JP3583001B2 - 掘削ビット - Google Patents
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、矢板の圧入工法に使用される掘削ビットに関するもので、特に、岩盤、転石、コンクリート等の存在する硬質の地盤に矢板を圧入する場合に好適な掘削ビットに関する。
【０００２】
【従来の技術及びその課題】
地盤が比較的軟質の一般土壌の場合には、アースオーガ等の回転駆動される掘削主軸に沿って矢板を支持しておいて、掘削主軸先端の掘削ビットにより地盤を掘削しながら同時に矢板を圧入することができる。しかし、この場合、矢板を掘削孔内に残して掘削主軸を引き上げる関係上、アースオーガ等の従来一般の掘削装置に使用される掘削ビットは、その直径を矢板の幅よりも小さくする必要がある。つまり、掘削ビットの直径が矢板幅よりも大きければ、掘削主軸を引き上げる際に掘削ビットが矢板の先端に引っ掛かって掘削主軸の引き上げができなくなる。従って、掘削ビットによって形成される掘削孔は、これに圧入する矢板の幅よりも必然的に径小となって、矢板の圧入が極めて困難となる。
【０００３】
一方、岩盤、転石、コンクリート等の存在する硬質の地盤に矢板を圧入する場合には、アースオーガ等によっては地盤の掘削が困難であるため、ロックオーガ装置、全周回転掘削機、あるいはダウンザホールハンマーを備えた掘削装置を使用して、この掘削装置により先に地盤を掘削して掘孔を形成し、その掘孔内に砂、土砂等の矢板支持材を投入し、その後アースオーガ等を使用して矢板を掘孔内に打ち込むようにしている。しかし、このような所謂プレボーリング工法では、地盤の掘削と矢板の圧入とが別作業となる上、掘孔内に矢板支持材を投入する作業が必要となり、また掘孔内に転石等が存在するような場合には、圧入される矢板がその転石等によって所定の打ち込み位置からずれたり、傾斜するなどして、圧入の途中で何回も修正作業を行う必要があり、従って矢板の圧入施工に煩雑な手間と長時間を要し、施工能率が著しく低下する。
【０００４】
上記のような問題を解決するために、本出願人は、以前に、図５の（Ａ）及び（Ｂ）に示すように掘削主軸（図示せず）の先端部にダウンザホールハンマー８を介して掘削ビット１９のビット軸部１９ｂを取り付け、ビットの回転打撃作用による地盤の掘削に追従して矢板１０を地盤中に圧入するようにした掘削ビット１９であって、矢板１０の圧入完了後に掘削ビット１９を地盤中から引き抜く際に掘削ビット１９が矢板に衝突しないようにビット本体１９ａがビット軸部１９ｂに対し偏心して平面視が略扇形に形成された掘削ビット１９を提案した。図５中、６は掘削主軸に外嵌されるケーシング、Ｏは掘削主軸及びビット軸部１９ｂの中心軸を示す。
【０００５】
この掘削ビット１９によれば、ビット本体１９ａの直径を大きくできるから、掘削孔の内径を、矢板１０の幅と同等あるいはそれ以上に形成することができ、それにより矢板１０の圧入を容易迅速に行える。しかも、この掘削ビット１９は、掘削主軸により回転されると共にダウンザホールハンマー８により打撃されて、その回転打撃作用によって掘削を行うから、岩盤、転石、コンクリート等の存在する硬質または超硬質の地盤に矢板１０を圧入するにあたって、そのような地盤を容易に掘削でき、同時に矢板の圧入を確実に行うことができる。ところが、このような掘削ビット１９では、偏心部の偏心回転によって掘削主軸に振れが生じ、真円な掘孔が困難となる大きな問題があった。
【０００６】
本発明は、上記のような課題に鑑み、岩盤、転石、コンクリート等の存在する硬質または超硬質の地盤に矢板を圧入するにあたって、そのような地盤を掘削しながら同時に矢板の圧入を行えると共に、真円な掘孔を容易に行える掘削ビットを提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１は、回転駆動される掘削主軸５にケーシング６を外嵌装備すると共に、掘削主軸５の先端部にダウンザホールハンマー８を介して掘削ビット９のビット軸部９ｏを取り付け、ケーシング６に沿って矢板１０を配設し、ビットの回転打撃作用による地盤の掘削に追従して矢板１０を地盤中に圧入するようにした掘削ビット９であって、矢板１０の圧入完了後にビット９を地盤中から引き抜く際にビット９が矢板１０に衝突しないようにビット軸部９ｏに対し偏心して平面視略扇形に形成された偏心ビット部９ａと、該偏心ビット部９ａの先端側に前記ビット軸部９ｏと同心状に形成された平面視円形状のガイドビット部９ｂとからなり、ガイドビット部９ｂは、偏心ビット部９ａより径小にして且つビット軸部９ｏよりも径小で尚且つ該ガイドビット部９ｂの外周面が偏心ビット部９ａの径小端Ｒ ｍｉｎ よりも内側へ隔たって位置するように形成されてなることを特徴とする。
【０００９】
請求項２は、請求項１に記載の掘削ビットにおいて、偏心ビット部９ａは最大軌跡円Ｓの直径が矢板幅Ｗとほぼ同一又はそれより大になるように形成されてなることを特徴とする。
【００１０】
請求項３は、請求項１又は２に記載の掘削ビットにおいて、偏心ビット部９ａ及びガイドビット部９ｂの夫々少なくとも先端面側に多数の突起１３ａ，１３ｂを設けてなることを特徴とする。
【００１１】
【発明の実施の形態】
