JP2698762B2 - 掘削用ビット及びそのビットを用いた掘削方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、地盤の掘削、特に、
アンカー形成の際の掘削に適した掘削用ビット及びその
ビットを用いた掘削方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】土木構造物や地下構造物の基礎やトンネ
ル、地山ののり面の保護区や修景工あるいは地山の掘削
に伴う土留工の際に土留壁に作用する力（土圧・水圧）
に対抗することを目的としてアンカーが設置される。

【０００３】このアンカーの設置は、図７（ａ）に示す
ように、ボーリングマシンによって支持される鉄製パイ
プからなるロッド１の先端に、掘削刃を有する掘削ビッ
ト２を装着し、回転させながら孔を穿っていく。このと
き、ロッド１に注水を行なってビット２の先端に設けた
孔から噴出させて孔底のスライムを排出する。

【０００４】掘削完了後は、同図（ｂ）に示すように、
ビット２から根固めと地山への付着及び定着と安定確保
を行なうためのセメントミルク３の注入を行なった後
に、ビット２とロッド１とを引抜く。

【０００５】しかる後、同図（ｃ）に示すように、孔に
セメントミルク３を充填して鋼線４を投入し、同図
（ｄ）に示すように、孔から突出する鋼線４の端部にネ
ジ軸を取付け、アンカープレートを設置する。

【０００６】セメントミルクの硬化後に鋼線を緊張させ
地山を締付ける。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
アンカーの設置においては、注水による戻り水によって
孔底のスライムを地上へ排出するようにしているため、
この戻り水により、孔の側壁が削り取られ、アンカー孔
の確保が難しいという問題がある。

【０００８】すなわち、戻り水がロッドの外周と孔壁と
の間に流れて隙間ができ、周囲の地山との間に緩みが発
生する。そのため、その隙間に、根固めのために注入し
たセメントミルクが流れ、流出することがある。

【０００９】したがって、孔壁の安定確保が困難にな
り、地山が崩壊して土留壁内側に土砂と地下水が流出し
たり、セメントミルクによるアンカー定着が不十分にな
る等の問題が起こっている。

【００１０】さらに、最近の高水圧下の湧水層での施工
においては、ビットの噴出孔に湧水が逆流し、逆流に伴
うスライムの侵入によって削孔水を送るロッドを閉塞す
るというトラブルが発生している。

【００１１】そこで、この発明では、アンカー孔の削孔
時の戻り水による孔壁の破損を防止する掘削用ビットを
提供することを第１の課題とし、高水圧下の湧水層での
施工においても上記課題を解決する掘削用ビットを提供
することを第２の課題とする。また、その際、上記掘削
用ビットを用いて地山を乱すことなく安定させ、アンカ
ー孔の品質の確保と向上並びに施工性に富んだ掘削方法
を提供することを第３の課題とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記の第１の課題を解決
するため、第１の発明では、掘削用ビットがアウトケー
シングと嵌合する中空円筒体と前記中空円筒体の内側に
形成されたインナーロッドと嵌合する内側円筒体とから
なるパイプ取付け部と、そのパイプ取付け部の先端に設
けられた刃部とからなり、前記刃部に内側円筒体の中空
内に貫通する第１の貫通孔と内側円筒体と中空円筒体間
に貫通する第２の貫通孔を設けた構成を採用したのであ
る。

【００１３】また、第２の課題を解決するため、第２の
発明では、上記内側円筒体の中空内に先端方向へのみ流
体を流す逆止弁を設けた構成を採用したのである。

【００１４】さらに、第３の課題を解決するため、第３
の発明では、上記掘削用ビットにインナーロッドとアウ
トケーシングとを嵌合し、前記インナーロッドから注水
を行い、アウトケーシングから排水を行いながら掘削を
行なうという方法を採用したのである。

