(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
地盤の地表に設置されるテーブルマシーンによって回転駆動されるケーシングと、
前記ケーシング内に挿入されるロッドと、
前記ロッドの下部に設けられると共に、前記ケーシング内に前記ロッドが挿入された際、該ケーシングより突出し、さらに、前記ケーシングの内径よりも外方へ突出した拡径姿勢と、前記ケーシングの内径よりも内側に移動した縮径姿勢とに拡縮可能である拡径ビットと、
前記ロッドの上部に設けられると共に、前記ケーシングと着脱自在に連結可能で、さらに、該ケーシングが回転する際に共に回転可能な連結部と、
前記ロッドの上部に前記連結部が設けられることによって、該連結部の上面に設けられるスイベル機構と、を有し、
前記ロッドは、前記連結部と共に回転可能であり、
前記拡径ビットは、前記ロッドと共に回転し、前記地盤を掘削可能であり、
前記テーブルマシーンには、内部に複数の凹条部が設けられ、
前記ケーシングの外周面には、前記凹条部に対応する凸条部が設けられると共に、該凸条部とは別に、第１係合凸部又は第１係合凹部が設けられ、
前記連結部は、上面及び両側面が閉止され、下面が開放された凹状に形成されており、
前記連結部には、前記ケーシングと連結するにあたって、内周面に、前記第１係合凸部と係合可能な第２係合凹部、又は、前記第１係合凹部と係合可能な第２係合凸部が設けられ、さらに、
前記連結部は、前記地盤を掘削した際発生するスライムが、前記開放された下面より外部に排出されるように、前記ケーシングと連結され、そしてさらに、
前記連結部には、前記ケーシングと連結された際、両側面からも、前記スライムが外部に排出されるように、該両側面には、前記スライムを外部に排出可能な排出口が設けられてなる掘削装置。
【請求項２】
上部にスイベル機構及び連結部を設け、下部に拡径ビットを設けているロッドを前記ケーシング内に挿入することによって、該ケーシングより前記拡径ビットを突出させ、前記連結部と前記ケーシングを連結する第１工程と、
前記第１工程によって、前記連結部と連結しているケーシングを、地盤の地表に設置されるテーブルマシーンによって回転駆動させると、前記ロッドが共に回転し、前記ケーシングより突出している前記拡径ビットが前記ケーシングの内径よりも外方へ突出した拡径姿勢となり、前記地盤を掘削する第２工程と、
前記地盤の掘削によって掘削孔が形成され、該掘削孔の形成が終了すると、前記第２工程とは逆方向に、前記ケーシングを前記テーブルマシーンによって回転駆動させることにより、前記ロッドを回転させ、前記ケーシングより突出している前記拡径ビットを前記ケーシングの内径よりも内側に移動した縮径姿勢とする第３工程と、
前記拡径ビットを縮径姿勢とした後、前記連結部と前記ケーシングとの連結を解除し、前記ケーシングより、前記ロッドを抜出し、該ケーシングを前記掘削孔に残置する第４工程と、
前記第４工程により、前記掘削孔に残置されたケーシング内に杭を挿入し、該ケーシングを前記掘削孔より抜出する第５工程と、を含んでなり、
前記スイベル機構は、前記連結部の上面に設けられ、
前記テーブルマシーンには、内部に複数の凹条部が設けられ、
前記ケーシングの外周面には、前記凹条部に対応する凸条部が設けられると共に、該凸条部とは別に、第１係合凸部又は第１係合凹部が設けられ、
前記連結部は、上面及び両側面が閉止され、下面が開放された凹状に形成されており、
前記連結部には、前記ケーシングと連結するにあたって、内周面に、前記第１係合凸部と係合可能な第２係合凹部、又は、前記第１係合凹部と係合可能な第２係合凸部が設けられ、さらに、
前記連結部は、前記地盤を掘削した際発生するスライムが、前記開放された下面より外部に排出されるように、前記ケーシングと連結され、そしてさらに、
前記連結部には、前記ケーシングと連結された際、両側面からも、前記スライムが外部に排出されるように、該両側面には、前記スライムを外部に排出可能な排出口が設けられてなる掘削方法。
【請求項３】
前記第１工程にて、前記連結部と前記ケーシングを連結するにあたって、前記ケーシング又は前記ロッドを回転させることによって、前記ケーシングに設けられている第１係合凸部と、前記連結部に設けられている第２係合凹部とを係合することにより連結するか、又は、前記ケーシングに設けられている第１係合凹部と、前記連結部に設けられている第２係合凸部とを係合することにより連結してなる請求項２に記載の掘削方法。
【請求項４】
