JP6387503B2 - バケット装置 - Google Patents

Description

本発明は、杭などを構築するために地盤を掘削する際に、地中に存在する障害物を撤去したり硬い地盤などを掘削したりするためのバケット装置に関するものである。

場所打ちコンクリート杭を構築するためにアースドリルなどを使って地盤を掘削する際に、大きな玉石や既成杭などの障害物が現れると、掘削作業が中断されることになる。

特許文献１には、地中に残る既成杭を撤去するために、地中で切断された既成杭の塊を孔外に搬送するための吊上げ装置が開示されている。この吊上げ装置は、ストッパ機構によって開度の調整が可能な挟持アームを油圧シリンダよって閉じることで、地中障害物が把持できる構成となっている。

また、特許文献２には、岩石や切断された既成杭の塊を掴み出すためのハンマーグラブが開示されている。このハンマーグラブは、上部に配置された油圧シリンダを伸縮させることで下部のシェルの開閉が行える構成となっている。

さらに、特許文献３には、ハンマーグラブを開いた状態で保持させるためのクラウン装置を、ハンマーグラブとは別の吊りワイヤに吊り下げることによって、重量の大きな障害物も撤去することが可能となる構成が開示されている。

これらの特許文献１−３に開示された吊上げ装置等は、いずれも吊りワイヤを介してクレーンで孔内に吊り下げる構成となっている。他方、特許文献４には、ケリーバの下端に取り付けられる地中障害物の撤去装置が開示されている。この撤去装置のシェル状の底蓋も、油圧シリンダの伸縮によって開閉する構成となっている。

特開２０１２−４１７６６号公報 特開２００９−１３６６１号公報 特開２００８−３１８０３号公報 特開２００３−２１４０７８号公報

しかしながら、特許文献１，２，４に開示された装置は、いずれも油圧シリンダを使ってシェルを開閉させるため、孔内への油圧ケーブルの配線が必要になる。

一方、特許文献３に開示されたようにハンマーグラブとクラウン装置とを組み合わせた場合は油圧シリンダを使用しない構成とすることができるが、吊りワイヤが錯綜して絡まったり、捩じれたりするおそれがある。

そして、アースドリルなどのケリーバを備えた重機による掘削を行っているときに障害物を取り除くために一時的に使用するのであれば、同じケリーバに装着可能な装置が望まれる。

そこで、本発明は、ケリーバに装着できるうえに別途駆動源を必要としないバケット装置を提供することを目的としている。

前記目的を達成するために、本発明のバケット装置は、地中の障害物を撤去又は地盤を掘削するためのバケット装置であって、円筒状のケーシング部と、前記ケーシング部の内部に配置されるとともに、開閉の支点となるピンの端部が前記ケーシング部に支持される一対のシェル部と、回転駆動されるケリーバの下端に接続させる連結部と、前記シェル部の上方において前記ケーシング部に固定されるとともに、前記連結部を上下方向に移動可能となるように収容させるガイド部と、前記連結部が前記ガイド部の下方に位置するときには前記一対のシェル部が開放されるとともに、前記連結部が前記ガイド部の上方に位置するときには前記一対のシェル部が閉鎖されるように前記連結部と前記シェル部とを接続させるアーム部と、前記連結部の回転方向によって前記ガイド部の側方への突出と収容の切り替えが可能な前記連結部の下部に設けられるロック部とを備えたことを特徴とする。

ここで、前記ケーシング部の下端には先端ビットが設けられるとともに、前記ロック部が前記ガイド部の側方へ突出して前記一対のシェル部が開放された状態のときには、前記シェル部の先端は前記先端ビットよりも上方に位置する構成とすることができる。

また、前記ガイド部は四角筒状に形成されるとともに下部には切欠部が設けられ、前記連結部の下部は円筒状に形成されるとともに周面から突出するように前記ロック部が設けられ、前記ロック部の突出と収容との切り替えは、前記切欠部から前記ロック部を突出又は収容させることによって行われる構成とすることができる。