【００１５】

【作用】このように構成される第１の発明では、掘削用
ビットのパイプ取付け部にインナーロッドとアウトケー
シングとからなるロッドを取付ける。

【００１６】すなわち、インナーロッドの先端を内側円
筒体と嵌合すると、刃部に形成された第１の貫通孔とイ
ンナーロッドが連通し、掘削用ビット先端への注水路が
形成される。また、アウトケーシングの先端を中空円筒
体に嵌合すると、刃部に貫通する第２の貫通孔がインナ
ーロッドとアウターケーシング間に連通し、排水路が形
成される。

【００１７】このように、インナーロッドとアウトケー
シングとからなるロッドに取付けられた前記ビットは、
インナーロッドとアウトケーシングを同一方向に回転さ
せて、インナーロッドに注水を行いながらその回転する
ビットの刃部を地山に圧接して地山を穿っていくのであ
るが、その際、インナーロッドに注水された水は、第１
の貫通孔によって刃部の先端から噴出され、噴出された
水とその水によって押し上げられる孔底のスライムとは
第２の貫通孔からインナーロッドとアウターケーシング
によって形成される排水路によってアウトケーシングの
口元へ戻る。したがって、それを排水するようにすれ
ば、アウトケーシングの外側の地山への戻り水の流失を
防止できる。そのため、孔内の湧水の排水も同時に行な
える。

【００１８】第２の発明では、内側円筒体の中空内に設
けた逆止弁により、先端方向へのみ水を流すことができ
るので、第１の貫通孔から逆流する噴出水及び高水圧の
湧水のインナーロッドへの逆流を防止できる。

【００１９】第３の発明では、インナーロッドとアウト
ケーシングとにより、孔内への注水と孔外へのスライム
を含む排出を行なうことによって、戻り水の発生を防ぎ
ながらアンカー孔を穿っていくことができる。

【００２０】

【実施例】以下、この発明の実施例を図面に基づいて説
明する。

【００２１】図１（ａ）、（ｂ）に第１実施例として第
１の発明に係る掘削用ビット１０を示す。

【００２２】この掘削用ビット１０は、アウトケーシン
グ１３とインナーロッド１５からなるロッドの取付けら
れるパイプ取付け部１１と、その先端に設けられた刃部
１２とからなっている。

【００２３】パイプ取付け部１１は図２の底面図に示す
ように、アウトケーシング１３が嵌合される中空円筒体
１４とインナーロッド１５が嵌合される内側円筒体１６
とからなっている。

【００２４】中空円筒体１４は、アウトケーシング１３
の内径よりやや小径な外径を有し、その外周には、アウ
トケーシング１３との係合用の突出部１７と周方向に沿
った２本の溝１８が設けられている。

【００２５】前記係合用の突出部１７は、中空円筒体１
４の先端部に２箇所対向して設けられており、この突出
部１７がアウトケーシング１３の先端に形成された切欠
と係合することにより、アウトケーシング１３の回転が
伝達されるようになっている。

【００２６】また、溝１８には、ゴム製のＯリング１９
が嵌入され、アウトケーシング１３が嵌合された際に、
その内周と当接し、抜け留めとシールとを行なう。

【００２７】一方、内側円筒体１６は、中空２０の径が
インナーロッド１５の外径よりやや大径に形成され、内
周には、周方向に沿った２本の溝１８が形成されてい
る。また、その溝１８には、それぞれ、Ｏリング１９が
嵌入され、インナーロッド１５を中空２０内に嵌入した
際、ロッド１５の外周と当接して抜け留めとシールとを
行なう。この際、内側円筒体１６の周は、内側へ向けて
の傾斜面とすることによってインナーロッド１５の嵌入
をやりやすくしてある。なお、実施例では、この内側円
筒体１６は中空円筒体１４と一体に形成したが、これに
限定されることはなく、別体であってもよい。さらに、
内側円筒体１６の外周は、中空円筒体１４の内周に接し
ている必要はなく、内側円筒体１６に嵌入されるインナ
ーロッド１５を支持して内側円筒体１６の中空２０と中
空円筒体１４を分離できるものであればよい。

