JP2003106100A - セーフティードリル工法及び掘削ビット - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 簡潔な機構で信頼性が高く、経済的で安全な
セーフティードリル工法及びその工法に適する掘削ビッ
トを提供する。 【解決手段】 先端に嵌合溝が形成されるとともに切刃
を備え、後端に管状のドリルロッド先端部に係合する係
合部を有するアウタービットと、前記アウタービットの
嵌合溝に回転拘束状態で係脱自在に嵌合する嵌合部を有
し、先端に切刃を備えた小形のロストビットと、前記ア
ウタービットにロストビットが嵌合した状態で両者を固
定する固定機構とからなり、削孔時にドリルロッドの軸
力及び打撃力により、前記固定機構の固定が解除され、
掘削孔内でドリルロットを抜管することにより、前記ロ
ストビットがアウタービットから離脱することを特徴と
する。また、掘削機のドリルヘッドに連結され、前記掘
削ビットを備えるとともにロックボルトが挿入されたド
リルロッドにより削孔した後、ドリルロッドを抜管する
ことによりロックボルトを掘削孔内にセットすることを
特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、切土斜面等の側壁
地盤の補強目的に用いられるロックボルト工法、特に、
傾斜地などにおいて安全確実に施工するセーフティード
リル工法及びそれに使用される掘削ビットに関する。

【０００２】

【従来の技術】切土斜面やトンネル孔壁等の側壁地盤の
補強目的に用いられるロックボルト工法には、次のよう
なものがある。第１の例は、これまで最も古くから施工
されてきた工法で、ロータリーボーリングマシン、ロー
タリーパーカッションドリル、ノンステーションドリル
及びバックホー先端に削岩機を取付けたもの等各種の掘
削機により削孔し、ドリルロッドを抜管した後、セメン
トミルクなどの固化材を掘削孔内に充填し、その後で掘
削孔内にロックボルトを挿入セットして定着する工程に
より施工されていた。

【０００３】第２の例は、前記工法の後述するような問
題点を改良した工法で、例えば、図１０に示すように、
図示しないロックボルトを内部に装着した管状のドリル
ロッド１０の先端にロストビット２０を設けて、削孔し
た後、ドリルロッド１０のみを抜管して、掘削孔内にロ
ストビット２０と共にロックボルトを残置する工法であ
る。ドリルロッド１０の先端に凹形の嵌合溝１１が形成
され、硬質材料などからなる切刃２５を備え、後端にド
リルロッド１０の先端に挿入される段付部２１を有する
とともに、嵌合溝１１に係脱自在であるが回転不能に嵌
合する嵌合部２２を有する中空状のロストビット２０
と、ドリルロッド１０の先端とロストビット２０とが嵌
合した状態で両者を挿通して設けられたロックピン１２
とからなり、削孔時にドリルロッド１０の軸力又は打撃
力により、ロックピン１２が切断され、掘削孔内でドリ
ルロット１０を抜管すると、ロストビット２０がドリル
ロッド１０の先端から離脱するように構成されている。
また、ロストビット２０の先端面には、掘削土砂を排出
するための高圧水又は圧縮エアが流通する流体流通孔２
４が、中空内部と連通して設けられている。

【０００４】第３の例は、第２の例の後述する問題点を
改良する工法として提案された特開平１０−１１０５９
９号公報に開示されたもので、ケーシング（ドリルロッ
ド）の先端に外開き可能な先端ビットを装着して削孔し
た後、定着棒体（ロックボルト）を押込んで先端ビット
を貫挿させ、定着棒体（ロックボルト）とケーシング
（ドリルロッド）の周面間に供給した固結材（固化材）
を掘削孔内に吐出しながら、先端ビットと共にケーシン
グ（ドリルロッド）を抜き取る工法である。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】このような従来の技術
には次のような欠点があった。第１の例は、作業工程が
少なくとも４工程あり、施工に時間がかかるとともに、
ロックボルト挿入前にドリルロッドを抜き取るために、
孔壁の崩壊や孔の曲がりも起き易く、ロックボルトの挿
入が困難となる。また、ロータリーボーリングマシンに
よる方法は、削孔やロッド継ぎ足しにも時間がかかる。
さらに、ノンステーションドリル及びバックホー先端に
削岩機を取付けたものによる工法は、回転力が弱く、崩
壊性地山での削孔が困難であるとともに、高所でのロッ
クボルト挿入は作業員が急斜面にロープで吊り上げられ
た状態で挿入補助等のアクロバット的作業が必要なため
極めて危険性が高い。

