JP5256385B2 - 穿孔用ビット - Google Patents

Description

本発明は、地盤の補強のためのロックボルトや鉄筋の埋設に使用するに適した穿孔用ビットに関するものである。

軟弱地盤の補強のためロックボルトを植設する工法が広く採用されている。この工法は、地盤に所定深さの穴を穿孔し、この穴にボルトを挿入した状態でセメントミルク等の固化材を注入して固化させるもので、このロックボルトを利用して、軟弱地盤を補強することができる。

従来、このロックボルトの植設には、二重管掘りと呼ばれる工法が採用されてきた。この工法は、厚肉の外管の先端部にリングビットを設け、先端部にパイロットビットを設けたパイプロッドを前記外管の内部に挿通して、これらパイロットビットとリングビットで穿孔する方法である。所定深さの穿孔が行われたら、パイプロッドをパイロットビットとともに引き抜き、代わりにロックボルトを挿入してセメントミルクを注入したのち、外管をリングビットとともに抜き取る方法である。

しかしながら、上記従来広く採用された二重管掘り工法は、穿孔速度が遅く、パイプの構造が複雑で高価なものとなり、しかも作業に手間がかかるという問題点があった。このような問題点を改良するものとして、特許文献１，２に開示されているようなものがある。

特開２００２−２１３１７３

特開２００４−１３７７６０

上記特許文献１に記載のものは、穿孔用ビット本体の中央部に通孔を設け、この通孔を開閉自在な蝶番式の蓋ビットで覆蓋して穿孔を行う方法である。穿孔に際しては、この穿孔用ビットをパイプロッド先端部に取付け、このパイプロッドに打撃と回転と推力を与えつつ所定深さの穴を穿孔する。所定深さの穴が穿孔されたら、パイプロッドを少し後退させ、当該パイプロッド内に挿入した鉄筋、ボルト等で蓋ビットを前方へ押し開いて、該鉄筋等を突出させた状態として、パイプロッドを穿孔用ビットとともに抜き取り、前記鉄筋等を穴内に残留させるのである。

この特許文献１に記載のものは、開閉式の穿孔用ビットを用いることにより、鉄筋等を穴内に残留させたまま穿孔用ビットをパイプロッドとともに抜き取って回収できるので、経済的であり、穿孔も能率よく行うことができるものである。しかしながら、蝶番式の蓋ビットを備えた穿孔用ビットは、構造的に複雑となりがちで、強度的な問題が生じるおそれがあると考えられる。

一方、上記特許文献２に記載のものは、中空構造で固化材との結合性を良くした外面を有する削孔ロッドの先端部に、外管の外径よりも若干大きい径を有するロストビットを螺着して所定深さの孔を削孔し、その後、削孔ロッドの内孔を通して供給した固化材を削孔ビットの排出口から排出して穴内に充填するとともに、ロストビットと削孔ロッドを穴内に残留させた状態で外管を引き抜くものである。

この特許文献2に記載の技術は、ビットを装着した削孔ロッドと外管とで同時に削孔したのち、削孔ビットをそのまま削孔ロッドに装着した状態で穴内に残留させるので、不経済であるという問題点がある。

そこで本発明は、二重管式の工法で効率よく鉄筋等を埋設することができ、穿孔用ビットは一部を除いて本体を回収できるようにすることを課題としている。

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、請求項1に記載の本発明にかかる穿孔用ビットは、先端部の周囲に刃体が植設され、後部にはパイプロッドに取り付けるための取付け部が設けられたビット本体と、先端部に刃体が植設され前記ビット本体に取り付けられるロストビットとを備え、前記ロストビットの後端部には、パイプロッド内に挿通されたロックボルト、鉄筋等のロッドの先端部に取付け可能な結合手段が設けられていることを特徴としている。

請求項２に記載の穿孔用ビットは、前記結合手段がねじ式であるものである。また、請求項3に記載の穿孔用ビットは、前記結合手段がロッドに係合する係合凹部であるものである。さらに、請求項４に記載の穿孔用ビットは、前記結合手段が、ロッド先端部に取り付けた径の大きい突起もしくはアダプターに係合する凹部であるものである。

本発明にかかる穿孔用ビットは、ビット本体の先端中央部にロストビットを取り付けることのできる取付け部が設けられていて、当該取付け部にロストビットを取り付けるとともに、ビット本体を外管であるパイプロッドに取り付けることにより、能率よく穿孔を行うことができる。