【００２８】刃部１２は、刃先２２が図３の平面図に示
すように、突先から放射状に形成されたクローネン型と
なっており、その刃部１２には、合計８個の貫通孔２
３，２４が設けられている。

【００２９】貫通孔２３、２４は、刃先２２に設けられ
た４箇所の第１の貫通孔２４と、その外側にちょうど９
０度向きを変えて刃先２２と刃先２２との間に設けられ
た第２の貫通孔２３とからなっている。

【００３０】第１の貫通孔２４は、パイプ取付け部１１
の内側円筒体１６の中空２０に貫通する貫通孔で、実施
例では、インナーロッド１５から注水された水を噴出す
る噴出孔２４となっている。この噴出孔２４は、外向き
に傾斜させて形成することにより、広範囲に水を噴出で
きるようになっている。

【００３１】第２の貫通孔２３は、内側円筒体１６と中
空円筒体１４間に貫通する貫通孔で、実施例では、戻り
水が流入する排出孔となっており、貫通孔内を、テーパ
状に形成して内側の開孔を大径に形成し、戻り水の流入
がスムースに行なえるようにしてある。

【００３２】この実施例は以上のように構成されてお
り、次に、この掘削用ビット１０を用いたアンカーの工
法を述べることにより、第３の発明について説明するこ
ととする。

【００３３】アンカーは、ボーリング工程とそのボーリ
ングによって穿った孔に鋼線４を挿入してアンカーを形
成する仕上げ工程とからなっている。

【００３４】ボーリング工程では、まず、ボーリングの
ために準備されたボーリングマシンのチャックにアウト
ケーシング１３を取付ける。次に、そのアウトケーシン
グ１３にインナーロッド１５を挿通し、挿通したインナ
ーロッド１５とアウトケーシング１３の先端に掘削用ビ
ット１０を取付ける。

【００３５】すなわち、インナーロッド１５は、先端を
掘削用ビット１０のパイプ取付け部１１の内側円筒体１
６の中空２０へ嵌入し、アウトケーシング１３は、中空
円筒体１４の外周に嵌入して先端の切欠を外周の突出部
１７に嵌合する。このとき、インナーロッド１５とアウ
トケーシング１３とは、Ｏリング１９によって水漏れや
水の侵入が起きないようにシールされる。

【００３６】したがって、インナーロッド１５とアウト
ケーシング１３とを取付けたことによりビット１０に
は、ビット先端に連通するインナーロッド１５による送
水路と図１（ｂ）に示すように、インナーロッド１５と
アウトケーシング１３間に形成される間隙による排水路
２１とが形成される。

【００３７】このように、掘削用ビット１０を取付けた
インナーロッド１５の後端には、ジョイントを介して送
水用ホースを接続し、その送水用ホースを送水ポンプと
接続することにより、加圧水の注入ができるようにす
る。

【００３８】一方、アウトケーシング１３の後端にはサ
クションホースを取付けて排水ができるようにする。

【００３９】こうして、ボーリング準備が整うと、送水
ポンプを作動し、インナーロッド１５に注水を行い、注
水した水をビット先端の噴出孔２４から噴出させなが
ら、ボーリングマシンを作動してアウトケーシング１３
とインナーロッド１５とを回転し、ビット１０の先端を
地山の穿孔点に圧接して、給圧を加えながら掘り進んで
行く。

【００４０】このとき、掘削に伴って孔内に生じるスラ
イムは、図４に示すように、排出孔２３から流入し、イ
ンナーロッド１５とアウトケーシング１３との排水路２
１を通って上昇する。そして、アウトケーシング１３の
口元へ回収され、サクションパイプによって排出され
る。

【００４１】したがって、アウトケーシング１３の外周
に廻り込む戻り水が発生せず、孔壁の崩壊や破損を防ぐ
ことができる。しかも、その際、孔底からの湧水も同時
に排出することができる。

