JP2006194029A

JP2006194029A - 掘削ビット及びそれを用いたアンカーの施工方法

Info

Publication number: JP2006194029A
Application number: JP2005008777A
Authority: JP
Inventors: Atsuo Fukuda; 田厚生福
Original assignee: Tenox Corp
Current assignee: Tenox Corp
Priority date: 2005-01-17
Filing date: 2005-01-17
Publication date: 2006-07-27

Abstract

【課題】掘削面に水やエア（圧縮空気）を供給しなくても掘削可能で、掘削ビットの回転あるいは打撃に従来よりも少ないエネルギーの供給で、玉石や転石が混入する地盤を掘削可能である掘削ビットを提供する。また、構築する棒状のアンカー等のアンカーと道路面や鉄道軌道面との間の土被りが少ない場合でも地盤沈下現象を起こすことがなく、道路や鉄道としての使用に支障を生じないアンカーの施工方法を提供する・
【解決手段】掘削ビットは、単管ロッドの先端部が多段に突出する掘削ロッド部とされているとともに、該掘削ロッド部は、先端方向に段毎に順次小径のロッド部とされ、少なくとも各ロッド部の先端側は硬質刃体が設けられているビット部となっている。アンカーの施工は、この掘削ビットを使用して実施する。
【選択図】図１

Description

本発明は、地表側に排出する掘削ズリの発生を抑えることができ、しかも玉石等が存在する地盤でも掘削可能な掘削ビットおよびそれを用いた芯材入りの棒状補強体からなるアンカーの施工方法に関するものである。

従来、アンカー類の施工装置として掘削ズリを地表側に排出する装置が知られている（例えば、特許文献１、特許文献２参照）。
即ち、特許文献１には、芯材入りの棒状補強体からなるアンカーの施工方法及びその工法に使用する装置が開示されているが、先端面にのみ硬質刃体であるチップが設けられ、外周に設けられた螺旋状溝により掘削ズリを排出しながら掘進する方法と装置が開示されている。
また、特許文献２には、先端面にビットを有し、このビットの中央には貫通孔が形成されて、エアを掘削面に供給しながら掘削し、ビットを前後に往復運動させて掘削によって発生したズリを孔壁に押し固める方法と装置が開示されている。
また、従来、小口径管を地中に埋設する際の施工装置として掘削ズリを地表側に排出する装置が知られている（例えば、特許文献３参照）。
即ち、特許文献３には、先端面にビットを有し、このビットの中央には貫通孔が形成されて、水を掘削面に供給しながら掘削でき、掘削ズリを地表部に排出するための装置が開示されている。

更に、先端に複数のローラビットを設けることにより硬質の礫や玉石を破砕できる小口径管を埋設するための装置が開示されている（例えば、特許文献４参照）。この装置を用いるときにも掘削された土砂は内部に設けられたスクリューロッドのスクリューにより地上に排出されている。
その他に、杭を埋設するための掘削装置ではあるが、先端部に硬質刃体であるチップを同心円状に並べることにより、玉石、転石等を効率良く切削できる装置が知られている（例えば、特許文献５参照）。なお、この装置はスクリュー羽根が存在し、スクリュー羽根により掘削土を上部に移動できる装置である。
特開２００２−１４６７８５号公報（特に、要約、図２）特許第３３８８２７９号公報（特に、請求項、図２、図４）特開平７−２１７３８１号公報（特に、段落番号００１３、図２）特開平１１−１３３８７号公報（特に、図１、段落番号００２１）特許第３０２３４６２号公報（特に、図２、図３）

