JPH07243296A - さく孔工具 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 アンカ−工事、土留め杭工事、水井戸工事や
トンネルの坑口補強等に使用され、さく孔と鋼管の埋設
とを同時に行うことのできるダウンザホ−ルドリル用の
さく孔工具を提供する。 【構成】 前端部に硬質の刃体が設けられた先行ビット
と、前端部に前記先行ビットが取り付けられ、中間部に
は内外に通ずる複数のスリットが形成された中空のヘッ
ドスリ−ブと、基部が前記ヘッドスリ−ブの中空部内側
に保持され該ヘッドスリ−ブのスリットから半径方向に
拡縮可能に突出する複数の拡縮ビットと、該拡縮ビット
を支持する支持部が中間部に形成され、前記ヘッドスリ
−ブの中空部に相互回転不能に後方から嵌合して、さく
孔時には前記拡縮ビットを径方向に突出させるとともに
ヘッドスリ−ブに前向きの力を伝達し、引き抜き時には
拡縮ビットを内側方向に収縮させるとともにヘッドスリ
−ブに後向きの力を伝達するヘッドステムとを備え、該
ヘッドステムの後部にはダウンザホ−ルドリルのウエア
スリ−ブが相互回転不能に嵌合するスプライン部が形成
されているさく孔工具。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、アンカ−工事、土留め
杭工事、水井戸工事やトンネルの坑口補強等に使用され
るダウンザホ−ルドリル用のさく孔工具に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】近年大口径のさく孔に広く使用されるよ
うになったダウンザホ−ルドリルは、さく孔用のビット
の直後に打撃装置が設けられ、該打撃装置がさく孔ビッ
トとともに穿孔された孔内に入り込んで行くもので、打
撃装置がビットの直後にあるためエネルギ−ロスが少な
いという利点がある。また、曲げ剛性の大きい中空パイ
プを介して孔の外に設置された回転・推力装置と接続さ
れているため、孔曲がりが生じにくく、長孔さく孔に使
用される場合が多い。

【０００３】地中に長孔をさく孔する場合、深部はしっ
かりした岩盤層であるが表面付近は崩落性の地層である
ことが多く、このような表面層をさく孔するのは一般的
に困難である。また、仮りにさく孔できたとしても、ア
ンカ−工事等の場合に鉄筋の挿入やモルタルの注入が困
難となっていた。そこで、このような場合は、表面層を
地盤改良剤で改良した後さく孔する方法や、表面層だけ
ケ−シング掘りし、パイプで孔を確保した後ダウンザホ
−ルドリルで深部をさく孔する方法等が採用されてい
る。しかしながら、上記従来の方法では、工数が多くな
るので不経済かつ非能率的であり、上記ケ−シング掘り
とダウンザホ−ルドリルによるさく孔の利点を兼ね備え
たさく孔用の工具や装置の開発が望まれていた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】一方、崩落しやすい地
盤にさく孔するための装置として、先端部に取り付けら
れている先行ビットの後部に径方向に拡縮可能なビット
（ウイングビット）を設け、先行ビットでさく孔された
孔を拡張しつつ、さく孔と同時に鋼管を埋設することの
できる装置が開発されている（例えば特開平５−１８１
７５号）。しかしながら、この装置を用いて下向きのさ
く孔を行う場合、埋設用のパイプが削岩機に対し固定さ
れていないので、自重で落下するという問題点があっ
た。この落下状態のままさく孔すると、パイプ内でウイ
ングビットが拡張し、パイプ内壁が凹むためビットの回
収ができなくなるという問題がある。