このように構成された本発明のバケット装置は、ケリーバの下端に接続させる連結部が上下方向に移動することによって、一対のシェル部の開閉が行われる。

このため、アースドリルによる掘削中に玉石や既成杭などの障害物又は硬い土質や岩などを含む地盤に突き当たったときなどには、掘削バケットに代えてバケット装置をケリーバに装着することで、短時間で障害物の撤去作業又は硬質地盤などの掘削作業に移行することができる。

また、ケリーバの回転及び上下動によってシェル部の開閉を制御できるのであれば、油圧シリンダなどの別途の駆動源を必要とせず、簡単な構成にすることができる。

さらに、ロック部によってシェル部の開放が保持された状態のときに、ケーシング部の下端の先端ビットが下方に突出していれば、先端ビットが地盤に先に突き刺さって周囲の地盤との縁切りがなされるので、容易にシェル部の閉鎖動作を行なわせることができる。

そして、四角筒状のガイド部の切欠部からロック部を突出させることによってシェル部の開放状態が保持できる構成であれば、掘削用の安定液（ベントナイト泥水）の中であっても確実に作動させることができる。

本発明の実施の形態の障害物撤去バケットの構成を示すために一部切断した説明図である。 ロック部によってロックされた状態での連結部とガイド部との関係を説明する図であって、（ａ）は平面図、（ｂ）はガイド部の外側から見た側面図である。 連結部とアーム部の構成を示した説明図である。 シェル部を閉鎖する際の連結部とガイド部との関係を説明する平面図である。 シェル部を閉鎖したときの障害物撤去バケットの構成を示すために一部切断した説明図である。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。図１は、本実施の形態のバケット装置としての障害物撤去バケット１の構成を示した一部切断図である。

この障害物撤去バケット１は、アースドリルに取り付けられる装置であって、詳細には旋回体、ブーム、ケリーロープ、ケリーバなどを備えたアースドリルの回転駆動されるケリーバ１１の下端に、着脱自在に取り付けられる。

まず、構成から説明すると、本実施の形態の障害物撤去バケット１は、円筒状のケーシング部２と、ケーシング部２の内部に配置される一対のシェル部３Ａ，３Ｂと、ケリーバ１１の下端に接続させる連結部４と、連結部４を上下方向に移動可能となるように収容させるガイド部５と、連結部４とシェル部３Ａ，３Ｂとを接続させるアーム部６Ａ，６Ｂと、連結部４の下部に設けられるロック部４３とによって主に構成される。

ケーシング部２は、障害物撤去バケット１の全長を覆う外殻となる部分で、鋼管などによって形成される。このケーシング部２の下端には、複数の先端ビット２１，・・・が設けられる。

例えば、直径１ｍ程度で長さ２ｍ程度の鋼管によって、ケーシング部２を形成することができる。なお、このケーシング部２の大きさはあくまで例示であって、掘削孔の大きさなどに合わせて任意に設定することができる。

そして、このケーシング部２の内空の上方に、ガイド部５が取り付けられる。ガイド部５は、図２(ａ)に示すように、ケーシング部２の内周面間に略平行に架け渡される一対の支持板５１，５１と、それらの支持板５１，５１間を繋ぐ仕切板５２，５２とによって、四角筒状に形成される。

図２(ｂ)は、ガイド部５を支持板５１の側面側から見た図である。長方形の支持板５１の両側縁は、ケーシング部２の内周面に溶接によってそれぞれ接合される。

この支持板５１，５１間の間隔は、後述する連結部４の円筒部４２の直径よりも少し大きい距離となる。また、支持板５１，５１の間隔と同じ間隔で、一対の長方形の仕切板５２，５２が、支持板５１，５１間に架け渡される。これによって、平面視略正方形の貫通孔５０が形成されたガイド部５が、ケーシング部２の内部に固定されたことになる。

この貫通孔５０には、連結部４が収容される。この連結部４は、ケリーバ１１の下端と連結ピン４１ａを介して接続させるジョイント部４１と、ジョイント部４１に上蓋４２ａを介して接続される円筒部４２とによって主に構成される。