以上に示したいずれの従来装置も掘削土砂を上部に送り地表に排出するための装置であり、また、多くの従来装置は掘進のために掘削面に水やエアを供給することにより掘削している。更にいずれの従来装置も先端面に硬質刃体であるチップが設けられている装置である。
掘削土砂を地上へ排出すると、掘削孔壁を圧密化することは不可能である。
同様に掘削時に水やエアを使用する方法では、掘削孔壁を圧密化することは不可能であり、掘削孔周辺の地盤も緩められ、掘削孔壁の崩壊が起こり易い。また、何らかの手段によって、この崩壊を防ぎつつセメントミルクなどのグラウト材を注入しようとすると、この注入したグラウト材は緩められた周辺地盤にも浸透するのでより多くのグラウト材が必要になるばかりか、成形されるグラウト材が固化した柱状体の径が地盤によって変化し、成形された固化体の径を制御することは困難であった。

更に掘削時に水やエアを使用する方法では、特許文献４に示されているように、エアを使用してのビットを前後に往復運動させて掘削によって発生したズリを孔壁に押し固めるというような付加的手段を必要となる。
その上に、掘削時に水やエア（圧縮空気）を使用する方法では、水やエア（圧縮空気）を噴出するため、構築する棒状のアンカー等のアンカーと道路面や鉄道軌道面との間の土被りが少ない場合は、地盤沈下現象を起こし易く、道路や鉄道としての使用に支障が発生することがある。
従来装置のように、先端面に硬質刃体であるチップが設けられている装置では、杭埋設用などの大径の装置でなく、小口径の装置の場合は、玉石や転石が混入する地盤を掘削する際に、掘削ビットの回転あるいは打撃に大きなエネルギーの供給が不可欠である。

本発明は、このような従来の課題を解決せんと提案されたものであり、その目的は、掘削面に水やエア（圧縮空気）を供給しなくても掘削可能で、掘削ビットの回転あるいは打撃に従来よりも少ないエネルギーの供給で、玉石や転石が混入する地盤を掘削可能である掘削ビットを提供することであり、また、構築する棒状のアンカー等のアンカーと道路面や鉄道軌道面との間の土被りが少ない場合でも地盤沈下現象を起こすことがなく、道路や鉄道としての使用に支障を生じないアンカーの施工方法を提供することである。

本発明の掘削ビットは、請求項１に記載したように、単管ロッドの先端部が多段に突出する掘削ロッド部とされているとともに、該掘削ロッド部は、先端方向に段毎に順次小径のロッド部とされ、少なくとも各ロッド部の先端側は硬質刃体が設けられているビット部となっていることを特徴とするものである。
特に、この掘削ビットは、請求項２に記載したように、先端側のビット部は脱着可能なビット部であることが更に好ましい。

本発明のアンカーの施工方法は、請求項３に記載したように、単管ロッドの先端部が多段に突出する掘削ロッド部とされているとともに、該掘削ロッド部は、先端方向に段毎に順次小径のロッド部とされ、少なくとも各ロッド部の先端側は硬質刃体が設けられているビット部となっている掘削ビットを用いて地盤を水平方向又は斜め方向に所定の深さまで回転または／および打撃により掘進させ、所定深さまで削孔した後に掘削ビットを引き上げ、掘削ビットを引き上げた後に、固化材液と芯材とを挿入して、固化材液が固化することにより芯材入りの棒状補強体とすることを特徴とするものである。

また、本発明のもう一つのアンカーの施工方法は、請求項４に記載したように、単管ロッドの先端部が多段に突出する掘削ロッド部とされているとともに、該掘削ロッド部は、先端方向に段毎に順次小径のロッド部とされ、少なくとも各ロッド部の先端側は硬質刃体が設けられているビット部となっており、先端側のビット部は脱着可能なビット部とされている掘削ビットを用いて地盤を水平方向又は斜め方向に所定の深さまで回転または／および打撃により掘進した後に、単管ロッド内に挿通した芯材とともに先端側のビット部を掘削孔内に残置し、先端部のビット部が脱離して形成された開口部から固化材液を吐出しながら掘削ビットを引き上げ、固化材液が固化することにより芯材入りの棒状補強体とすることを特徴とするものである。

