JP5330977B2 - 削孔ビット、回転打撃式削孔装置、及び削孔底試験方法 - Google Patents

Description

本発明は、ダウンザホールハンマを用いて削孔を行う際、その先端部に用いられる削孔ビット、削孔ビットをダウンザホールハンマの先端部に取付けた回転打撃式削孔装置、及び回転打撃式削孔装置を用いた削孔底試験方法に関するものである。

このような回転打撃式削孔装置の一例として、例えば下記特許文献１に記載されるものがある。この回転打撃式削孔装置は、ダウンザホールハンマのシリンダの後端部にクッション室を設けると共に、その先方には、ピストンの外周部との間に間隙が形成される拡径部を形成し、ピストンの後退時に、前記拡径部のピストン外周部との間の間隙を通じてクッション室に高圧エアを流通させ、拡径部通過後のピストンでクッション室の高圧エアを閉じこめて増圧し、そのクッション室の増圧された高圧エアでピストンの後退を前進に切替えるようにしている。

特開２００７−７７５７９号公報

ところで、例えば日本工業規格に定める標準貫入試験などの試験やサンプリングを削孔作業中に行いたいという要求がある。この試験やサンプリングは、削孔の底で行いたいという要求から、例えばダウンザホールハンマを用いた削孔作業では、試験やサンプリングの度に、先端部の削孔ビットごと、ダウンザホールハンマ、つまり回転打撃式削孔装置を削孔から抜去する必要がある。
本発明は、上記のような問題点に着目してなされたものであり、回転打撃式削孔装置を削孔から抜去することなく削孔底での試験やサンプリングを行うことを可能とする削孔ビット、回転打撃式削孔装置、削孔底試験方法を提供することを目的とするものである。

上記課題を解決するために、本発明の削孔ビットは、ダウンザホールハンマの削孔先端部に取付けられる削孔ビットであって、ビット本体の回転中心部に貫通形成された貫通孔と、ビット本体の削孔先端部に収納して取付けられ且つビット本体が地表又は削孔底に当接しているときに前記貫通孔を閉塞し且つビット本体が地表又は削孔底に当接していないときに自重で径方向に向けて斜め下方にスライドして前記貫通孔を開孔するスライドチップとを備えたことを特徴とするものである。

また、前記ビット本体の削孔先端部の回転中心部から径方向に向けて、削孔先方広がりの本体側スライド面を形成すると共に、前記スライドチップには、前記本体側スライド面に当接するチップ側スライド面を形成したことを特徴とするものである。なお、削孔先方とは、削孔底方向を意味する。
また、前記スライドチップのチップ側スライド面に高圧エアを送給するエア溝を形成したことを特徴とするものである。

また、前記スライドチップのチップ側スライド面にチップ側落下防止溝を形成すると共に、前記ビット本体の本体側スライド面に本体側落下防止溝を形成し、前記チップ側落下防止溝と本体側落下防止溝との間に落下防止体を内装したことを特徴とするものである。
また、本発明の回転打撃式削孔装置は、前記ダウンザホールハンマの中心部に貫通中空構造を形成し、前記本発明の削孔ビットを当該ダウンザホールハンマの削孔先端部に取付けたことを特徴とするものである。

また、前記貫通中空構造は、内側管の外側に外側管を被せた二重管構造を備え、内側管と外側管との間に高圧エアを供給することを特徴とするものである。
また、本発明の削孔底試験方法は、前記本発明の回転打撃式削孔装置を用いて削孔を行った後、削孔ビットをダウンザホールハンマごと上昇し、前記スライドチップを自重でスライドさせて貫通孔を開孔し、当該開孔された貫通孔を通じて削孔底の試験又はサンプリングを行うことを特徴とするものである。

而して、本発明の削孔ビットによれば、ビット本体が地表又は削孔底に当接しているときには、ビット本体の削孔先端部に収納して取付けられたスライドチップがビット本体の回転中心部に貫通形成された貫通孔を閉塞しているので、ダウンザホールハンマの先端部に取付けて通常に削孔を行うことができ、一方、ビット本体が地表又は削孔底に当接していないときには、スライドチップが自重で径方向に向けて斜め下方にスライドして貫通孔を開孔するので、ビット本体をダウンザホールハンマごと上昇させることにより、ビット本体の回転中心部に貫通形成された貫通孔を通じて削孔底の試験又はサンプリングを行うことができ、これにより回転打撃式削孔装置を削孔から抜去することなく削孔底の試験やサンプリングを行うことができる。