前記第１工程にて、前記連結部と前記ケーシングを連結するにあたって、前記ケーシングを支持する支持台を、前記地盤の地表に設置してなる請求項２又は３に記載の掘削方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、掘削装置及びその方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の掘削装置として、例えば、特許文献１に記載のものが知られている。この掘削装置は、掘削用のケーシングと、ケーシングを回転駆動する全周回転駆動装置と、クレーンによりケリーロッドを介し吊支されて、ケーシング内に挿入される回転駆動ユニット及び破砕ユニットと、破砕ユニットに高圧エアを供給するスイベル継手とを備え、回転駆動ユニットはケーシングの内周面に圧接固定可能で且つ回転駆動手段を有し、破砕ユニットは、大径のダウンザホールハンマからなるもので、各ダウンザホールハンマは、前記回転駆動手段によって回転駆動されると共に、前記高圧エアによって打撃駆動されるようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第３００４９０３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記のような掘削装置は、硬質地盤には有効であるものの、軟弱な崩壊層地盤においては、掘削孔が崩壊し、もって、杭の建込みをすることができないという問題があった。
【０００５】
そこで、本発明は、上記問題に鑑み、軟弱な崩壊層地盤であっても、杭の建込みが可能な掘削装置及びその方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記本発明の目的は、以下の手段によって達成される。なお、括弧内は、後述する実施形態の参照符号を付したものであるが、本発明はこれに限定されるものではない。
【０００７】
請求項１の発明によれば、地盤（Ｇ）の地表（Ｇａ）に設置されるテーブルマシーン（２）によって回転駆動されるケーシング（外側ケーシング３）と、
前記ケーシング（外側ケーシング３）内に挿入されるロッド（インナーロッド４）と、
前記ロッド（インナーロッド４）の下部（４ｂ）に設けられると共に、前記ケーシング（外側ケーシング３）内に前記ロッド（インナーロッド４）が挿入された際、該ケーシング（外側ケーシング３）より突出し、さらに、前記ケーシング（外側ケーシング３）の内径よりも外方へ突出した拡径姿勢と、前記ケーシング（外側ケーシング３）の内径よりも内側に移動した縮径姿勢とに拡縮可能である拡径ビット（４２ｂ）と、
前記ロッド（インナーロッド４）の上部（４ａ）に設けられると共に、前記ケーシング（外側ケーシング３）と着脱自在に連結可能で、さらに、該ケーシング（外側ケーシング３）が回転する際に共に回転可能な連結部（回転駆動キャップ４０）と、
前記ロッド（インナーロッド４）の上部に前記連結部（回転駆動キャップ４０）が設けられることによって、該連結部（回転駆動キャップ４０）の上面に設けられるスイベル機構（５）と、を有し、
前記ロッド（インナーロッド４）は、前記連結部（回転駆動キャップ４０）と共に回転可能であり、
前記拡径ビット（４２ｂ）は、前記ロッド（インナーロッド４）と共に回転し、前記地盤（Ｇ）を掘削可能であり、
前記テーブルマシーン（２）には、内部に複数の凹条部（２２ａ）が設けられ、
前記ケーシング（外側ケーシング３）の外周面（３０ｂ）には、前記凹条部（２２ａ）に対応する凸条部（３１）が設けられると共に、該凸条部（３１）とは別に、第１係合凸部（凸部３２）又は第１係合凹部が設けられ、
前記連結部（回転駆動キャップ４０）は、上面及び両側面が閉止され、下面が開放された凹状に形成されており、
前記連結部（回転駆動キャップ４０）には、前記ケーシング（外側ケーシング３）と連結するにあたって、内周面（４０ｂ）に、前記第１係合凸部（凸部３２）と係合可能な第２係合凹部（凹部４０ａ）、又は、前記第１係合凹部と係合可能な第２係合凸部が設けられ、さらに、
前記連結部（回転駆動キャップ４０）は、前記地盤（Ｇ）を掘削した際発生するスライム（Ｇｓ）が、前記開放された下面（第２排出口４０ｄ）より外部に排出されるように、前記ケーシング（外側ケーシング３）と連結され、そしてさらに、
前記連結部（回転駆動キャップ４０）には、前記ケーシング（外側ケーシング３）と連結された際、両側面からも、前記スライム（Ｇｓ）が外部に排出されるように、該両側面には、前記スライム（Ｇｓ）を外部に排出可能な排出口（第１排出口４０ｃ）が設けられてなることを特徴としている。
【００１０】
一方、請求項４の発明によれば、上部（４０ａ）にスイベル機構（５）及び連結部（回転駆動キャップ４０）を設け、下部（４０ｂ）に拡径ビット（４２ｂ）を設けているロッド（インナーロッド４）を前記ケーシング（外側ケーシング３）内に挿入することによって、該ケーシング（外側ケーシング３）より前記拡径ビット（４２ｂ）を突出させ、前記連結部（回転駆動キャップ４０）と前記ケーシング（外側ケーシング３）を連結する第１工程（図８（ａ）〜（ｂ）参照）と、
前記第１工程（図８（ａ）〜（ｂ）参照）によって、前記連結部（回転駆動キャップ４０）と連結しているケーシング（外側ケーシング３）を、地盤（Ｇ）の地表（Ｇａ）に設置されるテーブルマシーン（２）によって回転駆動させると、前記ロッド（インナーロッド４）が共に回転し、前記ケーシング（外側ケーシング３）より突出している前記拡径ビット（４２ｂ）が前記ケーシング（外側ケーシング３）の内径よりも外方へ突出した拡径姿勢となり、前記地盤（Ｇ）を掘削する第２工程（図８（ｃ）参照）と、
