JP3146868B2 - 掘削工具 - Google Patents

掘削工具

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JP3146868B2
JP3146868B2 JP18167494A JP18167494A JP3146868B2 JP 3146868 B2 JP3146868 B2 JP 3146868B2 JP 18167494 A JP18167494 A JP 18167494A JP 18167494 A JP18167494 A JP 18167494A JP 3146868 B2 JP3146868 B2 JP 3146868B2
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明弘 佐分利
猛 林
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、各種アンカー工事、あ
るいは各種作井工事等に使用される掘削工具に係り、特
に、掘削時に拡径自在とされた掘削工具に関する。
【0002】
【従来の技術】各種アンカー工事等に使用される掘削工
法として、掘削工具により形成された掘削孔の内周面を
孔壁崩壊防止用のパイプで補強しつつ掘削を行う工法が
ある。上記工法のうち、特に、回転打撃掘削による掘削
を行う場合には、例えば図4ないし図6に示すような、
下端部が拡径自在とされた掘削工具が使用されることが
ある。ここで、図4および図5はそれぞれ縮径状態およ
び拡径状態の正面図、図6は拡径状態における掘削工具
の一部側断面図である。
【0003】図中符号1は、圧縮空気を駆動源とするハ
ンマ(図示せず。)の衝撃力およびハンマシリンダ(図
示せず。)の回転力を受けるデバイスで、このデバイス
1は円柱状をなし、かつその下端面には、デバイス1の
軸線に対して点対称に2個の軸穴1A,1Bが形成され
ている。
【0004】各々の軸穴1A,1Bには、ブロック軸2
A,2Bが下方から軸回りに回転自在にかつ抜け止めし
て嵌入され、各ブロック軸2A,2Bの下端には、デバ
イス1の径とほぼ同径の半円状をなし、かつ下端面に多
数のチップ3が植設されたブロック4A,4Bが、対向
する直状端面5A,5Bを互いに当接させた状態で設け
られている。ここで、これらの直状端面5A,5Bは、
いずれもデバイス1の軸線に平行かつデバイス1の径方
向に沿って延設された平面となっている。
【0005】また、ブロック軸2A,2Bは、デバイス
1を掘削回転方向(図4中矢印X方向)に回転させた際
に、両ブロック4A,4Bの直状端面5A,5Bが一端
部にて互いに当接し、かつブロック4A,4Bの他端部
がいずれもデバイス1の外周面より所定の掘削量だけ突
出するよう、デバイス1の軸線から偏心されている。一
方、符号8A,8Bは、デバイス1の下端面に設けられ
た送気孔で、これら送気孔8A,8Bからは、前記ハン
マシリンダ内をハンマピストン(図示せず。)が落下す
る際に吐出される圧縮空気が、下方に向けそれぞれ噴出
される。
【0006】更に、この掘削工具は、ほぼ同径のケーシ
ングパイプ6内に摺動可能に挿通され、かつケーシング
パイプ6の下端部内周には、デバイス1の外周面に形成
された拡径部1Cに径合する縮径管7が、溶接等の方法
で一体に固着されている。
【0007】ブロック4A,4Bをケーシングパイプ6
の下端から突出させ、デバイス1を掘削回転方向に回転
させると、ブロック4A,4Bが、図4に示す状態から
掘削抵抗によりブロック軸2A,2Bを軸として自転す
る。すると、ブロック4A、4Bが、直状端面5A,5
Bの一端部を互いに当接させた状態で直状端面5A,5
Bの長手方向に沿ってずれ、その結果、図5および図6
に示すように、ブロック4A,4Bの他端部がデバイス
1の外周面より所定量だけ突出する。また、ブロック4
A,4Bの自転は、ブロック4A,4Bの更なるずれが
不可能となった時点で停止する。
【0008】そして、図5および図6に示した状態で、
ブロック4A,4Bの下端を地盤に圧接させつつ前記ハ
ンマおよびハンマシリンダを作動させると、それらの回
転力および衝撃力がデバイス1を介してブロック4A,
4Bに伝達され、ブロック4A,4Bが上下動するとと
もに掘削回転方向に回転する。その結果、チップ3によ
る前記地盤の局部的な圧潰と剪断破壊が起こり、掘削が
行われる。
【0009】一方、前記上下動に伴う拡径部1Cと縮径
管7との接触により、前記ハンマの衝撃力が掘削と同時
にケーシングパイプ6に伝達され、その衝撃力とケーシ
ングパイプ6の自重により縮径管7の下端が前記地盤に
食い込み、ケーシングパイプ6が前記地盤中に押し込ま
れる。
【0010】また、掘削により生じた土砂等の掘削屑