【０００５】さらに、上記装置では、長孔をさく孔する
場合、埋設用のパイプに回転力を加えることができず、
推力も打撃力を受ける時しか伝わらないので、地山によ
ってはパイプ挿入が困難となっていた。そこで、本発明
は、ダウンザホ−ルドリルに装着でき、さく孔と同時に
パイプの挿入ができるとともに、さく孔後にパイプを残
して孔の外へ回収することのできるさく孔工具を提供す
ることを課題としている。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明は次のような構成とした。すなわち、本発明
にかかるさく孔工具は、前端部に硬質の刃体が設けられ
た先行ビットと、前端部に前記先行ビットが取り付けら
れ、中間部には内外に通ずる複数のスリットが形成され
た中空のヘッドスリ−ブと、基部が前記ヘッドスリ−ブ
の中空部内側に保持され該ヘッドスリ−ブのスリットか
ら半径方向に拡縮可能に突出する複数の拡縮ビットと、
該拡縮ビットを支持する支持部が中間部に形成され、前
記ヘッドスリ−ブの中空部に相互回転不能に後方から嵌
合して、さく孔時には前記拡縮ビットを径方向に突出さ
せるとともにヘッドスリ−ブに前向きの力を伝達し、引
き抜き時には拡縮ビットを内側方向に収縮させるととも
にヘッドスリ−ブに後向きの力を伝達するヘッドステム
とを備え、該ヘッドステムの後部にはダウンザホ−ルド
リルのウエアスリ−ブが相互回転不能に嵌合するスプラ
イン部が形成されていることを特徴としている。

【０００７】

【作用】先端部に先行ビットが、また中間部に拡縮ビッ
トが取り付けられている本発明のさく孔工具のヘッドス
テム後部にダウンザホ−ルドリルのウエアスリ−ブを接
続し、その外側に埋設用のパイプを嵌合してさく孔を行
う。さく孔中は拡縮ビットが径方向に突出するため、先
行ビットによってさく孔された下穴の口径が拡張され、
該拡張された穴に埋設用パイプが挿入される。所定深さ
のさく孔が終了すると、拡縮ビットを収縮させ、パイプ
の内部を通して先行ビット、ヘッドスリ−ブ、ヘッドス
テム、拡縮ビットを一体として引き抜くことにより、さ
く孔とパイプの埋設を同時に行うことができる。

【０００８】

【実施例】以下、図面にあらわされた実施例について説
明する。このさく孔工具１は、先行ビット２とヘッドス
リ−ブ３とヘッドステム４と拡縮ビット５とを備え、後
述のダウンザホ−ルドリルに取り付けて使用される。

【０００９】ヘッドステム４の中間部には断面円形のヘ
ッドスリーブ嵌合部４ａが設けられ、その外周部に断面
円形の中空体であるヘッドスリーブ３が軸方向に摺動自
在でかつ相互回転不能に嵌合している。このヘッドスリ
ーブ３の前端部には取付けねじ７が螺刻されており、前
面部に複数のボタン式の超硬合金製刃体（尖った刃先を
持つチゼルタイプ等他の形状の刃でもよい）８，…を有
する先行ビット２がこの取付けねじ７に取り付けられて
いる。なお、先行ビット２の後端部には、ヘッドスリ−
ブ３に外嵌されたスペ−サリング１０が当接している。

【００１０】ヘッドスリーブ３の中間部には軸方向の溝
状切欠部からなる６個のウィングビット収容部９，…が
形成されており、この収容部に、外端部に刃体１２を有
するウィング状の拡縮ビット（以下「ウイングビット」
と呼ぶ）５，…がそれぞれ収容されている。１２ａは、
この部分の摩耗防止用の超硬チップである。また、ヘッ
ドスリ−ブ３の外周部には、埋設用のパイプＰとの隙間
Ｓを保つための超硬チップ製突起６，…が、円周方向に
沿って交互に前後方向の位置をずらせて千鳥状に植設さ
れている。

【００１１】前記ウィングビット５は、後部内面５ａが
えぐられた形状に成形されており、これよりも前の部分
の内面は内側に張出する張出面５ｂとなっている。ま
た、前端部には斜め内向きに突出部１３が設けられ、後
端部には抜け止め用の凸部１４と段部１６が設けられて
いる。前記突出部１３は前記スペ−サリング１０の内側
に位置し、ウイングビット５の外径方向への逸脱が防止
されている。また、その後部外側に形成された前側段部
１１が前記スペ−サリング１０に当接するようになって
いる。なお、前記凸部１４の前面１４ａは曲面として形
成されている。

