JP7193336B2 - 削孔装置 - Google Patents

Description

本発明は、法面やトンネル切羽面等の地盤を削孔する削孔装置に関するものである。

法面補強工事においてロックボルト等を打設するために法面を削孔する場合や、トンネル切羽面を削孔する場合等においては、削孔装置が使用される。この削孔装置としては、例えば、特許文献１が開示するものが存在する。同文献の削孔装置（削岩機）は、「ガイドシエルに沿い、かつ先端にビットを固着したロッドの先端部を支承し、かつビットによるさく岩部をカバーする吸引フードを、ガイドシエルに摺動自在に支持し、かつ吸引フードとガイドシエルとをシリンダ装置にて連結した」ものである。この削孔装置を使用すると、削孔に伴って発生し、空気中に舞う削孔排土は、吸引フード内に集塵される。しかしながら、同文献の削孔装置は、種々の原因で故障し易いと考えられる。

実開昭５９－３５４９２号公報

本発明が解決しようとする主たる課題は、故障の少ない削孔装置を提供することにある。

上記課題を解決するための手段は、次のとおりである。

（請求項１に記載の手段）
地盤に向かって延在させるガイドセルと、このガイドセルに沿って前後移動するドリフターと、このドリフターに支持され前記ガイドセルに沿って延在するロッドと、このロッドの先端部に備わり前記地盤を削孔するビットとを有し、
前記ガイドセルの先端部に補助具が備わり、
この補助具は、前記ドリフター側に位置する基端縁から前記地盤側に位置する先端縁に向かうに従って径が広がる外側管と、この外側管内を通り基端縁が前記外側管の基端縁と連なる内側管とを有し、
前記内側管は、先端縁が前記外側管の先端縁よりも前記地盤側に突出し、
この内側管内を前記ロッドが通る構成とされている、
ことを特徴とする削孔装置。

（請求項２に記載の手段）
前記外側管に吸引口が形成され、
前記外側管と前記内側管との間に流れ込んだ削孔排土が前記吸引口から排出される構成とされている、
請求項１に記載の削孔装置。

（請求項３に記載の手段）
前記ガイドセルに固定された支持具と、この支持具に固定され前記ガイドセルに沿って伸縮する緩衝具とを有し、
この緩衝具に前記補助具が固定されている、
請求項１又は請求項２に記載の削孔装置。

（請求項４に記載の手段）
前記ガイドセルの先端部に、前記地盤を撮影する撮影機と前記地盤までの距離を計測する３台以上の距離計とを有する計測手段が備わり、
この計測手段が前記補助具よりも前記ドリフター側に位置している、
請求項１～３のいずれか１項に記載の削孔装置。

本発明によると、故障の少ない削孔装置になる。

削孔装置の側面図である。 他の形態に係る補助具の断面図である。 削孔装置の使用例である。

次に、発明を実施するための形態を説明する。なお、本実施の形態は本発明の一例である。本発明の範囲は、本実施の形態の範囲に限定されない。

図１に本実施の形態に係る削孔装置Ｘを示した。本形態の削孔装置Ｘは、法面（傾斜面）等の地盤Ｇに向かって（図３参照）延在させるガイドセル１と、このガイドセル１に沿って前後移動（ガイドセル１の先端側及び後端側へ移動）するドリフター３と、このドリフター３に支持されガイドセル１に沿って延在するロッド２と、このロッド２の先端部に備わり地盤Ｇを削孔するビット４とを有する。

ガイドセル１は、直線状かつ長尺状である。ガイドセル１の長さは、例えば、２～１０ｍである。ガイドセル１は、削孔時において地盤Ｇに対して適宜の角度になるように、本形態においては垂直になるように誘導（ポイントセット）される。この誘導の例は、後述する。

ロッド２は、棒状であり、例えば、断面略円形状、断面略四角形状等とされる。

ドリフター３は、ロッド２及びビット４を回転し、また打撃する。この回転及び打撃によって、地盤Ｇの削孔が進む。

ビット４は、地盤Ｇに突き当てられ、地盤Ｇを削孔（穿孔）する。ビット４の直径は、例えば、３８～６５ｍｍである。

以上のほか、本形態の削孔装置Ｘには、補助具１０が備わる。この補助具１０は、ガイドセル２の先端部に位置する。補助具１０は、図２に詳細に示すように、外側管１１及び内側管１２を有する二重管構造とされている。

