JP3388279B2 - 掘削工法及びそれに使用するロックビット - Google Patents
掘削工法及びそれに使用するロックビットInfo
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、土砂層を含む山岳
地盤の不安定な傾斜部等に防災目的でアンカーテンドン
等のアンカー材を埋設する埋設孔を掘削するに適した掘
削工法、及びそれに使用するロックビットに関するもの
である。
地盤の不安定な傾斜部等に防災目的でアンカーテンドン
等のアンカー材を埋設する埋設孔を掘削するに適した掘
削工法、及びそれに使用するロックビットに関するもの
である。
【０００２】
【従来の技術】山地の法面等、不安定で地滑り発生率の
高い地盤の補強方法として、斜面に掘削した孔にアンカ
ー材を埋設し、その周囲にセメントミルクを注入固化さ
せて該アンカー材を定着する補強方法が広く採用されて
いる。
高い地盤の補強方法として、斜面に掘削した孔にアンカ
ー材を埋設し、その周囲にセメントミルクを注入固化さ
せて該アンカー材を定着する補強方法が広く採用されて
いる。
【０００３】上記アンカー材埋設用の孔の掘削に従来使
用されてきた掘削装置は、クローラ等の車体や、鋼材を
組み合わせて構成した架台にガイドセルを組み付け、こ
のガイドセルに削岩機を搭載した大掛かりな装置であっ
た。また、上記従来の掘削法では、目的アンカーの効力
を発揮する岩盤等の定着層掘削時の焼き付きを防止する
ため、送水掘削を行い、その水を利用して掘削ズリを排
出している。
用されてきた掘削装置は、クローラ等の車体や、鋼材を
組み合わせて構成した架台にガイドセルを組み付け、こ
のガイドセルに削岩機を搭載した大掛かりな装置であっ
た。また、上記従来の掘削法では、目的アンカーの効力
を発揮する岩盤等の定着層掘削時の焼き付きを防止する
ため、送水掘削を行い、その水を利用して掘削ズリを排
出している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の掘削工法では、掘削に多量の水を使用するので、掘
削された孔の周辺地盤を緩めてしまうという問題点があ
り、掘削と同時に孔壁が崩落して、アンカー材の埋設や
セメントミルクの注入を完全に行うことができなくなる
という問題点があった。このため、二次的にケーシング
チューブを埋設して孔壁を保持する必要が生じていた。
来の掘削工法では、掘削に多量の水を使用するので、掘
削された孔の周辺地盤を緩めてしまうという問題点があ
り、掘削と同時に孔壁が崩落して、アンカー材の埋設や
セメントミルクの注入を完全に行うことができなくなる
という問題点があった。このため、二次的にケーシング
チューブを埋設して孔壁を保持する必要が生じていた。
【０００５】また、掘削時に水を使用すると、作業地盤
の地下水の動向把握が全くできなくなるので、被圧地下
水を確認できないままセメントミルクを注入した時、該
セメントミルクが希釈され、アンカー体の造成に必要な
強度が得られず、結果として必要緊張荷重が低下し、斜
面防災の目的が達成できなくなるという問題点もあっ
た。
の地下水の動向把握が全くできなくなるので、被圧地下
水を確認できないままセメントミルクを注入した時、該
セメントミルクが希釈され、アンカー体の造成に必要な
強度が得られず、結果として必要緊張荷重が低下し、斜
面防災の目的が達成できなくなるという問題点もあっ
た。
【０００６】さらに、掘削時に水を使用することによ
り、山岳斜面防災のためのロックアンカーに最も大切な
定着層の地質的条件の確認が難しいという問題点もあっ
た。この定着層の地質的条件の確認が行われないまま、
当初設計時における堅固な地質でない所にロックアンカ
ーを定着させた場合は、当然のことながら必要緊張荷重
は確保できなくなるので危険である。そこで本発明は、
「無水掘削」をすることによって、永久アンカーの命で
ある定着層（岩盤等堅固な地質）の確認と、地下水の動
向の把握を可能とし、さらに、確実な永久アンカーを構
築するため、掘削により生じたズリを再使用して孔壁に
圧密し、掘削孔周辺のボイド率を下げることによって、
孔壁崩壊を防止できるようにすることを課題としてい
る。
り、山岳斜面防災のためのロックアンカーに最も大切な
定着層の地質的条件の確認が難しいという問題点もあっ
た。この定着層の地質的条件の確認が行われないまま、
当初設計時における堅固な地質でない所にロックアンカ
ーを定着させた場合は、当然のことながら必要緊張荷重
は確保できなくなるので危険である。そこで本発明は、
「無水掘削」をすることによって、永久アンカーの命で
ある定着層（岩盤等堅固な地質）の確認と、地下水の動
向の把握を可能とし、さらに、確実な永久アンカーを構
築するため、掘削により生じたズリを再使用して孔壁に
圧密し、掘削孔周辺のボイド率を下げることによって、
孔壁崩壊を防止できるようにすることを課題としてい
る。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明は次のような構成を採用した。すなわち、本
