(57)【要約】【課題】地質に影響されることなく無振動及び無騒音で地中を掘削する掘削工法を提供すること。【解決手段】  ケーシングに掘削バケットを係合させ、ケーシングジャッキによりケーシングを回転させることにより、ケーシング共に掘削バケットを同時に回転させながら地中を掘削する工法である。また、掘削バケットの外周面に被噛合部を配設し、ケーシングの内周面に前記被噛合部が噛合可能な噛合部を配設している。さらに、前記噛合部は、前記ケーシングの内周面に沿って上端から下端に沿って連続して複数個の噛合部を備え、前記被噛合部は、前記掘削バケットの外周面に複数の噛合部や突起を備えている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
掘削バケットの外周面に被係合部を配設し、
ケーシングの内周面に前記掘削バケットを係合可能な係合部を配設することで、ケーシング内のいずれかの位置に掘削バケットを係合可能とし、
ケーシング駆動装置によりケーシングを回転させることにより、ケーシング共に掘削バケットを同時に回転させながら地中を掘削することを特徴とする掘削工法。
【請求項２】
前記被係合部は、前記掘削バケットの外周面に複数の凹凸歯で形成された被噛合部を備え、
前記係合部は、前記ケーシングの上端から下端にかけて内周面に沿って複数の凹凸歯で形成された噛合部を備えたことを特徴とする請求項１に記載の掘削工法。
【請求項３】
前記噛合部は前記ケーシングの内周面に１８０°間隔で配設し、前記被噛合部は掘削バケットの外周面に９０°間隔で配設したことを特徴とする請求項２に記載の掘削工法。
【請求項４】
前記噛合部は、所定個数の噛合歯で構成した噛合ブロックを有し、この噛合ブロックを前記ケーシングの内周面に沿って上端から下端に沿って複数個配設したことを特徴とする請求項２又は請求項３に記載の掘削工法。
【請求項５】
外周面に被係合部を配設し掘削バケットと、
その内周面に前記掘削バケットを係合可能な係合部を配設することで、いずれかの位置に掘削バケットを係合可能とするケーシングと、
ケーシングと共に掘削バケットを同時に回転させるケーシング駆動装置と、を備えたことを特徴とする掘削装置。
【請求項６】
前記被係合部は、前記掘削バケットの外周面に複数の凹凸歯で形成された被噛合部を備え、
前記係合部は、前記ケーシングの上端から下端にかけて内周面に沿って複数の凹凸歯で形成された噛合部を備えたことを特徴とする請求項５に記載の掘削装置。
【請求項７】
前記噛合部は前記ケーシングの内周面に１８０°間隔で配設し、前記被噛合部は掘削バケットの外周面に９０°間隔で配設したことを特徴とする請求項６に記載の掘削装置。
【請求項８】
前記噛合部は、所定個数の噛合歯で構成した噛合ブロックを有し、この噛合ブロックを前記ケーシングの内周面に沿って上端から下端に沿って複数個配設したことを特徴とする請求項６又は請求項７に記載の掘削装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、掘削工法、詳しくは、地中に地中杭を施工するために掘削する掘削工法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば特許文献１に記載のように、地中に地中杭を施工するために掘削する掘削工法としてベノト工法（オールケーシング工法）がある。このベノト工法では、据置式の全旋回掘削機によりケーシングチューブを強力な高トルクで回転させ圧入しながらハンマーグラブ等でケーシングチューブ内の土砂や障害物を排土撤去する工法である。このベノト工法では、掘削孔壁をケーシングにて保護するため、周辺に与える影響が少ない長所を有している。
【０００３】
また、上記ベノト工法とは別に、例えば特許文献２に記載のようなアースドリル工法がある。このアースドリル工法では、ドリリング掘削バケットを回転させて地盤を掘削、掘削バケット内部に収納された土砂を地上に排土する方法で掘削を行う工法である。このアースドリル工法では、機械装置が簡単であり、仮設が簡単で施工速度が速く工費が安いなどの長所を有している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−０２７８７７号公報
【０００５】
【特許文献２】特開２００９−１５５９６１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところが、上記ベノト工法ではハンマーグラブを用いて土砂を採取するが、このハンマーグラブは一回の落下だけでは掘削する土砂の量が少なく、掴み取る量も少なかったので、掘削の時には何回も落下を繰り返さなければならず、また、騒音や振動等が大きい問題を有していた。