図１は本発明に係る掘削ビットを装備した掘削装置１を示すもので、この掘削装置１は、クローラクレーン等により立設されるリーダ（図示せず）に沿って昇降可能に支持されるオーガマシン４を有し、オーガマシン４の下部には、このオーガマシン４によって回転駆動される中空状の掘削主軸５が垂下連結されると共に、この掘削主軸５に同心状に外嵌されるケーシング６が垂下連結されている。ケーシング６は、オーガマシン４の下部に設けられたケーシング回転駆動手段７により回転駆動される。
【００１２】
また、掘削主軸５の下端部にはダウンザホールハンマー８を介して掘削ビット９が一体的に装備されており、この掘削ビット９は、オーガマシン４による掘削主軸５の回転に伴って掘削主軸５の回転中心軸Ｏの周りを回転すると同時に、掘削主軸５の中空部５ａに供給される圧縮エアにより駆動するダウンザホールハンマー８によって所定ストローク上下動するようになっている。ケーシング６の上端部には、矢板１０を支持するためのチャック装置１１が設けてある。
【００１３】
図２及び図３は、掘削主軸５の下端部にダウンザホールハンマー８を介して一体装備された掘削ビット９を示し、この掘削ビット９は、偏心ビット部９ａと、これの上端側に一体に形成されたビット軸部９ｏと、偏心ビット部９ａの先端（下端）側にこれと一体に形成されたガイドビット部９ｂとから構成され、ビット軸部９ｏは、ダウンザホールハンマー８の下端部に掘削主軸５の回転中心軸Ｏと同軸状に取付けられている。
【００１４】
掘削ビット９の偏心ビット部９ａは、図３に示すように、矢板１０の圧入完了後に掘削ビット９を地盤中から引き抜く際に当該ビット９が矢板１０に衝突しないようにビット軸部９ｏに対し偏心して平面視扇形に形成されたものであって、ビット引き抜き時に掘削主軸５を適宜回転させることによって、偏心ビット部９ａの径小端Ｒｍｉｎ 側を矢板１０の開口部内に位置させ、径大端Ｒｍａｘ 側を矢板１０開口部の外に位置させ、それにより掘削ビット９を矢板１０に衝突させないように地盤中から引き抜くことができる。
【００１５】
また、この掘削ビット９は、図２に示すように側面視が略ブーツ状に形成されていて、偏心ビット部９ａの径小端Ｒｍｉｎ 側がブーツの踵部分に相当し、径大端Ｒｍａｘ 側がブーツの爪先部分に相当し、そしてビット軸部９ｏがブーツの足入れ部分に相当する。この掘削ビット９のガイドビット部９ｂは、偏心ビット部９ａの先端（下端側）にビット軸部９ｏと同心状に一体形成されたもので、このガイドビット部９ｂは、図２に示すように、その外径Ｄ１ がビット軸部９ｏの外径Ｄ２ よりも小さくなるように形成されている。
【００１６】
偏心ビット部９ａの先端面側には多数の突起１３ａが設けられ、またガイドビット部９ｂの先端面（底面）側にも同様な突起１３ｂが多数設けられている。尚、偏心ビット部９ａには外周面にも多数の突起１３ａを設けてもよい。図３において１４は、ガイドビット部９ｂの底面に開口するエア噴出孔で、ダウンザホールハンマー８から排出される圧縮エアがこのエア噴出孔１４より噴出されるようになっている。
【００１７】
また図３に示すように、掘削ビット９は、掘削主軸５の回転中心軸Ｏを中心に偏心回転する偏心ビット部９ａの最大軌跡円（偏心ビット部９ａの径大端Ｒｍａｘ によって形成される軌跡円）Ｓの直径が矢板幅Ｗとほぼ同一（又はそれ以上でもよい）になるように形成されている。そしてこの場合、矢板１０は、この矢板１０の中心Ｐが掘削主軸５の回転中心軸Ｏ（ケーシング６の中心軸でもあり、掘削ビット９の回転中心軸でもある）に対して矢板１０の各継手用係合部１０ａ，１０ｂの幅ｗにほぼ相当する長さＥだけずらした状態で、ケーシング６に支持されるようになっている。この矢板１０の取付けにあたって、矢板１０の上端部は、前記チャック装置１１によって支持され、矢板１０の下端部は、ケーシング６側に設けた差し込み金具１５を矢板１０側に設けた受け金具１６に差し込むことによって、ケーシング６に支持される。
【００１８】
次に、上記のような構成の掘削ビット９を備えた掘削装置１の使用による矢板１０の圧入工法について図２〜図４を参照して説明する。
【００１９】
先ず、掘削装置１を地上の所定箇所に配置して、図４の右側に示すように、第１矢板１０Ａを、その一方の継手用係合部１０ａが偏心掘削ビット９の回転による最大軌跡円Ｓ内に位置し且つ他方の継手用係合部１０ｂが当該最大軌跡円Ｓの外に位置するようにケーシング６に支持する。そして、オーガマシン４により掘削主軸５を回転駆動し、この掘削主軸５によって掘削ビット９を回転すると共に、この掘削ビット９をダウンザホールハンマー８によって打撃し、しかして掘削ビット９の回転打撃作用により地盤を掘削しながら、第１矢板１０Ａを地盤中所定深度まで圧入する。
【００２０】
この掘削ビット９の回転打撃作用による地盤の掘削に際しては、偏心ビット部９ａの先端側に掘削主軸５と同心状に突設されたガイドビット部９ｂが偏心ビット部９ａよりも先に地盤に食い込んで先導するから、偏心ビット部９ａの偏心回転による掘削主軸５の振れが防止され、従って偏心ビット部９ａの回転打撃作用によりこの偏心ビット部９ａの最大軌跡円Ｓの直径にほぼ相当する掘削孔１７Ａが真円状態で掘孔されると共に、掘削主軸５が振れないため偏心ビット部９ａにかかる掘削抵抗が大きくならず、掘孔が円滑に行われる。
【００２１】
