JP2008025274A - Excavation tool - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、軟土または岩石等を含む岩盤を掘削する掘削工具に関する。 The present invention relates to an excavation tool for excavating a rock mass containing soft soil or rock.
地盤を掘削するために、掘削管の先端部にドリリングビットを設け、掘削管を掘削管駆動装置によって回転駆動させるとともに前進させるドリリングビットが知られている(例えば、特許文献1参照。)。このドリリングビットは、掘削管の先端部に取付けられるリングビットと、このリングビットにその軸方向から嵌合されて地下水の流出を防止するクローネンビットとから構成されている。 In order to excavate the ground, a drilling bit is known in which a drilling bit is provided at the tip of the excavation pipe, and the excavation pipe is driven to rotate by an excavation pipe drive device (see, for example, Patent Document 1). The drilling bit is composed of a ring bit attached to the tip of the excavating pipe and a kronen bit fitted to the ring bit from the axial direction to prevent outflow of groundwater.
そして、地盤に掘削穴を形成する際には、掘削管を掘削方向に前進させつつリングビットを正転させ、リングビットとクローネンビットとの協働により掘削を行う。フラッシング作業が必要なときには、掘削管を引き続き正転させつつ繰り返し前後動させる。リングビットの回転力は係合ピンを介してクローネンビットに伝達され、打撃力が玉石等の掘削物に伝達されるようになっている。
しかしながら、特許文献1のように、掘削管の先端部にドリリングビットを設け、掘削管を掘削管駆動装置によって回転駆動させながら前進させるものは、地盤に穴開け後、ドリリングビットを掘削管とともに抜き取り、固結剤を注入して矢板、H鋼あるいは円筒パイル等の基礎鋼杭を挿入しているが、基礎鋼杭の周りや内部に余分なスペースができる。したがって、掘削土量が多く排出され、掘削に時間が掛かるとともに、穴を埋めるための固結剤を多く必要とする。さらに、掘削管を回転させる設備や排土設備の費用が嵩むという問題がある。
また、基礎鋼杭の上部にバイブロハンマーを付けて振動と押圧によって鋼杭を打設する方法もあるが、地盤がある程度硬くなると使用できない。
本発明は、前記事情に着目してなされたもので、その目的とするところは、掘削効率が高く、また地盤に掘削用鋼杭の横断面形状に沿った穴開けができ、固結剤の節減も図ることができる経済的な掘削工具を提供することにある。
However, as in
In addition, there is a method in which a vibro hammer is attached to the upper part of the foundation steel pile and the steel pile is driven by vibration and pressing, but it cannot be used when the ground becomes hard to some extent.
The present invention has been made paying attention to the above circumstances, and the purpose thereof is high excavation efficiency, and the hole can be drilled along the cross-sectional shape of the steel pile for excavation in the ground, The object is to provide an economical drilling tool that can also save money.
本発明は、前記目的を解決するために、請求項1は、地盤に掘削を行う掘削工具において、掘削用鋼杭の先端部に、該先端部の掘削断面形状に沿って複数の掘削用ビットを配置し、各掘削用ビットを前記掘削用鋼杭の先端部に固定したことを特徴とする。
請求項2は、請求項1の前記掘削用ビットには流体を噴出する流体通路が設けられ、この流体通路には逆止弁が設けられていることを特徴とする。
In order to solve the above-mentioned object, the present invention provides a drilling tool for excavating the ground, wherein a plurality of excavation bits are provided at a distal end portion of the excavating steel pile along the excavation cross-sectional shape of the distal end portion. And each excavation bit is fixed to the tip of the excavation steel pile.
According to a second aspect of the present invention, the excavation bit of the first aspect is provided with a fluid passage for ejecting fluid, and the fluid passage is provided with a check valve.
請求項3は、請求項1の前記掘削用ビットは、その外周面形状が円筒形、四角形、多角形、星形等のいずれかであることを特徴とする。 A third aspect of the present invention is characterized in that the excavation bit of the first aspect has any one of a cylindrical shape, a square shape, a polygonal shape, a star shape, and the like.
請求項4は、請求項1の前記掘削用ビットは、そのビット本体に複数の超硬チップを有し、この超硬チップは、略半球形、略円錐形、略角錐形、略砲弾形、チゼル形のいずれかであることを特徴とする。 According to a fourth aspect of the present invention, the excavating bit according to the first aspect has a plurality of cemented carbide tips in the bit body, and the cemented carbide tip has a substantially hemispherical shape, a substantially conical shape, a substantially pyramid shape, a substantially bullet shape, It is one of chisel type.
