JP6409176B2 - 掘削バケット - 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ための掘削バケット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地盤を掘削する際に、アースドリルのケリーバの下端に円筒状の掘削バケットを取り付け、その掘削バケットを回転させることによって掘削を行う方法が知られている（特許文献１−３など参照）。

特許文献１には、通常は下向きに突出した円錐形状となるバケット本体の底蓋を、上方に窪んだ形状とすることで、掘削孔の軸のぶれを抑えることができるドリリングバケットが開示されている。

また、特許文献２には、地盤に押し込まれる鋼管の回転力を回転力伝達機構を介してバケット本体に伝達させるバケット式削孔装置が開示されている。このバケット本体の下面の中央には、三角形状又は五角形状のカッタが取り付けられている。

さらに、特許文献３には、掘削バケットの底板の中央の通孔からオーガ駆動装置のスクリューの下端を突出させるとともに、その下端にオーガビットを取り付けることによって、掘削効率を向上させることができる構成が開示されている。

特開２０１０−１８５１８８号公報 特開２００４−３１６２９１号公報 特開２０１０−１９０４６号公報

しかしながら、特許文献１に開示されたドリリングバケットでは、直進性能を確保することはできるが、窪んだ底蓋の形状では掘削効率が低下するおそれがある。また、硬い地盤が掘削できないおそれもある。

また、特許文献２に開示されたバケット式削孔装置のように底蓋の中央に板状のカッタを取り付けるだけでは、掘削効率は向上しても傾きを抑えることはできないので、高精度の直進性能を確保することは難しい。

さらに、特許文献３に開示されたオーガ装置と掘削バケットとを組み合わせた装置は、特殊な構成となっているため汎用性に欠ける。また、掘削バケットの内部にスクリューを収容することになるため、装置が大型化する。

そこで、本発明は、直進性能と掘削性能に優れるとともに、容易に製作することが可能な掘削バケット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、本発明の掘削バケットは、地盤を掘削するために回転させる円筒状の掘削バケットであって、円筒状のバケット本体と、前記バケット本体の下面を塞ぐ掘削刃及び土砂取込口が設けられた円錐状の底蓋と、前記底蓋の中央に取り付けられて下方に向けて突出させる先導部とを備え、前記先導部は、円筒状の本体部と、前記本体部の下端に設けられる先端ビットと、前記本体部の上部に切り欠かれる排土口とを有することを特徴とする。

ここで、前記先導部の本体部の内周面には、前記本体部の下端開口から前記排土口に向けて土砂を誘導するための螺旋状のガイド部が設けら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掘削バケットは、掘削刃が設けられた円錐状の底蓋の中央に、下方に向けて突出される円筒状の先導部が取り付けられる。そして、この先導部の本体部の下端には先端ビットが設けられるとともに、本体部に取り込まれた土砂は上部の排土口から排出される。

このように円錐状の底蓋の中央に先導部を取り付けることによって、先導部が先行して地盤に押し込まれることになって傾きや揺れなどのぶれが抑えられ、直進性能を向上させることができる。

また、先導部の下端に先端ビットが設けられるとともに、本体部の内部に取り込まれた土砂は排土口から順次排出されていくので、掘削性能にも優れている。特に、先導部の先端ビットによって硬い地盤もほぐすことができるので、硬質地盤にも適用することができる。

さらに、一般的な円錐状の底蓋を備えたバケット本体に先導部を溶接などで固定するだけで、容易に掘削バケットを製作することができる。

また、先導部の本体部の内周面に土砂を誘導するための螺旋状のガイド部を設けることによって、本体部の下端開口から取り込まれた土砂を排土口に向けてスムーズに導くことができる。

本発明の実施の形態の掘削バケットの構成を説明する側面図である。 掘削バケットを下から見た底面図である。 掘削バケットの先導部の構成を示した説明図である。

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、本実施の形態の掘削バケット１の構成を示した側面図であり、図２は掘削バケット１の底面図である。

まず、構成から説明すると、本実施の形態の掘削バケット１は、円筒状のバケット本体２と、バケット本体２の下面を塞ぐ円錐状の底蓋３と、底蓋３の中央に取り付けられて下方に向けて突出させる先導部としての先端スタビライザ４とを備えている。

この掘削バケット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ケリーバ（図示省略）の下端に、ジョイント部１１にピンを挿し込むなどして着脱自在に取り付けられる。

