】
また、前記空間Ｃに発生した負圧は、前記新たな掘削穴ｈの周囲の土壌を吸引して、崩落させてしまう（図１７中、符号Ｍは崩落した土砂を示す）という問題が存在していた。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上述した従来技術の問題点に鑑みて提案されたものであり、掘削土砂回収に際して液中掘削装置の上昇速度を高速化することが出来ると共に、掘削された領域の周囲が崩落することを防止出来る様な液中掘削装置及び液中掘削工法の提供を目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の液中掘削装置（バケット２、２Ｒ、２Ｌ）は、掘削用爪部２２に掘削箇所上方の圧力を掘削箇所下方に伝達するための圧力伝達手段（パイプ３、連通孔２４、溝２６，２６Ｅ、２６Ｆ等）を設け、該圧力伝達手段には、その内部に掘削土砂の侵入を防止する土砂侵入防止機構（逆止弁２４Ｖ、２６Ｖ）が設けられている（請求項１）。
【０００８】
また、本発明の液中掘削工法は、上述した液中掘削装置（バケット２、２Ｒ、２Ｌ）を用いて掘削する液中掘削工程と、掘削土砂の回収のため液中掘削装置（バケット２、２Ｒ、２Ｌ）を引き上げる回収工程とを含み、液中掘削工程では、掘削用爪部（２２）に設けた圧力伝達手段（パイプ３、連通孔２４、溝２６、２６Ｅ、２６Ｆ等）に掘削土砂が侵入しない様に土砂侵入防止機構（逆止弁２４Ｖ、２６Ｖ）が閉鎖し、回収工程では、土砂侵入防止機構（逆止弁２４Ｖ）が開放し、掘削用爪部２２に設けた圧力伝達手段（パイプ３、連通孔２４、溝２６，２６Ｅ、２６Ｆ等）を介して掘削箇所上方の圧力が掘削箇所下方に伝達されることを特徴としている（請求項３）。
【０００９】
係る構成を具備する本発明によれば、掘削土砂回収のため液中掘削装置２を上昇する際に、液中掘削装置２下方の領域「Ｃ」（図３）に負圧が発生しても、前記圧力伝達手段（パイプ３、連通孔２４、溝２６，２６Ｅ、２６Ｆ等）により、掘削箇所上方の圧力が当該負圧発生領域に伝達されるので、液中掘削装置２上方の領域（Ｇ）と下方の領域（Ｃ）との間に圧力差は存在しなくなる。その結果、掘削土砂の回収に際して液中掘削装置（２）に対して下方向の力（抵抗）が作用することも無くなり、液中掘削装置（２）を高速で引き上げることが出来る。
【００１０】
また、掘削箇所上方の圧力が当該負圧発生領域に伝達されるため、バケット下方の領域（Ｃ）の負圧は消滅し、周囲の地盤を吸引する力も発生しない。従って、周囲の土壌を崩落させる恐れも解消される。
【００１１】
本発明の実施に際して、前記土砂侵入防止機構（逆止弁２４Ｖ、２６Ｖ）は圧力伝達手段（パイプ３、連通孔２４、溝２６、２６Ｅ、２６Ｆ等）の下方先端部に設けられるのが好ましい。これは、バケットの爪２２により掘削した土砂が圧力伝達手段（パイプ３、連通孔２４、溝２６，２６Ｄ、２６Ｆ等）内に侵入しない様にするためである。
【００１２】
ここで、圧力伝達手段としてバケットの爪２２にパイプ３を設けた場合の掘削時のパイプ３による抵抗に関しては、本工法が軟弱な地盤や堆積物の除去が対象であるため、問題は生じない。
【００１３】
本発明において、前記液中掘削装置は、掘削反力を支持するための掘削反力支持手段（１４Ａ）を備え、該掘削反力支持手段（１４Ａ）はスクリュー状の突起を有する棒状体（１５）と、該棒状体（１５）を軸回りに回転させる駆動装置（１３）と、その棒状体（１５）を軸方向に延伸させる延伸手段（１１）、とを有していることが好ましい（請求項２）。
【００１４】
上記掘削反力支持手段によって、棒状体を掘削箇所にねじ込んで掘削時の掘削反力を支持負担し、前記液中掘削装置の浮き上がりを防いで効率のよい掘削をさせる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
添付図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。
【００１６】
先ず、穴の掘削から掘削した土砂の排出（回収）の工程を示す図１〜図４を参照して第１実施形態を説明する。
図１は或る深さまで縦穴Ｈの掘削が進み、更に次の１ショット分の掘削を行うために掘削機Ａのバケット２（２Ｒ、２Ｌ）を開き、縦孔Ｈの底部を掘削しようとしている状態を示している。
【００１７】