【０００７】
また、上記アースドリル工法では、地下水の無い、粘土質で素掘りが出来る地盤では良質の杭を施工出来るが、このような地盤は限られており、通常はベントナイト液で孔壁の保護を行いながら、回転掘削バケットで掘削していた。
【０００８】
この発明は、地質に影響されることなく無振動及び無騒音で地中を掘削する掘削工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】
【０００９】
請求項１に記載の発明は、掘削バケットの外周面に被係合部を配設し、ケーシングの内周面に前記掘削バケットを係合可能な係合部を配設することで、ケーシング内のいずれかの位置に掘削バケットを係合可能とし、ケーシング駆動装置によりケーシングを回転させることにより、ケーシング共に掘削バケットを同時に回転させながら地中を掘削することを特徴とする掘削工法である。
【００１０】
請求項２に記載の発明は、前記被係合部は、前記掘削バケットの外周面に複数の凹凸歯で形成された被噛合部を備え、前記係合部は、前記ケーシングの上端から下端にかけて内周面に沿って複数の凹凸歯で形成された噛合部を備えたことを特徴とする請求項１に記載の掘削工法である。
【００１１】
請求項３に記載の発明は、前記噛合部は前記ケーシングの内周面に１８０°間隔で配設し、前記被噛合部は掘削バケットの外周面に９０°間隔で配設したことを特徴とする請求項２に記載の掘削工法である。
【００１２】
請求項４に記載の発明は、前記噛合部は、所定個数の噛合歯で構成した噛合ブロックを有し、この噛合ブロックを前記ケーシングの内周面に沿って上端から下端に沿って複数個配設したことを特徴とする請求項２又は請求項３に記載の掘削工法である。
【００１３】
請求項５に記載の発明は、外周面に被係合部を配設した掘削バケットと、その内周面に前記掘削バケットを係合可能な係合部を配設することで、いずれかの位置に掘削バケットを係合可能とするケーシングと、ケーシングと共に掘削バケットを同時に回転させるケーシング駆動装置と、を備えたことを特徴とする掘削装置である。
【００１４】
請求項６に記載の発明は、前記被係合部は、前記掘削バケットの外周面に複数の凹凸歯で形成された被噛合部を備え、前記係合部は、前記ケーシングの上端から下端にかけて内周面に沿って複数の凹凸歯で形成された噛合部を備えたことを特徴とする請求項５に記載の掘削装置である。
【００１５】
請求項７に記載の発明は、前記噛合部は前記ケーシングの内周面に１８０°間隔で配設し、前記被噛合部は掘削バケットの外周面に９０°間隔で配設したことを特徴とする請求項６に記載の掘削装置である。
【００１６】
請求項８に記載の発明は、前記噛合部は、所定個数の噛合歯で構成した噛合ブロックを有し、この噛合ブロックを前記ケーシングの内周面に沿って上端から下端に沿って複数個配設したことを特徴とする請求項６又は請求項７に記載の掘削装置である。
【発明の効果】
【００１７】
本願発明によれば、以下の効果を奏することができる。
（１）上記ベノト工法で使用するハンマーグラブの代わりに、本願発明では掘削バケットを使用し、掘削バケットへの土砂の収容はケーシングに係合させた状態で行うので、ハンマーグラブのような騒音や振動の問題を低減することができる。
（２）また、従来のベノト工法のケーシングの回転により地盤を掘削することを踏襲しているので、全ての地中の掘削に対応することができ、掘削時の崩落などを心配する必要がない。
（３）さらに、ケーシング内のいずれかの位置に掘削バケットを係合可能としているので、係合部と被係合部とで反力をとりながら地盤を掘削することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本実施形態における掘削装置の全体構造を示した平面図である。
【図２】本実施形態における掘削バケットの全体構造を示した正面図である。
【図３】本実施形態における掘削バケットの全体構造を示した平面図である。
【図４】本実施形態における掘削バケットの全体構造を示した底面図である。
【図５】本実施形態におけるケーシングと掘削バケットの係合状態を示した平面図である。
【図６】本実施形態における掘削工法の掘削初期時のフローを説明する説明図である。