ジョイント部４１は、四角筒状の角形鋼管によって形成されており、上部側面には連結ピン４１ａを通すための孔が穿孔されている。また、ジョイント部４１は、上蓋４２ａの中央に溶接によって接合される。

円筒部４２は、図２(ａ)に示すように、貫通孔５０内で回転可能となる直径の鋼管によって形成される。そして、円筒部４２の上部内空には、図２(ｂ)に示すように、円筒部４２の中心を通るように長方形の鋼板が下梁４２ｂとして架け渡される。そして、下梁４２ｂの上面に、円板状の上蓋４２ａが円筒部４２の上方を塞ぐように取り付けられる。

円筒部４２の下端の周面には、ロック部４３，４３が設けられる。このロック部４３は、図２（ａ）及び図４に示すように、外側面が円筒部４２の周面の接線方向に延びるように形成される。

例えば、直方体状の鋼材を、一部が円筒部４２内に食い込むように取り付けることで、ロック部４３とすることができる。そして、このロック部４３をガイド部５の側方に突出させるために、図２(ｂ)に示すように、支持板５１の下部を長方形状に切り欠いた切欠部５１ａを設ける。この切欠部５１ａの縁部には、鋼板を重ねるなどした補強部５１ｂを設ける。

このロック部４３は、円筒部４２の下端と支持板５１の下端とがほぼ一致する位置で、図２(ａ)に示したＲ方向に連結部４を回転させることで、切欠部５１ａから突出してロックがかかった状態になる。

ロックがかかると、ガイド部５に対して相対的に連結部４だけを引き上げることができなくなる。すなわち、ロック状態で連結部４を引き上げると、ガイド部５及びそれに接続されたケーシング部２も一緒に引き上げられることになる。

他方、連結部４を反転（Ｒ方向と反対方向の回転）させると、図４に示すようにロック部４３が貫通孔５０の内部に収容されて、ロック解除状態になる。このロック解除状態では、ガイド部５に対して相対的に連結部４だけを引き上げることができる。すなわち、ガイド部５内で連結部４を上下方向に移動させることができる。

このように、連結部４の回転方向によって、ガイド部５の側方へのロック部４３の突出と収容を切り替えて、ロック状態とロック解除状態との切り替えを行うことができる。

このガイド部５及び連結部４の下方となるケーシング部２の内空の下部には、開閉自在の一対のシェル部３Ａ，３Ｂが配置される。シェル部３Ａ，３Ｂは、図１，５に示すように、それぞれ１／４球面状に成形される。このようなシェル部３Ａ，３Ｂは、鋼板などを加工して成形することができる。

一対のシェル部３Ａ，３Ｂの開閉の支点となるピン３１の端部は、ケーシング部２の周壁に支持される。すなわちシェル部３Ａ，３Ｂは、ケーシング部２に対して相対的に上下方向に移動することがなく、同じ位置で開閉される。

また、シェル部３Ａ，３Ｂの閉鎖した際に下側となる縁部には、複数のビット３２，・・・が取り付けられる。これらのビット３２，・・・は、左右のシェル部３Ａ，３Ｂが閉鎖した際に、噛み合うように取り付けられる。

さらに、シェル部３Ａ，３Ｂの内面には、連絡材３３Ａ，３３Ｂの端部がそれぞれ接合される。この連絡材３３Ａ，３３Ｂは、アーム部６Ａ，６Ｂにシェル部３Ａ，３Ｂを接続させるための部材である。

図１に示すようにシェル部３Ａ，３Ｂが開放された状態では、連絡材３３Ａ，３３Ｂはそれぞれのシェル部３Ａ，３Ｂの上縁から他方のシェル部３Ｂ，３Ａ側に向けて斜め下向きに延びた状態となる。

他方、図５に示すようにシェル部３Ａ，３Ｂが閉鎖された状態では、連絡材３３Ａ，３３Ｂはそれぞれのシェル部３Ａ，３Ｂの上縁から他方のシェル部３Ｂ，３Ａ側に向けて斜め上向きに延びた状態となる。

