JPH1096387A

JPH1096387A - 掘削工法

Info

Publication number: JPH1096387A
Application number: JP25203496A
Authority: JP
Inventors: Yoneo Hiwasa; 米雄日和佐; Akihiro Saburi; 明弘佐分利; Shigeru Sato; 茂佐藤
Original assignee: Mitsubishi Materials Corp
Current assignee: Mitsubishi Materials Corp
Priority date: 1996-09-24
Filing date: 1996-09-24
Publication date: 1998-04-14

Abstract

(57)【要約】【課題】ＲＣＤ工法において、孔壁確保及び土砂排出
用の水を不要とする。【解決手段】ＲＣＤ工法において、掘削工具７が、ケ
ーシング１１内に同軸をなすよう挿通され、かつハンマ
６を介してロッド１の先端に支持され、ハンマ６の衝撃
力及び回転力を受けるデバイス８と、デバイス８の先端
面に拡径可能に設けられ、かつ先端面にチップ９を有す
るブロック１０と備え、ブロック１０をケーシング１１
の先端から突出させた状態でブロック１０の一部をケー
シング１１の外周面より突出させて掘削を行うととも
に、土砂排出路６ａ内に空気を導入して土砂排出路６ａ
内の土砂密度をその基端側にて低下させることにより、
土砂排出路６ａ内の土砂を基端側に搬送する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、地山の掘削に使用
される掘削工法に係り、特に、掘削により生じた土砂
を、工具内に導入された流体とともに回収する掘削工法
に関する。

【０００２】

【従来の技術】掘削工法の一種にリバースサーキュレー
ションドリル工法（以下、ＲＣＤ工法と略称する。）と
呼ばれるものがある。この工法は、ロッドの先端に設置
した掘削工具により穿孔した掘削孔内に水あるいはベン
トナイト等の安定薬液等を注入し、その水圧により孔壁
の崩壊を防止するとともに、掘削により生じた土砂を、
ロッド及び掘削工具内に設けられた流路を介して前記水
あるいは薬液とともに吸引し、孔外に排出する方法であ
る。排出された土砂は沈殿池にて沈殿され、上澄は掘削
孔内への注入に循環使用される。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来のＲＣＤ工法においては、予め多量の用水を確保しな
ければならず、かつ掘削孔内に常時給水しなければなら
ないため、運用にも相応の費用がかかっていた。また、
掘削孔壁からの逸水が多いと、掘削孔内への水の補給が
間に合わなくなり、掘削を続けられなくなる場合があっ
た。一方、沈殿池用のスペースが必要となり、かつ沈殿
池にて回収した土砂は依然として多量の水分を含むた
め、その処理も問題となっていた。更に、泥水による機
材や衣類等の汚れが生じやすいという問題もあった。

【０００４】本発明は上記事情に鑑みてなされたもの
で、孔壁確保及び土砂排出用の水が不要で、その結果、
上記問題が回避可能なＲＣＤ工法の提供をその目的とし
ている。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、ロッドの先端
側に設置された掘削工具により掘削孔を形成し、かつ掘
削により生じた土砂を、前記ロッド及び掘削工具内に設
けられた流路を介して、該流路に導入された流体ととも
に孔外に排出する掘削工法において、前記掘削工具が、
円筒状をなすケーシング内に同軸をなすよう挿通され、
かつ前記掘削工具は、ハンマを介して前記ロッドの先端
に支持され、前記ハンマの衝撃力及び回転力を受けるデ
バイスと、このデバイスの先端面に、前記デバイスの中
心からずれた位置に設けられた軸穴と、この軸穴に回転
自在に挿入されたブロック軸と、このブロック軸の先端
部に、その外径が前記デバイスと略同径をなすよう設け
られたブロックと、このブロックの先端面に植設された
刃体とを具備し、前記ブロックを前記ケーシングの先端
から突出させ、前記デバイスを掘削回転方向に回転させ
た際に、前記ブロックの一部が前記ケーシングの外周面
より所定の掘削量分だけ突出するように、前記ブロック
に対する前記ブロック軸の相対位置を設定するととも
に、前記流体を、前記掘削工具の基端側にて前記流路内
に導入し、その結果前記流路内に生じる土砂密度の低下
により、前記流路内の土砂を基端側に搬送することを特
徴としている。