また、ビット本体の削孔先端部の回転中心部から径方向に向けて、削孔先方広がりの本体側スライド面を形成すると共に、スライドチップには、本体側スライド面に当接するチップ側スライド面を形成したことにより、簡易な構成にしてスライドチップを自重で径方向に向けて斜め下方にスライドさせることができる。
また、スライドチップのチップ側スライド面に高圧エアを送給するエア溝を形成したことにより、本体側スライド面とチップ側スライド面との間に土壌などが噛み込むのを防止することができる。

また、スライドチップのチップ側スライド面に形成されたチップ側落下防止溝と、ビット本体の本体側スライド面に形成された本体側落下防止溝との間に落下防止体を内装したことにより、簡易な構成にしてスライドチップがビット本体から抜け落ちてしまうのを防止することができる。
また、本発明の回転打撃式削孔装置によれば、ダウンザホールハンマの中心部に貫通中空構造を形成し、前記本発明の削孔ビットを当該ダウンザホールハンマの削孔先端部に取付けたことにより、削孔を行った後、削孔ビットをダウンザホールハンマごと上昇し、スライドチップを自重でスライドさせて貫通孔を開孔し、ダウンザホールハンマの貫通中空構造から、当該開孔された貫通孔を通じて削孔底の試験又はサンプリングを行うことができ、これにより回転打撃式削孔装置を削孔から抜去することなく試験やサンプリングを行うことができる。

また、貫通中空構造に、内側管の外側に外側管を被せた二重管構造を備え、内側管と外側管との間に高圧エアを供給することにより、試験やサンプリングは二重管構造の内側管の内側を通じて行うことができる。
また、本発明の削孔底試験方法によれば、前記本発明の回転打撃式削孔装置を用いて削孔を行った後、削孔ビットをダウンザホールハンマごと上昇し、スライドチップを自重でスライドさせて貫通孔を開孔し、当該開孔された貫通孔を通じて削孔底の試験又はサンプリングを行うことができ、これにより回転打撃式削孔装置を削孔から抜去することなく試験やサンプリングを行うことができる。

本発明の削孔ビット、回転打撃式削孔装置の一実施形態を示す縦断面図である。 図１の削孔ビットの斜視図である。 図１の削孔ビットの縦断面図である。 図１の削孔ビットの底面図である。 図１のスライドチップの説明図である。 図１の回転打撃式削孔装置を用いた削孔底試験方法の説明図である。

次に、本発明の削孔ビット、回転打撃式削孔装置、削孔底試験方法の一実施形態について図面を参照しながら説明する。図１は、本実施形態の削孔ビット１をダウンザホールハンマ２の先端部（図の下端部）に取付けた回転打撃式削孔装置の縦断面図である。削孔ビット１は、チャック３を介してダウンザホールハンマ２の先端部に取付けられている。ダウンザホールハンマ２のシリンダ内部には、周知のように削孔ビット１を打撃するピストン４が、図２の上下方向に移動可能に収納されている。ダウンザホールハンマ２の上端部にあるバックヘッド５には、高圧エアを供給するエア供給路６が上下に貫通するように形成されているが、本実施形態では、このエア供給路６内に、個別の貫通チューブ７を挿通固定して二重管構造としてあり、高圧エアは貫通チューブ７の外側、つまり内側管と外側管との間を通じて供給される。貫通チューブ７は、後述するプラグ及びチェックバルブをも貫通して、ディストリビュータ８の下端部まで、つまりピストン４の上方まで貫通されている。そして、この貫通チューブ７に連続するように、ピストン４の回転中心部に貫通孔１１が貫通形成され、ピストン４の貫通孔１１に連続するように、削孔ビット１の回転中心部にも貫通孔１２が貫通形成されており、貫通チューブ７、貫通孔１１，１２によって、ダウンザホールハンマ２の中心部に中空貫通構造が形成されている。削孔ビット１の貫通孔１２の上端部には、エグゾーストチューブ１５が差し込まれている。

