JP2006188873A - 掘削装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 土木建設工事等で杭孔の穿孔等に使用されるケ−シングパイプ式掘削装置において、比較的簡単な構造で、掘削によって生じる繰り粉の流動を促進する構造とすることにより、掘削能率を改善すること。
【解決手段】 ケ−シングパイプの先端部に該ケ−シングパイプの円周方向に沿って複数のカッタービットを固着してなる掘削装置において、前記ケーシングパイプの先端部における前記カッタービットの移動方向前側の部分に、該ケ−シングパイプの先端部から切り込まれた凹部を形成した。カッタービットの刃先が移動方向前側に突出するように傾斜させて設け、前記凹部の後壁部を構成する面を、ケ−シングパイプの内側に繰り粉を導くような傾斜面として形成するのが好ましい。
【選択図】 図４

Description

本発明は、土木建設工事等で杭孔の穿孔等に使用されるケ−シングパイプ式掘削装置に関するものである。

土木建設工事においては、断面円形のケ−シングパイプの先端部に、その円周方向に沿って複数のカッタービットを固着した掘削装置が使用されている。この掘削装置は、ケ−シングパイプを地盤に押し付けて所定方向に回転させることにより、先端部に設けた複数のカッタービットで掘削を行うもので、ケ−シング工法と呼ばれることがある。なお、ケ−シングパイプ内の土砂等はハンマーグラブ等の掘削装置により除去される。この種の掘削装置は、例えば特許文献１、特許文献２等に開示されている。

特開平３−１８３８９２号公報 特開平１１−２５６９７０号公報

上記カッタービットは、従来はケ−シングパイプの先端部に溶接等の固着手段で固着されていたが、最近は該ケ−シングパイプの先端部に埋設したホルダに取り付ける構造のものが多く、カッタービットに摩耗や損傷が発生した場合は、当該ビットをホルダから取り外して、新たなビットを取り付けるようになっている。

上記ケ−シングパイプ式掘削装置では、掘削によって生じた繰り粉（土砂等）を該ケ−シングパイプの内側を通して外部に排出するようになっているが、繰り粉がうまくケ−シングパイプの内部に導かれず、掘削された孔壁とケ−シングパイプの外面との間に詰まったり、ビットとビットの間の空間部に詰まったりするので、掘削能率、いわゆる孔下がりが悪かった。

そこで本発明は、比較的簡単な構造で、掘削によって生じる繰り粉の流動を促進することにより、ケ−シングパイプ式掘削装置における掘削能率を改善することを課題としている。

上記課題を解決するため、本発明は、次のような構成とした。すなわち、請求項１に記載の本発明に係る掘削装置は、ケ−シングパイプの先端部に該ケ−シングパイプの円周方向に沿って複数のカッタービットを固着してなる掘削装置において、前記ケーシングパイプの先端部における前記カッタービットの移動方向前側の部分に、該ケ−シングパイプの先端部から切り込まれた凹部を形成したことを特徴としている。

また、請求項２に記載の発明は、上記請求項１の構成のものにおいて、カッタービットの刃先が移動方向前側に突出するように傾斜して設けられ、該カッタービットの前側部分が前記凹部に露出しているものである。さらに、請求項３に記載の発明は、上記請求項１又は２に記載のものにおいて、カッタービット又はケ−シングパイプにおける前記凹部の後壁部を構成する面が、ケ−シングパイプの内側に繰り粉を導くように内外方向に傾斜した傾斜面として形成されているものである。

請求項１に記載の掘削装置は、カッタービットの移動方向前側にケ−シングパイプに食い込む凹部が形成されているので、カッタービットによって生じる繰り粉が当該凹部内に流入し、ケ−シングパイプの先端部のカッタービット同士の間隔部に繰り粉が詰まることが防がれる。このため、カッタービットによる掘削が効率よく行われる。