【０００６】第２の例は、削孔と同時にロックボルトを
掘削孔内に挿入するため、前記第一の例における孔壁の
崩壊や孔の曲がり等の対策とともに、工程の短縮化が図
れるが、高価なロストビットを掘削孔内に残置するため
不経済である。

【０００７】第３の例は、ロストビットの残置をなくす
方法として提案されているが、先端ビットの機構が非常
に複雑で部品数も増加するなど、加工工数アップによる
コストアップや、さらに過酷な使用条件下で使われる先
端ビットの可動部を含む構成部品数アップによる信頼性
の低下等の問題がある。

【０００８】本発明の目的は、上記従来の問題点を解決
すべく、簡潔な機構で信頼性が高く、経済的で安全なセ
ーフティードリル工法及びその工法に適する掘削ビット
を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、前記問題を解
決するために、先端に嵌合溝が形成されるとともに切刃
を備え、後端に管状のドリルロッド先端部に係合する係
合部を有するアウタービットと、前記アウタービットの
嵌合溝に回転拘束状態で係脱自在に嵌合する嵌合部を有
し、先端に切刃を備えた小形のロストビットと、前記ア
ウタービットにロストビットが嵌合した状態で両者を固
定する固定機構とからなり、削孔時にドリルロッドの軸
力及び打撃力により、前記固定機構の固定が解除され、
掘削孔内でドリルロットを抜管することにより、前記ロ
ストビットがアウタービットから離脱することを特徴と
する。

【００１０】また、前記固定機構は、前記アウタービッ
トにロストビットが嵌合した状態で両者を挿通して設け
られた固定部材からなり、削孔時にドリルロッドの軸力
及び打撃力により、前記固定部材が切断されることを特
徴とする。

【００１１】また、前記掘削ビットを備えたドリルロッ
ドを使用して、掘削機のドリルヘッドに連結された前記
ドリルロッド内に側壁地盤の補強に用いられるロックボ
ルトを挿入するとともに、前記アウタービットにロスト
ビットを装着する工程と、前記ドリルヘッドを給進して
ドリルロッドにより所定の地盤に削孔する工程と、削孔
後、前記ドリルヘッドを後退してドリルロッドを抜管
し、ロストビットを離脱してロックボルトを掘削孔内に
セットする工程とを有することを特徴とする。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の好ましい一実施の
形態について、添付図面を参照し詳細に説明する。本発
明の一実施の形態によるセーフティードリル工法用の掘
削ビットは、図１に示したように、先端に凹形の嵌合溝
２ａが形成されるとともに、硬質材料からなる切刃２ｃ
を備え、後端に管状のドリルロッド１先端部のネジ機構
などのロッド係合部１ａに係合するネジ機構などのビッ
ト係合部２ｂを有する中空状のアウタービット２と、ア
ウタービット２の先端部に挿入される段付部３ａとアウ
タービット２の嵌合溝２ａに回転拘束状態で係脱自在に
嵌合する嵌合部３ｂとを有し、先端に硬質材料などから
なる切刃３ｄを備えた小片板状のロストビット３と、ア
ウタービット２にロストビット３が嵌合した状態で両者
を固定する固定機構４とからなっている。

【００１３】削孔時にドリルロッド１の軸力及び打撃力
により、固定機構４の固定が解除され、掘削孔内でドリ
ルロット１を抜管することにより、ロストビット３がア
ウタービット２から離脱するように構成されている。

【００１４】固定機構４は、例えば、図１に示すよう
に、アウタービット２にロストビット３が嵌合した状態
でそれぞれに穿設された固定孔２ｄ及び３ｃ内に両者を
挿通して設けられたロックピンなどの固定部材４ａから
なっている。そして、削孔時にドリルロッド１の軸力及
び打撃力により、固定部材４ａが切断されるように構成
されている。このため、削孔後に、掘削孔内でドリルロ
ット１を抜管することにより、ロストビット３がアウタ
ービット２から容易に離脱する。