エア供給路６の下端部には、上端部にプラグ９を備えたチェックバルブ１０が配設されており、図示しないスプリングによって上方、即ちエア供給路６に押付けられている。プラグ９及びチェックバルブ１０は貫通チューブ７の外側に緊密に被嵌されている。従って、貫通チューブ７の外側のエア供給路６、即ち二重管構造の内側管と外側管との間に高圧エアが供給されるとチェックバルブ１０が図示下方に押し下げられ、高圧エアはピストン４の下方にあるリターンチャンバー１３内に流入し、ピストン４を上方に押し上げる。ピストン４がディストリビュータ８の外周を覆うと、図示しないバルブが切替わって、ピストン４の上方のドライブチャンバー１４に高圧エアが流入する。このとき、リターンチャンバー１３内の高圧エアは、削孔ビット１の上端部に取付けられているエグゾーストチューブ１５から削孔ビット１の下方に排出される。ドライブチャンバー１４内の圧力が十分に高まると、ピストン４を加速しながら下方に押し下げ、それが削孔ビット１の上端部に衝突して打撃が加えられる。ピストン４がディストリビュータ８の外周から抜け落ちると、ドライブチャンバー１４内の高圧エアは、ピストン４の貫通孔１１、削孔ビット１の貫通孔１２を通って削孔ビット１の下方に排出される。

ダウンザホールハンマ２は、チューブロッド１６と呼ばれる中空管の下端部に取付けられている。チューブロッド１６は、予め所定の長さの中空管からなり、これを、削孔の深さに合わせて連結してなる。チューブロッド１６の外周には、図示しないスクリューガイドが形成されており、このスクリューガイドに沿って、掘削された土壌が削孔上方に排出される。このとき、削孔ビット１の下端部から排出される高圧エアが土壌排出を促進する。チューブロッド１６の上端部は、アダプター１７を介して回転装置１８に接続されており、この回転装置１８によって、ダウンザホールハンマ２や削孔ビット１が、チューブロッド１６ごと回転される。また、チューブロッド１６の中心部には二重管構造が貫通形成されており、この二重管構造の内側管と外側管との間を通じて、前記貫通チューブ７の外側のエア供給路６、即ちダウンザホールハンマ２の二重管構造の内側管と外側管との間に高圧エアが供給される。

図２〜図４には、削孔ビット１の詳細を示す。図２は、削孔ビット１の斜視図、図３は、削孔ビット１の縦断面図、図４は削孔ビット１の底面図であり、夫々、分図ａは、削孔ビット１が地表又は削孔底に当接している状態を示し、分図ｂは、削孔ビット１が地表又は削孔底に当接していない状態を示している。削孔ビット１は、上部のシャンク１９の部分がダウンザホールハンマ２のチャック３に納まってダウンザホールハンマ２に取付けられている。

削孔ビット１の回転中心部には、上下に貫通する貫通孔１２が形成されていることは先に述べた通りであるが、本実施形態では、削孔ビット１の削孔先端部に、個別のスライドチップ２０を収納して取付けている。図５には、スライドチップ２０の詳細を示す。図５ａ、ｂはスライドチップ２０の斜視図、図５ｃはスライドチップ２０の縦断面図である。このスライドチップ２０を削孔ビット１のビット本体２１の削孔先端部に収納して取付けるために、当該ビット本体２１の削孔先端部には、前記貫通孔１２に連通し且つ回転中心部から径方向に向けて、削孔先方広がりの本体側スライド面２２が形成されている。

削孔ビット１のビット本体２１に形成されているスライドチップ２０の収納凹部は図示しにくいので、スライドチップ２０の形状について説明する。削孔ビット１のビット本体２１に形成されているスライドチップ２０の収納凹部は、以下のスライドチップ２０の形状がすっぽりと納まる形状となっている。図５ｃの縦断面図に明らかなように、本実施形態のスライドチップ２０は、上辺と下辺が平行な台形（即ち上底と下底）であり、図示右側の斜辺は上底及び下底に対して直角である（実質的には斜辺にならない）。この部分（図５ａ、図５ｂの右側部分）は、立体的にも方形であり、前述した台形断面の右側斜辺を垂直面と記す。

図５ｃの台形断面の左側斜辺が、前記本体側スライド面２２に当接するチップ側スライド面２３を構成する。チップ側スライド面２３の幅は、前記右側方形部分の垂直面と同等である。そして、チップ側スライド面２３の幅方向両端部に断面半円状の拡幅部を延設形成し、これをビット本体２１に形成された同断面形状の拡幅部に装入してスライドガイド２４とする。即ち、スライドチップ２０は、本体側スライド面２２にチップ側スライド面２３が摺接してスライドするのであるが、そのときスライドガイド２４がスライド方向を安定させる。