また、請求項２に記載の掘削装置は、上記構成に加えて、さらに、カッタービットが移動方向前側に傾斜しているので、すくい角が大きくなり、掘削性能が向上する。また、この構成とすると、ホルダが凹部に露出しないような設計とすることができる。ホルダは一般に摩耗しやすいので、これが掘削時における移動方向前側に露出していると、早期摩耗が生じて掘削装置の寿命が短くなるが、ホルダが凹部に露出しないようにすることにより、該ホルダの寿命を長くすることができる。なお、カッタービットの台金は、硬質であるから、比較的摩耗しにくいが、移動方向前側の部分にハードフェーシング処理を施したり、超硬チップを埋設しておくと、さらに耐摩耗性が向上する。

さらに、上記請求項３に記載の掘削装置は、上記請求項１又は２に記載の構成に加えて、凹部の移動方向後側の面が繰り粉を内側に導く傾斜面として形成されているので、掘削によって生じた繰り粉がうまくケ−シングパイプの内側に流入し、他の部分に詰まりにくくなり、掘削性能が向上する。

以下、図面に表された実施形態について具体的に説明する。図１は本発明に係る掘削装置を例示するもので、この掘削装置１は、円筒状のケ−シングパイプ２の先端部にカッタービット３が固着されている。ケ−シングパイプ２は公知のもので、後端部に回転装置が取り付けられる。ケ−シングパイプ２の内部には、土砂等の排除のためハンマグラブＨ等の装置が必要に応じて挿入される。

カッタービット３は、ケ−シングパイプ２の先端部にその円周方向に所定の間隔をおいて固着された複数のホルダ５にそれぞれ取り付けられている。カッタービット３は、図２、図３に示すように、鋼製のシャンク部１０の概略山形の頭部１２に刃体である超硬チップ１１が植設されている。シャンク部１０の基部１３には、その端部から切り込まれた溝１５が形成されて、該溝の両側部分がそれぞれ脚部１６となっている。この溝１５は、ホルダに係合する係合溝であり、その両側の脚部１６には、ホルダ５に固定するための通孔１７が穿孔されている。一方の脚部に設けられた通孔はいわゆるバカ穴であるが、他方の脚部の通孔はネジ穴となっている。

ホルダ５は、ケ−シングパイプ２の端部に埋め込んだ状態で溶接固着されるもので、概略コ字形のフレーム５ａの内側に平板状の係合部５ｂが一体に設けられ、該係合部にはカッタービット３を固定するための穴が穿孔されている。カッタービット３は、図４に示すように、このホルダ５の係合部５ｂに溝１５を嵌合して取り付ける。この嵌合状態では、カッタービット３の通孔１６とホルダ５の穴が重なり合うので、一方の脚部に設けられたバカ穴側から固定用のボルト１８を挿入し、ホルダの係合部５ｂを貫通させて反対側の脚部１６のネジ穴に螺着することにより、カッタービット３をホルダ５に固定する。

この掘削装置１は、ケ−シングパイプ２の先端部のカッタービット３固着部の前側（掘削時におけるカッタービット３の移動方向前側）部分に凹部２０が形成されている。凹部２０は、ケ−シングパイプ２をその先端部から入江状に切り込んで形成されたもので、該凹部２０の後側の壁面は、露出したカッタービット３の頭部の前面３ａによって形成されている。カッタービット３の頭部１２は、概略山形に形成されているが、図３の図示例では、ホルダ５がケ−シングパイプ２に傾斜して固着され、カッタービット３が、刃先部が基部側よりも前側に位置するように傾斜して取り付けられているので、山形の頭部の前側面がケ−シングパイプ２の中心軸とほぼ平行となって凹部２０に露出し、ホルダ５は凹部２０に露出していない。