【００４２】こうして、所定の深さまで、削孔を行なう
と、送水ポンプを停止し、図５（ａ）に示すように、イ
ンナーロッド１５を引き上げ、掘削用ビット１０をその
ままにした状態で、アウトケーシング１３内にセメント
ミルク３を注入する。その際、嵌め殺しとした掘削用ビ
ット１０に地層を圧接させることによって湧水を防ぎ、
孔の形成を行なう。

【００４３】しかる後、アウトケーシング１３内が図５
（ｂ）に示すように、セメントミルク３で充填される
と、図５（ｃ）に示すように、アウトケーシング１３内
に鋼線４を挿入し、図５（ｄ）に示すように、アウトケ
ーシング１３を回転させながら引き上げて回収し、削孔
から突出する鋼線４に従来と同様、図５（ｅ）に示すよ
うに、ネジ軸と支持板及びアンカープレートを嵌装し、
アンカーを形成する。

【００４４】こうして行なわれるこの工法では、インナ
ーロッド１５から注水を行い、アウトケーシング１３か
ら排水を行なうことにより、戻り水の発生を防ぐことが
できるので、アンカーの品質の劣化を防ぎ、品質の良い
アンカーを形成することができる。また、同時に、施工
時の孔口の出水や土砂の流出を防いで工期の短縮を図
り、作業日数の短縮を図ることもできる。

【００４５】図６に第２実施例として第２の発明に係る
掘削用ビット１０’を示す。

【００４６】このビット１０’は、第１実施例の掘削用
ビット１０の内側円筒体１６の中空２０内に弁室３０を
設け、その弁室３０に逆止弁３１を設けたものである。

【００４７】逆止弁３１は、スプリング３２とそのスプ
リング３２によって弁室３０の入口に圧接される球状の
弁３３とからなり、前記弁室３０の入口は、弁３３より
も小径となっている。

【００４８】すなわち、弁３３は、インナーロッド１５
により注水される圧力が噴出孔側よりも高く、スプリン
グ３２の圧接圧よりも高くなると、その水圧により押し
下げられて開くため、インナーロッド１５から噴出孔２
４へ向けての送水が行なえる。逆に、インナーロッド１
５側の注水圧力が低く、噴出孔２４側の圧力が高いと、
その圧力差により弁３３が押し上げられて弁室３０入口
に圧接されるため、閉じて噴出孔２４からの逆流を防ぐ
ことができる。

【００４９】このため、例えば掘削中に高水圧の湧水層
の水圧がインナーロッド１５の送水圧よりも高くなる
と、弁３３が閉じるため、湧水の逆流を防ぐことができ
る。

【００５０】したがって、掘削時の湧水の逆流による孔
壁の崩壊を防ぎ、地山の乱れを防止することができる。
また、逆流に伴うスライムの侵入によるインナーロッド
１５の閉塞も防ぐことができる。

【００５１】さらに、この掘削用ビット１０’は高圧水
の湧水層あるいは通常のアンカー孔の形成後において、
インナーロッド１５を引き抜いてセメントミルク３を注
入する際に、逆止弁３１が地下水の流入を防止し、セメ
ントミルク３が希釈されて品質が劣化することを防止す
ることができる。

【００５２】なお、この掘削用ビット１０’の他の部分
及び上述した以外のビット１０’を用いた第３の発明に
係る掘削方法については第１実施例のものと同じである
のでその説明は省略することとする。

【００５３】また、実施例では、逆止弁３１をスプリン
グ３２と球状の弁３３とからなるものとしたが、これに
限定されることはなく、逆止弁３１はどのような形式の
ものであってもよい。