また、ガイドビット部９ｂは、上記のように偏心ビット部９ａを先導して偏心ビット部９ａの偏心回転による掘削主軸５の振れを防止するものであるから、偏心ビット部９ａよりも十分径小に形成され、好ましくはビット軸部９ｏより径小に形成されるのがよい。このようにガイドビット部９ｂをビット軸部９ｏよりも径小に形成することによって、求心性が一層良好となり、掘削主軸５の振れがより有効に防止される。
【００２２】
前記第１矢板１０Ａの圧入が完了したならば、掘削主軸５を適宜に回転させて、掘削ビット９の偏心ビット部９ａが図４右側の仮想線図示のように第１矢板１０Ａの先端に衝突しない位置にくるようにする。即ち、偏心ビット部９ａの径小端Ｒｍｉｎ 側が矢板１０の開口部内に位置し、その径大端Ｒｍａｘ 側が矢板１０の開口部の外側に位置するようにして、その位置で停止させる。この後、掘削装置１を地上に引き上げることによって、掘削ビット９を矢板１０に沿って地盤中からへ引き抜くことができる。
【００２３】
次に、地上に引き上げた掘削装置１を矢板幅Ｗだけ前進させた後、第２矢板１０Ｂを第１矢板１０Ａと逆向きにケーシング６に支持すると共に、第２矢板１０Ｂの一方の継手用係合部１０ｂを前記最大軌跡円Ｓの外に位置させて、既掘削孔１７Ａ内に位置する第１矢板１０Ａの継手用係合部１０ａに係合させ、且つ第２矢板１０Ｂの他方の継手用係合部１０ａを前記最大軌跡円Ｓ内に位置させた状態で、前記の第１矢板１０Ａの場合と同様に掘削ビット９の回転打撃作用によって地盤を掘削しながら第２矢板１０Ｂを圧入し、第１矢板１０Ａと接合する。
【００２４】
この第２矢板１０Ｂの圧入が完了したならば、前記同様に掘削ビット９を適宜に回転させて、掘削ビット９の偏心ビット部９ａが図４中央の仮想線図示のように第２矢板１０Ｂの先端に衝突しない位置にくるようにした後、アースオーガ１を地上に引き上げて、掘削ビット９を第２矢板１０Ｂに沿って地盤中から引き抜く。
【００２５】
引続き、掘削装置１を矢板幅Ｗだけ更に前進させた後、第３矢板１０Ｃを第２矢板１０Ｂと逆向きにケーシング６に支持すると共に、第３矢板１０Ｃの一方の継手用係合部１０ｂを前記最大軌跡円Ｓの外に位置させて、既掘削孔１７Ｂ内に位置する第２矢板１０Ｂの継手用係合部１０ａに係合させ、第３矢板１０Ｃの他方の継手用係合部１０ａを前記最大軌跡円Ｓ内に位置させた状態で、前記同様に偏心掘削ビット９の回転打撃作用によって地盤を掘削しながら第３矢板１０Ｃを圧入し、第２矢板１０Ｂと接合する。
【００２６】
この第３矢板１０Ｃの圧入が完了すれば、前記同様に掘削ビット９を適宜に回転させて、偏心ビット部９ａが図５の左側に実線で示すように第３矢板１０Ｃの先端に衝突しない位置にくるようにした後、掘削装置１と共に偏心掘削ビット９を第３矢板１０Ｃに沿って地盤中から引き抜く。以降、上記同様にして第４矢板、第５矢板等々所要本数の矢板１０を圧入してゆく。
【００２７】
上記のような矢板１０の圧入においては、掘削主軸５により回転されると共にダウンザホールハンマー８により打撃される掘削ビット９の回転打撃作用によって、地盤を掘削して掘削孔を形成しながら矢板１０を打ち込んでゆくから、岩盤、転石、コンクリート等の存在する硬質または超硬質の地盤の掘削が容易に可能となると共に、そのような地盤への矢板の圧入を迅速且つ容易に行うことができる。この場合、掘削ビットを地盤中から引き抜く際にそのビットが矢板１０に衝突しないように偏心した平面視略扇形の偏心ビット部９ａを有する掘削ビット９を用いるため、掘削孔（図５に１７Ａ，１７Ｂで示す）の内径を十分大きく、矢板幅Ｗと同等あるいはそれ以上に形成することができ、従って矢板１０の圧入を容易に行えると共に、掘削孔の直進性を維持して矢板１０を所定位置に正確に圧入することができる。
【００２８】
また、この掘削ビット９の回転打撃作用による地盤の掘削に際して、偏心ビット部９ａの先端側に掘削主軸５と同心状に突設されたガイドビット部９ｂが偏心ビット部９ａを先導するようになっているから、偏心ビット部９ａの偏心回転による掘削主軸５の振れが防止され、従って偏心ビット部９ａの回転打撃作用によりこの偏心ビット部９ａの最大軌跡円Ｓの直径にほぼ相当する掘削孔１７Ａを真円状態で直進性を維持して掘孔できると共に、偏心ビット部９ａにかかる掘削抵抗が大きくならず、掘孔作業を円滑に行うことができる。
【００２９】
また、この実施形態に示した工法では、偏心ビット部９ａ回転による最大軌跡円Ｓの直径が矢板幅Ｗとほぼ同一となるような掘削ビット９を用いて掘削しながら、第１矢板１０Ａ、第２矢板１０Ｂ、第３矢板１０Ｃ等々を上述したような方法で順次圧入してゆくため、隣合う掘削孔（例えば１７Ａ、１７Ｂ）間に掘削残し部分を形成することなく有効に掘削孔を掘削できると共に、既に圧入された例えば第１矢板１０Ａに対し第２矢板１０Ｂの圧入を行う際に、この第２矢板１０Ｂが圧入される掘削孔１７Ｂを掘削する掘削ビット９がこれに隣接する第１矢板１０Ａの継手用係合部１０ａに衝当することがない。
【００３０】
因みに、掘削ビット９が既に圧入された矢板１０の継手用係合部に衝当するようなことがあれば、その継手用係合部が変形したり損傷して、矢板１０を地盤中から引き抜く場合にその引き抜き作業に非常な困難を伴うことになる上、矢板１０の再使用ができなくなる。その点、上述した工法では、矢板１０の継手用係合部の変形や損傷を防止でき、矢板１０の引き抜き時作業に困難を伴わず、矢板１０を何回も使用できる。
【００３１】
