JP3639900B2 - 鉄筋等の埋設方法及びそれに使用する穿孔用ビット - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、地盤にロックボルトや鉄筋等を埋設するための埋設方法、及びそれに使用するに適した穿孔用ビットに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
例えば法面にロックボルトを埋設する場合、従来は二重管構造のパイプロッドの先端部にビットを取り付け、該ビットに打撃、回転、推力を付与しつつ穿孔していた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記二重管構造のパイプロッドは、構造的に複雑でさく孔スピードが遅く、しかも価格が高く、長尺管の孔を穿孔することが困難であるという問題点があった。さらに、ロックボルトの挿入やセメントミルクの注入を行う際は、穿孔された孔内からまずインナーパイプロッドをビットごと抜き取って、その後にロックボルトやセメントミルクを注入し、それからアウターパイプロッドを引き抜く必要があり、作業が煩雑であった。
【０００４】
そこで本発明は、上記従来の穿孔方法を改良し、比較的長尺管でアウターパイプロッドだけの孔を簡単に穿孔できるとともに、ロックボルトや鉄筋等の棒体（「鉄筋等」という）の挿入やセメントミルクの注入を容易に行うことのできる穿孔方法、及びそれに使用する穿孔用ビットを提供することを課題としている。
【０００５】
【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、本発明にかかる鉄筋等の埋設方法は、肉厚部が一重構造のパイプロッドと、芯部に通孔を備え先端部には当該通孔の開口部を覆蓋する開閉自在な蓋体が設けられたビットとを用い、該ビットを取り付けたパイプロッドを削岩機に連結して、回転、打撃、推力を付与しつつ穿孔を行うとともに、所定深さの穿孔が終了した時点で少し引き抜き、パイプロッド内に外部から挿入した鉄筋等で前記ビットの蓋体を外側へ押し開き、該鉄筋等をビットから突出させた状態で、前記ビットとパイプロッドを当該鉄筋等に沿って後方に引き抜き、前記鉄筋等を穴内に残留させることを特徴としている。
【０００６】
具体的には、所定深さの穿孔が完了した時点でセメントミルクをパイプロッド内に注入するとともに、当該パイプロッド内にビットの先端まで鉄筋等を挿通し、該鉄筋等でビットの蓋体を押し開いて該鉄筋等とセメントミルクを穿孔された穴内に残留させ、前記パイプロッドとビットを、残留させた鉄筋等に沿って後方に引き抜くことにより、鉄筋等を穴内にしっかりと固定する。
【０００７】
また、本発明にかかる穿孔用ビットは、中空のパイプロッドの先端部に取り付けられる穿孔用ビットであって、当該穿孔用ビットの芯部には先端部に開口部を有する通孔が穿設されるとともに、当該通孔の開口部を開閉する回動式の蓋体が設けられていることを特徴としている。
【０００８】
本発明によれば、パイプロッドとして肉厚部が一重構造のパイプを使用するので、使用条件に応じてその肉厚が最適なものを使用することができる。また、ビットの先端部に開口部を開閉する蓋体が設けられているので、例えば穿孔された穴の外側からパイプロッド内へ挿入した鉄筋等でビットの蓋体を押し開くことが可能であり、鉄筋やロックボルトの挿入、穿孔された穴内へのセメントミルクの注入等を簡単に行うことができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、図面に表された本発明の実施形態例について具体的に説明する。図１ないし図４は本発明の穿孔装置としての穿孔用ビットを表すもので、この穿孔用ビット（「ビット」と略す）１は、本体２と蓋体３とで構成される。ビット１の本体２は、図に示すように、ボタン状の硬質刃体（超硬チップ）４，…が植設された頭部５と、該頭部５の背面側に設けられたネジ筒からなる基部６とで構成されている。基部６の外周部には、パイプロッドに装着するためのオネジ７が形成されている。頭部５には、概略リング状の刃先部１０が形成され、その外周面には適当間隔で前後方向の繰粉（破砕屑）排出用の溝１１，…が設けられている。また、前記刃先部１０の先端面には前記硬質刃体４が取り付けられているが、その円周上の一部は所定幅で切り欠かれて蓋体取付部１２となっている。なお、前記蓋体取付部１２を挟む刃先部１０の両縁部には、横方向の軸挿通孔１３が設けられている。