は、送気孔8A,8Bからの圧縮空気噴出により、前記
掘削工具の下端側からデバイス1の側面に設けられた排
出溝(図示せず。)を経由してケーシングパイプ6内に
移り、そこから更に上方に排出される。
【0011】掘削が終了した場合には、前記ハンマシリ
ンダを掘削回転方向とは逆方向に回転させる。すると、
掘削抵抗によりブロック4A、4Bが図4に示した位置
へと自転するとともに縮径し、前記掘削工具がケーシン
グパイプ6内を摺動可能となるので、まず前記掘削工具
のみを掘削孔から引き上げる。次いで、必要に応じて鉄
筋等をケーシングパイプ6内に挿入した後、ケーシング
パイプ6を前記掘削孔から引き上げつつ前記掘削孔内に
セメント等を充填することにより、アンカー工事が完了
する。
【0012】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の掘削工具の場合、空気孔8A,8Bからの圧縮空気
の噴出だけでは、掘削屑の除去が不十分であった。この
掘削屑は掘削中特にブロック4A、4Bの下方に溜りや
すく、その結果、更なる掘削が阻害されて掘削速度が低
下するという問題が生じていた。
【0013】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記事情に鑑
みてなされたもので、垂直に立設され、その軸線回りの
回転力を受けるデバイスの下端面に、前記デバイスの径
とほぼ同径の半円状をなし、かつ下端面に多数の刃体が
設けられた一対のブロックと、このブロックを支持して
前記デバイスの下端面に取り付けられるブロック軸とを
設け、このブロック軸の位置を、前記デバイスの掘削回
転に伴い、前記ブロックの対向する直状端面が一端部に
て互いに当接し、かつ前記ブロックの他端部が前記デバ
イスの外周面より所定幅だけ突出するよう前記デバイス
の軸線から偏心させてなる掘削工具において、前記デバ
イスに、前記デバイスの下端面から空気を噴出させる通
気孔が設けられ、前記通気孔の下端には、前記下端面上
を前記直状端面に沿って延びる溝状の隙間が設けられ
とともに、前記ブロックには、前記一端部にて前記直状
端面を上下に横断する凹部がそれぞれ設けられ、かつ前
記ブロックの他端部を前記デバイスの外周面より突出さ
せた際に、前記凹部の上端がそれぞれ前記隙間と連通可
能とされていることをその特徴とするものである。
【0014】
【作用】本発明の掘削工具では、デバイスに、その下端
面から空気を噴出させる通気孔が設けられ、前記通気孔
の下端には、前記下端面上を前記直状端面に沿って延び
る溝状の隙間が設けられるとともに、ブロックには、そ
の一端部にて直状端面を上下に横断し、かつブロックの
他端部を前記デバイスの外周面より突出させた際に、上
端がそれぞれ前記隙間と連通可能とされた凹部が設けら
れている。
【0015】従って、前記ブロックの他端部を前記デバ
イスの外周面より突出させて掘削を行うと、前記通気孔
および前記隙間を介して前記凹部内に流入した空気が前
記凹部の下端から下方に向け噴出される。ここで、前記
凹部の下端は前記ブロックの下端面に開口しているた
め、前記凹部からの空気の噴射により、主として、前記
ブロックの下方に位置する掘削屑が径方向外方に排除さ
れる。
【0016】
【実施例】以下、図面に基づき、本発明の実施例につい
て、更に詳しく説明する。なお、本発明は、特に、上記
図4ないし図6に示した掘削工具におけるデバイスおよ
びブロックの改良を構成上の主たる特徴とするものであ
るため、掘削工具の他の部分については、上記図4ない
し図6と同一の符号を付してその説明を省略する。
【0017】図1ないし図3は本発明に係る掘削工具の
例を示すもので、図1は拡径状態の正面図、図2は拡径
状態における掘削工具の一部側断面図、また、図3はデ
バイスの正面図である。
【0018】円柱状をなすデバイス11の下端面には、
デバイス1の軸線に対して点対称に2個の軸穴11A,
11Bが形成されている。各々の軸穴1A,1Bには、
ブロック軸12A,12Bが下方から自らの軸回りに回
転自在に嵌入され、かつデバイス11の側面に径方向に
沿って形成されたピン孔21に嵌入されたピン22によ
り抜け止めされている。
【0019】各ブロック軸12A,12Bの下端には、
デバイス11の径とほぼ同径の半円状をなし、かつ下端
面に多数のチップ3が植設されたブロック14A,14
Bが、対向する直状端面15A,15Bを互いに当接さ
せた状態で設けられている。ここで、これらの直状端面
15A,15Bは、いずれもデバイス11の軸線に平行
かつデバイス11の径方向に沿って延設された平面とさ
れている。
【0020】更に、ブロック軸12A,12Bは、デバ
イス11を掘削回転方向(図1中矢印X方向)に回転さ
せた際に、図1および図2に示すように、これらの直状