本発明の掘削ビットおよびそれを用いたアンカーの施工方法によれば、次のような効果を奏する。
（１）本発明の掘削ビットは、単管ロッドであり二重管ロッド構造を必要とせず、ロッドの先端部が多段に突出する掘削ロッド部とされているとともに、該掘削ロッド部は、先端方向に段毎に順次小径のロッド部とされ、少なくとも各ロッド部の先端側は硬質刃体が設けられているビット部となっているので、掘削面に水やエア（圧縮空気）を供給しなくても掘削可能であり、掘削ビットの回転あるいは打撃に従来よりも少ないエネルギーの供給で、玉石や転石が混入する地盤を掘削可能である。
（２）また、この掘削ビットを先端側のビット部が脱着可能なビット部とすると、地盤を水平方向又は斜め方向に所定の深さまで回転または／および打撃により掘進した後に、単管ロッド内に挿通した芯材とともに先端側のビット部を掘削孔内に残置することができる。
このように先端部のビット部が脱離することにより、開口部が形成され、その開口部から固化材液を吐出しながら掘削ビットを引き上げるという一回の施工工程で芯材入りの棒状補強体とすることができる。
（３）本発明のアンカーの施工方法では、地表側に排出する掘削ズリの発生を抑えることができ、しかも掘削面に水やエア（圧縮空気）を供給しなくても掘削可能であるので、構築する棒状のアンカー等のアンカーと道路面や鉄道軌道面との間の土被りが少ない場合でも地盤沈下現象を起こすことがなく、道路や鉄道としての使用に支障を生じないという効果も発揮できる。

本発明の掘削ビットは、単管ロッドの先端部が多段に突出する掘削ロッド部とされているとともに、該掘削ロッド部は、先端方向に段毎に順次小径のロッド部とされ、少なくとも各ロッド部の先端側は硬質刃体が設けられているビット部となっていることを特徴とするものである。

その実施の形態を図１および図２に示す。図１は本発明の実施の形態を示す掘削ビットの斜視図、図２は正面図である。この掘削ビット１は、大きな径の単管ロッド２の先端側から中径のロッド部３が突出し、更にこの中径のロッド部３から細径のロッド部４が突出した構造となっているとともに、大きな径の単管ロッド２を含む各ロッド部２、３、４の先端側は硬質刃体５が設けられビット部となっている。
硬質刃体５は、例えば、これらの図３に示したように、円周方向に多数配置することが掘削性の点から好ましい。また、各ロッド部２、３、４の先端面周囲にチップ９を設けて掘削の補助としてもよい。図３は図２Ａ−Ａ線断面図（ａ）、図２Ｂ−Ｂ線断面図（ｂ）および図２Ｃ−Ｃ線矢視図（ｃ）を示す。

また、大きな径の単管ロッド２の部分と中径ロッド部３と細径ロッド部４は同心に配置し、真っ直ぐに掘削できるようにすることがこのましい。また各部分の中空部６の径は異なっていてもよいが、図４に示すように大きな径の単管ロッド２の部分と中径ロッド部３には、細径ロッド部４の中空部の径と同じ径で連続する中空部６が設けられていることがより好ましい。このように同じ径の中空部６とするのは、固化材液を地表側から先端側に流入させたり、芯材を中空部６に挿入させたりするときに、スムースに流入できたり挿入できたりすることができるからである。

また、図５に示すように、例えば、細径ロッド部４の径を１０ｃｍ程度とし玉石等を最初に割る役割をもたせ、中径ロッド部３の径を例えば１５ｃｍ（なお、例えば、単管ロッド２の径を３０ｃｍとした場合は例えば２０ｃｍとするなど単管ロッド２の径に合わせて段階的に径を小さくすることが掘削性能の点で好ましい。）として細径ロッド部４で割られた玉石等の裂け目を大きくしたり避けた玉石を周辺方向に押し出す役割をもたせ、単管ロッド２の径を１５ｃｍ〜３０ｃｍ（特に好ましくは２０ｃｍ〜２５ｃｍ）として玉石等の割れ目を大きくしたり、裂けた玉石等を掘削孔の径の外に追い出す役割を果たせる。
なお、例えば単管ロッド２の径を１５ｃｍとした場合は、中径ロッド部３の径を例えば１２ｍ程度とし、細径ロッド部４の径を例えば８ｃｍ程度から１０ｃｍ程度とするなど単管ロッド２の径に合わせて中径ロッド部３の径や細径ロッド部４の径を段階的に径を小さくすることが掘削性能の点で好ましい。
また最大径部である単管ロッド２の径を１５ｃｍ〜３０ｃｍと小口径にすることにより、簡単に裂けた玉石等を掘削孔の径の外に追い出すことができる。

