JP3385223B2 - 掘削工具および掘削工法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ケーシングパイプ
内に挿通されるロッドの先端に取り付けられた工具本体
によって掘削を行いつつケーシングパイプを建て込む掘
削工具に係わり、特に掘削終了後に工具本体をロッドご
とケーシングパイプ内を通して引き抜き可能とされた掘
削工具、およびかかる掘削工具を用いた掘削工法に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】この種の掘削工具としては、例えば特公
昭４６−３００８３号公報や実公昭６２−３９１８２号
公報に記載されたものが知られている。このうち、特公
昭４６−３００８３号公報に記載された掘削工具は、上
記ロッドの先端に取り付けられてその軸線回りに回転さ
れる工具本体の先端に先端切刃部が設けられるととも
に、この工具本体の外周には工具外周側に突出する突出
切刃部が設けられたものであり、この突出切刃部を含め
た工具本体の外径が上記ケーシングパイプ内に挿入可能
な大きさとされるとともに、突出切刃部の切刃の外周端
の上記軸線回りの回転径、すなわち突出切刃部の外径は
ケーシングパイプの外径よりも大きくされている。

【０００３】しかるに、このような掘削工具では、掘削
時には上記先端切刃部および突出切刃部をケーシングパ
イプの先端から突き出した状態で、工具本体の上記軸線
をケーシングパイプの中心軸に一致させてロッドを回転
することにより、まず先行する先端切刃部によって地盤
にパイロット孔を形成し、このパイロット孔に案内され
つつ工具本体が前進して上記突出切刃部によってより径
の大きな削孔を形成し、こうして形成された削孔にケー
シングパイプを建て込んでゆく。なお、この掘削時に先
端切刃部や突出切刃部の切刃によって生成された掘削屑
は工具後端側に送られ、ケーシングパイプ内のロッドの
外周との間を通して排出される。その一方で、掘削終了
後には上記ロッドをケーシングパイプ内で撓ませるなど
して工具本体の軸線をケーシングパイプの中心軸に対し
て突出切刃部と反対側に偏心させることにより、ケーシ
ングパイプだけを削孔に残し、ロッドおよび工具本体を
ケーシングパイプ内を通して引き抜くことが可能であ
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、このように
構成された掘削工具および該掘削工具を用いた掘削工法
において、掘削時に生成された掘削屑は上述のようにケ
ーシングパイプ内のロッド外周との間を通して工具後端
側に送り出されて排出されるのであるが、この掘削屑が
ケーシングパイプ内で詰まりを生じたりすると、ロッド
を回転させる際の抵抗やケーシングパイプを建て込む際
の抵抗が増大して大きな駆動力を要することになるのは
勿論、その後に送り出された掘削屑もケーシングパイプ
内で滞留してしまうため、掘削終了後に工具本体を引き
抜くことができなくなってしまうおそれがある。この
点、例えば上記実公昭６２−３９１８２号公報などに
は、上記ロッドとして管状のものを用いるとともに工具
本体にはこのロッドの内周部に連通する孔を形成した掘
削工具が記載されており、かかる掘削工具において、こ
のロッドの内周部を通して工具本体に圧縮空気等の掘削
屑排出用媒体を供給して上記孔から噴出させた場合に
は、この媒体によって掘削屑を強制的にケーシングパイ
プ内に送り込んで排出し、ケーシングパイプ内での掘削
屑の詰まりを防止することができる。

【０００５】しかしながら、このように掘削屑排出用媒
体を噴出させるようにした掘削工具および掘削工法にお
いても、単に工具本体から掘削屑排出用媒体を噴出する
ようにしただけでは、例えば軟弱な地盤に削孔を形成し
てケーシングパイプを建て込む場合には、却って弊害を
生じることがある。すなわち、このような軟弱な地盤に
おいては、圧縮空気のような掘削屑排出用媒体を噴出さ
せただけでも、かかる媒体が削孔の孔壁に直接当たった
場合には孔壁の崩壊を招き、地山の損傷が大きくなると
ともに余堀りが発生しやすくなって、ケーシングパイプ
を安定して建て込むことが困難となるおそれがある。そ
の一方で、このように媒体が直接孔壁に当たるのを避け
るため、媒体がケーシングパイプ内に向けて噴出するよ
うに噴出孔を配置することも考えられるが、そのような
場合には、この噴出媒体がケーシングパイプの内周に当
たる位置がケーシングパイプの先端から離れすぎている
と、この位置よりも工具先端側において掘削屑のケーシ
ングパイプ内への送り出しが効率的に行われなくなって
しまい、掘削屑が滞留して詰まりを生じ、その排出性の
低下を招くおそれがある。

