JP5518452B2 - 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、前記ダウンザホールハンマに把持されるシャンク部の中心と、削孔先端部のブレード部の中心とをずらし、前記シャンク部の中心部に、前記ブレード部まで貫通する貫通孔を設けたことを特徴とするものである。
また、前記貫通孔には、削孔作業中に高圧エアが送給される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、当該ダウンザホールハンマの中心と前記本発明の削孔ビットのシャンク部の中心とを一致して、当該削孔ビットを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、中心が前記削孔ビットのブレード部の中心に一致するチューブロッドを前記ダウンザホールハンマに延設し、当該チューブロッドの中心を回転中心として回転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、ダウンザホールハンマの貫通中空構造及び削孔ビットの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、ダウンザホールハンマに把持されるシャンク部の中心部には、削孔先端部のブレード部まで貫通する貫通孔が設けられているものの、シャンク部の中心とブレード部の中心とがずれているため、ブレード部の中心を回転中心とすれば、貫通孔が土壌で目詰まりすることなく、ダウンザホールハンマの先端部に取付けて削孔を行うことができ、削孔を行った後、削孔ビットの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、削孔作業中は、貫通孔に高圧エアを送給することにより、土壌などが貫通孔に侵入する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、当該ダウンザホールハンマの中心と前記本発明の削孔ビットのシャンク部の中心とを一致して、当該削孔ビットを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、ダウンザホールハンマにより削孔ビットに打撃を与えながら削孔を行った後、ダウンザホールハンマの貫通中空構造及び削孔ビットの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、中心が削孔ビットのブレード部の中心に一致するチューブロッドをダウンザホールハンマに延設し、当該チューブロッドの中心を回転中心として回転することにより、既存のダウンザホールハンマを用いて削孔作業を行うことができる。

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、ダウンザホールハンマの貫通中空構造及び削孔ビットの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、削孔作業の手間と時間を低減することができる。

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の削孔ビット及びダウンザホールハンマの縦断面図である。 図２の削孔ビットの縦断面図である。 図３の削孔ビットの底面図である。 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り、図２は、図１の削孔ビット１及びダウンザホールハンマ２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。本実施形態では、ダウンザホールハンマ２には、僅かな改造を施して、既存のものを利用した。勿論、実施にあたってダウンザホールハンマ２を新規に作製してもよい。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の外周にはスクリューガイド２０が形成されており、このスクリューガイド２０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。なお、チューブロッド１６及びアダプター１７の詳細については後段に詳述する。また、チューブロッド１６の内部には、前記二重管構造になっている貫通チューブ７の外側のエア供給路６に高圧エアを供給するための二重パイプ２２が設けられている。即ち、二重パイプ２２の内側管と外側管との間から、前記貫通チューブ７の外側のエア供給路６に高圧エアが供給される。

図３、図４には、削孔ビット１の詳細を示す。図３は、削孔ビット１の縦断面図、図４は削孔ビット１の底面図である。削孔ビット１は、上部のシャンク部１９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。シャンク部１９の下方に、実際の削孔に係るブレード部２１が設けられている。なお、実質的に刃部が形成されていないものについても、シャンク部の下方で、実際の削孔に関与する部分をブレード部と定義する。

ブレード部２１の底面は、図４に明示するように、図中の符号Ｏｂを中心とする円形体である。このブレード部２１には四方向に窪み部２３が形成され、各窪み部２３には前記貫通孔１２に連通する連通孔２４が開設され、これにより各窪み部２３がエアブローを構成する。一方、図中の符号Ｏｓは、シャンク部１９の中心である。図から明らかなように、本実施形態では、ブレード部２１の中心Ｏｂとシャンク部１９の中心Ｏｓはずれている。そして、前述した貫通孔１２の中心は、シャンク部１９の中心Ｏｓに一致している。即ち、ブレード部２１の中心Ｏｂとシャンク部１９の中心Ｏｓはずれており、そのシャンク部１９の中心部に、ブレード部２１まで貫通する貫通孔１２が形成されている。