発明にかかる掘削工法は、不安定な地盤にダウンザホー
ル式掘削装置を用いてアンカー材埋設用等の孔を掘削す
る掘削工法であって、前記掘削装置のロックビットとし
て、頭部外径がウエアスリーブの外径よりも大きく、該
頭部に硬質刃体と高圧エア吐出口とズリの通路となるズ
リ溝とが設けられたロックビットを用い、ズリ排出用流
体として水を用いず、高圧エアを吐出させつつ無水掘削
を行うとともに、所定長さ掘削するごとに該掘削された
孔内でロックビットを回転させつつ前後往復移動させ
て、掘削により発生したズリを前記ビットの外周部で孔
壁に押し固めることにより、掘削した孔の内壁部分の密
度を向上させることを特徴としている。
め、本発明は次のような構成を採用した。すなわち、本
発明にかかる掘削工法は、不安定な地盤にダウンザホー
ル式掘削装置を用いてアンカー材埋設用等の孔を掘削す
る掘削工法であって、前記掘削装置のロックビットとし
て、頭部外径がウエアスリーブの外径よりも大きく、該
頭部に硬質刃体と高圧エア吐出口とズリの通路となるズ
リ溝とが設けられたロックビットを用い、ズリ排出用流
体として水を用いず、高圧エアを吐出させつつ無水掘削
を行うとともに、所定長さ掘削するごとに該掘削された
孔内でロックビットを回転させつつ前後往復移動させ
て、掘削により発生したズリを前記ビットの外周部で孔
壁に押し固めることにより、掘削した孔の内壁部分の密
度を向上させることを特徴としている。
【０００８】また、この掘削工法に使用するに適したロ
ックビットは、鋼製の台金の頭部に超硬チップの刃体
と、ズリ排出用高圧エアの吐出口と、ズリの後方への移
動通路となるズリ溝とを設けてなるダウンザホール式ロ
ックビットにおいて、該ロックビットの最大径と同じ円
周上まで先端部が突出して、掘削によって生じたズリを
該掘削によって形成された孔壁に押圧固定するように作
用する圧密用超硬チップを、頭部外周面全体に分散させ
て設けず、頭部の外周面における直径方向に対向する２
個所にそれぞれ前後方向及び円周方向に位置をずらして
複数個並設したことを特徴としている。
ックビットは、鋼製の台金の頭部に超硬チップの刃体
と、ズリ排出用高圧エアの吐出口と、ズリの後方への移
動通路となるズリ溝とを設けてなるダウンザホール式ロ
ックビットにおいて、該ロックビットの最大径と同じ円
周上まで先端部が突出して、掘削によって生じたズリを
該掘削によって形成された孔壁に押圧固定するように作
用する圧密用超硬チップを、頭部外周面全体に分散させ
て設けず、頭部の外周面における直径方向に対向する２
個所にそれぞれ前後方向及び円周方向に位置をずらして
複数個並設したことを特徴としている。
【０００９】
【発明の実施の形態】以下、図面に表された本発明の実
施の形態に基づいて、本発明をより具体的に説明する。
施の形態に基づいて、本発明をより具体的に説明する。
【００１０】図１は、本発明の掘削工法に使用する掘削
装置を例示するもので、この掘削装置１は、架台２にガ
イドセル３を取り付け、このガイドセル３に回転駆動装
置５を前後移動自在に搭載している。ガイドセル３には
送り装置（図示例ではフィードモータ）１０が設けら
れ、該送り装置によって回転駆動装置５が前後に移動さ
せられるようになっている。
装置を例示するもので、この掘削装置１は、架台２にガ
イドセル３を取り付け、このガイドセル３に回転駆動装
置５を前後移動自在に搭載している。ガイドセル３には
送り装置（図示例ではフィードモータ）１０が設けら
れ、該送り装置によって回転駆動装置５が前後に移動さ
せられるようになっている。
【００１１】掘削場所から離れた土場の良い位置に設置
したコンプレッサー２０からホース２１を通して供給さ
れる高圧エアは、スイベル装置１５を介して回転駆動装
置の回転出力軸１４の中空部に導入される。図中の２３
は高圧エアを土質にあわせて流量調節するためのエアコ
ントローラである。なお、前記回転駆動装置５は、土場
の良い場所に設置された発電機２５を電源とするもので
ある。
したコンプレッサー２０からホース２１を通して供給さ
れる高圧エアは、スイベル装置１５を介して回転駆動装
置の回転出力軸１４の中空部に導入される。図中の２３
は高圧エアを土質にあわせて流量調節するためのエアコ
ントローラである。なお、前記回転駆動装置５は、土場
の良い場所に設置された発電機２５を電源とするもので
ある。
【００１２】制御装置３０は、回転駆動装置５と送り装
置１０の遠隔操作を行うもので、前・後進切換ボタン３
２、送り（フィード）コントロールつまみ３３、回転方
向切換スイッチ３５、回転コントロールつまみ３６等の
操作手段が設けられていて、これらを適宜操作すること
により、回転駆動装置５の回転方向と回転速度、フィー
ド装置の送り方向と送り速度等を自在に制御することが
できる。
置１０の遠隔操作を行うもので、前・後進切換ボタン３
２、送り（フィード）コントロールつまみ３３、回転方
向切換スイッチ３５、回転コントロールつまみ３６等の
操作手段が設けられていて、これらを適宜操作すること
により、回転駆動装置５の回転方向と回転速度、フィー