そして、連絡材３３Ａ，３３Ｂの端部と連結部４とを、アーム部６Ａ，６Ｂによって接続させる。ここで、アーム部６Ａによってシェル部３Ａと連結部４とが接続され、アーム部６Ｂによってシェル部３Ｂと連結部４とが接続される。

アーム部６Ａ（６Ｂ）は、図１，５に示すように、連結部４に接続させるための上接続部６１と、棒状の本体部６３と、シェル部３Ａ（３Ｂ）に接続させるための下接続部６４とによって主に構成される。

一方、連結部４の円筒部４２には、図２−４に示すように、アーム部６Ａ，６Ｂの端部を接続させるための取付片４４，４４が取り付けられている。この取付片４４は、上端が上蓋４２ａの下面に接合されるとともに、保持材４２ｃ，４２ｄを介して下梁４２ｂ及び円筒部４２の内周面に固定される。

そして、図３に示すように、取付片４４に接続させる上接続部６１は、取付片４４を挟んで平行に配置される平行板６１３と、平行板６１３の下端が接合されるネジ筒６１２と、平行板６１３及び取付片４４を貫通させる回転軸６１１とによって主に構成される。

平行板６１３は、取付片４４の厚みより広い間隔に形成されており、遊びのある状態でアーム部６Ａ（６Ｂ）を回転軸６１１を中心に回転させることができる。また、ネジ溝が内空に刻まれたネジ筒６１２には、本体部６３の上部に刻まれたオスネジ部６２がねじ込まれる。

連結部４を回転させてロック部４３によるロック状態にした際に、アーム部６Ａ，６Ｂには捩じれが生じることになる。この捩じれ状態によって発生する応力を開放するために、平行板６１３と取付片４４との間に遊びを設けるとともに、ネジ筒６１２からオスネジ部６２が出入りするような構成にする。すなわち、連結部４が回転してアーム部６Ａ，６Ｂが捩じれそうになると、ネジ筒６１２にねじ込まれたオスネジ部６２が緩んで繰り出されることで応力が開放される。

なお、アーム部６Ａ，６Ｂの捩じれを解消させるために、上接続部をユニバーサルジョイントにすることもできる。ユニバーサルジョイントであれば、あらゆる方向に回転できるようになるので、捩じれを解消することができる。

一方、アーム部６Ａ，６Ｂの下端においては、図１，５に示すように、回転軸６４１を介して下接続部６４と連絡材３３Ａ，３３Ｂの端部とが接続される。上接続部６１が捩じれを解消する構造になっている場合は、下接続部６４は面内で回転させるだけの構成にすることができる。

このようにしてアーム部６Ａ，６Ｂによって連結部４とシェル部３Ａ，３Ｂとを接続すると、連結部４がガイド部５の下方に位置するときには一対のシェル部３Ａ，３Ｂが開放された状態になる（図１参照）。他方、連結部４がガイド部５の上方に位置するときには、一対のシェル部３Ａ，３Ｂが閉鎖された状態になる（図５参照）。

次に、本実施の形態の障害物撤去バケット１を使った杭の構築方法について説明するとともに、障害物撤去バケット１の作用について説明する。

まず、アースドリルのケリーバ１１の下端に掘削バケットを取り付け、通常の掘削を行う。掘削された孔の孔壁は、掘削孔に注入されたベントナイト泥水などの安定液によって保護される。

そして、掘削バケットでは掘削できない硬い地盤や玉石Ｓが孔底Ｇに現れ、掘削速度が低下又は掘削バケットが押し込めなくなったときに、一旦、ケリーバ１１を孔から引き上げる。

続いてケリーバ１１の下端から掘削バケットを外し、代わりに障害物撤去バケット１を装着する。障害物撤去バケット１の装着は、ケリーバ１１の下端に挿し込まれたジョイント部４１に連結ピン４１ａを挿入することによって行われる。