端面15A,15Bが一端部にて互いに当接し、かつブ
ロック14A,14Bの他端部がいずれもデバイス11
の外周面より所定の掘削量だけ突出するよう、デバイス
1の軸線から偏心されている。
【0021】デバイス11の軸線上には、上方から送気
孔23が形成され、かつ送気孔23の下端は、デバイス
11の側面に径方向に沿って形成された連結孔24に連
通されている。この連結孔24の先端は盲穴とされ、か
つ連結孔24の基端側は必要に応じて閉鎖される。ま
た、連結孔24からは、デバイス11の下端面のうち、
掘削工具の拡径時に下方に露出する部分に開口する一対
の送気孔25A,25Bが、デバイス11の軸線と平行
かつデバイス11の軸線に対して線対称となるようそれ
ぞれ形成されている。
【0022】更に、本発明に係る掘削工具の場合、送気
孔25A,25Bの径方向内方にて、一対の通気孔26
A,26Bが、連結孔24からデバイス11の下端面に
向け、デバイス11の軸線と平行かつデバイス11の軸
線に対し線対称となるようそれぞれ形成されている。こ
こで、通気孔26A,26Bの下端は、デバイス11の
下端面のうち常時ブロック14A,14Bで覆われる部
分に開口し、かつ通気孔26A,26Bの下端は、デバ
イス11の下端面とブロック14A,14Bの上端面と
の間に形成された隙間27により互いに連結されてい
る。
【0023】一方、ブロック14A,14Bの前記一端
部には、直状端面15A,15Bを上下に横断する断面
半円状の凹部28A,28Bがそれぞれ設けられてい
る。ここで、凹部28A,28Bの上端はブロック14
A,14Bの上端面に開口するが、これら上端は、掘削
工具の拡径時にデバイス11と同軸をなすよう互いに対
向し、その結果、デバイス11の軸線と同軸をなす円形
断面を有し、かつ隙間27に向け開口する空気流入口2
9を形成する。
【0024】すなわち、本発明に係る掘削工具の場合、
凹部28A,28Bは、掘削工具を拡径させた際に、隙
間27を介して通気孔26A,26Bの下端と連通可能
とされている。また、凹部28A,28Bは、掘削工具
を拡径させた際に、それぞれの下端28C,28Dが、
ブロック14A,14Bの下端面にて直状端面15A,
15Bに沿って互いにずれた位置に開口するよう、いず
れもデバイス11の軸線に対し一定の角度で傾斜して設
けられている。
【0025】更に、掘削工具は、ほぼ同径のケーシング
パイプ6内に摺動可能に挿通され、かつケーシングパイ
プ6の下端部内周には、デバイス11の外周面に形成さ
れた拡径部11Cに径合する縮径管7が一体に固着され
ている。従って、この掘削工具においても、上記従来の
掘削工具と同様、ブロック14A,14Bをケーシング
パイプ6の下端から突出させ、デバイス11を回転させ
ることにより、ブロック14A,14Bの拡径、縮径が
自在となっている。
【0026】次に、上記構成を有する掘削工具を用いた
掘削について以下に説明する。まず、図1および図2に
示すようにブロック14A,14Bを拡径した状態で、
ブロック14A,14Bの下端を地盤に圧接させつつ前
記ハンマおよびハンマシリンダを作動させると、それら
の回転力および衝撃力がデバイス11を介してブロック
14A,14Bに伝達され、ブロック14A,14Bが
上下動するとともに掘削回転方向(図1中矢印X方向)
に回転する。その結果、チップ3による前記地盤の局部
的な圧潰と剪断破壊が起こり、掘削が行われる。
【0027】また、前記上下動に伴う拡径部11Cと縮
径管7との接触により、前記ハンマの衝撃力が掘削と同
時にケーシングパイプ6に伝達され、その衝撃力とケー
シングパイプ6の自重により縮径管7の下端が前記地盤
に食い込み、ケーシングパイプ6が前記地盤中に押し込
まれる。
【0028】一方、前記ハンマシリンダ内をハンマピス
トン(図示せず。)が落下する際に吐出される圧縮空気
は、送気孔23から連結孔24を経て送気孔25A,2
5B内および通気孔26A,26B内に流入する。送気
孔25A,25B内に流入した圧縮空気はデバイス1の
下面から噴出され、その結果、掘削により生じた掘削屑
は、デバイス1の側面に設けられた排出溝30A,30
Bを経由してケーシングパイプ6内に移り、そこから更
に上方に排出される。
【0029】また、通気孔26A,26B内に流入した
圧縮空気は、隙間27および空気流入口29を経て凹部
28A,28B内に流入し、更に凹部28A,28Bの
下端28C,28Dから下方に向け噴射される。ここ
で、凹部28A,28Bの下端28C,28Dはブロッ
ク14A,14Bの下端面に開口しているため、凹部2
8A,28Bからの圧縮空気の噴出により、掘削屑のう
ち、主としてブロック14A,14B下端面の下方に位
置する掘削屑が径方向外方に排除される。排除された掘