外側管１１は、基端縁１１Ａから先端縁１１Ｂに向かうに従って径が徐々に広がるラッパ状（ラッパ管）とされている。この外側管１１の存在により、掘削排土Ｇｘの飛散が防止され、例えば、削孔面（Ｇ）の周囲、例えば、道路等への掘削排土Ｇｘの飛散が防止される。

なお、本明細書においては、ドリフター３側を基端縁１１Ａ、地盤Ｇ側を先端縁１１Ｂとしている（内側管１２の場合も同様。）。また、外側管１１の一部に、基端縁１１Ａから先端縁１１Ｂに向かうに従って径が広がらない領域が存在することを否定するものではない。

一方、内側管１２は、外側管１１内を通り、ドリフター３側の基端縁１２Ａが外側管１１の基端縁１１Ａと連なっている（繋がっている）。内側管１２は、外側管１１と同軸的に配置されている。削孔装置Ｘのロッド２は、内側管１２内を通っている。

内側管１２は、地盤Ｇ側に位置する先端縁１２Ｂが外側管１１の先端縁１１Ｂよりも地盤Ｇ側に突出している。この突出長Ｌ１は、例えば３～１５ｃｍ、好ましくは５～１０ｃｍである。内側管１２の先端部（外側管１１から突出する部分。）は、図３に示すように、削孔時において削孔Ｃ内に嵌入（挿入）させることができる。内側管１２の先端部を削孔Ｃ内に嵌入させると、削孔時における削孔方向（ガイドレール１やロッド２の延在方向）に直交する方向への振動が抑えられ、削孔装置Ｘの故障が少なくなる。

本形態の外側管１１は、必要により、図２に他の形態例として示すように、吸引口１３Ａを有するものとすることができる。この形態においては、吸引口１３Ａを介して吸引管１３が外側管１１内を臨んでいる（連通している）。この吸引口１３Ａや吸引管１３を有する形態においては、外側管１１と内側管１２との間に流れ込んだ削孔排土Ｇｘが吸引口１３Ａから排出され、吸引管１３を通して適宜の場所に送られる。掘削排土Ｇｘの流れは、吸引管１３に図示しない吸引装置を接続する等して積極的に作り出しても、自然に任せてもよい。また、図１及び図３に示すように、吸引管１３や吸引口１３Ａを備えないこともできる。

なお、削孔排土Ｇｘとは、地盤Ｇの削孔に伴って排出され、削孔装置Ｘに向かって跳ね上がり、あるいは舞い上がってくる地盤Ｇを由来とする土砂等を意味する。

削孔排土Ｇｘがドリフター３や後述する計測手段５等にかかるのを防止するという観点や、外側管１１内を通して円滑に排出（処理）する等の観点から、外側管１１の拡径角度α（図２参照）は、例えば、２０～４０°であると好適である。この点、拡径角度αが小さ過ぎると、掘削土砂Ｇｘが内側管１２内のロッド２との間に入り込み易くなり、削孔装置Ｘが故障する原因となり得るとの問題もある。この問題と同様の観点で、外側管１１の基端縁１１Ａと内側管１２の基端縁１２Ａとが連なっており、削孔排土Ｇｘがドリフター３や計測手段５側へ通り抜けないことが重要な意味を有する。

本形態の削孔装置Ｘには、図１及び図３に示すように、更にガイドセル１に固定された支持具１６と、この支持具１６に固定された緩衝具１７とが備わる。支持具１６は、ガイドセル１に対して垂直上方に延在している。また、緩衝具１７は、支持具１６に対して垂直前方（地盤Ｇ側）に延在している。

緩衝具１７は、当該緩衝具１７の延在方向、つまりガイドセル１の延在方向に（ガイドセル１に沿って）伸縮（伸び縮み）する。緩衝具１７は、例えば、ばね、弾力性を有する素材等で構成される。

