JP2507619B2 - 竪穴掘削用のケ−シングビット - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、竪穴掘削用のオールケーシング施工機に使
用されるケーシングビットに係わり、特に、岩石等を含
む硬質の岩質地盤を掘削するのに好適なケーシングビッ
トに関する。

〔従来の技術〕 掘削抵抗の大きい岩質地盤を掘削するオールケーシン
グ施工機に使用される従来のケーシングビットとして、
鋼管（以下ケーシングパイプという）の下端部の円周
に、ケーシングパイプの掘削時の押し込み抵抗を減少す
るために、地盤がケーシングパイプの肉厚寸法より厚い
寸法の円筒状に掘削されるように、ケーシングパイプ外
周面より僅かに外方へ張り出させた複数のアウタカッタ
と、反対にケーシングパイプ内周面より僅かに内方へ張
り出させた複数のインナカッタとが配設され、一方、ケ
ーシングパイプの下端部内周面に、上記アウタカッタお
よびインナカッタより上部に位置させられ、かつ前記内
周面より内方へ突出させて取り付けられて該突出部に地
盤掘削に伴い円周溝を形成し、円弧状の水平断面形状を
有するハンマグラブのシェルを挿入可能にするととも
に、アウタカッタおよびインナカッタにより掘削された
ずりをケーシングパイプの内周側に効率良く導くインサ
ートカッタを備えた構成のものが提案されている（例え
ば、特開昭62−228591号公報参照）。

このケーシングビットにおいては、掘削により地盤か
ら切り離された岩盤を取り出すためにハンマグラブのシ
ェルをケーシングパイプ内に挿入した際、前記シェルが
岩盤とインサートカッタの間にくさび状に食い込んで動
作不能になるのを避けるため、インサートカッタの数を
少なくしている。したがって、アウタカッタやインナカ
ッタに比べ、数が少ないインサートカッタに大きな掘削
負荷が作用することになる。このため、インサートカッ
タの下端面をインナカッタやアウタカッタの下端面より
少し上方に配設し、インナカッタに先行掘削させること
で、インサートカッタの負荷を軽減するように構成して
いる。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記従来のケーシングビットによる地盤の掘削は、ケ
ーシングビットを回動または揺動させながら地盤内に圧
入することにより行われるが、その際アウタカッタおよ
びインナカッタによる掘削とともに、該掘削部の上部が
ケーシングパイプの内周面に内方側へ突出させて取り付
けられているインサートカッタによって同時に掘削され
る。第４図および第５図はその掘削状態例を示す図であ
る。第４図は通常の掘削状態を示す説明図で、ケーシン
グビット１におけるケーシングパイプ1aの肉厚部分にあ
る岩質地盤Ｅは、ケーシングパイプ1aの下端部に取り付
けられているアウタカッタ３と図示しないインナカッタ
とにより該肉厚寸法より大きく掘削されると同時に、ア
ウタカッタ３およびインナカッタにより掘削される位置
のやや上部の内周側がインサートカッタ２により掘削さ
れる。４は図示しないインナカッタにより掘削されて形
成された円周溝、５はインサートカッタ２による掘削に
より形成された円周溝である。そして、この場合、掘削
時に発生する岩質地盤Ｅに対する主応力線は、図に示す
２鎖線Ａの位置、つまり円周溝５の下部の位置となり、
該位置にてほぼ水平に亀裂が発生する。亀裂の発生によ
り２点鎖線Ａより上部の岩盤E_Aは岩質地盤Ｅと切り離さ
れ、切り離された岩盤E_Aは前記従来技術で述べたハンマ
グラブのシェルを円周溝５に挿入して挟持され、途中障
害物に邪魔されることなくケーシングパイプ1a内を引き
上げられて地上に排出される。