前記地盤（Ｇ）の掘削によって掘削孔（Ｇｂ）が形成され、該掘削孔（Ｇｂ）の形成が終了すると、前記第２工程（図８（ｃ）参照）とは逆方向に、前記ケーシング（外側ケーシング３）を前記テーブルマシーン（２）によって回転駆動させることにより、前記ロッド（インナーロッド４）を回転させ、前記ケーシング（外側ケーシング３）より突出している前記拡径ビット（４２ｂ）を前記ケーシング（外側ケーシング３）の内径よりも内側に移動した縮径姿勢とする第３工程（図８（ｄ）参照）と、
前記拡径ビット（４２ｂ）を縮径姿勢とした後、前記連結部（回転駆動キャップ４０）と前記ケーシング（外側ケーシング３）との連結を解除し、前記ケーシング（外側ケーシング３）より、前記ロッド（インナーロッド４）を抜出し、該ケーシング（外側ケーシング３）を前記掘削孔（Ｇｂ）に残置する第４工程（図８（ｅ）参照）と、
前記第４工程（図８（ｅ）参照）により、前記掘削孔（Ｇｂ）に残置されたケーシング（外側ケーシング３）内に杭（Ｋ）を挿入し、該ケーシング（外側ケーシング３）を前記掘削孔（Ｇｂ）より抜出する第５工程（図９（ａ）〜（ｅ）参照）と、を含んでなり、
前記スイベル機構（５）は、前記連結部（回転駆動キャップ４０）の上面に設けられ、
前記テーブルマシーン（２）には、内部に複数の凹条部（２２ａ）が設けられ、
前記ケーシング（外側ケーシング３）の外周面（３０ｂ）には、前記凹条部（２２ａ）に対応する凸条部（３１）が設けられると共に、該凸条部（３１）とは別に、第１係合凸部（凸部３２）又は第１係合凹部が設けられ、
前記連結部（回転駆動キャップ４０）は、上面及び両側面が閉止され、下面が開放された凹状に形成されており、
前記連結部（回転駆動キャップ４０）には、前記ケーシング（外側ケーシング３）と連結するにあたって、内周面（４０ｂ）に、前記第１係合凸部（凸部３２）と係合可能な第２係合凹部（凹部４０ａ）、又は、前記第１係合凹部と係合可能な第２係合凸部が設けられ、さらに、
前記連結部（回転駆動キャップ４０）は、前記地盤（Ｇ）を掘削した際発生するスライム（Ｇｓ）が、前記開放された下面（第２排出口４０ｄ）より外部に排出されるように、前記ケーシング（外側ケーシング３）と連結され、そしてさらに、
前記連結部（回転駆動キャップ４０）には、前記ケーシング（外側ケーシング３）と連結された際、両側面からも、前記スライム（Ｇｓ）が外部に排出されるように、該両側面には、前記スライム（Ｇｓ）を外部に排出可能な排出口（第１排出口４０ｃ）が設けられてなることを特徴としている。
【００１１】
また、請求項３の発明によれば、上記請求項２に記載の掘削方法において、前記第１工程（図８（ａ）〜（ｂ）参照）にて、前記連結部（回転駆動キャップ４０）と前記ケーシング（外側ケーシング３）を連結するにあたって、前記ケーシング（外側ケーシング３）又は前記ロッド（インナーロッド４）を回転させることによって、前記ケーシング（外側ケーシング３）に設けられている第１係合凸部（凸部３２）と、前記連結部（回転駆動キャップ４０）に設けられている第２係合凹部（凹部４０ａ）とを係合することにより連結するか、又は、前記ケーシング（外側ケーシング３）に設けられている第１係合凹部と、前記連結部（回転駆動キャップ４０）に設けられている第２係合凸部とを係合することにより連結してなることを特徴としている。
【００１２】
さらに、請求項４の発明によれば、上記請求項２又は３に記載の掘削方法において、  前記第１工程（図８（ａ）〜（ｂ）参照）にて、前記連結部（回転駆動キャップ４０）と前記ケーシング（外側ケーシング３）を連結するにあたって、前記ケーシング（外側ケーシング３）を支持する支持台（６）を、前記地盤（Ｇ）の地表（Ｇａ）に設置してなることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１３】
次に、本発明の効果について、図面の参照符号を付して説明する。なお、括弧内は、後述する実施形態の参照符号を付したものであるが、本発明はこれに限定されるものではない。
【００１４】
請求項１，２に係る発明によれば、テーブルマシーン（２）を用いた地盤（Ｇ）の掘削にあたって、地盤（Ｇ）を掘削すると同時に、地盤（Ｇ）にケーシング（外側ケーシング３）を貫入させることができるから、地盤（Ｇ）が軟弱な崩壊層であっても、杭（Ｋ）の建込みが可能となる。
【００１５】
また、請求項１，２に係る発明によれば、連結部（回転駆動キャップ４０）とケーシング（外側ケーシング３）を連結するにあたって、第１係合凸部（凸部３２）と第２係合凹部（凹部４０ａ）とを係合することにより連結するか、又は、第１係合凹部と第２係合凸部とを係合することにより連結しているから、連結作業が簡単容易となる。
【００１６】
請求項１，２に係る発明によれば、連結部（回転駆動キャップ４０）は、地盤（Ｇ）を掘削した際発生するスライム（Ｇｓ）が、開放された下面より外部に排出されるように、ケーシング（外側ケーシング３）と連結され、そしてさらに、ケーシング（外側ケーシング３）と連結された際、両側面からも、スライム（Ｇｓ）が外部に排出されるように、両側面には、前記スライムを外部に排出可能な排出口（第１排出口４０ｃ）が設けられているから、スライム（Ｇｓ）を外部に確実に排出することができる。
【００１７】