【０００６】ここで、前記軸穴を、前記デバイスの先端
面に、前記デバイスの中心からずれ、かつ前記デバイス
の周に沿って等間隔となるよう複数箇所に設け、この軸
穴にそれぞれ挿入された前記ブロック軸の先端部に、扇
状をなす前記ブロックを、それぞれの側端面を対向さ
せ、かつその円弧部が全体で前記デバイスと略同径をな
すよう設け、前記ブロックを前記ケーシングの先端から
突出させ、前記デバイスを掘削回転方向に回転させた際
に、前記ブロックの一方の側端面と円弧部との交差部分
が前記ケーシングの外周面より所定の掘削量分だけ突出
し、かつその際に隣接する前記側端面同士が当接するよ
うに、前記ブロックに対する前記ブロック軸の相対位置
を設定しておくことが望ましい。また、前記流体として
は、例えば空気が使用される。

【０００７】

【発明の実施の形態】以下、図面に基づき、本発明の実
施形態について具体的に説明する。本発明に係る掘削工
法による掘削状況の一例を図１に示す。符号１はロッド
で、このロッド１は、図２に示すように、中央に延設さ
れた土砂排出管（流路）１ａの周囲に、土砂排出用の給
気管１ｂ、ハンマピストン（後述）作動用の給気管１
ｃ、及びハンマピストンからの排気管１ｄ，１ｅを平行
に延設したもので、掘削すべき地盤２に対し垂直に立設
されている。

【０００８】符号３はロッド１の基端側に設置されたエ
アスイベルで、このエアスイベル３内にて、給気管３ａ
から供給された空気が給気管１ｂ，１ｃに供給され、か
つ排気管１ｄ，１ｅからの排気が排気管３ｂから排出さ
れるようになっている。また、符号４は土砂排出管１ａ
から排出された土砂を系外に排出する管路、符号５はハ
ンマシリンダ（後述）駆動用の回転駆動装置である。

【０００９】符号６は、ロッド１の先端に、ロッド１と
同軸をなすよう支持されたハンマで、その中央部には、
土砂排出管１ａと同軸をなす土砂排出路（流路）６ａ
が、ハンマ６を貫通して形成されている。また、土砂排
出路６ａの側方には、給気管１ｂと同軸をなす給気路６
ｂが延設され、かつその先端は、ハンマ６内にて土砂排
出路６ａの側面に開口している。

【００１０】符号７は、ハンマ６の先端に設置された掘
削工具で、この掘削工具７は、ハンマ６の先端にハンマ
６と同軸をなすよう支持されたデバイス８と、デバイス
８の先端に拡径可能に支持され、かつ先端面に超硬合金
製のチップ（刃体）９が植設された複数のブロック１０
とから概略構成されている。

【００１１】符号８ａは、デバイス８の基端側中央部
に、土砂排出路６ａと同軸をなすよう延設された土砂排
出路（流路）で、土砂排出路８ａの底面からは、複数の
連通路（流路）８ｂが、デバイス８の先端縁に向け放射
状に延設されている。更に、連通路８ｂの先端は、後述
する図４に示すように、拡径した個々のブロック１０の
掘削回転方向（図３中矢印Ｘ方向）前方側にそれぞれ開
口している。そして、これらロッド１、ハンマ６及び掘
削工具７は、円筒状をなすケーシング１１内に同軸をな
すよう挿通されている。

【００１２】図３ないし図５は、本発明に係る掘削工具
７の一例を示すもので、図３及び図４はそれぞれ掘削工
具７の縮径時及び拡径時の正面図、図５は掘削工具の拡
径時の縦断面図である。デバイス８の先端面（底面）に
は、複数（図では３箇所）の軸穴８ｃが、デバイス８の
中心からずれ、かつデバイス８の周に沿って等間隔とな
るよう設けられている。更に、軸穴８ｃには、ブロック
軸１０ａが、それぞれ回転自在かつ抜け止めされて挿入
されている。

【００１３】ブロック軸１０ａの先端には、底面視して
扇状をなす同一形状のブロック１０が、それぞれの側端
面１０ｂ，１０ｃを対向させ、かつその円弧部１０ｄが
全体でデバイス８と略同径をなすよう配設されている。
ここで、ブロック１０に対するブロック軸１０ａの相対
位置は、ブロック１０をケーシング１１の先端から突出
させ、掘削工具７を掘削回転方向（図３中矢印Ｘ方向）
に回転させた際に、地盤２との掘削抵抗によりブロック
１０がそれぞれ自転して、ブロック１０の一方の側端面
１０ｂと円弧部１０ｄとの交差部分がケーシング１１の
外周面より所定の掘削量分だけ突出し、かつその際に各
ブロック１０の隣接する側端面１０ｂ，１０ｃ同士が当
接するよう設定されている。