バケット本体２は、掘削する孔の直径よりも一回り小さい直径の円筒状の鋼管などによって形成される。このバケット本体２の上部の側面には、周方向に間隔を置いてスペーサ２１，・・・が取り付けられる。

また、バケット本体２の下部の側面には、周方向に間隔を置いてサイドカッタ２２，・・・が取り付けられる。本実施の形態では、図２に示すように、対峙する位置に一対のサイドカッタ２２，２２が反対向き（回転方向（図２の矢印方向）に対しては同一向き）に取り付けられる。

さらに、底蓋３には、サイドカッタ２２，２２間を結ぶ直径上に沿って複数の掘削刃としての掘削ビット３１，・・・が取り付けられる。掘削ビット３１，・・・は、底蓋３の中心を挟んだ両側に反対向き（回転方向に対しては同一向き）に取り付けられる。

また、掘削ビット３１，・・・の刃先側には、底蓋３の外殻をスリット状に切り取った土砂取込口３２が設けられる。土砂取込口３２，３２は、底蓋３の中心を挟んだ両側に反対向き（回転方向に対しては同一向き）に設けられる。

すなわち、底蓋３の中心を挟んで両側に配置されるサイドカッタ２２，２２、掘削ビット３１，・・・及び土砂取込口３２，３２は、それぞれ底蓋３の中心点に対して対称な形状に成形されている。

この底蓋３は、蝶番などを介して開閉自在にバケット本体２に取り付けられており、底蓋３を開くことによって土砂取込口３２，３２から取り込まれてバケット本体２の内部に溜まった掘削土砂を排出させることができる。

そして、この底蓋３の中央に先端スタビライザ４が取り付けられる。先端スタビライザ４は、図３に示すように、円筒状の本体部４１と、その本体部４１の下端４ａに設けられる先端ビット４２，・・・と、本体部４１の上部に切り欠かれる排土口４３，・・・と、本体部４１の内周面に沿って形成される螺旋状のガイド部４４とによって主に構成される。

本体部４１は、円筒状の鋼管などによって形成される。本体部４１の上端４ｂは、底蓋３の傾斜曲面に合わせて成形されており、上端４ｂを底蓋３に密着させて、ろう付け溶接などによって固着させる。

本体部４１の直径は、例えばバケット本体２の直径の１／３程度にすることができる。例えば、1400mmの直径のバケット本体２の下面を塞ぐ逆円錐形状の底蓋３に、直径500mmで高さ300mmの本体部４１の先端スタビライザ４を互いの中心位置を合わせて取り付ける。

先端ビット４２，・・・は、図２に示すように、本体部４１の下端４ａに周方向に等間隔に取り付けられる。本実施の形態では、３つの先端ビット４２，・・・が120°間隔で取り付けられている。

一方、本体部４１の上部には、図１，３に示すように、半円形状の排土口４３が設けられる。要するに、底蓋３と本体部４１との間に排土口４３という隙間が開いて、本体部４１の内外が連通されることになる。

この排土口４３，・・・も、図２，３に示すように周方向に等間隔に取り付けられる。本実施の形態では、平面視で先端ビット４２，４２間となるように、３つの排土口４３，・・・が120°間隔で設けられる。

そして、ガイド部４４は、本体部４１の下端４ａの開口から取り込まれた土砂が排土口４３，・・・に向けて誘導されるように設けられる。例えば鋼棒を螺旋状に成形して、本体部４１の内周面に溶接によって固着することでガイド部４４とすることができる。

次に、本実施の形態の掘削バケット１を使った杭の構築方法について説明するとともに、掘削バケット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（図示省略）の下端にジョイント部１１（図１参照）を介して掘削バケット１を取り付ける。そして、先端スタビライザ４の中心を杭の中心（軸心）位置に合わせて掘削を開始する。

掘削バケット１は、ケリーバの回転力が伝達されて回転し、この回転によって先端スタビライザ４の先端ビット４２，・・・が地盤を切削することになる。ここで、図３の矢印方向が先端スタビライザ４の回転方向となる。

この先端スタビライザ４は、底蓋３よりも直径が小さいので、ケリーバの回転力は大きなトルクとして伝達される。すなわち、底蓋３に取り付けられた掘削ビット３１，・・・よりも先端ビット４２，・・・の方が強い力が作用しており、硬い地盤であっても切削してほぐすことができる。