請求項３に係る発明によれば、連結部（回転駆動キャップ４０）とケーシング（外側ケーシング３）を連結するにあたって、ケーシング（外側ケーシング３）又はロッド（インナーロッド４）を回転させることによって、ケーシング（外側ケーシング３）に設けられている第１係合凸部（凸部３２）と、連結部（回転駆動キャップ４０）に設けられている第２係合凹部（凹部４０ａ）とを係合することにより連結するか、又は、ケーシング（外側ケーシング３）に設けられている第１係合凹部と、連結部（回転駆動キャップ４０）に設けられている第２係合凸部とを係合することにより連結しているから、連結作業がより簡単容易となる。
【００１８】
さらに、請求項４に係る発明によれば、連結部（回転駆動キャップ４０）とケーシング（外側ケーシング３）を連結するにあたって、ケーシング（外側ケーシング３）を支持する支持台（６）を、地盤（Ｇ）の地表（Ｇａ）に設置しているから、連結作業がさらに簡単容易となる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の一実施形態に係る掘削装置をクローラクレーンで吊支している状態を示す正面図である。
【図２】同実施形態に係る掘削装置の分解正面図である。
【図３】同実施形態に係る掘削装置をテーブルマシーンに設置した状態を示す正面図である。
【図４】（ａ）は同実施形態に係る掘削装置の一部縦断面図を示し、（ｂ）は同実施形態に係る掘削装置の下部側を拡大した一部縦断面図を示す図である。
【図５】（ａ）は同実施形態に係る外側ケーシングの平面図、（ｂ）は同実施形態に係る外側ケーシングの一部を示す正面図である。
【図６】同実施形態に係る外側ケーシング内にインナーロットを挿入した状態を示し、（ａ−１）は拡径ビットが縮径姿勢となっている際の底面図、（ａ−２）は拡径ビットが縮径姿勢となっている際の一部縦断面図、（ｂ−１）は拡径ビットが拡径姿勢となっている際の底面図、（ｂ−２）は拡径ビットが拡径姿勢となっている際の一部縦断面図である。
【図７】（ａ）は同実施形態に係るテーブルマシーンの平面図、（ｂ）は同実施形態に係るテーブルマシーンの正面図である。
【図８】（ａ）〜（ｂ）は同実施形態に係る外側ケーシング内にインナーロッドを挿入し、外側ケーシング内にインナーロッドが挿入された状態を保持させる工程を順に示す概略縦断面図、（ｃ）〜（ｅ）は同実施形態に係る掘削装置を用いて地盤を掘削し、外側ケーシング内からインナーロッドを抜出する工程を順に示す概略縦断面図である。
【図９】（ａ）〜（ｅ）は地盤に残置された外側ケーシング内に杭を挿入し、地盤への杭の建込みが完了するまでの工程を順に示す概略縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明に係る掘削装置の一実施形態を、図面を参照して具体的に説明する。なお、以下の説明において、上下左右の方向を示す場合は、図示正面から見た場合の上下左右をいうものとする。
【００２１】
＜掘削装置の概要＞
図１に示すように、掘削装置１は、地盤Ｇの地表Ｇａに設置されるブームＢを備えたクローラクレーンＭに吊支されている。より詳しく説明すると、図１に示すように、クローラクレーンＭは、ブームＢの先端に設けられたシーブＳに巻上ロープＲを掛け回し、巻上ロープＲの先端にフックＦを接続することによって、作業姿勢としている。そして、このクローラクレーンＭのフックＦに接続されている吊支ワイヤＷによって、掘削装置１は、吊支されている。
【００２２】
ところで、このように吊支ワイヤＷによって吊支されている掘削装置１は、図１〜図３に示すように、テーブルマシーン２によって回転駆動される外側ケーシング３と、インナーロッド４と、スイベル機構５と、で主に構成されている。以下、各構成について詳しく説明することとする。
【００２３】
＜テーブルマシーンの説明＞
テーブルマシーン２は、図１に示すように、地盤Ｇの地表Ｇａに設置される。より詳しく説明すると、このようなテーブルマシーン２は、油圧駆動式のロータリーテーブルであって、図７（ｂ）に示すように、正面視矩形状のテーブルマシーン本体２０を備えている。そしてこのテーブルマシーン本体２０の下面２０ａには、左右側面側に、一対のＩ型の支持部２１が設けられており、ボルト等によって固定されている。なお、この支持部２１は、反力用鋼材等からなるものである。
【００２４】
一方、テーブルマシーン本体２０は、図７（ａ），（ｂ）に示すように、テーブルマシーン本体２０内に駆動用円環部材２２を回転自在に支持している。そして、この駆動用円環部材２２の内周面には、後述する外側ケーシング３の凸条部３１に対応する凹条部２２ａが所定間隔置きに、複数設けられている。なお、この駆動用円環部材２２は、図示しない油圧モータが回転することにより回転するようになっている。
【００２５】
＜外側ケーシングの説明＞
外側ケーシング３は、図２に示すように、軸方向（上下長手方向）に長尺な略円筒状の外側ケーシング本体３０を備えている。図５（ａ）に示すように、この外側ケーシング本体３０の内周面３０ａには、円形状の空間Ｓ１が形成されており、図２及び図５に示すように、外側ケーシング本体３０の外周面３０ｂには、軸方向（上下長手方向）に沿って、所定間隔置きに、複数の凸条部３１が設けられている。さらに、図５に示すように、外側ケーシング本体３０の外周面３０ｂには、一対の凸部３２が設けられている。なお、この凸部３２は、後述する回転駆動キャップ４０の凹部４０ａに対応するものである。