ド装置の送り方向と送り速度等を自在に制御することが
できる。
【００１３】回転駆動装置５の出力軸１４には、中空ロ
ッド４０が接続され、該中空ロッド４０にはダウン・ザ
・ホール式ドリル５０が接続されている。これらの接続
はねじ式ジョイント４２でなされる。
ッド４０が接続され、該中空ロッド４０にはダウン・ザ
・ホール式ドリル５０が接続されている。これらの接続
はねじ式ジョイント４２でなされる。
【００１４】ダウン・ザ・ホール（「ダウンホール」と
呼ばれることもある）式ドリル５０は、公知のもので、
図４に示すように、ウエアスリーブ５１の内部にシリン
ダ５２が設けられ、該シリンダ内にピストン５３が前後
（図では上下）移動自在に設けられている。ウエアスリ
ーブ５１の前端部にはチャック５４が設けられ、該チャ
ックによってロックビット（「圧密ビット」と呼ぶ）５
５が前後移動自在に保持されている。５６はリテイニン
グリングである。
呼ばれることもある）式ドリル５０は、公知のもので、
図４に示すように、ウエアスリーブ５１の内部にシリン
ダ５２が設けられ、該シリンダ内にピストン５３が前後
（図では上下）移動自在に設けられている。ウエアスリ
ーブ５１の前端部にはチャック５４が設けられ、該チャ
ックによってロックビット（「圧密ビット」と呼ぶ）５
５が前後移動自在に保持されている。５６はリテイニン
グリングである。
【００１５】ウエアスリーブ５１の後端部にはバルブ６
０が設けられている。バルブ６０は、ディストリビュー
タ６１の凹部内に基部が保持され、スプリング６２によ
ってバックヘッド６３のエア吐出口６４を閉じる方向に
付勢されている。バックヘッド６３の後部から高圧エア
が供給されると、バルブ６０は該高圧エアによって押し
下げられ、エア流通路を開く。この高圧エアは、ディス
トリビュータ６１の通路からウエアスリーブ５１とシリ
ンダ５２の間を通り、ピストン外周部に形成されている
エアチャンバー６６に供給され、そこからピストン５３
の後側のリヤチャンバー６７とピストンの前側のフロン
トチャンバー６８に供給され、打撃サイクルが開始され
る。
０が設けられている。バルブ６０は、ディストリビュー
タ６１の凹部内に基部が保持され、スプリング６２によ
ってバックヘッド６３のエア吐出口６４を閉じる方向に
付勢されている。バックヘッド６３の後部から高圧エア
が供給されると、バルブ６０は該高圧エアによって押し
下げられ、エア流通路を開く。この高圧エアは、ディス
トリビュータ６１の通路からウエアスリーブ５１とシリ
ンダ５２の間を通り、ピストン外周部に形成されている
エアチャンバー６６に供給され、そこからピストン５３
の後側のリヤチャンバー６７とピストンの前側のフロン
トチャンバー６８に供給され、打撃サイクルが開始され
る。
【００１６】上記ロックビット（圧密ビット）５５とピ
ストン５３が最下部まで下がるとシリンダ５２のブロー
ポート６９が開き、高圧エアはこのブローポートからピ
ストン内部を通って圧密ビット５５の吐出口から吐出さ
れる。ドリルを下げて行くと、圧密ビット５５が地盤に
当たってチャック５４の肩部まで押し上げられ、当該ビ
ットによってピストン５３も押し上げられる。すると、
エアチャンバー６６の高圧エアがピストンの縦溝とウエ
アスリーブ５１のアンダーカット部を通ってフロントチ
ャンバー６８に流入する。このエア圧力によりピストン
が急激に上昇する。
ストン５３が最下部まで下がるとシリンダ５２のブロー
ポート６９が開き、高圧エアはこのブローポートからピ
ストン内部を通って圧密ビット５５の吐出口から吐出さ
れる。ドリルを下げて行くと、圧密ビット５５が地盤に
当たってチャック５４の肩部まで押し上げられ、当該ビ
ットによってピストン５３も押し上げられる。すると、
エアチャンバー６６の高圧エアがピストンの縦溝とウエ
アスリーブ５１のアンダーカット部を通ってフロントチ
ャンバー６８に流入する。このエア圧力によりピストン
が急激に上昇する。
【００１７】ピストン５３が上昇すると、フロントチャ
ンバー６８への流入ポートが閉じられるが、エアチャン
バー６６内の高圧エアの膨張と慣性力によってピストン
は上昇を続ける。ピストン上昇によってリヤチャンバー
６７内のエアが圧縮されるとともに、エアチャンバー６
６の高圧エアがシリンダとピストンのアンダーカット部
を通ってリヤチャンバー６７内に流入する。このため、
ピストン５３の上昇が停止し、打撃エネルギーが蓄積さ
れる。なお、フロントチャンバー６８内のエアは、圧密
ビット５５の吐出口を通って排気される。
ンバー６８への流入ポートが閉じられるが、エアチャン
バー６６内の高圧エアの膨張と慣性力によってピストン
は上昇を続ける。ピストン上昇によってリヤチャンバー
６７内のエアが圧縮されるとともに、エアチャンバー６
６の高圧エアがシリンダとピストンのアンダーカット部
を通ってリヤチャンバー６７内に流入する。このため、
ピストン５３の上昇が停止し、打撃エネルギーが蓄積さ
れる。なお、フロントチャンバー６８内のエアは、圧密
ビット５５の吐出口を通って排気される。