【００１０】
本体２の前記リング状の刃先部１０の内側は所定深さの蓋嵌合穴１５となっている。その穴底面１５ａは、前記蓋体取付部１２の面１２ａと同一面となっていて、この穴底面には所定間隔で蓋体固定用の半球状の突起１７，…が突設されている。なお、本体の中央部は前後に連通する通孔２０となっている。
【００１１】
前記蓋体取付部１２には蓋体３が横方向の軸２５によって回動自在に取り付けられる。蓋体３は、図４に示すように、前記本体２のリング状の刃先部１０の内側の蓋嵌合穴１５に嵌合する円盤状の蓋本体３０と、該蓋本体と一体の基部３１とで構成され、前記蓋本体３０の前面には中央部に表裏に通ずる小径の吐出口３２が穿孔され、その周囲には前記本体２と同様な硬質刃体４，…が植設されている。また、蓋本体３０の裏面側には、本体２に設けた突起１７，…が嵌合する凹部３３，…が形成されている。この蓋体３の基部３１には軸穴３１ａが設けられており、これに挿通した軸２５によって本体２に前後回動自在に取り付けられる。蓋体３を閉じた状態、すなわち本体２の嵌合穴１５に蓋体３が嵌り込んだ状態では、その中央部の吐出口３２のみが本体２の通孔２０に連通する。また、この状態では、前記蓋本体の裏面側に設けられている凹部３３，…に本体２の突起１７，…が嵌合し、当該蓋体３の位置ズレを防止する。
【００１２】
このビット１はパイプロッド４０の先端部に取り付けて使用される。パイプロッド４０は、図７に示す如く、両端部にメネジ部４１が形成されたいわゆるシングルパイプであって、その肉厚部４２は二重構造ではなく単なる一重構造となっている。前記ビット１は、その基部６のオネジ７をパイプロッド４０のメネジ部４１に螺合することにより簡単に取り付けられる。
【００１３】
先端部にビット１を取り付けたパイプロッド４０は、例えばガイドセル（図示を省略）等に搭載した公知の削岩機Ｒに取り付けて使用される。図９の図示例では、パイプロッド４０がスイベル装置５０を介して削岩機のシャンクロッドＳに連結されている。スイベル装置５０は、図５に示すように、円筒状のスイベルボデイ５１に円筒状のスイベル５２を回転自在に嵌合したもので、スイベルボデイ５１には流体の供給口５３が設けられ、内面側には該供給口５３が連通する環状の溝５４が設けられている。また、スイベル５２には前記環状の溝５４に対向する位置に内外に通じる複数の開口５５，…が形成され、先端部には前記パイプロッド４０のメネジ部４１に螺合するオネジ部５６が設けられている。５７，…はシール材である。このスイベル装置５０を使用すれば、回転するパイプロッド４０に供給口５３から導入した流体を供給することができる。
【００１４】
図９ないし図１２は上記ビット１とパイプロッド４０を備えた穿孔装置で鉄筋Ｔを埋設する方法を表すもので、まず、ビット１を取り付けたパイプロッド４０に削岩機Ｒで回転、打撃、推力を付与し、所定深さの埋設用穴Ｈを穿孔する。この穿孔に際しては、上記スイベル装置５０を介して圧縮空気がパイプロッド４０内に供給され、該供給された圧縮空気はビット１の吐出口３２から前向きに吐出される。この圧縮空気により、繰粉が穿孔された穴Ｈから排出されるとともに、ビットの刃先が冷却される。
【００１５】
所定深さの穴Ｈが穿孔されたら、パイプロッド４０から削岩機Ｒを切り離し、図９（ｂ）に示すように、セメントミルク等の注入材用の注入パイプＰを外側からパイプロッド４０内へ挿入して、その先端部をパイプロッド４０の先端部付近まで到達させる。この状態で、当該注入パイプＰを通して注入材をパイプロッド内に注入する。パイプロッド４０の基部の開口部から同濃度の注入材が溢れるようになったら、注入を停止し、注入パイプＰを抜き取る。
【００１６】