【００２６】
また、図４に示すように、外側ケーシング本体３０の内周面３０ａ先端側には、略リング状のケーシングトップ３３が設けられている。
【００２７】
かくして、上記のように構成される外側ケーシング３は、図３に示すように、テーブルマシーン２の駆動用円環部材２２内に挿入され、もって、外側ケーシング３の凸条部３１と、駆動用円環部材２２の凹条部２２ａとが係合されることとなる。これにより、図示しない油圧モータにより駆動用円環部材２２が回転すると、外側ケーシング３も回転することとなる。
【００２８】
＜インナーロッドの説明＞
インナーロッド４は、図２に示すように、軸方向（上下長手方向）に長尺な略円筒状に形成されており、図４（ｂ）に示すように、第１インナーロッド４Ａと、第２インナーロッド４Ｂとが連結されて形成されている。このインナーロッド４の上部４ａには、正面視Ｔ字状の凹部４０ａが形成された正面視略矩形状の回転駆動キャップ４０が取り付け固定されている。より詳しく説明すると、この回転駆動キャップ４０は、図４（ａ）に示すように、内部に逆凹状の空間Ｓ１が設けられており、凹部４０ａの上部に位置する内周面４０ｂ側が、連結ピン４０ｂ１によって、インナーロッド４の上部４ａに連結固定されている。そして、図４（ａ）に示すように、この回転駆動キャップ４０の左右両側面には、左右方向に貫通して設けられている孔である第１排出口４０ｃが設けられている。そしてさらに、図４（ａ）に示すように、この回転駆動キャップ４０の下面には、上下方向に貫通して設けられている孔である第２排出口４０ｄが設けられている。なお、この第１排出口４０ｃ、及び、第２排出口４０ｄからは、地盤Ｇ（図８参照）を掘削する際発生する、砂、シルト、礫などの掘削屑であるスライムＧｓ（図３，図４参照）を外部に排出することができようになっている。この点の詳細は、後述することとする。
【００２９】
一方、インナーロッド４の上部４ａには、回転駆動キャップ４０を介して、略円柱状の取付部４１が一体的に設けられている。
【００３０】
また一方、図２に示すように、インナーロッド４の下部４ｂには、掘削部４２が取り付けられている。この掘削部４２は、従来周知の構造のもので、図２に示すように、デバイス４２ａと、拡径ビット４２ｂと、で構成されている。デバイス４２ａは、インナーロッド４の下部４ｂに取り付け固定されており、デバイス４２ａの下部には、拡径ビット４２ｂが取り付け固定されている。この拡径ビット４２ｂは、拡径姿勢と、縮径姿勢とに拡縮可能なもので、図６（ａ−１），（ｂ−１）に示すように、底面視略扇形状に形成された同一形状の、ビットヘッド４２ｂ１，４２ｂ２，４２ｂ３にて構成されている。より詳しく説明すると、図６（ａ−１），（ｂ−１）に示すように、デバイス４２ａの底面には、軸孔４２ａ１，４２ａ２，４２ａ３が、デバイス４２ａの中心から偏心した位置で、且つ、デバイス４２ａの周方向に等角度置き（１２０°置き）に形成されている。そして、これら軸孔４２ａ１，４２ａ２，４２ａ３には、それぞれ、ビットヘッド軸４２ｂ１ａ，４２ｂ２ａ，４２ｂ３ａが回転自在に、且つ、抜け止めされて嵌入されている。そしてこれらビットヘッド軸４２ｂ１ａ，４２ｂ２ａ，４２ｂ３ａには、それぞれ、ビットヘッド４２ｂ１，４２ｂ２，４２ｂ３が取り付けられている。これにより、図６（ａ−１）に示すように、掘削方向（矢印Ｙ１方向）にビットヘッド４２ｂ１，４２ｂ２，４２ｂ３が回転すると、ビットヘッド４２ｂ１，４２ｂ２，４２ｂ３は、掘削抵抗により、ビットヘッド軸４２ｂ１ａ，４２ｂ２ａ，４２ｂ３ａを中心に自転し、もって、図６（ｂ−１）に示すように、ビットヘッド４２ｂ１，４２ｂ２，４２ｂ３の一部がデバイス４２ａの外径よりも突出することとなる。しかして、このようにして、拡径ビット４２ｂは、拡径姿勢となる。なお、この際、各ビットヘッド４２ｂ１，４２ｂ２，４２ｂ３の側端面が隣り合う各ビットヘッド４２ｂ１，４２ｂ２，４２ｂ３の側端面に当接し、これが互いにストッパの機能を果たして、各ビットヘッド４２ｂ１，４２ｂ２，４２ｂ３のそれ以上の自転を規制するようになっている。
【００３１】
一方、図６（ｂ−１）に示すように、掘削方向とは逆方向（矢印Ｙ２方向）にビットヘッド４２ｂ１，４２ｂ２，４２ｂ３が回転すると、ビットヘッド４２ｂ１，４２ｂ２，４２ｂ３は、ビットヘッド軸４２ｂ１ａ，４２ｂ２ａ，４２ｂ３ａを中心に、掘削時とは逆方向に自転し、もって、図６（ａ−１）に示すように、ビットヘッド４２ｂ１，４２ｂ２，４２ｂ３がデバイス４２ａの外径４２ａ１よりも内側に移動することとなる。しかして、このようにして、拡径ビット４２ｂは、縮径姿勢となる。なお、この際、各ビットヘッド４２ｂ１，４２ｂ２，４２ｂ３の側端面が隣り合う各ビットヘッド４２ｂ１，４２ｂ２，４２ｂ３の側端面に当接し、これが互いにストッパの機能を果たして、各ビットヘッド４２ｂ１，４２ｂ２，４２ｂ３のそれ以上の自転を規制することとなる。
【００３２】
しかして、このようにして、拡径ビット４２ｂは、拡径姿勢と、縮径姿勢とに拡縮可能となる。