前記スライドチップ２０のチップ側スライド面２３には、幅が狭く、深さの浅いエア溝２５が一連に形成されている。このエア溝２５は、スライドチップ２０が削孔ビット１のビット本体２１に収納されているとき、貫通孔１２と外部を連通する。前述のように、貫通孔１２内には高圧エアが供給されているので、その一部はスライドチップ２０のエア溝２５を通って外部に排出される。従って、この高圧エアの流れによって、削孔中の土壌がチップ側スライド面２３とビット本体２１の本体側スライド面２２の間に侵入するのを防止し、両者が土壌を噛み込んでしまうのを回避する。

更に、スライドチップ２０のチップ側スライド面２３には、前記エア溝２５の部分に、チップ側落下防止溝２６を形成すると共に、削孔ビット１のビット本体２１のうち、前記本体側スライド面２２の前記チップ側ボール溝２６に対向する部分にも本体側落下防止溝２７を形成し、チップ側落下防止溝２６と本体側落下防止溝２７の間に落下防止体２８を内装する。前述したように、スライドガイド２４をガイドとし、チップ側スライド面２３が本体側スライド面２３に沿ってスライドすることで、スライドチップ２０は自重で下方にスライドするのであるが、図３ｂに示すように、落下防止体２８が本体側落下防止溝２７の下端部とチップ側落下防止溝２６の上端部とに挟まれることで、両者のそれ以上の移動が防止され、その結果、スライドチップ２０がビット本体２１から抜け落ちてしまうのを防止することができる。なお、落下防止体２８は、例えばビット本体２１に貫通孔を形成し、その貫通孔を通して落下防止溝内に内装するなどすればよい。

このような構成により、削孔ビット１の削孔先端部が地表又は削孔底に当接しているときには、図２〜図４の分図ａに示すように、スライドチップ２０がビット本体２１内に収納され、そのスライドチップ２０により貫通孔１２が閉塞されるので、通常の削孔ビット１と同様に削孔を行うことができる。一方、削孔ビット１の削孔先端部が地表又は削孔底に当接していないときには、図２〜図４の分図ｂに示すように、スライドチップ２０が自重で回転中心部から径方向に向けて斜め下方にスライドし、これにより貫通孔１２が開孔する。

従って、例えば日本工業規格に定める標準貫入試験を行う場合には、図６に示すように、所定の深さまで削孔した後、図示しないウインチなどで、チューブロッド１６やダウンザホールハンマ２ごと、回転打撃式削孔装置を少し上昇する。これに伴って削孔ビット１も上昇し、その削孔先端部が削孔底から離れる。すると、前述したように、スライドチップ２０が自重で回転中心部から径方向に向けて斜め下方にスライドし、これにより削孔ビット１の回転中心部に設けられた貫通孔１２が開孔する。削孔ビット１の貫通孔１２は、前述したピストンの貫通孔や貫通チューブに連通しているので、地上部から、貫入試験用ボーリングロッドＲ、コーン付きサンプラーＳを貫通孔１２内に装入し、ウインチＷに滑車Ｋを取付け、コーンプーリ巻上ドラムＤでハンマＨを持ち上げ、それをノッキングヘッドＮに落下させて試験及びサンプリングを行う。

前述したように、削孔作業中に、削孔している土壌の試験やサンプリングを行いたいという要求がある。これは、例えば削孔を進めていくうちに削孔底の土壌がどのように変化しているのかを判定したいという要求からきている。しかしながら、従来のダウンザホールハンマでは、削孔作業中に削孔底の試験やサンプリングを行うためには、ダウンザホールハンマを削孔から抜去しなければならない。これは、単に作業が面倒であるというだけでなく、ダウンザホールハンマを削孔から抜去することで削孔自体が崩落する恐れもある。本実施形態では、削孔からダウンザホールハンマを抜去することなく、削孔底の試験やサンプリングを行うことができるので、作業が容易であるばかりでなく、削孔の崩落自体を回避することもできる。