【００１８】次に、リヤチャンバー６７内の圧縮エアの
膨張により、ピストン５３が急激に下降（前進）し、圧
密ビット５５を打撃する。この時、下降するピストンが
ディストリビュータのステムから抜けると、リヤチャン
バー内のエアはピストン５３内部と圧密ビット内部の通
路を通って先端部のエア吐出口から吐出される。圧密ビ
ットを打撃したピストン５３は反動で僅かに後退し、フ
ロントチャンバー６８内にエアが流入する。このためピ
ストンが上昇し、以下同様なサイクルが繰り返される。
膨張により、ピストン５３が急激に下降（前進）し、圧
密ビット５５を打撃する。この時、下降するピストンが
ディストリビュータのステムから抜けると、リヤチャン
バー内のエアはピストン５３内部と圧密ビット内部の通
路を通って先端部のエア吐出口から吐出される。圧密ビ
ットを打撃したピストン５３は反動で僅かに後退し、フ
ロントチャンバー６８内にエアが流入する。このためピ
ストンが上昇し、以下同様なサイクルが繰り返される。
【００１９】圧密ビット５５は、図２、図３に示すよう
に、頭部７０の先端面７１と該先端面の周囲の傾斜面７
２に硬質刃体として複数のボタンチップ（超硬合金チッ
プ）７５，…が植設されている。また、頭部外周部に
は、複数の前後方向のズリ溝７６，…が形成されてい
る。このズリ溝７６は、掘削によって生じたズリ（繰
粉）をビット先端部から後方へ移動させるためのもので
ある。さらに、頭部先端面７１には、圧密ビットの中空
部７７から分岐した通気孔７８，７８の吐出口７９，７
９が開口している。そして、圧密ビット先端面７１に
は、これら吐出口７９，７９の位置から直径方向に対向
するズリ溝７６（Ａ，Ｂ）に至る一対の排気溝８０，８
０が形成されている。
に、頭部７０の先端面７１と該先端面の周囲の傾斜面７
２に硬質刃体として複数のボタンチップ（超硬合金チッ
プ）７５，…が植設されている。また、頭部外周部に
は、複数の前後方向のズリ溝７６，…が形成されてい
る。このズリ溝７６は、掘削によって生じたズリ（繰
粉）をビット先端部から後方へ移動させるためのもので
ある。さらに、頭部先端面７１には、圧密ビットの中空
部７７から分岐した通気孔７８，７８の吐出口７９，７
９が開口している。そして、圧密ビット先端面７１に
は、これら吐出口７９，７９の位置から直径方向に対向
するズリ溝７６（Ａ，Ｂ）に至る一対の排気溝８０，８
０が形成されている。
【００２０】圧密ビット５５の胴部外周部には回転伝達
用のスプライン８１が形成され、その芯部にはエア通路
となる前記中空部７７が形成されている。なお、胴部後
部には、前記スプラインを切り欠いて形成した係合凹部
８３が形成され、後端部にはエアパイプ８４が挿入され
ている。係合部８３には、逸脱防止用のリテイニングリ
ングが係合する。また、前記エアパイプ８４は、ピスト
ン５３の通孔部５３ａに嵌合する。
用のスプライン８１が形成され、その芯部にはエア通路
となる前記中空部７７が形成されている。なお、胴部後
部には、前記スプラインを切り欠いて形成した係合凹部
８３が形成され、後端部にはエアパイプ８４が挿入され
ている。係合部８３には、逸脱防止用のリテイニングリ
ングが係合する。また、前記エアパイプ８４は、ピスト
ン５３の通孔部５３ａに嵌合する。
【００２１】圧密ビット５５の前記傾斜面７２の下側に
はリーミングサーフェスとも呼ばれる第１の外周面８５
と、該外周面の下側に僅かに下側の径が小さくなるよう
に傾斜した第２の外周面８６とが設けられ、該第２の外
周面の下側は急激に径が小さくなる傾斜面８７として形
成されている。そして、上記第１と第２の外周面８５，
８６の直径方向に対向する部分には、複数（図示例では
片側３個）の圧密用チップ９０，…が植設されている。
これら圧密用チップ９０，…は、ビット５５の外周方向
及び上下（前後）方向に沿って所定の間隔で配置され、
図３に示すように、側面視で斜めに互いの位置をずらせ
た形状に設けられている。図示例では、圧密用チップ９
０，…が片側３個ずつとなっているが、圧密ビット５５
の寸法やチップ自体の寸法等によっては２個ずつでもよ
く、４個以上でもよい。
はリーミングサーフェスとも呼ばれる第１の外周面８５
と、該外周面の下側に僅かに下側の径が小さくなるよう
に傾斜した第２の外周面８６とが設けられ、該第２の外
周面の下側は急激に径が小さくなる傾斜面８７として形
成されている。そして、上記第１と第２の外周面８５，
８６の直径方向に対向する部分には、複数（図示例では
片側３個）の圧密用チップ９０，…が植設されている。
これら圧密用チップ９０，…は、ビット５５の外周方向
及び上下（前後）方向に沿って所定の間隔で配置され、
図３に示すように、側面視で斜めに互いの位置をずらせ
た形状に設けられている。図示例では、圧密用チップ９
０，…が片側３個ずつとなっているが、圧密ビット５５
の寸法やチップ自体の寸法等によっては２個ずつでもよ
く、４個以上でもよい。
【００２２】また、図示例では、圧密用チップ９０が圧
密ビット５５の頭部の外周面のうち直径方向に対向する
２個所のみに設けられ、他の外周部分には設けられてい