装着後、地表にケーシング部２を立てた状態で、ケリーバ１１を下げられる位置まで下げる。すなわち、図１に示した連結部４の下端がガイド部５の下端に揃う位置までケリーバ１１を下げると、シェル部３Ａ，３Ｂの外面又はビット３２，３２がケーシング部２の内周面に接触してそれ以上に開かなくなるとともに、アーム部６Ａ，６Ｂの開く動作も停止する。

ここで、ケリーバ１１に装着された連結部４は、ケーシング部２に固定されたシェル部３Ａ，３Ｂとアーム部６Ａ，６Ｂを介して繋がっているので、連結部４及びケリーバ１１はこの位置より下方に移動することができない。

そこで、ケリーバ１１及び連結部４を図２(ａ)に示したＲ方向に回転させて、ロック部４３を切欠部５１ａから突出させて支持板５１に接触させる。これによって、シェル部３Ａ，３Ｂが開いた状態でロックされたことになる。

このようにロック状態でケリーバ１１を上昇させ、掘削孔の上まで障害物撤去バケット１を移動させた後に掘削孔に下ろす。このため障害物撤去バケット１は、図１に示したシェル部３Ａ，３Ｂが開放された状態で、安定液中を降下していくことになる。

そして、ケーシング部２の先端ビット２１，・・・が孔底Ｇに突き刺さり、開放されたシェル部３Ａ，３Ｂが玉石Ｓの上方に配置されることになる。そこで引き続きシェル部３Ａ，３Ｂを開放させたロック状態でケリーバ１１を正転方向（図２(ａ)のＲ方向）に回転させ、ケーシング部２を地盤に回転圧入させる。

このケーシング部２の回転圧入は、孔底Ｇにシェル部３Ａ，３Ｂのビット３２，・・・が突き刺さり、シェル部３Ａ，３Ｂの一部又は大半が埋設されるまで行われる。

このようにシェル部３Ａ，３Ｂが埋設されると、玉石Ｓがシェル部３Ａ，３Ｂで覆われた状態になる。そこで、ケリーバ１１を反転（図２(ａ)のＲ方向と正反対方向の回転）させて、ロック状態を解除し、図４に示したロック部４３，４３がガイド部５内に収容された状態にする。

このロック解除状態でケリーバ１１を引き上げると、図５に示したように連結部４がガイド部５に対して相対的に上昇することになる。すると、アーム部６Ａ，６Ｂも引き上げられて閉じる動作となり、これに伴ってシェル部３Ａ，３Ｂも閉鎖される。

この際、ケーシング部２内の地盤は、周囲の地盤とは縁切りされているので、比較的に少ない抵抗でシェル部３Ａ，３Ｂを閉鎖させることができる。そして、このシェル部３Ａ，３Ｂが閉鎖する際に、孔底Ｇの玉石Ｓが切削された地盤と一緒にシェル部３Ａ，３Ｂの内部に取り込まれることになる。シェル部３Ａ，３Ｂが閉鎖されると、アーム部６Ａ，６Ｂの閉じる動作も停止する。

このようにしてアーム部６Ａ，６Ｂの動作が停止した後に、さらにケリーバ１１及び連結部４を引き上げると、シェル部３Ａ，３Ｂ内に玉石Ｓが取り込まれた状態のまま、障害物撤去バケット１全体が上昇することになる。

掘削孔から取り出された障害物撤去バケット１は、ケーシング部２の先端ビット２１が地表に接する状態で置かれ、ケリーバ１１を下げてシェル部３Ａ，３Ｂを開放することによって、玉石Ｓ及び掘削土砂が地表に排出される。

このようにして掘削孔から障害物を取り除いた後に、再びケリーバ１１の下端に掘削バケットを装着して、残りの掘削を行う。掘削後は、掘削孔の底浚いを行った後に鉄筋籠を挿入し、コンクリートを打設することによって場所打ちコンクリートからなる杭を完成させる。