【００１５】なお、図１の（ｂ）に示すように、アウタ
ービット２の中空内部とロストビット３との間の空間部
５は、高圧水又は圧縮エアなどの流体が流通する流路と
なっている。

【００１６】次に、以上説明した本発明の掘削ビット及
びドリルロッドを使用して、削孔と同時にロックボルト
を掘削孔内に挿入してセットするセーフティードリル工
法の一実施の形態について、図２乃至図７を参照して説
明する。

【００１７】図２乃至図７では、一実施の形態として、
所定の地盤上に固設されたスキッドベース３１上に搭載
された傾動機構及び図示しないガイド機構に進退自在に
装着されたドリルヘッド３６を有するスキッドベース式
パーカッションドリルなどの掘削機３０を使用した例を
示す。この場合、前記地盤上に予め固設された図示しな
い所定高さの架台上にスキッドベース３１を含む掘削機
３０を搭載固設することが多い。

【００１８】掘削機３０は、既に市販されている公知の
ものであるため詳細な説明は省略するが、図２乃至図７
に示すように、前後左右に設けられ、角度調整自在なピ
ンヒンジ機構３１ｅにより水平又は傾斜地面に対向して
レベル調整又は反力支持を行うジャッキ機構３１ａを備
えて地盤上又は前記図示しない架台に設置されるスキッ
ドベース３１と、スキッドベース３１の基台３１ｂ上に
設けられ、前端下部が角度調整自在なピンヒンジ機構３
２により、後端下部が受台３１ｃにより支持され、下部
にはスキッドベース３１との間に配設された流体圧シリ
ンダなどのアクチュエータ３４が連結され、上部には図
示しない前後方向に進退自在な第１ガイド機構及び前端
上部に立設されドリルロッド１を支えるロッド支持機構
３３ａを備えた第１架台３３と、第１架台３３の第１ガ
イド機構に搭載され、上部には図示しない前後方向に進
退自在な第２ガイド機構を備え、図示しない第１駆動機
構により前後方向に進退自在に移動する第２架台３５
と、第２架台３５の第２ガイド機構に搭載され、前端部
にドリルロッド１を連結するとともにドリルロッド１に
回転及び打撃力を作用するスピンドル３６ａを備え、図
示しない第２駆動機構により前後方向に進退自在に移動
するドリルヘッド３６とから構成されている。

【００１９】掘削機３０の前記傾動機構は、スキッドベ
ース３１、第１架台３３及びアクチュエータ３４からな
り、アクチュエータ３４を伸展させることにより第１架
台３３及びドリルヘッド３６を任意の角度に傾動するよ
うに構成されている。また、基台３１ｂ上の前後左右に
は、掘削機３０全体を吊上げるための吊り金具３１ｄが
設けられている。

【００２０】まず、図２に示すドリルロッド装着工程
（工程１）では、第２架台３５及びドリルヘッド３６を
最後尾まで後退させて、先端にアウタービット２が取付
けられた長尺のドリルロッド１をスピンドル３６ａに連
結する。

【００２１】次に、図３に示すロックボルト装着工程
（工程２）では、アウタービット２の先端からドリルロ
ッド内に所定長さのロックボルト４０を挿入する。

【００２２】次に、図４に示すロストビット装着工程
（工程３）では、アウタービット２の先端の嵌合溝２ａ
（図１参照）にロストビット３を係合して固定部材４ａ
により固設する。

【００２３】次に、図５に示す削孔位置決め工程（工程
４）では、掘削機３０のアクチュエータ３４を伸展させ
ドリルヘッド３６を傾動させて、所定の傾斜地盤Ｇの削
孔位置にドリルロッド１を所定角度にセットする。

【００２４】次に、図６に示す削孔工程（工程５）で
は、第２架台３５及びドリルヘッド３６を順次給進させ
ながら、ドリルロッド１に回転力と打撃力を作用させて
地盤Ｇの掘削を開始し、所定の掘削孔Ｇａの深さまで削
孔し、削孔を終了する。この削孔工程中に、前記図１を
参照して説明したように、ドリルロッド１の軸力及び打
撃力により、固定部材４ａは切断されている。