ない。これは、圧密ビット５５が岩盤に達した時の繰粉
排出を効果的に行うためである。なお、前記傾斜面８７
には、ほぼ後向きに突出するリトラクト用チップ９１が
適当間隔で設けられている。このリトラクト用チップ９
１は、圧密ビットを後退させる時に邪魔になる岩石等を
破砕するためのものである。
密ビット５５の頭部の外周面のうち直径方向に対向する
２個所のみに設けられ、他の外周部分には設けられてい
ない。これは、圧密ビット５５が岩盤に達した時の繰粉
排出を効果的に行うためである。なお、前記傾斜面８７
には、ほぼ後向きに突出するリトラクト用チップ９１が
適当間隔で設けられている。このリトラクト用チップ９
１は、圧密ビットを後退させる時に邪魔になる岩石等を
破砕するためのものである。
【００２３】次に、この掘削装置１を用いて、斜面の補
強を行う方法について説明する。まず、掘削位置に足場
を組み、その上に掘削装置１を設置する。掘削装置用の
コンプレッサー２０と発電機２５は土場の良い場所に設
置し、ホース及び電線で掘削装置のモータやドリルに接
続する。ドリル５０を中継ロッドを介して回転駆動装置
５に連結し、電力と圧縮空気を供給しつつ掘削位置に圧
密ビット５５を押し付けて掘削を開始する。掘削中は、
回転駆動装置５の回転動力と、送り装置１０による推力
と、ドリル５０のピストンによる打撃力とが圧密ビット
に伝達される。同時に、コンプレッサー２０から高圧エ
ア（例えば１２〜２４ｋｇ／ｃｍ2 ）がスイベルとロッ
ドを介してドリル５０に供給される。このエアは、打撃
用の圧力流体及びズリ排出用のクリーニングエアとして
利用され、圧密ビットの吐出口７９から吐出される。
強を行う方法について説明する。まず、掘削位置に足場
を組み、その上に掘削装置１を設置する。掘削装置用の
コンプレッサー２０と発電機２５は土場の良い場所に設
置し、ホース及び電線で掘削装置のモータやドリルに接
続する。ドリル５０を中継ロッドを介して回転駆動装置
５に連結し、電力と圧縮空気を供給しつつ掘削位置に圧
密ビット５５を押し付けて掘削を開始する。掘削中は、
回転駆動装置５の回転動力と、送り装置１０による推力
と、ドリル５０のピストンによる打撃力とが圧密ビット
に伝達される。同時に、コンプレッサー２０から高圧エ
ア（例えば１２〜２４ｋｇ／ｃｍ2 ）がスイベルとロッ
ドを介してドリル５０に供給される。このエアは、打撃
用の圧力流体及びズリ排出用のクリーニングエアとして
利用され、圧密ビットの吐出口７９から吐出される。
【００２４】補強が必要な掘削場所は、岩盤の上にかな
りの厚みで土砂層が形成されているのが普通であり、そ
の場合は、掘削開始後しばらくは土砂層を掘削すること
になる。土砂層等軟弱地盤の掘削中は、掘削された孔の
内壁が極めて脆いので、すぐに崩落が始まり、掘削した
孔が詰まってしまうことが多い。これを防止するため、
本発明の工法では、圧密ビットによる掘削がある程度
（例えば１００〜５００ｍｍ）進行するたびに掘削を一
旦停止し、送り装置１０のフィードモータを正逆転操作
して、圧密ビット５５を所定距離（新たに掘削された長
さ）だけ前後往復移動させる。この前後往復移動（「圧
密工程」と呼ぶ）の間も圧密ビット５５の回転と、吐出
口７９からのエアの吐出を継続するが、エア吐出量と回
転速度は土質によって微調整することとなる。
りの厚みで土砂層が形成されているのが普通であり、そ
の場合は、掘削開始後しばらくは土砂層を掘削すること
になる。土砂層等軟弱地盤の掘削中は、掘削された孔の
内壁が極めて脆いので、すぐに崩落が始まり、掘削した
孔が詰まってしまうことが多い。これを防止するため、
本発明の工法では、圧密ビットによる掘削がある程度
（例えば１００〜５００ｍｍ）進行するたびに掘削を一
旦停止し、送り装置１０のフィードモータを正逆転操作
して、圧密ビット５５を所定距離（新たに掘削された長
さ）だけ前後往復移動させる。この前後往復移動（「圧
密工程」と呼ぶ）の間も圧密ビット５５の回転と、吐出
口７９からのエアの吐出を継続するが、エア吐出量と回
転速度は土質によって微調整することとなる。
【００２５】上記圧密工程中は、圧密ビット５５の本格
的な打撃は行われず、新たな掘削面に対する圧密ビット
の強力な押し付けもなされないため、新たな掘削が殆ど
行われず、専ら掘削した孔内壁の補強が行われる。すな
わち、掘削によって生じたズリ（繰粉）１０２が、圧密
ビット５５から吐出されたエアによって孔底から後方
（上向き）に送られる過程で、低速回転を続ける圧密ビ
ットの頭部外周部、特に前記圧密チップ９０，…によっ
て孔壁に押し付けられる。このため、孔壁の密度が著し
く高くなり、それにつれて当該孔壁の強度が向上する結
果、崩落が生じにくくなるのである。いわば、掘削によ
って生じた破砕物であるズリを再利用して高強度の孔内
壁を形成する。
的な打撃は行われず、新たな掘削面に対する圧密ビット
の強力な押し付けもなされないため、新たな掘削が殆ど
行われず、専ら掘削した孔内壁の補強が行われる。すな
わち、掘削によって生じたズリ（繰粉）１０２が、圧密
