JP5849069B2 - 地盤掘削用アタッチメント、それを利用した掘削方法、および、土留支保工法 - Google Patents
地盤掘削用アタッチメント、それを利用した掘削方法、および、土留支保工法 Download PDFInfo
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硬岩盤箇所における電柱穴掘削や土留支保工法のための架設支持杭を施設する場面において、地山掘削や地面開削する場合には、一般に、バックホー、ブレーカー、パーカッション等の建設機械を使用し、電柱穴や地山掘削を行うための土留支保工法を用いて作業を実施しているが、こうした主に衝撃力を利用して岩盤を破砕・掘削する建設機械を利用すると、重量の大きなクローラ式建設機械が移動しながら岩盤を破砕・掘削することとなり、大きな振動と騒音とを発生し、近隣の建築物や施設などの構造物に損害を与えたり、住民や施設利用者などの生活環境を悪化させてしまったりする虞があるため、こうした重機類の使用に制約を受け、円滑な工事の実施が困難となる場合や、実質的に工事を行えないこともあるというのが現状であった。
こうした現状を打開しようと、本願出願人は、下記の特許文献1(1)に示す、冷却水容器の中央に回転軸を貫通し、該回転軸下端には、先端にオーガヘッドを設けた掘削管を接続し、冷却水容器の上端がわに冷却水供給口と圧縮空気供給口とを設け、深い埋設穴を掘削する際に、オーガヘッドを回転駆動すると同時に、加圧冷却水を噴出し、掘削土との摩擦によるオーガヘッドの過熱防止を可能としたものや、特許文献1(2)に開示してある、供給管路が縦貫したセンターシャフトの周囲に、複数本の錐状カッターを配すると共に、該センターシャフト周壁には複数本の周壁噴射口を穿設し、センターシャフトの回転に伴い、同センターシャフトの周囲に公転する各錐状カッターが、各チップの掘削穴内周壁との接触摩擦によって同センターシャフトとは逆方向に自転するものとなり、しかも供給管路を通じて供給される冷却液を、掘削中に渡って各周壁噴射口および先端噴射口から連続的に放出し、掘削穴内のカッターヘッド周囲地層を効果的に泥土化し、各錐状カッターの回転、掘削で生じる摩擦抵抗を大幅に低減且つ冷却して、熔損や摩耗への耐久性を高めるものとしたカッターヘッドなどの開発を進めて来た。
上述したとおり、従前までに提案のある各種掘削装置類は、何れも小径の深い埋設穴を掘削したり、または、軟弱地盤に大口径の埋設穴を掘削したりするのに有効であったものの、硬質の岩盤に大口径の埋設穴を円滑且つ静粛に掘削することができないという欠点が残るものであり、大口径のオーガーなどは、岩盤に達すると、回転軸の中心が横滑りするように偏心して定まらず掘削不能となってしまったり、正確な位置に掘削できずにズレたり傾斜してしまったりするなどして工事が難航してしまうことがあり、こうした事態を回避しようとしてバックホーやブレーカーなどといったクローラ式建設機械を利用して岩盤を破砕・除去しようとすると、大きな振動や騒音の発生を招き、特に、建築物に近接する場所の硬質な岩盤層に掘削工事を行う場合などには、近接する建築物を破損させたり、住民や建築物利用者などの生活に悪影響を与えたりするという問題を生じる外、ブーム・アームが届くよう充分接近して掘削しなければならないが、掘削箇所が地中埋設物上や湧水箇所などの重機の進入が不可能な場所に位置する場合には、こうしたクローラ式建設機械を使用することができず、工事手段を失い、施工不可能となる事態を招くこととなってしまい、早急にこうした課題を解決する必要がある。
そこで、この発明は、近隣施設に振動や騒音を及ぼしてしまうという理由の外、作業空間が狭かったり、表層地盤を荒らしてしまうなど、諸種の事情によってクローラ式建設機械などを利用できない環境の下であっても、それらより充分軽量なトラッククレーンやラフテレーンクレーンなどのホイール式建設機械に搭載し、近隣に悪影響を及ぼすことなく、岩盤に大口径穴を円滑且つ効率的に掘削できるようにした新たな地盤掘削技術の開発はできないものかとの判断から、逸速くその開発、研究に着手し、長期に渡る試行錯誤と幾多の試作、実験とを繰り返してきた結果、今回、遂に新規な構造の地盤掘削用アタッチメント、それを利用した新規な掘削方法、および、新規な土留支保工法を実現化することに成功したものであり、以下では、図面に示すこの発明を代表する実施例と共に、その構成を詳述することとする。