上述した実施形態では、矢板１０をアースオーガ１のみで圧入するようにしたが、掘削ビット９による掘削と同時に、圧入用の油圧シリンダ、あるいはワイヤー式やチェーンドライブ式の絞り込み手段を用いて矢板１０を強制的に圧入することによって、矢板１０の圧入作業をより一層効率良く行うことができる。
【００３２】
また、この掘削ビット９は、回転打撃作用によって掘削を行うものであるから、図２に示すように例えば地盤Ｇの下部層に岩盤Ｇｏが存在する場合、その岩盤Ｇｏを容易に掘削することができる。また、偏心掘削ビット９の偏心ビット部９ａ及びガイドビット部９ｂの夫々先端面側に多数の突起１３ａ，１３ｂが設けてあるため、岩盤Ｇｏの掘削には特に有効である。また、偏心ビット部９ａが平面視略扇形に形成されていることから、回転時に遠心力が極めて有効に作用して、地盤土壌や岩石を効果的に掘削、破砕することができると共に、偏心ビット部９ａの形状が簡単となって製作が容易となる。
【００３３】
以上の実施例では、ダウンザホールハンマーは、エア圧によって駆動されるものについて説明したが、ダウンザホールハンマーとしては、油圧によって駆動されるものを使用することもできる。
【００３４】
【発明の効果】
請求項１に係る発明によれば、掘削ビットによる地盤の掘削に追従して矢板を地盤中に圧入する矢板の圧入作業において、矢板の圧入完了後、掘削ビットを地盤中から引き抜く際に、矢板に衝突しないようにビット軸部に対し偏心して平面視略扇形に形成された偏心ビット部を有する掘削ビットを用いることによって、矢板の圧入完了後には、掘削ビットをその偏心ビット部が矢板の先端に衝突しない位置まで回転させることにより、この掘削ビットを矢板に沿ってスムーズに引き抜くことができる。
【００３５】
従って、このような偏心掘削ビットによれば、ビットの最大直径を十分大きくすることができて、掘削孔の内径を、矢板幅と同等あるいはそれ以上に形成することができ、それにより矢板の圧入を容易迅速に行うことができる。また、この掘削ビットは、掘削主軸により回転されると共にダウンザホールハンマーにより打撃されて、その回転打撃作用によって掘削を行うようになっているから、岩盤、転石、コンクリート等の存在する硬質または超硬質の地盤に矢板を圧入するにあたって、そのような地盤を迅速容易に掘削でき、同時に矢板の圧入を確実に行うことができる。また、偏心ビット部が平面視略扇形に形成されているから、回転時に遠心力が極めて有効に作用して、地盤土壌や岩石を効果的に掘削、破砕することができると共に、偏心ビット部の形状が簡単で製作が容易となる。
【００３６】
更に、この掘削ビットの回転打撃作用による地盤の掘削に際して、偏心ビット部の先端側にビット軸部と同心状に突設されたガイドビット部が偏心ビット部よりも先に地盤に食い込んで先導するから、偏心ビット部の偏心回転による掘削主軸の振れが防止され、従って偏心ビット部の回転打撃作用によりこの偏心ビット部の最大軌跡円の直径にほぼ相当する掘削孔が真円状態でしかも直進性を維持して掘孔されることになり、それによって矢板を所定位置に正確に圧入することができる。また、掘削主軸が振れないため偏心ビット部にかかる掘削抵抗が大きくならず、掘孔作業を円滑に行うことができる。
【００３７】
また、この発明によれば、ガイドビット部をビット軸部よりも径小に形成することによって、求心性が一層良好となり、掘削主軸の振れをより有効に防止される。
【００３８】
請求項２に記載のように、偏心ビット部をその最大軌跡円の直径が矢板幅とほぼ同一又はそれより大になるように形成することによって、掘削孔を矢板幅と同等又はそれ以上に形成でき、矢板を容易且つ円滑に圧入することができる。
【００３９】
請求項３に記載のように、偏心ビット部及びガイドビット部の夫々少なくとも先端面側に多数の突起を設けることによって、優れた破砕効果を発揮し、岩盤の掘削にきわめて有効である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の掘削ビットを備えた掘削装置の側面図である。
【図２】掘削ビットの拡大側面図である。
【図３】図３に示される掘削ビットの底面図である。
【図４】矢板の圧入工程を説明する拡大横断面図である。
【図５】（Ａ）は従来の掘削ビットを示す側面図、（Ｂ）はその底面図である。
【符号の説明】
１ 掘削装置
４ オーガマシン
５ 掘削主軸
６ ケーシング
８ ダウンザホールハンマー
９ 掘削ビット
９ｏ ビット軸部
９ａ 偏心ビット部
Ｒｍａｘ 偏心ビット部の径大端
Ｒｍｉｎ 偏心ビット部の径小端
９ｂ ガイドビット部
１０ 矢板（総括名称）
１０Ａ 矢板
１０Ｂ 矢板
１０Ｃ 矢板
１０ａ 継手用係合部
１０ｂ 継手用係合部
１３ａ 突起
１３ｂ 突起
１７Ａ 掘削孔
１７Ｂ 掘削孔
【産業上の利用分野】
本発明は、矢板の圧入工法に使用される掘削ビットに関するもので、特に、岩盤、転石、コンクリート等の存在する硬質の地盤に矢板を圧入する場合に好適な掘削ビットに関する。
【０００２】
【従来の技術及びその課題】
地盤が比較的軟質の一般土壌の場合には、アースオーガ等の回転駆動される掘削主軸に沿って矢板を支持しておいて、掘削主軸先端の掘削ビットにより地盤を掘削しながら同時に矢板を圧入することができる。しかし、この場合、矢板を掘削孔内に残して掘削主軸を引き上げる関係上、アースオーガ等の従来一般の掘削装置に使用される掘削ビットは、その直径を矢板の幅よりも小さくする必要がある。つまり、掘削ビットの直径が矢板幅よりも大きければ、掘削主軸を引き上げる際に掘削ビットが矢板の先端に引っ掛かって掘削主軸の引き上げができなくなる。従って、掘削ビットによって形成される掘削孔は、これに圧入する矢板の幅よりも必然的に径小となって、矢板の圧入が極めて困難となる。