請求項5は、請求項1の前記掘削用ビットは、前記掘削用鋼杭の先端部に着脱可能に固定されていることを特徴とする。 A fifth aspect of the present invention is characterized in that the excavation bit of the first aspect is detachably fixed to a tip end portion of the excavation steel pile.
本発明によれば、掘削用鋼杭の先端部に、その先端部の掘削断面形状に複数の掘削用ビットを配置することにより、掘削工具を回転させることなく、地盤に押し進めることにより、掘削用鋼杭の断面形状に沿った穴開けが効率的に行える。したがって、掘削土量が少なく、掘削用鋼杭の周りに余分なスペースができることはなく、排土処理費用や固結剤を節減できるという効果がある。 According to the present invention, by arranging a plurality of excavation bits at the excavation cross-sectional shape of the excavation steel pile at the distal end of the excavation steel pile, the excavation tool can be pushed forward to the ground without rotating. Drilling holes along the cross-sectional shape of steel piles can be done efficiently. Therefore, the amount of excavated soil is small, there is no extra space around the excavated steel pile, and there is an effect that it is possible to save the waste disposal cost and the caking agent.
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1〜図4は掘削工具の第1の実施形態を示す。図1は掘削工具を示し、(a)は正面図、(b)は側面図、図2は図1の矢印A方向から見た端面図、図3は掘削用ビットの取付け構造を示す縦断側面図、図4は掘削用ビットを示し、(a)は正面図、(b)は側面図、(c)は閉弁時の縦断側面図、(d)は開弁時の縦断側面図である。 1-4 show a first embodiment of an excavation tool. FIG. 1 shows a drilling tool, (a) is a front view, (b) is a side view, FIG. 2 is an end view as seen from the direction of arrow A in FIG. 1, and FIG. FIGS. 4A and 4B show the excavation bit, FIG. 4A is a front view, FIG. 4B is a side view, FIG. 4C is a longitudinal side view when the valve is closed, and FIG. 4D is a longitudinal side view when the valve is opened. .
図1及び図2に示すように、先行掘削用鋼杭としての矢板等の掘削用鋼杭11は、先端部12と基端部13を有しており、先端部12から基端部13まで同一断面形状に形成されている。掘削用鋼杭11の先端部12には複数個、本実施形態においては15個の掘削用ビット14が略均等に配置されて後述する手段によって固定されている。これら掘削用ビット14のビット本体15は掘削用鋼杭11の肉厚より若干大きい外径の円筒形であり、各掘削用ビット14は先端部12における一方の端から他方に端に向って左寄り・右寄りの交互にジグザグ状に配置されている。したがって、各掘削用ビット14のビット本体15は、その外周の一部が掘削用鋼杭11の側面より左右に交互に外方に突出している。図示しないが、各掘削用ビット14の外径が掘削用鋼杭11の肉厚より充分に大きい場合には、各掘削用ビット14は前記のようにジグザグ状ではなく、直線状に配置され、その外周の一部が掘削用鋼杭11の側面より左右に略均等に外方に突出してもよい。
掘削用鋼杭11の側面にはその長手方向に流体としてのエアー配管16が配設されている。エアー配管16の基端部はエアー供給口17が設けられ、エアー供給源(図示しない)に接続されている。エアー配管16の先端部は掘削用ビット14に接続され、掘削用ビット14からエアーを噴出するようになっている。
As shown in FIG. 1 and FIG. 2, the
On the side surface of the excavating
次に、掘削用ビット14について説明すると、図3及び図4に示すように構成されている。すなわち、掘削用鋼杭11の先端部12にはビット取付け部材18が設けられている。このビット取付け部材18には取付け穴19が設けられ、この取付け穴19にはソケット20が固定されている。ソケット20は有底円筒状で、底部には配管接続管21が螺合され、この配管接続管21にはエアー配管16が接続されている。
Next, the