所定深さの穴が穿孔されたら、外管（パイプロッド）をビット本体とともに少し後退させ、該外管内に鉄筋、ロックボルト等のロッドを外側から挿入して、その先端部をロストビットに結合し、該ロッドを介してロストビットとビット本体の取付けが解除されるように力を加えることにより、ロストビットをビット本体から離脱させることができる。ロストビットをビット本体から離脱させたら、外管であるパイプロッドとビット本体とを穿孔された孔から引き抜いて、ロストビットとロッドを穴内に残留させた状態とするとともに、穴内に固化材を注入充填して固化させる。これにより、ロックボルト、鉄筋等の補強用ロッドを地盤に固定することができるのである。この作業は比較的簡単であり、穴内に残留させるのはロッドとロストビットだけで、ビット本体は回収できるので、経済的である。

ロストビットと鉄筋等の結合方法は、請求項2の発明のようにねじ式でもよく、他の方法でもよい。この結合手段を、請求項３のように鉄筋等のロッドの先端部が嵌合する構造としておけば、ロストビットとロッドの結合がより簡単、確実である。この場合、請求項４に記載の発明のように、ロッド自体よりも径の大きい突起もしくはアダプターをロッド先端部に設けて、これをロストビットの係合手段である凹部に係合する構造とすれば、ロストビットを緩める力が大きくなるので、ロストビットの離脱が容易となる。

本発明の実施形態を表す正面図（a）、及び側面図（b）である。 その分解状態を表す側面図である。 その分解状態を表わす断面図である。 異なる実施形態の分解図である。 その断面図である。 穿孔時の状態を表わす側面図である。 ロストビットをビット本体から離脱させた状態の側面図である。 ロストビット分離状態を表わす断面図である。 ロストビットの係合部を表す説明図であり、（ａ）はロストビットの背面図、（ｂ）はその正面図である。 鉄筋の係合部の正面図（ａ）およびその側面図（ｂ）である。 ロッドにアダプターを取り付けた実施形態の側面図である。 その断面図である。 ロッドとロストビットを分離した状態を表わす断面図である。

以下、本発明の好ましい実施形態について具体的に説明する。図１は本発明の穿孔用ビットを例示するもので、この穿孔用ビット１は、ビット本体（「アウタービット」ともいう）２と、ロストビット3を備えてなる。

ビット本体２は、外径が外管であるパイプロッド３０の外径よりも大きいアウタービットであり、図３、図４に示すように、先端部に刃体５がその外周に沿ってリング状に植設されている。図示例の刃体５は先端が尖ったボタン状の超硬チップであり、いずれも外向き（外周向き）に傾斜して固着されている。ビット本体の外周部には、穿孔によって生じた繰粉を後方へ逃がす繰粉溝６が形成されている。

ビット本体の内部には通孔が形成されている。この通孔は、開口９と取付け用ねじ穴１０からなり、両者の境界部には、段部１１が形成されている。開口９は、ロストビット３が螺着されるねじ穴であり、取り付け用ねじ穴１０にはパイプロッドである外管３０が螺着される。なお、このようなねじ式ではなく、ビット本体２を直接パイプロッドに溶接等で固着しておいてもよい。

ロストビット３は、外径がビット本体２の外径よりも小さく、先端部に刃体５が植設されている。ロストビットの後部はねじ筒部１３となっており、その内周と外周にねじがきられている。内周側のねじ１４は鉄筋等に対する結合手段であり、外周側のねじ１５はビット本体２の開口（ねじ穴）９に螺着するための取り付け手段である。

なお、ロストビット３には、前記ねじ筒部１３内部から先端側へ延びる流通孔１７が形成され、そこから先端部と外周部に通ずる吐出孔１８，１９が分岐している。これら吐出孔１８，１９は、穿孔時におけるエア、水等を噴出する通孔である。また、ロストビット３の外周部には、複数の繰粉溝２０が形成されている。

この穿孔用ビット１は、図１乃至図３に示すように、パイプロッドとしての外管３０に取り付けて使用される。外管３０の先端部には、ビット本体２の取り付け用ねじ穴１０に螺合する雄ねじ部３１が設けられており、この雄ねじ部３１にビット本体２が螺着される。また、ビット本体２の開口（ねじ穴）９には、ロストビット３が螺着される。

図４、図５は、上記と若干異なる例を表すもので、この実施形態では、外管３０側に雌ねじ３１がきられ、ビット本体２側に雄ねじがきられている。他の部分は前記実施形態とほぼ同じであり、同じ効果が得られる。

このように組み立てられた穿孔用ビット１と外管３０を用いて所定深さの穴を穿孔する。図６はこの状態をあらわすもので、外管３０の後端部は図示を省略した穿孔装置に連結されている。穿孔中は、当該穿孔装置によって、外管３０に打撃と回転と推力が与えられる。さらに、外管３０内に高圧エアもしくは高圧エアと水が供給され、これらが穿孔ビットの吐出孔から吐出されて、発生した繰粉を穴外へ排出する。