【０００６】本発明は、このような背景の下になされた
もので、上述したような構成の掘削工具および掘削工法
において、たとえ軟弱な地盤であっても徒に孔壁を崩壊
させることがなく、掘削時に生成される掘削屑を確実に
ケーシングパイプ内に送り込んで排出することが可能な
掘削工具および掘削工法を提供することを目的としてい
る。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決して、こ
のような目的を達成するために、本発明の掘削工具は、
円筒状のケーシングパイプ内に挿入されたロッドの先端
に工具本体が取り付けられて軸線回りに回転されるとと
もに該軸線方向に工具先端側に向けて打撃力を受ける掘
削工具において、上記工具本体の先端に上記軸線を中心
とした先端切刃部を設けるとともに、この先端切刃部よ
りも後端側には工具外周側に突出する突出切刃部を設
け、かつ上記工具本体の外周面には、工具外周側に向か
うに従い工具後端側に向けて傾斜する掘削屑排出用媒体
の噴出孔を開口させて、この噴出孔の中心線と、上記ケ
ーシングパイプの内周面または該内周面の工具先端側へ
の延長面との交点を、該ケーシングパイプの先端から上
記軸線方向において工具後端側または工具先端側に上記
突出切刃部の外径Ｄ₁と等しい距離の範囲内に位置する
ように設定したことを特徴とする。

【０００８】また、本発明の掘削工法は、先端に工具本
体が取り付けられたロッドを円筒状のケーシングパイプ
内に挿入し、上記ロッドを介して上記工具本体を軸線回
りに回転するとともに該軸線方向に工具先端側に向けて
打撃して削孔を形成しつつ、この削孔内に上記ケーシン
グパイプを建て込んでゆく掘削工法において、上記工具
本体の先端には上記軸線を中心とした先端切刃部を設け
るとともに、この先端切刃部よりも後端側には工具外周
側に突出する突出切刃部を設け、かつ上記工具本体の外
周面には、工具外周側に向かうに従い工具後端側に向け
て傾斜する掘削屑排出用媒体の噴出孔を開口させて、こ
の噴出孔の中心線と、上記ケーシングパイプの内周面ま
たは該内周面の工具先端側への延長面との交点を、該ケ
ーシングパイプの先端から上記軸線方向において工具後
端側または工具先端側に上記突出切刃部の外径Ｄ₁と等
しい距離の範囲内に位置させることを特徴とする。

【０００９】しかるに、このように構成された掘削工具
および掘削工法によれば、まず工具本体に形成された掘
削屑排出用媒体の噴出孔が、工具外周側に向かうに従い
工具後端側に向かうように傾斜させられており、従って
先端切刃部や突出切刃部によって生成された掘削屑を工
具後端側に送り出してケーシングパイプ内に収容するこ
とができる。そして、この噴出孔の中心線と、上記ケー
シングパイプの内周面または該内周面の工具先端側への
延長面との交点が、該ケーシングパイプの先端から上記
軸線方向において工具後端側または工具先端側に上記突
出切刃部の上記軸線回りの外径Ｄ₁の距離の範囲内に位
置するように配置されているので、削孔の孔壁の崩壊を
防ぎつつもケーシングパイプ内に収容された上記掘削屑
を確実に工具後端側に送り出して排出することが可能と
なる。すなわち、上記交点の位置が上記範囲よりも工具
先端側に位置するように配置されていると、軟弱な地盤
では孔壁の崩壊が著しくなってしまう一方、上記範囲よ
りも工具後端側に位置していると、それよりも工具先端
側において掘削屑が滞留して詰まりを生じるおそれがあ
る。

【００１０】なお、上記公報に記載された従来の掘削工
具では、突出切刃部が一つであって掘削効率を向上させ
るにも自ずと限度があったり、突出切刃部が円板状の切
刃部をケーシングパイプの先端を閉塞するように工具外
周側に偏心させたものであって、そもそもの掘削屑の排
出性が良好とは言えないものであった。そこで、本発明
の掘削工具において、上述のように工具本体をケーシン
グパイプ内に収容可能としつつも掘削効率の向上を図る
には、上記工具本体に一対の突出切刃部を該工具本体の
周方向に隣接して設けるのが望ましく、これにより個々
の突出切刃部に作用する掘削負荷の低減を図って掘削効
率を向上させることができる。そして、この場合には、
これらの突出切刃部の間に掘削屑の排出溝を形成して、
上記噴出孔を、その少なくとも一つがこの排出溝の溝底
部に開口するように形成し、突出切刃部を増やすことに
よって掘削屑の排出性が損なわれるのを防ぐようにする
のが望ましい。