【０００３】
一方、岩盤、転石、コンクリート等の存在する硬質の地盤に矢板を圧入する場合には、アースオーガ等によっては地盤の掘削が困難であるため、ロックオーガ装置、全周回転掘削機、あるいはダウンザホールハンマーを備えた掘削装置を使用して、この掘削装置により先に地盤を掘削して掘孔を形成し、その掘孔内に砂、土砂等の矢板支持材を投入し、その後アースオーガ等を使用して矢板を掘孔内に打ち込むようにしている。しかし、このような所謂プレボーリング工法では、地盤の掘削と矢板の圧入とが別作業となる上、掘孔内に矢板支持材を投入する作業が必要となり、また掘孔内に転石等が存在するような場合には、圧入される矢板がその転石等によって所定の打ち込み位置からずれたり、傾斜するなどして、圧入の途中で何回も修正作業を行う必要があり、従って矢板の圧入施工に煩雑な手間と長時間を要し、施工能率が著しく低下する。
【０００４】
上記のような問題を解決するために、本出願人は、以前に、図５の（Ａ）及び（Ｂ）に示すように掘削主軸（図示せず）の先端部にダウンザホールハンマー８を介して掘削ビット１９のビット軸部１９ｂを取り付け、ビットの回転打撃作用による地盤の掘削に追従して矢板１０を地盤中に圧入するようにした掘削ビット１９であって、矢板１０の圧入完了後に掘削ビット１９を地盤中から引き抜く際に掘削ビット１９が矢板に衝突しないようにビット本体１９ａがビット軸部１９ｂに対し偏心して平面視が略扇形に形成された掘削ビット１９を提案した。図５中、６は掘削主軸に外嵌されるケーシング、Ｏは掘削主軸及びビット軸部１９ｂの中心軸を示す。
【０００５】
この掘削ビット１９によれば、ビット本体１９ａの直径を大きくできるから、掘削孔の内径を、矢板１０の幅と同等あるいはそれ以上に形成することができ、それにより矢板１０の圧入を容易迅速に行える。しかも、この掘削ビット１９は、掘削主軸により回転されると共にダウンザホールハンマー８により打撃されて、その回転打撃作用によって掘削を行うから、岩盤、転石、コンクリート等の存在する硬質または超硬質の地盤に矢板１０を圧入するにあたって、そのような地盤を容易に掘削でき、同時に矢板の圧入を確実に行うことができる。ところが、このような掘削ビット１９では、偏心部の偏心回転によって掘削主軸に振れが生じ、真円な掘孔が困難となる大きな問題があった。
【０００６】
本発明は、上記のような課題に鑑み、岩盤、転石、コンクリート等の存在する硬質または超硬質の地盤に矢板を圧入するにあたって、そのような地盤を掘削しながら同時に矢板の圧入を行えると共に、真円な掘孔を容易に行える掘削ビットを提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１は、回転駆動される掘削主軸５にケーシング６を外嵌装備すると共に、掘削主軸５の先端部にダウンザホールハンマー８を介して掘削ビット９のビット軸部９ｏを取り付け、ケーシング６に沿って矢板１０を配設し、ビットの回転打撃作用による地盤の掘削に追従して矢板１０を地盤中に圧入するようにした掘削ビット９であって、矢板１０の圧入完了後にビット９を地盤中から引き抜く際にビット９が矢板１０に衝突しないようにビット軸部９ｏに対し偏心して平面視略扇形に形成された偏心ビット部９ａと、該偏心ビット部９ａの先端側に前記ビット軸部９ｏと同心状に形成された平面視円形状のガイドビット部９ｂとからなり、ガイドビット部９ｂは、偏心ビット部９ａより径小にして且つビット軸部９ｏよりも径小で尚且つ該ガイドビット部９ｂの外周面が偏心ビット部９ａの径小端Ｒ ｍｉｎ よりも内側へ隔たって位置するように形成されてなることを特徴とする。
【０００９】
請求項２は、請求項１に記載の掘削ビットにおいて、偏心ビット部９ａは最大軌跡円Ｓの直径が矢板幅Ｗとほぼ同一又はそれより大になるように形成されてなることを特徴とする。
【００１０】
請求項３は、請求項１又は２に記載の掘削ビットにおいて、偏心ビット部９ａ及びガイドビット部９ｂの夫々少なくとも先端面側に多数の突起１３ａ，１３ｂを設けてなることを特徴とする。
【００１１】
【発明の実施の形態】
図１は本発明に係る掘削ビットを装備した掘削装置１を示すもので、この掘削装置１は、クローラクレーン等により立設されるリーダ（図示せず）に沿って昇降可能に支持されるオーガマシン４を有し、オーガマシン４の下部には、このオーガマシン４によって回転駆動される中空状の掘削主軸５が垂下連結されると共に、この掘削主軸５に同心状に外嵌されるケーシング６が垂下連結されている。ケーシング６は、オーガマシン４の下部に設けられたケーシング回転駆動手段７により回転駆動される。
【００１２】
また、掘削主軸５の下端部にはダウンザホールハンマー８を介して掘削ビット９が一体的に装備されており、この掘削ビット９は、オーガマシン４による掘削主軸５の回転に伴って掘削主軸５の回転中心軸Ｏの周りを回転すると同時に、掘削主軸５の中空部５ａに供給される圧縮エアにより駆動するダウンザホールハンマー８によって所定ストローク上下動するようになっている。ケーシング６の上端部には、矢板１０を支持するためのチャック装置１１が設けてある。