【００１４】また、図５中符号８ｄは、デバイス８の外
周面に形成された拡径部である。この拡径部８ｄは、ケ
ーシング１１の先端部に形成された縮径部１１ａに基端
側から係合してケーシング１１を支持し、かつ掘削時に
ケーシング１１を先端方向に押圧するためのものであ
る。

【００１５】掘削に際しては、まず、図３に示す状態
で、ブロック１０をケーシング１１の先端から突出させ
る。次いで、回転駆動装置３を駆動すると、この回転
が、ロッド１及びハンマ６に内蔵されたハンマシリンダ
（図示せず）を介してデバイス８に伝達され、デバイス
８及びブロック１０が図３中矢印Ｘ方向に回転する。ま
た、給気管３ａから給気管１ｃを介して供給された空気
により、ハンマ６に内蔵されたハンマピストン（図示せ
ず）が駆動され、その結果生じる先端方向への衝撃力
が、デバイス８を経てブロック１０に付与される。そし
て、この回転力及び衝撃力により、チップ９が地盤２を
掘削し、掘削孔２０が形成される。

【００１６】また、ブロック１０の掘削回転に伴い、地
盤２との掘削抵抗によりブロック１０がそれぞれ自転
し、その結果、図４及び図５に示すように、ブロック１
０の一方の側端面１０ｂと円弧部１０ｄとの交差部分が
ケーシング１１の外周面より所定の掘削量分だけ突出
し、外周刃Ａとして掘削孔孔壁部を掘削する。しかも、
外周刃Ａがケーシング１１の外周面より径方向外方に突
出しているため、ケーシング１１が、自重及び縮径部１
１ａと拡径部８ｄとの係合により掘削と同時に下降して
掘削孔２０内に挿入され、その結果、掘削孔壁の崩壊が
防止される。

【００１７】ところで、掘削により生じた土砂は、拡径
した個々のブロック１０の掘削回転方向前方側にそれぞ
れ貯留するが、この部位には、図４に示すように連通路
８ｂの先端がそれぞれ開口しているため、この土砂は、
図６中矢印Ｂに示すように、連通路８ｂから土砂排出路
８ａ内に押し出され、更に図６中符号Ｍで示すように、
土砂排出路８ａ，６ａ内を上昇する。

【００１８】一方、給気路６ｂには、給気管３ａから給
気管１ｂを介して空気（流体）が供給されるが、この空
気は、図６中矢印Ｃに示すように、側方から土砂排出路
６ａ内に噴出される。すると、給気路６ｂの開口部位よ
り基端側（上方）では、土砂排出路６ａ内の土砂Ｍに、
多数の気泡（空隙）が形成されるため、土砂Ｍの密度が
相対的に低下する。従って、土砂Ｍはこの密度の差及び
給気路６ｂからの気流によって基端側へと吸引され、そ
の結果、図６中矢印Ｄで示すように、土砂排出路８ａ，
６ａ及び土砂排出管１ａ内を基端側へと搬送され、管路
４から地上に排出される。

【００１９】すなわち、本発明の掘削工法では、掘削孔
壁の確保をケーシング１１にて行い、かつ掘削孔２０か
らの土砂の排出を、空気により行うことが可能となって
いる。従って、本発明の掘削工法では、孔壁確保及び土
砂排出用の水が不要となり、その結果、従来のＲＣＤ工
法が有する、用水及び沈殿池用スペースの確保、掘削孔
壁からの逸水による掘削への悪影響、多量の水分を含む
回収土砂の処理、泥水による機材や衣類等の汚れ、等の
問題を回避することができる。また、ケーシング１１の
使用により、掘削孔内に水を常時供給する従来のＲＣＤ
工法に比べ、運用に要する費用も低減される。

【００２０】なお、掘削が終了した場合には、ブロック
１０を掘削孔２０の底面に当接させたまま、ハンマシリ
ンダを掘削回転方向とは逆方向に回転させる。すると、
掘削孔２０底面との掘削抵抗によりブロック１０が図３
に示した位置へと自転するとともに縮径し、その結果、
掘削工具７がケーシング１１内を摺動可能となる。従っ
て、ロッド１を引き上げれば、ケーシング１１を地中に
残したまま、掘削工具７のみを掘削孔２０から容易に回
収することができる。その結果、掘削中工具が破損した
場合でも、同様の操作により破損した工具を回収した
後、工具を交換して再度ケーシング１１内に挿入し、引
続き掘削を続行することができる。また、掘削後のケー
シング１１は、掘削孔２０内に残留させても、また引き
抜いてもよい。