【００１１】さらに、上記構成の掘削工具では、上記ロ
ッドの外径Ｄ₃は、上記ケーシングパイプの内径Ｄ₂に対
して０．３〜０．６×Ｄ₂の範囲に設定されるのが望ま
しい。すなわち、このロッドの外径Ｄ₃がケーシングパ
イプの内径Ｄ₂に対して０．３×Ｄ₂を下回るほど細い
と、ケーシングパイプを建て込み可能な内径の削孔を形
成するために工具本体に作用する掘削負荷に対してロッ
ドの剛性が不十分となり、特に工具外周側に突出する突
出切刃部を備えた上述のような掘削工具においては、掘
削時に作用する負荷により工具本体がその軸線から偏心
しながら回転して芯振れを生じて削孔の真直度や真円度
が損なわれるおそれがある。また一方、ロッドの外径Ｄ
₃がケーシングパイプの内径Ｄ₂に対して０．６×Ｄ₂を
上回るほど太いと、逆にロッドの剛性が高くなりすぎて
しまい、掘削終了後にロッドを撓ませることにより工具
本体を偏心させてケーシングパイプから引き抜こうとし
ても、ロッドの撓みが小さくなり、場合によってはロッ
ドおよび工具本体の引き抜きが困難となるとともに、工
具後端側に送られた掘削屑が排出されるケーシングパイ
プ内の空間が小さくなって排出性が損なわれるおそれが
ある。

【００１２】

【発明の実施の形態】図１ないし図５は、本発明の一実
施形態を示すものである。本実施形態において工具本体
１は、後述する一対の突出切刃部２，２を除いてその外
形が工具先端側に向けて一段縮径する軸線Ｏを中心とし
た略多段円柱状をなし、この一段縮径する先端部が先端
切刃部３とされている。また、この工具本体１内には、
その後端面から工具先端側に向けて軸線Ｏを中心とする
取付孔４が形成されていて、この取付孔４の内周には管
状のロッド５の先端外周に形成された雄ねじ部５Ａに螺
合する雌ねじ部４Ａが形成されるとともに、該取付孔４
の底面からさらに工具先端側に向けては、ロッド５の内
周部５Ｂに連通する小径の掘削屑排出用媒体の供給孔６
が、軸線Ｏに沿って該軸線Ｏ方向に上記先端切刃部３の
中ほどまで延びるように穿設されている。

【００１３】上記先端切刃部３の外周には、その先端か
ら軸線Ｏに平行に工具後端側に向けて延びる断面略円弧
状の３条の掘削屑の排出溝７…が周方向に等間隔に形成
されており、これらの排出溝７…は軸線Ｏ方向において
先端切刃部３の中ほどで外周側に切り上げられている。
また、この先端切刃部３の先端中央には円柱状のコアピ
ース８が埋設されるとともに、このコアピース８から工
具外周側に向けては、周方向に隣接する上記排出溝７，
７同士の中央に、超硬合金等の硬質材料よりなる平板状
のチップ９がその側面を上記コアピース８に当接させ
て、工具先端側から見て先端切刃部３の半径方向に延び
るように植設されており、これらのチップ９…の先端面
に、周方向に等間隔に軸線Ｏを含む平面に沿ってそれぞ
れ切刃１０が形成されている。

【００１４】ここで、この切刃１０は、その内周端から
外周端に向けて一旦工具先端側に延びた後、鈍角に曲折
して工具後端側に延びる山型に形成されるとともに、先
端切刃部３の先端面は、上記チップ９の先端面も含めて
上記排出溝７，７同士の間の部分が、切刃１０が形成さ
れる上記軸線Ｏを含む平面に垂直に該平面から離間する
に従い工具後端側に向けて傾斜しており、すなわち切刃
１０を稜線とした山型傾斜面状に形成されている。さら
に、これらの山型傾斜面同士の谷部、すなわち工具先端
側から見てコアピース８を挟んで各チップ９…とは反対
側の部分には、先端側に向けて「コ」字状に開口する凹
溝１１…が、切刃１０が形成される上記軸線Ｏを含む平
面に沿って、この反対側の上記排出溝７に連通するよう
それぞれ形成されている。

【００１５】一方、上記一対の突出切刃部２，２は、こ
の先端切刃部３よりも工具後端側の工具本体１の外径が
一段拡径する部分において、該拡径部分の工具先端側に
形成され、周方向に互いに隣接して設けられている。こ
こで、本実施形態の突出切刃部２はそれぞれ、工具本体
１の上記拡径部分の工具先端側に工具外周側に突出する
突出部１２が工具本体１に一体に形成されるとともに、
この突出部１２の工具先端側を向く先端面１２Ａに超硬
合金等の硬質材料よりなるチップ１３が植設され、この
チップ１３に切刃１４が形成されて構成されており、特
に本実施形態では両突出切刃部２，２は、先端切刃部３
の３つの切刃１０…のうち一の切刃１０が形成される軸
線Ｏを含む平面Ｐについて、互いに対称となるように形
成されている。