ソケット20の筒部には掘削用ビット14のビット本体15に設けられた装着部22が挿入されている。この装着部22にはOリング23を装着した環状溝24及び係合凹部25が設けられている。また、ソケット20の筒部には係合凹部25に対応して径方向に固定ねじ26が螺合され、この固定ねじ26の先端部26aはビット本体15の係合凹部25に係合されている。したがって、ビット本体15はソケット20に対して抜け止めされ、しかもOリング23によって気密に装着されている。
A
ビット本体15の先端部は中央部が平坦面27に、その外周部はテーパ面28に形成されている。平坦面27には該平坦面27に対して垂直に3個の超硬チップ29が植設され、テーパ面28には該テーパ面28に対して垂直に、しかも等間隔に5個の超硬チップ29が植設されている。これら超硬チップ29は先端部が円錐形状であり、円錐部分が平坦面27及びテーパ面28から突出している。
The front end of the
また、ビット本体15の外周部で、テーパ面28に等間隔に配置された5個の超硬チップ29間には軸方向にくり粉溝30が設けられ、これらくり粉溝30はビット本体15のテーパ面28まで貫通している。さらに、ビット本体15の軸心部には流体通路としてのエアー通路31が穿設されている。エアー通路31は一端がばね受け部32が設けられ、他端がビット本体15の装着部22の端面開口を介してエアー配管16に連通している。
エアー通路31はその中間部から分岐してくり粉溝30に連通する連通穴33が設けられており、分岐部にはばね受け部32に対向する弁座34が設けられている。弁座34には逆止弁を構成するボール弁35が接合され、ボール弁35とばね受け部32との間にはボール弁35を弁座34に押付けてエアー通路31を遮断するコイルばねからなる付勢ばね36が介在されている。したがって、通常はエアー通路31はボール弁35によって閉弁されているが、エアー配管16から供給されるエアー圧力が付勢ばね36に勝ると、ボール弁35が弁座34から離れて開弁し、エアー通路31のエアーが連通穴33を介してくり粉溝30に導かれ、ビット本体15の先端部から噴出するようになっている。
Further, in the outer peripheral portion of the
The
次に、前述のように構成された掘削工具を用いて岩盤に掘削する方法について説明する。先端部12に掘削用ビット14を設けた掘削用鋼杭11を垂直状態に支持するとともに、エアー配管16のエアー供給口17をエアー供給源に接続する。クレーン車等に懸架されたバイブロハンマー(図示しない)を用いて掘削用鋼杭11の基端部13から掘削用鋼杭11に縦方向の振動を与えると、掘削用鋼杭11は地中に打設される。
Next, a method for excavating a rock using the excavation tool configured as described above will be described. The
本実施形態においては、掘削用鋼杭11が矢板の場合について述べているが、掘削用鋼杭11の先端部12にはその断面形状に沿って複数個の掘削用ビット14が設けられ、これら掘削用ビット14には複数個の超硬チップ29が固定されている。したがって、掘削用鋼杭11は掘削用ビット14の超硬チップ29が岩盤を破砕しながら深部に向って掘削される。
In this embodiment, although the case where the
この掘削用鋼杭11による掘削作業中に、エアー供給源から高圧エアーがエアー配管16を介して掘削用ビット14に供給される。掘削用ビット14のエアー通路31は通常はボール弁35によって閉弁されているが、エアー配管16から供給されるエアー圧力が付勢ばね36に勝ると、ボール弁35が弁座34から離れて開弁し、エアー通路31のエアーが連通穴33を介してくり粉溝30に導かれ、ビット本体15の先端部から噴出する。さらに、掘削用ビット14が掘削用鋼杭11の側面からオーバハングすることによってクリアランスが確保されている。したがって、破砕された岩盤の破砕粒はエアーによって掘削用ビット14から排除され、効率的に掘削される。
During excavation work by the
このように掘削用鋼杭11は回転することなく地中の深部に向って押し進められながら掘削されるため、岩盤には掘削用鋼杭11の横断面形状に沿った形状の穴が開けられることになる。掘削用鋼杭11による掘削が完了すると、掘削用鋼杭11を引き抜き、掘削用鋼杭11によって開けられた穴に固結剤としてモルタル等が注入されるが、掘削用鋼杭11の周りに余分なスペースができないため、固結剤の節減も図ることができ経済的である。なお、掘削用鋼杭11を引き抜いた後、基礎鋼杭としての矢板を掘削用鋼杭11によって開けられた穴に打設すると、打設された矢板はモルタルで強固に固定される。
図5は第2の実施形態を示し、図2に対応する端面図である。第1の実施形態と同一構成部分は同一番号を付して説明を省略する。第1の実施形態においては、矢板からなる掘削用鋼杭11を採用したが、(a)に示すように、H鋼からなる掘削用鋼杭41の先端部に複数個の掘削用ビット14が略均等に配置してもよく、(b)に示すように、円筒パイルからなる掘削用鋼杭42の先端部に複数個の掘削用ビット14が略均等に配置してもよい。これら掘削用ビット14のビット本体15は掘削用鋼杭41,42の肉厚より若干大きい外径の円筒形であり、各掘削用ビット14は掘削用鋼杭41,42の先端部にジグザグ状に配置されている。したがって、各掘削用ビット14のビット本体15は、その外周の一部が掘削用鋼杭41,42の側面より左右に交互に外方に突出している。