【００１２】ウィングビット５の前側の突出部１３は、
内側に尖るように角α（約６０度）の正面視楔状に形成
されている。軸回りに等間隔で配置された６個のウィン
グビット５，…を収容部９，…に没入させた状態では、
６個のビットの突出部１３，…が若干の隙間をおいて隣
合うようになっている。このため、突出部１３を設けて
おいてもウィングビット５の収容（縮径）時の邪魔にな
らない。なお、ウィングビットの径が大きい場合や、ウ
ィングビットの押出し量が少ないときは、このように突
出部の重ね合わせは不要となる。

【００１３】一方、ヘッドステム４は芯部に貫通孔とし
ての水孔１７が先行され、前端部には前記ウィングビッ
トの突出部１３に対応させて先端側の径が細い円錐曲面
状に形成されたガイド突起１９が前方に向かって突設さ
れている。さらに、このガイド突起１９よりも後方に
は、前記凸部１４が係合する切欠部２０が設けられてい
る。前記水孔１７の後端部には、拡径部１７ａとねじ穴
部１７ｂが設けられている。

【００１４】また、ヘッドステム４の中間部外周にはス
プライン２５が設けられ、ヘッドスリーブ３の該当位置
にはスプライン溝２６が形成されている。このスプライ
ンとスプライン溝の嵌合により、ダウンザホ−ルドリル
の回転力がヘッドステム４、ヘッドスリーブ３を介して
先行ビット２とウイングビット５，…に伝えられる。上
記スプラインの代わりに、ヘッドステム４とヘッドスリ
−ブ３にキ−とキ−溝を設けておき、両者の係合で互い
の回転を拘束するようにしてもよい。

【００１５】ヘッドステム４の後部には比較的長い前部
スプライン部２７と、短い後部スプライン部２９とが同
一のピッチで形成され、これらの間隔部は小径の円筒部
２８となっており、この部分にパッキン２８ａが設けら
れている。

【００１６】このさく孔工具１は、図１２，１３に示す
ように、ダウンザホ−ルドリル式さく孔装置４０に取り
付けて使用される。このダウンザホ−ルドリル式さく孔
装置４０は、基台４１に油圧シリンダ４２，４２で上下
に回動可能に取り付けたガイドセル４５を備え、このガ
イドセルにさく孔装置本体４６が前後移動自在に装着さ
れている。すなわち、ガイドセル４５の後端部に設けた
推力モ−タ（図示例では油圧モ−タであるが、エアモ−
タ、電動モ−タでもよい）４８の回転軸に取り付けたス
プロケットとガイドセルの先端部に取り付けたスプロケ
ット４９にチェ−ン５０が掛けられ、このチェ−ンにキ
ャリッジ５１が取り付けられている。推力モ−タを回転
させれば、装置本体４６が強制的に前後に移動させら
れ、前進時にはさく孔装置１に推力を付与する。

【００１７】このキャリッジ５１に設けられたフレ−ム
５３には回転駆動用油圧モ−タ５５が取り付けられ、そ
の回転軸にさく孔パイプ取り付け部５６と埋設用パイプ
取り付け部５７が設けられている。これら両パイプ取り
付け部はねじ式で、さく孔パイプＲと埋設用パイプＰの
後端部に設けたねじ部を螺着することにより取り付ける
ようになっている。

【００１８】さく孔パイプＲと埋設用パイプＰの長さは
ほぼ等しく、いずれも単独で、または複数本を互いにね
じで繋ぎ合わせて使用される。最先端のさく孔パイプＲ
の先端部には打撃装置を内蔵するウエアスリ−ブ６０が
ねじで接続される。このスリ−ブ６０の中間部はピスト
ン６１を前後動自在に内蔵するシリンダ６２となってお
り、該ピストンによってヘッドステム４の後端部を直接
打撃するようになっている。また、ウエアスリ−ブ６０
の後端部にはバックヘッド６５が取り付けられており、
このバックヘッドに接続したさく孔パイプＲが前記ドリ
ル本体４６に接続されている。