【００２５】そこで、図７に示すドリルロッド抜管・ロ
ックボルトセット工程（工程６）では、第２架台３５及
びドリルヘッド３６を後退させてドリルロッド１を引上
げ抜管する。この時、前記削孔工程（工程５）で固定部
材４ａが切断されているため、ロストビット３がアウタ
ービット２から容易に離脱するとともに、ロックボルト
４０が自重によりドリルヘッド３６内から抜け出て掘削
孔Ｇａ内に残置された状態になる。

【００２６】なお、ロストビット３を掘削孔Ｇａ内に残
置することになるが、ロストビット３は、必要最小限に
小型化され、従来のような流体流通孔２４（図１０）等
の加工も必要なく、簡素な機構の小片ビットとしたの
で、加工費等を含むトータルコストを従来工法より低く
最小限に押えることができる。

【００２７】最終的に、図示しないロックボルト定着工
程（工程７）では、掘削孔Ｇａ内にセメントミルクなど
の定着材が充填され、ロックボルト４０が定着される。

【００２８】このようにして、前記の工程を繰り返すこ
とにより、所定の地盤深度にロックボルト４０を安全か
つ確実に効率よく定着することができる。

【００２９】次に、本発明の掘削ビット及びドリルロッ
ドを使用したセーフティードリル工法の他の実施の形態
について、図８及び図９を参照して説明する。

【００３０】本発明のセーフティードリル工法の他の実
施の形態においては、図８及び図９に示すように、スキ
ッドベース３１の吊り金具３１ｄにピンなどの連結部材
により連結された吊り治具５０をワイヤロープ６１及び
クレーン６０により掘削機３０全体を所定の高さに吊上
げるとともに、スキッドベース３１前端側のジャッキ機
構３１ａを略水平にして傾斜地面に対向させた状態で反
力支持させる。

【００３１】以降の工程は、前記一実施の形態の工程１
〜７と全く同様である。すなわち、一例として、図８に
削孔工程（工程５）の説明図を、図９にドリルロッド抜
管・ロックボルトセット工程（工程６）の説明図を示
す。

【００３２】したがって、詳細な説明は省略するが、図
８の削孔工程（工程５）においては、削孔時の掘削機３
０に作用するドリルロッド軸方向の反力は、クレーン６
０を傾斜地盤Ｇ側に掘削機３０が前端側のジャッキ機構
３１ａの先端を介して押付けられる方向に寄せることに
より、掘削機３０及び吊り治具５０の総体重量作用方向
とワイヤロープ６１に作用する張力とによるドリルロッ
ド軸前方向の分力の方が大きいことにより対向すること
ができる。また、ドリルロッド抜管時のドリルロッド軸
前方向に作用する反力は、上記クレーン６０による掘削
機３０吊上げ状態における傾斜地盤Ｇに対向させた状態
の前端側ジャッキ機構３１ａを介して傾斜地盤Ｇに支持
させている。

【００３３】

【発明の効果】以上、詳細に説明した本発明によれば、
下記の通り、簡潔な機構で信頼性及び効率が高く、経済
的で安全なセーフティードリル工法及び掘削ビットを提
供することができるという従来にない優れた効果を奏す
る。 （１）、ドリルロッドによる削孔と同時にロックボルト
を掘削孔内に挿入して、ドリルロッド抜管によりロック
ボルトをセットすることができるため、孔壁の崩壊や孔
の曲がり等の対策とともに、工程の短縮化が図れる。 （２）掘削孔内に残置されるロストビットは、必要最小
限に小型化され、従来のような流体流通孔等の加工も必
要なく、簡素な機構を有する小片ビットとしたので、加
工費等を含むトータルコストを従来工法より低く最小限
に押えることができる。 （３）スキッドベース式などの掘削機を使用して削孔と
同時にロックボルトを掘削孔内にセットすることが容易
にできるため、作業員による高所の急斜面でのロックボ
ルト挿入補助等の極めて危険性が高いアクロバット的作
業が不要となり安全な作業ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）は、本発明に係る一実施の形態によるセ
ーフティードリル工法用ドリルロッド先端部のロストビ
ット脱着の説明図で、（ｂ）は、（ａ）のＡ−Ａ矢視、
平面図で、（ｃ）は、（ａ）のロストビットのＢ−Ｂ矢
視図である。