【図７】本実施形態における掘削工法の掘削中盤時のフローを説明する説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
［掘削装置の構造］
まず、本実施形態における掘削装置１０の構造について図１を参照して説明する。図１に示すように、本実施形態における掘削装置１０は、地中に地中杭を施工するために掘削するもので、主としてケーシング１１と掘削バケット１３とケーシングジャッキ１２（図６に示す）を有している。
【００２０】
ケーシング１１は、中空の円筒本体を有し、掘削時に最下部に位置するものについては円筒本体の先端にカッタビット３１が設けられている。その最下部以外のものは、複数段連結できるように上端部又は下端部に連結部３２を設けている。
【００２１】
掘削バケット１３は、図２に示すように、円筒状に形成されたバケット本体２１と、バケット本体２１の底部に配置されたヘッド部２２と、バケット本体２１の上部に配設された蓋部３０と、を備えている。
【００２２】
図３に示すように、バケット本体２１の上端にはクレーン用の掛止部材２６が配設されている。そして、クレーンにより掘削バケット１３をケーシング１１内に配置可能とする共に、掘削バケット１３内に収容された土砂などを、吊り上げて排土できるようにしている。
【００２３】
バケット本体２１は、図２に示すように、ヘッド部２２を開閉可能に接続するための蝶番２８と、ヘッド部２２をバケット本体２１に対して前記蝶番２８を軸にして開閉させる開放手段２５とを備えている。
【００２４】
また、ヘッド部２２は、図４に示すように、先端突出体２３と、掘削時の土砂を取り込む土砂取り込み口２７と、土砂取り込み口２７の周辺部に設けた複数個の掘削用ビット２４により構成される。すなわち、バケット本体２１の回転により、先端突出体２３と複数個の掘削用ビット２４とで地盤を掘削しながら、掘削時の土砂をバケット本体２１内に取り込むようにしている。
【００２５】
なお、ヘッド部２２は、上記記載の構成を有するものの代わりに、硬質地盤や岩盤を掘削する硬質地盤掘削機のカッタヘッドを適用することができる。硬質地盤掘削機のカッタヘッドとしては、例えば、特開２００２−１１５４８９号公報（出願人：株式会社ハンナンテックス）に記載のものを適用することができる。
【００２６】
さらに、本実施形態では、ケーシング１１を回転しながら地中に埋め込むためのケーシングジャッキ１２（ケーシング駆動装置）を有する。
【００２７】
ケーシングジャッキ１２は、図６及び図７に示すように、前記ケーシング１１が挿入可能な円筒状の本体３４と、この本体３４内で前記ケーシング１１を外側から把持する図略の把持部と、この把持部を回転させる図略の油圧モータと、前記本体３４及び把持部を昇降させる油圧ジャッキ３５とを備える。前記油圧モータ及び前記油圧ジャッキ３５は、図示しない油圧ユニットから供給される油圧によって駆動される。
【００２８】
このような構成において、本実施形態における掘削装置１０は、掘削バケット１３の外周面に被噛合部１７を配設し、ケーシング１１の内周面に前記被係合部１５が係合可能な係合部１４を配設している。
【００２９】
すなわち、図１に示すように、ケーシング１１の内周面には係合部１４が配設されている。係合部１４は、複数個の噛合ブロック１８が、ケーシング１１の内周面に上端から下端まで配設されている。噛合ブロック１８は外付けでケーシング１１の内周面に固設されている。
【００３０】
各噛合ブロック１８には、掘削バケット１３の外周面に配設された被噛合部１７を係合できるように、複数の矩形凹凸歯で形成された噛合部１６が配設されている。
【００３１】
図５に示すように、本実施形態では前記噛合部１６は前記ケーシング１１の内周面に１８０°間隔で配設している。このように、１８０°間隔で配設すると、掘削バケット１３が噛合したときの位置ずれが生じにくい。本実施形態では前記噛合部１６は１８０°間隔で配設しているが、これに限られず、４５°又は９０°間隔等で配設することもできる。
【００３２】
これに対して、前記被係合部１５は、前記バケット本体２１の外周面に噛合歯からなる被噛合部１７が配設されている。前記被噛合部１７は、複数の矩形凹凸歯で形成された噛合歯が掘削バケット１３上部から下部にかけて配設されている。そして、前記被係合部１５の被噛合部１７は、平面視して係合部１４の噛合部１６と対向するように配設されている。
【００３３】