ところが、岩質地盤Ｅの性状は一定ではなく、例えば
岩質が弱い場合などにおいては、第５図に示すように前
記主応力線の位置が円周溝４の下部の破線Ｂの位置とな
り、破線Ｂのように亀裂が入ることがある。亀裂の発生
により岩質地盤Ｅと切り離された岩盤E_Bは、第４図の場
合と同様にハンマグラブにより挟持して引き上げること
になるが、亀裂の発生した破損Ｂの位置が第４図の場合
より下方の円周溝４の下部にあるため、ハンマグラブで
挟持して引き上げる場合に円周溝４の部分にある岩盤E_B
の大径部E_BLが鍔となってインサートカッタ２に当たり
そのまままっすぐには引き上げることができない。この
第６図に示すように、ハンマグラブ６で挟持した岩盤E_B
を、大径部E_BLとインサートカット２との当りが避けら
れるように傾斜させて引き上げることになる。しかし、
岩盤E_Bをケーシングパイプ1_a内で傾斜させ得るのは岩盤
E_Bの厚さ寸法Ｈがそれ程厚くない場合に制限され、その
制限寸法を越える厚さ寸法Ｈの場合にはインサートカッ
タ２をかわして引き上げることはできなくなる。このよ
うな場合は引き上げ不能原因となっている大径部E_BLを
掘削して削除すればよいが、岩盤E_Bがすでに岩質地盤Ｅ
と切り離されていることから掘削反力がとれず、岩盤E_B
とケーシングビット１とが一緒に回転して掘削すること
は困難になる。このため、岩盤E_Bを割って小ブロックに
するか、ケーシングビット１の荷重を大きくし岩盤E_Bを
インサートカッタ２で押さえ込むようにして掘削する
か、あるいはケーシングビット１を任意の高さから落下
させてインサートカッタ２を大径部E_BLに衝突させ、そ
の衝撃力によってインサートカッタ２に引っ掛かってい
る部分を少しずつ破砕する方法などがとられていた。し
かし、これらいずれの方法によっても岩盤E_Bの排出には
かなりの時間を要し、作業能率を著しく低下させるとい
う問題を有していた。

本発明は、上記従来技術の問題点に鑑み、インサート
カッタを備えるケーシングビットにより掘削されて岩質
地盤より切り離された岩盤を、ケーシングパイプ内より
該岩盤の切り離された位置に関係なく、円滑かつ容易に
排出することができる竪穴掘削用のケーシングビットを
提供することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

上記の目的を達成するため、本発明においては、鋼管
と、該鋼管の下端部の円周に配設され、地中を前記鋼管
の肉厚寸法より厚い寸法の円筒状に掘削可能な複数のア
ウタカッタおよびインナカッタと、前記鋼管の下端部内
周面に該内周面より内方へ突出させて取り付けられ、該
突出部に前記地中掘削に伴い円周溝を形成するインサー
トカッタとを備えた竪穴掘削用のケーシングビットにお
いて、前記インサートカッタを、ケーシングパイプの内
周面の１もしくは複数箇所に、ハンマグラブのシェルが
挿入可能な幅を有する円形溝を掘削形成可能なように、
前記インナカッタの突出量より大きく突出すると共に、
その下端面が前記アウタカッタおよびインナカッタの下
端面とほぼ一致し、かつ複数箇所用いる場合には、その
内の２箇所以上で同時に前記ハンマグラブのシェルと干
渉しない位置に配置した構成にしたものである。

そして、前記インサートカッタを、前記鋼管の内周面
に任意の角度に複数箇所設ける構成にすることができ
る。

また、前記インサートカッタの前記鋼管の内周面より
内方への突出量を、ケーシングビットの掘削回転方向の
後方側になるに従い順に増加させて取り付ける構成にす
ることが好ましい。

〔作用〕

上記構成とすることにより、ケーシングパイプの肉厚
部分における岩質地盤は、アウタカッタとインナカッタ
とにより従来と同様にその肉厚寸法より厚く円筒状に掘
削されてケーシングパイプの押し込み抵抗を減少させ、
また、アウタカッタとインナカッタとはケーシングパイ
プの下端部円周に交互に取り付けられているため、掘削
されたずりは攪拌されて流動性を増し、インサートカッ
タにより掘削され該掘削部に形成される円周溝を経てケ
ーシングパイプの内側に導かれる。そしてこの場合、イ
ンサートカッタのケーシングパイプへの取り付け位置
を、インサートカッタの下端面とアウタカッタおよびイ
ンナカッタの下端面とほぼ一致するように配置したこと
により、掘削時に発生する岩質地盤に対する主応力線が
各カッタの下端面に一致して１箇所のみとなり、該位置
にてほぼ水平に亀裂が発生することになる。亀裂が発生
して岩盤が分離されるとケーシングパイプ内にハンマグ
ラブを降下させ、インサートカッタによって形成された
円周溝にハンマグラブのシェルを挿入して分離された岩
盤を挟持し、ケーシングパイプ内を引き上げて地上に排
出する。ハンマグラブの挿入時に、ハンマグラブとイン
サートカッタが複数箇所で同時に干渉することがないの
で、ハンマグラブのシェルが岩盤とインサートカッタと
の間にくさび状に食い込むことがなく、ハンマグラブの
動作が可能であり、分離された岩盤を確実に挾持するこ
とができる。また、この排出時において、分離された岩
盤には、深さ方向のどの位置で分離されても従来形成さ
れていた大径部がなく鍔となってインサートカッタに引
っ掛かる部分が形成されないから、分離された岩盤の厚
さ寸法がかなり厚くてもハンマグラブで引き上げ可能な
重量範囲であれば、円滑かつ容易に地上に排出させるこ
とが可能になる。