【００１９】なお、順次接続して使用される埋設用パイ
プＰ同士の継ぎ目とさく孔パイプＲ同士の継ぎ目は、内
側に位置するさく孔パイプＲの継ぎ目の方が埋設用パイ
プＰの継ぎ目よりも若干後ろ側に位置するようになって
いる。また、最先端の埋設用パイプの先端部には、円周
方向に沿って複数の超硬チップ６７，…が植設されてい
る。

【００２０】前記ガイドセル４５の前部には拡縮式のパ
イプつかみ装置７０とパイプ独立回転装置７１が設けら
れている。パイプつかみ装置７０は、さく孔中は埋設用
パイプＰを芯だしして回転自在に支持するセントラライ
ザとして働き、埋設用パイプＰ及びさく孔パイプＲの接
続または切り離し時には該パイプをつかんで、回転しな
いように固定する。

【００２１】また、パイプ独立回転装置７１は油圧モ−
タ７２とパイプつかみ具７３とを備え、さく孔中はパイ
プから離れているが、パイプＰ，Ｒの接続時または切り
離し時には前記モ−タによってパイプを回転駆動用モ−
タ５５とは無関係に正逆回転させて、その接続部のねじ
部を着脱することができる。

【００２２】前記埋設用パイプＰは、パイプホルダ−７
５を介して回転駆動用モ−タ５５に接続される。パイプ
ホルダ−７５は、図１０，１１に示すように円筒状で、
先端部にはおねじ部７６が、後端部にはめねじ部７７が
形成されている。また、中間部には内外に通じる１対の
開口７８，７８が互いに前後方向に位置をずらせて設け
られている。

【００２３】このパイプホルダ−７５の外周部には、ス
イベル式の排出装置８０がパイプホルダ−７５に対し回
転自在に嵌着されている。この排出装置８０は中空容器
状で、その側部に設けた排出口８１に排出ホ−ス８２が
接続されている。

【００２４】一方、前記さく孔装置本体４６の後部には
エア供給部８５が設けられ、外部のコンプレッサに接続
されたエアホ−ス８６が接続されている。このエアホ−
スから供給されたエアは、回転駆動装置のエアモ−タを
回転させると共に、さく孔パイプＲの内部を通って打撃
装置を内蔵するウエアスリ−ブ６０に供給される。

【００２５】さく孔中は、さく孔装置本体４６から回転
力と推力がパイプＲ、バックヘッド６５、ウエアスリ−
ブ６０、ヘッドステム４、ヘッドスリ−ブ３を介して先
行ビット２に伝達されるとともに、パイプＲとバックヘ
ッド６５の内部を通って圧縮空気がスリ−ブ６０内に送
られる。この圧縮空気はピストン６１を前後に往復移動
させてさく孔工具１のヘッドステム４の端部を直接打撃
する。この時の排気は、水孔１７を通って吐出孔１７ｃ
および１７ｄから吐出される。さく孔により発生する繰
粉は、エアと共に埋設用パイプＰの内側を通って後方へ
送られ、パイプホルダ−７５の開口７８から排出装置８
０に送り込まれて、排出パイプを通って排出される。

【００２６】さく孔に際しては、先行ビット２によって
まず下孔が穿孔され、ついで拡径状態にあるウィングビ
ット５，…によってこの孔が埋設用パイプＰの外径より
も大きく拡径される。ウィングビット５，…の拡径は、
ヘッドステム４がこれに対し相対的に前進することによ
り行なわれるもので、ヘッドステム４のガイド突起１９
の傾斜面が前進して突出部１３に当接し、これを外側に
押し拡げることにより行なわれる。このとき、段部１４
は収容部９の後端部に当接し、ヘッドステム４に伝えら
れた推力と打撃力が伝達されるとともに、ウィングビッ
ト５の前部内側の張出面５ｂがヘッドステム４の外面に
当接して縮径方向の外力に対抗する。なお、先行ビット
２の奥側でヘッドスリーブ３に嵌合するリング１０とヘ
ッドスリーブによってウィングビット５，…の遠心方向
への移動が拘束されている。

【００２７】なお、さく孔パイプＲからウエアスリ−ブ
６０を介してヘッドステム４に伝えられた回転力は、連
結部のスプラインを介してヘッドスリーブ３に伝えら
れ、先行ビット２とウィングビット５を回転させる。