前述した補助具１０は、上記緩衝具１７の先端部（地盤Ｇ側）に固定されている。本形態の補助具１０は、図３に示すように、削孔時において地盤Ｇに突き当てられるが、以上の構成によると、緩衝具１７の存在（介在）により、削孔装置Ｘを構成する他の機器、例えば、ドリフター３や計測手段５等への振動の伝達が抑えられる。したがって、削孔装置Ｘが故障し難くなる。

本形態の削孔装置Ｘには、更に計測手段５が備わる。この計測手段５は、ガイドセル１の先端部で、かつ補助具１０よりもドリフター３側に位置している。したがって、削孔排土Ｇｘが計測手段５にかかるおそれが少なく、計測手段５の故障が少なくなる。また、前述したように補助具１０の存在によって掘削排土Ｇｘの飛散が防止されるため、視界不良が生じず、計測手段５による各種情報の計測に支障が生じるおそれがない。

計測手段５の機能・構成等は、種々考えることができる。本形態の計測手段５には、地盤Ｇを撮影する図示しない撮影機と、地盤Ｇまでの距離を計測する３台以上の図示しない距離計とが備わる。

撮影機は、例えば、削孔前においてガイドセル１を位置決めするのに利用することができる。撮影機は、例えば、ビデオカメラ等によって構成される。また、撮影機は、本形態では１台の場合を想定しているが、２台以上の複数台であってもよい。

距離計は、得られた（計測された）距離情報に基づいてガイドセル１の姿勢角、つまり傾斜角度及び水平（方位）角度を算出するために利用することができる。この点で、距離計は、３台以上の複数台が必要とされる。

なお、距離計によって得られる傾斜角度及び水平角度は、地盤（傾斜面）Ｇに対する相対角度であり、後述する支持手段７が設置された地盤（水平面）に対する絶対角度ではない。したがって、本形態によると、法面等からなる地盤Ｇの傾斜が一定（一様）でなかったとしても、ガイドセル１を適切な角度に誘導することができる。

（その他）
本形態の削孔装置Ｘは、例えば、図３に概念的に示すような支持手段７によって支持される。支持手段７は、例えば、バックホウやラフタークレーン等の地盤（平地）上を走行可能な重機で構成される。

支持手段７には、図示しないアーム等が備わり、このアームの先端部に図示しない回転台座等を介してガイドセル１が取り付けられる。この取り付けは、ガイドセル１がアームの先端部において回転（旋回）自在となるように行われる。したがって、ガイドセル１を含む削孔装置Ｘの誘導は、例えば、ガイドセル１の回転やアームの屈曲、支持手段７本体の回転等によって行われる。

支持手段７には、前述した撮影機によって得られた撮影情報や、距離計によって得られた距離情報、後述する測長器によって得られた計測値等を表示するための、表示手段８を搭載しておくと好適である。この点、支持手段７のオペレータが削孔位置を直接視認することができればよいが、通常、この視認は困難である。そこで、本形態は、表示手段８に表示された各種情報に基づいて支持手段７のオペレータがガイドセル１を誘導（ポイントセット）するように構成するものである。この形態によると、支持手段７のオペレータに対して削孔位置に配置された別の作業員（いわゆる手元誘導員）から削孔装置Ｘを誘導するための指示等をする必要がなくなり、省人化が可能になる。なお、前述した撮影機は、以上の目的が達成されるように、向きや撮影範囲が設定される。また、各種情報（信号）の表示手段８への送信は、通常、無線方式である。

傾斜角度や水平角度は、算出値をそのまま表示手段８に表示することもできる。ただし、当該算出値と共に、又は当該算出値に変えて算出値と予め設定された設計値との差異を表示すると好適である。当該差異を表示すると、オペレータが認識し易くなり、ガイドセル１の誘導が容易になる。なお、設計値とは、地盤Ｇに対してどのような角度で削孔を行うか予め設定された値である。