〔実施例〕 本発明の１実施例について第１図ないし第３図を参照
して説明する。図において11はケーシングビット、11a
はケーシングパイプ、11bは図示しない継ぎ足し用のケ
ーシングパイプとのジョイント部、13はアウタカッタ、
14はインナカッタで、アウタカッタ13とインナカッタ14
は前記従来の構成のものと同じであり、ケーシングパイ
プ１の下端部の円周に第２図に示すように等ピッチで交
互に配置されている。本実施例の場合のアウタカッタ13
とインナカッタ14の数量比は2:1になっているが、これ
は地盤条件によって1:1など任意に変えられる。そして
アウタカッタ13とインナカッタ14とはケーシングパイプ
11aの下端部を切り欠き、その切り欠き部に嵌入させて
取り付けられている。また、ケーシングパイプ11aの下
端部は、アウタカッタ13、インナカッタ14によって切削
されたずりをケーシングパイプ11aの内側に導き易くす
るとともに、ケーシングパイプ11aの下方に溜まってい
るずり内にケーシングパイプ11aの下端を挿入しやすく
する目的で、内周面が例えば45度に削除され勾配面を形
成している。12はケーシングパイプ11aの下端部内周面
に、該内周面より内方へ突出させて取り付けられている
インサートカッタで、インサートカッタ12はその下端面
がアウタカッタ13およびインナカッタ14の下端面とほぼ
一致するように取り付けられている。このため、インサ
ートカッタ12の取り付け部のみは、上記ケーシングパイ
プ11aの下端部内周面の勾配面は形成されない。14′は
インナカッタ14により掘削されて形成された円周溝、15
はインサートカッタ12による掘削により形成された円周
溝である。

上記のように構成したことにより、ケーシングパイプ
11aの肉厚部分における岩質地盤Ｅは、ケーシングビッ
ト11を第２図に示す矢印方向へ回転させることによりア
ウタカッタ13とインナカッタ14とによりその肉厚寸法よ
り厚い肉厚の円筒状に掘削され、掘削されたずりは、ケ
ーシングパイプ11aの下端部円周に交互に配置されてい
るアウタカッタ13とインナカッタ14により撹拌されて流
動性を増し、上記ケーシングパイプ11aの下端部に形成
された勾配面の作用とともにケーシングビット11の押し
込み抵抗を減少させている。一方、上記アウタカッタ13
およびインナカッタ14による掘削と同時にインサートカ
ッタ12による掘削も行われ、該掘削部に円周溝15が形成
される。そして前記流動性を増したずりが円周溝15を経
てケーシングパイプａの内側に導かれ、それに伴ってケ
ーシングビット11が押し込まれていく。この場合、イン
サートカッタ12は、その下端面がアウタカッタ13および
インナカッタ14の下端面とほぼ一致する上下位置関係に
なっていることにより、掘削時に発生する岩質地盤Ｅに
対する主応力線は各カッタ12,13,14の下端面に一致して
１箇所のみとなる。このため、第３図に示すように該位
置においてほぼ水平に破線Ｃで示す亀裂が発生する。亀
裂の発生により岩質地盤Ｅと切り離された岩盤E_Cは、次
第にケーシングビット11と一緒に回転する完全に分離さ
れた状態になり、完全に分離された岩盤E_Cは、ケーシン
グパイプ11a内に降下させたハンマグラブのシェルをイ
ンサートカッタ12によって形成された円周溝15に挿入し
て閉じることにより挟持され、ケーシングパイプ11a内
を引き上げられて地上に排出される。ハンマグラブをケ
ーシングパイプ11aに挿入したとき、ハンマグラブとイ
ンサートカッタが複数箇所で同時に干渉することがない
ので、分離された岩盤を確実に挾持することができる。
また、岩盤E_Cの排出は、前記従来のように岩盤E_Cにイン
サートカッタ12に引っ掛かっていた鍔部が全く形成され
ないことから、掘削中どの深さ位置で分離されても、ま
た、分離された岩盤E_Cの厚さ寸法がかなり厚い場合で
も、ハンマグラブで引き上げ可能な重量の範囲内であれ
ば、円滑かつ容易に地上に排出することができる。そし
てこの排出を繰り返すことにより所望の深さの竪穴が能
率よく掘削される。