それ故に、従来装置のように同一径で先端面に硬質刃体であるチップが設けられている装置では、玉石の粉砕にズリが発生したり、また、構築する棒状のアンカー等のアンカーと道路面や鉄道軌道面との間の土被りが少ない場合は、地盤沈下現象を起こして道路や鉄道としての使用に支障を生じることがある水やエア（圧縮空気）を掘削面に供給する必要があったが、上記の装置では掘削面に水やエア（圧縮空気）を供給しなくても掘削可能で、掘削ビットの回転あるいは打撃に従来よりも少ないエネルギーの供給で玉石や転石が混入する地盤を掘削可能であり上記のような欠点はなくなる。

また、玉石が割れた後に次のロッド部が来るようにするために、細径部４や中径部３の長さは各々２０ｃｍ〜３０ｃｍとすることが好ましい。なお、この長さは地盤の玉石の大きさが予想される場合は、玉石の径の１／３から１／２の径とすることが好ましいが、単管ロッド２から長く突出しすぎると玉石等への衝突により細径部や中径部が曲がる恐れがあるばかりか、単管ロッド２の径よりも小さな径である先端の掘削後部の長さが長くなりアンカーとしての性能に悪影響を及ぼす恐れがあるので、突出長さを余り長くしないことが好ましい。

なお、細径ロット部４の先端ビット部は脱着可能なビット部５ａとすると、先端ビット部５ａを脱離させた後に生じた細径ロッド部４先端の開口部４ａから固化材液を吐出させることができるので好ましい。図４には細径ロッド部４の先端ビット部５ａが脱着可能な掘削ビット１が示され、図６は芯材７で先端ビット部５ａが脱離された状態が示されており、細径ロッド部４の先端開口４ａより固化材液を吐出させることができることがよく理解できる。

次に、上記した掘削ビット１を使用してアンカーを施工する方法について以下に説明する。
図７は、図１および図２に示した掘削ビットを使用してアンカーを施工する方法を工程順（ａ）（ｂ）（ｃ）（ｄ）に示した説明図である。
まず、図１および図２に示した掘削ビット１を使用して、図７（ａ）に示すように地盤Ｇ内に玉石１１が存在する法面１０に対し、エアや水を掘削面に送ることなく、施工機（図示省略）において回転と打撃を与え、掘削ビット１を所定の深さまで貫入させる。施工機は従来公知のものでよい。この掘削において掘削ビット１を所定の深さまで貫入させるために長さが不足する場合には、単管ロッド２は必要な本数を継ぎ足して施工する。
この掘削においては、掘削ビット１の先端部が、単管ロッド２より中径ロッド部３および細径ロッド部４と、順次小径のロッド部とされ、その各ロッド部２、３、４の先端側は硬質刃体５が設けられているビット部となっているので、玉石１１は図５に示すように割れて周辺方向に押し出される。

次に、図７（ｂ）に示すように所定の深度まで挿入した時点で、地表側から中空部６内に芯材７を挿入し、芯材７の先端部で先端ビット部５ａを押すことにより先端ビット部５ａを脱離させ、芯材７と先端ビット部５ａを掘削孔内に残置させる。
その後、図７（ｃ）に示すように、先端ビット部５ａを脱離させた後に生じた細径ロッド部４先端の開口部４ａ（図６参照）から固化材液８ａを吐出させながら、掘削ビット１を地上部に引き上げる。
なお、最後に掘削ビット１を地上部に引き上げる際に、先端開口部４ａから固化材液を吐出し続けると、固化材液が外側に漏れ出すので、この外側に固化材液が漏れ出すことを防ぐ為に、地上部近くでは固化材液の吐出を低位止し、地表部近くで不足する固化材を後で充填してもよい。
このようにして、図７（ｄ）に示すように、固化材液８ａが硬化することにより芯材７入りの棒状補強体８とすることができる。この棒状補強体８は法面１０を補強するに必要な数だけ設ける。