ビット５５から吐出されたエアによって孔底から後方
（上向き）に送られる過程で、低速回転を続ける圧密ビ
ットの頭部外周部、特に前記圧密チップ９０，…によっ
て孔壁に押し付けられる。このため、孔壁の密度が著し
く高くなり、それにつれて当該孔壁の強度が向上する結
果、崩落が生じにくくなるのである。いわば、掘削によ
って生じた破砕物であるズリを再利用して高強度の孔内
壁を形成する。
【００２６】上記圧密ビットの往復移動は、例えば１０
０〜３００ｍｍ程度を複数回、例えば３〜５回程度行え
ばよいが、地盤の性質や能率等を考慮して最適な条件を
選べばよい。また、圧密ビットの回転数は、掘削時は６
０ｒｐｍ以上、好ましくは６５〜８５ｒｐｍ（最高１０
０ｒｐｍ以上）であるが、往復移動による圧密中は６０
ｒｐｍ未満、例えば３０〜５５ｒｐｍ程度に低下させる
のが好ましい。圧密工程において、圧密ビットの回転数
が高すぎても低過ぎても所望の圧密効果は得られにく
い。また、エア吐出量が少な過ぎるとズリの移動が十分
行われず、多過ぎるとズリが一気に後方へ排出されるた
め十分な圧密効果が得られない。なお、圧密工程におけ
る圧密ビットの前後移動速度は、その外周部によってズ
リがしっかりと孔壁に押し付けられる速度であり、回転
速度との関係もあるが、一般的には数１０ｃｍ／分程度
である。
０〜３００ｍｍ程度を複数回、例えば３〜５回程度行え
ばよいが、地盤の性質や能率等を考慮して最適な条件を
選べばよい。また、圧密ビットの回転数は、掘削時は６
０ｒｐｍ以上、好ましくは６５〜８５ｒｐｍ（最高１０
０ｒｐｍ以上）であるが、往復移動による圧密中は６０
ｒｐｍ未満、例えば３０〜５５ｒｐｍ程度に低下させる
のが好ましい。圧密工程において、圧密ビットの回転数
が高すぎても低過ぎても所望の圧密効果は得られにく
い。また、エア吐出量が少な過ぎるとズリの移動が十分
行われず、多過ぎるとズリが一気に後方へ排出されるた
め十分な圧密効果が得られない。なお、圧密工程におけ
る圧密ビットの前後移動速度は、その外周部によってズ
リがしっかりと孔壁に押し付けられる速度であり、回転
速度との関係もあるが、一般的には数１０ｃｍ／分程度
である。
【００２７】所定区間の圧密工程が終了すると、再度圧
密ビット５５の回転を復帰させるとともに、送り装置１
０による推力を付与して新たな掘削を行う。この掘削が
上記の通り所定距離だけ進行したら、再度圧密工程に移
行する。このように、掘削工程と圧密工程とを繰り返し
ながら土砂層の掘削を行うのである。掘削が進行して、
圧密ビット５５が岩盤等定着層に到達したら、以後は通
常の掘削を行い、圧密工程は省略する。
密ビット５５の回転を復帰させるとともに、送り装置１
０による推力を付与して新たな掘削を行う。この掘削が
上記の通り所定距離だけ進行したら、再度圧密工程に移
行する。このように、掘削工程と圧密工程とを繰り返し
ながら土砂層の掘削を行うのである。掘削が進行して、
圧密ビット５５が岩盤等定着層に到達したら、以後は通
常の掘削を行い、圧密工程は省略する。
【００２８】図６（ａ）に示すように、所定深さの掘削
が完了すると、圧密ビット５５とロッドを引き抜き（同
図（ｂ））、アンカーテンドン等のアンカー材１００を
掘削された孔１０１内に挿入する（同図（ｃ））。しか
るのち同図（ｄ）に示すように、セメントミルク１０５
を注入し、アンカーテンドン１００を地盤に定着させ
る。このアンカー材を利用して地盤を強化するのであ
る。図６、図７において、１０１ａは圧密工程によって
強化された孔壁部分、１０３は岩盤を表す。
が完了すると、圧密ビット５５とロッドを引き抜き（同
図（ｂ））、アンカーテンドン等のアンカー材１００を
掘削された孔１０１内に挿入する（同図（ｃ））。しか
るのち同図（ｄ）に示すように、セメントミルク１０５
を注入し、アンカーテンドン１００を地盤に定着させ
る。このアンカー材を利用して地盤を強化するのであ
る。図６、図７において、１０１ａは圧密工程によって
強化された孔壁部分、１０３は岩盤を表す。
【００２９】この掘削工法は、所定深さを掘削するたび
に一旦掘削を中止して圧密ビット５５を往復移動させ、
ズリ１０２を孔壁に押圧固定する圧密工程を行うので、
孔壁の密度が向上し、崩壊しにくくなる。従来は、土砂
層の掘削に鋼管のケーシングチューブによる孔壁保持を
行っていたが、この工法によると、ケーシングチューブ
を使用しなくてもよくなる。ただし、土質的に砂質土の
Ｎ値５以下では、上記圧密工程が困難となるので、ケー
シングチューブを用いる等の対応策が必要である。
に一旦掘削を中止して圧密ビット５５を往復移動させ、
ズリ１０２を孔壁に押圧固定する圧密工程を行うので、
孔壁の密度が向上し、崩壊しにくくなる。従来は、土砂
層の掘削に鋼管のケーシングチューブによる孔壁保持を
行っていたが、この工法によると、ケーシングチューブ
を使用しなくてもよくなる。ただし、土質的に砂質土の
Ｎ値５以下では、上記圧密工程が困難となるので、ケー
シングチューブを用いる等の対応策が必要である。
【００３０】この無水掘削工法は、水を使用しないの