このように構成された本実施の形態の障害物撤去バケット１は、ケリーバ１１の下端に接続させる連結部４が上下方向に移動することによって、一対のシェル部３Ａ，３Ｂの開閉が行われる。

このため、アースドリルによる掘削中に玉石Ｓなどの障害物に突き当たったときなどには、掘削バケットに代えて障害物撤去バケット１をケリーバ１１に装着することで、短時間で障害物の撤去作業に移行することができる。

また、ケリーバ１１の回転及び上下動によってシェル部３Ａ，３Ｂの開閉を制御できるので、油圧シリンダなどの別途の駆動源を必要とせず、簡単な構成にすることができる。

さらに、ロック部４３，４３によってシェル部３Ａ，３Ｂの開放が保持された状態のときに、ケーシング部２の下端の先端ビット２１，・・・がシェル部３Ａ，３Ｂのビット３２，・・・よりも下方に突出していれば、先端ビット２１，・・・が孔底Ｇの地盤に先に突き刺さって周囲の地盤との縁切りがなされるので、容易にシェル部３Ａ，３Ｂの閉鎖動作を行なわせることができる。

そして、四角筒状のガイド部５の切欠部５１ａ，５１ａからロック部４３，４３を突出させることによってシェル部３Ａ，３Ｂの開放状態が保持できる構成であれば、掘削用の安定液（ベントナイト泥水）の中のように砂などが浮遊する過酷な状況下であっても確実に作動させることができる。

以上、図面を参照して、本発明の実施の形態を詳述してきたが、具体的な構成は、この実施の形態に限らず、本発明の要旨を逸脱しない程度の設計的変更は、本発明に含まれる。

例えば、前記実施の形態では、撤去する障害物として玉石Ｓを例に説明したが、これに限定されるものではない。例えば、既成杭などのコンクリートの塊などが障害物であってもよい。

また、硬い土質や岩などを含む地盤を掘削する際にも、本実施の形態の障害物撤去バケット１を使用することができる。障害物撤去バケット１のシェル部３Ａ，３Ｂに設けられたビット３２，・・・を突き刺すことで、硬質地盤であっても掘削を行うことができる。

１ 障害物撤去バケット（バケット装置）
１１ ケリーバ
２ ケーシング部
２１ 先端ビット
３Ａ，３Ｂ シェル部
３１ ピン
４ 連結部
４３ ロック部
５ ガイド部
５１ａ 切欠部
６Ａ，６Ｂ アーム部
Ｓ 玉石（障害物）

Claims (2)

1. 地中の障害物を撤去又は地盤を掘削するためのバケット装置であって、
   円筒状のケーシング部と、
   前記ケーシング部の内部に配置されるとともに、開閉の支点となるピンの端部が前記ケーシング部に支持される一対のシェル部と、
   回転駆動されるケリーバの下端に接続させる連結部と、
   前記シェル部の上方において前記ケーシング部に固定されるとともに、前記連結部を上下方向に移動可能となるように収容させるガイド部と、
   前記連結部が前記ガイド部の下方に位置するときには前記一対のシェル部が開放されるとともに、前記連結部が前記ガイド部の上方に位置するときには前記一対のシェル部が閉鎖されるように前記連結部と前記シェル部とを接続させるアーム部と、
   前記連結部の回転方向によって前記ガイド部の側方への突出と収容の切り替えが可能な前記連結部の下部に設けられるロック部とを備え、
   前記ガイド部は四角筒状に形成されるとともに下部には切欠部が設けられ、
   前記連結部の下部は円筒状に形成されるとともに周面から突出するように前記ロック部が設けられ、
   前記ロック部の突出と収容との切り替えは、前記切欠部から前記ロック部を突出又は収容させることによって行われることを特徴とするバケット装置。
2. 前記ケーシング部の下端には先端ビットが設けられるとともに、前記ロック部が前記ガイド部の側方へ突出して前記一対のシェル部が開放された状態のときには、前記シェル部の先端は前記先端ビットよりも上方に位置することを特徴とする請求項１に記載のバケット装置。