【図２】本発明の一実施の形態によるセーフティードリ
ル工法のドリルロッド装着工程（工程１）の説明図であ
る。

【図３】本発明の一実施の形態によるセーフティードリ
ル工法のロックボルト装着工程（工程２）の説明図であ
る。

【図４】本発明の一実施の形態によるセーフティードリ
ル工法のロストビット装着工程（工程３）の説明図であ
る。

【図５】本発明の一実施の形態によるセーフティードリ
ル工法の削孔位置決め工程（工程４）の説明図である。

【図６】本発明の一実施の形態によるセーフティードリ
ル工法の削孔工程（工程５）の説明図である。

【図７】本発明の一実施の形態によるセーフティードリ
ル工法のドリルロッド抜管・ロックボルトセット工程
（工程６）の説明図である。

【図８】本発明に係る他の実施の形態によるセーフティ
ードリル工法の削孔工程の説明図である。

【図９】本発明に係る他の実施の形態によるセーフティ
ードリル工法のドリルロッド抜管・ロックボルトセット
工程の説明図である。

【図１０】（ａ）は、従来のパーカッションドリル工法
用ドリルロッド先端部（一例）のロストビット脱着の説
明図で、（ｂ）は、（ａ）のＣ−Ｃ矢視、平面図で、
（ｃ）は、（ａ）のロストビットのＤ−Ｄ矢視図であ
る。

【符号の説明】

１、１０ ドリルロッド １ａ ロッド係合部 ２ アウタービット ２ａ、１１ 嵌合溝 ２ｂ ビット係合部 ３、２０ ロストビット ３ａ、２１ 段付部 ３ｂ、２２ 嵌合部 ３ｃ、２３ ピン孔 ４ 固定機構 ４ａ 固定部材 ５ 空間部 １２ ロックピン ２４ 流体流通孔 ３０ 掘削機 ３１ スキッドベース ３１ａ ジャッキ機構 ３１ｂ 基台 ３１ｃ 受台 ３１ｄ 吊り金具 ３１ｅ、３２ ヒンジ機構 ３３ 第１架台 ３３ａ ロッド受 ３４ アクチュエータ ３５ 第２架台 ３６ ドリルヘッド ３６ａ スピンドル ４０ ロックボルト ５０ 吊り治具 ６０ クレーン ６１ ワイヤロープ Ｇ 地盤 Ｇａ 掘削孔

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 先端に嵌合溝が形成されるとともに切刃
   を備え、後端に管状のドリルロッド先端部に係合する係
   合部を有するアウタービットと、 前記アウタービットの嵌合溝に回転拘束状態で係脱自在
   に嵌合する嵌合部を有し、先端に切刃を備えた小形のロ
   ストビットと、 前記アウタービットにロストビットが嵌合した状態で両
   者を固定する固定機構とからなり、 削孔時にドリルロッドの軸力及び打撃力により、前記固
   定機構の固定が解除され、掘削孔内でドリルロットを抜
   管することにより、前記ロストビットがアウタービット
   から離脱することを特徴とする掘削ビット。
2. 【請求項２】前記固定機構は、前記アウタービットにロ
   ストビットが嵌合した状態で両者を挿通して設けられた
   固定部材からなり、 削孔時にドリルロッドの軸力及び打撃力により、前記固
   定部材が切断されることを特徴とする請求項１記載の掘
   削ビット。
3. 【請求項３】 請求項１に記載の掘削ビットを備えたド
   リルロッドを使用して、 掘削機のドリルヘッドに連結された前記ドリルロッド内
   に側壁地盤の補強に用いられるロックボルトを挿入する
   とともに、前記アウタービットにロストビットを装着す
   る工程と、 前記ドリルヘッドを給進してドリルロッドにより所定の
   地盤に削孔する工程と、 削孔後、前記ドリルヘッドを後退してドリルロッドを抜
   管し、ロストビットを離脱してロックボルトを掘削孔内
   にセットする工程とを有することを特徴とするセーフテ
   ィードリル工法。