【００２１】

【発明の効果】以上説明した通り、本発明の掘削工法で
は、掘削孔壁の確保をケーシングにて行い、かつ掘削孔
からの土砂の排出を、空気により行っているため、孔壁
確保及び土砂排出のための水が不要となり、その結果、
従来のＲＣＤ工法が有する、用水及び沈殿池用スペース
の確保、掘削孔壁からの逸水による掘削への悪影響、多
量の水分を含む回収土砂の処理、泥水による機材や衣類
等の汚れ、等の問題を回避することができる。また、ケ
ーシングの使用により、掘削孔内に水を常時供給する従
来のＲＣＤ工法に比べ、運用に要する費用も低減され
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の掘削工法の一例を示す掘削孔の縦断
面図である。

【図２】本発明の掘削工法に係る工具の構造の例を示
すロッドのＩＩ−ＩＩ線に沿った断面図である。

【図３】本発明の掘削工法に係る掘削工具の一例を示
す掘削工具の縮径時の正面図である。

【図４】本発明の掘削工法に係る掘削工具の一例を示
す掘削工具の拡径時の正面図である。

【図５】本発明の掘削工法に係る掘削工具の一例を示
す掘削工具の拡径時の縦断面図である。

【図６】本発明の掘削工法における土砂の排出法の一
例を示す掘削孔の縦断面図である。

【符号の説明】

１ロッド１ａ土砂排出管（流路）６ハンマ６ａ，８ａ土砂排出路（流路）７掘削工具８デバイス８ｂ連通路（流路）８ｃ軸穴９チップ（刃体）１０ブロック１０ａブロック軸１０ｂ，１０ｃブロックの側端面１０ｄブロックの円弧部１１ケーシング２０掘削孔

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者佐藤茂岐阜県安八郡神戸町大字横井字中新田1528 番地三菱マテリアル株式会社岐阜製作所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ロッドの先端側に設置された掘削工具に
より掘削孔を形成し、かつ掘削により生じた土砂を、前
記ロッド及び掘削工具内に設けられた流路を介して、該
流路に導入された流体とともに孔外に排出する掘削工法
において、前記掘削工具が、円筒状をなすケーシング内に同軸をな
すよう挿通され、かつ前記掘削工具は、ハンマを介して
前記ロッドの先端に支持され、前記ハンマの衝撃力及び
回転力を受けるデバイスと、このデバイスの先端面に、
前記デバイスの中心からずれた位置に設けられた軸穴
と、この軸穴に回転自在に挿入されたブロック軸と、こ
のブロック軸の先端部に、その外径が前記デバイスと略
同径をなすよう設けられたブロックと、このブロックの
先端面に植設された刃体とを具備し、前記ブロックを前記ケーシングの先端から突出させ、前
記デバイスを掘削回転方向に回転させた際に、前記ブロ
ックの一部が前記ケーシングの外周面より所定の掘削量
分だけ突出するように、前記ブロックに対する前記ブロ
ック軸の相対位置を設定するとともに、前記流体を、前記掘削工具の基端側にて前記流路内に導
入し、その結果前記流路内に生じる土砂密度の低下によ
り、前記流路内の土砂を基端側に搬送することを特徴と
する掘削工法。
【請求項２】前記軸穴を、前記デバイスの先端面に、
前記デバイスの中心からずれ、かつ前記デバイスの周に
沿って等間隔となるよう複数箇所に設け、この軸穴にそ
れぞれ挿入された前記ブロック軸の先端部に、扇状をな
す前記ブロックを、それぞれの側端面を対向させ、かつ
その円弧部が全体で前記デバイスと略同径をなすよう設
け、前記ブロックを前記ケーシングの先端から突出させ、前
記デバイスを掘削回転方向に回転させた際に、前記ブロ
ックの一方の側端面と円弧部との交差部分が前記ケーシ
ングの外周面より所定の掘削量分だけ突出し、かつその
際に隣接する前記側端面同士が当接するように、前記ブ
ロックに対する前記ブロック軸の相対位置を設定するこ
とを特徴とする請求項１記載の掘削工法。
【請求項３】前記流体が空気であることを特徴とする
請求項１または２記載の掘削工法。