このように本実施形態の削孔ビット、回転打撃式削孔装置、削孔底試験方法では、ビット本体２１が地表又は削孔底に当接しているときには、ビット本体２１の削孔先端部に収納して取付けられたスライドチップ２０がビット本体２１の回転中心部に貫通形成された貫通孔１２を閉塞しているので、ダウンザホールハンマ２の先端部に削孔ビット１を取付けて通常に削孔を行うことができ、一方、ビット本体２１が地表又は削孔底に当接していないときには、スライドチップ２０が自重で径方向に向けて斜め下方にスライドして貫通孔１２を開孔するので、ビット本体２１をダウンザホールハンマ２ごと上昇させることにより、ビット本体２１の回転中心部に貫通形成された貫通孔１２を通じて削孔底の試験又はサンプリングを行うことができ、これにより回転打撃式削孔装置を削孔から抜去することなく試験やサンプリングを行うことができる。

また、ビット本体２１の削孔先端部の回転中心部から径方向に向けて、削孔先方広がりの本体側スライド面２２を形成すると共に、スライドチップに２０は、本体側スライド面２２に当接するチップ側スライド面２３を形成したことにより、簡易な構成にしてスライドチップ２０を自重で径方向に向けて斜め下方にスライドさせることができる。
また、スライドチップ２０のチップ側スライド面２３に高圧エアを送給するエア溝２５を形成したことにより、本体側スライド面２２とチップ側スライド面２３との間に土壌などが噛み込むのを防止することができる。
また、スライドチップ２０のチップ側スライド面２３に形成されたチップ側落下防止溝２６と、ビット本体２１の本体側スライド面２２に形成された本体側落下防止溝２７との間に落下防止体２８を内装したことにより、簡易な構成にしてスライドチップ２０がビット本体２１から抜け落ちてしまうのを防止することができる。

１は削孔ビット、２はダウンザホールハンマ、３はチャック、４はピストン、５はバックヘッド、６はエア供給路、７は貫通チューブ、８はディストリビュータ、９はプラグ、１０はチェックバルブ、１１、１２は貫通孔、１３はリターンチャンバー、１４はドライブチャンバー、１５はエグゾーストチューブ、１６はチューブロッド、１７はアダプター、１８は回転装置、１９はシャンク、２０はスライドチップ、２１はビット本体、２２は本体側スライド面、２３はチップ側スライド面、２４はスライドガイド、２５はエア溝、２６はチップ側ボール溝、２７は本体側ボール溝、２８は落下防止ボール

Claims (7)

1. ダウンザホールハンマの削孔先端部に取付けられる削孔ビットであって、ビット本体の回転中心部に貫通形成された貫通孔と、ビット本体の削孔先端部に収納して取付けられ且つビット本体が地表又は削孔底に当接しているときに前記貫通孔を閉塞し且つビット本体が地表又は削孔底に当接していないときに自重で径方向に向けて斜め下方にスライドして前記貫通孔を開孔するスライドチップとを備えたことを特徴とする削孔ビット。
2. 前記ビット本体の削孔先端部の回転中心部から径方向に向けて、削孔先方広がりの本体側スライド面を形成すると共に、前記スライドチップには、前記本体側スライド面に当接するチップ側スライド面を形成したことを特徴とする請求項１に記載の削孔ビット。
3. 前記スライドチップのチップ側スライド面に高圧エアを送給するエア溝を形成したことを特徴とする請求項２に記載の削孔ビット。
4. 前記スライドチップのチップ側スライド面にチップ側落下防止溝を形成すると共に、前記ビット本体の本体側スライド面に本体側落下防止溝を形成し、前記チップ側落下防止溝と本体側落下防止溝との間に落下防止体を内装したことを特徴とする請求項２又は３に記載の削孔ビット。
5. 前記ダウンザホールハンマの中心部に貫通中空構造を形成し、前記請求項１乃至４の何れか１項に記載の削孔ビットを当該ダウンザホールハンマの削孔先端部に取付けたことを特徴とする回転打撃式削孔装置。
6. 前記貫通中空構造は、内側管の外側に外側管を被せた二重管構造を備え、内側管と外側管との間に高圧エアを供給することを特徴とする請求項５に記載の回転打撃式削孔装置。
7. 前記請求項５又は６に記載の回転打撃式削孔装置を用いて削孔を行った後、削孔ビットをダウンザホールハンマごと上昇し、前記スライドチップを自重でスライドさせて貫通孔を開孔し、当該開孔された貫通孔を通じて削孔底の試験又はサンプリングを行うことを特徴とする削孔底試験方法。

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