【００１３】
図２及び図３は、掘削主軸５の下端部にダウンザホールハンマー８を介して一体装備された掘削ビット９を示し、この掘削ビット９は、偏心ビット部９ａと、これの上端側に一体に形成されたビット軸部９ｏと、偏心ビット部９ａの先端（下端）側にこれと一体に形成されたガイドビット部９ｂとから構成され、ビット軸部９ｏは、ダウンザホールハンマー８の下端部に掘削主軸５の回転中心軸Ｏと同軸状に取付けられている。
【００１４】
掘削ビット９の偏心ビット部９ａは、図３に示すように、矢板１０の圧入完了後に掘削ビット９を地盤中から引き抜く際に当該ビット９が矢板１０に衝突しないようにビット軸部９ｏに対し偏心して平面視扇形に形成されたものであって、ビット引き抜き時に掘削主軸５を適宜回転させることによって、偏心ビット部９ａの径小端Ｒｍｉｎ 側を矢板１０の開口部内に位置させ、径大端Ｒｍａｘ 側を矢板１０開口部の外に位置させ、それにより掘削ビット９を矢板１０に衝突させないように地盤中から引き抜くことができる。
【００１５】
また、この掘削ビット９は、図２に示すように側面視が略ブーツ状に形成されていて、偏心ビット部９ａの径小端Ｒｍｉｎ 側がブーツの踵部分に相当し、径大端Ｒｍａｘ 側がブーツの爪先部分に相当し、そしてビット軸部９ｏがブーツの足入れ部分に相当する。この掘削ビット９のガイドビット部９ｂは、偏心ビット部９ａの先端（下端側）にビット軸部９ｏと同心状に一体形成されたもので、このガイドビット部９ｂは、図２に示すように、その外径Ｄ１ がビット軸部９ｏの外径Ｄ２ よりも小さくなるように形成されている。
【００１６】
偏心ビット部９ａの先端面側には多数の突起１３ａが設けられ、またガイドビット部９ｂの先端面（底面）側にも同様な突起１３ｂが多数設けられている。尚、偏心ビット部９ａには外周面にも多数の突起１３ａを設けてもよい。図３において１４は、ガイドビット部９ｂの底面に開口するエア噴出孔で、ダウンザホールハンマー８から排出される圧縮エアがこのエア噴出孔１４より噴出されるようになっている。
【００１７】
また図３に示すように、掘削ビット９は、掘削主軸５の回転中心軸Ｏを中心に偏心回転する偏心ビット部９ａの最大軌跡円（偏心ビット部９ａの径大端Ｒｍａｘ によって形成される軌跡円）Ｓの直径が矢板幅Ｗとほぼ同一（又はそれ以上でもよい）になるように形成されている。そしてこの場合、矢板１０は、この矢板１０の中心Ｐが掘削主軸５の回転中心軸Ｏ（ケーシング６の中心軸でもあり、掘削ビット９の回転中心軸でもある）に対して矢板１０の各継手用係合部１０ａ，１０ｂの幅ｗにほぼ相当する長さＥだけずらした状態で、ケーシング６に支持されるようになっている。この矢板１０の取付けにあたって、矢板１０の上端部は、前記チャック装置１１によって支持され、矢板１０の下端部は、ケーシング６側に設けた差し込み金具１５を矢板１０側に設けた受け金具１６に差し込むことによって、ケーシング６に支持される。
【００１８】
次に、上記のような構成の掘削ビット９を備えた掘削装置１の使用による矢板１０の圧入工法について図２〜図４を参照して説明する。
【００１９】
先ず、掘削装置１を地上の所定箇所に配置して、図４の右側に示すように、第１矢板１０Ａを、その一方の継手用係合部１０ａが偏心掘削ビット９の回転による最大軌跡円Ｓ内に位置し且つ他方の継手用係合部１０ｂが当該最大軌跡円Ｓの外に位置するようにケーシング６に支持する。そして、オーガマシン４により掘削主軸５を回転駆動し、この掘削主軸５によって掘削ビット９を回転すると共に、この掘削ビット９をダウンザホールハンマー８によって打撃し、しかして掘削ビット９の回転打撃作用により地盤を掘削しながら、第１矢板１０Ａを地盤中所定深度まで圧入する。
【００２０】
この掘削ビット９の回転打撃作用による地盤の掘削に際しては、偏心ビット部９ａの先端側に掘削主軸５と同心状に突設されたガイドビット部９ｂが偏心ビット部９ａよりも先に地盤に食い込んで先導するから、偏心ビット部９ａの偏心回転による掘削主軸５の振れが防止され、従って偏心ビット部９ａの回転打撃作用によりこの偏心ビット部９ａの最大軌跡円Ｓの直径にほぼ相当する掘削孔１７Ａが真円状態で掘孔されると共に、掘削主軸５が振れないため偏心ビット部９ａにかかる掘削抵抗が大きくならず、掘孔が円滑に行われる。
【００２１】
また、ガイドビット部９ｂは、上記のように偏心ビット部９ａを先導して偏心ビット部９ａの偏心回転による掘削主軸５の振れを防止するものであるから、偏心ビット部９ａよりも十分径小に形成され、好ましくはビット軸部９ｏより径小に形成されるのがよい。このようにガイドビット部９ｂをビット軸部９ｏよりも径小に形成することによって、求心性が一層良好となり、掘削主軸５の振れがより有効に防止される。
【００２２】
前記第１矢板１０Ａの圧入が完了したならば、掘削主軸５を適宜に回転させて、掘削ビット９の偏心ビット部９ａが図４右側の仮想線図示のように第１矢板１０Ａの先端に衝突しない位置にくるようにする。即ち、偏心ビット部９ａの径小端Ｒｍｉｎ 側が矢板１０の開口部内に位置し、その径大端Ｒｍａｘ 側が矢板１０の開口部の外側に位置するようにして、その位置で停止させる。この後、掘削装置１を地上に引き上げることによって、掘削ビット９を矢板１０に沿って地盤中からへ引き抜くことができる。