【００１６】ここで、上記突出部１２は、工具先端側か
ら見て工具本体１の軸線Ｏに対する径方向に工具外周側
に突出するように形成されており、その工具先端側を向
く上記先端面１２Ａは軸線Ｏに対して略垂直に工具外周
側に延びるように形成される一方、工具後端側を向く後
端面１２Ｂは、工具内周側に向かうに従い工具後端側に
向かうように傾斜して工具本体１の外周面に滑らかに連
なるように、かつ軸線Ｏに直交する断面が軸線Ｏを中心
とした円弧状をなすように形成されている。また、この
突出部１２の工具外周側を向く外周面１２Ｃは、上記後
端面１２Ｂの傾斜角よりも極小さな傾斜角で、やはり工
具後端側に向かうに従い工具内周側に向かうように傾斜
させられ、かつ軸線Ｏに直交する断面が軸線Ｏを中心と
した円弧状をなすように形成されている。さらに、この
突出部１２の周方向を向く側面のうち一対の突出切刃部
２，２同士の互いに反対側を向く側面１２Ｄは、工具本
体１の外周面に略接するように形成されている。

【００１７】また、上記チップ１３は略長方形平板状に
形成されたもので、工具本体１の周方向において突出部
１２の上記先端面１２Ａの略中央に、軸線Ｏに対する径
方向に延びるように植設されている。ここで、この突出
部１２の先端面１２Ａは、チップ１３の先端面も含めて
工具外周側から見て図３に示すように工具先端側に突出
する三角形の山型に形成されており、この先端面１２Ａ
がなす山型の稜線に沿って上記切刃１４が形成されてい
て、この切刃１４は工具本体１の軸線Ｏに直交する方向
に形成されている。なお、本実施形態では、上記一対の
突出切刃部２，２の切刃１４，１４は、工具先端側から
見て軸線Ｏを中心とした挟角３８°〜７８°の円弧内、
より望ましくは挟角４５°〜５５°の円弧内に配置され
るように形成されており、すなわち切刃１４，１４が軸
線Ｏに直交する方向に形成された本実施形態の掘削工具
では、工具先端側から見て該切刃１４，１４が軸線Ｏを
中心としてなす挟角θが３８°〜７８°の範囲、より望
ましくは４５°〜５５°の範囲となるように設定されて
いる。

【００１８】さらに本実施形態では、このように形成さ
れた一対の突出切刃部２，２の間に、軸線Ｏ方向に向け
て突出部１２，１２の先端面１２Ａ，１２Ａから後端面
１２Ｂ，１２Ｂに抜けるように延びる掘削屑の排出溝１
５が上記平面Ｐに沿って形成されている。従って、この
排出溝１５は、先端切刃部３の外周に形成された掘削屑
の排出溝７…のうちの１つと工具本体１の周方向におけ
る位置が一致させられ、この排出溝７の工具後端側に形
成されることとなる。ここで、この排出溝１５は、軸線
Ｏに直交する断面が上記挟角θよりも僅かに大きな挟角
をなす略Ｖ字状となるように形成されており、その溝底
部は凹曲面状に形成されるとともに、この溝底部までの
深さは工具本体１外周面からの突出部１２の突出高さの
略半分程度とされている。また、突出部１２，１２の先
端面１２Ａ，１２Ａにおけるこの排出溝１５の開溝部の
周縁には、該開溝部周縁に向かうに従い工具後端側に向
けて傾斜する凹曲面状の傾斜面１５Ａが形成されてい
る。

【００１９】さらにまた、工具本体１内に形成された上
記供給孔６の軸線Ｏ方向略中ほどからは、工具外周側に
向かうに従い工具後端側に向けて傾斜して延びるよう
に、３つの掘削屑排出媒体の噴出孔６Ａ，６Ｂ，６Ｂが
工具本体１の周方向に略等間隔に分岐して形成されてお
り、このうち１つの噴出孔６Ａは上記平面Ｐに沿って延
びて上記排出溝１５の溝底部に開口させられるととも
に、他の２つの噴出孔６Ｂ，６Ｂは工具本体１の外周面
に開口させられている。ここで、これらの噴出孔６Ａ，
６Ｂ，６Ｂは、その中心線Ｌに直交する断面が円形をな
すように形成されたものであって、その内径は互いに等
しくされており、かつこの中心線Ｌの工具本体１の軸線
Ｏに対する傾斜角も互いに等しくなるように設定されて
いる。また、上記供給孔６の先端からは、上記噴出孔６
Ａ，６Ｂよりも僅かに小径の噴出孔６Ｃが工具外周側に
向かうに従い工具先端側に向けて延びるように形成され
ており、この噴出孔６Ｃは、先端切刃部３の外周に形成
された３条の排出溝７…のうち、上記排出溝１５と周方
向の位置が一致する排出溝７以外の２条の排出溝７，７
の一方に開口させられている。