図面に示すこの発明を代表する実施例からも明確に理解されるように、この発明の地盤掘削用アタッチメントは、基本的に次のような構成から成り立っている。
即ち、対象掘削穴径よりも充分小径とし、冷却液用の供給管路を縦貫した筒体下端に冷却液用吐出口を開口した先導筒体を設け、該先導筒体吐出口に冷却液通過用間隙を確保するよう対峙した複数の半球形先導ビットを、同先導筒体中心線に対し、下向き中心寄りに30°ないし60°、望ましくは45°の傾斜角度に軸着し、同先導筒体上端に脱着機構下部を設けた先端パイロットヘッドと、筒体の下端に脱着機構上部、同上端に連結部を有する後続筒体とを設け、同後続筒体周回りに、パイロットヘッド装着用間隙を確保するよう対峙した複数の半球形後続ビットを、同後続筒体中心線に対し、下向き中心寄りに30°ないし60°、望ましくは45°の傾斜角度に軸着したメインヘッドとからなり、当該脱着機構下部に脱着機構上部を回転不能に組み合わせ、接続可能なものとした構成を要旨とする地盤掘削用アタッチメントである。
上記した地盤掘削用アタッチメントに関連し、この発明には、それを利用した地盤の掘削方法も包含している。
即ち、この発明の根幹をなす上記の地盤掘削用アタッチメントを、クレーンなどの吊下装置に吊り下げた回転駆動源、冷却液供給源、および該回転駆動源下に有って回転駆動するボーリングロッドの下端に連結し、ボーリングロッドから後続筒体、先導筒体を通じて吐出口より噴出するよう冷却液を供給しながら、該ボーリングロッドおよび地盤掘削用アタッチメントを回転駆動し、パイロットヘッド各先導ビットで岩盤層の所望箇所に切り込み、対象掘削穴径よりも充分小径の先導穴径の先導穴を穿設しながら掘り下げて当該地盤掘削用アタッチメントの回転中心を、当該所望箇所に安定誘導可能に支持するようにした上、当該パイロットヘッド各先導ビットに続くメインヘッド各後続ビットが、岩盤層の所望箇所に切り込み、所望対象掘削穴径の対象掘削穴を所望深さまで掘削するようにしてなるものとした、この発明の基本をなす地盤掘削用アタッチメントを利用した地盤の掘削方法である。
上記した地盤掘削用アタッチメントに関連し、この発明には、それを利用した土留支保工法も包含している。
即ち、目標土留領域を囲む各支持杭打ち込み箇所の地表層に、パイロットヘッドを用いて支持杭径に略一致する対象掘削穴よりも充分に小さな直径の先導穴を掘削した上、地表層の先導穴に、クレーンなどの吊下装置に吊り下げた回転駆動源、冷却液供給源、および、該回転駆動源下に有って回転駆動するボーリングロッドの下端に、メインヘッドおよびパイロットヘッドからなるこの発明の根幹をなす地盤掘削用アタッチメントを連結し、吐出口より噴出するよう冷却液を供給しながら、先に掘削済とした地表層先導穴を対象掘削穴径とするよう拡大掘削し、岩盤層に達したパイロットヘッド各先導ビットで対象掘削穴径よりも充分小径の先導穴径の先導穴を穿設しながら掘り下げて当該地盤掘削用アタッチメントの回転中心を、当該所望箇所に安定誘導可能に支持するようにした上、当該パイロットヘッド各先導ビットに続くメインヘッド各後続ビットが、岩盤層の所望箇所に切り込み、所望対象掘削穴径の対象掘削穴を所望深さまで掘削した後、当該地盤掘削用アタッチメントを引き上げた上、各支持杭の下端がわ所定範囲が、岩盤層の対象掘削穴に達するよう打ち込み、各支持杭間に矢板壁を掛け渡し設置するようにした、この発明の基本をなす地盤掘削用アタッチメントを利用した土留支保工法である。