つぎに、図１０（ａ）に示すように、パイプロッド４０を少しだけ（１０〜１５ｃｍ）引き抜き、図１０（ｂ）に示すように、パイプロッド４０内に鉄筋等Ｔを挿入して、該鉄筋等の先端部でビット１の蓋３を外向き（前向き）に押し開く。なお、鉄筋等Ｔの中間部の適所には、図６に示すようなスペーサ７０を取り付けておく。スペーサ７０は、鉄筋Ｔをパイプロッドの中央に保持するとともに、埋設後の鉄筋等Ｔの抜け出しを防止するためのもので、一つ割りした環状の基部７１にラッパ状に後方に向かって開く複数の羽根７２，…が取り付けられている。この羽根７２は弾性体で作られ、その拡張時において、先端部を結ぶ円周の直径は穿孔された穴Ｈの内径とほぼ等しくなっているが、パイプロッド４０内では、該パイプロッドの内壁に当たっていくらか直径が小さくなっている。
【００１７】
図１１（ａ）に示すように、鉄筋等Ｔが穿孔された穴Ｈの底に当たるのを確認したうえで、パイプロッド４０をビット１ごと穴Ｈ外に引き抜く。この場合、ビットの蓋３は開いたままであり、ビット１の通孔２０に鉄筋等Ｔが遊嵌した状態となっている。また、上記スぺーサ７０を通過する時は、後向きに開いている弾性体の羽根７２が窄まり、ビット１の通孔２０を通過した後、再度拡径する。
【００１８】
図１２は鉄筋等Ｔの埋設が完了した状態を表すもので、鉄筋等Ｔは上記スぺーサ７０の働きで穿孔された穴Ｈの中央に保持され、注入材（セメントミルク等）が固化することにより、埋設した鉄筋等Ｔは地中にしっかりと固定される。
【００１９】
なお、地盤が粘性土や砂の場合は、スライムの排出を促進するため、図８に示すような螺旋翼４４を外周部に備えた中空スパイラルロッド４５を使用すればよい。この中空スパイラルロッド４５は、前記パイプロッド４０の外周部に螺旋翼４４を設けたものである。スライムは当該スパイラルロッド４５の回転により、螺旋翼４４によって、強制的に穴口方向に送られ排出される。
【００２０】
図１３は、上記ビット１とパイプロッド４０を備えた穿孔装置を上記と異なる用途に使用する例を表すもので、この例では、水中の穿孔に使用されている。すなわち、海、湖、河川等の水面に浮かべて固定した船Ｆ上にクローラドリル等の穿孔用機械Ｄを搭載し、そのガイドセルＧに取り付けた削岩機Ｒにパイプロッド４０を連結して海底（湖底、川底）等に穿孔する。この場合、パイプロッドの内部にスイベル装置５０を介して圧縮空気を挿入するので、穿孔中にはパイプロッド４０内には水が侵入しない。このため、上記と同様な方法による鉄筋等の埋設や、水中発破、静的破砕剤による水中破砕等をうまく行うことができるのである。
【００２１】
この穿孔装置に使用するパイプロッドは一重構造であるから、パイプロッドの肉厚を大きくすることができ、長尺パイプを用いて深い穴を穿孔することができる。削岩機としては、空圧式削岩機と油圧式削岩機のいずれも使用することができる。さらに、ロックボルトや鉄筋等の棒材を穿孔された穴内に簡単に挿入することができる。しかも、場合によっては、水やセメントミルクを注入しながら同時に穿孔することも可能である。
【００２２】
つぎに、図１４は上記と異なる実施形態を表すもので、このビット１００は、本体１０２と蓋１０３とで構成され、本体１０２の先端部には前記実施形態と同様に硬質刃体４，…が植設された頭部１０５が設けられ、その背面側にはネジ付の基部１０６が一体に設けられている。蓋１０３は前記実施形態と同様に軸１２５によって回動自在に取り付けられているが、この蓋１０３は、基部が本体内部に支持されたスプリング１３０により常時開方向へ付勢されている。スプリング１３０の内部には棒１３１が挿通されており、該棒１３１の先端部は、蓋１０３に固着したピン１３２に接続されている。穿孔中は、当該スプリングで押圧された蓋１０３が開かないよう、パイプロッド１４０の基部に端部を固定したワイヤー１５０で棒１３１を後向きに引っ張って固定している。穿孔が終了した時は、当該ワイヤーを緩めることにより、スプリング１３０の弾発力で蓋１０３を開くことができる。他の部分はおおむね前記実施形態におけると同様の構造となっている。このように、開閉式の蓋を備えた穿孔用ビットにおける当該蓋の開閉方法は、適当な方法を採用することができる。
【００２３】