【００５４】

【効果】以上のように構成される第１の発明では、アウ
トケーシングと嵌合する中空円筒体の内側にインナーロ
ッドと嵌合する内側円筒体を設け、その内側円筒体と中
空円筒体間に貫通する貫通孔と内側円筒体の中空に貫通
する貫通孔を刃部に設けて、その刃部に設けた各貫通孔
を介して掘削用ビットへの送水と、その送水によって生
じたスライムを含む排水をアウトケーシングとインナー
ロッドとにより行なえるようにしたので、掘削時の戻り
水の発生を防いで、孔壁の破損を防止することができ
る。

【００５５】第２の発明では、内側円筒内の中空に逆止
弁を設けたことにより、穿孔点の地下水圧がどのような
水圧下、特に高水圧であっても湧水の逆流を防ぐことが
できるので、常に注水路を確保して掘削時の戻り水の発
生を無くし、注水路へのスライムの流入やインナーロッ
ドを引抜いた際の噴発のトラブルの防止ができる。これ
によって、崩壊性帯水層などでの湧水事故の多発する地
山や高水圧下の地山で品質の安定したアースアンカーの
施工を容易に行うことができる。

【００５６】第３の発明では、インナーロッドとアウト
ケーシングを用いて掘削時の戻り水を孔外へ排水できる
ようにしたので、孔壁の崩壊と破損や地山の緩みの発生
並びに孔口への土砂の流失などのトラブルの防止が可能
となり、孔壁の品質確保が容易にできる。このため、施
工時の孔口の出水や土砂の流出を防ぎ工期の短縮を図っ
て、作業日数の短縮を図ることもできる。このとき、湧
水の排出もできるので、崩壊性帯水層などでの湧水事故
の多発する地山や高水圧下の地山で品質の安定したアー
スアンカーの施工を可能とすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）第１実施例の掘削用ビットの斜視図 （ｂ）第１実施例の一部断面正面図

【図２】第１実施例の掘削用ビットの底面図

【図３】第１実施例の掘削用ビットの平面図

【図４】第１実施例の掘削方法を示す作用説明図

【図５】（ａ）〜（ｅ）第１実施例の掘削方法を示す作
用説明図

【図６】第２実施例の掘削用ビットの縦断面図

【図７】（ａ）〜（ｅ）従来のアンカーの掘削方法を示
す作用説明図

【符号の説明】

１ ロッド ２ ビット ３ セメントミルク ４ 鋼線 ６ アンカープレート １０ 第１の発明に係る掘削用ビット １０’ 第２の発明に係る掘削用ビット １１ パイプ取付け部 １２ 刃部 １３ アウトケーシング １４ 中空円筒体 １５ インナーロッド １６ 内側円筒体 １７ 突出部 １８ 溝 １９ Ｏリング ２０ 内側円筒体の中空 ２１ 排水路 ２２ 刃先 ２３ 第２の貫通孔 ２４ 第１の貫通孔 ２５ 中空円筒体の中空 ３０ 弁室 ３１ 逆止め弁 ３２ スプリング ３３ 弁

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 アウトケーシングとインナーロッドから
   なる２重管の先端に取付けられる掘削用ビットであっ
   て、 上記アウトケーシングと嵌合する中空円筒体と前記中空
   円筒体の内側に形成されたインナーロッドと嵌合する内
   側円筒体とからなるパイプ取付け部と、そのパイプ取付
   け部の先端に設けられた刃部とからなり、前記刃部に内
   側円筒体の中空内に貫通する第１の貫通孔と内側円筒体
   と中空円筒体間に貫通する第２の貫通孔を設けた掘削用
   ビット。
2. 【請求項２】 上記内側円筒体の中空内に先端方向への
   み流体を流す逆止弁を設けたことを特徴とする請求項１
   に記載の掘削用ビット。
3. 【請求項３】 上記掘削用ビットにインナーロッドとア
   ウトケーシングとを嵌合し、前記インナーロッドから注
   水を行い、アウトケーシングから排水を行いながら掘削
   を行なう請求項１または２に記載の掘削用ビットを用い
   た掘削方法。