上記実施例においてはインサートカッタ12が単数の場
合を示したが、これをケーシングパイプ11aの回転方向
に若干の間隔を設けて２個のインサートカッタ12a,12b
を近接させて配置するようにしてもよい。ただしこの場
合は、インサートカッタ12a,12bのケーシングパイプ11a
の内周面より内方へ突出させる突出量を、回転方向の後
方側になるインサートカッタ12bの方が大きくなるよう
に取り付ける。この取り付けによりケーシングパイプ11
aの内周側は、インナカッタ14,インサートカッタ12a,12
bの順に段階的に掘削されることになり、インナカッタ1
4とインサートカッタ12とによる掘削に比べて、インサ
ートカッタ12a,12bの負担する掘削抵抗が軽減され、広
幅の円周溝15を形成することが可能になり、掘削された
ずりの移動が一層円滑になる効果がある。

前記インサートカッタは、複数箇所もしくは実質的に
複数箇所、ハンマグラブのシェルの円周方向幅程度の寸
法だけずらした位置に配置する構成としてもよい。この
ような構成とすることにより、分離された岩盤をハンマ
グラブで挾持する際に、シェルとインサートカッタとの
干渉をなくし、常に余裕をもって岩盤を挾持することが
できる。

さらに、インサートカッタ12または12a,12bをインナ
カッタ14の一部をカッタと一体的に構成したとしても本
発明の目的を逸脱するものではない。

〔発明の効果〕

以上述べたように、本発明によれば、鋼管と、該鋼管
の下端部の円周に配設され、地中を前記鋼管の肉厚寸法
より厚い寸法の円筒状に掘削可能な複数のアウタカッタ
およびインナカッタと、前記鋼管の下端部内周面に該内
周面より内方へ突出させて取り付けられ、該突出部に前
記地中掘削に伴い円周溝を形成するインサートカッタと
を備えた竪穴掘削用のケーシングビットにおいて、前記
インサートカッタを、ケーシングパイプの内周面の１も
しくは複数箇所に、ハンマグラブのシェルが挿入可能な
幅を有する円形溝を掘削形成可能なように、前記インナ
カッタの突出量より大きく突出すると共に、その下端面
が前記アウタカッタおよびインナカッタの下端面とほぼ
一致し、かつ複数箇所用いる場合には、その内の２箇所
以上で同時に前記ハンマグラブのシェルと干渉しない位
置に配置したので、岩質地盤に竪穴を掘削中、岩盤が竪
穴の深さ方向のどの位置で岩質地盤より切り離されて
も、また、切り離された岩盤の厚さ寸法が厚いものであ
っても、ハンマグラブで引き上げ可能な重量のものであ
れば、ケーシングパイプ内から容易に地上に排出するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の１実施例を示すケーシングビットの正
面図、第２図は第１図のII−II矢視図、第３図は第１図
に示すケーシングビットによる岩質地盤の掘削状態を示
す図である。 第４図は従来のケーシングビットによる岩質地盤の掘削
状態を示す図、第５図は従来のケーシングビットによる
岩質地盤の他の掘削状態を示す図、第６図は従来のケー
シングビットの掘削により切り離された岩盤をハンマグ
ラブにより引き上げる場合の説明図である。 1,11……ケーシングビット、1,11a……ケーシングパイ
プ（鋼管）、2,12……インサートカッタ、3,13……アウ
タカッタ、4,5,14′,15……円周溝、14……インナカッ
タ、Ｅ……岩質地盤、E_A,E_B,E_C……岩盤

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】鋼管と、該鋼管の下端部の円周に配設さ
   れ、地中を前記鋼管の肉厚寸法より厚い寸法の円筒状に
   掘削可能な複数のアウタカッタおよびインナカッタと、
   前記鋼管の下端部内周面に該内周面より内方へ突出させ
   て取り付けられ、該突出部に前記地中掘削に伴い円周溝
   を形成するインサートカッタとを備えた竪穴掘削用のケ
   ーシングビットにおいて、前記インサートカッタを、ケ
   ーシングパイプの内周面の１もしくは複数箇所に、ハン
   マグラブのシェルが挿入可能な幅を有する円周溝を掘削
   形成可能なように前記インナカッタの突出量より大きく
   突出すると共に、その下端面がぜんきアウタカッタおよ
   びインナカッタの下端面とほぼ一致し、かつ複数箇所用
   いる場合には、その内の２箇所以上で同時に前記ハンマ
   グラブのシェルと干渉しない位置に配置したことを特徴
   とする竪穴掘削用のケーシングビット。
2. 【請求項２】前記インサートカッタの前記鋼管の内周面
   よりの突出量をケーシングビットの掘削回転の回転方向
   の後方側になる従い順に増加させて取り付けた請求項１
   記載の竪穴掘削用のケーシングビット。
3. 【請求項３】前記インサートカッタを、インンナカッタ
   の一部のカッタと一体的に構成した請求項１または２の
   いずれかに記載の竪穴掘削用のケーシングビット。