パイロットヘッドは、後続のメインヘッドに先立ち、地盤に対象掘削穴径よりも充分小径とする先導穴径の先導穴を掘削し、それよりも大径のメインヘッドの回転軸心を所望する箇所に安定的に支持、誘導可能とする機能を分担し、対象掘削穴径よりも充分小径として、冷却液用の供給管路を縦貫した筒体下端に冷却液用吐出口を開口した先導筒体を設け、同先導筒体吐出口周回りの均衡する複数箇所夫々に、相互間に冷却液通過用間隙を確保するよう対峙した半球形先導ビットを、同先導筒体中心線に対し、下向き中心寄りに30°ないし60°望ましくは45°の傾斜角度とした軸機構によって各先導ビット統合外径が、対象掘削穴径よりも充分小径の先導穴径に一致するよう軸着し、同先導筒体上端に脱着機構下部を設けたものとしなければならず、先導ビットの数は、3個以上とすべきであり、望ましくは後述する実施例に示すように、先導筒体吐出口周回りに120°の開き角度をもって3個を均衡するよう配置したものとするのが良い。
以下では、図面に示すこの発明を代表する実施例と共に、その構造について詳述することとする。
以上のとおりの構成からなるこの発明の地盤掘削用アタッチメント1は、図9および図10に示しているように、パイロットヘッド2のみをボーリングロッド73に接続して地盤8に先導穴径dの先導穴H1を掘削した後、一旦、ボーリングロッド73を引き上げてパイロットヘッド2を外し、メインヘッド4およびパイロットヘッド2を組み合わせた地盤掘削用アタッチメント1をボーリングロッド73に連結し、先の先導穴H1に沿ってパイロットヘッド2を打ち込むようにしてメインヘッド4の回転中心を安定化させ、所望する位置に正確に、対象掘削穴径Dの対象掘削穴H2を掘削するよう、この発明の掘削方法を実施することができる。
図13および図14のように、掘削した対象掘削穴H2には、近接する建築物82に過剰な振動や騒音を及ぼすことなく、静粛且つ円滑に、電柱9の直径Dの基端がわ所定範囲が、岩盤層81に達するよう正確に打設することができる。
叙述の如く、この発明の地盤掘削用アタッチメント、それを利用した掘削方法、および、土留支保工法は、その新規な構成によって所期の目的を遍く達成可能とするものであり、しかも製造も容易で、従前からの掘削装置技術に比較して、岩盤に対し大口径穴を静粛且つ格段に効率的に掘削可能なものとし、その地盤掘削用アタッチメントの耐久強度を大幅に高め、軽量且つ低廉化して遥かに経済的なものとすることができる上、クローラ式の建設機械を不要として岩盤掘削作業性を大幅に改善し得るものとなることから、経費の節減および作業の効率化を希望する建設業界はもとより、従前までであれば、振動や騒音の発生や近隣建築物に近すぎる、地中埋設物上や湧水箇所などに重機を進入させられないなどの諸種の理由によって不可能とされてきた岩盤への大口径穴掘削工事、および、そうした岩盤掘削を伴う各種土木工事を是否とも施工したいと考える不動産業界および一般家庭においても高く評価され、広範に渡って利用、普及していくものになると予想される。
2 パイロットヘッド
20 同 先導筒体
21 同 供給管路
22 同 吐出口
23 同 スリーブ状支持部(またはアーム部)
C 同 中心線
3 先導ビット
30 同 軸機構
31 同 半球面範囲
32 同 テーパー状面取り範囲
33 同 チップ
S1 同 冷却液通過用間隙
α 同 先導ビット開き角度
β 同 軸機構の傾斜角度
4 メインヘッド
40 同 後続筒体
41 同 供給管路
42 同 連結部(または別体アダプター)
43 同 アーム部
5 後続ビット
50 同 軸機構
51 同 半球面範囲
52 同 テーパー状面取り範囲
53 同 チップ
S2 同 パイロットヘッド装着用間隙
6 脱着機構
60 同 脱着機構下部
61 同 脱着機構上部
L 地盤掘削用アタッチメント要部の上下長寸法
H1 先導穴
d 同 先導穴径(先導ビット統合外径)
H2 対象掘削穴
D 同 対象掘削穴径(後続ビット統合外径)
7 トラック(建設機械)
70 同 クレーン
71 同 回転駆動源
72 同 冷却液供給源
W 同 冷却液
73 同ボーリングロッド
8 地盤
80 同 地表層
81 同 岩盤層
82 同 建築物
83 同 土留領域
84 同 埋設物
9 電柱
90 同 支保工
91 同 支持杭