図１５乃至１８は、さらに異なる実施形態の穿孔用ビットを表すもので、この穿孔用ビット２００は、本体２０２と蓋体２０３とで構成される。ビット本体２０２は、硬質刃体４，…が植設された頭部２０５と該頭部２０５の背面側に設けられた基部２０６を備えている。基部２０６の外周部には、パイプロッドに装着するためのオネジ２０７が設けられている。
【００２４】
頭部２０５には、概略リング状の刃先部２１０が形成され、その外周部には適当間隔で前後方向の繰粉溝２１１，…と吐出口（水孔）２３２，…が設けられている。前記刃先部の円周上の一部は所定幅で切り欠れて蓋体取付部２１２となっている。蓋体取付部２１２の両側には蓋体２０２を回動自在に取り付けるための横方向の軸挿通穴２１３が設けられている。
【００２５】
ビット本体２０２の前記リング状の刃先部２１０の内側には、所定深さの蓋嵌合穴２１５が設けられている。さらに、この蓋嵌合穴２１５の外周部には、前記蓋体取付部２１２と直径方向に対向する位置にビット本体の外周部に連通する比較的浅い溝２１６が設けられている。これら蓋嵌合穴２１５と溝２１６の内周面は、開口側が広く底面側が狭くなるような、外側（ビットの先端側）に開く傾斜面となっている。さらに、このビット本体の中央部には、前後に連通する通孔２２０が設けられている。
【００２６】
前記蓋体取付部２１２には、蓋体２０３が横方向の軸２２５によって回動自在に取り付けられる。この軸２２５の回りには、蓋体２０３を常時閉じる方向に付勢するコイルスプリング２２４が設けられている。蓋体２０３は、前記蓋嵌合穴２１５に嵌合する円盤状の蓋本体２３０と、該蓋本体と一体の基部２３１と、該基部と直径方向に対向する位置に一体に設けられた突出部２３５とで構成され、その表面側には前記硬質刃体４，…が植設され、裏面側には蓋本体２０３から突出部にかけて溝状の凹部２３８が形成されている。突出部２３５は、蓋本体２３０の外周部から外向きに突出するもので、図示例では基部と反対側に１個だけ設けられているが、他の位置に設けてもよく、複数個を設けてもよい。なお、これら蓋本体２３１と突出部２３５の外周面は、表面側が広く裏面側が狭い傾斜面として形成され、前記蓋嵌合穴２１５と溝２１６の傾斜面に適合するようになっている。蓋体２０３を閉じた状態、すなわち本体２０２の嵌合穴２１５に蓋体２０３が嵌り込んだ状態では、前記突出部２３５が溝２１６に嵌合し、横方向の位置ズレを規制する。
【００２７】
この穿孔用ビット２００は、蓋体２０３の外周部に径方向に突出する突出部２３５が設けられ、閉状態でこの突出部がビット頭部の溝２１６に嵌合するので、穿孔中に蓋体２０３が強固に保持され、蓋体にトルクや横方向の力が作用しても位置ズレが生じない。また、蓋体２０３の外周面が、突出部２３５を含め、表面側が広く裏面側が狭くなる傾斜面として形成され、該蓋体が嵌合する蓋体嵌合穴２１５や溝２１６の内周面をこれと適合する傾斜面として形成されているので、蓋体の開閉時に位置ズレが生じず、開閉操作も簡単に行うことができる。さらに、図示例のように、蓋体２０３の裏面を切り欠いて凹部を形成しておけば、蓋体２０３が軸方向に起立する開状態におけるビット中心側の空間が広くなるので、鉄筋等を挿通する邪魔にならないという利点がある。
【００２８】
この穿孔用ビット２００の使用方法は、概略上記実施形態と同様である。ただし、この実施形態のものは、蓋体２０３がスプリング２２４によって常時閉方向に付勢されているので、穿孔が終わったときは鉄筋等で内側から蓋体を押し開く必要がある。この場合、蓋体２０３が傾斜面で蓋体嵌合穴に嵌合しているので、簡単に押し開くことができる。
【００２９】
【発明の効果】
以上に説明した如く、本発明にかかる鉄筋等の埋設方法は、中空パイプロッドと開閉式蓋を有するビットとを用いるので、埋設用の穴の穿孔と当該穿孔された穴内への鉄筋等の埋設や注入材の注入をきわめて簡単に行うことが可能となった。さらに、従来のような二重管を用いる穿孔方法よりも経済的で、穿孔スピードも向上させることが可能で、工期の短縮も期待できる。また、この装置は、水中発破のほか、穿孔作業を伴う広範囲な用途に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】ビットの正面図（ａ）、側面図（ｂ）、平面図（ｃ）である。