前記被噛合部１７は、例えば、バケット本体２１の外周面に９０°間隔で配設している。このように、被噛合部１７はバケット本体２１の外周面に９０°間隔で配設することにより、ケーシング１１を９０°回転させれば、容易に掘削バケット１３と係合することができる。本実施形態では、被噛合部１７本実施形態では前記被噛合部１７は９０°間隔で配設しているが、これに限られず、４５°又は１８０°間隔等で配設することもできる。
【００３４】
本実施形態では、被係合部１５と係合部１４の形状を矩形凹凸歯で形成したが、その形状及び構造に限られず、例えば、半円形歯で噛み合わせる構造としてもよい。または、掘削バケット１３の外周面に上端から下端にかけて矩形状の突出体を所定ピッチで複数個形成して、ケーシング１１の内周面に各突出体を係合可能とする係合溝などを形成してもよい。また、噛み合わせ部分には強力な力が加わるので、噛み合わせ部分を保護するカバーを付設するようにしてもよい。
【００３５】
以上のようにして、ケーシング１１内のいずれかの位置に掘削バケット１３を係合可能としているので、係合部１４と被係合部１５とで反力をとりながら地盤を掘削することができる。
【００３６】
［掘削方法］
次に、掘削方法について説明する。
まず、図６に示すように、クレーンを使用してケーシング１１を吊り上げ、ケーシングジャッキ１２の把持部にケーシング１１を装着する。次いで、ケーシング１１の上端部に掘削バケット１３を挿入しやすいようにガイド部３３を据え付ける。
【００３７】
この後、図６に示すように、掘削バケット１３をクレーンで吊り上げ、ガイド部を通してこれをケーシング１１内に挿入する。そして、掘削バケット１３をケーシング１１内で係合したい位置まで吊り下げる。
【００３８】
次に、ケーシングジャッキ１２を駆動し、ケーシング１１を地上から地中に向かって平面視して右回りに回転させる。すると、掘削バケット１３の外周面に配設した噛合部１６とケーシング１１の内周面に配設した被噛合部１７とが噛み合う。
【００３９】
図７に示すように、本実施形態では、係合部１４は、ケーシング１１の内周面に沿って上端から下端に沿って連続して複数個の噛合部１６を備え、被係合部１５は、前記掘削バケット１３の外周面に複数の被噛合部１７を備えている。
【００４０】
これにより、本実施形態では、掘削バケット１３を連続したケーシング１１のどの位置でも係合させることができ、また、ケーシング１１内での掘削バケット１３の位置の変更が自由に行える。
【００４１】
そして、ケーシングジャッキ１２によりケーシング１１を回転させると、ケーシング１１共に掘削バケット１３を同時に回転させながら地中を掘削する。すると、ケーシング１１の先端に取り付けたカッタビット３１で地盤を切削しながら、掘削バケット１３に設けた掘削用ビット２４で切削し、その切削した土砂を掘削バケット１３のヘッド部２２の土砂取り込み口２７に取り込まれる。このようにして、掘削バケット１３内に土砂が収容されながら地盤を掘削することができる。
【００４２】
図７に示すように、掘削バケット１３内に土砂を一杯に収容すると、ケーシング１１から掘削バケット１３の係合を解除する。その解除は、ケーシング１１を掘削時とは反対の方向に回転させて行う。そして、掘削バケット１３をクレーンで吊り上げ、開放手段２５により掘削バケット１３からヘッド部２２を開放させて、トラックＴの荷台に土砂を排土する。
【００４３】
所定位置まで地中を掘削すると、さらにケーシング１１の上端に別のケーシング１１を連結して、さらに、地中深くまで掘削する。これらの工程を連続することにより、所定位置まで掘削する。
【００４４】
このように、ケーシング１１共に掘削バケット１３を同時に回転させながら地中を掘削するので、無振動及び無騒音にすることができる。また、水を含む軟質の地中に対しても、掘削することができる。しかも、従来工法のようなケーシング１１を回転させるのに反力受け部材や油圧装置等を用いなくてもよい。
【００４５】
なお、本実施形態における掘削工法は、地中深く掘削する方法について説明したが、強力な地盤や岩石に対して掘削することができる。
【符号の説明】
【００４６】
１０  掘削装置
１１  ケーシング
１２  ケーシングジャッキ（ケーシング駆動装置）
１３  掘削バケット
１４  係合部
１５  被係合部
１６  噛合部
１７  被噛合部
１８  噛合ブロック
【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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