ここで、前記バケット２（２Ｒ、２Ｌ）にはバケット２を開閉する開閉リンク４のヒンジ取りつけ部４ａの（左右のバケット２Ｒ、２Ｌが閉じられた状態における）上方からバケット底部２ｂ（図１〜図４中、ハッチングを施した部分）にかけてパイプ３をバケットの底部２ｂのプロファイルに沿って設けてある。
そして、前記パイプ３のバケット底部２ｂ側の開口部３ａ近傍には図示しない逆止弁が設けてある。
【００１８】
図２では掘削の１ショットが終了し、前記バケット２（２Ｒ、２Ｌ）が掘削した土砂をバケット２内部に積載し、閉められた状態を示す。
図３に進み、バケット２内に積載した土砂を縦穴Ｈの外に排出する（回収する）ために、前記バケット２を掘削機Ａの昇降用ケーブル８を介して或る高さまで吊上げた状態を示している。
上記状態では、バケット２の下方にバケットの底部２ｂと掘削によって出来た新たな掘削穴ｈの底部ｈｂとによって領域（空間）Ｃが形成されている。
そして、前記領域（空間）Ｃはバケット２に設けた前述のパイプ３以外では前記バケット２の開閉用リンク４のヒンジ部４ａ近傍において塞がれた状態である。
【００１９】
図４は掘削した土砂を縦穴Ｈの外に排出（回収）するために更に前記バケット２を上方に吊上げていく過程を示している。
【００２０】
図１〜図４で示す第１実施形態の液中掘削装置及び液中掘削工法によれば、バケット２の底部２ｂと掘削によって出来た新たな掘削穴ｈの底部ｈｂとによって生じた領域（空間）Ｃはバケット２に設けた前記パイプ３によってバケット２上方の領域Ｇと連通しているために、従来技術の様に負圧は生じ得なく、バケット２の上昇速度をアップさせると共に、負圧による穴周囲の崩落が阻止できる。
【００２１】
つぎに、図５及び図６を参照して第２実施形態について説明する。
図５及び図６において、バケット２Ｒ（バケット２は左右勝手違いのバケット２Ｒ及び２Ｌによって構成されるがここでは右側の２Ｒについて説明する）の底部、即ち爪部２２には厚みの略中間位置に入口２４ａと出口２４ｂを有する連通孔２４が形成されている。
【００２２】
前記入口２４ａは円弧を描き反りあがったバケットの低部（爪部）２２の側端部２２ｅに位置し、出口２４ｂはバケット２が閉じられた状態の中央部近傍（バケット２の下方）に位置している。
【００２３】
そして、前記連通孔２４の出口２４ｂの近傍には逆止弁２４Ｖが設けられており、出口２４ｂから前記入口２４ａに向かう空気流を阻止する様に構成されている。
即ち、出口２４ｂから入口２４ａに向かって空気が流れようとした場合には、図５に示すように前記出口２４ｂ近傍には連通孔２４に直角な平面２４ｃが形成されており、前記逆止弁２４Ｖは該平面２４ｃによって閉鎖される様に構成されている。
【００２４】
また、図６に示す様に、入口２４ａから出口２４ｂに向かって空気が流れる場合は逆止弁２４Ｖは連通孔を流過する空気圧によって自動的に開くか、又は、バケット２が土砂回収の際に吊上げられる動作に連動して、図示せぬ手段によって逆止弁２４Ｖが開かれる様に構成されている。
【００２５】
図５及び図６で示す第２実施形態の液中掘削装置及び液中掘削工法によれば、バケット２の底部と掘削によって出来た新たな掘削穴の底部とによって生じた空間（図３を参照、図３の符号Ｃに相当）は、バケット２の底部（爪部）２２に設けた連通孔２４によってバケット２上方の領域（図３を参照、図３の符号Ｇに相当）と連通しているために図６の白抜きの矢印で示す如く、バケット２上方の領域から連通孔２４を流下して大気圧がバケットの底部に生じた空間に流れ込むことが出来る。
従って、バケット２の底部に生じた空間には負圧は生じることなく、バケット２の上昇速度をアップさせると共に、負圧による穴周囲の崩落が阻止できる。
【００２６】
掘削過程における土砂の前記連通孔２４への浸入も図５で示す様に逆止弁２４Ｖによって阻止される。
【００２７】
つぎに、図７〜図１０を参照して第３実施形態について説明する。
図７において、バケット２Ｒの底部、即ち爪部２２の背面２２ａには爪部２２の最下位置２２ｂに至るまで前記背面２２ａに沿って図８に断面を示す複数の溝２６が形成されている。
尚、図７中、符号２６Ｖは溝の下端に設けた逆止弁を示す。
【００２８】
前記溝２６の断面形状は半円形であり、溝の開口部は溝の略全長に亘って蓋２８と溝２６とによって管路を形成する様に覆われている。