【００２０】このように構成された工具本体１は、円筒
状のケーシングパイプ１６内に挿入される上記ロッド５
先端の雄ねじ部５Ａが上述のように取付孔４の雌ねじ部
４Ａにねじ込まれることにより、このロッド５の先端に
取り付けられる。ここで、この掘削工具の寸法は、図４
に示すようにその上記突出切刃部２の切刃１４の軸線Ｏ
回りの回転径、すなわち突出切刃部２の外径Ｄ₁が上記
ケーシングパイプ１６の外径よりも僅かに大きくなると
ともに、図５に示すように軸線Ｏに直交する断面におい
てこの掘削工具の工具本体１に外接する円の最大径がケ
ーシングパイプ１６の内径Ｄ₂よりも僅かに小さくなる
ように設定され、工具本体１を上記平面Ｐに沿って突出
切刃部２，２とは反対側に偏心させることにより、ケー
シングパイプ１６内に工具本体１が収容可能とされてい
る。また、上記ロッド５の外径Ｄ ₃は、このケーシング
パイプ１６の内径Ｄ₂に対して０．３〜０．６×Ｄ₂の範
囲に設定されている。ただし、このロッド５の外径Ｄ₃
は、当該ロッド５の外周面の断面が円形である場合には
その直径によって規定され、ロッド５の外周面の断面が
正六角形等の多角形状である場合には、この多角形に外
接する円の直径によって規定される。

【００２１】そして、掘削時に上記工具本体１は、図４
に示すように上記突出切刃部２，２をケーシングパイプ
１６の先端１６Ａから突出させるとともにその軸線Ｏを
ケーシングパイプ１６の中心軸Ｃに一致させ、さらに上
記噴出孔６Ａ，６Ｂ，６Ｂの中心線Ｌ…と、上記ケーシ
ングパイプ１６の内周面１６Ｂまたは該内周面１６Ｂの
工具先端側への延長面Ｑとの交点Ｒが、上記軸線Ｏ方向
においてケーシングパイプ１６の先端１６Ａから工具後
端側または工具先端側に上記外径Ｄ₁と等しい距離の範
囲内に位置するように配置され、これにより本実施形態
における掘削工具が構成される。なお、図４に示す実施
形態は、噴出孔６Ａ，６Ｂ，６Ｂの中心線Ｌとケーシン
グパイプ１６の内周面１６Ｂの工具先端側への延長面Ｑ
とが交差して上記交点Ｒが画定される場合のものであっ
て、すなわちこの交点Ｒがケーシングパイプ１６の先端
１６Ａから工具先端側に外径Ｄ₁と等しい距離の範囲内
に配置されている場合を示すものである。

【００２２】しかるに、このように構成された本実施形
態の掘削工具により掘削を行う、本発明の掘削工法の一
実施形態では、図示しない駆動装置によってロッド５を
回転させて工具本体１を軸線Ｏ回りに回転させるととも
に、該ロッド５を介して工具本体１を軸線Ｏ方向に工具
先端側に向けて打撃することにより、まず先端切刃部３
の切刃１０…が先行して岩盤に小径のパイロット孔を形
成してゆき、次いでこのパイロット孔に案内されるよう
にして工具本体１が軸線Ｏ方向に直進しつつ、突出切刃
部２，２の切刃１４，１４によって大径の削孔を形成し
てゆき、こうして形成された削孔にケーシングパイプ１
６を建て込んでゆく。そして、この掘削時には、上記駆
動装置からロッド５の内周部５Ｂを介して工具本体１の
上記供給孔６に圧縮空気等の高圧流体が掘削屑排出用媒
体として供給されて上記噴出孔６Ａ〜６Ｃより噴出させ
られる。また、掘削終了後はロッド５を撓ませるなどし
て図５に示すように工具本体１の軸線Ｏをケーシングパ
イプ１６の中心軸Ｃに対して突出切刃部２，２が突出す
る側とは反対側に偏心させることにより、ケーシングパ
イプ１６を削孔内に残したままロッド５および工具本体
１を引き抜くことができる。

【００２３】しかして、上記構成の掘削工具および掘削
工法では、工具本体１に形成された供給孔６から分岐す
る掘削屑排出用媒体の噴出孔６Ａ〜６Ｃのうち噴出孔６
Ａ，６Ｂ，６Ｂが、工具外周側に向かうに従い工具後端
側に向かうように傾斜して形成されており、従って掘削
時に先端切刃部３の切刃１０…および突出切刃部２，２
の切刃１４，１４によって生成される掘削屑は、これら
の噴出孔６Ａ，６Ｂ，６Ｂから噴出する上記圧縮空気等
の媒体によって強制的に工具後端側に送り出され、ケー
シングパイプ１６内のロッド５との間に収容される。そ
して、さらにこれらの噴出孔６Ａ，６Ｂ，６Ｂの中心線
Ｌと、ケーシングパイプ１６の内周面１６Ｂまたは該内
周面１６Ｂの延長面Ｑとの交点Ｒが、ケーシングパイプ
１６の先端１６Ａから工具後端側または工具先端側に、
突出切刃部２，２の切刃１４，１４の外径Ｄ₁の範囲
内、すなわち当該掘削工具による削孔の内径の範囲内に
位置するように配置されており、これにより、たとえ軟
弱な地盤であっても削孔の孔壁の崩壊を招いたりするこ
となく、ケーシングパイプ１６内に収容された掘削屑を
確実に工具後端側に排出することができる。