【００３３】
なお、各ビットヘッド４２ｂ１，４２ｂ２，４２ｂ３には、図６（ａ−１），（ｂ−１）に示すように、それぞれ、先端面に複数のビット４２ｃが植設されている。
【００３４】
また、図６（ａ−１），（ｂ−１）に示すように、デバイス４２ａの底面には、上下方向に貫通して設けられている孔である吐出口４２ａ４が設けられている。この吐出口４２ａ４からは、後述するスイベル機構５より供給される圧力エアが噴出される。これにより、地盤Ｇ（図８参照）を掘削する際発生するスライムＧｓ（図３，図４（ａ）参照）が、デバイス４２ａに設けられている排出溝４２ａ５（図６（ａ−１），（ｂ−１）参照）を経由し、外部に排出されることとなる。
【００３５】
一方、上記のように構成される掘削部４２、すなわち、デバイス４２ａの上部には、図４（ｂ）に示すように、ダウンザホールハンマ４３が設けられている。そして、このダウンザホールハンマ４３には、図４（ｂ）に示すように、オス型のジョイント部４４及メス型のジョイント部４５を介して、エアーパイプ４６が連結されている。なお、オス型のジョイント部４４は、図４（ｂ）に示すように、一対の第１ジョイント固定プレート４４ａ，４４ｂにて固定され、メス型のジョイント部４５は、図４（ｂ）に示すように、一対の第２ジョイント固定プレート４５ａ，４５ｂにて固定されている。一方、図４（ｂ）に示すように、ダウンザホールハンマ４３は、第２インナーロッド４Ｂ内に設けられ、エアーパイプ４６は、第１インナーロッド４Ａ内に設けられている。
【００３６】
かくして、上記のように構成されるインナーロッド４は、図２に示すように、外側ケーシング３の空間Ｓ２（図５（ａ）参照）内に挿入されることとなる。この際、外側ケーシング本体３０の内周面３０ａの径（内径）より、インナーロッド４の外径は小径に形成され、掘削部４２の外径も小径に形成されているから、図２に示すように、外側ケーシング３の空間Ｓ２（図５（ａ）参照）内にインナーロッド４を挿入できることとなる。そして、このように、外側ケーシング３の空間Ｓ２（図５（ａ）参照）内にインナーロッド４が挿入されると、図３に示すように、外側ケーシング３より、拡径ビット４２ｂが突出することとなる。なお、この際、拡径ビット４２ｂは、縮径姿勢となっているため、図６（ａ−１），図６（ａ−２）に示すように、各ビットヘッド４２ｂ１，４２ｂ２，４２ｂ３は、外側ケーシング本体３０の内周面３０ａの径、より詳しくは、ケーシングトップ３３の径よりも、内側に移動している。
【００３７】
一方、外側ケーシング３の空間Ｓ２（図５（ａ）参照）内にインナーロッド４が挿入されると、外側ケーシング３の一対の凸部３２が、回転駆動キャップ４０の凹部４０ａ内に係合されることとなる。これにより、図３に示すように、外側ケーシング３と回転駆動キャップ４０とが連結され、もって、拡径ビット４２ｂが外側ケーシング３より突出した状態で、外側ケーシング３内にインナーロッド４が挿入された状態が保持されることとなる。なお、この際、図４に示すように、外側ケーシング３の内周面３０ａと、インナーロッド４の外周との間に僅かな隙間Ｓ３を設けて、外側ケーシング３内にインナーロッド４が挿入された状態が保持されることとなる。
【００３８】
しかして、図３に示すように、外側ケーシング３内にインナーロッド４が挿入された状態が保持されると、テーブルマシーン２によって、外側ケーシング３が回転した際、外側ケーシング３の一対の凸部３２も回転することとなる。この際、一対の凸部３２が回転駆動キャップ４０の凹部４０ａ内に係合していることにより、一対の凸部３２によって、回転駆動キャップ４０も回転しようとする。しかるに、この回転キャップ４０は、上記説明したように、インナーロッド４の上部４ａに連結固定されているから、インナーロッド４が回転することなる。しかして、この回転が、図６（ａ−１）に示す掘削方向（矢印Ｙ１方向）の回転であれば、ビットヘッド４２ｂ１，４２ｂ２，４２ｂ３は、掘削抵抗により、ビットヘッド軸４２ｂ１ａ，４２ｂ２ａ，４２ｂ３ａを中心に自転し、もって、図６（ｂ−１）,（ｂ−２）に示すように、ビットヘッド４２ｂ１，４２ｂ２，４２ｂ３の一部が、外側ケーシング３の内周面３０ａの径（内径）よりも突出することとなる。
【００３９】
一方、上記回転が、図６（ｂ−１）に示す掘削方向とは逆方向（矢印Ｙ２方向）の回転であれば、ビットヘッド４２ｂ１，４２ｂ２，４２ｂ３は、ビットヘッド軸４２ｂ１ａ，４２ｂ２ａ，４２ｂ３ａを中心に、掘削時とは逆方向に自転し、もって、図６（ａ−１），図６（ａ−２）に示すように、各ビットヘッド４２ｂ１，４２ｂ２，４２ｂ３は、外側ケーシング本体３０の内周面３０ａの径（内径）、より詳しくは、ケーシングトップ３３の径よりも、内側に移動することとなる。
【００４０】
＜スイベル機構の説明＞
スイベル機構５は、図２及び図３に示すエアーホース５ａが設けられており、このエアーホース５ａには、図示しないエアコンプレッサーからの圧力エアが供給される。そして、このようなスイベル機構５は、図２に示すように、インナーロッド４の取付部４１に、図示しない連結ピン等を用いて連結され、フックＦ（図１参照）に接続されている吊支ワイヤＷによって吊支される。これにより、図１に示すように、掘削装置１は、地盤Ｇの地表Ｇａに設置されるブームＢを備えたクローラクレーンＭに吊支されることとなる。