本形態の削孔装置Ｘには、例えば、エンコーダ等の図示しない測長器を備えることができる。この測長器は、ガイドセル１の後端部に備え、ドリフター３までの距離を計測するものとすると好適である（ドリフター位置把握型）。このドリフター位置把握型によると、測長器の故障を可及的に防ぐことができる。このドリフター位置把握型の具体的構成としては、例えば、測長器に巻き出し及び巻き戻し自在のワイヤー等からなる紐材を備え、この紐材の先端部をドリフター３に固定する形態を考えることができる。なお、本形態においては、例えば、１～８ｍの削孔長を想定している。

測長器で得られた計測値は、好ましくは、前述した表示手段８に送られ、当該表示手段８に表示される。この形態によると、支持手段７のオペレータは、現時点においてどの程度削孔が進んでいるかを確認することができる。結果、地盤Ｇの削孔位置において別の作業員（いわゆる手元誘導員）が削孔Ｃに検尺等を差し込み、もって削孔長を計測する等の必要がなくなり、省人化が実現される。

前述した計測手段５は、箱体の中に前述した撮影機及び距離計等が収められた構成とすることができる。この場合、箱体は、略コ字状とされる。このコ字状は、開口部分が下方を向いており、当該開口部分をロッド２が通り抜けるものである。

箱体内には、撮影機や距離計の他、例えば、ジャイロスコープや加速度計、これらを組み合わせ慣性計測装置（ＩＭＵ）、ＧＰＳ等の他の計測手段を備えることもできる。この点、加速度計を使用すると、ガイドセル１を含む削孔装置Ｘのロール角（ロッド２の軸方向を中心とする回転角度）や傾斜角を計測することができる。このロール角や傾斜角は、上記３台以上の距離計によって測定される相対角（地盤Ｇに対する角度）とは異なり、支持手段７、ないしはこの支持手段７の設置地盤に対する絶対角である。

なお、以上のロール角や傾斜角も、表示手段８に表示することができる。この表示は、前述した傾斜角度及び水平角度と共に表示することも、これらと切替可能となるように表示することもできる。

本発明は、法面やトンネル切羽面等の地盤（削孔面）を削孔するための削孔装置として利用可能である。

１ ガイドセル
２ ロッド
３ ドリフター
４ ビット
５ 計測手段
７ 支持手段
８ 表示手段
１０ 補助具
１１ 外側管
１１Ａ （外側管の）基端縁
１１Ｂ （外側管の）先端縁
１２ 内側管
１２Ａ （内側管の）基端縁
１２Ｂ （内側管の）先端縁
１３ 吸引管
１３Ａ 吸引口
１６ 支持具
１７ 緩衝具
Ｃ 削孔
Ｇ 地盤
Ｘ 削孔装置

Claims (4)

1. 地盤に向かって延在させるガイドセルと、このガイドセルに沿って前後移動するドリフターと、このドリフターに支持され前記ガイドセルに沿って延在するロッドと、このロッドの先端部に備わり前記地盤を削孔するビットとを有し、
   前記ガイドセルの先端部に補助具が備わり、
   この補助具は、前記ドリフター側に位置する基端縁から前記地盤側に位置する先端縁に向かうに従って径が広がる外側管と、この外側管内を通り基端縁が前記外側管の基端縁と連なる内側管とを有し、
   前記内側管は、先端縁が前記外側管の先端縁よりも前記地盤側に突出し、
   この内側管内を前記ロッドが通る構成とされている、
   ことを特徴とする削孔装置。
2. 前記外側管に吸引口が形成され、
   前記外側管と前記内側管との間に流れ込んだ削孔排土が前記吸引口から排出される構成とされている、
   請求項１に記載の削孔装置。
3. 前記ガイドセルに固定された支持具と、この支持具に固定され前記ガイドセルに沿って伸縮する緩衝具とを有し、
   この緩衝具に前記補助具が固定されている、
   請求項１又は請求項２に記載の削孔装置。
4. 前記ガイドセルの先端部に、前記地盤を撮影する撮影機と前記地盤までの距離を計測する３台以上の距離計とを有する計測手段が備わり、
   この計測手段が前記補助具よりも前記ドリフター側に位置している、
   請求項１～３のいずれか１項に記載の削孔装置。

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