【００２４】すなわち、上記交点Ｒがケーシングパイプ
１６の先端１６Ａから上記外径Ｄ₁の範囲よりも工具先
端側に位置していると、突出切刃部２，２によって形成
された削孔の孔壁に、噴出孔６Ａ，６Ｂ，６Ｂから噴出
された媒体が、直接的かつ広範囲に亙って当たってしま
い、軟弱な地盤の場合には孔壁の崩落が著しくなって地
山の損傷が大きくなるとともに余堀りが発生し易くな
り、ケーシングパイプ１６を安定して削孔に建て込むこ
とが困難となるおそれがある。一方、逆に上記交点Ｒが
ケーシングパイプ１６の先端１６Ａから外径Ｄ₁の範囲
よりも工具後端側に位置していると、媒体はケーシング
パイプ１６の内周面に当たるため孔壁の崩落は生じない
ものの、これよりも工具先端側のケーシングパイプ１６
内で掘削屑が滞留して詰まりを生じ、その排出性が損な
われて掘削効率の低下を招くおそれがある。従って、本
実施形態の掘削工具および掘削工法によれば、上記交点
Ｒが上述の範囲内に位置するように配置されているの
で、ケーシングパイプ１６内での掘削屑の詰まり等を防
いで掘削孔率の向上を図りつつ、ケーシングパイプ１６
を安定して削孔に建て込むことができる。

【００２５】また、本実施形態の掘削工具では、工具本
体１の外周に一対の突出切刃部２，２が周方向に隣接し
て設けられており、このため、従来のように突出切刃部
が１つの掘削工具の場合に比べて個々の突出切刃部２に
掘削時に作用する負荷を削減することができて、掘削効
率の向上を図ることができる。しかしながら、その一方
で、このように一対の突出切刃部２，２を設けた場合に
は、突出切刃部が一つの場合に比べてケーシングパイプ
１６の先端１６Ａにおける開口部分が閉塞されることと
なり、掘削屑の排出性は損なわれる結果となる。そこ
で、本実施形態では、これら一対の突出切刃部２，２の
間に掘削屑の排出溝１５を形成しており、これによって
上述のように掘削屑の排出性が損なわれるのを防ぐこと
ができるのに加え、さらに上記掘削屑排出用媒体の噴出
孔６Ａ，６Ｂ，６Ｂのうち一つの噴出孔６Ａがこの排出
溝１５の溝底面に開口するように形成されているので、
該排出溝１５に収容された掘削屑を工具後端側に押し出
すようにしてより確実に排出することが可能となる。

【００２６】さらに、本実施形態では、工具本体１の先
端に設けられる先端切刃部３の外周にも軸線Ｏ方向に延
びる掘削屑の排出溝７…が形成されており、そのうちの
一の排出溝７と突出切刃部２，２間に形成される上記排
出溝１５との位置が、工具本体１の周方向に一致させら
れているので、掘削時にこの先端切刃部３の切刃１０…
によって生成されて上記一の排出溝７を通って排出され
る掘削屑は、上記排出溝１５を通して工具後端側に送り
出されて排出されることとなり、この先端切刃部３にお
いて生成された掘削屑の排出性が損なわれてしまうよう
な事態をも防いで、一層の掘削効率の向上を図ることが
できる。しかも、本実施形態では、この突出切刃部２，
２間の排出溝１５の工具先端側の開溝部周縁に、この開
溝部周縁側に向かうに従い工具後端側に向けて傾斜する
凹曲面状の傾斜面１５Ａが形成されており、このため、
先端切刃部３の上記一の排出溝７から排出される掘削屑
や突出切刃部２，２の切刃１４，１４によって生成され
た掘削屑を、より確実に排出溝１５に収容して排出する
ことが可能となる。

【００２７】ところで、このような突出切刃部２，２を
備えた工具本体１を有する上記掘削工具においては、こ
の突出切刃部２、２に作用する負荷によって掘削時に工
具本体１に芯振れが生じやすく、従ってこの工具本体１
を回転させる上記ロッド５はできるだけ剛性が高い方が
望ましいが、その反面、上述のようにロッド５を撓ませ
ることにより工具本体１を偏心させてケーシングパイプ
１６から引き抜く場合には、このロッド５の剛性が高す
ぎるとその撓みも小さくなり、場合によっては工具本体
１やロッド５の引き抜きが困難となるおそれがある。し
かるに、本実施形態では、このロッド５の外径Ｄ₃が、
上記ケーシングパイプの内径Ｄ₂に対して０．３〜０．
６×Ｄ₂の範囲に設定されており、これにより掘削時の
工具本体１の芯振れを防ぎつつも、工具本体１およびロ
ッド５を確実に引き抜くことを可能としている。