Thus, since the excavating
FIG. 5 shows the second embodiment and is an end view corresponding to FIG. The same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted. In the first embodiment, the
図6は第3の実施形態を示し、掘削用ビットの取付け構造の図である。第1の実施形態と同一構成部分は同一番号を付して説明を省略する。掘削用ビットの取付け構造が異なる実施形態を示す。(a)はソケット20にテーパ穴43を設けるとともに、ビット本体15にテーパ装着部44を設け、テーパ穴43にビット本体15のテーパ装着部44を嵌合して装着したものである。
(b)はソケット20の内周面に雌ねじ部45を設けるとともに、ビット本体15に雄ねじ装着部46を設け、雌ねじ部45にビット本体15の雄ねじ装着部46を螺合して装着したものである。
(c)はビット本体15の装着部22に環状係合溝22aを設け、ソケット20に環状係合溝22aと対応して装着部22の接線方向に貫通穴20aを設けたものである。貫通穴20aにスプリングピン20bを挿入することにより、スプリングピン20bが環状係合溝22aと係合してビット本体15をソケット20に装着したものである。
(d)はビット本体15の装着部22に環状係合溝22aを設け、ソケット20に環状係合溝22aと対応して装着部22の接線方向に貫通穴20aを設けたものである。貫通穴20aの片側には雌ねじ20cが刻設され、貫通穴20aに挿入したボルト20dを雌ねじ20cに螺合することにより、ボルト20dが環状係合溝22aと係合してビット本体15をソケット20に装着したものである。
図7は第4の実施形態を示し、掘削用ビットの取付け構造の縦断側面図である。第1の実施形態と同一構成部分は同一番号を付して説明を省略する。本実施形態は、掘削用ビットの異なる構造を示す実施形態である。すなわち、ソケット20の筒部には掘削用ビット47のビット本体48に設けられた装着部49が挿入され、この装着部49には係合凹部50が設けられている。また、ソケット20の筒部には係合凹部50に対応して径方向に固定ねじ51が螺合され、この固定ねじ51の先端部51aはビット本体48の係合凹部50に係合されている。
FIG. 6 shows a third embodiment and is a diagram of an excavation bit mounting structure. The same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted. The embodiment from which the attachment structure of the excavation bit differs is shown. (A) provides the
(B) is provided with a
(C) is a case where an annular
(D) shows an
FIG. 7 shows a fourth embodiment and is a longitudinal side view of the excavation bit mounting structure. The same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted. This embodiment is an embodiment showing a different structure of the excavation bit. That is, a mounting
さらに、ビット本体48の軸心部には流体通路としてのエアー通路52が設けられている。エアー通路52の一端部にはばね受け部53が設けられ、他端部には弁座54が設けられている。さらに、エアー通路52はビット本体48の先端部に連通する連通穴55が設けられている。弁座54にはボール体56が接合され、ボール弁56とばね受け部53との間にはボール弁56を弁座54に押付けてエアー通路52を遮断するコイルばねからなる付勢ばね57が介在されている。したがって、通常はエアー通路52はボール弁56によって閉弁されているが、エアー配管16から供給されるエアー圧力が付勢ばね57に勝ると、ボール弁56が弁座54から離れて開弁し、エアー通路52のエアーが連通穴55を介してビット本体48の先端部から噴出するようになっている。
Further, an
図8は第5の実施形態を示し、掘削用ビットの正面図及び側面図である。第1の実施形態と同一構成部分は同一番号を付して説明を省略する。本実施形態は、掘削用ビットの異なる形状を示す実施形態である。
(a)は掘削用ビット60のビット本体61を横断面星形にしたものであり、大きく深いくり粉溝61aを形成することができる。(b)は掘削用ビット62のビット本体63を横断面四角形にしたものであり、ビット本体63の先端部における角部に山形形状の超硬チップ29aを植設している。
FIG. 8 shows a fifth embodiment and is a front view and a side view of an excavation bit. The same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted. This embodiment is an embodiment showing different shapes of excavation bits.