【００２９】
また、溝の形状は図９に示す様に三角形（２６Ｅ）でもよい。図８で示したと同様に溝２６Ｅの開口部は管路を形成する様に蓋２８Ｅで覆われている。
【００３０】
さらに、溝の形状は図１０に示す様に台形（２６Ｆ又は四角形）でもよい。図８で示したと同様に溝２６Ｆの開口部は管路を形成する様に蓋２８Ｆで覆われている。
【００３１】
図７〜図１０で示す第３実施形態の液中掘削装置及び液中掘削工法によれば、図５及び図６で示した第２実施形態と同様の原理によってバケット２上方の領域から溝２６、２６Ｅ、２６Ｆによって大気圧がバケットの底部に生じた空間に流れ込むことが出来る。
従って、バケット２の底部に生じた空間には負圧は生じることなく、バケット２の上昇速度をアップさせると共に、負圧による掘削穴の崩落も阻止出来る。
【００３２】
また、掘削過程における土砂の前記溝２６、２６Ｅ、２６Ｆへの浸入も各溝に設けられた蓋２８、２８Ｅ、２８Ｆ及び図７で示す様に逆止弁２６Ｖによって阻止される。
【００３３】
つぎに、図１１〜図１３を参照して第４実施形態について説明する。
本実施形態においては、バケット２を含む掘削装置Ａをカバー部材３０に収納させてバケット２の縦孔Ｈ内上下移動のを干渉抵抗を少なくすることと、バケット２による掘削時に掘削反力でバケットが浮き上がることを防いで効率のよい掘削をさせるよう構成されている。
【００３４】
図１１は、バケット２がカバー部材３０に収納された状態を示し、図１２はバケット２がカバー部材３０からとびだして掘削を開始する状態を示し、図１３はバケット２の構成を示している。
【００３５】
図１１及び図１２において、カバー部材３０は一体形成の上部カプセル３２と分割形成の下部カプセル３４Ｌ、３４Ｒで構成され、上部カプセル３２の下端部両側に設けられたヒンジ３３、３３によって連結されている。
【００３６】
上部カプセル３２は、上頂部を尖頭状にした円筒状に形成され、尖頭状部の内側に固着された支持部材１７に繋着された一対の吊りワイヤ１６、１６によって外上方の吊り上げ機構に昇降自在に連結されている。
【００３７】
下部カプセル３４Ｌ、３４Ｒは、図１１のようにバケット２が収納状態にあるときは、下底部を尖頭状にした円筒状に合体するよう構成され、図１２のようにバケット２が掘削状態にあるときは、ヒンジ３３、３３を中心にして左右に展開するよう構成生されている。
【００３８】
カバー部材３０内のバケット２は、昇降ワイヤ８に繋着された厚板状のスライドガイド３６によって外上方の昇降機構に昇降自在に連結されている。
【００３９】
上部カプセル３２内に突起して設けられた上部ストッパ３２ａはバケット２の最上昇位置をきめるように設けられ、下部カプセル３４Ｌ、３４Ｒ内に突起して設けられた下部ストッパ３４ａ、３４ａはバケット２の最下降位置をきめるように設けられている。
【００４０】
バケット構成を示す図１３を参照して、バケット２Ｌ、２Ｒの開閉中心となる開閉ヒンジ６を固定する取付けブラケット１０に、掘削反力を支持する掘削反力支持手段１４Ａが装着されている。
【００４１】
掘削反力支持手段１４Ａは、スクリュー状の突起を有する棒状のオーガスクリュー１５と、オーガスクリュー１５を軸方向の掘削方向に延伸させる延伸手段の油圧シリンダ１１と、オーガスクリュー１５を回転させる駆動装置の油圧モーター１０、とで構成されている。
【００４２】
図１３中の符号８は、ワイヤ８を巻き付けて掘削装置Ａを昇降させるシーブを示し、リンクヒンジ４ａ、４ａはバケット２を開閉するリンク４、４に連結されている。リンク４、４は、スライドガイド３６に連結されている。
【００４３】
図１１〜図１３を参照して第４実施形態の液中掘削工法を説明する
最初に、液中の掘削地面ＧＬに向けて掘削装置Ａを降下させる。図１１においては、掘削装置Ａのバケット２が縮閉状態にあって、スライドガイド３６がストッパ３２ａで揚止されていてカバー部材３０内に収納されている。このとき、下部カプセル３４Ｌ、３４Ｒは最下端部３５で接合していて、例えば、縦孔Ｈを掘削中で掘削土壌を排出後の再降下であれば、掘削装置Ａが降下抵抗にならないように下底部を尖頭状にしている。
【００４４】
ついで、図１２を参照して、掘削装置Ａの降下が掘削地面ＧＬの近傍に達した位置で降下を停止して、カプセル３４Ｌ、３４Ｒを展開させ、ついで、スライドガイド３６が下部ストッパ３４ａで降止させるまで掘削装置Ａを降下させる。