【図２】ビットの組立図である。
【図３】ビット本体の斜視図（ａ）、正面図（ｂ）、平面図（ｃ）、側面図（ｄ）である。
【図４】蓋体の斜視図（ａ）、正面図（ｂ）、側面図（ｃ）、平面図（ｄ）、裏面斜視図（ｅ）、裏面図（ｆ）である。
【図５】スイベル装置の斜視図（ａ）、側面図（ｂ）である。
【図６】スペーサの正面図（ａ）、側面図（ｂ）、斜視図（ｃ）である。
【図７】パイプロッドの一部断面図である。
【図８】中空スパイラルロッドの側面図（ａ）及び斜視図（ｂ）である。
【図９】穿孔方法及び埋設方法の説明図である。
【図１０】穿孔方法及び埋設方法の説明図である。
【図１１】穿孔方法及び埋設方法の説明図である。
【図１２】穿孔方法及び埋設方法の説明図である。
【図１３】上記と異なる使用法の説明図（ａ）及び要部の拡大図（ｂ）である。
【図１４】上記と異なるビットを表す断面図である。
【図１５】さらに異なる実施形態におけるビットの正面図である。
【図１６】その側面図である。
【図１７】その縦断面図である。
【図１８】蓋体のＡ矢視図である。
【符号の説明】
１ ビット
２ ビット本体
３ 蓋体
４ 硬質刃体
４０ パイプロッド
５０ スイベル装置
１００ ビット
１０２ ビット本体
１０３ 蓋
２００ ビット
２０２ ビット本体
２０３ 蓋体

Claims (10)

1. 肉厚部が一重構造のパイプロッドと、芯部に通孔を備え先端部には当該通孔の開口部を覆蓋する開閉自在な蓋体が設けられたビットとを用い、該ビットを取り付けたパイプロッドを削岩機に連結して、回転、打撃、推力を付与しつつ穿孔を行うとともに、所定深さの穿孔が終了した時点で少し引き抜き、パイプロッド内に外部から挿入した鉄筋等で前記ビットの蓋体を外側へ押し開き、該鉄筋等をビットから突出させた状態で、前記ビットとパイプロッドを当該鉄筋等に沿って後方に引き抜き、前記鉄筋等を穴内に残留させることを特徴とする鉄筋等の埋設方法。
2. 所定深さの穿孔が完了した時点でセメントミルクをパイプロッド内に注入するとともに、当該パイプロッド内にビットの先端まで鉄筋等を挿通し、該鉄筋等でビットの蓋体を押し開いて該鉄筋等とセメントミルクを穿孔された穴内に残留させ、前記パイプロッドとビットを、残留させた鉄筋等に沿って後方に引き抜く請求項１に記載の鉄筋等の埋設方法。
3. パイプロッドの基部にスイベル装置を取り付け、該スイベル装置を介してパイプロッド内にエア、水、セメントミルク等の流体を供給する請求項１又は２に記載の鉄筋等の埋設方法。
4. パイプロッドとして、外周部に螺旋翼が設けられたパイプロッドを使用する請求項１ないし３のいずれかに記載の鉄筋等の埋設方法。
5. 中空のパイプロッドの先端部に取り付けられる穿孔用ビットであって、当該穿孔用ビットの先端部には硬質刃体が植設され、芯部には先端部に開口部を有する通孔が穿設されるとともに、当該通孔の開口部を開閉する回動式の蓋体が設けられていることを特徴とする穿孔用ビット。
6. 穿孔用ビットの先端部に蓋体が嵌合する蓋嵌合穴が設けられ、この嵌合穴に閉状態における前記蓋体が嵌合するように構成されている請求項５に記載の穿孔用ビット。
7. 蓋体の外周部に外向きに突出する突出部が設けられるとともに、ビット本体の頭部には、前記蓋体の閉状態においてその突出部が嵌合する凹部が設けられている請求項５又は６に記載の穿孔用ビット。
8. 蓋体の基部には、該蓋体を閉方向に付勢するスプリングが設けられている請求項５乃至７のいずれかに記載の穿孔用ビット。
9. 蓋体の外周面は前面側が広く、裏面側が狭くなる傾斜面として形成され、ビット本体の蓋嵌合穴の周壁面は前記蓋体の傾斜面に対応する傾斜面として形成されている請求項６乃至８のいずれかに記載の穿孔用ビット。
10. 蓋体の裏面側には、該蓋体の開状態においてビット本体の中心側の空間が広くなるような溝状凹部が設けられている請求項５乃至９のいずれかに記載の穿孔用ビット。

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