【００２３】
次に、地上に引き上げた掘削装置１を矢板幅Ｗだけ前進させた後、第２矢板１０Ｂを第１矢板１０Ａと逆向きにケーシング６に支持すると共に、第２矢板１０Ｂの一方の継手用係合部１０ｂを前記最大軌跡円Ｓの外に位置させて、既掘削孔１７Ａ内に位置する第１矢板１０Ａの継手用係合部１０ａに係合させ、且つ第２矢板１０Ｂの他方の継手用係合部１０ａを前記最大軌跡円Ｓ内に位置させた状態で、前記の第１矢板１０Ａの場合と同様に掘削ビット９の回転打撃作用によって地盤を掘削しながら第２矢板１０Ｂを圧入し、第１矢板１０Ａと接合する。
【００２４】
この第２矢板１０Ｂの圧入が完了したならば、前記同様に掘削ビット９を適宜に回転させて、掘削ビット９の偏心ビット部９ａが図４中央の仮想線図示のように第２矢板１０Ｂの先端に衝突しない位置にくるようにした後、アースオーガ１を地上に引き上げて、掘削ビット９を第２矢板１０Ｂに沿って地盤中から引き抜く。
【００２５】
引続き、掘削装置１を矢板幅Ｗだけ更に前進させた後、第３矢板１０Ｃを第２矢板１０Ｂと逆向きにケーシング６に支持すると共に、第３矢板１０Ｃの一方の継手用係合部１０ｂを前記最大軌跡円Ｓの外に位置させて、既掘削孔１７Ｂ内に位置する第２矢板１０Ｂの継手用係合部１０ａに係合させ、第３矢板１０Ｃの他方の継手用係合部１０ａを前記最大軌跡円Ｓ内に位置させた状態で、前記同様に偏心掘削ビット９の回転打撃作用によって地盤を掘削しながら第３矢板１０Ｃを圧入し、第２矢板１０Ｂと接合する。
【００２６】
この第３矢板１０Ｃの圧入が完了すれば、前記同様に掘削ビット９を適宜に回転させて、偏心ビット部９ａが図５の左側に実線で示すように第３矢板１０Ｃの先端に衝突しない位置にくるようにした後、掘削装置１と共に偏心掘削ビット９を第３矢板１０Ｃに沿って地盤中から引き抜く。以降、上記同様にして第４矢板、第５矢板等々所要本数の矢板１０を圧入してゆく。
【００２７】
上記のような矢板１０の圧入においては、掘削主軸５により回転されると共にダウンザホールハンマー８により打撃される掘削ビット９の回転打撃作用によって、地盤を掘削して掘削孔を形成しながら矢板１０を打ち込んでゆくから、岩盤、転石、コンクリート等の存在する硬質または超硬質の地盤の掘削が容易に可能となると共に、そのような地盤への矢板の圧入を迅速且つ容易に行うことができる。この場合、掘削ビットを地盤中から引き抜く際にそのビットが矢板１０に衝突しないように偏心した平面視略扇形の偏心ビット部９ａを有する掘削ビット９を用いるため、掘削孔（図５に１７Ａ，１７Ｂで示す）の内径を十分大きく、矢板幅Ｗと同等あるいはそれ以上に形成することができ、従って矢板１０の圧入を容易に行えると共に、掘削孔の直進性を維持して矢板１０を所定位置に正確に圧入することができる。
【００２８】
また、この掘削ビット９の回転打撃作用による地盤の掘削に際して、偏心ビット部９ａの先端側に掘削主軸５と同心状に突設されたガイドビット部９ｂが偏心ビット部９ａを先導するようになっているから、偏心ビット部９ａの偏心回転による掘削主軸５の振れが防止され、従って偏心ビット部９ａの回転打撃作用によりこの偏心ビット部９ａの最大軌跡円Ｓの直径にほぼ相当する掘削孔１７Ａを真円状態で直進性を維持して掘孔できると共に、偏心ビット部９ａにかかる掘削抵抗が大きくならず、掘孔作業を円滑に行うことができる。
【００２９】
また、この実施形態に示した工法では、偏心ビット部９ａ回転による最大軌跡円Ｓの直径が矢板幅Ｗとほぼ同一となるような掘削ビット９を用いて掘削しながら、第１矢板１０Ａ、第２矢板１０Ｂ、第３矢板１０Ｃ等々を上述したような方法で順次圧入してゆくため、隣合う掘削孔（例えば１７Ａ、１７Ｂ）間に掘削残し部分を形成することなく有効に掘削孔を掘削できると共に、既に圧入された例えば第１矢板１０Ａに対し第２矢板１０Ｂの圧入を行う際に、この第２矢板１０Ｂが圧入される掘削孔１７Ｂを掘削する掘削ビット９がこれに隣接する第１矢板１０Ａの継手用係合部１０ａに衝当することがない。
【００３０】
因みに、掘削ビット９が既に圧入された矢板１０の継手用係合部に衝当するようなことがあれば、その継手用係合部が変形したり損傷して、矢板１０を地盤中から引き抜く場合にその引き抜き作業に非常な困難を伴うことになる上、矢板１０の再使用ができなくなる。その点、上述した工法では、矢板１０の継手用係合部の変形や損傷を防止でき、矢板１０の引き抜き時作業に困難を伴わず、矢板１０を何回も使用できる。
【００３１】
上述した実施形態では、矢板１０をアースオーガ１のみで圧入するようにしたが、掘削ビット９による掘削と同時に、圧入用の油圧シリンダ、あるいはワイヤー式やチェーンドライブ式の絞り込み手段を用いて矢板１０を強制的に圧入することによって、矢板１０の圧入作業をより一層効率良く行うことができる。
【００３２】
また、この掘削ビット９は、回転打撃作用によって掘削を行うものであるから、図２に示すように例えば地盤Ｇの下部層に岩盤Ｇｏが存在する場合、その岩盤Ｇｏを容易に掘削することができる。また、偏心掘削ビット９の偏心ビット部９ａ及びガイドビット部９ｂの夫々先端面側に多数の突起１３ａ，１３ｂが設けてあるため、岩盤Ｇｏの掘削には特に有効である。また、偏心ビット部９ａが平面視略扇形に形成されていることから、回転時に遠心力が極めて有効に作用して、地盤土壌や岩石を効果的に掘削、破砕することができると共に、偏心ビット部９ａの形状が簡単となって製作が容易となる。