【００４１】
ところで、エアーホース５ａに供給された圧力エアは、図４（ｂ）に示すエアーパイプ４６に供給されることとなる。エアーパイプ４６に圧力エアが供給されるとダウンザホールハンマ４３が、圧力エアによって上下動する。これにより、ダウンザホールハンマ４３の下動時に、掘削部４２のデバイス４２ａが、外側ケーシング３のケーシングトップ３３（図４（ｂ）参照）に打撃力を伝達することとなり、もって、掘削部４２の拡径ビット４２ｂと、外側ケーシング３のケーシングトップ３３とによって、地盤Ｇ（図８参照）を打撃することとなる。しかして、この打撃力と回転力によって地盤Ｇ（図８参照）を掘削するようになっている。
【００４２】
ところで、上記のように地盤Ｇ（図８参照）を掘削すると、スライムＧｓ（図３，図４（ａ）参照）が発生する。このようなスライムＧｓ（図３，図４（ａ）参照）は、図６（ａ−１），（ｂ−１）に示すデバイス４２ａの底面に設けられている吐出口４２ａ４から、スイベル機構５より供給される圧力エアが噴出されると、デバイス４２ａに設けられている排出溝４２ａ５（図６（ａ−１），（ｂ−１）参照）を経由し、図４（ａ），（ｂ）に示すように、隙間Ｓ３を通って、図４（ａ）に示すように、回転駆動キャップ４０の空間Ｓ１内に導かれ、もって、回転駆動キャップ４０に設けられている第１排出口４０ｃ、及び、第２排出口４０ｄから、外部に排出されることとなる。しかして、このように、回転駆動キャップ４０に第１排出口４０ｃ、及び、第２排出口４０ｄを設けておけば、スライムＧｓを外部に確実に排出することができることとなる。
【００４３】
＜掘削装置の使用方法の説明＞
かくして、上記のように構成される掘削装置１は、以下のように使用されることとなる。なお、以下に示す使用方法は、あくまで一例でありこれに限定されるものではない。
【００４４】
まず、図８（ａ）に示すように、略逆Ｔ字状の支持台６を地盤Ｇの地表Ｇａに設置する。この支持台６の内部には、空洞が形成されており、この空洞内に、図８（ａ）に示すように、外側ケーシング３が挿入され、もって、支持台６にて外側ケーシング３が支持される。
【００４５】
次いで、図８（ｂ）に示すように、インナーロッド４の取付部４１に連結されたスイベル機構５を、フックＦ（図１参照）に接続されている吊支ワイヤＷによって吊支する。これにより、インナーロッド４が吊支された状態となるから、巻上ロープＲを下方に繰り出せば、インナーロッド４を、支持台６にて支持されている外側ケーシング３内に挿入することができる。この状態で、作業員等が、外側ケーシング３又はインナーロッド４を、掘削方向（矢印Ｙ１方向）に回転させることによって、図３に示すように、外側ケーシング３の一対の凸部３２が、回転駆動キャップ４０の凹部４０ａ内に係合されることとなる。これにより、図３に示すように、外側ケーシング３と回転駆動キャップ４０とが連結され、もって、拡径ビット４２ｂが外側ケーシング３より突出した状態で、外側ケーシング３内にインナーロッド４が挿入された状態が保持されることとなる。なお、この際、拡径ビット４２ｂは、外側ケーシング３内に拡径ビット４２ｂが挿入できるように、縮径姿勢となっている。
【００４６】
しかして、本実施形態によれば、外側ケーシング３と回転駆動キャップ４０とを連結させるにあたって、外側ケーシング３の一対の凸部３２を、回転駆動キャップ４０の凹部４０ａ内に係合させるだけで良いため、連結作業が簡単容易となる。
【００４７】
また、本実施形態によれば、外側ケーシング３の一対の凸部３２を、回転駆動キャップ４０の凹部４０ａ内に係合させるにあたって、外側ケーシング３又はインナーロッド４を、掘削方向（矢印Ｙ１方向）に回転させるだけで良いため、連結作業がより簡単容易となる。
【００４８】
さらに、本実施形態によれば、支持台６にて外側ケーシング３が支持された状態で、作業を行うことができるため、連結作業がさらに簡単容易となる。
【００４９】
次いで、拡径ビット４２ｂが外側ケーシング３より突出した状態で、外側ケーシング３内にインナーロッド４が挿入された状態が保持されると、巻上ロープＲを上方に巻き上げ、外側ケーシング３を支持台６より抜出する。そして、図８（ｃ）に示すように、支持台６に代え、テーブルマシーン２を、地盤Ｇの地表Ｇａに設置する。そしてその後、巻上ロープＲを下方に繰り出し、外側ケーシング３を、図８（ｃ），図３に示すように、テーブルマシーン２の駆動用円環部材２２内に挿入し、外側ケーシング３の凸条部３１と、駆動用円環部材２２の凹条部２２ａとを係合させる。そしてこの状態で、駆動用円環部材２２を、図示しない油圧モータにて回転させ、外側ケーシング３を掘削方向（矢印Ｙ１方向）に回転させる。これにより、外側ケーシング３の一対の凸部３２（図３参照）が、回転駆動キャップ４０の凹部４０ａ（図３参照）内に係合しているから、インナーロッド４も掘削方向（矢印Ｙ１方向）に回転することとなる。しかして、スイベル機構５から供給される圧力エアによる外側ケーシング３のケーシングトップ３３（図４（ｂ）参照）と、拡径ビット４２ｂとの打撃力と、外側ケーシング３及びインナーロッド４との回転力によって地盤Ｇを掘削し、図８（ｃ）に示すように、掘削孔Ｇｂを形成することとなる。それゆえ、地盤Ｇを掘削すると同時に、外側ケーシング３を掘削孔Ｇｂ内に貫入させることができる。なお、この際、掘削孔Ｇｂを形成した際発生するスライムＧｓは、上述したように、回転駆動キャップ４０に設けられている第１排出口４０ｃ、及び、第２排出口４０ｄから、外部に排出されることとなる。ところで、拡径ビット４２ｂは、掘削孔Ｇｂを形成する際、掘削抵抗によって、拡径姿勢となっている。