で、土質の性状を細かく把握することができる。また、
掘削に水を使用しないので、地下水の湧水があった時等
は直ちに知ることができ、これに対処することができ
る。したがって、従来のように、定着層の確認ができな
いまま、あるいは湧水や被圧地下水等、土質性状を確認
できないままセメントミルクを注入し、不確実なアンカ
ー体造成を行うことを未然に防止することができる。
で、土質の性状を細かく把握することができる。また、
掘削に水を使用しないので、地下水の湧水があった時等
は直ちに知ることができ、これに対処することができ
る。したがって、従来のように、定着層の確認ができな
いまま、あるいは湧水や被圧地下水等、土質性状を確認
できないままセメントミルクを注入し、不確実なアンカ
ー体造成を行うことを未然に防止することができる。
【００３１】なお、以上の説明では、掘削装置として、
架台で支持したものを例にとって説明したが、場合によ
ってはクローラ式その他の掘削装置でもよい。さらに、
圧密ビットとして、外周部の一部分にボタン状の圧密チ
ップ９０を設けた例を図示したが、圧密チップは、掘削
によって発生したズリ（繰粉）を掘削された孔壁に押し
付けることのできるものであればよく、ボタン状に限ら
ず他の形状のチップでもよい。また、圧密チップをビッ
ト頭部の外周全体に分布させて設けておいてもよい。ま
た、以上の例では、中空ロッド４０は単なる円筒状のロ
ッドを用いているが、図８に示すように、外周部に適当
な間隔で圧密部材４０ａ，…を突設した中空ロッド４
０’を用い、その圧密部材でも孔内壁に対するズリの圧
密を行うようにすると、さらに効果的である。この圧密
部材４０ａの形状は、例えばヘラ状等、ズリをうまく孔
壁に押し付けることができる形状とする。
架台で支持したものを例にとって説明したが、場合によ
ってはクローラ式その他の掘削装置でもよい。さらに、
圧密ビットとして、外周部の一部分にボタン状の圧密チ
ップ９０を設けた例を図示したが、圧密チップは、掘削
によって発生したズリ（繰粉）を掘削された孔壁に押し
付けることのできるものであればよく、ボタン状に限ら
ず他の形状のチップでもよい。また、圧密チップをビッ
ト頭部の外周全体に分布させて設けておいてもよい。ま
た、以上の例では、中空ロッド４０は単なる円筒状のロ
ッドを用いているが、図８に示すように、外周部に適当
な間隔で圧密部材４０ａ，…を突設した中空ロッド４
０’を用い、その圧密部材でも孔内壁に対するズリの圧
密を行うようにすると、さらに効果的である。この圧密
部材４０ａの形状は、例えばヘラ状等、ズリをうまく孔
壁に押し付けることができる形状とする。
【００３２】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、土砂等の不安定な地盤にも強固な孔壁を有す
るアンカー材埋設用の孔を簡単に掘削しながら、定着層
地盤を確認することができる。また、掘削に水を使用し
ないので、崩落しやすい地盤でも比較的安全であり、地
下水の湧水が生じた場合は直ちにこれを知ることがで
き、迅速に対応策を講じることが可能である。このた
め、湧水等による結果災害を効果的に防止することがで
きる。しかも、本発明の掘削工法に使用する掘削装置
は、従来のものに比べてコンパクトで安価なものとする
ことができ、取扱や運搬に便利で、経済的にもすぐれた
ものである。
によれば、土砂等の不安定な地盤にも強固な孔壁を有す
るアンカー材埋設用の孔を簡単に掘削しながら、定着層
地盤を確認することができる。また、掘削に水を使用し
ないので、崩落しやすい地盤でも比較的安全であり、地
下水の湧水が生じた場合は直ちにこれを知ることがで
き、迅速に対応策を講じることが可能である。このた
め、湧水等による結果災害を効果的に防止することがで
きる。しかも、本発明の掘削工法に使用する掘削装置
は、従来のものに比べてコンパクトで安価なものとする
ことができ、取扱や運搬に便利で、経済的にもすぐれた
ものである。
【図１】本発明の実施に使用する掘削装置の外観図であ
る。
る。
【図２】ロックビットの正面図（ａ）および一部を省略
した縦断面図（ｂ）である。
した縦断面図（ｂ）である。
【図３】ロックビットの要部の側面図（ｃ）である。
【図４】ドリルの断面図である。
【図５】その要部の拡大断面図である。
【図６】本発明を利用した補強方法の説明図である。
【図７】掘削現場の断面図、及びそのＡ−Ａ断面図であ
る。
る。
【図８】圧密部材付き中空ロッドの使用状態の説明図で
ある。
ある。
１ 掘削装置
３ ガイドセル
５ 回転駆動装置
１０ 送り装置
２０ コンプレッサー
２５ 発電機
３０ 制御装置
４０ 中空ロッド
５０ ドリル
５５ 圧密ビット（ロックビット）
７６ ズリ溝
７９ 吐出口
１００ アンカー材
１０１ 掘削孔
１０１ａ 圧密孔壁
１０３ 岩盤
１０５ セメントミルク
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(56)参考文献 特開 平８−35384（ＪＰ，Ａ)
特開2000−104476（ＪＰ，Ａ)