92 同 矢板壁
Claims (8)
- 対象掘削穴径よりも充分小径とし、冷却液用の供給管路を縦貫した筒体下端に冷却液用吐出口を開口した先導筒体を設け、該先導筒体吐出口に冷却液通過用間隙を確保するよう対峙した複数の半球形先導ビットを、同先導筒体中心線に対し、下向き中心寄りに30°ないし60°の傾斜角度に軸着し、同先導筒体上端には、ボーリングロッド用の連結部と同一のものとするか、または、別体アダプターを介在させるものかの何れか一方とし、メインヘッドを介さずともパイロットヘッドをボーリングロッドに直接接続可能な脱着機構下部を設けた先端パイロットヘッドと、筒体の下端に脱着機構上部、同上端に連結部を有する後続筒体とを設け、同後続筒体周回りに、パイロットヘッド装着用間隙を確保するよう対峙した複数の半球形後続ビットを、同後続筒体中心線に対し、下向き中心寄りに30°ないし60°の傾斜角度に軸着したメインヘッドとからなり、当該脱着機構下部に脱着機構上部を回転不能に組み合わせ、接続可能なものとしたことを特徴とする地盤掘削用アタッチメント。
- 対象掘削穴径よりも充分小径とし、冷却液用の供給管路を縦貫した筒体下端に冷却液用吐出口を開口した先導筒体を設け、同先導筒体吐出口周回りの均衡する複数箇所夫々に、相互間に冷却液通過用間隙を確保するよう対峙した半球形先導ビットを、同先導筒体中心線に対し、下向き中心寄りに30°ないし60°の傾斜角度とした軸機構によって各先導ビット統合外径が、対象掘削穴径よりも充分小径の先導穴径に一致するよう軸着し、同先導筒体上端には、ボーリングロッド用の連結部と同一のものとするか、または、別体アダプターを介在させるものかの何れか一方とし、メインヘッドを介さずともパイロットヘッドをボーリングロッドに直接接続可能な脱着機構下部を設けた先端パイロットヘッドと、対象掘削穴径よりも小径とし、冷却液用の供給管路を縦貫した筒体下端に、当該脱着機構下部を接続可能な脱着機構上部、同筒体上端にボーリングロッド用の連結部を有する後続筒体を設け、同後続筒体周回りの均衡する複数箇所夫々に、当該パイロットヘッド装着用間隙を確保するよう対峙した半球形後続ビットを、同後続筒体中心線に対し、下向き中心寄りに30°ないし60°の傾斜角度とした軸機構によって各後続ビット統合外径が、対象掘削穴径に一致するよう軸着したメインヘッドとからなり、当該脱着機構下部に脱着機構上部を回転不能に接続し、各先導ビットの上方外がわに、各後続ビットが配するよう組み合わせ、接続可能なものとしたことを特徴とする地盤掘削用アタッチメント。
- 対象掘削穴径よりも充分小径とし、冷却液用の供給管路を縦貫した筒体下端に冷却液用吐出口を開口した先導筒体を設け、同先導筒体吐出口周回りの均衡する3箇所夫々に、相互間に冷却液通過用間隙を確保するよう対峙した半球形先導ビットを、同先導筒体中心線に対し、下向き中心寄りに45°の傾斜角度とした軸機構により、各先導ビット統合外径が対象掘削穴径よりも充分小径の先導穴径に一致するよう軸着し、同先導筒体上端には、ボーリングロッド用の連結部と同一のものとするか、または、別体アダプターを介在させるものかの何れか一方とし、メインヘッドを介さずともパイロットヘッドをボーリングロッドに直接接続可能な脱着機構下部を設けた先端パイロットヘッドと、対象掘削穴径よりも小径とし、冷却液用の供給管路を縦貫した筒体の下端に、当該脱着機構下部を接続可能な脱着機構上部、同筒体上端にボーリングロッド用の連結部を有する後続筒体を設け、同後続筒体周回りの均衡する3箇所夫々に、当該パイロットヘッド装着用間隙を確保するよう対峙した半球形後続ビットを、同後続筒体中心線に対し、下向き中心寄りに45°の傾斜角度とした軸機構によって各後続ビット統合外径が、対象掘削穴径に一致するよう軸着したメインヘッドとからなり、当該脱着機構下部に脱着機構上部を回転不能に接続し、各先導ビットの上方外がわに、各後続ビットが配するよう組合せ接続可能なものとしたことを特徴とする地盤掘削用アタッチメント。