【００５０】
次いで、掘削孔Ｇｂの形成を終了、すなわち、地盤Ｇの掘削を終了すると、駆動用円環部材２２を、図示しない油圧モータにて回転させ、図８（ｄ）に示すように、外側ケーシング３を掘削方向とは逆方向（矢印Ｙ２方向）に回転させる。これにより、外側ケーシング３の一対の凸部３２（図３参照）が、回転駆動キャップ４０の凹部４０ａ（図３参照）内に係合しているから、インナーロッド４も掘削方向とは逆方向（矢印Ｙ２方向）に回転することとなる。これにより、拡径ビット４２ｂは、外側ケーシング３内から拡径ビット４２ｂを抜出できるように、縮径姿勢となる。
【００５１】
次いで、作業員等が、インナーロッド４を、掘削方向とは逆方向（矢印Ｙ２方向）に回転させ、回転駆動キャップ４０の凹部４０ａ内から、外側ケーシング３の一対の凸部３２を、離脱できる位置にする。そしてその状態で、巻上ロープＲを上方に巻き上げ、図８（ｅ）に示すように、外側ケーシング３内から、インナーロッド４を抜出する。これにより、図９（ａ）に示すように、掘削孔Ｇｂ内に外側ケーシング３が残置されることとなる。
【００５２】
次いで、図９（ｂ）に示すように、外側ケーシング３からテーブルマシーン２を抜出し、テーブルマシーン２を撤去した後、図９（ｂ）〜（ｃ）に示すように、外側ケーシング３内に杭Ｋを挿入する。そしてその後、外側ケーシング３の内周面３０ａ（図５（ａ）参照）と杭Ｋとの隙間に、モルタル、セメントミルク、採石、コンクリート等の根固め材Ｃ（図９（ｄ）参照）を充填させる。
【００５３】
次いで、図９（ｄ）に示すように、外側ケーシング３を掘削孔Ｇｂから抜出するようにすれば、図９（ｅ）に示すように、地盤Ｇへの杭Ｋの建込みが完了することとなる。
【００５４】
しかして、本実施形態によれば、テーブルマシーン２を用いた地盤Ｇの掘削にあたって、地盤Ｇを掘削すると同時に、地盤Ｇに外側ケーシング３を貫入させることができるから、地盤Ｇが軟弱な崩壊層であっても、杭Ｋの建込みが可能となる。
【００５５】
なお、本実施形態において示した掘削装置１の形状はあくまで一例であり、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において種々の変形・変更が可能である。例えば、本実施形態においては、外側ケーシング３に凸部３２を設け、回転駆動キャップ４０に凹部４０ａを設けるようにしたが、外側ケーシング３に凹部を設け、回転駆動キャップ４０に凸部を設けるようにしても良い。
【００５６】
また、上記説明した拡径ビット４２ｂの形状はあくまで一例であり、拡径姿勢と、縮径姿勢とに拡縮可能であればどのような形状でも良い。
【符号の説明】
【００５７】
１        掘削装置
２        テーブルマシーン
３        外側ケーシング（ケーシング）
３２      凸部（第１係合凸部）
４        インナーロッド（ロッド）
４ａ      （インナーロッドの）上部
４ｂ      （インナーロッドの）下部
４０      回転駆動キャップ（連結部）
４０ａ    凹部（第２係合凹部）
４０ｃ    第１排出口（排出口）
４０ｄ    第２排出口（排出口）
４２ｂ    拡径ビット
５        スイベル機構
６        支持台
Ｇ        地盤
Ｇａ      地表
Ｇｂ      掘削孔
Ｋ        杭
【要約】      （修正有）【課題】軟弱な崩壊層地盤であっても、杭の建込みが可能な掘削装置を提供する。【解決手段】地盤の地表に設置されるテーブルマシーンによって回転駆動される外側ケーシング３と、外側ケーシング３内に挿入されるインナーロッド４と、インナーロッド４の下部４ｂに設けられると共に、外側ケーシング３内にインナーロッド４が挿入された際、外側ケーシング３より突出し、さらに、外側ケーシング３の内径よりも外方へ突出した拡径姿勢と、外側ケーシング３の内径よりも内側に移動した縮径姿勢とに拡縮可能である拡径ビット４２ｂと、インナーロッド４の上部４ａに設けられると共に、外側ケーシング３と着脱自在に連結可能で、さらに、外側ケーシング３が回転する際に共に回転可能な回転駆動キャップ４０と、を有し、インナーロッド４は、回転駆動キャップ４０と共に回転可能であり、拡径ビット４２ｂは、インナーロッド４と共に回転し、地盤を掘削可能である。【選択図】図２【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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