そして、先端ビット４２，・・・によって切削された土砂は、下端４ａの開口から本体部４１の内部に取り込まれて、ガイド部４４に沿って上昇していくことになる。

この本体部４１の内部を上昇した土砂は、排土口４３，・・・から側方に排出される。また、一部の土砂は、図２に示すように本体部４１の内側に露出した土砂取込口３２，３２からバケット本体２に取り込まれる。

そして、本体部４１の内側に配置された底蓋３側の掘削ビット３１，・・・は、上昇してきた土砂を排土口４３，・・・又は土砂取込口３２，３２に向けて押し出す機能を発揮することになる。

このようにして円筒状の先端スタビライザ４が先行して地盤に押し込まれると進行方向が固定されることになるので、それに続く底蓋３の掘削ビット３１，・・・による掘削も進行方向を変えることなく行われることになる。

そして、掘削バケット１によって掘削された孔の孔壁は、安定液やケーシングによって保護される。この掘削バケット１による掘削は、設計された杭の長さを満たす深さに到達するまで行われる。

以上のようにして掘削された掘削孔には、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掘削バケット１は、掘削ビット３１，・・・が設けられた円錐状の底蓋３の中央に、下方に向けて突出される円筒状の先端スタビライザ４が取り付けられる。

そして、この先端スタビライザ４の本体部４１の下端４ａには、複数の先端ビット４２，・・・が設けられている。また、下端開口から本体部４１に取り込まれた土砂は、上部の排土口４３，・・・又は土砂取込口３２，３２から本体部４１の外側に排出される。

このように円錐状の底蓋３の中央に円筒状の先端スタビライザ４を取り付けることによって、先端スタビライザ４が先行して地盤に押し込まれることになって、掘削バケット１の傾きや揺れなどのぶれが抑えられる。

この結果、掘削バケット１の直進性能を向上させることができる。すなわち、鉛直精度の高い杭を構築するための、鉛直掘削精度の高い削孔ができるようになる。

また、先端スタビライザ４の下端４ａには、先端ビット４２，・・・が設けられている。先端スタビライザ４は底蓋３よりも直径が小さく、その先端ビット４２，・・・には、大きなトルクによる力が伝達されるので、硬い地盤であってもほぐすことができる。このため、硬質地盤にも適用することができ、掘削性能に優れている。

また、先端ビット４２，・・・によって切削されて本体部４１の内部に取り込まれた土砂は、排土口４３，・・・又は土砂取込口３２，３２から順次排出されていくので、掘削効率も高い。

さらに、一般的な円錐状の底蓋３を備えたバケット本体２に先端スタビライザ４を溶接などで固定するだけで、容易に掘削バケット１を製作することができる。

また、先端スタビライザ４の本体部４１の内周面に土砂を誘導するための螺旋状のガイド部４４を設けることによって、本体部４１の下端４ａ開口から取り込まれた土砂を排土口４３，・・・に向けてスムーズに導くことができる。

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、ケリーバの下端に接続させる掘削バケット１について説明したが、これに限定されるものではない。例えば、回転圧入装置の駆動力によって地盤に回転圧入させる鋼管の下端に本発明の掘削バケットを取り付け、鋼管から伝達された回転力によって掘削させる場合にも本発明を適用することができる。

１ 掘削バケット
２ バケット本体
３ 底蓋
３１ 掘削ビット（掘削刃）
３２ 土砂取込口
４ 先端スタビライザ（先導部）
４ａ 下端
４ｂ 上端
４１ 本体部
４２ 先端ビット
４３ 排土口
４４ ガイド部

Claims (2)

1. 地盤を掘削するために回転させる円筒状の掘削バケットであって、
   円筒状のバケット本体と、
   前記バケット本体の下面を塞ぐ掘削刃及び土砂取込口が設けられた円錐状の底蓋と、
   前記底蓋の中央に取り付けられて下方に向けて突出させる先導部とを備え、
   前記先導部は、下端の全面が開口された円筒状の本体部と、前記本体部の下端に設けられる先端ビットと、前記本体部の上部に切り欠かれる排土口とを有することを特徴とする掘削バケット。
2. 前記先導部の本体部の内周面には、前記本体部の下端開口から前記排土口に向けて土砂を誘導するための螺旋状のガイド部が設けられることを特徴とする請求項１に記載の掘削バケット。