カッタービット３の刃先は、図５に示すようにケーシングパイプ２の外側（Ｏで示す）に突出していて、凹部２０の後壁面となるその頭部前面３ａが、内外方向に傾斜した傾斜面として形成されている。その傾斜方向は、ケ−シングパイプ２の内側が後側に位置するような方向である。このため、ケ−シングパイプ２が回転すると、その外側の繰粉は、図の矢印で示すように、凹部２０の傾斜壁面に案内されてケ−シングパイプ２の内側（Ｉ）に流入する。上記傾斜面の傾斜角度は、１０〜３０度程度とするのが好ましいが、これに限定されない。この角度は、繰粉をケ−シングパイプ２の内側にうまく流入させることができるようなものであればよい。なお、カッタービットの前面を凹部２０の後壁面とせず、凹部全体をケーシングパイプに切り込んだ形状で形成する場合は、当該凹部の後壁面となる部分を上記と同様な傾斜面として形成すればよい。

この掘削装置１は、従来の同種のものと同様に、ケ−シングパイプ２の先端部を地盤に押し付けた状態で所定方向に回転させつつ使用する。この回転により、カッタービット３がケ−シングパイプ２の円周状を図４の矢印Ａ方向に移動し、その刃先部によって掘削が行われるのである。掘削によって生じた繰粉は、ケ−シングパイプ２に設けられている凹部２０内に流れ込み、該凹部２０の後側の傾斜した壁面によってケ−シングパイプ２内に導かれ、該ケ−シングパイプパイプ２の内側を通って外部に排出される。

この掘削装置１のカッタービット３は、移動方向Ａに対し刃先部が先行するように傾斜して設けられているので、すくい角を大きくすることが可能であり、掘削抵抗の多くがカッタービットの軸方向に作用することになり、切削抵抗に強力に対抗することができる。このように、カッタービット３を傾斜させて設ける場合は、その前側に凹部２０を形成しても、ホルダが凹部に露出しないような設計とすることができるという利点がある。すなわち、ホルダの耐摩耗性はそれほど高くないので、図４の図示例のようにケ−シングパイプ２内に埋め込んだ状態で設けることにより、ホルダの寿命を大幅に向上させることができるのである。

図６は、上記従来構造の掘削装置のケ−シングパイプ２に凹部２０を設けた例を表すもので、この例では、カッタービット３の軸方向が掘削面である地盤に対しほぼ直角となっている。ホルダ５の側面は凹部２０に露出して、該凹部の後側の壁面となっている。この構造では、凹部２０内に流入した繰粉によってホルダ５が早期に摩耗するため、ホルダの露出面に特別に硬化肉盛り等の硬化処理を施しておく必要がある。

また、図７は従来の構造を例示するもので、同図からわかるとおり、ホルダ５がケ−シングパイプパイプ２に埋め込まれて固定されているが、カッタービット３の移動方向における前側に凹部が形成されていない。このため、カッタービット３によって削られた繰粉がケ−シングパイプ２の端面と地盤との間に詰め込まれることになり、繰粉が排出されにくいので、凹部２０を設けた場合に比べて掘削効率は低い。

以上の説明から明らかなように、本発明に係る掘削装置は、土木建設工事における地盤の掘削等に好適に使用することができる。

掘削装置の概略を表す外観図である。 カッタービットの正面図である。 その側面図である。 掘削装置の要部の正面拡大図である。 その底面図である。 異なる実施形態を表す正面図である。 従来の掘削装置の正面図である。

符号の説明

１ 掘削装置
２ ケ−シングパイプ
３ カッタービット
５ ホルダ
２０ 凹部

Claims (3)

1. ケ−シングパイプの先端部に該ケ−シングパイプの円周方向に沿って複数のカッタービットを固着してなる掘削装置において、前記ケーシングパイプの先端部における前記カッタービットの移動方向前側の部分に、該ケ−シングパイプの先端部から切り込まれた凹部を形成したことを特徴とする掘削装置。
2. カッタービットが、その刃先が移動方向前側に突出するように傾斜して設けられ、該カッタービットの前側部分が前記凹部に露出している請求項１に記載の掘削装置。
3. カッタービット又はケ−シングパイプにおける前記凹部の後壁部を構成する面が、ケ−シングパイプの内側に繰り粉を導くように内外方向に傾斜した傾斜面として形成されている請求項１又は２に記載の掘削装置。

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