更に、図１に示すように、前記ダウンザホールハンマ２の中心及びチューブロッド１６内の二重パイプ２２の中心は、前記削孔ビット１のシャンク部１９の中心Ｏｓに一致し、チューブロッド１６の中心及びアダプター１７の中心は、前記削孔ビット１のブレード部２１の中心Ｏｂに一致している。チューブロッド１６は、アダプター１７の中心と共にブレード部２１の中心Ｏｂを回転中心として回転するから、ダウンザホールハンマ２及び削孔ビット１のシャンク部１９は、この回転中心から偏心して回転する。つまり、削孔ビット１の貫通孔１２も偏心して回転する。

このように削孔ビット１の削孔先端部に開設された孔部が偏心して回転する場合には、その孔部の回転軌跡は、他の刃部で削孔されるので、前記貫通孔１２が土壌で目詰まりすることがなく、通常と同様にダウンザホールハンマ２の削孔先端部に削孔ビット１を取付けて削孔を行うことができる。その削孔の後、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、回転打撃式削孔装置の回転を停止すると、図５に示すように、チューブロット１６の二重パイプ、貫通チューブ７、削孔ビット１の貫通孔１２は連通しているので、アダプター１７を取外し、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、ダウンザホールハンマ２に把持される削孔ビット１のシャンク部１９の中心部には、削孔先端部のブレード部２１まで貫通する貫通孔１２が設けられているものの、シャンク部１９の中心Ｏｓとブレード部２１の中心Ｏｂとがずれているため、ブレード部２１の中心を回転中心とすれば、貫通孔が土壌で目詰まりすることなく、ダウンザホールハンマ２の先端部に削孔ビット１を取付けて削孔を行うことができ、削孔を行った後、削孔ビット１の貫通孔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、削孔作業中は、貫通孔１２に高圧エアを送給することにより、土壌などが貫通孔に侵入するのを防止することができる。
また、ダウンザホールハンマ２の中心部に貫通チューブ７によって貫通中空構造を形成し、当該ダウンザホールハンマ２の中心と削孔ビット１のシャンク部１９の中心とを一致して、当該削孔ビット１をダウンザホールハンマ２の削孔先端部に取付けることにより、ダウンザホールハンマ２により削孔ビット１に打撃を与えながら削孔を行った後、ダウンザホールハンマ２の貫通チューブ７からなる貫通中空構造及び削孔ビット１の貫通孔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る。
また、中心が削孔ビット１のブレード部１９の中心Ｏｂに一致するチューブロッド１６をダウンザホールハンマ２に延設し、当該チューブロッド１６の中心を回転中心として回転することにより、既存のダウンザホールハンマ２を利用することができる。

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はシャンク部、２０はスクリューガイド、２１はブレード部、２２は二重パイプ、２３は窪み部、２４は連通孔

Claims (6)

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、前記ダウンザホールハンマに把持されるシャンク部の中心と、削孔時の回転中心であり且つ削孔先端部にあって底面が円形体のブレード部の中心とをずらし、前記シャンク部の中心部に、前記ブレード部まで貫通し且つ削孔時に偏心して回転する直線状の貫通孔を設けたことを特徴とする削孔ビット。
2. 前記貫通孔には、削孔作業中に高圧エアが送給されることを特徴とする請求項１に記載の削孔ビット。
3. 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、当該ダウンザホールハンマの中心と前記請求項１又は２に記載の削孔ビットのシャンク部の中心とを一致して、当該削孔ビットを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。
4. 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３に記載の回転打撃式削孔装置。
5. 中心が前記削孔ビットのブレード部の中心に一致するチューブロッドを前記ダウンザホールハンマに延設し、当該チューブロッドの中心を回転中心として回転することを特徴とする請求項３又は４に記載の回転打撃式削孔装置。
6. 前記請求項５に記載の回転打撃式削孔装置を用いて削孔を行った後、ダウンザホールハンマの貫通中空構造及び削孔ビットの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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