【００３３】
以上の実施例では、ダウンザホールハンマーは、エア圧によって駆動されるものについて説明したが、ダウンザホールハンマーとしては、油圧によって駆動されるものを使用することもできる。
【００３４】
【発明の効果】
請求項１に係る発明によれば、掘削ビットによる地盤の掘削に追従して矢板を地盤中に圧入する矢板の圧入作業において、矢板の圧入完了後、掘削ビットを地盤中から引き抜く際に、矢板に衝突しないようにビット軸部に対し偏心して平面視略扇形に形成された偏心ビット部を有する掘削ビットを用いることによって、矢板の圧入完了後には、掘削ビットをその偏心ビット部が矢板の先端に衝突しない位置まで回転させることにより、この掘削ビットを矢板に沿ってスムーズに引き抜くことができる。
【００３５】
従って、このような偏心掘削ビットによれば、ビットの最大直径を十分大きくすることができて、掘削孔の内径を、矢板幅と同等あるいはそれ以上に形成することができ、それにより矢板の圧入を容易迅速に行うことができる。また、この掘削ビットは、掘削主軸により回転されると共にダウンザホールハンマーにより打撃されて、その回転打撃作用によって掘削を行うようになっているから、岩盤、転石、コンクリート等の存在する硬質または超硬質の地盤に矢板を圧入するにあたって、そのような地盤を迅速容易に掘削でき、同時に矢板の圧入を確実に行うことができる。また、偏心ビット部が平面視略扇形に形成されているから、回転時に遠心力が極めて有効に作用して、地盤土壌や岩石を効果的に掘削、破砕することができると共に、偏心ビット部の形状が簡単で製作が容易となる。
【００３６】
更に、この掘削ビットの回転打撃作用による地盤の掘削に際して、偏心ビット部の先端側にビット軸部と同心状に突設されたガイドビット部が偏心ビット部よりも先に地盤に食い込んで先導するから、偏心ビット部の偏心回転による掘削主軸の振れが防止され、従って偏心ビット部の回転打撃作用によりこの偏心ビット部の最大軌跡円の直径にほぼ相当する掘削孔が真円状態でしかも直進性を維持して掘孔されることになり、それによって矢板を所定位置に正確に圧入することができる。また、掘削主軸が振れないため偏心ビット部にかかる掘削抵抗が大きくならず、掘孔作業を円滑に行うことができる。
【００３７】
また、この発明によれば、ガイドビット部をビット軸部よりも径小に形成することによって、求心性が一層良好となり、掘削主軸の振れをより有効に防止される。
【００３８】
請求項２に記載のように、偏心ビット部をその最大軌跡円の直径が矢板幅とほぼ同一又はそれより大になるように形成することによって、掘削孔を矢板幅と同等又はそれ以上に形成でき、矢板を容易且つ円滑に圧入することができる。
【００３９】
請求項３に記載のように、偏心ビット部及びガイドビット部の夫々少なくとも先端面側に多数の突起を設けることによって、優れた破砕効果を発揮し、岩盤の掘削にきわめて有効である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の掘削ビットを備えた掘削装置の側面図である。
【図２】掘削ビットの拡大側面図である。
【図３】図３に示される掘削ビットの底面図である。
【図４】矢板の圧入工程を説明する拡大横断面図である。
【図５】（Ａ）は従来の掘削ビットを示す側面図、（Ｂ）はその底面図である。
【符号の説明】
１ 掘削装置
４ オーガマシン
５ 掘削主軸
６ ケーシング
８ ダウンザホールハンマー
９ 掘削ビット
９ｏ ビット軸部
９ａ 偏心ビット部
Ｒｍａｘ 偏心ビット部の径大端
Ｒｍｉｎ 偏心ビット部の径小端
９ｂ ガイドビット部
１０ 矢板（総括名称）
１０Ａ 矢板
１０Ｂ 矢板
１０Ｃ 矢板
１０ａ 継手用係合部
１０ｂ 継手用係合部
１３ａ 突起
１３ｂ 突起
１７Ａ 掘削孔
１７Ｂ 掘削孔
Claims (3)
- 回転駆動される掘削主軸５にケーシング６を外嵌装備すると共に、掘削主軸５の先端部にダウンザホールハンマー８を介して掘削ビット９のビット軸部９ｏを取り付け、ケーシング６に沿って矢板１０を配設し、ビットの回転打撃作用による地盤の掘削に追従して矢板１０を地盤中に圧入するようにした掘削ビット９であって、矢板１０の圧入完了後にビット９を地盤中から引き抜く際にビット９が矢板１０に衝突しないようにビット軸部９ｏに対し偏心して平面視略扇形に形成された偏心ビット部９ａと、該偏心ビット部９ａの先端側に前記ビット軸部９ｏと同心状に形成された平面視円形状のガイドビット部９ｂとからなり、ガイドビット部９ｂは、偏心ビット部９ａより径小にして且つビット軸部９ｏよりも径小で尚且つ該ガイドビット部９ｂの外周面が偏心ビット部９ａの径小端Ｒ ｍｉｎ よりも内側へ隔たって位置するように形成されてなる掘削ビット。
- 偏心ビット部９ａは最大軌跡円Ｓの直径が矢板幅Ｗとほぼ同一又はそれより大になるように形成されてなる請求項１に記載の掘削ビット。
- 偏心ビット部９ａ及びガイドビット部９ｂの夫々少なくとも先端面側に多数の突起１３ａ，１３ｂを設けてなる請求項１又は２に記載の掘削ビット。
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1999
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