削屑は、送気孔25A,25Bからの圧縮空気の噴出に
より、排出溝30A,30Bへと移送される。
【0030】掘削が終了した場合には、前記ハンマシリ
ンダを掘削回転方向とは逆方向に回転させる。すると、
掘削抵抗によりブロック14A、14Bが自転するとと
もに縮径し、掘削工具がケーシングパイプ6内を摺動可
能となる。そこで、まず前記掘削工具のみを掘削孔から
引き上げ、次いで、必要に応じて鉄筋等をケーシングパ
イプ6内に挿入した後、ケーシングパイプ6を前記掘削
孔から引き上げつつ前記掘削孔内にセメント等を充填す
ることにより、アンカー工事が完了する。
【0031】ここで、本発明に係る掘削工具では、掘削
屑は、送気孔25A,25Bからの圧縮空気の噴出に加
え、凹部28A,28Bによるブロック14A、14B
の下端面からの圧縮空気の噴出によっても排除される。
従って、削中、特にブロック14A、14Bの下端側に
おける掘削屑の残溜が防止され、その結果、掘削屑の残
溜に起因する掘削抵抗が減少し、掘削速度が向上する。
【0032】
【発明の効果】以上説明した通り、本発明の掘削工具に
よれば、掘削により生じた掘削屑が有効に排除され、そ
の結果、掘削速度が向上するという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例を示す掘削工具の拡径状態の
正面図である。
【図2】本発明の一実施例を示す掘削工具の拡径状態の
一部側断面図である。
【図3】本発明の一実施例を示すデバイスの正面図であ
る。
【図4】従来の掘削工具の構造の例を示す縮径状態の正
面図である。
【図5】従来の掘削工具の構造の例を示す拡径状態の正
面図である。
【図6】従来の掘削工具の構造の例を示す拡径状態の一
部側断面図である。
【符号の説明】
1,11 デバイス 1A,1B,11A,11B 軸穴 1C,11C 拡径部 2A,2B,12A,12B ブロック軸 3 チップ 4A,4B,14A,14B ブロック 5A,5B,15A,15B 直状端面 6 ケーシングパイプ 7 縮径管 8A,8B,23,25A,25B 送気孔 21 ピン孔 22 ピン 24 連結孔 26A,26B 通気孔 27 隙間 28A,28B 凹部 28C,28D 凹部の下端 29 空気流入口 30A,30B 排出溝 X ブロックの掘削回転方向
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 吉田 和由 岐阜県安八郡神戸町大字横井字中新田 1528番地 三菱マテリアル株式会社 岐 阜製作所内 (56)参考文献 特開 平3−250192(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) E21B 10/32 E21B 7/20 E21B 10/60

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 垂直に立設され、その軸線回りの回転力
    を受けるデバイスの下端面に、前記デバイスの径とほぼ
    同径の半円状をなし、かつ下端面に多数の刃体が設けら
    れた一対のブロックと、このブロックを支持して前記デ
    バイスの下端面に取り付けられるブロック軸とを設け、
    このブロック軸の位置を、前記デバイスの掘削回転に伴
    い、前記ブロックの対向する直状端面が一端部にて互い
    に当接し、かつ前記ブロックの他端部が前記デバイスの
    外周面より所定幅だけ突出するよう前記デバイスの軸線
    から偏心させてなる掘削工具において、 前記デバイスに、前記デバイスの下端面から空気を噴出
    させる通気孔が設けられ、前記通気孔の下端には、前記
    下端面上を前記直状端面に沿って延びる溝状の隙間が設
    けられるとともに、前記ブロックには、前記一端部にて
    前記直状端面を上下に横断する凹部がそれぞれ設けら
    れ、かつ前記ブロックの他端部を前記デバイスの外周面
    より突出させた際に、前記凹部の上端がそれぞれ前記
    と連通可能とされていることを特徴とする掘削工具。
  2. 【請求項2】 前記ブロックの他端部を前記デバイスの
    外周面より突出させた際に、前記凹部の下端が、前記ブ
    ロックの下端面にて、前記直状端面に沿って互いにずれ
    た位置に開口することを特徴とする請求項1記載の掘削
    工具。
  3. 【請求項3】 前記ブロックの他端部を前記デバイスの
    外周面より突出させた際に、前記凹部の上端が、前記ブ
    ロックの上端面にて、互いに対向するよう位置すること
    を特徴とする請求項1または2記載の掘削工具。
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