【００２８】すなわち、内径Ｄ₂のケーシングパイプ１
６を建て込むには、ケーシングパイプ１６の肉厚が如何
に薄くとも、少なくともこの内径Ｄ₂よりも大きな内径
の削孔を形成しなければならず、つまり工具本体１の突
出切刃部２の切刃１４の軸線Ｏ回りの外径Ｄ₁を上記内
径Ｄ₂よりも大きく設定しなければならないため、その
ような工具本体１を先端に装着して回転するロッド５の
外径Ｄ₃が上記内径Ｄ₂に対して０．３×Ｄ₂を下回るほ
ど細いと、掘削時に工具本体１に作用する負荷に対する
ロッド５の剛性が不十分となるおそれがある。そして、
特に工具外周に突出する突出切刃部２，２を備えた上記
掘削工具においては、この突出切刃部２，２に作用する
掘削負荷によって掘削中に工具本体１が軸線Ｏに対する
径方向に応力を受けるため、このようにロッド５が剛性
不足となると、工具本体１が軸線Ｏから偏心しながら回
転してしまい、削孔の真直度や真円度が損なわれてケー
シングパイプ１６の建て込みが困難となるおそれが生じ
る。

【００２９】その一方で、このロッド５の外径Ｄ₃がケ
ーシングパイプ１６の内径Ｄ₂に対して０．６×Ｄ₂を上
回るほど太いと、逆にロッド５の剛性が高くなりすぎて
しまい、上述したように掘削終了後にロッド５を撓ませ
つつ工具本体１の軸線Ｏをケーシングパイプ１６の中心
軸Ｃに対して偏心させる際に、このロッド５の撓みが小
さくなってしまい、例えば突出切刃部２，２の突出部１
２，１２の後端面１２Ｂ，１２Ｂがケーシングパイプ１
６の先端縁に強く押し付けられたりして、場合によって
はロッド５および工具本体１のケーシングパイプ１６内
への収納や引き抜きが困難となるおそれが生じる。しか
も、このようにロッド５の外径Ｄ₃が大きいと、ケーシ
ングパイプ１６の内周との間に画成される掘削屑排出の
ための空間も小さくなるので、上記交点Ｒの位置を上述
の範囲に設定しているにも拘わらず、ケーシングパイプ
１６内で掘削屑の詰まりが生じたりしてその排出性が損
なわれ、円滑な掘削に支障を来すおそれもある。従っ
て、上記ロッド５の外径Ｄ₃は、本実施形態のようにケ
ーシングパイプ１６の内径Ｄ₂に対して０．３〜０．６
×Ｄ₂の範囲に設定されるのが望ましい。

【００３０】なお、本実施形態では、上述のように突出
切刃部２，２が軸線Ｏを含む平面Ｐについて対称とされ
て、切刃１４，１４が軸線Ｏに直交する方向に配置され
ているが、必ずしもこのような構成を採る必要はなく、
例えば突出切刃部２，２が非対称であったり、また切刃
１４，１４の一方または双方が工具先端側から見て軸線
Ｏからずれた方向に延びるように形成されていたり、工
具本体１の側面視に軸線Ｏに対して斜めに形成されてい
たりしてもよい。また、本実施形態では、その突出切刃
部２の切刃１４や先端切刃部３の切刃１０が、それぞれ
の切刃部の先端面を山型傾斜面状に形成したその稜線部
に形成されたものであって、すなわち工具先端側から見
て直線状に形成されていたが、例えばこれを上記先端面
に超硬合金等の硬質材料よりなるボタン状のチップを多
数植設して切刃を構成するようにしてもよい。

【００３１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
工具外周側に向かうに従い工具後端側に向かうように傾
斜させられた掘削屑排出用媒体の噴出孔を、その中心線
とケーシングパイプの内周面またはその延長面との交点
が、ケーシングパイプ先端から工具先後端側に工具本体
の突出切刃部の外径Ｄ₁と等しい距離の範囲内に位置す
るように配置することにより、軟弱な地盤に対しても削
孔の孔壁の崩壊によってケーシングパイプの建て込みに
支障を来すような事態を防ぎつつ、掘削時に生成される
掘削屑を確実にケーシングパイプ内に送り込んで排出す
ることができ、かかる掘削屑が滞留して詰まりを生じる
のを防止して掘削効率の向上を図ることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の一実施形態の工具本体１を示す側面
図である。