特公 昭57−29618（ＪＰ，Ｂ２)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
E21B 10/46
Claims (3)
- 【請求項１】 不安定な地盤にダウンザホール式掘削装
置を用いてアンカー材埋設用等の孔を掘削する掘削工法
であって、該掘削装置のロックビットとして、頭部外径
がウエアスリーブの外径よりも大きく、該頭部に硬質刃
体と高圧エア吐出口とズリの通路となるズリ溝とが設け
られたロックビットを用い、ズリ排出用流体として水を
用いず、高圧エアを吐出させて無水掘削を行うととも
に、所定長さ掘削するごとに該掘削された孔内でロック
ビットを回転させつつ、必要に応じてエア量を調節して
前後往復移動させ、掘削により発生したズリを前記ビッ
トの外周部で孔壁に押し固めることにより、掘削した孔
の内壁部分の密度を向上させることを特徴とする掘削工
法。 - 【請求項２】 ロックビットの回転数を、掘削工程では
６０ｒｐｍ以上とし、ズリを孔壁に押し固める圧密工程
では２０ｒｐｍ以上、６０ｒｐｍ未満とする請求項１に
記載の掘削工法。 - 【請求項３】 鋼製の台金の頭部に超硬チップの刃体
と、ズリ排出用高圧エアの吐出口と、ズリの後方への移
動通路となるズリ溝とを設けてなるダウンザホール式ロ
ックビットにおいて、該ロックビットの最大径と同じ円
周上まで先端部が突出して、掘削によって生じたズリを
該掘削によって形成された孔壁に押圧固定するように作
用する圧密用超硬チップを、頭部外周面全体に分散させ
て設けず、頭部の外周面における直径方向に対向する２
個所にそれぞれ前後方向及び円周方向に位置をずらして
複数個並設したことを特徴とするロックビット。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001131939A JP3388279B2 (ja) | 2001-04-27 | 2001-04-27 | 掘削工法及びそれに使用するロックビット |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001131939A JP3388279B2 (ja) | 2001-04-27 | 2001-04-27 | 掘削工法及びそれに使用するロックビット |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002322891A JP2002322891A (ja) | 2002-11-08 |
| JP3388279B2 true JP3388279B2 (ja) | 2003-03-17 |
Family
ID=18980038
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001131939A Expired - Fee Related JP3388279B2 (ja) | 2001-04-27 | 2001-04-27 | 掘削工法及びそれに使用するロックビット |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3388279B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009174258A (ja) * | 2008-01-28 | 2009-08-06 | Jos System Kk | 掘削工法及び掘削ビット |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4502702B2 (ja) * | 2004-04-30 | 2010-07-14 | 株式会社クボタ | 削孔用ビット |
| IES20050495A2 (en) * | 2005-07-20 | 2006-11-01 | Minroc Techn Promotions Ltd | A drill bit assembly for fluid-operated percussion drill tools |
| JP7295515B2 (ja) * | 2020-08-19 | 2023-06-21 | 飛島建設株式会社 | 無水削孔によるロックボルト打設方法、及びそれに用いる無水削孔システム、並びに口元処理装置 |
-
2001
- 2001-04-27 JP JP2001131939A patent/JP3388279B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009174258A (ja) * | 2008-01-28 | 2009-08-06 | Jos System Kk | 掘削工法及び掘削ビット |
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|---|---|
| JP2002322891A (ja) | 2002-11-08 |
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