- 各先導ビットおよび各後続ビットが、各半球形の外周縁をテーパー状に面取りし、半球面範囲およびテーパー状面取り範囲に、適宜間隔を隔てて万遍なく複数のチップを散在・突起するよう、着脱可能に設けてなるものとした、請求項1ないし3何れか一記載の地盤掘削用アタッチメント。
- パイロットヘッドの各先導ビットが、先導筒体下端に設けたスリーブ状支持部または各アーム部に軸着し、および/または、メインヘッドの各後続ビットが、後続筒体周回りに設けた星型支持部または各アーム部に軸着してなるものとした、請求項1ないし4何れか一記載の地盤掘削用アタッチメント。
- 請求項1ないし5何れか一記載の地盤掘削用アタッチメントを、クレーンなどの吊下装置に吊り下げた回転駆動源、冷却液供給源、および該回転駆動源下に有って回転駆動するボーリングロッドの下端に連結し、ボーリングロッドから後続筒体、先導筒体を通じて吐出口より噴出するよう冷却液を供給しながら、該ボーリングロッドおよび地盤掘削用アタッチメントを回転駆動し、パイロットヘッド各先導ビットで岩盤層の所望箇所に切り込み、対象掘削穴径よりも充分小径の先導穴径の先導穴を穿設しながら掘り下げて当該地盤掘削用アタッチメントの回転中心を、当該所望箇所に安定誘導可能に支持するようにした上、当該パイロットヘッド各先導ビットに続くメインヘッド各後続ビットが、岩盤層の所望箇所に切り込み、所望対象掘削穴径の対象掘削穴を所望深さまで掘削するようにしてなるものとした、請求項1ないし5何れか一記載の地盤掘削用アタッチメントを利用した地盤の掘削方法。
- クレーンなどの吊下装置に吊り下げた回転駆動源、冷却液供給源、および該回転駆動源下に有って回転駆動するボーリングロッドの下端に、請求項1ないし5何れか一記載の地盤掘削用アタッチメントのパイロットヘッドのみを連結し、吐出口より噴出するよう冷却液を供給しながら、地表層の所望箇所に岩盤層まで達するよう先導穴のみを掘削した後、当該ボーリングロッドの下端に、メインヘッドおよびパイロットヘッドからなる請求項1ないし5何れか一記載の地盤掘削用アタッチメントを連結し、吐出口より噴出するよう冷却液を供給しながら、先に掘削済とした地表層先導穴を対象掘削穴径とするよう拡大掘削し、岩盤層に達したパイロットヘッド各先導ビットで対象掘削穴径よりも充分小径の先導穴径の先導穴を穿設しながら掘り下げて当該地盤掘削用アタッチメントの回転中心を、当該所望箇所に安定誘導可能に支持するようにした上、当該パイロットヘッド各先導ビットに続くメインヘッド各後続ビットが、岩盤層の所望箇所に切り込み、所望対象掘削穴径の対象掘削穴を所望深さまで掘削するようにしてなるものとした、請求項1ないし5何れか一記載の地盤掘削用アタッチメントを利用した地盤の掘削方法。
- 目標土留領域を囲む各支持杭打ち込み箇所の地表層に、パイロットヘッドを用いて支持杭径に略一致する対象掘削穴よりも充分に小さな直径の先導穴を掘削した上、地表層の先導穴に、クレーンなどの吊下装置に吊り下げた回転駆動源、冷却液供給源、および、該回転駆動源下に有って回転駆動するボーリングロッドの下端に、メインヘッドおよびパイロットヘッドからなる請求項1ないし5何れか一記載の地盤掘削用アタッチメントを連結し、吐出口より噴出するよう冷却液を供給しながら、先に掘削済とした地表層先導穴を対象掘削穴径とするよう拡大掘削し、岩盤層に達したパイロットヘッド各先導ビットで対象掘削穴径よりも充分小径の先導穴径の先導穴を穿設しながら掘り下げて当該地盤掘削用アタッチメントの回転中心を、当該所望箇所に安定誘導可能に支持するようにした上、当該パイロットヘッド各先導ビットに続くメインヘッド各後続ビットが、岩盤層の所望箇所に切り込み、所望対象掘削穴径の対象掘削穴を所望深さまで掘削した後、当該地盤掘削用アタッチメントを引き上げた上、各支持杭の下端がわ所定範囲が、岩盤層の対象掘削穴に達するよう打ち込み、各支持杭間に矢板壁を掛け渡し設置するようにした、請求項1ないし5何れか一記載の地盤掘削用アタッチメントを利用した土留支保工法。
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