図４には掘削ビット１の中空部６内に芯材７が挿入された状態が断面で示され、図６には掘削ビット１の中空部６内に挿入された芯材７により細径ロッド部４の先端ビット部５ａが脱離され、細径ロッド部４の先端が開口４ａされた状態が示されている。
この図４および図６から芯材７の先端部で先端ビット部５ａを押すことにより先端ビット部５ａを脱離させ、その後、先端ビット部５ａを脱離させた後に生じた細径ロッド部４の先端の開口４ａから固化材液を吐出できる様子がよく理解できる。この固化材液は、掘削ビット１の中空部６を通路として供給される。

また、上記した工程の他に、図８に示した施工手順でも施工できる。
まず、図４に示し、図８（ａ）に示したように、前もって芯材７を掘削ビット１内に挿入しておく。このようにすると施工の途中で芯材７を挿入する必要がないので、施工に必要な時間を短くし、能率的に施工をすることができる。
このように予め芯材７を内蔵させた状態で、図８（ｂ）に示したように、地盤Ｇ内に玉石１１が存在する法面１０に対し、エアや水を掘削面に送ることなく、施工機（図示せず）により回転と打撃を加えることにより、掘削ビット１を所定の深さまで貴人させる。なお、所定の深さまで貴人させるために単管ロッドは必要本数継ぎ足して使用する。
このとき玉石１１は、図５に示したように割れて周辺方向に押し出される。

所定の深度まで挿入した時点で、図６に示すように、芯材７先端部で先端側のビット部５ａを押すことにより先端側のビット部５ａを脱離させ、芯材７と先端ビット部５ａを掘削孔内に残置させる。
その後、図８（ｃ）に示すように、先端側のビット部を脱離させた後に生じた細径ロッド部４先端の開口部４ａから固化材液８ａを吐出させながら、掘削ビット１を地上部に引き上げる。
なお、最後に掘削ビット１を地上部に引き上げる際に、先端から固化材液を吐出し続けると、固化材液が外側に漏れ出すので、この外側に固化材液が漏れ出すことを防ぐ為に、地上部近くでは固化材液の吐出を低位止し、地表部近くで不足する固化材液を後で充填してもよい。
このようにして、図８（ｄ）に示すように、固化材液８ａが硬化することにより芯材７入りの棒状補強体８とすることができる。この棒状補強体８は法面１０を補強するに必要な数だけ設ける。

以上の２つの施工方法は、単管ロッド２の先端部が多段３、４に突出する掘削ロッド部とされているとともに、該掘削ロッド部は、段３、４毎に小径のロッド部３、４とされ、少なくとも各ロッド部２、３、４の先端側は硬質刃体５が設けられているビット部となっており、先端側のビット部５ａは脱着可能なビット部とされている掘削ビット１を用いて地盤を水平方向又は斜め方向に所定の深さまで回転または／および打撃により掘進した後に、ロッド内に挿通した芯材７とともに先端側のビット部５ａを掘削孔内に残置し、先端部のビット部５ａが脱離して形成された開口部４ａから固化材液８ａを吐出しながら掘削ビット１を引き上げ、固化材液８ａが固化することにより芯材７入りの棒状補強体８とすることを特徴とするアンカーの施工方法であるが、図面には示さないが、前記した構造の掘削ビット１を用いて地盤を水平方向又は斜め方向に所定の深さまで回転または／および打撃により掘進させ、掘削ビット１を引き上げた後に、固化材液８ａと芯材７とを挿入して、固化材液８ａが固化することにより芯材７入りの棒状補強体８とするアンカーの施工方法でも施工することもできる。しかし、この施工法は、アンカーの引き上げ工程と固化材液８ａの注入工程が別工程となり、しかも掘削孔の孔底まできちんと固化材液を注入するなどの施工管理が必要になるため、前記した２つの施工方法により施工するのが好ましい。