【００２８】さく孔が終了してさく孔装置を後退させる
と、さく孔パイプＲが後退するため、ヘッドステム４が
ヘッドスリーブ３およびウィングビット５，…に対し相
対移動し、張出面５ｂがヘッドステム４の外面と接触し
なくなり、ガイド突起１９が突出部１３よりも後方に引
込められる。このため、ウィングビット５，…の縮径方
向への移動に抗するものがなくなり、ウィングビット
５，…が収容部９，…内に没入する。この状態では、先
行ビット２、ウィングビット５，…、ヘッドステム４、
ヘッドスリーブ３等を埋設用パイプＰの内部を通して後
方に引き抜くことができる。なお、引き抜き時は、埋設
用パイプＰをパイプホルダ−７５から外しておく。これ
により、埋設用パイプが孔内に残され、該埋設用パイプ
Ｐ内へは定着材等の薬液が注入される。

【００２９】このさく孔工具は、ヘッドステムの先端部
に設けたガイド突起１９がウィングビット５，…の内向
突出部を内側から外向きに押圧してウィングビットを拡
径するようになっているので、拡縮動作が確実で、強度
的にもすぐれたものとなっている。また、ヘッドステム
４とヘッドスリーブ３の嵌合部が円形断面を呈するよう
に形成されているので、該加工部の加工精度を上げてガ
タツキを少なくすることが容易であり、ウィングビット
等の寿命を大幅に向上することができる。

【００３０】

【発明の効果】以上に説明したように、本発明にかかる
さく孔工具を使用すれば、岩盤へのさく孔と同時に鋼管
を埋設することができる。この工具は、さく孔の進行と
ともに孔内に侵入して行くダウンザホ−ルドリルの打撃
装置で直接打撃を与えるので、孔曲がりが生じいくく、
エネルギ−ロスも少ない。また、さく孔時には、埋設用
パイプがパイプホルダ−を介してさく孔装置に保持され
ているので、下向きにさく孔しても自由落下が生じな
い。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を表す拡径状態の縦断面図で
ある。

【図２】そのさく孔装置に対する取り付け部の断面図で
ある。

【図３】その縮径状態の縦断面図である。

【図４】さく孔工具の外観図である。

【図５】埋設用パイプを嵌合した状態の説明図である。

【図６】さく孔工具の正面図である。

【図７】縮径状態のＸ−Ｘ断面図である。

【図８】拡径状態のＸ−Ｘ断面図である。

【図９】スプライン嵌合部のＹ−Ｙ断面図である。

【図１０】パイプホルダ−の外観図である。

【図１１】パイプホルダ−の断面図である。

【図１２】ダウンザホ−ルドリル式さく孔装置の側面図
である。

【図１３】その平面図である。

【符号の説明】

１ さく孔工具 ２ 先行ビット ３ ヘッドスリ−ブ ４ ヘッドステム ５ 拡縮ビット ２７ スプライン部 ２９ スプライン部 ４０ ダウンザホ−ルドリル（さく孔装置） ６０ ウエアスリ−ブ ６１ ピストン

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 前端部に硬質の刃体が設けられた先行ビ
   ットと、前端部に前記先行ビットが取り付けられ、中間
   部には内外に通ずる複数のスリットが形成された中空の
   ヘッドスリ−ブと、基部が前記ヘッドスリ−ブの中空部
   内側に保持され該ヘッドスリ−ブのスリットから半径方
   向に拡縮可能に突出する複数の拡縮ビットと、該拡縮ビ
   ットを支持する支持部が中間部に形成され、前記ヘッド
   スリ−ブの中空部に相互回転不能に後方から嵌合して、
   さく孔時には前記拡縮ビットを径方向に突出させるとと
   もにヘッドスリ−ブに前向きの力を伝達し、引き抜き時
   には拡縮ビットを内側方向に収縮させるとともにヘッド
   スリ−ブに後向きの力を伝達するヘッドステムとを備
   え、該ヘッドステムの後部にはダウンザホ−ルドリルの
   ウエアスリ−ブが相互回転不能に嵌合するスプライン部
   が形成されていることを特徴とするさく孔工具。