【図２】 図１に示す工具本体１を工具先端側から見た
正面図である。

【図３】 図２における矢線Ｘ方向視の図である。

【図４】 図２におけるＹＯＹ断面（鎖線はＺＯＺ断
面）図である。

【図５】 図１に示す実施形態の工具本体１をケーシン
グパイプ１６内に収容した状態を示す正面図である。

【符号の説明】

１ 工具本体 ２ 突出切刃部 ３ 先端切刃部 ５ ロッド ６ 掘削屑排出用媒体の供給孔 ６Ａ，６Ｂ，６Ｃ 掘削屑排出用媒体の噴出孔 ９，１３ チップ １０，１４ 切刃 １５ 突出切刃部２の掘削屑の排出溝 １６ ケーシングパイプ １６Ａ ケーシングパイプ１６の先端 １６Ｂ ケーシングパイプ１６の内周面 Ｏ 工具本体１の軸線 Ｃ ケーシングパイプ１６の中心軸 Ｌ 噴出孔６Ａ，６Ｂの中心線 Ｑ ケーシングパイプ１６の内周面１６Ｂの工具先端側
への延長面 Ｒ 中心線Ｌと内周面１６または延長面Ｑとの交点 Ｄ₁ 突出切刃部２の外径 Ｄ₂ ケーシングパイプ１６の内径 Ｄ₃ ロッド５の外径

───────────────────────────────────────────────────── 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 (72)発明者 高木 一弘 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 (72)発明者 福田 博之 大阪府大阪市西区阿波座１丁目３番15号 鹿島建設株式会社 関西支店内 (72)発明者 牟田 潤 宮城県仙台市青葉区二日町１番27号 鹿 島建設株式会社 東北支店内 (72)発明者 園田 健雄 東京都港区元赤坂１丁目２番７号 鹿島 建設株式会社内 (56)参考文献 特開 平９−32454（ＪＰ，Ａ) 特公 昭46−30083（ＪＰ，Ｂ１) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) E21B 10/60 E21B 10/00 E21B 10/26 E21B 10/38 E21B 10/64

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 円筒状のケーシングパイプ内に挿入され
   たロッドの先端に工具本体が取り付けられて軸線回りに
   回転されるとともに該軸線方向に工具先端側に向けて打
   撃力を受ける掘削工具において、上記工具本体の先端に
   は上記軸線を中心とした先端切刃部が設けられるととも
   に、この先端切刃部よりも後端側には工具外周側に突出
   する突出切刃部が設けられ、かつ上記工具本体の外周面
   には、工具外周側に向かうに従い工具後端側に向けて傾
   斜する掘削屑排出用媒体の噴出孔が開口させられてお
   り、この噴出孔の中心線と、上記ケーシングパイプの内
   周面または該内周面の工具先端側への延長面との交点
   が、該ケーシングパイプの先端から上記軸線方向におい
   て工具後端側または工具先端側に上記突出切刃部の外径
   Ｄ₁と等しい距離の範囲内に位置するように設定されて
   いることを特徴とする掘削工具。
2. 【請求項２】 上記工具本体には一対の上記突出切刃部
   が該工具本体の周方向に隣接して設けられるとともに、
   これらの突出切刃部の間には掘削屑の排出溝が形成され
   ており、上記噴出孔はその少なくとも一つがこの排出溝
   の溝底部に開口させられていることを特徴とする請求項
   １に記載の掘削工具。
3. 【請求項３】 上記ロッドの外径Ｄ₃が、上記ケーシン
   グパイプの内径Ｄ₂に対して０．３〜０．６×Ｄ₂の範囲
   に設定されていることを特徴とする請求項１または請求
   項２に記載の掘削工具。
4. 【請求項４】 先端に工具本体が取り付けられたロッド
   を円筒状のケーシングパイプ内に挿入し、上記ロッドを
   介して上記工具本体を軸線回りに回転するとともに該軸
   線方向に工具先端側に向けて打撃して削孔を形成しつ
   つ、この削孔内に上記ケーシングパイプを建て込んでゆ
   く掘削工法において、上記工具本体の先端には上記軸線
   を中心とした先端切刃部を設けるとともに、この先端切
   刃部よりも後端側には工具外周側に突出する突出切刃部
   を設け、かつ上記工具本体の外周面には、工具外周側に
   向かうに従い工具後端側に向けて傾斜する掘削屑排出用
   媒体の噴出孔を開口させて、この噴出孔の中心線と、上
   記ケーシングパイプの内周面または該内周面の工具先端
   側への延長面との交点を、該ケーシングパイプの先端か
   ら上記軸線方向において工具後端側または工具先端側に
   上記突出切刃部の外径Ｄ₁と等しい距離の範囲内に位置
   させることを特徴とする掘削工法。