(A) is the bit
(c)は掘削用ビット62のビット本体63を横断面四角形にしたものであり、ビット本体63の先端部は中央部が平坦面64に、その外周部はテーパ面65に形成されている。平坦面64には該平坦面64に対して垂直に3個の超硬チップ29が植設され、角部におけるテーパ面65には該テーパ面65に対して垂直に超硬チップ29が植設されている。
(C) shows the bit
(d)は掘削用ビット66のビット本体67を横断面多角形にしたものであり、ビット本体67の先端部は中央部が平坦面68に、その外周部はテーパ面69に形成されている。平坦面68には該平坦面68に対して垂直と傾斜して超硬チップ29が植設され、鋭角部におけるテーパ面69には該テーパ面69に対して垂直に超硬チップ29が植設されている。
(D) shows the
(e)及び(f)は掘削用ビット70のビット本体70aを横断面長方形にしたものであり、(e)は前記長方形の長手方向に亘って断面山形形状の超硬チップ29aが植設されている。(f)は前記長方形の対角線方向に沿って断面山形形状の超硬チップ29aが植設されている。(e)、(f)ともに横断面長方形を掘削用鋼杭の側面に対して交差するように配置されている。
(E) and (f) are obtained by making the
図9は第6の実施形態を示し、超硬チップの端面図及び側面図である。第1の実施形態と同一構成部分は同一番号を付して説明を省略する。本実施形態は、超硬チップの異なる形状を示す実施形態である。
(a)は略半球形の超硬チップ71、(b)は略砲弾形の超硬チップ72、(c)は略角錐形の超硬チップ73、(d)はチゼル形の超硬チップ74であるが、これらに限定されるものではない。また、一つの掘削用ビットに取付ける超硬チップは、同一形状であることに限定されず、これら異なる形状の超硬チップを組合わせて取付けてもよい。
図10は第7の実施形態を示し、第1の実施形態と同一構成部分は同一番号を付して説明を省略する。本実施形態は、基本的には第1の実施形態と同一であるが、矢板からなる掘削用鋼杭11の先端部12における中央部に固結剤注入用ビット75を固定したものである。固結剤注入用ビット75は、掘削用ビット14よりやや大径に形成され、ビット本体76の先端部にはモルタル注入口77が設けられている。モルタル注入口77は掘削用鋼杭11に沿って配管されたモルタル注入配管(図示しない)と接続されている。したがって、掘削用鋼杭11による掘削が完了後、掘削用鋼杭11を引き抜きながら掘削用鋼杭11によって開けられた穴に固結剤としてモルタルを注入することができる。
FIG. 9 shows a sixth embodiment, and is an end view and a side view of a cemented carbide chip. The same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted. This embodiment is an embodiment showing different shapes of the cemented carbide chip.
(A) is a substantially
FIG. 10 shows a seventh embodiment, and the same components as those of the first embodiment are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted. Although this embodiment is basically the same as the first embodiment, a
なお、この発明は、前記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、前記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組合せにより種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態に亘る構成要素を適宜組合わせてもよい。 Note that the present invention is not limited to the above-described embodiment as it is, and can be embodied by modifying the constituent elements without departing from the scope of the invention in the implementation stage. Moreover, various inventions can be formed by appropriately combining a plurality of constituent elements disclosed in the embodiment. For example, some components may be deleted from all the components shown in the embodiment. Furthermore, you may combine suitably the component covering different embodiment.
11…掘削用鋼杭、12…先端部、14…掘削用ビット、15…ビット本体、29…超硬チップ
DESCRIPTION OF
Claims (5)
掘削用鋼杭の先端部に、該先端部の掘削断面形状に沿って複数の掘削用ビットを配置し、各掘削用ビットを前記掘削用鋼杭の先端部に固定したことを特徴とする掘削工具。 In excavation tools that excavate the ground,
Excavation characterized in that a plurality of excavation bits are arranged at the distal end portion of the excavation steel pile along the excavation cross-sectional shape of the distal end portion, and each excavation bit is fixed to the distal end portion of the excavation steel pile. tool.
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