なお、上述した施工例ではエアや水を掘削面に送ることなく掘進すると説明したが、掘削ズリを発生させない程度の水を掘削面に送って掘削してもよい。このように水を掘削面に送るために、掘削ビットに送水するための通路を設けてもよい。しかしながらこのよう通路を設けると装置として高価になるので、できればこのような通路は設けない方が好ましい。
また、本発明の施工方法によれば、掘削土は孔壁に圧密されるため、固化材液は孔壁の周辺地盤に浸透する恐れがほとんどなくなり、固化物の強度が所定の強度を発揮できるばかりでなく、アンカーとして周面摩擦も大きくなるのである。
掘削ズリを発生させない程度の水を掘削面に送って掘削しても圧密効果が少しは少なくなるものの、従来工法で得られない圧密効果をなお発揮させることができる。

本発明の実施の形態を示す掘削ビットの斜視図である。本発明の実施の形態を示す掘削ビットの正面図である。本発明の実施の形態を示す掘削ビットの図２Ａ−Ａ線断面図（ａ）、Ｂ−Ｂ線断面図（ｂ）およびＣ−Ｃ線矢視図（ｃ）である。本発明の掘削ビットに芯材を挿入した状態を示す断面図である。本発明の掘削ビットの作動状態を示す掘削時の正面図である。挿入した芯材先端で先端ビット部を脱離させた状態の掘削ビットを示す断面図である。本発明のアンカーの施工方法を工程順（ａ）（ｂ）（ｃ）（ｄ）に示す説明断面図である。本発明の他のアンカーの施工方法を工程順（ａ）（ｂ）（ｃ）（ｄ）に示す説明断面図である。

符号の説明

１掘削ビット
２単管ロッド
３中径ロッド部
４細径ロッド部
４ａ細径ロッド部先端開口部
５硬質刃体
５ａ先端ビット部
６中空部
７芯材
８棒状補強体
１０法面
１１玉石

Claims

単管ロッドの先端部が多段に突出する掘削ロッド部とされているとともに、該掘削ロッド部は、先端方向に段毎に順次小径のロッド部とされ、少なくとも各ロッド部の先端側は硬質刃体が設けられているビット部となっていることを特徴とする掘削ビット。
先端側のビット部は脱着可能なビット部であることを特徴とする請求項１記載の掘削ビット。
単管ロッドの先端部が多段に突出する掘削ロッド部とされているとともに、該掘削ロッド部は、先端方向に段毎に順次小径のロッド部とされ、少なくとも各ロッド部の先端側は硬質刃体が設けられているビット部となっている掘削ビットを用いて地盤を水平方向又は斜め方向に所定の深さまで回転または／および打撃により掘進させ、所定深さまで削孔した後掘削ビットを引き上げ、掘削ビットを引き上げた後に、固化材液と芯材とを挿入して、固化材液が固化することにより芯材入りの棒状補強体とすることを特徴とするアンカーの施工方法。
単管ロッドの先端部が多段に突出する掘削ロッド部とされているとともに、該掘削ロッド部は、先端方向に段毎に順次小径のロッド部とされ、少なくとも各ロッド部の先端側は硬質刃体が設けられているビット部となっており、先端側のビット部は脱着可能なビット部とされている掘削ビットを用いて地盤を水平方向又は斜め方向に所定の深さまで回転または／および打撃により掘進した後に、単管ロッド内に挿通した芯材とともに先端側のビット部を掘削孔内に残置し、先端部のビット部が脱離して形成された開口部から固化材液を吐出しながら掘削ビットを引き上げ、固化材液が固化することにより芯材入りの棒状補強体とすることを特徴とするアンカーの施工方法。