所定深さの穿孔が完了すると、外管３０を少し後退させ、その内部にロッド４０を挿入する。そして、このロッド４０の先端部をロストビット３に係合させ、ロストビット３を緩み方向に回転（係合用のねじが左ねじである場合は左回転）させてロストビット３をビット本体２から離脱させる。この状態を図７、図８に示す。

この状態で、図８の矢印Aで示すように、固化材を外管の内部を通してビット本体２の開口９から流出させ、穿孔された穴内に充填するとともに、外管３０をビット本体２ともども矢印B方向に引き抜く。これにより、先端部にロストビット３が係合した鉄筋等のロッド４０が穴内に残留した状態で固化材によって固定される。

図９、図１０は、ロストビット３とロッドの結合手段の異なる例を表す。この実施形態では、ロストビット３側に異形凹部が結合手段１４として形成され、これにロッド４０の先端部が係合する。ロッドの外周部には、スパイラル状の多数の突起４２が溶接されている。なお、ロッド４０の径が小さい場合には、先端部にロッド自体よりも径の大きい突起を設けて係合手段としておけば、ロストビット３に加わる緩み方向の力が大きくなるので、その離脱が容易となる。

これらの図示例では、結合手段１４である異形凹部の断面形状が概略小判形であるが、三角形、四角形、六角形等の角形でもよく、楕円形その他の形状でもよい。要は、ロッド４０が空回りせず、確実にロストビット３を回転させることができるものであればよい。なお、ロストビットとロッドの係合を容易とするため、ロストビット３側の凹部の入り口とロッド側の係合部の先端部には、図１０に示すような面取りC（丸み付けでもよい）を施しておくのが好ましい。

図１１、図１２、図１３は、さらに異なる実施形態を表すもので、この図示例では、ロッド４０の先端部にアダプター４２‘が取り付けられ、これがロストビット３の結合手段である凹部に嵌合するようになっている。アダプター４２’の径はロッドの外径よりも大きく、断面形状はロストビット３の係合部に相対回転不能に嵌合する形状である。このようにしておくと、ロストビット３に対する緩め方向の力を効果的に伝えることができる。

なお、ロックボルトのように、穿孔ビット１とともにロッド４０を穿孔に使用する自穿孔の場合は、係合手段はねじ（例えばRねじ）が好ましく、ロッドが鉄筋の場合は、上記のような自由回転不能の凹部と凸部の係合とするのが好ましい。

上記図１１，図１２，図１３を参照して説明すると、例えば、穿孔入り口部分の地盤が軟弱で、その奥側の地盤の強度が高い場合は、途中まで図示のような外管３０と穿孔ビット１で穿孔を行い、高強度の地盤に達したらロストビット３をビット本体（アウタービット）から離脱させて、ロッド４０とロストビット３で自穿孔をおこなうこともできる。この場合は、ロッドは中空ロッドを使用し、所定深さの穿孔が行われたら、ロッド４０の通孔を通してロストビット３の吐出孔からセメントミルク等の固化材を吐出させ、ロッド４０を埋設すればよい。

なお、ビット本体２に対するロストビット３の取付け手段としては、上記図示例のようなねじ式に限らず、例えば、所定角度だけ逆方向に回せば結合が外れる公知のバヨネット式ないしはコッタ式の構造を採用することもできる。

１ 穿孔用ビット
２ ビット本体（アウタービット）
３ ロストビット
５ 硬質刃体
９ 開口
１０ 取付け用穴
１１ 段部
１３ ねじ筒
１４ 結合手段
１８ 吐出孔
１９ 吐出孔
３０ 外管（パイプロッド）
４０ ロッド（鉄筋等）
４２ 係合部

Claims (4)

1. 先端中央部に凹部が設けられ、その周囲に刃体が植設され、後部にはパイプロッドのねじ部に螺着されるねじ部が設けられたビット本体と、先端部に刃体が植設され前記ビット本体に取り付けられるロストビットとを備え、前記ロストビットの後端部には、パイプロッド内に挿通されるロッドの先端部に取り付け可能な結合手段が設けられていることを特徴とする穿孔用ビット。
2. ロストビットの後端部の結合手段がねじ式結合手段である請求項1に記載の穿孔用ビット。
3. ロストビットの後端部の結合手段がロッドの先端部に係合する係合凹部である請求項1に記載の穿孔用ビット。
4. ロストビットの結合手段が、ロッド先端部に取り付けた径の大きい突起もしくはアダプターに係合する凹部である請求項１に記載の穿孔用ビット。

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