【００４５】
ついで、バケット２を展開させる。
ついで、オーガスクリュー１５を、掘削地面ＧＬに向けて油圧シリンダ１１によって延伸させ、さらに油圧モーター１３で回転させながら掘削地面ＧＬ内の適度の深さまでオーガスクリュー１５をねじ込ませる。
【００４６】
オーガスクリュー１５を掘削地面ＧＬにねじ込ませた状態で、バケット２Ｌ、２Ｒを閉じながらオーガスクリュー１５に干渉しない範囲めで掘削する。オーガスクリュー１５の掘削反力保持によって、バケット２は浮き上がることなく掘削できる。
【００４７】
ついで、オーガスクリュー１５を引抜いて、さらに掘削土壌を含んだバケット２を閉じてカバー部材３０内に収納し、カプセル３４Ｌ、３４Ｒを縮閉して図１１と同様な姿勢にして掘削土壌を上方に引上げる。
上記のように、カバー部材３０による昇降時の干渉抵抗減少により、掘削装置Ａの昇降時間が短縮され作業時間が短縮される。
【００４８】
図示の実施形態はあくまでも例示であり、本発明の技術的内容を限定する趣旨の記述ではない旨を付記する。
【００４９】
【発明の効果】
以下に本発明の効果を列記する。
（１）　パイプ、連通孔、溝等の圧力伝達手段により、掘削箇所上方の圧力がバケット底部と掘削穴で形成される空間に伝達されるので、バケット上方の領域と該空間との間に圧力差は存在しなくなる。その結果、掘削土砂の回収に際してバケットに対して下方向の力（抵抗）が作用することも無くなり、バケットを高速で引き上げることが出来る。
（２）　掘削箇所上方の圧力がバケット底部と掘削穴で形成される空間に伝達されるため、該空間の負圧は消滅し、周囲の地盤を吸引する力も発生しない。従って、周囲の土壌を崩落させる恐れも解消される。
（３）　圧力伝達手段には逆止弁を設けてある為、掘削した土砂の圧力伝達手段内部への流入を阻止出来る。
（４）　掘削反力支持手段により、掘削時にバケットが浮き上がることなく確実な掘削ができる。
（５）　掘削装置をカバー部材に収納すれば、掘削装置の昇降時に干渉抵抗を少なくでき、昇降時間を短縮できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態における工程図で、掘削開始の状態を示す図。
【図２】本発明の第１実施形態における工程図で、掘削終了直後を示す図。
【図３】本発明の第１実施形態における工程図で、土砂回収のためにバケットを一定量吊上げた状態を示す図。
【図４】本発明の第１実施形態における工程図で、土砂回収のためにバケットを更に上方に吊上げた状態を示す図。
【図５】本発明の第２実施形態におけるバケット断面図で、逆止弁が作動した（閉じた）状態を示す図。
【図６】本発明の第２実施形態におけるバケット断面図で、逆止弁が作動しない（開いた）状態を示す図。
【図７】本発明の第３実施形態におけるバケット断面図。
【図８】図７のＸ‐Ｘ断面の１例を示す断面図。
【図９】図７のＸ‐Ｘ断面でその他の例（三角形断面）を示す断面図。
【図１０】図７のＸ‐Ｘ断面でその他の例（台形断面）を示す断面図。
【図１１】本発明の第４実施形態におけるカプセルにバケットが収納された状態を示す断面図。
【図１２】本発明の第４実施形態におけるカプセル下部が開放されてバケットが掘削を開始する状態を示す断面図。
【図１３】本発明の第４実施形態におけるバケットの詳細を示す正面図。
【図１４】従来技術における工程図で、掘削開始の状態を示す図。
【図１５】従来技術における工程図で、掘削終了直後を示す図。
【図１６】従来技術における工程図で、土砂回収のためにバケットを一定量吊上げた状態を示す図。
【図１７】従来技術における工程図で、土砂回収のためにバケットを更に上方に吊上げた状態を示す図。
【符号の簡単な説明】
Ａ・・・掘削装置
Ｃ・・・空間
Ｈ・・・縦孔
Ｇ・・・バケット上方の領域
２、２Ｒ、２Ｌ・・・バケット
３・・・パイプ
４・・・開閉用リンク
８・・・昇降ケーブル
２２・・・爪部
２４・・・連通孔
２４Ｖ、２６Ｖ・・・逆止弁
２６、２６Ｅ、２６Ｆ・・・溝
２８、２８Ｅ、２８Ｆ・・・蓋
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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